(57)【要約】【課題】車両の衝突発生時に蓄電手段と電動機との間に配置されたリレーに溶着故障を発生させることなくリレーをオフする。【解決手段】車両の衝突が検出されたときに、電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上であるときには（ステップＳ１２０）、車両に衝突が発生してからヒューズ４４に溶着発生電流Ｉｒｅｆが流れたときにヒューズ４４が溶断するに至るまでの時間であるヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆが経過したときにシステムメインリレー４３をオフする（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。また、電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ未満であるときには、直ちにシステムメインリレー４３をオフする（ステップＳ１２０，Ｓ１４０）。【選択図】図２
2011042215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記電動機と前記蓄電手段との接続および接続の解除を行うリレーと、前記蓄電手段と前記リレーとの間に配置されるヒューズと、車両の衝突を検出する衝突検出手段と、前記リレーをオンオフ制御するリレー制御手段と、を備えた電気自動車において、
前記リレー制御手段は、前記衝突検出手段により前記車両の衝突が検出されてから前記ヒューズに所定電流が流れたときに該ヒューズが溶断するに至るまでの時間である所定の待機時間が経過したときに前記リレーをオフする手段、
であることを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも走行用の動力を出力可能な電動機と、この当該電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段とを備えた電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気自動車としては、車両走行用のモータと、モータに電流を供給するメインバッテリと、メインバッテリとモータとの接続および接続の解除を行うリレーと、それぞれメインバッテリとリレーとの間に配置された第１のヒューズおよび第１のヒューズよりも溶断しやすい第２のヒューズとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、メインバッテリが放電末期であってメインバッテリとモータとの間に短絡が発生したときに流れる電流が第１のヒューズを溶断するに至らない場合でも、第２のヒューズが溶断され得ることを利用して、短絡の発生をより確実に検出している。また、この種の電気自動車として、電源と、電源に接続された電子機器と、電源と電子機器との間に配置されたヒューズと、車両に衝突が発生したときにヒューズに過電流を流す過電流発生装置とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この電気自動車では、車両の衝突発生時にヒューズに過電流を流して溶断させることで電源から電子機器側へ流れる電流を遮断し、車両の衝突に起因した故障や異常が発生している可能性のある回路に電流が流れることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８４９０２号公報
【特許文献２】特開平１０−２９７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、万が一特許文献１に記載されたような電気自動車において衝突が発生したときには、メインバッテリとモータとの接続を解除するようにリレーをオフすることでメインバッテリとモータとの間に流れる電流を遮断することが本来好ましい。しかしながら、車両の衝突が発生したときには、衝突に起因した故障等によりリレーを含むメインバッテリとモータとの間に比較的大きな電流が流れている可能性があり、そのような状態でリレーがオフされると、リレー接点間で発生するアーク放電によりリレーに溶着故障が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の電気自動車は、車両の衝突発生時に蓄電手段と電動機との間に配置されたリレーに溶着故障を発生させることなくリレーをオフすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電気自動車は、少なくとも走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記電動機と前記蓄電手段との接続および接続の解除を行うリレーと、前記蓄電手段と前記リレーとの間に配置されるヒューズと、車両の衝突を検出する衝突検出手段と、前記リレーをオンオフ制御するリレー制御手段と、を備えた電気自動車において、
前記リレー制御手段は、前記衝突検出手段により前記車両の衝突が検出されてから前記ヒューズに所定電流が流れたときに該ヒューズが溶断するに至るまでの時間である所定の待機時間が経過したときに前記リレーをオフする手段、
であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気自動車では、車両の衝突が検出されてからヒューズに所定電流が流れたときに当該ヒューズが溶断するに至るまでの時間である所定の待機時間が経過したときにリレーをオフする。これにより、車両の衝突に起因した故障等により蓄電手段と電動機との間に所定電流以上の比較的大きな電流が流れている場合には、衝突発生から待機時間が経過するまでにヒューズが溶断している可能性が高く、このようにヒューズが溶断していればリレーに流れる電流が遮断された状態で溶着故障を生じさせることなくリレーをオフすることができる。また、車両の衝突が発生しても蓄電手段と電動機との間に所定電流未満の比較的小さな電流しか流れていない場合には、衝突発生から待機時間が経過してもヒューズが溶断せずにリレーに流れる電流が遮断されないこともあり得るが、このようにリレーに比較的小さな電流しか流れていない状態でリレーをオフしたとしても溶着故障が発生する危険性は極めて低い。従って、本発明によれば、車両の衝突発生時に蓄電手段と電動機との間に接続されたリレーに溶着故障を発生させることなくリレーをオフすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る電気自動車２０の概略構成図である。
【図２】メイン電子制御ユニット５０により実行される衝突時リレーオフ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】ヒューズ４４の溶断特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る電気自動車２０の概略構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２に回転子が接続された同期発電電動機としてのモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３４と、二次電池として構成されたバッテリ４０と、バッテリ４０とインバータ３４の接続および接続の解除を行なうシステムメインリレー４３と、バッテリ４０とシステムメインリレー４３との間に配置されたヒューズ４４と、インバータ３４を介してモータ３２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）３６と、図示しないエアバッグを制御すると共に車両の衝突を判定するエアバッグ電子制御ユニット（以下、エアバッグＥＣＵ）３７と、車両全体をコントロールすると共にシステムメインリレー４３をオンオフ制御するメイン電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵという）５０と、を備える。メインＥＣＵ５０，モータＥＣＵ３６およびエアバッグＥＣＵ３７は、いずれも図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートおよび通信ポートを備える。また、メインＥＣＵ５０，モータＥＣＵ３６およびエアバッグＥＣＵ３７は、それぞれの通信ポートを介して互いに接続されており、ＣＡＮ通信により各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、ヒューズ４４はバッテリ４０の内部に組み込まれるものであってもよい。
【００１２】
モータ３２は、例えば、電動機として機能すると共に発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ３４は、複数のスイッチング素子により構成されており、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池として構成されたバッテリ４０から供給される直流電力を擬似的な三相交流電力に変換してモータ３２に供給する。ヒューズ４４は、過電流が流れたときに溶断してバッテリ４０とモータ３２との間を流れる電流を遮断して過電流による障害から電気回路を構成する各部品を保護する。
【００１３】
モータＥＣＵ３６には、図示しない回転位置検出センサにより検出されるモータ３２の回転子の回転位置や図示しない電流センサにより検出されるモータ３２に印加される相電流など、モータ３２やインバータ３４の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力されている。また、モータＥＣＵ３６からは、インバータ３４の図示しないトランジスタへのスイッチング制御信号が出力されている。エアバッグＥＣＵ３７には、車体（例えば、車両前方の中央部や両側部など）に取り付けられた加速度センサ５８からの車両の加速度が入力されている。また、エアバッグＥＣＵ３７は、例えば、入力された加速度が衝突判定用の閾値やエアバッグなどの安全装置を作動するための閾値を超えたときなどに車両の衝突が生じたと判定し、車両衝突信号をメインＥＣＵ５０に出力する。
【００１４】
メインＥＣＵ５０には、バッテリ４０を流れる電流を検出する電流センサ４７からの電流Ｉｂなどバッテリ４０の状態を検出する種々のセンサからの信号やイグニッションスイッチ５１からのイグニッション信号，シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキポジション，車速センサ５７からの車速Ｖなどが入力されている。また、メインＥＣＵ５０からは、システムメインリレー４３へのオンオフ信号が出力されている。
【００１５】
実施例の電気自動車２０は、基本的には、メインＥＣＵ５０とモータＥＣＵ３６とによって実行される次のような駆動制御によって走行する。すなわち、メインＥＣＵ５０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５７からの車速とに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクを設定し、バッテリ４０を充放電することができる最大電力としての入出力制限の範囲内で要求トルクに応じたモータ３２のトルク指令を設定し、設定したトルク指令をモータＥＣＵ３６に送信する。モータＥＣＵ３６は、モータ３２のトルク指令を受信すると、モータ３２がトルク指令で駆動されるようインバータ３４をスイッチング制御する。実施例の電気自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４０の入出力制限の範囲内でアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸２２に出力して走行する。
【００１６】
こうして構成された実施例の電気自動車２０において、メインＥＣＵ５０は、衝突時の車両の安全性を高めるために、車両の衝突が発生した際にはシステムメインリレー４３をオフしてバッテリ４０を車両の電気系から切り離す。ただし、車両の衝突に起因した短絡故障などによりシステムメインリレー４３に比較的大きな電流が流れている状態でシステムメインリレー４３をオフすると、リレー接点間で発生するアーク放電によりシステムメインリレー４３に溶着故障が生じるおそれがある。このため、実施例の電気自動車２０では、エアバッグＥＣＵ３６により車両の衝突が生じたと判定されてエアバッグＥＣＵ３６からメインＥＣＵ５０に車両衝突信号が入力されたときには、メインＥＣＵ５０により図２に例示する衝突時リレーオフ制御ルーチンが実行される。
【００１７】
図２の衝突時リレーオフ制御ルーチンの開始に際して、メインＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵは、図示しないタイマをオンして計時を開始した後（ステップＳ１００）、電流センサ４６からの電流Ｉｂを入力する（ステップＳ１１０）。次に、ステップＳ１１０で入力された電流Ｉｂがシステムメインリレー４３に溶着故障を発生させる最低電流としての溶着発生電流Ｉｒｅｆ（例えば、４００Ａ程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。溶着発生電流Ｉｒｅｆは、実験・解析等により予め定められる。
【００１８】
そして、電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上であると判定されたときには、タイマにより計時される車両の衝突検出からの経過時間ｔがヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、ヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆは、ヒューズ４４に溶着発生電流Ｉｒｅｆが継続して流れたときに当該ヒューズ４４が溶断するに至るまでの時間（例えば、１ｓｅｃ程度）であり、ヒューズ４４の溶断特性に基づいて定められる。図３は、ヒューズ４４が溶断に至るまでの時間とヒューズ４４に流れる電流との関係であるヒューズ４４の溶断特性の一例を示す説明図である。図中実線の上側の領域ではヒューズ４４はすでに溶断しており、当該実線の下側の領域ではヒューズ４４は溶断するに至っていないことを示す。図中斜線で示した領域では、ヒューズ４４に流れる電流が溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上であり、かつ、ヒューズ４４が溶断するに至っていない状態であることから、システムメインリレー４３を含むバッテリ４０とモータ３２との間に溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上の電流が流れていることになる。この状態でシステムメインリレー４３をオフすると、リレー接点間で発生するアーク放電によりシステムメインリレー４３に溶着故障が生じるおそれがある。
【００１９】
このため、ヒューズ４４を流れる電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上と判定されると共に（ステップＳ１２０）、ステップＳ１３０において経過時間ｔがヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆ未満であると判定されたときには、図３中の斜線領域に該当することになる。すなわち、ヒューズ４４は溶断するに至っておらず、システムメインリレー４３には溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上の電流が流れている状態であるため、この場合には経過時間ｔがヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆに至るまで待機する（ステップＳ１３０）。そして、経過時間ｔがヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆ以上に至ったと判定されたときには、ヒューズ４４が溶断してシステムメインリレー４３を含むバッテリ４０とモータ３２との間に流れる電流が遮断されたとみなし、システムメインリレー４３をオフして（ステップＳ１４０）、タイマをオフして計時処理を終了させた上で（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１２０において電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ未満であると判定されたならば、システムメインリレー４３に電流が流れている状態でシステムメインリレー４３をオフしても溶着故障が発生する可能性は極めて低いことから、ステップＳ１３０の処理を省略して直ちにシステムメインリレー４３をオフし（ステップＳ１４０）、タイマをオフして計時処理を終了させた上で（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。
【００２０】
以上説明したように、実施例の電気自動車２０では、車両の衝突が検出されたときに、電流Ｉｂがシステムメインリレー４３に溶着故障を発生させる最低電流としての溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上であるかを判定し、電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上であると判定されたときには、車両の衝突が検出されてからヒューズ４４に溶着発生電流Ｉｒｅｆが流れたときにヒューズ４４が溶断するに至るまでの時間であるヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆが経過したか否かを判定し、ヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆが経過したと判定されたときにシステムメインリレー４３をオフする。また、電流Ｉｂが溶着発生電流Ｉｒｅｆ未満であると判定されたときには、直ちにシステムメインリレー４３をオフする。すなわち、車両の衝突に起因した故障等によりバッテリ４０とモータ３２との間に溶着発生電流Ｉｒｅｆ以上の比較的大きな電流が流れている場合には、衝突発生からヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆが経過するまでにヒューズ４４が溶断している可能性が高く、このようにヒューズ４４が溶断していればシステムメインリレー４３に流れる電流が遮断された状態で溶着故障を生じさせることなくシステムメインリレー４３をオフすることができる。また、車両の衝突が発生してもバッテリ４０とモータ３２との間に溶着発生電流Ｉｒｅｆ未満の比較的小さな電流しか流れていない場合には、システムメインリレー４３をオフしたとしても溶着故障が発生する危険性は極めて低いため、直ちにシステムメインリレー４３をオフすることができる。従って、本発明によれば、車両の衝突発生時にバッテリ４０とモータ３２との間に接続されたシステムメインリレー４３に溶着故障を発生させることなくシステムメインリレー４３をオフすることができる。
【００２１】
なお、本実施例では、車両の衝突が発生してもバッテリ４０とモータ３２との間に溶着発生電流Ｉｒｅｆ未満の比較的小さな電流しか流れていない場合には直ちにシステムメインリレー４３をオフする（ステップＳ１２０，Ｓ１４０）ものとしたが、ステップＳ１２０の処理を省略し、電流Ｉｂの大きさに拘わらず車両の衝突検出からの経過時間ｔがヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆ以上に至ったときにシステムメインリレー４３をオフするものとしてもよい。この場合には、衝突発生からヒューズ溶断待機時間ｔｒｅｆが経過してもヒューズ４４が溶断せずにシステムメインリレー４３に流れる電流が遮断されないこともあり得るが、このようにシステムメインリレー４３に比較的小さな電流しか流れていない状態でシステムメインリレー４３をオフしたとしても溶着故障が発生する危険性は極めて低いことから、車両の衝突発生時にバッテリ４０とモータ３２との間に接続されたシステムメインリレー４３に溶着故障を発生させることなくシステムメインリレー４３をオフすることができる。
【００２２】
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「電動機」に相当し、バッテリ４０が「蓄電手段」に相当し、システムメインリレー４３が「リレー」に相当し、ヒューズ４４が「ヒューズ」に相当し、加速度センサ５８とエアバッグＥＣＵ３７との組み合わせが「衝突検出手段」に相当し、メインＥＣＵ５０が「リレー制御手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、電気自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
２０  電気自動車、２２  駆動軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ  駆動輪、３２  モータ、３４  インバータ、３６  モータＥＣＵ、３７  エアバッグＥＣＵ、４０  バッテリ、４３  システムメインリレー、４４  ヒューズ、４７  電流センサ、５０  メインＥＣＵ、５１  イグニッションスイッチ、５２  シフトポジションセンサ、５４  アクセルペダルポジションセンサ、５６  ブレーキペダルポジションセンサ、５７  車速センサ、５８  加速度センサ。
【図１】
2011042215.tif 000003
【図２】
2011042215.tif 000004
【図３】
2011042215.tif 000005