(57)【要約】【課題】外部給電が可能な車両においてリレーが閉固着となっている場合に、アウトレットへの電力供給を確実に遮断することが出来る車両を提供する。【解決手段】ＥＣＵ３００は、直流電圧計５０で検出された直流放電アウトレット９９の正負両端子間に印加される電圧値Ｖｏｕｔが一定電圧以上である場合は、アクチュエータ３０に駆動信号を送信する。ＥＣＵ３００からの作動指令により、アクチュエータ３０はソレノイドを動作させて、ロッド３５の先端を突出方向へ移動させる。これにより、バッテリパック２０から分断プラグ９０が強制的に外されて、バッテリパック２０内の電路１２０は、バッテリ２１，２１間において分断されるので、直流放電アウトレット９９の正負両端子間への高圧直流電力が供給されないようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両であって、
前記車両に設けられて、車外に対して電力を出力するアウトレットと、
前記アウトレットに供給する直流電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置から前記アウトレットを結ぶ経路に設けられる開閉器と、
外部への給電を制御する制御部とを備え、
前記蓄電装置は、
取付けられた状態では電路に電流を通電可能とするとともに、外れた状態では前記電路を分断して通電不能とするプラグと、
駆動されることにより前記プラグを外す方向へ移動させる動作を行なうアクチュエータとを含み、
前記制御部は、前記開閉器の閉固着を検出した場合には、前記アクチュエータを駆動させて前記プラグを外す、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に関し、特に外部への電力供給が可能な車両における異常発生時の機器の保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車などの電動車両では、外部給電が可能な車両に搭載された蓄電装置などの電源の電力を車外へ供給するものが知られている。
【０００３】
特許文献１（特開２０１２−７０５７７号公報）には、上述のような外部給電が可能な車両において搭載された蓄電装置からの供給電力を調整可能な電力調整回路が開示されている。
【０００４】
このようなものでは、給電中、経路に短絡や漏電などの異常が生じた場合に、電力調整回路により電力を減少させてから開閉器（以下、リレーとも称す）を開放して電力の供給を遮断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車外へ電力を給電中に、短絡や漏電などにより直流の過電流がリレーに加わると、電磁反発によりリレーの接点に溶着（以下、閉固着とも称する）が発生する可能性がある。閉固着したリレーは、開閉指令により開放する方向へ制御操作が行なわれても開放されない。このため、電力を車外に出力するためのアウトレットに蓄電装置からの電圧が印加されたままの状態が起こり得る。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部給電が可能な車両においてリレーが閉固着となっている場合に、アウトレットへの電力供給を確実に遮断することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による車両は、車両に設けられて、車外に対して電力を出力するアウトレットと、アウトレットに供給する直流電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置からアウトレットを結ぶ経路に設けられる開閉器と、外部への給電を制御する制御部とを備える。蓄電装置は、取付けられた状態では電路に電流を通電可能とするとともに、外れた状態では電路を分断して通電不能とするプラグと、駆動されることによりプラグを外す方向へ移動させる動作を行なうアクチュエータとを含む。制御部は、開閉器の閉固着を検出した場合には、アクチュエータを駆動させてプラグを外す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両によれば、制御部にて、リレーの閉固着が検出された場合には、アクチュエータが駆動されて、電路分断用のプラグか蓄電装置から外されることによって、通電不能状態とすることができる。これにより、リレーが閉固着となっている状態で、アウトレットへ直流電圧が印加されることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の電動車両において、車両外部に直流外部給電器が接続された状態の車両の全体ブロック図である。
【図２】分断プラグとアクチュエータとの位置関係を説明する要部の拡大斜視図である。
【図３】実施の形態の電動車両にて実行される保護制御の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下において、本発明の実施の形態の車両について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
[電動車両の全体構成]
図１は、本発明の実施の形態に従う電動車両１に直流外部給電器１００が接続された状態の全体のブロック図である。電動車両１は、燃料電池システム１０と、バッテリパック２０と、アクチュエータ３０と、内部ＤＣリレー６０と、直流アウトレット９９と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵとも称する）３００と、直流電流センサ４０と、直流電圧センサ５０と出力装置３とを備える。
【００１３】
燃料電池システム１０は、供給された物質を化学反応させて発電する。
バッテリパック２０内には、直流アウトレット９９の端子へ給電する経路の正，負極側のノード２２，２３間に接続される電路１２０が設けられている。電路１２０には、複数のバッテリセル２１と、分断プラグ９０と、システムメインリレー７０およびヒューズ８０とが直列に接続されている。
【００１４】
バッテリセル２１は、燃料電池システム１０で発電された直流電力を蓄える。
分断プラグ９０は、メンテナンス時に電路を開設するための安全プラグである。
【００１５】
バッテリパック２０の外側面には、分断プラグ９０の取付位置にアクチュエータ３０が設けられている。アクチュエータ３０は、分断プラグ９０をバッテリパック２０から外すことにより、バッテリパック２０の内部の電路１２０を分断して通電不能とし得る。
【００１６】
また、電動車両１には、バッテリパック２０と直流アウトレット９９とを結ぶ経路に開閉器に相当する内部ＤＣリレー６０を更に備える。内部ＤＣリレー６０は、リレースイッチＤＣＲＢとリレースイッチＤＣＲＧとを含む。リレースイッチＤＣＲＢは、その一方端がヒューズＤＣＰＦを介してバッテリパック２０の正極側のノード２２に接続され、他端が直流アウトレット９９の正極端子に接続されている。また、リレースイッチＤＣＲＧは、その一端がバッテリパック２０の負極側のノード２３に接続され、他端が直流アウトレット９９の負極端子に接続される。
【００１７】
内部ＤＣリレー６０は、ＥＣＵ３００からの開閉指令に応じて、リレースイッチＤＣＲＢおよびリレースイッチＤＣＲＧを開閉することにより、バッテリパック２０から直流アウトレット９９への電力の供給と遮断とを切換える。
【００１８】
直流アウトレット９９は、電動車両１の側面部に設けられ、バッテリパック２０から供給された直流電力を車外に対して出力する。
【００１９】
直流電流センサ４０は、直流アウトレット９９から出力される電流を検出して、検出信号としての電流値ＶＡをＥＣＵ３００に送信する。直流電圧センサ５０は、直流アウトレット９９の端子間に印加される電圧を検出して、検出信号としての電圧値ＶｏｕｔをＥＣＵ３００に送信する。
【００２０】
ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、メモリなどの記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なう。また、出力装置３は、電動車両１は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、光または音声による各種警告を出力する。出力装置３は、ユーザに視覚的表示を行なうことにより通知を行なうコーションメータ、ハザードランプ、ＬＣＤパネルおよび／または、聴覚的な通知を行なうホーンやボイスアナウンスなどを含んで構成される。なお、ＥＣＵ３００による制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２１】
[外部給電器の構成]
次に、直流アウトレット９９に接続される直流外部給電器１００について説明する。直流外部給電器１００は、給電線１０４の先端に設けられたコネクタ１０５により、電動車両１側の直流アウトレット９９に接続される。このコネクタ１０５には、ロック機構１０６が設けられている。ロック機構１０６は、完全にコネクタ１０５が直流アウトレット９９に取付けられると、取り外し不能なロック状態となる。ロック機構１０６は、ロック状態となっているか否かを示す信号をＥＣＵ３００に出力する。たとえばＥＣＵ３００は、ロック状態となっていない場合には、車外への給電が行なえないように内部ＤＣリレー６０およびシステムメインリレー７０を開放して通電不能とする。
【００２２】
この直流外部給電器１００は、インバータ装置１０１、リレー装置１０２、ヒューズ１０３を含み、図示しない外部負荷に給電を行なう。このうち、ヒューズ１０３は、ヒューズ８０，ヒューズＤＣＰＦと比較して電流容量が小さくなるように設定されていて、容量を超過する電流が流れると溶断され得る。なお、ヒューズ１０３およびヒューズＤＣＰＦは、ヒューズ８０より電流容量が比較的高く、ヒューズ１０３はヒューズＤＣＰＦやヒューズ８０よりも小さい電流で溶断する。
【００２３】
[保全用のプラグ]
図２は、バッテリパック２０の分断プラグ９０とアクチュエータ３０との位置関係を説明する要部の拡大斜視図である。バッテリパック２０の上面部に取付けられた分断プラグ９０は、上述のように、本来メンテナンスのためにバッテリパック２０を開放する際に取外すことにより電路を開路（遮断）するためのものである。
【００２４】
この実施の形態では、分断プラグ９０は、矢印Ａで示す方向へ裏面側から押圧されて、バッテリパック２０から取外されるように構成されているが、特にこれに限らずたとえば矢印Ｂで示す方向へ引抜くように、バッテリパック２０から取外される構成としてもよい。
【００２５】
アクチュエータ３０は、駆動により突出方向へ移動するロッド３５を有するソレノイドアクチュエータにより構成されている。アクチュエータ３０のロッド３５はＥＣＵ３００からの作動指令により、分断プラグ９０を裏面側から押圧して、バッテリパック２０から外す方向へ移動させる動作を行なう。
【００２６】
[短絡の発生]
再び図１，図２を参照して、このような構成の電動車両１において、たとえば給電線１０４において、正負の電力線間に短絡が生じた場合を考える。
【００２７】
この給電線１０４の短絡により、電動車両１側の経路に設けられた内部ＤＣリレー６０、およびバッテリパック２０内の電路１２０に設けられたシステムメインリレー７０に許容範囲を超える電流が流れて電磁反発を生じ、溶着故障（以下、閉固着とも称する。）を起こし得る。
【００２８】
このとき、電動車両１のアウトレットに繋がれたままの直流外部給電器１００の内部のヒューズ１０３は、ヒューズＤＣＰＦと比較して電流容量が小さいため、ヒューズ１０３が一番初めに溶断してしまう。そのため、電動車両１の内部に設けられた電流容量が比較的高いヒューズＤＣＰＦやヒューズ８０は溶断しない。したがって、内部ＤＣリレー６０、およびシステムメインリレー７０の溶着故障により、ＥＣＵ３００からの遮断指令が出力されても、直流アウトレット９９にバッテリパック２０からの電圧が印加されたままの状態となってしまう。
【００２９】
この状態で、コネクタ１０５が取り外されると、電動車両１の直流アウトレット９９には、高圧の直流電圧が印加されたままの状態で端子が露出し、これに接触した機器などに影響を及ぼし得る。
【００３０】
そこで、本実施の形態の電動車両１は、内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０に閉固着が生じた場合、既存のメンテナンス用の保全装置である分断プラグ９０を利用して、比較的安価かつ確実に電路を遮断することにより、保全性を向上させる。
【００３１】
[給電システムの制御処理]
図３は、実施の形態の給電システムにて実行される保護制御の処理を説明するフローチャートである。
【００３２】
この実施の形態の電動車両１は、図３に示されるフローチャートの処理を、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムが所定周期で実行することによって実現する。あるいは、一部のステップ（以下、ステップをＳと略する）については、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００３３】
図３を参照して、ＥＣＵ３００は、保護制御の処理をスタートすると、Ｓ１０にて、直流電圧センサ５０による電圧の検出を行なう。Ｓ２０にて、ＥＣＵ３００は、検出された電圧値から内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０が開状態の指令を受けた状態で、正常に遮断（オフ）を行なっているか否かを判定する。内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０が閉固着している場合は、内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０は、開状態となるように指令を受けても導通状態となるので、バッテリパック２０から電圧が直流アウトレット９９に印加されたままになる。
【００３４】
このため、ＥＣＵ３００は、内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０が開状態となるように指令を出力した状態で、端子間に印加される電圧値Ｖｏｕｔが予め設定されている一定電圧値Ｖ１以上であるか否かを判定する。このように、直流電圧センサ５０にて検出された電圧値Ｖｏｕｔを判定することにより、閉固着している故障状態であるか否かが分かる。
【００３５】
直流アウトレット９９の端子間に印加されている電圧値Ｖｏｕｔが一定電圧以上でない場合（Ｓ３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、処理をスタートに戻す（リターン）。
【００３６】
また、ＥＣＵ３００は、直流アウトレット９９の端子間に印加される電圧値Ｖｏｕｔが一定電圧値Ｖ１以上となる場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）は、内部ＤＣリレー６０、およびシステムメインリレー７０が閉固着している状態であると判断して、アクチュエータ３０に駆動信号を送信する。アクチュエータ３０は駆動信号を受けてソレノイドを駆動することにより、分断プラグ９０を外す。これにより開路状態となって直流アウトレット９９端子への電圧の印加が解除される。その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ４０に処理を進める。
【００３７】
Ｓ４０にて、ＥＣＵ３００は、出力装置３によりユーザへ異常の発生を通知する。通知の例としては、コ―ションメータ、ハザードランプ、ＬＣＤパネルなどの視覚的表示、または、ホーンやボイスアナウンスなどの聴覚的な通知が含まれる。
【００３８】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、この実施の形態の電動車両１によれば、内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０の閉固着が検出された場合には、アクチュエータ３０が駆動されて、分断プラグ９０を強制的に取り外して、電路１２０を分断する。これにより、直流アウトレット９９の端子に直流電圧が印加されないようにすることができる。
【００３９】
また、既存の保全装置を利用するため、比較的安価で確実な保護対策を施すことができる。さらに、警告出力により、ユーザに内部ＤＣリレー６０、システムメインリレー７０が閉固着して直流アウトレット９９の端子間に電圧が印加された状態であることを報知して注意喚起することにより、さらに、保全性を向上させることができる。
【００４０】
本実施の形態においては、分断プラグ９０は、高圧ジョイントボックスなどのメンテナンスを行なう際の作業者の良好な作業性を確保するために予め設定される既存の保全装置として設けられている保全プラグを利用している。このため、アクチュエータ３０を追加することにより比較的容易に安価で確実な対策を施すことが可能となる。
【００４１】
さらに、アクチュエータ３０として、分断プラグ９０を押圧して外すソレノイドアクチュエータを例示して説明してきたが特にこれに限らず、駆動による動作により分断プラグ９０を移動させるアクチュエータであれば、駆動方法、形状、数量および材質はどのようなものであってもよい。
【００４２】
なお、この実施の形態の電動車両１には、燃料電池システム１０が設けられているが、特にこれに限らず、燃料電池システム１０が無い車両であってもよい。たとえば、ハイブリッド車両や、電気自動車などの電動車両であって、車外に対して蓄電装置の電力を外部給電するアウトレットが備えられている車両であれば、走行動力源や燃料などの種類が特に限定されるものではない。
【００４３】
最後に、本発明の実施の形態の電動車両１について総括する。図１を参照して、実施の形態の電動車両１は、車外に対して外部給電を行なう直流アウトレット９９と、直流アウトレット９９に供給する直流電力を蓄えるバッテリパック２０および燃料電池システム１０と、バッテリパック２０から直流アウトレット９９を結ぶ経路に設けられる内部ＤＣリレー６０、電路１２０に設けられるシステムメインリレーＳＭＲと、経路で検出された電圧値Ｖｏｕｔまたは電流値ＶＡに応じて外部への給電の制御を行なうＥＣＵ３００とを備える。バッテリパック２０は、取付けられた状態では、電路１２０に電流を通電可能とするとともに、外れた状態では、電路１２０を分断して通電不能とできる分断プラグ９０と、駆動により分断プラグ９０を押圧して外す方向へ移動させる動作を行なうアクチュエータ３０とを含む。ＥＣＵ３００は、開閉器の閉固着を検出した場合には、アクチュエータ３０を駆動させて分断プラグ９０を外す。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動車両、２  モータジェネレータ、３  出力装置、１０  燃料電池システム、２０  バッテリパック、２１  バッテリ、２２，２３  ノード、３０  アクチュエータ、３５  ロッド、４０  直流電流センサ、５０  直流電圧センサ、６０  リレー、７０  システムメインリレー、８０  ヒューズ、９０  分断プラグ、９９  直流アウトレット、１００  直流外部給電器、１０１  インバータ装置、１０２  リレー装置、１０３  ヒューズ、１０４  給電線、１０５  コネクタ、１０６  ロック機構、１２０  電路、３００  ＥＣＵ、ＤＣＰＦ  ヒューズ、ＤＣＲＢ，ＤＣＲＧ  リレースイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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