(57)【要約】【課題】電池とスイッチング素子との間に設けられたヒューズが、電池に異常がないにもかかわらず誤って溶断されてしまうこと、を防止又は低減する。【解決手段】電池１０とインバータ１２とを結ぶ配線の負極側には、速断ヒューズ２０Ｇが設けられる。制御装置３０は、電池１０を切り離すべき異常が発生した場合、インバータ１２等を制御して速断ヒューズ２０Ｇを通る電流の量を急速に増大させ、速断ヒューズ２０Ｇが溶断されるようにする。また、制御装置３０は、電池１０を切り離すべき異常が発生していない場合において、温度センサ２２が検出する速断ヒューズ２０Ｇの温度が高すぎる場合は、速断ヒューズ２０Ｇを通る電流の量を減少させる制御を行うことで、速断ヒューズ２０Ｇの温度上昇を抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電力を、スイッチング素子を介して車両駆動用のモータに供給する車両用電源装置であって、
前記電池と前記スイッチング素子とを結ぶ正極側及び負極側の配線のうちの一方に設けられたヒューズと、
前記ヒューズの温度を検出する温度検出手段と、
前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生しているか否かの判定処理を実行し、この判定処理にて前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していないと判定され、かつ、前記温度検出手段が検出した前記ヒューズの温度があらかじめ定められた閾値より高い場合には、前記電池からの出力電力及び前記電池に対する充電電力の少なくとも一方を低減する制御を行うことにより、前記ヒューズの温度上昇を抑制する制御手段と、
を備える車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判定処理により前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していると判定された場合に、前記ヒューズが溶断されるよう、前記電池からの出力電力及び前記電池に対する充電電力の少なくとも一方を増大させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源装置に関し、特に異常時における電池の切り離しのための回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池とインバータとを結ぶ配線の＋側及び−側にそれぞれシステムメインリレーを設け、インバータが衝撃を受けた場合にはそれらリレーをオフすることで、電池からの電力供給を遮断する、車両用電源装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、負荷用配線の温度上昇時に、電源回路のヒューズが溶断され、通電が停止される構成が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、電源回路の正極側と負極側にそれぞれリレーを設けた車両用電源装置が開示されている。
【０００５】
特許文献４には、車両用の電源回路内にヒューズを設ける構成が開示されている。
【０００６】
特許文献５には、ヒューズとリレーを備え、車両が衝撃を受けたときに、それらヒューズ又はリレーが遮断されることで、電池から出力される電流が遮断される車両用の電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５４３１５号公報
【特許文献２】特開２００２−０９５１５３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７５７５０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８３６７９号公報
【特許文献５】特開２００６−１９７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、車両用電源装置において、電池とスイッチング素子との間に設けられたヒューズが、電池に異常がないにもかかわらず誤って溶断されてしまうこと、を防止又は低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電池の電力を、スイッチング素子を介して車両駆動用のモータに供給する車両用電源装置であって、前記電池と前記スイッチング素子とを結ぶ正極側及び負極側の配線のうちの一方に設けられたヒューズと、前記ヒューズの温度を検出する温度検出手段と、前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生しているか否かの判定処理を実行し、この判定処理にて前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していないと判定され、かつ、前記温度検出手段が検出した前記ヒューズの温度があらかじめ定められた閾値より高い場合には、前記電池からの出力電力及び前記電池に対する充電電力の少なくとも一方を低減する制御を行うことにより、前記ヒューズの温度上昇を抑制する制御手段と、を備える車両用電源装置を提供する。
【００１０】
一つの側面では、前記制御手段は、前記判定処理により前記電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していると判定された場合に、前記ヒューズが溶断されるよう、前記電池からの出力電力及び前記電池に対する充電電力の少なくとも一方を増大させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していない状況で、ヒューズの温度が異常に上昇した（すなわち閾値を上回った）場合に、ヒューズの温度上昇を抑制するための制御を行う。したがって、電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していない状況でヒューズが誤って溶断されてしまうことを防止又は低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態の車両用電源装置を備えたハイブリッド車両の電気システムの一例を示す図である。
【図２】実施の形態の車両用電源装置の制御装置が実行する処理手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、この発明に係る１つの実施の形態の車両用電源装置を備えたハイブリッド車両の電気システムの一例を、図１を参照して説明する。
【００１４】
図１のシステムでは、二次電池等の電池１０から出力される電力を、スイッチング素子の一例であるインバータ１２により三相交流に変換し、車輪を駆動するモータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１４にこの三相交流を供給する。また、図示しない内燃機関による走行時や、下り坂走行時又は減速時などにＭ／Ｇ１４が発電した電力を、インバータ１２により直流電力に変換し、この直流電力を電池１０に充電する。
【００１５】
電池１０とインバータ１２とを結ぶ（電池１０の）正極側の配線１６Ｂの途中には、システムメインリレー１８Ｂ（以下では、「ＳＭＲ−Ｂ」とも呼ぶ）が設けられている。また、電池１０とインバータ１２とを結ぶ負極側の配線１６Ｇの途中には、速断ヒューズ２０Ｇが設けられている。すなわち、特許文献１及び３等に示された電源システムでは、正極側及び負極側の配線の両方にシステムメインリレーが設けられているのに対し、図１の装置では、そのうちの負極側のシステムメインリレーが速断ヒューズに置き換えられている。
【００１６】
速断ヒューズ２０Ｇは、過電流が流れるとすみやかに溶断されるヒューズである。一般に、車両用電源装置では電池内にも、過電流を防止するためのヒューズが設けられていることが多い（特許文献４参照）が、速断ヒューズ２０Ｇとしては、そのような電池内のヒューズよりも溶断されやすいものを用いる。これにより、電池１０に関する異常により過電流が流れた場合、電池内のヒューズよりも先に速断ヒューズ２０Ｇが溶断される。
【００１７】
温度センサ２２は、速断ヒューズ２０Ｇの温度を検出する。電圧センサ２４は、インバータ１２の正負両極間の電圧を検出する。
【００１８】
制御装置３０は、電池１０，インバータ１２，Ｍ／Ｇ１４及びシステムメインリレー１８Ｂを制御する装置である。制御装置３０は、例えばＣＰＵ（中央演算装置）等のプロセッサと、そのプロセッサが実行する制御プログラムを記憶したリードオンリーメモリ等の不揮発性記憶媒体を備えている。この実施の形態との関連では、制御装置３０は、機能モジュールとして、電池異常判定部３２と、切り離し制御部３４と、誤溶断抑制部３６とを有している。これら各機能モジュールは、典型的には、以下に説明する機能又は処理手順を記述した制御プログラムを制御装置３０のＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００１９】
電池異常判定部３２は、車両各部のセンサからの信号に基づき、回路から電池１０を切り離すべき（すなわち電池１０から負荷側への電力供給を遮断すべき）重大な異常が発生しているかどうかを判定又は診断する機能モジュールである。例えば、エアバッグの起動に用いられるＧ（加速度）センサの出力信号から車両の衝突の発生を検知した場合、電池異常判定部３２は、電池１０を切り離すべき異常が発生したと判定する。また、電池１０とインバータ１２との間を流れる電流を電流センサで検出し、その電流値が過電流の判定のための閾値を上回ると、例えばインバータ１２等からの漏電が生じる可能性があるので、電池１０を切り離すべき異常が発生したと判定する。これらＧセンサや電流センサに基づく判定はあくまで一例に過ぎない。電池異常判定部３２は、従来の車両用電源装置が行っている、電池を回路から切り離すか否かの判定と同様の判定を行うものであってもよい。
【００２０】
切り離し制御部３４は、電池１０を切り離すべき異常が発生したと判定された場合に、電池１０を負荷（インバータ１２及びＭ／Ｇ１４）側と切り離すための制御を行う。従来の車両用電源装置（例えば特許文献１の装置）の場合、この切り離しは、正極側及び負極側のシステムメインリレーを遮断することにより行っていたのに対し、この実施の形態では、速断ヒューズ２０Ｇを利用して切り離しを行う。すなわち、切り離し制御部３４は、電池１０を切り離すべき異常が発生したと判定された場合に、電池１０とインバータ１２との間を流れる電流の量をすみやかに増大させる制御を行い、これにより速断ヒューズ２０Ｇをすみやかに溶断させる。なお、後で、切り離し制御部３４の更に詳細な動作の例を説明する。
【００２１】
誤溶断抑制部３６は、電池１０を切り離すべき異常が発生していない状況で、速断ヒューズ２０Ｇが誤って溶断されてしまうのを防止又は抑制するための処理を行う。速断ヒューズ２０Ｇは、電池１０内のヒューズよりも鋭敏すなわち溶断されやすいので、何らかの理由で速断ヒューズ２０Ｇの温度が異常に上昇した場合に、電池１０を切り離すべき異常が発生していなくても、溶断されてしまう可能性がある。そこで、誤溶断抑制部３６は、温度センサ２２の測定値を参照してそのような誤溶断の発生の可能性を判定し、誤溶断が発生するおそれのある場合は、速断ヒューズ２０Ｇの温度を下げるための制御を実行する。１つの例では、速断ヒューズ２０Ｇを流れる電流を小さくすることで、速断ヒューズ２０Ｇの発熱を低下させる。
【００２２】
以上、実施の形態の車両用電源装置の一例を説明した。次に、図２を参照して、制御装置３０による電池１０の切り離し制御の一例を説明する。
【００２３】
図２の手順では、例えば定期的に、電池異常判定部３２が各種センサの信号に基づき、電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生しているか否かを判定する（Ｓ１０）。この判定処理で、異常が発生していると判定された場合（Ｓ１０の判定結果がＹＥＳ）、切り離し制御部３４が、電池１０の入力電力制限値（充電電力の制限値）Ｗin及び出力電力制限値（放電電力の制限値）Ｗoutのうちの少なくとも一方の絶対値を、瞬時に（すなわちあらかじめ定められた微小時間内に）、例えばあらかじめ定められた量だけ、増大させる（Ｓ１２）。この増大指示は、例えばインバータ１２に対して行う。このＷin、Ｗoutの増大により、電池１０とインバータ１２との間を流れる電流（すなわち速断ヒューズ２０Ｇを流れる電流）が増大し、この電流の増大により速断ヒューズ２０Ｇの温度が急速に上昇する。
【００２４】
この温度上昇により速断ヒューズ２０Ｇが溶けて切断されると、電池１０とインバータ１２との間を流れる電流が遮断されるので、電圧センサ２４が出力する電圧値Ｖが０近くまで下がる。そこで、切り離し制御部３４は、電圧センサ２４が出力する電圧値Ｖを監視し、Ｖがあらかじめ定められた閾値Ｌｏｗ以下になったか否かを判定し（Ｓ１４）、Ｖが閾値Ｌｏｗ以下になっていなければ、Ｓ１２に戻って、Ｗin及びＷoutのうちの少なくとも一方の絶対値を、瞬時に増大させる。このようにして、Ｓ１４で速断ヒューズ２０Ｇが溶断されたことが確認されるまで、Ｗin、Ｗoutの増大を繰り返す。この繰り返しは、極めて短い時間間隔ごとに行う。
【００２５】
Ｓ１４で速断ヒューズ２０Ｇが溶断されたことが確認される（すなわちＳ１４の判定結果がＹＥＳ）と、切り離し制御部３４は、システムメインリレー１８Ｂ（ＳＭＲ−Ｂ）をオフ（遮断）する（Ｓ１６）。これにより、電池１０の切り離しが完了し、インバータ１２からの漏電などが防止される。
【００２６】
システムメインリレー１８Ｂは速断ヒューズ２０Ｇよりもサイズが大きく、重く、コストも高い。したがって、正極側と負極側の両方にシステムメインリレーを設ける従来例と比べて、一方をヒューズ２０Ｇに置き換えたこの実施の形態では、省スペース化、軽量化及び低コスト化の少なくとも１つが達成される。
【００２７】
さて、この実施の形態では、誤溶断抑制部３６が温度センサ２２の測定値を例えば定期的に監視している（Ｓ１８）。図２の例では、Ｓ１０で電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していないと判定された場合、誤溶断抑制部３６が、温度センサ２２の測定値、すなわち速断ヒューズ２０Ｇの温度があらかじめ定められた閾値Ｔthを上回ったか否かを判定する（Ｓ１８）。閾値Ｔthは、速断ヒューズ２０Ｇの溶断のおそれが無視できなくなる温度であり、あらかじめ実験などにより求められている値である。
【００２８】
Ｓ１８において速断ヒューズ２０Ｇの温度がＴth以下の場合、誤溶断抑制部３６は何も行わず、処理はＳ１０に戻る。
【００２９】
Ｓ１８において速断ヒューズ２０Ｇの温度がＴthを上回った場合、誤溶断抑制部３６はＷin及びＷoutのうちの少なくとも一方の絶対値を徐々に減少させる（Ｓ２０）。１つの例では、Ｓ２０では、Ｗin及びＷoutのうちの少なくとも一方の絶対値を、あらかじめ定められた量だけ減少させる。この減少の指示は、例えばインバータ１２に供給される。このＷin、Ｗoutの減少により、電池１０とインバータ１２との間を流れる電流（すなわち速断ヒューズ２０Ｇを流れる電流）が減少することとなる。この電流の減少により速断ヒューズ２０Ｇの温度が下降するか、又は速断ヒューズ２０Ｇの温度上昇が緩やかになる。これにより、速断ヒューズ２０Ｇが誤って溶断されてしまう可能性が下がる。Ｓ２０の後、処理はＳ１０に戻る。
【００３０】
以上に説明したように、この実施の形態では、電池からの電力供給を遮断すべき異常が発生していない状況で、速断ヒューズ２０Ｇの温度が上昇しすぎている場合、速断ヒューズ２０Ｇを流れる電流を低減させるための制御が行われる。したがって、比較的鋭敏な速断ヒューズ２０Ｇが、電池からの電力供給を遮断すべき異常が生じていない時に誤って溶断される事態を防止又は低減することができる。
【００３１】
以上の例では、正極側の配線１６Ｂにシステムメインリレー１８Ｂを、負極側の配線１６Ｇに速断ヒューズ２０Ｇをそれぞれ設けたが、この逆に、正極側の配線１６Ｂに速断ヒューズを設け、負極側の配線１６Ｇにシステムメインリレーを設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電池、１２  インバータ、１４  モータ／ジェネレータ、１６Ｂ  正極側配線、１６Ｇ  負極側配線、１８Ｂ  システムメインリレー（ＳＭＲ−Ｂ）、２０Ｇ  速断ヒューズ、２２  温度センサ、２４  電圧センサ、３０  制御装置、３２  電池異常判定部、３４  切り離し制御部、３６  誤溶断抑制部。
【図１】
2012111402.tif 000003
【図２】
2012111402.tif 000004