(57)【要約】【課題】電力供給装置と電動駆動装置を備えている自動車において、電力供給装置に電力供給装置が損傷するような外力が作用したことを確実に検出したい。【解決手段】電力供給装置はケース３０内に収容されている。ケース前面から間隔をおいて配置されているとともに、ケース前面３８を覆う前面５１とケース上側面４２を少なくとも部分的に覆う上側面５２を備えているプロテクタ５０を配置しておく。ケース上側面４２とプロテクタ上側面５２の相対変位を検出する検出装置６２，６４，６８が配置されており、検出装置が相対変位を検出した時にメインスイッチを遮断する制御部を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリとスイッチと電力供給装置と電動駆動装置を備えており、バッテリ電力をスイッチと電力供給装置を介して電動駆動装置に供給して走行するとともに、スイッチを遮断してバッテリと電力供給装置の間を非導通状態に切換可能な自動車であり、
電力供給装置はケース内に収容されており、
ケース前面から間隔をおいて配置されているとともに、ケース前面を覆う前面とケース側面を少なくとも部分的に覆う側面を備えているプロテクタが配置されており、
ケース側面とプロテクタ側面の相対変位を検出する検出装置が配置されており、
検出装置が相対変位を検出した時にスイッチを遮断する制御部を備えている自動車。
【請求項２】
ケースは、ケースベースに固定されているとともに、接地されており、
プロテクタは、ケースよりも前方の位置でケースベースに固定されているともに、プロテクタ側面がケース側面から突出しているボスに固定されており、
検出装置は、非接地電圧が印加されている配線と、配線先端とケース側面とプロテクタ側面を共締めている棒状部材と、配線電位監視装置で構成されており、
自動車を側方から観測したときに、配線先端とケース側面とプロテクタ側面を棒状部材で共締めている位置が、車両の前後方向において、プロテクタをケースベースに固定している位置と、プロテクタ側面をケース側面のボスに固定している位置の中間に位置していることを特徴とする請求項１の自動車。
【請求項３】
プロテクタは、ケース上側面とケース横側面の両者を少なくとも部分的に覆っており、
検出装置は、第１配線と、第１配線先端とケース上側面とプロテクタ上側面を共締めている第１棒状部材と、第２配線と、第２配線先端とケース横側面とプロテクタ横側面を共締めている第２棒状部材と、配線電位監視装置で構成されており、
配線電位監視装置が、いずれかの配線の電位が非接地電圧に変化した時にスイッチを遮断することを特徴とする請求項１または２の自動車。
【請求項４】
配線先端が、絶縁リングで取囲まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、自動車に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリとスイッチと電力供給装置と電動駆動装置を備えており、バッテリが供給する電力を電動駆動装置に供給して走行するとともに、スイッチを遮断してバッテリと電力供給装置の間を非導通状態に切換可能な自動車が開発されている。電動駆動装置に供給する電圧は高電圧であり、漏電・感電の可能性を秘めている。スイッチを遮断することで、高電圧に対する安全が確保される。
【０００３】
特許文献１に、電力供給装置の前面に感圧センサを配置し、感圧センサで所定値以上の圧力を検知した時にスイッチを遮断する技術が開示されている。特許文献１の技術では、自動車が衝突して電力供給装置のケースが破損するよう場合には、スイッチを遮断することよって電力供給装置にバッテリ電圧がかからないようにし、電力供給装置のケースが損傷したときの安全を確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力供給装置のケースを破損させる外力のかかり方は様々であり、例えば、正突、斜突、オフセット衝突、アンダーライド衝突、オーバーライド衝突、オフセットアンダーライド衝突、オフセットオーバーライド衝突などの様々なパターンがある。電力供給装置の前面に感圧センサを配置する技術では、スイッチを遮断するべき場合を検知し損ねることがある。
本明細書では、スイッチを遮断するべき場合を確実に検知する技術を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、バッテリとスイッチと電力供給装置と電動駆動装置を備えており、バッテリ電力をスイッチと電力供給装置を介して電動駆動装置に供給して走行する自動車に関する。特に、スイッチを遮断してバッテリと電力供給装置の間を非導通状態に切換えることでき、それによって安全が確保される自動車に関する。
電力供給装置はケース内に収容されている。ケース近傍にプロテクタが配置されている。プロテクタは、ケース前面から間隔をおいて配置されているとともに、ケース前面を覆うプロテクタ前面とケース側面を少なくとも部分的に覆うプロテクタ側面を備えている。ケース側面とプロテクタ側面の相対変位を検出する検出装置が配置されている。また、検出装置が相対変位を検出した時にスイッチを遮断する制御部が設けられている。
上記において、側面とは、自動車の前後方向に沿って伸びる面をいう。ケースが略直方体形状である場合、そのうちの２面を自動車の前後方向に直交する向きに配置すると、残りの４面は自動車の前後方向に沿って伸びることから、その４面が側面である。本明細書では、通常なら上面、右側面、底面、左側面という４面を総称して側面という。プロテクタ側面とケース側面の相対変位は、上面で検出してもよいし、右側面で検出してもよいし、底面で検出してもよいし、左側面で検出してもよい。
実際のケースは、数学でいう直方体形状でなく、複雑な形状をしている。ここでいう前面は、大局的に観察したときに自動車の前後方向に直交する向きに広がっている面をいい、側面は、大局的に観察したときに自動車の前後方向に沿って伸びている面をいう。
【０００７】
上記の装置によると、電力供給装置を収容しているケースが損傷するような外力が加われば、プロテクタ前面がケース前面に接近し、プロテクタ側面がケース側面に対して後方に相対移動する。上記の装置では、プロテクタ側面がケース側面に対して後方に相対移動したことを検出してスイッチを遮断する。上記の装置によると、スイッチを遮断するべき場合を確実に検出してスイッチを遮断することができる。
【０００８】
一つの具体的な態様では、ケースをケースベースに固定する。またケースは接地しておく。プロテクタは、ケースよりも前方の位置で、ケースベースに固定する。また、プロテクタ側面は、ケース側面から突出しているボスに固定する。検出装置は、非接地電圧が印加されている配線と、配線先端とケース側面とプロテクタ側面を共締めている棒状部材と、配線電位監視装置で構成する。自動車を側方から観測したときに、配線先端とケース側面とプロテクタ側面を棒状部材で共締めている位置は、車両の前後方向において、プロテクタをケースベースに固定している位置と、プロテクタ側面をケース側面に形成されているボスに固定している位置の中間に位置している。
ここでも、側面とは、通常なら上面、右側面、底面、左側面という４面のいずれかをいう。
【０００９】
上記構成を備えていると、ケースに強い外力が作用する場合には、プロテクタ側面をケース側面に対して相対変位させる力が作用し、その力によってケース側面とプロテクタ側面を共締めている棒状部材がせん断し、配線先端がケースとプロテクタから外れる。この結果、配線電位が接地電圧から非接地電圧に変化する。配線電位監視装置が配線電位を監視しているので、接地電圧から非接地電圧に変化したタイミングを検出することができ、スイッチを遮断するべきタイミングの到来を検出することができる。
【００１０】
自動車には、エアバックを作動させるセンサや、サテライトセンサなどが配置されており、衝突の発生を検出することができる。これらの既存の衝突センサに加えて、プロテクタ側面がケース側面に対して相対移動したことを検出するスイッチを併用すると、正突、斜突、オフセット衝突、アンダーライド衝突、オーバーライド衝突、オフセットアンダーライド衝突、オフセットオーバーライド衝突などの様々な衝突を確実に検出することができ、スイッチを遮断するべき場合を確実に検出してスイッチを遮断することができる。
上記構成を備えていると、オフセットアンダーライド衝突などの既存の衝突センサでは検出できないよう場合でも確実に検出することができる。
【００１１】
プロテクタ側面とケース側面の相対変位を、ケース上側面（通常でいう上面）とケース横側面（通常でいう側面）の２箇所で検出してもよい。
この場合、プロテクタは、ケース上側面とケース横側面の両者を少なくとも部分的に覆っている。検出装置は、第１配線と、第１配線先端とケース上側面とプロテクタ上側面を共締めている第１棒状部材と、第２配線と、第２配線先端とケース横側面とプロテクタ横側面を共締めている第２棒状部材と、配線電位監視装置で構成する。配線電位監視装置が、いずれかの配線の電位が非接地電圧に変化した時に、スイッチを遮断する。
【００１２】
上記によると、ケース上側面でプロテクタ側面とケース側面の相対変位が検出されてもケース横側面でプロテクタ側面とケース側面の相対変位が検出されても、スイッチを遮断する。スイッチを遮断するべき場合には、確実にスイッチを遮断することができる。
【００１３】
配線先端を、絶縁リングで取囲んでおくことが好ましい。絶縁リングで取囲んでおくと配線先端がケースとプロテクタから外れた場合に、接地電圧となっている他の物体と導通して配線が接地電圧となることを防止することができる。配線先端がケースとプロテクタから外れた場合を確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書に記載されている装置によると、電力供給装置を収容しているケースが損傷して高電圧に対する安全対策が必要な場合には、スイッチを遮断してバッテリと電力供給装置の間を非導通状態に切換える。本明細書に記載されている装置によると、スイッチを遮断して安全対策を講ずる必要がある事象を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ケースベースとケースとプロテクタと検出装置の配線端部の分解斜視図。
【図２】ケースベースとケースとプロテクタと検出装置の配線端部を組み立てた状態の斜視図。
【図３】配線端部の拡大斜視図。
【図４】絶縁リングを取り付ける前の配線端部の拡大斜視図。
【図５】バッテリとスイッチと電力供給装置と検出装置と制御装置を示す図。
【図６】制御装置が実施する処理手順図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
下記に示す実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）配線先端とケース側面とプロテクタ側面を共締めている棒状部材は、ケースが損傷する外力よりもわずかに小さな外力が作用するとせん断する強度のものが選ばれている。
【実施例】
【００１７】
図１は、ケースベース１０とケース３０とプロテクタ５０と検出装置６０の配線６２の端部を分解して斜視した図である。
ケースベース１０は、自動車のボディに固定されているブラケットであり、ねじ穴１２と、ねじ２４のためのねじ穴が設けられている。本明細書では、複数存在するものの全部に対して参照番号を付する代わりに、そのうちの１または複数のものを参照番号で指し示す。ねじ穴１２は２個存在し、ねじ２４のためのねじ穴は４個存在する。ケースベース１０は、自動車のボディに対して接地されており、接地電圧に維持される。
【００１８】
ケース３０は、直流を３相交流に変換するインバータ回路を収容している。インバータ回路に対する配線は、図示を省略している。ケース３０は、ほぼ直方体形状であり、自動車の前後方向に対して直交する前面３８と、右側面４０（図面では陰になっていて見えない）と、上側面４２と、左側面４４と、底面と、後面を備えている。右側面４０と上側面４２と左側面４４と底面は、自動車の前後方向に沿って伸びており、本明細書でいう側面に相当する。
上側面４２の後側の２箇所に、ボス３２が形成されている。ボス３２にはねじ穴が形成されている。上側面４２の前側の１箇所に、ボス３４が形成されている。ボス３４にもねじ穴が形成されている。ボス３４はボス３２よりも高く伸びている。左側面４４の前側の１箇所にも、ボス３６が形成されている。ボス３６にもねじ穴が形成されている。右側面４０と左側面４４には、ねじ２４のためのねじ穴が形成されている。
【００１９】
ケース３０は、ブラケット２２とねじ２４で、ケースベース１０に固定されている。ケース３０の底面とケースベース１０の間には、間隙が確保される。ケース３０は、ブラケット２２とねじ２４を介してケースベース１０に導通しており、接地電圧に維持される。
【００２０】
プロテクタ５０は、前面５１と、上側面５２と、左側面５６と、前下面５０ａを備えている。前下面５０ａには貫通穴５９が形成されており、ねじ４８をケースベース１０にねじ込むことで、プロテクタ前下面５０ａがケースベース１０に固定される。プロテクタ上側面５２には貫通穴５３が形成されており、ねじ４８をボス３２のねじ穴にねじ込むことで、プロテクタ上側面５２がケース上側面４２に固定される。
その状態で、プロテクタ前面５１とケース前面３８の間に、間隙が確保される。またプロテクタ上側面５２とケース上側面４２の間に、間隙（ボス３２の高さに等しい）が確保される。プロテクタは、ねじ４８を介してケースベース１０とケース３０に導通しており、接地電圧に維持される。
【００２１】
プロテクタ上側面５２には、ボス３４を受け入れる膨出部５４が形成されている。ボス３４がボス３２よりも突出長が長いことから、膨出部５４が必要とされる。膨出部５４の頂面には貫通孔５５が形成されている。
プロテクタ左側面５６には、ボス３６を受け入れる膨出部５７が形成されている。膨出部５７の頂面には貫通孔５８が形成されている。
【００２２】
ねじ６８を使って、配線６２の先端リング６４と、プロテクタ上側面５２と、ケース上側面４２が共締めされる。ねじ６８は、ボス３４のねじ穴にねじ込まれる。配線６２は、先端リング６４とねじ６８を介して、ケースベース１０とケース３０に導通しており、接地電圧に維持される。ねじ６８に代えてリベットを利用してもよい。
自動車を側方から観測したとき、配線６２の先端とケース３０の上側面４２とプロテクタ５０の上側面５２を棒状部材６８で共締めている位置は、プロテクタ５０をケースベース１０に固定している位置（ねじ穴１２の位置）と、プロテクタ５０の上側面５２をケース３０の上側面４２のボス４２に固定している位置の中間に位置している。
【００２３】
ねじ６８を使って、第２の配線６３（図２に示される）が、ボス３６に固定される。第２の配線６３の先端と、ケースに対する固定方法は、配線６２と同じである。ねじ６８を使って、第２の配線６３の先端リング６４と、プロテクタ左側面５６と、ケース左側面４４が共締めされる。ねじ６８に代えてリベットを利用してもよい。
自動車を側方から観測したとき、配線６３の先端とケース３０の右側面４４とプロテクタ５０の右側面５６を棒状部材６８で共締めている位置は、プロテクタ５０をケースベース１０に固定している位置（ねじ穴１２の位置）と、プロテクタ５０の上側面５２をケース３０の上側面４２のボス４２に固定している位置の中間に位置している。
【００２４】
図３は配線６２，６３の先端を拡大して示しており、先端に圧着端子６４が固定されている。圧着端子６４は先端リングを提供する。実際には、図３に示すように、圧着端子６４を取り囲む絶縁リング６６が存在している。側面に貫通穴６６ａが形成されている絶縁リング６６に配線６２，６３を通過させて図３の端部を得ている。ねじ６８は、絶縁リング６６でなく、圧着端子６４をプロテクタ５０に押付ける。
【００２５】
図２が、組み付け状態を示している。プロテクタ前面５１は、ケース前面３８のほぼ全域を覆う。プロテクタ上側面５２は、ケース上側面４２の一部を覆う。プロテクタ左側面５６は、ケース左側面４４の一部を覆う。
【００２６】
プロテクタ前面５１とケース前面３８の間に、間隙が確保される。プロテクタ前面５１に前方から後方に向かう荷重が作用すれば、プロテクタ前下面５１ａをケースベース１０に固定しているねじ４８の位置を支点にして、プロテクタ前面５１はケース前面３８側に倒れる。
その力が強ければ、ねじ６８がせん断され、プロテクタ上側面５２はケース上側面４２に沿って後方に変位する。プロテクタ上側面５２とケース上側面４２の間に間隙が確保されていることからプロテクタ上側面５２はケース上側面４２に沿ってスムースに後方に変位する。プロテクタ左側面５６もケース左側面４４に沿って後方に変位する。
ねじ６８がせん断されれば、配線６２，６３の先端リング６４は、プロテクタ５０とケース３０から離脱する。ねじ６８がせん断されれば、配線６２，６３の電位が接地電位に維持されなくなる。
【００２７】
図５において、参照番号９６は多数のバッテリを直列に接続した高圧バッテリであり、スイッチ（システムメインリレー）９０を介して、ケース３０に収容されている電力供給装置（実施例ではインバータ）にバッテリ電力を供給する。ケース３０とモータ９９の間は３相ケーブルで接続されており、モータ９９はインバータから供給される電力によって回転し、自動車が走行する。参照番号７０は、制御装置であり、スイッチ９０の開閉状態は制御装置７０によって制御され、インバータの動作も制御装置７０によって制御される。
【００２８】
配線６２と６３は、制御装置７０が内蔵しているプラス５ボルトの電源端子７２に接続されている。参照番号７４は、電流制限回路である。配線６２と６３は、ねじ６８で先端リング６４がケース３０とプロテクタ５０に導通しているかぎり、接地電圧に維持される。ねじ６８がせん断して先端リング６４がケース３０とプロテクタ５０からはずれれば、配線６２と６３の電位はプラス５ボルトに変化する。先端リング６４は絶縁リング６６で取り囲まれているために、ケース３０とプロテクタ５０からはずれた配線６２，６３の先端が、接地されている部材に接触することはない。
【００２９】
配線６２は、オペアンプ７５に接続されている。配線６２が接地電圧であれば、オペアンプ７５の出力はローである。配線６２がプラス５ボルトになると、オペアンプ７５の出力はハイに反転する。配線６３は、オペアンプ７６に接続されている。配線６３が接地電圧であれば、オペアンプ７６の出力はローである。配線６３がプラス５ボルトになると、オペアンプ７６の出力はハイに反転する。オペアンプ７５の出力とオペアンプ７６の出力はＯＲ回路７７に入力されている。ＯＲ回路７７の出力がＣＰＵ７８に入力される。ＣＰＵ７８は、配線６２と配線６３の両者ともケース３０とプロテクタ５０に接続されて接地電圧に維持されているか、配線６２と配線６３の少なくとも一方がケース３０とプロテクタ５０からはずれてプラス５ボルトになったかを検出する。
ＣＰＵ７８は、配線６２と配線６３の少なくとも一方がケース３０とプロテクタ５０からはずれたことを検出すると、スイッチ９０を遮断し、電力供給回路（インバータ）にバッテリ電力が供給されないようにする。ケースが損傷して電力供給回路（インバータ）が露出している場合、あるいはケースが損傷して電力供給回路とケース間の絶縁状態が破られるような場合に、電力供給回路（インバータ）に高電圧が生じないようになっている。
【００３０】
図６は、ＣＰＵ７８が実行する処理手順を示し、短時間間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２ではＯＲ回路７７の出力がハイはローかを検出する。ローであれば、配線６２と配線６３の両者ともケース３０とプロテクタ５０に接続されて接地電圧に維持されている正常状態であることから、処理を終了する。正常時はその処理手順が繰り返し実行される。
配線６２と配線６３の少なくとも一方がケース３０とプロテクタ５０からはずれると、ステップＳ２がハイとなる。その場合には、ステップＳ４でスイッチ９０を遮断し、ステップＳ６で電力供給回路(インバータ)の動作を停止させる。
【００３１】
上記では、ケース内にインバータが収容されている場合を説明した。ケース３０内に、インバータと昇圧装置が収容されていることもある。あるいは、ケース３０とスイッチ９０の間に、別のケースに収容されている昇圧回路が挿入されていてもよい。いずれも場合も、安全対策を講じる必要があるときにはスイッチ９０を遮断して安全を確保することができる
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０：ケースベース
１２：ねじ穴
２２：ブラケット
２４：ねじ
３０：ケース
３２：ボス
３４：ボス
３６：ボス
３８：前面
４０：右側面
４２：上側面
４４：左側面
５０：プロテクタ
５１：前面
５２：上側面
５３：貫通穴
５４：膨出部
５５：貫通穴
５６：左側面
５７：膨出部
５８：貫通穴
６２：配線
６３：配線
６４：先端リング
６６：絶縁リング
６８：ねじ
７０：制御部
７２：プラス５ボルト端子
７４：電流制限素子
７５：オペアンプ
７６：オペアンプ
７７：OR回路
７８：CPU
９０：スイッチ（システムメインリレー）
９６：高圧バッテリ
９９：モータ
【図１】
2013060133.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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