(57)【要約】【課題】車両と物体との衝突時においてリレーが遮断に要する時間を確保することのできる電気自動車用安全装置を提供する。【解決手段】バッテリ１と駆動系統２との間の電路を開閉するリレー３と、リレー３の開閉制御及び車両Ａ１と物体Ａ２との衝突の予測処理を行う制御部４とを備え、制御部４は、相対距離ｄ０及び相対速度ｖ０と、予測される衝突時の推定相対速度ｖ１との相関を示す予測テーブルを有し、制御部４は、物体Ａ２を検知して相対速度ｖ０及び相対距離ｄ０を算出し、予測テーブルを参照して推定相対速度ｖ１と閾値とを比較して衝突の有無を予測し、衝突が有ると予測するとリレー３を遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動電源であるバッテリと前記バッテリからの電力の供給を受けて車両を駆動する駆動系統との間の電路を開閉するリレーと、前記リレーの開閉制御及び前記車両と物体との衝突の有無を予測する予測処理を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記車両と前記物体との相対速度及び相対距離と、予測される前記衝突時の推定相対速度との相関を示す予測テーブルを有し、前記制御部は、前記物体を検知して前記相対速度及び前記相対距離を算出し、前記予測テーブルを参照して前記推定相対速度と予め設定された閾値とを比較して前記衝突の有無を予測し、前記衝突が有ると予測すると前記リレーを遮断することを特徴とする電気自動車用安全装置。
【請求項２】
前記制御部は、超音波を媒体として前記物体を検知することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用安全装置。
【請求項３】
前記制御初は、光を媒体として前記物体を検知することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用安全装置。
【請求項４】
前記制御部は、少なくとも前記車両の進行方向を含む平面における前記車両の全方位又はその一部に亘って前記物体を検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気自動車用安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気自動車の電気推進系統の電力回路に用いられている車両の安全装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の従来例では、電気自動車の駆動用電源としてのバッテリを、短絡事故防止用のヒューズを介して制御装置に接続している。また、この従来例では、ヒューズと制御装置との間の電流路に断路手段としての遮断器を接続している。通常時は、バッテリより供給された電流がヒューズ及び遮断器を通って制御装置に流れ込む。そして、制御装置で制御された電流は交流電動機に流れ込み、この交流電動機に駆動力を発生させる。この交流電動機の駆動力は、車両の駆動装置を駆動する。
【０００３】
遮断器の開閉は、車両と物体（例えば、先行する他の車両や、道路上の障害物等）との衝突を検知する距離測定装置で制御される。距離測定装置は、車両と物体との距離及び相対速度を算出する。そして、車両と物体との相対速度が一定値以上の状態で車両と物体との距離がゼロとなるとき、衝突事故発生と判断し、遮断器に制御信号を供給して開状態とする。これにより、バッテリと制御装置との間の電流路が遮断され、制御装置及び交流電動機にバッテリから電流が供給されず、車両は停止状態となって車両の暴走が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１１７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では、車両と物体との距離がゼロになった時点、すなわち実際に車両と物体とが衝突した時点で衝突を予測し、遮断器（リレー）が遮断することにより電流路を遮断している。ここで、リレーは制御信号により瞬時に遮断するわけではなく、短時間ではあるが一定の時間を要する。したがって、実際に衝突が起こってから電流路を遮断しようとすると、リレーが遮断に要する時間が経過するのを待たずに、バッテリの短絡に起因する大電流が回路に流れる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、車両と物体との衝突時においてリレーが遮断に要する時間を確保することのできる電気自動車用安全装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気自動車用安全装置は、車両の駆動電源であるバッテリと前記バッテリからの電力の供給を受けて車両を駆動する駆動系統との間の電路を開閉するリレーと、前記リレーの開閉制御及び前記車両と物体との衝突の有無を予測する予測処理を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記車両と前記物体との相対速度及び相対距離と、予測される前記衝突時の推定相対速度との相関を示す予測テーブルを有し、前記制御部は、前記物体を検知して前記相対速度及び前記相対距離を算出し、前記予測テーブルを参照して前記推定相対速度と予め設定された閾値とを比較して前記衝突の有無を予測し、前記衝突が有ると予測すると前記リレーを遮断することを特徴とする。
【０００８】
この電気自動車用安全装置において、前記制御部は、超音波を媒体として前記物体を検知することが好ましい。
【０００９】
この電気自動車用安全装置において、前記制御部は、光を媒体として前記物体を検知することが好ましい。
【００１０】
この電気自動車用安全装置において、前記制御部は、少なくとも前記車両の進行方向を含む平面における前記車両の全方位又はその一部に亘って前記物体を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、予測テーブルを参照して推定相対速度と閾値とを比較して車両と物体との衝突の有無を予測し、衝突が有ると予測するとリレーを遮断する。このため、本発明では、実際に衝突が起こる前にリレーの遮断動作が開始されるので、リレーを遮断するのに要する時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電気自動車用安全装置の実施形態を示す図で、（ａ）は回路概略図で、（ｂ）は車両及び物体の概略図で、（ｃ）は動作を説明するためのフローチャート図である。
【図２】同上の電気自動車用安全装置における予測テーブルを示す図である。
【図３】同上の電気自動車用安全装置においてセンサを複数設けた場合を示す車両の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る電気自動車用安全装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、車両Ａ１の駆動電源であるバッテリ１とバッテリ１から供給される電力を受けて車両Ａ１を駆動する駆動系統２との間の電路を開閉するリレー３を備える。また、本実施形態は、リレー３の開閉制御と、車両Ａ１と物体Ａ２との衝突の予測処理とを行う制御部４を備える。なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように物体Ａ２が車両Ａ１に先行する他の車両であると想定しているが、例えばガードレール等の道路上の障害物や、他の物体であってもよい。
【００１４】
バッテリ１は、例えばリチウムイオンバッテリから成り、ヒューズ１０を直列に接続している。したがって、通常時にはヒューズ１０を介してバッテリ１から駆動系統２へと電流が流れる。そして、車両Ａ１が物体Ａ２に衝突してバッテリ１が短絡した場合には、ヒューズ１０に大電流が流れることによりヒューズ１０が溶断し、バッテリ１と駆動系統２との間の電路を遮断する。
【００１５】
なお、後述するように、本実施形態では、車両Ａ１と物体Ａ２とが実際に衝突する前に衝突を予測し、リレー３を遮断することでバッテリ１と駆動系統２との間の電路を遮断している。したがって、ヒューズ１０はリレー３で電路を遮断しきれない場合の非常手段として用いられる。
【００１６】
駆動系統２は、インバータ２０と、モータ２１とを有する。インバータ２０は、バッテリ１から供給される直流電力を高周波電力に変換する。モータ２１は、インバータ２０からの高周波電力を受けて回転することで、車両Ａ１のシャフト（図示せず）及びタイヤ（図示せず）を駆動して車両Ａ１を走行させる。なお、インバータ２０は、モータ２１の出力制御も行う。すなわち、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に基づいて、モータ２１に供給する高周波電力を調整する。
【００１７】
リレー３は、常開型のリレーであって、励磁巻線３０と、接点３１とを備える。したがって、リレー３は、励磁巻線３０が通電している状態では接点３１を閉成する。また、リレー３は、励磁巻線３０の通電が解除されると接点３１を開成し、バッテリ１と駆動系統２との間の電路を遮断する。
【００１８】
制御部４は、センサ４０と、処理部４１と、補機バッテリ４２と、補機スイッチ４３とから成る。センサ４０は、例えば超音波センサから成り、図１（ｂ）に示すように車両Ａ１の前部中央に配置している。センサ４０は、その送波部（図示せず）から超音波を車両Ａ１の前方の空間に対して送波する。この超音波が送波される検知範囲内に物体Ａ２が存在する場合には、超音波が物体Ａ２で反射する。そして、センサ４０は、その受波部（図示せず）で反射した超音波を受波し、超音波の送受波に要する時間を検知結果として処理部４１に送信する。
【００１９】
処理部４１は、マイコンを搭載したＥＣＵ（Electronic Control Unit）から成る。処理部４１では、センサ４０から逐次送信される検知結果に基づいて、車両Ａ１と物体Ａ２との相対距離ｄ０及び相対速度ｖ０を算出する。すなわち、処理部４１は、超音波の送受波に要する時間から相対距離ｄ０を算出し、算出された相対距離ｄ０の時間変化から相対速度ｖ０を算出する。また、処理部４１は、算出した相対距離ｄ０及び相対速度ｖ０に基づいて車両Ａ１と物体Ａ２との衝突の有無を予測する。この予測処理については後述する。なお、処理部４１では、超音波のドップラー効果を利用して相対距離ｄ０及び相対速度ｖ０を算出してもよい。
【００２０】
補機バッテリ４２は、定格出力電圧が１２Ｖの一般の車載バッテリから成り、ヘッドランプ、オーディオ等の電装品の電源となる。ここで、補機バッテリ４２はバッテリ１により充電される。すなわち、バッテリ１は、図示しないがＤＣ−ＤＣコンバータに接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧した直流電圧により補機バッテリ４２を充電する。なお、補機バッテリ４２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）を介してセンサ４０及び処理部４１に動作電力を供給する。
【００２１】
補機スイッチ４３は、フォトカプラから成り、処理部４１に接続される１次側の発光ダイオード４３０と、励磁巻線３０及び補機バッテリ４２に接続される２次側のフォトトランジスタ４３１とを有する。発光ダイオード４３０は、処理部４１の制御により電流が流れると発光する。フォトトランジスタ４３１は、発光ダイオード４３０が発光していない状態ではオフであり、発光ダイオード４３０が発光するとオンに切り替わる。
【００２２】
なお、補機スイッチ４３はフォトカプラではなく他のスイッチを用いても構わない。本実施形態では、補機スイッチ４３としてフォトカプラを用いることで、１次側と２次側とを互いに電気的に絶縁している。このため、本実施形態では、センサ４０及び処理部４１を他の高電圧を用いる系統から電気的に分離することができる。
【００２３】
以下、本実施形態の動作について説明する。処理部４１は、センサ４０から送信される検知結果に基づいて、車両Ａ１と物体Ａ２との衝突の有無を逐次予測する。そして、衝突が無いと予測した場合は、処理部４１は補機スイッチ４３の発光ダイオード４３０へ電力を供給し続ける。この場合、フォトトランジスタ４３１がオン状態を維持するため、補機バッテリ４２と励磁巻線３０との間の電路は閉成し、励磁巻線３０は通電状態を維持する。これにより、リレー３は通電状態を維持するため、バッテリ１と駆動系統２との間の電路は閉成し、バッテリ１は駆動系統２へ電力を供給し続ける。
【００２４】
一方、衝突が有ると予測した場合は、処理部４１は、補機スイッチ４３の発光ダイオード４３０への電力の供給を停止する。これにより、フォトトランジスタ４３１がオフに切り替わる（すなわち、補機スイッチ４３がオフに切り替わる）。すると、補機バッテリ４２と励磁巻線３０との間の電路が遮断されるので、励磁巻線３０の通電が解除され、リレー３が遮断する。この場合には、バッテリ１と駆動系統２との間の電路は開成し、バッテリ１から駆動系統２への電力の供給が停止する。したがって、バッテリ１の短絡に起因する大電流が駆動系統２へ流れるのを防止することができる。
【００２５】
なお、リレー３が遮断すると、バッテリ１から駆動系統２に電力が供給されなくなるので、車両Ａ１は惰性で走行し、徐々に速度を落としてやがて停止する。勿論、車両Ａ１は、惰性で走行している途中において、運転者がブレーキを踏むことにより停止させることも可能である。また、駆動系統２にはバッテリ１から電力が供給されなくなるが、補機バッテリ４２からの電力供給は停止しない。このため、電動パワーステアリング装置（図示せず）の動作は停止しないので、衝突予測時においても物体Ａ２を避けるために運転者がハンドル（図示せず）を操作することが可能である。
【００２６】
ここで、処理部４１による予測処理について説明する。車両Ａ１の物体Ａ２に対する相対速度をｖ０、相対加速度をａ０、相対距離をｄ０とすると、予測される衝突時の推定相対速度ｖ１は以下の式で求めることができる。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
ここで、本実施形態では、時速１００ｋｍの車両Ａ１がブレーキを踏んでから５秒で停止すると仮定して、相対加速度ａ０を秒速−５．４ｍとする。そして、上記の数式に基づいて、相対速度ｖ０及び相対距離ｄ０を適宜変更して推定相対速度ｖ１を求めた結果を図２に示す。この図２に示す表が、処理部４１の有する予測テーブルとなる。なお、図２に示す予測テーブルは一例であり、相対速度ｖ０及び相対距離ｄ０は更に細かく設定してもよい。また、相対加速度ａ０の値も上記の値に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【００２９】
処理部４１は、この予測テーブルを参照して推定相対速度ｖ１と予め設定された閾値とを比較する。本実施形態では、閾値を時速４０ｋｍ（秒速１１ｍ）に設定している。推定相対速度ｖ１が閾値を上回る（又は閾値以上になる）と、処理部４１は衝突が有ると予測する。一方、推定相対速度ｖ１が閾値以下になる（又は閾値を下回る）場合は、処理部４１は衝突が無いと予測する。
【００３０】
例えば、相対速度ｖ０が時速５０ｋｍの場合では、相対距離ｄ０が１０．０ｍ以下になると衝突が有ると予測する。また、相対速度ｖ０が時速７２ｋｍ以上の場合では、相対距離ｄ０が２０ｍであっても衝突が有ると予測する。
【００３１】
上述のように、本実施形態では、予測テーブルを参照して推定相対速度ｖ１と閾値とを比較して車両Ａ１と物体Ａ２との衝突の有無を予測し、衝突が有ると予測するとリレー３を遮断する。このため、実際に衝突が起こる前にリレー３の遮断動作が開始されるので、リレー３を遮断するのに要する時間を確保することができる。したがって、本実施形態では、従来例と比較して、バッテリ１の短絡に起因する大電流が駆動系統２へ流れるのを防止する効果を高めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、閾値を時速４０ｋｍに設定しているが、次のような事態が生じる虞がある。すなわち、図２に示すように、例えば相対速度ｖ０が時速３６ｋｍの場合、推定相対速度ｖ１は相対距離ｄ０の値に依らず閾値である時速４０ｋｍを超えることがなく、処理部４１において衝突を予測することができない。そこで、処理部４１は、相対距離ｄ０がゼロとなった場合、すなわち実際に衝突が起こった場合には、推定相対速度ｖ１と閾値との比較結果に依らず衝突が有ったと判定する。そして、処理部４１は、衝突が有ったと判定すると、衝突が有ると予測した場合と同様にリレー３を遮断する。これにより、実際に衝突が有った場合にもリレー３を遮断することができる。勿論、実際に衝突が起こる前にリレー３を遮断するように閾値を設定することが好ましく、車両Ａ１の仕様等により閾値を適切な値に変更しても構わない。
【００３３】
ところで、本実施形態では、センサ４０として超音波センサを用いているが、光センサを代わりに用いてもよい。この構成では、センサ４０は、例えば発光源（図示せず）からレーザ光を投光した後に物体Ａ２で反射したレーザ光を受光するまでの時間を計測する。そして、センサ４０は、レーザ光の送受信に要する時間を検知結果として処理部４１に送信する。この構成でも、処理部４１はセンサ４０から送信される検知結果に基づいて、車両Ａ１と物体Ａ２との相対距離ｄ０及び相対速度ｖ０を算出することができる。
【００３４】
また、図３に示すように、車両Ａ１の進行方向を含む平面における車両Ａ１の全方位又はその一部に亘って複数のセンサ４０を設けてもよい。図３に示す構成では、車両Ａ１の前部中央に１個、前部の両端に各々１個ずつ、後部中央に１個、後部の両端に各々１個ずつ、各タイヤの近傍に各々１個ずつセンサ４０を配置している。この構成では、車両Ａ１の前方のみならず、後方や側方においても物体Ａ２との衝突の有無を予測することができる。なお、各センサ４０は、隣接するセンサ４０の検知範囲の少なくとも一部が重なるように配置するのが好ましい。このように各センサ４０を配置することで、物体Ａ２の検知漏れを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  バッテリ
２  駆動系統
３  リレー
４  制御部
４０  センサ
４１  処理部
Ａ１  車両
Ａ２  物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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