(57)【要約】【課題】信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにする。【解決手段】インバータケース２１、充電器ケース２２、バッテリケース２３にはそれぞれコネクタ３１が設けられている。コネクタ３１は、受け部３２と、受け部３２に着脱自在な着脱部３３とから構成されている。信号線４８は、インバータケース２１、充電器ケース２２、バッテリケース２３にそれぞれ設けられているコネクタ３１に順次接続されている。コネクタ３１は、受け部３２から着脱部３３を外すと切断される。信号線４８には、一定周期のパルス波電圧を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内に設けられた電気部品と、前記電気部品を収納する収納部と、前記電気部品及び当該電気部品に接続された前記収納部内の電源ラインへの前記収納部の外側からの接触が可能になったと判断すると前記電源ラインへの電力供給を停止する停止部と、を備えている車両の電源遮断装置において、
前記収納部に設けられた受け部と当該受け部に着脱自在な着脱部とを有し前記着脱部を前記受け部から外すことで前記収納部を開くことを可能にするコネクタと、
前記受け部に前記着脱部を嵌めることで接続されて外すことで切断される信号線と、
前記信号線に一定周期のパルス波の電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記停止部は、前記信号線の信号のハイレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるハイレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったこと又は前記信号のローレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるローレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったことを検出した場合に前記電源ラインへの電力供給を停止する、
ことを特徴とする車両の電源遮断装置。
【請求項２】
前記電圧印加部は、前記パルス波のデューティ比を５０％としている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高電圧機器を修理する前に更なる安全措置が必要となる配線故障であることを、修理作業者に警告することを可能にする高電圧機器用インターロック装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９‐７７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの高電圧部品を備えているハイブリッド車や電気自動車では、高電圧を供給されている電気部品やそれに接続された高電圧の電源ラインにユーザが接触可能な状態にある場合は、そのような状態にあることを検出して、電気部品への高電圧の印加を停止する必要がある。
【０００５】
このようなことを可能にする技術としては、次のようなことが考えられる。まず、高電圧部品の収納ケースにコネクタを設ける。すなわち、このコネクタは収納ケースに取り付ける受け部と、この受け部に着脱自在な当該受け部とは一対の着脱部とからなる。このコネクタは、受け部から着脱部を外さないと収納ケースを開くことができず、よって、高電圧部品や高電圧部品に電力を供給する収納ケース内の電源ラインに触れることができない。そして、コネクタには信号線が取り付けられており、受け部が着脱部に嵌められている状態では信号線に信号が流れるが、受け部から着脱部を外すと信号線が切断されて信号が流れなくなるので、これにより収納ケースを開くことができる状態にあることを検出して、高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうようにする。
【０００６】
この場合に、信号線の故障による断線や地絡が発生したときは、信号線に信号が流れなくなるので、高電圧部品への電力の供給を停止する制御を行うことができる。
しかしながら、信号線が高電圧側に導通してしまう天絡が生じた場合には、信号線はハイレベルの状態を維持するため、信号線の状態は天絡が生じる前と変化が無く、高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができないという不具合がある。
【０００７】
あるいは、信号線に天絡が生じた場合は当該天絡の発生を検出して高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができる回路構成の場合には、逆に、信号線に地絡が発生しても当該状態を検出できずに高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができないという不具合がある。
本発明の目的は、信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電気部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一実施態様は、車両内に設けられた電気部品と、前記電気部品を収納する収納部と、前記電気部品及び当該電気部品に接続された前記収納部内の電源ラインへの前記収納部の外側からの接触が可能になったと判断すると前記電源ラインへの電力供給を停止する停止部と、を備えている車両の電源遮断装置において、前記収納部に設けられた受け部と当該受け部に着脱自在な着脱部とを有し前記着脱部を前記受け部から外すことで前記収納部を開くことを可能にするコネクタと、前記受け部に前記着脱部を嵌めることで接続されて外すことで切断される信号線と、前記信号線に一定周期のパルス波の電圧を印加する電圧印加部と、を備え、前記停止部は、前記信号線の信号のハイレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるハイレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったこと又は前記信号のローレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるローレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったことを検出した場合に前記電源ラインへの電力供給を停止する、ことを特徴とする車両の電源遮断装置である。
（２）この場合に、前記電圧印加部は、前記パルス波のデューティ比を５０％としている、ことを特徴とするようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
（１）の実施態様によれば、信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電気部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができる。
（２）の実施態様によれば、信号線に天絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間と、信号線に地絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間とを同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の電気的な接続のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の車両コントローラの出力部及び入力部について説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。
【図５】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図６】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図７】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図８】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図９】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図１０】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図１１】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図１２】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の電気的な接続のブロック図である。図１に示す車両１は、この例ではシリーズハイブリッド車両である。なお、いうまでもなく、本発明は、シリーズハイブリッド車両のみならず、他の方式のハイブリッド車両や電気自動車などにも適用することができる。
【００１２】
図１において、エンジン２は発電用モータ３を駆動する。発電用モータ３で発電された電力は、インバータ４，５を介して電源ライン６により駆動モータ用７に送電され、又は、インバータ４を介して電源ライン６により高電圧バッテリ８に送電される。駆動用モータ７は、発電用モータ３で発電された電力又は高電圧バッテリ８に蓄電されていた電力により駆動輪１０を駆動する。
【００１３】
充電器１１は、商用交流電源に接続されたコンセント１２から電力供給を受けて、高電圧バッテリ８を充電する。充電遮断器１３は、必要時にコンセント１２から高電圧バッテリ８への充電を遮断する装置である。電池管理ユニット１４は、高電圧バッテリ８の管理を行う。
【００１４】
車両内に設けられた電気部品であるインバータ４，５は収納部であるインバータケース２１に収納されている。電気部品である充電器１１は収納部である充電器ケース２２に収納されている。電気部品である高電圧バッテリ８及び電池管理ユニット１４は収納部であるバッテリケース２３に収納されている。インバータケース２１、充電器ケース２２、バッテリケース２３にはそれぞれコネクタ３１が設けられている。このコネクタ３１は、インバータケース２１、充電器ケース２２、バッテリケース２３にそれぞれ設けられた受け部３２と、この受け部３２に着脱自在な着脱部３３とから構成されている。
【００１５】
車両コントローラ４１は、車両１を制御するための制御装置で、マイクロコンピュータを中心に構成されている。車両コントローラ４１は、停止部、電圧印加部としての機能を有する。車両コントローラ４１の出力部４２（図２参照）には、信号線４８の一端部が接続されている。この信号線４８は、インバータケース２１、充電器ケース２２、バッテリケース２３にそれぞれ設けられているコネクタ３１に順次接続され、他端部は車両コントローラ４１の入力部４３（図２参照）に接続されている。いずれかのコネクタ３１で受け部３２から着脱部３３を外すと、信号線４８は切断され、出力部４２で印加した電圧信号は、入力部４３側に伝わらなくなる。
【００１６】
コネクタ３１で受け部３２に着脱部３３が装着された状態では、当該コネクタ３１が取り付けられているインバータケース２１、充電器ケース２２、又はバッテリケース２３はロックがかかった状態にあって開くことができない。これに対して、コネクタ３１で受け部３２から着脱部３３を外すと、当該コネクタ３１が取り付けられているインバータケース２１、充電器ケース２２、又はバッテリケース２３のロックが外れて開くことができるようになり、これにより内部に収納された高電圧の電気部品であるインバータ４，５、充電器１１、又は高電圧バッテリ８及びこれらに接続されている電源ライン６への外部からの接触が可能になる。よって、出力部４２で印加した電圧信号が入力部４３側に伝わらなくなることにより、インバータケース２１、充電器ケース２２、又はバッテリケース２３は開くことができるようになり、これにより内部に収納された高電圧の電気部品であるインバータ４，５、充電器１１、又は高電圧バッテリ８及びこれらに接続されている電源ライン６への外部からの接触が可能になったと判断することができる。
【００１７】
また、インバータ４，５と高電圧バッテリ８とを接続している電源ライン６を選択的に接続し、又は切断する電磁接触器(magnetic contactor)５１が設けられている。さらに、充電器１１とコンセント１２とを接続している電源ライン５２を選択的に接続し、又は切断するリレー５３も設けられている。通信ライン５４は、車両コントローラ４１と、電池管理ユニット１４及び充電器１１とを接続していて、車両コントローラ４１の制御信号に基づき、電池管理ユニット１４は電磁接触器５１で電源ライン６を選択的に接続し、又は切断する。同様に、充電器１１はリレー５３で電源ライン５２を選択的に接続し、又は切断する。
【００１８】
図２は、車両コントローラ４１の出力部４２及び入力部４３について説明する説明図である。出力部４２は、一定周期のパルス波電圧を信号線４８に印加する。また、入力部４３には、信号線４８の信号状態を検出する検出回路４４が設けられている。検出回路４４は、例えばトランジスタで構成されたスイッチング素子４５を備えている。スイッチング素子４５のベース側には信号線４８の信号電圧が入力される。スイッチング素子４５のエミッタ側はＧＮＤに接続されている。スイッチング素子４５のコレクタ側は入力部４３に接続されている。また、コレクタ側はプルアップ抵抗４６を介して例えば５Ｖの直流電源４７に接続されている。
【００１９】
このような回路構成により、信号線４８からスイッチング素子４５にハイレベルの信号が入力されると、プルアップ抵抗４６の作用により入力部４３にはローレベルの信号が入力される。反対に信号線４８からスイッチング素子４５にローレベルの信号が入力されると、入力部４３にはハイレベルの信号が入力される。
図３、図４は、本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。車両コントローラ４１が実行する処理について図３、図４を参照して説明する。まず、車両コントローラ４１は、所定のタイマをリセットする(ステップＳ１)。次に、出力部４２から信号線４８に一定周期のパルス波電圧を印加する(ステップＳ２)。このパルス波はデューティ比が例えば５０％に設定されている。そして、信号線４８に印加された電圧を入力部４３で検出する(ステップＳ３)。
【００２０】
そして、今回の検出電圧がハイレベルであるか否かを判断する(ステップＳ４)。ハイレベルであったときは(ステップＳ４のＹ)、前回の処理で記憶された前回のステップＳ３での検出電圧がハイレベルであるか否かを判断する(ステップＳ５)。
前回の検出電圧がハイレベルであったときは(ステップＳ５のＹ)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して（次回の処理のステップＳ５，Ｓ２１で使用する）(ステップＳ６)、ステップＳ１でリセットしたタイマのカウントを開始する(ステップＳ７)。そして、タイマのカウント値が予め設定された値である時間Ｔ１以上であるか否かを判断する(ステップＳ８)。この時間Ｔ１は、前述のパルス波電圧の一周期のハイレベル状態にあるときの時間、一周期のローレベル状態にあるときの時間のいずれよりも長い時間に設定されている。例えば、パルス波電圧のデューティ比が５０％であればパルス波電圧の一定周期の１／２の時間より長い値に設定されていることになる。
【００２１】
タイマのカウント値が時間Ｔ１以上であるときは(ステップＳ８のＹ)、信号線４８は正常な状態にあり、いずれかのコネクタ３１で、受け部３２から着脱部３３を取り外した状態にあるか、又は、信号線４８に異常があって断線しているか若しくは地絡状態にあると判断する(ステップＳ９)。この場合は、通信ライン５４に制御信号を出力して、電源ライン６，５２を切断して、電力を遮断する(ステップＳ１０)。
【００２２】
一方、前回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップＳ５のＮ)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して（次回の処理のステップＳ５，Ｓ２１で使用する）(ステップＳ１１)、タイマをリセットする(ステップＳ１２)。そして、信号線４８は正常な状態にあり、コネクタ３１では、受け部３２に着脱部３３が接続された状態にあると判断する(ステップＳ１３)。この場合は、通信ライン５４に制御信号を出力して、電源ライン６，５２を接続した状態に維持して、電力を供給する(ステップＳ１４)。
【００２３】
また、ステップＳ４で今回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップＳ４のＮ)、前回の処理で記憶された前回のステップＳ３での検出電圧がローレベルであるか否かを判断する(ステップＳ２１)。
前回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップＳ２１のＹ)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して（次回の処理のステップＳ５，Ｓ２１で使用する）(ステップＳ２２)、ステップＳ１でリセットしたタイマのカウントを開始する(ステップＳ２３)。そして、タイマのカウント値が予め設定された値である時間Ｔ１以上であるか否かを判断する(ステップＳ２４)。
【００２４】
タイマのカウント値が時間Ｔ１以上であるときは(ステップＳ２４のＹ)、信号線４８は異常な状態にあり、信号線が高電圧側に導通してしまう天絡にあると判断する(ステップＳ２５)。この場合は、通信ライン５４に制御信号を出力して、電源ライン６，５２を切断して、電力を遮断する(ステップＳ２６)。
一方、前回の検出電圧がハイレベルであったときは(ステップＳ２１のＮ)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して（次回の処理のステップＳ５，Ｓ２１で使用する）(ステップＳ３１)、タイマをリセットする(ステップＳ３２)。そして、信号線４８は正常な状態にあり、コネクタ３１では、受け部３２に着脱部３３が接続された状態にあると判断する(ステップＳ３３)。この場合は、通信ライン５４に制御信号を出力して、電源ライン６，５２を接続した状態に維持して、電力を供給する(ステップＳ３４)。
【００２５】
次に、図３、図４の処理による作用について具体的に説明する。まず、本実施形態に対する比較例について説明する。図１、図２の装置構成において、出力部４２から本実施形態の前述のパルス波電圧に代えてハイレベルの一定電圧を印加したとする。この場合に、コネクタ３１で受け部３２に着脱部３３が装着された状態にあれば、入力部４３で検出する電圧は図５のように、ローレベル状態となる。この場合の信号線４８への印加電圧は図６のようにハイレベル状態である。
【００２６】
これに対して、コネクタ３１で受け部３２から着脱部３３が外された状態にあれば、入力部４３で検出する電圧はハイレベル状態となり、その場合の信号線４８への印加電圧はローレベル状態である。
一方、信号線４８が断線し、あるいは、地絡が発生した場合は、入力部４３で検出する電圧は図７のように、ローレベル状態からハイレベル状態に変化する。よって、ハイレベル状態が予め定められた時間Ｔ２だけ継続したことにより断線し、あるいは、地絡が発生したことを検出することができる。
【００２７】
これに対して、信号線４８で天絡が発生した場合は、入力部４３で検出する電圧は図８のように、ローレベル状態のままで変化がない。したがって、この場合は、信号線４８で天絡が発生しても当該異常の発生を検出できないことになり、よって、車両コントローラ４１の制御により電源ライン６，５２切断することができない。
この例では、信号線４８の地絡は検出できても天絡を検出できないが、回路構成によっては信号線４８の天絡は検出できても地絡を検出できない場合もある。いずれにしても、これらの例では信号線４８の天絡と地絡の両方とも検出することはできない。
【００２８】
他方、本実施形態では信号線４８に一定周期のパルス波を印加している。図９は、この場合のパルス波の一例を示している。この例では、パルス波の１周期を前述の予め設定されている時間Ｔ１と等しくしている。また、パルス波のデューティ比が５０％の例を示している。
図１０は、本実施形態のように信号線４８に図９のパルス波電圧を印加した場合に、信号線４８に異常がなく、かつ、コネクタ３１で受け部３２に着脱部３３が装着された状態にある場合の入力部４３で検出する電圧を示している。この場合は、パルス波の１周期の１／２の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現し、そのハイレベル、ローレベルともにその継続時間が時間Ｔ１以上となることがないので、電源ライン６，５２は切断されず、電源ライン６，５２を介しての電力供給は維持される。
【００２９】
図１１は、図１０の場合に信号線４８に断線や地絡の異常が発生した場合の例を示している。１／２の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現していたのが、異常の発生によりハイレベルの状態が時間Ｔ１継続するので、異常の発生と判断でき、電源ライン６，５２を切断することができる。
【００３０】
図１２は、図１０の場合に信号線４８に天絡の異常が発生した場合の例を示している。１／２の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現していたのが、異常の発生によりローレベルの状態が時間Ｔ１継続するので、異常の発生と判断でき、電源ライン６，５２を切断することができる。なお、図１２は、コネクタ３１で受け部３２に着脱部３３が装着された状態にある場合の例を示しており、コネクタ３１で受け部３２から着脱部３３が外された状態にあるときに、信号線４８に天絡の異常が発生した場合は、天絡の発生位置と受け部３２から着脱部３３が外されたのがどのコネクタ３１であるかによっては、図１１のようにハイレベルの状態が時間Ｔ１継続する場合がある。
【００３１】
このように本実施形態によれば、信号線４８に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電源ライン６，５２を切断して電力の供給を停止する制御をおこなうことができる。
また、前述のパルス波電圧のデューティ比を５０％とすれば、信号線４８に天絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間と、信号線４８に地絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間とを同じにすることが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１    車両
４    インバータ
５    インバータ
６    電源ライン
８    高電圧バッテリ
１１  充電器
３１  コネクタ
３２  受け部
３３  着脱部
４１  車両コントローラ
４２  出力部
４３  入力部
４４  検出回路
４８  信号線
５１  電磁接触器
５２  電源ライン
５３  リレー
５４  通信ライン
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2013116030.tif 000011
【図１０】
2013116030.tif 000012
【図１１】
2013116030.tif 000013
【図１２】
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