(57)【要約】      （修正有）【課題】電力変換装置に必要となる強度を低減しながら、コンデンサに蓄えられた電力を安定して放電する。【解決手段】車両２は、車輪を駆動するモータ２０と、モータ２０に接続され、モータ２０を駆動するための電力を供給する第１の電力変換装置１０と、第１の電力変換装置１０とは別に配置されている第２の電力変換装置５０と、車両の衝突を検知する衝突センサ３０を備えている。第１の電力変換装置１０は、モータ２０を駆動するための電力を平滑化するコンデンサ１８を有している。第２の電力変換装置５０は、コンデンサ１８に接続されており、コンデンサ１８に蓄えられた電力を放電する放電回路５４を有している。衝突センサ３０が車両の衝突を検知した場合に、放電回路５４は、コンデンサ１８に蓄えられた電力を放電するように構成されている。【選択図】図２
2016103953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を駆動するモータと、
前記モータに接続され、前記モータを駆動するための電力を供給する第１の電力変換装置と、
前記第１の電力変換装置とは別に配置されている第２の電力変換装置と、
車両の衝突を検知する衝突センサと、を備えており、
前記第１の電力変換装置は、前記モータを駆動するための電力を平滑化するコンデンサを有しており、
前記第２の電力変換装置は、前記コンデンサに接続されており、前記コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電回路を有しており、
前記衝突センサが車両の衝突を検知した場合に、前記放電回路は、前記コンデンサに蓄えられた電力を放電するように構成されている、ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、車両に関する。詳しくは、車輪を駆動するモータを有する車両（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等）に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪を駆動する走行用モータを有する車両では、走行用モータに電力を供給する電力変換装置が備えられる。この種の電力変換装置は、走行用モータに供給する電力を平滑化するためのコンデンサを有している。車両を走行させるために電力変換装置が作動すると、コンデンサには電力が蓄えられる。このため、車両が衝突した場合などには、電力変換装置のコンデンサに蓄えられた電力を放電することが行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１の車両では、走行用モータに電力を供給する電力変換装置に、モータに供給する電力を平滑化するコンデンサと、コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電回路が設けられる。センサによって車両の衝突が検知されると、電力変換装置内において、コンデンサに蓄えられた電力が放電回路にて放電されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０９０４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、走行用モータに電力を供給する電力変換装置内に放電回路が配置されている。このため、車両が衝突した際にコンデンサに蓄えられた電力を安定して放電するためには、車両衝突の衝撃に耐えられるように電力変換装置を設計する必要がある。一般的に、走行用モータに電力を供給する電力変換装置は、車両前方部に配置されることが多く、車両衝突時に作用する衝撃力も大きくなり易い。その結果、特許文献１の技術では、電力変換装置の強度を高くしなければならないという問題があった。
【０００５】
本明細書は、電力変換装置に必要となる強度を低減しながら、コンデンサに蓄えられた電力を安定して放電することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示する車両は、主駆動輪を駆動するモータと、モータに接続され、モータを駆動するための電力を供給する第１の電力変換装置と、第１の電力変換装置とは別に配置されている第２の電力変換装置と、車両の衝突を検知する衝突センサと、を備えている。第１の電力変換装置は、前記モータを駆動するための電力を平滑化するコンデンサを有しており、第２の電力変換装置は、コンデンサに接続されており、コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電回路を有しており、衝突センサが車両の衝突を検知した場合に、放電回路は、コンデンサに蓄えられた電力を放電するように構成されている。
【０００７】
上記の車両では、コンデンサは、第１の電力変換装置に配置されており、コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電回路は、第１の電力変換装置とは別に配置されている第２の電力変換装置に備えられている。第２の電力変換装置を適切な位置に配置することで、車両衝突時に第２の電力変換装置に作用する衝撃力は、第１の電力変換装置に作用する衝撃力よりも小さくなる。これにより、第２の電力変換装置に必要となる強度を、第１の電力変換装置に必要となる強度よりも低減することができる。この結果、第２の電力変換装置に必要となる強度を低減しながら、第２の電力変換装置に備えられた放電回路に備えられた放電回路によって、コンデンサに蓄えられた電力を安定して放電することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例の車両の概略システムブロック図である。
【図２】第１実施例の車両の電力系のブロック図である。
【図３】第２実施例の車両の概略システムブロック図である。
【図４】第２実施例の車両の電力系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）
図１、２を参照して、第１実施例の車両２を説明する。図１に車両２の構成を示すシステムブロック図を示す。なお、図１のシステムブロック図は、本発明に関連するユニットのみを示しており、車両２が有するユニットのいくつかは図示を省略していることに留意されたい。
【００１１】
車両２は、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ」という）１０、モータ２０、加速度センサ３０、バッテリ４０、リアインバータユニット５０、リアモータ６０を備えている。ＰＣＵ１０とモータ２０と加速度センサ３０は、車両２の前方のエンジンルームＥＲに配置される。ＰＣＵ１０は、バッテリ４０とモータ２０と加速度センサ３０に接続されている。ＰＣＵ１０は、バッテリ４０から供給される電力を昇圧すると共に、直流電力から交流電力に変換し、モータ２０に供給する。モータ２０の出力は、前輪（すなわち、主駆動輪）に接続される車軸（図示省略）へ伝達される。これにより車両２の前輪が駆動される。また、ＰＣＵ１０は、車両２の回生制動時においては、モータ２０で生成された交流流電力を直流電力に変換すると共に、バッテリ４０と同一の電圧にまで降圧し、バッテリ４０を充電する。加速度センサ３０は、ＭＥＭＳ技術を利用して製作したセンサであり、車両２の加速度を検出する。加速度センサ３０は、検出した車両２の加速度を、ＰＣＵ１０とリアインバータユニット５０に送信する。
【００１２】
バッテリ４０は、充電することで繰返し使用可能な二次電池であり、ＰＣＵ１０とリアインバータユニット５０に接続されている。バッテリ４０は、モータ２０とリアモータ６０に、これらを駆動するための電力を供給する。バッテリ４０は、車両２の中央のキャビンスペースＣＳに配置されている。
【００１３】
リアインバータユニット５０とリアモータ６０は、車両２の後方のラゲッジスペースＬＳに配置される。即ち、リアインバータユニット５０は、ＰＣＵ１０よりも車両後方側に配置され、かつ、エンジンルームＥＲと比較してスペースに余裕のあるラゲッジスペースＬＳに配置される。これにより、車両２の衝突時に、リアインバータユニット５０に作用する衝撃力は、ＰＣＵ１０に作用する衝撃力よりも小さくなる。リアインバータユニット５０は、バッテリ４０とリアモータ６０と加速度センサ３０に接続されている。リアインバータユニット５０は、バッテリ４０に蓄えられた電力を直流電力から交流電力に変換し、リアモータ６０に供給する。すなわち、リアインバータユニット５０は、バッテリ４０に蓄えられた電力を昇圧することなくリアモータ６０に出力する。リアモータ６０の出力は、後輪（すなわち、従駆動輪）に接続される車軸（図示省略）へ伝達される。これにより、車両２の後輪が駆動される。また、リアインバータユニット５０は、車両２の回生制動時においては、リアモータ６０で生成された交流電力を直流電力に変換し、バッテリ４０を充電する。
【００１４】
図２に車両２の電力系のブロック図を示す。ＰＣＵ１０は、モータコントローラ１２と、直流電力の電圧を昇圧する電圧コンバータ１４と、直流電力を交流電力に変換するインバータ１６と、平滑コンデンサ１８を備えている。
【００１５】
モータコントローラ１２は、電圧コンバータ１４とインバータ１６とシステムメインリレー４２に電気的に接続されており、各部の動作を制御する。電圧コンバータ１４は、バッテリ４０の電圧を、モータ２０を駆動するのに適した電圧に昇圧する。インバータ１６は、電圧コンバータ１４で昇圧された電力を、直流電力から交流電力に変換し、モータ２０に供給する。電圧コンバータ１４の構成およびインバータ１６の構成はよく知られているので、詳細は省略する。システムメインリレー４２は、ＰＣＵ１０とバッテリ４０の間の電流経路およびリアインバータユニット５０とバッテリ４０の間の電流経路を開閉する。
【００１６】
平滑コンデンサ１８は、電圧コンバータ１４とインバータ１６との間に設けられ、インバータ１６に並列に接続されている。平滑コンデンサ１８により、電圧コンバータ１４からインバータ１６へ供給される電力の脈流が平滑化される。
【００１７】
リアインバータユニット５０は、リアインバータ５２とリアモータコントローラ５６を備えている。リアモータコントローラ５６は、リアインバータ５２に接続されており、リアインバータ５２の動作を制御する。リアインバータ５２は、バッテリ４０から供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換回路（図示省略）と、ＰＣＵ１０の平滑コンデンサ１８に蓄えられた電力を放電する放電回路５４を備えている。リアインバータ５２の電力変換回路の構成はよく知られているので、詳細は省略する。リアインバータ５２の電力変換回路で変換された交流電力は、リアモータ６０に供給される。放電回路５４は、リアインバータ５２の電力変換回路の一部を利用して構成することができる。放電回路５４は、平滑コンデンサ１８の両端に接続されている。放電回路５４のパワートランジスタは、リアモータコントローラ５６から送信されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって制御される。
【００１８】
加速度センサ３０は、モータコントローラ１２とリアモータコントローラ５６に接続されており、車両２の加速度を送信する。モータコントローラ１２とリアモータコントローラ５６は、加速度センサ３０から送信される加速度の大きさが予め設定された設定値を超えた場合に、放電制御を開始する。「車両２に加わる加速度が予め設定された設定値を超えた」とは、車両２が衝突したことを意味する。車両２が衝突したことを検知するシステムは、加速度センサ３０を用いたシステムに限定されない。例えば、車両に搭載されたカメラや車間距離を測定するミリ波レーダ等からの情報と、車速などの走行状態を基に、車両が前方の物体と衝突する蓋然性を検知するシステムであってもよい。
【００１９】
モータコントローラ１２とリアモータコントローラ５６が実行する放電制御について説明する。まず、モータコントローラ１２の処理について説明する。モータコントローラ１２は、まず、車両２が衝突したか否かを判断する。すなわち、加速度センサ３０から入力される車両２の加速度が設定値を超えたか否かを判断する。車両２が衝突していないと判断される場合、モータコントローラ１２は、そのまま処理を終了する。一方、車両２が衝突したと判断される場合、モータコントローラ１２は、システムメインリレー４２を遮断する。これにより、ＰＣＵ１０とバッテリ４０の間の電流経路およびリアインバータユニット５０とバッテリ４０の間の電流経路が遮断される。次に、モータコントローラ１２は、インバータ１６を停止する。即ち、モータコントローラ１２は、モータ２０と平滑コンデンサ１８の間を遮断する。これによって、ＰＣＵ１０の動作が終了される。
【００２０】
次に、リアモータコントローラ５６の処理について説明する。リアモータコントローラ５６は、モータコントローラ１２と同様に、車両２が衝突したか否かを判断する。すなわち、車両２の加速度が設定値を超えたか否かを判断する。車両２が衝突していないと判断される場合は、そのまま処理を終了し、車両２が衝突していると判断される場合は、放電回路５４を作動させる。具体的には、リアモータコントローラ５６は、放電回路５４内のパワートランジスタに予め設定されたＰＷＭ信号を送信する。パワートランジスタにＯＮ信号が送信されると、平滑コンデンサ１８の端子間が短絡され、平滑コンデンサ１８に蓄えられていた電力が、放電回路５４に流れ込む。パワートランジスタの内部抵抗により、電力が消費される。リアモータコントローラ５６は、パワートランジスタに流れる電流が過電流とならないように、ＰＷＭ信号を送信する。即ち、パワートランジスタのＯＮ―ＯＦＦを繰り返す。これにより、平滑コンデンサ１８に蓄えられていた電力が放電される。なお、リアモータコントローラ５６が放電回路５４を作動させるタイミングは、モータコントローラ１２がインバータ１６を停止させるタイミングよりも遅れるように設定されている。これによって、ＰＣＵ１０の動作が停止されてから平滑コンデンサ１８の放電が開始されるようになっている。
【００２１】
上述の説明から明らかなように、本実施例の車両２では、リアインバータユニット５０（第２の電力変換装置）に放電回路５４を配設し、この放電回路５４によって、車両２の衝突時に平滑コンデンサ１８に蓄えられていた電力を放電する。リアインバータユニット５０は、ラゲッジスペースＬＳに配置されることから、リアインバータユニット５０に作用する車両衝突時の衝撃荷重は、ＰＣＵ１０に作用する車両衝突時の衝撃荷重よりも小さい。これにより、ＰＣＵ１０に放電回路５４を配置した場合と比較して、ＰＣＵ１０の強度を低くすることができる。一方、ＰＣＵ１０の強度を低くしても、平滑コンデンサ１８の放電はリアインバータユニット５０によって安定して行うことができる。したがって、本実施例の車両２では、ＰＣＵ１０の強度を低くしながら、平滑コンデンサ１８の放電を安定して行うことができる。
【００２２】
図３、４を参照して、第２実施例の車両１０２を説明する。なお、以下では、実施例間で共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図３に車両１０２の構成を示すシステムブロック図を示す。ＦＣ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）コンバータユニット７０は、車両１０２の中央のキャビンスペースＣＳに配置される。即ち、ＦＣコンバータユニット７０は、ＰＣＵ１０よりも車両後方側に配置される。これにより、車両１０２の衝突時に、ＦＣコンバータユニット７０に作用する衝撃力は、ＰＣＵ１０に作用する衝撃力よりも小さくなる。ＦＣコンバータユニット７０は、ＰＣＵ１０と加速度センサ３０とＦＣ８０とに接続されている。ＦＣコンバータユニット７０は、ＦＣ８０の出力電力を、モータ２０を駆動するのに適した電圧に変換（昇圧）して、ＰＣＵ１０に供給する。
【００２４】
ＦＣ８０は、車両１０２の後方のラゲッジスペースＬＳに配置される。ＦＣ８０は、燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）の電気化学反応に伴って生じる電気を発電電力として出力する発電装置であり、ＦＣコンバータユニット７０に接続されている。
【００２５】
図４に車両１０２の電力系のブロック図を示す。ＦＣコンバータユニット７０は、ＦＣコンバータ７２とＦＣコントローラ７６を備えている。ＦＣコントローラ７６は、ＦＣ８０およびＦＣコンバータ７２に制御信号を送信する。ＦＣ８０は、ＦＣコントローラ７６から送信される制御信号に応じて、燃料ガスの供給量や酸化ガスの供給量を変えることで、所望の電力を発電する。ＦＣコンバータ７２は、ＦＣ８０の出力電圧をモータ２０を駆動するのに適した電圧に変換（昇圧）し、ＰＣＵ１０に供給する電力変換回路と、ＰＣＵ１０の平滑コンデンサ１８に蓄えられた電力を放電する放電回路５４を備えている。ＦＣコンバータ７２の電力変換回路の構成はよく知られているので、詳細は省略する。放電回路５４は、ＦＣコンバータ７２の電力変換回路の一部を利用して構成することができる。放電回路５４は、平滑コンデンサ１８の両端に接続されている。放電回路５４のパワートランジスタは、ＦＣコントローラ７６から送信されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって制御される。
【００２６】
加速度センサ３０は、モータコントローラ１２とＦＣコントローラ７６に接続されており、車両１０２の加速度を送信する。モータコントローラ１２とＦＣコントローラ７６は、加速度センサ３０から送信される加速度の大きさがあらかじめ設定された設定値を超えた場合に、放電制御を開始する。
【００２７】
モータコントローラ１２とＦＣコントローラ７６が実行する放電制御について説明する。なお、モータコントローラ１２は、第１実施例のモータコントローラ１２の処理と同様の処理を実施する。
【００２８】
ＦＣコントローラ７６の処理について説明する。ＦＣコントローラ７６は、モータコントローラ１２と同様に、車両１０２が衝突したか否かを判断する。すなわち、車両１０２の加速度が設定値を超えたか否かを判断する。車両１０２が衝突していないと判断される場合は、そのまま処理を終了し、車両１０２が衝突していると判断される場合は、ＦＣ８０の発電を停止する。これにより、ＦＣ８０からＦＣコンバータユニット７０への電療供給が遮断される。次に、ＦＣコントローラ７６は、放電回路５４を作動させる。ＦＣコントローラ７６は、第１実施例のリアモータコントローラ５６と同様のＰＷＭ信号を送信する。これにより、車両１０２の平滑コンデンサ１８に蓄えられていた電力が放電される。なお、ＦＣコントローラ７６が放電回路５４を作動させるタイミングは、モータコントローラ１２がインバータ１６を停止させるタイミングよりも遅れるように設定されている。これによって、ＰＣＵ１０の動作とＦＣ８０の動作の停止が停止されてから平滑コンデンサ１８の放電が開始されるようになっている。
【００２９】
上述の説明から明らかなように、第２実施例の車両１０２では、ＦＣコンバータユニット７０（第２の電力変換装置）に放電回路５４を配設し、この放電回路５４によって、車両１０２の衝突時に、平滑コンデンサ１８に蓄えられていた電力を放電する。ＦＣコンバータユニット７０は、キャビンスペースＣＳに配置されることから、ＦＣコンバータユニット７０に作用する車両衝突時の衝撃荷重は、ＰＣＵ１０に作用する車両衝突時の衝撃荷重よりも小さい。これにより、ＰＣＵ１０に放電回路５４を配置した場合と比較して、ＰＣＵ１０の強度を低くすることができる。一方、ＰＣＵ１０の強度を低くしても、平滑コンデンサ１８の放電はＦＣコンバータユニット７０によって安定して行うことができる。したがって、本実施例の車両１０２では、ＰＣＵ１０の強度を低くしながら、平滑コンデンサ１８の放電を安定して行うことができる。
【００３０】
なお、上記の各実施例では、ＰＣＵ１０が「第１の電力変換装置」の一例であり、リアインバータ５２およびＦＣコンバータ７２が「第２の電力変換装置」の一例である。加速度センサ３０が、「衝突センサ」の一例である。
【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。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し得るものであり、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】
【００３２】
２、１０２：車両
１０：パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
１２：モータコントローラ
１４：電圧コンバータ
１６：インバータ
１８：平滑コンデンサ
２０：モータ
３０：加速度センサ
４０：バッテリ
４２：メインシステムリレー
５０：リアインバータユニット
５２：リアインバータ
５４：放電装置
５６：リアモータコントローラ
６０：リアモータ
７０：ＦＣコンバータユニット
７２：ＦＣコンバータ
７６：ＦＣコントローラ
８０：ＦＣ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）
【図１】
2016103953.tif 000003
【図２】
2016103953.tif 000004
【図３】
2016103953.tif 000005
【図４】
2016103953.tif 000006