(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両など高電圧系電源を備えている車両に発生した衝突を早期に検知する衝突検知システムを提案する。【解決手段】駆動源として、モータジェネレータ２を有すると共に、前記モータジェネレータの駆動を制御する駆動制御手段ＨＣＭおよび電源を備えている車両ＣＲに適用される衝突検知システムであって、前記電源が、前記モータジェネレータとの間で電力の授受を行う高電圧系電源１０と、前記駆動制御手段に電力を供給する低電圧系電源２０とを含み、前記低電圧系電源の電圧変化に基づいて、前記車両に発生した衝突を判定する衝突判定手段ＨＣＭを備えている。本衝突検知システムによると、衝突判定手段が低電圧系電源の電圧変化に基づいて車両の衝突有無を判定するので、従来のように時間を要することなく迅速な衝突判定を行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてモータジェネレータを有すると共に、前記モータジェネレータの駆動を制御する駆動制御手段および電源を備えている車両に適用される衝突検知システムであって、
前記電源が、前記モータジェネレータとの間で電力の授受を行う高電圧系電源と、前記駆動制御手段に電力を供給すると共に各種電装品に電力を供給する低電圧系電源とを含み、
前記低電圧系電源の電圧変化に基づいて、前記車両の衝突有無を判定する衝突判定手段を備えている、ことを特徴とする車両の衝突検知システム。
【請求項２】
前記衝突判定手段は、前記低電圧系電源の電圧が所定時間以内に所定値以上に変化し、かつ所定電圧値以下にまで低下したときに、前記車両に衝突有りとの判定をする、ことを特徴とする請求項１に記載の車両の衝突検知システム。
【請求項３】
前記衝突判定手段は、前記低電圧系電源の電圧変化をサンプリングする周期の間で、当該低電圧系電源の電圧変化を検出する、ことを特徴とする請求項２に記載の車両の衝突検知システム。
【請求項４】
前記衝突判定手段は、前記車両の車速が所定値以上で低下し、前記低電圧系電源の所定電圧変化が前記車速による判定から所定時間以内に発生している場合に、前記車両に衝突有りとの判定をする、ことを特徴とする請求項１に記載の車両の衝突検知システム。
【請求項５】
前記衝突判定手段は、前記車両に衝突有りとの判定をしたとき、更に前記電源に配備してあるリレーを遮断する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両の衝突検知システム。
【請求項６】
前記車両は、駆動源としてエンジンも備えるハイブリッド車両である、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両の衝突検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源として電動機（モータ）や、発電機能も備えた電動機（モータジェネレータ）が搭載されている車両に適用され、特に駆動源としてエンジンも備えたハイブリッド車両に適した衝突検知システムに関する。なお、本明細書では説明の簡単のため、単なる電動機（モータ）、およびこれに発電機能も備えた電動機を含めてモータジェネレータと称して説明する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護などの観点から複数の駆動源を有しているハイブリッド車両が注目されている。そして、駆動源としてエンジンとモータジェネレータ（ＭＧ：Motor  Generator）とを搭載するタイプのハイブリッド車両がよく知られている。この種のハイブリッド車両は、モータジェネレータの動力のみで走行するＥＶモード（電気モード）、エンジンを主動力としてモータジェネレータを加速時にエンジンのアシストとする場合やモータジェネレータで発電を行いながら走行する場合などをＨＥＶモード（ハイブリッドモード）として、上記モードを適宜に切替えて走行するように設計されている。これにより燃費の向上が図られている。
【０００３】
上記のようなハイブリッド車両では、一般にモータジェネレータが高電圧のバッテリ（電源）に接続されている。そのためハイブリッド車両の衝突が予想されるときに、高圧バッテリを原因として２次的な災害を誘発させないことへの配慮が必要となる。
よって、これに関連し、例えば特許文献１はエンジンとモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両の衝突発生時に対処する技術を提案する。この特許文献１では、引火し易い危険な気体燃料である水素を使用することを前提として、特に衝突を検出したときに高温になり易いバッテリを冷却する点を特徴とした技術を提案している。
【０００４】
これに対して、燃料としてガソリンや軽油を用いるエンジンとモータジェネレータとを搭載するハイブリッド車両は実用化されている。よって、使用される燃料に限定されることなく、種々のハイブリッド車両に広く適用できるような汎用性のある衝突対処技術（フェールセーフ技術）が望まれることになる。
【０００５】
ここで、上記のようにモータジェネレータは高圧のバッテリに接続されて動作するので、
車両の衝突時に配線が破損してショートすると２次災害の発生が懸念されることになる。例えば、ハイブリッド車両は次のような構造であるので、２次災害を発生させないよう配慮する必要がある。ハイブリッド車両はバッテリからモータジェネレータを駆動するインバータまで高電圧のハーネスで接続されている。インバータは直流を３相交流に変換してモータジェネレータへ電力を供給しており、これらインバータとモータジェネレータとの間を３相ハーネスで接続されている。バッテリが車両後方に搭載され、インバータがエンジンルームに搭載されている場合、高電圧ハーネスは車両の床下を通り、エンジンルーム内で他の部品の間を通ってインバータに接続され、さらにインバータからモータジェネレータまでの３相のハーネスもエンジンルーム内で部品の間を通るように配設される。電動エアコンを使用しコンプレッサを駆動する高電圧モータがエンジンルーム内に配置される場合は、エアコンモータ用の高電圧ハーネスもエンジンルーム内で他の部品との間を通るように配設される。このような配線状況で車両が前方から衝突した場合、エンジンルームと内部の部品はつぶれて破損し、高電圧ハーネスも部品に挟まれて車体にショートしてしまう可能性がある。
【０００６】
上記のような状況に対処するためには、衝突を検知してバッテリからインバータの間に配置されるメインリレーを遮断する衝突検知遮断システムをハイブリッド車両に設けることなどが考えられる。この衝突検知遮断システムは、例えば、エアバッグ装置の制御装置（以下、エアバッグＥＣＵ）が衝突を検知し、車両やメインリレーを制御しているハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）に信号を送る。この信号に基づいて、ＨＣＭがメインリレーを遮断するので、ハイブリッド車両の衝突時の電源ショートに対処できる。
【特許文献１】特開２００７−８４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のようにエアバッグ装置からの信号を利用した衝突検知遮断システムについても未だ改善すべき点がある。この衝突検知遮断システムは、エアバッグＥＣＵが加速度（Ｇ）センサの信号を処理し、エアバッグを作動させる必要があると判断したとき、ＨＣＭへパルス信号を送っている。パルス信号は衝突方向および信号線の異常が検知できるように衝突方向によりパルス幅が変化する。そのために、ＨＣＭは前方方向の衝突と判断できるパルス幅を複数回検知してから衝突判定をし、衝突有りと判定したときにリレーを遮断してショートを防止する。
【０００８】
しかし、車両の衝突してから車体が完全に潰れるまでの時間が例えば１００ｍｓ程度であるのに対して、上記衝突遮断検知システムでは、エアバッグＥＣＵでの判断とＨＣＭへの信号の送信に時間がかかるため、リレーが遮断されるまでには数１００ｍｓ程度の時間を要してしまうことも予想される。このように衝突判定に時間を要してしまうと遮断処理が間に合わず、車体を介して、或いは、直接に高電圧電源がショートして大電流が流れてしまうことが観念される。そして、この問題はハイブリッド車両と同様、高電圧系の電源を搭載して作動する電気自動車などにおいても生じ得るものである。
【０００９】
よって、本発明の目的は、高電圧系電源を用いる車両に発生した衝突を早期に検知する衝突検知システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的のため、本発明に係る車両の衝突検知システムは、駆動源としてモータジェネレータを有すると共に、前記モータジェネレータの駆動を制御する駆動制御手段および電源を備えていることを前提とし、
前記電源が、前記モータジェネレータとの間で電力の授受を行う高電圧系電源と、前記駆動制御手段に電力を供給すると共に各種電装品に電力を供給する低電圧系電源とを含み、
前記低電圧系電源の電圧変化に基づいて、前記車両の衝突有無を判定する衝突判定手段を備えている、ことによって特徴づけされるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衝突検知システムによると、衝突判定手段が車両の各種電装品に電力を供給する低電圧系電源の電圧変化に基づいて車両に発生する衝突有無を判定するため、従来のようにエアバッグ信号等、他のＥＣＵでの判断を要する信号を用いる必要がなくなるので時間を要さず迅速な衝突有無の判定を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態としての実施例を、図を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る衝突検知システムが適用されているハイブリッド車両ＣＲのシステム構成を示している図である。
【００１３】
先ず、図１で例示するハイブリッド車両ＣＲで採用されているパワートレイン系の概略構成を説明する。エンジン１の出力軸１ａとモータジェネレータ（ＭＧ）２の入力軸２ａとが、トルク容量可変の第１クラッチ４を介して連結されている。そして、モータジェネレータ２の出力軸２ｂと多段に形成した自動変速機（ＡＴ）３の入力軸３ａとが連結されている。更に、自動変速機３の出力軸３ｂにはディファレンシャルギア６を介して両側に一対の駆動輪（タイヤ）７が配備されている。
【００１４】
自動変速機３内には、変速シフトの状態に応じて異なる動力伝達を担っているトルク容量可変なクラッチ機構が少なくとも１つ含まれている。このハイブリッド車両ＣＲでは、そのうちの１つを第２クラッチ５とした構成が採用されている。これにより自動変速機３の入力側には第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１のトルク（動力）と、モータジェネレータ２から入力されるトルク（動力）とを合わせたトルク（合成トルク）が自動変速機３の有段変速部へ入力されて、その出力が最終的にタイヤ７へ伝達される。なお、第１クラッチ４および第２クラッチ５としては、例えば比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチなどを採用することができる。
【００１５】
ハイブリッド車両ＣＲの上記パワートレイン系では、第１クラッチ４の接続状態に応じて、例えば２つの運転モードを設定することができる。第１クラッチ４が切断状態となっているときには、モータジェネレータ２の動力のみで走行する電気（ＥＶ）走行モードである。そして、第１クラッチ４が接続状態となっているときは、エンジン１とモータジェネレータ２の動力で走行するか、またはエンジン１の動力でしつつもモータジェネレータ２で発電するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードとなる。
【００１６】
上記モータジェネレータ２は車両の状態に応じて駆動源となり、また発電機としても機能するもので、モータジェネレータコントローラ（ＭＣ）を備えたインバータ１５を介して高電圧系のバッテリ１０に接続されている。モータジェネレータ２はモータジェネレータコントローラ（ＭＣ）により制御される。バッテリ１０はモータジェネレータ２の駆動状況により充電・放電（充放電）が実行されるので、その充電状態（ＳＯＣ）はこれに応じて変化する。このバッテリ１０には、ショートなどが発生したときに回路を遮断するリレー１１が配備されている。
【００１７】
そして、図１に示している構成では、更に例えば電圧１２Ｖに設定された低電圧系バッテリ２０が配備してある。ここでは、上記した高電圧バッテリ１０にＤＣ−ＤＣコンバータ２１を介して接続した低電圧系バッテリ２０を例示している。この低電圧系バッテリ２０は、相対的に低電圧で駆動される要素に電力を供給している。低電圧系バッテリ２０は、図示するように、低電圧で駆動されるライトなどの電装品や各コントローラなどへ電力を供給するように設定してある。
【００１８】
さらに、上述した各部を制御する制御系について説明する。エンジン１の駆動を制御するエンジンコントローラモジュール（ＥＣＭ）、自動変速機３を制御するＡＴコントローラユニット（ＡＴＣＵ）、モータジェネレータ（ＭＧ）を制御するモータジェネレータコントローラ（ＭＣ）、更にハイブリッドシステム全体を制御するハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）が配備されている。ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）を中心とした制御系が構成され、各コントローラ（モジュール、ユニットを含む）は車載用のＬＡＮシステムで互いに通信を行っている。
【００１９】
制御の中心をなすハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）には、車両の状態を示す各種の信号、例えばアクセル開度信号、車速信号、ブレーキ信号、シフト信号が入力されている。よって、ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）は、これらの信号に基づいてハイブリッドシステムを制御する。
さらに、ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）には、低電圧系バッテリ２０の電圧レベルを検出する電圧センサ２２の出力信号も供給されている。
【００２０】
なお、前記高電圧系バッテリ１０、インバータ１５およびモータジェネレータＭＧの配設位置は、例えばバッテリ１０は車両後方の荷室内、インバータ１５はエンジンルーム内、そしてモータジェネレータＭＧはトランスミッション内などに搭載される。そして、この場合にはバッテリ１０からインバータ１５の間は直流の高電圧ハーネス１６が配備されている。そして、この高電圧ハーネス１６はバッテリ１０の近くで、車両の床下に出て、エンジンルーム内のインバータ１５に接続されるものとする。また、インバータ１５とモータジェネレータＭＧとの間は、３相のハーネス１７をインバータ１５から出してトランスミッション前部でモータジェネレータのコネクタと接続すればよい。
【００２１】
一方、低電圧系バッテリ２０はエンジンルームとしてもよいし、高電圧系バッテリ１０と同様に車両後方の荷室内としてもよい。この低電圧系バッテリ２０は、ライトなどの電装品へも電源を供給するので、各部位と接続するための低電圧ハーネス２５は車両内に広範囲に配設される。このような低電圧系のハーネスは、車両の床下に配備される高電圧系のハーネスが損傷する前に損傷する可能性が高いので、車両に衝突が発生した場合これを早期に検出して、高電圧系のハーネス破損を防止できる。
【００２２】
以上のような構成のハイブリッド車両システムでは、実施例に係る衝突検知システムが一体的に組込まれており、ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）によってハイブリッド車両ＣＲの衝突有無を判定する衝突判定手段が実現されている。
【００２３】
図２は、ハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）が衝突判定手段として機能して実行する衝突判定ルーチンの一例を示したフローチャートである。また、図３はハイブリッド車両の衝突発生時の様子を示したタイムチャートである。これらの図を参照して、実施例の衝突検知システムによる衝突判定について説明する。
【００２４】
図２で例示するフローチャートによるルーチンは、例えばエンジン１のイグニッションがオンされたときにハイブリッドコントローラモジュール（以下、ＨＣＭとする）が起動して、車速信号に基づいて車速ＶＳＰが予め設定した所定値β以上の幅で低下していないかを確認する（ステップＳ１０１）。ここでは、例えば図３のタイムチャートで示すように、ＨＣＭは時刻ｔ１と時刻ｔ２との間で、車速ＶＳＰが所定値β以上で低下したときに、この時点で衝突の可能性が有ると仮判定する。なお、上記所定値βは衝突試験やシミュレーションで得たデータに基づいて車速ＶＳＰに応じて設定されるもので、ＨＣＭのメモリに予め記憶しておけばよい。
【００２５】
図３で示すタイムチャートは、上段に低電圧系バッテリ２０の電圧Ｖｂの変化、下段に車速ＶＳＰの変化を示している。そして、サンプリングタイミング（周期）は、例えば１０ｍｓである。ＨＣＭは、車速ＶＳＰの変化に基づく衝突判定と低電圧系バッテリの電圧Ｖｂの変化に基づく衝突判定とを、サンプリングタイム（時刻ｔ）毎に行っているものとする。
【００２６】
ＨＣＭは、上記ステップＳ１０１で車速ＶＳＰが所定値β以上で低下しており衝突の可能性有りとした場合、時間計測をスタートさせる（ステップＳ１０２）。ここでは図３で示すように、車速ＶＳＰにより判定を行った時刻ｔ２を基準にタイマーをスタートさせる。
【００２７】
そして、ＨＣＭは所定時間Ｔｉ内に低電圧系バッテリ２０の電圧Ｖｂに変化があるか（ステップＳ１０３）、更にはその電圧Ｖｂの低下状態が所定以上の状態であるかを確認する（ステップＳ１０４）。具体的には、このステップＳ１０４で次のように電圧Ｖｂが低下しているかＨＣＭが確認する。電圧Ｖｂが変化して所定値α以上に低下し、更に、電圧Ｖｂが所定値ＰＶ以下となっているかを確認する。図３で示すように、電圧Ｖｂの標準的な電圧値をＳＶとしたときに、そこからの下げ幅が所定値α以上あり、かつ、Ｖｂが所定値（下限限界値）ＰＶ以下となっているかが確認される。なお、所定値αも前述所定値βと同様に衝突試験やシミュレーションで得たデータに基づいて予め設定されている。
【００２８】
上記ステップＳ１０３、Ｓ１０４で共にＹ（イエス）の場合、すなわち上記のような電圧Ｖｂの変化が所定時間Ｔｉ内に発生していたときに、ＨＣＭはハイブリッド車両ＣＲに何らかの衝突が発生していると判定して（ステップＳ１０５）、本ルーチンを終了する。なお、所定時間Ｔｉは車速判定の時刻ｔ２を始点とし、例えばサンプリング周期が１０ｍｓである場合には３０〜５０ｍｓ程度とする。このような所定時間Ｔｉは衝突試験やシミュレーションを行って得たデータに基づいて設定すればよい。
【００２９】
図２のフローチャートはステップＳ１０５の衝突判定までとなっているが、これに続く図示しないステップによりＨＣＭはリレー１１を遮断する。このようにすることで、ＨＣＭが衝突有りと判定をした時に、これに連動して速やかにリレー１１を遮断するので、電源ショートによって誘発される２次的な被害を確実に防止できる。
【００３０】
以上で説明したハイブリッド車両の衝突検知システムは、ＨＣＭなどのコントローラやライトなどの電装品を駆動するために準備された低電圧系電源の電圧変化に基づいて車両の衝突を判定するようにしたため、従来のようにエアバッグ装置からの情報に基づかないので速やかな衝突判定を行える。また、一般に低電圧系電源のハーネスは車両内に広く配備されているので、その電圧変化に基づいて早期に感度良く車両の衝突判定を行える。
なお、衝突判定手段としてのＨＣＭによる判定は、前記低電圧系電源の電圧変化をサンプリングするサンプル周期の間で、当該低電圧系電源の電圧変化を検出するようにしてもよい。図３で示すように、低電圧系電源の電圧Ｖbの変化は急激なので、サンプリング時刻ｔ３、ｔ４である場合、この間で電圧Ｖbが所定値αより大きく低下しても小さいと誤判定する可能性を否定できない。そこで、サンプリング周期の間で低電圧系電源の電圧Ｖｂを確認することで、車両の衝突を確実に判定できる。
実施例の場合は、時刻ｔ３での判断（判定１）で電圧Ｖbが所定値αに近い低下であるが衝突とせず、次の時刻ｔ４での判断（判定２）で所定値αより大きく低下し、かつ所定値ＰＶ以下であることまで確認して衝突有無を判定している。よって、車両の衝突を確実に判定できる。
【００３１】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
上記で説明した実施例は、より精度良い衝突判定を実現するため車速変化と低電圧系電源の電圧Ｖｂの変化とを組合せて衝突有無の判定をするようにしている。ただし、電圧Ｖｂの変化に基づいてより簡易に衝突判定を行うようにしてもよい。この場合、図２で示したフローチャートを流用するとハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）が電圧Ｖｂの電圧変化を周期的に監視して、ステップＳ１０４以降で、低電圧系電源の電圧Ｖｂに所定以上の低下があったときに衝突有りと判定するようにすればよい。
また、本発明は駆動源としてモータジェネレータのみを有する電気自動車にも適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
前述したように本発明によれば、衝突判定手段が低電圧系電源の電圧変化に基づいて車両に発生した衝突を判定するので、従来のようにエアバッグ信号を用いずに迅速な衝突判定を行える車両の衝突検知システムを提供できる。
【００３３】
そして、前記衝突判定手段は、前記低電圧系電源の電圧が所定時間以内に所定値以上に変化し、かつ所定電圧値以下にまで低下したときに、前記車両に衝突有りとの判定をするようにしてもよい。車両が衝突したときの低電圧系電源に係る時間に応じた電圧変化のデータを予め取得し、これをメモリなどに格納しておく。この電圧変化データを用いて迅速に車両の衝突判定を行える。
【００３４】
また、前記衝突判定手段は、前記低電圧系電源の電圧変化をサンプリングする周期の間で、当該低電圧系電源の電圧変化を検出するようにしてもよい。低電圧系電源の電圧変化は急激なので、サンプリング時が電圧変化の途中となり誤判定する可能性を否定できない。これに対して、サンプリング周期の間でも低電圧系電源の電圧を確認することで車両の衝突を確実に判定できる。
【００３５】
また、前記衝突判定手段は、前記車両の車速が所定値以上で低下し、前記低電圧系電源の所定電圧変化が前記車速による判定から所定時間以内に発生している場合に、前記車両に衝突有りとの判定してもよい。低電圧系電源の電圧はさまざまな負荷変動によって影響を受ける可能性を否定できない。そこで、更に車速の変化も検知して、低電圧系電源の電圧変化と車速変化とを組合せて判断することで精度良い衝突判定を実現できる。
【００３６】
また、前記衝突判定手段は、前記車両に衝突有りとの判定をしたとき、更に前記電源に配備してあるリレーを遮断するのが望ましい。そして、前述した車両は、駆動源としてエンジンも備えるハイブリッド車両とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例に係る衝突検知システムが適用されているハイブリッド車両のシステム構成を示している図である。
【図２】ハイブリッドコントローラモジュールが衝突判定手段として機能して実行する衝突判定ルーチンの一例を示したフローチャートである。
【図３】ハイブリッド車両の衝突発生時の様子を示したタイムチャートで、上段に低電圧系バッテリの電圧の変化、下段に車速の変化を示している。
【符号の説明】
【００３８】
１            エンジン
２            モータジェネレータ（ＭＧ）
１０          高電圧系バッテリ（高電圧系電源）
２０          低電圧系バッテリ（低電圧系電源）
ＥＣＭ        エンジンコントローラモジュール（駆動制御手段）
ＡＴＣＵ      ＡＴコントローラユニット（駆動制御手段）
ＭＣ          モータジェネレータコントローラ（駆動制御手段）
ＨＣＭ        ハイブリッドコントローラモジュール（駆動制御手段、衝突判定手段）
ＣＲ          ハイブリッド車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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