| 【発明の名称】 |
自動車の高電圧系遮断装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】早川 浩之
【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号 三菱自動車工業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】自動車の高電圧系遮断装置に関し、車両の衝突を検出するためのセンサ等に故障が生じた場合に、車両の走行性を確保できるようにするとともに、センサ等の故障状況を車両のドライバが認識することができるようにする。
【解決手段】高電圧電源２により走行駆動力を得る自動車が衝突した場合にに該自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力する衝突検知手段１１と、衝突検知手段１１から所定時間以上衝突検知信号が出力されたら衝突検知手段１１が故障していると判定する故障判定手段１４と、衝突検知手段１１から衝突検知信号が出力されたら高電圧電源２の回路を遮断し、回路遮断後に故障判定手段１４により衝突検知手段１１が故障していると判定されたら、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続する高電圧系断接制御手段１５とをそなえるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高電圧電源により走行駆動力を得る自動車が衝突した場合にはこの衝突に応じて該自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力する衝突検知手段と、前記衝突検知手段から所定時間以上該衝突検知信号が出力されたら前記衝突検知手段が故障していると判定する故障判定手段と、前記衝突検知手段から衝突検知信号が出力されたら前記高電圧電源の回路を遮断し、該回路遮断後に、前記故障判定手段により前記衝突検知手段が故障していると判定されたら、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続するように通電を制御する高電圧系断接制御手段と、前記故障判定手段が前記衝突検知手段の故障を判定したらドライバにその旨を報知する故障報知手段とをそなえたことを特徴とする、自動車の高電圧系遮断装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等の高電圧源を有する自動車において、緊急時に高電圧電気系統を遮断する、高電圧系遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車では、通常の自動車に載せられるバッテリ（一般には１２ボルト）に比べて著しく高電圧（数百ボルト）の電源から車両の駆動力を得ている。このため、電気自動車では、万一の衝突時にかかる高電圧源に起因した車両火災や感電等の発生を防止する対策が要求され、従来から種々の技術が提案されている。
【０００３】例えば実開昭６１−２０２１０１号公報、電気自動車において、車両が衝突したことを検知したら、電源から駆動装置への通電を遮断する技術が開示されている。また、特開平０９−２８４９０１号公報には、複数のバッテリを搭載する電気自動車が衝突した際に、バッテリを分離することにより高電圧の漏電を防止し、さらに車両の損害状況が軽微な場合には、再度バッテリを接続して走行可能とする技術が開示されている。
【０００４】また、特開平０６−４６５０２号公報には、電気自動車において、自動車の衝突等によって電気系統に異常が発生したり又はその可能性が高くなった場合にヘッドライト等の電装品は駆動できるようにその低圧電源は接続しながら、車両の駆動用（走行用）の高圧電源を遮断する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の衝突を検出するためのセンサやその電気回路に故障が生じると、誤った情報に基づいて電源から駆動装置への通電制御が行なわれることになり、実際には車両が衝突していないにもかかわらず電源から駆動装置への通電が遮断されて車両が走行できなくなる場合がある。
【０００６】つまり、車両の衝突を検出するためのセンサの代表的なものに、車両に加わる加減速度に応じた電圧を出力するものがあり、センサから所定レベル以上の電圧が出力された場合に車両が衝突したものと判断することができるが、センサの故障によっては常時所定レベル以上の電圧が出力されるようになるおそれがある。この場合、このセンサ情報のみによって車両の衝突を判定し電源から駆動装置への通電を遮断すると、実際には衝突していないにもかかわらずセンサの故障が生じた時点から車両が走行できなくなってしまうおそれがある。
【０００７】本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、車両の衝突を検出するためのセンサ等に故障が生じた場合に、車両の走行性を確保できるようにするとともに、センサ等の故障状況を車両のドライバが認識することができるようにした、自動車の高電圧系遮断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため、本発明の自動車の高電圧系遮断装置では、高電圧電源により走行駆動力を得る自動車が衝突した場合には、衝突検知手段が、この衝突に応じて自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力する。故障判定手段では、この衝突検知手段からの衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されたら、衝突検知手段が故障していると判定する。高電圧系断接制御手段では、衝突検知手段から衝突検知信号が出力されると、高電圧電源の回路を遮断する。したがって、自動車の衝突があったと判定したら速やかに高電圧電源の回路が遮断され、自動車の衝突後に円滑に処理を行なえる。
【０００９】また、もしも、衝突検知手段からの衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されると、故障判定手段が衝突検知手段の故障を判定するので、この場合には、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続するように通電を制御し、故障報知手段がドライバに衝突検知手段が故障した旨を報知する。つまり、自動車が衝突した場合には、衝突検知手段は、自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力するものであるため、衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されることはない。したがって、衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されたら衝突検知手段が故障したものと判定することができ、衝突検知手段が故障したと判定されたら、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続することにより、車両の走行性を確保し、故障報知手段がドライバに衝突検知手段が故障した旨を報知することにより、必要な処理を速やかに行なえるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態に係る自動車の高電圧系遮断装置を示すもので、図１はその自動車及び高電圧系遮断装置の要部構成を示すブロック図、図２はその高電圧系遮断装置の動作を示すフローチャートである。
【００１１】本実施形態にかかる自動車は、例えば数百ボルトといった高電圧電源により走行駆動力を得る電気自動車であり、図１に示すように、駆動輪を回転駆動するための走行用モータ１をそなえている。このモータ１に電力を供給するために、例えば１２ボルトバッテリを多数直列接続されてなるメインバッテリ２と、このメインバッテリ２に接続されたメインコンタクタ３と、メインコンタクタ３とモータ１との間に介装されたモータコントローラ４とがそなえられている。
【００１２】したがって、モータ１は、モータコントローラ４により制御されてメインコンタクタ３を介して供給されるメインバッテリ２の電力によって回動するようになっている。なお、メインバッテリ２が高電圧電源に相当し、また、メインバッテリ２よりメインコンタクタを介してモータコントローラ４に至る間の回路及びメインバッテリ２，メインコンタクタ３,モータコントローラ４を総称して高電圧系６と呼ぶことにする。
【００１３】本高電圧系遮断装置１０は、かかる自動車の衝突を検知する衝突検知センサ（衝突検知手段）１１と、衝突検知手段１１からの検出情報に基づいて高電圧電源２の回路５の遮断に関する制御を行なう衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３と、電源遮断制御用フェイルインジケータ（故障報知手段）２０とをそなえている。衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３には、故障判定手段１４と、高電圧系断接制御手段１５とがそなえられる。
【００１４】衝突検知センサ１１は、加速度又は減速度に対応した電圧を出力する加速度センサであって、例えばピエゾ素子等を用いた加速度センサを適用できる。自動車が衝突した場合にはこの衝突に応じて自動車に通常の走行では生じないほどの大きな減速度が生じるので、衝突検知センサ１１から所定値以上の電圧信号（この所定値以上の電圧を衝突検知信号とする）が出力されると自動車が衝突したと判定することができる。つまり、衝突検知センサ１１は、自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力する。
【００１５】なお、自動車の衝突時には、その衝突の瞬間の極めて短時間に大きな減速度が生じるものであり、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号（所定値以上の電圧信号）は、この極めて短時間にのみ出力される。この衝突検知センサ１１は、自動車が衝突した場合には衝突に応じて発生する減速度に反応するものであればよく、光ファイバと発光体等を組み合わせた工学的センサを用いるなどしてもよく、本実施形態のものに限定されない。また、エアバッグのためにそなえられている衝突検知センサからの情報を直接又はエアバッグＥＣＵを介して用いるなどして既存の衝突検知センサを流用しても良い。
【００１６】故障判定手段１４は、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されたら衝突検知センサ１１が故障していると判定する。上述のように、衝突検知センサ１１では、通常の走行時では生じることがないような大きな減速度が自動車に発生している間にのみ衝突検知信号を出力する。しかも、このように大きな減速度は自動車が衝突した場合にのみ生じる。また、自動車が衝突した場合には、極めて短い時間だけ大きな減速度が生じる。したがって、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号は、衝突時に大きな減速度が生じる極めて短い時間だけしか出力されえない。そこで、故障判定手段１４では、衝突検知センサ１１から所定時間（判定時間）以上にわたって衝突検知信号が出力されたら、衝突検知センサ１１が故障していると判定する。
【００１７】なお、この所定時間（判定時間）とは、衝突時に所定値以上の大きな減速度が生じる時間を想定し、この想定した大減速度発生時間よりも明らかに長い時間で且つ長過ぎない時間（例えば２秒程度）に設定されている。つまり、本実施形態の装置では、衝突検知センサ１１が故障していることが既に検知されていない限り、衝突検知センサ１１が衝突検知信号を出力した場合、まずは衝突検知センサ１１が正常なものと仮定して、メインコンタクタ３をオフにする。その後、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号が過剰に長く出力されれば、衝突検知センサ１１が故障していると判定して、メインコンタクタ３をオンにして車両の走行性を確保する。
【００１８】衝突検知センサ１１の故障により衝突検知センサ１１から衝突検知信号が出力されるようになった場合には、まずは衝突検知センサ１１が正常なものと仮定して、メインコンタクタ３をオフにするため、一旦走行駆動力が失われ、その後メインコンタクタ３がオンに復帰され走行駆動力が確保されるようになる。この場合、走行駆動力が失われるのは、衝突検知センサ１１から衝突検知信号が出力され始めてから、衝突検知センサ１１の故障によりこの衝突検知信号が出力されているものと判定されるまでの間（判定時間）であるが、このように走行駆動力が失われている時間は可能な限り短くしたい。もちろん、判定時間をある程度確保しないと、衝突検知信号が自動車の衝突によるものか衝突検知センサ１１の故障によるものかを明確に判断することができない。このような観点から、上記の判定時間を適当な時間（例えば２秒程度）に設定しているのである。
【００１９】高電圧系断接制御手段１５は、衝突検知センサ１１から衝突検知信号が出力されたら高電圧電源２の回路を遮断し、この回路遮断後に、故障判定手段１４により衝突検知センサ１１が故障していると判定されたら、前記の遮断した高電圧電源２の回路を再接続するように通電を制御する。電源遮断制御用フェイルインジケータ（故障報知手段）２０は、衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３によって制御されるバルブにより構成され、故障判定手段１４が衝突検知センサ１１の故障を判定したら、衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３に制御されて点灯しドライバにその旨を報知する。具体的には、電源遮断制御用フェイルインジケータは、他のフェイルインジケータと同様に、エンジンキースイッチがオフからオンに切り替えられた直後に、一旦点灯し、その後、故障判定手段１４が衝突検知センサ１１の故障判定信号を出力しなければ消灯し、故障判定手段１４が衝突検知センサ１１の故障判定信号を出力したら点灯を続行する。
【００２０】本発明自動車の一実施形態としての高電圧系遮断装置は、上述のように構成されているので、例えば図２に示すように高電圧系の遮断制御が行なわれる。図２に示すように、自動車の駆動系のキースイッチがオンされると、まず、電源遮断制御用フェイルインジケータ１０を点灯し（ステップＳ１０）、メインコンタクタ３をオンとする（ステップＳ２０）。
【００２１】そして、ステップＳ３０に進んで、衝突検知センサ１１のフェイル状態を確認し（故障判定手段１４からの判定信号を取り込み）、故障判定手段１４からの判定信号に基づいて衝突検知センサ１１がフェイル状態（故障状態）か否かを判定する（ステップＳ４０）。ここで、衝突検知センサ１１がフェイル状態でなければ、フェイルインジケータ１０を消灯し（ステップＳ５０）、キースイッチがオンか否かを判定する（ステップＳ６０）。キースイッチがオンであればステップＳ１００に進み、キースイッチがオフになれば、ステップＳ９０に進んでメインコンタクタ３をオフとして、制御を終了する。
【００２２】一方、衝突検知センサ１１がフェイル状態であれば、フェイルインジケータ１０を点灯し或いは点灯を続行し（ステップＳ７０）、キースイッチがオフか否かを判定する（ステップＳ８０）。キースイッチがオンであれば所定時間（制御周期）の後ステップＳ３０に戻り、キースイッチがオフになれば、ステップＳ９０に進んでメインコンタクタ３をオフとして、制御を終了する。
【００２３】ステップＳ１００では、衝突検知センサ１１がオンか否か、即ち、衝突検知センサ１１から衝突検知信号が出力されているか否かを判定する。衝突検知センサ１１がオフ（衝突検知信号が出力されていない）であれば、所定時間（制御周期）の後ステップＳ３０に戻り、衝突検知センサ１１がオン（衝突検知信号が出力されている）であれば、ステップＳ１１０に進んでメインコンタクタ３をオフとして、ステップＳ１２０に進む。
【００２４】ステップＳ１２０では、衝突検知センサ１１が所定時間（ここでは２秒間）オン状態が継続したか否かを判定する。そして、衝突検知センサ１１が所定時間継続してオン状態にならなければ、衝突検知センサ１１は故障していないものとして、フェイルインジケータ１０を消灯し（ステップＳ１３０）、キースイッチがオフか否かを判定する（ステップＳ１４０）。キースイッチがオンであれば所定時間（制御周期）の後ステップＳ１２０に戻り、キースイッチがオフになれば、ステップＳ１５０に進んでメインコンタクタ３をオフとして、制御を終了する。
【００２５】一方、衝突検知センサ１１が所定時間継続してオン状態になったら、衝突検知センサ１１は故障しているものとして、フェイルインジケータ１０を点灯し（ステップＳ１６０）、メインコンタクタ３をオンとして（ステップＳ１７０）、キースイッチがオフか否かを判定する（ステップＳ１８０）。キースイッチがオンであれば所定時間（制御周期）の後ステップＳ１８０に戻り、キースイッチがオフになれば、ステップＳ１９０に進んでメインコンタクタ３をオフとして、制御を終了する。
【００２６】つまり、ある制御周期で衝突検知センサ１１がオフからオンに切り替わったら、タイマカウントをスタートして、このタイマカウントは衝突検知センサ１１がオフにならない限り続行される。衝突検知センサ１１が故障していないで、実際の自動車の衝突に対してオンになった場合は、衝突の短時間にのみオン信号を出力し、その後衝突検知センサ１１はオフになるので、衝突検知センサ１１が所定時間継続してオン状態となることはなく、キースイッチがオフになるまで、ステップＳ１３０のフェイルインジケータ１０消灯を続行する。
【００２７】一方、衝突検知センサ１１が故障したことによりオンになった場合は、その後オン状態が継続するので、衝突時に所定値以上の大きな減速度が生じうる時間よりも十分に長い時間（ここでは２秒程度）、衝突検知センサ１１のオン状態が継続したら、衝突検知センサ１１が故障したと判定して、フェイルインジケータ１０を点灯し（ステップＳ１６０）、メインコンタクタ３をオンとして（ステップＳ１７０）、キースイッチがオフになるまで、このフェイルインジケータ１０の点灯及びメインコンタクタ３のオンを続行することになる。
【００２８】また、このように衝突検知センサ１１が故障した場合には、キースイッチをオフにした後、再びキースイッチをオンにすると、ステップＳ１０，Ｓ２０を経て、フェイルインジケータ１０を点灯するとともにメインコンタクタ３をオンとして、ステップＳ３０に進みここで衝突検知センサ１１がフェイル状態と判定されるので、ステップＳ７０に進んでフェイルインジケータ１０を点灯続行するとともにメインコンタクタ３のオン状態を維持する。
【００２９】したがって、ステップＳ８０でキースイッチがオフと判定されるまで、フェイルインジケータ１０の点灯とメインコンタクタ３のオン状態が維持される。このように、衝突検知センサ１１が正常な場合には、自動車の衝突時にはこの衝突検知センサ１１に基づいて衝突を検知し高電圧電源の通電を遮断して、車両火災や感電等が発生するおそれを未然に回避することができ、衝突後の処理も円滑に行なえるようになる。
【００３０】そして、衝突検知センサ１１が故障した場合には、フェイルインジケータ１０の点灯により衝突検知センサ１１が故障したことをドライバ等に報知しながら、メインコンタクタ３をオン状態とすることによる車両の走行性を確保することができるのである。特に、本実施形態では、衝突検知センサ１１から衝突検知信号が出力された場合に、これが衝突検知センサ１１の故障によるもの（即ち、車両の衝突によるものではない）か否かを判定する前に、まずは衝突検知センサ１１が正常なものと仮定して、メインコンタクタ３をオフにするため、衝突検知センサ１１が正常で車両の衝突があった場合に、速やかに高電圧電源の通電を遮断して、車両火災や感電等が発生するおそれを未然に回避することができる。
【００３１】故障判定手段１４は、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されたら衝突検知センサ１１が故障していると判定し、この場合は、高電圧系断接制御手段１５は、メインコンタクタ３をオンに復帰させて、遮断した高電圧電源２の回路を再接続するように通電を制御する。この際、故障判定手段１４では、衝突検知センサ１１の故障によるか否かを適切な判定時間（例えば２秒）によって判定するので、衝突検知信号が自動車の衝突によるものか衝突検知センサ１１の故障によるものかを明確に判断しながら、衝突検知センサ１１の故障が生じた場合に、走行駆動力が失われている時間（判定時間）を抑えて可能な限り走行に支障をきたさないようにすることができる。
【００３２】なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明自動車の高電圧系遮断装置によれば、自動車が衝突した場合には、衝突検知手段がこの衝突に応じて自動車の減速度が所定値以上になる間だけ衝突検知信号を出力し、高電圧系断接制御手段がこの衝突検知手段からの衝突検知信号を受けて高電圧電源の回路を遮断する。したがって、自動車の衝突があった場合に、速やかに高電圧電源の回路が遮断され、衝突時に高電圧源に起因して発生しうる車両火災や感電等を未然に確実に防止することができるようになる。
【００３４】また、故障判定手段では、衝突検知手段からの衝突検知信号が所定時間以上にわたって出力されたら、衝突検知手段が故障していると判定し、この場合には、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続するように通電を制御し、故障報知手段がドライバ等に衝突検知手段が故障した旨を報知するので、高電圧電源の回路を再接続することにとり車両の走行性を確保し、且つ、ドライバ等への報知によりドライバ等が必要な処理を速やかに行なえるようになる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２８６
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号
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| 【出願日】 |
平成１３年６月２５日（２００１．６．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２９７８
【弁理士】
【氏名又は名称】真田 有
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| 【公開番号】 |
特開２００３−９３０３（Ｐ２００３−９３０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１月１０日（２００３．１．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１９１０２９（Ｐ２００１−１９１０２９） |
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