JP5174109B2 - 車両用放電装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサを含む電気回路が設けられ、かつ衝突に関する異常を検出したときに、電気回路への電力供給を強制的に停止させる車両に適用され、その異常検出時には、電力供給停止に加え、コンデンサに蓄えられている電荷を強制的に放電させるようにした車両用放電装置に関するものである。

近年、例えば、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の車両では、駆動源としての電動機及び蓄電池のほか、蓄電池の電力により電動機を駆動するための電気回路が設けられている。電気回路は、コンバータ及びインバータを備えている。コンバータは蓄電池から入力される電力を昇圧したうえでインバータに出力する。インバータは、入力される直流電力を電動機の駆動に適した交流電力に変換したうえで同電動機に出力する。

こうした車両では、衝突等の異常が検知された場合、高電圧による悪影響を排除するために、蓄電池と電気回路との接続を遮断して、電気回路への電力供給を強制的に停止させることが行なわれる。また、電気回路にコンデンサが含まれた車両では、上記電力供給停止に加え、コンデンサに蓄えられている電荷を強制的に放電させることも考えられている。

例えば、特許文献１に記載された「車両の制御装置」では、車両の衝突が検知されると、走行中にコンデンサに蓄えられた電荷を早急に放電するために、モータジェネレータがゼロトルク制御される。ゼロトルク制御は、モータジェネレータの回転軸からトルクを発生させることなくモータ駆動回路を作動させる制御である。ゼロトルク制御の実行には、インバータのコンデンサ及びコンバータのコンデンサの少なくとも一方に蓄えられた電荷（電力）が用いられる。

また、ゼロトルク制御を実行する前に、自動変速機がパーキングロック状態にされる。これは、ゼロトルク制御中にも拘らず、万が一モータジェネレータからトルクが発生しても、駆動輪にトルクが伝達されないようにするためである。

特開２００６−１４１１５８号公報

ところが、コンデンサに蓄えられた電荷を放電するためにゼロトルク制御が行なわれる特許文献１の「車両の制御装置」では、その前提として、コンバータ及びインバータが正常に作動していることが要求される。コンバータやインバータが正常でないと、ゼロトルク制御を適正に行なうことができず、結果として、コンデンサの電荷を適正に放電することが困難となる。このように、コンデンサの電荷が適正に放電されるかどうかは、コンバータやインバータの状態の影響を大きく受ける。

特に、電荷の放電が行なわれる衝突検知時には、コンバータやインバータも衝撃を受けやすくなるため、上記の問題が起こりやすくなる。
なお、コンデンサの電荷を放電させるための放電機構を別途設けることも考えられるが、この放電機構が、電気回路の収容されたケースから離れた箇所に設けられた場合には、衝撃による断線の可能性が高くなる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の衝突に関する異常を検知したときに、確実に作動してコンデンサの電荷を確実に放電させることとのできる車両用放電装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コンデンサを含み、かつ電源からの電力供給により作動する電気回路が収容されたケースを備え、衝突に関する異常の検知時に前記電源から前記電気回路への電力供給が停止される車両に適用され、前記異常検知時に、前記電力供給停止に加え、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電機構にて放電させるようにした車両用放電装置であって、前記電気回路において、前記コンデンサの陽極の近傍には第１バスバーが接続され、前記コンデンサの陰極の近傍には第２バスバーが接続され、前記放電機構は、火薬式アクチュエータにて作動される開閉器と放電用抵抗器とを直列に接続することにより構成されて、前記ケースに一体に設けられており、前記開閉器は、略円柱状に形成されたシリンダ部内に移動可能に設けられた可動部を備え、前記シリンダ部の頂部内側の第１角部がテーパ状に形成されるとともに、前記可動部の移動方向前側である前記頂部側の第２角部が前記第１角部に沿う形状のテーパ状に形成され、前記第１バスパー及び前記第２パスパーが電気的にそれぞれ接続される第１接点及び第２接点が、前記第１角部において前記シリンダ部の内面に沿う形で露出するように形成されており、前記放電機構は、前記異常検知時には前記開閉器の作動を通じて、前記第１バスバー及び前記第２バスバーを短絡させることにより、前記コンデンサに対して並列に接続されて、前記コンデンサの電荷を前記放電用抵抗器にて放電させるものであることを要旨とする。

上記の構成によれば、車両の衝突に関する異常が検知されると、電源から電気回路への電力供給が停止される。また、開閉器と放電用抵抗器とを直列に接続してなる放電機構では、上記異常検知に応じて火薬式アクチュエータにより開閉器が作動させられる。そして、この開閉器の作動を通じて、電気回路においてコンデンサの陽極の近傍に接続された第１バスバーと、コンデンサの陰極の近傍に接続された第２バスバーとが短絡させられる。この短絡により、放電機構がコンデンサに対して並列に接続された状態となり、コンデンサに蓄えられた電荷が、放電用抵抗器によって放電させられ、電気回路の各部の電位が好適に低下する。

上記の放電は、ゼロトルク制御によって電荷を放電する特許文献１とは異なり、電気回路に接続された放電機構において行なわれる。従って、特許文献１では、電気回路のコンバータやインバータが正常に作動してゼロトルク制御が適正に行なわれなければ電荷を適正に放電することが困難となるが、請求項１に記載の発明では、電気回路の各部の状態に左右されず、電荷の放電が確実に行なわれる。

また、放電機構がケースに一体に設けられた請求項１に記載の発明では、ケース内のコンデンサに対する放電機構の並列接続がケースの近傍で行なわれることから、放電機構がケースから遠ざかった箇所でコンデンサに接続される場合に比べ、衝撃による断線の発生が起こりにくい。この点からも、放電用抵抗器での電荷の放電がより一層確実に行なわれるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記放電機構は、前記ケースの外壁において、同ケースに一体に設けられるものであることを要旨とする。
上記の構成によれば、電気回路に対し放電機構を追加する場合、その追加作業はケースの外部で行なわれることとなる。ケースの内部に手を加えなくてもすみ、ケースの内部で行なう場合に比べて追加作業が容易となる。また、同様の理由により、放電機構のメンテナンスもしやすくなる。

また、上記の構成によれば、車両の異常が検知されると、ケースの外壁の近傍では、火薬式アクチュエータによって開閉器が作動させられ、この作動を通じ第１バスバー及び第２バスバーが放電機構によって短絡させられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記放電機構は、前記ケースの内部において同ケースに一体に設けられるものであることを要旨とする。
上記の構成によれば、放電機構はケースによって覆われて保護された状態となり、運搬等に適した形態となる。

また、上記の構成によれば、車両の異常が検知されると、ケースの内部では、火薬式アクチュエータによって開閉器が作動させられ、この作動を通じ第１バスバー及び第２バスバーが放電機構によって短絡させられる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記火薬式アクチュエータは、前記開閉器のハウジング内に移動可能に設けられた可動部と、ハウジング内に設けられ、前記異常検知に応じて火薬を着火燃焼させて燃焼ガスを発生するガス発生部とを備え、前記ガス発生部で発生された燃焼ガスにより前記可動部を押圧して移動させて、前記開閉器を作動させるものであることを要旨とする。

上記の構成によれば、車両の異常が検知されると、火薬式アクチュエータでは、ガス発生部において火薬が着火燃焼し、燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスによって可動部が押圧されてハウジング内を移動し、開閉器が作動させられる。この作動は、一般に、電磁開閉器等の他の開閉器に比較して迅速に行なわれる。そのため、この開閉器の迅速な作動を通じて、第１バスバー及び第２バスバーが迅速に短絡させられる。放電機構のコンデンサに対する接続が迅速に行なわれ、コンデンサの電荷の速やかな放電が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記電源は蓄電池であり、前記電気回路は、前記蓄電池の電圧を昇圧するコンバータ回路を含んでおり、前記コンデンサは、前記コンバータ回路の入力電圧が印加される第１コンデンサ、及び同コンバータ回路の出力電圧が印加される第２コンデンサの少なくとも一方であることを要旨とする。

コンバータ回路が設けられる電気回路においては、その入力電圧が印可されるコンデンサと出力電圧が印加されるコンデンサとが設けられることが多い。
上記の構成によれば、そうしたコンバータ回路の入力電圧が印加されるコンデンサと出力電圧が印加されるコンデンサとに蓄えられた電荷をそれぞれ好適に放電させることが可能となる。

本発明の車両用放電装置によれば、車両の衝突に関する異常を検知したときに、確実に作動してコンデンサの電荷を確実に放電させることができる。

本発明を具体化した第１実施形態の車両用放電装置が適用される車両の概略構成を示す略図。 第１実施形態の車両用放電装置にかかる電気回路を示す回路図。 第１実施形態を示す図であり、ＰＣＵケースと、同ＰＣＵケースの外壁に一体に設けられる放電機構とを示す部分斜視図。 図３における放電機構ケースの内部を示す概略平断面図。 （ａ），（ｂ）は、第１実施形態における開閉器の内部構造を示す断面図。 本発明を具体化した第２実施形態の車両用放電装置にかかる電気回路を示す回路図。 第２実施形態を示す図であり、ＰＣＵケースの内部に一体に設けられた放電機構を示す概略断面図。 本発明を具体化した第３実施形態を示す図であり、ＰＣＵケースの内部に一体に設けられた放電機構を示す概略断面図。 第３実施形態の車両用放電装置にかかる電気回路を示す回路図。 （ａ），（ｂ）は、第３実施形態における開閉器の内部構造を示す断面図。 第３実施形態の別例を示す図であり、下ケースの一部を破断して示す車両用放電装置の斜視図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の車両用放電装置が適用されるハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）１０の概略構成を示している。同図１に示すように、車両１０は、その駆動装置として、内燃機関１１、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、動力分割機構１２及び第２モータジェネレータ（ＭＧ２）を備えている。ＭＧ１，ＭＧ２としては、例えば、三相交流同期電動機が採用される。動力分割機構１２は遊星歯車機構からなり、内燃機関１１で発生する動力をＭＧ１及び駆動輪１３に分割する。ＭＧ２は主に電動機として機能し、内燃機関１１の動力とは別に駆動輪１３を駆動するための補助動力を発生する。

車両１０には、ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する電力制御ユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、略して「ＰＣＵ」）１４が、専用のケース（以下「ＰＣＵケース」という）１５（図３参照）に収納された状態で搭載されている。ＰＣＵ１４は、コンバータ１６、インバータ１７，１８等の車載電気機器類を備えている。コンバータ１６は、蓄電池２０から入力される電力を昇圧したうえでインバータ１７，１８に出力する。また、インバータ１７，１８は、入力される直流電力をＭＧ１，ＭＧ２の駆動に適した交流電力に変換したうえで同ＭＧ１，ＭＧ２に出力する。

また、車両１０には、マイクロコンピュータを中心に構成される電子制御装置２１が設けられており、この電子制御装置２１に各種センサが接続されている。各種センサとしては、例えば、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ２２、車両１０の走行速度を検出するための速度センサ２３、車両１０の衝突に関する異常（ここでは衝突）の有無を検出するための衝突センサ２４等が設けられている。

電子制御装置２１は、上記各種センサ２２〜２４の出力信号を取り込むとともに、それらの信号に基づき各種の演算を行ない、その演算結果に基づいて車両１０の運転にかかる各種制御、例えば、内燃機関１１の作動制御、ＰＣＵ１４の制御（コンバータ１６の作動制御、インバータ１７，１８の作動制御）等を実行する。

そうした各種制御は、基本的には、以下のような考えのもとに実行される。
例えば、内燃機関１１の始動は、蓄電池２０からの電力供給を受けて駆動されるＭＧ１によって行なわれる。

車両１０の発進時や軽負荷走行時等、内燃機関１１の運転効率が低くなる状況においては、内燃機関１１が停止されるとともに、蓄電池２０からの電力供給によってＭＧ２が駆動され、同ＭＧ２の発生トルクによって車両１０が走行されて、低燃費化が図られる。

車両１０の定常走行時等、高効率での内燃機関１１の運転が可能な状況においては、内燃機関１１の動力が動力分割機構１２によって２経路に分割される。分割された動力の一方は駆動力として駆動輪１３に伝達されて、その駆動輪１３が回転される。また、分割された動力の他方はＭＧ１に伝達されて、同ＭＧ１が発電機として機能する。ＭＧ１で発電された電力によりＭＧ２が駆動されることで内燃機関１１の動力が補助されて、低燃費化が図られる。

車両１０の加速時には、内燃機関１１の出力が上げられて、駆動輪１３に伝達されるとともに、動力分割機構１２を介して内燃機関１１の動力がＭＧ１に伝達されて、同ＭＧ１にて発電が行なわれる。その発電された電力と蓄電池２０からの電力とによってＭＧ２が駆動され、同ＭＧ２の駆動力が上記内燃機関１１からの動力に加わり、車両が加速される。

車両１０の減速時には、駆動輪１３から加わる動力によってＭＧ２が回転させられ、発電が行なわれる。発電された電力は蓄電池２０に回収される。
図２は、上記ＰＣＵ１４等の電気的構成（電気回路）を示している。

同図２に示すように、蓄電池２０はコンバータ１６に接続されている。また、蓄電池２０の正極と負極との間には、後述するコンバータ回路の入力電圧が印加されるコンデンサとして第１コンデンサ３１が設けられている。この第１コンデンサ３１により、蓄電池２０からコンバータ１６に入力される電圧の変動が抑えられる。

コンバータ１６は、直列に接続された２つのスイッチング素子（具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）３２，３３を備えている。各スイッチング素子３２，３３には、それぞれ１つのダイオード３４，３５が並列接続されている。蓄電池２０の電圧（例えば、２００ボルト）は、それらスイッチング素子３２，３３の一方（具体的には、スイッチング素子３３のドレーン端子とソース端子との間）に印加されている。蓄電池２０の正極とスイッチング素子３３（詳しくは、ドレーン端子）とは、リアクトル３６を介して接続されている。また、直列接続されたスイッチング素子３２，３３の両端間（具体的には、スイッチング素子３２のドレーン端子とスイッチング素子３３のソース端子との間）には、第２コンデンサ３７が接続されている。

コンバータ１６の作動制御では、上記スイッチング素子３２，３３の作動が制御される。この制御により、リアクトル３６の特性を利用して、直列接続されたスイッチング素子３２，３３の両端間に蓄電池２０の電圧よりも高い電圧（例えば、６５０ボルト）が出力される。なお、コンバータ１６の出力電圧の変動は、第２コンデンサ３７によって抑えられるようになっている。第１実施形態では、スイッチング素子３２，３３、ダイオード３４，３５、及びリアクトル３６により構成される回路が、コンバータ回路として機能する。

コンバータ１６の出力電圧はインバータ１７，１８に入力されている。インバータ１７，１８は、それぞれ６つのスイッチング素子（具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）３８，３９により構成される三相ブリッジ整流回路を内蔵している。また、これらのインバータ１７，１８は、ＭＧ１，ＭＧ２に接続されている。なお、各スイッチング素子３８，３９には、それぞれ１つのダイオード３８ａ，３９ａが並列接続されている。

各インバータ１７，１８の作動制御では、各スイッチング素子３８，３９の作動が制御される。これらの制御により、コンバータ１６から入力される直流電力がＭＧ１，ＭＧ２の駆動に適した交流電力に変換されるとともに、ＭＧ１，ＭＧ２に供給される。こうしたインバータ１７，１８の作動制御を通じて、ＭＧ１，ＭＧ２が車両１０の運転状態に適した態様で駆動されるようになる。

なお、上記ＰＣＵ１４が収容されたＰＣＵケース１５は、エンジンルーム内に配置されており、車体本体に固定されている。図３に示すように、ＰＣＵケース１５は、中央ケース２７と、その中央ケース２７の上側に配置された上ケース２６と、同じく中央ケース２７の下側に配置された下ケース２８とに区画されている。これらの上ケース２６、中央ケース２７及び下ケース２８は、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属によって形成されている。そして、ＰＣＵ１４を構成する複数の車載電気機器類は分けられて、上ケース２６、中央ケース２７及び下ケース２８のいずれかに配置されている。例えば、インバータ１７，１８は中央ケース２７の内部に配置され、第１コンデンサ３１及びコンバータ１６は上ケース２６の内部に配置され、第２コンデンサ３７は下ケース２８の内部に配置されている。

ところで、上記車両１０が衝突等によってダメージを受けた場合に、ＰＣＵ１４の上記電気回路からの漏電を招くおそれがある。上記のように車両駆動源として内燃機関１１とＭＧ１，ＭＧ２とが搭載されたハイブリッド車両では、ＰＣＵ１４の電気回路に印加される電圧が高くなりやすいために、同電気回路からの漏電を抑えることに対する要求も高くなりやすい。そのため、第１実施形態では、そうした漏電を抑えるために、図１及び図２の少なくとも一方に示すように、車両１０の衝突に際して蓄電池２０とＰＣＵ１４の電気回路との接続を遮断するための遮断器２５が設けられている。そして、衝突センサ２４の出力信号をもとに車両１０の衝突が検知されたときに遮断器２５を作動させることにより、蓄電池２０からＰＣＵ１４の電気回路への電力供給を停止するようにしている。

また、ＰＣＵ１４は第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７を内蔵しているために、その作動時（詳しくは、蓄電池２０からの電力供給時）において、それら第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７に電荷が蓄えられた状態になる。そのため、単に遮断器２５を作動させて蓄電池２０からＰＣＵ１４の電気回路への電力供給を停止させたところで、同ＰＣＵ１４の電気回路の電位が不要に高い状態のままで保持されてしまう。

この点を踏まえて第１実施形態では、車両１０の衝突に関する異常（ここでは衝突）が衝突センサ２４によって検知されたときに、遮断器２５を作動させて蓄電池２０からＰＣＵ１４の電気回路への電力供給を停止させることに加え、第１コンデンサ３１に蓄えられている電荷を放電機構４０によって放電させるようにしている。

図２〜図４の少なくとも１つに示すように、放電機構４０は、長尺状の放電機構ケース４２と、この放電機構ケース４２内に配設され、かつ互いに直列に接続された開閉器５０及び放電用抵抗器４１とを備えている。

開閉器５０には第１バスバー５１が接続され、放電用抵抗器４１には第２バスバー５２が接続されている。バスバーは、銅、銅合金あるいは黄銅等からなる電気伝導性の導電板を所望の回路形状に打ち抜いて折り曲げたものである。第１バスバー５１の一部及び第２バスバー５２の一部は、放電機構ケース４２の長手方向についての両端部を構成する側板部４３をそれぞれ貫通して、同側板部４３の外側方へ突出する接続端子５１ａ，５２ａとなっている。

一方、ＰＣＵ１４の上記電気回路において、第１コンデンサ３１の陽極の近傍部分と、陰極の近傍部分とにはそれぞれ被接続部（ボルト）４８が設けられ、これらの被接続部４８がＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の外壁の互いに離間した箇所から突出している。

そして、各被接続部４８が、上記接続端子５１ａ，５２ａに挿通されるとともに、蓄電池２０の＋側及び−側の各接続コネクタ５３に挿通されている。この状態で各被接続部４８にナット５４が螺合されている。各ナット５４の締付けにより、蓄電池２０の各接続コネクタ５３及び接続端子５１ａ，５２ａが被接続部４８に共締めされている。この共締めにより、各接続コネクタ５３及び各接続端子５１ａ，５２ａが各被接続部４８に電気的に接続されるとともに、放電機構４０が外壁に固定されて、ＰＣＵケース１５に一体となっている。なお、図３及び図４中の「４９」は、ＰＣＵケース１５（中央ケース２７）と接続端子５１ａ，５２ａとの間に介在されて、それらを絶縁するための絶縁プレートである。また、図３〜図５中の「４５」は、開閉器５０の後述するガス発生部６２と上記電子制御装置２１とを繋ぐケーブルである。

次に、開閉器５０の内部構造について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。開閉器５０の外殻をなすハウジング５５の内部には、軸線方向（図５（ａ）では上下方向）に延びる略円柱状のシリンダ部５６が形成されている。このシリンダ部５６の軸線方向についての両端部を互いに区別するために、一方（図５（ａ）の上方）の端部を「頂部５６ｔ」といい、他方（図５（ａ）の下方）の端部を「底部５６ｂ」というものとする。

開閉器５０には、互いに離間した位置に形成された端子であって、上記シリンダ部５６の内部とハウジング５５の外部とを接続するための２つの端子（第１端子５７、第２端子５８）が設けられている。第１端子５７は、第１コンデンサ３１の陽極に接続された上記第１バスバー５１のうち、開閉器５０側の端部によって構成されている。これに対し、第２端子５８は放電用抵抗器４１に接続されている。第１端子５７の一部（第１接点５７ａ）と第２端子５８の一部（第２接点５８ａ）とは、それぞれシリンダ部５６の上記頂部５６ｔ側の角部において露出している。

ハウジング５５内には、車両１０の衝突検知に応じて作動する火薬式アクチュエータ６０が配設されている。火薬式アクチュエータ６０は、略円柱形状に形成されてシリンダ部５６の内部に配設された可動部６１と、前記電子制御装置２１からの信号入力による火薬の着火燃焼によって燃焼ガスを発生させるガス発生部６２とを備えている。可動部６１は、導電材料（例えば鉄系材料等の電気伝導率が高い材料）により形成されている。ガス発生部６２は、シリンダ部５６内の上記底部５６ｂと上記可動部６１との間に配設されるように、同底部５６ｂに取り付けられている。

そして、上記ガス発生部６２において火薬が着火燃焼すると、これに伴い発生する燃焼ガスによって可動部６１が押圧されることにより、同可動部６１がシリンダ部５６の内部を底部５６ｂ側から頂部５６ｔに向けて移動する。こうした火薬式アクチュエータ６０は、一般に、電磁開閉器等の他の開閉器と比較して迅速な駆動が可能であり、安価であり、かつ動作信頼性が高い。第１実施形態では、そうした火薬式アクチュエータ６０を用いて開閉器５０が駆動される。

なお、第１実施形態では、可動部６１の移動方向前側（頂部５６ｔ側）の角部の外面形状が移動方向前側に向かうほど先細のテーパ形状に形成されている。また、シリンダ部５６のうち、頂部５６ｔ側の角部の内面形状についても同様に、上記可動部６１の移動方向前側に向かうほど先細のテーパ形状に形成されている。そして、第１接点５７ａと第２接点５８ａとが共に、シリンダ部５６のテーパ形状に形成された部分（角部）において同シリンダ部５６の内面に沿う形状で露出するように形成されている。すなわち、第１接点５７ａと第２接点５８ａとが、上記可動部６１の移動方向前側に向かうほど間隔が狭くなる形状に形成されている。

こうした構成により、可動部６１が移動すると、同可動部６１の移動方向前側の部分がシリンダ部５６の頂部５６ｔ側の部分に嵌り込むようになる。このとき、第１接点５７ａと第２接点５８ａとの間に可動部６１の移動方向前側の部分が嵌り込むようになる（図５（ｂ）参照）。この嵌り込みにより、可動部６１と第１接点５７ａとの接触部分の面圧、及び同可動部６１と第２接点５８ａとの接触部分の面圧が共に高くなり、可動部６１を介した第１接点５７ａと第２接点５８ａとの接続が確実なものとなる。

一方、上記放電用抵抗器４１としては、所望の時間（例えば数分）内において第１コンデンサ３１に蓄えられている電荷を十分に放出させることのできる特性を有するものが採用されている。

上記ＰＣＵ１４に放電機構４０の追加されたものによって第１実施形態の車両用放電装置が構成されている（図１参照）。この車両用放電装置では、上記放電機構４０が、衝突センサ２４による検出結果（車両１０の衝突の有無）に応じて以下のように作動する。

＜衝突未検知時＞
このときには、電子制御装置２１からガス発生部６２に対し、これを作動させるための指令信号が出力されない。ガス発生部６２では火薬に着火されず、燃焼ガスが発生されない。開閉器５０では、可動部６１が、第１接点５７ａ及び第２接点５８ａのいずれに対しても接触しない箇所に位置する（図５（ａ）参照）。従って、開閉器５０では、第１接点５７ａ及び第２接点５８ａが互いに接続されない。第１コンデンサ３１の陽極と放電用抵抗器４１とは互いに接続されない。

そのため、第１コンデンサ３１を放電させるための放電機構４０が設けられているとはいえ、車両１０の衝突が検知されていないときには、第１コンデンサ３１を含むＰＣＵ１４の電気回路（図２参照）の特性に上記放電機構４０が与える影響はほとんどない。従って、第１コンデンサ３１の電荷を放電させるべく放電機構４０を設ける際に、ＰＣＵ１４の電気回路をほとんど変更することなく、同放電機構４０をＰＣＵ１４に適用することができる。このように、第１実施形態によれば、放電機構４０をＰＣＵ１４に単に追加することによって車両用放電装置を構成することができることから、同車両用放電装置が使い勝手のよいものとなる。

＜衝突検知時＞
このときには、電子制御装置２１からガス発生部６２に対し、これを作動させるための指令信号が出力される。この信号に応じ、ガス発生部６２では火薬が着火燃焼されて燃焼ガスが発生される（図５（ｂ）参照）。この燃焼ガスによって押圧された可動部６１は、第１接点５７ａ及び第２接点５８ａに共に接触する位置まで移動する。開閉器５０は、第１接点５７ａ及び第２接点５８ａが可動部６１によって接続された状態となる。こうした開閉器５０の一連の動作は、一般に、電磁開閉器等の他の開閉器に比較して迅速に行なわれる。そのため、この開閉器５０の迅速な作動を通じて、電気回路において第１コンデンサ３１の陽極の近傍に接続された第１バスバー５１と、同第１コンデンサ３１の陰極の近傍に接続された第２バスバー５２とが、放電機構４０によって迅速に短絡させられる。この短絡により、放電機構４０が、第１コンデンサ３１に対し並列に接続された状態となる。表現を変えると、第１コンデンサ３１の陽極と陰極との間に放電用抵抗器４１が接続された状態になる。そのため、第１コンデンサ３１に蓄えられている電荷が放電用抵抗器４１によって速やかに放電させられる。

上記の放電は、ゼロトルク制御によって電荷を放電する特許文献１とは異なり、電気回路に接続された放電機構４０において行なわれる。従って、特許文献１では、電気回路のコンバータやインバータが正常に作動してゼロトルク制御が適正に行なわれなければ電荷を適正に放電することが困難となるが、第１実施形態では、電気回路の各部（コンバータ１６、インバータ１７，１８）の状態に左右されず、電荷の放電が確実に行なわれる。

また、放電機構４０がＰＣＵケース１５に一体に設けられた第１実施形態では、ＰＣＵケース１５内の第１コンデンサ３１に対する放電機構４０の並列接続がＰＣＵケース１５の近傍で行なわれる。このことから、放電機構４０がＰＣＵケース１５から遠ざかった箇所で第１コンデンサ３１に接続される場合に比べ、衝撃による断線の発生が起こりにくい。この点からも、放電用抵抗器４１での電荷の放電がより一層確実に行なわれるようになる。

以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）ＰＣＵ１４の電気回路において、第１コンデンサ３１の陽極の近傍に第１バスバー５１を接続するとともに陰極の近傍に第２バスバー５２を接続する。火薬式アクチュエータ６０により作動される開閉器５０と放電用抵抗器４１とを直列に接続してなる放電機構４０をＰＣＵケース１５（中央ケース２７）に一体に設ける（図３、図４）。そして、衝突センサ２４による衝突検知時に、開閉器５０の作動を通じて、放電機構４０によって第１バスバー５１及び第２バスバー５２を短絡させることにより、同放電機構４０を第１コンデンサ３１に対して並列に接続するようにしている。

このため、衝突検知時には、電気回路のコンバータ１６やインバータ１７，１８も衝撃を受けやすく、正常に作動しなくなる可能性が高まる。しかし、第１実施形態ではこれら各部の状態の影響を受けることなく、第１コンデンサ３１に蓄えられている電荷を確実に放電用抵抗器４１にて放電させ、ＰＣＵ１４の電気回路における各部の電位を好適に低下させることができる。

また、ＰＣＵケース１５内の第１コンデンサ３１に対する放電機構４０の並列接続をＰＣＵケース１５の近傍で行なうことができる。放電機構４０がＰＣＵケース１５から遠ざかった箇所で第１コンデンサ３１に接続される場合に比べ、衝撃による断線の発生を起こりにくくし、放電用抵抗器４１での電荷の放電をより一層確実に行なうことができるようになる。

また、放電機構４０をＰＣＵケース１５に一体に設けることで、放電機構４０の追加に伴う車両用放電装置の大型化を抑えることもできる。
（２）放電機構４０を、ＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の外壁において、同ＰＣＵケース１５に一体に設けている。

そのため、ＰＣＵ１４の電気回路に対し放電機構４０を追加する場合、その追加作業はＰＣＵケース１５の外部で行なわれることとなる。ＰＣＵケース１５の内部に手を加えなくてもすみ、ＰＣＵケース１５の内部で行なう場合に比べて追加作業が容易となる。また、同様の理由により、放電機構４０のメンテナンスもしやすくなる。

（３）火薬式アクチュエータ６０として、ハウジング５５内に移動可能に設けられた可動部６１と、同ハウジング５５内に設けられ、異常検知に応じて火薬を着火燃焼させて燃焼ガスを発生するガス発生部６２とを備えるものを用いている（図５（ａ））。そして、ガス発生部６２で発生された燃焼ガスによって可動部６１を押圧して移動させて、開閉器５０を作動させるようにしている（図５（ｂ））。

そのため、開閉器５０の迅速な作動を通じて、第１バスバー５１及び第２バスバー５２を迅速に短絡させ、放電機構４０の第１コンデンサ３１に対する並列接続を迅速に行ない、第１コンデンサ３１の電荷を速やかに放電させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
第２実施形態は、車両１０の衝突検知時に、遮断器２５を作動させて蓄電池２０からＰＣＵ１４の電気回路への電力供給を停止させることに加え、第２コンデンサ３７に蓄えられている電荷を放電機構４０によって放電させるようにしている。

放電機構４０は、長尺状の放電機構ケース４２と、この放電機構ケース４２内に配設され、かつ互いに直列に接続された開閉器５０及び放電用抵抗器４１とを備えている。開閉器５０には第１バスバー５１が接続され、放電用抵抗器４１には第２バスバー５２が接続されている。第１バスバー５１の一部及び第２バスバー５２の一部は、放電機構ケース４２の両側板部４３を貫通し、同側板部４３の外側方へそれぞれ突出する接続端子５１ａ，５２ａとなっている。開閉器５０及び放電用抵抗器４１としては、第１実施形態で説明したものと同様のものが用いられている。

一方、ＰＣＵケース１５の下ケース２８内において、第２コンデンサ３７の陽極の近傍部分と、陰極の近傍部分とにはそれぞれ、電気回路の一部をなすバスバー６５，６６が接続されている。両バスバー６５，６６は、中央ケース２７内では第２コンデンサ３７に沿って、水平面上を互いに反対方向へ延びる横板部６５ａ，６６ａと、各横板部６５ａ，６６ａの延出端から上方へ延びる縦板部６５ｂ，６６ｂとを備えている。そして、放電機構ケース４２が中央ケース２７内において両縦板部６５ｂ，６６ｂ間に配設されている。さらに、第１バスバー５１の接続端子５１ａが横板部６５ａに接触した状態で固定され、第２バスバー５２の接続端子５２ａが横板部６６ａに接触した状態で固定されている。これらの固定により、放電機構４０が、ＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の内部において同ＰＣＵケース１５に一体となっている。

上記以外の構成は第１実施形態実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と同様の箇所、部材等については同一の符号を付すことで、詳しい説明を省略する。
従って、第２実施形態によると、放電機構４０による電荷の放電対象が第２コンデンサ３７となる点、その放電がＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の内部で行なわれる点で第１実施形態と異なるものの、基本的には第１実施形態と同様の効果、すなわち上記（１），（３）と同様の効果が得られる。そのほか第２実施形態では、上記（２）に代えて次の効果が得られる。

（４）放電機構４０を、ＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の内部において同ＰＣＵケース１５に一体に設けている。
そのため、放電機構４０をＰＣＵケース１５によって覆って保護し、運搬等に適した形態にすることができる。また、車両用放電装置をコンパクトに構成することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。
第３実施形態は、車両１０の衝突検知時に、遮断器２５を作動させて蓄電池２０からＰＣＵ１４の電気回路への電力供給を停止させることに加え、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７に蓄えられている電荷を共通の放電機構４０によって放電させるようにしている。

図８に示すように、放電機構４０は、長尺状の放電機構ケース４２と、この放電機構ケース４２内に配設され、かつ互いに直列に接続された開閉器５０及び放電用抵抗器４１とを備えている。開閉器５０には、２本の第１バスバー５１，７１が接続され、放電用抵抗器４１には第２バスバー５２が接続されている。一方の第１バスバー５１の一部及び第２バスバー５２の一部は、放電機構ケース４２の側板部４３を貫通し、同側板部４３の外側方へそれぞれ突出する接続端子５１ａ，５２ａとなっている。また、他方の第１バスバー７１の一部は、放電機構ケース４２の天板部４４を貫通して、同放電機構ケース４２の外部に位置する接続端子７１ａとなっている。開閉器５０及び放電用抵抗器４１としては、第１実施形態で説明したものと同様のものが用いられている。

一方、ＰＣＵケース１５の下ケース２８内において、第２コンデンサ３７の陽極の近傍部分には、電気回路の一部をなすバスバー６５が接続されている。また、第１コンデンサ３１の陰極及び第２コンデンサ３７の陰極の両近傍部分には、電気回路の一部をなすバスバー６６が接続されている。両バスバー６５，６６は、中央ケース２７内では第２コンデンサ３７に沿って水平面上を互いに反対方向へ延びる横板部６５ａ，６６ａと、各横板部６５ａ，６６ａの延出端から上方へ延びる縦板部６５ｂ，６６ｂとを備えている。さらに、第１コンデンサ３１の陽極の近傍部分（第１コンデンサ３１の陽極と両ダイオード３４，３５間とを繋ぐ経路）にも、電気回路の一部をなすバスバー７２が接続されている。

そして、放電機構ケース４２が両縦板部６５ｂ，６６ｂ間に配設されている。また、放電機構ケース４２の一方の側板部４３から突出する第１バスバー５１の接続端子５１ａが横板部６５ａに接触した状態で固定され、他方の側板部４３から突出する第２バスバー５２の接続端子５２ａが横板部６６ａに接触した状態で固定されている。さらに、放電機構ケース４２の天板部４４から突出する接続端子７１ａがバスバー７２に接触した状態で固定されている。これらの固定により、放電機構４０がＰＣＵケース１５（中央ケース２７）の内部において同ＰＣＵケース１５に一体となっている。

図１０（ａ）は、開閉器５０の内部構造を示している。同図１０（ａ）に示すように、開閉器５０には、互いに離間した位置に形成された端子であって、上記シリンダ部５６の内部とハウジング５５の外部とを接続するための３つの端子（第１端子５７、第２端子５８、第３端子７３）が設けられている。第１端子５７は、第２コンデンサ３７の陽極の近傍に接続された上記第１バスバー５１のうち、開閉器５０側の端部によって構成されている。第３端子７３は、第１コンデンサ３１の陽極の近傍に接続された上記第１バスバー７１のうち、開閉器５０側の端部によって構成されている。これに対し、第２端子５８は放電用抵抗器４１に接続されている。第１端子５７の一部（第１接点５７ａ）と第２端子５８の一部（第２接点５８ａ）とは、それぞれ上記シリンダ部５６の上記頂部５６ｔ側の角部において露出している。また、第３端子７３の一部（第３接点７３ａ）は、上記シリンダ部５６の頂部５６ｔにおいて露出している。

ハウジング５５内には、可動部６１及びガス発生部６２を備えてなる火薬式アクチュエータ６０が配設されている。
上記以外の構成は第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と同様の箇所、部材等については同一の符号を付すことで、詳しい説明を省略する。

上記放電機構４０は、衝突センサ２４の検出結果（車両１０の衝突の有無）に応じて以下のように作動する。
＜衝突未検知時＞
このときには、電子制御装置２１からガス発生部６２に対し、これを作動させるための指令信号が出力されない。ガス発生部６２では火薬に着火が行なわれず、燃焼ガスが発生されない。開閉器５０では、可動部６１が、第１接点５７ａ、第２接点５８ａ及び第３接点７３ａのいずれに対しても接触しない箇所に位置する（図１０（ａ））。従って、開閉器５０では、第１接点５７ａ、第２接点５８ａ及び第３接点７３ａが互いに接続されない。第１コンデンサ３１の陽極と放電用抵抗器４１とは互いに接続されないし、また、第２コンデンサ３７の陽極と放電用抵抗器４１とは互いに接続されない。

そのため、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７の各電荷を放電させるための放電機構４０が設けられているとはいえ、車両１０の異常が検知されていないときには、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７を含むＰＣＵ１４の電気回路（図９参照）の特性に上記放電機構４０が与える影響はほとんどない。従って、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７の電荷を放電させるべく放電機構４０を設ける際に、ＰＣＵ１４の電気回路をほとんど変更することなく、同放電機構４０をＰＣＵ１４に適用することができる。このように、第３実施形態によれば、放電機構４０をＰＣＵ１４に単に追加することによって車両用放電装置が構成され、同車両用放電装置が使い勝手のよいものとなる。

＜衝突検知時＞
このときには、電子制御装置２１からガス発生部６２に対し、これを作動させるための指令信号が出力される。この信号に応じ、ガス発生部６２では火薬が着火燃焼されて燃焼ガスが発生される。この燃焼ガスによって押圧された可動部６１は、第１接点５７ａ、第２接点５８ａ及び第３接点７３ａの全てに接触する位置まで移動する（図１０（ｂ）参照）。開閉器５０は、第１接点５７ａ、第２接点５８ａ及び第３接点７３ａが、導電材料からなる可動部６１によって接続された状態となる。

こうした開閉器５０の一連の動作は、一般に、電磁開閉器等の他の開閉器に比較して迅速に行なわれる。そのため、この開閉器５０の迅速な作動を通じて、電気回路において第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７の各陽極の近傍に接続された第１バスバー５１，７１と、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７の陰極の近傍に接続された第２バスバー５２とが、放電機構４０によって迅速に短絡させられる。この短絡により、放電機構４０が、第１コンデンサ３１に対しても、第２コンデンサ３７に対しても並列に接続された状態となる。表現を変えると、第１コンデンサ３１の陽極と陰極との間に放電用抵抗器４１が接続された状態になるとともに、第２コンデンサ３７の陽極と陰極との間に放電用抵抗器４１が接続された状態になる。そのため、第１コンデンサ３１に蓄えられている電荷と、第２コンデンサ３７に蓄えられている電荷とが、放電用抵抗器４１によって速やかに放電させられ、ＰＣＵ１４の電気回路における各部の電位が好適に低下する。

従って、第３実施形態によると、放電機構４０による電荷の放電対象が第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７の両者となる点で第２実施形態と異なるものの、基本的には同第２実施形態と同様の効果、すなわち上記（１），（３），（４）と同様の効果が得られる。

そのほかにも、第３実施形態によると、次の効果も得られる。
（５）第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７に蓄えられている電荷を共通の放電機構４０によって放電させるようにしている。そのため、放電機構４０の数が少なくてすみ、車両用放電装置のコスト低減を図るうえで有効である。また、２つのコンデンサ３１，３７の電荷の放電を略同時に開始することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・上記第３実施形態では、第１コンデンサ３１及び第２コンデンサ３７が、上ケース２６、中央ケース２７及び下ケース２８のうち異なるケースの内部に配置されている場合について説明したが、これらのコンデンサ３１，３７は、同じケースの内部に配置されてもよい。

図１１は、両コンデンサ３１，３７が共に下ケース２８の内部に配置されている場合の車両用放電装置の一例を示している。
開閉器５０及び放電用抵抗器４１は、放電機構ケース４２内に配設されず、互いに直列に接続された状態で下ケース２８の内底部に固定されている。

開閉器５０には、２本の第１バスバー５１，７１が接続されている。一方の第１バスバー５１は、第２コンデンサ３７の陽極から延び、かつ電気回路の一部をなすバスバー６５に接続されている。他方の第１バスバー７１は、第１コンデンサ３１の陽極から延び、かつ電気回路の一部をなすバスバー７２に接続されている。

開閉器５０及び放電用抵抗器４１は第２端子５８を通じて相互に接続されている。
放電用抵抗器４１から延びる第２バスバー５２は、第１コンデンサ３１の陰極及び第２コンデンサ３７の陰極からそれぞれ延び、かつ電気回路の一部をなすバスバー６６に対し、それぞれ接続されている。

なお、図１１中の「７４」は、開閉器５０への信号入力用のコネクタであり、ＰＣＵケース１５（下ケース２８）の外壁に設けられている。
このようにして、上記開閉器５０及び放電用抵抗器４１を備えてなる放電機構４０はＰＣＵケース１５（下ケース２８）に固定されている。

このように構成された場合にも、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。
・前記各実施形態では、衝突センサ２４によって車両１０の衝突が検出されたときを異常検出時としたが、車両の衝突が予測されるときを異常検出時としてもよい。衝突の予測は、例えば、次のようにして行なわれる。障害物と車両との間の衝突速度（障害物と自車両との相対速度）、及び障害物と車両との距離が、レーダセンサによって検出される。レーダセンサとしては、例えばレーダクルーズミリ波レーダ等を用いることができる。プリクラッシュ制御装置では、これらの検出信号に基づき衝突の可能性が判定される。そして、プリクラッシュ制御装置によって衝突が不可避と判定されたときが、異常検知時とされる。

・本発明は、１つ又は３つ以上のコンデンサが設けられた電気回路において、同コンデンサに蓄えられた電荷を放電させる車両用放電装置に適用することもできる。
・本発明は、電源として蓄電池２０が接続される電気回路に限らず、電源として商用電源が接続される電気回路にも適用可能である。

・本発明の車両用放電装置は、ハイブリッド車以外にも、電気自動車や燃料電池車にも適用可能である。

１０…車両、１５…ＰＣＵケース、２０…蓄電池（電源）、３１…第１コンデンサ、３７…第２コンデンサ、４０…放電機構、４１…放電用抵抗器、５０…開閉器、５１，７１…第１バスバー、５２…第２バスバー、５５…ハウジング、６０…火薬式アクチュエータ、６１…可動部、６２…ガス発生部。

Claims (5)

1. コンデンサを含み、かつ電源からの電力供給により作動する電気回路が収容されたケースを備え、衝突に関する異常の検知時に前記電源から前記電気回路への電力供給が停止される車両に適用され、前記異常検知時に、前記電力供給停止に加え、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電機構にて放電させるようにした車両用放電装置であって、
   前記電気回路において、前記コンデンサの陽極の近傍には第１バスバーが接続され、前記コンデンサの陰極の近傍には第２バスバーが接続され、
   前記放電機構は、火薬式アクチュエータにて作動される開閉器と放電用抵抗器とを直列に接続することにより構成されて、前記ケースに一体に設けられており、
   前記開閉器は、略円柱状に形成されたシリンダ部内に移動可能に設けられた可動部を備え、
   前記シリンダ部の頂部内側の第１角部がテーパ状に形成されるとともに、前記可動部の移動方向前側である前記頂部側の第２角部が前記第１角部に沿う形状のテーパ状に形成され、
   前記第１バスバー及び前記第２バスバーが電気的にそれぞれ接続される第１接点及び第２接点が、前記第１角部において前記シリンダ部の内面に沿う形で露出するように形成されており、
   前記放電機構は、前記異常検知時には前記開閉器の作動を通じて、前記第１バスバー及び前記第２バスバーを短絡させることにより、前記コンデンサに対して並列に接続されて、前記コンデンサの電荷を前記放電用抵抗器にて放電させるものであることを特徴とする車両用放電装置。
2. 前記放電機構は、前記ケースの外壁において、同ケースに一体に設けられるものである請求項１に記載の車両用放電装置。
3. 前記放電機構は、前記ケースの内部において同ケースに一体に設けられるものである請求項１に記載の車両用放電装置。
4. 前記火薬式アクチュエータは、
   前記開閉器のハウジング内に移動可能に設けられた可動部と、
   前記ハウジング内に設けられ、前記異常検知に応じて火薬を着火燃焼させて燃焼ガスを発生するガス発生部と
   を備え、前記ガス発生部で発生された燃焼ガスにより前記可動部を押圧して移動させて、前記開閉器を作動させるものである請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用放電装置。
5. 前記電源は蓄電池であり、
   前記電気回路は、前記蓄電池の電圧を昇圧するコンバータ回路を含んでおり、
   前記コンデンサは、前記コンバータ回路の入力電圧が印加される第１コンデンサ、及び同コンバータ回路の出力電圧が印加される第２コンデンサの少なくとも一方である請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用放電装置。

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