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JP5699944B2 - 放電コントローラ及び電気自動車 - Google Patents

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Description

本明細書が開示する技術は、コンデンサを放電するための放電デバイスを制御する放電コントローラと、そのような放電コントローラを備えた電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、燃料電池車や、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車も含む。
大容量のコンデンサを備える装置が存在する。一つは、大容量を扱う電気デバイスにおいて電流あるいは電圧の平滑化のために大容量のコンデンサが用いられる。また、コンデンサをバッテリの一種として用いる装置がある。後者の用途の場合、大容量のコンデンサはキャパシタと呼ばれることがある。
大容量コンデンサを備える典型的な装置として電気自動車がある。電気自動車では、走行用のモータは定格出力が数十キロワット以上であるため、流れる電流が大きい。それゆえ電圧コンバータやインバータに流れる電流を平滑するためのコンデンサにも大容量のものが採用される。あるいは、鉛電池やリチウムイオン電池、燃料電池などと同様に、モータ駆動用の電力を蓄積するバッテリとしてコンデンサを搭載する電気自動車もある。バッテリとしてのコンデンサはキャパシタと呼ばれる場合もある。以下では大容量コンデンサを備えた装置として電気自動車を例として本明細書が開示する技術を説明する。
車両が衝突した場合、コンデンサに蓄えられた電力が漏電すると他のデバイスに影響を与える虞があるため、大容量のコンデンサを速やかに放電することが望ましい。コンデンサの放電には、例えば、電気抵抗が大きく、なおかつ耐熱性の高い抵抗(放電抵抗)が用いられる。そのような電気抵抗にコンデンサの電力を流すと電気エネルギは熱エネルギに変換されて散逸する。コンデンサを放電するデバイスは、電気エネルギを熱や他のエネルギ(音など)に変換して散逸させるデバイスであればよいので、放電抵抗に限られるものではない。クラクションを放電デバイスとして用いることも提案されている。以下ではコンデンサを放電するデバイスを放電デバイスと称する。
他方、近年の電気自動車はコンピュータ制御されるデバイスが数多く搭載されるため、それらを制御するコントローラの数も増える一方である。放電デバイスを制御するコントローラ(放電コントローラ)も当然に存在し、衝突の際にエアバッグを制御するコントローラ(エアバッグコントローラ)や、車両全体の状態を統合し、放電デバイスを作動させるか否かを判断するコントローラも別途存在する。以下、簡単のため、放電デバイスを制御するコントローラを放電コントローラと称し、放電コントローラに指示を与えるコントローラを上位コントローラと称する。
上位コントローラと放電コントローラの間で通信が行われるが、衝突直後では、通信線が断線したり、あるいは通信線に大きなノイズが発生し信号波形が乱れたりする虞がある。即ち、衝突に際して通信を行う場合、その通信データの信頼性を向上させることが重要である。コントローラ間の通信の信頼性を向上させる技術が例えば特許文献1、2に開示されている。特許文献1には、リレーをON/OFFさせるスイッチ信号を受信する回路であって、スイッチ信号の通信状態が正常であるか否かを監視する通信監視手段を備える、という技術が開示されている。
特開2004−234207号公報 特開平6−290160号公報
車両が衝突した場合の通信には極めて高い信頼性が要求される。しかしながら、通信状態を監視する手段を別途設けるのはコストが嵩む。本明細書は、監視手段などを設けることなく、上位コントローラと放電コントローラの間の通信の信頼性を向上させる技術を提供する。
本明細書が開示する技術は、一つには、放電コントローラに具現化することができる。放電コントローラは、コンデンサを放電するための放電デバイスを制御するコントローラである。その放電コントローラは、特定のデューティ比のパルス信号によって放電デバイス制御のための指令を指示する放電制御信号を定期的に上位のコントローラから受信する。放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、放電制御信号として予め定められているデューティ比から外れている場合は、前回に受信した放電制御信号が示す指令に基づいて放電デバイスを制御する。なお、放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、記憶しているデューティ比と許容誤差の範囲で一致するか否かを判断する。
上記の放電コントローラは、予め比較の基準となるデューティ比を記憶している。受信した放電制御信号のデューティ比を記憶しているデューディ比と比較するだけであるので受信した放電制御信号が正常か否かを迅速に区別することができる。上記の放電モジュールはさらに、受信した放電制御信号が記憶しているデューディ比から外れている場合、前回に受信した放電制御信号が示す指令に基づいて放電デバイスを制御する。放電デバイスは、記憶しているデューティ比と異なるデューティ比の信号を受信した場合、前回の放電
制御信号が示す指令を続行する。即ち、上位コントローラと放電コントローラの間の通信の信頼性が向上する。
本明細書が開示する技術は、上記の放電コントローラを備えた電気自動車に具現化することもできる。電気自動車は、走行用のモータに供給する電流を平滑化するコンデンサと、コンデンサを放電する放電デバイスと、放電デバイスを制御する放電コントローラと、放電コントローラに放電デバイスの使用の許可/禁止を指示する放電制御信号を送信する上位コントローラを備える。なお、コンデンサは、バッテリから走行用のモータまでの間の電力供給系の電気回路に組み込まれている。上位コントローラは、放電制御信号を特定のデューティ比のパルス信号で定期的に放電コントローラに送信する。放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、予め定められている許可を表す許可デューティ比と禁止を表す禁止デューティ比のいずれでもない場合は、前回に受信した放電制御信号が示す禁止または許可の状態を維持する。前述したように、放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比を記憶しているデューティ比と比較することで、上位コントローラと放電コントローラの間の通信の信頼性を向上させることができる。なお、放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、記憶している禁止デューティ比あるいは許可デューティ比と許容誤差の範囲で一致するか否かを判断する。以下では、放電コントローラのプログラム上で規定される状態であって禁止/許可のいずれかを示す状態を「ステータス」と称することがある。
上記の電気自動車では、放電コントローラは予め比較の基準となる禁止デューティ比と許可デューティ比を記憶している。受信した放電制御信号のデューティ比を記憶しているデューディ比と比較するだけであるので受信した放電制御信号が正常か否かを迅速に区別することができる。上記の電気自動車はさらに、受信した放電信号が記憶している禁止/許可デューディ比のいずれでもない場合、前回に受信した放電制御信号が示すステータス(状態)を維持する。そのようなアルゴリズムにより、最新の放電制御信号が禁止と許可のいずれでもない場合であっても、放電制御コントローラは、ステータスが不定となることを回避できる。即ち、上位コントローラと放電コントローラの間の通信の信頼性が向上する。
上記の電気自動車では、放電制御信号は、放電の許可/禁止を放電コントローラに通知する信号であり、放電デバイスの駆動を指示する信号ではない。上位コントローラは、放電制御信号とは異なる信号であって放電デバイスの駆動を指示するトリガ信号を放電コントローラに送信する。その場合、放電コントローラは、トリガ信号を受信したときに放電制御信号に基づいて記憶しているステータス(状態)が許可である場合に放電デバイスを駆動する。放電を許可/禁止する信号と、放電デバイスの作動を指示する信号を分けることによって、放電システムの信頼性を向上させることができる。即ち、放電してよいか否かを示す放電制御信号をトリガ信号とは別に定期的に送信することで、上位コントローラは、衝突を検知した場合、放電してよいか否かの信号(放電制御信号)の送信に関わりなく、迅速にトリガ信号を送信することができる。また放電コントローラでは、トリガ信号を受信したら自身が記憶しているステータスに基づいて放電デバイスを駆動させるか否かを決定できる。衝突を検知したときに放電制御信号とトリガ信号の双方を送受信するには相応の時間を要し、その時間の間に、回路が動作不良となったり、信号線が不安定になったりする虞がある。上記のアルゴリズム/プロトコルを採用すると、トリガ信号の送受信だけでよいので速やかに放電デバイスを駆動することができ、上記のような事態が生じる可能性を低くすることができる。
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
実施例のハイブリッド車のブロック図である。 放電コントローラが実行する処理のフローチャート図である。 放電制御信号とトリガ信号のタイムチャートの一例である。
図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車は、走行用として、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車2である。図1にハイブリッド車2のブロック図を示す。ハイブリッド車2は、走行用の駆動源として、モータ8とエンジン6を備えている。モータ8の出力トルクとエンジン6の出力トルクは、動力分配機構7で適宜に分配/合成され、車軸9(即ち車輪)へ伝達される。なお、図1は、本明細書の説明に要する部品だけを描いてあり、説明に関係のない一部の部品は図示を省略していることに留意されたい。
モータ8を駆動するための電力はメインバッテリ3から供給される。メインバッテリ3の出力電圧は例えば300ボルトである。なお、図示を省略しているが、ハイブリッド車2は、メインバッテリ3の他に、カーナビやルームランプなど、メインバッテリ3の出力電圧よりも低い電圧で駆動するデバイス群(通称「補機」と呼ばれる)に電力を供給するための補機バッテリも備える。「メインバッテリ」との呼称は、「補機バッテリ」と区別するための便宜上のものである。
メインバッテリ3は、システムメインリレー4を介してインバータ5に接続される。システムメインリレー4は、メインバッテリ3と車両の駆動系を接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレー4は、上位コントローラ32によって切り換えられる。
インバータ5は、メインバッテリ3の電圧をモータ駆動に適した電圧(例えば600ボルト)まで昇圧する電圧コンバータ回路12と、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータ回路13を含む。インバータ回路13の出力が、モータ8への供給電力に相当する。なお、ハイブリッド車2は、エンジン6の駆動力、あるいは、車両の減速エネルギを利用してモータ8で発電することもできる。モータ8が発電する場合、インバータ回路13が交流を直流に変換し、さらに、電圧コンバータ回路12がメインバッテリ3よりも僅かに高い電圧まで降圧し、メインバッテリ3へ供給する。電圧コンバータ回路12とインバータ回路13はともにIGBTなどのスイッチング素子を主とする回路であり、スイッチング素子の駆動信号(PWM信号)は、コントローラ30が生成し、供給する。なお、本実施例では、後述する放電デバイスの制御が主たる目的であるので、インバータ5の制御装置であってPWM信号を生成するコントローラ30を「放電コントローラ30」と称することにする。
電圧コンバータ回路12の低電圧側(即ちメインバッテリ側)にはコンデンサC2が電圧コンバータ回路12と並列に接続されており、電圧コンバータ回路12の高電圧側(即ちインバータ回路側)にはコンデンサC1が電圧コンバータ回路12と並列に接続されている。コンデンサC2は、メインバッテリ3が出力する電流を平滑化するために挿入されており、コンデンサC1は、インバータ回路13に入力される電流を平滑化するために挿入されている。なお、インバータ回路13のスイッチング素子群の高電位側の電線をP線と称し、グランド電位側の電線をN線と称する。コンデンサC1は、P線とN線の間に挿入されている。メインバッテリ3からモータ8へは大電流が供給されるので、コンデンサC2、コンデンサC1ともに大容量である。
放電デバイス20は、電圧コンバータ回路12とインバータ回路13に対して並列に接続されている。別言すれば、インバータ回路13のP線とN線の間に放電デバイス20が接続されている。放電デバイス20は、高抵抗であり高耐熱性の抵抗(放電抵抗22)とスイッチングトランジスタ24の直列接続で構成されている。スイッチングトランジスタ24のON/OFF(開閉)は、放電コントローラ30が制御する。スイッチングトランジスタ24をONにすると、放電抵抗22が回路に接続され、コンデンサC2とコンデンサC1に蓄えられた電荷が放電抵抗22に流れる。放電抵抗22に流れた電力は、熱エネルギとなって散逸する。即ち、放電抵抗22がコンデンサC2とコンデンサC1を放電する。
放電デバイス20を直接に制御するのは放電コントローラ30であるが、放電デバイスの駆動の許可/禁止を指示したり、放電デバイスの駆動を指示するのは上位コントローラ32である。上位コントローラ32は、加速度センサを含むエアバッグシステムのコントローラ(エアバッグコントローラ34)からの信号や、他のコントローラやセンサの信号を受信し、それらの信号が示す情報を総合して放電デバイスを駆動するか否かを決定する。
放電デバイス20の制御に関して、上位コントローラ32は、放電コントローラ30に対して2種類の信号を送信する。一つは放電制御信号であり、他の一つはトリガ信号である。図中のSSが放電制御信号を表しており、TSがトリガ信号を表している。また、放電デバイス20の制御に関して、放電コントローラ30から上位コントローラ32へ、アクノリッジ信号が送られる。図中のACKがアクノリッジ信号を表している。放電制御信号は、上位コントローラ32から放電コントローラ30へ、放電デバイスの使用の許可又は禁止を指示する信号である。放電制御信号は、定期的に送られるパルス信号であり、そのデューティ比が「許可」と「禁止」のいずれかを示す。トリガ信号は、上位コントローラ32から放電コントローラ30へ、放電デバイスの駆動を指示する信号である。トリガ信号は、通常はLOWレベルであり、放電デバイスの駆動を指示するときに上位コントローラ32が信号レベルをHIGHへ切り換える。トリガ信号は、LOWレベルからHIGHレベルへの立ち上がりエッジが、放電デバイスの駆動指令を表す。アクノリッジ信号は、放電制御信号を放電コントローラ30が受け取ったことを上位コントローラ32へ知らせる信号であり、放電制御信号と同じプロトコルで放電デバイスの禁止/許可を表す。なお、上記の信号はフォトカプラを介して伝達される。即ち、上位コントローラ32と放電コントローラ30は電気的には絶縁されている。
放電制御信号を受信したときの放電コントローラ30の処理と、その処理に続く上位コントローラ32の処理のフローチャートを図2に示す。図2において、ステップS2−S6は放電コントローラ30が実行する処理であり、S7−S9は上位コントローラ32が実行する処理である。放電コントローラ30は、放電制御信号を受信すると、そのデューティ比を予め記憶している2つのデューティ比と比較する(S2)。放電コントローラ30は、放電デバイスの駆動禁止を示すデューティ比と、駆動許可を示すデューティ比を記憶している。受信した放電制御信号のデューティ比が許可を示すデューティ比と一致する場合、放電コントローラ30は、自身がメモリに記憶しているステータスを「許可」に変更する(S3)。受信した放電制御信号のデューティ比が禁止を示すデューティ比と一致する場合、放電コントローラ30は、ステータスを「禁止」に変更する(S4)。なお、ここでの「一致」とは、受信した信号のデューティ比と記憶している禁止または許可のデューティ比が、予め定められている許容誤差内で一致するか否かを意味する。許容誤差は、例えば、デューティ比のプラスマイナス5%以内でよい。放電コントローラ30は、受信した放電制御信号のデューティ比が、記憶している禁止と許可のいずれのデューティ比とも一致しない場合には、前回のステータスをそのまま保持する(S5)。最後に放電コントローラ30は、記憶しているステータスを、放電制御信号と同じプロトコルで上位コントローラ32へ返信する(S6)。
上位コントローラ32では、返信されたステータスが、放電コントローラ30へ送信したステータスと一致する場合には、通信が正常に行われたことを示す信号をさらに別のコントローラへ送信する(S7:YES、S8)。他方、上位コントローラ32は、返信されたステータスが、放電コントローラ30へ送信したステータスと一致しない場合には、通信が正常に行われたことを示す信号をさらに別のコントローラへ送信する(S7:NO、S9)。ここで、さらに別のコントローラとは、例えば、車両全体の情報を集中的に管理/判断する統括的なコントローラである。
上位コントローラ32は、エアバッグコントローラ34から、エアバッグが作動した旨の信号(即ち、車両が衝突したことを示す信号)を受信すると、他の情報にも基づいて、放電デバイス20を駆動すべきか否かを判断する。放電デバイス20を駆動すべきと判断すると、上位コントローラ32は、電圧レベルをHIGHレベルにしたトリガ信号を放電コントローラ30へ送信する。放電コントローラ30は、上位コントローラ32からHIGHレベルのトリガ信号を受信した場合、自身が記憶しているステータスが「許可」であれば直ちに放電デバイス20を駆動する。即ち、スイッチングトランジスタ24をONに切り換える。他方、トリガ信号を受信した場合、自身が記憶しているステータスが「禁止」であればトリガ信号を無視する。即ち、放電コントローラ30は放電デバイス20を駆動しない。
なお、トリガ信号受信のハードウエア/ソフトウエア構成の一例は次の通りである。トリガ信号を受ける放電コントローラ30のIOポートは、立ち上がりエッジ起動の割り込み処理に割り当てられている。そのIOポートに対応付けられた割り込み処理として、記憶されたステータスが「許可」の場合にスイッチングトランジスタ24をONにする信号を出力するプログラムが規定されている。
実施例のハイブリッド車2における上記の処理の利点を説明する。図2のフローチャートは、定期的(例えば10ミリ秒毎に)に繰り返される。図2のフローチャートの処理により、放電コントローラ30は、車両が走行している間、常に、もしも上位コントローラ32から放電デバイス20を駆動せよとの指示(トリガ信号)を受信した場合に放電デバイス20を直ちに駆動してよいのか(ステータス=「許可」の場合)、あるいは、トリガ信号を無視し放電デバイス20を駆動せずにいるのか(ステータス=「禁止)の場合)を、自身が記憶しているステータスに基づいて判断できる。車両が衝突した場合、様々なデバイスや信号線に不具合が生じることが予想されるので、上位コントローラ32が放電デバイスを駆動すべきと判断した場合にはできるだけ速やかに放電デバイスが駆動されることが望ましい。上位コントローラ32は、放電デバイスを駆動すべきと判断した場合、放電デバイスを駆動してもよい状態であるか否かを判断することなく、直ちにトリガ信号を送信すればよい。放電コントローラ30は、トリガ信号を受信すると、新たな放電制御信号を待つことなく、自身が記憶しているステータスに基づいて放電デバイス20を駆動するか否かを判断できる。即ち、上位コントローラ32が放電デバイス20を駆動すべきと判断してから、放電コントローラ30が放電デバイス20を駆動するまでの処理時間を短くすることができる。
さらに、衝突すると信号線に不具合が生じる虞があり、衝突した瞬間あるいは直後に放電信号を送受信しているとその信号が乱れ、信号の内容が不定となる虞がある。即ち、最新の放電制御信号が不定となる虞がある。上記した放電コントローラ30は、受信した放電制御信号が不定の場合、前回のステータスを保持する。そのような処理により、放電コントローラ30が記憶するステータスが不定となることが回避される。上記の処理により、上位コントローラ32と放電コントローラ30との間の通信の信頼性が向上する。
放電制御信号とトリガ信号のタイムチャートの2つの例を図3に示す。図3(A)、(B)において、放電制御信号には、デューティ比の異なる2種類のパルス信号が含まれている。この例では、デューティ比の小さい信号(信号S1、S11、S14)が「許可」を示し、デューティ比の大きい信号(信号S2、S3、S12、S13)が「禁止」を示す。上位コントローラ32は、1パルス周期毎に、「許可」を示すパルス信号と「禁止」を示すパルス信号のいずれかを送信する。図3(A)の例では、最初はステータスが「許可」であったものが、時刻T1に禁止を示す信号S2を受信すると、放電コントローラ30は、自身が記憶するステータスを「禁止」に変更する。次の信号S3も「禁止」を示すので、ステータスは「禁止」のままである。次の信号S4の途中で車両が衝突したとする。信号S4の途中で信号波形が乱れ、信号S4は「禁止」と「許可」のいずれとも判別できなくなる。この場合、放電コントローラ30は、前回のステータスである「禁止」を維持する。例えばその後、時刻T2でトリガ信号TSを受信した場合、放電コントローラ30は、自身が記憶するステータスが「禁止」であるので、放電デバイスを駆動しない。
他方、図3(B)の例では、時刻T11に「禁止」を示す信号S12を受信したので放電コントローラ30はステータスを「禁止」に変更するが、その後、時刻T12で「許可」を示す信号S14を受信すると、放電コントローラ30はステータスを「許可」に変更する。その後、車両が衝突し、信号S15の受信中にその信号が乱れ、信号S15は「禁止」と「許可」のいずれとも判別できなくなる。この場合、放電コントローラ30は、前回のステータスである「許可」を維持する。その後、時刻T13でトリガ信号TSを受信した場合、放電コントローラ30は、自身が記憶するステータスが「許可」であるので、放電デバイス20を駆動する。
実施例の技術に関する留意点を述べる。図3の例では、デューティ比の小さいパルス信号(S1、S11、S14)が、放電デバイス20の使用許可を示すデューティ比(第1デューティ比)の放電制御信号であり、デューティ比の大きいパルス信号(S2、S3、S12、S13)が、放電デバイス20の使用禁止を示すデューティ比(第2デューティ比)の放電制御信号であった。従って、上位コントローラ32は、放電デバイス20の使用許可を示す第1デューティ比のパルス信号と、放電デバイスの使用禁止を示す第2デューティ比のパルス信号のいずれかを含む放電制御信号を定期的に放電コントローラ30に送信することになる。その場合、放電コントローラ30は、受信した放電制御信号のデューティ比が、予め定められている許可を表す許可デューティ比と禁止を表す禁止デューティ比のいずれでもない場合は、前回に受信した放電制御信号が示す禁止または許可の状態を維持する。放電制御信号が示す波形は、図3の波形に限られない。2種類の異なるデューティ比のそれぞれが、「禁止」と「許可」に割り当てられていればよい。なお、1パルス毎の放電制御信号は第1デューティ比と第2デューティ比のいずれかであるが、放電制御信号を経時的にみると(即ちタイムチャートでみると)、使用許可を示す第1デューティ比のパルスと使用禁止を示す第2デューティ比のパルスが混在する信号となることに留意されたい。
実施例の電気自動車は、車両が衝突した場合にコンデンサを放電する電気自動車であり、上位コントローラと放電コントローラの間の通信の信頼性を向上させる。実施例の電気自動車の機能は要約すると以下の通りである。電気自動車(ハイブリッド車2)は、走行用のモータに供給する電流を平滑するコンデンサと、コンデンサを放電する放電デバイスと、放電デバイスを制御する放電コントローラと、放電コントローラに放電デバイスの使用の許可/禁止を指示する放電制御信号を送信する上位コントローラを備える。上位コントローラは、放電制御信号を特定のデューティ比のパルス信号で定期的に放電コントローラに送信する。放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、予め定められている許可を表す許可デューティ比と禁止を表す禁止デューティ比のいずれでもない場合は、前回に受信した放電制御信号が示す禁止または許可の状態を維持する(S5)。
実施例では、電流を平滑化するコンデンサの放電を制御する放電コントローラを例に本明細書の技術を説明した。コンデンサは、回路の電圧を調整する(平滑化する)ためのものであってもよいし、バッテリとして搭載されているものであってもよい。また、本明細書が開示した放電コントローラは、電気自動車以外の装置、例えば、電動バイク、家電製品、あるいは、工場に設置された製造装置などに適用することが可能である。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。また、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するものであり、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。
2:ハイブリッド車
3:メインバッテリ
4:システムメインリレー
5:インバータ
6:エンジン
7:動力分配機構
8:モータ
9:車軸
12:電圧コンバータ回路
13:インバータ回路
20:放電デバイス
22:放電抵抗
24:スイッチングトランジスタ
30:放電コントローラ
32:上位コントローラ
34:エアバッグコントローラ
C1:コンデンサ
C2:コンデンサ

Claims (1)

  1. バッテリと走行用のモータの間の電気回路に組み込まれておりモータに供給する電流を平滑化するコンデンサ、あるいは電力を一時的に蓄積するコンデンサと、
    コンデンサを放電する放電デバイスと、
    放電デバイスを制御する放電コントローラと、
    放電コントローラに放電デバイスの使用の許可/禁止を指示する放電制御信号を送信する上位コントローラと、
    を備えており、
    上位コントローラは、放電制御信号を特定のデューティ比のパルス信号で定期的に放電コントローラに送信し、
    放電コントローラは、受信した放電制御信号のデューティ比が、予め定められている許可を表す許可デューティ比と禁止を表す禁止デューティ比のいずれでもない場合は、前回に受信した放電制御信号が示す禁止または許可の状態を維持し、
    上位コントローラは、放電制御信号とは異なる信号であって放電デバイスの駆動を指示するトリガ信号を放電コントローラに送信し、
    放電コントローラは、トリガ信号を受信したときに、放電制御信号に基づいて記憶している状態が許可である場合に放電デバイスを駆動する、
    ことを特徴とする電気自動車。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140114151A (ko) * 2013-03-18 2014-09-26 주식회사 한라홀딩스 전기 자동차용 충전기의 강제 방전 회로, 그 회로를 포함하는 전기 자동차용 충전기 및 상기 충전기를 포함하여 충전 기능을 갖는 전기 자동차
US9726725B2 (en) * 2013-08-02 2017-08-08 Jtekt Corporation Power circuit abnormality detection method
JP2016052139A (ja) * 2014-08-28 2016-04-11 株式会社ケーヒン 放電制御装置
JP2016052138A (ja) * 2014-08-28 2016-04-11 株式会社ケーヒン 放電制御装置
JP2016052140A (ja) * 2014-08-28 2016-04-11 株式会社ケーヒン 放電制御装置
US10020755B2 (en) * 2016-03-03 2018-07-10 GM Global Technology Operations LLC Apparatus for discharging a high-voltage bus
TWI600244B (zh) * 2016-07-26 2017-09-21 台達電子工業股份有限公司 電源插頭裝置及其過溫度保護方法
JP6554151B2 (ja) * 2017-08-31 2019-07-31 本田技研工業株式会社 車両の電源システム
DE112019000344T5 (de) * 2018-02-15 2020-09-17 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Leistungswandlungseinrichtung
DE102021209021A1 (de) * 2021-08-17 2023-02-23 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Entladevorrichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3858116A (en) * 1973-05-09 1974-12-31 Johnson Diversified Pulse-width modulation control system and discriminator therefor
US4425628A (en) * 1981-05-26 1984-01-10 General Electric Company Control module for engergy management system
US6330500B1 (en) * 1987-05-16 2001-12-11 Autoliv Japan., Ltd. Actuation controller for air bag device
US5436897A (en) * 1992-04-15 1995-07-25 Ford Motor Company Multiplex wiring system using varying duration pulse width modulation
US5645059A (en) * 1993-12-17 1997-07-08 Nellcor Incorporated Medical sensor with modulated encoding scheme
JP3107344B2 (ja) * 1994-07-13 2000-11-06 本田技研工業株式会社 電気車両用モータの制御装置
JPH0936922A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Toyota Motor Corp デジタル信号変調方式
JP4288333B1 (ja) * 2007-12-18 2009-07-01 トヨタ自動車株式会社 車両の電源装置
US8324824B2 (en) * 2009-01-29 2012-12-04 Ixys Corporation 1-wire communication protocol and interface circuit
JP5317188B2 (ja) * 2009-02-20 2013-10-16 株式会社安川電機 電動車両のインバータ装置及びその保護方法
JP5434381B2 (ja) * 2009-08-31 2014-03-05 株式会社デンソー 車載電動機の駆動装置
JP5567381B2 (ja) * 2010-04-27 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US8701389B2 (en) * 2011-12-06 2014-04-22 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Reagent injector control system

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