JP6399029B2

JP6399029B2 - 電気自動車

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Publication number: JP6399029B2
Application number: JP2016077574A
Authority: JP
Inventors: 惟史水戸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2036-04-07
Also published as: JP2017189059A; US20170294791A1; US10381846B2

Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車に関する。本明細書でいう電気自動車は、駆動輪を回転させる走行用モータを備える自動車を意味する。電気自動車には、走行用モータに加えてエンジンを備える自動車（いわゆる、ハイブリッド車）、バッテリから走行用モータに電力を供給する自動車、あるいは燃料電池から走行用モータに電力を供給する自動車（いわゆる、燃料電池車）が含まれる。

特許文献１に、エンジンと走行用モータによって駆動輪を回転させるハイブリッド車が開示されている。走行用モータを駆動する回路は、直流電圧を交流電圧に変換して走行用モータに供給するインバータと、インバータを制御するインバータ制御回路（制御部）を有している。インバータの入力端子間には、電圧の脈動を抑制するための平滑化コンデンサが接続されている。このハイブリッド車は、平滑化コンデンサを放電するための放電回路を有している。車両の衝突を検知した場合には、インバータ制御回路が放電回路を制御することによって、平滑化コンデンサを放電する。

特開２０１５−１５６７６１号公報

車両の衝突は、衝突検知装置によって検知される。衝突検知装置は、車両の衝突時に衝突を示す信号を出力する。衝突検知装置の出力信号にノイズが重畳する場合がある。ノイズの影響を受けずに正確に車両の衝突を検知するためには、衝突検知装置の出力信号が最初に車両の衝突を示してから所定時間、衝突検知装置の出力信号を監視する必要がある。衝突検知装置の出力信号が車両の衝突を示しても、その直後にその出力信号が非衝突を示す値に戻れば、ノイズと判定することができる。衝突検知装置の出力信号が一定期間車両の衝突を示している場合には、車両の衝突が生じたと判定することができる。したがって、実際に車両が衝突してからその衝突を検知するまでの間に、比較的長い時間（例えば、１８０ｍｓｅｃ）を要する。

上述したように、特許文献１のハイブリッド車では、車両の衝突を検知した場合にインバータ制御回路が平滑化コンデンサを放電する。また、上述したように、実際の車両の衝突から車両の衝突の検知までには比較的長い時間を要する。したがって、実際の車両の衝突から平滑化コンデンサの放電までに比較的長い時間が必要となる。このため、平滑化コンデンサを放電するよりも前に、車両の衝突によってインバータ制御回路への電力供給が途絶し、インバータ制御回路が平滑化コンデンサを放電できない場合がある。

本明細書が開示する電気自動車は、直流電源と、インバータと、走行用モータと、平滑化コンデンサと、放電回路と、制御用電源と、保持コンデンサと、衝突検知装置を有している。前記インバータは、複数のスイッチング素子と前記各スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路とを備えている。前記インバータは、前記直流電源の直流電圧を交流電圧に変換する。前記インバータ制御回路は、前記インバータを制御する。前記走行用モータは、前記交流電圧によって回転する。前記平滑化コンデンサは、前記インバータの入力端子間に接続されている。前記放電回路は、前記平滑化コンデンサを放電する。前記制御用電源は、前記インバータ制御回路に電力を供給する。前記保持コンデンサは、前記制御用電源から供給される電力を蓄え、前記インバータ制御回路に電力を供給する。前記衝突検知装置は、車両の衝突を検知する。前記インバータ制御回路が、切換回路と放電制御回路を有している。前記切換回路は、前記スイッチング素子駆動回路に電力を供給する状態と、前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止する状態とを切り換える。前記放電制御回路は、前記放電回路を制御する。前記衝突検知装置が、車両の衝突を検知したときに、前記インバータ制御回路に第１信号と前記第１信号に続く第２信号を送信するように構成されている。前記インバータ制御回路が前記第１信号を受信したときに、前記切換回路が前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止する。前記インバータ制御回路が前記第２信号を受信したときに、前記放電制御回路が前記平滑化コンデンサを放電する。

なお、衝突検知装置は、車両の衝突を検知したときに第１信号と第２信号を送信するが、第１信号は、実際の車両の衝突よりも後に送信されてもよいし、実際の車両の衝突よりも前に送信されてもよい。実際の車両の衝突よりも前に第１信号を送信するように構成されている場合には、衝突検知装置は、車両の状態によって衝突を予測する機能を有する。

この電気自動車では、衝突検知装置が、車両の衝突を検知したときに第１信号と第２信号を送信する。第１信号に相当する波形は、ノイズによって生じる場合がある。このため、第１信号は、確度が低い信号である。第２信号は、第１信号に続いて送信される信号である。第１信号に続いて第２信号が送信されたということは、車両の衝突が起きている可能性がより高い。つまり、第２信号は、確度が高い信号である。

また、実際に車両の衝突が起きた場合には、制御用電源からインバータ制御回路への電力供給が途絶する場合がある。この電気自動車では、制御用電源からの電力供給が途絶しても、保持コンデンサから供給される電力によってインバータ制御回路が動作することができる。但し、保持コンデンサが蓄えている電力はわずかである。

この電気自動車では、インバータ制御回路が第１信号を受信したときに、切換回路がスイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止する。これによって、インバータ制御回路における電力消費が抑制される。つまり、実際の車両の衝突が起きた場合には、衝突の前後でインバータ制御回路が第１信号を受信し、切換回路がスイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止する。このため、第１信号の受信後に、保持コンデンサが蓄えている電力の消費が抑制される。その後、インバータ制御回路が第２信号を受信すると、放電制御回路が放電回路を制御することによって平滑化コンデンサを放電する。第１信号の受信後に保持コンデンサが蓄えている電力の消費が抑制されているので、第２信号を受信したときに保持コンデンサに十分な電力が残存しており、放電制御回路が動作することができる。このため、この電気自動車では、制御用電源からインバータ制御回路への電力供給が途絶しても、平滑化コンデンサを放電することができる。

また、ノイズによって第１信号に相当する波形が生成された場合には、インバータ制御回路で第２信号が受信されない。この場合、インバータ制御回路は平滑化コンデンサを放電しない。このため、非衝突時に誤って平滑化コンデンサを放電することが防止される。

以上に説明したように、この電気自動車によれば、ノイズによる平滑化コンデンサの放電を防止することができるとともに、衝突時に平滑化コンデンサを放電する確実性を向上させることができる。

実施例１のハイブリッド車１０の電気的構成を示す回路図。実施例１において、衝突時の各値の変化を示すグラフ。実施例１において、ノイズ発生時の各値の変化を示すグラフ。実施例２のハイブリッド車１０の電気的構成を示す回路図。実施例２において、衝突時の各値の変化を示すグラフ。

図１に示す実施例１のハイブリッド車１０は、モータジェネレータ２１、２２（以下、ＭＧという）とエンジン２３によって２つの駆動輪１２を回転させて走行する。なお、ＭＧ２１、２２は、ハイブリッド車１０の加速時等にはバッテリ８０から電力の供給を受けて駆動輪１２を駆動するモータとして機能する。また、ＭＧ２１、２２は、ハイブリッド車１０の減速時等には駆動輪１２の回転によって電力を生成してバッテリ８０に供給するジェネレータとして機能する。ＭＧ２１、２２及びエンジン２３は、動力分割機構２４、プロペラシャフト１６、ディファレンシャルギア１４、車軸１３を介して駆動輪１２に接続されている。動力分割機構２４は、ＭＧ２１、ＭＧ２２及びエンジン２３の動力をプロペラシャフト１６に伝達する。動力分割機構２４は、内蔵するクラッチによってエンジン２３とプロペラシャフト１６の間で動力が伝わらないようにすることもできる。ＭＧ２１、ＭＧ２２及びエンジン２３の動力によってプロペラシャフト１６が回転すると、その回転がディファレンシャルギア１４を介して車軸１３に伝わり、車軸１３と駆動輪１２が回転する。

ハイブリッド車１０は、バッテリ８０と、バッテリ８０の直流電圧を交流電圧に変換してＭＧ２１、２２に供給する電圧変換回路３０を有している。電圧変換回路３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０、平滑化コンデンサ６０、第１インバータ４１及び第２インバータ４２を有している。

バッテリ８０は、正極端子Ｐ１と負極端子Ｎ１を有している。バッテリ８０は、正極端子Ｐ１と負極端子Ｎ１の間に直流電圧を印加する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、高電位入力端子Ｐ２、低電位入力端子Ｎ２、高電位出力端子Ｐ３及び低電位出力端子Ｎ３を有している。高電位入力端子Ｐ２は、バッテリ８０の正極端子Ｐ１に接続されている。低電位入力端子Ｎ２は、バッテリ８０の負極端子Ｎ１に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、昇圧動作と降圧動作を実行する。昇圧動作では、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、バッテリ８０が入力端子Ｐ２、Ｎ２間に印加している電圧を昇圧し、昇圧した電圧を出力端子Ｐ３、Ｎ３間に出力する。昇圧動作は、ＭＧ２１、２２で電力を消費している場合に実行される。降圧動作では、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、出力端子Ｐ３、Ｎ３間の電圧を降圧して入力端子Ｐ２、Ｎ２間に出力する。これによって、バッテリ８０が充電される。降圧動作は、ＭＧ２１、２２がジェネレータとして動作している場合に実行される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、コンデンサ７２、リアクトル７４、ＩＧＢＴ７８ａ、ダイオード７６ａ、ＩＧＢＴ７８ｂ及びダイオード７６ｂを有している。コンデンサ７２は、入力端子Ｐ２、Ｎ２間に接続されている。コンデンサ７２は、入力端子Ｐ２、Ｎ２間の電圧を平滑化し、この電圧の脈動を抑制する。低電位入力端子Ｎ２と低電位出力端子Ｎ３は、直接接続されている。リアクトル７４の一端は、高電位入力端子Ｐ２に接続されている。リアクトル７４の他端Ｑ１と高電位出力端子Ｐ３の間には、ＩＧＢＴ７８ａとダイオード７６ａが並列に接続されている。ダイオード７６ａは、カソードが高電位出力端子Ｐ３側となる向きで接続されている。リアクトル７４の他端Ｑ１と低電位出力端子Ｎ３（すなわち、低電位入力端子Ｎ２）の間には、ＩＧＢＴ７８ｂとダイオード７６ｂが並列に接続されている。ダイオード７６ｂは、アノードが低電位出力端子Ｎ３側となる向きで接続されている。ＩＧＢＴ７８ａとＩＧＢＴ７８ｂのそれぞれに対して、ＩＧＢＴ駆動回路４６が設けられている。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、対応するＩＧＢＴのゲートに接続されている。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、対応するＩＧＢＴのゲートを充放電する。これによって、ＩＧＢＴ７８ａ、７８ｂがスイッチングする。ＩＧＢＴ７８ａとＩＧＢＴ７８ｂがスイッチングすることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０が、昇圧動作と降圧動作を実行する。

第１インバータ４１は、高電位入力端子Ｐ４、低電位入力端子Ｎ４及び３つの出力配線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を有している。高電位入力端子Ｐ４はＤＣ−ＤＣコンバータ７０の高電位出力端子Ｐ３に接続されている。低電位入力端子Ｎ４はＤＣ−ＤＣコンバータ７０の低電位出力端子Ｎ３に接続されている。３つの出力配線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、ＭＧ２１に接続されている。第１インバータ４１の入力端子Ｐ４、Ｎ４間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力端子Ｐ３、Ｎ３間の直流電圧（バッテリ８０の直流電圧よりも高い直流電圧）が印加される。第１インバータ４１は、入力端子Ｐ４、Ｎ４間の直流電圧を三相交流電圧に変換し、変換した三相交流電圧を出力配線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に出力する。ＭＧ２１は、第１インバータ４１から三相交流電圧の供給を受けて回転し、駆動輪１２を回転させる。

第１インバータ４１は、逆導通型スイッチング装置４４ａ〜４４ｆを有している。各逆導通型スイッチング装置４４は、ＩＧＢＴとダイオードの並列回路によって構成されている。各ダイオードは、カソードが高電位側（高電位入力端子Ｐ４側）を向く向きで接続されている。高電位入力端子Ｐ４と低電位入力端子Ｎ４の間に、逆導通型スイッチング装置４４ａ、４４ｂの直列回路、逆導通型スイッチング装置４４ｃ、４４ｄの直列回路、及び、逆導通型スイッチング装置４４ｅ、４４ｆの直列回路が並列に接続されている。逆導通型スイッチング装置４４ａ、４４ｂの間に出力配線Ｕ１が接続されており、逆導通型スイッチング装置４４ｃ、４４ｄの間に出力配線Ｖ１が接続されており、逆導通型スイッチング装置４４ｅ、４４ｆの間に出力配線Ｗ１が接続されている。第１インバータ４１のＩＧＢＴのそれぞれに対して、ＩＧＢＴ駆動回路４６が設けられている。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、対応するＩＧＢＴのゲートに接続されている。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、対応するＩＧＢＴのゲートを充放電する。これによって、各ＩＧＢＴがスイッチングする。各ＩＧＢＴがスイッチングすることで、第１インバータ４１が動作する。

第２インバータ４２は、高電位入力端子Ｐ５、低電位入力端子Ｎ５及び３つの出力配線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２を有している。高電位入力端子Ｐ５はＤＣ−ＤＣコンバータ７０の高電位出力端子Ｐ３に接続されている。低電位入力端子Ｎ５はＤＣ−ＤＣコンバータ７０の低電位出力端子Ｎ３に接続されている。３つの出力配線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、ＭＧ２２に接続されている。第２インバータ４２の内部構造は、第１インバータ４１の内部構造と等しい。第２インバータ４２の入力端子Ｐ５、Ｎ５間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力端子Ｐ３、Ｎ３間の直流電圧が印加される。第２インバータ４２は、入力端子Ｐ５、Ｎ５間の直流電圧を三相交流電圧に変換し、変換した三相交流電圧を出力配線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に出力する。ＭＧ２２は、第２インバータ４２から三相交流電圧の供給を受けて回転し、駆動輪１２を回転させる。

平滑化コンデンサ６０は、第１インバータ４１の入力端子Ｐ４、Ｎ４間に接続されている。平滑化コンデンサ６０は、第２インバータ４２の入力端子Ｐ５、Ｎ５間に接続されているともいえるし、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力端子Ｐ３、Ｎ３間に接続されているともいえる。平滑化コンデンサ６０は、第１インバータ４１の入力端子Ｐ４、Ｎ４間（すなわち、第２インバータ４２の入力端子Ｐ５、Ｎ５間）の電圧を平滑化し、この電圧の脈動を抑制する。通常走行時は、平滑化コンデンサ６０に高い直流電圧が印加されているので、平滑化コンデンサ６０に電荷が溜まっている。

ハイブリッド車１０は、複数の電子制御装置（Electronic Control Unit、以下、ＥＣＵという）を有している。図１に示すように、ハイブリッド車１０は、ＭＧ−ＥＣＵ（Motor Generator-ECU）９０、及び、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ（Airbag-ECU）９６を有している。ＭＧ−ＥＣＵ９０とＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６は、配線によって互いに接続されている。

ＭＧ−ＥＣＵ９０は、電圧変換回路３０に接続されている。より詳細には、ＭＧ−ＥＣＵ９０は、電圧変換回路３０の各ＩＧＢＴ駆動回路４６に接続されている。ＭＧ−ＥＣＵ９０は、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に駆動電圧を供給する。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、ＭＧ−ＥＣＵ９０から供給される駆動電圧を用いて、ＩＧＢＴのゲートを充電する。また、ＭＧ−ＥＣＵ９０は、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に、ＩＧＢＴのオンまたはオフを指令する信号を送信する。各ＩＧＢＴ駆動回路４６は、ＭＧ−ＥＣＵ９０から送信された信号に従って対応するＩＧＢＴをスイッチングさせる。これによって、第１インバータ４１、第２インバータ４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作する。

ＭＧ−ＥＣＵ９０は、補機電源９８から電力の供給を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ９０は、内部に、内部電源９０ａ、保持コンデンサ９０ｂ、判定回路９０ｃ、切換回路９０ｄ、及び、放電制御回路９０ｅを有している。判定回路９０ｃ、切換回路９０ｄ、及び、放電制御回路９０ｅは、半導体集積回路９０ｆによって構成されている。内部電源９０ａは、補機電源９８が供給する電圧を所定の電圧に変換し、変換した電圧を出力する。内部電源９０ａの出力電圧は、半導体集積回路９０ｆに供給される。保持コンデンサ９０ｂには、内部電源９０ａの出力電圧が印加される。また、保持コンデンサ９０ｂは、半導体集積回路９０ｆに接続されている。車両の衝突により内部電源９０ａの出力電圧が低下した場合には、保持コンデンサ９０ｂから半導体集積回路９０ｆに電圧が供給される。判定回路９０ｃには、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６が接続されている。Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６から判定回路９０ｃに、衝突信号が送信される。判定回路９０ｃは、衝突信号に基づいて、衝突状態を判定する。切換回路９０ｄは、ＭＧ−ＥＣＵ９０から各ＩＧＢＴ駆動回路４６に対して、電圧が供給されている状態と、電圧の供給を停止している状態とを切り換える。放電制御回路９０ｅは、第１インバータ４１のＩＧＢＴを制御することで、平滑化コンデンサ６０を放電することができる。

Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６は、図示しない複数の加速度センサに接続されている。Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６は、各加速度センサから入力されるデータに基づいて、車両が衝突したか否かを示す衝突信号を生成する。衝突信号は、ＭＧ−ＥＣＵ９０の判定回路９０ｃに送信される。

次に、ＭＧ−ＥＣＵ９０の動作について、詳細に説明する。図２は、車両の衝突時における各電圧の変化を示している。電圧Ｖ_Ａ／Ｂは、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号を示している。電圧Ｖｃｃ１は、補機電源９８の出力電圧を示している。電圧Ｖａは、判定回路９０ｃの出力信号を示している。電圧Ｖｃｃ２は、ＭＧ−ＥＣＵ９０から各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給される電圧を示している。電圧Ｖｃｃ３は、保持コンデンサ９０ｂから半導体集積回路９０ｆに供給される電圧（保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧であり、内部電源９０ａの出力端子間の電圧）を示している。図２は、タイミングｔ１以前の期間において車両が通常走行しており、タイミングｔ１において車両が衝突した場合を示している。通常走行においては、補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が高電圧で安定しており、したがって、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３も高電圧で安定している。また、通常走行においては、ＭＧ−ＥＣＵ９０から各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給される電圧Ｖｃｃ２が高電圧に維持されている。

タイミングｔ１で車両が衝突すると、その直後にＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６が車両の衝突を検知する。すると、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６が、出力信号Ｖ_Ａ／Ｂを低電圧と高電圧の間で複数回振動させる。また、タイミングｔ１で車両が衝突すると、補機電源９８が接続されている図示しない回路（例えば、車両の電装部品）で短絡が生じ、補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が低下する。短絡した回路でヒューズが断線すると、出力電圧Ｖｃｃ１が通常電圧に復帰する。しかしながら、別の回路で短絡が生じると、出力電圧Ｖｃｃ１が再度低下する。このため、衝突後に、補機電源９８の出力電圧が増減を繰り返す。このため、内部電源９０ａの出力電圧が不安定となる。したがって、補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が最初に低下したタイミングｔ２以降に、内部電源９０ａの出力電圧が不十分となり、保持コンデンサ９０ｂに蓄えられている電力が半導体集積回路９０ｆで消費されるようになる。このため、タイミングｔ２以降に、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３が低下する。判定回路９０ｃは、タイミングｔ３において、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの低下（高電圧から低電圧への低下）を検出すると、出力電圧Ｖａを低電圧から中間電圧に引き上げる。すると、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を低電圧（略０Ｖ）に引き下げる。すなわち、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給を停止する。このため、タイミングｔ３以降に、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を停止する。これによって、ＭＧ−ＥＣＵ９０における電力消費が抑制されるので、タイミングｔ３以降に、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３の低下速度が小さくなる。判定回路９０ｃは、タイミングｔ４において、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの３度目の立ち上がりを検出する。判定回路９０ｃは、このタイミングｔ４で、車両が衝突したと判定し、出力電圧Ｖａを中間電圧から高電圧に引き上げる。すると、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を低電圧から高電圧に引き上げる。すなわち、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給を再開する。また、タイミングｔ４において、放電制御回路９０ｅが、第１インバータ４１の一部のＩＧＢＴをオンさせて、平滑化コンデンサ６０を放電する。例えば、放電制御回路９０ｅは、第１インバータ４１の逆導通型スイッチング装置４４ａのＩＧＢＴと逆導通型スイッチング装置４４ｄのＩＧＢＴをオンさせる。この場合、平滑化コンデンサ６０の高電位側の端子から、逆導通型スイッチング装置４４ａ、ＭＧ２１及び逆導通型スイッチング装置４４ｄを通って平滑化コンデンサ６０の低電位側の端子に電流が流れる。これによって、平滑化コンデンサ６０を放電する。

以上に説明したように、実施例１の構成によれば、車両の衝突時に、平滑化コンデンサ６０を放電することができる。特に、タイミングｔ３からタイミングｔ４の間に半導体集積回路９０ｆでの電力消費が抑制されているので、タイミングｔ４において、保持コンデンサ９０ｂに十分な電力（電圧）が残っている。このため、半導体集積回路９０ｆは、保持コンデンサ９０ｂに蓄えられている電力を用いて、平滑化コンデンサ６０の放電処理を実行することができる。なお、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３が図２に示すリセット閾値Ｖｔｈを下回ると、半導体集積回路９０ｆのリセット処理が必要となり、一定の期間間は半導体集積回路９０ｆが動作を停止する。この場合、平滑化コンデンサ６０の放電処理が大幅に遅れる。実施例１では、タイミングｔ３からタイミングｔ４の間に半導体集積回路９０ｆでの電力消費が抑制されているので、電圧Ｖｃｃ３がリセット閾値Ｖｔｈを下回ることが防止されている。これにより、車両の衝突の直後に平滑化コンデンサ６０の放電処理を行う確実性が向上する。

なお、図２ではタイミングｔ４と略同じタイミングで補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が通常時の電圧に復帰している。しかしながら、タイミングｔ４において補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が復帰しなくても、保持コンデンサ９０ｂに蓄えられている電力を用いて、半導体集積回路９０ｆは平滑化コンデンサ６０の放電処理を実施することができる。

また、図３は、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂにノイズが重畳した場合の動作を示している。図３では、出力信号Ｖ_Ａ／Ｂがノイズに起因する単一のパルスを有している。この場合、タイミングｔ３において、判定回路９０ｃが、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの低下（高電圧から低電圧への低下）を検出する。すると、判定回路９０ｃが、出力電圧Ｖａを低電圧から中間電圧に引き上げる。すると、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を低電圧に引き下げる。このため、タイミングｔ３以降に、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を停止する。図３の場合、タイミングｔ３以降にＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂが低電位に維持される。このため、タイミングｔ３以降に、判定回路９０ｃは、出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの変化を検出しない。判定回路９０ｃは、タイミングｔ３から一定期間経過後のタイミングｔ５までに出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの所定の変化を検出しないと、出力電圧Ｖａを中間電圧から低電圧に引き下げる。このため、タイミングｔ５で、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を高電圧に引き上げる。すなわち、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給を再開する。このため、タイミングｔ５以降に、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を再開する。タイミングｔ３からタイミングｔ５までの期間（インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を停止する期間）は車両の走行に影響を与えない程度に短い。したがって、出力信号Ｖ_Ａ／Ｂにノイズが重畳しても、車両の走行を継続することができる。

以上に説明したように、実施例１のハイブリッド車１０によれば、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂにノイズが重畳した場合に、誤って平滑化コンデンサ６０を放電することを防止することができる。また、車両の衝突により補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が低下した場合でも、平滑化コンデンサ６０を放電することができる。

図４に示す実施例２のハイブリッド車は、ＰＣＳ−ＥＣＵ（Pre-Crash Safety-ECU）９４を有している。ＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、車両の衝突よりも前に、車両の走行状態から衝突の可能性の有無を判定する。実施例２のハイブリッド車のその他の構成は、実施例１のハイブリッド車１０と等しい。

ＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、ＭＧ−ＥＣＵ９０に接続されている。また、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、図示しないセンサ群に接続されている。センサ群は、ハイブリッド車の走行状態を検出する多数のセンサを有している。例えば、車両周囲の障害物や他の車両を検知するミリ波レーダやカメラ、車両に加わる加速度を検出する加速度センサ、車両の走行速度を検出する車速センサ、ステアリングの操舵角を検出する角度センサ等がセンサ群に含まれる。ＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、センサ群が測定したデータに基づいて、車両が衝突する可能性が有るか否かを判定する。ＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、衝突可能性が有る場合に、衝突可能性信号をＭＧ−ＥＣＵ９０に送信する。衝突可能性信号は、実際に車両が衝突するタイミングよりも前に送信される。

図５は、実施例２のハイブリッド車の衝突時における各値の変化を示している。図３と同様に、タイミングｔ１が車両の衝突のタイミングである。実施例２のハイブリッド車では、車両の衝突のタイミングｔ１よりも前のタイミングｔ０において、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４が、車両の衝突の可能性があると判定する。すると、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４が、その出力信号Ｖ_ｐｃｓを低電位から高電位に引き上げる。すると、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を低電圧（略０Ｖ）に引き下げる。すなわち、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給を停止する。このため、タイミングｔ０以降に、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を停止する。これによって、ＭＧ−ＥＣＵ９０における電力消費が抑制される。タイミングｔ１において車両が衝突すると、その後のタイミングｔ２以降に補機電源９８の出力電圧Ｖｃｃ１が増減を繰り返す。このため、内部電源９０ａの出力電圧が不安定となる。したがって、タイミングｔ２以降に、内部電源９０ａの出力電圧が不十分となり、保持コンデンサ９０ｂに蓄えられている電力が半導体集積回路９０ｆで消費されるようになる。このため、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３が低下する。しかしながら、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給が停止されているので、半導体集積回路９０ｆの消費電力は小さい。したがって、タイミングｔ２以降における電圧Ｖｃｃ３の低下速度は小さい。判定回路９０ｃは、実施例１と同様に、車両の衝突を判定する。つまり、判定回路９０ｃは、タイミングｔ４においてＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの３度目の立ち上がりを検出すると、車両が衝突したと判定し、出力電圧Ｖａを高電圧に引き上げる。すると、実施例１と同様に、切換回路９０ｄが、平滑化コンデンサ６０を放電する。実施例２の構成によれば、タイミングｔ２において既に半導体集積回路９０ｆで消費される電力が抑制されるので、保持コンデンサ９０ｂの両端間の電圧Ｖｃｃ３の低下を実施例１よりもさらに抑制することができる。したがって、車両の衝突を検知したタイミングｔ４において、より確実に平滑化コンデンサ６０を放電することができる。

また、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４の出力信号Ｖ_ｐｃｓにノイズが重畳する場合がある。この場合、ノイズによって出力信号Ｖｐｃｓが上昇したタイミングで、切換回路９０ｄが各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を低下させる。しかしながら、この場合には、車両が衝突しないので、その後にＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂが変化しない。切換回路９０ｄは、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４の出力信号Ｖ_ｐｃｓが上昇したタイミングから一定期間内に出力信号Ｖ_Ａ／Ｂの所定の変化を検出しないと、各ＩＧＢＴ駆動回路４６に供給する電圧Ｖｃｃ２を高電圧に引き上げる。すなわち、切換回路９０ｄが、各ＩＧＢＴ駆動回路４６への電力の供給を再開する。このため、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を再開する。この場合、インバータ４１、４２及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０が動作を停止する期間は車両の走行に影響を与えない程度に短い。したがって、車両の走行を継続することができる。

以上に説明したように、実施例２のハイブリッド車でも、車両の衝突時に平滑化コンデンサ６０を放電することができる。また、実施例２のハイブリッド車では、ＰＣＳ−ＥＣＵ９４の出力信号Ｖ_ＰＣＳにノイズが重畳した場合に、誤って平滑化コンデンサ６０を放電することを防止することができる。また、実施例２のハイブリッド車では、実施例１と同様に、Ａ／Ｂ−ＥＣＵ９６の出力信号Ｖ_Ａ／Ｂにノイズが重畳した場合に、誤って平滑化コンデンサ６０を放電することを防止することができる。

なお、上述した実施例１、２では、第１インバータ４１のＩＧＢＴをオンさせることによって平滑化コンデンサ６０を放電した。しかしながら、第２インバータ４２のＩＧＢＴまたはＤＣ−ＤＣコンバータ７０のＩＧＢＴをオンさせることによって、平滑化コンデンサ６０を放電してもよい。または、平滑化コンデンサ６０に対して並列に放電回路（例えば、スイッチと抵抗の直列回路）を設け、その放電回路を導通させることによって平滑化コンデンサを放電してもよい。

また、車両の衝突時には、平滑化コンデンサ６０に加えて、コンデンサ７２を放電してもよい。また、ＭＧ−ＥＣＵ９０が、衝突時に必要なその他の動作を実行してもよい。本明細書の技術によれば、保持コンデンサ９０ｂに蓄えられている電力の消費を抑制することができるので、車両の衝突を検知したときにＭＧ−ＥＣＵ９０がより多くの処理を実行することができる。

また、実施例１、２のハイブリッド車１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０を有していた。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０を省略し、バッテリ８０の電圧が直接第１インバータ４１及び第２インバータ４２の入力端子間に印加されるように構成されていてもよい。また、バッテリ８０に代えて、燃料電池等の別の直流電源を用いてもよい。

上述した実施例の構成要素と、請求項の構成要素との関係について説明する。実施例１、２のバッテリ８０は、請求項の直流電源の一例である。実施例１、２の半導体集積回路９０ｆは、請求項のインバータ制御回路の一例である。実施例１、２のＭＧ２１、２２は、請求項の走行用モータの一例である。実施例１、２の第１インバータ４１内のＩＧＢＴは、請求項の放電回路の一例である。実施例１、２の補機電源９８と内部電源９０ａは、請求項の制御用電源の一例である。実施例１のＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６は、請求項の衝突検知装置の一例である。実施例２のＡ／Ｂ−ＥＣＵ９６とＰＣＳ−ＥＣＵ９４は、請求項の衝突検知装置の一例である。実施例１のタイミングｔ３における信号Ｖ_Ａ／Ｂの低下は、請求項の第１信号の一例である。実施例２のタイミングｔ０における信号Ｖ_ｐｃｓの上昇は、請求項の第１信号の一例である。実施例１、２のタイミングｔ３における信号Ｖ_Ａ／Ｂの上昇（３度目の上昇）は、請求項の第２信号の一例である。

以上に説明した実施例の好適な構成を以下に列記する。なお、以下に列記する構成は、いずれも独立して有用なものである。

本明細書が開示する一例の電気自動車では、第１信号が、車両の衝突後に送信される。

この構成によれば、衝突検知装置として、車両の衝突による衝撃（例えば、加速度等）を検知するタイプを用いることができる。安価な衝突検知装置を用いることができる。

本明細書が開示する一例の電気自動車では、第１信号が車両の衝突前に送信され、第２信号が車両の衝突後に送信される。

この構成によれば、車両の衝突前からインバータ制御回路の電力消費が抑制される。このため、制御用電源からインバータ制御回路への電力供給が途絶したタイミングから平滑化コンデンサを放電するタイミングまでの期間全体で、インバータ制御回路の電力消費を抑制することができる。このため、より多くの電力を保持コンデンサに残しておくことができ、平滑化コンデンサを放電する確実性がさらに向上する。

本明細書が開示する一例の電気自動車では、放電回路が、インバータが備える複数のスイッチング素子の少なくとも一部を含んでいる。インバータ制御回路が第２信号を受信したときに、切換回路がスイッチング素子駆動回路への電力の供給を再開する。

この構成によれば、インバータが備える複数のスイッチング素子を介して平滑化コンデンサを放電することができる。

本明細書が開示する一例の電気自動車では、インバータ制御回路が第１信号を受信した後の所定期間内に第２信号を受信しないときに、切換回路がスイッチング素子駆動回路への電力の供給を再開する。

この構成によれば、衝突が生じない場合にインバータを通常動作に復帰させることができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、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さまざまに変形、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、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：ハイブリッド車
１２：駆動輪
１３：車軸
１４：ディファレンシャルギア
１６：プロペラシャフト
２１、２２：モータジェネレータ
２３：エンジン
２４：動力分割機構
３０：電圧変換回路
４１：第１インバータ
４２：第２インバータ
４４：逆導通型スイッチング装置
４６：ＩＧＢＴ駆動回路
６０：平滑化コンデンサ
７０：ＤＣ−ＤＣコンバータ
７２：コンデンサ
７４：リアクトル
８０：バッテリ
９０：ＭＧ−ＥＣＵ
９０ａ：内部電源
９０ｂ：保持コンデンサ
９０ｃ：判定回路
９０ｄ：切換回路
９０ｅ：放電制御回路
９０ｆ：半導体集積回路
９６：Ａ／Ｂ−ＥＣＵ
９８：補機電源

Claims

電気自動車であって、
直流電源と、
複数のスイッチング素子と前記各スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路とを備えており、前記直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータを制御するインバータ制御回路と、
前記交流電圧によって回転する走行用モータと、
前記インバータの入力端子間に接続されている平滑化コンデンサと、
前記平滑化コンデンサを放電する放電回路と、
前記インバータ制御回路に電力を供給する制御用電源と、
前記制御用電源から供給される電力を蓄え、前記インバータ制御回路に電力を供給する保持コンデンサと、
車両の衝突を検知する衝突検知装置、
を有しており、
前記インバータ制御回路が、
前記スイッチング素子駆動回路に電力を供給する状態と、前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止する状態とを切り換える切換回路と、
前記放電回路を制御する放電制御回路、
を有しており、
前記衝突検知装置が、車両の衝突を検知したときに、前記インバータ制御回路に第１信号と前記第１信号に続く第２信号を送信するように構成されており、
前記インバータ制御回路が前記第１信号を受信したときに、前記切換回路が前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を停止し、
前記インバータ制御回路が前記第２信号を受信したときに、前記放電制御回路が前記平滑化コンデンサを放電し、
前記インバータ制御回路が前記第１信号を受信した後の所定期間内に前記第２信号を受信しないときに、前記切換回路が前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を再開する、
電気自動車。
前記第１信号が、車両の衝突後に送信される請求項１の電気自動車。
前記第１信号が、車両の衝突前に送信され、
前記第２信号が、車両の衝突後に送信される、
請求項１の電気自動車。
前記放電回路が、前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部を含んでおり、
前記インバータ制御回路が前記第２信号を受信したときに、前記切換回路が前記スイッチング素子駆動回路への電力の供給を再開する、
請求項１〜３のいずれか一項の電気自動車。