JP2008199807A - 電源回路の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、複数の蓄電機構の直列接続を１度に切り離す。
【解決手段】ＳＭＲ５００は、鉄心５００Ｄにコイル５００Ｃが巻き付けられた励磁コイルと、この励磁コイルに対向して設けられた可動鉄片５００Ａと、この可動鉄片５００Ａを励磁コイルの逆側（図４の矢印方向側）に引っ張る復帰バネ５００Ｂと、走行用バッテリ２２０を３ユニットに分割した場合における分割ユニット間の接点Ａ〜Ｈの８点にそれぞれ接続された接点と、補機バッテリ２２１の電力をコイル５００Ｃに通電したり通電を遮断したりするスイッチ５００Ｅとから構成される。ＥＣＵ４００は、車両に大きな衝撃が作用したと判断した場合、励磁コイルへの電力供給を停止して走行用バッテリ２２０を３ユニットに分割する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車などの走行用モータを搭載した車両に関し、特に、バッテリ（以下、蓄電機構、二次電池と記載する場合がある）と負荷とを接続および遮断する電源回路を制御する装置に関する。

従来から、車両走行の推進力として、燃焼エネルギーで作動するエンジンの他に電気エネルギーで作動するモータを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両の種類としては、大きく、（１）車輪の駆動をモータで行ないエンジンはモータへの電力供給源として作動するシリーズ（直列）ハイブリッドシステムと、（２）エンジンとモータとの双方で車輪を駆動するパラレル（並列）ハイブリッドシステムとがある。さらに、これらの両方の機能を併せ持つパラレルシリーズハイブリッドシステムと呼ばれるものもある。

シリーズハイブリッドシステム以外においては、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用される。このようなハイブリッド車は、たとえば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等、様々な制御を行ない、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。このようなハイブリッド車両は、モータの駆動あるいは回生を行なうために、パワードライブユニットを備える。パワードライブユニットは、複数のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子を用いた電流制御によりモータを駆動あるいは回生する。また、ハイブリッド車両は、これらスイッチング素子にスイッチングを行なわせる制御信号を出力するモータ制御装置を備えている。

上述したハイブリッド車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリが搭載され、モータはインバータに接続され、インバータはバッテリに接続されている。このバッテリとしては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が採用される。たとえば、このような二次電池は、バッテリ１セルあたりの出力電圧は１．２Ｖ程度であって、これを６セル直列接続して７．２Ｖのバッテリモジュールとして、さらに３０個〜４０個のバッテリモジュールを直列接続して、２１６Ｖ〜２８８Ｖのバッテリパックとして車両に搭載される。このようなバッテリパックは、３〜５個のバッテリユニットに分割して、車両のフロアパネルに搭載されたり、ラゲッジルームの床下に搭載される。

特許文献１（特開平６−８４５４６号公報）は、高電圧蓄電池を電源とする電気自動車の蓄電池間容量のアンバランスを最小に押さえるとともに、保守点検時等における危険性を低下しうる電気自動車用蓄電池装置を開示する。この蓄電池装置は、電気自動車の高電圧蓄電池電源を複数の蓄電池群に分割し、これらを電磁スイッチを介して接続し、始動スイッチＳＷのＯＮ・ＯＦＦに連動させて放電回路と充電回路とに切り替え、充電に際しては複数の蓄電池群に分割して並列充電回路を構成させる。

この蓄電池装置によると、過充電による早期寿命劣化を防ぐとともに、電気自動車放置中においても、高電圧蓄電池電源は複数の蓄電池群に分割されて並列状態にあるので、高電圧に伴う危険性を低減することができる。
特開平６−８４５４６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された蓄電池装置においては、４個の蓄電池群に対して、それぞれ１個の電磁スイッチ（合計４個の電磁スイッチ）を設けている。これらの４個の電磁スイッチをコントローラで開閉制御するのであるが、４この電磁スイッチが正常に動作すること、４個の電磁スイッチとコントローラとの間の配線が断線も短絡もしていないこと等を前提として、１度の切り替えで、４個の蓄電池群を直列接続（２００Ｖ〜３００Ｖ程度の高電圧がバッテリパックから出力される接続状態）を切り離すことができる、ところが、上述した前提が成立しないと、１度の切り替えで、４個の蓄電池群の直列接続を切り離すことができない。さらに、分割した蓄電池群の数だけ、電磁スイッチが必要になりコストアップも懸念される。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で、複数の蓄電機構の直列接続を１度に切り離すことができる、電源回路の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、車両に搭載された走行用の蓄電機構を含む電源回路を制御する。この蓄電機構は、複数の蓄電ユニットが端子を介して直列に接続されて、走行用の高電圧負荷に電力を供給する。この制御装置は、１の蓄電ユニットの正極および負極のいずれかの端子と他の蓄電ユニットの他極側の端子とを電気的に接続する、複数の可動接点と、複数の可動接点について、端子間を電気的に接続するように動作させる１つの励磁コイルと、励磁コイルへの電力の供給および遮断を切換えるスイッチとを含む。

第１の発明によると、車両を走行させるための蓄電機構の一例として二次電池（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池）がある。これらの二次電池の電圧は２００Ｖ〜３００Ｖであって、特に、従来の補機用バッテリの１２Ｖに比較して、高電圧である。この蓄電機構（二次電池）は、直列に接続される複数の蓄電ユニット（バッテリユニット）に分割されている。この蓄電ユニットの正極側端子と他の蓄電ユニットの負極側端子とは、１つの励磁コイルで作動される１つの可動接点で電気的に接続されたり、電気的に非接続の状態にされたりする。このような端子の組が、分割された蓄電ユニットの数に対応して存在する。この端子の組は１つの励磁コイルで電気的にオン（通電）オフ（非通電）される。このため、１つの励磁コイルへの通電／非通電指令をスイッチに出力するだけで、高電圧の蓄電機構を、低電圧の複数の蓄電ユニットに分離することができる。その結果、簡易な構成で、複数の蓄電機構の直列接続を１度に切り離すことができる、電源回路の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両に作用した加速度を検出するための手段と、加速度が車両衝突を想定したしきい値よりも大きいと、端子間が電気的に接続しなくなるようにスイッチを制御するための制御手段とをさらに含む。

第２の発明によると、車両が衝突した場合であって、蓄電機構が損傷を受ける場合があり得る。このような場合において、受けた衝突による加速度が大きいと、１つの励磁コイルへの指令信号をスイッチに出力するだけで、高電圧の蓄電機構を、低電圧の複数の蓄電ユニットに分離することができる。このため、たとえ、蓄電機構が損傷を受けて蓄電機構の外部での短絡が発生したとしても、蓄電機構の総電圧（全ての蓄電ユニットを直列接続した場合の電圧）よりも低い電圧にできるので、安全性を高めることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源（走行源）であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されない）。このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、蓄電機構としては、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。

ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ（State Of Charge））を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。なお、充電する場合にはこの昇圧コンバータで降圧して走行用バッテリ２２０に充電電力が供給される。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵ（たとえば、図３のＥＣＵ４００）とすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる（その後の車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる）。

また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。

また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、制御上限値を８０％とし、制御下限値を３０％として設定され、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。

図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。

エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図３を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置で制御される電源回路について説明する。この電源回路は、走行用バッテリ２２０と、昇圧コンバータ２４２と、インバータ２４０と、コンデンサＣ（１）５１０と、コンデンサＣ（２）５２０と、ＳＭＲ５００と、ＥＣＵ４００とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、ＥＣＵ４００が実行するプログラムにより実現される。

インバータ２４０は、６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオードとを含む。インバータ２４０は、ＥＣＵ４００からの制御信号に基づいて各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフ（通電／遮断）することにより、走行用バッテリ２２０から供給された電流を、直流電流から交流電流に変換し、モータジェネレータ１４０に供給する。なお、インバータ２４０およびＩＧＢＴには、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。なお、図３において、モータジェネレータ１４０Ａ（１４０Ｂ）が駆動用である場合には上側のインバータ２４０が駆動用インバータであって、モータジェネレータ１４０Ｂ（１４０Ａ）が発電用である場合には下側のインバータ２４０が発電用インバータである。

昇圧コンバータ２４２は、リアクトル３１１と、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３と、ダイオード３１４，３１５とを含む。リアクトル３１１の一方端は走行用バッテリ２２０の電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタ３１２とＮＰＮトランジスタ３１３との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタ３１２のエミッタとＮＰＮトランジスタ３１３のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３は、インバータ２４０の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタ３１２のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタ３１３のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード３１４，３１５が接続されている。

昇圧コンバータ２４２は、ＥＣＵ４００によってＮＰＮトランジスタ３１２，３１３がオン／オフされ、コンデンサＣ（１）５１０から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサＣ（２）５２０に供給する。また、昇圧コンバータ２４２は、モータ駆動回路が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、モータジェネレータ１４０によって発電され、インバータ２４０によって変換された直流電圧を降圧してコンデンサＣ（１）５１０へ供給する。コンデンサＣ（２）５２０は、昇圧コンバータ２４２から供給された直流電力の電圧を平滑化し、その平滑化された直流電力をインバータ２４０へ供給する。

モータジェネレータ１４０は、三相交流モータである。モータジェネレータ１４０の回転軸は、図２に示すように車両のドライブシャフト（図示せず）に接続され、駆動輪に駆動力を伝達する。車両は、モータジェネレータ１４０からの駆動力により走行する。

コンデンサＣ（１）５１０は、インバータ２４０と並列に接続されている。コンデンサＣ（１）５１０は、走行用バッテリ２２０から供給された電力、またはインバータ２４０から供給された電力を平滑化するため、電荷を一旦蓄積する。平滑化された電力は、インバータ２４０または走行用バッテリ２２０に供給される。

ＳＭＲ５００は、走行用バッテリ２２０の正極側に設けられている（なお、負極側であっても構わない）。また、詳しくは、ＳＭＲ５００は、正極用のメインＳＭＲであって、負極側にもメインＳＭＲを有し、正極側または負極側のいずれかのメインＳＭＲと並列にプリチャージ用ＳＭＲが設けられる。このプリチャージＳＭＲには、制限抵抗が直列に接続されている。プリチャージＳＭＲは、プリチャージＳＭＲと同極のメインＳＭＲが接続される前にオン（通電）され、インバータ２４０に突入電流が流れることを防止するためのＳＭＲである。このプリチャージ処理後、メインＳＭＲがオン（通電）されて、走行用バッテリ２２０から昇圧コンバータ２４２を介してインバータ２４０に電力が供給される。このＳＭＲ５００は、ＥＣＵ４００により制御される。なお、ＳＭＲ５００がオフ（非通電）から通電（オン）に切り替えられた場合にはこのようなプリチャージ処理が実行されるが、このことは、本発明の本質的な部分ではないので、以下の説明においては、ＳＭＲ５００をオン（通電）すると記載するに留める。

ＥＣＵ４００は、イグニッションスイッチ（図示せず）、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量などに基づいて、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行し、インバータ２４０および各ＳＭＲを制御して、車両を所望の状態で走行させる。ＥＣＵ４００には、走行用バッテリ２２０の電流値ＩＢを検出する電流計２２２が接続されている。

ＳＭＲ５００は、コイルに対して励磁電流を通電したときに接点を閉じるリレーである。ＳＭＲ５００の作動状態とイグニッションスイッチの位置との関係について説明する。なお、ＳＭＲがオンとは通電状態を示し、ＳＭＲがオフとは非通電状態を示す。

イグニッションスイッチには、ＯＦＦ（オフ）位置と、ＡＣＣ位置、ＯＮ（オン）位置およびＳＴＡ（スタート）位置とがあり、ＥＣＵ４００は、電源遮断時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置にあるときには、ＳＭＲ５００をオフ（非通電）する。すなわち、ＳＭＲ５００のコイルに対する励磁電流をオフする。なお、イグニッションスイッチのポジションは、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＯＮ位置→ＳＴＡ位置の順に切り換えられ、ＳＴＡ位置からＯＮ位置へは自動的に戻るものとする。なお、このようなスイッチに、本発明の適用が限定されるものではない。

一方、イグニッションスイッチのポジションがＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えられると、ＥＣＵ４００は、ＳＭＲ５００をオフ（非通電）する。この結果、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間の電気的な接続が遮断され、電源遮断状態となる。このとき、駆動回路側の残存電圧はディスチャージされ、インバータ２４０の電圧値ＶＨは徐々に約０Ｖ（遮断時電圧）に収束する。なお、遮断時電圧値は必ずしも０Ｖである必要はなく、たとえば、２〜３Ｖ程度の微弱電圧値であっても良い。

図４および図５を参照して、走行用バッテリ２２０とＳＭＲ５００とについて、詳細に説明する。図４が、ＥＣＵ４００によりＳＭＲ５００がオフ（非通電）とされた状態であって、図５が、ＥＣＵ４００によりＳＭＲ５００がオン（通電）とされた状態を示す。

図４および図５において、ＳＭＲ５００の部分は、上面から見た図である。図４に示すように、ＳＭＲ５００は、鉄心５５０Ｄにコイル５００Ｃが巻き付けられた励磁コイルと、この励磁コイルに対向して設けられた可動鉄片５００Ａと、この可動鉄片５００Ａを励磁コイルの逆側（図４の矢印方向側）に引っ張る復帰バネ５００Ｂと、走行用バッテリ２２０を３ユニットに分割した場合における分割ユニット間の接点Ａ〜Ｈの８点にそれぞれ接続された接点と、補機バッテリ２２１の電力をコイル５００Ｃに通電したり通電を遮断したりするスイッチ５００Ｅとから構成される。なお、図４および図５においては、可動鉄片５００Ａ、復帰バネ５００Ｂについて、接点Ａおよび接点Ｂの接点の組のみ記載するが、他の接点の組についても、可動鉄片５００Ａ、復帰バネ５００Ｂは同じであるので、参照符号の記載を省略している。

図４の状態においては、ＥＣＵ４００はオフ指令信号をスイッチ５００Ｅに出力しており、コイル５００Ｃに補機バッテリ２２１の電力が供給されないので、励磁コイルに電流が流れないので、鉄心５００Ｄが磁化しないので、復帰バネ５００Ｂの力により（図４の矢印方向の力）、可動鉄片５００Ａが２つの接点（たとえばＡ接点とＢ接点）とを電気的に接続しない状態を維持している。

図５の状態においては、ＥＣＵ４００はオン指令信号をスイッチ５００Ｅに出力しており、コイル５００Ｃに補機バッテリ２２１の電力が供給されるので、励磁コイルに電流が流れて、鉄心５００Ｄが磁化して、復帰バネ５００Ｂの力に抗して（図５の矢印方向の力）、可動鉄片５００Ａが２つの接点（たとえばＡ接点とＢ接点）とを電気的に接続した状態を維持している。可動鉄片５００Ａは、復帰バネ５００Ｂおよび２つの接点（たとえばＡ接点とＢ接点）が図４の紙面手前側に設けられているとすると、紙面奥側にヒンジを有した片持ちの薄い直方体である。

なお、上述した説明においては、補機バッテリ２２１からの電流がコイル５００Ｃに流れているときに走行用バッテリ２２０の分割された接点が電気的に接続されるものとして説明したが、補機バッテリ２２１からの電流がコイル５００Ｃに流れていないときに走行用バッテリ２２０の分割された接点が電気的に接続される構成としても構わない。さらに、走行用バッテリ２２０を３個のバッテリユニットに分割して、開閉制御する接点を４組として説明したが、本発明はこのような分割数にも接点組数にも限定されない。

また、図４および図５に示すように、ＥＣＵ４００には、このハイブリッド車両の衝突を検出するために車両に加わった加速度（衝撃値）を検出するＧセンサ４１０が接続されている。このＧセンサ４１０は、車両前後方向（たとえば前方向への加速度を正値）および左右方向（たとえば右方向への加速度を正値）として、加速度を検出することができる。

また、ＥＣＵ４００は、イグニッションスイッチの状態を検出することができるように、イグニッションスイッチと接続されている。

図６を参照して、本実施の形態に係る電源回路の制御装置を実現するために、ＥＣＵ４００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４００は、運転者により操作されたイグニッションスイッチがスタート位置にあるか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフ位置からＡＣＣ位置およびオン位置を経由してスタート位置にされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻され、イグニッションスイッチがスタート位置にされるまで待つ。すなわち、以下に示す処理は、イグニッションスイッチがスタート位置に移行されてＳＭＲ５００がオン（通電）した以降に行なわれる。なお、上述したように、本発明においては、イグニッションスイッチに限定されない。このため、以下の処理を開始するタイミングは、ＳＭＲ５００がオンされるタイミングであれば、特に、イグニッションスイッチがスタート位置であるタイミングに限定されない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ４００は、ＳＭＲオン（通電）指令信号をスイッチ５００Ｅに出力する。スイッチ５００Ｅが電気的にコイル５００Ｃと補機バッテリ２２１とを接続して、補機バッテリ２２１の電力がコイル５００Ｃに供給されるので、励磁コイルに電流が流れて、鉄心５００Ｄが磁化して、復帰バネ５００Ｂの力に抗して、可動鉄片５００Ａが２つの接点（たとえばＡ接点とＢ接点）とを電気的に接続する。
Ｓ３００にて、ＥＣＵ４００は、Ｇセンサ４１０からの信号を検出する。Ｓ４００にて、ＥＣＵ４００は、衝撃の絶対値を算出する。これは、前後方向で加速度の値の正負が反転し、左右方向で加速度の値の正負が反転するためである。

Ｓ５００にて、ＥＣＵ４００は、衝撃の絶対値がしきい値よりも大きいか否かを判断する。このしきい値はこのハイブリッド車両が、車両や固定物に衝突した場合の加速度に基づいて設定される。衝撃の絶対値がしきい値よりも大きいと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ移される。

Ｓ６００にて、ＥＣＵ４００は、ＳＭＲオフ（非通電）指令信号をスイッチ５００Ｅに出力する。スイッチ５００Ｅが電気的にコイル５００Ｃと補機バッテリ２２１とを非接続の状態に切換えて、補機バッテリ２２１の電力がコイル５００Ｃに供給されなくなるので、励磁コイルに電流が流れなくなり、鉄心５００Ｄの磁化が解消されて、復帰バネ５００Ｂの力により、可動鉄片５００Ａが２つの接点（たとえばＡ接点とＢ接点）とを電気的に非接続の状態に切換える。その後、この処理は終了する。

Ｓ７００にて、ＥＣＵ４００は、運転者により操作されたイグニッションスイッチがオフ位置にあるか否かを判別する。イグニッションスイッチがオン位置からＡＣＣ位置を経由してオフ位置にされた場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００に移される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ３００へ戻される。

Ｓ８００にて、ＥＣＵ４００は、ＳＭＲオフ（非通電）指令信号をスイッチ５００Ｅに出力する。スイッチ５００ＥがＳＭＲオフ（非通電）指令信号を受けた後についてのＳＭＲ５００の動作はＳ６００と同じであるので説明は繰り返さない。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態にかかる電源回路の制御装置であるＥＣＵ４００の動作について説明する。

車両の運転者がイグニッションスイッチをＯＦＦ位置からＡＣＣ位置およびＯＮ位置を経由してスタート位置にすると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ＳＭＲオン（通電）指令信号がスイッチ５００Ｅに出力されて、ＳＭＲ５００が通電状態になり、走行用バッテリ２２０と負荷とが電気的に接続される。

このとき、図５に示すように、接点Ａと接点Ｂとが可動鉄片５００Ａで電気的に接続され、同じように、接点Ｃと接点Ｄとが可動鉄片５００で電気的に接続され、接点Ｅと接点Ｆとが可動鉄片５００で電気的に接続され、接点Ｇと接点Ｈとが可動鉄片５００で電気的に接続されて、走行用バッテリ２２０の複数のバッテリユニットが直列に接続されて、２１６Ｖ〜２８８Ｖ等の高電圧の電力が負荷（昇圧コンバータ２４２やインバータ２４０）に供給される。

Ｇセンサ４１０からの信号を監視して（Ｓ３００）、衝撃の絶対値を算出して（Ｓ４００）、このハイブリッド車両が他の車両や固定物等に衝突すると、しきい値よりも大きな衝撃の絶対値が検出される（Ｓ５００にてＹＥＳ）。この場合、イグニッションスイッチの位置に関わらず、ＳＭＲオフ（非通電）指令信号がスイッチ５００Ｅに出力される（Ｓ６００）。可動鉄片により電気的に接続された接点の組（接点Ａと接点Ｂ、接点Ｃと接点Ｄ、接点Ｅと接点Ｆ、接点Ｇと接点Ｈ）が電気的に通電された状態から非通電の状態に切換えられる。

このように、全体としては２１６Ｖ〜２８８Ｖ程度の高い電圧の走行用バッテリを、１つのＳＭＲを用いて、分割されたバッテリユニットの数に応じた電圧値まで低下させることができる。そのため、たとえ、走行用バッテリが外部で短絡したとしても、そのときに流れる電流値は走行用バッテリの総電圧ではなく、分割されたバッテリユニットの電圧値まで低下させることができ、安全性を高めることが可能となる。なお、バッテリユニットを多い数に分割するほど外部短絡時に流れる電圧値を低下させることができる。このときにおいても、本発明によれば、１つのＳＭＲで制御できるため、多くの電磁リレーを必要とすることなく、コストアップにならない。

なお、Ｓ６００の処理を実行する条件として、走行用バッテリに設けられたサービスプラグを取り外されたときとしても構わない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両の制御ブロック図である。 図１の動力分割機構を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置で制御される電源回路の構成を示す図である。 図３の走行用バッテリ付近の詳細な構成を示す図（その１）である。 図３の走行用バッテリ付近の詳細な構成を示す図（その２）である。 図３のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１２０ エンジン、１４０ モータジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２２２ 電流計、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ、４００ ＥＣＵ、５００ ＳＭＲ、５１０ コンデンサＣ（１）、５２０ コンデンサＣ（２）。

Claims (2)

1. 車両に搭載された走行用の蓄電機構を含む電源回路の制御装置であって、
   前記蓄電機構は、複数の蓄電ユニットが端子を介して直列に接続されて、走行用の高電圧負荷に電力を供給し、
   前記制御装置は、
   １の蓄電ユニットの正極および負極のいずれかの端子と他の蓄電ユニットの他極側の端子とを電気的に接続する、複数の可動接点と、
   前記複数の可動接点について、前記端子間を電気的に接続するように動作させる１つの励磁コイルと、
   前記励磁コイルへの電力の供給および遮断を切換えるスイッチとを含む、電源回路の制御装置。
2. 前記制御装置は、
   前記車両に作用した加速度を検出するための手段と、
   前記加速度が車両衝突を想定したしきい値よりも大きいと、前記端子間が電気的に接続しなくなるように前記スイッチを制御するための制御手段とをさらに含む、請求項１に記載の電源回路の制御装置。

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