車両
【課題】浸水した場合に、電源を適切に遮断することが可能な車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、走行用のモータと、モータに電力を供給する電池素子１３１ａと、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂと、システムメインリレー１３３ａと並列に設けられたプリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃと、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃのオン／オフ状態を制御するＨＶＥＣＵ１１と、ヒューズ１３１ｂと、浸水を検出するための浸水センサとを備える。そして、ＨＶＥＣＵ１１は、浸水センサにより浸水が検出された場合に、システムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されている。
【解決手段】ハイブリッド車両は、走行用のモータと、モータに電力を供給する電池素子１３１ａと、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂと、システムメインリレー１３３ａと並列に設けられたプリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃと、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃのオン／オフ状態を制御するＨＶＥＣＵ１１と、ヒューズ１３１ｂと、浸水を検出するための浸水センサとを備える。そして、ＨＶＥＣＵ１１は、浸水センサにより浸水が検出された場合に、システムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用の電動機に電力を供給する電源を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行用のモータと、モータに電力を供給する高圧バッテリとを備えた電気自動車が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この電気自動車には、高圧バッテリの浸水を検知するための浸水検知用センサが設けられている。そして、この電気自動車では、浸水検知用センサにより高圧バッテリの浸水を検知した場合に、高圧バッテリの中間部のバスバーを破壊することにより、高圧バッテリを遮断するように構成されている。なお、バスバーは、高圧バッテリを構成する複数の電池素子を直列に接続するために設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２０２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、バスバーを破壊する具体的な方法については記載されておらず、高圧バッテリの遮断方法については明らかにされていない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、浸水した場合に、電源を適切に遮断することが可能な車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車両は、走行用の電動機と、電動機に電力を供給する電源と、電動機と電源との間に設けられた正極側の第１リレーおよび負極側の第２リレーと、第１リレーおよび第２リレーのいずれか一方と並列に設けられたプリチャージ用の第３リレーと、第１リレー、第２リレーおよび第３リレーを制御する制御部と、電源と直列に接続されたヒューズと、浸水を検出するための浸水センサとを備える。そして、制御部は、浸水センサにより浸水が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されている。
【０００８】
このように構成することによって、浸水センサにより浸水が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を発生させることができるので、電源と直列に接続されたヒューズを溶断することができる。これにより、浸水した場合に、電源を適切に遮断することができる。
【０００９】
上記車両において、リーク電流を検出する電流センサを備え、制御部は、浸水センサにより浸水が検出されるとともに、電流センサによりリーク電流が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、浸水センサにより浸水が検出されるとともに、電流センサによりリーク電流が検出された場合に、突入電流を発生させることにより、電源を適切に遮断することができる。
【００１１】
上記車両において、電源は、直列に接続された複数の電池素子を含み、ヒューズは、複数の電池素子の中間に配置されていてもよい。
【００１２】
このように構成すれば、ヒューズが溶断した場合に、直列に接続された電池素子を分離することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両によれば、浸水した場合に、電源を適切に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の全体構成を示した図である。
【図２】図１のハイブリッド車両のＨＶＥＣＵを示したブロック図である。
【図３】図１のハイブリッド車両のＨＶバッテリを示した回路図である。
【図４】図１のハイブリッド車両のＰＣＵを示したブロック図である。
【図５】図１のハイブリッド車両の浸水時の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
−機械的構成−
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の機械的構成（駆動機構）について説明する。
【００１７】
ハイブリッド車両１００は、たとえば、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、左右の前輪（駆動輪）９を駆動する。このハイブリッド車両１００は、図１に示すように、エンジン（内燃機関）１と、ジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２と、動力分割機構２と、リダクション機構３と、減速装置４と、デファレンシャル装置５と、ドライブシャフト６とを備えている。
【００１８】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。
【００１９】
エンジン１の出力は、クランクシャフト１ａおよびダンパ７を介して動力分割機構２のインプットシャフト２ａに伝達される。ダンパ７は、たとえば、コイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン１のトルク変動を吸収する。
【００２０】
ジェネレータＭＧ１は、主に発電機として機能し、状況によっては電動機としても機能する。ジェネレータＭＧ１は、たとえば、交流同期発電機であり、インプットシャフト２ａに対して回転自在に支持された永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを有する。
【００２１】
モータＭＧ２は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータＭＧ２は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを有する。なお、モータＭＧ２は、本発明の「電動機」の一例である。
【００２２】
動力分割機構２は、エンジン１の出力を、左右の前輪９を駆動する動力と、発電のためにジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割する機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。
【００２３】
具体的には、動力分割機構２は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ２Ｓと、サンギヤ２Ｓに外接（噛合）しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ２Ｐと、ピニオンギヤ２Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ２Ｒと、ピニオンギヤ２Ｐを支持するとともに、このピニオンギヤ２Ｐの公転を通じて自転するプラネタリキャリア２Ｃとを有する。
【００２４】
プラネタリキャリア２Ｃは、エンジン１側のインプットシャフト２ａに回転一体に連結されている。サンギヤ２Ｓは、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに回転一体に連結されている。
【００２５】
また、リングギヤ２Ｒの外周部にはカウンタドライブギヤ４ａが一体に設けられている。このカウンタドライブギヤ４ａは、カウンタドリブンギヤ４ｂに噛み合っている。カウンタドリブンギヤ４ｂには、ファイナルドライブギヤ４ｃが一体に設けられており、ファイナルドライブギヤ４ｃは、デファレンシャル装置５のデフドリブンギヤ５ａに噛み合っている。なお、カウンタドライブギヤ４ａ、カウンタドリブンギヤ４ｂ、ファイナルドライブギヤ４ｃ、および、デフドリブンギヤ５ａなどにより、減速装置４が構成されている。
【００２６】
この動力分割機構２を設けることにより、エンジン１から出力された動力が、プラネタリキャリア２Ｃから、サンギヤ２Ｓに伝達される動力と、リングギヤ２Ｒに伝達される動力とに分割される。
【００２７】
これらの分割された動力のうち、サンギヤ２Ｓに伝達された動力は、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに伝達され、その動力によりロータＭＧ１Ｒが駆動されることにより、ジェネレータＭＧ１で発電が行われる。なお、エンジン１の始動時には、ＨＶバッテリ１３から供給される電力によりジェネレータＭＧ１が駆動されることによって、エンジン１がクランキングされる。すなわち、ジェネレータＭＧ１はエンジン１の始動時にはスタータモータとしても機能する。
【００２８】
一方、エンジン１からリングギヤ２Ｒに伝達された動力は、モータＭＧ２が出力した動力と統合されて、リングギヤ２Ｒ（カウンタドライブギヤ４ａ）から、減速装置４、デファレンシャル装置５およびドライブシャフト６を介して前輪９に伝達され、その伝達された動力により前輪９が駆動される。
【００２９】
リダクション機構３は、モータＭＧ２の回転を減速し、駆動トルクの増幅を行う機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。
【００３０】
具体的には、リダクション機構３は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ３Ｓと、サンギヤ３Ｓに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ３Ｐと、ピニオンギヤ３Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ３Ｒとを有する。
【００３１】
リダクション機構３のリングギヤ３Ｒと、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒと、カウンタドライブギヤ４ａとは互いに一体となっている。また、サンギヤ３ＳはモータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと回転一体に連結されている。
【００３２】
このリダクション機構３を設けることにより、モータＭＧ２が駆動したときには、このモータＭＧ２の出力（動力）が、エンジン１から動力分割機構２のリングギヤ２Ｒに伝達された動力に統合される。これにより、エンジン１の出力を補助（アシスト）することができ、前輪９の駆動力を高めることができる。なお、低速の軽負荷走行時などには、エンジン１を停止させたまま、モータＭＧ２の動力のみで走行（ＥＶ走行）を行うことができる。また、回生制動時には、モータＭＧ２が運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電を行うことができる。
【００３３】
なお、ジェネレータＭＧ１、モータＭＧ２、動力分割機構２、リダクション機構３、減速装置４、デファレンシャル装置５およびダンパ７などによりトランスアクスル８が構成されている。このトランスアクスル８には、クランクシャフト１ａを介してエンジン１が連結されるとともに、駆動シャフト６を介して前輪９が連結されている。
【００３４】
−電気的構成−
次に、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の電気的構成（電気系統）について説明する。
【００３５】
ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、ＨＶＥＣＵ１１と、エンジンＥＣＵ１２と、ＨＶバッテリ１３と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１４とを備えている。
【００３６】
［ＨＶＥＣＵ］
ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッド車両１００を統括的に制御するように構成されている。たとえば、ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッドシステム（車両システム）を実行してハイブリッド車両１００の走行を制御する。なお、ＨＶＥＣＵ１１は、本発明の「制御部」の一例である。
【００３７】
ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン１の運転制御、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御、エンジン１、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両１００の走行を制御するシステムである。
【００３８】
このＨＶＥＣＵ１１は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃと、バックアップＲＡＭ１１ｄと、入出力インターフェース１１ｅと、通信インターフェース１１ｆとを含んでいる。
【００３９】
ＣＰＵ１１ａは、ＲＯＭ１１ｂに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１１ｂには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１１ｃは、ＣＰＵ１１ａによる演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１１ｄは、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００４０】
入出力インターフェース１１ｅは、各センサの検出結果などが入力されるとともに、各部に制御信号などを出力する機能を有する。この入出力インターフェース１１ｅには、ハイブリッドシステムを起動および停止させるためのパワースイッチ２１と、ハイブリッド車両１００の浸水を検出するための浸水センサ２２とが接続されている。浸水センサ２２は、たとえば、一対の電極を有しており、その電極間の漏れ電流を検出するセンサである。この浸水センサ２２は、たとえば、車室に設置されている。通信インターフェース１１ｆは、各ＥＣＵ（たとえば、エンジンＥＣＵ１２）と通信するために設けられている。
【００４１】
［エンジンＥＣＵ］
エンジンＥＣＵ１２（図１参照）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。エンジンＥＣＵ１２は、ＨＶＥＣＵ１１からの出力要求に応じて、吸入空気量制御、燃料噴射量制御および点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
【００４２】
［ＨＶバッテリ］
ＨＶバッテリ１３は、図３に示すように、走行用の高電圧電源であるバッテリモジュール１３１と、バッテリモジュール１３１を監視する電池監視ユニット１３２と、電気部品が収納されたジャンクションブロック１３３とを含んでいる。
【００４３】
バッテリモジュール１３１は、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動する電力を供給するとともに、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２により発電された電力を蓄電するように構成されている。バッテリモジュール１３１は、ジャンクションブロック１３３を介してＰＣＵ１４に接続されている。
【００４４】
バッテリモジュール１３１は、直列に接続された複数の電池素子１３１ａと、複数の電池素子１３１ａの中間に配置されたヒューズ１３１ｂとを有する。電池素子１３１ａは、たとえば、充放電可能なニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。ヒューズ１３１ｂは、短絡故障などが発生した場合にバッテリモジュール１３１を遮断するために設けられている。
【００４５】
電池監視ユニット１３２には、バッテリモジュール１３１の充放電電流を検出する電流センサ１３ａ、バッテリモジュール１３１の電圧を検出する電圧センサ１３ｂ、および、バッテリモジュール１３１の温度（電池温度）を検出する温度センサ（図示省略）が接続されている。そして、電池監視ユニット１３２は、バッテリモジュール１３１に関する情報（充放電電流、電圧および電池温度）をＨＶＥＣＵ１１に送信する。これにより、ＨＶＥＣＵ１１は、たとえば、充放電電流の積算値に基づいてバッテリモジュール１３１のＳＯＣ（State of Charge：充電状態）を演算するとともに、ＳＯＣおよび電池温度に基づいて入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔを演算する。
【００４６】
ジャンクションブロック１３３は、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃを含んでいる。なお、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、それぞれ、本発明の「第１リレー」、「第２リレー」および「第３リレー」の一例である。
【００４７】
システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４とを接続または遮断するために、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４との間に設けられている。システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、たとえば、ＨＶＥＣＵ１１から出力される制御信号に応じて補機バッテリ１５から供給される電流が流されるコイルと、コイルに電流が流れたときに閉成する常開接点とを有する。すなわち、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、ＨＶＥＣＵ１１からの制御信号に基づいてオン／オフ状態が切り替えられる。
【００４８】
具体的には、正極側のシステムメインリレー１３３ａは、オン状態のときに電源ライン（正極母線）ＰＬ１およびＰＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を遮断する。負極側のシステムメインリレー１３３ｂは、オン状態のときに接地ライン（負極母線）ＮＬ１およびＮＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を遮断する。
【００４９】
なお、システムメインリレー１３３ｃは、ＰＣＵ１４のコンデンサ１４６および１４７（図４参照）への予備充電（プリチャージ）を行い、突入電流の発生を抑制するために設けられている。システムメインリレー１３３ｃには抵抗器１３３ｄが直列に接続され、システムメインリレー１３３ｃおよび抵抗器１３３ｄは、システムメインリレー１３３ａに並列に接続されている。そして、バッテリモジュール１３１がＰＣＵ１４に接続される際には、システムメインリレー１３３ｂおよび１３３ｃがオン状態にされた後、システムメインリレー１３３ａがオン状態にされるとともに、システムメインリレー１３３ｃがオフ状態にされる。
【００５０】
すなわち、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオン状態の場合には、バッテリモジュール１３１の電力をＰＣＵ１４に供給可能であり、かつ、ＰＣＵ１４から供給される電力によりバッテリモジュール１３１を充電可能である。また、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃがオフ状態の場合には、バッテリモジュール１３１をＰＣＵ１４と電気的に分離することが可能である。
【００５１】
［ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）］
ＰＣＵ１４は、図４に示すように、昇降圧コンバータ１４１と、インバータ１４２および１４３と、ＭＧＥＣＵ１４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５とを含んでいる。
【００５２】
昇降圧コンバータ１４１は、ＨＶバッテリ１３の直流電圧を昇圧してインバータ１４２および１４３に供給するために設けられている。また、昇降圧コンバータ１４１は、ジェネレータＭＧ１により発電され、インバータ１４２により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給するとともに、モータＭＧ２により発電され、インバータ１４３により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給する機能も有する。
【００５３】
具体的には、昇降圧コンバータ１４１は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を昇圧して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力可能に構成されるとともに、接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間の電圧を降圧して接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間に出力可能に構成されている。
【００５４】
この昇降圧コンバータ１４１は、リアクトル１４１ａと、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１４１ｂおよび１４１ｃと、ダイオード１４１ｄおよび１４１ｅとを有する。リアクトル１４１ａは、一方端が電源ラインＰＬ２に接続されるとともに、他方端がノードＮ１に接続されている。
【００５５】
ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃは、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号がゲートに入力されており、その駆動信号に応じてオン／オフ状態が制御される。ＩＧＢＴ１４１ｂは、エミッタが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、コレクタがノードＮ１に接続されている。ＩＧＢＴ１４１ｃは、エミッタがノードＮ１に接続され、コレクタが電源ラインＰＬ３に接続されている。ダイオード１４１ｄは、アノードが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、カソードがノードＮ１に接続されている。ダイオード１４１ｅは、アノードがノードＮ１に接続され、カソードが電源ラインＰＬ３に接続されている。
【００５６】
これにより、昇降圧コンバータ１４１は、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号により、ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃのオン／オフ状態が制御されることによって、昇圧または降圧を行うように構成されている。
【００５７】
インバータ１４２は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって回生制御または力行制御される。具体的には、インバータ１４２は、エンジン１の動力によりジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）とともに、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してジェネレータＭＧ１を駆動する（力行制御）。
【００５８】
インバータ１４３は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって力行制御または回生制御される。具体的には、インバータ１４３は、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ２を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータＭＧ２で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）。
【００５９】
ＭＧＥＣＵ１４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。ＭＧＥＣＵ１４４は、ＨＶＥＣＵ１１から送信される出力要求を受信するとともに、その出力要求などに基づいて昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３の駆動信号を生成し、その駆動信号を昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３に出力する。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を降圧して補機バッテリ１５を充電するために設けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、降圧した電圧を補機類（たとえば、ランプなど）および各ＥＣＵ（たとえば、ＨＶＥＣＵ１１など）に供給する機能を有する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、ＨＶＥＣＵ１１の要求に応じて駆動されるように構成されている。
【００６１】
補機バッテリ１５は、たとえば、充放電可能な鉛蓄電池であり、補機類、各ＥＣＵおよび各センサを駆動する電力の供給源として機能する。なお、ＨＶＥＣＵ１１には、補機バッテリ１５の電圧を検出する電圧センサおよび補機バッテリ１５の温度を検出する温度センサが接続されている。
【００６２】
また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４６が設けられ、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４７が設けられている。電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間には、ハイブリッドシステムの停止後に電源ラインＰＬ３の電圧を落とすための抵抗器１４８が設けられている。
【００６３】
また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間の電圧を検出する電圧センサ１４ａと、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間の電圧を検出する電圧センサ１４ｂとが設けられている。電圧センサ１４ａおよび１４ｂの検出結果は、ＨＶＥＣＵ１１に出力されている。
【００６４】
−走行状態−
次に、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の走行状態の一例について説明する。
【００６５】
たとえば、ハイブリッド車両１００は、発進時および低車速の軽負荷走行時などにおいて、エンジン１の運転を停止し、モータＭＧ２を力行制御して走行（ＥＶ走行）を行う。
【００６６】
また、ハイブリッド車両１００は、定常走行時などにおいて、エンジン１を主動力源として走行を行い、ジェネレータＭＧ１を回生制御するとともに、その回生制御で得られた電気エネルギでモータＭＧ２を補助的に力行制御する。
【００６７】
また、ハイブリッド車両１００は、加速時などにおいて、エンジン１を駆動するとともに、ジェネレータＭＧ１を回生制御して得られた電気エネルギおよびＨＶバッテリ１３の電気エネルギでモータＭＧ２を力行制御して走行を行う。
【００６８】
また、ハイブリッド車両１００は、減速時（アクセルをオフ時）などにおいて、モータＭＧ２を回生制御することにより、制動トルクを付与するとともに、エネルギ回収を行ってＨＶバッテリ１３の充電を行う。
【００６９】
また、ハイブリッド車両１００は、後進時には、モータＭＧ２を前進時に対して逆回転方向に力行制御する。
【００７０】
−浸水時の動作−
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の浸水時の動作について説明する。なお、以下の動作は、ハイブリッドシステムの停止時（停車中）に行われる。
【００７１】
まず、ステップＳ１において、浸水センサ２２（図２参照）により、浸水が検出されたか否かが判断される。そして、浸水が検出された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、浸水が検出されていない場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。
【００７２】
次に、ステップＳ２において、ＨＶＥＣＵ１１により、補機バッテリ１５（図４参照）から電流センサ１３ａ（図３参照）への電力の供給が開始され、バッテリモジュール１３１の電流の検出が開始される。なお、このとき、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃ（図３参照）はオフ状態であり、電流センサ１３ａは、浸水によるリーク電流（たとえば、接地ラインＮＬ１と電源ラインＰＬ１との間で発生するリーク電流）を検出するために駆動される。
【００７３】
次に、ステップＳ３において、ＨＶＥＣＵ１１により、電流センサ１３ａの検出結果（リーク電流）が予め設定された閾値を超えたか否かが判断される。そして、リーク電流が予め設定された閾値を超えたと判断された場合には、ステップＳ４に移る。その一方、リーク電流が予め設定された閾値を超えていないと判断された場合には、ステップＳ３が繰り返し行われる。なお、閾値には、たとえば、リーク電流により端子部の金属が溶出するか否かを判定するための値が設定されており、金属が溶出すると判定された場合にステップＳ４に移る。
【００７４】
次に、ステップＳ４において、ＨＶＥＣＵ１１により、プリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂが直接オン状態にされる。具体的には、ＨＶＥＣＵ１１から制御信号が出力されることにより、補機バッテリ１５から供給される電流がシステムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂのコイルに流れ、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂの常開接点が閉成する。このとき、ＰＣＵ１４のコンデンサ１４６および１４７（図４参照）が充電されておらず、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂが直接オン状態にされることから、バッテリモジュール１３１から突入電流が流れる。なお、突入電流は、走行中などの通常の制御時に流れる電流よりも大きな電流であり、このシステムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂの直接オンは、ヒューズ１３１ｂ（図３参照）を溶断するために行われる。
【００７５】
次に、ステップＳ５において、ＨＶＥＣＵ１１により、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かが判断される。そして、ヒューズ１３１ｂが溶断したと判断された場合には、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオフ状態にされ、浸水時の一連の動作が終了される。その一方、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合には、ステップＳ６に移る。なお、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かは、たとえば、電流センサ１３ａにより検出されるリーク電流の有無、または、電圧センサ１３ｂにより検出されるバッテリモジュール１３１の電圧に基づいて判断される。
【００７６】
次に、ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ１１により、バッテリモジュール１３１から過大電流が流れるように昇降圧コンバータ１４１（図４参照）が駆動される。なお、過大電流は、走行中などの通常の制御時に流れる電流よりも大きな電流であり、この昇降圧コンバータ１４１の駆動は、ヒューズ１３１ｂを溶断するために行われる。
【００７７】
次に、ステップＳ７において、ＨＶＥＣＵ１１により、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かが判断される。そして、ヒューズ１３１ｂが溶断したと判断された場合には、昇降圧コンバータ１４１の駆動が停止されるとともに、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオフ状態にされ、浸水時の一連の動作が終了される。その一方、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合には、ステップＳ６に戻る。すなわち、ヒューズ１３１ｂが溶断するまで、ステップＳ６が繰り返し行われる。
【００７８】
−効果−
本実施形態では、上記のように、浸水センサ２２により浸水が検出された場合に、システムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂを直接オン状態にすることによって、突入電流を発生させることができるので、ヒューズ１３１ｂを溶断することができる。これにより、浸水した場合にバッテリモジュール１３１を適切に遮断することができるので、浸水時の安全性の向上を図ることができる。
【００７９】
ここで、浸水時にリーク電流が発生すると、端子部の金属が溶出し、その溶出金属がジャンクションブロック１３３の表面などに堆積される可能性があるので、リーク電流が発生した場合には、特に、バッテリモジュール１３１を遮断することが望ましい。そこで、本実施形態では、浸水センサ２２により浸水が検出されるとともに、リーク電流が閾値を超えた場合に、突入電流を発生させることによって、バッテリモジュール１３１を適切に遮断することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、突入電流によりヒューズ１３１ｂが溶断しなかった場合に、昇降圧コンバータ１４１を駆動して過大電流を流すことによって、ヒューズ１３１ｂを確実に溶断することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、直列に接続された複数の電池素子１３１ａの中間にヒューズ１３１ｂを配置することによって、ヒューズ１３１ｂが溶断した場合に、直列に接続された電池素子１３１ａを分離することができる。
【００８２】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。
【００８３】
たとえば、本実施形態では、駆動力源としてエンジン１およびモータＭＧ２を備えるハイブリッド車両１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、エンジンが設けられておらず、駆動力源としてモータのみが設けられた電気自動車に本発明を適用してもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、ＦＦ方式のハイブリッド車両１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、ＦＲ方式または４ＷＤ方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、２個のモータジェネレータ（ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２）がハイブリッド車両１００に設けられる例を示したが、これに限らず、１個または３個以上のモータジェネレータがハイブリッド車両に設けられていてもよい。たとえば、本実施形態によるハイブリッド車両１００において、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２に加えて、後輪車軸を駆動するモータジェネレータが設けられていてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、突入電流によりヒューズ１３１ｂが溶断しない場合に、昇降圧コンバータ１４１を駆動する例を示したが、これに限らず、突入電流によりヒューズ１３１ｂが確実に溶断するように回路設計を行い、上記したステップＳ５〜Ｓ７を省略するようにしてもよい。
【００８７】
また、本実施形態では、上記したステップＳ２〜Ｓ７がＨＶＥＣＵ１１により実行される例を示したが、これに限らず、浸水時の動作を制御する回路部（図示省略）が別途設けられており、その回路部により上記したステップＳ２〜Ｓ７が実行されるようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施形態のステップＳ７において、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合に、その後のステップＳ６における昇降圧コンバータ１４１の駆動時に、過大電流がより大きくなるようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態では、浸水を検出した後にリーク電流が閾値を超えた場合に、ヒューズ１３１ｂを溶断する例を示したが、これに限らず、浸水を検出した場合に、ヒューズ１３１ｂを溶断するようにしてもよい。すなわち、上記したステップＳ２およびＳ３を省略するようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、正極側のシステムメインリレー１３３ａと並列にプリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃが設けられる例を示したが、これに限らず、負極側のシステムメインリレー１３３ｂと並列にプリチャージ用のシステムメインリレーが設けられていてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、直列に接続された複数の電池素子１３１ａの中間にヒューズ１３１ｂが配置される例を示したが、これに限らず、直列に接続された複数の電池素子の一方端側または他方端側にヒューズが接続されていてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、リーク電流が閾値を超えた場合に突入電流を流す例を示したが、これに限らず、リーク電流が検出された場合に突入電流を流すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１１ ＨＶＥＣＵ（制御部）
１３ａ 電流センサ
２２ 浸水センサ
１００ ハイブリッド車両（車両）
１３１ａ 電池素子（電源）
１３１ｂ ヒューズ
１３３ａ システムメインリレー（第１リレー）
１３３ｂ システムメインリレー（第２リレー）
１３３ｃ システムメインリレー（第３リレー）
ＭＧ２ モータ（電動機）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用の電動機に電力を供給する電源を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行用のモータと、モータに電力を供給する高圧バッテリとを備えた電気自動車が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この電気自動車には、高圧バッテリの浸水を検知するための浸水検知用センサが設けられている。そして、この電気自動車では、浸水検知用センサにより高圧バッテリの浸水を検知した場合に、高圧バッテリの中間部のバスバーを破壊することにより、高圧バッテリを遮断するように構成されている。なお、バスバーは、高圧バッテリを構成する複数の電池素子を直列に接続するために設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２０２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、バスバーを破壊する具体的な方法については記載されておらず、高圧バッテリの遮断方法については明らかにされていない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、浸水した場合に、電源を適切に遮断することが可能な車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車両は、走行用の電動機と、電動機に電力を供給する電源と、電動機と電源との間に設けられた正極側の第１リレーおよび負極側の第２リレーと、第１リレーおよび第２リレーのいずれか一方と並列に設けられたプリチャージ用の第３リレーと、第１リレー、第２リレーおよび第３リレーを制御する制御部と、電源と直列に接続されたヒューズと、浸水を検出するための浸水センサとを備える。そして、制御部は、浸水センサにより浸水が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されている。
【０００８】
このように構成することによって、浸水センサにより浸水が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を発生させることができるので、電源と直列に接続されたヒューズを溶断することができる。これにより、浸水した場合に、電源を適切に遮断することができる。
【０００９】
上記車両において、リーク電流を検出する電流センサを備え、制御部は、浸水センサにより浸水が検出されるとともに、電流センサによりリーク電流が検出された場合に、第３リレーをオフ状態のまま、第１リレーおよび第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、浸水センサにより浸水が検出されるとともに、電流センサによりリーク電流が検出された場合に、突入電流を発生させることにより、電源を適切に遮断することができる。
【００１１】
上記車両において、電源は、直列に接続された複数の電池素子を含み、ヒューズは、複数の電池素子の中間に配置されていてもよい。
【００１２】
このように構成すれば、ヒューズが溶断した場合に、直列に接続された電池素子を分離することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両によれば、浸水した場合に、電源を適切に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の全体構成を示した図である。
【図２】図１のハイブリッド車両のＨＶＥＣＵを示したブロック図である。
【図３】図１のハイブリッド車両のＨＶバッテリを示した回路図である。
【図４】図１のハイブリッド車両のＰＣＵを示したブロック図である。
【図５】図１のハイブリッド車両の浸水時の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
−機械的構成−
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の機械的構成（駆動機構）について説明する。
【００１７】
ハイブリッド車両１００は、たとえば、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、左右の前輪（駆動輪）９を駆動する。このハイブリッド車両１００は、図１に示すように、エンジン（内燃機関）１と、ジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２と、動力分割機構２と、リダクション機構３と、減速装置４と、デファレンシャル装置５と、ドライブシャフト６とを備えている。
【００１８】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。
【００１９】
エンジン１の出力は、クランクシャフト１ａおよびダンパ７を介して動力分割機構２のインプットシャフト２ａに伝達される。ダンパ７は、たとえば、コイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン１のトルク変動を吸収する。
【００２０】
ジェネレータＭＧ１は、主に発電機として機能し、状況によっては電動機としても機能する。ジェネレータＭＧ１は、たとえば、交流同期発電機であり、インプットシャフト２ａに対して回転自在に支持された永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを有する。
【００２１】
モータＭＧ２は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータＭＧ２は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを有する。なお、モータＭＧ２は、本発明の「電動機」の一例である。
【００２２】
動力分割機構２は、エンジン１の出力を、左右の前輪９を駆動する動力と、発電のためにジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割する機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。
【００２３】
具体的には、動力分割機構２は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ２Ｓと、サンギヤ２Ｓに外接（噛合）しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ２Ｐと、ピニオンギヤ２Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ２Ｒと、ピニオンギヤ２Ｐを支持するとともに、このピニオンギヤ２Ｐの公転を通じて自転するプラネタリキャリア２Ｃとを有する。
【００２４】
プラネタリキャリア２Ｃは、エンジン１側のインプットシャフト２ａに回転一体に連結されている。サンギヤ２Ｓは、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに回転一体に連結されている。
【００２５】
また、リングギヤ２Ｒの外周部にはカウンタドライブギヤ４ａが一体に設けられている。このカウンタドライブギヤ４ａは、カウンタドリブンギヤ４ｂに噛み合っている。カウンタドリブンギヤ４ｂには、ファイナルドライブギヤ４ｃが一体に設けられており、ファイナルドライブギヤ４ｃは、デファレンシャル装置５のデフドリブンギヤ５ａに噛み合っている。なお、カウンタドライブギヤ４ａ、カウンタドリブンギヤ４ｂ、ファイナルドライブギヤ４ｃ、および、デフドリブンギヤ５ａなどにより、減速装置４が構成されている。
【００２６】
この動力分割機構２を設けることにより、エンジン１から出力された動力が、プラネタリキャリア２Ｃから、サンギヤ２Ｓに伝達される動力と、リングギヤ２Ｒに伝達される動力とに分割される。
【００２７】
これらの分割された動力のうち、サンギヤ２Ｓに伝達された動力は、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに伝達され、その動力によりロータＭＧ１Ｒが駆動されることにより、ジェネレータＭＧ１で発電が行われる。なお、エンジン１の始動時には、ＨＶバッテリ１３から供給される電力によりジェネレータＭＧ１が駆動されることによって、エンジン１がクランキングされる。すなわち、ジェネレータＭＧ１はエンジン１の始動時にはスタータモータとしても機能する。
【００２８】
一方、エンジン１からリングギヤ２Ｒに伝達された動力は、モータＭＧ２が出力した動力と統合されて、リングギヤ２Ｒ（カウンタドライブギヤ４ａ）から、減速装置４、デファレンシャル装置５およびドライブシャフト６を介して前輪９に伝達され、その伝達された動力により前輪９が駆動される。
【００２９】
リダクション機構３は、モータＭＧ２の回転を減速し、駆動トルクの増幅を行う機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。
【００３０】
具体的には、リダクション機構３は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ３Ｓと、サンギヤ３Ｓに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ３Ｐと、ピニオンギヤ３Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ３Ｒとを有する。
【００３１】
リダクション機構３のリングギヤ３Ｒと、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒと、カウンタドライブギヤ４ａとは互いに一体となっている。また、サンギヤ３ＳはモータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと回転一体に連結されている。
【００３２】
このリダクション機構３を設けることにより、モータＭＧ２が駆動したときには、このモータＭＧ２の出力（動力）が、エンジン１から動力分割機構２のリングギヤ２Ｒに伝達された動力に統合される。これにより、エンジン１の出力を補助（アシスト）することができ、前輪９の駆動力を高めることができる。なお、低速の軽負荷走行時などには、エンジン１を停止させたまま、モータＭＧ２の動力のみで走行（ＥＶ走行）を行うことができる。また、回生制動時には、モータＭＧ２が運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電を行うことができる。
【００３３】
なお、ジェネレータＭＧ１、モータＭＧ２、動力分割機構２、リダクション機構３、減速装置４、デファレンシャル装置５およびダンパ７などによりトランスアクスル８が構成されている。このトランスアクスル８には、クランクシャフト１ａを介してエンジン１が連結されるとともに、駆動シャフト６を介して前輪９が連結されている。
【００３４】
−電気的構成−
次に、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の電気的構成（電気系統）について説明する。
【００３５】
ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、ＨＶＥＣＵ１１と、エンジンＥＣＵ１２と、ＨＶバッテリ１３と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１４とを備えている。
【００３６】
［ＨＶＥＣＵ］
ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッド車両１００を統括的に制御するように構成されている。たとえば、ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッドシステム（車両システム）を実行してハイブリッド車両１００の走行を制御する。なお、ＨＶＥＣＵ１１は、本発明の「制御部」の一例である。
【００３７】
ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン１の運転制御、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御、エンジン１、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両１００の走行を制御するシステムである。
【００３８】
このＨＶＥＣＵ１１は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃと、バックアップＲＡＭ１１ｄと、入出力インターフェース１１ｅと、通信インターフェース１１ｆとを含んでいる。
【００３９】
ＣＰＵ１１ａは、ＲＯＭ１１ｂに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１１ｂには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１１ｃは、ＣＰＵ１１ａによる演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１１ｄは、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００４０】
入出力インターフェース１１ｅは、各センサの検出結果などが入力されるとともに、各部に制御信号などを出力する機能を有する。この入出力インターフェース１１ｅには、ハイブリッドシステムを起動および停止させるためのパワースイッチ２１と、ハイブリッド車両１００の浸水を検出するための浸水センサ２２とが接続されている。浸水センサ２２は、たとえば、一対の電極を有しており、その電極間の漏れ電流を検出するセンサである。この浸水センサ２２は、たとえば、車室に設置されている。通信インターフェース１１ｆは、各ＥＣＵ（たとえば、エンジンＥＣＵ１２）と通信するために設けられている。
【００４１】
［エンジンＥＣＵ］
エンジンＥＣＵ１２（図１参照）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。エンジンＥＣＵ１２は、ＨＶＥＣＵ１１からの出力要求に応じて、吸入空気量制御、燃料噴射量制御および点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
【００４２】
［ＨＶバッテリ］
ＨＶバッテリ１３は、図３に示すように、走行用の高電圧電源であるバッテリモジュール１３１と、バッテリモジュール１３１を監視する電池監視ユニット１３２と、電気部品が収納されたジャンクションブロック１３３とを含んでいる。
【００４３】
バッテリモジュール１３１は、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動する電力を供給するとともに、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２により発電された電力を蓄電するように構成されている。バッテリモジュール１３１は、ジャンクションブロック１３３を介してＰＣＵ１４に接続されている。
【００４４】
バッテリモジュール１３１は、直列に接続された複数の電池素子１３１ａと、複数の電池素子１３１ａの中間に配置されたヒューズ１３１ｂとを有する。電池素子１３１ａは、たとえば、充放電可能なニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。ヒューズ１３１ｂは、短絡故障などが発生した場合にバッテリモジュール１３１を遮断するために設けられている。
【００４５】
電池監視ユニット１３２には、バッテリモジュール１３１の充放電電流を検出する電流センサ１３ａ、バッテリモジュール１３１の電圧を検出する電圧センサ１３ｂ、および、バッテリモジュール１３１の温度（電池温度）を検出する温度センサ（図示省略）が接続されている。そして、電池監視ユニット１３２は、バッテリモジュール１３１に関する情報（充放電電流、電圧および電池温度）をＨＶＥＣＵ１１に送信する。これにより、ＨＶＥＣＵ１１は、たとえば、充放電電流の積算値に基づいてバッテリモジュール１３１のＳＯＣ（State of Charge：充電状態）を演算するとともに、ＳＯＣおよび電池温度に基づいて入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔを演算する。
【００４６】
ジャンクションブロック１３３は、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃを含んでいる。なお、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、それぞれ、本発明の「第１リレー」、「第２リレー」および「第３リレー」の一例である。
【００４７】
システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４とを接続または遮断するために、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４との間に設けられている。システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、たとえば、ＨＶＥＣＵ１１から出力される制御信号に応じて補機バッテリ１５から供給される電流が流されるコイルと、コイルに電流が流れたときに閉成する常開接点とを有する。すなわち、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、ＨＶＥＣＵ１１からの制御信号に基づいてオン／オフ状態が切り替えられる。
【００４８】
具体的には、正極側のシステムメインリレー１３３ａは、オン状態のときに電源ライン（正極母線）ＰＬ１およびＰＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を遮断する。負極側のシステムメインリレー１３３ｂは、オン状態のときに接地ライン（負極母線）ＮＬ１およびＮＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を遮断する。
【００４９】
なお、システムメインリレー１３３ｃは、ＰＣＵ１４のコンデンサ１４６および１４７（図４参照）への予備充電（プリチャージ）を行い、突入電流の発生を抑制するために設けられている。システムメインリレー１３３ｃには抵抗器１３３ｄが直列に接続され、システムメインリレー１３３ｃおよび抵抗器１３３ｄは、システムメインリレー１３３ａに並列に接続されている。そして、バッテリモジュール１３１がＰＣＵ１４に接続される際には、システムメインリレー１３３ｂおよび１３３ｃがオン状態にされた後、システムメインリレー１３３ａがオン状態にされるとともに、システムメインリレー１３３ｃがオフ状態にされる。
【００５０】
すなわち、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオン状態の場合には、バッテリモジュール１３１の電力をＰＣＵ１４に供給可能であり、かつ、ＰＣＵ１４から供給される電力によりバッテリモジュール１３１を充電可能である。また、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃがオフ状態の場合には、バッテリモジュール１３１をＰＣＵ１４と電気的に分離することが可能である。
【００５１】
［ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）］
ＰＣＵ１４は、図４に示すように、昇降圧コンバータ１４１と、インバータ１４２および１４３と、ＭＧＥＣＵ１４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５とを含んでいる。
【００５２】
昇降圧コンバータ１４１は、ＨＶバッテリ１３の直流電圧を昇圧してインバータ１４２および１４３に供給するために設けられている。また、昇降圧コンバータ１４１は、ジェネレータＭＧ１により発電され、インバータ１４２により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給するとともに、モータＭＧ２により発電され、インバータ１４３により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給する機能も有する。
【００５３】
具体的には、昇降圧コンバータ１４１は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を昇圧して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力可能に構成されるとともに、接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間の電圧を降圧して接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間に出力可能に構成されている。
【００５４】
この昇降圧コンバータ１４１は、リアクトル１４１ａと、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１４１ｂおよび１４１ｃと、ダイオード１４１ｄおよび１４１ｅとを有する。リアクトル１４１ａは、一方端が電源ラインＰＬ２に接続されるとともに、他方端がノードＮ１に接続されている。
【００５５】
ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃは、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号がゲートに入力されており、その駆動信号に応じてオン／オフ状態が制御される。ＩＧＢＴ１４１ｂは、エミッタが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、コレクタがノードＮ１に接続されている。ＩＧＢＴ１４１ｃは、エミッタがノードＮ１に接続され、コレクタが電源ラインＰＬ３に接続されている。ダイオード１４１ｄは、アノードが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、カソードがノードＮ１に接続されている。ダイオード１４１ｅは、アノードがノードＮ１に接続され、カソードが電源ラインＰＬ３に接続されている。
【００５６】
これにより、昇降圧コンバータ１４１は、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号により、ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃのオン／オフ状態が制御されることによって、昇圧または降圧を行うように構成されている。
【００５７】
インバータ１４２は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって回生制御または力行制御される。具体的には、インバータ１４２は、エンジン１の動力によりジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）とともに、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してジェネレータＭＧ１を駆動する（力行制御）。
【００５８】
インバータ１４３は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって力行制御または回生制御される。具体的には、インバータ１４３は、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ２を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータＭＧ２で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）。
【００５９】
ＭＧＥＣＵ１４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。ＭＧＥＣＵ１４４は、ＨＶＥＣＵ１１から送信される出力要求を受信するとともに、その出力要求などに基づいて昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３の駆動信号を生成し、その駆動信号を昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３に出力する。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を降圧して補機バッテリ１５を充電するために設けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、降圧した電圧を補機類（たとえば、ランプなど）および各ＥＣＵ（たとえば、ＨＶＥＣＵ１１など）に供給する機能を有する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、ＨＶＥＣＵ１１の要求に応じて駆動されるように構成されている。
【００６１】
補機バッテリ１５は、たとえば、充放電可能な鉛蓄電池であり、補機類、各ＥＣＵおよび各センサを駆動する電力の供給源として機能する。なお、ＨＶＥＣＵ１１には、補機バッテリ１５の電圧を検出する電圧センサおよび補機バッテリ１５の温度を検出する温度センサが接続されている。
【００６２】
また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４６が設けられ、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４７が設けられている。電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間には、ハイブリッドシステムの停止後に電源ラインＰＬ３の電圧を落とすための抵抗器１４８が設けられている。
【００６３】
また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間の電圧を検出する電圧センサ１４ａと、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間の電圧を検出する電圧センサ１４ｂとが設けられている。電圧センサ１４ａおよび１４ｂの検出結果は、ＨＶＥＣＵ１１に出力されている。
【００６４】
−走行状態−
次に、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の走行状態の一例について説明する。
【００６５】
たとえば、ハイブリッド車両１００は、発進時および低車速の軽負荷走行時などにおいて、エンジン１の運転を停止し、モータＭＧ２を力行制御して走行（ＥＶ走行）を行う。
【００６６】
また、ハイブリッド車両１００は、定常走行時などにおいて、エンジン１を主動力源として走行を行い、ジェネレータＭＧ１を回生制御するとともに、その回生制御で得られた電気エネルギでモータＭＧ２を補助的に力行制御する。
【００６７】
また、ハイブリッド車両１００は、加速時などにおいて、エンジン１を駆動するとともに、ジェネレータＭＧ１を回生制御して得られた電気エネルギおよびＨＶバッテリ１３の電気エネルギでモータＭＧ２を力行制御して走行を行う。
【００６８】
また、ハイブリッド車両１００は、減速時（アクセルをオフ時）などにおいて、モータＭＧ２を回生制御することにより、制動トルクを付与するとともに、エネルギ回収を行ってＨＶバッテリ１３の充電を行う。
【００６９】
また、ハイブリッド車両１００は、後進時には、モータＭＧ２を前進時に対して逆回転方向に力行制御する。
【００７０】
−浸水時の動作−
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の浸水時の動作について説明する。なお、以下の動作は、ハイブリッドシステムの停止時（停車中）に行われる。
【００７１】
まず、ステップＳ１において、浸水センサ２２（図２参照）により、浸水が検出されたか否かが判断される。そして、浸水が検出された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、浸水が検出されていない場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。
【００７２】
次に、ステップＳ２において、ＨＶＥＣＵ１１により、補機バッテリ１５（図４参照）から電流センサ１３ａ（図３参照）への電力の供給が開始され、バッテリモジュール１３１の電流の検出が開始される。なお、このとき、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃ（図３参照）はオフ状態であり、電流センサ１３ａは、浸水によるリーク電流（たとえば、接地ラインＮＬ１と電源ラインＰＬ１との間で発生するリーク電流）を検出するために駆動される。
【００７３】
次に、ステップＳ３において、ＨＶＥＣＵ１１により、電流センサ１３ａの検出結果（リーク電流）が予め設定された閾値を超えたか否かが判断される。そして、リーク電流が予め設定された閾値を超えたと判断された場合には、ステップＳ４に移る。その一方、リーク電流が予め設定された閾値を超えていないと判断された場合には、ステップＳ３が繰り返し行われる。なお、閾値には、たとえば、リーク電流により端子部の金属が溶出するか否かを判定するための値が設定されており、金属が溶出すると判定された場合にステップＳ４に移る。
【００７４】
次に、ステップＳ４において、ＨＶＥＣＵ１１により、プリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂが直接オン状態にされる。具体的には、ＨＶＥＣＵ１１から制御信号が出力されることにより、補機バッテリ１５から供給される電流がシステムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂのコイルに流れ、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂの常開接点が閉成する。このとき、ＰＣＵ１４のコンデンサ１４６および１４７（図４参照）が充電されておらず、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂが直接オン状態にされることから、バッテリモジュール１３１から突入電流が流れる。なお、突入電流は、走行中などの通常の制御時に流れる電流よりも大きな電流であり、このシステムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂの直接オンは、ヒューズ１３１ｂ（図３参照）を溶断するために行われる。
【００７５】
次に、ステップＳ５において、ＨＶＥＣＵ１１により、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かが判断される。そして、ヒューズ１３１ｂが溶断したと判断された場合には、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオフ状態にされ、浸水時の一連の動作が終了される。その一方、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合には、ステップＳ６に移る。なお、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かは、たとえば、電流センサ１３ａにより検出されるリーク電流の有無、または、電圧センサ１３ｂにより検出されるバッテリモジュール１３１の電圧に基づいて判断される。
【００７６】
次に、ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ１１により、バッテリモジュール１３１から過大電流が流れるように昇降圧コンバータ１４１（図４参照）が駆動される。なお、過大電流は、走行中などの通常の制御時に流れる電流よりも大きな電流であり、この昇降圧コンバータ１４１の駆動は、ヒューズ１３１ｂを溶断するために行われる。
【００７７】
次に、ステップＳ７において、ＨＶＥＣＵ１１により、ヒューズ１３１ｂが溶断したか否かが判断される。そして、ヒューズ１３１ｂが溶断したと判断された場合には、昇降圧コンバータ１４１の駆動が停止されるとともに、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオフ状態にされ、浸水時の一連の動作が終了される。その一方、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合には、ステップＳ６に戻る。すなわち、ヒューズ１３１ｂが溶断するまで、ステップＳ６が繰り返し行われる。
【００７８】
−効果−
本実施形態では、上記のように、浸水センサ２２により浸水が検出された場合に、システムメインリレー１３３ｃをオフ状態のまま、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂを直接オン状態にすることによって、突入電流を発生させることができるので、ヒューズ１３１ｂを溶断することができる。これにより、浸水した場合にバッテリモジュール１３１を適切に遮断することができるので、浸水時の安全性の向上を図ることができる。
【００７９】
ここで、浸水時にリーク電流が発生すると、端子部の金属が溶出し、その溶出金属がジャンクションブロック１３３の表面などに堆積される可能性があるので、リーク電流が発生した場合には、特に、バッテリモジュール１３１を遮断することが望ましい。そこで、本実施形態では、浸水センサ２２により浸水が検出されるとともに、リーク電流が閾値を超えた場合に、突入電流を発生させることによって、バッテリモジュール１３１を適切に遮断することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、突入電流によりヒューズ１３１ｂが溶断しなかった場合に、昇降圧コンバータ１４１を駆動して過大電流を流すことによって、ヒューズ１３１ｂを確実に溶断することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、直列に接続された複数の電池素子１３１ａの中間にヒューズ１３１ｂを配置することによって、ヒューズ１３１ｂが溶断した場合に、直列に接続された電池素子１３１ａを分離することができる。
【００８２】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。
【００８３】
たとえば、本実施形態では、駆動力源としてエンジン１およびモータＭＧ２を備えるハイブリッド車両１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、エンジンが設けられておらず、駆動力源としてモータのみが設けられた電気自動車に本発明を適用してもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、ＦＦ方式のハイブリッド車両１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、ＦＲ方式または４ＷＤ方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、２個のモータジェネレータ（ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２）がハイブリッド車両１００に設けられる例を示したが、これに限らず、１個または３個以上のモータジェネレータがハイブリッド車両に設けられていてもよい。たとえば、本実施形態によるハイブリッド車両１００において、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２に加えて、後輪車軸を駆動するモータジェネレータが設けられていてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、突入電流によりヒューズ１３１ｂが溶断しない場合に、昇降圧コンバータ１４１を駆動する例を示したが、これに限らず、突入電流によりヒューズ１３１ｂが確実に溶断するように回路設計を行い、上記したステップＳ５〜Ｓ７を省略するようにしてもよい。
【００８７】
また、本実施形態では、上記したステップＳ２〜Ｓ７がＨＶＥＣＵ１１により実行される例を示したが、これに限らず、浸水時の動作を制御する回路部（図示省略）が別途設けられており、その回路部により上記したステップＳ２〜Ｓ７が実行されるようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施形態のステップＳ７において、ヒューズ１３１ｂが溶断していないと判断された場合に、その後のステップＳ６における昇降圧コンバータ１４１の駆動時に、過大電流がより大きくなるようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態では、浸水を検出した後にリーク電流が閾値を超えた場合に、ヒューズ１３１ｂを溶断する例を示したが、これに限らず、浸水を検出した場合に、ヒューズ１３１ｂを溶断するようにしてもよい。すなわち、上記したステップＳ２およびＳ３を省略するようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、正極側のシステムメインリレー１３３ａと並列にプリチャージ用のシステムメインリレー１３３ｃが設けられる例を示したが、これに限らず、負極側のシステムメインリレー１３３ｂと並列にプリチャージ用のシステムメインリレーが設けられていてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、直列に接続された複数の電池素子１３１ａの中間にヒューズ１３１ｂが配置される例を示したが、これに限らず、直列に接続された複数の電池素子の一方端側または他方端側にヒューズが接続されていてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、リーク電流が閾値を超えた場合に突入電流を流す例を示したが、これに限らず、リーク電流が検出された場合に突入電流を流すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１１ ＨＶＥＣＵ（制御部）
１３ａ 電流センサ
２２ 浸水センサ
１００ ハイブリッド車両（車両）
１３１ａ 電池素子（電源）
１３１ｂ ヒューズ
１３３ａ システムメインリレー（第１リレー）
１３３ｂ システムメインリレー（第２リレー）
１３３ｃ システムメインリレー（第３リレー）
ＭＧ２ モータ（電動機）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の電動機と、
前記電動機に電力を供給する電源と、
前記電動機と前記電源との間に設けられた正極側の第１リレーおよび負極側の第２リレーと、
前記第１リレーおよび前記第２リレーのいずれか一方と並列に設けられたプリチャージ用の第３リレーと、
前記第１リレー、前記第２リレーおよび前記第３リレーを制御する制御部と、
前記電源と直列に接続されたヒューズと、
浸水を検出するための浸水センサとを備え、
前記制御部は、前記浸水センサにより浸水が検出された場合に、前記第３リレーをオフ状態のまま、前記第１リレーおよび前記第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていることを特徴とする車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両において、
リーク電流を検出する電流センサを備え、
前記制御部は、前記浸水センサにより浸水が検出されるとともに、前記電流センサによりリーク電流が検出された場合に、前記第３リレーをオフ状態のまま、前記第１リレーおよび前記第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていることを特徴とする車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両において、
前記電源は、直列に接続された複数の電池素子を含み、
前記ヒューズは、前記複数の電池素子の中間に配置されていることを特徴とする車両。
【請求項１】
走行用の電動機と、
前記電動機に電力を供給する電源と、
前記電動機と前記電源との間に設けられた正極側の第１リレーおよび負極側の第２リレーと、
前記第１リレーおよび前記第２リレーのいずれか一方と並列に設けられたプリチャージ用の第３リレーと、
前記第１リレー、前記第２リレーおよび前記第３リレーを制御する制御部と、
前記電源と直列に接続されたヒューズと、
浸水を検出するための浸水センサとを備え、
前記制御部は、前記浸水センサにより浸水が検出された場合に、前記第３リレーをオフ状態のまま、前記第１リレーおよび前記第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていることを特徴とする車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両において、
リーク電流を検出する電流センサを備え、
前記制御部は、前記浸水センサにより浸水が検出されるとともに、前記電流センサによりリーク電流が検出された場合に、前記第３リレーをオフ状態のまま、前記第１リレーおよび前記第２リレーを直接オン状態にすることにより、突入電流を流すように構成されていることを特徴とする車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両において、
前記電源は、直列に接続された複数の電池素子を含み、
前記ヒューズは、前記複数の電池素子の中間に配置されていることを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１０８１３（Ｐ２０１３−１１０８１３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２５２０（Ｐ２０１１−２５２５２０）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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