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技術 電源遮断装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 加藤久士
出願日 2018年8月3日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-146936
公開日 2020年2月6日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-019461
状態 未査定
技術分野 乗員・歩行者の保護 車両用電気・流体回路
主要キーワード リリース弁 電源遮断装置 吸収タンク 両接点間 電気的絶縁体 ボディアース リアバンパ 通電経路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年2月6日)のものです。
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図面 (3)

課題

車両の衝突時における電気回路に対する電源遮断確実性を向上させる。

解決手段

電源遮断装置は、第1接点部材および第2接点部材と、絶縁部材と、作動機構と、配管と、接続管とを備える。絶縁部材は、第1接点部材と第2接点部材との間に進出可能である。作動機構は、流体圧で絶縁部材を進出させるデバイスである。配管は、車両のフロントバンパおよびリアバンパの少なくとも一方に設けられているとともに、流体充填されている。接続管は、配管内の流体を作動機構へ導く流路である。車両の衝突に伴って配管が変形すると、内部の流体が作動機構へ流れ、絶縁部材が第1接点部材と第2接点部材の間に進出し、両接点間遮断する。

概要

背景

車両が衝突した際に電気回路に対する電源供給遮断する電源遮断装置が知られている。特に、燃料電池を搭載する車両(燃料電池自動車)においては、車両の衝突時に水素タンク主止弁閉鎖するために、主止弁を開放する電気回路に対する電源供給を衝突時に遮断する電源遮断装置が必要とされている。例えば、特許文献1には、燃料電池車において、水素タンクの主止弁を開放する電気回路への電源供給を、衝突を感知するセンサからの出力信号に基づいて電気的に遮断する制御装置が開示されている。

概要

車両の衝突時における電気回路に対する電源遮断確実性を向上させる。電源遮断装置は、第1接点部材および第2接点部材と、絶縁部材と、作動機構と、配管と、接続管とを備える。絶縁部材は、第1接点部材と第2接点部材との間に進出可能である。作動機構は、流体圧で絶縁部材を進出させるデバイスである。配管は、車両のフロントバンパおよびリアバンパの少なくとも一方に設けられているとともに、流体充填されている。接続管は、配管内の流体を作動機構へ導く流路である。車両の衝突に伴って配管が変形すると、内部の流体が作動機構へ流れ、絶縁部材が第1接点部材と第2接点部材の間に進出し、両接点間を遮断する。

目的

効果

実績

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牽制数
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請求項1

車両に搭載され、電気回路に対する電源供給遮断する電源遮断装置であって、前記電気回路の一部を構成し、相互に接触することによって通電可能に構成された第1接点部材および第2接点部材と、前記第1接点部材と前記第2接点部材との間に進出可能な絶縁部材と、流体圧で前記絶縁部材を進出させる作動機構と、前記車両のフロントバンパおよびリアバンパの少なくとも一方に設けられているとともに流体充填されている配管と、前記配管内の前記流体を前記作動機構へ導く接続管と、を備えている、電源遮断装置。

技術分野

0001

本明細書は、電源遮断装置に関する技術を開示する。

背景技術

0002

車両が衝突した際に電気回路に対する電源供給遮断する電源遮断装置が知られている。特に、燃料電池を搭載する車両(燃料電池自動車)においては、車両の衝突時に水素タンク主止弁閉鎖するために、主止弁を開放する電気回路に対する電源供給を衝突時に遮断する電源遮断装置が必要とされている。例えば、特許文献1には、燃料電池車において、水素タンクの主止弁を開放する電気回路への電源供給を、衝突を感知するセンサからの出力信号に基づいて電気的に遮断する制御装置が開示されている。

先行技術

0003

特開2017−54711号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1の技術では、車両の衝突に伴う制御装置の不具合により電気的な電源遮断を正常に実施できないおそれがあった。

課題を解決するための手段

0005

本明細書が開示する電源遮断装置は、車両に搭載される電源遮断装置であり、衝突時に電気回路に対する電源供給を遮断する。この電源遮断装置は、第1接点部材および第2接点部材と、絶縁部材と、作動機構と、配管と、接続管を備えている。第1接点部材および第2接点部材は、電気回路の一部を構成し、相互に接触することによって通電可能に構成されている。絶縁部材は、第1接点部材と第2接点部材との間に進出可能である。作動機構は、流体圧で絶縁部材を進出させることができる。作動機構の典型は、シリンダピストンである。配管は、車両のフロントバンパおよびリアバンパの少なくとも一方に設けられており、流体充填されている。接続管は、配管内の流体を作動機構に導く。

0006

上記形態の電源遮断装置によれば、車両の衝突に伴う配管の変形によって内部の流体が接続管を通じて作動機構へ導かれる。流体が流れ込んだ作動機構は絶縁部材を進出させる。絶縁部材の進出により第1接点部材と第2接点部材が相互に離間し、電源供給経路が遮断される。本明細書が開示する電源遮断装置は、電気によらず、流体の力によって接点間を遮断することができる。したがって、車両の衝突時における電気回路に対する電源遮断の確実性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0007

実施例の電源遮断装置を含む車両の構成を示す説明図である。
車両の前方から障害物が衝突したときの電源遮断装置の動作を示す説明図である。

実施例

0008

図1は、実施例の電源遮断装置80を含む車両10の構成を示す説明図である。車両10は、燃料電池20を搭載する燃料電池自動車である。車両10には、電気回路ECが組み込まれている。車両10は、水素タンク30と、ECU40とを備える。車両10は、電気回路ECを構成する機器として、バッテリ50と、リレー60と、サブECU70とを備える。

0009

水素タンク30は、燃料電池20に供給される水素ガス貯蔵する。水素タンク30は、主止弁35を備える。主止弁35は、開閉によって水素タンク30からの水素ガスの供給と停止とを切り替える。なお、水素ガスの流路は図示を省略してある。

0010

主止弁35は、コイルLvを有する。コイルLvは、電気回路ECの一部を構成する。電気回路ECは、主止弁35を駆動する回路である。コイルLvに通電した場合、主止弁35は、水素タンク30から水素ガスを供給する開放状態となる。コイルLvへの通電を停止した場合、主止弁35は、水素タンク30からの水素ガスの供給を停止する閉鎖状態となる。

0011

ECU40は、車両10の各部を制御する制御装置である。ECU40は、リレー60に対する給電を制御する。ECU40は、サブECU70と通信可能に構成されている。

0012

バッテリ50は、車両10に搭載される機器に電力を供給する二次電池である。バッテリ50は、鉛蓄電池である。

0013

リレー60は、電気回路ECにおいて主止弁35のコイルLvとバッテリ50との間の電気経路における物理的な接点を開閉する継電器である。リレー60は、ECU40からの制御信号に基づく給電に応じて、コイルLvとバッテリ50との間の電気経路における物理的な接点を接触させる。リレー60は、給電を受けていない場合、コイルLvとバッテリ50との間の電気経路における物理的な接点を切り離す

0014

サブECU70は、ECU40からの制御信号に基づいて、燃料電池20の運転を制御する制御装置である。サブECU70は、スイッチSWを備えている。スイッチSWは、電気回路ECにおいてコイルLvとボディアースBEとの間の電気経路における物理的な接点を開閉する。スイッチSWは、給電を受けた場合、コイルLvとボディアースBEとの間の電気経路における物理的な接点を接触させる。スイッチSWは、給電を受けていない場合、コイルLvとボディアースBEとの間の電気経路における物理的な接点を切り離す。

0015

ECU40が車両10の衝突を検知した場合、ECU40は、リレー60に対する給電を停止する。これによって、リレー60は、コイルLvとバッテリ50との間の電気経路における物理的な接点を切り離す。さらに、ECU40は、スイッチSWにおける通電の停止をサブECU70に指示する。これによって、スイッチSWは、コイルLvとボディアースBEとの間の電気経路における物理的な接点を切り離す。

0016

車両10は、更に、電気回路ECに対する電源供給を遮断する電源遮断装置80も備えている。電源遮断装置80は、車両10の衝突時に電気回路ECに対する電源供給を機械的に遮断する。リレー60はECU40からの電気信号で開閉し、スイッチSWはサブECU70の電気信号で開閉するのに対して、電源遮断装置80は電気信号によらず、衝突荷重を利用して電源供給を遮断する。電源遮断装置80は、衝突時にECU40やサブECU70が遮断信号を送信する前に故障してしまった場合であっても、電源供給を遮断することができる。

0017

電源遮断装置80は、第1接点部材110および第2接点部材120と、作動機構200と、絶縁部材150と、フロント配管310およびリア配管320と、接続管330とを備えている。

0018

第1接点部材110および第2接点部材120は、電気回路ECの一部を構成する接点である。第1接点部材110および第2接点部材120は、相互に接触することによって通電可能に構成されている。第1接点部材110および第2接点部材120は、電気回路ECにおけるコイルLvとリレー60との間に設けられている。第1接点部材110および第2接点部材120は、筐体100に収容されている。第1接点部材110は、筐体100に固定されている。第2接点部材120は、バネ130を介して筐体100に取り付けられている。第2接点部材120は、バネ130の付勢力によって第1接点部材110に対して押し付けられている。バネ130の付勢力によって、第1接点部材110と第2接点部材120が物理的な接触が保たれ、バッテリ50と主止弁35の間の電気経路が確保される。

0019

絶縁部材150は、第1接点部材110と第2接点部材120との間に進出可能に構成されている。絶縁部材150は、電気的絶縁体である。絶縁部材150は、第1接点部材110と第2接点部材120との間に進出した場合、第1接点部材110と第2接点部材120との間を相互に隔離する。これによって、第1接点部材110と第2接点部材120との間の通電経路が遮断される。

0020

作動機構200はピストン210とシリンダ220で構成されている。絶縁部材150はピストン210に支持されている、ピストン210はシリンダ220に嵌合している。シリンダ220に対するピストン210の進退方向に沿って、絶縁部材150の先に第1接点部材110と第2接点部材120の接触箇所が位置するように、シリンダ220が配置されている。即ち、シリンダ220からピストン210が進出すると、第1接点部材110と第2接点部材120との間に絶縁部材150が押し入るようになっている。

0021

シリンダ220の内側におけるピストン210との間には、圧力室225が形成される。圧力室225は、接続管330を介してフロント配管310およびリア配管320との間で流通可能に流体を受け入れる。圧力室225における流体の圧力は、ピストン210に加わる。

0022

フロント配管310およびリア配管320は、流体が充填された配管である。フロント配管310は車両10のフロントバンパ12の中に配置されている。リア配管320は車両10のリアバンパ14の中に配置されている。フロント配管310およびリア配管320は、衝撃を受けて変形した場合に元の形状へと戻り難い不可逆形状材から成る。フロント配管310およびリア配管320に充填される流体は、粘性が低いとともに圧力による体積変化が小さい流体が好ましく、例えば、ブレーキフルードとしても使用されるポリエチレングリコールモノエーテルを主成分とする液体が好ましい。

0023

接続管330は、流体を流通可能にフロント配管310およびリア配管320とシリンダ220との間を接続する。接続管330は、フロント配管310又はリア配管320が変形してその体積が小さくなったとき、それら配管内の流体を作動機構200(シリンダ220)に導く。

0024

接続管330には、圧力吸収タンク340およびリリース弁345が設けられている。圧力吸収タンク340は、流体を貯留可能に構成された容器である。圧力吸収タンク340は、リリース弁345を介して流体を流通可能に接続管330に接続されている。リリース弁345は、所定の圧力以下である場合に閉鎖状態を維持するとともに、所定の圧力を超えた場合に機械的に開放状態となる弁である。接続管330における流体の圧力が過剰に上昇した場合、リリース弁345が開放状態となり、接続管330から圧力吸収タンク340に流体が流れ込む。これによって、流体の過剰な圧力による接続管330の損傷を防止できる。

0025

図2は、車両10が前方から衝突した様子を示す説明図である。図2の例では、フロント配管310は、フロントバンパ12に加わる衝撃力によって押し潰されて変形する。その際、フロント配管310の容量が減少することによって、フロント配管310の中の流体の一部は、接続管330を通じて作動機構200のシリンダ220の圧力室225へと流れる。

0026

シリンダ220の圧力室225に流入した流体により、シリンダ220からピストン210が押し出される。これによって、ピストン210がシリンダ220の外側に向けて移動する。

0027

ピストン210の移動に伴って、絶縁部材150が第1接点部材110と第2接点部材120との間に進出し、第1接点部材110と第2接点部材120との間を相互に隔離する。これによって、第1接点部材110と第2接点部材120との間の通電が機械的に遮断される。

0028

その後、圧力室225の流体圧が低下した場合であっても、第1接点部材110と第2接点部材120との間に入り込んだ絶縁部材150は、バネ130による押圧力によって第1接点部材110と第2接点部材120との間に挟み込まれた状態で保持される。そのため、車両10の衝突後に流体圧が低下した場合であっても、第1接点部材110と第2接点部材120との間における通電の遮断が維持される。

0029

電源遮断装置80の動作をまとめると以下の通りである。車両10の衝突に伴ってフロント配管310又はリア配管320が変形すると、配管内部の流体が作動機構200へ流れ、絶縁部材150が第1接点部材110と第2接点部材120を離間させ、両接点間を遮断する。すなわち、電源遮断装置80は、電気回路ECに対する電源供給を機械的に遮断する。電源遮断装置80は、車両10の衝突時における電気回路ECに対する電源遮断の確実性を向上させることができる。

0030

車両10は、フロント配管310およびリア配管320のいずれか一方を備えてもよい。電気回路ECに対する電源遮断の確実性を向上させる観点からは、車両10は、フロント配管310およびリア配管320の両方を備えることが好ましい。

0031

以上、実施形態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、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において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、出願時の請求項に記載した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おいて説明した技術は、複数の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。

0032

10…車両
12…フロントバンパ
14…リアバンパ
20…燃料電池
30…水素タンク
35…主止弁
50…バッテリ
60…リレー
80…電源遮断装置
100…筐体
110…第1接点部材
120…第2接点部材
130…バネ
150…絶縁部材
200…作動機構
210…ピストン
220…シリンダ
225…圧力室
310…フロント配管
320…リア配管
330…接続管
340…圧力吸収タンク
345…リリース弁
BE…ボディアース
EC…電気回路
Lv…コイル
SW…スイッチ

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