JP2007125915A - 車両用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通常時使用されるメイン電源20と、必要時のみ使用されるバックアップバッテリ11とを備え、メイン電源20の状態に関わらず、バックアップバッテリ11のSOCに応じて車両の速度を制限する。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1では、2系統の操舵制御系(転舵モータ、回転角センサ、電流センサ)を備え、一方が故障しても他方で補うことができる車両用操舵装置が開示されている。また、この特許文献1には、いずれかの制御系の異常を検出したときには、車両の速度を制限する技術が開示されている。
このサブ電源は、メイン電源に不具合が生じたときの代行エネルギとなるため、サブ電源の残容量を認識することは非常に重要である。リチウムイオンバッテリなどは残容量を高精度に検出可能であるので車両用電源のサブ電源として好適である。
しかしながら、いくら残容量を高精度に検出可能なサブ電源であっても、運転者がそれを認識しなければ、サブ電源の残容量が低下したときにその対応を取ることもできない。
また、車両では発電機を含んでメイン電源を構成することが多いが、発電機が故障した場合にはサブ電源を充電することができなくなるので、発電機の故障検出も重要である。
しかしながら、発電機の故障を検出することができても、運転者がそれを認識しなければ、その後の対応を取ることもできない。
そこで、この発明は、サブ電源の状態が悪化したり、発電機が故障したときに、それを運転者に積極的に警報することができる車両用操舵装置を提供するものである。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記サブ電源の残容量が同じ場合では、前記残容量が上昇しているときの制限速度の方が、前記残容量が下降しているときの制限速度よりも低いことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の発明において、高速走行時には前記サブ電源の充電量を増加させることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、通常時使用されるメイン電源(例えば、後述する実施例におけるメイン電源20)と、必要時のみ使用されるサブ電源(例えば、後述する実施例におけるバックアップバッテリ11)とを備え、前記メイン電源は発電機(例えば、後述する実施例における発電機1)を含んで構成され、前記発電機の正常時にはメイン電源の状態に関わらず車両の速度に制限を加えず、前記発電機の故障時にはメイン電源の電圧に応じて車両の速度を制限することを特徴とする車両用電源装置である。
請求項2に係る発明によれば、走行時の操舵制御に必要な電気エネルギを十分に確保してから速度制限を緩和していくことができる。また、操舵による電力使用でのサブ電源の残容量低下により、速度制限に起因した速度変化が生じないようにすることができる。
請求項3に係る発明によれば、サブ電源に通常時よりも多く電気エネルギを蓄えて、高速走行時にも十分な余裕を持たせることができる。
請求項4に係る発明によれば、運転者はアクセルペダルを踏み込んでも期待する速度が得られないことから、メイン電源が故障している可能性があることを警報することができる。
この実施例における車両用電源装置は、車両の所謂ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置(以下、SBWと略す)の電源装置としての態様である。
車両のSBWは、運転者が操作を行う操作部(例えば、ハンドル)と転舵輪を転舵させる転舵部とが機械的に連結されていない操舵装置である。
実施例のSBWは、転舵輪を転舵させる力を発生する2つの転舵モータ(後述するメイン転舵モータ9とサブ転舵モータ14)が共通のラックに連係していて、メイン転舵モータまたはサブ転舵モータで前記ラックを軸方向に移動させることにより転舵輪を転舵することができるように構成されている。
また、発電機1とメインバッテリ4は、イグニッションスイッチ6を介してSBWの電子ユニット、燃料噴射点火(FI/IG)系の電子ユニット51、その他(ワイパー、ヘッドライト等)の電子ユニット52に接続され、それぞれに電力を供給可能である。
また、メイン電源20(発電機1とメインバッテリ4)は、前記イグニッションスイッチ6、DC/DCコンバータ10を介してリチウムイオンバッテリからなる12Vのバックアップバッテリ(サブ電源)11に接続されており、バックアップバッテリ11は、第2電磁リレーRLY2、SBWサブECU13を介してSBWのサブ転舵モータ14に接続されている。これらはSBWのサブシステムを構成する。第2電磁リレーRLY2はコイルへの通電によりONとなって、バックアップバッテリ11からSBWサブECU13に電力を供給する。
このようにバックアップバッテリ11への充電をDC/DCコンバータ10を介して行うので、DC/DCコンバータ10を制御することにより充電および充電停止が自由にでき、過電流や逆流を防止できる。また、メイン電源20の電圧が低いときにも、バックアップバッテリ11を12Vで充電することが可能になる。
バッテリECU30とSBWメインECU8とSBWサブECU13は、相互に必要なデータを通信可能に接続されていて、協調制御が可能になっている。
通常はメイン転舵モータ9だけを作動させて転舵し、サブ転舵モータ14は作動させない。この場合には、第1電磁リレーRLY1をON、第2電磁リレーRLY2をOFF、第3電磁リレーRLY3をOFFに制御し、発電機1またはメインバッテリ4から電力供給されたSBWメインECU8が、運転者によってハンドル(図示略)に加えられる操舵入力に応じてメイン転舵モータ9に流す電流を制御する。
ところで、SBWのメインシステムが正常な場合であっても、バックアップバッテリ11の残容量(以下、SOCと略す)が低下していくと、長時間の走行に必要な操舵アシストエネルギを確保することができなくなる。そこで、この実施例のSBWの電源装置では、バックアップバッテリ11のSOCが閾値より低下したときには、メイン電源20の状態の如何に関わらず車両の速度制限を実行することによって、運転者にバックアップバッテリ11のSOCが低下している可能性があることを認識させる。
図2において破線はバックアップバッテリ11の管理SOCを示しており、この実施例では、通常走行時の管理SOCを満充電(SOC100%)よりも低いSOCn(例えば70%)に管理している。ただし、高速走行時には管理SOCを増加させて、バックアップバッテリ11に電気エネルギを通常時よりも多く蓄えて十分な余裕を持たせるようにしている。
そして、バックアップバッテリ11のSOCが低下するほど制限速度Vmaxを低く設定するとともに、SOCの領域に応じて制限速度Vmaxの変化の大きさを変えている。
なお、第1の閾値SOC1は通常管理SOCnよりも若干小さく、以下の説明において閾値SOC1〜SOC6の大小関係は、SOC1>SOC2>SOC3>SOC4>SOC5>SOC6とする。また、制限速度Vc、Vmax1〜Vmax5の大小関係は、Vc<Vmax5<Vmax4<Vmax3<Vmax2<Vmax1とする。
初めに、バックアップバッテリ11の放電時における速度制限について説明する。
バックアップバッテリ11のSOCが第1の閾値SOC1において制限速度VmaxはVmax1に設定され(Vmax=Vmax1)、第1の閾値SOC1以下では、SOCが低くなるに従って制限速度Vmaxが徐々に低くなるように設定している。そして、SOCの第2の閾値SOC2、第4の閾値SOC4、第5の閾値SOC5,第6の閾値SOC6を境にして、制限速度Vmaxの変化の大きさを変えている。
第2の閾値SOC2において制限速度VmaxはVmax2に設定され(Vmax=Vmax2)、第2の閾値SOC2以上と未満では、第2の閾値SOC2以上の方が第2の閾値未満よりも制限速度Vmaxの変化を小さく設定している。
第4の閾値SOC4において制限速度VmaxはVmax3に設定され(Vmax=Vmax3)、第4の閾値SOC4以上と未満では、第4の閾値SOC4以上の方が第4の閾値未満よりも制限速度Vmaxの変化を大きく設定している。
第5の閾値SOC5において制限速度VmaxはVmax5に設定され(Vmax=Vmax5)、第5の閾値SOC5以上と未満では、第5の閾値SOC5以上の方が第5の閾値未満よりも制限速度Vmaxの変化を若干大きく設定している。
第6の閾値SOC6において制限速度Vmaxはクリープ速度Vcに設定され(Vmax=Vc)、第6の閾値SOC6以上と未満では、第6の閾値SOC6以上の方が第6の閾値未満よりも制限速度Vmaxの変化を小さく設定している。
充電時は、バックアップバッテリ11のSOCが高くなるに従って制限速度Vmaxが高くなるように設定している。そして、SOCの第6の閾値SOC6、第4の閾値SOC4、第3の閾値SOC3を境にして、制限速度Vmaxの変化の大きさを変えている。
第6の閾値SOC6未満における制限速度Vmaxについては、放電時と同じに設定している。
バックアップバッテリ11のSOCが第6の閾値SOC6以上で第4の閾値SOC4未満の領域では、制限速度Vmaxはクリープ速度Vcで一定であり(Vmax=Vc)、これは放電時における同じSOC領域の制限速度Vmaxよりも低い。
バックアップバッテリ11のSOCが第4の閾値SOC4に達すると制限速度VmaxをVmax5に設定する(Vmax=Vmax5)。このときの制限速度Vmax5も、放電時における第4の閾値SOC4での制限速度Vmax3よりも低い。
バックアップバッテリ11のSOCが第4の閾値SOC4を越えると、バックアップバッテリ11のSOCが高くなるに従って制限速度Vmaxが徐々に高くなるように設定している。
そして、第3の閾値SOC3において制限速度VmaxをVmax4に設定し(Vmax=Vmax4)、第3の閾値SOC3以上と未満では、第3の閾値SOC3以上の方が第3の閾値SOC3未満よりも制限速度Vmaxの変化を大きく設定している。
そして、バックアップバッテリ11のSOCが第1の閾値SOC1まで回復すると、速度制限が解除される。
したがって、第4の閾値SOC4以上のSOC領域における制限速度Vmaxも、放電時における同じSOC領域の制限速度Vmaxよりも低い。
このように、バックアップバッテリ11の充電時の制限速度Vmaxが放電時の制限速度Vmaxよりも低いヒステリシスを設けたことにより、走行時の操舵制御に必要な電気エネルギを十分に確保してから速度制限を緩和していくことができる。
また、前記ヒステリシスを設けたので、充電から放電に切り替わったときに操舵による電力使用でのバックアップバッテリ11のSOC低下により、速度制限に起因した速度変化が生じないようにすることができる。
この実施例においては、発電機1が正常なときにはメイン電源電圧Vmainの大きさに関わらず速度制限を実行しない。
また、発電機1に故障が発生しても、メイン電源電圧Vmainが第1の閾値Vmain1を越えているときには正常時のメイン電源電圧Vmainの電圧範囲であるので、速度制限を実行しない。
そして、メイン電源電圧Vmainが第1の閾値Vmain1以下になると速度制限を実行する。速度制限は、エンジンの自動燃料噴射制御における噴射量制限や、自動制動制御による制動によって実現することができる。
なお、以下の説明において、メイン電源電圧Vmainの閾値Vmain1〜Vmain5の大小関係は、Vmain1>Vmain2>Vmain3>Vmain4>Vmain5とし、制限速度Vc、Vmax11〜Vmax14の大小関係は、Vc<Vmax14<Vmax13<Vmax12<Vmax11とする。
第2の閾値Vmain2において制限速度VmaxはVmax12に設定され(Vmax=Vmax12)、第2の閾値Vmain2以上と未満では、第2の閾値Vmain2以上の方が第2の閾値Vmain2未満よりも制限速度Vmaxの変化を小さく設定している。
第3の閾値Vmain3において制限速度VmaxはVmax13に設定され(Vmax=Vmax13)、第3の閾値Vmain3以上と未満では、第3の閾値Vmain3以上の方が第3の閾値Vmain3未満よりも制限速度Vmaxの変化を大きく設定している。
第4の閾値Vmain4において制限速度VmaxはVmax14に設定され(Vmax=Vmax14)、第4の閾値Vmain4以上と未満では、第4の閾値Vmain4以上の方が第4の閾値Vmain4未満よりも制限速度Vmaxの変化を大きく設定している。
第5の閾値Vmain5において制限速度Vmaxはクリープ速度Vcに設定され(Vmax=Vc)、第5の閾値Vmain5以上と未満では、第5の閾値Vmain5以上の方が第5の閾値Vmain5未満よりも制限速度Vmaxの変化を小さく設定している。
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例は、サブ電源をSBWのサブ電源として説明したが、この発明はSBW以外の他の装置(例えば、ブレーキ・バイ・ワイヤ等)のサブ電源にも適用可能である。
また、サブ電源はリチウムイオンバッテリに限るものではなく、ニッケル水素バッテリなどであってもよい。
また、図2、図3に示す制限速度マップは一例であって、これに限るものではなく、種々のパターンに変更可能である。
11 バックアップバッテリ(サブ電源)
20 メイン電源
Claims (4)
- 通常時使用されるメイン電源と、必要時のみ使用されるサブ電源とを備え、メイン電源の状態に関わらず、サブ電源の状態に応じて車両の速度を制限することを特徴とする車両用電源装置。
- 前記サブ電源の残容量が同じ場合では、前記残容量が上昇しているときの制限速度の方が、前記残容量が下降しているときの制限速度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の車両用電源装置。
- 高速走行時には前記サブ電源の充電量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源装置。
- 通常時使用されるメイン電源と、必要時のみ使用されるサブ電源とを備え、前記メイン電源は発電機を含んで構成され、前記発電機の正常時にはメイン電源の状態に関わらず車両の速度に制限を加えず、前記発電機の故障時にはメイン電源の電圧に応じて車両の速度を制限することを特徴とする車両用電源装置。
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