JP2013062980A

JP2013062980A - 電子制御装置及び車両制御システム

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Publication number: JP2013062980A
Application number: JP2011200757A
Authority: JP
Inventors: Taku Yoshikawa; 卓吉川; Daisuke Hoshi; 大輔保志; Shinichi Daiho; 慎一大保; Yuichi Kawabata; 雄一河端
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: US20130066519A1; CN102991367B; US9043081B2; JP5847506B2; CN102991367A

Abstract

【課題】スリープ状態への移行機能を有する処理部を速やかにスリープ状態に移行させて省電力効果の向上を図る。
【解決手段】スリープ状態への移行機能を有する処理部を備えた電子制御装置において、前記処理部は、１つ或いは複数の起動要因の発生状況に応じて前記スリープ状態から起動する一方、システム電源電圧に応じて前記スリープ状態へ移行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子制御装置及び車両制御システムに関する。

下記特許文献１には、電気自動車の制御装置に内蔵されたマイクロコンピュータを、複数の起動要因の発生状況に応じて起動させたり、或いはスリープ状態とする技術が開示されている。具体的には、マイクロコンピュータは、スリープ状態中に割込み信号の入力を受けた後、一定時間が経過するまでにイグニションスイッチのオン、或いは充電器による充電開始が検知されれば起動し、これらが検知されなければスリープ状態を維持する。

特開２００１−１０３６１５号公報

上記従来技術のように、複数の起動要因の発生状況に応じて、マイクロコンピュータ（或いはＣＰＵ）を起動させたり、或いはスリープ状態とする場合、それぞれの起動要因に対して起動するか或いはスリープ状態とするかを判断するための処理が複雑化するため、スリープ状態に移行するタイミングが遅くなり、省電力効果が低下する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、マイクロコンピュータ或いはＣＰＵ等のスリープ状態への移行機能を有する処理部を速やかにスリープ状態に移行させて省電力効果の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、電子制御装置に係る第１の解決手段として、スリープ状態への移行機能を有する処理部を備えた電子制御装置において、前記処理部は、１つ或いは複数の起動要因の発生状況に応じて前記スリープ状態から起動する一方、システム電源電圧に応じて前記スリープ状態へ移行することを特徴とする。

また、本発明では、電子制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記システム電源電圧が閾値以下となったか否かの判定結果を示す信号を出力する電源監視部を備え、前記処理部は、前記電源監視部の出力信号に基づいて前記システム電源電圧が閾値以下となったことを検知した場合に、前記スリープ状態へ移行することを特徴とする。

また、本発明では、電子制御装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記処理部は、一定周期で前記電源監視部の出力信号をサンプリングし、前記システム電源電圧が閾値以下となったことを検知した回数が規定値に達した場合に、前記スリープ状態へ移行することを特徴とする。

一方、本発明では、車両制御システムに係る第１の解決手段として、モータを動力源とする車両に搭載される車両制御システムにおいて、前記モータの駆動用の高圧バッテリと、前記高圧バッテリの接続先を切り替える接続先切替器と、前記接続先切替器を制御して前記高圧バッテリの接続先を切り替えることにより、前記高圧バッテリの充放電制御を行う上述のいずれかの電子制御装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の起動要因の発生状況に拘らず、スリープ状態への移行機能を有する処理部を速やかにスリープ状態に移行させることができるので、省電力効果の向上を図ることが可能となる。

本実施形態に係る車両制御システムＡの概略構成図である。本実施形態に係るバッテリＥＣＵ９の詳細構成図である。バッテリＥＣＵ９に内蔵されたＣＰＵ９ｍの動作タイミングチャート（ａ）と、スリープ移行判断処理を表すフローチャート（ｂ）である。本実施形態に係る車両制御システムＡの変形例である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る車両制御システムＡの概略構成図である。本車両制御システムＡは、例えば電気自動車またはプラグインハイブリッド車等のモータを動力源とする車両に搭載されて、主に高圧バッテリの充放電制御及びモータ制御を行うものであり、高圧バッテリ１、低圧バッテリ２、電源リレー３、バッテリチャージャ４、ジャンクションボックス５、インバータ６、モータ７、モータＥＣＵ(Electric Control Unit)８及びバッテリＥＣＵ９から構成されている。

高圧バッテリ１は、直列接続された複数の電池セル（例えば、リチウムイオン電池セルやニッケル水素電池セル等）で構成され、例えば数百ボルトの高圧直流電圧を出力するモータ駆動用のバッテリである。この高圧バッテリ１の両端子（正極端子及び負極端子）は、ジャンクションボックス５に接続されている。

低圧バッテリ２は、モータＥＣＵ８及びバッテリＥＣＵ９にシステム電源電圧Ｖｓ（例えば１２ボルト）を供給するために設けられたバッテリである。この低圧バッテリ２の正極端子は、バッテリＥＣＵ９の電源端子９ａに直接接続されていると共に、電源リレー３を介してモータＥＣＵ８の電源端子８ａに接続されている。なお、低圧バッテリ２の負極端子は車体にアースされている。

電源リレー３は、バッテリＥＣＵ９による制御の下、低圧バッテリ２の正極端子とモータＥＣＵ８の電源端子８ａとの接続経路を導通状態或いは切断状態とするものであり、コイル３ａ、第１接点３ｂ、第２接点３ｃ及び可動接点３ｄを備えている。

コイル３ａの一端は低圧バッテリ２の正極端子に接続され、コイル３ａの他端はバッテリＥＣＵ９のリレー接続端子９ｂに接続されている。第１接点３ｂは、コイル３ａの一端、つまり低圧バッテリ２の正極端子に接続されている。第２接点３ｃは、バッテリＥＣＵ９のモニタ端子９ｃ及びモータＥＣＵ８の電源端子８ａに接続されている。可動接点３ｄは、通常、第１接点３ａ及び第２接点３ｃから離れた位置に待機しているが、コイル３ａに電流が流れた時に生じる電磁力によって第１接点３ａ及び第２接点３ｃに引き寄せられて接触し、第１接点３ａ及び第２接点３ｃを導通状態にする。

バッテリチャージャ４は、高圧バッテリ１の充電時に、車両外部に設置された交流電源Ｂに接続される充電回路であり、バッテリＥＣＵ９による制御の下、交流電源Ｂから供給される交流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換してジャンクションボックス５に出力する。ジャンクションボックス５（接続先切替器）は、バッテリＥＣＵ９による制御の下、高圧バッテリ１の両端子の接続先を、充電時にはバッテリチャージャ４の両出力端子に切替え、放電時（モータ７の駆動時）にはインバータ６の両入力端子に切替える。

インバータ６は、モータＥＣＵ８から入力されるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号に応じてスイッチング動作を行うことにより、高圧バッテリ１からジャンクションボックス５を介して入力される高圧直流電圧を、所定周波数の交流電圧に変換してモータ７に出力する。モータ７は、車両の動力源として用いられる例えば三相ブラシレスモータであり、インバータ６から供給される交流電圧に応じて回転する。

モータＥＣＵ８は、バッテリＥＣＵ９と通信可能に接続されており、バッテリＥＣＵ９からモータ７の駆動要求を受けた時（高圧バッテリ１の接続先がインバータ６に切替わった時）に、インバータ６に供給すべきＰＷＭ信号を生成する。なお、このモータＥＣＵ８は、上位ＥＣＵ（図示省略）とも通信可能に接続されており、上位ＥＣＵから送信される運転情報（例えばアクセルの踏込み量等）に応じてＰＷＭ信号のデューティ比及び周波数を変化させることにより、モータ７の回転状態を制御する。

バッテリＥＣＵ９は、高圧バッテリ１の充放電制御を行う電子制御装置であり、ジャンクションボックス５を制御して、高圧バッテリ１の接続先を、充電時にはバッテリチャージャ４に、放電時にはインバータ６に切替える。このバッテリＥＣＵ９は、高圧バッテリ１の充電時には、高圧バッテリ１の電圧状態を監視しながらバッテリチャージャ４を制御することで、高圧バッテリ１が適正な電圧値まで充電されるようにする。

また、このバッテリＥＣＵ９は、高圧バッテリ１の接続先がインバータ６に切替わった時に、モータＥＣＵ８に対してモータ７の駆動要求を送信する機能、及び電源リレー３のオン／オフ制御を行うことで、モータＥＣＵ８へのシステム電源電圧Ｖｓ（低圧バッテリ２の出力電圧）の供給／停止を切替える機能も有している。

図２は、バッテリＥＣＵ９の詳細構成図である。この図２に示すように、バッテリＥＣＵ９は、上述した低圧バッテリ２に接続された電源端子９ａ、電源リレー３のコイル３ａに接続されたリレー接続端子９ｂ、及び電源リレー３の第２接点３ｃに接続されたモニタ端子９ｃに加えて、第１割込み端子９ｄ、第２割込み端子９ｅ、第３割込み端子９ｆ、第４割込み端子９ｇ、レギュレータ９ｈ、割込みＩ／Ｆ回路９ｉ、ディレイＩ／Ｆ回路９ｊ、電源監視回路９ｋ及びＣＰＵ９ｍを備えている。

第１割込み端子９ｄは、車両の所定位置に設置されたイグニションスイッチ（図示省略）と接続されており、イグニションスイッチのオン／オフ状態を示す信号を第１割込み信号ＩＧ−ＳＷとして割込みＩ／Ｆ回路９ｉへ伝送するための外部入力端子である。
第２割込み端子９ｅは、車両の所定位置に設置された通信装置（図示省略）と接続されており、ユーザが保有するキー或いは携帯端末等からバッテリＥＣＵ９（詳細にはＣＰＵ９ｍ）の起動指示を受信したことを示す信号を第２割込み信号ＷＵＭＢとして割込みＩ／Ｆ回路９ｉへ伝送するための外部入力端子である。

第３割込み端子９ｆは、車両の所定位置に設置された急速充電スイッチ（図示省略）と接続されており、急速充電スイッチのオン／オフ状態を示す信号を第３割込み信号ＱＣＰＬとして割込みＩ／Ｆ回路９ｉへ伝送するための外部入力端子である。
第４割込み端子９ｇは、車両の所定位置に設置された通常充電スイッチ（図示省略）と接続されており、通常充電スイッチのオン／オフ状態を示す信号を第４割込み信号ＣＰＬとして割込みＩ／Ｆ回路９ｉへ伝送するための外部入力端子である。

レギュレータ９ｈは、電源端子９ａを介して入力されるシステム電源電圧Ｖｓ（低圧バッテリ２の出力電圧）から、バッテリＥＣＵ９内の各電子部品で使用する内部電源電圧Ｖｃｃ（例えば５ボルト）を生成する定電圧電源回路である。このレギュレータ９ｈによって生成された内部電源電圧Ｖｃｃは、電源ラインを介して割込みＩ／Ｆ回路９ｉ、ディレイＩ／Ｆ回路９ｊ、電源監視回路９ｋ及びＣＰＵ９ｍに供給される。

割込みＩ／Ｆ回路９ｉは、外部から入力される、各割込み信号ＩＧ−ＳＷ、ＷＵＭＢ、ＱＣＰＬ及びＣＰＬを、各割込み端子９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇから取り込んでＣＰＵ９ｍに出力する。ディレイＩ／Ｆ回路９ｊは、ＣＰＵ９ｍによる制御に応じて、通常は電気的に浮いた状態のリレー接続端子９ｂをグランドに接続させる。

つまり、リレー接続端子９ｂが浮いた状態では電源リレー３のコイル３ａに電流が流れないので、電源リレー３はオフのままであるが、リレー接続端子９ｂがグランドに接続されると、コイル３ａに電流が流れて、電源リレー３はオンに切替わる。電源リレー３がオンに切替わると、システム電源電圧ＶｓがモータＥＣＵ８に供給される（図１参照）と共に、バッテリＥＣＵ９のモニタ端子９ｃにも供給される。

電源監視回路９ｋ（電源監視部）は、モニタ端子９ｃを介して入力されるシステム電源電圧Ｖｓが閾値以下（例えば６ボルト以下）となったか否かを判定し、その判定結果を示す信号をＣＰＵ９ｍへ出力する。具体的には、この電源監視回路９ｋは、システム電源電圧Ｖｓが閾値より大きい場合、ハイレベル信号をＣＰＵ９ｍへ出力し、システム電源電圧Ｖｓが閾値以下となった場合、ローレベル信号をＣＰＵ９ｍへ出力する。なお、このような機能を有する電源監視回路９ｋは、コンパレータによって容易に実現できる。

ＣＰＵ９ｍ（処理部）は、内蔵メモリに記憶された制御プログラムに従って、高圧バッテリ１の充放電制御に必要な処理を実行する中央演算処理装置である。つまり、このＣＰＵ９ｍが、電源リレー３のオン／オフ制御、バッテリチャージャ４の制御、ジャンクションボックス５の制御、及びモータＥＣＵ８に対するモータ７の駆動要求の送信を行う。

また、このＣＰＵ９ｍは、スリープ状態への移行機能を有しており、割込みＩ／Ｆ回路９ｉから入力される各割込み信号ＩＧ−ＳＷ、ＷＵＭＢ、ＱＣＰＬ及びＣＰＬを起動要因として取り込み、これらの起動要因の発生状況（各割込み信号の状態）に応じてスリープ状態から起動する一方、システム電源電圧Ｖｓに応じて上記スリープ状態へ移行する。

以下では、図３を参照しながら、ＣＰＵ９ｍのスリープ状態からの起動動作及びスリープ状態への移行動作について詳細に説明する。
まず、ＣＰＵ９ｍがスリープ状態にあると想定する。ＣＰＵ９ｍは、スリープ状態中において、割込みＩ／Ｆ回路９ｉから入力される各割込み信号ＩＧ−ＳＷ、ＷＵＭＢ、ＱＣＰＬ及びＣＰＬを起動要因として取り込み、これらの起動要因の発生状況（各割込み信号の状態）を監視する。

ここで、ＣＰＵ９ｍは、各割込み信号ＩＧ−ＳＷ、ＷＵＭＢ、ＱＣＰＬ及びＣＰＬの少なくとも１つがハイレベルに変化したことを検知した場合に、起動要因が発生したと判断してスリープ状態から起動（復帰）する。つまり、ＣＰＵ９ｍは、イグニションスイッチがオンになったこと、ユーザが保有するキー或いは携帯端末等からバッテリＥＣＵ９の起動指示を受信したこと、急速充電スイッチがオンになったこと、或いは通常充電スイッチがオンになったことをトリガとして、スリープ状態から起動する。

例えば、図３（ａ）のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ９ｍがスリープ状態にある途中で、時刻ｔ１に第１割込み信号ＩＧ−ＳＷがハイレベルに変化した（イグニションスイッチがオンになった）と仮定する。ＣＰＵ９ｍは、スリープ状態中、一定の時間間隔で各割込み信号ＩＧ−ＳＷ、ＷＵＭＢ、ＱＣＰＬ、ＣＰＬの状態（レベル）を読み込み、ハイレベルに変化した割込み信号の有無を監視する。

ＣＰＵ９ｍは、図３（ａ）に示す時刻ｔ２のタイミングで第１割込み信号ＩＧ−ＳＷがハイレベルに変化したことを検知すると、起動要因が発生したと判断してスリープ状態から起動し、ディレイＩ／Ｆ回路９ｊを介して電源リレー３をオンに切り替える。これにより、システム電源電圧Ｖｓが低圧バッテリ２からモータＥＣＵ８に供給され、モータＥＣＵ８も動作可能状態となる。

ＣＰＵ９ｍは、このようにスリープ状態から起動し、電源リレー３をオンに切り替えた後、内蔵メモリに記憶された制御プログラムに従って、高圧バッテリ１の充放電制御に必要な処理を実行する。例えば、ＣＰＵ９ｍは、上位制御装置からモータ７への電力供給を指示された場合には、ジャンクションボックス５を制御して高圧バッテリ１の接続先をインバータ６に切り替えると共に、モータＥＣＵ８に対してモータ７の駆動要求を行う。

また、ＣＰＵ９ｍは、例えば起動要因が急速充電スイッチのオン（ＱＣＰＬのレベル変化）、或いは通常充電スイッチのオン（ＣＰＬのレベル変化）であった場合には、ジャンクションボックス５を制御して高圧バッテリ１の接続先をバッテリチャージャ４に切り替えると共に、高圧バッテリ１の電圧状態を監視しながらバッテリチャージャ４を制御することで、高圧バッテリ１が適正な電圧値まで充電されるようにする。

ところで、電源リレー３がオンになると、電源監視回路９ｋにシステム電源電圧Ｖｓが入力されるため、電源監視回路９ｋからＣＰＵ９ｍへハイレベル信号が出力される（図３（ａ）中の時刻ｔ３参照）。また、電源リレー３がオフになってシステム電源電圧Ｖｓが閾値以下（例えば６ボルト以下）となると、電源監視回路９ｋからＣＰＵ９ｍへローレベル信号が出力される（図３（ａ）中の時刻ｔ４参照）。

ＣＰＵ９ｍは、起動要因の発生を検知してスリープ状態から起動した後、一定周期（例えば１０ｍｓ周期）で電源監視回路９ｋの出力信号をサンプリングし、システム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した回数（電源監視回路９ｋの出力信号がローレベルであることを検知した回数）が規定値に達した場合に、スリープ状態へ移行する。規定値を設定している理由として、例えば、瞬時の電圧変動による電圧降下か、電源電圧の低下か判別する上で、規定値を設定している。

具体的には、ＣＰＵ９ｍは、起動要因の発生を検知してスリープ状態から起動した後、図３（ｂ）のフローチャートに示すスリープ移行判断処理を一定周期（例えば１０ｍｓ周期）で繰り返し実行する。この図３（ｂ）に示すように、ＣＰＵ９ｍは、今回のスリープ移行判断処理の実行開始時において、まず、電源監視回路９ｋの出力信号をサンプリングし（ステップＳ１）、システム電源電圧Ｖｓが閾値以下か否か、つまり電源監視回路９ｋの出力信号がローレベルか否かを判定する（ステップＳ２）。

ＣＰＵ９ｍは、上記ステップＳ２にて「Ｎｏ」と判定した場合（電源監視回路９ｋの出力信号がハイレベルの場合）、電源監視カウンターの値を規定値（例えば「５」）にセットして今回のスリープ移行判断処理を終了する（ステップＳ３）。一方、ＣＰＵ９ｍは、上記ステップＳ２にて「Ｙｅｓ」と判定した場合（電源監視回路９ｋの出力信号がローレベルの場合）、電源監視カウンターの値が「０」か否か、つまりシステム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した回数（電源監視回路９ｋの出力信号がローレベルであることを検知した回数）が規定値（例えば５回）に達したか否かを判定する（ステップＳ４）。

ＣＰＵ９ｍは、上記ステップＳ４にて「Ｎｏ」の場合、つまりシステム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した回数が規定値に達していない場合、電源監視カウンターを減算し（電源監視カウンターから「１」を減算して得られる値を新たな電源監視カウンターの値とする）、今回のスリープ移行判断処理を終了する（ステップＳ５）。

一方、ＣＰＵ９ｍは、上記ステップＳ４にて「Ｙｅｓ」の場合、つまりシステム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した回数が規定値に達した場合、スリープ状態に移行して今回のスリープ移行判断処理を終了する（ステップＳ６）。なお、ＣＰＵ９ｍは、スリープ状態に移行すると図３（ｂ）に示すスリープ移行判断処理の実行を停止し、上記のような起動要因の発生状況（各割込み信号の状態）を監視する処理のみを行う。

以上のように、本実施形態によれば、複数の起動要因の発生状況に拘らず、スリープ状態への移行機能を有するＣＰＵ９ｍを速やかにスリープ状態に移行させることができるので、省電力効果の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、本発明に係る電子制御装置として、高圧バッテリ１の充放電制御を行うバッテリＥＣＵ９を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、スリープ状態への移行機能を有する処理部を備えた電子制御装置に広く適用することができる。また、スリープ状態への移行機能を有する処理部はＣＰＵ９ｍに限らず、マイクロコンピュータ等の他のプロセッサでも良い。

（２）上記実施形態では、ＣＰＵ９ｍが一定周期で電源監視回路９ｋの出力信号をサンプリングし、システム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した回数が規定値に達した場合にスリープ状態へ移行する場合を例示したが、システム電源電圧Ｖｓが閾値以下となったことを検知した時点（電源監視回路９ｋの出力信号がハイレベルからローレベルに変化した時点）でスリープ状態へ移行するようにしても良い。

（３）上記実施形態では、電気自動車またはプラグインハイブリッド車等の外部から高圧バッテリ１の充電が可能な車両に搭載される車両制御システムＡを例示したが、本発明はこれに限定されず、ハイブリッド車など、エンジンとモータを動力源とし、外部からの高圧バッテリ１の充電が不可能な車両に搭載される車両制御システムにも適用できる。

図４は、ハイブリッド車に搭載される車両制御システムＡ１の一例を示す構成概略図である。図４において、車両制御システムＡと同じ構成要素には同一符号を付している。この図４に示すように、車両制御システムＡ１は、モータ７とエンジン１０が同一軸にて連結され、両方が車輪１１の動力源として使用されるパラレル方式を採用したハイブリッドシステムである。なお、パラレル方式以外のハイブリッドシステムとしても良い。

エンジン１０は、エンジンＥＣＵ１２によって燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング等が制御される。このエンジンＥＣＵ１２と、モータＥＣＵ８及びバッテリＥＣＵ９は通信可能に接続されており、互いに情報を共有しながら、モータ７とエンジン１０の協調制御による車両の走行を実現している。なお、エンジンＥＣＵ１２の電源端子１２ａは、モータＥＣＵ８と同様、電源リレー３を介して低圧バッテリ２に接続されている。

Ａ・車両制御システム、１・高圧バッテリ、２・低圧バッテリ、３・電源リレー、４・バッテリチャージャ、５・ジャンクションボックス、６・インバータ、７・モータ、８・モータＥＣＵ、９・バッテリＥＣＵ（電子制御装置）、９ｈ・レギュレータ、９ｉ・割込みＩ／Ｆ回路、９ｊ・ディレイＩ／Ｆ回路、９ｋ・電源監視回路（電源監視部）、９ｍ・ＣＰＵ（処理部）

Claims

スリープ状態への移行機能を有する処理部を備えた電子制御装置において、
前記処理部は、１つ或いは複数の起動要因の発生状況に応じて前記スリープ状態から起動する一方、システム電源電圧に応じて前記スリープ状態へ移行することを特徴とする電子制御装置。
前記システム電源電圧が閾値以下となったか否かの判定結果を示す信号を出力する電源監視部を備え、
前記処理部は、前記電源監視部の出力信号に基づいて前記システム電源電圧が閾値以下となったことを検知した場合に、前記スリープ状態へ移行することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
前記処理部は、一定周期で前記電源監視部の出力信号をサンプリングし、前記システム電源電圧が閾値以下となったことを検知した回数が規定値に達した場合に、前記スリープ状態へ移行することを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
モータを動力源とする車両に搭載される車両制御システムにおいて、
前記モータの駆動用の高圧バッテリと、
前記高圧バッテリの接続先を切り替える接続先切替器と、
前記接続先切替器を制御して前記高圧バッテリの接続先を切り替えることにより、前記高圧バッテリの充放電制御を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置と、
を備えることを特徴とする車両制御システム。