JP2017225226A

JP2017225226A - 車両制御装置

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Publication number: JP2017225226A
Application number: JP2016117985A
Authority: JP
Inventors: 陽一泉; Yoichi Izumi; 村上　司; Tsukasa Murakami; 司村上
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-14
Also published as: JP6774228B2

Abstract

【課題】車両の安全性を高める。【解決手段】車両制御装置１００は、第１電池１１２と、第１電池から電力の供給を受け車両１を駆動する駆動モータ１１０と、第１電池から駆動モータへの電力の供給路において電力を平滑化するコンデンサ１１６と、第１電池を監視する電力制御ユニット１２２と、車両において故障が生じると、電力制御ユニットに、コンデンサに蓄積された電力を供給するとともに、故障を示す故障情報を送信する故障対応ユニット１２６と、を備え、電力制御ユニットは、コンデンサに蓄積された電力の供給を受けて、故障情報を記憶する。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動モータと、駆動モータに電力を供給する電池とを搭載した車両において故障処理を行う車両制御装置に関する。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）では、駆動源として駆動モータが設けられ、その駆動モータを動作させるための電池が搭載されている。このような車両用の電池としては、１００Ｖ以上といったように高電圧のものが用いられるので、衝突等により車両が故障した場合、電池や、電池からの電力の供給路の安全性に配慮する必要がある。

例えば、車両の衝突を検知する技術として、衝突時にコンデンサを充電し、そのコンデンサの電圧が衝突履歴として残る技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００２−３４７５４１号公報

電池によって駆動モータを動作させる仕様の車両では、駆動モータへの電力の供給路に平滑化用のコンデンサが設けられる。このようなコンデンサに蓄積された電力の電圧は、電池の電圧に伴って高くなる。車両の故障時にこのようなコンデンサの電荷が残っていると安全性上の問題が生じ得る。そこで、当該車両に、故障時にコンデンサの電力を消費させる機能を設ける場合がある。しかし、衝突等により、かかる電力消費部への電力の供給自体が絶たれてしまうと、やはり、コンデンサの電荷が残ることとなる。

また、車両では、再始動時の安全性を確保すべく、衝突等による故障情報を電力制御ユニットに記憶させている。しかし、衝突等により、かかる電力制御ユニットへの電力の供給が絶たれると、故障情報を適切に記憶することができず、再始動時の安全性を確保できないおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑み、車両の安全性を高めることが可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の車両制御装置は、第１電池と、第１電池から電力の供給を受け車両を駆動する駆動モータと、第１電池から駆動モータへの電力の供給路において電力を平滑化するコンデンサと、第１電池を監視する電力制御ユニットと、車両において故障が生じると、電力制御ユニットに、コンデンサに蓄積された電力を供給するとともに、故障を示す故障情報を送信する故障対応ユニットと、を備え、電力制御ユニットは、コンデンサに蓄積された電力の供給を受けて、故障情報を記憶する。

コンデンサに蓄積された電力を消費させる電力消費部を備え、電力消費部および電力制御ユニットは、第１電池と別体の第２電池から電力の供給を受けて動作し、故障対応ユニットは、少なくとも第２電池の故障時に、コンデンサに蓄積された電力を供給するとともに、故障情報を送信してもよい。

本発明によると、車両の安全性を高めることが可能となる。

車両制御装置の構成を説明する機能ブロック図である。車両の衝突時の処理の流れを示したフローチャートである。車両の衝突時のタイミングチャートである。車両の衝突時のタイミングチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（車両制御装置１００）
図１は、車両制御装置１００の構成を説明する機能ブロック図である。ここでは、車両１の駆動源として、駆動モータ（例えば同期電動機）１１０が設けられた電気自動車（ＥＶ）を挙げて説明する。なお、図１では、電力の流れを実線の矢印で、通信の流れを破線の矢印で示している。また、車両制御装置１００は、駆動モータ１１０の他、第１電池１１２、継電器１１４、コンデンサ１１６、駆動回路１１８、エアバッグ制御ユニット１２０、電力制御ユニット１２２、第２電池１２４、故障対応ユニット１２６を含んで構成される。

第１電池１１２は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、電圧が１００Ｖ以上となるＤＣ（直流）電力を蓄積し、蓄積した電力を駆動モータ１１０等に供給する。

継電器（リレー）１１４は、第１電池１１２から駆動モータ１１０への電力の供給路に設けられ、第１電池１１２から駆動モータ１１０へ電力を供給する供給状態と、第１電池１１２から駆動モータ１１０への電力の供給を遮断する遮断状態とを切り換える。なお、継電器１１４は、後述する第２電池１２４から電力の供給を受けて動作するが、第２電池１２４からの電力の供給が途絶えた場合、安全性の観点から遮断状態となるように構成されている。

コンデンサ１１６は、第１電池１１２から駆動モータ１１０への電力の供給路のうち継電器１１４の下流に設けられ、第１電池１１２から駆動モータ１１０へ供給される電力を平滑化する。なお、ここでは、コンデンサ１１６と駆動回路１１８とを別体として説明するが、コンデンサ１１６が駆動回路１１８内に設けられるとしてもよい。

駆動回路１１８は、インバータ等で構成され、第１電池１１２から供給されたＤＣ電力を三相交流電力に変換し、駆動モータ１１０に伝達する。また、駆動回路１１８は、その出力を変化させることで、駆動モータ１１０を回転制御する。

また、駆動回路１１８には、第２電池１２４が正常な状態で継電器１１４が遮断状態となった場合に、コンデンサ１１６に蓄積された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａによって１２Ｖに変換し、第２電池１２４に蓄積することで、コンデンサ１１６に蓄積された電力を消費させる電力消費部（機能モジュール）１１８ｂが設けられている。かかる構成により、衝突等により車両１が故障した場合であっても、コンデンサ１１６の電荷が放電されるので、修理や再始動時の安全性を高めることができる。

エアバッグ制御ユニット１２０は、加速度センサ等の検出結果に応じて車両１の衝突を検知してエアバッグモジュール１２０ａを展開するとともに、電力制御ユニット１２２に、衝突したことを示す故障情報を送信する。なお、エアバッグ制御ユニット１２０は、それ自体で独立した電源を有し、他の故障の影響を受けることなく、エアバッグモジュール１２０ａを展開できる。

電力制御ユニット１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、第１電池１１２の電圧を監視し（検出し）、その電圧や他の要求に応じて継電器１１４を供給状態と遮断状態との間で切り換える。

また、電力制御ユニット１２２は、他の機器と通信を確立しており、車両１において故障が生じると、他の機器から故障を示す故障情報を受信し、受信した故障情報を記憶する。例えば、エアバッグ制御ユニット１２０から通信を介して故障情報を受信すると、これに応じて継電器１１４を遮断状態に切り換えるとともに、当該故障情報を所定の記憶部に記憶する。記憶された故障情報は、車両１の再始動時に参照され、その内容によっては安全性が確保されるまで継電器１１４の遮断状態が維持される。

第２電池１２４は、鉛蓄電池等の二次電池で構成され、１２ＶのＤＣ電力を蓄積し、蓄積した電力を、継電器１１４、駆動回路１１８（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａおよび電力消費部１１８ｂを含む）、エアバッグ制御ユニット１２０、電力制御ユニット１２２等に供給する。

かかる第２電池１２４は、車両１の前方に配置される。したがって、車両１が前進中に衝突した場合、第２電池１２４が利用不能に陥り、第２電池１２４からの電力が途切れるおそれがある。仮に、第２電池１２４からの電力が途切れると、上記の継電器１１４、駆動回路１１８、エアバッグ制御ユニット１２０、電力制御ユニット１２２の動作を維持できなくなる。このような場合、以下の二つの問題が生じる。

一つ目は、コンデンサ１１６に蓄積された電荷の問題である。コンデンサ１１６は、第１電池１１２同様、高電圧の電力が蓄積される。したがって、上述したように、車両１の故障時には、本来、駆動回路１１８の電力消費部１１８ｂが、コンデンサ１１６に蓄積された電力を消費させることで安全性を確保している。しかし、衝突等により、第２電池１２４が利用不能になると、電力消費部１１８ｂやＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａへの電力供給が途切れ、コンデンサ１１６に蓄積された電荷が放電されず、安全性が確保できないおそれがある。なお、第２電池１２４が利用不能になると継電器１１４は遮断状態となるので第１電池１１２との通電は解除される。

二つ目は、故障情報の問題である。電力制御ユニット１２２は、車両１において故障が生じると、他の機器、例えば、エアバッグ制御ユニット１２０から故障情報を受信し、故障情報を記憶する。しかし、衝突等により、第２電池１２４が利用不能になると、エアバッグ制御ユニット１２０や電力制御ユニット１２２への電力供給が途切れ、故障情報の記憶が完了していない間に通信が途絶える等、故障情報を適切に記憶することができない場合がある。そうすると、故障が生じているにも拘わらず、故障情報が残らないので、再始動時に、故障している可能性がある第１電池１１２がそのまま用いられてしまい、安全性を確保できないおそれがある。なお、故障情報が残らない場合、故障している可能性が高い第２電池１２４もそのまま用いられてしまうが、第１電池１１２に比べその重要性は低い。

そこで、第２電池１２４が利用できない状態を想定して故障対応ユニット１２６を設けている。故障対応ユニット１２６は、車両１において故障が生じると、電力制御ユニット１２２に、コンデンサ１１６に蓄積されていた電力を供給するとともに、第２電池１２４が故障していることを示す故障情報を送信する。

具体的に、故障対応ユニット１２６は、第２電池１２４ではなく、コンデンサ１１６から電力の供給を受けて動作する。したがって、上記のように、第２電池１２４が利用不能になり、電力消費部１１８ｂやＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａへの電力供給が途切れ、コンデンサ１１６に蓄積された電荷が放電されない場合、故障対応ユニット１２６は、そのコンデンサ１１６の電力で動作を維持できる。

また、通常、電力制御ユニット１２２とエアバッグ制御ユニット１２０との間同様、電力制御ユニット１２２と故障対応ユニット１２６との間も通信が確立されている。かかる通信においては、各種指令処理がファイナライズ（終了処理）によって完了する。しかし、第２電池１２４が利用不能に陥ると、電力制御ユニット１２２との通信が途切れ、ファイナライズされることなく通信が遮断される。したがって、故障対応ユニット１２６では、このようにファイナライズされることなく通信が遮断されると、第２電池１２４が故障したと判断し、コンデンサ１１６の電力を１２Ｖの電力に変換して電力制御ユニット１２２に供給する。

こうすることで、電力制御ユニット１２２および故障対応ユニット１２６でコンデンサ１１６に蓄積された電力を消費させることが可能となり、修理や再始動時の安全性を確保することができる。

また、電力制御ユニット１２２が故障対応ユニット１２６を通じてコンデンサ１１６から電力の供給を受けている間に、故障対応ユニット１２６は、電力制御ユニット１２２との通信を確立し、電力制御ユニット１２２に第２電池１２４が故障していることを示す故障情報を送信する。そして、電力制御ユニット１２２は、かかる故障情報を記憶する。

こうすることで、第２電池１２４の故障情報を電力制御ユニット１２２に残すことができるので、車両１の再始動時に、故障している可能性がある第１電池１１２（第２電池１２４）がそのまま用いられることはなく、安全性を確保することができる。

なお、ここでは、衝突等によって第２電池１２４が利用不能に陥った場合を説明しているが、第２電池１２４が利用可能であれば、電力消費部１１８ｂがコンデンサ１１６に蓄積された電力を消費させるので、故障対応ユニット１２６には電力が供給されず、故障対応ユニット１２６が電力制御ユニット１２２に故障情報を送信することはない。したがって、エアバッグ制御ユニット１２０と、故障対応ユニット１２６とで重複して故障情報を電力制御ユニット１２２に送信することもない。

（車両制御方法）
図２は、車両１の衝突時の処理の流れを示したフローチャートであり、図３、図４は、車両１の衝突時のタイミングチャートであり、図３では第２電池１２４が利用可能な場合を、図４では第２電池１２４が利用不能に陥った場合を示している。

（ステップＳ２００）
エアバッグ制御ユニット１２０は、加速度センサ等の検出結果に応じて車両１の衝突を判定し、衝突を検知すると、ステップＳ２０１に処理を移し、衝突を検知していない間、ステップＳ２００の処理を繰り返す。

（ステップＳ２０１）
ここで、図３の時点（ａ）において車両１が衝突し、ステップＳ２００で車両１の衝突を検知すると、エアバッグ制御ユニット１２０は、エアバッグモジュール１２０ａを展開する。

（ステップＳ２０２）
また、エアバッグ制御ユニット１２０は、電力制御ユニット１２２と通信を確立しており、ステップＳ２００で車両１の衝突を検知すると、電力制御ユニット１２２に対して衝突したことを示す故障情報を送信する。そして、電力制御ユニット１２２は、同タイミングで当該故障情報を受信する。

（ステップＳ２０３）
ここで、電力制御ユニット１２２は、エアバッグ制御ユニット１２０からの故障情報の受信が完了したか否か判定し、故障情報の受信が完了するとステップＳ２０４に処理を移し、故障情報の受信が完了しないとステップＳ２０７に処理を移す。

（ステップＳ２０４）
故障情報の受信が完了すると、電力制御ユニット１２２は、図３の時点（ｂ）において故障情報に基づき継電器１１４に遮断指令を送信する。そうすると、継電器１１４は、供給状態から遮断状態に切り換わり、第１電池１１２とコンデンサ１１６との通電が解除される。

（ステップＳ２０５）
また、継電器１１４が遮断状態になったことを契機に、駆動回路１１８の電力消費部１１８ｂは、コンデンサ１１６に蓄積された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａによって１２Ｖに変換し、第２電池１２４に蓄積する。こうして、コンデンサ１１６の電荷が放電され、電圧が漸減する。

（ステップＳ２０６）
また、電力制御ユニット１２２は、継電器１１４に遮断指令を送信した後の図３の時点（ｃ）において、エアバッグ制御ユニット１２０からの故障情報を記憶する。

（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０３において故障情報の受信が完了しないと、すなわち、衝突等により図４の時点（ｄ）において第２電池１２４が利用不能に陥り、エアバッグ制御ユニット１２０や電力制御ユニット１２２への電力の供給が停止し、故障情報の送信途中で通信が途切れてしまうと、電力制御ユニット１２２は、ステップＳ２０４のように故障情報に基づいた処理ができなくなってしまう。なお、このとき、継電器１１４は、第２電池１２４から電力の供給が途絶えるので、遮断状態となり、第１電池１１２とコンデンサ１１６との通電は解除される。

そこで、故障対応ユニット１２６は、図４の時点（ｅ）においてコンデンサ１１６から電力の供給を受け、電力制御ユニット１２２との通信がファイナライズされることなく終了していれば、第２電池１２４が故障したと判断し、コンデンサ１１６の電力を１２Ｖの電力に変換して電力制御ユニット１２２に供給する。こうして、コンデンサ１１６に蓄積された電力を消費させる。

（ステップＳ２０８）
また、電力制御ユニット１２２が故障対応ユニット１２６を通じてコンデンサ１１６から電力の供給を受けている間に、故障対応ユニット１２６は、図４の時点（ｆ）において電力制御ユニット１２２との通信を確立し、電力制御ユニット１２２に故障情報を送信する。そして、電力制御ユニット１２２は、同タイミングで当該故障情報を受信する。

（ステップＳ２０９）
また、電力制御ユニット１２２は故障情報を受信した後の図４の時点（ｇ）において、故障対応ユニット１２６からの故障情報を記憶する。こうして、第２電池１２４の故障情報を電力制御ユニット１２２に残すことができる。

このように車両制御装置１００を用いた車両制御方法により、車両１の安全性を高めることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては説明の便宜上、電気自動車（ＥＶ）を挙げて説明したが、第１電池１１２と第２電池１２４といったように、別体の２種類の電池を利用していれば、ハイブリッド車（ＨＶ）等、様々な種類の自動車に適用することができる。

また、第２電池１２４が正常に動作しているときのコンデンサ１１６の放電制御として、電力消費部１１８ｂがコンデンサ１１６に蓄積された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１８ａによって１２Ｖに変換し第２電池１２４に蓄積することを挙げて説明したが、コンデンサ１１６の電力さえ消費できれば、既存の様々な技術を適用してもよい。

本発明は、駆動モータと、駆動モータに電力を供給する電池とを搭載した車両において故障処理を行う車両制御装置に利用することができる。

１車両
１００車両制御装置
１１０駆動モータ
１１２第１電池
１１４継電器
１１６コンデンサ
１１８ｂ電力消費部
１２０エアバッグ制御ユニット
１２２電力制御ユニット
１２４第２電池
１２６故障対応ユニット

Claims

第１電池と、
前記第１電池から電力の供給を受け車両を駆動する駆動モータと、
前記第１電池から前記駆動モータへの電力の供給路において電力を平滑化するコンデンサと、
前記第１電池を監視する電力制御ユニットと、
前記車両において故障が生じると、前記電力制御ユニットに、前記コンデンサに蓄積された電力を供給するとともに、故障を示す故障情報を送信する故障対応ユニットと、
を備え、
前記電力制御ユニットは、前記コンデンサに蓄積された電力の供給を受けて、前記故障情報を記憶することを特徴とする車両制御装置。
前記コンデンサに蓄積された電力を消費させる電力消費部を備え、
前記電力消費部および前記電力制御ユニットは、前記第１電池と別体の第２電池から電力の供給を受けて動作し、
前記故障対応ユニットは、少なくとも前記第２電池の故障時に、前記コンデンサに蓄積された電力を供給するとともに、前記故障情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。