JP2019161991A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ及びリレーを制御する演算装置に異常が生じた場合であっても、車両走行用モータによって車両の適切な走行を継続することが可能な電子制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置１０は、第１演算装置１３と第２演算装置１４とを備える。第１演算装置１３に異常が生じて、第１演算装置１３から第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３を導通状態に切り換えるための第１リレー制御信号が出力されなくなっても、第２演算装置１４から出力される第２リレー制御信号により、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３は導通状態を維持することができる。そして、第１演算装置１３の異常時には、第２演算装置１４が、第１演算装置１３に代わってインバータ３０に対しインバータを制御するための指示信号を出力する。この第２演算装置１４によるインバータ制御により、車両は走行を継続することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された高電圧バッテリから、車両走行用モータを駆動するインバータへ電力を供給する導通状態と、電力の供給を停止する遮断状態とに切り換え可能なリレーを備えた車両に適用される電子制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、車両用電動機に接続されたインバータと、インバータに電力を供給する主バッテリと、主バッテリとインバータとの接続を導通又は遮断するメインリレーと、を含むハイブリッド自動車及び電気自動車において、メインリレーを制御する車両制御装置が開示されている。

この車両制御装置は、メインリレーが導通状態で、かつ、制御ＥＣＵから遮断指令がメインリレーに出力された場合に、メインリレーの導通状態を予め決められた時間保持する保持回路を備えている。この保持回路により、車両の走行中に制御ＥＣＵがリセットされて遮断指令がメインリレーに出力されても、メインリレーを遮断することなく所定時間の間、導通状態を保持することができる。そのため、保持回路によるメインリレーの保持期間中に、制御ＥＣＵが立ち上がれば、運転者にほとんど気付かれずにそのまま車両を走行させることができる。

特開２００８−２０６２８８号公報

しかしながら、特許文献１の車両制御装置では、制御ＥＣＵの異常の態様がリセットによって立ち上がるものではない場合、保持回路による保持期間が経過しても制御ＥＣＵが立ち上がらずに、メインリレーが遮断されてしまう虞がある。この場合、インバータに電力が供給されないので、最悪の場合、車両は走行不能となってしまう可能性がある。さらに、仮に保持期間中に制御ＥＣＵから導通指示が出力され、メインリレーの導通状態が維持されたとしても、制御ＥＣＵの異常に起因して、インバータを適切に制御することができない可能性もある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、インバータ及びリレーを制御する演算装置に異常が生じた場合であっても、車両走行用モータによって車両の適切な走行を継続することが可能な電子制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による電子制御装置（１０）は、車両に搭載された高電圧バッテリ（２１）から、車両走行用モータ（３１）を駆動するインバータ（３０）へ電力を供給する導通状態と、電力の供給を停止する遮断状態とに切り換え可能なリレー（ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３）を備えた車両に適用され、
リレーを導通状態に切り換えるためのリレー駆動信号を出力する出力回路（１７、１８）と、
インバータに対してインバータ制御信号を出力することによりインバータを制御して車両走行用モータを駆動するとともに、出力回路からリレー駆動信号を出力させる第１リレー制御信号を出力回路に対して出力する第１演算装置（１３）と、
第１演算装置とは独立して設けられ、第１演算装置の異常時にインバータに対してインバータを制御するための信号を出力するとともに、出力回路からリレー駆動信号を出力させる第２リレー制御信号を出力回路へ出力する第２演算装置（１４）と、を備えることを特徴とする。

上述した構成により、第１演算装置に異常が生じて、第１演算装置からリレーを導通状態に切り換えるための第１リレー制御信号が出力されなくなっても、第２演算装置から出力される第２リレー制御信号により、リレーは導通状態を維持することができる。このため、車両走行用モータを駆動するインバータへ継続して電力を供給することができる。そして、第１演算装置の異常時には、第２演算装置が、第１演算装置に代わってインバータに対しインバータ制御信号を出力する。この第２演算装置によるインバータ制御により、車両は適切な走行を継続することが可能となる。

上記括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

第１実施形態による電子制御装置を含む制御システム全体の構成を示す構成図である。 電子制御装置の第１演算装置及び第２演算装置にて実行される制御処理を示すフローチャートである。 第１演算装置及び第２演算装置にて実行されるリレー制御について説明するためのタイミングチャートである。 第１トランジスタＴｒ１にオフ故障が発生した場合の、第１システムメインリレーの状態を示すタイミングチャートである。 第１演算装置の動作が異常となり、リセットがかけられたときの、第１及び第３トランジスタから出力されるリレー駆動信号の状態と、第１及び第３システムメインリレーの状態を示すタイミングチャートである。 第１実施形態における、第１演算装置及び第２演算装置の動作の監視のための構成を示す図である。 第２実施形態における、第１演算装置及び第２演算装置の動作の監視のための構成を示す図である。 第３実施形態による電子制御装置を含む制御システム全体の構成を示す構成図である。 第３実施形態による電子制御装置の第１演算装置及び第２演算装置にて実行されるリレー制御について説明するためのタイミングチャートである。 第４実施形態による電子制御装置を含む制御システム全体の構成を示す構成図である。

以下、本発明に係る複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による電子制御装置１０及びその電子制御装置１０の制御対象である走行用モータ３１やシステムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３などを含む制御システム全体の構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施形態による電子制御装置１０が適用される車両は、３相交流の走行用モータ３１を駆動力源として有する電動車両である。車両の駆動力源として、他に内燃機関を備えていてもよく、また、走行用モータ３１とは別のモータをさらに車両の駆動力源として備えていてもよい。

走行用モータ３１は、高電圧バッテリ２１から供給される電力を用いてインバータ３０によって駆動される。高電圧バッテリ２１は、例えばリチウム電池やニッケル電池であり、数百ボルトの直流の高電圧を供給可能なものである。なお、高電圧バッテリ２１とインバータ３０との間に昇圧コンバータを設け、インバータ３０に、昇圧コンバータが昇圧した高電圧を供給可能に構成してもよい。

インバータ３０は、供給された直流高電圧に応じた直流電流を３相の交流電流に変換して走行用モータ３１に出力する。走行用モータ３１は、インバータ３０から出力される３相交流電流により回転駆動される。この際、インバータ３０において、出力する３相交流電流の電流値を変化させることにより、走行用モータ３１の出力トルクを制御することができ、車両を所望の速度で走行させることができる。

なお、車両の車輪の回転が車軸を介して走行用モータ３１に伝達されて走行用モータ３１のロータが回転させられる場合、走行用モータ３１は発電機として機能して交流電流を発電する。走行用モータ３１が発電した交流電流は、インバータ３０により直流に変換される。高電圧バッテリ２１は二次電池であり、インバータ３０より直流に変換された電流による電力を蓄電することができる。

高電圧バッテリ２１の正極側とインバータ３０との間には、正極側リレーとして、第１システムメインリレーＳＭＲ１が設けられている。高電圧バッテリ２１の負極側とインバータ３０との間には、負極側リレーとして、第３システムメインリレーＳＭＲ３が設けられている。さらに、第３システムメインリレーＳＭＲ３と並列に、第２システムメインリレーＳＭＲ２と抵抗Ｒとの直列回路が接続されている。これら、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、それぞれ、リレースイッチとリレーコイルとを有する。第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、後述する第１演算装置１３及び／又は第２演算装置１４からの第１リレー制御信号及び／又は第２リレー制御信号によってリレーコイルにリレー駆動信号が通電されると、リレースイッチを遮断状態から導通状態に切り換える。第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３の各々のリレースイッチが導通状態に切り替えられると、高電圧バッテリ２１とインバータ３０とが電気的に接続され、高電圧バッテリ２１からインバータ３０へ高電圧を供給することが可能となる。逆に、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３が導通状態であるときに、第１リレー制御信号及び／又は第２リレー制御信号が停止してリレー駆動信号が通電されなくなると、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は遮断状態に切り替えられる。この場合、高電圧バッテリ２１からインバータ３０への電力供給が停止される。

電子制御装置１０は、高電圧バッテリ２１よりも低い電圧を発生する車載バッテリ２０から供給される電力を用いて動作し、例えばインバータ３０を構成する各スイッチング素子を駆動するための駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を指示する指示信号を出力したり、各システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３へリレー駆動信号を出力したりする。

電子制御装置１０は、図１に示すように、入力回路１１、１２、第１演算装置１３、第２演算装置１４、ＣＡＮ（登録商標、以下同様）通信回路１５、監視ＩＣ１６、及び出力回路１７、１８などを備えている。

入力回路１１、１２は、例えば、増幅回路、サンプリング回路、Ａ／Ｄ変換回路などの入力処理を行うための回路を備えている。そして、入力回路１１は、ブレーキペダルセンサ１、アクセルペダルセンサ２、車速センサ、レゾルバ、車両の起動スイッチなどの各種のセンサやスイッチからの信号の入力処理を行って第１演算装置１３に出力する。同様に、入力回路１２も、各種センサやスイッチからの入力処理を行い、第２演算装置１４に出力する。なお、第１演算装置１３と第２演算装置１４とで個別に入力回路１１、１２を設けるのではなく、第１演算装置１３と第２演算装置１４とで、同じ入力回路を共用してもよい。第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、入力された各種のセンサやスイッチからの信号に基づいて、後述するインバータ制御やリレー制御を実行する。

ブレーキペダルセンサ１は、ブレーキペダルの踏み込み力を検出する。この踏み込み力は、たとえば、ブレーキ油圧から検出してもよい。アクセルペダルセンサ２は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。車速センサは、車両の走行速度すなわち車速を検出する。レゾルバは、走行用モータ３１が備えるロータの機械角を検出する。これらのセンサからの信号は、直接、電子制御装置１０に入力されてもよいが、他のＥＣＵから電子制御装置１０に提供されてもよい。

ＣＡＮ通信回路１５は、第１演算装置１３又は第２演算装置１４から出力される、インバータ３０の各スイッチング素子を駆動するための駆動信号を指示する指示信号をインバータ３０に送信する。インバータ３０では、受信した指示信号に応じた駆動信号を生成し、その駆動信号を用いて各スイッチング素子をオン、オフ駆動する。なお、第１演算装置１３及び第２演算装置１４が、例えば駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成し、直接、インバータ３０の各スイッチング素子に出力するように構成してもよい。

第１演算装置１３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータを有する。この第１演算装置１３は、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されているプログラムを実行することで、インバータ制御機能や、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の制御機能を発揮するように構成されている。これらの機能が発揮されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。

第２演算装置１４も、第１演算装置１３と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータを有する。また、第２演算装置１４も、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、インバータ制御機能、システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３の制御機能に加え、第１演算装置１３の監視機能を発揮するように構成されている。例えば、第２演算装置１４による監視機能は、第１演算装置１３から定期的に出力されるサービスパルスの間隔を計時するウォッチドッグ機能を採用してもよい。あるいは、第２演算装置１４による監視機能は、第１演算装置１３におけるインバータ制御のための指示信号と、自身が算出した指示信号とを対比して、その差異が基準値内に収まっているか否かを判定する手法を採用してもよい。

ただし、第２演算装置１４が有するコンピュータの演算処理能力は、第１演算装置１３が有するコンピュータの演算処理能力よりも低い。そのため、通常は、第１演算装置１３がインバータ制御機能を実行して走行用モータ３１を駆動し、第２演算装置１４は、インバータ制御機能を停止しつつ、第１演算装置１３の動作が正常であるかを監視する監視機能を作動させるよう、それぞれプログラムされている。そして、第２演算装置１４が、その監視機能により第１演算装置１３の動作が異常であると決定すると、第２演算装置１４は、第１演算装置１３に代わって、インバータ制御機能を実行する。この際、第２演算装置１４は、例えば走行用モータ３１により車両を安全なエリアまで走行させるためのいわゆる縮退走行が可能となるように、第１演算装置１３に比較して簡易的なインバータ制御を実行するようにプログラムされている。ただし、第２演算装置１４は、第１演算装置１３と同等のインバータ制御を行うように構成してもよい。

なお、第２演算装置１４が第１演算装置１３の動作は異常であると決定した場合、第２演算装置１４は、第１演算装置１３に継続的にリセット信号を出力する。このため、第２演算装置１４がインバータ制御を実行するときに、第１演算装置１３からインバータ制御のための指示信号が出力されることはない。このようにして、本実施形態では、第１演算装置１３と第２演算装置１４との双方から、同時に、インバータ制御のための指示信号が出力されることを防止している。

第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３を制御するリレー制御機能に関しては、車両の走行中に、インバータ３０への電力供給が途絶えることを確実に防止すべく、第１演算装置１３と第２演算装置１４とが、車両の起動から停止までの間、ともに実行するようにプログラムされている。第１及び第２演算装置１３、１４による第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３に対するリレー制御に関しては、後に詳細に説明する。

監視ＩＣ１６は、いわゆるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であり、第２演算装置１４が正常に動作しているかどうかを監視する。例えば、監視ＩＣ１６は、第２演算装置１４から定期的に出力されるサービスパルスの間隔を計時するウォッチドッグタイマーとして構成される。この場合、監視ＩＣ１６は、計時時間がサービスパルスの出力予定間隔を超えた場合、第２演算装置１４の動作が異常とみなし、第２演算装置１４へリセット信号を出力する。一方、第２演算装置１４から出力予定間隔で定期的にサービスパルスが出力されている場合には、監視ＩＣ１６は、第２演算装置１４の動作が正常であることを示す正常信号を第２演算装置１４に出力する。なお、監視ＩＣ１６による第２演算装置１４の動作の監視手法は、上述した手法に限られず、適用できるかぎり、公知のいかなる監視手法を用いてもよい。

第２演算装置１４は、自身の監視機能によって第１演算装置１３の動作異常を判定したとき、監視ＩＣ１６から自身が正常に動作していることを示す監視結果（正常信号）を受信しているか確認する。そして、監視ＩＣ１６から正常信号を受信していることが確認できた場合、第２演算装置１４は、第１演算装置１３の動作が異常であることを決定する。このように、本実施形態の電子制御装置１０は監視ＩＣ１６を有しているので、例えば第２演算装置１４の動作異常に起因して、第１演算装置１３が正常に動作しているにも拘らず、第２演算装置１４が誤って第１演算装置の動作異常と決定してしまうことを防止することができる。

出力回路１７は、第１演算装置１３から出力される第１リレー制御信号に応じて、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３へリレー駆動信号を出力する。より具体的には、出力回路１７は、第１システムメインリレーＳＭＲ１にリレー駆動信号を出力するための出力部としての第１トランジスタＴｒ１と、第２システムメインリレーＳＭＲ２にリレー駆動信号を出力するための出力部としての第２トランジスタＴｒ２と、第３システムメインリレーＳＭＲ３にリレー駆動信号を出力するための出力部としての第３トランジスタＴｒ３とを有する。第１演算装置１３は、第１リレー制御信号として、第１〜第３トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３をオンするための駆動信号をそれぞれ出力する。

さらに、出力回路１７は、第１トランジスタＴｒ１のソースと第１システムメインリレーＳＭＲ１とを接続する接続線において、出力回路１８の出力が合流する合流地点よりも第１トランジスタＴｒ１のソース側に挿入されたダイオードＤ１を有している。また、出力回路１７は、第３トランジスタＴｒ３のソースと第３システムメインリレーＳＭＲ３との接続線において、出力回路１８の出力が合流する合流地点よりも第３トランジスタＴｒ３のソース側に挿入されたダイオードＤ２を有している。これらのダイオードＤ１、Ｄ２は、出力回路１８からの電流の回り込みを防止するために設けられている。

そして、それぞれのダイオードＤ１、Ｄ２の両端電位を計測するために、ダイオードＤ１、Ｄ２の両端にそれぞれモニタ線の一端が接続され、それらのモニタ線の他端は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４のポートＡ〜Ｄに接続されている。具体的には、ダイオードＤ１のアノード側に一端が接続されたモニタ線の他端は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４のポートＡに接続されている。ダイオードＤ１のカソード側に一端が接続されたモニタ線の他端は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４のポートＣに接続されている。ダイオードＤ２のアノード側に一端が接続されたモニタ線の他端は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４のポートＢに接続されている。ダイオードＤ２のカソード側に一端が接続されたモニタ線の他端は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４のポートＤに接続されている。

第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、ポートＡ〜Ｄから取り込んだダイオードＤ１、Ｄ２の両端電位を用いて、出力回路１７から出力されるリレー駆動信号を監視し、その監視結果に基づき、第１トランジスタＴｒ１のオフ故障や、第３トランジスタＴｒ３のオフ故障を検出する。例えば、第１トランジスタＴｒ１が導通している状態からオフ故障した場合、第１トランジスタＴｒ１から第１システムメインリレーＳＭＲ１へ流れていた電流が遮断される。この場合、第１システムメインリレーＳＭＲ１のリレーコイルによる誘起電圧によって、ダイオードＤ１のアノード電圧Ｖａよりもカソード電圧Ｖｃの方が大きくなる場合がある。そのため、第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、Ｖａ＜Ｖｃとなったとの監視結果をもって、第１トランジスタＴｒ１のオフ故障を検出することができる。あるいは、第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、ダイオードＤ１のアノード電圧Ｖａとカソード電圧Ｖｃとの電位差が、ダイオードＤ１による順方向降下電圧に合致しないとの監視結果をもって、出力回路１７の故障として、第１トランジスタＴｒ１のオフ故障を検出してもよい。第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、同様にして、第２トランジスタＴｒ２のオフ故障も検出することができる。

出力回路１８は、第２演算装置１４から出力される第２リレー制御信号に応じて、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３へリレー駆動信号を出力する。具体的には、出力回路１８は、第１システムメインリレーＳＭＲ１にリレー駆動信号を出力するための出力部としての第４トランジスタＴｒ４と、第３システムメインリレーＳＭＲ３にリレー駆動信号を出力するための出力部としての第５トランジスタＴｒ５とを有する。第２演算装置１４は、第２リレー制御信号として、第１及び第３トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３をオンするための駆動信号をそれぞれ出力する。

さらに、出力回路１８の第４トランジスタＴｒ４のソースからの出力は、出力回路１７の第１トランジスタＴｒ１と第１システムメインリレーＳＭＲ１とを接続する接続線に接続される。出力回路１８は、第４トランジスタＴｒ４のソースからの出力が上記接続線に接続される合流地点よりも第４トランジスタＴｒ４のソース側に、ダイオードＤ３を有している。同様に、出力回路１８の第５トランジスタＴｒ５のソースからの出力は、第３トランジスタＴｒ３と第３システムメインリレーＳＭＲ３とを接続する接続線に接続される。出力回路１８は、第５トランジスタＴｒ５のソースからの出力が上記接続線に接続される合流地点よりも第５トランジスタＴｒ５のソース側に、ダイオードＤ４を有している。これらのダイオードＤ３、Ｄ４は、出力回路１７からの電流の回り込みを防止するために設けられている。なお、図１には示していないが、出力回路１８についても、ダイオードＤ３、Ｄ４の両端の電位を第１演算装置１３及び第２演算装置１４に取り込んで、各トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５のオフ故障を検出するようにしてもよい。

次に、上記した構成を有する電子制御装置１０において、第１演算装置１３及び第２演算装置１４にて実行される制御処理を図２のフローチャート及び図３のタイミングチャートを参照しつつ説明する。図２に示すフローチャートは、車両の起動スイッチ（例えば、ＩＧスイッチ）がオンされたときに開始される。

まず、最初のステップＳ１００において、第１演算装置１３は、第１トランジスタＴｒ１をオンするための駆動信号を出力する。それにより、第１システムメインリレーＳＭＲ１のリレーコイルに電流が通電され、第１システムメインリレーＳＭＲ１のリレースイッチがオンされる。図３のタイミングチャートには、第１トランジスタＴｒ１をオンした後、コイルの時定数、機械的な動きにおける慣性モーメントによる遅れ時間、接点切り替わり時間などによるリレー動作時間だけ遅れて、第１システムメインリレーＳＭＲ１がオンされることが示されている。

次に、ステップＳ１１０において、第１演算装置１３は、第２トランジスタＴｒ２をオンするための駆動信号を出力する。それにより、第２システムメインリレーＳＭＲ２のリレーコイルに電流が通電され、第２システムメインリレーＳＭＲ２のリレースイッチがオンされる。図３のタイミングチャートには、第２トランジスタＴｒ２をオンした後、リレー動作時間だけ遅れて、第２システムメインリレーＳＭＲ２がオンされることが示されている。なお、第１演算装置１３が第２トランジスタＴｒ２へ駆動信号を出力するタイミングは、第１システムメインリレーＳＭＲ１がオンされてから所定時間（例えば、１００〜１５０ｍｓ）後に第２システムメインリレーＳＭＲ２がオンするように設定される。

第１システムメインリレーＳＭＲ１と第２システムメインリレーＳＭＲ２がオンされることにより、高電圧バッテリ２１とインバータ３０とが電気的に接続され、両者の間に電流が流れる。ただし、第２システムメインリレーＳＭＲ２には直列に抵抗Ｒが接続されている。このため、第２システムメインリレーＳＭＲ２がオンされた直後から大きな電流が流れることを抑制することができ、リレー接点の溶着等の不具合の発生を防止することができる。

次に、ステップＳ１２０において、第１演算装置１３は、第３トランジスタＴｒ３をオンするための駆動信号を出力する。それにより、第３システムメインリレーＳＭＲ３のリレーコイルに電流が通電され、第３システムメインリレーＳＭＲ３のリレースイッチがオンされる。図３のタイミングチャートには、第３トランジスタＴｒ３をオンした後、リレー動作時間だけ遅れて、第３システムメインリレーＳＭＲ３がオンされることも示されている。なお、第１演算装置１３が第３トランジスタＴｒ３へ駆動信号を出力するタイミングも、第２システムメインリレーＳＭＲ２がオンされてから所定時間（例えば、１００〜１５０ｍｓ）後に第３システムメインリレーＳＭＲ３がオンするように設定される。

続くステップＳ１３０では、第１演算装置１３は、第２トランジスタＴｒ２へ出力していた駆動信号を停止して第２トランジスタＴｒ２をオフする。これにより、図３に示すように、リレー復帰時間だけ遅れて、第２システムメインリレーＳＭＲ２がオフされる。第２トランジスタＴｒ２への駆動信号を停止するタイミングは、第３システムメインリレーＳＭＲ３がオンされてから所定時間（例えば、２０〜３０ｍｓ）後に第２システムメインリレーＳＭＲ２がオフとなるように設定される。

そして、ステップＳ１４０において、第２演算装置１４が、第４トランジスタＴｒ４及び第５トランジスタＴｒ５をオンするための駆動信号をそれぞれ出力する。より詳しくは、第１演算装置１３は、例えば、第２トランジスタＴｒ２をオフした後、第２演算装置１４に対して、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３は導通状態である旨を通知する。この通知に基づき、第２演算装置１４は、第４及び第５トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５をオンするための駆動信号をそれぞれ出力する。これにより、第２演算装置１４は、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３が導通状態であることを確認した上で、第４及び第５トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５をオンすることができる。

その結果、第１システムメインリレーＳＭＲ１のリレーコイルへの通電は、第１トランジスタＴｒ１を経由する系統と、第４トランジスタＴｒ４を経由する系統との２系統で行われることになる。また、第３システムメインリレーＳＭＲ３のリレーコイルへの通電は、第３トランジスタＴｒ３を経由する系統と、第５トランジスタＴｒ５を経由する系統との２系統で行われることになる。従って、例えば、どちらか１系統のトランジスタがオフ故障しても、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３のオン状態は維持することができる。さらに、例えば第１演算装置１３に異常が生じて、第２演算装置１４によってリセットがかかり、第１演算装置１３から第１及び第３トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３をオンするための駆動信号（第１リレー制御信号）が出力されなくなっても、第２演算装置１４から出力される駆動信号（第２リレー制御信号）により、第１及び第３トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３はオンしたままとなる。このため、第１演算装置１３の異常発生時にも、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３のオン状態は維持することができる。この結果、上述したような故障や異常が生じても、走行用モータ３１を駆動するインバータ３０へ継続して電力を供給することができるようになる。

なお、第２演算装置１４は、必ずしも第４及び第５トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５を同時にオンする必要はない。例えば、第２演算装置１４は、第１演算装置１３が第１システムメインリレーＳＭＲ１をオンした後の任意のタイミングで第４トランジスタＴｒ４をオンさせることができる。同様に、第２演算装置１４は、第１演算装置１３が第３システムメインリレーＳＭＲ３をオンした後の任意のタイミングで第５トランジスタＴｒ５をオンさせることができる。

以上のステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理が、図３のタイミングチャートにおける起動時の処理に該当する。この起動時の処理が終了すると、車両は、走行用モータ３１を駆動力源として走行可能となる。

続くステップＳ１５０では、第２演算装置１４が、第１演算装置１３の動作は正常であるかどうかを決定する。この決定において、第２演算装置１４は、上述したように、自身の監視機能により第１演算装置１３の動作が異常である旨判定し、かつ、監視ＩＣ１６から正常信号を受信している場合に、第１演算装置１３の動作は異常であると決定し、それ以外の場合、第１演算装置１３の動作は正常であると決定する。ステップＳ１５０の処理で、第１演算装置１３の動作は正常と決定すると、ステップＳ１６０の処理に進む。一方、第１演算装置１３の動作は異常と決定すると、ステップＳ２１０の処理に進む。

ステップＳ１６０では、第１演算装置１３がインバータ制御を実行する。この場合、第２演算装置１４も正常に動作していれば、図３のタイミングチャートに示すように、車両の走行中、第１システムメインリレーＳＭＲ１のリレーコイルには、第１トランジスタＴｒ１を経由する系統と、第４トランジスタＴｒ４を経由する系統との２系統から通電が行われ、第３システムメインリレーＳＭＲ３のリレーコイルには、第３トランジスタＴｒ３を経由する系統と、第５トランジスタＴｒ５を経由する系統との２系統から通電が行われる。従って、インバータ３０には、高電圧バッテリ２１から走行用モータ３１を駆動するための電力が供給されている状態となっている。その状態において、第１演算装置１３は、入力した各種のセンサに基づき、走行用モータ３１が発生すべき目標トルクを算出する。そして、その目標トルクを発生させるための駆動信号を示す指示信号をインバータ３０に出力する。これにより、走行用モータ３１は、通常走行制御として、運転者によるアクセルペダル操作やブレーキペダル操作に対応したトルクを発生することができる。

続くステップＳ１７０では、第１演算装置１３は、ポートＡ、Ｃに入力されるダイオードＤ１の両端電位Ｖａ、Ｖｃに基づいて、第１トランジスタＴｒ１にオフ故障が発生したか否かを判定する。オフ故障が発生していないと判定するとステップＳ１８０の処理に進み、オフ故障が発生していると判定するとステップＳ１９０の処理に進む。ステップＳ１８０では、第１演算装置１３は、ポートＢ、Ｄに入力されるダイオードＤ２の両端電位Ｖｂ、Ｖｄに基づいて、第３トランジスタＴｒ３にオフ故障が発生したか否かを判定する。オフ故障が発生していないと判定するとステップＳ２００の処理に進み、オフ故障が発生していると判定するとステップＳ１９０の処理に進む。なお、ステップＳ１７０、Ｓ１８０の処理は、第１演算装置１３ではなく、第２演算装置１４において行われてもよい。さらに、第１演算装置１３と第２演算装置１４との双方でステップＳ１７０、Ｓ１８０の処理を行い、例えば双方の判定結果がともにオフ故障の場合に、オフ故障が発生したと判定してもよい。

ステップＳ１９０では、第１演算装置１３は、第１トランジスタＴｒ１と第３トランジスタＴｒ３との一方にオフ故障が発生しているので、車両のインストルメントパネルに設けた警告灯の点灯などによって、異常の発生をユーザに通知する。ただし、例えば図４のタイミングチャートに示すように、第１トランジスタＴｒ１にオフ故障が発生しても、第４トランジスタＴｒ４を経由する系統からのリレーコイルへの通電により、第１システムメインリレーＳＭＲ１は導通状態を維持することができる。また、第１演算装置１３自体に異常が発生している訳ではない。従って、この場合、第１演算装置１３によるインバータ制御が継続され、走行用モータ３１に対し通常走行制御が行われる。

ステップＳ２００では、第１演算装置１３は、車両の起動スイッチがオフされたか否かを判定する。起動スイッチがオフされたと判定した場合、停車時処理を行うため、ステップＳ２４０の処理に進む。一方、起動スイッチがオフされていないと判定した場合、インバータ制御、すなわち走行用モータ３１の制御を継続するため、ステップＳ１５０の処理に戻る。

ステップＳ２４０では、第３システムメインリレーＳＭＲ３をオフするために、第１演算装置１３は第３トランジスタＴｒ３への駆動信号を停止し、第２演算装置１４は第５トランジスタＴｒ５への駆動信号を停止する。これらの駆動信号の停止は、第１及び第２演算装置１３、１４においてほぼ同時期に行われる。この結果、図３のタイミングチャートに示すように、第３及び第５トランジスタＴｒ３、Ｔｒ５がオフされてからリレー復帰時間だけ遅れて、第３システムメインリレーＳＭＲ３がオフされる。

次に、ステップＳ２５０において、第１システムメインリレーＳＭＲ１をオフするために、第１演算装置１３は第１トランジスタＴｒ１への駆動信号を停止し、第２演算装置１４は第４トランジスタＴｒ４への駆動信号を停止する。これらの駆動信号の停止は、第１及び第２演算装置１３、１４においてほぼ同時期に行われる。この結果、図３のタイミングチャートに示すように、第１及び第４トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がオフされてからリレー復帰時間だけ遅れて、第１システムメインリレーＳＭＲ１がオフされる。

以上のステップＳ２４０〜Ｓ２５０の処理が、図３のタイミングチャートにおける停車時の処理に該当する。この停車時の処理により、高電圧バッテリ２１とインバータ３０とは電気的に切り離され、車両は停車する。

ステップＳ１５０において、第１演算装置１３の動作は異常であると決定されたときに実行されるステップＳ２１０では、第２演算装置１４がインバータ制御を実行する。この場合、図５のタイミングチャートに示すように、第１演算装置１３は、第２演算装置１４によって継続的にリセットされるので、第１演算装置１３は、第１トランジスタＴｒ１への駆動信号と第３トランジスタＴｒ３への駆動信号を停止する。しかし、第４トランジスタＴｒ４を経由する系統からのリレーコイルへの通電により、第１システムメインリレーＳＭＲ１は導通状態を維持することができ、第５トランジスタＴｒ５を経由する系統からのリレーコイルへの通電により、第３システムメインリレーＳＭＲ３は導通状態を維持することができる。従って、インバータ３０には、高電圧バッテリ２１から走行用モータ３１を駆動するための電力が供給されている状態となっている。その状態において、第２演算装置１４は、入力した各種のセンサに基づき、走行用モータ３１により車両を安全なエリアまで走行させるためのいわゆる縮退走行を行うためのインバータ制御を実行する。これにより、第１演算装置１３に異常が発生しても、車両がその時点で停車してしまうことを防ぐことが可能となる。

続くステップＳ２２０では、第１演算装置１３に異常が発生したことを警告灯の点灯などによってユーザに通知する。そして、ステップＳ２３０において、第２演算装置１４は、車両の起動スイッチがオフされたか否かを判定する。起動スイッチがオフされたと判定した場合、ステップＳ２４０に進んで、上述した停車時処理を行う。一方、起動スイッチがオフされていないと判定した場合、縮退走行制御を継続するため、ステップＳ２１０の処理に戻る。

このように、第１実施形態によれば、第１演算装置１３に異常が生じて、第１演算装置１３から第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３を導通状態に切り換えるための第１リレー制御信号が出力されなくなっても、第２演算装置１４から出力される第２リレー制御信号により、第１及び第３システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３は導通状態を維持することができる。このため、走行用モータ３１を駆動するインバータ３０へ継続して電力を供給することができる。そして、第１演算装置１３の異常時には、第２演算装置１４が、第１演算装置１３に代わってインバータ３０に対しインバータを制御するための指示信号を出力する。この第２演算装置１４によるインバータ制御により、車両は走行を継続することが可能となる。

また、上述した起動時処理及び停車時処理により、第１演算装置１３及び第２演算装置１４は、それぞれ、車両が走行する期間に渡って、第１リレー制御信号及び第２リレー制御信号の出力を継続するように構成される。従って、出力回路１７、１８のいずれかのトランジスタがオフ故障を発生した場合や、第１演算装置１３に異常が発生した場合であっても、高電圧バッテリ２１からインバータ３０への電力供給を継続することができる。従って、車両の走行中に、走行用モータ３１を駆動できない事態の発生を極力回避することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による電子制御装置１０について説明する。上述した第１実施形態による電子制御装置１０では、図６に示すように、第２演算装置１４が第１演算装置１３の動作を監視し、監視ＩＣ１６が第２演算装置１４の動作を監視するものであった。しかしながら、第１演算装置１３及び第２演算装置１４の動作の監視のための構成は、図６に示すような例に限定されない。

本第２実施形態では、第１演算装置１３及び第２演算装置１４の動作を監視するための構成の他の例を示す。図７は、第２実施形態による第１演算装置１３及び第２演算装置１４の動作を監視するための構成を示す図である。図７に示すように、第１演算装置１３は、第２演算装置１４の動作が正常であるかを監視する監視機能を有し、第２演算装置１４は、第１演算装置１３の動作が正常であるかを監視する監視機能を有する。すなわち、第１演算装置１３と第２演算装置１４とはそれぞれの動作を相互監視する。

さらに、監視ＩＣ１９は、第１演算装置１３と第２演算装置１４との動作が正常であるかを監視する。監視ＩＣ１９は、第１演算装置１３の動作が正常であると判定している間、第１演算装置１３へ正常信号を送信し、異常であると判定すると、異常信号を送信する。同様に、監視ＩＣ１９は、第２演算装置１４の動作が正常であると判定している間、第２演算装置１４へ正常信号を送信し、異常であると判定すると、異常信号を送信する。ただし、監視ＩＣ１９は、第１演算装置１３及び第２演算装置１４の動作が異常となっても、リセット信号は出力しない。

第１演算装置１３と第２演算装置１４とは、監視対象（すなわち、第１演算装置１３であれば、第２演算装置１４が監視対象となり、第２演算装置１４であれば、第１演算装置１３が監視対象となる）の動作を異常と判定し、かつ、監視ＩＣ１９から自身の動作は正常との監視結果が得られた場合に、監視対象の動作が異常であると決定する。監視対象の動作が異常であると決定した場合には、その決定を下した演算装置が、監視対象をリセットする。

このような構成によっても、第１実施形態と同様に、第２演算装置１４によって第１演算装置１３の動作が正常であるか異常であるかを決定することができる。さらに、本第２実施形態では、第１演算装置１３により第２演算装置１４の動作が正常であるか異常であるかを決定することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による電子制御装置１０について説明する。上述した第１実施形態による電子制御装置１０では、出力回路１８が、第１システムメインリレーＳＭＲ１へリレー駆動信号を出力するための第４トランジスタＴｒ４と、第３システムメインリレーＳＭＲ３へリレー駆動信号を出力するための第５トランジスタＴｒ５とを有していた。

しかしながら、第３実施形態による電子制御装置１０として図８に示すように、出力回路１８において、第１システムメインリレーＳＭＲ１へリレー駆動信号を出力するためのトランジスタと、第３システムメインリレーＳＭＲ３へリレー駆動信号を出力するためのトランジスタとを、１つの第６トランジスタＴｒ６によって兼用してもよい。これにより、出力回路１８の構成をシンプルにすることができる。

この場合、出力回路１８は、正極側リレーとしての第１システムメインリレーＳＭＲ１と負極側リレーとしての第３システムメインリレーＳＭＲ３に対して、第６トランジスタＴｒ６から共通のリレー駆動信号を出力することになる。しかし、このような構成であっても、出力回路１７から出力されるリレー駆動信号のバックアップの役割は十分に果たすことが可能である。

なお、第３実施形態による電子制御装置１０の停車時処理では、図９のタイミングチャートに示すように、第２演算装置１４による第６トランジスタＴｒ６への駆動信号は、第１演算装置１３による第３トランジスタＴｒ３への駆動信号と同時期に、オフされる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による電子制御装置１０について説明する。上述した第１実施形態による電子制御装置１０では、第１演算装置１３からの第１リレー制御信号に応じてリレー駆動信号を出力する出力回路１７と、第２演算装置１４からの第２リレー制御信号に応じてリレー駆動信号を出力する出力回路１８とがそれぞれ設けられていた。

しかしながら、第４実施形態による電子制御装置として図１０に示すように、１つの出力回路１７が、第１演算装置１３と第２演算装置１４とで共用されてもよい。このような構成によっても、第１演算装置１３に異常が発生した場合に、高電圧バッテリ２１からインバータ３０への電力の供給ができなくなる事態の発生を回避することができる。

１：ブレーキペダルセンサ、２：アクセルペダルセンサ、１０：電子制御装置、１１、１２：入力回路、１３：第１演算装置、１４：第２演算装置、１５：ＣＡＮ通信回路、１７、１８：出力回路、２０：車載バッテリ、２１：高電圧バッテリ、３０：インバータ、３１：走行用モータ、ＳＭＲ１：第１システムメインリレー、ＳＭＲ２：第２システムメインリレー、ＳＭＲ３：第３システムメインリレー

Claims (14)

1. 車両に搭載された高電圧バッテリ（２１）から、車両走行用モータ（３１）を駆動するインバータ（３０）へ電力を供給する導通状態と、電力の供給を停止する遮断状態とに切り換え可能なリレー（ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３）を備えた車両に適用される電子制御装置（１０）であって、
   前記リレーを導通状態に切り換えるためのリレー駆動信号を出力する出力回路（１７、１８）と、
   前記インバータに対してインバータ制御信号を出力することにより前記インバータを制御して前記車両走行用モータを駆動するとともに、前記出力回路から前記リレー駆動信号を出力させる第１リレー制御信号を前記出力回路に対して出力する第１演算装置（１３）と、
   前記第１演算装置とは独立して設けられ、前記第１演算装置の異常時に前記インバータに対して前記インバータを制御するための信号を出力するとともに、前記出力回路から前記リレー駆動信号を出力させる第２リレー制御信号を前記出力回路へ出力する第２演算装置（１４）と、を備える電子制御装置。
2. 前記第１演算装置及び前記第２演算装置は、それぞれ、車両が走行する期間に渡って、前記第１リレー制御信号及び前記第２リレー制御信号の出力を継続するように構成されるとともに、リセットがかけられたときには、前記第１リレー制御信号及び前記第２リレー制御信号の出力を停止する請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記第１演算装置は、車両の起動スイッチがオンされると、前記第１リレー制御信号の出力を開始し、前記第２演算装置は、それよりも遅れて、前記第２リレー制御信号の出力を開始する請求項１又は２に記載の電子制御装置。
4. 前記車両の起動スイッチがオフされると、前記第１演算装置及び前記第２演算装置は、同時期に、前記第１リレー制御信号及び前記第２リレー制御信号の出力を停止する請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記第２演算装置は、前記第１演算装置の動作が正常であるかを監視する監視機能を有し、
   前記第２演算装置は、前記第１演算装置の動作が異常と決定すると、前記第１演算装置にリセットをかけるとともに、前記第１演算装置に代わって、インバータ制御を実行する請求項１乃至４のいずれかに記載の電子制御装置。
6. 前記第２演算装置の動作が正常であるかを監視する監視装置（１６）をさらに備え、
   前記第２演算装置は、前記第１演算装置の動作が異常と判定し、かつ、前記監視装置から自身の動作は正常との監視結果が得られた場合に、前記第１演算装置の動作が異常であると決定する請求項５に記載の電子制御装置。
7. 前記第１演算装置は、前記第２演算装置の動作が正常であるかを監視する監視機能を有し、前記第１演算装置と前記第２演算装置とはそれぞれの動作を相互監視するものであり、
   さらに、前記第１演算装置と前記第２演算装置との動作を監視する監視装置（１９）を備え、
   前記第１演算装置と前記第２演算装置とは、監視対象の動作を異常と判定し、かつ、前記監視装置から自身の動作は正常との監視結果が得られた場合に、監視対象の動作が異常であると決定する請求項５に記載の電子制御装置。
8. 前記監視装置はＡＳＩＣによって構成される請求項６又は７に記載の電子制御装置。
9. 前記第２演算装置の演算能力は、前記第１演算装置の演算能力よりも低く、前記第２演算装置は、前記第１演算装置に比較して簡易的なインバータ制御を実行するものである請求項１乃至８のいずれかに記載の電子制御装置。
10. 前記リレーは、前記高電圧バッテリの正極側と前記インバータとの間に設けられた正極側リレー（ＳＭＲ１）と、前記高電圧バッテリの負極側と前記インバータとの間に設けられた負極側リレー（ＳＭＲ３）とを含み、
    前記出力回路は、前記正極側リレーに前記リレー駆動信号を出力する正極側出力部（Ｔｒ１、Ｔｒ４）と、前記負極側リレーに前記リレー駆動信号を出力する負極側出力部（Ｔｒ３、Ｔｒ５）とを含む請求項１乃至９のいずれかに記載の電子制御装置。
11. 前記出力回路は、前記第１演算装置からの前記第１リレー制御信号に応じて前記リレー駆動信号を出力する第１出力回路（１７）と、前記第２演算装置からの前記第２リレー制御信号に応じて前記リレー駆動信号を出力する第２出力回路（１８）とを含む請求項１乃至９のいずれかに記載の電子制御装置。
12. 前記リレーは、前記高電圧バッテリの正極側と前記インバータとの間に設けられた正極側リレー（ＳＭＲ１）と、前記高電圧バッテリの負極側と前記インバータとの間に設けられた負極側リレー（ＳＭＲ３）とを含み、
    前記第１出力回路は、前記正極側リレーに前記リレー駆動信号を出力する正極側出力部（Ｔｒ１）と、前記負極側リレーに前記リレー駆動信号を出力する負極側出力部（Ｔｒ３）とを含み、
    前記第２出力回路は、前記正極側リレーと前記負極側リレーとに対して共通の前記リレー駆動信号を出力する出力部（Ｔｒ６）を有する請求項１１に記載の電子制御装置。
13. 前記出力回路（１７）は、前記第１演算装置と前記第２演算装置とで共用される請求項１乃至１０のいずれかに記載の電子制御装置。
14. 前記第１演算装置と前記第２演算装置とは、前記出力回路から出力される前記リレー駆動信号を監視して、その監視結果に基づき、前記出力回路の故障を判定する請求項１乃至１３のいずれかに記載の電子制御装置。

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