JP2020021706A - Vehicular control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device mounted on a vehicle.
自動運転対応の車両では、自動運転中に自動運転システムへ電源供給していたメインバッテリーが失陥した場合、安全にドライバーへ運転の権限を移譲するまでのあいだ自動運転を継続させるために、サブバッテリーによる電源供給に切り替えて自動運転システムのバックアップ制御を行う装置が搭載されているものがある。このような制御装置は、特許文献1乃至3などに開示されている。
For vehicles that support autonomous driving, if the main battery that supplies power to the autonomous driving system fails during autonomous driving, the sub-operation is required to continue autonomous driving until the driver is safely transferred to the driver. Some devices are equipped with a device that performs backup control of an automatic driving system by switching to power supply from a battery. Such a control device is disclosed in
バックアップ電源としても利用するサブバッテリーは、燃費悪化防止や電池劣化防止の観点から、短いカーブや緩やかなカーブを曲がりきれる電力の供給が可能な程度の低い蓄電量SOC(State Of Charge)を維持するように制御されているものもある。長いカーブや急カーブでは、短いカーブや緩やかなカーブ及び直線道路と比較して、自動運転中の電動パワーステアリング(EPS)による消費電力が大きくなる。よって、サブバッテリーが低い蓄電量SOCを維持するように制御されている場合、自動運転中に長いカーブや急カーブを走行して想定以上の大電力を消費してしまうと、サブバッテリーの蓄電量SOCが所定のフェールオペレーションが可能なレベルを下回って自動運転を継続できなくなるおそれがある。車両の自動運転中に自動運転が継続できなくなると直ちにドライバーによる手動運転に切り替える必要があるため、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることになる。ここで、フェールオペレーションとは、自動運転システムの異常などの緊急時に、車両が制御不能になることなく安全な場所まで自動走行を継続する行為をいう。 The sub-battery, which is also used as a backup power supply, maintains a low state of charge (SOC) enough to supply power that can bend a short curve or a gentle curve from the viewpoint of preventing fuel consumption deterioration and battery deterioration. Some are controlled as follows. In a long curve or a sharp curve, power consumption by the electric power steering (EPS) during automatic driving is larger than in a short curve, a gentle curve, and a straight road. Therefore, when the sub-battery is controlled to maintain a low state of charge SOC, if the vehicle travels on a long curve or a sharp curve during automatic operation and consumes more power than expected, the state of charge of the sub-battery may increase. If the SOC falls below a level at which a predetermined fail operation can be performed, automatic operation may not be continued. If automatic driving cannot be continued during automatic driving of the vehicle, it is necessary to immediately switch to manual driving by the driver, and unexpected transfer of driving authority to the driver will occur. Here, the fail operation refers to an act of continuing the automatic traveling to a safe place without the vehicle becoming uncontrollable in an emergency such as an abnormality in the automatic driving system.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる、車両用制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can prevent a failure operation from being disabled during automatic driving of a vehicle, and can prevent an unexpected transfer of driving authority to a driver from occurring. It is an object to provide a vehicle control device.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、サブバッテリーの蓄電量を制御する車両用制御装置であって、サブバッテリーの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上のカーブを抽出し、抽出したカーブに進入してから脱出するまでのカーブ走行で消費される電力を推定する電力推定部と、サブバッテリーの蓄電量とカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が所定のフェールオペレーションが可能な閾値以上となるか否かを予測する蓄電量予測部と、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値未満になると予測された場合、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値以上となるようにカーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する充電制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention is a vehicular control device that controls a storage amount of a sub-battery, based on a storage amount detection unit that detects the storage amount of a sub-battery, and map information. A power estimating unit that extracts a curve on the traveling route of the automatic driving, estimates the power consumed in the curve traveling from entering the extracted curve to exiting the curve, and a power storage amount of the sub-battery and consumed in the curve traveling. A power storage amount prediction unit that predicts whether or not the storage amount of the sub-battery after the curve traveling is equal to or more than a threshold value that allows a predetermined fail operation, based on the power that A charge control unit that charges the sub-battery before entering the curve so that the amount of power stored in the sub-battery after the curve travel is equal to or greater than the threshold when predicted to be less than the threshold Equipped with a.
上述した車両用制御装置によれば、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる。 According to the above-described vehicle control device, it is possible to prevent the failure operation from being disabled during the automatic driving of the vehicle, and to prevent an unexpected transfer of the driving authority to the driver.
[実施形態]
以下、図面を用いて本発明を実施するための一実施形態を説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る車両用制御装置は、自動運転の走行ルート上に存在するカーブの走行で消費される電力を推定し、バックアップ電源としても利用するサブバッテリーの現在の蓄電量とカーブ走行による消費電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量がフェールオペレーションが可能な蓄電量以上となるようにカーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する。これにより、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止することができる。 The vehicle control device according to the present embodiment estimates the power consumed by traveling on a curve existing on the traveling route of the automatic driving, and calculates the current power storage amount of the sub-battery that is also used as a backup power source and consumption by the curve traveling. Based on the electric power, the sub-battery is charged before the vehicle enters the curve such that the amount of power stored in the sub-battery after traveling on the curve is equal to or more than the amount of power that allows the fail operation. As a result, it is possible to prevent the failure operation from being disabled during the automatic driving of the vehicle, and to prevent an unexpected transfer of the driving authority to the driver.
<構成>
図1は、本実施形態に係る車両用制御装置40を含んだ冗長電源システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に例示した冗長電源システム1は、第1のDCDCコンバーター(DDC)11、第1のバッテリー12、及び第1の自動運転系システム13を含む電源装置(1次系統)と、第2のDCDCコンバーター(DDC)21、第2のバッテリー22、第2の自動運転系システム23、及びリレー装置24を含む電源装置(2次系統)と、電力供給部30と、車両用制御装置40と、を備えている。
<Structure>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a redundant
冗長電源システム1は、例えば、車両装置による自動運転が可能な車両に搭載される。この冗長電源システム1では、自動運転時には1次系統の第1のバッテリー12及び2次系統の第2のバッテリー22の両方を使用し、第1のバッテリー12が失陥したときなどに第2のバッテリー22をバックアップ用電源として使用できる冗長構成を採用している。
The redundant
電力供給部30は、1次系統が有する第1のDCDCコンバーター11及び2次系統が有する第2のDCDCコンバーター21へ、並列に電力を供給することができる。この電力供給部30は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された高圧バッテリーとすることができる。
The
第1のDCDCコンバーター11は、電力供給部30から供給される電力を変換して、第1のバッテリー12及び第1の自動運転系システム13に出力することができる構成である。具体的には、第1のDCDCコンバーター11は、電力供給部30から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第1のバッテリー12及び第1の自動運転系システム13に出力する。
The
第1のバッテリー12は、例えば、鉛電池やニッケル水素電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第1のバッテリー12は、第1のDCDCコンバーター11から出力される電力を蓄えること(充電)ができ、また自らが蓄えている電力を第1の自動運転系システム13に出力できるように構成されている。この第1のバッテリー12は、車両の自動運転中は、冗長電源構成におけるメインバッテリーとして機能する。
The
第1の自動運転系システム13は、車両を自動運転させるために必要な所定の負荷装置を含んだシステムである。負荷装置には、一例として電動パワーステアリング、電動ブレーキ、自動運転支援などの装置が含まれる。
The first
第2のDCDCコンバーター21は、電力供給部30から供給される電力を変換して、第2のバッテリー22及び第2の自動運転系システム23に出力することができる構成である。具体的には、第2のDCDCコンバーター21は、電力供給部30から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第2のバッテリー22及び第2の自動運転系システム23に出力する。
The
また、第2のDCDCコンバーター21は、車両用制御装置40からの指示に基づいて第2のバッテリー22に対して所定の充電処理を実施して、第2のバッテリー22の蓄電量SOCを上昇させる。図2は、充電処理によって第2のバッテリー22の蓄電量SOCが変化する様子を例示している。この所定の充電処理については後述する。
In addition, the
第2のバッテリー22は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第2のバッテリー22は、リレー装置24を介して第2のDCDCコンバーター21及び第2の自動運転系システム23と接続されている。この第2のバッテリー22は、リレー装置24を介して、第2のDCDCコンバーター21から出力される電力を蓄えること(充電)ができ、また自らが蓄えている電力を第2の自動運転系システム23に出力できるように構成されている。この第2のバッテリー22は、車両の自動運転中は、冗長電源構成におけるサブバッテリーとして機能する。また、第2のバッテリー22は、車両の自動運転中は、第1のバッテリー12が失陥したときなどに電源供給をバックアップすることができるバックアップ用バッテリーとしての役割を果たす。第2のバッテリー22は、燃費悪化防止や電池劣化防止の観点から低い蓄電量SOC(例えば50%)を維持するように制御される。
The second battery 22 is, for example, a chargeable / dischargeable power storage element such as a lithium ion battery. The second battery 22 is connected to a
第2の自動運転系システム23は、第1の自動運転系システム13と同じシステムを冗長的に設けたものであり、第1の自動運転系システム13と同様に車両を自動運転させるために必要な所定の負荷装置を含んだシステムである。負荷装置には、一例として電動パワーステアリング、電動ブレーキ、自動運転支援などの装置が含まれる。
The second
リレー装置24は、第2のバッテリー22の保護(過放電/過充電の防止)を目的として、第2のバッテリー22と第2のDCDCコンバーター21及び第2の自動運転系システム23との間に挿入されている。このリレー装置24は、車両用制御装置40によって開閉の状態が制御される。
The
車両用制御装置40は、自動運転時において、ナビゲーション装置など(図示せず)から自動運転の走行ルートに関する地図情報を取得して、取得した地図情報に基づいて第2のバッテリー22の蓄電量SOCを制御することができる。この車両用制御装置40は、蓄電量検出部41と、電力推定部42と、蓄電量予測部43と、充電制御部44と、を備えている。
At the time of automatic driving, the
蓄電量検出部41は、第2のバッテリー22の蓄電量SOCを検出する。蓄電量SOCの検出は、一例としてSOC−OCV曲線を用いるなどの周知の手法で実施可能である。
The storage
電力推定部42は、地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上に存在するカーブを抽出し、車両がこの抽出したカーブに進入してから脱出するまでの走行(以下「カーブ走行」という)で消費される電力を推定する。カーブ走行で消費される電力は、地図情報から得られるカーブの曲率、カーブにおけるステアリングの操舵角、ブレーキ操作量などから推定することができる。抽出するカーブは、1つでも複数でもよい。複数のカーブを抽出した場合は、電力を推定するカーブ走行の区間を、1つのカーブごとの区間としてもよいし、幾つかのカーブをまとめた区間であってもよい。図2に、連続する3つのカーブからなるカーブ走行の区間の一例を示している。
The power estimating
蓄電量予測部43は、蓄電量検出部41で検出された第2のバッテリー22の蓄電量SOCと、電力推定部42で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCを予測して、予測した蓄電量SOCが所定の閾値Th以上となるか未満となるかを判断する。所定の閾値Thは、上述したフェールオペレーションが可能な第2のバッテリー22の蓄電量SOCに基づいて設定される。
The power storage
充電制御部44は、カーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCと、電力推定部42で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、第2のバッテリー22の充電制御を実施する。具体的には、充電制御部44は、蓄電量予測部43においてカーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCが閾値Th未満になると予測された場合に、第2のバッテリー22の充電が実施される。第2のバッテリー22の充電は、充電制御部44から第2のDCDCコンバーター21へ所定の指示が与えられることで実行される。この充電は、カーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCが閾値Th以上となるように、車両がカーブへ進入する前に実施される。
The
なお、上述した蓄電量検出部41、電力推定部42、蓄電量予測部43、及び充電制御部44の構成の一部又は全部は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んだ電子制御ユニット(ECU)として構成することができる。この電子制御ユニットでは、メモリに格納された所定のプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述した各構成の機能が実現される。
Note that a part or all of the configuration of the above-described storage
<充電制御>
次に、図3をさらに参照して、本実施形態に係る冗長電源システム1で行われる制御を説明する。図3は、車両用制御装置40が実行する充電制御の手順を説明するフローチャートである。
<Charge control>
Next, the control performed in the redundant
図3に示す充電制御は、例えば、車両の運転モードがドライバーによる手動運転から自動運転系システムによる自動運転に切り替わった場合に開始され、走行ルートから抽出されたカーブ走行の区間ごとに繰り返して実施される。 The charging control shown in FIG. 3 is started, for example, when the driving mode of the vehicle is switched from manual driving by the driver to automatic driving by the automatic driving system, and is repeatedly performed for each section of the curve traveling extracted from the traveling route. Is done.
(ステップS301)
蓄電量検出部41が、第2のバッテリー22の蓄電量SOCを検出する。
(Step S301)
The storage
(ステップS302)
電力推定部42が、対象とする区間におけるカーブ走行による消費電力を推定する。
(Step S302)
The
(ステップS303)
蓄電量予測部43が、ステップS301で検出された第2のバッテリー22の蓄電量SOCと、ステップS302で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCを予測して、予測した蓄電量SOCが閾値Th以上となるか未満となるかを判断する。
(Step S303)
The power storage
予測した第2のバッテリー22の蓄電量SOCが閾値Th以上である場合は、ステップS301に処理が戻り、予測した第2のバッテリー22の蓄電量SOCが閾値Th未満である場合は、ステップS304に処理が進む。 If the predicted state of charge SOC of the second battery 22 is equal to or greater than the threshold Th, the process returns to step S301. If the predicted state of charge SOC of the second battery 22 is less than the threshold Th, the flow returns to step S304. Processing proceeds.
(ステップS304)
充電制御部44が、ステップS303で予測されたカーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCと、ステップS302で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第2のバッテリー22の蓄電量SOCが閾値Th以上となるために必要な電力を算出する。
(Step S304)
The
(ステップS305)
充電制御部44が、ステップS304で算出した必要な電力を第2のバッテリー22へ蓄えさせる充電制御を実施する。一例として図2に示すように、必要な電力まで第2のバッテリー22の蓄電量SOCを上昇させる充電制御を、カーブに進入する前に開始する。これにより、カーブを脱出した後も第2のバッテリー22の蓄電量SOCを閾値Th以上に保持することができる。
(Step S305)
The
(ステップS306)
車両用制御装置40によって、車両の運転モードが判断される。車両の運転モードが自動運転であれば、ステップS301に処理が戻って次に対象となる区間のカーブ走行について上述した処理を実行し、車両の運転モードが手動運転であれば、本充電制御が終了する。
(Step S306)
The vehicle operation mode is determined by the
[作用・効果]
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置によれば、自動運転の走行ルート上に存在するカーブを抽出し、この抽出したカーブを車両が走行しているときに消費される電力を推定する。そして、バックアップ電源としても利用するサブバッテリー(第2のバッテリー22)の現在の蓄電量とカーブ走行による消費電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量がフェールオペレーションが可能な蓄電量(閾値)以上となるように、カーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する制御を行う。
[Action / Effect]
As described above, according to the control device for a vehicle according to the embodiment of the present invention, the curve existing on the traveling route of the automatic driving is extracted, and the extracted curve is consumed when the vehicle is traveling. Estimated power. Then, based on the current storage amount of the sub-battery (the second battery 22) also used as a backup power supply and the power consumption during the curve running, the storage amount of the sub-battery after the curve running is a storage amount at which the fail operation is possible. (Threshold) or more is controlled to charge the sub-battery before entering the curve.
この制御により、自動運転中に大電力を消費してしまう長いカーブや急カーブなどの走行があっても、そのカーブを走行した後のサブバッテリーの蓄電量を常にフェールオペレーションが可能な蓄電量に維持することができる。従って、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる。 With this control, even if the vehicle travels on a long curve or a sharp curve that consumes a large amount of power during automatic driving, the amount of power stored in the sub-battery after traveling on that curve is always reduced to the amount of energy that can be used for fail operation. Can be maintained. Therefore, it is possible to prevent the failure operation from being disabled during the automatic driving of the vehicle, and to prevent an unexpected transfer of the driving authority to the driver.
本発明の車両用制御装置は、車両装置による自動運転のために2つの電源系統を備えた車両などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The vehicle control device according to the present invention can be used for a vehicle having two power supply systems for automatic driving by the vehicle device.
1 冗長電源システム
11、21 DCDCコンバーター(DDC)
12、22 バッテリー
13、23 自動運転系システム
24 リレー装置
30 電力供給部
40 車両用制御装置
41 蓄電量検出部
42 電力推定部
43 蓄電量予測部
44 充電制御部
1 Redundant
12, 22
Claims (1)
前記サブバッテリーの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上のカーブを抽出し、当該抽出したカーブに進入してから脱出するまでのカーブ走行で消費される電力を推定する電力推定部と、
前記サブバッテリーの蓄電量と前記カーブ走行で消費される電力とに基づいて、前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が所定のフェールオペレーションが可能な閾値以上となるか否かを予測する蓄電量予測部と、
前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が前記閾値未満になると予測された場合、前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が前記閾値以上となるように前記カーブへ進入する前に前記サブバッテリーを充電する充電制御部と、を備える、
車両用制御装置。 A vehicle control device that controls the amount of power stored in a sub-battery,
A charged amount detection unit that detects the charged amount of the sub-battery,
A power estimating unit that extracts a curve on the traveling route of the automatic driving based on the map information and estimates power consumed in the curve traveling from entering the extracted curve to exiting the curve;
Based on the amount of power stored in the sub-battery and the power consumed during the curve running, the power storage for predicting whether or not the amount of power stored in the sub-battery after the curve running is equal to or greater than a threshold value for performing a predetermined fail operation A quantity predictor,
If it is predicted that the storage amount of the sub-battery after traveling on the curve will be less than the threshold, the sub-battery before entering the curve so that the storage amount of the sub-battery after traveling on the curve is not less than the threshold. A charge control unit for charging the battery,
Vehicle control device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018146941A JP2020021706A (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Vehicular control device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021136823A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 株式会社豊田自動織機 | Backup power supply |
JP7458459B2 (en) | 2020-12-28 | 2024-03-29 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle control device, vehicle control method, and program |
-
2018
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