JP2022110927A - 車載電源装置および車載電源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の自動運転中にイグニッションラインが断線しても、車両を安全に退避走行させることができる車載電源装置および車載電源制御方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る車載電源装置は、第１系統と、第２系統と、系統間スイッチと、制御部とを備える。第１系統は、第１電源の電力が自動運転用の第１負荷に供給される。第２系統は、第２電源の電力が自動運転用の第２負荷に供給される。系統間スイッチは、第１系統および第２系統を接続および切断可能である。制御部は、第１系統の電源失陥を検出した場合に、系統間スイッチを遮断し、第２系統によって車両に退避走行を行わせる。制御部は、イグニッションオフを検出した場合に、車両が自動運転中であれば、イグニッションオフ時に行う処理を禁止する。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、車載電源装置および車載電源制御方法に関する。

従来、車両の走行中に電源失陥が発生しても、安全な場所まで退避走行させて停車させることができるように、第１電源と第２電源とを備え、一方の電源系統に地絡が発生した場合に、他方の電源から車載機器（負荷）へ電力を供給する冗長電源システムがある。

例えば、冗長電源システムは、第１電源から第１負荷へ電力を供給する第１系統と、第２電源から第１負荷と同一の機能を備える第２負荷へ電力を供給する第２系統とを備える。そして、冗長電源システムは、第１系統および第２系統のうち一方の系統に地絡が発生した場合に、他方の系統によってフェイルセーフ制御を行う（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－６１２４０号公報

しかしながら、冗長電源システムは、例えば、車両の自動運転中にイグニッションラインが断線した場合、車載電源装置が動作をイグニッションオフと誤判定して動作を停止するため、その後、地絡が発生しても車両を退避走行させることができなくなる。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の自動運転中にイグニッションラインが断線しても、車両を安全に退避走行させることができる車載電源装置および車載電源制御方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る車載電源装置は、第１系統と、第２系統と、系統間スイッチと、制御部とを備える。第１系統は、第１電源の電力が自動運転用の第１負荷に供給される。第２系統は、第２電源の電力が自動運転用の第２負荷に供給される。系統間スイッチは、前記第１系統および前記第２系統を接続および切断可能である。制御部は、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記系統間スイッチを遮断し、前記第２系統によって車両に退避走行を行わせる。前記制御部は、イグニッションオフを検出した場合に、前記車両が自動運転中であれば、イグニッションオフ時に行う処理を禁止する。

実施形態の一態様に係る車載電源装置および車載電源制御方法は、車両の自動運転中にイグニッションラインが断線しても、車両を安全に退避走行させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車載電源装置の構成例を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る車載電源装置の動作例を示す説明図である。 図３は、実施形態に係る車載電源装置の動作例を示す説明図である。 図４は、対比例に係る車載電源装置の動作例を示す説明図である。 図５は、実施形態に係る車載電源装置の動作例を示す説明図である。 図６は、実施形態に係る車載電源装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、車載電源装置および車載電源制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図１は、実施形態に係る車載電源装置の構成例を示す説明図である。

［１．実施形態に係る車載電源装置の構成］
図１に示すように、実施形態に係る車載電源装置１は、第１電源１０と、上位制御装置（以下、「上位ＥＣＵ：Electronic Control Unit」と記載する）１００と、第１負荷１０１と、第２負荷１０２とに接続される。さらに、車載電源装置１は、イグニッション（以下、「ＩＧ」と記載する）スイッチ１０３と、表示装置１０４と、複数のＥＣＵ１０５とに接続される。

上位ＥＣＵ１００は、車両全体を統括的に制御する制御装置である。上位ＥＣＵ１００は、例えば、自動運転制御および自動運転による退避走行制御などを実行する。ＩＧスイッチ１０３は、ユーザによって車両の起動操作が行われると、起動中であることを示す信号を車載電源装置１へ出力する。ＩＧスイッチ１０３は、ユーザによって車両の終了操作が行われると、起動中であることを示す信号の出力を停止する。

表示装置１０４は、車室内に設けられ、各種情報をユーザに対して表示する液晶ディスプレイである。各ＥＣＵ１０５は、車両に設けられる各種電子機器の動作を制御する制御装置である。例えば、ＥＣＵ１０５は、車両を走行させるモータ、ステアリングモータ、および電動ブレーキ装置などの動作を制御する。

第１負荷１０１および第２負荷１０２は、自動運転用の負荷を含む。例えば、第１負荷１０１は、自動運転中に動作するステアリングモータ、電動ブレーキ装置、車載カメラ、およびレーダ等を含む。また、第１負荷１０１は、エアコン、オーディオ、ビデオ、各種ライト等の一般負荷も含む。

第２負荷１０２は、少なくとも、ステアリングモータ、電動ブレーキ装置、車載カメラ、およびレーダ等の自動運転中に動作する装置を含む。第１負荷１０１および第２負荷１０２は、車載電源装置１から供給される電力によって動作する。上位ＥＣＵ１００は、第１負荷１０１および第２負荷１０２を動作させて、車両を自動運転制御および退避走行制御などを行う。

第１電源１０は、発電機１１と、鉛バッテリ（以下、「ＰｂＢ１２」と記載する）とを含む。発電機１１は、車両の回生エネルギーを電力に変換して発電する装置である。なお、発電機１１は、車両がエンジンを備える場合、エンジンの回転力を電力に変換して発電するオルタネータであってもよい。発電機１１は、ＰｂＢ１２の充電、第１負荷１０１、第２負荷１０２への電力供給、および第２電源２０の充電を行う。

車載電源装置１は、第２電源２０と、制御部３と、系統間スイッチ４と、電流センサ５とを備える。系統間スイッチ４と、第１電源１０および第１負荷１０１との間には、電流センサ５が接続される。電流センサ５は、系統間スイッチ４を流れる電流を検出して、検出結果を制御部３へ出力する。

第２電源２０は、例えば、リチウムイオンバッテリ（以下、「ＬｉＢ２１」と記載する）を含む。第２電源２０は、第１電源１０による電力供給ができなくなった場合のバックアップ用電源である。

かかる車載電源装置１は、第１電源１０から第１負荷１０１へ電力を供給する第１系統１１０と、第２電源２０から第２負荷１０２へ電力を供給する第２系統１２０とを備える。系統間スイッチ４は、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続切断可能に接続する。

これにより、車載電源装置１は、第１系統１１０および第２系統１２０のうち、一方の系統に電源失陥が発生しても、系統間スイッチ４をオフにして、他方の系統よって電力を供給することにより、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。

制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部３は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより、車載電源装置１の動作を制御する。

なお、制御部３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。制御部３は、電流センサ５から入力される検出結果に基づいて、系統間スイッチ４を制御することにより、第１電源１０または第２電源２０から第１負荷１０１と第２負荷１０２とに電力を供給する。

［２．本開示に係る車載電源装置の通常時動作］
図２に示すように、制御部３は、第１電源１０および第２電源２０が失陥していない通常時に、系統間スイッチ４を接続して、第１電源１０から第１負荷１０１および第２負荷１０２へ電力を供給する。かかる車載電源装置１では、通常時動作中に地絡２００が発生することがある。図２に示す例では、第１系統１１０において地絡２００が発生している。かかる場合、制御部３は、地絡発生時動作を行う。

［３．地絡発生時動作］
制御部３は、電流センサ５から入力される検出結果に基づいて、地絡２００の発生を検知する。制御部３は、電流センサ５によって検出される電流が地絡閾値を超える過電流であった場合に、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したことを検知する。

さらに、制御部３は、過電流が第２系統１２０から第１系統１１０へ流れる場合に、第１系統１１０の地絡２００と判定する。また、制御部３は、過電流が第１系統１１０から第２系統へ流れる場合に、第２系統１２０の地絡と判定する。

地絡が発生した場合に、系統間スイッチ４１の接続が維持されると、第１電源１０および第２電源２０に充電された電力が放電され、車両を退避走行させることができなくなる。そこで、図３に示すように、制御部３は、例えば、電源失陥である地絡２００の発生を検知した場合、系統間スイッチ４を遮断し、第２系統１２０によって第２負荷１０２に電力を供給して車両に退避走行を行わせる。なお、第２系統１２０に地絡が発生したことを検出した場合は、系統間スイッチ４を遮断し、第１系統１１０によって第１負荷１０１に電力を供給して車両に退避走行を行わせる。

［４．対比例に係る車載電源装置の動作］
ここで、一般的な対比例に係る車載電源装置１ａの問題点について説明する。図４に示すように、車載電源装置１ａでは、例えば、車両の自動運転中に、ＩＧラインにおいて断線３００が発生した場合、車両が起動中であることを示す信号がＩＧスイッチ１０３から制御部３ａに入力されなくなる。この状態は、ユーザによって車両の終了操作が行われたときの状態と同じ状態である。

このため、制御部３ａは、ユーザによって車両の終了操作が行われたと誤判定し、ＩＧオフ時に行う処理に移行する。例えば、制御部３ａは、車両の終了処理を実行して動作を停止する。このため、制御部３ａは、例えば、第１系統１１０において地絡２００が発生しても、系統間スイッチ４を遮断することができない。

その結果、車載電源装置１ａでは、第１電源１０および第２電源２０から地絡２００の発生箇所へ放電が起こり、第１負荷１０１および第２負荷１０２が動作しなくなるので、車両を退避走行させることができない。そこで、実施形態に係る車載電源装置１は、自動運転中にＩＧラインにおいて断線３００が発生しても、車両を退避走行させる制御を行う。

［５．本開示に係る車載電源装置の動作］
車載電源装置１の制御部３は、ＩＧオフを検出した場合に、自動運転中であれば、ＩＧオフ時に行う処理を禁止する。このため、制御部３は、車両の終了処理を行わず、動作を継続する。

これにより、車載電源装置１は、図５に示すように、ＩＧラインにおいて断線３００が発生してＩＧオフを検出し、その後、例えば、第１系統１１０において地絡２００が発生した場合、自動運転中であれば、動作を継続して系統間スイッチ４をオフにする。

これにより、車載電源装置１は、第２系統１２０によって第２負荷１０２に電力を供給して車両に退避走行を行わせることができる。次に、車載電源装置１の制御部３が実行する具体的な処理の一例について説明する。

［６．本開示に係る車載電源装置の制御部が実行する処理］
車載電源装置１の制御部３は、通常時動作中に、図６に示す処理を実行する。具体的には、制御部３は、通常時動作中に、まず、ＩＧオフを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御部３は、ＩＧオフを検出しない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、処理を終了して再度、ステップＳ１０１から処理を開始する。

制御部３は、ＩＧオフを検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、上位ＥＣＵ１００と通信して自動運転中か否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御部３は、自動運転中でない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、つまり手動運転中である場合に、ＩＧオフ時に行うステップＳ１０９の処理に移行する。

このように、車載電源装置１は、ユーザの手動操作によるＩＧオフの可能性が高い手動運転中のＩＧオフを検出した場合、ユーザの操作に応じて適切にＩＧオフ時に行う処理を実行することができる。

制御部３は、自動運転中である場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、ＩＧスイッチ１０３が強制終了操作されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、通常の起動操作および通常の終了操作は、例えば、ＩＧスイッチ１０３を１回押す操作である。これに対して、強制終了操作は、例えば、ＩＧスイッチ１０３を数秒長押しする操作またはＩＧスイッチ１０３を連打する操作など、通常の終了操作とは異なる操作である。なお、強制終了操作用のスイッチはＩＧスイッチ１０３ではない別のスイッチであってもよい。別のスイッチを強制終了用に利用すれば、ＩＧラインにおいて断線が発生しても強制終了することができる。

制御部３は、ＩＧスイッチ１０３が強制終了操作された場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、ＩＧオフ時に行うステップＳ１０９の処理に移行する。これにより、車載電源装置１は、例えば、緊急事態が発生してユーザが強制終了操作を行った場合に、自動運転中であってもユーザの強制終了操作に応じて適切にＩＧオフ時に行う処理を実行することができる。

制御部３は、ＩＧスイッチ１０３が強制終了操作されていない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、他のＥＣＵ１０５と通信して、他のＥＣＵ１０５もＩＧオフを検出しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

制御部３は、他のＥＣＵ１０５もＩＧオフを検出していた場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ＩＧオフ時に行うステップＳ１０９の処理に移行する。このように、車載電源装置１は、他のＥＣＵ１０５もＩＧオフを検出しており、ＩＧラインの断線３００でない可能性が高い場合には、適切にＩＧオフ時に行う処理を実行することができる。

なお、他のＥＣＵ１０５が複数ある場合、全てのＥＣＵがＩＧオフを検出していれば、ＩＧラインの断線３００でなく、ユーザ操作による正規のＩＧオフであると判定しＩＧオフ時に行うステップＳ１０９の処理に移行する。換言すれば、他のＥＣＵ１０５の内、１つ以上のＥＣＵがＩＧオフを検出し、残りのＥＣＵがＩＧオフを検出していない場合、ＩＧラインの断線の可能性があるため、安全性を考慮してＩＧオフ時に行うステップＳ１０９の処理に移行しない。

制御部３は、他のＥＣＵ１０５がＩＧオフを検出していない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ＩＧオフ時に行う処理を禁止する（ステップＳ１０５）。なお、制御部３は、ＩＧオフを検出したときに、自動運転中であれば、即座にＩＧオフ時に行う処理を禁止する。ここで、ＩＧオフ時に行う処理を禁止するには、ＩＧオフを検出したときに実行される終了処理であるステップＳ１０９に移行させなければよい。そのため、ステップＳ１０５はなくてもよく、ステップＳ１０４でＮＯと判定された場合にステップＳ１０９の終了処理に移らせず、ステップＳ１０６に移行して動作を継続させることがＩＧオフ時に行う処理の禁止にあたる。その後、制御部３は、冗長電源システム動作を継続する（ステップＳ１０６）。また、ステップＳ１０６において、制御部３は、上位ＥＣＵ１００に自動運転を継続させて、車両を退避走行させる。

このように、車載電源装置１は、ＩＧを検出した場合に、自動運転中であれば、ＩＧオフ時に行う処理を禁止するので、例えば、ＩＧオフの検出がＩＧラインの断線３００に起因するものであった場合に、車両を安全に退避走行させることができる。

その後、制御部３は、自動運中のＩＧオフ検出を上位ＥＣＵ１００および車両のユーザへ通知する（ステップＳ１０７）。制御部３は、ユーザへ通知する場合、例えば、表示装置１０４に自動運中にＩＧオフ検出を検出した旨を表示して通知する。

これにより、上位ＥＣＵ１００は、例えば、自動運中のＩＧオフ検出が通知された場合に、自動運転制御から退避走行制御に切り替えて、車両を安全に停止させることができる。また、ユーザは、自動運中のＩＧオフ検出が通知された場合に、自動運転から手動運転に切り替えて、車両を安全に停止させることができる。

その後、制御部３は、自動運転が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御部３は、自動運転が終了していない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）処理をステップＳ１０６へ移す。これにより、車載電源装置１は、自動運転が終了するまで、冗長電源システム動作を継続させることによって、安全に退避走行を継続させることができる。

制御部３は、自動運転が終了した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、ＩＧオフ時に行う処理を実行する。例えば、制御部３は、例えば、冗長電源システムの動作を停止し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

このように、車載電源装置１は、ＩＧオフを検出した場合に、車両が自動運転中であれば、ＩＧオフ時に行う処理に移行せず、車両に自動運転を継続させ、自動運転が終了した場合に、ＩＧオフ時に行う処理に移行する。これにより、車載電源装置１は、例えば、ＩＧラインの断線３００に起因したＩＧオフを検出した場合に、自動運転によって車両を安全に退避走行させて停止させることができる。

（変形例１～３）
図６の処理では、ＩＧオフを検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）に、自動運転中であれば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、ＩＧオフ時に行う処理を禁止する条件として、強制終了操作なし（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、他のＥＣＵはＩＧオフ不検出（ステップＳ１０４，Ｎｏ）の２つの条件を更に追加した。これは、ＩＧオフがＩＧラインの断線によるものであるとする判定精度を高めるためである。

変形例１では、ステップＳ１０３の強制終了操作判断処理はなくてもよい。車両が強制終了機能を備えない場合に有効である。

変形例２では、ステップＳ１０４の他のＥＣＵの確認処理はなくてもよい。それにより処理負荷が軽減できる。

変形例３では、ステップＳ１０３とステップＳ１０４の両方がなくてもよい。それにより変形例１と変形例２の効果を奏することができる。

（変形例４）
前述した実施形態では、ＩＧオフを検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）に、自動運転中であれば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、ＩＧオフ時に行う処理に移行しないようにした。しかしながら、自動運転中であっても車両が停車中であれば運転者が何等かの理由でＩＧをオフにすることも考えられる。

そこで、変形例４として、ＩＧオフを検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）に、自動運転中かつ走行中（例えば、車速が所定速度以上）であれば、ＩＧオフ時に行う処理に移行しないようにする。これは、走行中に運転者がＩＧをオフする可能性は極めて低く、走行中にＩＧオフを検出した場合は、ＩＧラインが断線している可能性が高いためである。

処理としては、図６の（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）と（ステップＳ１０３）との間に、「車速が所定速度以上？」の判断ステップを挿入し、ＹｅｓであればステップＳ１０３に移行し、ＮｏであればステップＳ１０９に移行させればよい。これにより、車載電源装置１は、ＩＧラインの断線３００に起因したＩＧオフをより確実に検出することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１，１ａ 車載電源装置
１０ 第１電源
１１ 発電機
１２ ＰｂＢ
２０ 第２電源
２１ ＬｉＢ
３，３ａ 制御部
４ 系統間スイッチ
５ 電流センサ
１００ 上位ＥＣＵ
１０１ 第１負荷
１０２ 第２負荷
１０３ ＩＧスイッチ
１０４ 表示装置
１０５ ＥＣＵ
１１０ 第１系統
１２０ 第２系統

Claims (8)

1. 第１電源の電力が自動運転用の第１負荷に供給される第１系統と、
   第２電源の電力が自動運転用の第２負荷に供給される第２系統と、
   前記第１系統および前記第２系統を接続および切断可能な系統間スイッチと、
   前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記系統間スイッチを遮断し、前記第２系統によって車両に退避走行を行わせる制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   イグニッションオフを検出した場合に、前記車両が自動運転中であれば、イグニッションオフ時に行う処理を禁止する
   ことを特徴とする車載電源装置。
2. 前記制御部は、
   イグニッションオフを検出した場合に、前記車両が手動運転中であれば、前記イグニッションオフ時に行う処理に移行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
3. 前記制御部は、
   イグニッションオフを検出した場合に、前記車両が自動運転中であれば、前記イグニッションオフ時に行う処理に移行せず、前記車両に自動運転を継続させ、自動運転が終了した場合に、前記イグニッションオフ時に行う処理に移行する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載電源装置。
4. 前記制御部は、
   イグニッションスイッチに対する通常のイグニッションオフ操作とは異なる強制終了操作を検出した場合には、前記車両が自動運転中であっても、前記イグニッションオフ時に行う処理に移行する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の車載電源装置。
5. 前記制御部は、
   前記車両の自動運転中にイグニッションオフを検出した場合、自動運転中のイグニッションオフであることを上位制御装置および前記車両のユーザのうち、少なくともいずれか一方に通知する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の車載電源装置。
6. 前記制御部は、
   前記車両の自動運転中にイグニッションオフを検出した場合、前記車両に搭載される他の制御装置に対して、イグニッションオフを検出しているか否かを確認し、前記他の制御装置がイグニッションオフを検出している場合には、前記イグニッションオフ時に行う処理に移行する
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の車載電源装置。
7. 前記制御部は、前記車両の自動運転中にイグニッションオフを検出した場合、前記車両が走行中であれば、イグニッションオフ時に行う処理を禁止する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の車載電源装置。
8. 車載電源装置の制御部が実行する車載電源制御方法であって、
   前記車載電源装置は、
   第１電源の電力が自動運転用の第１負荷に供給される第１系統と、
   第２電源の電力が自動運転用の第２負荷に供給される第２系統と、
   前記第１系統および前記第２系統を接続および切断可能な系統間スイッチと、
   前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記系統間スイッチを遮断し、前記第２系統によって車両に退避走行を行わせる制御部と
   を備え、
   前記制御部が、イグニッションオフを検出した場合に、前記車両が自動運転中であれば、イグニッションオフ時に行う処理を禁止する制御工程
   を含むことを特徴とする車載電源制御方法。

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