JP4989538B2 - 車両用制御装置、電気車両及び車両用制御装置の故障検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、電源供給ラインに設けられたスイッチのオンにより、電力供給源から前記電源供給ラインを介して車両内のシステムを制御するマイクロコンピュータに電力供給を行う車両用制御装置及びその故障検出方法、並びに該車両用制御装置を備える電気車両に関する。

従来より、車両に搭載された電子制御装置（車両用制御装置）では、キースイッチ及びイグニッションスイッチの少なくとも一方のオンに起因して給電用リレー（スイッチ）がオンすることによりＥＣＵ内のマイクロコンピュータに電力供給を行う。また、前記車両用制御装置は、前記キースイッチ又は前記イグニッションスイッチがオフしても前記マイクロコンピュータが所定の処理（車両内のシステムに対する停止処理）を完了して動作を停止するまでは前記給電用リレーをオンに保持して該マイクロコンピュータに対する電力供給を継続する電源自己保持機能を備えている（特許文献１参照）。

この場合、前記車両用制御装置では、前記キースイッチ又は前記イグニッションスイッチのオフに起因してシステム停止処理を開始してから前記マイクロコンピュータが動作を停止するまでの電源保持時間内に、一定時間毎にフラッシュＲＯＭ内のカウンタ値をカウントアップし、その後、前記キースイッチ又は前記イグニッションスイッチがオンしたときに、該カウンタ値が第１判定値よりも小さければ前記電源自己保持機能が異常と判定し、一方で、前記カウンタ値が第２判定値よりも大きければ、前記給電用リレーのオフにより前記電力供給を停止する電源遮断機能が異常と判定する、前記給電用リレーの故障検出処理が行われる。

特開２００６−３４７４４１号公報

前述した故障検出処理に用いられるカウンタ値は、キースイッチ又はイグニッションスイッチのオフに起因したシステム停止処理の開始からマイクロコンピュータの動作停止までの電源保持時間に対応しているので、該システム停止処理に要する時間（停止処理時間）が変化した場合、該停止処理時間の変化に応じてカウンタ値も変化する。この結果、前記停止処理時間が長くなってカウンタ値が大きくなったときには電源遮断機能が正常であるにも関わらず異常であると判定する。すなわち、給電用リレー（スイッチ）の故障を誤検知するおそれがある。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、スイッチの故障を確実に検出することができる車両用制御装置及びその故障検出方法、並びに、前記車両用制御装置を備える電気車両を提供することを目的とする。

この発明に係る車両用制御装置は、
電力供給源と、車両内のシステムを制御するマイクロコンピュータと、コンデンサを有する起動信号生成回路と、前記電力供給源と前記マイクロコンピュータ及び前記起動信号生成回路とをスイッチを介して接続し且つ前記スイッチのオンにより前記電力供給源から前記スイッチを介して前記マイクロコンピュータ及び前記起動信号生成回路に電力供給を行う電源供給ラインと、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電手段と、前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御する遮断手段とを備え、
前記起動信号生成回路は、前記コンデンサの電圧が所定電圧以上となったときに起動信号を生成して前記マイクロコンピュータに出力し、一方で、前記マイクロコンピュータでの前記システムに対する停止処理時に前記放電手段により前記コンデンサに蓄積された電荷が放電されたときに前記起動信号の生成を停止し、
前記遮断手段は、前記起動信号の生成が停止したときに前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御し、
前記マイクロコンピュータは、前記停止処理及び前記放電手段による前記電荷の放電が完了した後に該マイクロコンピュータの動作を停止し、停止している状態で前記起動信号が入力されたときに起動して前記スイッチが故障していると判定することを特徴としている。

また、この発明に係る車両用制御装置の故障検出方法は、
スイッチのオンにより電力供給源から電源供給ラインを介してマイクロコンピュータ及び起動信号生成回路に電力供給を行う場合に、
前記マイクロコンピュータによる車両内のシステムに対する停止処理時に、放電手段により前記起動信号生成回路が有するコンデンサに蓄積された電荷を放電して該起動信号生成回路による起動信号の生成を停止し、
前記起動信号の生成が停止したときに遮断手段により前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御し、
前記停止処理及び前記放電手段による前記電荷の放電が完了した後に該マイクロコンピュータの動作を停止し、停止している状態で前記コンデンサの電圧が所定電圧以上となって前記起動信号生成回路が前記起動信号を生成し前記マイクロコンピュータに出力したときに、該マイクロコンピュータを起動させて前記スイッチが故障していると判定させることを特徴としている。

これらの発明によれば、前記マイクロコンピュータでの前記システムに対する停止処理と、前記放電手段による前記コンデンサに蓄積された電荷の放電とが完了して、前記マイクロコンピュータが動作を停止した後（スリープモードに移行した後）に、停止状態にある前記マイクロコンピュータに前記起動信号の入力があれば、該マイクロコンピュータは、前記起動信号に基づき再起動して前記スイッチが故障と判定する。

すなわち、前記停止処理及び前記放電の前から前記スイッチが故障している場合には、前記電力供給源から前記スイッチを介して前記マイクロコンピュータ及び前記起動信号生成回路に電力供給が行われているので、前記停止処理の際に前記放電手段によって前記コンデンサに蓄積された前記電荷が一旦放電しても、前記マイクロコンピュータの動作停止時（スリープモード）の時間帯では、該電力供給によって前記コンデンサには前記電荷が再び蓄積される。この結果、前記コンデンサの電圧が前記電荷の再度の蓄積に起因して前記所定電圧以上となったときに、前記起動信号生成回路は、前記起動信号を生成して前記マイクロコンピュータに出力する。

従って、前記マイクロコンピュータは、前記スリープモードの時間帯に前記起動信号生成回路からの前記起動信号の入力に基づいて再起動することで、前記スイッチが故障していることを確実に検出することができる。

また、前記起動信号生成回路は、前記電源供給ラインに接続される抵抗器をさらに有し、前記電源供給ラインから前記抵抗器を介して前記コンデンサに前記電力供給が行われ、該コンデンサの電圧が前記所定電圧以上となったときに前記起動信号を生成する。

これにより、前記スリープモードの時間帯において、前記コンデンサの電圧は、前記抵抗器の抵抗値及び前記コンデンサの静電容量で決定される時定数に基づいて比較的に緩やかに前記所定電圧に向かって上昇する。つまり、前記抵抗器を設けることで、前記電圧の時間変化を緩やかにする（前記電圧の上昇を遅らせる）ことができるので、前記スイッチの故障をより高精度に検出することが可能となる。また、前記起動信号を生成する前記起動信号生成回路を容易且つ簡単に構成することができるので、前記車両用制御装置のコストを削減することが可能となる。

さらに、前記マイクロコンピュータは、前記スイッチが故障していると判定したときに、該スイッチの故障を外部に警告することが好ましい。

これにより、前記車両の停止時に、該車両の搭乗者等の使用者に前記スイッチの故障の有無を通知して、該使用者に前記車両用制御装置を搭載した前記車両の修理を促すことも可能となる。すなわち、前記車両用制御装置により前記スイッチの故障検出処理を行うので、前記使用者による前記スイッチの故障発生の確認が不要となる。

ここで、前記車両用制御装置は、前記マイクロコンピュータにて判定された前記スイッチの故障に関わる判定結果を記憶する記憶手段をさらに有し、前記記憶手段は、前記マイクロコンピュータに内蔵され且つ前記電力供給源から電力供給されるメモリであるか、あるいは、前記マイクロコンピュータの外部に配置された不揮発性メモリであることが好ましい。

これにより、前記電力供給の停止に起因して前記マイクロコンピュータの動作が停止しても、前記記憶手段に記憶された前記判定結果は消去されない。この結果、前記判定結果を前記動作停止後に前記記憶手段から読み出して、前記スイッチが故障しているか否かを判断することも可能となる。

この場合、前記マイクロコンピュータは、次回の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記判定結果を参照し、該判定結果が前記スイッチの故障を示す判定結果であると判断した際に、該スイッチの故障を外部に警告することが好ましい。

これにより、次回の前記車両の始動時に、前記使用者に前記スイッチの故障の有無を通知して、該使用者に前記車両用制御装置を搭載した前記車両の修理を促すことも可能となる。すなわち、前記車両用制御装置により前記スイッチの故障検出処理を行うので、前記使用者による前記スイッチの故障発生の確認が不要となると共に、前記スイッチが故障していれば、次回の前記車両の始動時に前記故障の発生が前記使用者に通知されるので、前記車両の停止時に、前記使用者は、前記車両のシステムに対する停止処理の最中であっても前記車両からすぐに離れることが可能となる。

さらに、前記スイッチは、前記マイクロコンピュータからのオン指令によりオフからオンに切り替わり、一方で、前記マイクロコンピュータからのオフ指令によりオンからオフに切り替わる電源自己保持スイッチであることが好ましい。

また、前記車両用制御装置は、外部の通信機器と通信を行うための通信手段をさらに有し、前記マイクロコンピュータは、前記スイッチが故障していると判定したときに、前記スイッチの故障に関わる判定結果を前記通信手段を介して前記通信機器に送信することが好ましい。

これにより、前記使用者が前記通信機器を所持していれば、該使用者に前記判定結果を即座に通知することが可能となる。

ここで、この発明に係る電気車両は、前記車両用制御装置を備え、前記電力供給源は、前記車両に搭載された電気装備品に電力供給を行う蓄電装置であり、前記システムは、車両駆動用電力源を備えた車両駆動システムであることを特徴としている。

これにより、前記スイッチに他の電子回路が接続されている場合に、前記スイッチの故障に起因して前記電気車両の停止時に前記蓄電装置から前記スイッチを介して前記他の電子回路に電力供給が継続され、この結果、該蓄電装置の電圧が低下することを確実に防止することができる。

また、前記車両用制御装置は、前記マイクロコンピュータにて判定された前記スイッチの故障に関わる判定結果を記憶する記憶手段と、前記電気車両の停止時に定期的に前記マイクロコンピュータを起動する起動手段をさらに有し、前記マイクロコンピュータは、前記起動手段により起動した際に、前記記憶手段に記憶されている前記判定結果が前記スイッチの故障を示すものであるか否かを判定し、該故障を示すものと判断したときに、前記車両駆動用電力源から前記蓄電装置に充電を行なうように前記車両駆動システムを制御することが好ましい。

これにより、前記スイッチの故障によって前記電気車両の停止時に前記蓄電装置から前記スイッチを介して前記マイクロコンピュータ及び前記起動信号生成回路に電力供給が行われて該蓄電装置の電圧が低下している場合に、前記車両駆動用電力源から前記蓄電装置に充電を行なうことで、該蓄電装置の電圧低下を効果的に抑制することができる。

この場合、前記車両駆動用電力源は、燃料電池であり、前記車両駆動システムは、前記燃料電池を備えた燃料電池システムであり、前記マイクロコンピュータは、前記起動手段により起動した際に、前記燃料電池のガス流路内の掃気処理を行うように前記燃料電池システムを制御することが好ましい。

前記燃料電池システムでは、該システム内の電力を自己の発電機能により賄う必要があるので、発電停止時（前記電気車両の停止時）に使用可能な電力量には限りがある。そこで、前記電気車両の停止時に、前記起動手段による定期的な起動に応じて前記掃気処理を行うことで、該掃気処理を効率よく行うことができる。また、前記車両駆動用電力源から前記蓄電装置に充電を行なうための前記マイクロコンピュータの起動と、前記掃気処理を行うための前記マイクロコンピュータの起動とについて、前記起動手段を共用することにより、これらの処理に対して起動手段を別途設けることが不要となる。さらに、前記燃料電池システムの停止後（スリープモードの時間帯）に前記スイッチの故障検出処理を行うことにより、該燃料電池システムの始動処理時間及び停止処理時間の長短に関わりなく該スイッチの故障を効率よく検出することができる。

さらに、外気温度が所定温度よりも低い場合に、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池システムに対する停止処理時に前記燃料電池のガス流路内の掃気処理を行うように該燃料電池システムを制御することが好ましい。

発電停止により前記ガス流路内には、発電によって生成された水が残留するので、氷点下の環境では前記残留した水が凍結し、反応ガス（水素、空気）の供給及び排出の妨げとなって、低温下における前記燃料電池の始動性能が低下するおそれがある。そこで、前記電気車両の停止処理時に、前記掃気処理を行うことで、該掃気処理を効率よく行うことができると共に、低温下においても、前記燃料電池の始動性能を維持することが可能となる。

また、前記掃気処理を前記停止処理時に行うことにより、前記マイクロコンピュータでのシステム停止処理に要する時間が長くなるが、この場合でも、該燃料電池システムの停止後（スリープモードの時間帯）に前記スイッチの故障検出処理を行っているので、前記掃気処理及び前記システム停止処理に要する時間の長短に関わりなく該スイッチの故障を効率よく検出することができる。

この発明によれば、マイクロコンピュータでのシステムに対する停止処理と、放電手段によるコンデンサに蓄積された電荷の放電とが完了して、前記マイクロコンピュータが動作を停止した後（スリープモードに移行した後）に、停止状態にある前記マイクロコンピュータに起動信号の入力があれば、該マイクロコンピュータは、前記起動信号に基づき再起動してスイッチが故障と判定する。

すなわち、前記停止処理及び前記放電の前から前記スイッチが故障している場合には、電力供給源から前記スイッチを介して前記マイクロコンピュータ及び起動信号生成回路に電力供給が行われているので、前記停止処理の際に前記放電手段によって前記コンデンサに蓄積された前記電荷が一旦放電しても、前記マイクロコンピュータの動作停止時（スリープモード）の時間帯では、該電力供給によって前記コンデンサには前記電荷が再び蓄積される。この結果、前記コンデンサの電圧が前記電荷の再度の蓄積に起因して所定電圧以上となったときに、前記起動信号生成回路は、前記起動信号を生成して前記マイクロコンピュータに出力する。

従って、前記マイクロコンピュータは、前記スリープモードの時間帯に前記起動信号生成回路からの前記起動信号の入力に基づいて再起動することで、前記スイッチが故障していることを確実に検出することができる。

図１は、この実施形態に係る車両用制御装置１０の回路図である。

車両用制御装置１０は、車両内のシステム｛例えば、後述する図７に示す燃料電池車両（電気車両）５０の燃料電池システム（車両駆動システム）５２｝を制御するものであり、コントロールユニット１２と、該コントロールユニット１２の端子１４ａ、１４ｄに接続されるバッテリ（電力供給源、蓄電装置）１６と、バッテリ１６の正極とコントロールユニット１２の端子１４ｂとを接続する第１スイッチ１８とを有する。なお、コントロールユニット１２の端子１４ｃ及びバッテリ１６の負極は、それぞれ接地されている。

第１スイッチ１８は、前記車両のキースイッチ又はイグニッションスイッチであり、該車両の搭乗者の操作に起因してオン又はオフする。また、バッテリ１６は、例えば、前記車両に搭載される１２Ｖ用バッテリである。

コントロールユニット１２内には、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２０と、ダイオード２２と、第２スイッチ２４と、故障検出用信号生成回路（起動信号生成回路）２６と、コンデンサ２８と、ＯＲ回路３０とが配置されている。

ＣＰＵ２０は、第１スイッチ１８及び端子１４ｂを介してバッテリ１６の正極と接続され、端子１４ｄ及びダイオード２２を介してバッテリ１６の正極と接続され、さらに、端子１４ａ及び第２スイッチ２４を介してバッテリ１６の正極と接続されている。

ＯＲ回路（遮断手段）３０は、一方の入力端子が端子１４ｂ及びＣＰＵ２０に接続され、他方の入力端子がＣＰＵ２０に接続され、出力端子が第２スイッチ２４に接続されている。この場合、第１スイッチ１８のオンによりバッテリ１６から第１スイッチ１８及び端子１４ｂを介してＯＲ回路３０及びＣＰＵ２０に直流電圧が印加されると、ＯＲ回路３０は、この直流電圧を自己保持要求信号（オン指令）Ｓ２として第２スイッチ２４に出力する。また、ＯＲ回路３０は、ＣＰＵ２０からの自己保持指令信号Ｓ３も自己保持要求信号Ｓ２として第２スイッチ２４に出力する。

第２スイッチ２４は、ＯＲ回路３０からの自己保持要求信号Ｓ２の入力に起因してオフからオンに切り替わり、一方で、自己保持要求信号Ｓ２の停止（オフ指令）に起因してオンからオフに切り替わる電源自己保持スイッチ（電源自己保持回路としての給電用リレー）である。この場合、第２スイッチ２４がオンすると、バッテリ１６は、端子１４ａ及び第２スイッチ２４を介してＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６と接続され、ＣＰＵ２０の電源入力端子Ｖｃｃ及び故障検出用信号生成回路２６の入力側（抵抗器３２側）に直流電圧が印加される。すなわち、該直流電圧は、バッテリ１６からＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６に電力供給を行うための入力電圧となる。従って、端子１４ａ及び第２スイッチ２４を含む、バッテリ１６の正極側からＣＰＵ２０に至るラインは、該ＣＰＵ２０に対する電源供給ライン（主電源ライン）２１であり、図１では、当該電源供給ライン２１を太線で表記している。

ＣＰＵ２０は、第１スイッチ１８のオンによりバッテリ１６から第１スイッチ１８及び端子１４ｂを介して直流電圧が印加され（起動信号Ｓ１が供給され）、且つ、第２スイッチ２４のオンによりバッテリ１６から端子１４ａ及び第２スイッチ２４を介して電源入力端子Ｖｃｃに直流電圧が印加されたときに起動する。また、ＣＰＵ２０は、起動時に自己保持指令信号Ｓ３をＯＲ回路３０に出力する。さらに、第１スイッチ１８のオフにより直流電圧が印加されなくなると、ＣＰＵ２０は、略０レベルとなった起動信号Ｓ１（直流電圧）をシステム停止要求信号Ｓ５とみなして前記システムに対するシステム停止処理を実行した後に動作停止に至る｛低電力消費モード（スリープモード）に移行する｝。この場合、ＯＲ回路３０の一方の入力端子に対する起動信号Ｓ１の供給が停止しているので、ＣＰＵ２０からＯＲ回路３０に対する自己保持指令信号Ｓ３の出力の停止により、ＯＲ回路３０から第２スイッチ２４への自己保持要求信号Ｓ２の出力も停止して、第２スイッチ２４はオンからオフに切り替わる。この結果、バッテリ１６からＣＰＵ２０への電力供給が停止する。

なお、第２スイッチ２４がオンすると、ＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６に限らず、コントロールユニット１２内の他の電子回路にも電力供給が行われる。また、コンデンサ２８は、第２スイッチ２４とＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６との間で、バッテリ１６、ＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６に対して並列に接続されている。

故障検出用信号生成回路２６は、第２スイッチ２４及びＣＰＵ２０の電源入力端子Ｖｃｃに接続された抵抗器３２と、抵抗器３２に接続されたコンデンサ３４と、抵抗器３２のコンデンサ３４側と第２スイッチ２４との間を接続するダイオード３６と、コンデンサ３４及びダイオード３６とＣＰＵ２０との間を接続するシュミットトリガゲート３８とから構成される。

この場合、第２スイッチ２４のオンによりバッテリ１６から第２スイッチ２４を介して故障検出用信号生成回路２６に電力供給が行われると、コンデンサ３４の電圧は、時間経過に伴って、抵抗器３２の抵抗値及びコンデンサ３４の静電容量で決定される時定数に基づき徐々に上昇する。コンデンサ３４の電圧は、シュミットトリガゲート３８の入力電圧であるので、前記入力電圧の電圧値がシュミットトリガゲート３８の上限閾値（所定電圧）Ｖｔｈ（図３参照）以上になると、シュミットトリガゲート３８は、故障判定信号Ｓ４を生成してＣＰＵ２０に出力する。なお、シュミットトリガゲート３８は、第２スイッチ２４のオフ又は後述するコンデンサ３４に蓄積された電荷の放電に起因して前記電圧値が下限閾値（略０レベルのコンデンサ３４の電圧）以下になると故障判定信号Ｓ４の生成を停止する。

ＣＰＵ２０は、前記システム停止処理の際に、コンデンサ３４と並列に接続されたトランジスタ（放電手段）４８に放電指令信号Ｓ８を出力してトランジスタ４８をオンさせ、コンデンサ３４及びトランジスタ４８により構成される閉回路でコンデンサ３４に蓄積された電荷を放電させる。この結果、コンデンサ３４の電圧値が前記下限閾値以下になると、シュミットトリガゲート３８は、故障判定信号Ｓ４の生成を停止する。

ところで、ＣＰＵ２０のスリープモードへの移行に起因して該ＣＰＵ２０からトランジスタ４８への放電指令信号Ｓ８の出力が停止すると、トランジスタ４８はオンからオフに切り替わり、電源供給ライン２１から故障検出用信号生成回路２６への電力供給によって、コンデンサ３４には電荷が再度蓄積されて、該コンデンサ３４の電圧は、再び上昇を開始する（図３参照）。この場合、車両用制御装置１０では、コンデンサ３４の電圧値が上限閾値Ｖｔｈに到達する前に第２スイッチ２４をオフして、故障検出用信号生成回路２６への電力供給を停止させることで、スリープモードの時間帯における故障判定信号Ｓ４の生成を停止するようにしている。

また、ＣＰＵ２０は、スリープモードに移行して停止状態にあるときに、故障検出用信号生成回路２６から故障判定信号Ｓ４の入力があれば、故障判定信号Ｓ４を起動信号として再起動し、第２スイッチ２４に故障（オフ指令であってもオンからオフに切り替わらない故障であり、第２スイッチ２４が溶着してオンになっている状態をいう。）が発生したと判定し、その判定結果を故障発生情報としてＣＰＵ２０に内蔵されたメモリ４０に記憶すると共に、端子１４ｆを介して無線通信手段４５のアンテナ４７から無線により前記故障発生情報を示す通知信号Ｓ９を前記車両の搭乗者等の使用者が所持する携帯電話機（通信機器）４９に送信する。

なお、メモリ４０は、バッテリ１６から端子１４ｄを介して常時電力供給されているので、オフ指令により第２スイッチ２４がオンからオフに切り替わってバッテリ１６からＣＰＵ２０への電力供給が停止しても、該メモリ４０に記憶された前記故障発生情報が消去されることはない。

この実施形態に係る車両用制御装置１０は、以上のように構成されるものであり、次に、車両の停止時に行われる車両用制御装置１０の故障検出処理（故障検出方法）について、図２のフローチャート並びに図３及び図４のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、図３は、第２スイッチ２４が正常動作（オフ指令に起因してオンからオフに切り替わる動作）を行う場合を示しており、一方で、図４は、第２スイッチ２４が異常動作（オフ指令があってもオンからオフに切り替わらないときの動作）を行う場合を示している。また、図２のフローチャートは、前記正常動作及び前記異常動作のいずれの動作にも適用可能な故障検出処理である。

先ず、第２スイッチ２４が正常動作を行う場合について、図２及び図３を参照しながら説明する。

時刻ｔ１において、前記車両の搭乗者の操作に起因して第１スイッチ１８がオフすると（ステップＳ１０）、バッテリ１６からＯＲ回路３０及びＣＰＵ２０への直流電圧の印加（起動信号Ｓ１の供給）が停止する。ＣＰＵ２０は、略０レベルとなった起動信号Ｓ１をシステム停止要求信号Ｓ５とみなして前記システムに対するシステム停止処理を実行し（ステップＳ１１）、該システム停止処理中の時刻ｔ２にトランジスタ４８に放電指令信号Ｓ８を出力する。これにより、トランジスタ４８はオンとなり、コンデンサ３４に蓄積された電荷は、トランジスタ４８及びコンデンサ３４の閉回路で放電され（ステップＳ１２）、この結果、コンデンサ３４の電圧は、コンデンサ３４の静電容量により決定される時定数に従って、時間経過に伴い徐々に低下する。

時刻ｔ３にて、コンデンサ３４の電圧値がシュミットトリガゲート３８の下限閾値以下となって、シュミットトリガゲート３８からＣＰＵ２０への故障判定信号Ｓ４の出力が停止する共に、ＣＰＵ２０は、前記システム停止処理を完了して動作停止に至る（スリープモードに移行する）（ステップＳ１３）。これにより、トランジスタ４８に対する放電指令信号Ｓ８の出力が停止して、該トランジスタ４８は、オンからオフになり、電源供給ライン２１から故障検出用信号生成回路２６への電力供給によりコンデンサ３４に電荷が再度蓄積されて、該コンデンサ３４の電圧が再び上昇する。

ところが、ＯＲ回路３０の一方の入力端子に対する起動信号Ｓ１の供給が停止すると共に、停止状態にあるＣＰＵ２０からＯＲ回路３０に対する自己保持指令信号Ｓ３の出力も停止するので、ＯＲ回路３０から第２スイッチ２４への自己保持要求信号Ｓ２の出力が停止し、時刻ｔ４にて、第２スイッチ２４はオンからオフに切り替わる。これにより、バッテリ１６からＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６への電力供給が停止して、コンデンサ３４に蓄積された電荷は再度放電されるので、該コンデンサ３４の電圧値は、上限閾値Ｖｔｈに到達することなく０レベルへと徐々に低下する。従って、第２スイッチ２４が正常である場合に、スリープモードの時間帯では、ＣＰＵ２０に故障判定信号Ｓ４が入力されることはない（ステップＳ１４のＮＯ）。

なお、時刻ｔ５は、第２スイッチ２４がオフにならない場合に、コンデンサ３４の電圧値が上限閾値Ｖｔｈに到達する時刻を示している。また、ＣＰＵ２０の電源入力端子Ｖｃｃに供給される入力電圧（直流電圧）は、時刻ｔ４から時間経過に伴い徐々に低下しているが、これは、コンデンサ２８の静電容量によって決定される時定数に従って徐々に低下することに起因している。

なお、前記車両の始動時には、以下の処理が行われて、ＣＰＵ２０の動作が開始するに至る。

先ず、前記車両の搭乗者の操作に起因して第１スイッチ１８がオンすると、バッテリ１６からＯＲ回路３０及びＣＰＵ２０に直流電圧が印加（起動信号Ｓ１が供給）され、ＯＲ回路３０は、この起動信号Ｓ１を自己保持要求信号Ｓ２として第２スイッチ２４に出力する。この結果、第２スイッチ２４は、自己保持要求信号Ｓ２の入力に起因してオフからオンに切り替わり、これにより、バッテリ１６から端子１４ａ及び第２スイッチ２４を介してＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６に電力供給が行われ、ＣＰＵ２０は、起動信号Ｓ１の入力及び前記電力供給に起因して起動処理を開始する。また、ＣＰＵ２０は、前記起動処理中にＯＲ回路３０に対して自己保持指令信号Ｓ３を出力する。さらに、故障検出用信号生成回路２６では、前記電力供給に起因してコンデンサ３４の電圧が上限閾値Ｖｔｈに到達すれば、故障判定信号Ｓ４をシュミットトリガゲート３８からＣＰＵ２０に出力する。

次に、第２スイッチ２４が異常動作を行う場合について、図２及び図４を参照しながら説明する。この異常動作は、自己保持要求信号Ｓ２の出力が停止しても（オフ指令があっても）、第２スイッチ２４がオンからオフに切り替わらずにオンの状態を保持し続ける（電源自己保持状態を維持し続ける）というものである。この場合、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１３のスリープモードの直前（図４の時刻ｔ３前）までは前記正常動作（図３参照）の場合と同様の処理を行うので、ここでは、ステップＳ１３以降及び時刻ｔ３以降の処理について説明する。

ＣＰＵ２０がスリープモードに移行した際に（ステップＳ１３）、第２スイッチが故障していれば、バッテリ１６から電源供給ライン２１を介して故障検出用信号生成回路２６に電力供給が継続して行われるので、該スリープモードの時間帯であっても、前記電力供給に起因してコンデンサ３４には電荷が蓄積し、この結果、コンデンサ３４の電圧値は、上限閾値Ｖｔｈに向かって徐々に上昇する。時刻ｔ５において、前記電圧値が上限閾値Ｖｔｈに到達すると、シュミットトリガゲート３８は、故障判定信号Ｓ４を生成してＣＰＵ２０に出力し、ＣＰＵ２０は、入力された故障判定信号Ｓ４を起動信号として再起動する（ステップＳ１４のＹＥＳ、ステップＳ１５）。これにより、ＣＰＵ２０は、起動処理後の時刻ｔ６において、故障判定信号Ｓ４が入力されたことで第２スイッチ２４が故障していると判断し（ステップＳ１６）、該第２スイッチ２４が故障したことを示す判定結果を故障発生情報としてメモリ４０に書き込む（ステップＳ１７）。

さらに、ＣＰＵ２０は、メモリ４０に前記故障発生情報を書き込んだ後に、第２スイッチ２４の故障を示す通知信号Ｓ９を端子１４ｆ及び無線通信手段４５のアンテナ４７を介して無線により車両の搭乗者等の使用者が所持する携帯電話機４９に送信する（ステップＳ１８）。そして、上述の故障判定処理が完了した後に、ＣＰＵ２０は、動作停止処理を行い、時刻ｔ７にてスリープモードに再度移行する（ステップＳ１９）。

なお、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間帯において、ＣＰＵ２０は、ＯＲ回路３０に自己保持指令信号Ｓ３を出力し、該ＯＲ回路３０は、該自己保持指令信号Ｓ３を自己保持要求信号Ｓ２として第２スイッチ２４に出力する。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、ＣＰＵ２０でのシステム停止処理と、トランジスタ４８のオンによるコンデンサ３４に蓄積された電荷の放電とが完了して、ＣＰＵ２０が動作を停止した後（スリープモードに移行した後）に、停止状態にあるＣＰＵ２０に故障判定信号Ｓ４の入力があれば、ＣＰＵ２０は、故障判定信号Ｓ４を起動信号として再起動し第２スイッチ２４が故障（第２スイッチ２４の溶着によりオフ指令があってもオンからオフに切り替わらない故障）と判定する。

すなわち、前記システム停止処理及び前記放電の前から第２スイッチ２４が故障している場合には、バッテリ１６から第２スイッチ２４を介してＣＰＵ２０及び故障検出用信号生成回路２６に電力供給が行われているので、前記システム停止処理の際にトランジスタ４８のオンによってコンデンサ３４に蓄積された前記電荷が一旦放電しても、ＣＰＵ２０のスリープモードの時間帯では、該電力供給によってコンデンサ３４には前記電荷が再び蓄積される。この結果、コンデンサ３４の電圧値が前記電荷の再度の蓄積に起因して上限閾値Ｖｔｈ以上となったときに、故障検出用信号生成回路２６は、故障判定信号Ｓ４を生成してＣＰＵ２０に出力する。

従って、ＣＰＵ２０は、スリープモードの時間帯に故障検出用信号生成回路２６からの故障判定信号Ｓ４の入力に基づいて再起動することで、第２スイッチ２４が故障していることを確実に検出することができる。

ところで、特許文献１に記載の技術では、システム停止処理の開始からマイクロコンピュータの動作停止までの電源保持時間内に、一定時間毎にフラッシュＲＯＭ内のカウンタ値をカウントアップし、その後、キースイッチ又はイグニッションスイッチがオンしたときに、前記カウンタ値に基づいて電源自己保持機能及び電源遮断機能が異常か否かを判定しているので、スリープモードに移行してから前記マイクロコンピュータが再起動するまでのスリープモードの時間帯における給電用リレーの故障を検出することができない。

これに対して、この実施形態では、前述したように、故障判定信号Ｓ４がＣＰＵ２０に入力されれば、停止状態にあるＣＰＵ２０が起動して第２スイッチ２４が故障しているものと判定するので、スリープモードの時間帯における第２スイッチ２４の故障についても確実に検出することができる。

また、故障検出用信号生成回路２６は、抵抗器３２、コンデンサ３４及びシュミットトリガゲート３８を有し、抵抗器３２を介してコンデンサ３４に電力供給が行われ且つ該コンデンサ３４の電圧値が上限閾値Ｖｔｈ以上となったときに故障判定信号Ｓ４を生成するので、コンデンサ３４の電圧値は、抵抗器３２の抵抗値及びコンデンサ３４の静電容量で決定される時定数に基づいて比較的に緩やかに上限閾値Ｖｔｈに向かって上昇する。つまり、抵抗器３２を設けることで、前記電圧値の時間変化を緩やかにする（前記電圧値の上昇を遅らせる）ことができるので、第２スイッチ２４の故障をより高精度に検出することが可能となる。また、故障判定信号Ｓ４を生成する故障検出用信号生成回路２６を容易且つ簡単に構成することができるので、車両用制御装置１０のコストを削減することが可能となる。

また、第２スイッチ２４が故障していると判定したときに、該第２スイッチ２４の故障を音又は画面表示により車両の搭乗者等の使用者に警告（通知）することで、該使用者に車両用制御装置１０を搭載した前記車両の修理を促すことも可能となる。すなわち、第２スイッチ２４の故障により、バッテリ１６からコントロールユニット１２に電力が供給され続けると、該バッテリ１６の出力電圧（直流電圧）が低下して、バッテリ上がりが発生するおそれがあるが、前記使用者に対して前記警告を行うことによりバッテリ上がりの発生及び該バッテリ上がりに伴うバッテリ１６の劣化を確実に防止することが可能となる。つまり、車両用制御装置１０により第２スイッチ２４の故障検出処理を行うので、前記使用者による第２スイッチ２４の故障発生の確認が不要となる。

さらに、メモリ４０に故障発生情報を記憶するので、前記電力供給の停止に起因してＣＰＵ２０の動作が停止しても、メモリ４０に記憶された故障発生情報は消去されない。この結果、前記故障発生情報を前記動作停止後にメモリ４０から読み出して、第２スイッチ２４が故障しているか否かを判断することも可能となる。

従って、ＣＰＵ２０は、次回の起動時に、メモリ４０に記憶された情報が故障発生情報であると判断した際に、第２スイッチ２４の故障を音又は画面表示により車両の搭乗者等の使用者に警告（通知）することで、該使用者に車両用制御装置１０を搭載した前記車両の修理を促すことも可能となる。すなわち、車両用制御装置１０により第２スイッチ２４の故障検出処理を行うので、前記使用者による第２スイッチ２４の故障発生の確認が不要となると共に、第２スイッチ２４が故障していれば、次回の車両の始動時に前記故障の発生が前記使用者に通知されるので、前記車両の停止時に、前記使用者は、システム停止処理の最中であっても前記車両からすぐに離れることが可能となる。

具体的に、ＣＰＵ２０は、第２スイッチ２４が故障していると判定したときに、故障判定情報を示す通知信号Ｓ９を端子１４ｆ、無線通信手段４５及びアンテナ４７を介して前記使用者が所持する携帯電話機４９に送信することで、該使用者に故障判定情報を即座に通知して、前記車両の修理を促すことが可能となる。

この実施形態に係る車両用制御装置１０は、上述した説明に限定されることはなく、種々の構成に変更することが可能である。

すなわち、図５に示すように、メモリ４０（図１参照）に代えて、ＣＰＵ２０の外に不揮発性のメモリ４２を配置してもよい。

これにより、メモリ４２に故障発生情報を記憶した場合に、ＣＰＵ２０に対する前記電力供給の停止に起因して該ＣＰＵ２０の動作が停止しても、メモリ４２に記憶された前記故障発生情報は消去されない。従って、この場合でも、前述したメモリ４０と同様の効果が得られる。

また、図６及び図７は、燃料電池車両５０内の燃料電池システム５２に対する制御に車両用制御装置１０を適用した場合を示している。

コントロールユニット１２内には、バッテリ１６から端子１４ｅを介し常時電力供給を受けて、燃料電池車両５０の停止時に、定期的（間欠的）に、ＣＰＵ２０に起動信号Ｓ６を出力すると共に、ＯＲ回路３０に自己保持要求信号Ｓ７を出力するための定期起動手段４４が配置されている。従って、上述したアラームクロック機能を有する定期起動手段４４をコントロールユニット１２が備えることで、燃料電池車両５０の停止時であっても、第２スイッチ２４は、自己保持要求信号Ｓ７に応じた自己保持要求信号Ｓ２の入力に起因してオフからオンに切り替わり、この結果、バッテリ１６から端子１４ａ及び第２スイッチ２４を介してＣＰＵ２０の電源入力端子Ｖｃｃに電力供給を行うことが可能となる。

また、燃料電池車両５０は、燃料電池５４、温度センサ６２、エアコンプレッサ６０及びバッテリ６６から構成されるハイブリッド型電源システムとしての燃料電池システム５２に加え、該燃料電池システム５２から電流（電力）がインバータ５６を通じて供給される走行用のモータ５８と、燃料電池５４及びバッテリ６６の電圧を降圧するダウンバータ６８と、バッテリ１６から電力供給を受ける補機（電気装備品）６４とをさらに有する。この場合、ダウンバータ６８にて降圧された電圧は、バッテリ１６に供給されて蓄電されるか、あるいは、補機６４に供給される。

燃料電池５４は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造であり、反応ガスである水素（燃料ガス）と空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により生成された発電電流をインバータ５６及び／又はバッテリ６６側に供給する。温度センサ６２は、燃料電池５４の温度を計測し、計測した前記温度（計測値）をコントロールユニット１２に出力する。

ＣＰＵ２０は、燃料電池車両５０の停止時（燃料電池５４の発電停止時）に、定期的に、起動信号Ｓ６により起動し且つ電力供給を受けている状態において、温度センサ６２から入力された前記計測値と、所定の閾値温度とを比較し、前記計測値が前記閾値温度よりも低下しているものと判定した場合に、エアコンプレッサ６０を駆動して、発電停止時の燃料電池５４中のアノード及びカソードや反応ガスの流路に対する掃気処理を行わせる。

すなわち、燃料電池５４の発電が停止しても、該燃料電池５４のガス流路内には、前記発電によって生成された水が残留している。そのため、氷点下の環境では前記残留した水が凍結し、この結果、前記反応ガス（水素、空気）の供給及び排出の妨げとなって、低温下における燃料電池５４の始動性能が低下するおそれがある。

そこで、この実施形態では、定期起動手段４４により定期的に（間欠的に）ＣＰＵ２０を起動させ且つ第２スイッチ２４をオンに切り替えた状態で、燃料電池５４の温度を温度センサ６２により計測し、計測した温度が閾値温度よりも低下している場合には、エアコンプレッサ６０を駆動させて発電停止中の燃料電池５４に対する掃気処理を行う。すなわち、燃料電池システム５２では、該燃料電池システム５２内の電力を自己の発電機能により賄う必要があるので、発電停止時（燃料電池車両５０の停止時）に使用可能な電力量には限りがある。そこで、燃料電池車両５０の停止時に、定期起動手段４４による定期的な起動に応じて掃気処理を行うことで、該掃気処理を効率よく行うことができると共に、低温下においても、燃料電池５４の始動性能を維持することが可能となる。

なお、燃料電池５４にて行われる掃気処理は、公知（例えば、特開２００５−３０２５１５号公報参照）であるため、この明細書においては、その詳細な説明を省略する。

また、図６及び図７において、ＣＰＵ２０は、燃料電池システム５２に対するシステム停止処理時に、外気温度が閾値温度よりも低いと判定した場合に、エアコンプレッサ６０を駆動して、燃料電池５４中のアノード及びカソードや反応ガスの流路に対する掃気処理を行わせるようにしてもよい。

すなわち、前述したように、燃料電池システム５２では、該燃料電池システム５２内の電力を自己の発電機能により賄う必要があり、発電停止時（燃料電池車両５０の停止時）に使用可能な電力量には限りがあるので、燃料電池車両５０の動作中に掃気処理を行うことで、該掃気処理を効率よく行うことができると共に、低温下においても、燃料電池５４の始動性能を維持することが可能となる。

また、上述した掃気処理を前記システム停止処理時に行うことにより、ＣＰＵ２０におけるシステム停止処理に要する時間が長くなるが、スリープモードの時間帯に第２スイッチ２４の故障検出処理を行っているので、前記掃気処理及び前記システム停止処理に要する時間の長短に関わりなく第２スイッチ２４の故障を効率よく検出することができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

この発明の一実施形態に係る車両用制御装置の回路図である。 車両用制御装置の故障検出処理を示すフローチャートである。 第２スイッチの正常動作時のタイムチャートである。 第２スイッチの異常動作時のタイムチャートである。 不揮発性のメモリを備えた車両用制御装置の回路図である。 定期起動手段を備えた車両用制御装置の回路図である。 図６の車両用制御装置が適用される燃料電池車両のブロック図である。

符号の説明

１０…車両用制御装置 １２…コントロールユニット
１４ａ〜１４ｆ…端子 １６、６６…バッテリ
１８…第１スイッチ ２０…ＣＰＵ
２１…電源供給ライン ２２、３６…ダイオード
２４…第２スイッチ ２６…故障検出用信号生成回路
２８…コンデンサ ３０…ＯＲ回路
３２…抵抗器 ３４…コンデンサ
３８…シュミットトリガゲート ４０、４２…メモリ
４４…定期起動手段 ４５…無線通信手段
４７…アンテナ ４８…トランジスタ
４９…携帯電話機 ５０…燃料電池車両
５２…燃料電池システム ５４…燃料電池
５６…インバータ ５８…モータ
６０…エアコンプレッサ ６２…温度センサ
６４…補機 ６８…ダウンバータ

Claims (14)

1. 電力供給源と、
   車両内のシステムを制御するマイクロコンピュータと、
   コンデンサを有する故障検出用信号生成回路と、
   前記電力供給源と前記マイクロコンピュータ及び前記故障検出用信号生成回路とをスイッチを介して接続し、前記スイッチのオンにより前記電力供給源から前記スイッチを介して前記マイクロコンピュータ及び前記故障検出用信号生成回路に電力供給を行う電源供給ラインと、
   前記マイクロコンピュータからの指令に基づき前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電手段と、
   前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御する遮断手段と、
   を備え、
   前記故障検出用信号生成回路は、前記コンデンサの電圧が所定電圧以上となったときに故障判定信号を生成して前記マイクロコンピュータに出力し、一方で、前記マイクロコンピュータでの前記システムに対する停止処理時に前記放電手段により前記コンデンサに蓄積された電荷が放電されたときに前記故障判定信号の生成を停止し、
   前記停止処理が完了して、前記マイクロコンピュータの動作が停止することにより、前記マイクロコンピュータから前記放電手段への前記電荷の放電の指令が停止すると共に、前記遮断手段が前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御し、
   前記スイッチが正常動作を行う場合には、前記スイッチのオフに伴う前記電力供給の停止により、前記コンデンサが再度放電され、
   一方で、前記スイッチが異常動作を行う場合には、前記電力供給に起因した前記コンデンサへの電荷の蓄積によって該コンデンサの電圧が前記所定電圧以上となったときに、前記故障検出用信号生成回路が前記故障判定信号を生成して、停止状態にある前記マイクロコンピュータに出力し、該マイクロコンピュータは、前記故障判定信号が入力されたときに該故障判定信号を起動信号とみなし再起動して前記スイッチが故障していると判定する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１記載の車両用制御装置において、
   前記故障検出用信号生成回路は、前記電源供給ラインに接続される抵抗器をさらに有し、前記電源供給ラインから前記抵抗器を介して前記コンデンサに前記電力供給が行われ、該コンデンサの電圧が前記所定電圧以上となったときに前記故障判定信号を生成する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項１又は２記載の車両用制御装置において、
   前記マイクロコンピュータは、前記スイッチが故障していると判定したときに、該スイッチの故障を外部に警告する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記マイクロコンピュータにて判定された前記スイッチの故障に関わる判定結果を記憶する記憶手段をさらに有する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
5. 請求項４記載の車両用制御装置において、
   前記記憶手段は、前記マイクロコンピュータに内蔵され且つ前記電力供給源から電力供給されるメモリである
   ことを特徴とする車両用制御装置。
6. 請求項４記載の車両用制御装置において、
   前記記憶手段は、前記マイクロコンピュータの外部に配置された不揮発性メモリである
   ことを特徴とする車両用制御装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記マイクロコンピュータは、次回の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記判定結果を参照し、該判定結果が前記スイッチの故障を示す判定結果であると判断した際に、該スイッチの故障を外部に警告する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記スイッチは、前記マイクロコンピュータからのオン指令によりオフからオンに切り替わり、一方で、前記マイクロコンピュータから前記遮断手段を介したオフ指令によりオンからオフに切り替わる電源自己保持スイッチである
   ことを特徴とする車両用制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   外部の通信機器と通信を行うための通信手段をさらに有し、
   前記マイクロコンピュータは、前記スイッチが故障していると判定したときに、前記スイッチの故障に関わる判定結果を前記通信手段を介して前記通信機器に送信する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両用制御装置を備え、
    前記電力供給源は、前記車両に搭載された電気装備品に電力供給を行う蓄電装置であり、
    前記システムは、車両駆動用電力源を備えた車両駆動システムである
    ことを特徴とする電気車両。
11. 請求項１０記載の電気車両において、
    前記車両用制御装置は、前記マイクロコンピュータにて判定された前記スイッチの故障に関わる判定結果を記憶する記憶手段と、前記電気車両の停止時に定期的に前記マイクロコンピュータを起動する起動手段をさらに有し、
    前記マイクロコンピュータは、前記起動手段により起動した際に、前記記憶手段に記憶されている前記判定結果が前記スイッチの故障を示すものであるか否かを判定し、該故障を示すものと判断したときに、前記車両駆動用電力源から前記蓄電装置に充電を行なうように前記車両駆動システムを制御する
    ことを特徴とする電気車両。
12. 請求項１１記載の電気車両において、
    前記車両駆動用電力源は、燃料電池であり、
    前記車両駆動システムは、前記燃料電池を備えた燃料電池システムであり、
    前記マイクロコンピュータは、前記起動手段により起動した際に、前記燃料電池のガス流路内の掃気処理を行うように前記燃料電池システムを制御する
    ことを特徴とする電気車両。
13. 請求項１２記載の電気車両において、
    外気温度が所定温度よりも低い場合に、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池システムに対する停止処理時に前記燃料電池のガス流路内の掃気処理を行うように該燃料電池システムを制御する
    ことを特徴とする電気車両。
14. スイッチのオンにより電力供給源から電源供給ラインを介してマイクロコンピュータ及び故障検出用信号生成回路に電力供給を行う場合に、
    前記マイクロコンピュータによる車両内のシステムに対する停止処理時に、前記マイクロコンピュータからの指令に基づき放電手段により前記故障検出用信号生成回路が有するコンデンサに蓄積された電荷を放電して該故障検出用信号生成回路による故障判定信号の生成を停止し、
    前記停止処理が完了して、前記マイクロコンピュータの動作が停止することにより、前記マイクロコンピュータから前記放電手段への前記電荷の放電の指令が停止すると共に、遮断手段が前記スイッチをオンからオフに切り替えるように該スイッチを制御し、
    前記スイッチが正常動作を行う場合には、前記スイッチのオフに伴う前記電力供給の停止により、前記コンデンサが再度放電され、
    一方で、前記スイッチが異常動作を行う場合には、前記電力供給に起因した前記コンデンサへの電荷の蓄積によって該コンデンサの電圧が所定電圧以上となったときに、前記故障検出用信号生成回路が前記故障判定信号を生成して、停止状態にある前記マイクロコンピュータに出力し、該マイクロコンピュータは、前記故障判定信号が入力されたときに該故障判定信号を起動信号とみなし再起動して前記スイッチが故障していると判定する
    ことを特徴とする車両用制御装置の故障検出方法。

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