JP5432648B2 - 電源線共有装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを電源とする２つ以上の電動装置を設けた自動車における電源線共有装置に関するものである。

一般に、自動車では多くの各種電動装置が車体の各所に配設されており、それらの電源線はバッテリに接続されている。例えば車体前部のエンジンルーム内にバッテリが搭載され、車体後部に電動装置が配設されている場合には、バッテリから車体後部に配設された電動装置に至るまで電源線が配線される。車体後部に配設された電動装置としては、例えば電動駐車ブレーキ装置等がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１４３４３４号公報

上記特許文献１における電動駐車ブレーキ装置では、後輪に設けられたドラムブレーキ内にパーキングレバーを直接引っ張る電動アクチュエータが設けられている。そのような構造の場合には電動アクチュエータまで配線される電源線は車体の前部から後部に至るように配線されるため全長が長くなる。一方、電源線に接続されるモータ等の効率を上げるためには電源線での損失を減らすと良いことから、電源線の抵抗値を低く抑えるために線径を太くすることが考えられる。

しかしながら、太い線径かつ長い電源線を引き回す場合には、車両重量やコスト高になるばかりでなく、その配線経路が制約されることによる車体設計に対する悪影響を及ぼす虞が生じる。また、抵抗値が低い材料のものを用いて線径を細くすることが考えられるが、その場合には材料費が増大してしまうという問題がある。

このような課題を解決して、自動車において、バッテリから離れている遠い所に設けられている電動装置に配線される電源線の線径をコスト高とならずに細くして、良好な引き回し性を確保するために、本発明に於いては、車体（１）に設けられたバッテリ（２３）と、前記バッテリ（２３）を電源とする駐車ブレーキ用電動アクチュエータ（１１Ｌ，１１Ｒ）と、前記バッテリ（２３）を電源とする後輪転舵用電動アクチュエータ（２２Ｌ，２２Ｒ）と、前記バッテリ（２３）に１本の電源線（２４）を介して接続され、かつ前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータ（１１Ｌ，１１Ｒ）と前記後輪転舵用電動アクチュエータ（２２Ｌ，２２Ｒ）とには分岐電源線（３２ａ，３２ｂ）を介して接続された電源供給制御手段（３３，３４）とを有し、前記電源供給制御手段（３３，３４）は、前記両アクチュエータ（１１Ｌ，１１Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ）の一方に電源を供給する場合には他方への電源供給を遮断するとともに、前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータ（１１Ｌ，１１Ｒ）に電源を供給する際に、走行中にブレーキ作動処理が必要な緊急を要する場合には、前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに（１１Ｌ，１１Ｒ）対して電源を供給しかつ前記後輪転舵用電動アクチュエータ（２２Ｌ，２２Ｒ）への電源供給を遮断し、前記緊急を要しない場合には、前記後輪転舵用電動アクチュエータ（２２Ｌ，２２Ｒ）の作動処理を行っている場合にはその作動処理を行ってから前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータ（１１Ｌ，１１Ｒ）に電源を供給するものとした。

これによれば、第１の電動装置と第２の電動装置とが、バッテリから電源供給制御手段に至るまでは１本の電源線を共有することができると共に、一方を駆動状態にした場合には他方に対しては電源遮断状態にすることから、両電動装置の大きい方の許容電流に対応した線径の電源線を共有することができ、同時に電流が流れることを考慮した線径の電源線に対して線径の細い電源線を用いることができる。

特に、前記電源供給制御手段（３３，３４）は、前記両電動装置の一方に電源を供給する際に緊急を要しない場合には、前記他方に対して電源供給状態の場合には前記他方を予め設定された所定の状態に戻してから前記一方に電源の供給を開始すると良い。これによれば、第１の電動装置として主に走行状態で制御される例えばトー角制御装置を適用し、第２の転動装置として主に停車状態で制御される例えば電動駐車ブレーキ装置を適用した場合には、両装置が同時に駆動される状態は考え難いため、１本の共有の電源線を用いることができる。そして、例えばトー角制御中に緊急に駐車ブレーキを動作させる場合には電源供給を即座に切り替え、緊急を要しない場合には例えばトー角制御装置を予め設定された初期状態（中立位置等）に戻してから電動駐車ブレーキ装置を駆動することにより、両装置に対する制御を問題なく行うことができる。

このように本発明によれば、通常走行状態で両電動装置が同時に駆動されることが無いと考えられる場合に、電流が多く流れる方に合わせた線径の電源線を共有するようにバッテリから電源供給制御手段に至るまでは１本の電源線を用いることにより、両装置に同時に電流が流れることを考慮した太さの電源線に対して線径の細い電源線を用いることができ、低抵抗の電源線を用いることによるコスト増や、線径を太くすることによる配線引き回しの制約等を解消し得る。

本発明が適用された自動車の概略構成図である。 本発明に基づく要部制御回路ブロック図である。 制御要領を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された自動車Ｖの概略構成図である。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪５Ｌ（左）、後輪５Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪５と記す。また、前後，左右，上下については車体１を基準とする。

図１に示されるように、自動車Ｖは、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された左右の前輪３Ｌ，３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された左右の後輪５Ｌ，５Ｒとを備えており、これら前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒが、左右のフロントサスペンション６Ｌ，６Ｒおよびリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒによってそれぞれ車体１に懸架されている。

本発明が適用された自動車Ｖの後輪５Ｌ，５Ｒには、ドラムブレーキ型の駐車ブレーキ装置２０が設けられている。駐車ブレーキ装置２０は、走行状態で使用するディスクブレーキと一体に設けられたドラムブレーキ２１Ｌ，２１Ｒと、ドラムブレーキのシューを駆動する第１の電動装置としてのブレーキ用電動アクチュエータ２２Ｌ，２２Ｒとにより構成されている。このようなドラムブレーキ型の駐車ブレーキ装置２０は、公知の構造のものであって良く、その詳しい説明は省略する。

また、自動車Ｖには、ステアリングホイール８の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒに対応して車体１の適所にそれぞれ取り付けられた第２の電動装置（後輪転舵用アクチュエータ）としての左右の転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとが設けられている。各転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒには、リヤサスペンション７Ｌ，７Ｒにそれぞれ連結された出力ロッドの位置を検出するアクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒ（転舵角センサ）がそれぞれ設けられている。

また、自動車Ｖの前部であるエンジンルーム内には、各搭載電動装置の電源としてのバッテリ２３が配設されている。バッテリ２３からの電源線は各搭載電動装置に至るまで引き回されているが、上記ブレーキ用電動アクチュエータ２２Ｌ，２２Ｒと転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとに対しては、ＥＣＵ１２までは共有として１本の電源線２４が配線され、ＥＣＵ１２からそれぞれに配線されている。なお、ＥＣＵ１２は、車体１の後部側であり、かつ転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとブレーキ用電動アクチュエータ２２Ｌ，２２Ｒとにできるだけ近い所に配設されていると良い。

アクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒの信号がＥＣＵ１２（後輪制御部４１）に入力するようになっており、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２により転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒのフィードバック制御が行われる。また、自動車Ｖには、車速を検出する車速センサ１３、前輪３Ｌ，３Ｒを転舵するステアリングホイール８による操舵方向及び操舵角を検出する操舵角センサ１４、ヨーレイトセンサ１５、横加速度センサ１６、その他種々のセンサ（図示せず）がそれぞれ適所に配設されている。これらのセンサ信号に応じて、ＥＣＵ１２は、各転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの出力ロッドの伸縮量を決定し、その決定された所定量だけ出力ロッドを伸縮動させるように制御する。左右の転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪５Ｌ，５Ｒを左右に転舵することができ、後輪５Ｌ，５Ｒの転舵角を正確に変化させることができる。

このようにして、トー角制御装置１０が設けられている。なお、左右の転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる。

また、自動車Ｖの運転席回りの適所に駐車ブレーキ操作スイッチ２５が配設されており、駐車ブレーキ操作スイッチ２５の信号がＥＣＵ１２に入力するようになっている。駐車ブレーキ操作スイッチ２５の信号入力を受けてＥＣＵ１２により転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒが駆動され、ドラムブレーキ２１Ｌ，２１Ｒによる制動力が発生する。なお、駐車ブレーキ装置２０は、ブレーキ操作スイッチ２５の信号が入力される度に例えば動作に必要な所定時間だけブレーキ用電動アクチュエータ２２が駆動し、ブレーキシューのドラムへの接離はブレーキ用電動アクチュエータ２２が駆動される度に機械的に切り替わるようになっている。

このように、ＥＣＵ１２は、後輪転舵制御を行うと共に駐車ブレーキ制御を行い、さらに各種システムを統括制御する。各センサの検出信号はＥＣＵ１２に入力して車両の制御に用いられる。ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（Ｆ−ＣＡＮ）を介して各センサ１３〜１６等と、転舵用電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒ及びアクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒと接続されている。

次に、図２を参照して、ＥＣＵ１２における本発明に基づく電源線共有装置の要部構成を説明する。ＥＣＵ１２には、バッテリ２３からの１本の電源線２４が接続される電源回路３１と、電源回路３１で分岐された２本の分岐電源線３２ａ，３２ｂが接続されたスイッチ回路３３と、スイッチ回路３３にオン・オフ制御信号を出力するメインＣＰＵ３４と、メインＣＰＵ３４と同じ回路構成を有するサブＣＰＵ３５とが設けられている。また、ＥＣＵ１２は通信回線（Ｆ−ＣＡＮ）を介して他の搭載機器と通信しており、その通信回線（Ｆ−ＣＡＮ）からの信号（上記各センサ１３〜１６の信号）がメインＣＰＵ３４とサブＣＰＵ３５とに入力している。

メインＣＰＵ３４には、各信号によりトー角制御装置１０と駐車ブレーキ装置２０との作動判定を行う作動判定部３４ａと、作動判定部３４ａによる判定結果に応じて駐車ブレーキ装置２０を制御するＥＰＢ制御部３４ｂと、作動判定部３４ａによる判定結果に応じてトー角制御装置１０を制御するＲＴＣ制御部３４ｃとが設けられている。駐車ブレーキ装置２０により後輪５を制動状態にする場合には高レベル（Ｈｉ）信号が、トー角制御装置１０により後輪５を転舵制御する場合には低レベル（Ｌｏ）信号がそれぞれスイッチ回路３３に出力される。

なお、サブＣＰＵ３５にも、同様に機能する作動判定部３５ａとＥＰＢ制御部３５ｂとＲＴＣ制御部３５ｃとが設けられている。このサブＣＰＵ３５は、メインＣＰＵ３４が何等かの原因により機能しなくなった場合に動作して制御を続行可能にするフェイルセーフ機能として設けられている。

スイッチ回路３３には、メインＣＰＵ３４からのＬｏ信号ではオフ状態であるがＨｉ信号によりオン状態になる第１スイッチＳＷ１と、Ｈｉ信号ではオフ状態であるがＬｏ信号によりオン状態になる第２スイッチＳＷ２とが設けられている。両スイッチＳＷ１，ＳＷ２は機械的に連動しても良いが、論理回路により排他的に動作するものであっても良い。いずれにしても、メインＣＰＵ３４からはＨｉまたはＬｏのいずれか一方の信号が出力され、その信号に応じてそれぞれオン／オフする。

上記２本の分岐電源線の一方の分岐電源線３２ａが第１スイッチＳＷ１を介してブレーキ用電動アクチュエータ２２に接続され、他方の分岐電源線３２ｂが第２スイッチＳＷ２を介して転舵用電動アクチュエータ１１に接続されている。上記したように、メインＣＰＵ３４からＬｏ信号が出力された場合には、第１スイッチＳＷ１はオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンであることから、転舵用電動アクチュエータ１１のみが駆動される。逆にメインＣＰＵ３４からＨｉ信号が出力された場合には、第１スイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチＳＷ２がオフであることから、ブレーキ用電動アクチュエータ２２のみが駆動される。上記スイッチ回路３３とメインＣＰＵ３４（サブＣＰＵ３５）とにより電源供給制御手段が構成されている。

これにより、バッテリ２３と接続された電源線２４には、両アクチュエータ１１，２２のいずれか一方を駆動するための電流しか流れないことから、両方を同時に駆動する場合の大電流を流すのに必要な太さの電線を用いなくても良い。具体的には、最大電流の多い方に合わせた線径（細径）の電線を用いることができ、それにより引き回しも容易になり、また各アクチュエータ１１，２２に用いられるモータの効率向上のために線径を大きくする場合もそれ程大径化することなく効率向上を達成し得るようになり、引き回し性の悪化を抑制し得る。

次に、このように構成された電源線共有装置におけるＥＣＵ１２による制御要領の一例を、図３のフロー図を参照して説明する。まずステップＳＴ１ではＥＣＵ１２のイニシャル診断を行う。ここで、例えばメインＣＰＵ３４に異常があったらサブＣＰＵ３５に切り替える。

次のステップＳＴ２では、走行状態が停止状態に近く、かつアクセル開度が全閉状態に近いか否かを判別する。停止状態に近い状態としては例えば車速が３ｋｍ／ｈ以下であり、全閉状態に近い状態としては例えばアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）が３％未満であるとすることができる。

ステップＳＴ２で停止状態に近くかつアクセル開度が全閉状態に近いと判定された場合にはステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３では、駐車ブレーキ装置２０の制御を開始可能にする。この場合はメインＣＰＵ３４からＨｉ信号が出力される場合になり、上記したように、後輪操舵装置１０の駆動用の電源ライン（分岐電源線３２ｂ）がスイッチ回路３３で遮断される。したがって、この状態（ＥＰＢ制御状態）の継続中に駐車ブレーキ操作スイッチ２５からの駐車ブレーキ作動信号が入力されたら、駐車ブレーキオン信号出力によりブレーキ用電動アクチュエータ２２が駆動し、後輪５に制動力が発生する。

次のステップＳＴ４ではイグニッションスイッチ（図示せず）がオフであるか否かを判別し、オフである場合には運転停止状態であることから本制御を続行する必要が無いため、本ルーチンを終了する。

上記ステップＳＴ２で停止状態に近くは無くまたはアクセル開度が全閉状態に近くは無いと判定された場合には、走行状態であるとすることができ、ステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では、走行中に駐車ブレーキ装置２０を作動させるという緊急ブレーキ作動処理が必要であるか否かを判別し、緊急ブレーキ作動処理を行うと判定された場合にはステップＳＴ３に進む。

このようにしてステップＳＴ３に進んだ場合には、上記したステップＳＴ３での処理を即座に実行する。この時、走行状態に応じて後輪５のトー角制御を行っていた場合でも、即座にメインＣＰＵ３４からＨｉ信号を出力する。これにより、転舵用電動アクチュエータ１１への電流供給が遮断されるため後輪５はトー角が保持され、ブレーキ用電動アクチュエータ２２が駆動して後輪５に制動力が発生する。

ステップＳＴ５で緊急ブレーキ作動処理を行う必要が無いと判定された場合にはステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、後輪操舵装置１０の制御を開始可能にする。この場合はメインＣＰＵ３４からＬｏ信号が出力される場合になり、上記したように、駐車ブレーキ装置２０の駆動用の電源ライン（分岐電源線３２ａ）がスイッチ回路３３で遮断される。したがって、この状態（ＲＴＣ制御状態）の継続中にＥＣＵ１２で後輪５のトー角を変える制御状態になったら、トー角制御信号出力により転舵用電動アクチュエータ１１が駆動し、後輪５を制御量に応じて転舵する。

次のステップＳＴ７では、停止状態であるか否かを判別する。ここでの停止状態の判定値は車速が１ｋｍ／ｈ以下であるか否かであって良い。車速が１ｋｍ／ｈを越えている状態すなわち停止状態ではない（走行状態）と判定された場合にはステップＳＴ５に戻り、上記ステップを続行する。また、ステップＳＴ７で停止状態であると判定された場合にはステップＳＴ３に戻り、上記と同様にステップＳＴ３以降のステップを実行する。

また、ステップＳＴ４でイグニッションがオンであると判定された場合にはステップＳＴ８に進む。ステップＳＴ８では走行状態であるか否かを判別する。ここでの走行状態の判定値は車速が３ｋｍ／ｈを越えているか否かであって良い。車速が３ｋｍ／ｈ以下であると判定された場合には略停止状態であることからステップＳＴ３に戻り、走行状態であると判定された場合にはステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９では、ステップＳＴ５と同様に緊急ブレーキ作動処理が必要であるか否かを判別し、緊急ブレーキ作動処理を行うと判定された場合にはステップＳＴ３に進み、駐車ブレーキ装置２０の制御を行うようにし、緊急ブレーキ作動処理を行わないと判定された場合にはステップＳＴ６に進み、後輪操舵装置１０の制御を行うようにする。

この図示例のように、車体前部にバッテリ２３が配設され、車体後部には互いに近傍となる後輪操舵装置１０と駐車ブレーキ装置２０とが配設されている場合には、バッテリ２３から引き回される電源線２４が長いものになる。それに対して、上述した構成により、車体１の後部側に配設されたＥＣＵ１２までは両装置１０，２０の共有電源線として１本の電源線２４とし、かつ両装置１０，２０のいずれか一方のみに電源線２４が接続されるようにしたことから、両装置１０，２０を同時に駆動するのに必要な電流容量に対応する太さの電源線２４を用いる必要が無い。

なお、停車中に何等かの原因により後輪５のトー角がずれていた場合には後輪操舵装置１０により中立位置に戻す制御を行うようにすることができるが、その制御中に駐車ブレーキ操作スイッチ２５が操作されて駐車ブレーキ装置２０が駆動しようとする場合には、緊急ブレーキ作動処理を実行する必要性は低い。そのような場合には、駐車ブレーキ装置２０の駆動によりフラグを立て、駐車ブレーキ装置２０の駆動を行いかつ後輪操舵装置１０の駆動を中断し、駐車ブレーキ装置２０の駆動終了後に後輪操舵装置１０の駆動を再開して上記中立戻しを行うことができる。

１ 車体
１１Ｌ，１１Ｒ 転舵用電動アクチュエータ（第１の電動装置）
２２Ｌ，２２Ｒ ブレーキ用電動アクチュエータ（第２の電動装置）
２３ バッテリ
２４ 電源線
３３ スイッチ回路（電源供給制御手段）
３４ メインＣＰＵ（電源供給制御手段）

Claims (2)

1. 車体に設けられたバッテリと、前記バッテリを電源とする駐車ブレーキ用電動アクチュエータと、前記バッテリを電源とする後輪転舵用電動アクチュエータと、前記バッテリに１本の電源線を介して接続され、かつ前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータと前記後輪転舵用電動アクチュエータとには分岐電源線を介して接続された電源供給制御手段とを有し、
   前記電源供給制御手段は、
   前記両アクチュエータの一方に電源を供給する場合には他方への電源供給を遮断するとともに、
   前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに電源を供給する際に、
   走行中にブレーキ作動処理が必要な緊急を要する場合には、前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに対して電源を供給しかつ前記後輪転舵用電動アクチュエータへの電源供給を遮断し、
   前記緊急を要しない場合には、前記後輪転舵用電動アクチュエータの作動処理を行っている場合にはその作動処理を行ってから前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに電源を供給することを特徴とする電源線共有装置。
2. 前記電源供給制御手段は、
   停車中に前記後輪転舵用電動アクチュエータの作動処理を行っている制御中に前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに電源を供給する場合には、
   前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータに電源を供給しかつ前記後輪転舵用電動アクチュエータへの電源供給を遮断し、前記駐車ブレーキ用電動アクチュエータの駆動終了後に、前記後輪転舵用電動アクチュエータの作動処理を再開することを特徴とする請求項１に記載の電源線共有装置。

Images