JP6244711B2 - 車両緊急停止システム - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの緊急停止機能と、保安装置への最適な電源供給機能を備えた車両用緊急停止システムに関するものである。
近年、緊急時に走行中の自動車を安全に停止させるための緊急停止装置が実用化されている。この緊急停止装置は、運転者の操作によりオン・オフ操作可能としたエンジンスイッチと、エンジンスイッチの押圧操作に基づいてエンジンを停止させるようにイグニッションリレーを制御する電源マネジメントECUが備えられている。
そして、緊急時にはエンジンスイッチの押圧操作により、エンジンを停止させて自動車を安全に停止させることが可能である。
特許文献1には、エンジンスイッチ及び電源マネジメントECUを構成するCPUが故障しても、緊急時にはエンジンを確実に停止させることができるようなフェイルセーフ機能を備えた緊急停止装置が開示されている。
特開2012−7569号公報
図9及び図10に示すように、特許文献1に開示された緊急停止装置では、緊急時にエンジンスイッチを3秒以上長押しすると、リレーIG1,IG2がオフされてエンジンの点火系統及び燃料供給系統への電源VBの供給が停止されてエンジンが停止される。そして、電源VBはリレーACCを介してアクセサリー系負荷にのみ供給される状態となる。
すると、安全系ECU21a,21bには電源VBが供給されなくなるので、安全系ECU21a,21bで制御される安全系負荷が動作しなくなるという問題点がある。
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は緊急時にエンジンが停止された後にも、安全系負荷を制御可能とする車両緊急停止システムを提供することにある。
上記課題を解決する車両緊急停止システムは、エンジンを緊急停止させるとき、車両を安全に停止させるために必要な安全系負荷を制御する安全系制御部を有し、エンジンを緊急停止させるためのエンジン緊急停止受付手段と、前記エンジン緊急停止受付手段から出力される緊急停止要求信号に基づいて、エンジンを停止させる第一の緊急停止信号を出力する第一の制御部と、エンジン駆動用電力を供給するとともに、前記第一の緊急停止信号に基づいて前記エンジン駆動用電力を遮断する第一の開閉器とを備え、前記第一の緊急停止信号の受信に基づいて、前記第一の開閉器の遮断動作時に前記安全系制御部に電力を供給する第二の開閉器を備えたことを特徴とする。
また、上記構成において、前記安全系負荷の少なくとも一つは、前記第二の開閉器を介して電力を供給することが好ましい。
また、上記構成において、前記安全系負荷の少なくとも一つは、前記第一の開閉器を介して電力を供給することが好ましい。
また、上記構成において、前記緊急停止要求信号に基づいて、前記エンジンを停止させる第二の緊急停止信号を出力する第二の制御部を備え、前記第一の開閉器は、前記第一の緊急停止信号と第二の緊急停止信号のいずれか一方の信号に基づいて前記エンジン駆動用電力を遮断することが好ましい。
また、上記構成において、前記安全系負荷は、電動パワーステアリング装置(EPS)と、アンチロックブレーキ装置(ABS)と、プリクラッシュ装置と、電動パーキングブレーキ装置と、緊急通報装置と、ヘッドランプと及びストップランプのうち少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
また、上記構成において、前記第一の開閉器の負荷側と前記第二の開閉器の負荷側には、前記第一の開閉器から前記安全系制御部に電力を供給可能とする整流素子を接続することが好ましい。
上記課題を解決する車両緊急停止装置は、エンジンを緊急停止させるとき、車両を安全に停止させるために必要な安全系負荷を制御する安全系制御部を有し、エンジン緊急停止受付手段から出力される緊急停止要求信号を受信する受信部と、前記緊急停止要求信号から緊急停止信号を生成する第一の信号生成部と、エンジンを緊急停止させるとき、前記安全系制御部に電力を供給する第一の開閉器を制御するための制御信号を生成する第二の信号生成部とを備えたことを特徴とする。
また、上記構成において、前記安全系制御部及び安全系負荷へ電力を供給する第二の開閉器を備えることが好ましい。
本発明の車両緊急停止システムによれば、緊急時にエンジンが停止された後にも、安全系負荷を制御することができる。
第一の実施形態の車両緊急停止システムを示すブロック図である。 第一の実施形態のイグニッションリレーを示す配線図である。 車両緊急停止システムの動作を示す説明図である。 第一の実施形態のイグニッションリレーの動作を示す説明図である。 第二の実施形態のイグニッションリレーを示す配線図である。 第二の実施形態のイグニッションリレーの動作を示す説明図である。 第二の実施形態のイグニッションリレーの動作を示す説明図である。 第二の実施形態のイグニッションリレーの動作を示す説明図である。 従来例のイグニッションリレーを示す配線図である。 従来例のイグニッションリレーの動作を示す説明図である。
(第一の実施形態)
以下、車両緊急停止システムの第一の実施形態を図1〜図4に従って説明する。
図1に示す車両緊急停止システムは、エンジンスイッチ1と、電源マネジメント用のECU2と、第一のリレー制御部3を備えた第一のイグニッションリレー4と、第二のリレー制御部11を備えたバックアップ用の第二のイグニッションリレー12を備えている。
前記エンジンスイッチ1は、2個のスイッチsw1,sw2の一端がグランドGNDに接続され、他端がダイオードD1,D2を介してCPU5に接続されている。2個のスイッチsw1,sw2は、エンジンスイッチ1の押圧操作に基づいて同時にオンされ、オン動作時に前記CPU5にLレベルの緊急停止要求信号EQ1,EQ2をそれぞれ出力する。
前記CPU5は、緊急停止要求信号EQ1,EQ2の少なくともいずれかがLレベルとなると、エンジンスイッチ1の押圧操作を認識して、エンジンの緊急停止を指示するたとえばLレベルの緊急停止信号SCを第一のリレー制御部3に出力するとともに、緊急停止信号SCと同相の緊急停止信号L1を第一のリレーラッチ部7に出力する。
前記第一のリレーラッチ部7は、緊急停止信号L1をラッチしてラッチ緊急停止信号SLを前記第一のリレー制御部3に出力する。
前記第一のリレー制御部3は、エンジンスイッチ1の押圧操作に基づいて、緊急停止信号SC及びラッチ緊急停止信号SLがともにLレベルとなると、第一のイグニッションリレー4を制御して、エンジンを停止させるとともに、通常負荷への電源の供給を停止する。
また、第一のリレー制御部3は、モニター信号Mを前記CPU5に出力する。CPU5は、モニター信号Mに基づいて第一のリレー制御部3の制御状態を認識する。
前記CPU5は、異常検出信号P1を異常検出部10に出力している。この異常検出信号P1は、正常動作時にはCPU5で生成されるクロック信号であり、異常検出部10はこのクロック信号の入力に基づいてCPU5が正常に動作していることを認識する。
一方、CPU5の異常動作時にクロック信号の出力が停止され、あるいは周期が不定となると、異常検出部10はCPU5が正常に動作していないことを認識して、リセット信号RTをCPU5及びスイッチ監視部9に出力する。
前記緊急停止要求信号EQ1,EQ2は、スイッチ監視部9にも並行して入力される。スイッチ監視部9は、リセット信号RTが入力されている場合に活性化され、緊急停止要求信号EQ1,EQ2の少なくともいずれかの入力に基づいて、緊急停止信号SFを前記第一のリレー制御部3に出力する。
前記第一のリレー制御部3は、緊急停止信号SFが入力されると、前記CPU5から出力される緊急停止信号SC及びラッチ緊急停止信号SLに関わらず、エンジンを停止させるように第一のイグニッションリレー4を制御する。
前記CPU5から出力される緊急停止信号SCは、バックアップ用の第二のリレー制御部11に入力されるとともに、同じく前記CPU5から出力される緊急停止信号L1は第二のリレーラッチ部13に入力される。第二のリレーラッチ部13は、緊急停止信号L1をラッチしてラッチ緊急停止信号SLとして第二のリレー制御部11に出力する。
また、前記スイッチ監視部9から出力される緊急停止信号SFは、第二のリレー制御部11にも入力される。
そして、第二のリレー制御部11はエンジンスイッチ1の押圧操作によるエンジン緊急停止時に第二のイグニッションリレー12を制御して、安全系ECUに電源を供給するように動作する。
また、エンジンスイッチ1の押圧操作時以外にも種々のセンサーからの異常検出信号が通信系統を介してCPU5に入力されたときにも、前記緊急停止信号SC,SLに基づいて安全系ECUに電源を供給するように動作する。
図2は、この実施形態の第一及び第二のイグニッションリレー4,12を示す。第一のイグニッションリレー4は、エンジンの始動前と始動後にそれぞれ導通して通常負荷に電源VBを供給するリレーIG1,IG2と、アクセサリー装置に電源VBを供給するリレーACCとを備えている。そして、これらのリレーIG1,IG2,ACCは、前記第一のリレー制御部3で制御される。
電源VBは、メインバッテリーあるいはサブバッテリーのいずれかから供給され、常にはメインバッテリーから供給されるが、メインバッテリーに何らかの不具合が発生した場合には、自動的にサブバッテリーから供給される。
第二のイグニッションリレー12はバックアップ用のリレーIG3を備えている。そして、リレーIG3は前記第二のリレー制御部11で制御され、安全系ECU14a,14bに電源VBを供給するか否かが選択される。この実施形態では、第二のリレー制御部11によりリレーIG3が常時導通状態に維持され、安全系ECU14a,14bに電源VBが常時供給される。
次に、上記のように構成された緊急停止装置の作用を説明する。
図3に示すように、CPU5が正常に動作している状態で、エンジンスイッチ1が3秒以上長押しされて、緊急停止要求信号EQ1,EQ2の少なくともいずれかがCPU5に入力されると、図3においてOFF状態となる第一の緊急停止信号SC及びラッチ緊急停止信号SLが第一のリレー制御部3に出力される。
すると、図4に示すように、第一のイグニッションリレー4において、リレーIG1,IG2はOFF状態となって、エンジンの点火系及び燃料系への電源供給が遮断されてエンジンが停止される。
図3に示すように、CPU5の動作が異常状態となると、異常検出部10からスイッチ監視部9にリセット信号RTが入力される。すると、スイッチ監視部9が活性化され、この状態でエンジンスイッチ1が3秒以上長押しされて、緊急停止要求信号EQ1,EQ2の少なくともいずれかがスイッチ監視部9に入力されると、第一のリレー制御部3に入力される第三の緊急停止信号SFがOFF状態となる。
この結果、ON状態に維持されるラッチ緊急停止信号SLとOFF状態となる第三の緊急停止信号SFとに基づいて、第一のリレー制御部3の動作により第一のイグニッションリレー4のリレーIG1,IG2がOFF状態となり、エンジンの点火系及び燃料系への電源供給が遮断されてエンジンが停止される。
図3に示すように、スイッチ監視部9の動作が異常状態となる場合、CPU5が正常に動作していれば、スイッチ監視部9にリセット信号RTが入力されないので、スイッチ監視部9は活性化されない。この状態で、エンジンスイッチ1が3秒以上長押しされる場合には、CPU5が正常状態にある上記の動作と同様に動作する。
図4に示すように、通常走行モード及び緊急時には、CPU5あるいはスイッチ監視部9から出力される緊急停止信号SC、ラッチ緊急停止信号SL及び緊急停止信号SFに関わらず、第二のイグニッションリレー12では、リレーIG3が常時導通状態に維持される。
従って、エンジンスイッチ1の長押しによりエンジンを停止させたときにも、安全系ECU14a,14bにはリレーIG3を介して電源VBが供給され続ける。
上記のような緊急停止装置では、次に示す効果を得ることができる。
(1)通常走行時及びエンジンスイッチ1の押圧によるエンジン緊急停止時のいずれにおいても、第二のリレー制御部11及び第二のイグニッションリレー12の動作により、安全系ECU14a,14bに電源VBを供給することができる。従って、エンジンの緊急停止時にも車両を安全に停止させることができる。
(2)エンジンスイッチ1の押圧操作時に、2個のスイッチsw1,sw2が並行して動作するので、いずれか一方のスイッチから出力される緊急停止要求信号EQ1,EQ2に基づいて、CPU5あるいはスイッチ監視部9でエンジンスイッチ1の押圧操作を認識することができる。従って、スイッチsw1,sw2のいずれかの動作が不良であっても、エンジンの作動を停止させることができる。
(3)CPU5の動作が異常状態となると、スイッチ監視部9が活性化されて、緊急停止要求信号EQ1,EQ2に基づいて第一のリレー制御部3により第一のイグニッションリレー4を制御することができる。従って、CPU5の動作が異常状態であっても、エンジンスイッチ1の押圧操作に基づいてエンジンの作動を停止させることができる。
(第二の実施形態)
図1及び図5〜図8は、第二の実施形態を示す。この実施形態は、第二のイグニッションリレー12に2つのバックアップ用のリレーIG4,IG5を備え、エンジンの緊急停止時と、その他の緊急時には各リレーIG4,IG5から安全系ECU15a,15bに電源VBを供給可能としたものである。
図5に示すように、第一のイグニッションリレー4は、第一の実施形態と同様に、エンジンの始動前と始動後にそれぞれ導通して通常負荷に電源VBを供給するリレーIG1,IG2と、アクセサリー装置に電源VBを供給するリレーACCとを備えている。
そして、リレーIG1,IG2,ACCは、第一のリレー制御部3から出力されるリレー駆動信号に基づいて通常時に導通状態となり、電源VBを通常負荷に供給可能となっている。
第二のイグニッションリレー12には、リレーIG4,IG5が設けられ、各リレーIG4,IG5にはそれぞれ安全系ECU15a,15bが接続されている。そして、各リレーIG4,IG5は、第二のリレー制御部11から出力されるリレー駆動信号に基づいて開閉制御され、緊急時に導通状態となって、安全系ECU15a,15bに電源VBを供給可能となっている。
また、前記リレーIG1はダイオードD3を介して前記安全系ECU15aに接続され、前記リレーIG2はダイオードD4を介して前記安全系ECU15bに接続されている。ダイオードD3,D4は、安全系ECU15a,15b側をカソードとしてリレーIG1,IG2と安全系ECU15a,15b間に接続されている。
従って、リレーIG1,IG2が導通状態となる通常動作時には、安全系ECU15a,15bにはリレーIG1,IG2から電源VBを供給可能であるとともに、リレーIG4,IG5が導通状態となるとき、リレーIG4,IG5を介して通常負荷に電源VBが供給されることはない。
図1に示すように、前記CPU5にはこの電源マネジメント用のECU2以外の他のECUから第一及び第二の緊急信号EM1,EM2が入力されている。
第一の緊急信号EM1は、例えばメインバッテリーが外れたとき、メインバッテリーの電圧が低下したとき、衝突によりメインバッテリーが破損したとき、メインバッテリーから通常負荷への電源供給系統が損傷したとき等に他のECUから出力される。
第二の緊急信号EM2は、例えば車両に備えられた水没検知センサーからの水没検知信号に基づいて、他のECUから出力される。ECU2のその他の構成は、前記第一の実施形態と同様である。
前記安全系ECU15aは、EPS(電動パワーステアリング装置)、ABS(アンチロックブレーキ装置)、プリクラッシュ装置等の安全系負荷の動作を制御するECUである。また、前記安全系ECU15bは、電動パーキングブレーキ装置、緊急通報装置、ヘッドランプやストップランプ等の安全系負荷の動作を制御するECUである。
次に、上記のように構成された緊急停止装置の作用を説明する。
電源マネジメント用ECU2内のCPU5及びスイッチ監視部9は、エンジンスイッチ1を構成するスイッチsw1,sw2から出力される緊急停止要求信号EQ1,EQ2の少なくともいずれかに基づいて動作可能である。また、CPU5の動作が異常となった場合にはスイッチ監視部9でCPU5のバックアップ動作を行う。これらの動作は、第一の実施形態と同様である。
図6に示すように、通常走行モード時には、CPU5及び第一のリレー制御部3及び第二のリレー制御部11の動作により、第一のイグニッションリレー4ではリレーIG1,IG2,ACCがオン(導通)状態となり、第二のイグニッションリレー12のリレーIG4,IG5はオフ(非導通)状態となる。
このとき、安全系ECU15a,15bには電源VBがリレーIG1,IG2からダイオードD3,D4を介して供給され、各安全系ECU15a,15bで制御される安全系負荷が正常に動作する。
この状態から、緊急事態が発生してエンジンスイッチ1が3秒以上長押しされると、安全モードAに移行して、CPU5あるいはスイッチ監視部9と、第二のリレー制御部11の動作によりリレーIG4,IG5はオンされる。次いで、第一のリレー制御部3の動作により、リレーIG1,IG2がオフされる。
すると、エンジンが停止されるとともに、安全系ECU15a,15bには電源VBが供給され続ける。従って、安全系負荷を正常に作動させながら、車両を安全に停止させることができる。
図7に示すように、通常走行モードで走行中に、CPU5に第一の緊急信号EM1が入力されると、安全モードBに移行して、CPU5あるいはスイッチ監視部9と、第二のリレー制御部11の動作によりリレーIG4はオンされる。次いで、第一のリレー制御部3の動作により、リレーIG1,IG2がオフされる。
すると、エンジンが停止されるとともに、安全系ECU15aには電源VBが供給され続ける。従って、安全系ECU15aで制御されるEPS、ABS、プリクラッシュ装置等の安全系負荷を正常に作動させながら、車両を安全に停止させることができる。
図8に示すように、通常走行モードで走行中に、CPU5に第二の緊急信号EM2が入力されると、安全モードCに移行して、CPU5あるいはスイッチ監視部9と、第二のリレー制御部11の動作によりリレーIG5はオンされる。次いで、第一のリレー制御部3の動作により、リレーIG1,IG2がオフされる。
すると、エンジンが停止されるとともに、安全系ECU15bには電源VBが供給され続ける。従って、安全系ECU15bで制御される電動パーキングブレーキ装置、緊急通報システム、ヘッドランプやストップランプ等の安全系負荷を正常に作動させながら、車両を安全に停止させることができる。
上記のように構成された緊急停止装置では、第一の実施形態で得られた効果に加えて次に示す効果を得ることができる。
(1)CPU5に第一の緊急信号EM1が入力されて、安全モードBに移行するとき、第一の緊急信号EM1の原因となるメインバッテリーからの電源供給の不具合時に、必要となる安全系負荷を制御する安全系ECU15aのみに電源VBを供給することができる。従って、サブバッテリーの消費電流を低減することができる。
(2)CPU5に第二の緊急信号EM2が入力されて、安全モードCに移行するとき、第二の緊急信号EM2の原因となる車両の水没時に、必要となる安全系負荷を制御する安全系ECU15bのみに電源VBを供給することができる。従って、サブバッテリーの消費電流を低減することができる。
(3)リレーIG1,IG2と安全系ECU15a,15bとをダイオードD3,D4で接続したので、通常走行モードではリレーIG1,IG2から安全系ECU15a,15bに電源VBを供給することができる。このため、通常走行モードではリレーIG4,IG5を遮断状態とすることができるので、リレーIG4,IG5を導通状態とするために必要となるコイルへの通電電流を遮断することができる。この結果、消費電流を低減して、バッテリーに対する負荷を軽減することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第二の実施形態において、安全系ECU15a,15bに1つのバックアップ用リレーから電源を供給してもよい。
1…エンジン緊急停止受付手段(エンジンスイッチ)、2…電源マネジメント用ECU、3…第一の開閉器(第一のリレー制御部)、4…第一の開閉器(第一のイグニッションリレー)、5…第一の制御部(受信部、第一の信号生成部、第二の信号生成部、CPU)、9…第二の制御部(スイッチ監視部)、11…第二の開閉器(第二のリレー制御部)、12…第二の開閉器(第二のイグニッションリレー)、14a,14b,15a,15b…安全系制御部(安全系ECU)、EQ1,EQ2…緊急停止要求信号、SC,L1…第一の緊急停止信号、SF…第二の緊急停止信号、IG3,IG4,IG5…バックアップ用リレー、IG1,IG2…通常時リレー、EM1,EM2…緊急信号、VB…電力(電源)、D3,D4…整流素子(ダイオード)。

Claims (4)

  1. エンジンを緊急停止させるとき、車両を安全に停止させるために必要な安全系負荷を制御する安全系制御部を有し、
    エンジンを緊急停止させるためのエンジン緊急停止受付手段と、
    前記エンジン緊急停止受付手段から出力される緊急停止要求信号に基づいて、エンジンを停止させる第一の緊急停止信号を出力する第一の制御部と、
    エンジン駆動用電力を供給するとともに、前記第一の緊急停止信号に基づいて前記エンジン駆動用電力を遮断する第一の開閉器と、
    前記第一の開閉器の遮断動作時に前記安全系制御部に電力を供給する第二の開閉器と
    を備え
    前記安全系負荷の少なくとも一つは、前記第一の開閉器を介して電力が供給され、
    前記第一の緊急停止信号に基づいて、前記第二の開閉器が導通されて前記安全系制御部に電力が供給されるとともに、前記第二の開閉器の導通後に前記第一の開閉器が非導通とされることを特徴とする車両緊急停止システム。
  2. 前記緊急停止要求信号に基づいて、前記エンジンを停止させる第二の緊急停止信号を出力する第二の制御部を備え、
    前記第一の開閉器は、前記第一の緊急停止信号と第二の緊急停止信号のいずれか一方の信号に基づいて前記エンジン駆動用電力を遮断することを特徴とする請求項1に記載の車両緊急停止システム。
  3. 前記安全系負荷は、電動パワーステアリング装置(EPS)と、アンチロックブレーキ装置(ABS)と、プリクラッシュ装置と、電動パーキングブレーキ装置と、緊急通報装置と、ヘッドランプと及びストップランプのうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両緊急停止システム。
  4. 前記第一の開閉器の負荷側と前記第二の開閉器の負荷側には、前記第一の開閉器から前記安全系制御部に電力を供給可能とする整流素子を接続したことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の車両緊急停止システム。
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