JP6603085B2 - 車両用電源装置及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリの電力供給を制御する車両用電源装置及び車両制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、異なる制御装置の間にデータ伝送系が設けられ、このデータ伝送系により両者間で所定のデータの授受が可能となった構成が開示されている。

この特許文献１では、上記データ伝送系を介して得られた所定のデータに基づいて一方の制御装置（例えばエンジン制御装置）が他方の制御装置（例えば自動定速走行制御装置）の機能診断を行い、他方の制御装置に異常が検知された際には、他方の制御装置によるフェイルセイフ機能が有効に作動しない場合であっても、一方の制御装置によるバックアップにより運転性能悪化を防止している。このように制御装置間で連係した制御を行うことが知られている。

特開平２−２０４５６号公報

このような制御装置間の連係を、車両用電源装置に適用した場合、制御装置自体に異常はないが、データ伝送系に異常発生した場合には、制御装置間でデータの授受が出来なくなり、制御装置間で協調がとれなくなってしまい、バッテリの電力供給ができなくなり、結果的に運転性能が悪化してしまう虞がある。

本発明の車両用電源装置は、インバータと上記インバータへの制御指令により車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラを有する車両の電源装置であって、車両に搭載されたバッテリと、上記インバータと上記バッテリとの間に接続されたリレーと、上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへの制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線と、を有し、上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することなく、車両の走行モードが所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴としている。
また、本発明の車両制御装置は、車両に搭載されたバッテリと、リレーと、上記リレーを介して上記バッテリに接続されたインバータと、上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、上記インバータへの制御指令により車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラと、上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへのオンオフ制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、を有し、少なくとも上記車両制御用コントローラが、上記通信線による通信異常を検知可能なものであって、上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線を有し、上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することなく、車両の走行モードが所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴としている。

本発明によれば、上記通信線に通信異常が発生しても、適切なタイミングで上記リレーをオフすることが可能となるため、上記通信線に通信異常が発生した場合でも上記バッテリの電力供給を継続できる。

本発明に係る車両用電源装置を含む車両用制御装置を模式的に示した説明図。 本発明に係る車両用電源装置を含む車両制御装置における始動時のリレーの制御の流れを示すフローチャート。 本発明に係る車両用電源装置を含む車両制御装置において走行中にリレーをオフする場合の制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る車両用電源装置を含む車両制御装置１を模式的に示した説明図である。

車両制御装置１は、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車等に搭載されるものであって、車両の駆動源となるモータＭの電源となる高電圧のバッテリパック２と、バッテリパック２に接続されたリレー３と、リレー３を介してバッテリパック２に接続されたインバータ４、バッテリパック２に接続されたバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）としてのバッテリコントローラ５と、インバータ４を制御可能な車両制御用コントローラ６と、バッテリコントローラ５と車両制御用コントローラ６との間で双方のデータの授受をいわゆるＣＡＮ通信によって行う通信線８と、通信線８の通信異常を車両制御用コントローラ６が判断し、車両制御用コントローラ６からバッテリコントローラ５にリレー３のオフ要求信号を送信可能な通信線８とは別ルートの信号線９と、から大略構成されている。

バッテリパック２は、充放電可能な二次電池であり、例えば、複数の単電池を直列または並列に接続することで構成されたものである。

図１中の１１は、バッテリパック２の電圧を測定する電圧測定機構であり、具体的には、バッテリパック２の電圧を検知可能なＩＣ等の電子部品からなっており、信号線１４を介してバッテリパック２に接続されると共にＭＰＵ１２と通信線で接続されＭＰＵ１２へ電圧値の情報を送信している。

図１中の７は、バッテリパックの２の充放電電流を検知する電流センサであり、バッテリパック２とリレー３との間に介装され、バッテリパック２の充放電電流を検知する。電流センサ７からの信号は、信号線１６を介してＭＰＵ１２に送信される。

リレー３は、電流センサ７とインバータ４の間に接続された強電リレーであり、オン状態でバッテリパック２とインバータ４とが電気的に接続された状態となりバッテリパックの充放電が可能となる。また、リレー３は、オフ状態でバッテリパック２とインバータ４との間が電気的に遮断された状態となる。リレー３は、直接的にはバッテリコントローラ５によって制御されるが、通信線８や信号線９を介した車両制御用コントローラ６からの制御指令に基づいて制御可能となっている。

バッテリコントローラ５は、バッテリパック２の状態を演算する主演算器としてのＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１２と、ＭＰＵ１２からの制御信号によりリレー３を駆動するリレー駆動機構１３と、から大略構成される。

リレー駆動機構１３は、具体的には、リレー３を駆動させる信号を信号線１５を介して送信するＩＣ等の電子部品からなっている。

ＭＰＵ１２は、電圧測定機構１１や電流センサ７や図示しない温度センサ等からの信号を入力し残存容量等のバッテリパックの状態を演算する機能、電圧測定機構１１や電流センサ７や図示しない温度センサ等の信号を入力し過充電や過放電のような電圧異常、温度異常などのバッテリパック２の異常診断を行う機能、ＭＰＵ１２の自己診断機能、各種診断の結果やバッテリパックの各種状態を通信線８を介して車両制御用コントローラ６に送信する機能、リレー３が溶着しているか否かを診断する機能、リレー３をオンオフ制御するためにリレー駆動機構１３を制御する機能等を有している。

各種診断の結果やバッテリパックの各種状態は、後述するように、車両制御用コントローラ６においてモータＭの制御に利用したり、車両制御用コントローラ６に接続された図示しない警報器や表示器への情報として利用されたり、車両制御用コントローラ６においてリレー３のオンオフ要求の条件判定に利用される。

各種診断機能について説明する。過電圧によるバッテリパック２の電圧異常は、バッテリパック２の電圧が所定の過電圧閾値以上となった場合である。過放電によるバッテリパック２の電圧異常は、バッテリパック２の電圧が所定の過放電閾値以下となった場合である。バッテリパックの温度異常は、バッテリパック２の温度が所定の温度上限閾値以上になった場合や、バッテリパック２の温度が所定の温度下限閾値以下になった場合である。またリレー３の溶着異常は、リレー駆動機構１３によりリレー３をオンオフさせたときに図示しないリレー３の電位を検出するセンサからの信号が変化しなかったか否かによって判断する。

なお、車両に搭載される状態では、バッテリパック２、バッテリコントローラ５、電流センサ７及びリレー３が一つにまとめられて単一のバッテリユニット２１を構成する。つまり、バッテリユニット２１（車両用電源装置）の構成要素の一つがバッテリコントローラ５となる。

車両制御用コントローラ６は、通常は、車両に搭載された各種センサＳからの信号やバッテリコントローラ５から通信線８を介して受信した各種情報に基づいて判断した車両の運転状況に応じてインバータ４を制御することで、モータＭの回転数やトルクを制御する。各種センサＳの例としては、イグニッションスイッチの状態を検出するセンサ、アクセル操作量やブレーキ操作量を検出するセンサ、加速度センサ等がある。車両制御用コントローラ６の上記以外の機能については、図２及び図３を参照して説明する。

図２は、上述した本実施例の車両制御装置１における始動時のリレー３の制御の流れを示すフローチャートである。

車両運転者によるイグニッションキーのオン操作が行われると、Ｓ１１にて車両制御用コントローラ６はイグニッションキーのオン状態を検出し、車両制御用コントローラ６はバッテリコントローラ５にバッテリコントローラ５のＭＰＵ１２の自己診断結果及びバッテリパック２の診断結果を送信するよう指示する信号を通信線８を介して送信し、通信線８を介して診断結果を受信する。バッテリコントローラ５は診断結果を車両制御用コントローラ６からの指示に従って送信するようプログラムされている。

次に、Ｓ１２に進み、車両制御用コントローラ６は、バッテリコントローラ５のＭＰＵ１２に異常があると判定した場合には、リレー３をオンすることなく終了する。バッテリコントローラ５に異常がない場合には、Ｓ１４に進む。

Ｓ１４では、車両制御用コントローラ６はバッテリコントローラ５からの情報によりバッテリパック２の異常の有無を判定する。バッテリパック２に異常があると判定されるとＳ１３へ進み、リレー３をオンすることなく終了する。バッテリパック２に異常がないと判定された場合には、Ｓ１５へ進む。

そして、Ｓ１２でバッテリコントローラ５に異常がなく、バッテリパック２にも異常がない場合、Ｓ１５では、リレー３をオンにするリレーオン要求を、車両制御用コントローラ６から通信線８を介してバッテリコントローラ５に送信する。

Ｓ１６では、車両制御用コントローラ６からのリレーオン要求を受けて、バッテリコントローラ５が、リレー３の溶着診断を実施する。溶着診断の結果、リレー３が溶着していると判断された場合にはＳ１３へ進み、リレー３をオンすることなく終了する。リレー３が溶着していない場合はＳ１７へ進んでリレー３をオンする。

以上のように、Ｓ１２、Ｓ１４では、バッテリコントローラ５において診断結果を演算し車両制御用コントローラ６が診断結果が異常か正常かを判定する構成としたが、これに限るものではなく、バッテリコントローラ５から、ＭＰＵ１２が入力した電圧値や電流値を車両制御用コントローラ６に送信し、車両制御用コントローラ６にて診断結果を演算した上でＳ１２、Ｓ１４の判定をしても良い。また、図２のＳ１１のキーオン信号を車両制御用コントローラ６から通信線８を介してバッテリコントローラ５に送信した際、バッテリコントローラ５において、Ｓ１２、Ｓ１４の判定を行っても良い。

次に、図３は、上述した本実施例の車両制御装置１において走行中にリレー３をオフする場合の制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ２１では、車両制御用コントローラ６で通信線８による通信異常（ＣＡＮ通信の異常）の有無を診断する。

通信線８の通信異常が検知された場合にはＳ２２へ進み、通信線８の通信異常が検知されない場合にはＳ２７へ進む。

Ｓ２７では、車両部品の破損が発生したか否かを判定する。例えば、車両が衝突した際の衝撃を検知した加速度センサからの信号入力が車両制御用コントローラ６に入力されると、車両部品の破損が発生したと判定する。車両部品の破損が発生したと判定されるとＳ２８へ進み、車両部品が破損したことによって車両制御用コントローラ６はリレーオフ要求を通信線８を介してバッテリコントローラ５に送信し、Ｓ２６へ進んでバッテリコントローラ５はリレー３をオフすることになる。車両部品の破損が発生していない場合はＳ２９へ進み、車両制御用コントローラ６は、通信線８を介してバッテリコントローラ５にバッテリパック異常診断結果を送信するよう指示する信号を送信する。

そして、バッテリコントローラ５のＭＰＵ１２は、バッテリパック２に異常がないか診断し、診断結果を車両制御用コントローラ６に送信する。例えば、バッテリパック２の電圧が過電圧閾値以上、あるいは過放電閾値以下となった場合や、バッテリパック２の温度が温度上限閾値以上、あるいは温度下限閾値以下となった場合に、バッテリパック２に異常があると判定される。Ｓ２９でバッテリパック２に異常があると判定されるとＳ２６へ進み、バッテリパック２に異常がない場合には、リレー３をオフすることなく終了する。

Ｓ２１で通信線８の通信異常が検知された場合について説明する。Ｓ２２へ進み、車両制御用コントローラ６は、確実に目的地に到着するため、車両の走行モードを通常モードから、例えば、バッテリパック２からの放電電力が大幅に抑制されたり、バッテリパック２への充電が禁止されるリンプホームモードへ移行する。つまり、車両制御用コントローラ６は、通信線８の通信異常が検知されると、信号線１７を介してインバータ４を制御してリンプホームモードを実現する。

そして、Ｓ２３では車両制御用コントローラ６が車両部品の破損が発生したか否かを判定する。判定の仕方についてはＳ２７と同様である。Ｓ２３で、破損が発生していないと判定された場合には、Ｓ２４へ進み、破損が発生していると判定された場合には、Ｓ２５へ進む。

次に、Ｓ２４では、車両制御用コントローラ６はキーオフが操作されたか否かを判定する。イグニッションキーのオフ操作が検出された場合Ｓ２５へ進み、キーオフ操作が検出されなければリレー３をオフすることなく終了する。ここで、Ｓ２５で、車両制御用コントローラ６は、信号線９を介してバッテリコントローラ５にリレーオフ要求を送信し、このリレーオフ要求にしたがってバッテリコントローラ５はリレー３をオフする（Ｓ２５、Ｓ２６）。

このように、通信線８の通信異常が検出された場合に、リンプホームモードで走行可能であるにもかかわらず、バッテリコントローラ５によってリレー３を即遮断してしまうと、走行を継続することが出来なくなってしまう。そこで、図３の実施例によれば、走行モードがリンプホームモードに移行後、所定のリレー遮断条件、例えば、リンプホームモードにおいて車両が停止し車両運転者のキーオフ（電源オフ）の操作が成立すると、信号線９を介して、バッテリコントローラ５にリレーオフ要求を送信しリレー３がオフされる。つまり、車両制御用コントローラ６は、車両の運転状態（上記の例では車両を安全に停止させた後）を考慮して適切なタイミングでリレーオフ要求を信号線９を介してバッテリコントローラ５に送信することが可能となり、走行を継続することができ、運転性能の悪化を抑制することができる。

なお、走行時にリンプホームモードでかつ運転者のキーオフ操作がされた場合には、車両制御用コントローラ６はフラグを立てておき、車両運転者のキーオン操作による車両の始動時に、そのフラグがたっている場合には、リレー３をオンしないようにしてもよい。

１…車両制御装置
２…バッテリパック
３…リレー
５…バッテリコントローラ
６…車両制御用コントローラ
８…通信線
９…信号線
２１…バッテリユニット（車両用電源装置）

Claims (7)

1. インバータと上記インバータへの制御指令により車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラを有する車両の電源装置であって、
   車両に搭載されたバッテリと、
   上記インバータと上記バッテリとの間に接続されたリレーと、
   上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、
   上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへの制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、
   上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線と、を有し、
   上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することなく、車両の走行モードが所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴とする車両用電源装置。
2. インバータと上記インバータへの制御指令によりモータによって駆動される車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラを有する車両の電源装置であって、
   車両に搭載されたバッテリと、
   上記インバータと上記バッテリとの間に接続されたリレーと、
   上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、
   上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへの制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、
   上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線と、を有し、
   上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、車両の走行モードがモータ駆動による所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴とする車両用電源装置。
3. 車両に搭載されたバッテリと、
   リレーと、
   上記リレーを介して上記バッテリに接続されたインバータと、
   上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、
   上記インバータへの制御指令により車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラと、
   上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへのオンオフ制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、を有し、
   少なくとも上記車両制御用コントローラが、上記通信線による通信異常を検知可能な車両制御装置において、
   上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線を有し、
   上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することなく、車両の走行モードが所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴とする車両制御装置。
4. 車両に搭載されたバッテリと、
   リレーと、
   上記リレーを介して上記バッテリに接続されたインバータと、
   上記リレーのオンオフを制御可能なバッテリコントローラと、
   上記インバータへの制御指令によりモータによって駆動される車両の走行モードを制御可能な車両制御用コントローラと、
   上記バッテリの情報を上記バッテリコントローラから上記車両制御用コントローラに送信するとともに、上記リレーへのオンオフ制御指令を上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラへ送信可能な通信線と、を有し、
   少なくとも上記車両制御用コントローラが、上記通信線による通信異常を検知可能な車両制御装置において、
   上記通信線による通信異常が発生した際に、上記車両制御用コントローラから上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信可能な上記通信線とは異なる信号線を有し、
   上記車両制御用コントローラは、上記通信線による通信異常が検知されると、車両の走行モードがモータ駆動による所定のリンプホームモードに移行するよう上記インバータを制御することを特徴とする車両制御装置。
5. 上記リンプホームモードにおいて、車両運転者のキーオフ操作がなされたタイミングで、上記車両制御用コントローラが上記信号線を介して上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御装置。
6. 上記リンプホームモードで走行中に、車両部品が破損した場合には、上記車両制御用コントローラが上記信号線を介して上記バッテリコントローラに上記リレーの遮断要求信号を送信することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の車両制御装置。
7. 前回走行時に上記リンプホームモードで運転者のキーオフ操作がされていた場合には、車両運転者のキーオン操作による車両の始動時に、上記リレーをオンしないことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の車両制御装置。

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