JP6608767B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の電源ラインを備える車両制御装置に関する。
自動車のコントロールユニット(ECU)にあるバッテリの故障やハーネス断線といった故障が発生した場合、コントロールユニットの作動電圧を下回り、これらの機器がリセットされる場合がある。
これに対し、メインのバッテリとは別に、サブバッテリを設け、メインバッテリに異常が発生した場合、サブバッテリ側から電源を供給する対応が取られている。そして、コントロールユニットには、他の系統の電源への電力供給を防止するための逆流防止用のダイオードが設けられている。
逆流防止用ダイオードにはショート故障を検出する回路が設けられている。この逆流防止用ダイオードのショート故障検出回路としては、故障診断対象とするダイオードの順方向電圧の電位差を比較器に入力し、この比較器の出力結果によりダイオードのショート故障を判定するものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、ダイオードの順方向電圧の有無による電位差で半導体素子をスイッチングし、その信号をモニタし、故障を検出するものがある(例えば、特許文献2参照)。
特開平5−34399号公報 特開平5−283748号公報
上述のような二つの電源ラインを備える装置において、逆流防止用ダイオードがショート故障した場合は、上記のような検知回路により故障を検知することができる。
しかし、従来技術における検知回路は、逆流防止用ダイオードのショート故障のみを想定しており、バッテリ電圧の低下によっては逆流防止用ダイオードのショート故障が生じていないにもかかわらずショート故障と判定される等の誤検知をする可能性がある。
また、従来技術における検知回路では、メインバッテリ及びサブバッテリの故障そのものは、検知することができない。
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、メインバッテリ及びサブバッテリの故障、逆流防止用ダイオードの故障を検出し、故障に応じた自動車の運転支援が可能な車両制御装置を実現することである。
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
車両制御装置において、複数の電源と、上記複数の電源が互いに電力を供給することを防止する複数の逆流防止用ダイオードと、上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの電圧を検出する電圧モニタと、上記複数の電源のうちのいずれかから上記電力が供給され、車両の運転動作制御を行うとともに、上記複数の電源のうちのいずれかから電力が供給され上記車両の動作制御を行う他のコントローラの動作状態と、上記電圧モニタにより検出された上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの電圧とを監視し、上記複数の電源のそれぞれの故障及び上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの短絡故障を検出する運転動作コントローラと、を備える。
本発明によれば、メインバッテリ及びサブバッテリの故障、逆流防止用ダイオードの故障を検出し、故障に応じた自動車の運転支援が可能な車両制御装置を実現することができる。
本発明の一実施例が適用される車両制御装置の概略構成図である。 図1におけるマイコン(制御部)の内部機能ブロック図である。 本発明の実施例における故障検出の動作フローチャートである。 本発明の実施例における、故障検知部位と、自動運転への移行可否、自動運転制御、及び警告との関系を示した表である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施例が適用される車両制御装置の概略構成図である。
図1において、自動運転ECU(Electronic Control Unit)1は、2系統の供給電源(複数の電源)であるメインバッテリ4とサブバッテリ5とを有している。自動運転ECU(運転動作コントローラ)1は、運転者が介在しない、もしくは部分的な介在で走行できるように自動車を制御するものである。
ECU1の内部について詳しく述べる。
図1に示すように、他系統の電源(サブバッテリ5)への電力供給を防止する逆流防止用のメインダイオード10のアノード側の電圧は、メインバッテリ4がメインダイオード10のアノードに接続されることにより、メインハーネス(メイン電源線)2を介して、メインバッテリ4のバッテリ電圧が供給される。他系統の電源(メインバッテリ4)への電力供給を防止するサブダイオード11のアノード側は、イグニッションスイッチ6がオンとされることにより、サブハーネス(サブ電源線)3を介して、サブバッテリ5のバッテリ電圧が供給される。
メインダイオード10のカソード側と逆流防止用のサブダイオード11のカソード側とが互いに接続され、かつ電源回路12に接続される。この場合、メインダイオード10及びサブダイオード11のうちのいずれか一方の入力があるか、または二つの入力がある場合に電源回路12に電圧が供給される。
メインダイオード10のアノード側は、ADモニタa7(アノード側メイン電圧モニタ)を介して、マイコン(制御部)15に接続され、メインダイオード10のアノード側の状態がマイコン15により常時測定されている。
同様に、サブダイオード11のアノード側は、ADモニタc(アノード側サブ電圧モニタ)9を介して、マイコン15に接続され、サブダイオード11のアノード側の状態がマイコン15により常時測定されている。
同様に、メインダイオード10及びサブダイオード11のカソード側は、ADモニタb8(カソード側電圧モニタ)を介してマイコン15に接続され、メインダイオード10及びサブダイオード11のカソード側の状態がマイコン15により常時測定されている。
また、車両制御装置は、自動車に搭載されたその他の部品の動作を制御する他ECU群a(車両の動作制御を行う他のコントローラ)16及び他ECU群b(車両の動作制御を行う他のコントローラ)17とマイコン15とが通信ライン18を介して通信するための通信回路(通信部)13と、運転者に異常警告をする異常警告回路(異常警告部)14とを有する。
他ECU群a16はメインバッテリ4から電圧が供給され、他ECU群b17は、サブバッテリ5から電圧が供給される。
図2は、マイコン(制御部)15の内部機能ブロック図である。図2において、マイコン15は、ADモニタa7の電圧を判断する電圧判断部a151と、ADモニタc9の電圧が0か否かを判断する電圧判断部c153と、ADモニタa7の電圧とADモニタb8の電圧との比較、ADモニタb8電圧とADモニタc9の電圧との比較、及びその他の後述する比較判断を行う比較部154と、メモリ155と、故障判断部156と、自動運転制御部157とを備えている。
図3は、本発明の実施例における故障検出の動作フローチャートである。
以下、本発明の実施例における各故障の検出方法について図2、図3を参照しつつ説明する。
図3のステップ100において、電圧判断部a151によりADモニタa7の電圧が0Vと判断された場合、ステップ101に進み、故障判断部156は、通信回路13を介して他ECU群a16からの通信が有るか否かを判断し、通信有りと判断したときは、メインハーネス2の断線と判断する(S−1)。
また、ステップ101において、故障判断部156は、他ECU群a16からの通信が無いと判断したときは、メインバッテリ4の故障と判断する(S−2)。ステップ100において、電圧判断部a151によりADモニタa7の電圧が0Vではないと判断されたときは、ステップ102に進む。
ステップ102において、電圧判断部c153によりADモニタc9の電圧が0Vと判断された場合、ステップ103に進み、故障判断部156は、通信回路13を介して他ECU群b17からの通信が有るか否かを判断し、通信有りと判断したときは、サブハーネス3の断線と判断する(S−3)。
また、ステップ103において、故障判断部156は、他ECU群b17からの通信が無いと判断したときは、サブバッテリ5の故障と判断する(S−4)。ステップ102において、電圧判断部c153によりADモニタc9の電圧が0Vではないと判断されたときは、ステップ104に進む。
ステップ104において、比較部154は、ADモニタa7の電圧が、ADモニタb8の電圧と等しいか否かを判断し、等しい場合は、ステップ105に進む。ステップ105において、故障判断部156は、ADモニタa7の電圧とメインダイオード10のVF(メインVF)とを加算した値が、ADモニタc9の電圧と等しいか否かを判断し、等しい場合は、メインバッテリ4がVF分低下していると判断する(S−5)。ここで、VFは規定値であり、ダイオードの電圧降下分の値である。このVFの値はメモリ155に格納されている。
ステップ105において、故障判断部156は、ADモニタa7の電圧とメインVFとを加算した値が、ADモニタc9の電圧と等しくないと判断した場合は、ステップ106に進み、ADモニタa7の電圧とメインVFとを加算した値が、ADモニタc9の電圧より大か否かを判断し、大の場合は、メインダイオード10のショート故障と判断する(S−6)。
ステップ106において、故障判断部156は、ADモニタa7の電圧とメインVFとを加算した値が、ADモニタc9の電圧より大ではないと判断した場合は、メインバッテリ4の故障又は電圧異常低下、及びメインダイオード10のショート故障と判断する(S−7)。
ステップ104において、比較部154が、ADモニタa7の電圧が、ADモニタb8の電圧と等しくないと判断した場合は、ステップ107に進む。
ステップ107において、比較部154は、ADモニタc9の電圧がADモニタb8の電圧と等しいか否かを判断し、等しい場合は、ステップ108に進む。ステップ108において、故障判断部156は、ADモニタc9の電圧とサブVF(サブダイオード11のVF)とを加算した値が、ADモニタa7の電圧と等しいか否かを判断し、等しい場合は、サブバッテリ5がVF分低下していると判断する(S−8)。ここで、サブダイオード11のVFは規定値であり、メモリ155に格納されている。
ステップ108において、故障判断部156は、ADモニタc9の電圧とサブVFとを加算した値が、ADモニタa7の電圧と等しくないと判断した場合は、ステップ109に進み、ADモニタc9の電圧とサブVFとを加算した値が、ADモニタa7の電圧より大か否かを判断し、大の場合は、サブダイオード11のショート故障と判断する(S−9)。
ステップ109において、故障判断部156は、ADモニタc9の電圧とサブVFとを加算した値が、ADモニタa7の電圧より大ではないと判断した場合は、サブバッテリ5の故障又は電圧異常低下、及びサブダイオード11のショート故障と判断する(S−10)。
ステップ107において、比較部154が、ADモニタc9の電圧が、ADモニタb8の電圧と等しくないと判断した場合は、ステップ110に進む。
ステップ110において、比較部154が、ADモニタa7の電圧が、ADモニタb8の電圧より小か否かを判断し、小の場合は、メインバッテリ4の電圧異常低下と判断する(S−11)。
ステップ110において、比較部154が、ADモニタa7の電圧が、ADモニタb8の電圧より小ではないと判断した場合は、ステップ111に進む。
ステップ111において、比較部154が、ADモニタc9の電圧がADモニタb8の電圧より小か否かを判断し、小の場合は、サブバッテリ5の電圧異常低下と判断する(S−12)。
ステップ111において、比較部154が、ADモニタc9の電圧がADモニタb8の電圧より小ではない場合は、全て正常と判断する(S−13)。
各故障検知時に、どのように制御するか図4を参照しつつ説明する。
図4は、本発明の実施例における、故障検知部位と、自動運転への移行可否、自動運転制御、及び警告との関系を示した表である。
図4において、図3に示した判断S−13の場合は、問題ないため、ECU1のマイコン15は、通常動作を継続し自動運転中であれば、自動運転を継続する。
判断S−1の場合は、判定結果としてメインハーネス2断線異常を異常警告回路(異常警告部)14により警告する。この時、自動運転への移行は可能とし、自動運転中に起きた場合は自動運転動作を継続する。
判断S−3の場合は、判定結果としてサブハーネス3の断線異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は可能とし、自動運転中に起きた場合は自動運転動作を継続する。
判断ステップS−5の場合は、判定結果としてメインバッテリ4のメインVF分低下異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は可能とし、自動運転中に起きた場合は自動運転動作を継続する。
判断S−8の場合は、判定結果としてサブバッテリ5のサブVF分低下異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は可能とし、自動運転中に起きた場合は自動運転動作を継続する。
判断S−2の場合は、判定結果としてメインバッテリ4の故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は、安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−4の場合は、判定結果としてサブバッテリ5の故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−6の場合は、判定結果としてメインダイオード10のショート故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−9の場合は、判定結果としてサブダイオード11のショート故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−11の場合は、判定結果としてメインバッテリ4の電圧低下異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−12の場合は、判定結果としてサブバッテリ5の電圧低下異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は安全退避後に自動運転を中止する。
判断S−7の場合は、判定結果としてメインバッテリ4の故障、電圧低下とメインダイオード10のショート故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は即時に自動運転を解除する。
判断S−10の場合は、判定結果としてサブバッテリ5の故障、電圧低下とサブダイオード11のショート故障異常を異常警告回路14により警告する。この時、自動運転への移行は不可とし、自動運転中に起きた場合は即時に自動運転を解除する。
以上のように、本発明の一実施例によれば、メインバッテリ4又はサブバッテリ5の電圧が低下していないことを判断した上で、メインダイオード10又はサブダイオード11のショート故障か否かを判断するように構成したので、逆流防止用メインダイオード10又はサブダイオード11のショート故障が生じていないにもかかわらずショート故障と判定される誤検知をする防止することができる。
また、メインダイオード10のアノードの電圧又はサブダイオード11のアノードの電圧が0の場合、車両制御装置であるECU1以外の他のECU群a16又は他のECU群b17との通信が有か否かを判断するように構成したので、メインバッテリ4又はサブバッテリ5の故障を検知することができる。
さらに、本発明の一実施例によれば、メインダイオード10のアノードの電圧又はサブダイオード11のアノードの電圧が0の場合、車両制御装置であるECU1以外の他のECU群a16又はECU群b17との通信が有か否かを判断することにより、メインハーネス2又はサブハーネス3の断線故障も検知することができる。
(変形例)
次に、上述した実施例の変形例について説明する。
例えば、上述した実施例では、メインバッテリ4とサブバッテリ5からなる2系統の電源供給手段に接続されたECU1について説明したが、3系統以上の電源すなわち3つ以上の逆流防止ダイオードを備えた車両用制御装置にも適用可能である。この場合は、サブバッテリが複数となり、互いに並列に接続される構成となる。サブバッテリのそれぞれに、ADモニタc9と同様なADモニタが接続される。
また、上述した実施例において、自動運転ECU(運転動作コントローラ)1は、メインバッテリ4、サブバッテリ5、メインダイオード10、及びサブダイオード11の異常や故障に関する情報を、通信回線13を介して、他ECU群a16及び他ECU群b17に通信することもできる。他ECU群a16及び他ECU群b17は、自動運転ECU(運転動作コントローラ)1から通信された情報を有用に利用することができる。
以上のように、本発明によれば、メインバッテリ及びサブバッテリの故障、逆流防止用ダイオードの故障を検出し、故障に応じた自動車の運転支援が可能な車両制御装置を実現することができる。
上述した例は、本発明を自動運転可能な車両制御装置に適用した場合の例について説明したが、本発明は、自動運転が可能ではない車両制御装置にも適用可能である。この場合は、図4に示したような自動運転制御の中止処理は不要であり、警告表示のみ行うこととなる。
また、本発明は、ハイブリッド車にも適用可能である。
また、本発明は、上述した例以外のその他の制御装置や、その他の電気機器に用いてもよいのはもちろんである。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることはいうまでもない。
1・・・自動運転ECU、 2・・・メインハーネス、 3・・・サブハーネス、 4・・・メインバッテリ、 5・・・サブバッテリ、 6・・・イグニッションスイッチ、 7・・・ADモニタa、 8・・・ADモニタb、 9・・・ADモニタc、 10・・・メインダイオード、 11・・・サブダイオード、 12・・・電源回路、 13・・・通信回路、 14・・・異常警告回路、 15・・・マイコン(制御部)、 16・・・他ECU群a、 17.・・・他ECU群b、 18・・・通信ライン

Claims (11)

  1. 複数の電源と、
    上記複数の電源が互いに電力を供給することを防止する複数の逆流防止用ダイオードと、
    上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの電圧を検出する電圧モニタと、
    上記複数の電源のうちのいずれかから上記電力が供給され、車両の運転動作制御を行うとともに、上記複数の電源のうちのいずれかから電力が供給され上記車両の動作制御を行う他のコントローラの動作状態と、上記電圧モニタにより検出された上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの電圧とを監視し、上記複数の電源のそれぞれの故障及び上記複数の逆流防止用ダイオードのそれぞれの短絡故障を検出する運転動作コントローラと、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、上記車両の自動運転制御部と、上記他のコントローラとの通信を行う通信部とを有し、
    上記複数の電源は、メインバッテリ及びサブバッテリを有し、
    上記複数の逆流防止用ダイオードは、メイン電源線を介して上記メインバッテリと接続されるメインダイオードと、サブ電源線を介して上記サブバッテリと接続されるサブダイオードとを有し、
    上記電圧モニタは、上記メインダイオードのアノード側の電圧を検出するアノード側メイン電圧モニタと、上記サブダイオードのアノード側の電圧を検出するアノード側サブ電圧モニタと、上記メインダイオード及び上記サブダイオードのカソード側の電圧を検出するカソード側電圧モニタとを有することを特徴とする車両制御装置。
  3. 請求項2に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧が0Vであり、かつ、上記他のコントローラのうちの上記メインバッテリから電力が供給されるコントローラからの通信が有る場合には、上記メイン電源線の断線と判断し、上記他のコントローラのうちの上記メインバッテリから電力が供給されるコントローラからの通信が無い場合には、上記メインバッテリの故障と判断し、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧が0Vではなく、上記サブダイオードのアノード側の電圧が0Vであって、かつ、上記他のコントローラのうちの上記サブバッテリから電力が供給されるコントローラからの通信が有る場合には、上記サブ電源線の断線と判断し、上記他のコントローラのうちの上記サブバッテリから電力が供給されるコントローラからの通信が無い場合には、上記サブバッテリの故障と判断することを特徴とする車両制御装置。
  4. 請求項3に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧が0Vではなく、上記メインダイオードのアノード側の電圧が、上記カソード側の電圧と等しい場合であって、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧と上記メインダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記サブダイオードのアノード側の電圧と等しいときは、上記メインバッテリが上記メインダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧だけ低下していると判断し、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧と上記メインダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記サブダイオードのアノード側の電圧より大のときは、上記メインダイオードのショート故障と判断し、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧と上記メインダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記サブダイオードのアノード側の電圧以下のときは、上記メインバッテリの故障又は電圧が低下し、かつ、上記メインダイオードのショート故障と判断することを特徴とする車両制御装置。
  5. 請求項4に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、
    上記メインダイオードのアノード側の電圧が、上記カソード側の電圧と異なり、かつ、上記サブダイオードのアノード側の電圧と上記カソード側の電圧とが等しい場合であって、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧と上記サブダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記メインダイオードのアノード側の電圧と等しいときは、上記サブバッテリが上記サブダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧だけ低下していると判断し、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧と上記サブダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記メインダイオードのアノード側の電圧より大のときは、上記サブダイオードのショート故障と判断し、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧と上記サブダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧とを加算した値が、上記メインダイオードのアノード側の電圧以下のときは、上記サブバッテリの故障又は電圧が低下し、かつ、上記サブダイオードのショート故障と判断することを特徴とする車両制御装置。
  6. 請求項5に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧が、上記カソード側の電圧と異なり、かつ、上記メインダイオードのアノード側の電圧が上記カソード側の電圧より小の場合は、上記メインバッテリの電圧低下異常と判断し、
    上記サブダイオードのアノード側の電圧が、上記カソード側の電圧と異なり、かつ、上記メインダイオードのアノード側の電圧が上記カソード側の電圧より小ではない場合であり、上記サブダイオードのアノード側の電圧が上記カソード側の電圧より小のときは、上記サブバッテリの電圧低下異常と判断することを特徴とする車両制御装置。
  7. 請求項5に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは異常警告部を有し、
    上記運転動作コントローラが、上記メイン電源線の断線、上記サブ電源線の断線、上記メインバッテリが上記メインダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧だけ低下、又は上記サブバッテリが上記サブダイオードの予め定められた電圧降下分の電圧だけ低下と判断したとき、上記異常警告部は異常警告を行うことを特徴とする車両制御装置。
  8. 請求項6に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは異常警告部を有し、
    上記運転動作コントローラが、上記メインバッテリの故障、上記サブバッテリの故障、上記メインダイオードのショート故障、上記サブダイオードのショート故障、上記メインバッテリの電圧異常低下、又は上記サブバッテリの電圧異常低下と判断したとき、上記運転動作コントローラは、上記異常警告部により異常警告を行い、上記車両を安全退避させた後、上記自動運転制御部による自動運転を中止させることを特徴とする車両制御装置。
  9. 請求項6に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは異常警告部を有し、
    上記運転動作コントローラが、上記メインダイオードがショート故障であり、かつ、上記メインバッテリが故障又は電圧異常低下と判断したとき、上記運転動作コントローラは、上記異常警告部により異常警告を行い、上記自動運転制御部による自動運転を即時に解除させることを特徴とする車両制御装置。
  10. 請求項6に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは異常警告部を有し、
    上記運転動作コントローラが、上記サブダイオードがショート故障であり、かつ、上記サブバッテリが故障又は電圧異常低下と判断したとき、上記運転動作コントローラは、上記異常警告部により異常警告を行い、上記自動運転制御部による自動運転を即時に解除させることを特徴とする車両制御装置。
  11. 請求項7、8、9、および10のうちのいずれか一項に記載の車両制御装置において、
    上記運転動作コントローラは、上記通信部を介して、上記他のコントローラに上記メインバッテリ、上記サブバッテリ、上記メインダイオード、及び上記サブダイオードの故障又は異常に関する情報を通信することを特徴とする車両制御装置。
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