JP6650329B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両と対象物との衝突を予測する衝突予測部を備える車両用制御装置に関する。

近年、ミリ波レーダ、赤外線レーザ、ステレオカメラ、単眼カメラ等を用いて車両前方や車両後方等を監視し、車両衝突の虞がある場合に警報を発したり自動制動を行ったりする運転支援システムが開発されている（特許文献１〜３参照）。また、特許文献１〜３に記載される車両においては、駆動用モータや高電圧バッテリ等からなる高電圧系を備えることから、車両衝突前に高電圧系の部品に残存する電荷を放電させている。また、車両衝突時のエアバッグ展開信号に基づいて、高電圧系の部品に残存する電荷を放電させる車両も提案されている（特許文献４参照）。

特開２００５−２０９５２号公報 特開２０１０−２７９２２４号公報 特開２０１５−１４６７０９号公報 特開２０１４−１７１３０９号公報

ところで、高電圧系の部品に残存する電荷を放電させるためには、高電圧系の放電制御を実行するコントローラを正常に機能させることが必要である。例えば、コントローラの電源電圧が低下していた場合には、コントローラの動作が不安定になることから、高電圧系の放電制御を適切に実行することが困難となっていた。

本発明の目的は、コントローラを正常に機能させることにより、高電圧系の放電制御を適切に実行することにある。

本発明の車両用制御装置は、自車両と対象物との衝突を予測する衝突予測部を備える車両用制御装置であって、第１蓄電体と、これにリレーを介して接続される電気機器と、を備える高電圧系と、前記第１蓄電体よりも低電圧の第２蓄電体を備える低電圧系と、前記第２蓄電体に接続されるとともにエンジンに連結される発電機を制御し、前記発電機から前記第２蓄電体に電力を供給する給電制御部と、前記第２蓄電体に接続されるコントローラに設けられ、前記リレーおよび前記電気機器を制御し、前記高電圧系の平滑コンデンサを放電させる放電制御部と、を有し、前記給電制御部は、前記自車両と前記対象物との衝突が予測された場合に、前記エンジンを始動して前記発電機を発電状態に制御し、前記発電機から前記第２蓄電体に電力を供給し、前記放電制御部は、前記自車両と前記対象物との衝突が予測された場合に、前記リレーの遮断後に前記電気機器を制御して前記平滑コンデンサを放電させる。

本発明によれば、放電制御部は、自車両と対象物との衝突が予測される場合に、リレーの遮断後に平滑コンデンサを放電させる。これにより、万一、車両が衝突した場合であっても、高電圧系からの漏電を防止することができる。しかも、自車両と先行車両との衝突が予測される場合には、給電機器を制御することで第２蓄電体に電力が供給されるため、放電制御部を備えるコントローラの電源電圧を確保することができる。これにより、コントローラを正常に機能させることができ、高電圧系の放電制御を適切に実行することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置を備えた車両の一例を示す概略図である。 車両用制御装置の制御系の一例を示す図である。 自車両と先行車両との走行状況を示す説明図である。 コンデンサ放電制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 コンデンサ放電制御における低電圧系と高電圧系との電力供給状況を示す説明図である。 コンデンサ放電制御の実行手順の他の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を備えた車両１１の一例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１に搭載されるパワーユニット１２には、動力源としてエンジン１３およびモータジェネレータ１４が設けられている。また、パワーユニット１２には、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６からなる無段変速機１７が設けられている。プライマリプーリ１５には、前後進切替機構１８およびトルクコンバータ１９を介してエンジン１３のクランク軸２０が連結されるとともに、モータジェネレータ１４のロータ２１が連結されている。また、セカンダリプーリ１６には、車輪出力軸２２やデファレンシャル機構２３等を介して車輪２４が連結されている。なお、前後進切替機構１８は、前進クラッチ、後退ブレーキおよび遊星歯車列等によって構成される。

また、車両１１には、車輪２４を制動するブレーキ装置３０が設けられている。ブレーキ装置３０は、運転手に操作されるブレーキペダル３１と、ブレーキペダル３１の操作量に応じてブレーキ液圧を発生させるマスターシリンダ３２と、を有している。また、ブレーキ装置３０は、車輪２４に固定されるディスクロータ３３と、ディスクロータ３３を制動するキャリパ３４と、を有している。さらに、マスターシリンダ３２とキャリパ３４とは、ブレーキ液圧を制御するブレーキアクチュエータ３５を介して連結されている。ブレーキアクチュエータ３５は、図示しない電動ポンプ、アキュムレータおよび電磁バルブ等によって構成される。

［高電圧系］
車両用制御装置１０には、高電圧バッテリ（第１蓄電体）４０、インバータ４１、コンバータ４２および電動コンプレッサ４３等からなる高電圧系４４が設けられている。高電圧系４４を構成するインバータ４１は、モータジェネレータ１４のステータ４５に接続されている。インバータ４１は、平滑コンデンサ４６やスイッチング素子等によって構成されており、直流電力と交流電力とを相互に変換する機能を有している。モータジェネレータ１４を力行させる際には、高電圧バッテリ４０からの直流電力が、インバータ４１を介して交流電力に変換されてステータ４５に供給される。一方、モータジェネレータ１４を回生させる際には、ステータ４５からの交流電力が、インバータ４１を介して直流電力に変換されて高電圧バッテリ４０に供給される。また、高電圧系４４を構成するコンバータ（電気機器）４２は、高電圧系４４だけでなく後述する低電圧系６４にも接続されている。コンバータ４２は、平滑コンデンサ４７やスイッチング素子等によって構成されており、高電圧バッテリ４０からの直流電力を降圧して低電圧系６４に供給する機能を有している。なお、インバータ４１やコンバータ４２に設けられる平滑コンデンサ４６，４７は、電流の脈動成分を減少させる観点から端子間に挿入されるコンデンサである。また、電動コンプレッサ４３は、空調機器の冷媒ガスを圧縮する圧縮器であり、高電圧バッテリ４０からの電力によって駆動される。

高電圧バッテリ４０の正極端子４０ａには、リレー５０の正極側接点５０ａを介して正極ライン５１ａが接続されており、高電圧バッテリ４０の負極端子４０ｂには、リレー５０の負極側接点５０ｂを介して負極ライン５１ｂが接続されている。また、インバータ４１の正極端子４１ａには正極ライン５２ａが接続されており、コンバータ４２の正極端子４２ａには正極ライン５３ａが接続されており、電動コンプレッサ４３の正極端子４３ａには正極ライン５４ａが接続されている。これらの正極ライン５２ａ〜５４ａは、高電圧バッテリ４０の正極ライン５１ａに接続されている。さらに、インバータ４１の負極端子４１ｂには負極ライン５２ｂが接続されており、コンバータ４２の負極端子４２ｂには負極ライン５３ｂが接続されており、電動コンプレッサ４３の負極端子４３ｂには負極ライン５４ｂが接続されている。これらの負極ライン５２ｂ〜５４ｂは、高電圧バッテリ４０の負極ライン５１ｂに接続されている。このように、高電圧バッテリ４０には、リレー５０を介して、インバータ４１、コンバータ４２および電動コンプレッサ４３が電気的に接続されている。

［低電圧系］
車両用制御装置１０には、高電圧バッテリ４０よりも低電圧の低電圧バッテリ（第２蓄電体）６０、スタータジェネレータ６１、コントローラ６２、各種電装品６３等からなる低電圧系６４が設けられている。クランク軸２０にベルト機構６５を介して連結されるスタータジェネレータ（発電機）６１は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（integrated starter generator）である。スタータジェネレータ６１は、クランク軸２０に駆動されて発電する発電機として機能するだけでなく、クランク軸２０を始動回転させる電動機として機能する。低電圧バッテリ６０の正極端子６０ａには正極ライン７０が接続されており、コンバータ４２の正極端子４２ｃには正極ライン７１が接続されており、スタータジェネレータ６１の正極端子６１ａには正極ライン７２が接続されている。これらの正極ライン７０〜７２は、互いに接続されている。また、正極ライン７０〜７２には、コントローラ６２や各種電装品６３が接続されている。すなわち、コントローラ６２や各種電装品６３には、電源として低電圧バッテリ６０が接続されている。また、スタータジェネレータ６１には、低電圧バッテリ６０が電気的に接続されている。

［制御系］
以下、車両用制御装置１０の制御系について説明する。図２は車両用制御装置１０の制御系の一例を示す図である。車両用制御装置１０は、車両１１を構成する各種装置に制御信号を出力するため、コンピュータ等によって構成されるコントローラ６２を有している。このコントローラ６２は、自車両１１と先行車両１００等との衝突が予測される場合に、車両１１を自動的に制動する自動ブレーキ制御を実行する。また、コントローラ６２は、自車両１１と先行車両１００等との衝突が予測される場合に、車両衝突に備えて高電圧系４４の平滑コンデンサ４６，４７を放電させるコンデンサ放電制御を実行する。

図２に示すように、コントローラ６２は、自動ブレーキ制御やコンデンサ放電制御を実行するため、衝突予測部８０、ブレーキ制御部８１、給電制御部８２および放電制御部８３の各機能部を有している。また、コントローラ６２には、車両前方を撮像するカメラユニット８４、車両１１の走行速度である車速を検出する車速センサ８５、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ８６、ブレーキペダル３１の操作量を検出するブレーキセンサ８７等が接続されている。

コントローラ６２の衝突予測部８０は、カメラユニット８４からの画像情報を処理し、自車両１１の前方を走行する先行車両（対象物）１００の情報を検出する。この先行車両１００の情報としては、自車両１１と先行車両１００との車間距離や走行速度差等がある。そして、衝突予測部８０は、自車両１１と先行車両１００との車間距離や走行速度差に基づいて、所定時間後に自車両１１と先行車両１００とが衝突する状況であるか否かを予測する。ここで、図３は自車両１１と先行車両１００との走行状況を示す説明図である。図３に符号Ｖ１で示すように、自車両１１と先行車両１００との車間距離Ｄａが、所定の第１距離Ｄ１を下回る場合には、衝突予測部８０によって第１衝突予測状況であると判定される。このように、衝突予測部８０によって第１衝突予測状況であると判定されると、後述するように、給電制御部８２および放電制御部８３によってコンデンサ放電制御が開始される。

続いて、図３に符号Ｖ２で示すように、自車両１１と先行車両１００との車間距離Ｄａが、第１距離Ｄ１よりも短い第２距離Ｄ２を下回る場合には、衝突予測部８０によって第２衝突予測状況であると判定される。このように、衝突予測部８０によって第２衝突予測状況であると判定されると、ブレーキ制御部８１によって自動ブレーキ制御が開始される。この自動ブレーキ制御においては、ブレーキ制御部８１からブレーキアクチュエータ３５に制御信号が出力され、ブレーキアクチュエータ３５からキャリパ３４に供給されるブレーキ液圧が引き上げられる。これにより、先行車両１００との衝突を回避するように、ブレーキ装置３０による自動制動が実行される。

［コンデンサ放電制御］
以下、車両用制御装置１０によって実行されるコンデンサ放電制御について説明する。図４はコンデンサ放電制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図５はコンデンサ放電制御における低電圧系６４と高電圧系４４との電力供給状況を示す説明図である。図４に示すように、ステップＳ１０では、衝突予測部８０による車両前方の監視処理が実行される。ステップＳ１１では、衝突予測状況（前述した第１衝突予測状況）であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、衝突予測状況であると判定された場合、つまり自車両１１と先行車両１００との衝突が予測された場合には、ステップＳ１２に進み、エンジン１３が停止中であるか否かが判定される。

ステップＳ１２において、エンジン１３が停止中であると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、エンジン１３を始動するエンジン始動処理が実行される。エンジン始動処理においては、給電制御部８２によってスタータジェネレータ６１が力行状態に制御され、給電制御部８２によってインジェクタ等からなるエンジン補機８８が制御され、停止中のエンジン１３が始動される。そして、続くステップＳ１４では、給電制御部８２によってスタータジェネレータ６１が発電状態に制御される。これにより、エンジン動力を用いてスタータジェネレータ６１が発電するため、図５に矢印ａ１で示すように、スタータジェネレータ６１から低電圧バッテリ６０に電力が供給され、コントローラ６２の電源電圧が確保される。

このように、スタータジェネレータ６１が発電状態に制御されると、図４に示すように、ステップＳ１５では、放電制御部８３によってリレー５０が導通状態から遮断状態に切り替えられ、高電圧系４４から高電圧バッテリ４０が電気的に切り離される。続くステップＳ１６では、放電制御部８３によってコンバータ４２が作動状態に制御され、コンバータ４２の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御される。これにより、図５に矢印ｂ１で示すように、コンバータ４２を介して高電圧系４４から低電圧系６４に電力が供給されるため、インバータ４１やコンバータ４２の平滑コンデンサ４６，４７に蓄積されていた電荷が放出される。

このように、放電制御部８３は、自車両１１と先行車両１００との衝突が予測される場合には、リレー５０の遮断後に平滑コンデンサ４６，４７を放電させる。これにより、万一、車両衝突に伴って高電圧系４４の正極ライン等が損傷した場合であっても、高電圧系４４からの漏電を防止することができる。しかも、自車両１１と先行車両１００との衝突が予測される場合には、スタータジェネレータ６１を発電状態に制御することから、放電制御部８３を備えたコントローラ６２の電源電圧を確保することができ、コントローラ６２を正常に機能させることが可能である。これにより、自車両１１と先行車両１００との衝突が予測される場合には、正常に機能するコントローラ６２によってコンデンサ放電制御を実行することができ、車両用制御装置１０の信頼性を向上させることができる。

［他の実施の形態］
前述の説明では、給電機器であるスタータジェネレータ６１を発電状態に制御し、スタータジェネレータ６１から低電圧バッテリ６０に電力を供給しているが、これに限られることはなく、コンバータ４２を給電機器として機能させても良い。ここで、図６はコンデンサ放電制御の実行手順の他の例を示すフローチャートである。なお、図６において、図４に示すステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、ステップＳ１１において、衝突予測状況であると判定された場合、つまり自車両１１と先行車両１００との衝突が予測された場合には、ステップＳ２０に進み、給電制御部８２によってコンバータ（給電機器）４２が作動状態に制御される。これにより、図５に破線の矢印ａ２で示すように、コンバータ４２から低電圧バッテリ６０に電力が供給され、コントローラ６２の電源電圧が確保された状態になる。このように、コントローラ６２の電源電圧が確保されると、図６に示すように、ステップＳ１５では、放電制御部８３によってリレー５０が遮断状態に切り替えられ、高電圧系４４から高電圧バッテリ４０が電気的に切り離される。続くステップＳ１６では、放電制御部８３によってコンバータ４２が作動状態に制御される。これにより、図５に矢印ｂ１で示すように、コンバータ４２を介して高電圧系４４から低電圧系６４に電力が供給されるため、インバータ４１やコンバータ４２の平滑コンデンサ４６，４７に蓄積されていた電荷を放出することができる。

また、前述の説明では、電気機器であるコンバータ４２を作動状態に制御し、インバータ４１やコンバータ４２の平滑コンデンサ４６，４７を放電させているが、これに限られることはなく、インバータ４１や電動コンプレッサ４３等の他の電気機器を用いて平滑コンデンサ４６，４７を放電させても良い。例えば、図５に破線の矢印ｂ２で示すように、インバータ（電気機器）４１を制御することで高電圧系４４からステータ４５に電力を供給することにより、インバータ４１やコンバータ４２の平滑コンデンサ４６，４７を放電させても良い。また、図５に破線の矢印ｂ３で示すように、電動コンプレッサ（電気機器）４３を駆動して電力を消費することにより、インバータ４１やコンバータ４２の平滑コンデンサ４６，４７を放電させても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、動力源としてエンジン１３およびモータジェネレータ１４を備えたハイブリッド車両に車両用制御装置１０を適用しているが、これに限られることはなく、動力源として電動モータのみを備えた電気自動車、つまり動力源としてエンジン１３を持たない電気自動車に車両用制御装置１０を適用しても良い。このように、電気自動車に車両用制御装置１０を適用する場合であっても、コンバータ４２を給電機器として用いることにより、本発明を有効に適用することができる。

前述の説明では、１つのコントローラ６２に衝突予測部８０、給電制御部８２および放電制御部８３の各機能部を組み込んでいるが、これに限られることはなく、互いに通信自在に接続される複数のコントローラ６２に対し、衝突予測部８０、給電制御部８２および放電制御部８３を分けて組み込んでも良い。また、前述の説明では、コンデンサ放電制御を実行した後に自動ブレーキ制御を実行しているが、これに限られることはなく、コンデンサ放電制御よりも先に自動ブレーキ制御を実行しても良く、同じタイミングでコンデンサ放電制御と自動ブレーキ制御とを実行しても良い。また、前述の説明では、自車両１１と先行車両１００との衝突が予測された場合に、自動ブレーキ制御を実行しているが、これに限られることはない。例えば、自車両１１と先行車両１００との衝突が予測された場合に、コンデンサ放電制御のみを実行しても良い。

前述の説明では、衝突予測部８０によって車両前方の先行車両１００を監視しているが、これに限られることはなく、先行車両１００だけでなく他の障害物等を監視しても良い。また、監視方向としては車両前方に限られることはなく、衝突予測部８０によって車両後方や車両側方の車両や障害物等を監視しても良い。また、前述の説明では、カメラユニット８４からの情報に基づいて衝突するか否かを判定しているが、これに限られることはなく、ミリ波レーダや赤外線レーザを用いて衝突するか否かを判定しても良い。なお、カメラユニット８４としては、ステレオカメラであっても良く、単眼カメラであっても良い。また、前述の説明では、第１蓄電体や第２蓄電体としてバッテリを採用しているが、これに限られることはなく、第１蓄電体や第２蓄電体としてキャパシタを採用しても良い。また、前述の説明では、発電機としてスタータジェネレータ６１を採用しているが、これに限られることはなく、発電機としてオルタネータを採用しても良い。また、高電圧系４４に設けられるリレー５０としては、電磁石によって接点を開閉するリレーであっても良く、半導体を用いて構成される半導体リレーであっても良い。

１０ 車両用制御装置
１１ 車両，自車両
４０ 高電圧バッテリ（第１蓄電体）
４１ インバータ（電気機器）
４２ コンバータ（電気機器，給電機器）
４３ 電動コンプレッサ（電気機器）
４４ 高電圧系
４６ 平滑コンデンサ
４７ 平滑コンデンサ
５０ リレー
６０ 低電圧バッテリ（第２蓄電体）
６１ スタータジェネレータ（給電機器，発電機）
６２ コントローラ
６４ 低電圧系
８０ 衝突予測部
８１ ブレーキ制御部
８２ 給電制御部
８３ 放電制御部
１００ 先行車両（対象物）

Claims (2)

1. 自車両と対象物との衝突を予測する衝突予測部を備える車両用制御装置であって、
   第１蓄電体と、これにリレーを介して接続される電気機器と、を備える高電圧系と、
   前記第１蓄電体よりも低電圧の第２蓄電体を備える低電圧系と、
   前記第２蓄電体に接続されるとともにエンジンに連結される発電機を制御し、前記発電機から前記第２蓄電体に電力を供給する給電制御部と、
   前記第２蓄電体に接続されるコントローラに設けられ、前記リレーおよび前記電気機器を制御し、前記高電圧系の平滑コンデンサを放電させる放電制御部と、
   を有し、
   前記給電制御部は、前記自車両と前記対象物との衝突が予測された場合に、前記エンジンを始動して前記発電機を発電状態に制御し、前記発電機から前記第２蓄電体に電力を供給し、
   前記放電制御部は、前記自車両と前記対象物との衝突が予測された場合に、前記リレーの遮断後に前記電気機器を制御して前記平滑コンデンサを放電させる、
   車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記電気機器は、前記高電圧系と前記低電圧系とを接続するコンバータであり、
   前記放電制御部は、前記自車両と前記対象物との衝突が予測された場合に、前記コンバータを制御して前記平滑コンデンサを放電させる、
   車両用制御装置。

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