JP6683147B2 - 車両システム - Google Patents

Description

本開示は、車両システムに関する。

従来、特許文献１に記載の車両の電源装置がある。特許文献１に記載の電源装置は、電流センサと、制御装置とを備えている。電流センサは、車両のバッテリに流れる電流を検出するとともに、検出された電流値に応じた信号を出力する。制御装置は、電流センサの出力信号に基づいてバッテリの充電状態を監視している。

特開２０１２−７０５７６号公報

自動運転が可能な車両では、自動運転制御を実現するために、例えば電動パワーステアリング装置や電子制御ブレーキシステム等の各種機器を自動制御する必要がある。しかしながら、バッテリの充電量が低下した場合や、バッテリに異常が生じたような場合には、自動運転制御を実現するための各種機器に電力を供給することが困難となる。そのため、自動運転制御を実行する場合には、バッテリの充電状態の監視も併せて行われている。バッテリの充電状態を監視する方法としては、例えば特許文献１に記載されているような方法を用いることが可能である。

一方、特許文献１に記載されるような方法を用いてバッテリの充電状態を監視する場合、電流センサに異常が生じると、バッテリの充電状態を適切に監視することができなくなり、結果として自動運転制御に支障をきたすおそれがある。
なお、このような課題は、バッテリの充電状態を監視するセンサとして電流センサを用いる車両システムに限らず、バッテリの出力電圧を検出する電圧センサや、バッテリの温度を検出する温度センサ等、バッテリの充電状態を所望の検出部を通じて監視する車両システムに共通する課題である。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電状態を検出するための検出部に異常が生じた場合に、より適切に車両走行を維持することの可能な車両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システム（１０）は、発電部（２３）と、バッテリ（３１）と、検出部（３３，３４，３５）と、制御部（５６）と、を備える。発電部は、車両のエンジン（２１）から伝達される動力に基づいて発電を行う。バッテリは、発電部により発電される電力を充電する。検出部は、バッテリの充電状態を検出する。制御部は、車両の自動運転制御を実行する。制御部は、検出部に異常が検出された場合には、発電部の指令発電電圧値を徐々に増加させる発電制御を実行し、発電制御において発電部の発電電圧値と指令発電電圧値との偏差が所定の範囲内である場合には、検出部が正常である場合と比較して、車両の自動運転制御により制御される機器の動作を制限しつつ、自動運転制御を許可し、発電制御において発電部の発電電圧値と指令発電電圧値との偏差が所定の範囲外である場合には、自動運転制御を禁止する。

この構成によれば、バッテリの充電状態を検出するための検出部に異常が生じた場合には、車両の機器の動作が制限されるため、検出部に異常が生じている状況下で車両の機器が通常通り動作することにより発生する不具合を回避することができる。よって、より適切に車両走行を維持することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示によれば、バッテリの充電状態を検出する検出部に異常が生じた場合に、より適切に車両走行を維持することの可能な車両システムを提供できる。

図１は、第１実施形態の車両システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の自動運転ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、第２実施形態の自動運転ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。 図４は、第２実施形態の自動運転ＥＣＵにより実行されるオルタネータ制限制御の具体的な制御内容を示す図表である。 図５は、第２実施形態のオルタネータ、バッテリ、及び補機類の電力経路の概要を示す回路図である。 図６は、第２実施形態の自動運転ＥＣＵにより実行される第２制限処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、第２実施形態のオルタネータの指令発電電圧値の推移を示すグラフである。 図８は、第２実施形態のオルタネータの指令発電電圧値の推移を示すグラフである。 図９（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態のオルタネータの指令発電電圧値、及び充電電流値のそれぞれの推移を示すグラフである。

以下、車両システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、車両システムの第１実施形態について説明する。まず、第１実施形態の車両システムが搭載される車両の概略構成について説明する。

図１に示されるように、車両システム１０は、動力システム２０と、電源システム３０と、空調システム４０と、自動運転システム５０とを備えている。
動力システム２０は、車両の動力を統括的に管理する部分である。動力システム２０は、エンジン２１と、スタータモータ２２と、オルタネータ２３と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２４とを備えている。

エンジン２１は、車両が走行するための動力を生成する内燃機関である。
スタータモータ２２は、車両に搭載されるバッテリ３１からの電力の供給に基づいてエンジン２１をクランキング動作させることにより、エンジン２１を始動させる。

オルタネータ２３は、エンジン２１から伝達される動力に基づいて発電する。オルタネータ２３で発電された電力はバッテリ３１に充電される。本実施形態では、オルタネータ２３が発電部に相当する。
エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２１を統括的に制御する。

具体的には、エンジンＥＣＵ２４は、運転者によるエンジン始動操作を検出した際にエンジン２１を始動させる、いわゆるエンジン始動制御を実行する。また、エンジンＥＣＵ２４は、車両の走行速度、エンジン冷却水の温度、アクセルペダルの踏み込み量、及び吸入空気量等に基づいてエンジン２１の駆動を制御する。

さらに、エンジンＥＣＵ２４は、アイドリングストップ制御や排気再循環制御、フューエルカット制御等も実行する。アイドリングストップ制御は、車両の燃費の改善を目的として、車両の一時停止時にエンジン２１を自動的に停止させる制御である。排気再循環制御は、排気中の窒素酸化物の低減や車両の燃費の改善を目的として、エンジン２１において燃焼後の排気の一部を再度給気させる制御である。フューエルカット制御は、車両の燃費の改善を目的として、車両の減速時にエンジン２１の燃料噴射を一時的に停止する制御である。

電源システム３０は、車両に搭載されるバッテリ３１の充放電電力や補機類３２の電力供給等を統括的に管理する部分である。
バッテリ３１は、充電及び放電の可能なリチウムイオン電池等の二次電池からなる。バッテリ３１は、オルタネータ２３で発電された電力により充電される。また、バッテリ３１は、スタータモータ２２の他、補機類３２に電力を供給する。補機類３２は、バッテリ３１から電力が供給される各種機器を示す。なお、補機類３２には、スタータモータ２２も含まれる。

電源システム３０は、バッテリ電流センサ３３と、バッテリ電圧センサ３４と、バッテリ温度センサ３５と、オルタネータ電圧センサ３６と、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３７とを備えている。
バッテリ電流センサ３３は、バッテリ３１の充電電流値及び放電電流値を検出するとともに、検出されたバッテリ３１の充電電流値及び放電電流値に応じた信号を出力する。バッテリ電圧センサ３４は、バッテリの端子間電圧値を検出するとともに、検出されたバッテリ３１の端子間電圧値に応じた信号を出力する。バッテリ温度センサ３５は、バッテリ３１の温度を検出するとともに、検出されたバッテリ３１の温度に応じた信号を出力する。本実施形態では、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５が、バッテリ３１の充電状態を検出するための検出部に相当する。

オルタネータ電圧センサ３６は、オルタネータ２３の発電電圧値を検出するとともに、検出された発電電圧値に応じた信号を出力する。
電源ＥＣＵ３７は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。電源ＥＣＵ３７は、バッテリ３１の充放電状態や補機類３２の電力供給状態を統括的に制御する。

具体的には、電源ＥＣＵ３７は、各センサ３３〜３６の出力信号に基づいて、バッテリ３１の充電電流値及び放電電流値、バッテリ３１の端子間電圧値、並びにバッテリの温度の情報を取得する。電源ＥＣＵ３７は、これらの情報に基づいてバッテリ３１のＳＯＣ（state of charge：充電状態）値を演算する。ＳＯＣ値は、バッテリ３１の完全放電状態を「０［％］」と定義し、バッテリ３１の満充電状態を「１００［％］」と定義した上で、バッテリ３１の充電状態を「０［％］〜１００［％］」の範囲で表す値である。電源ＥＣＵ３７は、バッテリ３１のＳＯＣ値に基づいてバッテリ３１の充放電を制御する。また、電源ＥＣＵ３７は、バッテリ３１のＳＯＣ値に基づいて補機類３２の電力供給を制御する。

また、電源ＥＣＵ３７は、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５のそれぞれの異常の有無を監視している。具体的には、各センサ３３〜３５は冗長化された構造を有している。電源ＥＣＵ３７は、各センサ３３〜３５における冗長化された複数の信号を比較するとともに、その比較結果に基づいて各センサ３３〜３５の異常の有無を判定する。

さらに、電源ＥＣＵ３７は、オルタネータ電圧センサ３６の出力信号に基づいてオルタネータ２３の発電電圧値を検出する。電源ＥＣＵ３７は、オルタネータ２３の発電電圧値や補機類３２の消費電力等に基づいてオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを設定するとともに、設定された指令発電電圧値Ｖｔｇｔをオルタネータ２３に送信することにより、オルタネータ２３を制御する。オルタネータ２３は、電源ＥＣＵ３７から送信される指令発電電圧値Ｖｔｇｔを目標値として発電電圧値を調整する。

空調システム４０は、車室内の空気及び車室外の空気から空調用空気を生成するとともに、この空調用空気を車室内に吹き出すことにより車室内の温度を調整する。空調システム４０は、コンプレッサ４１と、空調ＥＣＵ４２とを備えている。
コンプレッサ４１は、空調システム４０における冷凍サイクル装置の構成要素である。冷凍サイクル装置は、コンプレッサ４１の他、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器により構成されている。冷凍サイクル装置は、空調用空気を冷却するための装置である。冷凍サイクル装置は、コンプレッサ４１、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器の順で冷媒が循環する。蒸発器は、膨張弁において膨張された低圧の冷媒と空調用空気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させるとともに、その際に発生する蒸発潜熱により空調用空気を冷却する。コンプレッサ４１は、エンジン２１から伝達される動力に基づいて駆動することにより、蒸発器で蒸発した冷媒を高温及び高圧の冷媒に圧縮するとともに、圧縮された冷媒を凝縮器に吐出する。凝縮器は、コンプレッサ４１で圧縮された高温及び高圧の冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより冷媒を凝縮させるとともに、凝縮された冷媒を膨張弁に吐出する。

空調ＥＣＵ４２は、空調システム４０を統括的に制御する。例えば、空調システム４０は、コンプレッサ４１の回転速度を調整することにより、冷凍サイクル装置を制御する。
自動運転システム５０は、車両の自動運転制御を統括的に実行する部分である。自動運転システム５０は、カメラ５１と、レーザ装置５２と、レーダ装置５３と、操作装置５４と、自動運転機器５５と、自動運転ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６とを備えている。

カメラ５１は、車両の前方の所定範囲や車両の後方の所定範囲等、車両の周辺に設定された所定範囲を撮像するとともに、撮像された画像データを出力する。レーザ装置５２は、例えばレーザレーダ装置である。レーダ装置５３は、例えばミリ波レーダ装置である。レーザ装置５２及びレーダ装置５３は、車両の周辺に設定された探査範囲に存在する物体を検知するとともに、検知された物体の位置に応じた信号を出力する。操作装置５４は、車両の運転者により操作される部分である。操作装置５４は、自動運転を開始又は停止する際に操作される操作スイッチ等を備えている。

自動運転機器５５は、自動運転機能を実現するために車両に搭載されている各種機器である。自動運転機器５５には、動力系の機器、制動系の機器、及び操舵系の機器が含まれる。動力系の機器は、例えばエンジン２１やトランスミッションである。制動系の機器は、例えば電子制御ブレーキシステム５５１やブレーキ装置である。操舵系の機器は、例えば電動パワーステアリング装置５５０である。なお、自動運転機器５５にもバッテリ３１から電力が供給されているため、自動運転機器５５も補機類３２に含まれる。

電動パワーステアリング装置５５０は、車両のステアリングホイールに付与される操舵トルクに応じたアシストトルクをステアリングホイールに付与することにより運転者の操舵を補助するアシスト制御を実行する。また、電動パワーステアリング装置５５０は、自動運転ＥＣＵ５６からの要求に応じて自動操舵制御を実行する。自動操舵制御は、ステアリングホイールにトルクを付与することにより、運転者のステアリングホイールの操舵によらずに車両の操舵角を自動的に変化させる制御である。

電子制御ブレーキシステム５５１は、運転者がブレーキペダルを踏み込んだ際に車両の前輪及び後輪のそれぞれの回転速度や旋回状態に応じて各車輪に加わる制動力を最適に分配する、いわゆるアンチロックブレーキ制御等を実行する。また、電子制御ブレーキシステム５５１は、自動運転ＥＣＵ５６からの要求に応じて自動ブレーキ制御を実行する。自動ブレーキ制御は、運転者のブレーキペダルの踏み込み操作によらず、車両の各車輪に制動力を自動的に付与する制御である。

自動運転ＥＣＵ５６は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。自動運転ＥＣＵ５６は、車両の自動運転を統括的に制御する自動運転制御を実行する。本実施形態では、自動運転ＥＣＵ５６が制御部に相当する。
エンジンＥＣＵ２４、電源ＥＣＵ３７、空調ＥＣＵ４２、及び自動運転ＥＣＵ５６は、車載ネットワーク６０を介して通信可能に接続されている。したがって、エンジンＥＣＵ２４、電源ＥＣＵ３７、空調ＥＣＵ４２、及び自動運転ＥＣＵ５６は、相互に情報を授受することや、動作を指示することが可能である。

例えば、自動運転ＥＣＵ５６は、エンジンＥＣＵ２４及び電源ＥＣＵ３７と通信を行うことにより、エンジン２１の各種状態量、バッテリ３１のＳＯＣ値、及びオルタネータ２３の発電電圧値等の情報を取得することができる。また、自動運転ＥＣＵ５６は、自動運転制御において、エンジンＥＣＵ２４に対してエンジン２１の動作を指示することにより、エンジン２１の回転速度等を自動的に制御することができる。

自動運転ＥＣＵ５６は、操作装置５４の出力信号に基づいて、運転者により自動運転の開始操作が行われたことを検出すると、自動運転制御を開始する。本実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、自動運転制御として、エンジン２１やトランスミッション等を含む車両の動力系、電子制御ブレーキシステム５５１やブレーキ装置等を含む車両の制動系、及び電動パワーステアリング装置５５０等を含む車両の操舵系の少なくとも一つを自動的に制御する。

例えば、自動運転ＥＣＵ５６は、カメラ５１の画像データに基づいて車両前方の車線境界線や前方車両、車両の走行にとって障害となる障害物等を検出する。また、自動運転ＥＣＵ５６は、レーザ装置５２及びレーダ装置５３のそれぞれの出力信号に基づいて、前方車両や障害物等を検出する。自動運転ＥＣＵ５６は、検出された車両前方の車線境界線や前方車両、障害物等の情報に基づいて、車両の目標走行ラインを設定するとともに、この目標走行ラインに応じた目標操舵角を演算する。自動運転ＥＣＵ５６は、演算された目標操舵角を電動パワーステアリング装置５５０に出力することにより、目標操舵角に基づいた自動操舵制御を電動パワーステアリング装置５５０に実行させる。これにより、車両の操舵角が目標動作角に応じて変化するため、車両が目標走行ラインに沿って自動的に走行する。

また、自動運転ＥＣＵ５６は、前方車両や障害物の位置に基づいて、車両が前方車両や障害物に接触する可能性があるか否かを判定し、接触する可能性がある場合には、電子制御ブレーキシステム５５１に自動ブレーキ制御を実行させる。これにより、自動運転制御中において車両の接触を未然に回避することが可能となっている。

ところで、本実施形態の車両システム１０では、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つに異常が生じた場合、バッテリ３１のＳＯＣ値を適切に検出することができなくなる。このような状況では、電源ＥＣＵ３７がバッテリ３１の充放電状態を適切に制御することができないため、自動運転制御をそのまま実行すると、予期しない電力不足が補機類３２に発生し、自動運転制御を維持することができない可能性がある。

そこで、本実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つに異常が生じた場合には、自動運転制御を禁止する。
次に、図２を参照して、この処理の具体的な手順について説明する。自動運転ＥＣＵ５６は、図２に示される処理を予め設定された周期で繰り返し実行する。

図２に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、まず、ステップＳ１０の処理として、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つに異常が生じているか否かを判断する。具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、センサ３３〜３５のそれぞれの異常の有無の情報を電源ＥＣＵ３７から取得するとともに、その取得した情報に基づいてセンサ３３〜３５の少なくとも一つに異常が生じているか否かを判断する。

自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ１０の処理で肯定判断した場合には、すなわちセンサ３３〜３５の少なくとも一つに異常が生じている場合には、ステップＳ１１の処理として、自動運転制御を禁止する。この場合、自動運転ＥＣＵ５６は、仮に自動運転を開始する操作が操作装置５４に対して運転者により行われたとしても、自動運転制御を開始及び実行しない。

自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ１０の処理で否定判断した場合には、すなわちセンサ３３〜３５の全てが正常な場合には、ステップＳ１２の処理として、自動運転制御を許可する。この場合、自動運転ＥＣＵ５６は、自動運転を開始する操作が操作装置５４に対して運転者により行われた際に、自動運転制御を通常通りに開始する。

以上説明した本実施形態の車両システム１０によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）センサ３３〜３５に異常が生じている状況であるにも関わらず、すなわちバッテリ３１のＳＯＣ値を適切に検出することができない状況であるにも関わらず、自動運転制御が通常通り実行された場合、バッテリ３１の電力不足等の不都合な状況が発生し、自動運転制御を適切に維持できない可能性がある。この点、本実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、センサ３３〜３５に異常が検出された場合、自動運転制御を禁止する。すなわち、自動運転ＥＣＵ５６は、センサ３３〜３５に異常が検出された場合には、センサ３３〜３５が正常である場合と比較して、自動運転機器５５の動作を制限する。これにより、バッテリ３１のＳＯＣ値を適切に検出できないことに起因して自動運転制御に不具合が発生する状況を回避することができるため、結果的に車両走行をより適切に維持することが可能となる。

（２）自動運転ＥＣＵ５６は、自動運転機器５５の動作の制限として、自動運転制御を禁止する。これにより、自動運転制御に不具合が発生する状況をより適切に回避することができる。
＜第２実施形態＞
次に、車両システム１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、図２に示される処理に代えて、図３に示される処理を実行する。図３に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ１０の処理で肯定判断した場合には、すなわちバッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つに異常が生じている場合には、ステップＳ２０の処理として、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを電源ＥＣＵ３７に送信することにより、オルタネータ２３の発電電圧値を所定の範囲に制限するオルタネータ制限制御を実行する。

具体的には、図４に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、センサ３３〜３５のそれぞれの状態に応じて第１制限処理、第２制限処理、及び第３制限処理を選択的に実行する。第１〜第３制限処理は、基本的には、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる処理である。オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させるべき理由は以下の通りである。

図５は、オルタネータ２３、バッテリ３１、及び補機類３２の電力経路の概略を示す回路図である。図５において、「Ｖａ」は、オルタネータ２３の発電電圧値を示す。「ｒａ」は、オルタネータの内部抵抗を示す。「Ｌａ」は、オルタネータ２３の内部及び電源ケーブルのインダクタンスを示す。「Ｒ」は、補機類３２の負荷抵抗を示す。「ｒｂ」は、バッテリ３１の内部抵抗を示す。「Ｖｂ」は、バッテリ３１の端子間電圧値を示す。

バッテリ３１の端子間電圧値Ｖｂがバッテリ３１の最大定格電圧値に比べて小さい場合、オルタネータ２３の発電電圧値Ｖａがバッテリ３１の最大定格電圧値近傍の所定電圧値Ｖｃに設定されると、バッテリ３１の充電電流値ｉが大きくなる。この充電電流値ｉの大きさは、所定電圧値Ｖｃからバッテリ３１の端子間電圧値Ｖｂを減算した値「Ｖｃ−Ｖｂ」が大きくなるほど大きくなる。バッテリ３１に大電流が流れようとすると、すなわち「ｄｉ／ｄｔ」が大きくなると、オルタネータ２３のインダクタンスＬａの影響により電圧降下が発生する。また、バッテリ３１の充電電流値ｉが大きくなることにより、オルタネータ２３の内部抵抗ｒａにおける電圧降下の影響も大きくなる。これらの複合的な現象により、図中に示される地点Ｐの電圧が低下し、結果として補機類３２を駆動させるために必要な電圧を確保できない可能性がある。

以上の理由から、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させることにより、バッテリ３１の充電電流値ｉが大きくなりすぎることを抑制すれば、補機類３２を駆動させるために必要な電圧を確保することができる。
なお、自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる際に、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを所定値Ｖ２以下に設定する。所定値Ｖ２は、補機類３２が駆動可能な電圧値の最小値Ｖｍｉｎ以上であって、且つバッテリ３１の最大定格電圧値Ｖｍａｘ未満に設定されている。これにより、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる際に、補機類３２の最低限の動作を確保しつつ、バッテリ３１の過充電を回避することができる。

具体的には、図４に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電圧センサ３４が正常であって、且つバッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一方に異常が生じている場合には、第１制限処理を実行する。第１制限処理は、バッテリ電圧センサ３４により検出される現在のバッテリ３１の端子間電圧値をオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔの初期値Ｖｔｇｔ０に設定するとともに、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを初期値Ｖｔｇｔ０から徐々に増加させる処理である。第１制限処理では、指令発電電圧値を所定の周期で所定値ΔＶ１ずつ増加させることにより、指令発電電圧値を徐々に増加させる。

自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３が正常であって、且つバッテリ電圧センサ３４に異常が検出された場合には、第２制限処理を実行する。第２制限処理は、バッテリ電圧センサ３４の異常が検出された時点で設定されているオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔ１を初期値に設定するとともに、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを初期値Ｖｔｇｔ１から徐々に増加させる処理である。第２制限処理でも、第１制限処理と同様に、例えば指令発電電圧値Ｖｔｇｔを所定の周期で所定値ΔＶ２ずつ増加させることにより、指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる。また、第２制御処理では、バッテリ電流センサ３３により検出されるバッテリ３１の充電電流値ｉに基づいて、指令発電電圧値Ｖｔｇｔの増加量を変化させる。具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、図６に示される処理を実行する。

図６に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、まず、ステップＳ３０の処理として、バッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０よりも大きいか否かを判断する。自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ３０の処理で否定判断した場合には、すなわちバッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０以下である場合には、ステップＳ３２の処理として、前回の指令発電電圧値Ｖｔｇｔｐに補正値ΔＶ２１を加算した値「Ｖｔｇｔｐ＋ΔＶ２１」を今回の指令発電電圧値Ｖｔｇｔに設定する。

一方、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ３０の処理で肯定判断した場合には、すなわちバッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０よりも大きい場合には、ステップＳ３１の処理として、前回の指令発電電圧値Ｖｔｇｔｐに補正値ΔＶ２０を加算した値「Ｖｔｇｔｐ＋ΔＶ２０」を今回の指令発電電圧値Ｖｔｇｔに設定する。補正値ΔＶ２０は補正値ΔＶ２１よりも小さい値に設定されている。すなわち、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０よりも大きい場合には、充電電流値ｉが所定値ｉ０以下である場合と比較して、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔの増加量を小さくする。

自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ３１の処理、又はステップＳ３２の処理を実行した後、ステップＳ３３の処理として、指令発電電圧値Ｖｔｇｔが所定値Ｖ２を超えているか否かを判断する。自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ３３の処理で否定判断した場合には、すなわち指令発電電圧値Ｖｔｇｔが所定値Ｖ２以下である場合には、ステップＳ３０の処理に戻り、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる処理を継続する。一方、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ３３の処理で肯定判断した場合には、すなわち指令発電電圧値Ｖｔｇｔが所定値Ｖ２を超えている場合には、一連の処理を終了する。

図４に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３及びバッテリ電圧センサ３４の両方に異常が検出された場合には、第３制限処理を実行する。第３制限処理では、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを予め定められたパターンで増加させる。第３制限処理では、例えばオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを予め定められた初期値Ｖｔｇｔ２に設定するとともに、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを初期値Ｖｔｇｔ２から所定の周期で所定値ΔＶ３ずつ増加させる。

図３に示されるように、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２０の処理に続いて、ステップＳ２１の処理として、オルタネータ２３の制限制御が正常に行われているか否かを判定する。具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の発電電圧値と指令発電電圧値Ｖｔｇｔとの偏差が所定の範囲から外れている場合、オルタネータ２３の制限制御が正常に行われていないと判定する。この場合、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２１の処理で否定判定し、ステップＳ１１の処理として、自動運転制御を禁止する。

自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の発電電圧値と指令発電電圧値Ｖｔｇｔとの偏差が所定の範囲内である場合には、ステップＳ２１の処理で肯定判定する。この場合、オルタネータ２３の発電電圧値が徐々に増加することにより、補機類３２を駆動させるために必要な電圧を確保することができる。但し、エンジン２１の負荷の増加等に起因してオルタネータ２３の発電電圧値が不安定になると、補機類３２を駆動させるために必要な電圧を事後的に確保できなくなる可能性がある。

そこで、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２１の処理で肯定判定した場合には、オルタネータ２３の発電が不安定になる車両制御を禁止する。
具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２２の処理として、エンジン２１における排気再循環制御を禁止するとともに、ステップＳ２３の処理として、車両の減速時におけるフューエルカット制御を禁止する。これにより、エンジン２１の燃焼状態が不安定になることにより、オルタネータ２３の発電が不安定になることを抑制することができる。

また、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２４の処理として、空調ＥＣＵ４２に指令信号を送信することにより、コンプレッサ４１の回転速度を制限する。これにより、エンジン２１の負荷を軽減することができるため、オルタネータ２３の発電が不安定になることを抑制することができる。

一方、オルタネータ２３の発電電圧値が不安定になった場合、スタータモータ２２に供給される電力が低下することにより、エンジン２１を再始動させることができなくなる可能性がある。そこで、自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２５の処理として、エンジン２１のアイドリングストップ制御を禁止する。これにより、アイドリングストップしたエンジン２１が再始動できない状況を回避することができる。

自動運転ＥＣＵ５６は、ステップＳ２５に続いて、ステップＳ２６の処理として、自動運転制御を許可する。
次に、本実施形態の車両システム１０の動作例について説明する。

自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５のいずれか一方に異常が検出された場合、第１制限処理を実行することにより、図７に示されるようにオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを変化させる。すなわち、自動運転ＥＣＵ５６は、時刻ｔ１０でバッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５のいずれか一方に異常が検出された場合、この時刻ｔ１０でバッテリ電圧センサ３４によりバッテリ３１の端子間電圧値を検出する。また、自動運転ＥＣＵ５６は、時刻ｔ１０から所定時間Ｔ１だけ経過した時刻ｔ１１の時点で、時刻ｔ１０の時点で検出されたバッテリ３１の端子間電圧値をオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔの初期値Ｖｔｇｔ０に設定する。なお、所定時間Ｔ１は零以上の任意の時間である。自動運転ＥＣＵ５６は、時刻ｔ１１以降、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる。また、自動運転ＥＣＵ５６は、その後の時刻ｔ１２で指令発電電圧値Ｖｔｇｔが所定値Ｖ２に達した場合、それ以降は指令発電電圧値Ｖｔｇｔを所定値Ｖ２に保持する。

一方、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電圧センサ３４に異常が検出された場合、第２制限処理を実行することにより、図８に示されるようにオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを変化させる。すなわち、自動運転ＥＣＵ５６は、時刻ｔ２０でバッテリ電圧センサ３４に異常が検出された場合、この時刻ｔ２０で設定されているオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔ１を初期値に設定するとともに、時刻ｔ２０以降、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させる。また、自動運転ＥＣＵ５６は、その後の時刻ｔ２１で指令発電電圧値Ｖｔｇｔが所定値Ｖ２に達した場合、それ以降は指令発電電圧値Ｖｔｇｔを所定値Ｖ２に保持する。

なお、自動運転ＥＣＵ５６が第２制限処理を実行している際、バッテリ３１の充電電流値ｉが、例えば図９（Ｂ）に示されるように変化したとする。すなわち、バッテリ３１の充電電流値ｉが時刻ｔ３０で所定値ｉ０よりも大きくなったとする。この場合、自動運転ＥＣＵ５６は、時刻ｔ３０の時点で指令発電電圧値Ｖｔｇｔの補正値を「ΔＶ２１」から「ΔＶ２０」に減少させる。これにより、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔは、図９（Ａ）に実線で示されるように変化する。すなわち、補正値ΔＶ２１の使用を継続した場合における指令発電電圧値Ｖｔｇｔの変化を比較例として二点鎖線で示すように、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔが比較例よりも小さくなる。これにより、図９（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ３０以降、バッテリ３１の充電電流値ｉが一旦増加するものの、その後に減少するため、バッテリ３１の充電電流値ｉが大きくなり過ぎることに起因して発生する補機類３２の印加電圧の低下を抑制することができる。すなわち、補機類３２の適切な動作を確保することができる。

また、時刻ｔ３１でバッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０以下になれば、自動運転ＥＣＵ５６が指令発電電圧値Ｖｔｇｔの補正値を「ΔＶ２０」から「ΔＶ２１」に増加させるため、それ以降は指令発電電圧値Ｖｔｇｔが比較例と同じ傾きで増加することになる。
以上説明した本実施形態の車両システム１０によれば、第１実施形態による（１）の作用及び効果に加え、以下の（３）〜（９）に示される作用及び効果を得ることができる。

（３）自動運転ＥＣＵ５６は、センサ３３〜３５に異常が検出された場合には、指令発電電圧値Ｖｔｇｔを徐々に増加させつつ、自動運転制御を許可する。これにより、センサ３３〜３５に異常が生じている場合でも、より確実に補機類３２の電力を確保することができるため、自動運転制御を維持することができる。結果的に、より適切に車両走行を維持することができる。

（４）自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の発電電圧値を徐々に増加させる際、指令発電電圧値Ｖｔｇｔを所定値Ｖ２未満に制限する。所定値Ｖ２は、補機類３２が駆動可能な電圧値の最小値Ｖｍｉｎ以上であって、且つバッテリ３１の最大定格電圧値Ｖｍａｘ未満に設定されている。これにより、補機類３２及びバッテリ３１の適切な動作を確保することができる。

（５）自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電圧センサ３４が正常であって、且つバッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一方に異常が検出されている場合には、バッテリ電圧センサ３４により検出されるバッテリ３１の端子間電圧値をオルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔの初期値に設定する。また、自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを初期値から徐々に増加させる。これにより、バッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一方に異常が生じた場合でも、より確実にオルタネータ２３の発電電圧値を増加させることができるため、補機類３２を駆動させるために必要な電力を確保し易くなる。よって、補機類３２の適切な動作を確保し易くなる。

（６）自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３が正常であって、且つバッテリ電圧センサ３４に異常が検出されている場合には、異常が検出された時点で設定されているオルタネータ２３の指令発電電圧値を初期値に設定する。また、自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを初期値から徐々に増加させる。さらに、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３により検出されるバッテリ３１の充電電流値ｉに基づいて指令発電電圧値Ｖｔｇｔの増加量を変化させる。具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３により検出されるバッテリ３１の充電電流値ｉが所定値ｉ０よりも大きい場合には、充電電流値ｉが所定値ｉ０以下である場合と比較して、指令発電電圧値Ｖｔｇｔの増加量を小さくする。これにより、バッテリ３１の充電電流値ｉが過大になることによって発生する補機類３２の印加電圧の低下を抑制することができるため、補機類３２の適切な動作を確保し易くなる。

（７）自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３及びバッテリ電圧センサ３４の両方に異常が検出されている場合には、オルタネータ２３の指令発電電圧値Ｖｔｇｔを予め定められたパターンで増加させる。これにより、バッテリ電流センサ３３及びバッテリ温度センサ３５の両方に異常が生じた場合でも、より確実にオルタネータ２３の発電電圧値を増加させることができるため、補機類３２を駆動させるために必要な電力を確保し易くなる。よって、補機類３２の適切な動作を確保し易くなる。

（８）自動運転ＥＣＵ５６は、オルタネータ２３の発電を不安定にさせる可能性のある車両制御を制限しつつ、自動運転制御を許可する。具体的には、自動運転ＥＣＵ５６は、エンジン２１の排気再循環制御及びフューエルカット制御を禁止するとともに、コンプレッサ４１の駆動を制限する。これにより、より確実にオルタネータ２３の発電を実行することができるため、補機類３２への電力の供給を確保することができる。よって、補機類３２の適切な動作を確保し易くなる。

（９）自動運転ＥＣＵ５６は、エンジン２１のアイドリングストップ制御を禁止しつつ、自動運転制御を許可する。これにより、アイドリングストップ制御により停止したエンジン２１が再始動しないような状況を回避することができる。
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。

・第１実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つの異常の検出をトリガとして、図２に示される処理を割り込んで処理してもよい。同様に、第２実施形態の自動運転ＥＣＵ５６も、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５の少なくとも一つの異常の検出をトリガとして、図３に示される処理を割り込んで処理してもよい。

・第２実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、図３に示されるステップＳ２１の処理で肯定判断した場合、その他のエンジンストールを防止する各種処置を行ってもよい。エンジンストールを防止する処置としては、例えばエンジン２１の燃焼を不安定にする要素を禁止する処置が挙げられる。具体的には、リーンバーン制御の禁止や、点火遅角制御等の触媒暖機制御の禁止、エンジン２１においてポート噴射が可能な場合には直噴制御の禁止、吸気弁遅閉じ制御の禁止等が挙げられる。また、エンジンストールを発生し難くする処置を行ってもよい。エンジンストールを発生し難くする処置としては、アイドル回転数アップや、通常よりもロー側でのトランスミッション制御等が挙げられる。

・図１に破線で示されるように、車両システム１０には、バッテリ３１の他、サブバッテリ３８が搭載されていてもよい。サブバッテリ３８は、バッテリ３１の充電量が減少した際に補機類３２に補助的に電力を供給する。車両にサブバッテリ３８が搭載されている場合、自動運転ＥＣＵ５６は、サブバッテリ３８の充電状態を考慮して第１実施形態及び第２実施形態の各種処理を実行してもよい。

・各実施形態の自動運転ＥＣＵ５６は、自動運転制御を禁止する処理に代えて、自動運転制御の一部の制御のみを許可する処理を実行してもよい。
・自動運転ＥＣＵ５６が提供する手段及び／又は機能は、実体的なメモリに記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば自動運転ＥＣＵ５６がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により提供することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：車両システム
２１：エンジン
２３：オルタネータ（発電部）
３１：バッテリ
３３：電流センサ（検出部）
３４：電圧センサ（検出部）
３５：温度センサ（検出部）
５６：自動運転ＥＣＵ（制御部）

Claims (8)

1. 車両のエンジン（２１）から伝達される動力に基づいて発電を行う発電部（２３）と、
   前記発電部により発電される電力を充電するバッテリ（３１）と、
   前記バッテリの充電状態を検出するための検出部（３３，３４，３５）と、
   車両の自動運転制御を実行する制御部（５６）と、を備え、
   前記制御部は、
   前記検出部に異常が検出された場合には、前記発電部の指令発電電圧値を徐々に増加させる発電制御を実行し、
   前記発電制御において前記発電部の発電電圧値と前記指令発電電圧値との偏差が所定の範囲内である場合には、前記検出部が正常である場合と比較して、前記車両の自動運転制御により制御される機器の動作を制限しつつ、前記自動運転制御を許可し、
   前記発電制御において前記発電部の発電電圧値と前記指令発電電圧値との偏差が前記所定の範囲外である場合には、前記自動運転制御を禁止する
   車両システム。
2. 前記制御部は、
   前記発電部の指令発電電圧値を徐々に増加させる際、前記発電部の指令発電電圧値を所定値未満に制限し、
   前記所定値は、
   前記バッテリから電力が供給される補機類が駆動可能な電圧値の最小値以上であって、且つ前記バッテリの最大定格電圧値未満に設定されている
   請求項１に記載の車両システム。
3. 前記検出部には、
   前記バッテリの端子間電圧値を検出する電圧センサ（３４）と、
   前記バッテリの充電電流値を検出する電流センサ（３３）と、
   前記バッテリの温度を検出する温度センサ（３５）と、が含まれ、
   前記制御部は、
   前記電圧センサが正常であって、且つ前記電流センサ及び前記温度センサの少なくとも一方に異常が検出されている場合には、前記発電制御において、前記電圧センサにより検出される前記バッテリの端子間電圧値を前記発電部の指令発電電圧値の初期値に設定するとともに、前記発電部の指令発電電圧値を前記初期値から徐々に増加させる
   請求項１又は２に記載の車両システム。
4. 前記検出部には、
   前記バッテリの端子間電圧値を検出する電圧センサ（３４）と、
   前記バッテリの充電電流値を検出する電流センサ（３３）と、が含まれ、
   前記制御部は、
   前記電流センサが正常であって、且つ前記電圧センサに異常が検出されている場合には、前記発電制御において、異常が検出された時点で設定されている前記発電部の指令発電電圧値を前記発電部の指令発電電圧値の初期値に設定するとともに、前記発電部の指令発電電圧値を前記初期値から徐々に増加させ、
   前記電流センサにより検出される前記バッテリの充電電流値に基づいて前記指令発電電圧値の増加量を変化させる
   請求項１又は２に記載の車両システム。
5. 前記制御部は、
   前記電流センサにより検出される前記バッテリの充電電流値が所定値よりも大きい場合には、前記充電電流値が前記所定値以下である場合と比較して、前記発電部の指令発電電圧値の増加量を小さくする
   請求項４に記載の車両システム。
6. 前記検出部には、
   前記バッテリの端子間電圧値を検出する電圧センサ（３４）と、
   前記バッテリの充電電流値を検出する電流センサ（３３）と、が含まれ、
   前記制御部は、
   前記電圧センサ及び前記電流センサの両方に異常が検出された場合には、前記発電制御において、前記発電部の指令発電電圧値を予め定められたパターンで増加させる
   請求項１又は２に記載の車両システム。
7. 前記制御部は、
   前記機器の動作の制限として、前記発電部の発電を不安定にさせる可能性のある車両制御を更に制限する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両システム。
8. 前記制御部は、
   前記機器の動作の制限として、前記エンジンのアイドリングストップ制御を更に禁止する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両システム。
   

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