JP6733256B2 - 自動運転車両電源の制御方法と制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主バッテリを電源とする第１負荷回路と追加バッテリを電源とする第２負荷回路との間に回路断続機構を有する自動運転車両電源の制御方法と制御装置に関する。

近年、自動車における運転者支援技術は向上の一途を辿っている。つまり、走行位置や走行状態を検出して運転者に対する警告を発するだけでなく、モータなどの電動アクチュエータを用い、ステアリングやブレーキを操作し、積極的に運転者の操作を支援する運転補助の機能を有するに至っている。さらに、今後は運転者の操作を必要としない、より高機能な運転者支援機能の採用が見込まれる。

こうした運転者支援機能は、モータなどの電動アクチュエータが用いられるため、その動力源となる電源システムにはより高い信頼性が求められる。車両用の電源システムの信頼性を高める手法として、搭載されている主バッテリとは別の追加バッテリを備え、大きな電流を消費し電圧が変動するスタータなどの負荷が存在する回路と分離する。これにより、追加バッテリ側に接続されている負荷の電圧を安定化させ、電源システムの信頼性を向上させることが出来る電源構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２３４５６９号公報

しかしながら、従来技術にあっては、例えば、アイドリングストップによるエンジンの再始動など、主バッテリが接続されている側に接続されている負荷の電流、電圧変化が生じる条件を、二つのバッテリを接続する断続装置を遮断する条件としている。

よって、例えば、電動ステアリングや電動ブレーキを追加バッテリ側の回路に接続した場合、電動ステアリングや電動ブレーキの作動時には、二つのバッテリが接続されている状態となってしまう。このため、追加バッテリが主バッテリ側の負荷にも電力を供給することで電圧が過剰に低下することになり、電動ステアリングや電動ブレーキなどの運転者支援機能が十分に機能しない。この結果、自動運転機能の継続が困難になる。また、主バッテリ側の負荷へも電力を供給しつつ、電圧を維持しようとすると追加バッテリが大容量化されて大型になってしまう、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、自動運転機能の継続を確保しつつ、追加バッテリが大容量化されることを防止する自動運転車両電源の制御方法と制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、主バッテリを電源とする第１負荷回路と追加バッテリを電源とする第２負荷回路との間に回路断続機構を有する。
この自動運転車両電源の制御方法において、回路断続機構の接続中、第２負荷回路から第１負荷回路に向かって電流が流れると、電流が流れたタイミングで回路断続機構を遮断する。

この結果、自動運転機能の継続を確保しつつ、追加バッテリが大容量化されることを防止することができる。

実施例１の自動運転車両電源の制御方法と制御装置が適用された電源システムを示す電源システム図である。 実施例１のコントロールユニットにおいて実行される回路断続機構の接続/遮断制御処理の流れを示すフローチャートである。 図２の回路断続機構の接続/遮断制御処理で用いられるバッテリ電圧の閾値の定義を示す図である。 実施例２のコントロールユニットにおいて実行される回路断続機構の接続/遮断制御処理の流れを示すフローチャートである。 図４の回路断続機構の接続/遮断制御処理で用いられるバッテリ容量の閾値の定義を示す図である。

以下、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１における自動運転車両電源の制御方法と制御装置は、走行中、自動運転モードを選択すると、運転者によるステアリング操作やアクセル操作やブレーキ操作を必要としない自動運転機能を持つエンジン搭載車に適用したものである。以下、実施例１の自動運転車両電源の制御方法と制御装置の構成を、「電源システム構成」、「回路断続機構の接続/遮断制御処理構成」に分けて説明する。

［電源システム構成］
図１は、実施例１の自動運転車両電源の制御方法と制御装置が適用された電源システムを示す。以下、図１に基づいて電源システム構成を説明する。

自動運転車両電源の電源システムは、図１に示すように、第１負荷回路１と、第２負荷回路２と、回路断続機構３と、コントロールユニット４と、を備えている。

前記第１負荷回路１は、鉛バッテリ１１（主バッテリ）を電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷を、鉛バッテリ１１の下流回路に接続する負荷回路である。第１負荷としては、スタータモータ１２や負荷アクチュエータ１３を有する。

鉛バッテリ１１は、従来からエンジン車などに搭載されている主バッテリとしての二次電池である。この鉛バッテリ１１は、バッテリ容量が低下しないように、第１負荷回路１に有する発電機としてのオルタネータ１４により充電される。オルタネータ１４は、図外のエンジンによる回転駆動により発電し、鉛バッテリ１１の充電容量を保つように充電する。

スタータモータ１２は、発進時にエンジンを始動し、アイドルストップ時にエンジンを再始動するエンジン始動モータである。

負荷アクチュエータ１３は、例えば、空調装置のコンプレッサを駆動する電動モータやヘッドライトなどのように、鉛バッテリ１１を電源として作動する補機類である。

前記第２負荷回路２は、リチウムイオンバッテリ２１（追加バッテリ）を電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷を、リチウムイオンバッテリ２１の下流回路に接続する負荷回路である。この第２負荷（以下、「自動運転機能負荷」という。）としては、EPSアクチュエータ２２と、ABSアクチュエータ２３と、ADASアクチュエータ２４とを有する。

リチウムイオンバッテリ２１は、鉛バッテリ１１による電源に対し、自動運転機能を発揮するための新たな電源として追加された追加バッテリとしての二次電池であり、電動車両に搭載された走行用モータの電源として使用頻度が高い電池である。このリチウムイオンバッテリ２１には、放電回路と充電回路が設けられる。充電回路は、DC/DCコンバータを有し、回路断続機構３が接続状態であり、第１負荷回路１側の電圧が高いとき、充電要求に応じてオルタネータ１４（発電機）からの発電電力により充電される。

リチウムイオンバッテリ２１は、主バッテリである鉛バッテリ１１よりも内部抵抗が小さい特性を有する。このため、例えば、EPSアクチュエータ２２が作動して大きな電流を消費した場合であっても、電圧を高く維持することができる。また、実施例１の電源システムにおいては、自動運転機能負荷が作動する自動運転モードによる走行中、回路断続機構３が遮断されると、復帰条件が成立するまで遮断状態を維持し、リチウムイオンバッテリ２１の再充電を行わないようにしている。このため、リチウムイオンバッテリ２１の容量は、例えば、自動運転モードによる走行継続時間が、少なくとも要求時間以上になるように適切な容量に設定される。

EPSアクチュエータ２２は、電動アシスト力を発生するEPSモータによる自動運転機能負荷である。このEPSアクチュエータ２２は、ハンドル操作に必要な力を電動でアシストして操舵力を軽くする電動パワーステアリングシステムに用いられる。ここで、「EPS」とは、Electric Power Steering（電動パワーステアリング)の略称である。

ABSアクチュエータ２３は、油圧ポンプを駆動するポンプモータや電磁バルブによる自動運転機能負荷である。このABSアクチュエータ２３は、電動の油圧ポンプを有し、マスタシリンダや油圧ポンプからの作動油に基づいて、各ホイールシリンダ液圧を独立に制御するブレーキ液圧制御システムに用いられる。ここで、「ABS」とは、「Antilock Brake System（アンチロック・ブレーキ・システム）」の略称である。

ADASアクチュエータ２４は、通常走行時に運転者が行うステアリング操作・ブレーキ操作・アクセル操作を支援するための様々な運転操作支援アクチュエータによる自動運転機能負荷である。このADASアクチュエータ２４は、カメラやレーダーなどにより自車の周囲状況を検出し、検出情報に基づいて、自動ブレーキ制御やオートクルーズ制御やレーンキープ制御などを行うようにした先進運転システムに用いられる。ここで、「ADAS」とは、「Advanced Driver Assistance System（アドバンスド・ドライバー・アシスタンス・システム）」の略称である。

前記回路断続機構３は、第１負荷回路１と第２負荷回路２を接続する位置に設けられ、第１負荷回路１と第２負荷回路２を接続又は遮断する。回路断続機構３を遮断すると、第１負荷回路１の電圧変動が、第２負荷回路２に影響しないし、第２負荷回路２のリチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力持ち出しが停止される。実施例１の回路断続機構３は、電磁力により断接するリレースイッチを用いた機構としている。

前記コントロールユニット４は、回路断続機構３の接続制御と遮断制御を行う。このコントロールユニット４は、電流センサ４１と自動運転モードスイッチ４２と第１電圧センサ４３と第２電圧センサ４４とバッテリ電圧センサ４５とブレーキスイッチ４６とトルクセンサ４７と他のセンサ・スイッチ類４８から入力情報を取得する。そして、これらの入力情報に基づく判断処理の結果にしたがい、回路断続機構３と表示器４９とブザー５０に制御指令を出力する。

電流センサ４１は、リチウムイオンバッテリ２１と回路断続機構３とを繋ぐ回路の途中に設けられ、電流が流れる方向を検出する。自動運転モードスイッチ４２は、自動運転モードの開始スイッチである。第１電圧センサ４３は、第１負荷回路１の回路電圧を検出する。第２電圧センサ４４は、第２負荷回路２の回路電圧を検出する。バッテリ電圧センサ４５は、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧を検出する。ブレーキスイッチ４６は、運転者によるブレーキ操作を検出する。トルクセンサ４７は、運転者によるステアリング操作によりステアリングシャフトに加わる操舵トルクを検出する。

［回路断続機構の接続/遮断制御処理構成］
図２は、実施例１のコントロールユニット４において実行される回路断続機構３の接続/遮断制御処理の流れを示す。以下、回路断続機構３の接続/遮断制御処理構成をあらわす図２の各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、回路断続機構３が接続状態であるイグニッションオン時に開始される。

ステップＳ１では、スタートに続き、或いは、ステップＳ４での自動運転機能負荷非作動との判断、或いは、ステップＳ８での回路断続機構３の接続に続き、追加バッテリ側（＝第２負荷回路２側）での負荷状態を検出し、ステップＳ２へ進む。
ここで、「負荷状態」とは、第２負荷回路２において、リチウムイオンバッテリ２１に蓄えている電力が、接続状態の回路断続機構３を介して第１負荷回路１側へ持ち出されるバッテリ放電を判断できる情報をいう。

ステップＳ２では、ステップＳ１での追加バッテリ側での負荷状態の検出に続き、追加バッテリ側（＝第２負荷回路２側）の第２負荷回路電圧の低下が発生したか否かを判断する。YES（第２負荷回路電圧の低下発生有り）の場合はステップＳ５へ進み、NO（第２負荷回路電圧の低下発生無し）の場合はステップＳ３へ進む。
ここで、「第２負荷回路電圧」は、第２電圧センサ４４からセンサ情報により取得する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での第２負荷回路電圧の低下発生無しとの判断に続き、追加バッテリ側（第２負荷回路２）から主バッテリ側（第１負荷回路１）へ電流が流れたか否を判断する。YES（電流の流れ有り）の場合はステップＳ５へ進み、NO（電流の流れ無し）の場合はステップＳ４へ進む。
ここで、「第２負荷回路２から第１負荷回路１への電流が流れ」は、電流センサ４１からのセンサ情報により取得する。

ステップＳ４では、ステップＳ３での電流の流れ無しとの判断に続き、自動運転機能負荷（EPSアクチュエータ２２、ABSアクチュエータ２３、ADASアクチュエータ２４）が作動中、又は、作動予定であるか否かを判断する。YES（自動運転機能負荷作動）の場合はステップＳ５へ進み、NO（自動運転機能負荷非作動）の場合はステップＳ１へ戻る。
ここで、「自動運転機能負荷作動中」とは、自動運転機能負荷の作動開始（作動予定を含む）から自動運転機能負荷の作動が終了までをいう。自動運転機能負荷の作動開始は、例えば、自動運転モードスイッチ４２からのオン信号により判断しても良いし、自動運転機能負荷に対し負荷を作動する制御指令が出力されていることで判断しても良い。自動運転機能負荷の作動予定開始は、ナビゲーションシステムからの道路情報により、例えば、自車が高速道路に入ることが予測されると、自動運転機能負荷の作動予定開始であると判断しても良い。また、カメラやレーダーなどを用いて自車周囲の道路状況を検出し、自車の走行道路が自動運転に適する道路であると検出されると、自動運転機能負荷の作動予定開始であると判断しても良い。

ステップＳ５では、ステップＳ２又はステップＳ３又はステップＳ４でYESであるとの判断、或いは、ステップＳ７で第１負荷回路電圧＜Ａとの判断に続き、接続状態である回路断続機構３を遮断し、ステップＳ６へ進む。
即ち、ステップＳ２の回路電圧低下条件と、ステップＳ３の電流向き条件と、ステップＳ４の第２負荷作動条件のうち、少なくとも一つの条件が成立すると、ステップＳ５において、回路断続機構３が遮断される。

ステップＳ６では、ステップＳ５での回路断続機構３の遮断に続き、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が、電圧Ｂ以下であるか否かを判断する。YES（バッテリ電圧≦電圧Ｂ）の場合はステップＳ９へ進み、NO（バッテリ電圧＞電圧Ｂ）の場合はステップＳ７へ進む。
ここで、「バッテリ電圧」は、バッテリ電圧センサ４５からのセンサ情報により取得する。「電圧Ｂ」は、図３に示す電圧閾値の決め方に基づいて決められる。図３は、リチウムイオンバッテリ２１がフル充電状態から時間経過と共に一定勾配にて低下してゆく特性であり、「電圧Ａ」、「電圧Ｂ」、「電圧Ｃ」の決め方は、下記の通りである。
電圧Ａ：リチウムイオンバッテリ２１を充電するのに必要な発電機側（第１負荷回路１側）の回路電圧である。
電圧Ｂ：想定される時間内に自動運転機能負荷が作動した場合に電圧Ｃに達するリチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧である。
電圧Ｃ：自動運転機能負荷が性能を維持できるリチウムイオンバッテリ２１の下限バッテリ電圧である。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのバッテリ電圧＞電圧Ｂであるとの判断に続き、発電機側の第１負荷回路電圧が、電圧Ａ以上であるか否かを判断する。YES（第１負荷回路電圧≧電圧Ａ）の場合はステップＳ８へ進み、NO（第１負荷回路電圧＜電圧Ａ）の場合はステップＳ５へ戻る。
ここで、「第１負荷回路電圧」は、第１電圧センサ４３からのセンサ情報により取得する。「電圧Ａ」については、上記図３に示す電圧閾値の決め方による。

ステップＳ８では、ステップＳ７での第１負荷回路電圧≧電圧Ａであるとの判断、或いは、ステップＳ１０での通常運転モードへの移行有りとの判断に続き、遮断状態である回路断続機構３を接続し、ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ９では、ステップＳ６でのバッテリ電圧≦電圧Ｂであるとの判断、或いは、ステップＳ１１での所定時間を未経過であるとの判断に続き、運転者へ警告を発し、運転者に通常運転モードの移行を促し、ステップＳ１０へ進む。
ここで、「運転者への警告」は、例えば、表示器４９への警告表示とブザー５０による警告音により視覚と聴覚に訴えて行う。

ステップＳ１０では、ステップＳ９での運転者への警告に続き、自動運転モードから通常運転モードへ移行したか否かを判断する。YES（通常運転モードへの移行有り）の場合はステップＳ８へ進み、NO（通常運転モードへの移行無し）の場合はステップＳ１１へ進む。
ここで、「通常運転モードへの移行」は、運転者による操作介入を自動運転モードの解除条件とするため、例えば、ブレーキスイッチ４６により運転者によるブレーキ操作が検出されると、通常運転モードへの移行有りと判断する。また、トルクセンサ４７により運転者によるステアリング操作が検出されると、通常運転モードへの移行有りと判断する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０での通常運転モードへの移行無しとの判断に続き、警告を発してから所定時間が経過したか否かを判断する。YES（所定時間経過）の場合はステップＳ１２へ移行し、NO（所定時間未経過）の場合はステップＳ９へ戻る。
ここで、所定時間は、例えば、警告を受けた運転者が通常運転モードへ移行する際、警告内容を認識し、運転操作を開始するのに要する時間に余裕時間を加算して設定する。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１での所定時間経過であるとの判断に続き、車両を停止させる自動ブレーキ制御を実行し、エンドへ進む。
ここでの自動ブレーキ制御は、障害物との接触を回避する急減速による自動ブレーキ制御とは異なり、強い警告として車両を停止させるものであるため、緩やかな減速による自動ブレーキ制御とする。また、自動ブレーキ制御を実行して停車する位置は、自車の進行方向に最も近い位置に存在する車両退避位置を検索し、検索した車両退避位置を目標停車位置とするようにしても良い。

次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「回路断続機構の接続/遮断制御処理作用」、「回路断続機構の接続/遮断制御の特徴作用」に分けて説明する。

［回路断続機構の接続/遮断制御処理作用］
以下、図２のフローチャートに基づき、回路断続機構３の接続/遮断制御処理作用を説明する。

回路断続機構３が接続状態での通常運転モードによる走行中、ステップＳ２での回路電圧低下条件と、ステップＳ３での電流向き条件と、ステップＳ４での第２負荷作動条件とが何れも不成立である。このとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れが繰り返され、回路断続機構３の接続状態が維持される。

回路断続機構３が接続状態での通常運転モードによる走行中、第２負荷回路２の回路電圧が低下すると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、第２負荷回路２の回路電圧が低下したタイミングで回路断続機構３が遮断される。

回路断続機構３が接続状態での通常運転モードによる走行中、第２負荷回路２から第１負荷回路１へ電流が流れると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、電流の流れを判断したタイミングで回路断続機構３が遮断される。

回路断続機構３が接続状態での走行中、例えば、通常運転モードから自動運転モードへ切り替えると自動運転機能負荷が作動開始であると判断される、又は、自動運転モードへの切り替え予測がなされると自動運転機能負荷が作動開始予定であると判断される。このとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、自動運転機能負荷が作動を開始（作動の開始予定を含む）したタイミングから回路断続機構３が遮断される。

ステップＳ５にて回路断続機構３が遮断されると、ステップＳ５からステップＳ６へと進み、ステップＳ６では、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が、電圧Ｂ以下であるか否かが判断される。リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が、電圧Ｂを超えていると、ステップＳ７へ進み、ステップＳ７では、発電機側の第１負荷回路電圧が、電圧Ａ以上であるか否かが判断される。

ステップＳ７において、第１負荷回路電圧が、電圧Ａ未満であると判断されている間は、ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れが繰り返され、回路断続機構３の遮断状態が維持される。一方、ステップＳ７において、第１負荷回路電圧が、電圧Ａ以上と判断されると、ステップＳ８へ進み、ステップＳ８では、遮断状態である回路断続機構３が接続される。そして、ステップＳ１へ戻り、再び回路断続機構３の遮断条件（ステップＳ２〜ステップＳ４）が判断される。

ステップＳ６において、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量が低下し、バッテリ電圧が、電圧Ｂ以下であると判断されると、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、運転者へ警告が発せられ、運転者に通常運転モードへの移行が促される。次のステップＳ１０では、自動運転モードから通常運転モードへ移行したか否かが判断され、次のステップＳ１１では、警告を発してから所定時間が経過したか否かが判断される。運転者へ警告を発するステップＳ９へ進んでから、通常運転モードへ移行しないと、所定時間が経過するまでの間、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１へと進む流れが繰り返される。

そして、所定時間が経過する前に通常運転モードへ移行すると、ステップＳ１０からステップＳ８へ進み、ステップＳ８では、遮断状態である回路断続機構３が接続される。そして、ステップＳ１へ戻り、再び回路断続機構３の遮断条件（ステップＳ２〜ステップＳ４）が判断される。一方、所定時間が経過までに通常運転モードへ移行しないと、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、ステップＳ１２では、車両を停止させる自動ブレーキ制御が実行され、制御を終了する。

このように、回路断続機構３が接続状態での通常運転モードによる走行中、ステップＳ２での回路電圧低下条件と、ステップＳ３での電流向き条件と、ステップＳ４での第２負荷作動条件とのうち、少なくとも一つの条件が成立する。このときは、図２のステップＳ５へと進み、回路断続機構３が遮断される。

回路断続機構３の遮断状態から接続状態への復帰条件としては、第１復帰条件と第２復帰条件とがある。第１復帰条件は、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂを超えていて（ステップＳ６でNO）、かつ、第１負荷回路電圧が電圧Ａ以上である（ステップＳ７でYES）。第２復帰条件は、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下であるが（ステップＳ６でYES）、通常運転モードへの移行確認である（ステップＳ１０でYES）。第１復帰条件は、リチウムイオンバッテリ２１の再充電に適合することで与えられる条件である。第２復帰条件は、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が低下していても、自動運転機能負荷が作動しない通常運転モードへ移行したことで与えられる条件である。

さらに、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が低下しているにもかかわらず、自動運転機能負荷が作動しない通常運転モードへ移行しない場合には、自動運転モードをこれ以上継続できないことを運転者に体感させるため、車両を停止させる。

［回路断続機構の接続/遮断制御の特徴作用］
実施例１では、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２側で検出される負荷状態に基づき、リチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力持ち出しになることが判断されると、回路断続機構３を遮断する。

即ち、自動運転車両電源において、主バッテリを電源とする第１負荷回路と追加バッテリを電源とする第２負荷回路との間に回路断続機構を有するとき、第２負荷回路２は、電動ステアリングや電動ブレーキなどの性能維持に高い電圧を必要とする。この点に着目し、回路断続機構３を遮断するかどうかの条件判断を、第１負荷回路１側ではなく、第２負荷回路２側で行うようにし、自動運転機能の維持を優先するようにした。

つまり、リチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力持ち出しになることが判断されると、回路断続機構３が遮断される。回路断続機構３が遮断されると、第１負荷回路１側での電圧変化や電圧変動の影響が遮断されると共に、リチウムイオンバッテリ２１の電圧が保たれる。このため、電動ステアリングや電動ブレーキなどを用いた自動運転機能の継続が確保される。

回路断続機構３が遮断されると、リチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力持ち出しが無くなる。このため、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量を設定する際、第１負荷回路１側への電力供給分を考慮する必要が無くなり、リチウムイオンバッテリ２１が大容量化（＝大型化）されることが防止される。

実施例１では、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２の回路電圧が低下すると、回路電圧の低下が発生したタイミングで回路断続機構３を遮断する。

例えば、回路断続機構３の接続中、リチウムイオンバッテリ２１の劣化や放電などに伴って第２負荷回路２の回路電圧低下が生じたとき、回路断続機構３の接続を維持すると、第２負荷回路２の回路電圧がさらに低下する。回路電圧が低下する状態を放置すると、電動ステアリングや電動ブレーキなどの性能を維持する第２負荷回路２の回路電圧よりも低下してしまい、自動運転機能が発揮されない。一方、リチウムイオンバッテリ２１は、自動運転機能負荷にとって最後の保障用バッテリである。

これに対し、第２負荷回路２の回路電圧の低下が発生したタイミングで回路断続機構３を遮断すると、遮断された時点でリチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力の持ちだしが無くなり、自動運転機能負荷のみに電力供給が可能になる。このため、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２の回路電圧が低下すると、回路断続機構３を遮断してそれ以降は回路電圧を保つことで、確実に自動運転機能が発揮される。

実施例１では、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れると、電流が流れたタイミングで回路断続機構３を遮断する。

例えば、回路断続機構３の接続中、リチウムイオンバッテリ２１からの放電により第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れたとき、回路断続機構３の接続を維持すると、第２負荷回路２の回路電圧がさらに低下する。第１負荷回路１へ電流が流れる状態を放置すると、電動ステアリングや電動ブレーキなどの性能を維持する第２負荷回路２の回路電圧よりも低下してしまい、自動運転機能が発揮されない。

これに対し、第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れたタイミングで回路断続機構３を遮断すると、遮断された時点でリチウムイオンバッテリ２１から第１負荷回路１側への電力の持ちだしが無くなり、自動運転機能負荷のみに電力供給が可能になる。このため、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れると、回路断続機構３を遮断してそれ以降の電力持ち出しを無くすことで、自動運転機能が発揮される。

実施例１では、回路断続機構３の接続中、自動運転機能を発揮する自動運転機能負荷の作動中であると、回路断続機構３を遮断する。

例えば、回路断続機構３を接続状態としたままで自動運転機能負荷が作動すると、第１負荷回路１側での影響をそのまま第２負荷回路２側で受ける。第１負荷回路１側での影響を第２負荷回路２側で受けると、第２負荷回路２からの電力持ち出しなどを含み、回路電圧が低下したり変動したりするため、自動運転機能を継続することが困難になる。なお、“第１負荷回路１側での影響”とは、例えば、エンジン再始動による電圧変化、オルタネータ１４の異常、大電流負荷の作動や負荷故障などによる電圧変動をいう。

これに対し、自動運転機能負荷の作動中に回路断続機構３を遮断すると、遮断された時点で第１負荷回路１側での影響も遮断され、第２負荷回路２の回路電圧が安定し、自動運転機能負荷の作動により変化するだけになる。このため、回路断続機構３の接続中、自動運転機能負荷が作動中であると、回路断続機構３を遮断して第１負荷回路１側からの影響を断つことで、自動運転機能が安定して継続される。

さらに、自動運転機能負荷の作動中、回路断続機構３を接続したままとしてリチウムイオンバッテリ２１の再充電を行うと、短い周期で回路断続機構３を接続と遮断を繰り返すチャタリングが生じるおそれがある。これに対し、自動運転機能負荷の作動中に回路断続機構３の遮断が継続されることで、自動運転機能負荷の作動中におけるチャタリングが防止される。ここで、“チャタリング”とは、可動接点などが接触状態になる際に、微細な非常に速い機械的振動を起こす現象をいう。

実施例１では、回路断続機構３が遮断され、かつ、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下になったら、運転者による通常運転モードへの移行を促す警告を発する。警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されると、回路断続機構３を接続する。

即ち、回路断続機構３が遮断された状態で自動運転モードを継続すると、自動運転機能負荷の作動中はリチウムイオンバッテリ２１を再充電しないため、自動運転モードの途中でリチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下になることがある。バッテリ電圧が電圧Ｂ以下になった場合には、通常運転モードに移行し、回路断続機構３を接続すると、リチウムイオンバッテリ２１を再充電が確保できる。

従って、回路断続機構３が遮断された状態で自動運転モードの継続によりリチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下になったとき、リチウムイオンバッテリ２１の再充電を確保することで、自動運転モードへ復帰が可能になる。

実施例１では、警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されないと、所定時間の経過後、自動で車両を停止させる自動ブレーキ制御を実行する。

例えば、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下になっても自動運転モードを維持しておくと、リチウムイオンバッテリ２１が自動運転機能を維持できる下限電圧以下になり、自動運転機能が低下した自動運転走行へと移行する。

これに対し、リチウムイオンバッテリ２１が自動運転機能を維持できる下限電圧に近くなる所定時間を経過すると、強制的に車両を停止させる。このため、警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されないとき、自動運転機能が低下した自動運転走行への移行が防止される。

次に、効果を説明する。
実施例１における自動運転車両電源の制御方法と制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

(1) 第１負荷回路１は、主バッテリ（鉛バッテリ１１）を電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷（スタータモータ１２、負荷アクチュエータ１３）を接続する。
第２負荷回路２は、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）を電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷（自動運転機能負荷）を接続する。
第１負荷回路１と第２負荷回路２を接続又は遮断する回路断続機構３と、を有し、回路断続機構３の断続制御を行う。
この自動運転車両電源の制御方法において、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２側で検出される負荷状態に基づき、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）から第１負荷回路１側への電力持ち出しになることが判断されると、回路断続機構３を遮断する（図２）。
このため、自動運転機能の継続を確保しつつ、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）が大容量化されることを防止する自動運転車両電源の制御方法を提供することができる。

(2) 回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２の回路電圧が低下すると、回路電圧の低下が発生したタイミングで回路断続機構３を遮断する（図２のＳ２→Ｓ５）。
このため、(1)の効果に加え、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２の回路電圧が低下すると、回路断続機構３を遮断してそれ以降は回路電圧を保つことで、確実に自動運転機能を発揮することができる。

(3) 回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れると、電流が流れたタイミングで回路断続機構３を遮断する（図２のＳ３→Ｓ５）。
このため、(1)の効果に加え、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２から第１負荷回路１に向かって電流が流れると、回路断続機構３を遮断してそれ以降の電力持ち出しを無くすことで、自動運転機能を発揮することができる。

(4) 回路断続機構３の接続中、自動運転機能を発揮する第２負荷（自動運転機能負荷）が作動中であると、回路断続機構３を遮断する（図２のＳ４→Ｓ５）。
このため、(1)の効果に加え、回路断続機構３の接続中、自動運転機能負荷が作動中であると、回路断続機構３を遮断して第１負荷回路１側からの影響を断つことで、自動運転機能を安定して継続することができる。加えて、自動運転機能負荷の作動中に回路断続機構３の遮断を継続することで、自動運転機能負荷の作動中に再充電を許可した場合に発生するチャタリングを防止することができる。

(5) 回路断続機構３が遮断され、かつ、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）のバッテリ電圧が所定値（電圧Ｂ）以下になったら、運転者による通常運転モードへの移行を促す警告を発する（図２のＳ６→Ｓ９）。
警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されると、回路断続機構３を接続する（図２のＳ１０→Ｓ８）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、回路断続機構３が遮断された状態で追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）のバッテリ電圧が電圧Ｂ以下になったとき、自動運転モードへの復帰を可能にすることができる。

(6) 警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されないと、所定時間の経過後、自動で車両を停止させる自動ブレーキ制御を実行する（図２のＳ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２）。
このため、(5)の効果に加え、警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されないとき、自動運転機能が低下した自動運転走行への移行を防止することができる。

(7) 第１負荷回路１は、主バッテリ（鉛バッテリ１１）を電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷（スタータモータ１２、負荷アクチュエータ１３）を接続する。
第２負荷回路２は、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）を電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷（自動運転機能負荷）を接続する。
回路断続機構３は、第１負荷回路１と第２負荷回路２を接続又は遮断する。
コントロールユニット４は、回路断続機構３の断続制御を行う。
この自動運転車両電源の制御装置において、コントロールユニット４は、回路断続機構３の接続中、第２負荷回路２側で検出される負荷状態に基づき、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）から第１負荷回路１側への電力持ち出しになることが判断されると、回路断続機構３を遮断する制御処理を実行する（図２）。
このため、自動運転機能の継続を確保しつつ、追加バッテリ（リチウムイオンバッテリ２１）が大容量化されることを防止する自動運転車両電源の制御装置を提供することができる。

実施例２は、回路遮断機構を遮断した後、接続への復帰条件の判断を実施例１のバッテリ電圧により行うのに代え、バッテリ容量により行うようにした例である。

まず、構成を説明すると、実施例２における自動運転車両電源の制御方法と制御装置における「電源システム構成」は実施例１と同様であり、図示並びに説明を省略する。

［回路断続機構の接続/遮断制御処理構成］
図４は、実施例２のコントロールユニット４において実行される回路断続機構３の接続/遮断制御処理の流れを示す。以下、回路断続機構３の接続/遮断制御処理構成をあらわす図４の各ステップについて説明する。なお、ステップＳ２１〜ステップＳ２５のそれぞれは、図２のステップＳ１〜ステップＳ５の各ステップに対応する、ステップＳ２７〜ステップＳ３２のそれぞれは、図２のステップＳ７〜ステップＳ１２の各ステップに対応する。よって、これらのステップの説明を省略する。

ステップＳ２６では、ステップＳ２５での回路断続機構３の遮断に続き、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量が、容量Ｂ’以下であるか否かを判断する。YES（バッテリ容量≦容量Ｂ’）の場合はステップＳ２９へ進み、NO（バッテリ容量＞容量Ｂ’）の場合はステップＳ２７へ進む。
ここで、「バッテリ容量」は、バッテリ電圧センサ４５からのセンサ情報により取得されるバッテリ電圧を、図５の中段に示す電圧/容量の変換マップを用いて取得する。「容量Ｂ’」は、図５に示すように、図３に示す電圧閾値の決め方に基づいて決められる「電圧Ｂ」に対応する容量である。つまり、想定される時間内に自動運転機能負荷が作動した場合に容量Ｃ’に達するリチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量である。

次に、実施例２の作用を説明する。実施例２では、回路断続機構３が遮断され、かつ、リチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量が容量Ｂ’以下になったら、運転者による通常運転モードへの移行を促す警告を発する。警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されると、回路断続機構３を接続する。

即ち、回路断続機構３が遮断された状態で自動運転モードを継続すると、自動運転機能負荷の作動中はリチウムイオンバッテリ２１を再充電しないため、自動運転モードの途中でリチウムイオンバッテリ２１のバッテリ容量が容量Ｂ’以下になることがある。バッテリ容量が容量Ｂ’以下になった場合には、通常運転モードに移行し、回路断続機構３を接続すると、リチウムイオンバッテリ２１を再充電が確保できる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

実施例２における自動運転車両電源の制御方法と制御装置にあっては、実施例１における(1)〜(7)の効果を得ることができる。

以上、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１及び実施例２では、主バッテリとして、鉛バッテリ１１を用いる例を示した。しかし、主バッテリとしては、リチウムイオンバッテリやニッケル水素電池などの二次電池を用いる例であっても良い。

実施例１及び実施例２では、追加バッテリとして、リチウムイオンバッテリ２１を用いる例を示した。しかし、追加バッテリとしては、複数のバッテリを用いても良いし、キャパシタとDC/DCコンバータを組み合わせる例であっても良いし、また、ニッケル水素電池を用いる例であっても良い。

実施例１及び実施例２では、第１負荷回路１の発電機として、オルタネータ１１を用いる例を示した。しかし、第１負荷回路の発電機としては、ジェネレータやモータジェネレータなどを用いても良い。

実施例１及び実施例２では、第２負荷である自動運転機能負荷として、EPSアクチュエータ、ABSアクチュエータ、ADASアクチュエータを用いた例を示した。しかし、第２負荷である自動運転機能負荷としては、車両仕様や自動運転機能仕様によって変更しても勿論良い。

実施例１及び実施例２では、回路断続機構３として、リレースイッチによる機構を用いる例を示した。しかし、回路断続機構としては、ダイオードや例えばFETなどの半導体を用い、リレースイッチと同様の振る舞いをするような回路構成の機構としてもよい。

実施例１及び実施例２では、回路断続機構３の遮断制御として、回路断続機構３の接続中、３つの条件のうち、何れか１つの条件が成立すると回路断続機構３を遮断する例を示した。しかし、回路断続機構の遮断制御としては、回路断続機構の接続中、第２負荷回路側で検出される負荷状態に基づき、追加バッテリから第１負荷回路側への電力持ち出しになることが判断される他の条件を追加しても良い。また、故障の有無の検出のためなどの理由により、接続状態が可能な状態であっても遮断状態とする制御を加えても良い。

実施例１及び実施例２では、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置を、エンジンを搭載したエンジン搭載車に適用する例を示した。しかし、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置は、エンジンを搭載するエンジン車やハイブリッド車に限らず、電気自動車や燃料電池車にも適用できる。

実施例１及び実施例２では、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置を、走行中、自動運転モードを選択すると、運転者によるステアリング操作やアクセル操作やブレーキ操作を必要としない自動運転機能を持つ自動運転車両に適用する例を示した。しかし、本発明の自動運転車両電源の制御方法と制御装置は、走行中の運転者操作のうち、一部の操作については運転者による操作介入を許すような自動運転機能を持つ半自動運転車両や運転支援車両と呼ばれる車両に対しても適用することができる。要するに、主バッテリを電源とする第１負荷回路と追加バッテリを電源とする第２負荷回路との間に回路断続機構を有する自動運転車両電源を持つ車両に適用できる。

１ 第１負荷回路
１１ 鉛バッテリ（主バッテリ）
１２ スタータモータ（第１負荷）
１３ 負荷アクチュエータ（第１負荷）
１４ オルタネータ（発電機）
２ 第２負荷回路
２１ リチウムイオンバッテリ（追加バッテリ）
２２ EPSアクチュエータ（第２負荷、自動運転機能負荷）
２３ ABSアクチュエータ（第２負荷、自動運転機能負荷）
２４ ADASアクチュエータ（第２負荷、自動運転機能負荷）
３ 回路断続機構
４ コントロールユニット
４１ 電流センサ
４２ 自動運転モードスイッチ
４３ 第１電圧センサ
４４ 第２電圧センサ
４５ バッテリ電圧センサ
４６ ブレーキスイッチ
４７ トルクセンサ
４８ 他のセンサ・スイッチ類
４９ 表示器
５０ ブザー

Claims (6)

1. 主バッテリを電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷を接続する第１負荷回路と
   追加バッテリを電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷を接続する第２負荷回路と、
   前記第１負荷回路と前記第２負荷回路を接続又は遮断する回路断続機構と、
   を有する自動運転車両電源の制御方法において、
   前記回路断続機構の接続中、前記第２負荷回路から前記第１負荷回路に向かって電流が流れると、電流が流れたタイミングで前記回路断続機構を遮断する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御方法。
2. 主バッテリを電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷を接続する第１負荷回路と
   追加バッテリを電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷を接続する第２負荷回路と、
   前記第１負荷回路と前記第２負荷回路を接続又は遮断する回路断続機構と、
   を有する自動運転車両電源の制御方法において、
   前記回路断続機構の接続中、前記第２負荷回路の回路電圧が低下すると、回路電圧の低下が発生したタイミングで前記回路断続機構を遮断する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御方法。
3. 主バッテリを電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷を接続する第１負荷回路と
   追加バッテリを電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷を接続する第２負荷回路と、
   前記第１負荷回路と前記第２負荷回路を接続又は遮断する回路断続機構と、
   を有する自動運転車両電源の制御方法において、
   前記回路断続機構の接続中、自動運転機能を発揮する前記第２負荷が作動中であると、前記回路断続機構を遮断する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御方法。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載された自動運転車両電源の制御方法において、
   前記回路断続機構が遮断され、かつ、前記追加バッテリのバッテリ電圧又はバッテリ容量が所定値以下になったら、運転者による通常運転モードへの移行を促す警告を発し、
   前記警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されると、前記回路断続機構を接続する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御方法。
5. 請求項４に記載された自動運転車両電源の制御方法において、
   前記警告を発した後、所定時間が経過するまでに通常運転モードへの移行が確認されないと、所定時間の経過後、自動で車両を停止させる自動ブレーキ制御を実行する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御方法。
6. 主バッテリを電源とし、運転者による通常運転モードの継続に必要な第１負荷を接続する第１負荷回路と
   追加バッテリを電源とし、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である第２負荷を接続する第２負荷回路と、
   前記第１負荷回路と前記第２負荷回路を接続又は遮断する回路断続機構と、
   前記回路断続機構の断続制御を行うコントロールユニットと、
   を有する自動運転車両電源の制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記回路断続機構の接続中、前記第２負荷回路から前記第１負荷回路に向かって電流が流れると、電流が流れたタイミングで前記回路断続機構を遮断する制御処理を実行する
   ことを特徴とする自動運転車両電源の制御装置。