JP7004022B2 - 制御装置及び車両 - Google Patents

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Description

本発明は、制御装置及び車両に関する。
一方の給電ラインと他方の給電ラインとの間に接続されたコンバータを備えた車両用電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この車両用電源装置では、一方の給電ラインには、オーディオ装置等の負荷とオルタネータと鉛バッテリとが接続され、他方の給電ラインには、電動式パワーステアリング装置等の負荷とリチウムイオンバッテリとが接続されている。
特開２００７－１３１１３４号公報
上述の技術のように、車両に搭載される電源装置には、第１の電源ラインを含む第１の回路と、第２の電源ラインを含む第２の回路とが、直流‐直流変換器を介して接続されているものがある。第１の電源ラインには、第１の負荷と電力供給源と第１のバッテリとが接続され、第２の電源ラインには、第２の負荷と第２のバッテリとが接続されている。このような構成の電源装置では、第２の回路の第２のバッテリの充電は、第１の回路の電力供給源から直流‐直流変換器を介して供給される電力によって行われる。
また、このような構成では、第１の負荷と第２の負荷が互いに相手をバックアップする機能を有する場合、第１の回路に異常が発生することにより第１の負荷が機能しなくなっても、第２の負荷の機能により第１の負荷の機能をバックアップすることができる。
しかしながら、第１の電源ラインの電圧が第２のバッテリの電圧よりも低下すると、第２のバッテリの電荷が直流‐直流変換器経由で第１の電源ラインに移動し、第２のバッテリの蓄電量が減少してしまうことがある。第２のバッテリの蓄電量がこのように減少した状態で第１の回路に異常が発生すると、第１の回路に異常が発生したときに第２の負荷を動作させる電力を第２のバッテリで確保できなくなる場合が起こり得る。この場合、例えば、第１の回路に異常が発生することにより第１の負荷が機能しなくなっても、第２の負荷の機能によって第１の負荷の機能をバックアップすることができないおそれがある。
そこで、本開示の一態様では、第１の回路に異常が発生したときに第２の負荷を動作させる電力を第２のバッテリから供給できなくなることを防ぐことができる電源装置及び車両が提供される。
本開示の一態様では、
第１の負荷に接続された第１の電源ラインと、前記第１の電源ラインに接続された電力供給源と、前記第１の電源ラインに接続された第１のバッテリとを含む第１の回路と、
第２の負荷に接続された第２の電源ラインと、前記第２の電源ラインに接続された第２のバッテリとを含む第２の回路と、
前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間に接続された直流‐直流変換器を含む電圧制御装置とを備え、車両に搭載される電源装置であって、
前記第１の負荷と前記第２の負荷は、互いに相手をバックアップする機能を有し、
前記電圧制御装置は、前記第１の電源ラインからの入力電圧に基づいて前記第２のバッテリの電圧よりも高い出力電圧が前記第２の電源ラインに出力されるように前記直流‐直流変換器を制御するように構成されているコンバータ制御部を有する、電源装置が提供される。
このような電源装置によれば、前記第１の電源ラインからの入力電圧に基づいて前記第２のバッテリの電圧よりも高い出力電圧が前記第２の電源ラインに出力されるように前記直流‐直流変換器は制御される。したがって、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低下しても、前記第２の電源ラインの電圧は、前記直流‐直流変換器の制御によって、前記第２のバッテリの電圧よりも高い電圧に維持される。そのため、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低下しても、前記第２のバッテリの電荷が前記直流‐直流変換器経由で前記第１の電源ラインに移動することを防ぐことができる。よって、前記第２のバッテリの蓄電量が前記第１の回路に異常が発生する前に減少することを防ぐことができるので、前記第１の回路に異常が発生したときに前記第２の負荷を動作させる電力を前記第２のバッテリで確保することができる。その結果、前記第１の回路に異常が発生することにより前記第１の負荷が機能しなくなっても、前記第２の負荷の機能によって前記第１の負荷の機能をバックアップすることができる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記電圧制御装置は、前記第１の回路の異常を検出するように構成されている第１の異常検出部を有し、
前記コンバータ制御部は、前記第１の回路の異常が前記第１の異常検出部により検出されていない場合、前記第１の電源ラインからの入力電圧に基づいて前記第２のバッテリの電圧よりも高い出力電圧が前記第２の電源ラインに出力されるように前記直流‐直流変換器を制御し、前記第１の回路の異常が前記第１の異常検出部により検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御するように構成されていてもよい。
これにより、前記第１の回路に異常がない場合には、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低下しても、前記第２の電源ラインの電圧は、前記直流‐直流変換器の制御によって、前記第２のバッテリの電圧よりも高い電圧に維持される。したがって、上記同様に、前記第２のバッテリの蓄電量が前記第１の回路に異常が発生する前に減少することを防ぐことができるので、前記第１の回路に異常が発生したときに前記第２の負荷を動作させる電力を前記第２のバッテリで確保することができる。一方、前記第１の回路に異常が発生した場合には、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器が制御される。これにより、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間を前記直流‐直流変換器を介して電流が流れることを止めることができるので、前記第１の回路の異常が前記第２の回路に影響することを防ぐことができる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記コンバータ制御部は、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が前記第１の異常検出部により検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御するように構成されていてもよい。
これにより、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が発生しても、前記第２のバッテリの電荷が前記直流‐直流変換器経由で前記第１の電源ラインに移動することを防ぐことができる。したがって、前記第２のバッテリの蓄電量がその所定の電圧低下異常の発生後に減少する度合いを抑えることができる。その結果、前記第１の回路に異常が発生したときに前記第２の負荷を動作させる電力を前記第２のバッテリで確保できる時間を長くすることができる。また、前記第１の回路に異常が発生することにより前記第１の負荷が機能しなくなっても、前記第２の負荷の機能により前記第１の負荷の機能をバックアップできる時間を長くすることができる。
なお、「前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常」の具体例として、前記第１の電源ラインのグランドショート、前記第１の負荷の内部ショートなどが挙げられる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記第２のバッテリと前記第２の電源ラインとの間のノードと、第３の負荷との間に接続された第３の電源ラインと、
前記ノードと前記第２の電源ラインとの間に接続された遮断機構とを備え、
前記コンバータ制御部は、前記第１の回路の異常が前記第１の異常検出部により検出された場合、前記第３の負荷を動作させる電力が前記第２のバッテリから無くなる前に前記ノードと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように、前記遮断機構を制御するように構成されていてもよい。
これにより、前記第１の回路に異常がある場合、前記第３の負荷を動作させる電力が前記第２のバッテリから無くなる前に前記ノードと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように、前記遮断機構は制御される。したがって、前記第２のバッテリの電力が前記第２の負荷を動作させる電力として全て消費されてしまう前に、前記第３の負荷を動作させる電力を前記第２のバッテリに確保することができる。その結果、前記第３の負荷の動作時間を前記第２の動作時間よりも長くすることができる。このことは、前記第３の負荷が前記第２の負荷に比べて重要な負荷である場合に特に有効である。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記第３の負荷は、前記車両の車輪操舵角をステアバイワイヤで制御するように構成されている操舵制御装置を含んでもよい。
これにより、前記第１の回路に異常があっても、当該操舵制御装置の動作時間を特に長くすることができるので、前記車両を安全な場所に移動させる時間を確保することがより容易になる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記電圧制御装置は、前記第２の回路の異常を検出するように構成されている第２の異常検出部を有し、
前記コンバータ制御部は、前記第２の回路の異常が前記第２の異常検出部により検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御するように構成されていてもよい。
これにより、前記第２の回路に異常が発生した場合には、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器が制御される。したがって、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間を前記直流‐直流変換器を介して電流が流れることを止めることができるので、前記第２の回路の異常が前記第１の回路に影響することを防ぐことができる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記コンバータ制御部は、前記第２の電源ラインの電圧が前記第１のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が前記第２の異常検出部により検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御するように構成されていてもよい。
これにより、前記第２の電源ラインの電圧が前記第１のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が発生しても、前記電力供給源からの電力と前記第１のバッテリの電荷が前記直流‐直流変換器経由で前記第２の電源ラインに移動することを防ぐことができる。したがって、前記第１のバッテリの蓄電量がその所定の電圧低下異常が発生した後に減少する度合いを抑えることができる。その結果、前記第２の回路に異常が発生したときに前記第１の負荷を動作させる電力を前記第１のバッテリで確保できる時間を長くすることができる。また、前記第２の回路に異常が発生することにより前記第２の負荷が機能しなくなっても、前記第１の負荷の機能により前記第２の負荷の機能をバックアップできる時間を長くすることができる。
なお、「前記第２の電源ラインの電圧が前記第１のバッテリの電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常」の具体例として、前記第２の電源ラインのグランドショート、前記第２の負荷の内部ショートなどが挙げられる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記出力電圧は、前記第２のバッテリの満充電状態での電圧よりも高くてもよい。
これにより、前記第１の電源ラインの電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも低下しても、前記第２の電源ラインの電圧は、前記直流‐直流変換器の制御によって、前記第２のバッテリの満充電状態での電圧よりも高い電圧に維持される。したがって、前記第２のバッテリの蓄電量が前記第１の回路に異常が発生する前に満充電状態に維持することができるので、前記第１の回路に異常が発生したときに前記第２の負荷を動作させる電力を前記第２のバッテリで確保することがより容易になる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記第２のバッテリを監視するように構成されているバッテリセンサと、
前記第２のバッテリの劣化を検出するように構成されている劣化検出部とを備え、
前記電圧制御装置は、前記第２のバッテリを昇降圧させることによって前記第２のバッテリの内部抵抗を推定するように構成されている第１の内部抵抗推定部を有し、
前記バッテリセンサは、前記第２のバッテリをパルス放電させることによって前記第２のバッテリの内部抵抗を推定するように構成されている第２の内部抵抗推定部を有し、
前記劣化検出部は、前記第１の内部抵抗推定部に推定された内部抵抗と前記第２の内部抵抗推定部に推定された内部抵抗とに基づいて、前記第２のバッテリの劣化を検出してもよい。
これにより、前記第１の内部抵抗推定部による推定結果と前記第２の内部抵抗推定部による推定結果との両方が前記第２のバッテリの劣化検出に加味されるので、前記第２のバッテリの劣化検出の精度が向上する。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記第１の負荷と前記第２の負荷は、互いに相手の機能と同一の機能で相手をバックアップしてもよい。
これにより、前記第１の回路に異常が発生することにより前記第１の負荷の所定の機能が働かなくなっても、前記第２の負荷の機能であって当該所定の機能と同じものにより、前記第１の負荷の当該所定の機能をバックアップすることができる。逆に、前記第２の回路に異常が発生することにより前記第２の負荷の所定の機能が働かなくなっても、前記第１の負荷の機能であって当該所定の機能と同じものにより、前記第２の負荷の当該所定の機能をバックアップすることができる。
また、本開示の一態様に係る電源装置において、
前記第１の負荷と前記第２の負荷は、前記車両の運動を制御する運動制御機能を有し、互いに相手の前記運動制御機能をバックアップしてもよい。
これにより、前記第１の回路に異常が発生することにより前記第１の負荷の運動制御機能が働かなくなっても、前記第２の負荷の運動制御機能により前記第１の負荷の運動制御機能をバックアップすることができる。逆に、前記第２の回路に異常が発生することにより前記第２の負荷の運動制御機能が働かなくなっても、前記第１の負荷の運動制御機能により前記第２の負荷の運動制御機能をバックアップすることができる。
なお、「車両の運動」とは、車両の走る、曲がる、止まるのうちの少なくとも一つの運動を表す。
本開示の一態様によれば、第１の回路に異常が発生したときに第２の負荷を動作させる電力を第２のバッテリから供給できなくなることを防ぐことができる。
電源装置の構成の一例を示す図である。 電圧制御装置の機能的構成の一例を示す図である。 電圧制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 電圧制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 バッテリセンサの機能的構成の一例を示す図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、電源装置の構成の一例を示す図である。図１に示される電源装置１は、車両５０に搭載される電源装置の一例である。電源装置１は、回路１００と、回路２００と、電圧制御装置１０と、負荷３１０と、電源ライン３０２とを備える。
回路１００は、第１の回路の一例である。回路１００は、負荷群１１０と、電源ライン１０２と、電源１０３と、バッテリ１０１とを含む。負荷群１１０は、複数の負荷１１１～１２７を含む。
負荷１１１は、車両５０のエンジン制御を司るエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。負荷１１１は、車両５０がエンジンとモータを併用するハイブリッド車である場合、エンジンＥＣＵと、ハイブリッド制御を司るＨＶＥＣＵとの両方を含むものである。
負荷１１２は、車両５０のエアバッグの展開を制御するエアバッグＥＣＵである。
負荷１１３は、車両５０の車輪の操舵角を検出する舵角センサである。
負荷１１４は、車両５０の前側方の周辺物体を検出するセンサと、車両５０の後側方の周辺物体を検出するセンサの少なくとも一方を含む。
負荷１１５は、車両５０の後方の周辺物体を検出するセンサと、車両５０の側方の周辺物体を検出するセンサの少なくとも一方を含む。
負荷１１６は、車両５０を運転するドライバの視野に情報を映し出すＨＵＤ（Head Up Display：ヘッドアップディスプレイ）である。
負荷１１７は、車両５０の外部との間で無線通信するＤＣＭ（Data Communication Module）である。
負荷１１８は、車両５０のドライバをモニタするドライバモニタ装置である。
負荷１１９は、車両５０の自動運転モードのオンとオフとを切り替える自動モードスイッチである。
負荷１２０は、車両５０のドライバの運転を自動ブレーキや警報等によりサポートするドライバサポートシステム（ＤＳＳ：Driver Support System）を制御するドライバサポートＥＣＵである。
負荷１２１は、車両５０のブレーキ力を制御するブレーキ制御システムである。
負荷１２２は、車両５０のドライバのステアリング操作をモータによりサポートするシステム（ＥＰＳ：Electronic Power Steering）である。
負荷１２３は、車両５０の前方の周辺物体を検出するセンサである。
負荷１２４は、車両５０の前方の周辺物体を撮影するカメラである。
負荷１２５は、車両５０のドライバに車両５０の所定の車両状態をランプにより知らせるインジケータであり、例えば、チェックエンジンランプ、ブレーキ警告ランプなどを含む。
負荷１２６は、警告音や音声等の音を車両５０のドライバに向けて出力するスピーカである。
負荷１２７は、車両５０の左前側に設置されたヘッドランプである。
電源ライン１０２は、第１の電源ラインの一例であり、負荷１１１～１２７に接続された電流経路である。電源ライン１０２は、例えば１２Ｖ系の電力供給経路である。
電源１０３は、電力供給源の一例であり、電源ライン１０２に接続されている。電源１０３は、バッテリ１０１、負荷群１１０及び電圧制御装置１０に電力を供給する。電源１０３は、電源ライン１０２を介して、負荷３１０に電力を供給する。電源１０３は、コンバータ１７が制御されることによって、コンバータ１７を介して、回路２００及び負荷３１０に電力を供給することもできる。電源１０３の具体例として、オルタネータ、コンバータ（コンバータ１７とは別のコンバータ）などが挙げられる。
バッテリ１０１は、第１のバッテリの一例であり、電源ライン１０２に接続されている。バッテリ１０１は、電力が供給されることにより充電可能な二次電池であり、その具体例として、鉛バッテリが挙げられる。電源１０３の出力電圧がバッテリ１０１のバッテリ電圧よりも低い状態では、バッテリ１０１が、負荷群１１０、電圧制御装置１０及び負荷３１０に電力を供給する電源となる。電源１０３の出力電圧がバッテリ１０１のバッテリ電圧よりも低い状態では、バッテリ１０１は、コンバータ１７が制御されることによって、コンバータ１７を介して、回路２００及び負荷３１０に電力を供給することもできる。
回路２００は、第２の回路の一例である。回路２００は、負荷群２１０と、電源ライン２０２と、バッテリ２０１と、バッテリセンサ２０３とを含む。負荷群２１０は、複数の負荷２１１～２２０を含む。
負荷２１１は、車両５０の自動運転を自動ブレーキや自動ステアリング等により制御する自動運転システム（Automatic Drive System：ＡＤＳ）を制御する自動運転ＥＣＵである。
負荷２１２は、車両５０のブレーキ力を制御するブレーキ制御システムである。
負荷２１３は、車両５０のドライバのステアリング操作をモータによりサポートするシステム（ＥＰＳ：Electronic Power Steering）である。
負荷２１４は、車両５０の前方の周辺物体を検出するセンサである。
負荷２１５は、車両５０の周辺物体を撮影するカメラである。
負荷２１６は、地図データを格納する地図データ格納部である。
負荷２１７は、車両５０のドライバに車両５０の所定の情報を画面表示により知らせるディスプレイ（ＭＩＤ：Multi Information Display）である。
負荷２１８は、車両５０のドライバに対する警告音を鳴らすブザーである。
負荷２１９は、車両５０の右前側に設置されたヘッドランプである。
負荷２２０は、車両の窓ガラスを拭くワイパーである。
電源ライン２０２は、第２の電源ラインの一例であり、負荷２１１～２２０に接続された電流経路である。電源ライン２０２は、例えば、電源ライン１０２と同じ電圧系である１２Ｖ系の電力供給経路である。
バッテリ２０１は、第２のバッテリの一例であり、電源ライン２０２に接続されている。バッテリ２０１は、負荷群２１０及び電圧制御装置１０に電力を供給する。バッテリ２０１は、電源ライン３０２を介して、負荷３１０に電力を供給する。バッテリ２０１は、電力が供給されることにより充電可能な二次電池であり、その具体例として、鉛バッテリが挙げられる。
バッテリセンサ２０３は、バッテリ２０１を監視し、その監視結果を電圧制御装置１０に出力する。例えば、バッテリセンサ２０３は、バッテリ２０１をパルス放電させたときのバッテリ２０１のバッテリ電圧及びバッテリ電流を測定することによって、バッテリ２０１の内部抵抗を推定し、その推定結果を電圧制御装置１０に出力する。
電圧制御装置１０は、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間の電圧変換を制御する装置の一例である。電圧制御装置１０は、コンバータ１７と、リレー１８と、リレー１９とを含む。
コンバータ１７は、直流‐直流変換器の一例である。コンバータ１７は、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間に接続されており、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間で直流－直流の電圧変換を行う。
リレー１８は、ノード２０７と電源ライン２０２との間に接続された遮断機構の一例である。ノード２０７は、バッテリライン２０４と電源ライン３０２とが接続される接続箇所を表す。バッテリライン２０４は、電源ライン２０２とバッテリ２０１との間の電流経路である。リレー１８は、ノード２０７と電源ライン２０２との間を遮断できるように、バッテリライン２０４に直列に挿入されている。
リレー１９は、ノード２０７とバッテリ２０１との間に接続された遮断機構の一例である。リレー１９は、ノード２０７とバッテリ２０１との間を遮断できるように、バッテリライン２０４に直列に挿入されている。
負荷３１０は、車両５０の車輪操舵角をステアバイワイヤで制御する操舵制御装置を含む。操舵制御装置は、ステアリングのシャフトと車輪操舵軸との間の伝達を機械的ではなく電気的に行うステアバイワイヤシステムにおいて、車両５０の車輪操舵角を制御するシステムである。負荷３１０は、操作制御装置以外の負荷を含むものでもよい。
電源ライン３０２は、第３の電源ラインの一例であり、ノード２０７と負荷３１０との間に接続された電流経路である。電源ライン３０２は、例えば、電源ライン２０２と同じ電圧系である１２Ｖ系の電力供給経路である。
負荷１２０～１２７は、それぞれ、第１の負荷の一例である。負荷２１１～２１９は、それぞれ、第２の負荷の一例である。負荷３１０は、第３の負荷の一例である。
負荷１２０と負荷２１１は、互いに相手の機能と類似の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２０は、負荷２１１と類似の機能で負荷２１１の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１１は、負荷１２０と類似の機能で負荷１２０の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２０と負荷２１１は、ドライバをサポートする点で類似するが、サポートする方式が互いに異なる。
負荷１２１と負荷２１２は、互いに相手の機能と同一の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２１は、負荷２１２と同一の機能で負荷２１２の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１２は、負荷１２１と同一の機能で負荷１２１の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２１と負荷２１２は、車両５０のブレーキ力を同一の方式で制御する同一機能を有する。例えば、車両５０に要求されるブレーキ力全体に対して、負荷１２１と負荷２１２は、それぞれ、その全体の５０％分のブレーキ力を担う。
負荷１２２と負荷２１３は、互いに相手の機能と同一の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２２は、負荷２１３と同一の機能で負荷２１３の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１３は、負荷１２２と同一の機能で負荷１２２の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２２と負荷２１３は、車両５０のドライバのステアリング操作をモータにより同一の方式でサポートする同一機能を有する。例えば、ステアリング操作のサポートに必要な全体の出力に対して、負荷１２２と負荷２１３は、それぞれ、その全体の出力の５０％分の出力を担う。
負荷１２３と負荷２１４は、互いに相手の機能と同一の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２３は、負荷２１４と同一の機能で負荷２１４の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１４は、負荷１２３と同一の機能で負荷１２３の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２３と負荷２１４は、車両５０の前方の周辺物体を検出する点で共通する。
負荷１２４と負荷２１５は、互いに相手の機能と類似の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２４は、負荷２１５と類似の機能で負荷２１５の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１５は、負荷１２４と類似の機能で負荷１２４の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２４と負荷２１５は、車両５０の周辺物体を撮影する点で類似するが、撮影する方式が互いに異なる。
負荷１２５と負荷２１７は、互いに相手の機能と類似の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２５は、負荷２１７と類似の機能で負荷２１７の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１７は、負荷１２５と類似の機能で負荷１２５の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２５と負荷２１７は、車両状態を知らせる点で類似するが、知らせる方式が互いに異なる。
負荷１２６と負荷２１８は、互いに相手の機能と類似の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２６は、負荷２１８と類似の機能で負荷２１８の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１８は、負荷１２６と類似の機能で負荷１２６の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２６と負荷２１８は、音を出力する点で類似するが、音を出力する方式が互いに異なる。
負荷１２７と負荷２１９は、互いに相手の機能と同一の機能で相手の機能をバックアップする。負荷１２７は、負荷２１９と同一の機能で負荷２１９の機能をバックアップする負荷の一例であり、負荷２１９は、負荷１２７と同一の機能で負荷１２７の機能をバックアップする負荷の一例である。負荷１２７と負荷２１９は、車両５０の前方を同一の方式で照らす同一機能を有する。例えば、負荷１２７は、車両５０の左前方を照らし、負荷２１９は、車両５０の右前方を照らす。
なお、「バックアップ」とは、一方の負荷が機能しなくなっても、他方の負荷が一方の負荷の機能を維持することを表す。
図２は、電圧制御装置の機能的構成の一例を示す図である。電圧制御装置１０は、異常検出部１１と、異常検出部１２、コンバータ制御部１３、昇降圧制御部１４、内部抵抗推定部１５、劣化検出部１６とを含む。
電圧制御装置１０は、後述の図４に示されるように、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）３４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２とを備える。異常検出部１１と、異常検出部１２、コンバータ制御部１３、昇降圧制御部１４、内部抵抗推定部１５、劣化検出部１６の各部の処理機能は、ＲＯＭ４１に記憶されたプログラムをＣＰＵ３４が実行することによって実現される。プログラムは、ＣＰＵ３４に処理の手順を実行させるプログラムを含む。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ３４が実行するプログラムによる演算の中間データなどを含む各種データを格納する。
図２において、異常検出部１１は、第１の異常検出部の一例であり、回路１００の異常（例えば、電圧低下異常など）を検出する。異常検出部１２は、第２の異常検出部の一例であり、回路２００の異常（例えば、電圧低下異常など）を検出する。
コンバータ制御部１３は、コンバータ制御部の一例であり、電源ライン１０２からの入力電圧に基づいてバッテリ２０１の電圧よりも高い出力電圧が電源ライン２０２に出力されるようにコンバータ１７を制御する。また、コンバータ制御部１３は、異常検出部１１，１２の少なくとも一方により異常が検出された場合、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７を制御する。
昇降圧制御部１４は、異常検出部１１，１２のいずれでも異常が検出されていない場合、バッテリ２０１の劣化を検出するため、バッテリ２０１の昇降圧を制御する。内部抵抗推定部１５は、第１の内部抵抗推定部の一例であり、昇降圧制御部１４によりバッテリ２０１を昇降圧させることによって、オームの法則を用いてバッテリ２０１の内部抵抗を推定する。劣化検出部１６は、バッテリ２０１の内部抵抗の推定結果に基づいて、バッテリ２０１の劣化を検出する。
図３は、電圧制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ３４（図４参照）は、スタートからエンドまでの流れを所定の周期で実行する。
ステップＳ１０にて、異常検出部１１は、回路１００の異常が検出されているか否かを判定する。ステップＳ２０にて、異常検出部１２は、回路２００の異常が検出されているか否かを判定する。
回路１００の異常も回路２００の異常も検出されていない場合、コンバータ制御部１３は、コンバータ１７をオンにし、リレー１８をオンにし、リレー１９をオンにする（ステップＳ３０）。ステップＳ３０にて、コンバータ制御部１３は、電源ライン１０２からの入力電圧に基づいてバッテリ２０１の電圧よりも高い出力電圧が電源ライン２０２に出力されるようにコンバータ１７を制御する。
コンバータ１７がこのように制御されることにより、電源ライン１０２側から電源ライン２０２側に電力が供給されるとともに、電源ライン２０２の電圧は、バッテリ２０１の電圧よりも高い電圧に維持される。そのため、その後、電源ライン１０２の電圧がバッテリ２０１の電圧よりも低下しても、バッテリ２０１の電荷がコンバータ１７経由で電源ライン１０２に移動することを防ぐことができる。よって、バッテリ２０１の蓄電量が回路１００に異常が発生する前に減少することを防ぐことができるので、回路１００に異常が発生したときに負荷２１１～２１９を動作させる電力をバッテリ２０１で確保することができる。その結果、回路１００に異常が発生することにより負荷１２０～１２７が機能しなくなっても、負荷２１１～２１９の機能によって負荷１２０～１２７の機能をバックアップすることができる。
ステップ３０において、例えば、バッテリ２０１の電圧よりも高い出力電圧（つまり、コンバータ１７の電源ライン２０２への出力電圧）は、バッテリ２０１の満充電状態での電圧よりも高い。
これにより、電源ライン１０２の電圧がバッテリ２０１の電圧よりも低下しても、電源ライン２０２の電圧は、コンバータ１７の制御によって、バッテリ２０１の満充電状態での電圧よりも高い電圧に維持される。したがって、バッテリ２０１の蓄電量が回路１００に異常が発生する前に満充電状態に維持することができるので、回路１００に異常が発生したときに負荷２１１～２１９を動作させる電力をバッテリ２０１で確保することがより容易にできる。
回路１００の異常は検出されていないが回路２００の異常がステップＳ２０にて検出された場合、コンバータ制御部１３は、コンバータ１７をオフにし、リレー１８をオフにし、リレー１９にをオフする（ステップＳ４０）。ステップＳ４０にて、コンバータ制御部１３は、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７を制御する。コンバータ１７がこのように制御されることにより、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断され、電源１０３とバッテリ１０１の少なくとも一方の電力は負荷群１１０内の負荷１１１～１２７及び負荷３１０に供給される。
このように、回路２００に異常が発生した場合には、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７が制御される。したがって、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間をコンバータ１７を介して電流が流れることを止めることができるので、回路２００の異常が回路１００に影響することを防ぐことができる。
また、例えば、コンバータ制御部１３は、電源ライン２０２の電圧がバッテリ１０１の電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が異常検出部１２により検出された場合、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７を制御する。例えば、異常検出部１２は、電源ライン２０２の電圧がバッテリ１０１の電圧に対して所定の低下量以上低下した場合、回路２００の電圧低下異常と検出する。この場合、異常検出部１２は、電源ライン２０２のグランドショート、負荷２１１～２２０の内部ショートなどが発生したと推定する。
ステップＳ４０によれば、電源ライン２０２の電圧がバッテリ１０１の電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が発生しても、電源１０３からの電力とバッテリ１０１の電荷がコンバータ１７経由で電源ライン２０２に移動することを防ぐことができる。したがって、バッテリ１０１の蓄電量が回路２００に当該所定の電圧低下異常が発生した後に減少する度合いを抑えることができる。その結果、回路２００に異常が発生したときに負荷１２０～１２７を動作させる電力をバッテリ１０１で確保できる時間を長くすることができる。また、回路２００に異常が発生することにより負荷２１１～２１９が機能しなくなっても、負荷１２０～１２７の機能により負荷２１１～２１９の機能をバックアップできる時間を長くすることができる。
回路１００の異常がステップＳ１０にて検出された場合、コンバータ制御部１３は、回路１００の異常が検出されてから所定の遅延時間経過したか否かを判定する（ステップＳ５０）。コンバータ制御部１３は、回路１００の異常が検出されてから所定の遅延時間経過していないと判定した場合、ステップＳ６０の処理を行い、回路１００の異常が検出されてから所定の遅延時間経過いたと判定した場合、ステップＳ７０の処理を行う。
ステップＳ６０では、コンバータ制御部１３は、コンバータ１７をオフにし、リレー１８をオンにし、リレー１９をオンにする（ステップＳ６０）。これにより、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断され、バッテリ２０１の電力は、負荷群２１０内の負荷２１１～２２０及び負荷３１０に供給される。
このように、回路１００に異常が発生した場合には、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７が制御される。これにより、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間をコンバータ１７を介して電流が流れることを止めることができるので、回路１００の異常が回路２００に影響することを防ぐことができる。
また、例えば、コンバータ制御部１３は、電源ライン１０２の電圧がバッテリ２０１の電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が異常検出部１１により検出された場合、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断されるようにコンバータ１７を制御する。例えば、異常検出部１１は、電源ライン１０２の電圧がバッテリ２０１の電圧に対して所定の低下量以上低下した場合、回路１００の電圧低下異常と検出する。この場合、異常検出部１１は、電源ライン１０２のグランドショート、負荷１１１～１２７の内部ショートなどが発生したと推定する。
ステップＳ６０によれば、電源ライン１０２の電圧がバッテリ２０１の電圧よりも低くなる所定の電圧低下異常が発生しても、バッテリ２０１の電荷がコンバータ１７経由で電源ライン１０２に移動することを防ぐことができる。したがって、バッテリ２０１の蓄電量が回路１００に当該所定の電圧低下異常が発生した後に減少する度合いを抑えることができる。その結果、回路１００に異常が発生したときに負荷２１１～２１９を動作させる電力をバッテリ２０１で確保できる時間を長くすることができる。また、回路１００に異常が発生することにより負荷１２０～１２７が機能しなくなっても、負荷２１１～２１９の機能により負荷１２０～１２７の機能をバックアップできる時間を長くすることができる。
ステップＳ７０では、コンバータ制御部１３は、コンバータ１７をオフにし、リレー１８をオフにし、リレー１９をオンにする（ステップＳ７０）。これにより、電源ライン１０２と電源ライン２０２との間が遮断され、バッテリ２０１の電力は、負荷群２１０内の負荷２１１～２２０には供給されずに、負荷３１０に供給される。
このように、コンバータ制御部１３は、回路１００の異常が異常検出部１１により検出された場合、負荷３１０を動作させる電力がバッテリ２０１から無くなる前にノード２０７と電源ライン２０２との間が遮断されるように、リレー１８を制御する。
これにより、回路１００に異常がある場合、負荷３１０を動作させる電力がバッテリ２０１から無くなる前にノード２０７と電源ライン２０２との間が遮断されるように、リレー１８は制御される。したがって、バッテリ２０１の電力が負荷２１１～２１９を動作させる電力として全て消費されてしまう前に、負荷３１０を動作させる電力をバッテリ２０１に確保することができる。その結果、負荷３１０の動作時間を第２の動作時間よりも長くすることができる。このことは、負荷３１０が負荷２１１～２１９に比べて重要な負荷である場合に特に有効である。
例えば、負荷３１０は、車両５０の車輪操舵角をステアバイワイヤで制御する操舵制御装置を含む。この場合、回路１００に異常があっても、当該操舵制御装置の動作時間を特に長くすることができるので、車両５０をより安全な場所に移動させる時間を確保することができる。
このように、電源装置１によれば、負荷１２０～１２７と負荷２１１～２１９において、互いに相手の機能と同一又は類似の機能は、車両５０の運動を制御する運動制御機能である。これにより、回路１００に異常が発生することにより負荷１２０～１２７の運動制御機能が働かなくなっても、負荷２１１～２１９の運動制御機能により負荷１２０～１２７の運動制御機能をバックアップすることができる。逆に、回路２００に異常が発生することにより負荷２１１～２１９の運動制御機能が働かなくなっても、負荷１２０～１２７の運動制御機能により負荷２１１～２１９の運動制御機能をバックアップすることができる。
図４は、電圧制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。電圧制御装置１０は、コンバータ１７、リレー１８、リレー１９、シャント抵抗３１，３２、入力回路３３、ＣＰＵ３４，ドライバ３５，３６、電流検出部３７、過電流検出部３８、電圧検出部３９、信号入力回路４０、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２を備える。
コンバータ１７は、トランジスタ２１～２４とインダクタ２５とを含むいわゆるＨブリッジ側の双方向レギュレータ回路である。コンバータ１７は、電源ライン１０２からの入力電力を電圧変換し、電圧変換後の出力電力を電源ライン２０２に供給する動作と、電源ライン２０２からの入力電力を電圧変換し、電圧変換後の出力電力を電源ライン１０２に供給する動作とを選択的に実施する。
ＣＰＵ３４は、入力回路３３を介してイグニッション信号ＩＧのオンが検出された場合、コンバータ１７の電圧変換をオンさせ、入力回路３３を介してイグニッション信号ＩＧのオフが検出された場合、コンバータ１７の電圧変換をオフさせる。
電流検出部３７は、シャント抵抗３１によって電源ライン１０２を流れる電流を検出し、シャント抵抗３２によって電源ライン２０２を流れる電流を検出する。電圧検出部３９は、電源ライン１０２，２０２の電圧を検出し、バッテリ２０１及び負荷３１０の電圧を検出する。ＣＰＵ３４は、電流検出部３７の電流検出結果と電圧検出部３９の電圧検出結果とに応じたパルス幅変調信号をドライバ３５に供給することによって、コンバータ１７の電圧変換がドライバ３５によって駆動される。ＣＰＵ３４は、電流検出部３７によって検出された電流が過電流検出部３８により過電流と検出された場合、コンバータ１７をオフにする。また、ＣＰＵ３４は、ドライバ３６によって、リレー１８，１９をオン又はオフにする。
図５は、バッテリセンサの機能的構成の一例を示す図である。バッテリセンサ２０３は、パルス放電制御部２０５と、内部抵抗推定部２０６とを備える。パルス放電制御部２０５は、バッテリ２０１のパルス放電を制御する。内部抵抗推定部２０６は、第２の内部抵抗推定部の一例である。内部抵抗推定部２０６は、バッテリ２０１をパルス放電制御部２０５によりパルス放電させることによって、パルス放電中のバッテリ２０１の昇降圧時の電圧差及び電流差とを用いて、バッテリ２０１の内部抵抗を推定する。パルス放電とは、バッテリ２０１の放電と放電停止とを周期的に繰り返すことである。
バッテリセンサ２０３は、図４と同様に、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。パルス放電制御部２０５と、内部抵抗推定部２０６の各部の処理機能は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって実現される。プログラムは、ＣＰＵに処理の手順を実行させるプログラムを含む。ＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムによる演算の中間データなどを含む各種データを格納する。
内部抵抗推定部２０６は、内部抵抗の推定結果を、電圧制御装置１０の劣化検出部１６に送信する。劣化検出部１６は、内部抵抗推定部１５に推定された内部抵抗と内部抵抗推定部２０６に推定された内部抵抗とに基づいて、バッテリ２０１の劣化を検出する。これにより、内部抵抗推定部１５による推定結果と内部抵抗推定部２０６による推定結果との両方がバッテリ２０１の劣化検出に加味されるので、バッテリ２０１の劣化検出の精度が向上する。
バッテリ２０１の劣化モードには、内部抵抗推定部１５に推定された内部抵抗に基づいて検出できるが、内部抵抗推定部２０６に推定された内部抵抗に基づいて検出できないモードがある。逆に、内部抵抗推定部１５に推定された内部抵抗に基づいて検出できないが、内部抵抗推定部２０６に推定された内部抵抗に基づいて検出できるモードがある。したがって、劣化検出部１６は、内部抵抗推定部１５による内部抵抗に基づいて検出できない劣化モードを、内部抵抗推定部２０６に推定された内部抵抗に基づいて検出できる。逆に、劣化検出部１６は、内部抵抗推定部２０６による内部抵抗に基づいて検出できない劣化モードを、内部抵抗推定部１５に推定された内部抵抗に基づいて検出できる。
また、バッテリ２０１の劣化モードには、内部抵抗推定部１５に推定された内部抵抗に基づいて検出することもできるし、内部抵抗推定部２０６に推定された内部抵抗に基づいて検出することもできるモードがある。したがって、劣化検出部１６は、どちらの内部抵抗推定方式を用いても劣化が検出された場合、その検出された劣化のモードが、どちらの内部抵抗推定方式を用いても検出可能な劣化モードであると高精度に特定できる。
以上、電源装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
１ 電源装置
１０ 電圧制御装置
１１ 第１の異常検出部
１２ 第２の異常検出部
１７ コンバータ
５０ 車両
１００ 回路
１０１ バッテリ
１０２ 電源ライン
１０３ 電源
１１０ 負荷群
２００ 回路
２０１ バッテリ
２０２ 電源ライン
２０３ バッテリセンサ
２０４ バッテリライン
２０５ パルス放電制御部
２０６ 内部抵抗推定部
２０７ ノード
２１０ 負荷群
３０２ 第３の電源ライン

Claims (8)

  1. 第１のバッテリと第１の負荷とが第１の電源ラインを介して接続されており、
    第２のバッテリと第２の負荷とが第２の電源ラインを介して接続されており、
    前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間に直流‐直流変換器が接続されている車両に備えられた制御装置であって、
    前記第１の電源ラインの異常を検出する第１の検出手段と、
    前記第２の電源ラインの異常を検出する第２の検出手段と、
    制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記第１の検出手段および前記第２の検出手段によって異常が検出されていない場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの間が通電するように前記直流‐直流変換器を制御し、
    前記第２の検出手段によって前記第２の電源ラインに異常が検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとが電気的に遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御し、前記第２のバッテリと前記第２の負荷とが電気的に遮断されるように第１の遮断手段を制御し、
    前記第１の遮断手段は、前記第２のバッテリと、前記直流‐直流変換器及び前記第２の負荷との間に位置する、制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記第１の検出手段によって前記第１の電源ラインに異常が検出された場合、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとが電気的に遮断されるように前記直流‐直流変換器を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 第３の負荷が、前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとのそれぞれに電気的に接続されており、
    前記制御手段は、前記第２の検出手段によって前記第２の電源ラインに異常が検出された場合、前記第２のバッテリと前記第３の負荷との間の電気的な接続が遮断されるように前記第２のバッテリと前記第３の負荷との間に備えられた第２の遮断手段を制御する、請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記第１の検出手段によって前記第１の電源ラインに異常が検出されてから所定の時間が経過した場合、前記第２のバッテリと前記第２の負荷とが電気的に遮断されるように前記第１の遮断手段を制御し、前記第２のバッテリと前記第３の負荷との電気的な接続を継続するように前記第２の遮断手段を制御する、請求項３に記載の制御装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置と、前記第１の負荷と、前記第２の負荷とを備える車両であって、
    前記第１の負荷および前記第２の負荷は、前記車両の両側に設けられた２つのヘッドランプのうちの一方および他方である、車両。
  6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置と、前記第１の負荷と、前記第２の負荷とを備える車両であって、
    前記第１の負荷および前記第２の負荷は、要求されるブレーキ力全体の半分ずつをそれぞれ担っている、車両。
  7. 請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置と、前記第１の負荷と、前記第２の負荷とを備える車両であって、
    前記第１の負荷は、前記車両の周辺の物体を検出する第１のセンサであり、
    前記第２の負荷は、前記車両の周辺の物体を検出する第２のセンサである、車両。
  8. 請求項３または４に記載の制御装置と、前記第１の負荷と、前記第２の負荷と、前記第３の負荷とを備える車両であって、
    前記第３の負荷は、前記車両の車輪操舵角をステアバイワイヤで制御するように構成されている操舵制御装置を含む、車両。
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