JP7300361B2 - 電源制御装置および検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源制御装置および検出方法に関する。

従来、自動運転車両の自動運転を制御する制御装置において、耐故障性の観点から２重系に制御装置を設ける技術が有る。この種の技術では、一方のマイコンが故障した場合に、他方のマイコンで自動運転の制御を継続して行う（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－７６０４９号公報

この種の技術では、自動運転の安全性の向上が課題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動運転の安全性を向上させることができる電源制御装置および検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態に係る電源制御装置は、２つのリレー制御部と、検出部とを備える。前記２つのリレー制御部は、車両の自動運転に関する負荷および当該負荷へ電力を供給する電池を結ぶ電路に設けられたリレーの開閉状態を自動運転時に同一の制御信号でそれぞれ制御する。前記検出部は、前記車両が前記自動運転への遷移前に、前記２つのリレー制御部のうち、少なくとも一方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線を検出する断線検出処理を実施して、前記信号配線の断線を検出した場合に、前記自動運転への遷移を禁止する。また、前記リレーは、前記２つのリレー制御部から出力される前記制御信号のうち、少なくとも一方の制御信号がオンである場合に、オンになるリレーであって、前記断線検出処理は、一方の前記リレー制御部で前記リレーをオフへ制御しつつ、他方の前記リレー制御部で前記リレーをオンへと制御した状態における前記リレーの開閉状態がオフであれば前記他方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線として検出する。

本発明によれば、自動運転の安全性を向上させることができる。

図１Ａは、電源制御装置の概要を示す図（その１）である。 図１Ｂは、電源制御装置の概要を示す図（その２）である。 図１Ｃは、電源制御装置の概要を示す図（その３）である。 図１Ｄは、電源制御装置の概要を示す図（その４）である。 図２は、電源制御装置のブロック図である。 図３は、制御モードの具体例を示す図である。 図４は、電源制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。 図５は、変形例に係るリレー構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る電源制御装置および検出方法について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１Ａ～図１Ｄを用いて、実施形態に係る電源制御装置および検出方法の概要について説明する。図１Ａ～図１Ｄは、電源制御装置の概要を示す図である。なお、図１Ａ～図１Ｄには、車両の自動運転システムにおける電源回路を示す。

図１Ａに示すように、自動運転システムにおける電源回路は、ＰｂＢ１０と、負荷１１と、２つのリレーＲ１、Ｒ２を有するリレー部Ｒとを備える。

ＰｂＢ１０は、鉛バッテリであり、負荷１１の主な電源となる。ＰｂＢ１０は、２つのリレーＲ１、Ｒ２を介して、負荷１１へ電力を供給する。

負荷１１は、車両に設けられた電子機器である。例えば、負荷１１は、車両における電装品や、電装品を制御する制御装置、走行に関する制御装置、自動運転を制御する制御装置等といった電力を消費する機器全般である。また、負荷１１には、手動運転時にのみ動作する負荷や、自動運転時にのみ動作する負荷、手動運転および自動運転のいずれでも動作する負荷が含まれる。

リレー部Ｒは、２つのリレーＲ１，Ｒ２を有する。２つのリレーＲ１，Ｒ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体スイッチで構成される。具体的には、２つのリレーＲ１，Ｒ２は、それぞれスイッチ部と寄生ダイオードとを有し、スイッチ部と寄生ダイオードとが並列接続される。

また、２つのリレーＲ１，Ｒ２は、主電池であるＰｂＢ１０から負荷１１までの電路において、寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続される。具体的には、リレーＲ１は、１次側のリレーであり、一端がＰｂＢ１０に接続され、他端がリレーＲ２の一端に接続される。また、リレーＲ２は、２次側のリレーであり、他端が負荷１１に接続される。

また、リレーＲ１の寄生ダイオードは、カソードがＰｂＢ１０に接続され、アノードがリレーＲ２に接続される。また、リレーＲ２の寄生ダイオードは、アノードがリレーＲ１に接続され、カソードが負荷１１に接続される。つまり、２つのリレーＲ１，Ｒ２それぞれの寄生ダイオードは、互いのアノードが内側を向き、カソードが外側を向くように配置される。

電源制御装置１は、２つのリレーＲ１、Ｒ２のオン／オフを制御する制御装置である。図２に示すように、電源制御装置１は、メインマイコン２１と、サブマイコン２２とを備える。

メインマイコン２１は、主として、リレー部Ｒのオン／オフを制御するマイコンであり、第１駆動信号によってリレー部Ｒのオン／オフを制御する。サブマイコン２２は、自動運転時にメインマイコン２１がリレー部Ｒを正常に制御できない場合に、メインマイコン２１に代わってリレー部Ｒのオン／オフを制御するマイコンであり、第２駆動信号によってリレー部Ｒのオン／オフを制御する。なお、リレーＲ１、リレーＲ２は、第１駆動信号または第２駆動信号のいずれかがオンである場合、導通状態となるリレーである。なお、メインマイコン２１およびサブマイコン２２は、それぞれリレー制御部の一例に対応する。

ここで、実施形態に係る電源制御装置１は、図１Ｂに示すように、自動運転時においては、メインマイコン２１およびサブマイコン２２から同一の駆動信号（第１駆動信号＝第２駆動信号）をリレー部Ｒへ送信する。すなわち、第１駆動信号において、リレーＲ１をオン、リレーＲ２をオフにした場合、第２駆動信号においても、リレーＲ１をオン、リレーＲ２をオフとする。

これにより、仮に、メインマイコン２１からの第１駆動信号がリレー部Ｒへ伝達されなかった場合においても、サブマイコン２２からの第２駆動信号によってリレー部Ｒを適切に制御することが可能である。

ここで、サブマイコン２２によるリレー部Ｒの制御は、フェールセーフ措置を行うための制御である。具体的には、自動運転時において、メインマイコン２１が機能しない状態で、サブマイコン２２が機能しなくなると、自動運転自体が機能せずに、危険な状態となる。このため、かかる場合、車両のドライバへ手動運転への切替えや、安全な場所（例えば、路側帯など）への退避を行う。

一方で、仮に、自動運転時において、サブマイコン２２が機能しない場合には、上記のフェールセーフ措置を取ることができず、車両の乗員が危険な状態にさらされることになる。

そこで、実施形態に係る検出方法では、自動運転への遷移前にサブマイコン２２とリレー部Ｒとを結ぶ信号配線の断線を検出することとした。具体的には、図１Ｃに示すように、例えば、リレーＲ１、Ｒ２を共にオンにした後に、メインマイコン２１の第１駆動信号をオフにした状態で、サブマイコン２２の第２駆動信号をオンにする。

このとき、サブマイコン２２からの第２駆動信号が適切に機能していれば、リレーＲ１、Ｒ２は共にオンになる。したがって、実施形態に係る検出方法では、このときのリレーＲ１、Ｒ２間の中間電位が「Ｈｉｇｈ」である場合に、第２駆動信号が適切に機能する正常状態として判定する。

一方、第２駆動信号が適切に機能しない場合には、リレーＲ１、Ｒ２には、オンを指示する第２駆動信号が伝達されず、オフを指示する第１駆動信号のみが伝達されることになる。したがって、図１Ｄに示すように、リレーＲ１、Ｒ２は共にオフになる。このため、実施形態に係る検出方法では、中間電位が「Ｌｏｗ」となった場合に、第２駆動信号の信号配線の断線を検出する。

そして、実施形態に係る検出方法では、例えば、断線を検出した場合、自動運転への遷移を禁止する。言い換えれば、メインマイコン２１およびサブマイコン２２の双方が正常に機能する場合に限って自動運転への遷移を許可する。

したがって、実施形態に係る電源制御装置１によれば、自動運転の安全性を向上させることができる。

次に、図２を用いて、実施形態に係る電源制御装置１の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る電源制御装置１のブロック図である。なお、図２には、上記のリレーＲ１、Ｒ２に加え、自動運転制御装置１００、電圧センサ２００を併せて示す。

自動運転制御装置１００は、自動運転の全体制御を行う制御装置である。例えば、自動運転制御装置１００は、例えば、ドライバによる手動運転から自動運転への切替え要求を受け付けると、電源制御装置１に対して、自動運転への遷移要求を出力する。これにより、電源制御装置１では、上記の断線の検出処理が開始される。

その後、自動運転制御装置１００は、電源制御装置１によって自動運転の遷移が許可された場合に、自動運転を開始することになる。

電圧センサ２００は、図１Ａ等に示したリレーＲ１、Ｒ２間の中間電圧を検出するセンサである。電圧センサ２００によって検出されたセンサ値は、電源制御装置１に出力される。

図２に示すように、電源制御装置１は、メインマイコン２１と、サブマイコン２２とを備える。メインマイコン２１およびサブマイコン２２は、例えば、記憶部を備えたコントローラであり、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等によって、記憶部に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、メインマイコン２１およびサブマイコン２２は、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路により実現することができる。

また、図２に示すように、メインマイコン２１と、リレーＲ１およびリレーＲ２と、それぞれ信号配線Ｌ１１、Ｌ１２を介して接続され、サブマイコン２２と、リレーＲ１およびリレーＲ２と、それぞれ信号配線Ｌ２１、Ｌ２２を介して接続される。

図２に示すように、メインマイコン２１は、指示部２１ａと、検出部２１ｂとを備え、サブマイコン２２は、指示部２２ａを備える。なお、図２に破線で示すように、サブマイコン２２側に検出部２２ｂの機能を持たせることにしてもよい。

指示部２１ａは、リレーＲ１、Ｒ２を駆動させる第１駆動信号を生成するとともに、生成した第１駆動信号を信号配線Ｌ１１、Ｌ１２を介してリレーＲ１、Ｒ２へ出力する。また、検出部２１ｂは、サブマイコン２２と、リレーＲ１、Ｒ２とを結ぶ信号配線Ｌ２１、Ｌ２２の断線を検出する。

検出部２１ｂは、指示部２１ａに対してリレーＲ１、Ｒ２を共にオンにさせた後に、指示部２１ａに対してリレーＲ１、Ｒ２をオフ、サブマイコン２２の指示部２２ａに対してリレーＲ１、Ｒ２をオンにさせる。

そして、検出部２１ｂは、かかる状態における電圧センサ２００から入力される中間電位に基づいて、信号配線Ｌ２１、Ｌ２２の断線を検出する。図１Ｄに示したように、検出部２１ｂは、中間電位が「Ｌｏｗ」であった場合に、信号配線Ｌ２１、Ｌ２２の断線を検出する。

そして、検出部２１ｂは、断線を検出すると、自動運転制御装置１００に対して、自動運転への遷移を禁止し、断線が検出されなかった場合、自動運転への遷移を許可する。また、検出部２１ｂは、断線を検出した場合、画像や音声を用いて、断線をドライバへ通知する。例えば、通知内容の一例として、自動運転へ遷移できないことを通知したり、ドライバへディーラへの連絡を促したりすることが挙げられる。

サブマイコン２２の指示部２２ａは、自動運転時に指示部２１ａの第１駆動信号と同じ第２駆動信号を生成し、信号配線Ｌ２１、Ｌ２２を介してリレーＲ１、Ｒ２へ出力する。なお、サブマイコン２２は、自動運転時以外においては、その他のアプリケーションを実行する。

ここで、図３を用いて、電源制御装置１の制御モードについて説明する。図３は、制御モードの具体例を示す図である。図３に示すように、制御モードは、手動運転モードｓｔ１、異常検出モードｓｔ２、自動運転モードｓｔ３およびフェールセーフモードｓｔ４の計４つのモードを有する。

手動運転モードｓｔ１は、車両が手動運転を行う制御モードであり、この場合、メインマイコン２１のみでリレー部Ｒを制御し、サブマイコン２２は、その他のアプリケーションを実行する。

異常検出モードｓｔ２は、信号配線Ｌ２１、Ｌ２２の断線を検出する制御モードであり、手動運転モードｓｔ１から自動運転モードｓｔ３への遷移に先立って実行される。すなわち、自動運転モードｓｔ３の直前に異常検出モードｓｔ２に移行する。これにより、自動運転モードｓｔ３へ遷移する直前の状態において、断線を検出することが可能となる。

自動運転モードｓｔ３は、車両が自動運転を行う制御モードであり、自動運転モードｓｔ３においては、メインマイコン２１およびサブマイコン２２がそれぞれ同一内容の第１駆動信号および第２駆動信号を出力する制御モードである。

また、自動運転モードｓｔ３において、第１駆動信号又は第２駆動信号のいずれかが正常に機能しなくなった場合、フェールセーフモードｓｔ４に移行する。フェールセーフモードｓｔ４は、ドライバが安全を確保するための制御モードであり、車両のドライバへ自動運転を継続することができないことを報知するとともに、手動運転への切替えを促したり、安全な場所（例えば、路側帯など）への退避を行ったりするモードである。

電源制御装置１は、これら制御モードを自動運転制御装置１００からの指示または内部の判断によって遷移する。

次に、図４を用いて、実施形態に係る電源制御装置１が実行する処理手順について説明する。図４は、電源制御装置１が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、以下に示す処理手順は、自動運転制御装置１００から自動運転への切替えを要求する自動運転要求の取得毎に、電源制御装置１によって実行される。

図４に示すように、まず、電源制御装置１は、自動運転要求を取得すると（ステップＳ１０１）、リレー部Ｒを自動運転構成に変更する（ステップＳ１０２）。ここでの自動運転構成とは、例えば、リレーＲ１、Ｒ２をそれぞれオンにする構成を指す。

続いて、電源制御装置１は、リレー部Ｒを故障検知構成に変更し（ステップＳ１０３）、中間電位がＨｉｇｈか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここでの故障検知構成は、第１駆動信号をオフにし、第２駆動信号をオンにする構成を指す。

電源制御装置１は、ステップＳ１０４の判定処理において、中間電位がＬｏｗであった場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、自動運転への遷移を禁止する（ステップＳ１０５）。すなわち、第２駆動信号が正常にリレー部Ｒに伝達されていない場合、信号配線Ｌ２１、Ｌ２２の断線を検出し、自動運転への遷移を禁止することになる。

その後、電源制御装置１は、ドライバに対して断線を通知するとともに（ステップＳ１０６）、リレー部Ｒを手動運転構成へ変更して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。なお、ここでの手動運転構成とは、メインマイコン２１によってリレー部Ｒを制御し、サブマイコン２２が他のアプリケーションに回帰することを示す。

また、電源制御装置１は、ステップＳ１０４の判定処理において、中間電位がＨｉｇｈである場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、すなわち、断線していない場合、リレー部Ｒを自動運転構成に変更し（ステップＳ１０８）、自動運転を開始して（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係る電源制御装置１は、メインマイコン２１およびサブマイコン２２（２つのリレー制御部の一例）と、検出部２１ｂとを備える。２つのリレー制御部は、車両の自動運転に関する負荷１１および当該負荷１１へ電力を供給するＰｂＢ１０（電池の一例）を結ぶ電路に設けられたリレーの開閉状態をそれぞれ制御する。

検出部２１ｂは、車両が自動運転への遷移前に、２つのリレー制御部のうち、少なくとも一方のリレー制御部とリレーとを繋ぐ信号配線の断線を検出する。したがって、実施形態に係る電源制御装置１によれば、自動運転の安全性を向上させる。

ところで、上述した実施形態では、リレー部Ｒが２つのリレーＲ１、Ｒ２によって構成される場合について説明したが、リレー部Ｒは、１つのリレーによって構成することも可能である。図５は、変形例に係るリレー構成を示す図である。

図５に示すように、リレー部Ｒは、１つのリレーＲ３によって構成される。この場合、電源制御装置１は、リレーＲ３と負荷１１との間に設けられた電位モニタ１２から入力されるセンサ値によって断線を検出することになる。

具体的には、リレーＲ３をオンにしたのちに、メインマイコン２１の第１駆動信号をオン、サブマイコン２２の第２駆動信号をオフにした状態では、正常であれば、リレーＲ３がオンとなり、異常時には、リレーＲ３がオフになる。

また、例えば、第２駆動信号が不安定な場合、センサ値が変動するなどの不具合が発生する。このため、電源制御装置１は、センサ値が不安定または電位が検出されない場合に、断線を検出し、センサ値がある一定の値を取る場合に、信号配線が正常と判定することができる。

このように、リレー部Ｒが１つのリレーＲ３で構成される場合であっても、リレー部Ｒと負荷１１との間の電位を観測することで、信号配線の断線を検出することが可能である。したがって、かかる場合であっても、自動運転の安全性を向上させることができる。

ところで、上述した実施形態では、手動運転モードｓｔ１から自動運転モードｓｔ３への切り替え前、言い換えれば、自動運転モードｓｔ３の直前に異常検出モードｓｔ２へ遷移する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、車両のイグニッションスイッチがオンとなった場合に、イニシャルチェックとして異常検出モードｓｔ２へ移行することにしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電源制御装置
１１ 負荷
２１ メインマイコン（リレー制御部の一例）
２１ａ 指示部
２１ｂ 検出部
２２ サブマイコン（リレー制御部の一例）
２２ａ 指示部
１００ 自動運転制御装置
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２ 信号配線
Ｒ１～Ｒ３ リレー

Claims (4)

1. 車両の自動運転に関する負荷および当該負荷へ電力を供給する電池を結ぶ電路に設けられたリレーの開閉状態を自動運転時に同一の制御信号でそれぞれ制御する２つのリレー制御部と、
   前記車両が前記自動運転への遷移前に、前記２つのリレー制御部のうち、少なくとも一方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線を検出する断線検出処理を実施して、前記信号配線の断線を検出した場合に、前記自動運転への遷移を禁止する検出部と
   を備え、
   前記リレーは、前記２つのリレー制御部から出力される前記制御信号のうち、少なくとも一方の制御信号がオンである場合に、オンになるリレーであって、
   前記断線検出処理は、
   一方の前記リレー制御部で前記リレーをオフへ制御しつつ、他方の前記リレー制御部で前記リレーをオンへと制御した状態における前記リレーの開閉状態がオフであれば前記他方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線として検出する
   ことを特徴とする電源制御装置。
2. 前記検出部は、
   前記自動運転への遷移指示を取得した場合に、前記断線検出処理を開始すること
   を特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記負荷および前記電池を結ぶ前記電路には、
   寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続された２つの前記リレーが設けられ、
   前記断線検出処理は、
   前記２つのリレーの中間電位が基準値以下である場合に、前記断線として検出すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電源制御装置。
4. 車両の自動運転に関する負荷および当該負荷へ電力を供給する電池を結ぶ電路に設けられたリレーの開閉状態を自動運転時に同一の制御信号でそれぞれ制御する２つのリレー制御部を制御する制御工程と、
   前記車両が前記自動運転への遷移前に、前記２つのリレー制御部のうち、少なくとも一方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線を検出する断線検出処理を実施して、前記信号配線の断線を検出した場合に、前記自動運転への遷移を禁止する検出工程と
   を含み、
   前記リレーは、前記２つのリレー制御部から出力される前記制御信号のうち、少なくとも一方の制御信号がオンである場合に、オンになるリレーであって、
   前記断線検出処理は、
   一方の前記リレー制御部で前記リレーをオフへ制御しつつ、他方の前記リレー制御部で前記リレーをオンへと制御した状態における前記リレーの開閉状態がオフであれば前記他方の前記リレー制御部と前記リレーとを繋ぐ信号配線の断線として検出する
   ことを特徴とする検出方法。

Images