JP7439712B2

JP7439712B2 - 移動体の電源システム

Info

Publication number: JP7439712B2
Application number: JP2020158406A
Authority: JP
Inventors: 康治森本; 勉佐々木; 慎介吉武; 俊一岡野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: JP2022052184A

Description

ここに開示された技術は、移動体の電源システムに関する技術分野に属する。

近年、自動車などの移動体には多数の電子機器が配置される。これに伴い、各電子機器への電源供給の構成が検討されている。

例えば、特許文献１では、異なるネットワークのＥＣＵ（演算装置）同士の通信を中継するゲートウェイＥＣＵを設け、全てのネットワークがスリープ状態になってから最初に送信を開始する送信対象ＥＣＵが存在するネットワークだけをウェイクアップさせる車載通信システムが開示されている。

特開２０１６－２０１７４０号公報

ところで、各演算装置は、制御対象であるデバイスと同様にバッテリから電力が供給されることで作動する。このため、演算装置にショートなどの通電異常が発生した場合には、バッテリからの電力が無駄に消費されることになる。また、ショートした状態が長時間放置されると、演算装置が故障するおそれがある。したがって、演算装置に通電異常が生じたときには、当該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断することが好ましい。

特許文献１では、ゲートウェイＥＣＵによって各演算装置のウェイクアップ状態を制御することで電力の消費を抑制が期待できる。しかし、各演算装置に対する通電異常が生じたときの各演算装置に対する制御については考慮されていない。このため、移動体の電動化が進む近年において、移動体における電費を向上させるという観点からは改良の余地がある。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、演算装置に通電異常が生じたときに、該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断して、移動体における電費を向上させることにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、移動体の電源システムを対象として、バッテリと、前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも１つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも１つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも１つの演算装置への電力供給のオン／オフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、前記少なくとも１つの演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有する、という構成とした。

この構成によると、演算装置は自身の異常を検知したときに、自身で電力供給をオフ状態にすることができる。このため、演算装置に異常が生じたときに、かなり迅速に電力供給を遮断することができる。これにより、移動体の電費を向上させることができる。

前記移動体の電源システムにおいて、前記複数の演算装置は、前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、を含み、前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、前記自己遮断機能を有する、という構成でもよい。

すなわち、複数のサブ演算装置を統括して制御する中央演算装置は、サブ演算装置と比較して消費電力がかなり大きい。したがって、中央演算装置が自己遮断機能を有していれば、移動体の電費を効果的に向上させることができる。

サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、前記複数のサブ演算装置は、前記中央演算装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する、という構成でもよい。

この構成によると、中央演算装置への電力供給が遮断されるときには、各サブ演算装置がデバイスを制御するため、移動体の操作を適切に維持することができる。

サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に、前記移動体のシーン及び前記各サブ制御装置が制御する前記デバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信するとともに、該制御信号を送信した後に前記自己遮断機能を実行するように構成されている、という構成でもよい。

この構成によると、例えば、移動体が自動車である場合に、中央演算装置は、自己遮断機能を実行するときには、自動車を路肩に停止させるための制御信号を各サブ制御装置に送信した後、自己遮断機能を実行することができる。これにより、移動体の安全性を向上させつつ、移動体の電費の向上を図ることができる。

サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信して、前記スイッチシステムをオフ状態にするように構成され、さらに前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にする前に、前記複数のサブ演算装置に、前記中央演算装置が前記自己遮断機能を実行することを通知するように構成されており、前記複数のサブ演算装置は、前記中継装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する、という構成でもよい。

この構成によると、中継装置は中央演算装置への電力供給を遮断する前に、各サブ演算装置にそれぞれ通知するため、中央演算装置への電力供給が遮断されるときには、各サブ演算装置がデバイスを制御するようになる。これにより、移動体の操作を適切に維持することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、演算装置に通電異常が生じたときに、該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断して、移動体における電費を向上させることができる。

実施形態１に係る電源システムが搭載された車両の電力供給系統を示す構成図である。電力供給系統を示すブロック図である。中央ＥＣＵが自己遮断機能を実行する際の電力供給系統の制御状態を概略的に示すブロック図である。実施形態２に係る電源システムが搭載された車両の電力供給系統を示す構成図である。実施形態２における電力供給系統を示すブロック図である。実施形態２において、中央ＥＣＵが自己遮断機能を実行する際の電力供給系統の制御状態を概略的に示すブロック図である。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、図１は、実施形態１に係る電源システムが搭載された移動体の電力供給系統の構成を示す。本実施形態１において、移動体は自動車の車両１である。この車両１は、４つのサイドドアと１つのバックドアとを備える５ドア式の車両である。車両１は、運転者によるアクセル等の操作に応じて走行するマニュアル運転と、運転者の操作をアシストして走行するアシスト運転と、運転者の操作なしに走行する自動運転とが可能な車両である。以下の説明においては、移動体のこと単に車両１と表現することがある。また、「前」、「後」、「右」、及び「左」については、「車両１の前」、「車両１の後」、「車両１の右」、及び「車両１の左」を意味する。

車両１は、図１に示すように、バッテリ２と、車両１が有するデバイスに制御信号を送信可能な第１～第６サブＥＣＵ１１～１６（Electric Control Unit）と、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６とそれぞれ通信接続され、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６を統括制御する中央ＥＣＵ２０と、を備える。バッテリ２、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６、及び中央ＥＣＵ２０は、それぞれ電線を介してヒューズボックス３０に接続されている。各電線は、電力が供給できる電線であればよく、例えばワイヤーハーネスで構成されている。尚、サブＥＣＵの数は６つ未満でも７つ以上でもよい。また、バッテリ２やヒューズボックス３０が複数あってもよい。電線の数は、サブＥＣＵの数、バッテリ２の数、ヒューズボックス３０の数に応じて増減される。

第１～第６サブＥＣＵ１１～１６により制御されるデバイスは複数ある。デバイスは、車両１の基本動作である、駆動、制動、及び操舵に関連しない所謂ボディ系デバイスも含まれる。尚、図１で示すデバイスは、車両１に搭載されたデバイスの一例であり、車両１が、図１に示すデバイス以外のデバイスを有することを排除しない。

本実施形態において、デバイスは主に３つのタイプに分類される。第１のタイプは、車両１の基本動作に関するデバイスであり、緊急時においても連続的な制御の継続が求められるデバイスである。第２のタイプは、車両１の基本動作には関連しないデバイスであって、緊急時において、車両１の状態によって作動又は非作動を区別すべきデバイスである。第３のタイプは、車両１の基本動作には関連しないデバイスであって、緊急時において、作動又は非作動のいずれかの状態を継続すればよいデバイスである。以下、第１のタイプに属するデバイスを基本デバイスといい、第２のタイプに属するデバイスを選択型デバイスといい、第３のタイプに属するデバイスを固定型デバイスという。

基本デバイスとしては、例えば、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）の電動モータＤ１１や、電動ブレーキ装置Ｄ１２、エンジンのスロットル弁や燃料噴射弁が含まれる。選択型デバイスとしては、ブレーキランプＤ２１やパワーウィンドウ装置Ｄ２２、等が含まれる。固定型デバイスとしては、前照灯Ｄ３１、オーディオ装置Ｄ３２等が含まれる。

中央ＥＣＵ２０は、車両１に搭載されたデバイスを作動させるための制御信号を生成する。車両１においては、各デバイスへの制御信号は、基本的には、中央ＥＣＵ２０で生成され、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６を経由して各デバイスに伝達される。

中央ＥＣＵ２０には、図１に示すように、車両１に搭載された複数のセンサ１００からの信号が入力される。複数のセンサ１００は、例えば、車両のボディ等に設けられかつ車外環境を撮影する複数のカメラ、車両のボディ等に設けられかつ車外の物標等を検知する複数のレーダ、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）を利用して、車両の位置（車両位置情報）を検出する位置センサ、車両の運転者によるブレーキペダルの踏み込み量を取得するブレーキペダルセンサ、車両の運転者によるステアリングの操舵角を取得する操舵角センサ、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を取得するアクセル開度センサ等を含む。また、センサ１００は、パワーウィンドウ装置Ｄ２２のスイッチ、前照灯Ｄ３１のスイッチ、及びオーディオ装置Ｄ３２のスイッチ等のスイッチ類を含む。尚、ここに例示するセンサ１００は、中央ＥＣＵ２０に情報を入力するセンサの一例であり、本実施形態は、前記で列挙したセンサ１００以外のセンサから中央ＥＣＵ２０に情報が入力されることを排除しない。

中央ＥＣＵ２０は、例えば、１つまたは複数のチップで構成されたプロセッサと、各種デバイスへの制御信号を生成するためのソフトウェアやモジュールが格納されたメモリとを有する。中央ＥＣＵ２０は、ＡＩ（Artificial Intelligence）機能を有している場合もある。

中央ＥＣＵ２０は、図２及び図３に示すように、マイクロコントロールユニット（以下ＭＣＵ２１という）と、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６（図２及び図３では、第１～第３サブＥＣＵ１１～１３のみを示す）と通信するための通信部２２とを有する。

ＭＣＵ２１は、車両１がマニュアル運転やアシスト運転を行っているときには、アクセル開度センサ、ブレーキペダルセンサ、及び操舵角センサ等の検知値に基づいて、各デバイスが出力すべき駆動力、制動力、及び操舵角を算出する。ＭＣＵ２１は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。

ＭＣＵ２１は、車両１の自動運転やアシスト運転を可能にするために、複数のセンサ１００からの情報を受けて、車両１が走行すべき経路を算出する。ＭＣＵ２１は、算出した経路を追従するための車両の目標運動を決定し、決定した目標運動を実現するための、駆動力、制動力、及び操舵角をそれぞれ算出する。ＭＣＵ２１は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各アクチュエータにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。

ＭＣＵ２１は、推定した車外環境や算出した走行経路に基づいて、車両１の駆動制御、制動制御、及び操舵制御に関わらないボディ系デバイスのアクチュエータへの制御信号を生成する。例えば、ＭＣＵ２１は、周囲が暗いと推定したときには、前照灯Ｄ３１を点灯させるように、前照灯Ｄ３１に送る制御信号を生成する。

ＭＣＵ２１は、乗員状態センサで得られた情報に基づいて、車室内の乗員の状態について、深層学習により生成した学習済みモデルを利用して推定する。乗員の状態とは、乗員の健康状態や感情を意味する。乗員の健康状態としては、例えば、健康、軽い疲労、体調不良、意識低下等がある。乗員の感情としては、例えば、楽しい、普通、退屈、イライラ、不快等がある。ＭＣＵ２１は、乗員の健康状態や乗員の感情も考慮して、各種制御信号を生成する。例えば、ＭＣＵ２１は、車室内の温度が高く、乗員の気分が優れないと推定したときには、窓を開けるように、パワーウィンドウ装置Ｄ２２に送る制御信号を生成する。

ＭＣＵ２１は、ヒューズボックス３０と通信可能である。ＭＣＵ２１は、ヒューズボックス３０の作動を制御することで、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６及び中央ＥＣＵ２０（つまり、自身）への通電を制御することが可能である。ＭＣＵ２１による通電制御についての詳細は後述する。

ＭＣＵ２１は、自己の通電異常を診断する診断機能を有する。ＭＣＵ２１は、自身に流れる電流値等に基づいて、自身にショート等の通電異常が生じているか否かを診断する。ＭＣＵ２１は、通電異常が生じていると判断したときには、自身への電力供給を遮断するように、ヒューズボックス３０における後述の中央半導体ヒューズ３４を制御する自己遮断機能を有する。

通信部２２は、ＭＣＵ２１が生成した制御信号を第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に送信するとともに、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６から作動状態についての情報を取得する。第１～第６サブＥＣＵ１１～１６の作動状態とは、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６の通電状態を含む。通信部２２と第１～第６サブＥＣＵ１１～１６との間の通信方式は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＣＡＮ－ＦＤ（CAN with Flexible Datarate）、イーサネット（登録商標）を用いることができる。通信部２２と第１～第３サブＥＣＵ１１～１３との間の通信方式は、無線方式でもよく、一部を無線方式にして、他を有線方式にしてもよい。通信部２２は、中央ＥＣＵ２０のメモリに格納されたモジュールの一例である。

第１～第６サブＥＣＵ１１～１６は、各デバイスの近傍に配置されている。本実施形態では、第１サブＥＣＵ１１は車両右中央に配置され、第２サブＥＣＵ１２は車両右後側に配置され、第３サブＥＣＵ１３は車両右前側に配置され、第４サブＥＣＵ１４は車両左中央に配置され、第５サブＥＣＵ１５は車両左後側に配置され、第６サブＥＣＵ１６は車両左後側に配置される。図示は省略しているが、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６は、該第１～第６サブＥＣＵ１１～１６と中央ＥＣＵ２０の通信部２２との通信規格と、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６と各デバイスとの通信規格とが異なるときに、プロトコル変換を行う機能がそれぞれ設けられている。

各サブＥＣＵ１１～１６の構成について説明する。ここでは、図２を参照しながら、第１～第３サブＥＣＵ１１～１３の構成を詳細に説明する。

図２に示すように、第１サブＥＣＵ１１は、例えば、ＥＰＳ装置Ｄ１１、電動ブレーキ装置Ｄ１２、及びパワーウィンドウ装置Ｄ２２と通信接続されている。第１サブＥＣＵ１１は、中央ＥＣＵ２０から送信された制御信号（目標信号）に基づいてＥＰＳ装置Ｄ１１、電動ブレーキ装置Ｄ１２、及びパワーウィンドウ装置Ｄ２２を制御する。第１サブＥＣＵ１１は、複数のセンサ１００のうちの一部から情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、第１サブＥＣＵ１１は、少なくとも操舵角センサ、ブレーキペダルセンサ、パワーウィンドウ装置のスイッチの出力を取得可能に構成されている。

第１サブＥＣＵ１１は、中央ＥＣＵ２０から伝達された目標操舵角の情報に基づいて、ＥＰＳ装置Ｄ１１が目標操舵角を実現するように、ＥＰＳ装置Ｄ１１の制御量（アシストモータに供給する電流量等）を算出する。第１サブＥＣＵ１１は、算出した制御量に基づく信号をＥＰＳ装置Ｄ１１に出力する。

また、第１サブＥＣＵは、中央ＥＣＵ２０から伝達された目標制動力の情報に基づいて、電動ブレーキ装置Ｄ１２が目標制動力を実現するように、電動ブレーキ装置Ｄ１２の制御量（モータへの電流量など）を算出する。第１サブＥＣＵ１１は、算出した制御量に基づく信号を電動ブレーキ装置Ｄ１２に出力する。

第１サブＥＣＵ１１は、センサ１００の出力に基づいてＥＰＳ装置Ｄ１１の目標操舵角や電動ブレーキ装置Ｄ１２の目標制動力を算出可能な予備演算部１１ａを有する。予備演算部１１ａは、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されたときには、該中央ＥＣＵ２０からの通知を受けて、ＥＰＳ装置Ｄ１１の目標操舵角及び電動ブレーキ装置Ｄ１２の目標制動力を算出する。予備演算部１１ａは、第１サブＥＣＵ１１に入力されるセンサの情報に基づいて、ＥＰＳ装置Ｄ１１の目標操舵角及び電動ブレーキ装置Ｄ１２の目標制動力を算出する。その後、第１サブＥＣＵ１１は、算出した目標操舵角を実現するためのＥＰＳ装置Ｄ１１の制御量や算出した目標制動力を実現するための電動ブレーキ装置Ｄ１２の制御量を算出して、算出した制御量に基づく信号をＥＰＳ装置Ｄ１１及び電動ブレーキ装置Ｄ１２に送信する。

予備演算部１１ａは、中央ＥＣＵ２０のように車外環境に合わせた制御を行わず、車両１の乗員の操作に基づくＥＰＳ装置Ｄ１１及び電動ブレーキ装置Ｄ１２の制御のみを行う。

また、第１サブＥＣＵ１１は、中央ＥＣＵ２０から伝達された窓の開閉情報に基づいて、パワーウィンドウ装置Ｄ２２を作動させる。予備演算部１１ａは、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されたときには、該中央ＥＣＵ２０からの通知を受けて、車両１のシーンに応じてパワーウィンドウ装置Ｄ２２のオン／オフを判定する。第１サブＥＣＵ１１は、判定結果に基づく制御信号をパワーウィンドウ装置Ｄ２２に送信する。予備演算部１１ａは、例えば、車両１が停車中に中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されるときには、窓を閉じるようにパワーウィンドウ装置Ｄ２２に制御信号を出力する。

図２に示すように、第２サブＥＣＵ１２は、ブレーキランプＤ２１と通信接続されている。第２サブＥＣＵ１２は、中央ＥＣＵ２０から送られたブレーキランプＤ２１の情報を、そのままブレーキランプＤ２１に伝達する。つまり、ブレーキランプＤ２１は、基本的には、中央ＥＣＵ２０から送られかつ第２サブＥＣＵ１２を中継した制御信号に基づいて作動する。第２サブＥＣＵ１２は、複数のセンサ１００のうちの一部から情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、第２サブＥＣＵ１２は、少なくともブレーキペダルセンサからの出力を取得可能に構成されている。

第２サブＥＣＵ１２は、ブレーキランプＤ２１を作動させるか否かを判定可能な予備判定部１２ａを有する。予備判定部１２ａは、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されたときには、該中央ＥＣＵ２０からの通知を受けて、ブレーキランプＤ２１を作動させるか否かを判定する。予備判定部１２ａは、第２サブＥＣＵ１２に入力されるセンサの情報に基づいて、ブレーキランプＤ２１を作動させるか否かを判定する。予備判定部１２ａは、ブレーキランプＤ２１を制御するための制御信号を該ブレーキランプＤ２１に送信する。

図２に示すように、第３サブＥＣＵ１３は、例えば、右側の前照灯Ｄ３１やオーディオＤ３２と通信接続されている。本実施形態では、第３サブＥＣＵ１３は、センサからの出力が入力されないようになっている。尚、他のデバイスについては図示を省略しているが、第３サブＥＣＵ１３は、基本デバイス及び選択型デバイスとは接続されず、固定型デバイスとのみ接続されている。

第３サブＥＣＵ１３は、中央ＥＣＵ２０から送られた前照灯Ｄ３１の情報やオーディオＤ３２の情報を、そのまま前照灯Ｄ３１やオーディオＤ３２に伝達する。つまり、前照灯Ｄ３１やオーディオＤ３２は、基本的には、中央ＥＣＵ２０から送られかつ第３サブＥＣＵ１３を中継した制御信号に基づいて作動する。

第３サブＥＣＵ１３は、前照灯Ｄ３１を点灯状態に維持するためのオン信号を出力可能な固定信号出力部１３ａを有する。固定信号出力部１３ａは、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されたときには、該中央ＥＣＵ２０からの通知を受けて、前照灯Ｄ３１にオン信号を出力する。これにより、中央ＥＣＵ２０に通電異常があるときには、前照灯Ｄ３１は点灯した状態が維持されるようになる。

また、固定信号出力部１３ａは、オーディオ装置Ｄ３２をオフ状態に維持するためのオフ信号を出力可能に構成されている。固定信号出力部１３ａは、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断されたときには、該中央ＥＣＵ２０からの通知を受けて、オーディオＤ３２にオフ信号を出力する。これにより、中央ＥＣＵ２０に通電異常があるときには、オーディオ装置Ｄ３２はオフ状態が維持されるようになる。

第４～第６サブＥＣＵ１４～１６についても、第１～第３サブＥＣＵ１１～１３と同等の設計方法で構成されている。すなわち、第４サブＥＣＵ１４のように基本デバイス（例えば、ブレーキ装置Ｄ１２）が接続されているサブＥＣＵは、第１サブＥＣＵ１１のように、予備演算部１１ａを有している。第５サブＥＣＵ１５のように、選択型アクチュエータ（例えば、ブレーキランプＤ２１）と接続されているサブＥＣＵは、第２サブＥＣＵ１２のように、予備判定部１２ａを有している。第６サブＥＣＵ１６のように、固定型デバイス（ここでは、前照灯Ｄ３１）と接続されているサブＥＣＵは、第３サブＥＣＵ１３のように、固定信号出力部１３ａを有している。

ヒューズボックス３０は、図２及び図３に示すように、バッテリ２から第１～第３サブＥＣＵ１１～１３への電力供給のオン／オフをそれぞれ制御する複数のスイッチシステムを有する。バッテリ２と第１～第３サブＥＣＵ１１～１３との間のスイッチシステムは、ヒューズでそれぞれ構成されている。バッテリ２と第１サブＥＣＵ１１との間には第１ヒューズ３１が設けられ、バッテリ２と第２サブＥＣＵ１２との間には第２ヒューズ３２が設けられ、バッテリ２と第３サブＥＣＵ１３との間には第３ヒューズ３３が設けられている。また、ヒューズボックス３０は、バッテリ２から中央ＥＣＵ２０への電力供給のオン／オフを制御する中央半導体ヒューズ３４を有する。尚、図示は省略しているが、ヒューズボックス３０には、バッテリ２と第４～第６サブＥＣＵ１４～１６との間のスイッチシステムである第４～第６ヒューズも設けられている。尚、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に対するスイッチシステムは、それぞれ半導体ヒューズで構成されていてもよい。ヒューズボックス３０は、中継装置の一例である。

中央半導体ヒューズ３４は、ＭＣＵ２１と通信可能に構成されている。ＭＣＵ２１と中央半導体ヒューズ３４との間の通信方式は、ＣＡＮ、ＣＡＮ－ＦＤ、イーサネット（登録商標）等を用いることができる。中央半導体ヒューズ３４は、ＭＣＵ２１によってオン／オフ状態が制御される。例えば、ＭＣＵ２１により、中央半導体ヒューズ３４がオン状態とされたときには、バッテリ２から中央ＥＣＵ２０に電力が供給される一方で、ＭＣＵ２１により、中央半導体ヒューズ３４がオフ状態とされたときには、バッテリ２から中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断される。

ここで、従来のヒューズボックスでは、中央ＥＣＵ２０は、電線に過電流が流れたときにヒューズが断線ことで保護されていた。しかし、中央ＥＣＵ２０の内部にショートなどの通電異常が発生した場合には、従来のヒューズによる保護ができない。このため、通電異常状態の中央ＥＣＵ２０に電力が供給され続けて、通電状態が更に悪化して、故障してしまうおそれがある。また、通電異常状態の中央ＥＣＵ２０に電力を供給し続けると、必要以上に電流が消費されるようになり、車両１の電費が悪化することになる。中央ＥＣＵ２０は、各デバイスの目標制御量を算出するため、特に消費電力が大きく、また特に故障を抑制する重要性が高い。そこで、本実施形態１では、中央ＥＣＵ２０（特にＭＣＵ２１）は、中央ＥＣＵ２０に流れる電流が過剰に大きくなっていることを検知するなどして、通電異常を検知したときには、バッテリ２から中央ＥＣＵ２０への電力供給をオフ状態にするように中央半導体ヒューズ３４に制御信号を出力する自己遮断機能を有する構成とした。

このように、中央ＥＣＵ２０自身で電力供給を遮断するようにすることで、中央ＥＣＵ２０に通電異常が発生したときには、かなり迅速に自身への電力供給を遮断することができる。これにより、車両１の電費を向上させるとともに、通電異常による中央ＥＣＵ２０の故障を効果的に抑制することができる。

次に、図３を参照しながら、中央ＥＣＵ２０の通電を遮断するまでのプロセスについて説明する。まず、中央ＥＣＵ２０の内部でショートが発生したとする。中央ＥＣＵ２０のＭＣＵ２１は、通信部２２介して、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６（図３では第１～第３サブＥＣＵ１１～１３）に中央ＥＣＵ２０への電力供給を遮断することを通知する。通知の後、ＭＣＵ２１は、前記自己遮断機能を実行して、中央半導体ヒューズ３４に制御信号を送信することで、中央半導体ヒューズ３４をオフ状態にする。以上により、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断される。

一方で、中央ＥＣＵ２０からの通知を受けた第１～第６サブＥＣＵ１１～１６は、中央ＥＣＵ２０を用いることなく、車両１のシーン（状況）及び通信接続されたデバイスのタイプに応じて各デバイスを制御する。すなわち、第１サブＥＣＵ１１は、センサ１００からの信号に基づいて、目標操舵角を算出してＥＰＳ装置Ｄ１１を制御しかつ目標制動力を算出して電動ブレーキ装置Ｄ１２を制御し、第２サブＥＣＵ１２は、車両１の状態に応じてブレーキランプＤ２１にオン／オフ信号を出力し、第３サブＥＣＵ１３は、車両１のシーンとは無関係に前照灯Ｄ３１にオン信号を出力しかつオーディオＤ３２にオフ信号を出力する。

このように、中央ＥＣＵ２０は、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に通知をしてから、自身への電力供給を遮断する。これにより、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６により各デバイスの制御を継続できるため、車両１が走行中であったとしても走行を継続できるとともに、車両１が停車中であるときには車両１の盗難防止を図ることができる。

したがって、本実施形態では、バッテリ２と、車両１が有するデバイスに制御可能な中央ＥＣＵ２０及び第１～第６サブＥＣＵ１１～１６と、バッテリ２、中央ＥＣＵ２０及び第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に接続され、バッテリ２と中央ＥＣＵ２０及び第１～第６サブＥＣＵ１１～１６との間の電源経路を中継するヒューズボックス３０と、を備え、ヒューズボックス３０は、バッテリ２から中央ＥＣＵ２０への電力供給のオン／オフをそれぞれ制御する中央半導体ヒューズ３４を有し、中央ＥＣＵ２０は、中央半導体ヒューズ３４と通信可能であるとともに、自身の通電異常を検知したときには、バッテリ２から自身への電力供給をオフ状態にするように中央半導体ヒューズ３４に制御信号を出力する自己遮断機能を有する。これにより、中央ＥＣＵ２０は自身の通電異常を検知したときに、自ら電力供給をオフ状態にすることができるため、中央ＥＣＵ２０に通電異常が生じたときに、かなり迅速に電力供給を遮断することができる。これにより、車両１の電費を向上させることができる。また、通電異常が継続することによる中央ＥＣＵ２０の故障を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、中央ＥＣＵ２０は、前記自己遮断機能を実行するときには、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６は、中央ＥＣＵ２０から前記通知を受信したときには、車両１のシーン及び自身が制御するデバイスのタイプに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する。これにより、車両１の各デバイスの制御を適切に継続することができる。

（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態３では、車両２０１の電力供給系統は、相対的に電圧が低い電力を供給するための低圧バッテリ２０２と、相対的に電圧が高い電力を供給するための高圧バッテリ２０３とを有する。低圧バッテリ２０２は、例えば１２Ｖバッテリであって、鉛蓄電池等で構成されている。高圧バッテリ２０３は、例えば４８Ｖバッテリであって、リチウムイオン電池等で構成されている。

図５及び図６に示すように、高圧バッテリ２０３には、ＩＳＧ５０（Integrated Starter Generator）が接続されている。ＩＳＧ５０には、高圧バッテリ２０３からの電力が降圧されることなく供給される。

車両２０１の電力供給系統は、ヒューズボックス２３０とＤＣＤＣコンバータ２４０（以下、単にコンバータ２４０という）とを有する。低圧バッテリ２０２は、電線を介してヒューズボックス２３０に接続されるとともに、別の電線を介してコンバータ２４０と接続されている。高圧バッテリ２０３は、電線を介してコンバータ２４０と接続されている。

ヒューズボックス２３０は、低圧バッテリ２０２から第１～第６サブＥＣＵ１１～１６への電力供給のオン／オフをそれぞれ制御する複数のスイッチシステムを有する。図示は省略するが、各スイッチシステムは、ヒューズでそれぞれ構成されている。

コンバータ２４０は、高圧バッテリ２０３から供給される電力の電圧を、低圧バッテリ２０２と同じ電圧（例えば、１２Ｖ）に降圧する。コンバータ２４０は、降圧後の電力を中央ＥＣＵ２０に供給する。ＤＣＤＣコンバータ２４０は、中継装置の一例である。

図５に示すように、コンバータ２４０は、２つのコンバータ回路２４１，２４２と、各コンバータ回路２４１，２４２を制御する２つのコントローラ２４３，２４４と、各コントローラ２４３，２４４に制御信号を出力するＣＰＵ２４５とを有する。各コンバータ回路２４１，２４２は、ＣＰＵ２４５からの制御信号に基づいて、各コントローラ２４３，２４４により制御される。各コンバータ回路２４１，２４２は、高圧バッテリ２０３の電圧（例えば４８Ｖ）を低圧バッテリ２０２と同程度の電圧（例えば１２Ｖ）に低下させる。

コンバータ２４０は、中央ＥＣＵ２０と通信するための通信ＩＣ２４６を有する。通信ＩＣ２４６は、中央ＥＣＵ２０の通信ＩＣ２２から送られてくる信号を受信して、ＣＰＵ２４５に送信する。コンバータ２４０の通信ＩＣ２４６と中央ＥＣＵ２０の通信ＩＣ２２との間の通信方式は、例えば、ＣＡＮやＣＡＮ－ＦＤを採用することができる。

図６に示すように、コンバータ２４０は、高圧バッテリ２０３から中央ＥＣＵ２０への電力供給のオン／オフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有する。スイッチシステムは、半導体ヒューズ（以下、中央半導体ヒューズ２４７という）で構成されている。

中央半導体ヒューズ２４７は、ＣＰＵ２４５によってオン／オフ状態が制御される。ＣＰＵ２４５は、通信ＩＣ２４６を介して中央ＥＣＵ２０から中央半導体ヒューズ２４７のオン／オフに関する制御信号を受信したときに、中央半導体ヒューズ２４７のオン／オフ状態を切り換える。結果的に、高圧バッテリ２０３と中央ＥＣＵ２０との間の通電状態は、中央ＥＣＵ２０自身により制御されている。

コンバータ２４０は、図６に示すように、第１～第３サブＥＣＵ１１～１３と通信可能に構成されている。詳しくは後述するが、コンバータ２４０は、中央ＥＣＵ２０が自ら電力供給を遮断するとき（自己遮断機能を実行するとき）に、第１～第３サブＥＣＵ１１～１３に中央ＥＣＵ２０が前記自己遮断機能を実行することを通知する。尚、図示は省略しているが、コンバータ２４０は、第４～第６サブＥＣＵ１４～１６とも通信可能に構成されており、中央ＥＣＵ２０が前記自己遮断機能を実行するときには、第４～第６サブＥＣＵ１４～１６にも中央ＥＣＵ２０が前記自己遮断機能を実行することを通知する。

本実施形態２でも、中央ＥＣＵ２０は、自身にショートなどの通電異常が発生したことを検知したときには、低圧及び高圧バッテリ２０２，２０３から中央ＥＣＵ２０への電力供給をオフ状態にするようにコンバータ２４０（厳密にはコンバータ２４０の半導体ヒューズ）に制御信号を出力する自己遮断機能を実行する。これについて、図６を参照しながら説明する。

まず、中央ＥＣＵ２０の内部でショートが発生したとする。中央ＥＣＵ２０のＭＣＵ２１は、コンバータ２４０のＣＰＵ２４５に前記自己遮断機能を実行することを通知する。中央ＥＣＵ２０からの通知と受けたＣＰＵ２４５は、通信ＩＣ２４６を介して、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６（図６では第１～第３サブＥＣＵ１１～１３）に、中央ＥＣＵ２０が前記自己遮断機能を実行することを通知する。ＣＰＵ２４５は、各サブＥＣＵ１１～１６に通知をした後、中央半導体ヒューズ２４７をオフ状態にする。以上により、中央ＥＣＵ２０への電力供給が遮断される。

一方で、ＣＰＵ２４５からの通知を受けた第１～第６サブＥＣＵ１１～１６は、中央ＥＣＵ２０を用いることなく、車両１のシーン（状況）及び通信接続されたデバイスのタイプに応じて各デバイスを制御する。すなわち、第１サブＥＣＵ１１は、センサ１００からの信号に基づいて、目標操舵角を算出してＥＰＳ装置Ｄ１１を制御しかつ目標制動力を算出して電動ブレーキ装置Ｄ１２を制御し、第２サブＥＣＵ１２は、車両１の状態に応じてブレーキランプＤ２１にオン／オフ信号を出力し、第３サブＥＣＵ１３は、車両１のシーンとは無関係に前照灯Ｄ３１にオン信号を出力しかつオーディオＤ３２にオフ信号を出力する。

このように、本実施形態２では、コンバータ２４０が第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に通知をしてから、自身への電力供給を遮断する。このため、本実施形態２でも、中央ＥＣＵ２０の電力供給が遮断されたとしても、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６により各デバイスの制御を継続できるため、車両１が走行中には走行を継続させることができる。

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、実施形態１及び２では、中央ＥＣＵ２０の電力供給を遮断するときには、各サブＥＣＵ１１～１６が各々に接続されているデバイスの制御を行っていた。これに限らず、中央ＥＣＵ２０は、該中央ＥＣＵ２０自身の通電異常を検知したときには、第１～第６サブＥＣＵ１１～１６に車両１のシーン及び各サブＥＣＵ１１～１６が制御するデバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信してもよい。すなわち、中央ＥＣＵ２０は、自己遮断機能を実行する前に、例えば、第１サブＥＣＵ１１には、車両１を路肩に移動させるようにＥＰＳ装置Ｄ１１を動作させる目標操舵角を送信しかつ車両１を路肩に停止させるように電動ブレーキ装置Ｄ１２を動作させる目標制動力を送信し、第２サブＥＣＵ１２にはブレーキランプＤ２１をオン状態にする制御信号を送信し、第３サブＥＣＵ１３には前照灯Ｄ３１をオン状態にする制御信号を送信する。このように、中央ＥＣＵ２０は、自己遮断機能を実行する前に、運転者等の安全を得るための最低限の制御信号を各サブＥＣＵ１１～１６に送信する。これにより、車両１の安全性を効果的に向上させつつ、差や量の電費の向上を図ることができる。

また、中央ＥＣＵ２０の電力供給を遮断するときには、例えば、各サブＥＣＵ１１～１６が、通信ＩＣ２２を介してＭＣＵ２１と通信することで、ＭＣＵ２１を用いて各デバイスに対する制御を生成してもよい。

また、前述の実施形態２では、コンバータ２４０のＣＰＵ２４５は、中央ＥＣＵ２０が自己遮断機能を実行するときには、各サブＥＣＵ１１～１６に通知するのみであった。これに限らず、中央ＥＣＵ２０が自己遮断機能を実行するときには、中央ＥＣＵ２０に代わって、コンバータ２４０のＣＰＵ２４５が各サブＥＣＵ１１～１６に制御信号を出力するようにしてもよい。

また、前述の実施形態１及び２では、移動体として自動車の車両を対象としていたが、これに限らず、重機の車両等を対象としてもよい。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、移動体の電源システムにおいて、移動体における電費を向上させるために有用である。

１車両（移動体）
２バッテリ
１１～１６第１～第６サブＥＣＵ（演算装置、サブ演算装置）
２０中央ＥＣＵ（演算装置、中央演算装置）
３０ヒューズボックス（中継装置）
２０１車両（移動体）
２０２低圧バッテリ
２０３高圧バッテリ
２４０ＤＣＤＣコンバータ（中継装置）
２４７中央半導体ヒューズ（スイッチシステム）

Claims

移動体の電源システムであって、
バッテリと、
前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、
前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも１つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも１つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、
前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも１つの演算装置への電力供給のオン及びオフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、
前記複数の演算装置は、
前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、
前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、
を含み、
前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有し、
前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、
前記複数のサブ演算装置は、前記中央演算装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力することを特徴とする移動体の電源システム。
移動体の電源システムであって、
バッテリと、
前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、
前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも１つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも１つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、
前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも１つの演算装置への電力供給のオン及びオフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、
前記複数の演算装置は、
前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、
前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、
を含み、
前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有し、
前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に、前記移動体のシーン及び前記各サブ演算装置が制御する前記デバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信するとともに、該制御信号を送信した後に前記自己遮断機能を実行するように構成されていることを特徴とする移動体の電源システム。
移動体の電源システムであって、
バッテリと、
前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、
前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも１つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも１つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、
前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも１つの演算装置への電力供給のオン及びオフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、
前記複数の演算装置は、
前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、
前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、
を含み、
前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有し、
前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信して、前記スイッチシステムをオフ状態にするように構成され、
さらに前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にする前に、前記複数のサブ演算装置に、前記中央演算装置が前記自己遮断機能を実行することを通知するように構成されており、
前記複数のサブ演算装置は、前記中継装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力することを特徴とする移動体の電源システム。