JP7447350B2 - 車両制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、互いに異なる駆動系を有するハイブリッド車両の車両制御システムに関する。
従来、自動運転機能が具備されていない車両の走行中に、車載バッテリの異常に起因する電源機能失陥が発生した場合、車両駆動トルクが無くなって惰性走行に切り替わるが、車両の運転者がハンドル操作を行うことで車両を安全に停止させていた。しかし、ハンドル操作が不要となる高度な自動運転機能が具備されている車両において、車両の走行中に電源機能失陥が発生した場合、高度な自動運転を継続することができない。そのため、車両が制御不能になることなく路肩や駐車場まで自動運転を継続して、安全に車両を停止させるという、いわゆるフェールオペレーションが必要になる。一方で、排出ガス規制や環境を保護するための環境規制を背景に車両の電動化が進められ、車両の駆動モータに向けて高電圧の電力を供給するＨＶバッテリを搭載した車両が増加している。このＨＶバッテリの異常に起因する電源機能失陥が発生した場合でも、フェールオペレーションを実行する車両制御システムが求められる。
この種の車両制御システムとして、複数の電源および電源配線の接続状態を変更可能なリレー装置を含む電源回路と、リレー装置の故障状態を検出する故障検出装置と、電源制御装置と、自動運転制御部とを備え、故障検出装置が特定の故障パターンに該当する故障がリレー装置に生じていることを検出すると、自動運転制御部は自動運転の一部の制御機能を制限してフェールオペレーションを行うものが開示されている（特許文献１）。
しかしながら、特許文献１に記載のものは、ＨＶバッテリや車載バッテリの異常に起因する電源機能失陥が発生した場合に、リレー装置がＯＦＦになるおそれがあり、フェールオペレーションが実行されない可能性があるという問題がある。
バッテリの電源機能失陥が発生した場合でも、車両の走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションが実現可能な車両制御システムを提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の車両制御システムは、
互いに異なる２つの駆動系を有するハイブリッド車両の車両制御システムであって、
第１バッテリと、
第２バッテリと、
前記第１バッテリの上流側と下流側にそれぞれ配置されたリレー回路と、
該リレー回路に接続される第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路に前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列に接続される第２ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路を制御する第１リレー制御ユニットと、
前記リレー回路を制御する第２リレー制御ユニットと、
第１の駆動系を制御する第１駆動制御ユニットと、
第２の駆動系を制御する第２駆動制御ユニットと、を有し、
前記第１ＤＣＤＣコンバータの下流側に、前記第１リレー制御ユニットと、前記第１駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第２ＤＣＤＣコンバータの下流側に、前記第２リレー制御ユニットと、前記第２バッテリと、前記第２駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第１リレー制御ユニットおよび前記第２リレー制御ユニットは、前記第１バッテリの異常が検知されたことを条件として、前記リレー回路を遮断し、
前記第２駆動制御ユニットは、前記リレー回路の遮断により、前記第２バッテリの電力を動力源として前記第２の駆動系を駆動させる制御を行うことを特徴とする。
互いに異なる２つの駆動系を有するハイブリッド車両の車両制御システムであって、
第１バッテリと、
第２バッテリと、
前記第１バッテリの上流側と下流側にそれぞれ配置されたリレー回路と、
該リレー回路に接続される第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路に前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列に接続される第２ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路を制御する第１リレー制御ユニットと、
前記リレー回路を制御する第２リレー制御ユニットと、
第１の駆動系を制御する第１駆動制御ユニットと、
第２の駆動系を制御する第２駆動制御ユニットと、を有し、
前記第１ＤＣＤＣコンバータの下流側に、前記第１リレー制御ユニットと、前記第１駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第２ＤＣＤＣコンバータの下流側に、前記第２リレー制御ユニットと、前記第２バッテリと、前記第２駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第１リレー制御ユニットおよび前記第２リレー制御ユニットは、前記第１バッテリの異常が検知されたことを条件として、前記リレー回路を遮断し、
前記第２駆動制御ユニットは、前記リレー回路の遮断により、前記第２バッテリの電力を動力源として前記第２の駆動系を駆動させる制御を行うことを特徴とする。
本発明に係る車両制御システムによれば、第１バッテリに異常が検知された場合に、第２バッテリにより車両が制御される。
本発明によれば、バッテリの電源機能失陥が発生した場合でも、車両の走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションが実現可能な車両制御システムを提供することができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明に係る車両制御システムが適用された第１実施形態および第２実施形態に係る車両制御システム３０、３０Ａと、第２実施形態の変形例１および変形例２に係る車両制御システム３０Ｂ、３０Ｃについて図面を参照して説明する。なお、本発明に係るリレー回路は、車両制御システム３０、３０Ａの説明に含めて説明する。
（第１実施形態）
車両制御システム３０は、自動運転を行う車両に搭載されている。車両制御システム３０は、図１に示すように、ＨＶバッテリ１と、第１強電ＳＷ２と、第２強電ＳＷ３と、モータ４と、第１ＤＣＤＣコンバータ５と、第２ＤＣＤＣコンバータ６と、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８と、車載バッテリ９と、インバータ制御ユニット１０と、駆動制御ユニット１１とを備えており、図示しない車載ＥＣＵによって、車両の走行制御を行う。車両は、互いに異なる２つの駆動系を有するハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）である。本実施形態では、２つの駆動系として、図示
しないエンジン（内燃機関）などの駆動装置と、走行用のモータ４とを動力源として備えたハイブリッド車両の場合を例に説明している。
車両制御システム３０は、自動運転を行う車両に搭載されている。車両制御システム３０は、図１に示すように、ＨＶバッテリ１と、第１強電ＳＷ２と、第２強電ＳＷ３と、モータ４と、第１ＤＣＤＣコンバータ５と、第２ＤＣＤＣコンバータ６と、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８と、車載バッテリ９と、インバータ制御ユニット１０と、駆動制御ユニット１１とを備えており、図示しない車載ＥＣＵによって、車両の走行制御を行う。車両は、互いに異なる２つの駆動系を有するハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）である。本実施形態では、２つの駆動系として、図示
しないエンジン（内燃機関）などの駆動装置と、走行用のモータ４とを動力源として備えたハイブリッド車両の場合を例に説明している。
車両制御システム３０は、ＨＶバッテリ１および車載バッテリ９の何れかにヒューズ溶断、過充電異常、ショート故障などの電源機能失陥が発生した場合に、車両の走行制御におけるフェールオペレーションを実行する。なお、第１実施形態のＨＶバッテリ１は、本発明に係る車両制御システムの第１バッテリに対応し、第１強電ＳＷ２および第２強電ＳＷ３は、リレー回路に対応し、第１強電ＳＷ制御ユニット７は、第１リレー制御ユニットに対応し、第２強電ＳＷ制御ユニット８は、第２リレー制御ユニットに対応し、車載バッテリ９は、第２バッテリに対応し、インバータ制御ユニット１０は、第１駆動制御ユニットに対応し、駆動制御ユニット１１は、第２駆動制御ユニットに対応する。
ＨＶバッテリ１は、ハイブリッド車両のモータ４を駆動可能な高電圧の電力を出力する電源からなり、上流側には電源ラインをＯＮまたはＯＦＦにする第１強電ＳＷ２が配置され、下流側には電源ラインをＯＮまたはＯＦＦにする第２強電ＳＷ３が冗長して配置されている。第１強電ＳＷ２および第２強電ＳＷ３の動作は、第１強電ＳＷ制御ユニット７と第２強電ＳＷ制御ユニット８の少なくとも一方によって制御される。
第１ＤＣＤＣコンバータ５は、ＨＶバッテリ１から出力される高電圧を降圧するように構成されており、リレー回路である第１強電ＳＷ２に接続されている。第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側には、モータ４の動作を制御するインバータ制御ユニット１０が接続され、インバータ制御ユニット１０の下流側には、第１強電ＳＷ制御ユニット７が接続されている。
第２ＤＣＤＣコンバータ６は、第１ＤＣＤＣコンバータ５に並列に接続され、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側には、車載バッテリ９と、駆動制御ユニット１１と、第２強電ＳＷ制御ユニット８とが接続されている。車載バッテリ９は、従来の車両に搭載されて１２Ｖ制御ユニットに接続される補機バッテリなどの電源と同様に構成されており、ＨＶバッテリ１と比べて比較的に低電圧、例えば１２Ｖなどの電力を駆動制御ユニット１１に供給するように構成されている。駆動制御ユニット１１は、モータ４とは異なる駆動装置、例えば、エンジンなどの駆動装置を制御するように構成されている。
車両制御システム３０は、例えば、ＨＶバッテリ１のヒューズ溶断または過充電など、ＨＶバッテリ１の異常を、ＨＶバッテリ１の電圧監視を行う図示しない制御ユニット（異常検知ユニット）により検知し、異常通知の制御信号を第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８が受信した場合に、第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８が第１強電ＳＷ２および第２強電ＳＷ３をＯＦＦにする。
これにより、第１ＤＣＤＣコンバータ５および第２ＤＣＤＣコンバータ６に対してＨＶバッテリ１からの電力が供給されなくなり、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側に接続されるインバータ制御ユニット１０および第１強電ＳＷ制御ユニット７は動作継続がされなくなる。
しかしながら、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側には、車載バッテリ９が配置されており、駆動制御ユニット１１および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、車載バッテリ９から電力の供給を受けることができる。したがって、駆動制御ユニット１１の制御により、エンジンなどの駆動装置を動作させることができ、フェールオペレーションを実行することができる。
また、車両制御システム３０は、例えば、車載バッテリ９のショート故障が発生するなど、車載バッテリ９に異常が発生した場合に、駆動制御ユニット１１に車載バッテリ９から電力が供給されなくなり、エンジンなどの駆動装置の駆動が不可能となる。また、第２強電ＳＷ制御ユニット８にもまた電力が供給されなくなり、第２強電ＳＷ制御ユニット８によるリレー回路の制御は不可能となる。
しかしながら、車載バッテリ９に異常が発生した場合でも、ＨＶバッテリ１から第１ＤＣＤＣコンバータ５および第２ＤＣＤＣコンバータ６に接続される電源ラインは導通可能となっている。したがって、第１強電ＳＷ制御ユニット７によるリレー回路の制御は、支障なく実行され、第１強電ＳＷ２および第２強電ＳＷ３はＯＮの状態が維持される。したがって、ＨＶバッテリ１から供給される電力により、インバータ制御ユニット１０でモータ４の駆動制御を行い、システムの機能や性能を部分的に停止させた状態で稼動を維持する縮退運転を行うことでフェールオペレーションを実行することができる。なお、フェールオペレーションを実行することができれば、縮退運転の具体的な運転制御内容は、特に制限はない。
車載バッテリ９に異常が発生した場合について説明したが、第２ＤＣＤＣコンバータ６の出力のショート故障、車載バッテリ９の電源ラインの断線など、第２ＤＣＤＣコンバータ６と車載バッテリ９で構成される電源ラインに異常が発生した場合も、車載バッテリ９に異常が発生した場合と同様に縮退運転によるフェールオペレーションを実行することができる。
車両制御システム３０は、ハイブリッド車両の起動信号が受信されたことを条件として、第２リレー制御ユニットによる第１強電ＳＷ２および第２強電ＳＷ３の遮断を中止し、再び接続させる制御を行うこともできる。
第１実施形態の車両制御システム３０の効果について説明する。
第１実施形態の車両制御システム３０は、図１に示すように、ＨＶバッテリ１、第１強電ＳＷ２、第２強電ＳＷ３、モータ４、第１ＤＣＤＣコンバータ５、第２ＤＣＤＣコンバータ６、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８、車載バッテリ９、インバータ制御ユニット１０および駆動制御ユニット１１を備えている。
第１実施形態の車両制御システム３０は、図１に示すように、ＨＶバッテリ１、第１強電ＳＷ２、第２強電ＳＷ３、モータ４、第１ＤＣＤＣコンバータ５、第２ＤＣＤＣコンバータ６、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８、車載バッテリ９、インバータ制御ユニット１０および駆動制御ユニット１１を備えている。
即ち、車両制御システム３０は、ＨＶバッテリ１の上流側の第１強電ＳＷ２、下流側の第２強電ＳＷ３をそれぞれ制御する第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８を第１ＤＣＤＣコンバータ５に加えて第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流にそれぞれ冗長配置しており、２系統の電源ラインで構成されている。更に、車載バッテリ９と駆動制御ユニット１１を同一電源ラインに配置している。
この構成により、ＨＶバッテリ１に異常が発生した場合、駆動制御ユニット１１および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、車載バッテリ９から電力の供給を受けることができる。その結果、駆動制御ユニット１１の制御により、エンジンなどの駆動装置を動作させることができ、走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションを実行することができるという効果が得られる。
また、車載バッテリ９に異常が発生した場合でも、ＨＶバッテリ１から第１ＤＣＤＣコンバータ５に接続される電源ラインは導通可能となっているので、ＨＶバッテリ１から供給される電力により、インバータ制御ユニット１０でモータ４の駆動制御を行い、走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションを実行することができるという効果が得られる。
第１実施形態に係る車両制御システム３０は、前述したように、図１に示す各構成要素で構成した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る車両制御システムは、図１に示す各構成要素以外の他の構成要素で構成してもよい。以下、他の構成要素で構成した第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａについて図面を参照して説明する。なお、第１実施形態に係る車両制御システム３０と同様の構成については、同一の符号を用い、詳細な説明を省略する。
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る車両制御システムの概略構成図である。
第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａは、自動運転を行う車両に搭載されており、図２に示すように、ＨＶバッテリ１の上流側に互いに並列に接続される第１強電リレー１２と第３強電リレー１４が接続され、ＨＶバッテリ１の下流側に互いに並列に接続される第２強電リレー１３と第４強電リレー１５が接続されている。
図２は、第２実施形態に係る車両制御システムの概略構成図である。
第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａは、自動運転を行う車両に搭載されており、図２に示すように、ＨＶバッテリ１の上流側に互いに並列に接続される第１強電リレー１２と第３強電リレー１４が接続され、ＨＶバッテリ１の下流側に互いに並列に接続される第２強電リレー１３と第４強電リレー１５が接続されている。
そして、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流には、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７と、その他の負荷Ｒｘ１８と、インバータ制御ユニット１０と、第１強電ＳＷ制御ユニット７が接続されている。第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流には、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７と、その他の負荷Ｒｘ１８と、セルモータ１９と、エンジン制御ユニット２０と、第２強電ＳＷ制御ユニット８が接続されている。
車両は、第１実施形態に係る車両制御システム３０と同様、図示しないエンジンなどの駆動装置とモータ４を動力源として備えたハイブリッド車両である。第２実施形態の第１強電リレー１２は、本発明に係る車両制御システムの第１リレーに対応し、第２強電リレー１３は第３リレーに対応し、第３強電リレー１４は第２リレーに対応し、第４強電リレー１５は、第４リレーにそれぞれ対応する。
ＨＶバッテリ１の上流側には、電源ラインをＯＮまたはＯＦＦにする第１強電リレー１２および第３強電リレー１４が配置され、ＨＶバッテリ１の下流側には、電源ラインをＯＮまたはＯＦＦにする第２強電リレー１３および第４強電リレー１５が配置されている。
第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）の動作は、第２強電ＳＷ制御ユニット８によって制御され、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）の動作は、第１強電ＳＷ制御ユニット７によって制御される。
第１ＤＣＤＣコンバータ５は、ＨＶバッテリ１から出力される高電圧を降圧するように構成されており、第１強電リレー１２および第３強電リレー１４に接続されている。第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側には、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７と、配置が任意のその他の負荷Ｒｘ１８と、インバータ制御ユニット１０とが接続され、インバータ制御ユニット１０の下流側には、第１強電ＳＷ制御ユニット７が接続されている。
第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側には、車載バッテリ９が配置されておらず、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７の過渡的な負荷増加に対して、電圧低下などの懸念が発生する。そのため、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側の負荷に関しては、フェールオペレーション時の縮退運転を実施することが好ましい。フェールオペレーション時の縮退運転として、例えば、パワーステアリング制御の際、モータトルク（Ｎ・ｍ）を抑えることなどが挙げられる。
第２ＤＣＤＣコンバータ６は、第１ＤＣＤＣコンバータ５に並列に接続され、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側には、車載バッテリ９と、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７と、配置が任意のその他の負荷Ｒｘ１８と、セルモータ１９と、エンジン制御ユニット２０と、スタンバイが必要な負荷Ｒｓ１６と、第２強電ＳＷ制御ユニット８とが接続されている。
スタンバイが必要な負荷Ｒｓ１６は、イグニッションキー信号を受けて、車載機器に車載バッテリ９および第２ＤＣＤＣコンバータ６からの電力供給を許可する負荷であり、具体的にはスマートキー制御Ａｓｓｙや、車両のボディや、セキュリティなどの機能をモニタするボディ制御ユニット（ＢＣＭ：Body Control Modules）などの負荷が挙げられる。フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７は、具体的にはパワーステアリング制御や自動運転制御などが挙げられる。
セルモータ１９は、車両を始動するためのモータであり、ハイブリッド車両では、ＨＶバッテリ１の故障時に使用されることがある。例えば、セルモータ１９により車両の駆動系を駆動して車両を走行車線から路肩まで移動させるのに使用される。エンジン制御ユニット２０は、図示しないエンジンの動作を制御するように構成されている。
第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、マイクロコンピュータを実装しており、第１強電リレー１２、第２強電リレー１３、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５の固着や断線などの故障を検出する機能を具備している。各リレーの接点を遮断状態から導通状態にしたときにコンデンサへの大きな突入電流によって各リレーの接点に溶着や、固着や、各リレー断線が発生することがある。第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、これらの故障を検出することができる。
第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、車両の始動前にこれらの故障の診断を行い、異常時に適切な処置が行われる。第１強電リレー１２および第３強電リレー１４と第２強電リレー１３および第４強電リレー１５はＨＶバッテリ１の上流側および下流側に冗長して配置されており、何れか１つの強電リレーが固着故障した場合でも、確実にＨＶバッテリ１を電源ラインから切り離せるように構成されている。
また、第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８内に実装されたマイクロコンピュータに対して、監視機能が実装されており、マイクロコンピュータのプログラム暴走のような異常が発生した際、第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、その監視機能により各強電リレーをＯＦＦするように構成されている。
次いで、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａによる車両始動のフローを簡単に説明する。
まず、車両の待機状態などのスタンバイが必要な負荷Ｒｓ１６が、キーオン信号を受信すると、車載バッテリ９から第２強電ＳＷ制御ユニット８に電力が供給される。第２強電ＳＷ制御ユニット８により第１強電リレー１２および第２強電リレー１３がＯＮにされ、第１ＤＣＤＣコンバータ５および第２ＤＣＤＣコンバータ６が起動可能な状態となる。そして、第１ＤＣＤＣコンバータ５から第１強電ＳＷ制御ユニット７に電力が供給される。第１強電ＳＷ制御ユニット７により第３強電リレー１４および第４強電リレー１５がＯＮになり、モータ４の駆動力により車両が発進可能な状態となる。
まず、車両の待機状態などのスタンバイが必要な負荷Ｒｓ１６が、キーオン信号を受信すると、車載バッテリ９から第２強電ＳＷ制御ユニット８に電力が供給される。第２強電ＳＷ制御ユニット８により第１強電リレー１２および第２強電リレー１３がＯＮにされ、第１ＤＣＤＣコンバータ５および第２ＤＣＤＣコンバータ６が起動可能な状態となる。そして、第１ＤＣＤＣコンバータ５から第１強電ＳＷ制御ユニット７に電力が供給される。第１強電ＳＷ制御ユニット７により第３強電リレー１４および第４強電リレー１５がＯＮになり、モータ４の駆動力により車両が発進可能な状態となる。
ここで、通常の正常動作時、第１強電ＳＷ制御ユニット７が必ずしも第３強電リレー１４および第３強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）をＯＮにさせる必要はない。通常の正常動作時は、第２強電ＳＷ制御ユニット８により、第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）のみをＯＮにさせ、異常が発生し第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）がＯＦＦとなった場合のみ、第１強電ＳＷ制御ユニット７が第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）をＯＮにさせて縮退運転を実行するようにしてもよい。第１ＤＣＤＣコンバータ５から第１強電ＳＷ制御ユニット７に電力を供給する構成であれば、構成が異なっていても、また他の方法によっても、フェールオペレーションによる縮退運転を実行することができる。
第２実施形態に係るＨＶバッテリ１に異常が発生した場合のフローについて説明する。例えば、ＨＶバッテリ１の過充電異常が発生した場合、ＨＶバッテリ１の電圧監視を行う制御ユニットからの異常通知信号を第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８が受信する。第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）と、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）とを全てＯＦＦにする。即ち、ＨＶバッテリ１のフェールセーフが実現される。
図２に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全てがＯＦＦになると、第１ＤＣＤＣコンバータ５および第２ＤＣＤＣコンバータ６にＨＶバッテリ１からの電力が供給されなくなり、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側に接続される負荷は動作継続できなくなる。しかしながら、第２ＤＣＤＣコンバータ６に接続される負荷には、車載バッテリ９が具備されており、エンジン制御ユニット２０とフェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７に車載バッテリ９から電力が供給可能となる。その結果、車載バッテリ９からの電力供給によりエンジン制御ユニット２０がエンジンを制御しフェールオペレーションが縮退運転で行われる。
従来、ＨＶバッテリ１の電圧異常が発生した場合、ＨＶバッテリ１が過熱する危険があるため、直ちに各強電リレーをＯＦＦしてフェールセーフを実現する要求がある。また、車両事故などでＨＶバッテリ１がボディと接触した場合、ボディに電気が流れる可能性があるため、エアバックからの故障通知信号を受信後、直ちに各強電リレーをＯＦＦしてフェールセーフを実現する要求がある。このような要求に対して、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａの車両制御により、従来、フェールセーフで要求されていることを満たすことができる。
第２実施形態に係る車載バッテリ９に異常が発生した場合のフローについて説明する。
例えば、車載バッテリ９のショート故障が発生した場合、エンジン制御ユニット２０に電力が供給されなくなり、車載バッテリ９からの電力供給によるエンジン駆動が不可能となる。
例えば、車載バッテリ９のショート故障が発生した場合、エンジン制御ユニット２０に電力が供給されなくなり、車載バッテリ９からの電力供給によるエンジン駆動が不可能となる。
第２強電ＳＷ制御ユニット８にもまた電力が供給されなくなり、第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）がＯＦＦになる。しかし、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）の制御は第１強電ＳＷ制御ユニット７が実行しており、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）がＯＮとなり、ＨＶバッテリ１から第１ＤＣＤＣコンバータ５に接続される電源ラインは導通可能となる。したがって、インバータ制御ユニット１０によりモータ４の駆動制御が行われ、フェールオペレーションの負荷Ｒｆ１７で縮退運転が行われる。
先に記載した例では車載バッテリ９の異常に関して記載したが、第２ＤＣＤＣコンバータ６の出力のショート故障、車載バッテリ９の電源ラインの断線など、第２ＤＣＤＣコンバータ６と車載バッテリ９で構成される電源ネットワークの異常に対しても同様に、車載バッテリ９に異常が発生した場合のフローによるフェールオペレーションが行われる。
車載バッテリ９およびＨＶバッテリ１が正常の場合は、第１強電リレー１２および第２強電リレー１３（図２に示すＡ、Ｂ）と、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５（図２に示すＣ、Ｄ）は、全てＯＮの状態にある。第１強電リレー１２、第２強電リレー１３、第３強電リレー１４および第４強電リレー１５に関して、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａにおいてはローサイドドライバで実現させているが、ハイサイドドライバで実現させても良い。
第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａの効果について説明する。
車両制御システム３０Ａは、図２に示すように、ＨＶバッテリ１、モータ４、第１ＤＣＤＣコンバータ５、第２ＤＣＤＣコンバータ６、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８、車載バッテリ９およびインバータ制御ユニット１０を備えている。また、車両制御システム３０Ａは、第１強電リレー１２、第２強電リレー１３、第３強電リレー１４、第４強電リレー１５、負荷Ｒｓ１６、負荷Ｒｆ１７、負荷Ｒｘ１８、セルモータ１９およびエンジン制御ユニット２０を備えている。
車両制御システム３０Ａは、図２に示すように、ＨＶバッテリ１、モータ４、第１ＤＣＤＣコンバータ５、第２ＤＣＤＣコンバータ６、第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８、車載バッテリ９およびインバータ制御ユニット１０を備えている。また、車両制御システム３０Ａは、第１強電リレー１２、第２強電リレー１３、第３強電リレー１４、第４強電リレー１５、負荷Ｒｓ１６、負荷Ｒｆ１７、負荷Ｒｘ１８、セルモータ１９およびエンジン制御ユニット２０を備えている。
即ち、車両制御システム３０Ａは、ＨＶバッテリ１の上流側の第１強電リレー１２および第３強電リレー１４、下流側の第２強電リレー１３および第４強電リレー１５をそれぞれ制御する第１強電ＳＷ制御ユニット７、第２強電ＳＷ制御ユニット８を第１ＤＣＤＣコンバータ５に加えて第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流にそれぞれ冗長配置しており、２系統の電源ラインで構成されている。更に、車載バッテリ９とセルモータ１９およびエンジン制御ユニット２０を同一電源ラインに配置している。この構成により、車載バッテリ９に異常が発生した場合でも、ＨＶバッテリ１から第１ＤＣＤＣコンバータ５に接続される電源ラインは導通可能となっているので、ＨＶバッテリ１から供給される電力により、インバータ制御ユニット１０でモータ４の駆動制御を行い、走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションを実行することができるという効果が得られる。
また、ＨＶバッテリ１に異常が発生した場合、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側には、車載バッテリ９が配置されており、セルモータ１９およびエンジン制御ユニット２０および第２強電ＳＷ制御ユニット８は、車載バッテリ９から電力の供給を受けることができる。その結果、エンジン制御ユニット２０の制御により、エンジンを動作させることができ、走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションを実行することができるという効果が得られる。
第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａは、前述したように、図２に示す各構成要素で構成した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る車両制御システムは、図２に示す各構成要素以外の他の構成要素で構成してもよい。以下、他の構成要素で構成した第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａの変形例１および変形例２について図面を参照して説明する。なお、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａと同様の構成については、同一の符号を用い、詳細な説明を省略する。
（変形例１）
図３は、第２実施形態の変形例１に係る車両制御システムの概略構成図である。
変形例１に係る車両制御システム３０Ｂは、図３に示すように、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａとは異なり、ＨＶバッテリ１の上流側に第１強電リレー１２のみが配置され、ＨＶバッテリ１の下流側に第２強電リレー１３のみが配置されている。他の構成要素は、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａと同一の構成要素となっている。
図３は、第２実施形態の変形例１に係る車両制御システムの概略構成図である。
変形例１に係る車両制御システム３０Ｂは、図３に示すように、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａとは異なり、ＨＶバッテリ１の上流側に第１強電リレー１２のみが配置され、ＨＶバッテリ１の下流側に第２強電リレー１３のみが配置されている。他の構成要素は、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａと同一の構成要素となっている。
第１強電リレー１２は、図３に示すＡとＣに分岐され、第２強電リレー１３は、図３に示すＢとＤに分岐されており、第１強電ＳＷ制御ユニット７でＣとＤが制御され、第２強電ＳＷ制御ユニット８でＡとＢが制御される。第１強電リレー１２は、第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８でＯＮまたはＯＦＦとなり、第２強電リレー１３は、第１強電ＳＷ制御ユニット７および第２強電ＳＷ制御ユニット８でＯＮまたはＯＦＦとなる。
この構成によっても、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａと同様の効果が得られる。即ち、ＨＶバッテリ１または車載バッテリ９の電源機能失陥が発生した場合でも、車両の走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションが実現可能となるという効果が得られる。なお、この構成においては、例えば、車載バッテリ９がショート故障した場合、第１強電リレー１２および第２強電リレー１３の電源が低下しないよう、切り離し用のＳＷが必要となる。
（変形例２）
図４は、第２実施形態の変形例２に係る車両制御システムの概略構成図である。
変形例２に係る車両制御システム３０Ｃは、図４に示すように、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａとは異なり、パワートレイン制御が統合化されたパワートレイン制御により構成されている。車両制御システム３０Ｃは、高度な自動運転に適した有線ネットワークであるＥ／Ｅアーキテクチャとして、車両駆動に必要な演算を集中化させた集中制御ＥＣＵと、各ドメインあるいはゾーン毎に配置された複数の統合制御ＥＣＵを、イーサネット(Ethernet)のような高速通信で接続している。
図４は、第２実施形態の変形例２に係る車両制御システムの概略構成図である。
変形例２に係る車両制御システム３０Ｃは、図４に示すように、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａとは異なり、パワートレイン制御が統合化されたパワートレイン制御により構成されている。車両制御システム３０Ｃは、高度な自動運転に適した有線ネットワークであるＥ／Ｅアーキテクチャとして、車両駆動に必要な演算を集中化させた集中制御ＥＣＵと、各ドメインあるいはゾーン毎に配置された複数の統合制御ＥＣＵを、イーサネット(Ethernet)のような高速通信で接続している。
具体的には、車両制御システム３０Ｃは、図４に示すように、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側にエンジン制御ユニット２０および第２強電ＳＷ制御ユニット８などを有する第１統合ＥＣＵが配置され、また、第２ＤＣＤＣコンバータ６の下流側に第１自動運転制御ユニット２１が配置されている。一方、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側にインバータ制御ユニット１０および第１強電ＳＷ制御ユニット７などを有する第２統合ＥＣＵが配置され、また、第１ＤＣＤＣコンバータ５の下流側にフェールオペレーションを目的とした縮退制御による第２自動運転制御ユニット２２が配置されている。車載バッテリ９の電源機能失陥が発生した場合、第１ＤＣＤＣコンバータ５から縮退制御用の統合ＥＣＵなどは電力供給可能な構成となるため、フェールオペレーションが可能となる。例えば、第２強電ＳＷ制御ユニット８は第１自動運転制御ユニット２１と統合させても良いし、独立したＥＣＵに配置しても良い。
変形例２に係る車両制御システム３０Ｃは、第２実施形態に係る車両制御システム３０Ａと同様の効果が得られる。即ち、ＨＶバッテリ１または車載バッテリ９の電源機能失陥が発生した場合でも、車両の走行の安全性を確保しつつ、フェールオペレーションが実現可能となるという効果が得られる。
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について詳述したが、本発明は、前記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１・・・ＨＶバッテリ（第１バッテリ）、２・・・第１強電ＳＷ（リレー回路）、３・・・第２強電ＳＷ（リレー回路）、４・・・モータ、５・・・第１ＤＣＤＣコンバータ、６・・・第２ＤＣＤＣコンバータ、７・・・第１強電ＳＷ制御ユニット（第２リレー制御ユニット）、８・・・第２強電ＳＷ制御ユニット（第１リレー制御ユニット）、９・・・車載バッテリ（第２バッテリ）、１０・・・インバータ制御ユニット（第１駆動制御ユニット）、１１・・・駆動制御ユニット（第２駆動制御ユニット）、１２・・・第１強電リレー（第１リレー）、１３・・・第２強電リレー（第３リレー）、１４・・・第３強電リレー（第２リレー）、１５・・・第４強電リレー（第４リレー）、１６・・・負荷Ｒｓ、１７・・・負荷Ｒｆ、１８・・・負荷Ｒｘ、１９・・・セルモータ、２０・・・エンジン制御ユニット、２１、２２・・・自動運転制御ユニット、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・車両制御システム
Claims (8)
- 互いに異なる２つの駆動系を有するハイブリッド車両の車両制御システムであって、
第１バッテリと、
第２バッテリと、
前記第１バッテリの上流側と下流側にそれぞれ配置されたリレー回路と、
該リレー回路に接続される第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路に前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列に接続される第２ＤＣＤＣコンバータと、
前記リレー回路を制御する第１リレー制御ユニットと、
前記リレー回路を制御する第２リレー制御ユニットと、
第１の駆動系を制御する第１駆動制御ユニットと、
第２の駆動系を制御する第２駆動制御ユニットと、を有し、
前記第１ＤＣＤＣコンバータに、前記第１リレー制御ユニットと、前記第１駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第２ＤＣＤＣコンバータに、前記第２リレー制御ユニットと、前記第２バッテリと、前記第２駆動制御ユニットと、が接続され、
前記第１リレー制御ユニットおよび前記第２リレー制御ユニットは、前記第１バッテリの異常が検知されたことを条件として、前記リレー回路を遮断し、
前記第２駆動制御ユニットは、前記リレー回路の遮断により、前記第２バッテリの電力を動力源として前記第２の駆動系を駆動させる制御を行うことを特徴とする車両制御システム。 - 前記第１駆動制御ユニットは、前記第１バッテリから供給される電力を用いて前記第１の駆動系が有するモータを駆動し、
前記第２駆動制御ユニットは、前記第２バッテリから供給される電力を用いて前記第２の駆動系が有する内燃機関により車両を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。 - 前記第２駆動制御ユニットは、前記第２バッテリから供給される電力を用いて前記内燃機関のセルモータにより車両を駆動させることを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
- 前記第２リレー制御ユニットは、前記ハイブリッド車両の起動信号が受信されたことを条件として、前記リレー回路を接続することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
- 前記第１バッテリの異常を検知する異常検知ユニットを有し、
該異常検知ユニットは、前記第１バッテリのヒューズ溶断または過充電を検知した場合に異常と判断することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。 - 前記リレー回路は、前記第１バッテリの上流側に互いに並列に接続される第１リレーおよび第２リレーと、前記第１バッテリの下流側に互いに接続される第３リレーおよび第４リレーと、を備え、
前記第２リレー制御ユニットは、前記第１リレーおよび前記第３リレーを制御し、
前記第１リレー制御ユニットは、前記第２リレーおよび前記第４リレーを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。 - 前記第１リレー制御ユニットは、
前記第１バッテリの異常が検出されたことを条件として、前記リレー回路の前記第２リレーおよび前記第４リレーを遮断することを特徴とする請求項６に記載の車両制御システム。 - 前記第２リレー制御ユニットは、
前記第２バッテリの異常が検出されたことを条件として、前記リレー回路の前記第１リレーおよび前記第３リレーを遮断することを特徴とする請求項６に記載の車両制御システム。
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