JP7492864B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来より、メイン電源に異常が発生した場合に高度運転支援を実現するシステムが知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された発明は、メイン電源に異常が発生した場合に高度運転支援システムを実現する電気負荷をサブ電源からの電力供給で作動させる。

特開２０１７－２１８０１３号公報

特許文献１に記載された発明は２つのリレーで負荷を挟む構成となっているところ、予期せぬ原因で２つのリレーがオンからオフに切り替わった場合は負荷に電力を供給することができなくなり、車両の適切な制御が困難になるおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、車両の適切な制御が可能な車両制御装置を提供することである。

本発明の一態様に係る車両制御装置は、車両が自動運転中であるときに回路の電圧が所定値を超えたことを検出した場合、スイッチングデバイスの開閉状態をオンからオフに切り替える一方で、車両が自動運転中でないときに回路の電圧が所定値を超えたことを検出した場合、スイッチングデバイスの開閉状態をオンに維持する。

本発明によれば、車両の適切な制御が可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１のブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１の一動作例を示すタイムチャート図である。 図３は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１の他の動作例を示すタイムチャート図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１に示すように車両制御装置１は、駆動用バッテリ１０と、ＤＣＤＣコンバータ１１と、補機用バッテリ１２（第１補機用バッテリ）と、第１コントローラ１３と、スイッチングデバイス１４と、リレー１５と、補機用バッテリ１６（第２補機用バッテリ）と、第２コントローラ１７とを備える。

車両制御装置１は、自動運転機能を備える車両に搭載される。本実施形態における自動運転は、ユーザの操作によらず、加速、操舵、減速に係る操作のうち、全ての操作が自動で行われるものとして説明するがこれに限定されない。自動運転は加速、操舵、減速に係る操作のうち、少なくとも２つの操作が自動で行われ、残る操作はユーザによって行われるものであってもよい。

駆動用バッテリ１０は、主にモータ（不図示）の電源として用いられる駆動用のバッテリである。駆動用バッテリ１０は複数の電池モジュールから構成される大容量の二次電池である。駆動用バッテリ１０は強電バッテリと呼ばれる場合もある。

駆動用バッテリ１０とスイッチングデバイス１４との間にはＤＣＤＣコンバータ１１が接続される。ＤＣＤＣコンバータ１１は、駆動用バッテリ１０の電力を降圧して補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６に電力を供給する。図１の矢印は電力が供給される方向を示す。

ＤＣＤＣコンバータ１１とスイッチングデバイス１４との間には補機用バッテリ１２及び第１コントローラ１３が接続される。補機用バッテリ１２は、車両に搭載された電装品の電源として用いられる。補機用バッテリ１２は１２Ｖ～１５Ｖの電圧で作動する鉛蓄電池（ＬＡＢ：Ｌｅａｄ Ａｃｉｄ Ｂａｔｔｅｒｙ）である。補機用バッテリ１２が電力を供給する対象となる電装品は、一例としてナビゲーション装置、オーディオ装置などである。また補機用バッテリ１２は電装品だけでなく第１コントローラ１３にも電力を供給する。

第１コントローラ１３は、いわゆるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有する電子制御ユニットである。第１コントローラ１３に組み込まれたソフトウェアを実行することによって様々な機能が実現する。

機能の一つとして、車両を起動する機能が挙げられる。具体的には第１コントローラ１３は、ユーザが乗車する前にユーザが所持するインテリジェンスキーから発信された信号を受信したとき、車両を起動させる機能を有する。ここでいう起動とは一例として電装品を利用可能な状態にすることを意味する。ユーザが乗車する前に車両を起動させることにより、ユーザは乗車後すぐにナビゲーション装置、オーディオ装置などを利用することができる。なお、インテリジェンスキーから発信された信号を用いて車両を起動させることをＡＵＴＯＡＣＣと呼ぶ場合がある。

起動の定義は上述のものに限定されない。車両を起動するとは車両を走行可能状態にすると定義されてもよい。ユーザがブレーキペダルを踏みながら電源スイッチを押したとき、所定の信号が第１コントローラ１３に送信される。この信号を受信した第１コントローラ１３は車両を走行可能状態にする。なお第１コントローラ１３は起動状態を維持する機能を有する。

また他の機能として、電装品を制御する機能が挙げられる。具体的には第１コントローラ１３は、ユーザの入力に応じてナビゲーション装置、オーディオ装置などを制御する機能を有する。

また他の機能として、自動運転機能が挙げられる。具体的には第１コントローラ１３は、予め設定された経路に沿って自動走行するように、カメラなどによって取得された情報を用いてアクセルアクチュエータ、ステアリングアクチュエータ、ブレーキアクチュエータなどの各種アクチュエータを制御する機能を有する。これにより自動運転が実現する。

また他の機能として、緊急の停止機能が挙げられる。具体的には第１コントローラ１３は何らかの異常を検出した場合、予め設定された経路とは異なる経路を設定し、路肩などに自動で車両を停車させる機能を有する。

図１に示すように補機用バッテリ１６及び第２コントローラ１７はスイッチングデバイス１４を介してＤＣＤＣコンバータ１１に接続される。補機用バッテリ１６は補機用バッテリ１２と同様に電装品の電源として用いられる。また１２Ｖ～１５Ｖの電圧で作動する点も補機用バッテリ１２と同じであるが、補機用バッテリ１６は鉛蓄電池ではなく、リチウムイオン電池（ＬｉＢ：Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ）である。補機用バッテリ１６は電装品だけでなく第２コントローラ１７にも電力を供給する。補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６は弱電バッテリと呼ばれる場合もある。

第２コントローラ１７は第１コントローラ１３と同様に電子制御ユニットである。本実施形態において、第２コントローラ１７は第１コントローラ１３と比較して実現する機能は少ない。換言すれば、第２コントローラ１７に組み込まれたソフトウェアの数は、第１コントローラ１３に組み込まれたソフトウェアより少ない。第２コントローラ１７及び第１コントローラ１３に共通する機能として、どちらのコントローラも緊急の停止機能を有する。ただし第２コントローラ１７は第１コントローラ１３とは異なり、車両を起動する機能は有さない。

補機用バッテリ１２及び第１コントローラ１３は、補機用バッテリ１６及び第２コントローラ１７から見て上流側に配置される。

スイッチングデバイス１４と補機用バッテリ１６との間にはリレー１５が接続される。リレー１５のオンオフは任意のコントローラによって制御される。つまり、リレー１５のオンオフ制御を行うＥＣＵは第１コントローラ１３でもよく、第２コントローラ１７でもよく、その他のＥＣＵであってもよい。

スイッチングデバイス１４には第１コントローラ１３及び第２コントローラ１７とは異なるＥＣＵが組み込まれており、このＥＣＵはＤＣＤＣコンバータ１１から見て下流側の回路の電圧（以下単に回路電圧とよぶ）を監視する。下流側の回路とは、ＤＣＤＣコンバータ１１から電力が供給される方向に配置された回路をいう。またスイッチングデバイス１４に組み込まれたＥＣＵは、車両が自動運転中か否かを判定する機能を有する。この判定方法について説明する。ユーザが自動運転を選択する場合、ユーザは自動運転を開始するためのスイッチを押す。このスイッチは運転席の近傍に設置されている。このスイッチが押されたとき、押されたことを示す信号がスイッチングデバイス１４に組み込まれたＥＣＵに送信される。ＥＣＵはこの信号を受信することにより車両が自動運転中であると判定することができる。

次に図２を参照して車両制御装置１の一動作例を説明する。図２に示す初期状態は、車両が走行中であるものの、ユーザが手動で運転していることを示す。図２に示す初期状態においてＤＣＤＣコンバータ１１は作動しており、自動運転はオフであり、下流側の回路電圧は正常であり、スイッチングデバイス１４の開閉状態はオンである。

時刻が進み時刻Ｔ１において、ユーザが自動運転を開始するためのスイッチを押したとする。このとき車両は自動運転を開始し、スイッチングデバイス１４に組み込まれたＥＣＵは車両が自動運転中であると判定する。さらに時刻が進み時刻Ｔ２において、下流側の回路電圧が閾値を超えたとする。この場合何らかの異常が発生したと考えられるため、図２に示すようにスイッチングデバイス１４は自身の開閉状態をオンからオフに切り替える。ここで仮に自動運転中に第１コントローラ１３に何らかの異常が発生し下流側の回路電圧が閾値を超えたとする（時刻Ｔ２）。このとき上述したようにスイッチングデバイス１４がオンからオフに切り替わり、補機用バッテリ１６及び第２コントローラ１７は下流側の回路から切り離される。第２コントローラ１７は緊急の停止機能を有しており、第２コントローラ１７が消費する電力は補機用バッテリ１６から供給される。本実施形態では緊急の停止機能を有するコントローラを２つ構成することにより冗長な構成となっている。よってこのように一方のコントローラに異常が発生した場合であってももう一方のコントローラで車両を自動で停止させることが可能となるため、車両を適切に制御でき、自動運転における信頼性が担保される。なお閾値はフェイルセーフの観点に基づいて設定されればよい。

次に図３を参照して車両制御装置１の他の動作例を説明する。図３に示す初期状態は図２と同様にユーザが手動で運転していることを示す。

時刻が進み時刻Ｔ１において、運転が終了したためユーザは電源スイッチを押したとする。本実施形態では運転終了後に電源スイッチが押された場合、上述のＡＵＴＯＡＣＣと呼ばれる状態に遷移する。これは運転が終了した後であってもオーディオ装置などを利用したいニーズがあるからである。運転終了後に電源スイッチが押されたとき、リレー１５はオンからオフに切り替わる。これにより補機用バッテリ１６は回路から切り離される。よって補機用バッテリ１６から電装品に電力が供給されることがなくなり補機用バッテリ１６の電力消費が抑制される。なおこの場合電装品には補機用バッテリ１２から電力が供給される。またスイッチングデバイス１４は自身の開閉状態をオンに維持する。

（作用効果）
スイッチングデバイス１４は、車両が自動運転中であるときに回路の電圧が所定値（図２の閾値）を超えたことを検出した場合、自身の開閉状態をオンからオフに切り替える一方で、車両が自動運転中でないときに回路の電圧が所定値を超えたことを検出した場合、自身の開閉状態をオンに維持する。これにより自動運転中に一方のコントローラに異常が発生した場合であってももう一方のコントローラで車両を自動で停止させることが可能となるため、車両を適切に制御でき、自動運転における信頼性が担保される。

また本実施形態では補機用バッテリを２つ構成することにより冗長な構成とした。さらに２つの補機用バッテリには種類の異なる電池（鉛蓄電池、リチウムイオン電池）を採用した。これにより２つの補機用バッテリに同時に異常が発生するといった事態を回避できる可能性が高まる。

また車両制御装置１は、車両の走行が終了したことを示す信号に基づいてリレー１５をオンからオフに切り替える。これにより補機用バッテリ１６は回路から切り離される。よって補機用バッテリ１６から電装品に電力が供給されることがなくなり補機用バッテリ１６の電力消費が抑制される。車両の走行が終了したことを示す信号とは、走行終了後にユーザによって電源スイッチが押されたことを示す信号である。リレー１５のオンオフを制御する主体は第１コントローラ１３でもよく、第２コントローラ１７でもよく、その他のＥＣＵであってもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１ 車両制御装置
１０ 駆動用バッテリ
１１ ＤＣＤＣコンバータ
１２、１６ 補機用バッテリ
１３ 第１コントローラ
１４ スイッチングデバイス
１５ リレー
１７ 第２コントローラ

Claims (2)

1. 自動運転機能を備える車両に搭載される車両制御装置であって、
   ＤＣＤＣコンバータと、
   スイッチングデバイスと、
   前記ＤＣＤＣコンバータと前記スイッチングデバイスとの間に接続される第１補機用バッテリ及び第１コントローラと、
   前記スイッチングデバイスを介して前記ＤＣＤＣコンバータに接続される第２補機用バッテリ及び第２コントローラと、から構成される回路を備え、
   前記第１コントローラ及び前記第２コントローラは、異常を検出した場合に前記車両を自動で停車させる緊急停止機能をそれぞれ有しており、
   前記スイッチングデバイスは、前記車両が自動運転中であるときに前記回路の電圧が所定値を超えたことを検出した場合、自身の開閉状態をオンからオフに切り替え、前記車両が自動運転中でないときに前記回路の電圧が所定値を超えたことを検出した場合、前記自身の開閉状態をオンに維持する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記回路には、前記スイッチングデバイスと前記第２補機用バッテリとの間に接続されるリレーが含まれ、
   前記車両の走行が終了したことを示す信号に基づいて前記リレーをオンからオフに切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

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