JPWO2019163492A1

JPWO2019163492A1 - 車両制御装置

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Publication number: JPWO2019163492A1
Application number: JP2020501648A
Authority: JP
Inventors: 恵史塩見; 敦市毛
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: CN111699601A; JP6934556B2; WO2019163492A1

Abstract

本発明は、電源容量の増加を抑えつつ、制御系電源に異常が発生した場合でもフェールオペレーションを実行可能な車両制御装置を提供する。本発明は、第１の電源ライン３１に設けられ、第１のマイコン１４と第１の電源１３との導通と遮断とを切り替える第１のスイッチＳＷ２と、第２の電源ライン２７に設けられ、第２のマイコン１５と第２の電源１７との導通と遮断とを切り替える第２のスイッチＳＷ１と、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとを接続する第３の電源ライン３３と、前記第３の電源ラインに設けられ、第２の電源１７の正常時は、前記第３の電源ラインを遮断し、前記第２の電源の異常時に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが遮断した状態で、前記第１の電源ラインから前記第２の電源ラインに前記第２の電源の出力電圧と同電位の電圧を供給する同電位供給回路を備える。

Description

本発明は、車両に搭載される車両制御装置に係り、特に車両制御装置の電源に関する。

車両制御装置には、センサからの信号を処理して情報を得る認識系マイコンと、認識系マイコンが得た情報をもとに車両と通信を行い、車両を制御する制御系マイコンとを備えたものがある。

車両制御装置には、ある機能、部品が故障した場合でもシステムを動かして安全性を確保するフェールオペレーションが求められている。

特に制御系マイコンに電力を供給する電源に異常が検出された場合、これまでは車両制御装置のシステムそのものを停止させていた。問題点として、システムを停止させると、車両との通信が保証できないため、車両の安全性を確保できないおそれがある。

この解決策として、２つのマイコンを持つシステムにおいて、いずれかの電源に対して異常が発生した場合は、一方のマイコン電源を停止して他の電源からマイコンに電圧を供給する方法がある（特許文献１）。

特開２０１３−１２６３６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、一方の電源に異常が発生した時、他方の電源で２つのマイコンを動作させる必要があるため、それぞれの電源容量を増やす必要がある。その分コストが増加し、電源が占める基板の実装面積が増加する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源容量の増加を抑え、制御系電源に異常が発生した場合でもフェールオペレーションを実行可能な車両制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、センサと、前記センサから信号を受信し処理する第１のマイコンと、前記第１のマイコンの処理結果に応じた車両制御指令を生成する第２のマイコンと、前記第１のマイコンに電力を供給する第１の電源と、前記第２のマイコンに電力を供給する第２の電源と、前記第１のマイコンと前記第１の電源とを接続する第１の電源ラインと、前記第２のマイコンと前記第２の電源とを接続する第２の電源ラインと、前記第１の電源ラインに設けられ、前記第１のマイコンと前記第１の電源との導通と遮断とを切り替える第１のスイッチと、前記第２の電源ラインに設けられ、前記第２のマイコンと前記第２の電源との導通と遮断とを切り替える第２のスイッチとを備えた車両制御装置において、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとを接続する第３の電源ラインと、前記第３の電源ラインに設けられ、前記第２の電源の正常時は、前記第３の電源ラインを遮断し、前記第２の電源の異常時に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが遮断した状態で、前記第１の電源から前記第２のマイコンに前記第２の電源の出力電圧と同電位の電圧を供給する同電位供給回路を備えたものとする。

以上のように構成した本発明によれば、第２の電源に異常が発生した場合に、第２の電源が第２のマイコンから切り離され、第１の電源から第１のマイコンへの電力供給が停止し、第１の電源から第２のマイコンに電力が供給される。これにより、車両制御装置の電源容量の増加を抑えつつ、第２の電源に異常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ことが可能となる。

本発明によれば、車両制御装置において、電源容量の増加を抑えつつ、制御系電源に異常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ことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る車両制御装置の一例としてのステレオカメラの全体概略構成図である。本発明の第１の実施例に係るステレオカメラの電源部分の概略回路構成図である。本発明の第１の実施例に係るステレオカメラの制御系電源に異常が発生した時の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例に係るステレオカメラの電源部分の概略回路構成図である。本発明の第２の実施例に係るステレオカメラの制御系電源に異常が発生した時の動作を示すフローチャートである。本発明の第３の実施例に係るステレオカメラの電源部分の概略回路構成図である。本発明の第３の実施例に係るステレオカメラの制御系電源に異常が発生した時の動作を示すフローチャートである。本発明の第４の実施例に係るステレオカメラの電源部分の概略回路構成図である。

以下、本発明の実施の形態に係る車両制御装置としてステレオカメラを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

本発明の第１の実施例について図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本実施例に係る車両制御装置の一例としてのステレオカメラの全体概略構成図であり、図２は、本実施例に係るステレオカメラの電源部分の概略回路構成図である。

図１または図２に示すように、ステレオカメラ１は、外界情報を取得する撮像素子（センサ）１１，１２と、撮像素子１１，１２から送られた外界情報を処理して、人や車などの立体物や車線情報を出力する認識系マイコン（第１のマイコン）１４と、その情報をもとに車両制御指令を生成し、出力する制御系マイコン（第２のマイコン）１５と、制御系マイコン１５の制御指令をＥＣＵ等外部装置と通信するＣＡＮトランシーバ１８と、認識系マイコン１４へ認識系電源ライン（第１の電源ライン）３１を介して電力を供給する認識系電源（第１の電源）１３と、制御系マイコン１５へ制御系電源ライン（第２の電源ライン）２７を介して電力を供給する電力供給部１９と電源の異常を検出する異常検出回路２０を備えた制御系電源（第２の電源）１７と、認識系電源ライン３１から分岐して制御系電源ライン２７に接続する電源分岐ライン（第３の電源ライン）３３に設けられた同電位供給回路１６と、異常検出回路２０から電源エラー信号線２９を介してエラー信号を受信し、後述するスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦおよび同電位供給回路１６の駆動信号を制御するコントロール回路２１とを備えている。

図２に示すように、認識系電源ライン３１にかかる電圧が５Ｖであり、制御系電源ライン２７にかかる電圧が３．３Ｖである。すなわち、制御系電源ライン２７の電圧が認識系電源ライン３１の電圧よりも高い。そのため、電源分岐ライン３３には、認識系電源ライン３１の電圧（３．３Ｖ）を制御系電源ライン２７の電圧（５．０Ｖ）に同電位化するための昇圧回路２６が設けられている。昇圧回路２６は、コンデンサ２３と、ダイオード２４と、コイル２５と、スイッチ素子ＳＷ４と、電源モニタライン２８を介して制御系電源ライン２７の電圧（制御系電源１７の出力電圧）を監視しながらスイッチ素子ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御回路２２とを有する。昇圧回路２６およびスイッチ素子（第３のスイッチ）ＳＷ３は、同電位供給回路１６を構成している。

スイッチ素子（第２のスイッチ）ＳＷ１は、制御系電源１７が正常時であれば、制御系マイコン１５に電力を供給するためＯＮ状態とする。一方で、スイッチ素子ＳＷ１は、異常検出回路２０から電源エラー信号線２９を介してコントロール回路２１が信号を受信するとＯＦＦ状態となり、異常の起きた制御系電源１７を切り離す。

スイッチ素子（第１のスイッチ）ＳＷ２は、制御系電源１７が正常時であれば、認識系マイコン１４に電力を供給するためＯＮ状態とする。一方で、スイッチ素子ＳＷ２は、異常検出回路２０から電源エラー信号線２９を介してコントロール回路２１が信号を受信するとＯＦＦ状態となり、認識系電源１３を切り離す。

スイッチ素子ＳＷ３は、制御系電源１７が正常時であれば、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１を分離するためにＯＦＦ状態とする。一方で、スイッチ素子ＳＷ３は、異常検出回路２０から電源エラー信号線２９を介してコントロール回路２１が信号を受信すると、ＯＮ状態に切り替わり、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１を導通させて、認識系電源１３で生成された電源を、制御系マイコン１５に供給できるようにする。

本実施例では、同電位供給回路１６は、制御系電源１７が正常時には、電源分岐ライン３３を遮断して制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とを切り離し、制御系電源１７が異常時であれば、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とを電源分岐ライン３３を介して導通させ、かつ、通常時に制御系電源ライン２７に供給される電圧と同電位となるように認識系電源ライン３１から供給される電圧を調整する機能を備えている。
同電位供給回路１６により、通常時に認識系マイコン１４に電力を供給する認識系電源１３を、制御系電源１７に異常が発生した場合における制御系マイコン１５の電力供給手段として利用することが可能となる。これにより、通常時に動作していない電源を増やすことなく、制御系電源１７に異常が発生した時も、制御系マイコン１５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可能となる。

図３に、制御系電源１７に異常が発生した時のステレオカメラ１の動作を示す。制御系電源１７の正常時は、昇圧回路２６と認識系電源ライン３１はスイッチ素子ＳＷ３によって遮断されているが、制御系電源１７の異常検出回路２０が電力供給部１９の異常を検出した場合、異常検出回路２０がコントロール回路２１にエラー信号を送信する（ステップＳ１１）。コントロール回路２１は、制御回路２２を介してスイッチ素子ＳＷ３をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、昇圧回路２６を駆動する（ステップＳ１２）。これにより、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とが導通する。次にスイッチ素子ＳＷ２をＯＦＦにして認識系マイコン１４を認識系電源１３から切り離す（ステップＳ１３）。そして、スイッチ素子ＳＷ１をＯＦＦにして、異常が発生した制御系電源１７を制御系マイコン１５から切り離す（ステップＳ１４）。これにより、認識系電源１３の出力電圧（３．３Ｖ）が昇圧回路２６によって５．０Ｖに昇圧され、制御系マイコン１５に供給されるため、制御系電源１７の異常時にも制御系マイコン１５を動作させることができる。その後、制御系マイコン１５によって車両を制御し、安全を確保する（ステップＳ１５）。

以上のように構成した本実施例によれば、制御系電源１７の動作電圧が認識系電源１３の動作電圧よりも低いステレオカメラ１において、制御系電源１７に異常が発生した場合に、認識系電源１３が認識系マイコン１４から切り離され、認識系電源１３から認識系マイコンへの電力供給が停止すると共に、認識系電源１３から制御系マイコン１５に電力が供給される。これにより、制御系電源１７を二重化することなく、制御系電源１７の異常時も制御系マイコン１５による車両との通信が保証されるため、フェールオペレーションを達成することができる。

また、制御系電源１７の異常時は、車両との通信に必要のない認識系マイコン１４に電力を供給しないため、認識系電源１３の容量を増やす必要がない。これにより、制御系電源１７の異常時に認識系電源３３から２つのマイコン１４，１５に電力を供給する回路構成、または制御系電源１７を二重化した回路構成と比べて、コストの低減と基板面積の縮小を実現できる。

本発明の第２の実施例について、図４および図５を用いて説明する。

図４に、本実施例に係るステレオカメラ１の電源部分の概略回路構成を示す。本実施例では、認識系マイコン１４の認識系電源ライン３１にかかる電圧が１．２５Ｖであり、制御系マイコン１５の制御系電源ライン２７にかかる電圧を３．３Ｖである。すなわち、制御系電源ライン２７の電圧が認識系電源ライン３１よりも低い。そのため、電源分岐ライン３３には、認識系電源ライン３１の電圧（３．３Ｖ）を制御系電源ライン２７の電圧（１．２５Ｖ）に同電位化するための降圧回路３２が設けられている。降圧回路３２は、コンデンサ２３と、ダイオード２４と、コイル２５と、スイッチ素子ＳＷ４と、スイッチ素子ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御回路２２とを有する。本実施例における同電位供給回路１６は、スイッチ素子ＳＷ３と降圧回路３２とで構成されている。
図５に、制御系電源１７に異常が発生した時のステレオカメラ１の動作を示す。制御系電源１７の正常時は、降圧回路３２はスイッチ素子ＳＷ４によって遮断されているが、制御系電源１７の異常検出回路２０が電力供給部１９の異常を検出した場合、異常検出回路２０がコントロール回路２１にエラー信号を送信する（ステップＳ２１）。コントロール回路２１は、制御回路２２を介して降圧回路３２を駆動する（ステップＳ２２）。これにより、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とが導通する。次にスイッチ素子ＳＷ２をＯＦＦにして認識系マイコン１４を認識系電源１３から切り離す（ステップＳ２３）。そして、スイッチ素子ＳＷ１をＯＦＦにして、異常が発生した制御系電源１７を制御系マイコン１５および降圧回路３２から切り離す（ステップＳ２４）。これにより、認識系電源１３の出力電圧（３．３Ｖ）が降圧回路３２によって１．２５Ｖに降圧され、制御系マイコン１５に供給されるため、制御系電源１７の異常時にも制御系マイコン１５を動作させることができる。その後、制御系マイコン１５によって車両を制御し、安全を確保する（ステップＳ２５）。

以上のように構成した本実施例によれば、制御系マイコン１５の動作電圧が認識系マイコン１４の動作電圧よりも低いステレオカメラ１において、第１の実施例と同様の効果が得られる。

本発明の第３の実施例について図６および図７を用いて説明する。

図６に、本実施例に係るステレオカメラ１の電源部分の概略回路構成を示す。本実施例では、認識系マイコン１４の制御系電源ライン２７にかかる電圧が３．３Ｖであり、制御系マイコン１５の認識系電源ライン３１にかかる電圧が３．３Ｖである。すなわち、制御系電源ライン２７の電圧が認識系電源ライン３１の電圧と同電位であり、認識系電源ライン３１の電圧をそのまま制御系電源ライン２７に供給することが可能である。そのため、本実施例における同電位供給回路１６は、電源分岐ライン３３の導通と遮断とを切り替えるスイッチ素子ＳＷ３のみで構成されている。

図７に、制御系電源１７に異常が発生した時のステレオカメラ１の動作を示す。制御系電源１７の正常時は、制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とはＳＷ３によって遮断されているが、制御系電源１７の異常検出回路２０が電力供給部１９の異常を検出した場合、異常検出回路２０がコントロール回路２１にエラー信号を送信する（ステップＳ３１）。コントロール回路２１は、スイッチ素子ＳＷ３をＯＮにして制御系電源ライン２７と認識系電源ライン３１とを導通させる（ステップＳ３２）。次にスイッチ素子ＳＷ２をＯＦＦにして認識系マイコン１４を認識系電源１３から切り離す（ステップＳ３３）。
そして、スイッチ素子ＳＷ１をＯＦＦにして、異常が発生した制御系電源１７を制御系マイコン１５から切り離す（ステップＳ３４）。これにより、認識系電源１３の出力電圧（３．３Ｖ）が制御系マイコン１５に供給されるため、制御系電源１７の異常時にも制御系マイコン１５を動作させることができる。その後、制御系マイコン１５によって車両を制御し、安全を確保する（ステップＳ３５）。

以上のように構成した本実施例によれば、制御系マイコン１５の動作電圧が認識系マイコン１４の動作電圧と同電位であるステレオカメラ１において、第１の実施例と同様の効果が得られる。

本発明の第４の実施例について図８を用いて説明する。

図８に、本実施例に係るステレオカメラ１の電源部分の概略回路構成を示す。本実施例では、制御系電源１７は、第１の実施例における異常検出回路２０（図２に示す）を有していない。制御系マイコン１５は、制御系電源ライン２７から分岐した電源モニタライン３４を介して制御系電源１７の出力電圧を監視し、制御系電源１７の異常をコントロール回路２１に通知する。

以上のように構成した本実施例によれば、制御系電源１７が異常検出回路を有していないステレオカメラ１において、第１の実施例と同様の効果が得られる。なお、本実施例では、制御系電源１７の異常検出機能を制御系マイコン１５に実装した構成を説明したが、コントロール回路２１の機能を制御系マイコン１５に実装することも可能である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々の変形例や応用例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易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、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１…ステレオカメラ（車両制御装置）、１１，１２…撮像素子（センサ）、１３…認識系電源（第１の電源）、１４…認識系マイコン（第１のマイコン）、１５…制御系マイコン（第２のマイコン）、１６…同電位供給回路、１７…制御系電源（第２の電源）、１８…ＣＡＮトランシーバ、１９…電力供給部、２０…異常検出回路、２１…コントロール回路、２２…制御回路、２３…コンデンサ、２４…ダイオード、２５…コイル、２６…昇圧回路、２７…制御系電源ライン（第２の電源ライン）、２８…電圧モニタライン、２９…電源エラー信号線、３０…制御回路駆動信号線、３１…認識系電源ライン（第１の電源ライン）、３２…降圧回路、３３…電源分岐ライン、３４…電源モニタライン、ＳＷ１…スイッチ素子（第２のスイッチ）、ＳＷ２…スイッチ素子（第１のスイッチ）、ＳＷ３…スイッチ素子（第３のスイッチ）。

Claims

センサと、前記センサから信号を受信し処理する第１のマイコンと、
前記第１のマイコンの処理結果に応じた車両制御指令を生成する第２のマイコンと、
前記第１のマイコンに電力を供給する第１の電源と、
前記第２のマイコンに電力を供給する第２の電源と、
前記第１のマイコンと前記第１の電源とを接続する第１の電源ラインと、
前記第２のマイコンと前記第２の電源とを接続する第２の電源ラインと、
前記第１の電源ラインに設けられ、前記第１のマイコンと前記第１の電源との導通と遮断とを切り替える第１のスイッチと、
前記第２の電源ラインに設けられ、前記第２のマイコンと前記第２の電源との導通と遮断とを切り替える第２のスイッチとを備えた車両制御装置において、
前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとを接続する第３の電源ラインと、
前記第３の電源ラインに設けられ、前記第２の電源の正常時は、前記第３の電源ラインを遮断し、前記第２の電源の異常時に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが遮断した状態で、前記第１の電源から前記第２のマイコンに前記第２の電源の出力電圧と同電位の電圧を供給する同電位供給回路を備えたことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第２の電源の出力電圧は、前記第１の電源の出力電圧と同電位であり、
前記同電位供給回路は、
前記第３の電源ラインに設けられ、前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとの導通と遮断とを切り替える第３のスイッチを有する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第２の電源の出力電圧は、前記第１の電源の出力電圧よりも低く、
前記同電位供給回路は、前記第３の電源ラインに設けられ、前記第１の電源ラインの電圧を前記第２の電源の出力電圧まで降圧する降圧回路を有する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第２の電源の出力電圧は、前記第１の電源の出力電圧よりも高く、
前記同電位供給回路は、
前記第３の電源ラインに設けられ、前記第１の電源ラインの電圧を前記第２の電源の出力電圧まで昇圧する昇圧回路と、
前記第３の電源ラインの前記昇圧回路と前記第１の電源ラインとを接続する部分に設けられ、前記昇圧回路と前記第１の電源ラインとの導通と遮断とを切り替える第３のスイッチとを有する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第２の電源は、前記第２の電源の異常を検出する異常検出回路を有する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第２のマイコンは、前記第２の電源の出力電圧を監視する機能を有する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記センサは、外界を認識するための撮像素子であり、
前記第１のマイコンは、前記撮像素子から信号を受信し、立体物または車線情報を取得する認識系マイコンである
ことを特徴とする車両制御装置。