WO2022145095A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2022145095A1
WO2022145095A1 PCT/JP2021/035444 JP2021035444W WO2022145095A1 WO 2022145095 A1 WO2022145095 A1 WO 2022145095A1 JP 2021035444 W JP2021035444 W JP 2021035444W WO 2022145095 A1 WO2022145095 A1 WO 2022145095A1
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current
unit
temperature
control device
cutoff
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PCT/JP2021/035444
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洋 中野
信康 金川
隆夫 福田
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日立Astemo株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/047—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a temperature responsive switch
    • H02H5/048—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a temperature responsive switch additionally responsive to excess current due to heating of the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • H—ELECTRICITY
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device.
  • ECUs that control various electric actuators is considered to be an effective means of reducing the number of ECUs and harnesses.
  • various sensors and actuators can be directly accessed, and by centrally controlling these, the expandability of functions can be enhanced. Further, if it is integrated for each area of the vehicle, it is possible to reduce the wiring of the harness for connecting to the sensor and the actuator.
  • a fuse When supplying power to the motor actuator, a fuse is provided to cut off the power supply to prevent ignition of the device or harness when an abnormal current flows through the power line for a long time. Further, a relay for turning on / off the power supply of the electric actuator is provided.
  • these fuses and relays are housed in a power supply unit separate from the ECU.
  • a conventional fuse blows due to Joule heat and cuts off the power supply. It is necessary to replace the fuse to restore the power supply. Therefore, the power supply unit is provided in a place that is easily accessible to the user because of the ease of replacing the fuse.
  • the ECU is installed in a place that is difficult for the user to access, and is firmly fastened to protect the electronic components inside the ECU from water droplets and the like.
  • a fuse or a relay is provided in such an ECU, it is necessary to open the unit and replace the blown fuse for replacement.
  • a semiconductor type fuse that realizes a conventional fuse or relay with a semiconductor transistor.
  • the semiconductor type fuse realizes the functions of a conventional blown fuse and a relay by a MOS transistor and an arithmetic unit such as a microcomputer.
  • the semiconductor type fuse estimates the temperature of the harness from the value of the current flowing through the power line, and turns off the MOS transistor when there is a risk of ignition of the harness due to an abnormal current. If the generation of abnormal current is eliminated, the MOS transistor can be turned on again, so there is no need to replace it like a blown fuse.
  • Patent Document 1 discloses a technique for solving such a problem.
  • a power supply system that supplies power to a plurality of loads according to the technique described in Patent Document 1
  • one end of a fuse is connected to a power source, and the other end of the fuse is connected to a plurality of load devices via a semiconductor switch.
  • a receiving unit that receives an instruction signal for turning on and off a semiconductor switch, and includes a control device that controls turning on and off of a plurality of semiconductor switches.
  • control device When the control device receives an instruction signal to turn on a plurality of semiconductor switches at the same time, the control device shifts the timing of turning on the plurality of semiconductor switches and turns on the plurality of semiconductor switches.
  • Patent Document 1 Although the technique described in Patent Document 1 is effective for reducing the current capacity of a conventional blown type fuse, in a system using a semiconductor type fuse, further improvement is made in the following points. There is room.
  • the MOS transistor that cuts off the power supply does not fail.
  • the allowable current of the MOS transistor becomes small and it is easy to break.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to suppress an increase in size of a semiconductor fuse in a vehicle control device using a semiconductor fuse and to generate an abnormal current at an early stage. It is to realize a vehicle control device that can detect and shut off.
  • the present invention is configured as follows.
  • a cutoff unit that supplies and cuts power to a plurality of load devices, a current detection unit that detects the current flowing through the plurality of load devices, and a temperature detection unit that detects the temperature of the cutoff unit.
  • the operation of the load device having a low priority is based on the priority set for each of the plurality of load devices. It is provided with a drive control unit for controlling and limiting the temperature.
  • a vehicle control device using a semiconductor fuse it is possible to realize a vehicle control device that can suppress the increase in size of the semiconductor fuse and detect the occurrence of an abnormal current at an early stage to cut off.
  • Example 1 of this invention It is a block diagram of the vehicle control apparatus to which Example 1 of this invention was applied. It is a figure which shows the structure of the vehicle control device in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the operation of the breaking apparatus in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the operation timing of the load apparatus in the example different from this invention. It is a figure which shows the operation timing of the load apparatus in Example 1 of this invention. It is a table which shows the example of the priority apparatus in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the more effective method of the operation timing of the load apparatus in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the more effective method of the operation timing of the load apparatus in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the structure of the vehicle control device in Example 2 of this invention. It is a figure which shows the structure of the vehicle control device in Example 3 of this invention.
  • Example 1 Regarding the vehicle control device according to the first embodiment of the present invention, an example of supplying electric power to a plurality of electric actuators by a power supply system mounted on the vehicle will be described.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system 1 to which a vehicle control device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the power supply system 1 has a control function for supplying electric power to a plurality of load devices 4a, 4b, and 4c and issuing operation commands for the plurality of load devices 4a, 4b, and 4c.
  • the power supply system 1 supplies power to load devices such as lamps, air conditioner compressors, PTC heaters, cooling pumps, and fans.
  • the power supply system 1 includes a battery 2, a control unit 3, and load devices 4a, 4b, and 4c mounted on the vehicle.
  • the control unit 3 corresponds to the vehicle control device.
  • a DC power source such as a lead battery, a nickel hydrogen battery, or a lithium ion battery mounted on a vehicle is used.
  • the control unit 3 includes an arithmetic unit 5, a breaking device (cutting unit) 6, a primary feeder line 7a, a secondary feeder line 7b, a control input line, and a control output line 8.
  • the electric power of the battery 2 is supplied to the load devices 4a to 4c via the primary feeder line 7a, the cutoff device 6, and the secondary feeder line 7b.
  • One end of the primary feeder line 7a is connected to the battery 2 and the other end is connected to the breaking device 6.
  • One end of the secondary feeder line 7b is connected to the cutoff device 6, and the other end is connected to the load devices 4a to 4c.
  • the secondary feeder line 7b is connected from one cutoff device 6 in a branch line shape and is connected to a plurality of load devices 4a to 4c.
  • the cutoff device 6 supplies and cuts off electric power to a plurality of load devices 4a to 4c.
  • the control unit 3 is provided with an arithmetic unit (calculation unit) 5, receives a control signal from the outside from the control input line 8, and is driven by a plurality of load devices 4a to 4c according to the processing result inside the arithmetic unit 5. Output a command.
  • the drive command is output via the control output line 9 connecting the arithmetic unit 5 and the load devices 4a to 4c.
  • a serial communication communication method such as CAN or LIN, a voltage input method for inputting a voltage change according to ON / OFF of a switch, or the like can be used.
  • control output line 9 a serial communication communication method such as CAN or LIN, a voltage output method that outputs a voltage change according to ON / OFF of driving, or the like can be used.
  • the example shown in FIG. 1 shows a configuration in which the control input line 8 and the control output lines 9 are provided on the load devices 4a to 4c, but the control input line 8 is provided by using the serial communication interface. And the control output line 9 may be connected by a bus.
  • the arithmetic unit 5 the current value Is based on the current flowing through the secondary feeder line 7b and the breaking device temperature Tb based on the temperature of the breaking device 6 are input. Further, the arithmetic unit 5 estimates the overcurrent state of the current flowing through the secondary feeder line 7b from these current values Is and the breaking device temperature Tb. When the arithmetic unit 5 determines that the current flowing through the secondary feeder line 7b is in an overcurrent state, it outputs a cutoff signal Sc to the cutoff device 6, cuts off the cutoff device 6, and transfers the current flowing through the secondary feed line 7b. Block or limit.
  • the cutoff device 6 is cut off when the current flowing from the battery 2 to the load devices 4a to 4c becomes an abnormal value, and the temperature of the load devices 4a to 4c and the secondary feeder line 7b rises, causing smoke and ignition, resulting in failure. To prevent.
  • the cutoff device 6 is formed of a semiconductor switch such as a MOS transistor.
  • the breaking device 6 has the functions of a conventional fuse and a relay.
  • a conventional fuse blows when a current exceeding the rated current flows for a predetermined time. In order to restore the device, it is necessary to replace the fuse. Even if an abnormal current is generated and cut off by forming a cutoff device with a semiconductor switch, it can be restored by the signal of the cutoff signal Sc, so that the replacement work unlike the conventional blown type fuse is not required.
  • FIG. 2 shows a specific example of using a MOS transistor as the cutoff device 6.
  • the breaking device 6 includes a source MOSFET 10a through which a load current flows and a sense MOSFET 10b for detecting the current.
  • the source MOSFET 10a and the sense MOSFET 10b are manufactured on the same semiconductor chip in the same process, the device matching accuracy is good. Therefore, the current flowing through the source MOSFET 10a and the sense MOSFET 10b is determined by the ratio of the resistance values. That is, the load current can be detected by detecting the current flowing through the sense MOSFET 10b.
  • the gate terminal of the source MOSFET 10a and the gate terminal of the sense MOSFET 10b are connected to the arithmetic unit 5, and the gate signal 11a is supplied.
  • the arithmetic unit 6 controls ON / OFF of the source MOSFET 10a and the sense MOSFET 10b by the gate signal 11a.
  • the current flowing through the sense MOSFET 10b is input to the current detection unit 13c of the arithmetic unit 5. As a result, the current detection unit 13c detects the current value flowing through the plurality of load devices 4a to 4c.
  • the temperature sensor 12 may be arranged on the same substrate adjacent to the cutoff device 6, or may have a structure in which the temperature sensor 12 is built in the cutoff device 6.
  • the temperature sensor 12 may be arranged in other parts to estimate the temperature of the shutoff device 6 from the detected temperature.
  • the temperature sensor 12 can also detect the temperature of the source MOSFET 10a, which is a semiconductor transistor, and use it as the temperature of the breaking device 6. Further, instead of the temperature sensor 12, the potential difference between the drain and the source of the source MOSFET 10a may be measured and converted into a temperature.
  • a thermistor As the temperature sensor 12, a thermistor, a resistance temperature detector, or the like can be used.
  • the signal detected by the temperature sensor 12 is input to the temperature detection unit 13d of the arithmetic unit 5.
  • a microprocessor or the like can be used as the arithmetic unit 5.
  • a cutoff determination unit 13a is provided, a cutoff determination is made using the current signal and the temperature signal from the cutoff device 6, the voltage level of the gate signal 11a is changed, and the source MOSFET 10a and the sense MOSFET 10b are turned on. Control / OFF.
  • the cutoff determination unit 13a sends the determination value 11b to the drive control unit 13b based on the sense MOSFET 10b and the temperature sensor 12 or other signals.
  • the drive control unit 13b shifts to the load devices 4a to 4b according to the drive signal from the control input line 8 and the priority order of the load devices 4a to 4c according to the determination value 11b (determination of whether or not the temperature exceeds a predetermined temperature).
  • a drive or stop command is output to the load devices 4a to 4c via the control output line 9.
  • the drive control unit 13b controls and limits the operation of the load devices 4a to 4c.
  • the breaking device 6 has a semiconductor transistor such as a MOS transistor, and in order to use it, it is necessary to consider the allowable characteristics of the semiconductor transistor.
  • the allowable current value of a semiconductor transistor decreases as the temperature rises. This is determined by the junction temperature of the semiconductor and the life required of the device.
  • the arithmetic unit 5 has the following functions.
  • the arithmetic unit 5 in the power supply system 1 stores the priority order of the plurality of load devices 4a to 4c in the memory 13e, and when the temperature of the cutoff device 6 exceeds a predetermined value, activates the load device having a lower priority. Restrict. Further, when the temperature of the cutoff device 6 exceeds a predetermined value, the cutoff threshold value calculated based on the current value and the time is set lower than that at the low temperature.
  • the cutoff device 6 is smaller than the first current cutoff threshold value for cutting off the power to the plurality of load devices 4a to 4c and the first current cutoff threshold value based on the current detection value detected by the current detection unit 13c. It has a second current cutoff threshold.
  • the first current cutoff threshold value is set, and when the temperature detected by the temperature detection unit 13c exceeds the predetermined value, the second current cutoff threshold value is set.
  • Current cutoff threshold is set.
  • the cutoff threshold value (at low temperature) in FIG. 3 indicates the load current and the time until the cutoff occurs when the load current flows. The larger the current flowing through the load, such as the inrush current at the start of the load, the shorter the cutoff time is set.
  • This cutoff threshold is set when the current flowing through the load devices 4a to 4c becomes abnormally high, so that the load currents (at low temperature) in FIG. 3 are normally operated by the load devices 4a to 4c. It shows the maximum value of the load current when it is.
  • the cutoff threshold is set to a value higher than this load current (at low temperature), and is set so that an abnormal overcurrent can be cut off. For example, the cutoff threshold is set to about 1.3 times the load current.
  • the MOS transistor allowable current (at low temperature) shown in FIG. 3 is a current value allowed for the source MOSFET 10a under low temperature conditions.
  • the standard of the source MOSFET 10a is selected according to the maximum load current (at low temperature).
  • the allowable current value of the source MOSFET 10a the allowable current value becomes smaller as shown in the MOS transistor allowable current (at high temperature) in FIG. 3 under high temperature conditions. Then, the load current exceeds the allowable current of the source MOS transistor 10a, and the source MOSFET 10a fails.
  • the cutoff threshold value is set lower than that at the low temperature.
  • the current of the load device can be prevented from exceeding the allowable current of the breaker 6 even under high temperature conditions.
  • the allowable current of the load device is lowered by setting the cutoff threshold value lower at the high temperature than at the low temperature, the abnormal current can be detected and cut off at an early stage. That is, by dynamically changing the cutoff threshold value according to the operating state of the plurality of load devices, the optimum cutoff threshold value can be set, and the abnormal current can be detected and cut off at an early stage.
  • FIG. 4A is an example different from the present invention and is for comparison with the present invention.
  • FIG. 4A shows the sum of the drive currents of the load devices when a plurality of load devices are driven at a low temperature and the drive currents of the plurality of load devices.
  • the load device RL1 in FIG. 4A is an actuator that operates intermittently, such as a brake lamp.
  • the load device RL2 is an actuator in which the current at startup is large and then the current gradually decreases to a steady state, such as a heater.
  • the load device RL3 is an actuator in which a large current habitually flows at the time of starting, and is, for example, a fan motor.
  • the load devices RL1, RL2 and RL3 are driven from the control input line 8 in response to the drive requests of these load devices RL1, RL2 and RL3.
  • these load devices RL1, RL2, and RL3 are started at the same time. Then, the current value flowing through the breaking device 6 becomes the total Ipa of the inrush currents of these load devices RL1, RL2, and RL3 at the time of starting.
  • FIG. 4B shows the current flowing through the breaking device 6 when the first embodiment of the present invention is applied.
  • the load device RL1 is a brake lamp, which needs to be immediately driven in response to the driver's brake operation, and is a high-priority load device.
  • the load devices RL2 and RL3 are in-vehicle cooling devices and in-vehicle air-conditioning devices, and do not need to immediately respond to a start command. There are priority devices such as vehicle running (driving force, braking force) and safety devices, and non-priority devices such as air conditioning where the start timing is not important.
  • the priority device is immediately driven in response to the drive request from the control input line 8, but the non-priority device RL2 is driven by the priority device RL1 with a time lag. Start it. Further, the non-priority device RL3 is started after the non-priority device RL2 is driven and the large current at the time of starting is reduced.
  • the drive control unit 13b has a plurality of drive control units 13b based on the reduction characteristics of the drive currents at the start of each of the plurality of load devices 4a to 4c and the above-mentioned priority. A time difference is provided in the start timing of the load devices 4a to 4c.
  • the start timing can be dispersed and the peak current Ipb, which is the sum of the load currents, can be suppressed. Further, since the drive timing is not limited for the important equipment to be prioritized, the safety in vehicle running can be ensured.
  • Priority equipment is equipment such as powertrain fuel pumps related to vehicle driving, headlights related to safety, stop lamps, back lamps, and wipers.
  • non-priority equipment other equipment such as small lamps and fog lamps can be substituted, and even if the start timing is shifted by several seconds such as cooling system and air conditioning system, the actual effect is small.
  • the priority can be changed according to the traveling time, the weather, and the like. For example, headlamps and back lamps are given priority at night, but the priority can be lowered during the day. In addition, even in the daytime, headlamps and back lamps are given priority in an environment close to nighttime such as a tunnel. Also, the wiper can be given priority when it rains, but can be lowered if it is not.
  • the start timing is further dispersed, which is necessary for the power supply.
  • the peak current can be reduced. Further, since the driving of the device which is given special priority according to the traveling state of the vehicle is not limited, the safety in the traveling of the vehicle can be ensured.
  • the drive control unit 13b determines the priority of the plurality of load devices 4a to 4c, the characteristic of reducing the drive current at the time of starting the load devices 4a to 4c, and the characteristic. A time difference is provided in the start and stop timings of the plurality of load devices 4a to 4c according to the current characteristics when the load devices 4a to 4c are stopped.
  • FIG. 7 is an effective method when the temperature of the breaking device 6 rises further and the current that can be supplied drops significantly.
  • the load device RL2 is a device for cooling a power train such as an engine of a vehicle
  • the load device RL3 is an air conditioner in a vehicle.
  • the device for cooling the power train is, for example, a fan motor of a radiator. When the temperature of the power train rises, the fan motor is driven to cool the power train. Since the temperature of the power train gradually rises, it is easy to predict the temperature.
  • the other load device RL3 is cut off in advance, and the current flowing through the cutoff device 6 is reduced, so that the cutoff device is used.
  • the temperature of 6 drops.
  • the temperature of the cutoff device 6 decreases, the current that can be supplied increases, and the current required for the fan motor that is the load device RL2 can be secured.
  • the drive control unit 13b calculates the future estimated start timing of the load device with high priority, and stops the load device with low priority before the estimated start timing.
  • the temperature of the cutoff device 6 can be lowered in advance, and the current for driving the load device having a high priority can be secured.
  • the important equipment can be operated.
  • the configuration in which the start timing of the plurality of load devices 4a to 4c is not limited is described, but the priority device and the non-priority device are described even when the temperature is low.
  • the drive timing may be staggered, and the start timing may be further restricted when the temperature becomes high. That is, the effect of the present invention can be similarly obtained even if the driving of the non-priority device is restricted by the temperature rise of the breaking device 6 as compared with the low temperature.
  • the vehicle control device capable of suppressing the enlargement of the semiconductor fuse and detecting the generation of an abnormal current at an early stage and shutting off the fuse. Can be realized.
  • Example 2 In the first embodiment, the configuration using the MOS transistor as the breaking device 6 has been described, but in the second embodiment, the MOS transistor 14a and the shunt resistor 14b are used as shown in FIG. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the breaking device 60 shown in FIG. 8 includes a MOS transistor 14a for passing a load current and a shunt resistor 14b for detecting the current.
  • the MOS transistor 14 and the shunt resistor 14 are connected in series and the same load current flows.
  • the gate terminal of the MOS transistor 14a is connected to the cutoff determination unit 13a of the arithmetic unit 5, and the gate signal 11a is supplied.
  • the cutoff determination unit 13a of the arithmetic unit controls ON / OFF of the MOS transistor 14a by the gate signal 11a.
  • the voltage across the shunt resistor 14b is input to the current detection unit 13c of the arithmetic unit 5. Since the voltage across the shunt resistor 14b changes according to the current, the load current can be detected.
  • a temperature sensor 12 for detecting the temperature of the MOS transistor 14a is provided.
  • the temperature sensor 12 may be arranged on the same substrate adjacent to the MOS transistor 14a, or may have a configuration in which the temperature sensor 12 is built in the MOS transistor 14a.
  • a thermistor, a resistance temperature detector, or the like can be used as the temperature sensor 12.
  • the signal detected by the temperature sensor 12 is input to the temperature detection unit 13d of the arithmetic unit 5.
  • the gate signal 11a is supplied to the gate terminals of the plurality of MOS transistors.
  • the second embodiment also has the same effect as that of the first embodiment, and also has the effect that the blocking device 60 can be configured by an inexpensive element.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the power supply system 20 as the third embodiment to which the present invention is applied.
  • the power supply system 20 includes a main unit 26 having a control function for managing the drive of the plurality of load devices 4a to 4c, and a subunit 27 for supplying power to the plurality of load devices 4a to 4c.
  • the main unit 26 and the subunit 27 are the vehicle control devices of the third embodiment.
  • the main unit 26 includes an arithmetic unit 21, a cutoff device 28, a primary feeder line 29a, a secondary feeder line 29b, a control input line 30, and a communication line 31.
  • the electric power of the battery 2 is supplied to the subunit 27 via the primary feeder line 29a, the cutoff device 28, and the secondary feeder line 29b.
  • One end of the primary feeder line 29a is connected to the battery 2 and the other end is connected to the breaking device 28.
  • One end of the secondary feeder line 29b is connected to the cutoff device 28, and the other end is connected to the subunit 27.
  • the subunit 27 includes an arithmetic unit 22, switches 32a to 32c, a secondary feeder line 29b, a communication line 31, and a control output line 33.
  • the electric power from the secondary feeder line 29b is supplied to the load devices 4a to 4c via the switches 32a to 32b.
  • the secondary feeder line 29b is connected in a branch line from one cutoff device 28 and is connected to a plurality of load devices 4a to 4c.
  • the main unit 26 is provided with an arithmetic unit 21, receives a control signal from the outside from the control input line 30, and outputs a drive command to a plurality of load devices 4a to 4c according to the processing result inside the arithmetic unit 21. ..
  • the output of the drive command is transmitted to the arithmetic unit 22 of the subunit 27 via the communication line 31.
  • the arithmetic unit 21 is provided with a cutoff determination unit and a drive control unit similar to the cutoff determination unit 13a and the drive control unit 13b of the first embodiment.
  • the breaking device 28 can have the same configuration as the breaking device 6 in the first embodiment or the breaking device 60 in the second embodiment.
  • the arithmetic unit 22 provided in the subunit 27 controls switches 32a to 32c that supply or cut off power to the load devices 4a to 4b according to the drive command received from the communication line 31. Therefore, the arithmetic unit 22 is also a drive control unit.
  • the ON / OFF control of the switches 32a to 32c is transmitted via the control output line 33.
  • the switches 32a to 32c are formed of a semiconductor switch such as a MOS transistor.
  • the drive control unit provided in the arithmetic unit 21 of the main unit 26 and the arithmetic unit 22 provided in the subunit 27 control and limit the drive of the drive control unit load devices 4a to 4c. Therefore, it can be defined that the main unit 26 includes a first drive control unit and the subunit 27 includes a second drive control unit. Then, the drive control unit in the third embodiment controls and limits the operation of the load devices 4a to 4c by the first drive control unit that outputs the drive command and the drive command from the first drive control unit. It can be defined as having two drive control units.
  • the arithmetic unit 21 of the main unit 26 is input with the current value Is based on the current flowing through the secondary feeder line 29b and the breaking device temperature Tb based on the temperature of the breaking device 28. Further, the arithmetic unit 21 estimates the overcurrent state from these current values Is and the breaking device temperature Tb.
  • the arithmetic unit 21 determines that it is in an overcurrent state, it outputs a cutoff signal Sc to the cutoff device 28, cuts off the cutoff device 28, and cuts off or limits the current flowing through the secondary feeder line 29b.
  • the cutoff device 28 is cut off when the current flowing from the battery 2 to the subunit 27 becomes an abnormal value, and the load devices 4a to 4c and the secondary feeder line 29b are prevented from being smoked, ignited and damaged due to temperature rise. do.
  • the cutoff device 28 is formed of a semiconductor switch such as a MOS transistor.
  • the arithmetic unit 21 of the main unit 26 has the following functions shown in the first embodiment.
  • the arithmetic unit 21 has a memory 13e, stores preset priorities (priorities) of a plurality of load devices 4a to 4b connected to the subunit 27 in the memory 13e, and determines the temperature of the cutoff device 28. When the value is exceeded, operations such as starting a load device with a low priority are restricted.
  • the cutoff threshold value calculated based on the current value and the time is set lower than that at the low temperature.
  • the operation of the arithmetic unit 21 is the same as that of the arithmetic unit 5 shown in the first embodiment.
  • the current flowing through the load devices 4a to 4c can be prevented from exceeding the allowable current of the breaking device 28 even under high temperature conditions. Further, even when the maximum current of the load devices 4a to 4c becomes low by setting the cutoff threshold value lower than that at the time of low temperature at the time of high temperature, the abnormal current can be detected and cut off at an early stage. That is, by dynamically changing the cutoff threshold value according to the operating state of the plurality of load devices 4a to 4c, the optimum cutoff threshold value can be set, and the abnormal current can be detected and cut off at an early stage.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and in the case of a configuration including one main unit 26 and a plurality of subunits 27, when the cutoff determination value or the like is changed, the main unit 26
  • the effect can be obtained by changing only the setting value.

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Abstract

半導体ヒューズを用いた車両制御装置において、半導体ヒューズの大型化を抑制するとともに、異常電流の発生を早期に検知し遮断可能な車両制御装置を実現する。車両制御装置は、複数の負荷装置４ａ～４ｃへの電力の供給及び遮断を行う遮断部６と、複数の負荷装置４ａ～４ｃに流れる電流を検出する電流検出部１３ｃと、遮断部６の温度を検出する温度検出部１３ｄとを備える。さらに、車両制御装置は、温度検出部１３ｄが検出した遮断部６の温度が、所定値を越えたとき、複数の負荷装置４ａ～４ｃのそれぞれに設定された優先度に基づき、優先度が低い負荷装置４ａ～４ｃの動作の制御及び制限を行う駆動制御部１３ｂ備える。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関する。
　近年、車両の運転者などの乗員が手動で操作していたドアの開閉やパーキングブレーキなどは電動化され、多くの電動アクチュエータが車両に搭載されてきている。
　これにより、センサやアクチュエータが増加し、各機能の制御装置(ＥＣＵ)、ハーネスが膨大となり車両のスペース、重量、製造工数における課題となっている。また、自動運転機能の進展により車両の高信頼化が求められ、車両に異常が発生したときに、安全状態となるまでの動作継続性が求められるようになっている。
　このような、多様な機能を実現するために、様々な電動アクチュエータを制御するＥＣＵを統合化することがＥＣＵの台数削減やハーネス削減の有効な手段とされている。統合化により様々なセンサ、アクチュエータに直接アクセスできこれらを集中制御することによって機能の拡張性を高めることができる。また、車両のエリアごとに統合すればセンサ、アクチュエータへ接続するためのハーネスの引き回しを低減することができる。
　電動アクチュエータへの電源供給においては電源線に異常な電流が長時間流れると、装置やハーネスの発火を防止するために電源供給を遮断するヒューズを設けている。また、電動アクチュエータの電源供給をＯＮ/ＯＦＦするリレーが設けられている。
　従来、これらのヒューズやリレーは、ＥＣＵとは別の電源ユニットに納められている。従来のヒューズは異常電流が流れると、ジュール熱により溶断して電源供給を遮断する。電源を復旧するためにはヒューズの交換を要する。そのため、ヒューズ交換のしやすさを理由にユーザがアクセスしやすい場所に電源ユニットを設けている。
　一方、ＥＣＵはユーザがアクセスし難い場所に設置され、ＥＣＵ内部の電子部品を水滴などから保護するために強固に締結されている。このようなＥＣＵにヒューズやリレーを設けた場合、交換のためにユニットを開いて溶断したヒューズを取り換える必要がある。
　そこで、従来のヒューズやリレーを半導体トランジスタで実現する半導体型ヒューズが用いられる。半導体型ヒューズは、従来の溶断型ヒューズ及びリレーの機能をＭＯＳトランジスタとマイコンなどの演算器により実現したものである。半導体型ヒューズは、電源線に流れる電流値からハーネスの温度を推定し異常電流によりハーネスの発火の危険性があると、ＭＯＳトランジスタをＯＦＦとする。異常電流の発生が解消されれば再びＭＯＳトランジスタをＯＮにできるので、溶断型ヒューズのように交換する必要がない。
　しかしながら、電力を供給するアクチュエータの数が増えると、ＭＯＳトランジスタの電流容量を増やす必要がある。また、適切に放熱を確保するためにＭＯＳトランジスタの多並列化が必要になりコストや基板の実装面積が増加する。
　このような課題を解決する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の技術による複数の負荷に電力を供給する電力供給システムでは、ヒューズの一端が電源に接続され、このヒューズの他端が複数負荷装置に半導体スイッチを介して接続される。また、半導体スイッチのオン及びオフの指示信号を受ける受信部を有し、複数の半導体スイッチのオン及びオフを制御する制御装置を備える。
　制御装置は、複数の半導体スイッチを同時にオンさせる指示信号を受信した場合に、複数の半導体スイッチをオンにするタイミングをずらして、複数の半導体スイッチをオンする。
　特許文献１に記載の技術によれば、タイミングをずらして複数の半導体スイッチをオンさせるため、ヒューズに流れる電流が分散され、ヒューズの大きさを抑制できる。
特開２０１９－４１５０８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された技術は、従来の溶断型のヒューズの電流容量を低減するためには有効であるが、半導体型ヒューズを用いたシステムにおいては、以下の点において更なる改善の余地がある。
　まず、半導体ヒューズを用いた車載システムでは、電源供給を遮断するＭＯＳトランジスタが故障しないことが要求される。特に、ＭＯＳトランジスタが高温になるとＭＯＳトランジスタの許容電流が小さくなり破壊しやすくなる。高温環境においてもＭＯＳトランジスタに流れる電流が許容電流を超えないようにするためにはＭＯＳトランジスタの大型化、多並列化が必要になってしまう。
　また、複数のアクチュエータが一つの半導体ヒューズを介して接続される構成とした場合においても、異常電流の発生を早期に検知し遮断する必要がある。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体ヒューズを用いた車両制御装置において、半導体ヒューズの大型化を抑制するとともに、異常電流の発生を早期に検知し遮断可能な車両制御装置を実現することである。
　上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
　車両制御装置において、複数の負荷装置への電力の供給及び遮断を行う遮断部と、前記複数の前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、前記遮断部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記遮断部の温度が、所定値を越えたとき、前記複数の前記負荷装置のそれぞれに設定された優先度に基づき、前記優先度が低い前記負荷装置の動作の制御及び制限を行う駆動制御部と、を備える。
　半導体ヒューズを用いた車両制御装置において、半導体ヒューズの大型化を抑制するとともに、異常電流の発生を早期に検知し遮断可能な車両制御装置を実現することができる。
本発明の実施例１を適用した車両制御装置の構成図である。 本発明の実施例１における車両制御装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１における遮断装置の動作を示す図である。 本発明とは異なる例における負荷装置の動作タイミングを示す図である。 本発明の実施例１における負荷装置の動作タイミングを示す図である。 本発明の実施例１における優先機器の例を示す表である。 本発明の実施例１における負荷装置の動作タイミングのさらに効果的な方法を示す図である。 本発明の実施例１における負荷装置の動作タイミングのさらに効果的な方法を示す図である。 本発明の実施例２における車両制御装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３における車両制御装置の構成を示す図である。
　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。
　（実施例１）
　本発明の実施例１による車両制御装置について、車両に搭載される電力供給システムにより複数の電動アクチュエータへ電力を供給する例を説明する。
　図１は、本発明の実施例１である車両制御装置を適用した電力供給システム１の概略構成図である。電力供給システム１は、複数の負荷装置４ａ、４ｂ及び４ｃに電力を供給するとともに、複数の負荷装置４ａ、４ｂ及び４ｃの動作指令を出す制御機能を備えている。電力供給システム１は、例えばランプ、エアコンのコンプレッサ、ＰＴＣヒータ、冷却ポンプ、ファンなどの負荷装置に電力を供給する。電力供給システム１は、車両に搭載されたバッテリ２、制御ユニット３並びに負荷装置４ａ、４ｂ及び４ｃを有する。制御ユニット３が車両制御装置に対応する。
　バッテリ２は、車両に搭載される鉛電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの直流電源が用いられる。
　制御ユニット３は、演算器５、遮断装置（遮断部）６、一次給電線７ａ、二次給電線７ｂ、制御入力線、制御出力線８を備える。バッテリ２の電力は一次給電線７ａ、遮断装置６、二次給電線７ｂを介して負荷装置４ａ～４ｃに供給する。一次給電線７ａの一端はバッテリ２に接続され、他端は遮断装置６に接続される。二次給電線７ｂの一端は遮断装置６に接続され、他端は負荷装置４ａ～４ｃに接続される。二次給電線７ｂは、一つの遮断装置６から枝線状に接続され複数の負荷装置４ａ～４ｃに接続される。遮断装置６は、複数の負荷装置４ａ～４ｃへの電力の供給及び遮断を行う。
　制御ユニット３は、演算器（演算部）５が設けられ、外部からの制御信号を制御入力線８から受信し、演算器５の内部の処理結果に応じて複数の負荷装置４ａ～４ｃに駆動指令を出力する。駆動指令は演算器５と負荷装置４ａ～４ｃを接続する制御出力線９を介して出力される。制御入力線８としては、ＣＡＮ、ＬＩＮなどのシリアルコミュニケーション通信方式やスイッチのＯＮ／ＯＦＦに応じた電圧変化を入力する電圧入力方式などを用いることができる。
　また、制御出力線９としては、ＣＡＮ、ＬＩＮなどのシリアルコミュニケーション通信方式や駆動のＯＮ／ＯＦＦに応じた電圧変化を出力する電圧出力方式などを用いることができる。
　本実施例１において、図１に示す例では、制御入力線８及び各負荷装置４ａ～４ｃに制御出力線９を設けた構成を示しているが、シリアル通信インターフェースを用いて、制御入力線８及び制御出力線９をバス接続した構成とすることもできる。
　演算器５は、二次給電線７ｂを流れる電流に基づいた電流値Ｉｓ及び遮断装置６の温度に基づいた遮断装置温度Ｔｂが入力される。また、演算器５はこれらの電流値Ｉｓ及び遮断装置温度Ｔｂにより、二次給電線７ｂを流れる電流の過電流状態を推定する。演算器５は、二次給電線７ｂを流れる電流が過電流状態であると判断すると、遮断装置６に遮断信号Ｓｃを出力し、遮断装置６を遮断し、二次給電線７ｂに流れる電流を遮断または制限する。
　遮断装置６は、バッテリ２から負荷装置４ａ～４ｃへ流れる電流が異常値となったときに遮断され、負荷装置４ａ～４ｃや二次給電線７ｂが温度上昇して発煙、発火し故障することを防止する。遮断装置６はＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチで形成される。
　遮断装置６は従来のヒューズ及びリレーの機能を備える。従来のヒューズは定格電流以上の電流が所定時間流れると溶断する。装置を復旧させるためには、ヒューズの交換により対応する必要がある。半導体スイッチにより遮断装置を形成することにより異常電流が生じて遮断しても、遮断信号Ｓｃの信号により復旧できるので、従来の溶断型のヒューズのような交換作業が必要ない。
　これにより、ヒューズ交換の仕組みを設ける必要がなく、従来のヒューズボックスを車両制御装置のユニット内に統合することが容易になる。
　図２に、遮断装置６としてＭＯＳトランジスタを用いた具体的な一例を示す。遮断装置６は負荷電流を流すソースＭＯＳＦＥＴ１０ａと、電流を検知するセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂとを備える。
　ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａ及びセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂは、同一の半導体チップ上に同一工程で製造されるためデバイスのマッチング精度が良い。そのため、これらソースＭＯＳＦＥＴ１０ａ及びセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂを流れる電流は抵抗値の比によって決まる。つまり、センスＭＯＳＦＥＴ１０ｂに流れる電流を検知すれば負荷電流を検知できる。
　ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａのゲート端子とセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂのゲート端子は、演算器５に接続され、ゲート信号１１ａが供給される。演算器６は、ゲート信号１１ａによりソースＭＯＳＦＥＴ１０ａとセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂをＯＮ/ＯＦＦを制御する。センスＭＯＳＦＥＴ１０ｂを流れる電流は演算器５の電流検出部１３ｃに入力される。これにより、電流検出部１３ｃは、複数の負荷装置４ａ～４ｃに流れる電流値を検出する。
　また、遮断装置６の温度を検出する温度センサ１２を備えている。温度センサ１２は、遮断装置６に隣接した同一基板上に配置する構成のほか、遮断装置６に温度センサ１２を内蔵した構成でもよい。温度センサ１２をその他の部分に配置して検出した温度から遮断装置６の温度を推定する構成であってもよい。温度センサ１２は半導体トランジスタであるソースＭＯＳＦＥＴ１０ａの温度を検出し、遮断装置６の温度とすることもできる。また、温度センサ１２に代えて、ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａのドレインとソースの間の電位差を測定し、温度に変換する構成でもよい。
　温度センサ１２としては、サーミスタ、抵抗温度検出器などを用いることができる。温度センサ１２で検出した信号は演算器５の温度検出部１３ｄに入力される。
　演算器５としてマイクロプロセッサなどを用いることができる。演算器５の機能としては、遮断判定部１３ａを設け、遮断装置６からの電流信号と温度信号を用いて遮断判定をしてゲート信号１１ａの電圧レベルを変更し、ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａとセンスＭＯＳＦＥＴ１０ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
　また、遮断判定部１３ａは、センスＭＯＳＦＥＴ１０ｂと温度センサ１２かあらの信号に基づいて判定値１１ｂを駆動制御部１３ｂへ送る。駆動制御部１３ｂは、判定値１１ｂ（所定の温度を越えたか否かの判定）にしたがって、制御入力線８からの駆動信号と負荷装置４ａ～４ｃの優先順位に応じて負荷装置４ａ～４ｂへ制御出力線９を介して駆動または停止指令を負荷装置４ａ～４ｃへ出力する。駆動制御部１３ｂは、負荷装置４ａ～４ｃの動作の制御及び制限を行う。
　ところで、遮断装置６としてＭＯＳトランジスタのような半導体トランジスタを有し、それを使用するためには半導体トランジスタの許容特性を考慮する必要がある。半導体トランジスタは温度上昇に応じて許容できる電流値が減少する。これは半導体のジャンクション温度や、装置に求められる寿命などによって決まる。
　特に、高温状態では許容できる電流値が小さくなるため、それぞれの負荷装置４ａ～４ｃの最大電流の総和が半導体素子の許容電流を超えないように設計する必要がある。
　しかしながら、複数の負荷装置４ａ～４ｃの電流が同時に最大値となるのは非常に稀である場合がある。つまり、発生頻度が非常に低い事象を含めて設計すると、遮断装置６としてのＭＯＳトランジスタを並列に複数設ける必要があり部品コストが高くなってしまう。
　そこで、本発明では演算器５に以下の機能を備えている。
　電力供給システム１における演算器５は、複数の負荷装置４ａ～４ｃの優先順位をメモリ１３ｅに記憶し、遮断装置６の温度が所定値を超えたときに、優先順位の低い負荷装置の起動を制限する。また、遮断装置６の温度が所定値を超えたとき、電流値と時間に基づいて算出される遮断閾値が低温時よりも低く設定される。
　つまり、遮断装置６は、電流検出部１３ｃが検出した電流検出値に基づいて、複数の負荷装置４ａ～４ｃへの電力を遮断する第１の電流遮断閾値と、第１の電流遮断閾値より小さい第２の電流遮断閾値とを有する。そして、温度検出部１３ｃにより検出された温度が、所定値以下のときは、第１の電流遮断閾値が設定され、温度検出部１３ｃにより検出された温度が、所定値を超えるときは、第２の電流遮断閾値が設定される。
　図３を用いて上記の動作を説明する。図３中の遮断閾値 (低温時)は、負荷電流と負荷電流が流れたときに遮断するまでの時間を示している。負荷の起動時の突入電流など負荷に流れる電流が大きいほど遮断時間を短く設定される。この遮断閾値は負荷機器４ａ～４ｃに流れる電流が異常に高い値となったときに遮断されるように、図３中の負荷電流(低温時)は負荷機器４ａ～４ｃが正常に動作しているときの負荷電流の最大値を示している。遮断閾値はこの負荷電流（低温時）よりも高い値に設定され、異常な過電流を遮断できるように設定される。例えば、遮断閾値は負荷電流よりも１．３倍程度に設定される。
　図３中に示すＭＯＳトランジスタ許容電流（低温時）は、低温条件においてソースＭＯＳＦＥＴ１０ａに許容される電流値である。負荷電流（低温時）の最大電流に応じて、ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａの規格等が選定される。ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａの許容電流値は、高温条件になると図３中のＭＯＳトランジスタ許容電流（高温時）に示すように許容電流値が小さくなる。そうすると、負荷電流がソースＭＯＳトランジスタ１０ａの許容電流を超えてしまいソースＭＯＳＦＥＴ１０ａが故障する。
　従来技術においては、ソースＭＯＳＦＥＴ１０ａが故障しないように高温条件を考慮した許容電流を備える電流センスＭＯＳトランジスタを選定するか、複数の電流センスＭＯＳトランジスタを並列接続しておく必要があり、部品コストが高くなる課題があった。
　本発明では、図３中の負荷電流（高温時）に示すように、遮断装置６の温度が上昇すると、優先順位の低い負荷装置の起動を制限する。また、遮断装置６の温度が所定値を超えたとき、遮断閾値が低温時よりも低く設定される。これにより、高温条件においても負荷装置の電流が遮断装置６許容電流を超えないようにすることができる。また、遮断閾値が、低温時よりも高温時の方が低く設定されることにより負荷装置の許容電流が低くなった場合においても、早期に異常電流を検知して遮断することができる。つまり、遮断閾値を複数の負荷機器の動作状態に応じて動的に変更することにより、最適な遮断閾値に設定でき早期に異常電流を検知して遮断することができる。
　次に、遮断装置６の温度が上昇したときに負荷装置の最大電流を抑える方法の一例について図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。
　図４Ａは、本発明とは異なる例であり、本発明との比較のためのものである。図４Ａにおいて、低温時において複数の負荷装置を駆動した時の負荷装置の駆動電流と、これの複数の負荷装置駆動電流の総和を示す。図４Ａ中の負荷装置ＲＬ１は、間欠的に動作するアクチュエータであり、例えばブレーキランプなどである。負荷装置ＲＬ２は起動時の電流が大きく、その後、徐々に電流が低下して定常状態となるアクチュエータであり、例えばヒータなどである。負荷装置ＲＬ３は起動時に習慣的に大電流が流れるアクチュエータであり、例えばファンモータなどである。
　低温時では、制御入力線８からこれらの負荷装置ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３の駆動要求に応じて負荷装置ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３が駆動する。制御入力線８からの駆動要求のタイミングが重なると、これらの負荷装置ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３が同時に起動する。そうすると、遮断装置６に流れる電流値は、これらの負荷装置ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３の起動時の突入電流の総和Ｉｐａとなる。
　図４Ｂは本発明の実施例１を適用したときの、遮断装置６に流れる電流を示す。図４Ｂにおいて、負荷装置ＲＬ１はブレーキランプであり、運転者のブレーキ操作に対して即座に駆動させる必要があり、優先度の高い負荷装置である。負荷装置ＲＬ２、ＲＬ３は車内の冷却装置や車内の空調機器であり、起動指令に対して即座に応答する必要がないものである。このような、車両の走行（駆動力、制動力）や安全装置などの優先機器と、一方で空調など起動タイミングが重要でない非優先機器がある。
　そこで、本発明の実施例１では、優先される機器は、制御入力線８からの駆動要求に対して即座に駆動させるが、非優先機器ＲＬ２は優先機器ＲＬ１を駆動させた後に時間をずらして起動させる。また、非優先機器ＲＬ３は非優先機器ＲＬ２が駆動して起動時の大電流が低下した後に起動させる。
　つまり、駆動制御部１３ｂは、遮断装置６の温度が所定値を超えたときに、複数の負荷装置４ａ～４ｃのそれぞれの起動時の駆動電流の減少特性及び上述した優先度に基づいて、複数の負荷装置４ａ～４ｃの起動タイミングに時間差を設ける。
　これにより、起動のタイミングが分散して負荷電流の総和のピーク電流Ｉｐｂを抑制することができる。また、優先させる重要な機器に対しては、駆動タイミングを制限しないので、車両走行における安全性を確保できる。
　次に、優先機器の一例について図５を用いて説明する。図５は、車両に搭載される機器の一例である。優先される機器としては特に車両の走行に関わるパワートレイン系の燃料ポンプや安全に関わるヘッドライト、ストップランプ、バックランプ、ワイパーなどの機器である。
　非優先機器としては、スモールランプやフォグランプなど他の機器で代用できるものや、冷却系や空調系など起動タイミングを数秒程度ずらしても実質的な影響が小さいものである。
　また、優先機器においては、走行する時間や天候などに応じて優先度を変化させることもできる。例えば、夜間はヘッドランプやバックランプが優先されるが、昼間は優先度を下げることができる。また、昼間でも、トンネル等の夜間に近い環境では、ヘッドランプやバックランプが優先される。また、ワイパーについても、雨天時は優先されるがそうでない場合は優先度を下げることができる。
　このように、優先機器（負荷装置）が複数ある場合においても車両が走行する時間、走行環境、走行状態に応じて優先度を変更することで、さらに起動のタイミングが分散され、電源に必要なピーク電流を低減することができる。また、車両の走行状態に応じて特に優先される機器の駆動は制限されないため、車両走行における安全性を確保できる。
　ピーク電流の抑制についてさらに効果的な方法を図６により説明する。図６に示すように、優先機器ＲＬ１が駆動すると、他の非優先機器ＲＬ２、ＲＬ３の駆動を停止させ、優先機器ＲＬ１が停止したら非優先機器ＲＬ２、ＲＬ３を再駆動させる。
　つまり、駆動制御部１３ｂは、遮断装置６の温度が所定値を超えたときに、複数の負荷装置４ａ～４ｃの優先度と、負荷装置４ａ～４ｃの起動時の駆動電流の減少特性と、負荷装置４ａ～４ｃの停止時の電流特性に応じて、複数の負荷装置４ａ～４ｃの起動及び停止のタイミングに時間差を設ける。
　この構成によりさらにピーク電流を抑制することができ重要機器に供給する電流を確保することができる。　
　重要機器の電源の電流を確保するためにさらに効果的な方法を図７により説明する。図７は遮断装置６の温度がさらに上昇し、供給できる電流が著しく低下した場合において有効な方法である。
　図７において、負荷装置ＲＬ２は車両のエンジンなどのパワートレインを冷却する装置とし、負荷装置ＲＬ３は車内の空調装置とする。パワートレインを冷却する装置は、例えばラジエータのファンモータである。パワートレインの温度が上昇してくると、ファンモータを駆動してパワートレインが冷却される。パワートレインの温度は徐々に上昇するため温度予測が容易である。
　このことから、パワートレインの温度上昇を予測して、ファンモータを駆動する状態に近づいたときに、あらかじめ他の負荷装置ＲＬ３を遮断して、遮断装置６に流れる電流が低下することにより遮断装置６の温度が低下する。遮断装置６の温度が低下すると供給できる電流が増加し、負荷装置ＲＬ２であるファンモータに必要な電流を確保することができる。
　つまり、重要な機器の駆動が予測できる場合、駆動制御部１３ｂは、優先度の高い負荷装置の将来の推定起動タイミングを算出し、推定起動タイミングより以前に、優先度の低い負荷装置を停止させることにより、遮断装置６の温度を予め下げることができ、優先度が高い負荷装置を駆動するための電流を確保することができる。これにより、遮断装置６の温度がさらに上昇して供給できる電流が著しく低下した場合においても重要機器を動作することができる。
　上記の方法において、重要機器が動作したときや動作が予想される場合に非重要機器の動作を停止させたが、完全に停止させず供給する電流を制限する方法でも同様の効果が得られる。
　また、本実施例１では、遮断装置６の温度が低い場合においては、複数の負荷装置４ａ～４ｃの起動タイミングに制限を設けない構成を説明したが、低温時でも優先機器と非優先機器の駆動タイミングをずらして、高温になるとさらに起動タイミングの制限を厳しくする構成でもよい。つまり、遮断装置６の温度上昇によって、非優先機器の駆動が低温時よりも制限される構成としても同様に本発明の効果が得られる。
　以上のように、本発明の実施例１によれば、半導体ヒューズを用いた車両制御装置において、半導体ヒューズの大型化を抑制するとともに、異常電流の発生を早期に検知し遮断可能な車両制御装置を実現することができる。
　（実施例２）
　実施例１では、遮断装置６としてＭＯＳトランジスタを用いた構成について説明したが、実施例２は、図８に示すようにＭＯＳトランジスタ１４ａとシャント抵抗１４ｂを用いた構成である。その他の構成は、実施例１と同様である。
　図８に示す遮断装置６０は、負荷電流を流すＭＯＳトランジスタ１４ａと電流を検知するシャント抵抗１４ｂからなる。ＭＯＳトランジスタ１４とシャント抵抗１４は直列に接続され同じ負荷電流が流れる。ＭＯＳトランジスタ１４ａのゲート端子は演算器５の遮断判定部１３ａに接続され、ゲート信号１１ａが供給される。演算器の遮断判定部１３ａは、ゲート信号１１ａによりＭＯＳトランジスタ１４ａのＯＮ/ＯＦＦを制御する。シャント抵抗１４ｂの両端の電圧は演算器５の電流検出部１３ｃに入力される。シャント抵抗１４ｂの両端電圧は電流に応じて変化するため負荷電流を検知することができる。
　また、ＭＯＳトランジスタ１４ａの温度を検出する温度センサ１２を設けている。温度センサ１２は、ＭＯＳトランジスタ１４ａに隣接した同一基板上に配置する構成のほか、ＭＯＳトランジスタ１４ａに温度センサ１２を内蔵した構成でもよい。温度センサ１２としては、サーミスタ、抵抗温度検出器などを用いることができる。温度センサ１２で検出した信号は演算器５の温度検出部１３ｄに入力される。
　図８に示した構成において、ＭＯＳトランジスタ１４ａは一つである例を示したが複数のＭＯＳトランジスタを並列に接続した構成でもよい。この場合、複数のＭＯＳトランジスタのゲート端子は、ゲート信号１１ａが供給される。
　実施例２においても、実施例１と同様な効果が得られる他、遮断装置６０を安価な素子で構成することができるという効果を有する。
　（実施例３）
　図９は、本発明を適用した実施例３としての電力供給システム２０の概略構成図である。電力供給システム２０は、複数の負荷装置４ａ～４ｃの駆動を管理する制御機能を備えたメインユニット２６と複数の負荷装置４ａ～４ｃに電力を供給するサブユニット２７とを設けた構成である。メインユニット２６及びサブユニット２７が実施例３の車両制御装置である。
　メインユニット２６は、演算器２１、遮断装置２８、一次給電線２９ａ、二次給電線２９ｂ、制御入力線３０及び通信線３１を備える。バッテリ２の電力は一次給電線２９ａ、遮断装置２８、二次給電線２９ｂを介してサブユニット２７に供給される。一次給電線２９ａの一端はバッテリ２に接続され、他端は遮断装置２８に接続される。二次給電線２９ｂの一端は遮断装置２８に接続され、他端はサブユニット２７に接続される。
　サブユニット２７は、演算器２２、スイッチ３２ａ～３２ｃ、二次給電線２９ｂ、通信線３１及び制御出力線３３を備える。二次給電線２９ｂからの電力はスイッチ３２ａ～３２ｂを介して負荷装置４ａ～４ｃに供給される。二次給電線２９ｂは、一つの遮断装置２８から枝線状に接続され複数の負荷装置４ａ～４ｃに接続される。
　メインユニット２６には、演算器２１が設けられ、外部からの制御信号を制御入力線３０から受信し、演算器２１内部の処理結果に応じて複数の負荷機器４ａ～４ｃに駆動指令を出力する。駆動指令の出力は通信線３１を介してサブユニット２７の演算器２２に伝送される。演算器２１には、実施例１の遮断判定部１３ａ及び駆動制御部１３ｂと同様な遮断判定部及び駆動制御部が備えられている。　通信線３１としては、ＣＡＮ、ＬＩＮなどのシリアルコミュニケーション通信方式を用いることができる。遮断装置２８は、実施例１における遮断装置６又は実施例２における遮断装置６０と同等な構成とすることができる。
　サブユニット２７に設けた演算器２２は、通信線３１から受信した駆動指令に応じて負荷機器４ａ～４ｂに電力を供給または遮断するスイッチ３２ａ～３２ｃを制御する。よって、演算器２２は、駆動制御部でもある。スイッチ３２ａ～３２ｃのＯＮ／ＯＦＦ制御は制御出力線３３を介して送信される。スイッチ３２ａ～３２ｃは、ＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチで形成される。
　実施例３においては、メインユニット２６の演算器２１に備えられた駆動制御部と、サブユニット２７に備えられた演算器２２により駆動制御部負荷装置４ａ～４ｃの駆動の制御及び制限を行う。よって、メインユニット２６は、第１の駆動制御部を備え、サブユニット２７は第２の駆動制御部を備えると定義することができる。そして、実施例３における駆動制御部は、駆動指令を出力する第１の駆動制御部と、第１の駆動制御部からの駆動指令により、負荷装置４ａ～４ｃの動作の制御及び制限を行う第２の駆動制御部を有すると定義することができる。
　上記構成において、メインユニット２６の演算器２１は、２次給電線２９ｂを流れる電流に基づいた電流値Ｉｓ及び遮断装置２８の温度に基づいた遮断装置温度Ｔｂが入力される。また、演算器２１はこれらの電流値Ｉｓ及び遮断装置温度Ｔｂにより、過電流状態を推定する。
　演算器２１は、過電流状態であると判断すると、遮断装置２８に遮断信号Ｓｃを出力し、遮断装置２８を遮断し二次給電線２９ｂに流れる電流を遮断または制限する。
　遮断装置２８は、バッテリ２からサブユニット２７へ流れる電流が異常値となったときに遮断され、負荷装置４ａ～４ｃや二次給電線２９ｂが温度上昇して発煙、発火し故障することを防止する。遮断装置２８はＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチで形成される。
　本実施例３ではメインユニット２６の演算器２１に実施例１で示した以下の機能を備えている。
　演算器２１は、メモリ１３ｅを有し、サブユニット２７に接続される複数の負荷装置４ａ～４ｂの予め設定された優先順位（優先度）をメモリ１３ｅに記憶し、遮断装置２８の温度が所定値を超えたときに、優先順位の低い負荷装置の起動等の動作を制限する。
　また、遮断装置２８の温度が所定値を超えたとき、電流値と時間に基づいて算出される遮断閾値が低温時よりも低く設定される。演算器２１の動作としては、実施例１で示した演算器５と同様な動作である。
　これにより、実施例１と同様に、高温条件においても負荷装置４ａ～４ｃに流れる電流が遮断装置２８の許容電流を超えないようにすることができる。また、高温時には、遮断閾値を低温時よりも低く設定されることにより負荷装置４ａ～４ｃの最大電流が低くなった場合においても、早期に異常電流を検知して遮断することができる。つまり、遮断閾値を複数の負荷機器４ａ～４ｃの動作状態に応じて動的に変更することにより、最適な遮断閾値に設定でき早期に異常電流を検知して遮断することができる。
　本実施例３では、サブユニット２７を一つ設けた構成を示したが、複数のサブユニット２７が二次給電線２９ｂと通信線３１に接続される構成でもよい。
　実施例３によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、一つのメインユニット２６と、複数のサブユニット２７とを備える構成の場合、遮断判定値等を変更するときには、メインユニット２６のみの設定値を変更すればよいとう効果が得られる。
　１・・・電力供給システム、２・・・バッテリ、３・・・制御ユニット、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・負荷装置、５・・・演算器、６・・・遮断装置、７ａ・・・一次給電線、７ｂ・・・二次給電線、８・・・制御入力線、９・・・制御出力線、１０ａ・・・ソースＭＯＳＦＥＴ、１０ｂ・・・センスＭＯＳＦＥＴ、１１ａ・・・ゲート信号、１１ｂ・・・判定値、１２・・・温度センサ、１３ａ・・・遮断判定部、１３ｂ・・・駆動制御部、１３ｃ・・・電流検出部、１３ｃ・・・温度検出部、１４・・・遮断装置、１４ａ・・・ＭＯＳトランジスタ、１４ｂ・・・シャント抵抗、２０・・・電力供給システム、２１、２２・・・演算器、２６・・・メインユニット、２７・・・サブユニット、２８・・・遮断装置、２９ａ・・・一次給電線、２９ｂ・・・二次給電線、３０・・・制御入力線、３１・・・通信線、３２ａ～３２ｃ・・・スイッチ、３３・・・制御出力線

Claims (9)

  1. 　複数の負荷装置への電力の供給及び遮断を行う遮断部と、
    　前記複数の前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、
    　前記遮断部の温度を検出する温度検出部と、
    　前記温度検出部が検出した前記遮断部の温度が、所定値を越えたとき、前記複数の前記負荷装置のそれぞれに設定された優先度に基づき、前記優先度が低い前記負荷装置の動作の制御及び制限を行う駆動制御部と、
    　を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記遮断部は、前記電流検出部が検出した電流検出値に基づいて、前記複数の前記負荷装置への電力を遮断する第１の電流遮断閾値と、前記第１の電流遮断閾値より小さい第２の電流遮断閾値とを有し、前記温度検出部により検出された温度が、前記所定値以下のときは、前記第１の電流遮断閾値が設定され、前記温度が前記所定値を超えるときは、前記第２の電流遮断閾値が設定されることを特徴とする車両制御装置。
  3. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記遮断部は、半導体トランジスタを有し、前記遮断部の温度は前記半導体トランジスタの温度であることを特徴とする車両制御装置。
  4. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記駆動制御部は、前記遮断部の温度が前記所定値を超えたときに、前記複数の前記負荷装置のそれぞれの起動時の駆動電流の減少特性及び前記優先度に基づいて、前記複数の前記負荷装置の起動タイミングに時間差を設けることを特徴とする車両制御装置。
  5. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記駆動制御部は、前記遮断部の温度が所定値を超えたとき、前記複数の負荷装置の前記優先度と、前記複数の負荷装置の起動時の駆動電流の減少特性と、前記複数の負荷装置の停止時の電流特性に応じて、前記複数の負荷装置の起動及び停止のタイミングに時間差を設けることを特徴とする車両制御装置。
  6. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　車両の走行環境及び走行状態により前記優先度を変更することを特徴とする車両制御装置。
  7. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記駆動制御部は、前記優先度の高い前記負荷装置の将来の推定起動タイミングを算出し、前記推定起動タイミングより以前に、前記優先度の低い前記負荷装置を停止させることを特徴とする車両制御装置。
  8. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記遮断部は、半導体トランジスタと、前記半導体トランジスタに接続されるシャント抵抗を有することを特徴とする車両制御装置。
  9. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記駆動制御部は、駆動指令を出力する第１の駆動制御部と、前記第１の駆動制御部からの前記駆動指令により、前記複数の前記負荷装置の動作の制御及び制限を行う第２の駆動制御部とを有し、
    　前記遮断部、前記電流検出部、前記温度検出部及び前記第１の駆動制御部を有するメインユニットと、前記第２の駆動制御部を有するサブユニットと、を備えることを特徴とする車両制御装置。
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