JP7453897B2 - 車両用電源装置、及び車両用電源装置の制御方法 - Google Patents
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Description
一方、補助電源を低容量化すると、イグニッションオフ時の暗電流等の影響による充電量低下を考慮する必要が生じるだけでなく、充放電の頻度が増大し、補助電源の寿命向上に不利となる。
また、上記車両用電源装置において、前記制御装置は、前記車両のハンドルへの手の接触を検出する接触センサーの検出結果に基づいて、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているか否かを特定してもよい。
上記目的を達成するための第4態様として、主電源と、前記主電源に接続されるとともに、車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第1の負荷と、前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに車前記両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源とを備える車両用電源装置の制御方法において、前記車両の状態を取得し、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、前記所定の自動運転状態は、部分的及び条件付きの自動運転のうち、ハンズオフの運転を許容するハンズオフ自動運転モードの状態を含む。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す図である。
車両用電源装置1は、高度運転支援システム(自動運転システムとも称する)を搭載する車両2に搭載され、車両2の各部に電力を供給する。高度運転システムは、少なくとも自動運転を可能にするシステムである。本発明の自動運転は、いわゆるレベル4以上の自動運転という狭義の意味に限定されず、少なくともレベル2及び3に含まれる部分的及び条件付きの自動運転を含んでいる。なお、本発明において、レベル4以上の自動運転を行う機能は必須ではない。
そして、接触センサーによってハンドルへの手の接触が検出されない場合、反力センサーによってハンドルへの規定以上の反力が検出されない場合、又は、車内カメラによって運転者がハンドルを把持していないとみなすことが可能な撮影画像が撮影された場合に、車両ECU(後述する第1ECU51又は第2ECU52等)によって、運転者がハンドルから手を離した状態、つまり、ハンズオフと判定する。
なお、検出群5の各構成要素には、公知のハードウェアやソフトウェアを広く適用可能である。また、ハンズオフ検出部7A、及び電力検出部7Bなどは、車両用電源装置1が備えるようにしてもよい。
第1電源系統10は、第1の電源11と、第2の電源12と、第1の負荷13とを備えている。第1の電源11は、車両2の主電源として使用され、例えば、車両2の中で最も大容量の二次電池で構成される。例えば、第1の電源11は、大容量の鉛バッテリーで構成される。なお、第1の電源11に鉛バッテリー以外の二次電池を採用してもよい。
例えば、第1の負荷13は、車両2の電動ブレーキを作動させる第1ブレーキ制御装置を含んでいる。車両2がスタータモータを備える場合、第1の負荷13はスタータモータを含んでいる。
車両2の通常運転に関する機能を担う負荷は「非重要負荷」とも称され、車両2の走行又は停止に関する必須の機能を担う負荷は「重要負荷」とも称される。
第2電源系統20は、第2の負荷21と第3の電源22とを電気的に接続する第2接続線L2を有しており、この第2接続線L2は第2のスイッチ40を介して第1電源系統10の第1接続線L1と電気的に接続されている。つまり、第2接続線L2は、第1電源系統10、及び第3の電源22からの電力を第2の負荷21に供給する電源ラインである。
すなわち、この車両2では、第1の負荷13と第2の負荷21とのそれぞれに走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を含めている。したがって、第1電源系統10の電源異常により第1の負荷13が正常に作動しない場合でも、第2電源系統20の電源22からの電力供給によって、第2の負荷21により車両2を減速させたり、車両2の進行方向を変更したりすることが可能である。
また、第2の負荷21に、車外検出部6及び車内検出部7が有するカメラなどの適宜なデバイスを含めておくことによって、第1電源系統10の電源異常が発生した場合も、車外検出部6及び車内検出部7が有するカメラなどを利用可能になる。
したがって、第1のスイッチ30がオンの場合、補助電源22の電力が第2の負荷21に供給される。これにより、第1電源系統10の電源異常などが発生し、第1の負荷13で車両2を停止などできなくなった場合、補助電源22によって第2の負荷21で車両2を停止させたり、進行方向を変更したりすることができる。
図1には、第1の負荷13を制御するための第1ECU51と、第2の負荷21を制御するための第2ECU52と、第1及び第2のスイッチ30,40を制御する電源系制御用ECU53を例示している。但し、制御装置50が有するECUは上記のECUに限定されない。各ECUは、車両用電源装置1が関わらないECUを含んでもよいし、車両用電源装置1専用に設けたECUを含んでもよい。
制御装置50は、高度運転支援システムを利用することによって、車両2の各負荷13,21を制御する制御機能、車両2の各部の状態(図1に示す各電源系統10,20中の電圧・電流を含む)を検出する検出機能、車両2の通常運転及び自動運転を制御する運転制御機能、車両2の運転状態を取得する機能、及び、電源系の所定部材(第1及び第2のスイッチ30,40、及び第2の電源12)を制御する電源系制御機能などを有している。
制御装置50の電源系制御機能は、ジェネレータ又はDC-DCコンバータの少なくともいずれかの発電電圧を制御して第2の電源12の電圧V2を可変させる機能を含んでいる。
制御装置50は、検出群5を介して車両2のイグニッションのオン/オフを特定可能な情報を取得するとともに、車両2の運転モードを特定可能な情報を取得し、取得した各情報に基づいて第1スイッチ30のオン/オフを制御する。
図2に示すように、イグニッションオン(図2中、「IG-ON」)で、かつ、自動運転の運転モードに切り替わると、制御装置50は、第1のスイッチ30をオンに切り替える。したがって、車両2が部分的及び条件付きの自動運転によって走行中の間、第1のスイッチ30はオンに保持される。これにより、第1電源系統10の電源異常が発生した場合でも、補助電源22によって車両2の運転者は車両2を運転できる。また、第1電源系統10の電源が正常な場合、第1電源系統10の電源によって補助電源22を充電できる。
仮に、通常運転の運転モードのときに、第1のスイッチ30をオンに切り替えると、燃費向上を目的として第2の電源12の発電のオン/オフなどを積極的にコントロールした場合に、補助電源22の電力が消費される事態が生じる。このため、補助電源22の充放電の頻度が増大し、補助電源22の寿命向上に不利となる。
以上の第1スイッチ30の制御により、部分的及び条件付きの自動運転状態での補助電源22利用の走行及び停止の少なくともいずれかを可能にしながら、補助電源22の低容量化と寿命向上とを両立し易くなる。
図3は第1のスイッチ30の他の制御パターン1を示す図である。
自動運転には、運転者がハンドルを把持した状態(ハンズオン)での自動運転を行うハンズオン自動運転モードと、運転者がハンドルから手を離した状態(ハンズオフと称する)での運転を許容するハンズオフ自動運転モードとがある。
例えば、車両2によっては、ハンズオン自動運転モードとして、LKAS(車線維持補助機能)の運転支援に関し、任意の速度かつ任意の道路でハンズオンのときに実行するハンズオンLKASモードを備えるものがある。また、車両2によっては、ハンズオフ自動運転モードとして、指定された速度範囲かつ自動車専用道に限定してハンズオフで実行するハンズオフLKASモードを備えるものがある。
図4は、第1のスイッチ30の他の制御パターン2を示す図である。
図4では、制御装置50が、ハンズオフ検出部7Aを利用して運転者が車両2のハンドルから手を離しているハンズオフか、ハンドルから手を離していないハンズオンか否かを検出する。
図5は、第1のスイッチ30の他の制御パターン3を示す図である。
図5に示すように、イグニッションオン(IG-ON)で、ハンズオフ自動運転モードで、かつ、運転者がハンズオフの場合、制御装置50は、第1のスイッチ30をオンに切り替える。
このように第2の電源12の発電電圧V2を補助電源22よりも高い電圧にすることにより、第2の電源12等に異常が発生しなければ、第2の電源12から各負荷13、21に電力供給でき、補助電源22の充放電の頻度を低減することができる。
図7は、第2のスイッチ40の制御を含むフローチャートの一例を示す図である。前提として、第1電源系統10に異常が発生していない場合、制御装置50は、第1のスイッチ30をオフに制御し、第2のスイッチ40をオンに制御する(ステップS11)。
したがって、イグニッションオン(IG-ON)で、かつ、図2から図5にて第1のスイッチ30がオンに割り当てられた所定の自動運転状態であれば、第1のスイッチ30がオンに制御されるので、所定の自動運転状態での補助電源利用の走行又は停止が可能になる。
第2接続線L2の電圧が、補助電源22の電圧V3を超えていることが確認できれば、上述のステップ16の判定が肯定結果となり、制御装置50が第1のスイッチ30のオンへの切り替えを許可する。
これにより、第2接続線L2の電圧が、補助電源22の電圧V3を超えていないために第1のスイッチ30のオンへの切り替えを禁止する場合であっても、第1のスイッチ30をオンに切り替え、車両2を部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態(図2から図5にて第1のスイッチ30がオンに割り当てられた運転状態)にすることが可能になる。
これにより、所定の自動運転状態での補助電源22利用の走行又は停止を可能にしながら、イグニッションオフ時の暗電流等の影響による補助電源22の充電量低下を抑制でき、補助電源22の低容量化と寿命向上とを両立し易くなる。
また、制御装置50は、車両2のハンドルへの反力を検出する反力センサーの検出結果に基づいて、運転者がハンドルから手を離しているか否かを特定する構成を採用することによって、運転者がハンズオフか否かを検出し易くなる。
また、制御装置50は、車両2の運転者を撮影するカメラ(撮影部)の撮影結果に基づいて、運転者がハンドルから手を離しているか否かを特定する構成を採用することによって、運転者がハンズオフか否かを検出し易くなる。
この構成によれば、主電源11側に異常が発生していない場合、第2の電源12を優先的に利用して車両2の各負荷13,21への電力供給を行い、補助電源22の充電量低下を抑えることができる。また、主電源11側に異常が発生した場合、主電源11及び第2の電源12側の影響を受けずに、補助電源22利用の走行又は停止を可能にできる。
これにより、第2接続線L2の電圧が、補助電源22の電圧V3を超えていないために第1電源系統10(第1の電源11及び第2の電源12)が優先的に利用され、補助電源22の充電量が低下する事態を避けることができる。
これにより、第2接続線L2の電圧が、補助電源22の電圧V3を超えていないために第1のスイッチ30のオンへの切り替えを禁止する場合であっても、第1のスイッチ30をオンに切り替え、車両2を部分的及び条件付きを含む所定の自動運転状態にすることが可能になる。
例えば、上記実施形態では、第1の負荷13及び第2の負荷21の両方が、車両2の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う負荷を含む場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、第2の負荷21に、車両2の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う負荷を集約してもよい。
また、図1等に示した車両用電源装置1、及びその制御方法に本発明を適用する場合を説明したが、これに限定されない。また、車両2はレベル4以上の「高度な自動化」、及び「完全な自動化」などを行う機能を有する車両でもよい。
Claims (12)
- 主電源と、
前記主電源に接続されるとともに、車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第1の負荷と、
前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに前記車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、
前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源とを備える車両用電源装置において、
前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両の状態を取得する機能を備え、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記所定の自動運転状態は、部分的及び条件付きの自動運転のうち、ハンズオフの運転を許容するハンズオフ自動運転モードの状態を含む車両用電源装置。 - 請求項1に記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、前記車両の乗員が前記車両のハンドルから手を離しているか否かを検出する機能を備え、
前記所定の自動運転の場合、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているときは、前記第1のスイッチを接続状態にし、前記乗員が前記ハンドルから手を離していないときは、前記第1のスイッチを非接続状態にする車両用電源装置。 - 主電源と、
前記主電源に接続される第1の負荷と、
前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、
前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源とを備える車両用電源装置において、
前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両の状態を取得する機能を備え、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうち、ハンズオフの運転を許容するハンズオフ自動運転モードの状態を含む所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記制御装置は、前記車両の乗員が前記車両のハンドルから手を離しているか否かを検出する機能を備え、
前記所定の自動運転の場合、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているときは、前記第1のスイッチを接続状態にし、前記乗員が前記ハンドルから手を離していないときは、前記第1のスイッチを非接続状態にする車両用電源装置。 - 請求項2又は3に記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、前記車両のハンドルへの手の接触を検出する接触センサーの検出結果に基づいて、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているか否かを特定する車両用電源装置。 - 請求項2又は3に記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、前記車両のハンドルへの反力を検出する反力センサーの検出結果に基づいて、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているか否かを特定する車両用電源装置。 - 請求項2又は3に記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、前記車両の乗員を撮影する撮影部の撮影結果に基づいて、前記乗員が前記ハンドルから手を離しているか否かを特定する車両用電源装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用電源装置において、
前記主電源は、該主電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第2の電源に接続され、
前記補助電源は、前記主電源から前記第2の負荷に至る接続線を介して前記第2の電源に接続されており、
前記制御装置は、前記所定の自動運転状態の場合、少なくとも前記主電源及び前記第2の電源を含む主電源側から前記第2の負荷に至る接続線の電圧が前記補助電源の電圧を超えるように、前記第2の電源を制御する車両用電源装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用電源装置において、
前記主電源と前記補助電源との間に配置される第2のスイッチを備え、
前記主電源は、該主電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第2の電源に接続されており、
前記補助電源は、前記第2のスイッチを介して前記第2の電源に接続され、
前記制御装置は、前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生した場合、前記第2のスイッチを非接続状態に制御するとともに、当該車両が自動運転状態か否かに関わらず前記第1のスイッチを接続状態に制御する車両用電源装置。 - 請求項8に記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生していない場合、前記主電源側から前記第2の負荷に至る接続線の電圧が、前記補助電源の電圧を超えている場合、前記第1のスイッチの接続状態への切り替えを許可し、前記補助電源の電圧を超えていない場合、前記第1のスイッチの接続状態への切り替えを禁止する車両用電源装置。 - 主電源と、
前記主電源に接続される第1の負荷と、
前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、
前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源とを備える車両用電源装置において、
前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両の状態を取得する機能を備え、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうち、ハンズオフの運転を許容するハンズオフ自動運転モードの状態を含む所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記主電源と前記補助電源との間に配置される第2のスイッチを備え、
前記主電源は、該主電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第2の電源に接続されており、
前記補助電源は、前記第2のスイッチを介して前記第2の電源に接続され、
前記制御装置は、前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生した場合、前記第2のスイッチを非接続状態に制御するとともに、当該車両が自動運転状態か否かに関わらず前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記制御装置は、前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生していない場合、前記主電源側から前記第2の負荷に至る接続線の電圧が、前記補助電源の電圧を超えている場合、前記第1のスイッチの接続状態への切り替えを許可し、前記補助電源の電圧を超えていない場合、前記第1のスイッチの接続状態への切り替えを禁止する車両用電源装置。 - 主電源と、
前記主電源に接続されるとともに、車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第1の負荷と、
前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに前記車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、
前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源とを備える車両用電源装置の制御方法において、
前記車両の状態を取得し、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記所定の自動運転状態は、部分的及び条件付きの自動運転のうち、ハンズオフの運転を許容するハンズオフ自動運転モードの状態を含む車両用電源装置の制御方法。 - 主電源と、
前記主電源に接続される第1の負荷と、
前記第1の負荷と並列に接続され、前記主電源に接続されるとともに車両の走行及び停止の少なくともいずれかに関する機能を担う第2の負荷と、
前記第2の負荷に接続され、前記主電源と並列に接続される補助電源と、
前記補助電源と前記第2の負荷との間に配置される第1のスイッチと、
前記主電源と前記補助電源との間に配置される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとを制御する制御装置とを備え、
前記主電源は、該主電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第2の電源に接続されており、
前記補助電源は、前記第2のスイッチを介して前記第2の電源に接続される車両用電源装置の制御方法であって、
前記制御装置は、前記車両の状態を取得し、前記車両がイグニッションオフを含む所定の状態の場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態の場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生した場合、前記第2のスイッチを非接続状態に制御するとともに、当該車両が自動運転状態か否かに関わらず前記第1のスイッチを接続状態に制御し、
前記第2のスイッチよりも前記主電源側に異常が発生していない場合、前記第2のスイッチを接続状態に制御するとともに、前記車両が部分的及び条件付きを含む自動運転状態のうちの所定の自動運転状態の場合で、前記主電源側から前記第2の負荷に至る接続線の電圧が、前記補助電源の電圧を超えていない場合、前記第2の電源を制御して、前記主電源の電圧よりも高い電圧で、且つ、前記主電源側から前記第2の負荷に至る接続線の電圧が、前記補助電源の電圧を超える電圧を出力させる車両用電源装置の制御方法。
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