特許 7487750 車載システム及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】車載システム及び車両

(51)【国際特許分類】

   B60T 17/22 20060101AFI20240514BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20240514BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

B60T17/22

B60R16/02 645D

H02J7/00 302C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022027769

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023124163

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2023-11-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001276

【氏名又は名称】弁理士法人小笠原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩田 憲一

【審査官】久慈 純平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２２１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－１０７６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２３３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｔ １７／２２

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される車載システムであって、
メインバッテリーと、
サブバッテリーと、
前記メインバッテリーと電力供給可能に接続され、かつ、１つの半導体リレーを介して前記サブバッテリーと電力供給可能に接続されるブレーキシステムと、
前記ブレーキシステムの異常の有無を診断する診断部と、
前記サブバッテリーの充放電を制御する制御部と、を備え、
前記診断部は、前記ブレーキシステムの診断を開始する場合、前記制御部に診断開始を通知し、
前記制御部は、前記診断部から通知される前記診断開始に基づいて、前記サブバッテリーの放電制御を実施し、前記サブバッテリーが接続される前記半導体リレーの第１端子の電圧を前記ブレーキシステムが接続される前記半導体リレーの第２端子の電圧よりも高くする、
車載システム。

【請求項2】

前記診断部は、前記ブレーキシステムの診断を終了する場合、前記制御部に診断終了を通知し、
前記制御部は、前記診断部から通知される前記診断終了に基づいて、前記サブバッテリーの前記放電制御を終了する、
請求項１に記載の車載システム。

【請求項3】

前記診断部は、前記車両のイグニッションがオンされた後に、前記制御部に前記診断終了を通知する、
請求項２に記載の車載システム。

【請求項4】

前記半導体リレーは、前記第２端子から前記第１端子に向けて整流する寄生ダイオードを有している、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載システム。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車載システムを搭載した、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に搭載される車載システムなどに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、メインバッテリーと、サブバッテリーと、メインバッテリー及びサブバッテリーの少なくとも一方から電力供給される負荷と、を含んだ電源システムが開示されている。この電源システムでは、サブバッテリーから負荷への安定した電力の供給を実現させるために、サブバッテリーと負荷との間に２つの半導体リレーを寄生ダイオードの整流方向を互いに逆にして直列に挿入させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５２６６８９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電源システムのコスト削減のため、サブバッテリーと負荷との間に挿入する半導体リレーを１つにする構成が考えられる。しかしながら、半導体リレーを１つにした構成の場合は、半導体リレーを遮断状態に制御しても寄生ダイオードによって電流が流れる経路が生じてしまう。

【0005】

このため、例えば、半導体リレーを遮断させた状態で異常の有無を自己診断するブレーキシステムのような負荷がサブバッテリーに接続される場合には、ブレーキシステムの自己診断中に寄生ダイオードを介して電流が逃げてしまい、正確な診断結果が得られないおそれがあった。

【0006】

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、サブバッテリーとブレーキシステムとの間に１つの半導体リレーを挿入する構成において、ブレーキシステムの正確な自己診断の結果を得ることができる、車載システムなどを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、車両に搭載される車載システムであって、メインバッテリーと、サブバッテリーと、メインバッテリーと電力供給可能に接続され、かつ、１つの半導体リレーを介してサブバッテリーと電力供給可能に接続されるブレーキシステムと、ブレーキシステムの異常の有無を診断する診断部と、サブバッテリーの充放電を制御する制御部と、を備え、診断部は、ブレーキシステムの診断を開始する場合、制御部に診断開始を通知し、制御部は、診断部から通知される診断開始に基づいて、サブバッテリーの放電制御を実施し、サブバッテリーが接続される半導体リレーの第１端子の電圧をブレーキシステムが接続される半導体リレーの第２端子の電圧よりも高くする、車載システムである。

【発明の効果】

【0008】

上記本開示の車載システムによれば、サブバッテリーとブレーキシステムとの間に１つの半導体リレーを挿入する構成において、ブレーキシステムの正確な自己診断の結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る車載システムの概略構成図

【図2】車載システムによって実行される制御の処理フローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の車載システムは、サブバッテリーとブレーキシステムとの間に１つの半導体リレーを挿入する構成である。この構成において、ブレーキシステムが、自己の診断を実施する場合には、サブバッテリーを制御する冗長電源システムに診断処理の開始を通知し、この通知を受けた冗長電源システムは、半導体リレーのサブバッテリー側の電圧がブレーキシステム側の電圧よりも高くなるように、サブバッテリーの放電を実施する。この制御によって、半導体リレーの両端の電圧が、ブレーキシステム側よりもサブバッテリー側が高くなるので、半導体リレーが有する寄生ダイオードを介してブレーキシステムから冗長電源システムに電流が流れてしまうことを防止することができる。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

＜実施形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る車載システム１の概略構成図である。図１に例示した車載システム１は、メインバッテリー（メインＢＡＴＴ）１０と、冗長電源システム２０と、ブレーキシステム３０と、を備えている。

【0012】

本実施形態に係る車載システム１は、冗長的な電源構成を必要とする負荷（システム、アクチュエーターなど）を装備する車両などに搭載することが可能である。以下、負荷として冗長的な電源構成を必要とするブレーキシステム３０を搭載した車両の場合を一例に、本実施形態を説明する。

【0013】

（１）メインバッテリー
メインバッテリー１０は、例えば充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池である。メインバッテリー１０は、冗長電源システム２０及びブレーキシステム３０など、車両に搭載される負荷に電力を供給することができる。

【0014】

（２）冗長電源システム
冗長電源システム２０は、電源失陥などによってメインバッテリー１０からブレーキシステム３０への電力供給に異常が生じたときに、ブレーキシステム３０に電力をバックアップ供給するためのシステムである。この冗長電源システム２０には、ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）２１、サブバッテリー（サブＢＡＴＴ）２２、半導体リレー２３、及び制御部２４などが、含まれる。

【0015】

ＤＣＤＣコンバーター２１は、メインバッテリー１０から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して出力するための電力変換器である。このＤＣＤＣコンバーター２１は、制御部２４の指示（電圧指令値など）に基づいて、メインバッテリー１０から供給される電力をサブバッテリー２２に充電することができる。また、ＤＣＤＣコンバーター２１は、制御部２４の指示に基づいて、サブバッテリー２２に蓄えた電力（バックアップ電力）を、半導体リレー２３を介してブレーキシステム３０に供給することができる。

【0016】

サブバッテリー２２は、例えば、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池や、キャパシタなどの蓄電素子である。このサブバッテリー２２は、メインバッテリー１０の電力を充電可能に、かつ、自らが蓄えた電力をブレーキシステム３０へ放電可能に、ＤＣＤＣコンバーター２１と接続されている。

【0017】

半導体リレー２３は、例えば、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いたリレーである。この半導体リレー２３は、寄生ダイオード（ボディダイオード）がブレーキシステム３０からＤＣＤＣコンバーター２１へ整流する向きで、ＤＣＤＣコンバーター２１とブレーキシステム３０との間に挿入されて設けられる。すなわち、寄生ダイオードのカソード側である半導体リレー２３の第１端子がＤＣＤＣコンバーター２１に接続され、寄生ダイオードのアノード側である半導体リレー２３の第２端子がブレーキシステム３０に接続される。半導体リレー２３は、制御部２４（又は図示しない他の制御部）の指示に基づいて、電気的な導通／遮断の状態を切り替える。

【0018】

制御部２４は、ＤＣＤＣコンバーター２１に対して動作を指示することによってサブバッテリー２２の充放電を制御して、ＤＣＤＣコンバーター２１の出力電圧Ｖｐｗｂを制御することができる。この制御は、ブレーキシステム３０から通知されるＷａｋｅｕｐ信号（後述する）などに基づいて行われる。また、制御部２４は、半導体リレー２３の導通状態及び遮断状態の切り替えを制御することができる。この制御部２４は、例えばプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだマイコンで構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって所定の機能を実現する。なお、制御部２４は、冗長電源システム２０に含まれる構成としたが、冗長電源システム２０以外に構成されていてもよい。

【0019】

（３）ブレーキシステム
ブレーキシステム３０は、メインバッテリー１０又はサブバッテリー２２の電力で動作し、図示しないブレーキ機構によって車両のブレーキアクチュエーター（ＢＲＫ＿ＡＣＴ）を介して車両に制動力を発生させることが可能な制御システムである。このブレーキシステム３０には、電圧モニタ３１及び診断部３２などが含まれる。

【0020】

電圧モニタ３１は、ブレーキシステム３０が冗長電源システム２０から電力をバックアップ供給される入力端子に現れる電圧Ｖｉｎ、つまり冗長電源システム２０の出力電圧Ｖｏｕｔを監視するための構成である。この電圧モニタ３１には、電圧センサなどの検出素子が含まれてもよい。

【0021】

診断部３２は、ブレーキシステム３０の状態を診断する診断処理を実施するための構成である。この診断部３２は、例えばブレーキアクチュエーターが動作するかなど、ブレーキシステム３０が正常に動作するか否かを診断する。より具体的には、診断部３２は、ブレーキシステム３０が正常に動作していれば入力端子に現れる電圧Ｖｉｎの値（図１の例では、メインバッテリー１０の電圧からダイオードＤ３１による降下電圧及び抵抗Ｒ３０による降下電圧を減じた電圧値）が、電圧モニタ３１で検出されているか否かをチェックする。ブレーキシステム３０の診断処理は、一例として、車両のイグニッションがオン状態（ＩＧ－ＯＮ）にされたり、車両のドアが開扉されたり、ブレーキペダルが踏み込まれたりすると、開始される。

【0022】

本実施形態の診断部３２は、ブレーキシステム３０の診断処理を実施するにあたり、ブレーキシステム３０の診断を開始する旨を冗長電源システム２０に通知する。診断を開始する旨の通知としては、冗長電源システム２０に起動を促すためのＷａｋｅｕｐ信号の送信を例示できる。このＷａｋｅｕｐ信号は、例えばＣＡＮなどの車載ネットワークではなく、専用線（ジカ線）を介して、ブレーキシステム３０から冗長電源システム２０に送信されることが好ましい。

【0023】

なお、このブレーキシステム３０の一部又は全部の構成は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだ電子制御装置（例えば、ＢＲＫ＿ＥＣＵ）として構成され得る。この電子制御装置は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述した機能を実現する。なお、診断部３２は、ブレーキシステム３０に含まれる構成としたが、ブレーキシステム３０以外に構成されていてもよい。

【0024】

［制御］
次に、図２をさらに参照して、本実施形態に係る車載システム１が実行する制御を説明する。図２は、車載システム１が実行するブレーキシステム３０の診断処理の手順を説明するフローチャートである。

【0025】

図２に示すブレーキシステム３０の診断処理は、車両のドアが開扉されるか、ブレーキペダルが踏み込まれると、開始される。

【0026】

（ステップＳ２０１）
車載システム１は、ブレーキシステム３０を起動させる。この起動は、メインバッテリー１０がブレーキシステム３０の電源ラインに接続される（メインバッテリー１０の電圧が電源ラインに印加される）ことによって行われる。ブレーキシステム３０が起動すると、ステップＳ２０２に処理が進む。

【0027】

（ステップＳ２０２）
ブレーキシステム３０の診断部３２は、ブレーキシステム３０の診断処理を開始することを冗長電源システム２０に通知する（診断開始通知）。本実施形態の診断部３２は、冗長電源システム２０を起動させるＷａｋｅｕｐ信号（Ｗａｋｅｕｐ信号：ＯＮ）を、冗長電源システム２０に送信することによって、診断開始を通知する。そして、診断部３２は、診断開始の通知と共に、ブレーキシステム３０の診断処理を実施する。Ｗａｋｅｕｐ信号を専用線（ジカ線）で冗長電源システム２０に送信することで、ブレーキシステム３０と冗長電源システム２０とを、ほぼ同時に起動させることができる。ブレーキシステム３０の診断処理の開始が冗長電源システム２０に通知されると、ステップＳ２０３に処理が進む。

【0028】

（ステップＳ２０３）
車載システム１は、冗長電源システム２０を起動させる。この起動は、冗長電源システム２０のＤＣＤＣコンバーター２１の動作を開始させる（出力電圧Ｖｐｗｂを出力する）ことによって行われる。冗長電源システム２０の起動後、冗長電源システム２０の制御部２４は、ＤＣＤＣコンバーター２１の出力電圧Ｖｐｗｂが、ブレーキシステム３０の入力端子の電圧Ｖｉｎよりも高くなるように、ＤＣＤＣコンバーター２１を制御する。この制御としては、半導体リレー２３が遮断状態でサブバッテリー２２の電力（又はメインバッテリー１０の電力）を抵抗Ｒ２０及びコンデンサＣ２０側に放電し、出力電圧Ｖｐｗｂを上昇させる制御（放電制御）を例示できる。この電圧制御によって、半導体リレー２３が有する寄生ダイオードを介してブレーキシステム３０から冗長電源システム２０に電流が流れてしまうことを防止することができる。冗長電源システム２０が起動し、かつ、ＤＣＤＣコンバーター２１の出力電圧Ｖｐｗｂが制御されると、ステップＳ２０４に処理が進む。

【0029】

（ステップＳ２０４）
ブレーキシステム３０の診断部３２は、ブレーキシステム３０の診断処理が完了したか否かを判断する。この診断処理では、ブレーキシステム３０が正常であるとの診断結果又は異常であるとの診断結果が、少なくとも得られる。この診断は、上述したように電圧モニタ３１の検出電圧値に基づいて行われる。ブレーキシステム３０の診断処理が完了した場合は（ステップＳ２０４、はい）、ステップＳ２０５に処理が進む。一方、ブレーキシステム３０の診断処理が完了していない場合は（ステップＳ２０４、いいえ）、ステップＳ２０４による診断処理の完了を再度判断する。

【0030】

（ステップＳ２０５）
車載システム１は、車両のイグニッションがオン（ＩＧ－ＯＮ）されたか否かを判断する。イグニッションがオンされた（ＩＧ－ＯＮ）場合は（ステップＳ２０５、はい）、ステップＳ２０６に処理が進む。一方、イグニッションがオンされていない（ＩＧ－ＯＦＦ）場合は（ステップＳ２０５、いいえ）、ステップＳ２０８に処理が進む。

【0031】

（ステップＳ２０６）
ブレーキシステム３０の診断部３２は、ブレーキシステム３０の診断処理を終了することを冗長電源システム２０に通知する（診断終了通知）。本実施形態の診断部３２は、冗長電源システム２０を休止（スリープ）させるＷａｋｅｕｐ信号（Ｗａｋｅｕｐ信号：ＯＦＦ）を、冗長電源システム２０に送信することによって、診断終了を通知する。ブレーキシステム３０の診断処理の終了が冗長電源システム２０に通知されると、ステップＳ２０７に処理が進む。

【0032】

（ステップＳ２０７）
車載システム１は、ブレーキシステム３０の診断部３２による診断結果に基づく動作を行う。例えば、ブレーキシステム３０が正常であるとの診断結果であった場合、車載システム１は、車両の各システムを起動させて正常に動作させる。一方、ブレーキシステム３０が異常であるとの診断結果であった場合は、車載システム１は、車両の特定のシステムのみを起動させてブレーキシステム３０に異常が発生していることを警告する動作（警告表示、音声など）を行う。診断結果に基づく動作が行われると、本ブレーキシステム３０の診断処理が終了する。

【0033】

（ステップＳ２０８）
車載システム１は、ブレーキシステム３０を起動させてから第１時間が経過したか否かを判定する。この判定は、ブレーキシステム３０及び冗長電源システム２０を必要以上に起動させ続けて消費電力が多くなってしまうことを回避するために行われる。よって、この第１時間は、システム消費電力が少なくて済む所定の時間に設定することができる。ブレーキシステム３０の起動後、第１時間が経過したと判定された場合は（ステップＳ２０８、はい）、ステップＳ２０９に処理が進む。一方、ブレーキシステム３０の起動後、第１時間が経過していないと判定された場合は（ステップＳ２０８、いいえ）、ステップＳ２０５に処理が進む。

【0034】

（ステップＳ２０９）
車載システム１は、ブレーキシステム３０を停止させる。この停止は、メインバッテリー１０をブレーキシステム３０の電源ラインから切り離される（メインバッテリー１０の電圧を電源ラインに印加させない）ことによって行われる。ブレーキシステム３０が停止すると、ステップＳ２１０に処理が進む。

【0035】

（ステップＳ２１０）
車載システム１は、冗長電源システム２０を停止させる。この停止は、冗長電源システム２０のＤＣＤＣコンバーター２１の動作を停止させる（出力電圧Ｖｐｗｂを出力させない）ことによって行われる。冗長電源システム２０が停止すると、本ブレーキシステム３０の診断処理が終了する。

【0036】

＜作用・効果＞
以上のように、本開示の一実施形態に係る車載システム１によれば、サブバッテリー２２とブレーキシステム３０との間に１つの半導体リレー２３を挿入する構成において、ブレーキシステム３０が、自己の診断を実施する場合には、サブバッテリー２２を制御する冗長電源システム２０に診断処理の開始を通知する。そして、診断処理の開始の通知を受けた冗長電源システム２０は、半導体リレー２３のサブバッテリー２２（ＤＣＤＣコンバーター２１）側の第１端子の電圧Ｖｐｗｂがブレーキシステム３０側の第２端子の電圧Ｖｏｕｔよりも高くなるように、ＤＣＤＣコンバーター２１を制御してサブバッテリー２２の放電を実施する。

【0037】

この制御によって、半導体リレー２３の両端の電圧が、ブレーキシステム３０側よりもサブバッテリー２２（ＤＣＤＣコンバーター２１）側が高くなるので、半導体リレー２３が有する寄生ダイオードを介してブレーキシステム３０から冗長電源システム２０に電流が流れてしまうことを防止することができる。よって、ブレーキシステム３０の正確な自己診断の結果を得ることができる。

【0038】

以上、本開示技術の一実施形態を説明したが、本開示は、車載システム、プロセッサとメモリとを備えた車載システムが実行する制御方法、制御方法を実行するための制御プログラム、制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体、及び車載システムを搭載した車両として捉えることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本開示の車載システムは、冗長的な電源構成を必要とする負荷を装備する車両などに利用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ 車載システム
１０ メインバッテリー（メインＢＡＴＴ）
２０ 冗長電源システム
２１ ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
２２ サブバッテリー（サブＢＡＴＴ）
２３ 半導体リレー
２４ 制御部
３０ ブレーキシステム
３１ 電圧モニタ
３２ 診断部

【図1】

【図2】