特許 7629694 車両制御装置

(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】2025-02-05

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/03 20060101AFI20250206BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250206BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20250206BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20250206BHJP

   B60W 50/023 20120101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

B60R16/03 A

H02J7/00 303C

H02J7/02 J

H02M3/00 C

B60W50/023

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020094007

(22)【出願日】2020-05-29

(65)【公開番号】P2021187284

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-06

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(72)【発明者】

【氏名】松野 智久

(72)【発明者】

【氏名】矢島 聡

(72)【発明者】

【氏名】寺西 憲

(72)【発明者】

【氏名】石附 純

(72)【発明者】

【氏名】武田 文紀

【審査官】上谷 公治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３２０８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３６４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１３９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１０５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５４８６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２９４７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｒ １６／０３

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｂ６０Ｗ ５０／０２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される車両制御装置であって、
強電バッテリの電力を降圧するＤＣＤＣコンバータと、
前記ＤＣＤＣコンバータに接続された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、前記ＤＣＤＣコンバータにより降圧された電力が供給される第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、を備え、
前記第１コントローラは、前記車両を起動する機能を有し、
前記第１コントローラは前記車両を自動で停止させる機能をさらに有し、
前記第２コントローラは前記車両を少なくとも自動で停止させる機能を有する一方で、前記第２コントローラが実現する機能は前記第１コントローラが実現する機能より少ない
ことを特徴とする車両制御装置。

【請求項2】

前記第１補機用バッテリは鉛蓄電池である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記第２補機用バッテリはリチウムイオン電池である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記第１コントローラは少なくとも前記車両を自動で加速、減速させる機能または前記車両を自動で操舵する機能のうちいずれか一方の機能を有する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項5】

前記スイッチングデバイスは、前記第１補機用バッテリ及び前記第２補機用バッテリの電圧が等しいときに自身の開閉状態をオフからオンに切り替える
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２１８０１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された発明はサブ電源（補機用バッテリ）に異常が発生した場合について考慮されていない。

【0005】

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、補機用バッテリに異常が発生した場合であってもシステムの機能を実現可能な車両制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る車両制御装置は、ＤＣＤＣコンバータと、スイッチングデバイスと、ＤＣＤＣコンバータと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、スイッチングデバイスを介して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、を備える。第１コントローラは車両を起動する機能を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、補機用バッテリに異常が発生した場合であってもシステムの機能を実現しうる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。あるいは自動運転は加速、操舵、減速に係る操作のうち、少なくとも１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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。なお第１コントローラ１３は少なくとも車両を自動で加速、減速させる機能または車両を自動で操舵する機能のうちいずれか一方の機能を有してもよい。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。下流側の回路電圧に異常が検出された場合、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て回路を遮断する。この遮断により補機用バッテリ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。なお、下流側の回路電圧に異常が検出された場合とは、例えば下流側の回路電圧が閾値を超えた場合をいう。この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。

【0026】

次にスイッチングデバイス１４をオフからオンにするための条件を説明する。補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が等しいときにスイッチングデバイス１４はオンとなる。場面としては例えば、車両が起動した際に補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が徐々に上昇する。そして補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が等しくなったとき（例えば両者の電圧が定格電圧になったとき）、スイッチングデバイス１４はオンとなる。ここで、「補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が等しい」とは、完全な同一に限定されない。「補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が等しい」とは、実質的に同一（ほぼ同一と見なせる）ということを意味する。

【0027】

（作用効果）
補機用バッテリ１２（鉛蓄電池）は、自身に異常が発生しているか否かの自己判断を行うことが難しい。このため本実施形態では補機用バッテリ１２を補機用バッテリ１６よりも上流側に、つまり、ＤＣＤＣコンバータ１１とスイッチングデバイス１４との間に配置した。このように配置することにより、補機用バッテリ１２に異常が発生したとしても第１コントローラ１３にはＤＣＤＣコンバータ１１から電力が供給される。よって補機用バッテリ１２に異常が発生したとしても第１コントローラ１３が有する機能の停止は回避される。例えば一例として車両が起動しなくなることが防止される。このように本実施形態によれば補機用バッテリ１２に異常が発生したとしてもシステムの機能停止は回避される。

【0028】

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。

【0029】

また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した。これによりどちらか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、自動運転における信頼性が担保される。

【0030】

また第１コントローラ１３は車両を起動する機能の他に緊急の停止機能（車両を自動で停止させる機能）を有する。この緊急の停止機能については第２コントローラ１７も有する。第２コントローラ１７が実現する機能は第１コントローラ１３が実現する機能より少なくなるように設計した。これにより第２コントローラ１７が消費する電力は少なくなり、補機用バッテリ１６は長持ちする可能性が高くなる。これは次のようなケースにおいて有用となる。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に異常が検出されたと想定する。この場合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。ここで上述したように第２コントローラ１７は緊急の停止機能を有しており、さらに第２コントローラ１７が消費する電力は少ない。よって自動運転中に補機用バッテリ１６及び第２コントローラ１７が下流側の回路から切り離されたとしても補機用バッテリ１６のみで第２コントローラ１７が消費する電力をまかなうことができる可能性が高まり、車両を自動で停止させることができる可能性が高まる。

【0031】

またスイッチングデバイス１４は補機用バッテリ１２及び補機用バッテリ１６の電圧が等しいときに自身の開閉状態をオフからオンに切り替える。これによりオフからオンに切り替えたときの突入電流の発生を防止したり、突入電流の大きさを抑制したりできる。

【0032】

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。

【符号の説明】

【0033】

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

【図1】