JP2010531633A - 電池駆動車両のための制御システム - Google Patents

Abstract

電源と、電源の出力を電気駆動モータなどの車両取付け高電力電気部材に接続するように使われる接触器などのスイッチ手段とを備える種類の電池駆動車両のための制御システムである。制御システムは、車両が作動禁止にされ、かつ、接触器が電池と電気部材とを分離する開位置に保持される第１のモードと、車両が作動禁止にされず、接触器が電池を電気部材に接続する閉位置に保持される第２のモードと、車両が作動禁止にされるが、接触器が電池を電気部材に接続する閉位置に留まる第３のモードを含む、少なくとも３つの異なる作動モードの１つに車両を設定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のための制御システムに関する。本発明は、また、当該制御システムと随意に組み合わせることができる、車両用保安システムにも関する。特に、本発明は、電動車両（電気自動車を含む）に関し、かつ、この種の車両に取り付け得る制御および保安システムに関する。特に、この保安システムが、内燃機関を使用する他の非電動車両や、いわゆる内燃／電気ハイブリッド型車両に取り付け得ることも認識されるであろう。

車両排出物の環境への影響を気に掛ける消費者および企業が増すにつれて、電源および電気モータを駆動系の心臓部として使用する、電動車両の開発に拍車がかかった。電池駆動車両は、有害な二酸化炭素排出物を一切放出せず、幹線電源に自身を接続することで迅速且つ容易に充電できる。

現在までのところ、この種の車両の限界は電源内に格納できるエネルギの量であり、該エネルギの量により車両が再充電までの間に移動できる範囲が制限される。電池技術の進歩は、より多くのエネルギがより小型で、したがってより軽い電源内に格納できることを意味し、そして、当該技術の目下の段階では、使用できる範囲が５０マイル以上で例えば時速５０マイルほどの許容可能な最高速度を備えた車両が製造できる。

より少ない電池重量が、より多い積荷を運搬できることを意味するので、特にデリバリーバンのような商業用車両のためには、電池ユニットの重さを最小限に減少させる必要性が、なおある。したがって、できるかぎり電池消耗を最小限に抑えることが重要である。現在、車両の使用中の電池消耗を制御する大部分の試みは電気モータの効率を改善して、車両の転がり抵抗／ドラグ（rolling resistance/drag）を減少させることに集中している。出願人は、効果的な電池の電力制御策が望まれていると確信する。

出願人が認める更なる問題は、ドライバが車両を絶えず乗り降りするので、配達車両では、他の種類の車両ではそれ程でないにしても、保安が決めて重要なことである。特に、インターネット上での商品の買い物の増大の結果、宅配便が増加している。配達ドライバは、配達住所に車両を駐車する場合、住所にすばやく商品を持って行き、車両に戻ってもよいが、ドライバが配達をするときに車両の停止を忘れたり、または故意に車両を停止しないでおき易く、便乗盗難の被害を受けやすい。いずれにしても、この車両は盗難の被害を受けやすい。

車両の保安対策の１つの定着した問題解決法は、作動禁止装置（イモビライザー）を車両に取り付けることである。従来のガソリンまたはディーゼルエンジン駆動車両上で、作動禁止装置は車両を始動するために必要な電気回路を分離する。例えば、スターターモータを分離したり、より精巧な構成では、エンジン制御ユニットに、燃料をエンジンに供給しないように指示を送ることができる。

この種の作動禁止装置は、ガソリン／ディーゼル車上でよく機能するのに対して、電動車両上ではよく機能しない、電池および他の電気システムを、パワーダウンされた状態から車両が走行できる状態に移行するのに比較的長い時間がかかるためである。ガソリン／ディーゼル車上では、電池寿命は大きな問題でなく、航続距離も電池容量によってではなく、積んでいる燃料の量によって制限されるので、部材をパワーダウンする必要性はほとんどない。電池は検査されるべきであり、充分な電力があり、電池が使用するのに安全なことを確実にするために、車両は電池の診断を実行する必要がある。その時だけ、電池接点、一般的には機械的電池接触器を選択的に分離させるスイッチ手段が、ＨＶ(高電圧)電気部材を接続するために、閉じられる。この時間遅延は、作動禁止装置が毎回起動する場合、車両に繰り返し乗り降りする配達ドライバをイライラさせる可能性がある。他方、これらのものを常にパワーオンされたままにしておくことは、単に電池を消耗して車両の航続距離を減少させ、盗難に対して無防備にすることとなる。また、接触器の繰り返し開閉によって、放電などに起因して早期の劣化が生じる可能性がある。

第１の態様にしたがって、本発明は、電源と、電源の出力を電気駆動モータのような、車両に取り付けられる高電力電気部材に接続するように使用可能な接触器のような、少なくとも一つのスイッチ手段と、を備えている種類の電池駆動車両のための制御システムであって、この制御システムが、
車両が作動禁止にされ、および接触器が、電池をこの電気部材から分離するように開位置に保持される、第１のモード、
車両が作動禁止にされず、および接触器が、電池をこの電気部材に接続するように閉位置に保持される、第２のモード、および
車両が作動禁止にされるが、接触器が電池をこの電気部材に接続するように閉位置に留まる、第３のモードを含む、少なくとも３つの異なる動作モードの１つに車両を設定するように使用可能であり、
この制御システムが車両に対してドライバの位置を示す一つ以上の信号に応答して、これらのモード間で設定を変えるように構成される、ことを特徴とする制御システムを提供する。

このシステムは、車両のユーザによって担持されるタグおよび車両に対してタグの位置を示す第１の信号を発生させる検出器を含むことができる。

このシステムは、ドライバが車両に接近するか、入るか、または開錠することを検出する検出器からの第１の信号に応答して第１のモードから第２のモードに切換わることができる。あるいは、ドライバが、車両に接近した／入ったことを示す代わりとしてまたは該示すことに加えて、ドライバが運転席に座ったことを示す信号を受信すると、第１のモードから第２のモードに切換わることができる。第１および第２の信号の両方が受信された場合にだけ、システムは第１のモードから第２のモードへ移行してもよい。

このシステムは、ドライバが車両座席から離れることを示す第３の信号に応答して、第２のモードから第３のモードに切換わることができる。この第３の信号は、第２の信号と同じ信号、または同じデバイスからの信号、であってもよい。

３つの異なる動作モードを含む制御システムを装備することで、車両電気部材が徐々にスイッチを入れられ、かつ、接触器などのスイッチ手段が、ドライバが車両に入って制御装置を動作させ始めるにつれて、閉じることを可能にし、それにもかかわらず、ドライバが車両から離れるときに、ドライバが車両に再び入るときに最小の動力が引き出されるにもかかわらず、電気システムが第３のモードに迅速に戻ることができるように、高電力部材がスイッチを切られることで少なくとも接触器は閉じられたままにされる。こうすれば、車両が再始動されるべきときに、長時間の遅れがでないことが確約される。その上、接触器の繰り返えし開閉による放電に起因して摩耗が生じる可能性があるので、車両の再始動があるという好機には、接触器を閉じたままにしておくことは接触器の延命の点でも有利である。

接触器は高出力負荷を切換えるのに十分に適しているので、スイッチ手段が典型的には接触器を含むことが、構想される。電池駆動車両の電気モータは一般的に多くの電力を引き出すので堅固なスイッチが必要である。他のスイッチとしては、おそらく固体デバイスが、使われよう。

第３のモードでは、制御システムは、第２のモードでスイッチを入れられる一つ以上の電気部材、好ましくは比較的大電力を使用する部材のスイッチを切ることができる。具体例は、電動補助ステアリングポンプ、ヒータシステムなどである。このスイッチオフは、閉じたままの接触器の位置とは独立に実行される。

最も好適な構成において、制御システムが第２のモードに入る前に第１のモードまたは第３のモードのどちらかから入る第４の（待機）モードであって、この第４のモードで、車両作動禁止装置ルーチンが実行され、およびドライバ認証が検査されるモード、を追加的に含むような、少なくとも４つの異なる動作モードがあってもよい。

作動禁止および認証プロセスが終了したあと、制御システムは第４のモードから第２のモードに通過してもよい。あるいは、イグニションスイッチの旋回または始動ボタンの押圧のような信号が要求されてもよい。故障が検出されるか、または、作動禁止ルーチンが失敗した場合、システムは車両を第１のモードへ切換えて戻すことができる。

第１のモードでは、全ての必須ではない電気部材はスイッチを切ってもよい。必須ではない電気部材とは、安全機能を有しないライト、インジケータ、ドア錠モジュール、制御システムなどを意味する。安全機能を備えた部材の一例は、もしあれば、車両故障警告灯である。

制御システムは、制御モードが第４のモードから第２のモードに移行した以降の時間を計数する第１のタイマを含むことができ、この制御システムは、所定の期間がタイマによって計数された後で車両を第１のモードに移行する。この時間は、１分、または、おそらくより長い、例えば５分などである。

制御システムは、また、（もし備えられてあれば）第４のモードへのエントリからの時間を計数して、車両が、１分などの所定の時間より長く第４のモードに留まった場合、第１のモードへ戻す第２のタイマを含むことができる。この戻すことは、一般的に故障または作動禁止ルーチンの失敗を示す。

システムは、車両のドアと関連付けられる少なくとも一つのドアセンサを含むことができ、このセンサがドライバによって担持される保安デバイスに応答する。このセンサは、タグ検出器および、すでに言及されたように、ドライバによって担持されるタグを含むことができる。このセンサは、ドライバが車両に入るのを検出するための手段として使われることができ、かつ、第１のモードから第２のモードに移行するのに用いられる第１の信号の基盤を形成することができ、シグネチャ信号またはＩＤを発生させるためにタグ検出器によって放射される電磁放射の存在を検出するための誘導ループベースの検出器を含むことができる。

このセンサ／検出器は、ドライバによって担持されるI-button（商標）タイプタグのための検出器を含むことができる。この種のデバイスは、ダラス半導体社（Dallas Semiconductor inc）によって製造されて、公知である。

保安デバイス（I-buttonのような）は、一意の識別コード（または擬似一意のコード）によって車両に適合することができる。したがって、車両と適合するセンサだけが、ドアセンサを動作させる。

保安デバイスは、制御システムによって検出される第１の信号を発することができ、かつ、この信号に応答して、制御システムは作動禁止ルーチンおよびドライバ認証検査を開始することができる。

したがって、ドライバが施錠された状態の車両に接近するにつれて、保安デバイスを提示することができる。保安デバイスがドアセンサ（認識されたコードを有する）によって認識されると、ドアセンサは目覚まし信号を制御システムに送る。制御システムが、検査をおこない、次いで車両を運転する準備を始め、いくつかのシステムを起動して、第４のモードに移行する。

車両座席のドライバの存在を検出し、かつ第２の出力信号を発生させる、第二センサもまた、設けられることができる。したがって、このセンサからの第２の出力信号もまた制御システムに転送できる。

ドアの開／閉が適合されないか、または追加の保安対策が要求される用途では、第１のものに類似のセンサが、運転席の近くにまたはその隣に設けられることができ、および、２つの信号を組合せて、車両に入るドライバを検出する手段を提供するのに使用され、座席センサが単独で、ドライバが車両から離れたことの確証を提供するのに用いられる。

座席センサは、その出力信号を出力する前に所定の時間の間待つことができるか、または、制御システムは、第２のモードに車両を移行する前に信号が検出されて以後の時間の間待つことができる。この時間は、５秒または１０秒あるいはそれ以上にしてもよい。この時間は、保安を最高にするためにできるだけ短いほうがよいが、ドライバが運転するときに座席で動き回ることによってモードが偶然に変わらないことを確実にするように十分長くなければならない。

第１および第３のモードの時、車両制御システムは車両を作動禁止にすることができる。作動禁止は、車両を動かすのに必須の、車両に取り付けられる一つ以上の電気部材の動作を停止することによって実行されることができる。例えば、駆動モータが動作を停止されるか、または、ギアボックス（取り付けられている場合）がニュートラルに保持されてもよい。

車両制御システムは、また、全ての電気部材がパワーダウンされる第５のモードに、車両を構成するように使用可能でもよい。このモードにおいて例えば、電気システムのメンテナンスまたは電池の除去を、電気ショックの危険性なしで実行できる。

第１の（または第４の）モードから第２のモードに車両を移行するために制御システムによって受信されなければならない第３の信号を発生させるイグニションスイッチまたはボタンを、設けてもよい。あるいは、ドライバがアクセルを押すかまたはギアを変える、または、ハンドブレーキを開放するとすぐに、車両は第２のモードに移行することができる。ドライバが運転席から離れるまで、車両はこのモードに留まる。

ある精密化改良においては、制御システムは車両を動作させているドライバ認証に従い複数のサブモードに従って第２のモードで車両を動作させることができる。ドライバ認証は、車両に取り付けられるデバイスから制御システムに渡される一つ以上の信号によって判定されることができる。

ドアセンサは、少なくとも２つの異なる保安デバイス（機械または電気キー）のどの１つが車両にアクセスするのに用いられたかを判定して、各場合において、異なる信号を制御システムに送ることができる。別法では、ドライバが使ってコードまたはパスワードを入力することができるコード化されたキーパッドを設けることができる。また、適切に装備された車両に対して、ＲＦＩＤまたはI-buttonタグ（または他のデバイス）がドライバを識別するコードまたはパスワードを伝達する再プログラム可能手段を設けることができる。

例えば、１つのサブモードにおいて、車両最高速度はその最高利用可能レベルで設定されることができ、および、モータに利用可能なトルクもまた、その最高利用可能レベルに設定されることができる。第２のサブモードでは最高利用可能速度は、トルクと同じく制限されることができる。第３のサブモードでは速度およびトルクは、また更に制限されることができる。このようにして、異なる経験レベルを有する異なるドライバが安全に車両を動作させることができるし、また、異なる状態での車両の運転を制御できる。例えば、車両による旅行が自動車道路のような高速道路を通る場合、第１のサブモードへのアクセスを可能にする１つのキーが、車両が都市センターのような建て込んだ市街地区域で使われるべき場合だけ、第３のモードに対するアクセスを与える第２のキーと一緒に発行される。

第２の態様に従って本発明は、電池、少なくとも一つの接触器、電池に接触器経由で接続される電気モータおよび電気モータの機能を制御する駆動回路を備えた駆動系と、車両に接近するかまたは入るドライバを識別するように構成され、かつまた、車両に取り付けられる一つ以上の更なる電気部材への電力の分配を制御するアクセス制御回路と、を有する種類の車両のための保安システムであって、この保安システムが、
駆動系またはアクセス制御回路内に組み込まれる第１のサブシステム、および、アクセス制御回路および駆動系のもう一方に組み込まれる第２のサブシステム、を備え、この２つのサブシステムが通信リンクを横切って接続されており、および車両を運転する前にこの２つのサブシステムが、以下のステップのシーケンス、すなわち：
第２のサブシステムが、第１のコード化された信号を第１のサブシステムに送り、
第１のサブシステムが、第１のコード化された信号と第１のサブシステムに伴うメモリに格納されるコードとの間の合致を調べ、
第１のサブシステムが、第２のコード化された信号を第２のサブシステムに送り、
第２のサブシステムが、第１のコード化された信号と第２のサブシステムに伴うメモリに格納されるコードとの間の合致を調べ、および、
第１および第２のコード化された信号の双方が合致しない場合には、車両が作動禁止にされる、シーケンスを備えた保安試験を実行する、ことを特徴とする保安システムを提供する。

したがって、保安システムは、制御サブシステムと駆動系との間の双方向ハンドシェークを提供する。ハンドシェークが双方の方向のいずれの方向にも失敗する場合、車両は作動禁止にされる。

電気部材は、電動車両の電気モータを含むことができる。

第１のサブシステムおよび第２のサブシステムの両方が、一対のコード発生器を備えていることができ、この対のそれぞれが残りのサブシステムの対の残りの１つに同期されており、かつ、送信コードおよび受信コードが格納される不揮発性メモリのエリアを伴う。

コード発生器は疑似乱数コードを発生させることができて、シード値を種とすると、初めのコードを発生させることができる。したがって、両方の発生器が同じシード（例えば車両の初めの試運転で）を同時に、種とするとすれば、回転コードは同期のままである。

合致が実行される各段階で、合致が成功していたか否か、示すためにコード化された信号を送ったサブユニットに、応答が返信されることができる。成功していない場合、更なるコード化された信号が送られ、合致ルーチンが再び実行されてもよい。これは、必要に応じて再び繰り返されることができる。最も好適な構成では、３回再実行が可能である。こうすれば、例えば、２つの発生器が同期外れとなって漂動するなどの、発生器間のわずかなずれが許される。

本発明の第２の態様のシステムは、第１の態様の制御システムと一体化されることができ、この要求は、ドライバが車両に入る時、第１のモードから第２のモードに、またはおそらくドライバが運転席に座るにつれて第２のモードから第３のモードに、移行する要求であってもよいことが可能である。

第２の態様に従う制御システムを設けることによって駆動系またはアクセス制御回路に不正をすることによる盗難に対する車両の保安は、向上する。お互いに正しくコード化される駆動系およびアクセス制御ユニットがある場合だけ、車両作動禁止装置は停止する。異なる車両から取り出されたサブユニット、例えば、異なる車両から盗まれたものが使われる場合、サブユニットは、もう一方のサブユニットと通信せず、車両は始動されることができない。

アクセス制御サブシステムは、本発明の第１の態様の意味の範囲内で車両制御システムの不可欠な部分を含むことができる。

第３の態様に従って本発明は、少なくとも一つのドアモジュールからの信号に応答する制御ユニットを含む車両のためのアクセス制御システムを提供する。該システムでは、ドアモジュールが通信リンクによって制御ユニットに接続され、かつ、車両上のそのドアモジュールのみの通信リンクを通って送信されることができる電子コードを備えており、異なるコードが、ドアモジュール上のピンの対応する異なる組合せを車両の一部に、または所定の電位に保持される車両に取り付けられる構成部品に、接続することによって定義される。

この所定の電位は好ましくは車両接地であり、この一部または構成部品は車両シャシまたは車体の一部を含むことができる。この電位に接続されないピンは、浮動させたままにしてもよく、または１２ボルトのような、異なる電位に接続されることができる。

ドアモジュールをコード化（符号化）するこの構成は、車両上の異なるドアモジュールを識別する単純で経済的方法を提供する。自身のメモリに書き込まれたコードを有する異なるドアモジュールを製造中に用意する必要性もない−ピンの正しい接続によって組立中にコード化し得る。

これらのピンは、例えば、車両の本体やシャシまたはその他の接地された部材に接続して接地できる。これらのピンは、直接にまたは接地リード／ストラップを通して接続される。

ドアモジュールは、マイクロプロセッサを含み、各ピンがマイクロプロセッサのそれぞれの入力に接続され得る。マイクロプロセッサは、一意のコードを生成し、通信リンクを通して該コードを伝送することができる。

複数のドアモジュールが設けられる場合、各々は異なるコードを与えられてもよい。

コードは、ピンの状態を読みとり、制御システムに通信リンクを通して信号を送信するドアモジュールによって問い合わせられる。別法では、制御システムは通信リンクを通してコードを受動的に読みとることができる。

通信リンクは、一つ以上の配線された電気接続を含むことができる。これら通信リンクは、多重化ネットワークバスの一部を形成することができる。

ドアモジュールは、適合するタグからのＩＤを読みとる、I-buttonのためのリーダ等のセンサを備え、制御システムにセンサからのＩＤをメッセージとして伝送するように構成されることができる。ドアモジュールコードを、このメッセージ内の、ＩＤの前か後に含めることもできる。センサの活性化は、ドアモジュールによる制御システムへのコードの送信を起動させることができる。

別法では、センサは、I-buttonなどの保安デバイスからＩＤを読みとると、該情報を制御システムに送信することができる。返送により、制御システムはそのドアモジュールにそのコードを求める信号を返信する、例えば、どのドアモジュールが信号を送信したかを求めることができる。ドアモジュールからコードを受信するとすぐに制御システムは、錠が該車両と関連する錠であるかどうか、判定する検査を実行することができる。コードのリストが、この検査がなされることを可能にするために制御システムのメモリ内に格納されることができる。該錠が認識される場合だけ、当該錠からの情報が、処理される。

第２の態様と同様、本発明の第３の態様のシステムは本発明の第１および第２の態様の任意の特徴と組み合わせることができる。

次に、例示としてではあるが、本発明の一実施態様が、添付の下記図面を参照して、そして、図示したように、記載される。
本発明に関連する電動車両の概略図である。 図１の車両の下側からの簡略図である。 車両の電気および電子回路の概略図である。 図１の車両の４つの主要動作モード間の関係を示す状態図である。 車両のパワーダウンモードで実施される動作上のステップを示す第１のフローチャートである。 車両の待機モードで実施される動作上のステップを示す第２のフローチャートである。 車両の運転モードで実施される動作上のステップを示す第３のフローチャートである。 車両の電池節約モードで実施される動作上のステップを示す第４のフローチャートである。 図１の車両に組み込まれる車両保安システムのさまざまな機能部品を示す概略図である。 車両のドア錠モジュールの概略図である。

図１は、電動車両１００を示す。この例の該車両は、業務用配達車両であるが、車体に対する単純な変更により、ボックスバンまたはマイクロバス、または、その他の商用もしくは家庭用車両になり得る。電池組立体２１０から電力を供給される電気モータ２００を含む電気駆動系が、その心臓部にある。これは、車両を下から観察して図式的に示す図面である図２内に示されている。モータは、ギアボックス２３０を通して車両１００の後ろ車軸２２９を駆動する。後ろ車軸は、車両の２つの後輪２４０ａ、２４０ｂに接続する。

電池組立体２１０は、電池セル、電池充電および電圧を調整するための電池制御回路および電池をユニット出力端子に選択的に接続あるいは分離する一組の接触器を含む自己完結型ユニットを含む。接触器は、一般的にリレーを備え、それなりに、接点を閉じた状態に保持するために電力を消費する。この例の電池は、４２ボルトまたは１２０ボルトの公称出力を有して、車両の主要側部シャシレール２５０ａ、２５０ｂの間にある。いつでも一定の１２ボルトに保持される二次出力もまた、与えられる。電池ユニット２１０の出力は、駆動系コントローラ（図２では見えない）によって制御される。駆動系コントローラは、ドライバ要求に従って車両を動かすためにモータ２００を動作させる。また、ドライバ要求（手動）に応答してまたは動作状態（自動）に従ってのいずれかでギアボックス２３０内のギアの選択を制御する。駆動系コントローラはさらに、モータが過熱するのを防いで、キャビンを快適な周囲温度に保つ冷却システムを制御する。また、ＨＶ構成部品を電池出力端子から選択的に分離するスイッチの動作を制御する。コントローラおよび電池およびアイソレータが、１台の自己完結型パワーパックに全て組み込まれる。

前部において、シャシはドライバが座る、かつ施錠可能なドアによって保護されている、運転室２６０を担持する。図示のように運転室は、運転席および助手席（図示せず）、同じく、ハンドルおよび足踏み式ブレーキおよびアクセル、シフトレバーおよびハンドブレーキを含む通常の手動式制御装置を有する。ライトおよびインジケータのような電気部材の手動操作のためのダイヤルおよびボタン／スイッチもまた、道路上の使用に適した車両のために通常通り設けられる。後部において、シャシは（他のボディを設けることもできるが）図１に示すように閉じたバン車体のような車体２７０を担持する。

高性能接続箱３００（図３の概略図に示す）は、運転室２６０内に設置されて、そこで、エレメントから保護され、駆動系に（特に電池駆動系コントローラに）ＣＡＮバス３１０によって、更に、ライト、サイドランプ、インジケータなどのような車両に取り付けられる他の低電圧電気部材に、より単純なＬＩＮバス３２０を通して接続される。ＳＪＢ３００はまた、電池コントローラ、更には車両保安システムに接続する。ＳＪＢは、電池ユニットから不変の１２ボルトの出力を得て、この出力がバスを横断して電気部材にどのように送られるかを制御する。

ＳＪＢ３００を含む高電力システムおよび低電力システムの電気的構成が、添付の図面の図３内に図式的に詳細に示される。

高性能接続箱（ＳＪＢ）３００は、概念的には、デジタル（ＯＮ／ＯＦＦ）信号、アナログ信号、信号および電力レベルのデバイスならびに通信デバイスにインターフェイスする中央コントローラである。ＳＪＢ３００は、ドライバ計器板に示されるべき情報を設定し、ランプなどをオン／オフするために車両電気部材に供給される電圧および電流を設定する。他の付随する回路とともに、ＳＪＢ３００は、ドライバ認証および車両の作動禁止を検査する保安機能を実行する。

ＳＪＢ３００は、心臓部に、マイクロプロセッサベースの多重制御回路３０１を備え、多重制御回路３０１はスイッチ−ハードウエアスイッチまたはソフトウェアスイッチ、を開閉することによって、または電池コントローラにスイッチを開閉させる制御信号を発することによって、車両のまわりの電気部材３３０に対する駆動力分配を選択的に制御し、かつまた、車両が入る電力モードを制御する。このために、プロセッサが実行できるプログラム命令をメモリ内のあるエリアに含む。

ＳＪＢ３００は、任意の所与の時間に車両を４つの動作モードのどれにでも設定することができる。各モードは、接触器が開いているか閉じているかどうか、どのスイッチが開いているか閉じているか、ドライバ認証が完了されたか否か、および作動禁止ルーチンがパスされたか否か、によって異なる。４つのモードは、次の通りである：
１ａ）ＭＣＵオフ
１）パワーダウン
２）運転
３）電池節約、および
４）待機
これらのモードおよびそれらの相互関係は、添付の図面の図４ないし図７の状態図内に示される。各モードは次に更に詳細に記載される。
１ａ）ＭＣＵオフ
１ａ）ＭＣＵオフ
ＭＣＵオフモードでは、電池制御ユニットはＳＪＢ（およびＳＪＢから残留電力を取り出す任意のデバイス）に１２ボルトの残留電力を供給する以外は、全ての電気部材を停止する。電池接触器は、開いている。このモードは、電池の電力を保存する。このモードでは車両は運転することができず、アクセルを操作してもモータは回転しない。

１）パワーダウン
パワーダウンモード４１０では、全ての高電力電気部材同じく大部分の低電力部材はパワーオフされる。接触器は、開いている。しかしながら、サイドライト、故障警告灯のような主要な安全部材はパワーアップされて、ドライバによって動作させられることができる。こうすれば、車両が道路安全要件に対応することを確実にしながら、電池の電力消耗が最小限に抑えられる。このモードでは、電池が眠っており、接触器は開いているので、車両駆動系への何の実際の接続も伴わずにその調子を検査するだけである。たとえばど高電力出力も、利用可能にされない。車両は、作動禁止にされる。このモードでは車両は運転することができず、およびアクセルの操作はモータを回転させない。

２）運転
運転モード４３０は車両が運転されることができる主要モードであり、および、このモードでは、接触器は閉じられ、全ての電気デバイスは必要に応じてパワーアップされる。このモードでは、作動禁止装置は停止する。このモードにとどまるためにはドライバは、運転席に着席していなければならない。

３）電池節約
パワーダウンモード４１０から電池を起こすのに相当な時間遅れがある可能性があるので、ドライバがもはや運転していないことが明らかになると、例えば、運転席から離れると、すぐに、電池節約モード４４０に入ることが有効である。このモードでは電気デバイスの多数が、電力消費量を減少させるためにパワーダウンされ、車両は作動禁止にされ、それでも、接触器は閉じたままでかつ電池は警戒体制をとっている。

４）待機
待機モード４２０は、運転モードに入る前に始まって、作動禁止ルーチン同じく他の保安検査を実行する。

ここで留意すべき点は、部材の電源が入っているからといって、必ずしもスイッチを入れなければならないわけではないことである。例えば、電源を入れられているサイドライトとは単に電力がそこに送られているということで、ライトスイッチまたはボタンを操作するドライバによってスイッチをオン又はオフされることができることを意味する。パワーダウンされている（電源が切れている）ときは、ドライバがどの様に望むとも、サイドライトは常にオフである。

１つのモードともう一方モードとの間の切換えが、センサ、スイッチおよび車両に取り付けられる他の回路のようなさまざまなデバイスから受信される信号に応答してＳＪＢ３００によって実行される。鍵となるデバイスは、ドライバが車両の付近にいることを判定する複数のドア錠モジュール３４５とドライバが運転席に座っていることを検出する座席センサ３５０とを備えたドライバ近接／アクセス検出器システム３４０である。モードの可能な変化を示す状態図が、添付の図面の図４に提供される。

初めに、図５に示すように、車両１００はパワーダウンモード４１０に設定され、および、ＳＪＢは車両にアクセスする試みがなされるかどうか知るために待つ（ステップ４１１、４１２）。アクセスがあれば、ドライバが運転席に座ったかどうか知るために検査（ステップ４１３）が実行される。座っていない場合には、ＳＪＢは、ある期間の間待つ４１４。ドライバが運転席にいることを示す有効な信号を受け取り次第、車両は待機モードに移行され４１５およびパワーダウンモードは終わる４１６。

図６に示すように、待機モードでは作動禁止ハンドシェークが始まり（ステップ６０１）、同時に、ドライバアクセスタグを認証する試みがなされる（ステップ６０２）。ＳＪＢは、ハンドシェークがうまく完了したかどうかを検査し（ステップ６０３）、もしうまく完了しているなら、そして、タグが認証されれば、車両は、運転モードに落ちる（ステップ６０４）。ハンドシェークに失敗するか、または、認証がなされない場合、ＳＪＢは、パワーダウンモード（ステップ６０５）へ車両を戻すが、さもなければ、車両は運転モード（ステップ６０６）に入り、待機モードは終わる。

運転モードでは、車両は、運転される準備ができている。図７に示すように、このモードでは、ＳＪＢ３００が、ドライバがまだ運転席にいるかを検査する（ステップ７０１）。次に、もしドライバが座席から離れていると判定される場合、タイマが始動され（ステップ７０２）、ドライバが座席に戻ったかどうか見るために一定の間隔の時間ごとに再検査される（ステップ７０３）。タイマが所定の値Ｔｍａｘ（例えば５秒）に到達する（ステップ７０４、７０５）時間までにドライバが戻らなかった場合、ＳＪＢは電池節約モード（ステップ７０６）へ車両を戻し、ドライバが座席に戻って座る場合、すばやく待機モードに戻る準備ができている。ドライバが、Ｔｍａｘに到達する前に座席に戻ると、ＳＪＢは座席占有の点検に戻り、タイマが止められて／その開始値に再設定される。

電池節約モードでは、該モードに入るとすぐに、第２のタイマ／カウンタが初期ゼロ値から開始する（ステップ８０１）。システムはドライバが座席に戻ったかどうか検査し（ステップ８０２）、もし戻っていれば、車両は運転モードに戻る準備ができている待機モードへ移行する。戻っていない場合には、タイマの値が増加され（ステップ８０３）て、その値が所定の限度（Ｔｍａｘ２）に到達したかどうか検査される（ステップ８０４）。到達していない場合には、検査／増加が続く。限度に達した場合、ドライバがすぐに戻りそうでないことが想定され、車両はパワーダウンモードに戻される。

異なるモード内でステップ間を移動するのに用いられるさまざまなセンサからの信号が、ＳＪＢ内で組み込まれた車両保安システム（ＶＳＳ）３７０により処理される。

車両保安システム３７０は、３つの主要部：車両に取り付けられる保安デバイス３４５、３５０に信号を供給する機能センター、デバイスから受信される信号からドライバを識別するドライバ認証モジュール３６０、および一つ以上のドアモジュール３４５の配列、を含む。車両保安システム３７０はまた、運転席センサ３５０から信号を受信する。但し、好みにより、この信号はＳＪＢ３００のプロセッサに直接送られる。

車両保安システムは、添付の図面の図９内に更に詳細に図式的に示される。鍵となる構成部品は、以下の通りである
−ＳＪＢ内にあり、ＶＳＳのＳＪＢとの通信を通すマスターＶＳＳ ＬＩＮノード３７０、および
−複数のスレイブノードであって、第１のセンサ（座席）３５０および保安デバイスリーダから信号を受信する少なくとも一つのＤＡＭ３６０、および、I-buttonリーダのようなユーザデータ格納媒体（ＵＤＣ）またはタグ３４２に応答する複数の第二センサ（図９内に単にドア１、ドア２．．．．ドア７として分類されるドアモジュール３４５）を含むノード。
アクセス制御
保安システム３７０の機能は、ドライバがアクセスを得ることを試みるときはいつでもドアモジュール３４５に問い合わせることであり、かつ、ドライバタグ３４２が認識される場合、ドアモジュール３４５にその関連するドア錠を開けるように命令することである。これにより、モジュールと関連する正しいドア錠が開閉されることを可能にする。すでに言及されたように、パワーダウンモードから電池節約モードへの車両の移行を起こすのに用いられるのはこのプロンプトである。

ドアモジュール３４５が、添付の図面の図１０内に示される。ドアモジュール３４５は、メインプロセッサ９００、タグからのシグネチャまたはＩＤが格納される電子メモリ９１０のエリア、タグ検出器／リーダ９２０および複数の導電性ピン９３０を含む。該ピンは接地でき、接地されるピンの選択により一意のコードがドアモジュールに設定される。このようにすれば、車両に取り付けられる一組のドアモジュールを取付け中に簡単かつ短時間でプログラム（コード化）できる。

使用中にドライバは、タグリーダ９２０に自分のタグ３４２を提示することができる。タグリーダ９２０は、タグの存在を検出して、ドアモジュールを、タグシグネチャを読みとる準備ができている状態に起こす。タグリーダは、次いでタグシグネチャを読みとり、更にその一意のコード（接地されたピン９３０によって設定される）を読みとって、メッセージをＳＪＢ３００に返信する。該メッセージは、ドアモジュールが車両のどこにあるか、および、該ドアモジュールがどのタグを読みとったかをＳＪＢに告げる。ＳＪＢ３００は次いでこのシグネチャを、内臓メモリ内に事前に格納された一組の受容可能シグネチャと比較する。このシグネチャが格納されたシグネチャに合致する場合、ＳＪＢ３００はドライバが認証されていると言う信号をドアモジュールへ返信する。ドアモジュールは次いで、任意選択で、ドライバがドアを通して車両にアクセスすることができるようにそのモジュールと関連するドア錠機構９４０を開錠することができる。この機能は、あるいは、ＳＪＢによって実行されることもできる。
作動禁止
ＳＪＢ３００の別の機能は、車両作動禁止を実行することである。作動禁止は、正しいドライバ保安デバイス３４２（例えばI-button）が提示され、かつまた駆動系とＳＪＢ３００の正しい合致が存在するのでない限り、車両１００が運転され得ないようにすることを確実にする働きをする。このようにして、当該ユニットの不正使用を確実に防ぐ。

作動禁止は、ＳＪＢ３００と駆動系コントローラとの間で実行される二段のハンドシェークプロセスを含む。

ハンドシェークを実行するためにＳＪＢおよび駆動系の両方が、２つの乱数発生器および２つの最近乱数を格納するメモリを含む。２対の乱数発生器が、各対の１つがＳＪＢからおよびもう一方が駆動系から形成され、および、一対の両方の乱数発生器が同じ種を種とし、そのため、それらの乱数発生器は同期されている。ハンドシェークルーチンが走るたびに、それらの乱数発生器はそれらのシーケンス内で次の数へと進む。

最初のステップで、一対の１つの乱数発生器（この例ではＳＪＢの発生器の１つ）がその最近数を駆動系コントローラに送信し、該駆動系コントローラは該最近数をメモリ内に格納された最近数と比較する。最初の数同士が合致すると、合致がなされたと言う信号がＲＮＧシーケンスの次の数を伴ってＳＪＢに返信される。ＳＪＢは、この次の数がシーケンスにおいて正しいか検査して、もし正しくなければ車両を作動禁止にさせる。次の数が正しい場合には、ＳＪＢは再起動化プロセスの継続を許可する確認を駆動系に送信する。最初の数同士が合致しない場合、フェイル信号が返信される。ＳＪＢは次いで自身が発生させる次の数を送信し、そして、駆動系コントローラが前記最近数（何の新しい数も発生されない）に対する合致を試みる、この「再試」プロセスは二回だけ起こることができるので、合致を達成するまでに合計３回の試みが許可される。何の合致もなされない場合、更なる試みがなされて、その後、合致の欠如によって作動禁止失敗信号がＳＪＢに返信される。

合致が達成される場合、同じプロセスが乱数発生器の第２の対を使用して、駆動系コントローラからＳＪＢへと逆方向で繰り返される。再び、３回の試みが、可能にされる。合致が両方の方向で達成されると、作動禁止が解除され、および、システムは運転モードに入る準備をする。そうでない場合には、システムが施錠され、かつ作動禁止にされたままとなる。

Claims (26)

1. 電源と、前記電源の出力を、電気駆動モータなどの車両に取り付けられる高電力電気部材に接続するように使用可能な、接触器などの少なくとも一つのスイッチ手段と、を備えている種類の電池駆動車両のための制御システムであって、前記制御システムが、
   前記車両が作動禁止にされ、および前記接触器が、前記電池を前記電気部材から分離するように開位置に保持される、第１のモード、
   前記車両が作動禁止にされず、および前記接触器が、前記電池を前記電気部材に接続するように閉位置に保持される、第２のモード、および
   前記車両が作動禁止にされるが、前記接触器が前記電池を前記電気部材に接続するように閉位置に留まる、第３のモードを含む、少なくとも３つの異なる動作モードの１つに前記車両を設定するように使用可能であり、
   前記制御システムが前記車両に対してドライバの位置を示す一つ以上の信号に応答して、前記モード間で設定を変えるように構成されることを特徴とする、制御システム。
2. 前記車両のユーザによって担持されるタグ、および、前記車両に対して前記タグの位置を示す第１の信号を発生させる検出器、とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. ドライバが前記車両に接近するか、入るか、または開錠することを検出する検出器からの第１の信号に応答して前記第１のモードから前記第２のモードに切換わるように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ドライバが前記車両の運転席に座ったことを示す第２の信号を受信すると、前記第１のモードから前記第２のモードに切換わるように構成されていることを特徴とする、請求項１、２または３に記載のシステム。
5. 第１および第２の信号の両方が受信された場合にだけ、前記第１のモードから前記第２のモードに切換わるように構成されていることを特徴とする、請求項３および４に記載のシステム。
6. 前記ドライバが前記車両の座席から離れることを示す第３の信号に応答して前記第２のモードから前記第３のモードに切換わるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
7. いずれかの先行する請求項に記載のシステムであって、前記制御システムが、前記第２のモードでスイッチを入れられる一つ以上の電気部材のスイッチを切ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記追加の部材が、一つ以上の電動補助ステアリングポンプおよび加熱冷却システムを含むことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記制御システムが前記第２のモードに入る前に前記第３のモードの前記第１のモードのどちらかから入る第４のモードに前記車両を入れるように、前記制御システムがさらに使用可能であり、そして前記第４のモードで、車両作動禁止装置ルーチンが実行され、およびドライバ認証が検査されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記作動禁止および認証プロセスが完了したあと、前記第４のモードから前記第２のモードに移行するように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
11. 前記制御システムが、前記制御モードが前記第４のモードから前記第２のモードに移行した以降の時間を計数する第１のタイマを含み、前記制御システムが、所定の期間が前記タイマによって計数された後で前記車両を前記第１のモードに移行することを特徴とする、請求項９または１０に記載のシステム。
12. 前記第１のモードにおいて、全ての必須ではない電気部材がスイッチを切られることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記制御システムが、前記第４のモードへの前記エントリからの前記時間を計数し、かつ前記車両が１分のような、所定の長さの時間より長く前記第４のモードに留まった場合、前記第１のモードへ戻る第２のタイマを含むことを特徴とする、請求項９に従属する場合の請求項１２に記載のシステム。
14. 前記車両のドアと関連付けられた少なくとも一つのドアセンサを含み、前記センサが前記ドライバによって担持される保安デバイスに応答することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
15. 前記第１のおよび第３のモードにおいて、前記車両制御システムが前記車両を作動禁止にすることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御システム。
16. 第4に、全ての電気部材が前記電気システムのメンテナンスまたは前記電池の除去のためにパワーダウンされる第５のモードに前記車両を置くように動作することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の制御システム。
17. 前記車両を動作させる前記ドライバの前記認証に従い複数のサブモードに従って前記第２のモードで前記車両を動作させるように使用可能なことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の制御システム。
18. 電池、少なくとも一つの接触器、前記電池に前記接触器経由で接続される電気モータおよび前記電気モータの機能を制御する駆動回路を備えた駆動系と、前記車両に接近するかまたは入るドライバを識別するように構成され、かつまた、前記車両に取り付けられる一つ以上の更なる電気部材への電力の分配を制御するアクセス制御回路と、を有する種類の車両のための保安システムであって、前記保安システムが、
    前記駆動系または前記アクセス制御回路内に組み込まれる第１のサブシステム、および、前記アクセス制御回路および前記駆動系のもう一方内に組み込まれる第２のサブシステム、を備え、前記２つのサブシステムが通信リンクを横切って接続されており、および前記車両を運転する前に前記２つのサブシステムが、以下のステップのシーケンス、すなわち：
    前記第２のサブシステムが、第１のコード化された信号を前記第１のサブシステムに送り、
    前記第１のサブシステムが、前記第１のコード化された信号と前記第１のサブシステムに伴うメモリに格納されるコードとの間の合致を調べ、
    第１のサブシステムが、第２のコード化された信号を第２のサブシステムに送り、
    前記第２のサブシステムが、前記第１のコード化された信号と前記第２のサブシステムに伴うメモリに格納されるコードとの間の合致を調べ、および、前記第１および第２のコード化された信号の双方が合致しない場合には、前記車両が作動禁止にされる、シーケンスを備えた保安試験を実行することを特徴とする、保安システム。
19. 前記電気部材が、前記電動車両の前記電気モータを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の保安システム。
20. 前記第１のサブシステムおよび前記第２のサブシステムの両方が、一対のコード発生器を備え、前記対のそれぞれが残りのサブシステムの前記対の残りの１つに同期されており、かつ、前記送信コードおよび受信コードが格納される不揮発性メモリのエリアを伴うことを特徴とする、請求項１８または１９に記載の保安システム。
21. 前記コード発生器が、疑似乱数コードを発生させ、かつシード値を種とする時、初めのコードを発生させることを特徴とする、請求項２０に記載の保安システム。
22. 各段階において、合致が実行される所で、前記合致が成功したか否か、示すために、前記コード化された信号を送信するサブユニットへ応答が返信されることを特徴とする、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の保安システム。
23. 少なくとも一つのドアモジュールからの信号に応答する制御ユニットを含む車両のためのアクセス制御システムであって、前記ドアモジュールが通信リンクによって前記制御ユニットに接続され、かつ、前記車両上のそのドアモジュールに一意の前記通信リンクを横切って、送信されることができる電子コードを備えており、異なるコードが、前記ドアモジュール上のピンの対応する異なる組合せを前記車両の一部にまたは所定の電位に保持される前記車両に取り付けられる構成部品に、接続することによって定義されることを特徴とする、アクセス制御システム。
24. 前記所定の電位が、前記車両の接地であり、および、前記一部または構成部品が前記車両シャシまたは車体の一部を含むことを特徴とする、請求項２３に記載のアクセス制御システム。
25. 前記ドアモジュールが、マイクロプロセッサを含み、各ピンが前記マイクロプロセッサのそれぞれの入力に接続されていることを特徴とする、請求項２３または２４に記載のアクセス制御システム。
26. 複数のドアモジュールが設けられ、各々が異なるコードが与えられることを特徴とする、請求項２３、２４または２５に記載のアクセス制御システム。

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