JP5790685B2

JP5790685B2 - 車両システム

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Publication number: JP5790685B2
Application number: JP2013061590A
Authority: JP
Inventors: 智則鈴木; 鈴木　　智則; 中澤　篤史; 篤史中澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014184869A; EP2783904A2; EP2783904A3

Description

本発明は、車両システムに係り、特に複数の電源を切り替え可能に備えるシステムに関するものである。

車載バッテリを２つ備え、これらを切り替えて使用する車両システムの開発が進められている。このような車両システムにおいては、メインバッテリとサブバッテリとを搭載し、メインバッテリを通常電源として使用する。サブバッテリはメインバッテリが機能しなくなる虞がある場合や機能喪失に至る場合に、動作を継続または開始する必要のあるＥＣＵやセンサ回路等に電力を供給する。例えば、車両の衝突事故時等にメインバッテリが損傷してしまう場合に備えて、メインバッテリからの給電をサブバッテリからの給電に切り替えてドアのアンロックを行うモータを駆動するための電源を確保する。

通常、モータ等の動力負荷を始めとする比較的大きな電力を消費する負荷に対しては、車両システム内に存在する制御ＥＣＵが、衝突センサからの衝突検知信号を受けてリレーを切替え制御することにより、電源をメインバッテリからサブバッテリへと切り替える。この場合のサブバッテリは、メインバッテリからの切替えに伴う無給電時間を許容する代替電源として機能する。また、制御ＥＣＵ自体の電源は、メインバッテリとサブバッテリとがそれぞれダイオードを介して接続された給電経路により供給されており、通常時はメインバッテリからダイオードを介した電源供給が行われる一方、メインバッテリの電圧低下時あるいは喪失時には、上記給電経路の電圧低下により、サブバッテリの出力に接続されたダイオードが自然に導通することから、サブバッテリへの電源切替えが行われるようになっている。この場合のサブバッテリは、メインバッテリからの切替えに伴う電圧低下を防止するバックアップ電源として機能する。

このようにして、２電源を有する車両システムにおいては、メインバッテリの機能保全を確保できない虞がある場合や機能喪失時に、サブバッテリからの電源供給に切り替えて、各種負荷の機能を維持する。サブバッテリは、通常時に発電機系統から行われる充電により電圧を維持しており、緊急時の出力に備えている。

特開平１１−００８９４８号公報

上述の車両システムによれば、例えば損傷したことに基づくバッテリ交換の目的やメンテナンスの目的で、メインバッテリを車両システムから取り外した場合に、制御ＥＣＵへの供給電源がメインバッテリからサブバッテリへと切り替わってバックアップが行われる。しかしながら、当該システムにおいて制御ＥＣＵへはサブバッテリから通常レベルの電圧が供給され続けるため、制御ＥＣＵ側で入力電圧を監視する電圧モニタはメインバッテリが取り外されたことを電圧値から検出することができない。従って、制御ＥＣＵひいては車両システムは、メインバッテリの出力を直接に検出する構成等を追加する等しなければ、メインバッテリが取り外されたことを検出することができず、当該車両状態に応じた適切な制御を行うことができないという問題が生じる。

例えば、車両に搭載されたＥＣＵには、前記メインバッテリのみから給電を受けるＥＣＵが存在する。メインバッテリが取り外された場合には斯かるＥＣＵは電源供給が遮断されて動作を停止するので、このＥＣＵを車両通信を介して監視する制御ＥＣＵが、通信相手のＥＣＵに異常が発生したと誤認する等の不具合が発生し得る。

この結果、制御ＥＣＵは、車両が、メインバッテリが取り外されただけであってサブバッテリから所定の機器に給電が行われる、という正常な状態にあるにも関わらず、誤って通信相手のＥＣＵの異常と判定することによって、故障モードの動作を行ってしまう。また、メインバッテリが取り外された場合に、取り外されたことをアラーム警報する等の警報機能を動作させることができない。

特許文献１には、バッテリの取り外し後にバックアップコンデンサにより給電を行う構成が開示されている。この構成においては、バッテリを取り外した後に徐々に低下するバックアップコンデンサの電圧を検出することにより、バッテリの取り外しを検知する。しかしながら、バックアップコンデンサの容量が大きい場合には電圧低下が小さいためバッテリを取り外したことを検知するのが難しく、高精度の計器が必要となる等、汎用システムとしては採用し辛い面がある。また、当該特許文献１には、バッテリの取り外しに連動する機械的スイッチを設ける構成も開示されているが、この方法を採用する場合には専用のスイッチを追加する必要があり、構成の複雑化およびコスト増を招くという問題がある。

本発明は、斯かる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、メインバッテリの代替電源を備え、メインバッテリが取り外されたことを容易に検出することのできる車両システムを提供するものである。

本発明の第１の局面は、複数の電源を備えた車両システムであって、前記複数の電源のうち第１の電源のみを使用する複数の第１の負荷と、前記複数の電源のうち、前記第１の電源を通常電源として使用し、第２の電源を前記第１の電源の代替電源として使用する第２の負荷と、前記第１の負荷との間で通信を行って前記第１の負荷の状態を監視し、前記複数の第１の負荷の全てとの間で通信が途絶したことを検出した場合に前記第１の電源が取り外されたと判定する監視装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第２の局面は、前記第１の局面において、前記監視装置は、前記第１の電源および前記第２の電源のうち少なくとも前記第１の電源を通常電源として使用するとともに、前記第２の電源を前記第１の電源のバックアップ電源として使用することを特徴とする。

また、本発明の第３の局面は、前記第１または第２の局面において、前記第２の負荷に対して、前記第１の電源からの給電と前記第２の電源からの給電とを切り替えるスイッチ装置と、前記スイッチ装置の切替え動作を制御する切替え制御装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第４の局面は、前記第１ないし第３のいずれかの局面において、前記第２の負荷の駆動を制御する駆動制御装置を備えていることを特徴とする。

また、本発明の第５の局面は、複数の電源を備えた車両システムであって、前記複数の電源に含まれる２つの電源であって、一方の電源である第１の電源の出力電圧波形に対して、他方の電源である第２の電源の出力電圧波形が、少なくともリップル分が重畳されてなるリップル波形をなす２つの電源と、前記第１の電源を通常電源として使用し、前記第２の電源を前記第１の電源の代替電源として使用する負荷と、前記第１の電源を通常電源として使用するとともに、前記第２の電源を前記第１の電源のバックアップ電源として使用し、供給された電源電圧を検出する検出装置であって、前記リップル波形を有する電源電圧を検出した場合に前記第１の電源が取り外されたと判定する検出装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第６の局面は、前記第５の局面において、前記複数の電源のうち前記第１の電源のみを使用する他の負荷と、前記他の負荷との間で通信を行って前記他の負荷の状態を監視する監視装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第７の局面は、前記第５または第６の局面において、前記負荷に対して、前記第１の電源からの給電と前記第２の電源からの給電とを切り替えるスイッチ装置と、
前記スイッチ装置の切替え動作を制御する切替え制御装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第８の局面は、前記第５ないし第７のいずれか局面において、前記負荷の駆動を制御する駆動制御装置を備えていることを特徴とする。

第１の局面によれば、監視装置が、複数の電源のうち第１の電源のみを使用する各第１の負荷と通信を行い、全ての第１の負荷からの通信が途絶した場合に、第１の電源が取り外されたと判定する。そして、第１の電源が取り外されたことの判定に基づいて、第２の負荷による代替電源としての第２の電源の使用を、適切に制御することができる。以上により、既存の機器設備を利用して第１の電源が取り外されたことを容易に検出することのできる車両システムを提供することができる。

第２の局面によれば、監視装置は、第２の電源によって第１の電源がバックアップされたことを直接に検出することができない構成であっても、第１の電源が取り外されたことを容易に検出することができる。

第３の局面によれば、切替え制御装置によって第２の負荷に対するスイッチ装置の切替え動作を制御する機構を、車両事故による電源喪失等、イグニションオン状態および車両電源のオン状態における故障時の他に、車両メンテナンス時等、車両電源のオフ状態における第１の電源装置の取り外し時にも利用することができる。従って、システム構成を複雑化せずに済む。

第４の局面によれば、第１の電源が取り外された状態でも、第２の電源を用いる第２の負荷を駆動制御装置によって駆動制御することができるので、車両電源のオフ状態において動作させたい部品を適切に動作させることができる。

第５の局面によれば、検出装置が、第１の電源の取り外し時にのみ検出装置に供給される第２の電源のリップル波形を検出することにより、第１の電源が取り外されたと判定する。そして、第１の電源が取り外されたことの判定に基づいて、負荷による代替電源としての第２の電源の使用を、適切に制御することができる。以上により、既存の機器設備を利用して第１の電源が取り外されたことを容易に検出することのできる車両システムを提供することができる。

第６の局面によれば、第１の電源が取り外されたことにより、第１の電源のみを使用する他の負荷が監視装置と通信できない状態となっても、検出装置が第１の電源が取り外されたことを検出しているので、監視装置は誤認に基づく不適切な処理を行うことを防止することができる。

第７の局面によれば、切替え制御装置によって負荷に対するスイッチ装置の切替え動作を制御する機構を、車両事故による電源喪失等、イグニションオン状態および車両電源のオン状態における故障時の他に、車両メンテナンス時等、車両電源のオフ状態における第１の電源装置の取り外し時にも利用することができる。従って、システム構成を複雑化せずに済む。

第８の局面によれば、第１の電源が取り外された状態でも、第２の電源を用いる負荷を駆動制御装置によって駆動制御することができるので、車両電源のオフ状態において動作させたい部品を適切に動作させることができる。

本発明の実施形態を示すものであり、車両システムの構成を示すブロック図本発明の実施形態を示すものであり、第１の車両システムにおける各ＥＣＵの通信状態を説明するタイミングチャート本発明の実施形態を示すものであり、メインバッテリの取り外しを検出する第１の車両システムの処理を説明するフローチャート本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両システムが備えるサブバッテリの構成を示す回路図本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両システムにおいて制御ＥＣＵに供給される電源電圧波形を説明する波形図本発明の実施形態を示すものであり、メインバッテリの取り外しを検出する第２の車両システムの処理を説明するフローチャート

〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

図１に、本実施形態に係る車両システム１０の構成を示す。車両システム１０は、メインバッテリＳ１、制御ＥＣＵ１、サブバッテリアセンブリ２、ＥＣＵ群３、負荷４、および、通信バスＵを備えている。

メインバッテリ（第１の電源）Ｓ１はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサ、鉛蓄電池等の充電可能で脱着可能な電池と、必要に応じて適宜組み合わされるＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置とを備えている。メインバッテリＳ１には、イグニションオンの状態において発電機から充電がなされる。

制御ＥＣＵ１は、メインバッテリＳ１からの給電が不能な場合でも動作を継続する用途を有するＥＣＵであり、例えばドアロック／アラーム制御ＥＣＵで構成される。制御ＥＣＵ１は、車両の通常時にはメインバッテリＳ１を電源として使用し、メインバッテリＳ１からサブバッテリアセンブリ２を介した後、給電端子Ｅ１を通して給電される。制御ＥＣＵ１は、車両電源のオフ時でも、セキュリティ上の理由等により動作を行う用途がある場合には、給電端子Ｅ１への入力電源は常時電源とされる。メインバッテリＳ１から制御ＥＣＵ１への給電が遮断されたり、給電電圧が低下したりした場合には、後述するサブバッテリＳ２がメインバッテリＳ１のバックアップ電源として使用される。

制御ＥＣＵ１は、プロセッサおよびメモリを備えたコンピュータによる基本構成を備えている他に、電源回路１ａ、負荷制御回路１ｂ、および、電圧モニタ１ｃを備えている。電源回路１ａは負荷制御回路１ｂに動作電圧を供給するために、給電端子Ｅ１より入力される電源電圧を所定のレベルや波形を有する電圧や電流に変換する。負荷制御回路１ｂは、制御ＥＣＵ１にとっての負荷の駆動を制御する。図１の例では、負荷制御回路１ｂの詳細な構成は省略してあるが、出力段Ｑ１から制御出力端子Ｃ１を通して後述するリレーＲ１の励磁電流を出力する構成、出力段Ｑ２から制御出力端子Ｃ２を通して後述するリレーＲ２の励磁電流を出力する構成、および、出力段Ｑ３から制御出力端子Ｃ３を通して後述するリレーＲ３の励磁電流を出力する構成が示されている。

電圧モニタ１ｃは、給電端子Ｅ１へ入力される電圧Ｖｉｎを検出する。制御ＥＣＵ１は、電圧モニタ１ｃにより検出した電圧Ｖｉｎの値により、給電状態の正常と異常とを判別する。

また、制御ＥＣＵ（監視装置）１は、ＣＡＮ等で構成される通信バスＵにより、他のＥＣＵと通信を行っており、特に、ＥＣＵ群３との間で定期通信を通してそれぞれのＥＣＵの状態を監視する。

サブバッテリアセンブリ２は、サブバッテリＳ２、リレーＲ１、ダイオードＤ１、および、ダイオードＤ２を含む部品を備えたモジュールである。サブバッテリアセンブリ２は、当該構成により、メインバッテリＳ１から負荷４への給電を、サブバッテリＳ２から負荷４への給電へと切り替える。

サブバッテリＳ２は、コンデンサや二次電池と、必要に応じて組み合わされる電力変換装置とを備えている。図示しないが、通常時には発電機系統から充電がなされる。リレー（スイッチ装置）Ｒ１は、バッテリ接続端子Ｇ１に入力されるメインバッテリＳ１からの電源出力と、サブバッテリＳ２からの電源出力とのいずれを負荷４に中継するかを切り替える。リレーＲ１の励磁コイルは、サブバッテリＳ２の電源出力と制御入力端子Ｆ１との間に接続されている。制御入力端子Ｆ１は制御ＥＣＵ１の制御出力端子Ｃ１に接続されており、制御ＥＣＵ１が出力段Ｑ１を導通させることにより上記励磁コイルに電流が流れるようになっている。この場合に、制御ＥＣＵ１は、リレーＲ１の切替え動作を制御する切替え制御装置として機能する。リレーＲ１の負荷への出力端子は、電源出力端子Ｏ１を介して負荷４へ向かう給電経路ＷＷに接続されている。

ダイオードＤ１は、メインバッテリＳ１からの電源出力を制御ＥＣＵ１の給電端子Ｅ１に向かう給電経路ＰＰに接続する整流素子である。ダイオードＤ１のアノードはバッテリ接続端子Ｇ２に接続されており、ダイオードＤ１のカソードは電源出力端子Ｏ２に接続されている。ダイオードＤ２は、サブバッテリＳ２からの電源出力を給電経路ＰＰに接続する整流素子である。ダイオードＤ２のアノードはサブバッテリＳ２の出力端子に接続されており、ダイオードＤ２のカソードは電源出力端子Ｏ２に接続されている。ダイオードＤ１およびダイオードＤ２の各カソードと制御ＥＣＵ１の給電端子Ｅ１との間が給電経路ＰＰに相当する。

例えば、サブバッテリＳ２の出力電圧をメインバッテリＳ１の出力電圧よりも、電源回路１ａの許容入力範囲内で低くしておけば、メインバッテリＳ１が正常に電源出力を行っている間は給電経路ＰＰがダイオードＤ１を介してほぼメインバッテリＳ１の出力電圧に保たれる。このとき、ダイオードＤ２は逆方向電圧が印加されることとなってオフ状態となる。メインバッテリＳ１が喪失したり、出力低下を起こしたりした場合には、給電経路ＰＰの電圧が低下するため、ダイオードＤ２は順方向電圧が印加されることとなってオン状態となり、給電経路ＰＰにはサブバッテリＳ２からの電源出力が供給されるようになる。この構成では、サブバッテリＳ２が通常時は負荷から切り離された状態にあってトリクル充電され、メインバッテリＳ１の故障時にのみ制御ＥＣＵ１に給電を行うバックアップ動作を行うこととなる。

また例えば、サブバッテリＳ２の出力電圧をメインバッテリＳ１の出力電圧と等しくしておけば、メインバッテリＳ１が正常に電源出力を行っている間は給電経路ＰＰがダイオードＤ１およびダイオードＤ２を介してメインバッテリＳ１およびサブバッテリＳ２の両者から電力供給されることが可能となる。メインバッテリＳ１が機能を喪失したり、出力低下を起こしたりした場合には、ダイオードＤ１のアノード側の電圧が低下し、ダイオードＤ１が逆方向電圧が印加された状態となってオフ状態になるため、給電経路ＰＰにはサブバッテリＳ２からの電源出力のみが供給されるようになる。この構成では、サブバッテリＳ２が通常時は浮動充電されてメインバッテリＳ１の正常時にも電力供給し、故障時には単独で制御ＥＣＵ１に給電を行うバックアップ動作を行うこととなる。

ＥＣＵ群３は、メインバッテリＳ１のみを電源として使用する複数のＥＣＵ（第１の負荷）で構成され、図１ではＥＣＵ（ａ）、ＥＣＵ（ｂ）、およびＥＣＵ（ｃ）の３つのＥＣＵで構成される例が示されている。ＥＣＵ群３の各ＥＣＵは、通信バスＵを介し、制御ＥＣＵ１に対して数秒といった所定の間隔で通信を行うことによる定期通信を行っている。制御ＥＣＵ１は、当該定期通信により、ＥＣＵ群３の各ＥＣＵが正常に動作しているか、提供されるセンサ信号はないか、等の状態を把握する。

負荷（第２の負荷）４は、メインバッテリＳ１からの給電がサブバッテリＳ２からの給電に切り替えられる使用態様を有する負荷である。この場合に、負荷４はメインバッテリＳ１を通常電源として使用し、サブバッテリＳ２をメインバッテリＳ１の代替電源として使用する。図１の例では負荷４としてドアロック機構が示されており、ドアロック／アンロックモータ４ａ、リレーＲ２、およびリレーＲ３を備えている。リレーＲ２およびリレーＲ３はドアロック／アンロックモータ４ａの正転駆動と逆転駆動とを切り替えるための接点接続動作を行う。ドアロック／アンロックモータ４ａを停止させる場合にはリレーＲ２およびリレーＲ３は、ドアロック／アンロックモータ４ａを無電圧状態とするように接点を切り替える。リレーＲ２の励磁コイルには制御ＥＣＵ１の出力段Ｑ２から制御出力端子Ｃ２を介してドアロック出力用の電流が供給され、リレーＲ３の励磁コイルには制御ＥＣＵ１の出力段Ｑ３から制御出力端子Ｃ３を介してドアアンロック出力用の電流が供給される。この場合に、制御ＥＣＵ１は、負荷４の駆動を制御する駆動制御装置として機能する。

車両の走行時にリレーＲ２によってロック状態にあるドアロック機構は、車両が衝突事故を起こしたときはメインバッテリＳ１が故障する虞があることから、制御ＥＣＵ１は図示しない衝突センサから衝突検知信号を受信するとリレーＲ３によりドアロック機構をアンロック状態にすることになっているとする。このとき、メインバッテリＳ１が故障すると、ドアロック／アンロックモータ４ａの動作電源を失うこととなるため、サブバッテリＳ２から電源を得た制御ＥＣＵ１はドアロック／アンロックモータ４ａへの電源供給方法を、リレーＲ１を動作させてメインバッテリ１からの給電からサブバッテリ２からの給電に切り替える。また、制御ＥＣＵ１は、リレーＲ２およびリレーＲ３を動作させる。このように、負荷４は、例えば、制御ＥＣＵ１のような微弱電源よりは大きな電力を要する負荷であったり、制御ＥＣＵ１により駆動が制御される負荷であったりする。

また、ドアロック機構は、例えば、車両電源のオフ時にドアロック状態を維持するためのセキュリティ機構と連動した動作を行う場合には、常時電源の供給を要する。この場合に、メインバッテリＳ１が取り外されるとドアロック機構は上記連動動作が行えないため、制御ＥＣＵ１により、負荷４への給電をサブバッテリＳ２からのものに切り替える制御を行う。以降で説明する制御ＥＣＵ１によるメインバッテリＳ１が取り外しの検出により、制御ＥＣＵ１は、他の故障と誤認することなく、メインバッテリＳ１が取り外された車両状態に応じた適切な負荷駆動制御を行うことができる。

次に、上記構成の車両システム１０において、制御ＥＣＵ１とＥＣＵ群３との定期通信に基づく制御ＥＣＵ１の制御処理について説明する。

図２に、ＥＣＵ群３の各ＥＣＵが自己の状態を制御ＥＣＵ１に通知する様子を示す。横軸は時間であり、各ＥＣＵは通常状態にあれば制御ＥＣＵ１との通信が可能であるので、数秒ごとといった間隔で通信バスＵを介して、状態信号を制御ＥＣＵ１に送信する。例えば、状態信号を制御ＥＣＵ１に送信していたＥＣＵ（ａ）は、期間Ｔ１の間に自己に故障が発生する等、自己に特有の異常状態となり、状態信号を制御ＥＣＵ１に送信することができなくなって通信が途絶する。制御ＥＣＵ１が通信の途絶を判定するには、各ＥＣＵに対し、例えば制御ＥＣＵ１が各ＥＣＵの状態確認を行ってから１０秒といったような標準的な待機時間を十分に超えるように設定された判定時間の経過を待って、次の状態信号の送信が行われるか否かを確認し、判定時間内に状態信号を受信することができなければ、当該ＥＣＵからの通信が途絶したとする。ＥＣＵ（ａ）は期間Ｔ１の後に通常状態に復帰し、状態信号を再び制御ＥＣＵ１に送信する。ＥＣＵ（ｂ）についても同様に、期間Ｔ２に自己に特有の異常状態となって状態信号を制御ＥＣＵ１に送信することができなくなって通信が途絶し、期間Ｔ２の前後には状態信号を制御ＥＣＵ１に送信する。

これに対して、期間Ｔ３で示すように、メインバッテリＳ１が車両システム１０から取り外された場合には、ＥＣＵ群３の全てのＥＣＵが動作不能となり、いずれも制御ＥＣＵ１に状態信号を送信することができなくなって通信が途絶する。ＥＣＵ群３の全てのＥＣＵとの通信が途絶することとなる状態として、全てのＥＣＵが自己に特有の異常状態となる場合も起こり得るが、このような確率は小さい。従って、制御ＥＣＵ１は、判定時間の経過を待っても全てのＥＣＵから状態信号が送信されない通信途絶状態を検出すると、前記確率をほぼゼロとみなすことができることから、メインバッテリＳ１が車両システム１０から取り外されたと判定する。

図３に、制御ＥＣＵ１がメインバッテリＳ１の取り外しの判定に関して実行する処理の例をフローチャートで示す。当該処理は、制御ＥＣＵ１が備えるメモリ、または制御ＥＣＵ１の外部に備えられるメモリに格納されたプログラムをＥＣＵ１が備えるプロセッサが実行することにより実現することが可能である。なお、前述したような、制御ＥＣＵ１が実行するその他の処理についても同様にプログラムを実行することで実現される。

制御ＥＣＵ１はＥＣＵ群３の各ＥＣＵと定期通信を行っており、ステップＳ１０１では制御ＥＣＵ１は、各ＥＣＵから状態信号が送信されてくるか否かの確認という、定期通信の処理に含まれる処理結果を利用することにより、各ＥＣＵの通信状態を確認する。制御ＥＣＵ１は、毎回の通信状態の確認において、まず特定のＥＣＵの通信状態に着目する。ステップＳ１０２では、例えばまずＥＣＵ（ａ）からの通信が途絶したか否かを確認する。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ（ａ）からの通信が途絶していればステップＳ１０３へ進み、ＥＣＵ（ａ）からの通信が途絶していなければステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０３では、制御ＥＣＵ１は、ＥＣＵ（ａ）以外の全てのＥＣＵであるＥＣＵ（ｂ）およびＥＣＵ（ｃ）からの通信が途絶したか否かを確認する。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ（ｂ）およびＥＣＵ（ｃ）からの通信が途絶していればステップＳ１０４へ進み、ＥＣＵ（ｂ）とＥＣＵ（ｃ）との少なくとも一方からの通信が途絶していなければステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０４では、制御ＥＣＵ１は、ＥＣＵ群３の全てのＥＣＵからの通信が途絶していることから、メインバッテリＳ１が車両システム１０から取り外されたと判定する。ステップＳ１０４の後は当該メインバッテリＳ１の取り外しの判定に関する処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る車両システム１０によれば、制御ＥＣＵ１が、車両システム１０が備える複数の電源のうちメインバッテリＳ１のみを使用する第１の負荷である、ＥＣＵ群３の各ＥＣＵと通信を行い、全ての当該ＥＣＵからの通信が途絶した場合に、メインバッテリＳ１が取り外されたと判定する。そして、制御ＥＣＵ１は、メインバッテリＳ１が取り外されたことの判定に基づいて、負荷４による代替電源としてのサブバッテリＳ２の使用を、適切に制御することができる。従って、既存の機器設備を利用してメインバッテリが取り外されたことを容易に検出することのできる車両システムを提供することができる。このようにして、制御ＥＣＵ１、ひいては車両システム１０は、メインバッテリＳ１の取り外しに起因して生じる車両システム１０内の変化に対して、誤認に基づく不適切な処理を行うことを防止することができるとともに、メインバッテリＳ１が取り外されたことを表示装置や音声出力装置等により警報することができる。

また、本実施形態に係る車両システム１０によれば、制御ＥＣＵ１は、サブバッテリＳ２によってメインバッテリＳ１がバックアップされたことを直接に検出することができない構成であっても、メインバッテリＳ１が取り外されたことを容易に検出することができる。

また、本実施形態に係る車両システム１０によれば、制御ＥＣＵ１によって負荷４に対するリレーＲ１の切替え動作を制御する機構を、車両事故による電源喪失等、イグニションオン状態および車両電源のオン状態における故障時の他に、車両メンテナンス時等、車両電源のオフ状態におけるメインバッテリＳ１の取り外し時にも利用することができる。従って、システム構成を複雑化せずに済む。

また、本実施形態に係る車両システム１０によれば、メインバッテリＳ１が取り外された状態でも、サブバッテリＳ２を用いる負荷４を制御ＥＣＵ１によって駆動制御することができるので、車両電源のオフ状態において動作させたい部品を適切に動作させることができる。

なお、車両システム１０が備える電源（バッテリ）は一般に複数あってよく、メインバテリＳ１およびサブバッテリＳ２が含まれていればよい。また、制御ＥＣＵ１は常時サブバッテリＳ２のみを電源として使用するものでもよい。制御ＥＣＵ１として、前述したドアロック／アラームＥＣＵの他に、例えば、エアバッグＥＣＵや、エアバッグが動作した時にサービスステーションに緊急通信を行うＥＣＵといった、車両電源がオフ状態で動作する用途のあるＥＣＵ等は適用可能である。

〔第２の実施形態〕
本発明の他の実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

本実施形態に係る車両システムは、図１の車両システム１０において、サブバッテリＳ２を特にリップル波形を出力するように構成したハードウェア構成を備えている。

図４に示すように、サブバッテリＳ２は、バッテリ本体Ｎと電力変換装置としての昇圧コンバータ１１とを備えている。

バッテリ本体Ｎは、コンデンサやメインバッテリＳ１と同様な電池で構成されている。昇圧コンバータ１１は、入力コンデンサ１１ａ、リアクトル１１ｂ、スイッチング素子１１ｃ、スイッチング素子１１ｄ、および、平滑コンデンサ１１ｅを備えている。バッテリ本体Ｎがコンデンサで構成される場合等、入力の平滑が不要な場合には、入力コンデンサ１１ａの使用を省略してもよい。スイッチング素子１１ｃおよびスイッチング素子１１ｄは還流ダイオードを備えており、例えば図４のように内蔵ダイオードを有するＩＧＢＴで構成される。

スイッチング素子１１ｃとスイッチング素子１１ｄとは接続点Ｇで直列に接続されている。図４ではスイッチング素子１１ｃのＩＧＢＴ部分のエミッタと、スイッチング素子１１ｄのＩＧＢＴ部分のコレクタとが互いに接続されている。スイッチング素子１１ｃの還流ダイオードは、アノードが接続点Ｇに接続されており、カソードが高電位出力側端子に接続されている。スイッチング素子１１ｄの還流ダイオードは、アノードが低電位出力側端子に接続されており、カソードが接続点Ｇに接続されている。接続点Ｇにはリアクトル１１ｂの一端が接続されている。リアクトル１１ｂの他端には入力コンデンサ１１ａの一端が接続されており、入力コンデンサ１１ａはバッテリ本体Ｎの出力に並列に接続されている。スイッチング素子１１ｃの高電位出力側端子（コレクタ）と、スイッチング素子１１ｄの低電位出力側端子（エミッタ）との間に平滑コンデンサ１１ｅが接続されており、平滑コンデンサ１１ｅの端子間電圧がサブバッテリＳ２の出力電圧Ｖ２となる。

昇圧過程においては、スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部（ＩＧＢＴ）がオン／オフ駆動される。バッテリ本体Ｎの出力電圧は入力コンデンサ１１ａで平滑されており、スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部がオン状態とされるとリアクトル１１ｂのインダクタンスで決まる傾きで電流が増加し、スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部がオフ状態とされるときの電流に応じた磁気エネルギーがリアクトル１１ｂに蓄積される。スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部がオフ状態となった後は、リアクトル１１ｂから磁気エネルギーが放出されることにより、電流がスイッチング素子１１ｃの還流ダイオードを通して平滑コンデンサ１１ｅ側に流れ込む。スイッチング素子１１ｃの制御スイッチ部（ＩＧＢＴ）はオフ状態のままとされる。そして、この後、スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部が同様にオン／オフ動作を繰り返すことにより、所望の出力電圧Ｖ２を得る。

このとき、リアクトル１１ｂのインダクタンス、スイッチング素子１１ｄの制御スイッチ部のスイッチング周波数およびオン期間のデューティ比、平滑コンデンサ１１ｅの容量値の設定を変更することにより、出力電圧Ｖ２の値すなわち昇圧比を変えることができるが、出力電圧Ｖ２が十分に平滑されないような上記値の条件を設定することにより、周期的に変動するリップルが重畳した出力電圧Ｖ２を得ることができる。

図５に示すように、メインバッテリＳ１の出力電圧Ｖ１が電圧値Ｖ１１を有しているとすると、サブバッテリＳ２の出力電圧Ｖ２は、電圧値Ｖ１１よりも低い範囲でリップル波形を有するように生成されるようにしている。出力電圧Ｖ２が電圧値Ｖ１１よりも低い電圧値を有することは、前述のようにサブバッテリＳ２がトリクル充電されている状態に相当している。図５に示すように、制御ＥＣＵ１は通常時にはメインバッテリＳ１のみから給電されるが、メインバッテリＳ１が取り外されたときには、給電経路ＰＰの電圧が低下して、サブバッテリＳ２により給電されるようにバックアップが行われる。

制御ＥＣＵ１の電圧モニタ１ｃは、こうして給電端子Ｅ１に供給される電圧Ｖｉｎをサンプリングして検出する。検出には、例えば逐次比較法等のＡＤ変換手法と同等の手法を用いることができる。制御ＥＣＵ１は、検出した電圧Ｖｉｎの時系列データがどのような変動をするかを解析することにより、電圧Ｖｉｎの波形を判定する。出力電圧Ｖ２の波形は、直流波形を有する出力電圧Ｖ１に対して、直流分とリップルとが重畳されてなるリップル波形を有している。図５の出力電圧Ｖ２の波形に示すように、電圧モニタ１ｃが時間軸上で分解可能な程度に当該リップル波形の周期Ｔが設定されているとともに、電圧モニタ１ｃが電圧の変動を分解可能な程度にリップルの振幅ΔＶの大きさが設定されている。ここで、例えば、電圧Ｖｉｎの大きさが、制御ＥＣＵ１が備える電源回路１ａの入力の許容変動内に収まるように、リップルの振幅ΔＶの大きさが制限される。例えば、電源回路１ａが５Ｖの安定化電圧を生成する場合に、リップルの振幅ΔＶの大きさをリップル中心の電圧値から±０．５〜１Ｖの範囲に制限する、といった設定が可能である。

図５の例では、出力電圧Ｖ２を出力電圧Ｖ１の電圧値Ｖ１１よりも低く設定することにより、メインバッテリＳ１の取り外し時にのみサブバッテリＳ１の出力電圧Ｖ２が制御ＥＣＵ１に供給されるようにしている。制御ＥＣＵ１は、入力された電圧Ｖｉｎが設定されたリップル波形を有していることを検出すると、メインバッテリＳ１が車両システム１０から取り外されたと判定する。この場合に、制御ＥＣＵ１は、供給された電源電圧を検出する検出装置として機能する。検出されるリップル波形にある程度のばらつきがあることが想定される場合には、リップル波形の検出条件として、許容される波形の変動範囲を設定してもよい。

図６に、制御ＥＣＵ１がメインバッテリＳ１の取り外しの判定に関して実行する処理の例をフローチャートで示す。当該処理は、制御ＥＣＵ１が備えるメモリ、または制御ＥＣＵ１の外部に備えられるメモリに格納されたプログラムをＥＣＵ１が備えるプロセッサが実行することにより実現することが可能である。

ステップＳ２０１において、制御ＥＣＵ１の電圧モニタ１ｃは、給電端子Ｅ１へ入力される電圧Ｖｉｎを所定の周期でサンプリングして検出することにより、電圧Ｖｉｎの波形を解析する。次いで、ステップＳ２０２では、制御ＥＣＵ１は、検出した電圧Ｖｉｎの波形が直流波形であるか否かを判定する。電圧Ｖｉｎの波形が直流波形であると判定した場合にはステップＳ２０３へ進み、電圧Ｖｉｎの波形が直流波形でないと判定した場合にはステップＳ２０１へ戻る。

ステップＳ２０３では、制御ＥＣＵ１は、検出した電圧Ｖｉｎの波形が設定したリップル波形であるか否かを判定する。電圧Ｖｉｎの波形がリップル波形であると判定した場合にはステップＳ２０４へ進み、電圧Ｖｉｎの波形がリップル波形でないと判定した場合にはステップＳ２０１へ戻る。ステップＳ２０３からステップＳ２０１へ戻る分岐は、例えば、制御ＥＣＵ１による検出誤差や、電圧Ｖｉｎに波形乱れのある場合等であり、本質的な検出不能要因がない限りは繰り返しの検出により検出失敗を容易にカバーすることができる。また、本質的な検出不能要因であれば、車両に異常が発生した等のセンサ信号に基づく別途の処置を取ることが可能である。

ステップＳ２０４では、制御ＥＣＵ１は、電圧Ｖｉｎが設定されたリップル波形を有していることから、メインバッテリＳ１が車両システム１０から取り外されたと判定する。ステップＳ２０４の後は当該メインバッテリＳ１の取り外しの判定に関する処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る車両システム１０によれば、制御ＥＣＵ１が、メインバッテリＳ１の取り外し時にのみ制御ＥＣＵ１に供給されるサブバッテリＳ２のリップル波形を検出することにより、メインバッテリＳ１が取り外されたと判定する。そして、制御ＥＣＵ１は、メインバッテリＳ１が取り外されたことの判定に基づいて、負荷４による代替電源としてのサブバッテリＳ２の使用を、適切に制御することができる。従って、既存の機器設備を利用してメインバッテリが取り外されたことを容易に検出することのできる車両システムを提供することができる。このように、制御ＥＣＵ１、ひいては車両システム１０は、メインバッテリＳ１の取り外しに起因して生じる車両システム１０内の変化に対して、誤認に基づく不適切な処理を行うことを防止することができるとともに、メインバッテリＳ１が取り外されたことを表示装置や音声出力装置等により警報することができる。

また、本実施形態に係る車両システム１０によれば、メインバッテリＳ１が取り外されたことにより、メインバッテリＳ１のみを使用するＥＣＵ群３の各ＥＣＵが制御ＥＣＵ１と通信できない状態となっても、メインバッテリＳ１が取り外されたことを検出しているので、制御ＥＣＵ１は誤認に基づく不適切な処理を行うことを防止することができる。

なお、出力電圧Ｖ２を出力電圧Ｖ１の電圧値Ｖ１１よりも低く設定するため、出力電圧Ｖ２の出力電圧波形は出力電圧Ｖ１の出力電圧波形に対して、直流分とリップルとが重畳されたリップル波形に相当しているが、これはメインバッテリＳ１の取り外し時にのみサブバッテリＳ１の出力電圧Ｖ２が制御ＥＣＵ１に供給されるようにするための構成である。従って、メインバッテリＳ１の取り外し時にのみサブバッテリＳ１の出力電圧Ｖ２が制御ＥＣＵ１に供給される他の構成を採用する場合も含めると、出力電圧Ｖ２の出力電圧波形が出力電圧Ｖ１の出力電圧波形に対して少なくともリップルが重畳されたリップル波形に相当するものであれば、電圧モニタ１ｃは当該リップル波形を検出して、メインバッテリＳ１の取り外しを検出することができる。この場合に、例えばリップルの振幅ΔＶが一定でなくても、振幅の変動周期によりリップル波形を検出することが可能である。

また、サブバッテリＳ２が備える電力変換装置は昇圧コンバータであったが、降圧コンバータであってもよい。また、ＥＣＵ群３に含まれるＥＣＵは複数ある必要はなく、１つ以上あればよい。

以上、各実施形態について説明した。なお、上述した各実施例を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更した構成で実施することも可能である。

本発明は、ガソリン車、ハイブリッド車、電気自動車等の各種車両に適用可能である。

１制御ＥＣＵ
１ｃ電圧モニタ
２サブバッテリアセンブリ
３ＥＣＵ群
４負荷
１０車両システム
Ｒ１リレー
Ｓ１メインバッテリ
Ｓ２サブバッテリ
Ｖ１、Ｖ２出力電圧
Ｖｉｎ電圧

Claims

複数の電源を備えた車両システムであって、
前記複数の電源のうち第１の電源のみを使用する複数の、ＥＣＵからなる第１の負荷と、
前記複数の電源のうち、前記第１の電源を通常電源として使用し、第２の電源を前記第１の電源の代替電源として使用する第２の負荷と、
前記第１の負荷との間で定期通信を行って前記第１の負荷の状態を監視し、前記複数の第１の負荷の全てとの間で前記定期通信が途絶したことを検出した場合に前記第１の電源が取り外されたと判定する監視装置とを備え、
前記監視装置は、前記第１の電源が取り外されたと判定すると、前記第２の負荷を前記第２の電源からの給電経路に接続することを特徴とする車両システム。
前記監視装置は、前記第１の電源および前記第２の電源のうち少なくとも前記第１の電源を通常電源として使用するとともに、前記第２の電源を前記第１の電源のバックアップ電源として使用することを特徴とする請求項１に記載の車両システム。
前記第２の負荷に対して、前記第１の電源からの給電と前記第２の電源からの給電とを切り替えるスイッチ装置と、
前記スイッチ装置の切替え動作を制御する切替え制御装置とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両システム。
前記第２の負荷の駆動を制御する駆動制御装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両システム。