JP7729314B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載される制御装置に関する。

特許文献１に、車両の搭載された電動ブレーキ装置（負荷）に電力を供給する第１電源系統と、第１電源系統の失陥時にリレーを介してキャパシタから電動ブレーキ装置に電力を供給する第２電源系統と、を備える制御装置が開示されている。

特開２０２１－０１４１７３号公報

特許文献１に記載の制御装置では、車両のイグニッションがオフされた後、キャパシタをグラウンドに接続する放電処理を行っており、キャパシタの電力（電荷）が有効に活用されていない。よって、車両のイグニッションがオフされた後のキャパシタの電力を有効に活用させる手法について、検討する余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両のイグニッションがオフされた後にキャパシタから放電される電力を有効に活用することができる、制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、車両に搭載された負荷に電力を供給する主電源と、蓄電用のキャパシタを含み、主電源の失陥時にキャパシタから負荷に電力を供給する冗長電源と、負荷への電力供給源を主電源および冗長電源のいずれかに切り替えるリレーと、を備える車載電源システムの制御装置であって、車両のイグニッションがオフされた後に、キャパシタの放電処理を開始し、キャパシタの放電処理の実施中にキャパシタの電力を用いたリレーの固着防止処理を実行する、制御装置である。

上記本開示の制御装置によれば、車両のイグニッションがオフされた後にキャパシタの放電処理とキャパシタの電力を用いたリレーの固着防止処理とを並列に実行するので、キャパシタから放電される電力を有効に活用することができる。

本開示の一実施形態に係る制御装置を含む車載電源システムとその周辺部の機能ブロック図 制御装置が実行するＩＧＲ－ＯＦＦ後の電源制御の処理手順を示すフローチャート 本発明の電源制御と従来技術の電源制御例との処理の違いを説明する図

本開示の制御装置は、車両のイグニッションがオフされた場合、最初に冗長電源の故障診断を実施した後で、キャパシタの放電処理を開始する。そして、制御装置は、このキャパシタの放電処理を実施している期間中において、負荷と各電源（主電源および冗長電源）とを切り替え可能に接続するリレーの固着防止処理を並行して実施する。これにより、キャパシタから放電される電力（電荷）を有効に活用することができ、またキャパシタの放電を完了するまでの時間を短縮できる。
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。

＜実施形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る制御装置１２３を含む車載電源システム１００とその周辺部の機能ブロック図である。図１に例示した機能ブロックは、主電源１１０、冗長電源１２０、およびメカニカルリレー１３０を備える車載電源システム１００と、ドアロックモーター１４０と、ボディＥＣＵ１５０と、を含んで構成される。

主電源１１０は、車両に搭載されたドアロックモーター１４０などの負荷に対して電力を供給するための構成である。主電源１１０には、例えば、鉛バッテリーなどの充放電可能に構成された二次電池が用いられる。この主電源１１０は、メカニカルリレー１３０を介してドアロックモーター１４０に接続される。

冗長電源１２０は、主電源１１０に対して冗長的に構成されるサブ電源であり、主電源１１０の失陥時などに車両に搭載されたドアロックモーター１４０などの負荷に対して電力をバックアップ供給するための構成である。この冗長電源１２０は、キャパシタ１２１と、半導体リレー１２２と、制御装置１２３と、放電回路１２４と、を備えたシステムである。

キャパシタ１２１は、ドアロックモーター１４０などの冗長電源構成を必要とする車載機器に対して、主電源１１０の失陥時などに供給する電力であるバックアップ電力を蓄えるための蓄電素子（蓄電用のキャパシタ）である。

半導体リレー１２２は、キャパシタ１２１とメカニカルリレー１３０との間に挿入して設けられ、制御装置１２３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ための構成（ＢＡＣＴリレー）である。この半導体リレー１２２には、例えば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などを用いることができる。

放電回路１２４は、制御装置１２３の指示に基づいて、キャパシタ１２１に蓄えられた電力（電荷）を放電するための構成である。この放電回路１２４には、抵抗素子などが用いられる。

制御装置１２３は、ＩＧＲ信号の状態およびボディＥＣＵ１５０からの要求信号に基づいて、半導体リレー１２２の電気的な導通／遮断の状態を切り替える制御や、放電回路１２４の放電／非放電の状態を切り替える制御を、行うための構成である。ＩＧＲ信号は、車両のイグニッションの状態（ＩＧ－ＯＮ又はＩＧ－ＯＦＦ）を示す信号であり、車載電源システム１００が所定の車載機器から入力する。この制御装置１２３は、例えばマイコンによって構成される。また、制御装置１２３は、冗長電源１２０の故障診断を実施することができる。より具体的には、制御装置１２３は、冗長電源１２０の故障診断において、半導体リレー１２２の動作不良や放電回路１２４の動作不良などをチェックすることができる。さらに、制御装置１２３は、メカニカルリレー１３０の固着防止処理を実施することができる。より具体的には、制御装置１２３は、メカニカルリレー１３０の固着防止処理において、メカニカルリレー１３０の接点固着を防ぐための導通を実施することができる。

メカニカルリレー１３０は、主電源１１０および冗長電源１２０とドアロックモーター１４０との間に挿入して設けられ、主電源１１０および冗長電源１２０からドアロックモーター１４０への電力の供給状態を制御するための構成である。このメカニカルリレー１３０には、例えば単極双投型の励磁式メカニカルリレーを用いることができる。メカニカルリレー１３０は、ボディＥＣＵ１５０の制御に基づいてコイルが動作し、主電源１１０からドアロックモーター１４０に電源供給が可能な接続状態（以下「第１接続状態」という）と、冗長電源１２０からドアロックモーター１４０に電源供給が可能な接続状態（以下「第２接続状態」という）との、いずれかに切り替えることができる。

ドアロックモーター１４０は、車両のドアをロック（施錠）するためのモーターアクチュエーターである。このドアロックモーター１４０は、メカニカルリレー１３０を介して電力が供給されることによってモーターが駆動し、この駆動によって車両ドアを施錠することができる。なお、車両ドアを施錠する機構としては、ドアロックモーター１４０の他に、メカニカルリレー１３０による電源切り替えが不要な電気式のラッチ機構（Ｅラッチ）が存在する。

ボディＥＣＵ１５０は、車両に搭載される機器である電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）の１つである。このボディＥＣＵ１５０は、メカニカルリレー１３０の電力供給源の接続状態を切り替える制御を行うことができる構成である。ボディＥＣＵ１５０は、メカニカルリレー１３０の接続状態を冗長電源１２０からドアロックモーター１４０に電源供給が可能な接続状態（第２接続状態）に切り替える場合、冗長電源１２０の制御装置１２３に対してドアアンロック要求（信号）を出力する。またこのとき、ボディＥＣＵ１５０は、メカニカルリレー１３０の接点をクリーニングするための要求を冗長電源１２０の制御装置１２３に対して出力することができる。なお、ボディＥＣＵ１５０が行う制御は、車両に搭載された他のＥＣＵが担ってもよい。

［制御］
次に、図２および図３をさらに参照して、本実施形態の車載電源システム１００で実行される制御を説明する。図２は、制御装置１２３が実行するＩＧＲ－ＯＦＦ後の電源制御の処理手順を示すフローチャートである。図３は、本発明の電源制御と従来技術の電源制御例との処理の違いを説明する図である。

図２に示す電源制御は、車載電源システム１００が、車両のイグニッションがオフされたことを示すＩＧＲ信号（ＩＧＲ－ＯＦＦ）を受信する開始される。

（ステップＳ２０１）
制御装置１２３は、冗長電源１２０の故障診断を開始する。この故障診断には、周知の手法を用いることができる。制御装置１２３によって冗長電源１２０の故障診断が開始されると、ステップＳ２０２に処理が進む。

（ステップＳ２０２）
制御装置１２３は、冗長電源１２０の故障診断が終了したか否かを判断する。制御装置１２３は、冗長電源１２０の故障診断が終了したと判断した場合に（ステップＳ２０２、はい）、処理をステップＳ２０３に進める。

（ステップＳ２０３）
制御装置１２３は、放電回路１２４を放電状態に切り替えて、キャパシタ１２１の電力（電荷）を放電する制御を開始する。制御装置１２３によってキャパシタ１２１の放電が開始されると、ステップＳ２０４に処理が進む。

（ステップＳ２０４）
制御装置１２３は、ボディＥＣＵ１５０から、メカニカルリレー１３０の接点をクリーニングする要求があるか否かを判断する。このメカニカルリレー１３０の接点のクリーニングとは、接点の表面に付着する異物などによる薄膜を、接点に電流を流すことによって焼却して除去する処理のことである。制御装置１２３が、メカニカルリレー１３０の接点クリーニングの要求があると判断した場合は（ステップＳ２０４、はい）、ステップＳ２０５に処理が進む。一方、制御装置１２３が、メカニカルリレー１３０の接点クリーニングの要求がないと判断した場合は（ステップＳ２０４、いいえ）、ステップＳ２０６に処理が進む。

（ステップＳ２０５）
制御装置１２３は、所定の時間だけ半導体リレー１２２を導通状態（ＯＮ）に制御する。この制御によって、ボディＥＣＵ１５０によるメカニカルリレー１３０の第２接続状態の切り替え制御と共に、クリーニングの目的でメカニカルリレー１３０の接点に電流を流すことができる。なお、所定の時間は、接点の表面に付着する異物などによる薄膜を焼却して除去するために必要な時間を考慮しつつ、車両の乗員が降車して車両のドアを施錠するまでに要する時間などに基づいて、任意に設定することができる（例えば４分）。制御装置１２３によって所定の時間だけ半導体リレー１２２が導通状態（ＯＮ）にされると、ステップＳ２０６に処理が進む。

（ステップＳ２０６）
制御装置１２３は、キャパシタ１２１の放電が完了したか否かを判断する。この放電の完了は、キャパシタ１２１の電圧が所定の値以下になることによって判断することができる。制御装置１２３が、キャパシタ１２１の放電が完了したと判断した場合は（ステップＳ２０６、はい）、ステップＳ２０７に処理が進む。一方、制御装置１２３が、キャパシタ１２１の放電が完了していないと判断した場合は（ステップＳ２０６、いいえ）、ステップＳ２０４に処理が進む。

（ステップＳ２０７）
制御装置１２３は、冗長電源１２０の機能を予め定めたスリープの状態に遷移させる。制御装置１２３によって冗長電源１２０がスリープ状態に遷移すると、本電源制御が終了する。

上述した制御によって、キャパシタ１２１の放電電力を単純に廃棄するのではなく、メカニカルリレー１３０の接点クリーニングに利用することができる。よって、キャパシタ１２１から放電される電力（電荷）を有効に活用することができる。さらに、上述した制御によって、図３に例示するように、故障診断、キャパシタ放電、およびリレー接点クリーニングの各処理が効率的に実行される。よって、冗長電源１２０がスリープ状態に遷移するまでにかかる時間が、従来技術（図３（ｂ））に比べて本発明（図３（ａ））の方が短縮できる。

＜作用・効果＞
以上のように、本開示の一実施形態に係る制御装置１２３によれば、車両のイグニッションがオフ（ＩＧＲ－ＯＦＦ）された場合、先ず冗長電源１２０の故障診断を実施した後で、冗長電源１２０を構成するキャパシタ１２１の放電処理を開始し、この放電処理を実施している期間中においてメカニカルリレー１３０の接点クリーニング、すなわち固着防止処理を並行して実施する。

この制御によって、キャパシタ１２１の放電処理と、この放電電力を利用したメカニカルリレー１３０の接点クリーニング処理（固着防止処理）とを、並行して実施することができるので、キャパシタ１２１から放電される電力（電荷）の有効活用と、キャパシタ１２１の放電完了時間の短縮を両立することができる。

以上、本開示技術の一実施形態を説明したが、本開示は、制御装置、プロセッサとメモリとを備えた制御装置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、及び制御装置を含めた車載電源システムとして捉えることが可能である。

本開示の制御装置は、主電源と冗長電源とを備えた車載電源システムなどに利用可能である。

１００ 車載電源システム
１１０ 主電源
１２０ 冗長電源
１２１ キャパシタ
１２２ 半導体リレー
１２３ 制御装置
１２４ 放電回路
１３０ メカニカルリレー
１４０ ドアロックモーター
１５０ ボディＥＣＵ

Claims (4)

1. 車両に搭載された負荷に電力を供給する主電源と、
   蓄電用のキャパシタを含み、前記主電源の失陥時に前記キャパシタから前記負荷に電力を供給する冗長電源と、
   前記負荷への電力供給源を前記主電源および前記冗長電源のいずれかに切り替えるリレーと、を備える車載電源システムの制御装置であって、
   前記車両のイグニッションがオフされた後に、前記キャパシタの放電処理を開始し、前記キャパシタの放電処理の実施中に所定の時間前記キャパシタの電力が前記負荷に供給される状態に前記リレーを切り替えることによって前記リレーの固着防止処理を実行する、制御装置。
2. 前記キャパシタの放電処理の実施中に前記車両に搭載された機器から所定の要求信号を受信した場合に、前記リレーの固着防止処理を実行する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記負荷は、ドアロックモーターであり、
   前記所定の時間は、前記車両の乗員が降車して車両ドアを施錠するまでに要する時間に基づいて設定される、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記キャパシタの放電処理を実施する前に前記冗長電源の故障診断を実行する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。