(57)【要約】【課題】車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる、車両用制御装置を提供する。【解決手段】サブバッテリーの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上のカーブを抽出し、抽出したカーブに進入してから脱出するまでのカーブ走行で消費される電力を推定する電力推定部と、サブバッテリーの蓄電量とカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が所定のフェールオペレーションが可能な閾値以上となるか否かを予測する蓄電量予測部と、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値未満になると予測された場合、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値以上となるようにカーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する充電制御部と、を備える車両用制御装置。【選択図】図１
2020021706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブバッテリーの蓄電量を制御する車両用制御装置であって、
前記サブバッテリーの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上のカーブを抽出し、当該抽出したカーブに進入してから脱出するまでのカーブ走行で消費される電力を推定する電力推定部と、
前記サブバッテリーの蓄電量と前記カーブ走行で消費される電力とに基づいて、前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が所定のフェールオペレーションが可能な閾値以上となるか否かを予測する蓄電量予測部と、
前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が前記閾値未満になると予測された場合、前記カーブ走行後の前記サブバッテリーの蓄電量が前記閾値以上となるように前記カーブへ進入する前に前記サブバッテリーを充電する充電制御部と、を備える、
車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動運転対応の車両では、自動運転中に自動運転システムへ電源供給していたメインバッテリーが失陥した場合、安全にドライバーへ運転の権限を移譲するまでのあいだ自動運転を継続させるために、サブバッテリーによる電源供給に切り替えて自動運転システムのバックアップ制御を行う装置が搭載されているものがある。このような制御装置は、特許文献１乃至３などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１８１１１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１８１２４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／１５３６５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バックアップ電源としても利用するサブバッテリーは、燃費悪化防止や電池劣化防止の観点から、短いカーブや緩やかなカーブを曲がりきれる電力の供給が可能な程度の低い蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）を維持するように制御されているものもある。長いカーブや急カーブでは、短いカーブや緩やかなカーブ及び直線道路と比較して、自動運転中の電動パワーステアリング（ＥＰＳ）による消費電力が大きくなる。よって、サブバッテリーが低い蓄電量ＳＯＣを維持するように制御されている場合、自動運転中に長いカーブや急カーブを走行して想定以上の大電力を消費してしまうと、サブバッテリーの蓄電量ＳＯＣが所定のフェールオペレーションが可能なレベルを下回って自動運転を継続できなくなるおそれがある。車両の自動運転中に自動運転が継続できなくなると直ちにドライバーによる手動運転に切り替える必要があるため、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることになる。ここで、フェールオペレーションとは、自動運転システムの異常などの緊急時に、車両が制御不能になることなく安全な場所まで自動走行を継続する行為をいう。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる、車両用制御装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、サブバッテリーの蓄電量を制御する車両用制御装置であって、サブバッテリーの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上のカーブを抽出し、抽出したカーブに進入してから脱出するまでのカーブ走行で消費される電力を推定する電力推定部と、サブバッテリーの蓄電量とカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が所定のフェールオペレーションが可能な閾値以上となるか否かを予測する蓄電量予測部と、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値未満になると予測された場合、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量が閾値以上となるようにカーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する充電制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上述した車両用制御装置によれば、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る車両用制御装置を含んだ冗長電源システムの概略構成図
【図２】カーブ走行の区間の一例を示す図
【図３】車両用制御装置が実行する充電制御の手順を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態］
以下、図面を用いて本発明を実施するための一実施形態を説明する。
【００１０】
本実施形態に係る車両用制御装置は、自動運転の走行ルート上に存在するカーブの走行で消費される電力を推定し、バックアップ電源としても利用するサブバッテリーの現在の蓄電量とカーブ走行による消費電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量がフェールオペレーションが可能な蓄電量以上となるようにカーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する。これにより、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止することができる。
【００１１】
＜構成＞
図１は、本実施形態に係る車両用制御装置４０を含んだ冗長電源システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に例示した冗長電源システム１は、第１のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）１１、第１のバッテリー１２、及び第１の自動運転系システム１３を含む電源装置（１次系統）と、第２のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）２１、第２のバッテリー２２、第２の自動運転系システム２３、及びリレー装置２４を含む電源装置（２次系統）と、電力供給部３０と、車両用制御装置４０と、を備えている。
【００１２】
冗長電源システム１は、例えば、車両装置による自動運転が可能な車両に搭載される。この冗長電源システム１では、自動運転時には１次系統の第１のバッテリー１２及び２次系統の第２のバッテリー２２の両方を使用し、第１のバッテリー１２が失陥したときなどに第２のバッテリー２２をバックアップ用電源として使用できる冗長構成を採用している。
【００１３】
電力供給部３０は、１次系統が有する第１のＤＣＤＣコンバーター１１及び２次系統が有する第２のＤＣＤＣコンバーター２１へ、並列に電力を供給することができる。この電力供給部３０は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された高圧バッテリーとすることができる。
【００１４】
第１のＤＣＤＣコンバーター１１は、電力供給部３０から供給される電力を変換して、第１のバッテリー１２及び第１の自動運転系システム１３に出力することができる構成である。具体的には、第１のＤＣＤＣコンバーター１１は、電力供給部３０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第１のバッテリー１２及び第１の自動運転系システム１３に出力する。
【００１５】
第１のバッテリー１２は、例えば、鉛電池やニッケル水素電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第１のバッテリー１２は、第１のＤＣＤＣコンバーター１１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第１の自動運転系システム１３に出力できるように構成されている。この第１のバッテリー１２は、車両の自動運転中は、冗長電源構成におけるメインバッテリーとして機能する。
【００１６】
第１の自動運転系システム１３は、車両を自動運転させるために必要な所定の負荷装置を含んだシステムである。負荷装置には、一例として電動パワーステアリング、電動ブレーキ、自動運転支援などの装置が含まれる。
【００１７】
第２のＤＣＤＣコンバーター２１は、電力供給部３０から供給される電力を変換して、第２のバッテリー２２及び第２の自動運転系システム２３に出力することができる構成である。具体的には、第２のＤＣＤＣコンバーター２１は、電力供給部３０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第２のバッテリー２２及び第２の自動運転系システム２３に出力する。
【００１８】
また、第２のＤＣＤＣコンバーター２１は、車両用制御装置４０からの指示に基づいて第２のバッテリー２２に対して所定の充電処理を実施して、第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを上昇させる。図２は、充電処理によって第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが変化する様子を例示している。この所定の充電処理については後述する。
【００１９】
第２のバッテリー２２は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第２のバッテリー２２は、リレー装置２４を介して第２のＤＣＤＣコンバーター２１及び第２の自動運転系システム２３と接続されている。この第２のバッテリー２２は、リレー装置２４を介して、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第２の自動運転系システム２３に出力できるように構成されている。この第２のバッテリー２２は、車両の自動運転中は、冗長電源構成におけるサブバッテリーとして機能する。また、第２のバッテリー２２は、車両の自動運転中は、第１のバッテリー１２が失陥したときなどに電源供給をバックアップすることができるバックアップ用バッテリーとしての役割を果たす。第２のバッテリー２２は、燃費悪化防止や電池劣化防止の観点から低い蓄電量ＳＯＣ（例えば５０％）を維持するように制御される。
【００２０】
第２の自動運転系システム２３は、第１の自動運転系システム１３と同じシステムを冗長的に設けたものであり、第１の自動運転系システム１３と同様に車両を自動運転させるために必要な所定の負荷装置を含んだシステムである。負荷装置には、一例として電動パワーステアリング、電動ブレーキ、自動運転支援などの装置が含まれる。
【００２１】
リレー装置２４は、第２のバッテリー２２の保護（過放電／過充電の防止）を目的として、第２のバッテリー２２と第２のＤＣＤＣコンバーター２１及び第２の自動運転系システム２３との間に挿入されている。このリレー装置２４は、車両用制御装置４０によって開閉の状態が制御される。
【００２２】
車両用制御装置４０は、自動運転時において、ナビゲーション装置など（図示せず）から自動運転の走行ルートに関する地図情報を取得して、取得した地図情報に基づいて第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを制御することができる。この車両用制御装置４０は、蓄電量検出部４１と、電力推定部４２と、蓄電量予測部４３と、充電制御部４４と、を備えている。
【００２３】
蓄電量検出部４１は、第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを検出する。蓄電量ＳＯＣの検出は、一例としてＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を用いるなどの周知の手法で実施可能である。
【００２４】
電力推定部４２は、地図情報に基づいて自動運転の走行ルート上に存在するカーブを抽出し、車両がこの抽出したカーブに進入してから脱出するまでの走行（以下「カーブ走行」という）で消費される電力を推定する。カーブ走行で消費される電力は、地図情報から得られるカーブの曲率、カーブにおけるステアリングの操舵角、ブレーキ操作量などから推定することができる。抽出するカーブは、１つでも複数でもよい。複数のカーブを抽出した場合は、電力を推定するカーブ走行の区間を、１つのカーブごとの区間としてもよいし、幾つかのカーブをまとめた区間であってもよい。図２に、連続する３つのカーブからなるカーブ走行の区間の一例を示している。
【００２５】
蓄電量予測部４３は、蓄電量検出部４１で検出された第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣと、電力推定部４２で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを予測して、予測した蓄電量ＳＯＣが所定の閾値Ｔｈ以上となるか未満となるかを判断する。所定の閾値Ｔｈは、上述したフェールオペレーションが可能な第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣに基づいて設定される。
【００２６】
充電制御部４４は、カーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣと、電力推定部４２で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、第２のバッテリー２２の充電制御を実施する。具体的には、充電制御部４４は、蓄電量予測部４３においてカーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ未満になると予測された場合に、第２のバッテリー２２の充電が実施される。第２のバッテリー２２の充電は、充電制御部４４から第２のＤＣＤＣコンバーター２１へ所定の指示が与えられることで実行される。この充電は、カーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ以上となるように、車両がカーブへ進入する前に実施される。
【００２７】
なお、上述した蓄電量検出部４１、電力推定部４２、蓄電量予測部４３、及び充電制御部４４の構成の一部又は全部は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んだ電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成することができる。この電子制御ユニットでは、メモリに格納された所定の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、上述した各構成の機能が実現される。
【００２８】
＜充電制御＞
次に、図３をさらに参照して、本実施形態に係る冗長電源システム１で行われる制御を説明する。図３は、車両用制御装置４０が実行する充電制御の手順を説明するフローチャートである。
【００２９】
図３に示す充電制御は、例えば、車両の運転モードがドライバーによる手動運転から自動運転系システムによる自動運転に切り替わった場合に開始され、走行ルートから抽出されたカーブ走行の区間ごとに繰り返して実施される。
【００３０】
（ステップＳ３０１）
蓄電量検出部４１が、第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを検出する。
【００３１】
（ステップＳ３０２）
電力推定部４２が、対象とする区間におけるカーブ走行による消費電力を推定する。
【００３２】
（ステップＳ３０３）
蓄電量予測部４３が、ステップＳ３０１で検出された第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣと、ステップＳ３０２で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを予測して、予測した蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ以上となるか未満となるかを判断する。
【００３３】
予測した第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ以上である場合は、ステップＳ３０１に処理が戻り、予測した第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ未満である場合は、ステップＳ３０４に処理が進む。
【００３４】
（ステップＳ３０４）
充電制御部４４が、ステップＳ３０３で予測されたカーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣと、ステップＳ３０２で推定されたカーブ走行で消費される電力とに基づいて、カーブ走行後における第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｔｈ以上となるために必要な電力を算出する。
【００３５】
（ステップＳ３０５）
充電制御部４４が、ステップＳ３０４で算出した必要な電力を第２のバッテリー２２へ蓄えさせる充電制御を実施する。一例として図２に示すように、必要な電力まで第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを上昇させる充電制御を、カーブに進入する前に開始する。これにより、カーブを脱出した後も第２のバッテリー２２の蓄電量ＳＯＣを閾値Ｔｈ以上に保持することができる。
【００３６】
（ステップＳ３０６）
車両用制御装置４０によって、車両の運転モードが判断される。車両の運転モードが自動運転であれば、ステップＳ３０１に処理が戻って次に対象となる区間のカーブ走行について上述した処理を実行し、車両の運転モードが手動運転であれば、本充電制御が終了する。
【００３７】
［作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置によれば、自動運転の走行ルート上に存在するカーブを抽出し、この抽出したカーブを車両が走行しているときに消費される電力を推定する。そして、バックアップ電源としても利用するサブバッテリー（第２のバッテリー２２）の現在の蓄電量とカーブ走行による消費電力とに基づいて、カーブ走行後のサブバッテリーの蓄電量がフェールオペレーションが可能な蓄電量（閾値）以上となるように、カーブへ進入する前にサブバッテリーを充電する制御を行う。
【００３８】
この制御により、自動運転中に大電力を消費してしまう長いカーブや急カーブなどの走行があっても、そのカーブを走行した後のサブバッテリーの蓄電量を常にフェールオペレーションが可能な蓄電量に維持することができる。従って、車両の自動運転中にフェールオペレーションが不可能になることを回避し、ドライバーへの予期せぬ運転権限の移譲が生じることを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の車両用制御装置は、車両装置による自動運転のために２つの電源系統を備えた車両などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  冗長電源システム
１１、２１  ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
１２、２２  バッテリー
１３、２３  自動運転系システム
２４  リレー装置
３０  電力供給部
４０  車両用制御装置
４１  蓄電量検出部
４２  電力推定部
４３  蓄電量予測部
４４  充電制御部
【図１】
2020021706.tif 000003
【図２】
2020021706.tif 000004
【図３】
2020021706.tif 000005