(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪を有する車両であって、あらかじめ定められた複数の車輪に設けられ電力により作動し前記車輪に駆動力あるいは制動力を与える動力デバイスを有する車両において、前記動力デバイスの複数のグループに電力を分担して供給する独立した複数の電力系統と、前記電力系統を監視する系統モニタと、前記複数の電力系統間で双方向に電力を授受または前記複数の電力系統間を絶縁する電力切り替え手段とを備え、前記電力切り替え手段は前記系統モニタの出力に応じて動作を切り替えることを特徴とする車両システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両システムにおいて、
前記電力系統のパワーバスは、ループバスにより構成されていることを特徴とする車両システム。
【請求項３】
請求項１において、前記電力系統の少なくとも一方の電極は車体に電気的に接
続されていることを特徴とする車両システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の車輪に、電力により動作する動力デバイスを有する車両に係り、特に前記動力デバイスへの電力供給の信頼性を向上させた車両システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各車輪に電動デバイスを設けた車両が増えてきている。これは、電動デバイスの優秀な制御性から車両の安全性、運動性を向上させることを目的としている。電動デバイスについては例えば特開平１１−１３９２９７号公報に記載されたものがある。これは、車両用ブレーキ制御装置に関し、機械的ブレーキに電動アクチュエータを設け、制御性を向上させることによって、ブレーキの性能を向上させている。すなわち、電動ブレーキを正確にかつ速やかに作動させている。
【０００３】
しかし、電動ブレーキの場合は電力系統の失陥時にはブレーキ動作の確保ができなくなるので、電気系統失陥時にはマスタシリンダが出力する油圧を直接ブレーキユニットの油圧駆動部に供給してブレーキユニットを油圧により動作させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動デバイスを用いる車両では、電力系統に短絡故障などが生じた場合には、その特徴である優秀な特徴を発揮できない場合がある。前記の先行技術では、電気系統失陥時にはマスタシリンダが出力する油圧を直接ブレーキユニットの油圧駆動部に供給してブレーキユニットを油圧により動作させるものである。しかしながら、電動ブレーキユニットと油圧ブレーキユニットの切り替えが行われるので制御性の点で運転者に違和感を与えることは避けられない。
【０００５】
本発明は例えば、電動力で作動するブレーキユニットの場合、ブレーキの操作フィーリングを好適にかつブレーキの操作状態を正確に速やかに検出して適正に作動させることができる電動ブレーキの特徴を、電力系統が異常の場合にも確保しようというものである。
【０００６】
本発明は、上記のような電動デバイスを用いる場合に、たとえ電気系統に故障が発生した場合においても前記電動デバイスの特徴を保持できるような電力切り替え供給手段を備えた車両システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する手段】
上記の目的は、以下の手段により実現することが出来る。
複数の車輪を有する車両であって、あらかじめ定められた複数の車輪に設けられ電力により作動し前記車輪に駆動力あるいは制動力を与える動力デバイスを有する車両において、前記動力デバイスの複数のグループに電力を分担して供給する独立した複数の電力系統と、前記電力系統を監視する系統モニタと、前記複数の電力系統間で双方向に電力を授受または前記複数の電力系統間を絶縁する電力切り替え手段とを備え、前記電力切り替え手段は前記系統モニタの出力に応じて動作を切り替えることに特徴がある。前記動力デバイスは、具体的には電動ブレーキあるいは車輪に駆動力を与える電動機の場合がある。
【０００８】
また、前記動力デバイスの複数のグループ数と等しいかそれ以上の複数の電力系統であることが望ましい。また、前記電力系統の少なくとも一方の電極は車体に電気的に接続されていること。また前記電力系統はパワーバスを有し、前記電力切り替え供給手段は、前記パワーバスを内分する点に接続されること。前記電力系統はループバスで構成する、などで実現する事が出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明による車両の実施例を説明するための図面である。ここで１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは車輪、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは電動デバイスである。電動デバイス１１ａ〜ｄは電動ブレーキや電動機など、であって車輪に駆動力または制動トルクを与えるものである。
【００１０】
１２Ａ、１２ＢはバッテリＢａｔｔ．Ａ、Ｂａｔｔ．Ｂであり、１３Ａ、１３Ｂはパワーバスである。パワーバス１３Ａ，Ｂは互いに電気的に絶縁された正極線と負極線を有し、バッテリＢａｔｔ．Ａである１２Ａはパワーバス１３Ａに取り付けられて電力を供給し、バッテリＢａｔｔ．Ｂである１２Ｂはパワーバス１３Ｂに電力を供給している。
【００１１】
１４は電力切り替え供給装置であり、パワーバス１３Ａ、１３Ｂ間に配置され、一方の電気系統の電力をもう一方の電気系統に切り替え供給する。電力切り替え供給装置１４は通常絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータや、電磁リレーなどによって構成される。通常動作時、両電気系統は互いに絶縁された状態にあるが、両電気系統はバッテリ１２Ａ（Ｂａｔｔ．Ａ）あるいは１２Ｂ（Ｂａｔｔ．Ｂ）の一方が消耗したときなどに電力切り替え供給装置１４を介して相互に電力の授受が可能である。
【００１２】
このことにより、例えばバッテリ１２Ａ（Ｂａｔｔ．Ａ）が消耗した場合でも、電圧供給装置１４を介してバッテリ１２Ｂ（Ｂａｔｔ．Ｂ）の電力をパワーバス１３Ａに供給することにより、パワーバス１３Ａに接続されていた電動デバイス１１ａ、１１ｄを継続して動作させることができる。
【００１３】
なお、電力切り替え供給装置１４は両パワーバス１３Ａ，Ｂの端部ではなく、パワーバス１３Ａ，Ｂの中間部に取り付けられる。これは、電力切り替え供給装置１４から電動デバイス１１Ａ，Ｂまでの実効配線距離をできるだけ短くし、バランスがとれるように配慮したものである。このように実効配線距離を小さくすることで、電力切り替え供給装置１４と電動デバイス１１Ａ，Ｂ間の抵抗、インダクタンスを小さくして電気的損失の低減を図ることができる。
【００１４】
１５Ａ、１５Ｂは電圧センサであり、パワーバス１３（Ａ，Ｂ）に取り付けられる。電圧センサ１５Ａはパワーバス１３Ａに取り付けられ、バッテリ１２Ａの電圧を測定する。また、電圧センサ１５Ｂはパワーバス１３Ｂに取り付けられ、バッテリ１２Ｂの電圧を測定する。電圧センサ１５Ａ、１５Ｂによって測定された電圧情報は、電力系統モニタ１６に送られる。系統モニタ１６は電圧情報を監視するとともに、電力切り替え供給装置１４を制御する。系統モニタ１６については後述する。
【００１５】
本発明の特徴は、互いに別系統の電力系統を複数有し、一方の系統が故障した場合であっても、複数の電力系統の中の、他の正常な系統により電力を供給し、接続された電動デバイスが動作可能なことにある。ここでは電動デバイス１１ａ、１１ｄがパワーバス１３Ａに取り付けられ、電動デバイス１１ｂ、１１ｃがパワーバス１３Ｂに取り付けられている場合を示している。そのため、例えばバッテリ１２Ａ（Ｂａｔｔ．Ａ）が所定の電圧範囲を満足しなくなった場合でも、パワーバス１３Ｂ（Ｂａｔｔ．Ｂ）によって電力を供給することが出来るから、電動デバイス１１ａ、１１ｄはＢａｔｔ．Ｂから電力が供給されるから継続して動作が可能となる。このような構成は、電動デバイスとして電動ブレーキ、電動モータなど、直接車両の運動に関係するデバイスの場合に効果的である。これらの電動デバイスは、全系統が故障してしまうと安全性に問題が生じる場合があるが、本発明によれば互いに独立した電気系統を有するため、電気系統が同時に故障する確率は少なくなるから、信頼性の向上を図ることができる。
【００１６】
電力切り替え供給装置１４はパワーバス１３Ａ、１３Ｂ間に配置され、一方の電気系統の電力をもう一方の電気系統に移送する働きを有する。電力切り替え供給装置１４は、系統モニタ１６の指令信号２０に従って、パワーバス１３Ａと１３Ｂとを電気的に接続したり、または切り離したりできる。
【００１７】
図２は２つの電気系統を有する場合の、系統モニタ１６による制御フローを示している。ステップ２２ではそれぞれの系統の電圧ＶＡ、ＶＢを取り込む。ステップ２４では読み込まれた電圧ＶＡが正常かどうかを判定する。具体的にはあらかじめ定められた正常な電圧範囲にあるかどうかなどの判定で、例えば予め定められた最低電圧ＶＡ１よりも大きく最大電圧ＶＡ２よりも小さいかを判定する（ＶＡ１＜ＶＡ＜ＶＡ２  ）。ＶＡが正常と判断されたときは、ステップ２６−１では同様にＢａｔｔ．Ｂについても予め定められた最低電圧ＶＢ１よりも大きく最大電圧ＶＢ２よりも小さいかを判定する（ＶＢ１＜ＶＢ＜ＶＢ２  ）。正常と判断されたときは、ステップ２８でＢａｔｔ．Ａからパワーバス１３Ａに、そしてステップ３０ではＢａｔｔ．Ｂからパワーバス１３Ｂにそれぞれ電力が供給される。一方ステップ２６−１でＶＢが正常でないときは、ステップ３４でバッテリＢａｔｔ．Ａからパワーバス１３Ｂに電力を供給する。すなわち、Ｂａｔｔ．Ａからパワーバス１３Ａ、１３Ｂの両方に電力を供給することになる。そしてステップ４０でＢａｔｔ．Ｂについて注意信号を発生させる。
【００１８】
また、ステップ２４でＶＡが正常でないと判断されたときはステップ２６―２でＶＢが正常かどうかを判断する。正常と判断された場合はステップ３２でＢａｔｔ．Ｂからパワーバス１３Ａに電力が供給される。そしてステップ３８でＢａｔｔ．Ａについて注意信号を発生させる。またステップ２６―２でＶＢが正常でないと判断された場合は、Ｂａｔｔ．Ａ，Ｂとも正常ではないので、ステップ３６で警報を発生させるとともに、ステップ３９では安全確保のための処置、例えばサイドブレーキを作動させるなどの処置をおこなう。このように図２のフローの出力は電力切り替え供給装置１４に指令信号２０として与えられ、切り替え制御がおこなわれる。
【００１９】
ＶAが正常範囲を逸脱し、ＶBが正常な場合はステップ３２に示したようにＢａｔｔ．Ｂからパワーバス１３Ａに電力を供給するように電力切り替え供給装置１４に指令する。Ｂａｔｔ．Ｂからパワーバス１３Ｂへの電力の供給はそのままであり、Ｂａｔｔ．Ｂから両パワーバスへの電力の供給がおこなわれる。また、ＶBが正常範囲を逸脱し、ＶAが正常な場合についても同様である。ステップ３４に示したようにＢａｔｔ．Ａからパワーバス１３Ｂに電力を供給するように電力切り替え供給装置１４に指令する。Ｂａｔｔ．Ａからパワーバス１３Ａへの電力の供給はそのままであり、Ｂａｔｔ．Ａから両パワーバスへの電力の供給がおこなわれる。
【００２０】
ＶA、ＶBともに正常範囲を逸脱した場合は、バックアップが不可能になるので、ステップ３６に示したように警報を発生させる。この例では動力デバイスが２つのグループであり、これに対応する電力供給のパワーバスも２つのグループの場合なので、２つのバッテリが異常になればシステムが成り立たなくなる。しかし、動力デバイスのグループ数よりも大きいグループ数のバッテリ（電力系統）を用意すればより信頼性の高いシステムを構成することが出来る。また分割グループの数が多くなればそれだけ相互バックアップ出来ることになるが、バッテリの数との兼ね合いである。理論的にはグループ数がＮの場合は（Ｎ−１）の異常まで対応できることになるが、バッテリの数および容量の点から自ずから限界がある。
【００２１】
また図２で、ステップ３８、４０はそれぞれＶＡ、ＶＢが異常状態にあることの注意を喚起する（ＷＲＮ）。システムダウンには至らないが、少なくとも一方のバッテリが異常状態にあることを、例えば運転者に知らせるようにする。
【００２２】
なお、図１ではパワーバス１３Ａと１３Ｂは、車体に対して浮動電位とした例について説明したが、これはパワーバス１３Ａの正極とパワーバス１３Ｂの負極とが短絡する故障モードにおいても、電動デバイスが動作可能なようにしたものである。しかし、パワーバス間の絶縁が充分確保できる場合には、図３に示すように、パワーバスの一方または双方を車体アースに接続してもよい。このことにより、特別な配線を必要とせずに、強力なアース線を確保することができ、耐ノイズ性が向上する。
【００２３】
図６に本発明による他の実施例を示す。本発明はパワーバスとしてループバスを用いた場合である。これは、パワーバスの断線故障時にも動力デバイスの動作を可能にした構成である。まず、理解を容易にするため、一系統のみを抽出した図４を用いて動作を説明する。ここで、１７はループバスである。この方式の場合、例えば、Ａ−Ａ'線あるいはＢ−Ｂ'でループバス１７が切断された場合でも、電動デバイス１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは全て動作可能であり、システム全体の信頼性向上に役立つ。また２個所同時に切断された場合であっても、切断された場所によっては電力の供給を継続させることが出来る。このように開放故障の場合はよいが、短絡故障のときはバッテリ１２の損傷にもつながるので、バッテリをループバスから切り離す必要がある。ループバス１７の電圧ＶLを系統モニタ１６により監視し、異常が認められるときは、スイッチ手段１８を動作させてバッテリ１２をループバス１７から遮断する。この場合の系統モニタ１６の制御フローを図５に示す。ステップ５２ではループ電圧ＶLを読み込み、ステップ５４でＶLが正常かどうかを判定する。この例ではＶLSをその判定基準とし、ＶLSよりもＶLが小さい時は短絡異常と判断し、ステップ５６でバッテリ１２を切り離して短絡異常の波及を防ぐようにする。具体的にはスイッチ１８（ＳＷ）をＯＦＦする。
【００２４】
なお、ここでは理解を容易にするため、電気系統が一つの場合を図示したが、本発明の実施例では、図６のように電気系統を独立させ、ループバスを複数個もつ構成とする。ここで１７Ａ、１７Ｂがループバスであり、それぞれバッテリ１２Ａ、１２Ｂに接続されている。ループバス１７Ａ，１７Ｂはそれぞれ独立したフローテング電源の場合であるが、図７に示すように、少なくとも電力系統の正極あるいは負極を車体に接続する構成とすることも可能である。これは図６の変形ということができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、２つ以上の車輪それぞれに電力により動作する電動デバイスを有する車両を対象とし、その安全性、信頼性を向上させるものである。本発明による車両は電気系統を複数もち、それぞれが独立している。そのため、一方の電気系統故障時においても他の正常な系統から電力を供給するので電動デバイスは動作を継続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両システムの一実施例である。
【図２】本発明における系統モニタにおける制御処理フローの例を示す。
【図３】車体アースを設けた本発明による車両システムの一実施例である。
【図４】ループバスを用いた車両システムの実施例である。
【図５】図４における系統モニタの制御処理フローの例を示す。
【図６】ループバスを用いた車両の別の実施例である。
【図７】車体アースを設けたループバスを用いた車両の実施例である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…車輪、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…電動デバイス、１２Ａ、１２Ｂ…バッテリ、１３Ａ、１３Ｂ…パワーバス、１４…電力切り替え供給装置、１５Ａ、１５Ｂ…電圧センサ、１６…系統モニタ、１７…ループバス、１８…スイッチ手段
【図１】
0003616743.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003616743.tif 000007
【図７】
0003616743.tif 000008