(57)【要約】  主電源の故障時に１つ以上の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一時的に電力を供給する、車両内のバックアップ電力システムである。バックアップ電力システムは、電荷を蓄えるエネルギー貯蔵部を含む。充電回路は、エネルギー貯蔵部に電気的に接続されており、車両の通常動作中にエネルギー貯蔵部のための電荷を生成する。バックアップ電流を供給する放電回路は、エネルギー貯蔵部とＥＣＵとの間に電気的に接続されている。診断回路は、エネルギー貯蔵部及びマイクロコントローラに電気的に接続されている。マイクロコントローラは、エネルギー貯蔵部内の蓄積されている電荷量が変化するときに、エネルギー貯蔵部のスルーレートを監視し、スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを特定し、スルーレートが所定の範囲内にない場合、第１のエラー信号を生成するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源の故障時に少なくとも１つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一時的に電力を供給する、車両内のバックアップ電力システムであって、当該バックアップ電力システムは、
電荷を蓄えるエネルギー貯蔵部と、
前記エネルギー貯蔵部に電気的に接続されている充電回路と、
前記エネルギー貯蔵部と前記少なくとも１つの電子制御ユニットとの間に電気的に接続されている放電回路と、
前記エネルギー貯蔵部に電気的に接続されている診断回路と、
前記診断回路に通信可能に結合されている電子プロセッサと、
を備えており、
前記電子プロセッサは、
前記エネルギー貯蔵部内の蓄積されている電荷量が変化するときに、前記エネルギー貯蔵部のスルーレートを監視し、
前記スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを特定し、
前記スルーレートが前記所定の範囲内にない場合、第１のエラー信号を生成する、
ように構成されている、
バックアップ電力システム。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵部は、１つ以上のコンデンサを含み、前記少なくとも１つの電子制御ユニットは、エアバッグ電子制御ユニットである、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項３】
前記診断回路に含まれている定電流レギュレータと、
前記電子プロセッサに電気的に接続されており、前記エネルギー貯蔵部の電圧を示す電圧信号を生成する電圧検出器と、
前記電子プロセッサによって動作させられ、前記定電流レギュレータと前記エネルギー貯蔵部との間に電気的に接続されている制御スイッチと、
を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項４】
前記定電流レギュレータは、前記エネルギー貯蔵部に供給される充電電流の固定量を設定し、
前記電子プロセッサは、前記電圧信号に基づいて充電スルーレートを特定する、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項５】
前記充電電流は、前記電子プロセッサによる動作に基づいて、前記制御スイッチを通って前記充電回路から前記エネルギー貯蔵部に流れる、請求項４に記載のバックアップ電力システム。
【請求項６】
前記充電スルーレートは、前記エネルギー貯蔵部の初期充電中に特定され、
初期充電後に、前記定電流レギュレータがバイパスされて、前記エネルギー貯蔵部のより高い電流充電及びより高い電圧充電を可能にする、請求項４に記載のバックアップ電力システム。
【請求項７】
前記定電流レギュレータは、放電診断サイクル中の放電電流の固定量を設定し、
前記電子プロセッサは、前記電圧信号に基づいて放電スルーレートを特定する、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項８】
前記放電電流は、前記電子プロセッサによる動作に基づいて、前記制御スイッチを通って前記エネルギー貯蔵部からアースに流れる、請求項７に記載のバックアップ電力システム。
【請求項９】
前記電圧検出器は、前記エネルギー貯蔵部の端子と前記電子プロセッサとの間に接続されている高抵抗分圧器である、請求項８に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１０】
前記充電回路に含まれており、車両バッテリから前記エネルギー貯蔵部に供給される入力電圧レベルを増加させるように構成されているブーストスイッチモード電源を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１１】
前記放電回路に含まれており、前記エネルギー貯蔵部から前記少なくとも１つの電子制御ユニットに供給される出力電圧レベルを低下させるように構成されているバックスイッチモード電源を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１２】
主電源の故障時に車両内の少なくとも１つの電子制御ユニットに一時的にバックアップ電力を供給する方法であって、当該方法は、
充電回路を介してエネルギー貯蔵部を充電することと、
前記エネルギー貯蔵部内に電荷を蓄積することと、
前記主電源が故障したときに、前記少なくとも１つの電子制御ユニットに前記エネルギー貯蔵部内の電荷の少なくとも一部を放電することと、
前記エネルギー貯蔵部内に蓄積された電荷が変化する間、前記エネルギー貯蔵部のスルーレートを電子プロセッサによって監視することと、
前記スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを前記電子プロセッサによって特定することと、
前記スルーレートが前記所定の範囲内にない場合、前記電子プロセッサによって第１のエラー信号を生成することと、
を含む、バックアップ電力を供給する方法。
【請求項１３】
前記エネルギー貯蔵部に対する一定の電流フローを維持するために、診断回路において電流を調整することと、
前記電子プロセッサによって、前記エネルギー貯蔵部の電圧を検出することと、
前記一定の電流フローと前記エネルギー貯蔵部の電圧とに基づいて前記スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電圧は、所定の間隔で検出され、前記スルーレートは、前記所定の間隔で特定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
充電電流レギュレータを介して前記エネルギー貯蔵部に供給される充電電流の固定量を設定することと、
前記電圧と前記一定の電流フローとに基づいて充電スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記車両の始動時に前記一定の電流フローで前記エネルギー貯蔵部を充電するために、前記電子プロセッサを介して制御スイッチを動作させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記エネルギー貯蔵部が所定の電圧に達すると、前記電子プロセッサを介して前記制御スイッチを動作させることと、
前記エネルギー貯蔵部が前記所定の電圧に達すると、定電流レギュレータをバイパスすることと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
放電診断サイクル中に放電定電流レギュレータを介して放電電流の固定量を設定することと、
前記電子プロセッサを介して、前記エネルギー貯蔵部の電圧と放電電流の前記固定量とに基づいて、放電スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記放電診断サイクル中に前記放電定電流レギュレータを通して前記エネルギー貯蔵部をアースに電気的に接続するために、前記電子プロセッサを介して制御スイッチを動作させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記主電源が故障している間、前記エネルギー貯蔵部は、前記少なくとも１つの電子制御ユニットが前記少なくとも１つの電子制御ユニットから他の車両システムに緊急メッセージを送信することを可能にする電力を前記少なくとも１つの電子制御ユニットに供給する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本発明の実施形態は、車両内のバックアップ電力システムに関する。バックアップ電力システムは、主電源が故障したときに車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）又は類似の制御コンピュータ又はプロセッサを動作させるための一時的な電力を提供することができる。車両の主電源が故障すると、ＥＣＵの重要な機能が予期せず停止することがある。バックアップ電力システムは、限られた時間だけ電力を供給するので、短時間の間だけ機能性が存続し得る。その結果、ＥＣＵは、安全なシャットダウンを実行し、電力を喪失する前に他の車両システムに緊急車両メッセージを伝達することができる。しかし、必要とされているときに、バックアップ電力システムが動作しないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
概要
バックアップ電力システムの故障は、コンデンサなどのエネルギー蓄積装置のエネルギー蓄積容量の不足のために生じることがある。故障の発見を容易にするために、診断機能を備えたバックアップ電力システムを有することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ある実施形態においては、本発明は、主電源の故障時に少なくとも１つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一時的に電力を供給する車両内のバックアップ電力システムを提供する。このバックアップ電力システムは、電荷を蓄えるエネルギー貯蔵部を備えている。充電回路がエネルギー貯蔵部に電気的に接続されている。放電回路が、エネルギー貯蔵部と少なくとも１つの電子制御ユニットとの間に電気的に接続されている。診断回路が、エネルギー貯蔵部及び電子プロセッサに電気的に接続されている。電子プロセッサは、診断回路に通信可能に結合されており、エネルギー貯蔵部内の蓄積されている電荷量が変化するときに、エネルギー貯蔵部のスルーレートを監視し、スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを特定し、スルーレートが所定の範囲内にない場合、第１のエラー信号を生成するように構成されている。
【０００４】
別の実施形態においては、本発明は、主電源の故障時に車両内の少なくとも１つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一時的バックアップ電力を供給する方法を提供する。この方法は、充電回路を介してエネルギー貯蔵部を充電することと、エネルギー貯蔵部内に電荷を蓄積することとを含んでいる。主電源が故障したときに、少なくとも１つの電子制御ユニットにエネルギー貯蔵部内の電荷の少なくとも一部が放電される。エネルギー貯蔵部のスルーレートは、エネルギー貯蔵部内の蓄積された電荷が変化する間、電子プロセッサによって監視される。電子プロセッサは、スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを特定する。スルーレートが所定の範囲内にない場合には、電子プロセッサは、第１のエラー信号を生成する。
【０００５】
本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を考慮することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】電子制御ユニットのためのバックアップ電力システムを備える車両のブロック図。
【図２】ある実施形態に即した図１のバックアップ電力システムのブロック図。
【図３】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムの充電を示すブロック図。
【図４】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムの放電を示すブロック図。
【図５】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムのためのマイクロコントローラのブロック図。
【図６】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムの充電中の診断を実行する方法のフローチャート。
【図７】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムの動作中の診断を実行する方法のフローチャート。
【図８】ある実施形態に即した図２のバックアップ電力システムを動作させるための方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載され又は以下の図面に示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法により実施され又は実行されることが可能である。
【０００８】
近年の車両においては、電子制御ユニット（ＥＣＵ）及び同様の装置が、車両通信バスを介してメッセージを送受信する。例えば、車両内のＥＣＵ間でメッセージを送信して、データを交換し、車両の様々な構成要素間の調整を提供する場合がある。メッセージは、種々のディスプレイ及び計器に送信されることが可能であり、この計器は、車両の操作者又は運転者が見るための計器パネル内のものを含む。メッセージは、メッセージの機能に応じて、複数のＥＣＵによって送受信されてもよい。いくつかの場合においては、メッセージは、車両の機能と運転者へのメッセージとを同期させるための通信を提供することがある。ある例においては、エアバッグＥＣＵは、エアバッグ状態を他の制御システムに送信し、このＥＣＵが動作エラーを検出するときには、計器パネルに警告メッセージを送信するものとするとよい。別の例においては、ＥＣＵは、メッセージを車両の外部の通信システムによって暗号化及び復号化するゲートウェイを含む場合がある。ＥＣＵは、車両の主電源システム（例えば、バッテリ）から電力が得られるときにのみ機能することができる。しかし、主電源システムが故障して、ＥＣＵと、例えばディスプレイを含む他の車両システムとの間の通信を妨げることがある。従って、ＥＣＵが緊急システムメッセージを他の車両システムに送信することを可能にするバックアップ電力システムを提供することは有利である。
【０００９】
図１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０５と、バックアップ電力システム１１０と、主電源１１５（例えば、車両バッテリ）とを含む車両１００を示している。ＥＣＵ１０５は、例えばエアバッグである車両システム１２０のコントローラである。このような例においては、ＥＣＵ１０５は、エアバッグシステムの起動、監視及び通信を扱うエアバッグＥＣＵを含んでいる。ＥＣＵは、車両１００の様々な論理処理を行うように構成されている電子処理回路、例えば電子プロセッサ、メモリ及び入力／出力インタフェースを含んでいる。車両１００の通常動作時においては、ＥＣＵ１０５は、主電源１１５から給電される。しかし、主電源１１５がＥＣＵ１０５に電力を供給することができない場合、バックアップ電力システム１１０が、ＥＣＵ１０５が他の車両システムにメッセージを送信することを可能にするために、一時的に電力を供給する。結果として、ＥＣＵ１０５は、動作し続け、特に、ＥＣＵ１０５の状態に関して、車両１００の他のシステムにメッセージを送信することができる。上記の例においては、ＥＣＵ１０５は、エアバッグ状態及び／又はエアバッグクラッシュ状態を、車両１００内の車両テレマティクス及び他のＥＣＵへ送信する。
【００１０】
図２は、ある実施形態に従って例示された、いくつかの内部及び外部電気接続を備えたバックアップ電力システム１１０のブロック図である。図示の例においては、バックアップ電力システム１１０は、供給回路２１５と、負荷回路２２０と、充電回路２２２と、放電回路２２４と、診断回路２２５と、電圧検出回路２２７と、エネルギー貯蔵部２３０と、マイクロコントローラ２３５とを含んでいる。供給回路２１５は、エネルギー貯蔵部２３０に電気的に接続されており、主電源１１５からの電力をエネルギー貯蔵部２３０に提供する。エネルギー貯蔵部２３０は、負荷回路２２０を介してＥＣＵ１０５に電荷を提供する１つ以上のコンデンサを含んでいるものとするとよい。マイクロコントローラ２３５は、充電回路２２２、放電回路２２４及び診断回路２２５に通信可能に結合されている。マイクロコントローラ２３５はまた、電圧検出回路２２７を介してエネルギー貯蔵部２３０に電気的に結合されている。マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の端子に直接的に電気的に接続されているものとしてもよい。
【００１１】
図示の例においては、バックアップ電力システム１１０は、充電回路２２２と放電回路２２４との両方を含んでいる。充電回路２２２は、充電定電流レギュレータ２４０と充電制御スイッチ２４５とを含んでおり、この充電制御スイッチは、充電定電流レギュレータ２４０へのバイパスを含んでいる。充電回路２２２は、マイクロコントローラ２３５から制御信号を受信し、エネルギー貯蔵部２３０の充電を制御するように構成されている。特に、充電制御スイッチ２４５は、マイクロコントローラ２３５による動作に基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の充電を開始及び停止する。また、充電回路２２２は、後述する充電診断を行うように構成されている。放電回路２２４は、放電制御スイッチ２６０を含んでおり、当該放電制御スイッチ２６０は閉じられているときにエネルギー貯蔵部２３０を負荷回路２２０に電気的に接続する。放電回路２２４及び放電制御スイッチ２６０は、マイクロコントローラ２３５によって動作させられて、ＥＣＵ１０５への電力損失の発生時に、負荷回路２２０へのエネルギー貯蔵部２３０の放電を制御する。結果として、放電回路２２４及び負荷回路２２０は、バックアップ電力システムの動作時に、ＥＣＵ１０５にエネルギー貯蔵部２３０からの電力を供給する。
【００１２】
バックアップ電力システム１１０はまた、充電又は放電していない間に診断を実行するように動作する様々な回路を含んでいる。図示の例においては、診断回路２２５は、診断定電流レギュレータ２５０と診断制御スイッチ２５５とを含んでいる。マイクロコントローラ２３５は、バックアップ電力システム１１０の通常の動作中に診断回路２２５を動作させるように、及び、動作させないように、診断制御スイッチ２５５を動作させる。
【００１３】
電圧検出回路２２７は、エネルギー貯蔵部２３０の電圧を示す電圧信号を生成する電圧検出器である。電圧信号は、マイクロコントローラ２３５とエネルギー貯蔵部２３０の端子との間の直接的な電気的接続によって提供されるものとするとよい。電圧検出回路２２７はまた、エネルギー貯蔵部２３０とマイクロコントローラ２３５とアースとの間に電気的に接続されている高抵抗分圧器回路を含んでいるものとするとよい。このような場合、分圧器回路は、２つの抵抗と、マイクロコントローラ２３５に電気的に接続されている２つの抵抗の間の電気的接続とを含んでいる。その結果、マイクロコントローラ２３５は、電圧を検出し、エネルギー貯蔵部２３０からの電流を、分圧器における既知の抵抗を通じて、アースへと放電する。
【００１４】
図３は、エネルギー貯蔵部２３０の充電中の図２のバックアップ電力システム１１０の電流経路を示している。車両１００の始動時に、マイクロコントローラ２３５は、充電制御スイッチ２４５を動作させて、エネルギー貯蔵部２３０を、充電定電流レギュレータ２４０を介して供給回路２１５に電気的に接続させる。充電中、充電定電流レギュレータ２４０は、充電電流を調整して、エネルギー貯蔵部２３０への一定の電流フローを維持する。その結果、充電定電流レギュレータ２４０は、エネルギー貯蔵部２３０への突入電流を阻止する。マイクロコントローラ２３５が、エネルギー貯蔵部２３０が所定の電圧に達したことを検出すると、マイクロコントローラ２３５は、充電定電流レギュレータ２４０を停止させる。制御スイッチ２４５は、充電定電流レギュレータ２４０をバイパスし、調整されていない電流を提供するように動作させられる。エネルギー貯蔵部２３０はその後、充電サイクルの残余期間に亘って、供給回路２１５に直接的に接続されている。
【００１５】
図４は、バックアップ電力システム１１０がＥＣＵ１０５に電力を供給しているときのバックアップ電力システム１１０を示している。図４の矢印は、エネルギー貯蔵部２３０が電流をＥＣＵ１０５に供給しているときのバックアップ電力システム１１０の電流経路を示している。バックアップ電力システム１１０は、マイクロコントローラ２３５がＥＣＵ１０５に供給される所定の閾値を下回る電圧を検出すると、示された電流経路を介して、ＥＣＵ１０５に電力を供給する。マイクロコントローラ２３５は、放電回路２２４において、又は、バックアップ電力システム１１０の内部若しくは外部の様々な他の箇所において、この電圧を検出するものとするとよい。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、供給回路２１５は、主電源１１５によって供給された電圧を増加させるために、ブーストスイッチモード電源（ブーストＳＭＰＳ）を含んでいる。増加させられた電圧は、主電源１１５の電圧よりも高い電圧にエネルギー貯蔵部２３０を充電するために使用される。結果として、エネルギー貯蔵部２３０は、ブーストＳＭＰＳ無しの場合よりも多くの量の電荷を保持する。これらの実施形態においては、負荷回路２２０が、エネルギー貯蔵部２３０によってＥＣＵ１０５に供給される出力電圧レベルを低下させるバックスイッチモード電源（バックＳＭＰＳ）を含んでいるものとしてもよい。
【００１７】
図５は、ある実施形態に即したバックアップ電力システム１１０のためのマイクロコントローラ２３５のある構成を示している。マイクロコントローラ２３５は、マイクロコントローラ２３５内の構成要素及びモジュールに、電力、動作制御、並びに、保護を提供する複数の電気及び電子構成要素を含んでいる。マイクロコントローラ２３５は、電子プロセッサ５０５（例えば、プログラマブル電子マイクロプロセッサ又は類似のデバイス）、メモリ５１０（例えば、一時的でない機械可読メモリ）、及び、入力／出力インタフェース５１５を含んでいる。電子プロセッサ５０５は、メモリ５１０に通信可能に結合されており、メモリ５１０に格納されている命令を実行する。電子プロセッサ５０５は、メモリ５１０から検索し、特に、本明細書で説明された制御プロセス及び方法に関連する命令を実行するように構成されている。他の実施形態においては、マイクロコントローラ２３５は、追加の構成要素、より少ない構成要素、又は、異なる構成要素を含んでいる。いくつかの実施形態においては、マイクロコントローラ２３５の一部が特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に統合されていてもよいことに留意されたい。
【００１８】
１つ又は複数のポート及び有線又は無線インタフェースを含み得る入力／出力インタフェース５１５は、充電回路２２２、放電回路２２４、診断回路２２５、電圧検出回路２２７、又は、それらのいくつかの組合せを含んでいる、マイクロコントローラ２３５の外部と、データを送受信する。入力／出力インタフェース５１５は、充電回路２２２と、放電回路２２４と、診断回路２２５とに制御信号を出力するように構成されている。入力／出力インタフェース５１５が、エネルギー貯蔵部２３０に関連する電圧、電流及びスルーレートを示す値を含んでいる、電圧検出回路２２７からの入力を受信すると、マイクロコントローラ２３５は、受信したこの入力をメモリ５１０に格納することができる。マイクロコントローラ２３５は、マイクロコントローラ２３５内の所定の設定に基づいてこれらの入力を周期的に受信及び格納するものとするとよい。
【００１９】
図６は、バックアップ電力システム１１０の充電を診断する例示的な方法６００を示している。車両１００の始動時又はエネルギー貯蔵部２３０における低い電圧の検出時に、マイクロコントローラ２３５は、充電回路２２２を動作させて、エネルギー貯蔵部２３０を充電する（ステップ６０５）。充電電流は、マイクロコントローラ２３５による充電制御スイッチ２４５の動作に基づいて、充電回路２２２を通って、供給回路２１５からエネルギー貯蔵部２３０に流れる。充電中、マイクロコントローラ２３５は、充電定電流レギュレータ２４０によって充電電流を所定の固定電流に制限する（ステップ６１０）。マイクロコントローラ２３５は、（例えば、エネルギー貯蔵部２３０又は電圧検出回路２２７との直接的な電気接続から）経時的な電圧変化を検出し、経時的な電圧変化に基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の充電スルーレートを特定する（ステップ６１５）。マイクロコントローラ２３５は、電圧変化のレート及び固定充電電流に基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の静電容量を特定するものとしてもよい（ステップ６２０）。マイクロコントローラ２３５は、充電スルーレートが許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ６２５）。充電スルーレートが許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５は、エラー信号を生成する（ステップ６３０）。充電スルーレートが許容範囲内にある場合、マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の静電容量が許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ６３５）。エネルギー貯蔵部２３０の静電容量が許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５は、エラーメッセージを生成する（ステップ６４０）。マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の電圧を監視し、エネルギー貯蔵部２３０の電圧が所定の電圧に等しいか否かを特定する（ステップ６４５）。エネルギー貯蔵部２３０の電圧が所定の電圧に等しい場合、マイクロコントローラ２３５は、充電定電流レギュレータ２４０をバイパスして、残余の充電サイクルの間、エネルギー貯蔵部２３０のより高速な充電を可能にする（ステップ６５０）。
【００２０】
図７は、バックアップ電力システム１１０の動作を診断する例示的な方法６００を示している。マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の放電を開始する（ステップ７０５）。放電中に、マイクロコントローラ２３５は、繰り返し測定において（例えば、周期的な間隔において）、（例えば、エネルギー貯蔵部２３０又は電圧検出回路２２７との直接的な電気接続から）エネルギー貯蔵部２３０の複数の電圧読み取り値を監視して、メモリ５１０に格納する。マイクロコントローラ２３５は、部分放電中に監視された電圧読み取り値に基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の放電スルーレートを特定する（ステップ７１０）。いくつかの実施形態においては、マイクロコントローラ２３５は、複数の監視された電圧読み取り値及び放電スルーレートに基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の静電容量を計算する（ステップ７１５）。マイクロコントローラ２３５は、放電スルーレートを所定の値と比較し、静電容量を別の所定の値と比較する（ステップ７２０）。マイクロコントローラ２３５は、放電スルーレートが、所定の値と比較したときに許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ７２５）。放電スルーレートが許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５はエラー信号を生成する（ステップ７３０）。マイクロコントローラ２３５はまた、静電容量が、他の所定の値と比較したときに許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ７３５）。静電容量が許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５はエラー信号を生成する（ステップ７３０）。放電スルーレートから生成されたエラー信号と、静電容量から生成されたエラー信号とは異なる信号であるものとするとよく、異なるインジケータに送信されるものとするとよい、ということに留意されたい。
【００２１】
方法７００のある例においては、マイクロコントローラ２３５は、少なくとも部分的に、抵抗性経路を通ってエネルギー貯蔵部２３０をアースに放電させる。その結果、少量の電荷がエネルギー貯蔵部２３０から抵抗性経路を通って流出される。マイクロコントローラ２３５は、この放電診断を、バックアップ電力システム１１０の動作中に、又は、周期的な動作時に継続的に生じるように制御することができる。特に、マイクロコントローラ２３５は、周期的なスケジュール等の所定のスケジュールにおいて、又は、別の車両システムによる要求に応じて、この診断を実行してよい。継続的な診断中、マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の電圧、抵抗性経路の既知の抵抗に基づく電流、及び、エネルギー貯蔵部２３０に関連する放電スルーレートを監視する。マイクロコントローラ２３５は、監視された値をメモリ５１０内に格納されている値と比較するものとするとよい。例えば、マイクロコントローラ２３５は、許容範囲内の値を定義するルックアップテーブルを参照するものとするとよい。
【００２２】
上述したように、マイクロコントローラ２３５は、これらの監視された値に基づいてエネルギー貯蔵部２３０の静電容量を計算し、静電容量が許容範囲外である場合にエラー信号を生成するものとするとよい。
【００２３】
方法７００の別の例においては、マイクロコントローラ２３５は、診断回路２２５の診断定電流レギュレータ２５０を介してエネルギー貯蔵部２３０を少なくとも部分的に放電するものとするとよい。特に、診断定電流レギュレータ２５０は、固定量の電流／電荷をエネルギー貯蔵部２３０からアースに放電する。結果として、マイクロコントローラ２３５は、所定の時間間隔で記録された電圧測定値を介した放電スルーレートと、当該スルーレート及び固定量の電流／電荷に基づいたエネルギー貯蔵部２３０の静電容量とを特定するものとするとよい。先行する例と同様に、マイクロコントローラ２３５は、この診断を継続的に、所定のスケジュールにおいて、又は、要求によって、実行するものとするとよい。
【００２４】
図８は、バックアップ電力システム１１０の動作の例示的な方法を示している。マイクロコントローラ２３５は、充電回路２２２、放電回路２２４から測定され得る、主電源１１５の電圧（ステップ８０５）又は外部の基準電圧を継続的に監視する。マイクロコントローラ２３５はまた、エネルギー貯蔵部２３０の電圧を継続的に監視する（ステップ８１０）。マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の電圧が所定のレベルより低いか否かを特定する（ステップ８１５）。エネルギー貯蔵部２３０の電圧が所定のレベルよりも低い場合、マイクロコントローラ２３５は、方法６００に即して充電回路２２２を介してエネルギー貯蔵部２３０を充電する（ステップ８２０）。マイクロコントローラ２３５はまた、主電源１１５が別の所定のレベルより低いか否かを特定する（ステップ８２５）。主電源１１５の電圧が他の所定のレベルよりも低い場合、マイクロコントローラ２３５は、放電回路２２４を動作させて、ＥＣＵ１０５に非常用電力を供給する（ステップ８３０）。
【００２５】
従って、本発明は、特に、車両の電子制御ユニット用のバックアップ電力システム、並びに、バックアップ電力システムの診断及び動作を実行する方法を提供する。本発明の種々の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
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【図２】
2019506824.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019506824.tif 000007
【図６】
2019506824.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月21日(2018.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源の故障時に少なくとも１つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一時的に電力を供給する、車両内のバックアップ電力システムであって、当該バックアップ電力システムは、
電荷を蓄えるエネルギー貯蔵部と、
前記エネルギー貯蔵部に電気的に接続されている充電回路と、
前記エネルギー貯蔵部と前記少なくとも１つの電子制御ユニットとの間に電気的に接続されている放電回路と、
前記エネルギー貯蔵部に電気的に接続されている診断回路と、
前記診断回路に通信可能に結合されている電子プロセッサと、
を備えており、
前記電子プロセッサは、
前記エネルギー貯蔵部内の蓄積されている電荷量が変化するときに、前記エネルギー貯蔵部のスルーレートを監視し、
前記スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを特定し、
前記スルーレートが前記所定の範囲内にない場合、第１のエラー信号を生成する、
ように構成されている、
バックアップ電力システム。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵部は、１つ以上のコンデンサを含み、前記少なくとも１つの電子制御ユニットは、エアバッグ電子制御ユニットである、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項３】
前記診断回路に含まれている定電流レギュレータと、
前記電子プロセッサに電気的に接続されており、前記エネルギー貯蔵部の電圧を示す電圧信号を生成する電圧検出器と、
前記電子プロセッサによって動作させられ、前記定電流レギュレータと前記エネルギー貯蔵部との間に電気的に接続されている制御スイッチと、
を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項４】
前記定電流レギュレータは、前記エネルギー貯蔵部に供給される充電電流の固定量を設定し、
前記電子プロセッサは、前記電圧信号に基づいて充電スルーレートを特定する、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項５】
前記充電電流は、前記電子プロセッサによる動作に基づいて、前記制御スイッチを通って前記充電回路から前記エネルギー貯蔵部に流れる、請求項４に記載のバックアップ電力システム。
【請求項６】
前記充電スルーレートは、前記エネルギー貯蔵部の初期充電中に特定され、
初期充電後に、前記定電流レギュレータがバイパスされて、前記エネルギー貯蔵部のより高い電流充電及びより高い電圧充電を可能にする、請求項４に記載のバックアップ電力システム。
【請求項７】
前記定電流レギュレータは、放電診断サイクル中の放電電流の固定量を設定し、
前記電子プロセッサは、前記電圧信号に基づいて放電スルーレートを特定する、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項８】
前記放電電流は、前記電子プロセッサによる動作に基づいて、前記制御スイッチを通って前記エネルギー貯蔵部からアースに流れる、請求項７に記載のバックアップ電力システム。
【請求項９】
前記電圧検出器は、前記エネルギー貯蔵部の端子と前記電子プロセッサとの間に接続されている高抵抗分圧器である、請求項８に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１０】
前記充電回路に含まれており、車両バッテリから前記エネルギー貯蔵部に供給される入力電圧レベルを増加させるように構成されているブーストスイッチモード電源を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１１】
前記放電回路に含まれており、前記エネルギー貯蔵部から前記少なくとも１つの電子制御ユニットに供給される出力電圧レベルを低下させるように構成されているバックスイッチモード電源を備えている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１２】
主電源の故障時に車両内の少なくとも１つの電子制御ユニットに一時的にバックアップ電力を供給する方法であって、当該方法は、
充電回路を介してエネルギー貯蔵部を充電することと、
前記エネルギー貯蔵部内に電荷を蓄積することと、
前記主電源が故障したときに、前記少なくとも１つの電子制御ユニットに前記エネルギー貯蔵部内の電荷の少なくとも一部を放電することと、
前記エネルギー貯蔵部内に蓄積された電荷が変化する間、前記エネルギー貯蔵部のスルーレートを電子プロセッサによって監視することと、
前記スルーレートが所定の範囲内にあるか否かを前記電子プロセッサによって特定することと、
前記スルーレートが前記所定の範囲内にない場合、前記電子プロセッサによって第１のエラー信号を生成することと、
を含む、バックアップ電力を供給する方法。
【請求項１３】
前記エネルギー貯蔵部に対する一定の電流フローを維持するために、診断回路において電流を調整することと、
前記電子プロセッサによって、前記エネルギー貯蔵部の電圧を検出することと、
前記一定の電流フローと前記エネルギー貯蔵部の電圧とに基づいて前記スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電圧は、所定の間隔で検出され、前記スルーレートは、前記所定の間隔で特定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
充電定電流レギュレータを介して前記エネルギー貯蔵部に供給される充電電流の固定量を設定することと、
前記電圧と前記一定の電流フローとに基づいて充電スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記車両の始動時に前記一定の電流フローで前記エネルギー貯蔵部を充電するために、前記電子プロセッサを介して制御スイッチを動作させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記エネルギー貯蔵部が所定の電圧に達すると、前記電子プロセッサを介して前記制御スイッチを動作させることと、
前記エネルギー貯蔵部が前記所定の電圧に達すると、定電流レギュレータをバイパスすることと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
放電診断サイクル中に放電定電流レギュレータを介して放電電流の固定量を設定することと、
前記電子プロセッサを介して、前記エネルギー貯蔵部の電圧と放電電流の前記固定量とに基づいて、放電スルーレートを特定することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記放電診断サイクル中に前記放電定電流レギュレータを通して前記エネルギー貯蔵部をアースに電気的に接続するために、前記電子プロセッサを介して制御スイッチを動作させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記主電源が故障している間、前記エネルギー貯蔵部は、前記少なくとも１つの電子制御ユニットが前記少なくとも１つの電子制御ユニットから他の車両システムに緊急メッセージを送信することを可能にする電力を前記少なくとも１つの電子制御ユニットに供給する、請求項１２に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図３は、エネルギー貯蔵部２３０の充電中の図２のバックアップ電力システム１１０の電流経路を示している。車両１００の始動時に、マイクロコントローラ２３５は、充電制御スイッチ２４５を動作させて、エネルギー貯蔵部２３０を、充電定電流レギュレータ２４０を介して供給回路２１５に電気的に接続させる。充電中、充電定電流レギュレータ２４０は、充電電流を調整して、エネルギー貯蔵部２３０への一定の電流フローを維持する。その結果、充電定電流レギュレータ２４０は、エネルギー貯蔵部２３０への突入電流を阻止する。マイクロコントローラ２３５が、エネルギー貯蔵部２３０が所定の電圧に達したことを検出すると、マイクロコントローラ２３５は、充電定電流レギュレータ２４０を停止させる。充電制御スイッチ２４５は、充電定電流レギュレータ２４０をバイパスし、調整されていない電流を提供するように動作させられる。エネルギー貯蔵部２３０はその後、充電サイクルの残余期間に亘って、供給回路２１５に直接的に接続されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図７は、バックアップ電力システム１１０の動作を診断する例示的な方法７００を示している。マイクロコントローラ２３５は、エネルギー貯蔵部２３０の放電を開始する（ステップ７０５）。放電中に、マイクロコントローラ２３５は、繰り返し測定において（例えば、周期的な間隔において）、（例えば、エネルギー貯蔵部２３０又は電圧検出回路２２７との直接的な電気接続から）エネルギー貯蔵部２３０の複数の電圧読み取り値を監視して、メモリ５１０に格納する。マイクロコントローラ２３５は、部分放電中に監視された電圧読み取り値に基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の放電スルーレートを特定する（ステップ７１０）。いくつかの実施形態においては、マイクロコントローラ２３５は、複数の監視された電圧読み取り値及び放電スルーレートに基づいて、エネルギー貯蔵部２３０の静電容量を計算する（ステップ７１５）。マイクロコントローラ２３５は、放電スルーレートを所定の値と比較し、静電容量を他の所定の値と比較する（ステップ７２０）。マイクロコントローラ２３５は、放電スルーレートが、所定の値と比較したときに許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ７２５）。放電スルーレートが許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５はエラー信号を生成する（ステップ７３０）。マイクロコントローラ２３５はまた、静電容量が、他の所定の値と比較したときに許容範囲内にあるか否かを特定する（ステップ７３５）。静電容量が許容範囲内にない場合、マイクロコントローラ２３５はエラー信号を生成する（ステップ７３０）。放電スルーレートから生成されたエラー信号と、静電容量から生成されたエラー信号とは異なる信号であるものとするとよく、異なるインジケータに送信されるものとするとよい、ということに留意されたい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【国際調査報告】
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