(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象が接続された複数のサブシステムをなす制御装置と、前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置とを、通信線を介して相互に接続してなる車両用制御システムであって、
前記協調制御装置及び前記複数の制御装置に電力を供給する第１電源と、
前記複数の制御装置のうちの所定の前記制御装置に電力を供給する第２電源とを備え、
前記所定の前記制御装置は、前記第１電源の出力電圧を検出する第１電源電圧検出手段と、前記第１電源電圧検出手段にて検出された第１検出電圧が所定の閾電圧値よりも小さいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段での判定結果に応じて前記制御対象に対する保護動作を実行する制御対象保護手段と、
前記複数の制御装置として、走行用モータの駆動制御を行うモータ制御装置と、前記走行用モータを含む負荷へ電力を供給する燃料電池に対して、反応ガスの供給制御を行う反応ガス供給制御装置と、前記燃料電池を構成する複数のセルの電圧値を検出するセル電圧検出制御装置とを備え、
前記所定の前記制御装置は前記反応ガス供給制御装置とされたことを特徴とする車両用制御システム。
【請求項２】
前記所定の前記制御装置は、前記第２電源の出力電圧を検出する第２電源電圧検出手段と、前記第１電源電圧検出手段にて検出された第１検出電圧及び前記第２電源電圧検出手段にて検出された第２検出電圧を前記協調制御装置へ送信する検出電圧送信手段とを備え、
前記協調制御装置は、前記第１及び第２検出電圧に基づいて、前記制御対象に対する保護動作を指示する制御対象保護指令を前記所定の前記制御装置へ送信する保護指令送信手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御システム。
【請求項３】
前記協調制御装置は、前記第１検出電圧が所定の第１閾電圧値よりも小さいか否かを判定する第１判定手段と、前記第１検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さい所定の第２閾電圧値よりも小さいか否かを判定する第２判定手段と、前記第２検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さいか否かを判定する第３判定手段とを備え、
前記保護指令送信手段は、前記第１検出電圧が前記第１閾電圧値以上、かつ、前記第２検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さい場合、
あるいは、前記第１検出電圧が、前記第１閾電圧値よりも小さく、かつ、前記第２閾電圧値以上の場合に、
前記制御対象保護指令を前記複数の制御装置へ送信することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御システム。
【請求項４】
前記反応ガス供給制御装置は、前記燃料電池において燃料ガスが供給される燃料極と、前記燃料電池において酸化剤ガスが供給される酸化剤極との間の極間差圧を検出する圧力検出手段と、
前記燃料電池から排出される排出燃料ガス、又は、前記燃料電池から排出される排出酸化剤ガスの圧力を調整する排圧弁を備え、
前記制御対象保護手段は、前記圧力検出手段にて検出された前記極間差圧を所定範囲の値に維持するために、前記排圧弁の弁開度を調整することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の車両用制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の制御装置を相互に接続して協調動作させる車両用制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平７−７５０４号公報に開示されたように、車両に搭載された複数の電子制御装置を相互に接続した車載ＬＡＮが知られている。
この車載ＬＡＮでは、複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が１つの制御演算通信ユニットにセンサ・データを送り、制御演算通信ユニットは、受信したデータに基づいて演算を行い、それぞれの電子制御装置に制御信号を返す、いわゆるサーバ・クライアント関係のネットワークが形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る車載ＬＡＮにおいては、制御演算通信ユニットと複数の電子制御装置とを接続するネットワークに障害が生じたり、制御演算通信ユニットに電力を供給する電源に異常が発生すると、システム全体に連鎖的な障害や破損が生じる恐れがある。このため、ネットワークの多重化や電源の多重化によって、障害発生時におけるシステムの機能を確保するための非常用系を設ける方法が知られている。
しかしながら、正常時に動作する常用系と同等の機能を確保するようにしてネットワークや電源の多重化を行うと、システムの規模が増大すると共に、システムを構築する際の費用が嵩むという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電源の多重化を行った場合にシステムの規模が過剰に増大することを抑制することが可能な車両用制御システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用制御システムは、制御対象（例えば、後述する本実施形態での走行用モータ駆動部１１、燃料電池１２、反応ガス供給部１３、蓄電装置１４、配電部１５、冷却部１６，１６）が接続された複数のサブシステムをなす制御装置（例えば、後述する本実施形態でのモータ制御ＥＣＵ２２、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３、配電制御ＥＣＵ２４、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５）と、前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置（例えば、後述する本実施形態での協調制御ＥＣＵ２１）とを、通信線（例えば、後述する本実施形態でのネットワーク５０）を介して相互に接続してなる車両用制御システムであって、前記協調制御装置及び前記複数の制御装置に電力を供給する第１電源（例えば、後述する本実施形態での常用電源１８）と、前記複数の制御装置のうちの所定の前記制御装置（例えば、後述する本実施形態での反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４）に電力を供給する第２電源（例えば、後述する本実施形態での非常用電源１９）とを備え、前記所定の前記制御装置は、前記第１電源の出力電圧を検出する第１電源電圧検出手段（例えば、後述する本実施形態での電圧値検出器５３）と、前記第１電源電圧検出手段にて検出された第１検出電圧（例えば、後述する本実施形態での電圧値Ｖｕ）が所定の閾電圧値（例えば、後述する本実施形態での所定値Ｂ）よりも小さいか否かを判定する判定手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０４）と、前記判定手段での判定結果に応じて前記制御対象に対する保護動作を実行する制御対象保護手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０６）と、前記複数の制御装置として、走行用モータ（例えば、後述する本実施形態での走行用モータ３１）の駆動制御を行うモータ制御装置（例えば、後述する本実施形態でのモータ制御ＥＣＵ２２）と、前記走行用モータを含む負荷へ電力を供給する燃料電池（例えば、後述する本実施形態での燃料電池１２）に対して、反応ガスの供給制御を行う反応ガス供給制御装置（例えば、後述する本実施形態での反応ガス供給制御ＥＣＵ２３）と、前記燃料電池を構成する複数のセルの電圧値を検出するセル電圧検出制御装置（例えば、後述する本実施形態でのセル電圧検出制御ＥＣＵ２５）とを備え、前記所定の前記制御装置は前記反応ガス供給制御装置とされたことを特徴としている。
【０００５】
上記構成の車両用制御システムによれば、協調制御装置及び複数の制御装置に電力を供給する第１電源を常用電源として、この常用電源の出力電圧が所定の閾電圧値、例えば協調制御装置の動作が可能な下限電圧値等よりも小さくなった場合には、非常用電源とされる第２電源から電力の供給を受ける所定の制御装置は、協調制御装置に関わりなく単独で制御対象の保護動作を実行する。
これにより、例えば常用電源の出力電圧が急激に低下して、ネットワークを介した協調制御装置による制御が不可能となった場合であっても、各制御装置が単独で制御対象に対する保護動作を実行することができ、車両用制御システムを構成する複数の制御対象が連鎖的に破損してしまうことを防止することができる。
しかも、非常用電源とされる第２電源は、所定の制御装置、例えば制御デバイスを直接動作させる機能を有し、電力供給が途絶えることで破損が生じる恐れがある制御対象が接続された制御装置に電力を供給するように設定されており、例えばサーバ装置をなす協調制御装置や他の制御装置には電力供給を行わないことから、非常用電源の容量を低減することができ、車両用制御システムの規模が増大したり、システムを構築する際の費用が嵩むことを防止することができる。
さらに、例えば固体高分子電解質膜を備えた燃料電池を搭載した燃料電池車両等において、燃料電池に供給される反応ガスの供給制御を行う反応ガス供給制御装置に対して、非常用電源とされる第２電源から電力供給を行うことから、例えば常用電源とされる第１電源からの電力供給が停止した場合であっても、反応ガスの圧力制御を行うことができる。これにより、固体高分子電解質膜に過剰な圧力が作用することを防止して、固体高分子電解質膜が破損することを防止することができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用制御システムは、前記所定の前記制御装置は、前記第２電源の出力電圧を検出する第２電源電圧検出手段（例えば、後述する本実施形態では電圧値検出器５３が兼ねる）と、前記第１電源電圧検出手段にて検出された前記第１検出電圧及び前記第２電源電圧検出手段にて検出された第２検出電圧（例えば、後述する本実施形態での電圧値Ｖｅ）を前記協調制御装置へ送信する検出電圧送信手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０１）とを備え、前記協調制御装置は、前記第１及び第２検出電圧に基づいて、前記制御対象に対する保護動作を指示する制御対象保護指令を前記所定の前記制御装置へ送信する保護指令送信手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０５）を備えたことを特徴としている。
【０００７】
上記構成の車両用制御システムによれば、常用電源とされる第１電源の出力電圧と非常用系とされる第２電源の出力電圧との各検出電圧値が協調制御装置に送信されることから、例えば所定の制御装置において非常用電源とされる第２電源の出力電圧が低下する不具合が発生しても、協調制御装置において不具合の発生を把握することができ、協調制御装置はネットワークを介して所定の制御装置に対する保護動作を実行させることができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用制御システムは、前記協調制御装置は、前記第１検出電圧（例えば、後述する本実施形態では電圧値Ｖｕ）が所定の第１閾電圧値（例えば、後述する本実施形態での所定値Ａ）よりも小さいか否かを判定する第１判定手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０２）と、前記第１検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さい所定の第２閾電圧値（例えば、後述する本実施形態での所定値Ｂ）よりも小さいか否かを判定する第２判定手段（例えば、後述する本実施形態ではステップＳ０４が兼ねる）と、前記第２検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さいか否かを判定する第３判定手段（例えば、後述する本実施形態でのステップＳ０３）とを備え、前記保護指令送信手段は、前記第１検出電圧が前記第１閾電圧値以上、かつ、前記第２検出電圧が前記第１閾電圧値よりも小さい場合、あるいは、前記第１検出電圧が、前記第１閾電圧値よりも小さく、かつ、前記第２閾電圧値以上の場合に、前記制御対象保護指令を前記複数の制御装置へ送信することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の車両用制御システムによれば、例えば常用電源とされる第１電源の出力電圧が低下している場合であっても、この出力電圧が第２閾電圧値以上かつ第１閾電圧値未満の場合には、ネットワークを介した協調制御装置の制御によって、各制御装置に制御対象に対する保護動作を実行させることができる。
また、例えば常用電源とされる第１電源の出力電圧が低下していない場合であっても、非常用電源とされる第２電源の出力電圧が低下している場合には、ネットワークを介した協調制御装置の制御によって、各制御装置に制御対象に対する保護動作を実行させることができる。
これにより、例えば常用電源の出力電圧が緩やかに低下する場合や、非常用電源のみに障害が発生した場合には、複数のサブシステムをなす各制御装置を互いに協調動作させながら適切な保護動作を実行させることができる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用制御システムは、前記反応ガス供給制御装置は、前記燃料電池において燃料ガスが供給される燃料極と、前記燃料電池において酸化剤ガスが供給される酸化剤極との間の極間差圧を検出する圧力検出手段（例えば、後述する本実施形態での圧力計４７）と、前記燃料電池から排出される排出燃料ガス、又は、前記燃料電池から排出される排出酸化剤ガスの圧力を調整する排圧弁（例えば、後述する本実施形態での排圧弁４６）を備え、前記制御対象保護手段は、前記圧力検出手段にて検出された前記極間差圧を所定範囲の値に維持するために、前記排圧弁の弁開度を調整することを特徴としている。
【００１３】
上記構成の車両用制御システムによれば、常用電源とされる第１電源からの電力供給が停止した場合であっても、例えば排圧弁が閉弁して固体高分子電解質膜に過剰な圧力が作用してしまう等の不具合が発生することを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用制御システムの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用制御システム１０の構成図であり、図２は図１に示す車両用制御システム１０を詳細に示す構成図であり、図３は反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４の電源供給部４２の構成図である。
【００１５】
本実施の形態に係る車両用制御システム１０を備えた燃料電池車両１は、走行用モータ駆動部１１に電力を供給する電源装置として、例えば燃料電池１２及び反応ガス供給部１３と蓄電装置１４とから構成されたハイブリッド型の電源装置を備えており、これらの電源装置から配電部１５を介して電力が供給される走行用モータ駆動部１１の駆動力は、オートマチックトランスミッション或いはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション（図示略）を介して駆動輪Ｗに伝達される。
また、燃料電池車両１の減速時に駆動輪Ｗ側から走行用モータ駆動部１１側に駆動力が伝達されると、走行用モータ駆動部１１は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生して車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するようにされている。
【００１６】
本実施の形態による車両用制御システム１０は、例えば、走行用モータ駆動部１１と、燃料電池１２と、反応ガス供給部１３と、蓄電装置１４と、配電部１５と、冷却部１６，１６と、ＥＣＵ１７と、常用電源１８と、非常用電源１９とを備えて構成されている。
さらに、ＥＣＵ１７は、いわゆるサーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１と、いわゆるクライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ＥＣＵ２２と、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と、配電制御ＥＣＵ２４と、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５とを備えて構成されている。
【００１７】
図２に示すように、走行用モータ駆動部１１は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータをなす走行用モータ３１と、ＰＤＵ３２とを備えて構成され、走行用モータ３１はＰＤＵ３２から供給される３相交流電力により駆動制御される。
ＰＤＵ３２は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子から構成されたＰＷＭインバータを備えており、モータ制御ＥＣＵ２２から出力されるスイッチング指令に基づいて、燃料電池１２及び蓄電装置１４から配電部１５を介して出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ３１へ供給する。
【００１８】
燃料電池１２は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料として水素ガスが供給される水素極と酸化剤として酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【００１９】
反応ガス供給部１３は、燃料電池１２の空気極に空気を供給する空気供給部１３ａと、水素極に水素ガスを供給する水素供給部１３ｂとを備えて構成されている。さらに、空気供給部１３ａは、エアーコンプレッサー４１と、エアーコンプレッサー４１を駆動するモータ４２と、モータ４２に対するドライバ４３とを備えて構成されている。
また、水素供給部１３ｂは、例えばエアーコンプレッサー４１から信号圧として供給される空気の圧力に応じた圧力で水素ガスを供給する圧力制御弁４４と、燃料電池１２から排出される排出ガスを圧力制御弁４４を介して供給される水素ガスに混合して再循環させるエゼクタ４５とを備えて構成されている。
【００２０】
なお、燃料電池１２の空気極側及び水素極側のそれぞれには、燃料電池１２から排出される各排出ガスつまり空気及び水素ガスを外部に排出するための排圧弁４６，４６が備えられ、さらに、燃料電池１２の空気極側には空気の圧力を検出する圧力計４７が備えられ、燃料電池１２の水素極側には水素ガスの圧力を検出する圧力計４７及び流量を検出する流量計４８が備えられている。
そして、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、例えば、各圧力計４７，４７及び流量計４８にて検出される各検出値を受信して、協調制御ＥＣＵ２１へ出力する。さらに、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、協調制御ＥＣＵ２１から受信した反応ガス制御量、つまり反応ガスの流量及び圧力に応じて、エアーコンプレッサー４１に所望の回転速度を確保するための制御信号を出力したり、排圧弁４６，４６の開閉動作を指示する指令信号を出力する。
【００２１】
蓄電装置１４、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタとされている。そして、燃料電池１２及び蓄電装置１４は電気的負荷である走行用モータ３１等に対して並列に接続されている。
配電部１５は、例えば高圧分配器等をなし、配電制御ＥＣＵ２４からの指令信号に基づいて、走行用モータ３１等の電気的負荷へ供給する電流値を制御する。冷却部１６は、例えば走行用モータ３１やエアーコンプレッサー４１を駆動するモータ４２や燃料電池１２等を冷却する水循環系をなすものであって、冷却水を供給するウォータポンプ等を備えて構成されている。
【００２２】
ＥＣＵ１７は、ネットワーク５０を介して相互に接続された複数の各ＥＣＵ２１，…，２５を備えて構成されている。
サーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１は、クライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ＥＣＵ２２と、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と、配電制御ＥＣＵ２４と、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５との協調動作を制御している。
ここで、各サブシステムを構成する各ＥＣＵ２２，…，２５は、協調制御ＥＣＵ２１や制御対象との間で送受信する制御信号に対するＩ／Ｏ処理や、ネットワーク停止時等の異常時における退避処理や保護動作等の制御を行い、協調制御ＥＣＵ２１は、各ＥＣＵ２２，…，２５でのＩ／Ｏ処理により得られた制御信号に基づいて、各ＥＣＵ２２，…，２５を制御するための制御演算を行う。
【００２３】
以下に、協調制御ＥＣＵ２１と、複数のサブシステムを構成する各ＥＣＵ２２，…，２５の機能について説明する。
モータ制御ＥＣＵ２２は、協調制御ＥＣＵ２１から受信したモータ制御量、例えば要求トルク値等に基づいて所定の制御マップを参照して、例えばＵ相及びＶ相及びＷ相に対する各交流電圧指令値を出力する。そして、これらの各電圧指令値に応じたＵ相電流及びＶ相電流及びＷ相電流を走行用モータの各相へ供給する。
【００２４】
反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、協調制御ＥＣＵ２１から受信した反応ガス制御量、例えば燃料電池１２に供給される反応ガスつまり水素ガス及び空気の流量及び圧力に基づいて所定の制御マップを参照し、例えば空気を供給するエアーコンプレッサーの回転速度や、例えばステッピングモータ等により調整可能な排圧弁の弁開度等を制御する。
【００２５】
配電制御ＥＣＵ２４は、例えば燃料電池１２から出力される出力電流及び出力電圧の信号や、蓄電装置１４から出力される出力電流及び端子間電圧及び温度の信号等に、所定のＩ／Ｏ処理を施して協調制御ＥＣＵ２１へ送信すると共に、協調制御ＥＣＵ２１から受信した配電制御信号、例えば高圧分配器等の動作を指示する制御信号に基づいて電力供給の切替制御を行う。
【００２６】
セル電圧検出制御ＥＣＵ２５は、燃料電池１２を構成する複数のセルの電圧値をモニタしており、例えば複数のセルに対して検出した電圧値の平均値や偏差、最大値や最小値等を算出して協調制御ＥＣＵ２１へ送信する。
【００２７】
ここで、協調制御ＥＣＵ２１及び複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５に電力を供給する常用電源１８と、所定のサブシステム、例えば反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４に電力を供給する非常用電源１９とは、それぞれダウンバータ（図示略）を介して配電部１５に接続されている。ここで、ダウンバータは配電部１５を介して供給される電力を降圧して、例えば補助バッテリ等からなる常用電源１８及び非常用電源１９を充電する。
【００２８】
ここで、常用電源１８及び非常用電源１９から電力供給を受ける反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４は、例えば図２に示すように、ダイオード５１を介して並列に電力を供給する常用電源１８及び非常用電源１９が接続された電源供給部５２と、常用電源１８及び非常用電源１９からの各電圧値Ｖｕ，Ｖｅを検出する電圧値検出器５３，５３とを備えている。
そして、各ＥＣＵ２３，２４は、検出した各電圧値Ｖｕ，Ｖｅを協調制御ＥＣＵ２１へと送信する。
【００２９】
本実施の形態による車両用制御システム１０は上記構成を備えており、次に、この車両用制御システム１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
図４は車両用制御システム１０の動作を示すフローチャートであり、図５は非常用電源１９が正常であって常用電源１８の電圧値Ｖｕが低下する場合の時間変化を示すグラフ図であり、図６は常用電源１８が正常であって非常用電源１９の電圧値Ｖｅが低下する場合の時間変化を示すグラフ図である。
【００３０】
先ず、図４に示すステップＳ０１においては、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４は、電圧値検出器５３，５３によって常用電源１８及び非常用電源１９の各電圧値Ｖｕ，Ｖｅを検出すると共に、検出した各電圧値Ｖｕ，Ｖｅを協調制御ＥＣＵ２１へと送信する。
次に、ステップＳ０２において、各ＥＣＵ２１，２３，２４は、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ａ（例えば、１０Ｖ）以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０４に進む。
【００３１】
ステップＳ０３において、協調制御ＥＣＵ２１は、非常用電源１９の電圧値Ｖｅが所定値Ａ（例えば、１０Ｖ）以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理を終了する。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
なお、所定値Ａは、後述するように、ネットワークベースでの保護動作を開始する閾電圧値である。
【００３２】
ステップＳ０４においては、各ＥＣＵ２１，２３，２４は、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ｂ（例えば、９Ｖ）以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進む。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０６に進む。
なお、所定値Ｂは、後述するように、クライアント単独での保護動作を開始する閾電圧値である。
【００３３】
ステップＳ０５においては、協調制御ＥＣＵ２１は、ネットワークベースの保護動作を実行して、一連の処理を終了する。
ここで、ステップＳ０５に至るのは、非常用電源１９の電圧値Ｖｅに関わりなく、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ａよりも小さく、かつ所定値Ｂ以上の場合であって、例えば図５に示す実線αのように、常用電源１８の電圧値Ｖｕが相対的に緩やかに低下する場合、あるいは、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ａ以上であって常用電源１８が正常と判定される場合であって、例えば図６に示す実線β及び実線γのように、非常用電源１９の電圧値Ｖｅが所定値Ａよりも小さくなった場合である。
【００３４】
すなわち、これらの場合には、電力の供給元を常用電源１８から非常用電源１９へと切り換える必要はなく、ネットワーク５０を介して協調制御ＥＣＵ２１からの制御指令によって各サブシステムの保護動作を行うことができる。例えば図５及び図６に示すように、常用電源１８の電圧値Ｖｕや非常用電源１９の電圧値Ｖｅが所定値Ａよりも小さくなった時点から、例えば協調制御ＥＣＵ２１での各種の制御演算等に要する適宜の遅延時間Ｔｄの後に、協調制御ＥＣＵ２１の制御に基づくシステムの保護動作が所定時間Ｔｓの間に亘って実行され、さらに、適宜の完了時間Ｔｅに亘る保護動作の完了処理が行われる。
このネットワークベースの保護動作では、例えば車両の乗員に適宜の警報を通知して、車両用制御システム１０の停止を促したり、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５を互いに協調動作させながら、最終的なシステムの停止状態へと移行する等の処理を行う。
【００３５】
一方、ステップＳ０６においては、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４は、クライアント単独のシステム保護動作を実行して、一連の処理を終了する。
ここで、ステップＳ０６に至るのは、非常用電源１９の電圧値Ｖｅに関わりなく、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ｂよりも小さい場合であって、例えば図５に示す実線δのように、常用電源１８の電圧値Ｖｕが相対的に急激に低下する場合である。
【００３６】
すなわち、この場合には、常用電源１８の電圧値Ｖｕが、協調制御ＥＣＵ２１の機能が停止する所定の閾電圧値Ｃ（例えば、８Ｖ）よりも小さくなる恐れがあり、ネットワーク５０を介して協調制御ＥＣＵ２１の制御によって各サブシステムの保護動作を行うことができなくなる恐れがあるため、電力の供給元を常用電源１８から非常用電源１９へと切り換えて、各サブシステムのクライアント装置をなす各ＥＣＵ２３，２４において、単独でのシステムの保護動作を実行する。
従って、例えば図５に示すように、常用電源１８の電圧値Ｖｕが所定値Ｂよりも小さくなったことを検出した時点から、直ちに各ＥＣＵ２３，２４が単独で所定時間Ｔｆの間に亘ってシステムの保護動作を実行し、さらに、適宜の完了時間Ｔｇに亘る保護動作の完了処理を行う。
【００３７】
このクライアント単独のシステム保護動作において、例えば反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、燃料電池１２の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止するために、排圧弁の弁開度等を制御して燃料電池１２の水素極と空気極との間の極間差圧の値が所定範囲内に収まるように維持する。
また、例えば配電制御ＥＣＵ２４は、配電部１５に備えられたコンタクタの接続状態を維持して、走行用モータの回生動作により得られる回生電力を蓄電装置１４へ供給するように設定する。これにより、例えばコンタクタの接続が維持できないことから回生電力が蓄電装置１４へ供給されず、例えば走行用モータのドライバを構成する半導体素子等に過剰な高電圧が作用して、ドライバが破損してしまう等の不具合が発生することを防止することができる。
【００３８】
上述したように、本実施の形態による車両用制御システム１０によれば、電源装置を含めた多重化によって、障害発生時等に車両用制御システム１０を構成する複数のサブシステムが連鎖的に破損することを防ぐ場合に、制御デバイスを直接動作させるクライアント装置、例えば反応ガス供給制御ＥＣＵ２３及び配電制御ＥＣＵ２４のみに電力を供給する非常用電源１９を備えたことにより、非常用系の電源容量が増大することを抑制することができる。
しかも、常用電源１８に発生する障害内容に応じた段階的なシステム保護動作を実行することによって、非常用電源１９からサーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１への電力供給を不要とし、各ＥＣＵ２３，２４において単独で保護動作を実行するように設定したことで、非常用系の電源容量を最小限に抑えることが可能となり、車両用制御システム１０の規模が増大することを防止して、車両用制御システム１０の構築に要する費用を削減することが可能となると共に、車両用制御システム１０が車両において占有する空間の体積を低減することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、常用電源１８及び非常用電源１９の切替は、ダイオード５１，５１によるＯＲ結合により行ったが、これに限定されず、その他の切替器を利用しても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車両用制御システムによれば、例えば常用電源の出力電圧が急激に低下して、ネットワークを介した協調制御装置による制御が不可能となった場合であっても、各制御装置が単独で制御対象に対する保護動作を実行することができ、車両用制御システムを構成する複数の制御対象が連鎖的に破損してしまうことを防止することができる。
しかも、非常用電源とされる第２電源は、所定の制御装置のみに電力を供給するように設定されており、例えばサーバ装置をなす協調制御装置や他の制御装置には電力供給を行わないことから、非常用電源の容量を低減することができ、車両用制御システムの規模が増大したり、システムを構築する際の費用が嵩むことを防止することができる。
さらに、例えば常用電源とされる第１電源からの電力供給が停止した場合であっても、反応ガスの圧力制御を行うことができ、固体高分子電解質膜に過剰な圧力が作用することを防止して、固体高分子電解質膜が破損することを防止することができる。
さらに、請求項２に記載の車両用制御システムによれば、例えば所定の制御装置において非常用電源とされる第２電源の出力電圧が低下する不具合が発生しても、協調制御装置において不具合の発生を把握することができ、協調制御装置はネットワークを介して所定の制御装置に対する保護動作を実行させることができる。
【００４１】
さらに、請求項３に記載の車両用制御システムによれば、例えば常用電源の出力電圧が緩やかに低下する場合や、非常用電源のみに障害が発生した場合には、協調制御装置の制御に基づいて複数のサブシステムをなす各制御装置を互いに協調動作させながら適切に保護動作を実行させることができる。
さらに、請求項４に記載の車両用制御システムによれば、常用電源とされる第１電源からの電力供給が停止した場合であっても、例えば排圧弁が閉弁して固体高分子電解質膜に過剰な圧力が作用してしまう等の不具合が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る車両用制御システムの構成図である。
【図２】  図１に示す車両用制御システムを詳細に示す構成図である。
【図３】  反応ガス供給制御ＥＣＵ及び配電制御ＥＣＵの電源供給部の構成図である。
【図４】  車両用制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】  非常用電源が正常であって常用電源の電圧値Ｖｕが低下する場合の時間変化を示すグラフ図である。
【図６】  常用電源が正常であって非常用電源の電圧値Ｖｅが低下する場合の時間変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０  車両用制御システム
１１  走行用モータ駆動部（制御対象）
１２  燃料電池（制御対象、燃料電池）
１３  反応ガス供給部（制御対象）
１４  蓄電装置（制御対象）
１５  配電部（制御対象）
１６  冷却部（制御対象）
１８  常用電源（第１電源）
１９  非常用電源（第２電源）
２１  協調制御ＥＣＵ（協調制御装置）
２２  モータ制御ＥＣＵ（制御装置、モータ制御装置）
２３  反応ガス供給制御ＥＣＵ（制御装置、反応ガス供給制御装置）
２４  配電制御ＥＣＵ（制御装置）
２５  セル電圧検出制御ＥＣＵ（制御装置、セル電圧検出制御装置）
３１  走行用モータ
４６  排圧弁
４７  圧力計（圧力検出手段）
５０  ネットワーク（通信線）
５３  電圧値検出器（第１電源電圧検出手段、第２電源電圧検出手段）
ステップＳ０１    検出電圧送信手段
ステップＳ０２    第１判定手段
ステップＳ０３    第３判定手段
ステップＳ０４    判定手段、第２判定手段
ステップＳ０５    保護指令送信手段
ステップＳ０６    制御対象保護手段
【図１】
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【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】
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