JP7643929B2

JP7643929B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP7643929B2
Application number: JP2021081854A
Authority: JP
Inventors: 健松本; 紗妃森下
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2025-03-11
Anticipated expiration: 2041-05-13
Also published as: JP2022175464A

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、車両の走行中に電源失陥が発生しても、安全な場所まで退避走行させて停車させることができるように、第１電源と第２電源とを備え、一方の電源系統に地絡等の異常が発生した場合に、他方の電源系統によって車載機器（負荷）へ電力を供給する冗長電源システムがある。

冗長電源システムは、第１電源から第１負荷へ電力を供給する第１系統と、第２電源から第１負荷と同一の機能を備える第２負荷へ電力を供給する第２系統と、第１系統および第２系統間を接続切断可能な系統間スイッチとを備える（例えば、特許文献１参照）。

また、冗長電源システムは、通常時には、系統間スイッチを接続して第１電源から第１負荷および第２負荷へ電力を供給するとともに、第１系統に地絡等の電源失陥が発生すると、系統間スイッチを遮断して第２電源から第２負荷へ電力を供給してバックアップ制御を行う。

特開２０１９－６２７２７号公報

この種の冗長電源システムでは、異常の発生箇所によって、電源の冗長性が確保できない場合や、負荷の冗長性が確保できない場合等のように異なる状況となった場合に、状況に応じた退避走行制御の内容を行う点でさらなる改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常の発生状況に応じた適切な退避走行制御を行うことができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、制御部を備える。前記制御部は、電源装置が有する第１電源から第１系統を介して電力が供給される第１負荷と、前記電源装置が有する第２電源から第２系統を介して電力が供給される第２負荷とを用いて自動運転を行うとともに、前記第１系統または前記第２系統の一方の系統に異常が発生した場合には、他方の系統により退避走行制御を行う。前記制御部は、前記異常の発生箇所に応じて前記退避走行制御の内容を変更する。

本発明によれば、異常の発生状況に応じた適切な退避走行制御を行うことができる。

図１は、実施形態に係る車両制御装置を含む自動運転システムの構成例を示す図である。図２は、異常検出制御の動作例を示す図である。図３は、退避走行制御の動作例を示す図である。図４は、異常の発生箇所を示す図である。図５は、異常特定情報の一例を示す図である。図６は、制御情報の一例を示す図である。図７は、実施形態に係る車両制御装置の構成例を示すブロック図である。図８は、実施形態に係る車両制御装置によって実行される処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する車両制御装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。実施形態に係る車両制御装置は、車両に搭載され、自動運転制御に関わる負荷を制御することで、車両の自動運転制御を行う。

図１は、実施形態に係る車両制御装置１００を含む自動運転システムＳの構成例を示す図である。図１に示すように、自動運転システムＳは、電源装置１と、第１電源１０と、車両制御装置１００と、第１負荷１０１と、第２負荷１０２と、第３負荷１０３とを備える。

第１負荷１０１および第２負荷１０２は、自動運転に関わる負荷を含む。具体的には、第１負荷１０１および第２負荷１０２は、ＦＯＰ（Fail Operational）に関わる負荷であり、例えば、第１負荷１０１は、自動運転中に動作するステアリングモータ、電動ブレーキ装置、車載カメラ、およびレーダ等を含む。

ＦＯＰとは、退避走行制御であり、後述する第１系統１１０または第２系統１２０に異常が発生した場合に、自動運転における電力供給の冗長性が担保されなくなるため、自動運転中の車両を路肩等の安全な場所へ退避して停止させる制御である。

具体的には、ＦＯＰは、（ＴＯＲ：Take Over Request）と、（ＭＲＭ：Minimal Risk Maneuver）とを含む制御である。ＴＯＲとは、運転者への権限移譲要求であり、車両制御装置１００が運転者に運転操作の権限の交替要求を行うことである。ＭＲＭとは、リスク最小化操作であり、ＴＯＲが成立しなかった（非成立である）場合、つまり、運転者が運転操作の権限の交替要求を受け入れなかった場合に、車両制御装置１００が自動運転により退避走行して停車させる操作（ＭＲＭ：Minimal Risk Maneuver）を行う。なお、ＴＯＲが成立した場合、つまり、運転者が運転操作の権限の交替要求を受け入れた場合には、ＭＲＭを行わずに、運転者に運転操作を任せる。

第３負荷１０３は、ディスプレイ、エアコン、オーディオ、ビデオ、各種ライト等の自動運転とは関わりの無い（非ＦＯＰ）一般負荷である。

また、第１負荷１０１は、ヒューズＦ１（第１ヒューズ）を介して第１系統１１０に接続され、第２負荷１０２は、ヒューズＦ２（第２ヒューズ）を介して第２系統１２０に接続され、第３負荷１０３は、第１負荷１０１の下流側（あるいは、上流側）において、ヒューズＦ３（第３ヒューズ）を介して第１系統１１０に接続される。また、第１負荷１０１、第２負荷１０２および第３負荷１０３は、それぞれ図示せぬマイクロコンピュータで構成される制御部を有し、各マイクロコンピュータは、それぞれ電源装置１の制御部３１と通信可能である。

車両制御装置１００は、第１負荷１０１および第２負荷１０２を動作させて、車両の自動運転制御を行う制御装置である。また、本開示において、車両制御装置１００は、電源装置１の異常の発生箇所に応じてＦＯＰの内容を変えることができるが、かかる点の詳細については後述する。

第１電源１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１（以下、ＤＣ／ＤＣ１１と記載する）と、鉛バッテリ１２（以下、ＰｂＢ１２と記載する）とを含む。なお、第１電源１０の電池は、ＰｂＢ１２以外の任意の２次電池であってもよい。

ＤＣ／ＤＣ１１は、上流側において、車両の回生エネルギーを電力に変換して発電する発電機に接続され、発電機から入力される入力電圧を変圧して出力する。発電機は、車両がエンジンを備える場合、エンジンの回転力を電力に変換して発電するオルタネータであってもよい。ＤＣ／ＤＣ１１は、ＰｂＢ１２の充電、第１負荷１０１への電力供給、第２負荷１０２への電力供給、および後述する第２電源２０の充電を行う。

電源装置１は、第１負荷１０１および第２負荷１０２への電力供給を制御する装置である。図１に示すように、電源装置１は、第２電源２０と、系統間スイッチ４と、制御部３１と、電圧センサ５１，５２とを備える。

第２電源２０は、第１電源１０による電力供給ができなくなった場合のバックアップ用電源である。第２電源２０は、リチウムイオンバッテリ２１（以下、「ＬｉＢ２１」と記載する）と、電源用スイッチ２２とを備える。電源用スイッチ２２は、ＬｉＢ２１と第２負荷１０２とを接続／切断可能に接続する。なお、第２電源２０の電池は、ＬｉＢ２１以外の任意の２次電池であってもよい。

また、電源装置１は、第１電源１０から第１負荷１０１へ電力を供給する第１系統１１０と、第２電源２０から第２負荷１０２へ電力を供給する第２系統１２０とを備える。

系統間スイッチ４は、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続／切断可能に接続する。

電圧センサ５１は、第１電源１０と第１負荷１０１との間に接続され、第１系統１１０の電圧値を検出する。電圧センサ５２は、第２電源２０と第２負荷１０２との間に接続され、第２系統１２０の電圧値を検出する。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

制御部３１は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより、電源装置１の動作を制御する。制御部３１は、電圧センサ５１、５２から入力される検出結果（電圧値）に基づいて、系統間スイッチ４および電源用スイッチ２２をオンオフ制御することで、第１電源１０または第２電源２０から第１負荷１０１と第２負荷１０２とに電力を供給する。

図１では、第１系統１１０および第２系統１２０に地絡等の異常が発生していない正常時の制御（正常制御）の一例を示している。具体的には、制御部３１は、正常制御時には、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオフする。

これにより、第１電源１０から第１系統１１０を介して第１負荷１０１へ電力が供給されるとともに、第１電源１０から第１系統１１０、系統間スイッチ４および第２系統１２０を介して第２負荷１０２へ電力が供給される。なお、この正常制御は、車両が自動運転および手動運転のいずれの場合でも行われる。

ここで、自動運転における正常制御時において、電圧センサ５１の電圧値が所定の閾値未満まで低下したとする。かかる場合には、電源装置１は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡等の異常が発生している可能性があるため、正常制御から異常箇所を特定するための異常検出制御に切り替える。

図２を用いて、異常検出制御について説明する。図２は、異常検出制御の動作例を示す図である。電源装置１の制御部３１は、正常制御時において、電圧センサ５１の電圧値が所定の地絡閾値未満まで低下した場合、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンする。

この結果、第１系統１１０および第２系統１２０の系統間の接続が切断されることで、第１負荷１０１への電力供給は、第１電源１０によって行われ、第２負荷１０２への電力供給は、第２電源２０によって行われる。

そして、制御部３１は、電圧センサ５１、５２の電圧値に基づいて、第１系統１１０および第２系統１２０それぞれに異常が生じているか否かを検出する。具体的には、制御部３１は、電圧センサ５１の電圧値に基づいて、第１系統１１０に異常が生じているか否かを検出する。より具体的には、制御部３１は、電圧センサ５１の電圧値が所定時間以上連続して前記地絡閾値未満であれば、第１系統１１０に地絡の異常が生じていること検出し、電圧センサ５１の電圧値が所定時間以内に前記地絡閾値以上に復帰すれば、第１系統１１０に異常が生じていないと判定する。また、制御部３１は、電圧センサ５２の電圧値に基づいて、第２系統１２０に異常が生じているか否かを検出する。より具体的には、制御部３１は、電圧センサ５２の電圧値が所定時間以上連続して前記地絡閾値未満であれば、第２系統１２０に地絡の異常が生じていること検出し、電圧センサ５２の電圧値が所定時間以内に前記地絡閾値以上に復帰すれば、第２系統１２０に異常が生じていないと判定する。つまり、制御部３１は、異常検出制御により、異常が発生している箇所が第１系統１１０であるか第２系統１２０であるか（あるいは双方であるか）を特定する。

例えば、図２に示すように、制御部３１は、第１系統１１０および第２系統１２０双方に異常が発生していない場合には、一過性の過負荷等による電圧低下であると判定し、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオフする。すなわち、異常検出制御から正常制御に復帰させる。

このように、制御部３１は、正常制御時に、電圧センサ５１の電圧値が低下した場合には、図２に示すように、電源用スイッチ２２を一時的にオンすることで、第２電源２０の電力を使って第２系統１２０の異常の有無を確認する。

なお、異常検出制御において、第１系統１１０のみに異常が発生していた場合には、異常検出制御から図３に示す退避走行制御に切り替わることとなる。

図３は、退避走行制御の動作例を示す図である。退避走行制御とは、車両制御装置１００によって行われる制御であって、第１系統１１０または第２系統１２０に異常が発生した場合には、自動運転における電力供給の冗長性が担保されなくなるため、自動運転中の車両を路肩等の安全な場所へ退避して停止させるための走行制御である。

図３に示すように、制御部３１は、第１系統１１０に地絡等の異常ＧＦが発生した場合には、系統間スイッチ４を継続してオフするとともに、電源用スイッチ２２を継続してオンする。そして、制御部３１は、第１電源１０から第１負荷１０１への電力供給を停止させ、第２電源２０から第２負荷１０２への電力供給を継続して行う。つまり、制御部３１は、第１系統１１０に異常が発生した場合には、第２電源２０の電力のみで退避走行制御を行うこととなる。

すなわち、第１系統１１０は、正常制御時には、第１負荷１０１、第２負荷１０２および第３負荷１０３へ電力供給を行う主系統であり、第２系統１２０は、第１系統１１０の異常時に少なくとも第２負荷１０２へ電力を供給するバックアップ系統である。

ここで、異常ＧＦの発生箇所は、図３に示す位置以外にも様々な位置で発生しうる。図４は、異常ＧＦの発生箇所を示す図である。図４に示すように、異常ＧＦは、少なくとも５箇所（ＧＦ１～ＧＦ５）で発生する可能性がある。

異常ＧＦ１は、第１負荷１０１とヒューズＦ１との間で発生する地絡等の異常である。異常ＧＦ２は、第３負荷１０３とヒューズＦ３との間で発生する地絡等の異常である。異常ＧＦ３は、第２負荷１０２とヒューズＦ２との間で発生する地絡等の異常である。異常ＧＦ４は、第１系統１１０に発生する地絡等の異常であり、図４に示す例では、ヒューズＦ１の接続箇所と電源装置１との間で発生する異常を示している。異常ＧＦ５は、第２系統１２０に発生する地絡等の異常であり、図４に示す例では、ヒューズＦ２の接続箇所と電源装置１との間で発生する異常を示している。

異常ＧＦ１～ＧＦ５の発生箇所は、例えば、電源装置１によって特定される。なお、各異常ＧＦ１～ＧＦ５の特定方法については後述する。そして、実施形態に係る車両制御装置１００は、電源装置１から特定された異常ＧＦ１～ＧＦ５の発生箇所を示す異常箇所情報を取得し、異常ＧＦ１～ＧＦ５の発生箇所に応じて退避走行制御であるＦＯＰの内容を変更する。これにより、異常の発生状況に応じた適切な退避走行制御（ＦＯＰ）を行うことができる。

具体的には、電源装置１は、図５に示す異常特定情報を参照して、異常ＧＦ１～ＧＦ５を特定し、車両制御装置１００は、図６に示す制御情報を参照して、異常ＧＦ１～ＧＦ５の発生箇所それぞれの場合に応じた内容のＦＯＰを実行する。図５は、異常特定情報の一例を示す図である。図６は、制御情報の一例を示す図である。図５に示す異常特定情報は、電源装置１の不図示の記憶部に記憶される。図６に示す制御情報は、車両制御装置１００の記憶部３００（図７参照）に制御情報３１０（図７参照）として記憶される。

図５に示す例では、地絡箇所が異なるシーン０からシーン５の場合における電圧センサ５１、５２および第１負荷１０１～第３負荷１０３の入力電圧の変化の状態を示している。つまり、電源装置１は、各部の電圧変化の状態により異常ＧＦ１～ＧＦ５を特定する。

なお、第１負荷１０１～第３負荷１０３の入力電圧は、電源装置１の制御部３１によって計測される。具体的には、制御部３１は、第１負荷１０１～第３負荷１０３それぞれと通信しているため、第１負荷１０１～第３負荷１０３への電源供給が絶たれると、第１負荷１０１～第３負荷１０３との通信が途絶される。従って、制御部３１は、第１負荷１０１～第３負荷１０３との通信途絶を検出した場合に、第１負荷１０１～第３負荷１０３の入力電圧の低下を検出する。なお、制御部３１は、第１負荷１０１～第３負荷１０３の入力に電圧センサを設け、かかる電圧センサの電圧値により入力電圧の低下を検出してもよい。

図６に示す例では、異常ＧＦ１～ＧＦ５の発生箇所に対応するシーン１～シーン５のＦＯＰの内容を示している。以下、図５および図６を参照して、異常ＧＦ１～ＧＦ５の特定方法およびシーン０～シーン５に応じたＦＯＰの内容について詳細に説明する。

（シーン０）
シーン０は、異常が発生したのではなく、一過性の電圧低下が生じた場合である。具体的には、正常制御時に第１系統１１０の電圧低下が発生したものの、その後電圧が復帰した場合である。具体的には、図５に示すように、電源装置１は、電圧センサ５１、電圧センサ５２、第１負荷１０１の入力電圧、第２負荷１０２の入力電圧および第３負荷の入力電圧が地絡判定用の閾値未満となった後に復帰した場合である。かかる場合には、電源装置１は、異常が発生していないため、車両制御装置１００へ異常特性情報を通知しない。従って、車両制御装置１００は、ＦＯＰを行うことなく通常の自動運転を継続する。

（シーン１）
シーン１は、異常ＧＦ１が発生した場合であり、詳細には、異常ＧＦ１の発生によりヒューズＦ１が切れることで、第１負荷１０１の電源失陥（電力供給ができない状態）が発生した場合である。

電源装置１は、図５に示す各電圧のうち、第１負荷１０１の入力電圧のみが継続して低下している場合に、異常ＧＦ１であると特定する。第１負荷１０１の入力電圧が継続して低下しているかどうかは、制御部３１が、第１負荷１０１との通信が継続して途絶しているか否かにより判断する。具体的には、図５に示すように、異常ＧＦ１が発生した場合、電圧センサ５１の電圧は、異常ＧＦ１により低下した後、ヒューズＦ１が切れることで復帰する。また、電圧センサ５２の電圧は、異常ＧＦ１により低下した後、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。また、第１負荷１０１の入力電圧は、ヒューズＦ１が切れることで電圧の低下が継続する。これにより制御部３１と第１負荷１０１との通信途絶が継続する。また、第２負荷１０２の入力電圧は、異常ＧＦ１により低下した後、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。これは、ヒューズＦ２が切れていないため、第２負荷１０２への電源供給が再開されるためである。これにより、第２負荷１０２の通信は途絶しない。また、第３負荷１０３の入力電圧は、異常ＧＦ１により低下した後、ヒューズＦ３が切れないため、第３負荷１０３への電源供給が再開されることで電圧復帰する。これにより、第３負荷１０３の通信は途絶しない。

制御部３１は、電圧センサ５１、５２の電圧が地絡判定用の閾値以上に復帰すると、電圧が復帰したと判定し、また第１負荷１０１、第２負荷１０２、第３負荷１０３の通信が途絶しなければ電圧が復帰したと判定する。一方、制御部３１は、電圧センサ５１、５２の電圧が地絡判定用の閾値未満を継続していれば、低下継続と判定し、また第１負荷１０１、第２負荷１０２、第３負荷１０３の通信途絶が継続していれば、低下継続と判定する。係る判定は、図５のシーン２～シーン５においても同様である。

図６に示すように、シーン１の場合、電源装置１は、系統間スイッチ４をオフ継続し、電源用スイッチ２２をオン継続することで、異常検出制御（図２）から退避走行制御（図３）に移行するとともに、異常ＧＦ１が発生したことを示す異常箇所情報を車両制御装置１００へ通知する。

車両制御装置１００は、電源装置１から異常箇所情報を取得した場合、ＴＯＲを実施せずにＭＲＭを行うＦＯＰを行う。つまり、車両制御装置１００は、異常の発生箇所が第１系統１１０であった場合、ＴＯＲを実施せずに、第２系統１２０の電力供給によりＭＲＭを実施する。これは、第２電源２０のＬｉＢ２１の蓄電量が有限であることに起因している。つまり、仮にＴＯＲが成立することで運転者が運転操作を行って消費する電力量が、ＭＲＭによって消費する電力量よりも多くなった場合にＬｉＢ２１の電力量が退避走行中に枯渇することを防止するためである。

このように、車両制御装置１００は、第１系統１１０の異常ＧＦ１が発生した場合に、あえてＴＯＲを実施せずにＭＲＭを行うことで、第２電源２０のＬｉＢ２１の電力量が枯渇して退避走行できなくなる状況を高精度に回避することができる。

また、図６に示すように、シーン１において、ＦＯＰ完了後（停車後）、電源装置１は、第１系統１１０の電圧が復帰した場合、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオン継続するとともに、第１系統１１０の電圧が復帰したことを示す復帰情報を車両制御装置１００へ通知する。なお、ＦＯＰ完了後、第２電源２０の電力は、ＦＯＰの実施により枯渇しているが、第１系統１１０の電圧が復帰すれば、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオン継続することで第２電源２０が充電される。

車両制御装置１００は、ＦＯＰ完了後に復帰情報を取得した場合、自動運転を禁止、手動運転のみ許可する。これは、電力供給は第１系統１１０および第２系統１２０により行えるものの、第１負荷１０１がヒューズＦ１切れにより使用できず第２負荷１０２のみで走行制御を行うためである。つまり、負荷側の冗長性が確保されないためである。これにより、負荷側の冗長性が確保されない状態で自動運転が行われることを高精度に回避することができる。

（シーン２）
シーン２は、異常ＧＦ２が発生した場合であり、詳細には、異常ＧＦ２の発生によりヒューズＦ３が切れることで、第３負荷１０３の電源失陥（電力供給ができない状態）が発生した場合である。

電源装置１は、図５に示す各電圧のうち、第３負荷１０３の入力電圧のみが継続して低下している場合に、異常ＧＦ２であると特定する。具体的には、図５に示すように、異常ＧＦ２が発生した場合、電圧センサ５１の電圧は、異常ＧＦ２により低下した後、ヒューズＦ３が切れることで復帰する。また、電圧センサ５２の電圧は、異常ＧＦ２により低下した後、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。また、第１負荷１０１の入力電圧は、異常ＧＦ２により低下した後、ヒューズＦ１が切れないため、第１負荷１０１への電源供給が再開されることで電圧復帰する。これにより、第１負荷１０１の通信は途絶しない。また、第２負荷１０２の入力電圧は、異常ＧＦ２により低下した後、ヒューズＦ２が切れていないため、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。これにより、第２負荷１０２の通信は途絶しない。また、第３負荷１０３の入力電圧は、ヒューズＦ３が切れることで電圧の低下が継続する。これにより、第３負荷１０３の通信が途絶する。

図６に示すように、シーン２の場合、電源装置１は、ヒューズＦ３が切れた後に第１系統１１０の電圧が復帰した場合、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオフすることで、異常検出制御から正常制御に復帰するとともに、異常ＧＦ２が発生したことおよび第１系統１１０の電圧が復帰したことを示す異常箇所情報を車両制御装置１００へ通知する。

車両制御装置１００は、電源装置１から異常箇所情報を取得した場合、自動運転を許可し自動運転を行う。つまり、車両制御装置１００は、異常の発生箇所が第３負荷１０３およびヒューズＦ３の間であった場合、ヒューズＦ３が切れた後に第１系統１１０の電圧が復帰した場合、自動運転を許可する。これは、第１系統１１０の電圧が復帰した場合には第１系統１１０および第２系統１２０による電源の冗長性が確保されるためである。これにより、不必要に退避走行制御を行うことを低減することができる。

なお、車両制御装置１００は、第１系統１１０の電圧が復帰するまではＴＯＲを実施して運転者に運転操作を任せてもよく、第２系統１２０により第２負荷１０２へ電力を供給して自動運転を継続してもよい。

また、シーン２において、ＦＯＰ完了後、電源装置１は、第１系統１１０の電圧が復帰しているため、系統間スイッチ４をオン継続し、電源用スイッチ２２をオフ継続することで、正常制御を継続する。なお、電源装置１は、ＦＯＰ実施により枯渇した第２電源２０を充電する場合には、系統間スイッチ４をオンし、電源用スイッチ２２をオンすることで第２電源２０を充電する。そして、車両制御装置１００は、第２電源２０の充電完了の通知を電源装置１から受けた後、自動運転を許可し自動運転を行う。

（シーン３）
シーン３は、異常ＧＦ３が発生した場合であり、詳細には、異常ＧＦ３の発生により第２負荷１０２の電源失陥（電力供給ができない状態）が発生した場合である。

電源装置１は、図５に示す各電圧のうち、第２負荷１０２の入力電圧のみが継続して低下している場合に、異常ＧＦ３であると特定する。具体的には、図５に示すように、異常ＧＦ３が発生した場合、電圧センサ５１の電圧は、異常ＧＦ３により低下した後、系統間スイッチ４をオフすることで復帰する。また、電圧センサ５２の電圧は、異常ＧＦ３により低下した後、ヒューズＦ２が切れているため、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。また、第１負荷１０１の入力電圧は、異常ＧＦ３により低下した後、ヒューズＦ１が切れないため、系統間スイッチ４をオフすることで、第１負荷１０１への電源供給が再開され電圧復帰する。これにより、第１負荷１０１の通信は途絶しない。また、第２負荷１０２の入力電圧は、ヒューズＦ２が切れることで電圧の低下が継続する。これにより、第２負荷１０２の通信途絶が継続する。また、第３負荷１０３の入力電圧は、異常ＧＦ３により低下した後、ヒューズＦ３が切れていないため、系統間スイッチ４をオフすることで第３負荷１０３への電源供給が再開され電圧復帰する。これにより、第３負荷１０３の通信は途絶しない。

図６に示すように、シーン３の場合、電源装置１は、系統間スイッチ４をオフ継続し、電源用スイッチ２２をオン継続することで、異常検出制御から退避走行制御に移行するとともに、異常ＧＦ３が発生したことを示す異常箇所情報を車両制御装置１００へ通知する。

車両制御装置１００は、かかる異常箇所情報を取得した場合、ＴＯＲを実施する。そして、車両制御装置１００は、ＴＯＲが成立した場合、運転者に運転操作を任せる、すなわち、自動運転から手動運転に切り替えてＭＲＭを実施しない。一方、車両制御装置１００は、ＴＯＲが成立しなかった場合、ＭＲＭを実施する。つまり、車両制御装置１００は、異常の発生箇所が第２系統１２０であった場合、ＴＯＲを実施し、ＴＯＲが非成立の場合にＭＲＭを実施するＦＯＰを行う。

また、シーン３において、ＦＯＰ完了後、電源装置１は、ヒューズＦ２が切れているため、系統間スイッチ４をオフ継続し、車両制御装置１００は、第２負荷１０２が使用できないことにより、負荷の冗長性が確保されないため、自動運転を禁止し、手動運転のみ許可する。

（シーン４）
シーン４は、異常ＧＦ４が発生した場合であり、詳細には、異常ＧＦ４の発生により第１負荷１０１および第３負荷１０３の電源失陥（電力供給ができない状態）が発生した場合である。

電源装置１は、図５に示す各電圧のうち、電圧センサ５１、第１負荷１０１および第３負荷１０３の電圧が継続して低下している場合に、異常ＧＦ４であると特定する。具体的には、図５に示すように、異常ＧＦ４が発生した場合、電圧センサ５１の電圧は、異常ＧＦ４の継続により、電圧低下が継続する。また、電圧センサ５２の電圧は、異常ＧＦ４により低下した後、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ２２をオンすることで復帰する。また、第１負荷１０１の入力電圧は、ヒューズＦ１は切れないものの、異常ＧＦ４の継続により電源が供給されなくなるため、低下が継続する。これにより、第１負荷１０１の通信が途絶する。また、第２負荷１０２の入力電圧は、異常ＧＦ４により低下した後、ヒューズＦ２が切れていないため、系統間スイッチ４をオフし、電源用スイッチ４をオンすることで第２負荷１０２への電源供給が再開され電圧復帰する。これにより、第２負荷１０２の通信は途絶しない。また、第３負荷１０３の入力電圧は、ヒューズＦ３は切れないものの、異常ＧＦ４の継続により電源が供給されなくなるため、低下が継続する。これにより、第３負荷１０３の通信が途絶する。

図６に示すように、シーン４の場合、電源装置１および車両制御装置１００は、シーン１と同様の制御を行う。つまり、電源装置１は、系統間スイッチ４をオフ継続し、電源用スイッチ２２をオン継続することで、異常検出制御から退避走行制御に移行するとともに、異常ＧＦ４が発生したことを示す異常箇所情報を車両制御装置１００へ通知する。

車両制御装置１００は、電源装置１から異常箇所情報を取得した場合、ＴＯＲを実施せずにＭＲＭを行うＦＯＰを行う。

また、ＦＯＰ完了後において、電源装置１は、第１系統１１０の電圧が復帰した場合、系統間スイッチ４をオンし、第１系統１１０の電圧が復帰したことを示す復帰情報を車両制御装置１００へ通知する。車両制御装置１００は、第１系統１１０の電圧が復帰したことを示す復帰情報を取得した場合には、自動運転を許可し、自動運転を行う。これは、ヒューズＦ１およびヒューズＦ２が切れていないため、第１系統１１０の電圧復帰により、電源（第１電源１０および第２電源２０）の冗長性と、負荷（第１負荷１０１および第２負荷１０２）の冗長性とが確保されるためである。

一方、ＦＯＰ完了後において、電源装置１は、第１系統１１０の電圧が復帰しなかった場合、未復帰情報を車両制御装置１００へ通知する。そして、車両制御装置１００は、未復帰情報を取得した場合には、走行を禁止する。これは、第１電源１０が失陥しており、ＦＯＰ実施により電力が枯渇した第２電源２０を充電できないためである。

（シーン５）
シーン５は、異常ＧＦ５が発生した場合であり、詳細には、異常ＧＦ５の発生により第２負荷１０２の電源失陥（電力供給ができない状態）が発生した場合である。

電源装置１は、図５に示す各電圧のうち、電圧センサ５２および第２負荷１０２の電圧が継続して低下している場合に、異常ＧＦ５であると特定する。具体的には、図５に示すように、異常ＧＦ５が発生した場合、電圧センサ５１の電圧は、系統間スイッチ４をオフすることにより復帰する。また、電圧センサ５２の電圧は、異常ＧＦ５の継続により電圧低下が継続する。また、第１負荷１０１の入力電圧は、異常ＧＦ５により低下した後、ヒューズＦ１が切れていないため、系統間スイッチ４をオフすることで第１負荷１０１への電源供給が再開され電圧復帰する。これにより、第１負荷１０１の通信は途絶しない。また、第２負荷１０２の入力電圧は、ヒューズＦ２は切れないものの、異常ＧＦ５の継続により電源が供給されなくなるため、低下が継続する。これにより、第２負荷１０２の通信が途絶する。また、第３負荷１０３の入力電圧は、異常ＧＦ５により低下した後、ヒューズＦ３が切れていないため、系統間スイッチ４をオフすることで第３負荷１０３への電源供給が再開され電圧復帰する。これにより、第３負荷１０３の通信は途絶しない。

図６に示すように、シーン５の場合、電源装置１および車両制御装置１００は、異常確定からＦＯＰ完了までにおいては、シーン３と同様の制御を行う。つまり、電源装置１は、系統間スイッチ４をオフ継続し、電源用スイッチ２２をオン継続することで、異常検出制御から退避走行制御に移行するとともに、異常ＧＦ５が発生したことを示す異常箇所情報を車両制御装置１００へ通知する。

車両制御装置１００は、かかる異常箇所情報を取得した場合、ＴＯＲを実施する。そして、車両制御装置１００は、ＴＯＲが成立した場合、運転者に運転操作を任せる、すなわち、自動運転から手動運転に切り替えてＭＲＭを実施しない。一方、車両制御装置１００は、ＴＯＲが成立しなかった場合、ＭＲＭを実施する。

また、ＦＯＰ完了後において、電源装置１は、第２系統１２０の電圧が復帰した場合、系統間スイッチ４をオンし、第２系統１２０の電圧が復帰したことを示す復帰情報を車両制御装置１００へ通知する。車両制御装置１００は、第２系統１２０の電圧が復帰したことを示す復帰情報を取得した場合には、自動運転を許可し、自動運転を行う。これは、ヒューズＦ１およびヒューズＦ２が切れていないため、第２系統１２０の電圧復帰により、電源（第１電源１０および第２電源２０）の冗長性と、負荷（第１負荷１０１および第２負荷１０２）の冗長性とが確保されるためである。

一方、ＦＯＰ完了後において、電源装置１は、第２系統１２０の電圧が復帰しなかった場合、系統間スイッチ４をオフし、未復帰情報を車両制御装置１００へ通知する。そして、車両制御装置１００は、未復帰情報を取得した場合には、自動運転を禁止する。これは、第２電源２０の失陥により、電源の冗長性を確保できないためである。

次に、図７を用いて、実施形態に係る車両制御装置１００の構成例について説明する。図７は、実施形態に係る車両制御装置１００の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、実施形態に係る車両制御装置１００は、電源装置１と、第１負荷１０１と、第２負荷１０２と、第３負荷１０３とに接続される。また、車両制御装置１００は、制御部２００と、記憶部３００とを備える。

制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部２００は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

制御部２００は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより、車両制御装置１００の動作を制御する。

記憶部３００は、例えば、不揮発性メモリやデータフラッシュ、ハードディスクドライブといった記憶デバイスで構成される記憶部である。かかる記憶部３００には、制御情報３１０および各種プログラムなどが記憶される。

次に、図８を用いて、実施形態に係る車両制御装置１００において実行される処理の手順について説明する。図８は、実施形態に係る車両制御装置１００によって実行される処理の処理手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、制御部２００は、電源装置１から異常の発生箇所を示す異常箇所情報を取得する（ステップＳ１０１）。

つづいて、制御部２００は、異常箇所情報に基づいて、異常の発生箇所が異常ＧＦ１であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

制御部２００は、異常ＧＦ１であった場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御情報３１０におけるシーン１の制御を実行し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

一方、制御部２００は、異常ＧＦ１でなかった場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、異常ＧＦ２であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

制御部２００は、異常ＧＦ２であった場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御情報３１０におけるシーン２の制御を実行し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

一方、制御部２００は、異常ＧＦ２でなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、異常ＧＦ３であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

制御部２００は、異常ＧＦ３であった場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御情報３１０におけるシーン３の制御を実行し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

一方、制御部２００は、異常ＧＦ３でなかった場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、異常ＧＦ４であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

制御部２００は、異常ＧＦ４であった場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、制御情報３１０におけるシーン４の制御を実行し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

一方、制御部２００は、異常ＧＦ４でなかった場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、異常ＧＦ５が特定されるため、制御情報３１０におけるシーン５の制御を実行し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係る車両制御装置１００は、制御部２００を備える。制御部２００は、電源装置１が有する第１電源１０から第１系統１１０を介して電力が供給される第１負荷１０１と、電源装置１が有する第２電源２０から第２系統１２０を介して電力が供給される第２負荷１０２とを用いて自動運転を行うとともに、第１系統１１０または第２系統１２０の一方の系統に異常が発生した場合には、他方の系統により退避走行制御を行う。制御部２００は、異常の発生箇所に応じて退避走行制御の内容を変更する。これにより、異常の発生状況に応じた適切な退避走行制御を行うことができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１電源装置
４系統間スイッチ
１０第１電源
１１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２鉛バッテリ
２０第２電源
２１リチウムイオンバッテリ
２２電源用スイッチ
３１制御部
５１、５２電圧センサ
１００車両制御装置
１０１第１負荷
１０２第２負荷
１０３第３負荷
１１０第１系統
１２０第２系統
２００制御部
３００記憶部
３１０制御情報
Ｓ自動運転システム

Claims

自動運転を行う車両に設けられる車両制御装置であって、
第１電源から自動運転に関わる第１負荷に電力を供給する主系統である第１系統と、
第２電源から自動運転に関わる第２負荷に電力を供給するバックアップ系統である第２系統と、前記第１系統または前記第２系統の一方の系統に異常が発生した場合には、他方の系統により退避走行制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、
前記異常の発生箇所が前記第１系統であった場合、運転者に運転操作の交替要求を行うＴＯＲを実施せずに車両を退避させる制御を行うＭＲＭを実施する前記退避走行制御を行い、
前記発生箇所が前記第２系統であった場合、前記ＴＯＲを実施し、前記ＴＯＲが非成立の場合に前記ＭＲＭを実施する前記退避走行制御を行うこと
を特徴とする車両制御装置。
自動運転を行う車両に設けられる車両制御装置であって、
第１電源から自動運転に関わる第１負荷に電力を供給する主系統である第１系統と、
第２電源から自動運転に関わる第２負荷に電力を供給するバックアップ系統である第２系統と、
前記第１系統と前記第２系統とを接続する系統間スイッチと、
前記第１系統または前記第２系統の一方の系統に異常が発生した場合には、前記系統間スイッチをオフして、他方の系統により退避走行制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、
前記異常の発生箇所が前記第１系統か前記第２系統かに応じて前記退避走行制御の内容を変更すること
を特徴とする車両制御装置。
前記第１負荷は、前記第１系統に第１ヒューズを介して接続され、
前記制御部は、
前記第１負荷および前記第１ヒューズの間に前記異常が発生することで当該第１ヒューズが切れた場合において前記退避走行制御が完了した後、前記第１系統の電圧が復帰した場合には、前記自動運転を禁止すること
を特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
前記制御部は、
前記第１電源および前記第１ヒューズの間で前記異常が発生した場合において前記退避走行制御が完了した後、前記第１系統の電圧が復帰した場合には、前記自動運転を許可し、前記第１系統の電圧が復帰しなかった場合には、走行を禁止すること
を特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
前記第２負荷は、前記第２系統に第２ヒューズを介して接続され、
前記制御部は、
前記第２負荷および前記第２ヒューズの間に前記異常が発生することで当該第２ヒューズが切れた場合において前記退避走行制御が完了した後、前記自動運転を禁止すること
を特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の車両制御装置。
前記制御部は、
前記第２電源および前記第２ヒューズの間で前記異常が発生した場合において前記退避走行制御が完了した後、前記第２系統の電圧が復帰した場合には、前記自動運転を許可し、前記第２系統の電圧が復帰しなかった場合には、前記自動運転を禁止すること
を特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
前記第１系統は、前記自動運転とは関わりが無い一般負荷である第３負荷が第３ヒューズを介して接続され、
前記制御部は、
前記第３負荷および前記第３ヒューズの間に前記異常が発生することで当該第３ヒューズが切れた後、前記第１系統の電圧が復帰した場合、前記自動運転を許可すること
を特徴とする請求項１～６のいずれか１つに記載の車両制御装置。