JP2013085384A - 電動車両用制御装置およびその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】通信異常が発生した状態において、簡便かつ低コストな手段でモータの駆動状態を検出可能な電動車両用制御装置およびその方法を提供する。
【解決手段】モータ駆動指令に従い走行用モータ３を駆動制御する第１の制御装置であるモータ制御装置２に通信路ＣＡＮを介して前記モータ駆動指令を出力する第２の制御装置である車両制御装置１が、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出すると、前記走行用モータの駆動状態に応じた変化を検出する前記通信路で接続された第３の制御装置８からの出力から前記走行用モータの駆動状態を推定し、推定結果と前記モータ駆動指令を比較してモータ駆動指令に従って動作しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動源としてモータ(電動機、回転電機)を搭載した電動車両の制御装置、特に車両制御装置において車載通信路(ＣＡＮ)で接続されたモータ制御装置との間で通信異常が発生した際の、モータの駆動状態検出に関する。
一般に車両の駆動源としてモータを備える電気自動車、あるいはハイブリッド自動車では、車両制御装置から目標トルクや回転数などの指令値を、例えばＣＡＮ(Controller Area Network)等の車載通信路によってモータ制御装置へ送信し、モータ制御装置が指令値に従ってモータ制御を行う構成となっている。車両制御装置とモータ制御装置間で通信異常が発生すると、モータを制御できなくなるため速やかに通信異常を検出する必要がある。
一般に通信異常対策として通信路の多重化が行われる。例えば下記特許文献１では、ＣＡＮとは別にＲＥＡＤＹ信号を制御機間に接続し、異常検出を行う構成が示されている。車両制御機(ＨＣＵ)とモータ制御機(ＭＣＵ)間では、ＨＣＵのＲＥＡＤＹ信号をＭＣＵに、ＭＣＵのＲＥＡＤＹ信号をＨＣＵに接続し、ＨＣＵがＭＣＵの異常を、またＭＣＵがＨＣＵの異常を検出できる構成としている。
また、特許文献１ではＨＣＵとＭＣＵ間の通信異常が発生した場合に、モータの使用を禁止し、ＭＣＵからのＲＥＡＤＹ信号がフェイルの場合には、ＭＣＵにハイブリッド運転モード機能を禁止し、ＨＣＵとエンジン制御機による駆動制御を行う提案が示されている。
特開２００７−１３１２９３号公報
上記特許文献１で提示された構成では、制御機間の通信状態を検出することしかできず、モータ制御機の動作状態は検知できないという問題がある。
また、モータ制御機の動作状態を検知するためにはＣＡＮあるいは、ＣＡＮと同様の情報を伝送するための通信路を二重に備える必要があり、配線の増加、制御機の複雑化という問題点がある。
また、特許文献１ではモータの駆動を停止しても、ＣＡＮ通信に異常がある状況で、正常にモータの駆動停止ができたか確認する手段がないという問題点がある。
上記の課題に鑑み、この発明は、通信異常が発生した状態において、簡便かつ低コストな手段でモータの駆動状態を検出可能な電動車両用制御装置およびその方法を提供することを目的とする。
この発明は、モータ駆動指令に従い走行用モータを駆動制御する第１の制御装置であるモータ制御装置に通信路を介して前記モータ駆動指令を出力する第２の制御装置である車両制御装置が、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出すると、前記走行用モータの駆動状態に応じた変化を検出する前記通信路で接続された第３の制御装置からの出力から前記走行用モータの駆動状態を推定し、推定結果と前記モータ駆動指令を比較してモータ駆動指令に従って動作しているか否かを判定することを特徴とする電動車両用制御装置にある。
この発明では、通信異常が発生した状態において、簡便かつ低コストな手段でモータの駆動状態を検出可能な電動車両用制御装置およびその方法を提供できる。
この発明の一実施の形態による電動車両用制御装置の全体的な概略構成図である。 この発明による車両制御装置での通信異常検出時の動作フローチャートである。
以下、この発明による電動車両用制御装置およびその方法を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態による電動車両としての電気自動車のための電動車両用制御装置の全体的な概略構成図である。図１において車両制御装置１(第２の制御装置)には各種センサ７が接続され、各状態量を検知する。ここでは例えば、ドライバのアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセルポジションセンサ、ブレーキペダルの踏み込み量を検知するブレーキポジションセンサ、車両の速度を検知する車速センサ(共に図示せず)が接続され、車両制御装置１ではこれらのドライバからのアクセルやブレーキの入力量と車速に応じて、走行用モータ３へのトルク指令値(モータ駆動指令)を決定する。
車両制御装置１にはモータ制御装置２がＣＡＮ(車載通信路)で接続され、一定の周期、例えば１０ミリ秒周期で双方向に通信を行うよう構成し、トルク指令値はＣＡＮ経由で車両制御装置１からモータ制御装置２(第１の制御装置)へと送信される。モータ制御装置２は正常にトルク指令値を受信したことを通知するため、車両制御装置１に受信したトルク指令値をＣＡＮ経由でフィードバックを行う。
モータ制御装置２は受信したトルク指令値に従って走行用モータ３を駆動するようにコントローラ１１からインバータ１２に制御信号を出力し、インバータ１２は駆動用バッテリ９からの直流電流を交流電流に変換して出力(駆動電流)する。走行用モータ３はトランスミッション(Ｔ／Ｍ)５を介して駆動輪６に接続され、駆動輪６は走行用モータ３のトルクによって回転され地面からの反力によって車両は推進力を得る。なお、コントローラ１１は走行用モータ３のインバータ制御のためにモータ角度センサ４からの信号を受ける。
また、車両制御装置１はＣＡＮによるトルク指令とは別にモータ停止信号１３を備え、インバータ１２はコントローラ１１の制御信号よりモータ停止信号１３を優先し、交流電流を停止する。
バッテリ制御装置８(第３の制御装置)は駆動用バッテリ９の充電および放電の制御を行ない、制御に必要な電圧、電流、温度などの情報(バッテリ情報)を駆動用バッテリ９周辺に取り付けた各センサから取得する。図１では電流センサ１０が一例として示されている。また、バッテリ制御装置８は車両制御装置１およびモータ制御装置２と同一のＣＡＮに接続され、一定の周期で取得したバッテリ情報を車両制御装置１に通知する。
この実施の形態における電気自動車は上記の構成により、ドライバのアクセル又はブレーキ操作に応じた各種センサ７からの信号により走行用モータ３の出力トルクが変化し、同時に駆動用バッテリ９から供給される電流も出力トルクに応じて変化する。電流センサ１０はこれを検出する。車両制御装置１は、バッテリ制御装置８から取得したバッテリ電流値と、モータ制御装置２に送信したトルク指令値によって走行用モータ３が正常に動作しているかを推定する。例えば、走行用モータ３の出力を高めるようにトルク指令値を増加させた場合に、電流値が増加すれば正常動作、電流値が増加しない場合は異常動作という推定結果を得ることができる。
図２は、図１の車両制御装置１が通信異常を検出した時の動作を示すフローチャートである。車両制御装置１はモータ制御装置２およびバッテリ制御装置８からのＣＡＮ通信の間隔を個別に測定する(そのよう構成している)(ＳＴＥＰ１)。最後にＣＡＮ受信を完了した時点から計測を開始し、次にＣＡＮ受信を正常に完了するまでの時間が規定の時間(第１の所定時間)、例えば２００ミリ秒を超えた場合に通信異常が発生していると判定する(ＳＴＥＰ２)。ここでモータ制御装置２とのＣＡＮ通信異常を検出した場合には(モータ制御装置２のみ通信異常)、モータ出力を制限する第１の動作(制限)モード(低トルクモード)に動作を切り替え、その他の通信異常を検出した場合には第２の動作(制限)モード(トルク禁止モード)に切り替える(ＳＴＥＰ３、ＳＴＥＰ９)。
低トルクモードは、モータ制御装置２へのトルク指令を低減する。この実施の形態では通常時のトルク指令の５０％に制限するよう構成する(ＳＴＥＰ４)。車両制御装置１は低減したトルク指令値(モータ駆動指令)をモータ制御装置２へ送信する(ＳＴＥＰ５)。送信したトルク指令値に応じたモータ動作であるか推定結果を確認し、推定結果が低減したトルク指令値と一致しない異常動作の場合は、一致しない状態、すなわち第１の動作モードが規定時間(第２の所定時間)以上時間が経過していないかの確認に移行し(ＳＴＥＰ７)、推定結果が低減したトルク指令値と一致する正常動作である場合は、通信の回復を確認(ＳＴＥＰ８)に移行する(ＳＴＥＰ６)。
ＳＴＥＰ７では、規定時間(第２の所定時間)を経過していない場合もＳＴＥＰ８に移行し、また規定時間(第２の所定時間)を経過した場合は第２の動作(制限)モードに移行する。ＳＴＥＰ８では通信状態の回復を確認し、回復していれば通常動作に移行し(ＳＴＥＰ１１)、通信状態が回復していない場合は低トルクモードを継続する。
ＳＴＥＰ９では第２の動作モードに動作を切り替える。この実施の形態では走行用モータ３の出力を停止する(トルク禁止モード)。車両制御装置１はモータ停止信号１３を制御し、インバータ１２の出力を停止し、走行用モータ３の駆動を停止する(ＳＴＥＰ１０)。
なお、上述の例では、車両制御装置１が、ＣＡＮ(通信路)のモータ制御装置２との通信異常を検出すると、モータ出力を制限する第１の動作モード(低トルクモード)に動作を切り替え、その後にバッテリ制御装置８からの出力から走行用モータ３の駆動状態を推定し、推定結果とトルク指令値を比較してトルク指令値に従って動作しているか否かを判定しているが、通信異常検出後、第１の動作モードへの切り替え無しに、バッテリ制御装置８からの出力から走行用モータ３の駆動状態の推定を行うようにしてもよい。
以上の動作によってこの実施の形態における電動車両は、車両制御装置１とモータ制御装置２との間のＣＡＮ通信異常が発生した場合においても、バッテリ制御装置８が取得するバッテリ情報により走行用(駆動用)モータ３の動作状態を推定可能となり、これにより、通信異常時におけるモータ制御を適切に行うことができる。
すなわち、駆動用バッテリの電流値から走行用モータの出力トルクを推定し、車両制御装置から送信されたトルク指令値に従ってモータ制御装置が走行用モータを駆動しているか否かを判定できる。また、モータ制御装置に通信異常が発生した時にモータ駆動の即時停止が不要な状態を検出でき、通信異常の回復を待機することができる。
以上、この発明の実施の形態を詳述したが、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能である。例えば、モータ制御装置との通信異常の際の走行用モータの駆動状態を推定するためのＣＡＮを介して得られるフィードバック信号として、バッテリ制御装置(第３の制御装置)からのバッテリ電流を示す信号を使用しているが、走行用モータの駆動状態に応じて俊敏に変化を示す信号であればＣＡＮに接続された他の制御装置からのフィードバック信号でも使用することが可能であり、同様の効果を奏する。
１ 車両制御装置、２ モータ制御装置、３ 走行用モータ、４ モータ角度センサ、５ トランスミッション(Ｔ／Ｍ)、６ 駆動輪、７ 各種センサ、８ バッテリ制御装置、９ 駆動用バッテリ、１０ 電流センサ、１１ コントローラ、１２ インバータ、１３ モータ停止信号、ＣＡＮ 通信路、Ｔ／Ｍ トランスミッション。
この発明は、モータ駆動指令に従い走行用モータを駆動制御する第１の制御装置であるモータ制御装置に通信路を介して前記モータ駆動指令を出力する第２の制御装置である車両制御装置が、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出すると、前記走行用モータの駆動状態に応じた変化を検出する前記通信路で接続された第３の制御装置からの出力から前記走行用モータの駆動状態を推定し、推定結果と前記モータ駆動指令を比較してモータ駆動指令に従って動作しているか否かを判定し、前記第３の制御装置がバッテリ電流を検出するセンサを含むバッテリ制御装置であり、前記車両制御装置が、バッテリ電流から前記走行用モータの駆動状態を推定する、ことを特徴とする電動車両用制御装置等にある。

Claims (6)

  1. モータ駆動指令に従い走行用モータを駆動制御する第１の制御装置であるモータ制御装置に通信路を介して前記モータ駆動指令を出力する第２の制御装置である車両制御装置が、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出すると、前記走行用モータの駆動状態に応じた変化を検出する前記通信路で接続された第３の制御装置からの出力から前記走行用モータの駆動状態を推定し、推定結果と前記モータ駆動指令を比較してモータ駆動指令に従って動作しているか否かを判定することを特徴とする電動車両用制御装置。
  2. 前記第３の制御装置がバッテリ電流を検出するセンサを含むバッテリ制御装置であり、前記車両制御装置が、バッテリ電流から前記走行用モータの駆動状態を推定することを特徴とする請求項１に記載の電動車両用制御装置。
  3. 前記車両制御装置が、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出すると、前記走行用モータの出力を制限するように前記モータ駆動指令を設定する第１の制限モードに移行することを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両用制御装置。
  4. 前記車両制御装置が、前記第１の制限モードにおいて、所定時間未満の間に前記判定結果がモータ駆動指令に従った動作であると判定が変化した場合には前記第１の制限モードを解除し、前記所定時間以上継続した場合には、第２の制限モードに移行することを特徴とする請求項３に記載の電動車両用制御装置。
  5. 前記第２の制限モードが、前記走行用モータの駆動を停止するものであることを特徴とする請求項４に記載の電動車両用制御装置。
  6. モータ駆動指令に従い走行用モータを駆動制御する第１の制御装置であるモータ制御装置に通信路を介して前記モータ駆動指令を出力する第２の制御装置である車両制御装置において、前記通信路の前記モータ制御装置との通信異常を検出した時に、前記走行用モータの駆動状態に応じた変化を検出する前記通信路で接続された第３の制御装置からの出力から前記走行用モータの駆動状態を推定して、推定結果と前記モータ駆動指令を比較してモータ駆動指令に従って動作しているか否かを判定することを特徴とする電動車両の制御方法。
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