JP2015156761A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】衝突時におけるコンデンサの蓄積電荷の電荷抜きを効果的に行う。【解決手段】電圧変換を行う昇圧コンバータ12と、直流/交流変換を行うインバータ14,16と、駆動力を出力するモータジェネレータ18,20と、昇圧コンバータ12の入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサ30,34と、昇圧コンバータ12の入力側または出力側に接続された放電回路60,70と、を含む。制御部26は、車両衝突時において、インバータ14,16によりモータジェネレータ18,20に電力を供給して、平滑コンデンサ30,34の電荷抜きを行い、このモータジェネレータ18,20による電荷抜きができないときには、昇圧Cコンバータ12によって、昇圧コンバータ12の放電回路60,70が接続されている側に電荷を移送し、放電回路60,70によって電荷抜きを行う。【選択図】図1
Description
本発明は車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置に関する。
従来、ハイブリッド車(HV)や、電気自動車(EV)では、そのモータジェネレータの駆動回路において、直流電圧を安定化するために平滑コンデンサが設けられる。例えば、バッテリ電圧をDC/DCコンバータで昇圧してインバータに供給し、インバータからの電力でモータジェネレータを駆動する場合、インバータの入力電圧を安定させるためにインバータの入力側(DC/DCコンバータの出力側)に大きな平滑コンデンサが設けられる。
そこで、車両の衝突時においては、この平滑コンデンサの放電(電荷抜き)を行うことが求められる。
特許文献1には、車両衝突時において、モータジェネレータの出力トルクがゼロになるようにモータジェネレータへの電力供給を制御することで、平滑コンデンサの電荷抜きを行うことが示されている。すなわち、モータジェネレータのベクトル制御において、d軸電流のみを供給して、モータジェネレータのゼロトルク制御をことによって、モータジェネレータにおいて出力トルクを0としながら、モータジェネレータにより電力を消費して、平滑コンデンサの電荷抜きが行える。
ここで、車両衝突時の衝撃によって、モータジェネレータに取り付けられたレゾルバ(ロータの回転位置を検出する回転検出センサ)や、モータジェネレータの各相電流を検出する電流センサなどが故障した場合には、モータジェネレータによる平滑コンデンサの電荷抜きが適切に行えない。
本発明は、車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、バッテリと、このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、前記DC/DCコンバータの入力側または出力側に接続された放電回路と、車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの電荷抜きを行い、前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときには、前記DC/DCコンバータによって、前記DC/DCコンバータの前記放電回路が接続されている側に電荷を移送し、前記放電回路によって電荷抜きを行う、制御部と、を有する。
また、一実施形態では、前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときとは、モータジェネレータの電流センサの故障、モータジェネレータの回転検出センサの故障、あるいはモータジェネレータの故障のいずれかである。
また、他の実施形態では、前記放電回路は、前記DC/DCコンバータの入力側と、出力側のうちの絶縁性能が高い方に設けられている。
また、本発明は、車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、バッテリと、このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの電荷抜きを行い、前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときには、前記DC/DCコンバータによって前記DC/DCコンバータの出力側あるいは入力側のより安全な側に電荷を輸送する、制御部と、を有する。
本発明によれば、車両衝突時の衝撃によって、モータジェネレータに取り付けられたレゾルバ(ロータの回転位置を検出する回転検出センサ)や、モータジェネレータの各相電流を検出する電流センサなどが故障した場合にも、必要なコンデンサの電荷抜きを適切に行うことができる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
図1は、実施形態に係る車両の制御装置を用いるハイブリッド車の駆動系を示す概略ブロック図である。
バッテリ10の直流出力VLは、メインリレー28を介し、昇圧コンバータ12に供給される。昇圧コンバータ12は、昇圧および降圧を行うDC/DCコンバータであり、通常はバッテリ10の出力である昇圧前電圧VLを、昇圧後の昇圧電圧VHに昇圧し、この昇圧電圧VHを第1インバータ14および第2インバータ16に供給する。第1インバータ14には、発電用の第1MG(モータジェネレータ)18が接続されており、第2インバータ16には駆動用の第2MG(モータジェネレータ)20が接続されている。
第1MG18および第2MG20の出力軸は、動力変換部22に接続されており、この動力変換部22にはエンジン24の出力軸も接続されている。また、動力変換部22と第2MG20を接続する出力軸の回転は駆動出力として車両の駆動軸に伝達されるようになっており、動力変換部22および/または第2MG20の出力が車輪に伝達されてハイブリッド車が走行する。
動力変換部22は、例えば遊星歯車機構で構成されており、第1および第2MG18,20、エンジン24、タイヤを駆動する駆動出力、の間での動力伝達を制御する。エンジン24は基本的に動力の出力源として使用され、エンジン24の出力は動力変換部22を介し、第1MG18に伝達される。これによって、エンジン24の出力により第1MG18が発電し、得られた発電電力は、第1インバータ14、昇圧コンバータ12を介してバッテリ10に充電される。また、エンジン24の出力は、動力変換部22を介して、駆動軸に伝達され、エンジン24の出力によって車両が走行する。なお、図1において、電力の伝達系については普通の実線、機械的な動力伝達系については太実線、信号の伝達系(制御系)については破線で示してある。
制御部26は、アクセル踏み込み量、車速から決定される目標トルクなどに応じて第1,第2インバータ14,16や、エンジン24の駆動を制御して駆動軸への出力を制御する。また、バッテリの充電状態(SOC)に応じて、エンジン24の駆動、第1インバータ14のスイッチングを制御して、バッテリ10の充電を制御する。なお、車両の減速の際には、第2インバータ16を制御して、第2MG20による回生制動を行い、得られた回生電力によりバッテリ10を充電する。また、第1MG18により回生制動を行ってもよい。
また、バッテリ10の出力であるVL側の正側と負側の間には、バッテリ10の出力電圧を平滑するコンデンサ30が設けられ、このコンデンサ30の昇圧前電圧VLを計測する昇圧前電圧センサ32が設けられている。また、昇圧コンバータ12の出力側には、昇圧電圧VHを平滑するコンデンサ34が設けられ、このコンデンサ34の電圧、すなわち昇圧電圧VHを計測する昇圧電圧センサ36が設けられている。なお、昇圧電圧VHが第1および第2インバータ14,16の入力電圧である。また、第1および第2MG18,20には、その回転位相(ロータ位置)を検出する回転検出センサ(レゾルバ)40,42と、各相電流を検出する電流センサ44,46が設けられている。
制御部26は、上述したように、第1および第2インバータ14,16を制御し、第1および第2MG18,20の駆動を制御するが、この際に回転検出センサ40,42と、電流センサ44,46の検出信号を用いる。例えば、目標トルクに応じて、目標d,q軸電流を算出し、各相電流、回転位相にから得られた実d,q軸電流に応じて、第1および第2MG18,20への供給電力を決定する。
さらに、本実施形態では、緊急処理制御ユニット38が設けられており、緊急処理制御ユニット38は衝突情報に応じてメインリレー28を制御するとともに、制御部26に衝突時の制御情報を供給する。
さらに、本実施形態では、VH側に放電スイッチ62と放電抵抗64の直列回路からなる放電回路60が設けられている。
図2には、昇圧コンバータ12の内部構成が示されている。昇圧コンバータ12は、直列接続された2つのスイッチング素子50,52と、スイッチング素子50,52の中間点に接続された1つのリアクトル54から構成されている。各スイッチング素子50,52は、IGBTなどのトランジスタと、このトランジスタの逆方向電流を流すダイオードとからなっている。
バッテリ10の正極(VLの正側)にリアクトル54の一端が接続され、リアクトル54の他端がスイッチング素子50,52の中間点に接続されている。スイッチング素子50は、トランジスタのコレクタが第1および第2インバータ14,16の正極母線(VHの正側)に接続され、エミッタがスイッチング素子52のトランジスタのコレクタに接続されている。スイッチング素子52のトランジスタのエミッタは、バッテリ10の負極および第1および第2インバータ14,16の負極母線(VHおよびVLの負側)に接続されている。
昇圧前電圧センサ32、昇圧電圧センサ36で検出した昇圧前電圧VL、昇圧電圧VHが制御部26に供給される。制御部26は、目標出力トルクなどに基づいて、目標昇圧電圧VHを決定し、昇圧電圧VHが目標値に一致するように昇圧コンバータ12を制御する。
そして、上述したように、本実施形態では、VH側に放電回路60が設けられている。この放電回路60は、放電スイッチ62と放電抵抗64の直列回路からなり、昇圧電圧VHの正側と負側の間に設けられ、コンデンサ34と並列接続されている。
また、図において、一点鎖線で囲った部分については、昇圧電圧VH側は、機械的に頑強に形成されたり、絶縁材によって覆われるなどして、衝突時においても絶縁が担保されるようになっている。すなわち、絶縁性能が高い。
このような車両における衝突時の処理について、図3に基づいて説明する。なお、この例では、緊急処理制御ユニット38を有しここで衝突検知および衝突時の処理を行い、制御部26は昇圧コンバータ12、第1および第2インバータ14,16の制御を行うが、制御部26により緊急時の処理も行ってもよい。
まず、緊急処理制御ユニット38が衝突が検知されたかを判定する(S11)。これは、加速度センサなどによって得られた加速度が所定以上であることで検出すればよく、エアバックの動作信号などを流用してもよい。S11の判定でNOであれば、衝突がなくそのまま処理を終了する。
S11の判定でYESの場合には、緊急処理制御ユニット38は、メインリレー28をオフする(S12)。これによって、バッテリ10が昇圧コンバータ12およびその後段の第1および第2MG18,20の駆動回路から切り離される。ここで、制御部26などは、補機バッテリからの電力供給を受けており、メインリレー28がオフしても問題ない。また、バッテリ10から補機バッテリへ電力を供給するDC/DCコンバータなどへは電力供給を継続するとよい。
このように、メインリレー28をオフとしてバッテリ10を切り離しても、コンデンサ30,34において、充電されている電荷があり、これを放電した方がよい。そこで、緊急処理制御ユニット38は、第1MG18または第2MG20により電力を消費するための指令(MGによるディスチャージ要求)を制御部26に送信する(S13)。
制御部26は、MGによるディスチャージ要求を受信した場合には、まず電流センサ44,46、回転検出センサ40,42が正常か否かを判定する(S14)。すなわち、電流センサ44,回転検出センサ40のセット、または電流センサ46、回転検出センサ42のセットの少なくともいずれか一方が正常か否かを判定する。例えば、正常でない場合としては、断線による故障などが考えられる。また、第1または第2MG18,20自体のの故障についても判定してもよい。
そして、このS14の判定ににおいてYESであれば、第1または第2MG18,20のいずれかを利用して、ゼロトルク制御を行う。すなわち、第1または第2MG18,20のベクトル制御において、d軸電流のみを供給して、第1または第2MG18,20において出力トルクを0としながら、第1または第2GM18,20により電力を消費して、コンデンサ30,34の電荷抜きを行う(S15)。
本実施形態においては、コンデンサ30に蓄積されている電荷も消費するため、昇圧コンバータ12を駆動して、昇圧前電圧VL側から昇圧電圧VH側への電荷輸送も行う。これによって、コンデンサ34だけでなく、コンデンサ30に蓄積されている電荷も、第1または第2MG18,20によって消費される。
ここで、このゼロトルク制御は、第1または第2MG18,20について、出力トルクを発生しないようにして電力供給を行うものであり、上述のようにd軸電流のみを供給する必要がある。従って、対応する電流センサ44,46、回転検出センサ40,42に異常があると、このような制御ができなくなって、出力トルクが発生する可能性がある。従って、対応する電流センサ44,46、回転検出センサ40,42に異常があれば、その第1または第2MG18,20は使用せず、正常な電流、回転位相が得られる第1または第2MG18,20を用いて、ゼロトルク制御を行う。なお、ゼロトルク制御は、出力トルク0にすることが好ましいが、問題を生じない範囲であればトルクが発生してもよい。
S14の判定でNO、すなわち対応する電流センサ44,46および回転検出センサ40,42が正常な第1または第2MG18,20がない場合には、昇圧によるディスチャージを行う(S16)。すなわち、昇圧コンバータ12によってVL側の電荷をVH側に移動するとともに図2における放電スイッチ62をオンして、VH側の電荷を放電抵抗64によって放電する。これによって、2つのコンデンサ30,34の両方に蓄積されている電荷を消費することができる。
このように、本実施形態においては、衝突時において、昇圧コンバータ12を利用して電荷を輸送する。従って、昇圧コンバータの前段(VL側)および後段(VH側)の両方のコンデンサ30,34に蓄積されている電荷を放出することができる。
また、第1または第2MG18,20による放電が可能な場合には、これを用いることで効果的な放電が行え、一方第1または第2MG18,20による放電が不可能な場合に、放電回路60による放電が行える。
<他の実施形態>
図4には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、VL側、すなわち昇圧コンバータ12の前段のコンデンサ30に並列して放電スイッチ72と放電抵抗の直列接続からなる放電回路70が設けられている。すなわち、この例では昇圧コンバータ12のVL側における絶縁が担保されており、絶縁性能が高い。
図4には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、VL側、すなわち昇圧コンバータ12の前段のコンデンサ30に並列して放電スイッチ72と放電抵抗の直列接続からなる放電回路70が設けられている。すなわち、この例では昇圧コンバータ12のVL側における絶縁が担保されており、絶縁性能が高い。
図5には、この実施形態における処理のフローチャートが示されており、図3におけるS16に代えてS26の「降圧によるディスチャージ」が採用されている。
すなわち、この実施形態では、S14の判定でNOであり、対応する電流センサ44,46および回転検出センサ40,42が正常な第1または第2MG18,20がない場合には、降圧によるディスチャージを行う(S26)。すなわち、昇圧コンバータ12によってVH側の電荷をVL側に移動するとともに図4における放電スイッチ72をオンして、VL側の電荷を放電抵抗74によって放電する。これによって、2つのコンデンサ30,34の両方に蓄積されている電荷を消費することができる。
このように、上述の2つの実施形態においては、衝突時に昇圧コンバータ12を利用して放電回路60,70が備えられている方に電荷を輸送する。従って、昇圧コンバータ12の前段(VL側)および後段(VH側)の両方のコンデンサ30,34に蓄積されている電荷を放出することができる。
また、2つの実施形態のいずれかを採用することによって、第1または第2MG18,20による放電が可能な場合には、これらのいずれかまたは両方を用いることで効果的な放電が行え、一方第1または第2MG18,20による放電が不可能な場合には、放電回路60,70による放電が行える。特に、昇圧コンバータ12により昇圧または降圧することで、2つのコンデンサ30,34の両方の放電が行える。さらに、放電回路60,70は、車両において、絶縁を担保できる場所に配置されており、安全な放電処理を行うことができる。
<さらに他の実施形態>
さらに他の実施形態では、放電回路60,70を有しない場合や放電回路60,70が機能しない場合において、昇圧回路12の前段(VL側)または後段(VH側)のいずれか一方の絶縁が担保されている場合には、絶縁が担保されている側へ電荷を輸送する。すなわち、上述のように昇圧回路12の前段(VL側)または後段(VH側)のいずれか一方の絶縁が担保されている場合がある。このような場合に、より安全な側に電荷を輸送することで、車両としての安全を図ることができ、昇圧コンバータ12の一方側の絶縁を担保することで、両側の絶縁を担保するのと同様の効果が得られる。
さらに他の実施形態では、放電回路60,70を有しない場合や放電回路60,70が機能しない場合において、昇圧回路12の前段(VL側)または後段(VH側)のいずれか一方の絶縁が担保されている場合には、絶縁が担保されている側へ電荷を輸送する。すなわち、上述のように昇圧回路12の前段(VL側)または後段(VH側)のいずれか一方の絶縁が担保されている場合がある。このような場合に、より安全な側に電荷を輸送することで、車両としての安全を図ることができ、昇圧コンバータ12の一方側の絶縁を担保することで、両側の絶縁を担保するのと同様の効果が得られる。
この場合、図3または図5のS16またはS26において、放電回路60,70における放電を行わず、昇圧回路12における電荷の輸送のみを行う。
10 バッテリ、12 昇圧コンバータ、14,16 インバータ、18,20 第1,第2MG(モータジェネレータ)、22 動力変換部、24 エンジン、26 制御部、28 メインリレー、30,34 コンデンサ、32 昇圧前電圧センサ、36 昇圧電圧センサ、38 緊急処理制御ユニット、40,42 回転検出センサ、44,46 電流センサ、50,52 スイッチング素子、54 リアクトル、60,70 放電回路、62,72 放電スイッチ、64,74 放電抵抗。
本発明は、車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、バッテリと、このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、前記DC/DCコンバータの入力側または出力側に接続された放電回路と、車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの放電を行い、前記モータジェネレータによる放電ができないときには、前記DC/DCコンバータによって、前記DC/DCコンバータの前記放電回路が接続されている側に電荷を移送し、前記放電回路によって放電を行う、制御部と、を有する。
また、一実施形態では、前記モータジェネレータによる放電ができないときとは、モータジェネレータの電流センサの故障、モータジェネレータの回転検出センサの故障、あるいはモータジェネレータの故障のいずれかである。
また、本発明は、車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、バッテリと、このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの放電を行い、前記モータジェネレータによる放電ができないときには、前記DC/DCコンバータによって前記DC/DCコンバータの出力側あるいは入力側のうちの絶縁性能の高い方に電荷を輸送する、制御部と、を有する。
制御部26は、MGによるディスチャージ要求を受信した場合には、まず電流センサ44,46、回転検出センサ40,42が正常か否かを判定する(S14)。すなわち、電流センサ44,回転検出センサ40のセット、または電流センサ46、回転検出センサ42のセットの少なくともいずれか一方が正常か否かを判定する。例えば、正常でない場合としては、断線による故障などが考えられる。また、第1または第2MG18,20自体の故障についても判定してもよい。
そして、このS14の判定においてYESであれば、第1または第2MG18,20のいずれかを利用して、ゼロトルク制御を行う。すなわち、第1または第2MG18,20のベクトル制御において、d軸電流のみを供給して、第1または第2MG18,20において出力トルクを0としながら、第1または第2GM18,20により電力を消費して、コンデンサ30,34の電荷抜き(放電)を行う(S15)。
<他の実施形態>
図4には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、VL側、すなわち昇圧コンバータ12の前段のコンデンサ30に並列して放電スイッチ72と放電抵抗74の直列接続からなる放電回路70が設けられている。すなわち、この例では昇圧コンバータ12のVL側における絶縁が担保されており、絶縁性能が高い。
図4には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、VL側、すなわち昇圧コンバータ12の前段のコンデンサ30に並列して放電スイッチ72と放電抵抗74の直列接続からなる放電回路70が設けられている。すなわち、この例では昇圧コンバータ12のVL側における絶縁が担保されており、絶縁性能が高い。
図5には、この実施形態における処理のフローチャートが示されており、図3におけるS16に代えてS26の「降圧によるディスチャージ」が採用されている。S21〜S25は、S11〜S15に対応する。
すなわち、この実施形態では、S24の判定でNOであり、対応する電流センサ44,46および回転検出センサ40,42が正常な第1または第2MG18,20がない場合には、降圧によるディスチャージを行う(S26)。すなわち、昇圧コンバータ12によってVH側の電荷をVL側に移動するとともに図4における放電スイッチ72をオンして、VL側の電荷を放電抵抗74によって放電する。これによって、2つのコンデンサ30,34の両方に蓄積されている電荷を消費することができる。
Claims (4)
- 車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、
バッテリと、
このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、
このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、
このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、
前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、
前記DC/DCコンバータの入力側または出力側に接続された放電回路と、
車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの電荷抜きを行い、前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときには、前記DC/DCコンバータによって、前記DC/DCコンバータの前記放電回路が接続されている側に電荷を移送し、前記放電回路によって電荷抜きを行う、制御部と、
を有する車両の制御装置。 - 請求項1に記載の車両の制御装置であって、
前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときとは、モータジェネレータの電流センサの故障、モータジェネレータの回転検出センサの故障、あるいはモータジェネレータの故障のいずれかである、
車両の制御装置。 - 請求項1または2に記載の車両の制御装置であって、
前記放電回路は、前記DC/DCコンバータの入力側と、出力側のうちの絶縁性能の高い方に設けられている、
車両の制御装置。 - 車両に搭載され、車両衝突時の対策を行う車両の制御装置であって、
バッテリと、
このバッテリに接続され、電圧変換を行うDC/DCコンバータと、
このDC/DCコンバータに接続され、直流/交流変換を行うインバータと、
このインバータに接続され、駆動力を出力するモータジェネレータと、
前記DC/DCコンバータの入力側および出力側に設けられた平滑コンデンサと、
車両衝突時において、前記DC/DCコンバータおよび前記インバータにより前記モータジェネレータに電力を供給して、前記平滑コンデンサの電荷抜きを行い、前記モータジェネレータによる電荷抜きができないときには、前記DC/DCコンバータによって前記DC/DCコンバータの出力側あるいは入力側のより絶縁が担保されている側に電荷を輸送する、制御部と、
を有する車両の制御装置。
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