CN118201795A - 电动车辆的控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种控制装置,包括:控制电动发电机的第一控制部;判定在上述电动车辆的行驶中上述第一控制部是否发生了异常的异常判定部;以及作为针对上述第一控制部的冗余控制部而设置的第二控制部。第二控制部构成为监视上述平滑电容器的端子电压,在由上述异常判定部判定为上述第一控制部发生了异常的情况下,判断所监视的上述平滑电容器的端子电压是否为异常判定阈值以下,在判断为上述平滑电容器的端子电压不是异常判定阈值以下的情况下,执行反复切换上述电压转换器的上臂的开关元件的接通和断开的开关控制,判断通过上述开关控制,上述平滑电容器的端子电压是否降低至上述异常判定阈值以下,在判断为通过上述开关控制使上述平滑电容器的端子电压降低至上述异常判定阈值以下的情况下,控制上述至少一个电动发电机并执行针对上述电动车辆的退避行驶控制。
Description
相关申请的援引
本申请以日本专利申请2021-181326为基础并主张优先权,作为该优先权基础的日本专利申请的公开内容作为参照文件纳入本申请。
技术领域
本公开涉及一种电动车辆的控制装置。
背景技术
在专利文献1中公开了装设有第一电动发电机和第二电动发电机的电动车辆的控制装置。该控制装置包括控制第一电动发电机的第一电子控制装置(第一MG-ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元))和控制第二电动发电机的第二电子控制装置(第二MG-ECU)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2018-109551号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所公开的包括分别控制第一电动发电机和第二电动发电机的第一电子控制装置和第二电子控制装置的电动车辆的控制装置中,在第一电子控制装置和第二电子控制装置中的一方发生异常的情况下,正常的另一方的电子控制装置执行退避行驶控制。该退避行驶控制是用于使行驶中的电动车辆行驶至安全场所的控制。
由于上述电动车辆的控制装置包括用于第一电动发电机和第二电动发电机的控制的第一电子控制装置和第二电子控制装置,因此,即使第一电子控制装置和第二电子控制装置中的一个电子控制装置发生异常,另一个正常的电子控制装置也能够执行退避行驶控制。
但是,在装设有一个行驶用的电动发电机及控制该行驶用电动发电机的一个电子控制装置的电动车辆中,在控制上述电动发电机的一个电子控制装置发生异常的情况下,有可能难以执行上述退避行驶控制。
在电动车辆中,通过升压装置(电压转换器)对装设于车辆的电池的输出直流电压升进行升压,并且经由平滑电容器向逆变器供给,将由上述逆变器升压后的直流电压转换为交流电压,并且将转换后的交流电压供给至电动发电机,由此使电动车辆行驶。另一方面,经由逆变器将通过电动车辆减速时的电动发电机的旋转产生的电力(再生电力)转换为直流电压,并且将该直流电压经由平滑电容器输送到电压转换器,在通过电压转换器降压之后,能够回收到电池中。
在这样的电动车辆中,控制装置能够与电动机一起控制电压转换器。
但是,在如上所述地构成的电动车辆例如在高速公路等上行驶中,在控制装置的电压转换器的控制功能发生了故障的情况下,有时难以通过控制装置来控制电压转换器。其结果是,有可能无法将通过再生电力蓄积的电荷回收到电池中,基于蓄积在平滑电容器中的电荷的电压会异常地上升,由此针对预先包括在电动车辆中的平滑电容器的过电压保护功能起作用,有可能在平滑电容器的电压稳定之前不能执行退避行驶控制。
本公开是鉴于上述情况而作出的,其目的在于提供一种电动车辆的控制装置,即使在电压转换器的控制在电动车辆行驶中变得困难的情况下,也能够抑制基于再生电力的电压的异常上升。
解决技术问题所采用的技术方案
本公开的例示方式的电动车辆的控制装置包括:第一控制部,上述第一控制部控制至少一个电动发电机,所述电动发电机利用基于通过具有上臂开关和下臂开关的电压转换器进行升压并且经由平滑电容器供给的直流电压的交流电压来驱动电动车辆的驱动轮;异常判定部,上述异常判定部对在上述电动车辆的行驶中是否在上述第一控制部中发生了异常进行判定;以及第二控制部,上述第二控制部作为针对上述第一控制部的冗余控制部而设置。
上述第二控制部构成为对上述平滑电容器的端子电压进行监视,在由上述异常判定部判定为在上述第一控制部中发生了异常的情况下,对所监视的上述平滑电容器的端子电压是否为异常判定阈值以下进行判断,在判断为上述平滑电容器的端子电压不是异常判定阈值以下的情况下,执行反复切换上述电压转换器的上臂的开关元件的接通及断开的开关控制,对通过上述开关控制,上述平滑电容器端子电压是否降低至上述异常判定阈值以下进行判断,在判断为通过上述开关控制使上述平滑电容器的端子电压降低至上述异常判定阈值以下的情况下,控制上述至少一个电动发电机并执行针对上述电动车辆的退避行驶控制。
根据本公开的例示方式的电动车辆的控制装置,在电动车辆的行驶中,在通过上述异常判定部判定为在上述第一控制部中发生了异常,进而判断为上述平滑电容器的端子电压不是异常判定阈值以下的情况下,第二控制部执行反复切换上述电压转换器的上臂的开关元件的接通及断开的开关控制。通过该开关控制,能够使在上述电动车辆的再生时蓄积在上述平滑电容器中的电荷释放、即放电,能够抑制再生时的平滑电容器的端子电压的异常上升。其结果是,能够安全且迅速地使电动车辆转移到退避行驶。
附图说明
图1是用于说明本公开的一个实施方式的电动车辆控制系统的示意结构的图。
图2是示出本公开的一个实施方式的故障安全控制处理的流程图。
图3是用于说明本公开的一个实施方式的电动车辆控制系统的第一变形例的示意结构的图。
图4是用于说明本公开的一个实施方式的电动车辆控制系统的第二变形例的示意结构的图。
具体实施方式
下面,参照附图,对本公开的一个实施方式的电动车辆的控制装置进行详细说明。另外,本公开不限定于以下说明的实施方式。
图1是用于说明本实施方式的电动车辆控制系统的示意结构的图。
如图1所示,电动车辆1包括第一电动发电机(MG1)2、第二电动发电机(MG2)3、第一逆变器4、第二逆变器5、电压转换器6、电池7和控制装置10。
作为行驶用的动力源的第一电动发电机2和第二电动发电机3是能够作为电动机和发电机发挥作用的电动发电机。在电动车辆1中,通过从第一电动发电机2输出的动力(转矩)和从第二电动发电机3输出的动力(转矩)中的至少一方,能够驱动电动车辆1中的规定的驱动轮。
例如,第一电动发电机2和第二电动发电机3经由电动车辆1中的动力传递装置(powertrain)与驱动轮连接。
具体而言,动力传递装置包括行星齿轮装置(planetary gear system),第一电动发电机2和第二电动发电机3能够选择性地与行星齿轮装置中的多个旋转齿轮元件中的两个旋转齿轮元件连结。
在上述多个齿轮旋转元件中,通过例如控制装置10的控制来选择性地切换分别与第一电动发电机2和第二电动发电机3连结的两个旋转齿轮元件,能够实现第一电动发电机2作为发电机发挥作用且第二电动发电机3作为电动机发挥作用的第一动作模式、第一电动发电机2作为电动机发挥作用且第二电动发电机3作为发电机发挥作用的第二动作模式、第一电动发电机2和第二电动发电机分别作为电动机发挥作用的第三动作模式、第一电动发电机2和第二电动发电机分别作为发电机发挥作用的第四动作模式中的任一个。
另外,第一电动发电机2和第二电动发电机3分别构成为具有例如埋入有多个永磁体的转子和卷绕有三相(U相、V相、W相)各自的线圈的定子的同步发电电动机。卷绕于第一电动发电机2的定子的三相各自的线圈与第一逆变器4电连接。卷绕于第二电动发电机3的定子的三相各自的线圈与第二逆变器5电连接。
各第一逆变器4和第二逆变器5是将电动车辆1中的来自电池7的直流电力转换为交流电力并供给至对应的电动发电机的电力转换装置。
各第一逆变器4和第二逆变器5与电动车辆1的高电压侧电力线连接。高电压侧电力线具有正极母线L1和负极母线L2。
第一逆变器4设置在第一电动发电机2与电压转换器6之间。第二逆变器5设置在第二电动发电机3与电压转换器6之间。
第一逆变器4由包括多个开关元件的电气回路(逆变器电路)构成,以能够对第一电动发电机2的三相各自的线圈供给对应的相的电流。第一逆变器4具有六个开关元件T41~T46和六个二极管D41~D46。第一逆变器4是通过针对三相的每一相选择性地接通/断开开关元件T41~T46来将直流电力转换为交流电力的电路。
开关元件T41~T46针对三相的每一相各设置两个并成对。例如,开关元件T41和T42是对应于U相的第一对,开关元件T43和T44是对应于V相的第二对,开关元件T45和T46是对应于W相的第三对。
第一对、第二对和第三对中的一个开关元件T41、T43和T45相对于高电压侧电力线中的正极母线L1配置为电流源极侧开关元件,另一个开关元件T42、T44和T46相对于高电压侧电力线中的负极母线L2配置为电流漏极侧开关元件。
即,作为每相的电流源极侧开关元件和电流漏极侧开关元件的对的第一对(T41、T42)、第二对(T43、T44)和第三对(T45、T46)配置成分别构成对应的相的上臂和下臂。
二极管D41~D46分别与对应的开关元件T41~T46反向并联连接。
此外,在第一逆变器4中,在成为三相各自的对的开关元件彼此的连接点的每一个处,连接有第一电动发电机2的对应的相的线圈。
对应于U相的第一对T41和T42彼此串联连接,其连接点与第一电动发电机2的U相线圈的一端连接。同样地,对应于V相的第二对T43和T44彼此串联连接,其连接点与第一电动发电机2的V相线圈的一端连接,对应于W相的第三对T45和T46彼此串联连接,其连接点与第一电动发电机2的W相线圈的一端连接。
例如,U相、V相和W相的线圈各自的另一端在中性点处彼此连接,U相、V相和W相的线圈以彼此的相位错开120°的方式星形接线(Y接线)。
由于第一逆变器4经由电压转换器6与电池7电连接,因此,第一电动发电机2能够基于从电池7供给的直流电力进行驱动。
第一逆变器4将从电池7供给并经由电压转换器6升压后的直流电力即直流电压转换为交流电力即三相交流电压并供给至第一电动发电机2,由此能够驱动第一电动发电机2。
例如,在由电压转换器6升压后的直流电压施加于第一逆变器4时,通过后述的第一电动发电机用电子控制装置(第一MG-ECU),分别对开关元件T41~T46中的第一对(T41、T42)、第二对(T43、T44)和第三对(T45、T46)进行互补的接通断开驱动,并且通过调节各开关元件的接通时间的比例,利用从第一逆变器4供给的三相交流电压并经由第一电动发电机2的三相线圈而在定子中形成旋转磁场。通过在该定子中形成的旋转磁场与转子中的多个永磁体之间的吸引/排斥,以与上述旋转磁场同步的方式驱动第一电动发电机2即其转子旋转,由此产生驱动力(转矩)。
与第一逆变器4同样地,第二逆变器5由包括多个开关元件的电气回路(逆变器电路)构成,以能够对第二电动发电机3的三相各自的线圈供给对应的相的电流。第二逆变器5具有六个开关元件T51~T56和六个二极管D51~D56。
第二逆变器5中的开关元件T51~T56和二极管D51~D56的连接关系、针对第二电动发电机3的连接关系、经由电压转换器6的针对电池7的连接关系,与第一逆变器4中的开关元件T41~T46及二极管D41~D46的连接关系、针对第一电动发电机2的连接关系、经由电压转换器6的针对电池7的连接关系相同,因此,省略其说明。
由于第二逆变器5经由电压转换器6与电池7电连接,因此,第二电动发电机3能够基于从电池7供给的电力进行驱动。
第二逆变器5将从电池7供给并经由电压转换器6升压后的直流电力即直流电压转换为交流电力即三相交流电压并供给至第二电动发电机3,由此能够驱动第二电动发电机3。
例如,在由电压转换器6升压后的直流电压施加于第二逆变器5时,通过后述的第二电动发电机用电子控制装置(第二MG-ECU),分别对开关元件T51~T56中的第一对(T51、T52)、第二对(T53、T54)和第三对(T55、T56)进行互补的接通断开驱动,并且通过调节各开关元件的接通时间的比例,利用从第二逆变器5供给的三相交流电压并经由第二电动发电机3的三相线圈而在定子中形成旋转磁场。通过在该定子中形成的旋转磁场与转子中的多个永磁体之间的吸引/排斥,以与上述旋转磁场同步的方式驱动第二电动发电机3即其转子旋转,由此产生驱动力(转矩)。
电压转换器6是对电池7的直流电压进行升压并向第一逆变器4和第二逆变器5供给,并且对从第一电动发电机2或第二电动发电机3经由对应的逆变器输送来的直流电压(再生电压)进行降压并向电池7供给的转换器。该电压转换器6与连接有第一逆变器4及第二逆变器5的上述高电压侧电力线和连接有电池7的低电压侧电力线连接。低电压侧电力线具有正极母线L3和负极母线L4,该负极母线L4与高电压侧电力线中的负极母线L2是共用的。
电压转换器6具有两个开关元件T61、T62、与该开关元件T61、T62反向并联连接的两个二极管D61、D62、电抗器L。在电压转换器6中,作为上臂的第一开关元件T61和作为下臂的第二开关元件T62串联连接。第一开关元件T61与高电压侧电力线中的正极母线L1连接。第二开关元件T62与第一开关元件T61、高电压侧电力线及低电压侧电力线中的共用的负极母线L2(L4)连接。该共用的负极母线L2(L4)构成由上述电池7、电压转换器6、第一逆变器4及第二逆变器5构成的电路中的共用信号接地件。
电抗器(电感器)L与开关元件T61、T62彼此的连接点和低电压侧电力线中的正极母线L3连接。
通过控制装置10所执行的控制,电压转换器6切换第一开关元件T61和第二开关元件T62的接通和断开。即,控制装置10执行电压转换器6中的第一开关元件T61和第二开关元件T62的开关控制。通过执行该开关控制,能够使电池7的直流电压、即低电压侧电力线的正极母线L3与负极母线L4(L2)之间的直流电压升压并供给至高电压侧电力线,以及使高电压侧电力线的正极母线L1与负极母线L2(L4)之间的直流电压降压并供给至连接有电池7的低电压侧电力线。
此外,在高电压侧电力线的正极母线L1与负极母线L2之间安装有平滑电容器8。在低电压侧电力线的正极母线L3与L4之间安装有平滑用的电容器9。
电池7是能够充放电的直流电源,具有正极端子和负极端子。电池7的正极端子与低电压侧电力线中的正极母线L3连接,电池7的负极端子与低电压侧电力线中的负极母线L4连接。电池7例如构成为镍氢电池或锂离子电池等二次电池。
电池7经由电压转换器6向第一逆变器4及第二逆变器5侧放电直流电力。另外,对电池7充电从第一逆变器4及第二逆变器5供给的直流电力。在电动车辆1的动力运行时,能够向第一电动发电机2和/或第二电动发电机3供给储存在电池7中的直流电力。在电动车辆1的再生时,由于第一电动发电机和/或第二电动发电机3作为发电机发挥作用,因此,能够将基于由第一电动发电机2和/或第二电动发电机3发电的交流电力的直流电力向电池7充电。
在包括这样构成的电路的电动车辆1中,由电压转换器6对来自电池7的直流电压进行升压,升压后的直流电压被供给至第一逆变器4和第二逆变器5中的至少一方。
第一逆变器4将从电压转换器6供给的直流电压转换为三相交流电压并供给至第一电动发电机2。第一电动发电机2由从第一逆变器4供给的三相交流电压驱动。
同样地,第二逆变器5将从电压转换器6供给的直流电压转换为三相交流电压并供给至第二电动发电机3。第二电动发电机3由从第二逆变器5供给的三相交流电压驱动。
第一电动发电机2、第二电动发电机3、第一逆变器4、第二逆变器5和电压转换器6都由控制装置10控制。
控制装置10由控制电动车辆1的电子控制装置(ECU)构成。
该控制装置10包括微型计算机100,该微型计算机100包括作为进行各种运算的运算处理部的CPU100A、存储用于驱动该CPU100A的程序及运算所需的数据的存储部100B(例如,至少RAM和ROM)和对应的微型计算机的未图示的输入输出接口。
在电动车辆1中设置有各种传感器。
各种传感器具有对电动车辆1的车速SP进行检测的车速传感器S1、对第一电动发电机2(转子)的旋转角R1进行检测的第一旋转角传感器S2、对第二电动发电机3(转子)的旋转角R2进行检测的第二电动发电机旋转角传感器S3、对平滑电容器8的正极侧的电压Vh进行检测的第一电压传感器S4以及对高电压侧电力线路中的负侧母线L2(L4)的电位(共用接地电压)VGND进行检测的第二电压传感器S5。
另外,各种传感器包括:第一电流传感器S6,上述第一电流传感器S6检测分别流过第一电动发电机2的三相线圈的相电流C1;以及第二电流传感器S7,上述第二电流传感器S7检测分别流过第二电动发电机3的三相线圈的相电流C2。
表示由车速传感器S1检测出的车速SP的车速检测信号、表示由第一旋转角传感器S2检测出的第一电动发电机2(转子)的旋转角R1的第一旋转角检测信号、表示由第二旋转角传感器S3检测出的第二电动发电机2(转子)的旋转角R2的第二旋转角检测信号、表示由第一电压传感器S4检测出的电容器正极电压Vh的第一电压检测信号以及表示由第二电压传感器S5检测出的高电压侧电力线中的负侧母线L2(L4)的电位(共用接地电压)VGND的第二电压检测信号分别被输入到控制装置10。另外,表示由第一电流传感器S6检测出的各相电流C1的第一电流检测信号和表示由第二电流传感器S7检测出的各相电流C2的第二电流检测信号分别被输入到控制装置10。
此外,控制装置10包括:对电压转换器6、第一逆变器4及第一电动发电机2进行控制的第一MG电子控制装置(第一MG-ECU)101;以及对电压转换器6、第二逆变器5及第二电动发电机3进行控制的第二MG电子控制装置(第二MG-ECU)102。
第一MG-ECU 101包括第一微控制器101A,上述第一微控制器101A作为基于由传感器S1~S7检测并输入到控制装置10的检测信号来控制电压转换器6、第一逆变器4及第一电动发电机2的控制部发挥作用。
例如,在从第一旋转角传感器S1发送来的第一旋转角检测信号被输入到控制装置10(第一MG-ECU 101)的情况下,第一微控制器101A进行基于上述第一旋转角检测信号来计算第一电动发电机2的转速(旋转速度)等用于控制该第一电动发电机2的运算处理。然后,第一微控制器101A基于上述运算处理的结果,分别生成用于控制电压转换器6的第一转换器控制信号和用于控制第一逆变器4的第一逆变器控制信号,将所生成的第一转换器控制信号输出到电压转换器6,并且将所生成的第一逆变器控制信号输出到第一逆变器4。
用于控制电压转换器6的第一转换器控制信号是用于控制电压转换器6的开关元件T61及T62的接通断开切换的开关控制信号,用于控制第一逆变器4的第一逆变器控制信号是用于控制第一逆变器4的开关元件T41~T46各自的接通断开切换的开关控制信号。
这样,第一微控制器101A通过控制电压转换器6和第一逆变器4来控制供给至第一电动发电机2的三相交流电压和三相交流电流。
第二MG-ECU 102包括第二微控制器102A和面向特定用途集成电路(ASIC)11,上述第二微控制器102A作为基于由传感器S1~S7检测并输入到控制装置10的检测信号来控制电压转换器6、第一逆变器4以及第一电动发电机2的控制部发挥作用。
例如,在来自第二旋转角传感器S2的第二旋转角检测信号输入到第二MG控制部102的情况下,第二微控制器102A进行基于上述第二旋转角检测信号来计算第二电动发电机3的转速(旋转速度)等用于控制第二电动发电机3的运算处理。然后,第二微控制器102A基于上述运算处理的结果,分别生成用于控制电压转换器6的第二转换器控制信号和用于控制第二逆变器4的第二逆变器控制信号,将所生成的第二转换器控制信号输出到电压转换器6,并且将所生成的第二逆变器控制信号输出到第二逆变器5。
用于控制电压转换器6的第二转换器控制信号是用于控制电压转换器6的开关元件T61及T62的接通断开切换的开关控制信号,用于控制第一逆变器4的第一逆变器控制信号是用于控制第一逆变器4的开关元件T41~T46各自的接通断开切换的开关控制信号。
这样,第二微控制器102A通过控制电压转换器6和第二转换器5来控制供给至第二电动发电机3的三相交流电压和三相交流电流。
ASIC 11具有在第二微控制器102A发生异常时执行使电动车辆1退避行驶的控制(退避行驶控制)的功能。该退避行驶控制是用于使行驶中的电动车辆1行驶至安全场所的控制。另外,在ASIC 11中存储有用于执行上述退避行驶控制的程序(故障安全逻辑)。即,ASIC 11具有退避行驶控制部。
在本实施方式的第二MG-ECU 102中,第二微控制器102A具有进行用于控制第二电动发电机3的运算处理的运算处理功能,ASIC 11具有周边功能。换言之,第二微控制器102A成为第一控制部,ASIC 11成为第二控制部。第二微控制器102A以能够通信的方式与ASIC11连接。
第二微控制器102A作为专用于第二电动发电机3控制的硬件而构成,例如,包括:基于表示由第二旋转角传感器S3检测出的第二电动发电机2(转子)的旋转角R2的第二旋转角检测信号来求出第二电动发电机3的旋转角的解析器-数字转换器(RDC);求出流过第二电动发电机3的各相线圈的电流值的专用模拟-数字转换器(专用ADC);以及作为用于控制第二电动发电机3的IP(Intellectual Property:知识产权)核心的EMU(EnhancedMotorcontrol Unit:增强电动机控制单元)。
在ASIC 11中装设有上述第二微控制器102A的硬件结构中的一部分或全部。另外,在ASIC 11包含RDC的情况下,来自第二旋转角传感器S2的第二旋转角检测信号被输入到ASIC 11,另外,在包含专用ADC的情况下,表示由第二电流传感器S7检测出的第二电动发电机3的各相电流C2的第二电流检测信号被输入到ASIC 11。
另外,在ASIC 11中分别输入表示由第一电压传感器S4检测出的电容器正极电压Vh的第一电压检测信号和表示由第二电压传感器S5检测出的高电压侧电力线中的负侧母线L2(L4)的共用接地电压VGND的第二电压检测信号。
即,ASIC 11包括:监视部11A,上述监视部11A基于表示由第一电压传感器S4检测出的电容器正极电压Vh的第一电压检测信号和表示由第二电压传感器S5检测出的高电压侧电力线中的负侧母线L2(L4)的共用接地电压VGND的第二电压检测信号,监视平滑电容器8的端子电压;以及存储部11B,上述存储部11B存储用于对平滑电容器8的端子电压是否发生异常进行判定的阈值(异常判定阈值)。
此外,ASIC 11具有判定部11C,上述判定部11C通过对平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)和异常判定阈值进行比较来判定平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)是否异常。具体而言,判定部11C在平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)大于异常判定阈值的情况下,判定为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)异常。
此外,ASIC 11具有转换器控制部11D,上述转换器控制部11D在判定为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)异常时,控制电压转换器6。
即,转换器控制部11D在判定为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)异常的情况下,执行将电压转换器6的上臂的第一开关元件T61反复切换为接通和断开的开关控制。另外,第二开关元件T62例如维持于断开状态。在该开关控制中,从ASIC 11向电压转换器6的第一开关元件T61输出接通/断开指令(栅极指令)GS1。根据该栅极指令GS1,第一开关元件T61从接通向断开(关断)反复切换,由此能够对平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)进行降压。
另外,ASIC 11具有退避控制部11E,上述退避控制部11E在通过上述开关控制使平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)成为异常阈值以下的情况下,转移到退避行驶控制模式并执行退避行驶控制。
即,退避控制部11E具有将与退避行驶时的电动车辆1的安全行驶速度(低速)对应的第二电动发电机3的旋转速度(安全转速)和与该安全转速对应的转矩相关联而成的映射,作为上述退避行驶控制,基于由车速传感器S1检测出的车速SP和映射,以使电动车辆1的车速SP(第二电动发电机3的旋转速度)追随于上述安全的行驶速度(安全转速)的方式,分别进行第二逆变器5的开关元件T51~T56的接通断开开关控制,由此对第二电动发电机3的转矩进行反馈控制。通过该退避行驶控制,通过第二电动发电机3的动作,能够使电动车辆1退避行驶。
另外,控制装置10中的微型计算机100作为异常判定部发挥作用,上述异常判定部分别判定在第一MG-ECU 101的第一微控制器101A和第二MG-ECU 102的第二微控制器102A中是否发生了异常。微型计算机100与ASIC 11以能够通信的方式连接。在这种情况下,在判定出第一微控制器101A或第二微控制器102A的异常的发生时,微型计算机100将表示该异常的信号输出到ASIC 11。另外,在不需要特别区分第一微控制器101A和第二微控制器102A的情况下,以下,记载为微控制器101A(102A)。
在这样构成的控制装置10中,ASIC 11构成为针对第二微控制器101A的冗余控制部。
即,ASIC 101具有故障安全功能,具体而言,具有针对微控制器101A(102A)的异常(例如功能丧失)的判定功能和退避行驶功能(冗余功能)。由此,在判定为在电动车辆1的行驶中微控制器101A(102A)发生了异常的情况下(异常判定功能),ASIC 11执行退避行驶控制,能够使电动车辆1退避行驶(退避行驶功能)。
作为针对上述微控制器101A(102A)的异常判定功能,ASIC 11监视平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND),并且判定平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)是否异常得高。在平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)异常得高的情况下,ASIC 11通过控制电压转换器6,能够使蓄积在平滑电容器8中的异常量的电荷向电池7释放、即对电池7进行充电。
图2是表示由控制装置10周期性地执行的故障安全控制处理的流程图。
控制装置10中的微型计算机100作为异常判定部发挥作用,针对第一微控制器101A和第二微控制器102A,分别判定是否发生了异常(步骤S1)。
在步骤S1中,在判定为在第一微控制器101A和第二微控制器102A的任一个中都没有发生异常的情况下(步骤S1中为“否”),微型计算机100结束故障安全控制处理。
另一方面,在步骤S1中,例如在判定为第二微控制器102A发生了异常(例如,功能丧失)的情况下(步骤S1中为“是”),作为异常判定部,微型计算机100将表示第二微控制器102A发生了异常的信号输出到ASIC11。
在步骤S1中,在判定为第一微控制器101A和/或第二微控制器102A发生了异常的情况下,控制装置10中的微型计算机100将针对第一逆变器4、第二逆变器5和电压转换器6所具有的全部开关元件的栅极指令(接通/断开指令)设为断开(步骤S2)。即,在步骤S2中,微型计算机100通过将第一逆变器4、第二逆变器5及电压转换器6所具有的全部开关元件控制为断开,将包括第一逆变器4、第二逆变器5及电压转换器6的电动发电机驱动电路关断。
根据表示上述第二微控制器102A发生了异常的信号,ASIC 11对作为监视部11A监视的平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)是否为存储在存储部11B中的预先设定的异常判定阈值以下(步骤S3)进行判定,以作为判定部11C的处理。
在平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)不是异常判定阈值以下、即判定为端子电压(Vh-VGND)超过异常判定阈值的情况下(步骤S3:否),ASIC11作为判定部11C,判断为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)为异常值,并且作为转换器控制部11D,实施将电压转换器6的上臂的第一开关元件T61从接通向断开反复切换的开关控制(步骤S4)。
即,在步骤S4中,以电压转换器6的上臂的第一开关元件T61为控制对象,实施将从接通向断开(关断)的切换重复预先设定的次数的开关控制。
具体而言,在步骤S4中,ASIC 11作为转换器控制部11D,向电压转换器6的第一开关元件T61输出接通/断开指令(栅极指令)GS1。根据该栅极指令GS1,第一开关元件T61从接通向断开(关断)反复切换预先设定的次数。
在步骤S4结束之后,故障安全控制处理返回到步骤S3,ASIC 11执行步骤S3的判定处理。
即,重复执行步骤S4的处理,直到步骤S3的判定为“是”为止,换言之,平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)降低至预先设定的异常判定阈值以下为止。
在判定为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)为异常阈值以下的情况下(步骤S3:是),ASIC 11判断为平滑电容器8的端子电压(Vh-VGND)为正常值,并且使针对第二电动发电机3的控制模式从正常行驶控制模式转移到退避行驶控制模式(步骤S5)。在步骤S5中,ASIC 11作为退避控制部11E而执行退避行驶控制。
即,ASIC 11(退避控制部11E)具有将与退避行驶时的电动车辆1的安全行驶速度(低速)对应的第二电动发电机3的旋转速度(安全转速)和与该安全转速对应的转矩相关联而成的映射,作为上述退避行驶控制,基于由车速传感器S1检测出的车速SP和映射,以使电动车辆1的车速SP(第二电动发电机3的旋转速度)追随上述安全的行驶速度(安全转速)的方式,分别进行第二逆变器5的开关元件T51~T56的接通断开开关控制,由此对第二电动发电机3的转矩进行反馈控制。通过该退避行驶控制,通过第二电动发电机3的动作,能够使电动车辆1退避行驶。控制装置10在步骤S5的处理结束之后,结束故障安全控制处理。
如以上说明的那样,根据本实施方式,控制装置10的ASIC 11能够实施退避行驶控制。由此,在控制装置10中,例如在判定为在第二微控制器102A中发生了异常的情况下,能够在不降低故障安全性能的情况下,通过没有发生异常的第一微控制器101A来构筑电动车辆1中的电动车辆控制系统。因此,能够构成更便宜的电动车辆控制系统。此外,通过将第二微控制器102A的定制功能装设在ASIC 11中,能够在第二微控制器102A中采用更便宜的通用微控制器。
另外,在电动车辆1的例如高速行驶时判定为第二微控制器102A发生了异常的情况下,ASIC 11实施对电压转换器6的上臂的开关元件T61进行接通断开开关控制的故障安全控制,因此,在再生时,能够使由第二电动发电机3产生的再生电力向电池7释放。由此,能够抑制再生电力蓄积在平滑电容器8中而产生平滑电容器8的过电压。其结果是,即使在第一微控制器101A或第二微控制器102A发生了异常的情况下,也能够使针对第二电动发电机3的控制模式从正常行驶控制模式转移到退避行驶控制模式。
另外,对ASIC 11装设于第二MG-ECU 102的示例进行了说明,但是不限定于此。例如,也可以在第一MG-ECU 101中装设具有作为控制第一电动发电机2的控制部的功能的ASIC 11。总之,只要在第一MG-ECU 101和第二MG-ECU 102中的至少一方中装设ASIC 11即可。
另外,在上述实施方式中,对电动车辆1装设有第一电动发电机2和第二电动发电机3这两个电动发电机的示例进行了说明,但是本公开不限定于此。即,在本公开中,作为行驶用的电动发电机而装设的电动发电机的数量没有特别限定。
例如,作为第一变形例,在图3中例示了装设有三个行驶用的电动发电机的结构,在图4中例示了装设有一个行驶用的电动发电机的结构。
如图3所示,第一变形例的电动车辆1A包括第一电动发电机(MG1)2、第二电动发电机(MG2)3、第三电动发电机(MG3)21、第一逆变器4、第二逆变器5、第三逆变器22、电压转换器6、电池7、控制装置10A。另外,在图3中,省略了传感器S1~S7的图示。另外,各种传感器还包括检测第三电动发电机21(转子)的旋转角R3的第三电动发电机旋转角传感器和检测分别流过第三电动发电机21的三相线圈的相电流C3的第三电流传感器。
在该电动车辆1A中,能够通过第一电动发电机2、第二电动发电机3和第三电动发电机21来驱动驱动轮。例如,第一电动发电机2和第二电动发电机3能够驱动前轮,第三电动发电机21能够驱动后轮。或者,第一电动发电机2和第二电动发电机3能够驱动后轮,第三电动发电机21能够驱动前轮。
与第一逆变器4同样地,第三逆变器22由包括多个开关元件的电路(逆变器电路)构成,以能够对第三电动发电机21的三相各自的线圈供给对应的相的电流。第三逆变器22具有六个开关元件T71~T76和六个二极管D71~D76。
由于第三逆变器22经由电压转换器6与电池7电连接,因此,第三电动发电机21能够基于从电池7供给的直流电力进行驱动。
第三逆变器22将从电池7供给并经由电压转换器6升压后的直流电力即直流电压转换为交流电力即三相交流电压并供给至第三电动发电机21,由此能够驱动第三电动发电机21。例如,当由电压转换器6升压后的直流电压施加于第三逆变器22时,通过后述的第三电动发电机用电子控制装置(第三MG-ECU),分别对开关元件T71~T76中的第一对(T71、T72)、第二对(T73、T74)和第三对(T75、T76)进行互补的接通断开驱动,并且通过调节各开关元件的接通时间的比例,利用从第三逆变器22供给的三相交流电压并经由第三电动发电机2的三相线圈而在定子中形成旋转磁场。通过在该定子中形成的旋转磁场与转子中的多个永磁体之间的吸引/排斥,以与上述旋转磁场同步的方式驱动第三电动发电机21即其转子旋转,由此产生驱动力(转矩)。
除了上述微型计算机100、第一MG-ECU 101和第二MG-ECU 102之外,控制装置10A还具有对电压转换器6、第三逆变器22和第三电动发电机21进行控制的第三MG电子控制装置(第一MG-ECU)103,该第三MG-ECU 103具有作为控制部发挥作用的第三微控制器103A,上述控制部基于由各种传感器检测出并输入到控制装置10A的检测信号,对电压转换器6、第三逆变器22及第三电动发电机21进行控制。
在图3中,ASIC 11与上述实施方式同样装设于第二MG-ECU 102,但是能够装设于上述第一MG-ECU 101~第三MG-ECU 103中的至少任一个。
根据该第一变形例,针对包括三个行驶用电动发电机2、3、21和三个电动发电机各自的控制用电子控制装置(MG-ECU)101、102、103的电动车辆1A,在行驶中第一微控制器101~第三微控制器103中的至少任一个发生了异常的情况下,也能够实施基于ASIC 11的退避行驶控制。
如图4所示,第二变形例的电动车辆1B包括电动发电机(MG)31、逆变器32、电压转换器6、电池7和控制装置10B。另外,与图1相比,在图4中没有设置传感器S3和S7,另外,传感器S2作为对电动发电机31(转子)的旋转角R1进行检测的电动发电机旋转角传感器发挥作用,传感器S6作为对分别流过电动发电机21的三相线圈的相电流C1进行检测的电流传感器发挥作用。
在该电动车辆1B中,能够通过电动发电机31来驱动驱动轮。例如,能够通过电动发电机31来驱动前轮。或者,能够通过电动发电机31来驱动后轮。
与第一逆变器4同样地,逆变器32由包括多个开关元件的电路(逆变器电路)构成,以能够对电动发电机31的三相各自的线圈供给对应的相的电流。逆变器32具有六个开关元件T81~T86和六个二极管D81~D86。
由于逆变器32经由电压转换器6与电池7电连接,因此,电动发电机31能够基于从电池7供给的直流电力进行驱动。
逆变器32将从电池7供给并经由电压转换器6升压后的直流电力即直流电压转换为交流电力即三相交流电压并供给至电动发电机31,由此能够驱动电动发电机31。例如,在由电压转换器6升压后的直流电压施加于逆变器32时,通过后述的电动发电机用电子控制装置(MG-ECU),分别对开关元件T81~T86中的第一对(T81、T82)、第二对(T83、T84)和第三对(T85、T86)进行互补的接通断开驱动,并且通过调节各开关元件的接通时间的比例,利用从逆变器32供给的三相交流电压并经由电动发电机31的三相线圈而在定子中形成旋转磁场。通过在该定子中形成的旋转磁场与转子中的多个永磁体之间的吸引/排斥,以与上述旋转磁场同步的方式驱动电动发电机31即其转子旋转,由此产生驱动力(转矩)。
控制装置10包括上述的微型计算机100和第二MG-ECU 102,该第二MG-ECU 102构成为对电压转换器6、逆变器32和电动发电机31进行控制的控制装置。
与第一实施方式同样地,在该第二MG-ECU 102中装设有ASIC 11。
根据该第二变形例,对于包括一个行驶用电动发电机31和一个电动发电机用电子控制装置(MG-ECU)102的电动车辆1B,在行驶中微控制器102发生异常的情况下,也能够实施由ASIC 11实现的退避行驶控制。
也可以是上述实施方式和变形例中的一个构成要素所具有的多个功能由多个构成要素来实现、或者一个构成要素所具有的一个功能由多个构成要素来实现。另外,也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能、或者通过一个构成要素来实现由多个构成要素实现的一个功能。另外,也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外,也可以相对于其他变形例的结构附加或置换上述实施方式的结构的至少一部分。
除了上述电动车辆的控制装置以外,还可以通过将该控制装置作为构成要素的电动车辆控制系统、用于使计算机作为该控制装置发挥作用的程序、记录了该程序的半导体存储器等非临时性实体存储介质、移动体检测方法等各种方式来实现本公开。
Claims (4)
1.一种电动车辆的控制装置,包括:
第一控制部,所述第一控制部对至少一个电动发电机进行控制,所述至少一个电动发电机利用交流电压来驱动电动车辆的驱动轮,所述交流电压是基于通过具有上臂开关和下臂开关的电压转换器进行升压并且经由平滑电容器供给的直流电压产生的;
异常判定部,所述异常判定部对在所述电动车辆的行驶中是否在所述第一控制部中发生了异常进行判定;以及
第二控制部,所述第二控制部作为针对所述第一控制部的冗余控制部而设置,
所述第二控制部构成为对所述平滑电容器的端子电压进行监视,在由所述异常判定部判定为在所述第一控制部中发生了异常的情况下,对所监视的所述平滑电容器的端子电压是否为异常判定阈值以下进行判断,
在判断为所述平滑电容器的端子电压不是异常判定阈值以下的情况下,执行反复切换所述电压转换器的上臂的开关元件的接通及断开的开关控制,
对通过所述开关控制,所述平滑电容器的端子电压是否降低至所述异常判定阈值以下进行判断,
在判断为通过所述开关控制使所述平滑电容器的端子电压降低至所述异常判定阈值以下的情况下,控制所述至少一个电动发电机并执行针对所述电动车辆的退避行驶控制。
2.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
所述至少一个电动发电机是第一电动发电机和第二电动发电机,
所述第一控制部构成为控制所述第二电动发电机,
所述控制装置包括控制所述第一电动发电机的电动发电机控制部,
所述异常判定部对在所述电动车辆行驶中是否在所述第一控制部和所述电动发电机控制部中发生了异常进行判定,
所述第二控制部对所述平滑电容器的端子电压进行监视,在由所述异常判定部判定为在所述第一控制部和所述电动发电机控制部中的至少任一方中发生了异常的情况下,对所监视的所述平滑电容器的端子电压是否为异常判定阈值以下进行判断,
在判断为通过所述开关控制使所述平滑电容器的端子电压降低至所述异常判定阈值以下的情况下,控制所述第一电动发电机和第二电动发电机中的任一方并执行针对所述电动车辆的退避行驶控制。
3.如权利要求2所述的控制装置,其特征在于,
所述第一控制部是具有控制所述第二电动发电机的控制功能的微控制器,所述第二控制部是执行所述微控制器的所述控制功能中的至少一部分和所述退避行驶控制的面向特定用途集成电路,所述第二控制部在判断为通过所述开关控制使所述平滑电容器的端子电压降低至小于所述异常判定阈值的情况下,控制所述第二电动发电机并执行针对所述电动车辆的退避行驶控制。
4.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
在所述电动车辆中装设有逆变器,所述逆变器具有将所述直流电压转换为所述交流电压的多个开关元件,
所述第二控制部具有将与退避行驶时的电动车辆的安全行驶速度对应的所述至少一个电动发电机的旋转速度即安全转速和与该安全转速对应的转矩相关联而成的映射,作为所述退避行驶控制,基于测量出的所述电动车辆的速度和所述映射,以使与所述电动车辆的速度对应的所述至少一个电动发电机的旋转速度追随所述安全转速的方式,进行所述逆变器的多个开关元件各自的接通断开开关控制,以对所述至少一个电动发电机的转矩进行反馈控制。
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