JP2003032805A - 制御装置および動力出力装置並びにこれを搭載するハイブリッド自動車、制御装置の制御方法、動力出力装置の制御方法 - Google Patents

制御装置および動力出力装置並びにこれを搭載するハイブリッド自動車、制御装置の制御方法、動力出力装置の制御方法

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JP2003032805A
JP2003032805A JP2001207032A JP2001207032A JP2003032805A JP 2003032805 A JP2003032805 A JP 2003032805A JP 2001207032 A JP2001207032 A JP 2001207032A JP 2001207032 A JP2001207032 A JP 2001207032A JP 2003032805 A JP2003032805 A JP 2003032805A
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JP
Japan
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control
power
control means
electric motor
motor
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JP2001207032A
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English (en)
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Mochikiyo Nobuhara
以清 延原
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンとエンジンからの動力の一部を受け
て発電可能なモータMG1とエンジンと共に車軸に直接
動力を出力可能なモータMG2を搭載したハイブリッド
自動車において、モータMG2を制御する第2CPUに
異常が生じたときには、モータMG1を制御する第1C
PUによりモータMG2を制御する。 【解決手段】 第1CPU102は、第2CPU104
に異常が生じたと判断したときに、マルチプレクサ10
6に切り替え指令を出力して、モータMG1のインバー
タ回路110とモータMG2のインバータ回路120の
両方をスイッチング制御する。このとき、キャリア周波
数を通常よりも低く設定したり、フィードバック制御を
オープンループ制御に移行したりして、処理負担の増加
を低減する。これにより、処理負担を増加させることな
く、モータMG1,MG2を駆動して待避走行を行なう
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置および動
力出力装置並びにこれを搭載するハイブリッド自動車、
制御装置の制御方法、動力出力装置の制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の制御装置としては、第1
の電動機と第2の電動機とが搭載されたハイブリッド自
動車における第1の電動機を制御する第1の制御手段
と、第2の電動機を制御する第2の制御手段とを備える
ものが提案されている(特開2000−156903号
公報など)。この制御装置では、第1の制御手段か第2
の制御手段かのいずれかに異常が生じたときに、異常が
生じた制御手段への電力供給を遮断してその異常な制御
手段の制御対象である第1の電動機の駆動を停止すると
共に、正常な制御手段の制御によりその正常な制御手段
の制御対象である第2の電動機を駆動することにより、
異常な状態での待避走行ができるとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の制御装置では、第1の電動機と第2の電動機と
がそれぞれ果たす役割によっては待避走行を行なうこと
が困難な場合がある。例えば、第1の電動機がエンジン
からの動力の一部を受けて発電し、第2の電動機がその
発電電力を用いてエンジンと共に車軸に動力を出力する
構成のハイブリッド自動車においては、第2の電動機を
制御する第2の制御手段に異常が生じたときには、第1
制御手段の制御による第1の電動機の駆動のみでは、車
軸に動力を全く出力できず、あるいは、十分な動力を出
力できず、待避走行を行なうことができない場合があ
る。
【0004】本発明の制御装置は、複数の制御対象を各
々制御する複数の制御手段の一部に異常が生じたときで
あっても、より確実に異常対処が可能な装置を提供する
ことを目的の一つとする。また、本発明の制御装置は、
異常対処に必要な範囲内で機能制限して複数の制御対象
を制御することを目的の一つとする。
【0005】また、本発明の動力出力装置は、2つの電
動機を各々制御する2つの制御手段の一つに異常が生じ
たときであっても、2つの電動機を駆動可能な装置を提
供することを目的の一つとする。また、本発明の動力出
力装置は、異常対処に必要な範囲内で機能制限して2つ
の電動機を駆動することを目的の一つとする。
【0006】更に、本発明の動力出力装置を搭載するハ
イブリッド自動車は、車軸に動力を出力可能な電動機を
制御する制御手段に異常が生じたときであっても、正常
な制御手段によりその電動機を制御してより確実に待避
走行が行なえるハイブリッド自動車を提供することを目
的の一つとする。
【0007】また、本発明の制御装置の制御方法は、複
数の制御対象を各々制御する複数の制御手段の一部に異
常が生じたときであっても、より確実に異常対処が可能
な方法を提供することを目的の一つとする。また、動力
出力装置の制御方法は、2つの電動機を各々制御する2
つの制御手段の一つに異常が生じたときであっても、そ
の2つの電動機を駆動可能な方法を提供することを目的
の一つとする。
【0008】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の制御装置および動力出力装置並びにこれを搭載す
るハイブリッド自動車、制御装置の制御方法、動力出力
装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成
するために以下の手段を採った。
【0009】本発明の制御装置は、第1制御対象を制御
する第1制御手段と第2制御対象を制御する第2制御手
段とを含む複数の制御手段を備える制御装置であって、
前記第1制御手段は、前記第2制御手段に異常が生じた
ときには、前記第2制御対象の制御を兼ねる手段である
ことを要旨とする。
【0010】この本発明の制御装置では、第1制御手段
は、第2制御手段に異常が生じたときには、第2制御対
象の制御を兼ねるから、第2制御手段に異常が生じたと
きでも、第1制御対象および第2制御対象の両方を制御
することができる。この結果、より確実な異常対処が可
能となる。
【0011】こうした本発明の制御装置において、前記
第1制御手段は、所定の機能に制限を加えて、前記第1
制御対象と共に前記第2制御対象を制御する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、第1制御手段の
処理性能を異常対処に備えて必要以上に高性能化するこ
とが避けられ、低コストで異常対処が可能となる。
【0012】また、本発明の制御装置において、前記第
1制御手段と前記第2制御手段は、互いに相手の異常を
監視すると共に、相手の異常を検出したときには、相手
の制御対象の制御を兼ねる手段であるとすることもでき
る。こうすれば、第1制御手段と第2制御手段のいずれ
に異常が生じても、その異常に対処することができる。
【0013】本発明の動力出力装置は、動力を出力可能
な第1電動機と、動力を出力可能な第2電動機と、前記
第1電動機および前記第2電動機の各々と電力をやり取
り可能な二次電池と、該二次電池からの電力をスイッチ
ング素子のスイッチングにより所望の交流電力に変換し
て前記第1電動機に供給可能な第1電力変換手段と、該
第1電力変換手段のスイッチング素子をスイッチング制
御する第1制御手段と、前記二次電池からの電力をスイ
ッチング素子のスイッチングにより所望の交流電力に変
換して前記第2電動機に供給可能な第2電力変換手段
と、該第2電力変換手段のスイッチング素子をスイッチ
ング制御する第2制御手段と、を備える動力出力装置で
あって、前記第1制御手段は、前記第2制御手段に異常
が生じたときには、前記第2電力変換手段の制御を兼ね
る手段であることを要旨とする。
【0014】この本発明の動力出力装置では、第2制御
手段に異常が生じたときには、第1制御手段が、第2電
力変換手段の制御を兼ねるから、第2制御手段に異常が
生じても、第1電動機と第2電動機の両方を駆動するこ
とができる。この結果、より確実な異常対処が可能とな
る。
【0015】こうした本発明の動力出力装置において、
前記第1制御手段は、前記第2制御手段の動作を監視し
て異常を判断する手段を含むものとすることもできる。
【0016】また、本発明の動力出力装置において、前
記第1制御手段は、所定の機能に制限を加えて、前記第
1電力変換手段と共に前記第2電力変換手段の制御を行
なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、
第1制御手段の処理性能を必要以上に高性能化すること
が避けられる。この結果、低コストで異常対処が可能と
なる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記
第1制御手段は、前記所定の機能の制限として、前記第
1電動機および/または前記第2電動機の回転数に制限
を加えて制御を行なう手段であるものとすることもでき
るし、第1制御手段は、前記所定の機能の制限として、
前記第1電力変換手段および/または前記第2電力変換
手段のスイッチング素子のスイッチング周期に制限を加
えて制御を行なう手段であるものとすることもできる。
更に、前記第1制御手段は、所定の機能の制限として、
フィードバック制御からオープンループ制御に切り替え
て制御を行なう手段であるものとすることもできる。
【0017】更に、本発明の動力出力装置において、前
記第1制御手段と前記第2制御手段は、互いに相手の異
常を監視すると共に、相手の異常を検出したときには、
相手の電力変換手段の制御を兼ねる手段であるものとす
ることもできる。こうすれば、第1制御手段と第2制御
手段のいずれに異常が生じても、その異常に対処するこ
とができる。
【0018】本発明のハイブリッド自動車は、上記各態
様の本発明の動力出力装置を搭載し、駆動軸への動力の
出力により走行可能なハイブリッド自動車であって、動
力を出力可能な内燃機関を備え、前記第1電動機は、前
記内燃機関からの動力の少なくとも一部を受けて発電可
能な電動機であり、前記第2電動機は、前記第1電動機
の発電電力および/または前記二次電池からの放電電力
を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機であるこ
とを要旨とする。
【0019】この本発明のハイブリッド自動車では、第
2制御手段に異常が生じたときに、第1制御手段が、車
輌を走行させる駆動軸に動力を出力可能な第2電動機を
駆動するよう第2電力変換手段を制御するから、より確
実な待避走行が可能となる。
【0020】こうした本発明のハイブリッド自動車にお
いて、前記内燃機関の出力軸は、3軸のうち2軸が独立
して動作可能で他の1軸が該2軸の動作に従属する3軸
式の動力入出力機構を介して前記第1電動機の回転軸と
前記駆動軸とに連結されてなり、前記第2電動機は、前
記駆動軸に連結されてなるものとすることもできる。
【0021】本発明の制御装置の制御方法は、第1制御
対象を制御する第1制御手段と、第2制御対象を制御す
る第2制御手段とを備える制御装置の制御方法であっ
て、前記第2制御手段の異常を判定し、該異常が判定さ
れたときに該第2制御手段に代わって前記第1制御手段
により前記第1制御対象と共に前記第2制御対象を制御
することを要旨とする。
【0022】この本発明の制御装置の制御方法では、第
2制御手段の異常を判定し、異常が判定されたときに第
2制御手段に代わって第1制御手段により第1制御対象
と共に第2制御対象を制御するから、第2制御手段に異
常が生じたときでも、第1制御対象と第2制御対象の両
方を制御することができる。この結果、より確実な異常
対処が可能となる。
【0023】本発明の動力出力装置の制御方法は、動力
を出力可能な第1電動機と、動力を出力可能な第2電動
機と、前記第1電動機および前記第2電動機の各々と電
力のやり取りが可能な二次電池と、該二次電池からの電
力をスイッチング素子のスイッチングにより所望の交流
電力に変換して前記第1電動機に供給可能な第1電力変
換手段と、該第1電力変換手段を制御する第1制御手段
と、前記二次電池からの電力をスイッチング素子のスイ
ッチングにより所望の交流電力に変換して前記第2電動
機に供給可能な第2電力変換手段と、該第2電力変換手
段を制御する第2制御手段と、を備える動力出力装置の
制御方法であって、前記第2制御手段の異常を判定し、
該異常が判定されたときに該第2制御手段に代わって前
記第1制御手段により前記第1電力変換手段と共に前記
第2電力変換手段を制御することを要旨とする。
【0024】この本発明の動力出力装置の制御方法で
は、第2制御手段の異常を判定し、異常が判定されたと
きに第2制御手段に代わって第1制御手段により第1電
力変換手段と共に第2電力変換手段を制御するから、第
2制御手段に異常が生じたときでも、第1電動機と第2
電動機の両方を駆動することができる。この結果、より
確実な異常対処が可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
ハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であ
る。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するよう
に、エンジン22と、エンジン22とプラネタリギア3
0を介して接続されたモータMG1,MG2と、モータ
MG1,MG2の各々と電力のやり取りが可能なバッテ
リ60と、ハイブリッド自動車20全体をコントロール
するハイブリッド電子制御ユニット(以下、ハイブリッ
ドECUという)70とを備える。
【0026】エンジン22は、ガソリンで駆動する内燃
機関として構成されており、エンジン電子制御ユニット
(以下、エンジンECUという)28により運転制御さ
れる。エンジンECU28は、ハイブリッドECU70
から入力されるエンジン要求出力に基づいてエンジン2
2から要求動力を出力可能な運転ポイントのうち最も効
率の良い運転ポイントでエンジン22が運転されるよう
燃料噴射量や吸入空気量の制御を行なう。
【0027】プラネタリギア30は、サンギア32とリ
ングギア36とその間に複数設けられたプラネタリピニ
オンギア34とから構成されている。プラネタリギア3
0のプラネタリピニオンギア34を連結するキャリア3
5にはダンパ26を介してエンジン22のクランクシャ
フト24が接続されており、サンギア32にはサンギア
軸33を介してモータMG1の回転軸40が接続されて
いる。リングギア36のリングギア軸37に設けられた
ギア38は、モータMG2の回転軸44に設けられたギ
ア46とベルト42を介して接続されている。また、モ
ータMG2の回転軸44に設けられたギア48は、ディ
ファレンシャルギア50を介して車輪54の車軸52に
接続されている。したがって、リングギア36は、モー
タMG2に接続されると共に車軸52に接続されている
ことになる。
【0028】モータMG1,MG2は、例えば、外表面
に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回
されたステータとからなる発電可能なPM型の同期発電
電動機として構成されており、モータ電子制御ユニット
(以下、モータECUという)100により駆動制御さ
れる。図2は、モータECU100を中心としたモータ
駆動制御システムの詳細な構成を示す構成図である。
【0029】モータMG1,MG2は、バッテリ60の
端子に接続された電力ラインを正極母線および負極母線
とするインバータ回路110,120が各々備える6つ
のスイッチング素子のスイッチングにより生成される擬
似的な三相交流電圧が三相コイルに印加されることによ
り駆動する。インバータ回路110,120の各スイッ
チング素子のスイッチング制御、即ちモータMG1,M
G2の駆動制御を行なうモータECU100の第1CP
U102と第2CPU104は、それぞれハイブリッド
ECU70から入力されるモータMG1,MG2のトル
ク指令値に基づいてモータMG1,MG2からトルク指
令値に相当するトルクが出力されるようインバータ回路
110,120のスイッチング素子をスイッチング制御
する。また、モータECU100には、モータMG2の
駆動制御が第1CPU102と第2CPU104のいず
れによっても行なえるようインバータ回路120へ制御
信号を出力するCPUを切り替え可能なマルチプレクサ
106が設けられており、第1CPU102の指令に応
じてインバータ回路120へ制御信号を出力するCPU
を切り替えることができるようになっている。第1CP
U102と第2CPU104は、それぞれ図示しないR
OMとRAMと入出力ポートと通信ポートとを備えてお
り、1つのマイクロプロセッサを構成している。第1C
PU102と第2CPU104とは、通信線を介してC
PUの動作状態の監視に関するデータ含む種々のデータ
のやり取りを行なうことができるようになっている。ま
た、第1CPU102には、入力ポートを介して、モー
タMG1の三相コイルの各相に取り付けられた電流セン
サ111〜113からの各相電流やモータMG1の回転
軸40に取り付けられた回転角センサ(例えば、レゾル
バなど)122からの回転角が入力されると共に、モー
タMG2の三相コイルの各相に取り付けられた電流セン
サ114〜116からの各相電流やモータMG2の回転
軸44に取り付けられた回転角センサ124からの回転
角なども入力されている。そして、第1CPU102か
らは、マルチプレクサ106への切り替え信号が出力ポ
ートを介して出力されている。また、第2CPU104
には、電流センサ114〜116からの各相電流や回転
角センサ124からの回転角などが入力ポートを介して
入力されている。なお、電流センサ111〜116は、
モータMG1とモータMG2の三相コイルの各相全てに
取り付けるものとしたが、各相のうちのいずれか2相に
取り付けるものとしても構わない。また、図示しない
が、電流センサ111〜116は2重化されており、そ
れぞれ2つの信号が第1CPU102,第2CPU10
4に入力されている。
【0030】バッテリ60は、例えば、ニッケル水素電
池やリチウムイオン電池などのように充放電可能な単電
池を複数直列に接続した組電池として構成されており、
バッテリ電子制御ユニット(以下、バッテリECUとい
う)62により管理される。このバッテリECU62に
よるバッテリ60の管理としては、バッテリ60の出力
端子に接続された図示しない電流センサや電圧センサに
より検出される充放電電流や端子間電圧に基づいて行な
われる充電状態SOCの演算や、同じく電流センサや電
圧センサにより検出される充放電電流や端子間電圧に基
づいて行なわれる単電池の均等化、バッテリ60に取り
付けられた図示しない温度センサにより検出される電池
温度に基づいて行なわれる冷却管理などがある。
【0031】ハイブリッドECU70は、図示しないが
CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶したROMと,一時的に
データを記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートな
どを備える。ハイブリッドECU70の通信ポートは、
エンジンECU28やバッテリECU62、モータEC
U100の通信ポートと接続されており、エンジンEC
U28やバッテリECU62、モータECU100と種
々のデータのやり取りが可能となっている。また、ハイ
ブリッドECU70は、車輪54に取り付けられた車輪
速センサ56からの車輪速や、アクセルペダル72のポ
ジション(踏み込み量)を検出するアクセルペダルポジ
ションセンサ73からのアクセルペダルポジションA
P、ブレーキペダル74のポジション(踏み込み量)を
検出するブレーキペダルポジションセンサ75からのブ
レーキペダルポジションBP、シフトレバー76のポジ
ションを検出するシフトポジションセンサ77からのシ
フトポジションSPなどが入力ポートを介して入力され
ている。
【0032】こうして構成されたハイブリッド自動車2
0の動作について説明する。ハイブリッド自動車20の
定常運転時では、アクセルペダルポジションセンサ73
からのアクセルペダルポジションAPや車輪速センサ5
6からの車輪速に基づいて、車軸52に要求される動力
を算出し、この動力とほぼ等しい値にエンジン22の出
力(トルクと回転数はエンジン22が効率よく運転でき
る値に設定)が設定される。このときエンジン22の出
力の一部はプラネタリギア30を介して直接車軸52に
伝達され、残余の出力はモータMG1により電力として
回生される。回生された電力は、モータMG2が車軸5
2を回転させるトルクを発生するために用いられる。車
軸52に伝達されるトルクが不足する場合には、モータ
MG1により回生した電力やバッテリ60に蓄えられた
電力を用いてモータMG2によりトルクアシストが行な
われる。また、ハイブリッド自動車20が走行を開始す
る低速時では、モータMG2の回転軸44が車軸52と
連結されているから、エンジン22を停止した状態でバ
ッテリ60に蓄えられた電力を用いてモータMG2単独
の駆動により車軸52に動力を伝達して走行することも
できる。このようにして、車軸52に要求される動力に
基づいてモータMG1,MG2が駆動制御される。
【0033】次に、モータMG2を駆動制御する第2C
PUの異常を監視する動作について説明する。図3は、
モータECU100の第1CPUにより実行される異常
監視処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
このルーチンは、所定時間毎(例えば、2ms毎)に繰
り返し実行される。
【0034】異常監視ルーチンが実行されると、モータ
ECU100の第1CPUは、まず、第2CPU104
の状態を入力し(ステップS100)、第2CPU10
4が正常か否かを判定する処理を行なう(ステップS1
02)。この第2CPU104の状態により異常を判定
する処理としては、以下のものがある。例えば、回転角
センサ124としてレゾルバを用いる場合には、このレ
ゾルバによりモータMG2の回転軸の回転角に応じて生
成される電気信号(電圧波形)をデジタル信号に変換す
る、第2CPU104に含まれるR/Dコンバータ(図
示せず)の変換異常を監視することにより第2CPU1
04の異常を判定する。これは、レゾルバ(回転角セン
サ124)からの生成された電気信号(電圧波形)を第
1CPU102に入力して、この電気信号をA/Dコン
バータ(図示せず)によりサンプリングして得られた値
から回転角を求めて、第2CPU104のR/Dコンバ
ータにより変換された回転角とを比較して正常範囲内に
あるか否かを判定することにより行なわれる。また、モ
ータMG2の三相コイルの各相に流れる各相電流を監視
することにより、第2CPU104の異常を判定する。
これは、電流フィードバック制御を行なう際、ハイブリ
ッドECU70から入力されたトルク指令値とモータM
G2の回転角とに基づき設定されるモータMG2の三相
コイルの指令電流と、電流センサ114〜116により
検出された各相電流とを比較して正常範囲内にあるか否
かを判定することにより行なわれる。更に、モータMG
2への指令電流と電流センサ114〜116からの各相
電流とに基づいて算出されるモータMG2の指令電圧に
対するインバータ回路120のスイッチング素子のスイ
ッチングパターンが正常範囲内にあるか否かを判定する
ことにより異常を判定する。これは、例えば、インバー
タ回路120のスイッチング素子へのスイッチング信号
をフィルタを介して正弦波状の電圧波形とし、これとモ
ータMG2の指令電圧とで振幅や位相を比較することに
より行なわれる。この他、第2CPU104から一定周
期のクロック信号を第1CPU102へ出力してこの信
号が所定周期以上発生しないときに第2CPU104の
異常を判断したり、メモリの内容をパリティやチェック
サムなどの誤り検出符号により検出することにより第2
CPU104の異常を判定したり、予め定めたデータを
通信線を介して第1CPU102に出力して正しく通信
されているかを判断することにより第2CPU104の
異常を判定したりすることもできる。
【0035】こうした判定の結果、第2CPU104は
正常であると判定されたときには、モータMG1側のキ
ャリア周波数を通常の周波数(例えば、10kHz)に
設定すると共に(ステップS104)、モータMG1の
電気角に同期した周波数の矩形波による制御やPWMの
変調率が値1を超える過変調PWM領域における制御を
許可して(ステップS106,108)、本ルーチンを
終了する。ここで、矩形波による制御は、正弦波による
PWM制御に基づく最大出力以上の出力がモータに要求
されたときに採用される制御であり、過変調PWM領域
における制御は、矩形波による制御と正弦波によるPW
M制御との切り替え時にそのショックを低減するために
採用される制御である。即ち、こうした制御は、要求出
力に応じてモータから高トルクを発生させて回転数を上
げるために行なわれる。
【0036】一方、第2CPU104が異常であると判
定されたときには、第2CPU104によるモータMG
2の駆動制御は行なえないと判断して、第1CPU10
2によりモータMG1と共にモータMG2の駆動制御を
行なう待避制御に向けた処理を行なう。まず、第1CP
U102は、マルチプレクサ106を第1CPU102
側に切り替える処理を行なう(ステップS110)。即
ち、第2CPU104からのインバータ回路120への
制御信号の出力経路を遮断すると共に第1CPU102
からインバータ120へ制御信号を出力可能な状態とす
る。続いて、モータMG2側に取り付けられた電流セン
サ114〜116が正常であるか否かを判定し(ステッ
プS112)、電流センサ114〜116が正常であれ
ば、モータMG2側のキャリア周波数を通常(10kH
z)よりも低い値(例えば、5kHz)に設定し(ステ
ップS114)、電流センサ114〜116が異常であ
れば、モータMG2の駆動をオープンループ制御により
実現されるよう設定する(ステップS116)。そし
て、モータMG1側のキャリア周波数を通常よりも低い
値(例えば、5kHz)に設定して(ステップS11
8)、本ルーチンを終了する。こうして各種設定が行な
われると、この各種設定に基づいてモータ制御が行なわ
れる。図4は第1CPU102により実行されるモータ
制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。この
ルーチンは、図3のルーチンにより設定されたキャリア
周波数に応じたキャリアの周期毎のタイミングで繰り返
し実行される。例えば、モータMG1,MG2のキャリ
ア周波数が共に5kHzに設定されている場合には、
0.2msec毎に、モータMG1あるいはモータMG
2が10kHzに設定されている場合には、0.1ms
ec毎に実行される。
【0037】モータ制御ルーチンが実行されると、第1
CPU102は、まず、第2CPU104に異常が生じ
ておりモータMG2が制御対象となっているか否かを判
定する(ステップS200)。第2CPU104に異常
が生じておらずモータMG2が制御対象となっていない
場合には、通常通り、モータMG1のみをフィードバッ
ク制御により駆動制御して(ステップS208)、本ル
ーチンを終了する。このときのフィードバック制御とし
ては、例えば、ハイブリッドECU70から入力された
モータMG2のトルク指令値とモータMG2の回転角と
から算出されるモータMG2への指令電流と電流センサ
114〜116からの各相電流との偏差に基づきこの偏
差が零となるようにモータMG2の電圧指令値を設定し
て出力することにより行なわれる。このとき、キャリア
周波数は通常の周波数(10kHz)であり、モータM
G1の要求動力に応じて適宜、矩形波による制御や過変
調PWM領域での制御が行なわれる。
【0038】一方、モータMG2が制御対象となってい
る場合には、モータMG2側の駆動にオープンループ制
御が設定されているか否かを判定する(ステップS20
2)。オープンループ制御が設定されていないときに
は、フィードバック制御によりモータMG2を駆動制御
し(ステップS204)、オープンループ制御が設定さ
れているときには、オープンループ制御によりモータM
G2の駆動制御を行なう(ステップS206)。ここ
で、オープンループ制御は、例えば、ハイブリッドEC
U70から入力されたモータMG2のトルク指令値とモ
ータMG2の回転軸の回転角とからマップによりモータ
MG2の三相コイルに印加すべき目標電圧を導出して出
力することにより行なわれる。そして、モータMG1を
フィードバック制御により駆動制御して(ステップS2
08)、本ルーチンを終了する。これにより、車軸52
に直接動力を出力できるモータMG2の駆動が確保され
るから、モータMG2を制御する第2CPU104に異
常が生じても、ハイブリッド自動車20を待避走行させ
ることができる。ここで、モータMG1,MG2の駆動
に際し、フィードバック制御におけるキャリア周波数は
通常の制御における周波数よりも低い周波数(5kH
z)であり、矩形波による制御や過変調PWM領域での
制御は禁止されてモータMG1,MG2の回転数の上限
が制限される。このように、第1CPU102によりモ
ータMG1およびモータMG2が駆動制御する際、キャ
リア周波数を通常よりも低く設定したり、モータMG2
をオープンループにより制御したりすることで、第1C
PU102によりモータMG1およびモータMG2を駆
動制御することに伴う全体の処理負担の増加を防ぐこと
ができる。また、通常の制御で許可されている矩形波に
よる制御や過変調PWM領域での制御を禁止すること
で、かかる制御モードの切り替えに伴う処理負担を低減
することができる。ただし、こうした制御機能制限は、
車輌の待避走行に支障がない範囲内で行なわれるもので
ある。
【0039】以上説明した実施例のハイブリッド自動車
20によれば、車軸52に直接動力を出力できるモータ
MG2を制御対象とする第2CPU104に異常が生じ
たときであっても、第1CPU102によりバックアッ
プするから、モータMG2の駆動を確保でき、十分な待
避走行を行なうことができる。しかも、第1CPU10
2は、制御機能を制限してモータMG1およびモータM
G2を駆動制御するから、全体の処理負担を増大させる
ことがない。この結果、第1CPU102の処理能力を
必要以上に高性能化する必要がなく低コストで異常対処
が可能となる。
【0040】実施例のハイブリッド自動車20では、第
2CPU104に異常が生じたときに、第1CPU10
2によりバックアップするものとしたが、第1CPU1
02に異常が生じたときには、第2CPU104により
バックアップする、即ち、第1CPU102と第2CP
U104との間で動作状態を相互監視して、どちらか一
方に異常が生じたときには、正常な他方によりバックア
ップするものとしても構わない。こうすれば、より確実
な異常対処が可能となる。この場合、実施例のハイブリ
ッド自動車20の第1CPU102と同様のバックアッ
プのための系を第2CPU104にも設ければよい。
【0041】実施例のハイブリッド自動車20では、第
2CPU104に異常が生じたときに第1CPU102
によりモータMG1,MG2を駆動制御する際に、機能
の制限として、キャリア周波数を通常よりも低く設定し
たり、オープンループ制御に移行したり、矩形波による
制御や過変調PWM領域での制御を禁止するように設定
したりしたが、第1CPU102の処理性能やモータM
G1,MG2の仕様に応じて、車輌の待避走行に支障を
きたさない範囲内で適宜制御機能の制限を設定するもの
としてもよい。例えば、モータMG1,MG2を制御す
る際のキャリア周波数を通常の周波数とすると共にモー
タMG1,MG2をオープンループにより制御するもの
としてもよく、モータMG1,MG2をフィードバック
により制御すると共にキャリア周波数を通常の周波数よ
りも低い周波数に設定するものとしても構わない。ま
た、第1CPU102の処理性能が、モータMG1,M
G2を通常の制御により十分処理可能な程度に高性能で
あれば、制御機能の制限を行なわないものとしても構わ
ない。
【0042】実施例のハイブリッド自動車20では、モ
ータMG2を制御する第2CPU104に異常が生じた
とき、モータMG1を制御する第1CPU102により
バックアップするものとしたが、ハイブリッドECU1
00やエンジンECU28、バッテリECU62などに
よりバックアップするものとしても構わない。
【0043】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。例えば、ハイブリッド自動車以外の装置における複
数の制御手段のうちの一部の異常に伴うバックアップな
どに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるハイブリッド自動車
20の構成の概略を示す構成図である。
【図2】 モータECU100を中心としたモータ駆動
システムの詳細な構成を示す構成図である。
【図3】 モータECU100の第1CPU102によ
り実行される異常監視処理ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
【図4】 モータECU100の第1CPU102によ
り実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 ク
ランクシャフト、26ダンパ、28 エンジンECU、
30 プラネタリギア、32 サンギア、33 サンギ
ア軸、34 プラネタリピニオンギア、35 キャリ
ア、36 リングギア、37 リングギア軸、38 ギ
ア、40 回転軸、42 ベルト、44回転軸、46
ギア、48 ギア、50 ディファレンシャルギア、5
2 車軸、54 車輪、56 車輪速センサ、60 バ
ッテリ、62 バッテリECU、70 ハイブリッドE
CU、72 アクセルペダル、73 アクセルペダルポ
ジションセンサ、74 ブレーキペダル、75 ブレー
キペダルポジションセンサ、76 シフトレバー、77
シフトレバーポジションセンサ、100 モータEC
U、102 第1CPU、104 第2CPU、106
マルチプレクサ、110 インバータ回路、111〜
116 電流センサ、120 インバータ回路、12
2,124 回転角センサ、MG1,MG2 モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H115 PA08 PC06 PG04 PI14 PI16 PI29 PO02 PO06 PO17 PU10 PU24 PU25 PV09 QE10 QI04 QN03 QN09 RB08 RB22 RE05 RE06 SE04 SE05 SE06 TB03 TI02 TI05 TI06 TI10 TO12 TO21 TO23 TO30 TR04 TR06 TU08 TU09 TZ09 TZ11

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1制御対象を制御する第1制御手段と
    第2制御対象を制御する第2制御手段とを含む複数の制
    御手段を備える制御装置であって、 前記第1制御手段は、前記第2制御手段に異常が生じた
    ときには、前記第2制御対象の制御を兼ねる手段である
    制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の制御装置であって、 前記第1制御手段は、所定の機能に制限を加えて、前記
    第1制御対象と共に前記第2制御対象を制御する手段で
    ある制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の制御装置であっ
    て、 前記第1制御手段と第2制御手段は、互いに相手の異常
    を監視すると共に、相手の異常を検出したときには、相
    手の制御対象の制御を兼ねる手段である制御装置。
  4. 【請求項4】 動力を出力可能な第1電動機と、 動力を出力可能な第2電動機と、 前記第1電動機および前記第2電動機の各々と電力をや
    り取り可能な二次電池と、 該二次電池からの電力をスイッチング素子のスイッチン
    グにより所望の交流電力に変換して前記第1電動機に供
    給可能な第1電力変換手段と、 該第1電力変換手段のスイッチング素子をスイッチング
    制御する第1制御手段と、 前記二次電池からの電力をスイッチング素子のスイッチ
    ングにより所望の交流電力に変換して前記第2電動機に
    供給可能な第2電力変換手段と、 該第2電力変換手段のスイッチング素子をスイッチング
    制御する第2制御手段と、 を備える動力出力装置であって、 前記第1制御手段は、前記第2制御手段に異常が生じた
    ときには、前記第2電力変換手段の制御を兼ねる手段で
    ある動力出力装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の動力出力装置であって、 前記第1制御手段は、前記第2制御手段の動作を監視し
    て異常を判断する手段を含む動力出力装置。
  6. 【請求項6】 請求項4または5記載の動力出力装置で
    あって、 前記第1制御手段は、所定の機能に制限を加えて、前記
    第1電力変換手段と共に前記第2電力変換手段の制御を
    行なう手段である動力出力装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の動力出力装置であって、 前記第1制御手段は、前記所定の機能の制限として、前
    記第1電動機および/または前記第2電動機の回転数に
    制限を加えて制御を行なう手段である動力出力装置。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の動力出力装置であって、 前記第1制御手段は、前記所定の機能の制限として、前
    記第1電力変換手段および/または前記第2電力変換手
    段のスイッチング素子のスイッチング周期に制限を加え
    て制御を行なう手段である動力出力装置。
  9. 【請求項9】 請求項6記載の動力出力装置であって、 前記第1制御手段は、所定の機能の制限として、フィー
    ドバック制御からオープンループ制御に切り替えて制御
    を行なう手段である動力出力装置。
  10. 【請求項10】 請求項4ないし9いずれか記載の動力
    出力装置であって、 前記第1制御手段と前記第2制御手段は、互いに相手の
    異常を監視すると共に、相手の異常を検出したときに、
    相手の電力変換手段の制御を兼ねる手段である動力出力
    装置。
  11. 【請求項11】 請求項4ないし10いずれか記載の動
    力出力装置を搭載し、駆動軸への動力の出力により走行
    可能なハイブリッド自動車であって、 動力を出力可能な内燃機関を備え、 前記第1電動機は、前記内燃機関からの動力の少なくと
    も一部を受けて発電可能な電動機であり、 前記第2電動機は、前記第1電動機の発電電力および/
    または前記二次電池からの放電電力を用いて前記駆動軸
    に動力を出力可能な電動機であるハイブリッド自動車。
  12. 【請求項12】 請求項11記載のハイブリッド自動車
    であって、 前記内燃機関の出力軸は、3軸のうち2軸が独立して動
    作可能で他の1軸が該2軸の動作に従属する3軸式の動
    力入出力機構を介して前記第1電動機の回転軸と前記駆
    動軸とに連結されてなり、 前記第2電動機は、前記駆動軸に連結されてなるハイブ
    リッド自動車。
  13. 【請求項13】 第1制御対象を制御する第1制御手段
    と第2制御対象を制御する第2制御手段とを含む複数の
    制御手段を備える制御装置の制御方法であって、 前記第2制御手段の異常を判定し、該異常が判定された
    ときに該第2制御手段に代わって前記第1制御手段によ
    り前記第1制御対象と共に前記第2制御対象を制御する
    制御装置の制御方法。
  14. 【請求項14】 動力を出力可能な第1電動機と、 動力を出力可能な第2電動機と、 前記第1電動機および前記第2電動機の各々と電力のや
    り取りが可能な二次電池と、 該二次電池からの電力をスイッチング素子のスイッチン
    グにより所望の交流電力に変換して前記第1電動機に供
    給可能な第1電力変換手段と、 該第1電力変換手段を制御する第1制御手段と、 前記二次電池からの電力をスイッチング素子のスイッチ
    ングにより所望の交流電力に変換して前記第2電動機に
    供給可能な第2電力変換手段と、 該第2電力変換手段を制御する第2制御手段と、 を備える動力出力装置の制御方法であって、 前記第2制御手段の異常を判定し、該異常が判定された
    ときに該第2制御手段に代わって前記第1制御手段によ
    り前記第1電力変換手段と共に前記第2電力変換手段を
    制御する動力出力装置の制御方法。
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