JP2006320192A - 車両用制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池車両のシステム異常時に燃料電池の固体高分子電解質膜を保護する。
【解決手段】燃料電池車両１の車両用制御システム１０のＥＣＵ１７を、サーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１と、協調制御ＥＣＵ２１とネットワーク５１を介して相互に接続されたクライアント装置をなす複数のサブシステム、つまりモータ制御ＥＣＵ２２と反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と配電制御ＥＣＵ２４とセル電圧検出制御ＥＣＵ２５とを備えて構成した。各ＥＣＵ２２，…，２５は、協調制御ＥＣＵ２１との間で送受信する制御信号に対するＩ／Ｏ処理を行い、ネットワーク停止時等の異常時に燃料電池１２の反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は水素極と空気極との極間差圧を維持する処理を行う。協調制御ＥＣＵ２１は、各ＥＣＵ２２，…，２５でのＩ／Ｏ処理により得られた制御信号に基づいて、各ＥＣＵ２２，…，２５及び制御対象を制御するための制御演算を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の制御装置を相互に接続して協調動作させる車両用制御システムに関する。

従来、例えば、車両に搭載された複数の電子制御装置を相互に接続した車載ＬＡＮが知られている（特許文献１参照）。
この車載ＬＡＮでは、複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が１つの制御演算通信ユニットにセンサ・データを送り、制御演算通信ユニットは、受信したデータに基づいて演算を行い、それぞれの電子制御装置に制御信号を返す、いわゆるサーバ・クライアント関係のネットワークが形成されている。
特開平７−７５０４号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る車載ＬＡＮにおいては、複数の電子制御装置に接続された制御対象であるアクチェータ等の電装品が変更されると、制御対象の作動を指示するために出力される作動指令値の種類も変更される場合がある。
これに伴って、各電子制御装置の処理内容を変更する際に、特に、複数の電子制御装置が協調動作するように制御されている場合には、制御対象が変更されていない他の電子制御装置の処理内容までも変更しなければならない虞がある。
しかも、制御対象の動作を制御する制御信号は制御演算通信ユニットにて算出されるため、制御演算通信ユニットでは、変更された制御対象から出力される各種のデータを受信して読み取るための読取手段や、受信したデータを制御演算に使用される所定の変数形式に変換する変換手段等を、新たに設ける必要が生じたり、あるいは、受信したデータの形式に合わせて制御演算の内容を変更する必要が生じる場合がある。

特に、例えば燃料電池車両等のように、制御演算通信ユニットと、複数の電子制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号の種類が多くなるようなシステムにおいては、制御対象の変更に伴ってこれらの制御信号の種類まで変更されると、制御システムの更新や改良等に煩雑な手間がかかるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、システムの更新や改良等の変更を容易に行うことが可能な車両用制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用制御システムは、空気極と水素極との間に固体高分子電解質膜を備えた燃料電池と、少なくとも前記燃料電池への反応ガスの供給を制御する反応ガス制御手段を具備する制御対象（例えば、後述する本実施形態での走行用モータ駆動部１１、燃料電池１２、反応ガス供給部１３、蓄電装置１４、配電部１５、冷却部１６，１６）が接続された複数のサブシステムをなす制御装置（例えば、後述する本実施形態でのモータ制御ＥＣＵ２２、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３、配電制御ＥＣＵ２４、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５）と、前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置（例えば、後述する本実施形態での協調制御ＥＣＵ２１）とを、通信線（例えば、後述する本実施形態でのネットワーク５１）を介して相互に接続してなる前記燃料電池の発電電力により走行用モータを駆動する車両用制御システムであって、前記複数の制御装置は、前記協調制御装置及び前記制御対象との間で送受信される信号に対する入出力処理を行う入出力制御手段（例えば、後述する本実施形態でのＩ／Ｏ処理部７１ａ）を備え、前記協調制御装置は、前記複数の制御装置から受信した受信信号に基づいて、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する制御信号を算出する制御演算手段（例えば、後述する本実施形態でのＭＰＵ６１）とを備え、前記複数の制御装置は、前記協調制御装置との間の通信系または前記協調制御装置の異常時に、前記協調制御装置とは独立して前記反応ガス制御手段により前記空気極と前記水素極との間の極間差圧維持の処理を行う自律制御手段（例えば、後述する本実施形態での自律制御部７１ｂ）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両用制御システムによれば、協調動作するように制御された複数の制御装置の各々において、制御対象の動作に対する制御信号を算出する制御演算を行う部分と、複数の制御装置や協調制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号の入出力処理（Ｉ／Ｏ処理）を行う入出力制御手段とを切り離す。そして、複数の制御装置の各制御演算を行う部分を、サーバ装置つまり協調制御装置にまとめて格納して、クライアント装置をなす各サブシステムつまり複数の制御装置には入出力制御手段のみを残して、例えば制御対象の近傍に配置する。
これにより、例えば何れかのサブシステムの制御演算に相当する部分が変更になっても、協調制御装置での処理内容のみを変更すれば良い。また、制御対象の変更等によって入出力制御手段が変更になった場合でも、対象となる制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良く、他の制御装置にまで変更が及ぶことを抑制して、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
また、例えば通信系の停止時や、協調制御装置の不調等の異常が発生した場合であっても、制御対象に対して誤った制御が行われてしまうことを防いだり、制御対象の保護動作を行うことができ、制御対象が破損してしまうことを防止することが可能となる。特に、ネットワーク等の通信系の停止等の異常状態の発生を検出すると、燃料電池の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車両用制御システムは、前記協調制御装置の前記制御演算手段は、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する前記制御信号として、前記複数の制御装置及び前記制御対象の作動により達成されるべき制御物理量（例えば、後述する本実施形態での論理値、例えば要求トルク値やモータ出力、反応ガスの流量や圧力等）を算出し、前記制御装置の前記入出力制御手段は、前記協調制御装置から受信した前記制御物理量を前記制御装置及び前記制御対象の作動を直接に指示する作動指令値（例えば、後述する本実施形態での制御値、例えば走行用モータ３１を駆動制御するＰＤＵ３２に出力する交流電圧指令値、エアーコンプレッサー４１に所望の回転速度を確保するための制御信号、排圧弁４６の弁開度を制御する制御信号等）へ変換することを特徴としている。

上記構成の車両用制御システムによれば、協調制御装置と、複数の制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号は、例えば汎用的な物理量や抽象的な制御値等からなる制御物理量であって、例えば適宜の制御対象が変更された場合であっても、協調制御装置から出力される制御物理量は変更せず、制御対象が接続された制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良い。すなわち、入出力制御手段では、協調制御装置から受信した制御物理量を、個々の制御対象に応じた作動指令値へ変換する。
これにより、協調制御装置での制御演算の内容を変更すること無しに、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車両用制御システムによれば、例えば何れかのサブシステムの制御演算に相当する部分が変更になっても、協調制御装置での処理内容のみを変更すれば良い。また、制御対象の変更等によって入出力制御手段が変更になった場合でも、対象となる制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良く、他の制御装置にまで変更が及ぶことを抑制して、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
また、例えば通信系の停止時や、協調制御装置の不調等の異常が発生した場合であっても、制御対象に対して誤った制御が行われてしまうことを防いだり、制御対象の保護動作を行うことができ、制御対象が破損してしまうことを防止することが可能となる。
さらに、請求項２に記載の車両用制御システムによれば、協調制御装置での制御演算の内容を変更すること無しに、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。

以下、本発明の車両用制御システムの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用制御システム１０の構成図であり、図２は図１に示す車両用制御システム１０を備えた燃料電池車両１の構成図であり、図３は協調制御ＥＣＵ２１の機能ブロック図であり、図４は複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の機能ブロック図である。

本実施の形態に係る燃料電池車両１は、走行用モータ駆動部１１に電力を供給する電源装置として、例えば燃料電池１２及び反応ガス供給部１３と蓄電装置１４とから構成されたハイブリッド型の電源装置を備えており、これらの電源装置から配電部１５を介して電力が供給される走行用モータ駆動部１１の駆動力は、オートマチックトランスミッション或いはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション（図示略）を介して駆動輪Ｗに伝達される。
また、燃料電池車両１の減速時に駆動輪Ｗ側から走行用モータ駆動部１１側に駆動力が伝達されると、走行用モータ駆動部１１は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生して車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するようにされている。

本実施の形態による車両用制御システム１０は、例えば、走行用モータ駆動部１１と、燃料電池１２と、反応ガス供給部１３と、蓄電装置１４と、配電部１５と、冷却部１６，１６と、ＥＣＵ１７とを備えて構成されている。
さらに、ＥＣＵ１７は、いわゆるサーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１と、いわゆるクライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ＥＣＵ２２と、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と、配電制御ＥＣＵ２４と、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５とを備えて構成されている。

図２に示すように、走行用モータ駆動部１１は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータをなす走行用モータ３１と、ＰＤＵ３２とを備えて構成され、走行用モータ３１はＰＤＵ３２から供給される３相交流電力により駆動制御される。
ＰＤＵ３２は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子から構成されたＰＷＭインバータを備えており、モータ制御ＥＣＵ２２から出力されるスイッチング指令に基づいて、燃料電池１２及び蓄電装置１４から配電部１５を介して出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ３１へ供給する。

燃料電池１２は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料として水素ガスが供給される水素極と酸化剤として酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。

反応ガス供給部１３は、燃料電池１２の空気極に空気を供給する空気供給部１３ａと、水素極に水素ガスを供給する水素供給部１３ｂとを備えて構成されている。さらに、空気供給部１３ａは、エアーコンプレッサー４１と、エアーコンプレッサー４１を駆動するモータ４２と、モータ４２に対するドライバ４３とを備えて構成されている。
また、水素供給部１３ｂは、例えばエアーコンプレッサー４１から信号圧として供給される空気の圧力に応じた圧力で水素ガスを供給する圧力制御弁４４と、燃料電池１１から排出される排出ガスを圧力制御弁４４を介して供給される水素ガスに混合して再循環させるエゼクタ４５とを備えて構成されている。

なお、燃料電池１２の空気極側及び水素極側のそれぞれには、燃料電池１２から排出される各排出ガスつまり空気及び水素ガスを外部に排出するための排圧弁４６，４６が備えられ、さらに、燃料電池１２の空気極側には空気の圧力を検出する圧力計４７が備えられ、燃料電池１２の水素極側には水素ガスの圧力を検出する圧力計４７及び流量を検出する流量計４８が備えられている。
そして、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、例えば、各圧力計４７，４７及び流量計４８にて検出される各検出値を受信して、後述するＩ／Ｏ処理を施した後に協調制御ＥＣＵ２１へ出力する。さらに、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、後述するように、協調制御ＥＣＵ２１から受信した反応ガス制御量、つまり反応ガスの流量及び圧力に応じて、エアーコンプレッサー４１に所望の回転速度を確保するための制御信号を出力したり、排圧弁４６，４６の開閉動作を指示する指令信号を出力する。

蓄電装置１４、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタとされている。そして、燃料電池１２及び蓄電装置１４は電気的負荷である走行用モータ３１等に対して並列に接続されている。
配電部１５は、例えば高圧分配器等をなし、配電制御ＥＣＵ２４からの指令信号に基づいて、走行用モータ３１等の電気的負荷へ供給する電流値を制御する。
冷却部１６は、例えば走行用モータ３１やエアーコンプレッサー４１を駆動するモータ４２や燃料電池１２等を冷却する水循環系をなすものであって、冷却水を供給するウォータポンプ等を備えて構成されている。

ＥＣＵ１７は、ネットワーク５１を介して相互に接続された複数の各ＥＣＵ２１，…，２５を備えて構成されている。
サーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１は、クライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ＥＣＵ２２と、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と、配電制御ＥＣＵ２４と、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５との協調動作を制御している。
ここで、各サブシステムを構成する各ＥＣＵ２２，…，２５は、後述するように、協調制御ＥＣＵ２１や制御対象との間で送受信する制御信号に対するＩ／Ｏ処理や、ネットワーク停止時等の異常時における退避処理や保護動作等の制御を行い、協調制御ＥＣＵ２１は、各ＥＣＵ２２，…，２５でのＩ／Ｏ処理により得られた制御信号に基づいて、各ＥＣＵ２２，…，２５を制御するための制御演算を行う。

例えば図３に示すように、協調制御ＥＣＵ２１は、ＭＰＵ６１と、通信コントローラ６２と、プログラム書込制御部６３とを備えて構成されている。
ＭＰＵ６１は、通信コントローラ６２を介して複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５からＩ／Ｏ処理後の各制御信号を受信して、これらの制御信号に基づいて各ＥＣＵ２２，…，２５を協調動作させるための制御演算を行う。
また、プログラム書込制御部６３は、例えば各ＥＣＵ２２，…，２５の協調動作の内容等が変更となって、適宜のプログラム書込装置６５が外部からＭＰＵ６１の演算内容を変更する際の書込動作を制御する。

例えば図４に示すように、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５は、ＭＰＵ７１と、通信コントローラ７２と、プログラム書込制御部７３と、入力回路７４と、出力回路７５とを備えて構成されている。
ＭＰＵ７１は、入力回路７４を介して外部のセンサ・スイッチ７６等から受信した信号や、通信コントローラ７２を介して協調制御ＥＣＵ２１から受信した制御信号に対して、所定の変換処理等からなるＩ／Ｏ処理を行うＩ／Ｏ処理部７１ａを備えており、入力回路７４からの信号は通信コントローラ７２を介して協調制御ＥＣＵ２１へ送信し、協調制御ＥＣＵ２１からの制御信号は出力回路７５を介してアクチェータ７７へ出力する。
さらに、ＭＰＵ７１は、反応ガス供給部１３等の制御対象の退避動作や燃料電池１２の保護動作等を単独で制御する自律制御部７１ｂを備えており、例えばネットワーク５１の停止時等の異常発生時に制御信号をアクチェータ７７へ出力する。
なお、プログラム書込制御部７３は、例えばＭＰＵ７１におけるＩ／Ｏ処理等の処理内容が変更される際の書込動作を制御する。

以下に、協調制御ＥＣＵ２１と、複数のサブシステムを構成する各ＥＣＵ２２，…，２５の機能について説明する。
モータ制御ＥＣＵ２２は、ＰＤＵ３２に具備されたＰＷＭインバータの電力変換動作を制御しており、協調制御ＥＣＵ２１から受信したモータ制御量、例えば要求トルク値やモータ出力等に基づいて所定の制御マップを参照して、スイッチング指令として例えばＵ相及びＶ相及びＷ相に対する各交流電圧指令値をＰＤＵ３２に出力する。そして、これらの各電圧指令値に応じたＵ相電流及びＶ相電流及びＷ相電流をＰＤＵ３２から走行用モータ３１の各相へと出力させる。

反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、協調制御ＥＣＵ２１から受信した反応ガス制御量、例えば燃料電池１２に供給される反応ガスつまり水素ガス及び空気の流量及び圧力に基づいて所定の制御マップを参照し、例えばエアーコンプレッサー４１に所望の回転速度を確保するための制御信号を出力したり、例えばステッピングモータ等により調整可能な排圧弁４６の弁開度を制御する制御信号を出力する。

配電制御ＥＣＵ２４は、例えば燃料電池１２から出力される出力電流及び出力電圧の信号や、蓄電装置１４から出力される出力電流及び端子間電圧及び温度の信号等に、所定のＩ／Ｏ処理を施して協調制御ＥＣＵ２１へ送信すると共に、協調制御ＥＣＵ２１から受信した配電制御信号、例えば高圧分配器等の動作を指示する制御信号に基づいて電力供給の切替制御を行う。

セル電圧検出制御ＥＣＵ２５は、燃料電池１２を構成する複数のセルの電圧値をモニタしており、例えば複数のセルに対して検出した電圧値の平均値や偏差、最大値や最小値等を算出して協調制御ＥＣＵ２１へ送信する。

本実施の形態による車両用制御システム１０は上記構成を備えており、次に、この車両用制御システム１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。図５は協調制御ＥＣＵ２１の動作を示すフローチャートであり、図６は複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の動作、特に入力処理を示すフローチャートであり、図７は複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の動作、特に出力処理を示すフローチャートである。

以下に、協調制御ＥＣＵ２１の動作について説明する。
先ず、図５に示すステップＳ０１においては、システムの初期化処理として、例えば適宜の制御値や定数等を所定値に設定する。
次に、ステップＳ０２においては、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５からネットワーク１５を介して制御信号とされるパケットを受信したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３においては、受信したパケットから論理値を抽出する。
なお、論理値とは、例えば協調制御ＥＣＵ２１と各ＥＣＵ２２，…，２５との間で送受信される制御信号をなす汎用性の高い物理量や抽象的な制御値等であって、例えばアクチェータ７７が変更された場合でも、影響を受けないような値に設定されている。例えば、エアーコンプレッサー４１を所定の回転速度に制御する際に、実際に必要とされる作動指令値はモータ４２に供給される電圧値や電流値であるが、最終的にシステムにおいて要求されているのは反応ガスの流量値であって、例えばエアーコンプレッサー４１やモータ４２が他の装置に変更された場合であっても不変な制御値となる。

そして、ステップＳ０４においては、抽出した論理値に基づいて制御演算を行い、汎用性の高い物理量や抽象的な制御値等からなる制御論理値を算出する。
次に、ステップＳ０５においては、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５を制御するための制御論理値をパケット化する。
そして、ステップＳ０６においては、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５にパケットを送信して、一連の処理を終了する。

例えば、本実施の形態に係る燃料電池車両１においては、先ず、アクセル開度の値が協調制御ＥＣＵ２１に読み込まれる。
協調制御ＥＣＵ２１は、アクセル開度の値から必要なモータ制御量、例えば要求トルク値やモータ出力等を算出して、これらの要求トルク値やモータ出力等をモータ制御ＥＣＵ２２へ送信する。
さらに、協調制御ＥＣＵ２１は、算出した要求トルク値やモータ出力等に見合う電力量を算出して、この電力量を出力するために必要とされる反応ガス制御量、例えば水素ガス及び空気の流量及び圧力を算出して反応ガス供給制御ＥＣＵ２３へ送信する。
また、協調制御ＥＣＵ２１は、燃料電池車両１の運転状態、例えばアイドル運転状態等に応じて配電制御信号を配電制御ＥＣＵ２４へ送信する。
さらに、協調制御ＥＣＵ２１は、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５から受信した複数のセルに対する電圧値の平均値や偏差、最大値や最小値等の検出値に基づいて、燃料電池１２が正常であるか否かを判定する。

以下に、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の入力処理について説明する。
先ず、図６に示すステップＳ１１においては、入力回路７４を介して外部のセンサ・スイッチ７６等から受信した検出信号等のＡ／Ｄ変換値を読み込む。
次に、ステップＳ１２においては、Ａ／Ｄ変換値を論理値に変換する。
次に、ステップＳ１３においては、論理値から送信パケットを作成する。
そして、ステップＳ１４においては、協調制御ＥＣＵ２１へパケットを送信して、一連の処理を終了する。

以下に、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の出力処理について説明する。
先ず、図７に示すステップＳ２１においては、協調制御ＥＣＵ２１から受信したパケットから論理値を抽出する。
次に、ステップＳ２２においては、抽出した論理値をアクチェータ７７の制御値へ変換する。
次に、ステップＳ２３においては、出力回路７５を介してアクチェータ７７の制御値を出力して、一連の処理を終了する。

例えば、本実施の形態に係る燃料電池車両１において、協調制御ＥＣＵ２１からモータ制御量として要求トルク値やモータ出力等（ステップＳ２１での論理値）を受信したモータ制御ＥＣＵ２２は、所定の制御マップを参照して、ＰＤＵ３２に具備されたＰＷＭインバータ等の電力変換動作を制御するためのスイッチング指令として、例えばＵ相及びＶ相及びＷ相の交流電圧指令値（ステップＳ２２での制御値）をＰＤＵ３２に出力する。

また、協調制御ＥＣＵ２１から反応ガス制御量として反応ガスの流量及び圧力（ステップＳ２１での論理値）の制御信号を受信した反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は、燃料電池１２に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるようにすると共に、燃料電池１２の水素極と空気極との極間差圧を所定圧に設定して所望の発電効率を確保する。すなわち、所定の制御マップを参照して、例えばエアーコンプレッサー４１に対して所望の回転速度を確保するための電流値及び電圧値（ステップＳ２２での制御値）を算出して出力すると共に、排圧弁４６のステッピングモータ等に対して所望の弁開度を確保するための電流値及び電圧値（ステップＳ２２での制御値）を算出して出力する。
さらに、協調制御ＥＣＵ２１から配電制御信号（ステップＳ２１での論理値）を受信した配電制御ＥＣＵ２４は、配電部１５の高圧分配器等を制御するための制御信号（ステップＳ２２での制御値）を出力する。

以下に、車両用制御システム１０の動作として、特に、ネットワーク１５の停止時における各ＥＣＵ２２，…，２５の退避動作の処理について添付図面を参照しながら説明する。
図８は複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５の動作、特にネットワーク停止時等の異常状態の発生時における退避処理を示すフローチャートである。

先ず、例えば協調制御ＥＣＵ２１と各ＥＣＵ２２，…，２５との間で所定の時間内に通信状態を確立することができたか否かを判定するによって、ネットワーク５１の停止等の異常状態の発生を検出すると、図８に示すステップＳ３１において、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は極間差圧維持の処理を行う。すなわち、例えば排圧弁４６が急に閉弁したり、エアーコンプレッサー４１の回転速度が急に増大する等が発生することを防いで、燃料電池１２の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止する。
次に、ステップＳ３２においては、補機類駆動用の電源電圧を維持して、システムの停止動作を開始する。
次に、ステップＳ３３において、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は水素ガスの換気動作を維持して、システム内部に水素ガスが溜まってしまうことを防止する。
次に、ステップＳ３４において、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３は燃料電池１２のカソード側の排圧弁４６を開弁する。これによって、燃料電池１２へ供給される反応ガスの圧力を低下させる。
次に、ステップＳ３５においては、走行用モータ３１やエアーコンプレッサー４１等のデバイスを停止して、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による車両用制御システム１０によれば、サーバ装置をなす協調制御ＥＣＵ２１によって、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５を協調制御する際に、各ＥＣＵ２２，…，２５には、協調制御ＥＣＵ２１との間で送受信される制御信号に対するＩ／Ｏ処理と、異常時における制御対象の退避動作等のみを制御させ、協調制御ＥＣＵ２１には、各ＥＣＵ２２，…，２５に従属する各制御対象の動作を決定するための制御演算を行わせる。
これにより、例えば車両用制御システム１０の制御方法が変更になった場合には、協調制御ＥＣＵ２１での処理内容のみを変更するだけで良く、各ＥＣＵ２２，…，２５での処理内容を相互に関連付けながら調整して変更するという煩雑な手間を省くことができる。
また、例えば各ＥＣＵ２２，…，２５に接続されたアクチェータ７７が変更された場合には、各ＥＣＵ２２，…，２５でのＩ／Ｏ処理の内容のみを変更すれば良く、協調制御ＥＣＵ２１における制御内容まで変更する必要が無くなり、車両用制御システム１０の更新を容易に行うことができる。
しかも、ネットワーク５１に異常が発生して、協調制御ＥＣＵ２１による各ＥＣＵ２２，…，２５の協調制御が不可能となった場合であっても、各ＥＣＵ２２，…，２５が独立して動作することができ、ネットワーク５１の異常時に制御対象に対して誤った制御が行われることを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、車両用制御システム１０は燃料電池車両１に搭載されるとしたが、これに限定されず、その他の車両、例えばハイブリッド車両等に搭載されても良い。
また、本実施の形態においては、蓄電装置１４はキャパシタをなすとしたが、これに限定されず、例えば、バッテリー等であっても良い。この場合、配電制御ＥＣＵ２４は、バッテリーの残容量を制御しつつ配電制御を行うようにすれば良い。

なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ１７においてクライアント装置をなす複数のサブシステムは、モータ制御ＥＣＵ２２と、反応ガス供給制御ＥＣＵ２３と、配電制御ＥＣＵ２４と、セル電圧検出制御ＥＣＵ２５とを備えて構成されているとしたが、これに限定されず、他の制御ＥＣＵを備えて構成されていても良い。要するに、協調制御ＥＣＵ２１とネットワーク５１を介して相互に接続された各制御ＥＣＵは、協調制御ＥＣＵ２１との間で送受信する制御値を論理値に変換するためのＩ／Ｏ処理を行うと共に、例えばネットワーク５１の停止時等の異常時には、他のＥＣＵに頼らずに単独で退避処理等の保護動作を制御するように構成されていれば良い。

なお、本実施の形態においては、複数のサブシステムをなす各ＥＣＵ２２，…，２５は、ネットワーク５１の停止時に独立して動作するとしたが、これに限定されず、例えば協調制御ＥＣＵ２１から異常な制御信号が送信された場合には、この制御信号を無視して独立して動作しても良い。

本発明の一実施形態に係る車両用制御システムの構成図である。 図１に示す車両用制御システムを備えた燃料電池車両の構成図である。 協調制御ＥＣＵの機能ブロック図である。 複数のサブシステムをなす各ＥＣＵの機能ブロック図である。 協調制御ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 複数のサブシステムをなす各ＥＣＵの動作、特に入力処理を示すフローチャートである。 複数のサブシステムをなす各ＥＣＵの動作、特に出力処理を示すフローチャートである。 複数のサブシステムをなす各ＥＣＵの動作、特に入力処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用制御システム
１１ 走行用モータ駆動部（制御対象）
１２ 燃料電池（制御対象）
１３ 反応ガス供給部（制御対象）
１４ 蓄電装置（制御対象）
１５ 配電部（制御対象）
１６ 冷却部（制御対象）
２１ 協調制御ＥＣＵ（協調制御装置）
２２ モータ制御ＥＣＵ（制御装置）
２３ 反応ガス供給制御ＥＣＵ（制御装置）
２４ 配電制御ＥＣＵ（制御装置）
２５ セル電圧検出制御ＥＣＵ（制御装置）
５１ ネットワーク（通信線）
６１ ＭＰＵ（制御演算手段）
７１ａ Ｉ／Ｏ処理部（入出力制御手段）
７１ｂ 自律制御部（自律制御手段）

Claims (2)

1. 空気極と水素極との間に固体高分子電解質膜を備えた燃料電池と、
   少なくとも前記燃料電池への反応ガスの供給を制御する反応ガス制御手段を具備する制御対象が接続された複数のサブシステムをなす制御装置と、前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置とを、通信線を介して相互に接続してなる前記燃料電池の発電電力により走行用モータを駆動する車両用制御システムであって、
   前記複数の制御装置は、前記協調制御装置及び前記制御対象との間で送受信される信号に対する入出力処理を行う入出力制御手段を備え、
   前記協調制御装置は、前記複数の制御装置から受信した受信信号に基づいて、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する制御信号を算出する制御演算手段とを備え、
   前記複数の制御装置は、前記協調制御装置との間の通信系または前記協調制御装置の異常時に、前記協調制御装置とは独立して前記反応ガス制御手段により前記空気極と前記水素極との間の極間差圧維持の処理を行う自律制御手段を備えることを特徴とする車両用制御システム。
2. 前記協調制御装置の前記制御演算手段は、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する前記制御信号として、前記複数の制御装置及び前記制御対象の作動により達成されるべき制御物理量を算出し、
   前記制御装置の前記入出力制御手段は、前記協調制御装置から受信した前記制御物理量を前記制御装置及び前記制御対象の作動を直接に指示する作動指令値へ変換することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御システム。
   
   

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