JP2012210003A

JP2012210003A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2012210003A
Application number: JP2011071786A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kutsuna; 正樹沓名; Makoto Nakamura; 誠中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】２つのモータとそれぞれのモータを制御する２つの制御装置とを備えるものにおいて、２つのモータのそれぞれの出力が正常か否かを判定できるようにする。
【解決手段】モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊の設定やトルク指令Ｔｍ２＊に基づくモータＭＧ２の制御，トルク指令Ｔｍ１＊と出力トルクとの比較によるモータＭＧ１の出力の監視を行なうマスター電子制御ユニット５０と、トルク指令Ｔｍ１＊に基づくモータＭＧ１の制御やトルク指令Ｔｍ２＊と出力トルクとの比較によるモータＭＧ２の出力の監視を行なうスレーブ電子制御ユニット５２と、を備え、マスター電子制御ユニット５０からスレーブ電子制御ユニット５２に、シリアル通信ライン６０によりトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信し、アナログ通信ライン６２によりトルク指令Ｔｍ２＊を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、第１の電動機と、第２の電動機と、第１の電動機から出力すべき目標トルクとしての第１目標トルクに基づいて第１の電動機を制御する第１の制御装置と、第２の電動機から出力すべき目標トルクとしての第２目標トルクに基づいて第２の電動機を制御する第２の制御装置と、を備える駆動装置に関する。

従来、この種の駆動装置としては、モータと、モータ指令値を演算する第１のＭＰＵと、第１のＭＰＵにより算出されたモータ指令値を用いてモータを駆動制御する第２のＭＰＵと、を備え、第１のＭＰＵと第２のＭＰＵとをシリアル通信ラインとアナログ通信ラインとによって接続するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、第２のＭＰＵは、第１のＭＰＵとのシリアル通信が正常に行なわれているか否かを判定し、シリアル通信が正常に行なわれているときには第１のＭＰＵからシリアル通信ラインにより送られてきたモータ指令値に基づいてモータを駆動制御し、シリアル通信が異常であるときには第１のＭＰＵからアナログ通信により送られてきたモータ指令値に基づいてモータを駆動制御することにより、シリアル通信が正常に行なわれないときでもモータの駆動制御を継続できるようにしている。

特開２００４−１７３３７１号公報

こうした駆動装置において、２つのモータを備える場合、第１のＭＰＵと第２のＭＰＵとでそれぞれモータを駆動することが考えられる。この場合、それぞれのモータの出力が正常か否かを判定（監視）することが望まれるが、そのためだけに更なるＭＰＵを設けるものとすると、装置の複雑化や大型化につながるため、好ましくない。そのため、それぞれのモータの出力が正常か否かの判定を２つのＭＰＵを用いてどのように行なうかが課題となる。

本発明の駆動装置は、２つのモータとそれぞれのモータを制御する２つの制御装置とを備えるものにおいて、２つのモータのそれぞれの出力が正常か否かを判定できるようにすることを主目的とする。

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置は、
第１の電動機と、第２の電動機と、前記第１の電動機から出力すべき目標トルクとしての第１目標トルクに基づいて前記第１の電動機を制御する第１の制御装置と、前記第２の電動機から出力すべき目標トルクとしての第２目標トルクに基づいて前記第２の電動機を制御する第２の制御装置と、を備える駆動装置において、
前記第１の制御装置は、前記第１目標トルクおよび前記第２目標トルクを設定すると共に該設定した第１目標トルクおよび第２目標トルクを前記第２の制御装置に送信し更に前記設定した第２目標トルクと前記第２の電動機から出力されると推定されるトルクである第２出力トルクとの比較により前記第２の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置であり、
前記第２の制御装置は、前記設定された第１目標トルクおよび第２目標トルクを前記第１の制御装置から受信すると共に前記受信した第１目標トルクと前記第１の電動機から出力されると推定されるトルクである第１出力トルクとの比較により前記第１の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置であり、
更に、前記第１の制御装置は、前記設定した第１目標トルクおよび第２目標トルクを第１の通信ラインにより前記第２の制御装置に送信すると共に、前記設定した第１目標トルクを第２の通信ラインにより前記第２の制御装置に送信する制御装置である、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、第１の制御装置は、第１目標トルクおよび第２目標トルクを設定し、設定した第１目標トルクに基づいて第１の電動機を制御し、設定した第１目標トルクおよび第２目標トルクを第２の制御装置に送信し、設定した第２目標トルクと第２の電動機から出力されると推定されるトルクである第２出力トルクとの比較により第２の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置である。また、第２の制御装置は、第１目標トルクおよび第２目標トルクを第１の制御装置から受信し、第２目標トルクに基づいて第２の電動機を制御し、第１目標トルクと第１の電動機から出力されると推定されるトルクである第１出力トルクとの比較により第１の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置である。したがって、第１の制御装置により、第２目標トルクと第２出力トルクとの比較により第２の電動機からの出力が正常か否かを判定し、第２の制御装置により、第１目標トルクと第１出力トルクとの比較により第１の電動機からの出力が正常か否かを判定するから、第１の電動機からの出力や第２の電動機からの出力が正常か否かを判定するための制御装置を別に設ける必要がない。これにより、装置を複雑化せずに第１の電動機や第２の電動機からの出力が正常か否かを判定することができる。そして、第１の制御装置は、第１目標トルクおよび第２目標トルクを第１の通信ラインにより第２の制御装置に送信すると共に、設定した第１目標トルクを第２の通信ラインにより第２の制御装置に送信する。これにより、第１の通信ラインに異常が生じたときでも、第２の制御装置により、第１目標トルクと第１出力トルクとの比較により第１の電動機からの出力が正常か否かを判定することができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記第１の制御装置は、前記第１の電動機のロータの回転位置と前記第１の電動機の各相に印加される相電流と前記第２の電動機のロータの回転位置と前記第２の電動機の各相に印加される相電流とを入力し、前記第１目標トルクと前記第１の電動機のロータの回転位置と前記第１の電動機の各相に印加される相電流とに基づいて前記第１の電動機を制御し、前記第２の電動機のロータの回転位置と前記第２の電動機の各相に印加される相電流とに基づいて前記第２出力トルクを設定する制御装置であり、前記第２の制御装置は、前記第１の電動機のロータの回転位置と前記第１の電動機の各相に印加される相電流と前記第２の電動機のロータの回転位置と前記第２の電動機の各相に印加される相電流とを入力し、前記第２目標トルクと前記第２の電動機のロータの回転位置と前記第２の電動機の各相に印加される相電流とに基づいて前記第２の電動機を制御し、前記第１の電動機のロータの回転位置と前記第１の電動機の各相に印加される相電流とに基づいて前記第１出力トルクを設定する制御装置である、ものとすることもできる。

本発明の駆動装置では、第１の制御装置は、第１目標トルクおよび第２目標トルクを第１の通信ラインにより第２の制御装置に送信すると共に第１目標トルクを第２の通信ラインにより第２の制御装置に送信する制御装置であるものとしたが、第１目標トルクおよび第２目標トルクを第２の通信ラインにより第２の制御装置に送信するものとしてもよい。

本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されており、図示するように、周知の同期発電電動機として構成された２つのモータＭＧ１，ＭＧ２と、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するインバータ２４，２５と、インバータ２４，２５を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ２６と、モータＭＧ１，ＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したり設定したトルク指令Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ２を制御したりする電子制御ユニット（以下、マスター電子制御ユニットという）５０と、マスター電子制御ユニット５０から受信したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御する電子制御ユニット（以下、スレーブ電制御ユニットという）５２と、を備える。ここで、スレーブ電子制御ユニット５２とマスター電子制御ユニット５０とは、シリアル通信ライン６０およびアナログ通信ライン６２により接続されている。

マスター電子制御ユニット５０は、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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。マスター電子制御ユニット５０には、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４０，４１からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流を検出する電流センサ４２Ｖ，４２Ｗ，４３Ｖ，４３Ｗからの相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｖ２，Ｉｗ２などが入力されている。また、マスター電子制御ユニット５０からは、インバータ２５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力されている。

このマスター電子制御ユニット５０は、搭載される自動車の駆動要求など（例えば、アクセル開度と車速とに基づく駆動要求など）に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したり、設定したトルク指令Ｔｍ２＊と回転位置検出センサ４１からのモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２と電流センサ４３Ｖ，４３ＷからのモータＭＧ２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２とに基づいてインバータ２５のスイッチング素子をスイッチング制御したり、回転位置検出センサ４０からのモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１と電流センサ４２Ｖ，４２ＷからのモータＭＧ１の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１とに基づいてモータＭＧ１から出力されると推定されるトルクとしての出力トルクＴｍ１ｅｓｔを演算したり、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と出力トルクＴｍ１ｅｓｔとの比較によりモータＭＧ１の出力が正常か否かを（モータＭＧ１が正常に駆動されているか否か）を判定（監視）したりする。これにより、マスター電子制御ユニット５０により、モータＭＧ２を制御したり、モータＭＧ１の出力が正常か否かを判定したりすることができる。なお、トルク指令Ｔｍ２＊とモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２とモータＭＧ２のＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２とに基づいてインバータ２５のスイッチング素子をスイッチング制御する処理や、モータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１とモータＭＧ１のＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１とに基づいてモータＭＧ１の出力トルクＴｍ１ｅｓｔを演算する処理については周知であるため、詳細な説明は省略する。

また、マスター電子制御ユニット５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をシリアル通信ライン６０によりスレーブ電子制御ユニット５２に送信すると共に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をアナログ信号に変換してアナログ通信ライン６２によりスレーブ電子制御ユニット５２に送信し、スレーブ電子制御ユニット５２からはモータＭＧ２の出力が正常か否かの判定結果を図示しない通信ラインにより受信する。

スレーブ電子制御ユニット５２は、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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。スレーブ電子制御ユニット５２には、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４０，４１からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流を検出する電流センサ４２Ｖ，４２Ｗ，４３Ｖ，４３Ｗからの相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｖ２，Ｉｗ２などが入力されている。また、スレーブ電子制御ユニット５２からは、インバータ２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力されている。

このスレーブ電子制御ユニット５２は、シリアル通信ライン６０に異常が生じていないときには、マスター電子制御ユニット５０から、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊（デジタル信号）をシリアル通信ライン６０により受信すると共に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（アナログ信号）をアナログ通信ライン６２により受信する。この場合、スレーブ電子制御ユニット５２は、マスター電子制御ユニット５０からシリアル通信ライン６０により受信したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と回転位置検出センサ４０からのモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１と電流センサ４２Ｖ，４２ＷからのモータＭＧ１の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１とに基づいてインバータ２４のスイッチング素子をスイッチング制御したり、回転位置検出センサ４１からのモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２と電流センサ４３Ｖ，４３ＷからのモータＭＧ２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２とに基づいてモータＭＧ２から出力されると推定されるトルクとしての出力トルクＴｍ２ｅｓｔを演算したり、マスター電子制御ユニット５０からシリアル通信ライン６０により受信したモータＭＧ２のＴｍ２＊と出力トルクＴｍ２ｅｓｔとの比較によりモータＭＧ２の出力が正常か否かを（モータＭＧ２が正常に駆動されているか否か）を判定（監視）したりし、モータＭＧ２の出力が正常か否かの判定結果を図示しない信号ラインによりマスター電子制御ユニット５０に送信する。これにより、スレーブ電子制御ユニット５２により、モータＭＧ１を制御したり、モータＭＧ２の出力が正常か否かを判定したりすることができる。なお、トルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１とモータＭＧ１のＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１とに基づいてインバータ２４のスイッチング素子をスイッチング制御する処理や、モータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２とモータＭＧ２のＶ相，Ｗ相に印加される相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２とに基づいてモータＭＧ２の出力トルクＴｍ２ｅｓｔを演算する処理については周知であるため、詳細な説明は省略する。

また、スレーブ電子制御ユニット５２は、シリアル通信ライン６０に異常が生じているときには、マスター電子制御ユニット５０からアナログ通信ライン６２により受信したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、そのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と出力トルクＴｍ２ｅｓｔとの比較によりモータＭＧ２の出力が正常か否か（モータＭＧ１が正常に駆動されているか否か）を判定し、その判定結果を図示しない信号ラインによりマスター電子制御ユニット５０に送信する。これにより、シリアル通信ライン６０に異常が生じたときでも、モータＭＧ２の出力が正常か否かを判定することができる。なお、実施例では、マスター電子制御ユニット５０からスレーブ電子制御ユニット５２にアナログ通信ライン６２によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（アナログ信号）だけを送信するものとしたから、シリアル通信ライン６０に異常が生じたときには、スレーブ電子制御ユニット５２はモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を取得することができない。このため、この場合、モータＭＧ１は駆動されないことになる。

以上説明した実施例の駆動装置２０によれば、マスター電子制御ユニット５０では、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ２を制御したりモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をスレーブ電子制御ユニット５２に送信したりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と出力トルクＴｍ１ｅｓｔとの比較によりモータＭＧ１の出力が正常か否かを判定したりし、スレーブ電子制御ユニット５２では、マスター電子制御ユニット５０から受信したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御したりマスター電子制御ユニット５０から受信したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と出力トルクＴｍ２ｅｓｔとの比較によりモータＭＧ２の出力が正常か否かを判定したりするものとしたから、それぞれの電子制御ユニットにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のうち制御対象でないモータの出力が正常か否かを判定することができる。しかも、マスター電子制御ユニット５０からスレーブ電子制御ユニット５２に、シリアル通信ライン６０によりモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信すると共にアナログ通信ライン６２によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を送信するから、シリアル通信ライン６０に異常が生じたときでも、スレーブ電子制御ユニット５２により、モータＭＧ２の出力が正常が否かを判定することができる。

また、実施例の駆動装置２０によれば、マスター電子制御ユニット５０およびスレーブ電子制御ユニット５２は、それぞれ、回転位置検出センサ４０，４１からのモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置θｍ１，θｍ２や、電流センサ４２Ｖ，４２Ｗ，４３Ｖ，４３ＷからのモータＭＧ１，ＭＧ２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｖ２，Ｉｗ２を入力するものとしたから、マスター電子制御ユニット５０とスレーブ電子制御ユニット５２との間で通信する情報の種類や情報量を少なくすることができる。即ち、スレーブ電子制御ユニット５２によってモータＭＧ２の出力が正常か否かを判定するためにマスター電子制御ユニット５０からスレーブ電子制御ユニット５２にモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２やモータＭＧ２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２を送信する必要がなく、マスター電子制御ユニット５０によってモータＭＧ１の出力が正常か否かを判定するためにスレーブ電子制御ユニット５２からマスター電子制御ユニット５０にモータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１やモータＭＧ１のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１を送信する必要がない。

実施例の駆動装置２０では、マスター電子制御ユニット５０からスレーブ電子制御ユニット５２に、シリアル通信ライン６０によりモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信すると共にアナログ通信ライン６２によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を送信するものとしたが、シリアル通信ライン６０によりモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信すると共にアナログ通信ライン６２によりモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信するものとしてもよい。

実施例の駆動装置２０では、マスター電子制御ユニット５０およびスレーブ電子制御ユニット５２は、それぞれ、回転位置検出センサ４０，４１からのモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置θｍ１，θｍ２や、電流センサ４２Ｖ，４２Ｗ，４３Ｖ，４３ＷからのモータＭＧ１，ＭＧ２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｖ２，Ｉｗ２を入力するものとしたが、マスター電子制御ユニット５０は、モータＭＧ１のロータの回転位置θｍ１やモータＭＧ１のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ１，Ｉｗ１についてはスレーブ電子制御ユニット５２から通信により入力するものとしてもよいし、スレーブ電子制御ユニット５２は、モータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２やモータＭＧ２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ２，Ｉｗ２についてはマスター電子制御ユニット５０から通信により入力するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ２が「第１の電動機」に相当し、マスター電子制御ユニット５０が「第１の制御装置」に相当し、モータＭＧ１が「第２の電動機」に相当し、スレーブ電子制御ユニット５２が「第２の制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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。

本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。

２０駆動装置、２４，２５インバータ、２６バッテリ、４０，４１回転位置検出センサ、４２Ｖ，４２Ｗ，４３Ｖ，４３Ｗ電流センサ、５０マスター電子制御ユニット、５２スレーブ電子制御ユニット、６０シリアル通信ライン、６２アナログ通信ライン、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

第１の電動機と、第２の電動機と、前記第１の電動機から出力すべき目標トルクとしての第１目標トルクに基づいて前記第１の電動機を制御する第１の制御装置と、前記第２の電動機から出力すべき目標トルクとしての第２目標トルクに基づいて前記第２の電動機を制御する第２の制御装置と、を備える駆動装置において、
前記第１の制御装置は、前記第１目標トルクおよび前記第２目標トルクを設定すると共に該設定した第１目標トルクおよび第２目標トルクを前記第２の制御装置に送信し更に前記設定した第２目標トルクと前記第２の電動機から出力されると推定されるトルクである第２出力トルクとの比較により前記第２の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置であり、
前記第２の制御装置は、前記設定された第１目標トルクおよび第２目標トルクを前記第１の制御装置から受信すると共に前記受信した第１目標トルクと前記第１の電動機から出力されると推定されるトルクである第１出力トルクとの比較により前記第１の電動機からの出力が正常か否かを判定する制御装置であり、
更に、前記第１の制御装置は、前記設定した第１目標トルクおよび第２目標トルクを第１の通信ラインにより前記第２の制御装置に送信すると共に、前記設定した第１目標トルクを第２の通信ラインにより前記第２の制御装置に送信する制御装置である、
駆動装置。