JP2014051228A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 制御装置1は、電動機2が発電用電動機4からの供給電力により所定出力で作動しているときに、発電機故障検知部16が発電用電動機4又はその駆動回路14の故障を検知した場合には、当該故障が確定するまでの間に、発電用電動機駆動回路14の作動を停止すると共に、電動機要求電力Pmを、電源3から電動機2に供給可能なときには電動機2を所定出力で作動させることを継続し、電源3から電動機2に供給可能でないときには電動機2の作動を停止する作動制御部11を備える。
【選択図】 図1
Description
(1−1.車両の制御装置の構成)
本発明の第1実施形態の車両の制御装置1について説明する。制御装置1は、電動機2と、蓄電池3と、発電機4と、エンジン5とを備える車両Cに搭載されている。車両Cは、電動機2が出力する駆動力が駆動輪(図示省略)に伝達されることで走行する。すなわち、車両Cは、電動機2を駆動源として構成されている。また、制御装置1は、作動制御部11と、電動機駆動回路12と、蓄電池制御回路13と、発電機駆動回路14と、電動機故障検知部15と、発電機故障検知部16と、蓄電池故障検知部17とを備える。
電動機2、蓄電池3、発電機4、3つの駆動回路12〜14、及び3つの故障検知部15〜17の電気的な接続関係について説明する。なお、以下では、電動機2、発電機4、電動機駆動回路12、蓄電池制御回路13、及び発電機駆動回路14を、各々、ユニット2、ユニット4、ユニット12、ユニット13、及びユニット14ともいう。
電動機2は、蓄電池3から出力される電力、又は発電機4が発電する電力が、後述するように制御装置1を介して供給されることにより所定出力で駆動輪を駆動する。なお、本実施形態では、電動機2として、三相交流モータが用いられているが、これに限らず、直流モータが用いられてもよい。
次に、3つの故障検知部15〜17による故障検知の詳細について説明する。
次に、作動制御部11による処理である、蓄電池3のSOCの制御、検知されたユニットの故障を確定する故障確定処理、作動パターンの選択処理、ユニットの故障が検知されていないときの制御、及びユニットの故障が検知されたときの制御について説明する。
作動制御部11は、蓄電池3のSOCが常に中間域となるように制御している。ここで、中間域とは、例えば、充電されていない状態を0[%]と表し、満充電の状態を100[%]と表したとき、約40[%]〜約60[%]の領域である。蓄電池3のSOCが中間域にあるとき、作動制御部11は、蓄電池3が過充電及び過放電の状態になる可能性が低いため、蓄電池3から電力を出力する制御と、蓄電池3を充電する制御とを、必要に応じてすぐに実行することができる。
3つの故障検知部15〜17のいずれかがユニットの故障を検知した場合であっても、当該故障検知が誤検知である可能性がある。このため、作動制御部11は、故障確定処理によって、当該故障検知の信頼度が所定値以上であると判断したときに、当該故障を確定する。作動制御部11は、故障確定処理を、各故障検知部に対して各々実行する。以下、故障確定処理の詳細について図2及び図3を参照して説明する。
作動制御部11は、3つの故障検知部15〜17のうちいずれか1つがユニットの故障を検知したときに、当該故障を確定するまでの間(すなわち、故障確定期間中)に、故障が検知されていないユニットの作動を継続するか又は停止するための作動パターンを、予め設定された複数の作動パターンの中から選択する処理を実行する。以下、図4を参照して、この処理について説明する。なお、各パターンに応じて実行される処理の内容については、後述する。
走行速度Vcが所定値Vαを超えているとき(「Vc>Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能なとき(「Pm≦Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能なとき(「Pg≦Pbi」のとき)には、すなわち、図4のステップST101、ST102及びST103の判定結果が共にYESのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンA1を選択する(ステップST104)。
走行速度Vcが所定値Vαを超えているとき(「Vc>Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能なとき(「Pm≦Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能でないとき(「Pg>Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101及びST102の判定結果がYESで且つステップST103の判定結果がNOのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンA2を選択する(ステップST105)。
走行速度Vcが所定値Vαを超えているとき(「Vc>Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能でないとき(「Pm>Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能なとき(「Pg≦Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101及びST106の判定結果がYESで且つステップST102の判定結果がNOのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンA3を選択する(ステップST107)。
走行速度Vcが所定値Vαを超えているとき(「Vc>Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能でないとき(「Pm>Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能でないとき(「Pg>Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101の判定結果がYESで且つステップST102及びST106の判定結果が共にNOのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンA4を選択する(ステップST108)。
走行速度Vcが所定値Vα以下のとき(「Vc≦Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能なとき(「Pm≦Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能なとき(「Pg≦Pbi」のとき)には、すなわち、図4のステップST101の判定結果がNOで且つステップST109及びST110の判定結果が共にYESのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンB1を選択する(ステップST111)。
走行速度Vcが所定値Vα以下のとき(「Vc≦Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能なとき(「Pm≦Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能でないとき(「Pg>Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101及びST110の判定結果がNOで且つステップST109の判定結果がYESのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンB2を選択する(ステップST112)。
走行速度Vcが所定値Vα以下のとき(「Vc≦Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能でないとき(「Pm>Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能なとき(「Pg≦Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101及びST109の判定結果がNOで且つステップST113の判定結果がYESのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンB3を選択する(ステップST114)。
走行速度Vcが所定値Vα以下のとき(「Vc≦Vα」のとき)、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力(電動機要求電力Pm)を蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能でないとき(「Pm>Pbo」のとき)、且つ発電機4からの供給電力(発電電力Pg)を蓄電池3が充電電力として消費可能でないとき(「Pg>Pbi」のとき)には、すなわち、ステップST101、ST109及びST113の判定結果が共にNOのときには、作動制御部11は、作動パターンとして、パターンB4を選択する(ステップST115)。
作動制御部11は、上記の作動パターンの選択処理を、複数のユニットのいずれかの故障が検知されてから実行するのではなく所定の時間間隔で実行する。ここで、「所定の時間間隔」とは、例えば、各ユニット2,4,12,13,14のいずれかが故障したと検知されたときに、蓄電池3を保護できる程度の時間間隔に設定される。本実施形態では、例えば、所定の時間間隔を約10[ms]に設定している。
次に、3つの故障検知部15〜17が故障を検知していない状態での作動制御部11による制御について説明する。作動制御部11は、発電機走行制御、蓄電池走行制御、発電機アシスト走行制御、及び充電制御の4つの制御を、状況に応じて実行する。以下、これらの制御の詳細について説明する。
発電機走行制御とは、作動制御部11が、発電機4から出力される電力を、「発電機駆動回路14→電動機駆動回路12」の経路を介して電動機2に供給することで、電動機2が出力した駆動力によって車両Cを走行させる制御である。作動制御部11は、車両Cを走行させる場合に、電動機要求電力Pmを発電電力Pgでまかなうことができる場合には、発電機走行制御を実行する。
蓄電池走行制御とは、作動制御部11が、蓄電池3から出力される電力を、「蓄電池制御回路13→電動機駆動回路12」の経路を介して電動機2に供給することで、電動機2が出力した駆動力によって車両Cを走行させる制御である。作動制御部11は、車両Cを走行させる場合に、蓄電池3のSOCが中間域よりも高い領域(約60[%]より大きい)にある状況において、蓄電池走行制御を実行する。
発電機アシスト走行制御とは、作動制御部11が、発電機4から出力される電力を、「発電機駆動回路14→電動機駆動回路12」の経路を介して電動機2に供給すると共に、蓄電池3から出力される電力を、「蓄電池制御回路13→電動機駆動回路12」の経路を介して電動機2に供給することで、電動機2が出力した駆動力によって車両Cを走行させる制御である。
充電制御とは、作動制御部11が、発電機4から出力される電力を、「発電機駆動回路14→蓄電池制御回路13」の経路を介して蓄電池3に供給することで、発電機4から出力される電力によって蓄電池3を充電する制御である。作動制御部11は、車両Cが蓄電池3のSOCが中間域よりも低い領域(約40[%]未満)にある状況において、当該蓄電池3のSOCを中間域にするための充電制御を実行する。
次に、各ユニット2,4,12,13,14のうちいずれかの故障が検知されている状態での、作動制御部11の処理について説明する。作動制御部11は、各ユニット2,4,12,13,14のうちいずれかの故障が検知された場合、当該故障を確定するまでの間(故障確定期間中)に、当該故障が検知されたユニットの作動を停止すると共に、上述のようにして選択された作動パターンに従って、故障が検知されていないユニットの作動の継続及び停止を行う。
次に、作動制御部11が、各パターンにおいて実行する作動停止処理について図5を参照して説明する。図5において、「○」は作動を継続することを表し、「×」は作動を停止することを表している。また、電動機駆動回路12の作動を停止する場合には、該電動機駆動回路12によって駆動している電動機2も作動が停止される。また、発電機駆動回路14の作動を停止する場合には、該発電機駆動回路14によって駆動している発電機4も作動が停止される。
作動制御部11は、電動機2が発電機4からの供給電力により所定出力で作動しているときに、パターンA1が選択されていた場合には、以下のようにして各ユニットの作動を停止する。作動制御部11は、電動機故障検知部15が故障を検知した場合には、電動機駆動回路12及び電動機2の作動を停止する。また、作動制御部11は、発電機故障検知部16が故障を検知した場合には、発電機駆動回路14及び発電機4の作動を停止する。また、作動制御部11は、蓄電池故障検知部17が故障を検知した場合には、蓄電池制御回路13の作動を停止する。
作動制御部11は、パターンA2が選択されていた場合には、パターンA1に対して、電動機故障検知部15が故障を検知した場合の処理が異なる。詳細には、作動制御部11は、電動機故障検知部15が故障を検知した場合には、電動機駆動回路12、電動機2、発電機駆動回路14、発電機4、及び蓄電池制御回路13の作動を停止する。
作動制御部11は、パターンA3が選択されていた場合には、パターンA1に対して、発電機故障検知部16が故障を検知した場合の処理が異なる。詳細には、作動制御部11は、発電機故障検知部16が故障を検知した場合には、発電機駆動回路14、発電機4、電動機駆動回路12、電動機2、及び蓄電池制御回路13の作動を停止する。
作動制御部11は、パターンA4が選択されていた場合には、パターンA1に対して、電動機故障検知部15及び発電機故障検知部16が故障を検知した場合の処理が異なる。
作動制御部11は、パターンB1が選択されていた場合には、パターンA1と同様の処理を行う。従って、パターンA1と同様に、上記効果A、効果B及び効果Cが得られる。
作動制御部11は、パターンB2が選択されていた場合には、パターンA2に対して、電動機故障検知部15が故障を検知した場合の処理が異なる。詳細には、作動制御部11は、電動機故障検知部15が故障を検知した場合には、電動機駆動回路12、電動機2、発電機駆動回路14、及び発電機4の作動を停止すると共に、蓄電池制御回路13の作動を継続する。
作動制御部11は、パターンB3が選択されていた場合には、パターンA3に対して、発電機故障検知部16が故障を検知した場合の処理が異なる。詳細には、作動制御部11は、発電機故障検知部16が故障を検知した場合には、発電機駆動回路14、発電機4、電動機駆動回路12、及び電動機2の作動を停止すると共に、蓄電池制御回路13の作動を継続する。これにより、パターンB2と同様に、上記効果Fが得られる。
作動制御部11は、パターンB4が選択されていた場合には、パターンA4に対して、電動機故障検知部15及び発電機故障検知部16が故障を検知した場合の処理が異なる。
以上のように、本実施形態では、作動制御部11は、電動機2が発電機4からの供給電力により所定出力で作動しているときに、発電機故障検知部16が故障を検知した場合には、当該故障を確定するまでの間に、電動機2を所定出力で駆動させるために必要な電力を、蓄電池3から電動機駆動回路12に供給可能なときには、作動制御部11により電動機駆動回路12による電動機2の駆動が継続される。これにより、複数のユニットのいずれか(この場合は発電機駆動回路14及び発電機4の少なくともいずれか)が故障したと検知されたときに、車両Cの走行を継続させて車両Cの作動が制約されることを抑制できる。
なお、本実施形態では、車両の制御装置1が、3つの故障検知部15〜17を備えた例を示したが、これに限らず、少なくとも電動機故障検知部15及び発電機故障検知部16のいずれかを備えていればよい。この場合であっても車両が備える複数のユニットのいずれかが故障したと検知されたときに、車両の作動の制約を抑制しつつ、電源を保護できるという本発明の効果が得られる。
(2−1.車両の制御装置の構成)
本発明の第2実施形態の車両の制御装置20について図6を参照して説明する。
電動機2、蓄電池3、発電機4、3つの駆動回路12〜14、及び5つの故障検知部215〜217,225,226の電気的な接続関係について説明する。以下、電動機2、発電機4、電動機駆動回路12、蓄電池制御回路13、及び発電機駆動回路14の各々を、ユニット2、ユニット4、ユニット12、ユニット13、及びユニット14ともいう。
また、第1作動制御部211及び第2作動制御部221の各々は、CPU,ROM,RAM,I/O回路等により構成された電子回路ユニットである。第1作動制御部211及び第2作動制御部221の各々は、ROMに保持された車両C2の制御用プログラムをCPUで実行することにより、当該第1作動制御部211及び第2作動制御部221の機能が実現される。
次に、本実施形態における、各故障検知部215〜217,225,226による各ユニット2,4,12,13,14の故障検知の詳細について説明する。なお、第1蓄電池故障検知部217については、上述した第1実施形態の蓄電池故障検知部17と同じである。
次に、第1作動制御部211及び第2作動制御部221による処理について説明する。
次に、第1作動制御部211及び第2作動制御部221の各々における、作動パターンの選択について説明する。
そして、第1作動制御部211及び第2作動制御部221は、各ユニット2,4,12,13,14のいずれかが故障したと検知されたとき、当該故障を確定するまでの間に、現時点で選択されている作動パターンに対して、当該故障したと検知されたユニットに応じて定められた故障したと検知されていない特定のユニットの作動を停止する。このとき、各パターン及び故障したと検知されたユニットに対して、作動停止が行われるユニットは、第1実施形態と同じである。
本実施形態では、第1実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。
なお、本実施形態では、第1制御装置21が第1蓄電池故障検知部217を備えているが、設けていなくともよい。また、第1制御装置21が、第1電動機故障検知部215及び第1発電機故障検知部216を備えているが、いずれか1つの検知部だけ備えていてもよい。また、第2制御装置22が、第2電動機故障検知部225及び第2発電機故障検知部226を備えているが、いずれか1つの検知部だけ備えていてもよい。これらの場合であっても車両が備える複数のユニットのいずれかの故障が検知されたときに、車両の作動の制約を抑制しつつ、電源を保護できるという本発明の効果が得られる。
なお、第1実施形態及び第2実施形態では、本発明の電源として、充電可能な蓄電池を用いているがこれに限らない。例えば、充電ができない電源、例えば燃料電池が用いられてもよい。
Claims (5)
- 電源と、ユニットとしての電動機及び発電機とを備える車両の制御装置であって、
前記発電機又は前記電源からの供給電力から、前記電動機の駆動用電力を生成して前記電動機に出力する電動機駆動回路と、
前記発電機の故障を検知するように構成された故障検知部と、
前記故障検知部による故障検知の信頼度が所定値以上であるときに当該故障を確定するように構成されると共に、前記電動機が前記発電機からの供給電力により所定出力で作動しているときに、前記故障検知部が前記発電機の故障を検知したときには、当該故障を確定するまでの間に、前記発電機の作動を停止すると共に、前記電動機を前記所定出力で駆動させるために必要な電力を、前記電源から前記電動機駆動回路に供給可能なときは、前記電源からの供給電力により前記電動機駆動回路による前記所定出力での前記電動機の駆動を継続し、前記電動機を前記所定出力で駆動させるために必要な電力を、前記電源から前記電動機駆動回路に供給可能でないときには、前記電動機駆動回路の作動を停止するように構成された作動制御部とを備えることを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1に記載の車両の制御装置において、
前記電源は、前記発電機からの供給電力により充電可能な蓄電池であり、
前記故障検知部は、前記電動機及び前記電動機駆動回路の少なくともいずれかの故障を検知するように構成され、
前記作動制御部は、前記電動機が前記発電機からの供給電力により作動しているときに、前記故障検知部が前記電動機及び前記電動機駆動回路の少なくともいずれかの故障を検知したときには、当該故障を確定するまでの間に、前記電動機駆動回路の作動を停止すると共に、前記電源が前記発電機からの供給電力を当該電源の充電電力として消費可能なときは、前記発電機の作動を継続し、前記電源が前記発電機からの供給電力を当該電源の充電電力として消費可能でないときには、前記発電機の作動を停止することを特徴とする車両の制御装置。 - ユニットとしての電動機及び発電機と、前記発電機からの供給電力を充電可能な蓄電池が用いられた電源とを備える車両の制御装置であって、
前記発電機又は前記電源からの供給電力から、前記電動機の駆動用電力を生成して前記電動機に出力する電動機駆動回路と、
前記電動機及び前記電動機駆動回路の少なくともいずれかの故障を検知するように構成された故障検知部と、
前記故障検知部による故障検知の信頼度が所定値以上であるときに当該故障を確定するように構成されると共に、前記電動機が前記発電機からの供給電力により作動しているときに、前記故障検知部が前記電動機及び前記電動機駆動回路の少なくともいずれかの故障を検知したときには、当該故障を確定するまでの間に、前記電動機駆動回路の作動を停止すると共に、前記電源が前記発電機からの供給電力を当該電源の充電電力として消費可能なときは、前記発電機の作動を継続し、前記電源が前記発電機からの供給電力を当該電源の充電電力として消費可能でないときには、前記発電機の作動を停止するように構成された作動制御部とを備えることを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項2又は3に記載の車両の制御装置において、
前記蓄電池と前記電動機及び前記発電機との間の電圧を制御する蓄電池制御回路を備え、
前記作動制御部は、前記電動機が前記発電機からの供給電力により作動しているときに、前記故障検知部が前記電動機及び前記電動機駆動回路の少なくともいずれかの故障を検知すると共に前記発電機の故障を検知したときには、当該故障を確定するまでの間に、前記車両の走行速度が所定値を超えているときは前記蓄電池制御回路の作動を停止し、前記車両の走行速度が所定値以下のときには前記蓄電池制御回路の作動を継続することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両の制御装置において、
前記作動制御部は、第1制御部と第2制御部とを備え、
前記第2制御部は、前記故障検知部が前記ユニットの故障を検知したときに備えて、前記故障検知部が前記ユニットの故障を検知したときに使用する、故障が検知されていない前記ユニットの作動を継続するか又は停止するための作動パターンを、予め設定された複数の作動パターンの中から選択して、該選択したパターンを前記第1制御部に通知する処理を、所定の時間間隔で実行し、
前記故障検知部が検知する故障は複数あり、
前記第2制御部は、前記複数の故障のうちの特定の故障からなる第2故障群に含まれる故障を検知したときに、現時点で選択している前記パターンに従って、故障が検知されていないユニットの作動を継続するか又は停止し、
前記第1制御部は、前記複数の故障のうち、前記第2故障群には含まれない故障からなるか、又は前記第2故障群に含まれない故障と前記第2故障群に含まれる故障とからなる第1故障群に含まれる故障を検知したときに、通知された前記パターンに従って故障が検知されていないユニットの作動を継続するか又は停止することを特徴とする車両の制御装置。
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