JP2014051228A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車両に備えられた電動機に電力を供給する電源及び発電機等のユニットの一部が故障したときに、車両の作動の制約を抑制しつつ、電源を保護できる車両の制御装置を提供する。
【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

本発明は、電動機を駆動源とする車両の制御装置に関する。
近年、駆動源として電動機を備える車両の制御装置が知られている(特許文献1)。この車両の制御装置は、電源の出力電力を昇圧する昇圧回路からの供給電力、及び発電機からの供給電力によって電動機を駆動している。この車両の制御装置では、昇圧回路の故障が確定した後、車両の出力(駆動力)を制限して走行する退避走行(Fale Safe Action)が可能と判断された場合に、退避走行によって車両を走行させている。
国際公開第2007/091428号
しかしながら、特許文献1に記載された車両の制御装置は、故障を確定した後に退避走行を行うことについて考慮しているが、故障を検知してから当該故障を確定するまで(故障判定中)の制御については考慮していない。
故障が確定した後であれば、当該故障に応じて適切な退避走行を行えばよいが、故障判定中はセンサ等の誤検知の可能性も有り、このような場合に、出力制限がかかる退避走行を行うと、車両が正常であるのにも拘らず車両の出力を制限してしまうことになり、不要に車両の作動が制約される。
一方で、故障判定中に、退避走行を行わない場合には、実際に故障が発生していた場合、電源から過電流が出力されたり、又は電源に過電圧が発生し、電源が故障する等の不都合が生じるおそれがある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、車両に備えられた電動機、及び該電動機に電力を供給する発電機等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、電源を保護できる車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、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(第1発明)。
第1発明によれば、電動機が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、発電機が故障したと検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、電動機を所定出力で駆動させるために必要な電力を、電源から電動機駆動回路に供給可能なときには、作動制御部により電動機駆動回路による電動機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)が故障したと検知されたときに、車両の走行を継続させて車両の作動が制約されることを抑制できる。
更に、第1発明によれば、電動機が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おいて、発電機が故障したと検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、電動機を所定出力で駆動させるために必要な電力を、電源から電動機駆動回路に供給可能でないとき、すなわち、例えば、前記電源からの電力のみにより前記電動機を前記所定出力で作動させると、前記電源の能力不足により電源から電動機に過電流が流れるときには、電動機駆動回路の作動を停止する。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)が故障したと検知されたときに、当該故障を確定するまでの間に、当該故障に応じて作動を停止すべきユニット(この場合は電動機駆動回路)の作動を停止して、電源を保護できる。
また、第1発明において、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が好ましい(第2発明)。
第2発明によれば、電動機が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おいて、電動機及び電動機駆動回路の少なくともいずれかが故障していると検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、発電機からの供給電力を電源が充電電力として消費可能なときには、発電機の作動を継続する。ここで、電動機の故障と検知されたときに発電機の作動を停止してしまうと、電源(蓄電池)の充電が不能になって、その後の電源の使用により電源の過放電が生じるおそれがある。そこで、第2発明により、上記の場合において発電機の作動を継続することで、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機)が故障したと検知されたときに、電源の過放電が生じることを抑制して、電源を保護できる。
更に、第2発明によれば、電動機が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おいて、電動機及び電動機駆動回路の少なくともいずれかが故障していると検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、発電機からの供給電力を電源が充電電力として消費可能でないときには、発電機の作動を停止する。これにより、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機)が故障したと検知されたときに、当該故障を確定するまでの間に、当該故障に応じて作動を停止すべきユニット(この場合は発電機)の作動を停止して電源を過充電から保護できる。
また、本発明は、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(第3発明)。
第3発明によれば、電動機が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おいて、電動機及び電動機駆動回路の少なくともいずれかが故障していると検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、発電機からの供給電力を電源が充電電力として消費可能なときには、発電機の作動を継続する。ここで、電動機の故障が検知されたときに発電機の作動を停止してしまうと、電源(蓄電池)の充電が不能になって、その後の電源の使用により電源の過放電が生じるおそれがある。そこで、第3発明により、上記の場合において発電機の作動を継続することで、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機)が故障したと検知されたときに、電源の過放電が生じることを抑制して、電源を保護できる。
更に、第3発明によれば、電動機が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おいて、電動機及び電動機駆動回路の少なくともいずれかが故障していると検知されたときには、当該故障を確定するまでの間に、発電機からの供給電力を電源が充電電力として消費可能でないときには、発電機の作動を停止する。これにより、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機)が故障したと検知されたときに、当該故障を確定するまでの間に、当該故障に応じて作動を停止すべきユニット(この場合は発電機)の作動を停止して、電源を過充電から保護できる。
第2発明又は第3発明において、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が好ましい(第4発明)。
第4発明において、車両の走行速度が所定値以下のときには、電動機の逆起電力が低いと想定される。このため、該逆起電力が蓄電池に供給された場合であっても蓄電池に過電圧が印加される可能性は低い。従って、蓄電池制御回路の作動を停止する必要はなく、蓄電池の充放電の制御が不要に制約されることを抑制できると共に、蓄電池を保護できる。
第1発明〜第4発明のいずれかにおいて、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が好ましい(第5発明)。
第5発明によれば、第2制御部から第1制御部に対して、当該第2制御部が現時点で選択しているパターンが所定の時間間隔で通知される。従って、ユニットが故障したと検知されたときに、当該故障が第2故障群に含まれる場合は、第2制御部が、選択しているパターンに従って故障したと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。一方、ユニットが故障したと検知されたときに、当該故障が第1故障群に含まれる場合には、第1制御部が、第2制御部から通知されたパターンに従って故障したと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。
このように、第5発明によれば、所定の時間間隔で作動パターンの選択と通知とがなされて、第1制御部と第2制御部とが作動パターンを使用可能となるので、検知された故障が、第1故障群及び第2故障群のいずれに含まれている場合であっても、故障したと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かを、第1制御部又は第2制御部が速やかに判断できる。
仮に、第2制御部から第1制御部への通知を、所定の時間間隔で行わずに、ユニットが故障したと検知された時点で行う仕様とすると、故障を検知した後に、第2制御部から第1制御部へ通知する処理を行って、故障したと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かを判断することになる。このため、電源を保護するための対応が遅くなる。
それに対して、第5発明では、上述したように、故障したと検知されたときに、第1制御部又は第2制御部により、故障したと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かを速やかに判断できるので、故障を検知してから当該故障に応じて作動を停止すべきユニットの作動を停止するまでの時間を短くして電源を保護できる。
本発明の第1実施形態の車両の制御装置を含む車両の概念図。 第1実施形態の各ユニットの故障を確定する処理を示すフローチャート。 第1実施形態の各ユニットの故障が確定されるときの一例を示すタイミングチャート。 第1実施形態の車両の制御装置によって実行される、ユニットが故障したと検知されたときの作動パターンを選択する処理を示すフローチャート。 図4の処理によって選択された各作動パターンを説明する図。 本発明の第2実施形態の車両の制御装置を含む車両の概念図。
[1.第1実施形態]
(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。
(1−1−1.電気的な接続関係)
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。
蓄電池3は、蓄電池制御回路13に接続されている。蓄電池制御回路13は、電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14に接続されている。電動機駆動回路12は、電動機2に接続されている。発電機駆動回路14は、発電機4に接続されている。
作動制御部11は、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に接続されており、これらの各ユニット12〜14に対して、当該ユニットの作動を制御する制御信号を出力すると共に、当該ユニットの作動を停止する制御信号を出力する。
また、作動制御部11は、電動機故障検知部15、発電機故障検知部16及び蓄電池故障検知部17に接続されており、該3つの故障検知部15〜17から信号が入力される。
(1−1−2.各構成要素)
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。
蓄電池3は、電力を出力すると共に、供給される電力により充電可能な蓄電池として構成されている。ここで、蓄電池3が本発明の電源に相当する。
発電機4は、その回転軸(図示省略)が、内燃機関として構成されたエンジン5の回転出力軸に接続されている。このため、エンジン5が駆動力を出力しているときに、当該駆動力がエンジン5の回転出力軸を介して発電機4の回転軸に伝達され、該発電機4の回転軸が回転することにより発電機4が発電する。なお、本実施形態では、発電機4には三相交流モータが用いられているが、これに限らず、エンジン5からの回転出力を電力に変換して出力できる電動機であればよい。例えば、発電機4として直流モータが用いられてもよい。
作動制御部11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。作動制御部11は、ROMに保持された車両Cの制御用プログラムをCPUで実行することにより、作動制御部11の機能が実現される。作動制御部11は、外部から入力される信号に応じて、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の作動を制御することで、電動機2及び発電機4の作動と、蓄電池3と電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14との間の電圧変換と、蓄電池3の充電状態(SOC:State Of Charge)とを制御する。
蓄電池制御回路13は、蓄電池3から出力される電力を昇圧して電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14に出力すると共に、電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14からの電力を降圧して蓄電池3に出力するDC/DCコンバータとして構成されている。
発電機駆動回路14は、コンバータとして構成されており、発電機4から出力される発電電力(交流電力)を直流電力に変換して電動機駆動回路12及び蓄電池制御回路13に出力する。ここで、発電機4と発電機駆動回路14とにより、本発明の発電機が構成される。
電動機駆動回路12は、インバータとして構成されており、蓄電池制御回路13から出力される電力(直流電力)、又は発電機駆動回路14から出力される電力(直流電力)を、交流電力(本発明における駆動用電力)に変換して電動機2に出力する。
電動機故障検知部15は、電動機2及び電動機駆動回路12の少なくともいずれかが故障しているか否かを検知する。また、発電機故障検知部16は、発電機4及び発電機駆動回路14の少なくともいずれかが故障しているか否かを検知する。また、蓄電池故障検知部17は、蓄電池制御回路13が故障しているか否かを検知する。
(1−1−3.故障検知)
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。
3つの故障検知部15〜17は、故障検知の対象であるユニットについて、例えば、各ユニット(電動機駆動回路12、発電機駆動回路14又は蓄電池制御回路13)の回路に設けられた回路素子に印加される電圧の値が規定範囲に収まっていない場合に、故障していると検知する。
なお、3つの故障検知部15〜17の各々は、上記の方法による故障検知に限らず、他の方法で故障を検知してもよい。例えば、各回路12〜14に設けられたIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ:Insulated Gate Bipolar Transistor)等の回路素子の温度が、所定温度以上になっている場合に故障と検知してもよいし、又は、回路素子を流れる電流の値が過大な場合に、故障と検知してもよい。
また、例えば、電動機故障検知部15の場合には、回転速度センサ(図示省略)により検知される電動機2の回転速度が、電動機駆動回路12が電動機2に対して出力している駆動電力の周波数により設定されている電動機2の回転速度に対して、当該設定されている電動機2の回転速度の所定割合以上離れていた場合に、電動機2及び電動機駆動回路12の少なくともいずれかが故障していると検知してもよい。
また、発電機故障検知部16の場合には、例えば、発電機4の出力軸の回転速度を当該発電機4に設けられた回転速度センサ(図示省略)等によって検知する。また、発電機故障検知部16は、発電機駆動回路14から出力される電力計測器(図示省略)等を用いて計測する。そして、発電機故障検知部16は、該計測した電力が、回転速度センサによって検知した回転速度により設定されている発電機駆動回路14からの出力電力に対して、当該設定されている発電機駆動回路14からの出力電力の所定割合以上離れていた場合に、発電機4及び発電機駆動回路14の少なくともいずれかが故障していると検知してもよい。
なお、本実施形態では、3つの故障検知部15〜17が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ので、後述する作動制御部11の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きに当該故障が確定される。
(1−2.作動制御部による制御)
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。
(1−2−1.蓄電池のSOCの制御)
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。
これにより、作動制御部11は、蓄電池3から電力を出力することによる蓄電池走行制御と、蓄電池3を充電することによる当該蓄電池3による電力消費によって車両Cが制動される回生ブレーキの制御とを必要に応じて実行することができる。
このように、作動制御部11が、蓄電池3のSOCを常に中間域となるように制御することで、過充電及び過放電の状態になることを抑制し、蓄電池3を保護できる。
(1−2−2.故障確定処理)
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、所定時間Δt毎に故障の有無を検知し、所定の回数Ceだけ連続して故障有と検知した場合に、当該検知対象のユニットが故障していると確定する。本実施形態では、所定の回数Ceが3に設定され、所定時間Δtが約140〜150[ms]に設定されている。換言すれば、故障検知部が3回連続で故障であることを検知した場合に、故障検知の信頼度が所定値以上であると判断して故障を確定する。
詳細には、図2のステップST1の処理において、作動制御部11は、カウンタCの値を0に設定する。そして、ステップST2に進み、故障検知部が故障を検知しているか否かを判定する。作動制御部11は、ステップST2で故障検知部が故障を検知していなかった場合には、ステップST1に戻る。
作動制御部11は、ステップST2で故障検知部が故障を検知していた場合には、ステップST3に進み、カウンタCの値を1つ増加する。作動制御部11は、ステップST3の処理が終了すると、ステップST4に進み、カウンタCの値が所定の回数Ce(本実施形態では、Ceは3に設定されている)未満か否かを判定する。
作動制御部11は、ステップST4でカウンタCの値が所定の回数Ce未満(C<Ce)であったときには、ステップST2に戻る。作動制御部11は、ステップST4でカウンタCの値が所定の回数Ce以上(C≧Ce)であったときには、ステップST5に進み、故障検知部が故障を検知する対象のユニットが故障していると確定する。ステップST5の処理が終了すると故障確定処理を終了する。
図3は、故障有と検知された後に故障無と検知され、その後、故障が確定される(すなわち、3回連続で故障検知される)ときの「故障検知部の検知結果」と「作動制御部11によるステップST2を実行するタイミング(ST2実行タイミング)」と「カウンタC」とを共通の時間軸(t)により表したタイミングチャートを示す。
ここで、図3において、故障検知部の検知結果は、「1」が故障検知部が故障有と検知したことを表し、「0」が故障検知部が故障無と検知したことを表す。また、ST2実行タイミングは、「1」が作動制御部11により図2のステップST2の処理が実行されているときを表し、「0」が該ステップST2の処理が実行されていないときを表す。
作動制御部11は、図3の時刻t1,t2,t3,t4,t5の各々において、故障検知部による故障の有無の検知状況を認識する。時刻t1において、故障検知部が故障有と検知している(ステップST2の判定結果がYESになる)ので、カウンタCの値を1つ増加する(ステップST3)。この時点では、カウンタCが1であり、CがCe未満のため、作動制御部11は、所定時間Δt経過後に再度故障検知部による故障の有無の検知状況を確認する(ステップST2に戻る)。
時刻t1から所定時間Δt経過後の時刻t2においては、故障検知部が故障無と検知している(ステップST2の判定結果がNOになる)ので、カウンタCの値を0に設定する(ステップST1に戻る)。
時刻t2から所定時間Δt経過後の時刻t3においては、故障検知部が故障有と検知している(ステップST2の判定結果がYES)ので、カウンタCの値を1つ増加する(ステップST3)。この時点では、カウンタCの値が1であり、CがCe未満のため、作動制御部11は、所定時間Δt経過後に再度故障検知部による故障の有無の検知状況を確認する(ステップST2に戻る)。
時刻t3から所定時間Δt経過後の時刻t4においては、故障検知部が故障有と検知している(ステップST2の判定結果がYES)ので、カウンタCの値を1つ増加する(ステップST3)。この時点では、カウンタCの値が2であり、CがCe未満のため、作動制御部11は、所定時間Δt経過後に再度故障検知部による故障の有無の検知状況を確認する(ステップST2に戻る)。
時刻t4から所定時間Δt経過後の時刻t5においては、故障検知部が故障有と検知している(ステップST2の判定結果がYES)ので、カウンタCの値を1つ増加する(ステップST3)。この時点では、カウンタCの値が3であり、CがCeと同じ値になるため(信頼度が所定値以上になるため)、作動制御部11は、故障を確定する(ステップST5)。
以上のように、時刻t3から時刻t5までの間が故障を確定するまでの期間(以下、「故障確定期間」という)となる。このように、故障検知部が故障を検知した場合であっても、その信頼度が所定値以上になるまで、すなわち、故障を確定するまでには、所定の時間を要することとなる。
なお、本実施形態では、所定時間Δt毎に故障の有無を検知し、所定の回数Ceだけ連続して故障有と検知した場合に、信頼度が所定値以上であると規定されているが(すなわち、故障を確定しているが)、これに限らず、故障検知部が故障有と検知している時間が所定時間以上連続した場合に、信頼度が所定値以上であると規定されていてもよい。
(1−2−3.作動パターンの選択処理)
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。
作動制御部11は、車両の走行速度Vcと、電動機要求電力Pmと、発電電力Pgと、蓄電池出力可能電力Pboと、蓄電池充電可能電力Pbiとに基づいて、作動パターンを選択する。
ここで、車両の走行速度Vcは、例えば、電動機2に設けられた回転速度センサの出力又は駆動輪の回転軸に設けられた回転速度センサの出力等により検出される。
また、電動機要求電力Pmとは、電動機2が所定出力で駆動するために必要な電力であり、電動機駆動回路12の出力電力を表す。電動機要求電力Pmは、例えば、電動機2から出力すべき所定出力(所定出力は、例えば、アクセルペダル(図示省略)の操作量に応じて決定される)に応じて決定される。
また、発電電力Pgとは、発電機4が発電する電力であり、発電機駆動回路14の出力電力を表す。発電電力Pgは、例えば、エンジン5のスロットル弁(図示省略)の開度に応じて決定される。
また、蓄電池出力可能電力Pboとは、蓄電池3から供給可能な電力であり、蓄電池制御回路13の出力電力を表す。また、蓄電池充電可能電力Pbiとは、蓄電池3が、供給される電力を充電電力として消費可能な電力であり、蓄電池制御回路13の入力電力を表す。蓄電池出力可能電力Pbo及び蓄電池充電可能電力Pbiは、例えば、SOCに応じて決定される。
(1−2−3−1.「Vc>Vα」、「Pm≦Pbo」且つ「Pg≦Pbi」のとき)
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)。
ここで、所定値Vαは、走行速度Vcの増加に伴って増加する電動機2の逆起電力が、蓄電池3に供給されたときに過電圧とならない値に設定される。
(1−2−3−2.「Vc>Vα」、「Pm≦Pbo」且つ「Pg>Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−3.「Vc>Vα」、「Pm>Pbo」且つ「Pg≦Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−4.「Vc>Vα」、「Pm>Pbo」且つ「Pg>Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−5.「Vc≦Vα」、「Pm≦Pbo」且つ「Pg≦Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−6.「Vc≦Vα」、「Pm≦Pbo」且つ「Pg>Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−7.「Vc≦Vα」、「Pm>Pbo」且つ「Pg≦Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−8.「Vc≦Vα」、「Pm>Pbo」且つ「Pg>Pbi」のとき)
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)。
(1−2−3−9.パターンを選択するタイミング)
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。
このように、予めパターンを選択しておくことで、3つの故障検知部15〜17のうちいずれかが故障を検知したときに、故障と検知されたユニットに対して、特定のユニットの作動停止が速やかに行われる。このため、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、蓄電池3を保護できる。
なお、作動制御部11は、作動パターンを選択する処理を、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してもよい。
(1−2−4.ユニットの故障が検知されていないときの作動制御部の制御)
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。
(1−2−4−1.発電機走行制御)
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。
(1−2−4−2.蓄電池走行制御)
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。
(1−2−4−3.発電機アシスト走行制御)
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。
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ない場合には、発電機アシスト走行制御を実行する。また、作動制御部11は、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であっても、蓄電池3のSOCが中間域よりも高い領域にある場合には、当該蓄電池3のSOCを中間域にするために、発電機アシスト走行制御を実行する。
(1−2−4−4.充電制御)
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。
(1−2−5.ユニットの故障が検知されているときの作動制御部の制御)
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。
なお、故障が確定された後においては、当該確定された故障に応じて適切な退避走行(FSA:Fale Safe Action)が行われる。
(1−2−5−1.各パターンにおける作動停止)
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。
(1−2−5−1−1.パターンA1:「Vc>Vα」,「Pm≦Pbo」,「Pg≦Pbi」のとき)
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。
以上のように、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おいて、電動機2を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(「Pm≦Pbo」のとき)には、発電機故障検知部16が故障を検知した場合であっても、電動機故障検知部15及び蓄電池故障検知部17が故障を検知していない状態では、蓄電池制御回路13、電動機駆動回路12及び電動機2の作動を継続する。
これにより、発電機故障検知部16が故障を検知したときに、電動機2が所定出力で駆動しているときの車両Cの走行が継続され、車両Cの作動が制約されることを抑制できる(効果A)。
また、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おいて、発電機4が発電した電力を、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、電動機故障検知部15が故障を検知した場合であっても、発電機故障検知部16及び蓄電池故障検知部17が故障を検知していない状態では、蓄電池制御回路13、発電機駆動回路14及び発電機4の作動を継続する。
これにより、電動機故障検知部15が故障を検知しても、蓄電池3のSOCが所定の状態(例えば、40[%]〜60[%])に維持され、蓄電池3を保護できる。また、特に、蓄電池3のSOCが著しく低い場合においては、当該蓄電池3の過放電が生じることを抑制して、蓄電池3を保護できる(効果B)。
また、作動制御部11は、蓄電池故障検知部17が故障を検知したときに、蓄電池制御回路13の作動を停止する。これにより、故障している可能性のある蓄電池制御回路13によって蓄電池3の充放電制御が行われることが防止され、蓄電池3を保護できる(効果C)。
(1−2−5−1−2.パターンA2:「Vc>Vα」,「Pm≦Pbo」,「Pg>Pbi」のとき)
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。
これにより、作動制御部11が、電動機故障検知部15が故障を検知しても、蓄電池3が過充電されることを抑制して、蓄電池3を保護できる(効果D)。
また、発電機故障検知部16が故障を検知したときには、パターンA1と同様に、上記効果Aを得ることができる。また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA1と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−2−5−1−3.パターンA3:「Vc>Vα」,「Pm>Pbo」,「Pg≦Pbi」のとき)
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。
これにより、作動制御部11が、発電機駆動回路14及び発電機4の作動を停止することで、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に供給可能でないにも拘らず、蓄電池3から供給することで、例えば、過電流等の大きな負荷が蓄電池3にかかることを抑制できる。従って、発電機故障検知部16が故障を検知したときに、蓄電池3を保護できる(効果E)。
また、電動機故障検知部15が故障を検知したときには、パターンA1と同様に、上記効果Bを得ることができる。また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA1と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−2−5−1−4.パターンA4:「Vc>Vα」,「Pm>Pbo」,「Pg>Pbi」のとき)
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。
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。これにより、パターンA2と同様に、上記効果Dが得られる。
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、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。これにより、パターンA3と同様に、上記効果Eが得られる。
また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA1と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−2−5−1−5.パターンB1:「Vc≦Vα」,「Pm≦Pbo」,「Pg≦Pbi」のとき)
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。
(1−2−5−1−6.パターンB2:「Vc≦Vα」,「Pm≦Pbo」,「Pg>Pbi」のとき)
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。
パターンB2が選択されている場合には、車両Cの走行速度Vcが所定値Vα以下のため、電動機2の逆起電圧が低いことが想定される。このため、電動機2の逆起電圧が蓄電池3に供給された場合であっても、蓄電池3に過電圧が印加される可能性は低い。従って、蓄電池制御回路13の作動を停止する必要はなく、蓄電池3の充放電の制御が不要に制約されることを抑制できると共に、蓄電池3を保護できる(効果F)。
また、発電機故障検知部16が故障を検知したときには、パターンA2と同様に、上記効果Aを得ることができる。また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA2と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−2−5−1−7.パターンB3:「Vc≦Vα」,「Pm>Pbo」,「Pg≦Pbi」のとき)
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。
また、電動機故障検知部15が故障を検知したときには、パターンA3と同様に、上記効果Bを得ることができる。また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA3と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−2−5−1−8.パターンB4:「Vc≦Vα」,「Pm>Pbo」,「Pg>Pbi」のとき)
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。
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。これにより、パターンB2と同様に、上記効果Fが得られる。
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、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B3と同様に、上記効果Fが得られる。
また、蓄電池制御回路13が故障を検知したときには、パターンA4と同様に、上記効果Cを得ることができる。
(1−3.本実施形態の効果)
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。
更に、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おいて、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に供給可能でないとき、すなわち、例えば、蓄電池3からの電力のみにより電動機2を所定出力で作動させると、蓄電池3の能力不足により蓄電池3から電動機2に過電流が流れるときには、電動機駆動回路12の作動を停止する。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、当該検知されたユニットが実際に故障しているような場合であっても、故障確定期間中に電動機駆動回路12の作動が停止されるので、蓄電池3を保護できる。
更に、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おいて、電動機故障検知部15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、発電機4からの供給電力を蓄電池3が充電電力として消費可能なときには、発電機4の作動を継続する。これにより、発電機4の作動を継続することで、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機駆動回路12及び電動機2の少なくともいずれか)が故障したと検知されたときに、蓄電池3の過放電が生じることを抑制して、蓄電池3を保護できる。
更に、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おいて、電動機故障検知部15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、発電機4からの供給電力を蓄電池3が充電電力として消費可能でないときには、発電機駆動回路14の作動を停止する。これにより、複数のユニットのいずれか(この場合は電動機駆動回路12及び電動機2の少なくともいずれか)が故障したと検知されたときに、当該検知されたユニットが実際に故障しているような場合であっても、故障確定期間中に発電機駆動回路14の作動が停止されるので、蓄電池3が過充電されることを抑制して、蓄電池3を保護できる。
また、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作動しているときに、電動機故障検知部15が故障を検知すると共に発電機故障検知部16が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、車両Cの走行速度Vcが所定値Vαを超えているときは蓄電池制御回路13の作動を停止し、車両Cの走行速度Vcが所定値Vα以下のときには蓄電池制御回路13の作動を継続している。
電動機2の逆起電力が低いと想定されるとき、すなわち、車両Cの走行速度Vcが所定値Vα以下のときには、該逆起電力が蓄電池3に供給された場合であっても蓄電池3に過電圧が印加される可能性は低い。従って、蓄電池制御回路13の作動を停止する必要はなく、蓄電池3の充放電の制御が不要に制約されることを抑制できると共に、蓄電池3を保護できる。
(1−4.変形例)
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.第2実施形態]
(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。
制御装置20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C2に搭載される。本実施形態の、電動機2と、蓄電池3と、発電機4と、エンジン5とは、第1実施形態のものと同じであるので同一の符号を付与して説明を省略する。
また、第2実施形態では、制御装置20は、第1制御装置21と第2制御装置22とを備える。
また、第1制御装置21は、第1作動制御部211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、第1電動機故障検知部215と、第1発電機故障検知部216と、第1蓄電池故障検知部217とを備える。本実施形態の、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とは、第1実施形態のものと同じであるので同一の符号を付与して説明を省略する。また、第1蓄電池故障検知部217は、第1実施形態の蓄電池故障検知部17と同じである。
また、第2制御装置22は、第2作動制御部221と、第2電動機故障検知部225と、第2発電機故障検知部226とを備える。
(2−1−1.電気的な接続関係)
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。
電動機2、蓄電池3、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の接続関係は、第1実施形態と同じである。
第1作動制御部211は、蓄電池制御回路13に接続されており、蓄電池制御回路13の作動を制御する制御信号を出力する。また、第1作動制御部211は、図示しない信号線によって、蓄電池制御回路13、電動機駆動回路12、及び発電機駆動回路14の作動を停止する制御信号を出力する。
また、第1作動制御部211は、第1電動機故障検知部215、第1発電機故障検知部216及び第1蓄電池故障検知部217に接続されており、該3つの故障検知部215〜217から信号が入力される。
第2作動制御部221は、電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14に接続されており、これらの各ユニット12,14に対して、当該ユニットの作動を制御する制御信号を出力する。また、第2作動制御部221は、図示しない信号線によって、蓄電池制御回路13、電動機駆動回路12、及び発電機駆動回路14の作動を停止する制御信号を出力する。
また、第2作動制御部221は、第2電動機故障検知部225及び第2発電機故障検知部226に接続されており、該2つの故障検知部225,226から信号が入力される。
また、第1作動制御部211と第2作動制御部221との間には、互いにシリアル通信可能な通信線が接続されている。
(2−1−2.各構成要素)
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。
第1作動制御部211は、外部から入力される信号に応じて、蓄電池制御回路13の作動を制御することで、蓄電池3と電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14との間の電圧変換を行う。これにより、蓄電池3の充電又は放電が行われる。ここで、第1作動制御部211が、本発明の第1制御部に相当する。
第2作動制御部221は、車載ネットワーク通信等によって外部から入力される信号に応じて、第1制御装置21に設けられたインターフェース(図示省略)を介して、電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14の作動を制御することで、電動機2及び発電機4の作動を制御する。ここで、第2作動制御部221が、本発明の第2制御部に相当する。
第1電動機故障検知部215及び第2電動機故障検知部225は、電動機2及び電動機駆動回路12の少なくともいずれかが故障しているか否かを検知する。また、第1発電機故障検知部216及び第2発電機故障検知部226は、発電機4及び発電機駆動回路14の少なくともいずれかが故障しているか否かを検知する。また、第1蓄電池故障検知部217は、蓄電池制御回路13が故障しているか否かを検知する。ここで、第1電動機故障検知部215と第2電動機故障検知部225とが、本発明の電動機故障検知部に相当する。また、第1発電機故障検知部216と第2発電機故障検知部226とが、本発明の発電機故障検知部に相当する。
(2−1−3.故障検知)
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。
第1電動機故障検知部215は、第1実施形態の電動機故障検知部15と同様に、電動機駆動回路12に設けられた回路素子に印加される電圧の値が規定範囲に収まっていない場合に、故障していると検知する。第2電動機故障検知部225は、車載ネットワーク通信によって得られた情報のうち電動機2に設けられた回転速度センサ又はレゾルバ等の検知結果(電動機2の回転速度)が、現時点で電動機2に要求されている出力に対して設定される回転速度に対して、当該設定される回転速度の所定割合以上の差がある場合に、電動機2及び電動機故障検知部15の少なくともいずれかが故障していると検知する。このように、第1電動機故障検知部215と第2電動機故障検知部225とは、検知できる故障が異なっている。
また、第1発電機故障検知部216及び第2発電機故障検知部226は、発電機4及び発電機駆動回路14の少なくともいずれかが故障しているか否かを検知する。第1発電機故障検知部216は、第1実施形態の発電機故障検知部16と同様に、発電機駆動回路14に設けられた回路素子に印加される電圧の値が規定範囲に収まっていない場合に、故障していると検知する。
第2発電機故障検知部226は、発電機4に設けられた回転速度センサ又はレゾルバ等の検知結果(発電機4の回転速度)が、現時点で発電機4に要求されている発電電力に対して設定される回転速度に対して、当該設定される回転速度の所定割合以上の差がある場合に、発電機4及び発電機駆動回路14の少なくともいずれかが故障していると検知する。このように、第1発電機故障検知部216と第2発電機故障検知部226とは、検知できる故障が異なっている。
ここで、第1発電機故障検知部216が検知できる故障及び第1電動機故障検知部215が検知できる故障からなる故障群が、本発明における第1故障群に相当し、第2発電機故障検知部226が検知できる故障及び第2電動機故障検知部225が検知できる故障からなる故障群が、本発明における第2故障群に相当する。
なお、第1電動機故障検知部215、第1発電機故障検知部216及び第1蓄電池故障検知部217は、上記以外の方法で故障を検知してもよい。例えば、各回路12〜14に設けられたIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ:Insulated Gate Bipolar Transistor)等の回路素子の温度が、所定温度以上になっている場合に故障と検知してもよいし、又は、回路素子を流れる電流の値が過大な場合に、故障と検知してもよい。
また、本実施形態では、第1発電機故障検知部216が検知できる故障と、第2発電機故障検知部226が検知できる故障が異なっているが、これに限らず、第1発電機故障検知部216が検知できる故障は、第2発電機故障検知部226が検知できない故障と、第2発電機故障検知部226が検知できる故障とが含まれていてもよい。また、本実施形態では、第1電動機故障検知部215が検知できる故障と、第2電動機故障検知部225が検知できる故障が異なっているが、これに限らず、第1電動機故障検知部215が検知できる故障は、第2電動機故障検知部225が検知できない故障と、第2電動機故障検知部225が検知できる故障とが含まれていてもよい。
すなわち、本実施形態では、第1故障群は、第2故障群に含まれていない故障からなるが、これに限らず、第2故障群に含まれていない故障と第2故障群に含まれる故障とからなっていてもよい。更には、第1故障群と第2故障群は同一であってもよい。
(2−2.作動制御部による制御)
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。
各故障検知部215〜217,225,226が故障を検知していない状態では、第1作動制御部211及び第2作動制御部221の処理は、電動機駆動回路12及び発電機駆動回路14の制御を第2作動制御部221が行い、蓄電池制御回路13の制御を第1作動制御部211が行うように、2つの作動制御部が各々役割が分割されている点以外については、第1実施形態の作動制御部11の処理と同様である。
また、本実施形態では、故障確定処理を、各故障を検知した故障検知部を備える制御装置(21又は22)に備えられた作動制御部(211又は221)が実行する。
(2−2−1.作動パターンの選択及び通知)
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。
第1作動制御部211及び第2作動制御部221の作動パターンの選択は、第1実施形態の作動制御部11と同様に、作動制御部11は、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が経過する毎に実行する。ここで、「所定の時間」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に設定される。本実施形態では、所定の時間を10[ms]等に設定している。
これにより、第1制御装置21及び第2制御装置22のいずれかの故障検知部(215〜217又は225,226)が故障を検知したときに、当該故障検知部を備えている制御装置(21又は22)が、すぐに該故障したと検知されたユニットの作動を停止すると共に、現時点での作動パターンに従って故障したと検知されていない特定のユニットの作動を速やかに停止できる。このため、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、蓄電池3を保護できる。
なお、第1作動制御部211及び第2作動制御部221は、作動パターンを選択する処理を、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してもよい。
本実施形態では、図4で示される作動パターンの選択を、第2作動制御部221が行う。このとき、第2作動制御部221は、車載ネットワーク通信により、得られた電動機要求電力Pmと蓄電池出力可能電力Pboと蓄電池充電可能電力Pbiと発電電力Pgとに基づいて、第1実施形態の作動制御部11と同様に作動パターンを選択する。
そして、第2作動制御部221は、選択した作動パターンを示す情報(以下、「パターン識別子」という)IDpを、前述した通信線を介してシリアル通信で第1作動制御部211に通知する。このように、第1作動制御部211は、シリアル通信によって通知されたパターン識別子IDpによって、作動パターンを選択する。
これは、第1作動制御部211は、第2作動制御部221とは異なり、その構成上、車載ネットワーク通信から情報を取得できないように構成されているため、作動パターンを選択するために必要な、電動機要求電力Pm、蓄電池出力可能電力Pbo、蓄電池充電可能電力Pbi、及び発電電力Pgの全てを取得できないためである。
このとき、第1作動制御部211と第2作動制御部221との間の、作動パターンの通知をシリアル通信で行っているので、作動パターンの通知を専用の信号線を設ける必要がなく、第1作動制御部211ひいては第1制御装置21のハードウェアレベルでのインターフェースの変更を行う必要がない。
従って、作動パターンによる作動停止を行っていない従来の制御装置等に、本発明の実施形態の作動パターンによる作動停止を行う機能を追加する場合において、作動パターンの通知を専用の信号線を設けるような構成を実現するものに比べて、簡単に実現することができる。
(2−2−2.各パターンにおける作動停止)
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。
上述したように、本実施形態では、第1作動制御部211及び第2作動制御部221の各々は、各ユニット2,4,12,13,14の作動を停止できる。このため、第1制御装置21の3つの故障検知部215〜217のいずれかが故障を検知した場合には、第1作動制御部211が作動停止を行い、第2制御装置22の2つの故障検知部225,226のいずれかが故障を検知した場合には、第2作動制御部221が作動停止を行う。
仮に、第1作動制御部211及び第2作動制御部221のうちいずれか1つのみが作動停止を行うように構成されている場合、作動停止を行う作動制御部(211又は221)に対して、作動停止を行わない作動制御部(221又は211)が故障したと検知されたユニットがどれであるかを車載ネットワーク等を介して通知する必要がある。このような構成では、本実施形態のように故障を検知した作動制御部が作動停止をするように構成しているものに比べて、故障を検知してから作動停止をするまでの時間が長くなってしまう。
それに対して、本実施形態では、上述したように、故障を検知してから作動停止をするまでの時間を短くすることで、蓄電池3を保護している。
以上のように、作動制御部を第1制御部と第2制御部で構成する必要がある場合において、第1制御部が作動停止をするときの故障(第1故障群に含まれる故障)と第2制御部が作動停止をするときの故障(第2故障群に含まれる故障)とが異なっている場合であっても、互いの制御部が予め作動パターンを共有していることにより、いずれかの制御部が故障を検知したときに、速やかに作動停止を行うことで電源を保護できる。
(2−3.本実施形態の効果)
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。
本実施形態では、第2作動制御部221から第1作動制御部211に対して、当該第2作動制御部221が現時点で選択しているパターンが所定の時間間隔で通知される。これにより、所定の時間間隔で作動パターンの選択と通知とがなされて、第1作動制御部211と第2作動制御部221とが作動パターンを使用可能となる。従って、ユニットの故障が検知されたときに、当該故障が第2故障群に含まれる場合は、第2作動制御部221が、現時点で選択している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。一方、ユニットの故障が検知されたときに、当該故障が第1故障群に含まれる場合には、第1作動制御部211が、第2作動制御部221から通知された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。
このように、所定の時間間隔で作動パターンの選択と通知とがなされて、第1作動制御部211と第2作動制御部221とが作動パターンを使用可能となるので、検知された故障が、第1故障群及び第2故障群のいずれに含まれている場合であっても、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かを、第1作動制御部211又は第2作動制御部221が速やかに判断できる。このため、故障を検知してから作動停止をするまでの時間を短くして電源を保護できる。
(2−4.変形例)
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。
[3.全実施形態に共通する変形例]
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。
また、第1実施形態及び第2実施形態では、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に供給可能か否かを判定するために、蓄電池出力可能電力Pboが電動機要求電力Pm以上か否かで判定しているが、これに限らない。例えば、蓄電池3のSOCが、電動機要求電力Pmに応じて設定される第1所定値以上である場合に供給可能と判定し、電動機要求電力Pmに応じて設定される第2所定値未満である場合に供給可能でないと判定してもよい。このとき、第1所定値及び第2所定値は、蓄電池3が電動機要求電力Pmを供給し続けたときに、当該蓄電池3の過放電が生じることを抑制できる値に設定される。また、第1所定値と第2所定値とは同じ値に設定されていてもよい。
また、第1実施形態及び第2実施形態では、蓄電池3が、発電機4からの供給電力を当該蓄電池3の充電電力として消費可能か否かを判定するために、蓄電池充電可能電力Pbiが発電電力Pg以上か否かで判定しているが、これに限らない。例えば、蓄電池3のSOCが、発電電力Pgに応じて設定される第3所定値未満である場合に供給可能と判定し、発電電力Pgに応じて設定される第4所定値以上である場合に供給可能でないと判定してもよい。このとき、第3所定値及び第4所定値は、蓄電池3が、発電電力Pgが供給され続けたときに過充電されることを抑制できる値に設定される。また、第3所定値と第4所定値とは同じ値に設定されていてもよい。
1…制御装置(第1実施形態の制御装置)、C…車両(第1実施形態における車両)、2…電動機、3…蓄電池(電源)、4…発電機、11…作動制御部、12…電動機駆動回路、13…蓄電池制御回路、14…発電機駆動回路(発電機)、15…電動機故障検知部(故障検知部)、16…発電機故障検知部(故障検知部)、Pm…電動機要求電力(電動機が所定出力で駆動するために必要な電力)、Pbo…蓄電池出力可能電力(電源から供給可能な電力)、Pbi…蓄電池充電可能電力(電源が充電電力として消費可能な電力)、Pg…発電電力(発電機が発電する電力)、Vc…車両の走行速度、Vα…所定値、C2…車両(第2実施形態における車両)、21…第1制御装置(第2実施形態の制御装置)、22…第2制御装置(第2実施形態の制御装置)、211…第1作動制御部(第1制御部)、221…第2作動制御部(第2制御部)、215…第1電動機故障検知部(第2実施形態の故障検知部)、216…第1発電機故障検知部(第2実施形態の故障検知部)、225…第2電動機故障検知部(第2実施形態の故障検知部)、226…第2発電機故障検知部(第2実施形態の故障検知部)。

Claims (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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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