JP2014135792A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 演算周期を同期できる制御装置を提供する。
【解決手段】 VCM9とCANバス3を介して接続されたMCU8は、VCM9からの出力が入力信号として入力されたことをトリガとして演算周期を開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置に関する。

特許文献１には、エンジン制御装置で演算されたエンジン回転数等のデータをCAN(Controller Area Network)バスへ出力し、変速機制御部でCANバスを介して入力した前記データを用いて変速制御のための演算を行う技術が開示されている。

特表平8-510625号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、エンジン制御装置で演算されたデータがCANバスを介して変速機制御部へ入力されるタイミングに対し、変速機制御部の演算周期が同期しないという問題があった。
本発明の目的は、演算周期を同期できる制御装置を提供する。

本発明では、第１の制御装置と通信線を介して接続された第２の制御装置は、第１の制御装置からの出力が入力信号として入力されたことをトリガとして第２演算周期を開始する。

よって、本発明にあっては、演算周期を同期できる。

実施例１の電気自動車の駆動系の制御構成図である。 MCUのモータ電流演算処理の流れを示すフローチャートである。 MCUの受信割り込み処理の流れを示すフローチャートである。 要求トルクを受信したときのモータ電流演算処理の動作を示す説明図である。 前回のスタートから規定時間が経過しても要求トルクが受信されないときのモータ電流演算処理の動作を示す説明図である。 前回のスタートから規定時間が経過しても要求トルクが受信されず、その後所定時間よりも短い時間で要求トルクを受信したときのモータ電流演算処理の動作を示す説明図である。

〔実施例１〕
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の電気自動車の駆動系の制御構成図である。
バッテリコントロールユニット(BCU)1は、車載された高電圧バッテリ(BATT)2の充電状態や発熱の程度を監視する。BATTの情報はCANバス（通信線）3へ出力される。
ブレーキコントロールユニット(BRAKECU)4は、各車輪5に設けられた車輪速センサ6からの車輪速と、ブレーキペダルストロークセンサ7からのブレーキペダルストローク等が直接またはCANバス3からモータトルクやヨーレイト、操舵角等の車両状態を受信する。BRAKECU4は、各車輪速から擬似車体速（車速）を演算し、車速とブレーキペダルストロークに加え、必要であれば各車両状態を参照してABS、TCS、ESCや回生協調等の制御ロジックに基づき、各車輪5のホイルシリンダ圧を制御すると共にモータ10に対するトルク要求をCANバス3へ出力する。なお、各車輪速から演算した車速はCANバス3へ出力される。モータ10は、例えば、３相ブラシレスモータとする。
モータコントロールユニット(MCU：第２の制御装置)8は、ビークルコントロールモジュール（第１の制御装置）9からCANバス3へ出力された要求トルクを受信し、モータ10の回転数や回転位置等からモータ電流値を演算するモータ電流演算処理を実施し、モータの各相に流す電流を求め、インバータ11をPWM駆動することにより、モータ10の出力トルクを制御する。モータ10の情報をCANバス3へ出力される。
ビークルコントロールモジュール(VCM)9は、アクセルペダルストロークセンサ12からのアクセル開度が入力される。また、CANバス3へ出力された車速、BRAKECU4からのトルク要求、BATT2およびモータ10の情報を受信する。VCM9は、アクセル開度と各入力情報から要求トルクを演算する要求トルク演算処理を実施し、演算した要求トルクをCANバス3へ出力する。
CANバス3には、上記に加え、他のノード（各車載センサや車載機器のコントローラ等）が複数接続されている。

実施例１では、VCM9の要求トルク演算処理に対しMCU8のモータ電流演算処理を同期させることを狙いとし、MCU8において、以下に示すモータ電流演算処理および受信割り込み処理を行う。
［モータ電流演算処理］
図２は、MCU8のモータ電流演算処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、受信フラグがセット(=1)されているか否かを判定し、YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS3へ進む。
ステップS2では、自動スタートフラグをリセット(=0)する。
ステップS3では、前回の入力処理開始から規定時間が経過したか否かを判定し、YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はステップS1へ戻る。ここで、規定時間は、MCU8の演算周期（第２演算周期）、すなわち、モータ電流演算処理の演算周期（例えば、5ms）とする。
ステップS4では、自動スタートフラグをセットする。
ステップS5では、受信した要求トルク等のデータをバッファに記録する入力処理を行う。このとき、自動スタートフラグがセットされている場合は、前回受信した要求トルクに基づく入力処理を行う。入力処理中に後述する再スタートフラグがセットされた場合、入力処理を中止し、ステップS1へと戻る。
ステップS6では、バッファに記録したデータに基づいてモータ電流値を演算し、インバータ11を駆動するための指令信号を生成する演算処理を行う。演算処理中に再スタートフラグがセットされた場合、演算処理を中止し、ステップS1へと戻る。
ステップS7では、生成した指令信号をインバータ11へ出力する出力処理を行う。

［受信割り込み処理］
図３は、MCU8の受信割り込み処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、要求トルクを受信した時点で開始される。
ステップS11では、図２に示したモータ電流演算処理に必要な要求トルクの受信データ処理を行う。
ステップS12では、自動スタートフラグがセットされてからの経過時間が所定時間よりも短いか否かを判定し、YESの場合はステップS13へ進み、NOの場合はステップS14へ進む。ここで、所定時間は、前回受信した要求トルクに基づく演算を中止し、新たに受信した要求トルクに基づく演算を開始しても制御サイクル内に演算が終了可能であると判定できる限界の時間とする。
ステップS13では、再スタートフラグをセットする。
ステップS14では、受信フラグをセットし、本制御を終了する。MCU8は、本制御終了後に中断していたモータ電流演算処理を再開する。

次に、作用を説明する。
［モータ電流演算処理作用］
電気自動車において、ビークルコントロールモジュール(VCM)は、ドライバのアクセル操作に応じて要求トルクを演算し、CANバスへ出力している。一方、モータコントロールユニット(MCU)は、CANバスへ出力された要求トルクを受信し、要求トルクに応じてモータトルクを制御している。ここで、ドライバ要求（アクセル操作）に対するモータトルクの応答性を高めるためには、VCMの演算周期に対してMCUの演算周期が同期するのが好ましい。このため、両者の演算周期を同一の演算周期（例えば、5ms）としているが、以下の理由から、演算周期にはずれが生じる。
1.VCMとMCUは別々の水晶振動子からのクロック信号を基準に動作しているため、温度差等の要因によって両者の演算周期にはずれが生じる。
2.他のノードのデータがCANバスを流れている場合やより住専順位の高いIDのノードがデータ送信待ちを行っている場合は、CANバスが空くのを待つ必要がある。すなわち、VCMで演算が終了しても即座にデータを送信できない。

上記演算周期のずれに対し、従来のモータ電流演算処理では、演算周期（例えば、5ms）の開始時に新たな要求トルクを受信していない場合、前回受信した要求トルクに基づきモータトルクを演算している。このため、従来のモータ電流演算処理では、前回受信した要求トルクに基づくモータトルク演算の途中で新たな要求トルクを受信した場合には、当該演算周期が終了した後でなければ新たに受信した要求トルクに応じたモータトルク演算がなされないため、ドライバ要求に対するモータトルクの応答性低下が問題となる。
これに対し、実施例１のモータ電流演算処理では、ステップS1で受信フラグがセットされている場合、ステップS5へと進んで入力処理を開始する。つまり、図４に示すように、VCM9により演算された要求トルクの受信をトリガとして演算周期を開始する。これにより、VCM9で演算された要求トルクがCANバス3を介してMCU8へ入力されるタイミングに対し、MCU8の演算周期を同期させることができるため、ドライバ要求に対するモータトルクの応答性を向上できる。
また、要求トルクに対するモータトルクの応答性を向上できることは、ドライバ要求（アクセル操作）に対する応答性のみならず、TCSや回生協調制御等のより応答性が要求される制御において有用である。例えば、TCS制御ではモータトルクを早期に収束させることができるし、回生協調制御では、回生制動トルクと摩擦制動トルクとの掛け替え時間を短縮できる。

実施例１のモータ電流演算処理では、ステップS1で受信フラグがセットされていない場合、ステップS3で前回のスタートから規定時間が経過したときには、ステップS4へと進んで自動スタートフラグをセットし、ステップS5では前回受信した要求トルクに基づく入力処理を開始する。つまり、図５に示すように、前回の入力処理開始から規定時間が経過しても要求トルクを受信できない場合、前回受信した要求トルクに基づく演算周期を開始する。実施例１では、要求トルクの受信をトリガとしてモータ電流演算処理を開始するため、CANバス3の通信障害等によって要求トルクが受信できない場合、モータトルクが演算されず、ドライバに空走感を与えてしまう。そこで、要求トルクを受信できない状態が規定時間継続した場合には、自動スタートフラグをセットし、前回受信した要求トルクに基づくモータトルクを演算することで、制御の不連続性を回避でき、ドライバに与える空走感を抑制できる。

実施例１の受信割り込み処理では、要求トルクを受信した場合、ステップS12で自動スタートフラグがセットされてからの時間が所定時間よりも短い場合には、ステップS13で再スタートフラグをセットする。一方、モータ電流演算処理では、ステップS5の入力処理中またはステップS6の演算処理中に自動スタートフラグがセットされた場合、入力処理または演算処理を中止し、ステップS1へ戻る。つまり、図６に示すように、前回受信した要求トルクに基づくモータ電流演算処理を行っている途中で要求トルクを受信した場合、自動スタート開始からの経過時間が所定時間よりも短いときには、前回受信した要求トルクに基づく演算周期を中止し、今回受信した要求トルクに基づく演算周期を開始する。すなわち、自動スタート開始から所定時間が経過していない場合は、現在の演算周期を中止して新たに受信した要求トルクに基づく演算周期を開始しても制御が不連続となって空走感を与えることはなく、最新の要求トルクに基づくモータトルクを演算できるため、再スタートを行うデメリットよりもメリットが大きいからである。一方、自動スタート開始から所定時間が経過している場合は、制御が不連続となって空走感を与えるおそれがあるため、メリットよりもデメリットが大きくなる。よって、この場合は自動スタートを継続することにより、制御が不連続となることで生じる空走感を抑制できる。

実施例１にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 入力された信号を基に第１演算周期毎に予めプログラムされた要求トルク演算処理を実行し演算結果（要求トルク）を出力するVCM9と、VCM9とCANバス3を介して接続されVCM9の出力を入力信号として第２演算周期毎に予めプログラムされたモータ電流演算処理を実行するMCU8と、を備え、MCU8は、VCM9からの出力が入力信号として入力されたことをトリガとして第２演算周期を開始する。
これにより、演算周期を同期できるため、ドライバ要求に対するモータトルクの応答性を向上できる。
(2) MCU8は、前回の第２演算周期を開始してから第２演算周期よりも長い所定時間経過してもVCM9からの出力が入力信号として入力されない場合は、前回のVCM9からの出力信号に基づいて第２演算周期を開始する。
これにより、制御の不連続性を回避でき、ドライバに与える空走感を抑制できる。
(3) MCU8は、前回のVCM9からの出力信号に基づいて第２演算周期を実行中に、VCM9から新たな出力を入力信号として入力した場合は、演算処理中の第２演算周期を中止し、入力された出力を入力信号として第２演算周期を再スタートする。
これにより、ドライバ要求に対するモータトルクの応答性向上とドライバに与える空走感抑制との両立を実現できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、電気自動車のビークルコントロールモジュールとモータコントロールユニットを例に挙げたが、本発明は、第１の制御装置と第２の制御装置とが通信線を介して接続された制御装置であれば、任意の制御装置に適用可能であり、実施例と同様の作用効果を奏する。

3 CANバス（通信線）
8 モータコントロールユニット（第２の制御装置）
9 ビークルコントロールモジュール（第１の制御装置）
10 モータ

Claims (3)

1. 入力された信号を基に第１演算周期毎に予めプログラムされた演算処理を実行し演算結果を出力する第１の制御装置と、
   前記第１の制御装置と通信線を介して接続され前記第１の制御装置の出力を入力信号として第２演算周期毎に予めプログラムされた演算処理を実行する第２の制御装置と、
   を備え、
   前記第２の制御装置は、前記第１の制御装置からの出力が入力信号として入力されたことをトリガとして第２演算周期を開始することを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置において、
   前記第２の制御装置は、前回の第２演算周期を開始してから第２演算周期よりも長い所定時間経過しても前記第１の制御装置からの出力が入力信号として入力されない場合は、前回の第１の制御装置からの出力信号に基づいて第２演算周期を開始することを特徴とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置において、
   前記第２の制御装置は、前記前回の第１の制御装置からの出力信号に基づいて第２演算周期を実行中に、前記第１の制御装置から新たな出力を入力信号として入力した場合は、演算処理中の第２演算周期を中止し、入力された出力を入力信号として第２演算周期を再スタートすることを特徴とする制御装置。

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