JP2015063158A - ハイブリッド車制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の駆動力源を備えるハイブリッド車において駆動力を調停するECUのマイコンが異常となったとき、駆動力源を制御するECUに適切に通知し、駆動力異常の発生を防止するハイブリッド車制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車制御装置91のHV−ECU10は、マイコン11及び監視部12を有し、車両の運転状態に基づいて複数の駆動力源の駆動力を統括的に制御する。エンジンECU20、第1MG−ECU30、第2MG−ECU40は、複数の駆動力源にそれぞれ対応し、駆動力源が発生する駆動力を制御する。監視部12は、マイコン11が異常であると判定したとき、専用信号線である起動信号線71の起動信号を遮断することにより、マイコン11の異常が発生したことをエンジンECU20等に通知する。当該通知を受けたエンジンECU20等は、少なくともマイコン異常の可能性があることを認識し、所定の異常時処置を実行する。
【選択図】図3

Description

本発明は、複数の駆動力源を備えるハイブリッド車において駆動力を生成するハイブリッド車制御装置に関する。
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の駆動力源としてエンジン、モータジェネレータ等を搭載したハイブリッド自動車が注目されている。ハイブリッド車では、各駆動力源を制御する複数のECUと、これらの複数のECUを統括し駆動力を調停するECUとが協働し、車両全体の駆動力を生成する。
また、特許文献1には、自己診断機能を有するマスターECU及び複数のスレーブECUを備える車両制御装置において、マスターECUとスレーブECUとを車内LANで接続し、自己診断の結果、異常が発生した情報を、車内LANを介して通信する技術が開示されている。
特許第5272383号公報
ハイブリッド車において、仮に、駆動力源を制御するECUの1つでマイコンが異常となった場合、駆動力を調停するECUが正常であれば、車両全体での駆動力異常の発生を防止することができる。しかし、駆動力を調停するECUのマイコンが異常となると、駆動力異常につながるおそれがある。
ここで、特許文献1の技術をハイブリッド車に適用することを想定し、駆動力を調停するECUをマスターECU、駆動力源を制御する複数のECUをスレーブECUとする。この構成では、マスターECUのマイコンが異常となったとき、異常が発生したことを、通信線を介してスレーブECUに通知することとなる。通知を受けたスレーブECUが直ちに適切な「異常時の処置」を実行すれば、駆動力異常の発生を防止することができる。
しかし、マスターECUからスレーブECUへの通知手段に通信線を用いた場合、通信による通知の遅れ等により、スレーブECUが直ちに適切な処置を取ることができず、その結果、駆動力異常の発生を防止することができないおそれがある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、複数の駆動力源を備えるハイブリッド車において駆動力を調停するECUのマイコンが異常となったとき、駆動力源を制御するECUに適切に通知し、駆動力異常の発生を防止するハイブリッド車制御装置を提供することにある。
本発明は、複数の駆動力源を備えるハイブリッド車に搭載され、車両の駆動力を制御するハイブリッド車制御装置に係る発明である。このハイブリッド車制御装置は、マスターECUと、複数のスレーブECUと、専用信号線とを備える。
マスターECUは、マイコン、及び、当該マイコンが正常であるか否かを監視する監視部を有し、車両の運転状態に基づいて複数の駆動力源が生成する駆動力を統括的に制御する。
スレーブECUは、複数の駆動力源に対応し、駆動力源が発生する駆動力を制御する。
監視部からの信号は、専用信号線を経由してスレーブECUに通知される。
監視部は、マスターECUのマイコンが異常であると判定したとき、専用信号線を経由する信号の送信又は非送信に基づいて、マイコンの異常をスレーブECUに通知する。当該通知を受けたスレーブECUは、少なくともマイコンの異常の可能性があることを認識し、所定の異常時処置を実行する。
ここで、通信線とは、通信規格に準拠する線を意味し、多様な情報を送信可能なものをいう。一方、専用信号線とは、スレーブECUの起動、停止のような特定の信号を送信するものをいう。通信線は大量の情報を一度に送信するのには適しているが、マイコン異常のように緊急性の高い情報の通知が遅れるおそれがある。
そこで本発明では、監視部からの信号を、専用信号線を経由してスレーブECUに通知することを特徴とする。ここで「専用信号線を経由して通知する」手段としては、新たな信号を送信する場合の他、もともと送信されていた信号を非送信とする場合を含む。例えば、起動信号線を経由して正常時に送信されていた起動信号を遮断することでマイコン異常を通知してもよい。或いは、停止信号線を経由して新たに停止信号を送信することでマイコン異常を通知してもよい。
これにより、本発明では、マスターECU、すなわち駆動力を調停するECUのマイコンが異常となったとき、異常が発生したことを、専用信号線を経由してスレーブECU、すなわち駆動力源を制御するECUに適切に通知する。当該通知を受けたスレーブECUは、自立運転によるアイドル走行や緊急停止等の「所定の異常時処置」を実行する。
したがって、従来技術のように、通知手段として通信線を用いる場合に比べ、駆動力異常の発生を好適に防止することができる。
ただし、専用信号線の信号は、マイコン異常以外の理由によっても送信又は非送信される場合があるため、通知を受けたスレーブECUは、少なくともマイコン異常の「可能性があること」を認識するに留まり、確定的にマイコン異常であると判断することができない。
そこで、監視部は、複数の専用信号線、例えば起動信号線及び停止信号線を経由してマイコン異常をスレーブECUに通知し、通知を受けたスレーブECUは、起動信号線及び停止信号線からの情報の組合せによりマイコンの異常を判断することが好ましい。
或いは、監視部は、専用信号線による通知に加え、通信線を経由してマイコンが異常であるという情報をさらに通信し、通知を受けたスレーブECUは、専用信号線及び通信線からの情報の組合せによりマイコンの異常を判断することが好ましい。
これにより、状況に応じたより適切な処置をすることができる。
本発明の実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の駆動システム図。 図1の駆動システムの模式図。 本発明の第1実施形態によるハイブリッド車制御装置の(a)通常運転時、(b)マイコン異常時の模式図。 本発明の第1実施形態によるマイコン異常通知処理のフローチャート。 本発明の第2実施形態によるハイブリッド車制御装置の模式図。 本発明の第3実施形態によるハイブリッド車制御装置の模式図。 本発明の第3実施形態によるス異常状態判断処理のフローチャート。 図7の異常状態判断処理に用いる判断表。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(共通の構成)
各実施形態のハイブリッド車制御装置が共通に適用されるハイブリッド車の駆動システムの一例について、図1を参照して説明する。図1に示すものは、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車である。図1にて一点鎖線で囲んだ部分が、本発明のハイブリッド車制御装置に該当する。
図1に示すように、シリーズパラレルハイブリッド自動車は、車両の駆動力源として、エンジン2及び2つのモータジェネレータを備える。「モータジェネレータ」とは、トルクを受けて電力を発生する発電機としての機能、及び、電力を消費してトルクを発生する電動機としての機能を兼ね備えるものであり、以下「MG」と表す。本実施形態では、第1MG3は主に発電機として用いられ、第2MG4は主に電動機として用いられる。第1MG3及び第2MG4は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。
エンジン2、第1MG3及び第2MG4は、動力分割機構26により接続されている。エンジン2は、例えば4気筒のガソリンエンジンである。エンジン2の動力は、動力分割機構26で二系統に分割され、その一方の動力でデファレンシャルギア機構29、車軸23を介して車輪24を駆動し、もう一方の動力で第1MG3に発電させる。
電力変換ユニット32は、バッテリ31の電圧を昇圧する昇圧(DCDC)コンバータ33、第1MG3、第2MG4をそれぞれ駆動する第1インバータ34、第2インバータ44を含む。第1インバータ34及び第2インバータ44は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子から構成され、直流電力と三相交流電力とを相互に変換する。
第1MG3が発電した三相交流電力は、第1インバータ34で直流電力に変換され、昇圧コンバータ33を経由してバッテリ31に回生される。
第2MG4は、第2インバータ44が変換した三相交流電力を用いて、力行動作によりトルクを出力する。第2MG4による駆動力は、プロペラ軸27、デファレンシャルギア機構29、車軸23を介して車輪24に伝達される。
これらの駆動力源は、それぞれ、「駆動力源を制御するECU」によって制御される。すなわち、エンジン2はエンジンECU20によって、第1MG3は第1MG−ECU30によって、第2MG4は第2MG−ECU40によって制御される。
エンジンECU20は、図示しないクランク角センサから入力されるクランク角信号等に基づいてクランク軸25のクランク角やエンジン回転速度等の情報を取得し、エンジン2の運転を制御する。
第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40は、第1MG3及び第2MG4のロータ近傍に設けられた回転角センサからの電気角信号等に基づいて、昇圧コンバータ33及びインバータ34、44のスイッチング動作を制御することで、第1MG3及び第2MG4の通電を制御する。
ハイブリッドECU(以下、「HV−ECU」という)10は、アクセルセンサからのアクセル信号、ブレーキスイッチからのブレーキ信号、シフトスイッチからのシフト信号、及び、車両の速度に関する車速信号等が入力され、取得した情報に基づいて車両の運転状態を総合的に判断する。HV−ECU10は、エンジンECU20、第1MG−ECU30、第2MG−ECU40との間で情報を通信し、車両の運転状態に基づいて、エンジン2、第1MG3及び第2MG4が生成する駆動力を統括的に制御することで、車両全体の駆動力を調停する。
HV−ECU10の駆動力調停により、シリーズパラレルハイブリッド自動車は、車両の走行条件に応じて、例えばエンジン2のみによる走行、第2MG4のみによる走行、エンジン2と第2MG4との両方による走行を切り替えることができる。
本発明の各実施形態のハイブリッド車制御装置91、92、93は、駆動力を調停するECUであるHV−ECU10と、駆動力源を制御するECUであるエンジンECU20、第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40とから構成される。
ハイブリッド車制御装置と駆動力源との関係を一般化した模式図を図2に示す。駆動力を調停するHV−ECU10は、一般化すると「マスターECU」ということができる。また、駆動力源を制御するエンジンECU20、第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40は、一般化すると「スレーブECU」ということができる。図2中、括弧書きとして、エンジンECU20、第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40をそれぞれ(スレーブECU1)、(スレーブECU2)、(スレーブECU3)と示す。
要するに、ハイブリッド車制御装置は、1つのマスターECUと、複数のスレーブECUとから構成されている。
ところで、仮に、駆動力源を制御するエンジンECU20、第1MG−ECU30、第2MG−ECU40の1つでマイコンが異常となった場合、HV−ECU10が正常であれば、車両全体での駆動力異常の発生を防止することができる。
一方、駆動力を調停するHV−ECU10のマイコンが異常となった場合には、駆動力源を制御するスレーブECU20、30、40にその情報を緊急に通知し、通知を受けたスレーブECU20、30、40が直ちに適切な「異常時の処置」を取らなければ、駆動力異常が発生するおそれがある。
そこで本発明の各実施形態のハイブリッド車制御装置91、92、93は、HV−ECU10のマイコンが異常となった場合に駆動力異常の発生を好適に防止するための構成を特徴としている。
以下、HV−ECU10のマイコンの異常時に、マイコン異常をスレーブECU20、30、40に通知する具体的な構成について実施形態毎に説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるハイブリッド車制御装置について、図3、図4を参照して説明する。第1実施形態のハイブリッド車制御装置91において、マスターECUとして車両の駆動力を調停するHV−ECU10は、マイコン11及び監視部12を有する。
マイコン11は、内部にCPU、ROM、I/O、及び、これらを接続するバスライン等を備えており、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により制御を実行する。
監視部12は、マイコン11が正常であるか否かを監視する。この監視には、周期監視(ウォッチドッグ)、演算監視、クロック監視等の周知技術を含む。
またハイブリッド車制御装置91は、専用信号線として、起動信号が送信される起動信号線71を含む。専用信号線とは、起動信号のような特定の信号を送信するものをいう。図3(a)に示すように、マイコン11が正常である通常運転時、マイコン11は、リレー52のコイル54に電流を流し、スイッチ53を閉状態とすることで、電源51の電圧を起動信号線71に印加させる。これにより、起動信号線71を経由して、各スレーブECUであるエンジンECU20、第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40に起動信号が送信される状態となる。回路上、この状態で自己保持がかかるようになっている。
一方、マイコン11が異常であると監視部12が判定したとき、図3(b)に示すように、監視部12は、リレー52のコイル54に流していた電流を遮断し、スイッチ53を開状態とすることで、起動信号線71の起動信号を「非送信」状態とする。このように、監視部12は、通常運転時に送信していた起動信号を遮断することにより、マイコン11の異常が発生したことを各スレーブECUに通知する。図3(b)以下では、スレーブECUの代表としてエンジンECU20のみを図示し、第1MG−ECU30及び第2MG−ECU40の図示を省略する。
次に、ハイブリッド車制御装置91によるマイコン異常通知処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「S」はステップを意味する。
S01では、監視部12にてマイコン11が異常であるか判定する。マイコン11が正常であると判定された場合(S01:NO)、処理を終了する。一方、マイコン11が異常であると判定された場合(S01:YES)、S02へ移行する。
S02では、監視部12は、専用信号線を経由してマイコン11の異常をスレーブECU20、30、40に通知する。具体的に第1実施形態では、上述のように、起動信号線71の起動信号を遮断する。
S03にて、通知を受けた各スレーブECUは、所定の異常時処置を実行する。例えば、HV−ECU10の指令に依らない自立運転に移行し、各スレーブECUが取得可能な情報に基づき、アイドル走行や緊急停止を行う。
このように、駆動力を調停するマスターECUとしてのHV−ECU10においてマイコン11の異常が発生したとき、通信規格に準拠した通信線を通知手段として用いるという考え方がある。しかし、通信線は多様な情報を送信するのには適している反面、緊急性の高い情報の通知が遅れるおそれがある。したがって、マイコン異常の通知手段に通信線を用いた場合、通信による通知の遅れ等により、スレーブECU20、30、40が直ちに適切な処置を取ることができず、その結果、駆動力異常の発生を防止することができないおそれがある。
それに対し本実施形態では、マイコン11の異常が発生したことを、専用信号線を経由してスレーブECU20、30、40に適切に通知することを特徴とする。また、通知を受けたスレーブECU20、30、40は、所定の異常時処置を実行する。これにより、通知手段として通信線を用いる場合に比べ、駆動力異常の発生を好適に防止することができる。
ところで、起動信号線71の起動信号が遮断されることは、マイコン11の異常以外の場合にもあり得る。したがって、通知を受けたスレーブECUは、少なくともマイコン異常の「可能性があること」を認識するに留まり、確定的にマイコン異常であると判断することができない。しかし、本実施形態では、少なくともマイコン異常の可能性があるとき異常時処置を実行することにより、駆動力異常の発生を防止するというフェールセーフの機能を実現することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態によるハイブリッド車制御装置について、図5を参照して説明する。第2実施形態のハイブリッド車制御装置92は、専用信号線として、起動信号線71に加え、停止信号が送信される停止信号線72を含む。監視部12は、マイコン11の異常を判定したとき、停止信号線72を経由して停止信号を送信することにより、マイコン11の異常が発生したことをエンジンECU20等のスレーブECUに通知する。
第2実施形態では、第1実施形態と同様のマイコン異常通知処理を実行する。ただし、図4のS02における「専用信号線を経由する通知」の具体的形態として、停止信号を出力する点が異なる。
第2実施形態は、第1実施形態と同様の効果を奏する。また、監視部12は、起動信号線71及び停止信号線72の両方を経由してマイコン異常をスレーブECU20、30、40に通知してもよい。この場合、通知を受けたスレーブECU20、30、40は、起動信号線71及び停止信号線72からの情報の組合せによりマイコン11の異常であることを判断することができる。この複数の信号の組合せによる判断については、第3実施形態で詳しく説明する。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態によるハイブリッド車制御装置について、図6〜図8を参照して説明する。第3実施形態のハイブリッド車制御装置93は、専用信号線である起動信号線71の他に、通信規格に準拠した通信線8を有している。通信線8は、HV−ECU10とエンジンECU20等のスレーブECUとの間に接続されている。
監視部12は、マイコン11の異常を判定したとき、起動信号線71の起動信号を遮断すると共に、通信線8を経由してマイコン異常情報をスレーブECUに通信する。なお、起動信号の遮断に代えて、第2実施形態のように、停止信号線72に停止信号を送信してもよい。
第3実施形態では、図4に示すマイコン異常通知処理に引き続き、図7に示す異常状態判断処理が実行される。図7のS05では、エンジンECU20等のスレーブECUは、専用信号線(起動信号線71又は停止信号線72)及び通信線の情報を取得する。
S06では、専用信号線及び通信線からの情報より、図8の判断表を参照して異常状態を判断する。図8の表によると、専用信号線からの情報と通信線からの情報とが共に正常のとき「正常」、専用信号線からの情報が正常で通信線からの情報が異常のとき「通信異常」、専用信号線からの情報が異常で通信線からの情報が正常のとき「信号異常」、専用信号線からの情報と通信線からの情報とが共に異常のとき「マイコン異常」と判断される。
S06の判断の結果、「正常」のとき処理を終了し、いずれかの「異常」のときS07にて、スレーブECUは、異常状態を記憶する。
このように、第3実施形態では、専用信号線及び通信線の情報を組み合わせて、異常状態を特定することができる。したがって、異常状態の内容に応じて最適な処置を選択することができる。
このように第3実施形態では、専用信号線及び通信線を経由する情報の組合せによりマイコン異常を判断している。これと同様の考え方を、複数の専用信号線を経由して信号を通知する場合に適用してもよい。つまり、第2実施形態において、起動信号線71及び停止信号線72からの情報の組合せによりマイコン異常を判断することができる。
(その他の実施形態)
本発明のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の駆動システムは、上記実施形態で例示したシリーズパラレルハイブリッド自動車に限らず、シリーズハイブリッド自動車又はパラレルハイブリッド自動車でもよい。
また、ハイブリッド車を構成する複数の駆動力源は、エンジンと2つのモータジェネレータの構成に限らない。例えばエンジンと1つのモータジェネレータでもよい。さらに、エンジンは、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン、気化燃料エンジン等であってもよい。或いは、エンジンに換えて燃料電池を用いてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10・・・HV−ECU(マスターECU)、
11・・・マイコン、 12・・・監視部(8)
2 ・・・エンジン(駆動力源)、
3 ・・・第1MG(駆動力源)、
4 ・・・第2MG(駆動力源)、
20・・・エンジンECU(スレーブECU)、
30・・・第1MG−ECU(スレーブECU)、
40・・・第2MG−ECU(スレーブECU)、
71・・・起動用信号線(専用信号線)、 72・・・停止用信号線(専用信号線)
91、92、93・・・ハイブリッド車制御装置。

Claims (5)

  1. 複数の駆動力源(2、3、4)を備えるハイブリッド車に搭載され、車両の駆動力を制御するハイブリッド車制御装置(91、92、93)であって、
    マイコン(11)、及び、当該マイコンが正常であるか否かを監視する監視部(12)を有し、車両の運転状態に基づいて前記複数の駆動力源が生成する駆動力を統括的に制御するマスターECU(10)と、
    前記複数の駆動力源に対応し、前記駆動力源が発生する駆動力を制御する複数のスレーブECU(20、30、40)と、
    前記監視部からの信号が前記スレーブECUに通知される専用信号線(71、72)と、
    を備え、
    前記監視部は、前記マスターECUの前記マイコンが異常であると判定したとき、前記専用信号線を経由する信号の送信又は非送信に基づいて、前記マイコンの異常を前記スレーブECUに通知し、
    当該通知を受けた前記スレーブECUは、少なくとも前記マイコンの異常の可能性があることを認識し、所定の異常時処置を実行することを特徴とするハイブリッド車制御装置。
  2. 前記専用信号線は、起動信号が送信される起動信号線(71)を含み、
    前記監視部は、前記マスターECUの前記マイコンが異常であると判定したとき、前記起動信号線を経由して送信されている前記起動信号を遮断することにより、前記マイコンの異常を前記スレーブECUに通知することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車制御装置(91)。
  3. 前記専用信号線は、停止信号が送信される停止信号線(72)を含み、
    前記監視部は、前記マスターECUの前記マイコンが異常であると判定したとき、前記停止信号線を経由して前記停止信号を送信することにより、前記マイコンの異常を前記スレーブECUに通知することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車制御装置(92)。
  4. 前記専用信号線は、起動信号が送信される起動信号線、及び、停止信号が送信される停止信号線を含み、
    前記監視部は、前記マスターECUの前記マイコンが異常であると判定したとき、前記起動信号線及び前記停止信号線を経由して前記マイコンの異常を前記スレーブECUに通知し、
    前記スレーブECUは、前記起動信号線及び前記停止信号線からの情報の組合せにより前記マイコンの異常を判断することを特徴とする請求項2又は3に記載のハイブリッド車制御装置(92)。
  5. 前記監視部は、前記マスターECUの前記マイコンが異常であると判定したとき、通信規格に準拠した通信線(8)を経由して前記スレーブECUに前記マイコンが異常であるという情報をさらに通信し、
    前記スレーブECUは、前記専用信号線及び前記通信線からの情報の組合せにより前記マイコンの異常を判断することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置(93)。
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