JP2020083142A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】過剰装備することなく複数の制御装置の間の通信に異常が生じたときでも待避走行を可能にする。【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンと、モータと、バッテリと、通信を行なう複数の制御装置とを備える。複数の制御装置は、何らかの通信異常が生じたときには、複数の待避走行モードのうちから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報を通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なう。【選択図】図2
Description
本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、エンジンとモータとバッテリと通信を行なう複数の制御装置とを備えるハイブリッド車両に関する。
従来、この種のハイブリッド車両としては、メインモータを駆動制御するメインモータ制御器と、サブモータを駆動制御するサブモータ制御器と、ジェネレータを駆動制御するジェネレータ制御器と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、メインモータ制御器とサブモータ制御器とジェネレータ制御器とは相互に通信しており、通常時には、メインモータ制御器は、ジェネレータ制御器にジェネレータ指令値を送信すると共にサブモータ制御器にサブモータ指令値を送信する。メインモータ制御器とジェネレータ制御器との間の通信に異常が生じたときには、メインモータ制御器はジェネレータ指令値をサブモータ制御器に送信し、サブモータ制御器はジェネレータ指令値をジェネレータ制御器に送信する。これにより、メインモータ制御器とジェネレータ制御器との間の通信に異常が生じているときでも、ジェネレータ制御器は、メインモータ制御器からの指令値に基づいてジェネレータを制御することができる。
しかしながら、上述のハイブリッド車両では、サブモータ制御器とジェネレータ制御器との通信が過剰になる場合が生じる。メインモータ制御器とサブモータ制御器との間の通信には、通常時では、メインモータ制御器からのサブモータ指令値の送信だけでなく、サブモータ指令値を生成するのに必要なの情報の通信が行なわれる。メインモータ制御器とジェネレータ制御器との間の通信に異常が生じているときには、メインモータ制御器とサブモータ制御器との通常の通信だけでなく、ジェネレータ指令値を生成するのに必要な情報の通信も必要となるため、通信容量が過剰となってしまう。各制御器間の通信に予め十分な通信容量を確保しておくことも考えられるが、その場合、過剰装備となってしまう。
本発明のハイブリッド車両は、過剰装備することなく複数の制御装置の間の通信に異常が生じたときでも待避走行を可能にすることを主目的とする。
本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車両は、
エンジンと、モータと、バッテリと、通信を行なう複数の制御装置とを備えるハイブリッド車両であって、
前記複数の制御装置は、何らかの通信異常が生じたときには、複数の待避走行モードのうちから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報を通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なう、
ことを特徴とする。
エンジンと、モータと、バッテリと、通信を行なう複数の制御装置とを備えるハイブリッド車両であって、
前記複数の制御装置は、何らかの通信異常が生じたときには、複数の待避走行モードのうちから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報を通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なう、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド車両では、複数の制御装置は、何らかの通信異常が生じたときには、複数の待避走行モードのうちから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報を通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なう。待避走行は、エンジンやモータ、バッテリなどに異常が生じたときに異常が生じている機器を用いずに走行するものであるから、異常が生じている機器を駆動するのに必要な情報の通信は不要となる。この結果、過剰装備することなく、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報だけを異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なうことができ、待避走行することができる。
ここで、「走行制御に必要な情報」は、エンジンの運転に必要な情報、モータの駆動に必要な情報、バッテリの管理に必要な情報、油圧ブレーキとモータの回生ブレーキとの協調制御に必要な情報などが含まれる。「複数の待避走行モード」は、バッテリの充放電を行なわずに走行するバッテリレス走行モード、エンジンを停止して走行するモータ走行モード、モータを駆動せずに走行するエンジン走行モードなどが含まれる。そして、複数の制御装置は、待避走行モードとしてバッテリ走行モードを選択したときにはエンジンの運転に必要な情報のうちエンジンを自立運転するのに必要な情報とモータの駆動に必要な情報だけの通信を行なって待避走行すればよい。また、複数の制御装置は、待避走行モードとしてモータ走行モードを選択したときにはモータの駆動に必要な情報とバッテリの管理に必要な情報だけの通信を行なって待避走行すればよい。複数の制御装置は、待避走行モードとしてエンジン走行モードを選択したときにはエンジンの運転に必要な情報とバッテリの管理に必要な情報とだけの通信を行なって待避走行すればよい。
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ハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、昇圧コンバータ56と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24によって運転制御されている。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とする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やデータを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えばエンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcrなどが入力ポートを介して入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪38に連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、図示しないダンパを介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。インバータ41は、昇圧コンバータ56を介してバッテリ50と接続されている。モータMG1は、第1モータ用電子制御ユニット(以下、「MG1ECU」という)40aによって、インバータ41が制御されることにより、回転駆動される。
モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子がリダクションギヤ37を介して駆動軸36に接続されている。インバータ42は、昇圧コンバータ56を介してバッテリ50と接続されている。モータMG2は、第2モータ用電子制御ユニット(以下、「MG2ECU」という)40bによって、インバータ42が制御されることにより、回転駆動される。
インバータ41,42は、電力ライン(以下、駆動電圧系電力ラインという。)54aに接続されている。このインバータ41,42は、図示しないが各々6つのトランジスタと6つのダイオードとにより構成されており、インバータ41,42に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ41,42は、駆動電圧系電力ライン54aの正極母線と負極母線とを共用しているから、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。
昇圧コンバータ56は、駆動電圧系電力ライン54aに接続されると共にバッテリ50に図示しないシステムメインリレーを介して接続された電力ライン(電池電圧系電力ラインという。)54bに接続されている。この昇圧コンバータ56は、図示しないが、2つのトランジスと2つのダイオードとリアクトルとにより周知の昇圧コンバータとして構成されており、電池電圧系電力ライン54bの電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン54aに供給したり、駆動電圧系電力ライン54aの電力を降圧して電池電圧系電力ライン54bに供給したりすることができる。
MG1ECU40aは、図示しないが、CPUを中心とする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やデータを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。MG1ECU40aには、モータMG1を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えばモータMG1の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43からの回転位置θm1や、図示しない電流センサからのインバータ41からモータMG1に印加する相電流Iu1,Iv1などが入力ポートを介して入力されている。また、駆動電圧系電力ライン54aに取り付けられた図示しない電圧センサからの駆動電圧系電圧VHや、電池電圧系電力ライン54bに取り付けられた図示しない電圧センサからの電池電圧系電圧VLも入力ポートを介して入力されている。MG1ECU40aからは、インバータ41のトランジスタへのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ56のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。MG1ECU40aは、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。MG1ECU40aは、回転位置検出センサ43からのモータMG1の回転子の回転位置θm1に基づいてモータMG1の回転数Nm1を演算している。
MG2ECU40bは、図示しないが、CPUを中心とする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やデータを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。MG2ECU40bには、モータMG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えばモータMG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ44からの回転位置θm2や、図示しない電流センサからのインバータ42からモータMG1に印加する相電流Iu2,Iv2などが入力ポートを介して入力されている。また、駆動電圧系電力ライン54aに取り付けられた図示しない電圧センサからの駆動電圧系電圧VHも入力ポートを介して入力されている。MG2ECU40bからは、インバータ42のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。MG2ECU40bは、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。MG2ECU40bは、回転位置検出センサ44からのモータMG2の回転子の回転位置θm2に基づいてモータMG2の回転数Nm2を演算している。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。このバッテリ50は、上述したように、昇圧コンバータ56を介してインバータ41,42と接続されている。バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とする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やデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの電池電圧Vbや、バッテリ50の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの電池電流Ibなどが入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、図示しない電流センサからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とする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やデータを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ88からの車速Vなどを挙げることができる。HVECU70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。
HVECU70とエンジンECU24とMG1ECU40aとMG2ECU40bとバッテリECU52は、車両内の通信ネットワークに各々通信ポートを介して接続されており、必要な情報を相互に通信している。
HVECU70は、入力ポートを介して入力した各種信号や、エンジンECU24、MG1ECU40a、MG2ECU40b、バッテリECU52からの各種情報に基づいてエンジン22の目標運転ポイントやモータMG1のトルク指令、モータMG2のトルク指令を設定し、エンジン22の目標運転ポイントについてはエンジンECU24に、モータMG1のトルク指令についてはMG1ECU40aに、モータMG2のトルク指令についてはMG2ECU40bに送信する。目標運転ポイントを受信したエンジンECU24は、目標運転ポイントに基づいてエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などを行なう。モータMG1のトルク指令を受信したMG1ECU40aは、トルク指令に基づいてインバータ41のトランジスタをスイッチング制御すると共に昇圧コンバータ56のトランジスタをスイッチング制御する。モータMG2のトルク指令を受信したMG2ECU40bは、トルク指令に基づいてインバータ42のトランジスタをスイッチング制御する。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、HVECU70とエンジンECU24とMG1ECU40aとMG2ECU40bとバッテリECU52との通信において異常が生じたときの動作について説明する。図2は、HVECU70により実行される通信異常時待避走行処理の一例を示すフローチャートである。
通信異常時待避走行処理が実行されると、HVECU70は、まず、何らかの通信異常が生じているか否かを判定する(ステップS100)。通信異常は、HVECU70とエンジンECU24との間の通信異常や、HVECU70とMG1ECU40aとの間の通信異常、HVECU70とMG2ECU40bとの間の通信異常などを挙げることができる。通信異常は生じていないと判定したときには、通常走行を行なって(ステップS110)、本処理を終了する。
ステップS100で何らかの通信異常が生じていると判定したときには、複数の待避走行モードから1つの待避走行モードを選択する(ステップS120)。待避走行モードとしては、実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の充放電を行なうことなく走行するバッテリレス走行モード、エンジン22の運転を停止した状態でモータMG2からの動力だけで走行する電動走行モード、モータMG2の駆動を停止した状態でエンジン22からの動力に対してモータMG1によって反力をとることによって走行する直行トルク走行モードがある。待避走行モードの選択は、通信異常の種類やバッテリ50の蓄電割合SOCなどによって走行可能な距離が長いものを選択するものとしたり、予め定めた待避走行モードの順番に可能なものから選択するものとしたりすることができる。
続いて、選択した待避走行モードを実行するのに不要な通信を停止する(ステップS130)。図3は、待避走行モードに応じて必要な通信と不要な通信とを示す一覧表である。図示するように、待避走行モードがバッテリレス走行モードのときには、必要な通信としては、エンジン22の自律運転を行なうために必要な情報、モータMG1を駆動するのに必要な情報、モータMG2を駆動するのに必要な情報の通信であり、不要な通信としては、エンジン22の自律運転を行なうために必要な情報以外の情報、バッテリ50を管理するのに必要な情報、図示しない油圧ブレーキとモータMG2による回生ブレーキとの回生協調制御に必要な情報の通信となる。待避走行モードがモータ走行モードのときには、必要な通信としては、モータMG2を駆動するのに必要な情報、バッテリ50を管理するのに必要な情報の通信であり、不要な通信としては、モータMG1を駆動するのに必要な情報、エンジン22を運転するのに必要な情報、回生協調制御に必要な情報の通信となる。待避走行モードが直行トルク走行モードのときには、必要な通信としては、モータMG1を駆動するのに必要な情報、エンジン22を運転するのに必要な情報、バッテリ50を管理するのに必要な情報の通信であり、不要な通信としては、モータMG2を駆動するのに必要な情報、回生協調制御に必要な情報の通信となる。
従って、ステップS130は、バッテリレス走行モードを選択したときには、エンジン22の自律運転を行なうために必要な情報以外の情報とバッテリ50を管理するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止する処理となる。また、モータ走行モードが選択されたときには、モータMG1を駆動するのに必要な情報とエンジン22を運転するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止する処理となる。さらに、直行トルク走行モードが選択されたときには、モータMG2を駆動するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止する処理となる。このステップS130の処理は、言い換えれば、バッテリレス走行モードが選択されたときには、エンジン22の自律運転を行なうために必要な情報以外の情報とバッテリ50を管理するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止し、エンジン22の自律運転を行なうために必要な情報とモータMG1を駆動するのに必要な情報とモータMG2を駆動するのに必要な情報を異常が生じていない通信経路を用いて通信する処理となる。また、モータ走行モードが選択されたときには、モータMG1を駆動するのに必要な情報とエンジン22を運転するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止し、モータMG2を駆動するのに必要な情報、バッテリ50を管理するのに必要な情報を通信異常が生じていない通信経路を用いて通信する処理となる。さらに、直行トルク走行モードが選択されたときには、モータMG2を駆動するのに必要な情報と回生協調制御に必要な情報の通信を停止し、モータMG1を駆動するのに必要な情報、エンジン22を運転するのに必要な情報、バッテリ50を管理するのに必要な情報を通信異常が生じていない通信経路を用いて通信する処理となる。
ここで、通信異常が生じていない通信経路としては、例えば、HVECU70とMG1ECU40aとの通信に異常が生じているときには、HVECU70からMG2ECU40bを経由してMG1ECU40aに至る通信経路や、HVECU70からエンジンECU24を経由してMG1ECU40aに至る通信経路、HVECU70からバッテリECU52を経由してMG1ECU40aに至る通信経路などが該当する。また、HVECU70とMG2ECU40bとの通信に異常が生じているときには、HVECU70からMG1ECU40aを経由してMG2ECU40bに至る通信経路や、HVECU70からエンジンECU24を経由してMG2ECU40bに至る通信経路、HVECU70からバッテリECU52を経由してMG2ECU40bに至る通信経路などが該当する。さらに、HVECU70とエンジンECU24との通信に異常が生じているときには、HVECU70からMG1ECU40aを経由してエンジンECU24に至る通信経路や、HVECU70からMG2ECU40bを経由してエンジンECU24に至る通信経路、HVECU70からバッテリECU52を経由してエンジンECU24に至る通信経路などが該当する。
そして、選択した待避走行モードによる走行を実施して(ステップS140)、本処理を終了する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、HVECU70とエンジンECU24との間の通信異常や、HVECU70とMG1ECU40aとの間の通信異常、HVECU70とMG2ECU40bとの間の通信異常などの何らかの通信以上が生じているときには、複数の待避走行モードから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報の通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を通信異常が生じていない通信経路を用いて通信して待避走行を行なう。これにより、通信容量が過剰な過剰装置とすることなく、複数の制御装置の間の通信に異常が生じたときでも待避走行により走行することができる。
実施例の電気自動車20では、HVECU70、エンジンECU24、MG1ECU40a、MG2ECU40b、バッテリECU52は、車両内の通信ネットワークに各々通信ポートを介して接続されているものとしたが、各々が専用通信線によって相互に通信可能に接続されているものとしてもよい。また、通信ネットワークと専用通信線とを併用する物としても構わない。
実施例のハイブリッド自動車20では、複数の制御装置として、HVECU70、エンジンECU24、MG1ECU40a、MG2ECU40b、バッテリECU52を用いるものとしたが、MG1ECU40aとMG2ECU40bとを単一の制御装置として構成したり、HVECU70とバッテリECU52とを単一の制御装置として構成したりするなど、複数の制御装置として構成されていれば如何なる構成としても構わない。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22とモータMG1とモータMG2とプラネタリギヤ30とバッテリ50とHVECU70とエンジンECU24とMG1ECU40aとMG2ECU40bとバッテリECU52とを搭載するものとしたが、1つのモータと1つのエンジンとバッテリ50と複数の制御装置とを搭載するハイブリッド自動車に適用するものとしたり、複数のモータとエンジンと複数の制御装置とを搭載するハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。
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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 リダクションギヤ、38 駆動輪、40 パワーコントロールユニット(PCU)、40a 第1モータ用電子制御ユニット(MG1ECU)、40b 第2モータ用電子制御ユニット(MG2ECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54a 駆動電圧系電力ライン、54b 電池電圧系電力ライン、56 昇圧コンバータ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、82 シフトポジションセンサ、84 アクセルペダルポジションセンサ、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。
Claims (1)
- エンジンと、モータと、バッテリと、通信を行なう複数の制御装置とを備えるハイブリッド車両であって、
前記複数の制御装置は、何らかの通信異常が生じたときには、複数の待避走行モードのうちから1つの待避走行モードを選択し、選択した待避走行モードによる走行に不要な情報を通信を停止し、選択した待避走行モードによる走行に必要な情報を異常が生じている通信経路とは異なる通信経路を用いて通信を行なう、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
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Cited By (1)
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JP7459782B2 (ja) | 2020-12-21 | 2024-04-02 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置および制御方法 |
-
2018
- 2018-11-28 JP JP2018222549A patent/JP2020083142A/ja active Pending
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