JP2020114161A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直結線を設けることなく通信に異常が生じたときにより適正に対応する。【解決手段】第１マイコンと第１制御回路を第１通信線により接続し、第２マイコンと第２制御回路を第２通信線で接続し、第１マイコンと第２マイコンをマイコン間通信線により接続し、第１制御回路と第２制御回路とを相互通信線により接続し、第１駆動回路と第２駆動回路とを遮断用通信線により接続する。第１通信線と第２通信線のうちの一方の通信に異常が生じたときに、相互通信線による通信が正常であり、且つ、異常が生じている系の制御回路に異常が生じていないときには異常が生じている経路を回避して指令を送信し、相互通信線による通信に異常が生じていたり、異常が生じている系の制御回路の演算処理に異常が生じているときには、異常が生じていない系の駆動回路から異常が生じている系の駆動回路に遮断信号を出力してインバータを遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置に関し、詳しくは、第１モータを駆動する第１インバータと第２モータを駆動する第２インバータとを制御する制御装置に関する。

従来、この種の制御装置としては、エンジンと２つのモータとを有するハイブリッド自動車の制御装置として、ハイブリッド用電子制御ユニットと、２つのモータを駆動する２つのインバータを制御するモータ用電子制御ユニットと、エンジン用電子制御ユニットと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置では、ハイブリッド用電子制御ユニットは、モータ用電子制御ユニットと通信線で接続されていると共に、直結線によりモータ用電子制御ユニットを経由して２つのインバータに接続されており、モータ用電子制御ユニットとの通信に異常が生じたときには、直結線によりインバータをシャットダウンする。

特開２０１７−０５６８５１号公報

しかしながら、上述の制御装置では、通信線とは別に直結線を設ける必要があり、構造が複雑化したり、コスト高となったりする。一方、フェールセーフを考慮すると、通信に異常が生じたときに、より適正に対応するためには二重化するなどの冗長化が不可欠となる。

本発明の制御装置は、直結線を設けることなく通信に異常が生じたときにより適正に対応することを主目的とする。

本発明の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の制御装置は、
第１モータを駆動する第１インバータと第２モータを駆動する第２インバータとを制御する制御装置であって、
前記第１インバータを制御するための第１マイクロコンピュータと、
前記第２インバータを制御するための第２マイクロコンピュータと、
前記第１マイクロコンピュータと第１通信線により接続され、前記第１マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による前記第１インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第１演算回路と、前記第１演算回路により演算された制御情報に基づいて前記第１インバータを駆動する第１駆動回路とを有する第１制御回路と、
前記第２マイクロコンピュータと第２通信線により接続され、前記第２マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による前記第２インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第２演算回路と、前記第２演算回路により演算された制御情報に基づいて前記第２インバータを駆動する第２駆動回路とを有する第２制御回路と、
を備え、
前記第１マイクロコンピュータと前記第２マイクロコンピュータは、マイコン間通信線により接続されており、
前記第１制御回路と前記第２制御回路は、相互通信線により接続されており、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路は、遮断用通信線により接続されており、
前記第１マイクロコンピュータと前記第２マイクロコンピュータの一方で前記第１通信線と前記第２通信線のうちの一方の通信線による通信に異常が生じたと判定したとき、
前記相互通信線による前記第１制御回路と前記第２制御回路との通信が正常であり、且つ、前記一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じていないときには、前記一方の通信線に接続されたマイクロコンピュータから前記マイコン間通信線、他の通信線に接続されたマイクロコンピュータ、前記他の通信線、前記他の通信線に接続された制御回路、前記相互通信線、前記一方の通信線に接続された制御回路の経路を用いて指令を送信し、
前記相互通信線による前記第１制御回路と前記第２制御回路との通信に異常が生じているとき、または、且つ、前記一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じているときには、前記第１通信線と前記第２通信線のうちの前記一方の通信線とは異なる他方の通信線に接続された制御回路の駆動回路から前記一方の通信線に接続された制御回路の駆動回路に遮断信号を送信する、
ことを特徴とする。

この本発明の制御装置では、第１モータを駆動する制御系として、第１モータを駆動する第１インバータを制御するための第１マイクロコンピュータと、第１マイクロコンピュータと第１通信線により接続され、第１マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による第１インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第１演算回路と、第１演算回路により演算された制御情報に基づいて第１インバータを駆動する第１駆動回路とを有する第１制御回路と、を備える。第２モータを駆動する制御系として、第２モータを駆動する第２インバータを制御するための第２マイクロコンピュータと、第２マイクロコンピュータと第２通信線により接続され、第２マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による第２インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第２演算回路と、第２演算回路により演算された制御情報に基づいて第２インバータを駆動する第２駆動回路とを有する第２制御回路と、を備える。そして、第１マイクロコンピュータと第２マイクロコンピュータとをマイコン間通信線により接続し、第１制御回路と第２制御回路とを相互通信線により接続し、第１駆動回路と第２駆動回路とを遮断用通信線により接続する。そして、第１マイクロコンピュータと第２マイクロコンピュータの一方で第１通信線と第２通信線のうちの一方の通信線による通信に異常が生じたと判定したときには以下の（１）（２）を実行する。（１）相互通信線による第１制御回路と第２制御回路との通信が正常であり、且つ、一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じていないときには、一方の通信線に接続されたマイクロコンピュータからマイコン間通信線、他の通信線に接続されたマイクロコンピュータ、他の通信線、他の通信線に接続された制御回路、相互通信線、一方の通信線に接続された制御回路の経路を用いて指令を送信する。即ち、通信異常を生じた一方の通信線を回避する経路により指令を送信するのである。これにより、第１通信線と第２通信線のうちの一方の通信線による通信に異常が生じたときでも、通信異常が生じた制御系のモータを駆動制御することができる。（２）相互通信線による第１制御回路と第２制御回路との通信に異常が生じているとき、または、且つ、一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じているときには、第１通信線と第２通信線のうちの一方の通信線とは異なる他方の通信線に接続された制御回路の駆動回路から一方の通信線に接続された制御回路の駆動回路に遮断信号を送信する。これにより、直結線を設けることなく通信異常を生じた制御系のインバータを遮断することができる。なお、相互通信線による第１制御回路と第２制御回路との通信に異常が生じているときにも通信異常を生じた制御系のインバータを遮断するのは、通信異常が生じた一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じているか否かを確認することができないことや、相互通信線により指令を送信できないことに基づく。

本発明の制御装置において、前記第１通信線と前記第２通信線の双方に異常が生じていないときでも、前記第１制御回路と前記第２制御回路のうちの一方の制御回路に異常が生じているときには、前記一方の制御回路とは異なる他方の制御回路の駆動回路から前記一方の制御回路の駆動回路に遮断信号を送信するものとしてもよい。こうすれば、第１制御回路と第２制御回路のうちの一方の制御回路に異常が生じたときに、異常が生じた制御系のインバータを遮断することができる。

本発明の一実施例としての制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。 メインＥＣＵ２０の第１マイコン２２や第２マイコン２４により実行される異常時制御の一例を示すフローチャートである。

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制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の制御装置２０は、第１モータＭＧ１を駆動する第１インバータＩＮＶ１のスイッチング制御を行なうと共に、第２モータＭＧ２を駆動する第２インバータＩＮＶ２のスイッチング制御を行なう制御装置として構成されており、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される。実施例の制御装置２０は、メイン電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という。）３０と、サブ電子制御ユニット（以下、「サブＥＣＵ」という。）４０と、を備える。

メインＥＣＵ３０は、第１マイクロコンピュータ（以下、「第１マイコン」という。）３２と、第２マイクロコンピュータ（以下、「第２マイコン」という。）３４と、を備える。第１マイコン３２は、第１モータＭＧ１を駆動制御するための周知のマイクロコンピュータとして構成されており、第１モータＭＧ１から出力すべきトルクの目標値としてのトルク指令を演算する。第２マイコン３４は、第２モータＭＧ２を駆動制御するための周知のマイクロコンピュータとして構成されており、第２モータＭＧ２から出力すべきトルクの目標値としてのトルク指令を演算する。第１マイコン３２と第２マイコン３４は、マイコン間通信線３５により接続されており、相互に情報を通信できるようになっている。

サブＥＣＵ４０は、第１制御回路４２と第２制御回路４４とを備える。第１制御回路４２は、高速通信線３６により第１マイコン３２に接続されており、第１演算回路４２ａと第１駆動回路４２ｂとを備える。第１演算回路４２ａは、第１マイコン３２からの第１モータＭＧ１のトルク指令と第１モータＭＧ１に印加される相電流と第１モータＭＧ１の回転角とに基づくフィードバック制御により第１インバータＩＮＶ１の図示しないスイッチング素子のスイッチングパターンを演算する。第１駆動回路４２ｂは、第１演算回路４２ａにより演算されたスイッチングパターンに基づいて第１インバータＩＮＶ１のスイッチング素子のスイッチングを行なう。

第２制御回路４４は、高速通信線３８により第２マイコン３４に接続されており、第２演算回路４４ａと第２駆動回路４４ｂとを備える。第２演算回路４４ａは、第２マイコン３４からの第２モータＭＧ２のトルク指令と第２モータＭＧ２に印加される相電流と第２モータＭＧ２の回転角とに基づくフィードバック制御により第２インバータＩＮＶ２の図示しないスイッチング素子のスイッチングパターンを演算する。第２駆動回路４４ｂは、第２演算回路４４ａにより演算されたスイッチングパターンに基づいて第２インバータＩＮＶ２のスイッチング素子のスイッチングを行なう。

第１制御回路４２と第２制御回路４４は、相互通信線４５により接続されており、相互に情報の通信ができるようになっている。第１制御回路４２は、相互通信線４５を用いた通信により第２制御回路４４の第２演算回路４４ａによる演算に異常が生じているか否かの監視を行なう。第２制御回路４４は、相互通信線４５を用いた通信により第１制御回路４２の第１演算回路４２ａによる演算に異常が生じているか否かの監視を行なう。

第１制御回路４２の第１駆動回路４２ｂと第２制御回路４４の第２駆動回路４４ｂは、遮断用通信線４６により接続されている。第１駆動回路４２ｂは、第２駆動回路４４ｂに遮断信号を出力することにより第２駆動回路４４ｂを駆動して第２インバータＩＮＶ２を遮断することができる。一方、第２駆動回路４４ｂは、第１駆動回路４２ｂに遮断信号を出力することにより第１駆動回路４２ｂを駆動して第１インバータＩＮＶ１を遮断することができる。

次に、こうして構成された実施例の制御装置２０の動作、特に異常が生じたときの動作について説明する。図２は、メインＥＣＵ２０の第１マイコン３２や第２マイコン３４により実行される異常時制御の一例を示すフローチャートである。

異常時制御では、第１マイコン３２や第２マイコン３４は、まず、第１高速通信線３６および第２高速通信線３８による通信に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１００）。第１高速通信線３６および第２高速通信線３８による通信に異常は生じていないと判定したときには、第１制御回路４２の第１演算回路４２ａによる演算処理に異常が生じているか否か、第２制御回路４４の第２演算回路４４ａによる演算処理に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１演算回路４２ａによる演算処理にも第２演算回路４４ａによる演算処理にも異常は生じていないと判定したときには、通常処理を実行し（ステップＳ１２０）、本制御を終了する。通常処理は、第１モータＭＧ１を第１マイコン３２および第１制御回路４２により制御し、第２モータＭＧ２を第２マイコン３４および第２制御回路４４により制御する処理である。

ステップＳ１００で第１高速通信線３６と第２高速通信線３８とのうち一方の通信に異常が生じていると判定したときには、第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信に異常が生じているか否か、第１高速通信線３６と第２高速通信線３８のうちの異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信に異常が生じているか、あるいは、異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理に異常が生じていると判定したときには、高速通信線の通信に異常が生じていない制御系の駆動回路から異常が生じている制御系の駆動回路に遮断用通信線４６を用いて遮断信号を送信して異常が生じている制御系の駆動回路によりその系のインバータを遮断し（ステップＳ１４０）、本制御を終了する。これは、異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理に異常が生じているときには適正にインバータを駆動することができないこと、第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信に異常が生じているときには異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理に異常が生じているか否かを判定することができないために適正にインバータを駆動することができないと考えられることに基づく。

ステップＳ１３０で第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信には異常が生じていないと判定すると共に、異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理にも異常が生じていないと判定したときには、単なる通信異常と判断し、通信異常を生じた高速通信線を回避してトルク指令を送信して制限付きの駆動処理とし（ステップＳ１５０）、本制御を終了する。例えば、第１高速通信線３６に異常が生じているときには、第１マイコン３２により演算された第１モータＭＧ１のトルク指令は、第１マイコン３２からマイコン間通信線３５、第２マイコン３４、第２高速通信線３８、第２制御回路４４、相互通信線４５を介して第１制御回路４２に送信される。このように通信異常を生じた高速通信線を回避して指令を送信する必要から送信に時間を要する場合が生じる。このため、通常の制御に代えて制限付きの制御、例えば、トルク増大時の変化率に制限を課したりトルクの最大値に制限を課したりする制御を実行するのである。

ステップＳ１１０で第１演算回路４２ａによる演算処理と第２演算回路４４ａによる演算処理とのうちの一方に異常が生じていると判定したときには、演算処理に異常が生じていない制御系の駆動回路から異常が生じている制御系の駆動回路に遮断用通信線４６を用いて遮断信号を送信して異常が生じている制御系の駆動回路によりその系のインバータを遮断し（ステップＳ１４０）、本制御を終了する。

以上説明した実施例の制御装置２０では、第１高速通信線３６と第２高速通信線３８とのうち一方の通信に異常が生じていると判定したときに、第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信に異常が生じているか、あるいは、異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理に異常が生じていると判定したときには、高速通信線の通信に異常が生じていない制御系の駆動回路から異常が生じている制御系の駆動回路に遮断用通信線４６を用いて遮断信号を送信して異常が生じている制御系の駆動回路によりその系のインバータを遮断する。これにより、直結線を設けることなく通信異常を生じた制御系のインバータを遮断することができる。

また、実施例の制御装置２０では、第１高速通信線３６と第２高速通信線３８とのうち一方の通信に異常が生じていると判定したときに、第１制御回路４２と第２制御回路４４との相互通信線４５による相互通信には異常が生じていないと判定すると共に、異常が生じた高速通信線に接続された制御回路の演算回路による演算処理にも異常が生じていないと判定したときには、通信異常を生じた高速通信線を回避してトルク指令を送信して制限付きの駆動処理を行なう。これにより、第１高速通信線３６と第２高速通信線３８のうちの一方の通信線による通信に異常が生じたときでも、通信異常が生じた制御系のモータを駆動制御することができる。

さらに、実施例の制御装置２０では、第１高速通信線３６と第２高速通信線３８とに通信の異常が生じていないと判定したときでも、第１演算回路４２ａによる演算処理と第２演算回路４４ａによる演算処理とのうちの一方に異常が生じていると判定したときには、演算処理に異常が生じていない制御系の駆動回路から異常が生じている制御系の駆動回路に遮断用通信線４６を用いて遮断信号を送信して異常が生じている制御系の駆動回路によりその系のインバータを遮断する。これにより、直結線を設けることなく通信異常を生じた制御系のインバータを遮断することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第１モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、第１インバータＩＮＶ１が「第１インバータ」に相当し、第２モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、第２インバータＩＮＶ２が「第２インバータ」に相当する。第１マイクロコンピュータ（第１マイコン）３２が「第１マイクロコンピュータ」に相当し、第２マイクロコンピュータ（第２マイコン）３４が「第２マイクロコンピュータ」に相当する。第１制御回路４２が「第１制御回路」に相当し、第１演算回路４２ａが「第１演算回路」に相当し、第１駆動回路４２ｂが「第１駆動回路」に相当する。第２制御回路４４が「第２制御回路」に相当し、第２演算回路４４ａが「第２演算回路」に相当し、第２駆動回路４４ｂが「第２駆動回路」に相当する。第１高速通信線３６が「第１通信線」に相当し、第２高速通信線３８が「第２通信線」に相当し、マイコン間通信線３５が「マイコン間通信線」に相当し、相互通信線４５が「相互通信線」に相当し、遮断用通信線４６が「遮断用通信線」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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、制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 制御装置、３０ メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、３２ 第１マイクロコンピュータ（第１マイコン）、３４ 第２マイクロコンピュータ（第２マイコン）、３５ マイコン間通信線、３６ 第１高速通信線、３８ 第２高速通信線、４０ サブ電子制御ユニット（サブＥＣＵ）、４２ 第１制御回路、４２ａ 第１演算回路、４２ｂ 第１駆動回路、４４ 第２制御回路、４４ａ 第２演算回路、４４ｂ 第２駆動回路、４５ 相互通信線、４６ 遮断用通信線、ＩＮＶ１ 第１インバータ、ＩＮＶ２ 第２インバータ、ＭＧ１ 第１モータ、ＭＧ２ 第２モータ。

Claims (1)

1. 第１モータを駆動する第１インバータと第２モータを駆動する第２インバータとを制御する制御装置であって、
   前記第１インバータを制御するための第１マイクロコンピュータと、
   前記第２インバータを制御するための第２マイクロコンピュータと、
   前記第１マイクロコンピュータと第１通信線により接続され、前記第１マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による前記第１インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第１演算回路と、前記第１演算回路により演算された制御情報に基づいて前記第１インバータを駆動する第１駆動回路とを有する第１制御回路と、
   前記第２マイクロコンピュータと第２通信線により接続され、前記第２マイクロコンピュータからの指令に基づいてフィードバック制御による前記第２インバータのスイッチング制御に必要な制御情報を演算する第２演算回路と、前記第２演算回路により演算された制御情報に基づいて前記第２インバータを駆動する第２駆動回路とを有する第２制御回路と、
   を備え、
   前記第１マイクロコンピュータと前記第２マイクロコンピュータは、マイコン間通信線により接続されており、
   前記第１制御回路と前記第２制御回路は、相互通信線により接続されており、
   前記第１駆動回路と前記第２駆動回路は、遮断用通信線により接続されており、
   前記第１マイクロコンピュータと前記第２マイクロコンピュータの一方で前記第１通信線と前記第２通信線のうちの一方の通信線による通信に異常が生じたと判定したとき、
   （１）前記相互通信線による前記第１制御回路と前記第２制御回路との通信が正常であり、且つ、前記一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じていないときには、前記一方の通信線に接続されたマイクロコンピュータから前記マイコン間通信線、他の通信線に接続されたマイクロコンピュータ、前記他の通信線、前記他の通信線に接続された制御回路、前記相互通信線、前記一方の通信線に接続された制御回路の経路を用いて指令を送信し、
   （２）前記相互通信線による前記第１制御回路と前記第２制御回路との通信に異常が生じているとき、または、且つ、前記一方の通信線に接続された制御回路に異常が生じているときには、前記第１通信線と前記第２通信線のうちの前記一方の通信線とは異なる他方の通信線に接続された制御回路の駆動回路から前記一方の通信線に接続された制御回路の駆動回路に遮断信号を送信する、
   ことを特徴とする制御装置。

Images