JP2023123132A - 制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成で監視部による遮断機能を一括して診断可能な制御装置を提供する。【解決手段】マイコン50は、インバータ20に対するディスチャージ指令を出力する。監視IC70は、マイコン50の異常を監視し、マイコン50の異常を検出した場合には、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断する指令である遮断指令を出力する。ECU40は、遮断機能診断部80による診断を開始するとき、「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」マイコン50を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、制御装置に関する。
従来、制御対象を制御する制御部の異常を監視し、制御部の異常を検出したとき、制御対象への制御指令を遮断する指令である遮断指令を出力する監視部を備える制御装置が知られている。
例えば、特許文献1の制御装置では、制御部としてのマイコンを監視する監視部から遮断指令が正常に出力されるかを、制御対象としてのアクチュエータの作動状態に基づき判定している。
特許第6149797号公報
特許文献1の制御装置では、制御部の異常検出機能、遮断指令出力機能、制御対象を駆動する駆動部での遮断指令に応じた駆動信号出力機能の正常動作を診断している。しかしながら、異常検出機能、遮断指令出力機能、駆動信号出力機能のいずれが異常になった場合でも、修理単位が変わらない等、それぞれの機能を個別に診断する必要のない装置においては、不要な個別診断機能部をもつことになるため、機能部に係る構成が複雑化し、開発工数等が増大するおそれがある。
本発明の目的は、簡単な構成で監視部による遮断機能を一括して診断可能な制御装置を提供することにある。
本発明は、電源(10)からの電力を、負荷装置(30)へ供給する電力に変換可能な電力変換器(20)を制御する制御装置であって、制御部(50)と監視部(70)と監視部遮断機能診断部(80)とを備える。制御部は、電力変換器に対する制御指令を出力する。監視部は、制御部の異常を監視し、制御部の異常を検出した場合には、電力変換器への制御指令を遮断する指令である遮断指令を出力する。
監視部遮断機能診断部は、監視部が遮断指令を出力している間、電力変換器から負荷装置への電力が正常に遮断されているか否かを診断可能である。制御装置は、監視部遮断機能診断部による診断を開始するとき、「監視部が制御部の異常を検出することになるよう」制御部を制御する。
制御装置が「監視部が制御部の異常を検出することになるよう」制御部を制御すると、監視部から遮断指令が出力され、監視部遮断機能診断部による診断が開始される。これにより、監視部による遮断機能を一括して診断できる。
第1実施形態による制御装置、および、それを適用した負荷装置を示す模式図。 第1実施形態による制御装置、および、電力変換器を示す模式図。 第1実施形態による制御装置の遮断機能を診断するときの制御部の制御状態を示す表。 第1実施形態による制御装置の遮断機能の診断に関する処理を示すフローチャート。 第2実施形態による制御装置の遮断機能の診断に関する処理を示すフローチャート。 第3実施形態による制御装置の遮断機能の診断に関する処理を示すフローチャート。 第3実施形態による制御装置の遮断機能の診断の結果を示す表。 第4実施形態による制御装置、および、電力変換器を示す模式図。 第4実施形態による制御装置の遮断機能の診断に関する処理を示すフローチャート。 第5実施形態による制御装置、および、それを適用した負荷装置を示す模式図。 第5実施形態による制御装置、および、電力変換器を示す模式図。 第5実施形態による制御装置の遮断機能の診断に関する処理を示すフローチャート。
以下、複数の実施形態による制御装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態による制御装置、および、それを適用した負荷装置を図1に示す。「負荷装置」としてのモータ30は、例えば3相ブラシレスモータである。モータ30は、例えば図示しない車両に搭載され、走行用の駆動源として用いられる。車両には、モータ30とともに、ECU電源1、PCU2、高圧電池10、電流センサ3等が設けられる。
PCU2は、パワーコントロールユニットであって、モータ30を利用して走行する車両の電力を適切に制御するための装置である。PCU2は、「電源」としての高圧電池10からの電力を制御しモータ30に供給することで、モータ30の作動を制御可能である。
PCU2は、「制御装置」としてのECU40、「電力変換器」としてのインバータ20等を有している。ECU40は、ECU電源1からの電力により作動する。なお、ECU電源1の電圧は、例えば12Vである。
ECU40は、電子制御ユニットであって、演算部としてのCPU、記憶部としてのROM、RAM等、入出力部としてのI/O等を有する小型のコンピュータである。ECU40は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ROM等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ECU40は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
インバータ20は、高圧電池10からの電力を、モータ30へ供給する電力に変換可能である。ECU40は、インバータ20を制御することで、モータ30へ供給する電力を制御し、モータ30の作動を制御可能である。
インバータ20は、IGBTブリッジ回路21を有している。IGBTブリッジ回路21は、スイッチング素子としてのIGBTを有し、高圧電池10からの直流電流を3相交流電流に変換し、モータ30に供給する。IGBTブリッジ回路21とモータ30とは、3つの電力線により接続されている。電流センサ3は、3つの電力線のそれぞれに設けられ、電力線を流れる電流に応じた信号である電流信号をECU40に出力する。
図2に示すように、ECU40は、「制御部」としてのマイコン50、「共通要素」としてのゲート駆動IC60、「監視部」としての監視IC70、「監視部遮断機能診断部」としての遮断機能診断部80等を備えている。
マイコン50は、インバータ20に対する「制御指令」としてのディスチャージ指令をゲート駆動IC60に出力する。ゲート駆動IC60は、入力されたディスチャージ指令に基づき、IGBTブリッジ回路21のIGBTのゲートに駆動信号を出力する。これにより、IGBTが放電(ディスチャージ)作動し、モータ30に電流が流れる。これにより、モータ30が駆動する。
監視IC70は、マイコン50の異常を監視し、マイコン50の異常を検出した場合には、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断する指令である「遮断指令」をゲート駆動IC60に出力する。ここで、「遮断指令」は、「制御指令」としてのディスチャージ指令よりも優先される指令であり、「遮断指令」と「ディスチャージ指令」とが同時にゲート駆動IC60に入力された場合、ゲート駆動IC60は、ディスチャージ指令をインバータ20に出力しない、すなわち、インバータ20へのディスチャージ指令(「制御指令」)を遮断する。この場合、モータ30には電流は流れず、モータ30は作動しない。これにより、マイコン50の異常時、異常なマイコン50によるモータ30の制御を回避できる。
このように、監視IC70は、マイコン50の異常時、インバータ20への制御指令を遮断する機能である「遮断機能」を有している。この機能を「監視IC70による遮断機能」とよぶ。
監視IC70によるマイコン50の異常の検出は、マイコン50と監視IC70間のSPI通信値に基づき判定する。
より具体的には、SPI通信は、監視IC70がマイコン50の異常を検知するために、マイコン50と監視IC70との間で行われる通信である。監視IC70とマイコン50とは、監視IC70の質問と、当該質問に対応したマイコン50の回答とをSPI通信を介して相互に定期通信し、マイコン50の回答が期待値と一致するか否かでマイコン50の異常を検知する構成である。
<2>監視IC70は、マイコン50の異常を検出したとき、マイコン50をリセットするリセット機能を有する。監視IC70は、マイコン50の異常を検出したとき、リセット信号をマイコン50に出力する。マイコン50は、リセット信号が入力されると、リセットすなわち再起動する。これにより、マイコン50の異常の解消を図ることができる。
<3>マイコン50は、監視IC70が出力する「遮断指令」と同様の「遮断指令」をゲート駆動IC60に出力可能である。つまり、マイコン50も、インバータ20への制御指令を遮断する機能である「遮断機能」を有している。この機能を「マイコン50による遮断機能」とよぶ。
「共通要素」としてのゲート駆動IC60は、監視IC70とマイコン50とに共通して接続される要素であり、監視IC70からの遮断指令、または、マイコン50からの遮断指令を受けてインバータ20へのディスチャージ指令を遮断する。
遮断機能診断部80は、監視IC70が遮断指令を出力している間、インバータ20からモータ30への電力が正常に遮断されているか否かを診断可能である。
具体的には、遮断機能診断部80は、監視IC70が遮断指令を出力している間、電流センサ3からの信号に基づきモータ30に流れる電流を検出し、所定値以下の電流値を検出した場合、「監視IC70による遮断機能は正常である」と判断する。一方、所定値より大きな電流値を検出した場合、「監視IC70による遮断機能は異常である」と判断する。
本実施形態では、遮断機能診断部80は、マイコン50に含まれている。そのため、マイコン50がリセットされた場合、遮断機能診断部80もリセットされる。
図3に示すように、遮断機能診断部80が「マイコン50による遮断機能」を診断するとき、マイコン50からのディスチャージ指令の出力はONし、マイコン50からの遮断指令はON、すなわち、遮断するよう指令し、SPI通信は通常動作し、マイコン50のリセットの受付を有効とする(図3表の上段参照)。
<2>一方、遮断機能診断部80が「監視IC70による遮断機能」を診断するとき、マイコン50からのディスチャージ指令の出力はONし、マイコン50からの遮断指令はOFF、すなわち、遮断するよう指令せず、SPI通信は停止し、マイコン50のリセットの受付を無効とする(図3表の下段参照)。
本実施形態の遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」の診断に関する一連の処理S100を図4に示す。
一連の処理S100は、「監視IC70による遮断機能」の診断を実施したいタイミング、例えば、ECU40の起動時、運転前、または、停止シーケンス中等、任意の時間に開始される。
S101では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONとなり、マイコン50におけるリセット信号の受付を無効化し、監視IC70とのSPI通信を停止するようマイコン50を制御する。
S101でSPI通信が停止すると、監視IC70は、マイコン50の回答を受信しないため、回答期待値と一致せず、マイコン50の異常を検出する。これにより、監視IC70は、正常な場合、遮断指令をゲート駆動IC60へ出力する。
ゲート駆動IC60は、正常な場合、マイコン50からのディスチャージ指令よりも優先して監視IC70からの遮断指令を受け、ディスチャージ指令をインバータ20に出力しない、すなわち、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断する。これにより、モータ30には電流は流れず、モータ30は作動しない。
一方、監視IC70およびゲート駆動IC60、「監視IC70による遮断機能」が何らかの理由で異常な場合、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断できず、モータ30に電流が流れる。
S102では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S102:YES)、処理はS103へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S102:NO)、処理はS110へ移行する。
S103では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は正常であると判断および出力する。その後、一連の処理S100は終了する。
S110では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は異常であると判断および出力する。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S100は終了する。
このように、ECU40は、S101で意図的に「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」SPI通信を停止させる。これにより、監視IC70から遮断指令が出力され、遮断機能診断部80による診断が開始される。
遮断機能診断部80は、S102、S103、S110において、「監視部遮断機能診断部」として機能し、「監視IC70による遮断機能」の診断を行う。本実施形態では、一連の処理S100により、「監視IC70による遮断機能」の診断を行うことができる。
なお、例えばS110における診断結果をダイアグ情報として記憶しておくことにより、ECU40の「監視IC70による遮断機能」に異常が発生したことを確認できる。
以上説明したように、<1>本実施形態では、ECU40は、遮断機能診断部80による診断を開始するとき、「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」マイコン50を制御する。
ECU40が「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」マイコン50を制御すると、監視IC70から遮断指令が出力され、遮断機能診断部80による診断が開始される。これにより、「監視IC70による遮断機能」を一括して診断できる。
本実施形態では、比較的簡単な構成で「監視IC70による遮断機能」を一括して診断できる。そのため、不要な個別診断機能部をもつ従来技術と比べ、機能部に係る構成が簡単であり、開発工数等を低減できる。
また、<2>本実施形態では、監視IC70は、マイコン50の異常を検出したとき、マイコン50をリセットするリセット機能を有する。マイコン50は、遮断機能診断部80による診断時、監視IC70によるリセット機能を無効化する。
そのため、遮断機能診断部80による診断時等、マイコン50が異常なとき以外におけるマイコン50のリセットを回避できる。
なお、本実施形態では、マイコン50に遮断機能診断部80が含まれているため、マイコン50のリセット機能を無効化することで、「監視IC70によるマイコン50のリセットによって、遮断機能診断部80による診断ができなくなる」といった事態を回避できる。
(第2実施形態)
第2実施形態による制御装置について、図5に基づき説明する。第2実施形態は、遮断機能診断部80の処理等が第1実施形態と異なる。
<3>本実施形態の遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」等の診断に関する一連の処理S200を図5に示す。
一連の処理S200は、「監視IC70による遮断機能」等の診断を実施したいタイミング、例えば、ECU40の起動時、運転前、または、停止シーケンス中等、任意の時間に開始される。
S201では、ECU40は、「マイコン50による遮断機能」の診断を行う状態へ遷移する。
S202では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONとなり、マイコン50からの遮断指令がONとなるようマイコン50を制御する。
これにより、マイコン50は、正常な場合、ディスチャージ指令と遮断指令とを同時にゲート駆動IC60に出力する。ゲート駆動IC60は、正常な場合、マイコン50からディスチャージ指令と遮断指令とが同時に入力されると、遮断指令を優先し、ディスチャージ指令をインバータ20に出力しない、すなわち、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断する。これにより、モータ30には電流は流れず、モータ30は作動しない。
一方、マイコン50およびゲート駆動IC60、「マイコン50による遮断機能」が何らかの理由で異常な場合、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断できず、モータ30に電流が流れる。
S203では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S203:YES)、処理はS204へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S203:NO)、処理はS210へ移行する。
S204では、ECU40は、「監視IC70による遮断機能」の診断を行う状態へ遷移する。
S210では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「マイコン50による遮断機能」は異常であると判断および出力する。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S200は終了する。なお、S210を経てS200が終了した場合、「監視IC70による遮断機能」が正常か異常かは、未判定である。
S205では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONのまま継続し、マイコン50におけるリセット信号の受付を無効化し、監視IC70とのSPI通信を停止するようマイコン50を制御する。
S206では、ECU40は、マイコン50からの遮断指令がOFFとなるようマイコン50を制御する。
S205でSPI通信が停止すると、第1実施形態のS101の後と同様に、監視IC70、ゲート駆動IC60が作動する。
S207では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S207:YES)、処理はS208へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S207:NO)、処理はS220へ移行する。
S208では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「マイコン50による遮断機能」および「監視IC70による遮断機能」は正常であると判断および出力する。その後、一連の処理S200は終了する。
S220では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「マイコン50による遮断機能」は正常であるが、「監視IC70による遮断機能」は異常であると判断および出力する。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S200は終了する。
このように、ECU40は、S205で意図的に「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」SPI通信を停止させる。これにより、監視IC70から遮断指令が出力され、遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」の診断が開始される。
遮断機能診断部80は、S203、S208、S210、S220において、「制御部遮断機能診断部」として機能し、「マイコン50による遮断機能」の診断を行う。また、遮断機能診断部80は、S207、S208、S220において、「監視部遮断機能診断部」として機能し、「監視IC70による遮断機能」の診断を行う。本実施形態では、一連の処理S200により、「マイコン50による遮断機能」および「監視IC70による遮断機能」の診断を行うことができる。
なお、例えばS210、S220における診断結果をダイアグ情報として記憶しておくことにより、「マイコン50による遮断機能」、「監視IC70による遮断機能」のどちらに異常が発生したかを確認できる。
以上説明したように、<3>本実施形態では、マイコン50は、遮断指令を出力可能である。ECU40は、「制御部遮断機能診断部」としての遮断機能診断部80を備えている。遮断機能診断部80は、マイコン50が遮断指令を出力している間、インバータ20からモータ30への電力が正常に遮断されているか否かを診断可能である。ECU40は、「監視部遮断機能診断部による診断」と、「制御部遮断機能診断部による診断」とを、個別に実施する。
つまり、ECU40は、「監視IC70による遮断機能」の診断と、「マイコン50による遮断機能」とを、個別に実施する。これにより、「監視IC70による遮断機能」と「マイコン50による遮断機能」のどちらに異常が発生しているかを容易に切り分けることができる。
なお、本実施形態において、「監視部遮断機能診断部による診断と、制御部遮断機能診断部による診断とを、個別に実施する」とは、両診断を、一連の処理S200の中の異なるステップにおいて行う、すなわち、別のタイミングで行うことを意味する。
(第3実施形態)
第3実施形態による制御装置について、図6に基づき説明する。第3実施形態は、遮断機能診断部80の処理等が第1、2実施形態と異なる。
<4>本実施形態の遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」等の診断に関する一連の処理S300を図6に示す。
一連の処理S300は、「監視IC70による遮断機能」等の診断を実施したいタイミング、例えば、ECU40の起動時、運転前、または、停止シーケンス中等、任意の時間に開始される。
S301では、ECU40は、「マイコン50による遮断機能」の診断を行う状態へ遷移する。
S302では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONとなり、マイコン50からの遮断指令がONとなるようマイコン50を制御する。
これにより、第2実施形態のS202の後と同様に、マイコン50、ゲート駆動IC60が作動する。
S303では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S303:YES)、処理はS304へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S303:NO)、処理はS320へ移行する。
S304では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「マイコン50による遮断機能」は正常であると判断および出力する。
S320では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「マイコン50による遮断機能」は異常であると判断および出力する。
S305では、ECU40は、「監視IC70による遮断機能」の診断を行う状態へ遷移する。
S306では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONのまま継続し、マイコン50におけるリセット信号の受付を無効化し、監視IC70とのSPI通信を停止するようマイコン50を制御する。
S307では、ECU40は、マイコン50からの遮断指令がOFFとなるようマイコン50を制御する。
S306でSPI通信が停止すると、第2実施形態のS205の後と同様に、監視IC70、ゲート駆動IC60が作動する。
S308では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S308:YES)、処理はS309へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S308:NO)、処理はS330へ移行する。
S309では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は正常であると判断および出力する。
S330では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は異常であると判断および出力する。
S310では、ECU40は、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれの部位に異常が発生しているかを特定する。
具体的には、ECU40は、S304、S320、S309、S330で遮断機能診断部80から出力された診断結果を入力し、入力された診断結果の組み合わせに基づき、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれの部位に異常が発生しているかを特定および出力する。
S310において、ECU40は、入力された「マイコン50による遮断機能」の診断結果が異常(S320)で、「監視IC70による遮断機能」の診断結果が正常(S309)の場合、異常発生部位の特定結果として、マイコン50、特にマイコン50の遮断指令出力機能に異常が発生していると特定および出力する(図7参照)。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S300は終了する。
S310において、ECU40は、入力された「マイコン50による遮断機能」の診断結果が正常(S304)で、「監視IC70による遮断機能」の診断結果が正常(S309)の場合、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれにも異常は発生していない、すなわち、正常であると判断および出力する(図7参照)。その後、一連の処理S300は終了する。
S310において、ECU40は、入力された「マイコン50による遮断機能」の診断結果が異常(S320)で、「監視IC70による遮断機能」の診断結果が異常(S330)の場合、異常発生部位の特定結果として、ゲート駆動IC60に異常が発生していると特定および出力する(図7参照)。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S300は終了する。なお、ゲート駆動IC60に異常が発生しているとの特定は、マイコン50と監視IC70とが同時に故障していないことを前提としてなされるものである。
S310において、ECU40は、入力された「マイコン50による遮断機能」の診断結果が正常(S304)で、「監視IC70による遮断機能」の診断結果が異常(S330)の場合、異常発生部位の特定結果として、監視IC70、特に監視IC70の異常検知機能および遮断指令出力機能に異常が発生していると特定および出力する(図7参照)。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S300は終了する。
このように、ECU40は、S306で意図的に「監視IC70がマイコン50の異常を検出することになるよう」SPI通信を停止させる。これにより、監視IC70から遮断指令が出力され、遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」の診断が開始される。
遮断機能診断部80は、S303、S304、S320において、「制御部遮断機能診断部」として機能し、「マイコン50による遮断機能」の診断を行う。また、遮断機能診断部80は、S308、S309、S330において、「監視部遮断機能診断部」として機能し、「監視IC70による遮断機能」の診断を行う。本実施形態では、一連の処理S300により、「マイコン50による遮断機能」および「監視IC70による遮断機能」の診断を行うことができるとともに、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれの部位に異常が発生しているかを特定できる。
なお、例えばS304、S320、S309、S330における診断結果をダイアグ情報として記憶しておくことにより、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれの部位に異常が発生したかを確認できる。
以上説明したように、<4>本実施形態では、ECU40は、「共通要素」としてのゲート駆動IC60を備えている。ゲート駆動IC60は、監視IC70からの遮断指令、または、マイコン50からの遮断指令を受けてインバータ20へのディスチャージ指令を遮断する。ECU40は、「監視部遮断機能診断部」としての遮断機能診断部80による診断結果と、「制御部遮断機能診断部」としての遮断機能診断部80による診断結果とに基づき、マイコン50、監視IC70、ゲート駆動IC60のいずれの異常であるかを特定可能である。
このように、本実施形態では、比較的簡単な構成で、ECU40内の異常発生部位の特定が可能である。
(第4実施形態)
第4実施形態による制御装置を図8に示す。
本実施形態では、高圧電池10とインバータ20との間に、並列接続されたコンデンサ(図示せず)が設けられ、当該コンデンサの印加電圧をモニタする電圧センサ(図示せず)が設けられている。電圧センサは、コンデンサの印加電圧に応じた信号である電圧信号をECU40に出力する。
本実施形態の遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」の診断に関する一連の処理S400を図9に示す。
一連の処理S400は、「監視IC70による遮断機能」の診断を実施したいタイミング、例えば、ECU40の起動時、運転前、または、停止シーケンス中等、任意の時間に開始される。
S401では、ECU40は、マイコン50からのディスチャージ指令がONとなり、マイコン50におけるリセット信号の受付を無効化し、監視IC70とのSPI通信を停止するようマイコン50を制御する。
S401でSPI通信が停止すると、監視IC70は、マイコン50の回答を受信しないため、回答期待値と一致せず、マイコン50の異常を検出する。これにより、監視IC70は、正常な場合、遮断指令をゲート駆動IC60へ出力する。
ゲート駆動IC60は、正常な場合、マイコン50からのディスチャージ指令よりも優先して監視IC70からの遮断指令を受け、ディスチャージ指令をインバータ20に出力しない、すなわち、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断する。これにより、モータ30には電流は流れず、モータ30は作動しない。このとき、コンデンサの印加電圧は、低下せず、所定値より大きい。
一方、監視IC70およびゲート駆動IC60、「監視IC70による遮断機能」が何らかの理由で異常な場合、インバータ20へのディスチャージ指令を遮断できず、モータ30に電流が流れる。このとき、コンデンサの印加電圧は、低下し、所定値以下となる。
S402では、遮断機能診断部80は、電圧センサからの信号に基づき、コンデンサの印加電圧が低下したか否かを判断する。コンデンサの印加電圧は低下したと判断した場合(S402:YES)、処理はS410へ移行する。
一方、コンデンサの印加電圧は低下していないと判断した場合(S402:NO)、処理はS403へ移行する。
S403では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は正常であると判断および出力する。その後、一連の処理S400は終了する。
S410では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は異常であると判断および出力する。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S400は終了する。
本実施形態でも、第1実施形態と同様、比較的簡単な構成で「監視IC70による遮断機能」を一括して診断できる。
(第5実施形態)
第5実施形態による制御装置、および、それを適用した負荷装置を図10に示す。
本実施形態では、車両の車輪4とモータ30との間にクラッチ5が設けられている。ECU40は、クラッチ5の状態を接続状態または非接続状態に制御することにより、モータ30から車輪4へ伝達されるトルクを制御できる。
図11に示すように、マイコン50は、インバータ20に対する「制御指令」としての駆動指令をゲート駆動IC60に出力する。ゲート駆動IC60は、入力された駆動指令に基づき、IGBTブリッジ回路21のIGBTのゲートに駆動信号を出力する。これにより、IGBTが放電(ディスチャージ)作動し、モータ30に電流が流れる。これにより、モータ30が駆動する。ここで、クラッチ5が接続状態のとき、モータ30の駆動に伴い、車輪4が回転する。一方、クラッチ5が非接続状態のとき、モータ30が駆動しても、車輪4は回転しない。
なお、マイコン50から出力される「駆動指令」は、第1実施形態における「ディスチャージ指令」と同様の指令である。
本実施形態の遮断機能診断部80による「監視IC70による遮断機能」の診断に関する一連の処理S500を図12に示す。
一連の処理S500は、「監視IC70による遮断機能」の診断を実施したいタイミング、例えば、ECU40の起動時、運転前、または、停止シーケンス中等、任意の時間に開始される。
S501では、ECU40は、クラッチ5が非接続状態となり、マイコン50からの駆動指令がONとなり、マイコン50におけるリセット信号の受付を無効化し、監視IC70とのSPI通信を停止するようマイコン50を制御する。
S501でSPI通信が停止すると、監視IC70は、マイコン50の回答を受信しないため、回答期待値と一致せず、マイコン50の異常を検出する。これにより、監視IC70は、正常な場合、遮断指令をゲート駆動IC60へ出力する。
ゲート駆動IC60は、正常な場合、マイコン50からの駆動指令よりも優先して監視IC70からの遮断指令を受け、駆動指令をインバータ20に出力しない、すなわち、インバータ20への駆動指令を遮断する。これにより、モータ30には電流は流れず、モータ30は作動しない。
一方、監視IC70およびゲート駆動IC60、「監視IC70による遮断機能」が何らかの理由で異常な場合、インバータ20への駆動指令を遮断できず、モータ30に電流が流れる。本実施形態では、クラッチ5が非接続状態となっているため、モータ30が駆動したとしても、車輪4は回転しない。
S502では、遮断機能診断部80は、電流センサ3からの信号に基づき、モータ30に流れる電流が所定値以下か否かを判断する。モータ30に流れる電流は所定値以下であると判断した場合(S502:YES)、処理はS503へ移行する。
一方、モータ30に流れる電流は所定値以下でないと判断した場合(S502:NO)、処理はS510へ移行する。
S503では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は正常であると判断および出力する。その後、一連の処理S500は終了する。
S510では、遮断機能診断部80は、診断結果として、「監視IC70による遮断機能」は異常であると判断および出力する。この場合、ECU40は、例えば車両内の警告灯を点灯させ、ECU40に異常が発生していることを運転者に知らせる。その後、一連の処理S500は終了する。
本実施形態では、遮断機能診断部80による診断時、クラッチ5を非接続状態としておくことにより、意図しない車輪4の回転を抑制できる。
(他の実施形態)
他の実施形態では、監視部は、制御部をリセットするリセット機能を有していなくてもよい。
上述の第4実施形態では、遮断機能診断部80が、コンデンサの印加電圧が低下したか否かに基づき、「監視IC70による遮断機能」が異常か否かを判断する例を示した。これに対し、他の実施形態では、遮断機能診断部80は、コンデンサの印加電圧が所定値以下であるか否か、または、時間当たりの電圧降下量が所定値以上か否か等に基づき、「監視IC70による遮断機能」が異常か否かを判断してもよい。
上述の第2、3実施形態では、遮断機能診断部80が「監視部遮断機能診断部」および「制御部遮断機能診断部」として機能する例を示した。これに対し、他の実施形態では、「監視部遮断機能診断部」として機能する遮断機能診断部、および、「制御部遮断機能診断部」として機能する遮断機能診断部のように、遮断機能診断部を複数設けてもよい。
上述の実施形態では、制御装置が、負荷装置としての車両用のモータへの電力を変換する電力変換器を制御対象とする例を示した。これに対し、他の実施形態では、制御装置は、負荷装置としての電車用のモータ、航空機用のモータ、産業用モータ等への電力を変換する電力変換器を制御対象としてもよい。また、負荷装置は、電力変換器から供給される交流電流等により作動するのであれば、モータに限らず、どのような装置であってもよい。
このように、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
10 高圧電池(電源)、20 インバータ(電力変換器)、30 モータ(負荷装置)、40 ECU(制御部)、50 マイコン(制御部)、70 監視IC(監視部)、80 遮断機能診断部(監視部遮断機能診断部、制御部遮断機能診断部)

Claims (4)

  1. 電源(10)からの電力を負荷装置(30)へ供給する電力に変換可能な電力変換器(20)を制御する制御装置であって、
    前記電力変換器に対する制御指令を出力する制御部(50)と、
    前記制御部の異常を監視し、前記制御部の異常を検出した場合には、前記電力変換器への前記制御指令を遮断する指令である遮断指令を出力する監視部(70)と、
    前記監視部が前記遮断指令を出力している間、前記電力変換器から前記負荷装置への電力が正常に遮断されているか否かを診断可能な監視部遮断機能診断部(80)と、を備え、
    前記監視部遮断機能診断部による診断を開始するとき、「前記監視部が前記制御部の異常を検出することになるよう」前記制御部を制御する制御装置。
  2. 前記監視部は、前記制御部の異常を検出したとき、前記制御部をリセットするリセット機能を有し、
    前記制御部は、前記監視部遮断機能診断部による診断時、前記監視部による前記リセット機能を無効化する請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、前記遮断指令を出力可能であり、
    前記制御部が前記遮断指令を出力している間、前記電力変換器から前記負荷装置への電力が正常に遮断されているか否かを診断可能な制御部遮断機能診断部(80)を備え、
    前記監視部遮断機能診断部による診断と、前記制御部遮断機能診断部による診断とを、個別に実施する請求項1または2に記載の制御装置。
  4. 前記監視部からの前記遮断指令、または、前記制御部からの前記遮断指令を受けて前記電力変換器への前記制御指令を遮断する共通要素(60)をさらに備え、
    前記監視部遮断機能診断部による診断結果と、前記制御部遮断機能診断部による診断結果とに基づき、前記制御部、前記監視部、前記共通要素のいずれの異常であるかを特定可能な請求項3に記載の制御装置。
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