JP3171132B2 - 回転数信号伝送異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車の
駆動系等を制御する装置に関し、特にその制御デバイス
間での回転数信号の伝送異常を検出する回転数信号伝送
異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機の出力でモータを駆動するシステ
ムを構築する際に、モータを制御する装置と発電機を制
御する装置とを設け、前者から後者へと各種の信号を伝
送する、というシステム構成が採用されることがある。
例えば特開平８―１９１１２号公報に開示されているハ
イブリッド車は、エンジンにより駆動される発電機の出
力で車両走行用のモータを駆動するシステム構成を有し
ており、更にモータ制御用の電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）と発電機制御用のＥＣＵとを備えている。モータ制
御用のＥＣＵ（以下、「走行制御ＥＣＵ」と呼ぶ）は、
モータに付設された回転センサ例えばレゾルバからモー
タ回転子の角度位置を示す信号を入力し、この信号に基
づきモータ回転数を求め、求めたモータ回転数を示す信
号（以下、「回転数信号」と呼ぶ）を発電機制御用のＥ
ＣＵ（以下、「発電制御ＥＣＵ」と呼ぶ）に送信する。
発電制御ＥＣＵは、回転数信号を受信し、受信した回転
数信号に応じて発電機を制御する。これにより、モータ
の回転数に応じて発電機の発電出力を制御することが可
能になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発電制御Ｅ
ＣＵにおいて上述のような発電制御を行うには、走行制
御ＥＣＵから回転数信号が正常に伝送されてきていなけ
ればならない。しかし、実際には、走行制御ＥＣＵ・発
電制御ＥＣＵ間の伝送線路の異常、走行制御ＥＣＵの送
信部の異常、或いは発電制御ＥＣＵの受信部の異常等に
よって、回転数信号が正常に伝送されない場合が生じう
る。特に、モータ回転数に比例した周波数を方形波信号
に与えて回転数信号として用いているときには、伝送線
路が断線・短絡等した結果、発電制御ＥＣＵへ入力され
る回転数信号が周波数＝０となり従って発電制御ＥＣＵ
が車両停車状態と見なして発電制御を行うような状況も
生じうる。車両停車状態では、一般に、騒音低減等のた
め発電出力を非常に低く抑えるから、このような状況が
長く続くと、発電機とモータの間に介在するバッテリの
充電状態が悪化する。これは、バッテリを外部充電器に
て頻繁に充電しなければならない、航続距離が短くな
る、バッテリの寿命が短くなる等の不具合を招く。

【０００４】本発明の目的の一つは、受信した回転数信
号に基づくモータ回転数判定の手法に変更を施すことに
より、或いは、この変更と併せて回転数信号の設計に変
更を施すことにより、回転数信号の伝送異常をより正確
に即ち車両停車状態等と誤認せずに検出することを可能
にし、ひいては発電出力低下に伴う各種の不具合を解消
乃至抑制することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願出願人は、上記目的
を達成するために次のような構成を有する回転数信号伝
送異常検出装置を提案する。

【０００６】本発明は、モータ回転数検出値の増加に応
じてその周波数又は大きさが増加する信号を回転数信号
として送信する車両制御装置と、車両制御装置から受信
する回転数信号の周波数又は大きさからモータ回転数検
出値を求め、発電機からモータに供給される発電出力を
このモータ回転数検出値に応じて制御する発電制御装置
と、を有するシステムにおいて使用される回転数信号伝
送異常検出装置であって、上記モータに所定程度以上の
出力が現れるモータ連続出力状態を検出又は予測する手
段と、検出又は予測されたモータ連続出力状態下である
にもかかわらず、受信した回転数信号の周波数又は大き
さが所定下限値を下回っているとき又はその条件が所定
時間以上に亘り継続したときに、車両制御装置からの回
転数信号の伝送に異常が発生したと判定する手段と、異
常が発生したと判定した場合に上記発電出力を一定量に
固定させる手段と、を備え、発電制御装置に搭載される
ことを特徴とする。本構成においては、モータ連続出力
状態、即ちモータ回転数がある程度以上高まっている蓋
然性の高い状態で、モータ回転数が低いことを示す回転
数信号を受信したとき又は当該受信が所定時間以上継続
したときに、発電制御装置に搭載された回転数信号伝送
異常検出装置が、回転数信号の伝送に異常が発生したと
判定する。このようにすれば、回転数信号の伝送に異常
が発生したとしても、発電制御装置がこれを車両停車状
態等と混同・誤認するおそれが小さくなり、混同・誤認
に基づく不適切な制御も回避される。更に、異常検出後
に発電出力を一定量に固定しているため、修理工場等ま
でその発電出力を用いて車両を自走させること等ができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【０００８】図１に、本発明の適用対象の一つであるハ
イブリッド車駆動系の一例システム構成を示す。この図
に示すシステムは車両走行用の三相交流モータ１０をバ
ッテリ１２の放電出力及びエンジン駆動発電機１４の発
電出力にて駆動する構成を有している。バッテリ１２は
例えば鉛電池、ニッケル水素電池等の二次電池であり、
インバータ１６を介しモータ１０から回生される制動エ
ネルギの他、エンジン駆動発電機１４の発電出力によっ
ても充電されうる。インバータ１６は、バッテリ１２や
エンジン駆動発電機１４からモータ１０への電力供給或
いはモータ１０からバッテリ１２への電力回生に際して
直流から交流へ又はその逆への電力変換を実行する。ま
た、エンジン駆動発電機１４は、エンジンによって駆動
される発電機の発電出力を、整流器やインバータ等（図
示せず）を介して後段に供給するコンポーネントであ
る。従って、この図のシステムでは、電力の流れとし
て、エンジン駆動発電機１４からインバータ１６を介し
モータ１０に向かう流れ、バッテリ１２からインバータ
１６を介しモータ１０に向かう流れ、エンジン駆動発電
機１４からバッテリ１２に向かう流れ、モータ１０から
インバータ１６を介しバッテリ１２に向かう流れ等が生
じうる。この点から明らかなように、バッテリ１２の充
電状態が顕著に悪化するのを防ぐには、モータ１０から
効率よく制動エネルギを回生することの他に、適当な頻
度且つ適当な発電出力でエンジン駆動発電機１４からバ
ッテリ１２に電力を供給する必要がある。また、騒音や
振動を抑制する上で、車両停車時にエンジン駆動発電機
１４を停止させ又はその発電出力を抑えるのが好まし
い。

【０００９】また、この図のシステムでは、合計２種類
のＥＣＵが用いられている。そのうち走行制御ＥＣＵ１
８は、車両操縦者からの加減速要求を示すアクセル開
度、ブレーキ踏力等の他、電流センサ２０ｕ、２０ｖ及
び２０ｗからモータ電流ＩMOTを、またレゾルバ等の回
転センサ２２からモータ１０の回転子の角度位置θROT
を、それぞれ入力する。走行制御ＥＣＵ１８は、入力し
た各種の信号に基づきインバータ１６における電力変換
動作の制御即ちモータ１０の出力の制御を実行し、ま
た、入力した各種の信号に基づき生成した信号を出力す
る。例えば、角度位置θROTに基づきモータ１０の回転
数を求め、求めた回転数を示す回転数信号ＮMOTを送信
・出力する。他方、もう一つのＥＣＵである発電制御Ｅ
ＣＵ２４は、電流センサ２６Ｇ、２６Ｂ及び２６ｉから
電流ＩG、ＩB及びＩiの検出値を入力する他、走行制御
ＥＣＵ１８から送信された信号を受信・入力し、入力し
た各種の信号に基づきエンジン駆動発電機１４の発電出
力を制御する。例えば、回転数信号ＮMOTからモータ１
０が大出力状態であると判断できるときに、エンジン駆
動発電機１４の発電機の励磁電流を制御し或いは発電機
用インバータの電力変換動作を制御することにより、発
電出力を増加させる。発電制御ＥＣＵ２４は、この他、
後述するコーションランプ２８の点灯制御をも実行す
る。

【００１０】なお、図１中、電流ＩGはエンジン駆動発
電機１４の出力電流であり、バッテリ１２への流出分と
インバータ１６への流出分とを含んでいる。また、電流
Ｉiはインバータ１６への流入電流であり、エンジン駆
動発電機１４からの流入分とバッテリ１２からの流入分
（又はバッテリ１２への回生分）ＩBiを含んでいる。電
流ＩBはバッテリ１２に流れる電流であり、エンジン駆
動発電機１４からの流入分とインバータ１６への流出分
（又はインバータ１６からの回生分）ＩBiを含んでい
る。電流ＩBiは、従って、電流センサ２６Ｇ、２６Ｂ及
び２６ｉの出力を適宜組み合わせることにより求めるこ
とができる。また、本発明の適用対象が図１のシステム
に限定されるものでないことにも留意されたい。

【００１１】図２及び図３に、本発明の第１実施形態に
係る回転数信号伝送異常検出機能の概要を示す。まず、
図２に示すように、走行制御ＥＣＵ１８は角度位置θRO
T等各種の信号を入力し（１００）、角度位置θROTに基
づきモータ１０の回転子の角速度ωROTを演算し（１０
２）、そして角速度ωROTに応じた周波数乃至周期を有
する回転数信号ＮMOTを生成及び出力する（１０４）。
他方、発電制御ＥＣＵ２４は、回転数信号ＮMOT等各種
の信号を入力し（２００）、入力した回転数信号ＮMOT
に立上り又は立下りエッジが現れてから（２０２）次に
立下り又は立上りエッジが現れるまでの間（２０２）、
カウンタＴNによる計数を実行する（２０４）。発電制
御ＥＣＵ２４は、エッジが現れた時点でのカウンタＴN
による計数値、即ち回転数信号ＮMOTの（半）周期に基
づき角速度ωROTを演算し（２０６）、得られた角速度
ωROTに基づきエンジン駆動発電機１４の発電出力を制
御すると共にカウンタＴN及び後述のカウンタＴfを０に
リセットする（２０８）。このように、走行制御ＥＣＵ
１８と発電制御ＥＣＵ２４の間では、回転数信号ＮMOT
の周波数乃至周期を利用した角速度ωROTの伝送を、実
行している。

【００１２】また、発電制御ＥＣＵ２４は、電流ＩBiを
検出する。発電制御ＥＣＵ２４は、検出された電流ＩBi
の絶対値が所定値Ｉ1を上回るに至ってから（２１０）
現時点までに経過した時間をカウンタＴfにより計数す
る（２１２）。カウンタＴfによる計数値が所定値Ｔ1を
上回る前に電流ＩBiの絶対値が所定値Ｉ1以下となった
ときや（２１４、２１０）、カウンタＴfによる計数値
が所定値Ｔ1を上回る前に回転数信号ＮMOTにエッジが現
れたときには（２１４、２０２）、バッテリ１２に比較
的短時間の充電又は放電が生じたか或いはモータ１０が
実際に（低速）回転しているかいずれかであるため、カ
ウンタＴfは０にリセットされる（２１６又は２０
８）。これに対し、カウンタＴfによる計数値が所定値
Ｔ1を上回るに至ったときには（２１４）、バッテリ１
２に比較的長時間に亘る充電又は放電が生じているにも
かかわらず回転数信号ＮMOTの周波数乃至周期が微低速
回転乃至車両停止を示しているのであるから、発電制御
ＥＣＵ２４は、回転数信号ＮMOTの伝送に異常があると
見なし、コーションランプ２８を点灯させて操縦者等に
事態を報知すると共にエンジン駆動発電機１４の発電出
力をある一定量に固定する（２１８）。

【００１３】このように、本実施形態においては、電流
ＩBiの絶対値が所定値Ｉ1を上回るに至ってから所定時
間Ｔ1を超えても次のエッジを検出できないときに、回
転数信号ＮMOTの伝送に異常があると見なすようにして
いる（図３参照）。従って、モータ１０が実際に微低速
回転乃至停止している状態と、実際にはそうではなく連
続出力状態にあるにもかかわらず回転数信号ＮMOTの伝
送異常のため微低速回転乃至停止に見える状態とを、識
別できる。更に、この識別の結果に基づき、コーション
ランプ２８の点灯やエンジン駆動発電機１４の発電出力
固定を実行しているため、車両操縦者が事態を的確に察
知し修理工場等まで車両を自走させ、更にその間もバッ
テリ１２の充電状態を顕著には悪化させないようにする
ことが、可能である。

【００１４】図４及び図５に、参考例たる回転数信号伝
送異常検出機能の概要を示す。この実施形態において
は、まず、走行制御ＥＣＵ１８において、回転数信号Ｎ
MOTの周波数に下限が設定されている。すなわち、角速
度ωROTが所定値ω1を下回っている時には、このω1に
相当する周波数又は周期を有する回転数信号ＮMOTが、
走行制御ＥＣＵ１８から発電制御ＥＣＵ２４へと送信出
力される。発電制御ＥＣＵ２４側では、このように回転
数信号ＮMOTの周波数に下限制限が施されていることを
利用して、回転数信号ＮMOTの伝送異常を検出してい
る。すなわち、前回回転数信号ＮMOTの立ち上がり又は
立ち下がりエッジを検出してから（２０２）現時点まで
の経過時間すなわちカウンタＴNの計数値が所定値Ｔ1を
上回ったときに（２２０）、発電制御ＥＣＵ２４は、回
転数信号ＮMOTの伝送に異常が生じたと見なしてステッ
プ２１８を実行する。このように、回転数信号ＮMOTの
周波数に予め下限値を設けておくことにより、回転数信
号ＮMOTの伝送異常を好適に検出することができる（図
５参照）。従って、参考例においても、前述の第１実施
形態と同様の効果を得ることができる。さらに、参考例
では、電流ＩBiの検出及び判定を実行する必要がなく、
さらにカウンタも１種類で済むため、発電制御ＥＣＵ２
４の動作手順は第１実施形態に比べ簡素なものとなる。
なお、図４中ステップ２０８Ａは、図２中のステップ２
０８から、カウンタＴfのリセット処理を除いた処理を
実行するステップである。

【００１５】図６及び図７に、本発明の第２実施形態に
係る回転数信号伝送異常検出機能の概要を示す。本実施
形態においては、前述の第１実施形態及び参考例とは異
なり、その周波数乃至周期によって角速度ωROTを伝送
する方形波信号ではなく、その電圧値ＶN又は電流値ＩN
によって伝送する信号が、回転数信号ＮMOTとして用い
られている。すなわち、走行制御ＥＣＵ１８は、角速度
ωROTに相当する電圧値ＶN又は電流値ＩNを有する回転
数信号ＮMOTを発電制御ＥＣＵ２４へと送信する（１０
４Ｃ）。発電制御ＥＣＵ２４では、この回転数信号ＮMO
Tの電圧値ＶN又は電流値ＩNを検出し（２０６Ａ）、検
出した電圧値ＶN又は電流値ＩNに基づき角速度ωROTを
求め（２０６Ｂ）、更に、求めた角速度ωROTに基づき
エンジン駆動発電機１４の発電出力を制御する（２０８
Ｂ）。発電制御ＥＣＵ２４は、更に、電圧値ＶNが所定
値ＶNminを下回り（又は電流値ＩNが所定値ＩNminを下
回り）かつ電流ＩBiの絶対値が所定値Ｉ1を上回るに至
ってから（２１０Ａ）現時点までの経過時間をカウンタ
Ｔfにより計数し（２１２）、カウンタＴfの計数値が所
定値Ｔ2を上回るに至ったときに（２１４Ａ）、ステッ
プ２１８を実行する。ステップ２１０Ａにおける判定条
件が成立していないときにはカウンタＴfは０にリセッ
トされる（２１６）。

【００１６】このように、本実施形態においては、例え
ば図７に示されるような電圧値ＶN又は電流値ＩNを有す
る回転数信号ＮMOTを用いて角速度ωROTを伝送するとと
もに、回転数信号ＮMOTの電圧値ＶN又は電流値ＩNが微
低速乃至停止を示す値を取りかつモータ１０がある程度
の出力を有していると見なせる状態が所定時間Ｔ2を超
えて続いたときに、回転数信号ＮMOTに伝送異常が生じ
たと見なしている。従って、本実施形態によれば、前述
の第１実施形態及び参考例と同様、回転数信号ＮMOTの
伝送異常を好適に検出することができる。

【００１７】図８及び図９に、本発明の第３実施形態に
係る回転数信号伝送異常検出機能の概要を示す。この実
施形態には、第２実施形態と同様その電圧値ＶN又は電
流値ＩNが角速度ωROTに応じて増減する回転数信号ＮMO
Tを用いて角速度ωROTを伝送すると共に、参考例のごと
く、角速度ωROTが所定値ω1を下回っているときにはω
1に相当する電圧値ＶN又は電流値ＩNを有する回転数信
号ＮMOTを出力するようにしている（１０４Ｄ。図９参
照）。発電制御ＥＣＵ２４においては、第２実施形態に
おけるステップ２１０Ａに代えて、ステップ２１０Ａか
ら電流ＩBiに係る判定条件を除去したステップ２１０Ｂ
を実行している。従って、本実施形態によれば、前述の
参考例及び第２実施形態と同様の効果を得ることができ
る。なお、この実施形態では、説明の都合上、ω1に相
当する電圧値ＶN又は電流値ＩNを、ＶNmin及びＩNminと
表している。

【００１８】図１０及び図１１に、本発明の第４実施形
態に係る回転数信号伝送異常検出機能の概要を示す。こ
の実施形態においては、回転数信号ＮMOTとして、第１
実施形態及び参考例で使用していたような周波数乃至周
期を用いる信号や、第２及び第３実施形態で使用してい
たような電圧値乃至電流値を用いる信号の、いずれをも
使用することができる。ただし、本実施形態において
は、送信に際してこの回転数信号ＮMOTにオフセットを
与えるようにしている。即ち、発電制御ＥＣＵ２４で
は、回転数信号ＮMOT等の信号を入力した後（２００）
回転数信号ＮMOTに基づき第１乃至第３実施形態又は参
考例のいずれかと同様の原理によって角速度ωROTを求
め（２０６Ｃ）、さらに求めた角速度ωROTに基づきエ
ンジン駆動発電機１４の発電出力を制御する（２０８
Ｂ）。発電制御ＥＣＵ２４は、さらに、ステップ１０４
Ｅにて加えられたオフセット電圧Ｖ0を回転数信号ＮMOT
の電圧値ＶNから減じた値の絶対値が所定値Ｖ1を上回っ
ているか否か（又はステップ１０４Ｅにて付与されたオ
フセット電流値Ｉ0を回転数信号ＮMOTの電流値ＩNから
減じた値の絶対値が所定値Ｉ1を上回っているか否か）
を判定し（２１０Ｃ）、上回っているときにはステップ
２１２を、上回っていないときにはステップ２１６をそ
れぞれ実行する。

【００１９】従って、本実施形態によれば、回転数信号
ＮMOTの伝送が正常であれば発電制御ＥＣＵ２４側で検
出できるはずのオフセット電圧Ｖ0又はオフセット電流
Ｉ0が検出できないときに、回転数信号ＮMOTの伝送に異
常が生じていると見なしているため（図１１参照）、や
はり前述の第１乃至第３実施形態又は参考例と同様の効
果を得ることができる。なお、図１１では、周波数乃至
周期により角速度ωROTを伝送する回転数信号ＮMOTを用
いかつオフセットとして電圧Ｖ0を付与した例を示して
いる。図中、ＶCCは電源電圧である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、モータ連続出力状態、即ちモータ回転数がある程度
以上高まっている蓋然性の高い状態で、モータ回転数が
低いことを示す回転数信号を受信したとき又は当該受信
が所定時間以上に亘り継続したときに、発電制御装置に
搭載された回転数信号伝送異常検出装置が、回転数信号
の伝送に異常が発生したと判定するようにしたため、回
転数信号の伝送に異常が発生したとしても、発電制御装
置がこれを車両停車状態等と混同・誤認するおそれが小
さくなり、混同・誤認に基づく不適切な制御をより的確
に回避できるようになる。更に、異常と判定したときに
発電出力を一定量に固定しているため、修理工場等まで
その発電出力を用いて車両を走行させること等ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の適用対象の一つであるハイブリッド
車の一例システム構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の第１実施形態における検出手順を示
すフローチャートである。

【図３】 本実施形態における回転数信号の送受信回路
と正常時及び異常時の波形を示す図である。

【図４】 参考例における検出手順を示すフローチャー
トである。

【図５】 本参考例における回転数信号の送受信回路と
正常時及び異常時の波形を示す図である。

【図６】 本発明の第２実施形態における検出手順を示
すフローチャートである。

【図７】 本実施形態における回転数信号の内容を示す
図である。

【図８】 本発明の第３実施形態における検出手順を示
すフローチャートである。

【図９】 本実施形態における回転数信号の内容を示す
図である。

【図１０】 本発明の第４実施形態における検出手順を
示すフローチャートである。

【図１１】 本実施形態におけるオフセット電圧付与及
びこれを利用した伝送異常検出の原理を示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１０ モータ、１２ バッテリ、１４ エンジン駆動発
電機、１６ インバータ、１８ 走行制御ＥＣＵ、２２
回転センサ、２４ 発電制御ＥＣＵ、２８コーション
ランプ、ＮMOT 回転数信号、ωROT 角速度、ＴN，Ｔf
カウンタ、ＩBi バッテリからインバータへ又はイン
バータからバッテリへ流れる電流、Ｖ0，Ｉ0 オフセッ
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−19112（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−19114（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336809（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−231503（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−11703（ＪＰ，Ｕ) 森政弘 他，「計測・制御工学」，財 団法人放送大学教育振興会，平成６年１ 月20日，ｐ．89〜90 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 3/00 B60K 6/02 B60L 7/00 - 13/00 G05B 9/00 - 9/05

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ回転数検出値の増加に応じてその
   周波数又は大きさが増加する信号を回転数信号として送
   信する車両制御装置と、車両制御装置から受信する回転
   数信号の周波数又は大きさからモータ回転数検出値を求
   め、発電機からモータに供給される発電出力をこのモー
   タ回転数検出値に応じて制御する発電制御装置と、を有
   するシステムにおいて使用される回転数信号伝送異常検
   出装置であって、 上記モータに所定程度以上の出力が現れるモータ連続出
   力状態を検出又は予測する手段と、 検出又は予測された上記モータ連続出力状態下であるに
   もかかわらず、受信した回転数信号の周波数又は大きさ
   が所定下限値を下回っているとき又はその条件が所定時
   間以上に亘り継続したときに、上記車両制御装置からの
   上記回転数信号の伝送に異常が発生したと判定する手段
   と、異常が発生したと判定した場合に上記発電出力を一定量
   に固定させる手段と、 を備え、上記発電制御装置に搭載されることを特徴とす
   る回転数信号伝送異常検出装置。