JP4425883B2 - Vehicle control system - Google Patents

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Description

本発明は、複数の制御装置を相互に接続して協調動作させる車両用制御システムに関する。   The present invention relates to a vehicle control system in which a plurality of control devices are connected to each other to perform a cooperative operation.

従来、例えば、車両に搭載された複数の電子制御装置を相互に接続した車載LANが知られている(特許文献1参照)。
この車載LANでは、複数の電子制御装置(ECU)が1つの制御演算通信ユニットにセンサ・データを送り、制御演算通信ユニットは、受信したデータに基づいて演算を行い、それぞれの電子制御装置に制御信号を返す、いわゆるサーバ・クライアント関係のネットワークが形成されている。
特開平7−7504号公報
Conventionally, for example, an in-vehicle LAN in which a plurality of electronic control devices mounted on a vehicle are connected to each other is known (see Patent Document 1).
In this in-vehicle LAN, a plurality of electronic control units (ECUs) send sensor data to one control calculation communication unit, and the control calculation communication unit performs calculation based on the received data and controls each electronic control unit. A so-called server / client-related network for returning signals is formed.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-7504

ところで、上記従来技術の一例に係る車載LANにおいては、複数の電子制御装置に接続された制御対象であるアクチェータ等の電装品が変更されると、制御対象の作動を指示するために出力される作動指令値の種類も変更される場合がある。
これに伴って、各電子制御装置の処理内容を変更する際に、特に、複数の電子制御装置が協調動作するように制御されている場合には、制御対象が変更されていない他の電子制御装置の処理内容までも変更しなければならない虞がある。
しかも、制御対象の動作を制御する制御信号は制御演算通信ユニットにて算出されるため、制御演算通信ユニットでは、変更された制御対象から出力される各種のデータを受信して読み取るための読取手段や、受信したデータを制御演算に使用される所定の変数形式に変換する変換手段等を、新たに設ける必要が生じたり、あるいは、受信したデータの形式に合わせて制御演算の内容を変更する必要が生じる場合がある。
By the way, in the in-vehicle LAN according to the above-described prior art, when an electrical component such as an actuator that is a control target connected to a plurality of electronic control devices is changed, it is output to instruct the operation of the control target. The type of operation command value may also be changed.
Along with this, when changing the processing contents of each electronic control device, especially when a plurality of electronic control devices are controlled so as to operate cooperatively, other electronic controls whose control targets are not changed There is a possibility that the processing contents of the apparatus must be changed.
In addition, since the control signal for controlling the operation of the control target is calculated by the control arithmetic communication unit, the control arithmetic communication unit receives the various data output from the changed control target for reading. Also, it is necessary to newly provide conversion means for converting received data into a predetermined variable format used for control calculations, or it is necessary to change the contents of control calculations according to the format of received data May occur.

特に、例えば燃料電池車両等のように、制御演算通信ユニットと、複数の電子制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号の種類が多くなるようなシステムにおいては、制御対象の変更に伴ってこれらの制御信号の種類まで変更されると、制御システムの更新や改良等に煩雑な手間がかかるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、システムの更新や改良等の変更を容易に行うことが可能な車両用制御システムを提供することを目的とする。
In particular, in a system in which the types of control signals transmitted and received between the control arithmetic communication unit and the plurality of electronic control devices and the control target are large, such as a fuel cell vehicle, the control target is changed. When the types of control signals are changed, there arises a problem that it takes time and trouble to update and improve the control system.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle control system capable of easily making changes such as system updates and improvements.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の車両用制御システムは、複数のサブシステムをなす制御装置(例えば、後述する本実施形態でのモータ制御ECU22、反応ガス供給制御ECU23、配電制御ECU24、セル電圧検出制御ECU25)と前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置(例えば、後述する本実施形態での協調制御ECU21)とを通信線(例えば、後述する本実施形態でのネットワーク51)を介して相互に接続して構成され、かつ、空気極と水素極との間に固体高分子電解質膜を具備する燃料電池を備え、前記燃料電池の発電電力により走行用モータを駆動する車両用制御システムであって、前記複数の制御装置うち1つの前記制御装置は、前記燃料電池への反応ガスの供給を制御する反応ガス制御手段を備え、前記制御装置は、制御対象(例えば、後述する本実施形態での走行用モータ駆動部11、燃料電池12、反応ガス供給部13、蓄電装置14、配電部15、冷却部16,16)が接続され、かつ、前記協調制御装置及び前記制御対象との間で送受信される信号に対する入出力処理を行う入出力制御手段(例えば、後述する本実施形態でのI/O処理部71a)を備え、前記協調制御装置は、前記複数の制御装置から受信した受信信号に基づいて、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する制御信号を算出する制御演算手段(例えば、後述する本実施形態でのMPU61)を備え、前記空気極に空気を供給するエアーコンプレッサーと該エアーコンプレッサーから供給される前記空気の圧力に応じた圧力で前記水素極に水素ガスを供給する水素供給手段とを有する反応ガス供給手段を備え、前記反応ガス制御手段を備える前記制御装置は、前記複数の制御装置と前記協調制御装置との間の通信系または前記協調制御装置の異常時に、前記協調制御装置とは独立して前記反応ガス制御手段により、前記反応ガス供給手段の前記エアーコンプレッサーの回転速度の急な増大の防止と、前記空気極および前記水素極から外部に前記反応ガスを排出する排圧弁の急な閉弁の防止とを行ない、前記固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止し、前記空気極と前記水素極との間の極間差圧が異常になることを防止し、次に、前記水素ガスの換気を維持して内部に前記水素ガスが溜まることを防止し、次に、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの圧力を低下させ、次に、前記走行用モータを停止する自律制御手段(例えば、後述する本実施形態での自律制御部71b)を備えることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a vehicle control system according to a first aspect of the present invention includes a control device having a plurality of subsystems (for example, a motor control ECU 22 in the present embodiment described later). , A reactive gas supply control ECU 23, a power distribution control ECU 24, a cell voltage detection control ECU 25) and a cooperative control device (for example, a cooperative control ECU 21 in the present embodiment to be described later) that operates the plurality of control devices in a coordinated manner (for example, A fuel cell comprising a solid polymer electrolyte membrane between an air electrode and a hydrogen electrode, and connected to each other via a network 51) in the present embodiment to be described later. the vehicle control system for driving the traveling motor by the generated power, wherein one of said control device of the plurality of control apparatus, the reaction gas to the fuel cell Reactive gas control means for controlling supply, and the control device is a control target (for example, a traveling motor drive unit 11, a fuel cell 12, a reactive gas supply unit 13, a power storage device 14, a power distribution unit in this embodiment described later) Unit 15 and cooling units 16 and 16), and input / output control means for performing input / output processing on signals transmitted / received between the cooperative control device and the control target (for example, in this embodiment described later) The cooperative control device calculates a control signal for controlling operations of the plurality of control devices and the control target based on reception signals received from the plurality of control devices. control operation means (e.g., MPU 61 in the present embodiment to be described later) with a pressure of the air supplied from the air compressor and the air compressor supplying air to the air electrode The control device at a pressure corresponding with the reaction gas supply means and a hydrogen supply means for supplying hydrogen gas to the hydrogen electrode, comprising the reaction gas control means, said plurality of control devices and the cooperative control unit communication system or abnormal of the coordination control device between, by the reaction gas control means independently of the cooperative control unit, and the prevention of sudden increase in the rotational speed of the air compressor the reaction gas supplying means, The exhaust valve that discharges the reaction gas to the outside from the air electrode and the hydrogen electrode is prevented from being suddenly closed, and an abnormal pressure is prevented from acting on the solid polymer electrolyte membrane. And the hydrogen electrode is prevented from becoming abnormal, and then the hydrogen gas is kept ventilated to prevent the hydrogen gas from accumulating inside. Supplied to the battery It is characterized by comprising autonomous control means (for example, an autonomous control unit 71b in the present embodiment described later) for reducing the pressure of the reactive gas and then stopping the traveling motor .

上記構成の車両用制御システムによれば、協調動作するように制御された複数の制御装置の各々において、制御対象の動作に対する制御信号を算出する制御演算を行う部分と、複数の制御装置や協調制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号の入出力処理(I/O処理)を行う入出力制御手段とを切り離す。そして、複数の制御装置の各制御演算を行う部分を、サーバ装置つまり協調制御装置にまとめて格納して、クライアント装置をなす各サブシステムつまり複数の制御装置には入出力制御手段のみを残して、例えば制御対象の近傍に配置する。
これにより、例えば何れかのサブシステムの制御演算に相当する部分が変更になっても、協調制御装置での処理内容のみを変更すれば良い。また、制御対象の変更等によって入出力制御手段が変更になった場合でも、対象となる制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良く、他の制御装置にまで変更が及ぶことを抑制して、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
また、例えば通信系の停止時や、協調制御装置の不調等の異常が発生した場合であっても、制御対象に対して誤った制御が行われてしまうことを防いだり、制御対象の保護動作を行うことができ、制御対象が破損してしまうことを防止することが可能となる。特に、ネットワーク等の通信系の停止等の異常状態の発生を検出すると、燃料電池の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止することができる。
According to the vehicle control system having the above configuration, in each of a plurality of control devices controlled to perform a cooperative operation, a part that performs a control calculation for calculating a control signal for the operation to be controlled, and the plurality of control devices and the cooperation The input / output control means for performing input / output processing (I / O processing) of control signals transmitted and received between the control device and the controlled object is separated. And the part which performs each control calculation of a some control apparatus is collectively stored in a server apparatus, ie, a cooperative control apparatus, and only the input / output control means is left in each subsystem which constitutes a client apparatus, ie, a plurality of control apparatuses. For example, it arrange | positions in the vicinity of a control object.
Thereby, for example, even if the part corresponding to the control calculation of any of the subsystems is changed, only the processing contents in the cooperative control device need be changed. Even if the input / output control means is changed due to a change in the control target, etc., it is only necessary to change the input / output control means of the target control device, and the change to other control devices is suppressed. Thus, the vehicle control system can be easily updated or improved.
In addition, for example, even when a communication system is stopped or an abnormality such as a malfunction of the cooperative control device occurs, it is possible to prevent erroneous control on the control target, It is possible to prevent the controlled object from being damaged. In particular, when the occurrence of an abnormal state such as a stop of a communication system such as a network is detected, it is possible to prevent an abnormal pressure from acting on the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell.

さらに、請求項2に記載の本発明の車両用制御システムは、前記協調制御装置の前記制御演算手段は、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する前記制御信号として、前記複数の制御装置及び前記制御対象の作動により達成されるべき制御物理量(例えば、後述する本実施形態での論理値、例えば要求トルク値やモータ出力、反応ガスの流量や圧力等)を算出し、前記制御装置の前記入出力制御手段は、前記協調制御装置から受信した前記制御物理量を前記制御装置及び前記制御対象の作動を直接に指示する作動指令値(例えば、後述する本実施形態での制御値、例えば走行用モータ31を駆動制御するPDU32に出力する交流電圧指令値、エアーコンプレッサー41に所望の回転速度を確保するための制御信号、排圧弁46の弁開度を制御する制御信号等)へ変換しており、前記協調制御装置は、前記制御物理量としての前記反応ガスの流量および圧力を、前記反応ガス制御手段を備える前記制御装置に送信し、前記反応ガス制御手段は、前記流量および前記圧力を受信し、前記反応ガス供給手段および前記排圧弁の前記作動指令値としての電流値および電圧値を算出して出力することを特徴としている。 Furthermore, in the vehicle control system according to a second aspect of the present invention, the control calculation unit of the cooperative control device uses the plurality of control devices and the plurality of control signals as control signals for controlling operations of the control target. The control physical quantity to be achieved by the operation of the control device and the control target (for example, a logical value in the present embodiment described later, for example, a required torque value, a motor output, a flow rate or a pressure of a reactive gas, etc.) is calculated, and the control The input / output control means of the apparatus is an operation command value (for example, a control value in the present embodiment described later, which directly instructs the operation of the control apparatus and the control target, the control physical quantity received from the cooperative control apparatus. For example, an AC voltage command value output to the PDU 32 that controls the driving of the traveling motor 31, a control signal for ensuring a desired rotation speed in the air compressor 41, and the exhaust pressure valve 46 Control signal for controlling the valve opening, etc.), the cooperative control device transmits the flow rate and pressure of the reaction gas as the control physical quantity to the control device comprising the reaction gas control means, The reactive gas control means receives the flow rate and the pressure , calculates and outputs a current value and a voltage value as the operation command values of the reactive gas supply means and the exhaust pressure valve.

上記構成の車両用制御システムによれば、協調制御装置と、複数の制御装置及び制御対象との間で送受信される制御信号は、例えば汎用的な物理量や抽象的な制御値等からなる制御物理量であって、例えば適宜の制御対象が変更された場合であっても、協調制御装置から出力される制御物理量は変更せず、制御対象が接続された制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良い。すなわち、入出力制御手段では、協調制御装置から受信した制御物理量を、個々の制御対象に応じた作動指令値へ変換する。
これにより、協調制御装置での制御演算の内容を変更すること無しに、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
According to the vehicle control system having the above-described configuration, the control signal transmitted and received between the cooperative control device, the plurality of control devices, and the control target is, for example, a control physical quantity including a general-purpose physical quantity or an abstract control value. For example, even when an appropriate control target is changed, the control physical quantity output from the cooperative control device is not changed, and only the input / output control means of the control device to which the control target is connected is changed. It ’s fine. In other words, the input / output control means converts the control physical quantity received from the cooperative control device into an operation command value corresponding to each control object.
Thereby, it is possible to easily change or update the vehicle control system without changing the content of the control calculation in the cooperative control device.

以上説明したように、請求項1に記載の本発明の車両用制御システムによれば、例えば何れかのサブシステムの制御演算に相当する部分が変更になっても、協調制御装置での処理内容のみを変更すれば良い。また、制御対象の変更等によって入出力制御手段が変更になった場合でも、対象となる制御装置の入出力制御手段のみを変更すれば良く、他の制御装置にまで変更が及ぶことを抑制して、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
また、例えば通信系の停止時や、協調制御装置の不調等の異常が発生した場合であっても、制御対象に対して誤った制御が行われてしまうことを防いだり、制御対象の保護動作を行うことができ、制御対象が破損してしまうことを防止することが可能となる。そして、エアーコンプレッサーの回転速度の急な増大の防止と、空気極および水素極から外部に反応ガスを排出する排圧弁の急な閉弁の防止とを行ない、燃料電池の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止することができる。
さらに、請求項2に記載の車両用制御システムによれば、協調制御装置は最終的にシステムにおいて要求されている制御物理量として反応ガスの流量および圧力を反応ガス制御手段に送信するので、協調制御装置での制御演算の内容を変更すること無しに、車両用制御システムの更新や改良等の変更を容易に行うことができる。
As described above, according to the vehicle control system of the first aspect of the present invention, for example, even if the portion corresponding to the control calculation of any subsystem is changed, the processing content in the cooperative control device You only need to change it. Even if the input / output control means is changed due to a change in the control target, etc., it is only necessary to change the input / output control means of the target control device, and the change to other control devices is suppressed. Thus, the vehicle control system can be easily updated or improved.
In addition, for example, even when a communication system is stopped or an abnormality such as a malfunction of the cooperative control device occurs, it is possible to prevent erroneous control on the control target, It is possible to prevent the controlled object from being damaged. Then, it prevents the sudden increase in the rotation speed of the air compressor and prevents the sudden closing of the exhaust pressure valve that discharges the reaction gas from the air electrode and the hydrogen electrode to the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell. Abnormal pressure can be prevented from acting.
Further, according to the vehicle control system of the second aspect, the cooperative control device finally transmits the flow rate and pressure of the reactive gas to the reactive gas control means as the control physical quantity required in the system. It is possible to easily change or update the vehicle control system without changing the content of the control calculation in the apparatus.

以下、本発明の車両用制御システムの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態に係る車両用制御システム10の構成図であり、図2は図1に示す車両用制御システム10を備えた燃料電池車両1の構成図であり、図3は協調制御ECU21の機能ブロック図であり、図4は複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の機能ブロック図である。   Hereinafter, an embodiment of a vehicle control system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle control system 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell vehicle 1 including the vehicle control system 10 shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a functional block diagram of the cooperative control ECU 21, and FIG. 4 is a functional block diagram of each of the ECUs 22,.

本実施の形態に係る燃料電池車両1は、走行用モータ駆動部11に電力を供給する電源装置として、例えば燃料電池12及び反応ガス供給部13と蓄電装置14とから構成されたハイブリッド型の電源装置を備えており、これらの電源装置から配電部15を介して電力が供給される走行用モータ駆動部11の駆動力は、オートマチックトランスミッション或いはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション(図示略)を介して駆動輪Wに伝達される。
また、燃料電池車両1の減速時に駆動輪W側から走行用モータ駆動部11側に駆動力が伝達されると、走行用モータ駆動部11は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生して車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するようにされている。
The fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment is a hybrid power source configured by, for example, a fuel cell 12, a reactive gas supply unit 13, and a power storage device 14 as a power supply device that supplies power to the traveling motor drive unit 11. The driving force of the drive motor drive unit 11 to which power is supplied from these power supply devices via the power distribution unit 15 is driven through a transmission (not shown) made of an automatic transmission or a manual transmission. Transmitted to W.
Further, when the driving force is transmitted from the driving wheel W side to the traveling motor driving unit 11 side during deceleration of the fuel cell vehicle 1, the traveling motor driving unit 11 functions as a generator and generates a so-called regenerative braking force. The kinetic energy of the car body is recovered as electric energy.

本実施の形態による車両用制御システム10は、例えば、走行用モータ駆動部11と、燃料電池12と、反応ガス供給部13と、蓄電装置14と、配電部15と、冷却部16,16と、ECU17とを備えて構成されている。
さらに、ECU17は、いわゆるサーバ装置をなす協調制御ECU21と、いわゆるクライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ECU22と、反応ガス供給制御ECU23と、配電制御ECU24と、セル電圧検出制御ECU25とを備えて構成されている。
The vehicle control system 10 according to the present embodiment includes, for example, a traveling motor drive unit 11, a fuel cell 12, a reactive gas supply unit 13, a power storage device 14, a power distribution unit 15, and cooling units 16 and 16. The ECU 17 is provided.
Further, the ECU 17 includes a cooperative control ECU 21 that forms a so-called server device, and a plurality of subsystems that form a so-called client device, such as a motor control ECU 22, a reactive gas supply control ECU 23, a power distribution control ECU 24, and a cell voltage detection control ECU 25. It is configured with.

図2に示すように、走行用モータ駆動部11は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の3相交流同期モータをなす走行用モータ31と、PDU32とを備えて構成され、走行用モータ31はPDU32から供給される3相交流電力により駆動制御される。
PDU32は、例えばIGBT等のスイッチング素子から構成されたPWMインバータを備えており、モータ制御ECU22から出力されるスイッチング指令に基づいて、燃料電池12及び蓄電装置14から配電部15を介して出力される直流電力を3相交流電力に変換して走行用モータ31へ供給する。
As shown in FIG. 2, the traveling motor drive unit 11 includes a traveling motor 31 that forms a permanent magnet type three-phase AC synchronous motor that uses a permanent magnet as a field magnet, for example, and a PDU 32. The motor 31 is driven and controlled by three-phase AC power supplied from the PDU 32.
The PDU 32 includes a PWM inverter formed of a switching element such as an IGBT, and is output from the fuel cell 12 and the power storage device 14 via the power distribution unit 15 based on a switching command output from the motor control ECU 22. DC power is converted into three-phase AC power and supplied to the traveling motor 31.

燃料電池12は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタックからなり、燃料として水素ガスが供給される水素極と酸化剤として酸素を含む空気が供給される空気極とを備えている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。   The fuel cell 12 is composed of a stack formed by laminating a plurality of cells with respect to a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane between the anode and the cathode from both sides, A hydrogen electrode supplied with hydrogen gas as a fuel and an air electrode supplied with air containing oxygen as an oxidant are provided. Then, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode, causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode to generate electric power.

反応ガス供給部13は、燃料電池12の空気極に空気を供給する空気供給部13aと、水素極に水素ガスを供給する水素供給部13bとを備えて構成されている。さらに、空気供給部13aは、エアーコンプレッサー41と、エアーコンプレッサー41を駆動するモータ42と、モータ42に対するドライバ43とを備えて構成されている。
また、水素供給部13bは、例えばエアーコンプレッサー41から信号圧として供給される空気の圧力に応じた圧力で水素ガスを供給する圧力制御弁44と、燃料電池11から排出される排出ガスを圧力制御弁44を介して供給される水素ガスに混合して再循環させるエゼクタ45とを備えて構成されている。
The reactive gas supply unit 13 includes an air supply unit 13a that supplies air to the air electrode of the fuel cell 12 and a hydrogen supply unit 13b that supplies hydrogen gas to the hydrogen electrode. Further, the air supply unit 13 a includes an air compressor 41, a motor 42 that drives the air compressor 41, and a driver 43 for the motor 42.
Further, the hydrogen supply unit 13b controls the pressure of the pressure control valve 44 that supplies hydrogen gas at a pressure corresponding to the pressure of air supplied as a signal pressure from the air compressor 41, and the exhaust gas discharged from the fuel cell 11, for example. And an ejector 45 that is mixed with the hydrogen gas supplied through the valve 44 and recirculated.

なお、燃料電池12の空気極側及び水素極側のそれぞれには、燃料電池12から排出される各排出ガスつまり空気及び水素ガスを外部に排出するための排圧弁46,46が備えられ、さらに、燃料電池12の空気極側には空気の圧力を検出する圧力計47が備えられ、燃料電池12の水素極側には水素ガスの圧力を検出する圧力計47及び流量を検出する流量計48が備えられている。
そして、反応ガス供給制御ECU23は、例えば、各圧力計47,47及び流量計48にて検出される各検出値を受信して、後述するI/O処理を施した後に協調制御ECU21へ出力する。さらに、反応ガス供給制御ECU23は、後述するように、協調制御ECU21から受信した反応ガス制御量、つまり反応ガスの流量及び圧力に応じて、エアーコンプレッサー41に所望の回転速度を確保するための制御信号を出力したり、排圧弁46,46の開閉動作を指示する指令信号を出力する。
Each of the air electrode side and the hydrogen electrode side of the fuel cell 12 is provided with exhaust pressure valves 46 and 46 for discharging each exhaust gas discharged from the fuel cell 12, that is, air and hydrogen gas, to the outside. A pressure gauge 47 for detecting the pressure of air is provided on the air electrode side of the fuel cell 12, and a pressure gauge 47 for detecting the pressure of hydrogen gas and a flow meter 48 for detecting the flow rate are provided on the hydrogen electrode side of the fuel cell 12. Is provided.
Then, for example, the reaction gas supply control ECU 23 receives each detection value detected by each of the pressure gauges 47 and 47 and the flow meter 48, performs an I / O process described later, and outputs it to the cooperative control ECU 21. . Further, as will be described later, the reactive gas supply control ECU 23 controls the air compressor 41 to ensure a desired rotational speed according to the reactive gas control amount received from the cooperative control ECU 21, that is, the flow rate and pressure of the reactive gas. A signal is output, and a command signal for instructing the opening / closing operation of the exhaust pressure valves 46 and 46 is output.

蓄電装置14、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタとされている。そして、燃料電池12及び蓄電装置14は電気的負荷である走行用モータ31等に対して並列に接続されている。
配電部15は、例えば高圧分配器等をなし、配電制御ECU24からの指令信号に基づいて、走行用モータ31等の電気的負荷へ供給する電流値を制御する。
冷却部16は、例えば走行用モータ31やエアーコンプレッサー41を駆動するモータ42や燃料電池12等を冷却する水循環系をなすものであって、冷却水を供給するウォータポンプ等を備えて構成されている。
The power storage device 14 is, for example, a capacitor composed of an electric double layer capacitor, an electrolytic capacitor, or the like. The fuel cell 12 and the power storage device 14 are connected in parallel to the traveling motor 31 that is an electrical load.
The power distribution unit 15 is, for example, a high-voltage distributor, and controls a current value supplied to an electrical load such as the travel motor 31 based on a command signal from the power distribution control ECU 24.
The cooling unit 16 forms a water circulation system that cools, for example, the driving motor 31, the motor 42 that drives the air compressor 41, the fuel cell 12, and the like, and includes a water pump that supplies cooling water. Yes.

ECU17は、ネットワーク51を介して相互に接続された複数の各ECU21,…,25を備えて構成されている。
サーバ装置をなす協調制御ECU21は、クライアント装置をなす複数のサブシステム、例えば、モータ制御ECU22と、反応ガス供給制御ECU23と、配電制御ECU24と、セル電圧検出制御ECU25との協調動作を制御している。
ここで、各サブシステムを構成する各ECU22,…,25は、後述するように、協調制御ECU21や制御対象との間で送受信する制御信号に対するI/O処理や、ネットワーク停止時等の異常時における退避処理や保護動作等の制御を行い、協調制御ECU21は、各ECU22,…,25でのI/O処理により得られた制御信号に基づいて、各ECU22,…,25を制御するための制御演算を行う。
The ECU 17 includes a plurality of ECUs 21,..., 25 connected to each other via a network 51.
The coordinated control ECU 21 constituting the server device controls the coordinated operations of a plurality of subsystems constituting the client device, for example, the motor control ECU 22, the reaction gas supply control ECU 23, the power distribution control ECU 24, and the cell voltage detection control ECU 25. Yes.
Here, as will be described later, the ECUs 22,..., 25 constituting each subsystem are in an abnormal state such as an I / O process for a control signal transmitted / received to / from the cooperative control ECU 21 or a control target, or when the network is stopped. The cooperative control ECU 21 controls the ECUs 22,..., 25 based on the control signals obtained by the I / O processing in the ECUs 22,. Perform control calculations.

例えば図3に示すように、協調制御ECU21は、MPU61と、通信コントローラ62と、プログラム書込制御部63とを備えて構成されている。
MPU61は、通信コントローラ62を介して複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25からI/O処理後の各制御信号を受信して、これらの制御信号に基づいて各ECU22,…,25を協調動作させるための制御演算を行う。
また、プログラム書込制御部63は、例えば各ECU22,…,25の協調動作の内容等が変更となって、適宜のプログラム書込装置65が外部からMPU61の演算内容を変更する際の書込動作を制御する。
For example, as shown in FIG. 3, the cooperative control ECU 21 includes an MPU 61, a communication controller 62, and a program writing control unit 63.
The MPU 61 receives the control signals after the I / O processing from the ECUs 22,..., 25 constituting a plurality of subsystems via the communication controller 62, and sends the ECUs 22,. Performs control calculations for cooperative operation.
Further, the program writing control unit 63 writes when the contents of the cooperative operation of the ECUs 22,..., 25 are changed, and the appropriate program writing device 65 changes the calculation contents of the MPU 61 from the outside. Control the behavior.

例えば図4に示すように、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25は、MPU71と、通信コントローラ72と、プログラム書込制御部73と、入力回路74と、出力回路75とを備えて構成されている。
MPU71は、入力回路74を介して外部のセンサ・スイッチ76等から受信した信号や、通信コントローラ72を介して協調制御ECU21から受信した制御信号に対して、所定の変換処理等からなるI/O処理を行うI/O処理部71aを備えており、入力回路74からの信号は通信コントローラ72を介して協調制御ECU21へ送信し、協調制御ECU21からの制御信号は出力回路75を介してアクチェータ77へ出力する。
さらに、MPU71は、反応ガス供給部13等の制御対象の退避動作や燃料電池12の保護動作等を単独で制御する自律制御部71bを備えており、例えばネットワーク51の停止時等の異常発生時に制御信号をアクチェータ77へ出力する。
なお、プログラム書込制御部73は、例えばMPU71におけるI/O処理等の処理内容が変更される際の書込動作を制御する。
For example, as shown in FIG. 4, each of the ECUs 22,..., 25 constituting a plurality of subsystems includes an MPU 71, a communication controller 72, a program write control unit 73, an input circuit 74, and an output circuit 75. It is configured.
The MPU 71 performs I / O including predetermined conversion processing on a signal received from the external sensor switch 76 or the like via the input circuit 74 or a control signal received from the cooperative control ECU 21 via the communication controller 72. An I / O processing unit 71 a that performs processing is provided. A signal from the input circuit 74 is transmitted to the cooperative control ECU 21 via the communication controller 72, and a control signal from the cooperative control ECU 21 is transmitted to the actuator 77 via the output circuit 75. Output to.
Furthermore, the MPU 71 includes an autonomous control unit 71b that independently controls the control object retreat operation of the reaction gas supply unit 13 and the like, the protection operation of the fuel cell 12, and the like, for example, when an abnormality occurs such as when the network 51 stops A control signal is output to the actuator 77.
The program writing control unit 73 controls a writing operation when processing contents such as I / O processing in the MPU 71 are changed, for example.

以下に、協調制御ECU21と、複数のサブシステムを構成する各ECU22,…,25の機能について説明する。
モータ制御ECU22は、PDU32に具備されたPWMインバータの電力変換動作を制御しており、協調制御ECU21から受信したモータ制御量、例えば要求トルク値やモータ出力等に基づいて所定の制御マップを参照して、スイッチング指令として例えばU相及びV相及びW相に対する各交流電圧指令値をPDU32に出力する。そして、これらの各電圧指令値に応じたU相電流及びV相電流及びW相電流をPDU32から走行用モータ31の各相へと出力させる。
Hereinafter, functions of the cooperative control ECU 21 and the ECUs 22,..., 25 constituting a plurality of subsystems will be described.
The motor control ECU 22 controls the power conversion operation of the PWM inverter provided in the PDU 32, and refers to a predetermined control map based on a motor control amount received from the cooperative control ECU 21, such as a required torque value or a motor output. As a switching command, for example, the AC voltage command values for the U phase, the V phase, and the W phase are output to the PDU 32. Then, the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current corresponding to each voltage command value are output from the PDU 32 to each phase of the traveling motor 31.

反応ガス供給制御ECU23は、協調制御ECU21から受信した反応ガス制御量、例えば燃料電池12に供給される反応ガスつまり水素ガス及び空気の流量及び圧力に基づいて所定の制御マップを参照し、例えばエアーコンプレッサー41に所望の回転速度を確保するための制御信号を出力したり、例えばステッピングモータ等により調整可能な排圧弁46の弁開度を制御する制御信号を出力する。   The reaction gas supply control ECU 23 refers to a predetermined control map based on the reaction gas control amount received from the cooperative control ECU 21, for example, the flow rate and pressure of the reaction gas, that is, hydrogen gas and air supplied to the fuel cell 12. A control signal for ensuring a desired rotation speed is output to the compressor 41, or a control signal for controlling the valve opening degree of the exhaust pressure valve 46 that can be adjusted by, for example, a stepping motor is output.

配電制御ECU24は、例えば燃料電池12から出力される出力電流及び出力電圧の信号や、蓄電装置14から出力される出力電流及び端子間電圧及び温度の信号等に、所定のI/O処理を施して協調制御ECU21へ送信すると共に、協調制御ECU21から受信した配電制御信号、例えば高圧分配器等の動作を指示する制御信号に基づいて電力供給の切替制御を行う。   For example, the power distribution control ECU 24 performs predetermined I / O processing on the output current and output voltage signals output from the fuel cell 12, the output current and inter-terminal voltage and temperature signals output from the power storage device 14, and the like. The power supply switching control is performed based on a power distribution control signal received from the cooperative control ECU 21, for example, a control signal for instructing an operation of the high voltage distributor or the like.

セル電圧検出制御ECU25は、燃料電池12を構成する複数のセルの電圧値をモニタしており、例えば複数のセルに対して検出した電圧値の平均値や偏差、最大値や最小値等を算出して協調制御ECU21へ送信する。   The cell voltage detection control ECU 25 monitors the voltage values of a plurality of cells constituting the fuel cell 12, and calculates, for example, the average value, deviation, maximum value, minimum value, etc. of the detected voltage values for the plurality of cells. To the cooperative control ECU 21.

本実施の形態による車両用制御システム10は上記構成を備えており、次に、この車両用制御システム10の動作について添付図面を参照しながら説明する。図5は協調制御ECU21の動作を示すフローチャートであり、図6は複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の動作、特に入力処理を示すフローチャートであり、図7は複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の動作、特に出力処理を示すフローチャートである。   The vehicle control system 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the vehicle control system 10 will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the cooperative control ECU 21, FIG. 6 is a flowchart showing the operation of each of the ECUs 22,..., 25 forming a plurality of subsystems, particularly an input process, and FIG. 3 is a flowchart showing the operation of each ECU 22,.

以下に、協調制御ECU21の動作について説明する。
先ず、図5に示すステップS01においては、システムの初期化処理として、例えば適宜の制御値や定数等を所定値に設定する。
次に、ステップS02においては、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25からネットワーク15を介して制御信号とされるパケットを受信したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進む。
Below, operation | movement of cooperation control ECU21 is demonstrated.
First, in step S01 shown in FIG. 5, as a system initialization process, for example, an appropriate control value, constant, or the like is set to a predetermined value.
Next, in step S02, it is determined whether or not a packet as a control signal has been received from each of the ECUs 22,..., 25 forming a plurality of subsystems via the network 15.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 02.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S03.

ステップS03においては、受信したパケットから論理値を抽出する。
なお、論理値とは、例えば協調制御ECU21と各ECU22,…,25との間で送受信される制御信号をなす汎用性の高い物理量や抽象的な制御値等であって、例えばアクチェータ77が変更された場合でも、影響を受けないような値に設定されている。例えば、エアーコンプレッサー41を所定の回転速度に制御する際に、実際に必要とされる作動指令値はモータ42に供給される電圧値や電流値であるが、最終的にシステムにおいて要求されているのは反応ガスの流量値であって、例えばエアーコンプレッサー41やモータ42が他の装置に変更された場合であっても不変な制御値となる。
In step S03, a logical value is extracted from the received packet.
The logical value is, for example, a highly versatile physical quantity or abstract control value that forms a control signal transmitted / received between the cooperative control ECU 21 and each of the ECUs 22,..., 25. Even if it is, the value is set so as not to be affected. For example, when the air compressor 41 is controlled to a predetermined rotational speed, the actually required operation command value is a voltage value or a current value supplied to the motor 42, but is finally required in the system. This is a flow rate value of the reaction gas, and for example, even when the air compressor 41 or the motor 42 is changed to another device, it becomes an invariable control value.

そして、ステップS04においては、抽出した論理値に基づいて制御演算を行い、汎用性の高い物理量や抽象的な制御値等からなる制御論理値を算出する。
次に、ステップS05においては、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25を制御するための制御論理値をパケット化する。
そして、ステップS06においては、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25にパケットを送信して、一連の処理を終了する。
In step S04, a control operation is performed based on the extracted logical value, and a control logical value including a highly versatile physical quantity, an abstract control value, or the like is calculated.
Next, in step S05, a control logic value for controlling each ECU 22,..., 25 constituting a plurality of subsystems is packetized.
In step S06, a packet is transmitted to each of the ECUs 22,..., 25 forming a plurality of subsystems, and a series of processes is terminated.

例えば、本実施の形態に係る燃料電池車両1においては、先ず、アクセル開度の値が協調制御ECU21に読み込まれる。
協調制御ECU21は、アクセル開度の値から必要なモータ制御量、例えば要求トルク値やモータ出力等を算出して、これらの要求トルク値やモータ出力等をモータ制御ECU22へ送信する。
さらに、協調制御ECU21は、算出した要求トルク値やモータ出力等に見合う電力量を算出して、この電力量を出力するために必要とされる反応ガス制御量、例えば水素ガス及び空気の流量及び圧力を算出して反応ガス供給制御ECU23へ送信する。
また、協調制御ECU21は、燃料電池車両1の運転状態、例えばアイドル運転状態等に応じて配電制御信号を配電制御ECU24へ送信する。
さらに、協調制御ECU21は、セル電圧検出制御ECU25から受信した複数のセルに対する電圧値の平均値や偏差、最大値や最小値等の検出値に基づいて、燃料電池12が正常であるか否かを判定する。
For example, in the fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment, first, the value of the accelerator opening is read into the cooperative control ECU 21.
The cooperative control ECU 21 calculates a necessary motor control amount, for example, a required torque value, a motor output, and the like from the value of the accelerator opening, and transmits the required torque value, the motor output, and the like to the motor control ECU 22.
Further, the cooperative control ECU 21 calculates an amount of electric power corresponding to the calculated required torque value, motor output, etc., and a reactive gas control amount required for outputting this electric energy, for example, hydrogen gas and air flow rates and The pressure is calculated and transmitted to the reaction gas supply control ECU 23.
Further, the cooperative control ECU 21 transmits a power distribution control signal to the power distribution control ECU 24 in accordance with the operation state of the fuel cell vehicle 1, such as an idle operation state.
Further, the cooperative control ECU 21 determines whether or not the fuel cell 12 is normal based on detected values such as an average value and deviation, a maximum value and a minimum value of the voltage values for a plurality of cells received from the cell voltage detection control ECU 25. Determine.

以下に、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の入力処理について説明する。
先ず、図6に示すステップS11においては、入力回路74を介して外部のセンサ・スイッチ76等から受信した検出信号等のA/D変換値を読み込む。
次に、ステップS12においては、A/D変換値を論理値に変換する。
次に、ステップS13においては、論理値から送信パケットを作成する。
そして、ステップS14においては、協調制御ECU21へパケットを送信して、一連の処理を終了する。
Below, the input processing of each ECU22, ..., 25 which comprises a some subsystem is demonstrated.
First, in step S11 shown in FIG. 6, an A / D conversion value such as a detection signal received from an external sensor switch 76 or the like is read via the input circuit 74.
Next, in step S12, the A / D conversion value is converted into a logical value.
Next, in step S13, a transmission packet is created from the logical value.
In step S14, a packet is transmitted to the cooperative control ECU 21, and the series of processes ends.

以下に、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の出力処理について説明する。
先ず、図7に示すステップS21においては、協調制御ECU21から受信したパケットから論理値を抽出する。
次に、ステップS22においては、抽出した論理値をアクチェータ77の制御値へ変換する。
次に、ステップS23においては、出力回路75を介してアクチェータ77の制御値を出力して、一連の処理を終了する。
Below, the output process of each ECU22, ..., 25 which comprises a some subsystem is demonstrated.
First, in step S21 shown in FIG. 7, a logical value is extracted from the packet received from the cooperative control ECU 21.
Next, in step S22, the extracted logical value is converted into a control value of the actuator 77.
Next, in step S23, the control value of the actuator 77 is output via the output circuit 75, and the series of processes is terminated.

例えば、本実施の形態に係る燃料電池車両1において、協調制御ECU21からモータ制御量として要求トルク値やモータ出力等(ステップS21での論理値)を受信したモータ制御ECU22は、所定の制御マップを参照して、PDU32に具備されたPWMインバータ等の電力変換動作を制御するためのスイッチング指令として、例えばU相及びV相及びW相の交流電圧指令値(ステップS22での制御値)をPDU32に出力する。   For example, in the fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment, the motor control ECU 22 that has received a required torque value, motor output, etc. (logical value in step S21) as a motor control amount from the cooperative control ECU 21 performs a predetermined control map. Referring to, for example, U-phase, V-phase, and W-phase AC voltage command values (control values in step S22) in PDU 32 as switching commands for controlling the power conversion operation of the PWM inverter or the like provided in PDU 32. Output.

また、協調制御ECU21から反応ガス制御量として反応ガスの流量及び圧力(ステップS21での論理値)の制御信号を受信した反応ガス供給制御ECU23は、燃料電池12に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるようにすると共に、燃料電池12の水素極と空気極との極間差圧を所定圧に設定して所望の発電効率を確保する。すなわち、所定の制御マップを参照して、例えばエアーコンプレッサー41に対して所望の回転速度を確保するための電流値及び電圧値(ステップS22での制御値)を算出して出力すると共に、排圧弁46のステッピングモータ等に対して所望の弁開度を確保するための電流値及び電圧値(ステップS22での制御値)を算出して出力する。
さらに、協調制御ECU21から配電制御信号(ステップS21での論理値)を受信した配電制御ECU24は、配電部15の高圧分配器等を制御するための制御信号(ステップS22での制御値)を出力する。
The reaction gas supply control ECU 23 that has received the control signal of the flow rate and pressure of the reaction gas (the logical value in step S21) as the reaction gas control amount from the cooperative control ECU 21 sets the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell 12. By controlling, a predetermined output is obtained, and a differential pressure between the hydrogen electrode and the air electrode of the fuel cell 12 is set to a predetermined pressure to ensure a desired power generation efficiency. That is, referring to a predetermined control map, for example, a current value and a voltage value (control value in step S22) for ensuring a desired rotation speed for the air compressor 41 are calculated and output, and the exhaust pressure valve A current value and a voltage value (control value in step S22) for ensuring a desired valve opening degree are calculated and output to 46 stepping motors and the like.
Further, the power distribution control ECU 24 that has received the power distribution control signal (the logical value in step S21) from the cooperative control ECU 21 outputs a control signal (the control value in step S22) for controlling the high voltage distributor and the like of the power distribution unit 15. To do.

以下に、車両用制御システム10の動作として、特に、ネットワーク15の停止時における各ECU22,…,25の退避動作の処理について添付図面を参照しながら説明する。
図8は複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25の動作、特にネットワーク停止時等の異常状態の発生時における退避処理を示すフローチャートである。
Hereinafter, as an operation of the vehicle control system 10, a process of a retreat operation of each ECU 22, ..., 25 when the network 15 is stopped will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of each of the ECUs 22,..., 25 forming a plurality of subsystems, particularly the saving process when an abnormal state occurs such as when the network is stopped.

先ず、例えば協調制御ECU21と各ECU22,…,25との間で所定の時間内に通信状態を確立することができたか否かを判定するによって、ネットワーク51の停止等の異常状態の発生を検出すると、図8に示すステップS31において、反応ガス供給制御ECU23は極間差圧維持の処理を行う。すなわち、例えば排圧弁46が急に閉弁したり、エアーコンプレッサー41の回転速度が急に増大する等が発生することを防いで、燃料電池12の固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止する。
次に、ステップS32においては、補機類駆動用の電源電圧を維持して、システムの停止動作を開始する。
次に、ステップS33において、反応ガス供給制御ECU23は水素ガスの換気動作を維持して、システム内部に水素ガスが溜まってしまうことを防止する。
次に、ステップS34において、反応ガス供給制御ECU23は燃料電池12のカソード側の排圧弁46を開弁する。これによって、燃料電池12へ供給される反応ガスの圧力を低下させる。
次に、ステップS35においては、走行用モータ31やエアーコンプレッサー41等のデバイスを停止して、一連の処理を終了する。
First, the occurrence of an abnormal state such as a stop of the network 51 is detected by determining whether or not a communication state can be established within a predetermined time between the cooperative control ECU 21 and each ECU 22,. Then, in step S31 shown in FIG. 8, the reactive gas supply control ECU 23 performs a process for maintaining the differential pressure between the electrodes. That is, for example, an abnormal pressure acts on the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell 12 by preventing the exhaust pressure valve 46 from closing suddenly or the rotational speed of the air compressor 41 from increasing suddenly. To prevent that.
Next, in step S32, the power supply voltage for driving the auxiliary machinery is maintained, and the system stop operation is started.
Next, in step S33, the reaction gas supply control ECU 23 maintains the hydrogen gas ventilation operation to prevent the hydrogen gas from accumulating inside the system.
Next, in step S <b> 34, the reaction gas supply control ECU 23 opens the exhaust pressure valve 46 on the cathode side of the fuel cell 12. As a result, the pressure of the reaction gas supplied to the fuel cell 12 is reduced.
Next, in step S35, devices such as the traveling motor 31 and the air compressor 41 are stopped, and a series of processing ends.

上述したように、本実施の形態による車両用制御システム10によれば、サーバ装置をなす協調制御ECU21によって、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25を協調制御する際に、各ECU22,…,25には、協調制御ECU21との間で送受信される制御信号に対するI/O処理と、異常時における制御対象の退避動作等のみを制御させ、協調制御ECU21には、各ECU22,…,25に従属する各制御対象の動作を決定するための制御演算を行わせる。
これにより、例えば車両用制御システム10の制御方法が変更になった場合には、協調制御ECU21での処理内容のみを変更するだけで良く、各ECU22,…,25での処理内容を相互に関連付けながら調整して変更するという煩雑な手間を省くことができる。
また、例えば各ECU22,…,25に接続されたアクチェータ77が変更された場合には、各ECU22,…,25でのI/O処理の内容のみを変更すれば良く、協調制御ECU21における制御内容まで変更する必要が無くなり、車両用制御システム10の更新を容易に行うことができる。
しかも、ネットワーク51に異常が発生して、協調制御ECU21による各ECU22,…,25の協調制御が不可能となった場合であっても、各ECU22,…,25が独立して動作することができ、ネットワーク51の異常時に制御対象に対して誤った制御が行われることを防止することができる。
As described above, according to the vehicle control system 10 according to the present embodiment, when the ECUs 22,..., 25 that form a plurality of subsystems are cooperatively controlled by the cooperative control ECU 21 that forms the server device, .., 25 controls only the I / O processing for the control signal transmitted / received to / from the cooperative control ECU 21 and the retreat operation of the controlled object at the time of abnormality, and the cooperative control ECU 21 controls each ECU 22,. The control calculation for determining the operation of each control object subordinate to 25 is performed.
Thereby, for example, when the control method of the vehicle control system 10 is changed, it is only necessary to change the processing contents in the cooperative control ECU 21, and the processing contents in the respective ECUs 22,. However, it is possible to save the troublesome trouble of adjusting and changing.
Further, for example, when the actuator 77 connected to each ECU 22,..., 25 is changed, only the contents of the I / O processing in each ECU 22,. The vehicle control system 10 can be easily updated.
Moreover, even when an abnormality occurs in the network 51 and the cooperative control of the ECUs 22,..., 25 by the cooperative control ECU 21 becomes impossible, the ECUs 22,. It is possible to prevent the control target from being erroneously controlled when the network 51 is abnormal.

なお、本実施の形態においては、車両用制御システム10は燃料電池車両1に搭載されるとしたが、これに限定されず、その他の車両、例えばハイブリッド車両等に搭載されても良い。
また、本実施の形態においては、蓄電装置14はキャパシタをなすとしたが、これに限定されず、例えば、バッテリー等であっても良い。この場合、配電制御ECU24は、バッテリーの残容量を制御しつつ配電制御を行うようにすれば良い。
In the present embodiment, the vehicle control system 10 is mounted on the fuel cell vehicle 1. However, the present invention is not limited to this, and the vehicle control system 10 may be mounted on another vehicle such as a hybrid vehicle.
In the present embodiment, the power storage device 14 is a capacitor. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a battery. In this case, the power distribution control ECU 24 may perform power distribution control while controlling the remaining capacity of the battery.

なお、本実施の形態においては、ECU17においてクライアント装置をなす複数のサブシステムは、モータ制御ECU22と、反応ガス供給制御ECU23と、配電制御ECU24と、セル電圧検出制御ECU25とを備えて構成されているとしたが、これに限定されず、他の制御ECUを備えて構成されていても良い。要するに、協調制御ECU21とネットワーク51を介して相互に接続された各制御ECUは、協調制御ECU21との間で送受信する制御値を論理値に変換するためのI/O処理を行うと共に、例えばネットワーク51の停止時等の異常時には、他のECUに頼らずに単独で退避処理等の保護動作を制御するように構成されていれば良い。   In the present embodiment, the plurality of subsystems constituting the client device in the ECU 17 include a motor control ECU 22, a reaction gas supply control ECU 23, a power distribution control ECU 24, and a cell voltage detection control ECU 25. However, the present invention is not limited to this, and another control ECU may be provided. In short, each control ECU mutually connected with the cooperative control ECU 21 via the network 51 performs an I / O process for converting a control value transmitted to and received from the cooperative control ECU 21 into a logical value, for example, a network In the case of an abnormality such as when the engine 51 is stopped, the protection operation such as the evacuation process may be controlled independently without relying on other ECUs.

なお、本実施の形態においては、複数のサブシステムをなす各ECU22,…,25は、ネットワーク51の停止時に独立して動作するとしたが、これに限定されず、例えば協調制御ECU21から異常な制御信号が送信された場合には、この制御信号を無視して独立して動作しても良い。   In the present embodiment, each of the ECUs 22,..., 25 constituting a plurality of subsystems operates independently when the network 51 is stopped, but is not limited to this. When a signal is transmitted, the control signal may be ignored and the operation may be performed independently.

本発明の一実施形態に係る車両用制御システムの構成図である。It is a lineblock diagram of the control system for vehicles concerning one embodiment of the present invention. 図1に示す車両用制御システムを備えた燃料電池車両の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell vehicle provided with the vehicle control system shown in FIG. 協調制御ECUの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of cooperative control ECU. 複数のサブシステムをなす各ECUの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of each ECU which makes a plurality of subsystems. 協調制御ECUの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of cooperative control ECU. 複数のサブシステムをなす各ECUの動作、特に入力処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of each ECU which makes | forms a some subsystem, especially input processing. 複数のサブシステムをなす各ECUの動作、特に出力処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of each ECU which makes | forms a some subsystem, especially an output process. 複数のサブシステムをなす各ECUの動作、特に入力処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of each ECU which makes | forms a some subsystem, especially input processing.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両用制御システム
11 走行用モータ駆動部(制御対象)
12 燃料電池(制御対象)
13 反応ガス供給部(制御対象)
14 蓄電装置(制御対象)
15 配電部(制御対象)
16 冷却部(制御対象)
21 協調制御ECU(協調制御装置)
22 モータ制御ECU(制御装置)
23 反応ガス供給制御ECU(制御装置)
24 配電制御ECU(制御装置)
25 セル電圧検出制御ECU(制御装置)
51 ネットワーク(通信線)
61 MPU(制御演算手段)
71a I/O処理部(入出力制御手段)
71b 自律制御部(自律制御手段)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle control system 11 Traveling motor drive part (control object)
12 Fuel cell (control target)
13 Reaction gas supply unit (control target)
14 Power storage device (control target)
15 Power Distribution Unit (Controlled)
16 Cooling unit (control target)
21 Cooperative control ECU (cooperative control device)
22 Motor control ECU (control device)
23 Reaction gas supply control ECU (control device)
24 Distribution control ECU (control device)
25 Cell voltage detection control ECU (control device)
51 Network (communication line)
61 MPU (control calculation means)
71a I / O processing unit (input / output control means)
71b Autonomous control unit (autonomous control means)

Claims (2)

複数のサブシステムをなす制御装置と前記複数の制御装置を協調動作させる協調制御装置とを通信線を介して相互に接続して構成され、かつ、空気極と水素極との間に固体高分子電解質膜を具備する燃料電池を備え、前記燃料電池の発電電力により走行用モータを駆動する車両用制御システムであって、
前記複数の制御装置うち1つの前記制御装置は、前記燃料電池への反応ガスの供給を制御する反応ガス制御手段を備え、
前記制御装置は、制御対象が接続され、かつ、前記協調制御装置及び前記制御対象との間で送受信される信号に対する入出力処理を行う入出力制御手段を備え、
前記協調制御装置は、前記複数の制御装置から受信した受信信号に基づいて、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する制御信号を算出する制御演算手段を備え、
前記空気極に空気を供給するエアーコンプレッサーと該エアーコンプレッサーから供給される前記空気の圧力に応じた圧力で前記水素極に水素ガスを供給する水素供給手段とを有する反応ガス供給手段を備え、
前記反応ガス制御手段を備える前記制御装置は、前記複数の制御装置と前記協調制御装置との間の通信系または前記協調制御装置の異常時に、前記協調制御装置とは独立して前記反応ガス制御手段により、前記反応ガス供給手段の前記エアーコンプレッサーの回転速度の急な増大の防止と、前記空気極および前記水素極から外部に前記反応ガスを排出する排圧弁の急な閉弁の防止とを行ない、前記固体高分子電解質膜に異常な圧力が作用することを防止し、前記空気極と前記水素極との間の極間差圧が異常になることを防止し、次に、前記水素ガスの換気を維持して内部に前記水素ガスが溜まることを防止し、次に、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの圧力を低下させ、次に、前記走行用モータを停止する自律制御手段を備えることを特徴とする車両用制御システム。
A solid polymer that is configured by connecting a control device that forms a plurality of subsystems and a cooperative control device that operates the plurality of control devices in a coordinated manner via a communication line, and between the air electrode and the hydrogen electrode A vehicle control system comprising a fuel cell comprising an electrolyte membrane and driving a travel motor with power generated by the fuel cell,
Wherein one of said control device of the plurality of control apparatus includes a reaction gas control means for controlling the supply of reaction gas to the fuel cell,
The control device includes an input / output control unit that performs input / output processing on a signal that is connected to a control target and is transmitted / received between the cooperative control device and the control target,
The cooperative control device includes a control calculation unit that calculates a control signal for controlling the operations of the plurality of control devices and the control target based on reception signals received from the plurality of control devices.
A reaction gas supply means comprising: an air compressor for supplying air to the air electrode; and a hydrogen supply means for supplying hydrogen gas to the hydrogen electrode at a pressure corresponding to the pressure of the air supplied from the air compressor.
The control device comprising the reactive gas control means is configured to control the reactive gas independently of the cooperative control device when an abnormality occurs in a communication system between the plurality of control devices and the cooperative control device or the cooperative control device. by means, wherein the prevention of sudden increase in the rotational speed of the air compressor of the reaction gas supplying means, and a prevention of sudden closing of the exhaust valve for discharging the reaction gas to the outside from the air electrode and the hydrogen electrode And preventing abnormal pressure from acting on the solid polymer electrolyte membrane, preventing the differential pressure between the air electrode and the hydrogen electrode from becoming abnormal, and then the hydrogen gas Autonomous control means for preventing the hydrogen gas from accumulating inside, maintaining the ventilation of the fuel, then reducing the pressure of the reaction gas supplied to the fuel cell, and then stopping the travel motor To have The vehicle control system and butterflies.
前記協調制御装置の前記制御演算手段は、前記複数の制御装置及び前記制御対象の動作を制御する前記制御信号として、前記複数の制御装置及び前記制御対象の作動により達成されるべき制御物理量を算出し、
前記制御装置の前記入出力制御手段は、前記協調制御装置から受信した前記制御物理量を前記制御装置及び前記制御対象の作動を直接に指示する作動指令値へ変換しており、
前記協調制御装置は、前記制御物理量としての前記反応ガスの流量および圧力を、前記反応ガス制御手段を備える前記制御装置に送信し、
前記反応ガス制御手段は、前記流量および前記圧力を受信し、前記反応ガス供給手段および前記排圧弁の前記作動指令値としての電流値および電圧値を算出して出力することを特徴とする請求項1に記載の車両用制御システム。
The control calculation unit of the cooperative control device calculates a control physical quantity to be achieved by the operation of the plurality of control devices and the control target as the control signal for controlling operations of the plurality of control devices and the control target. And
The input / output control means of the control device converts the control physical quantity received from the cooperative control device into an operation command value that directly instructs the operation of the control device and the control target,
The cooperative control device transmits the flow rate and pressure of the reaction gas as the control physical quantity to the control device including the reaction gas control means,
The reaction gas control means receives the flow rate and the pressure , calculates and outputs a current value and a voltage value as the operation command values of the reaction gas supply means and the exhaust pressure valve. The vehicle control system according to claim 1.
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