JP7059754B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、エンジンを搭載した車両における発電を制御する電子制御装置に関する。
特許文献1には、外部蓄電池と回転電機とが接続されて内部蓄電池を有する電池ユニットが記載されている。特許文献1に記載の電池ユニットは、外部蓄電池と回転電機とを接続する通電経路上に配置された第1スイッチと、内部蓄電池と回転電機とを接続する通電経路上に配置された第2スイッチとを備える。そして、特許文献1には、電池ユニットと、回転電機を有する回転電機ユニットとの間で通信可能に接続された上位制御装置が記載されている。この上位制御装置は、回転電機ユニット内の回転電機の力行および発電を制御するとともに、電池ユニット内のスイッチのオン/オフを制御する。
また、通信異常が発生することにより上位制御装置からの指示を取得することができない場合には、フェイルセーフ処理として、電池ユニット内のスイッチを、コンベ車両相当の電源構成となるように切り換える電池ユニットが知られている。コンベ車両相当の電源構成とは、外部蓄電池と回転電機とが電気的に接続され、内部蓄電池と回転電機とが電気的に接続されていない構成である。
また、通信異常が発生することにより上位制御装置からの指示を取得することができない場合には、車両を安全に走行させるために必要な電力を確保するために、自律的に発電を行うように構成されている回転電機ユニットが知られている。
特開2015-149849号公報
しかし、回転電機ユニットが自律的に発電を行っているときに電池ユニットがフェイルセーフ処理としてスイッチの切り換えを行うと、回転電機と各蓄電池とを接続する通電経路に対して過剰な発電が行われることでサージが発生し、通電経路に接続されている機器と、電池ユニット内のスイッチとが破損してしまう恐れがあった。
本開示は、通信異常に起因した破損の発生を抑制することを目的とする。
本開示の一態様は、回転電機(41)と、発電制御部(45)と、第1蓄電池(3)および第2蓄電池(11)と、第1スイッチ(17)と、第2スイッチ(18)と、スイッチ制御部(29)と、上位制御部(2)とを備える電源システム(1)において、発電制御部として使用される電子制御装置(45)である。
回転電機は、回転軸が車両のエンジンの出力軸に接続される。発電制御部は、回転電機を用いて、少なくとも発電を制御するように構成される。第1蓄電池および第2蓄電池は、回転電機に対して並列に接続される。第1スイッチは、回転電機と第1蓄電池とを電気的に接続する第1通電経路(12)上に配置され、第1通電経路が電気的に導通した第1導通状態および第1通電経路が電気的に導通していない第1非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成される。第2スイッチは、回転電機と第2蓄電池とを電気的に接続する第2通電経路(13)上に配置され、第2通電経路が電気的に導通した第2導通状態および第2通電経路が電気的に導通していない第2非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成される。
スイッチ制御部は、第1スイッチにおける第1導通状態および第1非導通状態の切り換えと、第2スイッチにおける第2導通状態および第2非導通状態の切り換えとを制御するように構成される。上位制御部は、発電制御部およびスイッチ制御部と通信可能に接続されて、発電制御部およびスイッチ制御部を制御するように構成される。
そして、本開示の一態様の電子制御装置は、発電異常判断部(S110,S120)と、発電異常制限部(S140)と、発電完了判断部(S150,S160)と、発電異常時実行部(S170)とを備える。
発電異常判断部は、発電制御部と上位制御部との間で発生する通信異常を発電通信異常として、発電通信異常が発生しているか否かを判断するように構成される。
発電異常制限部は、発電通信異常が発生していると発電異常判断部が判断した場合に、回転電機による発電を制限するように構成される。
発電完了判断部は、スイッチ制御部と上位制御部との間で発生する通信異常をスイッチ通信異常として、スイッチ通信異常が発生した場合に、スイッチ制御部が第1スイッチおよび第2スイッチの状態をスイッチ通信異常に応じて予め設定された通信異常時状態に切り換える異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断するように構成される。
発電異常時実行部は、切換完了条件が成立したと発電完了判断部が判断した場合に、発電異常制限部による発電の制限を解除して、発電通信異常に応じて予め設定された発電である発電通信異常時発電を実行するように構成される。
このように構成された本開示の電子制御装置は、上位制御部との間の通信に異常が発生して上位制御部から発電指示を取得することができない場合であっても、発電通信異常時発電を実行することができる。このため、本開示の電子制御装置は、上位制御部との間の通信に異常が発生した場合であっても、車両に必要な電力を確保することができる。
さらに、本開示の電子制御装置は、発電通信異常とスイッチ通信異常とが発生した場合において、スイッチ制御部が異常時切換処理を完了した後に発電を行う。このため、本開示の電子制御装置は、第1,2通電経路に対して過剰な発電が行われることに起因して第1,2通電経路に接続されている機器と第1,2スイッチとの少なくとも一方が破損してしまう事態の発生を抑制することができる。
本開示の別の態様は、回転電機と、発電制御部と、第1蓄電池および第2蓄電池と、第1スイッチと、第2スイッチと、スイッチ制御部と、上位制御部とを備える電源システムにおいて、上位制御部として使用される電子制御装置(2)である。
そして、本開示の別の態様の電子制御装置は、スイッチ異常判断部(S400,S410)と、スイッチ異常制限部(S430)と、スイッチ完了判断部(S440,S450)と、スイッチ異常時実行部(S460)とを備える。
スイッチ異常判断部は、スイッチ制御部と上位制御部との間で発生する通信異常をスイッチ通信異常として、スイッチ通信異常が発生しているか否かを判断するように構成される。
スイッチ異常制限部は、スイッチ通信異常が発生しているとスイッチ異常判断部が判断した場合に、発電制御部に対して、回転電機による発電の制限を指示するように構成される。
スイッチ完了判断部は、スイッチ通信異常が発生した場合に、スイッチ制御部が第1スイッチおよび第2スイッチの状態をスイッチ通信異常に応じて予め設定された通信異常時状態に切り換える異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断するように構成される。
スイッチ異常時実行部は、切換完了条件が成立したとスイッチ完了判断部が判断した場合に、発電制御部に対して、スイッチ通信異常に応じて予め設定された発電であるスイッチ通信異常時発電を指示するように構成される。
このように構成された本開示の電子制御装置は、スイッチ通信異常が発生した場合において、スイッチ制御部が異常時切換処理を完了した後に、回転電機に発電を行わせることができる。このため、本開示の電子制御装置は、スイッチ制御部との間の通信に異常が発生した場合であっても、車両に必要な電力を確保することができる。さらに、本開示の電子制御装置は、第1,2通電経路に対して過剰な発電が行われることに起因して第1,2通電経路に接続されている機器と第1,2スイッチとの少なくとも一方が破損してしまう事態の発生を抑制することができる。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
電源システムの構成を示すブロック図である。 回転電機異常処理を示すフローチャートである。 スイッチ異常処理を示すフローチャートである。 上位異常処理を示すフローチャートである。 電源システムの動作の具体例を示す第1のタイミングチャートである。 電源システムの動作の具体例を示す第2のタイミングチャートである。
以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の電源システム1は、車両に搭載され、図1に示すように、エンジンECU2と、蓄電池3と、リチウム電池ユニット4と、回転電機ユニット5とを備える。ECUは、Electronic Control Unitの略である。
エンジンECU2は、図示しないエンジンの制御を行う。エンジンECU2は、CPU、ROMおよびRAM等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、CPUが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とにより実現される。この例では、ROMが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、CPUが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。また、エンジンECU2を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。
蓄電池3は、充放電可能な鉛蓄電池である。蓄電池3の定格電圧は、例えば12Vに設定されている。蓄電池3は、スタータSTと、ヘッドライトなどの電気負荷EL1に電力を供給する。
リチウム電池ユニット4は、蓄電池11と、通電経路12,13,14,15と、スイッチ17,18,19,20,21と、制限抵抗22,23と、端子24,25,26,27と、制御部29とを備える。
蓄電池11は、充放電可能なリチウムイオン蓄電池である。蓄電池11の定格電圧は、例えば12Vに設定されている。リチウムイオン蓄電池は、鉛蓄電池と比較して、充放電エネルギー効率およびエネルギー密度が高い。
通電経路12は、端子24と端子25との間で電流が流れるように接続される経路である。通電経路13は、蓄電池11の正極と端子25との間で電流が流れるように接続される経路である。通電経路14は、端子24と端子26との間で電流が流れるように接続される経路である。通電経路15は、蓄電池11の正極と端子26との間で電流が流れるように接続される経路である。
スイッチ17は、通電経路12上に配置され、一端が端子24に接続され、他端が端子25に接続される。そしてスイッチ17は、端子24と端子25との間で通電経路12を通って電流が流れるオン状態と、端子24と端子25との間で通電経路12を通って電流が流れないオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。
スイッチ18は、通電経路13上に配置され、一端が端子25に接続され、他端が蓄電池11の正極に接続される。そしてスイッチ18は、端子25と蓄電池11の正極との間で通電経路13を通って電流が流れるオン状態と、端子25と蓄電池11の正極との間で通電経路13を通って電流が流れないオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。
スイッチ19,20は、互いに直列に接続され、通電経路15上に配置される。スイッチ19におけるスイッチ20と接続されていない側の一端は端子26に接続される。スイッチ20におけるスイッチ19と接続されていない側の一端は蓄電池11の正極に接続される。そしてスイッチ19,20は、端子26と蓄電池11の正極との間で通電経路15を通って電流が流れるオン状態と、端子26と蓄電池11の正極との間で通電経路15を通って電流が流れないオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。
スイッチ21は、通電経路14上に配置され、一端が端子24に接続され、他端が端子26に接続される。そしてスイッチ21は、端子24と端子26との間で通電経路14を通って電流が流れるオン状態と、端子24と端子26との間で通電経路14を通って電流が流れないオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。
スイッチ17,18,19,20,21はそれぞれ、4個のMOSFETを備える。4個のMOSFETのうち、2個のMOSFETが直列に接続され、残りの2個のMOSFETが直列に接続される。直列に接続された2個のMOSFETで構成された第1直列部と、直列に接続された残り2個のMOSFETで構成された第2直列部とは互いに並列に接続される。
制限抵抗22,23は、互いに直列に接続され、スイッチ17に対して並列に接続される。すなわち、制限抵抗22における制限抵抗23と接続されていない側の一端は端子24に接続される。制限抵抗23における制限抵抗22と接続されていない側の一端は端子25に接続される。
端子24は、蓄電池3の正極に接続される。端子25は、回転電機ユニット5に接続される。端子26は、フューズFS1を介して、ナビゲーション装置などの電気負荷EL2に接続される。端子27は、フューズFS2とイグニッションスイッチIGS(以下、IGスイッチIGS)とを介して蓄電池3の正極に接続される。
制御部29は、スイッチ17,18,19,20,21を制御する。制御部29は、CAN通信プロトコルに従って、CANバス7を介してエンジンECU2との間で通信を行う。CANは、Controller Area Networkの略である。また、CANは登録商標である。
制御部29は、CPU、ROMおよびRAM等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、CPUが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とにより実現される。この例では、ROMが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、CPUが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御部29を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。
回転電機ユニット5は、回転電機41と、インバータ42と、コンデンサ43と、回転角度センサ44と、制御部45とを備える。
回転電機41は、三相交流モータである。回転電機41の回転軸は、エンジンのクランク軸に対してベルトにより駆動連結されている。したがって、回転電機41の回転軸は、クランク軸の回転により回転する。
インバータ42は、6個のスイッチング素子を備えた周知の三相ブリッジ回路である。そしてインバータ42は、リチウム電池ユニット4の端子25から出力される直流電圧を三相交流に変換し、U相、V相およびW相の三相交流電流によって回転電機41を駆動する。またインバータ42は、回転電機41が回転することにより回転電機41のU相、V相およびW相から出力される交流電圧を直流電圧に変換して、リチウム電池ユニット4の端子25へ出力する。
コンデンサ43は、一端がリチウム電池ユニット4の端子25に接続され、他端が接地される。
回転角度センサ44は、回転電機41の回転軸に取り付けられ、回転電機41の回転角度を検出する。回転角度センサ44は、検出結果を示す検出信号を制御部45へ出力する。
制御部45は、インバータ42を制御する。制御部45は、CAN通信プロトコルに従って、CANバス7を介してエンジンECU2との間で通信を行う。
制御部45は、CPU、ROMおよびRAM等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、CPUが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とにより実現される。この例では、ROMが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、CPUが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御部45を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。
次に、回転電機ユニット5の制御部45が実行する回転電機異常処理の手順を説明する。回転電機異常処理は、制御部45の動作中において繰り返し実行される処理である。
この回転電機異常処理が実行されると、制御部45は、図2に示すように、まずS10にて、制御部45のRAMに設けられた完爆完了フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、完爆完了フラグがセットされている場合には、S100に移行する。一方、完爆完了フラグがクリアされている場合には、S20にて、回転角度センサ44からの検出信号に基づいて、回転電機41の回転数(以下、回転電機回転数)を算出する。
そしてS30にて、S20で算出された回転電機回転数が予め設定された完爆判定回転数N1(例えば、700rpm×プーリ比)を超えているか否かを判断する。ここで、回転電機回転数が完爆判定回転数N1以下である場合には、S40にて、制御部45のRAMに設けられた完爆判定フラグをクリアし、回転電機異常処理を一旦終了する。
一方、回転電機回転数が完爆判定回転数を超えている場合には、S50にて、完爆判定フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、完爆判定フラグがクリアされている場合には、S60にて、完爆判定フラグをセットする。さらにS70にて、制御部45のRAMに設けられた完爆判定タイマを起動し、回転電機異常処理を一旦終了する。完爆判定タイマは、例えば1ms毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が0からインクリメント(すなわち、1加算)する。
一方、完爆判定フラグがセットされている場合には、S80にて、予め設定された完爆判定時間が経過したか否かを判断する。具体的には、完爆判定タイマの値が完爆判定時間に相当する値以上であるか否かを判断する。ここで、完爆判定時間が経過していない場合には、回転電機異常処理を一旦終了する。一方、完爆判定時間が経過した場合には、S90にて、完爆判定フラグをセットし、S100に移行する。
そしてS100に移行すると、制御部45のRAMに設けられた通信異常フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、通信異常フラグがセットされている場合には、回転電機異常処理を一旦終了する。一方、通信異常フラグがクリアされている場合には、S110にて、通信異常の診断を行う。具体的には、エンジンECU2から送信されるデータを受信していない状態が予め設定された異常判定時間T1継続した場合に、エンジンECU2との間で通信異常が発生したと判断する。
さらにS120にて、S110での診断結果に基づいて、通信異常が発生したか否かを判断する。ここで、通信異常が発生していない場合には、回転電機異常処理を一旦終了する。一方、通信異常が発生した場合には、S130にて、通信異常フラグをセットする。さらにS140にて、ニュートラルへ遷移する。「ニュートラル」とは、回転電機ユニット5の回転電機41が力行および発電の何れも実行していない状態である。
次にS150にて、制御部45のRAMに設けられた待機タイマを起動する。待機タイマは、例えば1ms毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が0からインクリメントする。
そしてS160にて、予め設定された異常時切換判定時間T4が経過したか否かを判断する。具体的には、待機タイマの値が異常時切換判定時間T4に相当する値以上であるか否かを判断する。異常時切換判定時間T4は、後述の異常判定時間T3から異常判定時間T1を減算した値に等しくなるように設定される。
ここで、異常時切換判定時間T4が経過していない場合には、S160の処理を繰り返すことにより、異常時切換判定時間T4が経過するまで待機する。そして、異常時切換判定時間T4が経過すると、S170にて、自律発電を実行し、回転電機異常処理を一旦終了する。
次に、リチウム電池ユニット4の制御部29が実行するスイッチ異常処理の手順を説明する。スイッチ異常処理は、制御部29の動作中において繰り返し実行される処理である。
このスイッチ異常処理が実行されると、制御部29は、図3に示すように、まずS210にて、制御部29のRAMに設けられた通信異常フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、通信異常フラグがセットされている場合には、スイッチ異常処理を一旦終了する。一方、通信異常フラグがクリアされている場合には、S220にて、通信異常の診断を行う。具体的には、エンジンECU2から送信されるデータを受信していない状態が予め設定された異常判定時間T3継続した場合に、エンジンECU2との間で通信異常が発生したと判断する。本実施形態では、異常判定時間T3は、異常判定時間T1より長く、且つ、後述の異常判定時間T2より長くなるように設定されている。
さらにS230にて、S220での診断結果に基づいて、通信異常が発生したか否かを判断する。ここで、通信異常が発生していない場合には、スイッチ異常処理を一旦終了する。一方、通信異常が発生した場合には、S240にて、通信異常フラグをセットする。さらにS250にて、異常時切換処理を実行する。具体的には、制御部29は、スイッチ17,21をオン状態へ切り換え、スイッチ18,19,20をオフ状態へ切り換える。そして、S250の処理が終了すると、スイッチ異常処理を一旦終了する。
次に、エンジンECU2が実行する上位異常処理の手順を説明する。上位異常処理は、エンジンECU2の動作中において繰り返し実行される処理である。
この上位異常処理が実行されると、エンジンECU2は、図4に示すように、まずS310にて、エンジンECU2のRAMに設けられた完爆完了フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、完爆完了フラグがセットされている場合には、S390に移行する。一方、完爆完了フラグがクリアされている場合には、S320にて、エンジン回転数が完爆判定回転数N1/プーリ比を超えているか否かを判断する。ここで、エンジン回転数が完爆判定回転数N1/プーリ比以下である場合には、S330にて、エンジンECU2のRAMに設けられた完爆判定フラグをクリアし、上位異常処理を一旦終了する。
一方、エンジン回転数が完爆判定回転数N1/プーリ比を超えている場合には、S340にて、完爆判定フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、完爆判定フラグがクリアされている場合には、S350にて、完爆判定フラグをセットする。さらにS360にて、エンジンECU2のRAMに設けられた完爆判定タイマを起動し、上位異常処理を一旦終了する。完爆判定タイマは、例えば1ms毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が0からインクリメントする。
一方、完爆判定フラグがセットされている場合には、S370にて、完爆判定時間が経過したか否かを判断する。ここで、完爆判定時間が経過していない場合には、上位異常処理を一旦終了する。一方、完爆判定時間が経過した場合には、S380にて、完爆完了フラグをセットし、S390に移行する。
そしてS390に移行すると、エンジンECU2のRAMに設けられた通信異常フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、通信異常フラグがセットされている場合には、上位異常処理を一旦終了する。一方、通信異常フラグがクリアされている場合には、S400にて、通信異常の診断を行う。具体的には、リチウム電池ユニット4から送信されるデータを受信していない状態が予め設定された異常判定時間T2継続した場合に、リチウム電池ユニット4との間で通信異常が発生したと判断する。本実施形態では、異常判定時間T2は、異常判定時間T1より長く、且つ、異常判定時間T3より短くなるように設定されている。
さらにS410にて、S400での診断結果に基づいて、通信異常が発生したか否かを判断する。ここで、通信異常が発生していない場合には、上位異常処理を一旦終了する。一方、通信異常が発生した場合には、S420にて、通信異常フラグをセットする。さらにS430にて、ニュートラル指示をCANバス7を介して回転電機ユニット5の制御部45へ送信する。次にS440にて、エンジンECU2のRAMに設けられた待機タイマを起動する。待機タイマは、例えば1ms毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が0からインクリメントする。
そしてS450にて、予め設定された異常時指示判定時間T5が経過したか否かを判断する。具体的には、待機タイマの値が異常時指示判定時間T5に相当する値以上であるか否かを判断する。異常時指示判定時間T5は、異常判定時間T3から異常判定時間T2を減算した値に等しくなるように設定される。
ここで、異常時指示判定時間T5が経過していない場合には、S450の処理を繰り返すことにより、異常時指示判定時間T5が経過するまで待機する。そして、異常時指示判定時間T5が経過すると、S460にて、コンベ発電指示をCANバス7を介して回転電機ユニット5の制御部45へ送信し、上位異常処理を一旦終了する。
図5は、エンジンECU2と回転電機ユニット5との間での通信と、エンジンECU2とリチウム電池ユニット4との間での通信とが途絶した場合における電源システム1の動作の具体例を示すタイミングチャートである。
図5に示すように、IGスイッチIGSがオン状態になった後に、エンジンECU2と、リチウム電池ユニット4の制御部29と、回転電機ユニット5の制御部45とに蓄電池3からバッテリ電圧が供給されるとする。図5では、時刻t0において、「IG-ENG」、「IG-ISG」および「IG-LiB」が「ON」としている。「IG-ENG」は、エンジンECU2の電圧供給状態を示す。「IG-ISG」は、回転電機ユニット5の制御部45の電圧供給状態を示す。「IG-LiB」は、リチウム電池ユニット4の制御部29の電圧供給状態を示す。
時刻t0において、エンジンECU2と、リチウム電池ユニット4の制御部29と、回転電機ユニット5の制御部45とがCAN通信可能な状態であるとする。図5では、時刻t0において、「CAN-ENG」、「CAN-ISG」および「CAN-LiB」が「OK」としている。「CAN-ENG」は、エンジンECU2のCAN通信状態を示す。「CAN-ISG」は、回転電機ユニット5の制御部45のCAN通信状態を示す。「CAN-LiB」は、リチウム電池ユニット4の制御部29のCAN通信状態を示す。
時刻t0において、エンジンECU2は、回転電機ユニット5の制御部45に対して「発電」または「アシスト」を指示しているとする。「アシスト」とは、車両の加速時等に回転電機41を駆動させて、エンジン駆動力にモータ駆動力を加えている状態である。図5では、時刻t0において、「CMD-ISG」を「PG/ASSIST」としている。「CMD-ISG」は、エンジンECU2から回転電機ユニット5の制御部45への指示状態を示す。「PG」は発電を示す。「ASSIST」はアシストを示す。
したがって、時刻t0において、回転電機ユニット5の状態は「発電」または「アシスト」である。図5では、時刻t0において、「ST-ISG」を「PG/ASSIST」としている。「ST-ISG」は回転電機ユニット5の状態を示す。
時刻t0において、スイッチ17~21は、オン状態であるかオフ状態であるか確定していない不定状態であるとする。図5では、時刻t0において、「ST-SW1」、「ST-SW2」、「ST-SW3」および「ST-SW4」をそれぞれ「ON/OFF」としている。「ST-SW1」は、スイッチ17の状態を示す。「ST-SW2」は、スイッチ18の状態を示す。「ST-SW3」は、スイッチ19,20の状態を示す。「ST-SW4」は、スイッチ21の状態を示す。
そして時刻t1において、エンジンECU2と回転電機ユニット5との間と、エンジンECU2とリチウム電池ユニット4との間とで通信ができなくなる異常が発生したとする。これにより、時刻t1から異常判定時間T1が経過した時刻t2において、回転電機ユニット5の制御部45は、エンジンECU2とCAN通信ができない状態になったことを認識したとする。これにより、回転電機ユニット5の制御部45は、ニュートラルへ遷移する。図5では、時刻t2において、「ST-ISG」が「PG/ASSIST」から「NEUTRAL」に変化している。
その後、時刻t1から異常判定時間T2が経過した時刻t3において、エンジンECU2が、回転電機ユニット5との間でCAN通信ができない状態になったことを認識したとする。このときに、エンジンECU2は、回転電機ユニット5の制御部45に対して「コンベ発電」を指示する。「コンベ発電」とは、車両に異常が発生したときのフェイルセーフ処理として、車両を安全に走行させるために必要な電力を確保可能な発電である。すなわち、「コンベ発電」の発電量は「通常発電」よりも少ない。図5では、時刻t3において、「CMD-ISG」が「PG/ASSIST」から「CONVENTIONAL」に変化している。但し、リチウム電池ユニット4は、エンジンECU2からの指示を受信することができない。このため、回転電機ユニット5の状態は「ニュートラル」のままである。
その後、時刻t1から異常判定時間T3が経過した時刻t4において、リチウム電池ユニット4の制御部29は、エンジンECU2との間でCAN通信ができない状態になったことを認識したとする。このときに、リチウム電池ユニット4の制御部29は、スイッチ17,21をオン状態へ、スイッチ18,19,20をオフ状態へ切り換える。図5では、時刻t4において、「ST-SW1」、「ST-SW2」、「ST-SW3」および「ST-SW4」をそれぞれ「ON」、「OFF」、「OFF」および「ON」としている。
さらに、回転電機ユニット5の制御部45は、時刻t2から異常時切換判定時間T4が経過した時刻t4において、自律発電を実行する。図5では、時刻t4において、「ST-ISG」が「NEUTRAL」から「AUTONOMOUS」に変化している。なお、異常時切換判定時間T4は、異常判定時間T3から異常判定時間T1を減算した値に等しい。
図6は、エンジンECU2とリチウム電池ユニット4との間で通信が途絶した場合における電源システム1の動作の具体例を示すタイミングチャートである。
図6に示すように、IGスイッチIGSがオン状態になった後に、エンジンECU2と、リチウム電池ユニット4の制御部29と、回転電機ユニット5の制御部45とに蓄電池3からバッテリ電圧が供給されるとする。図6では、時刻t10において、「IG-ENG」、「IG-ISG」および「IG-LiB」が「ON」としている。
時刻t10において、エンジンECU2と、リチウム電池ユニット4の制御部29と、回転電機ユニット5の制御部45とがCAN通信可能な状態であるとする。図6では、時刻t10において、「CAN-ENG」、「CAN-ISG」および「CAN-LiB」が「OK」としている。
時刻t10において、エンジンECU2は、回転電機ユニット5の制御部45に対して「発電」または「アシスト」を指示しているとする。図6では、時刻t10において、「CMD-ISG」を「PG/ASSIST」としている。
したがって、時刻t10において、回転電機ユニット5の状態は「発電」または「アシスト」である。図6では、時刻t10において、「ST-ISG」を「PG/ASSIST」としている。
時刻t10において、スイッチ17~21は、オン状態であるかオフ状態であるか確定していない不定状態であるとする。図6では、時刻t10において、「ST-SW1」、「ST-SW2」、「ST-SW3」および「ST-SW4」をそれぞれ「ON/OFF」としている。
そして時刻t11において、エンジンECU2とリチウム電池ユニット4との間で通信ができなくなる異常が発生したとする。これにより、エンジンECU2は、スイッチ17,18,19,20,21のオン状態またはオフ状態をリチウム電池ユニット4の制御部29へ指示、あるいはこれらスイッチの状態を把握することができなくなる。
その後、時刻t11から異常判定時間T2が経過した時刻t12において、エンジンECU2が、リチウム電池ユニット4との間でCAN通信ができない状態になったことを認識したとする。このときに、エンジンECU2は、回転電機ユニット5の制御部45に対して「ニュートラル」を指示する。これにより、回転電機ユニット5の制御部45は、ニュートラルに遷移する。図6では、時刻t11において、「ST-ISG」が「PG/ASSIST」から「NEUTRAL」に変化している。
その後、時刻t1から異常判定時間T3が経過した時刻t4において、リチウム電池ユニット4の制御部29は、エンジンECU2との間でCAN通信ができない状態になったことを認識したとする。このときに、リチウム電池ユニット4の制御部29は、スイッチ17,21をオン状態へ、スイッチ18,19,20をオフ状態へ切り換える。図6では、時刻t13において、「ST-SW1」、「ST-SW2」、「ST-SW3」および「ST-SW4」をそれぞれ「ON」、「OFF」、「OFF」および「ON」としている。
さらに、エンジンECU2は、時刻t12から異常時指示判定時間T5が経過した時刻t13に、回転電機ユニット5の制御部45に対して「コンベ発電」を指示する。図6では、時刻t13において、「CMD-ISG」が「NEUTRAL」から「CONVENTIONAL」に変化している。これにより、回転電機ユニット5の制御部45は、コンベ発電を実行する。図6では、時刻t13において、「ST-ISG」が「NEUTRAL」から「CONVENTIONAL」に変化している。なお、異常時指示判定時間T5は、異常判定時間T3から異常判定時間T2を減算した値に等しい。
このように構成された回転電機ユニット5の制御部45は、回転電機41と、インバータ42と、制御部45と、蓄電池3および蓄電池11と、スイッチ17と、スイッチ18と、リチウム電池ユニット4の制御部29とエンジンECU2とを備える電源システム1において使用される電子制御装置である。
回転電機41は、回転軸が車両のエンジンのクランク軸に接続される。インバータ42は、回転電機41に供給される電力を調節することで回転電機41を駆動する駆動回路を構成する。制御部45は、回転電機41を用いて、少なくとも発電を制御する。蓄電池3および蓄電池11は、回転電機41に対して並列に接続される。スイッチ17は、回転電機41と蓄電池3とを電気的に接続する通電経路12上に配置され、通電経路12が電気的に導通したオン状態および通電経路12が電気的に導通していないオフ状態の何れか一方に切り換える。スイッチ18は、回転電機41と蓄電池11とを電気的に接続する通電経路13上に配置され、通電経路13が電気的に導通したオン状態および通電経路13が電気的に導通していないオフ状態の何れか一方に切り換える。
制御部29は、スイッチ17,18におけるオン状態およびオフ状態の切り換えを制御する。エンジンECU2は、制御部45および制御部29と通信可能に接続されて、制御部45および制御部29を制御する。
そして制御部45は、発電通信異常が発生しているか否かを判断する。発電通信異常は、制御部45とエンジンECU2との間で発生する通信異常である。また制御部45は、発電通信異常が発生していると判断した場合に、回転電機41による発電を停止する。
さらに制御部45は、スイッチ通信異常が発生した場合に、制御部29が異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断する。スイッチ通信異常は、制御部29とエンジンECU2との間で発生する通信異常である。また切換完了条件は、発電通信異常が発生していると制御部45が判断してから異常時切換判定時間T4が経過することである。
そして制御部45は、切換完了条件が成立したと判断した場合に、回転電機41による発電の停止を解除して、自律発電を実行する。
このように制御部45は、エンジンECU2との間の通信に異常が発生してエンジンECU2から発電指示を取得することができない場合であっても、自律発電を実行することができる。このため、制御部45は、エンジンECU2との間の通信に異常が発生した場合であっても、車両に必要な電力を確保することができる。
さらに制御部45は、発電通信異常とスイッチ通信異常とが発生した場合において、制御部29が異常時切換処理を完了した後に発電を行う。このため、制御部45は、通電経路12,13に対して過剰な発電が行われることに起因して通電経路12,13に接続されている機器とスイッチ17,18との少なくとも一方が破損してしまう事態の発生を抑制することができる。
なお、切換完了条件は、発電通信異常が発生していると制御部45が判断してから異常時切換判定時間T4が経過することである。これにより、制御部45は、制御部29が異常時切換処理の実行を完了したことを簡便に判断することができる。
またエンジンECU2は、スイッチ通信異常が発生しているか否かを判断する。そしてエンジンECU2は、スイッチ通信異常が発生していると判断した場合に、制御部45に対して、発電の停止を指示する。さらにエンジンECU2は、スイッチ通信異常が発生した場合に、制御部29が異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断する。この切換完了条件は、スイッチ通信異常が発生しているとエンジンECU2が判断してから異常時指示判定時間T5が経過することである。そしてエンジンECU2は、切換完了条件が成立したと判断した場合に、制御部45に対して、コンベ発電を指示する。
このようにエンジンECU2は、スイッチ通信異常が発生した場合において、制御部29が異常時切換処理を完了した後に、回転電機41による発電を行わせることができる。このため、エンジンECU2は、制御部29との間の通信に異常が発生した場合であっても、車両に必要な電力を確保することができる。さらにエンジンECU2は、通電経路12,13に対して過剰な発電が行われることに起因して通電経路12,13に接続されている機器とスイッチ17,18との少なくとも一方が破損してしまう事態の発生を抑制することができる。
なお、切換完了条件は、スイッチ通信異常が発生しているとエンジンECU2が判断してから異常時指示判定時間T5が経過することである。これにより、エンジンECU2は、制御部29が異常時切換処理の実行を完了したことを簡便に判断することができる。
また異常時切換処理は、スイッチ17をオン状態に切り換え、スイッチ18をオフ状態に切り換える処理である。これにより、発電通信異常およびスイッチ通信異常の少なくとも一方が発生した場合において、コンベ車両相当の電源構成を実現して発電を行うことができ、車両を安全に走行させるために必要な電力を確保することができる。
以上説明した実施形態において、制御部45は発電制御部に相当し、蓄電池3は第1蓄電池に相当し、蓄電池11は第2蓄電池に相当し、スイッチ17は第1スイッチに相当し、スイッチ18は第2スイッチに相当する。
また、制御部29はスイッチ制御部に相当し、エンジンECU2は上位制御部に相当する。
また、S110,S120は発電異常判断部としての処理に相当し、S140は発電異常制限部としての処理に相当し、S150,S160は発電完了判断部としての処理に相当し、S170は発電異常時実行部としての処理に相当する。
また、クランク軸は出力軸に相当し、通電経路12は第1通電経路に相当し、スイッチ17のオン状態は第1導通状態に相当し、スイッチ17のオフ状態は第1非導通状態に相当し、通電経路13は第2通電経路に相当し、スイッチ18のオン状態は第2導通状態に相当し、スイッチ18のオフ状態は第2非導通状態に相当する。
また、S160の判断条件は切換完了条件に相当し、自律発電は発電通信異常時発電に相当する。
また、異常判定時間T1は発電通信異常判定時間に相当し、異常判定時間T3はスイッチ通信異常判定時間に相当する。
また、S400,S410はスイッチ異常判断部としての処理に相当し、S430はスイッチ異常制限部としての処理に相当し、S440,S450はスイッチ完了判断部としての処理に相当し、S460はスイッチ異常時実行部としての処理に相当する。
また、S450の判断条件は切換完了条件に相当し、コンベ発電はスイッチ通信異常時発電に相当し、異常判定時間T2は上位通信異常判定時間に相当する。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
[変形例1]
例えば上記実施形態では、通信異常が発生したと判断してから異常時切換判定時間T4または異常時指示判定時間T5が経過するまでは発電を行わない形態を示した。しかし、発電を行わない形態に限定されるものではなく、異常時切換判定時間T4または異常時指示判定時間T5が経過するまでは、異常時切換判定時間T4または異常時指示判定時間T5が経過した後よりも発電を制限する形態であればよい。例えば、異常時切換判定時間T4または異常時指示判定時間T5が経過した後よりも発電電力を小さくするようにしてもよい。
[変形例2]
また上記実施形態では、異常時切換判定時間T4は、異常判定時間T3から異常判定時間T1を減算した値に等しくなるように設定される形態を示した。しかし、異常時切換判定時間T4は、異常判定時間T3から異常判定時間T1を減算した値以上であればよい。
[変形例3]
また上記実施形態では、異常時指示判定時間T5は、異常判定時間T3から異常判定時間T2を減算した値に等しくなるように設定される形態を示した。しかし、異常時指示判定時間T5は、異常判定時間T3から異常判定時間T2を減算した値以上であればよい。
また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
上述した制御部45およびエンジンECU2の他、当該制御部45およびエンジンECU2を構成要素とするシステム、当該制御部45およびエンジンECU2としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…電源システム、2…エンジンECU、3…蓄電池、4…リチウム電池ユニット、5…回転電機ユニット、11…蓄電池、12…通電経路、13…通電経路、17…スイッチ、18…スイッチ、29…制御部、41…回転電機、42…インバータ、45…制御部

Claims (2)

  1. 回転軸が車両のエンジンの出力軸に接続された回転電機(41)と、
    前記回転電機を用いて、少なくとも発電を制御するように構成された発電制御部(45)と、
    前記回転電機に対して並列に接続される第1蓄電池(3)および第2蓄電池(11)と、
    前記回転電機と前記第1蓄電池とを電気的に接続する第1通電経路(12)上に配置され、前記第1通電経路が電気的に導通した第1導通状態および前記第1通電経路が電気的に導通していない第1非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成された第1スイッチ(17)と、
    前記回転電機と前記第2蓄電池とを電気的に接続する第2通電経路(13)上に配置され、前記第2通電経路が電気的に導通した第2導通状態および前記第2通電経路が電気的に導通していない第2非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成された第2スイッチ(18)と、
    前記第1スイッチにおける前記第1導通状態および前記第1非導通状態の切り換えと、前記第2スイッチにおける前記第2導通状態および前記第2非導通状態の切り換えとを制御するように構成されたスイッチ制御部(29)と、
    前記発電制御部および前記スイッチ制御部と通信可能に接続されて、前記発電制御部および前記スイッチ制御部を制御するように構成された上位制御部(2)とを備える電源システム(1)において、前記発電制御部として使用される電子制御装置(45)であって、
    前記発電制御部と前記上位制御部との間で発生する通信異常を発電通信異常として、前記発電通信異常が発生しているか否かを判断するように構成された発電異常判断部(S110,S120)と、
    前記発電通信異常が発生していると前記発電異常判断部が判断した場合に、前記回転電機による発電を制限するように構成された発電異常制限部(S140)と、
    前記スイッチ制御部と前記上位制御部との間で発生する通信異常をスイッチ通信異常として、前記スイッチ通信異常が発生した場合に、前記スイッチ制御部が前記第1スイッチを前記第1導通状態に切り換え前記第2スイッチを前記第2非導通状態に切り換える異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断するように構成された発電完了判断部(S150,S160)と、
    前記切換完了条件が成立したと前記発電完了判断部が判断した場合に、前記発電異常制限部による発電の制限を解除して、前記発電通信異常に応じて前記車両に必要な電力を確保する発電である発電通信異常時発電を実行するように構成された発電異常時実行部(S170)と
    を備え、
    前記切換完了条件は、前記発電通信異常が発生していると前記発電異常判断部が判断してから予め設定された異常時切換判定時間が経過することであり、
    前記発電通信異常が発生した時点から、前記発電通信異常が発生していると前記発電異常判断部が判断するまでに要する時間を発電通信異常判定時間とし、
    前記スイッチ通信異常が発生した時点から、前記スイッチ通信異常が発生していると前記スイッチ制御部が判断するまでに要する時間をスイッチ通信異常判定時間とし、
    前記異常時切換判定時間は、前記スイッチ通信異常判定時間から前記発電通信異常判定時間を減算した値以上となるように設定される電子制御装置。
  2. 回転軸が車両のエンジンの出力軸に接続された回転電機と、
    前記回転電機を用いて、少なくとも発電を制御するように構成された発電制御部と、
    前記回転電機に対して並列に接続される第1蓄電池および第2蓄電池と、
    前記回転電機と前記第1蓄電池とを電気的に接続する第1通電経路上に配置され、前記第1通電経路が電気的に導通した第1導通状態および前記第1通電経路が電気的に導通していない第1非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成された第1スイッチと、
    前記回転電機と前記第2蓄電池とを電気的に接続する第2通電経路上に配置され、前記第2通電経路が電気的に導通した第2導通状態および前記第2通電経路が電気的に導通していない第2非導通状態の何れか一方に切り換えるように構成された第2スイッチと、
    前記第1スイッチにおける前記第1導通状態および前記第1非導通状態の切り換えと、前記第2スイッチにおける前記第2導通状態および前記第2非導通状態の切り換えとを制御するように構成されたスイッチ制御部と、
    前記発電制御部および前記スイッチ制御部と通信可能に接続されて、前記発電制御部および前記スイッチ制御部を制御するように構成された上位制御部とを備える電源システムにおいて、前記上位制御部として使用される電子制御装置(2)であって、
    前記スイッチ制御部と前記上位制御部との間で発生する通信異常をスイッチ通信異常として、前記スイッチ通信異常が発生しているか否かを判断するように構成されたスイッチ異常判断部(S400,S410)と、
    前記スイッチ通信異常が発生していると前記スイッチ異常判断部が判断した場合に、前記発電制御部に対して、前記回転電機による発電の制限を指示するように構成されたスイッチ異常制限部(S430)と、
    前記スイッチ通信異常が発生した場合に、前記スイッチ制御部が前記第1スイッチを前記第1導通状態に切り換え前記第2スイッチを前記第2非導通状態に切り換える異常時切換処理の実行を完了したことを示す予め設定された切換完了条件が成立したか否かを判断するように構成されたスイッチ完了判断部(S440,S450)と、
    前記切換完了条件が成立したと前記スイッチ完了判断部が判断した場合に、前記発電制御部に対して、前記スイッチ通信異常に応じて前記車両に必要な電力を確保する発電であるスイッチ通信異常時発電を指示するように構成されたスイッチ異常時実行部(S460)と
    を備え、
    前記切換完了条件は、前記スイッチ通信異常が発生していると前記スイッチ異常判断部が判断してから予め設定された異常時指示判定時間が経過することであり、
    前記スイッチ通信異常が発生した時点から、前記スイッチ通信異常が発生していると前記スイッチ異常判断部が判断するまでに要する時間を上位通信異常判定時間とし、
    前記スイッチ通信異常が発生した時点から、前記スイッチ通信異常が発生していると前記スイッチ制御部が判断するまでに要する時間をスイッチ通信異常判定時間とし、
    前記異常時指示判定時間は、前記スイッチ通信異常判定時間から前記上位通信異常判定時間を減算した値以上となるように設定される電子制御装置。
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