WO2021141053A1 - 回転電機の制御装置 - Google Patents

回転電機の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021141053A1
WO2021141053A1 PCT/JP2021/000242 JP2021000242W WO2021141053A1 WO 2021141053 A1 WO2021141053 A1 WO 2021141053A1 JP 2021000242 W JP2021000242 W JP 2021000242W WO 2021141053 A1 WO2021141053 A1 WO 2021141053A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
target
electric machine
torque
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/000242
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太郎 平井
神尾 茂
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020171857A external-priority patent/JP7409280B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2021141053A1 publication Critical patent/WO2021141053A1/ja
Priority to US17/861,789 priority Critical patent/US11870379B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0084Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to control modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/12Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/14Acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00Driver interactions
    • B60L2250/26Driver interactions by pedal actuation
    • B60L2250/28Accelerator pedal thresholds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/26Transition between different drive modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device for a rotary electric machine that controls the drive of a rotary electric machine that is a driving power source for a vehicle.
  • an electronic control device including a microcontroller that controls an actuator and a microcontroller monitoring unit that monitors the occurrence of an abnormality in the microcontroller is known.
  • This control device performs fail-safe for the actuator when an abnormality occurs inside the microcontroller.
  • control devices are applied to vehicles equipped with drive wheels, a rotary electric machine capable of transmitting power, and an inverter electrically connected to the rotary electric machine.
  • This control device uses any of the torque of the rotary electric machine, the driving force of the rotary electric machine, and the acceleration acting on the vehicle as the control amount, and calculates the target value of the control amount.
  • the control device operates the inverter to control the control amount to the calculated target value.
  • the control device calculates a target value based on the redundant signal and the non-redundant signal, and targets the control amount based on the redundant signal among the redundant signal and the non-redundant signal. Calculate the monitoring value. Then, when the deviation between the target value and the target monitoring value is equal to or greater than the threshold value on the vehicle traveling direction side, the control device assumes that an abnormality has occurred in the control device and performs an abnormality processing such as fail-safe processing for the rotary electric machine. To execute.
  • the target value may deviate significantly from the target monitoring value.
  • the abnormal time processing is executed and the drivability of the vehicle is lowered.
  • the present disclosure is a control device for a rotary electric machine capable of appropriately detecting the occurrence of an abnormality in the control device while suppressing the occurrence of a situation in which the abnormal event processing is executed even though the situation is not such that the abnormal event processing should be executed.
  • the main purpose is to provide.
  • the present disclosure describes the drive wheels, a rotating electric machine capable of transmitting power, and In a rotary electric machine control device applied to a vehicle including an inverter electrically connected to the rotary electric machine.
  • a target value calculation unit that calculates a target value of a control amount that is either the torque of the rotary electric machine, the driving force of the rotary electric machine, or the acceleration acting on the vehicle based on the redundant signal and the non-redundant signal.
  • An inverter operation unit that operates the inverter in order to control the control amount to the target value
  • a monitoring value calculation unit that calculates a target monitoring value of the control amount based on the redundancy signal among the redundant signal and the non-redundant signal.
  • the deviation between the target value and the target monitoring value is calculated when the target value is equal to or higher than the first determination value, and the deviation is calculated when the target value is less than the first determination value. Is not calculated, the deviation is calculated when the target value is equal to or less than the second determination value when the vehicle is moving backward, and the deviation is not calculated when the target value exceeds the second determination value. It is equipped with a calculation unit.
  • the target value is calculated based on both the redundant signal and the non-redundant signal, while the target monitoring value is calculated based on the redundant signal among the redundant signal and the non-redundant signal. That is, the non-redundant signal is not used to calculate the target monitoring value. This is one of the factors that the target value may deviate significantly from the target monitoring value and the deviation between the target value and the target monitoring value may become large even though no abnormality has occurred in the control device. The discloser of the present application has found that.
  • the deviation between the target value and the target monitoring value is not calculated when the target value is lower than the first determination value when the vehicle is moving forward. Further, when the vehicle is moving backward, the above deviation is not calculated when the target value exceeds the second determination value. If the above deviation is not calculated, the abnormal processing based on the deviation is not executed. Therefore, it is possible to appropriately detect the occurrence of an abnormality in the control device while suppressing the occurrence of a situation in which the abnormal time processing is executed even though the situation is not such that the abnormal time processing should be executed.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the processing of the vehicle control unit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the processing of the monitoring unit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the target torque calculation process by the vehicle control unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a target torque map used for calculating the target torque.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a target monitoring torque map used for calculating the target monitoring torque.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the monitoring process by the monitoring unit.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the processing of the vehicle control unit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the processing of the monitoring unit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the target torque calculation process by the vehicle control unit
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a map used for calculating the detection threshold value.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a map used for calculating the detection time.
  • FIG. 10 is a time chart showing changes in target torque and vehicle acceleration when the accelerator pedal is not depressed.
  • FIG. 11 is a time chart showing changes in target torque and vehicle acceleration when the accelerator pedal is depressed.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the determination process by the monitoring unit.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the first determination value when the vehicle is moving forward.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the second determination value when the vehicle is moving backward.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of determination processing by the monitoring unit according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a procedure of monitoring processing by the monitoring unit according to the third embodiment.
  • the control device of the present embodiment is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle using a rotary electric machine as a traveling power source.
  • the vehicle 10 includes a rotary electric machine 20, an inverter 30, and a storage battery 31 as a power storage device.
  • the rotary electric machine 20 has a three-phase stator winding and a rotor, and is, for example, a permanent magnet type synchronous machine.
  • the vehicle 10 includes a transmission 23 and drive wheels 24.
  • the rotor of the rotary electric machine 20 is capable of transmitting power to the drive wheels 24 via the transmission 23. That is, the rotary electric machine 20 serves as a traveling power source for the vehicle 10.
  • the stator winding of the rotary electric machine 20 is electrically connected to the storage battery 31 via the inverter 30.
  • the inverter 30 has switches for the upper and lower arms.
  • the storage battery 31 is an assembled battery composed of a series connection of a plurality of cells, and is a secondary battery such as a lithium ion storage battery or a nickel hydrogen storage battery, for example.
  • the vehicle 10 includes an accelerator sensor 40, a vehicle speed sensor 41, a shift position sensor 42, and a traveling mode switch 43.
  • the accelerator sensor 40 detects the accelerator operation amount Acc, which is the amount of depression of the accelerator pedal as the accelerator operation member of the driver.
  • the vehicle speed sensor 41 detects the vehicle speed Vs, which is the traveling speed of the vehicle 10.
  • the shift position sensor 42 detects the shift position SP, which is the position of the shift lever of the transmission 23 operated by the driver.
  • a parking range (P range) used when the vehicle 10 is parked a reverse range (R range) for instructing the vehicle 10 to move backward, and power transmission between the rotor and the drive wheels 24 are transmitted.
  • a neutral range (N range) that is cut off and a drive range (D range) that instructs the vehicle 10 to move forward are included.
  • the traveling mode switch 43 is a switch for setting the torque output characteristics of the rotary electric machine 20, and is operated by the driver. By operating the travel mode switch 43, the travel mode of the vehicle 10 is set.
  • the driving modes include eco, normal, sports and power modes.
  • the eco mode is a mode in which energy efficiency in the vehicle 10, that is, electricity cost is more important than output
  • the sports mode is a mode in which driving performance in the vehicle 10, that is, output is more important than electricity cost
  • the normal mode is eco mode. It is an intermediate mode between the sports mode and the sports mode.
  • the output signals of the sensors 40 to 42 and the traveling mode signal Mo indicating the operating state of the traveling mode switch 43 are transmitted to the control device 100 included in the vehicle 10.
  • the control device 100 includes a vehicle control unit 50, an MG control unit 60, and a monitoring unit 70.
  • the vehicle control unit 50 is input with an accelerator operation amount Acc and a vehicle speed Vs, which are redundant signals, and a traveling mode signal Mo, which is a non-redundant signal. Further, the output signal of the shift position sensor 42 is also input to the vehicle control unit 50.
  • the accelerator operation amount Acc and the vehicle speed Vs which are redundant signals, are input to the monitoring unit 70, and the traveling mode signal Mo, which is a non-redundant signal, is not input. Further, the output signal of the shift position sensor 42 is also input to the monitoring unit 70.
  • the redundant signal is input from the redundant sensor to the vehicle control unit 50, or is input from the sensor to the vehicle control unit 50 by the redundant signal line.
  • the non-redundant signal is a signal input from the non-redundant sensor to the vehicle control unit 50, or a signal input from the sensor to the vehicle control unit 50 by a single signal line.
  • the redundancy of the sensor for example, a configuration in which the detection element, the signal processing circuit, and the output unit constituting the sensor are duplicated, a single detection element is used, and the signal processing circuit and the signal processing circuit are used. It is realized by a configuration in which each output unit is duplicated. Further, the signal line redundancy can be realized, for example, in a configuration in which the sensor and the vehicle control unit 50 are connected by two or more signal lines.
  • the non-redundant sensor is a sensor including a single detection element, a signal processing circuit, and an output unit.
  • the non-redundancy of the signal line is, for example, a mode in which the sensor and the vehicle control unit 50 are connected by a single signal line.
  • the redundant signal is a signal with high reliability
  • the non-redundant signal is a signal with lower reliability than the redundant signal.
  • the vehicle control unit 50 calculates the target torque (corresponding to the "target value") of the rotary electric machine 20 for each predetermined control cycle based on the accelerator operation amount Acc, the vehicle speed Vs, and the travel mode signal Mo.
  • the vehicle 10 is moving forward, when the target torque becomes a positive value, the vehicle 10 tries to accelerate in the traveling direction, and when the target torque becomes a negative value, the vehicle 10 tries to decelerate.
  • the vehicle 10 is moving backward, when the target torque becomes a negative value, the vehicle 10 tries to accelerate in the traveling direction, and when the target torque becomes a positive value, the vehicle 10 tries to decelerate.
  • the vehicle control unit 50 performs a gradual change process on the calculated target torque and outputs the torque.
  • the gradual change process is a process of gradually changing the target torque before the change toward the target torque after the change when the target torque changes.
  • the gradual change processing is for suppressing a sudden change in the torque of the rotary electric machine 20 and suppressing a decrease in drivability.
  • the vehicle control unit 50 corresponds to the “target value calculation unit”.
  • the gradual change treatment is an annealing treatment or a rate treatment.
  • the torque gradual change mode for each control cycle by annealing processing is different from the gradual change mode for each control cycle by rate processing.
  • the annealing process will be described.
  • the vehicle control unit 50 When the calculated target torque exceeds the first predetermined torque (> 0), or when the calculated target torque is less than the second predetermined torque ( ⁇ 0), the vehicle control unit 50 performs a smoothing process on the calculated target torque.
  • the target torque used for torque control by the MG control unit 60 in the previous control cycle is T [n-1]
  • the target torque before the smoothing process calculated in the current control cycle is T [n].
  • the degree of smoothing is Ra
  • the target torque Tac in the current control cycle after the smoothing process is expressed by the following equation (eq1).
  • the degree of smoothing Ra is a value greater than 0 and less than 1, and is set to, for example, 0.5.
  • Tac T [n-1] + (T [n] -T [n-1]) x Ra ... (eq1)
  • the target torque Tac represented by the above equation (eq1) is used for torque control in this control cycle.
  • rate processing is a process of changing the target torque used for torque control in the previous control cycle by a predetermined amount of change toward the target torque before the rate processing calculated in the current control cycle.
  • the gradual variation of the target torque in the smoothing process is initially large, but gradually decreases with each control cycle, whereas the gradual variation of the target torque in the rate processing is controlled.
  • the predetermined amount of change is constant for each cycle.
  • the MG control unit 60 performs switching control of the upper and lower arm switches of the inverter 30 in order to control the torque of the rotary electric machine 20 to the target torque Tac after the gradual change process output from the vehicle control unit 50.
  • the MG control unit 60 performs power running drive control or regenerative drive control.
  • the power running control is a switching control that converts the DC power output from the storage battery 31 into AC power and supplies it to the stator windings.
  • the rotary electric machine 20 functions as an electric machine and generates power running torque.
  • the regenerative drive control is a switching control that converts the AC power generated by the rotary electric machine 20 into DC power and supplies it to the storage battery 31.
  • the rotary electric machine 20 functions as a generator and generates regenerative torque. Braking force is applied to the wheels by the regenerative torque.
  • the MG control unit 60 corresponds to the “inverter operation unit”.
  • the monitoring unit 70 calculates the target monitoring torque (corresponding to the "monitoring value") for each control cycle based on the accelerator operation amount Acc and the vehicle speed Vs when the vehicle control unit 50 is monitored. Then, the monitoring unit 70 performs a gradual change process on the calculated target monitoring torque and outputs it.
  • the gradual change processing executed by the monitoring unit 70 is annealing processing or rate processing, and the annealing processing and rate processing executed by the monitoring unit 70 are not executed by the vehicle control unit 50. It is assumed that the processing is the same as the rate processing. By the way, it is not essential that the annealing processing is the same in each of the vehicle control unit 50 and the monitoring unit 70, and it is not essential that the rate processing is the same in each of the vehicle control unit 50 and the monitoring unit 70. ..
  • an abnormality occurs in the vehicle control unit 50 according to the comparison result between the target torque Tac after the gradual change processing and the target monitoring torque Taw after the gradual change processing output from the vehicle control unit 50.
  • the fail-safe signal Sfs which is a signal to that effect, is output to the MG control unit 60 to perform an abnormality processing.
  • the fail-safe signal Sfs is a signal instructing that the output torque of the rotary electric machine 20 is reduced to the creep torque, or a signal instructing that the output torque of the rotary electric machine 20 is reduced to 0 to stop the rotary electric machine 20.
  • the MG control unit 60 determines that the fail-safe signal Sfs has been input, the MG control unit 60 performs a process of reducing the output torque of the rotary electric machine 20 to a creep torque, or a process of reducing the output torque of the rotary electric machine 20 to 0.
  • the monitoring unit 70 corresponds to the “monitoring value calculation unit” and the “processing unit”.
  • the vehicle control unit 50 includes a central processing unit (CPU 51), a memory 52, an input / output interface 53, and a bus 54.
  • the CPU 51, the memory 52, and the input / output interface 53 are connected to each other via the bus 54 so as to be capable of bidirectional communication.
  • the memory 52 includes a non-volatile memory (for example, ROM) for storing the target torque calculation program P1 for calculating the target torque Tac, and a memory (for example, RAM) other than the ROM that can be read and written by the CPU 51.
  • the non-volatile memory constituting the memory 52 further stores a target torque map M1 used for calculating the target torque.
  • the target torque map M1 is map information in which the target torque is defined in relation to the traveling mode, the accelerator operation amount Acc, and the vehicle speed Vs.
  • the CPU 51 calculates the target torque by expanding and executing the target torque calculation program P1 stored in the memory 52 in a readable and writable memory. The CPU 51 performs a gradual change process on the calculated target torque.
  • An accelerator sensor 40, a vehicle speed sensor 41, a shift position sensor 42, a traveling mode switch 43, an MG control unit 60, and a monitoring unit 70 are connected to the input / output interface 53 via signal lines, respectively.
  • Detection signals are input from the accelerator sensor 40, vehicle speed sensor 41, shift position sensor 42, and travel mode switch 43, and at least redundant signals are input from the accelerator sensor 40, vehicle speed sensor 41, and shift position sensor 42 to drive the vehicle.
  • a non-redundant signal is input from the mode switch 43. That is, in the present embodiment, the accelerator sensor 40, the vehicle speed sensor 41, and the shift position sensor 42 are redundant sensors, and the traveling mode switch 43 is a non-redundant sensor.
  • the monitoring unit 70 includes a CPU 71, a memory 72, an input / output interface 73, and a bus 74.
  • the CPU 71, the memory 72, and the input / output interface 73 are connected to each other via the bus 74 so as to be capable of bidirectional communication.
  • the memory 72 can be read / written by the CPU 71 and a non-volatile memory (for example, ROM) that stores a monitoring program P2 for calculating a target monitoring torque, determining an abnormality of the vehicle control unit 50, and determining execution of fail-safe.
  • ROM non-volatile memory
  • the non-volatile memory constituting the memory 72 further stores a monitoring torque map M2 used for calculating the target monitoring torque.
  • the monitoring torque map M2 is map information in which the target monitoring torque Taw is defined in relation to the accelerator operation amount Acc and the vehicle speed Vs. Further, the monitoring torque map M2 is associated with a plurality of target torques that can be set according to the traveling mode, that is, an output characteristic having the largest target torque among the characteristics of the output torque of the rotary electric machine 20.
  • the CPU 71 calculates the target monitoring torque by expanding and executing the monitoring program P2 stored in the memory 72 in a readable and writable memory.
  • the CPU 71 performs a gradual change process on the calculated target monitoring torque.
  • the CPU 71 compares the target monitoring torque Taw subjected to the gradual change processing with the target torque Tac subjected to the gradual change processing to determine the execution of the fail-safe.
  • the accelerator sensor 40, the vehicle speed sensor 41, the shift position sensor 42, the vehicle control unit 50, and the MG control unit 60 are connected to the input / output interface 73 via signal lines, respectively. Detection signals are input from the accelerator sensor 40, the vehicle speed sensor 41, and the shift position sensor 42. The detection signal from the non-redundant travel mode switch 43 is not input to the monitoring unit 70.
  • the target torque Tac calculation process executed by the CPU 51 of the vehicle control unit 50 will be described. This process is repeatedly executed in a predetermined control cycle, for example, during the period from the start to the stop of the control system of the vehicle 10 or the period from the start switch of the vehicle 10 to the turn off of the start switch. Will be done.
  • step S10 the accelerator operation amount Acc detected by the accelerator sensor 40, the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 41, the shift position SP detected by the shift position sensor 42, and the traveling mode switch via the input / output interface 53. Acquires the traveling mode signal Mo of 43.
  • step S11 the target torque is calculated based on the acquired accelerator operation amount Acc, vehicle speed Vs, travel mode signal Mo, target torque map M1, and shift position SP.
  • the target torque map M1 defines a first characteristic line L1 when the driving mode is the eco mode and a second characteristic line L2 when the driving mode is the sports mode. Has been done.
  • the first characteristic line L1 and the second characteristic line L2 also depend on the vehicle speed Vs.
  • the target torque calculated in step S11 is subjected to the gradual change processing described above, and the gradual change processing target torque Tac is output to the MG control unit 60 and the monitoring unit 70.
  • the monitoring process executed by the CPU 71 of the monitoring unit 70 will be described.
  • This process is repeatedly executed in a predetermined control cycle, for example, during the period from the start to the stop of the control system of the vehicle 10 or the period from when the start switch is turned on until the start switch is turned off.
  • the control cycle may be the same or different between the CPU 71 of the monitoring unit 70 and the CPU 71 of the vehicle control unit 50.
  • step S20 the accelerator operation amount Acc, the vehicle speed Vs, the shift position SP, and the target torque Tac after the gradual change processing are acquired via the input / output interface 73.
  • step S21 a determination process for determining whether or not to execute monitoring of the vehicle control unit 50 is performed. The determination process will be described in detail later.
  • step S22 it is determined whether or not the determination result of the determination process is the result of executing monitoring.
  • step S22 If an affirmative judgment is made in step S22, the process proceeds to step S23, and the target monitoring torque is calculated based on the acquired accelerator operation amount Acc, vehicle speed Vs, shift position SP, and monitoring torque map M2. Then, the calculated target monitoring torque is subjected to a gradual change process.
  • the monitoring torque map M2 has the largest output torque among the output characteristics of the rotary electric machine 20 set by the traveling mode, that is, the largest output torque corresponding to the accelerator operation amount Acc.
  • the second characteristic line L2 corresponding to the sport mode, which is the output characteristic, is defined.
  • the second characteristic line L2 has a characteristic that the torque difference with respect to the target torque calculated according to the output characteristics of the modes other than the sports mode becomes large when the accelerator operation amount Acc becomes larger than 0. ing.
  • the reason why the second characteristic line L2 having such output characteristics is used is that the monitoring unit 70 calculates the target monitoring torque without using the traveling mode signal Mo, and an abnormality error occurs when the traveling mode is the sports mode. This is to prevent the judgment.
  • the first characteristic line L1 is shown by a broken line.
  • the detection threshold value ⁇ (> 0) is set based on the vehicle speed Vs.
  • the detection threshold value ⁇ is a threshold value for determining whether or not an abnormality has occurred in the vehicle control unit 50 based on the target torque Tac and the target monitoring torque Taw. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the detection threshold value ⁇ increases as the vehicle speed Vs increases.
  • the detection time TL (corresponding to "predetermined time") is set based on the accelerator operation amount Acc.
  • the detection time TL becomes shorter as the accelerator operation amount Acc becomes larger.
  • the operating range in which the amount of depression of the accelerator pedal is maximized is limited, and so-called half throttles and partial throttles are often used. Therefore, in the present embodiment, when the predetermined accelerator operation amount Acc is exceeded, the change amount of the detection time TL with respect to the change amount of the accelerator operation amount Acc is excessively small. In this case, the detection time TL becomes shorter when the accelerator operation amount Acc is larger than 0 as compared with the case where the accelerator operation amount is 0.
  • step S26 the absolute value of the deviation between the target torque Tac after the gradual change processing and the target monitoring torque Taw after the gradual change processing is calculated, and it is determined whether or not the calculated absolute value is equal to or higher than the detection threshold value ⁇ . ..
  • the process of step S26 includes a "deviation calculation unit".
  • FIG. 6 shows an upper limit threshold value Gth for the monitoring unit 70 to determine that an abnormality has occurred in the vehicle control unit 50.
  • the upper limit threshold value Gth is a value “target monitoring torque + ⁇ ” obtained by adding the detection threshold value ⁇ to each torque value on the second characteristic line L2, and increases as the accelerator operation amount Acc increases.
  • the situation in which the affirmative determination is made in step S26 is the situation in which the target torque becomes equal to or higher than the upper limit threshold value Gth.
  • step S26 If it is determined in step S26 that "
  • step S26 when it is determined in step S26 that "
  • step S29 After the processing of step S27 or S28 is completed, the process proceeds to step S29, and it is determined whether or not the count value C is equal to or longer than the detection time TL. If an affirmative determination is made in step S29, the process proceeds to step S30, and the fail-safe signal Sfs is output to the MG control unit 60. On the other hand, if a negative determination is made in step S29, the fail-safe signal Sfs is not output.
  • FIG. 10 shows a case where the vehicle 10 is moving forward and the accelerator operation amount Acc is 0.
  • the absolute value of the deviation between the target torque Tac and the target monitoring torque Taw becomes equal to or higher than the detection threshold value ⁇ , and the count value C is started to be counted.
  • the count value C becomes the detection time TL or more.
  • the fail-safe signal Sfs is output from the monitoring unit 70 to the MG control unit 60, and the target torque Tac is lowered.
  • FIG. 11 shows a case where the vehicle 10 is moving forward and the accelerator operation amount Acc is larger than 0.
  • the absolute value of the deviation between the target torque Tac and the target monitoring torque Taw becomes equal to or higher than the detection threshold value ⁇ , and the count value C is started to be counted.
  • the count value C becomes the detection time TL or more.
  • the fail-safe signal Sfs is output from the monitoring unit 70 to the MG control unit 60, and the target torque Tac is lowered.
  • the target torque is calculated according to the first characteristic line L1 shown by the broken line in FIG.
  • the torque difference Ag2 between the target torque and the upper limit threshold value Gth is large. Therefore, when the target torque exceeding the upper limit threshold value Gth is calculated due to the occurrence of an abnormality in the vehicle control unit 50, a large vehicle acceleration G that the driver does not predict is generated in the vehicle 10. Therefore, in the present embodiment, the monitoring unit 70 shortens the detection time TL as the accelerator operation amount Acc increases.
  • the output timing t2 of the fail-safe signal Sfs can be accelerated with respect to the output timing t3 of the fail-safe signal Sfs in the comparative example shown by the broken line in FIG.
  • the output torque of the rotary electric machine 20 can be reduced at an early stage, and the vehicle acceleration G can be reduced at an early stage.
  • a comparative example is a configuration in which the detection time TL is constant regardless of, for example, the accelerator operation amount Acc.
  • the target torque Tac may deviate significantly from the target monitoring torque Taw.
  • the monitoring unit 70 is not in a situation where the fail-safe signal Sfs should be output, the fail-safe signal Sfs is output and the output torque of the rotary electric machine 20 is reduced. As a result, there is a concern that drivability will decrease.
  • the accelerator operation amount Acc, the vehicle speed Vs and the shift position SP, which are redundant signals, and the traveling mode signal Mo, which is a non-redundant signal, are used, whereas the target monitoring is performed.
  • the travel mode signal Mo is not used to calculate the torque. This is one of the factors that can cause the target torque Tac to deviate significantly from the target monitoring torque Taw even though the vehicle control unit 50 does not have an abnormality.
  • the target torque Tac tends to deviate significantly from the target monitoring torque Taw even though no abnormality has occurred in the vehicle control unit 50. .. Specifically, since the signal used for calculating the target torque and the signal used for calculating the target monitoring torque are different as described above, the target torque and the target monitoring torque may deviate from each other. In this case, the subsequent transition of the target torque Tac subjected to the gradual change treatment is different from the subsequent transition of the target monitoring torque Taw subjected to the gradual change treatment.
  • a rate process is applied to the target torque included in the predetermined torque range including 0, and a smoothing process is applied to the target monitoring torque outside the predetermined torque range.
  • the gradual variable amount of the target torque Tac by the rate processing and the gradual variable amount of the target monitoring torque Taw by the smoothing process become different values, and the target torque Tac deviates significantly from the target monitoring torque Taw.
  • step S21 of FIG. 7 is performed.
  • FIG. 12 shows the procedure of the determination process.
  • step S40 it is determined whether or not the vehicle speed Vs is 0 or more.
  • step S40 determines whether or not the target torque Tac after the gradual change process is less than the first determination value Tjacc (> 0).
  • This process is a process for determining whether or not to execute monitoring of the vehicle control unit 50.
  • the first determination value Tjacc used when the vehicle 10 moves forward will be described with reference to FIG.
  • the first determination value Tjacc is set to a value obtained by subtracting the first regenerative torque Tb1 (> 0) from the first hazard torque Th1 (> 0).
  • the first hazard torque Th1 is an allowable upper limit value of the torque of the rotary electric machine 20 assumed when an unintended acceleration of the vehicle 10 occurs in the forward direction.
  • the first hazard torque Th1 is the torque of the rotary electric machine 20 required to accelerate the vehicle 10 at a predetermined acceleration (for example, 0.3 times the gravitational acceleration).
  • the first regenerative torque Tb1 is a lower limit value of the regenerative torque of the rotary electric machine 20 that can be generated when the vehicle 10 is decelerated by the regenerative drive control when the vehicle 10 is moving forward.
  • the first determination value Tjacc is set to a value smaller than the value G0 of the upper limit threshold value Gth when the accelerator operation amount Acc is 0.
  • G0 is the same value as the absolute value of the target monitoring torque and the added value of the detection threshold value ⁇ .
  • the above-mentioned first predetermined torque that defines the predetermined torque range including 0 is set to a value smaller than, for example, the first determination value Tjacc.
  • step S41 If it is determined in step S41 that the target torque Tac after the gradual change process is equal to or greater than the first determination value Tjacc, the process proceeds to step S42 and it is determined that the vehicle control unit 50 is monitored.
  • step S41 determines whether the target torque Tac after the gradual change processing is less than the first determination value Tjacc. If it is determined in step S41 that the target torque Tac after the gradual change processing is less than the first determination value Tjacc, the process proceeds to step S43 and it is determined that the monitoring of the vehicle control unit 50 is not executed. After the process of step S42 or S43 is completed, the process proceeds to step S22 of FIG.
  • step S40 If it is determined in step S40 that the vehicle speed Vs is less than 0, it is determined that the vehicle 10 is moving backward, and the process proceeds to step S44.
  • step S44 it is determined whether or not the target torque Tac after the gradual change processing exceeds the second determination value Tjdec ( ⁇ 0).
  • This process is a process for determining whether or not to execute monitoring of the vehicle control unit 50.
  • the second determination value Tjdec used when the vehicle 10 moves backward will be described with reference to FIG.
  • the second determination value Tjdec is set to a value obtained by subtracting the second hazard torque Th2 (> 0) from the second regenerative torque Tb2 (> 0).
  • the second hazard torque Th2 is an allowable upper limit value of the torque of the rotary electric machine 20 that is assumed when an unintended acceleration of the vehicle 10 occurs in the reverse direction.
  • the second hazard torque Th2 is a value determined from the same viewpoint as the first hazard torque Th1.
  • the second regenerative torque Tb2 is a lower limit value of the regenerative torque of the rotary electric machine 20 that can be generated when the vehicle 10 is decelerating by the regenerative drive control when the vehicle 10 is moving backward.
  • the second determination value Tjdec is set to a value whose absolute value is smaller than the value G0 of the upper limit threshold value Gth when the accelerator operation amount Acc is 0.
  • the absolute value of the first determination value Tjacc and the absolute value of the second determination value Tjdec are set to the same value.
  • the present invention is not limited to this setting, and the absolute value of the first determination value Tjacc and the absolute value of the second determination value Tjdec may be set to different values.
  • the above-mentioned second predetermined torque is set to a value larger than, for example, the second determination value Tjdec.
  • step S44 If it is determined in step S44 that the target torque Tac after the gradual change process is equal to or less than the second determination value Tjdec, the process proceeds to step S42. On the other hand, if it is determined in step S44 that the target torque Tac after the gradual change process exceeds the second determination value Tjdec, the process proceeds to step S43.
  • the vehicle control unit 50 suppresses the occurrence of a situation in which the fail-safe signal Sfs is output even though the monitoring unit 70 should not output the fail-safe signal Sfs. It is possible to properly determine whether or not an abnormality has occurred in.
  • the signal used to calculate the target torque and target monitoring torque may change depending on the required specifications of the vehicle. Even in this case, according to the process shown in FIG. 12, the fail-safe signal Sfs should not be output from the monitoring unit 70 by, for example, adjusting the first determination value Tjacc and the second determination value Tjdec. It is possible to suppress the occurrence of a situation in which the fail-safe signal Sfs is output. Therefore, even if the signals used for calculating the target torque and the target monitoring torque change depending on the required specifications of the vehicle, the man-hours required for designing the control device 100 can be reduced.
  • the rotation speed of the rotor of the rotary electric machine 20 may be used instead of the vehicle speed Vs in order to determine whether the vehicle 10 is moving forward or backward.
  • the rotation speed of the rotor may be calculated based on, for example, a detection signal of a rotation angle sensor such as a resolver that detects the electric angle of the rotary electric machine 20.
  • the first determination value Tjacc shown in FIG. 13 is not limited to a positive value but can be a negative value.
  • the first determination value Tjacc becomes a negative value.
  • the second determination value Tjdec shown in FIG. 14 is not limited to a negative value but can be a positive value.
  • the second determination value Tjdec becomes a positive value.
  • steps S27 to S29 may be deleted, and if an affirmative determination is made in step S26, the process may proceed to step S30.
  • the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the first determination value Tjacc and the second determination value Tjdec are variable based on the rotation speed Nm of the rotor constituting the rotary electric machine 20.
  • FIG. 15 shows the procedure of the determination process according to the present embodiment.
  • the same processes as those shown in FIG. 12 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S40 If an affirmative judgment is made in step S40, the process proceeds to step S45, and the first regenerative torque Tb1 is set based on the rotation speed Nm of the rotor.
  • This setting is in view of the fact that the first regenerative torque Tb1 can be made variable according to the rotation speed Nm of the rotor. For example, the higher the rotation speed Nm of the rotor, the smaller the first regenerative torque Tb1 is set. Then, by subtracting the set first regenerative torque Tb1 from the first hazard torque Th1, the first determination value Tjacc used in step S41 is set. After the process of step S45 is completed, the process proceeds to step S41.
  • the rotation speed Nm of the rotor may be calculated based on, for example, the detection signal of the rotation angle sensor.
  • step S40 If a negative determination is made in step S40, the process proceeds to step S46, and the second regenerative torque Tb2 is set based on the rotation speed Nm of the rotor. For example, the higher the rotation speed Nm of the rotor, the smaller the absolute value of the second regenerative torque Tb2 is set. Then, the second determination value Tjdec used in step S44 is set by subtracting the second hazard torque Th2 from the set second regenerative torque Tb2.
  • appropriate determination values Tjacc and Tjdec can be set according to the rotation speed of the rotor. As a result, the area that needs to be monitored by the vehicle control unit 50 can be accurately determined.
  • the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the monitoring unit 70 performs a process of resetting the control device 100 instead of the fail-safe process as shown in step S31 of FIG. As a result, the decrease in reliability of the control device 100 is suppressed.
  • FIG. 16 the same processes as those shown in FIG. 7 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • a low-pass filter process may be used as an annealing process for the target torque and the target monitoring torque.
  • the degree of smoothing in the smoothing process of the monitoring unit 70 and the degree of smoothing in the smoothing process of the vehicle control unit 50 may be set to the same degree.
  • the annealing process is a low-pass filter process
  • the degree of annealing is, for example, the time constant of the low-pass filter.
  • the annealing process for the target torque and the target monitoring torque is not limited to the low-pass filter process. As long as it is a smoothing process that suppresses changes in the target torque and the target monitoring torque, other processes such as a moving average process may be used.
  • the fail-safe signal Sfs is output even though no abnormality has occurred in the vehicle control unit 50 due to the difference between the signals used for calculating the target torque and the target monitoring torque. Therefore, the application of this disclosure is effective.
  • the non-redundant signal is not limited to the traveling mode signal Mo, and may be, for example, a one-pedal mode signal indicating selection of a one-pedal mode that enables acceleration / deceleration and braking by depressing the accelerator pedal.
  • the vehicle control unit 50 may calculate the target driving force [N] of the rotary electric machine 20, which is a correlation value of the torque of the rotary electric machine 20, instead of the target torque [N / m] of the rotary electric machine 20.
  • the monitoring unit 70 may calculate the target monitoring driving force instead of the target monitoring torque.
  • the vehicle control unit 50 may calculate the target acceleration [m / s ⁇ 2] acting on the vehicle 10, which is a correlation value of the torque of the rotary electric machine 20, instead of the target torque of the rotary electric machine 20.
  • the monitoring unit 70 may calculate the target monitoring acceleration instead of the target monitoring torque.
  • the controls and methods described herein are provided by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

Abstract

制御装置(100)は、冗長化信号及び非冗長化信号に基づいて、回転電機(20)のトルク、回転電機の駆動力又は車両(10)に作用する加速度のいずれかである制御量の目標値(Tac)を算出する目標値算出部(50)と、制御量を目標値に制御すべく、インバータ(30)を操作するインバータ操作部(60)と、冗長化信号及び非冗長化信号のうち冗長化信号に基づいて、制御量の目標監視値(Taw)を算出する監視値算出部(70)と、偏差算出部(70)と、を備える。偏差算出部は、車両の前進時において、目標値が第1判定値(Tjacc)以上になる場合に目標値と目標監視値との偏差を算出し、目標値が第1判定値を下回る場合に上記偏差を算出せず、車両の後進時において、目標値が第2判定値(Tjdec)以下になる場合に上記偏差を算出し、目標値が第2判定値を上回る場合に上記偏差を算出しない。

Description

回転電機の制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年1月10日に出願された日本出願番号2020-003070号と、2020年10月12日に出願された日本出願番号2020-171857号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、車両の走行動力源となる回転電機の駆動制御を行う回転電機の制御装置に関する。
 従来、特許文献1に記載されているように、アクチュエータを制御するマイクロコントローラと、マイクロコントローラに異常が発生したことを監視するマイクロコントローラ監視部とを備える電子制御装置が知られている。この制御装置は、マイクロコントローラ内部に異常が発生した場合、アクチュエータに対するフェイルセーフを実行する。
特開2016-147585号公報
 制御装置としては、駆動輪と動力伝達可能な回転電機と、回転電機に電気的に接続されたインバータとを備える車両に適用されるものもある。この制御装置は、回転電機のトルク、回転電機の駆動力又は車両に作用する加速度のいずれかを制御量とし、その制御量の目標値を算出する。制御装置は、算出した目標値に制御量を制御すべくインバータを操作する。
 ところで、この制御装置に異常が発生することにより、ドライバの意図しない車両の加速が発生することが懸念される。こうした事態の発生を抑制すべく、制御装置は、冗長化信号及び非冗長化信号に基づいて目標値を算出し、冗長化信号及び非冗長化信号のうち冗長化信号に基づいて制御量の目標監視値を算出する。そして、制御装置は、目標値と目標監視値との偏差が車両進行方向側に閾値以上となる場合、制御装置内に異常が発生しているとし、回転電機に対するフェイルセーフ処理等の異常時処理を実行する。
 ここで、制御装置内に異常が発生していないにもかかわらず、目標監視値に対して目標値が大きくずれてしまうことがある。この場合、異常時処理を実行すべき状況でないにもかかわらず、異常時処理が実行され、車両のドライバビリティが低下する懸念がある。
 本開示は、異常時処理を実行すべき状況でないにもかかわらず異常時処理が実行されてしまう事態の発生を抑制しつつ、制御装置内の異常の発生を適正に検知できる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。
 本開示は、駆動輪と動力伝達可能な回転電機と、
 前記回転電機に電気的に接続されたインバータと、を備える車両に適用される回転電機の制御装置において、
 冗長化信号及び非冗長化信号に基づいて、前記回転電機のトルク、前記回転電機の駆動力又は前記車両に作用する加速度のいずれかである制御量の目標値を算出する目標値算出部と、
 前記制御量を前記目標値に制御すべく、前記インバータを操作するインバータ操作部と、
 前記冗長化信号及び前記非冗長化信号のうち前記冗長化信号に基づいて、前記制御量の目標監視値を算出する監視値算出部と、
 前記車両の前進時において、前記目標値が第1判定値以上になる場合に前記目標値と前記目標監視値との偏差を算出し、前記目標値が前記第1判定値を下回る場合に前記偏差を算出せず、前記車両の後進時において、前記目標値が第2判定値以下になる場合に前記偏差を算出し、前記目標値が前記第2判定値を上回る場合に前記偏差を算出しない偏差算出部と、を備える。
 目標値は冗長化信号及び非冗長化信号の双方に基づいて算出されているのに対し、目標監視値は冗長化信号及び非冗長化信号のうち冗長化信号に基づいて算出されている。つまり、目標監視値の算出には非冗長化信号が用いられていない。このことが、制御装置内に異常が発生していないにもかかわらず、目標監視値に対して目標値が大きくずれ、目標値と目標監視値との偏差が大きくなり得る要因の1つであることを本願開示者は見出した。
 そこで、本開示では、車両の前進時において、目標値が第1判定値を下回る場合に目標値と目標監視値との偏差が算出されない。また、車両の後進時において、目標値が第2判定値を上回る場合に上記偏差が算出されない。上記偏差が算出されない場合、偏差に基づく異常時処理が実行されない。このため、異常時処理を実行すべき状況でないにもかかわらず異常時処理が実行されてしまう事態の発生を抑制しつつ、制御装置内の異常の発生を適正に検知することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態に係る車載システムの全体構成図であり、 図2は、車両制御部の処理を示す機能ブロック図であり、 図3は、監視部の処理を示す機能ブロック図であり、 図4は、車両制御部による目標トルク算出処理の手順を示すフローチャートであり、 図5は、目標トルクの算出に用いられる目標トルクマップの一例を示す図であり、 図6は、目標監視トルクの算出に用いられる目標監視トルクマップの一例を示す図であり、 図7は、監視部による監視処理の手順を示すフローチャートであり、 図8は、検出閾値の算出に用いられるマップの一例を示す図であり、 図9は、検出時間の算出に用いられるマップの一例を示す図であり、 図10は、アクセルペダルが踏み込まれていない場合における目標トルク及び車両加速度の推移を示すタイムチャートであり、 図11は、アクセルペダルが踏み込まれている場合における目標トルク及び車両加速度の推移を示すタイムチャートであり、 図12は、監視部による判定処理の手順を示すフローチャートであり、 図13は、車両前進時における第1判定値を説明するための図であり、 図14は、車両後進時における第2判定値を説明するための図であり、 図15は、第2実施形態に係る監視部による判定処理の手順を示すフローチャートであり、 図16は、第3実施形態に係る監視部による監視処理の手順を示すフローチャートである。
 <第1実施形態>
 以下、本開示に係る制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の制御装置は、回転電機を走行動力源とするハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される。
 図1に示すように、車両10は、回転電機20、インバータ30、及び蓄電装置としての蓄電池31を備えている。本実施形態において、回転電機20は、3相のステータ巻線と、ロータとを有し、例えば永久磁石型の同期機である。
 車両10は、変速装置23及び駆動輪24を備えている。回転電機20のロータは、変速装置23を介して駆動輪24と動力伝達可能とされている。つまり、回転電機20は、車両10の走行動力源となる。
 回転電機20のステータ巻線は、インバータ30を介して蓄電池31に電気的に接続されている。インバータ30は、上,下アームのスイッチを有している。蓄電池31は、複数のセルの直列接続体からなる組電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池等の2次電池である。
 車両10は、アクセルセンサ40、車速センサ41、シフトポジションセンサ42及び走行モードスイッチ43を備えている。アクセルセンサ40は、ドライバのアクセル操作部材としてのアクセルペダルの踏込量であるアクセル操作量Accを検出する。車速センサ41は、車両10の走行速度である車速Vsを検出する。
 シフトポジションセンサ42は、ドライバにより操作される変速装置23のシフトレバーの位置であるシフトポジションSPを検出する。本実施形態のシフトポジションSPには、車両10の駐車時に用いられる駐車レンジ(Pレンジ)、車両10の後進を指示するリバースレンジ(Rレンジ)、ロータと駆動輪24との間の動力伝達が遮断されるニュートラルレンジ(Nレンジ)、及び車両10の前進を指示するドライブレンジ(Dレンジ)が含まれる。
 走行モードスイッチ43は、回転電機20のトルク出力特性を設定するためのスイッチであり、ドライバにより操作される。走行モードスイッチ43が操作されることにより、車両10の走行モードが設定される。本実施形態において、走行モードには、エコ、ノーマル、スポーツ及びパワーモードが含まれる。エコモードは、車両10におけるエネルギ効率、すなわち、出力よりも電費を重視したモードであり、スポーツモードは車両10における走行性能、すなわち、電費よりも出力を重視したモードであり、ノーマルモードはエコモードとスポーツモードとの中間のモードである。
 各センサ40~42の出力信号及び走行モードスイッチ43の操作状態を示す走行モード信号Moは、車両10が備える制御装置100に送信される。制御装置100は、車両制御部50、MG制御部60及び監視部70を備えている。
 図1及び図2に示すように、車両制御部50には、冗長化信号であるアクセル操作量Acc及び車速Vsと、非冗長化信号である走行モード信号Moとが入力される。また、車両制御部50には、シフトポジションセンサ42の出力信号も入力される。
 一方、監視部70には、冗長化信号であるアクセル操作量Acc及び車速Vsが入力され、非冗長化信号である走行モード信号Moは入力されない。また、監視部70には、シフトポジションセンサ42の出力信号も入力される。
 車両制御部50を例にして説明すると、冗長化信号は、冗長化されているセンサから車両制御部50に入力される信号、又は冗長化された信号線によりセンサから車両制御部50に入力される信号である。非冗長化信号は、冗長化されていないセンサから車両制御部50に入力される信号、又はセンサから単一の信号線により車両制御部50に入力される信号である。
 本実施形態において、センサの冗長化は、例えば、センサを構成する検出素子、信号処理回路及び出力部それぞれが2重化される構成や、単一の検出素子が用いられるとともに、信号処理回路及び出力部それぞれが2重化される構成で実現される。また、信号線の冗長化は、例えば、センサと車両制御部50とが2以上の信号線で接続されている構成で実現できる。
 一方、本実施形態において、冗長化されていないセンサは、単一の検出素子、信号処理回路および出力部を備えるセンサのことである。また、信号線の非冗長化は、例えば、センサと車両制御部50とが単一の信号線で接続されている態様のことである。
 なお、冗長化信号は信頼度の高い信号であり、非冗長化信号は冗長化信号よりも信頼度の低い信号であると言うこともできる。
 車両制御部50は、アクセル操作量Acc、車速Vs及び走行モード信号Moに基づいて、所定の制御周期毎に回転電機20の目標トルク(「目標値」に相当)を算出する。車両10が前進している場合、目標トルクが正の値になると車両10をその進行方向に加速させようとし、目標トルクが負の値になると車両10を減速させようとする。一方、車両10が後進している場合、目標トルクが負の値になると車両10をその進行方向に加速させようとし、目標トルクが正の値になると車両10を減速させようとする。車両制御部50は、算出した目標トルクに徐変処理を施して出力する。徐変処理は、目標トルクが変化する場合において、変化前の目標トルクを変化後の目標トルクに向かって徐変させる処理である。徐変処理は、回転電機20のトルクの急変を抑制し、ドライバビリティの低下を抑制するためのものである。なお、本実施形態において、車両制御部50が「目標値算出部」に相当する。
 本実施形態において、徐変処理は、なまし処理又はレート処理である。なまし処理による制御周期毎のトルク徐変態様と、レート処理による制御周期毎の徐変態様とは異なる。まず、なまし処理について説明する。
 車両制御部50は、算出した目標トルクが第1所定トルク(>0)を超える場合、又は算出した目標トルクが第2所定トルク(<0)を下回る場合、算出した目標トルクになまし処理を施す。詳しくは、前回の制御周期においてMG制御部60でトルク制御に用いられた目標トルクをT[n-1]とし、今回の制御周期において算出されたなまし処理前の目標トルクをT[n]とし、なまし度合いをRaとする場合、なまし処理が施された今回の制御周期における目標トルクTacは、下式(eq1)で表される。なお、なまし度合いRaは、0よりも大きくてかつ1未満の値であり、例えば0.5に設定される。
  Tac=T[n-1]+(T[n]-T[n-1])×Ra … (eq1)
 上式(eq1)で表される目標トルクTacが、今回の制御周期においてトルク制御に用いられる。
 続いて、レート処理について説明する。車両制御部50は、算出した目標トルクが、第1所定トルク以下であってかつ第2所定トルク以上の所定トルク範囲に含まれる場合、算出した目標トルクにレート処理を施す。レート処理は、前回の制御周期においてトルク制御に用いられた目標トルクを、今回の制御周期において算出されたレート処理前の目標トルクに向かって所定変化量だけ変化させる処理である。
 例えば目標トルクがステップ状に変化する場合、なまし処理における目標トルクの徐変量は、当初は大きいものの制御周期毎に徐々に小さくなっていくのに対し、レート処理における目標トルクの徐変量は制御周期毎に一定の上記所定変化量である。回転電機20のトルクの符号が切り替わる場合、つまり、0を跨ぐ所定トルク範囲に回転電機20のトルクが含まれる場合、トルク変化量が大きいとドライバビリティの悪化が顕著になるといった問題が発生する。この問題に対処するには、なまし処理ではなく、レート処理によりトルクの徐変量を定めた方がよいことが確認されている。以上から、0を含む所定トルク範囲に目標トルクが含まれる場合、目標トルクにレート処理が施される。
 MG制御部60は、車両制御部50から出力された徐変処理後の目標トルクTacに、回転電機20のトルクを制御すべく、インバータ30の上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う。詳しくは、MG制御部60は、力行駆動制御又は回生駆動制御を行う。力行駆動制御は、蓄電池31から出力される直流電力を交流電力に変換してステータ巻線に供給するスイッチング制御である。この制御が行われる場合、回転電機20は、電動機として機能し、力行トルクを発生する。回生駆動制御は、回転電機20で発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電池31に供給するスイッチング制御である。この制御が行われる場合、回転電機20は、発電機として機能し、回生トルクを発生する。回生トルクにより、車輪へ制動力が付与される。なお、本実施形態において、MG制御部60が「インバータ操作部」に相当する。
 監視部70は、車両制御部50の監視を実行する場合において、アクセル操作量Acc及び車速Vsに基づいて、制御周期毎に目標監視トルク(「監視値」に相当)を算出する。そして、監視部70は、算出した目標監視トルクに徐変処理を施して出力する。本実施形態において、監視部70で実行される徐変処理は、なまし処理又はレート処理であり、監視部70で実行されるなまし処理,レート処理は、車両制御部50で実行されるなまし処理,レート処理と同じであるとする。ちなみに、車両制御部50及び監視部70それぞれでなまし処理が同じにされていることは必須ではなく、車両制御部50及び監視部70それぞれでレート処理が同じにされていることは必須ではない。
 監視部70は、車両制御部50から出力された徐変処理後の目標トルクTacと、徐変処理後の目標監視トルクTawとの比較結果に応じて、車両制御部50に異常が発生している旨の信号であるフェイルセーフ信号SfsをMG制御部60に対して出力する異常時処理を行う。フェイルセーフ信号Sfsは、回転電機20の出力トルクをクリープトルクまで低下させることを指示する信号、又は回転電機20の出力トルクを0まで低下させて回転電機20の停止を指示する信号である。MG制御部60は、フェイルセーフ信号Sfsが入力されたと判定した場合、回転電機20の出力トルクをクリープトルクまで低下させる処理、又は回転電機20の出力トルクを0まで低下させる処理を行う。なお、本実施形態において、監視部70が「監視値算出部」及び「処理部」に相当する。
 図2に示すように、車両制御部50は、中央処理装置(CPU51)、メモリ52、入出力インタフェース53及びバス54を備えている。CPU51、メモリ52及び入出力インタフェース53は、バス54を介して双方向通信可能に接続されている。メモリ52は、目標トルクTacを算出するための目標トルク算出プログラムP1を格納する不揮発性メモリ(例えばROM)と、CPU51による読み書きが可能なROM以外のメモリ(例えばRAM)とを含む。
 メモリ52を構成する不揮発性メモリには、さらに、目標トルクの算出に用いられる目標トルクマップM1が格納されている。目標トルクマップM1は、走行モード、アクセル操作量Acc及び車速Vsと関係付けられて目標トルクが規定されたマップ情報である。CPU51は、メモリ52に格納されている目標トルク算出プログラムP1を読み書き可能なメモリに展開して実行することにより、目標トルクを算出する。CPU51は、算出した目標トルクに徐変処理を施す。
 入出力インタフェース53には、アクセルセンサ40、車速センサ41、シフトポジションセンサ42、走行モードスイッチ43、MG制御部60及び監視部70がそれぞれ信号線を介して接続されている。アクセルセンサ40、車速センサ41、シフトポジションセンサ42、走行モードスイッチ43からは、検出信号が入力され、少なくとも、アクセルセンサ40、車速センサ41及びシフトポジションセンサ42からは冗長化信号が入力され、走行モードスイッチ43からは非冗長化信号が入力される。すなわち、本実施形態においては、アクセルセンサ40、車速センサ41及びシフトポジションセンサ42は冗長化されているセンサであり、走行モードスイッチ43は冗長化されていないセンサである。
 図3に示すように、監視部70は、CPU71、メモリ72、入出力インタフェース73及びバス74を備えている。CPU71、メモリ72及び入出力インタフェース73は、バス74を介して双方向通信可能に接続されている。メモリ72は、目標監視トルクを算出し、車両制御部50の異常判定を行ってフェイルセーフの実行を決定するための監視プログラムP2を格納する不揮発性メモリ(例えばROM)と、CPU71による読み書きが可能なROM以外のメモリ(例えばRAM)とを含む。
 メモリ72を構成する不揮発性メモリには、さらに、目標監視トルクの算出に用いられる監視トルクマップM2が格納されている。監視トルクマップM2は、アクセル操作量Acc及び車速Vsと関係付けられて目標監視トルクTawが規定されたマップ情報である。また、監視トルクマップM2は、走行モードに応じて設定され得る複数の目標トルク、すなわち、回転電機20の出力トルクの特性の中で最も目標トルクが大きくなる出力特性と対応付けられている。
 CPU71は、メモリ72に格納されている監視プログラムP2を読み書き可能なメモリに展開して実行することにより、目標監視トルクを算出する。CPU71は、算出した目標監視トルクに徐変処理を施す。CPU71は、徐変処理が施された目標監視トルクTawと、徐変処理が施された目標トルクTacとを比較してフェイルセーフの実行を決定する。
 入出力インタフェース73には、アクセルセンサ40、車速センサ41、シフトポジションセンサ42、車両制御部50及びMG制御部60がそれぞれ信号線を介して接続されている。アクセルセンサ40、車速センサ41及びシフトポジションセンサ42からは、検出信号が入力される。監視部70に対しては、冗長化されていない走行モードスイッチ43からの検出信号は入力されない。
 続いて、図4を用いて、車両制御部50のCPU51により実行される目標トルクTac算出処理について説明する。この処理は、例えば、車両10の制御システムの始動時から停止時までの期間、又は車両10のスタートスイッチがオンされてからスタートスイッチがオフされるまでの期間において、所定の制御周期で繰り返し実行される。
 ステップS10では、入出力インタフェース53を介して、アクセルセンサ40により検出されたアクセル操作量Acc、車速センサ41により検出された車速Vs、シフトポジションセンサ42により検出されたシフトポジションSP、及び走行モードスイッチ43の走行モード信号Moを取得する。
 ステップS11では、取得したアクセル操作量Acc、車速Vs及び走行モード信号Moと、目標トルクマップM1と、シフトポジションSPとに基づいて、目標トルクを算出する。本実施形態において、目標トルクマップM1には、図5に示すように、走行モードがエコモードの場合の第1特性線L1と、走行モードがスポーツモードの場合の第2特性線L2とが規定されている。第1特性線L1及び第2特性線L2は、車速Vsにも依存する。
 ステップS11で算出された目標トルクには、上述した徐変処理が施され、徐変処理が施された目標トルクTacは、MG制御部60及び監視部70に対して出力される。
 続いて、図7を用いて、監視部70のCPU71により実行される監視処理について説明する。この処理は、例えば、車両10の制御システムの始動時から停止時までの期間、又はスタートスイッチがオンされてからスタートスイッチがオフされるまで期間において、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、監視部70のCPU71と車両制御部50のCPU71とで、制御周期が同じであってもよいし、制御周期が異なっていてもよい。
 ステップS20では、入出力インタフェース73を介して、アクセル操作量Acc、車速Vs、シフトポジションSP及び徐変処理後の目標トルクTacを取得する。
 ステップS21では、車両制御部50の監視を実行するか否かを判定する判定処理を行う。判定処理については、後に詳述する。
 ステップS22では、判定処理の判定結果が、監視を実行するとの結果であるか否かを判定する。
 ステップS22において肯定判定した場合には、ステップS23に進み、取得したアクセル操作量Acc、車速Vs及びシフトポジションSPと、監視トルクマップM2とに基づいて、目標監視トルクを算出する。そして、算出した目標監視トルクに徐変処理を施す。監視トルクマップM2には、図6に示すように、走行モードによって設定される回転電機20の出力特性の中で、出力トルクが最も大きい、すなわち、アクセル操作量Accに対応する出力トルクが最も大きくなる出力特性であるスポーツモードに対応する第2特性線L2が規定されている。さらに、第2特性線L2は、スポーツモード以外の他のモードの出力特性に応じて算出される目標トルクに対するトルク差が、アクセル操作量Accが0よりも大きくなる場合に大きくなる特性を有している。このような出力特性を有する第2特性線L2が用いられる理由は、監視部70が走行モード信号Moを用いることなく目標監視トルクを算出しており、走行モードがスポーツモードの場合における異常の誤判定を防止するためである。なお、図6には、第1特性線L1が破線にて示されている。
 ステップS24では、車速Vsに基づいて、検出閾値α(>0)を設定する。検出閾値αは、目標トルクTacと目標監視トルクTawとに基づいて車両制御部50に異常が発生しているか否かを判定するための閾値である。本実施形態では、図8に示すように、車速Vsが高くなるほど検出閾値αが大きくなる。
 ステップS25では、アクセル操作量Accに基づいて検出時間TL(「所定時間」に相当)を設定する。車両加速度Gの増大を抑制し車両加速度Gの低減を促進するために、本実施形態では、図9に示すように、アクセル操作量Accが大きくなるほど検出時間TLが短くなる。ただし、一般的に、アクセルペダルの踏み込み量が最大となる運転領域は限定的であり、いわゆる、ハーフスロットル、パーシャルスロットルが多用される。そこで、本実施形態では、予め定められたアクセル操作量Accを超えると、アクセル操作量Accの変化量に対する検出時間TLの変化量が過度に小さくなるようにされている。この場合、アクセル操作量が0の場合に対して、アクセル操作量Accが0よりも大きい場合に検出時間TLが短くなる。
 ステップS26では、徐変処理後の目標トルクTacと、徐変処理後の目標監視トルクTawとの偏差の絶対値を算出し、算出した絶対値が検出閾値α以上であるか否かを判定する。本実施形態において、ステップS26の処理が「偏差算出部」を含む。図6に、車両制御部50に異常が発生していると監視部70が判定するための上限閾値Gthが示されている。上限閾値Gthは、第2特性線L2上の各トルク値に検出閾値αを加算した値「目標監視トルク+α」であり、アクセル操作量Accが大きくなるほど大きくなる。ステップS26において肯定判定される状況は、目標トルクが上限閾値Gth以上になる状況である。
 ステップS26において「|Tac-Taw|≧α」であると判定した場合には、車両制御部50に異常が発生している可能性があると判定し、ステップS27に進み、カウント値Cを1つインクリメントする。
 一方、ステップS26において「|Tac-Taw|<α」であると判定した場合には、車両制御部50に異常が発生していないと判定し、ステップS28に進み、カウント値Cを0にする。
 ステップS27又はS28の処理の完了後、ステップS29に進み、カウント値Cが検出時間TL以上となったか否かを判定する。ステップS29において肯定判定した場合には、ステップS30に進み、フェイルセーフ信号SfsをMG制御部60に対して出力する。一方、ステップS29において否定判定した場合には、フェイルセーフ信号Sfsを出力しない。
 図4及び図7の処理が実行された場合における目標トルクTac及び車両加速度Gの推移の一例について、図10及び図11を用いて説明する。
 まず、図10に、車両10が前進して、かつ、アクセル操作量Accが0の場合を示す。時刻t1において、目標トルクTacと目標監視トルクTawとの偏差の絶対値が検出閾値α以上となり、カウント値Cのカウントが開始される。その後、時刻t1から第1所定時間T1経過した時刻t2において、カウント値Cが検出時間TL以上となる。その結果、監視部70からMG制御部60に対してフェイルセーフ信号Sfsが出力され、目標トルクTacが低下する。
 アクセル操作量Accが0の場合には、図6に示すように、目標監視トルクTaw(=0)と検出閾値αとの差Ag1が小さい。このため、回転電機20に対するフェイルセーフが実行されるまでに車両10に生じる車両加速度Gは比較的小さい。
 続いて、図11に、車両10が前進して、かつ、アクセル操作量Accが0よりも大きい場合を示す。時刻t1において、目標トルクTacと目標監視トルクTawとの偏差の絶対値が検出閾値α以上となり、カウント値Cのカウントが開始される。その後、時刻t1から第2所定時間T2(<T1)経過した時刻t2において、カウント値Cが検出時間TL以上となる。その結果、監視部70からMG制御部60に対してフェイルセーフ信号Sfsが出力され、目標トルクTacが低下する。
 アクセル操作量Accが0よりも大きい場合であって、走行モードがエコモードに設定されている場合には、図6に破線で示す第1特性線L1に従って目標トルクが算出される。この場合、その目標トルクと上限閾値Gthとの間のトルク差Ag2は大きい。したがって、車両制御部50に異常が発生することにより上限閾値Gthを超える目標トルクが算出されると、車両10には、ドライバが予測しない大きな車両加速度Gが発生する。そこで、本実施形態では、監視部70は、アクセル操作量Accが大きくなるほど検出時間TLを短くする。このため、図11に破線にて示す比較例のフェイルセーフ信号Sfsの出力タイミングt3に対して、本実施形態では、フェイルセーフ信号Sfsの出力タイミングt2を早めることができる。その結果、回転電機20の出力トルクが早期に低下させることができ、車両加速度Gを早期に低減することができる。なお、比較例は、例えば、アクセル操作量Accによらず、検出時間TLが一定にされる構成のことである。
 ところで、車両制御部50に異常が発生していないにもかかわらず、目標監視トルクTawに対して目標トルクTacが大きくずれてしまうことがある。この場合、監視部70からフェイルセーフ信号Sfsを出力すべき状況でないにもかかわらず、フェイルセーフ信号Sfsが出力され、回転電機20の出力トルクが低下する。その結果、ドライバビリティが低下する懸念がある。
 ここで、目標トルクの算出には、冗長化信号であるアクセル操作量Acc、車速Vs及びシフトポジションSPと、非冗長化信号である走行モード信号Moとが用いられているのに対し、目標監視トルクの算出には、走行モード信号Moが用いられていない。このことが、車両制御部50に異常が発生していないにもかかわらず、目標監視トルクTawに対して目標トルクTacが大きくずれ得る要因の1つとなる。
 また、目標トルクが0を跨いて目標トルクTacの符号が変わる状況下において、車両制御部50に異常が発生していないにもかかわらず、目標監視トルクTawに対して目標トルクTacが大きくずれやすい。詳しくは、目標トルクの算出に用いられる信号と目標監視トルクの算出に用いられる信号とが上述したように異なることから、目標トルクと目標監視トルクとがずれ得る。この場合、徐変処理が施された目標トルクTacのその後の推移は、徐変処理が施された目標監視トルクTawのその後の推移とは異なるものとなる。その結果、例えば、0を含む所定トルク範囲に含まれる目標トルクにはレート処理が施され、所定トルク範囲外の目標監視トルクにはなまし処理が施される事態が発生する。この場合、レート処理による目標トルクTacの徐変量と、なまし処理による目標監視トルクTawの徐変量とが異なる値となり、目標監視トルクTawに対して目標トルクTacが大きくずれることとなる。
 そこで、本実施形態では、図7のステップS21の判定処理を行う。図12に、判定処理の手順を示す。
 ステップS40では、車速Vsが0以上であるか否かを判定する。
 ステップS40において肯定判定した場合には、ステップS41に進み、徐変処理後の目標トルクTacが第1判定値Tjacc(>0)を下回るか否かを判定する。この処理は、車両制御部50の監視を実行するか否かを判定するための処理である。以下、図13を用いて、車両10が前進する場合に用いられる第1判定値Tjaccの定め方について説明する。
 本実施形態において、第1判定値Tjaccは、第1ハザードトルクTh1(>0)から第1回生トルクTb1(>0)を差し引いた値に設定されている。第1ハザードトルクTh1は、前進方向における意図しない車両10の加速が発生する場合に想定される回転電機20のトルクの許容上限値である。第1ハザードトルクTh1は、具体的には例えば、車両10を所定の加速度(例えば、重力加速度の0.3倍)で加速させるために要する回転電機20のトルクである。第1回生トルクTb1は、車両10が前進している場合において、回生駆動制御により減速させるときに発生可能な回転電機20の回生トルクの下限値である。
 また、第1判定値Tjaccは、アクセル操作量Accが0の場合における上限閾値Gthの値G0よりも小さい値に設定されている。これにより、目標トルクTacが上限閾値Gth以下となる場合において、車両制御部50の監視を実行できる。なお、G0は、目標監視トルクの絶対値及び検出閾値αの加算値と同じ値である。また、0を含む所定トルク範囲を定める上述した第1所定トルクは、例えば、第1判定値Tjaccよりも小さい値に設定されている。
 ステップS41において徐変処理後の目標トルクTacが第1判定値Tjacc以上であると判定した場合には、ステップS42に進み、車両制御部50の監視を実行すると判定する。
 一方、ステップS41において徐変処理後の目標トルクTacが第1判定値Tjaccを下回ると判定した場合には、ステップS43に進み、車両制御部50の監視を実行しないと判定する。ステップS42又はS43の処理の完了後、図7のステップS22の処理に進む。
 ステップS40において車速Vsが0を下回ると判定した場合には、車両10が後進していると判定し、ステップS44に進む。ステップS44では、徐変処理後の目標トルクTacが第2判定値Tjdec(<0)を上回るか否かを判定する。この処理は、車両制御部50の監視を実行するか否かを判定するための処理である。以下、図14を用いて、車両10が後進する場合に用いられる第2判定値Tjdecの定め方について説明する。
 本実施形態において、第2判定値Tjdecは、第2回生トルクTb2(>0)から第2ハザードトルクTh2(>0)を差し引いた値に設定されている。第2ハザードトルクTh2は、後進方向における意図しない車両10の加速が発生する場合に想定される回転電機20のトルクの許容上限値である。第2ハザードトルクTh2は、第1ハザードトルクTh1と同じ観点で定められる値である。第2回生トルクTb2は、車両10が後進している場合において、回生駆動制御により減速させるときに発生可能な回転電機20の回生トルクの下限値である。
 また、第2判定値Tjdecは、その絶対値が、アクセル操作量Accが0の場合における上限閾値Gthの値G0よりも小さい値に設定されている。なお、本実施形態では、第1判定値Tjaccの絶対値と第2判定値Tjdecの絶対値とが同じ値に設定されている。ただし、この設定に限らず、第1判定値Tjaccの絶対値と第2判定値Tjdecの絶対値とが異なる値に設定されていてもよい。また、上述した第2所定トルクは、例えば、第2判定値Tjdecよりも大きい値に設定されている。
 ステップS44において徐変処理後の目標トルクTacが第2判定値Tjdec以下であると判定した場合には、ステップS42に進む。一方、ステップS44において徐変処理後の目標トルクTacが第2判定値Tjdecを上回ると判定した場合には、ステップS43に進む。
 以上説明した図12の処理によれば、監視部70からフェイルセーフ信号Sfsを出力すべき状況でないにもかかわらずフェイルセーフ信号Sfsが出力されてしまう事態の発生を抑制しつつ、車両制御部50に異常が発生しているか否かを適正に判定することができる。
 目標トルク及び目標監視トルクの算出に用いる信号が車両の要求仕様により変わる場合がある。この場合であっても、図12に示した処理によれば、例えば第1判定値Tjacc及び第2判定値Tjdecの調整により、監視部70からフェイルセーフ信号Sfsを出力すべき状況でないにもかかわらずフェイルセーフ信号Sfsが出力されてしまう事態の発生を抑制できる。このため、目標トルク及び目標監視トルクの算出に用いる信号が車両の要求仕様により変わる場合であっても、制御装置100の設計に要する工数を削減することができる。
 <第1実施形態の変形例>
 ・図12のステップS40において、車両10が前進しているか後進しているかを判定するために、車速Vsに代えて、例えば回転電機20のロータの回転速度が用いられてもよい。ロータの回転速度は、例えば、回転電機20の電気角を検出するレゾルバ等の回転角センサの検出信号に基づいて算出されればよい。
 ・図13に示した第1判定値Tjaccは、正の値に限らず、負の値にもなり得る。例えば、第1回生トルクTb1が第1ハザードトルクTh1よりも大きくなる場合に第1判定値Tjaccが負の値になる。
 また、図14に示した第2判定値Tjdecは、負の値に限らず、正の値にもなり得る。例えば、第2回生トルクTb2が第2ハザードトルクTh2よりも大きくなる場合に第2判定値Tjdecが正の値になる。
 ・図7に示す処理のうちステップS27~S29の処理を削除し、ステップS26において肯定判定された場合にステップS30に移行してもよい。
 <第2実施形態>
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第1判定値Tjacc及び第2判定値Tjdecが回転電機20を構成するロータの回転速度Nmに基づいて可変とされる。
 図15に、本実施形態に係る判定処理の手順を示す。なお、図15において、先の図12に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 ステップS40において肯定判定した場合には、ステップS45に進み、ロータの回転速度Nmに基づいて、第1回生トルクTb1を設定する。この設定は、ロータの回転速度Nmに応じて第1回生トルクTb1を可変にできることに鑑みたものである。例えば、ロータの回転速度Nmが高いほど、第1回生トルクTb1を小さく設定する。そして、設定した第1回生トルクTb1を第1ハザードトルクTh1から差し引くことにより、ステップS41で用いる第1判定値Tjaccを設定する。ステップS45の処理の完了後、ステップS41に進む。なお、ロータの回転速度Nmは、例えば、上記回転角センサの検出信号に基づいて算出されればよい。
 ステップS40において否定判定した場合には、ステップS46に進み、ロータの回転速度Nmに基づいて、第2回生トルクTb2を設定する。例えば、ロータの回転速度Nmが高いほど、第2回生トルクTb2の絶対値を小さく設定する。そして、設定した第2回生トルクTb2から第2ハザードトルクTh2を差し引くことにより、ステップS44で用いる第2判定値Tjdecを設定する。
 以上説明した本実施形態によれば、ロータの回転速度に応じた適正な各判定値Tjacc,Tjdecを設定できる。これにより、車両制御部50の監視が必要な領域を正確に判定することができる。
 <第3実施形態>
 以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、監視部70は、異常時処理として、図16のステップS31に示すように、フェイルセーフ処理に代えて、制御装置100をリセットする処理を行う。これにより、制御装置100の信頼性の低下を抑制する。なお、図16において、先の図7に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 <その他の実施形態>
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
 ・目標トルク及び目標監視トルクに対するなまし処理として、例えばローパスフィルタ処理が用いられてもよい。この場合、監視部70のなまし処理におけるなまし度合いと、車両制御部50のなまし処理におけるなまし度合いとが同じ度合いにされていてもよい。なまし処理がローパスフィルタ処理である場合、なまし度合いとは、例えばローパスフィルタの時定数のことである。
 また、目標トルク及び目標監視トルクに対するなまし処理としては、ローパスフィルタ処理に限らない。目標トルク及び目標監視トルクそれぞれの変化を抑制するなまし処理であれば、移動平均処理等、他の処理であってもよい。
 ・目標トルク及び目標監視トルクに対して徐変処理が施されなくてもよい。この場合であっても、目標トルク及び目標監視トルクの算出に用いられる信号が異なることに起因して、車両制御部50に異常が発生していないにもかかわらず、フェイルセーフ信号Sfsが出力されるおそれはあるため、本開示の適用が有効である。
 ・非冗長化信号としては、走行モード信号Moに限らず、例えば、アクセルペダルの踏み込みによって加減速及び制動を可能とする1ペダルモードの選択を示す1ペダルモード信号であってもよい。
 ・車両制御部50において、回転電機20の目標トルク[N/m]に代えて、回転電機20のトルクの相関値である回転電機20の目標駆動力[N]が算出されてもよい。この場合、監視部70において、目標監視トルクに代えて、目標監視駆動力が算出されてもよい。
 また、車両制御部50において、回転電機20の目標トルクに代えて、回転電機20のトルクの相関値である車両10に作用する目標加速度[m/s^2]が算出されてもよい。この場合、監視部70において、目標監視トルクに代えて、目標監視加速度が算出されてもよい。
 ・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部及びその手法は、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部及びその手法は、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。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1.  駆動輪(24)と動力伝達可能な回転電機(20)と、
     前記回転電機に電気的に接続されたインバータ(30)と、を備える車両(10)に適用される回転電機の制御装置(100)において、
     冗長化信号及び非冗長化信号に基づいて、前記回転電機のトルク、前記回転電機の駆動力又は前記車両に作用する加速度のいずれかである制御量の目標値(Tac)を算出する目標値算出部(50)と、
     前記制御量を前記目標値に制御すべく、前記インバータを操作するインバータ操作部(60)と、
     前記冗長化信号及び前記非冗長化信号のうち前記冗長化信号に基づいて、前記制御量の目標監視値(Taw)を算出する監視値算出部(70)と、
     前記車両の前進時において、前記目標値が第1判定値(Tjacc)以上になる場合に前記目標値と前記目標監視値との偏差を算出し、前記目標値が前記第1判定値を下回る場合に前記偏差を算出せず、前記車両の後進時において、前記目標値が第2判定値(Tjdec)以下になる場合に前記偏差を算出し、前記目標値が前記第2判定値を上回る場合に前記偏差を算出しない偏差算出部(70)と、を備える回転電機の制御装置。
  2.  前記目標値算出部は、算出した前記目標値に徐変処理を施し、
     前記監視値算出部は、算出した前記目標監視値に徐変処理を施し、
     前記インバータ操作部は、前記徐変処理が施された前記目標値に前記制御量を制御すべく、前記インバータを操作し、
     前記偏差算出部は、前記車両の前進時において、前記徐変処理が施された前記目標値が前記第1判定値以上になる場合に前記徐変処理が施された前記目標値と前記徐変処理が施された前記目標監視値との偏差を算出し、前記徐変処理が施された前記目標値が前記第1判定値を下回る場合に前記偏差を算出せず、前記車両の後進時において、前記徐変処理が施された前記目標値が前記第2判定値以下になる場合に前記偏差を算出し、前記徐変処理が施された前記目標値が前記第2判定値を上回る場合に前記偏差を算出しない請求項1に記載の回転電機の制御装置。
  3.  前記偏差算出部により前記偏差が算出された場合、算出された前記偏差の絶対値が閾値(α)以上であることを条件として異常時処理を実行する処理部(70)を備える請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。
  4.  前記処理部は、算出された前記偏差の絶対値が前記閾値以上である状態が所定時間(TL)継続された場合に前記異常時処理を実行する請求項3に記載の回転電機の制御装置。
  5.  前記異常時処理は、前記回転電機に対するフェイルセーフ処理である請求項3又は4に記載の回転電機の制御装置。
  6.  前記フェイルセーフ処理は、前記回転電機のトルクの低下を指示する処理である請求項5に記載の回転電機の制御装置。
  7.  前記異常時処理は、前記制御装置をリセットする処理である請求項3又は4に記載の回転電機の制御装置。
  8.  前記目標値及び前記目標監視値は、前記車両のドライバによるアクセル操作量が大きいほど大きくなり、
     前記第1判定値及び前記第2判定値それぞれの絶対値は、前記アクセル操作量が0の場合における前記目標監視値及び前記閾値の加算値(G0)よりも小さい値である請求項3~7のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
  9.  前記第1判定値及び前記第2判定値は、前記回転電機を構成するロータの回転速度に基づいて可変とされる請求項1~8のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
PCT/JP2021/000242 2020-01-10 2021-01-06 回転電機の制御装置 WO2021141053A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/861,789 US11870379B2 (en) 2020-01-10 2022-07-11 Control device for rotating electrical machine

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020003070 2020-01-10
JP2020-003070 2020-01-10
JP2020171857A JP7409280B2 (ja) 2020-01-10 2020-10-12 回転電機の制御装置
JP2020-171857 2020-10-12

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/861,789 Continuation US11870379B2 (en) 2020-01-10 2022-07-11 Control device for rotating electrical machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021141053A1 true WO2021141053A1 (ja) 2021-07-15

Family

ID=76788772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/000242 WO2021141053A1 (ja) 2020-01-10 2021-01-06 回転電機の制御装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11870379B2 (ja)
WO (1) WO2021141053A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023227837A1 (fr) * 2022-05-24 2023-11-30 Stellantis Auto Sas Procede de surveillance d'un couple moteur d'une machine electrique de traction

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015056947A (ja) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社デンソー 駆動力制御装置
JP2015082900A (ja) * 2013-10-22 2015-04-27 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5066905B2 (ja) * 2006-12-04 2012-11-07 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置の制御装置
JP6115371B2 (ja) * 2013-07-22 2017-04-19 株式会社デンソー 車両制御装置
DE112014002955B4 (de) * 2013-11-13 2018-12-13 Honda Motor Co., Ltd. Antriebssteuervorrichtung und -verfahren für Primärantrieb
JP6390446B2 (ja) * 2015-01-22 2018-09-19 株式会社デンソー 回転電機の制御装置
EP3252348A4 (en) * 2015-01-30 2018-01-24 Jatco Ltd Vehicle controlling device
JP2016147585A (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 株式会社デンソー 電子制御装置
JP7147312B2 (ja) 2018-07-18 2022-10-05 株式会社デンソー 車両における電動機の制御装置および制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015056947A (ja) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社デンソー 駆動力制御装置
JP2015082900A (ja) * 2013-10-22 2015-04-27 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023227837A1 (fr) * 2022-05-24 2023-11-30 Stellantis Auto Sas Procede de surveillance d'un couple moteur d'une machine electrique de traction
FR3136058A1 (fr) * 2022-05-24 2023-12-01 Psa Automobiles Sa Procede de surveillance d’un couple moteur d’une machine electrique de traction

Also Published As

Publication number Publication date
US11870379B2 (en) 2024-01-09
US20220345065A1 (en) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5563062B2 (ja) アクセルペダル装置
JP4961278B2 (ja) 電気自動車の制御装置
WO1996016831A1 (fr) Commande de frein pour vehicule electrique
CN109476235B (zh) 转矩控制方法以及转矩控制装置
JP6729142B2 (ja) 駆動力制御方法及び駆動力制御装置
JP4418259B2 (ja) 電動ブレーキ装置
JP2017073886A (ja) 電動車の回生制動制御装置
JP6626519B2 (ja) 車両用制御装置
WO2021141053A1 (ja) 回転電機の制御装置
JP7409280B2 (ja) 回転電機の制御装置
JP7147312B2 (ja) 車両における電動機の制御装置および制御方法
JP7230360B2 (ja) 車両における電動機の制御装置および制御方法
JP5195257B2 (ja) 車両の制御装置および制御方法
US11951844B2 (en) Electric vehicle
JP2017169363A (ja) 車両の制御装置
JP2020078136A (ja) 電動車両
JP2009011057A (ja) 車両の制御装置
WO2022014230A1 (ja) 移動体の制御装置
WO2021014769A1 (ja) 車両の制御装置および制御方法
JP4419289B2 (ja) 電動車両における回生エネルギ制御装置
WO2021100802A1 (ja) 車両用制御装置
JP2022011783A (ja) 車両の制御装置
JP7187878B2 (ja) 車両における電動機の制御装置および制御方法
JP7367601B2 (ja) 車両用制御装置、プログラム
JP7456317B2 (ja) 移動体の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21738340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21738340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1