特許 7409280 回転電機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】回転電機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20231226BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20231226BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 J

B60L9/18 J

H02P27/06

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020171857

(22)【出願日】2020-10-12

(65)【公開番号】P2021112115

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2023-09-22

(31)【優先権主張番号】P 2020003070

(32)【優先日】2020-01-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】平井 太郎

(72)【発明者】

【氏名】神尾 茂

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－５６９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－８２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１４７５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

本発明は、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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、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。

【0009】

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発明者は見出した。

【0010】

そこで、本発明では、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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る車載システムの全体構成図。

【図2】車両制御部の処理を示す機能ブロック図。

【図3】監視部の処理を示す機能ブロック図。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】監視部による監視処理の手順を示すフローチャート。

【図8】検出閾値の算出に用いられるマップの一例を示す図。

【図9】検出時間の算出に用いられるマップの一例を示す図。

【図10】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。

【図11】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。

【図12】監視部による判定処理の手順を示すフローチャート。

【図13】車両前進時における第１判定値を説明するための図。

【図14】車両後進時における第２判定値を説明するための図。

【図15】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。

【図16】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。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
以下、本発明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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

＜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。

【0079】

・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。

【0080】

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。

【0081】

・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。

【0082】

＜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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

＜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。

【0088】

＜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。

【0089】

・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。

【0090】

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。

【0091】

・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、本発明の適用が有効である。

【0092】

・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。

【0093】

・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。

【0094】

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。

【0095】

・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。

【符号の説明】

【0096】

１０…車両、２０…回転電機、３０…インバータ、５０…車両制御部、７０…監視部、１００…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】