(57)【要約】【課題】走行モータの回転角センサ（レゾルバ）で取得した情報から車両の衝突検知、およびその衝突状況を判定し、この判定を基に衝突状況に応じて回生制動／フリーランを選択，実行してモータ駆動を停止制御する車両の走行モータ制御システムを提供する。【解決手段】車両に車両統合制御ユニット、インバータ制御方式のモータ制御装置を搭載し、モータ制御装置が車両統合制御ユニットからのトルク指令を受けて走行モータを駆動制御する車両の走行モータ制御システムにおいて、前記モータ制御装置には、モータに付設の回転角センサで取得した信号から走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算して車両の衝突検知、およびその衝突状況（前方衝突／後方衝突）を判定し、その衝突状況の判定結果を基に「回生制動」、もしくは「フリーラン」を選択して走行モータの停止処理を実行する。【選択図】図２
2014155234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に車両統合制御ユニット、インバータ制御方式のモータ制御装置を搭載し、前記車両統合制御ユニットから出力されるトルク指令によりモータを駆動制御する車両の走行モータ制御システムにおいて、
前記モータ制御装置には、モータに付設の回転角センサで取得した信号から走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算して車両の衝突検知、およびその衝突状況を判定し、その衝突状況の判定結果を基に回生制動、もしくはフリーランを選択してモータ駆動の停止制御を実行する処理手段を備えたことを特徴とする車両の走行モータ制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の走行モータ制御システムにおいて、回転角センサは走行モータに付設したレゾルバであり、レゾルバ−デジタル（Ｒ／Ｄ）コンバータを組み合せて走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算し、これを基に車両の衝突検知、およびその衝突状況の判定を処理することを特徴とする車両の走行モータ制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の走行モータ制御システムにおいて、処理手段には、走行モータの停止制御モードとして回生制動処理とフリーラン処理を登録しておき、衝突状況の判定が前進走行中，ないし停止中の後方衝突である場合には回生制動を選択し、それ以外の衝突である場合にフリーランを選択してモータ駆動の停止制御処理を実行することを特徴とする車両の走行モータ制御システム。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の走行モータ制御システムにおいて、処理手段には走行モータの異常情報、停止制御の処理情報を車両統合制御ユニットに送信する機能を備えたことを特徴とする車両の走行モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動で走行するＥＶ／ＨＥＶ車などに適用する走行モータの制御システムに関し、詳しくは車両の衝突発生時にその衝突状況に応じた適切な方法でモータ駆動を停止制御して車両の衝突衝撃を軽減させる制御方式に係わる。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両に搭載したバッテリーなどを電源とするモータの駆動により走行する頭記のＥＶ／ＨＥＶ車は、アクセル，ブレーキ，シフトレバーなどの操作情報、および走行モータの回転速度情報を基にモータの適正な出力トルク（指令トルク）を演算する車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）、および走行モータを駆動制御するインバータ方式のモータ制御装置を搭載し、前記車両統合制御ユニットからのトルク指令にしたがってモータ制御装置が走行モータを駆動制御（ＰＷＭ制御）しており、車両統合制御ユニットとモータ制御装置との間のデータ通信はＣＡＮなどのバスライン（車載ＬＡＮ）を通じて一定の周期（例えば５０msec）で行うようにしている。
【０００３】
また、このＥＶ／ＨＥＶ車においては、走行中の車両が他車（先行車，または後続車），あるいは障害物に衝突をした時の被害軽減対策として、従来では車両に搭載した加速度センサ（Ｇセンサ）が感知した信号を基に、衝突発生時には走行モータを停止するようにしており、その操作は加速度センサの感知信号をＶＣＵ（車両統合制御ユニット）からモータ制御装置に通知してモータ駆動を停止制御するか、または加速度センサをインバータ装置自体に組み込んで停止制御を行うようにしている。
【０００４】
この場合に前者の方式では、ＶＣＵからの伝送指令を受けてからモータ制御装置（インバータ）が走行モータを停止制御するので応答速度が遅くなるほか、車両の衝突で車載バスライン（信号線）の通信機能が喪失した場合にはＶＣＵの指令がモータ制御装置に正しく伝送されなくなる。一方、インバータ装置に加速度センサを設けることはコストアップの要因になる。そのほか、加速度センサは車両の前部に取付けた場合に後方からの軽微な追突を感知しないなど、加速度センサはその取付け箇所によって衝突の状況を的確に検知できないなどの課題もある。
【０００５】
そこで、加速度センサを使用しないで走行モ−タの回転数から車両の衝突を検知する方法として、走行モータの相電圧、相電流の乱れ、またはモータに取付けたレゾルバ（回転角センサ）の磁極位置情報から走行モータの回転数を演算し、その回転数の変動（加速度）が予め定めた閾値を超えた際に車両の衝突発生と判断してモータの停止処理を実行するようにしたモータ制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、先記の特許文献１に開示されている走行モータ制御方式では、走行モータの速度（回転数）変化率のみに着目して車両の衝突を判定するようにしており、走行中の車両（自車）が前方の先行車両，障害物に衝突（前方衝突）したのか、後方追従車両に追突された（後方衝突）かの区別はしていない。このために、衝突事故の状況（前方衝突か、後方衝突か）が判断できない。
【０００８】
一方、インバータ制御によるモータの停止制御法として、回生制動停止法、およびインバータ出力を遮断してモータを惰性回転させるフリーラン停止法がある。また、車両の衝突発生時に走行モータの駆動を非常停止して被害を軽減させる法についても、衝突直後にモータを回生制動するか、フリーランとするかによって衝突後に車両が停止するまでの停止距離、および車両の衝突衝撃（衝突加速度）の大きさが変わるため、車両衝突の状況（前方衝突／後方衝突）よっていずれの停止方法が適切であるかが異なる。しかしながら、従来の衝突検知方式（特許文献１）では衝突の状況が判断できず、このために適切な走行モータの停止制御方法（回生制動／フリーラン）を選択して実行することができない。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、加速度センサを使用せずに、インバータ制御のために走行モータに付設した回転角センサ（例えば、レゾルバ）で取得した情報から車両の衝突検知、およびその衝突状況（前方衝突／後方衝突）を判定し、この判定を基に衝突状況に応じて適切な停止方法（回生制動／フリーラン）を選択，実行して衝突による二次災害（玉突き事故）、車両損傷の拡大、搭乗者傷害の軽減を図るフェールセーフ機能を備えた車両の走行モータ制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、車両に車両統合制御ユニット、インバータ制御方式のモータ制御装置を搭載し、モータ制御装置が車両統合制御ユニットからのトルク指令を受けて走行モータを駆動制御する車両の走行モータ制御システムにおいて、
前記モータ制御装置には、モータに付設の回転角センサで取得した信号から走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算して車両の衝突検知、およびその衝突状況を判定し、その衝突状況の判定結果を基に回生制動、もしくはフリーランを選択してモータ駆動の停止制御を実行する処理手段を備える（請求項１）。
【００１１】
ここで、前記回転角センサは走行モータに付設したレゾルバであり、レゾルバ−デジタル（Ｒ／Ｄ）コンバータを組み合せて走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算し、これを基に車両の衝突検知、およびその衝突状況の判定を処理する（請求項２）。
【００１２】
また、前記処理手段には、走行モータの停止制御モードとして回生制動処理とフリーラン処理を登録しておき、衝突状況の判定が前進走行中，もしくは停止中の後方衝突である場合には回生制動を選択し、それ以外の衝突である場合にフリーランを選択してモータ駆動の停止制御処理を実行する（請求項３）。
【００１３】
さらに、前記処理手段には走行モータの異常情報、停止制御の処理情報を車両統合制御ユニットに送信する機能を備える（請求項４）。
【発明の効果】
【００１４】
上記の走行モータ制御システムによれば、加速度センサを使わずに走行モータに付設してその回転角を検出するレゾルバから取得したモータの回転角情報から走行モータの回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算し、加速度の変化が予め定めた閾値を超えた際に車両の衝突発生と判断するとともに、その加速方向から車両の衝突状況（前方衝突，後方衝突）を的確に判定し、この判定結果を基に車両の衝突状況に応じた適切な方法（回生制動／フリーラン）を選択して走行モータの駆動を非常停止させることかできる。
【００１５】
これにより、車両の衝突による二次災害（例えば、後方追従車両に衝突された勢いで自車が先行車両に追突する玉突き事故）の回避、および車両損傷拡大，搭乗者傷害の軽減を図ることができる。
【００１６】
また、車両衝突時における走行モータの異常情報を上位の車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）に通知することにより、ＶＣＵは必要な異常処理が行えるほか、この異常情報を保存することにより、事故後の調査で衝突発生の原因、解析を詳細に究明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例による走行モータ制御システムのブロック図である。
【図２】図１の制御システムによる車両の衝突検知，走行モータ停止処理のフローチャートである。
【図３】車両の衝突状況、モータ停止方法の判定表である。
【図４】図３の判定表に対応する衝突状況判定処理のフローチャートである。
【図５】定速走行中の前方衝突を例に、衝突時におけるモータ回転数と加速度の経時的経緯を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明による実施の形態を図１〜図４、および図５に基づいて説明する。
まず、図１に示す走行モータ制御システムにおいて、１は走行モータ、２は車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）、３はモータ制御装置、３ａはインバータの主回路、３ｂはインバータの制御部（ＥＣＵ）、４は走行モータ１の回転角をモータ制御装置３のインバータ制御部３ｂに通知するレゾルバ（回転角センサ）である。
【００１９】
ここで、前記モータ制御装置３の制御部３ｂには上位の車両統合制御ユニット（ＶＣＵ２からのトルク指令を受けてインバータ出力を制御（ＰＷＭ制御）するインバータ制御回路、レゾルバ４の回転角情報をデジタルに変換するレゾルバ−デジタル（Ｒ／Ｄ）コンバータ、および後記のようにレゾルバ４の回転角情報を基に走行モータ１の回転速度／回転方向／加速度／加速方向／車両走行速度を演算して車両の衝突発生検知、衝突状況の判定、および走行モータの停止方法を決定して実行する処理機能を持つ制御モジュール（マイクロコンピュータ）を備えている。
【００２０】
次に、前記した制御モジュールによる車両の衝突検知、衝突状況の判定、およびその判定に基づく走行モータ停止処理のフローチャートを図２に示し、車両の衝突検知からモータ停止までの処理を以下に述べる。
【００２１】
・  レゾルバ４から得た回転角を基に、一定の制御周期（例えば５０msec）で走行モータ１の回転方向，速度を演算して速度情報を取得する（ステップ：Ｓ１）。
・  その速度と前回周期の速度との変化から走行モータ１の加速度、加速方向(「加速」,「減速」)を求める(Ｓ２)。
【００２２】
・  ステップＳ２で取得した加速度と予め定めた閾値を比較し（Ｓ３）、加速度が閾値を超えている場合には、その異常情報（加速度，加速方向）を保存（Ｓ４）した上で、衝突判定処理のプログラム（図４参照）を呼び出して（Ｓ５）、衝突状況（前方衝突／後方衝突）を判定する。
【００２３】
・  また、バッテリー（走行モータの電源）の管理情報を読み出し（Ｓ６）、バッテリー情報が取得できたか否かを判断する（Ｓ７）。
・  バッテリー情報が正常で、かつ衝突状況が後方衝突（後方追従車両に追突された）と判定された場合（Ｓ８）は、「回生制動」の処理を起動（Ｓ９）して走行モータ１を回生制動し、このモータ回生制動と車両の油圧ブレーキ（フットブレーキ）を併用して車両を非常停止させる。
【００２４】
・  また、走行中に発生した衝突状況が前項（５）以外の前方衝突であると判定された場合には、「フリーラン」の処理を起動し（Ｓ１０）、走行モータ１をフリーラン（インバータ出力を遮断してモータ駆動を停止）にして車両の衝突衝撃力を軽減させる。
【００２５】
・  衝突時における走行モータの異常情報、衝突状況の判定結果、停止処理の情報を上位の車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）２に送信して保存させる（Ｓ１１）。
次に、車両衝突状況の判定表を図３に、またこの判定表に対応したフローチャートを図４に示す。すなわち、図３で表すように、衝突事故の状況判定は、走行モータの回転方向／衝突時の加速方向／車両の走行状態／走行速度から判断し、走行中、ないし停止中の後方衝突と判定された場合は「回生制動」の処理を実行する。一方、先行車両、あるいは障害物に前方衝突した場合にはモータのインバータ制御を停止して「フリーラン」の処理を実行する。
【００２６】
なお、図３における項目「走行状態」は、上位の車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）（図１参照）からの指令（目標トルク／目標速度）とその時のインバータの制御状態で判断し、加速走行中，定速走行中，減速走行中をそれぞれ次記のように定義する。
【００２７】
加速走行中：ＶＣＵからの加速指令（目標トルク／目標速度）の±１０％以外
減速走行中：ＶＣＵからの減速指令（目標トルク／目標速度）の±１０％以外
定速走行中：ＶＣＵからの定速指令（目標トルク／目標速度）の±１０％以内
停止中：モータ停止
また、図２のフローチャート（ステップ：Ｓ３）に記した加速度の閾値については、例えば次記のように通常走行時に急ブレーキをかけて車両を急停止する際の加速度にマージンをかけた値を車両衝突判定の閾値とする。
【００２８】
すなわち、急ブレーキで走行中の車両が停止するまでの制動時間（秒）ｔは、
ｔ＝車速（秒速）／（重力加速度（９．８）×動摩擦係数μ
ここで、道路が乾いたアスファルト，コンクリートであれば最も早く停止でき、その動摩擦係数μ≒０．８とすると、
制動時間（秒）＝車速（秒速）／７．８４
加速度＝車速（秒速）／制動時間（秒）＝７．８４ｍ／sec２
であり、この加速度（７．８４ｍ／sec２）にマージン（１０％）をかけた値（８．６２４ｍ／sec２）を衝突判定の閾値とする。
【００２９】
次に、車両衝突の判定、およびその判定結果に基づくモータ停止制御の処理を図４のフローチャートで説明する。
・  走行モータの回転方向（正転（前進）／逆転（後進））を判断する。
【００３０】
・  正転（前進）走行中に前記閾値を超えた異常な加速度が加わった場合には、その加速度方向（「加速」／「減速」）を判断する。
・  そして、異常加速度の方向が「加速」の場合は、後方追従車両による後方衝突（追突）が発生したと判断し、ＶＣＵからの指令による走行状態（加速走行中／減速走行中／定速走行中）とその時の走行速度によって衝突の状況（発進時の衝突／加速走行中の衝突／定速走行中の衝突／減速走行中の衝突／停止時の衝突）を区別して判定する。
【００３１】
・  また、異常加速度の方向が「減速」の場合は、先行車両、あるいは障害物に前方衝突したと判断し、ＶＣＵからの指令による自車の走行状態（加速走行中，減速走行中，定速走行中）とその時の走行速度によって衝突の状況（停止時の衝突／減速走行中の衝突／停止のための減速中の衝突／停止時の衝突）を区別して判定する。
【００３２】
・  一方、逆転（後進）中に「加速」または「減速」方向の異常加速度が加わった場合は、その加速度方向が「加速」か「減速」かによって衝突の状況（前方から後進して来た他車による衝突／後方の後続車もしくは障害物に衝突）を区別して判定する。なお、後進時（縦列駐車、あるいは車庫入れ）の車速は一般に超低速であるので、走行速度を判定条件とせずに、異常加速度の方向（「加速」／「減速」）のみで衝突状況を判定する。
【００３３】
・  また、車両の停止中に異常加速度が加わった場合は、前項（５）の逆転（後進）の判定と同様に、異常加速度の方向（加速」／「減速」）だけで判断して後方衝突／前方衝突を判定する。
【００３４】
・  前記の衝突判定結果を基に、車両が後方衝突である場合にはモータ停止制御モードとして「回生制動」の処理を実行し、前方衝突である場合には「フリーラン」の処理を実行する。
【００３５】
上述のように車両の衝突発生時に衝突状況の判定、およびその判定結果を基に「回生制動」／「フリーラン」を選択してモータを停止制御するより、車両の後方衝突による二次災害（後続車に衝突された勢いで自車が先行車に追突する玉突き事故）の回避、および前方衝突による車両損傷／搭乗者傷害を軽減させるフェールセーフ機能を発揮できる。
【００３６】
また、車両衝突時における走行モータの異常情報を上位の車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）に通知する（図２のフローチャート参照）ことにより、ＶＣＵは必要な異常処理が行えるほか、この異常情報を保存することで事故後に衝突発生の原因、解析を詳細に究明することができる。
【００３７】
次に、定速走行中に自車が前方の渋滞列最後尾の車両に追突した場合を例に、走行モータの回転数、加速度の時間的変化の経緯を図５に示す。図５において、
・  車両の走行中（前進）は上位のＶＣＵからのトルク指令（定速走行指令）を受けて、モータ制御装置のインバータが走行モータの回転数を定速走行の状態に制御している（図中の状態：Ｉ）。
【００３８】
・  路上前方の渋滞列を発見した運転者がブレーキを踏んで車両を急減速させる（状態：II）。
・  ブレーキによる停止が間に合わず、車両が渋滞列最後尾の先行車両に衝突し（状態：III）、車速が急減速する(状態：IV)。
【００３９】
・  この衝突時にモータ制御装置がレゾルバの回転角信号からモータの回転速度、加速度を演算して求める。
・  加速度が先記の閾値を超えている場合にモータ制御装置が加速度異常と判断し、またモータの回転方向から加速方向が「減速」であると判断して「フリーラン」の処理を実行し、走行モータの駆動を即時停止する（状態：Ｖ）。
【００４０】
・  その後、車両が停止する（状態：VI）。
【符号の説明】
【００４１】
１    走行モータ
２    車両統合制御ユニット（ＶＣＵ）
３    モータ制御装置
３ａ  インバータの主回路
３ｂ  インバータの制御部（ＥＣＵ）
４    レゾルバ（回転角センサ）
【図１】
2014155234.tif 000003
【図２】
2014155234.tif 000004
【図３】
2014155234.tif 000005
【図４】
2014155234.tif 000006
【図５】
2014155234.tif 000007