ブックタイトルマツダ技報　2012 No.30

概要

マツダ技報　2012 No.30

No.30(2012)マツダ技報を構成した(Fig.1)。VCMはドライバのシフトレバーやアクセル操作に応じてモータのトルクを制御して車両を駆動/減速させるが,同時にバッテリの充電量や温度,モータインバータ温度,車室内の温度などの状態も把握し,これらのシステムを適切な状態に保つようにバッテリ冷却システムを含めた車両全体を制御する。充電時にはバッテリを保護しつつ最短の充電時間となるよう充電器と合わせてバッテリ冷却システムを制御する。また,携帯電話通信網を通じて充電や空調を操作したり,車両状態をモバイルで把握することを可能にする遠隔操作システムを実現した。このように,電気自動車ではドライバの操作を電気信号として検出して車両をコントロールする“バイワイヤ”システムとなっており,バッテリ/モータ等で高電圧を使用していることと相まって,制御には高い信頼性が求められる。そこで,デミオEVではMBDとHILS(Hardware Inthe Loop Simulation)を活用することで,信頼性の高い制御系を効率的に開発した。Data CenterCell PhoneNetworkAccelerator Pedal PositionBrake Pedal Positionetc.High Voltage Battery Inverter MotorData CommunicationModule (DCM)High VoltageBattery ECUVehicle CANQuick Charge PortElectric Air ConditioningOn Board ChargerVCMMotor/InverterECUOn Board ChargerECUNormal Charge PortCharge ControlHigh Voltage Battery StatusA/C ECUA/C StatusFig.1 Control System Configuration2.デミオEVの制御系Motor ControlA/C ControlReductionGears2.1制御系概要デミオEVの制御システムは,前述のように車両全体をコントロールするVCMを中心として個別ユニットごとに設けられた制御器が協調して制御している。VCMは個別の制御器から送られるユニットの状態とVCMに入力されるアクセルやシフトレバーなどによるドライバ操作を総合的に判断し,車両走行/充電/外部AC給電などの状態に制御状態を移しながら制御を行う(Fig.2)。走行や充電のために制御システムが起動すると,VCMの起動制御に含まれる車両状態判定部でユーザの操作や車両状態を判断し,その結果に基づいてFig.2に示すように走行/充電/遠隔操作/外部給電のいずれかに制御状態が移行,その機能を提供する。そこでの処理が終了した後は,車両を安全にシステム停止させるために残電荷の放電など終了処理を行い,車両システムを停止させる。ある状態から他の状態へ制御を移行する場合は,終了処理を経て再び車両状態判定した後に次の状態へ移行することで,状態移EV-CAN行の安全性を確保している。これら全ての状態を通して高電圧バッテリECUによって高電圧バッテリの状態がモニタされており,その状態と車両要求とに応じたバッテリ電流がVCMによって制御される。Vehicle State DeterminationUser control ( Key ON/OFF,Shift Position, Charge Connector, etc)Status of High Voltage System ( Relay ON/OFF, High Voltage Buttery Status)High VoltageControlShutdown ProcessDriveControlCharge ControlNormal ChargeQuick ChargeRemoteControlFig.2 Vehicle Control State FlowAC PowerSupplycontrol2.2高電圧制御電気自動車においてエネルギ供給元となるバッテリは,その寿命を保ちながら性能を最大限に引き出すために,状態にあわせて適切な範囲で電力を出し入れする必要がある。デミオEVでは高電圧バッテリECUが温度と充電状態を元に入力可能電力/出力可能電力を決定し,その範囲内でVCMが車両で使用する電力を制御している。また,バッテリ高温・低温時は車両エアコンシステムが出力する空気の一部をバッテリ内に取り込みバッテリ温度を調節する機能を備えている。このために,バッテリ内にはクーリングファンを設置しており,エアコンはユーザによる操作に加えてVCMからの操作も可能で,エアコンECUとVCMが協調してエアコンとパック内ファンを制御し冷気/暖気をバッテリに送り込んでバッテリ温度を調節する。また,VCMはバッテリ故障時に備えてSOC(State ofCharge)・バッテリ電流・入出力可能電力などの演算を行っており,バッテリECUからの情報が得られなくなった場合には,VCMによるバッテリ状態推定に切り替えて,安全を確保しつつ走行が可能である。2.3駆動制御モータによる駆動は,内燃機関による駆動と比較して制御性が格段に高く,正確な駆動力を高速な応答で発生することができる。デミオEVでは,EVとして”Zoom-Zoom”な走り感を実現するために,ドライバのアクセル操作に対するリニアでスムーズなトルク応答を目標に制御系を開発した。開発したトルク制御系の概要をFig.3に示す。駆動トルク制御では,アクセルやブレーキの操作によるドライバ指示と車体速度によってあらかじめ設定されたマップから目標駆動トルクが設定される。次に,アクセルペダル操作量の変化や車両の走行状態に応じてトルク変化率を制限した後にフィルタ処理され,モータトルク指示としてインバータに入力される。この時に,制御システム内の通信な―131―