| 【発明の名称】 |
ハイブリッド電気車の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】笹澤 憲佳
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| 【要約】 |
【課題】エンジンの駆動トルクが駆動軸に接続されている状態において、切断側へ故障した場合、もしくはエンジンの駆動トルクが駆動軸に切断されている状態において、接続側へ故障した場合の断続器の定常状態における故障を診断することを目的とする。
【解決手段】車速を検出する手段と、該車速より該断続器の接続または切断の切り替えを判定し制御する断続器制御手段と、該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、該第二の電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、該断続器制御手段により断続器を接続状態と制御している時に、該エンジンの回転数と該第二の電動機の回転数との差分を演算する手段と、該回転数差が一定値以上の場合には断続器が故障していると判断し、該断続器制御手段により断続器を切断状態と制御している時に、該エンジンの回転数と該第二の電動機の回転数との差分を演算する手段と、該回転数差が一定値未満の場合には断続器が故障していると判断する断続器故障判定手段を設けることにより断続器の定常状態における故障を診断することを可能とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンと、該エンジンに機械的に結合された第一の電動機と、該エンジンの発生トルクを駆動軸に機械的に接続または切断とを切り替えることのできる断続器と、駆動軸に結合された第二の電動機とを備え、第二の電動機の動力を変速機を介して駆動輪に伝達するハイブリッド車の制御装置であって、車速と、該車速により該断続器の接続または切断の切り替えを判定した信号と、該エンジンの回転数と、該第二の電動機の回転数を入力し、該エンジンの回転数と該第二の電動機の回転数との差分を演算する手段と、断続器を接続状態と制御しているときに、該回転数差が一定値以上の場合には断続器が故障していると判断する断続器故障判定手段を設けたことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】請求項１において、断続器を切断状態と制御しているときに、前記回転数差が一定値未満の場合には断続器が故障していると判断することを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】エンジンと、該エンジンに機械的に結合された第一の電動機と、該エンジンの発生トルクを駆動軸に機械的に接続または切断とを切り替えることのできる断続器と、駆動軸に結合された第二の電動機とを備え、第二の電動機の動力を変速機を介して駆動輪に伝達するハイブリッド車の制御装置であって、エンジンの出力トルクと、該第一の電動機のトルクとを入力し、該エンジンのトルクと該第一の電動機のトルクとの差分を演算する手段と、断続器制御手段により断続器を切断状態と制御しているときに該トルク差が一定値以上の場合には断続器が故障していると判断する断続器故障判定手段を設けたことを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】請求項３において、該断続器が断続器故障判定手段により切断側の故障が検出された時には、エンジンの駆動を許可する手段を設けたことを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】請求項３において、該断続器が断続器故障判定手段により接続側の故障が検出された時には、エンジンの駆動を停止する手段を設けたことを特徴とする車両制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にハイブリッド電気車に搭載されているエンジンの駆動トルクを駆動軸をとおして駆動輪に伝達する断続器の故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、断続器の故障診断方法には、特開平10−289020号公報のように、断続器によりエンジンの駆動トルクが駆動軸に接続状態から切断状態、もしくは断続器によりエンジンの駆動トルクが駆動軸に切断状態から接続状態の過渡時において、エンジンの回転数と駆動軸の回転数とを比較する事により診断する方法とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の断続器の故障診断方法では、エンジンの駆動トルクが駆動軸に接続されている状態において、切断側へ故障した場合、もしくはエンジンの駆動トルクが駆動軸に切断されている状態において、接続側へ故障した場合の診断ができない。本発明は断続器の定常状態における故障を診断することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目標を達成するために本発明は、エンジンと、該エンジンに機械的に結合された第一の電動機と、該エンジンの発生トルクを駆動軸に機械的に接続または切断とを切り替えることのできる断続器と、駆動軸に結合された第二の電動機とを備え、第二の電動機の動力を変速機を介して駆動輪に伝達するハイブリッド車の制御装置であって、車速を検出する手段と、該車速より該断続器の接続または切断の切り替えを判定し制御する断続器制御手段と、該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、該第二の電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、該断続器制御手段により断続器を接続状態と制御している時に、該エンジンの回転数と該第二の電動機の回転数との差分を演算する手段と、該回転数差が一定値以上の場合には断続器が故障していると判断し、該断続器制御手段により断続器を切断状態と制御している時に、該エンジンの回転数と該第二の電動機の回転数との差分を演算する手段と、該回転数差が一定値未満の場合には断続器が故障していると判断する断続器故障判定手段を設けることにより断続器の定常状態における故障を診断することを可能とする。
【０００５】更に、該エンジンの出力トルクを検出するトルク検出手段と、該第一の電動機のトルクを検出する手段とを備え、断続器制御手段により断続器を切断状態と制御している時に、該エンジンのトルクと該第一の電動機のトルクとの差分を演算する手段と、該トルク差が一定値以上の場合には断続器が故障していると判断する断続器故障判定手段を設けることにより断続器の定常状態における故障を診断することを可能とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【０００７】図１は本発明の一実施形態をなす、車両システム２０のハードウェア構成図である。燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジン１、エンジン１とベルト２で結合され、バッテリ３の充電のための発電やエンジン１の始動のためにトルクを発生する発電用モータ４，エンジン１のクランクシャフト５からの発生トルクを機械的に駆動軸６へ接続または切断する断続器７であるクラッチ，駆動軸６に連結し車両走行用駆動トルクを発生する車両駆動用モータ８，駆動軸トルクを変換し駆動輪９に伝達する変速機１０，車両駆動用モータ８及び発電用モータ４にバッテリ３からの電力を供給する電力変換機１１，エンジン１を制御するためのエンジン制御装置８０，車両駆動用モータ８及び発電用モータ４を制御するためのモータ制御装置８１，クラッチ７を制御するためのクラッチ制御装置８２，バッテリ３の残量を検出するバッテリ残量検出装置８３から構成され、車両制御装置２１が搭載される。
【０００８】車両制御装置２１とエンジン制御装置８０およびモータ制御装置８１及びクラッチ制御装置８２およびバッテリ残量検出装置８３の間には、双方向通信可能な通信手段４０が設けられている。この通信手段４０により、車両制御装置２１には、エンジン制御装置８０から、エンジン１の運転状態であるエンジン回転数ＮｅやエンジントルクＴｅが、そしてモータ制御装置８１から、車両駆動用モータ８及び発電用モータ４の運転状態である車両駆動用モータ８の回転数Ｎｍ１及びトルクＴｍ１、発電用モータ４の回転数Ｎｍ２及び、トルクＴｍ２、バッテリの状態等の情報が受信される。エンジン制御装置８０へは、エンジンのトルク指令Ｔｅ、モータ制御装置８１へは車両駆動用モータのトルク指令Ｔｍ１や発電用モータのトルク指令Ｔｍ２及び回転数指令Ｎｍ２が、そしてクラッチ制御装置８２にはクラッチ７の接続もしくは切断の指令等の送信など、車両駆動用の種々の情報のやりとりがなされる。
【０００９】車両制御装置２１には、ドライバ操作信号であるシフトレバー２２に設けられたシフトポジションセンサ２３，アクセルペダル２４に設けられたアクセルポジションセンサ２５，ブレーキペダル２６に設けられたブレーキポジションセンサ２７等及び車両状態信号である変速機１０の車輪軸側に設けられた車速センサ２８等が接続され、前述各センサ情報および通信手段４０を介して各制御装置の情報が入力され、この車両制御装置２１は該エンジン１，該車両駆動用モータ８，該発電用モータ４、該クラッチ７への前述した指令値を演算するための演算手段を備えている。
【００１０】車両制御装置２１は、車速と、該車速により断続器７の接続状態４１、すなわち接続または切断の切り替え判定を行う信号と、エンジン１の回転数と、第二の電動機である車両駆動用モータ８の回転数を入力し、該エンジンの回転数と第二の電動機の回転数との差分を演算する回転数，トルク差分演算手段４２，断続器７を接続状態と制御しているときに、該回転数差が一定値以上の場合には断続器７が故障していると判断する断続器故障判定４３する手段を備える。また、この断続器故障判定手段４３は、断続器７を切断状態と制御しているときに、前記回転数が一定値未満の場合には断続器７が故障していると判断する。
【００１１】更に、車両制御装置２１は、エンジン１の出力トルクを第一の電動機である発電用モータ４のトルクを入力し、回転数・トルク差分演算手段４２によってエンジンのトルクと第一の電動機のトルクの差分を演算し、クラッチ制御装置８２である断続器制御手段により断続器７を切断状態としているときに、トルク差が一定値以上の場合には断続器７が故障していると断続器故障判定手段４３により判断する。断続器７が断続器故障判定手段４３により切断側の故障が検出された時には、エンジン１の駆動を許可する手段を設け、断続器７が断続器故障判定手段４３により接続側の故障が検出された時には、エンジンの駆動を停止する手段を設ける。
【００１２】エンジン制御装置８０には、エンジン１を制御するためにエンジン１の運転状態を検知するためのエンジン１のクランクシャフト５の回転数と回転角度を検出する回転センサ３０などの種々のセンサが入力される。エンジン１の回転数や出力トルクを検出する手段を備え、それらの情報および前述した車両制御装置２１からの指令値を基にスロットル弁開度や燃料噴射量，点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じてエンジン１の出力が制御される。
【００１３】モータ制御装置８１には、車両駆動用モータ８と発電用モータ４を制御するため車両駆動用モータ８と該発電用モータ４の状態を検知するために各モータそれぞれの回転数と回転角度を検出する回転センサ３１，３２など種々のセンサからの信号が入力されており、各モータの回転数や出力トルクが入力され、モータ制御装置８１は、それらの情報及び前述した車両制御装置２１からの指令値を基に電流などを制御することにより、運転状態に応じて出力を制御する。
【００１４】クラッチ制御装置８２にはクラッチ７を制御するためのクラッチ状態を示す種々のセンサが入力されており、クラッチ制御装置８２はそれらの情報及び前述した車両制御装置２１からの指令値を基に、運転状態に応じてクラッチ７を接続もしくは切断するように制御する。
【００１５】エンジン制御装置８０、モータ制御装置８１、クラッチ制御装置８２およびバッテリ残量検出装置８３は、ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、あらかじめ定められたプログラムにしたがって信号処理を行う。エンジン制御装置８０およびモータ制御装置８１及びクラッチ制御装置８２，バッテリ残量検出装置８３を、車両制御装置２１の内部に搭載することも可能である。
【００１６】本実施例の車両走行動作状態を以下に説明する。
【００１７】車両始動時は、該クラッチ７を切断し、エンジン１を停止させ、車両駆動用モータ８の発生トルクのみを動力源として走行する。車速が一定値以上となった場合、クラッチ７は切断したままエンジン１を始動するため発電用モータ４を始動させエンジン１を始動し、エンジン１の始動が完了したらクラッチ７を接続する。クラッチ７接続後は、該車両駆動用モータ８の発生トルクをゼロとすることでエンジン１のみの発生トルクにより車両は走行できる。この状態において、加速が必要の場合には車両駆動用モータ８にトルクを発生させ、また減速が必要の場合には車両駆動用モータ８に回生トルクを発生させる。また、バッテリ３に充電が必要なときには、発電用モータ４を回生させることにより発電する。
【００１８】車両減速時は、クラッチ７を接続したまま、エンジン１への燃料をカットし、車両駆動用モータ８には回生トルクを発生させることにより車両を減速する。車速が一定値以下となった場合にクラッチ７を切断する。
【００１９】また、バッテリ３に充電が必要な場合には、車両停止時などに、クラッチ７を切断したまま、エンジン１が停止状態であった場合は、発電用モータ４によりエンジン１を始動し、その後エンジン１の発生トルクを利用し、発電用モータ４によりバッテリ３を充電する。
【００２０】次に、前述したように車両制御装置２１は前述各制御装置８０〜８３と双方向通信可能な通信手段４０により種々の情報をやり取りしており、これらの情報からクラッチ７の故障を診断する方法を図２，図３を用いて説明する。本処理は例えば車両制御装置２１が起動してから、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ）に実行され、以下に説明する故障判定を実施する。
【００２１】図２ではクラッチ７が接続状態に制御しているときに切断側へ故障した時の判定処理の故障診断方法を説明する。ステップ１００において、クラッチ７を接続制御している状態であるか切断制御している状態であるかを判断し、接続制御状態であればステップ１０１へ、切断制御状態であれば本処理を終了する。ステップ１０１において、通信手段４０よりの情報であるエンジン回転数Ｎｅと車両駆動用モータ８の回転数Ｎｍ１との偏差ΔＮを演算する。ステップ１０２において、１０１でもとめた偏差ΔＮとクラッチ故障判定回転数Ｎｘとの比較を行う。ここで、Ｎｘはクラッチ７が接続状態である場合は、エンジン回転数Ｎｅと車両駆動用モータ回転数Ｎｍ１はほぼ一致するため、各回転センサの検出誤差の最大値を設定した。ΔＮがＮｘより大きい場合は、クラッチ７が何らかの故障により切断状態となっていると判断し、エンジン駆動許可処理へ遷移する。ΔＮがＮｘより小さい場合は、クラッチ７が正常に接続されていると判断し、本処理を終了する。エンジン駆動許可処理においては、ステップ１０２の判定によりクラッチ７が切断状態となっているため、車両駆動用モータ８のみのトルクにより車両を駆動し、エンジン１は駆動し続け、発電用モータ４により車両駆動用モータ８の消費電力分発電する制御とする。
【００２２】図３ではクラッチ７が切断状態に制御しているときに接続側へ故障した時の判定処理の故障診断方法を説明する。ステップ２００において、クラッチ７を接続制御している状態であるか切断制御している状態であるかを判断し、切断制御状態であればステップ２０１へ、接続制御状態であれば本処理を終了する。ステップ２０１において、通信手段４０よりの情報である車両駆動用モータ回転数Ｎｍ１がゼロ以外の場合にはステップ２０２へ遷移し、ゼロの場合には本処理を終了する。ステップ２０２において、通信手段４０よりの情報であるエンジントルクＴｅがゼロである場合にはステップ２０３へ、ゼロ以外の場合には、２０６へ遷移する。ステップ２０３において、通信手段４０よりの情報であるエンジン回転数Ｎｅと車両駆動用モータ回転数Ｎｍ１との偏差ΔＮを演算する。ステップ２０４において、２０３で求めた偏差ΔＮとクラッチ故障判定回転数Ｎｘとの比較を行う。ここで、Ｎｘはクラッチ７が接続状態である場合は、エンジン回転数Ｎｅと車両駆動用モータ回転数Ｎｍ１はほぼ一致するため、各回転センサの検出誤差の最大値を設定した。ΔＮがＮｘより小さい場合は、クラッチ７が何らかの故障により接続状態となっていると判断し、エンジン停止へ遷移する。ΔＮがＮｘより大きい場合は、クラッチ７が正常に切断されていると判断し、本処理を終了する。ステップ２０５において、通信手段４０よりの情報であるエンジントルクＴｅの絶対値と発電用モータトルクＴｍ２絶対値との偏差ΔＴを演算する。ステップ２０６において、２０５でもとめた偏差ΔＴとクラッチ故障判定トルクＴｘとの比較を行う。ここで、Ｔｘはクラッチ７が切断状態である場合は、エンジントルクＴｅの絶対値と発電用モータトルクＴｍ２絶対値はほぼ一致するように制御しており、制御誤差の最大値を設定した。ΔＴがＴｘより大きい場合は、クラッチ７が何らかの故障により接続状態となっていると判断し、エンジン停止制御へ遷移する。ΔＴがＴｘより小さい場合は、クラッチ７が正常に切断されていると判断し、本処理を終了する。エンジン停止制御においては、ステップ２０４もしくは２０６の判定によりクラッチ７が接続状態となっているため、エンジン１を停止する制御とする。
【００２３】
【発明の効果】本発明により断続器を接続状態もしくは切断状態に制御している定常状態において、断続器の故障を診断することが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１月２８日（２０００．１．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４６３１
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 幸彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１８３０５（Ｐ２００１−２１８３０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２４７９３（Ｐ２０００−２４７９３） |
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