| 【発明の名称】 |
ＭＧ故障警告装置付車輌 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 孝
【氏名】高岡 俊文
【氏名】鈴木 直人
【氏名】山崎 誠
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| 【要約】 |
【課題】エンジンとモータ・ジェネレータ（ＭＧ）とを備えたハイブリッド車に於いて、ＭＧにジェネレータとしての作動が不良となる故障が生じたとき、それに速やかに対処できるようにする。
【解決手段】ＭＧ回生制御装置よりＭＧに回生指令トルクが発せられ、ＭＧがジェネレータとして作動されているとき、ＭＧ回生指令トルクとＭＧ回転速度とからＭＧ再生電力を計算し、これとＭＧにて実際に発生される回生電力の実測値とを比較し、その差が所定のしきい値を越えるとき運転者に対し警告を発する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンと、バッテリと、前記バッテリからの電流により回転動力を発生する電動機として作動するモータモードと車両の運動慣性により回転駆動されて前記バッテリを充電する電力を発生する発電機として作動するジェネレータモードとの間に切換えられるモータ・ジェネレータとを有し、車輪が適宜前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータにより駆動されるようになっている車輌にして、前記モータ・ジェネレータが前記ジェネレータモードにて作動するときこれに制御された回生トルクを負荷する第一の手段と、前記モータ・ジェネレータの回転速度を検出する第二の手段と、前記モータ・ジェネレータが発生する電力を実測する第三の手段と、前記第一の手段により負荷された回生トルクと前記第二の手段により検出された回転速度とから計算された前記モータ・ジェネレータの発生電力と前記第三の手段により実測された前記モータ・ジェネレータの発生電力との間の差の絶対値が所定値以上であるとき前記モータ・ジェネレータの前記ジェネレータモードによる作動に故障があると運転者に警告する第四の手段とを有することを特徴とする車輌。
【請求項２】前記第四の手段は前記第二の手段により検出された前記モータ・ジェネレータの回転速度が所定のしきい値以上であることを条件として作動するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
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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、エンジンと、バッテリと、前記バッテリからの電流により回転動力を発生する電動機として作動するモータモードと車両の運動慣性により回転駆動されて前記バッテリを充電する電力を発生する発電機として作動するジェネレータモードとの間に切換えられるモータ・ジェネレータ（以下ＭＧと略記）とを有し、車輪が適宜エンジン及び／又はＭＧにより駆動されるようになっている車輌に係り、特にかかる車輌に於けるＭＧのジェネレータモードに於ける故障に対処することに係る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンとバッテリとＭＧとを備え、車輌の走行状態に応じてエンジンによる駆動とＭＧによる駆動とを適宜織り交ぜて行うハイブリッド車は、燃料資源の節約と大気汚染を低減する車輌として、近年脚光を浴びて来ている。かかるハイブリッド車に於けるＭＧは、電磁コイルを備えた回転子と、同じく電磁コイルを備え回転子を取り巻く固定子とからなる電動機或いは発電機としての基本構造に於いては、一般に極めて強固であり、自動車等の車輌の耐用期間中に故障を生ずる可能性は略皆無である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ハイブリッド車に於けるＭＧは、上記の如く電動機或いは発電機としての基本構造をなす固定子・回転子組立体と、これを電動機として作動するモータモードと発電機として作動するジェネレータモードとの間に切り換えるインバータとが組み合わされたものであり、かかるインバータはスイッチング素子としてトランジスタを含んでおり、かかるトランジスタの耐久性は現在のところ完璧ではない。
【０００４】インバータの故障によるＭＧの故障としては、モータモードに於けるＭＧの作動不良と、ジェネレータモードに於けるＭＧの作動不良とが考えられる。このうちモータモードとしての作動が損なわれると、車輌は電動運転時に動力不足や駆動不能を来すので、そのことは直ちに運転者により感知される。しかし、ジェネレータモードに於けるＭＧの作動不良が生じた場合には、それによってバッテリの充電が不足し、バッテリの機能が大きく低下してしまうまで、その故障が気付かれない事態が生ずる虞れがある。
【０００５】本発明は、かかる問題に対処し、ＭＧ、特にそのインバータ、にＭＧをジェネレータとして正常に作動させることを阻害する故障が生じた場合に、それに早期に対処することができるようにすることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するため、本発明は、エンジンと、バッテリと、バッテリからの電流により回転動力を発生する電動機として作動するモータモードと車両の運動慣性により回転駆動されてバッテリを充電する電力を発生する発電機として作動するジェネレータモードとの間に切換えられるＭＧとを有し、車輪が適宜エンジン及び／又はＭＧにより駆動されるようになっている車輌にして、ＭＧがジェネレータモードにて作動するときこれに制御された回生トルクを負荷する第一の手段と、ＭＧの回転速度を検出する第二の手段と、ＭＧが発生する電力を実測する第三の手段と、前記第一の手段により負荷された回生トルクと前記第二の手段により検出された回転速度とから計算されたＭＧの発生電力と前記第三の手段により実測されたＭＧの発生電力との間の差の絶対値が所定値以上であるときＭＧのジェネレータモードによる作動に故障があると運転者に警告する第四の手段とを有することを特徴とする車輌を提案するものである。
【０００７】前記第四の手段は前記第二の手段により検出された前記モータ・ジェネレータの回転速度が所定のしきい値以上であることを条件として作動するようになっているのが好ましい。
【０００８】
【発明の作用及び効果】ハイブリッド車に於いては、車両の走行中にアクセルペダルの踏込量が零となり、車両の走行状態に応じて相応のエンジンブレーキ効果が生じるのが好ましいときには、車両の運動慣性エネルギを有効に回収するよう、エンジンに代ってＭＧをジェネレータモードにて作動させることが図られている。ＭＧがジェネレータモードとされて外からの駆動力により駆動されるとき、それが外からの駆動に対し呈する抵抗トルク（回生トルク）は、そのとき励磁側となる固定子又は回転子の励磁電流値と、電流発生側となる回転子又は固定子のコイルを含む電流回路の抵抗値と、回転子の回転速度とによって定まり、従ってそのときの車両の運転状態と望まれる車両減速度とに基づいて、上記の励磁電流値及び／又は電流回路抵抗値を制御することにより、ＭＧによる好ましいエンジンブレーキ効果を伴った車両運転とエネルギの有効回収とを達成することができる。
【０００９】そこで、車両が、ＭＧを上記の要領にてジェネレータモードにて作動させるべく、ＭＧに制御された回生トルクを負荷する第一の手段を備えているとき、更にＭＧの回転速度を検出する第二の手段と、ＭＧが発生する電力を実測する第三の手段と、前記第一の手段により負荷された回生トルクと前記第二の手段により検出された回転速度とから計算されたＭＧの発生電力と前記第三の手段により実測されたＭＧの発生電力との間の差の絶対値が所定値以上であるときＭＧのジェネレータモードによる作動に故障があると運転者に警告する第四の手段とが設けられていれば、ＭＧのジェネレータモードによる作動に故障が生じたときには、それを直ちに運転者に警告することができ、ＭＧの発電機能障害によるバッテリの機能低下を事前に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１１】添付の図１は、本発明によるＭＧ故障警告装置が組み込まれたハイブリッド車用ＭＧ回生制御装置を解図的に示す図である。ＭＧ回生制御装置１００は、実質的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート装置、出力ポート装置を備えたマイクロコンピュータよりなっている。
【００１２】ＭＧ回生制御装置には、入力ポート装置を経て、車速、エンジン回転速度、変速機の切換え状態、アクセルペダルの踏込み量、ＭＧのインバータによるモータモード／ジェネレータモード切換え状態、ＭＧの回転子／固定子の励磁電流及び入力／出力電流、ブレーキペダルの踏込み量、車両負荷（乗員数）等の各種入力が供給される。
【００１３】ＭＧ回生制御装置は、これらの各種入力とＲＯＭに記憶された制御プログラム及び制御マップとに基づき、車両の運転状態に応じて、図２に例示する如きエンジン、ＭＧ、変速機、クラッチの組合せの最適駆動のための制御演算を行ない、出力ポート装置を経てエンジン、ＭＧ、変速機、クラッチへ制御指令を発するようになっている。
【００１４】図２はエンジンとＭＧによりハイブリッド車を構成する場合の、車輪駆動列のいくつかの例を解図的に示す図である。これらの図に於いて、１はエンジン、２はＭＧ、３は変速機、４は車輪、５〜１２はそれぞれその機能において多少異なるクラッチである。尚、例Ａに於ける１３、１４、１５は歯車である。
【００１５】例Ａの構成に於いては、車両惰性走行時にエンジンがクラッチ５により切り離されれば、車輪４に負荷すべき制動トルクに対しＭＧに負荷する回生トルクは、変速機３及び歯車列１４，１５に於ける変速比と摩擦抵抗を考慮して定められればよい。例Ｂの構成に於いては、車両惰性走行時にＭＧに負荷する回生トルクは、車輪４に負荷すべき制動トルクより変速機３の変速比よる変換を経たトルクより、更にエンジンに於ける摩擦トルクを差し引いたものとなる。この場合、エンジンを排気弁の開放等により空転状態にできれば、ＭＧに負荷する回生トルクはそれだけ大きくでき、より多くのエネルギを回収することができる。例Ｃの構成に於いても、車両惰性走行時に車輪４に負荷すべき制動トルクとＭＧに負荷する回生トルクの関係は、例Ｂの構成に於ける関係と同じである。例Ｄの構成に於いては、車両惰性走行時にクラッチ１０を解放することにより、車輪４に負荷すべき制動トルクとＭＧに負荷する回生トルクの関係は、変速機３に於ける変速比と摩擦のみが考慮されればよい。例Ｅの構成に於いては、クラッチ１２が解放されることにより、車両惰性走行時に車輪４に負荷すべき制動トルクはそのままＭＧに負荷する回生トルクとなる。
【００１６】尚、例Ａ〜Ｅのいづれの例に於いても、車両惰性走行時のＭＧの回生作動は、車両の運転状態に応じて、エンジンをエンジンブレーキとして作動させるのと平行して行われてもよく、その場合には、エンジンが受け持つエンジンブレーキトルクの分だけＭＧの回生トルクが減じられればよい。尚、変速機や空転状態でのエンジンに於ける摩擦抵抗はかなり高い精度まで予測可能である。
【００１７】図３は、本発明によるＭＧ故障警告機能を備えた図１に示すＭＧ回生制御装置により、図２に示す如き車輪駆動列のいづれかを備えたハイブリッド車の回生制御を行う要領の一つの実施例を示すフローチャートである。
【００１８】図には示されていないイグニションスイッチが閉じられることにより車両の運転が開始されると、先ずステップ１０（Ｓ１０と記載、以下同様）に於いて、ＭＧの回生制御に必要な前述の如き各種データの読込みが行われる。
【００１９】次いで制御はステップ２０へ進み、アクセルペダルの踏込量（０であるか否か）、車速（値、減速度）、その他任意の設計条件に基づいて、ＭＧをジェネレータモードにて作動させるべき回生条件が成立しているが否かが判断される。判断結果がイエスのときには、制御はステップ３０へ進む。
【００２０】ステップ３０に於いては、ステップ１０にて読み込まれたデータと回生制御装置に予め組み込まれた制御マップに基づき、その時の車両の運転状態に応じて車輪に負荷すべきエンジンブレーキ効果が計算され、更にこれより図２について上に記載したエンジンや変速機により生ずる制動トルクを差し引いて、ＭＧが発生すべき回生トルクの値がＭＧ回生トルク指令値として計算される。
【００２１】次いで制御はステップ４０へ進み、ＭＧをＧにしてこれに上で計算された回生トルクを負荷する操作が行われる。尚、ステップ２０に於ける判断結果がノーのときには、制御はステップ５０へ進み、ＭＧの回生は行われず、又回生作動中であれば、回生作動は解除される。
【００２２】ステップ６０に於いては、ＭＧの回転速度が所定のしきい値Ｎｏ以上であるか否かが判断される。このしきい値Ｎｏは、ＭＧがジェネレータとして作動するときに、そのジェネレータとしての性能を誤差なく検定するに十分な最低の回転速度である。判断結果がイエスのときには、制御はステップ７０へ進み、判断結果がノーのときには、制御はステップ１０の前に戻る。
【００２３】ステップ７０に於いては、ステップ３０にて計算されたＭＧ回生トルク指令値とＭＧ回転速度とから、ＭＧが発生すべき回生電力の値Ｗｇが計算される。
【００２４】次いでステップ８０に於いては、ＭＧ回生電力の計算値ＷｇとＭＧの発生電流の実測値から求められたＭＧの実際の回生電力Ｗｏとの間の差が、ＭＧのジェネレータとしての正常な作動を示すような所定のしきい値ΔＷ以上であるか否かが判断される。そして、もし判断結果がイエスのときには、制御はステップ９０へ進み、ＭＧのジェネレータとしての正常な作動が行われていないことを運転者に警告する任意の警報がなされる。判断結果がノーのときには、制御はそのままステップ１０の前に戻る。
【００２５】かくして本発明によれば、ＭＧに生ずる可能性のある故障であって、直ちに運転性能の変化としては現れず、その進行が見過される虞れのあるインバータのジェネレータモードに於ける故障を早期に検出して運転者に警告し、これに対する早期の対処を促し、ＭＧの発電機能障害によるバッテリの機能低下を事前に防止することができる。
【００２６】以上に於いては本発明をその一つの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年９月１１日（２０００．９．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１２１６
【弁理士】
【氏名又は名称】明石 昌毅
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| 【公開番号】 |
特開２００２−９５１０２（Ｐ２００２−９５１０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月２９日（２００２．３．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２７４４７０（Ｐ２０００−２７４４７０） |
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