JP2013184512A

JP2013184512A - 車両の異常判定装置

Info

Publication number: JP2013184512A
Application number: JP2012049607A
Authority: JP
Inventors: Daigo Ando; 大吾安藤; Kengo Hamada; 健吾濱田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: US20130238219A1; US9382867B2; JP5829951B2

Abstract

【課題】エンジンの出力異常をより適正に判定する。
【解決手段】エンジンから実際に出力されたトルクとして第１モータのトルク指令Ｔｍ１＊を用いて推定される推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔを算出し（Ｓ１２０）、算出したエンジン２２の出力比率Ｒｔが予め定められた異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満に低下しており（Ｓ１３０）、且つ、エンジンの回転数変化量ΔＮｅが正の誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ未満であるときには（Ｓ１５０）、エンジンの出力異常が生じていると判定する。そして、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆは、エンジンの目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向の閾値とする（Ｓ１４０）。これにより、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとして比較的小さい閾値を用いることでエンジンの高トルクの出力時に出力異常が生じていると判定されるのが抑制され過ぎる等を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の異常判定装置に関し、詳しくは、エンジンとエンジンの出力軸にトルクを出力可能なモータとを備える車両におけるエンジンの出力が低下する出力異常を判定する車両の異常判定装置に関する。

従来、この種の車両の異常判定装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトに遊星歯車機構を介してトルクを出力可能なモータジェネレータと、を備える車両において、モータジェネレータに作用する反力トルクに基づいてエンジンから出力されているトルクを計算すると共に、計算したエンジントルクに基づいて異常判定を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの浄化装置の暖機のために点火時期を調整した後に計算したエンジントルクが判定基準トルクＴｒｅｆ以上のときには、点火時期の調整に異常があると判定している。

特開２００４−２５１１７８号公報

車両の異常判定装置としては、エンジンの実トルクが目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっており、且つ、エンジンの運転状態について予め定められた条件が成立しているときに、エンジンの出力が低下する出力異常が生じていると判定するものがあり、この装置では、エンジンの出力異常をより適正に判定できるようにすることが課題の一つとされている。この装置では、エンジンの運転状態についての条件の設定の仕方によって、エンジンの出力異常が判定されるのが抑制され過ぎたり、エンジンの出力異常が過剰に判定されやすくなったりする場合があった。

本発明の車両の異常判定装置は、エンジンの出力異常をより適正に判定することを主目的とする。

本発明の車両の異常判定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両の異常判定装置は、
エンジンと該エンジンの出力軸にトルクを出力可能なモータとを備える車両における該エンジンの出力が低下する出力異常を判定する車両の異常判定装置であって、
前記エンジンから実際に出力されたトルクとして前記モータのトルクを用いて推定される実トルクが前記エンジンから出力すべき目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっており且つ前記エンジンの回転数の増加量が誤判定抑制用閾値未満であるときには、前記エンジンの出力異常が生じていると判定する異常判定手段を備え、
前記誤判定抑制用閾値は、前記目標トルクが高いほど大きくなる傾向の閾値である、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の異常判定装置では、エンジンから実際に出力されたトルクとしてモータのトルクを用いて推定される実トルクがエンジンから出力すべき目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっており且つエンジンの回転数の増加量が誤判定抑制用閾値未満であるときには、エンジンの出力異常が生じていると判定する。そして、誤判定抑制用閾値は、目標トルクが高いほど大きくなる傾向の閾値とする。エンジンの回転数の増加量が大きくなるときは、エンジンの回転数が上昇するときであり、エンジンを含む回転系のイナーシャによるエネルギ消費が増加するため、エンジンからモータに作用するトルクの減少に伴ってモータのトルクが減少し、減少したモータのトルクのためにエンジンの出力トルクが低下する出力異常が生じていると誤って判定する可能性がある。このため、エンジンの回転数の増加量が閾値以上のときには、エンジンの実トルクが目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっているときであっても、エンジンの出力異常が生じていると判定しないことは、誤判定を抑制するのに有効である。ここで、エンジンの回転数の同一の増加量によるモータのトルクの減少分は一律である、即ち、推定されるエンジンの実トルクの減少分は一律であるのに対し、この実トルクの減少分の影響は、エンジンの高トルクの出力時には低トルクの出力時よりも小さい（言い換えると、この影響はエンジンの低トルクの出力時には高トルクの出力時よりも大きい）。したがって、エンジンの目標トルクが高いほど大きくなる傾向に定められた誤判定抑制用閾値を用いることにより、比較的小さい閾値を用いるためにエンジンの高トルクの出力時に出力異常が判定されるのが抑制され過ぎたり、比較的大きい閾値を用いるためにエンジンの低トルクの出力時に出力異常が過剰に判定されやすくなったりするのが抑制され、エンジンの出力異常をより適正に判定することができる。

こうした本発明の車両の異常判定装置において前記異常判定手段は、前記目標トルクに対する前記実トルクの比率が予め定められた異常判定用閾値未満のときに、前記実トルクが前記目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっていると判定する手段である、ものとすることもできる。

また、本発明の車両の異常判定装置において、前記異常判定手段は、前記実トルクが前記目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっていると判定したときに前記エンジンの出力異常が生じていると判定し、前記エンジンの出力異常が生じていると判定した状態で前記エンジンの回転数の増加量が前記誤判定抑制用閾値以上であるときには、前記エンジンの出力異常の判定結果をマスクする手段である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の車両の異常判定装置において、前記車両は、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記モータおよび前記第２モータと電力をやりとりするバッテリと、を備える、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される出力異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。プラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。誤判定抑制用閾値設定用マップの一例を示す説明図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される出力異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２を制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。なお、実施例では、ＨＶＥＣＵ７０が本発明の異常判定装置に該当する。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθｃａ，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＳＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算したりしている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。続いて、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。次に、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための次式（１）に示す回転数フィードバック制御の関係式によってモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を用いて式（２）によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。ここで、式（１）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/Gr/ρ (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＨＶＥＣＵ７０は、こうしたエンジン運転モードやモータ運転モードにおける駆動制御を、要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）やモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図示しない駆動制御ルーチンを所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行することによって行なっている。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２の出力が低下する出力異常を判定する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される出力異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン運転モードのときに図示しない駆動制御ルーチンと並行して所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

出力異常判定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅの変化量である回転数変化量ΔＮｅやエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅｔａｇ，この目標トルクＴｅｔａｇに対応してエンジン２２から実際に出力された実トルクを推定するためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊など判定に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅは、実施例では、エンジン２２の現在の回転数Ｎｅから図示しない駆動制御ルーチンの実行間隔である所定時間前のエンジン２２の回転数Ｎｅ（前回Ｎｅ）を減じたもの（Ｎｅ−前回Ｎｅ）を用いるものとした。エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力して用いることができる。また、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、駆動制御ルーチンによりモータＭＧ１を制御するために設定されているものを入力するものとした。さらに、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇは、実施例では、駆動制御ルーチンの実行間隔である所定時間前に駆動制御ルーチンによりエンジン２２を制御するために設定された目標トルクＴｅ＊を用いるものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いた次式（３）により、入力したエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに対応してエンジン２２から実際に出力された実トルクの推定値である推定実トルクＴｅｅｓｔを算出し（ステップＳ１１０）、算出した推定実トルクＴｅｅｓｔを入力した目標トルクＴｅｔａｇで割ったものをエンジン２２の出力比率Ｒｔとして算出する（ステップＳ１２０）。したがって、出力比率Ｒｔは、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに対する、この目標トルクＴｅｔａｇに対応してエンジン２２から実際に出力されたと推定される推定実トルクＴｅｅｓｔの比率となる。図３に、エンジン２２からトルクＴｅを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤの回転数Ｎｒを示す。式（３）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１が駆動軸３６に作用するトルクと、モータＭＧ２から駆動軸３６に出力されるトルクＴｍ２とを示す。

Teest=-(1+ρ)・Tm1*/ρ (3)

続いて、算出したエンジン２２の出力比率Ｒｔが、エンジン２２の出力トルクが低下する出力異常が生じていない正常範囲（許容範囲）の下限値として予め実験や解析により定められた異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ（例えば、２０％や３０％，４０％など）未満か否かを判定し（ステップＳ１３０）、出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の出力異常は生じていないと判断して、本ルーチンを終了する。

エンジン２２の出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の出力異常が生じている可能性があると判断し、入力したエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに基づいてエンジン２２の出力異常でないのに出力異常であると誤って判定するのを抑制するための誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆは、次に説明するようにエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと比較されるものであり、実施例では、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇと誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとの関係を予め実験や解析により定めて誤判定抑制用閾値設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、目標トルクＴｅｔａｇが与えられると記憶したマップから対応する誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆを導出して設定するものとした。図４に誤判定抑制用閾値設定用マップの一例を示す。図示するように、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆは、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇが高いほど正の値として大きくなる傾向に定められている。こうした傾向に定める理由については、後述する。

こうして誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆを設定すると、入力したエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと設定した誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとを比較し（ステップＳ１５０）、回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の出力異常が生じていると判定し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の出力異常が生じている可能性があると一旦判断したものの、エンジン２２の出力異常は生じていないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。

ここで、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとを比較する理由について説明する。エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが正の値として大きくなるときは（即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅの増加量が大きくなるときは）、エンジン２２の回転数Ｎｅが上昇するときであり、エンジン２２を含む回転系のイナーシャによるエネルギ消費が増加するため、エンジン２２からプラネタリギヤ３０を介してモータＭＧ１に作用するトルクの減少に伴ってモータＭＧ１の出力トルクが減少し、減少したモータＭＧ１の出力トルクのためにエンジン２２の出力トルクが低下する出力異常が生じていると誤って判定する可能性がある。このため、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが閾値以上のときには、エンジン２２の推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する比率である出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆを下回って低くなっているときであっても、エンジン２２の出力異常が生じていると判定しないことによって、誤判定を抑制することができる。実施例では、こうした理由により、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとを比較している。

さらに、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと比較する誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆをエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向に定める理由について説明する。エンジン２２の同一の回転数変化量ΔＮｅによるモータＭＧ１の出力トルクの減少分は一律である、即ち、エンジン２２の推定実トルクＴｅｅｓｔの減少分は一律であるのに対し、この推定実トルクＴｅｅｓｔの減少分の影響は、エンジン２２の出力トルクに占める比率の点で、エンジン２２の高トルクの出力時には低トルクの出力時よりも小さい（言い換えると、エンジン２２の低トルクの出力時には高トルクの出力時よりも影響が大きい）。したがって、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向に定められた誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆを用いることにより、比較的小さい閾値を用いることに起因してエンジン２２の高トルクの出力時に出力異常が判定されるのが抑制され過ぎたり（例えば、エンジン２２の出力異常が生じていると判定すべき状態であるにも拘わらず出力異常が判定されなくなったり）、比較的大きい閾値を用いることに起因してエンジン２２の低トルクの出力時に出力異常が過剰に判定されやすくなったりする（例えば、エンジン２２の出力異常が生じているとは判定すべきでない状態でないにも拘わらず出力異常が生じていると判定されたりする）のが抑制され、エンジン２２の出力異常をより適正に判定することができる。実施例では、こうした理由により、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆをエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向に定めている。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２から実際に出力されたトルクとしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて推定される推定実トルクＴｅｅｓｔのエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔが予め定められた異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満に低下しており、且つ、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ（正の値）未満であるときには、エンジン２２の出力異常が生じていると判定する。そして、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆは、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向の閾値とした。これにより、誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとして比較的小さい閾値を用いることでエンジン２２の高トルクの出力時に出力異常が判定されるのが抑制され過ぎたり、比較的大きい閾値を用いることでエンジン２２の低トルクの出力時に出力異常が過剰に判定されやすくなったりするのが抑制され、エンジン２２の出力異常をより適正に判定することができるものとなる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する比率である出力比率Ｒｔ（＝Ｔｅｅｓｔ／Ｔｅｔａｇ）が異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満のときを、エンジン２２の出力異常を判定する条件の１つとして用いるものとしたが、これに代えて、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇから推定実トルクＴｅｅｓｔを減じて得られる差分トルクΔＴｅ（＝Ｔｅｔａｇ−Ｔｅｅｓｔ）の目標トルクＴｅｔａｇに対する比率である出力低下比率Ｒｔ２（＝ΔＴｅ／Ｔｅｔａｇ）が予め定められた異常判定用閾値Ｒｔ２ｒｅｆ以上のときを、エンジン２２の出力異常を判定する条件の１つとして用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満に低下しており且つエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２の出力異常が生じていると判定するものとしたが、これに代えて、推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満まで低くなっていると判定したときにエンジン２２の出力異常が生じていると一旦判定し、エンジン２２の出力異常が生じていると判定した状態でエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ以上であるときには、前記エンジンの出力異常の判定結果をマスクするものとすることもできる。この場合、図２のルーチンに代えて、図５の出力異常判定ルーチンを実行すればよい。図５のルーチンは、図２のルーチンのステップＳ１４０〜Ｓ１６０の処理に代えて、ステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理を実行する点を除いて、図２のルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５の出力異常判定ルーチンが実行され、ステップＳ１３０でエンジン２２の出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満であると判定されたときには、エンジン２２の出力異常が生じていると判定する（ステップＳ２００）。こうしてエンジン２２の出力異常が生じていると判定されている状態で、図２のルーチンのステップＳ１４０の処理と同様にエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに基づいて誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆを設定すると共に（ステップＳ２１０）、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅと誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆとを比較する（ステップＳ２２０）。そして、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ以上のときには、そのままエンジン２２の出力異常との判定結果を保持して、本ルーチンを終了する。一方、エンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の出力異常が生じているとの判定結果をマスクし（即ち、その判定結果が無かったものとし）（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。こうした処理によっても、実施例と同様に、エンジン２２の出力異常をより適正に判定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２からの動力の一部を駆動軸３６に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両（例えば、列車など）の異常判定装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに対応する推定実トルクＴｅｅｓｔを算出すると共に推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満であり且つエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向に定められた誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ未満のときにエンジン２２の出力異常が生じていると判定する図２の出力異常判定ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０が「異常判定手段」に相当する。また、ＭＧ２が「第２モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当する。

ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料とするものに限定されるものではなく、水素エンジンなど他のタイプのエンジンであっても構わない。「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、エンジンの出力軸にトルクを出力可能なものであれば、誘導電動機など、他のタイプのモータであっても構わない。「異常判定手段」としては、エンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに対応する推定実トルクＴｅｅｓｔを算出すると共に推定実トルクＴｅｅｓｔの目標トルクＴｅｔａｇに対する出力比率Ｒｔが異常判定用閾値Ｒｔｒｅｆ未満であり且つエンジン２２の回転数変化量ΔＮｅが目標トルクＴｅｔａｇが高いほど大きくなる傾向に定められた誤判定抑制用閾値ΔＮｅｒｅｆ未満のときにエンジン２２の出力異常が生じていると判定するものに限定されるものではなく、エンジン２２の出力異常が生じていると一旦判定した後にその判定結果をマスクするものなど、エンジンから実際に出力されたトルクとしてモータのトルクを用いて推定される実トルクがエンジンから出力すべき目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっており且つエンジンの回転数の増加量が誤判定抑制用閾値未満であるときには、エンジンの出力異常が生じていると判定するものであって、誤判定抑制用閾値は、目標トルクが高いほど大きくなる傾向の閾値であるものであれば如何なるものとしても構わない。また、「第２モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、回転軸が駆動軸に接続されたものであれば、誘導電動機など、他のタイプのモータであっても構わない。「プラネタリギヤ」としては、上述のプラネタリギヤ３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式のプラネタリギヤを用いるものや複数のプラネタリギヤを組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸とモータの回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものものであれば如何なるものとしても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリに限定されるものではなく、モータおよび第２モータと電力をやりとりするものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、３９ａ，３９ｂ車輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、２３０対ロータ電動機、２３２インナーロータ、２３４アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンと該エンジンの出力軸にトルクを出力可能なモータとを備える車両における該エンジンの出力が低下する出力異常を判定する車両の異常判定装置であって、
前記エンジンから実際に出力されたトルクとして前記モータのトルクを用いて推定される実トルクが前記エンジンから出力すべき目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっており且つ前記エンジンの回転数の増加量が誤判定抑制用閾値未満であるときには、前記エンジンの出力異常が生じていると判定する異常判定手段を備え、
前記誤判定抑制用閾値は、前記目標トルクが高いほど大きくなる傾向の閾値である、
車両の異常判定装置。
請求項１記載の車両の異常判定装置であって、
前記異常判定手段は、前記目標トルクに対する前記実トルクの比率が予め定められた異常判定用閾値未満のときに、前記実トルクが前記目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっていると判定する手段である、
車両の異常判定装置。
請求項１または２記載の車両の異常判定装置であって、
前記異常判定手段は、前記実トルクが前記目標トルクに比して許容範囲を超えて低くなっていると判定したときに前記エンジンの出力異常が生じていると判定し、前記エンジンの出力異常が生じていると判定した状態で前記エンジンの回転数の増加量が前記誤判定抑制用閾値以上であるときには、前記エンジンの出力異常の判定結果をマスクする手段である、
車両の異常判定装置。
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両の異常判定装置であって、
前記車両は、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記モータおよび前記第２モータと電力をやりとりするバッテリと、を備える、
車両の異常判定装置。