JP2016020646A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトに異常が発生していなくてもベルトに異常が発生していると誤検出したり、ベルトに異常が発生していてもベルトに異常が発生していることが検出できなかったりすることを防止することができる駆動装置を提供すること。
【解決手段】制御部は、内燃機関型のエンジンとモータとを含む駆動源の運転状態に応じて所定の条件を決定し（ステップＳ１、Ｓ３及びＳ５）、エンジンの出力軸の回転速度とモータの回転軸の回転速度との関係（ステップＳ７）が所定の条件を満たした場合に（ステップＳ８）、エンジンの出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトに異常が発生したことを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ベルトを介して動力を伝達する駆動装置に関する。

従来、ベルトを介して動力を伝達する駆動装置として、例えば、特許文献１には、ベルトを介してモータとエンジンとの間で駆動力が伝達されるエンジン始動装置において、モータの回転数とエンジンの回転数との差が予め設定された閾値以上であるときにベルトに異常が発生したと判定するエンジン始動装置が提案されている。

特開２００１−１６５０１９号公報

しかしながら、特許文献１で提案された装置は、モータとエンジンとの運転状態によっては、許容される回転数の差があるにも関わらず、同一な閾値を基準としてベルトに異常が発生したことを検出するため、ベルトに異常が発生していなくてもベルトに異常が発生していると誤検出したり、ベルトに異常が発生していてもベルトに異常が発生していることが検出できなかったりすることがあるといった課題があった。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、エンジン、すなわち、内燃機関の出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトに異常が発生していなくてもベルトに異常が発生していると誤検出したり、ベルトに異常が発生していてもベルトに異常が発生していることが検出できなかったりすることを防止することができる駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る駆動装置の一態様は、内燃機関の出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトと、内燃機関の出力軸の回転速度とモータの回転軸の回転速度との関係が所定の条件を満たした場合に、ベルトに異常が発生したことを検出する制御部と、を備え、制御部は、内燃機関とモータとを含む駆動源の運転状態に応じて所定の条件を決定するように構成されている。

このように、本発明は、内燃機関の出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトに異常が発生していなくてもベルトに異常が発生していると誤検出したり、ベルトに異常が発生していてもベルトに異常が発生していることが検出できなかったりすることを防止することができる駆動装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る駆動装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る駆動装置のベルト異常検出動作を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態に係る駆動装置を搭載した車両の要部の第１の変形例を示す構成図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る駆動装置を搭載した車両の要部の第２の変形例を示す構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る駆動装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、モータ３と、バッテリ４と、変速機５と、駆動輪６、エンジン２を制御するためのエンジン制御ユニット（以下、単に「ＥＧ−ＥＣＵ」という）７と、モータ３を制御するためのモータ制御ユニット（以下、単に「ＭＧ−ＥＣＵ」という）８と含んで構成される。

本実施の形態において、エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に、点火が行われる４サイクルのエンジンによって構成されている。

モータ３は、例えば、三相交流モータによって構成され、バッテリ４は、二次電池によって構成される。モータ３は、バッテリ４に蓄えられた電力を動力に変換したり、動力から変換した電力をバッテリ４に蓄えたりするようになっている。すなわち、モータ３は、スタータとジェネレータの両方の機能を有する。

エンジン２は、出力軸１０を有し、出力軸１０には、出力軸１０と一体に回転するプーリ１１が設けられている。一方、モータ３は、回転軸１２を有し、回転軸１２には、回転軸１２と一体に回転するプーリ１３が設けられている。エンジン２の出力軸１０と、モータ３の回転軸１２とは、それぞれプーリ１１、１３を介して、ベルト１５が巻き回されている。

変速機５は、エンジン２及びモータ３を含む駆動源によって生成された動力を変速するようになっている。例えば、変速機５は、オートマチックトランスミッション、セミオートマチックトランスミッション、デュアルクラッチトランスミッション、又は、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）などによって構成される。

ＥＧ−ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートと、ネットワークモジュールとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ネットワークモジュールは、ＭＧ−ＥＣＵ８などの他のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とＣＡＮ（Controller Area Network）又はフレックスレイ等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）１８を介して通信を行うことができるようになっている。

ＥＧ−ＥＣＵ７のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＧ−ＥＣＵ７として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＥＧ−ＥＣＵ７において、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＧ−ＥＣＵ７として機能する。

ＥＧ−ＥＣＵ７の入力ポートには、エンジン２の出力軸１０の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２０などの各種センサ類が接続されている。また、ＥＧ−ＥＣＵ７の出力ポートには、エンジン２を制御するための各種制御対象類が接続されている。ＥＧ−ＥＣＵ７は、入力ポートに接続された各種センサ類から得られた情報に基づいて、出力ポートに接続された各種制御対象類を制御するようになっている。

ＭＧ−ＥＣＵ８は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートと、ネットワークモジュールとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ネットワークモジュールは、ＥＧ−ＥＣＵ７などの他のＥＣＵとＣＡＮ又はフレックスレイ等の規格に準拠した車内ＬＡＮ１８を介して通信を行うことができるようになっている。

ＭＧ−ＥＣＵ８のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＭＧ−ＥＣＵ８として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ８において、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＭＧ−ＥＣＵ８として機能する。

ＭＧ−ＥＣＵ８の入力ポートには、モータ３の回転軸１２の回転速度を検出するモータ回転速度センサ２１などの各種センサ類が接続されている。また、ＭＧ−ＥＣＵ８の出力ポートには、モータ３を制御するための各種制御対象類に加えて、インストルメントパネルなどの表示装置及びスピーカなどの音声出力装置（以下、総称して「報知装置２３」という）などの各種周辺装置類が接続されている。ＭＧ−ＥＣＵ８は、入力ポートに接続された各種センサ類から得られた情報に基づいて、出力ポートに接続された各種制御対象類を制御するようになっている。

本実施の形態において、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルト１５に異常が発生したことを検出する制御部２５を構成する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２の出力軸１０の回転速度とモータ３の回転軸１２の回転速度との関係が所定の条件を満たした場合に、ベルト１５に異常が発生したことを検出するようになっている。

より詳細には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン回転速度センサ２０によって検出され、ＥＧ−ＥＣＵ７によって送信された情報が表すエンジン２の出力軸１０の回転速度と、モータ回転速度センサ２１によって検出されたモータ３の回転軸１２の回転速度との関係が所定の条件を満たした場合に、ベルト１５に異常が発生したことを検出するようになっている。

ここで、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２とモータ３とを含む駆動源の運転状態に応じて所定の条件を決定するようになっている。また、本実施の形態において、駆動源の運転状態は、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態、エンジン２が自動停止後に再始動されている再始動状態、及び、エンジン２がモータ３の駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態のうち少なくとも１つの状態を含む。

ここで、エンジン２の自動停止とは、ＥＧ−ＥＣＵ７によって実行されるアイドルストップ機能によってエンジン２が停止したことをいう。アイドルストップ機能は、車両１が停止したと判断されたときに、車両１の状態が所条件を満たしていれば、エンジン２に対する燃料の供給を停止することにより、エンジン２を停止させる機能のことをいう。

本実施の形態において、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２の出力軸１０の回転速度と、モータ３の回転軸１２の回転速度との関係として、モータ３の回転軸１２の回転速度Ｎｍをエンジン２の出力軸１０の回転速度Ｎｅで除したベルトすべり率Ｒを算出するようになっている。

ここで、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態においては、モータ３にかかる負荷が大きいため、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルトすべり率Ｒの閾値ＴＨを、閾値ＴＨ１（例えば、２０）に決定する。

また、エンジン２が自動停止後に再始動されている再始動状態においては、エンジン２が暖機されているため、モータ３にかかる負荷は、初回始動状態と比較して小さくなる。このため、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルトすべり率Ｒの閾値ＴＨを、閾値ＴＨ１より小さい閾値ＴＨ２（例えば、１０）に決定する。

また、エンジン２がモータ３の駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態においては、エンジン２が自律して駆動しているため、モータ３にかかる負荷は、再始動状態と比較して小さくなる。このため、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルトすべり率Ｒの閾値ＴＨを、閾値ＴＨ２より小さい閾値ＴＨ３（例えば、５）に決定する。

ＭＧ−ＥＣＵ８は、このように決定された閾値ＴＨをベルトすべり率Ｒが超えているか否かを判断し、ベルトすべり率Ｒが閾値ＴＨを超えていないと判断した場合には、ベルト１５に異常が発生していないと判断し、ベルトすべり率Ｒが閾値ＴＨを超えていると判断した場合には、ベルト１５に異常が発生していると判断するようになっている。

ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルト１５に異常が発生していると判断すると、報知装置２３を介して、ベルト１５に異常が発生したことを報知するとともに、フェールセーフ機能を実行するようになっている。ここで、フェールセーフ機能は、モータ３の出力トルクを制限したり、アイドルストップ機能の実行を禁止したりする機能のことをいう。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る駆動装置のベルト異常検出動作について図２を参照して説明する。なお、以下に説明するベルト異常検出動作は、所定の時間間隔で定期的にスタートする。

まず、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、初回始動状態にあると判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、閾値ＴＨを閾値ＴＨ１に決定する（ステップＳ２）。

一方、初回始動状態にないと判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２が自動停止後に再始動されている再始動状態にあるか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、再始動状態にあると判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、閾値ＴＨを閾値ＴＨ１より小さい閾値ＴＨ２に決定する（ステップＳ４）。

一方、再始動状態にないと判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、エンジン２がモータ３の駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態にあるか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、補助駆動状態にあると判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、閾値ＴＨを閾値ＴＨ２より小さい閾値ＴＨ３に決定する（ステップＳ６）。一方、補助駆動状態にないと判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルト異常検出動作を終了する。

以上ように、閾値ＴＨを決定すると、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルトすべり率Ｒ（＝Ｎｍ／Ｎｅ）を算出し（ステップＳ７）、算出したベルトすべり率Ｒが閾値ＴＨを超えているか否かを判断する（ステップＳ８）。

ここで、ベルトすべり率Ｒが閾値ＴＨを超えていないと判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルト１５に異常が発生していないと判断し、ベルト異常検出動作を終了する。一方、ベルトすべり率Ｒが閾値ＴＨを超えていると判断した場合には、ＭＧ−ＥＣＵ８は、ベルト１５に異常が発生していると判断し、ベルト１５に異常が発生したことを報知するとともに、フェールセーフ機能を実行する（ステップＳ９）。

このように、本実施の形態の駆動装置は、エンジン２の出力軸１０の回転速度とモータ３の回転軸１２の回転速度との関係によってベルト１５に異常が発生したことを検出する条件をエンジン２とモータ３とを含む駆動源の運転状態に応じて決定するようになっている。

このため、本実施の形態の駆動装置は、ベルトすべり率Ｒが駆動源の運転状態に応じた許容範囲内にあるにもかかわらず、ベルト１５に異常が発生していると誤検出することを防止することができる。

換言すれば、本実施の形態の駆動装置は、ベルトすべり率Ｒが駆動源の運転状態に応じた許容範囲内にないにもかかわらず、ベルト１５に異常が発生していることが検出できないことを防止することができる。

このように、本実施の形態の駆動装置は、ベルト１５に異常が発生していなくてもベルト１５に異常が発生していると誤検出したり、ベルト１５に異常が発生していてもベルト１５に異常が発生していることが検出できなかったりすることを防止することができる。

また、本実施の形態の駆動装置は、エンジン２とモータ３とを含む駆動源の運転状態に応じて、ベルト１５に異常が発生したことを検出する条件を決定するため、車両１の状態が特定の状態にならなくても、ベルト１５に異常が発生したか否かを判断することができる。

また、本実施の形態において、駆動源の運転状態は、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態、エンジン２が自動停止後に再始動されている再始動状態、及び、エンジン２がモータ３の駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態のうち少なくとも１つの状態を含む。

このため、本実施の形態の駆動装置は、ベルト１５に異常が発生したことを検出する条件の基準とする閾値ＴＨをモータ３にかかる負荷に応じて決定しているため、ベルト１５に異常が発生していなくてもベルト１５に異常が発生していると誤検出したり、ベルト１５に異常が発生していてもベルト１５に異常が発生していることが検出できなかったりすることを防止することができる。

なお、本実施の形態において、制御部２５をＭＧ−ＥＣＵ８によって構成した例について説明したが、図３に示すように、制御部２５は、ＥＧ−ＥＣＵ７によって構成してもよく、他のＥＣＵによって構成してもよい。

また、ＥＧ−ＥＣＵ７及びＭＧ−ＥＣＵ８のそれぞれが制御部２５を構成するようにしてもよい。この場合、いずれか一方の制御部２５が正常に機能しなくなった場合、他方がフェールセーフとして機能することができる。

また、本実施の形態の駆動装置は、図４に示すように、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態において、エンジン２を始動させるためのスタータ５０を別途に設けてもよい。この場合には、図２を参照して説明したベルト異常検出動作は、ステップＳ１及びＳ２が実行されず、ステップＳ３から実行される。

また、本実施の形態において、駆動源の運転状態は、エンジン２が最初に始動されている初回始動状態、エンジン２が自動停止後に再始動されている再始動状態、及び、エンジン２がモータ３の駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態のうち少なくとも１つの状態を含むものとして説明した。

これに対し本実施の形態の駆動装置は、ベルト１５とは別に、エンジン２の出力軸１０に巻き回されたベルトに連動する補機類の作動状態に応じて、駆動源の運転状態を更に分けて、ベルト１５に異常が発生したことを検出する条件をより詳細に決定するようにしてもよい。すなわち、本実施の形態の駆動装置は、より詳細に閾値ＴＨを決定するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が特許請求の範囲に記載された請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
３ モータ
１０ 出力軸
１２ 回転軸
１５ ベルト
２５ 制御部

Claims (2)

1. 内燃機関の出力軸とモータの回転軸とに巻き回されたベルトと、
   前記内燃機関の出力軸の回転速度と前記モータの回転軸の回転速度との関係が所定の条件を満たした場合に、前記ベルトに異常が発生したことを検出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記内燃機関と前記モータとを含む駆動源の運転状態に応じて前記所定の条件を決定する駆動装置。
2. 前記駆動源の運転状態は、前記内燃機関が最初に始動されている初回始動状態、前記内燃機関が自動停止後に再始動されている再始動状態、及び、前記内燃機関が前記モータの駆動力によって補助されながら駆動している補助駆動状態のうち少なくとも１つの状態を含む請求項１に記載の駆動装置。

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