JP2020083220A - Vehicle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化に関する。 The present invention relates to improving the efficiency of inspection performed before shipment of a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine.
近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献1を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置(バッテリ及び/またはキャパシタ)に蓄えるとともに走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の車軸ひいては駆動輪を回転させて走行する。 2. Description of the Related Art Recently, hybrid vehicles having two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, have been widely used. A series-type hybrid vehicle (see, for example, Patent Document 1 below) drives a motor generator for power generation by an internal combustion engine to generate power, stores the generated power in a power storage device (battery and/or capacitor), and drives the vehicle. Supply to the motor generator. Then, the traveling motor generator rotates the axle of the vehicle and thus the drive wheels to travel.
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動することで、余剰の電力を消費する。 Not only the motor generator for power generation but also the motor generator for traveling can generate power by regenerative braking and store the generated power in the power storage device. If the electric charge is already stored up to the full capacity of the power storage device, the electric power obtained by regenerative braking is intentionally supplied to the motor generator for power generation, and this is operated as an electric motor to rotationally drive the internal combustion engine to generate excess power. Consumes electricity.
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の運転を停止している状態が継続することがある。 In a hybrid vehicle, the vehicle can be driven by the rotational driving force output from the traveling motor generator even if the internal combustion engine does not burn the fuel to generate the rotational driving force. Therefore, the operation of the internal combustion engine may continue to be stopped even during operation of the vehicle.
蓄電装置が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータに要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電し、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。 When the amount of electric charge currently stored in the power storage device is below a predetermined amount, or when the output driving force required for the traveling motor generator is maximum, the internal combustion engine is started and fuel is supplied to the cylinders. This is combusted, and the motor generator for power generation is driven by the rotational driving force output from the internal combustion engine to generate power to charge the power storage device or increase the electric power supplied to the motor generator for traveling.
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング(または、クランキング)する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。 In a series-type hybrid vehicle, the motor generator for power generation also serves to motor (or crank) the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. At the time of motoring, necessary power is supplied from the power storage device.
ところで、組み立てられた内燃機関を検査するに際しては、組立工場その他の試験場所において、車両に搭載する前の内燃機関を電動機を包有するモータリング試験装置に接続し、電動機により内燃機関を強制的に回転させて、吸気圧力や動弁系の作動状態等に異常がないかどうかを確認することが通例となっている(例えば、下記特許文献2を参照)。このようなものであると、当然のことながら、専用のモータリング試験装置を要する上、検査開始前に内燃機関の回転軸とモータリング試験装置の電動機の回転軸とを連結する作業、並びに検査終了後に両者を再び切り離す作業が必要となる。
By the way, when inspecting the assembled internal combustion engine, at an assembly plant or other test place, the internal combustion engine before being mounted on the vehicle is connected to a motoring test device having an electric motor, and the internal combustion engine is forcibly forced by the electric motor. It is customary to rotate and check whether there is any abnormality in the intake pressure, the operating state of the valve operating system, or the like (see, for example,
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化を図ることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to improve the efficiency of inspection performed before shipment of a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine.
本発明では、車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関と、前記内燃機関に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関を回転駆動可能なモータリング用電動機と、前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関及び前記モータリング用電動機を制御するとともに、組み立てられた内燃機関を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するべく制御する制御装置とを具備する車両用システムを構成した。 According to the present invention, an internal combustion engine mounted on a vehicle and operating during operation of the vehicle, and a motoring motor that is connected to the internal combustion engine and is mounted on the vehicle and operates during operation of the vehicle and capable of rotationally driving the internal combustion engine. And to control the internal combustion engine and the motoring electric motor mounted on the vehicle during operation of the vehicle, and to control the internal combustion engine by the motoring electric motor before shipment of the vehicle for the purpose of inspecting the assembled internal combustion engine. A vehicle system including a control device that controls to rotate and drive is configured.
本発明によれば、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the efficiency of the inspection performed before the shipment of the vehicle carrying an electric motor and an internal combustion engine can be improved.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の車軸ひいては駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main system of a hybrid vehicle in this embodiment. This hybrid vehicle includes an internal combustion engine 1, a power
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、換言すれば運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3が充分な電荷を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。
The hybrid vehicle of the present embodiment is a series hybrid electric vehicle that uses the internal combustion engine 1 only for power generation, and the
内燃機関1は、例えば複数の気筒を包有する4ストロークエンジンである。内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動する電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのモータリング(クランキング)を実行する。
The internal combustion engine 1 is, for example, a 4-stroke engine including a plurality of cylinders. The crankshaft, which is the rotating shaft of the internal combustion engine 1, is mechanically connected to the rotating shaft of the
走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3に充電する。
The traveling motor generator 4 generates a driving force for traveling the vehicle, and inputs the driving force to the
但し、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
However, if the electric charge is already stored up to the full capacity of the power storage device 3 and it is difficult to charge more than that, the electric power regenerated by the traveling motor generator 4 is intentionally supplied to the electric power generating
蓄電装置3は、典型的にはリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等であり、走行用電動機たる走行用モータジェネレータ4、及びモータリング用電動機たる発電用モータジェネレータ2のそれぞれに必要な電力を供給する。
Power storage device 3 is typically a lithium-ion battery, a nickel-hydrogen battery, or the like, and supplies necessary electric power to each of traveling motor generator 4 that is a traveling electric motor and power
発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。
The
駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3または発電機インバータ21に入力する。
The
発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。 The generator inverter 21 and the drive inverter 41 form part of a PCU (Power Control Unit).
制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、運転者が車両を運転する運用時に、内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、走行用モータジェネレータ4、PCU及び蓄電装置3を制御する。ECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するエンジンコントローラ、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機コントローラ、蓄電装置3を制御するバッテリコントローラ、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機コントローラ等が、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。ECU0のメモリには、車両の運用時に内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、走行用モータジェネレータ4、PCU、蓄電装置3の各々を制御するためのプログラムがインストールされる。
An ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device, controls the internal combustion engine 1, the power
ECU0は、センサを介してセンシングしている、運転者によるアクセルペダルの踏込量や、シフトポジション即ちシフトレバー若しくはセレクタレバーの位置またはスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3の蓄電量、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する走行用の回転駆動力、走行用モータジェネレータ4が発電する回生電力、内燃機関1が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ2が発電する電力、発電用モータジェネレータ2が出力するモータリング用の回転駆動力の大きさを増減制御する。
The ECU 0 detects the amount of depression of the accelerator pedal by the driver, the shift position, that is, the position of the shift lever or the selector lever, or the ON/OFF state of the switch, which is being sensed via the sensor, the current vehicle speed, the road surface gradient, the electricity storage The rotational driving force for traveling output by the traveling motor generator 4, the regenerative power generated by the traveling motor generator 4, the internal combustion engine 1 outputs according to the amount of electricity stored in the device 3, the generated power of the generating
蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大でない場合、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、蓄電装置3が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関1を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関1の出力する回転駆動力を以て発電量モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電し、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。とりわけ、蓄電装置3単独で走行用モータジェネレータ4に供給できる電力の大きさに制限があると、運転者が強くアクセルペダルを踏み込んで車両の速やかなる加速を要求したときに、発電用モータジェネレータ2の発電電力を合わせて走行用モータジェネレータ4に供給しなければ、要求された加速度を達成するのに必要十分な駆動力を発生させて駆動輪62に入力することができない。
If the power storage device 3 is currently storing sufficient electric charge and the output driving force required for the traveling motor generator 4 is not the maximum, the fuel supply to the internal combustion engine 1 is cut off and the internal combustion engine 1 is not operated. On the contrary, when the amount of electric charge currently stored in the power storage device 3 is below a predetermined amount, or when the output driving force required for the traveling motor generator 4 is the maximum, the internal combustion engine 1 is started. Fuel is supplied to the cylinders and burned, and the power
内燃機関1の気筒に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動しようとするとき、発電用モータジェネレータ2が内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。内燃機関1の始動のためのモータリングは、内燃機関1が燃料を燃焼させて自立的に回転できるようになるまで続行する。より具体的には、センシングしている内燃機関1のクランクシャフトの回転速度が始動に必要な最低限度の値以上に高まり、かつモータリングの開始から内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した時点で、モータリングを終了する。内燃機関1の始動が完了し、内燃機関1のモータリングを終了して以降は、発電用モータジェネレータ2への電力供給を0まで低下させる。
Let's start the internal combustion engine 1 while the vehicle is traveling by driving the
クランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した、という条件は、内燃機関1の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した、と置き換えてもよい。当然ながら、各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、また適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるためには、ECU0が各気筒の現在の行程を知る必要がある。気筒判別は、内燃機関1のクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するクランク角センサと、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するカム角センサとを用いて行う。気筒判別の手法は周知であるので、ここではその説明を割愛する。 The condition that the crankshaft has rotated a predetermined number of times or more or a predetermined angle or more may be replaced with the fact that the cylinder determination for knowing the current stroke of each cylinder of the internal combustion engine 1 or the position of the piston is completed. As a matter of course, in order to inject the fuel at an appropriate timing according to the stroke of each cylinder and to ignite and burn the fuel at an appropriate timing, the ECU 0 needs to know the current stroke of each cylinder. Cylinder discrimination is performed using a crank angle sensor that outputs a pulse signal each time the crankshaft of the internal combustion engine 1 rotates a predetermined angle and a cam angle sensor that outputs a pulse signal each time the intake camshaft or the exhaust camshaft rotates a predetermined angle. .. Since the method of cylinder discrimination is well known, its explanation is omitted here.
しかして、本実施形態では、車両の運用時に内燃機関1を始動する目的でモータリングする発電用モータジェネレータ2を、車両の出荷前に内燃機関1を検査する目的でモータリングする用途にも援用する。
Therefore, in the present embodiment, the
組み立てられた内燃機関1の検査は、例えば、図2に示すように、少なくとも内燃機関1と発電用モータジェネレータ2とを結合し、PCU若しくはインバータ21を発電用モータジェネレータ2に接続し、かつそれらとECU0とを接続した段階で実施する。内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、PCU若しくはインバータ21、そしてECU0は、既述の通り、本実施形態のハイブリッド車両のコンポーネントとして車両に搭載されて運用されるものである。内燃機関1の検査を、これらコンポーネントを車両に搭載した後に実施することも可能である。
The assembled internal combustion engine 1 is inspected, for example, as shown in FIG. 2, by connecting at least the internal combustion engine 1 and the power
少なくとも内燃機関1の検査時において、ECU0のメモリには、内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、並びにPCU若しくはインバータ21を制御するための検査用プログラムがインストールされている。ECU0は、プログラムに従い、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させて内燃機関1を回転駆動する。そして、内燃機関1の吸気通路を流通する吸気の圧力(または、吸気の流量)や、排気通路を流通する排気の圧力、クランクシャフト及びカムシャフトの回転速度、クランクシャフトの回転角度(姿勢)に対するカムシャフトの回転角度(姿勢)、可変動弁機構を含む吸排気バルブの動作等について、異常の有無を確認する。
At least when the internal combustion engine 1 is inspected, an inspection program for controlling the internal combustion engine 1, the
吸気圧力を検出する吸気圧センサ(または、吸気流量を検出するエアフローメータ)や、排気圧力を検出する排気圧センサ、クランクシャフトの回転速度及び回転角度を検出するクランク角センサ、カムシャフトの回転速度及び回転角度並びに可変動弁機構の作動位相角を検出するカム角センサ等といった、内燃機関1の検査に用いるセンサの一部または全部は、車両に搭載される内燃機関1に予め設置し、かつECU0に接続して、車両の運用時に内燃機関1の制御に用いるものである。車両の運用時に内燃機関1の制御に用いないセンサは、内燃機関1の検査の終了後に撤去してもよい。また、検査用プログラムは、内燃機関1の検査の終了後にECU0のメモリから消去することがあり得る。 Intake pressure sensor that detects intake pressure (or air flow meter that detects intake flow rate), exhaust pressure sensor that detects exhaust pressure, crank angle sensor that detects crankshaft rotation speed and rotation angle, camshaft rotation speed And some or all of the sensors used for the inspection of the internal combustion engine 1, such as the cam angle sensor for detecting the rotation angle and the operating phase angle of the variable valve mechanism, are installed in advance in the internal combustion engine 1 mounted on the vehicle, and It is connected to the ECU 0 and is used to control the internal combustion engine 1 during operation of the vehicle. The sensor that is not used for controlling the internal combustion engine 1 during operation of the vehicle may be removed after the inspection of the internal combustion engine 1 is completed. Further, the inspection program may be erased from the memory of the ECU 0 after the inspection of the internal combustion engine 1 is completed.
内燃機関1の検査時にモータリングを行う発電用モータジェネレータ2に電力を供給する電源7は、組立工場その他の試験場所に設営されているものを用いてもよいし、車両に搭載される蓄電装置3を用いてもよい。
The power supply 7 that supplies electric power to the power-generating
本実施形態では、車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関1と、前記内燃機関1に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関1を回転駆動可能なモータリング用電動機2と、前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関1及び前記モータリング用電動機2を制御するとともに、組み立てられた内燃機関1を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機2により内燃機関1を回転駆動するべく制御する制御装置0とを具備する車両用システムを構成した。
In the present embodiment, an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle and operating during operation of the vehicle, and an internal combustion engine 1 connected to the internal combustion engine 1 mounted on the vehicle and operating during operation of the vehicle can be rotationally driven. For the purpose of controlling the motoring
本実施形態によれば、車両の出荷前の段階で、組み立てられた内燃機関1を、特別なモータリング試験装置を用意することなく検査することが可能となる。しかも、検査前に内燃機関1とモータリング試験装置とを連結し、検査後にそれらを解結する工数を削減できる。検査に使用するモータリング用電動機2は、車両に搭載されて運用されるものであるから、元来内燃機関1に連結するべきものであり、内燃機関1から脱離する必要がない。総じて、電動機2及び内燃機関1を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化を図ることができる。
According to the present embodiment, it becomes possible to inspect the assembled internal combustion engine 1 before the shipment of the vehicle without preparing a special motoring test device. Moreover, it is possible to reduce the number of steps for connecting the internal combustion engine 1 and the motoring test device before the inspection and disconnecting them after the inspection. Since the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、本発明の適用対象となる車両は、シリーズハイブリッド車両に限定されない。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the vehicle to which the present invention is applied is not limited to a series hybrid vehicle.
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each unit and the contents of processing can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前の検査に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a pre-shipment inspection of a vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine.
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
2…モータリング用電動機(発電用モータジェネレータ)
4…走行用電動機(走行用モータジェネレータ)
3…蓄電装置
62…駆動輪
7…検査用電源
0... Control unit (ECU)
1...
4... Running electric motor (running motor generator)
3...
Claims (1)
前記内燃機関に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関を回転駆動可能なモータリング用電動機と、
前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関及び前記モータリング用電動機を制御するとともに、組み立てられた内燃機関を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するべく制御する制御装置と
を具備する車両用システム。 An internal combustion engine mounted on a vehicle and operating when the vehicle is in operation;
A motoring electric motor that is connected to the internal combustion engine and is mounted on the vehicle and operates during operation of the vehicle, capable of rotationally driving the internal combustion engine,
The internal combustion engine is mounted on the vehicle and is controlled during operation of the vehicle, and the internal combustion engine is rotationally driven by the motoring electric motor before shipment of the vehicle for the purpose of inspecting the assembled internal combustion engine. A system for a vehicle, which comprises:
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