JP2022090326A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが故障している場合においてもリレーの溶着の有無を診断する。
【解決手段】モータの故障を検出した後にイグニッションオフを検出した場合に、リレーに開成指令信号を出力してその後に平滑コンデンサの電圧ＶＨ₁を記憶し、平滑コンデンサの電圧を記憶した後に、平滑コンデンサの電荷を補機で消費するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御するディスチャージ処理を実行し、記憶された平滑コンデンサの電圧、ディスチャージ処理の終了後での平滑コンデンサの電圧ＶＨ_２、及びディスチャージ処理の終了後でのバッテリの電圧に基づいて、リレーの溶着の有無を診断する、ハイブリッド車両の制御装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

平滑コンデンサの目標電圧を低下させるようにコンバータを制御することにより、リレーの溶着状態を診断する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０２０－０４８２６９号公報

ハイブリッド車両では、イグニッションオフの検出後に平滑コンデンサの電荷を、走行用のモータで消費するようにディスチャージ処理を実行し、次回のイグニッションオン時にリレーの溶着の有無を診断する場合がある。

例えば走行用のモータとして一つのみを備えたハイブリッド車両においてモータが故障している場合には、上述のように平滑コンデンサの電荷をモータで消費させることができずに、適切にリレーの溶着の有無を診断できないおそれがある。

そこで本発明は、モータが故障している場合においてもリレーの溶着の有無を診断できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、走行用のエンジンと、走行用の単一のモータと、バッテリと、前記バッテリからの直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータの間に設けられた平滑コンデンサと、前記バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの間に設けられ電気的に接続又は遮断するリレーと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから電力が供給される補機と、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータの故障を検出した後にイグニッションオフを検出した場合に、前記リレーに開成指令信号を出力してその後に前記平滑コンデンサの電圧を記憶し、前記平滑コンデンサの電圧を記憶した後に、前記平滑コンデンサの電荷を前記補機で消費するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するディスチャージ処理を実行し、記憶された前記平滑コンデンサの電圧、前記ディスチャージ処理の終了後での前記平滑コンデンサの電圧、及び前記ディスチャージ処理の終了後での前記バッテリの電圧に基づいて、前記リレーの溶着の有無を診断する、ハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、モータが故障している場合においてもリレーの溶着の有無を診断できるハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、ハイブリッド車両の電力系統の概略構成図である。 図３は、ＥＣＵが実行するリレー溶着診断制御の一例を示したフローチャートである。 図４は、ＥＣＵが実行するリレー溶着診断制御の一例を示したフローチャートである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。ハイブリッド車両には、走行用の駆動源としてのエンジン１０と単一のモータ１５が搭載されている。同ハイブリッド車両におけるエンジン１０から車輪１３への動力伝達経路には、変速ユニット１１が設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

変速ユニット１１には、Ｋ０クラッチ１４とモータ１５とが設けられている。変速ユニット１１においてモータ１５は、エンジン１０から車輪１３への動力伝達経路上に設置されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路におけるエンジン１０とモータ１５との間の部分に設置されている。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給を受けて締結されてエンジン１０とモータ１５との動力伝達を接続し、油圧供給の停止に応じて締結を開放してエンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。

モータ１５は、車載バッテリ３６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じて車載バッテリ３６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。

変速ユニット１１には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ１８と、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機１９と、が設けられている。変速ユニット１１において自動変速機１９は、上記動力伝達経路におけるモータ１５よりも車輪１３側の部分に設置されている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と自動変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合してモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、オイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１が発生した油圧が、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給される。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁とが設けられている。

ハイブリッド車両には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２３が設けられている。ＥＣＵ２３は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置と、を備える電子制御ユニットである。

ＥＣＵ２３には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＥＣＵ２３に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ２４１からのイグニッション信号や、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ２４２からのシフトポジション、アクセルペダル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２４３からのアクセル開度や、ブレーキペダル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２４４からのブレーキペダルポジションである。その他、エンジン１０のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサからのエンジン１０のクランク角や、モータ１５の回転子の回転位置を検出する回転位置センサからのモータ１５の回転位置や、車速センサからの車速等も挙げることができる。

ＥＣＵ２３は、エンジン１０及びモータ１５の駆動制御を行う。ＥＣＵ２３は、インバータ３４を制御して、モータ１５と車載バッテリ３６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５のトルク制御を行う。さらにＥＣＵ２３は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行う。

ＥＣＵ２３は、モータ走行モード、ハイブリッド走行モード、及びエンジン走行モードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータ走行モードでは、ＥＣＵ２３はＫ０クラッチ１４を開放してモータ１５の動力で車輪１３を回転させる。ハイブリッド走行モードでは、ＥＣＵ２３はＫ０クラッチ１４を係合してエンジン１０及びモータ１５の動力で車輪１３を回転させる。エンジン走行モードでは、ＥＣＵ２３はＫ０クラッチ１４を係合してエンジン１０の動力で車輪１３を回転させる。走行モードの切替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、後述する車載バッテリ３６の充電残量などに基づいて行われる。

［電力系統の概略構成］
図２は、車載バッテリ３６及びモータ１５の間の電力系統の概略説明図である。インバータ３４は、モータ１５に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタと、６つのダイオードと、を有する周知のインバータ回路として構成されている。

車載バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタと、２つのダイオードと、リアクトルと、を有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０には、補機５０が接続されている。補機５０としては、例えばヘッドライトやルームランプ，カーオーディオ等の複数の電力機器が含まれる。

高電圧側電力ライン４２の正極母線と負極母線とには高電圧側コンデンサ４６が接続されており、低電圧側電力ライン４４の正極母線と負極母線とには低電圧側コンデンサ４８が取り付けられている。低電圧側電力ライン４４には、システムメインリレー３８が取り付けられている。このシステムメインリレー３８は、低電圧側電力ライン４４の正極母線に設けられた正極側リレーＳＭＲＢと、低電圧側電力ライン４４の負極母線に設けられた負極側リレーＳＭＲＧと、負極側リレーＳＭＲＧをバイパスするようにプリチャージ用抵抗Ｒとプリチャージ用リレーＳＭＲＰとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有する。

ＥＣＵ２３には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ２３に入力される信号としては、例えば、車載バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧ＶＢ、車載バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流ＩＢ、高電圧側コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからの高電圧側コンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ、低電圧側コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからの低電圧側コンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬである。

ＥＣＵ２３から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタへのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のトランジスタへのスイッチング制御信号、システムメインリレー３８への駆動制御信号である。

図３及び図４は、ＥＣＵ２３が実行するリレー溶着診断制御の一例を示したフローチャートである。この制御は繰り返し実行される。ＥＣＵ２３は、モータ１５の故障を検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。モータ１５の故障の検出方法は、特に限定されずに公知の技術を採用できる。ステップＳ１でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合、ＥＣＵ２３はイグニッションスイッチからの信号に基づいてイグニッションオフを検出したか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ２３は、正極側リレーＳＭＲＢ、負極側リレーＳＭＲＧ、及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰが開くようにシステムメインリレー３８に開成指令信号を出力し、その直後での電圧センサ４６ａからの高電圧側コンデンサ４６の電圧（この時点での電圧を電圧ＶＨ_１と称する）を記憶装置に記憶する（ステップＳ３）。

次にＥＣＵ２３は、高電圧側コンデンサ４６及び低電圧側コンデンサ４８に蓄えられた電荷を補機５０で消費するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング回路を制御するディスチャージ処理を実行する（ステップＳ４）。ここで、一般的なディスチャージ処理では、モータ１５に対してロータに形成される磁束の方向の電流、すなわちｄ軸電流を流すことで、モータ１５がトルクを出力することなく高電圧側コンデンサ４６及び低電圧側コンデンサ４８に蓄えられた電荷を消費するようにインバータ３４をスイッチング制御する。しかしながら、本実施例では走行用の単一のモータ１５の故障が検出されているため、上記のように補機５０で電荷を消費するようにディスチャージ処理が実行される。このため、ステップＳ３で記憶された電圧ＶＨ_１は、ディスチャージ処理の実行前の電圧である。

ここで、正極側リレーＳＭＲＢ及び負極側リレーＳＭＲＧが溶着しておりプリチャージ用リレーＳＭＲＰは溶着していない場合には、車載バッテリ３６とＤＣ／ＤＣコンバータ４０とインバータ３４との間で閉回路が形成される。このため、上記のディスチャージ処理を実行しても高電圧側コンデンサ４６及び低電圧側コンデンサ４８の電荷を十分にディスチャージすることはできずに、最終的には電圧ＶＨ、ＶＬ、及びＶＢは略同じ値となる。また、少なくとも正極側リレーＳＭＲＢ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰが溶着している場合にも、上述の閉回路が形成され、上記のディスチャージ処理の実行により、高電圧側コンデンサ４６及び低電圧側コンデンサ４８の電荷がプリチャージ用抵抗Ｒで放電されるが、この場合も最終的には電圧ＶＨ、ＶＬ、及びＶＢは略同じ値となる。

少なくとも正極側リレーＳＭＲＢは溶着していない場合や、少なくとも負極側リレーＳＭＲＧ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰの双方が溶着していない場合には、上述のような閉回路は形成されないため、上記のディスチャージ処理の実行により、高電圧側コンデンサ４６の電圧ＶＨを低下させることができる。尚、この場合、高電圧側コンデンサ４６の電圧ＶＨは所定値まで低下するが、それ以上低下するとＤＣ／ＤＣコンバータ４０の自己保護機能によりＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作が停止する。

所定の期間、ディスチャージ処理が実行されると、ＥＣＵ２３は車両のシステムを停止する（ステップＳ５）。

次に、ＥＣＵ２３はイグニッションオンを検出したか否かを判定する（ステップＳ６）。尚、ＥＣＵ２３はシステム停止後も補機用のバッテリにより電力が供給されイグニッションオンを検出可能である。ステップＳ６でＮｏの場合には再度ステップＳ６の処理が実行され、即ちＥＣＵ２３はイグニッションオンを検出するまで待機する。

ステップＳ６でＹｅｓの場合、ＥＣＵ２３は現在の高電圧側コンデンサ４６の電圧（この時点での電圧を電圧ＶＨ_２と称する）と、電圧センサ３６ａからの現在の車載バッテリ３６の電圧ＶＢとを取得する（ステップＳ７）。次にＥＣＵ２３は、電圧ＶＨ_２が所定値α未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。この所定値αは、少なくとも正極側リレーＳＭＲＢが溶着していない場合や、少なくとも負極側リレーＳＭＲＧ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰの双方が溶着していない場合に上述のディスチャージ処理の実行により低下する電圧ＶＨの想定される最大値に設定され、具体的にはセンサ公差を考慮して所定のマージンを加えた値に設定されている。ステップＳ８でＹｅｓの場合、少なくとも正極側リレーＳＭＲＢは溶着していないか、又は少なくとも負極側リレーＳＭＲＧ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰの双方は溶着していないものとみなすことができる。これにより、ＥＣＵ２３はシステムを通常起動する（ステップＳ９）。尚、システムの通常起動後は、公知の手法によりプリチャージ用リレーＳＭＲＰの溶着の有無の判定が行われる。

ステップＳ８でＮｏの場合、即ち電圧ＶＨ_２が所定値α以上と比較的高い値である場合、図４に示すように、（ＶＨ_１－ＶＨ_２）がセンサ公差よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。センサ公差とは、電圧ＶＨ_１及びＶＨ_２を検出した電圧センサ４６ａの公差である。

ステップＳ１０でＹｅｓの場合、即ち電圧ＶＨ_１と電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差よりも大きい場合、（ＶＢ－ＶＨ_２）がセンサ公差よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここでのセンサ公差とは、電圧センサ３６ａ及び４６ａの双方の公差を考慮した値である。尚、ステップＳ１０及びＳ１１の順序は問わない。

ステップＳ１１でＹｅｓの場合、即ち電圧ＶＢと電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差よりも大きい場合、少なくとも正極側リレーＳＭＲＢは溶着していないか、又は少なくとも負極側リレーＳＭＲＧ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰの双方が溶着していないものとみなすことができ、ＥＣＵ２３はシステムメインリレー３８の溶着はないものと判定し（ステップＳ１２）、システムを通常起動する（ステップＳ１３）。このように、電圧ＶＨ_１と電圧ＶＨ_２の差分が大きく、且つ電圧ＶＢと電圧ＶＨ_２の差分が大きい場合には、システムメインリレー３８の溶着がない状態で適切にディスチャージ処理が実行されたものとみなすことができる。尚、ステップＳ１３でのシステムの通常起動後は、プリチャージ用リレーＳＭＲＰの溶着の有無の判定は行われない。

ステップＳ１０又はＳ１１でＮｏの場合には、正極側リレーＳＭＲＢと少なくとも負極側リレーＳＭＲＧ及びプリチャージ用リレーＳＭＲＰの一方は溶着しているとみなして、ＥＣＵ２３は、システムメインリレー３８は溶着しているものと判定する（ステップＳ１４）。電圧ＶＨ_１と電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差未満と小さい場合や、又は電圧ＶＢと電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差未満と小さい場合には、ディスチャージ処理によっても電圧ＶＨを十分に低下させることができておらず、システムメインリレー３８に溶着があるものとみなすことができるからである。このようシステムメインリレー３８に溶着があると判定された場合には、ＥＣＵ２３は車両が走行不可能なＲＥＡＤＹ－ＯＦＦ状態に維持する（ステップＳ１５）。このように、電圧ＶＨ_１と電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差未満と小さい場合、及び電圧ＶＢと電圧ＶＨ_２の差分がセンサ公差未満と小さい場合の何れかの場合には、システムメインリレー３８に溶着があると精度よく判定することができる。

［その他］
ステップＳ１０及びＳ１１では、センサ公差を用いたがこれに限定されず、センサ公差の代わりに例えばセンサ公差に所定のマージンを加えた値を用いてもよい。

本実施例では、単一のＥＣＵ２３によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、エンジン１０及びモータ１５を統合的に制御するハイブリッドＥＣＵ、車載バッテリ３６の充放電を制御するバッテリＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ エンジン
１１ 変速ユニット
１２ ディファレンシャル
１３ 車輪
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
１８ トルクコンバータ
１９ 自動変速機
２３ ＥＣＵ（ハイブリッド車両の制御装置）
３４ インバータ
３６ 車載バッテリ
４６ａ、４８ａ 電圧センサ
３８ システムメインリレー
４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２ 高電圧側電力ライン
４４ 低電圧側電力ライン
４６ 高電圧側コンデンサ
４８ 低電圧側コンデンサ
ＳＭＲＢ 正極側リレー
ＳＭＲＧ 負極側リレー
ＳＭＲＰ プリチャージ用リレー
Ｒ プリチャージ用抵抗

Claims (1)

1. 走行用のエンジンと、
   走行用の単一のモータと、
   バッテリと、
   前記バッテリからの直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータの間に設けられた平滑コンデンサと、
   前記バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの間に設けられ電気的に接続又は遮断するリレーと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータから電力が供給される補機と、
   を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記モータの故障を検出した後にイグニッションオフを検出した場合に、前記リレーに開成指令信号を出力してその後に前記平滑コンデンサの電圧を記憶し、
   前記平滑コンデンサの電圧を記憶した後に、前記平滑コンデンサの電荷を前記補機で消費するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するディスチャージ処理を実行し、
   記憶された前記平滑コンデンサの電圧、前記ディスチャージ処理の終了後での前記平滑コンデンサの電圧、及び前記ディスチャージ処理の終了後での前記バッテリの電圧に基づいて、前記リレーの溶着の有無を診断する、ハイブリッド車両の制御装置。
   

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