JP4315185B2 - ハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法 - Google Patents
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Description
本発明は,ハイブリッド車両の性能を検査するハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法に関する。さらに詳細には,ハイブリッド車両用の駆動源(モータ)を含む駆動ユニットの性能を検査するとともに性能不良の車両についてはその要因を特定することができるハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法に関するものである。
近年,低公害等の観点から,エンジンとモータとを動力源とし,それらを統合制御しながら走行するハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車には,モータやエンジンから得られる動力をトランスミッションを介して駆動軸に出力する動力伝達ユニット(トランスアクスル)が搭載されている(公知の文献としては,例えば特許文献1)。
ハイブリッド車においては,滑らかな走行を実現させるために高精度のトルク性能が要求される。これまでハイブリッド車の検査技術としては,例えば特許文献2や特許文献3に記載された技術がある。特許文献2の技術は,モータの性能を検査する技術であり,さらに不良の発生要因を特定することができる。特許文献3の技術は,2つのモータと差動装置とを含むトランスアクスルの性能を検査する技術であり,さらに不良の発生要因を特定することができる。
特開2001−164960号公報
特開2004−219354号公報
特開2005−140668号公報
しかしながら,前記した従来のハイブリッド車用の検査技術には,次のような問題があった。すなわち,特許文献2や特許文献3に開示された検査技術は,モータ単体での検査や,トランスアクスル単体での検査であり,他のユニット(例えば,エンジン,インバータ,バッテリ)と組み合わされた状態での検査ではない。つまり,専用の検査装置を用いてユニット単体の検査を行うことはできているが,最終製品形態である車両状態で各ユニットを個別に検査することができない。そのため,車両状態で不良が検出された場合(例えば,出荷直前での全体検査や,使用途中段階で生じた故障)に,その不良が生じた部位が駆動ユニットそのものにあるのか,それとも他のユニットとの組み合わせによるものなのかを特定できず,交換部品がハイブリッドシステム全体に及んでしまう。
本発明は,前記した従来の検査技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,ハイブリッド車用の駆動ユニットを他のユニットと組み合わせた最終製品状態で,不良ユニットを特定する検査を行うことができるハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法を提供することにある。
この課題の解決を目的としてなされたハイブリッド車両の検査システムは,第1モータおよび第2モータを備えた駆動ユニットと,エンジンとを搭載し,エンジン,第1モータ,第2モータの各動力源が互いに動力伝達可能に配置されているハイブリッド車両を検査する検査システムであって,エンジン,第1モータ,第2モータの各動力源のうち,いずれか1つをロックし,残りの2つの動力源を動作させ,その状態で動作中の動力源の出力特性を取得し,この出力特性の取得を検査対象となる動力源を切り換えて少なくとも2つの組み合わせで実施し,それら出力特性を基に各動力源の良否判定を行うことを特徴としている。
すなわち,本発明のハイブリッド車両の検査システムは,ハイブリッド車両に搭載されたエンジン,第1モータ,第2モータの各動力源を検査するシステムであり,検査するにあたってまず,これら動力源のうち,いずれか1つをロックする(ロックステップ)。つまり,動力源のうちの1つの回転を固定することにより,2つの動力源のみを動作可能とし,動作可能な動力源のうち,一方からのトルクを他方の動力源に確実に伝達する。そして,動作可能な動力源を動作させ,その状態で動作中の動力源の出力特性を取得する(出力特性取得ステップ)。例えば,一方の動力源をトルク制御で動作させ,他方を回転数制御で動作させ,検査対象の動力源の出力特性(出力トルク,回転数,消費電力等)を取得する。この出力特性を基に良否判定を行うことで,不良の動力源を検出することができる。そして,この動力源のロックおよび出力特性の取得を,検査対象となる動力源を切り換えて少なくとも2つの組み合わせで実施する。すなわち,1つの組み合わせだけでは,異常と判定された際に,動作中の2つの動力源のどちらが不良であるか特定できない。そこで,複数の組み合わせを実施することで,正常な組み合わせがあれば,その情報に基づいて異常と判定された組み合わせに含まれる動力源のいずれが不良であるかを特定することができる。
本発明の検査システムでは,検査対象の動力源をハイブリッド車両に車載させた状態で,それら動力源のロックおよび動作を自動制御し,動作中の動力源の出力特性を計測している。すなわち,各動力源を車両から取り外すことなく,車両状態で各動力源の出力特性を計測している。そして,計測された出力特性が良好であるか否かを判定している。従って,ハイブリッド車両について,製品の最終形態(車両状態)にて個々の動力源の性能を他のハイブリッドユニットと組み合わせた状態で検査することができ,車両の製造途中段階に限らず,製造終了段階(初期状態),使用途中段階(経年変化状態),さらには故障発生段階においても検査可能となっている。
動力源のロックおよび出力特性の取得の組み合わせとしては,例えば,第2モータをロックし,エンジンを目標トルクで動作させ,第1モータを回転数制御で動作させた状態で,第1モータの出力特性を取得する組み合わせ(組み合わせ1A)と,第1モータをロックし,エンジンを目標トルクで動作させ,第2モータを回転数制御で動作させた状態で,第2モータの出力特性を取得する組み合わせ(組み合わせ1B)とを実施することとするとよい。
このような組み合わせを実施することで,組み合わせ1Aでは第1モータの良否判定を,組み合わせ1Bでは第2モータの良否判別をすることができる。なお,両組み合わせの前後は不問である。さらに,両組み合わせでは,とともにエンジンを動作させている。そのため,両組み合わせとも不良となった場合,つまり両モータとも不良となった場合に,エンジンの不良を推定できる。すなわち,これらの組み合わせを実施することで,モータの検査のほか,エンジンの検査も行うことが可能となる。
また,この他にも例えば,エンジンの出力軸をロックするロック機構を有し,エンジンをロック機構によりロックし,第1モータをトルク制御で動作させ,第2モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する組み合わせ(組み合わせ2A)と,エンジンをロック機構によりロックし,第2モータをトルク制御で動作させ,第1モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する組み合わせ(組み合わせ2B)とを実施することとするとよい。
このような組み合わせを実施することで,第1モータおよび第2モータの良否を判別することができる。なお,両組み合わせの前後は不問である。さらに,両組み合わせでは,エンジンをロックしているため,エンジンの動作を制御する必要はない。つまり,制御が容易なモータのみを動作させ,各モータの出力特性の取得を行っている。そのため,高精度に出力特性を取得することができ,各モータについてより正確な良否検査を行うことができる。
また,本発明の検査システムは,第1モータと第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,エンジンと非検査対象モータとのうち,一方をロックし,他方を動作させた状態で,検査対象モータの逆起電圧を取得し,その逆起電圧を基に検査対象モータの良否判定を行うこととするとよりよい。すなわち,本検査システムでは,検査対象モータを空転させることにより逆起電圧を取得している(逆起電圧取得ステップ)。モータは,その不良要因が電気的要因によるものであると,逆起電圧が基準範囲外となる。そのため,この逆起電圧を基に電気的要因によるモータの良否判断を行うことができる。つまり,不良要因をより詳細に特定できる。
また,本発明の検査システムは,第1モータと第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,エンジンと非検査対象モータとのうちの一方をロックし,検査対象モータを動作させた状態で,検査対象モータの引き摺りトルクを取得し,その引き摺りトルクを基に検査対象モータの良否判定を行うこととするとよりよい。すなわち,本検査システムでは,非検査対象動力源の1つをロックし,検査対象モータを動作させることにより引き摺りトルクを取得している(引き摺りトルク取得ステップ)。モータは,その不良要因が機械的要因によるものであると,引き摺りトルクが基準範囲外となる。そのため,この引き摺りトルクを基に機械的要因によるモータの良否判断を行うことができる。つまり,不良要因をより詳細に特定できる。
本発明によれば,ハイブリッド車用の駆動ユニットを他のユニットと組み合わせた状態で,不良ユニットを特定する検査を行うことができるハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法が実現されている。
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお,本実施例は,2つのモータを備えたトランスアクスルを搭載したハイブリッド車両の検査システムに本発明を適用したものである。
実施の形態に係るハイブリッド車両100は,図1に示すように,バッテリ1と,インバータ2と,トランスアクスル3と,ハイブリッドシステム制御ユニット4(HVシステム制御ユニット4)と,エンジン5と,エンジン制御ユニット6と,モータ制御ユニット7と,出力軸8と,ブレーキ9と,交流電力計測器10と,直流電力計測器11と,モータパワーケーブル接続用電磁開閉器(以下,「開閉器」とする)12と,エンジン軸ロック機構13とを備えている。検査対象となるハイブリッド車両の基本システム構成,基本動作の詳細に関しては,例えば特許文献1(特開2001−164960号公報)に記載されている。
エンジン5は,ガソリンを燃料とする周知の内燃機関であり,エンジン制御ユニット6によって燃料噴射制御,点火制御,吸入空気量調節制御等の各種運転制御を受ける。エンジン制御ユニット6は,HVシステム制御ユニット4と通信しており,HVシステム制御ユニット4からの制御信号によってエンジン5を運転制御する。また,必要に応じてエンジン5の運転状態に関するデータをHVシステム制御ユニット4に出力する。
トランスアクスル3は,2つのモータMG1,MG2と,動力分配部30と,デファレンシャルギヤ38とを備え,モータMG1,MG2およびデファレンシャルギア38が動力分配部30を介して動力伝達可能に配置されている。モータMG1およびモータMG2は,発電機および電動機として機能する周知の同期発電電動機である。モータMG1およびモータMG2は,開閉器12およびインバータ2を介してバッテリ1と電気的に接続されている。モータMG1,MG2は,モータ制御ユニット7によって駆動制御を受ける。モータ駆動ユニット7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(不図示)からの信号が入力され,モータ制御ユニット7からは,インバータ2へのスイッチング制御信号が出力される。また,モータ制御ユニット7は,HVシステム制御ユニット4と通信しており,HVシステム制御ユニット4からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御する。また,必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHVシステム制御ユニット4に出力する。
また,動力分配部30は,図2に示すように,外歯歯車のサンギヤ31と,サンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と,サンギヤ31およびリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と,ピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え,サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用する遊星歯車機構として構成されている。また,トランスアクスル3は,キャリア34にはエンジン5のクランクシャフト51が,サンギヤ31にはモータMG1が,リングギヤ32にはモータMG2がそれぞれ連結されている。また,リングギヤ32は,動力の取り出し用の動力取出ギヤ36と連結している。この動力取出ギヤ36は,チェーンベルト37により動力伝達ギヤ35に繋がっており,動力取出ギヤ36と動力伝達ギヤ35との間で動力の伝達がなされる。
HVシステム制御ユニット4は,エンジン制御ユニット6,モータ制御ユニット7,バッテリ1等と接続されており,それらのユニットと各種制御信号が遣り取りされる。さらに,HVシステム制御ユニット4には,バッテリ1−インバータ2間の直流電流および直流電圧を計測する直流電力計測器11の計測データと,インバータ2−トランスアクスル3間の交流電流および交流電圧を計測する交流電力計測器10の計測データとが入力される。また,HVシステム制御ユニット4は,車両システム全体の動作制御機能の他,検査動作制御,性能判定制御等の検査機能を備えている。
HVシステム制御ユニット4の検査機能は,例えば,ハイブリッド車両100が通常の運転状態において何らかの異常動作を検出した場合,あるいは異常動作の検知後に停止状態に切り換えた場合に,車両状態のままで実行される。具体的には,運転状態を停止状態とし,検査モードを起動するための検査スイッチ等を操作する。これにより,本検査機能が起動し,HVシステムの検査が自動的に実行される。一連の検査が実行された後には,自動的に検査動作を終了する。検査結果の出力は,異常ランプの点灯や,検査診断ツールへのデータ送信等によって行われる。
続いて,HVシステム制御ユニット4によるハイブリッド車両100の検査方法について2つの方法を説明する。検査方法の概要についてまとめた表を図3に示す。第1の形態では,モータMG2を固定し,エンジン5とモータMG1とを所定の検査条件にて動作させる検査と,モータMG1を固定し,エンジン5とモータMG2とを所定の検査条件にて動作させる検査とを行う。すなわち,所定の条件にてエンジン5とトランスアクスル3内のモータのいずれか一方とを所定の動作点にて動作させ,そのモータの出力トルクを計測する。そして,計測された値が目標範囲内の値であるか否かを判定する。一方,第2の形態では,エンジン5の出力軸を固定し,モータMG1とモータMG2とを所定の検査条件にて動作させる検査を行う。すなわち,所定の条件にてトランスアクスル3内の両モータを所定の動作点にて動作させ,一方のモータの出力トルクを計測する。そして,計測された値が目標範囲内の値であるか否かを判定する。
また,検査を開始する前に,あらかじめ検査条件となる検査ポイントを設定しておく。図4は,検査ポイント(P_n)の設定例を示すグラフである。図4中の縦軸は,トランスアクスル3の出力トルク(単位:Nm)を示している。また,図4中の横軸は,トランスアクスル3の出力回転数(単位:rpm)を示している。検査ポイントは,検査目標トルクと,検査目標回転数とを特定することにより設定される。また,図4中の曲線は,出力動作中のトランスアクスル3の最大出力トルクを示している。すなわち,回転数と最大出力トルクとの関係を示している。また,その曲線の左側のハッチングを付した領域は,トランスアクスル3の全動作領域を示している。検査ポイントは,このトランスアクスル3の全動作領域の中から,目的に応じて任意に設定される。
[出力性能検査(第1の形態)]
以下,トランスアクスル3の出力性能検査の手順について,図5,図6のフローチャートに基づいて説明する。本検査では,モータMG1の検査(S2〜S7),モータMG2の検査(S8〜S13),不良ユニットの判別(S14〜S17)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。また,本検査はトランスアクスル3の検査であり,他のユニット(特にエンジン5)は正常であると推定する。
以下,トランスアクスル3の出力性能検査の手順について,図5,図6のフローチャートに基づいて説明する。本検査では,モータMG1の検査(S2〜S7),モータMG2の検査(S8〜S13),不良ユニットの判別(S14〜S17)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。また,本検査はトランスアクスル3の検査であり,他のユニット(特にエンジン5)は正常であると推定する。
まず,あらかじめ設定された検査ポイントの中から,1つの検査ポイント(P_n)が選択される(S1)。検査ポイントの選択順序は,あらかじめ設定されており,その順に自動的に選択される。なお,順序の設定は任意である。あるいは,検査の都度,検査者が任意に設定できるようにしてもよい。検査ポイント(P_n)に設定されている主な項目を表1に示す。
次に,モータMG1の検査を行う。モータMG1の検査を行うに際して,まず,トランスアクスル3の出力軸8を固定する(S2)。モータMG1の検査では,モータMG1をエンジン5とともに動作させ,モータMG1の出力特性を計測する。このとき,モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5と連結されている。そのため,出力軸8側(すなわちモータMG2側)を何らかの手段により固定しないと,ピニオンギア33を介して連結されるリングギア32側にトルクが伝わり,車両が動くまたは出力軸8が空転することになって正確なトルクが計測できない。よって,モータMG1の検査の際には,リングギア32よりもトルクの伝達方向の出力軸8側となる部分を固定する必要がある。
出力軸8の固定方法としては,例えば次の2つの方法がある。1つは,電気的な固定方法として,モータMG2にてロック制御を実施する。つまり,モータMG2の現在位置を維持するように位置制御を行う。あるいは,直流励磁することにより,回転させずに固定動作させる。2つめは,機械的な固定方法として,ブレーキ9を利用する。つまり,パーキングブレーキ等のブレーキ手段にて出力軸8を固定する。
次に,選択された検査ポイント(P_n)の条件に基づいてモータMG1およびエンジン5を動作させる(S3)。すなわち,エンジン5は,目標トルクTe*となるように燃料噴射制御が行われる。モータMG1は,エンジン5に負荷トルクをかけ,エンジン5が目標回転数Ne*となるように回転数制御される。具体的には,次の演算式(1)を基にモータMG1の回転数制御トルクを求め,モータMG1を加速ないし減速してエンジン5の回転数Neの調節を行う。
Tmg1=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki+Te* (1)
式(1)中,Tmg1はモータMG1の制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲイン,Te*はエンジン5の目標トルクを意味する。
Tmg1=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki+Te* (1)
式(1)中,Tmg1はモータMG1の制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲイン,Te*はエンジン5の目標トルクを意味する。
次に,S3の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S4)。S4の処理が必要な理由は,エンジン5ないしモータMG1がトルク出力を開始した直後は出力トルクおよび回転数がともに過渡期であり,出力特性の安定した計測が困難だからである。そのため,待ち時間が経過した場合(S4:YES)には,S5の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S4:NO)には,S4の処理を繰り返す。動作の過渡期を経て,出力安定状態になると,エンジン5の出力トルクTeとモータMG1のモータトルクTmg1とは等しくなる。この状態の出力トルクがモータMG1の検査トルクとなる。
次に,トルク出力させた状態で出力特性データを取得する(S5)。本形態では,モータMG1の制御データを取得する。具体的には,S3の処理で利用したモータMG1の制御トルクTmg1を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。
なお,モータMG1の回転数によってもモータの良否判断が可能である。そのため,モータMG1の実回転数Nmg1を取得してもよい。この場合には,モータMG1の回転位置検出センサからの信号をモータ制御ユニット7が取得し,その信号からモータMG1の回転数Nmg1を算出する。
また,モータMG1への供給電力によってもモータの良否判断が可能である。そのため,モータMG1への供給電力を計測してもよい。この場合には,直流電力計測器11にて,DC電源9とインバータ2との間に流れる直流電流の電力を計測する。具体的には,モータMG1の,電圧(Vdc_mg1)と,電流(Idc_mg1)と,電力(Pdc_mg1)とを計測する。あるいは,交流電力計測器10にて,インバータ2とモータMG1との間に流れる交流電流の電力を計測する。具体的には,電圧(Vac_mg1)と,電流(Iac_mg1)と,電力(Pac_mg1)とを計測する。
モータMG1の出力トルクTmg1を記録した後,エンジン5およびモータMG1の出力動作を停止し,モータMG1の検査動作を終了する(S6)。モータMG1の検査動作を終了した後,出力軸8の固定を解除する(S7)。これにより,モータMG1の検査が終了となる。そして,モータMG2の検査に移行する。
次に,モータMG2の検査を行う。モータMG2の検査を行うに際して,まず,モータMG1の回転を固定する(S8)。モータMG2の検査では,モータMG2をエンジン5とともに動作させ,モータMG2の出力特性を計測する。このとき,モータMG2は,エンジン5とは直接連結されておらず,ピニオンギヤ33を介して連結されている。そのため,モータMG1が無負荷状態ではエンジン5とモータMG2との間にトルクが伝達されず,モータMG2の検査が行えない。そのため,モータMG2の検査の際には,MGモータ1をロック制御し,固定状態にする必要がある。
MGモータ1のロック制御としては,モータMG1の現在位置を維持するように位置制御を行う方法がある。あるいは,直流励磁することにより,回転させずに固定動作させる方法がある。
次に,選択された検査ポイント(P_n)の条件に基づいてモータMG2およびエンジン5を動作させる(S9)。すなわち,エンジン5は,目標トルクTe*となるように燃料噴射制御が行われる。モータMG2は,エンジン5に負荷トルクをかけ,エンジン5が目標回転数Ne*となるように回転数制御される。具体的には,次の演算式(2)を基にモータMG2の回転数制御トルクを求め,モータMG2を加速ないし減速してエンジン5の回転数Neの調節を行う。
Tmg2=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki+Te* (2)
式(2)中,Tmg2はモータMG2の制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲイン,Te*はエンジン5の目標トルクを意味する。
Tmg2=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki+Te* (2)
式(2)中,Tmg2はモータMG2の制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲイン,Te*はエンジン5の目標トルクを意味する。
次に,S9の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S10)。待ち時間が経過した場合(S10:YES)には,S11の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S10:NO)には,S10の処理を繰り返す。動作過渡期を経て,出力安定状態になると,エンジン5の出力トルクTeとモータMG2のモータトルクTmg2とは等しくなる。この状態の出力トルクがモータMG2の検査トルクとなる。
次に,トルク出力させた状態にて出力特性データを取得する(S11)。本形態では,モータMG2の制御データを取得する。具体的には,S9の処理で利用したモータMG2の制御トルクTmg2を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。なお,モータMG2の出力特性データとしては,モータMG2の回転数Nmg2や,モータMG2への供給電力であってもよい。
モータMG2の出力トルクTmg2を記録した後,エンジン5およびモータMG2の出力動作を停止し,モータMG2の検査動作を終了する(S12)。モータMG2の検査動作を終了した後,モータMG1の固定を解除する(S13)。これにより,モータMG2の検査が終了となる。そして,不良ユニットの判別に移行する。
次に,不良ユニットの判別を行う。まず,モータMG1の出力トルクTmg1の判定を行う(S14)。具体的には,選択された検査ポイント(P_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg1Uと下限Tmg1Lとの間に出力トルクTmg1が入っているか否かを判別する。
_ モータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲内であれば(S14:YES),モータMG2の出力トルクTmg2の判定を行う(S15)。具体的には,選択された検査ポイント(P_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg2Uと下限Tmg2Lとの間に出力トルクTmg2が入っているか否かを判別する。
モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲内であれば(S15:YES),トランスアクスル3内のモータMG1,MG2はともに正常であると判定される。モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲外であれば(S15:NO),モータMG1は正常であることから,モータMG2が異常であると判定される。
また,モータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲外であれば(S14:NO),S15の処理と同じく,モータMG2の出力トルクTmg2の判定を行う(S16)。モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲内であれば(S16:YES),モータMG1は異常であることから,モータMG1が異常であると判定される。
モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲外であれば(S16:NO),トランスアクスル3内のモータMG1,MG2はともに異常であるということになる。しかし,モータMG1の検査およびモータMG2の検査は,ともにエンジン5を動作させている。そのため,エンジン5に異常があれば,モータMG1,MG2ともに不良となる。そこで,エンジン5の良否を判断する(S17)。すなわち,エンジン5が正常であれば,エンジン5の目標トルクTe*とモータMG1の出力トルクTmg1およびモータMG2の出力トルクTmg2とが等しくなるはずである。そのため,エンジン5の目標トルクTe*とモータMG1の出力トルクTmg1(あるいはモータMG2の出力トルクTmg2)とを比較する。エンジン5の目標トルクTe*とモータMG1(もしくはモータMG2)の出力トルクとが一致しなければ(S17:YES),エンジン5が異常であると判定される。一方,エンジン5の目標トルクTe*とモータMG1,MG2の出力トルクとが一致している場合(S17:NO),その不良箇所がモータMG1,MG2であるのかエンジン5であるのかまたはそれ以外にあるのかを特定できないため,不良箇所不明と判定される。つまり,モータMG1,MG2,エンジン5のすべてが不良であるか,その他のユニットに何らかの不良があることになる。
[出力性能検査(第2の形態)]
以下,トランスアクスル3の出力性能検査の手順について,図7,図8のフローチャートに基づいて説明する。本検査では,モータMG1の検査(S22〜S27),モータMG2の検査(S28〜S33),不良ユニットの判別(S34〜S35)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。
以下,トランスアクスル3の出力性能検査の手順について,図7,図8のフローチャートに基づいて説明する。本検査では,モータMG1の検査(S22〜S27),モータMG2の検査(S28〜S33),不良ユニットの判別(S34〜S35)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。
まず,あらかじめ設定された検査ポイントの中から,1つの検査ポイント(P_n)が選択される(S21)。検査ポイントの選択順序は,あらかじめ設定されており,その順に自動的に選択される。なお,順序の設定は任意である。あるいは,検査の都度,検査者が任意に設定できるようにしてもよい。検査ポイント(P_n)に設定されている主な項目を表2に示す。
次に,モータMG1の検査を行う。モータMG1の検査を行うに際して,まず,エンジン5の出力軸を固定する(S21)。モータMG1の検査では,モータMG2の回転数制御およびモータMG1のトルク制御を行う。このとき,モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5およびモータMG2と連結されている。そのため,モータMG1のトルクをモータMG2に出力するには,エンジン5の出力軸を何らかの手段により固定しないと,エンジンの出力軸側にトルクが伝わり,エンジン5の出力軸が空転することになって正確なトルクが計測できない。よって,モータMG1の検査の際には,エンジン軸ロック機構13によってエンジン5の出力軸を固定する必要がある。
エンジン軸ロック機構13としては,エンジン5とモータMG1とを連結しているシャフトを固定できるものであれば何でも良い。例えば電磁ブレーキ構造,パーキングブレーキ機構のような機械的固定方法が適用可能である。
次に,選択された検査ポイント(P_n)の条件に基づいてモータMG2の回転数制御およびモータMG1のトルク制御を実施する(S23)。すなわち,モータMG1は,目標トルクTmg1*となるようにトルク制御が行われる。モータMG2は,モータMG1が目標回転数Nmg1*となるように回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(3)を基にモータMG2の回転数制御トルクを求め,モータMG2を加速ないし減速してモータMG1の回転数Nmg1の調節を行う。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (3)
式(3)中,Tmg2はモータMG2の制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (3)
式(3)中,Tmg2はモータMG2の制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S23の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S24)。待ち時間が経過した場合(S24:YES)には,S25の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S24:NO)には,S24の処理を繰り返す。動作の過渡期を経て,出力安定状態になると,モータMG2の出力トルクTmg2とモータMG2への負荷トルクであるモータMG1のモータトルクTmg1とは等しくなる。この状態のトルク制御値がモータMG1の検査トルクとなる。
次に,トルク出力させた状態にて出力特性データを取得する(S25)。本形態では,モータMG2の制御データを取得する。具体的には,S23の処理で利用したモータMG2の制御トルクTmg2を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。なお,モータMG1の出力特性データとしては,モータMG1の回転数Nmg1や,モータMG1への供給電力であってもよい。
モータMG2の出力トルクTmg2を記録した後,モータMG2およびモータMG1の出力動作を停止し,モータMG1の検査動作を終了する(S26)。モータMG1の検査動作を終了した後,エンジン軸ロック機構13の固定を解除する(S27)。これにより,モータMG1の検査が終了となる。そして,モータMG2の検査に移行する。
次に,モータMG2の検査を行う。モータMG2の検査を行うに際して,まず,エンジン5の出力軸を固定する(S28)。モータMG2の検査では,モータMG1の回転数制御およびモータMG2のトルク制御を行う。このとき,モータMG2は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5およびモータMG1と連結されている。そのため,モータMG2のトルクをモータMG1に出力するには,エンジン5の出力軸を何らかの手段により固定しないと,エンジンの出力軸側にトルクが伝わり,エンジン5の出力軸が空転することになって正確なトルクが計測できない。よって,モータMG2の検査の際には,エンジン軸ロック機構13によってエンジン5の出力軸を固定する必要がある。
次に,選択された検査ポイント(P_n)の条件に基づいてモータMG1の回転数制御およびモータMG2のトルク制御を実施する(S29)。すなわち,モータMG2は,目標トルクTmg2*となるようにトルク制御が行われる。モータMG1は,モータMG2が目標回転数Nmg2*となるように回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(4)を基にモータMG1の回転数制御トルクを求め,モータMG1を加速ないし減速してモータMG2の回転数Nmg2の調節を行う。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (4)
式(4)中,Tmg1はモータMG1の制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (4)
式(4)中,Tmg1はモータMG1の制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S29の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S30)。待ち時間が経過した場合(S30:YES)には,S31の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S30:NO)には,S30の処理を繰り返す。動作の過渡期を経て,出力安定状態になると,モータMG1の出力トルクTmg1とモータMG1への負荷トルクであるモータMG2のモータトルクTmg2とは等しくなる。この状態のトルク制御値がモータMG2の検査トルクとなる。
次に,トルク出力させた状態にて出力特性データを取得する(S31)。本形態では,モータMG1の制御データを取得する。具体的には,S29の処理で利用したモータMG1の制御トルクTmg1を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。なお,モータMG2の出力特性データとしては,モータMG2の回転数Nmg2や,モータMG2への供給電力であってもよい。
モータMG1の出力トルクTmg1を記録した後,モータMG1およびモータMG2の出力動作を停止し,モータMG2の検査動作を終了する(S32)。モータMG2の検査動作を終了した後,エンジン軸ロック機構13の固定を解除する(S33)。これにより,モータMG2の検査が終了となる。そして,不良ユニットの判別に移行する。
次に,不良ユニットの判別を行う。まず,モータMG1の良否判断として,S25の処理で取得したモータMG2の出力トルクTmg2の判定を行う(S34)。具体的には,選択された検査ポイント(P_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg2Uと下限Tmg2Lとの間に出力トルクTmg2が入っているか否かを判別する。
モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲内であれば(S34:YES),次にモータMG2の良否判断として,S31の処理で取得したモータMG1の出力トルクTmg1の判定を行う(S35)。具体的には,選択された検査ポイント(P_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg1Uと下限Tmg1Lとの間に出力トルクTmg1が入っているか否かを判別する。
モータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲内であれば(S35:YES),トランスアクスル3内のモータMG1,MG2はともに正常であると判定される。モータMG2の検査中に取得したモータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲外であれば(S35:NO),モータMG2が異常であると判定される。
一方,モータMG1の検査中に取得したモータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲外の場合(S34:NO),この段階ではモータMG1にのみ不良があるのか否かを限定できない。そこで,モータMG2の出力トルクTmg2が正常範囲外であっても,モータMG1の出力トルクTmg1の判定を行う(S36)。このとき,モータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲内であれば(S36:YES),モータMG2が正常であることがわかるため,モータMG1が異常であると判定される。一方,モータMG1の出力トルクTmg1が正常範囲外であれば(S36:NO),その不良箇所がモータMG1,MG2であるのかまたはそれ以外にあるのかを特定できないため,不良箇所不明と判定される。つまり,モータMG1,MG2ともに不良であるか,その他のユニットに何らかの不良があることになる。
以上ハイブリッド車両100の検査方法について2つの方法を説明した。第1の形態では,図3に示したように,トランスアクスル3のモータとエンジン5とを組み合わせて検査している。そのため,モータMG1,MG2に加え,エンジン5の出力性能を車両状態で検査することができる。この形態は,第2の形態と比較して,エンジン軸ロック機構13が不要であり,またエンジン5の性能についても検査できる利点を有する。一方,第2の形態では,エンジン軸ロック機構13によってエンジン5の出力軸を固定し,トランスアクスル3のモータMG1,MG2を組み合わせて検査している。そのため,モータMG1,MG2の出力性能検査を車両状態で実施することができる。また,トルク制御が容易なモータMG1,MG2間で検査を実施している。そのため,第1の形態と比較して,エンジン5の出力制御を伴わず,精度が高い検査を行うことができる。
なお,前記の説明では,1つの検査ポイントについての動作を説明したが,検査ポイントを複数選択してもよい。その場合は,不良ユニットの特定後,再度S1の処理に戻り,検査ポイントの選択をやり直す。そして,以降同じ処理を繰り返すことで複数の検査ポイントについて検査可能となる。
[不良要因特定検査]
続いて,トランスアクスル3内のモータMG1,MG2の不良要因特定検査について説明する。本検査は,先述した出力性能検査にてモータMG1あるいはモータMG2が不良品と判定された際,その不良要因を特定するために行う。具体的には,モータの不良要因を,図9に示すようにA.機械引き摺り負荷異常(機械的要因)と,B.逆起電圧異常(電気的要因)とに分類して検査する。
続いて,トランスアクスル3内のモータMG1,MG2の不良要因特定検査について説明する。本検査は,先述した出力性能検査にてモータMG1あるいはモータMG2が不良品と判定された際,その不良要因を特定するために行う。具体的には,モータの不良要因を,図9に示すようにA.機械引き摺り負荷異常(機械的要因)と,B.逆起電圧異常(電気的要因)とに分類して検査する。
なお,検査を開始する前に,あらかじめ不良要因特定検査用の検査ポイントを設定しておく。図10は,モータの機械的要因による不良を検査するための不良検査ポイント(fP_n)の設定例を示すグラフである。図10中の縦軸は,引きずりトルク(単位:Nm)を示している。図10中の横軸は,モータの回転数(単位:rpm)を示している。不良検査ポイントは,各モータの動作範囲内の回転数の中から,目的に応じて任意に設定される。
以下,モータの不良要因特定検査の手順について,図11,図12(以上,電気的要因検査),図17,図18(以上,機械的要因検査)のフローチャートに基づいて説明する。本検査では,電気的要因検査,機械的要因検査の順に検査が行われる。なお,電気的要因の検査と機械的要因の検査とはどちらを先に行ってもよい。
まず,電気的要因の検査(図11,図12)について説明する。電気的要因の検査では,モータMG1の検査(S42〜S49),モータMG2の検査(S50〜S57),不良モータの判別(S58〜S59)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。また,良品と判定されたモータについては検査しなくてもよい。
まず,あらかじめ設定された不良検査ポイントの中から,1つの不良検査ポイント(fP_n)が選択される(S41)。不良検査ポイントの選択順序は,あらかじめ設定されており,その順に自動的に選択される。なお,順序の設定は任意である。あるいは,検査の都度,検査者が任意に設定できるようにしてもよい。不良検査ポイント(fP_n)に設定されている主な項目を表3に示す。
次に,モータMG1の検査を行う。まず,モータMG1の電気的特性を検査するために,開閉器12にてモータMG1とインバータ2との間の電気的接続状態を開放状態とする(S42)。モータMG1とインバータ2とが電気的に接続された状態では,インバータ回路の影響により逆起電圧が精度よく計測できないためである。
次に,モータMG1を空転動作させ,モータMG1の逆起電圧波形を計測する。空転動作の方法としては,例えば次の2つの方法がある。1つは,トランスアクスル3の出力軸8を固定し,エンジン5のトルクによって空転させる方法(第1の方法)であり,もう1つは,エンジン5の出力軸(トランスアクスル3の入力軸)を固定し,モータMG2のトルクによって空転させる方法(第2の方法)である。
第1の方法によってモータMG1を空転させる場合には,出力軸8を固定する(S43a)。モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5と連結されているため,リングギア32よりもトルクの伝達方向の出力軸8側となる部分を固定しないとエンジン5のトルクがモータMG1に伝達されない。そのため,出力軸8あるいはモータMG2を機械的に固定する必要がある。出力軸8の固定方法としては,モータMG2にてロック制御を実施する電気的な固定方法や,ブレーキ9を利用する機械的な固定方法がある。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてエンジン5を動作させる(S44a)。これにより,モータMG1が空転動作する。エンジン5では,目標回転数Ne*に応じた燃料噴射制御が行われる。具体的には,次の演算式(5)を基に演算制御を行う。
Te=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki (5)
式(5)中,Teはエンジン回転数制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Te=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki (5)
式(5)中,Teはエンジン回転数制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
第2の方法によってモータMG1を空転させる場合には,エンジン5の出力軸を固定する(44b)。モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してモータMG2と連結されているため,エンジン5の出力軸(トランスアクスル3の入力軸)を固定しないとモータMG2のトルクがモータMG1に伝達されない。そのため,エンジン5の出力軸を機械的に固定する必要がある。エンジン5の出力軸は,エンジン軸ロック機構13によって固定される。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてモータMG2を動作させる(S44b)。これにより,モータMG1が空転動作する。モータMG2では,目標回転数Nmg2*に応じた回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(6)を基に演算制御を行う。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (6)
式(6)中,Tmg2はモータMG2回転数制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (6)
式(6)中,Tmg2はモータMG2回転数制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S44aまたはS44bの処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S45)。待ち時間が経過した場合(S45:YES)には,S46の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S45:NO)には,S45の処理を繰り返す。
次に,モータMG1の電気的特性として,エンジン5あるいはモータMG2が目標回転数に達した際のモータMG1の逆起電圧Vmg1を計測する(S46)。逆起電圧は,交流電力計測器10にて計測される。永久磁石同期モータにおいては,モータを回転させることで電圧が生じる。この電圧,すなわち逆起電圧を計測することで,モータ磁石の状態や巻線に異常があるか否かを検査するのである。具体的には,交流電力計測器10にて計測される交流電圧実効値を,モータの回転角度とともにHVシステム制御ユニット4にて記録する。
モータMG1の逆起電圧を記録した後,エンジン5あるいはモータMG2の出力動作を停止し,モータMG1の検査動作を終了する(S47)。モータMG1の検査動作を終了した後,出力軸8の固定を解除する(S48a)。あるいはエンジン軸ロック機構13の固定を解除する(S48b)。さらに,開閉器12にてモータMG1とインバータ2との間の電気的接続状態を接続状態とする。これにより,モータMG1の検査が終了となる。そして,モータMG2の検査に移行する。
次に,モータMG2の検査を行う。まず,モータMG2の電気的特性を検査するために,開閉器12にてモータMG2とインバータ2との間の電気的接続状態を開放状態とする(S50)。モータMG2とインバータ2とが電気的に接続された状態では,インバータ回路の影響により逆起電圧が精度よく計測できないためである。
次に,モータMG2を空転動作させ,モータMG2の逆起電圧波形を計測する。空転動作の方法としては,モータMG1を固定し,エンジン5のトルクによって空転させる方法(第1の方法)や,エンジン5の出力軸を固定し,モータMG1のトルクによって空転させる方法(第2の方法)がある。
第1の方法によってモータMG2を空転させる場合には,モータMG1を固定する(S51a)。モータMG2は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5と連結されているため,モータMG1を固定しないとエンジン5のトルクがモータMG2に伝達されない。そのため,モータMG1を固定する必要がある。モータMG1の固定方法としては,モータMG1にてロック制御を実施する電気的な固定方法がある。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてエンジン5を動作させる(S52a)。これにより,モータMG2が空転動作する。エンジン5では,目標回転数Ne*に応じた燃料噴射制御が行われる。具体的には,次の演算式(7)を基に演算制御を行う。
Te=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki (7)
式(7)中,Teはエンジン回転数制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Te=(Ne*−Ne)×Kp+(Ne*−Ne)×Ki (7)
式(7)中,Teはエンジン回転数制御トルク,Ne*はエンジン5の目標回転数,Neはエンジン5の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
第2の方法によってモータMG2を空転させる場合には,エンジン5の出力軸を固定する(51b)。モータMG2は,ピニオンギヤ33を介してモータMG1と連結されているため,エンジン5の出力軸(トランスアクスル3の入力軸)を固定しないとモータMG1のトルクがモータMG2に伝達されない。そのため,エンジン5の出力軸を機械的に固定する必要がある。エンジン5の出力軸は,エンジン軸ロック機構13によって固定される。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてモータMG1を動作させる(S52b)。これにより,モータMG2が空転動作する。モータMG1では,目標回転数Nmg1*に応じた回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(8)を基に演算制御を行う。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (8)
式(8)中,Tmg1はモータMG1回転数制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (8)
式(8)中,Tmg1はモータMG1回転数制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S52aまたはS52bの処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S53)。待ち時間が経過した場合(S53:YES)には,S54の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S53:NO)には,S53の処理を繰り返す。
次に,モータMG2の電気的特性として,エンジン5あるいはモータMG1が目標回転数に達した際のモータMG2の逆起電圧Vmg2を計測する(S54)。逆起電圧は,交流電力計測器10にて計測される。具体的には,交流電力計測器10にて計測される交流電圧実効値を,モータの回転角度とともにHVシステム制御ユニット4にて記録する。
モータMG2の逆起電圧を記録した後,エンジン5あるいはモータMG1の出力動作を停止し,モータMG2の検査動作を終了する(S55)。モータMG2の検査動作を終了した後,出力軸8の固定を解除する(S56a)。あるいはエンジン軸ロック機構13の固定を解除する(S56b)。さらに,開閉器12にてモータMG2とインバータ2との間の電気的接続状態を接続状態とする(S57)。これにより,モータMG2の検査が終了となる。そして,異常判定検査に移行する。
次に,モータの電気的特性異常の判別を行う。まず,モータMG1の逆起電圧Vmg1の判定を行う(S58)。具体的には,選択された検査ポイント(fP_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Vmg1Uと下限Vmg1Lとの間に計測値Vmg1が入っているか否かを判別する。
詳細には,例えば検査対象モータが3相交流モータであれば,図13に示すようにモータ回転角度に対して120度の間隔で逆起電圧(U−V,V−W,W−U間波形)が発生する。これらの波形は,基本的には正弦波形状である。逆起電圧波形が正常であるならば,図14に示すように,計測された波形が目標範囲内に収まる。すなわち,逆起電圧上限Vmg1Uよりも小さく,逆起電圧下限Vmg1Lよりも大きくなる。しかしながら,ステータ(巻線)構造もしくはロータ(磁石)構造により完全な正弦波ではなく,多少の歪みを持つ波形となることもある。
逆起電圧値が不良となる波形には,主として2つのパターンがある。1つめとしては,図15に示すように波形が全体的に目標範囲外となるパターンがある。このような波形の場合には,着磁不足,着磁過多等の着磁不良による逆起電圧異常であると判定できる。また,2つめとしては,図16に示すように波形が部分的に目標範囲外となるパターンがある。このような波形の場合には,巻線・絶縁不良等による逆起電圧異常であると判定できる。また,このパターンでは,異常検出時のモータ回転角度により巻線・絶縁不良等の異常発生部位も特定できる。つまり,この波形形状を検査することでモータの電気的不良要因をより詳細に特定できる。
モータMG1の逆起電圧Vmg1が正常範囲内であれば(S58:YES),モータMG2の逆起電圧Vmg2の判定を行う(S59)。具体的には,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Vmg2Uと下限Vmg2Lとの間に計測値Vmg2が入っているか否かを判別する。
モータMG2の逆起電圧Vmg2が正常範囲内であれば(S59:YES),トランスアクスル3内のモータMG1,MG2はともに電気的には正常であると判定される(S59)。モータMG1の逆起電圧Vmg1が正常範囲外であれば(S58:NO),モータMG1の電気的特性が異常であると判定される。モータMG2の逆起電圧Vmg2が正常範囲外であれば(S59:NO),モータMG2の電気的特性が異常であると判定される。
次に,機械的要因の検査(図17,図18)について説明する。機械的要因の検査では,モータMG1の検査(S72〜S81),モータMG2の検査(S82〜S86),不良モータの判別(S87〜S88)の順に検査が行われる。なお,モータMG1の検査とモータMG2の検査とはどちらを先に行ってもよい。また,良品と判定されたモータについては検査しなくてもよい。
さらに,モータMG1の検査では,モータMG1〜モータMG2・出力軸8系の機械引き摺り検査(S72〜S76),モータMG1〜エンジン5系の機械引き摺り検査(S77〜S81)の順に検査が行われる。なお,モータMG1〜モータMG2・出力軸8系の検査とモータMG1〜エンジン5系の検査とはどちらを先に行ってもよい。
まず,あらかじめ設定された不良検査ポイントの中から,1つの不良検査ポイント(fP_n)が選択される(S71)。不良検査ポイントの選択順序は,あらかじめ設定されており,その順に自動的に選択される。なお,順序の設定は任意である。あるいは,検査の都度,検査者が任意に設定できるようにしてもよい。
次に,モータMG1〜モータMG2・出力軸8系の機械引き摺り検査を行うに際して,エンジン5の出力軸を固定する(S72)。モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してエンジン5と連結されている。そのため,エンジン5の出力軸(トランスアクスル3の入力軸)をエンジン軸ロック機構13にて固定することにより,モータMG1を回転させてモータMG1〜モータMG2・出力軸8系の機械引き摺りトルクを計測可能になる。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてモータMG1を動作させる(S73)。これにより,モータMG2が空転動作する。モータMG1では,目標回転数Nmg1*となるように回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(9)を基に演算制御を行う。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (9)
式(9)中,Tmg1はモータMG1回転数制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg1=(Nmg1*−Nmg1)×Kp+(Nmg1*−Nmg1)×Ki (9)
式(9)中,Tmg1はモータMG1回転数制御トルク,Nmg1*はモータMG1の目標回転数,Nmg1はモータMG1の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S73の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S74)。待ち時間が経過した場合(S74:YES)には,S75の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S74:NO)には,S74の処理を繰り返す。
次に,モータMG1よりも出力側の機械的特性として,モータMG1が目標回転数に達した際のモータMG1の回転数制御トルクTmg1を計測する(S75)。回転が安定した状態では,モータMG1の回転数制御トルクTmg1と機械引き摺りトルクとが等しくなる。そのため,S73の処理で利用したモータMG1の回転数制御トルクTmg1を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。
モータMG1の回転数制御トルクTmg1を記録した後,モータMG1の出力動作を停止し,モータMG1〜モータMG2・出力軸8系の検査動作を終了する。検査動作を終了した後,エンジン5の出力軸の固定を解除する(S76)。そして,モータMG1〜エンジン5系の検査に移行する。
次に,モータMG1〜エンジン5系の機械引き摺り検査を行うに際して,トランスアクスル3の出力軸8を固定する(S77)。モータMG1は,ピニオンギヤ33を介してモータMG2と連結されている。そのため,出力軸8をブレーキ9にて固定することにより,モータMG1を回転させてモータMG1〜エンジン5系の機械引き摺りトルクを計測可能になる。なお,モータMG2にてロック制御を実施してもよい。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてモータMG1を動作させる(S78)。モータ制御ユニット7では,モータMG1が選択された目標回転数Nmg1*となるように回転数制御が行われる。具体的には,先の演算式(9)を基に回転数制御を行う。
次に,S78の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S79)。待ち時間が経過した場合(S79:YES)には,S80の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S79:NO)には,S79の処理を繰り返す。
次に,モータMG1よりも入力側の機械的特性として,モータMG1が目標回転数に達した際のモータMG1の回転数制御トルクTmg1を計測する(S80)。回転が安定した状態では,モータMG1の回転数制御トルクTmg1と機械引き摺りトルクとが等しくなる。そのため,S78の処理で利用したモータMG1の回転数制御トルクTmg1を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。
モータMG1の回転数制御トルクTmg1を記録した後,モータMG1の出力動作を停止し,モータMG1〜エンジン5系の検査動作を終了する。検査動作を終了した後,トランスアクスル3の出力軸8の固定を解除する(S81)。そして,モータMG2の検査に移行する。
次に,モータMG2の機械引き摺り検査を行うに際して,モータMG1の回転を固定する(S82)。モータMG1とエンジン5とは,ピニオンギヤ33を介して連結されている。そのため,モータMG1の回転を固定することにより,モータMG2を回転させてモータMG2〜エンジン5系の機械引き摺りトルクを計測可能になる。モータMG1の回転固定方法としては,モータMG1をロック制御する方法がある。
次に,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に基づいてモータMG2を動作させる(S83)。モータMG2では,目標回転数Nmg2*となるように回転数制御が行われる。具体的には,次の演算式(10)を基に演算制御を行う。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (10)
式(10)中,Tmg2はモータMG2回転数制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
Tmg2=(Nmg2*−Nmg2)×Kp+(Nmg2*−Nmg2)×Ki (10)
式(10)中,Tmg2はモータMG2回転数制御トルク,Nmg2*はモータMG2の目標回転数,Nmg2はモータMG2の実回転数,Kpは比例制御ゲイン,Kiは積分制御ゲインを意味する。
次に,S83の処理の開始から,あらかじめ設定されている待ち時間が経過したか否かを判定する(S84)。待ち時間が経過した場合(S84:YES)には,S85の処理に移行する。一方,待ち時間が経過していない場合(S84:NO)には,S84の処理を繰り返す。
次に,モータMG2の機械的特性として,モータMG2が目標回転数に達した際のモータMG2の回転数制御トルクTmg2を計測する(S85)。回転が安定した状態では,モータMG2の回転数制御トルクTmg2と機械引き摺りトルクとが等しくなる。そのため,S83の処理で利用したモータMG2の回転数制御トルクTmg2を取得し,HVシステム制御ユニット4に記録する。
モータMG2の回転数制御トルクTmg2を記録した後,モータMG2の出力動作を停止し,モータMG2の検査動作を終了する。検査動作を終了した後,モータMG1の回転の固定を解除する(S86)。そして,異常判定検査に移行する。
次に,モータの機械的特性異常の判別を行う。まず,モータMG1の引き摺りトルクの判定を行う(S87)。具体的には,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg1U_lossと下限Tmg1L_lossとの間にモータMG1の回転数制御トルクTmg1が入っているか否かを判別する。
モータMG1の回転数制御トルク(引き摺りトルク)Tmg1が正常範囲内であれば(S87:YES),モータMG2の引き摺りトルクの判定を行う(S88)。具体的には,選択された不良検査ポイント(fP_n)の条件に対応してあらかじめ設定された上限Tmg2U_lossと下限Tmg2L_lossとの間にモータMG2の回転数制御トルクTmg2が入っているか否かを判別する。
モータMG2の回転数制御トルク(引き摺りトルク)Tmg2が正常範囲内であれば(S88:YES),モータMG1,モータMG2はともに機械的には正常であると判定される。モータMG1の引き摺りトルクTmg1が正常範囲外であれば(S87:NO),モータMG1の機械的特性が異常であると判定される。モータMG2の引き摺りトルクTmg2が正常範囲外であれば(S88:NO),モータMG2の機械的特性が異常であると判定される。
以上詳細に説明したように本形態のハイブリッド車両100では,動力源(モータMG1,モータMG2,あるいはエンジン5)を車載した状態で,検査対象となる動力源を動作させ,その動力源の出力特性を計測している。すなわち,出荷された後の最終製品車両状態で動力源の出力特性を計測している。これにより,ハイブリッド車両100について,製品の最終形態(車両状態)にて個々の動力源の性能を他のハイブリッドユニットと組み合わせた最終製品状態で検査することができ,車両の製造途中段階に限らず,製造終了段階(初期状態),使用途中段階(経年変化状態),さらには故障発生段階においても検査可能である。
また,出力特性の計測の際には,これら動力源のうち,いずれか1つをロックし,つまり2つの動力源のみを動作可能とし,動作可能な動力源を動作させ,その状態で動作中の動力源の出力特性を取得している。そして,この動力源のロックおよび出力特性の取得を,検査対象となる動力源を切り換えて少なくとも2つの組み合わせで実施する。すなわち,1つの組み合わせだけでは,異常と判定された際に,動作中の2つの動力源のどちらが不良であるか特定できない。そこで,複数の組み合わせを実施することで,正常な組み合わせがあれば,その情報に基づいて異常と判定された組み合わせに含まれる動力源のいずれが不良であるかを特定することができる。従って,ハイブリッド車用の駆動ユニットを他のユニットと組み合わせた状態で,不良ユニットを特定する検査を行うことができるハイブリッド車両の検査システムおよび検査方法が実現している。
このようにハイブリッド車両に搭載される動力源の検査を,車両状態で実現することにより,異常動作を再現し易く,異常部位の特定が容易となる。さらには,交換部品が最小限で済むことになる。
また,本形態のハイブリッド車両100では,検査対象モータを空転させることにより逆起電圧を取得している。そして,この逆起電圧を基に電気的要因によるモータの良否判断をしている。また,非検査対象の動力源の1つをロックし,検査対象モータを動作させることにより引き摺りトルクを取得している。そして,この引き摺りトルクを基に機械的要因によるモータの良否判断をしている。つまり,不良要因をより詳細に特定することができている。
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,被検体となるハイブリッド車両は,必ずしも最終製品形態になっていなくてもよく,エンジン5,トランスアクスル3のモータMG1,MG2が互いに動力伝達可能に配置されており,各動力源の動作制御およびロックが可能な状態であればよい。
1 バッテリ
2 インバータ
3 トランスアクスル
4 HVシステム制御ユニット
5 エンジン
6 エンジン制御ユニット
7 モータ制御ユニット
8 出力軸
9 ブレーキ
13 エンジン軸ロック機構
100 ハイブリッド車両
MG1 モータ
MG2 モータ
2 インバータ
3 トランスアクスル
4 HVシステム制御ユニット
5 エンジン
6 エンジン制御ユニット
7 モータ制御ユニット
8 出力軸
9 ブレーキ
13 エンジン軸ロック機構
100 ハイブリッド車両
MG1 モータ
MG2 モータ
Claims (10)
- 第1モータおよび第2モータを備えた駆動ユニットと,エンジンとを搭載し,前記エンジン,前記第1モータ,前記第2モータの各動力源が互いに動力伝達可能に配置されているハイブリッド車両の検査システムにおいて,
前記エンジン,前記第1モータ,前記第2モータの各動力源のうち,いずれか1つをロックし,
残りの2つの動力源を動作させ,その状態で動作中の動力源の出力特性を取得し,
この出力特性の取得を検査対象となる動力源を切り換えて少なくとも2つの組み合わせで実施し,
それら出力特性を基に各動力源の良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査システム。 - 請求項1に記載するハイブリッド車両の検査システムにおいて,
前記第2モータをロックし,前記エンジンを目標トルクで動作させ,前記第1モータを回転数制御で動作させた状態で,前記第1モータの出力特性を取得する組み合わせと,
前記第1モータをロックし,前記エンジンを目標トルクで動作させ,前記第2モータを回転数制御で動作させた状態で,前記第2モータの出力特性を取得する組み合わせとを実施することを特徴とするハイブリッド車両の検査システム。 - 請求項1に記載するハイブリッド車両の検査システムにおいて,
前記エンジンの出力軸をロックするロック機構を有し,
前記エンジンを前記ロック機構によりロックし,前記第1モータをトルク制御で動作させ,前記第2モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する組み合わせと,
前記エンジンを前記ロック機構によりロックし,前記第2モータをトルク制御で動作させ,前記第1モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する組み合わせとを実施することを特徴とするハイブリッド車両の検査システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載するハイブリッド車両の検査システムにおいて,
前記第1モータと前記第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,
前記エンジンと前記非検査対象モータとのうち,一方をロックし,他方を動作させた状態で,前記検査対象モータの逆起電圧を取得し,
その逆起電圧を基に前記検査対象モータの良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載するハイブリッド車両の検査システムにおいて,
前記第1モータと前記第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,
前記エンジンと前記非検査対象モータとのうちの一方をロックし,前記検査対象モータを動作させた状態で,前記検査対象モータの引き摺りトルクを取得し,
その引き摺りトルクを基に前記検査対象モータの良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査システム。 - 第1モータおよび第2モータを備えた駆動ユニットと,エンジンとを搭載し,前記エンジン,前記第1モータ,前記第2モータの各動力源が互いに動力伝達可能に配置されているハイブリッド車両の検査方法において,
前記エンジン,前記第1モータ,前記第2モータの各動力源のうち,いずれか1つをロックするロックステップと,
残りの2つの動力源を動作させ,その状態で動作中の動力源の出力特性を取得する出力特性取得ステップとを含み,
前記ロックステップおよび前記出力特性取得ステップを,検査対象となる動力源を切り換えて少なくとも2つの組み合わせで実施し,
それら出力特性を基に各動力源の良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査方法。 - 請求項6に記載するハイブリッド車両の検査方法において,
前記ロックステップでは,前記第2モータをロックし,前記出力特性取得ステップでは,前記エンジンを目標トルクで動作させ,前記第1モータを回転数制御で動作させた状態で,前記第1モータの出力特性を取得する第1モータ検査ステップAと,
前記ロックステップでは,前記第1モータをロックし,前記出力特性取得ステップでは,前記エンジンを目標トルクで動作させ,前記第2モータを回転数制御で動作させた状態で,前記第2モータの出力特性を取得する第2モータ検査ステップAとを含むことを特徴とするハイブリッド車両の検査方法。 - 請求項6に記載するハイブリッド車両の検査方法において,
前記ロックステップでは,前記エンジンをロックし,前記出力特性取得ステップでは,前記第1モータをトルク制御で動作させ,前記第2モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する第1モータ検査ステップBと,
前記ロックステップでは,前記エンジンをロックし,前記出力特性取得ステップでは,前記第2モータをトルク制御で動作させ,前記第1モータを回転数制御で動作させた状態で,少なくとも一方のモータの出力特性を取得する第2モータ検査ステップBとを含むことを特徴とするハイブリッド車両の検査方法。 - 請求項6から請求項8のいずれか1つに記載するハイブリッド車両の検査方法において,
前記第1モータと前記第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,
前記エンジンと前記非検査対象モータとのうち,一方をロックし,他方を動作させた状態で,前記検査対象モータの逆起電圧を取得する逆起電圧取得ステップを含み,
その逆起電圧を基に前記検査対象モータの良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査方法。 - 請求項6から請求項8のいずれか1つに記載するハイブリッド車両の検査方法において,
前記第1モータと前記第2モータとのうち,一方を検査対象モータ,他方を非検査対象モータとし,
前記エンジンと前記非検査対象モータとのうちの一方をロックし,前記検査対象モータを動作させた状態で,前記検査対象モータの引き摺りトルクを取得する引き摺りトルク取得ステップを含み,
その引き摺りトルクを基に前記検査対象モータの良否判定を行うことを特徴とするハイブリッド車両の検査方法。
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