JP4770252B2 - 車両の故障診断方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の故障診断方法及び装置に関し、特に、ハイブリッド電気自動車における車両の故障診断方法及び装置に関する。

従来、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）においては、変速制御を行うために設けられた複数個のクラッチの締結・開放を、油圧を媒介として行っている。その油圧は、低電圧（例えば、４２Ｖ等）駆動された専用の電動ポンプによって供給しており、電動ポンプの電源は、ＨＥＶに搭載されている高電圧バッテリから直流（ＤＣ）低電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータにより、供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータには、起動信号の入力や異常信号の出力等の入出力線が備えられているが、車両のコントロールユニットのような高機能のマイクロコンピュータは搭載されていない。従って、コンバータ本体が故障したとき、発せられる異常信号が間違いなく異常信号であるとの信頼性に欠けるため、故障を確実に検知することができない。

それを改善するため、主電源回路の高圧電源を低圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータの下流に、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を検出する手段（センサ）を搭載する電源装置（特許文献１参照）が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−２２４７０９号公報

しかしながら、従来の電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障時には故障が検知できなくなるため、フェールセーフ（Ｆａｉｌ Ｓａｆｅ）処理ができない。この結果、油圧ポンプへの電源供給が絶たれてしまうことが考えられ、油圧ポンプへの電源供給が絶たれてしまった場合、クラッチ制御不能となって、ユニット故障状態、更には、車両停止状態に陥ることも起こり得る。また、新たにセンサを搭載するので、コストアップに繋がってしまう。

この発明の目的は、新たに部品を追加せずコストアップに繋がらない、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障時にも故障を検知してフェールセーフ処理することができる車両の故障診断方法及び装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る車両の故障診断方法は、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御するコントロールユニットにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータの作動を制御し、且つ、前記アクチュエータの作動をモニタする処理と、前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較する処理と、比較結果から、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定する処理とを有している。

また、この発明に係る車両の故障診断装置は、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御する機能を有するコントロールユニットからなり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータを作動させる作動指令値をアクチュエータドライバに出力し、前記アクチュエータドライバから、作動させた前記アクチュエータの実作動検出値をフィードバックさせて、前記アクチュエータの作動を制御すると共に前記アクチュエータの作動をモニタし、前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較して、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定する。

この発明によれば、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御するコントロールユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータの作動を制御し、且つ、アクチュエータの作動をモニタして、アクチュエータへの作動指令値とアクチュエータの実作動検出値を比較し、その比較結果から、アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときのアクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定する。このため、新たに部品を追加しないのでコストアップに繋がることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障時にも故障を検知してフェールセーフ処理することができる。

また、この発明に係る車両の故障診断装置により、上記車両の故障診断方法を実現することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る車両の故障診断装置の概略構成を示すブロック説明図である。図１に示すように、車両の故障診断装置であるコントロールユニット１０は、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ１１を有する車両、例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等に搭載されており、車両を統合制御する機能を有している。

このようなコントロールユニット１０としては、例えば、ハイブリッドコントローラモジュール（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ：ＨＣＭ）がある。ここで、故障診断の対象となる車両は、例えば、無段変速機（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｉｎｆｉｎｉｔｅｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：Ｅ−ＩＶＴ）を備えたハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等、ＤＣ／ＤＣコンバータを有するものである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、強電バッテリ１２に接続された強電リレー１３の下流である、強電リレー１３とインバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ：ＩＮＶ）１４の間に接続されている。インバータ１４は、強電バッテリ１２からの駆動電力を、３相のモータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＭＧ）１５に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、低電圧（例えば、４２Ｖ等）駆動され、ポンプドライバ１６を介して、油圧ポンプ１７に駆動電力を供給する。

ポンプドライバ１６は、油圧ポンプ１７に搭載された、油圧ポンプ１７専用のドライバであり、このドライバから出力したポンプ回転数により油圧ポンプ１７の作動を制御する。油圧ポンプ１７からのポンプ出力は油圧回路（図示しない）へ送られる。この油圧ポンプ１７としては、例えば、電動ポンプ等の電動アクチュエータが用いられ、アクチュエータドライバ（ポンプドライバ１６）を介して、電動アクチュエータの作動が制御される。

コントロールユニット１０は、ポンプドライバ１６へポンプ回転数指令値ａを出力する。ポンプ回転数指令値ａが入力したポンプドライバ１６は、モニタした油圧ポンプ１７の実回転数ｂをコントロールユニット１０へフィードバックする。また、コントロールユニット１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１への起動信号ｃを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からの異常信号ｄが入力する。

図２は、コンバータの故障判定を説明し、（ａ）は正常時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図、（ｂ）は故障時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図である。図２（ａ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び油圧ポンプ１７が正常に動作しているときは、ポンプ回転数指令値（即ち、ポンプ指令値）ａの変化に追従して実回転数も変化するので、ポンプ実回転数（即ち、モニタ値）ｂも、回転数変更時に若干の遅れを伴うが、追従して変化する。

これに対し、図２（ｂ）に示すように、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障して正常に動作していないときは、電源供給が絶たれるので、ポンプ指令値ａがあるにも拘らず油圧ポンプ１７の回転数が減少する（図中、二点鎖線は、電源断時のポンプ回転数の変化の傾きを示す）。

油圧ポンプ１７の回転数減少により、ポンプ指令値ａとモニタ値ｂの差（図中、Ｐ参照）が閾値より大きくなった場合、油圧ポンプ１７の回転数変化の診断を開始する。油圧ポンプ１７の回転数変化を診断して、モニタ値ｂの変化量（図中、Ｑ参照）が故障判定閾値に近似していれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の異常と判定する。ここで、故障判定閾値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からの電源供給が絶たれたときの油圧ポンプ１７の回転変化量である。

つまり、油圧ポンプ１７の負荷の大小（ポンプ指令値ａの大小）に拘わらず、電源供給が絶たれたときの回転数減少は一定であり、０回転になるまでの時間が異なってくる。よって、故障判定閾値と比較することで、全ての負荷状態を見ることができる。

図３は、油圧ポンプの故障時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図である。図３に示すように、例えば、油圧ポンプ１７が故障して正常に動作していないときは、電源供給は継続されるが、ポンプ指令値ａに対しモニタ値ｂが追従しない可能性がある（図中、二点鎖線は、油圧ポンプ故障時のポンプ回転数の変化の傾きを示す）。ポンプ指令値ａとモニタ値ｂの差（図中、Ｐ参照）が閾値より大きければ、油圧ポンプ１７の回転数変化の診断を開始する。油圧ポンプ１７の回転数変化を診断して、モニタ値ｂの変化量（図中、Ｑ参照）が故障判定閾値に近似していなければ（即ち、変化が一定でなければ）、油圧ポンプ１７の異常と判定する。

図４は、図１の車両の故障診断装置によるフェールセーフ処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、車両の故障診断装置１０によるフェールセーフ処理を行う場合、先ず、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）に対する各種制御を実施する（ステップＳ１０１）。次に、油圧ポンプ１７の回転数を指示するポンプ指令値ａを出力し（ステップＳ１０２）、ポンプ指令値ａに基づき回転する油圧ポンプ１７の実回転数をモニタする（ステップＳ１０３）。

続いて、油圧ポンプ１７に対するポンプ指令値ａとモニタ値ｂから、回転変化量、即ち、ポンプ指令値ａとモニタ値ｂの差の絶対値が診断開始閾値より大きいか否か（｜指令値ａ−モニタ値ｂ｜＞診断開始閾値？）を判断する（ステップＳ１０４）。判断の結果、回転変化量が診断開始閾値より大きい（ｙｅｓ）場合、更に、回転変化量が故障判定値に近似しているか否かを判断し（ステップＳ１０５）、回転変化量が診断開始閾値より大きくない（ｎｏ）場合、ステップＳ１０１に戻る。

回転変化量が故障判定値に近似しているか否かの判断（ステップＳ１０５）の結果、回転変化量が故障判定値に近似している（ｙｅｓ）場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障していると判定し（ステップＳ１０６）、車両を安全な状態に制御（フェールセーフ処理）する（ステップＳ１０７）。その後、処理を終了する。一方、ステップＳ１０５で、回転変化量が故障判定値に近似していない（ｎｏ）場合、油圧ポンプ１７が故障していると判定し（ステップＳ１０８）、車両を安全な状態に制御（フェールセーフ処理）する（ステップＳ１０７）。その後、処理を終了する。

上述したように、車両の故障診断装置である、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を有する車両を統合制御するコントロールユニット（ＨＣＭ）１０が、例えば、電動ポンプ等のアクチュエータ（油圧ポンプ１７）の作動（回転）を制御し、且つ、アクチュエータの作動状態（回転数）をモニタすることにより、アクチュエータへの作動指令値（ポンプ指令値ａ）とアクチュエータの実作動検出値（モニタ値ｂ）を比較する。

そして、｜作動指令値−実作動検出値｜（指令値と検出値の偏差）と診断開始閾値を比較して、
｜作動指令値−実作動検出値｜（指令値と検出値の偏差）＞診断開始閾値
であれば、アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、故障判定閾値と回転変化量を比較して、
故障判定閾値−許容幅＜作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅
であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障したと判定する。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を使用して作動するアクチュエータ（油圧ポンプ１７）が指令通り動いていないときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障したと判断する。

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障したのを検知できるため、ユニットの故障、車両の故障が発生したまま知らずに走行してしまうのを回避することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の故障を検出するセンサ等を新たに設置する必要が無いため、コストアップ無しに故障診断を実現することができる。

また、コントロールユニット（ＨＣＭ）１０は、アクチュエータの診断結果から、アクチュエータの回転変化量が、
故障判定閾値−許容幅＜作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅
でなければ、アクチュエータ（油圧ポンプ１７）が故障したと判定する。

これにより、アクチュエータ（油圧ポンプ１７）の故障を事前に検知できるため、ユニットの故障、車両の故障が発生したまま知らずに走行してしまうのを回避することができる。また、アクチュエータ（油圧ポンプ１７）の故障を検出するセンサ等を新たに設置する必要が無いため、コストアップ無しに故障診断機能を実現することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の故障か、アクチュエータ（油圧ポンプ１７）の故障かを区別することができるので、故障の部位を特定する検査工数を削減することができる。

また、コントロールユニット（ＨＣＭ）１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の故障或いはアクチュエータ（油圧ポンプ１７）の故障を判定した後に、車両を安全な状態に制御（フェールセーフ処理の実施）する。これにより、ユニットの故障、車両の故障が発生したことを知らずに走行してしまうのを回避することができる。

なお、診断開始閾値、故障判定閾値は、コントロールユニット（ＨＣＭ）１０による実験結果等に基づいて設定し、更に、本パラメータを基にイグニッションオフ（ＩＧＮＯＦＦ）時のＤＣ／ＤＣコンバータ停止時後における、アクチュエータ（油圧ポンプ１７）の作動変化（回転数減少）をモニタし反映させることとする。これにより、実験結果等に基づいて得られたパラメータ値を反映させるため、信頼性を著しく向上させることができる。

このように、この発明によれば、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御するコントロールユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータの作動を制御し、且つ、アクチュエータの作動をモニタして、アクチュエータへの作動指令値とアクチュエータの実作動検出値を比較し、その比較結果から、アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときのアクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定するので、新たに部品を追加しないのでコストアップに繋がることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障時にも故障を検知してフェールセーフ処理することができる。

また、この発明に係る車両の故障診断装置により、上記車両の故障診断方法を実現することができる。

この発明の一実施の形態に係る車両の故障診断装置の概略構成を示すブロック説明図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの故障判定を説明し、（ａ）は正常時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図、（ｂ）は故障時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図である。 油圧ポンプの故障時のポンプ回転数の時間変化をグラフで示す説明図である。 図１の車両の故障診断装置によるフェールセーフ処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ コントロールユニット
１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ 強電バッテリ
１３ 強電リレー
１４ インバータ
１５ モータジェネレータ
１６ ポンプドライバ
１７ 油圧ポンプ
ａ ポンプ回転数指令値
ｂ ポンプ回転数
ｃ 起動信号
ｄ 異常信号

Claims (8)

1. 降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御するコントロールユニットにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータの作動を制御し、且つ、前記アクチュエータの作動をモニタする処理と、
   前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較する処理と、
   比較結果から、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定する処理と
   を有する車両の故障診断方法。
2. 降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御するコントロールユニットにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータの作動を制御し、且つ、前記アクチュエータの作動をモニタする処理と、
   前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較する処理と、
   比較結果から、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅でなければ、前記アクチュエータが故障したと判定する処理と
   を有する車両の故障診断方法。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を判定した後に、前記車両を安全な状態に制御する処理を有する請求項１に記載の車両の故障診断方法。
4. 前記アクチュエータの故障を判定した後、前記車両を安全な状態に制御する処理を有する請求項２に記載の車両の故障診断方法。
5. 降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御する機能を有するコントロールユニットからなり、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータを作動させる作動指令値をアクチュエータドライバに出力し、前記アクチュエータドライバから、作動させた前記アクチュエータの実作動検出値をフィードバックさせて、前記アクチュエータの作動を制御すると共に前記アクチュエータの作動をモニタし、
   前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較して、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが故障したと判定する車両の故障診断装置。
6. 降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両を統合制御する機能を有するコントロールユニットからなり、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたアクチュエータを作動させる作動指令値をアクチュエータドライバに出力し、前記アクチュエータドライバから、作動させた前記アクチュエータの実作動検出値をフィードバックさせて、前記アクチュエータの作動を制御すると共に前記アクチュエータの作動をモニタし、
   前記アクチュエータへの作動指令値と前記アクチュエータの実作動検出値を比較して、前記アクチュエータが指令通り動いていない場合、｜作動指令値−実作動検出値｜＞診断開始閾値であれば、前記アクチュエータの作動変化を診断し、診断結果から、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電源供給が絶たれたときの前記アクチュエータの時間に対する作動変化量に相当する大きさの故障判定閾値に基づき、故障判定閾値−許容幅＜アクチュエータ作動変化量＜故障判定閾値＋許容幅でなければ、前記アクチュエータが故障したと判定する車両の故障診断装置。
7. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を判定した後に、前記車両を安全な状態に制御する請求項５に記載の車両の故障診断装置。
8. 前記アクチュエータの故障を判定した後に、前記車両を安全な状態に制御する請求項６に記載の車両の故障診断装置。

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