JP5712802B2 - 車両の異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置に関する。

近年、モーターを駆動源として使用する電気車両やハイブリッド車両が実用されている。そして従来、エンジンと発電用モーター、走行用モーターを備えるハイブリッド車両の異常検出装置として、特許文献１に記載の装置が提案されている。この異常検出装置では、エンジンの故障が検出されたときには、走行用モーターに電力を供給するバッテリーの放電の可否判定に係る基準値を下げるとともに、走行用モーターによって車両の走行を継続するようにしている。

特開平１１−２８０５１３号公報

なお、上記のような電気車両やハイブリッド車両では、モーターの駆動電流や回転角度、温度を監視し、その検出値からモーターシステムの異常検出を行っている。こうしたモーターシステムの異常検出の感度、すなわち異常判定の基準は、想定される最悪の状況においても、運転者の安心感を損なわないようにフェールセーフに移行可能に設定する必要がある。すなわち、異常検出の感度は、最悪の状況を想定して高く設定する必要がある。しかしながら、異常判定の基準を厳しくし、異常検出の感度を高くすれば、本来であれば余り問題とならないような検出値の一時的な逸脱にも鋭敏に反応して、直ぐさま異常と判定されてしまうため、フェールセーフが頻発されてしまうようになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、モーターシステムの異常をより的確に検出することのできる車両の異常検出装置を提供することにある。

問題となってフェールセーフの実施が必要となるモーターシステムの異常の程度は、運転者の操作状況によって変化する。すなわち、運転者の操作状況によっては、わずかな異常でも直ちにフェールセーフに移らなければならい場合があったり、重大な異常でなければ、フェールセーフの実施が不要な場合があったりする。

その点、上記課題を解決するためのモーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置では、モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更している。すなわち、異常判定の基準を、運転者の操作状況に応じて変えるようにしている。そのため、わずかな異常でもフェールセーフに移らなければならないような状況では、異常検出の感度を高めたり、重大な異常でなければフェールセーフが不要なときには、異常検出の感度を低くしたりすることが可能となる。したがって、こうした車両の異常検出装置では、異常に対して厳格に対応しなければならない状況では、確実な異常検出を可能としながらも、そうでない状況では、異常に対して過敏に反応しないようにすることが可能となり、モーターシステムの異常をより的確に検出することができるようになる。

アクセルとブレーキとが同時に操作されたときの運転者には減速の意思があると考えた場合、そのときのモーターのトルクが出過ぎてしまえば、必要な減速度を得るために運転者はより大きなブレーキ操作を行わなければならなくなる。そのため、請求項１によるように、車速が所定速度以上であり且つアクセル及びブレーキが同時操作される時には、アクセル操作量が小さいときよりも大きいときのほうが、モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常によりモーターのトルクが過大となることを確実に防止することが望ましい。

また、段差を乗り越えようとするときのように車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされるときに、モーターシステムがトルクを出し過ぎてしまい、運転者が要求したよりも大きいトルクが発生されると、段差乗り越え後の加速が大きくなり過ぎてしまうようになる。そのため、請求項２によるように、車速が低い状態でアクセル操作がなされるときには、車速が高い状態でアクセル操作がなされるときよりも、モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常によりモーターシステムの発生するトルクが過大となることを確実に防止することが望ましい。

一方、運転者のブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中にモーターのトルクが出過ぎてしまうと、必要な制動力を得るために運転者はより大きなブレーキ操作を行わなければならなくなる。そのため、請求項３によるように、ブレーキ操作に応じた減速中には回生ブレーキを実行しているとき及び回生ブレーキを実行していないときの双方においてモーターシステムの異常を検出するとともに、回生ブレーキを実行しているときのほうが回生ブレーキを実行していないときよりも、モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常により走行用モーターシステムの発生するトルクが過大となることを確実に防止することが望ましい。また逆に回生ブレーキ減速中にモーターのトルクが小さくなる場合にも、制動力不足となるため、この場合も、検出感度を高くすることが望ましい。

またエンジン始動時に、始動に使用されるモーターシステムが逆トルクを発生していれば、エンジンの回転の抵抗となってエンジンの始動に支障を来す。そのため、モーターシステムが逆トルクを発生するような異常動作は厳格に監視する必要がある。一方、始動用のモーターシステムが正トルクを、すなわちクランキングトルクを増加させる方向のトルクを発生しているときには、多少トルクが出過ぎてもエンジンの始動には問題がない。そのため、請求項４によるように、エンジン始動時には、その始動に使用するモーターシステムの逆トルク発生時の異常検出の感度を正トルク発生時の異常検出の感度よりも高くするようにすると良い。

またセレクトレバーがパーキングレンジに操作されているときには、パーキングロックが作動しているため、モーターシステムが多少のトルクを発生しても、車両の停止状態を維持できる。そう考えた場合には、パーキングレンジ時には、モーターシステムの多少のトルク発生は許容できることとなり、このときの走行用モーターシステムの異常検出の感度は低くしても良いことになる。

このように、セレクトレバーがパーキングレンジにあるか否かによっては、必要とされる異常検出の感度は変わるようになる。そのため、請求項５によるように、セレクトレバーがパーキングレンジに操作されているときには、そうでないときよりも、モーターシステムの異常検出の感度を低くするようにすると良い。

本発明に係る車両の異常検出装置の一実施の形態についてその適用対象となるハイブリッド車両の駆動系の構成を模式的に示す略図。 同実施の形態における異常検出感度の設定態様を示す表図。 同実施の形態に採用されるエンジン始動時の異常検出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の車両の異常検出装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
まず図１を参照して、本実施の形態の異常検出装置の適用されるハイブリッド車両の駆動系の構成を説明する。同図に示すように、エンジン３、第１モータージェネレーター（ＭＧ１）及び第２モータージェネレーター（ＭＧ２）は、動力分割プラネタリーギヤ４とリダクションプラネタリーギヤ５の２つの遊星歯車を有して構成された動力分割機構６に駆動連結されている。また更に動力分割機構６は、減速機７を介して駆動輪９の車軸（プロペラシャフト）８に駆動連結されている。またＭＧ１、ＭＧ２は、インバーター１１を介してバッテリー１０に電気的に接続されている。

なお、このハイブリッド車両では、ＭＧ１は、主として発電に使用され、ＭＧ２は、主として走行に使用される。したがって本実施の形態では、ＭＧ１やインバーター１１及びそれらの周辺部品によって、発電用のモーターシステムが構成され、ＭＧ２やインバーター１１及びそれらの周辺部品によって、走行用のモーターシステムが構成されている。

エンジン３やＭＧ１、ＭＧ２、バッテリー１０及びインバーター１１は、コントローラー１２によって制御されている。コントローラー１２は、メインシステムと複数のサブシステムから構成され、ハイブリッド車両の各部の制御は、メインシステムの指令に基づいて各部のサブシステムが実施する。

サブシステムは、自身の管理するアクチュエーターの異常検出を実施し、異常が検出されるとその旨をメインシステムに通知する。上述の発電用モーターシステムや走行用モーターシステムにおいても、こうした態様で異常検出が行われている。例えば発電用モーターシステム、走行用モーターシステムでは、例えば以下の異常検出が行われている。
・電流異常の検出：ＭＧ１、ＭＧ２に流される電流が正常な範囲を逸脱していないかを検出する。
・レゾルバー異常の検出：ＭＧ１やＭＧ２の回転位相を検出するレゾルバーの動作が異常となっていないか検出する。
・モーター温度異常の検出：ＭＧ１やＭＧ２の温度が正常な範囲を逸脱していないかを検出する。

本実施の形態では、メインシステムは、アクセルペダルやブレーキペダル、セレクトレバーなどの運転者の操作状況に応じて、上記のようなモーターシステムの異常の検出レベルを設定し、各サブシステムに指令する。そして指令を受けたサブシステムは、その指令に応じて異常の検出感度を変更して異常検出を実施する。

異常の検出感度は、例えば以下の態様で変更される。異常検出用にモニターされる値が規定の異常判定値以上となった状態が規定の異常判定時間以上継続することを条件に異常有りと判定する場合には、異常判定値を小さくしたり、異常判定時間を短くしたりすることで、異常の検出感度を高めることができる。このようにサブシステムは、異常判定値や異常判定時間を操作することで、異常の検出感度を変更している。

本実施の形態では、メインシステムは、図２に示される態様で、異常の検出レベルを複数の感度に設定している。ここでは、異常の検出レベルを、モード（ｍｏｄｅ）０からモード３までの４段階に変更しており、モードの値が大きいほど、異常の検出感度が高められるようになっている。

以下、本実施の形態での異常の検出レベルの設定態様の詳細を説明する。
まず同図に示すように、メインシステムは、セレクトレバーがＰ（パーキング）レンジに操作されているときには、Ｄ（ドライブ）レンジやＲ（リバース）レンジなどのそれ以外のレンジに操作されているときに比して、異常の検出感度を低くするように、異常の検出レベルを設定している。具体的には、Ｐレンジでは、アクセル、ブレーキの操作状況に拘わらず、異常の検出レベルはモード０に設定され、それ以外のレンジでは、異常の検出レベルはモード１以上に設定されている。

またＰレンジ以外の場合にメインシステムは、アクセル及びブレーキの同時操作時にも、異常の検出感度を高くする。具体的には、Ｐレンジ以外の場合、車速が中速以上で、アクセル操作量、ブレーキ操作量が共に中以上のとき（図２の範囲Ａのとき）には、異常の検出レベルがモード３に引き上げられる。

一方、Ｐレンジ以外の場合にメインシステムは、車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされたとき（アクセル操作量が小以上のとき）には、異常検出感度を高くする。具体的には、Ｐレンジ以外の場合、車速が停車から低速の範囲にあり、アクセル操作量が小以上で、ブレーキ操作量が「０」のとき（図２の範囲Ｂのとき）には、異常の検出レベルがモード２に引き上げられる。なお、こうした状態は、車両が段差を乗り越えているときの状態に相当している。

更に、Ｐレンジ以外の場合にメインシステムは、ブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中には、発電用モーターシステムの異常検出の感度を高くする。具体的には、Ｐレンジ以外の場合、車速が中速で、アクセル操作量が「０」かつブレーキ操作量が小以上のとき（図２の範囲Ｃのとき）には、異常の検出レベルがモード２に引き上げられる。

また本実施の形態では、メインシステムは、エンジン始動時の始動用モーターの異常検出においても、状況に応じて異常の検出レベルを変えている。具体的には、図３に示されるエンジン始動時の異常検出ルーチンにおいて、エンジン始動時の始動用モーターの異常検出レベルが可変とされている。本ルーチンの処理は、エンジン始動時にメインシステムによって、規定の制御周期毎に繰り返し実施される。なお、本実施の形態では、エンジンの始動は、ＭＧ１によって行われるようになっている。

同図３に示されるように、本ルーチンでは、ＭＧ１が逆トルクを発生しているとき、すなわちＭＧ１がエンジン３の回転を減速する側のトルクを発生しているときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、異常の検出感度が高くなるように異常検出レベルが指令される（Ｓ１０１）。一方、ＭＧ１が正トルクを発生しているとき、すなわちエンジン３の回転を加速する側のトルクを発生しているときには（Ｓ１００：ＮＯ）、異常の検出感度が低くなるように異常検出レベルが指令される（Ｓ１０２）。

続いて、以上のように構成された本実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態では、アクセル及びブレーキが同時に操作されたときには、走行用モーターシステムの異常検出の感度が高くされる。アクセルとブレーキとが同時に操作されたときの運転者には減速の意思があると考えた場合、そのときのＭＧ２がのトルクを出し過ぎてしまえば、必要な減速度を得るために運転者はより大きなブレーキ操作を行わなければならなくなる。そのため、本実施の形態では、アクセル及びブレーキの同時操作時には、走行用モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常により走行用モーターのトルクが過大となることを確実に防止している。

また本実施の形態では、車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされたときにも、異常検出の感度が高くされる。段差を乗り越えようとするときのように低車速でアクセル操作量が大きくされるときに、ＭＧ２のトルクが出過ぎてしまい、運転者が要求したよりも大きいトルクが発生されると、段差乗り越え後の加速が大きくなり過ぎてしまう。そのため、本実施の形態では、車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされるときには、走行用モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常により走行用モーターのトルクが過大となることを確実に防止している。

更に本実施の形態では、ブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中には、走行用モーターシステムの異常検出の感度が高くされる。運転者のブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中にＭＧ２のトルクが出過ぎてしまうと、必要な制動力を得るために運転者はより大きなブレーキ操作を行わなければならなくなる。そのため、本実施の形態では、ブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中には、走行用モーターシステムの異常検出の感度を高くして、システムの異常により走行用モーターのトルクが過大となることを確実に防止している。

また本実施の形態では、エンジン始動時に、始動に使用されるモーターシステムが逆トルクを発生していれば、エンジンの回転の抵抗となってエンジンの始動に支障を来す。そのため、ＭＧ１が逆トルクを発生するような異常動作は厳格に監視する必要がある。一方、エンジン始動に使用するＭＧ１が正トルクを、すなわちクランキングトルクを増加させる方向のトルクを発生しているときには、多少トルクが出過ぎてもエンジンの始動には問題がない。そのため、本実施の形態では、エンジン始動時には、その始動に使用するモーターシステムの逆トルク発生時の異常検出の感度を正トルク発生時の異常検出の感度よりも高くしている。

またシフトレンジがＰレンジにあるときには、パーキングロックが作動しているため、ＭＧ２が多少のトルクを発生しても、車両の停止状態を維持できる。したがって、Ｐレンジ時には、ＭＧ２の多少のトルク発生は許容できることとなり、このときの走行用モーターシステムの異常検出の感度は低くしても良いことになる。そのため、本実施の形態では、シフトレンジがパーキングレンジに操作されているときには、異常検出の感度を低くしている。

以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、モーターシステムの異常検出の感度を、運転者の操作状況に応じて変更している。そのため、異常に対して厳格に対応しなければならない状況では、確実な異常検出を可能としながらも、そうでない状況では、異常に対して過敏に反応しないようにすることができ、モーターシステムの異常をより的確に検出することができるようになる。

（２）本実施の形態では、アクセル及びブレーキが同時に操作されたときには、モーターシステムの異常検出の感度を高くしている。そのため、通常は、異常に対して過敏に反応しないようにしながらも、システムの異常によって必要な減速度を得るためのブレーキ操作量が大きくなってしまうことを防止することができる。

（３）本実施の形態では、車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされたときにも、異常検出の感度を高くしている。そのため、通常は、異常に対して過敏に反応しないようにしながらも、システム異常によって段差乗り越え後の加速が大きくなり過ぎてしまわないようにすることができる。

（４）本実施の形態では、ブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中には、モーターシステムの異常検出の感度を高くしている。そのため、通常は、異常に対して過敏に反応しないようにしながらも、システムの異常によって必要な減速度を得るためのブレーキ操作量が大きくなってしまうことを防止することができる。

（５）本実施の形態では、エンジン始動時には、その始動に使用するモーターシステムの逆トルク発生時の異常検出の感度を正トルク発生時の異常検出の感度よりも高くしている。そのため、通常は、異常に対して過敏に反応しないようにしながらも、システム異常によってエンジン始動が困難となることを防止することができる。

（６）本実施の形態では、シフトレンジがパーキングレンジに操作されているときには、そうでないときに比して、異常検出の感度を低くしている。そのため、モーターシステムの多少のトルク発生が許容されるＰレンジ時の異常と判定される頻度を下げることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、４段階の異常の検出レベルを設定し、異常の検出感度を４段階に変更していたが、検出レベルの段階数は、４段階に限らず、適宜に変更しても良い。

・上記実施の形態では、シフトレンジがパーキングレンジに操作されているときには、異常検出の感度を下げるようにしていた。一方、Ｐレンジ時には車両を確実に制止しておく必要があると考えた場合には、モーターシステムのトルク発生は許容できないことになる。よってＰレンジ時に車両を確実に制止することを優先にする場合には、パーキングレンジ時のモーターシステムの異常検出の感度を、Ｐレンジ以外とときよりも高くするようにすると良い。

・上記実施の形態では、（イ）アクセル及びブレーキの同時操作時にモーターシステムの異常検出の感度を高くすること、（ロ）車速が低い状態でアクセル操作量が大きくされたときにモーターシステムの異常検出の感度を高くすること、（ハ）ブレーキ操作に応じた回生ブレーキ減速中にモーターシステムの異常検出の感度を高くすること、（ニ）エンジン始動時にその始動に使用するモーターシステムの逆トルク発生時の異常検出の感度を正トルク発生時の異常検出の感度よりも高くすること、及び（ホ）セレクトレバーがパーキングレンジに操作されているときとそうでないときとで、モーターシステムの異常検出の感度を変更すること、を行うようにしていた。これらの全てを纏めて実施する必要はなく、上記（イ）〜（ホ）のいずれか１つ以上を割愛して実施するようにしても良い。

・上記（イ）〜（ホ）以外でも、問題となってフェールセーフの実施が必要となるモーターシステムの異常の程度が運転者の操作状況によって変化する場合があれば、その運転者の操作状況に応じてモーターシステムの異常検出の感度を変更するようにすれば、モーターシステムの異常をより的確に検出することが可能となる。

ＭＧ１…第１モータージェネレーター（モーターシステム）、ＭＧ２…第２モータージェネレーター（モーターシステム）、３…エンジン、４…動力分割プラネタリーギヤ、５…リダクションプラネタリーギヤ、６…動力分割機構、７…減速機、８…車軸、９…駆動輪、１０…バッテリー、１１…インバーター（モーターシステム）、１２…コントローラー。

Claims (5)

1. モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置において、
   前記モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更し、
   車速が所定速度以上であり且つアクセル及びブレーキが同時操作される時には、アクセル操作量が小さいときよりも大きいときのほうが、前記異常検出の感度を高くする
   ことを特徴とする車両の異常検出装置。
2. モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置において、
   前記モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更し、
   車速が低い状態でアクセル操作がなされたときには、車速が高い状態でアクセル操作がなされたときよりも、前記異常検出の感度を高くする
   ことを特徴とする車両の異常検出装置。
3. モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置において、
   前記モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更し、
   ブレーキ操作に応じた減速中には回生ブレーキを実行しているとき及び回生ブレーキを実行していないときの双方においてモーターシステムの異常を検出するとともに、回生ブレーキを実行しているときのほうが回生ブレーキを実行していないときよりも、前記異常検出の感度を高くする
   ことを特徴とする車両の異常検出装置。
4. モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置において、
   前記モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更し、
   エンジン始動時には、その始動に使用する前記モーターシステムの逆トルク発生時の前記異常検出の感度を正トルク発生時の前記異常検出の感度よりも高くする
   ことを特徴とする車両の異常検出装置。
5. モーターシステムの異常を検出する車両の異常検出装置において、
   前記モーターシステムの異常検出の感度を運転者の操作状況に応じて変更し、
   セレクトレバーがパーキングレンジに操作されているときには、そうでないときよりも、前記異常検出の感度を低くする
   ことを特徴とする車両の異常検出装置。

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