JP6158915B2 - ハイブリッド車両の異常検知装置及び異常検知方法 - Google Patents

ハイブリッド車両の異常検知装置及び異常検知方法 Download PDF

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Description

本発明は、ハイブリッド車両において無段変速機の異常を検知する技術に関する。
ＪＰ２０１０−１５５５９０Ａには、エンジンとモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両が開示されている。
上記のハイブリッド車両では、エンジンとモータジェネレータとの間及びモータジェネレータと有段変速機との間にそれぞれ設けられた２つのクラッチの締結状態を制御して、エンジン出力とモータジェネレータ出力とを、有段変速機を介して駆動輪に伝達する。
ところで、上記のようなハイブリッド車両には、無段変速機を適用することも可能である。
無段変速機では、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの回転速度に基づいて変速比の制御を行うため、両プーリの回転速度を検出する回転速度センサに異常が発生した場合には、これを検知する必要がある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両において無段変速機の回転速度センサの異常を検知することを目的とする。
本発明のある態様によれば、エンジンと、前記エンジンに対して直列に配置されるモータと、前記エンジン及び前記モータの少なくとも一方の回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、前記エンジンと前記モータとの間に配置される第１クラッチと、前記モータと前記無段変速機との間に配置される第２クラッチと、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記無段変速機の入力回転速度を検出するプライマリ回転速度センサと、前記無段変速機の出力回転速度を検出するセカンダリ回転速度センサと、を備えたハイブリッド車両の異常検知装置であって、前記モータ回転速度検出手段によって検出された前記モータの回転速度と前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度との差回転を演算する差回転演算手段と、前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度と前記セカンダリ回転速度センサによって検出された前記出力回転速度とに基づき前記無段変速機の変速比を演算する変速比演算手段と、前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値以下である場合は、前記プライマリ回転速度センサ及び前記第２クラッチが正常であると判定し、さらに、演算された前記変速比が前記無段変速機の最大変速比より大きい又は最小変速比より小さい場合は、前記セカンダリ回転速度センサが異常であると判定し、前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値より大きい場合は、前記プライマリ回転速度センサ又は前記第２クラッチが異常であると仮定判定し、前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比と前記最小変速比との範囲内である場合は、前記第２クラッチが異常であると判定し、前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比より大きい又は前記最小変速比より小さい場合は、前記プライマリ回転速度センサが異常であると判定する異常検知手段と、を備えたハイブリッド車両の異常検知装置が提供される。
また、これに対応する異常検知方法が提供される。
図１は、ハイブリッド車両の全体構成図である。 図２は、本発明の実施形態による回転速度センサの異常検知手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、ハイブリッド車両（以下、車両という。）１００の全体構成図である。車両１００は、エンジン１と、第１クラッチ２と、モータジェネレータ（以下、ＭＧという。）３と、第１オイルポンプ４と、第２オイルポンプ５と、第２クラッチ６と、無段変速機（以下、ＣＶＴという。）７と、駆動輪８と、統合コントローラ５０とを備える。
エンジン１は、ガソリン、ディーゼル等を燃料とする内燃機関であり、統合コントローラ５０からのエンジン制御指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。
第１クラッチ２は、エンジン１とＭＧ３との間に介装されたノーマルオープンの油圧式クラッチである。第１クラッチ２は、統合コントローラ５０からの指令に基づき油圧コントロールバルブユニット７１により作り出された制御油圧によって、締結・解放状態が制御される。第１クラッチ２としては、例えば、乾式多板クラッチが用いられる。
ＭＧ３は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。ＭＧ３は、統合コントローラ５０からのＭＧ制御指令に基づいて、インバータ９により作り出された三相交流を印加することにより制御される。ＭＧ３は、バッテリ１０からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。また、ＭＧ３は、ロータがエンジン１や駆動輪８から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ１０を充電することができる。
第１オイルポンプ４は、エンジン１又はＭＧ３によって駆動されるベーンポンプである。第１オイルポンプ４は、ＣＶＴ７のオイルパン７２に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット７１に油圧を供給する。
第２オイルポンプ５は、バッテリ１０から電力の供給を受けて動作する電動オイルポンプである。第２オイルポンプ５は、統合コントローラ５０からの指令に基づき、第１オイルポンプ４のみでは油量が不足する場合に駆動され、第１オイルポンプ４と同様にＣＶＴ７のオイルパン７２に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット７１に油圧を供給する。
第２クラッチ６は、ＭＧ３とＣＶＴ７との間に介装される。第２クラッチ６は、ＣＶＴ７のセレクトポジションが前進用ポジション（Ｄ、Ｌ、２、１等）である場合は、締結することでエンジン１及びＭＧ３の回転がそのままＣＶＴ７に伝達される前進状態が実現され、後進用ポジション（Ｒ）である場合は、締結することでエンジン１及びＭＧ３の回転が減速かつ逆転されてＣＶＴ７に伝達される後進状態が実現される前後進切換機構を備えたクラッチである。
第２クラッチ６は、統合コントローラ５０からの指令に基づき、油圧コントロールバルブユニット７１により作り出された制御油圧により、締結・解放が制御される。第２クラッチ６としては、例えば、ノーマルオープンの湿式多板クラッチが用いられる。
ＣＶＴ７は、ＭＧ３の下流に配置され、プライマリプーリ７３と、セカンダリプーリ７４と、両プーリに掛け渡されたベルト７５とを備える。ＣＶＴ７は、プライマリプーリ７３の回転速度、セカンダリプーリ７４の回転速度、アクセル開度等に基づき、変速比を無段階に変更することができる。第１オイルポンプ４及び第２オイルポンプ５からの吐出圧を元圧とし、プライマリプーリ圧とセカンダリプーリ圧を作り出し、プーリ圧によりプライマリプーリ７３の可動プーリとセカンダリプーリ７４の可動プーリとを軸方向に動かし、ベルト７５のプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更する。
ＣＶＴ７の出力軸には、図示しない終減速ギヤ機構を介してディファレンシャル１２が接続され、ディファレンシャル１２には、ドライブシャフト１３を介して駆動輪８が接続される。
統合コントローラ５０には、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ５１、ＣＶＴ７の入力回転速度（＝プライマリプーリ７３の回転速度）を検出するプライマリ回転速度センサ５２、ＣＶＴ７のセレクトポジション（前進、後進、ニュートラル及びパーキングを切り替えるセレクトレバー又はセレクトスイッチの状態）を検出するインヒビタスイッチ５４、ＣＶＴ７の出力回転速度（＝セカンダリプーリ７４の回転速度）を検出するセカンダリ回転速度センサ５５等からの信号が入力され、統合コントローラ５０は、これらに基づき、エンジン１、ＭＧ３（インバータ９）、ＣＶＴ７に対する各種制御を行う。
また、統合コントローラ５０は、車両１００の運転モードとして、ＥＶモードとＨＥＶモードとを切り換える。
ＥＶモードは、第１クラッチ２を解放状態とし、ＭＧ３のみを駆動源として走行するモードである。ＥＶモードは、要求駆動力が低く、バッテリ１０の充電量が十分な時に選択される。
ＨＥＶモードは、第１クラッチ２を締結状態とし、エンジン１とＭＧ３とを駆動源として走行するモードである。ＨＥＶモードは、要求駆動力が高い時、あるいは、バッテリ１０の充電量が不足する時に選択される。
ところで、ＣＶＴ７では、上記の通り、プライマリプーリ７３の回転速度とセカンダリプーリ７４の回転速度とを用いて変速比の制御が行われるので、プーリ７３、７４の回転速度を検出する回転速度センサ５２、５５に異常が発生した場合には、これを検知する必要がある。
そこで、統合コントローラ５０は、検知精度を確保しつつ回転速度センサ５２、５５の異常検知を可能とするべく、図２のフローチャートに示される手順で異常検知処理を実施する。以下、これを参照しながら回転速度センサ５２、５５の異常検知処理について説明する。
Ｓ１では、統合コントローラ５０は、車両状態が検知許可状態であるか否かを判定する。検知許可状態とは、第２クラッチ６が締結された状態であり、例えば、ＣＶＴ７のセレクトポジションが前進用ポジション又は後進用ポジションであって、車速が２０ｋｍ／ｈ以上の場合である。
車両１００は、従来の自動変速機搭載車両のようにトルクコンバータを備えていないので、発進時は第２クラッチ６をスリップさせながら発進する。したがって、第２クラッチ６をスリップさせている間は、後述するＭＧ３の回転速度とプライマリ回転速度センサ５２により検出したプライマリプーリ７３の回転速度との比較ができなくなるので、この間は異常検知を行わないようしている。このように異常検知を行わないことの作用効果については、ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との比較をすることの作用効果と併せて後述する。
統合コントローラ５０は、車両状態が検知許可状態であると判定した場合は、Ｓ２に処理を移行する。車両状態が検知許可状態でないと判定した場合は、再度、Ｓ１から処理を実施する。
Ｓ２では、統合コントローラ５０は、ＭＧ３の回転速度とプライマリ回転速度センサ５２により検出したプライマリプーリ７３の回転速度との差回転を演算し、差回転が所定値以下か否かを判定する。所定値は、後述するように、第２クラッチ６が正常に締結されていると判定できる値であり、例えば、１０００ｒｐｍである。なお、ＭＧ３の回転速度は、ＭＧ制御指令から求められる。
第２クラッチ６をスリップさせる制御を行っていない状態では、ＭＧ３とプライマリプーリ７３とが直結され、ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との差回転が上記の所定値を超えることがない。したがって、ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との差回転が所定値より大きい場合は、プライマリ回転速度センサ５２が異常であるか、第２クラッチ６が異常であるかのいずれかとなる。
また、第２クラッチ６をスリップさせる制御が行われている状態では、ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との差回転が大きくなる。したがって、この状態でＳ２の判定を行うと、プライマリ回転速度センサ５２及び第２クラッチ６が正常であっても、異常と判定することになるので、あらかじめ異常検知を行わないようにすることで誤検知を防止している。
統合コントローラ５０は、ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との差回転が所定値以下と判定した場合は、プライマリ回転速度センサ５２及び第２クラッチ６が正常であると判定し（Ｓ３）、Ｓ４に処理を移行する。ＭＧ３の回転速度とプライマリプーリ７３の回転速度との差回転が所定値より大きいと判定した場合は、プライマリ回転速度センサ５２又は第２クラッチ６が異常であると判定し（Ｓ７）、Ｓ８に処理を移行する。
Ｓ４では、統合コントローラ５０は、プライマリ回転速度センサ５２により検出したプライマリプーリ７３の回転速度とセカンダリ回転速度センサ５５により検出したセカンダリプーリ７４の回転速度とに基づき演算した実変速比が、ＣＶＴ７における構造上の設定最大変速比（最Ｌｏｗ変速比）より大きいか否か及び設定最小変速比（最Ｈｉｇｈ変速比）より小さいか否かを判定する。
設定最大変速比及び設定最小変速比は、上記のように、ＣＶＴ７の構造上取り得る最大変速比及び最小変速比である。したがって、プライマリ回転速度センサ５２が正常である状態では、設定最大変速比と設定最小変速比との範囲を超える実変速比は、セカンダリ回転速度センサ５５が異常である場合にしか発生しないことになる。
統合コントローラ５０は、実変速比が設定最大変速比より大きいと判定した場合又は実変速比が設定最小変速比より小さいと判定した場合は、セカンダリ回転速度センサ５５が異常であると判定し（Ｓ５）、処理を終了する。実変速比が設定最大変速比以下かつ実変速比が設定最小変速比以上と判定した場合は、セカンダリ回転速度センサ５５が正常であると判定し（Ｓ６）、Ｓ１に処理を移行する。
このように、プライマリ回転速度センサ５２及び第２クラッチ６が正常であることを確認し、さらに、実変速比と、設定最大変速比及び設定最小変速比とを比較することで、セカンダリ回転速度センサ５５の異常の有無を検知できる。
Ｓ８では、統合コントローラ５０は、Ｓ４と同様に、実変速比が設定最大変速比より大きいか否か及び設定最小変速比より小さいか否かを判定する。
プライマリ回転速度センサ５２と第２クラッチ６とのいずれかが異常である場合において、仮に、プライマリ回転速度センサ５２が正常であれば、実変速比が設定最大変速比と設定最小変速比との範囲を超えることはない。つまり、実変速比が設定最大変速比と設定最小変速比との範囲を超える場合は、プライマリ回転速度センサ５２が異常であり、実変速比が設定最大変速比と設定最小変速比との範囲内である場合は、第２クラッチ６が異常となる。
したがって、統合コントローラ５０は、実変速比が設定最大変速比より大きいと判定した場合又は実変速比が設定最小変速比より小さいと判定した場合は、プライマリ回転速度センサ５２が異常であると判定し（Ｓ９）、処理を終了する。実変速比が設定最大変速比以下かつ実変速比が設定最小変速比以上と判定した場合は、第２クラッチ６が異常であると判定し（Ｓ１０）、処理を終了する。
このように、プライマリ回転速度センサ５２又は第２クラッチ６が異常であることを確認し、さらに、実変速比と、設定最大変速比及び設定最小変速比とを比較することで、プライマリ回転速度センサ５２と第２クラッチ６とのいずれが異常であるかを検知できる。
上記態様によれば、ＭＧ３の回転速度と、プライマリプーリ７３の回転速度とを比較し（Ｓ２）、さらに、実変速比と、設定最大変速比及び設定最小変速比とを比較することで（Ｓ４、Ｓ８）、プライマリ回転速度センサ５２及びセカンダリ回転速度センサ５５の異常を検知できる。
また、ＭＧ３の回転速度と、プライマリプーリ７３の回転速度とを比較し（Ｓ２）、さらに、実変速比と、設定最大変速比及び設定最小変速比とを比較することで（Ｓ８）、第２クラッチ６の異常を検知できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、設定最大変速比及び設定最小変速比は、ＣＶＴ７の構造上取り得る最大変速比及び最小変速比としているが、各部品の製造ばらつきやベルト７５のスリップロス等を考慮して設定してもよい。
本願は２０１３年３月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０６２５１７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (2)

  1. エンジンと、前記エンジンに対して直列に配置されるモータと、前記エンジン及び前記モータの少なくとも一方の回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、前記エンジンと前記モータとの間に配置される第１クラッチと、前記モータと前記無段変速機との間に配置される第２クラッチと、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記無段変速機の入力回転速度を検出するプライマリ回転速度センサと、前記無段変速機の出力回転速度を検出するセカンダリ回転速度センサと、を備えたハイブリッド車両の異常検知装置であって、
    前記モータ回転速度検出手段によって検出された前記モータの回転速度と前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度との差回転を演算する差回転演算手段と、
    前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度と前記セカンダリ回転速度センサによって検出された前記出力回転速度とに基づき前記無段変速機の変速比を演算する変速比演算手段と、
    前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値以下である場合は、前記プライマリ回転速度センサ及び前記第２クラッチが正常であると判定し、さらに、演算された前記変速比が前記無段変速機の最大変速比より大きい又は最小変速比より小さい場合は、前記セカンダリ回転速度センサが異常であると判定し、
    前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値より大きい場合は、前記プライマリ回転速度センサ又は前記第２クラッチが異常であると仮定判定し、
    前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比と前記最小変速比との範囲内である場合は、前記第２クラッチが異常であると判定し、
    前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比より大きい又は前記最小変速比より小さい場合は、前記プライマリ回転速度センサが異常であると判定する異常検知手段と、
    を備えたハイブリッド車両の異常検知装置。
  2. エンジンと、前記エンジンに対して直列に配置されるモータと、前記エンジン及び前記モータの少なくとも一方の回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、前記エンジンと前記モータとの間に配置される第１クラッチと、前記モータと前記無段変速機との間に配置される第２クラッチと、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記無段変速機の入力回転速度を検出するプライマリ回転速度センサと、前記無段変速機の出力回転速度を検出するセカンダリ回転速度センサと、を備えたハイブリッド車両の異常検知方法であって、
    前記モータ回転速度検出手段によって検出された前記モータの回転速度と前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度との差回転を演算し、
    前記プライマリ回転速度センサによって検出された前記入力回転速度と前記セカンダリ回転速度センサによって検出された前記出力回転速度とに基づき前記無段変速機の変速比を演算し、
    前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値以下である場合は、前記プライマリ回転速度センサ及び前記第２クラッチが正常であると判定し、さらに、演算された前記変速比が前記無段変速機の最大変速比より大きい又は最小変速比より小さい場合は、前記セカンダリ回転速度センサが異常であると判定し、
    前記第２クラッチを締結して走行しているときに、演算された前記差回転が所定値より大きい場合は、前記プライマリ回転速度センサ又は前記第２クラッチが異常であると仮定判定し、
    前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比と前記最小変速比との範囲内である場合は、前記第２クラッチが異常であると判定し、
    前記仮定判定後、演算された前記変速比が前記最大変速比より大きい又は前記最小変速比より小さい場合は、前記プライマリ回転速度センサが異常であると判定するハイブリッド車両の異常検知方法。
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