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JP5720713B2 - 自動車 - Google Patents
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Description

本発明は、自動車に関する。
従来、この種の自動車としては、モータジェネレータと、モータジェネレータを駆動するためのインバータ回路と、インバータ回路を介してモータジェネレータと電力をやりとりするバッテリと、インバータ回路とバッテリとの接続を解除するシステムメインリレーと、インバータ回路とシステムメインリレーとの間の電力ラインの正極母線と負極母線とに並列接続された放電抵抗および高圧コンデンサと、を備え、車両の衝突を予知したときに、システムメインリレーをオフとし、高圧コンデンサに蓄えられた電荷をモータジェネレータにトルクが発生しないようにインバータ回路を制御することによって放電するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−20952号公報
こうした自動車では、車両の衝突を予知したときなどに高電圧コンデンサの電荷を放電するために、インバータ回路とは別に放電装置を設けて、更に、全体構成を簡易とするために、モータジェネレータを制御するモータ制御装置と放電装置とを、モータ制御装置から放電装置にのみ信号を送信できるよう接続することが考えられている。この場合、放電装置に異常が生じたときに、放電装置からモータ制御装置に信号を送信できないために、モータ制御装置が放電装置の異常を把握することができない、という課題があった。
本発明の自動車は、モータを駆動するインバータとバッテリとを接続する電力ラインに取り付けられた放電装置の異常を、モータを制御するモータ制御装置が把握できるようにすることを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の第1の自動車は、
走行用のモータと、
バッテリと、
前記モータを駆動するインバータと前記バッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子と該スイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、前記抵抗素子の過熱を判定しているときに前記スイッチング素子のオフ指令を前記放電部に出力する過熱保護部と、を有する放電装置と、
前記モータを制御すると共に前記放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときに前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力するモータ制御装置と、
を備える自動車であって、
前記放電部は、前記モータ制御装置から前記スイッチング素子のオン指令を受信して該スイッチング素子をオンとした後に前記過熱保護部から前記スイッチング素子のオフ指令を受信して前記スイッチング素子をオフとしたときには、その後、前記モータ制御装置からの信号に拘わらず前記スイッチング素子をオフで保持するものであり、
前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立したときに、前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力し、前記放電抵抗に電流が流れるか否かにより、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置である、
ことを要旨とする。
この本発明の第1の自動車では、放電装置の放電部は、モータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信してスイッチング素子をオンとした後に過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信してスイッチング素子をオフとしたときには、その後、モータ制御装置からの信号に拘わらずスイッチング素子をオフで保持する。そして、モータ制御装置は、診断条件が成立したときに、スイッチング素子のオン指令を放電部に出力し、放電抵抗に電流が流れるか否かにより、放電装置が正常であるか否かを判定する。ここで、「診断条件が成立したとき」は、イグニッションスイッチがオフとされたときなどを考えることができる。また、「所定条件が成立したとき」は、診断条件が成立したときの他に、車両の衝突を検出や予測して、電力ラインに放電装置と並列に接続されたコンデンサや放電装置より電力ラインにおけるバッテリ側に設けられたリレーをオフとしたときなどを考えることができる。通常の走行中には、モータ制御装置から放電装置にスイッチング素子のオン指令は送信されないが、モータ制御装置と放電装置との接続線(信号線)にノイズが入るなどすると、放電装置がスイッチング素子をオンとする場合が生じ得る。本発明の第1の自動車では、診断条件が成立する前に放電部でスイッチング素子のオン,オフを行なったときには、スイッチング素子がオフで保持されるから、その後に診断条件が成立してモータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を放電部に出力したときには、放電抵抗には電流が流れない。よって、このときに放電抵抗に電流が流れるか否かを判定することにより、診断条件が成立する前に放電装置が作動したときに放電装置が異常であると判定することができる。また、本発明の第1の自動車では、放電部がモータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信してスイッチング素子をオンとした後に過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信してスイッチング素子をオフとしたときに、その後に、スイッチング素子がオン,オフ,オンと繰り返されるのを回避することができる。
本発明の第1の自動車において、前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立して前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力したときに、前記放電抵抗に電流が流れるときには、前記放電部が前記過熱保護部からの前記スイッチング素子のオフ指令により該スイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置である、ものとすることもできる。
モータ制御装置がオン継続時間により放電装置が正常であるか異常であるかを判定する態様の本発明の第1の自動車において、前記モータ制御装置は、前記オン継続時間が第1所定時間以上で該第1所定時間より長い第2所定時間以下のときには、前記放電装置は正常であると判定し、前記オン継続時間が前記第1所定時間未満のときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値が異常であると判定し、前記オン継続時間が前記第2所定時間より長いときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値または前記過熱保護部が異常であると判定する装置である、ものとすることもできる。
本発明の第2の自動車は、
走行用のモータと、
バッテリと、
前記モータを駆動するインバータと前記バッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子と該スイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、前記抵抗素子の過熱を判定したときに該過熱の解除を判定するまで前記スイッチング素子のオフ指令を前記放電部に出力する過熱保護部と、を有する放電装置と、
前記モータを制御すると共に前記放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときに前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力するモータ制御装置と、
を備える自動車であって、
前記放電部は、前記モータ制御装置から前記スイッチング素子のオン指令を受信すると該スイッチング素子をオンとし、その後に、前記過熱保護部から前記スイッチング素子のオフ指令を受信すると前記スイッチング素子をオフとする手段であり、
前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立したときに、前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力し、前記放電部が前記過熱保護部からの前記スイッチング素子のオフ指令により該スイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置である、
ことを要旨とする。
この本発明の第2の自動車では、放電装置の放電部は、モータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信するとスイッチング素子をオンとし、その後に、過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信するとスイッチング素子をオフとする。そして、モータ制御装置は、診断条件が成立したときに、スイッチング素子のオン指令を放電部に出力し、放電部が過熱保護部からのスイッチング素子のオフ指令によりスイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、放電装置が正常であるか異常であるかを判定する。ここで、「診断条件が成立したとき」は、イグニッションスイッチがオフとされたときなどを考えることができる。また、「所定条件が成立したとき」は、診断条件が成立したときの他に、車両の衝突を検出や予測して、電力ラインに放電装置と並列に接続されたコンデンサや放電装置より電力ラインにおけるバッテリ側に設けられたリレーをオフとしたときなどを考えることができる。本発明の第2の自動車では、放電部で、モータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信するとスイッチング素子をオンとし、その後に放電抵抗が過熱して過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信するとスイッチング素子をオフとするから、オン継続時間を用いることにより、放電装置が正常であるか異常であるかを診断することができる。
こうした本発明の第2の自動車において、前記モータ制御装置は、前記オン継続時間が第1所定時間以上で該第1所定時間より長い第2所定時間以下のときには、前記放電装置は正常であると判定し、前記オン継続時間が前記第1所定時間未満のときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値が異常であると判定し、前記オン継続時間が前記第2所定時間より長いときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値または前記過熱保護部が異常であると判定する装置である、ものとすることもできる。
本発明の第1または第2の自動車において、エンジンと、発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、を備え、前記モータは、前記駆動軸に回転子が接続されてなる、ものとすることもできる。
本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 放電装置60の構成の概略を示す構成図である。 実施例の放電装置60により実行される放電指令受信時処理の一例を示すフローチャートである。 実施例のモータECU40により実行される放電装置診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車320の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車420の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車520の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、放電装置60の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図1に示すように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50と、バッテリ50を管理するバッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52と、インバータ41,42とバッテリ50との接続および接続の解除を行なうシステムメインリレー56と、インバータ41,42とシステムメインリレー56との間の電力ライン54の正極母線54aと負極母線54bとに取り付けられたコンデンサ58と、電力ライン54の正極母線54aと負極母線54bとに取り付けられた放電装置60と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、を備える。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθca,スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションTP,吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ta,排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比AF,同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号,吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40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43,44からの回転位置θm1,θm2や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流,放電装置60のスイッチング素子62と電力ライン54の負極母線54bとの間に設けられた電流センサ69(図2参照)からの電流Idなどが入力ポートを介して入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転角速度ωm1,ωm2や回転数Nm1,Nm2も演算している。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい許容入出力電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
放電装置60は、図2に示すように、電力ライン54の正極母線54aに一方の端子が接続された放電抵抗61と、放電抵抗61の他方の端子と電力ライン54の負極母線54bとに接続されたスイッチング素子62と、スイッチング素子62をオンオフ制御するドライブ回路63と、ドライブ回路63にスイッチング素子62のオンオフ指令を送信する制御回路64と、放電抵抗61の周辺に配置されたサーミスタ65と、サーミスタ65からの信号に基づいて放電抵抗61の過熱を判定しているときに作動する(過熱保護指令(スイッチング素子62のオフ指令)をドライブ回路63に送信する)過熱保護回路66と、ドライブ回路63や制御回路64,過熱保護回路66の電源としての電源回路67と、を備える。
ここで、制御回路64は、モータECU40から信号を受信可能に構成されており、モータECU40から放電指令(スイッチング素子62のオン指令)を受信するとそれをドライブ回路63に送信し、その後にモータECU40から放電終了指令(スイッチング素子62のオフ指令)を受信するとそれをドライブ回路63に送信する。なお、実施例では、簡易な構成とするために、制御回路64とモータECU40とは、モータECU40から制御回路64にのみ信号を送信できるよう接続されているものとした。
過熱保護回路66は、サーミスタ65からの信号を用いて放電抵抗61の過熱を判定すると、放電抵抗61の過熱が解消する(放電抵抗61の温度が低下する)まで作動する(過熱保護指令をドライブ回路63に送信する)。
ドライブ回路63は、基本的には、制御回路64からの指令に基づいてスイッチング素子62をオンオフする。そして、過熱保護回路66から過熱保護指令を受信しているときには、制御回路64からの指令に拘わらずスイッチング素子62をオフとする。
電源回路67は、ロバスト性を考慮して、実施例では、コンデンサ58の電圧を降圧してドライブ回路63や制御回路64,過熱保護回路66に供給する方式や、電力ライン54にDC/DCコンバータを介して接続されると共に低電圧バッテリや補機などが接続された低電圧系に取り付けられたコンデンサの電荷(電力)を供給する方式を用いるものとした。こうすれば、低電圧系に異常が生じたときなどでも、コンデンサ58の電荷を放電することができる。
なお、実施例では、放電抵抗61とスイッチング素子62とドライブ回路63と制御回路64と電源回路67とが本発明の「放電部」に相当し、サーミスタ65と過熱保護回路66とが「過熱保護部」に相当し、放電装置60が「放電装置」に相当する。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号やシフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83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84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85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86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。HVECU70からは、システムメインリレー56へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に出力すべき要求トルクTr*を計算し、この要求トルクTr*に対応する要求動力が駆動軸36に出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード,エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力を駆動軸36に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、モータECU40から放電指令を受信したときの放電装置60の処理や、モータECU40による放電装置60の診断処理について説明する。以下、まず、モータECU40から放電指令を受信したときの放電装置60の処理について説明し、その後、モータECU40による放電装置60の診断処理について説明する。図3は、実施例の放電装置60により実行される放電指令受信時処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、放電装置60の制御回路64がモータECU40から放電指令を受信したときに実行される。
なお、モータECU40は、放電装置60の診断条件を含む所定条件(放電指令出力条件)が成立したときに放電指令を制御回路64に送信するものとした。ここで、診断条件が成立したときとしては、イグニッションスイッチ80がオフとされたときなどを考えることができ、所定条件は、診断条件が成立したときの他に、車両の衝突を検出や予測されてシステムメインリレー56がオフとされたときなどを考えることができる。実施例では、イグニッションスイッチ80がオフとされたときには、HVECU70が、診断条件が成立したと判断し、放電指令をモータECU40に送信し、放電指令を受診したモータECU40がそれを制御回路64に送信するものとした。また、図示しない衝突検出装置や衝突予知装置が車両の衝突を検出や予測したときには、これらの装置が車両の衝突の検出や予測を示す信号をHVECU70に送信し、その信号を受信したHVECU70が、診断条件以外の所定条件が成立したと判断し、システムメインリレー56をオフとすると共にコンデンサ58の電荷を放電するために放電指令をモータECU40に送信し、放電指令を受信したモータECU40がそれを制御回路64に送信するものとした。
放電指令受信時処理では、まず、制御回路64が、モータECU40からの放電指令をドライブ回路63に送信し(ステップS100)、これを受信したドライブ回路63が、スイッチング素子62をオンとする(ステップS110)。これにより、車両の衝突が検出や予測されてシステムメインリレー56がオフとされているときには、コンデンサ58の電荷を放電することができる。
こうしてスイッチング素子62がオンとなると、過熱保護回路66で、サーミスタ65からの信号を用いてスイッチング素子62が過熱しているか否かを判定し(ステップS120,S130)、スイッチング素子62が過熱していないときには、ステップS120に戻り、スイッチング素子62が過熱していると判定されると、過熱保護指令(スイッチング素子62のオフ指令)をドライブ回路63に出力し(ステップS140)、これを受信したドライブ回路63が、スイッチング素子62をオフとしてその状態の保持を開始して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。こうして本ルーチンを終了すると、ドライブ回路63は、その後、モータECU40から制御回路64や制御回路64からドライブ回路63に放電指令が出力されているか否かに拘わらず、システム停止までスイッチング素子62をオフで保持する。なお、実施例では、放電装置60は、システムメインリレー56がオフとされている状態でコンデンサ58の電荷を放電する際に、コンデンサ58の電荷が値0となるまで(放電終了まで)過熱保護回路66が作動しない程度の仕様に、放電抵抗61の抵抗値などが設計されているものとした。
通常の走行中には、モータECU40から制御回路64を介してドライブ回路63に放電指令は送信されないが、モータECU40と制御回路64との接続線(信号線)にノイズが入ったり制御回路64が誤作動したりすると、ドライブ回路63に放電指令が送信される場合が生じ得る。これに対して、実施例では、ドライブ回路63は、制御回路64から放電指令を受信するとスイッチング素子62をオンとし、その後に過熱保護回路66が作動する(過熱保護回路66から過熱保護指令を受信する)とスイッチング素子62をオフとしてその状態を保持するものとした。これにより、通常の走行中にドライブ回路63がモータECU40から放電指令を受信し続けている場合などに、放電指令によってスイッチング素子62がオンとなり過熱保護回路66の作動によってスイッチング素子62がオフとなり過熱保護回路66の作動が解除されてスイッチング素子62が再度オンとなる、というスイッチング素子62のオン,オフ,オンが繰り返されるのを回避することができる。
次に、モータECU40による放電装置60の診断処理について説明する。図4は、実施例のモータECU40により実行される放電装置診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、診断条件が成立したときに実行される。なお、本ルーチンの実行中は、システムメインリレー56はオンとなっている。
放電装置診断ルーチンでは、モータECU40は、まず、放電指令を放電装置60の制御回路64に送信する(ステップS200)。放電指令を受信した制御回路64は、これをドライブ回路63に出力し、これを受信したドライブ回路63は、基本的にはスイッチング素子62をオンとし、スイッチング素子62をオフで保持しているときにはスイッチング素子62の保持を継続する。
続いて、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れている時間としてのオン継続時間tdの計時を開始し(ステップS210)、電流センサ69から電流Idを入力し(ステップS220)、通電電流Idが値0より大きいか否かを判定する(ステップS230)。このステップS230の処理は、スイッチング素子62がオンかオフか(放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れているか否か)を判定する処理である。
通電電流Idが値0のときには、スイッチング素子62はオフである(放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れていない)と判断し、放電装置60は異常であると判定する(ステップS240)。これにより、本ルーチンの実行開始前(診断条件が成立する前)に放電装置60が作動したときに、それを理由として放電装置60が異常であると判定することができる。なお、スイッチング素子62がオンとならないときとしては、本ルーチンの実行開始前に放電装置60が作動したときの他に、放電装置60が作動しないとき(スイッチング素子62がオフ故障しているとき)などが考えらえれる。
そして、放電終了指令を放電装置60の制御回路64に送信して(ステップS320)、本ルーチンを終了する。いま、スイッチング素子62がオフのときを考えているから、モータECU40から制御回路64を介してドライブ回路63に放電終了指令が送信されると、これを受信したドライブ回路63は、スイッチング素子62をオフで保持する。こうして本ルーチンを終了すると、モータECU40は、放電装置60の診断が終了したことを示す診断終了信号をHVECU70に送信し、これを受信したHVECU70は、システムメインリレー56をオフとする。そして、スイッチング素子62がオフで保持されていることから、コンデンサ58の電荷を放電するために、モータECU40がモータMG1,MG2からトルクが出力されないよう(d軸電流が流れるよう)インバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御するなどして、コンデンサ58の電荷の放電が完了するとシステム停止する。
ステップS230で通電電流Idが値0でないときには、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れていると判断し、電流センサ69から電流Idを入力し(ステップS250)、通電電流Idが値0であるか否かを判定する(ステップS260)。ステップS200の処理(放電指令を制御回路64に送信する処理)に基づいてドライブ回路63がスイッチング素子62をオンとすると、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れることによって放電抵抗61の温度上昇する。そして、放電抵抗61が過熱すると、過熱保護回路66が作動し、ドライブ回路63がスイッチング素子62をオフとして、放電抵抗61に電流が流れなくなる。ステップS260の処理は、このようにスイッチング素子62がオフとされて放電抵抗61に電流が流れなくなったか否かを判定する処理である。
ステップS260で通電電流Idが値0でないときには、放電抵抗61に電流が流れていると判断し、オン継続時間tdを閾値td2と比較し(ステップS300)、オン継続時間tdが閾値td2以下のときには、ステップS250に戻る。ここで、閾値td2は、放電装置60が正常であるときにスイッチング素子62がオフとなる時間範囲の最大値として予め実験や解析などによって定められ、例えば、5秒や6秒などを用いることができる。
こうしてステップS250,S260,S300の処理を繰り返し実行している最中にステップS260で通電電流Idが値0であると判定されると、放電抵抗61に電流が流れなくなったと判断し、オン継続時間tdを閾値td2より小さな閾値td1と比較し(ステップS270)、オン継続時間tdが閾値td1以上のとき(オン継続時間tdが閾値td1以上で閾値td2以下のとき)には、放電装置60は正常であると判定し(ステップS290)、オン継続時間tdが閾値td1未満のときには、放電装置60の放電抵抗61の抵抗値が異常である(放電抵抗61の抵抗値が大きくその発熱量が大きいためにスイッチング素子62がオフとなるまでの時間が短すぎる)と判定し(ステップS280)、放電終了指令を放電装置60の制御回路64に送信して(ステップS320)、本ルーチンを終了する。ここで、閾値td1は、放電装置60が正常であるときにスイッチング素子62がオフとなる時間範囲の最小値として予め実験や解析などによって定められ、例えば、3秒や4秒などを用いることができる。
ステップS250,S260,S300の処理を繰り返し実行している最中にステップS300でオン継続時間tdが閾値td2より大きいと判定されたときには、放電装置60の放電抵抗61の抵抗値が異常である(放電抵抗61の抵抗値が小さくその発熱量が小さいためにスイッチング素子62がオフとなるまでの時間が長すぎる)か過熱保護回路66が異常である(放電抵抗61が過熱したときにドライブ回路63にスイッチング素子62のオフ指令を出力しない)と判定し(ステップS310)、放電終了指令を放電装置60の制御回路64に送信して(ステップS320)、本ルーチンを終了する。
実施例では、ドライブ回路63が、スイッチング素子62をオンとした後に過熱保護回路66からスイッチング素子62のオフ指令を受信してスイッチング素子62をオフとするまでの時間(オン継続時間td)により、放電装置60が正常である正常状態か放電抵抗61の抵抗値が異常である第1異常状態か放電抵抗61の抵抗値または過熱保護回路66が異常である第2異常状態かを判定するから、放電装置60の状態をより適正に診断することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、放電装置60のドライブ回路63が、モータECU40から制御回路64を介して放電指令を受信してスイッチング素子62をオンとした後に過熱保護回路66から過熱保護指令を受信してスイッチング素子62をオフとしたときにはその後はその状態を保持し、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信して放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れないときに放電装置60が異常であると判定するから、診断条件が成立する前に放電装置60が作動したときに、放電装置60が異常であると判定することができる。また、このときには、ドライブ回路63が、過熱保護回路66から過熱保護指令を受信してスイッチング素子62をオフとした後にスイッチング素子62がオン,オフ,オンと繰り返されるのを回避することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信して放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れたときには、その後に電流が流れなくなるまでのオン継続時間tdにより、放電装置60が正常である正常状態か放電抵抗61の抵抗値が異常である第1異常状態か放電抵抗61の抵抗値または過熱保護回路66が異常である第2異常状態かを判定するから、放電装置60の状態をより適正に診断することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信したときに、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れないときには、放電装置60が異常であると判定し、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れるときには、電流が流れなくなるまでのオン継続時間tdにより放電装置60が正常である状態か放電抵抗61の抵抗値が異常である状態か放電抵抗61の抵抗値または過熱保護回路66が異常である状態かを判定するものとしたが、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れるときには、放電装置60は正常であると判定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、ドライブ回路63が、モータECU40から制御回路64を介して放電指令を受信してスイッチング素子62をオンとした後に過熱保護回路66から過熱保護指令を受信してスイッチング素子62をオフとしたときにはその後はその状態を保持し、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信したときに、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れないときには、放電装置60が異常であると判定し、放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れるときには、電流が流れなくなるまでのオン継続時間tdにより放電装置60の状態(正常状態か第1異常状態か第2異常状態か)を判定するものとしたが、モータECU40が、こうした放電装置60の診断処理を行なう場合には、ドライブ回路63は、モータECU40から制御回路64を介して放電指令を受信してスイッチング素子62をオンとした後に過熱保護回路66から過熱保護指令を受信してスイッチング素子62をオフとしたときに、その後にモータECU40から制御回路64を介して放電指令を受信すると、スイッチング素子62を再度オンとするものとしてもよい。この場合、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信したときにドライブ回路63によりスイッチング素子62がオンとされることから、診断条件が成立する前に放電装置60が作動(誤作動)したときにその履歴が残らない(スイッチング素子62がオフで保持されない)ためにそれを理由として放電装置60が異常であるとは判定できない。しかしながら、実施例と同様に、電流が流れなくなるまでのオン継続時間tdにより放電装置60の状態(正常状態か第1異常状態か第2異常状態か)を判定することはできる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータECU40が、診断条件が成立して放電指令を放電装置60の制御回路64に送信して放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れたときには、その後に電流が流れなくなるまでのオン継続時間tdにより、放電装置60が正常である正常状態か放電抵抗61の抵抗値が異常である第1異常状態か放電抵抗61の抵抗値または過熱保護回路66が異常である第2異常状態かを判定するものとしたが、オン継続時間tdにより、放電装置60が正常状態であるか第1異常状態であるかを判定するものとしてもよいし、放電装置60が正常状態であるか第2異常状態であるかを判定するものとしてもよい。また、オン継続時間tdにより、単に、放電装置60が正常であるか異常であるかを判定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、スイッチング素子62がオンか否か(放電抵抗61やスイッチング素子62に電流が流れているか否か)の判定に、電流センサ69からの電流Idを用いるものとしたが、電力ライン54の正極母線54aに電流センサを設けてその電流センサからの電流を用いるものとしたり、放電抵抗61やスイッチング素子62の端子間に電圧センサを設けてその電圧センサからの電圧を用いるものとしたりしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、放電装置60が正常状態であるか第1異常状態であるか第2異常状態であるかを判定するのに用いる閾値td1,td2は、それぞれ、予め実験や解析などによって定められた値(閾値td1は例えば3秒や4秒など、閾値td2は例えば5秒や6秒など)を用いるものとしたが、過熱保護回路66が作動するまでの時間(オン継続時間td)は放電抵抗61の初期温度(スイッチング素子62をオンとする直前の温度)によって異なると考えられることから、放電抵抗61の初期温度と閾値td1,td2との関係を予め実験や解析などによって定めてマップとして記憶しておき、放電抵抗61の初期温度が与えられると記憶したマップから対応する閾値td1,td2を導出して設定するものとしてもよい。この場合、閾値td1,td2は、放電抵抗61の初期温度が高いほど短くなる傾向に設定すればよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2からの動力を駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に出力するものとしたが、図5の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2からの動力を駆動軸36が接続された車軸(駆動輪38a,38bに接続された車軸)とは異なる車軸(図5における車輪39a,39bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22からの動力をプラネタリギヤ30を介して駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に出力するものとしたが、図6の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ232と駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に接続されたアウターロータ234とを有しエンジン22からの動力の一部を駆動軸36に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22からの動力をプラネタリギヤ30を介して駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に出力すると共にモータMG2からの動力を駆動軸36に出力するものとしたが、図7の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に変速機330を介してモータMGを取り付けると共にモータMGの回転軸にクラッチ329を介してエンジン22を接続する構成とし、エンジン22からの動力をモータMGの回転軸と変速機330とを介して駆動軸36に出力すると共にモータMGからの動力を変速機330を介して駆動軸36に出力するものとしてもよい。あるいは、図8の変形例のハイブリッド自動車420に例示するように、エンジン22からの動力を変速機430を介して駆動輪38a,38bに接続された駆動軸36に出力すると共にモータMGからの動力を駆動輪38a,38bが接続された車軸とは異なる車軸(図8における車輪39a,39bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
実施例では、本発明を、走行用のエンジン22とモータMG2とを備えるハイブリッド自動車20に適用するものとしたが、図9の変形例の電気自動車520に例示するように、エンジンを備えずに、モータMGからの動力だけを用いて走行する電気自動車520に適用するものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例と本発明の第1および第2の自動車との関係として、共通して、モータMG2が「モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、放電抵抗61とスイッチング素子62とドライブ回路63と制御回路64とサーミスタ65と過熱保護回路66と電源回路67とを有する放電装置60が「放電装置」に相当し、図4の放電装置診断ルーチンを実行するモータECU40が「モータ制御装置」に相当する。
ここで、本発明の第1および第2の自動車における「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用のモータであれば如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、如何なるタイプのバッテリであっても構わない。
本発明の第1の自動車における「放電装置」としては、放電抵抗61とスイッチング素子62とドライブ回路63と制御回路64とサーミスタ65と過熱保護回路66と電源回路67とを有する放電装置60に限定されるものではなく、モータを駆動するインバータとバッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子とスイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、抵抗素子の過熱を判定しているときにスイッチング素子のオフ指令を放電部に出力する過熱保護部と、を有し、放電部が、モータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信してスイッチング素子をオンとした後に過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信してスイッチング素子をオフとしたときには、その後、モータ制御装置からの信号に拘わらずスイッチング素子をオフで保持するものであれば如何なるものとしても構わない。「モータ制御装置」としては、モータECU40に限定されるものではなく、モータを制御すると共に放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときにスイッチング素子のオン指令を放電部に出力し、診断条件が成立したときに、スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力し、放電抵抗に電流が流れるか否かにより、放電装置が正常であるか異常であるかを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。
本発明の第2の自動車における「放電装置」としては、放電抵抗61とスイッチング素子62とドライブ回路63と制御回路64とサーミスタ65と過熱保護回路66と電源回路67とを有する放電装置60に限定されるものではなく、モータを駆動するインバータとバッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子とスイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、抵抗素子の過熱を判定しているときにスイッチング素子のオフ指令を放電部に出力する過熱保護部と、を有し、放電部が、モータ制御装置からスイッチング素子のオン指令を受信するとスイッチング素子をオンとし、その後に、過熱保護部からスイッチング素子のオフ指令を受信するとスイッチング素子をオフとするものであれば如何なるものとしても構わない。「モータ制御装置」としては、モータECU40に限定されるものではなく、モータを制御すると共に放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときにスイッチング素子のオン指令を放電部に出力し、診断条件が成立したときに、スイッチング素子のオン指令を放電部に出力し、放電部が過熱保護部からのスイッチング素子のオフ指令によりスイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、放電装置が正常であるか異常であるかを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。
20,120,220,320,420 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、39a,39b 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリECU、54 電力ライン、54a 正極母線、54b 負極母線、56 システムメインリレー、58 コンデンサ、60 放電装置、61 放電抵抗、62 スイッチング素子、63 ドライブ回路、64 制御回路、65 サーミスタ、66 過熱保護回路、67 電源回路、69 電流センサ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、329 クラッチ、330,430 変速機、520 電気自動車、MG,MG1,MG2 モータ。

Claims (5)

  1. 走行用のモータと、
    バッテリと、
    前記モータを駆動するインバータと前記バッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子と該スイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、前記抵抗素子の過熱を判定しているときに前記スイッチング素子のオフ指令を前記放電部に出力する過熱保護部と、を有する放電装置と、
    前記モータを制御すると共に前記放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときに前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力するモータ制御装置と、
    を備える自動車であって、
    前記放電部は、前記モータ制御装置から前記スイッチング素子のオン指令を受信して該スイッチング素子をオンとした後に前記過熱保護部から前記スイッチング素子のオフ指令を受信して前記スイッチング素子をオフとしたときには、その後、前記モータ制御装置からの信号に拘わらず前記スイッチング素子をオフで保持するものであり、
    前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立したときに、前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力し、前記放電抵抗に電流が流れるか否かにより、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置であり、
    更に、前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立して前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力したときに、前記放電抵抗に電流が流れるときには、前記放電部が前記過熱保護部からの前記スイッチング素子のオフ指令により該スイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置である、
    自動車。
  2. 請求項記載の自動車であって、
    前記モータ制御装置は、前記オン継続時間が第1所定時間以上で該第1所定時間より長い第2所定時間以下のときには、前記放電装置は正常であると判定し、前記オン継続時間が前記第1所定時間未満のときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値が異常であると判定し、前記オン継続時間が前記第2所定時間より長いときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値または前記過熱保護部が異常であると判定する装置である、
    自動車。
  3. 走行用のモータと、
    バッテリと、
    前記モータを駆動するインバータと前記バッテリとを接続する電力ラインの正極母線と負極母線とに直列接続された抵抗素子およびスイッチング素子と該スイッチング素子をオンオフする駆動回路とを有する放電部と、前記抵抗素子の過熱を判定したときに該過熱の解除を判定するまで前記スイッチング素子のオフ指令を前記放電部に出力する過熱保護部と、を有する放電装置と、
    前記モータを制御すると共に前記放電装置の診断条件を含む所定条件が成立したときに前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力するモータ制御装置と、
    を備える自動車であって、
    前記放電部は、前記モータ制御装置から前記スイッチング素子のオン指令を受信すると該スイッチング素子をオンとし、その後に、前記過熱保護部から前記スイッチング素子のオフ指令を受信すると前記スイッチング素子をオフとする手段であり、
    前記モータ制御装置は、前記診断条件が成立したときに、前記スイッチング素子のオン指令を前記放電部に出力し、前記放電部が前記過熱保護部からの前記スイッチング素子のオフ指令により該スイッチング素子をオフとするまでの時間であるオン継続時間により、前記放電装置が正常であるか異常であるかを判定する装置である、
    自動車。
  4. 請求項記載の自動車であって、
    前記モータ制御装置は、前記オン継続時間が第1所定時間以上で該第1所定時間より長い第2所定時間以下のときには、前記放電装置は正常であると判定し、前記オン継続時間が前記第1所定時間未満のときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値が異常であると判定し、前記オン継続時間が前記第2所定時間より長いときには、前記放電装置の放電抵抗の抵抗値または前記過熱保護部が異常であると判定する手段である、
    自動車。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載の自動車であって、
    エンジンと、発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、を備え、
    前記モータは、前記駆動軸に回転子が接続されてなる、
    自動車。
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