トルク異常検知装置および輸送機器
【課題】動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知可能なトルク異常検知装置および輸送機器を提供することである。
【解決手段】トルク異常検知装置１０は、動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段１２と、動力伝達手段３０，３０ａ，５０，５５によってシステム外部６０との動力の伝達を切断する状態で、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクに基づいて動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段１３とを有する。システム外部６０との間で動力の伝達が切断されるので、システム外部６０の変動や変化等による影響を受けない。よって、負荷トルクを精度良く推定でき、負荷トルク異常検知手段１３は何らかの故障等が起きたことを的確に検知できる。
【解決手段】トルク異常検知装置１０は、動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段１２と、動力伝達手段３０，３０ａ，５０，５５によってシステム外部６０との動力の伝達を切断する状態で、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクに基づいて動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段１３とを有する。システム外部６０との間で動力の伝達が切断されるので、システム外部６０の変動や変化等による影響を受けない。よって、負荷トルクを精度良く推定でき、負荷トルク異常検知手段１３は何らかの故障等が起きたことを的確に検知できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、エンジンと二のモータジェネレータを動力源とし、変速比制御ループに外乱オブザーバを追加し、変速比制御操作量にフィードフォワード補償を加え、エンジン始動する場合の負荷トルクを推定し、制御量を補正して変速比・駆動力の変動を小さく抑える技術の一例が開示されている（例えば特許文献１の請求項１と段落００５４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では推定した負荷トルクによって制御量を補正することで制御の応答性を高められるものの、推定した負荷トルクが適正値か異常値かの判断は行われていない。例えば外来ノイズによるデータの異常や、装置・部品の故障等のような原因に応じて、負荷トルクが異常値になる場合がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段と有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、動力源とシステム外部との間で動力の伝達が切断され、システム外部の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段は負荷トルクを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段は、推定される負荷トルクに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。
【０００８】
なお「動力源」は、回転電機のみでもよく、回転電機およびトルク発生源の双方を有してもよく、いずれも台数を問わない。「回転電機」は、例えば電動機，電動発電機，発電機等が該当する。「トルク発生源」はトルクを発生可能な任意の装置を適用でき、例えば熱機関や回転電機等である。「熱機関」は、主に内燃機関を適用するが、外燃機関を含む。「負荷」は、動力源自体や、オイルポンプ等のように動力源に付随する部品や部材等が該当する。「システム外部」は、移動（例えば走行，飛行，航行など）に伴って負荷量が変動する部品や部材等が該当する。例えば、車輪、主翼のエルロンやフラップ、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラ（スクリュー）等が該当する。「動力伝達手段」は、動力の伝達と切断とが切り換え可能な任意の機構や部材等が該当する。例えば、クラッチ機構，ギア機構，ニュートラル位置（レンジ）を有する変速装置（トルクコンバータやリターダを含む）などが該当する。「検知」には、センサ等を用いて行う計測と、数式モデル等を用いて数値演算する推定とを含む。「負荷トルク推定手段」は、動力源に掛かる負荷トルクを推定可能な任意の手段（装置や方法等）を適用してよい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記負荷トルク推定手段は、第１数式モデルを演算して負荷トルクを推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第１数式モデル」は、負荷トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記第１数式モデルは、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式であることを特徴とする。例えば、負荷トルクを「Ｔｄ」、軸の慣性モーメントを「Ｉｍ」、減衰係数（０を含む）を「Ｄ」、角加速度を「α」、動力源出力トルクを「Ｔｏ」とするとき、次の数式（１）を定義することができる。この構成によれば、簡単な演算を行うだけで負荷トルクを推定できる。なお「動力源出力トルク」は、動力源の出力トルクを意味する。
【００１１】
【数１】
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク（例えば回転軸や出力軸等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。なお「トルク検知装置」は、動力源の出力トルクを検知可能な装置（センサを含む）であれば任意である。例えば、動力源（回転電機）を流れる電流の電流値に基づいてトルクを検知するトルクセンサや、励磁コイルと検出コイルとを有する変位センサなどが該当する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第２数式モデル」は、上述した「第１数式モデル」とは異なる数式モデルであり、動力源出力トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。なお「マップ」は、電流値と動力源出力トルクとの相関関係を示すデータ群である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、当該トルク検知装置や推定ロジックが不要になるので、コストを低減できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、動力源作動停止手段が動力源の作動を強制的に停止する。よって動力源が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、システム作動停止手段が動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を強制的に停止する。よって、システム（すなわち動力源や輸送機器）が不安定に動作するのを未然に防止できる。なお「輸送機器」は、回転電機を備え、人間や貨物等を輸送可能な機器であれば任意である。例えば、自動車等の車両，航空機，船舶，鉄道車両などが該当する。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、異常原因判定手段は異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする。この構成によれば、異常な負荷トルクが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、トルク発生源が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは軸の系において何らかの異常が発生したからなのかを判断（特定）することができる。これは、トルク発生源出力トルクと推定する負荷トルクとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントや減衰係数等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク（例えば回転軸や出力軸等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする。この構成によれば、「一定期間」は異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機の回転数が指令された回転数（目的の回転数，指令回転数）になるようにフィードバック制御を行うので、回転電機が目的の回転数となるように制御できる。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、輸送機器において、請求項１から１６のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源とを有することを特徴とする。この構成によれば、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知できる輸送機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】トルク異常検知装置の概要を示す模式図である。
【図２】車両（輸送機器）の第１構成例を示す模式図である。
【図３】主に動力伝達手段の第１構成例を示す模式図である。
【図４】回転電機（動力源）の制御例を示すブロック線図である。
【図５】負荷トルク異常検知処理の手続き例を示すフローチャートである。
【図６】異常原因判定処理の第１手続き例を示すフローチャートである。
【図７】異常原因判定処理の第２手続き例を示すフローチャートである。
【図８】車両（輸送機器）の第２構成例を示す模式図である。
【図９】主に動力伝達手段の第２構成例を示す模式図である。
【図１０】車両（輸送機器）の第３構成例を示す模式図である。
【図１１】車両（輸送機器）の第４構成例を示す模式図である。
【図１２】異常原因判定処理の第３手続き例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００２８】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は、トルク異常検知装置の概要について、図１を参照しながら説明する。図１（Ａ）には発明の構成例を模式図で示す。図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）には機構的な接続の一例をそれぞれ示す。
【００２９】
図１（Ａ）に示すトルク異常検知装置１０は、動力源とトルク発生源との間や、動力源とシステム外部６０との間で動力の伝達と切断とを切り換え可能な動力伝達手段３０，５０を用いて、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する。動力源は、回転電機４０のみとする形態と、回転電機４０およびトルク発生源２０の双方とする形態とのいずれかである。言い換えれば、回転電機４０を必須で備えるが、二点鎖線で示すトルク発生源２０を備えるか否かは任意である。システム外部６０を除く要素が「システム」にあたる。
【００３０】
実線で示す動力伝達手段５０は、回転電機４０とシステム外部６０との間で動力を伝達したり切断したりする。二点鎖線で示す動力伝達手段３０は、回転電機４０とトルク発生源２０との間で動力を伝達したり切断したりする。この機能を担うため、例えばクラッチ機構，ギア機構，ニュートラル位置を有する変速装置（トルクコンバータやリターダ等を含む。）などを適用する。
【００３１】
回転電機４０は、例えば電動機，電動発電機，発電機等が該当する。トルク発生源２０は、トルクを発生可能な任意の機器や装置等である。例えば、熱機関や回転電機などが該当する。ただし、回転電機４０やトルク発生源２０にかかる各数量を問わない。システム外部６０には、動力の伝達（授受）が可能な任意の機器や機関等を適用できる。本形態では、システム外部６０として車輪を適用する。
【００３２】
動力源，トルク発生源および負荷にかかる機構的な接続例（以下では単に「機構例」と呼ぶ。）について、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）を参照しながら説明する。図１（Ｂ）には、回転電機４０とシステム外部６０との間に動力伝達手段５０を介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源の回転電機４０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｂ）に示す機構例は、電気自動車や燃料電池自動車に適用される。
【００３３】
図１（Ｃ）には、上記図１（Ｂ）の機構例に加えて、回転電機４０とトルク発生源２０との間に動力伝達手段３０を介在させる機構例を示す。この機構例では、回転電機４０が動力源であるとき、回転電機４０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。また、トルク発生源２０が動力源であるとき、トルク発生源２０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｄ）には、上記図１（Ｃ）の機構例に加えて、動力源（トルク発生源２０または回転電機４０）と負荷２０ａとの間に動力伝達手段３０ａを介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｃ）および図１（Ｄ）に示す各機構例はハイブリッド自動車に適用される。
【００３４】
上述したトルク異常検知装置１０は、角加速度検知手段１１，負荷トルク推定手段１２，負荷トルク異常検知手段１３などを有する。角加速度検知手段１１は、必要に応じて備えられ、動力源の角加速度αを検知する機能を担う。角加速度αを検知できれば検知方法は任意である。例えば、回転角度検知装置を用いて角加速度αを検知する方法や、角加速度を推定可能な角加速度推定用数式モデルを演算する方法などが該当する。回転角度検知装置は、動力源の角加速度を検知可能な装置（センサを含む）であれば任意である。例えば、レゾルバ，ロータリエンコーダ，ジャイロスコープ，ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance Revolution；巨大磁気抵抗効果）回転センサなどが該当する。
【００３５】
負荷トルク推定手段１２は、動力源に掛かる負荷トルクＴｄを推定する機能を担う。この負荷トルク推定手段１２には、動力源に掛かる負荷トルクＴｄを推定可能な任意の手段（装置や方法等）を適用してよい。例えば、第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定可能な任意の推定法を適用してよい。具体的には、角加速度検知手段１１によって検知される角加速度αを用いて推定する方法がある。角加速度αに加えて、動力源の回転数や、動力源出力トルクなどを用いて推定してもよい。動力源の回転数は、トルク発生源２０については回転数検知手段１１ａによって検知され、回転電機４０については回転数検知手段１１ｂによって検知される（図２を参照）。動力源出力トルクは、トルク発生源２０については出力トルク検知手段１２ａによって検知され、回転電機４０については出力トルク検知手段１２ｂによって検知される（図２を参照）。これらの回転数検知手段１１ａ，１１ｂや出力トルク検知手段１２ａ，１２ｂについては後述する。
【００３６】
第１数式モデルには、負荷トルクＴｄを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、軸の慣性モーメントＩｍ、減衰係数Ｄ、角加速度α、動力源出力トルクＴｏを用いて、次の数式（１）を定義することができる。減衰係数Ｄには「０」を含む。
【００３７】
【数２】
【００３８】
動力源出力トルクＴｏは動力源から出力されるトルクを意味し、具体的には後述するトルク発生源出力トルクＴioや電動機出力トルクＴmo等が該当する。この動力源出力トルクＴｏは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ（トルク検知装置）を用いて検知する方法や、第２数式モデルを演算して推定する方法、回転電機４０を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定する方法、外部装置（例えばＥＣＵ等）から指令されるトルク指令値を用いる方法などが該当する。
【００３９】
第２数式モデルには、動力源出力トルクＴｏを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、電動機４１を埋込磁石同期モータとした場合、極対数Ｐｎ、電気子鎖交磁束Φ、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを用いて、次の数式（２）を定義することができる。
Ｔ＝Ｐｎ｛Φｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ｝…（２）
【００４０】
負荷トルク異常検知手段１３は、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知する機能を担う。負荷トルクＴｄの異常を検知する方法は任意に設定することが可能である。例えば、第１の検知方法は、システム外部６０との間で動力の伝達を切断する状態で、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄに基づいて検知する。第２の検知方法は、負荷トルクＴｄの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、動力源に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと検知する。この負荷トルク異常検知手段１３は、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａ、異常原因判定手段１３ｂ、作動停止手段１３ｃなどを有する。
【００４１】
トルク発生源出力トルク検知手段１３ａは、トルク発生源２０の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知する機能を担う。トルク発生源出力トルクＴioは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ（トルク検知装置）を用いて検知する方法や、トルク発生源出力トルクＴioを推定する出力トルク推定用数式モデルを演算する方法、マップを用いて推定する方法などが該当する。
【００４２】
異常原因判定手段１３ｂは、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する機能を担う。例えば、動力源出力トルクＴｏに基づいて推定される負荷トルクＴｄと、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知されるトルク発生源出力トルクＴioとの差分の絶対値が、所定値未満であればトルク発生源２０に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ軸の系に異常が発生したと判断する。
【００４３】
作動停止手段１３ｃは、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常が検知されると、目的装置の作動を停止する機能を担う。目的装置は、動力源のみの場合と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の場合とがある。よって作動停止手段１３ｃには、動力源の作動を停止する動力源作動停止手段と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段とのうちいずれか一方の手段が該当する。
【００４４】
上述したトルク異常検知装置１０を車両（輸送機器）に適用し、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知する例について、実施の形態２〜５でそれぞれ説明する。
【００４５】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用（走行）するハイブリッドカー（スプリット方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態２は図２〜図７を参照しながら説明する。図２には車両（輸送機器）の第１構成例を模式図で示す。図３には主に動力伝達手段の第１構成例を模式図で示す。図４には回転電機（動力源）の制御例をブロック線図で示す。図５には負荷トルク異常検知処理の手続き例をフローチャートで示す。図６には異常原因判定処理の第１手続き例をフローチャートで示す。図７には異常原因判定処理の第２手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図２に示すハイブリッドカーの車両１００は、上述したトルク異常検知装置１０のほかに、熱機関２１，電動機４１，動力伝達手段５０，車輪６１，バッテリ１１０，発電機１２０，ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）１３０，動力分割機構１４０などを有する。熱機関２１は「トルク発生源２０」に相当し、電動機４１は「回転電機４０」に相当する。以下では、各要素の機能や、車両１００における動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知方法などについて説明する。
【００４７】
車両１００は、熱機関２１および電動機４１の双方を動力源として用い、一方または双方で発生した動力を車輪６１に伝達して走行するように構成されている。図２に示す熱機関２１は内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等）であり、炭化水素系燃料を燃焼させることで動力を発生させる。この熱機関２１は、発生させた動力（回転力）を出力軸１５０に伝達する。電動機４１は多相モータが適用され、例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相からなるモータである。この電動機４１は、ＰＣＵ１３０から供給される電力を受けて動力を発生させる機能と、あるいは動力分割機構１４０から分割される動力を中継する機能とを有し、一方または双方の動力を回転軸１６０に伝達する。
【００４８】
動力伝達手段５０は、電動機４１から車輪６１に動力を伝達したり切断したりする機能を担う。また、動力を伝達する状態であるか、動力を切断する状態であるかを負荷トルク異常検知手段１３に伝達する機能をも担う。なお、動力伝達手段５０の具体的な構成については後述する（図３を参照）。
【００４９】
バッテリ１１０は蓄電と放電が可能な蓄電放電手段であり、例えば二次電池や燃料電池等が該当する。発電機１２０は、動力分割機構１４０によって分割された動力によって電力を発生させる。通常の発電機を用いてもよく、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機（図２では「ＭＧ」と示す。）を用いてもよい。発生した電力は、ＰＣＵ１３０を通じてバッテリ１１０に蓄電したり、電動機４１を回転駆動させたりする。
【００５０】
ＰＣＵ１３０は、車両１００における電力の授受を司る。具体的には、発電機１２０で発生した電力をバッテリ１１０に蓄電する制御や、電動機４１を回転駆動する電力を供給する制御などを行う。このＰＣＵ１３０は、例えばインバータ１３１，昇圧コンバータ，バッテリＥＣＵなどで構成される。バッテリＥＣＵは、バッテリ１１０との間における電力の蓄積や放出等の制御を行う。
【００５１】
動力分割機構１４０は、熱機関２１で発生する動力を分割（分配）する機能を担う。具体的には、車両１００の状況（すなわち走行や停止等の状態）に応じて、発電機１２０および電動機４１のうちで一方または双方に動力を伝達する。動力分割機構１４０は任意に構成可能であるが、例えばキャリア，サンギヤ，プラネタリギヤなどで構成される。
【００５２】
次に、動力伝達手段５０の具体的な構成について、図３を参照しながら説明する。図３に示す動力伝達手段５０は、デュアル・クラッチ・トランスミッション（ＤＣＴ；Dual Clutch Transmission）の一例であり、クラッチ５１，５３やトランスミッション５２，５４などを有する。クラッチ５１，５３は、一方軸と他方軸とを機械的または電磁的に結合し、動力（回転力）を一方軸と他方軸との相互間で伝達する機械要素である。このクラッチ５１，５３の作用（動作）によって、電動機４１と車輪６１との間で動力を伝達したり切断したりする。トランスミッション５２，５４は、動力の回転数（回転の場合）、速度、トルクなどを変換する装置である。図３に示す構成例では、クラッチ５１とトランスミッション５２とが直列に接続され、クラッチ５３とトランスミッション５４とが直列に接続され、これらが並列に接続される構成となっている。電動機４１で発生した動力がクラッチ５１によってトランスミッション５２に伝達されるとともに、その動力によって発電機１２０が発電する。
【００５３】
上述のように構成された車両１００において、トルク異常検知装置１０の構成要素を中心とし、フィードバック制御について図４を参照しながら説明する。図４に示すブロック線図には、上述した図１〜図３に示す要素のほかに、ＥＣＵ２００、加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２、トルク制御手段２０４、電流センサ２０５、出力トルク演算手段２０６、レゾルバ２０７、回転数演算手段２０８などがある。
【００５４】
上述した要素のうち、加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２およびトルク制御手段２０４は「回転数制御手段」に相当する。電流センサ２０５および出力トルク演算手段２０６は「出力トルク検知手段１２ｂ」に相当する。電流センサ２０５および出力トルク演算手段２０６に代えて、電動機４１の出力トルクを直接的に検知するトルクセンサ等のようなトルク検知装置を適用してもよい。レゾルバ２０７および回転数演算手段２０８は「回転数検知手段１１ｂ」に相当する。
【００５５】
ＥＣＵ２００は「外部装置」に相当し、車両１００を加減速する制御を行うために、電動機４１の回転数を指令する指令回転数Ｎ＊を出力する。加合手段２０１は、入力信号の加え合わせを行う。図４の例では負帰還ループを形成するため、指令回転数Ｎ＊から検知回転数Ｎｓを差し引いた差分値を偏差Ｎｅとして出力する。ＰＩ制御手段２０２は、加合手段２０１から出力される偏差Ｎｅと、比例ゲインや積分ゲイン等とに基づいてＰＩ制御を行うため、トルク指令Ｔを算出して出力する。
【００５６】
加合手段２０３は、上述した加合手段２０１と同様に入力信号の加え合わせを行う。具体的には、ＰＩ制御手段２０２から出力されるトルク指令Ｔと、負荷トルク推定手段１２から出力される負荷トルクＴｄとを加え合わせた加算値を最終のトルク指令Ｔ＊として出力する。トルク制御手段２０４は、トルク指令Ｔ＊に対応する電圧指令Ｖｃをインバータ１３１に伝達する。このトルク制御手段２０４には負荷トルク異常検知手段１３を含む。
【００５７】
インバータ１３１は、トルク制御手段２０４から出力された電圧指令Ｖｃに基づいて、電動機４１を回転駆動するための駆動信号（変調信号を含む。）を出力する。このインバータ１３１は、例えばスイッチング素子やダイオード等で構成される。スイッチング素子には、スイッチング動作が可能な任意の半導体素子を適用できる。例えば、ＦＥＴ（具体的にはＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ等）、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、パワートランジスタなどが該当する。
【００５８】
加合手段２０３で加算される負荷トルクＴｄは、負荷トルク推定手段１２によって推定される。図４に示す負荷トルク推定手段１２は、出力トルク演算手段２０６から伝達される電動機出力トルクＴmoや、角加速度検知手段１１から伝達される角加速度α、回転数演算手段２０８から伝達される検知回転数Ｎｓなどに基づいて推定する。
【００５９】
出力トルク演算手段２０６は、電流センサ２０５が検出する電流（例えば三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の電流値に基づいて、電動機出力トルクＴmoを演算する。例えば、上述した数式（２）等のような第２数式モデルを演算して電動機出力トルクＴmoを推定したり、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定したりする。
【００６０】
回転数演算手段２０８は、レゾルバ２０７が検出する信号（例えばＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等）に基づいて検知回転数Ｎｓを演算する。レゾルバ２０７は「回転角度検知装置」に相当する。ＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等に基づいて検知回転数Ｎｓを演算する方法は周知であるので、説明を省略する。
【００６１】
上述のように構成されたトルク異常検知装置１０を有する車両１００において、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検出するための処理について、図５〜図７を参照しながら説明する。これらの図５〜図７に示す各処理はトルク制御手段２０４（具体的には負荷トルク異常検知手段１３）で実現され、繰り返し実行される。
【００６２】
図５に示す負荷トルク異常検知処理では、負荷トルクＴｄを推定する負荷トルク推定処理を実行する〔ステップＳ１０〕。すなわち、負荷トルク推定手段１２によって、上述した数式（１）等のような第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定する。
【００６３】
次に、動力伝達手段５０が電動機４１から車輪６１に動力を伝達（接続）しているか否かで処理を分岐する〔ステップＳ１１〕。動力を伝達している状態であれば（ＮＯ）、そのまま負荷トルク異常検知処理をリターンする。
【００６４】
一方、動力を切断している状態であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０で推定した負荷トルクＴｄが所定範囲外か否かを判別する〔ステップＳ１２〕。所定範囲は任意に設定可能である。もし、負荷トルクＴｄが許容できない所定範囲外であれば（ＹＥＳ）、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと判定し〔ステップＳ１３〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。これに対して、負荷トルクＴｄが許容できる所定範囲内であれば（ＹＥＳ）、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄは正常であると判定し〔ステップＳ１４〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。
【００６５】
図６に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段１３ｂに相当する。まず図５に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップＳ２０〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。
【００６６】
一方、ステップＳ２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioをトルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知するため、トルク発生源出力トルク検知処理を実行する〔ステップＳ２２〕。
【００６７】
トルク発生源出力トルク検知処理は、トルク発生源出力トルクＴioを検知可能な任意の処理を適用することができる。第１の処理は、トルクセンサや変位センサなどを用いて直接的に熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知する。第２の処理は、マップを用いてトルク発生源出力トルクＴioを推定する。
【００６８】
ステップＳ２２の実行によって検知されたトルク発生源出力トルクＴioは、図５のステップＳ１０で推定された負荷トルクＴｄとの差分の絶対値（すなわち｜Ｔｄ−Ｔio｜）が所定値未満であるか否かが判別される〔ステップＳ２３〕。もし、差分の絶対値が所定値未満であれば（ＹＥＳ）、熱機関２１の出力が異常であると判定し〔ステップＳ２４〕、作動停止手段１３ｃによって熱機関２１を停止してから〔ステップＳ２５〕、異常原因判定処理をリターンする。一方、差分の絶対値が所定値以上であれば（ＹＥＳ）、電動機４１の軸が異常であると判定し〔ステップＳ２６〕、作動停止手段１３ｃによって電動機４１の作動を停止してから〔ステップＳ２７〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ２５，Ｓ２７の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。
【００６９】
図７に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段１３ｂに相当し、図６に示す異常原因判定処理とは別個に実行される。まず図５に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップＳ３０〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ３１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。
【００７０】
一方、ステップ３２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ３１でＹＥＳ）、負荷トルクＴｄの異常が一定期間以上連続して検知するか否かを判別する〔ステップＳ３２〕。もし、負荷トルクＴｄの異常が継続する期間を示す負荷トルク異常検知期間ｔｓが所定期間を超えているときは（ステップＳ３２でＹＥＳ）、負荷トルクＴｄが「異常」と判定し〔ステップＳ３３〕、作動停止手段１３ｃによって電動機４１の作動を停止してから〔ステップＳ３４〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ３４の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。一方、負荷トルク異常検知期間ｔｓが所定期間未満であれば（ステップＳ３２でＮＯ）、負荷トルクＴｄは「正常」と判定し〔ステップＳ３５〕、異常原因判定処理をリターンする。
【００７１】
上述した実施の形態２によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、システム外部６０は車輪６１であり、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄを推定する負荷トルク推定手段１２と、動力伝達手段５０によってシステム外部６０との動力の伝達を切断する状態で負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクに基づいて動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段１３とを有する構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、車輪６１との間で動力の伝達が切断され、車輪６１の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段１２は負荷トルクＴｄを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段１３は、推定される負荷トルクＴｄに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。
【００７２】
請求項２に対応し、負荷トルク推定手段１２は、第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００７３】
請求項３に対応し、数式（１）に示す第１数式モデルは、電動機４１についての軸の慣性モーメントＩｍ、減衰係数Ｄ、角加速度α、電動機出力トルクＴmoを用いる構成とした。この構成によれば、簡単な演算を行うだけで負荷トルクＴｄを推定できる。
【００７４】
請求項４に対応し、電動機出力トルクＴmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知する構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクＴmo（例えば回転軸１６０の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００７５】
請求項５に対応し、電動機出力トルクＴmoは第２数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００７６】
請求項６に対応し、電動機出力トルクＴmoは、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００７７】
請求項７に対応し、電動機出力トルクＴmoには、ＥＣＵ２００（あるいは他の外部装置）から指令されるトルク指令値Ｔ＊を用いる構成とした（図４の二点鎖線を参照）。この構成によれば、トルクセンサ等によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、トルクセンサや推定ロジックなどが不要になるので、コストを低減できる。
【００７８】
請求項９に対応し、負荷トルク異常検知手段１３が負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、電動機４１、熱機関２１および車両１００のうちで一以上の作動を停止する作動停止手段１３ｃ（システム作動停止手段）を備える構成とした（図１，図６のステップＳ２７，図７のステップＳ３４を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段１３が異常の発生を検知すると、作動停止手段１３ｃが電動機４１，熱機関２１および車両１００のうちで一以上の作動を強制的に停止する。よって、システム（すなわち電動機４１や、熱機関２１、車両１００）が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００７９】
請求項１０に対応し、負荷トルク異常検知手段１３は、熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知するトルク発生源出力トルク検知手段１３ａと、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知するとき異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段１３ｂとを有する構成とした（図１，図６，図７を参照）。この構成によれば、異常原因判定手段１３ｂは異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。
【００８０】
請求項１１に対応し、異常原因判定手段１３ｂは、電動機出力トルクＴmoに基づいて推定される負荷トルクＴｄと、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知されるトルク発生源出力トルクＴioとの差分の絶対値が、所定値以下であれば熱機関２１に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ電動機４１の軸に異常が発生したと判断する構成とした（図６のステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２６を参照）。この構成によれば、異常な負荷トルクＴｄが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、熱機関２１が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは電動機４１の軸において何らかの異常が発生したからなのかを判断（特定）することができる。これは、トルク発生源出力トルクＴioと推定する負荷トルクＴｄとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントＩｍや減衰係数Ｄ等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。
【００８１】
請求項１２に対応し、電動機出力トルクＴmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知する構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクＴmo（例えば回転軸１６０等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００８２】
請求項１３に対応し、電動機出力トルクＴmoは、数式（２）に示す第２数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００８３】
請求項１４に対応し、電動機出力トルクＴmoは、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００８４】
請求項１５に対応し、負荷トルク異常検知手段１３は、負荷トルクＴｄの異常を負荷トルク異常検知期間ｔｓ（一定期間）以上連続して検知する場合にのみ、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと検知する構成とした（図７のステップＳ３２，Ｓ３３を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知期間ｔｓは異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクＴｄが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。
【００８５】
請求項１６に対応し、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄに基づいて算出される電動機４１の回転数を、指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段（すなわち加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２およびトルク制御手段２０４）を有する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、電動機４１の回転数が指令された回転数（指令回転数Ｎ＊）になるようにフィードバック制御を行うので、電動機４１が指令回転数Ｎ＊となるように制御できる。
【００８６】
請求項１７に対応し、熱機関２１および電動機４１の双方を動力源とする車両１００は、トルク異常検知装置１０と電動機４１とを有する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できる。
【００８７】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用（走行）するハイブリッドカー（パラレル方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態３は図８を参照しながら説明する。図８には車両（輸送機器）の第２構成例を模式図で示す。図９には主に動力伝達手段の第２構成例を模式図で示す。なお、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図８に示す車両３００は、図２に示す車両１００と比べると、次の三点で相違する。第１に、発電機１２０と動力分割機構１４０が無い。第２に、電動機４１に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機４２を用いる。第３に、動力伝達手段５０に代えて、動力伝達手段５５を用いる。
【００８９】
動力伝達手段５５の構成例について、図９を参照しながら説明する。動力伝達手段５５は、図３に示す動力伝達手段５０とほぼ同等の構成である。すなわち、クラッチ５１，５３やトランスミッション５２，５４などを有する点や、これらの接続は同じである。動力伝達手段５５が動力伝達手段５０と相違するのは、発電機１２０が無いため、電動機４１で発生した動力はクラッチ５１を通じてトランスミッション５２にのみ伝達される。
【００９０】
トルク異常検知装置１０（すなわち角加速度検知手段１１、負荷トルク推定手段１２および負荷トルク異常検知手段１３）については、実施の形態１と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９１】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用するハイブリッドカー（シリーズ方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態４は図１０を参照しながら説明する。図１０には車両（輸送機器）の第３構成例を模式図で示す。なお、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図１０に示す車両４００は、図２に示す車両１００と比べると、次の二点で相違する。第１に、動力分割機構１４０が無い。第２に、発電機１２０は熱機関２１の出力軸１５０によって発電するか、図３に示す動力伝達手段５０（すなわち電動機４１からクラッチ５１を通じて伝達される動力）によって発電する。
【００９３】
トルク異常検知装置１０（すなわち角加速度検知手段１１、負荷トルク推定手段１２および負荷トルク異常検知手段１３）については、実施の形態１と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】
〔実施の形態５〕
実施の形態５は、回転電機のみを動力源として利用（走行）する電気自動車の一例である車両に適用する。当該実施の形態４は図１１，図１２を参照しながら説明する。図１１には車両（輸送機器）の第４構成例を模式図で示す。図１２には異常原因判定処理の第３手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態１〜４で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
図１１に示す車両５００は、図２に示す車両１００と比べると、次の四点で相違する。第１に、熱機関２１，動力分割機構１４０，発電機１２０が無い。第２に、電動機４１に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機４２を用いる。この場合の電動発電機４２は、減速時の回生電力を発電し、ＰＣＵ１３０を通じてバッテリ１１０に蓄電する。第３に、動力伝達手段５０に代えて、動力伝達手段５５を用いる。第４に、図６に示す異常原因判定処理に代えて、図１２に示す異常原因判定処理を実行する。
【００９６】
図１１に示す車両５００は、動力源が電動発電機４２のみであり、熱機関２１のようなトルク発生源２０が存在しない。よって図１２に示す異常原因判定処理では、図６に示すステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５が不要になる。よって、ステップＳ２０の負荷トルク異常検知処理を実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。一方、ステップＳ２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、電動発電機４２の軸が異常であると判定し〔ステップＳ２６〕、作動停止手段１３ｃによって電動発電機４２の作動を停止してから〔ステップＳ２７〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ２７の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。
【００９７】
上述した実施の形態５によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項１〜７および請求項９〜１６に対応する作用効果については、車両（輸送機器）に関する実施の形態２と同様である。
【００９８】
請求項８に対応し、負荷トルク異常検知手段１３が電動発電機４２に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知すると、電動発電機４２の作動を停止する作動停止手段１３ｃ（動力源作動停止手段）を有する構成とした（図１および図１２のステップＳ２３ｂ，Ｓ２７を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段１３が異常の発生を検知すると、作動停止手段１３ｃが電動発電機４２の作動を強制的に停止する。よって電動発電機４２が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００９９】
請求項１７に対応し、電動発電機４２のみを動力源とする車両５００は、トルク異常検知装置１０を有する構成とした（図１１を参照）。この構成によれば、電動発電機４２に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できる。
【０１００】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜５に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、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することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【０１０１】
実施の形態２〜５では、トルク発生源２０として熱機関２１（内燃機関）を適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、熱機関２１として外燃機関を適用してもよい。熱機関２１の構造が相違するに過ぎず、動力源である点では同じであるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
実施の形態２〜５では、動力伝達手段５０，５５として、クラッチ５１，５３（クラッチ機構）によって動力の伝達と切断を行う構成とした（図３，図９を参照）。この形態に代えて、動力の伝達と切断とが切り換え可能な他の機構を適用してもよい。他の機構としては、例えばギア機構，ニュートラル位置を有する変速装置（トルクコンバータやリターダ等を含む）などが該当する。他の機構でも動力の伝達と切断を行えるので、動力の伝達が切断された状態で負荷トルクＴｄの異常を検知することができる。よって、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０３】
実施の形態２〜５では、回転角度検知装置としてレゾルバ２０７を適用した（図４を参照）。この形態に代えて、動力源（熱機関２１，電動機４１，電動発電機４２，発電機等）の角加速度αを検知可能な他の回転角度検知装置を適用してもよい。他の回転角度検知装置としては、例えばロータリエンコーダ，ジャイロスコープ，ＧＭＲ回転センサなどが該当する。他の回転角度検知装置であっても角加速度αを検知できるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
実施の形態２〜５では、回転電機４０には三相の電動機４１や電動発電機４２を適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、単相や四相以上の電動機や電動発電機を適用してもよい。単に相数が相違するに過ぎないので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
実施の形態２〜５では、トルク異常検知装置１０は、輸送機器としての車両１００，３００，４００，５００に適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、回転電機４０を備える他の輸送機器に適用してもよい。他の輸送機器は、例えば航空機，船舶，鉄道車両などが該当する。航空機のシステム外部６０には、主翼のエルロンやフラップや、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラなどが該当する。船舶のシステム外部６０には、スクリューなどが該当する。他の輸送機器であっても、回転電機４０に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ トルク異常検知装置
１１ 角加速度検知手段
１１ａ，１１ｂ 回転数検知手段
１２ 負荷トルク推定手段
１２ａ，１２ｂ 出力トルク検知手段
１３ 負荷トルク異常検知手段
１３ａ トルク発生源出力トルク検知手段
１３ｂ 異常原因判定手段
１３ｃ 作動停止手段
２０ トルク発生源
２０ａ 負荷
２１ 熱機関（動力源，トルク発生源，負荷）
３０，３０ａ，５０，５５ 動力伝達手段
４０ 回転電機（動力源）
４１ 電動機（回転電機）
４２ 電動発電機（回転電機）
５１，５３ クラッチ
５２，５４ トランスミッション
６０ システム外部
６１ 車輪（システム外部）
１００，３００，４００，５００ 車両（輸送機器）
１１０ バッテリ（蓄電放電手段）
１２０ 発電機
１３０ ＰＣＵ
１３１ インバータ（電力変換回路）
１４０ 動力分割機構
２００ ＥＣＵ（外部装置）
２０１，２０３ 加合手段（回転数制御手段）
２０２ ＰＩ制御手段（回転数制御手段）
２０４ トルク制御手段（回転数制御手段）
２０５ 電流センサ（出力トルク検知手段）
２０６ 出力トルク演算手段（出力トルク検知手段）
２０７ レゾルバ（回転数検知手段）
２０８ 回転数演算手段（回転数検知手段）
Ｔｄ 負荷トルク
Ｔｏ 動力源出力トルク
Ｔio トルク発生源出力トルク（動力源出力トルク）
Ｔmo 電動機出力トルク（動力源出力トルク）
ｔｓ 負荷トルク異常検知期間（一定期間）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、エンジンと二のモータジェネレータを動力源とし、変速比制御ループに外乱オブザーバを追加し、変速比制御操作量にフィードフォワード補償を加え、エンジン始動する場合の負荷トルクを推定し、制御量を補正して変速比・駆動力の変動を小さく抑える技術の一例が開示されている（例えば特許文献１の請求項１と段落００５４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では推定した負荷トルクによって制御量を補正することで制御の応答性を高められるものの、推定した負荷トルクが適正値か異常値かの判断は行われていない。例えば外来ノイズによるデータの異常や、装置・部品の故障等のような原因に応じて、負荷トルクが異常値になる場合がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段と有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、動力源とシステム外部との間で動力の伝達が切断され、システム外部の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段は負荷トルクを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段は、推定される負荷トルクに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。
【０００８】
なお「動力源」は、回転電機のみでもよく、回転電機およびトルク発生源の双方を有してもよく、いずれも台数を問わない。「回転電機」は、例えば電動機，電動発電機，発電機等が該当する。「トルク発生源」はトルクを発生可能な任意の装置を適用でき、例えば熱機関や回転電機等である。「熱機関」は、主に内燃機関を適用するが、外燃機関を含む。「負荷」は、動力源自体や、オイルポンプ等のように動力源に付随する部品や部材等が該当する。「システム外部」は、移動（例えば走行，飛行，航行など）に伴って負荷量が変動する部品や部材等が該当する。例えば、車輪、主翼のエルロンやフラップ、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラ（スクリュー）等が該当する。「動力伝達手段」は、動力の伝達と切断とが切り換え可能な任意の機構や部材等が該当する。例えば、クラッチ機構，ギア機構，ニュートラル位置（レンジ）を有する変速装置（トルクコンバータやリターダを含む）などが該当する。「検知」には、センサ等を用いて行う計測と、数式モデル等を用いて数値演算する推定とを含む。「負荷トルク推定手段」は、動力源に掛かる負荷トルクを推定可能な任意の手段（装置や方法等）を適用してよい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記負荷トルク推定手段は、第１数式モデルを演算して負荷トルクを推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第１数式モデル」は、負荷トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記第１数式モデルは、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式であることを特徴とする。例えば、負荷トルクを「Ｔｄ」、軸の慣性モーメントを「Ｉｍ」、減衰係数（０を含む）を「Ｄ」、角加速度を「α」、動力源出力トルクを「Ｔｏ」とするとき、次の数式（１）を定義することができる。この構成によれば、簡単な演算を行うだけで負荷トルクを推定できる。なお「動力源出力トルク」は、動力源の出力トルクを意味する。
【００１１】
【数１】
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク（例えば回転軸や出力軸等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。なお「トルク検知装置」は、動力源の出力トルクを検知可能な装置（センサを含む）であれば任意である。例えば、動力源（回転電機）を流れる電流の電流値に基づいてトルクを検知するトルクセンサや、励磁コイルと検出コイルとを有する変位センサなどが該当する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第２数式モデル」は、上述した「第１数式モデル」とは異なる数式モデルであり、動力源出力トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。なお「マップ」は、電流値と動力源出力トルクとの相関関係を示すデータ群である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、当該トルク検知装置や推定ロジックが不要になるので、コストを低減できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、動力源作動停止手段が動力源の作動を強制的に停止する。よって動力源が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、システム作動停止手段が動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を強制的に停止する。よって、システム（すなわち動力源や輸送機器）が不安定に動作するのを未然に防止できる。なお「輸送機器」は、回転電機を備え、人間や貨物等を輸送可能な機器であれば任意である。例えば、自動車等の車両，航空機，船舶，鉄道車両などが該当する。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、異常原因判定手段は異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする。この構成によれば、異常な負荷トルクが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、トルク発生源が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは軸の系において何らかの異常が発生したからなのかを判断（特定）することができる。これは、トルク発生源出力トルクと推定する負荷トルクとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントや減衰係数等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク（例えば回転軸や出力軸等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする。この構成によれば、「一定期間」は異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機の回転数が指令された回転数（目的の回転数，指令回転数）になるようにフィードバック制御を行うので、回転電機が目的の回転数となるように制御できる。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、輸送機器において、請求項１から１６のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源とを有することを特徴とする。この構成によれば、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知できる輸送機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】トルク異常検知装置の概要を示す模式図である。
【図２】車両（輸送機器）の第１構成例を示す模式図である。
【図３】主に動力伝達手段の第１構成例を示す模式図である。
【図４】回転電機（動力源）の制御例を示すブロック線図である。
【図５】負荷トルク異常検知処理の手続き例を示すフローチャートである。
【図６】異常原因判定処理の第１手続き例を示すフローチャートである。
【図７】異常原因判定処理の第２手続き例を示すフローチャートである。
【図８】車両（輸送機器）の第２構成例を示す模式図である。
【図９】主に動力伝達手段の第２構成例を示す模式図である。
【図１０】車両（輸送機器）の第３構成例を示す模式図である。
【図１１】車両（輸送機器）の第４構成例を示す模式図である。
【図１２】異常原因判定処理の第３手続き例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００２８】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は、トルク異常検知装置の概要について、図１を参照しながら説明する。図１（Ａ）には発明の構成例を模式図で示す。図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）には機構的な接続の一例をそれぞれ示す。
【００２９】
図１（Ａ）に示すトルク異常検知装置１０は、動力源とトルク発生源との間や、動力源とシステム外部６０との間で動力の伝達と切断とを切り換え可能な動力伝達手段３０，５０を用いて、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する。動力源は、回転電機４０のみとする形態と、回転電機４０およびトルク発生源２０の双方とする形態とのいずれかである。言い換えれば、回転電機４０を必須で備えるが、二点鎖線で示すトルク発生源２０を備えるか否かは任意である。システム外部６０を除く要素が「システム」にあたる。
【００３０】
実線で示す動力伝達手段５０は、回転電機４０とシステム外部６０との間で動力を伝達したり切断したりする。二点鎖線で示す動力伝達手段３０は、回転電機４０とトルク発生源２０との間で動力を伝達したり切断したりする。この機能を担うため、例えばクラッチ機構，ギア機構，ニュートラル位置を有する変速装置（トルクコンバータやリターダ等を含む。）などを適用する。
【００３１】
回転電機４０は、例えば電動機，電動発電機，発電機等が該当する。トルク発生源２０は、トルクを発生可能な任意の機器や装置等である。例えば、熱機関や回転電機などが該当する。ただし、回転電機４０やトルク発生源２０にかかる各数量を問わない。システム外部６０には、動力の伝達（授受）が可能な任意の機器や機関等を適用できる。本形態では、システム外部６０として車輪を適用する。
【００３２】
動力源，トルク発生源および負荷にかかる機構的な接続例（以下では単に「機構例」と呼ぶ。）について、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）を参照しながら説明する。図１（Ｂ）には、回転電機４０とシステム外部６０との間に動力伝達手段５０を介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源の回転電機４０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｂ）に示す機構例は、電気自動車や燃料電池自動車に適用される。
【００３３】
図１（Ｃ）には、上記図１（Ｂ）の機構例に加えて、回転電機４０とトルク発生源２０との間に動力伝達手段３０を介在させる機構例を示す。この機構例では、回転電機４０が動力源であるとき、回転電機４０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。また、トルク発生源２０が動力源であるとき、トルク発生源２０で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｄ）には、上記図１（Ｃ）の機構例に加えて、動力源（トルク発生源２０または回転電機４０）と負荷２０ａとの間に動力伝達手段３０ａを介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図１（Ｃ）および図１（Ｄ）に示す各機構例はハイブリッド自動車に適用される。
【００３４】
上述したトルク異常検知装置１０は、角加速度検知手段１１，負荷トルク推定手段１２，負荷トルク異常検知手段１３などを有する。角加速度検知手段１１は、必要に応じて備えられ、動力源の角加速度αを検知する機能を担う。角加速度αを検知できれば検知方法は任意である。例えば、回転角度検知装置を用いて角加速度αを検知する方法や、角加速度を推定可能な角加速度推定用数式モデルを演算する方法などが該当する。回転角度検知装置は、動力源の角加速度を検知可能な装置（センサを含む）であれば任意である。例えば、レゾルバ，ロータリエンコーダ，ジャイロスコープ，ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance Revolution；巨大磁気抵抗効果）回転センサなどが該当する。
【００３５】
負荷トルク推定手段１２は、動力源に掛かる負荷トルクＴｄを推定する機能を担う。この負荷トルク推定手段１２には、動力源に掛かる負荷トルクＴｄを推定可能な任意の手段（装置や方法等）を適用してよい。例えば、第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定可能な任意の推定法を適用してよい。具体的には、角加速度検知手段１１によって検知される角加速度αを用いて推定する方法がある。角加速度αに加えて、動力源の回転数や、動力源出力トルクなどを用いて推定してもよい。動力源の回転数は、トルク発生源２０については回転数検知手段１１ａによって検知され、回転電機４０については回転数検知手段１１ｂによって検知される（図２を参照）。動力源出力トルクは、トルク発生源２０については出力トルク検知手段１２ａによって検知され、回転電機４０については出力トルク検知手段１２ｂによって検知される（図２を参照）。これらの回転数検知手段１１ａ，１１ｂや出力トルク検知手段１２ａ，１２ｂについては後述する。
【００３６】
第１数式モデルには、負荷トルクＴｄを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、軸の慣性モーメントＩｍ、減衰係数Ｄ、角加速度α、動力源出力トルクＴｏを用いて、次の数式（１）を定義することができる。減衰係数Ｄには「０」を含む。
【００３７】
【数２】
【００３８】
動力源出力トルクＴｏは動力源から出力されるトルクを意味し、具体的には後述するトルク発生源出力トルクＴioや電動機出力トルクＴmo等が該当する。この動力源出力トルクＴｏは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ（トルク検知装置）を用いて検知する方法や、第２数式モデルを演算して推定する方法、回転電機４０を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定する方法、外部装置（例えばＥＣＵ等）から指令されるトルク指令値を用いる方法などが該当する。
【００３９】
第２数式モデルには、動力源出力トルクＴｏを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、電動機４１を埋込磁石同期モータとした場合、極対数Ｐｎ、電気子鎖交磁束Φ、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを用いて、次の数式（２）を定義することができる。
Ｔ＝Ｐｎ｛Φｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ｝…（２）
【００４０】
負荷トルク異常検知手段１３は、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知する機能を担う。負荷トルクＴｄの異常を検知する方法は任意に設定することが可能である。例えば、第１の検知方法は、システム外部６０との間で動力の伝達を切断する状態で、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄに基づいて検知する。第２の検知方法は、負荷トルクＴｄの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、動力源に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと検知する。この負荷トルク異常検知手段１３は、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａ、異常原因判定手段１３ｂ、作動停止手段１３ｃなどを有する。
【００４１】
トルク発生源出力トルク検知手段１３ａは、トルク発生源２０の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知する機能を担う。トルク発生源出力トルクＴioは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ（トルク検知装置）を用いて検知する方法や、トルク発生源出力トルクＴioを推定する出力トルク推定用数式モデルを演算する方法、マップを用いて推定する方法などが該当する。
【００４２】
異常原因判定手段１３ｂは、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する機能を担う。例えば、動力源出力トルクＴｏに基づいて推定される負荷トルクＴｄと、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知されるトルク発生源出力トルクＴioとの差分の絶対値が、所定値未満であればトルク発生源２０に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ軸の系に異常が発生したと判断する。
【００４３】
作動停止手段１３ｃは、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常が検知されると、目的装置の作動を停止する機能を担う。目的装置は、動力源のみの場合と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の場合とがある。よって作動停止手段１３ｃには、動力源の作動を停止する動力源作動停止手段と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段とのうちいずれか一方の手段が該当する。
【００４４】
上述したトルク異常検知装置１０を車両（輸送機器）に適用し、動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知する例について、実施の形態２〜５でそれぞれ説明する。
【００４５】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用（走行）するハイブリッドカー（スプリット方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態２は図２〜図７を参照しながら説明する。図２には車両（輸送機器）の第１構成例を模式図で示す。図３には主に動力伝達手段の第１構成例を模式図で示す。図４には回転電機（動力源）の制御例をブロック線図で示す。図５には負荷トルク異常検知処理の手続き例をフローチャートで示す。図６には異常原因判定処理の第１手続き例をフローチャートで示す。図７には異常原因判定処理の第２手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図２に示すハイブリッドカーの車両１００は、上述したトルク異常検知装置１０のほかに、熱機関２１，電動機４１，動力伝達手段５０，車輪６１，バッテリ１１０，発電機１２０，ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）１３０，動力分割機構１４０などを有する。熱機関２１は「トルク発生源２０」に相当し、電動機４１は「回転電機４０」に相当する。以下では、各要素の機能や、車両１００における動力源に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知方法などについて説明する。
【００４７】
車両１００は、熱機関２１および電動機４１の双方を動力源として用い、一方または双方で発生した動力を車輪６１に伝達して走行するように構成されている。図２に示す熱機関２１は内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等）であり、炭化水素系燃料を燃焼させることで動力を発生させる。この熱機関２１は、発生させた動力（回転力）を出力軸１５０に伝達する。電動機４１は多相モータが適用され、例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相からなるモータである。この電動機４１は、ＰＣＵ１３０から供給される電力を受けて動力を発生させる機能と、あるいは動力分割機構１４０から分割される動力を中継する機能とを有し、一方または双方の動力を回転軸１６０に伝達する。
【００４８】
動力伝達手段５０は、電動機４１から車輪６１に動力を伝達したり切断したりする機能を担う。また、動力を伝達する状態であるか、動力を切断する状態であるかを負荷トルク異常検知手段１３に伝達する機能をも担う。なお、動力伝達手段５０の具体的な構成については後述する（図３を参照）。
【００４９】
バッテリ１１０は蓄電と放電が可能な蓄電放電手段であり、例えば二次電池や燃料電池等が該当する。発電機１２０は、動力分割機構１４０によって分割された動力によって電力を発生させる。通常の発電機を用いてもよく、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機（図２では「ＭＧ」と示す。）を用いてもよい。発生した電力は、ＰＣＵ１３０を通じてバッテリ１１０に蓄電したり、電動機４１を回転駆動させたりする。
【００５０】
ＰＣＵ１３０は、車両１００における電力の授受を司る。具体的には、発電機１２０で発生した電力をバッテリ１１０に蓄電する制御や、電動機４１を回転駆動する電力を供給する制御などを行う。このＰＣＵ１３０は、例えばインバータ１３１，昇圧コンバータ，バッテリＥＣＵなどで構成される。バッテリＥＣＵは、バッテリ１１０との間における電力の蓄積や放出等の制御を行う。
【００５１】
動力分割機構１４０は、熱機関２１で発生する動力を分割（分配）する機能を担う。具体的には、車両１００の状況（すなわち走行や停止等の状態）に応じて、発電機１２０および電動機４１のうちで一方または双方に動力を伝達する。動力分割機構１４０は任意に構成可能であるが、例えばキャリア，サンギヤ，プラネタリギヤなどで構成される。
【００５２】
次に、動力伝達手段５０の具体的な構成について、図３を参照しながら説明する。図３に示す動力伝達手段５０は、デュアル・クラッチ・トランスミッション（ＤＣＴ；Dual Clutch Transmission）の一例であり、クラッチ５１，５３やトランスミッション５２，５４などを有する。クラッチ５１，５３は、一方軸と他方軸とを機械的または電磁的に結合し、動力（回転力）を一方軸と他方軸との相互間で伝達する機械要素である。このクラッチ５１，５３の作用（動作）によって、電動機４１と車輪６１との間で動力を伝達したり切断したりする。トランスミッション５２，５４は、動力の回転数（回転の場合）、速度、トルクなどを変換する装置である。図３に示す構成例では、クラッチ５１とトランスミッション５２とが直列に接続され、クラッチ５３とトランスミッション５４とが直列に接続され、これらが並列に接続される構成となっている。電動機４１で発生した動力がクラッチ５１によってトランスミッション５２に伝達されるとともに、その動力によって発電機１２０が発電する。
【００５３】
上述のように構成された車両１００において、トルク異常検知装置１０の構成要素を中心とし、フィードバック制御について図４を参照しながら説明する。図４に示すブロック線図には、上述した図１〜図３に示す要素のほかに、ＥＣＵ２００、加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２、トルク制御手段２０４、電流センサ２０５、出力トルク演算手段２０６、レゾルバ２０７、回転数演算手段２０８などがある。
【００５４】
上述した要素のうち、加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２およびトルク制御手段２０４は「回転数制御手段」に相当する。電流センサ２０５および出力トルク演算手段２０６は「出力トルク検知手段１２ｂ」に相当する。電流センサ２０５および出力トルク演算手段２０６に代えて、電動機４１の出力トルクを直接的に検知するトルクセンサ等のようなトルク検知装置を適用してもよい。レゾルバ２０７および回転数演算手段２０８は「回転数検知手段１１ｂ」に相当する。
【００５５】
ＥＣＵ２００は「外部装置」に相当し、車両１００を加減速する制御を行うために、電動機４１の回転数を指令する指令回転数Ｎ＊を出力する。加合手段２０１は、入力信号の加え合わせを行う。図４の例では負帰還ループを形成するため、指令回転数Ｎ＊から検知回転数Ｎｓを差し引いた差分値を偏差Ｎｅとして出力する。ＰＩ制御手段２０２は、加合手段２０１から出力される偏差Ｎｅと、比例ゲインや積分ゲイン等とに基づいてＰＩ制御を行うため、トルク指令Ｔを算出して出力する。
【００５６】
加合手段２０３は、上述した加合手段２０１と同様に入力信号の加え合わせを行う。具体的には、ＰＩ制御手段２０２から出力されるトルク指令Ｔと、負荷トルク推定手段１２から出力される負荷トルクＴｄとを加え合わせた加算値を最終のトルク指令Ｔ＊として出力する。トルク制御手段２０４は、トルク指令Ｔ＊に対応する電圧指令Ｖｃをインバータ１３１に伝達する。このトルク制御手段２０４には負荷トルク異常検知手段１３を含む。
【００５７】
インバータ１３１は、トルク制御手段２０４から出力された電圧指令Ｖｃに基づいて、電動機４１を回転駆動するための駆動信号（変調信号を含む。）を出力する。このインバータ１３１は、例えばスイッチング素子やダイオード等で構成される。スイッチング素子には、スイッチング動作が可能な任意の半導体素子を適用できる。例えば、ＦＥＴ（具体的にはＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ等）、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、パワートランジスタなどが該当する。
【００５８】
加合手段２０３で加算される負荷トルクＴｄは、負荷トルク推定手段１２によって推定される。図４に示す負荷トルク推定手段１２は、出力トルク演算手段２０６から伝達される電動機出力トルクＴmoや、角加速度検知手段１１から伝達される角加速度α、回転数演算手段２０８から伝達される検知回転数Ｎｓなどに基づいて推定する。
【００５９】
出力トルク演算手段２０６は、電流センサ２０５が検出する電流（例えば三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の電流値に基づいて、電動機出力トルクＴmoを演算する。例えば、上述した数式（２）等のような第２数式モデルを演算して電動機出力トルクＴmoを推定したり、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定したりする。
【００６０】
回転数演算手段２０８は、レゾルバ２０７が検出する信号（例えばＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等）に基づいて検知回転数Ｎｓを演算する。レゾルバ２０７は「回転角度検知装置」に相当する。ＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等に基づいて検知回転数Ｎｓを演算する方法は周知であるので、説明を省略する。
【００６１】
上述のように構成されたトルク異常検知装置１０を有する車両１００において、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検出するための処理について、図５〜図７を参照しながら説明する。これらの図５〜図７に示す各処理はトルク制御手段２０４（具体的には負荷トルク異常検知手段１３）で実現され、繰り返し実行される。
【００６２】
図５に示す負荷トルク異常検知処理では、負荷トルクＴｄを推定する負荷トルク推定処理を実行する〔ステップＳ１０〕。すなわち、負荷トルク推定手段１２によって、上述した数式（１）等のような第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定する。
【００６３】
次に、動力伝達手段５０が電動機４１から車輪６１に動力を伝達（接続）しているか否かで処理を分岐する〔ステップＳ１１〕。動力を伝達している状態であれば（ＮＯ）、そのまま負荷トルク異常検知処理をリターンする。
【００６４】
一方、動力を切断している状態であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０で推定した負荷トルクＴｄが所定範囲外か否かを判別する〔ステップＳ１２〕。所定範囲は任意に設定可能である。もし、負荷トルクＴｄが許容できない所定範囲外であれば（ＹＥＳ）、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと判定し〔ステップＳ１３〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。これに対して、負荷トルクＴｄが許容できる所定範囲内であれば（ＹＥＳ）、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄは正常であると判定し〔ステップＳ１４〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。
【００６５】
図６に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段１３ｂに相当する。まず図５に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップＳ２０〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。
【００６６】
一方、ステップＳ２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioをトルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知するため、トルク発生源出力トルク検知処理を実行する〔ステップＳ２２〕。
【００６７】
トルク発生源出力トルク検知処理は、トルク発生源出力トルクＴioを検知可能な任意の処理を適用することができる。第１の処理は、トルクセンサや変位センサなどを用いて直接的に熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知する。第２の処理は、マップを用いてトルク発生源出力トルクＴioを推定する。
【００６８】
ステップＳ２２の実行によって検知されたトルク発生源出力トルクＴioは、図５のステップＳ１０で推定された負荷トルクＴｄとの差分の絶対値（すなわち｜Ｔｄ−Ｔio｜）が所定値未満であるか否かが判別される〔ステップＳ２３〕。もし、差分の絶対値が所定値未満であれば（ＹＥＳ）、熱機関２１の出力が異常であると判定し〔ステップＳ２４〕、作動停止手段１３ｃによって熱機関２１を停止してから〔ステップＳ２５〕、異常原因判定処理をリターンする。一方、差分の絶対値が所定値以上であれば（ＹＥＳ）、電動機４１の軸が異常であると判定し〔ステップＳ２６〕、作動停止手段１３ｃによって電動機４１の作動を停止してから〔ステップＳ２７〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ２５，Ｓ２７の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。
【００６９】
図７に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段１３ｂに相当し、図６に示す異常原因判定処理とは別個に実行される。まず図５に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップＳ３０〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ３１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。
【００７０】
一方、ステップ３２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ３１でＹＥＳ）、負荷トルクＴｄの異常が一定期間以上連続して検知するか否かを判別する〔ステップＳ３２〕。もし、負荷トルクＴｄの異常が継続する期間を示す負荷トルク異常検知期間ｔｓが所定期間を超えているときは（ステップＳ３２でＹＥＳ）、負荷トルクＴｄが「異常」と判定し〔ステップＳ３３〕、作動停止手段１３ｃによって電動機４１の作動を停止してから〔ステップＳ３４〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ３４の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。一方、負荷トルク異常検知期間ｔｓが所定期間未満であれば（ステップＳ３２でＮＯ）、負荷トルクＴｄは「正常」と判定し〔ステップＳ３５〕、異常原因判定処理をリターンする。
【００７１】
上述した実施の形態２によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、システム外部６０は車輪６１であり、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄを推定する負荷トルク推定手段１２と、動力伝達手段５０によってシステム外部６０との動力の伝達を切断する状態で負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクに基づいて動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段１３とを有する構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、車輪６１との間で動力の伝達が切断され、車輪６１の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段１２は負荷トルクＴｄを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段１３は、推定される負荷トルクＴｄに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。
【００７２】
請求項２に対応し、負荷トルク推定手段１２は、第１数式モデルを演算して負荷トルクＴｄを推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００７３】
請求項３に対応し、数式（１）に示す第１数式モデルは、電動機４１についての軸の慣性モーメントＩｍ、減衰係数Ｄ、角加速度α、電動機出力トルクＴmoを用いる構成とした。この構成によれば、簡単な演算を行うだけで負荷トルクＴｄを推定できる。
【００７４】
請求項４に対応し、電動機出力トルクＴmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知する構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクＴmo（例えば回転軸１６０の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００７５】
請求項５に対応し、電動機出力トルクＴmoは第２数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００７６】
請求項６に対応し、電動機出力トルクＴmoは、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００７７】
請求項７に対応し、電動機出力トルクＴmoには、ＥＣＵ２００（あるいは他の外部装置）から指令されるトルク指令値Ｔ＊を用いる構成とした（図４の二点鎖線を参照）。この構成によれば、トルクセンサ等によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、トルクセンサや推定ロジックなどが不要になるので、コストを低減できる。
【００７８】
請求項９に対応し、負荷トルク異常検知手段１３が負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、電動機４１、熱機関２１および車両１００のうちで一以上の作動を停止する作動停止手段１３ｃ（システム作動停止手段）を備える構成とした（図１，図６のステップＳ２７，図７のステップＳ３４を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段１３が異常の発生を検知すると、作動停止手段１３ｃが電動機４１，熱機関２１および車両１００のうちで一以上の作動を強制的に停止する。よって、システム（すなわち電動機４１や、熱機関２１、車両１００）が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００７９】
請求項１０に対応し、負荷トルク異常検知手段１３は、熱機関２１の出力トルクであるトルク発生源出力トルクＴioを検知するトルク発生源出力トルク検知手段１３ａと、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知するとき異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段１３ｂとを有する構成とした（図１，図６，図７を参照）。この構成によれば、異常原因判定手段１３ｂは異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。
【００８０】
請求項１１に対応し、異常原因判定手段１３ｂは、電動機出力トルクＴmoに基づいて推定される負荷トルクＴｄと、トルク発生源出力トルク検知手段１３ａによって検知されるトルク発生源出力トルクＴioとの差分の絶対値が、所定値以下であれば熱機関２１に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ電動機４１の軸に異常が発生したと判断する構成とした（図６のステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２６を参照）。この構成によれば、異常な負荷トルクＴｄが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、熱機関２１が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは電動機４１の軸において何らかの異常が発生したからなのかを判断（特定）することができる。これは、トルク発生源出力トルクＴioと推定する負荷トルクＴｄとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントＩｍや減衰係数Ｄ等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。
【００８１】
請求項１２に対応し、電動機出力トルクＴmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知する構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクＴmo（例えば回転軸１６０等の出力トルク）を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。
【００８２】
請求項１３に対応し、電動機出力トルクＴmoは、数式（２）に示す第２数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。
【００８３】
請求項１４に対応し、電動機出力トルクＴmoは、電動機４１を流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。
【００８４】
請求項１５に対応し、負荷トルク異常検知手段１３は、負荷トルクＴｄの異常を負荷トルク異常検知期間ｔｓ（一定期間）以上連続して検知する場合にのみ、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄに異常が発生したと検知する構成とした（図７のステップＳ３２，Ｓ３３を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知期間ｔｓは異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクＴｄが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。
【００８５】
請求項１６に対応し、負荷トルク推定手段１２によって推定される負荷トルクＴｄに基づいて算出される電動機４１の回転数を、指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段（すなわち加合手段２０１，２０３、ＰＩ制御手段２０２およびトルク制御手段２０４）を有する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、電動機４１の回転数が指令された回転数（指令回転数Ｎ＊）になるようにフィードバック制御を行うので、電動機４１が指令回転数Ｎ＊となるように制御できる。
【００８６】
請求項１７に対応し、熱機関２１および電動機４１の双方を動力源とする車両１００は、トルク異常検知装置１０と電動機４１とを有する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、電動機４１に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できる。
【００８７】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用（走行）するハイブリッドカー（パラレル方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態３は図８を参照しながら説明する。図８には車両（輸送機器）の第２構成例を模式図で示す。図９には主に動力伝達手段の第２構成例を模式図で示す。なお、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図８に示す車両３００は、図２に示す車両１００と比べると、次の三点で相違する。第１に、発電機１２０と動力分割機構１４０が無い。第２に、電動機４１に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機４２を用いる。第３に、動力伝達手段５０に代えて、動力伝達手段５５を用いる。
【００８９】
動力伝達手段５５の構成例について、図９を参照しながら説明する。動力伝達手段５５は、図３に示す動力伝達手段５０とほぼ同等の構成である。すなわち、クラッチ５１，５３やトランスミッション５２，５４などを有する点や、これらの接続は同じである。動力伝達手段５５が動力伝達手段５０と相違するのは、発電機１２０が無いため、電動機４１で発生した動力はクラッチ５１を通じてトランスミッション５２にのみ伝達される。
【００９０】
トルク異常検知装置１０（すなわち角加速度検知手段１１、負荷トルク推定手段１２および負荷トルク異常検知手段１３）については、実施の形態１と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９１】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用するハイブリッドカー（シリーズ方式）の一例である車両に適用する。当該実施の形態４は図１０を参照しながら説明する。図１０には車両（輸送機器）の第３構成例を模式図で示す。なお、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図１０に示す車両４００は、図２に示す車両１００と比べると、次の二点で相違する。第１に、動力分割機構１４０が無い。第２に、発電機１２０は熱機関２１の出力軸１５０によって発電するか、図３に示す動力伝達手段５０（すなわち電動機４１からクラッチ５１を通じて伝達される動力）によって発電する。
【００９３】
トルク異常検知装置１０（すなわち角加速度検知手段１１、負荷トルク推定手段１２および負荷トルク異常検知手段１３）については、実施の形態１と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】
〔実施の形態５〕
実施の形態５は、回転電機のみを動力源として利用（走行）する電気自動車の一例である車両に適用する。当該実施の形態４は図１１，図１２を参照しながら説明する。図１１には車両（輸送機器）の第４構成例を模式図で示す。図１２には異常原因判定処理の第３手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態１〜４で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
図１１に示す車両５００は、図２に示す車両１００と比べると、次の四点で相違する。第１に、熱機関２１，動力分割機構１４０，発電機１２０が無い。第２に、電動機４１に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機４２を用いる。この場合の電動発電機４２は、減速時の回生電力を発電し、ＰＣＵ１３０を通じてバッテリ１１０に蓄電する。第３に、動力伝達手段５０に代えて、動力伝達手段５５を用いる。第４に、図６に示す異常原因判定処理に代えて、図１２に示す異常原因判定処理を実行する。
【００９６】
図１１に示す車両５００は、動力源が電動発電機４２のみであり、熱機関２１のようなトルク発生源２０が存在しない。よって図１２に示す異常原因判定処理では、図６に示すステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５が不要になる。よって、ステップＳ２０の負荷トルク異常検知処理を実行した結果が「正常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＮＯ）、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。一方、ステップＳ２０を実行した結果が「異常」と判定されたときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、電動発電機４２の軸が異常であると判定し〔ステップＳ２６〕、作動停止手段１３ｃによって電動発電機４２の作動を停止してから〔ステップＳ２７〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段１３ｃによるステップＳ２７の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両１００自体を停止するように構成してもよい。
【００９７】
上述した実施の形態５によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項１〜７および請求項９〜１６に対応する作用効果については、車両（輸送機器）に関する実施の形態２と同様である。
【００９８】
請求項８に対応し、負荷トルク異常検知手段１３が電動発電機４２に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知すると、電動発電機４２の作動を停止する作動停止手段１３ｃ（動力源作動停止手段）を有する構成とした（図１および図１２のステップＳ２３ｂ，Ｓ２７を参照）。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段１３が異常の発生を検知すると、作動停止手段１３ｃが電動発電機４２の作動を強制的に停止する。よって電動発電機４２が不安定に動作するのを未然に防止できる。
【００９９】
請求項１７に対応し、電動発電機４２のみを動力源とする車両５００は、トルク異常検知装置１０を有する構成とした（図１１を参照）。この構成によれば、電動発電機４２に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できる。
【０１００】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜５に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、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することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【０１０１】
実施の形態２〜５では、トルク発生源２０として熱機関２１（内燃機関）を適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、熱機関２１として外燃機関を適用してもよい。熱機関２１の構造が相違するに過ぎず、動力源である点では同じであるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
実施の形態２〜５では、動力伝達手段５０，５５として、クラッチ５１，５３（クラッチ機構）によって動力の伝達と切断を行う構成とした（図３，図９を参照）。この形態に代えて、動力の伝達と切断とが切り換え可能な他の機構を適用してもよい。他の機構としては、例えばギア機構，ニュートラル位置を有する変速装置（トルクコンバータやリターダ等を含む）などが該当する。他の機構でも動力の伝達と切断を行えるので、動力の伝達が切断された状態で負荷トルクＴｄの異常を検知することができる。よって、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０３】
実施の形態２〜５では、回転角度検知装置としてレゾルバ２０７を適用した（図４を参照）。この形態に代えて、動力源（熱機関２１，電動機４１，電動発電機４２，発電機等）の角加速度αを検知可能な他の回転角度検知装置を適用してもよい。他の回転角度検知装置としては、例えばロータリエンコーダ，ジャイロスコープ，ＧＭＲ回転センサなどが該当する。他の回転角度検知装置であっても角加速度αを検知できるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
実施の形態２〜５では、回転電機４０には三相の電動機４１や電動発電機４２を適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、単相や四相以上の電動機や電動発電機を適用してもよい。単に相数が相違するに過ぎないので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
実施の形態２〜５では、トルク異常検知装置１０は、輸送機器としての車両１００，３００，４００，５００に適用した（図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて、回転電機４０を備える他の輸送機器に適用してもよい。他の輸送機器は、例えば航空機，船舶，鉄道車両などが該当する。航空機のシステム外部６０には、主翼のエルロンやフラップや、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラなどが該当する。船舶のシステム外部６０には、スクリューなどが該当する。他の輸送機器であっても、回転電機４０に掛かる負荷トルクＴｄの異常を検知できるので、実施の形態２〜５と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ トルク異常検知装置
１１ 角加速度検知手段
１１ａ，１１ｂ 回転数検知手段
１２ 負荷トルク推定手段
１２ａ，１２ｂ 出力トルク検知手段
１３ 負荷トルク異常検知手段
１３ａ トルク発生源出力トルク検知手段
１３ｂ 異常原因判定手段
１３ｃ 作動停止手段
２０ トルク発生源
２０ａ 負荷
２１ 熱機関（動力源，トルク発生源，負荷）
３０，３０ａ，５０，５５ 動力伝達手段
４０ 回転電機（動力源）
４１ 電動機（回転電機）
４２ 電動発電機（回転電機）
５１，５３ クラッチ
５２，５４ トランスミッション
６０ システム外部
６１ 車輪（システム外部）
１００，３００，４００，５００ 車両（輸送機器）
１１０ バッテリ（蓄電放電手段）
１２０ 発電機
１３０ ＰＣＵ
１３１ インバータ（電力変換回路）
１４０ 動力分割機構
２００ ＥＣＵ（外部装置）
２０１，２０３ 加合手段（回転数制御手段）
２０２ ＰＩ制御手段（回転数制御手段）
２０４ トルク制御手段（回転数制御手段）
２０５ 電流センサ（出力トルク検知手段）
２０６ 出力トルク演算手段（出力トルク検知手段）
２０７ レゾルバ（回転数検知手段）
２０８ 回転数演算手段（回転数検知手段）
Ｔｄ 負荷トルク
Ｔｏ 動力源出力トルク
Ｔio トルク発生源出力トルク（動力源出力トルク）
Ｔmo 電動機出力トルク（動力源出力トルク）
ｔｓ 負荷トルク異常検知期間（一定期間）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、
前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段と、
を有することを特徴とするトルク異常検知装置。
【請求項２】
前記負荷トルク推定手段は、第１数式モデルを演算して負荷トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項３】
前記第１数式モデルは、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式であることを特徴とする請求項２に記載のトルク異常検知装置。
【請求項４】
前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項５】
前記動力源出力トルクは、第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項６】
前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項７】
前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項８】
前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項９】
前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１０】
前記負荷トルク異常検知手段は、
前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、
前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段と、
を有することを特徴とする請求項８または９に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１１】
前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１０に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１２】
前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１３】
前記動力源出力トルクは、前記第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１４】
前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１５】
前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１６】
前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源と、を有することを特徴とする輸送機器。
【請求項１】
回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、
前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段と、
を有することを特徴とするトルク異常検知装置。
【請求項２】
前記負荷トルク推定手段は、第１数式モデルを演算して負荷トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項３】
前記第１数式モデルは、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式であることを特徴とする請求項２に記載のトルク異常検知装置。
【請求項４】
前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項５】
前記動力源出力トルクは、第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項６】
前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項７】
前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする請求項３に記載のトルク異常検知装置。
【請求項８】
前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項９】
前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１０】
前記負荷トルク異常検知手段は、
前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、
前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段と、
を有することを特徴とする請求項８または９に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１１】
前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１０に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１２】
前記動力源出力トルクは、トルク検知装置を含むことを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１３】
前記動力源出力トルクは、前記第２数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１４】
前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項１１に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１５】
前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１６】
前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源と、を有することを特徴とする輸送機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３８９７８（Ｐ２０１２−１３８９７８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７７４２（Ｐ２０１０−２８７７４２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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