補機駆動制御装置
【課題】一つのモータで複数の補機を駆動する車両において、故障した補機を特定する。
【解決手段】補機駆動制御装置（１００）は、複数の補機（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ）と、該複数の補機を夫々駆動可能なモータ（２１）と、該モータと、該複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５）と、を備える車両（１）に搭載される。補機駆動制御装置は、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶し、モータに負荷変動が生じたときに、予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段（１８）を備える。
【解決手段】補機駆動制御装置（１００）は、複数の補機（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ）と、該複数の補機を夫々駆動可能なモータ（２１）と、該モータと、該複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５）と、を備える車両（１）に搭載される。補機駆動制御装置は、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶し、モータに負荷変動が生じたときに、予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段（１８）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド自動車等の車両における、例えば冷却水のポンプ等の複数の補機各々の駆動を制御する補機駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、エンジン始動・発電モータと、補機駆動用のモータとの各々に、例えばエアコンやポンプ等の流体輸送を行う複数の補機が接続されている装置が提案されている。ここでは特に、最大負荷となるシーンが夫々異なる複数の補機を一つのモータに接続することによって、各モータの最大出力と各動作シーンでの補機要求出力との差である余剰出力を最小限に抑えること、及び、複数の補機各々を、クラッチを介してモータに接続することによって、不要時にクラッチを解放して補機をモータから切り離し、モータの付加の軽減を図ることが記載されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、電磁クラッチを介してエンジンに連結されると共に、連結クラッチを介してモータに連結されたハイブリッドコンプレッサの圧縮部を備える車両において、モータが故障と診断された場合に、連結クラッチを解放すると共に、電磁クラッチを係合して、エンジンにより圧縮部を駆動する装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
或いは、エンジンの運転中は該エンジンにより補機を駆動し、該エンジンの停止中は補機駆動用モータにより該補機を駆動する車両において、エンジンと補機とを連結する電磁クラッチに異常が発生していると判定された場合、エンジンの運転中であっても補機駆動用モータにより補機を駆動する装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
或いは、ハイブリッド車両において、主バッテリと補機バッテリとをＤＣＤＣコンバータを介して電気的に接続し、イグニッションスイッチがオフになってから一定時間毎に、主バッテリにより補機バッテリを充電する装置が提案されている（特許文献４参照）。
【０００６】
尚、例えばリチウムイオンバッテリ等であるメインバッテリと、例えば鉛バッテリ等の低温時の放電特性に優れるサブバッテリとを備える車両において、エンジン始動時のエンジン温度が極低温域又は低温域にある場合に、サブバッテリからスタータへ電力を供給して、エンジンを始動させる装置が提案されている（特許文献５参照）。
【０００７】
また、ベルト式スタータ及びギヤ式スタータを備える車両において、ベルト式スタータによるエンジン始動に何らかの異常が検出された場合に、ベルト式スタータからギヤ式スタータに切り替えてエンジン始動を行う装置が提案されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５５７１９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３５１６号公報
【特許文献４】特開２００６−１７４６１９号公報
【特許文献５】特開２００８−１６７６５２号公報
【特許文献６】特開２００４−００３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の技術では、複数の補機のうちの少なくとも一つの補機が故障した場合、故障した補機を特定することが極めて困難であるとい技術的問題点がある。特許文献２乃至６には、複数の補機を一つのモータ又はエンジンにより駆動する技術は開示されていないという技術的問題点がある。
【００１０】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、一つのモータで複数の補機を駆動する車両において、故障した補機を特定することができる補機駆動制御装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の補機駆動制御装置は、上記課題を解決するために、複数の補機と、前記複数の補機を夫々駆動可能なモータと、前記モータと、前記複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段と、を備える車両に搭載され、前記複数の補機各々が故障した場合の前記モータの負荷変動を予め記憶し、前記モータに負荷変動が生じたときに、前記予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段を備える。
【００１２】
本発明の補機駆動制御装置によれば、当該補機駆動制御装置は、例えばオイルポンプ、ウォータポンプ、コンプレッサ等である複数の補機と、該複数の補機を夫々駆動可能なモータと、モータと、複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能に構成された、例えばクラッチ等である係合手段と、を備える車両に搭載されている。
【００１３】
尚、係合手段は、複数の補機のうち一の補機と、モータとの間の回転動力の伝達を、他の補機から独立して、断接可能に構成されている。また、車両は、エンジンのみを駆動力とする車両であってもよいし、エンジン及びモータを駆動力とするハイブリッド車両であってもよい。
【００１４】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる特定手段は、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶し、該モータに負荷変動が生じたときに、予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する。
【００１５】
「複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶」とは、複数の補機のうち一の補機のみが故障している場合に、該一の補機が、係合手段によりモータに連結されたときの該モータの負荷変動を、複数の補機各々について予め記憶することを意味する。
【００１６】
具体的には例えば、補機Ａ、補機Ｂ及び補機Ｃが存在している場合、補機Ａのみが故障しており、故障している補機Ａがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、補機Ｂのみが故障しており、故障している補機Ｂがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、補機Ｃのみが故障しており、故障している補機Ｃがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、を予め記憶することを意味する。
【００１７】
このような、補機が故障した場合のモータの負荷変動は、ある程度の幅を持っている。このため、特定手段は、典型的には、補機が故障した場合のモータの負荷変動の範囲と、補機が故障していない場合のモータの負荷変動の範囲との境界値（例えば、閾値）を、補機が故障した場合のモータの負荷変動として予め記憶する。そして、特定手段が、モータに生じた負荷変動が上記境界値よりも大きい又は小さいことを検出すれば、故障した補機を比較的容易に特定することができる。
【００１８】
補機が故障した場合のモータの負荷変動は、実験的に若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、複数の補機各々について、補機が正常に作動している場合のモータの負荷変動の範囲を求め、該求められた負荷変動の範囲に該当しない負荷変動の範囲として設定すればよい。補機が故障した場合のモータの負荷変動を境界値として設定する場合には、補機が正常に作動している場合のモータの負荷変動の範囲の上限値及び下限値として設定すればよい。
【００１９】
以上説明したように、本発明では、特定手段が、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶しているため、該記憶されたモータの負荷変動を参照することによって比較的容易に故障した補機を特定することができる。
【００２０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る補機駆動制御装置の一部としてのＥＣＵが実行する補機駆動制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る補機駆動制御装置の一部としてのＥＣＵが実行する故障診断処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る補機駆動制御装置の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の補機駆動制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、本実施形態に係る補機駆動制御装置が搭載される車両について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。図１において、実線は、機械的な接続を示しており、二重線は、電気的な接続を示しており、点線は、信号を示している。尚、図１では、本実施形態に直接関連のある部材のみを示し、その他の部材については図示を省略している。
【００２４】
図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１１と、入力軸が該エンジン１１に連結されているトランスアクスル（Ｔ／Ａ）１２と、該トランスアクスル１２の出力軸に連結された車輪１３と、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等であるバッテリ１４と、直流電流及び交流電流を適切に制御可能なＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５と、各種電子制御用のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１８とを備えて構成されている。
【００２５】
トランスアクスル１２は、典型的には、ハイブリッド車両１の駆動源としてのモータ（不図示）と、発電機（不図示）とを備えて構成されている。該モータ及び発電機の各々は、ＰＣＵ１５を介して、バッテリ１４に電気的に接続されている。尚、該モータ及び発電機は、モータ・ジェネレータにより実現されていてもよい。
【００２６】
バッテリ１４は、トランスアクスル１２を構成するモータ及び発電機の各々に対して電力を供給可能、且つ、モータ及び発電機各々の回生電力により充電可能に構成されている。
【００２７】
ハイブリッド車両１は、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両であってもよいし、シリーズ方式のハイブリッド車両であってもよいし、パラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。或いは、ハイブリッド車両１は、外部電源により充電可能な、所謂プラグインハイブリッド車両であってもよい。
【００２８】
補機駆動制御装置１００は、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ、統合モータ２１、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５、補機電源１７、並びにＥＣＵ１８を備えて構成されている。本実施形態では、ハイブリッド車両１の各種電子制御用のＥＣＵ１８の機能の一部を、補機駆動制御装置１００の一部として用いている。
【００２９】
ここで、補機は、例えば、エンジン１１の冷却水ポンプ、バッテリ１４及びＰＣＵ１５の冷媒ポンプ、エアコンのコンプレッサ、真空ポンプ、車両安定制御（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＶＳＣ）装置、エンジン１１のオイルポンプ、トランスアクスル１２のオイルポンプ、パワーステアリングのオイルポンプ等である。
【００３０】
統合モータ２１は、その駆動軸に連結されたプーリ２１１を有している。該プーリ２１１には、電磁クラッチＣ１１を介してエンジン１１に選択的に連結されるプーリ１１１、及びベルト２１２を介して、エンジン１１の回転動力が伝達される。このため、エンジン１１の動作時には、統合モータ２１から出力される回転動力に加えて又は代えて、エンジン１１から出力される回転動力の少なくとも一部により、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅを駆動可能である。
【００３１】
例えば鉛蓄電池等である補機電源１７は、ＤＣＤＣコンバータ１６を介してバッテリ１４に電気的に接続されている。このため、補機電源１７をバッテリ１４により充電することが可能である。
【００３２】
尚、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５の各々には、公知の車両においてよく用いられる係合要素である油圧式摩擦係合装置、流体クラッチ又は電磁クラッチ等を適用可能である。
【００３３】
（補機駆動制御処理）
上述の如く構成されたハイブリッド車両１において、補機駆動制御装置１００の一部としてのＥＣＵ１８が実行する補機駆動制御処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
図２において、ＥＣＵ１８は、先ず、ハイブリッド車両１に係る情報（例えば、冷却水温度、室内温度、バッテリ１４の充電状態、車速等）、及び、操作情報（例えば、エアコンのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ等）を取得する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
続いて、ＥＣＵ１８は、取得されたハイブリッド車両１に係る情報及び操作情報に基づいて、各補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅの要求を算出する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
この際、本実施形態では、各補機の要求値は、ある程度幅を持った値（例えば、回転数範囲、トルク範囲、時間範囲等）として算出される。このため、補機間の調停を比較的容易に行うことができる。この結果、用途の異なる複数の補機各々の要求全てを、比較的容易に満足することができ、実用上非常に有利である。
【００３７】
次に、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅのうち、一つでも駆動要求があれば、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求があると判定して（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ１０４の処理を実行する。他方、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ全ての駆動要求がなければ、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求がないと判定して（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、後述するステップＳ１０５の処理を実行する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１８は、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々の駆動方法を選択する。この際、ＥＣＵ１８は、補機間の調停を行い、各補機に係る回転数等を決定する。
【００３９】
次に、ＥＣＵ１８は、エンジン１１が駆動しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。エンジン１１が駆動していると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１８は、駆動要求がある補機に対応するクラッチが係合状態となり、駆動要求のない補機に対応するクラッチが解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する（ステップＳ１０７）。
【００４０】
具体的には例えば、補機２２ａ及び２２ｄの駆動要求がある場合には、ＥＣＵ１８は、クラッチＣ１及びＣ４が係合状態となり、クラッチＣ２、Ｃ３及びＣ５が解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する。
【００４１】
尚、統合モータ２１及びエンジン１１により補機が駆動されるように、ＥＣＵ１８は、電磁クラッチ１１が係合状態となるように該電磁クラッチ１１を制御してもよい。この場合、ＥＣＵ１８は、統合モータ２１の回転数を、エンジン１１の回転数に対して所定範囲内にした状態で、電磁クラッチＣ１１を係合状態とすることが望ましい。このように構成すれば、電磁クラッチＣ１１の係合時における振動を低減することができ、実用上非常に有利である。
【００４２】
その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。即ち、所定の周期によって一義的に決定される次の処理開始時期に到達するまで、ステップＳ１０１の処理の実行を停止して待機状態となる。
【００４３】
他方、ステップＳ１０６の処理において、エンジン１１が駆動していないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１８は、駆動要求がある補機に対応するクラッチが係合状態となり、駆動要求のない補機に対応するクラッチが解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する（ステップＳ１０８）。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ１８は、各補機の要求値を満足するように統合モータ２１の目標回転数を算出して（ステップＳ１０９）、該算出された目標回転数となるように統合モータ２１を制御する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００４５】
上記ステップＳ１０３の処理において、補機の駆動要求がないと判定された場合、ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１８は、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５が全て解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００４６】
（故障診断処理）
次に、補機駆動制御装置１００の一部としてのＥＣＵ１８が実行する故障診断処理を、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
ここで、ＥＣＵ１８には、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々が故障した場合の統合モータ２１の負荷変動が、予め記憶されている。具体的には、ＥＣＵ１８には、本発明に係る「複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動」としての、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々が正常に作動する場合の負荷変動範囲の上限値及び下限値（以降、適宜“閾値”と称する）が予め記憶されている。
【００４８】
図３において、ＥＣＵ１８は、先ず、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５のうち、一のクラッチのみを係合又は解放する（ステップＳ２０１）。続いて、ＥＣＵ１８は、該一のクラッチが操作されたことに起因する統合モータ２１の負荷変動（例えば、回転数変動等）を検出する（ステップＳ２０２）。
【００４９】
次に、ＥＣＵ１８は、検出された負荷変動と、予め記憶されている閾値とを比較する（ステップＳ２０３）。具体的には、ＥＣＵ１８は、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲の上限値よりも大きいか否か、及び、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲の下限値よりも小さいか否か、を判定する。
【００５０】
検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲内であると判定された場合（ステップＳ２０３：正常）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００５１】
他方、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲外である（即ち、一のクラッチに対応する補機が故障している）と判定された場合（ステップＳ２０３：異常）、ＥＣＵ１８は、故障している補機を特定し（ステップＳ２０４）、例えば、補機が故障していることをハイブリッド車両１の運転者等に報知する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００５２】
尚、故障診断処理は、電磁クラッチＣ１１が解放状態であるとき、又はエンジン１１が停止しているときに実行されることが望ましい。このように構成すれば、外乱を低減することができるので、補機の故障の検出精度を向上させることができる。
【００５３】
本実施形態に係る「統合モータ２１」、「クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５」並びに「ＥＣＵ１８」は、夫々、本発明に係る「モータ」、「係合手段」及び「特定手段」の一例である。
【００５４】
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る補機駆動制御装置の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る補機駆動制御装置の概念を示す概念図である。
【００５５】
図１に示した態様では、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々は、統合モータ２１の駆動軸上に配置されている。これに対して、本変形例では、図４に示すように、統合モータ２１及び複数の補機（ここでは、ウォータポンプ及びエアコンコンプレッサ）が、該統合モータ２１の駆動軸と、各補機の駆動軸とが互いに平行になるように配置され、ベルト又はチェーンにより回転動力が伝動される。
【００５６】
本実施形態では、ハイブリッド車両１を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば、停車時エンジン停止機構（所謂、アイドリングストップ機構）を備える車両、電気自動車や燃料電池車のようなモータのみを動力源とする車両にも、適用可能である。
【００５７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う補機駆動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１…ハイブリッド車両、１１…エンジン、１２…トランスアクスル、１３…車輪、１４…バッテリ、１５…ＰＣＵ、１６…ＤＣＤＣコンバータ、１７…補機電源、１８…ＥＣＵ、２１…統合モータ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ…補機、１００…補機駆動制御装置、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…クラッチ、Ｃ１１…電磁クラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド自動車等の車両における、例えば冷却水のポンプ等の複数の補機各々の駆動を制御する補機駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、エンジン始動・発電モータと、補機駆動用のモータとの各々に、例えばエアコンやポンプ等の流体輸送を行う複数の補機が接続されている装置が提案されている。ここでは特に、最大負荷となるシーンが夫々異なる複数の補機を一つのモータに接続することによって、各モータの最大出力と各動作シーンでの補機要求出力との差である余剰出力を最小限に抑えること、及び、複数の補機各々を、クラッチを介してモータに接続することによって、不要時にクラッチを解放して補機をモータから切り離し、モータの付加の軽減を図ることが記載されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、電磁クラッチを介してエンジンに連結されると共に、連結クラッチを介してモータに連結されたハイブリッドコンプレッサの圧縮部を備える車両において、モータが故障と診断された場合に、連結クラッチを解放すると共に、電磁クラッチを係合して、エンジンにより圧縮部を駆動する装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
或いは、エンジンの運転中は該エンジンにより補機を駆動し、該エンジンの停止中は補機駆動用モータにより該補機を駆動する車両において、エンジンと補機とを連結する電磁クラッチに異常が発生していると判定された場合、エンジンの運転中であっても補機駆動用モータにより補機を駆動する装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
或いは、ハイブリッド車両において、主バッテリと補機バッテリとをＤＣＤＣコンバータを介して電気的に接続し、イグニッションスイッチがオフになってから一定時間毎に、主バッテリにより補機バッテリを充電する装置が提案されている（特許文献４参照）。
【０００６】
尚、例えばリチウムイオンバッテリ等であるメインバッテリと、例えば鉛バッテリ等の低温時の放電特性に優れるサブバッテリとを備える車両において、エンジン始動時のエンジン温度が極低温域又は低温域にある場合に、サブバッテリからスタータへ電力を供給して、エンジンを始動させる装置が提案されている（特許文献５参照）。
【０００７】
また、ベルト式スタータ及びギヤ式スタータを備える車両において、ベルト式スタータによるエンジン始動に何らかの異常が検出された場合に、ベルト式スタータからギヤ式スタータに切り替えてエンジン始動を行う装置が提案されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５５７１９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３５１６号公報
【特許文献４】特開２００６−１７４６１９号公報
【特許文献５】特開２００８−１６７６５２号公報
【特許文献６】特開２００４−００３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の技術では、複数の補機のうちの少なくとも一つの補機が故障した場合、故障した補機を特定することが極めて困難であるとい技術的問題点がある。特許文献２乃至６には、複数の補機を一つのモータ又はエンジンにより駆動する技術は開示されていないという技術的問題点がある。
【００１０】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、一つのモータで複数の補機を駆動する車両において、故障した補機を特定することができる補機駆動制御装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の補機駆動制御装置は、上記課題を解決するために、複数の補機と、前記複数の補機を夫々駆動可能なモータと、前記モータと、前記複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段と、を備える車両に搭載され、前記複数の補機各々が故障した場合の前記モータの負荷変動を予め記憶し、前記モータに負荷変動が生じたときに、前記予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段を備える。
【００１２】
本発明の補機駆動制御装置によれば、当該補機駆動制御装置は、例えばオイルポンプ、ウォータポンプ、コンプレッサ等である複数の補機と、該複数の補機を夫々駆動可能なモータと、モータと、複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能に構成された、例えばクラッチ等である係合手段と、を備える車両に搭載されている。
【００１３】
尚、係合手段は、複数の補機のうち一の補機と、モータとの間の回転動力の伝達を、他の補機から独立して、断接可能に構成されている。また、車両は、エンジンのみを駆動力とする車両であってもよいし、エンジン及びモータを駆動力とするハイブリッド車両であってもよい。
【００１４】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる特定手段は、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶し、該モータに負荷変動が生じたときに、予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する。
【００１５】
「複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶」とは、複数の補機のうち一の補機のみが故障している場合に、該一の補機が、係合手段によりモータに連結されたときの該モータの負荷変動を、複数の補機各々について予め記憶することを意味する。
【００１６】
具体的には例えば、補機Ａ、補機Ｂ及び補機Ｃが存在している場合、補機Ａのみが故障しており、故障している補機Ａがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、補機Ｂのみが故障しており、故障している補機Ｂがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、補機Ｃのみが故障しており、故障している補機Ｃがモータに連結されたときのモータの負荷変動と、を予め記憶することを意味する。
【００１７】
このような、補機が故障した場合のモータの負荷変動は、ある程度の幅を持っている。このため、特定手段は、典型的には、補機が故障した場合のモータの負荷変動の範囲と、補機が故障していない場合のモータの負荷変動の範囲との境界値（例えば、閾値）を、補機が故障した場合のモータの負荷変動として予め記憶する。そして、特定手段が、モータに生じた負荷変動が上記境界値よりも大きい又は小さいことを検出すれば、故障した補機を比較的容易に特定することができる。
【００１８】
補機が故障した場合のモータの負荷変動は、実験的に若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、複数の補機各々について、補機が正常に作動している場合のモータの負荷変動の範囲を求め、該求められた負荷変動の範囲に該当しない負荷変動の範囲として設定すればよい。補機が故障した場合のモータの負荷変動を境界値として設定する場合には、補機が正常に作動している場合のモータの負荷変動の範囲の上限値及び下限値として設定すればよい。
【００１９】
以上説明したように、本発明では、特定手段が、複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動を予め記憶しているため、該記憶されたモータの負荷変動を参照することによって比較的容易に故障した補機を特定することができる。
【００２０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る補機駆動制御装置の一部としてのＥＣＵが実行する補機駆動制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る補機駆動制御装置の一部としてのＥＣＵが実行する故障診断処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る補機駆動制御装置の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の補機駆動制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、本実施形態に係る補機駆動制御装置が搭載される車両について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。図１において、実線は、機械的な接続を示しており、二重線は、電気的な接続を示しており、点線は、信号を示している。尚、図１では、本実施形態に直接関連のある部材のみを示し、その他の部材については図示を省略している。
【００２４】
図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１１と、入力軸が該エンジン１１に連結されているトランスアクスル（Ｔ／Ａ）１２と、該トランスアクスル１２の出力軸に連結された車輪１３と、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等であるバッテリ１４と、直流電流及び交流電流を適切に制御可能なＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５と、各種電子制御用のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１８とを備えて構成されている。
【００２５】
トランスアクスル１２は、典型的には、ハイブリッド車両１の駆動源としてのモータ（不図示）と、発電機（不図示）とを備えて構成されている。該モータ及び発電機の各々は、ＰＣＵ１５を介して、バッテリ１４に電気的に接続されている。尚、該モータ及び発電機は、モータ・ジェネレータにより実現されていてもよい。
【００２６】
バッテリ１４は、トランスアクスル１２を構成するモータ及び発電機の各々に対して電力を供給可能、且つ、モータ及び発電機各々の回生電力により充電可能に構成されている。
【００２７】
ハイブリッド車両１は、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両であってもよいし、シリーズ方式のハイブリッド車両であってもよいし、パラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。或いは、ハイブリッド車両１は、外部電源により充電可能な、所謂プラグインハイブリッド車両であってもよい。
【００２８】
補機駆動制御装置１００は、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ、統合モータ２１、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５、補機電源１７、並びにＥＣＵ１８を備えて構成されている。本実施形態では、ハイブリッド車両１の各種電子制御用のＥＣＵ１８の機能の一部を、補機駆動制御装置１００の一部として用いている。
【００２９】
ここで、補機は、例えば、エンジン１１の冷却水ポンプ、バッテリ１４及びＰＣＵ１５の冷媒ポンプ、エアコンのコンプレッサ、真空ポンプ、車両安定制御（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＶＳＣ）装置、エンジン１１のオイルポンプ、トランスアクスル１２のオイルポンプ、パワーステアリングのオイルポンプ等である。
【００３０】
統合モータ２１は、その駆動軸に連結されたプーリ２１１を有している。該プーリ２１１には、電磁クラッチＣ１１を介してエンジン１１に選択的に連結されるプーリ１１１、及びベルト２１２を介して、エンジン１１の回転動力が伝達される。このため、エンジン１１の動作時には、統合モータ２１から出力される回転動力に加えて又は代えて、エンジン１１から出力される回転動力の少なくとも一部により、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅを駆動可能である。
【００３１】
例えば鉛蓄電池等である補機電源１７は、ＤＣＤＣコンバータ１６を介してバッテリ１４に電気的に接続されている。このため、補機電源１７をバッテリ１４により充電することが可能である。
【００３２】
尚、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５の各々には、公知の車両においてよく用いられる係合要素である油圧式摩擦係合装置、流体クラッチ又は電磁クラッチ等を適用可能である。
【００３３】
（補機駆動制御処理）
上述の如く構成されたハイブリッド車両１において、補機駆動制御装置１００の一部としてのＥＣＵ１８が実行する補機駆動制御処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
図２において、ＥＣＵ１８は、先ず、ハイブリッド車両１に係る情報（例えば、冷却水温度、室内温度、バッテリ１４の充電状態、車速等）、及び、操作情報（例えば、エアコンのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ等）を取得する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
続いて、ＥＣＵ１８は、取得されたハイブリッド車両１に係る情報及び操作情報に基づいて、各補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅの要求を算出する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
この際、本実施形態では、各補機の要求値は、ある程度幅を持った値（例えば、回転数範囲、トルク範囲、時間範囲等）として算出される。このため、補機間の調停を比較的容易に行うことができる。この結果、用途の異なる複数の補機各々の要求全てを、比較的容易に満足することができ、実用上非常に有利である。
【００３７】
次に、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅのうち、一つでも駆動要求があれば、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求があると判定して（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ１０４の処理を実行する。他方、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ全ての駆動要求がなければ、ＥＣＵ１８は、補機の駆動要求がないと判定して（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、後述するステップＳ１０５の処理を実行する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１８は、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々の駆動方法を選択する。この際、ＥＣＵ１８は、補機間の調停を行い、各補機に係る回転数等を決定する。
【００３９】
次に、ＥＣＵ１８は、エンジン１１が駆動しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。エンジン１１が駆動していると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１８は、駆動要求がある補機に対応するクラッチが係合状態となり、駆動要求のない補機に対応するクラッチが解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する（ステップＳ１０７）。
【００４０】
具体的には例えば、補機２２ａ及び２２ｄの駆動要求がある場合には、ＥＣＵ１８は、クラッチＣ１及びＣ４が係合状態となり、クラッチＣ２、Ｃ３及びＣ５が解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する。
【００４１】
尚、統合モータ２１及びエンジン１１により補機が駆動されるように、ＥＣＵ１８は、電磁クラッチ１１が係合状態となるように該電磁クラッチ１１を制御してもよい。この場合、ＥＣＵ１８は、統合モータ２１の回転数を、エンジン１１の回転数に対して所定範囲内にした状態で、電磁クラッチＣ１１を係合状態とすることが望ましい。このように構成すれば、電磁クラッチＣ１１の係合時における振動を低減することができ、実用上非常に有利である。
【００４２】
その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。即ち、所定の周期によって一義的に決定される次の処理開始時期に到達するまで、ステップＳ１０１の処理の実行を停止して待機状態となる。
【００４３】
他方、ステップＳ１０６の処理において、エンジン１１が駆動していないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１８は、駆動要求がある補機に対応するクラッチが係合状態となり、駆動要求のない補機に対応するクラッチが解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する（ステップＳ１０８）。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ１８は、各補機の要求値を満足するように統合モータ２１の目標回転数を算出して（ステップＳ１０９）、該算出された目標回転数となるように統合モータ２１を制御する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００４５】
上記ステップＳ１０３の処理において、補機の駆動要求がないと判定された場合、ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１８は、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５が全て解放状態となるように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５を夫々制御する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００４６】
（故障診断処理）
次に、補機駆動制御装置１００の一部としてのＥＣＵ１８が実行する故障診断処理を、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
ここで、ＥＣＵ１８には、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々が故障した場合の統合モータ２１の負荷変動が、予め記憶されている。具体的には、ＥＣＵ１８には、本発明に係る「複数の補機各々が故障した場合のモータの負荷変動」としての、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々が正常に作動する場合の負荷変動範囲の上限値及び下限値（以降、適宜“閾値”と称する）が予め記憶されている。
【００４８】
図３において、ＥＣＵ１８は、先ず、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５のうち、一のクラッチのみを係合又は解放する（ステップＳ２０１）。続いて、ＥＣＵ１８は、該一のクラッチが操作されたことに起因する統合モータ２１の負荷変動（例えば、回転数変動等）を検出する（ステップＳ２０２）。
【００４９】
次に、ＥＣＵ１８は、検出された負荷変動と、予め記憶されている閾値とを比較する（ステップＳ２０３）。具体的には、ＥＣＵ１８は、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲の上限値よりも大きいか否か、及び、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲の下限値よりも小さいか否か、を判定する。
【００５０】
検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲内であると判定された場合（ステップＳ２０３：正常）、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００５１】
他方、検出された負荷変動が、一のクラッチに対応する補機が正常に作動する場合の負荷変動範囲外である（即ち、一のクラッチに対応する補機が故障している）と判定された場合（ステップＳ２０３：異常）、ＥＣＵ１８は、故障している補機を特定し（ステップＳ２０４）、例えば、補機が故障していることをハイブリッド車両１の運転者等に報知する。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。
【００５２】
尚、故障診断処理は、電磁クラッチＣ１１が解放状態であるとき、又はエンジン１１が停止しているときに実行されることが望ましい。このように構成すれば、外乱を低減することができるので、補機の故障の検出精度を向上させることができる。
【００５３】
本実施形態に係る「統合モータ２１」、「クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５」並びに「ＥＣＵ１８」は、夫々、本発明に係る「モータ」、「係合手段」及び「特定手段」の一例である。
【００５４】
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る補機駆動制御装置の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る補機駆動制御装置の概念を示す概念図である。
【００５５】
図１に示した態様では、複数の補機２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅ各々は、統合モータ２１の駆動軸上に配置されている。これに対して、本変形例では、図４に示すように、統合モータ２１及び複数の補機（ここでは、ウォータポンプ及びエアコンコンプレッサ）が、該統合モータ２１の駆動軸と、各補機の駆動軸とが互いに平行になるように配置され、ベルト又はチェーンにより回転動力が伝動される。
【００５６】
本実施形態では、ハイブリッド車両１を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば、停車時エンジン停止機構（所謂、アイドリングストップ機構）を備える車両、電気自動車や燃料電池車のようなモータのみを動力源とする車両にも、適用可能である。
【００５７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う補機駆動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１…ハイブリッド車両、１１…エンジン、１２…トランスアクスル、１３…車輪、１４…バッテリ、１５…ＰＣＵ、１６…ＤＣＤＣコンバータ、１７…補機電源、１８…ＥＣＵ、２１…統合モータ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ…補機、１００…補機駆動制御装置、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…クラッチ、Ｃ１１…電磁クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の補機と、前記複数の補機を夫々駆動可能なモータと、前記モータと、前記複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段と、を備える車両に搭載され、
前記複数の補機各々が故障した場合の前記モータの負荷変動を予め記憶し、前記モータに負荷変動が生じたときに、前記予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段を備える
ことを特徴とする補機駆動制御装置。
【請求項１】
複数の補機と、前記複数の補機を夫々駆動可能なモータと、前記モータと、前記複数の補機各々との間の回転動力の伝達を断接可能な係合手段と、を備える車両に搭載され、
前記複数の補機各々が故障した場合の前記モータの負荷変動を予め記憶し、前記モータに負荷変動が生じたときに、前記予め記憶された負荷変動を参照して、故障した補機を特定する特定手段を備える
ことを特徴とする補機駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１０１２０（Ｐ２０１２−１１０１２０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６８０１（Ｐ２０１０−２５６８０１）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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