JP2008104257A - ハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給の安定化と省スペース化とを両立させたハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置を提供すること。
【解決手段】ノイズ検査装置１００は，車両でいうバッテリに相当する電源制御部３と，インバータ２と，振動を検知するセンサ４と，騒音を検知するマイク４０と，モータエンジン制御部６と，負荷モータ７１，７２と，検査制御部８と，負荷モータ制御部９とを備えている。電源制御部３は，コンバータ３３と，コンバータ３３の直流部に繋げられるインバータ３６，３７とを備えている。また，コンバータ３３の直流部は，インバータ２とも繋がっている。すなわち，コンバータ３３は，インバータ３６，３７およびインバータ２の共通コンバータとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は，ハイブリッド（ＨＶ）車両に搭載される駆動ユニットの性能を検査する検査装置に関する。さらに詳細には，駆動ユニットの性能検査を低コストかつ省スペースで実現する検査装置に関するものである。

近年，低公害等の観点から，エンジンとモータとを動力源とし，それらを統合制御しながら走行するハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車には，モータやエンジンから得られる動力をトランスミッションを介して駆動軸に出力するハイブリッド駆動ユニット（ＨＶトランスアクスル）が搭載されている（ハイブリッドシステムの公知の文献としては，例えば特許文献１）。

駆動ユニットでは，噛み合わされたギア間に作用する力が変動することで振動し，その振動がギアやシャフト等を通じて伝達されることによってギアノイズが生じる。一般的な車両に搭載されるオートマチックトランスミッション（Ａ／Ｔ）ユニットのノイズ検査では，通常，入力軸（すなわち，エンジンの出力軸）を回転させることでＡ／Ｔユニットを稼動させ，ケース表面に設置されたセンサによって振動状態を検出している。あるいは，マイクを被検体ユニットの近くに配置し，騒音状態を検出している。

しかし，ＨＶトランスアクスルは，エンジンによって生じる動力を減速ギアを介して車軸に伝達する系と，モータによって生じる動力を減速ギアを介して車軸に伝達する系との２つの動力伝達系を有する。そのため，ＨＶトランスアクスルの特性を検査する際，ＨＶトランスアクスルの入力軸（すなわち，エンジンの出力軸）を回転させるのみの検査では，ハイブリッド車特有のモータ特性に関する検査ができない。

そのため，ＨＶトランスアクスルの検査装置では，ＨＶトランスアクスル内のモータを回転させるための電力供給源が必要となる。そこで，図４に示すように，ハイブリッド車に実際に搭載されるものと同じ仕様のバッテリ５０を備え，被検体のＨＶトランスアクスル１内のモータＭＧ１，ＭＧ２がバッテリ５０から電力供給をインバータ２を介して受けるようにしている。そして，モータＭＧ１，ＭＧ２を回転させることでモータ特性の検査を可能にしている。例えば，被検体であるＨＶトランスアクスル１のケース表面にセンサ４を設置して振動状態を検出することにより，あるいはＨＶトランスアクスル１の近くにマイク４０を配置して騒音状態を検出することにより，検査制御部８０がＨＶトランスアクスル１のギアノイズやモータノイズの良否を判断している。

このＨＶトランスアクスル１のモータＭＧ１，ＭＧ２の品質検査では，モータＭＧ１，ＭＧ２への電力供給の安定性が求められる。すなわち，モータへの供給電力が変化すると，モータの制御が安定せず，高精度な品質検査を行うことができない。従って，バッテリ５０の出力電圧は常に一定でなければならない。一方で，バッテリの出力電圧は，モータの電力消費状況，温度等の環境変化，連続使用状況等によって低下することが知られている。

そこで，近年，ＨＶトランスアクスルの検査装置では，図５に示すように，工場電源５から交流電力（３相交流電力）を取得し，コンバータ３１によって直流電力に変換する電源制御部３１を備えている。このようなＨＶトランスアクスルの検査装置では，工場電源５を利用することで安定した電力供給を実現している。

なお，この他にもＨＶトランスアクスルの性能を評価する方法としては，例えば特許文献２に開示された出力検査方法がある。この出力検査方法では，被検対象のＨＶトランスアクスル内のモータＡ，モータＢを個別に回転させ，出力トルクを計測することでモータ個々の性能を検査することができる。
特開２００１−１６４９６０号公報 特開２００５−１４０６６８号公報

しかしながら，前記した従来のハイブリッド車用駆動ユニットの検査装置には，次のような問題があった。すなわち，図５に示したＨＶトランスアクスル１の検査装置では，入力系の電力を制御する電源制御部３１と，出力系の電力を制御する電源制御部３２との２つの電源制御部を設けている。そして，工場電源から得られる交流電力を直流電力に変換するコンバータを各電力制御部に設けている。例えば，図５に示したＨＶトランスアクスルの検査装置では，電源制御部３１用のコンバータ３０（すなわち検査モータ用のコンバータ）と，電源制御部３２用のコンバータ３４，３５（すなわち各負荷モータ用のコンバータ）との３コンバータ方式を採用している。従って，バッテリ使用の検査装置（図４参照）と比較して，検査装置自体のサイズが大きい。また，コンバータの数が多いことから低コスト化を妨げる。

特許文献２に記載されたトランスアクスルの検査装置では，トランスアクスル内のモータを駆動する電源については記載されているが，負荷モータを駆動する電源については，記載されていない。しかし，このトランスアクスルの検査装置であっても負荷モータを駆動するための電源は必要であり，トランスアクスル内のモータを駆動する電源と別に負荷モータ用の電源を設けている。

本発明は，前記した従来のハイブリッド車両用駆動ユニットの検査技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電力供給の安定化と省スペース化とを両立させたハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされたハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置は，モータを搭載したハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置であって，交流電力を直流電力に変換するコンバータと，そのコンバータの直流部に電気的に接続し，その直流電力を交流電力に変換し，その交流電力を駆動ユニットのモータに供給する検査モータ用インバータと，駆動ユニットの出力軸に機械的に接続し，駆動ユニットのモータに負荷トルクを与える負荷モータと，コンバータの直流部に電気的に接続し，その直流電力を交流電力に変換し，その交流電力を負荷モータに供給する負荷モータ用インバータとを有することを特徴としている。

本発明の検査装置は，モータを搭載したハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置である。本検査装置は，交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え，検査モータ用インバータがそのコンバータの直流部に接続されている。そのため，被検体となる駆動ユニットのモータには，商用交流電源から変換した安定したモータ電力が供給される。さらに，そのコンバータの直流部には，負荷モータ用インバータが電気的に接続されている。すなわち，本発明のコンバータは，検査モータ用インバータと負荷モータ用インバータとの共通コンバータになっている。そのため，従来の形態のように複数のコンバータを利用する検査装置と比較してコンパクトである。また，コンバータの数が少ないため，コストダウンを図ることができる。

また，本発明の検査装置は，検査モータ用インバータの直流部と，負荷モータ用インバータの直流部とが電気的に接続していることとするとよりよい。このような構成にすることにより，負荷モータで発生した回生電力を被検体である駆動ユニットのモータで活用することができる。よって，エネルギーの有効活用に資する。

本発明は，例えばギアノイズあるいはモータノイズを検査するノイズ検査装置に適用可能である。その場合，検査装置は，駆動ユニットに取り付けられ，駆動ユニットの振動を検知するセンサ部材と，そのセンサ部材にて計測された出力特性が，目標範囲内であるか否かを自動的に判定する自動判定部とを有することで，モータのノイズ特性の検査を行うことができる。この他，駆動ユニットの周囲に離間配置され，騒音を検知する集音部材と，その集音部材にて計測された出力特性が，目標範囲内であるか否かを自動的に判定する自動判定部とを有することとしてもよい。

本発明によれば，電力供給の安定化と省スペース化とを両立させたハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置が実現されている。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施例は，２つのモータを搭載したＨＶトランスアクスルの検査装置に本発明を適用したものである。

実施の形態に係るＨＶトランスアクスルのノイズ検査装置１００は，図１に示すように，車両でいうバッテリに相当する電源制御部３と，電源制御部３から得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ２と，被検体であるＨＶトランスアクスル１のケースに設置され，振動を検知するセンサ４と，ＨＶトランスアクスル１の近くに設置され，騒音を検知するマイク４０と，ＨＶトランスアクスル１内のモータＭＧ１ないしモータＭＧ２の回転制御を行うモータエンジン制御部６と，ＨＶトランスアクスル１の出力軸に負荷トルクを与える負荷モータ７１，７２と，検査システム全体の制御を行うとともにセンサ４あるいはマイク４０にて計測された値が，目標範囲内であるか否かを自動的に判定する検査制御部８と，負荷モータの回転制御を行う負荷モータ制御部９とを備えている。

本形態のノイズ検査装置１００は，ＨＶトランスアクスル１のモータＭＧ２を回転させることでモータの動力伝達系のノイズを検査する。ノイズ検査を行う際，モータＭＧ２は，負荷モータ７１および負荷モータ７２とデファレンシャルギア等を介して機械的に結合された状態である。

ノイズ検査装置１００の検査システム全体の制御は，検査制御部８によって行われる。検査制御部８は，電源制御部３，センサ４，マイク４０，モータエンジン制御部６，負荷モータ制御部９等と接続されており，それらのユニットと各種制御信号が遣り取りされる。例えば，モータエンジン制御部６にＨＶトランスアクスル１内のモータＭＧ２を回転させる信号を送信し，負荷モータ制御部９に負荷モータ７１，７２を回転させる信号を送信する。そして，センサ４やマイク４０の検知信号を受信し，その信号を基にＨＶトランスアクスル１のギアノイズ，モータノイズ等の良否を判断する。

電源制御部３は，工場電源５の交流電力（ＡＣ４４０Ｖ）を直流電力（ＤＣ６５０Ｖ）に変換するコンバータ３３と，コンバータ３３の直流部に繋げられるとともに負荷モータ７１に交流電力を供給するインバータ３６と，コンバータ３３の直流部に繋げられるとともに負荷モータ７２に交流電力を供給するインバータ３７とを備えている。また，コンバータ３３の直流部は，ＨＶトランスアクスル１内のモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するインバータ２とも繋がっており，インバータ２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に安定した電力を供給する。すなわち，コンバータ３３は，インバータ３６，３７およびインバータ２の共通コンバータとなっている。さらに，インバータ３６，３７の直流部は，インバータ２の直流部とも繋がっている。

被検体となるＨＶトランスアクスル１は，エンジンによって生じる動力を減速ギアを介して車軸に伝達する系と，モータＭＧ２によって生じる動力を減速ギアを介して車軸に伝達する系との２つの動力伝達系を有する。具体的に，ＨＶトランスアクスル１は，２つのモータＭＧ１，ＭＧ２と，動力分配部と，デファレンシャルギヤとを備えている。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は，発電機および電動機として機能する周知の同期発電電動機である。本形態のＨＶトランスアクスル１の詳細なシステム構成，基本動作としては，例えば特許文献１（特開２００１−１６４９６０号公報）に記載されているものがある。

ＨＶトランスアクスル１内のモータＭＧ１，ＭＧ２は，インバータ２を介して電源制御部３と電気的に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は，モータエンジン制御部６によって回転制御される。そのため，モータエンジン駆動ユニット６には，モータＭＧ１，ＭＧ２を回転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からの信号が入力され，モータエンジン制御部６からは，インバータ２へのスイッチング制御信号が出力される。また，モータエンジン制御部６は，検査制御部８と通信しており，検査制御部８からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を回転制御する。また，必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータを検査制御部８に出力する。

続いて，ノイズ検査装置１００によるＨＶトランスアクスル１のノイズ検査方法について説明する。本検査では，被検体であるＨＶトランスアクスル１のモータＭＧ２を所定の検査条件にて動作させる。すなわち，加速動作および減速動作を繰り返し，その際にモータＭＧ２の出力トルクが一定となるように制御する。このモータＭＧ２の動作中に，ＨＶトランスアクスル１のケースの振動をセンサ４にて計測する。また，ＨＶトランスアクスル１から発せられる騒音をマイク４０にて計測する。そして，検査制御部８にて，計測された各値が目標範囲内の値であるか否かを判定する。

以下，ノイズ検査の手順について説明する。まず，負荷モータ７１および負荷モータ７２を回転させる。具体的には，検査制御部８から負荷モータ制御部９に対して動作指令が送られる。次に，検査目標トルクにてモータＭＧ２が動作するように，モータエンジン制御部６に対して動作指令が送られる。モータエンジン制御部６では，動作指令を基にモータ電流の制御が行われる。すなわち，インバータ２を介してモータＭＧ２にモータ電流を流してトルクを発生させる。

ノイズ検査中，負荷モータ制御部９にて負荷モータ７１および負荷モータ７２が所望の回転数となるように回転数制御が行われる。このとき，負荷モータ７１および負荷モータ７２は発電機としても作用し，回生電力が発生する。本形態のノイズ検査装置１００では，負荷モータ用のインバータ３６，３７の直流部と，モータＭＧ２用のインバータ２の直流部が繋がっており，各負荷モータによって発生した回生電力はモータＭＧ２のモータ電力として利用される。

次に，モータＭＧ２をトルク出力させた状態にてノイズデータを計測する。すなわち，ＨＶトランスアクスル１のケースに取り付けられたセンサ４によってケースの振動を計測する。また，ＨＶトランスアクスル１の周囲に配置されたマイク４０によって騒音レベルを計測する。計測結果は，検査制御部８にて記録される。次に，計測されたノイズデータが目標範囲内であるか否かを判定する。目標範囲内であれば良品と判定し，目標範囲外であれば不良と判定する。

図２に，騒音データの計測結果の一例を示す。図２では，図５に示した３コンバータ方式のノイズ検査装置（従来形態）と，図１に示した共通コンバータ方式のノイズ検査装置（本実施形態）とを比較している。なお，本実施形態では，回転数，トルクの特性については従来形態と同等である。図２に示したように，どちらの構成を採用したとしても同等の測定結果が得られることがわかる。

図３に，検査中におけるインバータ２の直流部の電圧データを示す。図３中，縦軸は電圧値および回転数を示し，横軸は計測時間を示す。図３に示したように，モータＭＧ２の加速制御および減速制御を行ったとしても，電源制御部３から出力されるインバータ２への直流電圧は一定である。すなわち，本実施形態では，インバータ２に対して負荷モータ７１，７２からの回生電力も供給されるが，それでもなお出力電圧は非常に安定していることがわかる。

以上詳細に説明したように本形態のＨＶトランスアクスルのノイズ検査装置１００では，電源制御部３に１台のコンバータ３３を備え，そのコンバータの直流部にはモータＭＧ１，ＭＧ２用のインバータ２が接続されている。そのため，モータＭＧ１，ＭＧ２には，工場電源５から変換された安定したモータ電流が供給されている。さらに，コンバータ３３の直流部には，インバータ２の他に，負荷モータ７１に接続するインバータ３６と，負荷モータ７２に接続するインバータ３７とが電気的に接続されており，コンバータ３３はこれらのインバータに対する共通コンバータになっている。そのため，従来の形態（図５）のように複数のコンバータを利用する検査装置と比較してコンパクトである。また，コンバータを削減することによるコストダウンを図ることができる。従って，電力供給の安定化と省スペース化とを両立させたハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置が実現している。

また，本形態のノイズ検査装置１００は，インバータ２の直流部と，インバータ３６，３７の直流部とが電気的に接続している。そのため，負荷モータ７１，７２で発生した回生電力を被検体であるＨＶトランスアクスル１のモータＭＧ２で活用することができる。よって，エネルギーの有効活用に資する。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態では，ＨＶトランスアクスルのノイズ検査装置に本発明を適用しているが，これに限るものではない。すなわち，モータを回転させる必要がある検査，例えばモータの電気的特性や機械的特性を検査する検査装置であれば適用可能である。

また，実施の形態では，モータを２つ備えたＨＶトランスアクスルについて検査を行っているが，これに限るものではない。例えば，モータは１つであってもよいし，３つ以上であってもよい。すなわち，動力源としてモータを有している駆動ユニットを検査する検査装置であれば本発明を適用可能である。

実施の形態のＨＶトランスアクスル用の検査装置の構成を示すブロック図である。 騒音データの計測結果を示すグラフである。 電圧データと回転数との関係を示すグラフである。 従来のＨＶトランスアクスル用の検査装置（バッテリ使用）の構成を示すブロック図である。 従来のＨＶトランスアクスル用の検査装置（工場電源＋コンバータ使用）の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＨＶトランスアクスル
２ インバータ
３ 電源制御部
３３ コンバータ
３６，３７ インバータ
４ センサ
４０ マイク
５ 工場電源
６ モータエンジン制御部
７１，７２ 負荷モータ
８ 検査制御部
９ 負荷モータ制御部
１００ ノイズ検査装置

Claims (4)

1. モータを搭載したハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置において，
   交流電力を直流電力に変換するコンバータと，
   前記コンバータの直流部に電気的に接続し，その直流電力を交流電力に変換し，その交流電力を前記駆動ユニットのモータに供給する検査モータ用インバータと，
   前記駆動ユニットの出力軸に機械的に接続し，前記駆動ユニットのモータに負荷トルクを与える負荷モータと，
   前記コンバータの直流部に電気的に接続し，その直流電力を交流電力に変換し，その交流電力を前記負荷モータに供給する負荷モータ用インバータとを有することを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載するハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置において，
   前記検査モータ用インバータの直流部と，前記負荷モータ用インバータの直流部とが電気的に接続していることを特徴とする検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載するハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置において，
   前記駆動ユニットに取り付けられ，前記駆動ユニットの振動を検知するセンサ部材と，
   前記センサ部材にて計測された出力特性が，目標範囲内であるか否かを自動的に判定する自動判定部とを有することを特徴とする検査装置。
4. 請求項１または請求項２に記載するハイブリッド車両用駆動ユニットの検査装置において，
   前記駆動ユニットの周囲に離間配置され，騒音を検知する集音部材と，
   前記集音部材にて計測された出力特性が，目標範囲内であるか否かを自動的に判定する自動判定部とを有することを特徴とする検査装置。

Images