JP2010220374A - 温度センサの断線を検知する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機に設けられた温度センサの断線を低温時においても精度良く検知する。
【解決手段】回転電機に設けられた温度センサの断線を検知する方法において、回転電機に設けられた温度センサの他の温度センサの検出温度の最小値が最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐの値として設定される（ステップＳ１４）。最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐから定まる補正係数と回転電機に印加されるトルクの積算値との積である加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙが求められる（ステップＳ２０）。加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙが閾値θａｐｐｌｙ以上であり（ステップＳ２２でＹＥＳ）、かつ、回転電機に設けられた温度センサの検出温度の変化が閾値θ_Tよりも小さい場合（ステップＳ２８でＮＯ）、回転電機に設けられた温度センサの断線が検知される（ステップＳ３０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度センサの断線を検知する方法に関する。

ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle, HV）又は電気自動車など、回転電機を駆動源として用いる車両において、回転電機に設けられた温度センサの断線を検知する技術がある。例えば、特許文献１に記載の技術では、回転電機に対する制御信号を発生するトルク指令の絶対値を時間積分した値が所定値を超えたことにより、回転電機に設けられた温度センサの断線を判定可能な温度まで回転電機が過熱されていることを検出し、そのときに回転電機に設けられた温度センサの検出温度が所定温度に達しない場合、温度センサが故障と判断してトルク指令値を所定値以下に制限する。

特開平７−３１２８０２号公報

温度センサの検出温度が所定値よりも小さい場合に温度センサの断線を検知する従来技術では、温度センサの周辺の温度が低い時に周辺温度が正常に検出されて検出温度が所定値よりも小さくなっている場合に、温度センサの断線を誤検知することが考えられる。このように、従来技術では低温時に温度センサの断線を正確に検知するのは困難である。

本発明の一態様の方法は、車両に搭載された回転電機に設けられた温度センサの断線を検知する方法であって、前記回転電機に設けられた温度センサの他の温度センサであって前記車両に設けられた１以上の温度センサの検出温度の最小値を特定するステップと、前記検出温度の最小値から定まる補正係数と前記回転電機に印加されるトルクの積算値との積が予め設定された第一閾値を超え、かつ、前記回転電機に設けられた温度センサの検出温度の変化が予め設定された第二閾値よりも小さい場合に、前記回転電機に設けられた温度センサが断線していることを検知するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によると、低温時においても、回転電機に設けられた温度センサの断線を精度良く検知できる。

ハイブリッド車両の概略構成の例を示すブロック図である。 温度センサの断線検知方法の手順の例を示すフローチャートである。 検出温度の最小値と補正係数との間の関係の例を示す図である。

図１に、ハイブリッド車両の概略構成の例を示す。図１の例のハイブリッド車両１は、四輪駆動型の車両である。図１を参照し、ハイブリッド車両１は、前輪１０ａ，１０ｂを駆動する機構として、モータＭＧ１，ＭＧ２、エンジン１２、動力分割機構１３、減速機構１４、差動歯車機構１５、及びインバータ１６を備える。また、ハイブリッド車両１は、後輪２０ａ，２０ｂを駆動する機構として、モータＭＧＲ、減速機構２４、差動歯車機構２５、及びインバータ２６を備える。さらに、ハイブリッド車両１は、電源装置３０及び制御装置４０を備える。

モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも、発電機又は電動機として機能し得る回転電機であり、インバータ１６を介して電源装置３０と電気的に接続される。モータＭＧ１は、エンジン１２の始動時には、インバータ１６を介して電源装置３０からの電力供給を受けて電動機として機能し、エンジン１２のクランクシャフト（図示しない）を回転させてエンジン１２の始動の動力源となる。また、エンジン１２の動作中には、モータＭＧ１は、エンジン１２から出力される動力を受けて発電機として機能し、電源装置３０を充電することができる。モータＭＧ２は、インバータ１６を介して電源装置３０からの電力供給を受けて電動機として機能し、前輪１０ａ，１０ｂの駆動源となる。モータＭＧ２もまた、発電機として機能することがある。

動力分割機構１３は、減速機構１４及びモータＭＧ１に対し、エンジン１２からの動力を分割して伝達する。また、電動機として機能するモータＭＧ２からの動力も動力分割機構１３を介して減速機構１４へ伝達される。エンジン１２及びモータＭＧ２の少なくとも一方から動力分割機構１３を介して減速機構１４へ伝達された動力は、差動歯車機構１５を介して前輪１０ａ，１０ｂに出力される。

モータＭＧＲは、発電機又は電動機として機能し得る回転電機であり、インバータ２６を介して電源装置３０と電気的に接続される。モータＭＧＲからの動力は、減速機構２４及び差動歯車機構２５を介して後輪２０ａ，２０ｂに出力される。

制御装置４０は、エンジン１２及びモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲなどの動作を制御する。制御装置４０は、例えば、マイクロコンピュータなどにより実現されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）の機能の一部であってよい。本発明の１つの実施形態において、温度センサの断線を検知する方法は制御装置４０により実行される。

制御装置４０は、例えば、モータＭＧＲに設けられるＭＧＲコイル温度センサ５０及びその他の温度センサから取得した検出温度と、モータＭＧＲに印加されるトルクの値と、を用いてＭＧＲコイル温度センサ５０の断線を検知する。ＭＧＲコイル温度センサ５０は、モータＭＧＲのコイルの温度を検出する。ＭＧＲコイル温度センサ５０の他の温度センサの例として、図１には、外気温を検出する外気温センサ５２、エンジン１２を冷却するエンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温センサ５４、インバータ１６，２６を冷却するＨＶ冷却水の温度を検出するＨＶ冷却水温センサ５６、及びＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）の油温を検出するＡＴＦ油温センサ５８を示す。

図２を参照し、本発明の１つの実施形態において温度センサの断線を検知する方法の手順の例を説明する。制御装置４０は、例えば、図示しないスタートスイッチから車両の始動を指示する信号を取得したときに、図２に例示する手順の処理を開始する。

図２を参照し、まず、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０から検出温度Ｔ_MGを取得し、取得した検出温度Ｔ_MGが予め設定された判定温度Ｔ₀以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。判定温度Ｔ₀は、ＭＧＲコイル温度センサ５０において断線が生じている場合にＭＧＲコイル温度センサ５０が示す検出温度（例えば、−５０℃などの低い値を示すことがわかっている）よりも大きな値に設定され、例えば、Ｔ₀＝−３５℃に設定される。

ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGが判定温度Ｔ₀以上である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０が正常である（つまり、断線していない）と判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、制御装置４０は、制御装置４０が備える記憶手段（図示しない）にＭＧＲコイル温度センサ５０が正常であると判定された旨を表す情報を記憶させてもよい。例えば、当該記憶手段にＭＧＲコイル温度センサ５０の状態を表すフラグが記憶されている場合に、このフラグの値を、「正常」を表す値に設定する。ステップＳ１２の後、処理はステップＳ１０の判定に戻る。

ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGが判定温度Ｔ₀未満である場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０の断線を検知するため、ステップＳ１４以下の処理を実行する。ステップＳ１４では、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０の他の温度センサから検出温度を取得し、取得した検出温度のうちの最小値を特定して、当該最小値を最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐとして設定する。図１に例示するハイブリッド車両の例では、ステップＳ１４で、制御装置４０は、外気温センサ５２、エンジン冷却水温センサ５４、ＨＶ冷却水温センサ５６、及びＡＴＦ油温センサ５８のそれぞれから、外気温、エンジン冷却水温、ＨＶ冷却水温、及びＡＴＦ油温の検出温度を取得し、これらの検出温度のうちの最小値を最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐの値として設定する。なお、ステップＳ１４で制御装置４０が検出温度を取得する対象となる温度センサは、図１の例に限定されない。図１に例示する温度センサのうちの一部のみから検出温度を取得してもよいし、図１に例示しないさらに他の温度センサから検出温度を取得してもよい。また、ステップＳ１４で、１つの温度センサのみから検出温度を取得する場合、その検出温度を最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐとする。

最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐを設定すると、制御装置４０は、ステップＳ１０で取得したＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGから最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐを減算した値（Ｔ_MG−ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ）が予め設定された比較基準温度Ｔ_CMP（例えば、Ｔ_CMP＝−１５℃に設定される）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１６）。

値（Ｔ_MG−ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ）が比較基準温度Ｔ_CMPよりも大きい場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。例えば、検出温度Ｔ_MG＝−５０℃、最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ＝−４０℃であり、比較基準温度Ｔ_CMP＝−１５℃に設定されているとき、Ｔ_MG−ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ＝−５０℃−（−４０℃）＝−１０℃＞Ｔ_CMP＝−１５℃となり、ステップＳ１６からステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８で、制御装置４０は、モータＭＧＲに印加されるトルクの値の積算を開始するとともに、現在のＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGを取得し、取得した検出温度Ｔ_MGを積算開始時温度Ｔ_STARTの値として設定する。モータＭＧＲに印加されるトルクの値は、例えば、アクセルペダル及びブレーキペダル（いずれも図示しない）のそれぞれに設けられたセンサから検出される踏み込み量などに基づいて制御装置４０が決定する。制御装置４０は、この決定した値のトルクがモータＭＧＲに印加されるように、インバータ２６に対して制御信号を出力する。ステップＳ１８において、制御装置４０は、印加トルクの積算値を０に初期化した上で、上述のように決定された印加トルクの値の積算を開始する。

ステップＳ１８の後、制御装置４０は、モータＭＧＲに印加されるトルクの積算値と、最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐから定まる補正係数（例えば、０と１．０との間の値を取る係数）との積を加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙの値として設定する（ステップＳ２０）。例えば、５０Ｎ／ｍのトルクが１．０秒間継続してモータＭＧＲに印加された場合であって補正係数が０．７である場合に、サンプリング周期Ｔ＝８．１９２ｍｓとすると、加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙ＝（５０×（１０００／８．１９２））×０．７＝４２７２となる。

ステップＳ２０で用いられる補正係数は、例えば、制御装置４０の記憶手段（図示しない）に予め記憶された情報であって最小検出温度と補正係数との間の関係を表す情報を参照して決定される。この情報は、例えば、最小検出温度の値と補正係数の値とを対応づけるマップであってよい。例えば、制御装置４０は、ステップＳ２０の処理の実行時の最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐに対応づけられた補正係数の値を当該マップから取得して加熱判定項の算出に用いる。

図３に、最小検出温度と補正係数との間の関係の一例を示す。図３の例では、最小検出温度のより小さい領域ほどより小さな値の補正係数が設定されている。図３の例の場合、最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐが−３０℃のときにステップＳ２０で用いられる補正係数は０．２である。

図２の説明に戻り、加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙの値を設定すると、制御装置４０は、加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙの値が予め設定された閾値θａｐｐｌｙ（例えば、θａｐｐｌｙ＝５０００に設定される）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙの値が閾値θａｐｐｌｙ未満であれば（ステップＳ２２でＮＯ）、モータＭＧＲへの印加トルクの積算開始（ステップＳ１８）から所定時間（例えば、３０秒間）が経過したか否かが判定される（ステップＳ２４）。印加トルクの積算開始から所定時間が経過していなければ（ステップＳ２４でＮＯ）、再度ステップＳ２０を実行し、所定時間が経過していれば（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ１８に戻り、印加トルクの積算値を初期化して再度積算を開始する。

加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙの値が閾値θａｐｐｌｙ以上であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、現在のＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGを取得し、取得した検出温度Ｔ_MGを現在温度Ｔ_CURRENTの値として設定する（ステップＳ２６）。そして、現在温度Ｔ_CURRENTから積算開始時温度Ｔ_STARTを減算した値（Ｔ_CURRENT−Ｔ_START）が予め設定された温度変化閾値θ_T（例えば、θ_T＝１．０℃に設定される）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。値（Ｔ_CURRENT−Ｔ_START）は、印加トルクの積算開始から加熱判定項の値が閾値θａｐｐｌｙを超えたときまでのＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度の変化を表す値であると言える。

値（Ｔ_CURRENT−Ｔ_START）が温度変化閾値θ_T未満である場合（ステップＳ２８でＮＯ）、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０が断線していることを検知する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０で、制御装置４０は、例えば、記憶手段（図示しない）に記憶された、ＭＧＲコイル温度センサ５０の状態を表すフラグの値を、「断線」を表す値に設定する。また例えば、ステップＳ３０で、制御装置４０は、ＭＧＲコイル温度センサ５０の断線を検知した旨をユーザに通知する情報を図示しない表示装置に表示させてもよい。ステップＳ３０の後、図２の例の手順の処理は終了する。

値（Ｔ_CURRENT−Ｔ_START）が温度変化閾値θ_T以上であれば（ステップＳ２８でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０に戻る。

以上、図２のステップＳ１８〜Ｓ３０を参照し、ステップＳ１０で取得されたＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGから最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐを減算した値が比較基準温度Ｔ_CMPよりも大きい場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）に実行される処理の手順を説明した。ステップＳ１６でＹＥＳと判定されるということは、ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGと他の温度センサの検出温度の最小値ｍｉｎ＿ｔｅｍｐとの間の乖離が小さいと言える。このとき、ＭＧＲコイル温度センサ５０の断線によりステップＳ１０で検出温度Ｔ_MGが判定温度Ｔ₀よりも小さいと判定されたのか、あるいは、断線は生じていないけれどもＭＧＲコイル温度センサ５０の設置位置付近の温度が実際に判定温度Ｔ₀よりも低いことからステップＳ１０でＹＥＳと判定されたのか、を判断するために、ステップＳ１８〜ステップＳ３０で、最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐから定まる補正係数とモータＭＧＲへの印加トルクの積算値とに基づく加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙを用いた断線検知が行われる。

ステップＳ１８〜ステップＳ３０の処理において、モータＭＧＲへの印加トルクの積算開始（ステップＳ１８）から所定時間の経過までの間に加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙが閾値θａｐｐｌｙ以上となるか否かが判定される（ステップＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２４）。所定時間経過までに加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙが閾値θａｐｐｌｙ以上となると、ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度の変化（Ｔ_CURRENT−Ｔ_START）が閾値θ_T以上であるか否かを判定することで断線の有無が検知される（ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ３０）。

例えば、ステップＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２４の処理ループの実行中に５０Ｎ／ｍのトルクが継続してモータＭＧＲに印加された場合、補正係数が０．７、サンプリング周期Ｔ＝８．１９２ｍｓであり、閾値θａｐｐｌｙ＝５０００に設定されているとし、約１．２秒以上モータＭＧＲにトルク（５０Ｎ／ｍ）が印加されると、加熱判定項ＭＧ＿ａｐｐｌｙは閾値θａｐｐｌｙ＝５０００以上となり（１．２秒間トルクが印加されたとき、ＭＧ＿ａｐｐｌｙ＝（５０×（１２００／８．１９２）×０．７＝５１２７）、処理はステップＳ２６に進む。この例において、ステップＳ２８の閾値θ_T＝１．０℃に設定されているとすると、モータＭＧＲへのトルクの印加開始から検出温度が１．０℃以上上昇しない場合に、ステップＳ２８でＮＯと判定されてＭＧＲコイル温度センサの断線が検知される。

以下、Ｔ_MG−ｍｉｎ＿ｔｅｍｐの値が比較基準温度Ｔ_CMP以下である場合（ステップＳ１６でＮＯ）に実行される処理の手順の例を説明する。例えば、検出温度Ｔ_MG＝−５０℃、最小検出温度ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ＝−３０℃であり、比較基準温度Ｔ_CMP＝−１５℃に設定されているとき、Ｔ_MG−ｍｉｎ＿ｔｅｍｐ＝−５０℃−（−３０℃）＝−２０℃＜Ｔ_CMP＝−１５℃となり、ステップＳ１６でＮＯと判定されて処理はステップＳ３２へ進む。ステップＳ１６でＮＯと判定されるということは、ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGと他の温度センサの検出温度の最小値ｍｉｎ＿ｔｅｍｐとの間の乖離が大きく、ＭＧＲコイル温度センサ５０で断線が生じている可能性が高いと判断できる。

ステップＳ１６の判定でＮＯに進むと、制御装置４０は、ハイブリッド車両１のシフト位置がＰ（パーキング）レンジに設定されているか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、例えば、図示しないシフト位置センサから取得された検出値に基づいて行われる。

シフト位置がＰレンジであれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、制御装置４０は、インバータ２６を制御してモータＭＧＲに対してトルクを印加する（ステップＳ３４）。そして、ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGを監視し、検出温度Ｔ_MGが上昇すれば（ステップＳ４０でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０に戻る。検出温度Ｔ_MGが上昇しなければ（ステップＳ４０でＮＯ）、処理はステップＳ３０に進み、制御装置４０はＭＧＲコイル温度センサ５０の断線を検知する。

ステップＳ３４，Ｓ４０の処理により、モータＭＧＲに対してトルクを印加したときにＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度が上昇するか否かに従ってＭＧＲコイル温度センサ５０の断線の有無が判定される。なお、ステップＳ３４で、制御装置４０は、モータＭＧＲに対してトルクを印加している旨を表す情報や、ＭＧＲコイル温度センサ５０の断線の有無を判定中である旨を表す情報を図示しない表示装置に表示させることでユーザに通知してもよい。

シフト位置がＰレンジでない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置４０は、Ｐレンジへの変更をユーザに促すための通知を行う（ステップＳ３６）。例えば、制御装置４０は、シフト位置をＰレンジに設定することをユーザに促す情報を図示しない表示装置に表示させる。その後、シフト位置がＰレンジに設定されれば（ステップＳ３８でＹＥＳ）、モータＭＧＲへのトルクの印加（ステップＳ３４）及び検出温度Ｔ_MGの上昇の有無の判定（ステップＳ４０）が行われる。シフト位置がＰレンジに設定されなければ（ステップＳ３８でＮＯ）、処理はステップＳ１０に戻る。

以上で説明した図２の例の手順の処理において、ステップＳ１２の後、ステップＳ２８でＹＥＳに進んだとき、ステップＳ３８でＮＯに進んだとき、あるいはステップＳ４０でＹＥＳに進んだとき、ＭＧＲコイル温度センサ５０の検出温度Ｔ_MGが判定温度Ｔ₀以上であるか否かの判定処理（ステップＳ１０）が再度実行される。このような２回目以降のステップＳ１０の判定処理は、前回のステップＳ１０の判定処理の実行時から所定の時間の経過を待ってから行ってもよい。例えば、ステップＳ１０の判定処理を実行するときに、その時点での時刻を記録しておき、図２の結合子「Ａ」からステップＳ１０に進むときには、前回のステップＳ１０の実行時刻からの経過時間を取得し、この経過時間が所定値を超えたときにステップＳ１０の判定を実行するようにする。

なお、以上では、モータＭＧＲに設けられたＭＧＲコイル温度センサ５０を例にとり説明したが、モータＭＧ１又はモータＭＧ２に設けられた温度センサについて、図２の例と同様の手順の処理により断線を検知してもよい。

１ ハイブリッド車両、１０ａ，１０ｂ 前輪、１２ エンジン、１３ 動力分割機構、１４，２４ 減速機構、１５，２５ 差動歯車機構、１６，２６ インバータ、２０ａ，２０ｂ 後輪、２６ インバータ、３０ 電源装置、４０ 制御装置、５０ コイル温度センサ、５２ 外気温センサ、５４ エンジン冷却水温センサ、５６ 冷却水温センサ、５８ ＡＴＦ油温センサ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲ モータ。

Claims (1)

1. 車両に搭載された回転電機に設けられた温度センサの断線を検知する方法であって、
   前記回転電機に設けられた温度センサの他の温度センサであって前記車両に設けられた１以上の温度センサの検出温度の最小値を特定するステップと、
   前記検出温度の最小値から定まる補正係数と前記回転電機に印加されるトルクの積算値との積が予め設定された第一閾値を超え、かつ、前記回転電機に設けられた温度センサの検出温度の変化が予め設定された第二閾値よりも小さい場合に、前記回転電機に設けられた温度センサが断線していることを検知するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。

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