JP2015206748A - ハイブリッド車両の自動計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動計測の実行中に駆動システムの温度が上昇して部品が過熱してしまうことを防ぐことができるハイブリッド車両の自動計測システムを提供すること。
【解決手段】駆動システムの温度を検出する温度検出部４１と、エンジンコントローラ６とハイブリッドコントローラ９に制御パラメータを設定する適合ツール２と、適合ツール２によりエンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に制御パラメータを設定し、エンジン５、モータ７の運転状態中の予め設定された計測点において、エンジン特性パラメータなどを自動的に計測するとともに、自動計測中に駆動システムの温度が第１規定温度以上になった場合は、駆動システムの温度が低下する運転状態に切り替える自動計測制御装置３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両における駆動システムの制御パラメータの自動計測システムに関する。

近年の電子制御化が進んだエンジン制御システムは、車載コンピュータで点火時期、噴射時期等の制御パラメータを制御してエンジンの制御を行っている。このようなエンジン制御システムは、運転条件に応じてマップにより制御パラメータを最適値に制御することで、出力向上、排気エミッション低減、燃費節減等の目標性能を満足するようにしている。エンジンの制御パラメータのマップデータの最適値は、エンジン機種毎に異なるため、開発過程で目標性能を満足するようにマップデータを適合する作業が必要となってくる。

例えば、特許文献１には、エンジンの制御可能な運転領域内に配置された複数の計測点で自動計測を行う自動計測システムが記載されており、この自動計測システムで計測した各計測点での計測結果に基づいてエンジン性能を最適にさせる制御パラメータを算出する。

特開２０１０−１９７２５号公報

ところで、ハイブリッド車両においても、エンジンやモータ等の駆動システムの制御パラメータを算出する必要がある。ハイブリッド車両のように、モータなどを組み合わせた場合、自動計測中にモータやインバータなどの温度が上昇して部品が過熱してしまうと、安全装置により非常停止して自動計測が途中で止まってしまうという問題があった。

また、ガソリン車では計測することのない領域、モータの定格パワー、トルクの制限を受ける領域についても計測を行う必要があり、定常状態では温度上昇により使用できないが、短時間の運転でのみ使用可能な領域についても計測を行う必要がでてきた。そのような領域で長時間運転を行うと、モータやインバータなどの温度が上昇して部品が過熱してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、自動計測の実行中に駆動システムの温度が上昇して部品が過熱してしまうことを防ぐことができるハイブリッド車両の自動計測システムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、モータとエンジンとを駆動源とする駆動システムを備えたハイブリッド車両に対して、エンジンとモータとを制御する制御パラメータを設定し、エンジン及びモータの運転状態中の予め設定された計測点におけるエンジン−モータ特性パラメータを自動的に計測する自動計測システムであって、駆動システムの温度を検出する温度検出部を備え、自動計測の実行中に、温度検出部の検出した温度が第１規定温度以上となった場合に、自動計測を停止し、駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様としては、自動計測が停止され、温度を低下させる運転状態に移行した後、温度検出部の検出した温度が第２規定温度以下となった場合に、自動計測の実行が停止された計測点から自動計測を再開することが好ましい。

本発明の第３の態様としては、自動計測の停止からの再開後、温度検出部の検出した温度が再度第１規定温度以上となった場合に、現在の計測点での計測を中止することが好ましい。

このように、上記の第１の態様は、自動計測中に、駆動システムの温度が第１規定温度以上となった場合、計測を停止し、駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行して駆動システムの温度を低下させている。このため、駆動システムの温度上昇による部品の過熱や自動計測の中断を防ぐことができる。

上記の第２の態様では、駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行した結果、駆動システムの温度が低下した場合には、自動計測が停止された計測点から計測を再開している。このため、駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行することにより温度が低下する計測点では自動計測を実行することができ、自動計測を実行する計測点を増やすことができる。

上記の第３の態様では、一度駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行した計測点で、再度温度が上昇した場合は、自動計測を中止して次の計測点での計測を行う。このため、駆動システムの温度を低下させる運転状態への移行回数を最小限にすることができ、自動計測に掛かる時間を最小限にすることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の自動計測システムを示す図であり、その概念ブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の自動計測システムの自動計測動作を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の自動計測システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両の自動計測システムは、計測対象となる車両１と、適合ツール２と、自動計測制御装置３と、計測装置４と、を含んで構成されている。また、車両１は、内燃機関としてのエンジン５と、エンジンコントローラ６と、モータ７と、インバータ８と、ハイブリッドコントローラ９と、を含んで構成されている。この車両１は、エンジン５とモータ７を駆動源とするハイブリッド車両として構成されている。なお、エンジン５やモータ７は、車体にマウントされていなくてもよく、例えば、エンジン５、エンジンコントローラ６、モータ７、インバータ８、ハイブリッドコントローラなどの車両１の駆動を制御する駆動システムのみを計測用のエンジンベンチ等に取り付け、車両１としての走行状態や外部環境を再現できるようになっていればよい。

エンジン５は、ピストンが気筒を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。

モータ７は、例えば、複数の永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコイルが巻きつけられたステータと、を備えた同期型モータで構成される。モータ７は、ステータコイルに三相交流電圧が印加されることでステータに回転磁界が形成され、この回転磁界によりロータが回転して駆動力を生成する。インバータ８は、ハイブリッドコントローラ９の制御により三相交流電圧をモータ７に供給する。

エンジンコントローラ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

エンジンコントローラ６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをエンジンコントローラ６として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、エンジンコントローラ６において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、エンジンコントローラ６として機能する。

エンジンコントローラ６の入力ポートには、エンジン５の冷却水の温度を検出する水温センサと、エンジン５の回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、アクセルペダルの操作量（開度）を検出するアクセルペダル開度センサと、を含む各種センサ類が接続されている。

一方、エンジンコントローラ６の出力ポートには、スロットルバルブと、エンジン５の燃料を噴射するインジェクタと、を含む各種制御対象類が接続されている。エンジンコントローラ６は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。

ハイブリッドコントローラ９は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ハイブリッドコントローラ９のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをハイブリッドコントローラ９として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ハイブリッドコントローラ９において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ハイブリッドコントローラ９として機能する。

ハイブリッドコントローラ９の入力ポートには、エンジン回転速度センサと、アクセルペダル開度センサと、車両１の車速を検出する車速センサと、バッテリの電圧を検出する電圧センサと、バッテリの放電電流値を検出する電流センサと、を含む各種センサ類が接続されている。一方、ハイブリッドコントローラ９の出力ポートには、インバータ８等の各種制御対象類が接続されている。

エンジンコントローラ６とハイブリッドコントローラ９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信やＦｌｅｘＲａｙ通信することにより協働して車両１の駆動を制御するようになっている。ハイブリッドコントローラ９は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、エンジンコントローラ６に処理要求信号を送信してエンジン５の動作を制御しつつ、各種制御対象類を制御して、エンジン５、モータ７による車両１の駆動を制御する。

適合ツール２は、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９それぞれに接続され、エンジン５やモータ７を制御するための各種制御定数や各種マップ等の制御パラメータを読出・書込できるようになっている。適合ツール２は、自動計測制御装置３と接続され、各種信号をやりとりできるようになっている。

自動計測制御装置３は、制御パラメータをエンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に書き込むことを指示するパラメータ書込指示信号を適合ツール２に送信できるようになっている。パラメータ書込指示信号には、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に制御パラメータを書き込むための情報が含まれている。

適合ツール２は、自動計測制御装置３からのパラメータ書込指示信号を受信すると、パラメータ書込指示信号に指定された制御パラメータをエンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に書き込むようになっている。

また、適合ツール２は、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９から読み出した制御パラメータを送信する読出パラメータ送信信号を自動計測制御装置３に送信できるようになっている。読出パラメータ送信信号には、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９から読み出した制御パラメータの情報が含まれている。

計測装置４は、エンジントルク、排気エミッション、燃費等のエンジン特性パラメータを計測する。計測装置４は、駆動システムの温度を検出する温度検出部４１を備えている。温度検出部４１は、エンジン５の温度を検出するエンジン温度センサ４２、モータ７の温度を検出するモータ温度センサ４３、インバータ８の温度を検出するインバータ温度センサ４４等の温度センサにより駆動システムの温度を検出するようになっている。

自動計測制御装置３は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

自動計測制御装置３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを自動計測制御装置３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、自動計測制御装置３において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、自動計測制御装置３として機能する。

自動計測制御装置３は、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に制御パラメータを設定し、エンジン５、モータ７の運転状態中の予め設定された計測点（予め設定されたエンジン回転数などの状態）において、エンジントルク、排気エミッション、燃費等のエンジン特性パラメータなどを自動的に計測する。自動計測制御装置３は、例えば、アクセルペダル開度のセンサ信号を擬似的に出力したり、バッテリの出力電圧を変えたりして、エンジン５、モータ７の運転状態を制御するようになっている。

具体的には、自動計測制御装置３は、計測点に対応して予め設定された制御パラメータを適合ツール２によりエンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に設定する。制御パラメータの設定が終わると、自動計測制御装置３は、エンジン５、モータ７を動作させ、アクセルペダル開度のセンサ信号を制御するなどし、予め設定された計測点になったところで計測を行う。予め設定された第１規定時間を超えても計測点にならない場合、自動計測制御装置３は、その計測点での計測を終了する。計測点が複数設定されている場合は、自動計測制御装置３は、上述の処理を全ての計測点での計測が終わるまで繰り返す。

ここで、第１規定時間は、計測点に到達するまでに必要な時間の最大値であり、実験等により求められ、自動計測制御装置３のＲＯＭに記憶されている。第１規定時間は、自動計測処理を全て実行するのにかかる時間も考慮して決めることが好ましい。

以上のように構成された本発明の実施形態に係る自動計測システムによる自動計測動作について図２を参照して説明する。ここで、自動計測動作は、自動計測制御装置３に対する自動計測開始の指示により開始される。

まず、自動計測制御装置３は、適合ツール２を介して、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９に計測点に対応した制御パラメータを設定する（ステップＳ１１）。次いで、自動計測制御装置３は、適合ツール２を介して、エンジンコントローラ６、ハイブリッドコントローラ９の制御パラメータを読み出して、制御パラメータが正常に設定されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。

制御パラメータが正常に設定されていると判定した場合、自動計測制御装置３は、エンジン５、モータ７の運転を開始する（ステップＳ１３）。そして、自動計測制御装置３は、運転開始から第１規定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１４）、第１規定時間が経過していないと判定すると、予め設定された計測点の状態になったか否かを判定する（ステップＳ１５）。

計測点の状態になっていないと判定すると、自動計測制御装置３は、ステップＳ１４に戻って、計測点の状態になるのを待ち合わせる。一方、計測点の状態になったと判定すると、自動計測制御装置３は、計測装置４によりエンジントルク、排気エミッション、燃費等の各種データの計測を行う（ステップＳ１６）。

計測が終了した場合、または、ステップＳ１２において制御パラメータが正常に設定されていないと判定した場合、または、ステップＳ１４において第１規定時間が経過したと判定した場合、自動計測制御装置３は、次の計測点があるか否かを判定する（ステップＳ１７）。次の計測点があると判定した場合、自動計測制御装置３は、ステップＳ１１に戻って次の計測点での計測を行う。一方、次の計測点が無いと判定した場合、自動計測制御装置３は、自動計測動作を終了する。

また、自動計測制御装置３は、自動計測中にエンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの温度を監視していて、それらのうちいずれかの温度が予め設定された第１規定温度を超えた場合、エンジン５、モータ７を低負荷運転に切り替える。低負荷運転とは、エンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの温度が低下するような運転、例えば、エンジン５の回転数を規定回転数以下にするような運転である。

ここで、第１規定温度は、エンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムが正常に動作する温度の上限値であり、実験等により求められ、自動計測制御装置３のＲＯＭに記憶されている。第１規定温度は、安全装置による非常停止が起こらないような温度を設定することが好ましい。また、規定回転数は、エンジン５の温度が上昇しないエンジン回転数の上限値であり、実験等により求められ、自動計測制御装置３のＲＯＭに記憶されている。

低負荷運転に切り替える際に、自動計測制御装置３は、現在の計測点で既に低負荷運転を実行したか否かを判定し、既に低負荷運転を実行していた場合は、その計測点での計測は止めて、次の計測点の計測に移る。

そして、自動計測制御装置３は、低負荷運転中にエンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの温度を監視していて、それらの全ての温度が予め設定された第２規定温度以下となった場合、低負荷運転を終了し、自動計測を再開する。自動計測の再開にあたっては、自動計測制御装置３は、低負荷運転に移行した時点で計測が終了していた場合は、次の計測点から自動計測を再開する。低負荷運転に移行した時点で計測が終了していなかった場合は、自動計測制御装置３は、再度その計測点での計測を行う。

ここで、第２規定温度は、自動計測の再開の可否を判断する閾値であり、実験等により求められ、自動計測制御装置３のＲＯＭに記憶されている。第２規定温度は、例えば、エンジン５のアイドリング状態での温度が設定される。

また、自動計測制御装置３は、低負荷運転中に第２規定時間経過してもエンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの全ての温度が予め設定された第２規定温度以下とならない場合、何らかの異常で温度が低下しないと判断し、自動計測処理を終了する。

ここで、第２規定時間は、通常の状態で低負荷運転を行った場合の各部の温度が第２規定温度以下となるまでにかかる時間であり、実験等により求められ、自動計測制御装置３のＲＯＭに記憶されている。

以下に、本発明の実施形態に係る自動計測システムによる温度監視動作について図３を参照して説明する。ここで、温度監視動作は、自動計測制御装置３に対する自動計測開始の指示により開始され、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

まず、自動計測制御装置３は、温度検出部で検出するエンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの温度が第１規定温度以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。駆動システムの温度が第１規定温度より低いと判定した場合、自動計測制御装置３は、温度監視動作を終了する。

一方、駆動システムの温度が第１規定温度以上であると判定した場合、自動計測制御装置３は、実行中の図２に示す自動計測動作を中断させ、実行中の計測点において既に低負荷運転を実施済か否かを示す低負荷運転実施フラグにより既に低負荷運転を実施済みか否か判定する（ステップＳ２２）。既に低負荷運転を実施済であると判定した場合、自動計測制御装置３は、図２に示す自動計測動作の現在の計測点での自動計測動作を中止させ、次の計測点からの自動計測動作を開始させ（ステップＳ２８）、温度監視動作を終了する。

一方、低負荷運転を実施していないと判定した場合、自動計測制御装置３は、低負荷運転実施フラグに実施済を設定して、低負荷運転を開始させる（ステップＳ２３）。そして、自動計測制御装置３は、低負荷運転開始から第２規定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２４）、第２規定時間経過していないと判定すると、駆動システムの温度が第２規定温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。

駆動システムの温度が第２規定温度以下でないと判定すると、自動計測制御装置３は、ステップＳ２４に戻って、駆動システムの温度が第２規定温度以下になるのを待ち合わせる。一方、駆動システムの温度が第２規定温度以下になったと判定すると、自動計測制御装置３は、低負荷運転を終了させ（ステップＳ２６）、図２に示す自動計測動作の中断された計測点での自動計測動作を最初から再開させ（ステップＳ２７）、温度監視動作を終了する 。

ステップＳ２４において、第２規定時間が経過したと判定した場合、自動計測制御装置３は、図２に示す自動計測動作を終了させ（ステップＳ２９）、温度監視動作を終了する。

このように、本実施形態では、自動計測動作実行中に、エンジン５、モータ７、インバータ８等の駆動システムの温度が第１規定温度以上となった場合、計測を中断させ、低負荷運転を実施して駆動システムの温度を低下させている。このため、駆動システムの温度上昇による部品の過熱や自動計測の中断を防ぐことができる。

また、低負荷運転の結果、駆動システムの温度が低下した場合には、自動計測が中断された計測点から計測を再開している。このため、低負荷運転により温度が低下する計測点では自動計測を実行することができ、自動計測を実行する計測点を増やすことができる。

また、一度低負荷運転を実行した計測点で、再度温度が上昇した計測点では、自動計測を中止して次の計測点での計測を行う。このため、低負荷運転の回数を最小限にすることができ、自動計測に掛かる時間を最小限にすることができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ 適合ツール
３ 自動計測制御装置
４ 計測装置
４１ 温度検出部
５ エンジン
６ エンジンコントローラ
７ モータ
９ ハイブリッドコントローラ

Claims (3)

1. モータとエンジンとを駆動源とする駆動システムを備えたハイブリッド車両に対して、前記エンジンと前記モータとを制御する制御パラメータを設定し、前記エンジン及び前記モータの運転状態中の予め設定された計測点におけるエンジン−モータ特性パラメータを自動的に計測する自動計測システムであって、
   前記駆動システムの温度を検出する温度検出部を備え、
   前記自動計測の実行中に、前記温度検出部の検出した温度が第１規定温度以上となった場合に、前記自動計測を停止し、前記駆動システムの温度を低下させる運転状態に移行することを特徴とするハイブリッド車両の自動計測システム。
2. 前記自動計測が停止され、前記温度を低下させる運転状態に移行した後、前記温度検出部の検出した温度が第２規定温度以下となった場合に、前記自動計測の実行が停止された計測点から自動計測を再開することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の自動計測システム。
3. 前記自動計測の停止からの再開後、前記温度検出部の検出した温度が再度第１規定温度以上となった場合に、現在の計測点での計測を中止することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の自動計測システム。

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