JP6749194B2 - 車載モータの故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載モータの故障診断装置に関する。

従来、車両の走行停止に伴ってエンジンを自動停止させ、車両の走行開始時にエンジンを再始動させるアイドルストップ制御を実行可能な車両（以下、「アイドルストップ車両」ともいう。）が知られている。アイドルストップ車両として、通常はスタータの電源（補機用の電源）とは異なる電源からモータジェネレータに電力を供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを再始動させ、モータジェネレータによるエンジンの再始動が不可能な状況では補機用の電源からスタータに電力を供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを再始動させるように構成された車両がある。

また、車両の駆動源としてエンジン及び駆動用モータを備えたハイブリッド車両がある。ハイブリッド車両には、車両内の補機類やスタータの電源としての低電圧バッテリとは別に、駆動用モータ等の電源としての高電圧バッテリが備えられている。ハイブリッド車両においても、通常は高電圧バッテリからモータジェネレータに電力を供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを再始動させ、モータジェネレータによるエンジンの再始動が不可能な状況では低電圧バッテリからスタータに電力を供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを再始動させるように構成された車両がある。

これらのアイドルストップ車両やハイブリッド車両では、スタータが故障していると、モータジェネレータによるエンジンの再始動が不可能な状況において、スタータによってもエンジンを始動させることができないこととなる。ただし、モータジェネレータによるエンジンの再始動が不可能な状況においてのみスタータが使用される場合には、スタータ系統の故障診断を実施する機会がないこととなる。

これに対して、特許文献１には、車両運行開始当初にキースイッチがオンになるとバッテリからキースイッチを介してスタータへ電力を供給する手動運転回路によりスタータを駆動し、所定時間経過後に手動運転回路に代えてバッテリからアイドルストップリレーを介してスタータへ電力を供給する自動運転回路によりスタータを駆動する制御回路を備えたアイドルストップ車両のエンジン始動装置が開示されている。かかるエンジン始動装置は、車両運行開始当初のエンジンの最初の始動時に、アイドルストップリレーのオン又はオフの切り替えと、バッテリ電圧とに基づいて、スタータの異常の有無を診断している。

特開２００３−３２２９６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のエンジン始動装置は、エンジンの最初の始動時にのみスタータの故障診断を行うため、車両の運行中にスタータが故障したような場合には、もはやエンジンを再始動させることができず、リンプホーム（非常時回避）運転ができなくなるおそれがある。また、特許文献１に記載のエンジン始動装置は、手動運転回路又は自動運転回路でスタータを駆動したときのバッテリ電圧の低下量、あるいは、バッテリに流れる電流値に基づいて診断しており、主としてスタータの電気回路系のショートや断線の有無等の診断が可能であるものの、スタータ本体の特性を診断するものではない。したがって、診断結果に異常が無くとも、エンジンを再始動させることができなくなるおそれがあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、スタータの診断結果の信頼性の向上を図り、エンジンの再始動が不可能となってリンプホーム運転が不可能となる状況を回避可能な、新規かつ改良された車載モータの故障診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の電源からの電力供給により駆動され、車両の駆動源又は発電機の少なくとも一方の機能を有し、かつ、エンジンの始動に用いられる第１のモータと、第１のモータに機械的に連結され、第１の電源とは異なる第２の電源からの電力供給により駆動され、かつ、エンジンの始動に用いられる第２のモータと、第２のモータに対して第２の電源から電力を供給し第２のモータを駆動させたときの第２のモータへの供給電力に基づいて第２のモータの故障診断を行う第１の診断部と、第１のモータの駆動により第２のモータを回転させたときの第２のモータの発電電力に基づいて第２のモータの故障診断を行う第２の診断部と、を備えた、車載モータの故障診断装置が提供される。

第２の電源から第２のモータへの電力の供給のオン又はオフを切り替える第１の切替部をさらに備え、第１の診断部は、第１の切替部により、第２の電源から第２のモータへの電力の供給のオン又はオフを切り替えたときの第２のモータへの供給電力の変化に基づいて第２のモータの故障診断を行ってもよい。

第１の診断部は、第２の電源の出力電力の変化量が所定範囲内に無い場合に第２のモータを異常と判定してもよい。

第２のモータの出力軸とエンジンのクランクシャフトとの連結又は開放を切り替える第２の切替部をさらに備え、第１の診断部は、第２の切替部により、第２のモータの出力軸とエンジンのクランクシャフトとの連結を開放して、第２のモータの故障診断を行ってもよい。

第２の診断部は、第１のモータによりエンジンのクランクシャフトを回転させ、第２の切替部により、第２のモータの出力軸とエンジンのクランクシャフトとを連結したときの第２のモータの発電電力の変化に基づいて、第２のモータの故障診断を行ってもよい。

第２の診断部は、第２のモータの発電電力の変化量が所定範囲内に無い場合に第２のモータを異常と判定してもよい。

少なくとも第２の診断部による故障診断を開始する前に、第１のモータを用いてエンジンをクランキングさせてもよい。

車両の制御中にエンジンを始動させる際に、第１のモータによりエンジンのクランキングを開始させた後に、第１の診断部及び第２の診断部による第２のモータの故障診断を行ってもよい。

第１の診断部による診断結果に異常がないときに、第２の診断部による故障診断を行ってもよい。

車両は、少なくとも、第１のモータの駆動力による第１の走行モード、又は、第１のモータ及びエンジンの駆動力による第２の走行モードにより走行制御が行われ、第１の診断部又は第２の診断部の少なくとも一方は、第２のモータの異常時に、第１の走行モードを禁止して、エンジンの駆動を継続させてもよい。

車両は、車両の停止時にエンジンを自動停止させ、車両の発進時にエンジンを再始動させるアイドルストップ制御が行われ、第１の診断部又は第２の診断部の少なくとも一方は、第２のモータの異常時に、アイドルストップ制御を禁止して、エンジンの駆動を継続させてもよい。

以上説明したように本発明によれば、スタータの診断結果の信頼性の向上を図り、エンジンの再始動が不可能となってリンプホーム運転が不可能となる状況を回避することができる。

本発明の実施の形態に係る車両のシステム構成例を示す模式図である。 スタータ系統の回路構成の例を示す説明図である。 モータジェネレータ系統の回路構成の例を示す説明図である。 制御装置の構成例を示すブロック図である。 スタータの回転数と発電電流との関係を示す説明図である。 スタータの故障診断制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 スタータの故障診断制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 スタータの故障診断制御によるバッテリ入出力電力を示す説明図である。 スタータの別の故障診断制御によるバッテリ入出力電力を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両のシステム構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車載モータの故障診断装置を適用可能な車両のシステム構成の一例について説明する。図１は、ハイブリッド車両のシステム構成例を示す模式図である。

車両は、エンジン１０と、スタータ２０と、モータジェネレータ３０と、自動変速機４０と、駆動用モータ４５と、駆動輪６１とを備える。かかる車両は、エンジン１０及び駆動用モータ４５を駆動源として併用可能なハイブリッド車両の例である。本実施形態に係る車両において、スタータ２０が第２のモータに相当し、モータジェネレータ３０が第１のモータに相当する。

かかるハイブリッド車両では、走行モードが、エンジン走行モードと、ＥＶ走行モードと、ハイブリッド走行モードとで切り替えられながら、車両の駆動力制御が行われる。エンジン走行モードは、エンジン１０から出力されるトルクにより車両を駆動するモードであり、主にリンプホーム運転時の走行モードである。ＥＶ走行モードは、第１の走行モードに相当し、駆動用モータ４５から出力されるトルクにより車両を駆動するモードである。ハイブリッド走行モードは、第２の走行モードに相当し、駆動用モータ４５から出力されるトルクと、エンジン１０から出力されるトルクとにより車両を駆動するモードである。

エンジン１０は、ガソリンやディーゼル等を燃料としてトルクを生成する内燃機関であり、出力軸としてのクランクシャフト１１を有する。クランクシャフト１１は、図示しないトルクコンバータ又はクラッチ等を介して自動変速機４０に接続されている。

駆動用モータ４５は、例えば、三相交流式のモータであり、インバータ４９を介して高電圧バッテリ（例えば２００Ｖ）１６０に接続されている。本実施形態では、高電圧バッテリ１６０が第１の電源に相当する。駆動用モータ４５は、高電圧バッテリ１６０から電力供給を受けて駆動（力行駆動）されて車両の駆動力を生成する駆動モータとしての機能と、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪６１の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。また、駆動用モータ４５は、エンジン１０の出力を用いて発電する発電機としての機能を有してもよい。

駆動用モータ４５を車両の駆動モータとして機能させる場合、インバータ４９は、高電圧バッテリ１６０から供給される直流電力を交流電力に変換し、駆動用モータ４５を駆動する。また、駆動用モータ４５を発電機として機能させる場合、インバータ４９は、駆動用モータ４５で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ１６０に充電する。

自動変速機４０は、例えば、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等の無段変速機構を備える。自動変速機４０は、クランクシャフト１１を介してエンジン１０から伝達された回転トルクを、車両の走行状態に応じた変速比で変換して、出力軸４１に伝達する。例えば、自動変速機４０にクラッチ機構を設けて、エンジン１０と出力軸４１、あるいは、駆動用モータ４５と出力軸４１の断接を切り替えるようにしてもよい。

第２のモータとしてのスタータ２０は、低電圧バッテリ１３０からの電力供給を受けて駆動され、エンジン１０をクランキングさせてエンジン１０を始動させる。本実施形態では、低電圧バッテリ１３０が第２の電源に相当する。スタータ２０の出力軸２５は、ギヤ等を介してエンジン１０のクランクシャフト１１に連結されており、スタータ２０の出力軸２５の回転に伴ってエンジン１０のクランクシャフト１１も回転する。スタータ２０は、図示しないスタータモータ、スタータピニオン及びスタータピニオンギヤを有する。スタータモータは、例えば、ＤＣモータであり、スタータ駆動リレー１２８によって通電のオン又はオフが切り替えられる。

スタータピニオンは、スタータモータのモータ軸に固定され、スタータ２０の出力軸２５に固定されたスタータピニオンギヤと噛合可能になっている。スタータピニオン及びスタータピニオンギヤは、ピニオン駆動リレー１２９によって噛合又は開放が切り替えられ、スタータモータのモータ軸と出力軸２５と連結の可否が切り替えられる。スタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９は、制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００によって駆動制御される。なお、本実施形態において、スタータ駆動リレー１２８が第１の切替部に相当し、ピニオン駆動リレー１２９が第２の切替部に相当する。

図２は、スタータ２０に電力を供給する第２の電源としての低電圧バッテリ１３０の電源系統の回路構成を示している。低電圧バッテリ１３０から出力される電力は、ＤＣＤＣコンバータ１２０によって所望の電圧に変換されて、スタータ２０と、種々の電気負荷１５０とに供給される。電気負荷１５０としては、例えば、車載の空調機器やオーディオ機器等の補機類が例示されるが、かかる例に限られない。低電圧バッテリ１３０とスタータ２０との間には、スタータ駆動リレー１２８と、ピニオン駆動リレー１２９とが並列に設けられている。スタータ駆動リレー１２８は、スタータモータの駆動電流のオン又はオフを切り替えるスイッチである。ピニオン駆動リレー１２９は、スタータピニオンとスタータピニオンギヤとの噛合のオン又はオフを切り替えるスイッチである。

スタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９は、例えばスタータ２０に設けられる。かかるスタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９は、制御装置１００の駆動指示に基づきオン又はオフに切り替えられる。低電圧バッテリ１３０には、ＩＢＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｓｅｎｓｏｒ）１３５が設けられている。ＩＢＳ１３５は、低電圧バッテリ１３０の入出力電流及び入出力電圧を検出する。検出される入出力電流及び入出力電圧の情報は、制御装置１００に送信される。

図１に戻り、モータジェネレータ３０は、第１の電源としての高電圧バッテリ１６０からの電力供給を受けて駆動され、エンジン１０をクランキングさせてエンジン１０を始動させる。モータジェネレータ３０の出力軸３５は、エンジン１０のクランクシャフト１１にギヤ等により連結されており、モータジェネレータ３０の出力軸３５の回転に伴ってエンジン１０のクランクシャフト１１も回転する。かかるモータジェネレータ３０は、発電機としての機能も有しており、例えば、エンジン１０のクランクシャフト１１が自動変速機４０側から回されたときに、モータジェネレータ３０も回されることによって発電を行う。発電された電力は、高電圧バッテリ１６０に充電される。

図３は、モータジェネレータ３０に電力を供給する高電圧バッテリ１６０の電源系統の回路構成を示している。高電圧バッテリ１６０から出力される電力は、モータジェネレータ３０に供給される。つまり、モータジェネレータ３０は、スタータ２０の電源である低電圧バッテリ１３０とは異なる高電圧バッテリ１６０を電源として、電力の供給を受ける。モータジェネレータ３０は、制御装置１００の駆動指示に基づき駆動される。

本実施形態に係る車両では、通常、エンジン１０を始動させる際に、モータジェネレータ３０を用いてエンジン１０のクランキングが行われる。また、モータジェネレータ３０によってエンジン１０を始動させることができない場合においては、スタータ２０を用いてエンジン１０のクランキングが行われる。つまり、スタータ２０は緊急時に用いられる。例えば、車両がＥＶ走行モードで走行中にハイブリッドシステムの異常が検出されて、モータジェネレータ３０を駆動することができない場合には、スタータ２０を駆動させてエンジン１０を始動させる。この場合、エンジン１０は低出力で駆動され、リンプホーム運転モードで車両は走行する。

このときに、スタータ２０が故障していると、もはやエンジン１０を始動させることができないために、ハイブリッドシステムの異常と併せて、リンプホーム運転すらできないことになる。したがって、スタータ２０が使用されない状態においても、スタータ２０の故障の有無を診断する必要がある。仮にスタータ２０の故障が発見された場合には、エンジン１０を停止させることのないように、つまり、ＥＶ走行モードに移行させたり、アイドルストップ制御によってエンジン１０を自動停止させたりすることのないように車両の制御が行われる。

＜２．制御装置＞
次に、スタータ２０の故障診断制御を実行する制御装置１００の構成例について説明する。図４は、制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。制御装置１００は、主としてＣＰＵ等のマイクロコンピュータを備えて構成される。図４には、制御装置１００の構成のうち、スタータ２０の故障診断制御に関連する部分が機能ブロックで示されている。なお、図示した制御装置１００は、単体の制御装置として構成されているが、制御装置１００は、複数の制御装置が相互に通信可能に構成されていてもよい。

制御装置１００は、ＨＶ制御部（ハイブリッド制御部）１０１と、エンジン制御部１０２と、モータ制御部１０３と、スタータ駆動回路１０４と、モータジェネレータ（ＩＳＧ／ＭＧ）駆動回路１０５と、表示制御部１０６と、スタータ診断制御部１１１とを備える。スタータ診断制御部１１１は、第１の診断部１１２と第２の診断部１１３とを有する。ＨＶ制御部１０１、エンジン制御部１０２、モータ制御部１０３、表示制御部１０６、及びスタータ診断制御部１１１は、例えばＣＰＵによりソフトウェアプログラムを実行することによって実現される機能であってもよい。

また、制御装置１００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子を備えている。例えば、ＲＯＭには、ＣＰＵにより実行されるソフトウェアプログラムや、演算処理に用いられる種々のパラメータが記憶される。また、ＲＡＭには、制御装置１００が取得するセンサ情報や演算処理結果等が記憶される。かかる制御装置１００には、低電圧バッテリ１３０に備えられたＩＳＧ１３５のセンサ信号や、ＤＣＤＣコンバータ１２０の制御電流を検出する電流センサのセンサ信号、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサのセンサ信号、エンジン回転数を検出する回転センサのセンサ信号、車速を検出する車速センサのセンサ信号等が入力される。

ＨＶ制御部１０１は、アクセルペダルの踏み込み量やエンジン回転数、車速等に基づいて車両に対する要求トルクを演算し、車両の走行モード（エンジン走行モード、ＥＶ走行モード、ハイブリッド走行モード）を決定する。ＨＶ制御部１０１は、算出された要求トルクをエンジン１０及び駆動用モータ４５に分配して、エンジン制御部１０２及びモータ制御部１０３に対して駆動指示を送る。

モータ制御部１０３は、ＨＶ制御部１０１からの駆動指示に基づいて駆動用モータ４５に供給する電力を制御して、駆動用モータ４５を駆動する。具体的には、モータ制御部１０３は、インバータ４９を制御することにより、駆動用モータ４５に供給する電力を制御する。

エンジン制御部１０２は、ＨＶ制御部１０１からの駆動指示に基づいてエンジン１０を制御する。具体的には、エンジン制御部１０２は、エンジン１０に備えられた燃料噴射弁や点火プラグの駆動制御を行うことにより、エンジン１０を制御する。また、エンジン制御部１０２は、エンジン１０を始動させる際には、モータジェネレータ駆動回路１０５に駆動指示を送信し、モータジェネレータ３０によりエンジン１０をクランキングさせてエンジン１０を始動させる。エンジン制御部１０２は、エンジン１０を始動させる際には、スタータ診断制御部１１１に対してエンジン１０の始動を知らせる信号を送る。

ただし、ハイブリッドシステムの異常時や高電圧バッテリ１６０の充電量が低下している場合等、モータジェネレータ３０によりエンジン１０を始動させることができない状況では、エンジン制御部１０２は、スタータ駆動回路１０４に駆動指示を送信し、スタータ２０によりエンジン１０をクランキングさせてエンジン１０を始動させる。

表示制御部１０６は、インストルメントパネルの表示面等の車室内の表示装置１２５を制御する。本実施形態において、表示制御部１０６は、スタータ２０の故障診断の結果を表示装置１２５に表示させる制御を行う。

スタータ診断制御部１１１のうち、第１の診断部１１２は、スタータ２０に対して低電圧バッテリ１３０から電力を供給してスタータ２０を駆動させたときのスタータ２０への供給電力に基づいてスタータ２０の故障診断（以下、「第１の診断」ともいう。）を行う。本実施形態において、第１の診断部１１２は、低電圧バッテリ１３０からスタータ２０への電力の供給のオン又はオフを切り替えたときのスタータ２０の供給電力の変化に基づいて、スタータ２０の故障診断を行う。第１の診断部１１２による診断は、主として、スタータ２０に電力を供給する電気回路上の故障の有無を診断するために行われる。例えば、ピニオン駆動リレー１２９をオフにした状態であれば、第１の診断はいつでも実行することができる。

具体的に、第１の診断部１１２は、ピニオン駆動リレー１２９をオフにし、かつ、スタータ駆動リレー１２８をオフからオンに切り替えたときのスタータ２０への供給電流の変化量が所定範囲内にあるか否かを判定する。スタータ２０への供給電流Ｉｓｔ＿Ａは、低電圧バッテリ１３０の出力電流Ｉｂａｔ＿ｏｕｔからＤＣＤＣコンバータ１２０の制御電流Ｉｄｃを引くことで求められる。

例えば、電気回路上で断線が生じている場合には、スタータ駆動リレー１２８をオフからオンに切り替えてもスタータ２０への供給電流Ｉｓｔ＿Ａが増加しないため、その変化量が著しく小さくなる。また、電気回路上でショートが生じている場合には、スタータ駆動リレー１２８をオフからオンに切り替えたときに、スタータ２０への供給電流Ｉｓｔが一気に大きくなるため、その変化量が著しく大きくなる。したがって、スタータ２０への供給電流Ｉｓｔの変化量の上限値Ｉｓｔ＿Ａ＿ｈｉ及び下限値Ｉｓｔ＿Ａ＿ｌｏを適切な値に設定しておくことで、第１の診断によりスタータ２０の故障を検出し得る。

また、スタータ診断制御部１１１のうち、第２の診断部１１３は、モータジェネレータ３０の駆動によりスタータ２０を回転させたときのスタータ２０の発電電力に基づいて、スタータ２０の故障診断（以下、「第２の診断」ともいう。）を行う。本実施形態において、第２の診断部１１３は、モータジェネレータ３０を駆動させ、エンジン１０のクランクシャフト１１を介してスタータ２０の出力軸２５を回転させたときのスタータ２０の発電電力の変化量に基づいて、スタータ２０の故障診断を行う。第２の診断部１１３による診断は、主として、スタータモータ本体の特性を診断するために行われる。

図５は、スタータ２０の回転数と発電電流Ｉｓｔ＿Ｂとの関係を示す説明図である。スタータ２０が正常である場合、スタータ２０の回転数が大きいほど、スタータ２０への発電電流Ｉｓｔ＿Ｂは大きくなる。このため、第２の診断部１１３は、スタータ２０の発電電流がスタータ２０の回転数に応じた適切な値となっているかを判定することで、スタータモータ本体の特性を診断することができる。

例えば、第２の診断部１１３は、エンジン１０のクランクシャフト１１とスタータ２０の出力軸２５とのギヤ比に基づき、エンジン１０の回転数Ｎｅからスタータ２０の回転数を求め、スタータ２０の発電電流がスタータ２０の出力軸２５の回転数に応じた値に対して大きくズレていないかを診断することができる。スタータ２０の発電電流Ｉｓｔ＿Ｂは、低電圧バッテリ１３０の入力電流Ｉｂａｔ＿ｉｎからＤＣＤＣコンバータ１２０の制御電流Ｉｄｃを引くことで求められる。スタータ２０の出力軸２５の回転数は、回転センサを用いて検出してもよい。

あるいは、第２の診断部１１３は、モータジェネレータ３０を駆動させた後、あらかじめ設定した時間の経過後にピニオン駆動リレー１２９をオンにし、さらに、スタータ駆動リレー１２８をオフからオンに切り替えたときのスタータ２０の発電電流の変化量が所定範囲内にあるか否かを判定する。この場合、スタータ駆動リレー１２８をオンにしている時間に応じて、スタータ２０の発電電流Ｉｓｔ＿Ｂの変化をあらかじめ把握することができる。したがって、スタータ２０の発電電流Ｉｓｔ＿Ｂの変化量の上限値Ｉｓｔ＿Ｂ＿ｈｉ及び下限値Ｉｓｔ＿Ｂ＿ｌｏを適切な値に設定しておくことで、第２の診断によりスタータ２０の故障を検出し得る。

スタータ診断制御部１１１による故障診断は、例えば、車両の走行制御中において、ＥＶ走行モードからハイブリッド走行モードに移行する際に実行されてもよい。かかる走行モードの移行時には、エンジン１０を始動させるためにモータジェネレータ３０が駆動されるため、スタータ２０の動作音がドライバ等に聞こえにくくなる。また、特に第２の診断では、モータジェネレータ３０によりエンジン１０のクランクシャフト１１を回転させてスタータ２０を回転させるため、通常の走行制御中のエンジン１０の始動に合わせて、第２の診断を実行させることができる。

また、走行モードがＥＶ走行モードからハイブリッド走行モードに移行する際にスタータ２０の故障診断を行うことで、仮にスタータ２０の故障が検出された場合であっても、その時点ではエンジン１０が運転中であることから、エンジン１０を運転状態で維持させることができる。したがって、モータジェネレータ３０によってエンジン１０を始動させられない状況で、スタータ２０によってもエンジン１０を始動させることができずに、リンプホーム運転すら不可能となる事態を回避することができる。

また、走行モードがＥＶ走行モードからハイブリッド走行モードに移行する際にスタータ２０の故障診断を行うにあたり、スタータ診断制御部１１１は、第１の診断部１１２による第１の診断の結果に異常が無いときに、第２の診断部１１３による第２の診断を実行してもよい。つまり、スタータ２０に電力を供給する電気回路上にショートや断線が生じていると推定される場合には、その時点でスタータ２０とエンジン１０とを連結させることなく、第２の診断を省略して、スタータ２０の故障と判定してもよい。

スタータ診断制御部１１１は、第１の診断部１１２又は第２の診断部１１３のいずれかによりスタータ２０の故障が検出された場合には、ＨＶ制御部１０１に対してスタータ２０の異常を知らせる信号を送り、ＥＶ走行モードを禁止させるとともに、エンジン１０の駆動を継続させる。これにより、モータジェネレータ３０及びスタータ２０によるエンジン１０の始動が不可能な状況で、エンジン１０が停止することがなくなり、リンプホーム運転すら不可能となる事態を回避することができる。

＜３．スタータの診断制御方法＞
次に、図６〜図８に基づいて、本実施形態に係る制御装置１００によるスタータ２０の診断制御方法の一例について説明する。図６は、スタータ２０の診断制御方法のメインルーチンを示すフローチャートであり、図７は、スタータ２０の故障診断処理のサブルーチンを示すフローチャートである。また、図８は、スタータ２０の診断制御中のスタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９の状態、エンジン回転数及びスタータ回転数、スタータ２０への供給電流又は発電電流、低電圧バッテリ１３０の電圧の推移を示している。

なお、以下のスタータの診断制御方法の例では、同一のフローチャートにしたがって第１の診断及び第２の診断が実行される。したがって、図７及び以下の説明においては、スタータ２０への供給電流とスタータ２０の発電電流を区別せずに、スタータ駆動リレー１２８がオンの状態での低電圧系の電流値をＩｓｔ＿ｏｎと表し、スタータ駆動リレー１２８がオフの状態での低電圧系の電流値をＩｓｔ＿ｏｆｆと表す。

図６において、例えば、ＨＶ制御部１０１が、走行モードをＥＶ走行モード（第１の走行モード）からハイブリッド（第２の走行モード）へと切り替え、エンジン制御部１０３に対してエンジン１０の駆動指示を送ると、エンジン制御部１０３は、モータジェネレータ駆動回路１０５に対して駆動指示を出力するとともに、スタータ診断制御部１１１にモータジェネレータ３０の駆動を知らせる信号を送る（ステップＳ１２）。スタータ診断制御部１１１の第１の診断部１１２は、かかる信号を受け取ると、第１の診断を実行する（ステップＳ１４）。

第１の診断処理は、例えば、以下のように実行される。図７に示すように、まず、第１の診断部１１２は、時刻ｔ１までの期間、スタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９をともにオフにした状態で、低電圧バッテリ１３０の出力電流値Ｉｓｔ＿ｏｆｆ（＝Ｉｂａｔ−Ｉｄｃ）を一定の値に保持させる（ステップＳ３２）。次いで、第１の診断部１１２は、時刻ｔ１において、スタータ駆動リレー１２８をオンに切り替える（ステップＳ３４）。次いで、第１の診断部１１２は、スタータ駆動リレー１２８がオンにされた状態で、低電圧バッテリ１３０からスタータ２０への供給電流Ｉｓｔ＿ｏｎ（＝Ｉｂａｔ−Ｉｄｃ）を算出する（ステップＳ３６）。

次いで、第１の診断部１１２は、低電圧バッテリ１３０からスタータ２０への供給電流の変化量（｜Ｉｓｔ＿ｏｆｆ−Ｉｓｔ＿ｏｎ｜）を求め、この変化量があらかじめ設定した所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３８）。第１の診断における所定範囲の上限値Ｉｓｔ＿ｏｎ及び下限値Ｉｓｔ＿ｏｆｆは、スタータ２０に電力を供給する電気回路上での断線あるいはショートの発生の有無を検出し得る閾値として適切な値に設定される。

スタータ２０への供給電流の変化量が所定範囲内にある場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、第１の診断部１１２は、第１の診断の診断結果が正常であると判定する（ステップＳ４０）。一方、スタータ２０への供給電流の変化量が所定範囲内にない場合（Ｓ３８：Ｎｏ）、第１の診断部１１２は、第１の診断の診断結果が異常であると判定する（ステップＳ４２）。第１の診断の診断結果を判定した後、第１の診断部１１２は、時刻ｔ２において、スタータ駆動リレー１２８をオフにして（ステップＳ４４）、スタータ２０の故障診断処理のサブルーチンを終了する。

図６のフローチャートに戻り、第１の診断部１１２は、ステップＳ１４における第１の診断の終了後、第１の診断によるスタータ２０の異常の有無を判定する（ステップＳ１６）。第１の診断によってスタータ２０の異常と判定された場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、第１の診断部１１２は、ＨＶ制御部１０１あるいはエンジン制御部１０３に対して、エンジン１０の停止を禁止させる。つまり、第１の診断部１１２は、ＨＶ制御部１０１に、ＥＶ走行モードへの切り替えを禁止させる（ステップＳ２６）。車両がアイドルストップ車両である場合には、第１の診断部１１２は、エンジン制御部１０３に、アイドルストップ制御を禁止させる。

次いで、第１の診断部１１２は、表示制御部１０６に制御指示を送り、インストルメントパネル等の表示装置にスタータ２０の異常を表示させるなどして、ドライバにスタータ２０の故障を通知する（ステップＳ２８）。第１の診断によりスタータ２０の異常が検出された場合には、第１の診断部１１２は、第２の診断を実行させることなくスタータ２０の診断制御を終了する。

一方、第１の診断によってスタータ２０が正常と判定された場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、今度は、時刻ｔ３において、スタータ診断制御部１１１の第２の診断部１１３は、ピニオン駆動リレー１２９をオンに切り替える（ステップＳ１８）。次いで、第２の診断部１１３は、第２の診断を実行する（ステップＳ２０）。

第２の診断処理は、例えば、以下のように実行される。図７に示すように、まず、第２の診断部１１３は、時刻ｔ４までの期間、ピニオン駆動リレー１２９がオンにされる一方、スタータ駆動リレー１２８をオフにした状態で、低電圧バッテリ１３０の出力電流値Ｉｓｔ＿ｏｆｆ（＝Ｉｂａｔ−Ｉｄｃ）を一定の値に保持させる（ステップＳ３２）。次いで、第２の診断部１１３は、時刻ｔ４において、スタータ駆動リレー１２８をオンに切り替える（ステップＳ３４）。次いで、第２の診断部１１３は、スタータ駆動リレー１２８及びピニオン駆動リレー１２９がオンにされた状態で、スタータ２０の発電電流Ｉｓｔ＿ｏｎ（＝Ｉｂａｔ−Ｉｄｃ）を算出する（ステップＳ３６）。

次いで、第２の診断部１１３は、スタータ２０の発電電流の変化量（｜Ｉｓｔ＿ｏｆｆ−Ｉｓｔ＿ｏｎ｜）を求め、この変化量があらかじめ設定した所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３８）。第２の診断における所定範囲の上限値Ｉｓｔ＿ｏｎ及び下限値Ｉｓｔ＿ｏｆｆは、ステップＳ１２でモータジェネレータ３０の駆動を開始してから、このステップＳ３８までの時間の経過に伴うエンジン回転数（スタータ回転数）の上昇量と、図５に示したようなスタータ回転数と発電電流との特性等に応じて想定される閾値として適切な値に設定される。

スタータ２０の発電電流の変化量が所定範囲内にある場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、第２の診断部１１３は、第２の診断の診断結果が正常であると判定する（ステップＳ４０）。一方、スタータ２０の発電電流の変化量が所定範囲内にない場合（Ｓ３８：Ｎｏ）、第２の診断部１１３は、第２の診断の診断結果が異常であると判定する（ステップＳ４２）。第２の診断の診断結果を判定した後、第２の診断部１１３は、時刻ｔ５において、スタータ駆動リレー１２８をオフにして（ステップＳ４４）、スタータ２０の故障診断処理のサブルーチンを終了する。

図６のフローチャートに戻り、第２の診断部１１３は、ステップＳ２０における第２の診断の終了後、ピニオン駆動リレー１２９をオフにする（ステップＳ２２）。図８においては、スタータ駆動リレー１２８をオフにする時刻ｔ５と同時刻でピニオン駆動リレー１２９がオフにされているが、時刻はずれていてもよい。

次いで、第２の診断部１１３は、第２の診断によるスタータ２０の異常の有無を判定する（ステップＳ２４）。第２の診断によってスタータ２０の異常と判定された場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、第２の診断部１１３は、ＨＶ制御部１０１あるいはエンジン制御部１０３に対して、エンジン１０の停止を禁止させる。つまり、第２の診断部１１３は、ＨＶ制御部１０１に、ＥＶ走行モードへの切り替えを禁止させる（ステップＳ２６）。車両がアイドルストップ車両である場合には、第２の診断部１１３は、エンジン制御部１０３に、アイドルストップ制御を禁止させる。

次いで、第２の診断部１１３は、表示制御部１０６に制御指示を送り、インストルメントパネル等の表示装置にスタータ２０の異常を表示させるなどして、ドライバにスタータ２０の故障を通知して（ステップＳ２８）、スタータ２０の故障診断制御を終了する。

一方、第２の診断によってスタータ２０が正常と判定された場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、第２の診断部１１３は、このままスタータ２０の故障診断制御を終了する。この場合、仮にモータジェネレータ３０によるエンジン１０の始動が不可能な状況になってもスタータ２０によってエンジン１０を始動させることができる状況であることから、特にエンジン１０の停止を禁止させるような指示は出されない。

図６及び図７のフローチャートで示したスタータの診断制御が実行される時期は、特に限定されない。診断制御は、車両のシステムの電源がオンにされている間、常時実行されてもよく、一定の時間間隔をおいて実行されてもよく、あるいは、エンジン１０が始動される回数が所定回数に到達するごとに実行されてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るスタータの故障診断装置（車載モータの故障診断装置）は、スタータ２０に対して低電圧バッテリ１３０から電力を供給しスタータ２０を駆動させたときのスタータ２０への供給電流に基づいてスタータ２０の故障診断を行う第１の診断部１１２を備えている。かかる第１の診断部１１２によって、主としてスタータ２０に電力を供給する電気回路上の異常の有無を診断することができる。また、かかるスタータの故障診断装置は、モータジェネレータ３０の駆動により回転されるクランクシャフト１１を介してスタータ２０を回転させたときのスタータ２０の発電電流に基づいてスタータ２０の故障診断を行う第２の診断部１１３を備えている。かかる第２の診断部１１３によって、主としてスタータモータ本体の特性の異常の有無を診断することができる。したがって、スタータ２０の故障診断結果の信頼性が向上し、エンジン１０を再始動することができずに、リンプホーム運転すらできなくなる事態を回避することができる。

また、本実施形態に係るスタータの故障診断装置では、車両の走行制御中に、エンジン１０が始動されるタイミングでスタータ２０の故障診断が実行される。このため、スタータ２０の異常が検出されるときにはエンジン１０が運転状態にあるため、以降、エンジン１０の停止を禁止させて、エンジン１０の運転を継続させることができる。したがって、少なくともリンプホーム運転が確実に実行され得る状況を確保することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、エンジン１０を始動させるためにモータジェネレータ３０の駆動が開始された後で、第１の診断部１１２による第１の診断と、第２の診断部１１３による第２の診断とが実行されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図９に示したように、第１の診断部１１２は、時刻ｔ１〜ｔ２において、モータジェネレータ３０の駆動開始前であっても適時に第１の診断を実行してもよい。そのうえで、第２の診断部１１３は、モータジェネレータ３０の駆動が開始される時刻ｔ１３以降、時刻ｔ１４〜ｔ１５において、第２の診断を実行すればよい。このように第１の診断及び第２の診断が実行される場合であっても、スタータ２０に電力を供給するための電気回路系の異常、及び、スタータモータ自体の特性の異常の有無を判定することができる。

また、上記実施形態では、車両がハイブリッド車両である例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明は、車両の駆動力を発生させる駆動源としてエンジンのみを搭載した車両であって、アイドルストップ制御を実行可能なアイドルストップ車両に適用されてもよい。この場合、アイドルストップ制御によりエンジンが停止した後、モータジェネレータ及びスタータのいずれによってもエンジンを再始動させることが不可能になると、リンプホーム運転すら不可能な状況になる。アイドルストップ車両においても、本発明に係るスタータの故障診断装置によれば、スタータの故障診断を実行し、スタータの異常が検出された場合には、アイドルストップ制御を禁止させてエンジンの駆動を継続させることで、リンプホーム運転すら不可能な状況を回避することができる。

また、上記実施形態では、スタータ２０への供給電力及びスタータ２０の発電電力として電流値を用いて故障診断が行われていたが、本発明はかかる例に限定されない。スタータ２０への供給電力及びスタータ２０の発電電力として電圧値を用いて故障診断が実行されてもよい。この場合においても、図８及び図９に示すように、第１の診断あるいは第２の診断時の電圧の変化量に基づいて、スタータ２０の故障の有無を診断することができる。

また、上記実施形態では、第１のモータとしてのモータジェネレータ３０は、スタータ及び発電機の機能を有していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第１のモータは、エンジン１０の出力側に設けられて、スタータとしての機能と併せて、車両の駆動トルクを生成する機能を有するモータであってもよい。この場合、第１のモータは、回生発電機能を有していてもよい。

また、上記実施形態では、モータジェネレータ３０は、エンジン１０のクランクシャフト１１を介してスタータ２０を回転させるモータであったが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ギヤ等を介してスタータ２０に連結された第１のモータを設け、第２の診断を実行する際に当該第１のモータを駆動させてスタータ２０を回転させるようにしてもよい。

１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ スタータ（第２のモータ）
２５ 出力軸
３０ モータジェネレータ（第１のモータ）
３５ 出力軸
１００ 制御装置
１１１ スタータ診断制御部
１１２ 第１の診断部
１１３ 第２の診断部
１２８ スタータ駆動リレー（第１の切替部）
１２９ ピニオン駆動リレー（第２の切替部）
１３０ 低電圧バッテリ（第２の電源）
１６０ 高電圧バッテリ（第１の電源）

Claims (11)

1. 第１の電源からの電力供給により駆動され、車両の駆動源又は発電機の少なくとも一方の機能を有し、かつ、エンジンの始動に用いられる第１のモータと、
   前記第１のモータに機械的に連結され、前記第１の電源とは異なる第２の電源からの電力供給により駆動され、かつ、前記エンジンの始動に用いられる第２のモータと、
   前記第２のモータに対して前記第２の電源から電力を供給し前記第２のモータを駆動させたときの前記第２のモータへの供給電力に基づいて前記第２のモータの故障診断を行う第１の診断部と、
   前記第１のモータの駆動により前記第２のモータを回転させたときの前記第２のモータの発電電力に基づいて前記第２のモータの故障診断を行う第２の診断部と、
   を備えた、車載モータの故障診断装置。
2. 前記第２の電源から前記第２のモータへの電力の供給のオン又はオフを切り替える第１の切替部をさらに備え、
   前記第１の診断部は、前記第１の切替部により、前記第２の電源から前記第２のモータへの電力の供給のオン又はオフを切り替えたときの前記第２のモータへの供給電力の変化に基づいて前記第２のモータの故障診断を行う、請求項１に記載の車載モータの故障診断装置。
3. 前記第１の診断部は、前記第２のモータへの供給電力の変化量が所定範囲内に無い場合に前記第２のモータを異常と判定する、請求項２に記載の車載モータの故障診断装置。
4. 前記第２のモータの出力軸と前記エンジンのクランクシャフトとの連結又は開放を切り替える第２の切替部をさらに備え、
   前記第１の診断部は、前記第２の切替部により、前記第２のモータの出力軸と前記エンジンのクランクシャフトとの連結を開放して、前記第２のモータの故障診断を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載モータの故障診断装置。
5. 前記第２の診断部は、前記第１のモータにより前記エンジンのクランクシャフトを回転させ、前記第２の切替部により、前記第２のモータの出力軸と前記エンジンのクランクシャフトとを連結したときの前記第２のモータの発電電力の変化に基づいて、前記第２のモータの故障診断を行う、請求項４に記載の車載モータの故障診断装置。
6. 前記第２の診断部は、前記第２のモータの発電電力の変化量が所定範囲内に無い場合に前記第２のモータを異常と判定する、請求項５に記載の車載モータの故障診断装置。
7. 少なくとも前記第２の診断部による故障診断を開始する前に、前記第１のモータを用いて前記エンジンをクランキングさせる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車載モータの故障診断装置。
8. 前記車両の制御中に前記エンジンを始動させる際に、前記第１のモータにより前記エンジンのクランキングを開始させた後に、前記第１の診断部及び前記第２の診断部による前記第２のモータの故障診断を行う、請求項７に記載の車載モータの故障診断装置。
9. 前記第１の診断部による診断結果に異常がないときに、前記第２の診断部による故障診断を行う、請求項８に記載の車載モータの故障診断装置。
10. 前記車両は、少なくとも、前記第１のモータの駆動力による第１の走行モード、又は、前記第１のモータ及び前記エンジンの駆動力による第２の走行モードにより走行制御が行われ、
    前記第１の診断部又は前記第２の診断部の少なくとも一方は、前記第２のモータの異常時に、前記第１の走行モードを禁止して、前記エンジンの駆動を継続させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の車載モータの故障診断装置。
11. 前記車両は、前記車両の停止時に前記エンジンを自動停止させ、前記車両の発進時に前記エンジンを再始動させるアイドルストップ制御が行われ、
    前記第１の診断部又は前記第２の診断部の少なくとも一方は、前記第２のモータの異常時に、前記アイドルストップ制御を禁止して、前記エンジンの駆動を継続させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の車載モータの故障診断装置。
    

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