特許 6263896 ハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6263896

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】ハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/50 20160101AFI20180115BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20180115BHJP

   B60K 6/485 20071001ALI20180115BHJP

   B60K 6/543 20071001ALI20180115BHJP

   F16H 61/12 20100101ALI20180115BHJP

   F16H 61/662 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B60W20/50

   B60W10/10 900

   B60K6/485ZHV

   B60K6/543

   F16H61/12

   F16H61/662

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-165681(P2013-165681)

(22)【出願日】2013年8月9日

(65)【公開番号】特開2015-33908(P2015-33908A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2016年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100066865

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 信一

(74)【代理人】

【識別番号】100066854

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 賢照

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】岩田 憲仁

(72)【発明者】

【氏名】阿曽 充宏

【審査官】 ▲高▼木 真顕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３３１６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４６４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７５３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３０４９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／２０ − ６／５４７

Ｆ１６Ｈ ５９／００ − ６１／１２

Ｆ１６Ｈ ６１／１６ − ６１／２４

Ｆ１６Ｈ ６１／６６ − ６１／７０

Ｆ１６Ｈ ６３／４０ − ６３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と電動発電機を有するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結すると共に、
前記電動発電機の目標回転数と前記内燃機関の回転数に基づいて、前記無段変速機構の変速比を変化させる変速比変化手段と、該変速比変化手段を実施する制御がなされた後に、前記電動発電機の回転数と前記目標回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったと判断されたときに、前記無段変速機構に異常があると診断する異常診断手段を有する制御装置を設けることを特徴とするハイブリッドシステム。

【請求項2】

前記目標回転数は、予め定めた高効率回転領域に設定されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドシステム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のハイブリッドシステムを搭載することを特徴とするハイブリッド車両。

【請求項4】

内燃機関と電動発電機を有すると共に、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結して構成されるハイブリッドシステムの異常診断方法であって、
前記電動発電機の目標回転数を設定すると共に、前記内燃機関の回転数を検知し、
設定した前記目標回転数と検知した前記内燃機関の回転数とに基づいて、前記無段変速機構の変速比を変化させて、
前記変速比を変化させた後に、前記電動発電機の回転数を検知し、
前記目標回転数と検知した前記電動発電機の回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きいか否かを判断し、
前記回転数差が前記異常判定値よりも大きいと判断したときに、前記無段変速機構に異常があると診断することを特徴とするハイブリッドシステムの異常診断方法。

【請求項5】

前記電動発電機の回転数が予め定めた高効率回転領域に限定されるように前記目標回転数を設定することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッドシステムの異常診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関と電動発電機とを有するハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法に関し、より詳細には、内燃機関のクランク軸と電動発電機との間の動力伝達を行う無段変速機構の異常を診断し、安全性を確保することができるハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関と電動発電機の両方を搭載するハイブリッド車両（ＨＥＶ）では、内燃機関の出力により電動発電機を駆動して発電して、この発電した電力をバッテリに充電したり、このバッテリに充電した電力で電動発電機を駆動して内燃機関の出力をアシストしたりしている。この内燃機関で電動発電機を駆動する場合には、内燃機関の駆動力を電動発電機に伝達する必要がある。

【0003】

そのようなハイブリッド車両において、各装置の異常を診断することは、安全性を確保するためには必須である。これに関して、無段変速機の変速比を可変するアクチュエータ（ソレノイド）のオン、オフを検知すると共に、無段変速機の変速比の変化を検知して、ハイブリット車両に設けた無段変速機の故障を判定する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

しかしながら、上記の装置では、無段変速機構の異常を診断するために、無段変速機構の各装置の状態を検知するセンサを別途設けたり、診断するロジックが複雑化したりするという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２４８３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、内燃機関のクランク軸と電動発電機との間の動力伝達を行う無段変速機構の異常を単純なロジックで診断し、安全性を確保することができるハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムは、内燃機関と電動発電機を有するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結すると共に、前記電動発電機の目標回転数と前記内燃機関の回転数に基づいて、前記無段変速機構の変速比を変化させる変速比変化手段と、該変速比変化手段を実施する制御がなされた後に、前記電動発電機の回転数と前記目標回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったと判断されたときに、前記無段変速機構に異常があると診断する異常診断手段を有する制御装置を設けて構成される。

【0008】

なお、ここでいう変速比変化手段による電動発電機の回転数の変動がないとは、電動発電機の回転数が変速比変化手段による目標の回転数にならないことを示している。例えば
、変速比変化手段を実施する制御が行われた場合に、無段変速機構に異常がなければ、電動発電機の回転数は目標の回転数に変動するが、仮に、無段変速機構に異常が発生すれば、電動発電機の回転数はその目標の回転数にならない。

【0009】

よって、この変速比変化手段による電動発電機の回転数の変動がないことは、変速比変化手段を実施する制御がなされた後に、電動発電機の回転数が全く変動しない、つまり回転数の変動がゼロの場合、電動発電機の回転数が殆ど変動しない場合、及び電動発電機の回転数が目標の回転数にならない場合を含む。

【0010】

この構成によれば、無段変速機構の変速比を変化させる制御がなされた場合で、変速比変化手段による電動発電機の回転数の変動がないと判断されたときに、無段変速機構に異常があると診断することができる。

【0011】

例えば、従来技術において、内燃機関と駆動輪との間に設けられた変速機としての無段変速機の故障を検知する場合には、無段変速機のアクチュエータの作動の有無や、アクチュエータを作動させるための油圧機構の油圧状況、あるいは、ベルトの滑り具合などを検知するセンサを新たに追加する必要があり、更に、異常を診断するロジックが複雑になる。

【0012】

一方、上記の構成によれば、無段変速機構の変速比を変化させる制御がなされた場合で、ハイブリッドシステムを運用する上で必要となる電動発電機の回転数を検知し、その回転数の変動をモニタリングするだけでよく、無段変速機構の異常を診断するための部品点数の増加や、制御の複雑化を抑制することができ、単純なロジックで、迅速且つ正確に無段変速機構の故障を診断することができる。これにより、無段変速機構に予期せぬ異常が発生した場合に、その異常を容易に診断して、システム全体の安全性を確保することができる。

【0013】

また、電動発電機の動力伝達に無段変速機構を介すことで、例えば、内燃機関と電動発電機の回転数比を連続的に変更できるレシオ可変機構として、ＣＶＴ等の無段変速機構を用いて、内燃機関のクランク軸の動力を電動発電機に伝達するので、内燃機関のクランク軸の回転数の変動に依存することなく、電動発電機の回転軸の回転数を電動発電機の発電又は駆動に適した回転数に制御することができる。

【0014】

そのため、電動発電機における回転数の使用回転域が限定されることにより、電気的特性の効率が高い状態で電動発電機を使用することが可能となり、発電時及び電動駆動時のエネルギー効率を高めることができる。また、電動発電機側において、過大な回転数で使用できるように信頼性を確保するために必要とされる過剰な構成の軸受け構造及び高強度の構造体を採用する必要が無くなる。その結果、電動発電機及びハイブリッドシステムの小型化及び軽量化を図ることができる。

【0015】

また、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記変速比変化手段を、前記電動発電機の回転数が予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された前記電動発電機の目標回転数と前記内燃機関の回転数に基づいて前記無段変速機構の変速比を変化させる手段とし、前記異常診断手段を、前記変速比変化手段を実施する制御がなされた後で、前記電動発電機の回転数と前記目標回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったと判断されたときに、前記無段変速機構に異常があると診断する手段とするように構成されることが望ましい。

【0016】

なお、ここでいう目標回転数とは、電動発電機の電気的特性の効率の高い、つまり駆動効率や回生効率の高い高効率回転領域内の値に設定される電動発電機の回転数の目標値で
ある。この目標回転数は、無段変速機構の変速比を可変する際に使用され、無段変速機構の変速比を、電動発電機の回転数をその目標回転数にするように、その目標回転数と内燃機関の回転数に基づいて変化させる。

【0017】

この構成によれば、無段変速機構の変速比を変化させる制御がなされた後の電動発電機の回転数と目標回転数との回転数差が、異常判定値よりも大きくなったときに、つまり、目標回転数と回転数との乖離が許容値を超えたときに、変速比変化手段による電動発電機の回転数の変動がないと判断し、無段変速機構に異常があると診断する。これにより、より正確且つ迅速に動力断接装置の異常を診断することができる。また、ハイブリッドシステムを運用する上で必要となる電動発電機の回転数とその目標回転数とを比較するだけでよく、新たなセンサを追加することなく、容易に異常を診断することができる。

【0018】

そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両は、上記のハイブリッドシステムを搭載して構成される。この構成によれば、システムに設けられた装置の異常を診断することで、安全性を確保したハイブリッド車両を提供することができる。

【0019】

そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムの異常診断方法は、内燃機関と電動発電機を有すると共に、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結して構成されるハイブリッドシステムの異常診断方法であって、前記電動発電機の目標回転数を設定すると共に、前記内燃機関の回転数を検知し、設定した前記目標回転数と検知した前記内燃機関の回転数とに基づいて、前記無段変速機構の変速比を変化させて、前記変速比を変化させた後に、前記電動発電機の回転数を検知し、前記目標回転数と検知した前記電動発電機の回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きいか否かを判断し、前記回転数差が前記異常判定値よりも大きいと判断したときに、前記無段変速機構に異常があると診断することを特徴とする方法である。

【0020】

また、上記のハイブリッドシステムの異常診断方法において、前記電動発電機の回転数が予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された前記電動発電機の目標回転数と前記内燃機関の回転数に基づいて前記無段変速機構の変速比を変化させる制御がなされた後で、前記電動発電機の回転数と前記目標回転数との回転数差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったと判断されたときに、前記無段変速機構に異常があると診断することが望ましい。

【0021】

この方法によれば、ハイブリッドシステムを運用する上で検知される電動発電機の回転数と目標回転数との回転数差を算出し、その回転数差と予め定めた異常判定値と比較するという容易な方法で、ハイブリッドシステムに設けた無段変速機構の異常を診断することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明のハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法によれば、単純なロジックにより、迅速且つ正確に無段変速機構の異常を診断することができる。詳しくは、無段変速機構の変速比を変化させる制御がなされた場合で、無段変速機構の変速比を変化による電動発電機の回転数の変動がないと判断されたときに、無段変速機構に異常があると診断することができる。そのため、無段変速機構の異常を診断するために新たなセンサなどを追加することなく、無段変速機構に予期せぬ異常が発生した場合に、単純なロジックで、その異常を迅速且つ正確に診断し、安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステム及びハイブリッド車両の構成を示す図である。

【図2】本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステムの異常診断方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法について説明する。

【0025】

図１に示すように、この実施の形態のハイブリッドシステム２は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（Ｍ/Ｇ）２１を有するハイブリッドシステムである。なお、ここでは、このハイブリッドシステム２はハイブリッド車両（ＨＥＶ：以下車両とする）１に搭載されているものとして説明するが、必ずしも、車両に搭載されるものに限定されない。

【0026】

図１の例に示すように、ハイブリッドシステム２は、エンジン１０にエンジン本体（ＥＮＧ）１１と排気通路１２とターボ過給器１３と、排気通路１２に設けられた排気ガス浄化装置（後処理装置）１４を備えている。

【0027】

エンジン１０のクランク軸１５に直結してベルト又はチェーン式のＣＶＴ（無段変速機構：レシオ可変機構）１６を設け、このＣＶＴ１６に電動発電機２１を連結する。つまり、エンジン１０のクランク軸１５にＣＶＴ１６の第１プーリー１６ａを設けると共に、電動発電機２１にＣＶＴ１６の第２プーリー１６ｂを設けて構成し、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂを介してクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行うように構成する。

【0028】

この第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂとの間には無端状のベルト又はチェーン（動力伝達部材）１６ｃが掛けられており、クランク軸１５から第１プーリー１６ａと動力伝達部材１６ｃと第２プーリー１６ｂを経由して電動発電機２１に、また逆に、電動発電機２１から第２プーリー１６ｂと動力伝達部材１６ｃと第１プーリー１６ａを経由してクランク軸１５に、動力が伝達される。

【0029】

このＣＶＴ１６では、２個一組の第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂにＶ字形状の動力伝達部材１６ｃをかけ、個々のプーリー１６ａ、１６ｂの幅を変えることにより、プーリー１６ａ、１６ｂと動力伝達部材１６ｃの接する位置を変えるようにしており、幅が拡げられて動力伝達部材１６ｃの接する位置が内側に（軸に近く）なれば直径が小さくなり、逆に幅が狭められて動力伝達部材１６ｃの接する位置が外側なれば（外周側に移動すれば）直径が大きくなるように構成されている。そして、電子制御による油圧又は電動機構（図示しない）で２個のプーリー１６ａ、１６ｂの幅の拡縮が互いに逆になるように変化させる制御を行うことにより、動力伝達部材１６ｃをたるませることなく、変速を連続的に行うことができる。

【0030】

このＣＶＴ１６を、エンジン１０において、クランク軸１５の一方に変速機３１が接続されており、クランク軸１５の他方にＣＶＴ１６が接続されているように構成すると、ＣＶＴ１６が、エンジン１０に関して、変速機３１とは反対側のクランク軸１５に設けられていることになる。これにより、エンジン１０と変速機３１の間にＣＶＴ１６を設ける必要がなくなる。そのため、ハイブリッドシステムを考慮していない、既存のエンジンと変速機との組み合わせ（パワートレイン）に対しても、電動発電機を容易に設けることができ、ハイブリッドシステムを搭載できるパワートレインの種類を拡大することが容易にできる。

【0031】

なお、この場合、従来技術では、エンジンに関して、変速機とは反対側には、クランク軸から駆動力を得ている冷却ファンや冷却水ポンプや潤滑油ポンプ等の補機が配置されているので、これらの補機は電動化して、クランク軸から直接駆動力を得ることなく、電動発電機で発電した電力で駆動されるようにすることが好ましい。これにより、補機類のレ
イアウトに関して自由性が増し、更には状況に応じて補機による負荷損失のないエンジン出力を駆動力に活用できるというメリットが生じる。

【0032】

そして、電力システム２０の一部である電動発電機２１は、発電機として、エンジン１０の駆動力を受けて発電をしたり、又は、車両１のブレーキ力等の回生力発生による回生発電をしたり、モータとして駆動して、その駆動力をエンジン１０のクランク軸１５に伝達して、エンジン１０の駆動力をアシストしたりする。

【0033】

なお、発電して得た電力は、配線２２を経由してインバータ（ＩＮＶ）２３で変換して第１バッテリ（充電器：Ｂ１）２４Ａに充電される。また、電動発電機２１を駆動するときは、第１バッテリ２４Ａに充電された電力をインバータ２３で変換して電動発電機２１に供給する。

【0034】

図１の構成では、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＣＯＮ）２５と第２バッテリ（Ｂ２）２４Ｂを第１バッテリ２４Ａに直列に設けて、第１バッテリ２４Ａの、例えば、一般的な１２Ｖや２４Ｖ以上の高い電圧の電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５で、例えば、１２Ｖに電圧降下させて、第２バッテリ２４Ｂに充電して、この第２バッテリ２４Ｂから補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃ等に電力を供給するように構成している。

【0035】

このハイブリッドシステム２を搭載したハイブリッド車両（以下車両）１においては、エンジン１０の動力は、動力伝達システム３０の変速機（トランスミッション）３１に伝達され、更に、変速機３１より推進軸（プロペラシャフト）３２を介して作動装置（デファレンシャルギア）３３に伝達され、作動装置３３より駆動軸（ドライブシャフト）３４を介して車輪３５に伝達される。これにより、エンジン１０の動力が車輪３５に伝達され、車両１が走行する。

【0036】

尚、エンジン１０の搭載方式によっては、エンジン本体１１から車輪３５までの動力の伝達経路は異なってもよい。

【0037】

一方、電動発電機２１の動力に関しては、第１バッテリ２４Ａに充電された電力がインバータ２３を介して電動発電機２１に供給され、この電力により電動発電機２１が駆動され動力を発生する。この電動発電機２１の動力は、ＣＶＴ１６を介してクランク軸１５に伝達されて、エンジン１０の動力伝達経路を伝達して、車輪３５に伝達される。

【0038】

これにより、電動発電機２１の動力がエンジン１０の動力と共に車輪３５に伝達され、車両１が走行する。なお、回生時には、逆の経路で、車輪３５の回生力、又はエンジン１０の回生力が電動発電機２１に伝達されて、電動発電機２１で発電が可能となる。

【0039】

また、ハイブリッドシステム用制御装置４１が設けられ、エンジン１０の回転数Ｎｅや負荷Ｑ等の運転状態や電動発電機２１の回転数Ｎｍ等の運転状態や第１バッテリ２４Ａ、第２バッテリ２４Ｂの充電量（ＳＯＣ）の状態をモニターしながら、ＣＶＴ１６や電動発電機２１、インバータ２３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５等を制御する。このハイブリッドシステム用制御装置４１は、通常は、エンジン１０や車両１を制御する全体制御装置４０に組み込まれて構成される。この全体制御装置４０は、エンジン１０の制御では、シリンダ内燃焼やターボ過給器１３や排気ガス浄化装置１４や補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃなどを制御している。

【0040】

上記の第１の実施の形態のハイブリッドシステム２において、各装置の異常を診断することはシステムの安全性を向上するために必要である。そこで、この実施の形態のハイブ
リッドシステム２は、上記のＣＶＴ１６に予期せぬ異常が発生した場合に、その異常を診断するために、ハイブリッドシステム用制御装置４１が、変速比変化手段Ｍ１と異常診断手段Ｍ２と警報手段Ｍ３とを有して構成される。

【0041】

変速比変化手段Ｍ１は、ＣＶＴ１６のプーリー比（変速比）Ｒを変化させる手段であり、詳しくは、電動発電機２１の回転数Ｎｍが予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された電動発電機２１の目標回転数Ｎｍ’とエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅに基づいて、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる手段である。

【0042】

高効率回転領域は、電動発電機２１の回生効率及び駆動効率に基づいて、それらの電気的特性の効率が高くなるように最適化された回転領域であり、電動発電機２１の最大トルクや最大馬力などの特性によって定められる回転領域である。

【0043】

この変速比変化手段Ｍ１は、まず、ハイブリッドシステム用制御装置４１に予め記憶された高効率回転領域内の目標回転数Ｎｍ’を設定する。次に、内燃機関回転数検知手段として、クランク角センサなどの回転数センサでエンジン回転数Ｎｅを検知する。次に、エンジン回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｍ’に基づいて、ハイブリッドシステム用制御装置４１に予め記憶されたプーリー比制御マップを参照し、ＣＶＴ１６に設けた図示しないアクチュエータにより、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂのそれぞれ幅を拡縮して、それぞれのプーリー径を変化させて、プーリー比Ｒを変化させる。

【0044】

この変速比変化手段Ｍ１は、特に、エンジン１０の運転領域が高負荷高回転領域になっている場合でも、電動発電機２１の回転数を高効率回転領域内に限定することができるので、電動発電機２１の回転数Ｎｍが電気的特性の効率が悪い高回転数になることを防止して、電動発電機２１のエネルギー損失が増加することを回避することができる。

【0045】

異常診断手段Ｍ２は、変速比変化手段Ｍ１を実施する制御がなされた場合で、電動発電機回転数検知手段として設けられた回転数センサなどから検知された電動発電機２１の回転数Ｎｍが変速比変化手段Ｍ１による目標の回転数にならないと判断したときに、ＣＶＴ１６に異常があると診断する手段である。

【0046】

詳しくは、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる制御がなされた後で、電動発電機２１の回転数Ｎｍと目標回転数Ｎｍ’との回転数差ΔＮが予め定めた異常判定値Ｎ’よりも大きくなったときに、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒの変化による電動発電機２１の回転数Ｎｍの変動がないと判断し、ＣＶＴ１６に異常があると診断する手段である。

【0047】

この異常判定値Ｎ’は、予め実験などにより求めておく値であり、例えば、正常なＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させて、上記のハイブリッドシステム２を多種な状況で運転させたときの回転数Ｎｍと目標回転数Ｎｍ’との回転数差ΔＮを求め、その回転数差ΔＮの最大値よりも大きい値に設定するとよい。

【0048】

警報手段Ｍ３は、異常診断手段Ｍ２でＣＶＴ１６に異常があると診断された場合に、その診断結果を、警報器４３により、運転手に報知する手段である。具体的には、運転席に設けられたブザー４３ａを鳴らしたり、インジケータ４３ｂを点灯させたりして、運転手に報知する手段である。これにより、運転手はＣＶＴ１６に異常が発生したことを早期に知ることができ、その異常に対して迅速に対応することができるので、安全性を確保することができる。

【0049】

そして、上記の手段を実施して行われる実施の形態におけるハイブリッドシステム２の異常診断方法は、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる制御がなされた際に、ＣＶＴ１
６のプーリー比Ｒの変化による電動発電機２１の回転数Ｎｍの変動がないと判断したときに、詳しくは、電動発電機２１の回転数Ｎｍが予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された目標回転数Ｎｍ’とエンジン回転数Ｎｅに基づいてＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる制御がなされた後で、電動発電機２１の回転数Ｎｍと目標回転数Ｎｍ’との回転数差ΔＮが予め定めた異常判定値Ｎ’よりも大きくなったと判断したときに、ＣＶＴ１６に異常があると診断することを特徴とする方法である。

【0050】

この異常診断方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下で説明する異常診断方法は、変速比変化手段Ｍ１を実施する制御がなされた後に行われる方法である。

【0051】

まず、変速比変化手段Ｍ１を実施して、電動発電機２１の回転数Ｎｍが予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された電動発電機２１の目標回転数Ｎｍ’を設定するステップＳ１０が行われる。次に、エンジン回転数Ｎｅを検知するステップＳ２０を行う。次に、目標回転数Ｎｍ’とエンジン回転数Ｎｅに基づいて、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる制御を実施するステップＳ３０が行われる。

【0052】

次に、電動発電機２１の回転数Ｎｍを検知するステップＳ４０を行う。次に、異常診断手段Ｍ２を実施して、電動発電機２１の回転数Ｎｍと目標回転数Ｎｍ’との回転数差ΔＮを算出するステップＳ５０を行う。次に、回転数差ΔＮが異常判定値Ｎ’よりも大きいか否かを判定するステップＳ６０を行う。このステップＳ６０で回転数差ΔＮが異常判定値Ｎ’以下の場合は、ステップＳ３０によりＣＶＴ１６のプーリー比Ｒが変化したことになり、ＣＶＴ１６に異常がないと診断されて、この異常診断方法を終了する。

【0053】

一方、ステップＳ６０で回転数差ΔＮが異常判定値Ｎ’よりも大きい場合は、ステップＳ３０によりＣＶＴ１６のプーリー比Ｒが変化しないことになり、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒの変化による電動発電機２１の回転数Ｎｍの変動がないと判断し、ＣＶＴ１６に異常があると診断される。

【0054】

ＣＶＴ１６に異常があると診断されると、次に、警報手段Ｍ３を実施して、警報器４３で異常を警報するステップＳ７０を行って、異常診断方法を終了する。

【0055】

本発明の実施の形態のハイブリッドシステム２、ハイブリッド車両１、及びその異常診断方法によれば、電動発電機２１の動力の伝達を行うＣＶＴ１６の異常を診断し、安全性を確保することができる。

【0056】

詳しくは、電動発電機２１の回転数Ｎｍが電気的特性の効率の高い、つまり回生効率や駆動効率の高い高効率回転領域に限定されるように設定された目標回転数Ｎｍ’とエンジン回転数Ｎｅに基づいてＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる制御がなされた後で、電動発電機２１の回転数Ｎｍと目標回転数Ｎｍ’との回転数差ΔＮが異常判定値Ｎ’よりも大きくなったときに、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒの変化による電動発電機２１の回転数Ｎｍの変動がないと判断し、ＣＶＴ１６に異常があると診断することができる。

【0057】

そのため、ＣＶＴ１６の異常を診断するための部品点数の増加や、制御の複雑化を抑制することができ、迅速且つ正確にＣＶＴ１６の故障を診断することができる。これにより、ＣＶＴ１６に予期せぬ異常が発生した場合に、単純なロジックで、その異常を診断して、システム全体の安全性を確保することができる。

【0058】

また、上記の効果に加えて、ＣＶＴ１６を用いて、エンジン１０のクランク軸１５の動力を電動発電機２１に伝達するので、エンジン１０のクランク軸１５の回転数Ｎｅの変動
に依存することなく、電動発電機２１の回転軸の回転数Ｎｍを電動発電機２１の発電又は駆動に適した高効率回転領域に限定するように制御することができる。

【0059】

そのため、電動発電機２１における回転数Ｎｍの使用回転域が限定されることにより、電気的特性の効率が高い状態で電動発電機２１を使用することが可能となり、発電時及び電動駆動時のエネルギー効率を高めることができる。

【0060】

更に、電動発電機２１側において、過大な回転数で使用できるように信頼性を確保するために必要とされる過剰な構成の軸受け構造及び高強度の構造体を採用する必要が無くなり、その結果、電動発電機２１及びハイブリッドシステム２の小型化及び軽量化を図ることができる。

【0061】

なお、上記の実施の形態のハイブリッドシステム２のエンジン１０は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンに適用することができ、その気筒数や配列は限定されない。

【0062】

また、電動発電機２１は、一般的なスタータモータなどに用いられる高回転になるに従ってトルクが低下する直巻きＤＣモータとは異なり、力行運転により駆動力をアシストしたり、余剰な駆動力により回生運転されると、発電したりできるモータであって、ある回転までは一定のトルクを発生する誘導モータや同期モータが望ましい。

【0063】

このような誘導モータや同期モータを電動発電機２１として用いる場合は、前述したように、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させることにより、電動発電機２１の回転数Ｎｍを電気的特性の効率の良い高効率回転領域に限定することで、常に電動発電機２１の駆動効率や回生効率を向上することができる。

【0064】

加えて、上記のハイブリッドシステム２は、電動発電機２１に別の電動発電機を直列に配置して、電動発電機を複数設けるように構成することができる。複数の電動発電機を設けることで、設計の自由度が増加するので、多様な仕様に対応することができる。また、標準仕様で電動発電機２１の１個にした場合でも、オプションとして容易に、後から別の電動発電機を追加できるので、基本レイアウトを同一とすることができ、部品点数、重量、コストを削減することができる。

【0065】

更に、クランク軸１５と第１プーリー１６ａとの間に、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力の伝達を断接するクランク軸用クラッチを設けて構成することができる。クランク軸用クラッチを設けることで、エンジン１０のクランク軸１５の動力で電動発電機２１を発電する場合や電動発電機２１の駆動力でエンジン１０の駆動力をアシストする場合には、接状態にして、クランク軸１５と電動発電機２１の間での動力の伝達を行う。一方、電動発電機２１での発電が不要な場合には断状態にして、エンジン１０と電動発電機２１間の動力の伝達を切る。

【0066】

これにより、エンジン１０のクランク軸１５に電動発電機２１側及びＣＶＴ１６側のフリクションが加わることを回避することができるので、燃費を向上することができる。なお、クランク軸用クラッチは、エンジン１０のクランク軸１５と、電動発電機２１の駆動軸とを切り離すことが可能な装置であればよく、例えば、摩擦式クラッチ、電磁式クラッチ（パウダークラッチ）、及び流体継手などを用いることができる。また、その配置場所は第２プーリーと電動発電機２１との間でもよく、複数の電動発電機を設ける場合は、電動発電機の間に設けてもよい。

【0067】

クランク軸用クラッチを設ける場合は、上記のステップＳ１０の前に、クランク軸用クラッチが接状態又は断状態のどちらの状態かを判断するステップを設ける。このステップ
でクランク軸用クラッチが断状態の場合は、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達が切断された状態のため、ＣＶＴ１６に異常があるかないかの診断が行えないため終了する。

【0068】

また、ステップＳ５０でＣＶＴ１６に異常があると診断されると、クランク軸用クラッチを断状態にするステップを行うとよい。ＣＶＴ１６に異常があると診断された後で、クランク軸用クラッチを断状態にすることで、クランク軸１５と電動発電機２１との間を切断することができ、ＣＶＴ１６に異常がある状態のまま電動発電機２１を駆動することを防止することができる。

【0069】

その上、電動発電機２１の回転数Ｎｍを検知する回転数検知手段として、回転数センサを用いた例を説明したが、これらの回転数センサの代わりに、インバータ２３で制御されている周波数などから求めることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明のハイブリッドシステム、及びハイブリッドシステムの異常診断方法は、無段変速機構に予期せぬ異常が発生した場合に、単純なロジックで、その異常を迅速且つ正確に診断し、安全性を確保することができるので、ディーゼルエンジンと電動発電機とを組み合わせたハイブリット車両に利用することができる。

【符号の説明】

【0071】

１ 車両（ハイブリッド車両：ＨＥＶ）
２ ハイブリッドシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ エンジン本体
１２ 排気通路
１３ ターボ過給器
１４ 排気ガス浄化装置
１５ クランク軸
１６ ＣＶＴ（無段変速機構）
２０ 電力システム
２１ 電動発電機（Ｍ/Ｇ）
２２ 配線
２３ インバータ（ＩＮＶ）
２４Ａ 第１バッテリ（Ｂ）
２４Ｂ 第２バッテリ（Ｂ）
２５ ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＣＯＮ）
２６Ａ 冷却ファン（補機）
２６Ｂ 冷却水ポンプ（補機）
２６Ｃ 潤滑油ポンプ（補機）
３０ 動力伝達システム
３１ 変速機（トランスミッション）
３２ 推進軸（プロペラシャフト）
３３ 差動装置（デファレンシャルギア）
３４ 駆動軸（ドライブシャフト）
３５ 車輪
４０ 全体制御装置
４１ ハイブリッドシステム用制御装置
４３ 警報器

【図1】

【図2】