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(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】
(24)【登録日】2022-12-09
(45)【発行日】2022-12-19
(54)【発明の名称】車両用システム
(51)【国際特許分類】
   B60W 10/08 20060101AFI20221212BHJP
   B60K 6/46 20071001ALI20221212BHJP
   B60W 20/00 20160101ALI20221212BHJP
   G01M 15/02 20060101ALI20221212BHJP
【FI】
B60W10/08 900
B60K6/46 ZHV
B60W20/00
G01M15/02
【請求項の数】 1
(21)【出願番号】P 2018224152
(22)【出願日】2018-11-29
(65)【公開番号】P2020083220
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-07-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085338
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 一博
(74)【代理人】
【識別番号】100148910
【弁理士】
【氏名又は名称】宮澤 岳志
(72)【発明者】
【氏名】谷内 智紀
【審査官】清水 康
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2013/108813(WO,A1)
【文献】特開2014-210451(JP,A)
【文献】特開2011-209205(JP,A)
【文献】特開平10-299527(JP,A)
【文献】特開平10-073517(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60K 6/20 - 6/547
B60W 10/00 - 10/30
B60W 20/00 - 20/50
B60L 1/00 - 3/12
B60L 7/00 - 13/00
B60L 15/00 - 58/40
G01M 15/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関と、
前記内燃機関に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関を回転駆動可能なモータリング用電動機と、
前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関及び前記モータリング用電動機を制御するとともに、組み立てられた内燃機関を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するべく制御する制御装置と
前記内燃機関に設置し、前記制御装置に接続されるセンサと
を具備する車両用システムであって、
前記検査は、少なくとも前記内燃機関と前記モータリング用電動機とを結合し、PCU若しくはインバータをモータリング用電動機に接続し、かつそれらと前記制御装置とを接続したコンポーネントを車両に搭載する前に実施するものであり、
前記制御装置は、内燃機関の前記検査時において前記モータリング用電動機を作動させて前記内燃機関を回転駆動させ、前記センサによって得られるセンシング情報に基づき、内燃機関の吸気通路を流通する吸気の圧力または、吸気の流量、排気通路を流通する排気の圧力、クランクシャフト及びカムシャフトの回転速度、クランクシャフトの回転角度または姿勢に対するカムシャフトの回転角度または姿勢、可変動弁機構を含む吸排気バルブの動作、の何れかの異常の有無を確認する、車両用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化に関する。
【背景技術】
【0002】
近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献1を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置(バッテリ及び/またはキャパシタ)に蓄えるとともに走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の車軸ひいては駆動輪を回転させて走行する。
【0003】
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動することで、余剰の電力を消費する。
【0004】
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の運転を停止している状態が継続することがある。
【0005】
蓄電装置が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータに要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電し、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。
【0006】
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング(または、クランキング)する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。
【0007】
ところで、組み立てられた内燃機関を検査するに際しては、組立工場その他の試験場所において、車両に搭載する前の内燃機関を電動機を包有するモータリング試験装置に接続し、電動機により内燃機関を強制的に回転させて、吸気圧力や動弁系の作動状態等に異常がないかどうかを確認することが通例となっている(例えば、下記特許文献2を参照)。このようなものであると、当然のことながら、専用のモータリング試験装置を要する上、検査開始前に内燃機関の回転軸とモータリング試験装置の電動機の回転軸とを連結する作業、並びに検査終了後に両者を再び切り離す作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開2016-064735号公報
【文献】国際公開第2005/057159号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化を図ることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明では、車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関と、前記内燃機関に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関を回転駆動可能なモータリング用電動機と、前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関及び前記モータリング用電動機を制御するとともに、組み立てられた内燃機関を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するべく制御する制御装置とを具備する車両用システムを構成した。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関と、前記内燃機関に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関を回転駆動可能なモータリング用電動機と、前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関及び前記モータリング用電動機を制御するとともに、組み立てられた内燃機関を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するべく制御する制御装置と、前記内燃機関に設置し、前記制御装置に接続されるセンサとを具備する車両用システムであって、前記検査は、少なくとも前記内燃機関と前記モータリング用電動機とを結合し、PCU若しくはインバータをモータリング用電動機に接続し、かつそれらと前記制御装置とを接続したコンポーネントを車両に搭載する前に実施するものであり、前記制御装置は、内燃機関の前記検査時において前記モータリング用電動機を作動させて前記内燃機関を回転駆動させ、前記センサによって得られるセンシング情報に基づき、内燃機関の吸気通路を流通する吸気の圧力または、吸気の流量、排気通路を流通する排気の圧力、クランクシャフト及びカムシャフトの回転速度、クランクシャフトの回転角度または姿勢に対するカムシャフトの回転角度または姿勢、可変動弁機構を含む吸排気バルブの動作、の何れかの異常の有無を確認する、車両用システムを構成した。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概要を示す図。
図2】同実施形態のハイブリッド車両の出荷前の内燃機関の検査時の最小限構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の車軸ひいては駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。
【0014】
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、換言すれば運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3が充分な電荷を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。
【0015】
内燃機関1は、例えば複数の気筒を包有する4ストロークエンジンである。内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動する電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのモータリング(クランキング)を実行する。
【0016】
走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3に充電する。
【0017】
但し、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
【0018】
蓄電装置3は、典型的にはリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等であり、走行用電動機たる走行用モータジェネレータ4、及びモータリング用電動機たる発電用モータジェネレータ2のそれぞれに必要な電力を供給する。
【0019】
発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。
【0020】
駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3または発電機インバータ21に入力する。
【0021】
発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。
【0022】
制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、運転者が車両を運転する運用時に、内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、走行用モータジェネレータ4、PCU及び蓄電装置3を制御する。ECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するエンジンコントローラ、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機コントローラ、蓄電装置3を制御するバッテリコントローラ、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機コントローラ等が、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。ECU0のメモリには、車両の運用時に内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、走行用モータジェネレータ4、PCU、蓄電装置3の各々を制御するためのプログラムがインストールされる。
【0023】
ECU0は、センサを介してセンシングしている、運転者によるアクセルペダルの踏込量や、シフトポジション即ちシフトレバー若しくはセレクタレバーの位置またはスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3の蓄電量、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する走行用の回転駆動力、走行用モータジェネレータ4が発電する回生電力、内燃機関1が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ2が発電する電力、発電用モータジェネレータ2が出力するモータリング用の回転駆動力の大きさを増減制御する。
【0024】
蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大でない場合、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、蓄電装置3が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関1を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関1の出力する回転駆動力を以て発電量モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電し、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。とりわけ、蓄電装置3単独で走行用モータジェネレータ4に供給できる電力の大きさに制限があると、運転者が強くアクセルペダルを踏み込んで車両の速やかなる加速を要求したときに、発電用モータジェネレータ2の発電電力を合わせて走行用モータジェネレータ4に供給しなければ、要求された加速度を達成するのに必要十分な駆動力を発生させて駆動輪62に入力することができない。
【0025】
内燃機関1の気筒に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動しようとするとき、発電用モータジェネレータ2が内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。内燃機関1の始動のためのモータリングは、内燃機関1が燃料を燃焼させて自立的に回転できるようになるまで続行する。より具体的には、センシングしている内燃機関1のクランクシャフトの回転速度が始動に必要な最低限度の値以上に高まり、かつモータリングの開始から内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した時点で、モータリングを終了する。内燃機関1の始動が完了し、内燃機関1のモータリングを終了して以降は、発電用モータジェネレータ2への電力供給を0まで低下させる。
【0026】
クランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した、という条件は、内燃機関1の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した、と置き換えてもよい。当然ながら、各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、また適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるためには、ECU0が各気筒の現在の行程を知る必要がある。気筒判別は、内燃機関1のクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するクランク角センサと、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するカム角センサとを用いて行う。気筒判別の手法は周知であるので、ここではその説明を割愛する。
【0027】
しかして、本実施形態では、車両の運用時に内燃機関1を始動する目的でモータリングする発電用モータジェネレータ2を、車両の出荷前に内燃機関1を検査する目的でモータリングする用途にも援用する。
【0028】
組み立てられた内燃機関1の検査は、例えば、図2に示すように、少なくとも内燃機関1と発電用モータジェネレータ2とを結合し、PCU若しくはインバータ21を発電用モータジェネレータ2に接続し、かつそれらとECU0とを接続した段階で実施する。内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、PCU若しくはインバータ21、そしてECU0は、既述の通り、本実施形態のハイブリッド車両のコンポーネントとして車両に搭載されて運用されるものである。内燃機関1の検査を、これらコンポーネントを車両に搭載した後に実施することも可能である。
【0029】
少なくとも内燃機関1の検査時において、ECU0のメモリには、内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、並びにPCU若しくはインバータ21を制御するための検査用プログラムがインストールされている。ECU0は、プログラムに従い、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させて内燃機関1を回転駆動する。そして、内燃機関1の吸気通路を流通する吸気の圧力(または、吸気の流量)や、排気通路を流通する排気の圧力、クランクシャフト及びカムシャフトの回転速度、クランクシャフトの回転角度(姿勢)に対するカムシャフトの回転角度(姿勢)、可変動弁機構を含む吸排気バルブの動作等について、異常の有無を確認する。
【0030】
吸気圧力を検出する吸気圧センサ(または、吸気流量を検出するエアフローメータ)や、排気圧力を検出する排気圧センサ、クランクシャフトの回転速度及び回転角度を検出するクランク角センサ、カムシャフトの回転速度及び回転角度並びに可変動弁機構の作動位相角を検出するカム角センサ等といった、内燃機関1の検査に用いるセンサの一部または全部は、車両に搭載される内燃機関1に予め設置し、かつECU0に接続して、車両の運用時に内燃機関1の制御に用いるものである。車両の運用時に内燃機関1の制御に用いないセンサは、内燃機関1の検査の終了後に撤去してもよい。また、検査用プログラムは、内燃機関1の検査の終了後にECU0のメモリから消去することがあり得る。
【0031】
内燃機関1の検査時にモータリングを行う発電用モータジェネレータ2に電力を供給する電源7は、組立工場その他の試験場所に設営されているものを用いてもよいし、車両に搭載される蓄電装置3を用いてもよい。
【0032】
本実施形態では、車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する内燃機関1と、前記内燃機関1に連結されて前記車両に搭載され当該車両の運用時に稼働する、内燃機関1を回転駆動可能なモータリング用電動機2と、前記車両に搭載され当該車両の運用時に前記内燃機関1及び前記モータリング用電動機2を制御するとともに、組み立てられた内燃機関1を検査する目的で当該車両の出荷前にモータリング用電動機2により内燃機関1を回転駆動するべく制御する制御装置0とを具備する車両用システムを構成した。
【0033】
本実施形態によれば、車両の出荷前の段階で、組み立てられた内燃機関1を、特別なモータリング試験装置を用意することなく検査することが可能となる。しかも、検査前に内燃機関1とモータリング試験装置とを連結し、検査後にそれらを解結する工数を削減できる。検査に使用するモータリング用電動機2は、車両に搭載されて運用されるものであるから、元来内燃機関1に連結するべきものであり、内燃機関1から脱離する必要がない。総じて、電動機2及び内燃機関1を搭載した車両の出荷前に行う検査の効率化を図ることができる。
【0034】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、本発明の適用対象となる車両は、シリーズハイブリッド車両に限定されない。
【0035】
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両の出荷前の検査に適用することができる。
【符号の説明】
【0037】
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
2…モータリング用電動機(発電用モータジェネレータ)
4…走行用電動機(走行用モータジェネレータ)
3…蓄電装置
62…駆動輪
7…検査用電源
図1
図2