(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータとの２系統による駆動形式を有し、前記エンジンによって圧縮部を駆動する場合と前記モータによって前記圧縮部を駆動する場合とが切り替えられると共に、前記エンジンによって前記圧縮部が駆動されている場合に該エンジンからの動力によって前記モータの回転を許容するようにしているハイブリッドコンプレッサを備え、このハイブリッドコンプレッサに用いられる前記モータの故障を診断するモータ故障診断装置において、
前記エンジンからの動力によって前記モータが回転されている場合に該モータの発電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された発電電圧を利用して前記モータの故障を診断する故障診断手段と
を具備することを特徴とするハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断手段は、前記モータの回転速度から見込まれる発電電圧と前記電圧検出手段によって検出された前記モータの実際の発電電圧とを比較し、その差が所定の範囲外であれば故障と診断するものであることを特徴とする請求項１記載のハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置。
【請求項３】
前記モータが三相モータである場合に、前記故障診断手段は、各相から出力される相電圧の実効値の差が所定の範囲外であれば故障と診断するものであることを特徴とする請求項１記載のハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置。
【請求項４】
前記ハイブリッドコンプレッサの圧縮部と前記モータとは、動力が常に伝達されるものである請求項１、２、又は３記載のハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置。
【請求項５】
前記ハイブリッドコンプレッサの圧縮部と前記モータとは、クラッチを介して動力が伝達されるものである請求項１、２、又は３記載のハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッドコンプレッサの駆動源の１つであるモータの故障を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アイドルストップ車などのように、車両が停止している場合に、アイドリング運転を行わずにエンジンを停止する車両においては、エンジンの停止中にエアコンを稼動させておきたい要請があると、冷凍サイクルのコンプレッサをエンジンとは別に設けられたモータによって駆動させ、これにより、エンジンの停止中の冷力を確保するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような構成においては、モータのコイルが断線するなどしてモータに故障が生じると、走行用エンジンの停止に伴ってコンプレッサの稼動が停止してしまうことになるので、空調状態が悪化するという不都合が生じる。このため、モータの故障を診断する手段が必要となるが、モータの故障を診断するために、モータのコイルの温度を検出する温度検出器などを新たに設けてモータのコイルの断線や短絡状態を検出する構成にあっては、構造の複雑化、部品点数やコストの増大を招く不都合があると共に、モータ自体が大型化して車載性が悪くなるという不都合がある。
【０００４】
そこで、この発明においては、昨今のハイブリッドコンプレッサが、エンジンによって圧縮部が駆動されている場合に、エンジンからの動力によってモータを回転し得るような構成となっていることに鑑み、モータの既存の構成を利用して故障診断を行うことができるようにし、もって、モータの故障診断のために新たに検出器を設けることを不要にしたハイブリッドコンプレッサのモータ故障診断装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、エンジンとモータとの２系統による駆動形式を有し、前記エンジンによって圧縮部を駆動する場合と前記モータによって前記圧縮部を駆動する場合とが切り替えられると共に、前記エンジンによって前記圧縮部が駆動されている場合に該エンジンからの動力によって前記モータの回転を許容するようにしているハイブリッドコンプレッサを備え、このハイブリッドコンプレッサに用いられる前記モータの故障を診断するモータ故障診断装置において、前記エンジンからの動力によって前記モータが回転されている場合に該モータの発電電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された発電電圧を利用して前記モータの故障を診断する故障診断手段とを具備することを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
したがって、ハイブリッドコンプレッサがエンジンによって駆動されている状態でエンジンからの動力によってモータが回転されると、モータから発電電圧が生じ、このモータの発電電圧が電圧検出手段によって検出され、故障診断手段によって、この検出された発電電圧を利用してモータの故障が診断されることとなる。このため、モータの発電電圧を利用してモータの故障が診断されるので、故障診断を行うためだけに格別の検出器を設ける必要がなくなる。
【０００７】
故障診断手段の具体的構成としては、モータの回転速度から見込まれる発電電圧と電圧検出手段によって検出されたモータの実際の発電電圧とを比較し、その差が所定の範囲外であれば故障と診断するようにしてもよい（請求項２）。このような構成は、特に、ＤＣブラシレスモータのように、回転速度制御を行うために等に設けられたホールセンサ有する構成において、ホールセンサからの出力信号を利用してモータの回転速度を認識し得る構成において有用である。
【０００８】
また、モータが三相モータである場合には、故障診断手段として、各相から出力される発電電圧の実効値の差が所定の範囲外であれば故障と診断するようにしてもよい（請求項３）。
【０００９】
尚、ハイブリッドコンプレッサの圧縮部とモータとは、動力が常に伝達される形式のものであっても、クラッチを介して動力が伝達される形式のものであってもよい（請求項４，５）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。図１において、車両に搭載される空調装置の構成例が示され、ハイブリッドコンプレッサ１は、圧縮部２と、圧縮部２を駆動する駆動源の１つであるモータ３とを有して構成されている。
【００１１】
このハイブリッドコンプレッサ１の圧縮部２は、冷媒を凝縮液化するコンデンサ４と、このコンデンサ４によって凝縮液化された冷媒を溜めると共に気相冷媒と液相冷媒とに分離し、液相冷媒のみを下流側へ送るレシーバタンク５と、このレシーバタンク５から送られる液相冷媒を減圧して低温低圧の気液混合冷媒にする膨張弁６と、この膨張弁６から送られる低温低圧の気液混合冷媒を蒸発気化するエバポレータ７とともに配管接続されて冷凍サイクルを構成している。
【００１２】
また、ハイブリッドコンプレッサ１は、走行用エンジン８のプーリ９とベルト１０を介して接続されるプーリ１１、及び、このプーリ１１と圧縮部２の駆動軸との連結を断続する電磁クラッチ１２とを有し、走行用エンジン８からの動力が電磁クラッチ１２を介して供給されるようになっている。
【００１３】
これに対して、モータ３は、圧縮部２の駆動軸に一体に設けられているもので、このモータ３への給電を制御することで圧縮部２に対して動力を供給できるようになっており、給電されていない状態においては、圧縮部２が走行用エンジン８によって駆動されると、これに伴って回転するようになっている。
【００１４】
ここで、モータ３は、例えばブラシレスＤＣモータからなり、三相巻線を備え、この三相巻線への給電を三相ブリッジ回路１３で制御することによって駆動されるようになっており、内部にロータの位置を検出するための図示しない磁電変換素子（ホールセンサ）を有しているそれ自体周知のものである。
【００１５】
尚、モータ３は、その駆動軸にプーリを設け、このプーリと圧縮部２に設けられたプーリとをベルトを介して連結し、圧縮部２をベルト駆動するものであってもよい。また、１４は、三相ブリッジ回路１３とモータ３との結線上に設けられたリレーであり、三相ブリッジ回路１３や前記電磁クラッチ１２と共にコントロールユニット１５により制御されるようになっている。
【００１６】
コントロールユニット１５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えると共に、電磁クラッチ１２のＯＮ／ＯＦＦ制御、三相ブリッジ回路１３への通電分配制御、リレー１４のＯＮ／ＯＦＦ制御などを行う制御回路を有して構成され、モータ３に設けられたホールセンサからの信号や各相の巻線から発生する電圧が入力され、メモリに与えられた所定のプログラムにしたがって電磁クラッチ１２やリレー１４のオンオフ、モータ３への通電制御等を行うようになっている。
【００１７】
図２において、アイドルストップ車に適したコントロールユニット１５によるハイブリッドコンプレッサ１の制御動作例がフローチャートとして示され、以下、このフローチャートに基づいてハイブリッドコンプレッサ１の制御動作例を説明する。コントロールユニット１５は、イグニッションスイッチを投入して冷凍サイクルを稼動できる状態にある場合に、図２で示される処理を他の処理と共に繰り返し行うようにしているもので、ステップ５０において、エアコンスイッチが投入された状態にあるか否か、即ち、車両に搭載された冷凍サイクルを稼動する要請があるか否かを判定し、このステップ５０において、冷凍サイクルの稼動要請がない（エアコンスイッチが投入されていない状態である）と判定された場合には、電磁クラッチ１２をＯＦＦにしてハイブリッドコンプレッサ１の停止状態（ＯＦＦ状態）を形成する。即ち、既にハイブリッドコンプレッサ１が停止している場合であれば、停止状態を維持するようにし、また、いままでハイブリッドコンプレッサ１が稼動していた場合であれば、停止させるようにしている。
【００１８】
これに対して、ステップ５０において、エアコンスイッチが投入されて冷凍サイクルの稼動要請があると判定された場合には、アイドル状態で走行用エンジン８が停止するアイドルストップ状態であるか否かを判定する（ステップ５４）。この判定は、例えば、前記エンジン回転速度センサからの出力によってエンジン回転速度が零であるか否かによって判定される。
【００１９】
ステップ５４において、アイドルストップ状態でないと判定された場合、即ち、走行用エンジン８が駆動していると判定された場合には、ステップ５６へ進み、モータ３から発電される電圧が異常であるか否かを判定し、正常であると判定された場合には、ステップ５８へ進んで、電磁クラッチ１２をＯＮにして走行用エンジン８によって圧縮部２を駆動させる。また、ステップ５６において、モータ３から発電される電圧が異常であると判定された場合には、ステップ６０へ進んでエラーフラグを立て（フラグを１に設定し）、ステップ６２において、エラー信号を出力して図示しない表示器にエラー表示を行う。
【００２０】
これに対して、ステップ５４において、アイドルストップ状態であると判定された場合、即ち、走行用エンジン８が停止状態であると判定された場合には、ステップ６４へ進み、異常信号が出力されているか否かをエラーフラグが立っているか（フラグが１であるか）否かを判定することによって確認する。
【００２１】
このステップ６４において、異常信号が出力されていないと判定された場合には、圧縮部２の駆動源を走行用エンジン８からモータ３に切り替えるべく、ステップ６６へ進み、リレー１４をＯＮにして三相ブリッジ回路１３からモータ３への給電を開始すると共に、電磁クラッチ１２をＯＦＦにして走行用エンジン８から圧縮部２への動力の伝達を遮断する。
【００２２】
これに対して、ステップ６４において、異常信号が出力されていると判定された場合には、ステップ６８へ進み、エラー信号を出力して図示しない表示器にエラー表示を行い、次のステップ７０において、リレー１４をＯＦＦにすると共に、走行用エンジン８を起動させた上で電磁クラッチ１２をＯＮにして走行用エンジン８からの動力によってハイブリッドコンプレッサ１を駆動させる。すなわち、モータ駆動への移行を断念すると共に走行用エンジン８による圧縮部２の駆動を維持して冷力の確保を図るようにしている。
【００２３】
図３において、前記ステップ５６の電圧異常判定処理の具体的な構成例が示されている。この例においては、リレー１４をＯＦＦにして三相ブリッジ回路１３とモータ３との接続を断ち（ステップ７２）、ホールセンサからの信号をコントロールユニット１５に入力すると共に（ステップ７４）、圧縮部２が走行用エンジン８によって駆動している場合に、これに伴ってモータ３が回転することによって生じる発電電圧をコントロールユニット１５に入力する（ステップ７６）。その後、ホールセンサからの信号に基づいてモータ３の回転速度Ｎを算出し（ステップ７８）、図４に示されるような予め実験などによって得られたモータ３の回転速度Ｎと発電電圧Ｖ0 との関係を示すデータに基き、ステップ７８で算出されたモータ３の回転速度Ｎに対して見込まれる発電電圧Ｖ0 を算出し、その上でこの発電電圧Ｖ0 とステップ７６で読み込まれた実際の発電電圧Ｖとの差（｜Ｖ0 −Ｖ｜）を算出する（ステップ８０）。そして、この回転速度Ｎから見込まれる発電電圧Ｖ0 と実際の発電電圧Ｖとの差（｜Ｖ0 −Ｖ｜）が所定の範囲α内であるか否か判定し、所定範囲内であれば正常と判定し、ＶがＶ0 からαよりも大きくずれている場合には、異常と判定するようにしている（ステップ８２）。
【００２４】
したがって、上述の構成においては、走行用エンジン８によってハイブリッドコンプレッサ１が駆動される場合には、リレー１４がＯＦＦとなって三相ブリッジ回路１３からモータ３への給電はなされないが、走行用エンジン８からの動力によってモータ３が回転されているので、モータ３から発生する電圧を利用することでモータ３の故障診断を行うことが可能となる。このため、この例においては、モータ３の故障を検出するために、モータ３の発電電圧と、モータ３に設けられている既存のホールセンサからの信号だけで、故障を診断することができるので、故障診断を行うために、新たなセンサを設ける必要がなく、構造の複雑化を回避することができると共に、部品点数やコストの増大を避けることができ、また、モータ自体が大型化して車載性が悪くなる不都合を避けることが可能となる。
【００２５】
図５において、ハイブリッドコンプレッサの他の構成例が示され、この例においては、走行用エンジン８とモータ３とが、コントロールユニット１５によりオンオフ制御される連結クラッチ１６を介して動力が伝達されるようになっている点で図１に示される構成と異なっている。また、三相ブリッジ回路１３とモータ３との結線上に図１に示されるようなリレー１４を設けるようにしてもよいが、この例においては、リレーを省略した構成となっている。尚、他の構成は図１と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
【００２６】
このような構成において、イグニッションスイッチが入されて冷凍サイクルを稼動できる状態にある場合に、コントロールユニット１５は、図６で示される制御ルーチンを他の処理と共に繰り返し行うようになっている。即ち、ステップ９０においてエアコンスイッチが投入された状態にあるか否を判定し、このステップ９０において、エアコンスイッチが投入されていない状態であると判定された場合には、電磁クラッチ１２をＯＦＦにしてコンプレッサの停止状態を形成する（ステップ９２）。
【００２７】
これに対して、ステップ９０において、エアコンスイッチが投入されて冷凍サイクルの稼動要請があると判定された場合には、アイドル状態で走行用エンジン８が停止するアイドルストップ状態であるか否かを判定する（ステップ９４）。このステップ９４において、アイドルストップ状態でないと判定された場合、即ち、走行用エンジン８が駆動していると判定された場合には、ステップ９６へ進み、モータ３から発電される電圧が異常であるか否かを判定し、正常であると判定された場合には、ステップ９８へ進んで、電磁クラッチ１２をＯＮにすると共に連結クラッチ１６をＯＦＦにして走行用エンジン８によって圧縮部２を駆動させる。また、ステップ９６において、モータ３から発電される電圧が異常であると判定された場合には、ステップ１００へ進んでエラーフラグを立て（フラグを１に設定し）、ステップ１０２において、エラー信号を出力して図示しない表示器にエラー表示を行う。
【００２８】
これに対して、ステップ９４において、アイドルストップ状態であると判定された場合、即ち、走行用エンジン８が停止状態であると判定された場合には、ステップ１０４へ進み、異常信号が出力されているか否かをエラーフラグが立っているか（フラグが１であるか）否かを判定することによって確認する。
【００２９】
このステップ１０４において、異常信号が出力されていないと判定された場合には、駆動源を走行用エンジン８からモータ３に切り替えるべく、ステップ１０６へ進み、連結クラッチ１６をＯＮにすると共に三相ブリッジ回路１３からモータ３への給電を開始し、同時に電磁クラッチ１２をＯＦＦにして走行用エンジン８から圧縮部２への動力の伝達を遮断する。
【００３０】
また、ステップ１０４において、異常信号が出力されていると判定された場合には、ステップ１０８において、エラー信号を出力して図示しない表示器にエラー表示を行い、ステップ１１０において、走行用エンジン８を起動させた上で電磁クラッチ１２をＯＮにすると共に連結クラッチ１６をＯＦＦにして走行用エンジン８からの動力によってハイブリッドコンプレッサを駆動させる。すなわち、モータ駆動への移行を断念すると共に走行用エンジン８による圧縮部２の駆動を維持して冷力の確保を図るようにしている。
【００３１】
図７において、前記ステップ９６の電圧異常判定処理の具体的な構成例が示されている。図５に示されるハイブリッドコンプレッサ１においては、圧縮部２が走行用エンジン８の動力によって駆動される場合に、連結クラッチ１６をＯＦＦにしてモータ３と圧縮部２との間の連結状態を解消するようにしているが、故障診断の要請が有る場合には、一時的に連結クラッチ１６をＯＮにし（ステップ１１２、１１４）、ホールセンサからの信号を入力すると共に（ステップ１１６）、走行用エンジン８からの動力によってモータ３が回転することによって生じる発電電圧をコントロールユニット１５に入力する（ステップ１１８）。その後、ホールセンサからの信号に基づいてモータ３の回転速度Ｎを算出し（ステップ１２０）、図４に示すような予め実験によって得られたモータ３の回転速度Ｎと発電電圧Ｖ0 との関係に基き、ステップ１２０で算出された回転速度Ｎに対して見込まれる発電電圧Ｖ0 を算出し、その上でこの発電電圧Ｖ0 とステップ１１８で読み込まれた実際の発電電圧Ｖとの差（｜Ｖ0 −Ｖ｜）を算出する（ステップ１２２）。そして、この回転速度から見込まれる発電電圧Ｖ0 と実際の発電電圧Ｖとの差（｜Ｖ0 −Ｖ｜）が所定の範囲α内であるか否か判定し、所定範囲内であれば正常と判定し、ＶがＶ0 からαよりも大きくずれている場合には、異常と判定するようにしている（ステップ１２４）。
【００３２】
以上の構成においては、モータ３の回転速度Ｎとの関係で見込まれる発電電圧と実際に検出された発電電圧とを比較し、その差が所定の範囲外であれば故障と診断する構成であったが、ホールセンサなどのロータの回転状態を検知し得る既存のセンサを有していない三相モータを用いる場合には、ステップ５６の電圧異常判定処理を図８に示すように行ない、また、ステップ９６の電圧異常判定処理を図９に示すように行うようにしてもよい。
【００３３】
即ち、図１に示されるハイブリッドコンプレッサ１の構成においては、電圧異常判定処理を、図８に示すように、リレー１４をＯＦＦにして三相ブリッジ回路１３とモータ３との接続を断ち（ステップ１３０）、モータ３が走行用エンジン８の動力によって回転した場合に生じる発電電圧をコントロールユニット１５に入力する（ステップ１３２）。そして、各相電圧の実効値の差を算出し（ステップ１３４）、それぞれの相電圧差（｜Ｖu −Ｖv ｜、｜Ｖv −Ｖw ｜、｜Ｖw −Ｖu ｜）が所定の範囲β内であれば正常とし、いずれか１つの相電圧差がβよりも大きくなっている場合には、異常と判定するようにするとよい（ステップ１３６）。
【００３４】
また、図５に示されるハイブリッドコンプレッサ１の構成においては、電圧異常判定処理を、図９に示すように、故障診断の要請が有る場合において一時的に連結クラッチ１６をＯＮにし（ステップ１４０，１４２）、モータ３が走行用エンジン８の動力によって回転した場合に生じる発電電圧をコントロールユニット１５に入力する（ステップ１４４）。そして、各相電圧の実効値の差を算出し（ステップ１４６）、それぞれの相電圧差（｜Ｖu −Ｖv ｜、｜Ｖv −Ｖw ｜、｜Ｖw −Ｖu ｜）が所定の範囲β内であれば正常とし、いずれか１つの相電圧差がβよりも大きくなっている場合には、異常と判定するようにするとよい（ステップ１４８）。
【００３５】
したがって、このような構成においては、モータ３から発生する電圧のみを利用してモータ３の故障診断を行うことが可能となるので、モータ３の故障診断を行うのにセンサからの信号を何ら必要としないので、一層の構造の簡素化を図ることができると共に、部品点数やコストの増大を避けることができ、また、モータ自体が大型化して車載性が悪くなる不都合を避けることが可能となる。
【００３６】
尚、上述の構成においては、コントロールユニット１５として特にマイコンを利用した構成例を示したが、コンパレータなどの電子部品を組み合わせて構成された制御回路により同様の処理を行わせるようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、エンジンとモータとの２系統による駆動形式を有し、エンジンによって駆動される場合とモータによって駆動される場合とが切り替えられると共に、エンジンによって駆動されている場合に該エンジンからの動力によってモータの回転を許容するようにしているハイブリッドコンプレッサにおいて、エンジンからの動力によってモータが回転している場合に該モータの発電電圧を検出し、この検出された発電電圧を利用してモータの故障を診断するようにしたので、故障診断を行うためだけに格別の検出器を設けることが不要となり、構造の簡素化、部品点数やコストの低減、モータの小型化を図ることが可能となる。
【００３８】
特に、故障診断手段として、モータの回転速度から見込まれる発電電圧と実際に検出されたモータの発電電圧とを比較し、その差が所定の範囲外であれば故障と診断する構成においては、ＤＣブラシレスモータに設けられるホールセンサなどのように、モータの回転速度を把握するために既存のセンサを利用するだけで済み、また、モータが三相モータである場合に、故障診断手段として、各相から出力される発電電圧の実効値の差が所定の範囲外であれば故障と診断する構成においては、各相の出力電圧の比較のみで故障診断を行うことが可能となり、構成の簡素化を一層図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るハイブリッドコンプレッサの故障診断装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１のコントロールユニット１５による制御動作例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２で示すステップ５６の具体例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、モータ回転速度と発電電圧との関係を示す特性線図である。
【図５】図５は、構成の異なるハイブリッドコンプレッサに用いられる故障診断装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、図５のコントロールユニット１５による制御動作例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６で示すステップ９６の具体例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図２で示すステップ５６の他の具体例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図６で示すステップ９６の他の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  コンプレッサ
３  モータ
８  走行用エンジン
１２  電磁クラッチ
１６  連結クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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