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JP5621581B2 - Torque abnormality detection device and transportation equipment - Google Patents

Torque abnormality detection device and transportation equipment Download PDF

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JP5621581B2 JP2010287742A JP2010287742A JP5621581B2 JP 5621581 B2 JP5621581 B2 JP 5621581B2 JP 2010287742 A JP2010287742 A JP 2010287742A JP 2010287742 A JP2010287742 A JP 2010287742A JP 5621581 B2 JP5621581 B2 JP 5621581B2
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Description

本発明は、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器に関する。   The present invention relates to a torque abnormality detection device and transportation equipment that can detect an abnormality in load torque applied to a power source.

従来では、エンジンと二のモータジェネレータを動力源とし、変速比制御ループに外乱オブザーバを追加し、変速比制御操作量にフィードフォワード補償を加え、エンジン始動する場合の負荷トルクを推定し、制御量を補正して変速比・駆動力の変動を小さく抑える技術の一例が開示されている(例えば特許文献1の請求項1と段落0054を参照)。   Conventionally, the engine and two motor generators are used as the power source, a disturbance observer is added to the gear ratio control loop, feedforward compensation is added to the gear ratio control operation amount, the load torque when the engine is started is estimated, and the control amount An example of a technique for correcting the gear ratio and driving force fluctuation to a small value is disclosed (see, for example, claim 1 and paragraph 0054 of Patent Document 1).

特開2005−172145号公報JP 2005-172145 A

しかし、特許文献1の技術では推定した負荷トルクによって制御量を補正することで制御の応答性を高められるものの、推定した負荷トルクが適正値か異常値かの判断は行われていない。例えば外来ノイズによるデータの異常や、装置・部品の故障等のような原因に応じて、負荷トルクが異常値になる場合がある。   However, although the technique of Patent Document 1 can improve control responsiveness by correcting the control amount with the estimated load torque, it is not determined whether the estimated load torque is an appropriate value or an abnormal value. For example, the load torque may become an abnormal value depending on a cause such as abnormal data due to external noise or a failure of a device / part.

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知することができるトルク異常検知装置および輸送機器を提供することを目的とする。   This invention is made in view of such a point, and it aims at providing the torque abnormality detection apparatus and transportation apparatus which can detect the abnormality of the load torque concerning a motive power source.

上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、前記システム外部からの影響を受けなくするために前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段とを有前記負荷トルク推定手段は、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式である第1数式モデルを演算して前記負荷トルクを推定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that only the rotating electrical machine is used as a power source, or both the rotating electrical machine and the torque generation source are used as power sources, and the transmission of power to the outside of the system is interrupted. In a torque abnormality detection device for detecting an abnormality in load torque applied to the power source using possible power transmission means, load torque estimation means for estimating the load torque applied to the power source, and an influence from outside the system A load for detecting an abnormality in the load torque applied to the power source based on the load torque estimated by the load torque estimation means in a state where the power transmission means cuts off the transmission of power to the outside of the system. have a torque abnormality detection means, the load torque estimating means, the moment of inertia of the shaft for the power source, the attenuation coefficient, the angular acceleration, the power And it calculates the first mathematical model is a mathematical expression that defines with the output torque and estimates the load torque.

この構成によれば、動力源とシステム外部との間で動力の伝達が切断され、システム外部の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段は負荷トルクを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段は、推定される負荷トルクに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。
また、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第1数式モデル」は、負荷トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。
さらに、簡単な演算を行うだけで負荷トルクを推定できる。なお「動力源出力トルク」は、動力源の出力トルクを意味する。
According to this configuration, the transmission of power between the power source and the outside of the system is cut off and is not affected by fluctuations or changes outside the system, so that the load torque estimating means can accurately estimate the load torque. it can. Since the load torque abnormality detection means detects an abnormality based on the estimated load torque, it can accurately detect that some failure or the like has occurred.
Further, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced. The “first mathematical model” may be any mathematical formula that can estimate the load torque.
Furthermore, the load torque can be estimated by performing simple calculations. “Power source output torque” means the output torque of the power source.

なお「動力源」は、回転電機のみでもよく、回転電機およびトルク発生源の双方を有してもよく、いずれも台数を問わない。「回転電機」は、例えば電動機,電動発電機,発電機等が該当する。「トルク発生源」はトルクを発生可能な任意の装置を適用でき、例えば熱機関や回転電機等である。「熱機関」は、主に内燃機関を適用するが、外燃機関を含む。「負荷」は、動力源自体や、オイルポンプ等のように動力源に付随する部品や部材等が該当する。「システム外部」は、移動(例えば走行,飛行,航行など)に伴って負荷量が変動する部品や部材等が該当する。例えば、車輪、主翼のエルロンやフラップ、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラ(スクリュー)等が該当する。「動力伝達手段」は、動力の伝達と切断とが切り換え可能な任意の機構や部材等が該当する。例えば、クラッチ機構,ギア機構,ニュートラル位置(レンジ)を有する変速装置(トルクコンバータやリターダを含む)などが該当する。「検知」には、センサ等を用いて行う計測と、数式モデル等を用いて数値演算する推定とを含む。「負荷トルク推定手段」は、動力源に掛かる負荷トルクを推定可能な任意の手段(装置や方法等)を適用してよい。   Note that the “power source” may be only the rotating electrical machine, may include both the rotating electrical machine and the torque generation source, and any number may be used. “Rotating electric machine” corresponds to, for example, an electric motor, a motor generator, a generator, or the like. The “torque generation source” can be any device capable of generating torque, such as a heat engine or a rotating electrical machine. The “heat engine” mainly applies an internal combustion engine, but includes an external combustion engine. The “load” corresponds to a power source itself, parts or members attached to the power source such as an oil pump. “Outside of the system” corresponds to a part or member whose load varies with movement (for example, traveling, flying, sailing, etc.). For example, wheels, ailerons and flaps of main wings, vertical and horizontal tails of tails, propellers (screws), and the like are applicable. The “power transmission means” corresponds to any mechanism or member that can switch between transmission and disconnection of power. For example, a clutch mechanism, a gear mechanism, and a transmission (including a torque converter and a retarder) having a neutral position (range) are applicable. “Detection” includes measurement performed using a sensor or the like and estimation performed using a mathematical model or the like. As the “load torque estimating means”, any means (device, method, etc.) capable of estimating the load torque applied to the power source may be applied.

第1数式モデルは、例えば、負荷トルクを「Td」、軸の慣性モーメントを「Im」、減衰係数(0を含む)を「D」、角加速度を「α」、動力源出力トルクを「To」とするとき、次の数式(1)を定義することができる。 In the first mathematical model, for example, the load torque is “Td”, the moment of inertia of the shaft is “Im”, the damping coefficient (including 0) is “D”, the angular acceleration is “α”, and the power source output torque is “To”. The following formula (1) can be defined.

Figure 0005621581
Figure 0005621581

請求項に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置によって検知されるトルクを含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク(例えば回転軸や出力軸等の出力トルク)を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。なお「トルク検知装置」は、動力源の出力トルクを検知可能な装置(センサを含む)であれば任意である。例えば、動力源(回転電機)を流れる電流の電流値に基づいてトルクを検知するトルクセンサや、励磁コイルと検出コイルとを有する変位センサなどが該当する。 According to a second aspect of the present invention, the power source output torque includes a torque detected by a torque detector. According to this configuration, the power source output torque (for example, the output torque of the rotating shaft, the output shaft, etc.) can be detected with high accuracy, so that it is possible to more accurately detect that some sort of failure has occurred. The “torque detection device” is arbitrary as long as it is a device (including a sensor) that can detect the output torque of the power source. For example, a torque sensor that detects torque based on a current value of a current flowing through a power source (rotating electric machine), a displacement sensor that includes an excitation coil and a detection coil, and the like are applicable.

請求項に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、第2数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。なお「第2数式モデル」は、上述した「第1数式モデル」とは異なる数式モデルであり、動力源出力トルクを推定可能な任意の数式を適用してよい。 The invention according to claim 3 is characterized in that the power source output torque is estimated by calculating a second mathematical model. According to this configuration, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced. The “second mathematical model” is a mathematical model different from the “first mathematical model” described above, and any mathematical formula that can estimate the power source output torque may be applied.

請求項に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。なお「マップ」は、電流値と動力源出力トルクとの相関関係を示すデータ群である。 The invention according to claim 4 is characterized in that the power source output torque is estimated using a map having an argument of a current value of a current flowing through the rotating electrical machine. According to this configuration, a torque detection device is not required, and work such as wiring is not required, thereby reducing costs. The “map” is a data group indicating the correlation between the current value and the power source output torque.

請求項に記載の発明は、前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、当該トルク検知装置や推定ロジックが不要になるので、コストを低減できる。 The invention according to claim 5 is characterized in that a commanded torque command value is used for the power source output torque. According to this configuration, although the accuracy is lower than the actual output torque detected by the torque detection device, the torque detection device and the estimation logic are not required, so that the cost can be reduced.

請求項6に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、動力源作動停止手段が動力源の作動を強制的に停止する。よって動力源が不安定に動作するのを未然に防止できる。   The invention according to claim 6 stops the operation of the power source when the load torque abnormality detecting means detects the occurrence of abnormality when the load torque estimated by the load torque estimating means is out of a predetermined range. It has a power source operation stop means. According to this configuration, when the load torque abnormality detecting means detects the occurrence of abnormality, the power source operation stopping means forcibly stops the operation of the power source. Therefore, it is possible to prevent the power source from operating unstablely.

請求項に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段が異常の発生を検知すると、システム作動停止手段が動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を強制的に停止する。よって、システム(すなわち動力源や輸送機器)が不安定に動作するのを未然に防止できる。なお「輸送機器」は、回転電機を備え、人間や貨物等を輸送可能な機器であれば任意である。例えば、自動車等の車両,航空機,船舶,鉄道車両などが該当する。 According to a seventh aspect of the present invention, when the load torque abnormality detecting means detects the occurrence of abnormality when the load torque estimated by the load torque estimating means is outside a predetermined range, the power source and the power source are It is characterized by having a system operation stop means for stopping the operation of one or both of the transport equipment provided. According to this configuration, when the load torque abnormality detection means detects the occurrence of abnormality, the system operation stop means forcibly stops the operation of one or both of the power source and the transportation equipment. Therefore, it is possible to prevent the system (that is, the power source and the transportation equipment) from operating unstablely. The “transport equipment” is optional as long as it is equipped with a rotating electric machine and can transport humans and cargo. For example, a vehicle such as an automobile, an aircraft, a ship, and a railway vehicle are applicable.

請求項に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、異常原因判定手段は異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。 According to an eighth aspect of the present invention, the load torque abnormality detection means includes a torque generation source output torque detection means for detecting a torque generation source output torque that is an output torque of the torque generation source, and a load torque applied to the power source. And an abnormality cause determining means for determining a part that has caused the abnormality when detecting the abnormality. According to this configuration, since the abnormality cause determination unit determines the part that caused the abnormality, it is possible to know which part caused the failure.

請求項に記載の発明は、前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする。この構成によれば、異常な負荷トルクが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、トルク発生源が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは軸の系において何らかの異常が発生したからなのかを判断(特定)することができる。これは、トルク発生源出力トルクと推定する負荷トルクとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントや減衰係数等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, the abnormality cause determination means includes a load torque estimated based on the power source output torque and a torque generation source output torque detected by the torque generation source output torque detection means. If the absolute value of the difference is less than a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the torque generating source, and if it is greater than the predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the shaft system. According to this configuration, it is possible to specify the cause of the abnormal load torque being estimated. That is, it is possible to determine (specify) whether the torque generation source has output an abnormal torque or because some abnormality has occurred in the shaft system. This is because when the torque source output torque and the estimated load torque have different values, the moment of inertia, damping coefficient, etc., which should have been constant, have changed. Can be identified.

請求項10に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、トルク検知装置によって検知されるトルクを含むことを特徴とする。この構成によれば、動力源出力トルク(例えば回転軸や出力軸等の出力トルク)を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。 In a tenth aspect of the present invention, the power source output torque includes a torque detected by a torque detector. According to this configuration, the power source output torque (for example, the output torque of the rotating shaft, the output shaft, etc.) can be detected with high accuracy, so that it is possible to more accurately detect that some sort of failure has occurred.

請求項11に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記第2数式モデルを演算して推定することを特徴とする。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。 The invention according to claim 11 is characterized in that the power source output torque is estimated by calculating the second mathematical model. According to this configuration, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced.

請求項12に記載の発明は、前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。 The invention according to claim 12 is characterized in that the power source output torque is estimated using a map having an argument of a current value of a current flowing through the rotating electrical machine. According to this configuration, a torque detection device is not required, and work such as wiring is not required, thereby reducing costs.

請求項13に記載の発明は、前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする。この構成によれば、「一定期間」は異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。 In the invention according to claim 13 , the load torque abnormality detecting means detects that an abnormality has occurred in the load torque applied to the power source only when the abnormality of the load torque is continuously detected for a certain period or longer. It is characterized by that. According to this configuration, the “predetermined period” is a period in which an abnormality can be allowed, and even if an abnormal load torque is temporarily estimated due to a calculation error or the like, the operation can be prevented from being forcibly stopped.

請求項14に記載の発明は、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機の回転数が指令された回転数(目的の回転数,指令回転数)になるようにフィードバック制御を行うので、回転電機が目的の回転数となるように制御できる。 In a fourteenth aspect of the invention, the rotational speed of the rotating electrical machine is controlled to follow the commanded rotational speed by correcting the control amount using the load torque estimated by the load torque estimating means. It has a rotation speed control means. According to this configuration, the feedback control is performed so that the rotational speed of the rotating electrical machine becomes the commanded rotational speed (target rotational speed, command rotational speed), so that the rotating electrical machine can be controlled to have the target rotational speed. .

請求項15に記載の発明は、輸送機器において、請求項1から14のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源とを有することを特徴とする。この構成によれば、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知できる輸送機器を提供することができる。 A fifteenth aspect of the present invention is characterized in that the transportation apparatus includes the torque abnormality detection device according to any one of the first to fourteenth aspects and the power source. According to this configuration, it is possible to provide a transport device that can detect an abnormality in load torque applied to a power source.

トルク異常検知装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of a torque abnormality detection apparatus. 車両(輸送機器)の第1構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st structural example of a vehicle (transport equipment). 主に動力伝達手段の第1構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which mainly shows the 1st structural example of a power transmission means. 回転電機(動力源)の制御例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the example of control of a rotary electric machine (power source). 負荷トルク異常検知処理の手続き例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a procedure of a load torque abnormality detection process. 異常原因判定処理の第1手続き例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st example of a procedure of abnormality cause determination processing. 異常原因判定処理の第2手続き例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd procedure example of abnormality cause determination processing. 車両(輸送機器)の第2構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd structural example of a vehicle (transport equipment). 主に動力伝達手段の第2構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which mainly shows the 2nd structural example of a power transmission means. 車両(輸送機器)の第3構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 3rd structural example of a vehicle (transport equipment). 車両(輸送機器)の第4構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 4th structural example of a vehicle (transport equipment). 異常原因判定処理の第3手続き例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd procedure example of abnormality cause determination processing.

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Unless otherwise specified, “connect” means electrical connection. Each figure shows elements necessary for explaining the present invention, and does not show all actual elements. When referring to directions such as up, down, left and right, the description in the drawings is used as a reference.

〔実施の形態1〕
実施の形態1は、トルク異常検知装置の概要について、図1を参照しながら説明する。図1(A)には発明の構成例を模式図で示す。図1(B)〜図1(D)には機構的な接続の一例をそれぞれ示す。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, an outline of the torque abnormality detection device will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration example of the invention. FIGS. 1B to 1D show examples of mechanical connections, respectively.

図1(A)に示すトルク異常検知装置10は、動力源とトルク発生源との間や、動力源とシステム外部60との間で動力の伝達と切断とを切り換え可能な動力伝達手段30,50を用いて、動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する。動力源は、回転電機40のみとする形態と、回転電機40およびトルク発生源20の双方とする形態とのいずれかである。言い換えれば、回転電機40を必須で備えるが、二点鎖線で示すトルク発生源20を備えるか否かは任意である。システム外部60を除く要素が「システム」にあたる。   The torque abnormality detection device 10 shown in FIG. 1A includes power transmission means 30 that can switch between transmission and disconnection of power between a power source and a torque generation source or between the power source and the system exterior 60. 50 is used to detect an abnormality in the load torque applied to the power source. The power source is either the rotary electric machine 40 alone or the rotary electric machine 40 and the torque generation source 20. In other words, the rotating electrical machine 40 is essential, but whether or not the torque generating source 20 indicated by a two-dot chain line is included is arbitrary. Elements other than the system outside 60 correspond to “system”.

実線で示す動力伝達手段50は、回転電機40とシステム外部60との間で動力を伝達したり切断したりする。二点鎖線で示す動力伝達手段30は、回転電機40とトルク発生源20との間で動力を伝達したり切断したりする。この機能を担うため、例えばクラッチ機構,ギア機構,ニュートラル位置を有する変速装置(トルクコンバータやリターダ等を含む。)などを適用する。   A power transmission means 50 indicated by a solid line transmits or cuts power between the rotating electrical machine 40 and the system exterior 60. The power transmission means 30 indicated by a two-dot chain line transmits or cuts power between the rotating electrical machine 40 and the torque generation source 20. In order to perform this function, for example, a clutch mechanism, a gear mechanism, a transmission (including a torque converter, a retarder, etc.) having a neutral position is applied.

回転電機40は、例えば電動機,電動発電機,発電機等が該当する。トルク発生源20は、トルクを発生可能な任意の機器や装置等である。例えば、熱機関や回転電機などが該当する。ただし、回転電機40やトルク発生源20にかかる各数量を問わない。システム外部60には、動力の伝達(授受)が可能な任意の機器や機関等を適用できる。本形態では、システム外部60として車輪を適用する。   The rotating electrical machine 40 corresponds to, for example, an electric motor, a motor generator, a generator, or the like. The torque generation source 20 is an arbitrary device or device that can generate torque. For example, a heat engine or a rotating electric machine is applicable. However, each quantity concerning the rotary electric machine 40 and the torque generation source 20 is not ask | required. Any device or engine capable of transmitting (transmitting / receiving) power can be applied to the system outside 60. In this embodiment, a wheel is applied as the system outside 60.

動力源,トルク発生源および負荷にかかる機構的な接続例(以下では単に「機構例」と呼ぶ。)について、図1(B)〜図1(D)を参照しながら説明する。図1(B)には、回転電機40とシステム外部60との間に動力伝達手段50を介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源の回転電機40で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図1(B)に示す機構例は、電気自動車や燃料電池自動車に適用される。   A mechanical connection example (hereinafter simply referred to as “mechanism example”) applied to a power source, a torque generation source, and a load will be described with reference to FIGS. 1 (B) to 1 (D). FIG. 1B shows a mechanism example in which the power transmission means 50 is interposed between the rotating electrical machine 40 and the system exterior 60. In this example of the mechanism, transmission and disconnection of power generated by the rotating electrical machine 40 serving as a power source are switched. The mechanism example shown in FIG. 1B is applied to an electric vehicle and a fuel cell vehicle.

図1(C)には、上記図1(B)の機構例に加えて、回転電機40とトルク発生源20との間に動力伝達手段30を介在させる機構例を示す。この機構例では、回転電機40が動力源であるとき、回転電機40で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。また、トルク発生源20が動力源であるとき、トルク発生源20で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図1(D)には、上記図1(C)の機構例に加えて、動力源(トルク発生源20または回転電機40)と負荷20aとの間に動力伝達手段30aを介在させる機構例を示す。この機構例では、動力源で発生させる動力の伝達と切断とを切り換える。図1(C)および図1(D)に示す各機構例はハイブリッド自動車に適用される。   FIG. 1C shows a mechanism example in which a power transmission means 30 is interposed between the rotating electrical machine 40 and the torque generation source 20 in addition to the mechanism example of FIG. In this example of the mechanism, when the rotating electrical machine 40 is a power source, transmission and cutting of power generated by the rotating electrical machine 40 are switched. Further, when the torque generation source 20 is a power source, the transmission and disconnection of the power generated by the torque generation source 20 are switched. FIG. 1D shows an example of a mechanism in which a power transmission means 30a is interposed between a power source (torque generation source 20 or rotating electrical machine 40) and a load 20a in addition to the example of the mechanism shown in FIG. Show. In this example of the mechanism, transmission and disconnection of power generated by the power source are switched. Each mechanism example shown in FIGS. 1C and 1D is applied to a hybrid vehicle.

上述したトルク異常検知装置10は、角加速度検知手段11,負荷トルク推定手段12,負荷トルク異常検知手段13などを有する。角加速度検知手段11は、必要に応じて備えられ、動力源の角加速度αを検知する機能を担う。角加速度αを検知できれば検知方法は任意である。例えば、回転角度検知装置を用いて角加速度αを検知する方法や、角加速度を推定可能な角加速度推定用数式モデルを演算する方法などが該当する。回転角度検知装置は、動力源の角加速度を検知可能な装置(センサを含む)であれば任意である。例えば、レゾルバ,ロータリエンコーダ,ジャイロスコープ,GMR(Giant Magnetoresistance Revolution;巨大磁気抵抗効果)回転センサなどが該当する。   The torque abnormality detection device 10 described above includes angular acceleration detection means 11, load torque estimation means 12, load torque abnormality detection means 13, and the like. The angular acceleration detection means 11 is provided as necessary, and has a function of detecting the angular acceleration α of the power source. The detection method is arbitrary as long as the angular acceleration α can be detected. For example, a method of detecting angular acceleration α using a rotation angle detection device, a method of calculating a mathematical model for angular acceleration estimation that can estimate angular acceleration, and the like are applicable. The rotation angle detection device is arbitrary as long as it is a device (including a sensor) that can detect the angular acceleration of the power source. For example, a resolver, a rotary encoder, a gyroscope, a GMR (Giant Magnetoresistance Revolution) rotation sensor, and the like are applicable.

負荷トルク推定手段12は、動力源に掛かる負荷トルクTdを推定する機能を担う。この負荷トルク推定手段12には、動力源に掛かる負荷トルクTdを推定可能な任意の手段(装置や方法等)を適用してよい。例えば、第1数式モデルを演算して負荷トルクTdを推定可能な任意の推定法を適用してよい。具体的には、角加速度検知手段11によって検知される角加速度αを用いて推定する方法がある。角加速度αに加えて、動力源の回転数や、動力源出力トルクなどを用いて推定してもよい。動力源の回転数は、トルク発生源20については回転数検知手段11aによって検知され、回転電機40については回転数検知手段11bによって検知される(図2を参照)。動力源出力トルクは、トルク発生源20については出力トルク検知手段12aによって検知され、回転電機40については出力トルク検知手段12bによって検知される(図2を参照)。これらの回転数検知手段11a,11bや出力トルク検知手段12a,12bについては後述する。   The load torque estimating means 12 has a function of estimating the load torque Td applied to the power source. As this load torque estimating means 12, any means (device, method, etc.) capable of estimating the load torque Td applied to the power source may be applied. For example, any estimation method capable of calculating the first mathematical model and estimating the load torque Td may be applied. Specifically, there is a method of estimating using the angular acceleration α detected by the angular acceleration detecting means 11. In addition to the angular acceleration α, it may be estimated using the rotational speed of the power source, the power source output torque, or the like. The rotational speed of the power source is detected by the rotational speed detection means 11a for the torque generation source 20, and detected by the rotational speed detection means 11b for the rotating electrical machine 40 (see FIG. 2). The power source output torque is detected by the output torque detection means 12a for the torque generation source 20, and detected by the output torque detection means 12b for the rotating electrical machine 40 (see FIG. 2). These rotation speed detection means 11a and 11b and output torque detection means 12a and 12b will be described later.

第1数式モデルには、負荷トルクTdを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、軸の慣性モーメントIm、減衰係数D、角加速度α、動力源出力トルクToを用いて、次の数式(1)を定義することができる。減衰係数Dには「0」を含む。   In the first mathematical model, any mathematical formula that can estimate the load torque Td can be set. For example, the following equation (1) can be defined using the moment of inertia Im of the shaft, the damping coefficient D, the angular acceleration α, and the power source output torque To. The attenuation coefficient D includes “0”.

Figure 0005621581
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動力源出力トルクToは動力源から出力されるトルクを意味し、具体的には後述するトルク発生源出力トルクTioや電動機出力トルクTmo等が該当する。この動力源出力トルクToは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ(トルク検知装置)を用いて検知する方法や、第2数式モデルを演算して推定する方法、回転電機40を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定する方法、外部装置(例えばECU等)から指令されるトルク指令値を用いる方法などが該当する。   The power source output torque To means a torque output from the power source, and specifically corresponds to a torque generation source output torque Tio, a motor output torque Tmo, etc., which will be described later. This power source output torque To is detected by an arbitrary detection method. For example, a method of detecting using a torque sensor (torque detection device), a method of calculating and estimating a second mathematical model, a method of estimating using a map with the current value of the current flowing through the rotating electrical machine 40 as an argument, A method using a torque command value commanded from an external device (for example, an ECU or the like) is applicable.

第2数式モデルには、動力源出力トルクToを推定可能な任意の数式等を設定することができる。例えば、電動機41を埋込磁石同期モータとした場合、極対数Pn、電気子鎖交磁束Φ、d軸電流id、q軸電流iq、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqを用いて、次の数式(2)を定義することができる。
T=Pn{Φiq+(Ld−Lq)idiq}…(2)
In the second mathematical model, any mathematical formula that can estimate the power source output torque To can be set. For example, when the motor 41 is an embedded magnet synchronous motor, the number of pole pairs Pn, the electric flux linkage Φ, the d-axis current id, the q-axis current iq, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq are used as follows: Equation (2) can be defined.
T = Pn {Φiq + (Ld−Lq) idiq} (2)

負荷トルク異常検知手段13は、動力源に掛かる負荷トルクTdの異常を検知する機能を担う。負荷トルクTdの異常を検知する方法は任意に設定することが可能である。例えば、第1の検知方法は、システム外部60との間で動力の伝達を切断する状態で、負荷トルク推定手段12によって推定される負荷トルクTdに基づいて検知する。第2の検知方法は、負荷トルクTdの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、動力源に掛かる負荷トルクTdに異常が発生したと検知する。この負荷トルク異常検知手段13は、トルク発生源出力トルク検知手段13a、異常原因判定手段13b、作動停止手段13cなどを有する。   The load torque abnormality detection means 13 has a function of detecting an abnormality in the load torque Td applied to the power source. A method for detecting an abnormality in the load torque Td can be arbitrarily set. For example, in the first detection method, detection is performed based on the load torque Td estimated by the load torque estimation means 12 in a state in which the transmission of power to the outside of the system 60 is cut off. The second detection method detects that an abnormality has occurred in the load torque Td applied to the power source only when abnormality in the load torque Td is detected continuously for a certain period or longer. The load torque abnormality detection means 13 includes a torque generation source output torque detection means 13a, an abnormality cause determination means 13b, an operation stop means 13c, and the like.

トルク発生源出力トルク検知手段13aは、トルク発生源20の出力トルクであるトルク発生源出力トルクTioを検知する機能を担う。トルク発生源出力トルクTioは、任意の検知法で検知する。例えば、トルクセンサ(トルク検知装置)を用いて検知する方法や、トルク発生源出力トルクTioを推定する出力トルク推定用数式モデルを演算する方法、マップを用いて推定する方法などが該当する。   The torque generation source output torque detection means 13 a has a function of detecting a torque generation source output torque Tio that is an output torque of the torque generation source 20. The torque source output torque Tio is detected by an arbitrary detection method. For example, a method of detecting using a torque sensor (torque detection device), a method of calculating a mathematical model for estimating output torque for estimating the torque generation source output torque Tio, a method of estimating using a map, and the like are applicable.

異常原因判定手段13bは、動力源に掛かる負荷トルクTdの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する機能を担う。例えば、動力源出力トルクToに基づいて推定される負荷トルクTdと、トルク発生源出力トルク検知手段13aによって検知されるトルク発生源出力トルクTioとの差分の絶対値が、所定値未満であればトルク発生源20に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ軸の系に異常が発生したと判断する。   The abnormality cause determination unit 13b has a function of determining a part that causes an abnormality when detecting an abnormality of the load torque Td applied to the power source. For example, if the absolute value of the difference between the load torque Td estimated based on the power source output torque To and the torque source output torque Tio detected by the torque source output torque detector 13a is less than a predetermined value. It is determined that an abnormality has occurred in the torque generation source 20, and if it is greater than a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the shaft system.

作動停止手段13cは、動力源に掛かる負荷トルクTdの異常が検知されると、目的装置の作動を停止する機能を担う。目的装置は、動力源のみの場合と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の場合とがある。よって作動停止手段13cには、動力源の作動を停止する動力源作動停止手段と、動力源および輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段とのうちいずれか一方の手段が該当する。   The operation stopping means 13c has a function of stopping the operation of the target device when an abnormality in the load torque Td applied to the power source is detected. The target device may be a power source only or one or both of a power source and a transport device. Therefore, the operation stop means 13c includes either one of a power source operation stop means for stopping the operation of the power source and a system operation stop means for stopping the operation of one or both of the power source and the transportation equipment. Is applicable.

上述したトルク異常検知装置10を車両(輸送機器)に適用し、動力源に掛かる負荷トルクTdの異常を検知する例について、実施の形態2〜5でそれぞれ説明する。   Embodiments 2 to 5 describe examples in which the above-described torque abnormality detection device 10 is applied to a vehicle (transport equipment) and an abnormality in the load torque Td applied to the power source is detected.

〔実施の形態2〕
実施の形態2は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用(走行)するハイブリッドカー(スプリット方式)の一例である車両に適用する。当該実施の形態2は図2〜図7を参照しながら説明する。図2には車両(輸送機器)の第1構成例を模式図で示す。図3には主に動力伝達手段の第1構成例を模式図で示す。図4には回転電機(動力源)の制御例をブロック線図で示す。図5には負荷トルク異常検知処理の手続き例をフローチャートで示す。図6には異常原因判定処理の第1手続き例をフローチャートで示す。図7には異常原因判定処理の第2手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態1で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
The second embodiment is applied to a vehicle that is an example of a hybrid car (split method) that uses (runs) both a rotating electrical machine and a torque generation source as a power source. The second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram showing a first configuration example of a vehicle (transport equipment). FIG. 3 is a schematic diagram mainly showing a first configuration example of the power transmission means. FIG. 4 is a block diagram showing a control example of the rotating electrical machine (power source). FIG. 5 is a flowchart showing a procedure example of the load torque abnormality detection process. FIG. 6 is a flowchart illustrating a first procedure example of the abnormality cause determination process. FIG. 7 is a flowchart showing a second procedure example of the abnormality cause determination process. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as the element used in Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

図2に示すハイブリッドカーの車両100は、上述したトルク異常検知装置10のほかに、熱機関21,電動機41,動力伝達手段50,車輪61,バッテリ110,発電機120,PCU(パワー・コントロール・ユニット)130,動力分割機構140などを有する。熱機関21は「トルク発生源20」に相当し、電動機41は「回転電機40」に相当する。以下では、各要素の機能や、車両100における動力源に掛かる負荷トルクTdの異常を検知方法などについて説明する。   In addition to the torque abnormality detection device 10 described above, the hybrid vehicle vehicle 100 shown in FIG. 2 includes a heat engine 21, an electric motor 41, power transmission means 50, wheels 61, a battery 110, a generator 120, a PCU (power control circuit). Unit) 130, power split mechanism 140, and the like. The heat engine 21 corresponds to the “torque generation source 20”, and the electric motor 41 corresponds to the “rotating electric machine 40”. Below, the function of each element, the detection method of the abnormality of the load torque Td applied to the power source in the vehicle 100, etc. are demonstrated.

車両100は、熱機関21および電動機41の双方を動力源として用い、一方または双方で発生した動力を車輪61に伝達して走行するように構成されている。図2に示す熱機関21は内燃機関(ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等)であり、炭化水素系燃料を燃焼させることで動力を発生させる。この熱機関21は、発生させた動力(回転力)を出力軸150に伝達する。電動機41は多相モータが適用され、例えばU相,V相,W相の三相からなるモータである。この電動機41は、PCU130から供給される電力を受けて動力を発生させる機能と、あるいは動力分割機構140から分割される動力を中継する機能とを有し、一方または双方の動力を回転軸160に伝達する。   The vehicle 100 is configured to use both the heat engine 21 and the electric motor 41 as power sources, and transmit power generated by one or both to the wheels 61 to travel. The heat engine 21 shown in FIG. 2 is an internal combustion engine (a gasoline engine, a diesel engine, or the like), and generates power by burning hydrocarbon fuel. The heat engine 21 transmits the generated power (rotational force) to the output shaft 150. The electric motor 41 is a multi-phase motor, for example, a motor having three phases of U phase, V phase, and W phase. The electric motor 41 has a function of receiving power supplied from the PCU 130 to generate power, or a function of relaying power split from the power split mechanism 140, and one or both of the power is supplied to the rotary shaft 160. introduce.

動力伝達手段50は、電動機41から車輪61に動力を伝達したり切断したりする機能を担う。また、動力を伝達する状態であるか、動力を切断する状態であるかを負荷トルク異常検知手段13に伝達する機能をも担う。なお、動力伝達手段50の具体的な構成については後述する(図3を参照)。   The power transmission means 50 has a function of transmitting or cutting power from the electric motor 41 to the wheel 61. It also has a function of transmitting to the load torque abnormality detection means 13 whether the power is transmitted or disconnected. The specific configuration of the power transmission means 50 will be described later (see FIG. 3).

バッテリ110は蓄電と放電が可能な蓄電放電手段であり、例えば二次電池や燃料電池等が該当する。発電機120は、動力分割機構140によって分割された動力によって電力を発生させる。通常の発電機を用いてもよく、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機(図2では「MG」と示す。)を用いてもよい。発生した電力は、PCU130を通じてバッテリ110に蓄電したり、電動機41を回転駆動させたりする。   The battery 110 is a storage / discharge unit capable of storing and discharging, and corresponds to, for example, a secondary battery or a fuel cell. The generator 120 generates electric power using the power divided by the power split mechanism 140. A normal generator may be used, and a motor generator (shown as “MG” in FIG. 2) having both an electric function and a power generation function may be used. The generated electric power is stored in the battery 110 through the PCU 130, or the electric motor 41 is rotated.

PCU130は、車両100における電力の授受を司る。具体的には、発電機120で発生した電力をバッテリ110に蓄電する制御や、電動機41を回転駆動する電力を供給する制御などを行う。このPCU130は、例えばインバータ131,昇圧コンバータ,バッテリECUなどで構成される。バッテリECUは、バッテリ110との間における電力の蓄積や放出等の制御を行う。   The PCU 130 is responsible for power transfer in the vehicle 100. Specifically, control for storing electric power generated by the generator 120 in the battery 110, control for supplying electric power for rotationally driving the electric motor 41, and the like are performed. The PCU 130 includes, for example, an inverter 131, a boost converter, a battery ECU, and the like. The battery ECU controls the accumulation and release of electric power with the battery 110.

動力分割機構140は、熱機関21で発生する動力を分割(分配)する機能を担う。具体的には、車両100の状況(すなわち走行や停止等の状態)に応じて、発電機120および電動機41のうちで一方または双方に動力を伝達する。動力分割機構140は任意に構成可能であるが、例えばキャリア,サンギヤ,プラネタリギヤなどで構成される。   The power split mechanism 140 has a function of splitting (distributing) the power generated in the heat engine 21. Specifically, power is transmitted to one or both of the generator 120 and the electric motor 41 in accordance with the state of the vehicle 100 (that is, a state such as running or stopping). The power split mechanism 140 can be arbitrarily configured. For example, the power split mechanism 140 includes a carrier, a sun gear, a planetary gear, and the like.

次に、動力伝達手段50の具体的な構成について、図3を参照しながら説明する。図3に示す動力伝達手段50は、デュアル・クラッチ・トランスミッション(DCT;Dual Clutch Transmission)の一例であり、クラッチ51,53やトランスミッション52,54などを有する。クラッチ51,53は、一方軸と他方軸とを機械的または電磁的に結合し、動力(回転力)を一方軸と他方軸との相互間で伝達する機械要素である。このクラッチ51,53の作用(動作)によって、電動機41と車輪61との間で動力を伝達したり切断したりする。トランスミッション52,54は、動力の回転数(回転の場合)、速度、トルクなどを変換する装置である。図3に示す構成例では、クラッチ51とトランスミッション52とが直列に接続され、クラッチ53とトランスミッション54とが直列に接続され、これらが並列に接続される構成となっている。電動機41で発生した動力がクラッチ51によってトランスミッション52に伝達されるとともに、その動力によって発電機120が発電する。   Next, a specific configuration of the power transmission means 50 will be described with reference to FIG. The power transmission means 50 shown in FIG. 3 is an example of a dual clutch transmission (DCT) and includes clutches 51 and 53, transmissions 52 and 54, and the like. The clutches 51 and 53 are mechanical elements that mechanically or electromagnetically couple one shaft and the other shaft and transmit power (rotational force) between the one shaft and the other shaft. By the action (operation) of the clutches 51 and 53, power is transmitted or disconnected between the electric motor 41 and the wheel 61. The transmissions 52 and 54 are devices that convert the rotational speed (in the case of rotation), speed, torque, and the like of power. In the configuration example shown in FIG. 3, the clutch 51 and the transmission 52 are connected in series, the clutch 53 and the transmission 54 are connected in series, and these are connected in parallel. The power generated by the electric motor 41 is transmitted to the transmission 52 by the clutch 51, and the generator 120 generates electric power by the power.

上述のように構成された車両100において、トルク異常検知装置10の構成要素を中心とし、フィードバック制御について図4を参照しながら説明する。図4に示すブロック線図には、上述した図1〜図3に示す要素のほかに、ECU200、加合手段201,203、PI制御手段202、トルク制御手段204、電流センサ205、出力トルク演算手段206、レゾルバ207、回転数演算手段208などがある。   In the vehicle 100 configured as described above, feedback control will be described with reference to FIG. 4 with a focus on the components of the torque abnormality detection device 10. In addition to the elements shown in FIGS. 1 to 3 described above, the block diagram shown in FIG. 4 includes the ECU 200, the joining means 201 and 203, the PI control means 202, the torque control means 204, the current sensor 205, and the output torque calculation. There are means 206, resolver 207, rotation speed calculation means 208 and the like.

上述した要素のうち、加合手段201,203、PI制御手段202およびトルク制御手段204は「回転数制御手段」に相当する。電流センサ205および出力トルク演算手段206は「出力トルク検知手段12b」に相当する。電流センサ205および出力トルク演算手段206に代えて、電動機41の出力トルクを直接的に検知するトルクセンサ等のようなトルク検知装置を適用してもよい。レゾルバ207および回転数演算手段208は「回転数検知手段11b」に相当する。   Among the elements described above, the joining means 201 and 203, the PI control means 202, and the torque control means 204 correspond to “rotational speed control means”. The current sensor 205 and the output torque calculation means 206 correspond to the “output torque detection means 12b”. Instead of the current sensor 205 and the output torque calculation means 206, a torque detection device such as a torque sensor that directly detects the output torque of the electric motor 41 may be applied. The resolver 207 and the rotational speed calculation means 208 correspond to the “rotational speed detection means 11b”.

ECU200は「外部装置」に相当し、車両100を加減速する制御を行うために、電動機41の回転数を指令する指令回転数Nを出力する。加合手段201は、入力信号の加え合わせを行う。図4の例では負帰還ループを形成するため、指令回転数Nから検知回転数Nsを差し引いた差分値を偏差Neとして出力する。PI制御手段202は、加合手段201から出力される偏差Neと、比例ゲインや積分ゲイン等とに基づいてPI制御を行うため、トルク指令Tを算出して出力する。 The ECU 200 corresponds to an “external device” and outputs a command rotational speed N * that commands the rotational speed of the electric motor 41 in order to perform control for accelerating / decelerating the vehicle 100. The adding unit 201 adds input signals. In the example of FIG. 4, in order to form a negative feedback loop, a difference value obtained by subtracting the detected rotational speed Ns from the command rotational speed N * is output as the deviation Ne. The PI control unit 202 calculates and outputs a torque command T in order to perform PI control based on the deviation Ne output from the adding unit 201 and a proportional gain, an integral gain, or the like.

加合手段203は、上述した加合手段201と同様に入力信号の加え合わせを行う。具体的には、PI制御手段202から出力されるトルク指令Tと、負荷トルク推定手段12から出力される負荷トルクTdとを加え合わせた加算値を最終のトルク指令Tとして出力する。トルク制御手段204は、トルク指令Tに対応する電圧指令Vcをインバータ131に伝達する。このトルク制御手段204には負荷トルク異常検知手段13を含む。 The adding unit 203 adds the input signals in the same manner as the adding unit 201 described above. Specifically, an added value obtained by adding the torque command T output from the PI control unit 202 and the load torque Td output from the load torque estimating unit 12 is output as the final torque command T * . Torque control means 204 transmits voltage command Vc corresponding to torque command T * to inverter 131. This torque control means 204 includes load torque abnormality detection means 13.

インバータ131は、トルク制御手段204から出力された電圧指令Vcに基づいて、電動機41を回転駆動するための駆動信号(変調信号を含む。)を出力する。このインバータ131は、例えばスイッチング素子やダイオード等で構成される。スイッチング素子には、スイッチング動作が可能な任意の半導体素子を適用できる。例えば、FET(具体的にはMOSFET,JFET,MESFET等)、IGBT、GTO、パワートランジスタなどが該当する。   The inverter 131 outputs a drive signal (including a modulation signal) for rotationally driving the electric motor 41 based on the voltage command Vc output from the torque control unit 204. The inverter 131 is composed of, for example, a switching element or a diode. As the switching element, any semiconductor element capable of switching operation can be applied. For example, an FET (specifically, MOSFET, JFET, MESFET, etc.), IGBT, GTO, power transistor, or the like is applicable.

加合手段203で加算される負荷トルクTdは、負荷トルク推定手段12によって推定される。図4に示す負荷トルク推定手段12は、出力トルク演算手段206から伝達される電動機出力トルクTmoや、角加速度検知手段11から伝達される角加速度α、回転数演算手段208から伝達される検知回転数Nsなどに基づいて推定する。   The load torque Td added by the adding means 203 is estimated by the load torque estimating means 12. The load torque estimation means 12 shown in FIG. 4 includes the motor output torque Tmo transmitted from the output torque calculation means 206, the angular acceleration α transmitted from the angular acceleration detection means 11, and the detected rotation transmitted from the rotation speed calculation means 208. Estimate based on the number Ns.

出力トルク演算手段206は、電流センサ205が検出する電流(例えば三相の電流Iu,Iv,Iw)の電流値に基づいて、電動機出力トルクTmoを演算する。例えば、上述した数式(2)等のような第2数式モデルを演算して電動機出力トルクTmoを推定したり、電動機41を流れる電流Iu,Iv,Iwの電流値を引数とするマップを用いて推定したりする。   The output torque calculation means 206 calculates the motor output torque Tmo based on the current value of the current (for example, three-phase currents Iu, Iv, Iw) detected by the current sensor 205. For example, the motor output torque Tmo is estimated by calculating the second mathematical model such as the mathematical formula (2) described above, or a map having the current values of the currents Iu, Iv, and Iw flowing through the motor 41 as arguments is used. Or estimate.

回転数演算手段208は、レゾルバ207が検出する信号(例えばSIN検出信号SsやCOS検出信号Sc等)に基づいて検知回転数Nsを演算する。レゾルバ207は「回転角度検知装置」に相当する。SIN検出信号SsやCOS検出信号Sc等に基づいて検知回転数Nsを演算する方法は周知であるので、説明を省略する。   The rotation speed calculation means 208 calculates the detected rotation speed Ns based on signals detected by the resolver 207 (for example, SIN detection signal Ss, COS detection signal Sc, etc.). The resolver 207 corresponds to a “rotation angle detection device”. Since a method for calculating the detected rotational speed Ns based on the SIN detection signal Ss, the COS detection signal Sc, and the like is well known, description thereof is omitted.

上述のように構成されたトルク異常検知装置10を有する車両100において、電動機41に掛かる負荷トルクTdの異常を検出するための処理について、図5〜図7を参照しながら説明する。これらの図5〜図7に示す各処理はトルク制御手段204(具体的には負荷トルク異常検知手段13)で実現され、繰り返し実行される。   Processing for detecting an abnormality in the load torque Td applied to the electric motor 41 in the vehicle 100 having the torque abnormality detection device 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. Each of the processes shown in FIGS. 5 to 7 is realized by the torque control unit 204 (specifically, the load torque abnormality detection unit 13) and is repeatedly executed.

図5に示す負荷トルク異常検知処理では、負荷トルクTdを推定する負荷トルク推定処理を実行する〔ステップS10〕。すなわち、負荷トルク推定手段12によって、上述した数式(1)等のような第1数式モデルを演算して負荷トルクTdを推定する。   In the load torque abnormality detection process shown in FIG. 5, a load torque estimation process for estimating the load torque Td is executed [step S10]. That is, the load torque estimating means 12 calculates the first mathematical model such as the mathematical formula (1) described above to estimate the load torque Td.

次に、動力伝達手段50が電動機41から車輪61に動力を伝達(接続)しているか否かで処理を分岐する〔ステップS11〕。動力を伝達している状態であれば(NO)、そのまま負荷トルク異常検知処理をリターンする。   Next, the process branches depending on whether or not the power transmission means 50 transmits (connects) power from the electric motor 41 to the wheel 61 [step S11]. If power is being transmitted (NO), the load torque abnormality detection process is returned as it is.

一方、動力を切断している状態であれば(YES)、ステップS10で推定した負荷トルクTdが所定範囲外か否かを判別する〔ステップS12〕。所定範囲は任意に設定可能である。もし、負荷トルクTdが許容できない所定範囲外であれば(YES)、電動機41に掛かる負荷トルクTdに異常が発生したと判定し〔ステップS13〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。これに対して、負荷トルクTdが許容できる所定範囲内であれば(YES)、電動機41に掛かる負荷トルクTdは正常であると判定し〔ステップS14〕、負荷トルク異常検知処理をリターンする。   On the other hand, if the power is cut off (YES), it is determined whether or not the load torque Td estimated in step S10 is outside a predetermined range [step S12]. The predetermined range can be set arbitrarily. If the load torque Td is outside an unacceptable predetermined range (YES), it is determined that an abnormality has occurred in the load torque Td applied to the electric motor 41 [step S13], and the load torque abnormality detection process is returned. On the other hand, if the load torque Td is within an allowable range (YES), it is determined that the load torque Td applied to the electric motor 41 is normal [step S14], and the load torque abnormality detection process is returned.

図6に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段13bに相当する。まず図5に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップS20〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは(ステップS21でNO)、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。   The abnormality cause determination process shown in FIG. 6 corresponds to the abnormality cause determination means 13b. First, the load torque abnormality detection process shown in FIG. 5 is executed [step S20]. When it is determined that the execution result is “normal” (NO in step S21), it is not necessary to determine the cause of the abnormality, so the abnormality cause determination process is returned.

一方、ステップS20を実行した結果が「異常」と判定されたときは(ステップS21でYES)、熱機関21の出力トルクであるトルク発生源出力トルクTioをトルク発生源出力トルク検知手段13aによって検知するため、トルク発生源出力トルク検知処理を実行する〔ステップS22〕。   On the other hand, when it is determined that the result of executing step S20 is “abnormal” (YES in step S21), the torque generation source output torque Tio, which is the output torque of the heat engine 21, is detected by the torque generation source output torque detection means 13a. Therefore, a torque generation source output torque detection process is executed [step S22].

トルク発生源出力トルク検知処理は、トルク発生源出力トルクTioを検知可能な任意の処理を適用することができる。第1の処理は、トルクセンサや変位センサなどを用いて直接的に熱機関21の出力トルクであるトルク発生源出力トルクTioを検知する。第2の処理は、マップを用いてトルク発生源出力トルクTioを推定する。   As the torque generation source output torque detection process, any process capable of detecting the torque generation source output torque Tio can be applied. In the first process, the torque generation source output torque Tio that is the output torque of the heat engine 21 is directly detected using a torque sensor, a displacement sensor, or the like. In the second process, the torque generation source output torque Tio is estimated using the map.

ステップS22の実行によって検知されたトルク発生源出力トルクTioは、図5のステップS10で推定された負荷トルクTdとの差分の絶対値(すなわち|Td−Tio|)が所定値未満であるか否かが判別される〔ステップS23〕。もし、差分の絶対値が所定値未満であれば(YES)、熱機関21の出力が異常であると判定し〔ステップS24〕、作動停止手段13cによって熱機関21を停止してから〔ステップS25〕、異常原因判定処理をリターンする。一方、差分の絶対値が所定値以上であれば(YES)、電動機41の軸が異常であると判定し〔ステップS26〕、作動停止手段13cによって電動機41の作動を停止してから〔ステップS27〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段13cによるステップS25,S27の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両100自体を停止するように構成してもよい。   Whether or not the absolute value of the difference between the torque generation source output torque Tio detected by the execution of step S22 and the load torque Td estimated in step S10 of FIG. 5 (ie, | Td−Tio |) is less than a predetermined value. Is determined [step S23]. If the absolute value of the difference is less than the predetermined value (YES), it is determined that the output of the heat engine 21 is abnormal [Step S24], and the heat stop means 13c stops the heat engine 21 [Step S25. ], Return to the abnormality cause determination process. On the other hand, if the absolute value of the difference is equal to or greater than the predetermined value (YES), it is determined that the shaft of the motor 41 is abnormal [step S26], and the operation of the motor 41 is stopped by the operation stopping means 13c [step S27. ], Return to the abnormality cause determination process. In addition, execution of steps S25 and S27 by the operation stopping unit 13c may be performed as necessary, and the vehicle 100 itself may be stopped by operating a brake.

図7に示す異常原因判定処理は、異常原因判定手段13bに相当し、図6に示す異常原因判定処理とは別個に実行される。まず図5に示す負荷トルク異常検知処理を実行する〔ステップS30〕。実行した結果が「正常」と判定されたときは(ステップS31でNO)、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。   The abnormality cause determination process shown in FIG. 7 corresponds to the abnormality cause determination means 13b, and is executed separately from the abnormality cause determination process shown in FIG. First, the load torque abnormality detection process shown in FIG. 5 is executed [step S30]. When it is determined that the execution result is “normal” (NO in step S31), it is not necessary to determine the cause of the abnormality, so the abnormality cause determination process is returned.

一方、ステップ320を実行した結果が「異常」と判定されたときは(ステップS31でYES)、負荷トルクTdの異常が一定期間以上連続して検知するか否かを判別する〔ステップS32〕。もし、負荷トルクTdの異常が継続する期間を示す負荷トルク異常検知期間tsが所定期間を超えているときは(ステップS32でYES)、負荷トルクTdが「異常」と判定し〔ステップS33〕、作動停止手段13cによって電動機41の作動を停止してから〔ステップS34〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段13cによるステップS34の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両100自体を停止するように構成してもよい。一方、負荷トルク異常検知期間tsが所定期間未満であれば(ステップS32でNO)、負荷トルクTdは「正常」と判定し〔ステップS35〕、異常原因判定処理をリターンする。   On the other hand, when it is determined that the result of executing step 320 is “abnormal” (YES in step S31), it is determined whether or not an abnormality in the load torque Td is continuously detected for a certain period or longer (step S32). If the load torque abnormality detection period ts indicating a period during which the abnormality of the load torque Td continues exceeds a predetermined period (YES in step S32), the load torque Td is determined to be “abnormal” (step S33), After the operation of the electric motor 41 is stopped by the operation stopping means 13c [Step S34], the abnormality cause determination process is returned. Note that the execution of step S34 by the operation stopping means 13c may be performed as necessary, and the vehicle 100 itself may be stopped by operating a brake. On the other hand, if the load torque abnormality detection period ts is less than the predetermined period (NO in step S32), the load torque Td is determined to be “normal” [step S35], and the abnormality cause determination process is returned.

上述した実施の形態2によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項1に対応し、システム外部60は車輪61であり、電動機41に掛かる負荷トルクTdを推定する負荷トルク推定手段12と、動力伝達手段50によってシステム外部60との動力の伝達を切断する状態で負荷トルク推定手段12によって推定される負荷トルクに基づいて動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段13とを有する構成とした(図1,図2を参照)。この構成によれば、車輪61との間で動力の伝達が切断され、車輪61の変動や変化等による影響を受けないので、負荷トルク推定手段12は負荷トルクTdを精度良く推定することができる。負荷トルク異常検知手段13は、推定される負荷トルクTdに基づいて異常を検知するので、何らかの故障等が起きたことを的確に検知することができる。   According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained. First, corresponding to claim 1, the system outside 60 is a wheel 61, and the power transmission with the system outside 60 is cut off by the load torque estimating means 12 for estimating the load torque Td applied to the electric motor 41 and the power transmission means 50. A load torque abnormality detecting means 13 for detecting abnormality of the load torque applied to the power source based on the load torque estimated by the load torque estimating means 12 in the state (see FIGS. 1 and 2). According to this configuration, the transmission of power to and from the wheel 61 is cut off, and the load torque estimating means 12 can accurately estimate the load torque Td because it is not affected by fluctuations or changes in the wheel 61. . Since the load torque abnormality detection means 13 detects an abnormality based on the estimated load torque Td, it can accurately detect that some sort of failure has occurred.

また、負荷トルク推定手段12は、第1数式モデルを演算して負荷トルクTdを推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。 The load torque estimating means 12 is configured to calculate the first mathematical model and estimate the load torque Td. According to this configuration, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced.

さらに、数式(1)に示す第1数式モデルは、電動機41についての軸の慣性モーメントIm、減衰係数D、角加速度α、電動機出力トルクTmoを用いる構成とした。この構成によれば、簡単な演算を行うだけで負荷トルクTdを推定できる。 Further , the first mathematical model shown in the mathematical formula (1) is configured to use the shaft inertia moment Im, the damping coefficient D, the angular acceleration α, and the motor output torque Tmo for the motor 41. According to this configuration, the load torque Td can be estimated only by performing a simple calculation.

請求項に対応し、電動機出力トルクTmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知されるトルクを含む構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクTmo(例えば回転軸160の出力トルク)を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。 Corresponding to claim 2 , the motor output torque Tmo includes a torque detected using a torque detection device such as a torque sensor. According to this configuration, since the motor output torque Tmo (for example, the output torque of the rotating shaft 160) can be detected with high accuracy, it is possible to more accurately detect that some sort of failure has occurred.

請求項に対応し、電動機出力トルクTmoは第2数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。 Corresponding to claim 3 , the motor output torque Tmo is estimated by calculating the second mathematical model. According to this configuration, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced.

請求項に対応し、電動機出力トルクTmoは、電動機41を流れる電流Iu,Iv,Iwの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。 Corresponding to claim 4 , the motor output torque Tmo is estimated using a map having the current values of the currents Iu, Iv, Iw flowing through the motor 41 as arguments. According to this configuration, a torque detection device is not required, and work such as wiring is not required, thereby reducing costs.

請求項に対応し、電動機出力トルクTmoには、ECU200(あるいは他の外部装置)から指令されるトルク指令値T*を用いる構成とした(図4の二点鎖線を参照)。この構成によれば、トルクセンサ等によって検知される実際の出力トルクよりは精度が低下するものの、トルクセンサや推定ロジックなどが不要になるので、コストを低減できる。 Corresponding to claim 5 , a torque command value T * commanded from the ECU 200 (or other external device) is used as the motor output torque Tmo (see the two-dot chain line in FIG. 4). According to this configuration, although the accuracy is lower than the actual output torque detected by the torque sensor or the like, the torque sensor, the estimation logic, and the like are no longer necessary, so that the cost can be reduced.

請求項に対応し、負荷トルク異常検知手段13が負荷トルク推定手段12によって推定される負荷トルクTdが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、電動機41、熱機関21および車両100のうちで一以上の作動を停止する作動停止手段13c(システム作動停止手段)を備える構成とした(図1,図6のステップS27,図7のステップS34を参照)。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段13が異常の発生を検知すると、作動停止手段13cが電動機41,熱機関21および車両100のうちで一以上の作動を強制的に停止する。よって、システム(すなわち電動機41や、熱機関21、車両100)が不安定に動作するのを未然に防止できる。 Corresponding to claim 7 , when the load torque abnormality detecting means 13 detects the occurrence of abnormality when the load torque Td estimated by the load torque estimating means 12 falls outside the predetermined range, the electric motor 41, the heat engine 21 and the vehicle 100 are detected. Among them, an operation stop means 13c (system operation stop means) for stopping one or more operations is provided (see step S27 in FIGS. 1 and 6 and step S34 in FIG. 7). According to this configuration, when the load torque abnormality detection unit 13 detects the occurrence of an abnormality, the operation stop unit 13 c forcibly stops one or more operations among the electric motor 41, the heat engine 21, and the vehicle 100. Therefore, it is possible to prevent the system (that is, the electric motor 41, the heat engine 21, and the vehicle 100) from operating unstablely.

請求項に対応し、負荷トルク異常検知手段13は、熱機関21の出力トルクであるトルク発生源出力トルクTioを検知するトルク発生源出力トルク検知手段13aと、電動機41に掛かる負荷トルクTdの異常を検知するとき異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段13bとを有する構成とした(図1,図6,図7を参照)。この構成によれば、異常原因判定手段13bは異常が発生する原因となった部分を判定するので、どの部分の故障によって発生したかを知ることができる。 Corresponding to claim 8 , the load torque abnormality detection means 13 includes the torque generation source output torque detection means 13a for detecting the torque generation source output torque Tio which is the output torque of the heat engine 21, and the load torque Td applied to the electric motor 41. An abnormality cause determination unit 13b that determines a part that causes an abnormality when an abnormality is detected is provided (see FIGS. 1, 6, and 7). According to this configuration, the abnormality cause determination unit 13b determines the part that caused the abnormality, so that it can know which part caused the failure.

請求項に対応し、異常原因判定手段13bは、電動機出力トルクTmoに基づいて推定される負荷トルクTdと、トルク発生源出力トルク検知手段13aによって検知されるトルク発生源出力トルクTioとの差分の絶対値が、所定値以下であれば熱機関21に異常が発生したと判断し、所定値より大きければ電動機41の軸に異常が発生したと判断する構成とした(図6のステップS23,S24,S26を参照)。この構成によれば、異常な負荷トルクTdが推定された原因を特定することが可能になる。すなわち、熱機関21が異常なトルクを出力したからなのか、あるいは電動機41の軸において何らかの異常が発生したからなのかを判断(特定)することができる。これは、トルク発生源出力トルクTioと推定する負荷トルクTdとが異なる値である場合には、一定値であるはずの慣性モーメントImや減衰係数D等が変化したことが原因であるため、原因の発生部位を特定することができる。 Corresponding to claim 9 , the abnormality cause determination means 13b is the difference between the load torque Td estimated based on the motor output torque Tmo and the torque generation source output torque Tio detected by the torque generation source output torque detection means 13a. If the absolute value is less than or equal to a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the heat engine 21, and if it is greater than the predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the shaft of the motor 41 (step S23 in FIG. 6). (See S24 and S26). According to this configuration, it is possible to specify the cause of the abnormal load torque Td being estimated. That is, it can be determined (specified) whether the heat engine 21 has output an abnormal torque or because some abnormality has occurred in the shaft of the electric motor 41. This is because when the torque generation source output torque Tio and the estimated load torque Td have different values, the inertia moment Im, the damping coefficient D, etc., which should be constant values, have changed. Can be identified.

請求項10に対応し、電動機出力トルクTmoは、トルクセンサ等のようなトルク検知装置を用いて検知されるトルクを含む構成とした。この構成によれば、電動機出力トルクTmo(例えば回転軸160等の出力トルク)を高精度に検知することができるので、何らかの故障等が起きたことをより的確に検知することができる。 Corresponding to claim 10 , the motor output torque Tmo includes a torque detected using a torque detection device such as a torque sensor. According to this configuration, since the motor output torque Tmo (for example, the output torque of the rotating shaft 160 or the like) can be detected with high accuracy, it is possible to more accurately detect that some failure has occurred.

請求項11に対応し、電動機出力トルクTmoは、数式(2)に示す第2数式モデルを演算して推定する構成とした。この構成によれば、センサ等の新たな装置を追加する必要がないので、コストを低減できる。 Corresponding to claim 11 , the motor output torque Tmo is configured to be estimated by calculating the second mathematical model shown in mathematical formula (2). According to this configuration, since it is not necessary to add a new device such as a sensor, the cost can be reduced.

請求項12に対応し、電動機出力トルクTmoは、電動機41を流れる電流Iu,Iv,Iwの電流値を引数とするマップを用いて推定する構成とした。この構成によれば、トルク検知装置が不要になり、配線等の作業も不要になるので、コストを低減できる。 Corresponding to claim 12 , the motor output torque Tmo is estimated using a map having the current values of the currents Iu, Iv, Iw flowing through the motor 41 as arguments. According to this configuration, a torque detection device is not required, and work such as wiring is not required, thereby reducing costs.

請求項13に対応し、負荷トルク異常検知手段13は、負荷トルクTdの異常を負荷トルク異常検知期間ts(一定期間)以上連続して検知する場合にのみ、電動機41に掛かる負荷トルクTdに異常が発生したと検知する構成とした(図7のステップS32,S33を参照)。この構成によれば、負荷トルク異常検知期間tsは異常を許容できる期間であり、演算誤差などにより一時的に異常な負荷トルクTdが推定されても、動作を強制的に停止させないようにすることができる。 Corresponding to claim 13 , the load torque abnormality detection means 13 detects an abnormality in the load torque Td applied to the motor 41 only when an abnormality in the load torque Td is detected continuously for a load torque abnormality detection period ts (a certain period). (See steps S32 and S33 in FIG. 7). According to this configuration, the load torque abnormality detection period ts is a period during which an abnormality can be allowed, and even if an abnormal load torque Td is temporarily estimated due to a calculation error or the like, the operation is not forcibly stopped. Can do.

請求項14に対応し、負荷トルク推定手段12によって推定される負荷トルクTdに基づいて算出される電動機41の回転数を、指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段(すなわち加合手段201,203、PI制御手段202およびトルク制御手段204)を有する構成とした(図4を参照)。この構成によれば、電動機41の回転数が指令された回転数(指令回転数N*)になるようにフィードバック制御を行うので、電動機41が指令回転数N*となるように制御できる。 Corresponding to claim 14 , a rotational speed control means for controlling the rotational speed of the electric motor 41 calculated based on the load torque Td estimated by the load torque estimating means 12 so as to follow the commanded rotational speed (that is, The joining means 201 and 203, the PI control means 202, and the torque control means 204) are provided (see FIG. 4). According to this configuration, since the feedback control is performed so that the rotation speed of the electric motor 41 becomes the commanded rotation speed (command rotation speed N * ), the motor 41 can be controlled to become the command rotation speed N * .

請求項15に対応し、熱機関21および電動機41の双方を動力源とする車両100は、トルク異常検知装置10と電動機41とを有する構成とした(図2,図3を参照)。この構成によれば、電動機41に掛かる負荷トルクTdの異常を検知できる。 Corresponding to claim 15 , the vehicle 100 using both the heat engine 21 and the electric motor 41 as power sources has a configuration including the torque abnormality detection device 10 and the electric motor 41 (see FIGS. 2 and 3). According to this configuration, an abnormality in the load torque Td applied to the electric motor 41 can be detected.

〔実施の形態3〕
実施の形態3は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用(走行)するハイブリッドカー(パラレル方式)の一例である車両に適用する。当該実施の形態3は図8を参照しながら説明する。図8には車両(輸送機器)の第2構成例を模式図で示す。図9には主に動力伝達手段の第2構成例を模式図で示す。なお、実施の形態1,2で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 3]
The third embodiment is applied to a vehicle that is an example of a hybrid car (parallel system) that uses (runs) both a rotating electrical machine and a torque generation source as a power source. The third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a second configuration example of the vehicle (transport equipment). FIG. 9 is a schematic diagram mainly showing a second configuration example of the power transmission means. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as the element used in Embodiment 1, 2, and description is abbreviate | omitted.

図8に示す車両300は、図2に示す車両100と比べると、次の三点で相違する。第1に、発電機120と動力分割機構140が無い。第2に、電動機41に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機42を用いる。第3に、動力伝達手段50に代えて、動力伝達手段55を用いる。   The vehicle 300 shown in FIG. 8 is different from the vehicle 100 shown in FIG. 2 in the following three points. First, there is no generator 120 and power split mechanism 140. Secondly, instead of the motor 41, a motor generator 42 having both an electric function and a power generation function is used. Third, power transmission means 55 is used in place of the power transmission means 50.

動力伝達手段55の構成例について、図9を参照しながら説明する。動力伝達手段55は、図3に示す動力伝達手段50とほぼ同等の構成である。すなわち、クラッチ51,53やトランスミッション52,54などを有する点や、これらの接続は同じである。動力伝達手段55が動力伝達手段50と相違するのは、発電機120が無いため、電動機41で発生した動力はクラッチ51を通じてトランスミッション52にのみ伝達される。   A configuration example of the power transmission means 55 will be described with reference to FIG. The power transmission means 55 has substantially the same configuration as the power transmission means 50 shown in FIG. That is, the point which has clutches 51 and 53, transmissions 52 and 54, etc., and these connections are the same. The power transmission means 55 is different from the power transmission means 50 because the generator 120 is not provided, so that the power generated by the electric motor 41 is transmitted only to the transmission 52 through the clutch 51.

トルク異常検知装置10(すなわち角加速度検知手段11、負荷トルク推定手段12および負荷トルク異常検知手段13)については、実施の形態1と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態2と同様の作用効果を得ることができる。   The torque abnormality detection device 10 (that is, the angular acceleration detection means 11, the load torque estimation means 12, and the load torque abnormality detection means 13) is the same as that in the first embodiment. Therefore, since only the hybrid car system is different, the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained.

〔実施の形態4〕
実施の形態4は、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源として利用するハイブリッドカー(シリーズ方式)の一例である車両に適用する。当該実施の形態4は図10を参照しながら説明する。図10には車両(輸送機器)の第3構成例を模式図で示す。なお、実施の形態1〜3で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment is applied to a vehicle that is an example of a hybrid car (series system) that uses both a rotating electrical machine and a torque generation source as a power source. The fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing a third configuration example of the vehicle (transport equipment). In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as the element used in Embodiment 1-3, and description is abbreviate | omitted.

図10に示す車両400は、図2に示す車両100と比べると、次の二点で相違する。第1に、動力分割機構140が無い。第2に、発電機120は熱機関21の出力軸150によって発電するか、図3に示す動力伝達手段50(すなわち電動機41からクラッチ51を通じて伝達される動力)によって発電する。   The vehicle 400 shown in FIG. 10 is different from the vehicle 100 shown in FIG. 2 in the following two points. First, there is no power split mechanism 140. Secondly, the generator 120 generates power by the output shaft 150 of the heat engine 21 or generates power by the power transmission means 50 (that is, power transmitted from the motor 41 through the clutch 51) shown in FIG.

トルク異常検知装置10(すなわち角加速度検知手段11、負荷トルク推定手段12および負荷トルク異常検知手段13)については、実施の形態1と同様である。よって、ハイブリッドカーの方式が相違するのみに過ぎないので、実施の形態2と同様の作用効果を得ることができる。   The torque abnormality detection device 10 (that is, the angular acceleration detection means 11, the load torque estimation means 12, and the load torque abnormality detection means 13) is the same as that in the first embodiment. Therefore, since only the hybrid car system is different, the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained.

〔実施の形態5〕
実施の形態5は、回転電機のみを動力源として利用(走行)する電気自動車の一例である車両に適用する。当該実施の形態4は図11,図12を参照しながら説明する。図11には車両(輸送機器)の第4構成例を模式図で示す。図12には異常原因判定処理の第3手続き例をフローチャートで示す。なお、実施の形態1〜4で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 5]
Embodiment 5 is applied to a vehicle that is an example of an electric vehicle that uses (runs) only a rotating electrical machine as a power source. The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a fourth configuration example of the vehicle (transport equipment). FIG. 12 is a flowchart showing a third procedure example of the abnormality cause determination process. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as the element used in Embodiment 1-4, and description is abbreviate | omitted.

図11に示す車両500は、図2に示す車両100と比べると、次の四点で相違する。第1に、熱機関21,動力分割機構140,発電機120が無い。第2に、電動機41に代えて、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機42を用いる。この場合の電動発電機42は、減速時の回生電力を発電し、PCU130を通じてバッテリ110に蓄電する。第3に、動力伝達手段50に代えて、動力伝達手段55を用いる。第4に、図6に示す異常原因判定処理に代えて、図12に示す異常原因判定処理を実行する。   A vehicle 500 shown in FIG. 11 is different from the vehicle 100 shown in FIG. 2 in the following four points. First, there is no heat engine 21, power split mechanism 140, and generator 120. Secondly, instead of the motor 41, a motor generator 42 having both an electric function and a power generation function is used. In this case, the motor generator 42 generates regenerative electric power at the time of deceleration and stores it in the battery 110 through the PCU 130. Third, power transmission means 55 is used in place of the power transmission means 50. Fourth, instead of the abnormality cause determination process shown in FIG. 6, the abnormality cause determination process shown in FIG. 12 is executed.

図11に示す車両500は、動力源が電動発電機42のみであり、熱機関21のようなトルク発生源20が存在しない。よって図12に示す異常原因判定処理では、図6に示すステップS22,S23,S24,S25が不要になる。よって、ステップS20の負荷トルク異常検知処理を実行した結果が「正常」と判定されたときは(ステップS21でNO)、異常の原因を判定する必要がないので、異常原因判定処理をリターンする。一方、ステップS20を実行した結果が「異常」と判定されたときは(ステップS21でYES)、電動発電機42の軸が異常であると判定し〔ステップS26〕、作動停止手段13cによって電動発電機42の作動を停止してから〔ステップS27〕、異常原因判定処理をリターンする。なお、作動停止手段13cによるステップS27の実行は必要に応じて行い、ブレーキを作動させて車両100自体を停止するように構成してもよい。   In the vehicle 500 shown in FIG. 11, the power source is only the motor generator 42, and the torque generation source 20 like the heat engine 21 does not exist. Therefore, the abnormality cause determination process shown in FIG. 12 does not require steps S22, S23, S24, and S25 shown in FIG. Therefore, when the result of executing the load torque abnormality detection process in step S20 is determined to be “normal” (NO in step S21), it is not necessary to determine the cause of the abnormality, so the abnormality cause determination process is returned. On the other hand, when it is determined that the result of executing Step S20 is “abnormal” (YES in Step S21), it is determined that the shaft of the motor generator 42 is abnormal [Step S26], and the operation stop means 13c performs motor generation. After stopping the operation of the machine 42 [step S27], the abnormality cause determination process is returned. Note that the execution of step S27 by the operation stopping means 13c may be performed as necessary, and the vehicle 100 itself may be stopped by operating a brake.

上述した実施の形態5によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項1〜および請求項14に対応する作用効果については、車両(輸送機器)に関する実施の形態2と同様である。 According to the fifth embodiment described above, the following effects can be obtained. It should be noted that the operational effects corresponding to claim 1-5 and claims 7-14, which is the same as that in the second embodiment relating to the vehicle (transportation equipment).

請求項に対応し、負荷トルク異常検知手段13が電動発電機42に掛かる負荷トルクTdの異常を検知すると、電動発電機42の作動を停止する作動停止手段13c(動力源作動停止手段)を有する構成とした(図1および図12のステップS23b,S27を参照)。この構成によれば、負荷トルク異常検知手段13が異常の発生を検知すると、作動停止手段13cが電動発電機42の作動を強制的に停止する。よって電動発電機42が不安定に動作するのを未然に防止できる。 Corresponding to claim 6 , when the load torque abnormality detecting means 13 detects an abnormality of the load torque Td applied to the motor generator 42, an operation stopping means 13c (power source operation stopping means) for stopping the operation of the motor generator 42 is provided. (See steps S23b and S27 in FIGS. 1 and 12). According to this configuration, when the load torque abnormality detection means 13 detects the occurrence of abnormality, the operation stopping means 13c forcibly stops the operation of the motor generator 42. Therefore, it is possible to prevent the motor generator 42 from operating in an unstable manner.

請求項15に対応し、電動発電機42のみを動力源とする車両500は、トルク異常検知装置10を有する構成とした(図11を参照)。この構成によれば、電動発電機42に掛かる負荷トルクTdの異常を検知できる。 Corresponding to claim 15 , the vehicle 500 using only the motor generator 42 as a power source is configured to include the torque abnormality detection device 10 (see FIG. 11). According to this configuration, it is possible to detect an abnormality in the load torque Td applied to the motor generator 42.

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態1〜5に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
[Other Embodiments]
In the above, although the form for implementing this invention was demonstrated according to Embodiment 1-5, this invention is not limited to the said form at all. In other words, various forms can be implemented without departing from the scope of the present invention. For example, the following forms may be realized.

実施の形態2〜5では、トルク発生源20として熱機関21(内燃機関)を適用した(図2,図8,図10,図11を参照)。この形態に代えて、熱機関21として外燃機関を適用してもよい。熱機関21の構造が相違するに過ぎず、動力源である点では同じであるので、実施の形態2〜5と同様の作用効果を得ることができる。   In the second to fifth embodiments, a heat engine 21 (internal combustion engine) is applied as the torque generation source 20 (see FIGS. 2, 8, 10, and 11). Instead of this form, an external combustion engine may be applied as the heat engine 21. Since only the structure of the heat engine 21 is different and it is the same in that it is a power source, the same effects as those of the second to fifth embodiments can be obtained.

実施の形態2〜5では、動力伝達手段50,55として、クラッチ51,53(クラッチ機構)によって動力の伝達と切断を行う構成とした(図3,図9を参照)。この形態に代えて、動力の伝達と切断とが切り換え可能な他の機構を適用してもよい。他の機構としては、例えばギア機構,ニュートラル位置を有する変速装置(トルクコンバータやリターダ等を含む)などが該当する。他の機構でも動力の伝達と切断を行えるので、動力の伝達が切断された状態で負荷トルクTdの異常を検知することができる。よって、実施の形態2〜5と同様の作用効果を得ることができる。   In the second to fifth embodiments, the power transmission means 50 and 55 are configured to transmit and disconnect power using clutches 51 and 53 (clutch mechanism) (see FIGS. 3 and 9). Instead of this form, another mechanism capable of switching between power transmission and cutting may be applied. Examples of other mechanisms include a gear mechanism and a transmission (including a torque converter and a retarder) having a neutral position. Since the power can be transmitted and disconnected by other mechanisms, the abnormality of the load torque Td can be detected in a state where the power transmission is disconnected. Therefore, the same effect as Embodiments 2 to 5 can be obtained.

実施の形態2〜5では、回転角度検知装置としてレゾルバ207を適用した(図4を参照)。この形態に代えて、動力源(熱機関21,電動機41,電動発電機42,発電機等)の角加速度αを検知可能な他の回転角度検知装置を適用してもよい。他の回転角度検知装置としては、例えばロータリエンコーダ,ジャイロスコープ,GMR回転センサなどが該当する。他の回転角度検知装置であっても角加速度αを検知できるので、実施の形態2〜5と同様の作用効果を得ることができる。   In the second to fifth embodiments, the resolver 207 is applied as a rotation angle detection device (see FIG. 4). Instead of this form, another rotation angle detection device that can detect the angular acceleration α of the power source (the heat engine 21, the motor 41, the motor generator 42, the generator, etc.) may be applied. Examples of other rotation angle detection devices include a rotary encoder, a gyroscope, and a GMR rotation sensor. Since the angular acceleration α can be detected even with other rotation angle detection devices, the same effects as those of the second to fifth embodiments can be obtained.

実施の形態2〜5では、回転電機40には三相の電動機41や電動発電機42を適用した(図2,図8,図10,図11を参照)。この形態に代えて、単相や四相以上の電動機や電動発電機を適用してもよい。単に相数が相違するに過ぎないので、実施の形態2〜5と同様の作用効果を得ることができる。   In the second to fifth embodiments, a three-phase motor 41 and a motor generator 42 are applied to the rotating electrical machine 40 (see FIGS. 2, 8, 10, and 11). Instead of this form, a single-phase or four-phase or more motor or motor generator may be applied. Since only the number of phases is different, it is possible to obtain the same effects as those of the second to fifth embodiments.

実施の形態2〜5では、トルク異常検知装置10は、輸送機器としての車両100,300,400,500に適用した(図2,図8,図10,図11を参照)。この形態に代えて、回転電機40を備える他の輸送機器に適用してもよい。他の輸送機器は、例えば航空機,船舶,鉄道車両などが該当する。航空機のシステム外部60には、主翼のエルロンやフラップや、尾翼の垂直尾翼や水平尾翼、プロペラなどが該当する。船舶のシステム外部60には、スクリューなどが該当する。他の輸送機器であっても、回転電機40に掛かる負荷トルクTdの異常を検知できるので、実施の形態2〜5と同様の作用効果を得ることができる。   In the second to fifth embodiments, the torque abnormality detection device 10 is applied to the vehicles 100, 300, 400, and 500 serving as transportation equipment (see FIGS. 2, 8, 10, and 11). It may replace with this form and may apply to other transportation equipment provided with rotation electrical machinery 40. Other transportation equipment includes, for example, aircraft, ships, and rail vehicles. The aircraft system exterior 60 includes main wing aileron and flap, tail wing vertical tail, horizontal tail, propeller, and the like. A screw or the like corresponds to the outside 60 of the ship system. Even if it is other transport equipment, since the abnormality of the load torque Td applied to the rotating electrical machine 40 can be detected, the same effect as the second to fifth embodiments can be obtained.

10 トルク異常検知装置
11 角加速度検知手段
11a,11b 回転数検知手段
12 負荷トルク推定手段
12a,12b 出力トルク検知手段
13 負荷トルク異常検知手段
13a トルク発生源出力トルク検知手段
13b 異常原因判定手段
13c 作動停止手段
20 トルク発生源
20a 負荷
21 熱機関(動力源,トルク発生源,負荷)
30,30a,50,55 動力伝達手段
40 回転電機(動力源)
41 電動機(回転電機)
42 電動発電機(回転電機)
51,53 クラッチ
52,54 トランスミッション
60 システム外部
61 車輪(システム外部)
100,300,400,500 車両(輸送機器)
110 バッテリ(蓄電放電手段)
120 発電機
130 PCU
131 インバータ(電力変換回路)
140 動力分割機構
200 ECU(外部装置)
201,203 加合手段(回転数制御手段)
202 PI制御手段(回転数制御手段)
204 トルク制御手段(回転数制御手段)
205 電流センサ(出力トルク検知手段)
206 出力トルク演算手段(出力トルク検知手段)
207 レゾルバ(回転数検知手段)
208 回転数演算手段(回転数検知手段)
Td 負荷トルク
To 動力源出力トルク
Tio トルク発生源出力トルク(動力源出力トルク)
Tmo 電動機出力トルク(動力源出力トルク)
ts 負荷トルク異常検知期間(一定期間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Torque abnormality detection apparatus 11 Angular acceleration detection means 11a, 11b Rotational speed detection means 12 Load torque estimation means 12a, 12b Output torque detection means 13 Load torque abnormality detection means 13a Torque generation source output torque detection means 13b Abnormal cause determination means 13c Operation Stop means 20 Torque source 20a Load 21 Heat engine (Power source, Torque source, Load)
30, 30a, 50, 55 Power transmission means 40 Rotating electric machine (power source)
41 Electric motor (rotary electric machine)
42 Motor generator (rotary electric machine)
51,53 Clutch 52,54 Transmission 60 Outside the system 61 Wheel (outside the system)
100, 300, 400, 500 Vehicle (transport equipment)
110 Battery (electric storage / discharge means)
120 generator 130 PCU
131 Inverter (Power conversion circuit)
140 Power split mechanism 200 ECU (external device)
201, 203 Joining means (rotational speed control means)
202 PI control means (rotational speed control means)
204 Torque control means (rotational speed control means)
205 Current sensor (output torque detection means)
206 Output torque calculation means (output torque detection means)
207 Resolver (Rotation speed detection means)
208 Rotational speed calculation means (Rotational speed detection means)
Td Load torque To Power source output torque Tio Torque source output torque (Power source output torque)
Tmo motor output torque (power source output torque)
ts Load torque abnormality detection period (certain period)

Claims (15)

回転電機のみを動力源とするか、回転電機およびトルク発生源の双方を動力源とし、システム外部との動力の伝達を遮断可能な動力伝達手段を用い、前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するトルク異常検知装置において、
前記動力源に掛かる負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
前記システム外部からの影響を受けなくするために前記動力伝達手段によって前記システム外部との動力の伝達を切断する状態で、前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクに基づいて前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知する負荷トルク異常検知手段とを有し
前記負荷トルク推定手段は、前記動力源についての軸の慣性モーメント、減衰係数、角加速度、動力源出力トルクを用いて定義する数式である第1数式モデルを演算して前記負荷トルクを推定することを特徴とするトルク異常検知装置。
Use only the rotating electrical machine as the power source, or use both the rotating electrical machine and the torque generation source as the power source, and use power transmission means that can cut off the transmission of power to the outside of the system, and detect abnormalities in the load torque applied to the power source. In the torque abnormality detection device to detect,
Load torque estimating means for estimating a load torque applied to the power source;
The power source is applied to the power source based on the load torque estimated by the load torque estimating means in a state in which the power transmission means cuts off the transmission of power to the outside of the system so as not to be affected by the outside of the system. and a load torque abnormality detection means for detecting an abnormality of the load torque,
The load torque estimating means calculates a first mathematical model which is a mathematical formula defined using a moment of inertia of a shaft, a damping coefficient, an angular acceleration, and a power source output torque for the power source to estimate the load torque. Torque abnormality detection device characterized by the above.
前記動力源出力トルクは、トルク検知装置によって検知されるトルクを含むことを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 1 , wherein the power source output torque includes torque detected by a torque detection device. 前記動力源出力トルクは、第2数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 1 , wherein the power source output torque is estimated by calculating a second mathematical model. 前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 1 , wherein the power source output torque is estimated using a map having a current value of a current flowing through the rotating electrical machine as an argument. 前記動力源出力トルクには、指令されるトルク指令値を用いることを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 1 , wherein a commanded torque command value is used as the power source output torque. 前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源の作動を停止する動力源作動停止手段を有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。 A power source operation stop means for stopping the operation of the power source when the load torque abnormality detection means detects the occurrence of an abnormality when the load torque estimated by the load torque estimation means is outside a predetermined range; The torque abnormality detection device according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that: 前記負荷トルク異常検知手段が前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクが所定範囲外になって異常の発生を検知するとき、前記動力源および前記動力源を備える輸送機器のうちで一方または双方の作動を停止するシステム作動停止手段を有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。 When the load torque abnormality detection means detects the occurrence of an abnormality when the load torque estimated by the load torque estimation means is out of a predetermined range, one or both of the power source and the transportation equipment including the power source torque failure detection device according to claim 1, characterized in that it comprises a system operation stopping means for stopping in any one of 5 the operation of the. 前記負荷トルク異常検知手段は、
前記トルク発生源の出力トルクであるトルク発生源出力トルクを検知するトルク発生源出力トルク検知手段と、
前記動力源に掛かる負荷トルクの異常を検知するとき、異常が発生する原因となった部分を判定する異常原因判定手段と、
を有することを特徴とする請求項またはに記載のトルク異常検知装置。
The load torque abnormality detecting means is
Torque generation source output torque detection means for detecting a torque generation source output torque which is an output torque of the torque generation source;
An abnormality cause determination means for determining a portion that causes an abnormality when detecting an abnormality in a load torque applied to the power source; and
The torque abnormality detection device according to claim 6 or 7 , characterized by comprising:
前記異常原因判定手段は、前記動力源出力トルクに基づいて推定される負荷トルクと、前記トルク発生源出力トルク検知手段によって検知されるトルク発生源出力トルクとの差分の絶対値が、所定値未満であれば前記トルク発生源に異常が発生したと判断し、前記所定値以上であれば軸の系に異常が発生したと判断することを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The abnormality cause determination means has an absolute value of a difference between a load torque estimated based on the power source output torque and a torque generation source output torque detected by the torque generation source output torque detection means less than a predetermined value. 9. The torque abnormality detection device according to claim 8 , wherein it is determined that an abnormality has occurred in the torque generation source, and an abnormality has occurred in the shaft system if the predetermined value or more. 前記動力源出力トルクは、トルク検知装置によって検知されるトルクを含むことを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 9 , wherein the power source output torque includes torque detected by a torque detection device. 前記動力源出力トルクは、前記第2数式モデルを演算して推定することを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 9 , wherein the power source output torque is estimated by calculating the second mathematical model. 前記動力源出力トルクは、前記回転電機を流れる電流の電流値を引数とするマップを用いて推定することを特徴とする請求項に記載のトルク異常検知装置。 The torque abnormality detection device according to claim 9 , wherein the power source output torque is estimated using a map having an argument of a current value of a current flowing through the rotating electrical machine. 前記負荷トルク異常検知手段は、前記負荷トルクの異常を一定期間以上連続して検知する場合にのみ、前記動力源に掛かる負荷トルクに異常が発生したと検知することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。 The load torque abnormality detection means detects that an abnormality has occurred in the load torque applied to the power source only when the abnormality of the load torque is continuously detected for a certain period or longer. The torque abnormality detection device according to any one of 12 . 前記負荷トルク推定手段によって推定される負荷トルクを用いて制御量を補正することによって、前記回転電機の回転数を指令された回転数に追従するように制御する回転数制御手段を有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のトルク異常検知装置。 It has a rotational speed control means for controlling the rotational speed of the rotating electrical machine to follow the commanded rotational speed by correcting the control amount using the load torque estimated by the load torque estimating means. The torque abnormality detection device according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1から14のいずれか一項に記載のトルク異常検知装置と、前記動力源と、を有することを特徴とする輸送機器。 A transportation apparatus comprising: the torque abnormality detection device according to any one of claims 1 to 14 ; and the power source.
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