专利名称：用于车辆的故障检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测电机系统中的故障的、用于车辆的故障检测装置。
背景技术：
近年来，使用电机作为驱动源的电动车辆和混合动カ车辆已投入实用。日本专利申请公报No. 11-280513 (JP 11-280513A)公开了ー种用于混合动カ车辆的故障检测装置，该混合动カ车辆包括发动机、发电电机和驱动电机。该故障检测装置在检测到发动机中的故障时减小用于判定是否使向电机系统供给电カ的电池放电的基准值以使得车辆能继续依靠电机行驶。在这种电动车辆或混合动カ车辆中，电机的驱动电流、旋转角度或温度被监测，并且基于检测值来检测电机系统中的故障。当使故障判定标准严格而提高故障检测的灵敏度吋，故障安全功能被频繁执行，因为检测值的在通常状况下可忽略的暂时偏差被即刻判定为故障。另ー方面，当故障判定标准放宽而降低故障检测的灵敏度吋，需要执行故障安全功能的故障发生往往被忽略。
发明内容
本发明提供一种更适当地检测电机系统中的故障的、用于车辆的故障检测装置。在电机系统中引起问题并且导致需要执行故障安全功能的故障等级根据电机系统的操作状态和/或电机系统所操作的状况而改变。換言之，微小的故障可能需要即刻执行故障安全功能，或者除非故障严重才需要故障安全功能，视电机系统的操作状态和/或电机系统所操作的状况而定。本发明的一方面涉及用于车辆的故障检测装置，所述故障检测装置检测电机系统中的故障。在所述故障检测装置中，所述电机系统中的故障检测的灵敏度根据所述电机系统的操作状态和所述电机系统所操作的状况中的至少ー者而改变。換言之，故障判定标准根据所述电机系统的操作状态和所述电机系统所操作的状况中的至少ー者而改变。这样，故障检测的灵敏度能根据状况而改变。例如，在即使发生微小故障也需要执行故障安全功能的状况下，故障检测的灵敏度提高，而在除非发生严重故障才需要执行故障安全功能吋，检测的灵敏度降低。因此，根据本发明的此方面，能更适当地检测电机系统中的故障。根据电机系统所操作的状况，电机系统可以处于与已响应于电机系统中的故障检测而执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态。例如，当变速范围被设定为空档范围吋，电机系统的逆变器由于不需要对电机进行驱动而被关停。这样，在电机系统的逆变器在检测到故障时作为故障安全功能而被关停的情况下，在变速范围被设定为空档范围时电机系统的操作状态与已执行故障安全功能的操作状态相同。在这种状况下(也就是，当电机系统的操作状态与已执行故障安全功能的操作状态相同吋)，电机系统中的故障不会立即导致严重的问题。这样，当电机系统处于与已响应于电机系统中的故障检测而执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时，故障检测的灵敏度可降低。
电机系统中的ー种典型故障是检测电机电流的电流传感器的故障。在使用AC电流作为电机电流的情况下，电流传感器中的ー种典型故障是偏移故障(offset failure)。偏移故障是电流传感器将电机电流的变动中心检测为与正常检测值偏离的值的故障。如果在电机在高速范围内运转时发生偏移故障，则电机中的转矩变动引起大的功率波动并且电池会受到显著影响。另ー方面，当电机在低速范围内运转时，偏移故障不会引起大的功率波动。因此，当重视的是对电池的影响时，电流传感器中的偏移故障在电机在高速范围内运转时比电机在低速范围内运转时更不能让人接受。电机可能由于偏移故障而振动，并且当电机在电机转矩变动大的高速范围内运转时，由这种偏移故障引起的振动较小。这样，当重视的是防止由偏移故障引起的振动时，电流传感器中的偏移故障在电机在低速范围内运转时比电机在高速范围内运转时更不能让人接受。如上所述，偏移故障导致严重问题的转速范围取决于所重视的内容，并且偏移故障可让人接受的程度取决于电机的转速。这样，检测电机电流的电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度可根据电机转速而改变。
旋转变压器(resolver)常常被用作检测电机的旋转角度的传感器。在旋转变压器中，多个线圈安装在电机旋转轴上。其典型故障是相间短路，即线圈之间的短路。如果在ー个位置发生了相间短路，则相间短路不会影响电机系统的操作，且因此可不被视为系统故障。然而，当在另ー个位置发生了另ー个相间短路时，会形成闭合回路并且旋转变压器变得不能工作。这样，相间短路可増大需要执行故障安全功能的故障的发生可能性。这样，检测电机旋转角度的旋转变压器中的故障检测的灵敏度可被设定为在旋转变压器具有相间短路时比在旋转变压器不具有相间短路时高。
下面将參照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及エ业意义进行描述，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中图I是示意性地示出根据本发明一实施例的用于车辆的故障检测装置所应用的混合动カ车辆的驱动系统的构型的简图；以及图2是示出在所述实施例中设定故障检测灵敏度的方式的表格。
具体实施例方式将參照图I和图2详细描述根据本发明ー实施例的用于车辆的故障检测装置。參照图1，首先将描述根据此实施例的故障检测装置所应用的混合动カ车辆的驱动系统的构型。如图I所示，第一电动发电机(第一 MG)1、第二电动发电机(第二 MG)2和发动机3联接到动カ分割机构6，动カ分割机构6包括两个行星齿轮，功率分割行星齿轮4和減速行星齿轮5。动カ分割机构6经由减速齿轮7联接到驱动轮9的车轴8。第一 MG I和第二 MG 2经由逆变器11与电池10电连接。在此混合动カ车辆中，第一 MG I主要用于发电，而第二 MG 2主要用于驱动车辆。这样，在此实施例中，发电电机系统(即，用于发电的电机系统)由第一 MG I、逆变器11和它们的周边部件构成，而驱动电机系统(用于驱动车辆的电机系统)由第二 MG 2、逆变器11和它们的周边部件构成。
发动机3、第一 MG I、第二 MG 2、电池10和逆变器11由控制器12控制。控制器12由主系统和多个子系统构成，且混合动カ车辆的各个部分均由用于该部分的子系统基于来自主系统的指令来控制。各子系统检测该子系统所控制的致动器中的故障，并且在检测到故障后，该子系统将故障通知给主系统。在发电电机系统和驱动电机系统中，以与如上所述相同的方式执行故障检测。例如，在发电电机系统和驱动电机系统中，以如下所述的方式执行故障检测。在此混合动カ车辆中，当在电机系统中检测到故障时，作为故障安全功能，逆变器11被关停。转矩异常的检测检测从第一 MG I和第二 MG 2输出的转矩是否在正常范围内。电机系统中的电流传感器的故障检测检测对流过第一 MG I或第二 MG 2的电流进行检测的电流传感器是否处于其中电流传感器将电机电流的变动中心检测为与正常检测值偏离的值的偏移故障状态。电机系统中的旋转变压器中的故障检测检测对第一 MG I或第二 MG 2的旋转相位进行检测的旋转变压器是否处于异常状态。在此实施例中，主系统根据电机系统的操作状态和电机系统所操作的状况(换言 之，电机系统周围的状況，即，在此实施例中为驻车锁止装置的状态)如上所述地设定电机系统中的故障检测等级，井向各子系统发送指令。在收到指令后，子系统基于该指令改变故障检测灵敏度，并执行故障检测。通过改变故障判定标准而改变故障检测灵敏度。例如,故障检测灵敏度以下述方式改变。当在为了故障检测而被监控的值持续地等于或大于规定的故障判定值达规定的故障判定时间或更长时间的情况下判定为存在故障时，能通过减小故障判定值或缩短故障判定时间来提高故障检测灵敏度。如上所述，各子系统通过改变故障判定值或故障判定时间来改变故障检测灵敏度。下面详细描述在此实施例中设定故障检测等级的方式。在此实施例中，主系统以图2所示的方式将故障检测等级设定为多种灵敏度。这里，故障检测等级在从模式I到模式3的三个等级之间改变。模式的值变得越高，故障检测灵敏度就变得越高。首先，如图2所示，主系统将故障检测灵敏度设定为在变速范围被设定为其中驻车锁止装置操作的驻车范围(P范围)时比在变速范围被设定为其它变速范围如驱动范围(D范围)或倒档范围(R范围)时低。具体地，当驻车锁止装置操作时(当变速范围被设定为P范围时)，不论条件或故障种类如何，都将故障检测等级设定为模式I。相比之下，当驻车锁止装置未操作时(当变速范围被设定为D范围或R范围)吋，故障检测等级被设定为模式2或模式3，除非逆变器11处于关停状态，这在后面描述。在此实施例中，当驻车锁止装置未操作时(当变速范围被设定为D范围或R范围吋)，以下述方式设定故障检测等级。首先，在此实施例中，当驻车锁止装置未操作时，主系统将电机系统中的故障检测的灵敏度设定为在逆变器11处于关停状态时比在逆变器11未处于关停状态时低。如上所述，在检测到故障时，作为故障安全功能，逆变器11被关停。此夕卜，当变速范围被设定为空档范围时，逆变器11被关停，因为不需要对电机系统进行驱动。具体地，当逆变器11处于关停状态时(在图2中示出为“SD0WN”)，不论条件或故障种类如何，故障检测等级都被设定为模式I。相比之下，当逆变器11未处于关停状态时(在图2中示出为“N0N-SD0WN”)，故障检测等级被设定为模式2或模式3。在此实施例中，当驻车锁止装置未操作时以及当逆变器11未处于关停状态时，以下述方式设定故障检测灵敏度。在此实施例中，当驻车锁止装置未操作时以及当逆变器11未处于关停状态时，主系统将电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度设定为在车辆以中速或高速行驶时(即，在第一 MG I和/或第二 MG 2以高转速运转时)比在车辆处于停止状态或车辆以低速行驶时(即，在第一 MG I和第二 MG 2以低转速运转时)高。具体地，当车辆以中速或高速行驶时电流传感器中的偏移故障的检测等级被设定为模式3，而当车辆处于停止状态或车辆以低速行驶时电流传感器中的偏移故障的检测等级被设定为模式2。在此实施例中，当驻车锁止装置未操作以及当逆变器11未处于关停状态时，主系统将旋转变压器中的故障检测的灵敏度设定为在已在旋转变压器中检测到相间短路时比在尚未检测到相间短路时高。具体地，当旋转变压器具有相间短路时旋转变压器故障的检测等级被设定为模式3，而当旋转变压器不具有相间短路时旋转变压器故障的检测等级被设定为模式2。接下来将描述具有上述构型的此实施例的有利效果。首先，在此实施例中，故障检 测灵敏度被设定为在驻车锁止装置操作时比在驻车锁止装置未操作时低。当驻车锁止装置操作时，即使第一 MG I或第二 MG 2产生小量的转矩，也能将车辆维持在停止状态。这样，当驻车锁止装置操作时，可容许产生小量的电机转矩并且可降低电机系统中的故障检测的灵敏度。在此实施例中，电机系统中的故障检测的灵敏度被设定为在逆变器11处于关停状态(SDOWN)时比在逆变器11未处于关停状态(N0N-SD0WN)时低。当变速范围被设定为空档范围时，逆变器11被关停。在检测到故障后，作为故障安全功能，逆变器11也被关停。这样，当变速范围被设定为空档范围时，电机系统处于与已执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态。在这种状况下，电机系统中的故障不会即刻导致严重的问题。这样，可降低电机系统中的故障检测的灵敏度。在此实施例中，电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度被设定为在第一 MG I和/或第二 MG 2以高转速运转时比在第一 MG I和第二 MG 2未以高转速运转时高。当电流传感器中在第一MG I或第二MG 2在高速范围内运转时发生偏移故障时，第一MG I或第二MG2中的转矩变动引起大的功率波动并且电池10受到显著影响。另ー方面，当第一MG I和第ニ MG 2在低速范围内运转时，电流传感器中的偏移故障不会引起大的功率波动。这样，当重视的是对电池的影响时，电流传感器中的偏移故障在电机在高速范围内运转时比电机在低速范围内运转时更不能让人接受。此外，在此实施例中，旋转变压器中的故障检测的灵敏度被设定为在旋转变压器具有相间短路时比在旋转变压器不具有相间短路时高。在旋转变压器中，多个线圈安装在电机旋转轴上，且其典型故障是相间短路，即线圈之间的短路。如果仅在ー个位置发生相间短路，则相间短路不会影响电机系统的操作，且因此可不被视为系统故障。然而，当在另ー个位置发生了另一个相间短路时，会形成闭合回路并且旋转变压器变得不能工作。这样，在ー个位置发生的相间短路可增大发生系统故障的可能性。根据此实施例的用于车辆的故障检测装置具有以下有利效果。(I)在此实施例中，电机系统中的故障检测的灵敏度根据电机系统的操作状态和电机系统所操作的状况而改变。換言之，故障判定标准根据电机系统的操作状态和电机系统所操作的状况而改变。这样，在即使发生微小故障也需要执行故障安全功能的状况下，能提高故障检测灵敏度，而在除非发生严重故障才需要执行故障安全功能吋，能降低检测灵敏度。結果，能更适当地检测电机系统中的故障。(2)在此实施例中，当电机系统处于与已响应于电机系统中的故障检测而执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时，换言之，当逆变器11处于关停状态时，电机系统中的故障检测灵敏度降低。这样，在故障不会立即导致问题时能降低故障检测灵敏度，并能根据状况适当地检测故障。(3)在此实施例中，检测电机的驱动电流的电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度根据电机的转速而改变。具体地，电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度被设定为在电机的转速高时比在电机的转速低时高。这样，当电流传感器中的偏移故障对电池等具有显著影响时能以高的灵敏度检测故障，并且能根据状况适当地检测故障。(4)在此实施例中，当已在旋转变压器中检测到相间短路时，旋转变压器中的故障检测的灵敏度提高。这样，当在旋转变压器中已发生相间短路并且发生故障的可能性已增 大时能以高的灵敏度检测故障，并且能根据状况适当地检测故障。(5)在此实施例中，故障检测的灵敏度根据驻车锁止装置是否操作而改变。具体地，故障检测的灵敏度被设定为在驻车锁止装置操作时比在驻车锁止装置未操作时低。这样，在第一 MG I或第二 MG 2产生小量的转矩不会导致问题的状况下能降低故障检测的灵敏度，并且能根据状况适当地检测故障。可如下所述地对以上实施例进行修改。虽然在以上实施例中设定了三个故障检测等级并且故障检测灵敏度在三种模式之间改变，但是检测等级的数量不限于三个，而是可按需改变。在以上实施例中，当检测到故障时，作为故障安全功能，逆变器11被关停。即使在检测到故障后以不同的方式执行故障安全功能的情况下，如果是在电机系统处于与已执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时检测到故障，则维持当前的操作状态。这样，当电机系统处于与已执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时，不论故障安全功能的方式如何，故障检测灵敏度都可降低。利用此构型，在故障不会立即导致问题的状况下能降低故障检测灵敏度，并且能根据状况适当地检测故障。虽然在以上实施例中故障检测灵敏度根据基于车速确定的电机转速是高还是低而改变，但故障检测灵敏度也可根据测出的电机转速而改变。在以上实施例中，电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度被设定为在电机的转速高时比在电机的转速低时高。电机可能由于电流传感器中的偏移故障而振动，但当电机在电机转矩变动大的高速范围内运转时由这种偏移故障引起的振动较小。这样，当重视的是防止由偏移故障弓I起的振动时，电流传感器中的偏移故障在电机在低速范围内运转时比电机在高速范围内运转时更不能让人接受。因此，当重视的是防止由偏移故障引起的振动时，随着电机的转速变得越低，电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度可被设定得越高。在此实施例中，故障检测灵敏度被设定为在驻车锁止装置操作时比在驻车锁止装置未操作时低。如果认为必须确保在驻车锁止装置操作时车辆被維持在停止状态，则不容许驱动电机产生转矩。这样，这种情况下，当驻车锁止装置操作时需要提高电机系统中的故障检测的灵敏度。这样，当重视的是在驻车锁止装置操作时将车辆维持在停止状态时，故障检测灵敏度可被设定为在驻车锁止装置操作时比在驻车锁止装置未操作时高。
在以上实施例中，故障检测灵敏度以如下面(i)至(iv)中所述的方式改变，它们的至少ー者可被省略。(i)当电机系统处于与已响应于电机系统中的故障检测而执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时电机系统中的故障检测的灵敏度降低。(ii )检测电机的驱动电流的电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度根据电机的转速而改变。(iii)旋转变压器中的故障检测的灵敏度在旋转变压器具有相间短路时提高。(iv)故障检测灵敏度根据驻车锁止装置是否操作而改变。除故障检测灵敏度如在上面(i)至(iv)中所述地那样改变的状况以外，在电机系统中引起问题并且导致需要执行故障安全功能的故障等级还可在电机系统的特定操作状态或在特定操作状况下改变。这种情况下，当电机系统处于所述特定操作状态或所述特定操作状况下时，可改变故障检测灵敏度。利用此构型，能更适当地检测电机系统中的故障。将结合故障检测灵敏度根据驻车锁止装置是否操作而改变的构型及该构型的有利效果更详细地描述能从以上实施例及其变型理解的技术理念。 当驻车锁止装置操作吋，即使产生小量的电机转矩，也能将车辆維持在停止状态。如果考虑这一点，则当驻车锁止装置操作时可容许驱动电机产生小量的转矩，并且当驻车锁止装置操作时可降低电机系统中的故障检测的灵敏度。相比之下，如果认为必须确保在驻车锁止装置操作时车辆被維持在停止状态，则不容许驱动电机产生转矩。这样，这种情况下，当驻车锁止装置操作时需要提高电机系统中的故障检测的灵敏度。如上所述，所要求的故障检测灵敏度取决于驻车锁止装置是否操作。这样，电机系统中的故障检测的灵敏度可根据驻车锁止装置是否操作而改变。
权利要求
1.一种用于车辆的故障检测装置，所述故障检测装置检测电机系统的故障，所述故障检测装置的特征在于 所述电机系统中的故障检测的灵敏度根据所述电机系统的操作状态和所述电机系统所操作的状况中的至少一者而改变。
2.根据权利要求I所述的故障检测装置，其中，当所述电机系统处于与已响应于所述电机系统中的故障检测而执行故障安全功能的操作状态相同的操作状态时，所述故障检测的灵敏度降低。
3.根据权利要求2所述的故障检测装置，其中，已执行所述故障安全功能的操作状态是所述电机系统中所包括的逆变器(11)处于关停状态的操作状态。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的故障检测装置，其中，检测电机电流的电流传感器中的偏移故障的检测灵敏度根据电机转速而改变。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的故障检测装置，其中，检测电机旋转角度的旋转变压器中的故障检测的灵敏度被设定为在所述旋转变压器具有相间短路时比在所述旋转变压器不具有相间短路时高。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的故障检测装置，其中，所述故障检测的灵敏度根据驻车锁止装置是否操作而改变。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的故障检测装置，其中，通过改变故障判定标准而改变所述故障检测的灵敏度。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆的故障检测装置，其检测电机系统的故障，在其中电机系统中的故障检测的灵敏度根据电机系统的操作状态和电机系统所操作的状况中的至少一者而改变。
文档编号G01R31/34GK102837614SQ20121021244
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年6月23日
发明者中村诚, 相马贵也, 岛名智子 申请人:丰田自动车株式会社