JP6465286B2 - ハイブリッド車の故障判定装置 - Google Patents
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Description
更に、上記走行モードが可能なハイブリッド車において、当該走行モードの際に内燃機関の排気系の検出手段(空燃比センサ、酸素濃度センサ、触媒モニタ等)の故障判定を行う技術が開発されている。
ところで、ハイブリッド車の走行モードとしては、エンジンを駆動せず電気モータにより走行駆動するEVモードや、エンジンを作動させて発電を行いながら電気モータにより走行駆動するシリーズモード、エンジンと電気モータの両方で走行駆動するパラレルモード等が知られている。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、モード選択が可能なハイブリッド車において、故障判定の実施による駆動用バッテリの充電率の低下を抑制できるハイブリッド車の故障判定装置を提供することにある。
また、好ましくは、前記車両は、前記検出手段を複数個備え、前記故障判定手段により故障判定を行う前記検出手段の個数が増加するに伴って、前記故障判定規制手段における前記所定時間が短くなるように設定するとよい。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車(以下、車両1という)の概略構成図である。
本実施形態の車両1は、エンジン2(内燃機関)の出力によって前輪3を駆動して走行可能であるとともに、前輪3(駆動輪)を駆動する電動のフロントモータ4(駆動用モータ)及び後輪5(駆動輪)を駆動する電動のリヤモータ6(駆動用モータ)を備えた4輪駆動車である。
フロントモータ4は、フロントインバータ10を介して、車両1に搭載された駆動用バッテリ11及びモータジェネレータ9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機7を介して前輪3の駆動軸8を駆動する。減速機7には、エンジン2の出力軸と前輪3の駆動軸8との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ7aが内蔵されている。
モータジェネレータ9によって発電された電力は、フロントインバータ10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。
フロントインバータ10は、フロントモータコントロールユニット10aとジェネレータコントロールユニット10bを有している。フロントモータコントロールユニット10aは、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきフロントモータ4の出力を制御する。ジェネレータコントロールユニット10bは、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきモータジェネレータ9の発電量を制御する機能を有する。
更に、モータジェネレータ9は、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき、駆動用バッテリ11から電力を供給されて、エンジン2を駆動することが可能となっており、エンジン2のスタータモータとしての機能を有する。
ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成される。
そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、アクセル開度センサ40等の上記各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両1の走行駆動に必要とする車両要求出力を演算し、エンジンコントロールユニット22、フロントモータコントロールユニット10a、ジェネレータコントロールユニット10b及びリヤモータコントロールユニット12a、減速機7に制御信号を送信して、走行モード((EVモード:電気自動車モード)、シリーズモード、パラレルモード)の切換え、エンジン2とフロントモータ4とリヤモータ6の出力、モータジェネレータ9の出力(発電電力)を制御する。また、ハイブリッドコントロールユニット20は、エンジン2に燃料供給をせずにモータジェネレータ9により強制的に駆動させるモータリングを行う機能を有する(モータリング実行手段)。
シリーズモード(第1の走行モード)では、減速機7のクラッチ7aを切断し、エンジン2によりモータジェネレータ9を作動する。そして、モータジェネレータ9により発電された電力及び駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン2の回転速度を所定の回転速度に設定し、余剰電力を駆動用バッテリ11に供給して駆動用バッテリ11を充電する。
ハイブリッドコントロールユニット20は、高速領域のように、エンジン2の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、駆動用バッテリ11の充電率SOCに基づいてEVモードとシリーズモードとの間で切換える。
また、本実施形態の車両1には、走行モードを切換えるタイミングを選択するモード選択スイッチ46を備えている。モード選択スイッチ46は、運転者によって手動で操作可能なスイッチであり、通常モードと充電率上昇モードに切換え選択可能である。上記のように、EVモードとシリーズモードとは、駆動用バッテリ11の充電率等に基づいて自動的に切換えられるが、モード選択スイッチ46はその走行モードを切換えるタイミング(閾値)を変更することができる。通常モードでは、駆動用バッテリ11の充電率を所定の通常使用範囲内に維持されるように、EVモードとシリーズモードとを切換える。充電率上昇モードでは、駆動用バッテリ11の充電率が満充電に近い所定の充電率に上昇するように、EVモードとシリーズモードとを切換える。即ち、充電率上昇モードでは、駆動用バッテリ11の電力を消費するEVモードの使用が抑制される。
図2に示すように、本実施形態のエンジン2の吸気通路25には、導入した吸気の塵埃を除去するエアクリーナ26と吸気流量を制御するスロットルバルブ27が備えられている。
スロットルバルブ27は、エンジンコントロールユニット22によって作動制御され、吸気通路25の流路面積を調整することで吸気流量を制御する。詳しくは、エンジン2の負荷(要求出力トルク)が大きいほど流路面積を大きくし、負荷が小さくなる程流路面積を小さくするように制御される。
メイン排気浄化触媒32及びウォームアップ排気浄化触媒33は、例えば公知の三元触媒のように、エンジン2の排気を浄化するための触媒である。
メイン排気浄化触媒32は、主として排気浄化を行うように大容量の触媒であり、例えば車両1のフロア下に配置されている。ウォームアップ排気浄化触媒33は、小容量の触媒であって、メイン排気浄化触媒32の上流側でありエンジン2の近傍に配置されている。ウォームアップ排気浄化触媒33は、エンジン2の低温始動時などで、メイン排気浄化触媒32の触媒温度が低下しているときに、エンジン2の排気によりすぐに触媒温度が上昇して排気浄化性能を確保することができる。
EGR通路42は、エンジン2とウォームアップ排気浄化触媒33との間の排気通路31と、エンジン2とスロットルバルブ27との間の吸気通路25とを連通している。
EGR通路42の接続箇所とエンジン2との間の吸気通路25には、吸気圧Paを検出する吸気圧センサ44を備えている。
また、吸気圧センサ44は、検出した吸気圧Paをエンジンコントロールユニット22に出力する。
エンジンコントロールユニット22は、エンジン2の制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成される。エンジンコントロールユニット22は、フロントO2センサ34、リヤO2センサ35、吸気圧センサ44、車両1の走行速度を検出する車速センサ45等の各種センサから検出値を入力して、スロットルバルブ27、EGRバルブ43及び図示しない燃料噴射弁を作動制御して、エンジン2の空燃比制御を行う。
図3、4に示す本実施形態では、シリーズモードからEVモード、シリーズモード、パラレルモード、シリーズモードの順番に走行モードが切り換わった場合での、モータリング、エンジンの低負荷運転及び燃料供給停止の夫々の要求タイミングを示している。
本実施形態では、フロントO2センサ34に対して1種類、リヤO2センサ35に対して3種類の故障判定方法が、上記シリーズ中モータリングとエンジン停止時モータリングの2つの時期に実行される。詳しくは、フロントO2センサ34に対しては、フロントO2センサレスポンス判定が実行される。リヤO2センサ35に対しては、リヤO2センサ固着判定、リヤO2センサスロープ判定、リヤO2センサレスポンス判定が行われる。なお、これらのエンジンコントロールユニット22による、エンジン停止時モータリングあるいはシリーズ中モータリングを行う排気系センサ34、35の故障判定が、本願発明の故障判定手段に該当する。
上記排気系センサ34、35の4種類の故障判定方法のうち、フロントO2センサレスポンス判定は、排気中の空燃比がリッチからリーンへ変化したときと、リーンからリッチへ変化したときの両方で、フロントO2センサ34の検出値が所定量変化する時間を計測し、その計測時間が閾値T1以上であるか否かを判別し、当該閾値T1以上である場合には、フロントO2センサ34の応答性が異常であると判定する。
リヤO2センサスロープ判定は、リヤO2センサ35の検出値の変化率を判定するものであり、この判定については排気中の空燃比がリッチからリーンへ変化したときに判定される。本判定では、リヤO2センサ35の検出値が中間域の所定の変化量変化する時間を計測して、その計測時間が閾値T3以上であるか否かを判別し、当該閾値T3以上である場合には、リヤO2センサ35の変化率が異常であると判定する。
車速は、車速センサ45により検出された車両1の走行速度であるが、この車速が所定速度V1以下では、上記排気系センサ34、35及びEGRバルブ43の故障判定が規制される。
シリーズ中低負荷運転禁止タイマは、シリーズ運転開始から計測を開始して所定時間T8計測するまで、低負荷運転を禁止するためのタイマである。また、シリーズ中低負荷運転禁止タイマは、低負荷運転を終了修理した時点から計測を開始して所定時間T9計測するまで、次の低負荷運転を禁止するためのタイマでもある。シリーズ運転開始から計測を開始して所定時間T8計測するまで、または低負荷運転を終了した時点から計測を開始して所定時間T9計測するまでは、低負荷運転が禁止される。
故障判定要求燃料カットは、ハイブリッドコントロールユニット20から入力したモータリング要求開始タイミングから、上記モータリング実行タイマがモータリング要求時間(Tm1またはTm2)に到達するまでの間をオンとし、燃料供給を停止する。
EGRモニタ完了判定は、EGRバルブ43の故障判定が終了したか否かを示し、故障判定終了時にオンとなり、車両電源オフ時あるいはエンジン2停止時にオフとなる。
エンストモードは、エンジン2の駆動軸が回転停止している状態がオン、回転している状態をオフに表す。
本実施形態では、シリーズ中モータリング時には、エンジン停止時モータリング時では判定不能であるフロントO2センサレスポンス判定を行い、EVモードへの切替え時におけるエンジン停止時モータリング時には、いずれのモータリング時でも故障判定可能なリヤO2センサスロープ判定とリヤO2センサレスポンス判定を行う。
EGRバルブ43の故障判定は、上記のようにEGRバルブ43を開閉作動させ、当該開閉作動に伴って吸気圧Paが変化するか否かで判別するが、このEGRバルブ43の開閉を複数回(例えば3回)行って、全て所定値P1以上変化した場合のみ正常であると判定する。上記EGRモニタ完了判定は、この吸気圧Paが所定値P1以上変化した回数をカウントし、所定の複数回行われればオンとなり、EGR故障判定が終了される。
これにより、本実施形態では、エンジン始動からモータリングが規制される時間であるストイキF/B継続タイマの所定時間Taが、充電率上昇モード選択時には長く設定されるので、故障判定のためにエンジン始動後すぐにモータリングが実施されることが抑制され、駆動用バッテリ11の充電率の低下を抑制することができる。一方、通常モードでは、ストイキF/B継続タイマの所定時間Taを短く設定することで、エンジン始動後すぐにモータリングを実行して、排気系センサ34、35の故障判定を迅速に行うことができる。
また、本実施形態では、モータリングを行う故障判定として、フロントO2センサ34とリヤO2センサ35の2つの検出手段の故障判定を行い、フロントO2センサレスポンス判定、リヤO2センサスロープ判定、リヤO2センサレスポンス判定といった複数の故障判定があるが、同時期にこれらの故障判定する検出手段の数、あるいは故障判定要求の数が増加するに伴って、ストイキF/B継続タイマの所定時間Taを短くするように設定するとよい。
更に、エンジンコントロールユニット22は、車両1のREADY-ON(電源オン)からの時間Tbを計測し、この計測時間Tbが所定時間T10(所定期間)を経過しても、故障判定が実行されない場合には、ストイキF/B継続タイマの所定時間Taを更に短くするとよい。
なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものでない。例えば、上記各種故障判定、故障判定の規制及び故障判定に伴う各種制御をハイブリッドコントロールユニット20で行ってもよい。また、本実施形態では、EVモード、シリーズモード及びパラレルモードの切換え可能なプラグインハイブリッド車に本発明を適用しているが、シリーズモードのようにエンジンによってモータジェネレータを駆動して発電する走行モードと、EVモードのように電気モータによって駆動輪を駆動する走行モードが可能であり、この走行モードの切り換えタイミンを変更可能なハイブリッド車に広く適用することができる。
2 エンジン(内燃機関)
4 フロントモータ(駆動用モータ)
6 リヤモータ(駆動用モータ)
9 モータジェネレータ
11 駆動用バッテリ
11a バッテリモニタリングユニット(充電状態検出手段)
20 ハイブリッドコントロールユニット(モータリング実行手段)
22 エンジンコントロールユニット(故障判定手段、故障判定規制手段)
34 フロントO2センサ34(検出手段)
35 リヤO2センサ35(検出手段)
46 モード選択スイッチ(モード選択手段)
Claims (4)
- 車両に搭載された内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電可能である一方で前記車両に搭載された駆動用バッテリから供給された電力で前記内燃機関を駆動可能なモータジェネレータと、前記駆動用バッテリから供給される電力で駆動輪を駆動する駆動用モータと、前記駆動用バッテリの充電率を検出する充電状態検出手段と、を具備し、
前記モータジェネレータで発電しつつ前記駆動用バッテリから供給される電力により前記駆動用モータを駆動して走行する第1の走行モードと前記内燃機関を停止して前記駆動用バッテリから供給される電力により前記駆動用モータを駆動して走行する第2の走行モードとを切換えて前記駆動用バッテリの充電率を所定の通常使用範囲内に維持する通常モードと、前記第1の走行モードを優先させて前記駆動用バッテリの充電率を所定の充電率に上昇させる充電率上昇モードと、を選択するモード選択手段を具備したハイブリッド車に備えられ、
前記内燃機関の排気成分を検出する検出手段と、
前記第1の走行モードを中断して前記内燃機関への燃料供給を一時的に停止するとともに前記モータジェネレータにより前記内燃機関を強制駆動するモータリングを実行するモータリング実行手段と、
前記第1の走行モード中に前記モータリングを実行して前記内燃機関への燃料供給を停止した際の前記検出手段の検出値と、前記モータリングが終了した後に前記燃料供給を再開した際の前記検出手段の検出値と、に基づいて前記検出手段の故障判定をする故障判定手段と、
前記内燃機関の始動から所定時間経過するまで前記故障判定手段による前記故障判定を規制する故障判定規制手段と、を有し、
前記充電率上昇モードが選択されている際には、前記通常モードが選択されている際よりも前記故障判定規制手段における前記所定時間が長く設定されることを特徴とするハイブリッド車の故障判定装置。 - 前記モード選択手段により前記通常モードが選択されている際には、前記充電状態検出手段により検出された前記充電率が低下するに伴って、前記故障判定規制手段における前記所定時間が長くなるように設定されることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の故障判定装置。
- 前記車両は、前記検出手段を複数個備え、
前記故障判定手段により故障判定を行う前記検出手段の個数が増加するに伴って、前記故障判定規制手段における前記所定時間が短くなるように設定されることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車の故障判定装置。 - 前記車両の電源オンから所定期間経過しても前記故障判定手段による故障判定が実行開始されない場合には、前記故障判定規制手段における前記所定時間が短くなるように設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド車の故障判定装置。
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