JP6774002B2 - ハイブリッド車両の故障診断装置 - Google Patents
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Description
このようなシリーズモードでの走行中に排ガス循環装置の故障診断は実施され、排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときのインテークマニホールド圧(以下、インマニ圧という)の変化に基づき、排ガス循環装置の正常・異常が判定される。インマニ圧はエンジンの回転速度や負荷の影響を受けるためエンジンの運転点を定める必要があり、また診断精度の点から排ガス循環バルブの開閉に伴いインマニ圧が明確に変化する運転点が望ましい。このような観点の下に、通常時のシリーズモードでのエンジンの運転点よりも低負荷側に予めモニタ領域が設定され、故障診断時には、モニタ領域の中央に目標運転点を定めてエンジンを運転している。このため故障診断時には、例えば図7に示すようにモニタ領域内の●印の運転点でエンジンが運転される。
このため、モニタ領域内の図中の●印の運転点で排ガス循環装置の故障診断を実施しているときに、走行バッテリの電池受入れ性が低下した場合、或いは走行バッテリの電池受入れ性の低下によりモニタ領域外の○印の運転点でエンジンを運転しているときに、排ガス循環装置の故障診断の実施条件が成立した場合には、モニタ領域内の●印の運転点に保つべくエンジン制御が試行されるが、バッテリ保護の優先によりモニタ領域外の○印の運転点に戻されてしまう。結果として、2つの運転点を行き来するハンチング現象が生じて排ガス循環装置の故障診断を完了できず、故障診断の頻度が減少してしまうという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、走行バッテリの電池受入れ性の低下時においても、目標充電電力の制限により走行バッテリを保護しつつ、エンジンの運転点をモニタ領域内に保ってエミッション排出抑止装置の故障診断を実施することができるハイブリッド車両の故障診断装置を提供することにある。
また、モニタ領域が負荷低下方向に拡大されるとエンジンの排ガス流量が減少し、排気センサの出力の追従性が悪化して正常な故障診断が望めない可能性が生じる。本発明では、このときに通常時に比較して排気空燃比の強制加振の周期または振幅の少なくとも何れか一方が増加されることから、排気センサの出力の追従性が悪化している状況であっても明確な出力変化に基づき的確に故障診断を実施可能となる。
この態様によれば、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、エンジンの運転点をモニタ領域内に保って排気センサの劣化診断を実施可能となる。
この態様によれば、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、エンジンの運転点をモニタ領域内に保って触媒装置の劣化診断を実施可能となる。
この態様によれば、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、エンジンの運転点をモニタ領域内に保って燃料蒸発ガス排出抑止装置の故障診断を実施可能となる。
図1は本実施形態の故障診断装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。
本実施形態の車両1は、フロントモータ2の出力またはフロントモータ2及びエンジン3の出力により前輪4を駆動し、リヤモータ5の出力により後輪6を駆動するように構成された4輪駆動車である。
減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の下流側(前輪4側)にはフロントモータ2が連結され、その駆動力が減速機7から駆動軸8を経て前輪4に伝達されるようになっている。また、減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の上流側(反前輪4側)にはモータジェネレータ10が連結され、クラッチ9の切断時において、モータジェネレータ10はエンジン3の駆動により発電したり、或いはエンジン3を始動するスタータモータとして機能したりする。また、リヤモータ5は減速機11を介して後輪6の駆動軸12と連結され、その駆動力が減速機11から駆動軸12を経て後輪6に伝達されるようになっている。
フロントモータ2、リヤモータ5及びモータジェネレータ10は三相交流電動機であり、それらの電源として走行バッテリ15(バッテリ)が備えられている。走行バッテリ15はリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、そのSOC(充電率)の算出や温度TBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット15aを内蔵している。
ハイブリッドコントローラ18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)等から構成されている。このハイブリッドコントローラ18により、エンジン3、フロントモータ2、モータジェネレータ10、リヤモータ5の各運転状態、及び減速機7のクラッチ9の断接状態等が制御される。そのために、ハイブリッドコントローラ18の入力側には、走行バッテリ15のバッテリモニタリングユニット15a、フロントモータコントローラ16、リヤモータコントローラ17、エンジンコントローラ14、アクセル開度θaccを検出するアクセル開度センサ19、及び車速Vを検出する車速センサ20が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
そして、ハイブリッドコントローラ18は、アクセル開度センサ19等の上記各種検出量及び作動情報に基づき、車両1の走行モードをEVモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切り換える。例えば、高速領域のようにエンジン3の効率が高い領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、中低速領域では、走行バッテリ15の充電率SOC等に基づきEVモードとシリーズモードとの間で切り換える。
シリーズモードでは、減速機7のクラッチ9を切断した上で、エンジン3を運転してモータジェネレータ10を駆動し、その発電電力及び走行バッテリ15からの電力によりフロントモータ2やリヤモータ5を駆動して車両1を走行させると共に、余剰電力を走行バッテリ15に充電する。
また、ハイブリッドコントローラ18は、上記各種検出量及び作動情報に基づき車両1の走行に必要な総要求出力を算出し、その総要求出力を、EVモード及びシリーズモードではフロントモータ2側とリヤモータ5側とに配分し、パラレルモードではフロントモータ2側とエンジン3側とリヤモータ5側とに配分する。そして、それぞれに配分した要求出力、及びフロントモータ2から前輪4までの減速機7のギヤ比、エンジン3から前輪4までの減速機7のギヤ比、リヤモータ5から後輪6までの減速機11のギヤ比に基づき、フロントモータ2、エンジン3、リヤモータ5のそれぞれの要求トルクを設定し、各要求トルクを達成するようにフロントモータコントローラ16、リヤモータコントローラ17及びエンジンコントローラ14に指令信号を出力する。
また、ハイブリッドコントローラ18は、シリーズモードによる車両1の走行中において走行バッテリ15の充電状態を最適化すべく、モータジェネレータ10を駆動しているエンジン3の運転点を制御している。具体的には、走行バッテリ15の実SOCと目標SOCとの偏差に基づき目標充電電力を逐次算出し、目標充電電力に対応するモータジェネレータ10の目標発電量を最小燃費で達成可能な運転点を求め、その運転点でエンジン3を運転する。概括的に表現すると、走行バッテリ15のSOCが増加して満充電に近づくほど目標充電電力が低下し、エンジン3の運転点は低負荷側に移行する(充電制御手段)。
1)最大充電電力―目標充電電力≦制限電力判定値(例えば10kw)
2)充電電流>制限電流判定値またはバッテリ電圧>制限電圧判定値
ここに、最大充電電力は、走行バッテリ15のSOH(劣化指標:State of Health)や温度等から定まる現在の走行バッテリ15が充電可能な上限電力である。
一方、エンジン3の運転に伴って発生した排ガス、及びエンジン3の燃料を貯留する燃料タンク内で発生した蒸発ガス等の外部への排出を防止すべく、車両1には種々のエミッション排出抑止装置(エミッション排出抑止手段)が搭載されており、それらのエミッション排出抑止装置には故障を診断するための故障診断装置がそれぞれ備えられている。
触媒装置21はエンジン3の排気通路25に介装され、排気通路25上の触媒装置21の上流側にはLAFS22(リニア空燃比センサであり、本発明の排気センサ)が備えられ、触媒装置21の下流側にはO2センサ23が備えられている。例えば触媒装置21は三元触媒として構成されて排ガス中に含まれるNOx、HC、COを浄化する機能を奏し、その浄化性能が最大限に発揮されるストイキに排気空燃比を保つために、LAFS22及びO2センサ23の出力に基づきハイブリッドコントローラ18によりエンジン3の運転状態が制御される。
図3はLAFS22の劣化診断の実施状況を示すタイムチャートであり、ハイブリッドコントローラ18はエンジン3の排気空燃比を所定の周期及び振幅でストイキを中心として強制加振する。LAFS22が正常な場合には、図中に実線で示すように排気空燃比の変動に同期してLAFS22の出力が大きく変化する。このため、出力のリッチ側への変化時には予め設定されたリッチ判定値Sr1を超え、リーン側への変化時には予め設定されたリーン判定値Sl1を超える。これに対してLAFS22が劣化すると、図中に破線で示すようにLAFS22の出力変化が縮小されるため、リッチ及びリーン側に変化したとしてもリッチ判定値Sr1及びリーン判定値Sl1を超えなくなる。
インテークマニホールド28には吸気圧センサ31が設けられ、この吸気圧センサ31によりインテークマニホールド内の圧力(以下、インマニ圧という)が検出される。まず、ハイブリッドコントローラ18は排ガス循環バルブ30を一旦全閉(0%)した上で、吸気圧センサ31により検出されるインマニ圧の検出値を第1インマニ圧Pin1として記憶する。その後に排ガス循環バルブ30を所定量(20%)して、インマニ圧の検出値を第2インマニ圧Pin2として記憶する。これらの第1及び第2インマニ圧Pin1,Pin2の差圧ΔPinが予め設定された故障判定値以上のときには排ガス循環装置24の正常判定を下し、故障判定値未満のときには異常判定を下す。
そして、以上の各故障診断は車両1がシリーズモードで走行しているときに実施され、エンジン3の回転速度Ne及び負荷(充填効率Ec或いは吸気量Q)により規定されるエンジン3の運転点は、走行バッテリ15への目標充電電力に基づく通常時の値から、各故障診断に好適な所定のモニタ領域内の値に切り換えられる。しかし、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、電池受入れ性の低下時には、故障診断よりも走行バッテリ15の保護が優先される結果、エンジン3の運転点がモニタ領域から低負荷側に逸脱してしまい、故障診断を完了できないという問題があった。
その1つは、エンジン3の運転点を最適化してモニタ領域内に保つことにより故障診断を実施可能とする手法(以下、第1の手法という)であり、他の1つは、モニタ領域を拡大してエンジン3の運転点をモニタ領域内に保つことにより故障診断を実施可能とする手法(以下、第2の手法という)である。
[第1実施形態]
図7は本実施形態の第1の手法による故障診断時のモニタ領域内でのエンジン3の運転点を示すマップである。
LAFS22の故障診断のためのモニタ領域は、例えばエンジン3の回転速度Ne1250〜1750rpm、充填効率Ec30〜50%に予め設定され、その中央の回転速度Ne1500rpm、充填効率Ec40%が故障診断時の目標運転点として設定されている。
図9は第1の手法を燃料蒸発ガス排出抑止装置38の故障診断に適用した場合の実施状況を示すタイムチャートである。
燃料蒸発ガス排出抑止装置38の故障診断のためのモニタ領域は充填効率Ecに代えて吸気量Qが用いられ、エンジン3の回転速度Ne及び吸気量Qによりモニタ領域が規定され、その中央に故障診断時の目標運転点が設定されている。
排ガス循環装置24の故障診断のためのモニタ領域は、例えばエンジン3の回転速度Ne1250〜1750rpm、充填効率Ec15〜25%に予め設定され、その中央の回転速度Ne1500rpm、充填効率Ec20%が故障診断時の目標運転点として設定されている。
なお、上記したエンジン3の充填効率Ecや回転速度Neに関する例示は一例にすぎず、任意に変更可能であることは言うまでもない。
[第2実施形態]
上記したようにモニタ領域はエンジン3の回転速度Neと充填効率Ecまたは吸気量Qとで規定されており、モータジェネレータ10の目標発電量の制限によりエンジン3の運転点が充填効率Ecまたは吸気量Qの下限を下回った場合に、故障診断を実施不能な事態に陥る。そこで、走行バッテリ15の電池受入れ性の低下時に限り、モニタ領域を負荷低下方向に拡大すること、より詳しくはモニタ領域の充填効率Ecまたは吸気量Qに関する下限を低下させることにより、エンジン3の運転点を切り換えることなくモニタ領域内に保つ手法を採用したものが本実施形態である(モニタ領域拡大手段)。
走行バッテリ15の電池受入れ性が低下してない通常時の制御状況は、図中に実線で示すように、上記した第1実施形態と同様であり、エンジン3が目標運転点で運転されながらLAFS22の出力に基づき故障診断が実施される。
周知のようにLAFS22の出力の追従性とエンジン3の排ガス流量との間には相関があり、排ガス流量はエンジン3の充填効率Ecに応じて変化する。より具体的には、エンジン3の充填効率Ecが低下すると排ガス流量が減少し、それに伴ってLAFS22の出力の追従性が次第に悪化する。従って、エンジン3の充填効率Ecがモニタ領域の下限まで低下した状態で故障診断が実施された場合に、最もLAFS22の出力の追従性が悪化することになり、この場合でも故障診断が可能な程度のLAFS22の出力変化が得られるように、強制加振の周期及び振幅が設定されている。本実施形態による第2の手法は、このようなLAFS22の出力の追従性に関してほとんど余裕がないモニタ領域の下限を、さらに充填効率Ecの低下方向に切り換えるため、出力追従性の悪化により正常な故障診断が望めない可能性が生じる。
また、触媒装置21の故障診断についてもLAFS22の場合と同様に実施可能であり、その際に強制加振の周期や振幅を増加させる点についても同様である。
第1実施形態で述べたように、燃料蒸発ガス排出抑止装置38の故障診断のためのモニタ領域は充填効率Ecに代えて吸気量Qが用いられる。従って、電池受入れ性が低下した状態では、モータジェネレータ10の発電制限によりエンジン3の運転点はモニタ領域の下限の吸気量Qを下回るため、通常であればモニタ領域を逸脱していると見なされて故障診断は開始されない。本実施形態では、故障診断の実施条件が成立した時点で、モニタ領域の下限が吸気量Qの低下方向に切り換えられて拡大されることから、図中に破線で示すようにモニタ領域を逸脱していたエンジン3の運転点がモニタ領域内に保たれ、問題なく故障診断が開始される。
吸気量Qが減少するとパージ流量が減少するため、故障診断時の差圧ΔPcanが減少する。従って、エンジン3の吸気量Qがモニタ領域の下限まで低下した状態で故障診断が実施された場合に、最も差圧ΔPcanが減少することになり、この場合でも故障診断が可能な程度のインテークマニホールド28内の負圧が得られるように、モニタ領域の吸気量Qに関する下限が設定されている。本実施形態による第2の手法は、このようなインテークマニホールド28内の負圧に関してほとんど余裕がないモニタ領域の下限を、さらに吸気量Qの低下方向に切り換えるため、負圧の低下により正常な故障診断が望めない可能性が生じる。
但し、必ずしもパージバルブ46の開弁時間Tを延長化する必要はなく、これに代えて、通常時に比較して差圧Pcanを判定するための故障判定値として小さな値を適用するようにしてもよい。
この場合の通常時及び電池受入れ性の低下時のエンジン3の運転点の制御状況は、モニタ領域の設定が相違するだけで上記したLAFS22の故障診断と同様である。このため重複する説明はしないが、電池受入れ性の低下時であっても、モニタ領域の下限が充填効率Ecの低下方向に切り換えられることで、図中に破線で示すようにモニタ領域を逸脱していたエンジン3の運転点がモニタ領域内に保たれることになり、問題なく故障診断が開始される。
ところで以上の第1及び第2実施形態の説明は、故障診断を開始する以前に既に電池受入れ性が低下していた場合であるが、燃料蒸発ガス排出抑止装置38及び排ガス循環装置24に関しては故障診断の開始後に電池受入れ性が低下した場合にも応用できる。例えば、燃料蒸発ガス排出抑止装置38の故障診断を開始したが未だ第1キャニスタ圧Pcan1の検出を開始していない段階で、電池受入れ性の低下判定が下された場合には、その時点でエンジン3の運転点の切換(第1実施形態)、またはモニタ領域の拡大(第2実施形態)を実行すればよい。これによりエンジン3の運転点がモニタ領域内に保たれるため、上記と同様に問題なく故障診断が実施することができる。
3 エンジン
10 モータジェネレータ(発電機)
15 走行バッテリ
18 ハイブリッドコントローラ(充電制御手段、電池受入れ性判定手段、
充電電力制限手段、故障診断手段、運転点補正手段、モニタ領域拡大手段)
22 LAFS(排気センサ、エミッション排出抑止手段)
21 触媒装置(エミッション排出抑止手段)
28 インテークマニホールド(吸気側)
38 燃料蒸発ガス排出抑止装置(エミッション排出抑止手段)
44 キャニスタ
46 パージバルブ
Claims (5)
- エンジンを所定の運転点で運転して発電機を駆動し、該発電機により発電された電力をバッテリに充電する充電制御手段と、
前記バッテリへの充電電力を制限すべき電池受入れ性の低下時か否かを判定する電池受入れ性判定手段と、
前記電池受入れ性判定手段により電池受入れ性の低下時と判定されたときに、前記バッテリへの充電電力を制限すべく前記エンジンの運転点を負荷低下方向に切り換え、発電電力を低下させる充電電力制限手段と、
大気中へのエミッション排出を抑止するエミッション排出抑止手段と、
前記エミッション排出抑止手段の故障診断の実施条件が成立したときに、前記エンジンの運転点を負荷と回転速度で規定されるモニタ領域内に保ちながら前記エミッション排出抑止手段の故障診断を実施する故障診断手段と、
前記故障診断手段により前記エミッション排出抑止手段の故障診断が実施される際に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づき前記エンジンの運転点が負荷低下方向に切り換えられると前記モニタ領域を逸脱する場合に、前記モニタ領域を負荷低下方向に拡大して前記運転点を前記拡大されたモニタ領域内に保つモニタ領域拡大手段とを備え、
前記エミッション排出抑止手段は、前記エンジンの排気空燃比を検出する排気センサであり、
前記故障診断手段は、前記エンジンの排気空燃比をリッチ側とリーン側との間で強制加振して、前記排気センサの出力変化に基づき劣化を診断すると共に、前記モニタ領域拡大手段による前記モニタ領域の拡大時には、前記エンジンの排ガス流量の減少による前記排気センサの出力の追従性の悪化を補償すべく、通常時に比較して前記強制加振の周期または振幅の少なくとも一方を増加させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の故障診断装置。 - 前記エミッション排出抑止手段は、前記エンジンの排気空燃比を検出する排気センサであり、
前記故障診断手段は、前記排気センサの劣化を診断する
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の故障診断装置。 - 前記エミッション排出抑止手段は、前記エンジンの排ガスを浄化する触媒装置であり、
前記故障診断手段は、前記触媒装置の劣化を診断する
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の故障診断装置。 - 前記エミッション排出抑止手段は、前記エンジンの燃料を貯留する燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスを処理する燃料蒸発ガス排出抑止装置であり、
前記故障診断手段は、前記燃料蒸発ガス排出抑止装置の故障を診断する
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の故障診断装置。 - 前記エミッション排出抑止手段は、前記エンジンの燃料を貯留する燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに吸着させると共に、該吸着した燃料蒸発ガスを前記エンジンの吸気側の負圧を利用して該吸気側に移送して燃焼させる燃料蒸発ガス排出抑止装置であり、
前記故障診断手段は、前記キャニスタと前記エンジンの吸気側との間に設けられたパージバルブを開弁及び閉弁したときの前記キャニスタ内の圧力変化に基づき、前記燃料蒸発ガス排出抑止装置の故障を診断するすると共に、前記モニタ領域拡大手段による前記モニタ領域の拡大時には、前記エンジンの排ガス流量の減少によるパージ流量低下を補償すべく、通常時に比較して前記パージバルブの開弁時間を延長化するか、または前記圧力変化を判定する故障判定値として小さな値を適用するかの少なくとも一方を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の故障診断装置。
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