CN104139697A

CN104139697A - 串联式混合动力车辆

Info

Publication number: CN104139697A
Application number: CN201310704108.4A
Authority: CN
Inventors: 水上佳亮; 泽田智史; 和田浩司
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: JP2014218115A; DE102013220343A1; JP5734339B2; CN104139697B

Abstract

本发明提供一种发动机控制装置，在串联式混合动力车辆中，该发动机控制装置不会损害发电（充电）性能，此外，不会使故障诊断的机会减少，并能以与现有的汽油车辆相同的精度来实施故障诊断。该串联式混合动力车辆的特征在于，设置有发动机控制单元，在本次的行驶周期内（从本次钥匙开关接通后到下次钥匙开关接通为止的期间内），当SOC初次变为预先设定的规定值以下时，该发动机控制单元对发电（充电）量进行调整，使得发动机驱动状态变为达到实施系统诊断的动作条件的发电（充电）量，并且成为能够充电的发电（充电）量，该串联式混合动力车辆设置有不损害发电（充电）性能地实施故障诊断的控制单元。

Description

串联式混合动力车辆

技术领域

本发明涉及装载有发动机和驱动电动机的串联式混合动力车辆，尤其涉及对发动机仅用于发电的串联式混合动力车辆进行发动机控制的装置。

背景技术

如专利文献1中所记载，一直以来，以驱动电动机驱动车辆、而发动机仅用于驱动发电机的串联式混合动力车辆已广为人知。此外，已知所述串联式混合动力车辆根据电池蓄电量（下面，称为“SOC”）在三种行驶（发电）模式之间进行切换来控制，从而提高燃料消耗效率并兼顾运转性能，所述三种行驶（发电）模式为：SOC较低时，强制驱动发动机进行发电的模式（下面，称为“强制发电模式”）；SOC较高时，停止发动机不进行发电的模式（下面，称为“EV行驶模式”）；以及SOC为所述两种模式都不成立的中间状态时，根据加速操作量与车辆速度来驱动发动机并调整发电量的模式（下面称为“车速联动型模式”）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012－144138号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

串联式混合动力车辆不同于现有的汽油车辆，其目的在于不直接将发动机用于驱动车辆，而是根据SOC与车辆的行驶状态，将所需的功率提供给电池或者驱动电动机。也就是说，串联式混合动力车辆中，发动机是与实际驾驶者的操作（车辆的驾驶状况）分开进行驱动的，由此发电量由发电机的动力、即发动机的旋转速度来决定，因此为了进行高效率的发电，能够保持发动机的驱动状态。

另一方面，对于与发动机控制装置相连接的各种传感器、各种致动器的劣化以及电气故障，例如传感器与发动机控制装置之间的电气断路等故障，需要进行故障诊断（OBD：On Board Diagnosis）。在该故障诊断项目中，存在发动机处于某个确定的驱动状态时要实施故障诊断的项目。例如，可举出测量废气空燃比的空燃比传感器（O₂传感器）的故障诊断。

在该空燃比传感器的故障诊断中，检测传感器老化的故障诊断可通过增减燃料喷射量，在浓（rich）和淡（lean）之间交替地切换，由此改变废气的含氧量，并通过观察空燃比传感器所检测到的氧浓度检测量的跟踪性，来检测传感器的老化程度。为了高精度地诊断传感器的老化程度，从增减燃料喷射量到实际废气的含氧量发生变动为止需要一定的时间。也就是说，需要在发动机的驱动状态处于吸入空气量、发动机旋转速度等在某个被确定的动作条件下来检测传感器的老化。

专利文献1中，根据SOC来切换行驶（发电）模式。特别是，存在模拟汽油车辆的发动机驱动的车速联动型模式，但随着SOC增加或者减少，行驶（发电）模式会脱离车速联动型模式，而切换到EV行驶模式或者发动机旋转速度一定的强制发电模式。

EV行驶模式下，由于发动机已停止，因此不实施故障诊断。此外，在强制发电模式的情况下，重视发电效率与燃料消耗的发动机控制优先，因此发动机的驱动状态无法达到检测传感器老化的故障诊断的实施条件。

因此，串联式混合动力车辆与现有的汽油车辆相比，发动机控制装置进行故障诊断的机会减少了。而且，串联式混合动力车辆在进行了一定程度的充电（SOC较高）的状态下，在达到发动机启动开始目标值（由于SOC降低，对驱动电动机进行驱动的功率不足，从而启动发动机以开始发电（充电）的SOC目标值）之前，发动机停止，利用驱动电动机来进行车辆的行驶，因此发动机控制装置进行故障诊断的机会减少了。

车速联动型模式下，根据加速操作量与车辆速度来驱动发动机，因此在发动机的驱动状态满足实施检测传感器老化的故障诊断的条件时，能进行故障诊断，但在SOC发生变动，变为EV行驶模式、强制发电模式等其他的模式的情况下，或者发动机的驱动状态发生变动，导致发动机旋转速度等发生变动，使得发动机的驱动状态不满足实施检测传感器老化的故障诊断的条件情况下，故障诊断的次数会减少。此外，在为了增加故障诊断的次数，发动机驱动状态扩大了实施检测传感器老化的故障诊断的条件的范围的情况下（例如，扩大实施故障诊断的发动机旋转速度的范围），在增减燃料喷射量之后，到实际废气的含氧量发生变动为止的时间的振幅会变大，因此对于传感器的劣化程度，无法以与现有的汽油车辆相同的精度检测出故障。

本发明以解决上述问题为技术问题，其目的在于提供具有如下发动机控制装置的混合动力车辆，该发动机控制装置在串联式混合动力车辆中，不会损害发电（充电）性能，还不会减少故障诊断的机会，并能以与现有的汽油车辆相同的精度来实施故障诊断。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的串联式混合动力车辆包括：发动机；由该发动机驱动的发电机；由该发电机来充电的电池；由所述发电机的发电功率或者所述电池的放电功率来驱动车轮的驱动电动机；以及控制所述发动机的发动机控制装置，所述发动机控制装置具有以下功能：检测出所述电池的蓄电量的功能；当所述检测出的电池的蓄电量下降至预先设定的值时，启动所述发动机的发动机启动功能；在利用所述发动机启动功能启动所述发动机，并利用所述发电机开始给所述电池与所述驱动电动机供电，从而所述电池的蓄电量上升到预先设定的值时，判定故障诊断开始的故障诊断开始判定功能；以及由所述故障诊断开始判定功能判定为故障诊断开始时，开始进行故障诊断的功能。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的串联式混合动力车辆的驱动系统的图。

图2是实施方式1中从通过实施故障诊断的发动机控制装置的动作而被充分充电的状态开始的SOC的动作示意图。

图3是表示实施方式中实施故障诊断的发动机控制装置的动作的流程图。

图4是表示本发明的实施方式中启动发动机的处理顺序的流程图。

图5是表示本发明的实施方式中开始故障诊断的处理顺序的流程图。

图6是表示本发明的实施方式中结束故障诊断的处理顺序的流程图。

图7是本发明的实施方式中在故障诊断时根据SOC来判定故障诊断内容的流程图。

图8是本发明的实施方式2中在故障诊断实施过程中增加SOC时的动作示意图。

图9是本发明的实施方式2中在故障诊断实施过程中减少SOC时的动作示意图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的串联式混合动力车辆的驱动系统结构的框图。串联式混合动力车辆的驱动系统包括：发动机1；由发动机1驱动的发电机3；由发电机3来充电的电池4；接受发电机3以及电池4的供电而进行旋转的驱动电动机5；由与驱动电动机5相连结的左前轮6L以及右前轮6R构成的车轮；控制发动机1的发动机控制装置2；以及控制整个车辆行驶的车辆控制装置7。

图3是表示本发明的实施方式中实施故障诊断的发动机控制装置2的动作的流程图，图2表示实施故障诊断时的SOC的动作，纵轴为SOC（％），横轴为时间。图2中，α、β、γ是SOC的级别判定值。图4是基于电池4的SOC来判定是否启动发动机的发动机控制装置2的流程图，图5是基于电池4的SOC来判定是否实施故障诊断的发动机控制装置2的流程图，图6是判定通过实施故障诊断是否所有的故障诊断已结束的发动机控制装置2的流程图。

接着，参照图2的SOC的动作、以及图3～图6的流程图，对本发明的实施方式1所涉及的发动机控制装置2的动作进行说明。另外，该动作在发动机控制装置2中每隔一定时间、例如每隔10msec执行一次。

图4是基于电池4的SOC来判定是否启动发动机1的发动机控制装置2的动作流程图，图4中，对从发动机1停止的状态（发动机停止）开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，判定发动机1是否已启动（步骤S41）。本次，由于发动机是停止的（即为否），因此判定SOC是否小于图2所示的某个判定值α（SOC<判定值α）（步骤S45）。

步骤S45中，在SOC小于某个判定值α（即为是）的情况下，发动机控制装置2使发动机1启动（发动机启动）（步骤S46）。

接下来，图4中，对从发动机1已启动的状态（发动机启动）开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在步骤S41中，由于发动机1已启动（即为是），因此判定SOC是否大于图2所示的判定值γ（判定值α<判定值γ）（SOC>γ）（步骤S42）。

步骤S42中，在SOC大于判定值γ（即为是）的情况下，发动机控制装置2使发动机1停止（步骤S43）。接着，步骤S44中，车辆仅利用电池4给驱动电动机5供电而行驶。

图5是基于SOC来判定是否实施故障诊断的发动机控制装置2的动作流程图，图5中，对从发动机1已启动的状态（发动机启动）开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在步骤S51中，由于发动机1已启动（即为是），因此判定SOC是否在图2所示的判定值β（判定值α<判定值β<判定值γ）以上（SOC≥β）（步骤S52）。

步骤S52中，在SOC在判定值β（即为是）以上的情况下，发动机控制装置2允许实施故障诊断（步骤S53）。另一方面，在SOC小于β(即为否)的情况下，发动机控制装置2不进行任何动作而结束动作。

接下来，图5中，对从发动机1停止的状态（发动机停止）开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。步骤S51中，由于发动机1停止（即为否），因此发动机控制装置2禁止实施故障诊断（步骤S54）。

图6是判定通过实施故障诊断是否所有的故障诊断已结束的发动机控制装置2的流程图，图6中，对从检测各种传感器老化的故障诊断（下面称为“系统类故障诊断”）未全部结束的状态开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在步骤S61中，由于系统类故障诊断未结束（即为否），因此发动机控制装置2实施各传感器的系统类故障诊断（步骤S63）。

接着，对从各种传感器的系统类故障诊断已全部结束的状态开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在步骤S61中，由于所有的系统类故障诊断已结束（即为是），因此发动机控制装置2结束初始系统类故障诊断（步骤S62）。

接着，参照图4～图6中所求得的内容，并参照图2中所示的SOC的动作以及图3的流程图，对本发明的实施方式所涉及的发动机控制装置2的动作进行说明。

图2中，对从电池4的SOC较高（被充分充电）的状态开始时，即从EV行驶模式开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在图3的步骤S31中，由于SOC处于较高的状态，发动机1为发动机停止状态（即为否），因此发动机控制装置2实施通常的发电控制（步骤S35）。本次，不发电的EV行驶模式将持续进行。

接下来，随着时间的经过，SOC会减少，在时间经过T21的时刻，SOC变为判定值α以下（即，步骤S45中为是），变成发动机启动（步骤S46）的情况下，在步骤S31中，由于发动机已启动（即为是），因此发动机控制装置2判定是否在下个步骤中允许实施故障诊断（步骤S32）。

然后，发动机启动，发电机3被驱动，则由发电机3对电池4进行充电，因此SOC会增加。在时间经过T22的时刻，SOC变为判定值β以上（步骤S52中为是），从而允许实施故障诊断（步骤S53）的情况下，在步骤S32中，由于允许故障诊断（即为是），因此发动机控制装置2判定是否后面的初始故障诊断未结束（步骤S33）。

在步骤S33中，允许实施故障诊断之后，由于初始故障诊断未结束（步骤S63）（即为是），因此发动机控制装置2实施故障诊断。另一方面，在步骤S33中，随着时间的经过，在初期故障诊断结束（步骤S61为是）的情况下，初始故障诊断结束（步骤S62）（即为否），发动机控制装置2实施通常的发电控制（步骤S35）（根据SOC的状态实施强制发电模式或车速联动型模式），在满足实施故障诊断的条件的情况下，实施故障诊断。

接着，参照图2，对实施故障诊断时对发电机3的发电（充电）量的调整进行说明。经过时间在T22的时刻之后，进行实施故障诊断时的SOC的动作。车辆控制装置7根据驱动电动机5的驱动所需的功率（下面称为“放电量”）与SOC的状态，来运算能对电池4进行充电的发电量，将该发电量作为要求发电量的信息，通过符合CAN（Controller Area Network：控制器局域网）等标准的总线发送至发动机控制装置2。

发动机控制装置2根据要求发电（充电）量与从时刻T21到时刻T22为止的SOC的状态变化，来求得作为车辆的放电量。在该放电量与发动机1所输出的发电（充电）量（下面称为“发动机要求发电量”）设定为相同值的情况下，SOC不会再变动。

发动机控制装置2根据发动机要求发电量、以及满足能对各传感器实施系统类故障诊断的条件的发电（充电）量，将相同值或接近值的发电量设定为发动机的最终发电（充电）量（下面，称为“发动机目标发电量”），利用节流阀（未图示）等来调整发动机1的吸入空气量，控制发电机3的发电量以使其达到发动机目标发电量。

接着，在时刻T22以后，发动机控制装置2根据SOC的变动，推测车辆的放电量，并根据该推测值来设定发动机要求发电量。以与前面段落所记载的相同的方式，根据该发动机要求发电量来运算发动机目标发电量，从而进行对发动机1的控制。

发动机控制装置2基于上述发动机目标发电量来控制发动机1，因此在时刻T22之后，SOC在判定值β的附近变动，SOC不会减少，从而能够实施系统类故障诊断。

根据本实施方式1，在通过发动机启动来进行发电（充电）的过程中，实施系统类故障诊断，由此不会减少实施故障诊断的机会。此外，求出车辆的放电量，在发电（充电）量与放电量相等的发动机驱动状态下实施故障诊断，由此不会损害发电（充电）性能，此外，能够以与现有的汽油车辆相同的精度来实施故障诊断。

实施方式2

实施方式2的车辆系统结构与图1相同。发动机控制装置2的动作与实施方式1不同。所述实施方式1中，在实施系统类故障诊断过程中通过加速操作等，车辆的放电量发生较大的改变，由此SOC变动，在判定值β的附近无法进行控制，可能导致SOC＜判定值α、或者SOC＞判定值γ，从而损害发电（充电）性能。本实施方式2涉及此时的发动机控制装置2的动作。下面对图7～图9进行说明。

图7是根据SOC的变动来判定实施故障诊断的项目的发动机控制装置2的流程图，图8表示通过加速操作而使放电量减少（发动机目标发电量减少）时的SOC的动作，图9表示通过加速操作而使放电量增加（发动机目标发电量增加）时的SOC的动作。图8以及图9中，纵轴为SOC（％），横轴为时间。此外，α、ε、β、δ、以及γ是SOC的判定值。参照这些图8与图9的SOC的动作、以及图7的流程图，对SOC的变动进行说明。

在图8的时间T81的时刻车辆的放电量减少（发动机目标发电量减少）时，SOC如T81的时刻以后所示的那样上升。此外，在图9的时间T91的时刻车辆的放电量增加（发动机目标发电量增加）时，SOC如T91的时刻以后所示的那样下降。

接着，参照图7，对SOC如图8、图9所示那样发生了变动的情况下切换故障诊断项目的发动机控制装置2的流程图进行说明。另外，该动作在发动机控制装置2中每隔一定时间、例如每隔10msec执行一次。

图7中，对从允许实施故障诊断（步骤S53）的状态开始时的发动机控制装置2的动作进行说明。首先，在步骤S71中，是允许实施故障诊断的状态（即为是），因此前进到下一个步骤S72。

接着，随着时间的经过，在图8的时间T81的时刻，步骤S72中，SOC为大于判定值ε（判定值α＜判定值ε＜判定值β）（SOC＞判定值ε）的状态（即为否），在下一个步骤S74中，当SOC为小于判定值δ（判定值β＜判定值δ＜判定值γ）（SOC＜判定值δ）的状态（即为否）时，由于SOC不发生变动而处于稳定，因此故障诊断与通常一样，即按照预先确定的顺序实施故障诊断（步骤S76）。

接下来，在图8的时间T82的时刻，步骤S72中，SOC为大于判定值ε（SOC＞判定值ε）的状态（即为否），在下一个步骤S74中，当SOC为大于判定值δ（SOC＞判定值δ）的状态（即为是）时，判断为SOC正在上升，在当前实施的故障诊断结束后，下一个实施的诊断项目将优先执行功耗较大的诊断项目（步骤S75）。作为功耗较大的诊断项目例如具有空燃比传感器（未图示）。空燃比传感器由于需要在诊断前提高传感器自身的温度而将其激活，因此要驱动加热器，或者驱动用于改变阀定时可变机构（未图示）的阀定时的油控制阀（未图示）、驱动用于将燃料箱内所产生的蒸发燃料气体提供给发动机的放气阀（未图示）等的螺线管等，即，为了实施故障诊断，需要消耗功率。

通过步骤S75，功耗增大，SOC如时间T83的时刻以后那样减少。此时，在SOC为小于判定值δ（SOC＜判定值δ）的状态的情况下（步骤S74为否的状态），在当前实施的故障诊断结束后，下一次实施的故障诊断与通常一样，即按照预先确定的顺序实施（步骤S76）。

接下来，在图9的T92的时刻，步骤S72中，SOC为小于判定值ε（判定值α＜判定值ε＜判定值β）（SOC＜判定值ε）的状态（即为是），判断为SOC正在下降，在当前实施的故障诊断结束后，下一个实施的故障诊断项目是功耗较小的诊断项目（步骤S73），例如发动机冷却水温（未图示）。发动机冷却水温仅进行输入，是功耗较小的诊断项目，因此优先执行。

通过步骤S73，功耗减少，SOC如时间T93的时刻以后那样增加。此时，在SOC为大于判定值ε（SOC＞判定值ε）的状态的情况下（步骤S72为否的状态），在当前实施的故障诊断结束后，下一次实施的故障诊断与通常一样，即按照预先确定的顺序实施（步骤S76）。

根据本实施方式2，即使通过在实施故障诊断的过程中进行加速操作等，使车辆的放电量发生较大的变化，SOC发生较大的变动的情况下，也能进行调整，以使SOC≥判定值α、SOC≤判定值γ，从而不损害发电（充电）的性能，此外，能以与现有的汽油车辆相同的精度来实施故障诊断。

如上所述，对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明可以在其发明范围内对各个实施方式进行自由组合，或对各个实施方式进行适当的变形或省略。

标号说明

1发动机、2发动机控制装置、3发电机、4电池、5驱动电动机、6L左前轮、6R右前轮、7车辆控制装置

Claims

1.一种串联式混合动力车辆，其特征在于，包括：

发动机；

由该发动机驱动的发电机；

由该发电机来充电的电池；

由所述发电机的发电功率或者所述电池的放电功率来驱动车轮的驱动电动机；以及

控制所述发动机的发动机控制装置，

所述发动机控制装置具有以下功能：

检测出所述电池的蓄电量的功能；

当所述检测到的电池的蓄电量下降至预先设定的值时，启动所述发动机的发动机启动功能；

在利用所述发动机启动功能启动所述发动机，并利用所述发电机开始给所述电池与所述驱动电动机供电，从而使所述电池的蓄电量上升到预先设定的值时，判定故障诊断开始的故障诊断开始判定功能；以及

由所述故障诊断开始判定功能判定为故障诊断开始时，开始进行故障诊断的功能。

2.如权利要求1所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，

所述发动机控制装置在发动机停止状态的电池蓄电量级别γ与发动机强制驱动状态的电池蓄电量级别α的范围内进行故障诊断。

3.如权利要求1所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，

所述发动机控制装置在发动机停止状态的电池蓄电量级别γ与发动机强制驱动状态的电池蓄电量级别α的范围内，当电池蓄电量级别为超过δ（其中，α＜β＜δ＜γ）的状态时，判定为需要大功率的故障诊断能优先进行，此外，当电池蓄电量级别为低于ε（其中，α＜ε＜β＜δ）的状态时，判定为仅需要小功率的故障诊断能优先进行，当电池蓄电量级别高于ε而低于δ时，判定为能以预先确定的顺序进行故障诊断。

4.如权利要求1所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，

所述发动机控制装置具有故障诊断控制功能，该故障诊断控制功能对由车辆控制装置运算出的发动机发电要求量、以及达到所述车辆进行故障诊断所需的发动机驱动状态的发电机目标发电量进行运算，对由所述故障诊断控制功能运算出的发电量、与由发电量运算功能运算出的发电量进行调整，从而通过运算求得作为目标的发动机旋转速度，在由所述故障诊断开始判定功能判定为故障诊断开始时，以由所述发动机控制装置运算出的发动机旋转速度来实施故障诊断。

5.如权利要求4所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，

所述发动机控制装置具有故障诊断项目判定功能，在利用所述故障诊断开始判定功能开始了故障诊断后，该故障诊断项目判定功能根据由所述车辆控制装置运算出的电池蓄电量的变化量，来确定故障诊断项目。