JP2008143321A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、内燃機関が無負荷アイドル運転であることが必要となる診断を確実に実行する。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両の制御装置は、電動機４と内燃機関１とを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、車両の運転条件に応じて内燃機関１及び電動機４の駆動状態を設定する駆動状態設定手段１０と、駆動状態設定手段１０の設定した駆動状態に応じて内燃機関１を制御する内燃機関制御手段１１とを備え、内燃機関制御手段１１は、内燃機関１が無負荷アイドル運転状態を必要とする診断の実施を要求する診断要求信号が外部診断装置１５から入力された場合には、機関無負荷要求信号を駆動状態設定手段１０に対して発信し、かつ車両は診断実施可能な状態にあると判定した場合にのみ内燃機関１を無負荷アイドル運転となるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド車両に搭載する内燃機関の制御装置に関する。

車両からの排気ガスの排出量を低減することを目的として、内燃機関と電動機とを駆動源とするいわゆるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両においては、運転状況に応じて内燃機関と電動機とを切替えて使用している。例えば、高負荷運転時のように高出力が要求される場合には内燃機関を駆動源とし、低負荷運転時のように高出力を必要としない場合には内燃機関を停止して電動機を駆動源として走行する。

ところで、内燃機関を駆動源として走行する場合には、排気、燃費、出力等の性能が高い良好な運転状態とするための運転制御が行われており、このような運転制御を維持するためには内燃機関を診断する必要がある。

診断の方法としては、診断のために内燃機関を運転し、所望の項目についての診断を行うものが知られている。

しかしながら、ハイブリッド車両では前述したように内燃機関が常に運転されているわけではないので、診断中にハイブリッド車両特有の内燃機関停止条件が成立して、診断が完了する前に内燃機関が停止してしまうおそれがある。

上記のような問題を解決する技術として、診断が完了するまでは内燃機関の停止を禁止する制御装置が特許文献１に記載されている。これによれば、診断が完了するまでは内燃機関は停止しないので、確実に診断を行うことができる。
特許２９８２７４６号

ところで、上記の診断には、内燃機関が回転してさえいればよいものと、無負荷アイドル運転が必要となるものとがある。

内燃機関が回転してさえいればよい診断であれば、例えば診断中にバッテリ充電量が低下した場合には、発電量を増加させるために内燃機関の負荷を増加させることができる。一方、無負荷アイドル運転が必要となる診断の場合には、内燃機関の負荷を増加させると適切な診断をすることが不可能となり、負荷を増加させなければバッテリ充電量不足を招くおそれがある。

ここで特許文献１に記載の技術について見ると、診断実施中には診断に適した運転状態を維持するよう制御することとしているので、無負荷アイドル運転でなければ実施できない診断を実行する場合には、上述したバッテリ充電量不足を招くおそれがある。

そこで、本発明では、ハイブリッド車において外部診断装置から無負荷アイドル運転状態を必要とする診断の実施を要求された場合に、診断中に無負荷アイドル運転状態を維持し、かつ、例えばバッテリ充電量不足のように無負荷アイドル運転による弊害の発生を防止することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、バッテリの電力により駆動する電動機と内燃機関とを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両の運転条件に応じて前記内燃機関及び前記電動機の駆動状態を設定する駆動状態設定手段と、前記駆動状態設定手段の設定した駆動状態に応じて前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、を備え、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関が無負荷アイドル運転状態であることを必要とする診断の実施を要求する診断要求信号が外部診断装置から入力された場合には、前記内燃機関の駆動状態を無負荷アイドル運転状態に設定するよう要求する機関無負荷要求信号を前記駆動状態設定手段に対して発信し、かつ前記車両が前記診断を実施可能な状態にある場合にのみ、前記内燃機関を無負荷アイドル運転状態にする制御を実行する。

本発明によれば、外部診断装置からの診断要求に応じて無負荷アイドル運転状態に制御することができるので、ハイブリッド車両においても、無負荷アイドル運転状態を必要とする診断を行うことができる。さらに、診断の実施が可能な状態の場合にのみ無負荷アイドル運転状態を実行するので、無負荷アイドル運転による弊害の発生を防止することができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態を適用するハイブリッド車両のシステム構成の概略図である。

１は内燃機関、２は発電機、３はバッテリ、４は電動機、５は駆動輪、６は差動装置、７は動力分割装置、８はインバータ、９ａ及び９ｂは減速機である。

１０は駆動状態設定手段として図示しないアクセル開度センサ、バッテリ残量センサ等といった運転状態を検出するセンサの検出値を読み込み、これらの検出値に基づいて内燃機関１と電動機４の切替え制御や内燃機関１１及び電動機４のそれぞれについての発生出力の決定等、車両全体についての制御を行ったり、発電要求判定手段として後述するバッテリ３の充電量に応じて発電の必要性の有無を判定するハイブリッドコントロールユニット（以下、ＨＣＭという）である。１１はＨＣＭ１０からの信号に基づいて内燃機関の制御を行う内燃機関制御手段としてのエンジンコントローラ（以下、ＥＣＭという）である。１２は発電機２の制御を行う発電機コントローラ、１３はインバータ８の制御やバッテリ残量検出手段としてバッテリ３の充電量の検出を行うバッテリコントローラ、１４は電動機４の制御を行う電動機コントローラである。

内燃機関１の出力は動力分割装置７に入力され、発電機２の駆動用と駆動輪５の駆動用とに分割される。発電機２が駆動されることによって発電した電力は、インバータ８を介してバッテリ３に充電される。インバータ８は運転状態に応じてバッテリ４の電力を電動機４に供給する。電動機４で発生した駆動力は減速機９ａ、９ｂを介して駆動輪５の駆動に用いられる。なお、バッテリ３に充電された電力は、電動機４の駆動の他に、車両に装備される電装部品の駆動にも用いられる。

動力分割装置７での動力の分割やインバータ８での充電・放電切替えは、ＨＣＭ１０にて運転状態やバッテリ３の充電量（以下、バッテリＳＯＣという）に基づいて設定される。そして、ＨＣＭ１で設定した状態になるようＥＣＭ１１、発電機コントローラ１２、バッテリコントローラ１３、電動機コントローラ１４はそれぞれ内燃機関１、発電機２、インバータ８、電動機４を制御する。

例えば、バッテリＳＯＣに余裕があるときは電動機４を駆動させて内燃機関１の出力を低下させるアシスト走行を行うように制御し、燃費性能の向上を図る。また、バッテリＳＯＣが少ない場合には、内燃機関１の出力を増大させ、車両要求出力に対して余剰の出力で発電機２を駆動し、バッテリ３の充電を行う（これを発電運転という）。

図２は本実施形態の制御装置の電気的構成を表したものである。１５は診断手段としての外部診断装置（以下、単に診断装置という）である。

診断装置１５は、例えば点検時や部品交換後の調整時等にＥＣＭ１１に接続して、内燃機関を制御するための装置についての診断（アクティブテスト）を行うものである。なお、アクティブテストには、車両検査、作動点検、制御値の学習等も含むものとし、作業者は、診断装置１５を操作することによって実行しようとするアクティブテストを選択する。

車両運転中はＨＣＭ１０とＥＣＭ１１との間で通信が行われており、これにより車両の走行状況や運転状態の変化等に対応した適切な制御が行われる。また、診断装置１５はＥＣＭ１１に対して、アクティブテストに必要な運転状態となるようアクティブテスト開始要求信号を発信する。

アクティブテスト開始要求信号を受けたＥＣＭ１１は、アクティブテスト実行可能な場合は後述する図３の制御ルーチンを実行し、アクティブテスト実行不可能な場合には診断装置１５に実行不可能な旨の信号を返信する。アクティブテストの実行が不可能な場合としては、例えば冷却水温が通常運転時の水温に比べて低い場合や、診断しようとするアクチュエータ等が断線している場合等がある。そこで、アクティブテスト実行不可能な場合にＥＣＭ１１が診断装置１５に返信する信号は、どのような要因でアクティブテストが実行不可能であるかが判るような信号とする。これにより作業者は、例えば水温を上昇させるために一旦内燃機関１を始動したり、断線しているアクチュエータを特定する等といった対処を速やかに行うことが可能となる。

次に、診断装置１５を接続して無負荷アイドル運転を必要とするアクティブテストを行う場合にＨＣＭ１０及びＥＣＭ１１が実行する制御について、図３を参照して説明する。図３はＨＣＭ１０及びＥＣＭ１１が実行する制御ルーチン、及びＨＣＭ１０とＥＣＭ１１との間で行われる通信について表した図である。

ステップＳ１００〜Ｓ１０９はＥＣＭ１１が実行する制御ルーチン、ステップＳ２００〜Ｓ２０８はＨＣＭ１０が実行する制御ルーチン、図中の破線がＨＣＭ１０とＥＣＭ１１との間の通信を表す。以下、各ステップにしたがって説明する。

ステップＳ１００では、診断装置１５からの診断要求信号の有無を確認し、内燃機関１のシステム機能が稼働した状態で、かつ診断要求が有る場合には内燃機関１の暖機要求フラグを１にしてステップＳ１０１に進む。このとき、暖機要求をＨＣＭ１０に発信し、ＨＣＭ１０はこれを受信したら内燃機関１を始動して暖機運転用の制御を開始する。

ステップＳ１０１では、診断装置１５で選択されたアクティブテストが、無負荷アイドル運転を必要とするのか否かの判定を行う。無負荷アイドル運転が必要な場合にはステップＳ１０２に進み、無負荷アイドル運転が不要な場合、すなわち内燃機関１が回転してさえいればよい場合には、後述するステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０２では、アクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱを初期化する。ＨＣＭ１０はアクティブテスト要求ＡＣＴＲＥＱが初期化されたことを受信したら、Ｓ２０１でＨＣＭ１０のメモリ内のアクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱを０にする。

ステップＳ１０３では、以下の要件が成立したらアクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱをセットする（ＡＣＴＲＥＱ＝１とする）。このための要件は、第１に自動変速機（図示せず）がパーキングレンジになっていること、第２に暖機要求フラグが１になってから所定時間内に内燃機関１が始動していること、である。

アクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱがセットされたら、ステップＳ１０４に進み、許可判定を行う。判定の内容は、第１に自動変速機がパーキングレンジになっているか否か、第２にアクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱがセットされてから所定時間内にＨＣＭ１０からアクティブテストを許可する旨の信号（ＡＣＴＰＲＭＩＴ＝１）を受信したか否か、である。なお、アクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱがセットされたことは、機関無負荷要求信号としてＨＣＭ１０に発信される。

ここで、ＨＣＭ１０がＡＣＴＰＲＭＩＴ＝１を発信するまでの制御ルーチンについて説明する。

ＨＣＭ１０はステップＳ１０３でアクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱがセットされたことを受信したら、ステップＳ２０２で、第１にバッテリ充電量（以下、バッテリＳＯＣという）が所定値（判定閾値）以上であるか、第２にバッテリ電圧が所定値以上であるか、についての判定を行う。

バッテリＳＯＣの判定に用いる所定値は、通常走行時に発電要求を発信するか否かの判定に用いる閾値よりも低い値を設定する。ここでは、後述するステップＳ２０６におけるタイムアウト処理まで無負荷アイドル運転を続けることができる程度のバッテリＳＯＣを設定する。

電圧についても同様に、通常運転時に発電要求を発信するか否かの判定に用いる閾値よりも低い値を設定する。

ステップＳ２０２で判定結果がｎｏとなった場合はステップＳ２０５に進み、発電量を増加させる分だけ負荷を増大させた運転（発電運転）を行う。

判定結果がｙｅｓの場合にはステップＳ２０３に進み、ハイブリッドシステムがフェールセーフモード中でないか、についての判定を行う。フェールセーフモードとは、何れかの装置の作動が不良となった場合に、本来の性能は得られないながらも走行することを可能とするための運転モードである。なお、ハイブリッドシステムのフェールセーフモードか否かの判定を行うのは、フェールセーフモード中は通常運転とは異なる制御が行われているため、アクティブテストに適さないためである。

ステップＳ２０３でフェールセーフモードであると判定した場合にはステップＳ２０２に戻り、フェールセーフモードでないと判定した場合にはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、エンジンパワー指令をゼロかつアイドル状態、すなわちアイドル無負荷状態となるようにＥＣＭ１１に指令し、内燃機関１をアイドル無負荷状態にしてステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６ではアクティブテストを許可するか否かの判定を行う。判定項目は以下のとおりである。

第１の項目としてアクティブテスト要求があるか否か、第２の項目として内燃機関１が運転中であるか否か、第３の項目として自動変速機がパーキングレンジであるか、の判定を行う。これらはＥＣＭ１１からの信号に基づいて判定する。

第４の項目としてバッテリＳＯＣが所定値以上であるか、第５の項目としてバッテリ電圧が所定値以上であるか、第６の項目としてハイブリッドシステムがフェールセーフモードになっていないかの判定を行う。

バッテリＳＯＣの判定に用いる所定値としては、通常走行時に発電要求を発信するか否かの判定に用いる閾値よりも低い値を設定する。これは、通常走行時よりも発電用の制御への切替えが行われにくくすることによって、無負荷アイドル運転を実行可能な領域を拡げ、アクティブテストを実施する機会を増やすためである。例えば、通常運転時に用いる閾値が５０％程度であるならば、ここでは４０％程度の値を設定する。バッテリ電圧についての判定に用いる所定値は、上記のバッテリＳＯＣの閾値を後述するタイムアウト処理までの間維持することが可能な電圧を実験等により求めて設定する。

第７の項目として、ＥＣＭ１１がアクティブテスト許可を発信してから所定時間経過していないかの判定を行う。所定時間経過していればアクティブテストを停止する（タイムアウト処理）。これは、無負荷アイドル運転が長時間継続しないようにするためである。すなわち、長時間の無負荷アイドル運転によりバッテリＳＯＣが低下して、電力不足によりハイブリッドシステムがダウンすることを防止するためである。所定時間としては、例えば２００ｓｅｃ程度を設定する。

第８の項目としては要求量がゼロｋｗであるか否か、第９の項目としてはＨＣＭ１０からＥＣＭ１１へのエンジンパワー指令がゼロｋｗであるか否か、の判定を行う。

上記のすべての判定項目について肯定的な結果であれば、アクティブテストを許可する旨の信号（ＡＣＴＰＲＭＩＴ＝１）をＥＣＭ１１に発信する。何れか１つでも否定的な結果であった場合には、許可する旨の信号を発信しない。

ステップＳ１０４で前述した第１、第２の条件を満たした場合には、ステップＳ１０５に進みアクティブテストを開始し、所定時間を経過しても前記条件を満たさない場合には本制御ルーチンを終了する。すなわち、アクティブテストを実行不可能な場合には直ちにを本制御ルーチンを終了する。これは、実行不可能となった原因を調査して、早期にアクティブテストを再実施することを可能にするためである。

ステップＳ１０６では、アクティブテストの終了処理のトリガー信号を読み込む。終了処理のトリガー信号が発信されるのは、診断装置１５の操作者がアクティブテストの停止を選択した場合、ステップＳ１０４でＡＣＴＰＲＭＩＴ＝１とならずに本ルーチンを終了した場合、制御値の学習が完了した場合、自動変速機が操作されてパーキングレンジから他のレンジへ切換わった場合、の４つの場合である。

ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で読み込んだトリガー信号についての判定を行い、自動変速機がパーキングレンジ以外のレンジに切換わった場合にはステップＳ１０８に進み、それ以外の理由で終了した場合にはそのまま本制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１０８ではアクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱをクリアし、ステップＳ１０９では暖機要求フラグをクリアし、本ルーチンを終了する。アクティブテスト要求フラグＡＣＴＲＥＱ、暖機要求フラグのクリアについては、それぞれステップＳ２０７、Ｓ２０８でＨＣＭ１０に読み込まれる。なお、無負荷アイドル運転が不要なアクティブテストの場合にはステップＳ１０８の処理は不要である。

以上により本実施形態では、以下に記載するような効果を得ることができる。

バッテリ３の電力により駆動する電動機４と内燃機関１とを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両の運転条件に応じて内燃機関１及び電動機４の駆動状態を設定するＨＣＭ１０と、ＨＣＭ１０の設定した駆動状態に応じて内燃機関１を制御するＥＣＭ１１と、内燃機関１の制御装置の自己診断を行う診断装置１５と、を備え、診断装置１５は、内燃機関１の運転状態が無負荷かつアイドル回転数であることが必要となる自己診断を実行する場合には、ＥＣＭ１１に対して診断要求信号を発信し、ＥＣＭ１１は、診断要求信号を受信した場合にはＨＣＭ１０に対して内燃機関１を無負荷かつアイドル回転数の駆動状態にするアクティブテスト要求信号を発信するので、ＥＣＭ１１側の判断で内燃機関１を強制的に無負荷かつアイドル回転数とするようＨＣＭ１０へ指示することができ、アクティブテストの機会を増やすことができる。

ＨＣＭ１０は、アクティブテスト要求信号ＡＣＴＲＥＱを受信した場合には、ハイブリッド車両の運転状態が所定の要件を満たしていることを条件に内燃機関１の駆動状態を無負荷かつアイドル回転数に設定し、かつ、アクティブテスト要求信号に応じて内燃機関１の駆動状態を無負荷かつアイドル回転数に設定してから所定時間が経過したらタイムアウト処理を行うので、発電機２、インバータ８、電動機４等のシステムが電力不足によりダウンすることを防止できる。

バッテリ３の充電量を検出するバッテリコントローラ１３と、この検出値が判定用の閾値より小さい場合には内燃機関１による発電が必要であると判定するＨＣＭ１０とを備え、ＨＣＭ１０がアクティブテスト要求信号ＡＣＴＲＥＱを受信した場合には、ＨＣＭ１０は通常運転時よりも小さな判定用閾値を用いて内燃機関１による発電の必要性を判定するので、通常運転時の制御と比較して発電用の制御を実行する機会が低減されて、無負荷かつアイドル回転数での運転を長く維持することができるので、アクティブテスト実行の機会を増やすことができる。

ＥＣＭ１１は、アクティブテスト要求信号ＡＣＴＲＥＱを発信してから所定時間経過しても無負荷かつアイドル回転数の駆動状態に設定されない場合には、タイムアウト処理を行うので、アクティブテスト実行のための条件が不成立の場合には、即座に原因調査や再試行等の対応をとることができる。

ＥＣＭ１１は、診断装置１５からのアクティブテスト開始要求信号に基づいて、内燃機関１が回転してさえいればよい診断又は無負荷アイドル運転状態であることを必要とする診断のいずれであるかを判断し、診断に必要な運転状態に制御するので、診断内容に応じた適切な運転状態に制御することができる。

ＥＣＭ１１は、診断装置１５からのアクティブテスト開始要求信号があった際に、診断実施に必要な条件が満たされず診断実行不可能な場合には、何れの条件が満たされないかを明示する機能を有するので、作業者は満たされていない条件を直ちに認識し、速やかに対処することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本実施形態のシステムの概略図である。 ＨＣＭとＥＣＭとの間の通信について説明するための図である。 アクティブテスト要求があったときにＨＣＭ及びＥＣＭが実行する制御ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 発電機
３ バッテリ
４ 電動機
５ 駆動輪
７ 動力分割装置
８ インバータ
９ａ 減速機
９ｂ 減速機
１０ ハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＭ）
１１ 内燃機関コントローラ（ＥＣＭ）
１２ 発電機コントローラ
１３ バッテリコントローラ
１４ 電動機コントローラ
１５ 診断装置

Claims (6)

1. バッテリの電力により駆動する電動機と内燃機関とを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、
   前記ハイブリッド車両の運転条件に応じて前記内燃機関及び前記電動機の駆動状態を設定する駆動状態設定手段と、
   前記駆動状態設定手段の設定した駆動状態に応じて前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、
   を備え、
   前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関が無負荷アイドル運転状態であることを必要とする診断の実施を要求する診断要求信号が外部診断装置から入力された場合には、前記内燃機関の駆動状態を無負荷アイドル運転状態に設定するよう要求する機関無負荷要求信号を前記駆動状態設定手段に対して発信し、かつ前記車両が前記診断を実施可能な状態にある場合にのみ、前記内燃機関を無負荷アイドル運転状態にする制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記駆動状態設定手段は、前記機関無負荷要求信号を受信した場合には前記ハイブリッド車両の運転状態が所定の要件を満たしていることを条件に前記内燃機関の駆動状態を無負荷アイドル運転状態に設定する無負荷運転制御を実行し、かつ、前記無負荷運転制御を開始してから所定時間が経過したら前記診断が終了していなくても前記無負荷運転制御を終了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制御装置。
3. 前記バッテリの充電量を検出するバッテリ残量検出手段と、
   前記バッテリ残量検出手段の検出値が判定用の閾値より小さい場合には前記内燃機関による発電が必要であると判定する発電要求判定手段と、
   を備え、
   前記駆動状態設定手段が前記機関無負荷要求信号を受信した場合には、前記発電要求判定手段は通常運転時よりも小さな判定用閾値を用いて前記内燃機関による発電の必要性を判定す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両の制御装置。
4. 前記内燃機関制御手段は、前記機関無負荷要求信号を発信してから所定時間経過しても前記無負荷運転制御が開始されない場合には、前記診断を実行せずに前記診断要求に応じた処理を終了することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記内燃機関制御手段は、前記外部診断装置からの診断要求信号に基づいて、前記内燃機関が回転してさえいればよい診断又は無負荷アイドル運転状態であることを必要とする診断のいずれであるかを判断してから、診断に必要な運転状態に制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記内燃機関制御手段は、前記外部診断装置からの診断要求があった際に、前記診断を実施するための条件が満たされないため前記診断が実施不可能である場合には、何れの条件が満たされないかを明示する機能を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。