JP2011194976A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素濃度を検出可能な検出手段の状態を判定する判定処理の機会を確保した車両の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本実施例の車両の制御装置は、エンジン１０と、車両が走行するためのモータ７０と、エンジン１０の動力をモータ７０へ供給される電力に変換すると共にエンジン１０をモータリング可能な発電機６０と、エンジン１０の排気系に設けられ酸素濃度を検出可能な空燃比センサ３４と、エンジン１０へ燃料が供給されていない間にエンジン１０をモータリングさせモータリング中の空燃比センサ３４の検出結果に基づいて空燃比センサ３４の状態を判定する判定処理を実行するＥＣＵ５０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

エンジンからの動力を発電機により全て電力に変換し、そこで得られた電力でエンジンの駆動軸に結合されたモータを駆動するハイブリッド車両又や電気駆動式車両がある。一方、特許文献１には、ハイブリッド車両に設けられた、酸素濃度を検出する検出手段の状態を判定する技術が開示されている。この判定処理は、検出手段に空気を供給してその間における検出手段の検出結果に基づいて判定する。

特開２００７−１７６４２１号公報

エンジンからの動力を発電機により全て電力に変換される場合、発電機への発電要求がない場合にはエンジンは停止した状態にある。エンジンが停止状態にあると、検出手段には空気が供給されないので上記の判定処理を実行できない。

そこで本発明は、酸素濃度を検出可能な検出手段の状態を判定する判定処理の機会を確保した車両の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題は、エンジンと、車両が走行するためのモータと、前記エンジンの動力を前記モータへ供給される電力に変換する発電機と、前記エンジンの排気系に設けられ酸素濃度を検出可能な検出手段と、前記エンジンをモータリング可能なモータリング手段と、前記エンジンへ燃料が供給されていない間に前記エンジンをモータリングさせモータリング中の前記検出手段の検出結果に基づいて前記検出手段の状態を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備えた車両の制御装置により達成できる。この構成により、エンジンをモータリングすることにより検出手段に空気を供給できるので、検出手段の判定処理を実行することができる。

また、上記課題は、エンジンと、車両が走行するためのモータと、前記エンジンの動力を前記モータへ供給される電力に変換する発電機と、前記エンジンの排気系に設けられ酸素濃度を検出可能な検出手段と、前記エンジンの前記排気系に二次空気を供給可能な二次空気供給手段と、前記エンジンへ燃料が供給されていない間に前記排気系に二次空気を供給させ二次空気供給中の前記検出手段の検出結果に基づいて前記検出手段の状態を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備えた車両の制御装置によっても達成できる。

酸素濃度を検出可能な検出手段の状態を判定する判定処理の機会を確保した車両の制御装置を提供できる。

本実施例の電気駆動式車両の制御装置を模式的に示す図である。 エンジンの構成図である。 ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。 発電機停止期間が長期間か否かの判定方法の一例を示したフローチャートである。 所定日数を補正するためのテーブルである。 ＥＣＵが実行する制御の変形例を示したフローチャートである。

図１は、本実施例の電気駆動式車両の制御装置を模式的に示す図である。図１に示すように、電気駆動式車両は、エンジン１０、ＥＣＵ５０、発電機６０、モータ７０、バッテリ９０、を有している。

エンジン１０は、クランク軸１６を介して発電機６０に接続されている。エンジン１０の回転動力はクランク軸１６を介して発電機６０に伝達される。発電機６０が駆動することにより、発電機６０は電力が発生する。このように、発電機６０はエンジン１０の駆動力を電力に変換する。発電機６０により生じた電力はバッテリ９０に充電される。バッテリ９０は、モータ７０に電力を供給する。モータ７０は、車両を走行するために用いられる。モータ７０の動力は、トランスミッション５に伝達される。トランスミッション５に伝達された動力は駆動軸を介して駆動輪２に伝えられる。尚、図１には図示していないが、インバータを介して、バッテリ９０と発電機６０、バッテリ９０とモータ７０とが電気的に接続されている。

このようにエンジン１０は車両の走行のために用いられるものではなく、発電機６０を駆動するために用いられる。本実施例の電気駆動式車両は、いわゆるシリーズハイブリッド車両である。エンジン１０は、駆動輪２から機械的に切り離されている。

また、ＥＣＵ５０は、バッテリ９０に充電された電力を利用して発電機６０を駆動することもできる。発電機６０とエンジン１０とはクランク軸１６により接続されているので、発電機６０を回転駆動することにより、エンジン１０が強制的に回転させることができる。即ち、発電機６０は、エンジン１０をモータリングさせることができる。エンジン１０に燃料の供給が停止している場合にエンジン１０をモータリングすることにより、エンジン１０内には空気が導入される。

発電機６０は、ロータとステータとを有する。ロータにはクランク軸１６が接続されている。ロータは、複数の永久磁石が設けられている。ステータには、三相コイルが設けられている。エンジン１０がロータを回転させることにより、三相コイルの両端に起電力を生じる。また、三相コイルに電力を供給することにより、ロータが回転する。これにより、エンジン１０をモータリングすることができる。尚、モータ７０も発電機６０と同様の構造を有している。

ＥＣＵ５０は、詳しくは後述する、空燃比センサ３４の状態を判定する判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、各種センサからの検出値が出力される。ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値に基づいて車両全体の動作を制御する。各種センサとは、例えば、イグニッションスイッチ３１、車速センサ３２、エアフロメータ３３、空燃比センサ３４、酸素センサ３５等である。ＲＯＭには、上記判定処理を実行するためのプログラムが格納されている。イグニッションスイッチ３１は、イグニッションのＯＮ、ＯＦＦをＥＣＵ５０に出力する。これにより、ＥＣＵ５０は、車両の始動要求の有無を判断できる。

ＥＣＵ５０には、バッテリ９０の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ９１の検出値が出力される。バッテリ９０の残容量が所定値以下の場合には、ＥＣＵ５０はエンジン１０を駆動する。エンジン１０を駆動することにより発電機６０が回転し、これによりバッテリ９０が充電される。

次に、エンジン１０について説明する。図２は、エンジン１０の構成図である。エンジン１０には、二次空気供給装置４０が設けられている。図２に示すように、二次空気供給装置４０は、エンジン１０に取り付けられ、エンジン１０の排気系に二次空気を供給する。エンジン１０には、吸気管２０と排気管２１とが取り付けられている。吸気管２０には、吸入空気量を調節可能なスロットル２４が配置されている。また、吸気管２０には、吸入空気量を測定するためのエアフロメータ３３が配置されている。

排気管２１の下流には、排気を浄化する触媒２２が配置されており、触媒２２の上流と下流の双方に排気中の酸素濃度を検出するための空燃比センサ３４、酸素センサ３５が配置されている。空燃比センサ３４、酸素センサ３５は、排気中の酸素濃度に応じた検出値をＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、この検出値に基づいて、エンジン１０に供給される燃料と空気の比率である空燃比をフィードバック制御する。また、空燃比センサ３４は、その検出素子を活性化するためのヒータを内蔵している。空燃比センサ３４は、検出素子が活性化温度以上となっているときに実際の空燃比の検出が可能となる。空燃比センサ３４は、公知のものである。

二次空気供給装置４０は、二次空気供給路４１、エアポンプ４２、開閉弁４７などから構成される。エアポンプ４２は、外気を吸引して、二次空気供給路４１を通じてエンジン１０の排気系に、外気を二次空気として吐出する。排気系に二次空気を供給することにより、酸素を排気に供給し排気に含まれる未燃成分の燃焼を促進させている。エアポンプ４２は、ＥＣＵ５０から制御信号を受けて駆動する。二次空気供給路４１は、エンジン１０の排気系における触媒２２より上流側に接続されている。開閉弁４７は、二次空気供給路４１を開閉する。二次空気供給装置４０は、電磁弁４７を開き、エアポンプ４２を駆動させることでエアフィルタ４８を通過した外気を排気管２１内に導く。エンジン１０停止中に二次空気供給装置４０により排気系に二次空気を供給することにより、空燃比センサ３４に空気が供給される。詳しくは後述する。

次に、ＥＣＵ５０が実行する、空燃比センサ３４の状態を判定する判定処理について簡単に説明する。エンジン１０への燃料の供給が停止している間、即ち、エンジン１０が排気を排出していない間、空燃比センサ３４に空気を供給し、空気供給中の空燃比センサ３４の検出値に基づいてＥＣＵ５０が空燃比センサ３４の状態を判定する。ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３４の検出値が正常範囲内にある場合には、空燃比センサ３４は正常であると判定し、空燃比センサ３４の検出値が正常範囲外にある場合には空燃比センサ３４は異常であると判定する。上記判定処理は、公知の処理であり、例えば特開２００７−１７６４２１号公報に開示されている処理であってもよい。

このように、上記の判定処理を実行するためには、空燃比センサ３４に空気を供給しなければならない。ここで、エンジンとモータとを車両の駆動源として切り替えることができるパラレルハイブリッド車両の場合、エンジン駆動期間中において一時的に燃料カットが行なわれる場合がある。この場合、燃料カット中ではエンジンが惰性で回転しているので、空燃比センサ３４に空気が供給される。この際に空燃比センサ３４の検出値に基づいて上記の判定処理を実行することも可能である。しかしながら、本実施例の車両の場合、エンジン１０と駆動輪２とが機械的に切り離されているので、エンジン１０の駆動期間中に一時的に燃料がカットされることは少ない。従って、本実施例では、エンジン１０停止中に、エンジン１０をモータリングさせるか又はエンジン１０の排気系に二次空気を供給するかにより、空燃比センサ３４に空気を供給して上記判定処理を行う。

次に、ＥＣＵ５０が実行する制御について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ５０は、イグニッションＯＮの後、判定処理が未実行であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチ３１から出力値に基づいてイグニッションがＯＮであるか否かを判定し、判定処理実行済みフラグがＯＮであるか否かを確認する。否定判定の場合には、ＥＣＵ５０は再びステップＳ１の処理を実行する。

肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３４が活性化済みであるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、空燃比センサ３４の内蔵するヒータにより検出素子が活性化温度に至っているか否かにより判定する。空燃比センサ３４の検出素子の温度は、空燃比センサ３４の検出素子の抵抗を検出することにより行なう。また、例えば、特開２００９−１２１４０１号公報に開示されている方法やその他公知の方法により検出素子の温度を検出する。否定判定の場合には、空燃比センサ３４は正常に空燃比を検出できないとして、ＥＣＵ５０は再度ステップＳ１の処理を実行する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ５０は、発電機６０への発電要求があるか否かを判定する（ステップＳ３）。発電要求の有無によりエンジン１０が駆動中であるか停止中であるかを判断できる。発電要求がある場合には、発電機６０を駆動させるためにエンジン１０は駆動しているはずだからである。否定判定の場合には、ＥＣＵ５０は再度ステップＳ１の処理を実行する。

肯定判定の場合には、発電機６０の停止期間が長期間であるか否かを判定する（ステップＳ４）。発電機６０の停止期間が長期間である場合には、エンジン１０の停止期間も長期間であると推定できる。エンジン１０は、車両の走行のために用いられるものではなく、発電機６０を駆動するための用いられるからである。

エンジン１０の停止期間が長期間の場合には、空燃比センサ３４の状態の判定処理についても長期間実行されていないと判断できる。空燃比センサ３４の状態を判定するためには、上述したように空燃比センサ３４に空気を供給しなければならないからである。否定判定の場合には、ＥＣＵ５０は再度ステップＳ１の処理を実行する。

肯定判定の場合には、ＥＣＵ５０は、エンジン１０をモータリングさせて、空燃比センサ３４の状態を判定する判定処理を実行する（ステップＳ５）。エンジン１０をモータリングすることにより、空燃比センサ３４に強制的に空気を供給することができるので、空燃比センサ３４の状態を判定できる。これにより、空燃比センサ３４の状態を判定する判定処理として従来の判定処理を用いることができる。従って、例えばエンジン１０の燃焼中に空燃比センサ３４の状態を判定できる判定処理を新たに開発することは不要となる。

次に、上記ステップＳ４の処理について詳しく説明する。図４は、発電機停止期間が長期間か否かの判定方法の一例を示したフローチャートである。図４に示すように、ＥＣＵ５０はＳＯＣセンサ９１からの出力値に基づいてバッテリ９０の残容量が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。否定判定の場合、バッテリ９０の残容量が多いことを意味しているため、ＥＣＵ５０は、発電要求が頻繁にあると推定でき、この場合、発電機６０の停止期間は短期であると判定する。従って、この場合ＥＣＵ５０は、判定して図３に示したステップＳ４におけるＮｏに進行する。このようにＥＣＵ５０は、バッテリ９０の残容量に基づいて発電機６０の停止期間が短期であるか否かを判定する。

肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は、発電機６０の停止期間を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、発電要求フラグの値が１から０に切り替わってから何日間発電要求フラグが更新されていないかを算出する。

次に、ＥＣＵ５０は所定日数を補正する（ステップＳ１３）。所定日数とは、発電機６０の停止期間が長期であるか否かの判断基準となる期間である。ステップＳ１４において、算出された発電機６０の停止期間が、所定日数を超えている場合には、算出された発電機６０の停止期間は長期であると判定し、所定日数未満の場合には、算出された発電機６０の停止期間は短期であると判定する。

図５Ａ、５Ｂは、所定日数を補正するためのテーブルである。図５Ａは、発電機６０の停止期間中での車速の平均値に基づいて所定日数を補正するためのテーブルである。図５Ｂは、バッテリ９０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて所定日数を補正するためのテーブルである。

図５Ａに示すように、発電機６０の停止期間中での車速の平均値が小さいほど、所定日数は短い期間に補正され、車速の平均値が大きいほど、所定日数は長い期間に補正される。ＥＣＵ５０は、車速センサ３２の検出値を発電機６０の停止期間中に複数記憶しておき、これらを平均することにより算出する。

車速の平均値が小さい場合には、単位時間当たりのバッテリ９０の消費量が少ないと推定でき、発電機６０の停止期間が長期間になるものと推定できる。単位時間当たりのバッテリ９０の消費量が少ないと、発電機６０への発電要求も長期間されないことになるからである。このような場合に、判定処理の実行の可否の基準となる所定日数が短期間となるように補正することにより、判定処理が実行される頻度を確保できる。これにより、本実施例の電気駆動式車両の信頼性が向上する。

また、図５Ｂに示すように、バッテリ９０の残容量が少ないほど、所定日数は短い期間に補正され、バッテリ９０の残容量が多いほど、所定日数は長い期間に補正される。即ち、バッテリ９０の残容量が小さいほど、発電機６０の停止期間は長期であると判定して、判定処理の実行されやすくなる。

尚、所定日数の補正については、図５Ａ、５Ｂに示したテーブルに従って補正されたそれぞれの所定日数の平均値をとって、所定日数を決定してもよいし、何れか一方のみのテーブルに基づいて所定日数を補正してもよい。また、図５Ａ、５Ｂに示したテーブルに従って補正されたそれぞれの所定日数の一方に重み付けをして、所定日数を決定してもよい。

次に、ＥＣＵ５０が実行する制御の変形例について説明する。
図６は、ＥＣＵ５０が実行する制御の変形例を示したフローチャートである。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１〜Ｓ４で肯定判定の場合、二次空気供給装置４０により排気系に二次空気を供給して空燃比センサ３４の状態の判定処理を実行する（ステップＳ５ａ）。これにより、エンジン１０をモータリングさせなくても空燃比センサ３４に空気を供給できる。エンジン１０をモータリングさせることに伴うバッテリ９０の消費量と、排気系に二次空気を供給することに伴うバッテリ９０の消費量とを比較して、消費量の少ないほうの制御を実行するようにしてもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例において、単一のＥＣＵを用いてエンジン１０とモータ７０とを制御するが、このような構成に限定されず、互いに通信可能なエンジン１０用のＥＣＵとモータ７０用のＥＣＵとを設けてもよい。

上記実施例においてエンジン１０は、二次空気供給装置４０を備えているが、備えていなくてもよい。二次空気供給手段を備えていないエンジンに対しては、エンジンをモータリングすることにより、空燃比センサ３４に空気を供給する。

上記実施例においては、発電機６０を利用してエンジン１０をモータリングさせたが、発電機６０とは別にエンジン１０をモータリングさせるモータリング手段を設けてもよい。

１０ エンジン
３４ 空燃比センサ（検出手段）
４０ 二次空気供給装置
５０ ＥＣＵ（判定手段）
６０ 発電機
７０ モータ
９０ バッテリ
９１ ＳＯＣセンサ

Claims (6)

1. エンジンと、
   車両が走行するためのモータと、
   前記エンジンの動力を前記モータへ供給される電力に変換する発電機と、
   前記エンジンの排気系に設けられ酸素濃度を検出可能な検出手段と、
   前記エンジンをモータリング可能なモータリング手段と、
   前記エンジンへ燃料が供給されていない間に前記エンジンをモータリングさせモータリング中の前記検出手段の検出結果に基づいて前記検出手段の状態を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. エンジンと、
   車両が走行するためのモータと、
   前記エンジンの動力を前記モータへ供給される電力に変換する発電機と、
   前記エンジンの排気系に設けられ酸素濃度を検出可能な検出手段と、
   前記エンジンの前記排気系に二次空気を供給可能な二次空気供給手段と、
   前記エンジンへ燃料が供給されていない間に前記排気系に二次空気を供給させ二次空気供給中の前記検出手段の検出結果に基づいて前記検出手段の状態を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
3. 前記判定手段は、前記発電機の停止している発電機停止期間が所定期間を超えた場合に、前記判定処理を実行する、ことを特徴とする請求項１又は２の車両の制御装置。
4. 前記判定手段は、前記発電機により変換された電力を蓄電するバッテリの残容量に基づいて前記発電機停止期間を判定する、ことを特徴とする請求項３の車両の制御装置。
5. 前記判定手段は、前記発電機停止期間における車速の平均値に基づいて前記所定期間を補正する、ことを特徴とする請求項３又は４の車両の制御装置。
6. 前記判定手段は、前記バッテリの残容量に基づいて前記所定期間を補正する、ことを特徴とする請求項３乃至５の何れかの車両の制御装置。
   
   

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