JP2014043851A - ハイブリッド車両の酸素センサ診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費を節減でき、車両の運転性を向上させるハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を提供する。
【解決手段】エンジンの起動のためのハイブリットスタータージェネレーター（ＨＳＧ）を有するハイブリッド車両の酸素センサ診断方法であって、エンジンを制御するエンジンマネージメントシステム（ＥＭＳ）から酸素センサの診断要請信号を受信するステップと、診断要請信号の受信に対応して、アクセルがオフになり、車速が所定の減速範囲にある惰行走行条件を満足するかを判断し、惰行走行条件が満足されたとき、エンジンクラッチをオープンするステップと、エンジンクラッチがオープンされたとき、ＨＳＧを制御し、エンジンを事前に定められた基準速度で駆動させ、エンジンの燃料遮断を行うステップと、エンジンが基準速度で駆動され、エンジンの燃料遮断が行われたとき、ＥＭＳが酸素センサの診断を行うように制御するステップと、を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の酸素センサ診断方法に関し、より詳しくは酸素センサの正常動作の有無を診断し、異常時に有害排気ガスを最大限に制限するためのハイブリッド車両の酸素センサ診断方法に関する。

ハイブリッド車両は、排気ガス規制を満足するために酸素センサを装着しており、最近強化された自己故障診断（ＯＢＤ；Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）規制を満足するために酸素センサの活性化の有無を診断するための診断機能を具備している。

ハイブリッド車両の場合、このような診断機能は、車両の全般的な機能を制御するハイブリッドコントロールユニット（ＨＣＵ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、エンジンを制御するエンジンマネージメントユニット（ＥＭＳ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とによって行われる。エンジンのオン／オフと噴射可否の決定はＨＣＵによって行われ、ＥＭＳはＨＣＵの制御によってエンジンを制御する。

ハイブリッド車両は、酸素センサ診断機能を行うために、次のような要求条件が必要である。つまり、ＥＭＳの診断要請が発生したとき、ＨＣＵは、エンジンを燃料遮断（Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）状態で一定速度範囲で一定時間維持することにより、診断機能を行うための要求条件を満足させることができる〔特許文献１参照〕。

診断要請信号は、ＯＢＤ法規を満足させるために、例えば、長時間燃料遮断（ｌｏｎｇ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ：５秒／回、計１回）信号と、短時間燃料遮断（ｓｈｏｒｔ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ：３秒／回、計３回）信号とからなり得る。

従来のハイブリッド自動車は、酸素センサの診断機能に対する要求条件を満足させるために、エンジンの惰行走行（ｐａｓｓｉｖｅ ｒｕｎ）進入を用いたエンジンクラッチの結合を通じてエンジンを駆動する。

つまり、ＥＭＳによって酸素センサ診断要請があったとき、ＨＣＵは、クラッチの結合条件である惰行走行状態であるかを判断し、この条件を満足するときにエンジンクラッチの結合を行い、噴射（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）をオフ（ＯＦＦ）にして燃料遮断を行う。このように、酸素センサ診断のための要求条件が満足されたとき、ＥＭＳは酸素センサ診断機能を行う。

しかし、従来のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法は、次のような問題をもたらすことがある。
第一に、エンジンクラッチの結合維持でチップアウト（Ｔｉｐ−Ｏｕｔ）時にエンジンブレーキの制動異質感が発生することによって運転性が悪くなる。これは、モデル演算に基づくエンジン摩擦トルク量に微細な誤差が発生するからである。
第二に、運転者による制動時、回生制動中のエンジンクラッチの解除による制動異質感が発生することによって運転性が悪くなる。これは、エンジンクラッチの伝達トルクの誤差で回生制動実行値に誤差が発生するからである。
第三に、エンジンの惰行走行に対する制限された進入／解除条件により、酸素センサ診断機能の遅延が発生する。これにより、実際の道路走行時、一般的に約２０〜３０分以上走行後に診断が完了する。

特開２０１０−１７９７１２号公報

本発明の目的は、回生エネルギーを増加させて燃費を節減することができ、車両の運転性を向上させることができるハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を提供することである。

上記の目的を達成するためになされた本発明は、エンジンの起動のためのハイブリットスタータージェネレーター（ＨＳＧ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を有するハイブリッド車両の酸素センサ診断方法であって、エンジンを制御するエンジンマネージメントシステム（ＥＭＳ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）から酸素センサの診断のための診断要請信号を受信するステップと、診断要請信号の受信に対応して、アクセルがオフ（ＯＦＦ）になり、車速が事前に定められた減速範囲でなくてはならないという惰行走行条件が満足されるかを判断し、惰行走行条件が満足されたとき、エンジンクラッチをオープン（Ｏｐｅｎ）するステップと、エンジンクラッチがオープンされたとき、ＨＳＧを制御し、エンジンを事前に定められた基準速度で駆動させ、同時に診断要請信号に対応してエンジンの燃料遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）を行うステップと、エンジンが基準速度で駆動され、エンジンの燃料遮断が行われたとき、ＥＭＳが酸素センサの診断を行うように制御するステップと、を含むことを特徴とする。

診断要請信号は、車両の排気規制によって酸素センサの診断が制限された時間内に完了するように事前に設定できる。そこで、診断要請信号は、例えば１回あたり５秒の燃料遮断を計１回要求する長時間燃料遮断（Ｌｏｎｇ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号と、１回あたり３秒の燃料遮断を計３回要求する短時間燃料遮断（Ｓｈｏｒｔ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号とする。

惰行走行条件が満足されたかを判断することは、車両の車速とモータ速度が事前に定められた惰行走行が可能な状態でなければならないという条件を先に満足するときに実行できる。

減速範囲は、車両に設けられたバッテリーの充電状態（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）値に対応して決定できる。

惰行走行条件は、車両が電気車両（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードで駆動されることを追加的に要求することができ、基準速度は、車両の冷却水温の値に基づいて決定できる。
また、エンジンの燃料遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）は、車両の変速状態に基づいて実行できる。

このように、本発明は、回生エネルギーを増して燃費を節減することができ、酸素センサ診断進入条件を拡大して車両の運転性を向上させることができる。

本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法の一実施形態を説明する制御手順図である。 本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を行うＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のブロック図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を、実施形態を挙げて説明する。
ハイブリッド車両の酸素センサ診断方法が適用されるハイブリッド車両の構造は、一般に、駆動軸の速度とホイール軸との速度比を調整するための変速器（Ｔ／Ｍ）と、バッテリーの電気エネルギーを用いて駆動軸に動力を伝達する駆動モータと、エンジンと、エンジンの動力をモータ軸に伝達するためのエンジンクラッチと、エンジンの起動のためのハイブリッドスタータージェネレーター（ＨＳＧ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）とからなっている。

図１は、本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を説明する制御手順図である。このような制御手順は、運転者の運転要求と車両の状態情報を収集し、エンジンおよび駆動モータを含む車両の全般的な動作を制御するハイブリットコントロールユニット（ＨＣＵ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって実行できる。

ハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を行うために、まず、ＨＣＵは、エンジンを制御するエンジンマネージメントユニット（ＥＭＳ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）から酸素センサの診断のための診断要請信号を受信する（Ｓ１２）。診断要請信号は、自己故障診断（ＯＢＤ；Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）と車両の排気規制を考慮して、酸素センサの診断が制限された時間内に完了するように事前に設定される。例えば、診断要請信号は、１回あたり５秒の燃料遮断を１回要求する長時間燃料遮断（Ｌｏｎｇ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号と、１回あたり３秒の燃料遮断を計３回要求する短時間燃料遮断（Ｓｈｏｒｔ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号とする。

ＨＣＵは、診断要請信号の受信に対応して、アクセルがオフ（ＯＦＦ）になり、車速が事前に定められた減速範囲に存在する惰行走行（ｐａｓｓｉｖｅ−ｒｕｎ）条件が満足されたかを判断し、惰行走行条件が満足されたとき、エンジンクラッチをオープン（Ｏｐｅｎ）する（Ｓ１４）。

ステップＳ１４で行われる惰行走行条件が満足されたか否かを判断するには、車両の状態が惰行走行が可能な状態でなければならないという条件を先に満足しなければならない。つまり、ＨＣＵは、車速とモータ速度をモニタリングし、車両の状態が惰行走行が可能な状態でなければならない条件を満足するかを判断し、この判断結果、惰行走行が可能な状態であるとの条件を満足するとき、ステップＳ１４の惰行走行条件を満足するか否かを判断する。

惰行走行条件の減速範囲は、車両に設けられたバッテリーの充電状態（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）値に対応して決定できる。また、惰行走行条件は、車両が電気車両（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）モードで駆動されることを追加的に要求することができる。

ステップＳ１４で、エンジンクラッチがオープンされたとき、ＨＣＵは、ＨＳＧを制御し、エンジンを事前に定められた基準速度で駆動させ、同時に診断要請信号に対応してエンジンの燃料遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）を行う（Ｓ１６）。このときの基準速度は、車両の冷却水温に基づいて決定できる。エンジンの燃料遮断制御は、診断要請信号に対応して車両の変速状態を考慮して実行できる。

ステップＳ１６で、エンジンが基準速度で駆動され、エンジンの燃料遮断が行われたとき、酸素センサの診断を行うように制御するための制御信号をＥＭＳに伝達する（Ｓ１８）。

図２を参照して、上述した制御手順を制御機能モジュール別に説明する。図２は、本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法を行うＨＣＵのブロック図である。
図２に示すように、ＨＣＵ２００は、クラッチ解除モジュール２２０、ＨＳＧ速度制御モジュール２４０、燃料遮断実行モジュール２６０に分けられる。これは、説明の便宜上に区分したものであり、本発明の酸素センサ診断方法がこのような区分すると限定したものではない。

クラッチ解除モジュール２２０は、惰行走行可能判断サブモジュール２２２、惰行走行条件判断サブモジュール２２４、エンジンクラッチ解除実行サブモジュール２２６からなることができる。

惰行走行可能判断サブモジュール２２２は、車速とモータ速度をモニタリングし、車両の状態が惰行走行が可能な状態でなければならないという条件を満足するかを判断する機能を果たす。

惰行条件判断サブモジュール２２４は、惰行走行可能判断サブモジュール２２２が判断した結果、惰行走行が可能な状態でなければならないという条件を満足するとき、診断要請信号の受信に対応してアクセルがオフ（ＯＦＦ）になり、車速が事前に定められた減速範囲に存在しなければならないという惰行走行条件が満足されたかを判断する機能を果たす。

エンジンクラッチ解除実行サブモジュール２２６は、惰行走行条件が満足されたとき、エンジンクラッチをオープンする機能を果たす。

ＨＳＧ速度制御モジュール２４０は、ＨＳＧを制御し、エンジンを事前に定められた基準速度で駆動させる機能を果たす。ここで、基準速度は、例えば、車両の冷却水温の値に基づいて決定できる。

燃料遮断実行モジュール２６０は、ＨＳＧ速度制御モジュール２４０によってエンジンが事前に定められた基準速度で駆動されたとき、これと同時に、診断要請信号に対応して燃料噴射（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）をオフ（ＯＦＦ）にすることにより、エンジンの燃料遮断を行う。エンジンの燃料遮断のための制御は、診断要請信号に対応して車両の変速状態を考慮して実行できる。

本実施形態での酸素センサ診断方法は、ＨＳＧによってエンジンの燃料遮断が行われたとき、酸素センサの診断を行うように制御するための制御信号をＥＭＳに伝達する。つまり、ＥＭＳは、ＨＣＵの制御によって酸素センサの診断を行うことができる。

このように、本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法は、酸素センサ診断機能に対する要求条件を満足するために、従来のエンジンクラッチの結合が必要であったものを、エンジンクラッチの解除状態においても可能となるように、エンジンクラッチの結合維持によるエンジン駆動方式をＨＳＧの一定速度制御によるエンジン駆動方式に変更することにより、無駄なエンジンクラッチの結合維持の改善で回生エネルギーを増して燃費を節減でき、酸素センサ診断進入条件を拡大可能で、車両の運転性を向上させることができる。

上記したように、本発明のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法は、無駄なエンジンクラッチ接合維持中の解除によるショックおよびジャーク（ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ｊｅｒｋ）区間を回避することができ、駆動軸と分離された電気車両走行状況で酸素センサを診断することができ、車両の騷音振動（ＮＶＨ；Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能を向上させることができ、同時に制動性能も向上させることができる。この酸素センサ診断方法によれば、ＥＶ走行条件が拡大可能で、ハイブリッド車両の商品性の向上を期待することができる。

２００：ＨＣＵ
２２０：クラッチ解除モジュール
２２２：惰行走行可能判断サブモジュール
２２４：惰行走行条件判断サブモジュール
２２６：エンジンクラッチ解除実行サブモジュール
２４０：ＨＳＧ速度制御モジュール
２６０：燃料遮断実行モジュール

Claims (8)

1. エンジンの起動のためのハイブリットスタータージェネレーター（ＨＳＧ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を有するハイブリッド車両の酸素センサ診断方法において、
   前記エンジンを制御するエンジンマネージメントシステム（ＥＭＳ；Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）から酸素センサの診断のための診断要請信号を受信するステップと、
   前記診断要請信号の受信に対応して、アクセルがオフ（ＯＦＦ）になり、車速が事前に定められた減速範囲でなくてはならないという惰行走行条件が満足されたかを判断し、前記惰行走行条件が満足されたとき、エンジンクラッチをオープン（Ｏｐｅｎ）するステップと、
   前記エンジンクラッチがオープンされたとき、前記ＨＳＧを制御し、エンジンを事前に定められた基準速度で駆動させ、同時に前記診断要請信号に対応してエンジンの燃料遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）を行うステップと、
   前記エンジンが基準速度で駆動され、前記エンジンの燃料遮断が行われたとき、前記ＥＭＳが前記酸素センサの診断を行うように制御するステップと、
   を含むことを特徴とするハイブリッド車両の酸素センサ診断方法。
2. 前記診断要請信号は、車両の排気規制によって前記酸素センサの診断が制限された時間内に完了するように事前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両の酸素センサ診断方法。
3. 前記診断要請信号は、１回あたり５秒の燃料遮断を計１回要求する長時間燃料遮断（Ｌｏｎｇ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号と、１回あたり３秒の燃料遮断を計３回要求する短時間燃料遮断（Ｓｈｏｒｔ Ｆｕｅｌ−Ｃｕｔ）信号とからなることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の酸素センサ診断方法。
4. 前記惰行走行条件が満足されたかを判断することは、車両の車速とモータ速度が事前に定められた惰行走行が可能な状態でなければならないという条件を先に満足するときに行わ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両の酸素センサ診断方法。
5. 前記減速範囲は、車両に設けられたバッテリーの充電状態（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）値に対応して決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両の酸素センサ診断方法。
6. 前記惰行走行条件は、車両が電気車両（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードで駆動されることを追加的に要求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酸素センサ診断方法。
7. 前記基準速度は、車両の冷却水温の値に基づいて決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両の酸素センサ診断方法。
8. 前記エンジンの燃料遮断（ｆｕｅｌ−ｃｕｔ）は、車両の変速状態に基づいて行わ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両の酸素センサ診断方法。

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