JP5519159B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な内燃機関と内燃機関をモータリング可能なモータリング用電動機と走行用の動力を出力可能な走行用電動機とを備えるハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。

従来、内燃機関の排気系の触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの異常診断を内燃機関への燃料噴射を停止した状態で行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この異常診断では、燃料カットが開始された直後のセンサ出力値である第１出力電圧と燃料カットが開始された後に触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後のセンサ出力値である第２出力電圧とに基づいて酸素濃度センサの異常診断を行なっている。

また、内燃機関の排気の一部を吸気系に還流させる排気還流（ＥＧＲ）装置の故障診断を内燃機関への燃料噴射を停止した状態で行なうものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この故障診断では、燃料カット中にＥＧＲをオフしたときの筒内圧と燃料カット中に強制的にＥＧＲをオンとして所定時間経過したときの筒内圧との圧力差に基づいて排気還流装置の故障診断を行なっている。

特開２００８−１６９７７６号公報 特開平９−１４４６０９号公報

ところで、内燃機関と電動機の一方または両方からの動力を用いて走行するハイブリッド車では、内燃機関への燃料噴射の停止を継続しながら電動機からの動力により走行する機会が少ないため、燃料カット中に酸素濃度センサの異常診断や排気再循環装置の故障診断を行なう機会も少なくなり、こうしたセンサや装置を診断する機会を十分に確保することができない。特に、停車中に搭載しているバッテリを外部電源からの電力を用いて充電し、できる限り電動走行するタイプのハイブリッド車では、センサや装置を診断する機会が更に少なくなってしまう。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関の排気系に取り付けられたセンサや装置の故障診断の機会を多くすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング用電動機と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、を備えるハイブリッド車であって、
前記内燃機関への燃料噴射を停止して該内燃機関をモータリングしながら行なわれる該内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ前記内燃機関への燃料噴射が行なわれて該内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関がモータリングされて前記未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する制御手段、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、内燃機関への燃料噴射を停止して内燃機関をモータリングしながら行なわれる内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ内燃機関への燃料噴射が行なわれて内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、内燃機関への燃料噴射が停止された状態で内燃機関がモータリングされて未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関とモータリング用電動機と走行用電動機とを制御する。即ち、故障診断が未実施の状態で内燃機関への燃料噴射が行なわれているときにアクセルオフされたときには、強制的に内燃機関の燃料噴射を停止した状態で内燃機関をモータリングし、未実施の故障診断を実施するのである。これにより、内燃機関への燃料噴射が停止されるのを待って故障診断を実施するものに比して故障診断の機会を多くすることができる。もとより、強制的に内燃機関の燃料噴射を停止した状態で内燃機関をモータリングしているときでも、走行に要求される要求駆動力により走行することができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記所定アクセルオフ時に前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関をモータリングしたときに、前記モータリングを開始してから所定時間が経過する前に前記未実施の故障診断の実施が終了したときには前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了し、前記未実施の故障診断の実施が終了する前に前記モータリングを開始してから前記所定時間が経過したときには該所定時間が経過したときに前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、強制的に内燃機関の燃料噴射を停止した状態での内燃機関のモータリングが過剰に継続されるのを抑止することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記センサは前記内燃機関の排気系に取り付けられた空燃比センサおよび／または酸素センサであり、前記装置は前記内燃機関の排気管と吸気管とを連絡する連絡管に設けられた排気再循環バルブの開度を調整することにより前記排気管の排気の前記吸気管への還流量を調整して排気再循環を行なう排気再循環装置である、ものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の出力軸と前記モータリング用電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段、を備えるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング用電動機と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関への燃料噴射を停止して該内燃機関をモータリングしながら行なわれる該内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ前記内燃機関への燃料噴射が行なわれて該内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関がモータリングされて前記未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、内燃機関への燃料噴射を停止して内燃機関をモータリングしながら行なわれる内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ内燃機関への燃料噴射が行なわれて内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、内燃機関への燃料噴射が停止された状態で内燃機関がモータリングされて未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関とモータリング用電動機と走行用電動機とを制御する。即ち、故障診断が未実施の状態で内燃機関への燃料噴射が行なわれているときにアクセルオフされたときには、強制的に内燃機関の燃料噴射を停止した状態で内燃機関をモータリングし、未実施の故障診断を実施するのである。これにより、内燃機関への燃料噴射が停止されるのを待って故障診断を実施するものに比して故障診断の機会を多くすることができる。もとより、強制的に内燃機関の燃料噴射を停止した状態で内燃機関をモータリングしているときでも、走行に要求される要求駆動力により走行することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される故障診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出されると共に排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム」という。）１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気を還流量を調節して吸気側に還流する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、エンジン２２の排気を吸気側に還流することをＥＧＲといい、吸気側に還流される排気の量をＥＧＲ量Ｖｅという。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度Ｔａ，外気温センサ１４７からの外気温Ｔｏｕｔ，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ，浄化装置１３４に取り付けられた触媒温度センサ１３４ａからの触媒温度Ｔｃ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号，シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓ，ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量ＱａとＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてＥＧＲ量Ｖｅとエンジン２２の吸入空気量Ｑａとの和に対するＥＧＲ量Ｖｅの比率としてのＥＧＲ率Ｒｅを演算したり、ノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓの大きさや波形に基づいてノッキングの発生レベルを示すノック強度Ｋｒを演算したりしている。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比で除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｒ＊からバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときに動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてＥＧＲ率Ｒｅの目標値としての目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なうと共にＥＧＲ率Ｒｅが目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊となるようＥＧＲシステム１６０のＥＧＲバルブ１６４の開度を調整する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２に取り付けられたセンサや装置の故障診断を実行する際の動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される故障診断ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。

故障診断ルーチンが実行されると、まず、エンジン２２に取り付けられたセンサや装置、例えば空燃比センサ１３５ａや酸素センサ１３５ｂ，ＥＧＲシステム１６０などの故障診断が完了しているか否かを示す故障診断完了フラグＦ１〜Ｆｎや、エンジン２２が運転中であるか否かを示すエンジン運転フラグＦｅｇ，アクセル開度Ａｃｃなど故障診断を実行するか否かを判定するのに必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、故障診断完了フラグＦ１〜Ｆｎは、センサや装置の故障診断が完了する毎に対応するフラグに値１がセットされてＲＡＭ２４ｃの所定領域に格納されたものを読み込むことにより入力するものとした。また、エンジン運転フラグＦｅｇは、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２を始動したときに値１がセットされ、エンジン２２の運転を停止したときに値０がセットされてＲＡＭ２４ｃの所定領域に格納されたものを読み込むことにより入力するものとした。アクセル開度Ａｃｃは、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、故障診断完了フラグＦ１〜Ｆｎに基づいてエンジン２２を燃料カットした状態で実施すべき故障診断項目のうち未実施の項目があるか否か（ステップＳ１１０）、エンジン２２が運転中であるか否か（ステップＳ１２０）、アクセル全閉のアイドルＯＮの状態であるか否か（ステップＳ１３０）、を判定し、全ての故障診断項目が完了しているときや、未実施の故障診断の項目が存在してもエンジン２２の運転が停止中のとき、未実施の故障診断の項目が存在し且つエンジン２２が運転中であってもアクセルペダル８３が踏み込まれてアクセルＯＮの状態のときには、故障診断は実施することができないと判断し、本ルーチンを終了する。

未実施の故障診断の項目が存在すると共にエンジン２２が運転中であり、且つ、アイドルＯＮの状態のときには、車速Ｖや水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，外気温センサ１４７からの外気温Ｔｏｕｔなどのエンジン２２の燃料カットを要求するか否かを判定するためのデータを入力し（ステップＳ１４０）、エンジン２２の燃料カットを要求する条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。燃料カットを要求する条件としては、例えば、車速Ｖが所定車速（例えば５０ｋｍ／ｈなど）以上である条件、冷却水温Ｔｗが所定温度（例えば、７０℃など）以上である条件、外気温Ｔｏｕｔが所定温度（例えば、−１０℃など）以上である条件などを挙げることができる。この他に、大気圧に対する補正値が所定値以上である条件や補機バッテリの電圧が所定電圧以上である条件などを考慮してもよい。燃料カットを要求する条件が成立していないときには、故障診断には不適と判断して本ルーチンを終了する。

一方、燃料カットを要求する条件が成立しているときには燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットし（ステップＳ１６０）、未実施の故障診断項目の故障診断を開始する（ステップＳ１７０）。故障診断項目としては、例えば、空燃比センサ１３５ａの故障診断や酸素センサ１３５ｂの故障診断、ＥＧＲシステム１６０の故障診断などを挙げることができる。これらの故障診断項目は実施例では以下のように故障診断する。酸素センサ１３５ｂの故障診断は、燃料カットを開始してから浄化後排気の酸素濃度が大気相当の酸素濃度になるまでに要する時間（例えば６ｓｅｃなど）を経過する前に酸素センサ１３５ｂの出力電圧Ｖｏが大気の酸素濃度に対応する電圧（以下、大気時電圧という）Ｖｏ１に近傍に至ったときには酸素センサ１３５ｂは正常であると判定し、浄化後排気の酸素濃度が大気相当の酸素濃度になるまでに要する時間を経過したときでも酸素センサ１３５ｂの出力電圧Ｖｏが大気時電圧Ｖｏ１近傍に至らないときには酸素センサ１３５ｂに故障が生じていると判定する、ことにより行なう。空燃比センサ１３５ａの故障診断は、燃料カットを開始してからエンジン２２からの排気が十分に大気に近づくのに要する時間（例えば６ｓｅｃなど）を経過したときに、空燃比センサ１３５ａからの出力電流Ｉａｆが実験などにより予め定められた所定範囲（エンジン２２からの排気が大気のときに想定される出力電流Ｉａｆ１を含む範囲）内か否かを判定し、空燃比センサ１３５からの出力電流Ｉａｆが所定範囲内のときには空燃比センサ１３５ａは正常であると判定し、空燃比センサ１３５ａからの出力電流Ｉａｆが所定範囲外のときには空燃比センサ１３５ａに故障が生じていると判定する、ことにより行なう。ＥＧＲシステム１６０の故障診断は、ＥＧＲバルブ１５４を強制的に開として不燃焼ガスとしての排気を吸気側に供給するときにおける吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ１とＥＧＲバルブ１５４を強制的に閉として排気を吸気側に供給しないときにおける吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ２との偏差ΔＰｉｎ（Ｐｉｎ１−Ｐｉｎ２）を計算し、計算した偏差ΔＰｉｎが実験などにより予め定められた所定範囲内か否かを判定し、偏差ΔＰｉｎが所定範囲内のときにはＥＧＲ装置は正常であると判定し、偏差ΔＰｉｎが所定範囲内にないときにはＥＧＲシステム１６０に故障が生じていると判定する、ことにより行なう。燃料カット要求フラグＦｆｃに値１がセットされると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅが保持されるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。このトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受診したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に相当するトルクがモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、エンジン２２を燃料カットした状態でモータリングしながらアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力しながら走行することができる。

未実施の故障診断項目の故障診断が開始されると、燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットしてから所定時間（例えば、１０秒など）が経過するまでにエンジン２２を燃料カットした状態で実施すべき故障診断項目の全てが完了したか否かを判定し（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）、燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットしてから所定時間が経過するまでに実施すべき故障診断項目の全てが完了したときには、燃料カット要求フラグＦｆｃに値０をセットして（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。一方、燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットしてから所定時間が経過するまでに実施すべき故障診断項目の全てが完了しないときには、所定時間が経過したときに燃料カット要求フラグＦｆｃに値０をセットして（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。このように、燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットしてから所定時間が経過するまでに実施すべき故障診断項目の全てが完了しないときに燃料カット要求フラグＦｆｃに値０をセットして故障診断を途中でも終了するのは、故障診断のために長時間に亘ってエンジン２２からの出力を中断するのを回避するためである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、未実施の故障診断の項目が存在すると共にエンジン２２が運転中であり、且つ、アイドルＯＮの状態のときには、エンジン２２の燃料カットを実行していなくてもエンジン２２の燃料カットを実行して未実施の故障診断項目の故障診断を行なうから、エンジン２２の燃料カットが行なわれている条件を未実施の故障診断項目の故障診断の実施の要件とするものに比して、故障診断の機会を多くすることができる。しかも、エンジン２２の燃料カットを実行して未実施の故障診断項目の故障診断を実施しても、燃料カット要求フラグＦｆｃに値１をセットしてから所定時間が経過するまでに実施すべき故障診断項目の全てが完了しないときには、燃料カット要求フラグＦｆｃに値０をセットして故障診断を中止するから、長時間に亘ってエンジン２２からの出力を中断するのを回避することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、故障診断項目として空燃比センサ１３５ａの故障診断や酸素センサ１３５ｂの故障診断、ＥＧＲシステム１６０の故障診断を挙げたが、これらに限定されるものではなく、エンジン２２の燃料カットを伴って行なわれる故障診断であれば如何なるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すると共にモータＭＧ２からの動力を減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図７の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、車両の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「モータリング用電動機」に相当し、モータＭＧ２が「走行用電動機」に相当し、未実施の故障診断の項目が存在すると共にエンジン２２が運転中であり、且つ、アイドルＯＮの状態のときには、エンジン２２の燃料カットを実行していなくてもエンジン２２の燃料カットを実行して未実施の故障診断項目の故障診断を行なう図３の故障診断ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４と燃料カット要求フラグＦｆｃに値１がセットされたときに燃料カットされたエンジン２２をモータリングしながらアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力して走行するようモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０およびモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「モータリング用電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「走行用電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「制御手段」としては、エンジンＥＣＵ２４とハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、未実施の故障診断の項目が存在すると共にエンジン２２が運転中であり、且つ、アイドルＯＮの状態のときには、エンジン２２の燃料カットを実行していなくてもエンジン２２の燃料カットを実行して未実施の故障診断項目の故障診断を行なうと共に燃料カット要求フラグＦｆｃに値１がセットされたときに燃料カットされたエンジン２２をモータリングしながらアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力して走行するようエンジン２２，モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関への燃料噴射を停止して内燃機関をモータリングしながら行なわれる内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ内燃機関への燃料噴射が行なわれて内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、内燃機関への燃料噴射が停止された状態で内燃機関がモータリングされて未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関とモータリング用電動機と走行用電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 触媒温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４７ 外気温センサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５９ ノックセンサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６４ ＥＧＲバルブ、１６５ ＥＧＲバルブ開度センサ、１６６ 温度センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング用電動機と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、を備えるハイブリッド車であって、
   前記内燃機関への燃料噴射を停止して該内燃機関をモータリングしながら行なわれる該内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ前記内燃機関への燃料噴射が行なわれて該内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関がモータリングされて前記未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する制御手段、
   を備え、
   前記制御手段は、前記所定アクセルオフ時に前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関をモータリングしたときに、前記モータリングを開始してから所定時間が経過する前に前記未実施の故障診断の実施が終了したときには前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了し、前記未実施の故障診断の実施が終了する前に前記モータリングを開始してから前記所定時間が経過したときには該所定時間が経過したときに前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する手段である、
   ハイブリッド車。
2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
   前記センサは、前記内燃機関の排気系に取り付けられた空燃比センサおよび／または酸素センサであり、
   前記装置は、前記内燃機関の排気管と吸気管とを連絡する連絡管に設けられた排気再循環バルブの開度を調整することにより前記排気管の排気の前記吸気管への還流量を調整して排気再循環を行なう排気再循環装置である、
   ハイブリッド車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記モータリング用電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段、
   を備えるハイブリッド車。
4. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング用電動機と、走行用の動力を出力可能な走行用電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記内燃機関への燃料噴射を停止して該内燃機関をモータリングしながら行なわれる該内燃機関の排気系に取り付けられたセンサまたは装置の故障診断のうち少なくとも１つの故障診断が未実施の状態で且つ前記内燃機関への燃料噴射が行なわれて該内燃機関が運転されている状態でアクセルオフされた所定アクセルオフ時には、前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関がモータリングされて前記未実施の故障診断が実施されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御し、
   前記所定アクセルオフ時に前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態で該内燃機関をモータリングしたときに、前記モータリングを開始してから所定時間が経過する前に前記未実施の故障診断の実施が終了したときには前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了し、前記未実施の故障診断の実施が終了する前に前記モータリングを開始してから前記所定時間が経過したときには該所定時間が経過したときに前記内燃機関への燃料噴射が停止された状態での該内燃機関のモータリングを終了するよう前記内燃機関と前記モータリング用電動機と前記走行用電動機とを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。
   

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