JP5622004B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents
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Description
更に、上記走行モードが可能なハイブリッド車において、当該走行モードの際にエンジンの排気系の検出手段(空燃比センサ、酸素濃度センサ、触媒モニタ等)の故障判定を行う技術が開発されている。
したがって、故障判定の際に行われるモータリングによる電力消費によって、駆動用バッテリの充電率が低下してしまう虞がある。よって故障判定後に駆動用バッテリの充電率を復活すべく、モータジェネレータによる発電量を増加させるようにエンジンを駆動しなければならず、燃費の低下を招く虞がある。
また、故障判定手段が、第1の走行モードを中断して故障判定する第1の走行モード中故障判定と、第1の走行モードから第2の走行モードへ切替える際にエンジンの駆動を停止する前に故障判定する走行モード切替え前故障判定とが可能であるので、故障判定の機会を増加させることができる。
更に、走行モード切替え前故障判定の際にスロットルバルブの開度を大きく設定するので、故障判定に必要な排気流量を確保しつつ、モータジェネレータによる電力消費を抑制することができる。
また、第1の走行モード中故障判定の際には、スロットルバルブの開度を、走行モード切替え前故障判定の際よりも小さく設定するので、故障判定に必要な排気流量を確保するために第1の走行モード中故障判定の際のモータジェネレータの回転速度を高く設定して、エンジンの回転速度が高く設定される。これにより、モータリング前後のエンジンの回転速度とモータリング中でのエンジンの回転速度との差が低減され、エンジンの作動音や振動の変化を抑制して、乗員の快適性を向上させることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車(以下、車両1という)の概略構成図である。
本実施形態の車両1は、エンジン2の出力によって前輪3を駆動して走行可能であるとともに、前輪3を駆動する電動のフロントモータ4(駆動用モータ)及び後輪5を駆動する電動のリヤモータ6(駆動用モータ)を備えた4輪駆動車である。
フロントモータ4は、フロントインバータ10を介して、車両1に搭載された駆動用バッテリ11及びモータジェネレータ9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機7を介して前輪3の駆動軸8を駆動する。減速機7には、エンジン2の出力軸と前輪3の駆動軸8との間の動力の伝達を断接切替え可能なクラッチ7aが内蔵されている。
モータジェネレータ9によって発電された電力は、フロントインバータ10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。
フロントインバータ10は、フロントモータコントロールユニット10aとジェネレータコントロールユニット10bを有している。フロントモータコントロールユニット10aは、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきフロントモータ4の出力を制御する。ジェネレータコントロールユニット10bは、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきモータジェネレータ9の発電量を制御する機能を有する。
更に、モータジェネレータ9は、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき、駆動用バッテリ11から電力を供給されて、エンジン2を駆動することが可能となっており、エンジン2のスタータモータとしての機能を有する。
ハイブリッドコンロトールユニット20は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成される。
そして、ハイブリッドコンロトールユニット20は、アクセル開度センサ25等の上記各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両1の走行駆動に必要とする車両要求出力を演算し、エンジンコントロールユニット22、フロントモータコントロールユニット10a、ジェネレータコントロールユニット10b及びリヤモータコントロールユニット12a、減速機7に制御信号を送信して、走行モード((EVモード:電気自動車モード)、シリーズモード、パラレルモード)の切替え、エンジン4とフロントモータ9とリヤモータ11の出力、モータジェネレータ9の出力(発電電力)を制御する。ハイブリッドコンロトールユニット20は、エンジンをモータジェネレータにより強制的に稼働させるモータリング実行手段を含む。
シリーズモード(第1の走行モード)では、減速機7のクラッチ7aを切断し、エンジン2によりモータジェネレータ9を作動する。そして、モータジェネレータ9により発電された電力及び駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン2の回転速度を所定の回転速度に設定し、モータジェネレータ9によって発電した電力を駆動用バッテリ11に供給して駆動用バッテリ11を充電する。
ハイブリッドコントロールユニット20は、高速領域のように、エンジン2の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、駆動用バッテリ11の充電率SOCに基づいてEVモードとシリーズモードとの間で切替える。
図2は、エンジンの吸排気系の概略構成図である。
図2に示すように、本実施形態のエンジン2の排気通路31には、メイン排気浄化触媒32と、ウォームアップ排気浄化触媒33とが備えられている。
メイン排気浄化触媒32は、主として排気浄化を行うように大容量の触媒であり、例えば車両1のフロア下に配置されている。ウォームアップ排気浄化触媒33は、小容量の触媒であって、メイン排気浄化触媒32の上流側でありエンジン2の近傍に配置されている。ウォームアップ排気浄化触媒33は、エンジン2の低温始動時などで、メイン排気浄化触媒32の触媒温度が低下しているときに、エンジン2から排出された排気によりすぐに触媒温度が上昇して排気浄化性能を確保することができる。
また、エンジンの吸気通路40には、燃料を噴射供給する燃料噴射弁41と、その上流側に吸気流量を制御するスロットルバルブ42とが設けられている。燃料噴射弁41及びスロットルバルブ42は、エンジンコントロールユニット22により制御される。
図3に示す本実施形態では、シリーズモードからEVモード、シリーズモード、パラレルモード、シリーズモード、EVモードの順番に走行モードが切り換わった場合での、モータリング及び燃料供給停止の夫々の要求タイミングを示している。
本実施形態では、フロントO2センサ34に対して1種類、リヤO2センサ35に対して3種類の故障判定方法が、上記エンジン停止前モータリングとシリーズ中モータリングの2つの時期に実行される。詳しくは、フロントO2センサ34に対しては、フロントO2センサレスポンス判定が実行される。リヤO2センサ35に対しては、リヤO2センサ固着判定、リヤO2センサスロープ判定、リヤO2センサレスポンス判定が行われる。
上記4種類の故障判定方法のうち、フロントO2センサレスポンス判定は、排気中の空燃比がリッチからリーンへの変化したときと、リーンからリッチへ変化したときの両方で、フロントO2センサ34の検出値が所定の変化量変化する時間を計測し、その計測時間が閾値T1以上であるか否かを判別し、当該閾値T1以上である場合には、フロントO2センサ34の応答性が異常であると判定する。
リヤO2センサスロープ判定は、リヤO2センサ35の検出値の変化率を判定するものであり、この判定については排気中の空燃比がリッチからリーンへ変化したときに判定される。本判定では、リヤO2センサ35の検出値が中間域の所定の変化量を変化する時間を計測して、その計測時間が閾値T3以上であるか否かを判別し、当該閾値T3以上である場合には、リヤO2センサ35の変化率が異常であると判定する。
シリーズ中モータリング禁止タイマは、モータリングを終了した時点から計測を開始して所定時間T6計測するまで、次のモータリングを禁止するためのタイマである。
故障判定要求燃料カットは、ハイブリッドコントロールユニット20から入力したモータリング要求開始タイミングから、上記モータリング実行タイマがモータリング要求時間(Tm1またはTm2)に到達するまでの間をオンとし、燃料供給を停止する。
以上のように、本実施形態では、フロントO2センサ34及びリヤO2センサ35の故障判定をシリーズモードで行う際に、シリーズモードからEVモードへの切替え時におけるエンジン停止前モータリング時と、シリーズ中モータリング時の両方で故障判定が可能である。
更に、本実施形態では、故障判定を行う際に実行されるモータリングの際に、スロットルバルブ42の制御に特徴を有している。
モータリングを行わないエンジン2においては、一般的に、燃料噴射停止に伴ってスロットルバルブ45が閉作動される。これに対し、本実施形態では、モータリングの際に、スロットルバルブ45を強制的に開作動させることで、吸気抵抗が低下し、エンジン2の吸気流量を増加させることができる。したがって、故障判定に必要な排気流量を確保しつつ、モータジェネレータ9の回転速度を低く抑えることができ、故障判定の際に行われるモータリングでのモータジェネレータ9の消費電力を低下させることができる。
また、シリーズ中モータリング時では、モータリング後にエンジン2を始動させるので、モータジェネレータ9の回転速度を高く設定することで、エンジン2のスムーズな始動が可能となるとともに、モータリング前後のエンジン回転速度とモータリング中でのエンジン回転速度との差を低減させることができ、エンジン2の作動音や振動の変化を抑制して、乗員の快適性を向上させることができる。
また、本実施形態では、EVモード、シリーズモード及びパラレルモードの切替え可能なプラグインハイブリッド車に本発明を適用しているが、少なくともエンジンによってモータジェネレータを駆動して発電し、電気モータのみによって走行駆動輪を駆動する走行モードが可能なハイブリッド車に広く適用することができる。
2 エンジン
4 フロントモータ(駆動用モータ)
6 リヤモータ(駆動用モータ)
9 モータジェネレータ
11 駆動用バッテリ
20 ハイブリッドコントロールユニット
22 エンジンコントロールユニット(故障判定手段、スロットルバルブ制御手段)
34 フロントO2センサ(検出手段)
35 リヤO2センサ(検出手段)
42 スロットルバルブ
Claims (2)
- 車両に搭載されたエンジンと、前記エンジンの排気成分を検出する検出手段と、前記エンジンにより駆動されて発電可能である一方で前記車両に搭載された駆動用バッテリから供給される電力で前記エンジンを駆動可能なモータジェネレータと、前記駆動用バッテリから供給される電力で駆動輪を駆動する駆動用モータと、を具備するハイブリッド車に備えられ、
前記エンジンへの燃料供給を停止するとともに前記モータジェネレータにより前記エンジンを強制駆動してモータリングを実行するモータリング実行手段と、
前記燃料供給を停止した際の前記検出手段の検出値に基づいて、前記検出手段の故障判定をする故障判定手段と、
前記モータリングの際に、前記エンジンの吸気流量を制御するスロットルバルブを強制的に開作動させるスロットルバルブ制御手段と、
を備え、
前記ハイブリッド車は、前記エンジンにより前記モータジェネレータを駆動して発電するとともに前記駆動用モータにより前記駆動輪を駆動する第1の走行モードと、前記エンジンの駆動を停止するとともに前記駆動用モータで前記駆動輪を駆動する第2の走行モードとを選択可能であり、
前記故障判定手段は、
前記第1の走行モードを中断して前記モータリング実行手段により前記モータリングを実行し、排気中の空燃比がリッチからリーンへの変化、及び、リーンからリッチへの変化を検出して、前記検出手段の故障判定をする第1の走行モード中故障判定と、
前記第1の走行モードから前記エンジンの駆動を停止して前記第2の走行モードへ切替える際に、前記エンジンの駆動を停止する前に前記モータリング実行手段により前記モータリングを実行し、排気中の空燃比がリッチからリーンへの変化を検出して、前記検出手段の故障判定をする走行モード切替え前故障判定と、を有し、
前記スロットルバルブ制御手段は、前記走行モード切替え前故障判定の際の前記スロットルバルブの開度を、前記第1の走行モード中故障判定の際の前記スロットルバルブの開度よりも大きく設定する
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。 - 前記スロットルバルブ制御手段は、前記モータリングにおける前記モータジェネレータまたは前記エンジンの回転速度に基づいて、前記スロットルバルブの開度を制御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の制御装置。
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