JP5677505B2 - Power generation control device and power generation control method - Google Patents
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Description
本発明は、発電制御装置および発電制御方法に関し、特に内燃機関と発電機とを動力源とする車両において内燃機関の動作点を制御するハイブリッド車両用の発電制御装置および発電制御方法に関する。 The present invention relates to a power generation control device and a power generation control method, and more particularly to a power generation control device and a power generation control method for a hybrid vehicle that control an operating point of the internal combustion engine in a vehicle using an internal combustion engine and a generator as power sources.
従来、ハイブリッド車両に搭載される発電用の内燃機関において、内燃機関の排気管内に、排気中の酸素濃度を検出するための排気ガスセンサを設置したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine for power generation mounted on a hybrid vehicle has been proposed in which an exhaust gas sensor for detecting the oxygen concentration in exhaust gas is installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1). ).
排気ガスセンサの故障診断は、一般に、排気ガスセンサが配設されている排気管内のガスの酸素濃度を強制的に変化させて、排気ガスセンサの出力電圧の絶対値あるいは応答性を監視する方法が用いられる。排気管内のガスの酸素濃度を強制的に変化させてから、排気ガスセンサの出力変化が十分安定する期間まで、内燃機関の燃料カット状態を継続し、排気管内のガスを掃気し続ける必要があるため、走行中に必要な発電量に応じて内燃機関を間欠的に運転するハイブリッド車両では、強制的に発電機から内燃機関を駆動する、いわゆるモータリングを行っている。 The exhaust gas sensor failure diagnosis generally uses a method of monitoring the absolute value or responsiveness of the output voltage of the exhaust gas sensor by forcibly changing the oxygen concentration of the gas in the exhaust pipe in which the exhaust gas sensor is disposed. . Because it is necessary to continue the fuel cut state of the internal combustion engine and continue to scavenge the gas in the exhaust pipe from the time when the oxygen concentration of the gas in the exhaust pipe is forcibly changed until the output change of the exhaust gas sensor is sufficiently stable In a hybrid vehicle in which the internal combustion engine is intermittently operated according to the amount of power generation required during traveling, so-called motoring is performed in which the internal combustion engine is forcibly driven from the generator.
上述したように、走行中に必要な発電量に応じて内燃機関を間欠的に運転するハイブリッド車両では、排気ガスセンサの故障診断を行うために、発電機を用いて内燃機関を強制的に駆動するモータリングを行っている。このため、排気ガスセンサの故障診断を実施するために、電気的なエネルギーを消費してしまうという問題点があった。 As described above, in a hybrid vehicle that intermittently operates an internal combustion engine according to the amount of electric power required during traveling, the internal combustion engine is forcibly driven using a generator in order to diagnose a failure of the exhaust gas sensor. Motoring is being performed. For this reason, there has been a problem that electric energy is consumed in order to perform failure diagnosis of the exhaust gas sensor.
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、内燃機関の排気ガスセンサの故障診断を実施するための電気的なエネルギーの消費を抑えることが可能な発電制御装置および発電制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a power generation control apparatus and a power generation control method capable of suppressing the consumption of electrical energy for performing failure diagnosis of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine. It is intended to provide.
本発明は、発電機とこれを駆動する内燃機関とを備えた車両に搭載されて用いられる発電制御装置であって、前記車両を駆動する車両駆動用モータの消費電力量と前記発電機からの電力を蓄電するバッテリへの充電電力量とに基づいて目標発電量を算出するとともに、前記目標発電量の関数を用いて、発電すべき発電量を示す前記内燃機関への発電要求出力の算出を行う目標発電量算出部と、前記内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサの故障診断を行う排気ガスセンサ診断実行部と、前記排気ガスセンサの状態に応じて、前記排気ガスセンサ診断実行部による前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可するか否かを判定する排気ガス診断許可部と、前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可しなかった場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、前記発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可した場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定する目標回転速度変更部とを備えた発電制御装置である。 The present invention is a power generation control device that is mounted and used in a vehicle including a generator and an internal combustion engine that drives the generator, and includes a power consumption amount of a vehicle driving motor that drives the vehicle, calculates a target power generation amount based on the charging electric energy to the battery for storing electric power, using a function of the target power generation amount, the calculation of the power generation request output to the internal combustion engine showing a power generation amount to be power A target power generation amount calculation unit to be performed, and an exhaust gas sensor that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and that performs failure diagnosis of an exhaust gas sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine or an oxygen concentration in the exhaust gas Exhaust gas diagnosis permission for determining whether or not the exhaust gas sensor diagnosis execution unit is allowed to execute a failure diagnosis of the exhaust gas sensor according to a state of the diagnosis execution unit and the exhaust gas sensor And the exhaust gas sensor diagnosis permission unit do not permit execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor, the target rotational speed of the internal combustion engine is set to a first target rotational speed based on the power generation request output. A target rotational speed changing unit that sets a target rotational speed of the internal combustion engine to a second target rotational speed for failure diagnosis when the exhaust gas sensor diagnostic permitting part permits execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor; It is a power generation control apparatus provided with.
本発明は、発電機とこれを駆動する内燃機関とを備えた車両に搭載されて用いられる発電制御装置であって、前記車両を駆動する車両駆動用モータの消費電力量と前記発電機からの電力を蓄電するバッテリへの充電電力量とに基づいて目標発電量を算出するとともに、前記目標発電量の関数を用いて、発電すべき発電量を示す前記内燃機関への発電要求出力の算出を行う目標発電量算出部と、前記内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサの故障診断を行う排気ガスセンサ診断実行部と、前記排気ガスセンサの状態に応じて、前記排気ガスセンサ診断実行部による前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可するか否かを判定する排気ガス診断許可部と、前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可しなかった場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、前記発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可した場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定する目標回転速度変更部とを備えた発電制御装置であるので、排気ガスセンサの診断が許可されると、内燃機関の目標回転速度を、通常の発電制御の要求に対する目標回転速度から排気ガスセンサ診断用の目標回転速度に変更し、その後の燃料供給停止中に、排気ガスセンサの診断を実施するので、発電機によるモータリングを必要としないため、内燃機関の排気ガスセンサの故障診断を実施するための電気的なエネルギーの消費を抑えることができる。 The present invention is a power generation control device that is mounted and used in a vehicle including a generator and an internal combustion engine that drives the generator, and includes a power consumption amount of a vehicle driving motor that drives the vehicle, calculates a target power generation amount based on the charging electric energy to the battery for storing electric power, using a function of the target power generation amount, the calculation of the power generation request output to the internal combustion engine showing a power generation amount to be power A target power generation amount calculation unit to be performed, and an exhaust gas sensor that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and that performs failure diagnosis of an exhaust gas sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine or an oxygen concentration in the exhaust gas Exhaust gas diagnosis permission for determining whether or not the exhaust gas sensor diagnosis execution unit is allowed to execute a failure diagnosis of the exhaust gas sensor according to a state of the diagnosis execution unit and the exhaust gas sensor And the exhaust gas sensor diagnosis permission unit do not permit execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor, the target rotational speed of the internal combustion engine is set to a first target rotational speed based on the power generation request output. A target rotational speed changing unit that sets a target rotational speed of the internal combustion engine to a second target rotational speed for failure diagnosis when the exhaust gas sensor diagnostic permitting part permits execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor; Therefore, when the diagnosis of the exhaust gas sensor is permitted, the target rotational speed of the internal combustion engine is changed from the target rotational speed for the normal power generation control request to the target rotational speed for exhaust gas sensor diagnosis. Since the exhaust gas sensor is diagnosed during subsequent fuel supply stops, motoring by a generator is not required. It is possible to suppress the electric energy consumption for carrying out the diagnosis.
以下、本発明に係る発電制御装置および発電制御方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下説明するそれらの実施の形態においては、本発明の発電制御装置および発電制御方法を用いる車両として、車両を駆動させる動力源として発電機とこれを駆動する内燃機関とを有するハイブリッド型電気自動車を例にして説明する。本発明の発電制御装置は、発電機と内燃機関とを制御するもので、発電機による発電または車両駆動用モータの回生発電で得た電力をバッテリに蓄電するとともに、バッテリまたは発電機から電力を得て車両を駆動させる車両駆動用モータの消費電力量とバッテリの蓄電量とに基づいて発電機の目標発電量を算出し、当該目標発電量に基づいて発電機および内燃機関の制御を行うものである。当該車両は、発電制御装置の制御により、バッテリからの電力のみでも走行可能であるため、車両の走行中に内燃機関を停止することができる。また、発電制御装置は、排気ガスセンサの故障診断を行うとともに、当該故障診断を実施するための電気的なエネルギーの消費を抑えるための制御を行う。 Hereinafter, embodiments of a power generation control device and a power generation control method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In those embodiments described below, a hybrid electric vehicle having a generator as a power source for driving the vehicle and an internal combustion engine for driving the vehicle is used as a vehicle using the power generation control device and the power generation control method of the present invention. An example will be described. The power generation control device of the present invention controls the generator and the internal combustion engine, and stores the power obtained by the power generation by the power generator or the regenerative power generation of the vehicle drive motor in the battery, and the power from the battery or the power generator. The target power generation amount of the generator is calculated based on the power consumption amount of the vehicle driving motor that drives the vehicle and the amount of electricity stored in the battery, and the generator and the internal combustion engine are controlled based on the target power generation amount It is. Since the vehicle can travel only with electric power from the battery under the control of the power generation control device, the internal combustion engine can be stopped while the vehicle is traveling. In addition, the power generation control device performs failure diagnosis of the exhaust gas sensor and performs control for suppressing consumption of electrical energy for performing the failure diagnosis.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る発電制御装置9が搭載されるハイブリッド車両の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、当該ハイブリッド車両には、ガソリンなどの燃料を燃焼させて力学的なエネルギーを得る内燃機関1と、内燃機関1から力学エネルギーを得てそれを電気エネルギーに変換することによって発電を行う発電機2と、発電機2による発電または車両駆動用モータ6の回生発電で得られた電力を蓄えるバッテリ3と、運転者が踏み込み操作するアクセルペダル4と、車両駆動用モータ6を制御するモータ制御装置5と、バッテリ3または発電機2から電力を得て車両を駆動する車両駆動用モータ6と、発電機2、車両駆動用モータ6、および、バッテリ3の間で、電力を直流から交流あるいは交流から直流に変換する電力変換器7と、バッテリまたは発電機から電力を得て車両駆動用モータ6からの駆動力を路面に伝達して車両を走行させる駆動輪8とが設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a hybrid vehicle on which the power
アクセルペダル4は、運転者から、車両の走行状態の要求が入力される。すなわち、運転者のアクセルペダル4の踏み込み量から、運転者の加速要求を検出することができる。 The accelerator pedal 4 receives a request for a traveling state of the vehicle from the driver. That is, the driver's acceleration request can be detected from the depression amount of the driver's accelerator pedal 4.
モータ制御装置5は、アクセルペダル4からの加速要求信号、車両の状態、及び/または、車両駆動用モータ6の状態等を基に、車両駆動用モータ6への供給電力の制御や、車両駆動用モータ6における発電電力の制御を行う。
The
車両駆動用モータ6は、発電機2やバッテリ3からの電力に基づいて車両を走行させる駆動力を発するだけでなく、走行中の車両の運動エネルギーに基づいて回生発電を行うことも可能である。
The
発電制御装置9は、アクセルペダル4、バッテリ3、車両駆動用モータ6、および、電力変換器7等の状態を監視し、内燃機関1と発電機2とを制御する。
The power
図2は、内燃機関1と発電制御装置9との構成を示した図である。図2において、内燃機関1には、内燃機関1の排気ガスを浄化する触媒コンバータ12と、内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ13と、触媒コンバータ12の下流の排気ガスの酸素濃度を示す酸素センサ14と、内燃機関1のクランクシャフトの角度位置や回転速度を検出するクランク角センサ15と、内燃機関1が吸入する空気の量を計測するエアーフローセンサ16と、内燃機関1のシリンダ内へ燃料を供給するインジェクタ17と、内燃機関1のシリンダ内部に火花を点火する点火プラグ18と、弁機構を有し、その開度により内燃機関1が吸入する空気の量を調節するスロットル19とが設けられている。発電制御装置9は、クランク角センサ15やエアーフローセンサ16等から、内燃機関1の運転状態を検出して、インジェクタ17から噴射される噴射燃料量や、点火プラグ18の点火時期を制御しつつ、空燃比センサ13と酸素センサ14の故障診断を実施する。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
なお、本実施の形態においては、空燃比センサ13および/または酸素センサ14が、内燃機関1の排気通路に配設され、内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサを構成している。以下では、排気ガスセンサ(13,14)とまとめて呼ぶこととする。
In the present embodiment, the air-
次に、発電制御装置9の構成について説明する。図3は、発電制御装置9の概念構成図である。なお、図3において、10は、図2に示した、エアーフローセンサ16、クランク角センサ15、空燃比センサ13、および、酸素センサ14等の、内燃機関1に設けられた各種センサ群である。
Next, the configuration of the power
図3に示すように、発電制御装置9は、発電機制御部90と内燃機関制御部91とにより構成される。
As shown in FIG. 3, the power
発電機制御部90は、車両駆動用モータ6の消費電力量とバッテリ3の蓄電量とが入力される入力部21と、車両駆動用モータ6の消費電力とバッテリ3の蓄電量とに基づき目標発電量を算出するとともに、内燃機関制御部91に対して、内燃機関1で発電すべき発電量の値を示す発電要求出力を出力する目標発電量算出部22と、当該目標発電量に対応する目標発電機負荷を算出し、発電機2にそれを与える目標発電機負荷算出部23とを備えている。
The
一方、内燃機関制御部91は、燃料噴射制御部24と、点火タイミング制御部25と、排気ガスセンサ診断部26と、出力制御部27とを備えている。
燃料噴射制御部24は、内燃機関1に吸入された空気量に対して適正な燃料噴射量を算出して、インジェクタ17の燃料噴射を制御する。
点火タイミング制御部25は、インジェクタ17から内燃機関1に噴射された燃料に対して適正なタイミングで点火を行うように、点火プラグ18による点火の時期を算出して、点火プラグ18の点火を制御する。
排気ガスセンサ診断部26は、排気ガスセンサ(13,14)の状態に基づいて排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可するか否かを判定するとともに、故障診断の実行を許可すると判定した場合に、出力制御部27に対して診断許可信号を出力するとともに、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を実行する。
出力制御部27は、目標回転速度変更部を有し、内燃機関1の目標回転速度を設定するとともに、内燃機関1のスロットル開度を調整する。また、出力制御部27は、内燃機関1の運転始動/運転停止の制御も行う。目標回転速度変更部は、排気ガスセンサ診断部26が排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可しなかった場合に、内燃機関1の目標回転速度を、発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、排気ガスセンサ診断部26が排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可した場合に、内燃機関1の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定する。
On the other hand, the internal combustion
The fuel
The ignition timing control unit 25 controls the ignition of the
The exhaust gas
The
ハイブリッド車両における目標発電量は、主に運転者のアクセルペダル4の操作によるアクセル踏み込み量によって決定される車両駆動用モータ6の消費電力量と、バッテリ3の蓄電量を目標蓄電量にするために必要な充電電力との和によって決定される。なお、バッテリ3の目標蓄電量は、運転状態に応じて刻々と変化する車両駆動用モータ6の消費電力量に対して、車両の駆動に支障が出ないように予め決められた値である。例えば、運転者からの大きな加速要求が生じる際、内燃機関1の出力が要求値に到達するまでの応答遅れの間に、車両駆動用モータ6に対する供給電力が不足しないように、バッテリ3の目標蓄電量は、充分な余裕を持って設定される。
The target power generation amount in the hybrid vehicle is set so that the power consumption amount of the
次に、発電機制御部90の発電要求出力に対する内燃機関1の目標回転速度の設定方法について説明する。燃費効率の高いハイブリッド車両では、発電機2から目標発電量を得るために、内燃機関1を燃費効率の高い動作点でのみ運転させている。具体的には、発電機制御部90からの発電要求出力に対応して、回転速度と充填効率で決まる内燃機関1の動作点のうち、内燃機関1の燃費効率が良いライン(後述の燃費最良曲線)をトレースするように選択して運転する。
Next, a method for setting the target rotational speed of the
図4は、発電機制御部90からの発電要求出力に対して、回転速度と充填効率で決まる内燃機関1の動作点を示している。図4において、横軸が内燃機関1の回転速度で、縦軸が充填効率である。図4の等燃費効率線で示されるように、内燃機関1の動作点の特性は、所定の充填効率と所定の回転速度で決定される同心の略楕円状の特性となっている。図中のA点、B点、および、Emin点を通る曲線A−B−Eminは、燃費最良曲線を表し、任意の回転速度における燃費効率が最良の点を結んだものである。内燃機関1がこの燃費最良曲線上で運転するように制御すると、燃料消費量を少なくすることが可能となる。例えば、発電機2の目標発電量がAkW(A点)からBkW(B点)に向かって減少方向に変化する際、内燃機関1の動作点は曲線A−B−Eminで示す燃費最良曲線を通って、高回転および高充填効率である点Aから、低回転および低充填効率である点Bへと変化する。内燃機関1は一般に回転速度が低いと回転が不安定になること、また、軽負荷側ではポンピングロスと呼ばれる空気の吸入時の出力トルクの損失が生じることから、内燃機関1の低回転あるいは低充填効率の低出力の動作点は発電には使用されない。従って、目標発電量に対応する内燃機関1への発電要求出力が図4のEmin点未満となる場合、発電機制御部90は、内燃機関制御部91に対して、出力要求を0kWとする。例えば、バッテリ3の蓄電量(以下、SOCと記す)が目標蓄電量よりも充分大きく、かつ、車両駆動用モータ6の必要電力量が小さいかあるいは0kW(例えば停車時)の場合、発電機制御部90で算出される目標発電量は小さくなり、この目標発電量に対応する内燃機関1への発電要求出力がEmin未満となる場合は、内燃機関制御部91への発電要求出力は0kWとする。内燃機関制御部91は、発電要求出力が0kWになると内燃機関1を停止させる。
FIG. 4 shows the operating point of the
図5のタイミングチャートを用いて、目標発電量と内燃機関1の運転状態の関係を説明する。図5において、横軸は時刻、縦軸は、上から順に、SOC[%]、電力量(バッテリ3への充電電力量[kW]および車両駆動用モータ6の消費電力量[kW])、目標発電量[kW]、内燃機関1への発電要求出力[kW]、内燃機関1の回転速度[r/min]である。また、図中のSOCのチャートにおける、Ts1はバッテリ3が充電完了か否かを判定するための目標蓄電量で、バッテリ3のSOCが目標蓄電量Ts1以上になったときに、バッテリ3は充電が完了したと判定される。また、図中のSOCのチャートにおける、Ts2は、バッテリ3への充電の要求が必要か否かを判定するための目標蓄電量で、バッテリ3のSOCが目標蓄電量Ts2以下になったときに、バッテリ3は充電が必要であると判定される。なお、バッテリ3の充電完了の判定を行うための目標蓄電量Ts1は、バッテリ3の充電要求の要否の判定を行うための目標蓄電量Ts2に比べて、大きい値に設定されている。従って、バッテリ3のSOCが目標蓄電量Ts2以下になったときに、バッテリ3への充電を開始するが、バッテリ3への充電電力量は一定ではなく、充電によってSOCが増加していくと、当該増加に伴って、バッテリ3への充電電力量を一定比率で徐々に減らしていき、バッテリ3のSOCが目標蓄電量Ts1以上になったときに、バッテリ3への充電を完全に終了する。図5に示されるように、内燃機関1が達成すべき目標発電量は、バッテリ3への充電電力量と車両駆動用モータ6の消費電力量との和で表される。内燃機関1への発電要求出力の値は、目標発電量に基づいて決定されるが、目標発電量に対応する内燃機関1への発電要求出力の値がEminを下回ると、発電機制御部90は内燃機関1への発電要求出力の値を0kWにする。
The relationship between the target power generation amount and the operating state of the
図5の例に示されるように、例えば、バッテリ3のSOCが目標蓄電量Ts1より、やや高い状態から一定の速度で車両が走行する場合、はじめはバッテリ3からの電力のみを用いて走行するが(BTで示した期間)、次第にバッテリ3のSOCが低下し、Ts2以下となる。そうすると、バッテリ3への充電が開始され、目標発電量に対応する内燃機関への発電要求出力がEminを超えるので、発電機2を駆動するために内燃機関1を始動し(時刻:T1)、バッテリ3を充電しつつ、車両駆動用モータ6に電力を供給して走行する(ENで表示した期間)。こうして、バッテリ3のSOCがTs1に達すると、充電の要求がなくなり、目標発電量が低下し、内燃機関1への発電要求出力がEminを下回ることから、内燃機関1への発電要求出力の値を0kWとし、内燃機関1を停止する(時刻:T2)。その後、しばらくの間はバッテリ3に蓄電した電力のみを利用して車両駆動用モータ6で走行する。この状態が継続すると、次第にバッテリ3のSOCが低下し、Ts2以下になる。そうすると、また発電機2を駆動するために内燃機関1を始動して運転を開始する(時刻:T3)。従って、バッテリ3の目標充電量であるTs1近傍で走行すると、内燃機関1は、間欠的に運転を行うことになる。
As shown in the example of FIG. 5, for example, when the vehicle travels at a constant speed from a state where the SOC of the battery 3 is slightly higher than the target charged amount Ts1, the vehicle 3 travels using only the power from the battery 3 at first. (Period indicated by BT), the SOC of the battery 3 gradually decreases to Ts2 or less. Then, charging of the battery 3 is started, and since the power generation request output to the internal combustion engine corresponding to the target power generation amount exceeds Emin, the
次に、内燃機関1の排気管に装着される排気ガスセンサ(13,14)の診断方法について説明する。排気ガスセンサ(13,14)の出力特性を図6および図7に示す。排気ガスセンサ(13,14)のうち、排気ガス中の空燃比を計測する空燃比センサ13の特性を図6に示し、排気ガス中の空気過剰率が1.0近傍(すなわち、理論空燃比近傍のとき)に、出力電圧が急峻に変化する酸素センサ14の特性を図7にそれぞれ示す。なお、図6において横軸は空燃比、縦軸はセンサ出力である。また、図7において、横軸は空気過剰率、縦軸はセンサ出力である。
Next, a method for diagnosing the exhaust gas sensors (13, 14) attached to the exhaust pipe of the
空燃比センサ13の診断は、空燃比センサ13周辺の空間に大気を導入することにより、空燃比センサ13に高濃度の酸素を計測させ、その出力が所定の範囲に入っていない場合に、空燃比センサ13は故障であると判定する。具体的には、空燃比センサ13周辺の空間に大気を導入し、空燃比センサ13の出力が、所定の閾値Vout_a1(図6参照)から大きく乖離している場合に、故障と判定する。
The air-
酸素センサ14の診断は、内燃機関1が運転している間に、空気過剰率が1.0以下の排気ガスを酸素センサ14に計測させ、その後、急激に、酸素センサ14の計測するガスを排気ガスから大気に入れ替えることにより、酸素センサ14の出力を高電圧側から低電圧側へ変化させ、酸素センサ14の出力の変化に要する時間に基づいて故障診断を行う。具体的には、空気過剰率=1.0に対応する酸素センサ14の出力電圧が所定値Vout_Sであるとすると、酸素センサ14に、空気過剰率が1.0以下の排気ガスを計測させて、酸素センサ14の出力電圧をVout_S以上の状態としておき、その後、急激に酸素センサ14周辺の空間に大気を導入する。大気導入後、経過時間を測定し、所定時間が経過した後の酸素センサ14の出力電圧を検出する。正常な酸素センサ14であれば、その出力電圧は、大気導入後、所定時間経過すると、Vout_a2(ここで、Vout_a2<Vout_S)に収束しているはずである。そこで、酸素センサ14の出力電圧が、Vout_a2より大きい所定の閾値Vout_L2(ここで、Vout_a2<Vout_L2<Vout_S)より低下していない場合には、酸素センサ14の応答が異常に遅いと判断し、酸素センサ14を故障と判定する。ここで、閾値Vout_L2は、例えば、リーン側の空気過剰率=1.0近傍における正常な酸素センサ14の出力電圧の値に設定する。
The diagnosis of the
このように空燃比センサ13、および、酸素センサ14のいずれの故障診断の方法も、センサがガスを計測する空間に、酸素濃度の高いガス、すなわち大気を導入する必要がある。排気ガスセンサ(13,14)の計測位置に大気を導入するために、内燃機関1への燃料の供給を停止して、内燃機関1のクランクシャフトを回転させることにより、内燃機関1が吸入する大気を内燃機関1の燃焼室を通じて排気ガスセンサ(13,14)が配設されている排気管へ送り込む。ここで、排気ガスセンサ(13,14)の診断の信頼性を確保するためには、多くの大気を導入して、内燃機関1の運転中に排出された排気ガスセンサ(13,14)の配設位置に存在する酸素濃度の低い排気ガスを掃気することである。多くの大気を導入する方法は、燃料の供給を停止した状態で、クランクシャフトの回転回数を多くすることであり、この方法の例として、ハイブリッド車両に搭載されている発電機をモータとして利用して、内燃機関のクランクシャフトを当該モータで回転させる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法では、モータを回転させるために大きな電気エネルギーを必要とする。
Thus, in any of the failure diagnosis methods of the air-
また、内燃機関の出力をトランスミッションおよび駆動輪に伝達して走行する一般的な車両では、内燃機関への燃料の供給を停止しても、走行中の車両の運動エネルギーをトランスミッションおよび駆動輪を介して内燃機関のクランクシャフトを回転させることが出来るため、この状態で排気ガスセンサの診断を実施することができる。 Further, in a general vehicle that travels by transmitting the output of the internal combustion engine to the transmission and drive wheels, the kinetic energy of the traveling vehicle is transmitted via the transmission and drive wheels even when the supply of fuel to the internal combustion engine is stopped. In this state, the exhaust gas sensor can be diagnosed because the crankshaft of the internal combustion engine can be rotated.
一方、内燃機関1が発電機とのみ接続されているシリーズハイブリッド車両は、走行中の車両の運動エネルギーを内燃機関のクランクシャフトを回転させる力に変換することは出来ない。シリーズハイブリッド車両では、発電用の内燃機関の運転を停止する過程において、徐々にその回転速度を低下させ、最後に低い回転速度から燃料の供給を停止する。この燃料の停止の機会で排気ガスセンサの診断を実施しても、充分なクランクシャフトの回転回数が得られる前に、回転が停止してしまうので排気ガスセンサの診断結果に信頼性が確保できない。
On the other hand, a series hybrid vehicle in which the
そこで、本実施の形態においては、排気ガスセンサ診断部26が、排気ガスセンサ(13,14)の診断を許可した場合には、内燃機関1の目標回転速度を通常の発電制御に使用する回転速度に比べて高い回転速度に変更し、内燃機関1が高い回転速度を維持している状態から内燃機関1への燃料供給を停止することで、内燃機関1と内燃機関1に接続している発電機2の慣性力を利用して、内燃機関1が停止するまでのクランクシャフトの回転回数を多く確保しながら、この間に排気ガスセンサ(13,14)の診断を行う。
Therefore, in the present embodiment, when the exhaust gas
前述の制御内容についてフローチャートを用いて具体的に説明する。 The above control content will be specifically described with reference to a flowchart.
図8は、発電機制御部90の処理を示すフローチャートである。まず、ステップS801で、バッテリ3のSOCがTs2未満か否かを判定し、SOC<Ts2の場合は、バッテリ3の充電が必要と判断して、ステップS802に進み、ステップS802で、バッテリ3への充電を要求するために、充電要求フラグC_rqを1にセットする。一方、ステップS801の判定で、SOC≧Ts2の場合は、ステップS803に進み、ステップS803で、充電要求中(C_rq=1)か否かを判定する。C_rq=1の場合は、ステップS804に進み、ステップS804で、バッテリ3のSOCがTs1未満か否かを判定する。SOC<Ts1の場合は、充電を継続する必要があると判断して、ステップS805に進む。ステップS805では、充電電力ΔEBを、SOCの関数TC(SOC)を用いて算出し、ステップS808に進む。なお、関数TC(SOC)は予め設定されているものとする。一方、ステップS804の判定で、SOC≧Ts1の場合は、バッテリ3への充電が完了したと判定して、ステップS806に進み、ステップS806で、充電要求フラグC_rqをリセット(=0)し、引き続いてステップS807で、充電電力ΔEBを0に設定して、ステップS808へ進む。ステップS808では、車両駆動用モータ6で消費している消費電力ΔEMをモータ制御装置5から受信し、ステップS809で、目標発電量ETを、消費電力ΔEMと充電電力ΔEBとの和として算出する(ET=ΔEB+ΔEM)。次に、ステップS810で、発電機2が目標発電量ETを発生するために必要な内燃機関1への発電要求出力E_rqを、ETの関数TENG(ET)で算出して、ステップS811に進む。ステップS811では、発電要求出力E_rqが、内燃機関1から効率的に出力が得られる限界値Emin以上か否かを判断する。E_rq≧Eminの場合は、ステップS812に進み、発電機2への発電機負荷、すなわち発電機2の界磁電流IgenをIgen=TGEN(ET)で算出し、処理を終了する。一方、E_rq<Eminの場合は、ステップS813およびS814で、内燃機関1での発電を不要とする処理を行う。すなわち、ステップS813で、発電機2の界磁電流Igenを0に設定し、ステップS814で、内燃機関1への発電要求出力E_rqを0に設定して処理を終了する。
FIG. 8 is a flowchart showing processing of the
図9は、内燃機関制御部91の処理を示すフローチャートである。まず、ステップS901で、内燃機関1のセンサ群10の入力信号、例えばエアーフローセンサ16からの吸入空気量や、クランク角センサ15からの内燃機関1の回転速度、排気ガスセンサ(13,14)からの排気ガス中の残存酸素量などの情報を入力し、適正な量の燃料をインジェクタ17を介して噴射し、適正なタイミングで点火プラグ18を介して点火を行う。これらの処理により、内燃機関1で燃料が燃焼し、出力を得ることが出来る。次に、ステップS902に進んで、故障診断の実施経験および故障診断の対象となる排気ガスセンサ(13,14)の状態に基づいて、故障診断を許可あるいは禁止と判断する。次に、ステップS903で、発電機制御部90からの発電要求出力、あるいは、排気ガスセンサ診断部26の診断許可信号に応じて、内燃機関1の動作点を調整して、内燃機関1の出力を得る。次に、ステップS904で、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行が許可されているか否かを判断し、許可されている場合は、ステップS905で、故障診断を実行して処理を終了し、許可されていない場合は、そのまま処理を終了する。
FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the internal combustion
図10は、排気ガスセンサ診断部26における、排気ガスセンサ(13,14)の診断許可判定の処理を示すフローチャートである。排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の許可/禁止の判断は、下記の(a)、(b)、(c)の3つの条件がすべて成立した場合に故障診断を許可し、少なくともいずれか1つが不成立の場合は故障診断を禁止する。
FIG. 10 is a flowchart showing the diagnosis permission determination process of the exhaust gas sensors (13, 14) in the exhaust gas
(a)排気ガスセンサ(13,14)の診断が未完了である。
(b)空燃比センサ13が活性している。
(c)酸素センサ14の出力がVout_S以上である。
(A) The diagnosis of the exhaust gas sensor (13, 14) is incomplete.
(B) The air-
(C) The output of the
図10のフローチャートのステップS1001からステップS1003までの判定がこれらの個々の条件(a),(b),(c)にそれぞれ対応している。従って、ステップS1001からステップS1003までの判定が全てY(YES)の場合は、ステップS1004に進み、ステップS1004で故障診断を許可し、それ以外の場合は、ステップS1005に進み、ステップS1005で故障診断を禁止して処理を終了する。 The determinations from step S1001 to step S1003 in the flowchart of FIG. 10 correspond to these individual conditions (a), (b), and (c), respectively. Accordingly, if all the determinations from step S1001 to step S1003 are Y (YES), the process proceeds to step S1004, and failure diagnosis is permitted in step S1004. Otherwise, the process proceeds to step S1005, and failure diagnosis is performed in step S1005. Is prohibited and the process is terminated.
図11は、出力制御部27の処理を示すフローチャートである。まず、ステップS1101で、内燃機関1への発電要求出力E_rqに関して、E_rq>0が成り立つか否かを判断する。E_rq>0の場合は、内燃機関1に対する出力の要求が有ると判断してステップS1103へ進む。一方、E_rq=0の場合は、内燃機関1に対する出力の要求は無いと判断して、ステップS1102で、内燃機関1への燃料の供給を停止して、内燃機関1の運転を停止し、処理を終了する。ステップS1103では、内燃機関1が運転中か否かを判断する。内燃機関1が既に運転中である場合は、ステップS1105へ進む。一方、内燃機関1が停止中であれば、ステップS1104で、内燃機関1の運転を始動し、ステップS1105に進む。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing of the
ステップS1105では、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されているかどうかを判断する。故障診断が許可されている場合は、ステップS1106に進み、内燃機関1の目標回転速度NeTを、故障診断用の目標回転速度Ne_diagに設定して、ステップS1108に進む。一方、故障診断が許可されていない場合は、ステップS1107に進み、内燃機関1の目標回転速度NeTを、内燃機関1への発電要求出力に対する通常の目標回転速度に設定し、ステップS1108に進む。具体的には、内燃機関1への発電要求出力に対する通常の目標回転速度NeTは、発電要求出力E_rqの関数TNeN(E_rq)で算出される。なお、関数TNeN(E_rq)は予め設定されている。また、故障診断用の目標回転速度Ne_diagは、運転者が急速な加速要求を行わない限り、Ne_diag>TNeN(E_rq)となるような任意の固定値に設定する。これは、内燃機関1の回転速度がNe_diagの状態から燃料供給の停止になった場合に、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の信頼性を確保するための設定であり、具体的には、Ne_diagには、この回転速度の値の状態から内燃機関1への燃料供給を停止しても、排気ガス近傍の空間に十分な大気を導入できる値が設定されている。
In step S1105, it is determined whether failure diagnosis of the exhaust gas sensors (13, 14) is permitted. If the failure diagnosis is permitted, the process proceeds to step S1106, the target rotational speed NeT of the
ステップS1108では、内燃機関1の実際の回転速度Neと目標回転速度NeTの偏差を求め、当該偏差が、予め決めた誤差範囲ε以下か否かを判断する。|Ne−TeT|≦εの場合は、目標回転速度近傍で運転していると判断して処理を終了する。一方、|Ne−NeT|>εの場合は、ステップS1109に進み、実際の回転速度Neと目標回転速度NeTの大小関係を比較する。Ne<NeTの場合は、ステップS1110に進み、内燃機関1への吸入空気量を増加させて回転速度を上昇させるべく、スロットルの開度Thを微小量ΔThだけ増加させて処理を終了する。一方、Ne≧NeTの場合は、ステップS1111に進み、回転速度を低下させるべく、スロットルの開度Thを微小量ΔThだけ減少させて処理を終了する。
In step S1108, a deviation between the actual rotational speed Ne of the
図12は、内燃機関1の排気ガスセンサ(13,14)のうち、空燃比センサ13の診断の処理を示すフローチャートである。まず、ステップS1201で、内燃機関1への燃料供給が停止中か否かを判定し、停止中であれば、診断を実施すべく、ステップS1202へ進む。一方、ステップS1201の判定で、燃料供給が停止していなければ、処理を終了する。次に、ステップS1202で、燃料供給停止直後か否かを判断する。ここで、「直後」とは、1計算周期前は燃料供給を停止しておらず、今回の計算周期で初めて燃料供給を停止したタイミングを指す。燃料供給停止直後であれば、ステップS1203へ進み、燃料供給停止後の経過時間を示す燃料供給停止タイマTFCを、リセット(=0)して、ステップS1205に進む。一方、燃料供給停止直後でなければ、ステップS1204で、タイマTFCに計算周期Δtを加算して、ステップS1205に進む。次に、ステップS1205で、燃料供給停止から所定時間TFail1が経過した否かを判断し、経過している場合、すなわち、燃料供給停止タイマTFCと所定時間TFail1との関係が、TFC≧TFail1の場合は、ステップS1206へ進み、それ以外は処理を終了する。ステップS1206では、燃料供給停止後に所定時間Tfail1が経過した状態の空燃比センサの出力Vout1が、下限閾値Vout_a1−αより大きく、且つ、上限閾値Vout_a1+αより小さいか否かを判断する。ここで、Vout_a1は図6で示した正常時の空燃比センサ13の飽和出力である。空燃比センサ13の出力Vout1が、下限閾値Vout_a1−αより大きく、且つ、上限閾値Vout_a1+αより小さい場合は、すなわち、Vout_a1から大きく乖離してない場合は、ステップS1207で、空燃比センサ13が正常であると判定を行う。一方、それ以外は、すなわち、空燃比センサ13の出力Vout1がVout_a1より大きく乖離している場合は、ステップS1208で、空燃比センサ13が故障であると判定を行う。次に、ステップS1209で、空燃比センサ13の故障診断完了を判定して処理を終了する。
FIG. 12 is a flowchart showing a diagnosis process of the air-
図13は、内燃機関1の排気ガスセンサ(13,14)のうち、酸素センサ14の診断の処理を示すフローチャートである。図13に示す、ステップS1301,S1302,S1303,S1304は、それぞれ、図12に示した、ステップS1201,S1202,S1203,S1204と同じ内容の処理であるため、説明を省略する。ステップS1305で、燃料供給停止から所定時間TFail2が経過した否かを判断し、経過している場合、すなわち、TFC≧TFail2の場合は、ステップS1306へ進み、それ以外は処理を終了する。ステップS1306では、燃料供給停止後に所定時間Tfail2が経過した状態の酸素センサ14の出力Vout2が、閾値Vout_L2より小さいか否かを判断する。ここで、閾値Vout_L2は、図7で示したリーン側の空気過剰率=1.0近傍における正常な酸素センサ14の出力である。Vout2<Vout_L2の場合は、ステップS1307で、酸素センサ14が正常であると判定を行い、それ以外は、ステップS1308で、酸素センサ14が故障であると判定を行う。次に、ステップS1309で、診断完了を判定して処理を終了する。
FIG. 13 is a flowchart showing a diagnosis process of the
次に、上述の発電制御装置9における、排気ガスセンサ(13,14)の診断時の内燃機関1の回転速度の挙動を、図14のタイミングチャートを用いて説明する。図14に示すように、初期状態(時刻:t0)では、バッテリ3の電力のみで走行している。バッテリ3のSOCが徐々に低下し、Ts2を下回った瞬間に、バッテリ3への充電要求が発生し、内燃機関1が始動する(時刻:t1)。その後は、発電機制御部90からの発電要求出力に対応した目標回転速度であるTNeT(E_rq)に従って、内燃機関1の回転速度は推移する。その後、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されると、内燃機関1の目標回転速度がTNeT(E_rq)から、故障診断用の目標回転速度Ne_diagに変更される(時刻:t2)。バッテリ3のSOCがTs1に達すると、充電完了を判定し、内燃機関1への燃料供給が停止する(時刻:t3)。燃料供給が停止してから内燃機関1の回転速度が0、すなわち停止するまでに、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を実施する。排気ガスセンサ(13,14)の故障診断に必要な、燃料供給停止中の内燃機関1の回転回数は、図14の時刻t4で示すタイミングで確保される。一方、時刻t2から点線で示した内燃機関の回転速度は、通常の発電制御で要求される出力であるTNeT(E_rq)に従って制御した場合の挙動を示しており、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が完了する時刻t4までに回転速度が0となっている。従って、この場合は信頼性の確保された排気ガスセンサ(13,14)の故障診断ができないことを意味している。
Next, the behavior of the rotational speed of the
本実施の形態1によれば、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されると、内燃機関1の目標回転速度を、発電要求出力に対する通常の目標回転速度TNeT(E_rq)から、排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度Ne_diagに変更し、その後の燃料供給停止中に、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を実施するので、発電機2によるモータリングを必要としない。従って、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断に対する電気的なエネルギーの消費を抑えることができる。また、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可された後に故障診断が禁止されると、内燃機関1の目標回転速度は、排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度Ne_diagから、通常の発電制御の要求に対する目標回転速度TNeT(E_rq)に変更されるため、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の必要が無い場合には、内燃機関1を燃費効率の良い動作点で運転することができる。
According to the first embodiment, when failure diagnosis of the exhaust gas sensor (13, 14) is permitted, the target rotational speed of the
以上のように、本実施の形態1においては、発電機2とこれを駆動する内燃機関1とを備えた車両に搭載されて用いられる発電制御装置9であって、車両を駆動する車両駆動用モータ6の消費電力量と発電機2からの電力を蓄電するバッテリ3への充電電力量とに基づいて目標発電量を算出するとともに、当該目標発電量とバッテリ3の蓄電量とに基づいて、発電すべき発電量を示す内燃機関1への発電要求出力を行う目標発電量算出部22と、内燃機関1の排気通路に配設されて内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を行う機能(排気ガスセンサ診断実行部)と、排気ガスセンサ(13,14)の状態に応じて、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可するか否かを判定する機能(排気ガス診断許可部)とを備えた排気ガスセンサ診断部26と、排気ガスセンサ診断部26が排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可しなかった場合に、内燃機関1の目標回転速度を、発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、排気ガスセンサ診断部26が排気ガスセンサ(13,14)の故障診断の実行を許可した場合に、内燃機関1の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定する目標回転速度変更部を備えた出力制御部27とを備えている。これにより、本実施の形態1においては、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されると、内燃機関1の目標回転速度を、発電要求出力に対する通常の目標回転速度(第1の目標回転速度)から、排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度(第2の目標回転速度)に変更し、その後の燃料供給停止中に、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を実施するので、発電機2によるモータリングを必要とせず、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断に対する電気的なエネルギーの消費を抑えることができるという効果が得られる。
As described above, in the first embodiment, the power
実施の形態2.
上記の実施の形態1において、排気ガスセンサ診断部26が排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を許可した後に、運転者の加速要求により、車両駆動用モータ6の必要電力が増大する場合がある。排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可された後は、内燃機関1の目標回転速度を排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度Ne_diagに固定しているため、発電機2からの供給電力は一定に保たれている。そのため、運転者による急速な加速要求などによって、車両が加速され、車両駆動用モータ6で大きな電力が消費される場合は、発電機2からの供給電力では足りなくなるので、その足りない分をバッテリ3から供給することになる。このため、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可された状態で加速状態が継続すると、バッテリ3のSOCが0%まで低下して走行不能となることがある。
In the first embodiment, after the exhaust gas
そこで、本実施の形態2においては、この問題を解決するための実施の形態について説明する。ハイブリッド車両の概略構成、内燃機関1と発電制御装置9との構成、発電制御装置9の概念構成、発電機制御部90の処理、内燃機関制御部91の処理、排気ガスセンサ(13,14)の診断許可判定の処理、空燃比センサ13の診断の処理、酸素センサ14の診断の処理は、それぞれ、図1、図2、図3、図9、図10、図12、図13と同一であるため、説明は省略する。
Therefore, in the second embodiment, an embodiment for solving this problem will be described. Schematic configuration of hybrid vehicle, configuration of
図15は、本実施の形態2における出力制御部27の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図11のフローチャートに対して、ステップS1106の処理のみがステップS1506に変更されているので、ここでは、ステップS1506以外の説明は省略する。
FIG. 15 is a flowchart showing the processing of the
本実施の形態2においては、図15に示すように、ステップS1105の判定で、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可された場合、ステップS1506に進む。ステップS1506では、内燃機関1の目標回転速度NeTに、排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度Ne_diagと、発電要求出力に基づく通常時のTNeN(E_rq)のうち、いずれか大きい方を選択して設定する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 15, when the failure diagnosis of the exhaust gas sensors (13, 14) is permitted in the determination in step S1105, the process proceeds to step S1506. In step S1506, the target rotational speed NeT of the
次に、本実施の形態2に係る発電制御装置9における、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断時の内燃機関1の回転速度の挙動を、図16のタイミングチャートを用いて説明する。時刻t2までは図14と同じであるため、ここでは説明を省略する。時刻t2で内燃機関1の目標回転速度が、排気ガスセンサ故障診断用の目標回転速度Ne_diagに設定された後、運転者の加速要求により、車両駆動用モータ6の消費電力が増大する。ここで、内燃機関1の目標回転速度は、ステップS1506の処理により、車両駆動用モータ6の消費電力とバッテリ3の充電電力の和に対応したTNeT(E_rq)に設定される(時刻:t3)。図16のSOCのグラフには、内燃機関1の目標回転速度がNe_diagから変更しない場合を点線で示しており、車両の走行中にSOCが0になってしまうことがわかる。運転者の加速要求が終了し、車両駆動用モータ6の消費電力が低下すると、この状態に対応したTNeT(E_rq)は故障診断用のNe_diagを下回るため、内燃機関1の目標回転速度はNe_diagが設定される(時刻:t4)。そしてSOCがTs1に達すると、図14の時刻t3と同様に、充電完了を判定し、内燃機関1への燃料供給が停止する(時刻:t5)。燃料供給が停止してから内燃機関1が停止するまでに排気ガスセンサ(13,14)の故障診断を実施する。
Next, the behavior of the rotational speed of the
以上のように、本実施の形態2によれば、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態2においては、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されると、内燃機関1の目標回転速度を、故障診断用の目標回転速度と発電要求出力に対応する通常の目標回転速度のうちのいずれか大きい方を選択して設定するので、排気ガスセンサ(13,14)の診断許可中に、車両駆動用モータ6での消費電力が増大しても、バッテリ3のSOCが低下することがないので、走行不能となることを回避することができる。
As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, failure diagnosis of the exhaust gas sensors (13, 14) can be performed. If permitted, the target rotational speed of the
実施の形態3.
上記の実施の形態1において、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されたタイミングで、内燃機関1の回転速度が急激に上昇することがある。排気ガスセンサ(13,14)の故障診断は、排気ガスセンサ(13,14)の活性状態や出力電圧が所定の状態になったことをもって許可されるため、例えば、図14の時刻t2のタイミングのように、車両の走行状態を一定にしたいという運転者の意思とは関係無く、排気ガスセンサの故障診断の許可によって、突然、内燃機関1の回転速度が急激に上昇するため、騒音等の運転者に聴覚上の違和感を与えてしまうことがある。そこで、本実施の形態3では、この問題を解決するために、発電要求出力に対応する通常の目標回転速度と故障診断用の目標回転速度との間で内燃機関1の目標回転速度を変更する際に、目標回転速度の変化量を所定値以下に制限する、実施の形態について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment described above, the rotational speed of the
ハイブリッド車両の概略構成、内燃機関1と発電制御装置9との構成、発電制御装置9の概念構成、発電機制御部90の処理、内燃機関制御部91の処理、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断許可判定の処理、空燃比センサ13の診断の処理、酸素センサ14の診断の処理は、それぞれ、図1、図2、図3、図9、図10、図12、図13と同一であるため、説明は省略する。
Schematic configuration of hybrid vehicle, configuration of
図17は、本実施の形態3における出力制御部27の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図15のフローチャートに対して、ステップS1506の処理を、ステップS1706,S1707,S1708,S1709,S1710,S1711に変更している。これらのステップ以外は図15と同じ処理の内容であるため、説明は省略する。
FIG. 17 is a flowchart showing the processing of the
本実施の形態3においては、ステップS1105で、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可された場合、ステップS1706で、一時変数NeT_tmpに、故障診断用の目標回転速度Ne_diagと通常の発電要求に対応する目標回転速度TNeN(E_rq)のうち、いずれか大きい方を選択して設定する。次に、ステップS1707で、目標回転速度NeTと一時変数NeT_tmpの差の絶対値が所定値ΔNeT以下か否かを判定する。|NeT−NeT_tmp|≦ΔNeTの場合は、ステップS1708で、NeTにNeT_tmpを設定して、ステップ1108に進む。それ以外は、ステップS1709に進み、目標回転速度NeTと一時変数NeT_tmpの大小関係を比較する。NeT<NeT_tmpの場合は、ステップS1710に進み、目標回転速度NeTをΔNeTだけ加算してステップS1108へ進む。一方、NeT≧NeT_tmpの場合は、ステップS1711で、目標回転速度NeTをΔNeTだけ減算して、ステップS1108へ進む。従って、これら一連の処理により、目標回転速度の変化量がΔNeT以下に制限される。 In the third embodiment, when failure diagnosis of the exhaust gas sensor (13, 14) is permitted in step S1105, the target rotational speed Ne_diag for failure diagnosis and the normal power generation request are set in the temporary variable NeT_tmp in step S1706. Is selected and set to the larger one of the target rotational speeds TNEN (E_rq) corresponding to. In step S1707, it is determined whether the absolute value of the difference between the target rotational speed NeT and the temporary variable NeT_tmp is equal to or less than a predetermined value ΔNeT. If | NeT−NeT_tmp | ≦ ΔNeT, NeT_tmp is set in NeT in Step S1708, and the process proceeds to Step 1108. Otherwise, the process proceeds to step S1709, and the magnitude relationship between the target rotational speed NeT and the temporary variable NeT_tmp is compared. If NeT <NeT_tmp, the process proceeds to step S1710, the target rotation speed NeT is added by ΔNeT, and the process proceeds to step S1108. On the other hand, if NeT ≧ Ne_tmp, the target rotational speed NeT is subtracted by ΔNeT in step S1711, and the process proceeds to step S1108. Therefore, the amount of change in the target rotation speed is limited to ΔNeT or less by a series of these processes.
次に、本実施の形態3に係る発電制御装置9における、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断時の内燃機関1の回転速度の挙動を、図18のタイミングチャートを用いて説明する。時刻t2までは図16と同じであるため、説明を省略する。時刻t2で、内燃機関1の目標回転速度の一時変数NeT_tmpにはNe_diagが設定されるが、目標回転速度NeTの変化量が制限されるため、内燃機関1の回転速度は急激には変化せず、緩やかに変化する。また、時刻t3からの運転者の加速要求による車両駆動用モータ6の消費電力の増大や、時刻t4での加速要求の終了による車両駆動用モータ6の消費電力の低下においても、内燃機関1の回転速度の変化は緩やかになる。
Next, the behavior of the rotational speed of the
本実施の形態3によれば、上記の実施の形態1,2と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態3においては、発電要求出力に応じた通常時の目標回転速度(第1の目標回転速度)と故障診断用の目標回転速度(第2の目標回転速度)との間で、内燃機関1の目標回転速度を変更する際に、目標回転速度の変化量を所定値以下に制限するようにしたので、内燃機関1の回転速度の急激な変化を抑制することができる。このため、運転者に、騒音などの聴覚上の違和感を与えることを回避することができる。
According to the third embodiment, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained. Further, in the third embodiment, the target rotational speed at the normal time (first 1) and the target rotational speed for failure diagnosis (second target rotational speed), when the target rotational speed of the
実施の形態4.
上記の実施の形態3において、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されたタイミングで、内燃機関1の回転速度の急激な変化を抑制しているために、車両駆動用モータ6の消費電力が急激に大きくなると、内燃機関1の回転速度が目標発電量に対応した出力に達するまでの間、バッテリ3のSOCは低下する。図18のSOCのチャートで、時刻t3以降にSOCの上昇が遅くなるのはこのためである。例えば、平坦路から登坂となるタイミングで運転者が加速すると、車両駆動用モータ6が急激に非常に大きな電力を消費することになり、発電機2からの電力供給が追いつかず、バッテリ3のSOCが0%まで低下して走行不能となることがある。そこで、本実施の形態4では、この問題を解決するための実施の形態について説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, since the rapid change in the rotational speed of the
ハイブリッド車両の概略構成、内燃機関1と発電制御装置9との構成、発電制御装置9の概念構成、発電機制御部90の処理、内燃機関制御部91の処理、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断許可判定の処理、空燃比センサ13の診断の処理、酸素センサ14の診断の処理は、それぞれ、図1、図2、図3、図9、図10、図12、図13と同一であるため、説明は省略する。
Schematic configuration of hybrid vehicle, configuration of
図19は、本実施の形態4における、出力制御部27の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図17に対して、ステップS1710の処理を、ステップS1910に変更している。ステップS1910以外は、図17と同じ処理の内容であるため、説明は省略する。
FIG. 19 is a flowchart showing processing of the
本実施の形態4においては、図19に示すように、ステップS1709で、目標回転速度NeTと一時変数NeT_tmpの大小関係を比較した結果、NeT<NeT_tmpの場合に、ステップS1910に進む。ステップS1910で、目標回転速度NeTにNeT_tmpを設定して、ステップS1108へ進む。この処理により、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断許可時において、内燃機関1の目標回転速度が、大きな方に変化する際には、目標回転速度の変化量に制限が掛からない。一方、目標回転速度が低くなる方については変化量に制限が掛かる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 19, in step S1709, when the magnitude relation between the target rotational speed NeT and the temporary variable NeT_tmp is compared, if NeT <NeT_tmp, the process proceeds to step S1910. In step S1910, NeT_tmp is set as the target rotation speed NeT, and the process proceeds to step S1108. With this processing, when the target rotational speed of the
次に、本実施の形態4に係る発電制御装置9における、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断時の内燃機関1の回転速度の挙動を、図20のタイミングチャートを用いて説明する。目標回転速度の上昇側には制限が掛からないので、時刻t3までは図16と同じである。時刻t4での加速要求の終了による車両駆動用モータ6の消費電力の低下においてのみ内燃機関1の回転速度の変化は緩やかになる。
Next, the behavior of the rotational speed of the
本実施の形態4によれば、上記の実施の形態1〜3と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態4においては、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断が許可されると、内燃機関1の目標回転速度の変化量を、目標回転速度の上昇側には制限を与えず、低下側のみ制限する。すなわち、目標回転速度を小さい値に変更する際にのみ、目標回転速度の変化量を所定値以下に制限するようにした。このため、排気ガスセンサ(13,14)の故障診断許可中に車両駆動用モータ6での消費電力が増大しても、バッテリ3のSOCが低下することがないので、走行不能となることを回避することができる。また、内燃機関1の回転速度の低下側における急激な変化は制限されているため、運転者に、騒音等の聴覚上の違和感を与えることを回避することができる。
According to the fourth embodiment, the same effects as in the first to third embodiments can be obtained, and furthermore, in the fourth embodiment, failure diagnosis of the exhaust gas sensor (13, 14) is permitted. Then, the amount of change in the target rotation speed of the
1 内燃機関、2 発電機、3 バッテリ、4 アクセル、5 モータ制御装置、6 車両駆動用モータ、7 電力変換器、8 駆動輪、9 発電制御装置、12 触媒コンバータ、13 空燃比センサ、14 酸素センサ、15 クランク角センサ、16 エアーフローセンサ、17 インジェクタ、18 点火プラグ、19 スロットル。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記車両を駆動する車両駆動用モータの消費電力量と前記発電機からの電力を蓄電するバッテリへの充電電力量とに基づいて目標発電量を算出するとともに、前記目標発電量の関数を用いて、発電すべき発電量を示す前記内燃機関への発電要求出力の算出を行う目標発電量算出部と、
前記内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサの故障診断を行う排気ガスセンサ診断実行部と、
前記排気ガスセンサの状態に応じて、前記排気ガスセンサ診断実行部による前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可するか否かを判定する排気ガス診断許可部と、
前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可しなかった場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、前記発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、前記排気ガスセンサ診断許可部が前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可した場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定する目標回転速度変更部と
を備えた発電制御装置。 A power generation control device used by being mounted on a vehicle including a generator and an internal combustion engine that drives the generator,
A target power generation amount is calculated based on a power consumption amount of a vehicle driving motor that drives the vehicle and a charge power amount to a battery that stores power from the generator, and a function of the target power generation amount is used. A target power generation amount calculation unit for calculating a power generation request output to the internal combustion engine indicating a power generation amount to be generated;
An exhaust gas sensor diagnosis execution unit for diagnosing an exhaust gas sensor disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and detecting an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine or an oxygen concentration in the exhaust gas;
According to the state of the exhaust gas sensor, an exhaust gas diagnosis permission unit that determines whether or not the exhaust gas sensor diagnosis execution unit permits execution of a failure diagnosis of the exhaust gas sensor;
When the exhaust gas sensor diagnosis permission unit does not permit execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor, the target rotation speed of the internal combustion engine is set to a first target rotation speed based on the power generation request output, and the exhaust gas sensor A target rotational speed changing unit that sets a target rotational speed of the internal combustion engine to a second target rotational speed for failure diagnosis when the gas sensor diagnostic permitting part permits execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor; Power generation control device.
請求項1に記載の発電制御装置。 When the exhaust gas sensor diagnosis permission unit changes the failure diagnosis of the exhaust gas sensor from the permitted state to the prohibited state, the target rotational speed changing unit changes the target rotational speed of the internal combustion engine from the second target rotational speed to the The power generation control device according to claim 1, wherein the power generation control device is changed to a first target rotation speed.
請求項1または2に記載の発電制御装置。 The target rotational speed changing unit is configured to replace the second target rotational speed as the target rotational speed of the internal combustion engine, which is set when the exhaust gas sensor diagnosis permitting unit permits failure diagnosis of the exhaust gas sensor, instead of the second target rotational speed. 3. The power generation control device according to claim 1, wherein a larger one of the target rotation speed of 1 and the second target rotation speed is selected and set.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の発電制御装置。 The target rotational speed changing unit sets a change amount of the target rotational speed to a predetermined value when changing the target rotational speed of the internal combustion engine between the first target rotational speed and the second target rotational speed. The power generation control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power generation control device is limited to the following.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の発電制御装置。 When the target rotational speed changing unit changes the target rotational speed of the internal combustion engine between the first target rotational speed and the second target rotational speed, the target rotational speed is decreased by the change. In the case, the amount of change in the target rotational speed is limited to a predetermined value or less, and when the target rotational speed increases due to the change, the amount of change in the target rotational speed is not limited. The power generation control device according to any one of claims.
前記車両を駆動する車両駆動用モータの消費電力量と、前記発電機からのバッテリへの充電電力量とに基づいて、目標発電量を算出するステップと、
前記目標発電量の関数を用いて、発電すべき発電量を示す前記内燃機関への発電要求出力の算出を行うステップと、
前記内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比あるいは排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサの状態に応じて、前記排気ガスセンサの故障診断の実行を許可するか否かを判定するステップと、
前記排気ガスセンサの故障診断の実行が許可されなかった場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、前記発電要求出力に基づく第1の目標回転速度に設定し、前記排気ガスセンサの故障診断の実行が許可された場合に、前記内燃機関の目標回転速度を、故障診断用の第2の目標回転速度に設定するステップと、
前記排気ガスセンサの故障診断の実行が許可された場合に、前記排気ガスセンサの故障診断を実行するステップと
を備えた発電制御方法。 A power generation control method used in a vehicle including a generator and an internal combustion engine that drives the generator,
Calculating a target power generation amount based on a power consumption amount of a vehicle driving motor that drives the vehicle and a charging power amount to the battery from the generator;
Using the function of the target power generation amount to calculate a power generation request output to the internal combustion engine indicating the power generation amount to be generated;
A failure diagnosis of the exhaust gas sensor is executed according to the state of the exhaust gas sensor that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine or the oxygen concentration in the exhaust gas. Determining whether to permit;
When execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor is not permitted, the target rotation speed of the internal combustion engine is set to a first target rotation speed based on the power generation request output, and execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor is performed. If allowed, setting the target rotational speed of the internal combustion engine to a second target rotational speed for fault diagnosis;
And a step of executing failure diagnosis of the exhaust gas sensor when execution of failure diagnosis of the exhaust gas sensor is permitted.
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