JP6457912B2 - ハイブリッド車両の診断装置及びその診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両において、ガス欠を判定する技術に関する。

特許文献１には、エンジンとモータとを直列に配置し、エンジンとモータとの間に第１クラッチし、モータと駆動輪との間に第２クラッチを配置したハイブリッド車両が開示されている。

このような構成のハイブリッド車両においては、第１クラッチを解放し第２クラッチを締結すればモータのみで走行するＥＶモードとなり、第１クラッチ及び第２クラッチを締結すればエンジン及びモータで走行するＨＥＶモードとなる。

また、発進時に第２クラッチに供給される油圧を徐々に増大させ、第２クラッチをスリップさせながら徐々に締結させるＷＳＣ（Ｗｅｔ Ｓｔａｒｔ Ｃｌｕｔｃｈ）制御を行うことによって、トルクコンバータに頼ることなく、スムーズな発進を実現している。

特開２０１０−１５５５９０号公報

油圧バルブコントロールユニットが作動不良を起こし、第２クラッチに供給される油圧が常時最大となるＭＡＸ圧故障が発生していると、ＷＳＣ制御を正しく行うことができない。このため、ＷＳＣ制御を行うにあたっては、ＭＡＸ圧故障が発生しているかの判定を行い、ＭＡＸ圧故障が発生していると判定された場合にはＷＳＣ制御を中止するとともに、適切なフェイルセーフ制御を行う必要がある。

ここで、ＭＡＸ圧故障が発生していると、第２クラッチが急締結して停止中又は低速回転する駆動輪とモータとが直結状態になり、モータの回転速度が引き下げられて第２クラッチにおける差回転（＝モータの回転速度−第２クラッチの出力回転速度）が縮小する。この現象に着目し、ＭＡＸ圧故障が発生しているかの判定を、モータの回転速度及び第２クラッチにおける差回転に基づき行うことが考えられる。

しかしながら、ガス欠（燃料の不足によってエンジンに十分な量の燃料が供給されない状態）によってエンジンが吹けなくなる場合もモータの回転速度がエンジンによって引き下げられ、第２クラッチにおける差回転が縮小するので、単純にこれらのパラメータに基づきＭＡＸ故障が発生しているかの判定を行うと、ガス欠を誤ってＭＡＸ圧故障と判定してしまう可能性がある。

正しい判定ができないと、適切なフェイルセーフ制御を実施できないだけでなく、その後の修理においても故障原因の特定に時間を要し、また、故障していない部品を交換してしまう可能性もあり、好ましくない。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両におけるガス欠を正しく判定できるようにすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、直列に配置されるエンジン及びモータと、前記モータと駆動輪との間に配置されるクラッチと、前記クラッチに供給する油圧を調圧する調圧機構とを備え、発進時に前記クラッチに供給される油圧を前記調圧機構によって前記クラッチがスリップする油圧に調圧するＷＳＣ制御を行うハイブリッド車両の診断装置であって、前記ＷＳＣ制御中に前記モータの回転速度が前記エンジンのアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、前記モータの回転速度から前記クラッチの出力回転速度を引いて得られる差回転が負であると、前記エンジンのガス欠が発生していると判定するように構成された診断装置が提供される。

また、これに対応するハイブリッド車両の診断方法が提供される。

これらの態様によれば、ＷＳＣ制御中にモータの回転速度がエンジンのアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、クラッチにおける差回転が負であると、エンジンのガス欠が発生していると判定される。これにより、エンジンのガス欠をＭＡＸ圧故障と誤認してしまうことがなく、エンジンのガス欠を正しく判定することができる

本発明の実施形態に係る診断装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成図である。 モード切換マップの一例である。 診断処理の内容を示したフローチャートである。 発進時にエンジンのガス欠が発生した時の様子を示したタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、ハイブリッド車両（以下、車両という。）１００の全体構成図である。車両１００は、エンジン１と、第１クラッチ２と、モータジェネレータ（以下、ＭＧという。）３と、第１オイルポンプ４と、第２オイルポンプ５と、第２クラッチ６と、無段変速機（以下、ＣＶＴという。）７と、駆動輪８と、統合コントローラ５０とを備える。

エンジン１は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、統合コントローラ５０からの指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。

第１クラッチ２は、エンジン１とＭＧ３との間に介装されたノーマルオープンの油圧式クラッチである。第１クラッチ２は、統合コントローラ５０からの指令に基づき、第１オイルポンプ４又は第２オイルポンプ５の吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット７１によって調圧された油圧によって、締結・解放状態が制御される。第１クラッチ２としては、例えば、乾式多板クラッチが用いられる。

ＭＧ３は、エンジン１に対して直列に配置され、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。ＭＧ３は、統合コントローラ５０からの指令に基づいて、インバータ９により作り出された三相交流を印加することにより制御される。ＭＧ３は、バッテリ１０からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。また、ＭＧ３は、ロータがエンジン１や駆動輪８から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ１０を充電することができる。

第１オイルポンプ４は、ＭＧ３の回転がベルト４ｂを介して伝達されることによって動作するベーンポンプである。第１オイルポンプ４は、ＣＶＴ７のオイルパン７２に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット７１に油圧を供給する。

第２オイルポンプ５は、バッテリ１０から電力の供給を受けて動作する電動オイルポンプである。第２オイルポンプ５は、統合コントローラ５０からの指令に基づき、第１オイルポンプ４のみでは油量が不足する場合に駆動され、第１オイルポンプ４と同様にＣＶＴ７のオイルパン７２に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット７１に油圧を供給する。

第２クラッチ６は、ＭＧ３とＣＶＴ７及び駆動輪８との間に介装される。第２クラッチは、統合コントローラ５０からの指令に基づき、第１オイルポンプ４又は第２オイルポンプ５の吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット７１によって調圧された油圧により、締結・解放が制御される。第２クラッチ６としては、例えば、ノーマルオープンの湿式多板クラッチが用いられる。

ＣＶＴ７は、ＭＧ３の下流に配置され、車速やアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更することができる。ＣＶＴ７は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、両プーリに掛け渡されたベルトとを備える。第１オイルポンプ４及び第２オイルポンプ５からの吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット７１によってプライマリプーリ圧とセカンダリプーリ圧を作り出し、プーリ圧によりプライマリプーリの可動プーリとセカンダリプーリの可動プーリとを軸方向に動かし、ベルトのプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更する。

ＣＶＴ７の出力軸には、図示しない終減速ギヤ機構を介してディファレンシャル１２が接続され、ディファレンシャル１２には、ドライブシャフト１３を介して駆動輪８が接続される。

統合コントローラ５０には、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ５１、第２クラッチ６の出力回転速度Ｎｏｕｔ（＝ＣＶＴ７の入力回転速度）を検出する回転速度センサ５２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５３、ＣＶＴ７のセレクトポジション（前進、後進、ニュートラル及びパーキングを切り替えるセレクトレバー又はセレクトスイッチの状態）を検出するインヒビタスイッチ５４、車速を検出する車速センサ５５等からの信号が入力される。統合コントローラ５０は、入力されるこれら信号に基づき、エンジン１、ＭＧ３（インバータ９）、ＣＶＴ７に対する各種制御を行う。ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇは、インバータ９の周波数から計算によって求めることができる。

また、統合コントローラ５０は、図２に示すモード切換マップを参照して、車両１００の運転モードとして、ＥＶモードとＨＥＶモードとを切り換える。

ＥＶモードは、第１クラッチ２を解放し、ＭＧ３のみを駆動源として走行するモードである。ＥＶモードは、要求駆動力が低く、バッテリ１０の充電量が十分な時に選択される。

ＨＥＶモードは、第１クラッチ２を締結し、エンジン１とＭＧ３とを駆動源として走行するモードである。ＨＥＶモードは、要求駆動力が高い時、あるいは、バッテリ１０の充電量が不足する時に選択される。

なお、ＥＶモードとＨＥＶモードとの切り換えがハンチングしないように、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切換線は、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切換線よりも高車速側かつアクセル開度大側に設定される。

また、車両１００がトルクコンバータを備えていないので、図２に示すＷＳＣ領域（発進・減速停車時に使用される車速がＶＳＰ１以下の低車速領域、ＶＳＰ１は、例えば、１０ｋｍ／ｈ）では、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６をスリップさせながら発進及び停止するＷＳＣ制御を行う。

具体的には、ＣＶＴ７のセレクトポジションが非走行ポジション（Ｎ、Ｐ等）から走行ポジション（Ｄ、Ｒ等）に切り換えられて車両１００が発進する場合は、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６に供給される油圧を徐々に増大させ、第２クラッチ６をスリップさせながら徐々に締結する。そして、車速がＶＳＰ１に到達すると、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６を完全締結し、ＷＳＣ制御を終了する。

また、ＣＶＴ７のセレクトポジションが走行ポジション（Ｄ、Ｒ等）で車両１００が走行しており、車両１００が減速してＶＳＰ１まで車速が低下した場合は、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６に供給される油圧を徐々に低下させ、第２クラッチ６をスリップさせながら徐々に解放する。そして、車両１００が停車すると、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６を完全解放し、ＷＳＣ制御を終了する。

ところで、第２クラッチ６に供給される油圧が常時最大になるＭＡＸ圧故障が発生していると第２クラッチ６への油圧の供給を開始直後に第２クラッチ６が急締結するので、ＷＳＣ制御を行うことができない。このため、統合コントローラ５０によってＭＡＸ圧故障が発生しているかの判定を行い、ＭＡＸ圧故障が発生していると判定された場合にはエンジン１のトルクダウンを行う等のフェイルセーフ制御を行うのが好ましい。

しかしながら、ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが落ち込んだこと、及び、これによる第２クラッチ６における差回転ΔＮｃ（＝ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇ−第２クラッチ６の出力回転速度Ｎｏｕｔ）が縮小したことをもってＭＡＸ圧故障が発生していると直ちに判定してしまうと、エンジン１がガス欠（燃料の不足によってエンジン１に十分な量の燃料が供給されない状態）を起こしている場合も同様の現象が起こることから、ガス欠をＭＡＸ圧故障と誤認してしまう可能性がある。

そこで、統合コントローラ５０は、以下に説明する診断処理を行い、これによってＭＧ３の回転速度Ｎｍｇの落ち込み、及び、これによる第２クラッチ６における差回転ΔＮｃの縮小の原因を正しく判定できるようにする。

図３は、統合コントローラ５０が行う診断処理の内容を示したフローチャートである。これを参照しながら統合コントローラ５０が行う診断処理の詳細について説明する。

ステップＳ１では、統合コントローラ５０は、発進時のＷＳＣ制御を実施中か判定し、発進時のＷＳＣ制御を実施中であれば処理をステップＳ２に進め、そうでない場合は処理を終了する。

ステップＳ２では、統合コントローラ５０は、ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが落ち込み判定値Ｎｄｒｐよりも低いか判定する。落ち込み判定値Ｎｄｒｐは、ＭＧ３がエンジン１のアイドル回転速度よりも低い回転速度まで落ち込んだことを判定するための閾値であり、アイドル回転速度よりも僅かに小さい値（例えば、アイドル回転速度が９００ｒｐｍであれば、７００ｒｐｍ）に設定される。統合コントローラ５０は、ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが落ち込み判定値Ｎｄｒｐよりも低いと判定した場合は処理をステップＳ３に進め、そうでない場合は処理を終了する。

ステップＳ３では、統合コントローラ５０は、第２クラッチ６における差回転ΔＮｃの正負を判定する。

ここで、ガス欠によってエンジン１が吹けなくなっているのであれば、エンジン１によってＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが引き下げられるので、第２クラッチ６の出力回転速度ＮｏｕｔよりもＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが低くなり、差回転ΔＮｃが負になる。これに対し、ＭＡＸ圧故障であれば、ＭＧ３が第２クラッチ６を介して停止中又は低速回転中の駆動輪と直結されることでＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが引き下げられるので、第２クラッチ６の出力回転速度ＮｏｕｔよりもＭＧ３の回転速度Ｎｍｇの方が高くなり、差回転ΔＮｃは正になる。

このため、統合コントローラ５０は、差回転ΔＮｃが負と判定した場合はエンジン１のガス欠の可能性有りと判定して処理をステップＳ４に進め、正と判定した場合はＭＡＸ圧故障の可能性ありと判定して処理をステップＳ９に進める。

処理がステップＳ４に進んだ場合は、統合コントローラ５０は、第１タイマをカウントアップする。

そして、ステップＳ５では、統合コントローラ５０は、第１タイマの値がガス欠判定閾値ＮＧｔｈ１を超えたか判定し、超えている場合は処理をステップＳ６に進め、エンジン１のガス欠が発生したと判定する。第１タイマの値がガス欠判定閾値ＮＧｔｈ１を超えていない場合は、統合コントローラ５０は、処理をステップＳ２に戻し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

差回転ΔＮｃが負と判定されても直ちにはエンジン１のガス欠が発生したと判定せず、第１タイマの値がガス欠判定閾値ＮＧｔｈ１を超えて初めてエンジン１のガス欠が発生したと判定するようにしているのは、センサの一時的な異常値等の影響を排除し、判定精度を高めるためである。

そして、統合コントローラ５０は、エンジン１のガス欠発生時のフェイルセーフ制御として、第１クラッチ２を解放し（ステップＳ７）、以後給油されるまでは車両の走行モードをＥＶモードに固定する（ステップＳ８）。

これに対し、処理がステップＳ９に進んだ場合は、統合コントローラ５０は、第２タイマをカウントアップする。

そして、ステップＳ１０では、統合コントローラ５０は、第２タイマの値がＭＡＸ圧故障判定閾値ＮＧｔｈ２を超えたか判定し、超えている場合は処理をステップＳ１１に進め、ＭＡＸ圧故障が発生したと判定する。第２タイマの値がＭＡＸ圧故障判定閾値ＮＧｔｈ２を超えていない場合は、統合コントローラ５０は、処理をステップＳ２に戻し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

差回転ΔＮｃが正と判定されても直ちにはＭＡＸ圧故障が発生したと判定せず、第２タイマの値がＭＡＸ圧故障判定閾値ＮＧｔｈ２を超えて初めてＭＡＸ圧故障が発生したと判定するようにしているのは、センサの一時的な異常値等の影響を排除し、判定精度を高めるためである。

そして、統合コントローラ５０は、ＭＡＸ圧故障発生時のフェイルセーフ制御として、エンジン１のトルクダウン制御を行う（ステップＳ１２）。ＭＡＸ圧故障発生時のフェイルセーフ制御として、エンジン１のトルクダウン制御に代えて、第１クラッチ２及び第２クラッチ６を解放するようにしてもよい。

続いて、上記診断処理を行うことによる作用効果について説明する。

図４は、発進時にエンジン１のガス欠が発生した時の様子を示したタイムチャートである。

発進時はＷＳＣ制御が行われ、ＷＳＣ制御中にエンジン１のガス欠が発生すると、吹け上がらないエンジン１によってＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが引き下げられる（時刻ｔ１〜）。

エンジン１にガス欠が発生した場合もＭＡＸ圧故障が発生した場合も同様にＭＧ３の回転速度Ｎｍｇの落ち込みと、第２クラッチ６における差回転ΔＮｃの縮小が起こるのであるが、上記診断処理によれば、ＭＧ３の回転速度Ｎｍｇが第２クラッチ６の出力回転速度Ｎｏｕｔを下回ると、第１タイマのカウントアップが開始し（時刻ｔ２）、第１タイマの値がガス欠判定閾値ＮＧｔｈ１を超えるとエンジン１のガス欠が発生していると判定される（時刻ｔ３）。

なお、この例では、時刻ｔ１〜ｔ２の間にＭＧ３の回転速度Ｎｍｇの落ち込みが発生し、かつ、差回転ΔＮｃが正となる期間が断続的に発生し、これを受けて第２タイマがカウントアップされるが（不図示）、第２タイマの値はＭＡＸ圧故障判定閾値ＮＧｔｈ２を超えていないものとする。

このように、本実施形態では、ＷＳＣ制御中にＭＧ３の回転速度Ｎｍｇがエンジン１のアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、差回転ΔＮｃが負であると、エンジン１のガス欠が発生していると判定するようにしたので、エンジン１のガス欠をＭＡＸ圧故障と誤認してしまうことがなく、エンジン１のガス欠を正しく判定することができる（請求項１、３、５に対応する効果）。

また、差回転ΔＮｃが負である時間の累積値（第１タイマの値）がガス欠判定閾値を超えるとエンジン１のガス欠が発生していると判定するようにしたので、センサの一時的な異常値等を受けてガス欠でないにもかかわらずガス欠と判定してしまうことがなく、高い判定精度を実現することができる。ＭＡＸ圧故障の判定についても同様である（請求項２、４に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ エンジン
２ 第１クラッチ
３ モータジェネレータ
４ 第１オイルポンプ
５ 第２オイルポンプ
６ 第２クラッチ
８ 駆動輪
５０ 統合コントローラ（診断装置）
７１ 油圧コントロールバルブユニット
１００ ハイブリッド車両

Claims (5)

1. 直列に配置されるエンジン及びモータと、前記モータと駆動輪との間に配置されるクラッチと、前記クラッチに供給する油圧を調圧する調圧機構とを備え、発進時に前記クラッチに供給される油圧を前記調圧機構によって前記クラッチがスリップする油圧に調圧するＷＳＣ制御を行うハイブリッド車両の診断装置であって、
   前記ＷＳＣ制御中に前記モータの回転速度が前記エンジンのアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、前記モータの回転速度から前記クラッチの出力回転速度を引いて得られる差回転が負であると、前記エンジンのガス欠が発生していると判定する、
   ように構成されることを特徴とする診断装置。
2. 請求項１に記載の診断装置であって、
   前記差回転が負である時間の累積値がガス欠判定閾値を超えると前記エンジンのガス欠が発生していると判定する、
   ようさらに構成されることを特徴とする診断装置。
3. 請求項１又は２に記載の診断装置であって、
   前記ＷＳＣ制御中に前記モータの回転速度が前記エンジンのアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、前記差回転が正であると、前記クラッチに供給される油圧が常時最大になるＭＡＸ圧故障が発生していると判定する、
   ようさらに構成されることを特徴とする診断装置。
4. 請求項３に記載の診断装置であって、
   前記差回転が正である時間の累積値がＭＡＸ圧故障閾値を超えると前記ＭＡＸ圧故障が発生していると判定する、
   ようさらに構成されることを特徴とする診断装置。
5. 直列に配置されるエンジン及びモータと、前記モータと駆動輪との間に配置されるクラッチと、前記クラッチに供給する油圧を調圧する調圧機構とを備え、発進時に前記クラッチに供給される油圧を前記調圧機構によって前記クラッチがスリップする油圧に調圧するＷＳＣ制御を行うハイブリッド車両の診断方法であって、
   前記ＷＳＣ制御中に前記モータの回転速度が前記エンジンのアイドル回転速度未満に落ち込み、かつ、前記モータの回転速度から前記クラッチの出力回転速度を引いて得られる差回転が負であると、前記エンジンのガス欠が発生していると判定する、
   ことを特徴とする診断方法。

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