| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】内田 雅樹
【氏名】倉島 芳国
【氏名】赤坂 伸洋
【氏名】赤城 好彦
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| 【要約】 |
【課題】エンジン検査中におけるエンジン出力の変動要因を無くし、正確なエンジン検査を保証する。
【解決手段】エンジン２と、モータ４と、エンジン２により駆動されてバッテリ充電量が所定値となるように発電するモータジェネレータ１とを備える。エンジン２を検査するときの検査要求を判定し、検査要求を判定したときにはバッテリ１５を所定充電量まで強制的に急速充電させる。予め行うバッテリの急速充電により、十分な充電量が確保され、検査中にバッテリ充電要求が起きにくくなり、エンジンを一定の軸トルクで安定的に運転することで、エンジンの検査が正確に行える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンと、モータと、エンジンにより駆動されバッテリ充電量が所定値となるように発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、エンジンを検査するときの検査要求を判定する手段と、検査要求を判定したときにはバッテリを所定充電量まで強制的に急速充電させる手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】前記エンジン検査中にはバッテリへの充電を禁止させる手段とを備える請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】エンジンの検査要求が、エンジンコントローラに接続された検査装置からの信号により実行される、エンジン軸トルクを一定に保ったまま、所定のアイドル目標回転数の維持に必要なアイドル空気量を決定し、学習する急速学習である請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】エンジンの検査要求が、エンジンコントローラに接続された検査装置からの信号により実行される、一定のエンジン軸トルクを維持したまま、エンジン作動特性に変動をもたらすエンジンディバイスを変化させるアクティブテストである請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】エンジンを一定の軸トルクで回転させているときのエンジンの回転数が一定となるように前記モータジェネレータの出力をフィードバック制御する手段を備え、エンジンのトルク変動をモータジェネレータの出力に基づいて検出する請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】エンジン検査中にエンジン検査許可条件から外れたときはエンジンの軸トルク一定制御を中止し、通常の制御に復帰させる請求項１〜５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】エンジン検査許可条件とは、車速がゼロであり、変速機がＰレンジであり、バッテリ充電量が許容範囲内であり、エンジン冷却水温が許容範囲内であり、コントローラが異常を判定していないときである請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はハイブリッド車両のエンジン検査時の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の駆動システムとして、エンジンとモータとを併用するハイブリッド駆動システムが知られているが、この駆動システムではモータ走行のみ、エンジン走行のみ、またはモータとエンジン走行というように駆動形態が変わり、またエンジンによりバッテリを充電するモータジェネレータを駆動していて、バッテリの充電容量が大きいときはエンジンを停止したりする。
【０００３】ところで、車両用エンジンの各部の作動状態が適正であるかどうかを検査するための検査装置があり、この検査装置をエンジンのコントローラに接続して、例えばエンジンの点火時期を測定したり、記憶されているエンジンの故障状態を読みとったりする。
【０００４】ハイブリッド車両のエンジンは、上記のようにバッテリの充電状態によって停止することがあり、このため検査中にもしエンジンが停止すると、検査不能となってしまう。そこで、特開平１０−３３９１８３号公報により、エンジンの検査中であることを判定したら、バッテリ残容量にかかわらず、つまりバッテリ充電量が十分のときもエンジンを停止させないように制御し、確実に検査可能とする提案がなされている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】しかし、上記装置ではエンジン検査中の停止は回避しても、バッテリ十分量が不足したときはエンジントルクを高め、バッテリの充電を行っている。
【０００６】エンジンの検査の一つとして、特開平１１−１８２３０４号公報にあるような急速（アイドル空気量調整）学習があり、この急速学習はアイドル回転数のバラツキを無くすために、エンジン軸トルク一定の状態で一定回転数となるようにアイドル空気量を調整し、これを学習保存するものであるが、この学習時には正確にエンジン軸トルクを一定に制御する必要があり、このときにバッテリ充電要求からエンジン軸トルクが変動したりすると、検査不能になってしまう。
【０００７】また、エンジンのアクティブテストとして、一定軸トルクでエンジンを回転させておき、点火時期や排気還流量を変化させ、このときのエンジン回転数の変化を読み取ることで、点火時期制御装置や排気還流制御装置が適正に作動しているか否かを検査することがあるが、この場合も上記したバッテリ充電要求からのエンジン出力変動があると、たちまち検査不能に陥るのである。
【０００８】本発明はこのような問題を解決、すなわちエンジン検査中におけるエンジン出力の変動要因を無くし、正確なエンジン検査を保証することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジンと、モータと、エンジンにより駆動されバッテリ充電量が所定値となるように発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、エンジンを検査するときの検査要求を判定する手段と、検査要求を判定したときにはバッテリを所定充電量まで強制的に急速充電させる手段とを備える。
【００１０】第２の発明は、第１の発明において、エンジン検査中にはバッテリへの充電を禁止させる手段とを備える。
【００１１】第３の発明は、第１または第２の発明において、エンジンの検査要求が、エンジンコントローラに接続された検査装置からの信号により実行される、エンジン軸トルクを一定に保ったまま、所定のアイドル目標回転数の維持に必要なアイドル空気量を決定し、学習する急速学習である。
【００１２】第４の発明は、第１または第２の発明において、エンジンの検査要求が、エンジンコントローラに接続された検査装置からの信号により実行される、一定のエンジン軸トルクを維持したまま、エンジン作動特性に変動をもたらすエンジンディバイスを変化させるアクティブテストである。
【００１３】第５の発明は、第４の発明において、エンジンを一定の軸トルクで回転させているときのエンジンの回転数が一定となるように前記モータジェネレータの出力をフィードバック制御する手段を備え、エンジンのトルク変動をモータジェネレータの出力に基づいて検出する。
【００１４】第６の発明は、第１〜第５の発明において、エンジン検査中にエンジン検査許可条件から外れたときはエンジンの軸トルク一定制御を中止し、通常の制御に復帰させる。
【００１５】第７の発明は、エンジン検査許可条件とは、車速がゼロであり、変速機がＰレンジであり、バッテリ充電量が許容範囲内であり、エンジン冷却水温が許容範囲内であり、コントローラが異常を判定していないときである。
【００１６】
【作用、効果】第１の発明において、エンジン検査時には予め行うバッテリの急速充電により、十分な充電量が確保され、検査中にバッテリ充電要求が起こりにくくなる。このため、検査中はエンジンを一定の軸トルクで安定的に運転することが可能となり、エンジンの正確な検査を実行できる。
【００１７】第２の発明では、エンジン検査中にはバッテリへの充電が禁止されるので、検査中におけるエンジン出力の変動要因がなくなり、正確な検査が保証される。
【００１８】第３の発明では、アイドル回転数のバラツキを補償する急速学習が、また第４の発明では、ＥＧＲ制御装置や点火時期制御装置などのエンジンディバイスの検査が行える。
【００１９】第５の発明では、エンジンディバイスの動作に起因してのエンジントルク変動があるとモータジェネレータの出力が変化し、例えば、エンジンディバイスがトルクダウン側に働くと、モータジェネレータの出力トルクがアップし、逆にエンジンディバイスがトルクアップ側に働くとモータジェネレータの出力トルクがダウンし、これによりエンジンディバイスの動作確認を正確かつ簡単に行うことが可能となる。
【００２０】第６、第７の発明では、所定のエンジン検査許可条件が外れたときは、適正な検査が行えないので、エンジン軸トルクが一定となる検査モード運転を中止し、検査結果が不正確となるのを未然に防止する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】図１において、まず、ハイブリッド車両のパワートレインを説明すると、モータ（モータジェネレータ）１、エンジン２、パウダークラッチ（以下単にクラッチという）３、モータ４、変速機（無段変速機を含む）５、差動歯車６、及び駆動輪７から構成される。モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸及びクラッチ３の入力軸は互いに連結され、また、クラッチ３の出力軸、モータ４の入力軸及び変速機５の入力軸は互いに連結される。
【００２３】クラッチ３の締結時はエンジン２とモータ４が車両の駆動源となり、クラッチ３の開放時はモータ４のみが駆動源となる。モータ１は主としてエンジン２の始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の走行と減速時のエネルギ回生に用いられる。
【００２４】モータ１、４はそれぞれ、図示しないインバータにより駆動される。インバータ共通のＤＣリンクを介して強電バッテリ１５に接続されており、強電バッテリ１５の直流電力を交流電力に変換してモータ１、４へ供給するとともに、モータ１、４の交流発電電力を直流電力に変換して強電バッテリ１５を充電する。
【００２５】２０は本発明のハイブリッド制御機能を備えたハイブリッドコントローラ（ＨＣＭ）であり、エンジン冷却水温、変速機からのシフト位置、さらにアクセル及びブレーキ操作量が入力され、またエンジン回転数、車速が入力され、強電バッテリ１５からの充電状態量も入力し、これらに基づいて、モータ制御回路２１、エンジン制御回路（ＥＣＭ）２２、クラッチ制御回路２３、モータ制御回路２４、変速機制御回路２５の各動作を制御する。
【００２６】図中、３０はエンジン冷却水温センサ、３１は変速機のセレクトレバースイッチ、３２はアクセルセンサ、３３はブレーキスイッチ、３４は車速センサ、３５はスロットル開度センサ、３６はアイドルスイッチ、３７はエンジン回転数センサ、３８はバッテリＳＯＣ検出装置である。なお、バッテリＳＯＣ検出装置３８は強電バッテリ１５の実容量（充電量）の代表値を検出する。
【００２７】次に図２によって、このようなハイブリッド車両のエンジン２のアイドル回転数のバラツキを補償する急速学習や、エンジンディバイスのアクティブテストを行うための検査システムについて説明する。
【００２８】検査装置（コンサルト）４１は前記したエンジン制御回路（ＥＣＭ）２２に直接的に接続し、検査のための各種指示信号の入力が可能となる。ＥＣＭ２２とハイブリッドコントローラ（ＨＣＭ）とは、ＣＡＮ通信により信号の授受が実行され、検査装置４１からの検査要求が出されると、ＥＣＭ２２から信号がＨＣＭ２０に出力され、これに基づいてエンジンを始動させ、かつその後の検査の内容に応じてエンジンの駆動条件がＥＣＭ２２に送られ、エンジン２の作動が制御される。
【００２９】そしてＨＣＭ２０は検査要求があると、バッテリ充電量のいかんにかかわらず、強電バッテリ１５に対して一定の時間だけ強制的に急速充電を行うように、エンジン回転を上昇させる。通常の充電時にはエンジン２は例えば1000ｒｐｍで回転しているが、急速充電時には回転数が1200ｒｐｍまで上昇され、これにより強電バッテリ１５に対して、検査中は充電の必要がない状態まで充電量を高めるようになっている。
【００３０】また、検査装置４１からの指示により検査中はＥＣＭ２２を制御し、エンジン軸トルクを一定に保持し、エンジン負荷変動に伴うエンジン回転数の変動についてはモータジェネレータ１の出力トルクを変化させて一定回転数に保つようにフィードバック制御し、この状態でアイドル回転数のバラツキを補償するための急速制御や、エンジンディバイスである例えばＥＧＲ装置や点火時期装置の作動状況のアクティブテストを行ったりする。そして、検査結果については、モータジェネレータ１の出力変動を検出することにより判定している。
【００３１】具体的な制御動作について、図３から図６のフローチャートにしたがって説明する。
【００３２】図３はＨＣＭ側で実行される制御動作であり、まずステップＳ１で検査モードトリガが入力したかどうか判断し、入力があるときは、そのときの変速機ギヤ位置はＰレンジか、またバッテリ最低充電量が満たされているかどうか判断する。これら条件が満たされているときは、エンジン始動後にモータジェネレータ１とＥＣＭ２２に対して強電充電要求を行う。これは例えば、エンジン回転数が1200ｒｐｍとなるように回転数を通常時よりも上昇させ、モータジェネレータ１により発電を行う。
【００３３】ステップＳ４ではＨＣＭ２０からＣＡＮを経由して送られてくる強電バッテリ１５の充電量に相当するＳＯＣが所定充電量に達したかどうか判断し、所定充電量に達するまで急速充電を行う。
【００３４】所定の充電量に達したならばステップＳ５に進み、モータジェネレータ１及びＥＣＭ２２に対して検査モード運転指令を行う。このときはエンジン回転数を1000ｒｐｍのアイドル運転モードに制御し、モータジェネレータ１の発生トルクはゼロＮｍとなるようにして、エンジン軸トルクを一定に保持する。なお、クラッチ３が切断され、モータ４は停止する。
【００３５】この検査モード運転は、後述する検査モードが終了するまで維持されることになる。つまり、ステップＳ６ではシステム、充電量に問題が発生したかどうか判断され、問題が無ければステップＳ７で検査終了信号が入力したかどうか判断され、終了信号が有るまで、上記した検査モードが維持されるのである。
【００３６】ここで、上記した問題とは車速が０Km/h以上、変速機がＰレンジ以外の位置、バッテリ充電量が３５％以下または７５％以上、エンジン冷却水温が５０℃以下または１１０℃以上、モータ制御回路２１及び２４、ＨＣＭ２０にＮＧが発生したときなどであり、このようなときにはステップＳ８に移り、通常運転モードに移行し、通常のハイブリッド制御システムとなるように指令が出される。
【００３７】次に図４によってＥＣＭ側で実行される制御動作について説明する。
【００３８】まずステップＳ１１でアクティブテストまたは急速学習のトリガ信号が入力したかの判断を行い、入力したときは、ステップＳ１２でそのとき変速機ギヤ位置、車速、エンジン冷却水温などが判断され、ギヤ位置がＰレンジ、車速がゼロ、冷却水温が５０℃から１０℃にあるときは、検査モードに移行すべく、ステップＳ１３に進む。ここでは、検査モードを起動し、ＨＣＭ２０に検査モード信号を送信する。ステップＳ１４で強電充電制御要求があるかどうか判断され、有るまで待ち、要求があると、ステップＳ１５でエンジンを始動し、アイドル回転数を1200ｒｐｍに維持して強電充電制御を実行する。
【００３９】この強電充電はステップＳ１６で検査モード運転指令が検出されるまで、すなわち充電量が所定値に達するまで継続される。検査モード指令があれば、ステップＳ１７に移行してアイドル回転数1000ｒｐｍで一定の軸トルクとなるように運転し、この間に急速学習、アクティブテストの制御を実行する。
【００４０】ステップＳ１８でこれらアクティブテスト、急速学習の終了が判断されるまで、ステップＳ１７での検査モードが継続される。
【００４１】そして、終了が判断されると、ステップＳ１８で検査モードの終了信号が送信され、ステップＳ２０に進み通常の運転モードに復帰する。
【００４２】図５は前記した急速学習の制御動作を表し、ステップＳ３１で、エンジン軸トルクを一定状態に保持したまま、このときのエンジン回転数と空気量を合わせ込んで学習値として記憶する。これによりアイドル運転時の回転数を目標アイドル回転数に一致させる修正が行える。
【００４３】図６はアクティブテストの制御動作である。
【００４４】ステップＳ４１でアクティブテストにより各エンジンディバイス、例えばＥＧＲ装置、点火時期制御装置などを動作させる。
【００４５】ステップＳ４２ではこれらエンジンディバイスの動作に伴って発生するエンジントルク変動及びこれに伴う回転数変動をモータジェネレータ１の出力により吸収する。エンジンデバイスによりトルクダウン側に向かうと、モータトルクを増大させ（プラス側）、逆にトルクアップ側に向かうとモータトルクを減少させ（マイナス側）、これによりエンジン回転数を一定に維持する。例えば、ＥＧＲガス流量を増加させると、エンジントルクがダウンし、回転数が低下するので、これを補うようにモータトルクが増大するのである。
【００４６】したがってモータジェネレータ１の出力変化を検出することにより、エンジンのトルク変動が検出でき、アクティブテストが行える。
【００４７】次に全体的な作用について説明する。
【００４８】エンジン２の各種ディバイスの動作のテストあるいは、アイドル回転数を目標値に収束させる学習制御を行う場合、検査装置２２をＥＣＭ２２に接続し、検査要求が行われると、エンジンが始動され、その回転数を通常のアイドル回転数よりも高い1200ｒｐｍに制御し、かつモータジェネレータ１により発電し、強電バッテリ１５に急速での強電充電を行う。これは通常の充電時よりも発電量が大きく、強電バッテリ１５は短時間のうちに充電量が所定値に達する。
【００４９】これにより、急速学習、アクティブテストが行われている間は、強電バッテリ１５の充電容量は十分に確保され、検査中にバッテリ電圧が低下し、エンジン２の駆動により充電が行われるようなことがなくなり、したがってエンジン出力変動により検査が混乱することを防げる。
【００５０】強電バッテリ１５への充電が行われた後に、検査モードに移行し、エンジン軸トルクが一定で、回転数が例えば1000ｒｐｍの一定回転数に維持され、この場合、回転数変動に対しては、モータジェネレータ１の出力により変動を抑えるようなフィードバック制御が行われる。
【００５１】この状態でアクティブテストが行われ、例えばＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を増加させると、エンジントルクが低下し、エンジン回転数が低下しようとする。しかし、回転数の低下を検出するとモータジェネレータ１の出力が増大し（プラス側）、目標アイドル回転数まで戻し、逆にＥＧＲ量が減少しエンジントルクが増大すると、回転数が目標回転数よりも上昇しようとし、これに対してはモータジェネレータ１の出力が低下し（マイナス側）、回転数を目標値に維持する。
【００５２】このようにしてモータジェネレータ１の出力トルクが変化するので、これを検出することにより、ＥＧＲ装置が適正に動作しているかの判断ができる。
【００５３】ところで、エンジン検査中に、例えば変速機のＰレンジからＤレンジなどに切り換えられたり、車速がゼロの状態でなくなったりしたときには、検査許可条件が失われ、正確な検査が保証されないので、検査モードを中止し、通常のエンジン制御に戻る。なお、この他にも、バッテリ充電量が３５％〜７５％の範囲を外れ、充電の必要なときや過充電のおそれのあるとき、あるいはエンジン冷却水温が５０℃から１１０℃の範囲を外れ、エンジン２が不安定なときにも検査が中止され、検査が続行されたときに問題が生じることを未然に防いでいる。
【００５４】なお、検査モードのときは、バッテリ充電状態が多少変動しても、強電バッテリ１５に対する強電充電を禁止するようにすることもでき、この場合はエンジン軸トルクの一定制御中にバッテリ充電が行われることがなく、これにより検査結果の信頼性が損なわれたりすることが無くなり、正確な検査が行える。
【００５５】本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２３２９９９
【氏名又は名称】株式会社日立カーエンジニアリング
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２２日（２０００．３．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６８７１１（Ｐ２００１−２６８７１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７９８１０（Ｐ２０００−７９８１０） |
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