(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の排気ガスセンサの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。【解決手段】車両駆動用モータの消費電力量とバッテリへの充電電力量とに基づいて目標発電量し、目標発電量とバッテリの蓄電量とに基づいて内燃機関への発電要求出力を行う目標発電量算出部２２と、排気ガスセンサの状態に応じてそれらの故障診断を許可するか判定する排気ガスセンサ診断部２６と、故障診断が許可されなかった場合に内燃機関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、故障診断が許可された場合に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を備えた出力制御部２７とを備えている。【選択図】図３
2014220860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記目標発電量と前記バッテリの蓄電量とに基づいて、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。
【請求項２】
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を許可状態から禁止状態に変更した場合に、前記目標回転速度変更部は、前記内燃機関の目標回転速度を前記第２の目標回転速度から前記第１の目標回転速度に変更する
請求項１に記載の発電制御装置。
【請求項３】
前記目標回転速度変更部は、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を許可した場合に設定する前記内燃機関の目標回転速度として、前記第２の目標回転速度の代わりに、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度のうちのいずれか一方の大きい方を選択して設定する
請求項１または２に記載の発電制御装置。
【請求項４】
前記目標回転速度変更部は、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度との間で前記内燃機関の目標回転速度を変更する際に、前記目標回転速度の変化量を所定値以下に制限する
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。
【請求項５】
前記目標回転速度変更部は、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度との間で前記内燃機関の目標回転速度を変更する際に、当該変更により前記目標回転速度が減少する場合には、前記目標回転速度の変化量を所定値以下に制限し、当該変更により前記目標回転速度が増加する場合には、前記目標回転速度の変化量を制限しない
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。
【請求項６】
発電機とこれを駆動する内燃機関とを備えた車両で用いられる発電制御方法であって、
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、
前記目標発電量と前記バッテリの蓄電量とに基づいて、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３２５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記目標発電量と前記バッテリの蓄電量とに基づいて、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。
【発明の効果】
【０００８】
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、前記目標発電量と前記バッテリの蓄電量とに基づいて、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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１〜４に係わるハイブリッド車の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１〜４に係わる内燃機関と発電制御装置との構成を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１〜４に係わる発電制御装置の概念構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる内燃機関における、発電制御時の動作点を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わるハイブリッド車両において、目標蓄電量近傍で一定速度で走行した場合の内燃機関の回転速度を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係わる空燃比センサの、空燃比とセンサ出力電圧の関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる酸素センサの、空気過剰率とセンサ出力電圧の関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる発電制御装置の発電制御部の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１〜４に係わる発電制御装置の内燃機関制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１〜４に係わる発電制御装置の排気ガスセンサ診断部における排気ガスセンサの診断許可判定の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係わる発電制御装置の出力制御の処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１〜４に係わる空燃比センサの診断の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態１〜４に係わる酸素センサの診断の処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１に係わる排気ガスセンサの診断時の内燃機関の回転速度の挙動を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係わる出力制御の処理を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態２に係わる排気ガスセンサ診断時の内燃機関の回転速度の挙動を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態３に係わる出力制御の処理を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態３に係わる排気ガスセンサ診断時の内燃機関の回転速度の挙動を示すタイミングチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態４に係わる出力制御の処理を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態４に係わる排気ガスセンサ診断時の内燃機関の回転速度の挙動を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
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。
【図１】
2014220860.tif 000003
【図２】
2014220860.tif 000004
【図３】
2014220860.tif 000005
【図４】
2014220860.tif 000006
【図５】
2014220860.tif 000007
【図６】
2014220860.tif 000008
【図７】
2014220860.tif 000009
【図８】
2014220860.tif 000010
【図９】
2014220860.tif 000011
【図１０】
2014220860.tif 000012
【図１１】
2014220860.tif 000013
【図１２】
2014220860.tif 000014
【図１３】
2014220860.tif 000015
【図１４】
2014220860.tif 000016
【図１５】
2014220860.tif 000017
【図１６】
2014220860.tif 000018
【図１７】
2014220860.tif 000019
【図１８】
2014220860.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2014220860.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月30日(2014.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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を許可状態から禁止状態に変更した場合に、前記目標回転速度変更部は、前記内燃機関の目標回転速度を前記第２の目標回転速度から前記第１の目標回転速度に変更する
請求項１に記載の発電制御装置。
【請求項３】
前記目標回転速度変更部は、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を許可した場合に設定する前記内燃機関の目標回転速度として、前記第２の目標回転速度の代わりに、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度のうちのいずれか一方の大きい方を選択して設定する
請求項１または２に記載の発電制御装置。
【請求項４】
前記目標回転速度変更部は、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度との間で前記内燃機関の目標回転速度を変更する際に、前記目標回転速度の変化量を所定値以下に制限する
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。
【請求項５】
前記目標回転速度変更部は、前記第１の目標回転速度と前記第２の目標回転速度との間で前記内燃機関の目標回転速度を変更する際に、当該変更により前記目標回転速度が減少する場合には、前記目標回転速度の変化量を所定値以下に制限し、当該変更により前記目標回転速度が増加する場合には、前記目標回転速度の変化量を制限しない
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。
【請求項６】
発電機とこれを駆動する内燃機関とを備えた車両で用いられる発電制御方法であって、
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。