混合动力汽车及其控制方法
2019-11-22

混合动力汽车及其控制方法

一种混合动力汽车,它通过传递来自发动机的功率和来自电动发电机MG2的功率来行驶,且能存储来自发动机的一部分功率和由电动发电机MG1产生的电功率。在此汽车中,基于加速器开度来设定驱动轴的需求功率Pr

在依照此方面的汽车中,基于要输出给驱动轴的需求功率和相对于内燃机输出的效率的特性来设定应该由内燃机输出的目标功率和目标工作点。另外,控制内燃机的运转,以使内燃机以已经设定的目标功率或在已经设定的目标工作点运转。此外,一个等于要输出给驱动轴的需求功率与已经设定的目标功率或与一对应于已经设定的目标工作点的功率之间的差值的功率,被输入、输出或消耗。因此,可以在考虑到相对于内燃机的输出的效率的特性的同时,基于要输出给驱动轴的需求功率来设定内燃机的目标功率或目标工作点。因此,可以使内燃机工作,从而改善汽车的燃料经济性。

Description

在需求转矩Tr*被设定后,CPU72通过把需求转矩Tr*与齿圈轴32a的转数Nr相乘来设定驱动轴(即齿圈轴)的需求功率Pr*(步骤S104)。另外,CPU72基于已经读入的蓄电池50的充电状态SOC来设定蓄电池的充电功率Pbi(步骤S106)。此外,CPU72通过将已经被设定的需求功率Pr*与蓄电池充电功率Pbi相加来设定发动机的目标功率Pe*(步骤S108)。

Nc=Ns·ρ/(1+ρ)+Nr·1/(1+ρ)      …(1)此外,当转矩Tc被输入到行星架34时,分别输出到太阳齿轮31和齿圈32的转矩Tcs和Tcr可以利用齿数比ρ由下式(2)和(3)来表示。

混合动力ECU70主要由CPU72构成为一微处理器。混合动力ECU70包括存储处理程序的ROM74,临时存储数据的RAM76,以及输入/输出端口和通讯端口(没有示出)。混合动力ECU70经输入端口接收来自点火开关80的点火信号,来自检测变速杆(换档杆)81的操作位置的档位传感器82的档位SP,来自检测与加速器踏板83下压量相对应的加速器开度Adrv的加速器踏板传感器84的加速器开度Adrv,来自检测制动器踏板85的下压量的制动器踏板传感器86的制动器踏板位置BP,和来自车速传感器88的车速V。如以上所描述,混合动力ECU70经通讯端口连接着发动机ECU24、电动发电机ECU40和蓄电池ECU52,以便与发动机ECU24、电动发电机ECU40和蓄电池ECU52交换各种控制信号和数据。

然而,对于例如在日本专利申请延迟公开No.2001-298805中所公开的汽车,内燃机有时工作在内燃机工作效率(即燃料经济性)低的低输出区域,尽管工作效率在某种程度上取决于所采用的电动机的容量和性能。也即,当在工作效率低的低输出区域中的输出不能被电动机的输出补偿时,内燃机的工作效率会进一步降低。另外,在内燃机的低输出区域,相对于输出变化的效率变化会变大。因此,当在考虑对蓄电池充电的同时来运转内燃机时,内燃机的输出变化变大了,因而内燃机的效率变化变大了。这可能导致燃料消耗的不稳定。

在依照本实施例的混合动力汽车20中,得到了已经基于发动机的目标功率Pe*而设定的蓄电池充电功率Pbi和已经基于充电状态SOC而设定的蓄电池充电功率Pbi之和。然后,如果所述的和小于最小值Plow,不管蓄电池的充电功率Pbi,发动机的目标功率Pe*被改变为最小值Plow。另一方面,当所述的和等于或大于最小值Plow时,发动机的目标功率Pe*保持不变。然而,当已经基于需求功率Pr*设定的发动机目标功率Pe*小于最小值Plow时,发动机目标功率Pe*也可以不顾及充电状态SOC而被改变为最小值Plow。另一方面,如果发动机的目标功率Pe*等于或大于最小值Plow,发动机的目标功率Pe*也可以通过将已经基于充电状态SOC设定的蓄电池充电功率Pbi与发动机的目标功率Pe*相加来改变。

另外,根据本方面,目标功率设定装置可以基于作为相对于内燃机的输出的效率的特性的相对于内燃机的输出变化的效率变化的特性设定目标功率或目标工作点。因此,可以获得相对于内燃机的输出变化的更适当的效率变化。

以下,将对本发明的一种优选实施例进行说明。图1是根据本发明的一种实施例的混合动力汽车20的结构的示意图。如图中所示,根据本实施例的混合动力汽车20包括一个内燃机22,一个经减振器28连接到作为发动机22的输出轴的曲轴26上的三轴型功率输入/输出机构30,一个能够产生电功率并连接到功率输入/输出机构30上的电动发电机(也称电动-发电机组)MG1,一个也连接到功率输入/输出机构30上的电动发电机MG2,一个作为在电动发动机MG1和电动发动机MG2之间交换电能的辅助装置的蓄电池50,和一个控制车辆的整个驱动系统的混合动力电子控制单元(以下称为混合动力ECU)70。

混合动力汽车及其控制方法

在混合动力汽车(20)中,与行驶时所设定的变速位置SP相对应地设定用于确定燃料增量关系的暂定界限值Win0(S220、S260或S270),并进行根据第1或第2OT增量系数设定用图的燃料喷射量的增加,所述第1或第2OT增量系数设定用图是基于电池(50)的输入限制Win和暂定界限值Win0而设定的。由此,即使在不加速时根据与基于变速位置SP而设定的要求制动力与输入限制Win之间的关系而基于输入限制Win产生解除燃料切断的禁止的危险,也能够调整排气净化催化剂的温度,以在解除燃料切断的禁止而执行燃料切断时能够抑制排气净化催化剂的劣化,能够与所设定的变速位置SP无关地良好地抑制排气净化催化剂的劣化。

在这样设定扭矩指令Tmf之后,根据下式(3)以及式(4),将在步骤SlOO中输入的电池50的输出限制Wout或输入限制Win与电机MGl的消耗电力的差除以电机MG2的转速Nm2,由此计算作为可以从电机MG2输出的扭矩的上下限的扭矩限制Tmax、Tmin(步骤S140),所述电机MGl的消耗电力是由所设定的电机MGl的扭矩指令Tmf乘以现在的电机MGl的转速Nml而得到的。进而,使用要求扭矩Tr'扭矩指令Tml'动力分配综合机构30的传动比P以及减速器35的传动比Gr,通过式(5)计算作为应该从电机MG2输出的扭矩的暂定电机扭矩Tm2tmp(步骤S150),并通过扭矩限制Tmax、Tmin限制所计算出的暂定电机扭矩Tm2tmp来设定电机MG2的扭矩指令Tm2*(步骤S160)。通过这样地设定电机MG2的扭矩指令Tm2%可以将朝向齿圈轴32a输出的要求扭矩Tr*设定为基本限制在电池50的输入输出限制WiruWout的范围内的扭矩。另外,式(5)从图8的列线图可以很容易地导出。在这样设定发动机22的目标转速Ne'目标扭矩Te*和电机MGl、电机MG2的扭矩指令Tml'Tm2*之后,分别将发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*发送到发动机E⑶24,将电机MGl、MG2的扭矩指令Tml'Tm2*发送到电机E⑶40(步骤S170)。接收了目标转速Ne*和目标扭矩Te*的发动机ECU24,基于所接收的目标转速Ne*和目标扭矩Te%使用R0M24b所储存的未图示的燃料喷射量设定用图、节气门开度设定用图等设定相对于发动机22的燃料喷射量、节气门124的位置(节气门开度)等,执行用于得到目标转速Ne*和目标扭矩Te*的控制。另外,接收了扭矩指令Tml'Tm2*的电机ECU40,进行逆变器41、42的开关元件的开关控制,以根据扭矩指令Tmf驱动电机MGl、根据扭矩指令Tm2*驱动电机MG2。

(a)基于所述蓄电单元的状态来设定作为该蓄电单元的充电所允许的电力而被设定的充电允许电力的步骤;

(a)基于所述蓄电单元的状态来设定作为该蓄电单元的充电所允许的电力而被设定的充电允许电力的步骤;

在这里,作为用于选择第IOT增量系数设定用图和第20T增量系数设定用图中的哪一个的阈值的暂定界限值WinOD,如上所述作为充电电力被设定为比界限值Winl大的值,但该暂定界限值WinOD是以使用第20T增量系数设定用图使燃料喷射量增加为前提如下述那样确定的。即,在本实施例中,暂定界限值WinOD根据下面的式(6),是通过由实验、解析求得最小时间T、然后将同样由实验、解析求得的输入限制Win的每单位时间的最大变化量AWin乘以所求得的最小时间T而得到的值与界限值Winl相加而得到的,其中所述最小时间T是在催化剂床温Tcat与抑制温度上升到要抑制排气净化催化剂的劣化的程度时的第I目标床温Tl大致一致时,使用第20T增量系数设定用图使燃料喷射量增加,使催化剂床温Tcat降低到即使将排气净化催化剂暴露在稀薄气氛内其劣化的担忧也较小的第2目标床温T2所需要的最小时间T。 WinOD=Winl+Affin·T (6)

Tml*=前一次Tml*+kl(Nml*-Nml)+k2/(Nml*-Nml)dt (2)

动力分配综合机构30包括:外齿齿轮的太阳齿轮31,配置在与该太阳齿轮31同心的圆上的内齿齿轮的齿圈32,与太阳齿轮31啮合同时与齿圈32啮合的多个小齿轮33,和将多个小齿轮33保持得自转以及公转自如的行星架34;以太阳齿轮31、齿圈32和行星架34为旋转要素构成进行差动作用的行星齿轮机构。在行星架34上连结有发动机22的曲轴26,在太阳齿轮31上连结有电机MG1,在齿圈32上经由齿圈轴32a连结有减速器35;动力分配综合机构30,在电机MGl作为发电机而工作时,将从行星架34输入的来自发动机22的动力根据传动比分配到太阳齿轮31侧和齿圈32侧;在电机MGl作为电动机而工作时,将从行星架34输入的来自发动机22的动力和从太阳齿轮31输入的来自电机MGl的动力综合(集成),向齿圈32侧输出。向齿圈32输出的动力,从齿圈轴32a经由齿轮机构60和差速器62,最终向车辆的驱动轮63a、63b输出。

进而,也可以设为:在所述步骤(C)中,在所设定的执行用运行条件为预定的运行条件时,设定所述燃料增量关系以使所述增量限制仅为所述第2增量限制。

另外,在实施例的混合动力汽车20中,作为变速杆81的变速位置SP,除了停车时所用的停车档、后退行驶所用的倒车档(reverseposition)、中立的空档(neutralposition)、前进行驶所用的通常的前进档(driveposition)(下面称作“D档”),还设有主要在例如以比较高的速度下坡行驶这样的情况下所选择的制动档(brakeposition)(下面称作“B档”)。D档、B档与运行条件相对应,所述运行条件规定用于设定行驶所要求的要求驱动力的驱动力设定限制和用于设定与要求驱动力相对应的发动机22的运行点的运行点限制。即,在选择D档作为变速位置SP时,在作为与D档相对应的驱动力限制的动力范围内,来设定作为与驾驶者对加速踏板83的踩下量相对应的要求驱动力的要求扭矩Tr%并根据为了使发动机22高效运行而确定的运行点限制,来设定作为与要求扭矩TZ相对应的发动机22的目标运行点的目标转速Ne'目标扭矩Te'另外,在选择B档作为变速位置SP时,根据与B档相对应的驱动力限制、运行点限制来设定要求扭矩Tr'目标转速Ne*以及目标扭矩Te'在本实施例中,与B档相对应的驱动力限制、运行点限制基本上设为和与D档相对应的驱动力限制、运行点限制相同,但与B档相对应的运行条件下的驱动力限制和与D档相对应的运行条件下的驱动力限制相比动力范围的下限被设定得较小(作为制动力较大),在选择B档时,当在预定条件下变为不加速时能够得到比选择D档时大的制动力。 如上所述那样构成的实施例的混合动力汽车20,基于与驾驶者对加速踏板83的踩下量相对应的加速器开度Acc和车速V,计算应当向作为驱动轴的齿圈轴32a输出的要求扭矩Tr%对发动机22、电机MGl和电机MG2进行运行控制,以将与该要求扭矩Tr*相对应的动力向齿圈轴32a输出。作为发动机22、电机MGl和电机MG2的运行控制,包括扭矩变换模式:其中以从发动机22输出与要求动力相当的动力的方式对发动机22运行控制,同时以通过动力分配综合机构30、电机MGl和电机MG2对从发动机22输出的动力的全部进行扭矩变换后向齿圈轴32a输出的方式对电机MG1、电机MG2驱动控制;充放电运行模式:其中以从发动机22输出与要求动力和电池50的充放电所必需的电力的和相当的动力的方式对发动机22运行控制,同时伴随着电池50的充放电,以随着从发动机22输出的动力的全部或者一部分由动力分配综合机构30、电机MGl和电机MG2进行的扭矩变换,从而将要求动力向齿圈轴32a输出的方式,对电机MG1、电机MG2驱动控制;电机运行模式,其中以使发动机22的运行停止,向齿圈轴32a输出来自电机MG2的与要求动力相当的动力的方式进行运行控制。

在这里,在当经过上述那样的伴随着发动机22的运行的加速操作状态、车速变为大于等于比较高的预定车速时、驾驶者解除加速踏板83的踩下而给出减速要求时,基本上使对于发动机22的燃料喷射停止,主要利用发动机制动,并对发动机22、电机MGl以及电机MG2进行控制,以得到根据图6的要求扭矩设定用图所确定的加速器开度为0%(不加速)时的要求扭矩(制动扭矩)TZ。但是,如果在净化装置134的排气净化催化剂处于高温状态时(例如催化剂床温Tcat超过850时。C)使相对于发动机22的燃料喷射停止,则相对于净化装置134仅提供通过了燃烧室的空气,排气净化催化剂会暴露在稀薄气氛中,所以氧化催化剂、还原催化剂会进行粒成长从而表面积降低,会有招致排气净化催化剂劣化(净化功能的下降)的危险。因此,优选根据排气净化催化剂的温度(催化剂床温Tcat)禁止停止相对于发动机22的燃料喷射(以下简称“燃料切断”),然后适当地对相对于发动机22的燃料喷射量进行增量校正,从而调整排气净化催化剂的催化剂床温Teat。另一方面,当在禁止燃料切断的状态下具有基于不加速的减速要求时,在混合动力汽车20中,能够通过控制发动机22、电机MGl以及电机MG2,根据预定的条件使对发动机22的燃料喷射和点火(firing)继续,同时调整节气门124的开度从而使发动机22的转速缓慢降低到预定转速(例如怠速时的转速),并且使电机MG2抵消从发动机22输出的扭矩相而输出从图6的要求扭矩设定用图所确定的加速器开度为0%时的要求扭矩(制动扭矩)Tr'此时,电机MG2伴随着制动力的产生而产生电力,其再生电力被储存在电池50中,但根据作为电池50的充电所允许的电力即充电允许电力的输入限制Win的值,有时要限制这样的由电机MG2进行的再生。因此,在本实施例的混合动力汽车20中,执行下面所说明的催化剂劣化抑制判定例程,一边考虑净化装置134的排气净化催化剂的催化剂床温Tcat和电池50的输入限制Win双方,一边对相对于发动机22的燃料喷射量进行增量校正,以能够抑制排气净化催化剂的劣化。

混合动力汽车及其控制方法

因为设定了电动行驶优先模式,并且,要求发动机22的运行,所以设定限制模式作为控制模式时,比较:作为换算系数kw乘以电池50的输出限制Wout得到的值(kw·Wout)和预定功率Pset中较小的一方的阈值Peg,和,行驶用功率Pdrv*,在行驶用功率Pdrv*是阈值Peg以下时,在怠速运行发动机22的状态下电动行驶,在行驶用功率Pdrv*大于阈值Peg时,使用来自发动机22的功率行驶。

图5是表示设定了电动行驶优先模式时由实施例的混合动力用电子控制单元70实行的控制模式设定例程的一个例子的流程图。

基于所述二次电池的状态,设定从所述二次电池能够输出的最大电力即输出限制的输出限制设定单元,

图16是表示通常模式,限制模式,放电禁止模式中行驶用功率Pdr/和是电动行驶(EV)还是使用来自发动机22的功率行驶(HV)的关系的一个例子。如图所示,按照通常模式、限制模式、禁止放电模式的顺序,使用来自发动机22的功率行驶(HV)的状态变小。

或者,本发明的混合动力汽车中,也可以设为,所述控制单元是如下单元,在设定所述电动行驶优先模式且所述预定条件成立时,因为是所述设定了的行驶用功率变得大于阈值功率的条件下所以进行所述混合动力行驶时,控制所述内燃机和所述电动机,使得从所述内燃机输出从所述设定了的行驶用功率减去所述阈值功率得到的功率,并且从所述电动机输出所述阈值功率而行驶。如此,即使是在混合动力行驶时,因为通过电动机消耗阈值功率,所以能够迅速的降低二次电池的蓄电量。

此本发明的混合动力汽车的控制方法中,在系统开启(0N)时至少在储蓄于二次电池的蓄电量相对于全部容量的比例即蓄电比例在预定比例以上,由此伴随行驶所述蓄电比例变得比小于第一预定比例的第二预定比例小之前,设定了优先电动行驶而行驶的电动行驶优先模式的状态下,用于限制电动行驶的条件未成立时,行驶要求的行驶用功率变为从二次电池能够输出的最大电力即输出限制以下的条件下,控制电动机,使得通过电动行驶而行驶,并且在行驶用功率大于输出限制的条件下,控制内燃机和电动机,使得通过混合动力行驶而行驶。因为,在用于限制电动行驶的预定条件不成立时,也就是,通常时,在行驶用功率在从二次电池能够输出的最大电力即输出限制以下时,通过电动行驶而行驶,在行驶用功率大于输出限制时候,通过混合动力行驶而行驶,所以能够迅速的降低二次电池的蓄电量并且通过行驶用功率行驶。另一方面,在用于限制电动行驶的预定条件成立时,行驶用功率变为输出限制和预先设定的预定功率之中较小的一方的功率即阈值功率以下的条件下,控制电动机使得通过电动行驶行驶,并且在行驶用功率大于阈值功率的条件下,控制内燃机和电动机使得通过混合动力行驶而行驶。也就是说,在用于限制电动行驶的预定条件成立时,行驶用功率在阈值功率以下时通过电动行驶行驶,行驶用功率大于阈值功率时通过混合动力行驶而行驶。如此,限制电动行驶,比通常时虽然延迟,但是也能够迅速的降低二次电池的蓄电量。还有,能够通过行驶用功率行驶。此结果是,即使在限制电动行驶时,也能够在系统关闭之前降低二次电池的蓄电量。此处,作为"预定功率",能够使用设定为:从二次电池充满电的状态开始进行电动行驶时,当行驶了预定距离时,二次电池的蓄电比例成为第二预定比例的功率。

实施例的混合动力车辆20中,虽然,通过动力分配统合机构30将来自发动机22的动力向作为连接到驱动轮39a,39b的驱动轴的齿圈轴32a输出,并且,通过减速齿轮35将来自马达MG2的动力向齿圈轴32a输出,但是,如图22的变形例的混合动力车辆320中举例说明的,也可以是作为通过变速器330安装马达MG到连接到驱动轮39a,39b的驱动轴,通过离合器329连接发动机22到马达的旋转轴的结构,通过马达MG的旋转轴和变速器330输出来自发动机22的动力到驱动轴,并且,通过变速器330将来自马达MG的动力向驱动轴输出。或者,如图23的变形例的混合动力汽车420举例表示的,通过变速器430输出来自发动机22的动力到连接到驱动轮39a,39b的车轴,并且,输出来自马达MG的动力到与连接有驱动轮39a,39b的车轴不同的车轴(图23中连接到车轮39c,39d的车轴)也是可以的。也就是说,只要包含:输出行驶用动力的发动机和输出行驶用的动力的电动机的任何形式的混合动力汽车都可以。

实施例的混合动力车车辆20中,设定电动行驶优先模式行驶时,根据如图5的控制模式设定例程设定电动行驶优先模式的控制模式。控制模式是,判定是否许可电池50的放电和是否要求发动机22的运行(步骤S200,S210),在许可电池50的放电并且不要求发动机22的运行时,设定为停止发动机22的运行优先电动行驶而行驶的通常模式(步骤S220),许可电池50的放电但要求发动机22的运行时,判断为限制电动行驶,设定为运行发动机22的状态下一定程度优先电动行驶而行驶的限制模式(步骤S230),禁止电池50的放电时,判断为禁止电动行驶,设定为随着电池50的充电,通过混合动力行驶而行驶的禁止放电模式(步骤S240)。此处,作为禁止电池50的放电的情况,是在因为电池50的蓄电比例S0C小、产生了对电池50强制充电的需要时,电池50的输出限制Wout相比于通常极小时,为了确保驾驶者的视野打开(0N)除霜开关时等等进行。并且,作为要求发动机运行的情况,为了乘员室的供暖要求发动机22的运行时,为了预热在发动机22的排气系统中安装的未图示的净化装置的催化剂而要求发动机22的运行时,为了预热发动机22要求发动机22的运行时等等进行。

本发明的混合动力汽车的控制方法,该混合动力汽车包括:能够输出行驶用的动力的内燃机,能够输入输出行驶用的动力的电动机,能够和所述电动机进行电力的交换的二次电池,以及在系统关闭的状态下连接到外部电源,使用来自该外部电源的电力对所述二次电池充电的充电器,该混合动力汽车进行:仅使用所述电动机输入输出的动力行驶的电动行驶和使用从所述内燃机输出的动力和所述电动机输入输出的动力行驶的混合动力行驶,该混合动力车辆的控制方法,其特征在于:

特许文献

图5是表示设定了电动行驶优先模式时由实施例的混合动力用电子控制单元70实行的控制模式设定例程的一个例子的流程图。

混合动力用电子控制单元70,构成为以CPU72为中心的微处理器,CPU72之外,包括:存储处理程序的R0M74、临时存储数据的RAM76、未图示的输入输出端口以及通信端口。向混合动力用电子控制单元70,通过输入端口输入:来自设置在电容57的端子间的电压传感器57a的电压(高电压系统的电压)VH,来自设置在电容58的端子间的电压传感器58a的电压(低电压系统的电压)VL,来自点火开关80的点火信号,来自检测换挡杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP,来自检测加速踏板83的踏入量的加速踏板位置传感器84的加速开度Acc,来自检测制动踏板85的踏入量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP,来自车速传感器88的车速V等等。从混合动力用电子控制单元70,通过输出端口输出:对升压电路55的开关兀件的开关控制信号,对系统主继电器56的驱动信号,对充电器90的控制信号等等。混合动力用电子控制单元70,如上所述,通过通信端口连接到:发动机E⑶24、马达E⑶40,电池E⑶52,和发动机E⑶24、马达E⑶40,电池E⑶52,进行各种控制信号和数据的交换。

图11是表示停止发动机22的运行进行电动行驶时的动力分配统合机构30的旋转元件中转速和转矩的力学的关系的共线图的一个例子的说明图。

实施例的混合动力汽车20中,设定了电动行驶优先模式作为行驶模式时,因为禁止电池50的放电,设定禁止放电模式为控制模式时,将用于对电池50充电的充放电要求功率Pb#和行驶用功率Pdr/之和的功率设定为发动机22的要求功率Pe%对电池50充电,并且使用来自发动机22的功率行驶,但禁止电池50放电的理由,例如,可以是在电池50的输出限制Wout相比于通常极小所以禁止电池50放电时,为了确保驾驶者的视野而打开(0N)了除霜开关所以禁止电池50放电时,不对电池50充电。

混合动力汽车及其控制方法

本发明提供一种混合动力汽车及其控制方法。当发动机的燃料系统、点火系统、各种传感器的异常检测等伴随着发动机的运转而进行的预定的异常检测未完成时(异常检测完成标记F为值0)时,如果发动机处于运转中,则在发动机的要求动力Pe*小于通常用于停止发动机的运转的阈值Pstop1(步骤S130)、但大于等于比阈值Pstop1小的阈值Pstop2时(S200,S210),使发动机独立运转并使该运转持续(S280),如果发动机不处于运转中,则在要求动力Pe*大于等于比通常用于起动发动机的阈值Pstart1小的阈值Pstart2时(S310,S320),起动发动机。结果,可以确保预定的异常检测的执行。

图7是简要地表示变形例的混合动力汽车120的构成的构成图;

根据该本发明的混合动力汽车的控制方法,在该本发明的混合动力汽车中,伴随着内燃机的运转而执行预定的异常检测,并设定行驶所要求的要求驱动力,当预定的异常检测的执行已经完成时,控制内燃机和电动机,使得以预定的条件来选择电动机运转模式和内燃机运转模式中的某一者,并且在该选择的模式下通过基于要求驱动力的驱动力来行驶,当预定的异常检测的执行未完成时,控制内燃机和电动机,使得以更加容易选择内燃机运转模式的、与预定的条件不同的条件来选择电动机运转模式和内燃机运转模式中的某一者,并且在该选择的模式下通过基于要求驱动力的驱动力来行驶。这样,通过在伴随着内燃机的运转而执行的预定的异常检测的执行未完成时以与预定的条件不同的条件来选择电动机运转模式和内燃机运转模式中的某一者,容易选择内燃机运转模式,因此能够以更加恰当的频率来执行预定的异常检测。这里,当存在多个异常检测的对象项目时,“预定的异常检测的执行完成”不仅包括这些项目全部执行完的情况,也包含这些项目中的一部分执行完的情况。

附图说明

Description

发动机22由发动机用电子控制单元(以下,称为发动机ECU04控制。发动机EOTM作为以CPU2^为中心的微处理器而构成,除了CPU2^以外,发动机EOTM还包括:存储处理程序的R0M24b;暂时存储数据的RAMMc;以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自检测发动机22的状态的各种传感器的信号,例如来自检测曲轴沈的旋转位置的曲轴位置传感器140的曲轴位置、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142的冷却水温、来自安装在燃烧室内的压力传感器143的气缸压力Pin、来自检测使对燃烧室进行进排气的进气门1¾和排气门打开关闭的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮位置、来自检测节气门1¾的位置的节气门位置传感器146的节气门位置、来自安装在进气管上的空气流量计148的空气流量计信号AF、来自同样安装在进气管上的温度传感器149的进气温度、来自空燃比传感器13¾的空燃比AF、以及来自氧传感器13¾的氧信号等经由输入端口被输入给发动机ECUM。另外,用于驱动发动机22的各种控制信号,例如对燃料喷射阀1¾的驱动信号、对调节节气门124的位置的节气门马达136的驱动信号、对与点火器一体化的点火线圈138的控制信号、以及对可以改变进气门1¾的开闭正时的可变气门正时机构150的控制信号等从发动机EOTM经由输出端口输出。另外,发动机EOTM与混合动力用电子控制单元70进行通信,通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制发动机22的运转,并根据需要输出与发动机22的运转状态相关的数据。另外,发动机ECU24还根据来自曲轴位置传感器140的曲轴位置来计算曲轴沈的转数、即发动机22的转数Ne。

在具有发动机的汽车中,为了确保发动机恰当地进行运转而执行预定的异常检测(例如,空燃比传感器等安装在发动机上的各种传感器的异常检测或燃料喷射阀等燃料系统的异常检测),并在发动机运转期间进行该异常检测。在上述混合动力汽车中,由于可以停止发动机的运转而仅通过来自马达的动力进行行驶,因此有时无法以恰当的频率来执行发动机的异常检测,特别是在可以预先通过来自外部电源的电力给蓄电池充电的类型的混合动力汽车中,由于可以停止发动机而仅通过来自马达的动力长时间地进行行驶,因此上述问题尤为突出。

为了达到上述的主要目的,本发明的混合动力汽车及其控制方法采用以下手段。

现在,考虑通过马达运转模式来行驶的状态。如上所述,实施例的混合动力汽车20可以预先使用来自商用电源的电力给蓄电池50充电,因此可以使用蓄电池50的电力在马达运转模式下长时间地行驶。由于伴随着发动机22的运转而对燃料喷射阀1¾等燃料系统的异常、火花塞130等点火系统的异常、空燃比传感器13¾等预定的传感器的异常等执行预定的异常检测,因此如果长时间地维持为马达运转模式,则无法以恰当的频率来执行该异常检测。在实施例中,当异常检测完成标记F为值0、即预定的异常检测的执行未完成时,如果发动机22停止运转,则在要求动力Pe*为阈值I^tart2以上时起动发动机22,所述阈值I^tart2小于通常用于起动发动机22的阈值I^startl,如果发动机22处于运转中,则在要求动力Pe*小于阈值I^t0p2时停止发动机22的运转,所述阈值I^t0p2小于通常用于使发动机22停止运转的阈值I^stopl,由此与通常时相比容易起动发动机22并难以停止发动机22的运转,从而能够以恰当的频率来执行预定的异常检测。

当执行驱动控制程序时,混合动力用电子控制单元70的CPU72首先执行输入来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自车速传感器88的车速V、发动机22的转数Ne、马达MG1、MG2的转数Nml、Nm2、蓄电池50的输入输出限制Win、Wout、以及异常检测完成标记F等控制所需要的数据的处理(步骤S100)。这里,发动机22的转数Ne是通过通信从发动机ECUM输入的、根据来自曲轴位置传感器140的信号计算出的数据。另外,马达MG1、MG2的转数Nml、Nm2是通过通信从马达E⑶40输入的、根据由旋转位置检测传感器43、44检测出的马达MG1、MG2的转子的旋转位置计算出的数据。并且,蓄电池50的输入输出限制WiruWout是通过通信从蓄电池E⑶52输入的、根据蓄电池50的电池温度Tb和蓄电池50的残余容量(SOC)设定的数据。另外,异常检测完成标记F是通过通信输入的、在系统起动时由发动机ECUM设定为值0(初始化)并在伴随着发动机22的运转而执行预定的异常检测的未图示的异常检测程序完成时由发动机ECUM设定为值1的、存储在RAM2k的预定区域中的数据。这里,在异常检测程序中进行以下处理,即,在发动机22运转期间,由

当这样设定了发动机22的目标转数Ne*、目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tml*,Tm2*后,将发动机22的目标转数Ne*和目标转矩Te*发送给发动机E⑶对,将马达MGl、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*发送给马达E⑶40(步骤S190),结束驱动控制程序。接收到目标转数Ne*和目标转矩Te*的发动机ECUM对发动机22进行吸入空气量控制、燃料喷射控制、以及点火控制等控制,以使发动机22在由目标转数Ne*和目标转矩Te*表示的运转点运转。另外,接收到转矩指令Tmf、Tm2*的马达E⑶40进行逆变器41、42的转换元件的转换控制,使得以转矩指令ΤπιΓ来驱动马达MGl并以转矩指令Tm2*来驱动马达MG2。通过这样的控制,可以使发动机22在蓄电池50的输入输出限制WiruWout的范围内有效地运转并向作为驱动轴的内啮合齿轮轴3¾输出要求转矩TZ而行驶。

图5是表示发动机22的工作线的一个例子、以及设定目标转数Ne*和目标转矩Te*的情况的说明图; 图6是表示共线图的一个例子的说明图,所述共线图表示在从发动机22输出动力的状态下进行行驶时的动力分配统合机构30的旋转要素的转数与转矩的力学关系;

发动机22由发动机用电子控制单元(以下,称为发动机ECU04控制。发动机EOTM作为以CPU2^为中心的微处理器而构成,除了CPU2^以外,发动机EOTM还包括:存储处理程序的R0M24b;暂时存储数据的RAMMc;以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自检测发动机22的状态的各种传感器的信号,例如来自检测曲轴沈的旋转位置的曲轴位置传感器140的曲轴位置、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142的冷却水温、来自安装在燃烧室内的压力传感器143的气缸压力Pin、来自检测使对燃烧室进行进排气的进气门1¾和排气门打开关闭的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮位置、来自检测节气门1¾的位置的节气门位置传感器146的节气门位置、来自安装在进气管上的空气流量计148的空气流量计信号AF、来自同样安装在进气管上的温度传感器149的进气温度、来自空燃比传感器13¾的空燃比AF、以及来自氧传感器13¾的氧信号等经由输入端口被输入给发动机ECUM。另外,用于驱动发动机22的各种控制信号,例如对燃料喷射阀1¾的驱动信号、对调节节气门124的位置的节气门马达136的驱动信号、对与点火器一体化的点火线圈138的控制信号、以及对可以改变进气门1¾的开闭正时的可变气门正时机构150的控制信号等从发动机EOTM经由输出端口输出。另外,发动机EOTM与混合动力用电子控制单元70进行通信,通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制发动机22的运转,并根据需要输出与发动机22的运转状态相关的数据。另外,发动机ECU24还根据来自曲轴位置传感器140的曲轴位置来计算曲轴沈的转数、即发动机22的转数Ne。

Nml*=Ne*·(1+P)/P_Nm2/P(1)

实施例的混合动力汽车20包括发动机22、动力分配统合机构30、以及马达MG1、MG2,但是也可以应用于所谓的串联混合动力汽车,该串联混合动力汽车包括:发电机,与发动机的输出轴连接;电动机,向驱动轴输出动力,并从驱动轴输入动力;蓄电池,与发电机和电动机交换电力。

混合动力汽车及其控制方法

本发明提供一种混合动力汽车(20),在系统启动之际基于排气净化催化剂(141)的催化剂床层温度(Tcat)和蓄电池(50)的剩余容量SOC来判定可否执行发动机(22)的催化剂预热运行(S110、S140),在不应执行催化剂预热运行时,基于催化剂床层温度(Tcat)、剩余容量SOC和发动机(22)怠速时的推定进气量(GAidl)来判定可否执行伴随着发动机(22)怠速运行的蓄电池(50)的强制充电(S150~S200),并根据这些判定结果来控制发动机(22)和电机(MG1)及(MG2)(S130、S210)。

因而,本发明的混合动力汽车及其控制方法的目的是,更为适当地执行内燃机的催化剂预热运行和用于对蓄电单元进行充电的内燃机的运行以抑制排气排放恶化的同时确保蓄电单元的剩余容量。

因而,本发明的混合动力汽车及其控制方法的目的是,更为适当地执行内燃机的催化剂预热运行和用于对蓄电单元进行充电的内燃机的运行以抑制排气排放恶化的同时确保蓄电单元的剩余容量。

此外,“内燃机”并不限于接受汽油或轻油之类的碳氢化合物系的燃料供给并输出动力的发动机22,诸如氢气发动机之类的其他任何形式都可以。“净化单元”只要是包含用于对从内燃机排出的排气进行净化的催化剂,则任何形式都可以。“催化剂温度取得单元”并不限于对催化剂的温度进行实测,也可以是基于内燃机的各种参数来推定催化剂的温度那样的任何形式。“电力动力输入输出单元”并不限于电机MGl和动力分配合并机构30的组合或双转子电动机230,只要是连接到规定的车轴和内燃机的内燃机轴并可以利用来自内燃机的动力的至少一部分进行发电并且伴随着电力的输入输出向车轴输出动力或从车轴输入动力,则可以是其他的任何形式。“电机”和“发电用电机”并不限于如电机MG1、MG2那样的同步发电电动机,也可以是感应电机之类其他任何形式。“蓄电单元”并不限于诸如蓄电池50那样的二次电池,只要是可以与电机交换电力则可以是电容器之类的其他任何形式。“剩余容量取得单元”,只要是可以取得蓄电单元的剩余容量,则也可以是任何形式。“催化剂预热可否判定单元”,只要是可以在系统启动之际基于所取得的催化剂的温度和剩余容量来判定可否执行促进催化剂的激活的内燃机的催化剂预热运行,则也可以是任何形式。“强制充电可否判定单元”,只要是在判断为不应执行催化剂预热运行时基于所取得的催化剂的温度及剩余容量和内燃机怠速时的推定进气量来判定可否执行伴随着内燃机怠速运行的蓄电单元的强制充电,则也可以是任何形式。“控制单元”,只要是在判断为应当执行催化剂预热运行时对内燃机、电力动力输入输出单元和电机进行控制以执行该催化剂预热运行,而在判断为应当执行强制充电时对内燃机、电力动力输入输出单元和电机进行控制以执行该强制充电,则不限于混合动力ECU70、发动机ECU24和电机ECU40的组合,也可以是单一的电子控制单元那样的其他任何形式。不管怎样,对于这些实施例的主要要素和发明内容栏所记载的发明的主要要素的对应关系,实施例是用来具体地说明用于实施发明内容栏所记载的发明的最佳方式之一例,所以并非限定发明内容栏所记载的发明之要素的例子。即、实施例只不过是发明内容栏所记载的发明的具体一例,应当基于该栏的记载来进行发明内容栏所记载的发明的解释。

另外,当在步骤S150中判断为催化剂床层温度Tcat低于充电执行温度Tchg时,基于在步骤SlOO输入的电灯开关标志Flight以及A/C开关标志Fac的值来设定充电执行剩余容量Schg(步骤S160)。这种充电执行剩余容量Schg是为了在蓄电池50的剩余容量SOC极少时即便多少导致排气排放恶化也对蓄电池50强制地进行充电而确定的值,基本上被设为小于预热执行剩余容量Srcf的值。在实施例中预先确定好充电执行剩余容量Schg的基本值(例如10%左右),在前/尾灯被点灯而使电灯开关标志Flight设定成值I时,将充电执行剩余容量Schg设定为在基本值上相加了正的规定值SI(例如2%左右)后的值,在A/C开关90被接通而使A/C开关标志Fac设定成值I时,将充电执行剩余容量Schg设定为在基本值上相加了正的规定值S2(例如3%左右)后的值,在电灯开关标志Flight和A/C开关标志Fac双方被设定成值I时,将充电执行剩余容量Schg设定为在基本值上相加了值SI和S2后的值。即、在实施例中,根据蓄电池50的负载状态变更充电执行剩余容量Schg。而且,判定在步骤SlOO输入的蓄电池50的剩余容量SOC是否小于等于充电执行剩余容量Schg(步骤S170),如果剩余容量SOC小于等于充电执行剩余容量Schg,就执行上述的伴随着发动机22怠速运行的蓄电池50的强制充电(步骤S210)。由此,在蓄电池50的剩余容量SOC是小于等于充电执行剩余容量Schg的极少的情况下,即便多少导致排气排放恶化也对蓄电池50强制地进行充电,据此就可以保护蓄电池50等。

而且,还可以是,在本发明的混合动力汽车的控制方法中,上述混合动力汽车的上述电力动力输入输出单元包括:发电用电机,可以输入输出动力;和三轴式动力输入输出单元,被连接于上述车轴、上述内燃机的上述内燃机轴和上述发电用电机的旋转轴这3轴,并将基于在这3轴之中的任意2轴输入输出的动力的动力向剩余的轴输出或从剩余的轴输入。

而且,还可以是,上述电力动力输入输出单元包括:发电用电机,可以输入输出动力;和三轴式动力输入输出单元,被连接于上述车轴、上述内燃机的上述内燃机轴和上述发电用电机的旋转轴这3轴,并将基于在这3轴之中的任意2轴输入输出的动力的动力向剩余的轴输出或从剩余的轴输入。

催化剂温度取得单元,取得上述催化剂的温度;

而且,还可以是,上述电力动力输入输出单元包括:发电用电机,可以输入输出动力;和三轴式动力输入输出单元,被连接于上述车轴、上述内燃机的上述内燃机轴和上述发电用电机的旋转轴这3轴,并将基于在这3轴之中的任意2轴输入输出的动力的动力向剩余的轴输出或从剩余的轴输入。

另外,还可以是,在步骤(a)中,在上述蓄电单元的剩余容量大于等于规定的预热执行剩余容量并且上述催化剂的温度小于等于规定的预热执行温度时,判断为应当执行上述催化剂预热运行。

电机,可以对上述车轴或者不同于该车轴的其他车轴输出动力;

在此混合动力汽车中,在系统启动之际基于对来自内燃机的排气进行净化的催化剂的温度以及蓄电单元的剩余容量来判定可否执行用于促进催化剂的激活的内燃机的催化剂预热运行,在判断为不应执行催化剂预热运行时,进一步基于催化剂的温度以及蓄电单元的剩余容量和内燃机怠速时的推定进气量来判定可否执行伴随着内燃机怠速运行的蓄电单元的强制充电。而且,在判断为应当执行催化剂预热运行时,对内燃机和电力动力输入输出单元及电机进行控制以执行该催化剂预热运行,而在判断为应当执行伴随着内燃机怠速运行的强制充电时,则对内燃机和电力动力输入输出单元及电机进行控制以执行该强制充电。这样,若基于催化剂的温度和蓄电单元的剩余容量来判定可否执行内燃机的催化剂预热运行,就可以考虑其后的从蓄电单元放电的必要性等来决定是否应当执行内燃机的催化剂预热运行。另外,当如该混合动力汽车那样为了对蓄电单元进行充电而使内燃机怠速运行时,催化剂的净化性能就与该催化剂的温度以及怠速时的推定进气量具有相关性。从而,若在判断为不应执行催化剂预热运行时基于催化剂的温度、蓄电单元的剩余容量和内燃机怠速时的推定进气量来判定可否执行伴随着内燃机怠速运行的蓄电单元的强制充电,就可以在可利用催化剂良好地净化来自内燃机的排气的情况下容许执行伴随着内燃机怠速运行的蓄电单元的强制充电。由此,在此混合动力汽车中,就可以更为适当地执行内燃机的催化剂预热运行和用于对蓄电单元进行充电的内燃机的怠速运行,以抑制排气排放恶化的同时确保蓄电单元的剩余容量。

本发明的混合动力汽车及其控制方法为了达到上述目的而采用以下的技术方案。

如果这样导出了推定进气量GAidl,则基于所导出的推定进气量GAidl来设定充电容许下限温度Tcmin(步骤S190)。这里,在蓄电池50的剩余容量SOC低于预热执行剩余容量Sref并且超过了充电执行剩余容量Schg、且催化剂床层温度Tcat低于充电执行温度Tchg时,对于催化剂预热运行和蓄电池50的强制充电均不执行,这不是说从改善排气排放和确保蓄电池50的剩余容量的任何方面来看都理想,而是即使在这种状态下也应当能够抑制排气排放恶化的同时确保蓄电池50的剩余容量SOC。另外,在混合动力汽车20已停车过程中为了对蓄电池50进行充电而使发动机22怠速运行时,排气净化催化剂141的净化性能与催化剂床层温度Tcat和怠速时的推定进气量GAidl具有相关性。即、如果伴随于发动机22怠速运行的进气量(排气量)较少,则即使催化剂床层温度Tcat多少低些也能够良好地净化来自发动机22的排气而不会导致排气排放的恶化。根据这一点,在实施例中,预先确定发动机22怠速时的推定进气量GAidl与充电容许下限温度Tcmin之间的关系并作为充电容许下限温度设定用映射存储在ROM74中,根据该映射来导出/设定与所给出的推定进气量GAidl相对应的值作为充电容许下限温度Tcmin。图5中表示充电容许下限温度设定用映射之一例。如果这样设定了充电容许下限温度Tcmin,则判定在步骤SlOO输入的催化剂床层温度Tcat是否低于充电容许下限温度Tcmin(步骤S200)。而且,如果催化剂床层温度Tcat低于充电容许下限温度Tcmin,则将发动机22维持于停止状态(步骤S140),另一方面,如果催化剂床层温度Tcat大于等于充电容许下限温度Tcmin则在混合动力汽车20已停车过程中执行伴随着发动机22怠速运行的蓄电池50的强制充电(步骤S210),并再次执行步骤SlOO以后的处理。由此,如图6所示那样,即使在蓄电池50的剩余容量SOC低于预热执行剩余容量Sref并且超过了充电执行剩余容量Schg、且催化剂床层温度Tcat低于充电执行温度Tchg时,也可以在不导致排气排放恶化的范围内(图6中的变动区域内)使发动机22怠速运行来对蓄电池50进行充电,以使蓄电池50的剩余容量SOC增加。

混合动力汽车及其控制方法

在混合动力汽车20中,在利用来自发动机22和电机MG2的双方的动力行驶时ECO开关88接通的情况下,控制发动机22和电机MG1、MG2,使得发动机22在基于要求转矩Tr*在步骤S120设定的目标运行点运行并且使得由电机MG2输出的动力比ECO开关断开时降低(步骤S130~S150,S170~S200)。

Tm2tmp=(Tr*+Tml*/p-r·Pb*/Nm2)/Gr…(6)

以上使用实施例对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明完全不限于上述实施例,在不脱离本发明要旨的范围内,当然能够进行各种变更。

发动机22是接受汽油、轻油这样的碳氢化合物类燃料的供给而输出动力的内燃机,接受由发动机用电子控制单兀(以下,称为“发动机ECU”)24对燃料喷射量、点火正时、吸入空气量等的控制。向发动机ECU24输入来自相对于发动机22设置并用于检测该发动机22的运行状态的各种传感器的信号。并且,发动机E⑶24与混合动力E⑶70进行通信,基于来自混合动力ECU70的控制信号、来自所述传感器的信号等运行控制发动机22并且根据需要将与发动机22的运行状态相关的数据输出到混合动力ECU70。

进而,上述混合动力汽车20具有拥有作为车轴侧旋转要素的齿圈32和作为内燃机侧旋转要素的行星架34的动力分配集成机构30,但本发明也适用于作为将发动机22的动力向车轴侧传递的动力传递单元而具备无级变速器(以下称为“CVT”)来代替动力分配集成机构30的情况,以图8表示作为如此车辆的一例的混合动力汽车20C。该图所示变形例的混合动力汽车20C包括:前轮驱动系统,该前轮驱动系统将来自发动机22的动力经由液力变矩器130、前进后退切换机构135、带式CVT140、齿轮机构37、差动齿轮38等输出到例如前轮即车轮39a、39b;后轮驱动系统,该后轮驱动系统将来自作为同步电动发电机的电机MG的动力经由齿轮机构37'、差动齿轮38'等输出到例如后轮即车轮39c、39d;和控制车辆整体的混合动力E⑶70。在这种情况下,液力变矩器130以具有锁止机构的液压式变矩器构成。另外,前进后退切换机构135包括例如双小齿轮(double-pinion)的行星齿轮机构、制动器和离合器,执行前进后退的切换、液力变矩器130与CVT140的连接/断开。CVT140包括:连接在作为内燃机侧旋转要素的输入轴141上的可以改变槽宽的主动轮143,连接在作为车轴侧旋转要素的输出轴142上的同样可以改变槽宽的从动轮144,和卷绕于主动轮143以及从动轮144的槽的带145。并且,CVT140利用来自由CVT用电子控制单元146驱动控制的液压电路147的液压油(工作油),改变主动轮143及从动轮144的槽宽,以此将输入到输入轴141上的动力无级变速后输出到输出轴142。并且,CVT140可以作为环形CVT来构成,电机MG经由变换器45连接有由发动机22驱动的交流发电机29、输出端子连接在从该交流发电机29引出的电力线上的电池(高压电池)50。由此,电机MG由来自交流发电机29、电池50的电力而驱动,或进行再生而发电产生的电力对电池50充电。如此构成的混合动力汽车20C,与驾驶者的加速踏板83的操作相应地,主要将来自发动机22的动力输出到例如前轮即车轮39a、39b而行驶,根据需要除向车轮39a、39b输出动力外,还将来自电机MG的动力输出到例如后轮即39c、39d而通过四轮驱动行驶。

背景技术

Tm2tmp=(Tr*+Tml*/p-r·Pb*/Nm2)/Gr…(6)

附图说明 图I是本发明的第一实施例的混合动力汽车20的概略结构图。

如该方法所述,在利用来自内燃机和电动机的双方的动力行驶时选择效率优先模式的情况下,如果使由电动机输出的动力比效率优先模式选择开关断开时降低,则行驶用的动力比效率优先模式选择开关断开时会些许降低,但是能够使由电动机产生的电力消耗量、电动机等中的损失减少而使车辆的能量效率提高。另外,在利用来自内燃机和电动机的双方的动力行驶时效率优先模式选择开关接通的情况下,若使内燃机的输出降低则反而会产生使内燃机的效率降低的可能,但是基于该方法,对于某要求驱动力的内燃机的目标运行点与效率优先模式选择开关的操作状态无关而被同样地设定,因此能够抑制这样的内燃机的效率的降低。因此,根据该方法,在利用来自内燃机和电动机的双方的动力行驶时选择效率优先模式的情况下,能够比较适当地控制内燃机和电动机而使能量效率提高。

此外,第一实施例的混合动力汽车20,将电机MG2的动力输出到连接于齿圈轴32a的车轴,但是本发明的适用对象并不限于此。也就是说,本发明也适用于如作为图6所示变形例的混合动力汽车20A那样的情况,该车辆20A将电机MG2的动力输出到与连接于齿圈轴32a的车轴(连接有车轮39a、39b的车轴)不同的车轴(图6中连接于车轮39c、39d的车轴)。另外,在上述实施例的混合动力汽车20中,将发动机22的动力经由动力分配集成机构30而输出到作为连接于车轮39a、39b的车轴的齿圈轴32a,但是本发明的适用对象并不限于此。也就是说,本发明也适用于如作为图7所示变形例的混合动力汽车20B那样的情况,该车辆20B具有双转子电动机230,所述双转子电动机230包括连接在发动机22的曲轴上的内转子232和连接在向车轮39a、39b输出动力的车轴上的外转子234,将发动机22的动力的一部分传递到车轴并且将剩余的动力转换成电力。

接下来,判断在步骤S300输入的加速踏板开度Acc与上次执行图10例程时的加速踏板开度Acc的偏差、S卩加速踏板开度偏差AAcc是否处于预定值α以上(步骤S320)。然后,在加速踏板开度偏差AAcc小于预定值α的情况下,行驶用动力仅由发动机22提供,将在步骤S310设定的车辆要求功率P*作为应当使发动机22输出的发动机要求功率Pe*设定(步骤S330)。另外,在加速踏板开度偏差AAcc处于预定值α以上,驾驶者有较大程度的加速要求的情况下,进一步判断在步骤S300输入的电池50的剩余容量SOC是否处于预定值Srcf以上(步骤S340)。在步骤S340判定为电池50的剩余容量SOC小于预定值Sref的情况下,行驶用的动力仅由发动机22提供,将在步骤S310设定的车辆要求功率P*作为对发动机22所要求的发动机要求功率Pe*设定(步骤S330)。与此相对,在步骤S340判定为电池50的剩余容量SOC处于预定值Sref以上的情况下,执行基于在步骤S310设定的车辆要求功率P'车辆要求功率P*的上次值的退火算法处理(annealingprocess,平滑处理)或者微分处理(rateprocess,比率处理),设定应当使发动机22输出的发动机要求功率Pe*(步骤S350)。也就是说,在混合动力汽车20D中,在进行了加速要求的情况下,考虑到对驾驶者的加速要求的响应性,不急剧改变对于相比于电机MG而对转矩指令的响应性低的发动机22的发动机要求功率Pe*,而使具有较高响应性的电机MG输出不足的动力。

能够输出行驶用的动力的电动机;

根据本发明的混合动力汽车,具备:

在图2的驱动控制例程开始时,混合动力E⑶70的CPU72执行输入控制所必要的数据的处理(步骤S100),其中所述数据包括:来自加速踏板位置传感器84的加速踏板开度Acc,来自车速传感器87的车速V,电机MG1、MG2的转速Nml、Nm2,充放电要求功率Pb*,电池50的充放电所容许的电力、即输入输出限制Win、Wout,ECO标志Fcco的值等。这里,电机MG1、MG2的转速Nml、Nm2为通过通信从电机E⑶40输入的值。另外,充放电要求功率Pb*,通过通信将由电池E⑶52基于电池50的剩余容量SOC等而作为电池50应当充放电的电力设定的值从电池E⑶52输入。同样,电池50的输入输出限制Win、Wout,通过通信将基于电池50的温度Tb和电池50的剩余容量SOC而设定的值从电池E⑶52输入。在步骤SlOO的数据输入处理之后,基于所输入的加速踏板开度Acc和车速V,设定应当向连结在驱动轮即车轮39a、39b上的作为车轴的齿圈轴32a输出的要求转矩Tr*,然后设定对发动机22所要求的要求功率Pe*(步骤S110)。在本实施例中,预先设定加速踏板开度Acc、车速V和要求转矩Tr*之间的关系,作为要求转矩设定用图存储在R0M74中,作为要求转矩Tr*,对应于给出的加速踏板开度Acc和车速V的值从该图导出/设定。图3表示要求转矩设定用图的一例。另外,在本实施例中,要求功率PeH十算为将设定的要求转矩Tr*乘以齿圈轴32a的转速Nr得到的值、充放电要求功率Pb*(但是放电要求侧为正)和损失Loss的总和。另外,齿圈轴32a的转速Nr,如图所示能够通过将电机MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的传动比Gr来求得,或者通过车速V乘以换算系数k来求得。接下来,基于在步骤SllO设定的要求功率Pe'以使发动机22高效地运行的方式设定作为发动机22的目标运行点的目标转速Ne*和目标转矩Te*(S120)。在本实施例中,基于预先确定的用于使发动机22高效地工作的工作线和要求功率Pe'设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te'图4是举例表示发动机22的工作线、目标转速Ne*和目标转矩Te*之间相关关系曲线。如该图所示,目标转速Ne*和目标转矩Te'能够由工作线与表示要求功率Pe*(Ne*XTe*)一定的相关关系曲线的交点来求得。

混合动力汽车及其控制方法

当在步骤(S114)或步骤(S122)中判断为电机(MG1)、(MG2)的转换器的所有开关元件都闭锁时,从盘式制动器输出不足的制动力以进行补充。因此,即使发生通过电机(MG 1)而输出到驱动轴的来自发动机的阻力制动力和通过电机(MG 2)而向驱动轴输出的再生制动力不足的情况,也能够抑制作用于车辆的制动力的下降。

另外,由于档位低时从电机MG 1或电机MG 2输出的制动力比档位高时大,因此,越是档位低的时候越是需要补充不足的制动力以防止给驾驶者空转感,因而应用本发明的意义很大。

本发明的混合动力汽车的控制方法是具有下述装置的混合动力汽车的控制方法,即包括:内燃机;电力动力输入输出装置,其与所述内燃机的输出轴和驱动轴相连,能够随着电力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴,并能够随着电力的输入而将由所述内燃机中发生的旋转阻力产生的阻力制动力输出给所述驱动轴;以及电机,其能够通过将所述驱动轴的动力转换成电力而将再生制动力输出给所述驱动轴,在所述混合动力汽车的控制方法中施行制动力补充控制,在该控制中,设定所述电力动力输入输出装置对所述驱动轴的请求阻力制动力和所述电机对所述驱动轴的请求再生制动力,并控制所述电力动力输入输出装置和所述电机以使得所述请求阻力制动力和所述请求再生制动力输出到所述驱动轴,并且,当所述电力动力输入输出装置仅输出比平常还要小的所述请求阻力制动力或完全不输出所述请求阻力制动力时,或者当所述电机仅输出比平常还要小的所述请求再生制动力或完全不输出所述请求再生制动力时,控制所述电力动力输入输出装置、所述电机以及所述制动力输出装置,使得从所述电力动力输入输出装置、所述电机以及所述制动力输出装置中的至少一个输出对不足制动力的补充。

例如,尽管在上述实施方式的S档关闭油门时的制动控制程序中采用了图2的关闭油门时制动控制程序,但也可以采用图7的关闭油门时制动控制程序。即,在图7的关闭油门时制动控制程序中,用步骤S204~S210来代替步骤S104~S110。具体来说,通过将预定系数k(例如0.5)乘以请求扭矩Tr*再乘以环形齿轮轴32a的转数Nr来设定发动机22的目标摩擦功率Pc*(步骤S204),然后设定与设定的目标摩擦功率Pe*相对应的发动机22的目标转数Ne*(步骤S206)。接着设定用于以目标转数Ne*来运转发动机22的电机MG 1的目标转数Nm1*以及扭矩指令Tm1*(步骤S208),并设定电机MG 2的扭矩指令Tm2*,使得在电池50的输入限制Win的范围内从电机MG 2输出余下的请求扭矩(步骤S210)。之后执行步骤S212~S232的处理,由于这些处理和步骤S112~S132相同,故省略其说明。

并且,由于关闭油门时多使用再生制动器和发动机制动器,因此应用本发明的意义重大。

接着,CPU 72基于所设定的目标转数Ne*、环形齿轮轴32a转数Nr(=Nm2/Gr)、以及动力分配整合机构30的齿数比ρ(=太阳齿轮31的齿数/环形齿轮32的齿数),通过下式(2)来计算电机MG 1的目标转数Nm1,并基于所计算的目标转数Nm1*和当前的转数Nm1,通过下式(3)来计算电机MG 1的扭矩指令Tm1*(步骤S110)。在这里,式(2)是从图6的共线图推导出的相对于动力分配整合机构30的旋转构件的力学关系式。利用该式(2)来设定扭矩指令Tm1*并驱动控制电机MG1,使得电机MG 1以目标转数Nm1*进行旋转,由此能够使得发动机22以目标转数Ne*旋转。在这里,式(3)是用于使电机MG 1以目标转数Nm1*旋转的反馈控制的关系式,在式(3)中,右边第二项“KP”是比例项的增益,右边第三项“KI”是积分项的增益。

以往作为向驱动轴输出动力的汽车,公知下述技术,即,具有所谓的普通发动机汽车中的发动机制动器和电动汽车中的电机再生制动的原动机制动器,并且当在制动时检测或者预测原动机制动力下降时,则与驾驶者的制动操作无关地由车轮制动器来补偿原动机制动力的下降部分(例如,参照日本专利文献特开平10-203203号公报)。通常,当发生原动机制动效率下降的情况时,为了补偿制动力的下降部分,驾驶者需要踩踏制动踏板来施加车轮制动器的制动力,但是根据这种汽车,当原动机制动力下降时,该下降部分与驾驶者踩踏制动踏板无关地由车轮制动器补偿。从而即使当原动机制动器的制动力下降时,也能够防止作用于车辆的制动力下降,并且不需要驾驶者踩踏制动踏板以补偿制动力的下降部分,因此能够避免驾驶者操作的复杂化。

图1是表示混合动力汽车20的大体结构的结构示意图;图2是在S档松开油门时的制动控制程序的流程图;图3是示出电池温度Tb和输入输出限制Win、Wout的关系的一个示例的说明图;图4是示出电池50的残余容量(SOC)和输入输出限制Win、Wout的校正系数的关系的一个示例的说明图;图5是示出请求扭矩设定用映射的一个示例的说明图;图6是示出动力分配整合机构30的各个旋转要素的转数和扭矩的力学关系的共线图;图7是在其它S档松开油门时的制动控制程序的流程图;图8是在其它S档松开油门时的制动控制程序的流程图;图9是表示另一混合动力汽车120A的大体结构的结构示意图;图10是表示另一混合动力汽车120B的大体结构的结构示意图;图11是表示另一混合动力汽车220的大体结构的结构示意图。

另一方面,考虑对电机MG 1的转换器41或者电机MG 2的转换器42实施闭锁处理时的情况。首先考虑对电机MG 1的转换器41实施闭锁处理时的情况。此时,断开转换器41的全部开关元件以闭锁转换器41,从而电机MG 1无法进行电力的输入输出,由此不能从电机MG 1输出所请求的扭矩指令Tm1*。因此,为了由盘式制动器91、91来补偿应该从电机MG 1输出的扭矩指令Tm1*部分的制动力,将扭矩指令Tm1*乘以换算系数Gb来计算盘式制动器91、91的制动扭矩Tb*中用于供应来自电机MG1的制动力的扭矩指令Tecb1*(步骤S118),并将电机MG 1的扭矩指令Tm1*再次设定为零(步骤S120)。在这里,换算系数Gb被确定为:将扭矩指令Tm1*换算为将应该输出给环形齿轮轴32a的制动扭矩输出给驱动轴39、39时的扭矩的系数。另外,当对电机MG 2的转换器42实施闭锁处理时,同样地,为了由盘式制动器91、91来补偿应该从电机MG 2输出的扭矩指令Tm2*部分的制动力,将扭矩指令Tm2*乘以换算系数Gc来计算盘式制动器91、91的制动扭矩Tb*中用于供应来自电机MG 2的制动力的扭矩指令Tecb2*(步骤S126),并将电机MG 2的扭矩指令Tm2*再次设定为零(步骤S128)。在这里,换算系数Gc被确定为:将扭矩指令Tm2*换算为将应该输出给环形齿轮轴32a的制动扭矩输出给驱动轴39、39时的扭矩的系数。

这样当输入数据时,CPU 72基于输入的档位SP和车速V来设定应该输出到作为驱动轴的环形齿轮轴32a上的请求扭矩Tr*(步骤S102)。在这里,请求扭矩Tr*在本实施方式中被如下设定:预先求得档位SP、车速V和请求扭矩Tr*之间的关系,并作为请求扭矩设定用映射而存储在ROM74中,当给出档位SP和车速V时,则从映射推导出对应的请求扭矩Tr*。图5示出了请求扭矩设定用映射的一个示例。并且,请求扭矩Tr*以加速一侧为正,减速一侧为负的方式来确定正负。图中的“D”线示出档位SP在D档时的速度V和请求扭矩Tr*的关系,图中“S1~S5”中的各条线示出档位SP在S档时的速度V和请求扭矩Tr*的关系。如图所示,对于S档,是按照档位越小则请求扭矩Tr*就越小、即档位越小则减速扭矩就越大的方式来确定车速V和请求扭矩Tr*之间关系的。

下面,明确一下本实施方式的结构要素和本发明的结构要素之间的对应关系。本实施方式的混合动力用电子控制单元70相当于本发明的制动控制装置,液压回路93和盘式制动器91、91相当于制动力输出装置,变速杆81和混合动力用电子控制装置70相当于档位变更装置。另外,发动机22相当于内燃机,电机MG 1和动力分配整合机构30相当于电力动力输入输出装置,电机MG 2相当于电动机。电池50相当于蓄电装置,转换器41相当于第一驱动电路,转换器42相当于第二驱动电路。另外在本实施方式中,通过说明混合动力汽车20的动作,明确了本发明的混合动力汽车的一个示例,同时也明确了本发明的混合动力汽车的控制方法的一个示例。

这样当输入数据时,CPU 72基于输入的档位SP和车速V来设定应该输出到作为驱动轴的环形齿轮轴32a上的请求扭矩Tr*(步骤S102)。在这里,请求扭矩Tr*在本实施方式中被如下设定:预先求得档位SP、车速V和请求扭矩Tr*之间的关系,并作为请求扭矩设定用映射而存储在ROM74中,当给出档位SP和车速V时,则从映射推导出对应的请求扭矩Tr*。图5示出了请求扭矩设定用映射的一个示例。并且,请求扭矩Tr*以加速一侧为正,减速一侧为负的方式来确定正负。图中的“D”线示出档位SP在D档时的速度V和请求扭矩Tr*的关系,图中“S1~S5”中的各条线示出档位SP在S档时的速度V和请求扭矩Tr*的关系。如图所示,对于S档,是按照档位越小则请求扭矩Tr*就越小、即档位越小则减速扭矩就越大的方式来确定车速V和请求扭矩Tr*之间关系的。