CN101384460A - 混合动力车辆控制器 - Google Patents

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Abstract

动力频率分布预测单元参照车辆在过去沿路线行驶时的车辆动力Pv的历史来预测在车辆沿该路线行驶的情况下车辆的动力频率分布。运转条件设定单元根据由动力频率分布预测单元所预测的动力频率分布来将使发动机运转的所需车辆动力Pv0的范围设定为用于将在车辆沿路线行驶的情况下旋转电机产生的动力与产生的电力之间的能量平衡控制成预定值的发动机运转条件。运转控制单元根据由运转条件设定单元所设定的使发动机运转的所需车辆动力Pv0的范围来控制发动机的运转。

Description

混合动力车辆控制器
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆控制器，更特别地，涉及用在能够利用由发动机和旋转电机中的至少一者产生的动力来驱动驱动轮并且能够利用由发动机产生的动力来使旋转电机产生电力的混合动力车辆中的控制器。
背景技术
JP 3654048B(以下称为专利文献1)公开了相关技术中的这种类型的混合动力车辆控制器。根据专利文献1的混合动力车辆控制器包括:用于搜索到达目的地的路线的路线搜索装置；用于检测路线的道路条件的道路条件检测装置；用于在预测到起动和停止的地点处将路线分割成多个区段的路线分割装置；用于记录驾驶员的驱动历史的驱动历史记录装置；用于参照道路条件和驱动历史来估计各个区段内的车速模式的车速估计装置；以及用于根据车速模式和发动机燃料消耗特性来设定各个区段内的发动机和电机运转计划以使到达目的地的燃料消耗量最小化的运转计划设定装置。运转计划设定装置比较从第一运转计划得到的燃料消耗量与从第二运转计划得到的燃料消耗量，并且在从第一运转计划得到的燃料消耗量小于从第二运转计划得到的燃料消耗量的情况下选择第一运转计划，根据所述第一运转计划，在发动机的运转效率变低的区段(以下称为低效区段)通过运转电机来使车辆行驶，而在其它区域中通过偏移发动机运转点以增加运转效率来使发动机动力大于行驶所需的输出，利用作为发动机动力与行驶所需动力之差的动力来驱动电机以产生电能来为电池充电，根据所述第二运转计划，在发动机的低效区段以及其它区段中仅通过运转发动机来使车辆行驶。因此，响应于到达目的地的路线的道路条件将用于发动机和电机的运转计划设定成使发动机的燃料消耗量最小化。
根据专利文献1，在选择了第一运转计划的情况下，对于每个在预测到起动和停止的地点处分割而成的区段，设定通过运转电机还是通过运转发动机来使车辆行驶。然而，当在同一个区段中同时存在所需车辆动力低的区域以及所需车辆动力高的区域时，难以适当地设定用于发动机和电机的运转计划。例如，或者是即使在发动机的运转效率低的区域中也利用发动机的动力使车辆行驶，或者是即使在发动机的运转效率高的区域中也利用电机的动力使车辆行驶。另外，根据在将路线分割成多个区段的基础上对于每个区段预测是通过运转电机还是通过运转发动机来使车辆行驶的方法，在一个区段中作出的设定会影响到另一个区段。因此，或者需要很大的计算量来对于整个路线适当地设定用于发动机和电机的运转计划，或者不可能实现对于整个路线最适当的用于发动机和电机的运转计划。
发明内容
本发明提供了一种能够更适当地控制发动机的运转的混合动力车辆控制器。
根据本发明的混合动力车辆控制器是用在能够利用由发动机和旋转电机中的至少一者产生的动力来驱动驱动轮，并且能够利用由所述发动机产生的动力来使所述旋转电机产生电力的混合动力车辆中的控制器，其特征在于包括:运转控制单元，所述运转控制单元根据所需车辆动力来控制所述发动机和所述旋转电机的运转；动力频率分布预测单元，所述动力频率分布预测单元预测在所述车辆沿路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；以及运转条件设定单元，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布来设定发动机运转条件，以将在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的所述旋转电机产生的动力与产生的电力之间的能量平衡控制在预定范围内，其中，所述运转控制单元根据由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件来控制所述发动机的运转。
另外，另一种根据本发明的混合动力车辆控制器是用在能够利用由发动机和旋转电机中的至少一者产生的动力来驱动驱动轮，并且能够利用由所述发动机产生的动力来使所述旋转电机产生电力的混合动力车辆中的控制器，其特征在于，所述旋转电机能够向储存电能的蓄电装置输送电能并且能够从所述蓄电装置接收电能，以及所述混合动力车辆控制器包括:运转控制单元，所述运转控制单元根据所需车辆动力来控制所述发动机和所述旋转电机的运转；动力频率分布预测单元，所述动力频率分布预测单元预测在所述车辆沿路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；蓄电状态获取单元，所述蓄电状态获取单元获取所述蓄电装置的蓄电状态；以及运转条件设定单元，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布和由所述蓄电状态获取单元获取的所述蓄电装置的蓄电状态来设定发动机运转条件，以使在所述车辆沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态落入预定范围内，其中，所述运转控制单元根据由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件来控制所述发动机的运转。
根据本发明，通过预测在车辆沿路线行驶的情况下车辆的动力频率分布以及根据预测的动力频率分布控制发动机的运转以使在车辆沿路线行驶的情况下旋转电机产生的动力与产生的电力之间的能量平衡落入预定范围内，能够更适当地控制发动机的运转。
另外，根据本发明，通过预测在车辆沿路线行驶的情况下车辆的动力频率分布以及根据预测的动力频率分布控制发动机的运转以使在车辆沿路线行驶后蓄电装置的蓄电状态落入预定范围内，能够更适当地控制发动机的运转。
附图说明
图1是示意性示出包括根据本发明一个实施例的控制器的混合动力车辆的构造的视图。
图2是示出电子控制单元的构造的一个示例的视图。
图3是用于说明发动机的最优燃料消耗线的视图。
图4是示出车辆的动力频率分布的一个示例的视图。
图5是详细示出在车辆从出发地向目的地行驶的情况下的动作的流程图。
图6是详细示出设定使发动机运转的所需车辆动力范围的下限值的处理的流程图。
图7是用以说明利用动力频率分布来设定使发动机运转的所需车辆动力范围的下限值的处理的视图。
图8是示出在发动机的转速和转矩都位于最优燃料消耗线上的情况下，燃料消耗率相对于发动机功率的特性的一个示例的视图。
图9是用于说明设定用于为二次电池充电的发电机的发电功率的处理的视图。
图10是用于说明设定用于为二次电池充电的发电机的发电功率的处理的另一视图。
图11是示出燃料消耗量相对于发动机功率的特性的一个示例的视图。
图12是详细示出在车辆从出发地向目的地行驶的情况下的另一动作的流程图。
图13是详细示出校正使发动机运转的所需车辆动力范围的下限值的处理的流程图。
具体实施方式
以下，将结合附图说明本发明的一个优选实施例。图1是示意性示出包括根据本发明一个实施例的控制器的混合动力车辆的结构的视图。能够产生动力的(内燃)发动机50的输出轴与动力分配机构52相连接。除了发动机50的输出轴外，减速器14的输入轴以及能够产生电力的发电机(电力发生器)54的转子也与动力分配机构52相连接。此处提及的动力分配机构52也可由例如具有齿圈、行星架和太阳轮的行星齿轮机构形成。减速器14的输出轴与驱动轮19相连接。动力分配机构52将来自发动机50的动力分配至驱动轮19和发电机54。从动力分配机构52分配到驱动轮19的动力被用于驱动车辆。另一方面，从动力分配机构52分配到发电机54的动力被转换成发电机54所产生的电力。可以经由逆变器12(电力变换器)将发电机54所产生的电力供给到能够产生动力的电机10。还可以经由逆变器12将发电机54所产生的电力积累在二次电池16中。另外，可以通过由发电机54产生的动力来起动发动机50。
来自二次电池16(其被设置为储存电能的蓄电装置)的电力在由逆变器12进行电力转换(从直流转换成交流)之后，被供给到电机10的绕组电线中。电机10将经由逆变器12供给到绕组电线的电力转换成转子的动力。电机10的转子与减速器14的输入轴相连接，电机10的动力在通过减速器14进行减速后，被传递到驱动轮19并用于驱动车辆。另外，驱动轮19(车辆)的动力可通过电机10的再生操作被转换成电机10所产生的电力，以经由逆变器12积累在二次电池16中。如上所述，本实施例中的混合动力车辆设置有能够驱动驱动轮19的电机10和能够利用发动机50产生的动力来产生电力的发电机54作为旋转电机。旋转电机(电机10和发电机54)能够从二次电池16接收电力，以及向二次电池16输送电力。可以利用由发动机50和旋转电机(电机10)中至少一者产生的动力来驱动驱动轮19(车辆)。另外，可以利用由发动机50产生的动力通过旋转电机(发电机54)来产生电力。
车辆位置检测器32利用例如GPS检测车辆的当前位置，并向导航系统36和电子控制单元42输出指示车辆当前位置的信号。导航系统36在地图数据库中预先存储道路地图数据。该导航系统36从地图数据库中读出在车辆当前位置附近的道路地图并将该道路地图与车辆当前位置一同显示在屏幕上。在操作者输入车辆目的地的情况下，导航系统36根据车辆的当前位置(出发地)和车辆的目的地来设定车辆的路线，并将该路线显示在屏幕上。导航系统36向电子控制单元42输出表示车辆路线的信号。
电子控制单元42设计成具有起主要作用的CPU的微处理器，并且还包括预先存储有处理程序的ROM、临时存储数据的RAM以及输入和输出端口。例如，由未示出的传感器检测到的以下信号经由输入端口被输入到电子控制单元42:表示车辆速度V的信号、表示加速器开度A的信号、表示制动操作量B的信号、表示发动机50的转速Ne的信号、表示电机10的转速Nm的信号、表示发电机54的转速Ng的信号、表示电机10的电流Im的信号、表示发电机54的电流Ig的信号、表示二次电池16的电流Ib的信号、表示二次电池16的电压Vb的信号。另外，例如以下信号也经由输入端口被输入到电子控制单元42:来自车辆位置检测器32的指示车辆当前位置的信号以及来自导航系统36的表示车辆路线的信号。同时，经由输出端口从电子控制单元42输出例如以下信号:控制发动机50的运转的发动机控制信号、控制电机10的运转的电机控制信号、控制发电机54的运转的发电机控制信号。
电子控制单元42可由例如图2所示的功能模块图形成。电子控制单元42包括运转控制单元60、路线预测单元62、动力获取单元64、动力频率分布存储单元66、动力频率分布预测单元68、蓄电状态获取单元70以及运转条件设定单元72，所有这些都将在下文中进行说明。
运转控制单元60根据例如加速器开度A、制动操作量B以及车辆速度V来设定所需车辆动力Pv0。运转控制单元60根据所需车辆动力Pv0来控制发动机50和旋转电机(电机10和发电机54)的运转。可通过控制逆变器12的切换元件的切换操作来控制电机10和发电机54的运转。另外，在发动机50产生动力时发动机50的运转被控制成，使得保持发动机50的转速Ne和转矩Te位于例如在图3所示的最优燃料消耗线(连接对于所供给的发动机动力而言效率最高的点的曲线)上(或位于其附近)的状态。
路线预测单元62预测车辆的路线。这里可以从由导航系统36设定的路线来预测在车辆从出发地到目的地行驶的情况下的路线。
动力获取单元64获取在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的车辆动力(行驶功率)Pv。这里，可以例如从由运转控制单元60设定的所需车辆动力Pv0来估计车辆(驱动轮19)的动力Pv。也可以根据发动机50的转速Ne和转矩Te、电机10的转速Nm和转矩Tm以及发电机54的转速Ng和转矩Tg来检测车辆(驱动轮19)的动力Pv。可以根据例如由未示出的传感器检测的节气门开度C和发动机转速Ne来估计发动机50的转矩Te。可以分别由例如由未示出的相应的传感器检测的电机10的电流Im和发电机54的电流Ig，来估计电机10的转矩Tm和发电机54的转矩Tg。
动力频率分布存储单元66存储(积累)车辆的动力频率分布(车辆动力(行驶功率)及其使用频率(时间))。这里所提及的车辆的动力频率分布可表示成，例如，如图4所示在预先对由动力获取单元64获取的车辆动力Pv进行分割而得到的多个动力带宽之中的各动力带宽(行驶功率带宽)Pb(i)(i是自然数)中所包含的时间(频率)tb(i)。动力频率分布存储单元66存储对于各动力带宽Pb(i)的tb(i)值。动力频率分布存储单元66与车辆路线相对应地存储动力频率分布(各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)。另外，动力频率分布存储单元66中存储的动力频率分布根据由动力获取单元64获取的车辆动力Pv更新。更具体而言，在与由路线预测单元62预测的车辆路线相对应的动力频率分布中，与包含车辆动力Pv的动力带宽Pb(i)相对应的频率tb(i)的值在车辆行驶的同时被更新。如上所述，参照由动力获取单元64获取的车辆动力Pv的历史，车辆的动力频率分布被存储(累积)在动力频率分布存储单元66中。
动力频率分布预测单元68预测在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的车辆的动力频率分布。这里，从动力频率分布存储单元66中读出与由路线预测单元62预测的车辆路线相对应的动力频率分布(各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)，并且这样读出的动力频率分布被用作预测的动力频率分布。换句话说，在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下，动力频率分布预测单元68参照车辆在过去沿该路线行驶时由动力获取单元64获取的车辆动力Pv的历史，来预测车辆的动力频率分布(各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)。
蓄电状态获取单元70获取二次电池16的充电状态(SOC)，即二次电池16的剩余电池容量，作为蓄电装置的蓄电状态。这里，可以例如根据由未示出的传感器检测的二次电池16的电流Ib和电压Vb来估计二次电池16的SOC(剩余电池容量)。
运转条件设定单元72设定发动机运转条件，以将在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的二次电池16的充放电平衡，即在旋转电机(电机10和发电机54)产生的动力与产生的电力之间的能量平衡，控制在预定值(控制在预定范围内)。这里，利用由动力频率分布预测单元68预测的动力频率分布(各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)和由蓄电状态获取单元70获取的二次电池16的SOC(剩余电池容量)，将使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(该范围的下限值Pc)设定为发动机运转条件。下文将详细说明设定使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(发动机运转条件)的方法。
然后，运转控制单元60根据由运转条件设定单元72设定的使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(发动机运转条件)来控制发动机50的运转。更具体而言，当所需车辆动力Pv0大于0且小于由运转条件设定单元72设定的范围的下限值Pc时，运转控制单元60停止发动机50的运转。简言之，该运转控制单元60控制发动机50以使之不产生动力。在这种情况下，运转控制单元60借助于电机10产生动力，并进行其中由电机10驱动车辆(驱动轮19)的EV(电动车辆)行驶控制。同时，当所需车辆动力Pv0落入由运转条件设定单元72设定的范围内(等于或大于所述范围的下限值Pc)时，运转控制单元60控制发动机50运转。换句话说，该运转控制单元60控制发动机50以使之产生动力并利用发动机50的动力驱动车辆(驱动轮19)。在这种情况下，能够将发动机50的动力(行驶功率)的一部分转化成发电机54产生的电力从而累积于二次电池16中。另外，当所需车辆动力Pv0取负值时(当车辆制动时)，运转控制单元60控制电机10再生运转，从而将驱动轮19(车辆)的动力(行驶功率)转化成电机10产生的电力并累积于二次电池16中。
下面利用图5的流程图说明在车辆从出发地到目的地行驶的情况下的动作。
首先，在步骤S1中，当驾驶员开启点火以起动车辆时，读取点火开启信号。然后，在步骤S2中，由驾驶员输入车辆目的地。然后由导航系统36设定从出发地到目的地的车辆路线，并由路线预测单元62预测车辆的路线。之后，在步骤S3中，从动力频率分布存储单元66读出对应于在步骤S2中预测的车辆路线的动力频率分布，从而由动力频率分布预测单元68参照车辆在过去沿该路线行驶时的车辆动力Pv的历史来预测在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的动力频率分布。然后，由运转条件设定单元72根据由动力频率分布预测单元68预测的动力频率分布设定有必要使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围的下限值Pc(发动机运转条件)。当在步骤S3中没有车辆在过去沿该路线行驶时的车辆动力Pv的历史时，由运转条件设定单元72设定预定为基准的下限值Pc。
在步骤S4中，在车辆从出发地到目的地行驶时由动力获取单元64获取车辆动力Pv，根据这样获取的车辆动力Pv更新存储(积累)于动力频率分布存储单元66中的动力频率分布。更具体而言，对由动力获取单元64获取的车辆动力Pv进行滤波处理以除去噪声。然后，在与由路线预测单元62预测的车辆路线对应的动力频率分布中，更新与包含经过滤波处理后的车辆动力Pfv的动力带宽Pb(i)相对应的频率tb(i)的值。经过滤波处理后的车辆动力Pfv例如由下面的关系式(1)表示。在下面的关系式(1)中，a是时间常量，z-1是时滞算子。
(数学公式1)
Pfv＝((1-a)/(1-a·z-1))·Pv...(1)
在步骤S5中，在车辆从出发地到目的地行驶时由运转控制单元60判定由蓄电状态获取单元70获取的二次电池16的充电状态(SOC)是否落在规定范围(例如，50％到70％的范围，包括50％和70％)内。当在步骤S5中判定为二次电池16的SOC落入规定范围内时，运转控制单元60在步骤S6中根据由运转条件设定单元72设定的使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(在发动机运转条件下)控制发动机50的运转。在判定为所需车辆动力Pv0大于0且小于由运转条件设定单元72设定的下限值Pc的情况下，运转控制单元60停止发动机50的运转(控制发动机50以使之不产生动力)，并进行其中由电机10的动力驱动车辆的EV行驶。在这种情况下，运转控制单元60控制电机10的运转，使得由电机10产生的动力等于所需车辆动力Pv0。在判定为所需车辆动力Pv0等于或大于下限值Pc的情况下，运转控制单元60控制发动机50运转(控制发动机50以使之产生动力)。在这种情况下，运转控制单元60控制发动机50、电机10以及发电机54的运转，使得发动机50的转速Ne和转矩Te位于例如图3所示的最优燃料消耗线上，并使车辆(驱动轮19)的动力等于所需车辆动力Pv0。
另一方面，当在步骤S5中判定为二次电池16的SOC低于规定范围的下限值(例如50％)时，运转控制单元60在步骤S6中与由运转条件设定单元72设定的使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(发动机运转条件)无关地控制发动机50以使之运转(控制发动机50以使之产生动力)。通过控制发电机54以利用发动机50的动力来产生电力并将发电机54所产生的电力收集在二次电池16中，使二次电池16的SOC增大。保持利用发动机50的动力为二次电池16充电，直到二次电池16的SOC恢复为落入规定范围内(例如55％或更高)。当在步骤S5中判定为二次电池16的SOC高于规定范围的上限值(例如70％)时，运转控制单元60在步骤S6中通过从二次电池16向电机10供电以控制电机10产生动力来降低二次电池16的SOC。二次电池16以此方式保持放电，直到二次电池16的SOC下降到落入规定范围内(例如65％或更低)。
在车辆从出发地到目的地行驶时(直到车辆到达目的地)，如上所述的步骤S4到S6中的动作以预定的时间间隔反复执行。当在步骤S7中判定为车辆已到达目的地后(在步骤S7中判定结果为是)，在步骤S8中关闭点火。
下面利用图6的流程图详细说明在步骤S3中由运转条件设定单元72设定使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(下限值Pc)的处理。
首先，在步骤S101中，运转条件设定单元72利用动力频率分布预测单元68预测的动力频率分布(从动力频率分布存储单元66读出的动力频率分布)，计算在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下通过电机10的再生操作而累积在二次电池16中的总功率量(与再生相当的总功率量)Pbs。这里，如图7所示，可利用动力频率分布中的负动力带宽Pb(i)及其频率tb(i)来计算与再生相当的总功率量Pbs。更具体而言，根据以下的关系式(2)来计算与再生相当的总功率量Pbs。在以下的关系式(2)中，η1是考虑到再生功率在二次电池16中累计的效率的转换系数。
(数学公式2)
Pbs＝η1(∑Pb(i)×tb(i))...(2)
然后，在步骤S102中，运转条件设定单元72通过从多个待选阈值[Pc(1)，Pc(2)，...，Pc(n)]中选择一个阈值而临时设定使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围的下限值(以下称为功率阈值)Pc。然后，在步骤S103中，运转条件设定单元72基于已选择的(临时设定的)功率阈值Pc确定通过停止发动机50的运转而执行其中由电机10的动力驱动车辆的EV行驶的所需车辆动力Pv0的范围。这里，将大于0且小于功率阈值Pc的范围设定为用于执行EV行驶的所需车辆动力Pv0的范围。然后运转条件设定单元72利用动力频率分布，计算在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下将从二次电池16供给到电机10的总功率量(EV行驶所需的总功率量)Pevs。这里，如图7所示，可以利用大于0且小于功率阈值Pc的动力带宽Pev(i)及其频率tev(i)来计算EV行驶所需的总功率量Pevs。更具体而言，根据以下的关系式(3)来计算EV行驶所需的二次电池16的总功率量Pevs。在以下的关系式(3)中，η2是考虑到二次电池16的功率(电力)转换到电机10的功率(行驶动力)的效率的转换系数。
(数学公式3)
Pevs＝η2∑Pev(i)×tev(i)...(3)
然后，在步骤S104中，运转条件设定单元72设定在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下，电机10和发电机54产生的动力与产生的电力之间的总功率平衡量，即二次电池16的充放电的总功率平衡量(充放电平衡量)Pbts。这里，可以由二次电池16在目的地处的目标SOC与在此次旅程的出发地处由蓄电状态获取单元70获取的二次电池16的SOC(初始SOC)之间的偏差来设定二次电池16的总功率平衡量Pbts。另外，在车辆上一次(在过去)已经从出发地行驶到目的地的情况下，可以由在目的地处获取的二次电池16的SOC与在出发地处获取的二次电池16的SOC(初始SOC)之间的偏差来设定二次电池16的总功率平衡量Pbts。应当指出，二次电池16的总功率平衡量Pbts在初始SOC<目标SOC时为正，而在初始SOC≥目标SOC时为负。
然后，在步骤S105中，运转条件设定单元72计算在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下，发电机54产生的用于为二次电池16充电的总发电功率量Pge。这里，发电机54产生的用于为二次电池16充电的总发电功率量Pge根据以下的关系式(4)来计算，从而实现在步骤S104中设定的总功率平衡量Pbts。在以下的公式(4)中，η3是考虑到发电机54的功率转换成二次电池16的功率的效率的转换系数。
(数学公式4)
Pge＝η3(Pevs+Pbs+Pbts)...(4)
然后，在步骤S106中，运转条件设定单元72判定是否能够设定发动机50和发电机54运转条件，以在所选择的(临时设定的)功率阈值Pc的条件下实现总发电功率量Pge。这里，将等于或大于功率阈值Pc的范围设定为使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围，并且针对等于或大于使发动机50运转的功率阈值Pc的动力带宽Pcup(i)(见图7)设定用于为二次电池16充电的发电机54的发电功率Pch(i)。在以下说明说明中，tcup(i)作为对应于动力带宽Pcup(i)的频率。
在发动机50的转速Ne和转矩Te位于如上所述的最优燃料消耗线上的情况下，产生1kws的电力所需的燃料量(燃料消耗率)相对于发动机50的动力(行驶功率)的特性例如由图8所示的曲线示出。根据图8的特性确定通过驱动发动机50而产生电力的区域。例如，根据图8所示的特性，当发动机50的功率为Pc0时(Pc0>Pc)燃料消耗率最小。因此，如图9所示，为大于Pc且小于Pc0的各动力带宽Pcup(i)设定满足“Pcup(i)+Pch(i)＝(或<)Pc0”的发电功率Pch(i)。换句话说，在大于Pc且小于Pc0的各动力带宽Pcup(i)中，将发动机的功率设定为Pc0以使发动机50的燃料消耗率最小。图9示出分别为大于Pc且小于Pc0的动力带宽Pcup(1)和Pcup(2)设定发电功率Pch(1)和Pch(2)的情况。当满足以下的关系式(5)时，总发电功率量Pge可仅由发电功率Pch(1)和Pch(2)来提供。
(数学公式5)
Pge≤η3(Pch(1)×tcup(1)+Pch(2)×tcup(2))...(5)
在上述关系式(5)成立(总发电功率量Pge可仅由发电功率Pch(1)和Pch(2)来提供)的情况下，在步骤S106中的判定结果为是。在这种情况下，在选定的功率阈值Pc的条件下，能够以使得在车辆已行驶了从出发地到目的地的路线行驶之后二次电池16的SOC达到在目的地处的目标SOC(二次电池16的总功率平衡量成为在步骤S104中设定的总功率平衡量Pbts)的方式，在各动力带宽Pcup(i)中设定发动机50的动力和发电机54的发电功率。然后，再次确定关于动力带宽Pcup(1)(例如是较小的动力带宽)的发电功率Pch(1)，从而使上述关系式(5)的左右两侧相等。然后流程进行到步骤S107。在这种情况下，Pch(1)由以下的关系式(6)表示:
(数学公式6)
Pch(1)＝(Pge/η3-Pch(2)×tcup(2))/tcup(1)...(6)。
另外，在上述关系式(5)不成立(总发电功率量Pge不能够仅由发电功率Pch(1)和Pch(2)来提供)的情况下，设定发电功率Pch(i)的动力带宽Pcup(i)的范围扩大，并且如图10所示，再次设定发电功率Pch(i)使得对于大于Pc且小于Pc1(Pc1>Pc0)的各动力带宽Pcup(i)满足Pcup(i)+Pch(i)＝(或≤)Pc1。换句话说，在大于Pc且小于Pc1的各动力带宽Pcup(i)中，再次将发动机50的动力设定为Pc1。图10示出分别为大于Pc且小于Pc1的动力带宽Pcup(1)、Pcup(2)和Pcup(3)设定发电功率Pch(1)、Pch(2)和Pch(3)的情况。然后，判定是否满足以下的关系式(7)(总发电功率量Pge是否能够仅由发电功率Pch(1)、Pch(2)和Pch(3)来提供)。
(数学公式7)
Pge≤η3(Pch(1)×tcup(1)+Pch(2)×tcup(2)+Pch(3)×tcup(3))...(7)
在满足了上述关系式(7)的情况下，在步骤S106中的判定结果为是。在这种情况下，在选定的功率阈值Pc的条件下，能够以使得在车辆已行驶了从出发地到目的地的路线行驶之后二次电池16的SOC达到在目的地处的目标SOC(二次电池16的总功率平衡量成为在步骤S104中设定的总功率平衡量Pbts)的方式，在各动力带宽Pcup(i)中设定发动机50的动力和发电机54的发电功率。然后，再次确定动力带宽Pcup(1)的发电功率Pch(1)，使得上述关系式(7)的左右两侧相等。然后流程进行到步骤S107。
另一方面，在上述关系式(7)不成立的情况下，设定发电功率Pch(i)的动力带宽Pcup(i)的范围进一步扩大，以判定总发电功率量Pge是否能由发电功率Pch(i)来提供。然而，应当指出，在除非在动力带宽Pcup(i)中发动机50的动力超过预定的容许值否则不能提供总发电功率量Pge的情况下，或者在除非在动力带宽Pcup(i)中发电机54的发电功率Pch(i)超过预定的容许值否则不能提供总发电功率量Pge的情况下，判定为总发电功率量Pge不能由发电功率Pch(i)来提供。因此步骤S106中的判定结果为否。在这种情况下判定为:不能够以使得在车辆已行驶了从出发地到目的地的路线行驶之后二次电池16的SOC达到在目的地处的目标SOC(二次电池16的总功率平衡量成为在步骤S104中设定的总功率平衡量Pbts)的方式，在各动力带宽Pcup(i)中设定发动机50的动力和发电机54的发电功率。然后流程进行到步骤S108。
在步骤S107中，运转条件设定单元72利用等于或大于功率阈值Pc(使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围)的动力带宽Pcup(i)、在步骤S106中设定的在动力带宽Pcup(i)中的发动机50的动力、以及在动力带宽Pcup(i)中的频率tcub(i)(动力频率分布)，计算在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的发动机50的总燃料消耗量Fu。这里，在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的发动机50的总功率量Ps(1)与功率阈值Pc＝Pc(1)的关系由以下的关系式(8)表示。利用以下的关系式(8)和总燃料消耗量关于发动机50的动力的特征关系(见图11)来计算关于功率阈值Pc＝Pc(1)的发动机50的总燃料消耗量Fu。
(数学公式8)
Ps(1)＝(Pcup(1)+Pch(1))×tcup(1)+
(Pcup(2)+Pch(2))×tcup(2)+...
+Pch(m)×tcup(m)...(8)
然后，在步骤S108中，运转条件设定单元72判定是否已选择(临时设定)了关于所有待选阈值[Pc(1)、Pc(2)...Pc(n)]的功率阈值Pc。在尚未对于所有待选阈值[Pc(1)、Pc(2)...Pc(n)]都已选择功率阈值Pc的情况下(在步骤S108中的判定结果为否)，流程返回步骤S102。然后，改变待选(临时设定的)的功率阈值Pc(使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围)并重复步骤S102至S107。另一方面，在对于所有待选阈值[Pc(1)、Pc(2)...Pc(n)]都已选择了功率阈值Pc的情况下(在步骤S108中的判定结果为是)，流程进行到步骤S109。
在步骤S109中，运转条件设定单元72将在总燃料消耗量为在步骤S108中计算出的发动机50的所有总燃料消耗量之中的最小值的情况下选定的(临时设定的)功率阈值Pc(使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围的下限值)，确定为使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围的下限值。在功率阈值Pc被确定后，运转控制单元60根据上述的功率阈值Pc控制发动机50、电机10和发电机54的运转。这里，在所需车辆动力Pv0包含在等于或大于功率阈值Pc的动力带宽Pcup(i)中的情况下，使发动机50运转并且将用于给二次电池16充电的发电机54的发电功率设定为在确定功率阈值Pc时设定的发电功率Pch(i)。简言之，发动机50的动力被控制为Pcup(i)+Pch(i)。根据上述处理，在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下，可以设定功率阈值Pc(发动机运转条件)以将二次电池16的SOC控制成达到在目的地处的目标SOC(控制二次电池16的总功率平衡量成为在步骤S104中设定的总功率平衡量Pbts)并使发动机50的总燃料消耗量最小。
根据上述处理，利用功率(电力)平衡来计算二次电池16的充放电平衡。然而，也可利用电流平衡来计算二次电池16的充放电平衡。例如，用二次电池16的功率(电力)P的函数f(P)来表示二次电池16的电流。这里，如果P≥0则f(P)≥0，如果P<0则f(P)<0。
在这种情况下，在步骤S101中设定的在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下待由电机10的再生操作为二次电池16充电的总电流量(与再生相当的总电流量)Ibs由以下的关系式(9)利用函数f(P)表示。另外，在步骤S103中设定的在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下从二次电池16供给到电机10的总电流量(EV行驶所需的总电流量)Ievs由以下的关系式(10)利用函数f(P)表示。
(数学公式9)
Ibs＝∑f(η1·Pb(i))×tb(i)...(9)
Ievs＝∑f(η2·Pev(i))×tev(i)...(10)
在步骤S105中设定的在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下用于为二次电池16充电的发电机54产生的总发电电流量Ige由以下的关系式(11)表示。
Ige＝Ievs+Ibs+Ibts...(11)
应当注意，在上述关系式(11)中，Ibts表示在步骤S104中设定的在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下二次电池16的总电流平衡量，例如，其可从二次电池16的在目的地处的目标SOC与在此次旅程的出发地处获取的二次电池16的SOC(初始SOC)之间的偏差来设定。这里，Ibts在初始SOC<目标SOC时为正，而在初始SOC≥目标SOC时为负。在步骤S106中，利用函数f(P)判定是否能够以发电功率Pch(i)实现总发电电流量Ige。
另外，在上述处理中，能够在步骤S104中将二次电池16在目的地处的目标SOC设定成在某种程度上具有一范围。二次电池16的总功率平衡量也可设定成在某种程度上具有一范围。
在以上说明的此实施例中，根据在整个路线上车辆的动力频率分布将用于控制在车辆沿该路线行驶的情况下二次电池16的充放电平衡(也就是在电机10和发电机54所产生的动力与所产生的电力之间的能量平衡)的功率阈值Pc设定成预定值(或落入预定的范围内)。然后在所需车辆动力Pv0大于0且小于功率阈值Pc时执行利用电机10的EV行驶，而在所需车辆动力Pv0等于或大于功率阈值Pc时使发动机50运转。因此，不仅能够在高燃烧效率条件下允许车辆利用发动机50的动力行驶，而且能够在低燃烧效率条件下通过使发动机50的运转停止来允许车辆仅利用电机10的动力行驶，同时防止二次电池16的SOC(剩余电池容量)过度地增加或降低。因此，不仅能够将在车辆到达目的地时二次电池16的SOC控制在期望值(或落入期望的范围内)，而且能够改进发动机50的燃料消耗。因此，根据本实施例，可更适当地控制发动机50、电机10和发电机54的运转。
另外，在本实施例中，可通过设定功率阈值Pc以便例如在车辆沿路线行驶的情况下将能量平衡设定在预定值(或落入预定的范围内)并使发动机50的总燃料消耗量Fu最小化，来进一步地改进发动机50的燃料消耗。
另外，在本实施例中，在二次电池16的SOC在车辆行驶时降低到低于规定范围的情况下，能够通过控制发动机50使之即使在所需车辆动力Pv0小于功率阈值Pc时也产生动力从而由发电机54产生电力，来适当地防止二次电池16的SOC过度地降低。
另外，在本实施例中，关于用于设定功率阈值Pc的动力频率分布，在预先对车辆动力Pv进行分割而得到的各动力带宽Pb(i)中存储频率tb(i)就足够了。因此，显著地减小了设定功率阈值Pc所需要的数据存储量。另外，例如由斜坡导致的行驶阻力的变化可通过存储车辆动力(行驶功率)的频率而作为动力变化合并到所述数据中。相应地，不再需要关于诸如道路表面坡度等道路环境条件的信息，这也减小了数据存储量。另一方面，在专利文献1中，对分成多个区段的路径按照区段来估计车速模式。然而，仅从车速模式难以检测出诸如斜坡信息之类的行驶阻力。在专利文献1中，需要利用道路环境条件、各种车辆状态以及驾驶员的操作历史来估计行驶阻力，这导致数据存储量的显著增加。
另外，在专利文献1中，对分成多个区段的路径按照区段来设定是通过使电机运转还是通过使发动机运转来使车辆行驶。因此，当在同一个区段中同时存在所需车辆动力低的区域以及所需车辆动力高的区域时，有可能即使在发动机的燃烧效率低的情况下车辆也利用发动机的动力行驶，或者即使在发动机的燃烧效率高的情况下车辆也利用电机的动力行驶。与这样的构型相反，在本实施例中，能够根据所需车辆动力Pv0与功率阈值Pc的比较，来设定成使得车辆或者利用电机10的动力以EV行驶模式而行驶，或者利用发动机50的动力而行驶。因此，不仅能够在高燃烧效率条件下以可靠的方式使发动机50运转，而且能够在低燃烧效率条件下以可靠的方式停止发动机50的运转。
另外，在专利文献1中，取决于在哪个区域中通过运转电机而使车辆行驶以及在哪个区域中通过运转发动机而使车辆行驶，燃料消耗显著改变。在专利文献1中，公开了选择在紧邻接下来的再生区段之前的各计划区段中使发动机在效率最低的运转点运转的区段，作为通过运转电机而使车辆行驶的行驶区段。然而，为了改进整个路线的燃料消耗，除了紧邻接下来的再生区段之前的区段外，还必须利用一些条件确定沿整个路线应当使发动机运转的位置以及沿整个路线应当通过运转电机而使车辆行驶的位置。与这样的构型相反，在本实施例中，通过根据在整个路线中车辆的动力频率分布来设定利用电机10执行EV行驶的所需车辆动力Pv0的范围以及使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围，在车辆沿路线行驶时，不仅能够仅在燃烧效率高到一定程度的情况下使发动机50运转，而且能够在燃烧效率低的情况下将车辆控制成仅利用电机10来行驶。因此，改进了在整个路线中的燃料消耗。
下面说明本实施例的另一个示例性构型。
在本实施例中，通过将从出发地到目的地的路线分成多个行驶区段，并使动力频率分布存储单元66存储各行驶区段的动力频率分布(在各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)，动力频率分布预测单元68能够预测在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下各行驶区段的动力频率分布。这里，可参照界标(如交叉路口)将从出发地到目的地的路线分成多个区段。每当车辆在各行驶区段中行驶时，运转条件设定单元72可以校正使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(功率阈值Pc)。下面，将利用图12的流程图说明在校正功率阈值Pc的情况下的动作。
图12的流程图中的步骤S11、S12和S16至S18分别与图5的流程图中的步骤S1、S2和S6至S8相同。在步骤S13中，通过综合(合成，synthesize)动力频率分布存储单元66中存储的各行驶区段的动力频率分布，预测在车辆沿从出发地到目的地的路线行驶的情况下的动力频率分布。然后，与在步骤S3中一样，由运转条件设定单元72根据这样预测的动力频率分布来设定使发动机50运转所需要的所需车辆动力Pv0的范围(功率阈值Pc)。
在步骤S14中，在车辆行驶时根据由动力获取单元64获取的车辆动力Pv对于各行驶区段更新存储于动力频率分布存储单元66中的动力频率分布。这里，在与车辆正在其中行驶的行驶区段相对应的动力频率分布中，更新了与包含车辆动力Pv(经过滤波处理后的车辆动力Pfv)的动力带宽Pb(i)相对应的频率tb(i)的值。
另外，在步骤S15中，每当车辆在各个行驶区域中行驶时，由运转条件设定单元72校正使发动机50运转所需要的所需车辆动力Pv0的范围(发动机运转条件)，下面，利用图13的流程图详细说明由运转条件设定单元72校正使发动机50运转的所需车辆动力Pv0的范围(功率阈值Pc)的处理。
首先，在步骤S201中，运转条件设定单元72利用与车辆将要在其中行驶的行驶区段R1相对应的动力频率分布P1和当前设定的功率阈值Pc，预测在车辆沿该行驶区段R1行驶后的二次电池16的SOC。
这里，当车辆在行驶区段R1中行驶时待由电机10的再生操作为二次电池16充电的总电流量(与再生相当的总电流量)Ileg由以下的关系式(12)表示。当车辆在行驶区段R1中行驶时待由二次电池16供给到电机10的总电流量(EV行驶所需的总电流量)Ilevs由以下的关系式(13)表示。另外，当车辆在行驶区段R1中行驶时用于为二次电池16充电的发电机54的总发电电流量Ilegs由以下的关系式(14)表示。
(数学式10)
Ileg＝∑f(η1·Pb(i))×tb(i)...(12)
Ilevs＝∑f(η2·Pev(i))×tev(i)...(13)
Ilegs＝∑f(η3·Pch(i))×tcup(i)...(14)
另外，当车辆在行驶区段R1中行驶时二次电池16的总电流平衡量(放电侧为负，充电侧为正)ΔI由下面的关系式(15)表示。
ΔI＝Ilevs+Ileg+Ilegs...(15)
因此，运转条件设定单元72能够根据以下的关系式(16)计算当车辆在行驶区段R1中行驶时二次电池16的剩余电池容量变化ΔSOC。还能够从该ΔSOC和二次电池16的当前剩余电池容量计算出在车辆行驶完行驶区段R1后二次电池16的剩余电池容量SOC1。在以下的关系式(16)中，Kb是用于根据电池容量将总电流量转换成SOC变化量的系数。
ΔSOC＝ΔI/Kb...(16)
考虑到上述情况，可以根据以下的关系式(17)计算SOC1。在以下的关系式(17)中，SOC0是当前SOC。
SOC1＝SOC0+ΔSOC...(17)
然后，在步骤S202中，运转条件设定单元72判定这样计算出的SOC1是否落入规定的从S1到S2的闭区间(包括S1和S2)的范围内，也就是判定当车辆在行驶区段R1中行驶时二次电池16的充放电平衡(电机10和发电机54产生的动力与产生的电力之间的总功率平衡量)是否落入预定的范围内。如果在步骤S202中判定为SOC1>S2，则在步骤S203中增大功率阈值Pc的值，然后流程返回步骤S201。然后，反复执行计算，直到在车辆行驶完行驶区段R1后二次电池16的剩余电池容量SOC1满足S1≤SOC1≤S2。另外，如果在步骤S202中判定为SOC1<S1，则在步骤S204中减小功率阈值Pc的值，然后流程返回步骤S201。然后，反复执行计算，直到在车辆行驶完行驶区段R1后二次电池16的剩余电池容量SOC1满足S1≤SOC1≤S2。另一方面，当在步骤S202中判定为满足S1≤SOC1≤S2时，流程进行到步骤S205，并根据在满足S1≤SOC1≤S2的情况下的功率阈值Pc来控制发动机50的运转以使车辆在行驶区段R1中行驶。根据上述处理，在判定为以当前设定的功率阈值Pc(在当前设定的发动机运转条件下)在车辆行驶完行驶区段R1后二次电池16的SOC落在规定范围外(二次电池16的总功率平衡量落在预定的范围外)的情况下，再次设定功率阈值Pc以使在车辆行驶完行驶区段R1后二次电池16的SOC落入规定范围内(二次电池16的总功率平衡量落入预定的范围内)。
当车辆在行驶区段R1中行驶时，通过综合存储于动力频率分布存储单元66中的与行驶区段R1之后的各个行驶区段相对应的动力频率分布，来预测车辆在下一个行驶区段R2中行驶的情况下的动力频率分布P2。然后，如在步骤S13中一样，由运转条件设定单元72根据这样预测的动力频率分布P2来设定功率阈值Pc12。然而，应当指出，当在车辆在行驶区段R1中行驶时设定功率阈值Pc12时，SOC1用作初始SOC。此外，在车辆行驶完行驶区段R1后，如在步骤S13中一样，由运转条件设定单元72根据动力频率分布P2设定功率阈值Pc2。这里，紧接在车辆行驶完行驶区段R1后的二次电池16的SOC被用作初始SOC。在未在车辆开始在行驶区段R2中行驶之前设定功率阈值Pc2的情况下，根据功率阈值Pc12控制发动机50的运转。在已设定功率阈值Pc2的情况下，根据功率阈值Pc2控制发动机50的运转。
根据所述构型的这种示例，在判定为以当前设定的功率阈值Pc当车辆在行驶区段R1中行驶时二次电池16的充放电平衡(即电机10和发电机54产生的动力与产生的电力之间的能量平衡)落在预定范围外的情况下，再次设定功率阈值Pc以使当车辆在行驶区段R1中行驶时二次电池16的充放电平衡(能量平衡)落入预定的范围内。因此，能够相应于车辆行驶条件的变化而设定功率阈值Pc。因而，即使在车辆的行驶条件改变的情况下，也不仅能够使在车辆到达目的地时的二次电池16的SOC达到期望值(落入期望的范围内)，而且能够改进发动机50的燃料消耗。
如上所述，路线预测单元62从由导航系统36设定的路线来预测在车辆从出发地到目的地行驶的情况下的路线。然而，根据本实施例，在过去当车辆从出发地向目的地行驶时的月份、星期以及出发时间都可以与出发地和目的地相对应地存储于电子控制单元42中，从而路线预测单元62在车辆从出发地出发时首先通过读出与月份、星期、出发时间以及出发地相对应的目的地来预测目的地，然后再预测从出发地到目的地的路线。另外，在本实施例中，在过去当车辆沿从出发地到目的地的路线行驶时的行驶历史(例如，行驶距离、转向操作量等)可存储于电子控制单元42中，从而可通过比较车辆在行驶时的行驶状态(例如，行驶距离、转向操作量等)与存储于电子控制单元42中的行驶历史来预测目的地的改变。在预测到目的地的改变的情况下，根据动力频率分布再次设定功率阈值Pc，或再次设定预先确定的基准功率阈值Pc。
另外，在本实施例中，通过设计成使动力频率分布存储单元66每隔预定时间或每隔预定距离存储动力频率分布(各动力带宽Pb(i)中的频率tb(i)的值)，动力频率分布预测单元68能够每隔预定时间或每隔预定距离预测在车辆沿路线行驶的情况下的动力频率分布。另外，在本实施例中，动力频率分布存储单元66可通过根据分布的形状对动力频率分布进行分类来存储动力频率分布。例如，在动力频率分布存储单元66每隔预定时间或每隔预定距离存储动力频率分布的情况下，可集中存储相似形状的动力频率分布。这里，例如，能够将动力频率分布分类为其中频率tb(i)集中在低的动力带宽Pb(i)中的分布、其中频率tb(i)集中在高的动力带宽Pb(i)中的分布以及介于以上两种分布之间的中间分布。
另外，在本实施例中，动力获取单元64可获取车辆动力Pv以及车辆行驶状态，如发动机50的转速Ne和转矩Te、电机10的转速Nm和转矩Tm、发电机54的转速Ng和转矩Tg(或以上参数中的至少一者)。这种构型使得动力频率分布存储单元66能够存储与其中包括与车辆行驶状态一同获取的车辆动力Pv的动力带宽Pb(i)相关的车辆行驶状态。
在这种情况下，在对于等于或大于功率阈值Pc的各动力带宽Pcup(i)(见图6)设定用于为二次电池16充电的发电机54的发电功率Pch(i)(和发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i))时，运转条件设定单元72在步骤S106中通过在各动力带宽Pcup(i)中发电机54的发电功率Pch(i)来判定发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg(或以上参数中的至少一者)是否超过预定的相应上限值(界值)。这里，可以根据与动力带宽Pcup(i)相对应地进行存储的车辆行驶状态，即发动机50的转速Ne和转矩Te以及发电机54的转速Ng和转矩Tg(或以上参数中的至少一者)，来预测在发电功率Pch(i)被设定在动力带宽Pcup(i)中的情况下的发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg。当在各动力带宽Pcup(i)中所预测的发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg(或以上参数中的至少一者)等于或小于相应上限值时，判定总发电功率量Pge是否可由当前设定的发电功率Pch(i)的总和提供。换句话说，判定在当前设定的发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i)以及发电机54的发电功率Pch(i)的条件下，在车辆已沿从出发地到目的地的路线行驶之后二次电池16的SOC是否能达到在目的地处的目标SOC(车辆沿所述路线行驶的情况下在电机10和发电机54产生的动力与产生的电力之间的能量平衡是否能成为总功率平衡量Pbts)。另一方面，当在给定的动力带宽Pcup(i)中所预测的发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg中的至少一者(或全部)超出相应的上限值时，该动力带宽Pcup(i)中的发电功率Pch(i)被重置为0。可选地，根据与该动力带宽Pcup(i)相对应地进行存储的车辆行驶状态(发动机50的转速Ne和转矩Te以及发电机54的转速Ng和转矩Tg等)再次计算发电功率Pch(i)(发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i))，使得在该动力带宽Pcup(i)中发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg(或以上参数中的至少一者)被限制在相应的上限值或低于该上限值。然后，判定总发电功率量Pge是否可由这样再次计算的发电功率Pch(i)的总和来提供。
根据该构型，能够将功率阈值Pc设定成使得发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg(或以上参数中的至少一者)被限制成相应的上限值或低于该上限值。因此能够在限制发动机50的转速Ne以及发电机54的转速Ng或转矩Tg(或以上参数中的至少一者)的同时，将车辆到达目的地时的二次电池16的SOC控制成达到期望值(或落入期望的范围内)。
另外，在本实施例中，动力获取单元64可获取车辆动力Pv以及与车室内声音相关的物理量(车辆行驶状态)，如车室内声压(例如通过未示出的传声器来检测)。然后，动力频率分布存储单元66可将与车室内声音相关的车辆行驶状态与其中含有同该车辆行驶状态一同获取的车辆动力Pv的动力带宽Pb(i)相对应地进行存储。
在这种情况下，在对于等于或大于功率阈值Pc的各动力带宽Pcup(i)(见图6)设定用于为二次电池16充电的发电机54的发电功率Pch(i)(和发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i))时，运转条件设定单元72在步骤S106中通过根据与动力带宽Pcup(i)相对应地存储的车室内声压(与车室内声音相关的车辆行驶状态)计算发电功率Pch(i)来响应于车室内声压改变发电功率Pch(i)。例如，响应于与动力带宽Pcup(i)相对应地存储的车室内声压的增大(减小)而增大(减小)发电功率Pch(i)(和发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i))。可选地，能够计算发电功率Pch(i)(和发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i))使得在等于或大于功率阈值Pc的各动力带宽Pcup(i)中将车室内声压限制成上限值(界限)或低于该上限值。然后，判定总发电功率量Pge是否可由当前设定的发电功率Pch(i)的总和来提供。换句话说，判定在当前设定的发动机50的动力Pcup(i)+Pch(i)以及发电机54的发电功率Pch(i)的条件下，在车辆已沿从出发地到目的地的路线行驶之后二次电池16的SOC是否能达到在目的地处的目标SOC(车辆沿所述路线行驶的情况下在电机10和发电机54所产生的动力与所产生的电力之间的能量平衡是否能成为总功率平衡量Pbts)。
根据本构型，在等于或大于功率阈值Pc的各动力带宽Pcup(i)中发动机50和发电机54的运转被控制成，通过响应于车室内声压的增大(减小)而增大(减小)发电功率Pch(i)，使得当车室内声音变大时使发动机50的动力以及发电机54的发电功率增加预定的量，或者当车室内声音变小时使发动机50的动力以及发电机54的发电功率减少预定的量。因此能够减小在发电机54发电时产生的噪声的影响。另外，根据本构型，通过将功率阈值Pc设定成将车室内声压限制在上限值或低于该上限值，能够在限制车室内声压的同时将车辆到达目的地时的二次电池16的SOC控制成达到期望值(或落入期望的范围内)。应当指出，除车室内声压外，发动机50的转速Ne(已确定车室内声压随着所述转速的增大而增大)、车速V(已确定车室内声压随着车速的增大而增大)、悬架振动加速度(已确定车室内声压随着该振动加速度的增大而增大)等都可用作与车室内声音相关的物理量(车辆行驶状态)。
以上实施例说明了本发明应用于图1示出其构型的混合动力车辆中的情况。然而应当意识到，本发明可应用的混合动力车辆不限于图1所示的构型，例如，本发明也适用于串联型混合动力车辆和并联型混合动力车辆。
尽管详细说明了本发明的实施例，但应当意识到，本发明不限于这些实施例，并且可以在不背离本发明的范围的情况下以各种不同的形式来实施。

Claims (28)

1.一种用在混合动力车辆中的混合动力车辆控制器，所述混合动力车辆能够利用由发动机和旋转电机中的至少一者产生的动力来驱动驱动轮，并且能够利用由所述发动机产生的动力来使所述旋转电机产生电力，所述混合动力车辆控制器包括:
运转控制单元，所述运转控制单元根据所需车辆动力来控制所述发动机和所述旋转电机的运转；
动力频率分布预测单元，所述动力频率分布预测单元预测在所述车辆沿路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；以及
运转条件设定单元，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布来设定发动机运转条件，以将所述车辆沿所述路线行驶的情况下的所述旋转电机产生的动力与产生的电力之间的能量平衡控制在预定范围内，
其中，所述运转控制单元根据由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件来控制所述发动机的运转。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布来设定所述发动机运转条件，以将所述车辆沿所述路线行驶的情况下的所述旋转电机产生的动力与产生的电力之间的能量平衡控制在所述预定范围内，并且使所述发动机的燃料消耗实质上最小化。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元将使所述发动机运转的所述所需车辆动力的范围设定为所述发动机运转条件；并且
当所述所需车辆动力落入由所述运转条件设定单元设定的所述范围内时，所述运转控制单元将所述发动机控制成运转。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元将使所述发动机运转的所述所需车辆动力的范围的下限值设定为所述发动机运转条件；并且
当所述所需车辆动力等于或大于由所述运转条件设定单元设定的所述范围的下限值时，所述运转控制单元将所述发动机控制成运转，而当所述所需车辆动力大于0并且小于由所述运转条件设定单元设定的所述范围的下限值时，所述运转控制单元停止所述发动机的运转并控制所述旋转电机的运转来使所述旋转电机产生动力。
5.根据权利要求3所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元反复地执行临时性地设定使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围的临时性设定处理，判定是否能够将发动机动力和所述旋转电机产生的电力设定在所述所需车辆动力范围内从而使在所述车辆使用由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布、在所述临时性设定的所需车辆动力范围的条件下沿所述路线行驶的情况下的所述能量平衡落入所述预定范围内的判定处理，以及改变所述临时性设定的所需车辆动力范围的处理，并且根据所述判定处理的判定结果来设定使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元在所述判定处理判定为能够将所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力设定在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的情况下执行计算处理，以利用所述发动机动力以及由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布来计算在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述发动机的燃料消耗量，并且将在所述计算处理计算出的燃料消耗量之中所述燃料消耗量成为最小的情况下所述临时性设定的所需车辆动力范围设定为使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述旋转电机能够向储存电能的蓄电装置输送电能，并且能够从所述蓄电装置接收电能；
所述混合动力车辆控制器还包括获取所述蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态获取单元；以及
当由所述蓄电状态获取单元获取的所述蓄电装置的蓄电状态低于规定值时，所述运转控制单元与由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件无关地将所述发动机控制成运转。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述动力频率分布预测单元预测被分成多个行驶区域的所述路线的各行驶区域中所述车辆的动力频率分布；以及
在判定为在当前设定的所述发动机运转条件下所述车辆在给定的行驶区域中行驶的情况下所述能量平衡落在所述预定范围之外的情况下，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的在各行驶区域中的所述动力频率分布再次设定所述发动机运转条件，以在所述车辆在所述行驶区域中行驶的情况下使所述能量平衡落入所述预定范围内。
9.一种用在混合动力车辆中的混合动力车辆控制器，所述混合动力车辆能够利用由发动机和旋转电机中的至少一者产生的动力来驱动驱动轮，并且能够利用由所述发动机产生的动力来使所述旋转电机产生电力，其中:
所述旋转电机能够向储存电能的蓄电装置输送电能，并且能够从所述蓄电装置接收电能，并且其中
所述混合动力车辆控制器包括:
运转控制单元，所述运转控制单元根据所需车辆动力来控制所述发动机和所述旋转电机的运转；
动力频率分布预测单元，所述动力频率分布预测单元预测在所述车辆沿路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；
蓄电状态获取单元，所述蓄电状态获取单元获取所述蓄电装置的蓄电状态；以及
运转条件设定单元，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布和由所述蓄电状态获取单元获取的所述蓄电装置的蓄电状态来设定发动机运转条件，以使所述车辆沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态落入预定范围内，
其中，所述运转控制单元根据由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件来控制所述发动机的运转。
10.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布和由所述蓄电状态获取单元获取的所述蓄电装置的蓄电状态来设定所述发动机运转条件，以使所述车辆沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态落入所述预定范围内，并且使所述发动机的燃料消耗实质上最小化。
11.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元将使所述发动机运转的所述所需车辆动力的范围设定为所述发动机运转条件；并且
当所述所需车辆动力落入由所述运转条件设定单元设定的所述范围内时，所述运转控制单元将所述发动机控制成运转。
12.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元将使所述发动机运转的所述所需车辆动力的范围的下限值设定为所述发动机运转条件；并且
当所述所需车辆动力等于或大于由所述运转条件设定单元设定的所述范围的下限值时，所述运转控制单元将所述发动机控制成运转，而当所述所需车辆动力大于0并且小于由所述运转条件设定单元设定的所述范围的下限值时，所述运转控制单元停止所述发动机的运转并控制所述旋转电机的运转来使所述旋转电机产生动力。
13.根据权利要求11所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元反复地执行临时性地设定使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围的临时性设定处理，判定是否能够将发动机动力和所述旋转电机产生的电力设定在所述所需车辆动力范围内从而使在所述车辆使用由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布、在所述临时性设定的所需车辆动力范围的条件下沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态落入所述预定范围内，以及改变所述临时性设定的所需车辆动力范围的处理，并且根据所述判定处理的判定结果设定使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围。
14.根据权利要求13所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述运转条件设定单元在所述判定处理判定为能够将所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力设定在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的情况下执行计算处理，以利用所述发动机动力以及由所述动力频率分布预测单元预测的所述动力频率分布来计算在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述发动机的燃料消耗量，并且将在所述计算处理计算出的燃料消耗量之中所述燃料消耗量成为最小的情况下所述临时性设定的所需车辆动力范围设定为使所述发动机运转的所述所需车辆动力范围。
15.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，其中:
当由所述蓄电状态获取单元获取的所述蓄电装置的蓄电状态低于规定值时，所述运转控制单元与由所述运转条件设定单元设定的所述发动机运转条件无关地将所述发动机控制成运转。
16.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，其中:
所述动力频率分布预测单元预测被分成多个行驶区域的所述路线的各行驶区域中所述车辆的动力频率分布；以及
在判定为在当前设定的所述发动机运转条件下在所述车辆沿给定的行驶区域行驶后所述蓄电装置的蓄电状态落在所述预定范围之外的情况下，所述运转条件设定单元根据由所述动力频率分布预测单元预测的在各行驶区域中的所述动力频率分布再次设定所述发动机运转条件，以使所述蓄电装置的蓄电状态在所述车辆沿所述行驶区域行驶后落入所述预定范围内。
17.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力；
其中，所述动力频率分布预测单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史，预测在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
18.根据权利要求17所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的动力频率分布，
其中，所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
19.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力；
其中，所述动力频率分布预测单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史，预测在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
20.根据权利要求19所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的动力频率分布，
其中，所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
21.根据权利要求5所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力以及所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者；以及
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的动力频率分布，
其中:
所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；
所述车辆的动力频率分布用预先对车辆动力进行分割而得到的多个动力带宽之中的各动力带宽中所包含的频率来表示；
所述动力频率分布存储单元将所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者与包含同所述转矩或转速中的所述至少一者一起获取的所述车辆动力的动力带宽相对应地进行存储；以及
进行所述判定处理，以根据与各动力带宽相对应地存储的所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者来计算所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力，使得在包含在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的各动力带宽中所述发动机的转速和所述旋转电机的转速或转矩等于或低于相应的限制值，以及判定所述能量平衡在所计算出的所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力的条件下是否落入所述预定范围内。
22.根据权利要求5所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力以及与车室内声音相关的物理量；以及
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的所述动力频率分布，
其中:
所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；
所述车辆的动力频率分布用预先对车辆动力进行分割而得到的多个动力带宽之中的各动力带宽中所包含的频率来表示；
所述动力频率分布存储单元将所述与车室内声音相关的物理量与包含同所述与车室内声音相关的物理量一起获取的所述车辆动力的动力带宽相对应地进行存储；以及
进行所述判定处理，以计算所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力，使得在包含在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的各动力带宽中所述与车室内声音相关的物理量等于或低于限制值，以及判定所述能量平衡在所计算出的所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力的条件下是否落入所述预定范围内。
23.根据权利要求13所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力以及所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者；以及
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的动力频率分布，
其中:
所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；
所述车辆的动力频率分布用预先对车辆动力进行分割而得到的多个动力带宽之中的各动力带宽中所包含的频率来表示；
所述动力频率分布存储单元将所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者与包含同所述转矩或转速中的所述至少一者一起获取的所述车辆动力的动力带宽相对应地进行存储；以及
进行所述判定处理，以根据与各动力带宽相对应地存储的所述发动机和所述旋转电机的转矩或转速中的至少一者来计算所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力，使得在包含在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的各动力带宽中所述发动机的转速和所述旋转电机的转速或转矩等于或低于相应的限制值，以及判定所述车辆沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态在所计算出的所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力的条件下是否落入所述预定范围内。
24.根据权利要求13所述的混合动力车辆控制器，还包括:
动力获取单元，所述动力获取单元获取在所述车辆沿所述路线行驶的情况下的车辆动力以及与车室内声音相关的物理量；以及
动力频率分布存储单元，所述动力频率分布存储单元参照由所述动力获取单元获取的所述车辆动力的历史存储所述车辆的所述动力频率分布，
其中:
所述动力频率分布预测单元使用存储于所述动力频率分布存储单元中的所述车辆的动力频率分布，作为在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布；
所述车辆的动力频率分布用预先对车辆动力进行分割而得到的多个动力带宽之中的各动力带宽中所包含的频率来表示；
所述动力频率分布存储单元将所述与车室内声音相关的物理量与包含同所述与车室内声音相关的物理量一起获取的所述车辆动力的动力带宽相对应地进行存储；以及
进行所述判定处理，以计算所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力，使得在包含在所述临时性设定的所需车辆动力范围内的各动力带宽中所述与车室内声音相关的物理量等于或低于限制值，以及判定所述车辆沿所述路线行驶后的所述蓄电装置的蓄电状态在所计算出的所述发动机动力和所述旋转电机产生的电力的条件下是否落入所述预定范围内。
25.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，还包括:
路线预测单元，所述路线预测单元预测所述车辆的路线；
其中，所述动力频率分布预测单元根据由所述路线预测单元预测的所述车辆的路线，预测在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
26.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，还包括:
路线预测单元，所述路线预测单元预测所述车辆的路线；
其中，所述动力频率分布预测单元根据由所述路线预测单元预测的所述车辆的路线，预测在所述车辆沿所述路线行驶的情况下所述车辆的动力频率分布。
27.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制器，其中:
设置有能够驱动所述驱动轮的电动机和能够利用由所述发动机产生的动力来产生电力的发电机作为所述旋转电机。
28.根据权利要求9所述的混合动力车辆控制器，还包括:
设置有能够驱动所述驱动轮的电动机和能够利用由所述发动机产生的动力来产生电力的发电机作为所述旋转电机。
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