CN101563263B - 车辆的控制装置以及控制方法 - Google Patents

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    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F16H2037/0873—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft with switching, e.g. to change ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
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Abstract

ECU执行包含以下步骤的程序，所述步骤为：计算从前一次的级数切换到本次的级数切换的经过时间的步骤(S100)；当经过时间小于等于预定的时间时(S102中为“是”)，对发动机转速的上升速率进行提前化处理的步骤(8104)；确定发动机转速的上升速率的步骤(S106)；以及执行发动机转速上升控制处理的步骤(S108)。

Description

车辆的控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及在以内燃机和旋转电机作为驱动源的车辆中根据驾驶员的操作来使发动机制动力分级变化的控制，特别是涉及根据驾驶员的操作来设定内燃机的转速的变化率的车辆控制。
背景技术
以往，开发了大量用于实现与驾驶员的要求相对应的车辆的驱动力的技术。例如，日本专利文献特开2006-020481号公报公开了使驾驶感良好的动力输出装置。该动力输出装置为能够向驱动轴输出动力的动力输出装置。动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，与内燃机的输出轴和驱动轴连接，能够通过电力和动力的输入输出将来自内燃机的动力的至少一部分输出 给驱动轴；电动机，能够向驱动轴输入动力或从驱动轴输出动力；储电单元，能够与电力动力输入输出单元以及电动机之间交换电力；要求驱动力设定单元，根据操作者的操作来设定驱动轴的要求驱动力；目标动力设定单元，基于设定的要求驱动力来设定内燃机的目标动力；以及驱动控制单元，通常时进行通常控制并至少当目标动力的代码(sign)变化时在变化的前后进行转速维持控制，所述通常控制按照从内燃机输出设定的目标动力并向驱动轴输出基于要求驱动力的驱动力的方式对内燃机、电力动力输入输出单元以及电动机进行驱动控制，所述转速维持控制按照在维持内燃机的转速的状态下向驱动轴输出基于要求驱动力的驱动力的方式对内燃机、电力动力输入输出单元以及电动机进行驱动控制。
根据上述公报所公开的动力输出装置，在用于输出基于操作者的操作的要求驱动力的内燃机的目标动力的代码变化时，能够对内燃机以与操作者通常想要的转速不同的转速运转的情况进行抑制。结果能够使驾驶感良好。
在上述公报中，在车辆中设定了显现发动机制动力的换档位置。另外，该换档位置被设定有多级，以便显现分级的不同大小的发动机制动力。在该情况下，通过对多个级数的每一级设定内燃机的转速的下限值来实现发动机制动力。例如，设定使得当通过驾驶员操作换档杆而使级数变低时转速的下限值变大，通过MG1使内燃机的转速随之上升。由此显现与驾驶员的意图相对应的发动机制动效果。
但是，当使内燃机的转速以与换档杆的操作方式无关而同样地上升时，即使驾驶员迅速切换多个级数，内燃机的转速的变化也会以同样的变化率变化。因此，即使当驾驶员想要显现更大的发动机制动力而迅速切换多个级数，内燃机的转速的变化也可能会比驾驶员期待的变化延迟。因此，不能按照驾驶员的意图而响应性能良好地获得发动机制动的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆的控制装置以及控制方法，在以内燃机和旋转电机作为驱动源的车辆中，使发动机制动力按照驾驶员的意图而响应性能良好地显现。
本发明的一个方面的车辆的控制装置是以内燃机和旋转电机作为驱动源的车辆的控制装置。车辆包括：第一旋转电机，与内燃机的输出轴连结，基于内燃机的动力进行发电；以及动力分配机构，将内燃机的动力传递给车辆的车轮轴。动力分配机构将输入的内燃机的动力分为对车轮轴的驱动力或者对第一旋转电机的动力。在动力分配机构与车轮轴之间设置向车轮轴施加驱动力的第二旋转电机。该控制装置包括：检测部，检测对分别与限制内燃机的转速的下限值的多个级别相对应的多个换档位置中的某一个进行选择的操作部件的状态；以及计算单元，与检测部连接。计算单元根据检测出的状态来判定是否改变了换档位置。计算单元根据从上前一次改变换档位置到本次的改变位置为止的经过时间来设定内燃机的转速的变化率。计算单元根据设定的变化率来控制第一旋转电机，使得内燃机的转速大于等于对应于换档位置的下限值。本发明的其他方面的车辆的控制方法具有与上述车辆的控制装置同样的结构。
根据本发明，根据从上前一次改变换档位置开始到本次改变换档位置为止的经过时间来设定内燃机的转速的变化率，由此能够根据操作部件的操作的方式(即，换档位置的切换操作的间隔)来改变转速的变化率。因此，例如当经过时间小于等于预定的时间时使转速的变化率增加，从而设定使得在驾驶员迅速改变换档位置的情况下增加转速的变化率。由此，内燃机的转速通过第一旋转电机的控制而快速上升。因此，能够防止在驾驶员想要得到大的发动机制动力而迅速切换换档位置时感觉到内燃机的转速的变化存在延迟。其结果是，例如通过停止对内燃机供应燃料，由于与内燃机的转速相对应的内燃机的摩擦力引起的动力经由动力分配机构而作用于车轮轴上，使驾驶员想要的发动机制动力以应答性能良好的方式显现。因此，提供在以内燃机和旋转电机作为驱动源的车辆中使发动机制动力按照驾驶员的意图而响应性能良好地显现的车辆的控制装置以及控制方法。
优选的是，计算单元设定使得经过时间越短就越是增加变化率。
根据本发明，设定使得经过时间越短就越是增加变化率，从而能够换档位置的切换操作的间隔越短就越是使转速的变化率增加。由此，内燃机的转速通过第一旋转电机的控制而快速上升。因此，能够防止当驾驶员想要得到大的发动机制动力而迅速切换换档位置时感觉到内燃机的转速的变化存在延迟。其结果是，能够在车辆中应答性能良好地显现驾驶员想要的发动机制动力。
此外，优选的是，计算单元设定使得当经过时间小于等于预定的时间时将变化率增加预定的值。
根据本发明，通过设定使得当经过时间小于等于预定的时间时将变化率增加预定的值，从而能够在换档位置的切换操作的间隔短时使转速的变化率增加。由此，内燃机的转速通过第一旋转电机的控制而快速上升。因此，能够防止当驾驶员想要得到大的发动机制动力而迅速切换换档位置时感觉到内燃机的转速的变化存在延迟。其结果是，能够在车辆中应答性能良好地显现驾驶员想要的发动机制动力。
优选的是，计算单元判定是否改变为下限值增大侧的换档位置。
根据本发明，设定使得在向内燃机的转速的下限值增大侧的换档位置进行切换操作的间隔短时增加转速的变化率。由此，内燃机的转速通过第一旋转电机的控制而快速上升。即，能够快速地控制内燃机转速以使其大于等于与切换的换档位置相对应的下限值。因此，能够防止当驾驶员想要得到大的发动机制动力而迅速切换换档位置时感觉到内燃机的转速的变化存在延迟，并能够应答性能良好地显现驾驶员想要的发动机制动力。
此外，优选的是，控制装置还包括与计算单元连接并用于检测内燃机的转速的转速检测部。计算单元控制使得当检测出的转速大于等于改变的对应于换档位置的下限值时停止对内燃机喷射燃料。
根据本发明，当换档位置改变而检测的转速大于等于下限值时停止对内燃机喷射燃料，由此确切地控制内燃机的转速。
此外，优选的是，动力分配机构、第二旋转电机、以及车轮轴经由变速机构而连接。变速机构将第二旋转电机的旋转力变速并传递给车轮轴。
根据本发明，将本发明应用于设置有将第二旋转电机的旋转力进行变速并传递给车轮轴的变速机构的车辆中，也能够根据驾驶员的操作而应答性能良好地显现发动机制动力。
此外，优选的是，控制装置还包括与计算单元连接并用于检测车辆的驱动力的要求程度的要求检测部。计算单元控制第一旋转电机使得当检测的要求程度大致为零时内燃机的转速大于等于对应于换档位置的下限值。
根据本发明，控制使得当检测的要求程度(例如，加速踏板角度)大致为零时内燃机的转速大于等于对应于换档位置的下限值，由此获得确切的发动机制动效果。
附图说明
图1是示出混合动力车辆的传动系的简要结构图；
图2是动力分配机构的共线图；
图3是变速箱的共线图；
图4是示出与对应于各级数的输出轴转速相对应的发动机转速的下限值的设定图；
图5是示出换档位置的变化的时序图(之一)；
图6是示出发动机转速的变化的时序图(之一)；
图7是本实施例的车辆的控制装置的ECU的功能框图；
图8是示出通过本实施例的车辆的控制装置的ECU来执行的程序的控制结构的流程图；
图9是表示换档位置的变化的时序图(之二)；
图10是示出发动机转速的变化的时序图(之二)。
具体实施方式
以下，参考附图来说明本发明的实施例。在以下的说明中，对相同的部件标注相同的标号。它们的名称以及功能也是相同的。因此，不再重复对其进行详细说明。
参考图1来说明搭载了本实施例的控制装置的混合动力车辆的传动系。本实施例的控制装置通过ECU(Electronic Control Unit，电子控制模块)1000执行的程序而实现。
如图1所示，传动系的主体包括：发动机100；MG(MotorGenerator，电动发电机)(1)200；在上述发动机100和MG(1)200之间合成或分配扭矩的动力分配机构300；MG(2)400；以及变速箱500。
发动机100的输出轴经由动力分配机构300与根据发动机100的动力进行发电的MG(1)200连结。动力分配机构300将发动机100的动力传递给与车辆的车轮轴连接的输出轴600。动力分配机构300将输入的发动机100的动力分配为对输出轴600或MG(1)200的动力。在动力分配机构300和输出轴600之间设置有对输出轴600施加驱动力的MG(2)400。动力分配机构300、MG(2)400、输出轴600经由变速箱500而连接。变速箱500将MG(2)400的旋转力变速后传递给输出轴600。变速箱500例如由行星齿轮机构构成。
发动机100是使汽油发动机和柴油发动机等燃料燃烧来输出动力的公知的动力装置，构成使得能够电力控制节气门角度(进气量)或燃料供应量、点火时期等的运转状态。该控制例如是通过以微计算机为主体的ECU1000来进行的。
作为一个例子，MG(1)200为三相交流旋转电机，其被构成为发挥作为电动机(马达)的功能和作为发电机(generator)的功能。经由变换器210与蓄电池等蓄电装置700连接。控制变换器210以此来适当设定MG(1)200的输出扭矩或再生扭矩。该控制是通过ECU 1000来进行的。预先固定MG(1)200的定子(未图示)以使其不旋转。
动力分配机构300是将太阳齿轮(S)310、内啮合齿轮(R)320、行星齿轮架(C)330作为三个旋转元件来产生差动作用的公知的齿轮结构，所述太阳齿轮(S)310为外齿齿轮，所述内啮合齿轮(R)320为内齿齿轮并相对于所述太阳齿轮(S)310配置在同心圆上，所述行星齿轮架(C)330自转自如且公转自如地支承与上述太阳齿轮(S)310和内啮合齿轮(R)320相啮合的小齿轮。发动机100的输出轴经由减震器110与作为第一旋转元件的行星齿轮架(C)330连结。换言之，行星齿轮架(C)330为输入元件。
与此相对，作为第二旋转元件的太阳齿轮(S)310连结着MG(1)200的转子(未图示)。因此，太阳齿轮(S)310为所谓的反力元件，另外，作为第三旋转元件的内啮合齿轮(R)320为输出元件。并且，该内啮合齿轮(R)320与连结在驱动轮(未图示)上的输出轴600连结。
图2示出了动力分配机构300的共线图。如图2所示，当相对于输入到行星齿轮架(C)330的发动机100输出的扭矩而将基于MG(1)200的反力扭矩输入到太阳齿轮(S)310时，将这些扭矩进行加减所得到大小的扭矩将会显现在作为输出元件的内啮合齿轮(R)320上。该情况下，MG(1)200的转子由于该扭矩而旋转，MG(1)200作为发电机来发挥作用。另外，在使内啮合齿轮(R)320的转速(输出转速)固定的情况下，能够通过使MG(1)200的转速变大或变小来使发动机100的转速连续地(无级地)变化。即，通过控制MG(1)200，例如能够进行将发动机100的转速设定为耗油量最少的转速。该控制是由ECU 1000来执行的。
如果在行驶中使发动机100停止，则从MG(1)200逆旋转的状态起将MG(1)200作为电动机来发挥作用而使其向正旋转方向输出扭矩，从而与行星齿轮架(C)330连结的发动机100受到使其正旋转的方向的扭矩的作用。由此，能够通过MG(1)200来使发动机100起动(用电动机带动或转动动力输出轴)。此时，输出轴600受到阻止其旋转的方向上的扭矩的作用。因此，用于行驶的驱动扭矩能够通过控制MG(2)400输出的扭矩来维持，同时能够顺利起动发动机100。这种混动动力形式被称为机械分配式或分离式。
回到图1，作为一个例子，MG(2)400为三相交流旋转电机，被构成为发挥作为电动机的功能和作为发电机的功能。经由变换器410与蓄电池等蓄电装置700连接。控制变换器410以此来控制牵引、再生、以及各种情况下的扭矩。预先固定MG(2)400的定子(未图示)以使其不旋转。
变速箱500包括一组拉维奈尔赫型行星齿轮结构。分别设置有作为外齿齿轮的第一太阳齿轮(S1)510和第二太阳齿轮(S2)520。在该第一太阳齿轮(S1)510上啮合有第一小齿轮531，并且，该第一小齿轮531与第二小齿轮532啮合，该第二小齿轮532与内啮合齿轮(R)540啮合，内啮合齿轮(R)540与各太阳齿轮510、520配置在同心圆上。
各小齿轮531、532被行星齿轮架(C)550以自转自如且公转自如的方式保持。另外，第二太阳齿轮(S2)520与第二小齿轮532啮合。因此，第一太阳齿轮(S1)510、内啮合齿轮(R)540与各小齿轮531、532共同构成了相当于双小齿轮式行星齿轮机构的机构。另外，第二太阳齿轮(S2)520、内啮合齿轮(R)540与第二小齿轮532共同构成了相当于单小齿轮式行星齿轮机构的机构。
此外，在变速箱500中设置有选择性地固定第一太阳齿轮(S1)510的B1制动器561、以及选择性地固定内啮合齿轮(R)540的B2制动器562。上述制动器561、562为通过摩擦力来产生卡合力的所谓的摩擦卡合元件，可以采用多板形式的卡合装置或带式的卡合装置。并且，上述的制动器561、562被构成为通过基于液压的卡合力来使扭矩容量连续变化。此外，在第二太阳齿轮(S2)520上连结了所述MG(2)400。行星齿轮架(C)550与输出轴600连结。
因此，在上述的变速箱500中，第二太阳齿轮(S2)520为所谓的输入元件，另外行星齿轮架(C)550为输出元件，通过使B1制动器561卡合来设定变速比大于“1”的高速级。通过代替B1制动器561而使B2制动器562卡合，由此设定与高速级相比变速比更大的低速级。
该各变速级之间的变速是基于车速和要求驱动力(或加速踏板角度)等行驶状态来执行的。更具体地说，通过以下方式进行控制：预先确定变速级区域来作为设定图(变速线图)，并根据检测的运行状态来设定某一变速级。
图3示出了变速箱500的共线图。如图3所示，如果通过B2制动器562来固定内啮合齿轮(R)540则设定了低速级L，MG(2)400输出的扭矩根据变速比而放大并施加到输出轴600上。与此相对，如果通过B1制动器561来固定第一太阳齿轮(S1)510则设定了与低速级L相比变速比更小的高速级H。由于该高速比H的变速比也大于“1”，因此MG(2)400输出的扭矩根据变速比而放大并施加到输出轴600上。
在稳定设定了各变速级L、H的状态下施加给输出轴600的扭矩是使MG(2)400的输出扭矩根据变速比而增大的扭矩，但在变速过渡状态下是受到随着各制动器561、562的扭矩容量或转速变化的惯性扭矩等的影响的扭矩。另外，在MG(2)400的驱动状态下施加给输出轴600的扭矩为正扭矩，在被驱动状态下施加给输出轴600的扭矩为负扭矩。
上述的传动系具有发动机100和MG(2)400的两个动力源，因此能够有效地利用它们而以低耗油量进行低排气量的运转。另外，即使在驱动发动机100的情况下，也可通过MG(1)200来控制发动机100的转速以此获得最低耗油量。此外，当滑行时车辆所具有的惯性能量被作为电力而再生。并且，当驱动MG(2)400来进行扭矩辅助时，在车速缓慢的状态下将变速箱500设定为低速级L来增大施加给输出轴600的扭矩，在车速增大的状态下将变速箱500设定为高速级H使MG(2)400的转速相对下降来降低损大，从而执行高效率的扭矩辅助。
上述的混合动力车辆能够执行以下任一种行驶：基于发动机100的动力行驶；使用发动机100和MG(2)400的行驶；以及仅使用MG(2)400的行驶，这些行驶形式基于加速踏板角度等驱动要求量或车速等来判断、选择。例如，当电池的充电量充分并且驱动要求量相对小、或手动选择安静的起动的情况下，选择使用MG(2)400的类似电力车辆的行驶(以下，暂记为EV行驶)来使发动机100停止。在从该状态下以很大的角度踏下加速踏板等而驱动要求量增大、或蓄电池的充电量下降、或从安静的起动的状态下手动切换为通常行驶的情况下，切换为发动机100起动来使用发动机100的行驶的形式。
另外，本实施例的车辆的控制装置的ECU 1000连接着换档位置传感器1020、加速位置传感器1030、发动机转速传感器1040、以及车速传感器1050。
换档位置传感器1020设置在换档操作装置(未图示)上。换档操作装置包括：换档杆、换档门(shift gate)、换档位置传感器1020。驾驶员通过使换档杆沿形成在换档门上的路径移动来改变换档位置。
换档位置传感器1020检测换档杆的状态，即换档杆的操作位置。换档杆位置传感器1020将表示换档杆的操作位置的换档操作信号发送给ECU 1000。
换档位置例如包括：驻车位置、驱动(前进行驶)位置、倒档(后退行驶)位置、空档位置、以及使车辆产生发动机制动力的发动机制动位置。驾驶员通过使换档杆移动至与各位置相对应的位置上来切换换档位置。
在本实施例中，发动机制动位置通过多个级别来限制发动机的转速的下限值，并包括对应于各级别的多个换档位置。驾驶员通过操作换档杆来选择对应于各级别的多个位置中的某一个。
发动机制动器位置例如包括对应于五个级数的换档位置(以下，将五个级数记载为1～5级)。当加速踏板的角度大致为零时(即，加速OFF时)，级数越低则转速的下限值被设定得越大，从而产生的发动机制动力变大。
例如，在与换档门的发动机制动位置对应的位置上设置有(+)位置、(-)位置、以及基准位置。当驾驶员使换档杆从其他位置移动至发动机制动器位置的基准位置上时，使得能够由驾驶员选择发动机制动位置的各级数。当驾驶员使换档杆移动至(+)位置或(-)位置时，ECU1000根据换档操作信号来增加级数或减少级数。
也可以使得ECU 1000根据输出轴和发动机转速来自动执行级数的增加，并通过换档杆的操作来接受级数的减少。
当在加速OFF时换档杆处于对应于发动机制动位置的位置上的情况下，ECU 1000通过MG(1)200使发动机100的转速上升为对应于级数而设定的下限值以上。另外，当发动机100的转速达到下限值以上时，ECU 1000停止向发动机100供应燃料。
这样一来，驾驶员使换档杆从基准位置移动至(+)位置或(-)位置的某一者，由此在车辆中产生驾驶员想要的发动机制动力。
也可以在与换档门的发动机制动位置相对应的位置上按照发动机制动力的大小的顺序来设置对应于各级数的换档位置。
加速位置传感器1030检测基于驾驶员的加速踏板(未图示)的踏下量。在本实施例中，只要能够检测车辆的驱动力的要求的程度即可，不限定于加速踏板的踏下量。加速位置传感器1030将表示加速踏板的踏下量的信号发送给ECU 1000。
发动机转速传感器1040检测发动机100的转速。发动机转速传感器1040将表示其检测到的发动机100的转速的信号发送给ECU 1000。
车速传感器1050检测与车速相关的物理量。在本实施例中，车速传感器1050检测输出轴600的转速。车速传感器1050将表示检测的输出轴600的转速的信号发送给ECU 1000。也可以使得ECU 1000根据接收的输出轴600的转速来计算车速。
在具有上述结构的本实施例的车辆中，控制MG(1)200使得当驾驶员改变发动机制动位置的级数时转速大于等于对应于已改变的级数的发动机100的下限值。此时，在MG(2)400中执行再生制动控制或者停止向发动机100喷射燃料，由此对应于发动机100的转速的发动机100的摩擦力所引起的动力经由动力分配机构300作用于输出轴600上而显现发动机制动力。
当由驾驶员改变换档位置时，ECU 1000例如使用图4所示的设定图来控制发动机100的转速。在图4所示的图中，纵轴表示发动机转速，横轴表示输出轴600的转速。图4所示的图例如被预先存储在ECU 1000的存储器中。
图4所示的图的实线表示对应于各级数的发动机的转速的下限值。如图4所示，将发动机转速的下限值设定在预先确定的发动机转速的范围内(Ne(0)-Ne(1)的范围内)，使得级数越小则相对于输出轴的转速的发动机转速的下限值逐级变得越大。预先确定的发动机转速的范围是基于发动机100的实际工作区域来预先设定的。
这里，例如假定驾驶员在车辆行驶中操作换档杆，将换档位置从5级逐级变更至2级。
当换档位置为5级时，基于输出轴600的转速而根据图4所示的对应于5级的设定图来计算下限值Ne(2)，并基于计算得到的下限值Ne(2)来控制发动机转速。
如图5所示，在时刻T(0)，根据驾驶员的换档杆的操作将级数从5级切换至4级。
对应于向4级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据图4所示的对应于4级的设定图来计算下限值Ne(3)，并基于计算得到的下限值Ne(3)来控制发动机转速。具体地说，ECU 1000控制发动机100或MG(1)200，以使发动机100的转速上升至大于等于其算出的下限值Nc(3)。
这里，如图6所示，当在发动机转速的上升控制处理时将转速的变化率设定为预定的值的情况下，发动机100的转速从Ne(2)上升至Nc(3)。此时，发动机100的转速被控制使得将预定的值作为转速的变化率的上限值从而从防止冲击发生和保护构成部件的观点而言顺利上升。上述的转速上升控制处理使用公知的技术即可，因此不进行详细说明。
如图5所示，在时刻T(1)，根据驾驶员的换档杆的操作将级数从4级切换至3级。
对应于向3级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据图4所示的对应于3级的图来计算下限值Ne(4)，并基于计算得到的下限值Ne(4)来控制发动机转速。
这里，如图6所示，当在发动机转速的上升处理时将转速的变化率设定为预定的值的情况下，发动机100的转速从Ne(3)上升至Ne(4)。此时，发动机100的转速被控制使得将预定的值作为转速的变化率的上限值而顺利上升。
如图5所示，在时刻T(2)，根据驾驶员的换档杆的操作将级数从3级切换至2级。
对应于向2级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据图4所示的对应于2级的图来计算下限值Ne(5)，并基于计算得到的下限值Ne(5)来控制发动机转速。
这里，如图6所示，当在发动机转速的上升处理时将转速的变化率设定为预定的值的情况下，发动机100的转速从Ne(3)上升至Ne(4)。此时，发动机100的转速被控制使得将预定的值作为转速的变化率的上限值而顺利上升。
如图5和图6所示，在以上的变化中，与从5级切换下4级的时刻开始到从4级切换至3级的时刻为止的经过时间T(1)-T(0)相比，从4级切换至3级的时刻开始到从3级切换至2级的时刻为止的经过时间T(2)-T(1)更短。
在如上所述那样级数切换间的经过时间短的情况下，驾驶员通过从4级经由3级直至2级的快速的操作来进行切换，需要通过车辆来快速产生大的发动机制动力。
但是，如图6所示，如果以与经过时间无关的方式将转速的变化率一律设定为预定的值时，则即使驾驶员期待提前显现发动机制动力，直至达到对应于2级的转速的下限值以上为止转速的变化还是存在延迟。
此外，在转速的变化存在延迟的情况下，驾驶员为了使车辆显现更大的发动机制动力而操作使级数下降至需要程度以上，从而MG(1)200的工作量增加。因此，其结果是，蓄电池消耗量增大或由于扭矩变动增大而在车辆中发生振动。
因此，本发明的特征是：ECU 1000根据前一次改变换档位置直至本次改变为止的经过时间来设定发动机100的转速的变化率，并根据设定的变化率来控制MG(1)200和发动机100以使发动机100的转速增大。
图7示出了作为本实施例的车辆的控制装置的ECU 1000的功能框图。
ECU 1000包括：输入接口(以下，记载为输入I/F)1100、计算处理部1200、存储部1300、输出接口(以下、记载为输出I/F)1400。
输入I/F1100接收来自换档位置传感器的换档操作信息、来自发动机转速传感器的发动机转速信号、来自车速传感器的车速信号、以及来自加速位置传感器的加速踏板角度信号，并发送给计算处理部1200。
计算处理部1200包括：经过时间计算部1202、经过时间判定部1204、上升速率提前化处理部1206、上升速率确定部1208、以及发动机转速上升控制部1210。
经过时间计算部1202计算从前一次改变换档位置直至本次进行改变为止的经过时间。在本实施例中，当加速OFF时，经过时间计算部1202基于换档操作信号而从前一次改变级数的操作起启动计时器。即，将计时器的计数值设定为初始值。经过时间计算部1202基于加速踏板角度信号来判断是否为加速OFF。
经过时间计算部1202当基于换档操作信号而检测到本次改变级数的的操作时，将通过计时器计测的时间作为经过时间来进行计算。经过时间计算部1202在计算经过时间的同时将计时器的计数值再次设定为初始值。
或者，也可以使得经过时间计算部1202在每一次改变级数的操作时，在另外工作的计时部中读出其计数得到的计数值，并根据与前一次读出的计数值的差，由此计算经过时间。
也可以使得经过时间计算部1202将计算的经过时间暂时存储在存储部1300中。
经过时间判定部1204判定计算的经过时间是否为预定的时间以下。“预定的值”只要是能够判定出换档位置的切换操作为快速的时间即可，不对其特别限定，可通过试验等来适当进行设定。也可以使得经过时间判定部1204当计算的经过时间小于等于预定的时间时将经过时间判定标志设为ON。
上升速率提前化处理部1206当在经过时间判定部1204中计算的经过时间小于等于预定的时间时，实施使发动机100的转速的上升速率提前的处理。具体地说，上升速率提前化处理部1206使发动机100的上升速率增加。增加量可以是预定的量，可以是对应于切换后的级数的增加量，也可以是对应于经过时间的增加量。例如，可以使得经过时间越短增加量就越大。或者，可以根据经过时间和增加量的设定图、表或算式来设定增加量。
可以使得上升速率提前化处理部1206在经过时间判定标志ON时实施使发动机100的转速的上升速率提前的处理。另外，可以使得上升速率提前化处理部1206例如将实施提前化处理的上升速率暂时存储在存储部1206中。
上升速率确定部1208根据经过时间判定部1204的判定结果来确定发动机100的转速的上升速率。例如，当在经过时间判定部1204中判定出计算的经过时间大于预定的时间时，上升速率确定部1208确定将预定的值作为上升速率。另外，当在经过时间判定部1204中判断出计算的经过时间小于等于预定的时间时，上升速率确定部1208确定将预定的增加量与预定的值相加得到的值作为上升速率。
上升速率确定部1208只要在判定出计算的经过时间为预定的时间以下时设定大于预定值的值即可，提前化的方式不特别限定于增量的相加计算。
例如，也可以使得上升速率确定部1208确定对应于计算的经过时间的上升速率。也可以使得上升速率确定部1208预先在存储部1300中存储表示经过时间和上升速率的关系的设定图等，当经过时间小于等于预定的时间时根据经过时间和设定图来确定上升速率。还可以使用表或算式来代替设定图。设定图可以是线性的图，也可以是非线性的图。
此外，上升速率确定部1208可以按照每个级数来设定上升速率。即，当判定出经过时间小于等于预定的时间时，确定对应于选择的换档位置的预定的上升速率。例如，可以设定使得切换后的级数越大则上升速率越增加，也可以使得切换后的级数越小则上升速率越增加。
发动机转速上升控制部1210控制MG(1)200，使得基于确定的上升速率使发动机转速大于等于对应于级数的转速的下限值。此时，为了降低急剧的扭矩变动所引起的冲击以及保护构成部件，发动机转速上升控制部1210以在变化的初期和后期缓慢变化的方式控制MG(1)200。当发动机100的转速大于等于下限值时，发动机转速上升控制部1210停止对发动机100供应燃料。
发动机转速上升控制部1210经由输出I/F1400对发动机100发送发动机控制信号使得停止燃料供应，或向MG(1)200发送MG(1)控制信号使得发动机转速上升。
另外，在本实施例中，说明了经过时间计算部1202、经过时间判定部1204、上升速率提前化处理部1206、上升速率确定部1208、发动机转速上升控制部1210均通过作为计算处理部1200的CPU(Central ProccssingUnit，中央处理单元)执行存储在存储部1300中的程序来实现并作为软件来发挥作用的情况，但也可以通过硬件来实现。上述程序记录在存储介质中而搭载于车辆。
在存储部1300中，存储各种信息、程序、阈值、设定图等，根据需要而通过计算处理部1200来读出数据或存储数据。
以下，参考图8对作为本实施例的车辆的控制装置的ECU 1000执行的程序的控制结构进行说明。
在步骤(以下，将“步骤”记载为“S”)100中，ECU 1000计算从前一次的级数切换到本次的级数切换的经过时间。在S102中，ECU 1000判定经过时间是否小于等于预定的时间。当经过时间小于等于预定的时间时(S102中“是”)，处理移动至S104。如果不是这样(S102中“否”)，处理移动至S106。
在S104中，ECU 1000实施发动机转速Ne的上升速率的提前化处理。在S106中，ECU 1000确定上升速率。当不实施提前化处理时，ECU1000将存储在ECU 1000的存储器中的预定的上升速率定为发动机转速上升控制处理所使用的上升速率。另外，当实施提前化处理时，ECU 1000将增加的上升速率定为发动机转速上升控制处理所使用的上升速率。
在S108中，ECU 1000基于确定的上升速率来实施发动机转速上升控制处理。
参考图9和图10来说明以上的结构以及基于流程图的本实施例的车辆的控制装置的ECU 1000的动作。
例如，假设驾驶员在车辆的行驶中操作换档杆，并从5级至2级逐级改变换档位置。
如图9所示，在时刻T’(0)，通过驾驶员的换档杆的操作将级数从5级切换至4级。
此时，计算从前一次切换为5级到本次切换为4级为止的经过时间(S100)。当经过时间大于预定的时间时(S102中“否”)，将预定的值定为上升速率(S106)，并执行发动机转速上升控制处理(S108)。
即，对应于向4级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据计算图4所示的对应于4级的设定图来计算下限值Ne(3)，并基于计算的下限值Ne(3)来控制发动机转速。具体地说，ECU 1000控制MG(1)200使得发动机100的转速上升至大于等于算出的下限值Ne(3)。并且，当发动机转速大于等于下限值Ne(3)时，停止向发动机100供应燃料。当加速OFF时执行发动机转速上升控制处理。
此时，在发动机转速的上升控制处理时，设定预定的值来作为转速的变化率。如图10所示，发动机100的转速被控制使得将预定的值作为转速的变化率的上限值从而从防止冲击的发生以及保护构成部件的观点而言顺利上升。
如图9所示，在时刻T’(1)，通过驾驶员操作换档杆而从4级切换至3级。
此时，计算从前一次切换为4级到本次切换为3级为止的经过时间T’(0)-T’(1)(S100)。当经过时间T’(0)-T’(1)大于预定的时间时(S102中“否”)，将预定的值定为上升速率(S106)，执行发动机转速上升控制处理(S108)。
即，对应于向3级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据计算图4所示的对应于3级的图来计算下限值Ne(4)，并基于计算的下限值Ne(4)来控制发动机转速。如图10所示，发动机100的转速被控制使得通过上升控制处理从Ne(3)顺利上升至Ne(4)。
如图9所示，在时刻T’(2)，根据驾驶员的换档杆的操作从3级切换至2级。
此时，计算从前一次切换为3级到本次切换为2级为止的经过时间T’(2)-T’(1)(S100)。当经过时间T’(2)-T’(1)小于等于预定的时间时(S102中“是”)，将预定的增加量与预定的值相加(S104)来确定上升速率(S106)。并且，基于确定的上升速率来执行发动机转速上升控制处理(S108)。
即，对应于向2级的切换，ECU 1000基于输出轴600的转速而根据计算图4所示的对应于2级的设定图来计算下限值Ne(5)，并基于计算的下限值Ne(5)来控制发动机转速。如图10所示，控制发动机100的转速使得通过上升控制处理从Ne(4)上升顺利至Ne(5)。
此时，上升速率被设定为比预定的值大的值，因此，与从Ne(2)变化至Ne(3)和Ne(4)所需要的时间相比较，从Ne(4)变化至Nc(5)所需要的时间更短。在时刻T’(3)，发动机100的转速达到Ne(5)。
如上所述，根据本实施例的车辆的控制装置，通过根据从改变前一次的换档位置到本次进行改变为止的经过时间来设定发动机的转速的变化率，能够根据换档杆的换档位置的切换操作的间隔来改变转速的变化率。因此，当经过时间小于等于预定的时间而使转速的变化率增加，由此驾驶员迅速改变换档杆位置的情况下，设定使得转速的变化率增加。由此，发动机的转速通过MG(1)而迅速上升。因此，能够防止当驾驶员想要获得大的发动机制动力而迅速切换换档位置时感觉到发动机的转速的变化存在延迟。其结果是，能够在车辆中应答性良好地显现驾驶员想要的发动机制动力。因此，提供一种车辆的控制装置、控制方法、通过计算机实现该控制方法的程序、以及记录有该程序的记录介质，其在将内燃机和旋转电机作为驱动源的车辆中，以对应于驾驶员的操作的应答性能良好的方式显现发动机制动力。
在本实施例中，说明了在发动机制动力位置中将级数设为5个的情况，但是不特别现定于此。例如，级数可以为2个。该情况下，当从D位置切换为发动机制动位置的时刻开始到切换为发动机制动位置中的低级数的时刻为止的经过时间为预定的时间以下时，设定使得发动机转速的变化率变大。
应认为本次公开的实施例的所有内容仅为例示而不具有限制作用。本发明的范围不通过上述说明而是通过权利要求书来表示，意在包括与权利要求书均等意义以及范围内的所有变更。

Claims (21)

1.一种车辆的控制装置，该车辆以内燃机(100)和旋转电机(200、400)作为驱动源，其中，
所述车辆包括：第一旋转电机(200)，与所述内燃机(100)的输出轴连结，基于所述内燃机(100)的动力进行发电；以及动力分配机构(300)，将所述内燃机(100)的动力传递给所述车辆的车轮轴，
所述动力分配机构(300)将输入的所述内燃机(100)的动力分为对所述车轮轴的驱动力或者对所述第一旋转电机(200)的动力，
在所述动力分配机构(300)与所述车轮轴之间设置向所述车轮轴施加驱动力的第二旋转电机(400)，
所述车辆的控制装置包括：
检测部(1020)，检测对分别与限制所述内燃机(100)的转速的下限值的多个级别相对应的多个换档位置中的某一个进行选择的操作部件的状态；以及
计算单元(1000)，与所述检测部连接；
所述计算单元(1000)根据所述检测出的状态来判定所述换档位置是否被改变，
所述计算单元(1000)根据从上次改变换档位置后到本次改变换档位置为止的经过时间来设定所述内燃机(100)的转速的变化率，
所述计算单元(1000)根据所述设定的变化率来控制所述第一旋转电机(200)，使得所述内燃机(100)的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值。
2.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，
所述计算单元(1000)进行设定使得所述经过时间越短则越发增加所述变化率。
3.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，
所述计算单元(1000)进行设定使得当所述经过时间小于等于预定的时间时将所述变化率增加预定的值。
4.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，
所述计算单元(1000)判定所述换档位置是否被改变为所述下限值增大的换档位置。
5.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，
所述控制装置还包括与所述计算单元(1000)连接并用于检测所述内燃机(100)的转速的转速检测部(1040)，
所述计算单元(1000)控制所述内燃机(100)，使得当所述检测出的转速大于等于与所述被改变的换档位置相对应的下限值时停止对所述内燃机(100)喷射燃料。
6.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，
所述动力分配机构(300)、所述第二旋转电机(400)、以及所述车轮轴经由变速机构(500)而连接，
所述变速机构(500)将所述第二旋转电机(400)的旋转力变速并传递给所述车轮轴。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆的控制装置，其中，
所述控制装置还包括与所述计算单元(1000)连接并用于检测所述车辆的驱动力的要求程度的要求检测部(1030)，
所述计算单元(1000)控制所述第一旋转电机(200)使得当所述检测出的要求程度大致为零时所述内燃机(100)的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值。
8.一种车辆的控制方法，该车辆以内燃机(100)和旋转电机(200、400)作为驱动源，其中，
所述车辆包括：第一旋转电机(200)，与所述内燃机(100)的输出轴连结，基于所述内燃机(100)的动力进行发电；以及动力分配机构(300)，将所述内燃机(100)的动力传递给所述车辆的车轮轴，
所述动力分配机构(300)将输入的所述内燃机(100)的动力分为对所述车轮轴的驱动力或者对所述第一旋转电机(200)的动力，
在所述动力分配机构(300)与所述车轮轴之间设置向所述车轮轴施加驱动力的第二旋转电机(400)，
所述车辆的控制方法包括以下步骤：
检测步骤，对操作部件的状态进行检测，所述操作部件对分别与限制所述内燃机(100)的转速的下限值的多个级别相对应的多个换档位置中的某一个进行选择；
判定步骤，根据所述检测出的状态来判定所述换档位置是否被改变；
设定步骤，根据从上次改变换档位置后到本次改变换档位置为止的经过时间来设定所述内燃机(100)的转速的变化率；以及
控制步骤，根据所述设定的变化率来控制所述第一旋转电机(200)，使得所述内燃机(100)的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值。
9.根据权利要求8所述的车辆的控制方法，其中，
所述设定步骤包括：进行设定使得所述经过时间越短则越发增加所述变化率的步骤。
10.根据权利要求8所述的车辆的控制方法，其中，
所述设定步骤包括：进行设定使得当所述经过时间小于等于预定的时间时将所述变化率增加预定的值的步骤。
11.根据权利要求8所述的车辆的控制方法，其中，
所述判定步骤包括：判定所述换档位置是否被改变为所述下限值增大的换档位置的步骤。
12.根据权利要求8所述的车辆的控制方法，其中，
还包括：检测所述内燃机(100)的转速的步骤；以及
控制所述内燃机(100)使得当在所述换档位置被改变时所述检测出的转速大于等于与所述被改变的换档位置相对应的下限值的情况下停止对所述内燃机(100)喷射燃料的步骤。
13.根据权利要求8所述的车辆的控制方法，其中，
所述动力分配机构(300)、所述第二旋转电机(400)、以及所述车轮轴经由变速机构(500)而连接，
所述变速机构(500)将所述第二旋转电机(400)的旋转力变速并传递给所述车轮轴。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的车辆的控制方法，其中，
所述控制方法还包括检测所述车辆的驱动力的要求程度的步骤，
所述控制步骤控制所述第一旋转电机(200)使得当所述检测出的要求程度大致为零时所述内燃机(100)的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值。
15.一种车辆的控制装置，该车辆以内燃机(100)和旋转电机(200、400)作为驱动源，其中，
所述车辆包括：第一旋转电机(200)，与所述内燃机(100)的输出轴连结，基于所述内燃机(100)的动力进行发电；以及动力分配机构(300)，将所述内燃机(100)的动力传递给所述车辆的车轮轴，
所述动力分配机构(300)将输入的所述内燃机(100)的动力分为对所述车轮轴的驱动力或者对所述第一旋转电机(200)的动力，
在所述动力分配机构(300)与所述车轮轴之间设置向所述车轮轴施加驱动力的第二旋转电机(400)，
所述车辆的控制装置包括：
检测装置(1020)，检测对分别与限制所述内燃机(100)的转速的下限值的多个级别相对应的多个换档位置中的某一个进行选择的操作部件的状态；
判定装置，根据所述检测出的状态来判定所述换档位置是否被改变；
设定装置，根据从上次改变换档位置后到本次改变换档位置为止的经过时间来设定所述内燃机的转速的变化率；
控制装置，根据所述设定的变化率来控制所述第一旋转电机(200)，使得所述内燃机的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值，
所述计算单元包括所述判定装置、所述设定装置以及所述控制装置。
16.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其中，
所述设定装置包括：用于进行设定使得所述经过时间越短则越发增加所述变化率的装置。
17.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其中，
所述设定装置包括：用于进行设定使得当所述经过时间小于等于预定的时间时将所述变化率增加预定的值的装置。
18.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其中，
所述判定装置包括：用于判定所述换档位置是否被改变为所述下限值增大的换档位置的装置。
19.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其中，
所述控制装置还包括用于检测所述内燃机的转速的检测装置(1040)；以及
控制所述内燃机(100)使得当所述检测出的转速大于等于与所述改变的换档位置相对应的下限值时停止对所述内燃机(100)喷射燃料的装置。
20.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其中，
所述动力分配机构(300)、所述第二旋转电机(400)、以及所述车轮轴经由变速机构(500)而连接，
所述变速机构(500)将所述第二旋转电机(400)的旋转力变速并传递给所述车轮轴。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的车辆的控制装置，其中，
所述控制装置还包括用于检测所述车辆的驱动力的要求程度的要求检测装置(1030)，
所述控制装置包括：控制所述第一旋转电机(200)使得当所述检测的要求程度大致为零时所述内燃机(100)的转速大于等于与所述换档位置相对应的下限值的装置。
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US5982045A (en) * 1996-04-19 1999-11-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle drive system adapted to prevent concurrent mode change and transmission shifting or torque distribution ratio change

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