CN101959735A - 用于控制混合动力车辆的控制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

这里教导一种控制混合动力车辆的控制设备和方法。该混合动力车辆选择性地在EV模式与HEV模式之间切换，在EV模式下，当油门开度小于或等于发动机停止标准值时，车辆仅通过由马达/发电机产生的驱动力行驶，在HEV模式下，在油门开度大于发动机停止标准值时，车辆至少通过由发动机产生的驱动力行驶。在HEV模式期间并且已经过给定延迟时间后，当油门开度变得小于或等于发动机停止标准值时，执行从HEV模式至EV模式的转换。随着油门返回速度降低，将该延迟时间设定为较短的时间。

Description

用于控制混合动力车辆的控制设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年3月6日提交的日本专利申请序列号No.2008-056666的优先权，其完整内容通过引用的方式结合于此。
技术领域
本发明涉及控制一种混合动力车辆。
背景技术
已知的混合动力车辆具有发动机、马达/发电机和设置在发动机与马达/发电机之间的离合器，该马达/发电机用于驱动(或推进)车辆，用于起动发动机并且用于发电。当这种混合动力车辆借助马达/发电机执行再生制动(再生减速)时，通过脱开该离合器以断开发动机与驱动力传递机构和马达/发电机的连接而最小化由于发动机的摩擦而产生的电能再生的损失，由此确保最大效率的电能再生量。
这种混合动力车辆包括发动机与电动机/发电机之间的离合器，已经公开在日本专利临时出版物No.2004-162534和2006-306328中。为了进行车辆推进，这种混合动力车辆在EV模式(电动驱动)下的操作与HEV模式(混合驱动)下的操作之间切换，在EV模式下，只使用电动机/发电机作为推进动力源，在HEV模式下，至少使用发动机作为推进动力源。
当设定混合动力车辆的操作范围(电动驱动操作范围)时，响应于频繁的司机油门操作，提供滞后作用以在EV模式与HEV模式之间进行模式切换，从而避免由EV与HEV模式之间的切换造成的发动机的重复起动和停止。例如，假定电动操作范围(EV操作范围)由两个参数限定，即，车速和油门开度，将相应于从EV模式转换至HEV模式的阈值设定为发动机起动线，将相应于从HEV模式转换至EV模式的阈值设定为发动机停止线。
发明内容
这里教导一种用于控制混合动力车辆的控制设备和方法的实施例。该混合动力车辆包括发动机、用于车辆推进和发电的马达/发电机，夹置在发动机与马达/发电机之间的离合器，以及配置成检测司机的驱动力要求的加速要求检测装置，所述离合器通过使离合器接合和脱开而进行和终止扭矩传递。该控制设备的一项示例性实施例包括配置成选择性地在EV模式与HEV模式之间切换的控制器，其中，在EV模式下，当驱动力要求小于或等于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器脱开的情况下仅通过由所述马达/发电机产生的驱动力行驶，在HEV模式下，在驱动力要求大于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器接合的情况下至少通过由发动机产生的驱动力行驶。在这一实施例中的控制器也配置成根据驱动力要求变化率设定延迟时间，以及在HEV模式期间并且已经过延迟时间后，当驱动力要求变得小于或等于发动机停止标准值时，执行从HEV模式至EV模式的转换。
这一实施例和其他实施例的详细内容和变化方案在下文进行额外地详细记载。
附图说明
这里的说明书参照附图，其中，类似的附图标记在若干附图中指代类似的部件，其中：
图1是示出具有根据本发明的实施例的离合器控制设备的混合动力车辆的整体系统示意图；
图2是用于执行在本发明的第一实施例的离合器控制设备中的控制的图；
图3是用于执行在第一实施例的离合器控制设备的控制的图；
图4是示出使用图2的图执行的控制程序的流程图；
图5示出用于说明由第一实施例的离合器控制设备执行的驱动控制的时间图；
图6是用于执行在本发明的第二实施例的离合器控制设备中的控制的图；以及
图7是示出使用图6的图执行的控制程序的流程图。
具体实施方式
诸如日本专利临时出版物No.2004-162534和2006-306328中记载的混合动力车辆，采用位于发动机与马达/发电机之间的离合器和固定比自动变速器，其速度数受到限制或者是有限的，发动机停止和发动机起动由于释放和下压油门踏板而被重复地执行。例如，在由于车辆加速而执行发动机起动之后，离合器在释放油门踏板时被脱开，从而起动转换至EV模式，操作范围进入EV操作范围，发动机被停止。然后正好在朝向EV模式的转换之后通过下压油门踏板而使车辆重新加速的要求使得发动机重新起动，操作范围重新进入HEV操作范围。这会由于对加速需求的高响应性而增加燃料消耗率。
但是，本发明的实施例通过降低燃料消耗率而改善响应性。在下文，将参照附图详细说明本发明的特定实施例。
如图1所示，混合动力车辆包括发动机1、马达/发电机(MG)2和变速器3。第一离合器CL1夹置在发动机1与马达/发电机2之间从而启动和禁用传递发动机1的驱动力和摩擦。同样设置的是第二离合器CL2，其设置在马达/发电机2与驱动轮6之间，从而控制马达/发电机2与驱动轮6之间的驱动力的传递。第二离合器CL2不必要是分离包括的离合器。变速器3的多个摩擦接合元件中的若干摩擦元件根据变速器3中的一个选定档位而选择性地接合，优选地用作第二离合器CL2。理想地，但是并不是必须地，变速器采用分级变速器3。电池10连接至马达/发电机2从而发送和接收电力。在存在从电池10供给至马达/发电机2的电力的情况下，马达/发电机可用作电动机。也就是，驱动轮6通过变速器3、推进器轴4和差速齿轮5而被马达/发电机驱动。
相反地，马达/发电机2可通过从驱动轮6传递通过差速齿轮5、推进器轴4和变速器3到达马达/发电机2的扭矩进行旋转，因此，马达/发电机2也用作直流发电机。所产生的电能存储在电池10中。也就是，马达/发电机2用作发电机以及电动机。
第一离合器CL1、第二离合器CL2和马达/发电机2通过控制器9进行控制。控制器9的输入接口连接至各种传感器，即，配置成检测加速或驱动力要求的加速(或驱动力)要求传感器7、配置成检测车辆行驶速度的车速传感器8等。例如而不进行限制，油门要求传感器7在这里描述为油门位置传感器，配置成检测油门开度APO作为司机的所需加速或驱动力要求的测量值。同样设置的是连接至电池10的电池传感器11以测量电池10的荷电状态(SOC)(充电容量)。电池传感器11将关于测得SOC的信息馈送给控制器9。控制器9根据来自于这些传感器的输入信号控制发动机1、第一离合器CL1、马达/发电机2和第二离合器CL2。
控制器9装配有离合器控制部分9a、MG控制部分(马达/发电机控制部分)9b、电池控制部分9c、发动机控制部分9d和驱动模式选择部分9e。该控制器9通过例如现有技术中的传统发动机控制单元实现。因此，可以是包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和中央处理单元(CPU)以及各种输入和输出连接的微电脑。一般地，这里描述的以及与相应控制部分相关联的控制功能通过存储在ROM中的一个或多个软件程序的CPU的执行而实现。当然，一些或所有功能能够通过硬件部件实现。而且，虽然若干控制部分示出为集成控制器9的一部分，但是相应于这些部分的功能可通过多个逻辑连接的控制器执行。
驱动模式选择部分9e配置成选择性地在EV模式(电动驱动模式)与HEV模式(混合驱动模式)之间切换，在EV模式下，第一离合器CL1脱开从而断开发动机1和马达/发电机(MG)2，在HEV模式下，第一离合器CL1接合从而将发动机1连接至马达/发电机2，因此，车辆通过发动机1和/或马达/发电机2产生的驱动力而行驶。控制器9也配置成利用后文所述的图根据车速和油门开度控制变速器3的档位。
MG控制部分9b配置成根据所设定的驱动模式和所需的驱动力在动力行驶模式下或再生模式下操作马达/发电机2。离合器控制部分9a配置成根据由驱动模式选择部分9e设定的驱动模式控制第一离合器CL1的接合和脱开以及第二离合器CL2的接合和脱开。电池控制部分9c配置成接收关于由电池传感器11测量的电池10的测得SOC的输入信息，并且也配置成告知驱动模式选择部分关于所测得的SOC是否超过规定带电值，因此应当被抑制以避免过度再生。
驱动模式选择部分9c进一步配置成在HEV模式期间并且已经过延迟时间后当司机所需的驱动力(例如由油门开度APO表示)变得小于或等于发动机停止标准值(该线型区段在下文称之为“发动机停止线”，对应于发动机停止标准值)时执行HEV模式到EV模式的转换。驱动模式选择部分9c也配置成随着司机要求中的速度变化率(也称为驱动力要求变化率)降低而将延迟时间设定为更短的时间。例如，延迟时间可以随着油门返回速度(油门开度APO的改变的速度的绝对值，|ΔAPO|)降低而变短。延迟时间的这一设定/改变可借助控制器9本身执行。
图2是用于在本发明的第一实施例的混合动力车辆的驱动控制设备(即，控制器9)中执行的控制的图。如可从图2中所示的图见到的，延迟时间通过油门返回速度和车速二者进行规定或限定。将该延迟时间设定为随着油门返回速度降低而缩短。另外，在低车速下，将该延迟时间限定为短延迟时间，由线L1表示。在中等车速下，延迟时间限定为中等延迟时间，由线L2表示。在高车速下，将该延迟时间限定为长延迟时间，由线L3表示。
如图3所示，该图示出油门开度与车速之间的关系，进一步示出升档线。例如，当穿过1→2升档线时，升档数较小(例如，只有一个升档)，因此，可将延迟时间设定为短时，即使当油门返回速度快时。相比较地，当从第二速度位置升档至第五速度位置时，必须使得换挡操作穿过2→3升档线，3→4升档线和4→5升档线，并且按照那个顺序。在这种情况下，三个整个升档是必须的。因此，在车辆以高速驱动期间，需要将延迟时间设定为较长时间。在图2的图中，取决于车速的延迟时间特性线L1-L3的设置以上述标准为基础。
图4是示出使用图2的图执行的控制程序的流程图。如图4所示，在步骤S11，读取关于车速和油门开度的输入信息。接下来，在步骤S12，检查驱动模式。在当前驱动模式是HEV模式时，程序前进至步骤S13，在该步骤，进行检查以确定油门开度是否小于发动机停止线(发动机停止标准值)。当步骤S13的判定结果是否定的(NO)，那么程序前进至步骤S23，在该步骤，驱动模式保持在HEV模式。该程序的一个执行循环终止。
相反地，当步骤S13的判断结果是肯定的(YES)时，表示油门位置小于或等于发动机停止线，程序前进至步骤S14。在步骤S14，计算油门返回速度并且将其存储在存储器部分。之后，在步骤S15，通过算数和逻辑操作判定升档状态。当下一档级(下一档位)大于当前档级(当前档位)时，确定变速器处于升档状态。在步骤S16，使用图2的图根据车速和所计算的油门返回速度计算或获取延迟时间。之后，在步骤S17，延迟计时器设定成初始化其计时器计数操作。
在步骤S18，进行检查以判定油门开度是否小于发动机停止线。当步骤S18的判定结果是否定的(NO)时，程序前进至步骤S23从而对HEV模式执行模式设定，然后该程序的一个执行循环终止。相反地，当步骤S18的判定结果是肯定的(YES)时，表示油门位置小于或等于发动机停止线，该程序前进至步骤S19。在步骤S19，进行检查以判定延迟时间是否小于计时器计数值。当步骤S19的判定结果是否定的(NO)时，计时器计数值增加(参见步骤S20)，那么该程序返回至步骤S18从而重新检查并且比较油门开度与发动机停止线。相反地，当步骤S19的判定结果是肯定的(YES)，也就是，在延迟时间＜计时器计数值的情况下，该程序前进至步骤S21。在步骤S21，进行检查以判定是否满足两个条件，即，第一条件是变速器处于升档状态，第二条件是油门返回速度大于规定值。当步骤S21的判定结果是肯定的(YES)，那么该程序从步骤S21返回至步骤S18。相反地，当步骤S21的判定结果是否定的(NO)，诸如当油门返回速度小于或等于规定值时，该程序前进至步骤S22。在步骤S22，执行发动机停止过程，在该过程中，离合器控制部分9a操作以使第一离合器CL1脱开，然后发动机控制部分9d停止发动机1。最后，在步骤S24，将驱动模式设定为EV模式。采用这一方式，该程序的一个执行循环终止。
相比较于上述内容，当确定在步骤S12当前驱动模式是EV模式时，该程序从步骤S12前进至步骤S25。在步骤S25，进行检查以确定油门开度APO是否大于发动机起动线，对应于发动机起动标准值。当步骤S25的判断结果是否定的(NO)时，该程序前进至步骤S28，在该步骤S28，驱动模式仍然处于EV模式。该程序的一个执行循环终止。相反地，当步骤S25的判定结果是肯定的(YES)时，表示油门开度大于发动机起动线，该程序前进至步骤S26，在该步骤S26，发动机起动过程完成。响应于发动机起动过程，离合器控制部分9a操作以接合第一离合器CL1，然后发动机控制部分9d执行发动机起动处理。最后，在步骤S27，将驱动模式设定为HEV模式。采用这种方式，该程序的一个执行循环终止。
如图5所示，上方的时间图示出油门开度APO与时间之间的关系，中间的时间图示出车速与时间之间的关系，下方的时间图示出驱动模式与时间的关系。对于上图，发动机起动线EI由实线表示，而发动机停止线ES由虚线表示。当快速地降低油门开度APO时，油门返回速度|ΔAPO|变快。因此，给定的延迟时间被设定为长延迟时间D1。在这种情况下，时间间隔T1趋向于短于延迟时间D1，在该时间间隔期间，油门开度APO小于或等于发动机停止线ES(发动机停止标准值)。因此，不会出现从HEV模式转换至EV模式。因此，即使在司机的油门踏板下压和释放被重复执行的情况下，或者即使在油门踏板已经被快速地释放以进行快速减速并且之后司机的油门踏板下压由于需要使车辆重新加速而被预期到的情况下，可抑制发动机停止和随后的发动机起动不会由于在两种不同的驱动模式之间切换而被重复地执行。
接下来，当适度地降低油门开度APO时，油门返回速度|ΔAPO|变低。因此，将给定的延迟时间设定为短的延迟时间D2。在这种情况下，时间间隔T2趋向于长于延迟时间D2，在该时间间隔期间，油门开度APO小于或等于发动机停止线ES(发动机停止标准值)。因此，从HEV模式切换至EV模式。因此，当油门踏板已经在稳定的司机油门踏板操作的情况下被释放时，该实施例的控制设备允许朝向EV模式的转换。如上所述，可通过根据油门返回速度|ΔAPO|改变延迟时间而延长车辆在EV模式下行驶所处的行驶距离和行驶时间。这有助于改善燃料经济性。为了简化公开内容和附图的目的，只示例说明相对于油门返回速度|ΔAPO|的延迟时间中的单步改变。代替地，延迟时间可根据油门返回速度|ΔAPO|而以线性方式改变。为了简化驱动控制的目的，设置多个延迟时间改变的步骤，因此延迟时间可采用逐级的方式改变。
在第二实施例的驱动控制设备(即，控制器9)中，如图1所示的混合动力车辆使用图6所示的图进行控制。如图6所示，该图是配置成当油门返回速度|ΔAPO|超过规定值R1时将延迟时间设定为长延迟时间的特性图。如图6所示，当油门返回速度|ΔAPO|小于或等于规定值R1时，使用先前所述的适合于低车速的线L1，使得延迟时间被设定为短延迟时间。相反地，当油门返回速度|ΔAPO|超过规定值R1时，并且进一步地，该变速器处于升档状态时，线L11用于将延迟时间设定为长于由线L1表示的短延迟时间的不变延迟时间。采用这种方式，延迟时间根据油门返回速度而可变地被设定。因此，可抑制驱动模式的转换不会出现在升档期间。
图7是示出使用图6的图执行的控制程序的流程图。为了简化说明的目的，下文将详细说明与图4的控制程序不同的图7的控制程序的步骤。需要指出的是，在图7的步骤S16中，使用图6的图。另外地，在图7的程序中，不进行执行于图4的程序的步骤S21中的过程。如所理解的，可通过使用图6的不同图代替使用图2的图而根据不同的情况更适当地设定延迟时间。因此，可有效地抑制在升档期间驱动模式出现的转换。
虽然上文已经说明了本发明的特定实施例，但是功能和步骤可以按照逻辑方式不冲突地重新布置。同样，多个装置和步骤可以彼此组合或者彼此分离。
也就是，已经描述上述实施例从而能够容易地理解本发明并且不限制本发明。相反地，本发明意在覆盖所附权利要求的范围中包括的各种改进和等同结构，其范围符合最宽泛的理解从而覆盖法律允许范围内的所有这种改进和等同结构。

Claims (14)

1.一种混合动力车辆的控制设备，所述混合动力车辆包括发动机、用于车辆推进和发电的马达/发电机，夹置在发动机与马达/发电机之间的离合器，以及配置成检测来自驾驶员的驱动力要求的加速要求检测装置，所述离合器通过使离合器接合和脱开而进行和终止扭矩传递，所述控制设备包括：
控制器，所述控制器配置成：
选择性地在EV模式与HEV模式之间切换，在EV模式下，当驱动力要求小于或等于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器脱开的情况下仅通过由所述马达/发电机产生的驱动力行驶，在HEV模式下，在驱动力要求大于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器接合的情况下至少通过由发动机产生的驱动力行驶；
根据驱动力要求变化率设定延迟时间；以及
在HEV模式期间并且已经过延迟时间后，当驱动力要求变得小于或等于发动机停止标准值时，执行从HEV模式至EV模式的转换。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其中：
所述控制器进一步配置成随着驱动力要求变化率降低而缩短所述延迟时间。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中：
所述控制器进一步配置成接收指示所述混合动力车辆的车速的车速信号并且根据所述车速设定所述延迟时间。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其中：
所述控制器进一步配置成随着车速降低而缩短延迟时间。
5.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，所述混合动力车辆还包括夹置在所述马达/发电机与驱动车轮之间的变速器；以及其中：
所述控制器进一步配置成，在驱动力要求变化率变得大于或等于当驱动力要求通过发动机停止标准值时的规定变化率值之后继续进行的所述变速器的升档过程期间，延迟从HEV模式转换至EV模式，直到所述延迟时间已经过并且升档过程完成。
6.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，所述混合动力车辆还包括夹置在所述马达/发电机与驱动轮之间的变速器；以及其中：
所述控制器进一步配置成，当所述变速器的升档在所述驱动力要求变化率变得大于或等于所述驱动力要求通过发动机停止标准值时的规定变化率值之后继续进行时，将所述延迟时间设定为较长的时间。
7.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中：
所述加速要求检测装置包括配置成检测作为驱动力要求的油门开度的油门开度位置传感器；以及
所述驱动力要求变化率是由油门开度传感器检测到的油门踏板返回速度。
8.一种控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括发动机、用于车辆推进和发电的马达/发电机，夹置在发动机与马达/发电机之间的离合器，以及配置成检测来自驾驶员的驱动力要求的加速要求检测装置，所述离合器通过使离合器接合和脱开而进行和终止扭矩传递，所述方法包括：
选择性地在EV模式与HEV模式之间切换，在EV模式下，当驱动力要求小于或等于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器脱开的情况下仅通过由所述马达/发电机产生的驱动力行驶，在HEV模式下，在驱动力要求大于发动机停止标准值时，车辆在所述离合器接合的情况下至少通过由发动机产生的驱动力行驶；
根据驱动力要求变化率设定延迟时间；以及
在HEV模式期间并且已经过延迟时间后，当驱动力要求变得小于或等于发动机停止标准值时，执行从HEV模式至EV模式的转换。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：根据所述驱动力要求变化率设定所述延迟时间包括：
随着驱动力要求变化率降低而缩短所述延迟时间。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：
接收指示所述混合动力车辆的车速的车速信号；并且
根据所述车速设定所述延迟时间。
11.根据权利要求10所述的控制设备，根据所述车速设定所述延迟时间包括：
随着车速降低而缩短延迟时间。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述混合动力车辆还包括夹置在所述马达/发电机与驱动车轮之间的变速器，该方法还包括：
在驱动力要求变化率变得大于或等于当驱动力要求通过发动机停止标准值时的规定变化率值之后继续进行的所述变速器的升档过程期间，延迟从HEV模式转换至EV模式，直到所述延迟时间已经过并且升档过程完成。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述混合动力车辆还包括变速器，该方法还包括：
当所述变速器的升档在所述驱动力要求率变得大于或等于所述驱动力要求通过发动机停止标准值时的规定变化率值之后继续进行时，将所述延迟时间设定为较长的时间。
14.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中：
所述加速要求检测装置包括配置成检测作为驱动力要求的油门开度的油门开度位置传感器，该方法还包括
计算所述驱动力要求变化率作为油门开度的改变速度的绝对值。
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