CN102343908A - 混合动力车的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车的控制装置，发动机运转过程中发动机输出过剩时，能够防止发动机的不必要的转速上升及由此导致的发动机的超限运行，并释放离合器。该混合动力车具有电动马达及发动机作为行驶用驱动源，该控制装置具有：动力通断离合器，其能够将来自发动机输出的驱动力传递给车辆的驱动轮；发电机，其与发动机连接；状态量检测单元，其检测发动机的状态量；目标状态量计算单元，其根据车辆的状态计算应当从发动机输出的目标状态量；控制单元，当动力通断离合器接通而通过发动机的驱动力使车辆行驶时，如果状态量与目标状态量的差值达到规定量以上，则该控制单元通过发电机抑制发动机的转速，在开始抑制发动机的转速后使动力通断离合器释放。

Description

混合动力车的控制装置
技术领域
本发明涉及一种在混合动力车中控制发动机及离合器的控制装置，该混合动力车具有可以断开接通发动机的驱动力的离合器。
背景技术
对于装备有马达(电动机，也称为电动马达)和发动机(内燃机)作为动力源的并行式混合动力车，已开发一种如下的结构：在发动机与驱动轮侧的动力传递轴之间具有断开接通动力的离合器，在不使用发动机作为动力源时，可以使发动机与动力系统分离。在这种并行式混合动力车中，只要发动机、发动机的控制系统(包括传感器类等)正常，即使出现发动机侧的响应延迟，发动机也能够以与所指示的输出接近的输出状态进行动作。但是，人们发现，在利用发动机的输出进行行驶时，当发动机、发动机的控制系统(包括传感器类等)发生不良情况(故障等)时，因该不良情况，发动机的实际输出可能会偏离到比所指示的输出(目标输出)大的一侧，妨碍正常的行驶。
这种情况下，若急速释放离合器(即，紧急释放)，从驱动轮侧断开发动机的动力并停止发动机，则能够只利用可以控制的马达进行行驶。但是，这时，如果在发动机停止前释放离合器，则发动机会瞬间释放负荷，因此，可能会导致发动机的不必要的转速上升，进而发生超限运行(过旋转)。
此外，关于并行式混合动力车中的发动机停止时的控制，专利文献1已公开一种技术。该技术如下所述：在从利用发动机和马达这两者的驱动力进行行驶的状态转换到减速、或者随着发电要求等条件的变化只利用马达来进行行驶的情况下，如果仅释放离合器，使发动机与驱动系统分离的话，因为在此之前进行作用的发动机扭矩(减速时发动机制动器扭矩)消失，所以驱动力急速下降，因而需要将其消除，利用发动机侧的第一马达抵消离合器释放时的发动机扭矩，通过驱动系统的第二马达产生该抵消部分的扭矩，从而使驱动力在离合器释放前后固定化。
专利文献1：日本特开平2000-136835号公报
但是，上述专利文献1的技术是一种用来根据输出要求的变化等使发动机与驱动系统分离的离合器释放技术，而不是因为发动机的输出过剩而释放离合器的技术。而且，该技术是一种在离合器释放前后将驱动力固定化的技术，而不是防止因为离合器的释放而造成的发动机的不必要的转速上升、及由此导致的发动机的超限运行的技术。
发明内容
发明所要解决的课题：
本发明是鉴于上述问题而做的，其目的在于提供一种混合动力车的控制装置，该控制装置在由于某一不良情况导致发动机的输出过剩而释放离合器的情况下，能够防止因为该离合器的释放而造成的发动机的不必要的转速上升、及由此导致的发动机的超限运行。
用于解决课题的手段：
为了解决上述问题，本发明提供一种混合动力车的控制装置，该混合动力车具有电动马达及发动机作为行驶用驱动源，该混合动力车的控制装置具有：动力通断离合器，该动力通断离合器能够将所述发动机的驱动力传递给车辆的驱动轮；发电机，该发电机与所述发动机连接；状态量检测单元，该状态量检测单元检测所述发动机的状态量；目标状态量计算单元，该目标状态量计算单元根据所述车辆的状态，计算应当从所述发动机输出的目标状态量；以及控制单元，在所述动力通断离合器接通而通过所述发动机的驱动力使所述车辆行驶时，如果所述状态量与所述目标状态量的差值达到规定量以上，则该控制单元通过所述发电机抑制所述发动机的转速，在开始抑制所述发动机的转速后释放所述动力通断离合器。
优选地，所述混合动力车的控制装置还具有控制所述发动机的发动机控制单元，所述控制单元在释放所述动力通断离合器时，同时向所述发动机控制单元发出停止信号，以使所述发动机停止。优选地，所述状态量为所述发动机的转速，所述目标状态量为目标发动机转速。
优选地，所述控制单元在断开所述动力通断离合器后，使所述发电机的转速随着所述发动机的转速的降低而降低。
优选地，所述车辆的状态为车速及加速器开度，所述目标状态量计算单元根据所述车速及加速器开度计算所述目标状态量。
优选地，当所述发动机转速的时间变化率为事先设定的规定值以下的状态持续了事先设定的时间时，所述控制单元释放所述动力通断离合器。
发明的效果：
根据本发明的混合动力车的控制装置，在动力通断离合器接通、通过发动机的驱动力使车辆行驶时，状态量与目标状态量的差值一旦达到规定量以上，则控制单元就通过发电机抑制发动机的转速，在开始抑制发动机的转速后使动力通断离合器释放，因此，在动力通断离合器释放时，可以防止发动机的不必要的转速上升、及由此导致的发动机的超限运行。
若控制单元在使动力通断离合器释放时，同时向发动机控制单元发出停止信号，以使发动机停止，就能够更可靠地防止发动机的不必要的转速上升、及由此导致的发动机的超限运行。此外，关于发动机的动作状态的判定，若在计算出的实际扭矩比计算出的目标扭矩大事先设定的规定值以上的情况下、或检测出的发动机转速比计算出的目标转速大事先设定的规定值以上的情况下，判定为发动机呈过剩工作状态，则能够进行恰当地判定。
若确认发电机的转速稳定为固定转速之后进行实施动力通断离合器的紧急断开及发动机的停止，则能够更加可靠地防止发动机的不必要的转速上升、及由此导致的发动机的超限运行。在做出动力通断离合器释放及发动机停止的指令后，若发动机的转速开始下降，则使发电机停止，由此，能够可靠地防止发动机的不必要的转速上升及由此导致的发动机的超限运行，并使发电机快速停止。
附图说明
图1是本发明一实施方式的混合动力车的动力系统的构成图。
图2是对本发明一实施方式的混合动力车的控制进行说明的流程图。
图3是对本发明一实施方式的混合动力车的控制进行说明的时间图。
附图符号说明：
1...电动马达(电动机、马达)；1a...马达1的输出轴；2...发动机(内燃机)；2a...发动机2的输出轴；3...发电机；4...动力通断离合器(离合器)；5...驱动轮；6...行驶用电池(高压电池、电池)；7...车辆控制器(控制单元)；11...马达控制器(马达控制单元)；12...发动机ECU(发动机控制单元)；13...发电机控制器(发电机控制单元)；41...动力传递部件；42...传动轴；43...动力传递部件；44...传动轴；51...差速器；52...驱动轴；61～63...电力供给线；70...通信线；71...判定单元；72...发动机驱动力断开控制单元；73...发电机控制单元；74...状态量检测单元；75...目标状态量计算单元；81...车速传感器(车速检测单元、车轮速度传感器)；82...发动机转速传感器(发动机转速检测单元)；83...加速器开度传感器(发动机负荷检测单元)。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1～图3是对本发明一实施方式进行说明的图，图1是该混合动力车的动力系统的构成图，图2、图3是对该混合动力车的控制进行说明的流程图、时间图。
构成：
如图1所示，本实施方式的混合动力车具有电动马达(电动机，下面简称为马达)1及发动机(内燃机)2作为车辆行驶用驱动源。马达1的输出轴1a通过动力传递部件41与传动轴42始终连接，发动机2的输出轴2a通过动力传递部件43及动力通断离合器(下面简称为离合器)4可断开接通地与传动轴42连接。传动轴42通过差速器51及驱动轴52、52与左右驱动轮5、5连接。
马达1通过电力供给线61与行驶用电池(高压电池，以下简称为电池)6连接，构成为由电池6供给电力。另外，发动机2的输出轴2a上未安装可以改变变速比的机构(变速机)，发动机2的输出旋转以固定的变速比传递到驱动轮5、5。此外，这里，离合器4为电磁离合器，构成为能够远程地快速进行断开接通操作，不过，离合器4也可以使用具有根据电信号进行断开接通的流体压力电路的流体压力离合器(例如，油压离合器)。
另外，发动机2的输出轴2a与发电机3连接。在离合器4释放的情况下，利用发动机2的输出驱动发电机3，并且配设有电力供给线62、63，以将由发电机3产生的电力输送给电池6、对电池6进行充电，或者直接提供给马达1。此外，在离合器4接通的情况下，发动机2的输出供给到驱动轮5、5，不过，这种情况下也可以利用发动机2的一部分输出驱动发电机3，通过发电机3进行发电，对电池6进行充电或向马达1供给电力。
此外，还分别具有用于控制马达1的马达控制器(马达控制单元)11、用于控制发动机2的发动机ECU(发动机控制单元)12、及用于控制发电机3的发电机控制器(发电机控制单元)13。另外，为了对马达控制器11、发动机ECU12、发电机控制器13进行统一控制，这些控制器通过通信线70与车辆控制器(控制单元)7连接。各控制器类11、12、13、7包括输入输出装置、存储装置(ROM、RAM、非易失性RAM等)、中央处理装置(CPU)、及计时器等构成。
车辆控制器7上分别连接有用于检测车辆的车速的车速传感器(车速检测单元、这里是指车轮速度传感器)81、检测发动机转速的发动机转速传感器(发动机转速检测单元)82、检测相当于发动机负荷的加速器开度(加速器踏板83a的踏入量)的加速器开度传感器(发动机负荷检测单元)83，车辆控制器7构成为根据来自这些传感器(状态检测单元)81～83的信息检测车辆及发动机的状态，并进行判定及控制指令。
这里，对于在发动机、发动机的控制系统(包括传感器等)未发生不良情况的正常行驶时由车辆控制器7进行的马达1及发动机2的控制进行说明。本车辆的行驶模式包括只利用马达1的输出而行驶的模式(马达行驶模式)、利用发动机2由发电机3发电从而向马达1供给充足的电力而行驶的模式(发电行驶模式)、根据情况在发动机2的输出上增加马达1的输出而行驶的模式(并用行驶模式)，控制器7根据车速和加速器开度(发动机负荷)设定行驶模式。
即，车辆控制器7在车速较低时停止发动机2，选择只通过马达1启动或行驶的马达行驶模式。这时，当车辆的行驶所要求的高输出超过电池6能够输出的电力时，可以使发电机3作为马达进行动作并将发电机3的输出用于行驶。另一方面，当进行车辆速度为固定值以上的高速行驶时，车辆控制器7使发动机2动作，选择在发动机2的输出上增加马达1的输出而行驶的并用行驶模式，该并用行驶模式在仅利用发动机2的输出不能满足与加速器开度对应的车辆行驶用的输出要求的情况下，通过马达1的输出来补充发动机2的输出所不能满足的部分而进行行驶。
即，在行驶中，车辆控制器7根据来自车速传感器81的车速，切换马达行驶模式、发电行驶模式、及并用行驶模式。马达行驶模式根据从加速器开度传感器83得到的加速器开度(对车辆的输出要求)设定马达1的目标输出(目标马达扭矩)，据此控制马达1。
此外，发电行驶模式根据从加速器开度传感器83得到的加速器开度设定马达1的目标输出(目标马达扭矩)，在该目标输出超过电池6的输出可能值时，设定发动机2的目标输出(目标发动机扭矩)，并将发动机2控制成通过发电机3产生不足部分的电力。此外，并用行驶模式根据从加速器开度传感器83得到的加速器开度设定车辆的目标输出(车辆目标扭矩)，设定发动机2的目标输出(目标发动机扭矩)，并且将马达1的目标输出(目标马达扭矩)设定为目标发动机扭矩相对于车辆目标扭矩所不足的量，据此控制发动机2及马达1。因此，若着眼于目标发动机扭矩，则在车辆控制器7中，根据车速和加速器开度(发动机负荷)设定目标发动机扭矩。
着眼于本控制，车辆控制器7具有：根据由各传感器81～83检测出的信息，判定发动机是否为过剩工作状态的功能(判定单元)71；当发动机2为过剩工作状态时，输出紧急释放离合器4并停止发动机2的指令的功能(发动机驱动力断开控制单元)72；当发动机2为过剩工作状态时，输出将发电机3的转速控制为固定转速的指令的功能(发电机控制单元)73；检测发动机的状态量的状态量检测单元74；根据车辆的状态计算发动机应当输出的目标状态量的目标状态量计算单元75。
而且，如上所述，目标状态量计算单元75根据车速和加速器开度(发动机负荷)计算发动机2的目标状态量即目标发动机转速。另一方面，状态量检测单元74为检测发动机2的状态量即发动机转速的发动机转速传感器。
此外，判定单元71构成为：在行驶过程中，根据车速和加速器开度(发动机负荷)设定目标发动机转速，如果从由发动机转速传感器82测出的实际发动机转速(状态量)减去该设定的目标发动机转速(目标状态量)后得到的值(差值)是事先设定的规定值以上，则判定发动机2为过剩工作状态。
在判定单元71判定发动机2为过剩工作状态时，发动机驱动力断开控制单元72在规定条件下输出紧急释放离合器4的指令以及停止发动机2的指令。而且，这里，离合器4为电磁离合器，因此其释放可以电气式地快速执行。此外，发动机2的停止可以通过切断对发动机2的燃料供给来实施。
在判定单元71判定发动机2为过剩工作状态时，发电机控制单元73输出将发电机3的转速控制为固定转速的指令。该固定转速为例如判定单元71判定发动机2为过剩工作状态时的发动机转速(等于发电机转速)或者该时刻附近的发动机转速。该转速控制在判定发动机2为过剩工作状态时立即开始，在实施离合器4的释放控制时结束。此外，一旦确认发动机2停止就命令发电机3也停止。
由发动机驱动力断开控制单元72做出的离合器的紧急释放及发动机2的停止的各指令被设定为在实施由发电机控制单元73进行的发电机3的转速控制、也就是发动机2的转速控制之后执行，特别是，这里，设定为确定发电机转速(发动机转速)稳定之后，执行上述指令。这种情况下所说的发电机转速的稳定是指，例如，发电机转速的时间变化率(微分值)为事先设定的规定值(规定量)以下的状态只要持续了事先设定的时间(或者，发动机的积分运算转速所规定的期间)，则可以判定为已稳定。由此，判断单元71能够更加正确地进行过剩工作状态的判定，因此易于实现更加符合驾驶者要求的正确的控制。
因为本发明一实施方式的混合动力车的控制装置构成为如上所述，所以执行例如图2的流程图所示的控制。即，首先，通过车速传感器、加速器开度传感器、发动机转速传感器检测车速、加速器开度、发动机转速(步骤S10)，车辆控制器7根据车速及加速器开度计算出发动机2的目标转速(目标发动机转速)(步骤S22)，判定单元71将从检测出的发动机2的转速(实际发动机转速)减去计算出的目标发动机转速后得到的数值与规定值(规定量)进行比较，判断发动机是否为过剩工作状态(步骤S42)。
这里，若从实际发动机转速减去算出的目标发动机转速后得到的数值在规定值以上，则判定发动机为过剩工作状态，执行步骤S50以后的直到离合器断开(离合器释放)的处理。若从实际发动机转速减去计算出的目标发动机转速后得到的数值不在规定值以上，则结束本次控制周期的处理，在下一个控制周期再次执行从上述步骤S10开始的处理。
如果进入步骤S50，则通过发电机控制单元73，执行将发电机3的转速控制为固定转速的发电机转速控制。接着，进入步骤S60，判断发电机转速(发动机转速)是否稳定。在判断为否的情况下，继续执行发电机转速控制，一旦发电机转速稳定，则进入步骤S70，发出由发动机驱动力断开控制单元72进行的离合器4的紧急释放、以及对于发动机ECU12的发动机2停止的指令。而且，在发出该指令的同时，使发电机转速控制结束。
此外，一旦根据发动机转速信息判定发动机输出下降(步骤S80)，则执行使发电机3的转速逐渐减少的发电机停止处理(步骤S90)。因此，如图3的时间图中的实线所例示的那样，当实际发动机转速比目标发动机转速大规定值以上时(时刻t1)，判定发动机为过剩工作状态，执行发电机转速控制。在该发电机转速控制时，利用发电机3吸收发动机2的输出扭矩(即，发电机3为负的输出扭矩)，抑制发动机2的转速上升。
由此，当确认发电机转速(发动机转速)稳定时(时刻t2-时刻t3)，发出离合器断开(离合器释放)指令及发动机零输出(发动机停止)指令(时刻t3)。由此，实施离合器断开(离合器释放)及发动机零输出(发动机停止)的处理(时刻t4)，然后，发动机2停止输出(时刻t5)，由此，执行发电机3的停止处理。
图3中还用虚线例示出未实施本发电机转速控制而执行离合器断开(离合器释放)的情况，可以看出：若未实施发电机转速控制而执行离合器断开(离合器释放)的话，则可能会引起发动机的不必要的转速上升，由此引发发动机的超限运行，但是，若在实施发电机转速控制后执行离合器断开(离合器释放)的话，则不会引起发动机的不必要的转速上升，也不会有由此引发发动机的超限运行的危险。
尤其是，离合器4的紧急释放及发动机2的停止是在确认发电机3的转速稳定为固定转速之后实施的，所以能够更加可靠地防止发动机的不必要的转速上升、及由此引发的发动机的超限运行。此外，在离合器4的紧急释放及发动机2的停止指令之后，发动机转速一开始下降就在该时刻停止发电机3，由此，能够可靠地防止发动机2的不必要的转速上升、及由此引发的发动机2的超限运行，并能够快速停止发电机3。
其他：
上面，对本发明的实施方式进行了说明，然而，本发明并不受该实施方式的限制，在不脱离本发明主旨的范围内可以对上述实施方式进行适当变形来实施。
例如，在上述实施方式中，发动机2的输出轴2a上未安装能够改变变速比的机构(变速机)，然而，本发明也能够应用于在发动机2的输出轴2a上连接变速机、将发动机2的输出旋转改变变速比地传递到驱动轮5、5的情况。这种情况下，例如，发动机的目标扭矩、实际扭矩的计算以及发动机的目标转速的计算需要考虑变速比，但如果设定使用中的变速档、变速比的状态并考虑该参数计算各数值，也能够实施本发明的控制。
此外，在上述实施方式中，涉及状态量及目标状态量的参数采用了发动机转速，但是，该参数并不受此限制。

Claims (6)

1.一种混合动力车的控制装置，该混合动力车具有电动马达及发动机作为行驶用驱动源，该混合动力车的控制装置的特征在于，具有：
动力通断离合器，该动力通断离合器能够将所述发动机的驱动力传递给车辆的驱动轮；
发电机，该发电机与所述发动机连接；
状态量检测单元，该状态量检测单元检测所述发动机的状态量；
目标状态量计算单元，该目标状态量计算单元根据所述车辆的状态，计算应当从所述发动机输出的目标状态量；以及
控制单元，在所述动力通断离合器接通而通过所述发动机的驱动力使所述车辆行驶时，如果所述状态量与所述目标状态量的差值达到规定量以上，则该控制单元通过所述发电机抑制所述发动机的转速，在开始抑制所述发动机的转速后释放所述动力通断离合器。
2.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，还具有控制所述发动机的发动机控制单元，
所述控制单元在释放所述动力通断离合器时，同时向所述发动机控制单元发出停止信号，以使所述发动机停止。
3.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，所述状态量为所述发动机的转速，所述目标状态量为目标发动机转速。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，所述控制单元在释放所述动力通断离合器后，使所述发电机的转速随着所述发动机的转速的降低而降低。
5.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，所述车辆的状态为车速及加速器开度，所述目标状态量计算单元根据所述车速及加速器开度计算所述目标状态量。
6.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，当所述发动机转速的时间变化率为事先设定的规定值以下的状态持续了事先设定的时间时，所述控制单元释放所述动力通断离合器。
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