CN103347758A

CN103347758A - 混合动力车辆

Info

Publication number: CN103347758A
Application number: CN2011800665014A
Authority: CN
Inventors: 田川雅章; 伊藤芳辉; 细江幸弘; 大熊仁
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: CN103347758B; US20140032025A1; US9043064B2; JPWO2012104963A1; WO2012104963A1; DE112011104810T5

Abstract

在混合动力车辆中，控制单元（17）具备：目标驱动力设定单元（17A），其设定车辆行驶所要求的目标驱动力；目标驱动功率算出单元（17B），其根据由目标驱动力设定单元（17A）设定的目标驱动力和由车速检测单元（33）检测的车速算出目标驱动功率；输出限制单元（17C），其基于蓄电单元（18）的状态限制从蓄电单元（18）取出的电量；以及转移禁止单元（17D），其在从发动机（2）的工作状态向停止状态的转移控制时消耗的电力超过从由输出限制单元（17C）设定的输出限制值减去由目标驱动功率算出单元（17B）算出的目标驱动功率后的值的情况下，禁止向发动机（2）的停止状态的转移。由此，基于蓄电单元（18）的状态管理发动机（2）从工作状态向停止状态的转移，不对蓄电单元（18）的寿命造成负面影响（过放电等），能抑制蓄电单元（18）的恶化。

Description

混合动力车辆

技术领域

本发明涉及混合动力车辆，特别涉及具备发动机和电动发电机（电动机）作为动力源，为了输出作为目标的驱动力而控制多个动力源的混合动力车辆。

背景技术

已有在车辆中具备发动机和该发动机以外的电动发电机（电动机）作为驱动源，用于提高燃料效率的所谓混合动力车辆。

该混合动力车辆将从发动机和电动发电机产生的动力通过动力传递机构输出到驱动轴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-131103号公报

根据专利文献1的车辆及其控制方法，在混合动力车辆中，基于作为蓄电单元的电池的输入限制而设定禁止发动机的间歇运转的车速阈值，在检测出的车速为该设定的车速阈值以上的情况下，控制为禁止发动机的间歇运转，并且防止在要使发动机启动时输入电池的输入限制以上的电力，抑制电池的恶化。

发明内容

发明要解决的问题

然而，以往在混合动力车辆中，丝毫没有考虑到停止发动机时的电力的交接，另外，在上述专利文献1中存在以下问题：当车辆为某个固定速度以上时，发动机停止时的发动机、电动发电机（第一电动发电机：MG1，第二电动发电机：MG2）所具有的运动能量比发动机工作时大，因此为了停止发动机会消耗电力。因此，根据作为蓄电单元的电池的状态，在要使发动机停止时会过度消耗电力，促进电池的恶化。

因此，也可以考虑按照电池的输出限制决定禁止发动机间歇运转的车速的控制方法，不过在这种控制方法中，如果是在即使电池的输出限制小也会再生的情况下，则由第一电动发电机（MG1）消耗的电力能由第二电动发电机（MG2）再生，因此不对电池增加负担就能停止发动机，因此谈不上充分发挥了性能，希望进行改善。

因此，本发明要提供不对作为蓄电单元的电池的寿命造成负面影响（过放电等）而抑制电池的恶化的混合动力车辆。

用于解决问题的方案

本发明的特征在于，在将从发动机和电动发电机产生的动力通过动力传递机构输出到驱动轴的混合动力车辆中，设有能与上述电动发电机进行电力交换的蓄电单元，设有检测车速的车速检测单元，设有控制单元，上述控制单元具备：目标驱动力设定单元，其设定车辆行驶所要求的目标驱动力；目标驱动功率算出单元，其从由该目标驱动力设定单元设定的目标驱动力和由上述车速检测单元检测的车速算出目标驱动功率；输出限制单元，其基于上述蓄电单元的状态限制从上述蓄电单元取出的电量；以及转移禁止单元，其在从上述发动机的工作状态向停止状态的转移控制时消耗的电力超过从由上述输出限制单元设定的输出限制值减去由上述目标驱动功率设定单元算出的目标驱动功率后的值的情况下，禁止向上述发动机的停止状态转移。

发明效果

本发明的混合动力车辆不对作为蓄电单元的电池的寿命造成负面影响（过放电等），能抑制电池的恶化。

附图说明

图1是混合动力车辆的控制装置的系统构成图。（实施例）

图2是判断发动机的工作、停止的流程图。（实施例）

图3是目标驱动力检索映射的图。（实施例）

图4是发动机停止许可车速检索映射的图。（实施例）

图5是示出发动机工作时、停止时发动机、电动发电机所具有的运动能量的图。（实施例）

图6是示出发动机（ENG）、第一电动发电机（MG1）、第二电动发电机（MG2）、驱动轴（OUT）的各旋转构件的旋转速度的关系的图。（实施例）

图7是示出使发动机从工作状态变为停止状态时消耗的电力的图。（实施例）

图8是示出EV（电气车辆）行驶区域的图。（实施例）

具体实施方式

本发明基于电池的状态管理发动机从工作状态向停止状态的转移，从而实现不对作为蓄电单元的电池的寿命造成负面影响（过放电等），抑制电池的恶化的目的。

实施例

图1～图8示出本发明的实施例。

在图1中，1是作为电动车辆的混合动力车辆的控制装置。

该控制装置1具备：作为输出转矩的驱动源的发动机（在附图上记为“ENG”）2的输出轴3；作为多个电动发电机（电动机）的第一电动发电机（在附图上记为“MG1”）4和第二电动发电机（在附图上记为“MG2”）5；通过输出传递机构7连接到驱动轮6的驱动轴（在附图上记为“OUT”）8；以及与发动机2的输出轴3、第一电动发电机4、第二电动发电机5和驱动轴8分别联接的动力传递机构（差动齿轮机构）9。也就是说，在本实施例的混合动力车辆中，将从发动机2和第一电动发电机4、第二电动发电机5产生的动力通过动力传递机构9输出到作为动力传递机构9的输出轴的驱动轴8。

在发动机2的输出轴3的中途，在发动机2侧具备单向离合器10。该单向离合器10使发动机2不会反转，另外在EV（电气车辆）行驶时承受第二电动发电机5的转矩反作用力。

第一电动发电机4包括第一转子11和第一定子12。第二电动发电机5包括第二转子13和第二定子14。

另外，控制装置1具备：对第一电动发电机4进行工作控制的第一逆变器15、对第二电动发电机5进行工作控制的第二逆变器16以及与第一逆变器15和第二逆变器16进行联络的控制单元（ECU）17。

第一逆变器15与第一电动发电机4的第一定子12连接。第二逆变器16与第二电动发电机5的第二定子14连接。

第一逆变器15和第二逆变器16的各电源端子与作为蓄电单元的电池（驱动用高电压电池）18连接。该电池18能与第一电动发电机4和第二电动发电机5进行电力的交换。动力传递机构9是所谓4轴式的动力输入输出装置，配置有发动机2的输出轴3和驱动轴8，另外，配置有发动机2侧的第一电动发电机4和驱动轴8侧的第二电动发电机5，将发动机2的动力、第一电动发电机4的动力和第二电动发电机5的动力合成而输出到驱动轴8，在发动机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5以及驱动轴8之间进行动力的交接。

动力传递机构9是彼此的2个旋转构件联接的第一行星齿轮机构19和第二行星齿轮机构20并列设置而构成的。

第一行星齿轮机构19具备：第一太阳轮21、与该第一太阳轮21啮合的第一小齿轮22、与该第一小齿轮22啮合的第一环形齿轮23、与第一小齿轮22联接的第一齿轮架24以及与第一环形齿轮23联接的输出齿轮25。

第二行星齿轮机构20具备：第二太阳轮26、与该第二太阳轮26啮合的第二小齿轮27、与该第二小齿轮27啮合的第二环形齿轮28以及与第二小齿轮27联接的第二齿轮架29。

在动力传递机构9中，第一行星齿轮机构19的第一齿轮架24与发动机2的输出轴3联接。另外，第二行星齿轮机构20的第二齿轮架29与第一行星齿轮机构19的第一环形齿轮23及输出齿轮25联接。

对于第一太阳轮21，通过第一电动机输出轴30连接有第一电动发电机4的第一转子11。对第一齿轮架24、第二太阳轮26连接有发动机2的输出轴3。对于第一环形齿轮23、第二齿轮架29，通过输出齿轮25和输出传递机构7连接有驱动轴8。对于第二环形齿轮28，通过第二电动机输出轴31连接有第二电动发电机5的第二转子13。

第二电动发电机5能通过第二电动机输出轴31、第二环形齿轮28、第二齿轮架29、第一环形齿轮23、输出齿轮25、输出传递机构7以及驱动轴8直接连接到驱动轮6，具备仅用单独输出就能使车辆行驶的性能。

也就是说，在动力传递机构9中，第一行星齿轮机构19的第一齿轮架24和第二行星齿轮机构20的第二太阳轮26结合而与发动机2的输出轴3连接，第一行星齿轮机构19的第一环形齿轮23和第二行星齿轮机构20的第二齿轮架29结合而与驱动轴8连接，对第一行星齿轮机构19的第一太阳轮21连接有第一电动发电机4，对第二行星齿轮机构20的第二环形齿轮28连接有第二电动发电机5，在发动机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5和驱动轴8之间进行动力的交接。

将加速踏板的踏入量作为加速器开度进行检测的加速器开度检测单元32、检测车速的车速检测单元33、检测电池18的充电状态（SOC）的电池充电状态检测单元34以及检测发动机旋转速度的发动机旋转速度检测单元35与控制单元17进行联络。

另外，空气量调整机构36、燃料提供机构37、点火时期调整机构38与控制单元17进行联络以控制发动机2。

控制单元17具备：目标驱动力设定单元17A，其设定车辆行驶所要求的目标驱动力；目标驱动功率算出单元17B，其根据由该目标驱动力设定单元17A设定的目标驱动力和由车速检测单元33检测的车速算出目标驱动功率；输出限制单元17C，其基于电池18的状态来限制从电池18取出的电量；以及转移禁止单元17D，其在从发动机2的工作状态向停止状态的转移控制时所消耗的电力超过从由输出限制单元17C设定的输出限制值（参照图8）减去由目标驱动功率设定单元17B算出的目标驱动功率后的值（输出限制值-目标驱动功率）的情况下，禁止向发动机2的停止状态的转移。

另外，如图7所示，控制单元17设定转移禁止单元17D的判断所用的从发动机2的工作状态向发动机2的停止状态的转移控制时消耗的电力，使得由车速检测单元33检测出的车速越高，上述消耗的电力的值设定得越高。

因此，如图1、图3所示，在控制单元17中，目标驱动力设定单元17A具备目标驱动力检索映射M1。在该目标驱动力检索映射M1中，按照车速设定目标驱动力。

另外，如图1、图4所示，在控制单元17中具备发动机停止许可车速检索映射M2。在该图4的发动机停止许可车速检索映射M2中，按照发动机停止时使用许可电力来决定发动机停止许可车速。在这种情况下，上述目标驱动力为对输出限制值加上发动机停止时使用许可电力后的值。另外，从输出限制值减去目标驱动功率来判断发动机停止。

该图4所示的发动机停止许可车速检索映射M2如下设定。

首先，图5示出了发动机2工作时和停止时发动机、电动发电机所具有的运动能量。该运动能量由以下（式1）求出。

E＝1/2＊Ie＊Ne＾2＋1/2＊Img1＊Nmg1＾2＋1/2＊Img2＊Nmg2＾2…（式1）

在该（式1）中，

E：发动机、电动发电机所具有的运动能量

Ie：发动机的惯性

Ne：发动机旋转速度

Img1：第一电动发电机（MG1）的惯性

Nmg1：第一电动发电机（MG1）的旋转速度

Img2：第二电动发电机（MG2）的惯性

Nmg2：第二电动发电机（MG2）的旋转速度。

此外，Ne在发动机的停止时设为零（0）[rpm］，在发动机工作时例如设为1000[rpm］用于计算。

此外，发动机（ENG）2、第一电动发电机（MG1）4、第二电动发电机（MG2）5、驱动轴（OUT）8的各旋转构件的旋转速度的关系如图6所示。

该图6中，

k1：设发动机（ENG）-驱动轴（OUT）间为“1”的情况下的第一电动发电机（MG1）-发动机（ENG）间的杠杆比

k2：设发动机（ENG）-驱动轴（OUT）间为“1”的情况下的驱动轴（OUT）-第二电动发电机（MG2）间的杠杆比。

而且，基于图7，根据上述（式1）的计算结果和以下的（式2）求出使发动机2从工作状态变为停止状态时消耗的电力。

P＝（E1-E2）/s…（式2）

在该（式2）中，

P：使发动机从工作状态变为停止状态时消耗的电力

E1：根据上述（式1）计算出的发动机停止时的发动机、电动发电机所具有的运动能量

E2：根据上述（式1）计算出的发动机工作时的发动机、电动发电机所具有的运动能量

s：使发动机从工作状态变为停止状态所用的时间。

此外，s例如设为1[s］用于计算。

并且，在该式（2）的计算结果的值为正（＋）的情况下，表示使发动机从工作状态变为停止状态消耗了电力，将使该值不超过发动机停止时使用许可电力的发动机停止许可车速设定于作为发动机停止许可车速检索映射M2的图4。

具体地说，如图7所示，例如在发动机停止时使用许可电力为A[W］的点处，将作为该A[W］的车速B[kph］或者B[kph］以下的值设定于作为发动机停止许可车速检索映射M2的图4中。

而且，如图8所示，采用本实施例的控制的情况下的EV（电气车辆）的行驶区域随着输出限制值而变化。

即，在本实施例中，根据加速器开度和车速设定目标驱动力，然后根据该目标驱动力和车速算出目标驱动功率，将从电池18的输出限制值减去目标驱动功率后的结果设为发动机停止时使用许可电力，按照该发动机停止时使用许可电力设定发动机停止许可车速。在车速比发动机停止许可车速大的情况下，禁止基于车速的发动机停止，另一方面，在车速比发动机停止许可车速小的情况下，许可基于车速的发动机停止。而且，根据基于该车速的发动机停止判断结果和基于其它条件的发动机停止判断结果来判断发动机2的工作/停止。另外，发动机停止许可车速设定为使发动机2从工作状态变为停止状态时消耗的电力不超过从输出限制值减去目标驱动功率的结果的车速。

下面基于图2的流程图说明本实施例的控制。

该图2的过程被周期性地执行。

如图2所示，当控制单元17的程序开始时（步骤101），首先获取车速、加速器开度、由输出限制单元17B设定的电池18的输出限制值的各种信号（步骤102），然后，根据图3的目标驱动力检索映射M1设定与加速器开度和车速相应的目标驱动力（步骤103）。

然后，根据该设定的目标驱动力和检测出的车速算出目标驱动功率，另外，从电池18的输出限制值减去目标驱动功率（输出限制值-目标驱动功率），算出发动机停止时使用许可电力（步骤104）。

进而，根据图4的发动机停止许可车速检索映射M2决定发动机停止时使用许可电力，算出与该决定的发动机停止时使用许可电力相应的发动机停止许可车速（步骤105）。

然后，根据上述检测出的车速和上述算出的发动机停止许可车速判断基于车速的发动机停止的禁止、许可（步骤106）。也就是说，在车速比发动机停止许可车速大的情况下，禁止基于车速的发动机停止，另一方面在车速比发动机停止许可车速小的情况下，许可基于车速的发动机停止。

然后，根据基于车速的发动机停止判断结果和基于车辆驱动力、电池18的充电状态（SOC）等其它条件的发动机停止判断结果来判断发动机2的工作、停止（步骤107），返回程序（步骤108）。

以上说明了本发明的实施例，将上述实施例的构成套用到每个权利要求来进行说明。

首先，在权利要求1记载的发明中，控制单元17具备：目标驱动力设定单元17A，其设定车辆行驶所要求的目标驱动力；目标驱动功率算出单元17B，其根据由该目标驱动力设定单元17A设定的目标驱动力和由车速检测单元33检测的车速算出目标驱动功率；输出限制单元17C，其基于电池18的状态限制从电池18取出的电量；以及转移禁止单元17D，其在从发动机2的工作状态向停止状态的转移控制时消耗的电力超过从由输出限制单元17C设定的输出限制值减去由目标驱动功率设定单元17B算出的目标驱动功率后的值的情况下，禁止向发动机2的停止状态的转移。

由此，基于电池18的状态管理发动机2从工作状态向停止状态的转移，因此不对电池18的寿命造成负面影响（过放电等），因此能抑制电池18的恶化。

另外，在权利要求2记载的发明中，控制单元17设定转移禁止单元17D的判断所用的从发动机2的工作状态向停止状态的转移控制时消耗的电力，使得由车速检测单元33检测出的车速越高，上述消耗的电力的值设定得越高。

由此，执行转移禁止单元17D不需要使用特别的判断，因此能无延迟地执行转移禁止，因此能维持正确的电池18的充放电管理，因此能延长电池18的寿命。

工业上的可利用性

能将本发明的混合动力车辆的控制装置应用于电动汽车等各种电动车辆。

附图标记说明

1 混合动力车辆的控制装置

2 发动机（ENG）

4 第一电动发电机（MG1）

5 第二电动发电机（MG2）

6 驱动轮

8 驱动轴（OUT）

9 动力传递机构

15 第一逆变器

16 第二逆变器

17 控制单元

17A 目标驱动力设定单元

17B 目标驱动功率算出单元

17C 输出限制单元

17D 转移禁止单元

18 电池（蓄电单元）

32 加速器开度检测单元

33 车速检测单元

34 电池充电状态检测单元

35 发动机旋转速度检测单元

Claims

1.一种混合动力车辆，将从发动机和电动发电机产生的动力通过动力传递机构输出到驱动轴，其特征在于，设有能与上述电动发电机进行电力交换的蓄电单元，设有检测车速的车速检测单元，设有控制单元，上述控制单元具备：目标驱动力设定单元，其设定车辆行驶所要求的目标驱动力；目标驱动功率算出单元，其根据由该目标驱动力设定单元设定的目标驱动力和由上述车速检测单元检测的车速算出目标驱动功率；输出限制单元，其基于上述蓄电单元的状态限制从上述蓄电单元取出的电量；以及转移禁止单元，其在从上述发动机的工作状态向停止状态的转移控制时消耗的电力超过从由上述输出限制单元设定的输出限制值减去由上述目标驱动功率设定单元算出的目标驱动功率后的值的情况下，禁止向上述发动机的停止状态转移。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，

上述控制单元设定上述转移禁止单元的判断所用的从上述发动机的工作状态到停止状态的转移控制时消耗的电力，使得由上述车速检测单元检测出的车速越高，上述消耗的电力的值设定得越高。