CN104071155B - 混合动力车辆的发电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的混合动力车辆的发电控制装置可降低具备发电行驶模式的混合动力车辆的耗油量。混合动力车辆（10）具备作为动力源的发动机（11）和电动发电机（12），并且具备用于检测前行车和本车的车间距离的车间距离检测部（25）。并且，当将发动机（11）的动力传递至驱动轮的同时驱动电动发电机的发电行驶模式的情况下，根据车间距离来限制发电量。根据限制的发电量，来降低发动机驱动系统的输出扭矩。

Description

混合动力车辆的发电控制装置

技术领域

本发明涉及一种将具有发电功能的电动机（motor）和发动机（engine）作为动力源而配备的混合动力车辆的发电控制装置。

背景技术

针对将内燃机（即，发动机）和马达（即，电动机）作为动力源而配备的混合动力车辆而言，存在其电动机具备发电功能的类型。专利文献1记载有如下的混合动力车辆：其具备驱动前轮的发动机和驱动后轮的电动发电机，并且在车辆减速时，将通过电动发电机的再生制动而产生的电能充电至蓄电池。

专利文献2记载有具备通过动力分配机构来连结发动机和电动机的驱动系统的混联方式的混合动力车辆，并且为了将根据再生制动而产生的电能充电至蓄电池，动力分配机构被连接到发电机。专利文献3记载有如下混联方式的混合动力车辆：具备与发动机的曲轴连结的三轴式动力分配机构、连接至动力分配机构的第一电动发电机、与动力分配机构的环形齿轮轴连结的第二电动发电机，并且使两个电动发电机起到电动机以及发电机的功能。

专利文献4记载有如下并联方式的混合动力车辆：具备发动机和直接连结到发动机的可发电的电动机，各自的动力通过变速器传递到驱动轮，并且将在再生制动时由电动机而产生的电能充电至蓄电池。

在这种混合动力车辆中具备如下的几个模式：通过由发动机和电动发电机中的至少一方输出的驱动力，使车辆行驶的行驶模式；在减速时，将由发电机而产生的电能充电至蓄电池的充电模式；一边发电一边行驶的发电行驶模式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-298802号公报

专利文献2：日本特开2007-168502号公报

专利文献3：日本特开2009-189217号公报

专利文献4：日本特开2009-274611号公报

若在车辆设置车间距离检测部，则可以检测出前行车、障碍物等对象物和本车之间的车间距离，上述混合动力车辆就具备检测车间距离的车间距离传感器。在专利文献1中，当在车辆的行驶中检测出制动要求时，通过电动发电机的再生制动来抑制车速的上升，并且当检测出前方有障碍物时，通过电动发电机的再生制动来防止接近障碍物。

在专利文献2中，维持前行车和本车之间的车间距离，并且越显示要求响应性高的驱动力的信息，针对所要求驱动力，电动机所分担的驱动力的分配比设置成越高。并且，在专利文献3中，在跟随前行车的低速行驶中，基于车速和车间距离，当车速为预定车速以上时，在要求制动扭矩的范围内对电动机进行再生制动，并且当车速未到达预定车速时将电动机的制动扭矩（即，再生扭矩）切换至由制动器的制动力。而且，在专利文献4中，基于由前行车和本车的车速算出来的相对速度变化，算出再生期待量，基于再生期待量变更蓄电装置的目标SOC。

上述的现有混合动力车辆具有发电行驶模式，并且当车辆以该发电行驶模式行驶的状态下，因为发电，相比于传递到驱动轮的扭矩还使发动机的负荷上升，因此燃料消耗量增加，从耗油量方面考虑时，发电行驶模式不是较佳的行驶模式。但是，如果不进行电动机发电行驶时，蓄电池的残存容量减少，因此在行驶中难以将电动机的扭矩传递到驱动轮。

另外，当以发电行驶模式行驶的状态下对制动器进行操作时，切换至再生制动模式，并通过电动发电机或者发电机来发电并将电能充电至蓄电池。但是，在现有的混合动力车辆的发电行驶模式中，将发电量设为固定不变。当将发电量设为固定不变，且将发动机的动力传递至驱动轮的同时通过发动机来发电时，会产生瞬间耗油量的恶化。

发明内容

本发明的目的在于使具有发电行驶模式的混合动力车辆的耗油量降低。

本发明的混合动力车辆的发电控制装置，混合动力车辆具备作为动力源的发动机和具有发电功能的电动机，其中，所述混合动力车辆的发电控制装置具备：车间距离检测部，检测前行车和本车的车间距离；发电控制部，在将所述发动机的动力传递至驱动轮的同时驱动所述电动机的发电行驶的方式下，根据车间距离来限制发电量而降低发动机负荷。

当以发电行驶模式行驶时，根据本车和前行车之间的车间距离来限制发电量，并降低用于发电的发动机负荷，因此可以降低混合动力车辆的耗油量。

附图说明

图1示出混合动力车辆的系统构成的一例的概略图。

图2（A）是示出在发电行驶模式中的本发明的发电控制的时序图，图2（B）是作为比较例而示出现有的发电控制的时序图。

图3是示出用于进行根据车间距离以及车间距离变化量的发电限制处理的电动机扭矩增益的图表。

图4是示出在本发明的发电控制装置中的发电限制处理的算法的流程图。

符号说明：

10：混合动力车辆

11：发动机

12：电动发电机

13：变速器

14：输出轴

15：减速齿轮副

16：车轴

17：前轮

21：逆变器

22：蓄电池

23：车间距离检测器

24：车间距离检测控制器

25：HEV控制器

26：油门

27：制动器

31：发动机控制器

32：变速器控制器

33：逆变器控制器

具体实施方式

以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。图1所示的混合动力车辆10，分别具备：作为动力源且由汽油发动机、柴油发动机等内燃机构成的发动机11；作为动力源且作为具备发电功能的电动机的电动发电机12。发动机11的输出轴连结至变速器13，变速器13的输出轴14连结至电动发电机12。输出轴14通过减速齿轮副15连结至前轮用的车轴16，该混合动力车辆10采用并联方式，并且具备：发动机驱动系统，将发动机11的动力传递到作为驱动轮的前轮16；电动机驱动系统，将电动发电机12的动力传递到驱动轮。根据行驶模式，发动机11的动力和电动发电机的动力中的至少一个将被传递至设置在车轴16的前轮17。在后轮用车轴18设置有后轮19。在此需要说明的是，图1中省略了设置在前轮用车轴16的差动装置。

在图1所示的混合动力车辆10中，发动机11驱动车轮和电动发电机12来发电，同时电动发电机12还被利用为行驶用的动力源。电动发电机12的定子上连接有逆变器（inverter）21，逆变器21上通过电线连接有作为蓄电装置的蓄电池22。在该混合动力车辆10中，发动机11的动力以箭头E所示的方式传递至前轮17，如果将蓄电池22的电力以箭头B所示的方式供给至电动发电机12，则电动发电机12的动力以箭头M所示的方式传递至前轮17。据此，可将发动机11和电动发电机12中的至少一个作为动力源来驱动车辆。

在车辆减速时，如果使电动发电机12起到发电机的功能，则变成如虚线的箭头G所示的再生制动模式：吸收在制动时作为热能而被丢弃的减速能量并充电至蓄电池22。而且，混合动力车辆10还具有如下的发电行驶模式：提高发动机11的负荷而向驱动轮传递行驶输出扭矩，同时通过剩余的输出扭矩使电动发电机12发电。

混合动力车辆10设置有用于检测前行车和本车之间的车间距离的车间距离检测器23。作为该车间距离检测器23而言，存在如下的形式：使用两个电荷耦合（CCD）相机并利用左右的视差来检测到达作为对象物的前行车为止的距离；使用毫米波雷达来检测距离等。来自车间距离检测器23的检测传感器信号在作为车间距离检测部以及车间距离变化量检测部的车间距离检测控制器24中，基于检测传感器信号来检测前行车和本车之间的车间距离以及车间距离变化量。检测出来的车间距离以及车间距离变化量的信号被发送至作为发电控制部的混合动力汽车（HEV）控制器25。HEV控制器25接收来自油门26的油门操作信号和来自制动器27的制动器操作信号。作为制动器27，存在由驾驶员踩踏来进行操作的制动器、根据车间距离来增加制动力的车辆中的自动制动器。

从HEV控制器25向控制发动机11的发动机控制器31发送控制信号，从而控制发动机11的输出扭矩。并且，从HEV控制器25还向控制变速器13的变速器控制器32输出变速指令信号，还向控制逆变器21的逆变器控制器33输出电动发电机12的输出扭矩的指令信号。HEV控制器25具有检测蓄电池22的残存容量（SOC）的功能。包括HEV控制器25的上述各种控制器由具备中央运算处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）和输入输出界面的微型计算机构成。

图2（A）是示出在发电行驶模式中的本发明的发电控制的时序图，图2（B）是作为比较例而示出现有的发电控制的时序图。在图2中，示出发电行驶模式和再生制动模式，当本车接近前行车而驾驶员对制动器27进行操作时，切换到再生制动模式。当具备自动制动器的情况下，若本车接近前行车至预定距离，则可启动自动制动器而自动地切换至再生制动模式。

在发电行驶模式中，发动机11的输出扭矩传递到驱动轮的同时传递至电动发动机12，从而使电动发电机12发电。如图2（A）所示，当以发电行驶模式来行驶时，基于车间距离、或者车间距离以及车间距离变化量，控制在发电行驶模式过程中的发电量。

如图2（B）的比较例所示，在现有技术中，在切换至再生制动模式之前，在发电行驶模式中的发电量被设置成固定不变，但是如图2（A）所示，若基于车间距离等来限制在发电行驶模式中的发电量，则在切换至再生制动模式之前可限制发电量，因此降低混合动力车辆10的耗油量。

图3是示出用于根据车间距离以及车间距离变化量来由发电控制装置进行发电限制处理的电动机扭矩增益的图表。该图表数据存储在设置于车间距离检测控制器24或者HEV控制器24的存储器。

在图3中，横轴表示车间距离L（m），纵轴表示单位时间（秒）的车间距离变化量（m）（即，车间距离变化率η(m/s)）。当车间距离L在100～80m时，电动机扭矩增益K被设置在0.8～1，当车间距离在80～60m时，增益K被设置在0.6～0.8，如图3所示，随着车间距离L变短，增益K被设置成变小。尤其，车间距离变化率（m/s）在负侧变大时（即，在接近前行车的方向上车间距离变化率变大时），增益K被设置成变小。

如图2所示，在发电行驶模式中，发动机11的目标发动机扭矩（Nm）被设置成在传递到驱动轮的用于行驶的发动机扭矩上加上用于使电动发电机12发电的负的目标电动机扭矩（Nm）的值，变速比也设置成在发电行驶模式中的目标变速比。在该行驶模式中，基于来自车间距离检测器23的检测信号，由车间距离检测控制器24计算车间距离L和车间距离变化率η。如图3的图表数据所示，基于车间距离L和车间距离变化率η来设置电动机扭矩增益K，并且在目标电动机扭矩（Nm）上乘上增益K，从而进行电动发电机12的负的目标电动机扭矩的限制处理。据此，在发电行驶模式中，可限制发电量，并降低油耗。

如果进行负的目标电动机扭矩的限制处理，则相对于驾驶员的要求驱动力，针对驱动轮的驱动系统的输出扭矩变得过大。因此，如图2（A）所示，为使驱动系统的输出扭矩保持在驾驶员的要求驱动力，从目标发动机扭矩中减去相当于目标电动机扭矩限制的值，从而降低发动机的负荷。作为发动机驱动系统的输出扭矩的减法处理方式，只要能够保持驾驶员的要求驱动力，则作为代替对目标发动机扭矩进行减法计算而降低发动机负荷的方式的形式，可以采用调整变速比来降低发动机负荷的方式。尤其，还可以采用目标发动机扭矩的减法计算和变速器的调整这两者都进行的形式。

图4是示出在发电控制装置中的发电限制处理的算法的流程图。在步骤S1中，当判断为正在执行发电行驶模式时，基于来自车间距离检测器23的检测信号，检测车间距离L和车间距离变化率η（步骤S2、S3）。如图3所示，当车间距离L变成100m以下时，电动机扭矩增益K被设置在1以下，从而在步骤S4中执行目标电动机扭矩的限制处理。该限制处理可采用仅基于车间距离L来执行的方式，但是可以进行通过加上车间距离L和车间距离变化率η这两个因素进一步降低耗油量的限制处理。在此需要说明的是，即使在执行发电行驶模式的情况下，若蓄电池22的残存容量（SOC）变成预定值以下，则不会进行目标电动机扭矩的限制处理。

若执行了目标电动机扭矩的限制处理，则在步骤S5中执行驱动系统的输出扭矩的减法处理。在该减法处理的步骤S5中，如上所述，为了保持驾驶员的要求驱动力，可采用如下的方式：对目标发动机扭矩进行减法计算的方式；调整变速比的方式；以及目标发动机扭矩的减法计算和变速比的调整这两者都进行的方式。在驾驶员对制动器进行操作，或者启动自动制动器，则切换至再生制动模式，从而中止扭矩限制处理（步骤S6、S7）。

本发明不限于前述实施方式，在不脱离该宗旨的范围内可进行各种变更。例如，图1中是出了并联方式的混合动力车辆10，但是可应用本发明的混合动力车辆不限于并联方式，还可应用在混联方式的混合动力车辆。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆的发电控制装置，混合动力车辆具备作为动力源的发动机和具有发电功能的电动机，

其中，所述混合动力车辆的发电控制装置具备：

车间距离检测部，检测前行车和本车的车间距离；

发电控制部，在开启再生制动之前的状态下，在将所述发动机的动力传递至驱动轮的同时驱动所述电动机的发电行驶的方式下，随着车间距变短使所述电动机的发电量下降而降低发动机负荷。

2.根据权利要求1所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

即使执行发电行驶模式，若蓄电池的残存容量变成预定值以下，则禁止对发电量进行限制。

3.根据权利要求1所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

所述混合动力车辆的发电控制装置具备检测前行车和本车的车间距离变化量的车间距离变化量检测部，用以根据车间距离和车间距离变化量来限制发电量。

4.根据权利要求3所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

即使执行发电行驶模式，若蓄电池的残存容量变成预定值以下，则禁止对发电量进行限制。

5.根据权利要求1或3所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

所述混合动力车辆的发电控制装置通过降低发动机扭矩来降低发动机负荷。

6.根据权利要求5所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

即使执行发电行驶模式，若蓄电池的残存容量变成预定值以下，则禁止对发电量进行限制。

7.根据权利要求1或3所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

所述混合动力车辆的发电控制装置通过调整变速比，来降低发动机负荷。

8.根据权利要求7所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

即使执行发电行驶模式，若蓄电池的残存容量变成预定值以下，则禁止对发电量进行限制。

9.根据权利要求1或3所示的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

所述混合动力车辆的发电控制装置通过降低发动机扭矩的同时调整变速比来降低发动机负荷。

10.根据权利要求9所述的混合动力车辆的发电控制装置，其中，

即使执行发电行驶模式，若蓄电池的残存容量变成预定值以下，则禁止对发电量进行限制。