CN104417529B - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆控制装置为多个行驶模式中的每一个行驶模式计算燃料消耗减少(ΔFCd)或燃料消耗增加(ΔFCi)。车辆控制装置控制部(20)，其计算发动机(11)的发动机效率(ηeng)和MG‑INV效率(ηele)，MG‑INV效率是电动发电机(12)与逆变器(14)的组合效率。基于发动机功率(Peng)和理想燃料消耗线来计算发动机效率(ηeng)。基于MG功率(Pmg)计算MG‑INV效率(ηele)。因而，基于发动机效率(ηeng)和MG‑INV效率(ηele)，控制部(20)计算每单位电功率燃料消耗减少(ΔFCd)或每单位电功率燃料消耗增加(ΔFCi)。

Description

车辆控制装置
技术领域
本公开内容总体上涉及控制混合动力车辆的车辆控制装置。
背景技术
近年来，由于诸如低燃料消耗和低废气排放之类的环境要求，由发动机和电机提供动力的混合动力车辆已经变得普及。混合动力车辆可以具有在其间转换的几个驱动模式，包括(i)发动机行驶模式，其中，车辆依靠仅来自于发动机的驱动功率行驶，(ii)EV行驶模式，其中，车辆依靠仅来自于电动发电机的驱动功率行驶，(iii)MG辅助模式，其中，车辆依靠来自发动机和电动发电机的驱动功率行驶，以及(iv)发动机发电模式，其中，发动机用于向车辆提供驱动功率并通过使用电动发电机发电。
例如，在专利文献1(即日本专利公开No.JP-2007-176270A)中，相互比较了用于发电的电动发电机的操作与用于驱动车辆的电动发电机的操作，以便确定这两个操作中哪一个操作比另一个产生更大的经济效益。随后基于比较结果，将用于在更经济的模式中操作电动发电机的指示命令发送到电动发电机。
但专利文献1没有记载关于EV行驶模式的经济效益，在EV行驶模式中，车辆仅依靠来自电动发电机的驱动功率而非来自发电机的驱动功率行驶。
发明内容
本公开内容的目的是提供一种能够计算多个行驶模式的每单位电功率燃料消耗减少或增加的车辆控制装置。
在本公开内容的方面中，一种控制混合动力车辆的车辆控制装置包括发动机、电动发电机、储电部分、逆变器和变速箱。当电动发电机连接到发动机时，将电动发电机的转数设定为与发动机的转数成特定比率。储电部分往/来于电动发电机接收并发送电功率。逆变器布置在储电部分与电动发电机之间的通路上。变速箱转换来自发动机和/或来自电动发电机的驱动功率，并传输所转换的功率用以以多个速度驱动车轮(即轮胎)。
车辆控制装置进一步包括发动机效率计算器、MG-INV效率计算器和电功率效率计算器。
发动机效率计算器基于理想燃料消耗信息和发动机功率来计算发动机效率，发动机功率是从发动机输出的驱动功率。
MG-INV效率计算器计算MG-INV效率，它是基于MG功率的电动发电机与逆变器的组合效率，MG功率是从电动发电机输出的驱动功率。
电功率效率计算器基于发动机效率和MG-INV效率，计算行驶模式的每单位电功率燃料消耗减少或每单位电功率燃料消耗增加。
此外，电功率效率计算器基于发动机效率、MG-INV效率、储电部分的效率、变速箱的效率、由储电部分或辅助电源供电的附属设备上负载的效率、或者将从储电部分提供的电功率转换为附属设备上的负载的转换器的效率中的至少之一来计算燃料消耗减少或燃料消耗增加。
另外，电功率效率计算器计算EV效应、MG辅助效应或发动机发电成本中的至少之一，EV效应是当行驶模式是EV行驶模式时的燃料消耗减少，在EV行驶模式中，MG功率被输出为基于驾驶者操作信息和车辆速度信息计算的请求驱动功率，MG辅助效应是当行驶模式是MG辅助模式时的燃料消耗减少，在MG辅助模式中，MG功率和发动机功率被输出为请求驱动功率，发动机发电成本是行驶模式是发动机发电模式时的燃料消耗增加，在发动机发电模式中，请求驱动功率被输出为发动机功率，发动机功率用于驱动电动发电机发电。
此外，行驶模式选择器基于(i)由电功率效率计算器的EV效应和MG辅助效应的计算以及(ii)在EV效应与MG辅助效应之间的比较来选择行驶模式中一个作为行驶模式。
更进一步地，MG转数是电动发电机的旋转数量，MG-INV效率计算器(i)基于从发动机功率得到的发动机转数和理想燃料消耗信息来计算MG转数，以及(ii)基于MG转数和MG功率来计算MG-INV效率。
再进一步地，变速箱是连续可变变速箱。
在本公开内容中，基于发动机效率和MG-INV效率计算每一个行驶模式的每单位电功率燃料消耗减少或每单位电功率燃料消耗增加。此外，基于发动机功率计算发动机效率，基于MG功率计算MG-INV效率。即如果预先获知用于由发动机功率计算发动机效率的运算方程式与用于由MG功率计算MG-INV效率的运算方程式，例如作为关系图(map)，基于发动机功率，就可以适当地计算每单位电功率燃料消耗减少或每单位电功率燃料消耗增加。以此方式，与将实际车辆用于实际测量的情况下相比，能够借助更简单的结构来计算每一个行驶模式的燃料消耗减少或燃料消耗增加。
附图说明
依据参考附图的以下详细说明，本公开内容的目的、特征和优点会变得更为显而易见，在附图中：
图1是本公开内容的第一实施例中的车辆控制系统的方框图；
图2是本公开内容的第一实施例中的车辆控制装置的方框图；
图3是本公开内容的第一实施例的行驶模式选择过程的流程图；
图4是本公开内容的第一实施例中的发动机的理想燃料消耗的说明图；
图5是本公开内容的第一实施例中的在发动机的理想燃料消耗线上的发动机功率与发动机转数之间的关系的说明图；
图6是本公开内容的第一实施例中的在发动机的理想燃料消耗线上的发动机效率的说明图；
图7是本公开内容的第一实施例中的MG-INV效率的说明图；
图8是本公开内容的第一实施例中的EV效应的说明图；
图9是本公开内容的第一实施例中的MG辅助效应的说明图；
图10是本公开内容的第一实施例中的发电成本的说明图；
图11是本公开内容的第一实施例中的在EV效应与MG辅助效应之间的关系的说明图；
图12是本公开内容的第二实施例中的车辆控制系统的方框图；
图13是本公开内容的第二实施例中的电池效率的说明图；
图14是本公开内容的第二实施例中的变速箱效率的说明图；
图15是本公开内容的第二实施例中的变速箱效率的说明图；
图16是本公开内容的第二实施例中的空调效率的说明图；
图17是本公开内容的第二实施例中的DDC效率的说明图；
图18是本公开内容的第二实施例中的EV效率的说明图；
图19是本公开内容的第二实施例中的MG辅助效应的说明图；
图20是本公开内容的第二实施例中的发电成本的说明图；及
图21是本公开内容的第二实施例中的在EV效应与MG辅助效应之间的关系的说明图。
具体实施方式
在下文中将基于附图来说明本公开内容的车辆控制装置。
(第一实施例)
基于图1-11来说明本公开内容的第一实施例中的车辆控制装置。
如图1中所示的，车辆控制系统1具有发动机(ENG)11、电动发电机(MG)12、变速箱13、逆变器(INV)14、作为储电部分的主电池15、第一离合器16、第二离合器17和作为车辆控制装置的控制部20，以及其他部件。
发动机11和电动发电机12组成作为混合动力车辆的车辆90的驱动功率源。发动机11是内燃发动机，具有两个或多个汽缸，发动机11的驱动功率经由第一离合器16传输到电动发电机12。
电动发电机12充当电动机，用于通过从主电池15接收电功率并通过旋转来产生转矩，还充当发电机，用于通过从发动机11接收发动机转矩或通过从车辆90的制动接收再生能量来发电。
将发动机转数Neng与MG转数Nmg设定为预设比，发动机转数Neng是发动机11的旋转数量，MG转数Nmg是电动发电机12的旋转数量。在本实施例中，MG转数Nmg相对于发动机转数Neng的比是1。即在本实施例中，发动机转数Neng与MG转数Nmg相等。
发动机11和电动发电机12的驱动功率经由第二离合器17和变速箱13传输到传动轴91。传输到传动轴91的驱动功率借助传动装置92和轮轴93旋转驱动轮95。本实施例的变速箱13是连续可变变速箱(CVT)，其可以连续改变速度，即无需通过步进式变速。
逆变器14布置在电动发电机12与主电池15之间的位置处，将主电池15的电功率转换为AC电功率，并将其提供给电动发电机12。此外，逆变器14将由电动发电机12产生的电功率转换为DC电功率，并将其提供给主电池15。主电池15是可充电蓄电池，例如镍氢电池或锂离子电池，并设定为可充电和可放电。在其电荷状态(SOC)保持在预定范围内的情况下对主电池15进行充电和放电。
第一离合器16布置在发动机11与电动发电机12之间的位置处，且设定为连接和断开在发动机11与电动发电机12之间的连接。当行驶模式是稍后提及的EV行驶模式中时，第一离合器16由控制部20控制以断开发动机11与电动发电机12的连接。
第二离合器17布置在电动发电机12与变速箱13之间的位置处，设定为连接和断开在电动发电机12与变速箱13之间的连接。
控制部20是微机等，且具有CPU、ROM、RAM、I/O和用于连接未示出的那些部件的总线。控制部20通过借助执行预存在CPU中的程序的软件过程和/或借助专用电子电路的硬件过程控制整个车辆90，这基于发动机11、电动发电机12、变速箱13、逆变器14、第一离合器16和第二离合器17等的控制。
如图2所示的，控制部20具有请求驱动功率计算部分21、充电请求计算部分22、行驶模式选择部分23、驱动功率分配部分24、发动机操作点计算部分25、和MG指示转矩计算部分26等。
请求驱动功率计算部分21获得包括油门开度等的驾驶者操作信息和与车辆90的行驶速度有关的车辆速度信息，并计算请求驱动功率Pdrv。请求驱动功率Pdrv是输出到传动轴91的功率。
充电请求计算部分22基于主电池15的SOC计算是否存在充电请求。
行驶模式选择部分23选择行驶模式。行驶模式可以包括：(i)“发动机行驶模式”，其中，车辆借助发动机功率Peng行驶，发动机功率Peng是由发动机11的驱动输出的驱动功率，(ii)“EV行驶模式”，其中，车辆借助MG功率Pmg行驶，MG功率Pmg是由电动发电机12的驱动输出的驱动功率，(iii)“MG辅助模式”，其中，车辆借助发动机功率Peng和MG功率Pmg行驶，以及(iv)“发动机发电模式”，其中，车辆借助发动机功率Peng行驶，并由电动发电机12执行发电。在本实施例中，通过控制发动机11的驱动、电动发电机12的驱动和第一离合器16的连接/断开连接可任意转换车辆的行驶模式。
根据本实施例，基于车辆速度信息、请求驱动功率Pdrv、是否已经设置充电请求、和每单位电功率燃料消耗减少来选择行驶模式。
稍后叙述行驶模式的选择和每单位燃料消耗减少的计算方法的细节。
在驱动功率分配部分24中，基于按根据行驶模式的充电请求的存在和请求驱动功率Pdrv来计算发动机指示功率和MG指示功率。在EV行驶模式中，将请求驱动功率Pdrv完全分配给MG指示功率并用作MG指示功率。在发动机行驶模式中，将请求驱动功率Pdrv完全分配给发动机指示功率并用作发动机指示功率。
在发动机操作点计算部分25中，基于发动机指示功率来计算发动机11的操作点(即转数、转矩)。由于本实施例的变速箱13是连续可变变速箱，并且可以在预设范围中自由且连续地设定这种机构的传动比，发动机11的操作点的设定就具有高自由度。因此，在本实施例中，借助发动机功率的调整，控制发动机11的操作点落在理想燃料消耗线上。即，基于发动机指示功率来计算发动机指示转矩和发动机指示转数，以使得发动机11的操作点在理想燃料消耗线上。根据本实施例，理想燃料消耗线对应于“理想燃料消耗信息”。
在MG指示转矩计算部分26中，基于MG指示功率来计算MG指示转矩。由于在MG辅助模式中发动机转数Neng等于MG转数Nmg，就基于发动机指示转数来计算MG指示转数，并基于MG指示转数和MG指示功率来计算MG指示转矩。
由于在EV行驶模式中第一离合器16将发动机11与电动发电机12分离，失去了在发动机转数Neng与MG转数Nmg之间的关系。因此，例如在输出MG功率Pmg中，基于使得MG-INV效率ηele最大的操作点来计算MG指示转矩，稍后叙述它。此外，可以如此计算MG指示转矩，以使得发动机11和电动发电机12可以适当地转变到离合器相连状态，在其中，第一离合器16连接发动机11和电动发电机12。
再次，基于图3中所示的流程图来说明借助行驶模式选择部分23的行驶模式选择过程。
在第一步骤S101中(下文中省略“步骤”并使用符号“S”)，确定车辆速度是否小于EV行驶速度阈值Vth。当确定车辆速度小于EV行驶速度阈值Vth时(S101：是)，过程转移到S109。当确定车辆速度等于或大于EV行驶速度阈值Vth时(S101：否)，过程转移到S102。
在S102中，确定是否存在充电请求。当确定不存在充电请求时(S102：否)，过程转移到S104。当确定存在充电请求时(S102：是)，过程转移到S103。
在S103中，将行驶模式设定为发动机发电模式。
在无充电请求确定(S102：是)之后的S104中，确定请求驱动功率Pdrv是否小于发动机行驶驱动功率阈值Pth。当确定请求驱动功率Pdrv小于发动机行驶驱动功率阈值Pth时(S104：是)，过程转移到S106。当确定请求驱动功率Pdrv等于或大于发动机行驶驱动功率阈值Pth时(S104：否)，过程转移到S105。
在S105中，将行驶模式设定为发动机行驶模式。
在确定请求驱动功率Pdrv小于发动机行驶驱动功率阈值Pth(S104：是)之后的S106中，计算MG辅助效应和EV效应。稍后叙述MG辅助效应和EV效应的计算。
在S107中，确定MG辅助效应是否大于EV效应。当确定MG辅助效应等于或小于EV效应时(S107：否)，过程转移到S109。当确定MG辅助效应大于EV效应时(S107：是)，过程转移到S108。
在S108中，将行驶模式设定为MG辅助模式。
在车辆速度小于EV行驶速度阈值Vth的确定(S101：是)或者MG辅助效应等于或小于EV效应时(S107：否)之后的S109中，将行驶模式设定为EV行驶模式。
接下来，说明每单位电功率燃料消耗减少和每单位电功率燃料消耗增加的计算方法。在本实施例中，EV行驶模式中的每单位电功率燃料消耗减少是“EV效应”，MG辅助模式中的每单位电功率燃料消耗增加是“MG辅助效应”，发动机发电模式中的每单位电功率燃料消耗增加是“发动机发电成本”。
首先，说明发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele，它们分别用于EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本的计算。发动机效率ηeng是发动机11作为单独设备的(即独立地或仅有发动机的)效率，MG-INV效率ηele是电动发电机12与逆变器14的组合的效率。
图4在水平轴是发动机转数Neng[rmp]且垂直轴是发动机转矩Teng[Nm]的图中显示了燃料消耗率Ceng[g/h]的轮廓线。实线Le1、Le2和Le3是等功率线，它们是连接等功率点(即相同发动机功率Peng的点)的连接线。此外，实线Li是理想燃料消耗线，其连接最小燃料消耗点，即燃料消耗率Ceng下降到最小值的等功率线上的点。
图5是基于根据图4的理想燃料消耗线Li的发动机功率Peng与发动机转数Neng之间的关系的图示。图6是基于根据图4的理想燃料消耗线Li的发动机功率Peng与发动机效率ηeng之间的关系的图示。
由于在本实施例中控制发动机11以使得发动机11的操作点落在理想燃料消耗线Li上，一旦确定了发动机功率Peng，就作为单一点确定了操作点，从而导致发动机转数Neng的确定。此外，如图6中所示的，当确定了发动机功率Peng时，可计算发动机效率ηeng。
图7在水平轴是MG转矩Tmg[Nm]且垂直轴是MG转数Nmg[rpm]的图中显示了MG-INV效率ηele[－]的轮廓线(即虚线)。实线Lm1、Lm2和Lm3是等功率线，它们是连接等功率点(即相同MG功率Pmg的点)的连接线。
在本实施例中，发动机转数Neng等于MG转数Nmg，当确定了发动机转数Neng时，也确定了MG转数Nmg。此外，由于基于发动机功率Peng确定发动机转数Neng，也说明基于发动机功率Peng确定MG转数Nmg。
此外，由于当确定了MG转数Nmg和MG功率Pmg时操作点被确定为单一点，参考图7的图，可以计算MG-INV效率ηele。
更实际地，例如，如图5所示的，当发动机功率Peng被确定为PE时，发动机转数Neng被确定为NE。此外如图6所示的，在将发动机功率Peng确定为PE时，将发动机效率ηeng确定为ηE。
此外，在将发动机转数Neng确定为NE时，将MG转数Nmg确定为单一值，即NM。于是，在如图7所示地确定了MG功率Pmg和MG转数Nmg时，将MG-INV效率ηele确定为ηM。
即换言之，当确定了发动机功率Peng和MG功率Pmg时，可以计算发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele。
由于在EV行驶的时间有第一离合器16将发动机11与电动发电机12分离，在发动机转数Neng与MG转数Nmg之间不存在关系。
因此，在EV行驶模式中，可以基于在最佳效率点驱动电动发电机12的假设来执行MG-INV效率ηele的计算，在最佳效率点，MG-INV效率ηele上升到等功率线上的最佳点。此外，为了发动机11和电动发电机12借助第一离合器16的连接适当地转变到离合器相连状态，可以假定为在考虑到发动机转数Neng的操作点驱动电动发电机12，可以基于这个操作点来计算MG-INV效率ηele。
随后基于图8-10来说明EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本的计算方法。在图8-10中，从图示中省略了控制部20。在下文中，将每单位时间燃料消耗减少指定为ΔFCd，将每单位时间燃料消耗增加指定为ΔFCi。
图8是示出EV效应的图示。
在EV行驶模式中，作为来自由主电池15的电功率驱动的电动发电机12的MG功率Pmg来提供请求驱动功率Pdrv。因此，请求驱动功率Pdrv由基于消耗电功率Pbatt_d[kW]的方程式(1)来表示。
(方程式(1)
Pdrv＝Pbatt_d×ηele(Pdrv)
方程式(1)中的项“ηele(Pdrv)”是在作为来自电动发电机12的MG功率Pmg输出请求驱动功率Pdrv时的MG-INV效率，并由图7中所示的图来计算。在下文中，将项“ηele(Px)”认为是在作为来自电动发电机12的MG功率Pmg输出功率Px时的MG-INV效率，并认为是由图7中所示的图计算的值。
此外，在EV行驶模式中，在作为由发动机11的驱动产生的发动机功率Peng提供请求驱动功率Pdrv的情况下的燃料消耗FC10是燃料消耗减少ΔFCd。在作为由发动机11的驱动产生的发动机功率Peng提供请求驱动功率Pdrv时，由以下方程式(2)来表示请求驱动功率Pdrv。
(方程式(2)
Pdrv＝ΔFCd×ρ×ηeng(Pdrv)
方程式(2)中的项ηeng(Pdrv)是在作为来自发动机11的发动机功率Peng输出请求驱动功率Pdrv时的发动机效率，并由图6中所示的图来计算。在下文中，将“ηeng(Py)”认为是在作为来自发动机11的发动机功率Peng输出功率Py时的发动机效率，并认为是由图6中所示的图计算的值。
此外，方程式(2)中的项ρ[kJ/g]是燃料能量密度，是根据燃料的种类的常数。
在由以下的方程式(3)定义EV效应时，由基于方程式(1)和(2)的方程式(4)表示EV效应。依据方程式(4)，基于发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele来计算EV效应。
方程式(3)
方程式(4)
ΔFCd/Pbatt_d＝ηele(Pdrv)/ηeng(Pdrv)×1/ρ
图9是示出MG辅助效应的图示。
在MG辅助模式中，作为(i)由发动机11的驱动的发动机功率Peng和(ii)由电动发电机12的驱动的MG功率Pmg来提供请求驱动功率Pdrv。在本实施例中，在驱动功率分配部分24中按照行驶模式分配请求驱动功率Pdrv之前，由行驶模式选择部分23按照关系图运算等执行请求驱动功率Pdrv的暂时分配，其将Pdrv分配到发动机功率Peng和MG功率Pmg中，用于燃料消耗减少ΔFCd的计算。
MG功率Pmg由基于消耗电功率Pbatt_d的方程式(5)表示。
方程式(5)
Pmg＝Pbatt_d×ηele(Pmg)
在MG辅助模式中，在燃料消耗FC10与燃料消耗FC11之间的差是燃料消耗减少ΔFCd，所述燃料消耗FC10与燃料消耗FC11即(i)在完全由发动机11输出请求驱动功率Pdrv的情况下的燃料消耗FC10，与(ii)作为从请求驱动功率Pdrv减去由电动发电机12输出的MG功率Pmg的结果，从发动机11输出发动机功率Peng的情况下的燃料消耗FC11。
燃料消耗减少ΔFCd由以下方程式(6)表示。
方程式(6)
在如同EV效应一样，由方程式(7)定义MG辅助效应时，MG辅助效应由基于方程式(5)和(6)的方程式(8)表示。依据方程式(8)，基于发动机效率ηeng、MG-INV效率ηele、请求驱动功率Pdrv和MG功率Pmg来计算MG辅助效应。
方程式(7)
方程式(8)
图10是示出发动机发电成本的图示。
在发动机发电模式中，一部分发动机功率Peng用于电动发电机12的驱动，由电动发电机12的驱动产生的电功率经由逆变器14提供给主电池15，为主电池15充电。充电到主电池15的充电电功率Pbatt_c由以下方程式(9)表示。
方程式(9)
Pbatt_c＝Pmg×ηele(Pmg)
在发动机发电模式中，在(i)由发动机11输出请求驱动功率Pdrv的情况下的燃料消耗FC10与(ii)除了来自发动机11的请求驱动功率Pdrv以外输出MG功率Pmg的情况下的燃料消耗FC12之间的差是燃料消耗增加ΔFCi。
燃料消耗增加ΔFCi由以下方程式(10)表示。
方程式(10)
当由以下方程式(11)定义发动机发电成本时，发动机发电成本由基于方程式(9)和(10)的方程式(12)来表示。基于发动机效率ηeng、MG-INV效率ηele、请求驱动功率Pdrv和MG功率Pmg，由以下方程式(12)以与MG辅助效应相同的方式来计算发动机发电成本。
方程式(11)
方程式(12)
方程式(4)、(8)和(12)由基于发动机功率计算的发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele来表示。
即换言之，可以基于发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele来计算EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本。
此外，在EV行驶模式中，以下方程式(13)有效。
方程式(13)
Pdrv＝Pmg
即换句话说，可以按照方程式(4)基于请求驱动功率Pdrv或MG功率Pmg计算EV效应。
此外，在MG辅助模式中以下方程式(14)有效。
方程式(14)
Pdrv＝Peng+Pmg
此外，在发动机发电模式中以下方程式(15)有效。
方程式(15)
Pdrv＝Peng-Pmg
请求驱动功率Pdrv、发动机功率Peng和MG功率Pmg之一可以基于方程式(14)和(15)，从其他两个转换得到。
此外，参考方程式(8)和(12)，基于请求驱动功率Pdrv、发动机功率Peng和MG功率Pmg中的至少两个计算MG辅助效应和发动机发电成本。
EV效应和MG辅助效应是燃料消耗减少指标，当它们的值较大时，它们分别指示较大的燃料消耗减少。因此，在本实施例中，在计算了EV效应和MG辅助效应后，(i)当MG辅助效应大于EV效应时(图3中的S105：是)，将行驶模式转变为MG辅助模式，及(ii)当EV效应等于或大于MG辅助效应时(S105：否)，行驶模式转变为EV行驶模式。以此方式，高效地使用主电池15的电能，并减小了燃料消耗。
在图11中显示了EV效应与MG辅助效应的具体示例。
在图11中，假定来自电动发电机12的MG功率Pmg恒定，实线E10表示EV效应，实线A10表示MG辅助效应。
如图11所示的，当请求驱动功率Pdrv低于Px时，EV效应大于MG辅助效应。在将“EV区”定义为EV效应大于MG辅助效应的区域时，基于消耗了相同量的电功率的假设，从EV行驶模式行驶比从MG辅助模式行驶预期更大的燃料消耗减少效应，这导致对于相同行驶距离更低的燃料消耗。因此，在EV区中，选择EV行驶模式。
当请求驱动功率Pdrv大于Px时，MG辅助效应大于EV效应。在将“MG辅助区”定义为MG辅助效应大于EV效应的区域时，基于消耗了相同量的电功率的假设，从MG辅助模式行驶比从EV行驶模式行驶预期更大的燃料消耗减少效应，这导致对于相同行驶距离更低的燃料消耗。因此，在MG辅助区中，选择MG辅助模式。
如上充分说明的，本实施例的控制部20控制车辆90，它是具有发动机11、电动发电机12、主电池15、逆变器14和变速箱13的混合动力车辆。电动发电机12在连接到发动机11时以相对于发动机转数Neng的预设比旋转。主电池15往来于电动发电机12传递并接收电功率。逆变器14布置在主电池15与电动发电机12之间的位置。变速箱13改变发动机11和电动发电机12的速度，并将它们的驱动功率传输到驱动轮95。
在行驶模式选择部分23中执行以下过程。
基于作为从发动机11输出的驱动功率的发动机功率Peng和指示理想燃料消耗信息的理想燃料消耗线，计算发动机11单独的发动机效率ηeng。此外，基于作为从电动发电机12输出的驱动功率的MG功率Pmg，计算作为电动发电机12和逆变器14的总效率的MG-INV效率ηele。随后，基于发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele，计算每一个行驶模式的每单位电功率燃料消耗减少ΔFCd或每单位电功率燃料消耗增加ΔFCi。
根据本实施例，基于发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele，计算每一个行驶模式的每单位电功率燃料消耗减少ΔFCd或每单位电功率燃料消耗增加ΔFCi。此外，基于发动机功率Peng计算发动机效率ηeng，基于MG功率Pmg计算MG-INV效率ηele。即，如果用于从发动机功率Peng计算发动机效率ηeng或者用于从MG功率Pmg计算MG-INV效率ηele的映射方程式已知，就可以基于发动机功率，适当地计算每单位电功率燃料消耗减少ΔFCd或每单位电功率燃料消耗增加ΔFCi。
此外，可以基于车辆的实际行驶的测量来计算每一个行驶模式的燃料消耗减少ΔFCd或燃料消耗增加ΔFCi，除了影响附属设备的负载的许多排放参数等的控制以外，这个实际测量需要时间和特定设备用于改进的准确度。
另一方面，在本实施例中，基于发动机功率计算每一个行驶模式的燃料消耗减少ΔFCd或燃料消耗增加ΔFCi，相比于实际测量情况，可以以更简单的结构计算用于每一个行驶模式的燃料消耗减少ΔFCd或燃料消耗增加ΔFCi，并且无需使用实际车辆。
在行驶模式选择部分23中，计算EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本中的至少之一。
EV效应是行驶模式是EV行驶模式的情况下的燃料消耗减少ΔFCd，在EV行驶模式中，基于驾驶者操作信息和车辆速度信息计算请求驱动功率Pdrv，并被输出为MG功率Pmg。
MG辅助效应是行驶模式是MG辅助模式的情况下的燃料消耗减少ΔFCd，在MG辅助模式中，作为发动机功率Peng和MG功率Pmg的组合输出请求驱动功率Pdrv。
发动机发电成本是行驶模式是发动机发电模式时的燃料消耗增加ΔFCi，在发动机发电模式中，作为发动机功率Peng输出请求驱动功率Pdrv，发动机功率Peng用于驱动电动发电机12以便发电。
此外，通过计算EV效应和MG辅助效应，基于在EV效应与MG辅助效应之间的比较结果来确定行驶模式。即选择行驶模式，以便使得燃料消耗减少效应最大，并提高电能使用的效率。行驶模式的这个选择改进了燃料消耗效率。
在行驶模式选择部分23中，由基于发动机功率Peng计算的发动机转数Neng和理想燃料消耗信息来计算是电动发电机12的转数的MG转数Nmg，并基于计算的MG转数Nmg和MG功率Pmg来计算MG-INV效率ηele。
在本实施例中，当车辆在除了EV行驶模式以外的模式中行驶时，基于发动机转数Neng唯一地确定MG转数Nmg，指示MG转数Nmg由发动机功率Peng确定。因此，当确定了发动机功率Peng和MG功率Pmg时，就可以适当地计算MG-INV效率。
在本实施例中，变速箱13是连续可变变速箱。从而可以控制发动机11的操作点落在理想燃料消耗线上，实现了燃料消耗效率的改进。
在本实施例中，行驶模式选择部分23对应于“发动机效率计算器”、“MG-INV效率计算器”、“功率效率计算器”和“行驶模式选择器”。
此外，图3中的S108对应于提供“发动机效率计算器”、“MG-INV效率计算器”和“功率效率计算器”的功能的过程，图3中的S110和S111对应于提供“行驶模式选择器”的功能的过程。
(第二实施例)
基于图12-21来说明本公开内容的第二实施例中的车辆控制装置。
如图12所示的，本实施例的车辆控制系统2包括发动机11、电动发电机12、变速箱13、逆变器14、第一离合器16、第二离合器17、和充当车辆控制装置的控制单元20，以及还包括充当储电部分的主电池31、充当附属设备电源的子电池32、作为逆变器的DC/DC转换器33和附属负载40等。
主电池31与上述实施例的主电池15基本上相同，除了到逆变器14的连接以外，还连接到电动发电机12、DC/DC转换器33和用于空调电压缩机的逆变器41。
与主电池31的电压(例如200[V])相比，子电池32是低电压电池(例如12[V])，并经由低电压电源线34向低电压负载45提供电功率。
DC/DC转换器33布置在主电池31与低电压电源线34之间的位置，其转换主电池31的电压，以便将电功率提供给低电压电源线34。
附属负载40包括用于空调电压缩机的逆变器41(此后指定为“A/C逆变器”)、可调电压缩机42和低电压负载45等。
在下文中将提供给附属负载40的电功率指定为“附属设备请求功率”。
A/C逆变器41布置在空调电压缩机42与主电池31之间的位置，将主电池31的电功率转换为AC功率，并将转换的功率提供给空调电压缩机42。
将空调电压缩机42应用于未示出的热泵系统，用于制冷剂的压缩和加热，并用于将加热的制冷剂传送到未示出的室内热交换器。
低电压负载45可以是由低电压驱动的各种设备，例如空调送风机、前大灯和座椅加热器。
EV效应以及MG辅助效应和发动机发电成本分别是受试车辆的燃料消耗效率的指标。这些指标受到发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele的影响，并进一步受到主电池31的容量、变速箱13的性能和用于空调的除了电动发电机12以外的附属负载40的影响。
因此，在本实施例中，除了考虑发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele以外，还在考虑是主电池31的效率的电池效率ηbatt、是变速箱13的效率的变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和是DC/DC转换器33的效率的DDC效率ηddc的情况下计算EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本。根据本实施例，空调效率ηac对应于“附属负载的效率”，DDC效率ηddc对应于“转换器的效率”。
在此，说明电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc的计算方法。
基于图13来说明电池效率ηbatt。图13显示了图，借以示出在(i)主电池31的温度和SOC与(ii)电池效率ηbatt之间的关系。
图13中的实线L11、L12和L13是等效率线，其中，线L11对应于最高效率，线L12、L13对应于其次较低效率。即，在主电池31中，电池效率ηbatt随着电池温度远离最佳温度Ti而减小。此外，在主电池31中，电池效率ηbatt随着SOC离开最佳SOC值Si而减小。
根据本实施例，参考图13值所示的图，基于主电池31的温度和SOC来计算电池效率ηbatt。
基于图14和15来说明变速箱效率ηtrm。
图14显示了图，借以示出在(i)变速箱13的传动比和输入转矩与(ii)变速箱效率ηtrm之间的关系。如图14所示的，变速箱效率ηtrm按照成对比的变化而改变。此外，实线L21、L22和L23是以降序从高到低的输入转矩。即变速箱效率ηtrm随着输入转矩变小而减小。
图15显示了图，借以示出在(i)变速箱13的传动比和冷却变速箱13的冷却油的温度与(ii)变速箱效率ηtrm和变速箱13之间的关系。
如图15所示的，实线L31、L32和L33是从高到低的冷却油温度。即变速箱效率ηtrm随着冷却油的温度降低而减小。
根据本实施例，参考图14、15中所示的图，基于传动比、输入转矩和冷却油的温度计算变速箱效率ηtrm。
基于图16来说明空调效率ηac。
本实施例的空调效率ηac是在(i)空调电压缩机42的输入电功率与输出电功率之间的比。
图16显示了图，借以示出在(i)空调电压缩机42的转数与(ii)空调效率ηac之间的关系。
如图16所示的，空调效率ηac按照空调电压缩机42的转数而改变。根据本实施例，参考图16中所示的图，基于空调电压缩机42的转数来计算空调效率ηac。
基于图17来说明DDC效率ηddc。
图17显示了图，借以示出在(i)DC/DC转换器33的输出电流与(ii)DDC效率ηddc之间的关系。
如图17所示的，DDC效率ηddc按照DC/DC转换器33的输出电流而改变。根据本实施例，参考图17中所示的图，基于DC/DC转换器33的输出电流来计算DDC效率ηddc。
随后基于图18-20来说明EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本的计算方法。
图18-20中省略了控制部20及其他部分。
图18是示出EV效应的图示。
使用输入到逆变器14的逆变器输入电功率Pele_i由以下方程式(16)来表示MG功率Pmg。
方程式(16)
Ptmr＝Pele_i×ηele(Pmg)
在EV行驶模式中，在作为由发动机11的驱动产生的发动机功率Peng提供输入到变速箱13中的变速箱输入控制功率Ptrm的情况下的燃料消耗FC20是燃料消耗减少ΔFCd。在作为由发动机11的驱动产生的发动机功率Peng提供输入到变速箱13中的变速箱输入控制功率Ptrm时，变速箱输入控制功率Ptrm由以下方程式(17)来表示。
方程式(17)
Ptrm＝ΔFCd×ρ×ηeng(Ptrm)
此外，由以下方程式(18)依据请求驱动功率Pdrv来计算变速箱输入控制功率Ptrm。
方程式(18)
Ptrm＝Pdrv/ηtrm
由于在EV行驶模式中变速箱输入控制功率Ptrm与MG功率Pmg相等，在将方程式(17)中的项Ptrm设定为Pmg时，每逆变器输入电功率Pele_i的燃料消耗减少ΔFCd由基于方程式(16)和(18)的以下方程式(19)来表示。
方程式(19)
此外，主电池31的消耗电功率Pbatt_d由以下方程式(20)来表示。
方程式(20)
Pbatt_d＝(Pmg+Pddc/ηddc+Pac/ηac)/ηbatt
通过使用方程式(19)和(20)，可以计算是每消耗电功率Pbatt_d的燃料消耗减少ΔFCd的EV效应。
因此，除了发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele以外，可以基于电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc来计算EV效应。
图19是示出MG辅助效应的图示。
在MG辅助模式中，在(i)从发动机11输出变速箱输入控制功率Ptrm的情况下的燃料消耗FC20与(ii)作为发动机11的功率，输出从变速箱输入控制功率Ptrm减去MG功率Pmg的结果的情况下的燃料消耗FC21之间的差是燃料消耗减少ΔFCd。
燃料消耗减少ΔFCd由以下方程式(21)来表示。
方程式(21)
每逆变器输入电功率Pele_i的燃料消耗减少ΔFCd由以下方程式(22)来表示。
方程式(22)
通过使用方程式(22)和方程式(20)，可以计算是每消耗电功率Pbatt_d的燃料消耗减少ΔFCd的MG辅助效应。
因此，除了发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele以外，可以基于电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc来计算MG辅助效应。
图20是示出发动机发电成本的图示。
在发动机发电模式中，一部分发动机功率Peng用于电动发电机12的驱动，由电动发电机12的驱动产生的电功率从逆变器14输出到主电池31。
从逆变器14输出到主电池31的逆变器输出电功率Pele_o由以下方程式(23)表示。
方程式(23)
Pele_o＝Pmg×ηele(Pmg)
在发动机发电模式中，在(i)从发动机11输出变速箱输入控制功率Ptrm的情况下的燃料消耗FC20与(ii)从发动机11输出附加功率的情况下的燃料消耗FC22之间的差是燃料消耗增加ΔFCi，附加功率是增加到变速箱输入控制功率Ptrm的MG功率Pmg的总和。燃料消耗增加ΔFCi由以下方程式(24)表示。
方程式(24)
每逆变器输出电功率Pele_o的燃料消耗增加ΔFCi由基于方程式(23)和(24)的以下方程式(25)来表示。
方程式(25)
此外，主电池31的充电电功率Pbatt_c由以下方程式(26)表示。
方程式(26)
Pbatt_c＝(Pele_c-Pddc/ηddc-Pac/ηac)/ηbatt
通过使用方程式(25)和方程式(26)，可以计算是每充电电功率Pbatt_c的燃料消耗增加ΔFCi的发动机发电成本。
因此，除了发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele以外，可以基于电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc来计算发动机发电成本。
图21中显示了EV效应和MG辅助效应的具体示例。
在EV行驶模式中，当附属设备请求功率不为零时，主电池31的消耗电功率Pbatt_d与附属设备请求功率为零的情况相比增加。但即使在附属设备请求功率改变时，MG功率Pmg也不改变。因此，如实线E20所示的，不管是否存在附属设备请求功率，EV效应都不改变。
另一方面，在MG辅助模式中，当由于主电池31及其他条件，消耗电功率Pbatt_d具有限制时，MG功率Pmg按照附属设备请求功率的量减小。因此，如由箭头Y所示的，在具有由实线A21所表示的非零附属设备请求功率的情况下的MG辅助效应与在具有由虚线A20所表示的零附属设备请求功率的情况下的MG辅助效应相比变小。
此外，在附属设备请求功率为零的情况下，将EV区定义为驱动功率等于或小于P0的区域，因为当驱动功率为P0时MG辅助效应超过了EV效应，在EV区中将行驶模式设定为EV行驶模式。此外，将驱动功率等于或大于P0的区域定义为MG辅助区，在MG辅助区中将行驶模式设定为MG辅助模式。
另一方面，因为当在附属设备请求功率不为零的情况下驱动功率为P1时EV效应超过了MG辅助效应，将EV区定义为驱动功率等于或小于P的区域，在EV区中将行驶模式设定为EV行驶模式。此外，将驱动功率等于或大于P1的区域定义为MG辅助区，在MG辅助区中将行驶模式设定为MG辅助模式。
即换言之，在驱动功率等于或大于P0且等于或小于P1的区域R中，“有效”行驶模式改变，这提供了更大的燃料消耗效率。根据本实施例，由于在考虑了负载请求电功率等的情况下计算EV效应和MG辅助效应，涉及在EV行驶模式与MG辅助模式之间转换的驱动功率的阈值取决于附属请求电功率等而改变。因此，将行驶模式的选择确定为考虑并包括了附属设备请求功率等的车辆控制系统2的整体，预期燃料消耗减少效应大于不考虑附属设备请求的方案。
在本实施例中，除了考虑到发动机效率ηeng和MG-INV效率ηele以外，基于是主电池31的效率的电池效率ηbatt、是变速箱13的效率的变速箱效率ηtrm、是由来自主电池31或者来自子电池32的电功率驱动的空调的效率的空调效率ηac、是转换从主电池31提供给附属负载40的电功率的DC/DC转换器33的效率的DDC效率ηddc中的至少之一来为每一个行驶模式计算燃料消耗减少或燃料消耗增加。
以此方式，可以更适当地计算燃料消耗减少或燃料消耗增加。此外，通过基于计算的燃料消耗减少或计算的燃料消耗增加来选择行驶模式，预期进一步改进燃料消耗效率。此外，还预计了与上述实施例相同的效应。
(其他实施例)
(a)根据上述实施例，在发动机与电动发电机之间提供第一离合器。在其他实施例中，除了第一离合器以外，诸如皮带、齿轮、链条等的驱动力传动设备可以布置在发动机与电动发电机之间，可以经由这种驱动力传动设备连接发动机与电动发电机。此外，只要发动机转数和MG转数被配置为具有特定比，驱动力传动设备就可以具有减速单元和/或加速单元。此外，可以省略第一离合器。
(b)尽管上述实施例中的变速箱是连续可变变速箱，但在其他实施例中可以作为多级变速箱来提供变速箱。在变速箱是多级变速箱时，根据速度级数设置理想燃料消耗信息。
(c)根据上述的第一实施例，通过使用方程式(4)、(8)和(12)来计算EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本。在其他实施例中，可以将来自方程式(4)、(8)和(12)的计算结果预先存储为图，图操作可以用于计算EV效应、MG辅助效应和发动机发电成本。在此情况下，通过使用其他设备可以产生图。这同样适用于第二实施例。
此外，在上述的实施例中，可以省略发动机发电成本的计算，因为发动机发电成本没有用于行驶模式的选择。
(d)根据第二实施例，电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc可以用于燃料消耗减少或燃料消耗增加的计算。在其他实施例中，可以从燃料消耗减少/增加的这种计算中省略电池效率ηbatt、变速箱效率ηtrm、空调效率ηac和DDC效率ηddc中的一个或多个。为了多个效率中的一个或多个的这种省略，将第二实施例的方程式中的效率值设定为1。此外，作为附属负载的效率，也可以考虑除了空调效率ηac以外的其他效率。此外，也可以考虑子电池的效率。
(e)在上述的实施例中，将车辆控制装置提供为具有一个控制部。在其他实施例中，可以将车辆控制装置提供为具有多个控制部，例如控制发动机的发动机控制部和控制电动发电机的MG控制部。
(f)在上述的实施例中，储电部分由蓄电池组成。在其他实施例中，可以用其他设备代替储电部分，只要其可以充电和放电，例如双电荷层电容器等。
尽管参考附图结合其优选实施例充分说明了本公开内容，但应注意，对于本领域技术人员而言，多种变化和修改是显而易见的，这种变化、修改和概括的方案应理解为在由所附权利要求书所限定的本公开内容的范围内。

Claims (6)

1.一种用于控制混合动力车辆的车辆控制装置，所述混合动力车辆包括：发动机(11)；电动发电机(12)，所述电动发电机当被连接到所述发动机时以相对于所述发动机的旋转的预定旋转比率旋转；储电部分(15、31)，所述储电部分从所述电动发电机接收电功率并将电功率发送至所述电动发电机；逆变器(14)，所述逆变器位于所述储电部分与所述电动发电机之间；以及变速箱(13)，所述变速箱将来自所述发动机和所述电动发电机的驱动功率传输到驱动轮(95)，其特征在于，所述车辆控制装置包括：
发动机效率计算器(23)，所述发动机效率计算器基于理想燃料消耗信息和发动机功率(Peng)来计算发动机效率(ηeng)，所述发动机功率是从所述发动机输出的驱动功率；
MG-INV效率计算器(23)，所述MG-INV效率计算器计算MG-INV效率(ηele)，所述MG-INV效率是基于MG功率(Pmg)的所述电动发电机与所述逆变器的组合效率，所述MG功率是正从所述电动发电机输出的驱动功率；以及
电功率效率计算器(23)，所述电功率效率计算器基于所述发动机效率(ηeng)和所述MG-INV效率(ηele)，计算行驶模式的燃料消耗减少(ΔFCd)或燃料消耗增加(ΔFCi)。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述电功率效率计算器基于所述发动机效率(ηeng)、所述MG-INV效率(ηele)、所述储电部分的效率(ηbatt)、所述变速箱的效率(ηtrm)、由所述储电部分或辅助电源(32)供电的附属设备上的负载的效率(ηac)、或者将从所述储电部分提供的电功率转换为所述附属设备上的所述负载的转换器的效率(ηddc)中的至少一个来计算所述燃料消耗减少(ΔFCd)或所述燃料消耗增加(ΔFCi)。
3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述电功率效率计算器计算EV效应、MG辅助效应或发动机发电成本中的至少一个，
所述EV效应是当行驶模式是EV行驶模式时的所述燃料消耗减少(ΔFCd)，其中，输出所述MG功率(Pmg)作为请求驱动功率(Pdrv)，所述请求驱动功率(Pdrv)基于驾驶者操作信息和车辆速度信息来计算，
所述MG辅助效应是当所述行驶模式是MG辅助模式时的所述燃料消耗减少(ΔFCd)，其中，输出所述MG功率(Pmg)和所述发动机功率(Peng)作为所述请求驱动功率，
所述发动机发电成本是所述行驶模式是发动机发电模式时的所述燃料消耗增加(ΔFCi)，其中，输出所述请求驱动功率作为所述发动机功率，并且所述发动机功率(Peng)用于驱动所述电动发电机发电。
4.根据权利要求3所述的车辆控制装置，进一步包括：
行驶模式选择器(23)，所述行驶模式选择器基于(i)由所述电功率效率计算器对所述EV效应和所述MG辅助效应的计算以及(ii)在所述EV效应与所述MG辅助效应之间的比较来选择所述行驶模式中的一个行驶模式作为所述行驶模式。
5.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
MG转数(Nmg)是所述电动发电机的旋转数量，所述MG-INV效率计算器(i)基于从所述发动机功率(Peng)得到的发动机转数(Neng)和所述理想燃料消耗信息来计算所述MG转数(Nmg)，以及(ii)基于所述MG转数(Nmg)和所述MG功率(Pmg)来计算所述MG-INV效率(ηele)。
6.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述变速箱是连续可变变速箱。
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