CN104428153A - 混合动力车辆及混合动力车辆的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种混合动力车辆的控制装置被配置成控制发动机(22)和电动机(MG1,MG2)，使得蓄电池(50)被充电或放电并且混合动力车辆以行驶功率行驶。控制装置被配置成当净化催化剂(134)的温度高于或等于预定温度时执行放电向控制。在放电向控制中，发动机(22)和电动机(MG1,MG2)被控制，使得与当净化催化剂(134)的温度低于预定温度时相比，当净化催化剂(134)的温度大于或等于预定温度时，蓄电池(50)的充放电电力朝放电侧增加。预定温度低于劣化促进下限温度。换句话说，降低发动机输出来避免损害催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆和混合动力车辆的控制方法。更具体地说，本发明涉及一种混合动力车辆，包括：在排气系统中安装有用于净化排气的净化催化剂的净化系统并且能输出行驶功率的发动机、能输出行驶功率的电动机，以及能与电动机交换电力的蓄电池，并且涉及一种用于该混合动力车辆的控制方法。
背景技术
在现有技术中，提出了具有下述构造的这种混合动力车辆。该混合动力车辆包括内燃机、电动机和蓄电池。在内燃机的排气通道中提供催化剂，并且该内燃机能输出行驶功率。电动机能输出行驶功率。蓄电池能与电动机交换电力。当请求增加催化剂的温度时，与没有该请求时相比，停止内燃机并且使车辆使用电动机行驶的区域扩展到更高输出侧(例如见日本专利申请公开No.2005-133563(JP 2005-133563A))。通过这种构造的混合动力车辆，当请求增加催化剂的温度时，通过抑制低温排气流入催化剂，抑制催化剂的温度降低。
发明内容
在由此构成的混合动力车辆中，已知当催化剂暴露于高温的过贫大气(lean atmosphere)时，促进催化剂的劣化。因此，期望尽可能地抑制催化剂温度上升到假定当暴露于过贫大气时促进催化剂的劣化的温度范围。
根据本发明的混合动力车辆抑制净化催化剂的温度的过度上升。
本发明的第一方面提供一种混合动力车辆。该混合动力车辆包括发动机、电动机、蓄电池和控制装置。发动机包括净化系统并且被配置成输出行驶功率。净化系统被安装在排气系统中并且具有净化排气的净化催化剂。电动机被配置成输出行驶功率。蓄电池被配置成与电动机交换电力。控制装置被配置成控制发动机和电动机，使得在蓄电池被充电或放电时，混合动力车辆以行驶功率行驶。控制装置被配置成当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，执行放电向控制。预定温度低于劣化促进下限温度。在放电向控制中，控制装置被配置成控制发动机和电动机，使得与当净化催化剂的温度低于预定温度时相比，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，蓄电池的充放电电力朝放电侧增加。
通过根据本发明的混合动力车辆，发动机和电动机被控制，使得当蓄电池被充电或放电时，混合动力车辆以行驶功率行驶。执行放电向控制，使得与当净化催化剂的温度低于预定温度时相比，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，蓄电池的充放电电力与充电侧相比，朝放电侧增加。预定温度被设定为低于净化催化剂的劣化促进下限温度的温度。由此，与当净化催化剂的温度低于预定温度时相比，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，来自电动机的输出增加，并且来自发动机的输出减小。由此，可以抑制净化催化剂的温度的过度上升，即，净化催化剂的温度上升到劣化促进下限温度或在劣化促进下限温度以上。其中，“劣化促进下限温度”是指假定当暴露于过贫大气时，促进净化催化剂的劣化的温度范围的下限。“预定温度”可以是例如稍微低于劣化促进下限温度的温度。
根据本发明的混合动力车辆可以进一步具有下述构造。控制装置被配置成，当净化催化剂的温度低于劣化促进下限温度，并且不存在对发动机的输出请求时，允许发动机的燃料切断。控制装置被配置成，当净化催化剂的温度高于或等于劣化促进下限温度，并且不存在对发动机的输出请求时，不允许发动机的燃料切断。由此，当净化催化剂的温度高于或等于劣化促进下限温度时，可能抑制净化催化剂暴露于过贫大气，因此，可以抑制净化催化剂的劣化的促进。在这种情况下，如上，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，通过执行放电向控制，抑制净化催化剂上升到劣化促进下限温度或在劣化促进下限温度以上。由此，当不存在对发动机的输出请求时，可以抑制不允许发动机的燃料切断的频率，因此，可以抑制燃料经济性的恶化。
根据本发明的混合动力车辆可以进一步具有下述构造。控制装置被配置成控制发动机和电动机，使得当正从发动机输出基于行驶功率和蓄电池要求功率的发动机要求功率时，混合动力车辆以行驶功率行驶。控制装置被配置成将当不执行放电向控制时，将蓄电池要求功率设定到充电状态对应功率。充电状态对应功率是使得蓄电池的充电状态接近目标充电状态的功率。控制装置被配置成，当执行放电向控制时，将蓄电池要求功率设定到使得与蓄电池要求功率被设定到充电状态对应功率的情形相比，蓄电池的充放电电力朝放电侧增加的功率。
此外，根据本发明的混合动力车辆可以进一步具有下述构造。控制装置被配置成，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度，并且车辆速度高于或等于预定车辆速度时，不执行放电向控制。当混合动力车辆以高车辆速度行驶时，行驶功率相对大，因此，与是否执行放电向控制无关，来自发动机的输出相对大。因此，例如当混合动力车辆巡航时，净化催化剂的温度可能增加到劣化促进下限温度或在劣化促进下限温度以上。由此，通过此时不执行放电向控制，可以抑制蓄电池的充电状态的下降。
替代地，根据本发明的混合动力车辆可以进一步具有下述构造。控制装置被配置成当净化催化剂的温度高于或等于预定温度，并且蓄电池的充电状态低于预定充电状态时，不执行放电向控制。由此，可以抑制蓄电池的过放电。其中，预定充电状态可以是例如稍微低于目标充电状态的充电状态。
此外，根据本发明的混合动力车辆可以进一步具有下述构造。混合动力车辆进一步包括发电机和行星齿轮单元。发电机被配置成与蓄电池交换电力。行星齿轮单元的三个旋转元件分别连接到与车轴耦接的驱动轴、发动机的输出轴，以及发电机的旋转轴。电动机的旋转轴连接到驱动轴。
本发明的第二方面提供一种混合动力车辆的控制方法。该混合动力车辆包括发动机、电动机和蓄电池。发动机包括净化系统并且被配置成输出行驶功率。净化系统被安装在排气系统中并且具有净化排气的净化催化剂。电动机被配置成输出行驶功率。蓄电池被配置成与电动机交换电力。该控制方法包括：控制发动机和电动机，使得在蓄电池被充电或放电时，混合动力车辆以行驶功率行驶；以及确定净化催化剂的温度是否高于或等于预定温度，该预定温度低于劣化促进下限温度。当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，执行放电向控制。在放电向控制中，发动机和电动机被控制，使得与当净化催化剂的温度低于预定温度时相比，当净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，蓄电池的充放电电力朝放电侧增加。
附图说明
在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的示意性构造的构造图；
图2是示出发动机的示意性构造的构造图；
图3是示出由实施例的HVECU执行的充电/放电要求功率设定例程的例子的流程图；
图4是示例充/放电要求功率设定图的例子的视图；
图5是示例要求功率、催化剂温度、催化剂劣化抑制标志、燃料喷射量和蓄电池的充/放电要求功率的时间变化的例子的时序图；
图6是示出根据替代实施例的混合动力车辆的示意性构造的构造图；
图7是示出根据替代实施例的混合动力车辆的示意性构造的构造图；
图8是示出根据替代实施例的混合动力车辆的示意性构造的构造图；以及
图9是示出根据替代实施例的混合动力车辆的示意性构造的构造图。
具体实施方式
将描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆20的示意性构造的构造图。图2是示出发动机22的示意性构造的构造图。根据该实施例的混合动力车辆20包括如图1所示的下述构造。混合动力车辆20包括发动机22、发动机电子控制单元(在下文中，称为发动机ECU)24、行星齿轮单元30、电动机MG1、电动机MG2、逆变器41,42、电动机电子控制单元(在下文中，称为电动机ECU)40、蓄电池50、蓄电池电子控制单元(在下文中，称为蓄电池ECU)52和混合动力显示控制单元(在下文中，称为HVECU)70。发动机22将汽油、轻油等等用作燃料输出动力。发动机ECU 24对发动机22执行驱动控制。行星齿轮单元30的载架连接到发动机22的曲轴26，并且行星齿轮单元30的环形齿轮经差动齿轮37连接到与驱动轴38a,38b耦接的驱动轴36。电动机MG1例如被配置为同步电动发电机，并且电动机MG1的转子连接到行星齿轮单元30的太阳齿轮。电动机MG2例如被配置成为同步电动发电机，并且电动机MG2的转子被连接到驱动轴36。逆变器41用来驱动电动机MG1。逆变器42被用来驱动电动机MG2。电动机ECU 40通过对逆变器41,42的开关元件(未示出)执行开关控制，对电动机MG1、MG2执行驱动控制。蓄电池50被配置成锂离子二次电池，并且经相应的逆变器41、42与电动机MG1、MG2交换电力。蓄电池ECU 52管理蓄电池50。HVECU 70整体上控制车辆。
如图2所示，发动机22经节流阀124，引入由空气净化器122净化的空气。同时，发动机22从燃料喷射阀126喷射燃料并且使该燃料与引入的空气混合，然后，将空气-燃料混合物经进气阀128引入到燃烧室。发动机22通过由火花塞130生成的电火花，使空气-燃料混合物爆炸和燃烧，然后，将由该能量下压的活塞132的往复运动转换成曲轴26的旋转运动。经具有净化有毒成分，诸如一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NOx)的净化催化剂(三元催化剂)的净化系统134，使来自发动机22的排气排出到外部空气。
尽管图中未示出，发动机ECU 24被构造成主要由CPU形成的微处理器，并且除CPU外，还包括ROM、RAM、输入/输出端口和通信端口。ROM存储处理程序。RAM临时存储数据。来自检测发动机22的状态的各种传感器的信号经输入端口被输入到发动机ECU 24。信号是例如曲柄位置θcr、冷却剂温度Tw、缸内压力Pin、凸轮位置θca、节气门位置TH、进气量Qa、进气温度Ta、进气压力Pa、爆震信号Ks、催化剂温度Tc、空气-燃料比AF、氧信号O2等等。从检测曲轴26的旋转位置的曲柄位置传感器140传输曲柄位置θcr。从检测发动机22的冷却剂的温度的冷却剂温度传感器142传输冷却剂温度Tw。从安装在燃烧室内的压力传感器143传输缸内压力Pin。从检测打开或关闭将空气引入燃烧室中的进气阀128或从燃烧室排出排气的排气阀的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144传输凸轮位置θca。从检测节流阀124的位置的节流阀位置传感器146传输节流阀位置TH。从安装在进气管道中的空气流量计148传输进气量Qa。从类似地安装在进气管道中的温度传感器149传输进气温度Ta。从检测进气管道中的压力的压力传感器传输进气压力Pa。从附接到缸体并且检测由于爆震发生的结果产生的振动的爆震传感器传输爆震信号Ks。从检测净化系统134的净化催化剂134a的温度的温度传感器134b传输催化剂温度Tc。从空气-燃料比传感器135a传输空气-燃料比AF。从氧传感器135b传输氧信号O2。此外，经输出端口，从发动机ECU 24输出用于驱动发动机22的各种控制信号。这些控制信号是例如燃料喷射阀126的驱动信号、调整节流阀124的位置的节流阀电动机136的驱动信号、与点火器一体成形的点火线圈138的控制信号、能改变进气阀128的打开/关闭正时的可变阀正时机构150的控制信号等等。发动机ECU 24与HVECU 70通信。发动机ECU 24在来自HVECU 70的控制信号的基础上对发动机22执行操作控制，必要时，将与发动机22的操作状态有关的数据输出到HVECU 70。发动机ECU 24执行下述计算。计算包括在来自曲柄位置传感器140的曲柄位置θcr的基础上，计算曲轴26的转速，即，发动机22的转速Ne；在来自空气流量计148的进气量Qa和发动机22的转速Ne的基础上，计算作为发动机22的负荷的体积效率KL(在1个周期中实际引入的空气的体积与发动机22的每一周期的活塞排量的比)；在由来自凸轮位置传感器144的进气阀128的进气凸轮轴的凸轮角θci相对于来自曲柄位置传感器140的曲柄角θcr所产生的角度(θci-θcr)的基础上，计算进气阀128的开/关正时VT；在来自爆震传感器159的爆震信号Ks的大小和波形的基础上，计算表示所产生的爆震级的爆震强度Kr等等。
尽管图中未示出，但电动机ECU 40被构造成主要由CPU形成的微处理器，除此之外，包括ROM、RAM、输入/输出端口和通信端口。ROM存储处理程序。RAM临时存储数据。对电动机MG1、MG2执行驱动控制所需的信号经输入端口被输入到电动机ECU 40。信号是例如旋转位置θm1,θm2、相电流等等。分别从分别检测电动机MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44传输旋转位置θm1,θm2。相电流被施加到电动机MG1、MG2并且由电流传感器(未示出)检测。例如，经输出端口，从电动机ECU 40输出被传输到逆变器41、42的开关元件(未示出)的开关控制信号。此外，电动机ECU 40与HVECU 70通信。电动机ECU 40通过来自HVECU 70的控制信号，对电动机MG1、MG2执行驱动控制，必要时，将与电动机MG1、MG2的操作状态有关的数据输出到HVECU 70。电动机ECU 40还在来自旋转位置检测传感器43,44的电动机MG1、MG2的转子的旋转位置θm1,θm2的基础上，计算电动机MG1、MG2的旋转角速度ωm1,ωm2和转速Nm1,Nm2。
尽管在图中未示出，但蓄电池ECU 52被构造成主要由CPU形成的微处理器，除此之外，包括ROM、RAM、输入/输出端口和通信端口。ROM存储处理程序。RAM临时存储数据。管理蓄电池50所需的信号被输入到蓄电池ECU 52。必要时，蓄电池ECU 52将与蓄电池50的状态有关的数据传送到HVECU 70。信号是例如端电压Vb了、充/放电电流Ib、蓄电池温度Tb等等。从在蓄电池50的端子之间提供的电压传感器51a传输端电压Vb。从布置在与蓄电池50的输出端连接的电力线中的电流传感器51b传输充/放电电流Ib。从附接到蓄电池50的温度传感器51c传输蓄电池温度Tb。蓄电池ECU 52在由电流传感器检测的充/放电电流Ib的累计值的基础上，执行下述计算以便管理蓄电池50。例如，蓄电池ECU 52计算在那一时间能从蓄电池50放电的电力的容量相对于全容量的百分比的充电状态SOC。蓄电池ECU 52在所计算的充电状态SOC和蓄电池温度Tb的基础上，计算输入/输出极限Win,Wout。输入极限Win是可以充电蓄电池50的最大容许功率。输出极限Wout是可以放电蓄电池50的最大容许功率。可以将蓄电池50的输入/输出极限Win,Wout设定如下。在蓄电池温度Tb的基础上，设定输入/输出极限Win,Wout的基值，在蓄电池50的充电状态SOC的基础上，设定输出极限校正系数和输入极限校正系数，然后，输入/输出极限Win,Wout的所设定的基值乘以各个校正系数。
HVECU 70被配置成主要由CPU形成的微处理器，除CPU之外，包括ROM、RAM、闪存、输入/输出端口和通信端口。ROM存储处理程序。RAM临时存储数据。闪存存储和保持数据。下述信号经输入端口被输入到HVECU 70。这些信号是例如点火信号、变速位置SP、加速器操作量Acc、制动踏板位置BP、车辆速度V等等。从点火开关80传输点火信号。从检测变速杆81的操作位置的变速位置传感器82，传输变速位置SP。从检测加速器踏板83的下压量的加速器踏板位置传感器84，传输加速器操作量Acc。从检测制动踏板85的下压量的制动踏板位置传感器86传输制动踏板位置BP。从车辆速度传感器88传输车辆速度V。如上所述，HVECU 70经通信端口连接到发动机ECU 24、电动机ECU 40和蓄电池ECU 52，并且与发动机ECU 24、电动机ECU40和蓄电池ECU 52交换各种控制信号和数据。变速位置SP包括驻车位置、空档位置、前向行驶驱动位置、反向行驶倒车位置等等。
由此构成的根据该实施例的混合动力车辆20在对应于加速器踏板的驾驶员下压量的加速器操作量Acc和车辆速度V的基础上，计算应当输出到驱动轴36的要求扭矩Tr*。混合动力车辆20对发动机22、电动机MG1和电动机MG2执行操作控制，使得将对应于要求扭矩Tr*的要求功率输出到驱动轴36。对发动机22、电动机MG1和电动机MG2的操作控制包括扭矩转换操作模式、充/放电操作模式、电动机操作模式等等。在扭矩转换操作模式中，使发动机22经历操作控制，使得从发动机22输出与要求功率相等的动力，并且使电动机MG1和电动机MG2经历操作控制，使得通过行星齿轮单元30、电动机MG1和电动机MG2，将从发动机22输出的所有或一部分动力转换成扭矩，并且输出到驱动轴36。在充/放电操作模式中，使电动机22经历操作控制，使得从发动机22输出与要求功率和充电或放电蓄电池50所需的电力的总和相等的动力，并且使电动机MG1和电动机MG2经受驱动控制，使得当充电或放电蓄电池50时，从发动机22输出的全部或部分动力由行星齿轮单元30、电动机MG1和电动机MG2变换成扭矩，并且将要求功率输出到驱动轴36。在电动机操作模式中，执行操作控制，使得停止发动机22的操作并且将电动机MG2要求的动力相等的动力输出到驱动轴36。扭矩转换操作模式和充/放电操作模式分别是控制发动机22、电动机MG1和电动机MG2，使得通过发动机22的操作，将要求功率输出到驱动轴36的模式。两者之间的控制没有实质不同，因此，在下文中，称为发动机操作模式。
在电动机操作模式中，HVECU 70在加速器操作量Acc和车辆速度V的基础上，设定应当输出到驱动轴36的要求扭矩Tr*。接着，HVECU 70将电动机MG1的扭矩命令Tm1*设定为0以及将电动机MG2的扭矩命令Tm2*设定在蓄电池50的输入/输出极限Win、Wout内，使得要求扭矩Tr*被输出到驱动轴36，然后，将扭矩命令Tm1*、Tm2*传输到电动机ECU 40。已经接收到扭矩命令Tm1*、Tm2*的电动机ECU 40对逆变器41、42的开关元件执行开关控制，使得根据扭矩命令Tm1*、Tm2*，分别驱动电动机MG1、MG2。通过这种控制，混合动力车辆20能在停止发动机22的操作的状态下，通过在蓄电池50的输入/输出极限Win、Wout的范围内，将要求扭矩Tr*输出到驱动轴36来行驶。
在发动机操作模式中，HVECU 70在来自加速器踏板位置传感器84的加速器操作量Acc和来自车辆速度传感器88的车辆速度V的基础上，设定应当输出到驱动轴36的要求扭矩Tr*。接着，HVECU 70通过将所设定的要求扭矩Tr*乘以驱动轴36的转速Nr，计算行驶所需的行驶功率Pdrv*，并且通过从所计算的行驶功率Pdrv*减去蓄电池50的充/放电要求功率Pb*，设定作为应当从发动机22输出的功率的要求功率Pe*。转速Nr是例如通过将电动机MG2的转速Nm2或车辆速度V乘以转换系数获得的转速。当放电蓄电池50时，充/放电要求功率Pb*为正。然后，HVECU 70使用用作发动机22的转速Ne和扭矩Te之间的关联的操作线，设定发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*，在该目标转速Ne*和目标扭矩Te*，可以从发动机22有效地输出要求功率Pe*。操作线是例如燃料经济最佳操作线。HVECU 70通过用于使发动机22的转速Ne在蓄电池50的输入/输出极限Win、Wout的范围内与目标转速Ne*重合的转速反馈控制，设定作为应当从电动机MG1输出的扭矩的扭矩命令Tm1*。此时，HVECU 70通过从要求扭矩Tr*减去当根据扭矩命令Tm1*驱动电动机MG1时，经行星齿轮单元30，作用在驱动轴36上的扭矩，设定电动机MG2的扭矩命令Tm2*。HVECU 70将设定的目标转速Ne*和目标扭矩Te*传输到发动机ECU24，并且将扭矩命令Tm1*、Tm2*传输到电动机ECU 40。已经接收到目标转速Ne*和目标扭矩Te*的发动机ECU 24执行下述控制，使得以目标转速Ne*和目标扭矩Te*操作发动机22。该控制是例如用于通过调整节流阀124的开度，调整进气量的进气量控制、用于调整来自燃料喷射阀126的燃料喷射的燃料喷射控制、用于控制火花塞130的点火正时的点火控制等等。已经接收到扭矩命令Tm1*、Tm2*的电动机ECU 40对逆变器41、42的开关元件执行开关控制，使得根据扭矩命令Tm1*、Tm2*，分别驱动电动机MG1、MG2。通过上述控制，混合动力车辆20能通过在蓄电池50的输入/输出极限Win、Wout的范围内，将要求扭矩Tr*输出到驱动轴36，同时有效地操作发动机22行驶。
当根据该实施例的混合动力车辆20在发动机操作模式中行驶时，当由温度传感器134b检测并且通过从发动机ECU 24的通信输入的催化剂温度Tc低于劣化促进下限温度Tcdmin时，HVECU 70将催化剂劣化抑制标志Fc设定为0，而当催化剂温度Tc高于或等于劣化促进下限温度Tcdmin时，HVECU 70将催化剂劣化抑制标志Fc设定为1，然后将催化剂劣化抑制标志Fc传输到发动机ECU 24。劣化促进下限温度Tcdmin是假定当暴露于稀薄空气时，促进净化催化剂143a劣化的温度范围的下限，并且被设定到例如780℃、800℃、820℃等等。当在无发动机22的输出请求时，将催化剂劣化抑制标志Fc设定为0时，已经接收到催化剂劣化抑制标志Fc的发动机ECU 24执行发动机22的燃料切断，以便提高燃料经济性。无输出请求时的时刻是例如当驾驶员设定关闭加速器时的时刻。当催化剂劣化抑制标志Fc为1时，发动机ECU 24通过执行燃料喷射，执行用于空气-燃料混合物的连续爆炸和燃烧的催化剂劣化抑制控制，使得相对于发动机22的进气量，化学计量所喷射的燃料，以便净化催化剂134a不会暴露于稀薄空气。催化剂劣化抑制控制是例如怠速运转等等。在后一情况下，可以抑制净化催化剂134a的劣化，然而，燃料经济性稍微恶化。
接着，将描述由此构成的根据该实施例的混合动力车辆20的操作，特别地，在设定蓄电池50的充/放电要求功率Pb*时的操作。图3是示出由根据该实施例的HVECU 70执行的充/放电要求功率设定例程的例子的流程图。以预定时间间隔(例如，若干毫秒的间隔)重复地执行该例程。
当执行充/放电要求功率设定例程时，HVECU 70初始地执行输入数据，诸如来自车辆速度传感器88的车辆速度V、催化剂温度Tc和蓄电池50的充电状态SOC的过程(S 100)。其中，由温度传感器134b检测催化剂温度Tc，并且将催化剂温度Tc通过通信，从发动机ECU 24输入到HVECU 70。此外，在由电流传感器51b检测的充/放电电流Ib的累计值的基础上，计算蓄电池50的充电状态SOC，并且将充电状态SOC通过通信，从蓄电池ECU 52输入到HVECU 70。
当用这种方式输入数据时，HVECU 70在所输入的蓄电池50的充电状态SOC的基础上，将基本充/放电要求功率Pbtmp设定为蓄电池50的充/放电要求功率Pb*的基值(S110)。其中，在本实施例中，蓄电池50的充电状态SOC和基本充/放电要求功率Pbtmp之间的关联是预定的并且存储在ROM(未示出)中，作为基本充/放电要求功率设定图，以及当获得蓄电池50的充电状态SOC时，HVECU 70由所存储的图导出并且设定相应的基本充/放电要求功率Pbtmp。图4示出基本充/放电要求功率设定图的例子。在图4的例子中，当蓄电池50的充电状态SOC是目标充电状态SOC*时，将基本充/放电要求功率Pbtmp设定为0。目标充电状态SOC*是例如55％、60％、65％等等。当蓄电池50的充电状态SOC高于目标充电状态SOC*并且低于预定百分比Shi时，对基本充/放电要求功率Pbtmp，设定当充电状态SOC增加时，具有向正预定电力Pdis增加的趋势的值。预定百分比Shi被设定到例如70％、75％、80％等等，并且预定电力Pdis被设定到例如+2kW、+3kW、+5kW等等。当充电状态SOC高于或等于预定百分比Shi时，对基本充/放电要求功率Pbtmp，设定预定电力Pdis。当蓄电池50的充电状态SOC低于目标充电状态SOC*并且高于预定百分比Slo时，对该基本充/放电要求功率Pbtmp，设定当充电状态SOC下降时，具有向负预定电力Pch下降的趋势的值。预定百分比Slo被设定为例如40％、45％、50％等等，并且预定电力Pch被设定到例如-2kW、-3kW、-5kW等等。当充电状态SOC低于或等于百分比Slo时，对基本充/放电要求功率Pbtmp，设定预定电力Pch。即，在图4的例子中，设定基本充/放电要求功率Pbtmp，使得蓄电池50的充电状态SOC接近目标充电状态SOC*。
接着，将催化剂温度Tc与作为稍微低于劣化促进下限温度Tcdmin的温度的阈值Tcref进行比较(S120)。当催化剂温度Tc低于阈值Tcref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp(S150)，然后例程结束。其中，阈值Tcref可以是例如700℃、720℃、750℃等等。当以这种方式设定蓄电池50的充/放电要求功率Pb*时，当车辆在发动机操作模式中行驶时，控制发动机22和电动机MG1、MG2使得从发动机22输出通过从行驶功率Pdrv*减去蓄电池50的充/放电要求功率Pb*获得的要求功率Pe*，并且如上所述，将要求扭矩Tr*输出到驱动轴36。在这种情况下，充电或放电蓄电池50，使得充电状态SOC接近目标充电状态SOC*。其中，要求扭矩Tr*是行驶功率Pdrv*。
当在S 120，催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref时，将蓄电池50的充电状态SOC与阈值Sref进行比较(S130)。然后，将车辆速度V与阈值Vref进行比较(S140)。其中，阈值Sref可以是例如稍微低于目标充电状态SOC*的值，诸如预定百分比Slo和稍微大于预定百分比Slo的充电状态SOC。阈值Vref可以是例如110km/h、120km/h、130km/h等等。
当蓄电池50的充电状态SOC高于或等于基准值Sref并且车辆速度V低于阈值Vref时，对蓄电池50的充/放电要求功率Pb*，不是设定基本充/放电要求功率Pbtmp，而是设定预定电力Pdis(S160)，然后，该例程结束。在这种情况下，以预定电力Pdis放电蓄电池50。由此，考虑蓄电池50的充电状态SOC高于或等于阈值Sref并且低于预定百分比Shi的情形，与催化剂温度Tc低于阈值Tcref的情形相比，来自蓄电池50的放电力增加，以及来自发动机22的输出减小。因此，可以抑制催化剂温度Tc增加到比阈值Tcref更高的劣化促进下限温度Tcdmin或在劣化促进下限温度Tcdmin以上。其中，来自蓄电池50的放电电力是来自电动机MG2的输出。由此，可以抑制HVECU 70将催化剂劣化抑制标志Fc设定到1的频率，因此，当发动机22没有输出要求时，可以执行发动机22的燃料切断，无需催化剂劣化抑制控制，并且可以抑制发动机22的燃料消耗。即，可以抑制燃料经济性的恶化。
当在S130，蓄电池50的充电状态SOC低于阈值Sref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp(S150)，然后该例程结束。当蓄电池50的充电状态SOC低于阈值Sref(<SOC*)时，在S110，对基本充/放电要求功率Pbtmp，设定负值。负值是充电侧值。此时，如果对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis，蓄电池50的充电状态SOC可能过度减小，因此，在本实施例中，为抑制充电状态SOC的过度减小，对充/放电要求功率Pb*，不是设定预定电力Pdis，而是设定基本充/放电要求功率Pbtmp。蓄电池50的充电状态SOC的过度减小是指过放电蓄电池50。
当在S140，车辆速度V高于或等于阈值Vref时，与蓄电池50的充电状态SOC低于阈值Sref的情形相同，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp(S150)，然后该例程结束。当车辆速度V，即，驱动轴36的转速Nr相对高时，行驶功率Pdrv*(＝Tr*·Nr)相对大。因此，例如，车辆正以高车辆速度行驶时，当对充/放电要求功率Pb*设定预定电力Pdis时，与对充/放电要求功率Pb*设定基本充/放电要求功率Pbtmp时相比，催化剂温度Tc增加到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上为止所需的时间段延长。然而，即使当对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis和基本充/放电要求功率Pbtmp的任何一个时，催化剂温度Tc可能增加到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上。在该实施例中，当催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref以及车辆速度V高于或等于阈值Vref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp。由此，与目标充电状态SOC*相比，可以抑制蓄电池50的充电状态SOC的显著下降。甚至当对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis和基本充/放电要求功率Pbtmp的任何一个时，也可以将预定车辆速度范围的下限用作上述阈值Vref。预定车辆速度范围是例如当车辆正巡航时，催化剂温度Tc可以增加到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上的车辆速度范围。
图5是示例当蓄电池50的充电状态SOC高于或等于阈值Sref并且小于预定百分比Shi，并且车辆速度V低于阈值Vref时，要求功率Pe*、催化剂温度Tc、催化剂劣化抑制标志Fc、燃料喷射量Qf和蓄电池50的充/放电要求功率Pb*的时间变化的例子的时序图。在该时序图中，实线表示本实施例的变化，其中，当催化剂温度Tc低于阈值Tcref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp，而当催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref时，对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis。在该时序图中，长短交替的点划线表示比较实施例的变化，其中，不管催化剂温度Tc是否高于或等于阈值Tcref，对充/放电要求功率Pb*，均设定基本充/放电要求功率Pbtmp。在该比较实施例中，如由该时序图中的长短交替的点划线所示，当在时刻t1，催化剂温度Tc达到阈值Tcref或在阈值Tcref以上，此后，要求功率Pe*增加时，燃料喷射量Qf相应地增加，并且催化剂温度Tc进一步上升。当在时刻t2，催化剂温度Tc达到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上时，催化剂劣化抑制标志Fc被设定为1。在此之后，即使当在时刻t4，要求功率Pe*减小，并且无发动机22输出要求时，当催化剂温度Tc高于或等于劣化促进下限温度Tcmin时，使催化剂劣化抑制标志Fc保持在1，并且执行怠速运转，而不执行发动机22的燃料切断。然后，当在时刻t5，催化剂温度Tc达到低于劣化促进下限温度Tcmin的温度并且使催化剂劣化抑制标志Fc从1改变为0时，执行发动机22的燃料切断。另一方面，在本实施例中，如由该时序图中的实线所示，当在时刻t1，催化剂温度Tc达到阈值Tref或在阈值Tref以上时，对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis，因此，与比较实施例相比，发动机22的要求功率Pe*减小，因而燃料喷射量Qf减小。由此，可以抑制催化剂温度Tc上升到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上。因此，当在时刻t3，催化剂温度Tc达到低于阈值Tref的温度时，充/放电要求功率Pb*从预定电力Pdis改变成基本充/放电要求功率Pbtmp。此外，当催化剂温度Tc未达到劣化促进下限温度Tcmin或劣化促进下限温度Tcmin以上时，催化剂劣化抑制标志Fc保持在0，因此，当在时刻t4无发动机22的输出请求时，立即执行发动机22的燃料切断。由此，可以抑制燃料经济性的恶化。
通过根据本实施例的上述混合动力车辆20，当催化剂温度Tc高于或等于比劣化促进下限温度Tcmin低的阈值Tcref时，设定充/放电要求功率Pb*，使得大于当催化剂温度Tc低于阈值Tcref时。由此，控制发动机22和电动机MG1、MG2，使得从发动机22输出从行驶功率Pdrv*减去充/放电要求功率Pb*获得的要求功率Pe*，并且车辆以要求扭矩Tr*(行驶功率Pdrv*)行驶，因此，可以抑制催化剂温度Tc上升到劣化促进下限温度Tcmin或在劣化促进下限温度Tcmin以上。因此，可以通过下述构造，抑制燃料经济性的恶化。当无发动机22的输出请求时，执行发动机22的燃料切断，以便当催化剂温度Tc低于劣化促进下限温度Tcmin时，提高燃料经济性，并且执行催化剂劣化抑制控制(例如怠速运转)以便当催化剂温度Tc高于或等于劣化促进下限温度Tcmin时，净化催化剂134a不会暴露于过贫大气。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，当催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref、蓄电池50的充电状态SOC高于或等于阈值Sref并且车辆速度V低于阈值Vref时，预定电力Pdis被设定到充/放电要求功率Pb*。然而，可以将通过使基本充/放电要求功率Pbtmp增加正的预定值α获得的值(Pbtmp+α)设定到充/放电要求功率Pb*。其中，预定值α可以是例如几千瓦特等等。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，当催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref并且车辆速度V高于或等于阈值Vref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp，相反，在这种情况下，对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，当催化剂温度Tc低于阈值Tref时、当蓄电池50的充电状态低于阈值Sref时或当车辆速度V高于或等于阈值Vref时，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp。此外，当催化剂温度Tc高于或等于阈值Tcref、蓄电池50的充电状态SOC高于或等于阈值Sref并且车辆速度V低于阈值Vref时，对充/放电要求功率Pb*，设定预定电力Pdis。然而，与前一情形相比，在后一情形下，蓄电池50的充放电电力仅需要向放电侧增加。因此，在前一情形下，对充/放电要求功率Pb*，设定基本充/放电要求功率Pbtmp，并且对要求功率Pe*，设定从行驶功率Pdrv*减去充/放电要求功率Pb*(＝Pbtmp)获得的值，而对要求功率Pe*，设定使从行驶功率Pdrv*减去充/放电要求功率Pb*(＝Pbtmp)获得的值与正的预定值β相加获得的值。其中，预定值β可以是例如几千瓦特等等。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，由安装在净化系统134中的温度传感器134b，检测催化剂温度Tc。然而，不提供温度传感器134b，而是在进气量Qa的累计值、进气温度Tin、冷却剂温度Tw等等的基础上，估算净化催化剂134a的温度也是可行的。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，将来自电动机MG2的动力输出到驱动轴36。然而，如同根据图6所示的另一实施例的混合动力车辆120的情形，可以将来自电动机MG2的动力输出到与与驱动轴36连接的车轴不同的车轴。即，可以将电动机MG2的功率输出到与车轮39a、39b连接的车轴，而不是与驱动轮38a、38b连接的车轴。
在根据本实施例的混合动力车辆20中，来自发动机22的动力经行星齿轮单元30，被输出到与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36。然而，如在根据图7所示的另一实施例的混合动力车辆220的情形中，可以提供双转子电动机230。双转子电动机230包括与发动机22的曲轴连接的内转子232和与将动力输出到驱动轮38a、38b的驱动轴36连接的外转子234，将一部分动力从发动机22传输到驱动轴36并且将剩余动力变换成电力。
在根据该实施例的混合动力车辆20中，将来自发动机22的动力经行星齿轮单元30，输出到与驱动轴38a、38b连接的驱动轴36，并且将来自电动机MG2的动力输出到驱动轴36。然而，如在根据图8所示的另一实施例的混合动力车辆320的情形中，电动机MG经变速器330连接到与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36，并且发动机22经离合器329被连接到电动机MG的旋转轴是可行的。在该混合动力车辆320中，将来自发动机22的动力经电动机MG的旋转轴和变速器330，输出到驱动轴36并且将来自电动机MG的动力经变速器330输出到驱动轴36是可行的。替代地，如在根据图9所示的另一实施例的混合动力车辆420的情形中，将来自发动机22的动力经变速器430输出到与驱动轮38a、38b连接的驱动轴并且将来自电动机MG的动力输出到与驱动轮38a、38b连接的车轴不同的车轴也是可行的。即，将来自电动机MG的动力输出到与车轮39a、39b连接的车轴，如图9所示。
在实施例中，发动机22对应于“发动机”、电动机MG2对应于“电动机”并且蓄电池50对应于“蓄电池”。HVECU 70、发动机ECU24和电动机ECU 40对应于“控制装置”。HVECU 70执行图3中所示的充/放电要求功率设定例程来设定充/放电要求功率Pb*，使得与催化剂温度Tc低于阈值Tcref时相比，当催化剂温度Tc高于或等于比劣化促进下限温度Tcmin低的阈值Tcref时，充/放电要求功率Pb*增加，在行驶功率Pdrv*和充/放电要求功率Pb*的基础上，设定要求功率Pe*，设定发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*、电动机MG1的扭矩命令Tm1*和电动机MG2的扭矩命令Tm2*，使得从发动机22输出要求功率Pe*并且将要求扭矩Tr*(行驶功率Pdrv*)输出到驱动轴36，并且将目标转速Ne*、目标扭矩Te*、扭矩命令Tm1*,Tm2*传输到发动机ECU 24和电动机ECU 40。发动机ECU 24在来自HVECU 70的目标转速Ne*和目标扭矩Te*的基础上，控制发动机22。电动机ECU 40在来自HVECU 70的扭矩命令Tm1*,Tm2*的基础上，控制电动机MG1、MG2。
其中，“发动机”不限于使用汽油、轻油等等作为燃料输出动力的发动机22，而是可以是任何类型的任何发动机，只要具有净化排气的净化催化剂的净化系统安装在发动机的排气系统中并且该发动机能输出行驶功率。“电动机”不限于构造为同步电动发电机的电动机MG2，而是可能是任何类型的电动机，诸如感应电动机，只要该电动机能输出行驶功率。“蓄电池”不限于构造为锂离子二次电池的蓄电池50，而是可以是任何类型的蓄电池，诸如镍氢二次电池、镍镉二次电池和铅酸蓄电池，只要该蓄电池能与电动机交换电力。“控制装置”不限于HVECU 70、发动机ECU 24和电动机ECU 40的组合，而是可以由单一电子控制单元形成。此外，“控制装置”不限于设定充/放电要求功率Pb*使得与催化剂温度Tc低于阈值Tcref时相比，当催化剂温度Tc高于或等于比于劣化促进下限温度Tcmin低的阈值Tcref时，充/放电要求功率Pb*增加，并且控制发动机22和电动机MG1、MG2，使得从发动机22输出通过从行驶功率Pdrv*减去充/放电要求功率Pb*获得的要求功率Pe*并且车辆以要求扭矩Tr*(行驶功率Pdrv*)行驶。例如，“控制装置”可以是任何控制装置，只要该控制装置控制发动机和电动机，使得车辆以在蓄电池正充电或放电的同时的行驶功率行驶，并且执行用于控制车辆的面向放电的控制，使得与当净化催化剂的温度小于预定温度时相比，当净化催化剂的温度高于或等于比净化催化剂的劣化促进下限温度低的预定温度时，蓄电池的充电和放电电力倾向朝放电侧增加。
根据本实施例的主要元件是用于具体地描述用于执行本发明的方式的例子，不限定本发明的元件。
使用实施例描述了用于执行本发明的方式。然而，本发明不限于上述实施例，当然，在不背离本发明的范围的情况下，各种改进是可行的。
本发明可用在例如混合动力车辆的制造行业。
Claims (11)
1.一种混合动力车辆，包括：
发动机，所述发动机包括净化系统，并且被配置成输出行驶功率，所述净化系统被安装在排气系统中并且具有净化排气的净化催化剂；
电动机，所述电动机被配置成输出行驶功率；
蓄电池，所述蓄电池被配置成与所述电动机交换电力；以及
控制装置，所述控制装置被配置成控制所述发动机和所述电动机，使得在所述蓄电池被充电或放电时，所述混合动力车辆以行驶功率行驶，
所述控制装置被配置成，当所述净化催化剂的温度高于或等于预定温度时，执行放电向控制，所述预定温度低于劣化促进下限温度，并且
在所述放电向控制中，所述控制装置被配置成控制所述发动机和所述电动机，使得与当所述净化催化剂的温度低于所述预定温度时相比，当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度时，所述蓄电池的充放电电力朝放电侧增加。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，
所述控制装置被配置成，当所述净化催化剂的温度低于所述劣化促进下限温度，并且不存在对所述发动机的输出请求时，允许所述发动机的燃料切断，以及
所述控制装置被配置成，当所述净化催化剂的温度高于或等于所述劣化促进下限温度，并且不存在对所述发动机的输出请求时，不允许所述发动机的燃料切断。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中，
所述控制装置被配置成控制所述发动机和所述电动机，使得在正从所述发动机输出基于所述行驶功率和蓄电池要求功率的发动机要求功率时，所述混合动力车辆以所述行驶功率行驶，
所述控制装置被配置成，当不执行所述放电向控制时，将所述蓄电池要求功率设定到充电状态对应功率，所述充电状态对应功率是使得所述蓄电池的充电状态接近目标充电状态的功率，并且
所述控制装置被配置成，当执行所述放电向控制时，将所述蓄电池要求功率设定到使得与所述蓄电池要求功率被设定到所述充电状态对应功率的情形相比，所述蓄电池的所述充放电电力朝所述放电侧增加的功率。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合动力车辆，其中，
所述控制装置被配置成，当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度，并且车辆速度高于或等于预定车辆速度时，不执行所述放电向控制。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的混合动力车辆，其中，
所述控制装置被配置成，当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度，并且所述蓄电池的充电状态低于预定充电状态时，不执行所述放电向控制。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的混合动力车辆，进一步包括：
发电机，所述发电机被配置成与所述蓄电池交换电力；以及
行星齿轮单元，所述行星齿轮单元的三个旋转元件分别连接到与车轴耦接的驱动轴、所述发动机的输出轴，以及所述发电机的旋转轴，其中，
所述电动机的旋转轴连接到所述驱动轴。
7.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括发动机、电动机和蓄电池，所述发动机包括净化系统并且被配置成输出行驶功率，所述净化系统被安装在排气系统中并且具有净化排气的净化催化剂，所述电动机被配置成输出行驶功率，所述蓄电池被配置成与所述电动机交换电力，所述控制方法包括：
控制所述发动机和所述电动机，使得在所述蓄电池被充电或放电时，所述混合动力车辆以行驶功率行驶；以及
确定所述净化催化剂的温度是否高于或等于预定温度，所述预定温度低于劣化促进下限温度；，其中，
当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度时，执行放电向控制，并且
在所述放电向控制中，所述发动机和所述电动机被控制，使得与当所述净化催化剂的温度低于所述预定温度时相比，当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度时，所述蓄电池的充放电电力朝放电侧增加。
8.根据权利要求7所述的控制方法，进一步包括：
确定所述净化催化剂的温度是否高于或等于所述劣化促进下限温度；以及
确定是否存在对所述发动机的输出请求，其中，
当所述净化催化剂的温度低于所述劣化促进下限温度并且不存在对所述发动机的输出请求时，允许所述发动机的燃料切断，以及
当所述净化催化剂的温度高于或等于所述劣化促进下限温度并且不存在对所述发动机的输出请求时，不允许所述发动机的燃料切断。
9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其中，
所述发动机和所述电动机被控制，使得在正从所述发动机输出基于所述行驶功率和蓄电池要求功率的发动机要求功率时，所述混合动力车辆以所述行驶功率行驶，
当不执行所述放电向控制时，所述蓄电池要求功率被设定到充电状态对应功率，使得所述蓄电池的充电状态接近目标充电状态，并且
当执行所述放电向控制时，所述蓄电池要求功率被设定到使得与所述蓄电池要求功率被设定到所述充电状态对应功率的情形相比，所述蓄电池的所述充放电电力朝所述放电侧增加的功率。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的控制方法，进一步包括：
确定车辆速度是否高于或等于预定车辆速度，其中，
当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度并且所述车辆速度高于或等于所述预定车辆速度时，不执行所述放电向控制。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的控制方法，进一步包括：
确定所述蓄电池的充电状态是否高于或等于预定充电状态，其中，
当所述净化催化剂的温度高于或等于所述预定温度并且所述蓄电池的充电状态低于所述预定充电状态时，不执行所述放电向控制。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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