CN105263774B - 混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

在选择EV模式时，在确保发动机启动的同时抑制电容器的劣化加剧。在驱动系统中具有起动器马达(1)、横置发动机(2)以及电动发电机(4)，作为电源系统，具备强电电池(21)、电容器(23)以及控制电容器(23)的充放电的混合动力控制模块(81)。在该FF插电混合动力车辆的控制装置中，在选择EV模式的情况下，在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于M/G启动区域(A)时，进行起动器启动控制、M/G启动控制以及充放电控制的混合动力控制模块(81)将电容器电压维持在不使劣化加剧电压(b)以下，在由车速和请求驱动力决定的运转点处于M/G启动区域(A)之外时，混合动力控制模块(81)进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压(a)以上为止。

Description

混合动力车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及一种具备以电容器为电源的起动器马达、且作为发动机启动方法而能够进行起动器启动和M/G(电动发电机)启动的混合动力车辆的控制装置。
背景技术
以往，已知有如下结构的蓄电装置(例如，参照专利文献1)：在车辆不使用时，始终控制为蓄电部的电压处于既定下限电压与既定保持电压之间，并且如果车辆通过驾驶员认证单元识别到驾驶员，则对蓄电部进行满充电。
专利文献1：日本特开2008-141855号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在现有装置中，当驾驶员乘入车辆并接通点火器开关时，基于识别到驾驶员而对蓄电部进行满充电。因此，存在以下问题：在点火器接通时，虽然能够确保使用起动器马达的发动机启动，但是由于蓄电部被保持为满充电的状态，因此蓄电部的内部电阻增加，导致蓄电部劣化加剧。
本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供如下一种混合动力车辆的控制装置：在选择EV(Electric Vehicle：电动汽车)模式时，能够在确保发动机启动的同时抑制电容器的劣化加剧。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明在驱动系统中具有起动器马达、发动机以及电动发电机。作为电源系统而具备强电电池、电容器以及电容器充放电控制单元，所述强电电池是所述电动发电机的电源，所述电容器是所述起动器马达的电源，所述电容器充放电控制单元控制所述电容器的充放电。
该混合动力车辆的控制装置设置有起动器启动控制单元、M/G启动控制单元以及发动机启动区域对应图设定单元。
所述起动器启动控制单元使用以所述电容器为电源的起动器马达转动所述发动机的动力输出轴，来进行起动器启动。
所述M/G启动控制单元使用以所述强电电池为电源的电动发电机转动所述发动机的动力输出轴，来进行M/G启动。
所述发动机启动区域对应图设定单元在选择以所述电动发电机为驱动源的EV模式时，设定将从EV区域减去转动发动机的动力输出轴所需量扭矩而得到的区域设为M/G启动区域的发动机启动区域对应图，所述EV区域是由相对于车速的最大马达输出扭矩特性决定的。
在选择EV模式的情况下，在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于所述M/G启动区域时，所述电容器充放电控制单元将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压以下，在由车速和请求驱动力决定的运转点处于所述M/G启动区域之外时，所述电容器充放电控制单元进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压以上为止。
发明的效果
由此，在选择EV模式的情况下，在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于M/G启动区域时，电容器电压维持在不使劣化加剧的电压以下。而且，在由车速和请求驱动力决定的运转点处于M/G启动区域之外时，进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压以上为止。
即，通过将电容器作为电源的起动器启动，能够使M/G扭矩全部用于EV行驶。但是，在M/G启动区域中，能够使用电动发电机来转动发动机的动力输出轴，因此不需要使用起动器启动。因此，只要由车速和请求驱动力决定的运转点处于M/G启动区域之外而没有进入起动器启动区域，就能够通过预先将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压以下，来优先抑制电容器的劣化加剧。
由此，在选择EV模式的情况下，在运转点存在于M/G启动区域时，将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压以下，在运转点处于M/G启动区域之外时，进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压以上为止。
其结果，在选择EV模式时，能够在确保发动机启动的同时抑制电容器的劣化加剧。
附图说明
图1是表示应用了实施例1的控制装置的FF插电混合动力车辆的整体系统图。
图2是表示应用了实施例1的控制装置的FF插电混合动力车辆的以启动器电源为中心的电源系统结构的电源电路图。
图3是表示应用了实施例1的控制装置的FF插电混合动力车辆的控制系统结构的框图。
图4是表示由实施例1的混合动力控制模块执行的电容器充放电控制处理的流程的流程图。
图5是表示将由车速轴和请求驱动力轴决定的EV区域分为M/G启动区域和起动器启动区域而得到的发动机启动区域对应图的对应图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施例1来说明用于实现本发明的混合动力车辆的控制装置的最佳的方式。
实施例1
首先，说明结构。
将应用了实施例1的控制装置的FF插电混合动力车辆(混合动力车辆的一例)的结构分为“驱动系统结构”、“电源系统结构”、“控制系统结构”以及“电容器充放电控制的详细结构”来进行说明。
[驱动系统结构]
图1表示FF插电混合动力车辆的整体。以下，根据图1说明FF插电混合动力车辆的驱动系统结构。
如图1所示，作为所述驱动系统，具备起动器马达1(简称“M”)、横置发动机2(简称“ICE”)、第一离合器3(简称“CL1”)、电动发电机4(简称“M/G”)、第二离合器5(简称“CL2”)以及皮带式无级变速机6(简称“CVT”)。皮带式无级变速机6的输出轴经由终减速轮系7、差动齿轮8以及左右驱动轴9R、9L与左右前轮10R、10L驱动连结。此外，左右后轮11R、11L为从动轮。
所述起动器马达1是如下的转动动力输出轴的马达：具有与设置于横置发动机2的曲轴的发动机启动用齿轮相啮合的齿轮，以后述的电容器23为电源，在发动机启动时对曲轴进行旋转驱动。
所述横置发动机2是使曲轴方向为车宽方向并配置在前室的发动机，具有电动水泵12以及探测横置发动机2的逆向转动的曲轴旋转传感器13。
所述第一离合器3是插入安装在横置发动机2与电动发电机4之间的利用液压而工作的干式多片摩擦离合器，通过第一离合器液压来控制所述第一离合器3的完全接合/滑动接合/释放。
所述电动发电机4是经由第一离合器3与横置发动机2连结的三相交流的永磁体型同步马达。该电动发电机4以后述的强电电池21为电源，定子线圈经由AC线束27与逆变器26连接，该逆变器26在动力运转时将直流转换为三相交流，在再生时将三相交流转换为直流。
所述第二离合器5是插入安装在电动发电机4与作为驱动轮的左右前轮10R、10L之间的利用液压而工作的湿式多片摩擦离合器，通过第二离合器液压控制所述第二离合器5的完全接合/滑动接合/释放。实施例1的第二离合器5借用了设置于利用行星齿轮的皮带式无级变速机6的前进后退切换机构的前进离合器5a和后退制动器5b。也就是说，在前进行驶时将前进离合器5a作为第二离合器5，在后退行驶时将后退制动器5b作为第二离合器5。
所述皮带式无级变速机6是通过向主油室和副油室提供的变速液压来改变皮带的卷绕直径从而获得无级变速比的变速机。该皮带式无级变速机6具有主油泵14(机械驱动)、副油泵15(马达驱动)以及未图示的控制阀单元，该控制阀单元将通过对泵排出压力进行调节而生成的管线液压作为原始压力来生成第一、第二离合器液压以及变速液压。
由所述第一离合器3、电动发电机4以及第二离合器5构成1马达/2离合器的驱动系统，作为利用该驱动系统的主要的驱动方式，具有“EV模式”和“HEV模式”。“EV模式”是将第一离合器3释放并将第二离合器5接合从而使驱动源仅具有电动发电机4的电动汽车模式，将“EV模式”下的行驶称为“EV行驶”。“HEV模式”是将两个离合器3、5接合从而使驱动源具有横置发动机2和电动发电机4的混合动力车模式，将“HEV模式”下的行驶称为“HEV行驶”。
所述电动发电机4基本上在制动操作时进行再生动作，具有随着进行再生动作而在制动操作时对总制动扭矩进行控制的再生协调制动单元16。该再生协调制动单元16具备制动踏板、电动增压器以及主缸，电动增压器在制动操作时进行再生部分/液压部分的协调控制以通过液压制动力来分担从表现为踏板操作量的请求制动力中减去再生制动力后得到的部分。
[电源系统结构]
图1表示FF插电混合动力车辆的整体系统，图2表示以起动器电源为中心的电源系统结构。以下根据图1和图2对FF插电混合动力车辆的电源系统结构进行说明。
如图1所示，所述电源系统具备作为电动发电机电源的强电电池21、作为12V系负载电源的12V电池22以及作为起动器电源的电容器23。
所述强电电池21是作为电动发电机4的电源而搭载的二次电池，例如使用将层叠有多个单电池的电池模块设定在电池盒壳体内而得到的锂离子电池。在该强电电池21中内置集成有进行强电的供给/切断/分配的继电器电路的接线盒，还附设有具有空调功能的电池温度调整单元24以及对电池充电容量(电池SOC)、电池温度进行监视的锂电池控制器86。
所述强电电池21与电动发电机4经由DC线束25、逆变器26以及AC线束27相连接。在逆变器26中内置集成有进行强电的供给/切断/分配的继电器电路的接线盒28，还附设有供暖电路29、电动空调30以及进行动力运转/再生控制的马达控制器83。也就是说，逆变器26在通过强电电池21的放电来驱动电动发电机4的动力运转时，将来自DC线束25的直流转换为流向AC线束27的三相交流。另外，在通过电动发电机4的发电对强电电池21充电的再生时，将来自AC线束27的三相交流转换为流向DC线束25的直流。
所述强电电池21经由DC线束31连接快速外部充电端口32，并且经由DC分支线束25’、充电器33以及AC线束34连接普通外部充电端口35。充电器33进行AC/DC转换、电压转换。在快速外部充电时，例如通过将设置在外出目的地等的充电桩的连接器插头与快速外部充电端口32连接来从外部充电(快速外部充电)。在普通外部充电时，例如通过将家庭用电源的连接器插头与普通外部充电端口35连接来从外部充电(普通外部充电)。
所述12V电池22是作为除起动器马达1以外的其它辅机类即12V系负载36的电源而搭载的二次电池，例如使用一般在发动机汽车等中搭载的铅电池。强电电池21与12V电池22经由DC分支线束25”、DC/DC转换器37以及电池线束38相连接。DC/DC转换器37将来自强电电池21的数百伏电压转换为12V，并设为通过混合动力控制模块81对该DC/DC转换器37进行控制来管理12V电池22的充电量的结构。
所述电容器23是作为起动器马达1的专用电源而搭载的蓄电器件，具有大的静电电容，使用具有快速充放电性能优秀这种特征的被称为双电层电容器(eDLC：electricDouble Layer Capacitor)的电容器。如图2所示，辅机负载电源系统39与电容器23经由设置有熔丝40的电池分支线束38’和电容器充电电路41相连接。另外，电容器23与起动器马达1经由电容器线束42、电阻43以及继电器开关44相连接。此外，通过电容器23和电容器充电电路41等构成DLC单元45，通过起动器马达1和继电器开关44等构成起动器单元46。以下，对DLC单元45和起动器单元46的详细结构进行说明。
如图2所示，所述DLC单元45具备电容器23、电容器充电电路41、自然放电用开关47、强制放电用开关48、单电池电压监视器49以及电容器温度传感器50。
所述电容器23是将多个DLC单电池串联/并联连接而构成的，在多个DLC单电池的两端部并联地设置有自然放电用开关47、强制放电用开关48以及电容器温度传感器50。另外，单电池电压监视器49与各DLC单电池并联地设置以检测多个DLC单电池各自的单电池电压(＝电容器电容)。
所述电容器充电电路41包括内置有基于开关方式的半导体继电器的DC/DC转换器电路(开关元件、扼流线圈、电容器以及二极管的组合电路)。该电容器充电电路41具有由混合动力控制模块81控制的半导体继电器51和DC/DC转换器52。半导体继电器51是使用了半导体开关元件的无触点继电器，例如图2的左下部表示的概要那样，设为使用了通过光信号在被绝缘的输入输出的空间进行传递的被称作光电耦合器的光半导体的结构。该半导体继电器51具有使电容器23从辅机负载电源系统38分离或与辅机负载电源系统38连接的开关功能。DC/DC转换器52将所输入的直流通过开关元件细分为脉冲电流，并将这些接合来获得所需电压的直流输出，由此具有将12V直流转换为13.5V直流的功能以及切换电容器充电电流的功能。
所述起动器单元46具备起动器马达1、继电器开关43、电磁致动器53以及小齿轮移位机构54。
所述电磁致动器53以向两个线圈55、56通电而得到的电磁力将继电器开关44接通，并且使小齿轮移位机构54的小齿轮57移位到与环形齿轮58相啮合的位置。在通电切断时将继电器开关44断开，并且将小齿轮57移位到与环形齿轮58的啮合被解除的位置。此外，环形齿轮58被设置在横置发动机2的曲轴。辅机负载电源系统39与两个线圈55、56经由设置有起动器切断继电器59、HEV/IS/继电器60以及起动器继电器61的电池分支线束38”相连接。起动器切断继电器59的通电/切断通过车身控制模块87进行。HEV/IS/继电器60的通电/切断通过混合动力控制模块81进行。起动器继电器61的通电/切断通过发动机舱开关模块88进行。此外，在电池分支线束38”相交的位置设置有继电器诊断用的电压传感器62。
所述小齿轮移位机构54具有以相对于起动器马达1的马达轴可沿轴方向移动的方式设置的小齿轮57以及将一端侧与电磁致动器53连接并将另一端侧嵌合在小齿轮57的移位槽的移位杆63。
[控制系统结构]
图1表示FF插电混合动力车辆的整体系统，图2表示以起动器电源为中心的电源系统结构，图3表示控制系统结构。以下，根据图1～图3对FF插电混合动力车辆的控制系统结构进行说明。
作为所述控制系统，如图1～图3所示，作为承担对车辆整体的能量消耗适当地进行管理的功能的整合控制单元，具备混合动力控制模块81(简称：“HCM”)。作为与该混合动力控制模块81连接的控制单元，具有发动机控制模块82(简称：“ECM”)、马达控制器83(简称：“MC”)以及CVT控制单元84(简称：“CVTCU”)。而且，具有数据通信模块85(简称：“DCM”)和锂电池控制器86(简称：“LBC”)。还具有车身控制模块87(简称：“BCM”)和发动机舱开关模块88(简称：“USM”)。这些控制单元除了将混合动力控制模块81与DLC单元45连接的LIN通信线89(LIN：“Local Interconnect Network：本地互联网络”的简称)以外，还通过CAN通信线90(CAN：“Controller Area Network：控制器局域网络”的简称)可双向信息交换地进行连接。
所述混合动力控制模块81基于来自各控制单元、点火开关91、加速踏板开度传感器92以及车速传感器93等的输入信息来进行各种控制。其中，为了使能够进行外部充电的FF插电混合动力车辆以高燃料消耗率行驶而进行的控制是基于强电电池21的电池SOC的行驶模式(“CD模式”、“CS模式”)的选择控制。
所述“CD模式(Charge Depleting mode：电量消耗模式)”原则上是使消耗强电电池21的电力的EV行驶优先的模式，例如在强电电池21的电池SOC从饱和SOC下降到设定SOC的期间被选择。但是，在如果进行EV行驶则驱动力不足的高负荷行驶等时例外地进行HEV行驶。选择了该“CD模式”期间的横置发动机2的启动以利用起动器马达1的启动(起动器启动)为基本，将利用电动发电机4的启动(M/G启动)设为例外。
所述“CS模式(Charge Sustain mode：电量保持模式)”原则上是使维持强电电池21的电力的HEV行驶优先的模式，当强电电池21的电池SOC变为设定SOC以下时被选择。也就是说，在需要将强电电池21的电池SOC维持在规定范围时，利用通过横置发动机2的驱动使电动发电机4发电的发动机发电来进行HEV行驶。选择了该“CS模式”期间的横置发动机2的启动以利用电动发电机4的启动(M/G启动)为基本，将利用起动器马达1的启动(起动器启动)设为例外。此外，作为模式切换阈值的“设定SOC”在CD模式→CS模式时的阈值与CS模式→CD模式时的阈值之间具有滞后。
在所述混合动力控制模块81中，除“CD模式”和“CS模式”的选择控制以外，还进行利用起动器马达1的发动机启动控制、对电容器23充电的充电控制以及从电容器23放电的放电控制。还进行如下所述的起动器启动关联控制。
(A)从发动机启动后到起动器启动允许为止的时间缩短控制。
(B)从点火器接通到起动器启动允许为止的时间缩短控制。
(C)电容器23的劣化加剧抑制控制(实施例1)。
(D)电容器23的高温/低温时对策控制。
(E)车辆用辅机的电压瞬降防止控制。
所述发动机控制模块82进行横置发动机2的燃料喷射控制、点火控制、燃料削减控制等。马达控制器83利用逆变器26进行电动发电机4的动力运转控制、再生控制等。CVT控制单元84进行第一离合器3的接合液压控制、第二离合器5的接合液压控制、皮带式无级变速机6的变速液压控制等。关于数据通信模块85，在远程操作便携式遥控钥匙的开关时，如果与便携式遥控钥匙之间建立通信，则例如进行充电端口盖、连接器锁定机构的锁定/开锁的控制。锂电池控制器86对强电电池21的电池SOC、电池温度等进行管理。车身控制模块87进行起动器切断继电器59的通电/切断控制。发动机舱开关模块87根据来自抑制开关94的档位信号，对内置的起动器继电器61的通电/切断进行控制。
[电容器充放电控制的详细结构]
图4表示由混合动力控制模块81执行的电容器充放电控制处理流程(电容器充放电控制单元)。以下，对表示电容器充放电控制处理结构的图4的各步骤进行说明。
在步骤S1中，判断是否为选择了以电动发电机4为驱动源的EV模式的EV行驶。在“是”(EV行驶)的情况下进入步骤S2，在“否”(HEV行驶)的情况下进入结束。
在步骤S2中，在步骤S1中判断为是EV行驶之后，检索图5所示的发动机启动区域对应图，判断由车速和请求驱动力(例如，加速踏板开度)决定的运转点在发动机启动区域对应图上是否存在于M/G启动区域A。在“是”(存在于M/G启动区域A)的情况下进入步骤S3，在“否”(存在于起动器启动区域B)的情况下进入步骤S6。
在此，在发动机启动区域对应图中，如图5所示那样将从由相对于车速的最大马达输出扭矩特性决定的EV区域减去转动发动机的动力输出轴所需量扭矩而得到的区域设定为M/G启动区域A。而且，由相对于车速的最大马达输出扭矩特性决定的EV区域的整个区域原本是起动器启动区域，但随着设定M/G启动区域而将从EV区域减去M/G启动区域A而得到的区域设定为起动器启动区域B(发动机启动区域对应图设定单元)。
在步骤S3中，在步骤S2中判断为存在于M/G启动区域A之后，判断电容器电压是否为不使劣化加剧的电压b以下。在“是”(电容器电压≤电压b)的情况下进入结束，在“否”(电容器电压>电压b)的情况下进入步骤S4。
在此，作为“不使劣化加剧的电压b”，可知如果电容器23的每个单电池的电压是1V以下则不使劣化加剧，因此例如在将六个单电池串联的情况下，能够设定为能够抑制由内阻的增加导致的劣化加剧的6.0V。
在步骤S4中，在步骤S3或步骤S5中判断为电容器电压>电压b之后，关闭强制放电用开关48而使电容器23强制放电，并进入步骤S5。
在此，例如利用作为通常的放电电流的电流3来进行电容器强制放电。
在步骤S5中，在步骤S4中进行了电容器强制放电之后，判断电容器电压是否为不使劣化加剧的电压b以下。在“是”(电容器电压≤电压b)的情况下进入结束，在“否”(电容器电压>电压b)的情况下返回到步骤S4。
在此，“不使劣化加剧的电压b”使用与步骤S3相同的电压值。
在步骤S6中，在步骤S2中判断为存在于起动器启动区域B之后，判断电容器电压是否为起动器启动允许电压a以上。在“是”(电容器电压≥起动器启动允许电压a)的情况下进入结束，在“否”(电容器电压<起动器启动允许电压a)的情况下进入步骤S7。
在此，例如在实施例1的满充电时电容器电压为13.5V的电容器23的情况下，“起动器启动允许电压a”被设定为使起动器启动的所需时间在目标时间内的12.5V左右。
在步骤S7中，在步骤S6或步骤S8中判断为电容器电压<起动器启动允许电压a之后，选择抑制电容器劣化的通常的电流1(例如，15A)作为充电电流，利用电流1对电容器23进行再次充电，并进入步骤S8。
在步骤S8中，在步骤S7中对电容器进行再次充电之后，判断电容器电压是否为起动器启动允许电压a以上。在“是”(电容器电压≥起动器启动允许电压a)的情况下进入结束，在“否”(电容器电压<起动器启动允许电压a)的情况下返回到步骤S7。
在此，“起动器启动允许电压a”使用与步骤S6相同的值。
接着，说明作用。
将实施例1的FF插电混合动力车辆的控制装置的作用分为[电容器电源电路结构的特征作用]、[电容器电源的充放电作用]以及[EV行驶时的电容器充放电控制作用]来进行说明。
[电容器电源电路结构的特征作用]
例如，在怠速停止(idle stop)汽车中，在将起动器马达的电源设为12V电池的情况下，将电源电路结构设为从实施例1的电容器电源电路结构中去除DLC单元45和熔丝40后的结构，并将其作为比较例。
在该比较例的情况下，起动器马达和车辆辅机类的电源共用一个12V电池。因此，在车辆辅机类中的电力需要量高时，如果利用起动器马达进行发动机启动，则供给电力不足，在发动机启动开始的瞬间发生车辆辅机类的电压突然降低的电压瞬降现象。
对此，在实施例1中，通过将强电电池21与12V电池22经由DC/DC转换器37相连接来构成辅机负载电源系统39。DLC单元45构成为具有从DC/DC转换器37分支并连接的电容器充电电路41和与电容器充电电路41连接的电容器23。而且，通过在辅机负载电源系统39与DLC单元45之间设置内置于电容器充电电路41并作为开关的半导体继电器51来构成电容器电源电路。
通过该结构，以来自强电电池21的电力对12V电池22和电容器23充电，并且从12V电池22向车辆辅机类即12V系负载36供给所需电力，并从电容器23向起动器马达1供给所需电力。即，不使起动器马达1和12V系负载36共用电源，12V电池22和电容器23这两个电源得到强电电池21的充电支持。
而且，不变更作为比较例的怠速停止汽车的电源电路结构，而通过追加DLC单元45(电容器充电电路41+电容器23)来构成电容器电源电路。这样，能够以与辅机类的追加相同的要领追加DLC单元45，因此强电电池21和DC/DC转换器37的控制不需要从比较例的控制进行变更。
并且，在辅机负载电源系统39的充放电平衡将要破坏的情况下，DLC单元45(电容器充电电路41+电容器23)能够对充电电流进行控制，并且能够通过作为开关的半导体继电器51与辅机负载电源系统39分离。因此，通过在起动器启动时事先将半导体继电器51打开，能够防止车辆辅机类的电压突然降低的电压瞬降现象。除此之外，对于DC/DC转换器37的转换器容量、12V电池22的电池容量，不需要从比较例中所设定的转换器容量、电池容量进行变更。
[电容器电源的充放电作用]
对通过混合动力控制模块81对所述电容器电源电路进行的“起动器马达1的发动机启动控制作用”、“对电容器23充电的充电控制作用”、“从电容器23放电的放电控制作用”进行说明。
关于利用起动器马达1的发动机启动，当基于来自混合动力控制模块81的起动器启动指令的输出来对HEV/IS/继电器60通电时，继电器开关44变为接通，小齿轮57移位到与环形齿轮58啮合的位置。由此，以电容器23为电源的起动器马达1通过使横置发动机2的曲轴旋转来进行起动器启动，在从通电起经过规定时间后将HEV/IS/继电器60切断。此外，起动器切断继电器59除了禁止发动机启动的车辆条件成立的情况之外，都由车身控制模块87维持通电。另外，内置于发动机舱开关模块88的起动器继电器61只在选择P档时通电，在选择了P档以外的D档等时为切断状态。
因而，对于利用起动器马达1的发动机启动控制，原则上在基于起动器启动允许条件下的起动器启动指令来对HEV/IS/继电器60通电的期间，起动器马达1使用电容器23的电力进行驱动来使横置发动机2启动(起动器启动控制单元)。
此外，在启动横置发动机2时存在以下控制：使用以强电电池21为电源的电动发电机4来转动横置发动机2的动力输出轴，从而进行M/G启动。在该M/G启动控制中，使第二离合器5为滑动接合状态，使第一离合器3逐渐接合，由此将电动发电机4作为起动器马达，来转动横置发动机2的动力输出轴(M/G启动控制单元)。
对于对电容器23的充电，基于来自混合动力控制模块81的充电指令的输出将电容器充电电路41的半导体继电器51闭合，并选择电容器充电电流。由此，将来自强电电池21的电力经由DC/DC转换器37→熔丝40→半导体继电器51→DC/DC转换器52导入到电容器23，来进行与电容器充电电流相应的短时间充电。此外，作为电容器充电电流，将电流1(例如15A)作为基本电流，作为例外，具有通过从电流1变更而可选择的电流2(例如20A)。
因而，对于对电容器23充电的充电控制，在输出充电指令的期间，使用来自强电电池21的电力，通过所选择的电容器充电电流对电容器23充电。
对于从电容器23的放电，基于来自混合动力控制模块81的自然放电指令的输出将DLC单元45的自然放电用开关47闭合，来进行从电容器23的自然放电。另外，基于来自混合动力控制模块81的强制放电指令的输出将DLC单元45的强制放电用开关48闭合，来进行从电容器23的强制放电。将该强制放电的情况下的每单位时间的放电量设定为比自然放电的情况下的每单位时间的放电量大。
因而，对于对电容器23的强制放电控制，在基于强制放电指令将强制放电用开关48闭合的期间，将电容器23的电力转换为电阻热，以比自然放电更短的时间进行放电。此外，作为电容器放电电流，将电流3作为基本电流，作为例外，具有比电流3大的电流4。
因而，对于对电容器23的强制放电控制，在输出放电指令的期间，从强电电池21通过所选择的电容器放电电流来放电。
[EV行驶时的电容器充放电控制作用]
如上所述，在一个马达和两个离合器的驱动系统的情况下，能够选择“EV模式”和“HEV模式”中的某个模式作为驱动模式。“EV模式”是将第一离合器3分离、将第二离合器5接合、且在驱动源中仅具有电动发电机4的电动汽车模式。另一方面，“HEV模式”是将两个离合器3、5接合且在驱动源中具有横置发动机2和电动发电机4的混合动力车模式。
而且，在从“EV模式”向“HEV模式”进行模式转变时，在过渡期将横置发动机2启动。作为该发动机启动的方法，如上所述那样具有两种方法，即利用起动器马达1使横置发动机2启动的“起动器启动”和利用电动发电机4使横置发动机2启动的“M/G启动”。
在此，在选择EV模式时使用驱动模式信息和发动机启动信息管理电容器充电量(＝电容器电压)的控制是实施例1的电容器充放电控制，该驱动模式信息是选择EV模式和HEV模式中的某个模式作为驱动模式的混合动力车辆的特征。
即，通过以电容器23为电源的起动器启动，能够使电动发电机4的M/G扭矩全部用于EV行驶。但是，在能够进行M/G启动的区域，能够使用电动发电机4以转动横置发动机2的动力输出轴的方式启动横置发动机2，因此不需要使用起动器启动。而且，在使用起动器启动的情况下，如果响应起动器启动请求而继续维持电容器23的满充电状态，则内阻增大，电容器劣化加剧。
因此，只要由车速和请求驱动力决定的运转点处于M/G启动区域A之外而没有进入起动器启动区域B，就能够通过预先将电容器电压维持为不使劣化加剧的电压b以下来优先抑制电容器23的劣化加剧。因而，在选择EV模式的情况下，当运转点存在于M/G启动区域A时，优先防止电容器劣化，仅限于在运转点处于M/G启动区域A之外时优先进行起动器启动。下面，基于图4来说明反映该情况而进行的EV行驶时的电容器充放电控制作用。
首先，在EV行驶时运转点存在于M/G启动区域A、且电容器电压为不使劣化加剧的电压b以下时，在图4的流程图中反复进行步骤S1→步骤S2→步骤S3→结束的流程。另外，在运转点从起动器启动区域B进入M/G启动区域A且电容器电压高于不使劣化加剧的电压b时，在图4的流程图中进入步骤S1→步骤S2→步骤S3→步骤S4→步骤S5。而且，在步骤S5中判断为电容器电压高于不使劣化加剧的电压b的期间，反复进行步骤S4→步骤S5的流程，在步骤S4中进行电容器强制放电。即，如果运转点进入M/G启动区域A则进行电容器强制放电，在运转点存在于M/G启动区域A时，电容器电压维持在不使劣化加剧的电压b以下。
另一方面，在EV行驶时运转点存在于起动器启动区域B、且电容器电压为起动器启动允许电压a以上时，在图4的流程图中反复进行步骤S1→步骤S2→步骤S6→结束的流程。另外，在运转点从M/G启动区域A进入起动器启动区域B且电容器电压小于起动器启动允许电压a时，在图4的流程图中进入步骤S1→步骤S2→步骤S6→步骤S7→步骤S8。而且，在步骤S8中判断为电容器电压小于起动器启动允许电压a的期间，反复进行步骤S7→步骤S8的流程，在步骤S7中进行电容器再次充电。即，如果运转点进入起动器启动区域B，则对电容器进行再次充电，在运转点存在于起动器启动区域B时，将电容器电压维持在起动器启动允许电压a以上。
如上所述，在实施例1中采用了以下结构：在选择EV模式的情况下，当由车速和请求驱动力决定的运转点存在于M/G启动区域A时，将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压b以下，当由车速和请求驱动力决定的运转点处于M/G启动区域A之外时，进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压a以上为止(图4的步骤S1～步骤S8)。
即，在选择EV模式的情况下，当运转点存在于M/G启动区域A时，优先防止劣化，当运转点处于M/G启动区域之外时，优先尽快进行起动器启动。
其结果，在选择EV模式时，能够在确保通过M/G启动或起动器启动进行发动机启动的同时，抑制电容器23的劣化加剧。
在实施例1中采用了以下结构：当由车速和请求驱动力决定的运转点存在于处于M/G启动区域A之外的起动器启动区域B时，维持起动器启动允许电压a以上的电容器电压(图4的步骤S6～步骤S8)。
即，在运转点存在于起动器启动区域B时，维持优先起动器启动的电容器电压(起动器启动允许电压a以上)。
因而，当在EV行驶中运转点存在于起动器启动区域B时，能够响应性良好地应对起动器启动请求来启动横置发动机2。
在实施例1中采用了以下结构：当由车速和请求驱动力决定的运转点进入M/G启动区域A时，进行强制放电直到电容器电压从起动器启动允许电压a以上成为不使劣化加剧的电压b以下为止(图4的步骤S3～S5)。
即，从起动器启动允许电压a以上直到不使劣化加剧的电压b以下为止，电容器电压的偏差幅度变大，如果等到通过自然放电来降低电容器电压为止，则需要很长时间。
与此相对地，在由于运转点进入M/G启动区域A而使电容器电压从起动器启动允许电压a以上降低至不使劣化加剧的电压b以下时，使用了强制放电。因此，电容器电压提前降低到不使劣化加剧的电压b以下，能够进一步抑制电容器劣化的加剧。
接着，说明效果。
在实施例1的FF插电混合动力车辆的控制装置中能够获得下面列举的效果。
(1)一种混合动力车辆(FF插电混合动力车辆)的控制装置，该混合动力车辆在驱动系统中具有起动器马达1、发动机(横置发动机2)以及电动发电机4，
作为电源系统而具备强电电池21、电容器23以及电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)，其中，所述强电电池21是所述电动发电机4的电源，所述电容器23是所述起动器马达1的电源，所述电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)是控制所述电容器23的充放电，
在该混合动力车辆(FF插电混合动力车辆)的控制装置中设置有：
起动器启动控制单元(混合动力控制模块81)，其使用以所述电容器23为电源的起动器马达1转动所述发动机(横置发动机2)的动力输出轴，来进行起动器启动；
M/G启动控制单元(混合动力控制模块81)，其使用以所述强电电池21为电源的电动发电机4转动所述发动机(横置发动机2)的动力输出轴，来进行M/G启动；以及
发动机启动区域对应图设定单元(图5)，其在选择以所述电动发电机4为驱动源的EV模式时，设定将从EV区域减去转动发动机的动力输出轴所需量扭矩而得到的区域设为M/G启动区域A的发动机启动区域对应图，所述EV区域是由相对于车速的最大马达输出扭矩特性决定的，
在选择EV模式的情况下，在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于所述M/G启动区域A时，所述电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压b以下，在由车速和请求驱动力决定的运转点处于所述M/G启动区域A之外时，所述电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压a以上为止(图4)。
因此，在选择EV模式时，能够在确保横置发动机2的发动机启动的同时，抑制电容器23的劣化加剧。除此以外，由于仅在必要时对电容器23进行充电，因此能够使12V系电源的充放电平衡有富余。
(2)在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于起动器启动区域B时，所述电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)维持起动器启动允许电压a以上的电容器电压(图4)，其中，所述起动器启动区域B处于所述M/G启动区域A之外。
因此，除了(1)的效果以外，当在EV行驶中运转点存在于起动器启动区域B时，能够响应性良好地应对起动器启动请求而启动横置发动机2。
(3)在由车速和请求驱动力决定的运转点进入所述M/G启动区域A时，所述电容器充放电控制单元(混合动力控制模块81)进行强制放电直到电容器电压从起动器启动允许电压a以上成为不使劣化加剧的电压b以下为止(图4)。
因此，除了(1)或(2)的效果以外，在运转点进入M/G启动区域A时，电容器电压提前降低至不使劣化加剧的电压b以下，能够进一步抑制电容器劣化的加剧。
以上，基于实施例1说明了本发明的混合动力车辆的控制装置，但具体的结构并不限于该实施例1，只要不脱离权利要求书的各权利要求所涉及的发明的主旨即可，允许进行设计的变更、追加等。
在实施例1中示出了以下例子：作为电容器充放电控制单元，在选择EV模式的情况下，在运转点存在于M/G启动区域A时，将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压b以下，在运转点处于M/G启动区域A之外时，进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压a以上为止。但是，也可以设为以下例子：作为电容器充放电控制单元，在选择EV模式的情况下，在运转点存在于M/G启动区域A时，维持0V的电容器电压。另外，还可以设为以下例子：在运转点处于M/G启动区域A之外时，进行再次充电直到电容器电压为满充电为止。
在实施例1中示出了以下例子：作为电容器充放电控制单元，使用行驶模式信息和电容器电压信息来进行再次充电、强制放电的控制。但是，也可以设为以下例子：作为电容器充放电控制单元，代替电容器电压信息而使用电容器电容信息进行再次充电、强制放电的控制。也就是说，当将电容器电容设为Q、将静电电容设为C、将电容器电压设为V时，表示为Q＝C·V，当静电电容C固定时，电容器电容Q与电容器电压V成比例，从而即使代替电容器电压信息而使用电容器电容信息也为等效控制。
在实施例1中，示出了使用混合动力控制模块81作为电容器充放电控制单元的例子。但是，作为电容器充放电控制单元，也可以使用独立设置的电源系统控制器，另外，也可以设为以下例子：在混合动力控制模块以外的控制器中设置电源系统的电容器充放电控制部。
在实施例1中，示出了将本发明的控制装置应用于FF插电混合动力车辆的例子。但是，本发明的控制装置并不限于应用于FF插电混合动力车辆，也能够应用于不具有对强电电池进行外部充电的外部充电功能的FF混合动力车辆、FR混合动力车辆、4WD混合动力车辆。总之，只要是如下，即具备电容器作为启动器电源、能够进行起动器启动和M/G启动作为发动机启动方法的混合动力车辆，就能够应用本发明。
本申请基于2013年6月3日在日本专利局申请的日本特愿2013-117183号要求优先权，通过参照将其全部公开内容完全引入到本说明书中。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆的控制装置，在该混合动力车辆中，
驱动系统具有起动器马达、发动机以及电动发电机，以及
作为电源系统而具备强电电池、电容器以及电容器充放电控制单元，其中，所述强电电池是所述电动发电机的电源，所述电容器是所述起动器马达的电源，所述电容器充放电控制单元控制所述电容器的充放电，
该混合动力车辆的控制装置的特征在于，设置有：
起动器启动控制单元，其使用以所述电容器为电源的起动器马达转动所述发动机的动力输出轴，来进行起动器启动；
电动发电机启动控制单元，其使用以所述强电电池为电源的电动发电机转动所述发动机的动力输出轴，来进行电动发电机启动；以及
发动机启动区域对应图设定单元，其在选择以所述电动发电机为驱动源的电动汽车模式时，设定将从电动汽车区域减去转动发动机的动力输出轴所需量扭矩而得到的区域设为电动发电机启动区域的发动机启动区域对应图，所述电动汽车区域是由相对于车速的最大马达输出扭矩特性决定的；
其中，在选择电动汽车模式的情况下，在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于所述电动发电机启动区域时，所述电容器充放电控制单元将电容器电压维持在不使劣化加剧的电压以下，在由车速和请求驱动力决定的运转点处于所述电动发电机启动区域之外时，所述电容器充放电控制单元进行再次充电直到电容器电压为起动器启动允许电压以上为止。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
在由车速和请求驱动力决定的运转点存在于起动器启动区域时，所述电容器充放电控制单元维持起动器启动允许电压以上的电容器电压，其中，所述起动器启动区域处于所述电动发电机启动区域之外。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
在由车速和请求驱动力决定的运转点进入所述电动发电机启动区域时，所述电容器充放电控制单元进行强制放电直到电容器电压从起动器启动允许电压以上成为不使劣化加剧的电压以下为止。
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Granted publication date: 20170426

Termination date: 20200326

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