CN105358362A - 用于混合动力车辆的控制系统 - Google Patents

Abstract

由于上限充电率(Plim)在自动变速器(18)的档速位置高时相较于档速位置低时受到限制，因此发动机(14)即使在档速位置高时也难以进入高转矩状态。因此，有可能抑制趋向于在发动机(14)被以低转速和高转矩驱动时出现的振动和噪声。另一方面，上限充电率(Plim)在档速位置低时相较于在档速位置高时增加，其结果是充电率增加，因此有可能将电池(46)的充电状态(SOC)保持在恰当的范围内。

Description

用于混合动力车辆的控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于混合动力车辆的控制系统，并且更具体地，涉及用于对电池充电的控制。

背景技术

通常已知一种包括联接至驱动轮使得动力得以传递的发动机和电动机的混合动力车辆。该混合动力车辆在行驶的同时基于车辆的行驶状态切换成多种行驶模式。例如，当电池的充电状态(充电程度)变得低于或等于预定值且输出对电池充电的要求时，行驶模式切换成以下模式：车辆通过使用发动机的动力的一部分来行驶，而同时通过使用发动机的动力的剩余部分由电动机产生电力。日本专利申请公开号2009-248913(JP2009-248913A)中描述的一种混合动力车辆也是这种车辆中的一种。JP2009-248913A描述了这样一种技术，在响应于对电池充电的充电要求而通过使用发动机的动力在充电限制值的范围内对电池充电的混合动力车辆中，该技术用于在车速低时降低该充电限制值。通过这种方式，通过在车速低时降低该充电限制值，行驶期间的振动和噪声的产生得以通过防止以低转速和高转矩驱动发动机而受到抑制。

发明内容

JP2009-248913A中描述的混合动力车辆并不包括处于发动机和电动机这两者与驱动轮之间的变速器。在变速器设置在处于发动机和电动机这两者与驱动轮之间的动力传递路径中的混合动力车辆中，发动机的转速还随着变速器的档速位置而改变；然而，当对混合动力车辆如JP2009-248913A中所描述的混合动力车辆的情形那样进行控制时，发动机会根据档速位置而在低转速和高转矩下运行，其结果是会出现振动和噪声。当然，允许为了抑制振动和噪声的出现而均匀地收紧充电限制值却不考虑档速位置；然而，充电率因此降低，因此不能恰当地保持电池的充电状态。

本发明提供了一种控制系统，在发动机和电动机联接至驱动轮使得使得动力得以传递且变速器设置在处于发动机和电动机这两者与驱动轮之间的动力传递路径中的混合动力车辆中，该控制系统能够恰当地保持电池的充电状态，而同时抑制在车辆以由电动机实施发电来行驶时出现的振动和噪声。

本发明的第一方案涉及一种用于混合动力车辆的控制系统。该控制系统包括驱动轮、发动机、电动机、变速器、电池和控制器。该发动机联接至驱动轮使得动力被传递至驱动轮。该电动机被联接至驱动轮使得动力被传递至驱动轮。变速器设置在驱动轮与发动机及电动机这两者之间的动力传递路径中。电池构造成以电动机产生的电力充电。控制器构造成响应于对电池充电的充电要求而将对电池充电的充电率保持为处于或低于充电限制的同时通过使用发动机的动力使混合动力车辆行驶。该控制器构造成将充电限制值设定成使得该充电限制值在变速器的档速位置为高时比在档速位置为低时小。

通过这种构造，相较于当档速位置低时，当档速位置高时充电率受到限制，因此发动机即使在档速位置高时也难以进入高转矩状态，即，发动机的转速低。因此，有可能抑制趋向于在发动机被以低转速和高转矩驱动时发生的振动和噪音。另一方面，充电限制值在档速位置低时比在档速位置高时高，因此充电率同样增加，并且可能将电池的充电状态保持在恰当的范围内。通过这种方式，通过在档速位置高时(即，振动和噪音趋向于出现时)降低充电限制值，使振动和噪音受到抑制，并且在档速位置低时设定合适的充电率。因此，有可能将抑制振动和噪声的出现以及保持电池的充电状态这两者同时实现。

在该控制系统中，控制器可以构造成将充电限制值设定成使得该充电限制值在车速低时比在车速高时低。通过这种构造，发动机的转速随着车辆速度降低而降低，并且充电限制值相应地降低，因此发动机的转矩的增加受到抑制，并且在行驶期间振动和噪声的出现受到抑制。

在该控制系统中，控制器可以构造成基于电池的充电状态而计算用于使电池的充电状态保持在预定范围内的基础要求充电率，并且将该基础要求充电率和充电限制值中较低的一个设定为目标充电值。通过这种构造，基于设定的目标充电值来执行充电控制，因此有可能适当地防止振动和噪声。

在该控制系统中，控制器可以构造成将基础要求充电率设定成使得基础要求充电率随着电池的充电状态的降低而增加。通过这种构造，随着电池的充电状态降低，基础要求充电状态增加，因此可能将电池的充电状态保持在最优的范围内。

在该控制系统中，该控制器可以构造成与车速小于预定车速时相比，当车速高于或等于预定车速时降低基础要求充电率。通过这种构造，当制动器踏板在高车速状态下被下压时，有可能确保由电动机产生的制动力。

在该控制系统中，电动机可以构造成通过使用发动机的动力产生电力。

该控制系统可以进一步包括离合器。该离合器可以设置在发动机和电动机之间。该控制器可以构造成当以电动机通过使用发动机的动力而产生的电力对电池充电时接合该离合器。通过这种构造，当离合器接合时，在发动机和电动机之间形成了动力传递路径，因此发动机的动力被传递至电动机，并且允许由电动机产生电力。

在该控制系统中，变速器可以为有级自动变速器。通过这种构造，发动机转速即使在相同的车速下也能随着变速器的档速位置而改变，因此尤其是当档速位置高时，发动机转速降低，并且振动和噪声趋向于出现。相反，该充电限制值在档速位置高时降低，因此有可能通过防止发动机被以低转速和高转矩驱动的状态来防止振动和噪声的出现。在该控制系统中，该变速器可以为无级变速器。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优势以及技术和工业重要性，其中相同标号表示相同元件，并且其中：

图1是图示出从构成本发明所适当地应用至的混合动力车辆的发动机和电动机至驱动轮的动力传递路径的示意性构造的视图，并且是图示出设置在该车辆中以便对用作驱动力源的发动机执行输出控制、对自动变速器执行换挡控制、对电动机执行驱动控制等的控制系统的相关部分的视图；

图2是图示出由图1中所示的电子控制单元执行的控制功能的相关部分的功能框图；

图3是示出充电状态与基础要求充电率之间的相关性的映射图；

图4是示出车速与基础要求充电率之间的相关性的映射图；

图5是示出车速和自动变速器的档速位置这两者与上限充电率之间的相关性的映射图；

图6是图示出图1中所示的电子控制单元的控制操作的相关部分的流程图，即，能够在行驶期间抑制振动和噪声的出现而同时将充电状态保持在恰当的范围内的控制操作；

图7是图示出根据本发明的另一实施例的电子控制单元的控制功能的相关部分的功能框图；

图8是示出车速和自动变速器的档速位置这两者与上限充电转矩之间的相关性的映射图；

图9是图示出图7中所示的电子控制单元的控制操作的相关部分的流程图，即，能够在行驶期间抑制振动和噪声的出现而同时将充电状态保持在恰当的范围内的控制操作；以及

图10是示出所需的动力与上限充电率之间的相关性的曲线图。

具体实施方式

在此，适当地，充电限制值是处于或低于电池充电所允许的上限值。电池允许进行充电的充电率(电能)随着充电限制值的增加而增加；而电池允许进行充电的充电率(电能)随着充电限制值的降低而降低。

适当地，在该说明书中，叙述“变速器的档速位置高”表示变速器的速比小，换句话说，档速位置被换挡到发动机转速被设置成低速时的档速位置。叙述“档速位置低”表示变速器的速比大，换句话说，档速位置被换挡到发动机转速被设置成高速时的档速位置。

此后，将参照附图详细描述本发明的实施例。在后面的实施例中，附图是简化的或根据需要修改过的，并且每个部件的比例尺比率、形状等并不总是准确地绘制的。

第一实施例

图1是图示出从构成本发明所适当地应用至的混合动力车辆10(此后，称作车辆10)的发动机14和电动机MG至驱动轮34的动力传递路径的示意性构造的视图，并且是图示出设置在车辆10中以便对用作驱动力源的发动机14执行输出控制、对自动变速器18执行换挡控制、对电动机MG执行驱动控制等的控制系统的相关部分的视图。

如图1中所示，从变速器箱体20(此后，称作箱体20)中的发动机14侧开始，车辆动力传递装置12(此后，称作动力传递装置12)顺序包括发动机分离用离合器KO、电动机MG、变矩器16、油泵22、自动变速器18等。箱体20用作非旋转构件，其通过螺栓等连接至车身。动力传递装置12包括传动轴26、差动齿轮(差动齿轮)装置28、一对车轴30等。传动轴26联接至输出轴24，该输出轴24是自动变速器18的输出旋转构件。该差动齿轮装置28联接至传动轴26。该一对车轴30联接至差动齿轮装置28。如此构造的动力传递装置12例如被适当地用于前置发动机后驱动(FR)车辆10。在该动力传递装置12中，当发动机分离用离合器KO接合时，发动机14的动力被从发动机联接轴32顺序地经由发动机分离用离合器KO、变矩器16、自动变速器18、传动轴26、差动齿轮装置28、一对车轴30等传递至一对驱动轮34。发动机联接轴32将发动机14联接至发动机分离用离合器KO。即，发动机14被联接至驱动轮34以传递动力。

变矩器16是一种液体传递装置，其将输入至泵轮16a的驱动力经由液体传递至自动变速器18。该泵轮16a顺序地经由发动机分离用离合器KO和发动机联接轴32而联接至发动机14，并且是一种输入侧旋转元件，其从发动机14接收驱动力并且是可绕着其轴旋转的。变矩器16的涡轮16b是变矩器16的一种输出侧旋转元件。涡轮16b通过花键配合等联接至变速器输入轴36，以便相对于该变速器输入轴36是相对不可转动的。该变速器输入轴36是一种自动变速器18的输入旋转构件。变矩器16包括闭锁离合器38。闭锁离合器38是一种设置在泵轮16a与涡轮16b之间的直接联接离合器，并且通过液压控制等而被置于接合状态、打滑状态或释放状态。

电动机MG是一种所谓的电动发电机，其具有由电能产生机械驱动力的电动机的功能和由机械能产生电能的发电机的功能。换句话说，电动机MG能够取代作为动力源的发动机14而用作产生驱动力的驱动力源或者是同发动机14一起用作产生驱动力的驱动力源。另外，电动机MG由通过发动机14产生的驱动力或者是从驱动轮34侧输入的从动力(机械能)通过再生而产生电能，并且运行以例如将该电能经由逆变器40、升压转换器(未示出)等储存在电池46中。电池46是一种蓄电装置。电动机MG可操作地联接至泵轮16a，并且动力在电动机MG和泵轮16a之间彼此传递。因此，电动机MG以及发动机14联接至变速器输入轴36以传递动力。电动机MG被连接以便经由逆变器40、升压转换器(未示出)等与电池46交换电能。当车辆在使用电动机MG作为驱动力源的情况下行驶时，发动机分离用离合器KO被释放，并且电动机MG的动力顺序地经由变矩器16、自动变速器18、传动轴26、差动齿轮装置28、一对车轴30等传递至一对驱动轮34。即，电动机MG被联接至驱动轮34以传递动力。

油泵22被联接至泵轮16a，并且是一种机械油泵，其通过由发动机14(或电动机MG)旋转地驱动而产生液压压力来对自动变速器18执行换挡控制、控制闭锁离合器38的转矩容量、控制发动机分离用离合器KO的接合或释放，以及向车辆10的动力传递路径的部分供给润滑油。动力传递装置12包括电动油泵52，其由电动机(未示出)驱动，并且当油泵22未被驱动时，例如当车辆停止时，通过补充性地操作该电动油泵52而产生液压压力。

设置在发动机14和电动机MG之间的发动机分离用离合器KO例如是一种湿式多盘型液压摩擦接合装置，其中，多个摩擦板彼此堆叠在顶部并且由液压致动器挤压，并且通过设置在动力传递装置12中的液压控制电路50使用由油泵22或电动油泵52产生液压压力作为源压力而受到接合/释放控制。在该接合/释放控制中，发动机分离用离合器KO能够传递的转矩容量，即，发动机分离用离合器KO的接合力，例如通过调整液压控制电路50中的线性电磁阀的压力等而连续地改变。该发动机分离用离合器KO包括一对离合器旋转构件(离合器从动盘毂和离合器鼓)，它们在发动机分离用离合器KO的释放状态下是可相对旋转的。其中一个离合器旋转构件(离合器从动盘毂)联接至发动机联接轴32以便是相对不能转动的；而另一个离合器旋转构件(离合器鼓)联接至变矩器16的泵轮16a以便是相对不能转动的。通过这种构造，当发动机分离用离合器KO处于接合状态时，经由发动机联接轴32致使泵轮16a与发动机14整体地旋转。即，在发动机分离用离合器KO的接合状态下，来自发动机14的驱动力被输入至泵轮16a。另一方面，在发动机分离用离合器KO的释放状态下，泵轮16a和发动机14之间的动力传递被中断。如上所述，电动机MG可操作地联接至泵轮16a，因此发动机分离用离合器KO用作连接或断开发动机14和电动机MG之间的动力传递路径的离合器。所谓的常开离合器被用作根据本实施例的发动机分离用离合器KO。该常开离合器与液压压力成比例地增加其转矩容量(接合力)，并且在无液压压力供给的状态下置于释放状态。

自动变速器18不经由发动机分离用离合器KO而联接至电动机MG以传递动力。自动变速器18插入在驱动轮34与发动机14和电动机MG这两者之间的动力传递路径中。该自动变速器18将来自驱动力源(发动机14和电动机MG)的动力传递至驱动轮34侧。自动变速器18例如是一种行星齿轮型多级变速器，其用作有级自动变速器，其中，通过切换例如液压摩擦接合装置(诸如离合器C和制动器B)的多个接合装置中所接合的一个(即，接合液压摩擦接合装置中的一个而释放液压摩擦接合装置中的另一个)，多个档速位置(档位)通过换挡而选择性地建立。即，自动变速器18是一种有级变速器，其实施在已知车辆中广泛使用的所谓的离合器间换挡，并且在对变速器输入轴36的旋转改变转速后从输出轴24输出。变速器输入轴36还是一种涡轮轴，其由变矩器16的涡轮16b旋转地驱动。而且，在自动变速器18中，通过基于驾驶员的加速操作、车辆速度V等对离合器C和制动器B的接合/释放控制建立预定档位(档速位置)。当自动变速器18的所有离合器C和制动器B被释放并且驱动轮34与发动机14和电动机MG这两者之间的动力传递路径断开时，自动变速器18被置于空档状态。自动变速器18对应于根据本发明的变速器。

返回参照图1，车辆10包括电子控制单元100，其包括例如与混合动力驱动控制等关联的控制器。电子控制单元100构造成包括所谓的微型计算机，其例如包括CPU、RAM、ROM、输入/输出接口等。通过根据预存储在ROM中的程序执行信号处理而同时利用RAM的暂时存储功能，该CPU对车辆10执行多种控制。例如，电子控制单元100构造成对发动机14执行输出控制、对电动机MG执行驱动控制(包括对电动机MG的再生控制)、对自动变速器18的换挡控制、对锁闭离合器38的转矩容量控制、对发动机分离用离合器KO的转矩容量控制等，并且在需要的时候被分离成发动机控制电子控制单元(E/G-ECU)、电动机控制电子控制单元(MC-ECU)、液压控制电子控制单元(A/T-ECU)(换挡控制电子控制单元)等。

例如，以下信号被供给至电子控制单元100：表示发动机转速Ne的信号；表示变速器输入转速Nin的信号；表示变速器输出转速Nout的信号；表示电动机转速Nmg的信号；表示节流阀开度θth的信号；表示发动机14的进气量Qair的信号；表示车辆10的纵向加速器G(或纵向减速度G)的信号；表示发动机14的冷却剂温度THw的信号；表示液压控制电路50中的液压流体的流体温度THoil的信号；表示加速器操作量Acc的信号；表示制动器操作量Brk的信号；表示换挡杆84的操纵杆位置(换挡操作位置、档位、操作位置)Psh的信号；电池46的充电状态(充电程度、剩余充电程度)SOC等。发动机转速Ne是发动机14的转速，并且由发动机转速传感器56进行检测。变速器输入转速Nin是变矩器16的涡轮转速Nt，即，变速器输入轴36的转速，其作为自动变速器18的输入转速，并且由涡轮转速传感器58进行检测。变速器输出转速Nout是输出轴24的转速、对应于车速V、传动轴26的转速等，其作为车速相关值，并且由输出轴转速传感器60进行检测。电动机转速Nmg是电动机MG的转速，并且由电动机转速传感器62进行检测。节流阀开度θth是电子节流阀(未示出)的开度，并且由节流传感器64进行检测。进气量Qair由进气量传感器66进行检测。纵向加速度G(或纵向减速度G)由加速度传感器68进行检测。冷却剂温度THw由冷却剂温度传感器70进行检测。流体温度THoil由流体温度传感器72进行检测。加速器操作量Acc是作为驾驶员对车辆10所要求的驱动力(驾驶员要求动力)的加速器踏板76的操作量，并且由加速器操作量传感器74进行检测。制动器操作量Brk是作为驾驶员对车辆10所要求的制动力(驾驶员要求减速度)的制动器踏板80的操作量，并且由脚部制动器传感器78进行检测。诸如已知的“P”、“N”、“D”、“R”、“S”位置等的操纵杆位置Psh由档位传感器82进行检测。充电状态SOC基于由电池监控单元86所检测的电压、电流和电池温度进行计算。另外，电能被从辅助电池88供给至电子控制单元100。辅助电池88借助通过DC/DC转换器(未示出)降压的电能来充电。

例如，用于对发动机14进行输出控制的发动机输出控制指令信号Se、用于控制电动机MG的操作的电动机控制指令信号Sm、用于致动包括在液压控制电路50中以便控制发动机分离用离合器KO的液压致动器以及自动变速器18的离合器C和制动器B等的电磁性的阀门(电磁阀)、电动油泵52等的液压压力指令信号Sp被从电子控制单元100输出。

图2是图示出由电子控制单元100实施的控制功能的相关部分的功能框图。在图2中，有级换挡控制单元102(有级控制装置)用作使自动变速器18换挡的换挡控制单元。例如，通过使用实际车速V和加速器操作量Acc(或节流阀开度θth)作为变量来查阅预存储的具有升档线和降档线的已知相关性(换档线映射图、换档映射图)，有级换挡控制单元102基于由实际车速V和加速器操作量Acc所表示的车辆状态确定是否使自动变速器18换挡，即，自动变速器18应当被换档至的档速位置。然后，有级换挡控制单元102对自动变速器18执行自动换挡控制，使得能够获得所确定的档速位置。例如，在由加速器踏板76的进一步下压操作引起加速器操作量Acc增加的情况下，当加速器操作量Acc(车辆要求转矩)朝向高加速器操作量(高车辆要求转矩)侧穿过任意一条降档线时，有级换挡控制单元102判定发出了使自动变速器18降档的要求，并且对自动变速器18执行对应于该降档线的降档控制。此时，例如，有级控制单元102向液压控制电路50输出指令(换挡输出指令、液压压力指令)Sp，其用于接合和/或释放与自动变速器18的换档关联的接合装置，使得根据预存储的接合操作图表实现档速位置。通过根据指令Sp致动液压控制电路50中的电磁阀，液压控制电路50致动与换档关联的接合装置的液压致动器，使得自动变速器18得以通过将释放侧离合器释放并将接合侧离合器接合而换档。

混合动力控制单元104(混合动力控制装置)包括发动机驱动控制单元的功能和电动机操作控制单元的功能，发动机驱动控制单元执行对发动机14的驱动控制，电动机操作控制单元经由逆变器40控制电动机MG的作为驱动力源或发电机的操作。在通过那些控制功能使用发动机14和电动机MG的情况下，混合动力控制单元104执行混合动力驱动控制等。例如，混合控制单元104基于加速度操作量Acc和车速V计算驾驶员的要求转矩Tr*，并且考虑到传递损失、辅助载荷、自动变速器18的档速位置、电池46的充电状态SOC等控制驱动力源，使得通过驱动力源(发动机14和电动机MG)的输出转矩而获得所要求的转矩Tr*。

更具体地，例如，在要求转矩Tr*仅仅由电动机MG的输出转矩Tmg(电动机转矩)提供的范围内，混合动力控制单元104将行驶模式设置成电机行驶模式(此后，称为EV行驶模式)，并且执行仅电动机MG被用作驱动力源的电机行驶(EV行驶)。另一方面，例如，在至少无发动机14的输出转矩(发动机转矩)Te的情况下未提供车辆要求转矩的范围内，混合控制单元104将行驶模式设置成发动机行驶模式，并且执行至少发动机14被用作驱动力源的发动机行驶。

当混合动力驱动控制单元104执行EV行驶时，混合动力控制单元104通过释放发动机分离用离合器KO断开发动机14和变矩器16之间的动力传递路径，并且致使电动机MG输出电机行驶所要求的电动机转矩Tmg。另一方面，当混合动力控制单元104执行发动机行驶时，混合动力控制单元104通过接合发动机分离用离合器KO而将驱动力从发动机14传递至泵轮16a，并且在需要的情况下致使电动机MG输出辅助转矩。例如，当混合动力控制单元104例如在车辆停止期间未驱动油泵22时，混合动力控制单元104通过补充性地致动电动油泵52来防止液压流体的短缺。

例如，当在EV行驶期间加速器踏板76的下压量增加且车辆要求转矩增加，并因此要求对应于车辆要求转矩的用于EV行驶的电动机转矩Tmg超过能够进行EV行驶的预定EV行驶转矩范围时，混合动力控制单元104将行驶模式从EV行驶模式换挡成发动机行驶模式，并且通过起动发动机14来执行发动机行驶。在发动机14起动时，混合动力控制单元104朝向完整接合来接合发动机分离用离合器KO并且通过从电动机MG经由发动机分离用离合器KO传递用于起动发动机的发动机起动转矩Tmgs来旋转地驱动发动机14。因此，发动机14得以通过控制发动机点火、燃料供给等起动，同时将发动机转速Ne增加至预定转速或更高。混合动力控制单元104在发动机14起动之后迅速地完成对该发动机分离用离合器KO的接合。

当电池46的充电状态SOC变得低于或等于提前设定的预定值SOC*时(当电池46应当充电的预定条件满足时)，输出用于对电池46充电的充电要求。此时，混合动力控制单元104通过接合该发动机分离用离合器KO并驱动发动机14而将驾驶员的要求转矩Tr*传递至驱动轮34，并且通过使用发动机14的动力的剩余部分旋转地驱动电动机MG来产生电力。因此，电池46得以被充电。此时，混合动力控制单元104随后计算电池46的目标充电值Pb*，并且在目标充电值Pb*的范围内通过使用发动机14的动力产生电力。

在使用电动机MG充电的发动机行驶中，电池46的目标充电值Pb*(目标充电功率)在现有技术中基于电池46的充电状态SOC、车速V等进行确定。例如，当电池46的充电状态变得低于或等于预定值SOC*时，使用电动机MG执行充电，并且目标充电值Pb*被设定成随着充电状态SOC的减小而增加。在低车速时，目标充电值Pb*被设定成随着车速V的减小而减小。当车速V低时，发动机转速Ne降低，因此发动机转矩Te对于目标充电值Pb*增加。振动的激振力由于上面的原因而增加，因此容易在行驶期间出现振动和噪声。相反，通过在车速V低的行驶状态下降低目标充电值Pb*，会防止振动和噪声的出现。

然而，在用于包括自动变速器18的车辆(诸如混合动力车辆10)的动力传递装置12中，发动机转速Ne随着自动变速器18的档速位置而改变。具体地，发动机转速Ne随着自动变速器18的档速位置变得越高，即随着速比减小而降低。因此，即便当实现了相同的目标充电值Pb*时，随着转速变得更高，发动机14以更低的转速旋转并且以更高的转矩被驱动，其结果是振动的激振力增加。因此，振动和噪声趋于出现。这种现象在低车速下尤其成问题。当目标充电值Pb*持续降低以便抑制振动和噪声的出现时，充电率(或充电量)降低，因此电池46的充电状态SOC会落在恰当的范围(例如，40％至60％)之外。因此，电子控制单元100执行控制以将电池46的充电状态SOC保持在恰当的范围内的同时在行驶期间通过基于自动变速器18的档速位置改变目标充电值Pb*来抑制振动和噪声的出现。此后，将会描述作为本发明的相关部分的电子控制单元100的控制操作。本发明能够不考虑变矩器16的锁闭离合器38的接合状态；然而，在以下描述中，锁闭离合器38在本实施例中是接合的。

返回参照图2，目标充电值确定单元105(目标充电值确定装置)将基础要求充电率Pa和上限充电率Plim中较低的那个确定为目标充电值Pb*，基础要求充电率Pa由基础充电率计算单元106计算，上限充电率Plim由上限充电率计算单元108计算。

基础充电率计算单元106(基础充电率计算装置)基于充电状态SOC和车速V通过查阅预设的相关性来计算计算出要求充电率Pa。图3是示出充电状态SOC与基础要求充电率Pa之间的相关性的预存映射图。如图3中所示，当充电状态SOC变得低于或等于预定值SOC*时，输出用于对电池46充电的充电要求，并且基础要求充电率Pa随着充电状态SOC降低而增加。映射图中的Pamax和Pamin是电池46的可允许放电电力(Pamax)和可允许充电电力(Pamin)，并且随着电池温度等改变。

基础充电率计算单元106在高车速区域中相较于在直到那时为止的低车速区域中降低要求充电率Pa，一直到如图4中的车速V与基础要求充电率Pa之间的相关性的映射图中所示，其中在高车速区域中，车速V高于或等于预设高车速确定值Vh。当在高车速区域中下压制动器踏板80时，由电动机MG产生制动力(再生力)以便使车辆减速。然而，当电池46的充电状态SOC在高车速区域中高时，在制动器踏板80下压时由电动机MG产生的制动力受到限制以便将充电状态SOC保持在恰当的范围内。因此，基础充电率计算单元106在车速高于或等于预设高车速确定值Vh的高车速区域中降低基础要求充电率Pa，以便在高速行驶状态下确保由电动机MG产生的制动力。

由基础充电率计算单元106计算的基础要求充电率Pa是电池46的充电状态SOC保持在可允许控制上限值和可允许控制下限值的预设范围内的充电率。

上限充电率计算单元108(上限充电率计算装置)基于车速V和自动变速器18的档速位置来计算上限充电率Plim。图5是示出上限充电率Plim与车速V和自动变速器18的档速位置这两者之间的相关性的映射图，并且得以提前获得和存储。如图5中所示，上限充电率Plim随着车速V降低而降低。即，上限充电率Plim被设定成在车速V低时比在车速V高时低。当车速V降低时，发动机转速Ne也降低。即便当实现了相同的充电率时，发动机转矩Te随着发动机转速Ne降低而增加。即，因为发动机14被以低转速和高转矩驱动，也会增加振动的激振力，因此振动和噪声也会相应地增加。因此，上限充电率计算单元108设定上限充电率Plim，使得该上限充电率Plim随着车速降低而降低。当通过这种方式控制时，即便当车速V降低且发动机转速Ne降低时，上限充电率Plim降低，因此发动机转矩Te也降低，并且会在行驶期间抑制振动和噪声的出现。该上限充电率Plim可以被认为是根据本发明的充电限制值。

另外，如图5中所示，上限充电率Plim设定成使得该上限充电率Plim在自动变速器18的档速位置高时比在档速位置低时低。当档速位置变高时，即便在相同的车速V下，发动机转速Ne也会降低。因此，即便当获得相同的充电率时，当档速位置变高时，发动机转速Ne也会降低，因此发动机转速Te增加。因此，发动机14被以低转速和高转矩驱动，并且也会相应地增加振动和噪声。因此，上限充电率计算单元108设定上限充电率Plim，使得该上限充电率Plim随着档速位置变高而减小。因此，即便当发动机转速Ne减小时，发动机转矩Te也会减小，因此会在行驶期间抑制振动和噪声的出现。

该上限充电率Plim是提前以经验为主获得的，并且该上限充电率Plim被设定成阈值，处于或低于该阈值时驾驶员不会经历在发动机14被驱动以输出动力时所产生的振动或噪声。在本实施例中，假定加速器操作量Acc在相对低的车速区域中相对小的情况，即，要求驱动动力Pr*相对低和被要求用于发动机14的驱动动力Pe*也相对低的情况。因此，在本实施例中，通过在驱动动力Pe*低于或等于预定值Pc的范围中将预定值Pc设定为驱动动力Pe*，得以一致地计算出上限充电率Plim。

换句话说，由上限充电率计算单元108计算出的上限充电率是用于通过防止发动机14的低转速和高转矩状态而抑制振动和噪声的出现的值。即，通过在上限充电率Plim的范围内使用发动机14的动力，由电动机MG产生电能。因此，在行驶期间抑制了振动和噪声的出现。

目标充电值确定单元105将由基础充电率计算单元106计算出的基础要求充电率Pa和由上限充电率计算单元108计算出的上限充电率Plim中较低的一个设定为目标充电值Pb*。例如，当基础要求充电率Pa高于上限充电率Plim时，目标充电值确定单元105将上限充电率Plim设定为目标充电值Pb*。当通过这种方式进行控制时，充电率由上限充电率Plim限制，因此发动机转矩Te受到限制并且充电率减小。然而，振动和噪声在行驶期间受到抑制。当上限充电率Plim高于基础要求充电率Pa时，目标充电值确定单元105将基础要求充电率Pa设定为目标充电值Pb*。当通过这种方式进行控制时，使用基础要求充电率Pa作为目标充电值来执行充电，因此充电状态SOC被保持在恰当的范围内。因为基础要求充电率Pa低于上限充电率Plim，发动机转矩Te也减小，因此振动和噪声在行驶期间的出现受到抑制。

图6是图示出电子控制单元100的控制操作的相关部分的流程图，即，能够在行驶期间抑制振动和噪声出现而同时将充电状态SOC保持在恰当的范围内的控制操作。例如，该流程以约几毫秒到几十毫秒的极短的循环时间而重复地执行。

在对应于基础要求充电率计算单元106的步骤S1(此后，“步骤”两字被省略)中，基础要求充电率Pa基于充电状态SOC和车速V进行计算。该基础要求充电率Pa是用于将充电状态SOC保持在恰当的范围内的值。随后，在对应于上限充电率计算单元108的S2中，计算出基于车速V和自动变速器18的档速位置(档位、速度比)的上限充电率Plim。该上限充电率Plim是用于通过防止发动机14的高转矩状态而抑制振动和噪声在行驶期间出现的值。在对应于目标充电值确定单元105的S3中，确定在S1中计算的基础要求充电率Pa是否高于在S2中计算的上限充电率Plim。当在S1中作出肯定的确定时，在对应于目标充电值确定单元105的S4中将上限充电率Plin设定用于目标充电值Pb*。因此，尽管充电率降低了，振动和噪声在行驶期间的出现也会受到抑制。当在S3中作出否定的确定时，在对应于目标充电值确定单元105的S5中将基础要求充电率Pa设置用于目标充电值Pb*。因此，充电状态SOC被保持在恰当的范围内，并且振动和噪声在行驶期间的出现也会受到抑制。

如上所描述的，根据本实施例，上限充电率Plim在自动变速器18的档速位置高时比档速位置低时更为受限，因此发动机14即便在档速位置高时也难以进入高转矩状态。因此，有可能抑制在发动机14被以低转速和高转矩驱动时趋于出现的振动和噪声。另一方面，上限充电率Plim在档速位置低时比在档速位置高时高，因此充电率也会增加，并且有可能将电池46的充电状态SOC保持在恰当的范围内。通过这种方式，振动和噪声的出现通过在档速位置高时降低上限充电率Plim而受到抑制，并且得以在档速位置低时设定合适的充电率。因此，有可能将抑制振动和噪声的出现以及保持电池46的充电状态SOC这两者同时实现。

根据本实施例，上限充电率Plim被设定成以便在车速V高时比在车速V低时高。通过这种构造，发动机转速Ne随着车速V减小而减小，并且上限充电率Plim相应地减小，因此发动机14的转矩的增加受到抑制，并且振动和噪声在行驶期间的出现受到抑制。

根据本实施例，电池46的充电状态SOC被保持在预定范围内时的基础要求充电率Pa基于电池46的充电状态SOC进行计算，并且基础要求充电率Pa和上限充电率Plim中较低的一个被设置用于目标充电值Pb*。通过这种构造，通过使用所设定的目标充电值Pb*作为目标来执行充电控制，因此有可能适当地防止振动和噪声。

根据本实施例，基础要求充电率Pa随着电池46的充电状态SOC减小而增加。通过这种构造，当电池46的充电状态降低时，基础要求充电率Pa增加，因此有可能将电池46的充电状态SOC保持在最优范围内。

根据本实施例，一旦车速V落在高于或等于预设高车速确定值Vh的区域内，则相较于当车速V落在到那时为止的低车速区域时，基础要求充电率Pa降低。通过这种构造，当在高车速状态下压下制动器踏板80时，有可能确保由电动机MG产生的制动力。

根据本实施例，发动机分离用离合器KO设置在发动机14和电动机MG之间，并且当电池46由电动机MG通过使用发动机14的动力所产生的电力充电时，发动机分离用离合器KO接合。通过这种构造，当发动机分离用离合器KO接合时，在发动机14和电动机MG之间形成了动力传递路径，因此发动机14的动力被传递至电动机MG，并且允许由电动机MG产生电力。

根据本实施例，混合动力车辆10包括有级自动变速器18。通过这种构造，即便处于相同的车速V时，发动机转速Ne也随着自动变速器18的档速位置而改变，因此，尤其是当档速位置高时，发动机转速Ne降低，并且振动和噪声趋于出现。相反，当档速位置高时，上限充电率Plim降低，因此有可能通过防止发动机14被以低转速和高转矩驱动的状态而防止振动和噪声的出现。

接下来，将描述本发明的另一实施例。在以下的描述中，相同参考标号表示与上述实施例共有的部分，并且省略对它们的描述。

第二实施例

在上述实施例中，基础要求充电率Pa、上限充电率Plim和目标充电值Pb*全部都在动力的维度上进行管理；代替地，这些可以在转矩的维度上进行管理。图7是图示出对应于本实施例的电子控制单元150的控制功能的相关部分的功能框图。有级控制单元和混合动力控制单元基本上未相对于上述实施例的有级控制单元和混合动力控制单元进行修改，因此相同参考标号表示对应于上述实施例的那些部件的部件，并且省略对它们的描述。

图7中所示的基础充电转矩计算单元152(基础充电转矩计算装置)基于充电状态和车速V通过查阅预存的相关性来计算基础要求充电转矩Ta。基础充电转矩计算单元152以及上述基础充电率计算单元106基于充电状态SOC通过查阅图3等中所示的映射图来计算基础要求充电率Pa。另外，基于所计算的基础要求充电率Pa和发动机转速Ne(或电动机MG的电动机转速Nmg)，通过将基础要求充电率Pa转换成发动机转矩来计算获得基础要求充电转矩Ta(＝Pa/Ne，Pa/Nmg)。基础要求充电转矩Ta是应该由发动机14产生的转矩，并且和基础要求充电率Pa一样是用于将电池46的充电状态SOC保持在恰当的范围内的值。

上限充电转矩计算单元154(上限充电转矩计算装置)基于车速V和自动变速器18的档速位置通过查阅图8中所示的预存映射图来计算上限充电转矩Tlim。图8是示出上限充电转矩Tlim与车速V和自动变速器18的档速位置这两者之间的相关性，并且提前获得并存储的映射图。如图8中所示，甚至上限充电转矩Tlim也随着车速V降低而减小。因为发动机转速Ne随着车速V降低而减低，通过相应地减小上限充电转矩Tlim，振动和噪声在行驶期间的出现通过防止发动机14以低转速和高转矩操作而受到抑制。上限充电转矩Tlim可以被认为是根据本发明的充电限制值。

另外，如图8中所示，上限充电转矩Tlin被设置成当自动变速器18的档速位置高时比档速位置低时小。对于相同的车速V，随着档速位置变高，发动机转速Ne降低。因此，随着发动机转矩Te增加，发动机14在低转速和高转矩下进行操作，因此振动和噪声在行驶期间增加。因此，上限充电转矩计算单元154基于图8中所示的映射图随着车速V降低而减小该上限充电转矩Tlim，并且随着档速位置变高而减小该上限充电转矩Tlim。通过这种方式，上限充电转矩计算单元154计算上限充电转矩Tlim，处于或低于该上限充电转矩Tlim时，振动和噪声在行驶期间的出现受到抑制。

该上限充电转矩Tlim被提前以经验为主地获得，并且该上限充电转矩Tlim被设定成阈值，当处于或低于该阈值时，驾驶员不会经历当发动机14被驱动时产生的振动或噪声。同样在本实施例中，假定加速器操作量Acc在低车速区域中相对小的情况，即，要求驱动转矩Tr*相对小且要求用于发动机14的驱动转矩Te*同样相对小的情况。通过在驱动转矩Te*小于或等于预定值Tc的范围中将预定值Tc设定为驱动转矩Te*，可统一地计算出上限充电转矩Tlim。

目标充电转矩确定单元156(目标充电转矩确定装置)将由基础充电转矩计算单元152计算出的基础要求充电转矩Ta和由上限充电转矩确定单元154计算出的上限充电转矩Tlim中的较小的一个确定为目标充电转矩Tb*。例如，当基础要求充电转矩Ta大于上限充电转矩Tlim时，目标充电转矩确定单元156将上限充电转矩Tlim确定为目标充电转矩Tb*。因此，目标充电转矩Tb*受到上限充电转矩Tlim限制，因此防止发动机14的高转矩状态，并且振动和噪声在行驶期间的出现受到抑制。当上限充电转矩Tlim大于基础要求充电转矩Ta时，目标充电转矩确定单元156将基础要求充电转矩Ta确定为目标充电转矩Tb*。因此，发动机14被控制成使得基础要求充电转矩Ta被输出，并且充电状态SOC被恰当地控制。因为基础要求充电转矩Ta小于上限充电转矩，振动和噪声在行驶期间的出现受到抑制。

图9是图示出根据本实施例的电子控制单元150的控制操作的相关部分的流程图，即能够在行驶期间抑制振动和噪声出现而同时将充电状态SOC保持在恰当的范围内的控制操作。例如，该流程图以约几毫秒到几十毫秒的极短循环时间而重复地执行。

在对应于基础充电转矩计算单元152的S1中，该基础要求充电率Pa基于充电状态SOC和车速V进行计算。随后，在对应于基础充电转矩计算单元152的S11中，通过将在S1中计算出的基础要求充电率Pa转换成发动机转矩而获得的基础要求充电转矩Ta(＝Pa/Ne)得以被计算出。在对应于上限充电转矩计算单元154的S12中，基于车速V和自动变速器的档速位置(档位、速度比)通过查阅图8中所示的预存映射图来计算上限充电转矩Tlim。在对应于目标充电转矩确定单元156的S13中，判定S11中获得的基础要求充电转矩Ta是否大于在S12中计算的上限充电转矩Tlim。当在S13中作出肯定的确定时，在对应于目标充电转矩确定单元156的S14中将上限充电转矩Tlim设定用于目标充电转矩Tb*。当在S13中作出否定的确定时，在对应于目标充电转矩确定单元156的S15中将基础要求充电转矩Ta设定用于目标充电转矩Tb*。

如上所述，根据本实施例，上限充电转矩Tlim在自动变速器18的档速位置高时比在档速位置低时更为受限，因此即便当档速位置高时，发动机14也难以进入高转矩状态。因此，有可能抑制发动机14被以低转速和高转矩驱动时趋于出现的振动和噪声。另一方面，上限充电转矩Tlim在档速位置低时比在档速位置高时大，因此充电转矩也会增加，并且可能将电池46的充电状态SOC保持在恰当的范围内。通过这种方式，通过在档速位置高时减小上限充电转矩Tlim，振动和噪声的出现得以受到抑制，并且在档速位置低时设定了合适的充电转矩。因此，有可能将抑制振动和噪声的出现以及保持电池46的充电状态SOC这两者同时实现。

与本实施例一样，当在转矩的维度上进行管理时，转矩传递路径对于自动变速器18的每个档速位置而改变，因此通过响应于档速位置改变上限充电转矩Tlim，在行驶期间抑制振动和噪声的效果是显著的。

第三实施例

在上述实施例中，假定加速器操作量Acc在相对低的车速区域中相对小的情况，即，发动机14的要求动力Pe*相对地小于或等于预定值的情况。因此，在上述实施例中，要求动力Pe*参照作为相对低的值的预定值Pc进行确定，并且上限充电率Plim在要求动力Pe*低于或等于预定值Pc的区域中基于预定值Pc统一地设定。在本实施例中，将描述在要求动力Pe*超过预定值Pc并且变得相对高的情况下，对上限充电率Plim的设定。

当要求动力Pe*由于加速器踏板76的下压而增加时，要求发动机转矩Te*也相应地增加。因此，要求转矩Te*(要求发动机转矩)由于发动机14被以低转速和高转矩而与要求动力Pe*成比例地增加，因此在行驶期间出现的振动和噪声也会增加。因此，根据上述实施例的上限充电率计算单元108能够不仅基于车速V和自动变速器18的档速位置还能基于驱动动力Pe*来计算上限充电率Plim。

图10是示出要求动力Pe*与上限充电率Plim之间的相关性，并提前经验为主地获得且存储的映射图。如图10中所示，上限充电率Plim随着要求动力Pe*增加而降低。这是基于以下事实：当要求动力Pe*增加时，要求转矩Te*也相应地增加，并且行驶期间出现的振动和噪声也增加。即，发动机转矩Te随着要求转矩Te*增加而增加，因此发动机14趋于进入高转矩状态。因此，通过如图10中的映射图所示随着要求动力Pe*增加而降低上限充电率Plim，振动和噪声在行驶期间的出现通过抑制发动机14的高转矩状态而受到抑制。在图10的映射图中，未示出车速V和自动变速器18的档速位置；然而，实际上，上限充电率Plim考虑到这些参数而进行设定。

当图10的纵轴改变为上限充电转矩Tlim时，会获得相同的趋势。因此，上述上限充电转矩计算单元154能够不仅基于车速V和自动变速器18的档速位置还能够基于要求转矩Te*来计算上限充电转矩Tlim。因此，设定合适的上限充电转矩Tlim以便于即便当要求转矩Te*增加且超过预定值时也抑制振动和噪声在行驶期间的出现。

如上所述，根据本实施例，当要求动力Pe*超过预定值时，通过基于要求动力Pe*改变上限充电率Plim，即便当要求动力Pe*增加时，也会设定合适的充电率，因此有可能抑制振动和噪声在行驶期间的出现。

以上参照附图描述了本发明的实施例；然而，本发明应用于其他模式。

例如，上述实施例均是独立的模式；不过，这些实施例可以根据需要结合地实施。

在上述实施例中，自动变速器18是有级变速器。当诸如皮带型无级变速器的无级变速器得以使用并且虚拟档速位置设置在无级变速器中且无级变速器像有级变速器一样换挡时，本发明也是可应用的。

在上述实施例中，图10中所示的映射图的横轴表示要求动力Pe*。不过，在横轴表示要求转矩Te*时能获得相似的趋势，并且上限充电率Plim或上限充电转矩Tlim可以基于要求转矩Te*进行计算。

在上述实施例中，上限充电率Plim和上限充电转矩Tlim逆着车速V进行改变；不过，它们可以以逐步的方式进行改变。

上述实施例仅仅是示意性的；本发明可以基于本领域技术人员的知识以多种方式进行修改或改进。

Claims (9)

1.一种用于混合动力车辆(10)的控制系统，所述控制系统包括：

驱动轮(34)；

发动机(14)，其联接至所述驱动轮(34)以使得动力被传递至所述驱动轮(34)；

电动机(MG)，其联接至所述驱动轮(34)以使得动力被传递至所述驱动轮(34)；

变速器，其设置在所述发动机(14)及所述电动机(MG)两者与所述驱动轮(34)之间的动力传递路径中；

电池(46)，其构造成以由所述电动机(MG)产生的电力充电；以及

控制器(100)，其构造成在响应于对所述电池(46)充电的充电要求而将对所述电池(46)充电的充电率保持为处于或低于充电限制值的同时通过使用所述发动机(14)的动力使所述混合动力车辆(10)行驶，所述控制器(100)被构造成将所述充电限制值设定成使得所述充电限制值在所述变速器的档速位置为高时比在所述档速位置为低时小。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中

所述控制器(100)构造成将所述充电限制值设定成使得所述充电限制值在车速(V)低时比在车速(V)高时小。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中

所述控制器(100)构造成基于所述电池(46)的充电状态(SOC)而计算用于使所述电池(46)的所述充电状态(SOC)保持在预定范围内的基础要求充电率(Pa)，并且将所述基础要求充电率(Pa)和所述充电限制值中较低的一个设定为目标充电值(Pb*)。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中

所述控制器(100)构造成将所述基础要求充电率(Pa)设定成使得所述基础要求充电率(Pa)随着所述电池(46)的所述充电状态(SOC)越降低而越增加。

5.根据权利要求3或4所述的控制系统，其中

所述控制器(100)构造成与车速(V)小于预定车速时相比，当所述车速(V)高于或等于所述预定车速时降低所述基础要求充电率(Pa)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其中

所述电动机(MG)构造成通过使用所述发动机(14)的所述动力产生电力。

7.根据权利要求6所述的控制系统，进一步包括：

离合器(KO)，其设置在所述发动机(14)和所述电动机(MG)之间，其中

所述控制器(100)构造成当以所述电动机(MG)通过使用所述发动机(14)的所述动力而产生的电力对所述电池(46)充电时接合所述离合器(KO)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制系统，其中

所述变速器是有级自动变速器(18)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的控制系统，其中

所述变速器是无级变速器。