CN105365813B - 电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动车辆,混合动力车辆(10)具备:包含电动发电机的差动部(20);与差动部(20)所包含的电动发电机进行电力的供给和接收的蓄电装置(56);设于电动发电机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);及在变速器(30)的变速过程中控制电动发电机的转矩的控制装置(60)。蓄电装置(56)的温度低时的电动发电机的转矩变化率的限制值小于蓄电装置(56)的温度高时的限制值。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆,尤其是涉及在电动机的旋转轴与驱动轮之间的电力传递路径具备有级式的变速器的电动车辆。
背景技术
日本特开2007-112349号公报公开了一种混合动力装置,将内燃机的输出向发电机和旋转输出轴分配,并经由变速器将电动机的输出向旋转输出轴传递。在该混合动力装置中,在变速器变速时,通过执行电动机的转矩降低而减少变速冲击,并且为了保持蓄电池的功率收支,通过执行发电机的转矩降低而减少发电机的发电量。
根据该混合动力装置,在变速器变速时,内燃机的输出未减少,因此输出旋转不会产生迟滞感而能够适当地减少变速冲击(参照日本特开2007-112349号公报)。
在有级式的变速器的变速过程中,变速器输入轴的旋转变化急剧,为了执行抑制变速冲击的变速,需要使与变速器输入轴连接的电动机的输出(转矩及功率)急变。基本上,以向蓄电池等蓄电装置输入输出的电力不超过容许值(输出容许电力Wout及输入容许电力Win)的方式控制电动机,但是由于控制系统的延迟而蓄电装置的输入输出电力会超过容许值。即,由于通信产生的延迟、滤波处理产生的延迟等,实际产生相对于算出的指令的执行延迟,由于该执行延迟的影响而蓄电装置的输入输出电力会超过容许值。这样的执行延迟无论是否为变速过程中都始终产生,但是在使电动机的输出急变的变速过程中,在对于蓄电装置的输入输出电力的超过造成影响这一点上变得显著。另外,当蓄电装置的输入输出电力超过容许值时,会导致蓄电装置的劣化。
而且,在驱动电动机的逆变器等驱动装置与蓄电装置之间设置电压转换器的情况下,使电动机的功率变化时,在设于电压转换器与驱动装置之间的电容器产生电力的输入输出。为了抑制与该电力输入输出相伴的电容器的电压变动而电压转换器工作,在蓄电装置产生电力的输入输出。在此,例如在变速过程中等为了执行抑制变速冲击的变速而使电动机的功率急变时,电容器的输入输出电力增大,其结果是,蓄电装置的输入输出电力会超过容许值。如上所述,这会导致蓄电装置的劣化。
发明内容
因此,本发明的目的是在电动机的旋转轴与驱动轮之间的电力传递路径具备有级式的变速器的电动车辆中,同时实现变速冲击的减少和蓄电装置的劣化的抑制。
根据本发明,电动车辆具备:电动机;与电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置;设于电动机的旋转轴与驱动轮之间的动力传递路径的有级式的变速器;及在变速器的变速过程中控制电动机的转矩的控制装置。蓄电装置的温度低时的转矩的变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的转矩变化率的限制值。
在该电动车辆中,蓄电装置的温度低时的转矩变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的转矩变化率的限制值,因此在蓄电装置的输入输出电力的容许值减小的低温时,能抑制蓄电装置的输入输出电力。另一方面,若蓄电装置不是低温,则能缓和电动机的转矩变化率的限制,因此容许电动机的转矩的急变,能够减少变速冲击。因此,根据该电动车辆,能够实现蓄电装置的劣化的抑制和变速冲击的减少。
而且,根据本发明,电动车辆具备:电动机;与电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置;设于电动机的旋转轴与驱动轮之间的动力传递路径的有级式的变速器;及在变速器的变速过程中控制电动机的转矩的控制装置。变速器的变速后半段的转矩的变化率的限制值大于变速器的变速前半段的转矩变化率的限制值。
在有级式的变速器中,通常在变速器的变速后半段产生大的变速冲击。在该电动车辆中,变速后半段的转矩变化率的限制值大于变速前半段的转矩变化率的限制值,因此在产生变速冲击的变速后半段,容许电动机的转矩的急变,能够减少变速冲击。另一方面,在变速前半段,电动机的转矩变化率的限制值小,因此能抑制蓄电装置的输入输出电力,能抑制蓄电装置的劣化。因此,根据该电动车辆,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置的劣化的抑制。
而且,根据本发明,电动车辆具备:电动机;与电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置;设于电动机的旋转轴与驱动轮之间的动力传递路径的有级式的变速器;及在变速器的变速过程中控制电动机的转矩的控制装置。对电动机的转矩变化率设置第一及第二限制。关于第一限制,蓄电装置的温度低时的转矩变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的转矩变化率的限制值。关于第二限制,变速器的变速后半段的转矩变化率的限制值大于变速前半段的转矩变化率的限制值。在蓄电装置的温度比预定温度低且变速器的变速为变速前半段时,对电动机的转矩变化率使用第一限制。在蓄电装置的温度比预定温度低且变速器的变速为变速后半段时,对电动机的转矩变化率使用第二限制。
在该电动车辆中,在蓄电装置的温度低的情况下,变速器的变速前半段对电动机的转矩变化率使用第一限制。由此,能抑制蓄电装置的输入输出电力,从而抑制蓄电装置的劣化。另一方面,在变速后半段,对电动机的转矩变化率使用第二限制。由此,在产生大的变速冲击的变速后半段,使变速冲击的减少优先而容许电动机的转矩的急变,实现变速冲击的减少。因此,根据该电动车辆,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置的劣化的抑制。
优选的是,在蓄电装置的温度比预定温度低且变速器的变速为变速后半段的情况下,在车辆速度比预定速度低且加速器开度比预定量小时,对电动机的转矩变化率使用第二限制,在车辆速度比预定速度高时或在加速器开度比预定量大时,对电动机的转矩变化率使用第一限制。
变速冲击在车辆速度低且加速器开度小时容易被使用者感知,在车辆速度高时或加速器开度大时能被容许。因此,在该电动车辆中,在蓄电装置的温度低且变速器的变速为变速后半段的情况下,在车辆速度高时或加速器开度大时,对电动机的转矩变化率使用第一限制,由此实现蓄电装置的劣化抑制。因此,根据该电动车辆,能够强化蓄电装置的劣化抑制。
优选的是,在蓄电装置的温度比预定温度低且变速器的变速为变速前半段时对转矩的变化率使用第一限制的情况下,以使电动机的旋转速度的变化率大时的转矩的变化率的限制值大于旋转速度的变化率小时的转矩的变化率的限制值的方式设置第一限制。
在电动机的旋转速度的变化率大的情况下,为了进行与旋转速度的变化对应的功率管理,需要使电动机的转矩急剧变化。在该电动车辆中,即使在对电动机的转矩变化率使用第一限制的情况下,在电动机的旋转速度的变化率大时,也容许电动机的转矩的急变。因此,根据该电动车辆,能够进行与旋转速度的变化对应的适当的功率管理。
而且,根据本发明,电动车辆具备:电动机;与电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置;设于电动机的旋转轴与驱动轮之间的动力传递路径的有级式的变速器;及控制电动机的功率的控制装置。蓄电装置的温度低时的电动机的功率变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的功率变化率的限制值。
在该电动车辆中,蓄电装置的温度低时的功率变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的功率变化率的限制值,因此在蓄电装置的输入输出电力的容许值变小的低温时,能抑制蓄电装置的输入输出电力。另一方面,若蓄电装置不是低温,则能缓和电动机的功率变化率的限制,因此容许电动机的功率的急变,能够减少变速冲击。因此,根据该电动车辆,能够同时实现蓄电装置的劣化的抑制和变速冲击的减少。
而且,根据本发明,电动车辆具备:电动机;设于电动机的旋转轴与驱动轮之间的动力传递路径的有级式的变速器;驱动电动机的驱动装置;蓄电装置;设于驱动装置与蓄电装置之间的电压转换器;设于电压转换器与驱动装置之间的电容器;及控制电动机的功率并控制电容器的电压的控制装置。电容器的电压高时的电动机的功率变化率的限制值小于电容器的电压低时的功率变化率的限制值。
当电容器的电压高时,电容器的输入输出电力及蓄电装置的输入输出电力会变大。在该电动车辆中,电容器的电压高时的电动机的功率变化率的限制值小于电容器的电压低时的功率变化率的限制值,因此在电容器的电压高的情况下能抑制电容器的输入输出电力及蓄电装置的输入输出电力。另一方面,在电容器的电压低时,电动机的功率变化率的限制被缓和,因此例如在变速过程中,容许电动机的功率的急变,能够减少变速冲击。因此,根据该电动车辆,能够实现蓄电装置的劣化的抑制和变速冲击的减少。
优选的是,关于电动机的功率变化率的限制值,进一步使所述蓄电装置的温度低时的功率变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的功率变化率的限制值。
由此,能够强化蓄电装置的劣化抑制。
优选的是,对电动机的功率变化率设置第一至第三限制。关于第一限制,蓄电装置的温度低时的功率变化率的限制值小于蓄电装置的温度高时的功率变化率的限制值。关于第二限制,对第一限制进一步使电容器的电压高时的功率变化率的限制值小于电容器的电压低时的功率变化率的限制值。关于第三限制,变速器的变速后半段的功率变化率的限制值大于变速前半段的功率变化率的限制值,在加速器开度大于预定量时,对电动机的功率变化率使用第二限制。在加速器开度比预定量小且车辆速度比预定速度低时,对电动机的功率变化率使用第三限制。在加速器开度比预定量小且车辆速度比预定速度高时,对电动机的功率变化率使用第一限制。
在该电动车辆中,在加速器开度大时,电动机的功率变大,对应于此,电容器的电压也升高,因此使用与电容器的电压对应的第二限制。在加速器开度小且车辆速度低时,使用者容易感知到变速冲击,因此使用与变速进展度对应的第三限制。在加速器开度小且车辆速度高时,电动机的功率不太大,也容许变速冲击,因此使用与蓄电装置的温度对应的第一限制。因此,根据该电动车辆,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置的劣化的抑制。
优选的是,在第一限制至第三限制的各限制中,以变速器变速开始时的电动机的旋转速度与变速器变速结束时的旋转速度之差大时的功率变化率的限制值小于上述旋转速度差小时的功率的变化率的限制值的方式决定限制值。
在变速前后的电动机的旋转速度差大的情况下,电动机的功率的变化变得急剧,电容器的电压变动容易产生。在该电动车辆中,在变速前后的电动机的旋转速度差大的情况下,减小功率变化率的限制值,由此能抑制电动机的急剧的功率变化。由此,能抑制电容器的电压变动,从而抑制蓄电装置的输入输出电力。因此,根据该电动车辆,能够强化蓄电装置的劣化抑制。
本发明的上述及其他目的、特征、方面及优点根据与附图关联理解的本发明的如下的详细的说明而更加明确。
附图说明
图1是作为本实施方式的电动车辆的一例而示出的混合动力车辆的整体结构图。
图2是表示对图1所示的控制装置输入输出的主要的信号及指令的图。
图3是表示变速器的变速线图的一例的图。
图4是表示图1所示的差动部及变速器的结构的图。
图5是表示图4所示的变速器的接合动作表的图。
图6是差动部及变速器的共线图。
图7是在共线图上表示变速器进行的变速时的旋转变化的情况的图。
图8是表示蓄电装置的输出容许电力及输入容许电力的图。
图9是表示实施方式1的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。
图10是说明实施方式1的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。
图11是表示实施方式2的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。
图12是说明实施方式2的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。
图13是表示实施方式3的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。
图14是说明实施方式3的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。
图15是表示变速器变速时的代表性的各种物理量的行迹的时间图。
图16是表示实施方式4中蓄电装置的温度低且变速进展度大的情况下的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。
图17是说明实施方式4的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。
图18是表示电动发电机的旋转速度的变化率与转矩变化率的限制值的关系的图。
图19是图1所示的混合动力车辆的电路图。
图20是表示实施方式5的电动发电机的功率变化率的限制值的图。
图21是说明实施方式5的电动发电机的功率变化率的限制值设定处理的流程图。
图22是在实施方式5中表示变速器变速时的代表性的各种物理量的行迹的时间图。
图23是表示实施方式6的电动发电机的功率变化率的限制值的图。
图24是表示变速进展度与电动发电机的功率变化率的限制值的关系的图。
图25是表示蓄电装置的温度与电动发电机的功率变化率的限制值的关系的图。
图26是说明实施方式6的电动发电机的功率变化率的限制值设定处理的流程图。
图27是表示变速前后的电动发电机的旋转速度差与电动发电机的功率变化率的限制值的关系的图。
图28是表示电动车辆的其他结构的图。
具体实施方式
以下,关于本发明的实施方式,参照附图进行详细说明。另外,对于图中同一或相当部分标注同一附图标记而不重复其说明。
[电动车辆的说明]
(车辆的整体结构)
图1是作为本实施方式的电动车辆的一例而示出的混合动力车辆10的整体结构图。参照图1,混合动力车辆10具备发动机12、差动部20、变速器30、差动齿轮装置42及驱动轮44。而且,混合动力车辆10还具备逆变器52、转换器54、蓄电装置56及控制装置60。
发动机12是通过将燃料的燃烧产生的热能转换成活塞、转子等运动件的运动能量而输出动力的内燃机。差动部20与发动机12连接。差动部20包括由逆变器52驱动的电动发电机、将发动机12的输出分配给向变速器30的传递部件和电动发电机的动力分配装置。关于差动部20的结构,后述进行说明。
变速器30连接于差动部20,能够变更与差动部20连接的上述传递部件(变速器30的输入轴)的旋转速度和与差动齿轮装置42连接的驱动轴(变速器30的输出轴)的旋转速度之比(变速比)。变速器30由能够逐级地变更变速比的有级式的变速器构成,在本实施方式中,设为包含多个摩擦要素(离合器、制动器)的自动变速器。差动齿轮装置42连接于变速器30的输出轴,将从变速器30输出的动力向驱动轮44传递。关于变速器30的结构,也与差动部20一起在后述说明。
逆变器52由控制装置60控制,对差动部20所包含的电动发电机进行驱动。逆变器52由例如包含三相量的电力用半导体开关元件的电桥电路构成。
转换器54电连接于逆变器52与蓄电装置56之间。转换器54由控制装置60控制,调整向逆变器52供给的电压。详细而言,转换器54使向逆变器52供给的电压升压成蓄电装置56的电压以上。转换器54由例如电流可逆型的升压斩波电路构成。
蓄电装置56是能够再充电的直流电源,代表性地由锂离子电池、镍氢电池等二次电池构成。另外,也可以取代二次电池而由双电荷层电容器等蓄电要素构成蓄电装置56。
控制装置60包括发动机ECU(Electronic Control Unit)62、MG-ECU64、电池ECU66、ECT-ECU68、HV-ECU70。上述的各ECU包括CPU(Central Processing Unit)、存储装置、输入输出缓冲器等(均未图示),执行预定的控制。关于由各ECU执行的控制,并不局限于软件的处理,也可以通过专用的硬件(电子回路)进行处理。
发动机ECU62基于从HV-ECU70接受的发动机转矩指令等,生成用于驱动发动机12的节气门信号、点火信号等,并将该生成的各信号向发动机12输出。
MG-ECU64基于从HV-ECU70接受的差动部20所包含的电动发电机的转矩指令等,生成用于驱动逆变器52的控制信号,并将该生成的控制信号向逆变器52输出。而且,MG-ECU64基于从HV-ECU70接受的表示转换器54的目标电压(逆变器52的输入电压的目标值)的电压指令,生成用于驱动转换器54的控制信号,并将该生成的控制信号向转换器54输出。
电池ECU66基于蓄电装置56的电压及/或电流,推定蓄电装置56的充电状态(通过以百分率表示的SOC值来表示相对于充满电状态的当前的蓄电量),并将该推定值向HV-ECU70输出。ECT-ECU68基于从HV-ECU70接受的转矩容量指令等,生成用于控制变速器30的液压指令,并将该生成的液压指令向变速器30输出。
HV-ECU70接受各种传感器的检测信号,生成用于控制混合动力车辆10的各设备的各种指令。作为主要的事例,HV-ECU70基于加速踏板的操作量、车辆速度等,生成用于将发动机12及差动部20控制成所希望的状态而行驶的各种指令。而且,HV-ECU70生成用于将变速器30控制成所希望的变速状态的各种指令。
而且,在变速器30的变速过程中,以避免因连接于变速器30的差动部20而变速器30的变速受到阻碍的方式,而且以通过差动部20能顺畅地进行变速器30的变速的方式,HV-ECU70在变速器30的变速过程中控制差动部20所包含的电动发电机(后述)的转矩。
图2是表示对图1所示的控制装置60输入输出的主要的信号及指令的图。参照图2,HV-ECU70接受来自检测混合动力车辆10的速度的车速传感器的信号、来自检测加速踏板的操作量的加速器开度传感器的信号、来自检测发动机12的转速的发动机转速传感器的信号。而且,HV-ECU70还接受来自用于检测差动部20所包含的电动发电机MG1(后述)的旋转速度的MG1转速传感器的信号、来自用于检测差动部20所包含的电动发电机MG2(后述)的旋转速度的MG2转速传感器的信号、来自用于检测变速器30的输出轴的旋转速度的输出轴转速传感器的信号。
而且,HV-ECU70还接受来自检测差动部20及变速器30的润滑油的温度的润滑油温度传感器的信号、来自检测由换档杆指示的档位的档位传感器的信号、来自检测由转换器54调整的电压VH(逆变器52的输入电压)的VH传感器的信号。而且,HV-ECU70从电池ECU66接受表示蓄电装置56的SOC值的信号。
并且,HV-ECU70基于上述的信号,生成表示发动机12的输出转矩的目标值的发动机转矩指令Ter而向发动机ECU62输出。而且,HV-ECU70生成差动部20的电动发电机MG1、MG2的转矩指令Tgr、Tmr而向MG-ECU64输出。而且,HV-ECU70按照图3所示的变速线图来决定变速器30的变速级,生成用于实现该变速级的转矩容量指令Tcr而向ECT-ECU68输出。
此外,HV-ECU70决定表示由转换器54调整的电压VH的目标值的目标电压VHr,并将目标电压VHr向MG-ECU64输出。详细而言,HV-ECU70基于电动发电机MG1、MG2的动作点,使用预先准备的映射或关系式来决定上述的目标电压VHr。
从HV-ECU70接受到发动机转矩指令Ter的发动机ECU62生成用于驱动发动机12的节气门信号、点火信号等而向发动机12输出。MG-ECU64基于从HV-ECU70接受的转矩指令Tgr、Tmr,生成通过逆变器52用于驱动电动发电机MG1、MG2的信号PWI1、PWI2,并向逆变器52输出。而且,MG-ECU64基于从HV-ECU70接受的目标电压VHr,生成以使电压VH成为目标电压VHr的方式用于控制转换器54的信号PWC,并向转换器54输出。ECT-ECU68以使变速器30具有与转矩容量指令Tcr相当的转矩容量的方式生成液压指令而向变速器30输出。
(差动部及变速器的结构)
图4是表示图1所示的差动部20及变速器30的结构的图。另外,差动部20及变速器30相对于其轴心对称地构成,因此在图4中,省略差动部20及变速器30的下侧而进行图示。
参照图4,差动部20包含电动发电机MG1、MG2及动力分配装置24。电动发电机MG1、MG2分别是交流电动机,例如由具备埋设有永久磁铁的转子的永久磁铁型同步电动机构成。电动发电机MG1、MG2由逆变器52驱动。
动力分配装置24由单一小齿轮型的行星齿轮构成,包括太阳轮S0、小齿轮P0、行星轮架CA0及齿圈R0。行星轮架CA0连接于输入轴22即发动机12的输出轴,将小齿轮P0支撑为能够自转及公转。太阳轮S0连接于电动发电机MG1的旋转轴。齿圈R0连接于传递部件26,经由小齿轮P0而与太阳轮S0啮合。在传递部件26上连接电动发电机MG2的旋转轴。即,齿圈R0也与电动发电机MG2的旋转轴连接。
动力分配装置24通过太阳轮S0、行星轮架CA0及齿圈R0的相对旋转而作为差动装置发挥功能。太阳轮S0、行星轮架CA0及齿圈R0的各转速在共线图(后述的图6)中成为由直线连接的关系。通过动力分配装置24的差动功能,将从发动机12输出的动力向太阳轮S0和齿圈R0分配。通过向太阳轮S0分配的动力而电动发电机MG1作为发电机进行工作,由电动发电机MG1发电产生的电力向电动发电机MG2供给,或者蓄积于蓄电装置56。使用由动力分配装置24分配的动力而电动发电机MG1进行发电,或者使用由电动发电机MG1发电产生的电力而驱动电动发电机MG2,由此差动部20作为无级变速器发挥功能。
变速器30包括单一小齿轮型的行星齿轮32、34、离合器C1~C3、制动器B1、B2及单向离合器F1。行星齿轮32包括太阳轮S1、小齿轮P1、行星轮架CA1及齿圈R1。行星齿轮34包括太阳轮S2、小齿轮P2、行星轮架CA2及齿圈R2。
离合器C1~C3及制动器B1、B2分别是通过液压而动作的摩擦接合装置,由重叠的多张摩擦板通过液压被按压的湿式多板型、卷绕在旋转的滚筒的外周面上的带的一端通过液压被拉紧的带制动器等构成。单向离合器F1将相互连接的行星轮架CA1及齿圈R2支撑为能够向一方向旋转且不能向另一方向旋转。
在该变速器30中,离合器C1~C3及制动器B1、B2以及单向离合器F1的各接合装置按照图5所示的接合动作表而接合,由此择一地形成1速齿轮级~4速齿轮级及后退齿轮级。另外,在图5中,“○”表示处于接合状态这一情况,“(○)”表示在发动机制动时接合这一情况,“Δ”表示仅在驱动时接合这一情况,空栏表示处于分离状态这一情况。而且,通过使离合器C1~C3及制动器B1、B2的各接合装置全部为分离状态,能够形成空档状态(动力传递被切断的状态)。
再次参照图4,差动部20与变速器30由传递部件26连接。并且,与行星齿轮34的行星轮架CA2连接的输出轴36连接于差动齿轮装置42(图1)。
图6是差动部20及变速器30的共线图。一起参照图6及图4,与差动部20对应的共线图的纵线Y1表示动力分配装置24的太阳轮S0的旋转速度,即表示电动发电机MG1的旋转速度。纵线Y2表示动力分配装置24的行星轮架CA0的旋转速度,即表示发动机12的旋转速度。纵线Y3表示动力分配装置24的齿圈R0的旋转速度,即表示电动发电机MG2的旋转速度。另外,纵线Y1~Y3的间隔根据动力分配装置24的传动比来确定。
而且,与变速器30对应的共线图的纵线Y4表示行星齿轮34的太阳轮S2的旋转速度,纵线Y5表示相互连接的行星齿轮34的行星轮架CA2及行星齿轮32的齿圈R1的旋转速度。而且,纵线Y6表示相互连接的行星齿轮34的齿圈R2及行星齿轮32的行星轮架CA1的旋转速度,纵线Y7表示行星齿轮32的太阳轮S1的旋转速度。并且,纵线Y4~Y7的间隔根据行星齿轮32、34的传动比来确定。
当离合器C1接合时,行星齿轮34的太阳轮S2与差动部20的齿圈R0连接,太阳轮S2以与齿圈R0相同的速度旋转。当离合器C2接合时,行星齿轮32的行星轮架CA1及行星齿轮34的齿圈R2与齿圈R0连接,行星轮架CA1及齿圈R2以与齿圈R0相同的速度旋转。当离合器C3接合时,行星齿轮32的太阳轮S1与齿圈R0连接,太阳轮S1以与齿圈R0相同的速度旋转。当制动器B1接合时,太阳轮S1的旋转停止,当制动器B2接合时,行星轮架CA1及齿圈R2的旋转停止。
例如,如图5的接合动作表所示,当将离合器C1及制动器B1接合并将其他离合器及制动器分离时,变速器30的共线图成为由“2nd”表示的直线那样。表示行星齿轮34的行星轮架CA2的旋转速度的纵线Y5表示变速器30的输出旋转速度(输出轴36的旋转速度)。这样,在变速器30中,通过使离合器C1~C3及制动器B1、B2按照图5的接合动作表进行接合或分离,能够形成1速齿轮级~4速齿轮级、后退齿轮级及空档状态。
另一方面,在差动部20中,通过对电动发电机MG1、MG2适当进行旋转控制,能实现相对于与行星轮架CA0连接的发动机12的旋转速度而能够将齿圈R0的旋转速度即传递部件26的旋转速度连续变更的无级变速。通过在这样的差动部20上连接能够变更传递部件26与输出轴36之间的变速比的变速器30,具有基于差动部20的无级变速功能,并且能够减小差动部20的变速比,能够减小电动发电机MG1、MG2的损失。
图7是将基于变速器30的变速时的旋转变化的情况在共线图上表示的图。参照图7,驱动轴(变速器30的输出轴)的旋转速度V被限制为驱动轮的旋转,因此在变速(降档或升档)的前后,驱动轴的旋转速度V几乎不变化。因此,在降档时(提升变速比时),如单点划线所示,变速器30的输入轴的旋转速度即电动发电机MG2的旋转速度ωm上升。另一方面,在升档时(降低变速比时),如双点划线所示,电动发电机MG2的旋转速度ωm下降。另外,伴随着电动发电机MG2的旋转速度ωm的变化,电动发电机MG1的旋转速度ωg也变化。
这样,在本实施方式的混合动力车辆10中,伴随着变速器30的变速动作,电动发电机MG1、MG2的旋转速度急剧变化。因此,为了避免阻碍变速器30的变速,进而为了顺畅地进行变速器30的变速,需要使电动发电机MG1、MG2的转矩急变。换言之,通过使电动发电机MG1、MG2的转矩急变,能够减少变速器30变速时的变速冲击。
电动发电机MG1、MG2的转矩指令基本上以向蓄电装置56输入或从蓄电装置56输出的电力不超过容许值(输出容许电力Wout及输入容许电力Win)的方式设定。然而,由于ECU间的通信产生的延迟、滤波处理产生的延迟等,实际上产生对于在HV-ECU70(图2)中算出的转矩指令的控制的执行延迟,由于其影响而蓄电装置56的输入输出电力会超过容许值。该执行延迟无论是否在变速器30的变速过程中都始终产生,但是在使电动发电机MG1、MG2的转矩急变的变速过程中,在给蓄电装置56的电力超过造成影响这一点上成为问题。并且,蓄电装置56的输入输出电力超过容许值的输出容许电力Wout或输入容许电力Win这一情况会导致蓄电装置56的劣化。
因此,在本实施方式的混合动力车辆10中,如以下说明那样,根据状况而适当地设定电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制,由此同时实现限制电动发电机MG1、MG2的转矩的急变所产生的蓄电装置56的电力超过的防止(即蓄电装置56的劣化抑制)和容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变所产生的变速冲击的减少。
[实施方式1]
图8是表示蓄电装置56的输出容许电力Wout及输入容许电力Win的图。参照图8,当蓄电装置56的温度TB下降时,输出容许电力Wout及输入容许电力Win减小。另外,输出容许电力Wout为了防止蓄电装置56的过放电,在蓄电装置56的SOC下降时也减小,输入容许电力Win为了防止蓄电装置56的过充电,在SOC高时也减小。
当蓄电装置56的温度TB下降时,输出容许电力Wout及输入容许电力Win减小,因此在蓄电装置56为低温时,需要进行考虑,以免电动发电机MG1、MG2的转矩急变产生的蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win。另一方面,若蓄电装置56不为低温,则只要SOC不是显著下降或增加,就能缓和输出容许电力Wout及输入容许电力Win,因此能够容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,能够实现变速冲击的减少。
因此,在该实施方式1的混合动力车辆10中,在蓄电装置56的温度下降时,使电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制严格而抑制蓄电装置56的输入输出电力。另一方面,若蓄电装置56的温度未下降,则缓和电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制而容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,能实现变速冲击的减少。
图9是表示实施方式1的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。参照图9,横轴表示蓄电装置56的温度TB,纵轴代表性地表示电动发电机MG2的转矩变化率的限制值tlim1。蓄电装置56的温度TB越低,则限制值tlim1越减小。由此,温度TB越低,则越抑制蓄电装置56的输入输出电力,能够防止蓄电装置56的输入输出电力超过温度TB越低则越减小的输出容许电力Wout及输入容许电力Win。
另一方面,当蓄电装置56的温度TB上升时,限制值tlim1变大。由此,容许电动发电机MG2的转矩的急变,在特别要求电动发电机MG2的转矩急变的变速时能够减少变速冲击。
另外,关于限制值tlim1,蓄电装置56的温度TB低时的限制值只要小于温度TB高时的限制值即可。即,如图9所示,并不局限于温度TB越低则限制值tlim1越减小的情况,例如,也可以对应于温度TB的下降而限制值tlim1断续地减小。而且,可以是在温度TB比某预定温度高的区域,限制值tlim1成为恒定,当温度TB低于预定温度时,对应于温度TB的下降而限制值tlim1减小。或者,可以是在温度TB比某预定温度高的区域,对应于温度TB的下降而限制值tlim1减小,当温度TB低于预定温度时,限制值tlim1成为恒定。
图10是说明实施方式1的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下,关于电动发电机MG2代表性地进行说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理在每当预定时间或预定条件成立时,从主例程被调出而执行。
参照图10,控制装置60的HV-ECU70(图1、2)判定是否处于变速器30的变速过程中(步骤S10)。当判定为处于变速过程中时(在步骤S10中为“是”),检测蓄电装置56的温度TB(步骤S20)。温度TB由未图示的温度传感器检测。
接着,HV-ECU70使用图9所示那样的表示温度TB与电动发电机MG2的转矩变化率的限制值tlim1的关系的、预先准备的映射或关系式,算出与在步骤S20中检测出的蓄电装置56的温度TB对应的限制值tlim1(步骤S30)。并且,HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值作为在步骤S30中算出的限制值tlim1(步骤S40)。
另外,在步骤S10中,在判断为不处于变速器30的变速过程中时(在步骤S10中为“否”),HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为默认的最大值(步骤S50)。
另外,步骤S30、S40、S50的各处理可以在实际进行电动发电机MG2的转矩控制的MG-ECU64中被执行。
如以上那样,在该实施方式1中,蓄电装置56的温度TB低时的电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值小于温度TB高时的转矩变化率的限制值,因此在蓄电装置56的输入输出电力的容许值(输出容许电力Wout及输入容许电力Win)减小的低温时,能抑制蓄电装置56的输入输出电力。另一方面,若蓄电装置56不为低温,则能缓和电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制,因此容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,能够减少变速冲击。因此,根据该实施方式1,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置56的劣化的抑制。
另外,在上述中,说明了电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值,但也可以取代转矩变化率,而使功率变化率的限制值对应于温度TB进行变化。即,蓄电装置56的温度TB低时的电动发电机MG1、MG2的功率变化率的限制值可以小于温度TB高时的功率变化率的限制值。即使在这种情况下,也与转矩变化率的情况同样,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置56的劣化的抑制。
[实施方式2]
在变速器30的变速过程中,在离合器成为接合状态的变速的后半段(变速进展度大时),会产生大的变速冲击。因此,在该实施方式2中,变速的后半段通过增大电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值而容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,实现变速冲击的减少。另一方面,变速的前半段为了避免蓄电装置56的输入输出电力超过容许值(输出容许电力Wout及输入容许电力Win),而减小电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值。
图11是表示实施方式2的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。参照图11,横轴表示变速器30的变速进展度,纵轴代表性地表示电动发电机MG2的转矩变化率的限制值tlim2。另外,关于变速进展度,能够根据变速器30的输出旋转速度和变速前后的传动比算出变速前后的变速器30的输入旋转速度,因此能够根据变速过程中的变速器30的输入旋转速度算出变速进展度。
变速进展度越大,则限制值tlim2越变大。由此,会产生大的变速冲击的变速后半段容许电动发电机MG2的转矩的急变,能够减少变速冲击。另一方面,在变速进展度小时,限制值tlim2小,因此能抑制电动发电机MG2的转矩的急变。由此,能抑制蓄电装置56的输入输出电力,尤其是在蓄电装置56的低温时,能够防止输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win。
另外,关于限制值tlim2,只要是变速后半段的限制值大于变速前半段的限制值即可。即,如图11所示,并不局限于随着变速进展而限制值tlim2增大的情况,例如,也可以对应于变速的进展而限制值tlim2断续地增大。而且,可以是变速前半段对应于变速的进展而限制值tlim2增大,然后成为恒定。或者,可以是变速前半段限制值tlim2成为恒定,然后对应于变速的进展而限制值tlim2增大。
图12是说明实施方式2的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下也是关于电动发电机MG2代表性地进行说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理也每当预定时间或预定条件成立时从主例程被调出而执行。
参照图12,HV-ECU70判定是否处于变速器30的变速过程中(步骤S110)。当判定为处于变速过程中时(步骤S110中为“是”),HV-ECU70算出变速器30的变速进展度(步骤S120)。如上所述,例如,根据变速前后的变速器30的输入旋转速度和变速过程中的变速器30的输入旋转速度,能够算出变速开始时设为值0且变速结束时设为值1的变速进展度。
接着,HV-ECU70使用图11所示那样的表示变速进展度与电动发电机MG2的转矩变化率的限制值tlim2的关系的、预先准备的映射或关系式,算出与在步骤S120中算出的变速进展度对应的限制值tlim2(步骤S130)。并且,HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为在步骤S130中算出的限制值tlim2(步骤S140)。
另外,在步骤S110中,在判定为不处于变速器30的变速过程中时(步骤S110中为“否”),HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为默认的最大值(步骤S150)。
另外,步骤S120的处理可以在执行变速器30的变速的ECT-ECU68(图1、2)中被执行。而且,步骤S130、S140的各处理可以在实际进行电动发电机MG2的转矩控制的MG-ECU64中被执行。
如以上那样,在该实施方式2中,变速后半段的电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值大于变速前半段的转矩变化率的限制值,因此在产生大的变速冲击的变速后半段,容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,能够减少变速冲击。另一方面,在变速前半段,电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值小,因此能抑制蓄电装置56的输入输出电力,从而抑制蓄电装置56的劣化。因此,根据该实施方式2,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置56的劣化的抑制。
[实施方式3]
在该实施方式3中,说明基于蓄电装置56的温度TB和变速器30的变速进展度来决定电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值的情况。
图13是表示实施方式3的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。参照图13,在蓄电装置56的温度TB低且变速器30的变速进展度小时(变速前半段),使用图9所示的与蓄电装置56的温度TB对应的转矩变化率的限制值tlim1。由于温度TB低,因此需要考虑蓄电装置56的输入输出,而变速前半段由于变速冲击减少,未出现使电动发电机MG1、MG2的转矩急变的状况。因此,在温度TB低且变速进展度小时(变速前半段),使用与温度TB对应的限制值tlim1(图9)。
在蓄电装置56的温度TB低且变速器30的变速进展度大时(变速后半段),使用图11所示的与变速进展度对应的转矩变化率的限制值tlim2。在此状况下,由于温度TB低因此需要抑制蓄电装置56的输入输出这一情况与为了减少在变速后半段产生的大的变速冲击而需要使电动发电机的转矩急变这一情况互相竞争。在该实施方式3中,在虽然温度TB低但是变速进展度大时(变速后半段),使变速冲击的减少优先,使用与变速进展度对应的限制值tlim2(图11)。
另外,在蓄电装置56的温度高时,无论是变速的前半段/后半段,都在电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值中设定默认的最大值tlim_max。
图14是说明实施方式3的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下,也是关于电动发电机MG2代表性地进行说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理也是每当预定时间或预定条件成立时从主例程被调出而执行。
参照图14,该流程图在图10所示的实施方式1的设定处理的流程图中,取代步骤S40而包括步骤S60、S62、S64、S70、S72。即,在步骤S30中,当算出与蓄电装置56的温度TB对应的限制值tlim1时,HV-ECU70算出变速器30的变速进展度,并算出与该算出的变速进展度对应的限制值tlim2(步骤S60)。另外,该步骤S60的处理与实施方式2中的图12所示的步骤S120、S130的处理相同。
接着,HV-ECU70判定蓄电装置56的温度TB是否低于预定的阈值Tth(步骤S62)。另外,该阈值Tth设定为例如在变速过程中判断为即使电动发电机MG2的转矩急变而蓄电装置56的输入输出电力也不会超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win的温度。并且,当判定为温度TB是阈值Tth以上时(步骤S62中为“否”),使处理向步骤S50转移,将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为默认的最大值。
在步骤S62中,当判定为温度TB比阈值Tth低时(步骤S62中为“是”),HV-ECU70判定变速器30的变速进展度是否大于预定的阈值sft1(步骤S64)。另外,该阈值sft1设定为例如判断为产生大的变速冲击的变速后半段的变速进展度。
并且,当判定为变速进展度比阈值sft1大时(步骤S64中为“是”),HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为在步骤S60中算出的限制值tlim2(步骤S70)。即,在温度TB低且变速进展度大时(变速后半段),使用图11所示的与变速进展度对应的限制值tlim2。
另一方面,在步骤S64中,当判定为变速进展度是阈值sft1以下时(步骤S64中为“否”),HV-ECU70将电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为在步骤S30中算出的限制值tlim1(步骤S72)。即,在温度TB低且变速进展度小时(变速前半段),使用图9所示的与温度TB对应的限制值tlim1。
图15是表示变速器30变速时的代表性的各种物理量的行迹的时间图。参照图15,在该时间图中,作为一例,示出蓄电装置56的温度低时的行迹。
实线表示该实施方式3中的行迹。虚线表示仅使用了与温度TB对应的限制值tlim1的情况的行迹,相当于实施方式1。单点划线表示以电动发电机MG2的转矩变化率的限制值为最大值的情况下的行迹作为参考例。另外,未由虚线或单点划线表示的部位与实线重叠。
在时刻t2开始变速,在时刻t4结束变速。在未限制电动发电机MG2的转矩变化率的情况下(单点划线),在变速时,电动发电机MG2的转矩急变,由此蓄电装置56的电力超过容许值(输入容许电力Win)(时刻t2~t3)。
在仅使用了与温度TB对应的限制值tlim1的情况下(虚线),即使在变速后半段也限制电动发电机MG2的转矩的变化率(温度TB低),因此在变速结束后会产生变速冲击(输出轴转矩的变动)。另外,产生该变速冲击的情况并不局限于蓄电装置56为低温的情况。在温度TB上升为常温程度时,限制值tlim1缓和(图9),容许电动发电机MG2的转矩的急变,因此变速冲击减少。
另一方面,在该实施方式3中(实线),变速后半段(变速进展度大)使用限制值tlim2,缓和电动发电机MG2的转矩变化率的限制。由此,在变速后半段,容许电动发电机MG2的转矩的急变,能减少变速冲击(输出轴转矩的变动)。
如以上所述,在该实施方式3中,在蓄电装置56的温度TB低的情况下,在变速进展度小的变速前半段,对电动发电机MG1、MG2的转矩变化率使用与温度TB对应的限制值tlim1。由此,能抑制蓄电装置56的输入输出电力,从而抑制蓄电装置56的劣化。另一方面,在变速进展度大的变速后半段,对电动发电机MG1、MG2的转矩变化率使用与变速进展度对应的限制值tlim2。由此,在产生大的变速冲击的变速后半段,使变速冲击的减少优先而容许电动发电机MG1、MG2的转矩的急变,实现变速冲击的减少。因此,根据该实施方式3,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置56的劣化的抑制。
[实施方式4]
再次参照图13,在上述的实施方式3中,在蓄电装置56的温度TB低且变速进展度大时(变速后半段),使用与变速进展度对应的电动发电机MG1、MG2的转矩变化率的限制值tlim2(图11)。这是为了实现变速冲击的减少,但是变速冲击成为问题的是实际上加速器开度小且车速低时,而要求大的加速的加速器开度大时、车速高时,变速冲击不太会成为问题。
因此,在该实施方式4中,在温度TB低且变速进展度大的情况下(变速后半段),使用与变速进展度对应的限制值tlim2的仅是加速器开度小且车速低时,而加速器开度大或车速高时,使用与温度TB对应的限制值tlim1(图9)。
图16是表示在实施方式4中,蓄电装置56的温度TB低且变速进展度大的情况下的电动发电机的转矩变化率的限制值的图。参照图16,在加速器开度小且车速低时,使用图11所示的与变速进展度对应的限制值tlim2。由此,能实现变速冲击的减少。
另一方面,在加速器开度大时或车速高时,使用图9所示的与蓄电装置56的温度TB对应的限制值tlim1。在加速器开度大时或车速高时,与变速冲击的减少相比使蓄电装置56的劣化抑制优先,使用与温度TB对应的限制值tlim1。
图17是说明实施方式4的电动发电机的转矩变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下也是关于电动发电机MG2代表性地进行说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理也是每当预定时间或预定条件成立时从主例程被调出而执行。
参照图17,该流程图在图14所示的实施方式3的设定处理的流程图中,还包含步骤S66、S68。即,在步骤S62中判定为蓄电装置56的温度TB比阈值Tth低(步骤S62中为“是”),而且在步骤S64中判定为变速器30的变速进展度比阈值sft1大时(步骤S64中为“是”),HV-ECU70判定车速是否比预定的阈值Vth低(步骤S66)。当判定为车速比阈值Vth低时(步骤S66中为“是”),HV-ECU70判定加速器开度是否小于预定的阈值ACth(步骤S68)。另外,上述的阈值Vth、ACth在变速冲击是否成为问题的观点下适当设定。
并且,在步骤S68中,当判定为加速器开度比阈值ACth小时(步骤S68中为“是”),处理向步骤S70转移,电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为在步骤S60中算出的限制值tlim2。即,在温度TB低且变速进展度大(变速后半段)的情况下,在车速低且加速器开度小时,使用图11所示的与变速进展度对应的限制值tlim2。
另一方面,在步骤S66中判定为车速是阈值Vth以上时(步骤S66中为“否”),或者在步骤S68中判定为加速器开度是阈值ACth以上时(步骤S68中为“否”),处理向步骤S72转移,电动发电机MG2的转矩变化率的限制值设为在步骤S30中算出的限制值tlim1。即,在温度TB低的情况下,在变速进展度小时(变速前半段)、车速高时或加速器开度大时,使用图9所示的与温度TB对应的限制值tlim1。
在该实施方式4中,即使在蓄电装置56的温度TB低且变速进展度大(变速后半段)的情况下,在车速高时或加速器开度大时,变速冲击也不会成为问题,因此通过使用与温度TB对应的限制值tlim1能实现蓄电装置56的劣化抑制。因此,根据该实施方式4,能够强化蓄电装置56的劣化抑制。
[变形例1]
在上述的实施方式1、3、4中,使用与蓄电装置56的温度TB对应的电动发电机的转矩变化率的限制值tlim1。该限制值tlim1在蓄电装置56的劣化抑制的观点下设定,但是在电动发电机的旋转速度的变化急剧的情况下,需要进行与旋转速度的变化相符的功率管理。
因此,在将电动发电机MG2(MG1)的转矩变化率的限制值设为与温度TB对应的限制值tlim1(图9)的情况下,如图18所示,进而电动发电机MG2(MG1)的旋转速度的变化率越大则越可以增大限制值tlim1。
另外,关于限制值tlim1,只要使电动发电机MG2(MG1)的旋转速度的变化率大时的限制值大于旋转速度变化率小时的限制值即可。即,如图18所示,并不局限于旋转速度变化率越大则限制值tlim1越增大的情况,例如,也可以是随着旋转速度变化率增大而限制值tlim1断续地增大。而且,可以是在旋转速度变化率比某值小的区域,随着变化率增大而限制值tlim1变大,然后成为恒定。或者,可以是在旋转速度变化率比某值小的区域,限制值tlim1成为恒定,然后随着变化率增大而限制值tlim1变大。
另外,关于该变形例1的限制值tlim1的具体的算出方法,在图10、图14、图17的步骤S30中,使用预先准备的映射或关系式,算出与蓄电装置56的温度TB和电动发电机MG2(MG1)的旋转速度的变化率对应的限制值tlim1。
[实施方式5]
图19是图1所示的混合动力车辆10的电气系统的概略图。参照图19,在逆变器52与转换器54之间设有电容器80。电容器80为了对由转换器54调整而向逆变器52施加的直流电压进行平滑化而设置。
电动发电机MG1、MG2通过与蓄电装置56进行电力的供给和接收而工作,基本上控制电动发电机MG1、MG2的功率以避免超过蓄电装置56的输出容许电力Wout及输入容许电力Win。然而,即使电动发电机MG1、MG2的功率不超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win,例如在变速器30的变速过程中等电动发电机MG1、MG2的功率急变时,也会产生蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win的状况。
作为一例,当电动发电机MG2的功率增加时,从电容器80带出电力,电容器80的电压VH下降。这样的话,为了将电压VH调整为目标值而转换器54工作,由此从蓄电装置56输出电力。转换器54对应于电压VH的下降而工作,因此尽管由于对电动发电机MG2的功率变化的转换器54的控制的延迟而电动发电机MG2的功率小于输出容许电力Wout,与转换器54的工作相伴的蓄电装置56的输出也会超过输出容许电力Wout。
在此,通过转换器54的工作而从蓄电装置56向电容器80供给的电力(以下也称为“电容器消耗功率”)由电容器80的容量×电压VH×电压VH的变化率(dVH/dt)表示。因此,即使与电动发电机MG2的功率变化对应的电压VH的变化率(dVH/dt)相同,在电压VH高的情况下,电容器消耗功率也变大,蓄电装置56的输出电力变大。另外,电动发电机MG2的功率减小的情况也同样,在电压VH高的情况下,蓄电装置56的输入电力变大。
因此,在该实施方式5的混合动力车辆中,在电压VH高的情况下,电动发电机MG2的功率变化受到限制。由此,能抑制在电容器80与蓄电装置56之间供给和接收的电力的增大,从而抑制蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win。
另外,输出容许电力Wout及输入容许电力Win对应于蓄电装置56的温度下降而减小,因此在蓄电装置56的温度TB低的情况下,优选进一步限制电动发电机MG2的功率变化。
图20是表示实施方式5的电动发电机的功率变化率的限制值的图。参照图20,横轴表示蓄电装置56的温度TB,纵轴代表性地表示电动发电机MG2的功率变化率的限制值plim1。线k1表示电容器80的电压VH相对低时的限制值plim1,线k2表示电压VH相对高时的限制值plim1。
电容器80的电压VH越高,则限制值plim1设定得越小。此外,蓄电装置56的温度TB越低,则限制值plim1设定得越小。由此,电压VH越高,而且温度TB越低,则越抑制蓄电装置56的输入输出电力,从而能够抑制蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win。
另一方面,电容器80的电压VH越低,则限制值plim1设定得越大。而且,当蓄电装置56的温度TB上升时,限制值plim1设定得大。由此,容许电动发电机MG2的功率的急变,在特别要求电动发电机MG2的功率的急变的变速过程中,能够减少变速冲击。
另外,关于限制值plim1与电压VH的关系,电压VH高时的限制值只要小于电压VH低时的限制值即可。即,并不局限于如上所述电压VH越高则限制值plim1越小的情况,例如,也可以是随着电压VH升高而限制值plim1断续地减小。而且,可以是在电压VH比某预定电压低的区域,限制值plim1成为恒定,当电压VH超过预定电压时,随着电压VH升高而限制值plim1减小。或者可以是,在电压VH比某预定电压低的区域,随着电压VH升高而限制值plim1减小,当电压VH超过预定电压时,限制值plim1成为恒定。
而且,关于限制值plim1与蓄电装置56的温度TB的关系,也是只要温度TB低时的限制值小于温度TB高时的限制值即可。即,并不局限于如图20所示温度TB越低则限制值plim1越减小的情况,例如,可以是对应于温度TB的下降而限制值plim1断续地减小。而且,可以是在温度TB比某预定温度高的区域,限制值plim1成为恒定,当温度TB低于预定温度时,对应于温度TB的下降而限制值plim1减小。或者,可以是在温度TB比某预定温度高的区域,对应于温度TB的下降而限制值plim1减小,当温度TB低于预定温度时,限制值plim1成为恒定。
图21是说明实施方式5的电动发电机的功率变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下也是关于电动发电机MG2代表性地说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理也每当预定时间或预定条件成立时从主例程被调出而执行。
参照图21,控制装置60的HV-ECU70(图1、2)判定是否处于变速器30的变速过程中(步骤S210)。当判定为处于变速过程中时(步骤S210中为“是”),检测蓄电装置56的温度TB(步骤S220),还检测电容器80的电压VH(步骤S230)。另外,温度TB由未图示的温度传感器检测,电压VH由未图示的电压传感器检测。
接着,HV-ECU70使用图20所示那样的表示温度TB、电压VH、电动发电机MG2的功率变化率的限制值plim1的关系的、预先准备的映射或关系式,算出与在步骤S220、S230中检测到的温度TB及电压VH对应的限制值plim1(步骤S240)。并且,HV-ECU70将电动发电机MG2的功率变化率的限制值设为在步骤S240中算出的限制值plim1(步骤S250)。
另外,在步骤S210中,在判断为不处于变速器30的变速过程中时(步骤S210中为“否”),HV-ECU70将电动发电机MG2的功率变化率的限制值设为默认的最大值(步骤S260)。
另外,步骤S240、S250、S260的各处理可以在实际进行电动发电机MG2的功率控制的MG-ECU64中被执行。
图22是在实施方式5中,表示变速器30变速时的代表性的各种物理量的行迹的时间图。参照图22,实线表示该实施方式5的行迹。虚线表示电动发电机MG2的功率变化率的限制值为最大值的情况下的行迹作为参考例。另外,未由虚线表示的部位与实线重叠。
在时刻t2开始变速,在时刻t4结束变速。从时刻t1起,电容器80的电压VH上升,电压VH相对高。在电动发电机MG2的功率变化率不受限制的情况下(虚线),在变速时,由于电动发电机MG2的功率急变而电压VH的变动增大,蓄电装置56的电力超过容许值(输出容许电力Wout)(时刻t3~t4)。
相对于此,在该实施方式5中(实线),电容器80的电压VH高,对应于此,限制电动发电机MG2的功率变化率。由此,能抑制电压VH的变动,并能够将蓄电装置56的输入输出电力抑制在输出容许电力Wout及输入容许电力Win内。
如以上那样,在该实施方式5中,电压VH高时的电动发电机MG1、MG2的功率变化率的限制值小于电压VH低时的功率变化率的限制值,因此在电压VH高的情况下,抑制电容器80的输入输出电力及蓄电装置56的输入输出电力。另一方面,在电压VH低时,缓和电动发电机MG1、MG2的功率变化率的限制,因此例如在变速过程中,容许电动发电机MG1、MG2的功率的急变,能够减少变速冲击。因此,根据该实施方式5,能够同时实现蓄电装置56的劣化的抑制和变速冲击的减少。
而且,根据该实施方式5,蓄电装置56的温度TB低时的功率变化率的限制值小于温度TB高时的功率变化率的限制值,因此能够强化蓄电装置56的劣化抑制。
[实施方式6]
在该实施方式6中,说明基于电容器80的电压VH、蓄电装置56的温度TB、变速器30的变速进展度来决定电动发电机MG1、MG2的功率变化率的限制值的结构。
图23是表示实施方式6的电动发电机的功率变化率的限制值的图。参照图23,在加速器开度大时,使用图20所示的与电容器80的电压VH及蓄电装置56的温度TB对应的电动发电机的功率变化率的限制值plim1。在加速器开度大时,行驶用的电动发电机MG2的功率变大,电容器80的电压VH的目标设定为高的值。并且,如实施方式5中说明那样,电压VH高的状况下,电容器消耗功率变大,蓄电装置56的输入输出电力增大,因此蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win。因此,在电压VH升高的加速器开度大时,使用与电压VH及温度TB对应的限制值plim1(图20)。
在加速器开度小且车速低时,使用图24所示的与变速进展度对应的电动发电机的功率变化率的限制值plim2。加速器开度小且车速低时是特别要求变速冲击的减少的状况,使用与变速进展度对应的限制值plim2。
在加速器开度小且车速高时,使用图25所示的与蓄电装置56的温度TB对应的电动发电机的功率变化率的限制值plim3。由于加速器开度小,因此电动发电机MG2的功率也不大,因此电容器80的电压VH也不高。因此,在加速器开度小且车速高时,无需像限制值plim1那样考虑电压VH,因此使用仅与蓄电装置56的温度TB对应的限制值plim3。
图26是说明实施方式6的电动发电机的功率变化率的限制值设定处理的流程图。另外,以下也关于电动发电机MG2代表性地进行说明,但是关于电动发电机MG1也执行同样的处理。而且,该流程图所示的处理也每当预定时间或预定条件成立时从主例程被调出而执行。
参照图26,该流程图在图21所示的实施方式5的设定处理的流程图中,取代步骤S250而包含步骤S270~S282。即,在步骤S240中,当算出与温度TB及电压VH对应的限制值plim1时,HV-ECU70算出变速器30的变速进展度,使用图24所示那样的表示变速进展度与电动发电机MG2的功率变化率的限制值plim2的关系的、预先准备的映射或关系式,算出与变速进展度对应的限制值plim2(步骤S270)。而且,HV-ECU70使用图25所示那样的表示温度TB与电动发电机MG2的功率变化率的限制值plim3的关系的、预先准备的映射或关系式,算出与在步骤S220中检测到的蓄电装置56的温度TB对应的限制值plim3(步骤S272)。
接着,HV-ECU70判定加速器开度是否大于预定的阈值ACth(步骤S274)。当判定为加速器开度大于阈值ACth时(步骤S274中为“是”),HV-ECU70将电动发电机MG2的功率变化率的限制值设为在步骤S240中算出的限制值plim1(步骤S276)。即,在加速器开度大时,使用与电压VH及温度TB对应的限制值plim1(图20)。
在步骤S274中,当判定为加速器开度是阈值ACth以下时(步骤S274中为“否”),HV-ECU70判定车速是否低于预定的阈值Vth(步骤S278)。并且,当判定为车速比阈值Vth低时(步骤S278中为“是”),HV-ECU70将电动发电机MG2的功率变化率的限制值设为在步骤S270中算出的限制值plim2(步骤S280)。即,在加速器开度小且车速低时,使用与变速进展度对应的限制值plim2(图24)。
在步骤S278中,当判定为车速是阈值Vth以上时(步骤S278中为“否”),HV-ECU70将电动发电机MG2的功率变化率的限制值设为在步骤S272中算出的限制值plim3(步骤S282)。即,在加速器开度小且车速高时,使用仅与蓄电装置56的温度TB对应的限制值plim3(图25)。
通过设为上述那样的结构,根据该实施方式6,能够同时实现变速冲击的减少和蓄电装置的劣化的抑制。
[变形例2]
在上述的实施方式5中,使用与蓄电装置56的温度TB及电容器80的电压VH对应的电动发电机MG1、MG2的功率变化率的限制值plim1。而且,在实施方式6中,还使用与变速进展度对应的限制值plim2及仅与温度TB对应的限制值plim3。
另一方面,在变速器30的变速前后的电动发电机MG2(MG1)的旋转速度差大的情况下,电动发电机MG2(MG1)的功率变化率变得急剧,因此如上所述,会产生蓄电装置56的输入输出电力超过输出容许电力Wout及输入容许电力Win的状况。
因此,可以如图27所示,以变速前后的电动发电机MG2(MG1)的旋转速度差ΔN越大则越减小电动发电机MG2(MG1)的功率变化率的限制值plim1~plim3的方式,根据变速前后的电动发电机MG2(MG1)的旋转速度差ΔN来校正限制值plim1~plim3,由此来抑制输出容许电力Wout及输入容许电力Win的超过。
另外,关于限制值plim1~plim3的校正,只要是上述旋转速度差ΔN大时的限制值小于旋转速度差ΔN小时的限制值即可。即,并不局限于图27所示旋转速度差ΔN越大则限制值越小的情况,例如,可以是随着旋转速度差ΔN变大而限制值断续地减小。而且,可以是在旋转速度差ΔN比某值小的区域中,随着旋转速度差ΔN变大而限制值减小,然后成为恒定。或者,可以是在旋转速度差ΔN比某值小的区域中,限制值成为恒定,然后随着旋转速度差ΔN增大而限制值减小。
另外,关于该变形例2的具体手法,例如,只要根据变速前后的电动发电机MG2(MG1)的旋转速度差来校正在图26的步骤S240、S270、S272中算出的限制值plim1~plim3即可。
另外,在上述的各实施方式及各变形例中,作为电动车辆的一例,说明了具备包含2个电动发电机MG1、MG2的差动部20的结构的混合动力车辆10,但是应用本发明的电动车辆没有限定为这样的结构的混合动力车辆。如图28所示,也可以是取代差动部20而具备单独的电动发电机MG2的结构的混合动力车辆10#。
而且,在上述的各实施方式及各变形例中,变速器30设为包含多个摩擦要素(离合器、制动器)的自动变速器,但也可以是其他类型的有级式变速器(MT式、牙嵌式离合器式等)。而且,在发动机12与变速器30之间的动力传递路径上可以设置转矩转换器、将动力传递切断的K0离合器等。
而且,在上述的各实施方式及各变形例中,说明了混合动力车辆作为电动车辆的一例,但是应用本发明的电动车辆也包括未搭载发动机的电动车。即,本发明的电动车辆包括具备电气系统和变速器的全部车辆,其中该电气系统包含逆变器及电动机,该变速器设置在动力传递路径上。
另外,在上述的实施方式1-4及变形例1中,也可以不具备转换器54。
另外,在上述中,电动发电机MG1、MG2对应于本发明的“电动机”的一实施例。
本次公开的各实施方式也可以适当组合来实施。并且,应考虑的是本次公开的实施方式在全部方面为例示而不受限制。本发明的范围由权利要求书公开,旨在包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
Claims (10)
1.一种电动车辆,具备:
电动机(MG1、MG2);及
与所述电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置(56),
其特征在于,还具备:
设于所述电动机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);及
在所述变速器的变速过程中控制所述电动机的转矩的控制装置(60),
所述蓄电装置的温度低时的所述转矩的变化率的限制值(tlim1)小于所述蓄电装置的温度高时的所述变化率的限制值。
2.一种电动车辆,具备:
电动机(MG1、MG2);及
与所述电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置(56),
其特征在于,还具备:
设于所述电动机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);及
在所述变速器的变速过程中控制所述电动机的转矩的控制装置(60),
所述变速器的变速后半段的所述转矩的变化率的限制值(tlim2)大于所述变速器的变速前半段的所述变化率的限制值。
3.一种电动车辆,具备:
电动机(MG1、MG2);及
与所述电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置(56),
其特征在于,还具备:
设于所述电动机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);及
在所述变速器的变速过程中控制所述电动机的转矩的控制装置(60),
对所述转矩的变化率设置第一限制(tlim1)及第二限制(tlim2),
关于所述第一限制,所述蓄电装置的温度低时的所述变化率的限制值小于所述蓄电装置的温度高时的所述变化率的限制值,
关于所述第二限制,所述变速器的变速后半段的所述变化率的限制值大于所述变速器的变速前半段的所述变化率的限制值,
在所述蓄电装置的温度比预定温度低且所述变速器的变速为变速前半段时,对所述转矩的变化率使用所述第一限制,
在所述蓄电装置的温度比所述预定温度低且所述变速器的变速为变速后半段时,对所述转矩的变化率使用所述第二限制。
4.根据权利要求3所述的电动车辆,其中,
在所述蓄电装置的温度比所述预定温度低且所述变速器的变速为变速后半段的情况下,
在车辆速度比预定速度低且加速器开度比预定量小时,对所述转矩的变化率使用所述第二限制,
在车辆速度比所述预定速度高时或在加速器开度比所述预定量大时,对所述转矩的变化率使用所述第一限制。
5.根据权利要求3或4所述的电动车辆,其中,
在所述蓄电装置的温度比预定温度低且所述变速器的变速为变速前半段时对所述转矩的变化率使用所述第一限制的情况下,以使所述电动机的旋转速度的变化率大时的所述转矩的变化率的限制值大于所述旋转速度的变化率小时的所述转矩的变化率的限制值的方式设置所述第一限制。
6.一种电动车辆,具备:
电动机(MG1、MG2);及
与所述电动机进行电力的供给和接收的蓄电装置(56),
其特征在于,还具备:
设于所述电动机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);及
控制所述电动机的功率的控制装置(60),
所述蓄电装置的温度低时的所述功率的变化率的限制值(plim1)小于所述蓄电装置的温度高时的所述变化率的限制值。
7.一种电动车辆,具备:
电动机(MG1、MG2);及
蓄电装置(56),
其特征在于,还具备:
设于所述电动机的旋转轴与驱动轮(44)之间的动力传递路径的有级式的变速器(30);
驱动所述电动机的驱动装置(52);
设于所述驱动装置与所述蓄电装置之间的电压转换器(54);
设于所述电压转换器与所述驱动装置之间的电容器(80);及
控制所述电动机的功率并控制所述电容器的电压的控制装置(60),
所述电容器的电压高时的所述功率的变化率的限制值(plim1)小于所述电容器的电压低时的所述变化率的限制值。
8.根据权利要求7所述的电动车辆,其中,
关于所述功率的变化率的限制值,进一步使所述蓄电装置的温度低时的所述变化率的限制值小于所述蓄电装置的温度高时的所述变化率的限制值。
9.根据权利要求7所述的电动车辆,其中,
对所述功率的变化率设置第一限制(plim3)、第二限制(plim1)及第三限制(plim2),
关于所述第一限制,所述蓄电装置的温度低时的所述变化率的限制值小于所述蓄电装置的温度高时的所述变化率的限制值,
关于所述第二限制,对所述第一限制进一步使所述电容器的电压高时的所述变化率的限制值小于所述电容器的电压低时的所述变化率的限制值,
关于所述第三限制,所述变速器的变速后半段的所述变化率的限制值大于所述变速器的变速前半段的所述变化率的限制值,
在加速器开度大于预定量时,对所述功率的变化率使用所述第二限制,
在加速器开度比所述预定量小且车辆速度比预定速度低时,对所述功率的变化率使用所述第三限制,
在加速器开度比所述预定量小且车辆速度比所述预定速度高时,对所述功率的变化率使用所述第一限制。
10.根据权利要求9所述的电动车辆,其中,
在所述第一限制至第三限制的各限制中,以所述变速器变速开始时的所述电动机的旋转速度与所述变速器变速结束时的所述旋转速度之差大时的所述功率的变化率的限制值小于所述差小时的所述功率的变化率的限制值的方式决定所述限制值。
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