CN105936272B - 混合动力车的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力车的控制装置，减少使发动机强制性地旋转的制动的频率来抑制不适感。所述混合动力车的控制装置具有控制第一马达和第二马达的控制器，控制器构成为：在有减速要求时(在步骤S1中为是)的蓄电装置的充电量为预先确定的阈值以上的情况下(在步骤S5中为是)，在利用制动机构固定了输出轴的状态下使第一马达作为马达向输出部件的转矩增大的方向驱动，并且使由第二马达产生的负转矩增大(步骤S6)。

Description

混合动力车的控制装置
技术领域
本发明涉及具备内燃机和马达等不同种类的驱动力源的混合动力车的控制装置，特别涉及控制由这些驱动力源产生的制动力的装置。
背景技术
在专利文献1中记载了一种混合动力车，其构成为利用马达或电动发电机(以下，将它们一起记为马达)来代替内燃机产生制动力。专利文献1记载的混合动力车具有：发动机、能够控制该发动机的转速的第一电动发电机以及构成为对输出转矩进行增减的第二电动发电机，控制装置构成为：在加速踏板返回而具有减速要求的情况下，使第二电动发电机作为发电机发挥功能而产生制动转矩。另外，控制装置构成为：在由第二电动发电机进行制动时蓄电装置成为过充电的情况下，通过利用第一电动发电机对发动机进行电动驱动，由第一电动发电机消耗第二电动发电机发出的电力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-129380号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1记载的控制装置，在利用第二电动发电机产生制动力的情况下，第二电动发电机的大致全部量的电力被充电到蓄电装置中。因此，在制动要求较多的行驶状态下，蓄电装置的蓄电量容易达到上限值。当成为所谓的满充电状态时，在上述专利文献1记载的控制装置中，利用第一电动发电机对发动机进行电动驱动。因此，在制动要求较多的行驶状态下，发动机意外旋转的频率变高，这对驾驶员来说有可能感到不适。
本发明着眼于上述技术课题而做出，其目的在于提供一种能够减少使发动机旋转而产生制动力的频率来抑制不适感的混合动力车的控制装置。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的混合动力车的控制装置应用于混合动力车，在所述混合动力车中，利用制动机构选择性地固定输出轴的发动机，与利用第一旋转构件、第二旋转构件以及第三旋转构件进行差动作用的动力分配机构中的所述第一旋转构件连结，第一马达与所述第二旋转构件连结，输出部件与所述第三旋转构件连结，所述混合动力车还具备向所述输出部件增加或减少转矩的具有发电功能的第二马达，在所述第一马达及所述第二马达与蓄电装置之间授受电力，在有所述混合动力车的减速要求的情况下，所述混合动力车的控制装置由所述第二马达进行能量再生而使由所述第二马达产生的负转矩(使旋转停止的方向上的转矩)作为减速转矩起作用，并且将由所述第二马达再生的电力充电到所述蓄电装置中，所述混合动力车的控制装置的特征在于，具有控制所述第一马达和第二马达的控制器，所述控制器构成为：在有所述减速要求时的所述蓄电装置的充电量为预先确定的阈值以上的情况下，在利用所述制动机构固定了所述输出轴的状态下，使所述第二马达作为发电机发挥功能而使由所述第二马达产生的所述负转矩增大，并且，利用由所述第二马达发出的电力使所述第一马达作为马达向所述输出部件的转矩增大的方向驱动。
该控制器也可以构成为：求出基于所述减速要求的要求转矩，控制所述第一马达输出的转矩和由所述第二马达产生的负转矩，以使所述减速转矩成为所述要求转矩。
另外，本发明中的所述控制器也可以构成为：控制所述第一马达和第二马达，以使由使所述第一马达作为马达进行工作而产生的所述输出部件的转矩的增大量与所述第二马达的负转矩的增大量相等。
并且，本发明中的所述控制器也可以构成为：在有所述减速要求时的所述蓄电装置的充电量小于预先确定的所述阈值的情况下，使由所述第二马达产生的所述负转矩作为所述减速转矩起作用而不使所述第一马达作为马达驱动。
本发明中的所述阈值能够设为比能够向所述蓄电装置充电的充电量的上限值小的充电量。
发明的效果
根据本发明，在充电量已经成为某种程度较多的状态下有减速要求的情况下，由第二马达进行能量再生而产生负转矩，并且使第一马达作为马达发挥功能而消耗电力。因此，第二马达为了再生而工作的量增大，而且，第一马达作为马达工作，所以损耗增大。另外，在第一马达与第二马达之间产生动力循环，并且在这些马达中流动的电流量增大而使得电气损耗增大。结果，由于将减速转矩设为与要求对应的转矩，并且再生的能量的损耗增大，所以能够使供给到蓄电装置的电力(充电量)减小，使再生制动的期间或机会增大。即，能够使蓄电装置的充电量达到上限值为止的时间延迟，减少为了制动而使发动机强制旋转的机会或频率，抑制不适感。
附图说明
图1是用于说明由本发明的控制装置进行控制的一例的流程图。
图2是表示确定了车速与驱动转矩(减速转矩)的关系的映射的一例的示意图。
图3是用于说明在步骤S4中执行的制动控制的共线图。
图4是用于说明在步骤S6中执行的制动控制的共线图。
图5是用于说明在步骤S7中执行的制动控制的共线图。
图6是表示在本发明中能够作为对象的混合动力车的动力传动系统的构架图。
图7是用于说明其HV模式下的工作状态的共线图。
图8是用于说明其1MG模式和2MG模式下的工作状态的共线图。
附图标记说明
1…发动机，2…动力分配机构，3…第一马达，4…输出轴，7…固定位置，8…制动机构，14…输出齿轮，18…第二马达，22…蓄电装置，23…电子控制装置(ECU)。
具体实施方式
在本发明中能够作为对象的混合动力车是具有发动机(内燃机)和两个马达(特别是具有发电功能的马达)的车辆。特别是构成为能够停止发动机而利用任一方的马达或双方的马达行驶的混合动力车。在图6中，用构架图示出这种混合动力车中的动力传动系统的一例。在与发动机1相同的轴线上，配置有动力分配机构2和第一马达3。
发动机(ENG)1是汽油发动机或柴油发动机，通过强制性地使其输出轴4旋转(电动驱动或曲轴旋转)而起动。该输出轴4经由离合器5与阻尼机构6连结。另外，在输出轴4与外壳等的规定的固定位置7之间，设置有制动机构8。该制动机构8是用于选择性地固定输出轴4的部件，能够采用单向离合器、摩擦制动器或啮合式卡合机构等。在图6所示的例子中，由使发动机1的反转(与通常运转时的旋转方向相反的方向的旋转)停止的单向离合器(OWC)构成制动机构8。另外，离合器5是用于相对于比动力分配机构2靠下游侧的传动机构而连结或分离发动机1的离合器，由摩擦离合器构成。
动力分配机构2是用于将从发动机1传递来的动力分配至第一马达(MG1)3和输出侧的机构，在图6所示的例子中，由行星齿轮机构构成。动力分配机构2具有太阳齿轮9、内齿轮10以及保持有与这些太阳齿轮9和内齿轮10啮合的小齿轮的行星齿轮架11，该行星齿轮架11与输入轴12连结。该输入轴12与所述阻尼机构6中的输出侧的部件连结，并沿着动力分配机构2和第一马达3的旋转中心轴线贯通动力分配机构2和第一马达3而向与发动机1相反的一侧延伸，其端部与油泵13连结。因此，油泵13构成为由发动机1驱动而产生规定的液压。另外，第一马达3隔着动力分配机构2配置在与发动机1相反的一侧，该第一马达3的转子与太阳齿轮9连结。并且，在内齿轮10上，一体地设置有与本发明实施例中的输出部件相当的输出齿轮14。
与上述输入轴12平行地配置有副轴15。在该副轴15上，安装有与输出齿轮14啮合的从动齿轮16和相比从动齿轮16为小径的驱动齿轮17。马达驱动齿轮19与该从动齿轮16啮合，所述马达驱动齿轮19安装在第二马达(MG2)18的输出轴上。与上述第一马达3同样地，该第二马达18是具有发电功能的马达。因此，图6所示的动力传动系统构成为，将第二马达18的转矩与从输出齿轮14输出的转矩相加，或利用第二马达18减小从输出齿轮14输出的转矩。
并且，与输入轴12和副轴15平行地设置有作为最终减速器的差动齿轮20，其内齿轮21与驱动齿轮17啮合。而且，构成为从该差动齿轮20向左右驱动轮(未图示)输出驱动转矩。
上述第一马达3和第二马达18经由未图示的逆变器(inverter)和升压转换器等与蓄电装置22连接，并且构成为能够在这些马达3、18之间相互授受电力。设置有用于对这些马达3、18、蓄电装置22、所述离合器5、以及发动机1等进行控制的电子控制装置(ECU)23。该电子控制装置23相当于本发明实施例中的控制器，以微型计算机为主体而构成，并构成为：基于被输入的数据、预先存储的数据进行运算，将该运算的结果作为控制指令信号输出以进行规定的控制。该被输入的数据是各马达3、18的转矩或电流值、蓄电装置22的充电量(充电剩余量：SOC)、油门开度、车速、发动机转速等，另外，存储的数据的一个例子是与车速对应地确定减速转矩的映射等用于各种控制的映射。
在此，如果说明上述混合动力车的行驶模式，则根据要求驱动力和车速，选择混合动力(HV)模式、双马达(2MG)模式以及单马达(1MG模式)这三种行驶模式中的任一种。HV模式是一并使用发动机1和各马达3、18的行驶模式，发动机1输出的动力由动力分配机构2分配至太阳齿轮9(第一马达3)和内齿轮10(输出齿轮14)。传递到内齿轮10的动力经由上述从动齿轮16、驱动齿轮17等，传递到差动齿轮20。与此相对，第一马达3作为发电机发挥功能，并对太阳齿轮9提供使太阳齿轮9的旋转停止的方向上的转矩。该转矩是伴随着发电的所谓负转矩，利用该负转矩，发动机转速被控制在燃料效率高的转速。另外，由第一马达3发出的电力供给到第二马达18而使得第二马达18作为马达发挥功能。即，发动机1输出的动力的一部分暂时转换为电力后，由第二马达18再次转换为机械动力并传递到差动齿轮20。在图7中用共线图示出了这样的HV模式下的工作状态。
在要求驱动力小的情况下选择1MG模式。1MG模式是将第二马达18作为驱动力源行驶的模式，对发动机1的燃料供给被停止，另外，第一马达3成为所谓的不工作(OFF)状态而不被供给电力。第二马达18输出正转方向上的转矩Tm，该转矩Tm经由上述从动齿轮16、驱动齿轮17等传递到差动齿轮20，混合动力车利用该转矩Tm行驶。在图8中用共线图示出了该1MG模式下的工作状态。
在要求驱动力比选择1MG模式的要求驱动力大的情况下选择2MG模式。2MG模式是将第一马达3和第二马达18作为驱动力源行驶的模式，对发动机1的燃料供给被停止。由于第一马达3与发动机1经由由行星齿轮机构构成的动力分配机构2连结，所以当以输出齿轮14正转的方式向反转方向驱动第一马达3时，反转方向上的转矩施加于发动机1。因此，由单向离合器(OWC)构成的制动机构8成为卡合状态而使得发动机1的输出轴4被固定，相对于第一马达3输出的转矩Tg的反作用力转矩由制动机构8负担。另一方面，第二马达18输出正转方向上的转矩Tm。因此，由第一马达3输出的转矩Tg和由第二马达18输出的转矩Tm在副轴15上的从动齿轮16被合成，该合成而得到的转矩传递到差动齿轮20。在图8中用共线图示出了该2MG模式下的工作状态。
无论是在上述哪种行驶模式下，都使马达3、18作为马达或作为发电机发挥功能，因此，在有减速要求的情况下，为了提高燃料效率，利用任一个马达3、18进行能量再生。再生的能量作为电力充电到蓄电装置22中。在该情况下，当蓄电装置22的SOC达到能够充电的预先确定的上限值时，不再能够将再生的电力充电，所以有可能限制再生制动(由马达3、18进行的制动)。为了尽可能地减少利用由发动机1带来的动力损耗的制动的频率，本发明的控制装置构成为执行以下说明的控制。
图1是用于说明该控制的一例的流程图，在停止发动机1的运转并利用马达3、18行驶时执行。首先，判断油门开度是否为“0％”(步骤S1)。如果车速为规定的车速以上，则通常会为了减速而使加速踏板(未图示)返回，所以在步骤S1中，重点是判断有无减速要求。当在步骤S1中判断为否时，返回而不进行特别控制。与之相反，当由于有减速要求而在步骤S1中判断为是时，求出减速转矩(步骤S2)。油门开度为“0％”时的驱动转矩在设计上预先确定为作为对象的混合动力车的特性。该驱动转矩是与车速对应的转矩，如果示意地表示其一例，则如图2所示。在从车速为“0”的状态到规定的低车速为止的期间，由于需要蠕变转矩，因此，驱动转矩成为正转矩。在上述车速以上的车速下，为了制动或减速而需要由驱动力源输出负转矩，驱动转矩成为负转矩。该负转矩在某种程度的车速以下为较大的值，但在高车速状态下，为了车辆的动作的稳定化，该负转矩为较小的转矩。在步骤S2中，参照按如上所述确定了驱动转矩的映射，求出减速转矩(负的驱动转矩)。
另外，在步骤S3中，判断SOC是否小于预先确定的第一阈值α1。蓄电装置22中的SOC可以用在日本特开2007-17821号公报中记载的方法等以往已知的方法求出。另外，第一阈值α1是用于判定在后面说明的本发明的控制装置中执行特有的制动控制的阈值，设计上预先确定。更具体而言，该第一阈值α1是比作为能够充电的SOC上限值的第二阈值α2小的值，能够通过基于实机的实验或模拟等确定。
在由于SOC小于第一阈值α1而在步骤S3中判断为是时，执行用第二马达(MG2)18进行能量再生的再生制动(步骤S4)，之后返回。如果在步骤S3中判断为是，则由于能够向蓄电装置22充电，所以能够将蓄电装置22作为第二马达18的电力负载。因此，使第二马达18作为发电机发挥功能，使伴随着发电的负转矩作为制动力作用于混合动力车。该负转矩被控制为成为产生在步骤S2中求出的减速转矩的转矩。
用关于动力分配机构2的共线图，在图3中示出正在由第二马达18进行再生制动的状态。内齿轮10或第二马达18以与车速对应的转速旋转，第二马达18的转矩Tm成为减小转速的方向上的负转矩。另外，由于发动机(ENG)1未被供给燃料，所以由于自身的摩擦力等而停止。即，转速Ne和转矩Te均成为“0”。并且，太阳齿轮9或第一马达3被控制以使转矩Tg成为“0”，因此，以与构成动力分配机构2的行星齿轮机构的结构对应的转速向反转方向旋转。这样，在正在进行基于该第二马达18的再生制动的状态下的驱动转矩Tp成为由第二马达18产生的转矩Tm。
另一方面，当在步骤S3中判断为否时，判断SOC是否为第一阈值α1以上且第二阈值α2以下(步骤S5)。当在该步骤S5中判断为是时，虽然能够向蓄电装置22充电，但是SOC达到上限值为止的富余较少。在该情况下，执行使用第一马达(MG1)3和第二马达(MG2)18双方的制动控制(步骤S6)，之后返回。该制动控制是如下控制：使第二马达18作为发电机发挥功能，将伴随于此的负转矩作为制动转矩，并且将发出的电力的至少一部分作为使第一马达3作为马达发挥功能的电力而消耗，而且使能量损耗增大。参照图4说明该控制的内容。
与图3同样地，图4是关于构成动力分配机构2的行星齿轮机构的共线图，内齿轮10或第二马达18以与车速对应的转速正转，第二马达18的转矩Tm成为使旋转停止的方向上的转矩(负转矩)。与此相对，第一马达3向反转方向旋转，其转速是与行星齿轮机构的齿数比对应的转速。而且，第一马达3被供给电力而作为马达发挥功能，其转矩Tg是使转速增大的方向上的转矩(正转矩)。在该状态下，使其向反转方向旋转的转矩经由行星齿轮架11作用于发动机1的输出轴4。因此，作为单向离合器(OWC)的制动机构8成为卡合状态而停止其旋转。即，正转方向的反作用力转矩作用于行星齿轮架11。因此，由第一马达3产生的转矩作为正转方向(使混合动力车前进的方向)上的转矩Tep作用于内齿轮10或与其一体的输出齿轮14。结果，驱动转矩Tp成为将由第二马达18产生的负转矩Tm和由第一马达3产生的正转矩Tep相加而得到的转矩(＝Tm+Tep)。由于该驱动转矩Tp控制为成为在上述步骤S2中求出的转矩，所以由第二马达18产生的负转矩Tm，与第二马达18单独输出减速转矩的情况(上述图3所示的情况)相比，增大与第一马达3向反转方向输出正转矩Tm对应的量。该增大量是与由第一马达3产生的转矩相等的转矩，由此，与车速对应的减速转矩得以维持。
在上述那样的使用第一马达3和第二马达18的制动控制中，由第二马达18产生的转矩Tm变大，另外，第一马达3作为马达而输出规定的转矩Tg，所以在各个马达3、18、传递该转矩的机构中的由摩擦等导致的动力损耗增大。另外，由于第二马达18的发电量(电流)增大，而且，向第一马达3也供给电流，所以由这些电流流动导致的损耗(焦耳损耗)增大。并且，由于由第一马达3输出动力，且第二马达18将该动力再生，所以在这些马达3、18之间产生动力循环，伴随于此的能量损耗增大。结果，在步骤S6中的使用双方的马达3、18的制动控制中，虽然第二马达18发电，但该电力的至少一部分或大半部分通过将第一马达3作为马达进行驱动而被消耗，另外，因上述各种损耗而被消耗。结果，即使向蓄电装置22充电，供给到蓄电装置22的电能或SOC的增大斜度与第二马达18单独进行制动的情况相比减少。换句话说，SOC达到上限值为止的时间延迟。当SOC达到上限值时，不能进行使用马达3、18的再生制动，使发动机1旋转而进行由其泵气损失、滑动摩擦等产生的制动，但如上所述，由于能够延迟SOC达到上限值这种情形，所以能够减少为了制动而使发动机1旋转的频率。
当在上述步骤S5中判断为否时，即SOC超出第二阈值α2时，执行如下制动控制：一并使用由强制性地使发动机1旋转导致的泵气损失、滑动摩擦等(以下称为摩擦)来产生减速转矩(步骤S7)。在图5中用共线图示出进行了该控制的情况下的工作状态。第二马达18作为发电机发挥功能，伴随于此的负转矩(＜0)Tm成为减速转矩。由第二马达18发出的电力供给到第一马达3，第一马达3作为马达发挥功能，并向正转方向旋转。因此，由于正转方向上的转矩作用于行星齿轮架11、发动机1的输出轴4，且使其旋转停止了的制动机构8是单向离合器，所以发动机1被强制性地向正转方向旋转。由于未向发动机1供给燃料，所以由于被强制性地旋转而产生摩擦，其反作用力作为反转方向上的转矩Tep出现在内齿轮10或输出齿轮14。因此，该情况下的驱动转矩(减速转矩)Tp成为将由第二马达18产生的转矩Tm与伴随着利用第一马达3使发动机1强制性地旋转而产生的反作用力转矩Tep相加而得到的转矩。
在不能向蓄电装置22充电的情况下执行该步骤7的制动控制。根据本发明的控制装置，如上所述，由于如在步骤S4、步骤S6中说明的那样使用马达3、18来进行使用马达3、18行驶时的制动，所以向蓄电装置22的充电得以抑制，由制动引起的SOC的增大得以抑制。即，即使SOC随着制动而增大，SOC也难以达到上限值，所以能够减少使发动机1强制性地旋转的制动控制的频率，消除或抑制因发动机1意外地旋转等而导致的不适感。
此外，在用图4或图5的共线图示出的控制的情况下，控制各马达3、18的转矩以使驱动转矩Tp成为在步骤S2中求出的驱动转矩这种情形，与用图3的共线图示出的控制的情况相同。
另外，本发明不限定于上述实施例，能够在权利要求保护的范围内适当变更。

Claims (6)

1.一种混合动力车的控制装置，应用于混合动力车，在所述混合动力车中，利用制动机构选择性地固定输出轴的发动机，与利用第一旋转构件、第二旋转构件以及第三旋转构件进行差动作用的动力分配机构中的所述第一旋转构件连结，第一马达与所述第二旋转构件连结，输出部件与所述第三旋转构件连结，所述混合动力车还具备向所述输出部件增加或减少转矩的具有发电功能的第二马达，在所述第一马达及所述第二马达与蓄电装置之间授受电力，在有所述混合动力车的减速要求的情况下，所述混合动力车的控制装置由所述第二马达进行能量再生而使由所述第二马达产生的负转矩作为减速转矩起作用，并且将由所述第二马达再生的电力充电到所述蓄电装置中，所述混合动力车的控制装置的特征在于，
具有控制所述第一马达和第二马达的控制器，
所述控制器构成为：在有所述减速要求时的所述蓄电装置的充电量为预先确定的阈值以上的情况下，在利用所述制动机构固定了所述输出轴的状态下，使所述第二马达作为发电机发挥功能而使由所述第二马达产生的所述负转矩增大，并且，利用由所述第二马达发出的电力使所述第一马达作为马达向所述输出部件的转矩增大的方向驱动。
2.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，
所述控制器构成为：求出基于所述减速要求的要求转矩，控制所述第一马达输出的转矩和由所述第二马达产生的负转矩，以使所述减速转矩成为所述要求转矩。
3.根据权利要求1所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，
所述控制器构成为：控制所述第一马达和第二马达，以使由使所述第一马达作为马达进行工作而产生的所述输出部件的转矩的增大量与所述第二马达的负转矩的增大量相等。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，
所述控制器构成为：在有所述减速要求时的所述蓄电装置的充电量小于预先确定的所述阈值的情况下，使由所述第二马达产生的所述负转矩作为所述减速转矩起作用而不使所述第一马达作为马达驱动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，
所述阈值是比能够向所述蓄电装置充电的充电量的上限值小的充电量。
6.根据权利要求4所述的混合动力车的控制装置，其特征在于，
所述阈值是比能够向所述蓄电装置充电的充电量的上限值小的充电量。
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