CN107253441B - 混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车辆，其具有蓄电器、内燃机、发电机、电动机和控制车辆的行驶的控制装置。控制装置根据蓄电器的充电率和车辆的制动力，将再生能量的利用方式决定为第1方式和第2方式中的任意方式，其中，所述第1方式是将所述再生能量充入所述蓄电器，所述第2方式是将所述再生能量消耗于以所述内燃机为负荷的所述发电机的驱动。

Description

混合动力车辆
本申请是申请日为2013年8月28日，国家申请号为201380047028.4(国际申请号为PCT/JP2013/072969)，发明名称为“混合动力车辆”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及混合动力车辆。
背景技术
HEV(Hybrid Electrical Vehicle：混合动力电动汽车)具有电动机以及内燃机，其根据车辆的行驶状态，利用电动机和/或内燃机的驱动力来行驶。HEV大体分为串联方式和并联方式这2种。串联方式的HEV利用电动机的动力来行驶。内燃机被用于发电，由发电机利用内燃机的动力发出的电力被充入到蓄电器或被供应到电动机。并联方式的HEV利用电动机以及内燃机中的任意一方或双方的驱动力来行驶。还公知有将上述两个方式合成起来的串联/并联方式的HEV。在该方式中，根据车辆的行驶状态，使离合器释放或接合(断接)，将驱动力的传递系统切换为串联方式以及并联方式中的任意一个的结构。
在上述HEV中，为了获得与发动机制动相应的制动力，在减速时，利用了使电动机作为发电机进行动作的再生制动。再生制动时得到的再生能量是为了获得行驶中的车辆所需要的制动力而产生的，因此，不能控制其产生量。此外，再生能量被用于蓄电器的充电，但充满电状态的蓄电器不能吸收再生能量。
图20是专利文献1所述的混合动力汽车中的再生能量吸收装置的框图。在图20所示的再生能量吸收装置中，电子控制单元4根据来自制动开关9的信号，检测处于再生制动时的情况。进而，在再生制动时，控制逆变器6，将在电机7中产生的再生能量用于电池5的充电，但是，在由电压计12检测电池5的电压且该电压为规定的值以上的情况下，停止对发动机1的燃料供应，并使逆变器6动作，利用再生能量，使发电机2作为以发动机1为负荷而旋转的电机来进行动作，由此吸收再生能量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平4-322105号公报
发明内容
发明要解决的问题
在搭载有以上说明的专利文献1所述的再生能量吸收装置的混合动力汽车中，如果电池5的电压小于规定的值，则将再生能量用于电池5的充电，如果电池5的电压为规定的值以上，则通过以发动机1为负荷来驱动发电机2，来吸收再生能量。因此，在专利文献1中说明了：能够防止由过大的再生能量导致的电池5的过充电，并能够确保有效的制动力。
但是，在该混合动力汽车的减速中的电池5的电压越过规定的值时，再生能量的吸收方法发生变化，因此，驾驶员的减速度感觉变得不稳定。例如，在电池5的电压为规定的值以上的再生能量的吸收率比不足规定的值时小的情况下，在减速时，当电池5的电压上升而为规定的值以上时，驾驶员会感觉到制动力突然下降。
此外，在搭载有专利文献1所述的再生能量吸收装置的混合动力汽车中，如果电池5的电压为规定的值以上，则以发动机1为负荷来驱动发电机2，由此吸收再生能量。此时，发动机1的转速被认为会随着再生能量的量而变化。因此，例如，即使驾驶员进行固定的制动操作，由于再生能量的量的变化，也会产生发动机1的转速波动的状况。在发动机1的旋转动作声发生变化时，存在驾驶员误感到减速度发生变化的趋势。因此，在驾驶员进行固定的制动操作时，当发动机1的转速波动时，驾驶员对发动机1的旋转动作音的变化感到不舒服感。
本发明的目的在于，提供在减速时不会给驾驶员带来不舒服感的混合动力车辆。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题、达成目的，第1方面所述的发明的混合动力车辆具有：可充电的蓄电器，其向作为混合动力车辆的驱动源的电动机供应电力；内燃机；发电机，其将利用来自所述内燃机的动力发出的电力供应给所述电动机或所述蓄电器；所述电动机，其利用来自所述蓄电器以及所述发电机中的至少一方的电力供应进行驱动；以及；控制装置，其控制所述混合动力车辆的行驶，其中，所述混合动力车辆利用来自所述电动机以及所述内燃机中的至少一方的动力进行行驶，该混合动力车辆的特征在于，该混合动力车辆具有由下坡时的自然减速产生的制动力不同的2个档位，所述控制装置具有利用方式决定部，该利用方式决定部根据所述蓄电器的充电率和所述混合动力车辆的制动力，将所述混合动力车辆的再生能量的利用方式决定为第1方式和第2方式中的任意方式，其中，所述第1方式是将所述再生能量充入所述蓄电器，所述第2方式是将所述再生能量消耗于以所述内燃机为负荷的所述发电机的驱动，在选择了制动力小的第1档位的情况下，所述蓄电器的充电率为第1阈值以上时，所述利用方式决定部决定为所述第2方式，在选择了制动力大的第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率为第2阈值以上时，所述利用方式决定部决定为所述第2方式，所述第2阈值小于所述第1阈值。
此外，在第2方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，作为所述混合动力车辆的再生能量的利用方式，还有第3方式，该第3方式是将所述再生能量的一部分充入所述蓄电器并将剩余的部分消耗于所述发电机的驱动，所述混合动力车辆的行驶状态由车速和行驶加速度来决定，在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率为所述第2阈值以上时，所述利用方式决定部在减速时的所述混合动力车辆的行驶状态超过了所述第2方式时得到的减速度的极限的情况下选择所述第3方式。
此外，在第3方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，作为所述混合动力车辆的再生能量的利用方式，还有第3方式，该第3方式是将所述再生能量的一部分充入所述蓄电器并将剩余的部分消耗于所述发电机的驱动，在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率为所述第2阈值以上时，所述利用方式决定部在由所述混合动力车辆的自然减速产生的减速度超过了所述第2方式时得到的减速度的极限的情况下选择所述第3方式。
此外，在第4方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述控制装置具有利用比率控制部，该利用比率控制部控制为：在所述再生能量的利用方式为所述第3方式时，随着所述蓄电器的充电率上升，使用于驱动所述发电机的部分的比例作为所述再生能量的利用比率而逐渐升高。
此外，在第5方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，作为所述混合动力车辆的再生能量的利用方式，还有第3方式，该第3方式是将所述再生能量的一部分充入所述蓄电器并将剩余的部分消耗于所述发电机的驱动，所述混合动力车辆具有利用比率控制部，该利用比率控制部控制为：在所述再生能量的利用方式为所述第3方式时，随着所述蓄电器的充电率上升，使用于驱动所述发电机的部分的比例作为所述再生能量的利用比率而逐渐升高。
此外，在第6方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第2阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式，在选择了所述第1档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第1阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式。
此外，在第7方面所述的发明的混合动力车辆中，其特征在于，在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第2阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式，在选择了所述第1档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第1阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式。
发明效果
根据以上发明的混合动力车辆，不会在混合动力车辆减速时给驾驶员带来制动力的突然变化等的不舒服感。
附图说明
图1是示出串联方式的HEV的内部结构的框图。
图2的(a)～(c)是示出在车辆减速时进行的、由电动机107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。
图3是示出行驶加速度DA相对于减速时的车速VP的关系的图。
图4是示出车辆的档位被设定在D档时以及被设定在B档时蓄电器1101的SOC与再生能量的利用方式之间的关系的一例的图。
图5是示出管理ECU 1119的内部结构的框图。
图6是示出管理ECU 1119具有的利用方式决定部1155的动作的第1实施例的流程图。
图7是示出车辆的档位被设定在D档时以及被设定在B档时蓄电器1101的SOC与再生能量的利用方式之间的关系的另一例的图。
图8是示出管理ECU 1119具有的利用方式决定部1155的动作的第2实施例的流程图。
图9的(a)是示出图1所示的车辆在减速时进行斜坡逻辑控制系统(PROSMATEC)控制时的行驶加速度DA相对于车速VP的关系的图，(b)是示出第2实施方式的车辆在减速时进行斜坡逻辑控制系统控制时的行驶加速度DA相对于车速VP的关系的图。
图10是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。
图11是示出串联方式的HEV的内部结构的框图。
图12的(a)和(b)是示出在第3实施方式的车辆减速时进行的、由电动机107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。
图13是示出第3实施方式的车辆进行固定的减速行驶时的再生能量的利用方式、蓄电器101的SOC、内燃机109的转速Ne以及制动扭矩比率的各时间推移的一例的曲线图。
图14是示出管理ECU 119的内部结构的框图。
图15是示出车辆减速时的第3实施方式的管理ECU 119的动作的流程图。
图16的(a)～(c)是示出在第4实施方式的车辆减速时进行的、由电动机107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。
图17是示出第4实施方式的车辆进行固定的减速行驶时的再生能量的利用方式、蓄电器101的SOC、内燃机109的转速Ne以及制动扭矩比率的各时间推移的一例的曲线图。
图18是示出车辆减速时的第4实施方式的管理ECU 119的动作的流程图。
图19是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。
图20是专利文献1所述的混合动力汽车中的再生能量吸收装置的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是示出串联方式的HEV的内部结构的框图。如图1所示，串联/并联方式的HEV(以下简称为“车辆”)具有蓄电器(BATT)1101、转换器(CONV)1103、第1逆变器(第1INV)1105、电动机(Mot)1107、内燃机(ENG)1109、发电机(GEN)1111、第2逆变器(第2INV)1113、齿轮箱(以下简称为“齿轮”)1115、车速传感器1117和管理ECU(MG ECU)1119。此外，图1中的虚线的箭头表示值数据，实线表示包含指示内容的控制信号。
蓄电器1101具有串联连接的多个蓄电池，例如，供应100～200V的高电压。蓄电池例如为锂电池或镍氢电池。转换器1103使蓄电器1101的直流输出电压以直流的状态进行升压或降压。第1逆变器1105将直流电压转换为交流电压，将3相电流供应到电动机1107。此外，第1逆变器1105将在电动机1107的再生动作时输入的交流电压转换为直流电压。
电动机1107产生用于使车辆行驶的动力。由电动机1107产生的扭矩经由齿轮1115以及驱动轴1121被传递到驱动轮1123。此外，电动机1107的转子与齿轮1115直接联结。此外，电动机1107在再生制动时，作为发电机进行动作。内燃机1109被用于驱动发电机1111。
发电机1111由内燃机1109的动力驱动，产生电力。发电机1111发出的电力被充入蓄电器1101，或经由第2逆变器1113以及第1逆变器1105被供应到电动机1107。第2逆变器1113将发电机1111产生的交流电压转换为直流电压。由第2逆变器1113转换后的电力被充入蓄电器1101，或经由第1逆变器1105被供应到电动机1107。
齿轮1115是例如与5速相应的1档的固定齿轮。因此，齿轮1115将来自电动机1107的驱动力转换为特定的变速比下的转速以及扭矩而传递给驱动轴1121。车速传感器1117检测车辆的行驶速度(车速VP)。表示由车速传感器1117检测出的车速VP的信号被发送到管理ECU 1119。此外，也可以替代车速VP而使用电动机1107的转速。
管理ECU 1119进行各种信息的取得以及电动机1107、内燃机1109和发电机1111的各种控制等，其中，所述各种信息示出了：车速VP；表示蓄电器1101的状态的剩余容量(SOC：State of Charge)；与车辆的驾驶员的油门操作对应的油门踏板开度(AP开度)；与驾驶员的制动操作对应的制动踏板踏力(BRK踏力)；以及档的范围(也称作“档位”)。
在车辆减速时，为了得到该车辆的制动力，管理ECU 1119对电动机1107进行再生控制。此时，管理ECU 1119以如下两个方式中的至少一个方式来利用由电动机1107的再生控制产生的再生能量：用于蓄电器1101的充电的方式；以及用于以内燃机1109为负荷的发电机1111的驱动的方式。
图2的(a)～图2的(c)是示出在车辆减速时进行的、由电动机1107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。特别地，图2的(a)是示出将再生能量用于蓄电器1101的充电时的方式的图。图2的(b)是示出将再生能量用于以内燃机1109为负荷的发电机1111的驱动时的方式的图。图2的(c)是示出组合图2的(a)所示的方式和图2的(b)所示的方式这双方来利用再生能量时的方式的图。此外，图2的(a)～图2的(c)中的实线的箭头表示扭矩，双重线的箭头表示电力。
在图2的(a)所示的方式(以下称作“方式A1”)中，由电动机1107的再生控制产生的再生能量作为电能而被充入蓄电器1101。即，由电动机1107产生的再生电力被充入蓄电器1101。此外，在图2的(b)所示的方式(以下称作“方式B1”)中，再生能量被消耗于以被切断燃油后的内燃机1109为负荷的发电机1111的驱动。此时，在发电机1111中，产生能量转换损耗，内燃机1109输出热能以及动能。此外，在图2的(c)所示的方式(以下称作“方式C1”)中，将再生能量的一部分充入蓄电器1101并将剩余部分消耗于发电机1111的驱动。不过，再生能量的充电与消耗的比率根据蓄电器1101的SOC而不同。
管理ECU 1119在车辆减速时，根据减速时的车辆的行驶状态以及蓄电器1101的SOC，决定以图2的(a)～图2的(c)所示的哪个方式来利用由电动机1107产生的再生能量。此外，车辆的行驶状态由此时的车速VP和行驶加速度DA决定。行驶加速度DA是管理ECU 1119以时间对车速VP进行微分而计算出的。
图3是示出行驶加速度DA相对于减速时的车速VP的关系的图。在图3中，针对减速时的车速VP而实现的3个行驶加速度DA(减速度)由单点划线、双点划线以及粗实线示出。单点划线示出了车辆的档位被设定在D(驱动)档时的自然减速导致的行驶加速度。双点划线示出了车辆的档位被设定在B(制动器)档时的自然减速导致的行驶加速度。粗实线示出了与车辆的档位被设定在D档以及B档中的哪个档无关地，在处于图2的(b)所示的方式B1时得到的减速度的极限，其中，在所述方式B1中，由被进行再生控制的电动机1107产生的再生能量被消耗于发电机1111的驱动。此外，行驶加速度DA为负的趋势较高、即减速度较高等同于车辆的制动力较大。
(第1实施例)
图4是示出车辆的档位被设定在D档时以及被设定在B档时蓄电器1101的SOC与再生能量的利用方式之间的关系的一例的图。以下，作为第1实施例，参照图2的(a)～图4，针对在车辆减速时由电动机1107产生的再生能量的利用方式的选择，分成被设定为D档的情况和被设定为B档的情况来进行说明。
(被设定为D档的情况)
如图3所示，无论在哪个车速VP中，单点划线的减速度都低于粗实线。因此，在车辆进行档位被设定在D档时的减速时，如果蓄电器1101的SOC小于图4所示的第1阈值th1，则管理ECU 1119控制为图2的(a)所示的方式A1。具体而言，管理ECU 1119使图1所示的第2逆变器1113不动作，由此，不驱动发电机1111，而使转换器1103动作。另一方面，如果蓄电器1101的SOC为第1阈值th1以上，则管理ECU 1119控制为图2的(b)所示的方式B1。具体而言，管理ECU 1119使第2逆变器1113动作，驱动发电机1111，并且使转换器1103不动作。
(被设定为B档的情况)
如图3所示，在车速VP小于规定的值VPa时，双点划线与粗实线相同，但在为规定的值VPa以上时，双点划线的减速度高于粗实线。因此，在车辆进行档位被设定在B档时的减速时，如果蓄电器1101的SOC小于第2阈值th2，则管理ECU 1119控制为图2的(a)所示的方式A1。此外，第2阈值th2是低于第1阈值th1的值。此外，如果蓄电器1101的SOC为第1阈值th1以上，则管理ECU 1119控制为图2的(b)所示的方式B1。
此外，在蓄电器1101的SOC为第2阈值th2以上且小于第1阈值th1时，如果与车速VP和行驶加速度DA对应的车辆的行驶状态位于图3中斜线所示的区域内，则管理ECU 1119控制为图2的(c)所示的方式C1。此时，管理ECU 1119根据蓄电器1101的SOC，变更用于对再生能量的蓄电器1101的充电的部分与用于发电机1111的驱动的部分的比率(以下称作“利用比率”)。例如，如果蓄电器1101的SOC处于略微超过第2阈值th2的状态，则将再生能量的利用比率控制为：对蓄电器1101的充电部分的比例较高，但随着SOC接近第1阈值th1，发电机1111的驱动部分的比例逐渐升高。另一方面，即使蓄电器1101的SOC为第2阈值th2以上且小于第1阈值th1，如果车辆的行驶状态位于图3中斜线所示的区域以外，则管理ECU 1119也控制为图2的(b)所示的方式B1。
图5是示出管理ECU 1119的内部结构的框图。如图5所示，管理ECU 1119具有行驶加速度计算部1151、行驶状态决定部1153、利用方式决定部1155、利用比率控制部1157和利用状态指示部1159。
行驶加速度计算部1151以时间对车速VP进行微分，计算出行驶加速度DA。行驶状态决定部1153根据车速VP和行驶加速度DA，决定车辆的行驶状态。利用方式决定部1155根据由驾驶员设定的档位(D档或B档)、蓄电器1101的SOC、车辆的行驶状态是否位于图3中斜线所示的区域，来决定以图2的(a)～图2的(c)所示的方式A1～C1中的哪个方式来利用在车辆减速时由电动机1107产生的再生能量。在由利用方式决定部1155决定了方式C1时，利用比率控制部1157根据蓄电器1101的SOC，控制利用比率。利用状态指示部1159输出指示信号，该指示信号用于使车辆中的再生能量的利用方式成为由利用方式决定部1155决定出的方式的处理。此外，在与方式C1对应的指示信号中，还包含利用比率的指示内容。
图6是示出管理ECU 1119具有的利用方式决定部1155的动作的流程图。如图6所示，利用方式决定部1155判断蓄电器1101的SOC是否为第1阈值th1以上(SOC≥th1)(步骤S1101)，如果SOC≥th1，则进入步骤S1103，如果SOC＜th1，则进入步骤S1105。在步骤S1103中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式B1。另一方面，在步骤S1105中，利用方式决定部1155判断档位是D档还是B档，如果是D档，则进入步骤S1107，如果是B档，则进入步骤S1109。
在步骤S1107中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式A1。另一方面，在步骤S1109中，利用方式决定部1155判断蓄电器1101的SOC是否小于第2阈值th2(SOC＜th2)，如果SOC＜th2，则进入步骤S1107，如果SOC≥th2，则进入步骤S1111。在步骤S1111中，利用方式决定部1155判断车辆的行驶状态是否位于图3中斜线所示的区域内，如果位于斜线区域内，则进入步骤S1113，如果不位于斜线区域内，则进入步骤S1103。在步骤S1113中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式C1。
(第2实施例)
图7是示出车辆的档位被设定在D档时以及被设定在B档时蓄电器1101的SOC与再生能量的利用方式之间的关系的另一例的图。以下，作为第2实施例，参照图2的(a)～图2的(c)、图3和图7，针对在车辆减速时由电动机1107产生的再生能量的利用方式的选择，分成被设定为D档的情况和被设定为B档的情况来进行说明。
(被设定为D档的情况)
如图3所示，无论在哪个车速VP中，单点划线的减速度都低于粗实线。因此，在车辆进行档位被设定在D档时的减速时，如果蓄电器1101的SOC小于图7所示的第3阈值th3，则管理ECU 1119控制为图2的(a)所示的方式A1。具体而言，管理ECU 1119使图1所示的第2逆变器1113不动作，由此，不驱动发电机1111，并且使转换器1103动作。另一方面，如果蓄电器1101的SOC为第3阈值th3以上，则管理ECU 1119控制为图2的(b)所示的方式B1。具体而言，管理ECU 1119使第2逆变器1113动作，驱动发电机1111，并且使转换器1103不动作。
(被设定为B档的情况)
如图3所示，在车速VP小于规定的值VPa时，双点划线与粗实线相同，但在为规定的值VPa以上时，双点划线的减速度高于粗实线。因此，在车辆进行档位被设定在B档时的减速时，如果蓄电器1101的SOC小于第3阈值th3，则管理ECU 1119控制为图2的(a)所示的方式A1。此外，如果蓄电器1101的SOC为第4阈值th4以上，则管理ECU 1119控制为图2的(b)所示的方式B1。此外，第4阈值th4是高于第3阈值th3的值。
此外，在蓄电器1101的SOC为第3阈值th3以上且小于第4阈值th4时，如果与车速VP和行驶加速度DA相应的车辆的行驶状态位于图3中斜线所示的区域内，则管理ECU 1119控制为图2的(c)所示的方式C1。此时，管理ECU 1119根据蓄电器1101的SOC，变更用于对再生能量的蓄电器1101的充电的部分和用于发电机1111的驱动的部分的比率(以下称作“利用比率”)。例如，如果蓄电器1101的SOC处于略微超过第3阈值th3的状态，则将再生能量的利用比率控制为：对蓄电器1101的充电部分的比例较高，但随着SOC接近第4阈值th4，发电机1111的驱动部分的比例逐渐升高。另一方面，即使蓄电器1101的SOC为第3阈值th3以上且小于第4阈值th4，如果车辆的行驶状态位于图3中斜线所示的区域以外，则管理ECU 1119也控制为图2的(b)所示的方式B1。
第2实施例的管理ECU 1119的结构与第1实施例相同。
图8是示出管理ECU 1119具有的利用方式决定部1155的动作的流程图。如图8所示，利用方式决定部1155判断蓄电器1101的SOC是否小于第3阈值th3(SOC＜th3)(步骤S1201)，如果SOC＜th3，则进入步骤S1203，如果SOC≥th3，则进入步骤S1205。在步骤S1203中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式A1。另一方面，在步骤S1205中，利用方式决定部1155判断档位是D档还是B档，如果是D档，则进入步骤S1207，如果是B档，则进入步骤S1209。
在步骤S1207中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式B1。另一方面，在步骤S1209中，利用方式决定部1155判断蓄电器1101的SOC是否小于第4阈值th4(SOC＜th4)，如果SOC＜th4，则进入步骤S1211，如果SOC≥th4，则进入步骤S1207。在步骤S1211中，利用方式决定部1155判断车辆的行驶状态是否位于图3中斜线所示的区域内，如果位于斜线区域内，则进入步骤S1213，如果不位于斜线区域内，则进入步骤S1207。在步骤S1213中，利用方式决定部1155将再生能量的利用方式决定为方式C1。
如上所述，在本实施方式中，无论是第1实施例还是第2实施例，在档位被设定在B档时的自然减速导致的减速度超过与以内燃机1109为负荷的发电机1111的驱动导致的再生能量的吸收对应的减速度时，将再生能量的利用方式决定为方式C1，并根据蓄电器1101的SOC而变更再生能量的利用比率。其结果是，再生能量的吸收程度被逐渐变更，因此，车辆以驾驶员不会感到不舒服感的方式减速。
(第2实施方式)
在上坡时或下坡时进行用于抑制频繁变速的斜坡逻辑控制系统(PROSMATEC：注册商标)控制的车辆中，根据行驶路的坡度，实现了比自然减速导致的行驶加速度更强的减速度。图9的(a)是示出图1所示的车辆在减速时进行斜坡逻辑控制系统控制时的行驶加速度DA相对于车速VP的关系的图。
图9的(a)中所示的细虚线示出了车辆的档位被设定在D(驱动)档时的自然减速导致的行驶加速度。单点划线示出了在设定为D档时进行斜坡逻辑控制系统的行驶加速度。粗虚线示出了车辆的档位被设定在B(制动器)档时的自然减速导致的行驶加速度。双点划线示出了设定为B档时进行斜坡逻辑控制系统的行驶加速度。粗实线示出了与车辆的档位被设定在D档以及B档中的哪个档无关地，处于图2的(b)所示的方式B1时得到的减速度的极限，其中，在所述方式B1中，由被进行再生控制的电动机1107产生的再生能量被消耗于发电机1111的驱动。此外，在图9的(a)中，将车辆在下坡道路上减速行驶时进行的斜坡逻辑控制系统控制导致的减速度置换为该车辆减速地行驶在平坦路时的减速度而示出。
在本实施方式的车辆中，与第1实施方式相同，在该车辆进行档位被设定在D档时的减速时，如果蓄电器1101的SOC为阈值th1以上，则控制为图2的(b)中所示的方式B1。但是，如图9的(a)所示，在车速VP低于规定的值VPb时，单点划线所示的设定为D档时的进行斜坡逻辑控制系统的行驶加速度小于粗实线，而在规定的值VPb以上时，减速度高于粗实线。因此，在本实施方式中，在车辆的档位被设定在D档时，如果蓄电器1101的SOC为阈值th1以上，则进行斜坡逻辑控制系统控制，使得与车速VP和行驶加速度DA相应的车辆的行驶状态不处于图9的(a)中斜线所示的区域内。即，在设定为D档时，如果蓄电器1101的SOC为阈值th1以上，则进行斜坡逻辑控制系统控制的车辆的行驶加速度DA被抑制在图9的(a)中粗实线所示的方式B1的减速度的极限以下。图9的(b)是示出第2实施方式的车辆在减速时进行斜坡逻辑控制系统控制时的行驶加速度DA相对于车速VP的关系的图。
如上所述，在本实施方式中，设定为：档位被设定在D档时的进行斜坡逻辑控制系统控制的自然减速导致的减速度不超过与以内燃机1109为负荷的发电机1111的驱动导致的再生能量的吸收对应的减速度。因此，被设定在D档时的减速时的斜坡逻辑控制系统控制是在能够实现的减速度的范围内进行的。此外，在本实施方式中，被设定在B档时的再生能量的利用方式的选择也包含斜坡逻辑控制系统控制时，与第1实施方式相同。
此外，在第1实施方式以及第2实施方式中，以串联方式的HEV为例进行了说明，但也可以应用于图10所示的串联/并联方式的HEV中。
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
(第3实施方式)
图11是示出串联方式的HEV的内部结构的框图。如图11所示，串联/并联方式的HEV(以下简称为“车辆”)具有蓄电器(BATT)2101、转换器(CONV)2103、第1逆变器(第1INV)2105、电动机(Mot)2107、内燃机(ENG)2109、发电机(GEN)2111、第2逆变器(第2INV)2113、齿轮箱(以下简称为“齿轮”)2115、车速传感器2117、机械制动器2118和管理ECU(MG ECU)2119。此外，图11中的虚线的箭头表示值数据，实线表示包含指示内容的控制信号。
蓄电器2101具有串联连接的多个蓄电池，例如供应100～200V的高电压。蓄电池例如是锂电池或镍氢电池。转换器2103使蓄电器2101的直流输出电压在保持直流的状态下进行升压或降压。第1逆变器2105将直流电压转换为交流电压，将3相电流供应给电动机2107。此外，第1逆变器2105将电动机2107的再生动作时输入的交流电压转换为直流电压。
电动机2107产生用于使车辆行驶的动力。由电动机2107产生的扭矩经由齿轮2115以及驱动轴2121而被传递到驱动轮2123。此外，电动机2107的转子与齿轮2115直接联结。此外，电动机2107在再生制动时作为发电机进行动作。内燃机2109被用于驱动发电机2111。
发电机2111由内燃机2109的动力驱动，产生电力。发电机2111发出的电力被充入蓄电器2101，或经由第2逆变器2113以及第1逆变器2105而被供应到电动机2107。第2逆变器2113将发电机2111产生的交流电压转换为直流电压。由第2逆变器2113转换后的电力被充入蓄电器2101，或经由第1逆变器2105而被供应到电动机2107。
齿轮2115例如是与5速相应的1档的固定齿轮。因此，齿轮2115将来自电动机2107的驱动力转换为特定的变速比下的转速以及扭矩而传递给驱动轴2121。车速传感器2117检测车辆的行驶速度(车速VP)。表示由车速传感器2117检测出的车速VP的信号被发送到管理ECU 2119。此外，也可以替代车速VP而使用电动机2107的转速。
机械制动器2118利用摩擦力来降低驱动轮2123的旋转，由此产生车辆的制动力。
管理ECU 2119进行各种信息的取得以及电动机2107、内燃机2109、发电机2111和机械制动器2118的各种控制等，其中，各种信息示出了：车速VP；表示蓄电器2101的状态的剩余容量(SOC：State of Charge)；与车辆的驾驶员的油门操作对应的油门踏板开度(AP开度)以及与驾驶员的制动操作对应的制动踏板踏力(BRK踏力)。例如，在管理ECU 2119控制机械制动器2118时，车辆得到制动力。
此外，在车辆减速时，为了得到该车辆的制动力，管理ECU 2119对电动机2107进行再生控制。此时，管理ECU 2119以如下两个方式中的至少一个方式来利用由电动机2107的再生控制产生的再生能量：用于蓄电器2101的充电的方式；以及用于以内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动的方式。
图12的(a)和图12的(b)是示出在第3实施方式的车辆减速时进行的、由电动机2107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。特别地，图12的(a)是示出将再生能量用于蓄电器2101的充电时的方式的图。图12的(b)是示出将再生能量用于以内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动时的方式的图。此外，图12的(a)和图12的(b)中的实线的箭头表示扭矩，双重线的箭头表示电力。
在图12的(a)所示的方式(以下称作“方式A2”)中，管理ECU 2119使图11所示的第2逆变器2113不动作，由此，不驱动发电机2111，并且使转换器2103动作。其结果是，由电动机2107的再生控制产生的再生能量作为电能被充入蓄电器2101。即，由电动机2107产生的再生电力被充入蓄电器2101。
在图12的(b)所示的方式(以下称作“方式B2”)中，管理ECU 2119使第2逆变器2113工作，驱动发电机2111，并且使转换器2103不动作。其结果是，由电动机2107的再生控制产生的再生能量被消耗于以被切断燃油的内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动。此时，在发电机2111中，产生能量转换损耗，内燃机2109输出热能以及动能。
在第3实施方式中，管理ECU 2119在车辆减速时根据蓄电器2101的SOC，决定以图12的(a)中所示的方式A2或图12的(b)中所示的方式B2中的哪个方式来利用由电动机2107产生的再生能量，此外，决定是否利用使用了机械制动器2118的制动。
图13是示出第3实施方式的车辆进行固定的减速行驶时的再生能量的利用方式、蓄电器2101的SOC、内燃机2109的转速Ne以及制动扭矩比率的各时间推移的一例的曲线图。以下，参照图13，对由第3实施方式的管理ECU 2119进行的再生能量的利用方式和机械制动器2118的控制进行说明。
如图13所示，在车辆减速时，如果蓄电器2101的SOC小于第1阈值th1，则管理ECU2119控制为图12的(a)中所示的方式A2，使得车辆利用以方式A2产生的制动扭矩来减速。在方式A2中，蓄电器2101被充电，因而SOC上升。在蓄电器2101的SOC变为第1阈值th1以上时，管理ECU 2119使再生能量的利用方式保持方式A2，开始机械制动器2118的控制。此外，第1阈值th1是使车辆能够行驶规定的持续行驶距离的蓄电器2101的SOC值。
在机械制动器2118的控制开始后，管理ECU 2119根据蓄电器2101的SOC，改变以方式A2产生的制动扭矩与由机械制动器2118产生的制动扭矩的比率(以下称作“制动扭矩比率”)。其结果是，由机械制动器2118产生的制动扭矩的比例相对于所需要的整体制动扭矩逐渐增加，由电动机2107产生的再生能量的量减少。在蓄电器2101的SOC达到第2阈值th2时，管理ECU 2119控制机械制动器2118，使得由机械制动器2118产生的制动扭矩承担全部的制动扭矩。此外，在由机械制动器2118产生的制动扭矩承担全部的制动扭矩时，在电动机2107中不产生再生能量。此外，如果车辆处于自然减速时，则产生再生能量。在该情况下，该再生能量被消耗于以内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动。
在蓄电器2101的SOC达到第2阈值th2、成为通过机械制动器2118得到全部制动扭矩的状态时，管理ECU 2119控制为图12的(b)中所示的方式B2。如上所述，方式B2中的再生能量被消耗于发电机2111的驱动，蓄电器2101不被充电。因此，在由管理ECU 2119控制为方式B2后，蓄电器2101的SOC不再上升。
图14是示出管理ECU 2119的内部结构的框图。如图14所示，管理ECU 2119具有利用方式决定部2151、制动扭矩比率决定部2153。
利用方式决定部2151根据AP开度、BRK踏力、车速VP以及蓄电器2101的SOC，决定以图12的(a)中所示的方式A2和图12的(b)中所示的方式B2中的哪个方式来利用在车辆减速时由电动机2107产生的再生能量。在再生能量的利用方式被设定为方式A2、蓄电器2101的SOC为第1阈值th1以上且小于第2阈值th2时，制动扭矩比率决定部2153根据蓄电器2101的SOC，决定以方式A2产生的制动扭矩与由机械制动器2118产生的制动扭矩的比率(制动扭矩比率)。
图15是示出车辆减速时的第3实施方式的管理ECU 2119的动作的流程图。如图15所示，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第1阈值th1以上(SOC≥th1)(步骤S2101)，如果SOC＜th1，则进入步骤S2103，如果SOC≥th1，则进入步骤S2105。在步骤S2103中，利用方式决定部2151将再生能量的利用方式决定为方式A2。另一方面，在步骤S2105中，制动扭矩比率决定部2153判断再生能量的利用方式是否被设定为方式A2，如果是方式A2，则进入步骤S2107，如果不是方式A2，则进入步骤S2111。
在步骤S2107中，制动扭矩比率决定部2153根据蓄电器2101的SOC，变更制动扭矩比率。接下来，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第2阈值th2以上(SOC≥th2)(步骤S2109)，如果SOC＜th2，则返回到步骤S2107，如果SOC≥th2，则进入步骤S2111。在步骤S2111中，利用方式决定部2151将再生能量的利用方式决定为方式B2。
如上所述，在本实施方式中，在车辆减速时，为了得到车辆的制动力，对电动机2107进行再生控制，在将所得到的再生能量的利用方式从方式A2切换到方式B2之前，根据蓄电器2101的SOC，提高由机械制动器2118产生的制动扭矩的比例，限制由电动机2107产生的再生能量。然后，如果成为在电动机2107中不产生再生能量的状态，则在维持制动扭矩比率的状态下切换到方式B2。如图13所示，之后的内燃机2109的转速Ne不受驾驶员的制动操作导致的减速度的影响而为固定。因此，在车辆减速时，即使蓄电器2101的SOC上升而成为接近充满电的状态，车辆也以驾驶员不会感到不舒服感的方式减速。
(第4实施方式)
图16的(a)～图16的(c)是示出第4实施方式的车辆减速时进行的、由电动机2107的再生控制产生的再生能量的利用方式的图。特别地，图16的(a)是示出将再生能量用于蓄电器2101的充电时的方式的图。图16的(b)是示出将再生能量用于以内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动时的方式的图。图16的(c)是以组合图16的(a)中所示的方式和图16的(b)中所示的方式这双方来利用再生能量时的方式的图。此外，图16的(a)～图16的(c)中的实线的箭头表示扭矩，双重线的箭头表示电力。
在图16的(a)所示的方式(以下称作“方式A2”)中，管理ECU 2119使图11所示的第2逆变器2113不动作，由此，不驱动发电机2111，并且使转换器2103动作。其结果是，由电动机2107的再生控制产生的再生能量作为电能被充入蓄电器2101。即，由电动机2107产生的再生电力被充入蓄电器2101。
在图16的(b)所示的方式(以下称作“方式B2”)中，管理ECU 2119使第2逆变器2113动作，驱动发电机2111，并且使转换器2103不动作。其结果是，由电动机2107的再生控制产生的再生能量被消耗于以被切断燃油的内燃机2109为负荷的发电机2111的驱动。此时，在发电机2111中，产生能量转换损耗，内燃机2109输出热能以及动能。
在图16的(c)所示的方式(以下称作“方式C2”)中，管理ECU 2119使第2逆变器2113动作，驱动发电机2111，并使转换器2103也动作。其结果是，由电动机2107的再生控制产生的再生能量的一部分被充入蓄电器2101，剩余的被消耗于发电机2111的驱动。
在第4实施方式中，管理ECU 2119在车辆减速时，根据蓄电器2101的SOC，决定以图16的(a)～图16的(c)中所示的方式A2～C2中的哪个方式来利用由电动机2107产生的再生能量，此外，决定是否利用使用了机械制动器2118的制动。
图17是示出第4实施方式的车辆进行固定的减速行驶时的再生能量的利用方式、蓄电器2101的SOC、内燃机2109的转速Ne以及制动扭矩比率的各时间推移的一例的曲线图。以下，参照图17，对由第4实施方式的管理ECU 2119进行的再生能量的利用方式和机械制动器2118的控制进行说明。
如图17所示，在车辆减速时，如果蓄电器2101的SOC小于第1阈值th1，则管理ECU2119控制为图16的(a)中所示的方式A2，使得车辆利用以方式A2产生的制动扭矩来减速。在方式A2中，蓄电器2101被充电，因而SOC上升。在蓄电器2101的SOC变为第1阈值th1以上时，管理ECU 2119使再生能量的利用方式保持方式A2，开始机械制动器2118的控制。此外，第1阈值th1是使车辆能够行驶规定的持续行驶距离的蓄电器2101的SOC值。
在机械制动器2118的控制开始后，管理ECU 2119根据蓄电器2101的SOC，改变以方式A2产生的制动扭矩与由机械制动器2118产生的制动扭矩的比率(以下称作“制动扭矩比率”)。其结果是，由机械制动器2118产生的制动扭矩的比例相对于所需要的整体制动扭矩逐渐增加，在电动机2107中产生的再生能量的量减少。管理ECU 2119在蓄电器2101的SOC达到第2阈值th2时，控制机械制动器2118，使得由机械制动器2118产生的制动扭矩占据全部制动扭矩中的预定比例(在图17中为7成)。
在蓄电器2101的SOC达到第2阈值th2、全部制动扭矩的预定比例成为通过机械制动器2118得到的状态时，管理ECU 2119控制为图16的(c)中所示的方式C2。如上所述，方式C2中的再生能量既被用于蓄电器2101的充电，也被消耗于发电机2111的驱动。因此，在由管理ECU 2119控制为方式C2之后，蓄电器2101的SOC上升。
然后，在蓄电器2101的SOC达到第3阈值th3时，管理ECU 2119使发电机2111的驱动部分作为方式C2中的再生能量的利用比率而提高。其结果是，如图17所示，内燃机的转速Ne上升，并且，蓄电器2101的SOC也上升。
在蓄电器2101的SOC达到第4阈值th4时，管理ECU 2119控制机械制动器2118，使得由机械制动器2118产生的制动扭矩承担全部制动扭矩，并且，将再生能量的利用方式控制为图12的(b)中所示的方式B2。此外，在由机械制动器2118产生的制动扭矩承担全部制动扭矩时，在电动机2107中不产生再生能量。此外，方式B2中的再生能量被消耗于发电机2111的驱动，蓄电器2101不被充电。因此，在由管理ECU 2119控制为方式B2后，蓄电器2101的SOC不再上升。
第4实施方式的管理ECU 2119的内部结构与图14所示的框图大致相同。
图18是示出车辆减速时的第4实施方式的管理ECU 2119的动作的流程图。在图18中，对于与第3实施方式中的图15所示的步骤相同的步骤，标注相同的标号。如图18所示，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第1阈值th1以上(SOC≥th1)(步骤S2101)，如果SOC＜th1，则进入步骤S2103，如果SOC≥th1，则进入步骤S2105。在步骤S2103中，利用方式决定部2151将再生能量的利用方式决定为方式A2。另一方面，在步骤S2105中，制动扭矩比率决定部2153判断再生能量的利用方式是否被设定为方式A2，如果是方式A2，则进入步骤S2107，如果不是方式A2，则进入步骤S2211。
在步骤S2107中，制动扭矩比率决定部2153根据蓄电器2101的SOC，变更制动扭矩比率。接下来，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第2阈值th2以上(SOC≥th2)(步骤S2109)，如果SOC＜th2，则返回到步骤S2107，如果SOC≥th2，则进入步骤S2211。在步骤S2211中，利用方式决定部2151将再生能量的利用方式决定为方式C2。
步骤S2211之后，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第3阈值th3以上(SOC≥th3)(步骤S2213)，如果SOC≥th3，则进入步骤S2215。利用方式决定部2151进行控制，使得发电机2111的驱动部分作为方式C2中的再生能量的利用率而升高。接下来，利用方式决定部2151判断蓄电器2101的SOC是否为第4阈值th4以上(SOC≥th4)(步骤S2217)，如果SOC≥th4，则进入步骤S2219。在步骤S2219中，利用方式决定部2151将再生能量的利用方式决定为方式B2。
如上所述，在本实施方式中，在车辆减速时，为了得到车辆的制动力，对电动机2107进行再生控制，在将所得到的再生能量的利用方式从方式A2切换到方式B2之前，根据蓄电器2101的SOC，提高由机械制动器2118产生的制动扭矩的比例，在制动扭矩比率较高的状态下切换到方式C2。如图17所示，之后的内燃机2109的转速Ne不受由驾驶员的制动操作导致的减速度的影响而为固定。此外，在内燃机2109的转速Ne处于固定状态且蓄电器2101的SOC处于接近充满电的状态时，进行控制，使得发电机2111的驱动部分作为再生能量的利用率而升高，然后切换到方式B2。这样，由机械制动器2118产生的制动扭矩的比例按2个阶段进行变化，因此，能够减小从电动机2107中的再生制动的制动变为由机械制动器2118产生的制动时的每单位时间的变化率。其结果是，车辆以驾驶员不会感到不舒服感的方式减速。
此外，在第3实施方式以及第4实施方式中，以串联方式的HEV为例进行了说明，但也可以应用于图19所示的串联/并联方式的HEV。
已参照详细且特定的实施方式，对本发明进行了说明，但对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，显然能够增加各种变更或修正。
本申请基于2012年9月11日申请的日本专利申请(特愿2012-200011)和2012年9月11日申请的日本专利申请(特愿2012-200012)，将其内容作为参照而引用于此。
标号说明
1101 蓄电器(BATT)
1103 转换器(CONV)
1105 第1逆变器(第1INV)
1107 电动机(Mot)
1109 内燃机(ENG)
1111 发电机(GEN)
1113 第2逆变器(第2INV)
1115 齿轮箱(齿轮)
1117 车速传感器
1119 管理ECU(MG ECU)
1121 驱动轴
1123 驱动轮
1151 行驶加速度计算部
1153 行驶状态决定部
1155 利用方式决定部
1157 利用比率控制部
1159 利用状态指示部
2101 蓄电器(BATT)
2103 转换器(CONV)
2105 第1逆变器(第1INV)
2107 电动机(Mot)
2109 内燃机(ENG)
2111 发电机(GEN)
2113 第2逆变器(第2INV)
2115 齿轮箱(齿轮)
2117 车速传感器
2118 机械制动器
2119 管理ECU(MG ECU)
2121 驱动轴
2123 驱动轮
2151 利用方式决定部
2153 制动扭矩比率决定部

Claims (5)

1.一种混合动力车辆，该混合动力车辆具有：
可充电的蓄电器，其向作为混合动力车辆的驱动源的电动机供应电力；
内燃机；
发电机，其将利用来自所述内燃机的动力发出的电力供应给所述电动机或所述蓄电器；
所述电动机，其利用来自所述蓄电器以及所述发电机中的至少一方的电力供应进行驱动；以及；
控制装置，其控制所述混合动力车辆的行驶，其中，所述混合动力车辆利用来自所述电动机以及所述内燃机中的至少一方的动力进行行驶，
该混合动力车辆的特征在于，
该混合动力车辆具有由下坡时的自然减速产生的制动力不同的2个档位，
所述控制装置具有利用方式决定部，该利用方式决定部根据所述蓄电器的充电率和所述混合动力车辆的制动力，将所述混合动力车辆的再生能量的利用方式决定为第1方式和第2方式中的任意方式，其中，所述第1方式是将所述再生能量充入所述蓄电器，所述第2方式是将所述再生能量消耗于以所述内燃机为负荷的所述发电机的驱动，
在选择了制动力小的第1档位的情况下，所述蓄电器的充电率为第1阈值以上时，所述利用方式决定部决定为所述第2方式，
在选择了制动力大的第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率为第2阈值以上时，所述利用方式决定部决定为所述第2方式，
所述第2阈值小于所述第1阈值。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
作为所述混合动力车辆的再生能量的利用方式，还有第3方式，该第3方式是将所述再生能量的一部分充入所述蓄电器并将剩余的部分消耗于所述发电机的驱动，
在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率为所述第2阈值以上时，所述利用方式决定部在由所述混合动力车辆的自然减速产生的减速度超过了所述第2方式时得到的减速度的极限的情况下选择所述第3方式。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制装置具有利用比率控制部，该利用比率控制部控制为：在所述再生能量的利用方式为所述第3方式时，随着所述蓄电器的充电率上升，使用于驱动所述发电机的部分的比例作为所述再生能量的利用比率而逐渐升高。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
作为所述混合动力车辆的再生能量的利用方式，还有第3方式，该第3方式是将所述再生能量的一部分充入所述蓄电器并将剩余的部分消耗于所述发电机的驱动，
所述混合动力车辆具有利用比率控制部，该利用比率控制部控制为：在所述再生能量的利用方式为所述第3方式时，随着所述蓄电器的充电率上升，使用于驱动所述发电机的部分的比例作为所述再生能量的利用比率而逐渐升高。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的混合动力车辆，其特征在于，
在选择了所述第2档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第2阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式，在选择了所述第1档位的情况下，所述蓄电器的充电率小于所述第1阈值时，所述利用方式决定部将所述再生能量的利用方式决定为所述第1方式。
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