CN107433857B - 动力系统及输送设备、以及电力传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够使用由内燃机的驱动力驱动的发电机的发电电力而使特性彼此不同的两个蓄电装置的充电率适当地恢复的动力系统、电力传输方法及具备该动力系统的输送设备。动力系统(1)的控制装置(8)具有执行发电控制处理的功能和执行充电控制处理的功能,在发电控制处理中,控制电力传输电路部(7),以便将发电机(4)的发电电力至少对第二蓄电装置(6)进行充电,在充电控制处理中,在第一蓄电装置(5)的充电率小于规定的第一阈值的情况下,控制电力传输电路部(7),以便进行从第二蓄电装置(6)向第一蓄电装置(5)的充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备内燃机以及促动器作为驱动被动负载的动力源且具备两个蓄电装置作为促动器的电源的动力系统。
背景技术
以往,作为这种动力系统,已知有例如专利文献1、2所示的动力系统。在专利文献1中记载有如下技术:在搭载有两个蓄电装置的混合动力车中,为了能够在宽范围的行驶状态下进行EV行驶,具备在发动机的起动时以使驱动电动发电机的电压成为与高容量侧的蓄电装置的电压相同的电压的方式对低容量侧的蓄电装置的电压进行升压的模式、和以使驱动电动发电机的电压成为比高容量侧的蓄电装置的电压高的电压的方式对低容量侧的蓄电装置的电压进行升压的模式。
另外,在专利文献2中记载有如下技术:在搭载有两个蓄电装置的混合动力车中,在电力的要求输出小于阈值的情况下,仅从高容量类型的蓄电装置进行供电,在要求输出大于阈值的情况下,从双方的蓄电装置进行供电。
需要说明的是,如专利文献1、2所示那样,混合动力车更通俗而言,是指具备内燃机以及促动器作为驱动被动负载的动力源且具备两个蓄电装置作为促动器的电源的动力系统。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-15113号公报
专利文献2:日本特开2015-70726号公报
在上述动力系统中,具备在内燃机的运转状态下通过该内燃机的动力而进行发电运转的发电机,由此能够将该发电机的发电输出对两个蓄电装置中的一方或者双方进行充电。进而,能够使各蓄电装置的充电率恢复。
但是,发电机的发电电力通常容易产生变动。并且,两个蓄电装置中,能量密度相对高的蓄电装置(高容量类型的蓄电装置)通常在充放电量频繁变动时劣化容易进展。
因此,在通过发电机的发电电力使各蓄电装置的充电率恢复的情况下,期望以与各蓄电装置的特性相适的形态进行各蓄电装置的充电。
发明内容
本发明鉴于这样的背景而提出,其目的在于,提供一种能够使用由内燃机的驱动力驱动的发电机的发电电力而使特性彼此不同的两个蓄电装置的充电率适当地恢复的动力系统以及电力传输方法。
另外,其目的在于,提供一种具备这样的动力系统的输送设备。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的,本发明的动力系统的特征在于,
所述动力系统具备:
第一蓄电装置;
第二蓄电装置,其与所述第一蓄电装置相比,输出密度高且能量密度低;
促动器,其根据来自所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少一方的蓄电装置的供电而输出驱动被动负载的动力;
内燃机,其输出驱动所述被动负载的动力;
发电机,其通过所述内燃机的动力而能够输出发电电力;
电力传输电路部,其具有进行所述第一蓄电装置、所述第二蓄电装置、所述促动器以及所述发电机之间的电力传输的功能;以及
控制装置,其具有控制所述电力传输电路部的功能,
所述控制装置构成为,具有执行发电控制处理的功能和执行充电控制处理的功能,在所述发电控制处理中,控制所述电力传输电路部,以便将所述发电机的发电电力对所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少第二蓄电装置进行充电,在所述充电控制处理中,在所述第一蓄电装置的充电率即第一充电率小于规定的第一阈值的情况下,控制所述电力传输电路部,以便进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电(第一发明)。
需要说明的是,在本发明中,“电力传输电路部”具有进行所述第一蓄电装置、所述第二蓄电装置、所述促动器以及所述发电机之间的电力传输的功能是指,“电力传输电路部”具有能够进行所述第一蓄电装置、所述第二蓄电装置、所述促动器以及所述发电机之间的电力的供给源及供给目的地的选择性切换控制的功能、以及能够控制从供给源向供给目的地的电量(供电量或者充电量)的功能。
并且,“供电量”是指从第一蓄电装置或者第二蓄电装置向电力的供给对象供给的电量。在这种情况下,电力的供给对象不限于所述促动器,也可以是蓄电装置(第一蓄电装置或者第二蓄电装置)。另外,“充电量”是指,从第一蓄电装置以及第二蓄电装置中的一方向另一方充入的电量、或者从发电机或能够进行再生运转的促动器向各蓄电装置充入的电量。需要说明的是,“电量”、“供电量”以及“充电量”例如由每单位时间的电能量(例如电力值)、或者每单位时间的电荷量(例如电流值)表示。
根据上述第一发明,所述控制装置具有执行所述发电控制处理的功能与执行所述充电控制处理的功能,因此能够将通过所述发电控制处理而从发电机向第二蓄电装置充入的发电电力从该第二蓄电装置向第一蓄电装置移送。即,能够将发电机的发电电力经由第二蓄电装置间接地对第一蓄电装置进行充电。
因此,能够禁止或者极力抑制控制电力传输电路部以便将发电机的发电输出直接对第一蓄电装置进行充电的情况。
而且,所述充电控制处理是进行从第二蓄电装置向第一蓄电装置的充电的处理,因此能够以稳定性高的充电量(难以产生频繁变动的充电量)对该第一蓄电装置进行充电。另外,该充电控制处理在第一充电率(第一蓄电装置的充电率)小于所述第一阈值的状态(即,该第一充电率降低一定程度的状态)下进行,因此通过所述充电控制处理,能够防止第一蓄电装置被过度充电的情况。
因此,能够以可抑制第一蓄电装置的劣化的进展的形态将发电机的发电电力间接地充电。
另外,虽然发电机的发电电力对第二蓄电装置直接充电,但输出密度相对高的第二蓄电装置通常相对于充放电量的变动的劣化耐性较高(难以产生充放电量的变动引起的劣化的进展)。另外,该第二蓄电装置相对于高速率下的充电的劣化耐性也较高。
因此,根据第一发明,能够以可抑制第一蓄电装置以及第二蓄电装置的劣化的进展的方式充入发电电力。因此,根据第一发明,能够使用由内燃机的驱动力驱动的发电机的发电电力而使特性彼此不同的两个蓄电装置的充电率适当地恢复。
在上述第一发明中,优选的是,在所述充电控制处理中包括供电充电并行处理,在该供电充电并行处理中,控制所述电力传输电路部,以便与从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电并行地进行从所述第二蓄电装置向所述促动器的供电(第二发明)。
由此,能够一边使所述促动器输出动力一边从第二蓄电装置对第一蓄电装置进行充电。
需要说明的是,在第二发明中,所述充电控制处理不仅包括所述供电充电并行处理,还可以包括在不进行向所述促动器的供电的状态(不需要使促动器输出动力的状态)下对第二蓄电装置进行充电的处理。由此,在仅通过内燃机的动力来驱动所述被动负载的状态、或者所述被动负载的驱动停止状态下,能够进行从第二蓄电装置向第一蓄电装置的充电。
在上述第二发明中,所述控制装置构成为,在所述供电充电并行处理中,控制所述电力传输电路部,以便从所述第二蓄电装置输出规定的供电量,且将该规定的供电量中的与所述促动器的要求输出对应的供电量向该促动器供电,并且将从所述规定的供电量减去与所述要求输出对应的供电量而得到的差量的供电量对所述第一蓄电装置进行充电(第三发明)。
需要说明的是,所述促动器的“要求输出”是指,规定该促动器的工作所需的电量的要求值的输出。作为该“要求输出”,能够使用电量的要求值、或者该促动器的机械输出(例如驱动力、或者每单位时间的输出能量)的要求值。
另外,与所述“要求输出”对应的供电量是指,为了实现“要求输出”而应向电负载供给的供电量。
根据上述第三发明,在将第二蓄电装置的输出(放电量)稳定地维持为规定的供电量的状态下,能够从第二蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电,并且进行从第二蓄电装置向第一蓄电装置的充电。
在这种情况下,由于能够将向第一蓄电装置的充电量限制为所述规定的供电量以下的电量,因此能够防止根据所述要求输出的变动等而向第一蓄电装置的充电量变得过大(换言之,向第一蓄电装置的充电以高速率进行)的情况。进而,能够抑制第一蓄电装置的劣化的进展,该第一蓄电装置与第二蓄电装置相比,相对于高速率的充电的劣化耐性低。
在上述第二发明或者第三发明中,优选的是,所述控制装置构成为,在所述第一充电率小于所述第一阈值且所述促动器的要求输出小于规定的第A阈值的情况下,执行所述供电充电并行处理(第四发明)。
由此,在与所述要求输出对应的供电量比较小的状态下,执行所述供电充电并行处理,因此能够以低速率来执行向第一蓄电装置的充电。进而,能够有效地抑制第一蓄电装置的充电时的劣化的进展。
在上述第四发明中,优选的是,所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率小于所述第一阈值且所述要求输出大于所述第A阈值的情况下,不进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电,从所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少包括第二蓄电装置在内的一方或者双方的蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电(第五发明)。
由此,能够在向促动器的供电时防止第二蓄电装置的负担变得过度的情况。
在上述第一发明~第五发明中,优选的是,所述控制装置构成为,在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的要求输出小于规定的第B阈值的情况下,仅从所述第一蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电(第六发明)。
由此,在第一充电率比较高的情况(大于所述第一阈值的情况)下,能够进行仅从第一蓄电装置向促动器的供电,因此能够减轻第二蓄电装置的负担。
在上述第六发明中,优选的是,所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的要求输出大于所述第B阈值、并且该要求输出小于比该第B阈值大的规定的第C阈值的情况下,从所述第一蓄电装置将与所述第B阈值对应的供电量向所述促动器供电,并且从所述第二蓄电装置将从所述要求输出减去所述第一蓄电装置的输出而得到的差量的供电量向所述促动器供电(第七发明)。
需要说明的是,所述第一蓄电装置的输出是指,从该第一蓄电装置输出的供电量(放电量)。该情况在以下的说明中,对于第二蓄电装置的输出也是同样的。另外,与所述第B阈值等、关于要求输出的任意的阈值对应的供电量是指,与和该阈值一致的要求输出对应的供电量。
根据上述第七发明,在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的要求输出大于所述第B阈值、并且该要求输出小于比该第B阈值大的规定的第C阈值的情况下,进行从第一蓄电装置以及第二蓄电装置这双方向促动器的供电,因此能够防止相对于向促动器的供电的第一蓄电装置的负担变得过大的情况。
而且,在将从第一蓄电装置输出的供电量维持为与所述第B阈值对应的供电量,并且要求输出从第B阈值的下侧以及上侧中的一侧向另一侧变化时,来自能量密度相对高的第一蓄电装置的供电量不会急剧变化。因此,能够适当地抑制该第一蓄电装置的劣化的进展。
在上述第七发明中,优选的是,所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述要求输出大于所述第C阈值的情况下,从所述第二蓄电装置将对应于所述第C阈值与所述第B阈值的差量的供电量向所述促动器供电,并且从所述第一蓄电装置将从所述要求输出减去所述第二蓄电装置的输出而得到的差量的供电量向所述促动器供电(第八发明)。
需要说明的是,对应于所述第C阈值与所述第B阈值的差量的供电量详细来说是指,与第C阈值对应的供电量和与第B阈值对应的供电量的差量的供电量。
根据上述第八发明,在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述要求输出大于所述第C阈值的情况下,能够通过第一蓄电装置和第二蓄电装置高衡良好地负担向促动器的供电。另外,在要求输出从第C阈值的下侧以及上侧的一侧向另一侧变化时,来自能量密度相对高的第一蓄电装置的供电量不会急剧变化,因此能够适当地抑制该第一蓄电装置的劣化的进展。
在上述第一发明~第八发明中,优选的是,所述控制装置构成为,还具有执行如下处理的功能:在所述促动器的再生运转时,控制所述电力传输电路部,以便将所述第一蓄电装置的充电量限制为规定值以下,并且与将从所述促动器输出的再生电力对所述第二蓄电装置进行充电相比,优先地将从所述促动器输出的再生电力对所述第一蓄电装置进行充电(第九发明)。
由此,在促动器的再生运转时,所述再生电力的整体或一部分对第一蓄电装置进行充电,因此不仅在所述充电控制处理的执行时,在促动器的再生运转时也能够使第一蓄电装置的充电率恢复。并且,此时,由于将向第一蓄电装置的充电量限制为规定值以下,因此能够以比较低的速率进行向该第一蓄电装置的再生电力的充电。进而,能够抑制该再生电力的充电引起的第一蓄电装置的劣化的进展。
在上述第一发明~第九发明中,所述控制装置构成为,具有第一模式和第二模式作为所述电力传输电路部的控制形态的模式,在所述第一模式中,能够执行所述充电控制处理,在所述第二模式中,禁止所述第二蓄电装置的放电,并且能够执行所述发电控制处理和控制所述电力传输电路部以便从所述第一蓄电装置将与所述促动器的要求输出对应的供电量向所述促动器供电的处理,且所述控制装置根据所述第二蓄电装置的充电率而选择性地执行所述第一模式下的控制处理和所述第二模式下的控制处理。(第十发明)。
由此,即便通过所述第一模式的控制处理中的所述充电控制处理而使第二蓄电装置的充电率降低,从而变得难以进行从该第二蓄电装置向第一蓄电装置的充电,也能够通过所述第二蓄电装置的放电被禁止的所述第二模式的控制处理中的所述发电控制处理使第二蓄电装置的充电率迅速地恢复(上升)。进而,能够使可以执行所述充电控制处理的所述第一模式的控制处理再次开始,从而使第一蓄电装置的充电再次开始。
其结果是,通过根据第二蓄电装置的充电率来选择性地执行第一模式的控制处理和第二模式的控制处理,从而能够在抑制能量密度相对高的第一蓄电装置的劣化的进展的同时使该第一蓄电装置的充电率逐渐上升。
需要说明的是,在第十发明中,作为根据所述第二蓄电装置的充电率来选择性地切换所述第一模式下的控制处理和所述第二模式下的控制处理的形态,例如能够采用以下这样的形态。
即,能够采用如下这样的形态:在选择第一模式中,在第二蓄电装置的充电率降低至规定的第一切换阈值时,选择第二模式,在选择第二模式中,在第二蓄电装置的充电率增加至大于所述第一切换阈值的规定的第二切换阈值时,选择第一模式。
另外,在第十发明中,所述控制装置也可以构成为,不仅在所述第二模式中能够执行所述发电控制处理,在所述第一模式中也能够执行所述发电控制处理。
在上述第一发明~第十发明中,优选的是,所述控制装置构成为,至少根据所述第二蓄电装置的充电率来执行所述发电控制处理(第十一发明)。
由此,能够在与该第二蓄电装置的充电率相应的适当时机将发电机的发电电力对第二蓄电装置进行充电。
在上述第一发明~第十一发明中,优选的是,所述控制装置构成为,在所述发电控制处理中,与将所述发电电力对所述第一蓄电装置进行充电相比,优先地执行将所述发电电力对所述第二蓄电装置进行充电(第十二发明)。
由此,能够将发电机的发电电力对第二蓄电装置高效地进行充电。即,能够使该第二蓄电装置的充电率高效地恢复。其结果是,能够极力缩短通过内燃机的动力进行发电机的发电运转的期间。
在上述第一~第十二发明中,优选的是,所述控制装置构成为,通过CD模式和CS模式来控制所述电力传输电路部,在所述CD模式中,至少能够使用所述促动器的动力作为驱动所述被动负载的动力,从而消耗了所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置的合计的蓄电能量,在所述CS模式中,至少能够使用所述内燃机的动力作为驱动所述被动负载的动力,从而与所述CD模式相比,抑制所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置的合计的蓄电能量的消耗,并且仅在所述CS模式中执行所述发电控制处理以及所述充电控制处理(第十三发明)。
由此,在CD模式中,能够不进行或者极力不进行内燃机的运转(进而,不产生或者极力不产生内燃机的排气),并且能够以促动器作为主要的动力源而驱动所述被动负载。其结果是,能够提高动力系统的环境性能。另外,在所述CS模式下,由于能够通过所述发电控制处理使第一蓄电装置的充电率恢复,因此能够交替地重复CD模式下的动力系统的工作和CS模式下的动力系统的工作。
进而,可以实现在极力抑制进行内燃机的运转的同时能够驱动被动负载的动力系统。
需要说明的是,在以上说明的第一发明~第十三发明中,作为所述促动器,例如能够采用电动马达。另外,所述电力传输电路部例如能够采用如下结构,包括:将所述第一蓄电装置以及第二蓄电装置中的至少一方的输出电压转换并输出的电压转换器;将从所述第一蓄电装置、所述第二蓄电装置或者所述电压转换器输入的直流电力转换为交流电力而向所述电负载或者促动器供电的逆变器;以及将从发电机输出的交流的发电电力转换为直流电力的逆变器。
另外,本发明的输送设备具备上述第一发明~第十三发明中任一发明的动力系统(第十四发明)。根据该输送设备,能够实现起到与上述第一发明~第十三发明相关而说明的效果的输送设备。
另外,本发明的动力系统的电力传输方法的特征在于,
所述动力系统具备:
第一蓄电装置;
第二蓄电装置,其与所述第一蓄电装置相比,输出密度高且能量密度低;
促动器,其根据来自所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少一方的蓄电装置的供电而输出驱动被动负载的动力;
内燃机,其输出驱动所述被动负载的动力;以及
发电机,其通过所述内燃机的动力而能够输出发电电力;
所述动力系统的电力传输方法包括:
将所述发电机的发电电力对所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少第二蓄电装置进行充电的步骤;以及
在所述第一蓄电装置的充电率即第一充电率小于规定的第一阈值的情况下,进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电的步骤(第十五发明)。
由此,能够起到与所述第一发明同样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的动力系统的整体结构的图。
图2是概念性表示第一蓄电装置以及第二蓄电装置各自的容量的使用样态的分配的图。
图3是表示控制装置执行的主程序处理的流程图。
图4是表示CD模式下的向电动马达的供电时的控制处理中使用的映射的图。
图5是表示CD模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图6是表示CD模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图7是表示CD模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图8是例示第一蓄电装置以及第二蓄电装置各自的负担率与发热量的关系的曲线图。
图9是表示CD模式下的电动马达的再生运转时的控制处理中使用的映射的图。
图10是表示CD模式下的电动马达的再生运转时的控制处理的流程图。
图11是表示第一CS模式下的向电动马达的供电时的控制处理中使用的映射的图。
图12是表示第一CS模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图13是表示第一CS模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图14是表示第一CS模式下的电动马达的再生运转时的控制处理中使用的映射的图。
图15是表示第一CS模式下的电动马达的再生运转时的控制处理的流程图。
图16是表示第二CS模式下的向电动马达的供电时的控制处理中使用的映射的图。
图17是表示第二CS模式下的向电动马达的供电时的控制处理的流程图。
图18是表示第二CS模式下的电动马达的再生运转时的控制处理中使用的映射的图。
图19是表示第二CS模式下的电动马达的再生运转时的控制处理的流程图。
图20是例示第一蓄电装置以及第二蓄电装置各自的SOC的随时间变化的图案的图。
符号说明:
1、动力系统;2、内燃机;3、电动马达(促动器);4、发电机;5、第一蓄电装置;6、第二蓄电装置;7、电力传输电路部;8、控制装置。
具体实施方式
以下,参照图1~图20来说明本发明的一实施方式。参照图1,本实施方式的动力系统1是搭载于作为输送设备的一例的车辆(详细来说,为混合动力车辆)的系统。
该动力系统1具备:分别能够产生驱动作为被动负载的驱动轮DW旋转的动力的内燃机2以及电动马达3;发电机4;作为电动马达3的电源的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6;进行电动马达3、发电机4、第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6之间的电力传输的电力传输电路部7;以及具有进行动力系统1的工作控制的功能的控制装置8。
内燃机2通过将由燃料的燃烧产生的动力经由适当的动力传递机构向驱动轮DW传递,由此驱动该驱动轮DW旋转。图示例的动力系统1中的该动力传递机构构成为,将内燃机2产生的动力从该内燃机2的输出轴2a依次经由离合器11和多个齿轮12、13、14、15向驱动轮DW传递。离合器11能够选择性地动作成能够传递动力的连接状态和切断动力传递的切断状态。
电动马达3相当于本发明中的促动器。该电动马达3将通过接受电力的供给的状态下的动力运转而产生的动力经由适当的动力传递机构向驱动轮DW传递,由此驱动该驱动轮DW旋转。图示例的动力系统1中的该动力传递机构构成为,将电动马达3产生的动力从该电动马达3的输出轴3a依次经由多个齿轮16、13、14、15向驱动轮DW传递。
另外,电动马达3除了动力运转之外,还能够进行通过从驱动轮DW侧传递的车辆的动能而输出再生电力的再生运转。
补充来说,在图1中,仅代表性记载了一个驱动轮DW,但从内燃机2或者电动马达3向多个驱动轮DW的动力传递经由包括省略图示的差速齿轮装置在内的动力传递机构来进行。
发电机4是通过内燃机2的动力来驱动其旋转轴4a旋转,由此能够输出发电电力的发电机。该发电机4的旋转轴4a经由适当的动力传递机构与内燃机2的输出轴2a连接,以便与该输出轴2a彼此连动地旋转。图示例的动力系统1中的该动力传递机构构成为,例如经由两个齿轮17、18来进行输出轴2a与旋转轴4a之间的动力传递。
另外,在本实施方式中,发电机4除了作为发电机的功能之外,还一并具有作为内燃机2的起动用促动器(起动用马达)的功能。即,通过向发电机4供给电力,能够使该发电机4作为电动马达进行动作。并且,作为电动马达的发电机4的动力从旋转轴4a向内燃机2的输出轴2a传递,由此驱动该输出轴2a旋转。
补充来说,内燃机2或者电动马达3与驱动轮DW之间的动力传递机构、或者内燃机2与发电机4之间的动力传递机构除了图1所例示的结构以外,还能够采用各种各样的结构。
这些动力传递机构例如可以包含齿轮以外的动力传递要素(例如带轮以及带、或者链轮以及链等),还可以包含变速器。
另外,电动马达3的输出轴3a例如与离合器11和驱动轮DW之间的动力传递机构中的任一旋转轴同轴地直接连结,或者也可以一体构成。
另外,电动马达3与驱动轮DW之间的动力传递机构、或者内燃机2与发电机4之间的动力传递机构也可以包含离合器。
另外,动力系统1也可以与发电机4独立地具备内燃机2的起动用促动器。
第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6是能够从外部电源经由车辆所具备的充电装置(图示省略)进行充电的蓄电装置,并且是各自的特性不同的蓄电装置。
具体来说,第一蓄电装置5是与第二蓄电装置6相比能量密度高的蓄电装置。该能量密度是每单位重量或者每单位体积能够贮藏的电能量。这样的第一蓄电装置5例如能够由锂离子电池等构成。
另外,第二蓄电装置6是与第一蓄电装置5相比输出密度高的蓄电装置。该输出密度是每单位重量或者每单位体积能够输出的电量(每单位时间的电能量或者每单位时间的电荷量)。这样的第二蓄电装置6例如能够由锂离子电池、镍氢电池、电容器等构成。
能量密度相对高的第一蓄电装置5与第二蓄电装置6相比,能够贮藏较多的电能。而且,第一蓄电装置5具有如下这样的特性:与在频繁地产生其输出的变动那样的形态下进行放电相比,在难以产生该输出的变动的形态下进行稳定的放电的情况可以抑制劣化的进展。
而且,第一蓄电装置5与第二蓄电装置6相比,相对于充电(特别是高速率下的充电)的劣化耐性较低(充电引起的劣化容易进展)。
另外,输出密度相对高的第二蓄电装置6与第一蓄电装置5相比,内部电阻(阻抗)小,因此能够瞬间地输出较大的电力。并且,第二蓄电装置6具有如下这样的特性:与在其充电率偏向高容量侧或低容量侧的状态下进行放电或充电相比,将该充电率维持为中等程度的区域而进行放电或充电的情况可以抑制劣化的进展。更详细来说,第二蓄电装置6具有如下这样的特性:其充电率越是从中等程度的区域向高容量侧或低用量侧增加或减少,该第二蓄电装置6的劣化越容易进展。
需要说明的是,各蓄电装置5、6的充电率是剩余容量相对于充满电状态下的容量的比率。以下,有时将该充电率称作SOC(State Of Charge)。另外,有时将第一蓄电装置5的SOC称作第一SOC,将第二蓄电装置6的SOC称作第二SOC。
在本实施方式中,电力传输电路部7包括与电动马达3连接的逆变器21、与发电机4连接的逆变器22、与第一蓄电装置5连接的电压转换器23、以及与第二蓄电装置6连接的电压转换器24。
逆变器21、22是通过占空比信号来控制各自具备的开关元件,由此进行从直流电力以及交流电力中的一方向另一方的电力转换的公知的电路。
电动马达3侧的逆变器21能够控制成,在电动马达3的动力运转时,将从电压转换器23、24侧输入的直流电力转换为交流电力,并向电动马达3输出,并且在电动马达3的再生运转时,将从电动马达3输入的交流电力(再生电力)转换为直流电力,并向电压转换器23、24侧输出。
另外,发电机4侧的逆变器22能够控制成,在发电机4的发电运转时,将从该发电机4输入的交流电力(发电电力)转换为直流电力,并向电压转换器23、24侧输出,并且在使发电机4作为内燃机2的起动用促动器进行运转时,将从电压转换器23、24侧输入的直流电力转换为交流电力,并向发电机4输出。
电压转换器23、24是通过占空比信号来控制各自具备的开关元件,由此进行直流电力的电压转换(升压或者降压)的公知的电路(开关方式的DC/DC换流器)。各电压转换器23、24能够可变地控制电压的转换率(升压率或者降压率),并且能够进行双方向的电力传输(各蓄电装置5、6的放电时的电力传输以及充电时的电力传输)。
控制装置8由包含CPU、RAM、ROM、接口电路等在内的电子电路单元构成。需要说明的是,控制装置8也可以由能够相互通信的多个电子电路单元构成。
作为由安装的硬件结构或者安装的程序(软件结构)实现的功能,该控制装置8包括进行内燃机2的运转控制的内燃机运转控制部31、控制电力传输电路部7(进而进行电动马达3以及发电机4的运转控制)的电力传输控制部32、进行离合器11的动作状态的切换控制的离合器控制部33、以及控制车辆的制动器装置(省略图示)的制动器控制部34。
并且,作为为了实现上述的功能所需的信息,向控制装置8输入各种传感检测数据。该传感检测数据例如包括表示车辆的加速踏板的操作量、制动踏板的操作量、车速、内燃机2的输出轴2a的旋转速度、电动马达3的输出轴3a的旋转速度、发电机4的旋转轴4a的旋转速度、第一SOC、以及第二SOC各自的检测值的数据。
需要说明的是,控制装置8能够包含作为检测(推定)第一SOC以及第二SOC的SOC检测器的功能。在这种情况下,替代表示第一SOC以及第二SOC各自的检测值的传感检测数据,将用于推定第一SOC以及第二SOC的传感检测数据(例如表示各个蓄电装置5、6的电压、电流、温度等的检测值的数据)向控制装置8输入。
以下,具体说明控制装置8的控制处理。
(控制装置8的控制处理的概要)
首先,预先说明控制装置8执行的控制处理的概要。控制装置8执行的控制处理大致区分为CD模式(CD:Charge Depleting)的控制处理和CS模式(CS:Charge Sustaining)的控制处理这两种。该CD模式以及CS模式表示车辆的行驶时的动力系统1的动作样态的种类。
CD模式是至少能够使用电动马达3的动力作为驱动驱动轮DW的动力(车辆的行驶用的动力),从而消耗了第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的合计的蓄电能量的模式。
本实施方式中的CD模式是能够仅使用内燃机2以及电动马达3中的电动马达3的动力作为驱动驱动轮DW的动力的模式。
在本实施方式中的CD模式下,将第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的第一蓄电装置5的蓄电能量作为电动马达3的主要的电源能量来使用,从而进行电动马达3的动力运转。
补充来说,在本实施方式中的CD模式下,内燃机2被维持为运转停止状态(内燃机2的运转被禁止)。
另一方面,CS模式是至少能够使用内燃机2的动力作为驱动驱动轮DW的动力(车辆的行驶用的动力),从而与CD模式相比,抑制第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的合计的蓄电能量的消耗的模式。
本实施方式中的CS模式是能够使用内燃机2以及电动马达3各自的动力作为驱动驱动轮DW的动力的模式。更详细而言,CS模式是能够将内燃机2的动力作为用于驱动驱动轮DW的主要的动力来使用,且将电动马达3的动力作为用于驱动驱动轮DW的辅助的动力来使用的模式。
本实施方式中的CS模式被分类为:通过将第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的第二蓄电装置6的电力作为电动马达3的动力运转时的主要的电源能量来使用,并且将该第二蓄电装置6的电力适当地向第一蓄电装置5充电(移送),由此使该第一蓄电装置5的SOC(第一SOC)逐渐恢复的第一CS模式;以及通过将第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的第一蓄电装置5的电力作为电动马达3的动力运转时的主要的电源能量来使用,并且使发电机4的发电电力对第二蓄电装置6进行充电,由此使该第二蓄电装置6的SOC(第二SOC)恢复的第二CS模式。
并且,适当地实现第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的整体的充放电的收支,且交替地执行第一CS模式下的控制处理和第二CS模式下的控制处理。而且,当通过重复第一CS模式下的控制处理和第二CS模式下的控制处理、或者通过使用了外部的电力系统的插入式充电,从而使第一蓄电装置5的SOC恢复一定程度时,将控制处理的模式从CS模式复原为CD模式。
在此,在本实施方式中,参照图2来说明如何使用第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的蓄电能量的图案。
在本实施方式中,如图2的左侧的棒状图表所示,将第一蓄电装置5的充满电容量(100%的SOC)中的B1a[%]以下的范围的容量(蓄电能量)分配为向电动马达3的供电中能够使用的容量。考虑到第一SOC的检测误差、或者充电控制误差等,将B1a[%]设定为比100%稍小的充电率。
并且,将B1a[%]~B1b[%]的范围的容量分配为所述CD模式下的向电动马达3的供电用的容量,将B1b[%]以下的范围分配为包含在所述CS模式下辅助地向电动马达3的供电中能够使用的容量的范围。将B1b[%]设定为接近0%的SOC。
需要说明的是,B1b[%]以下的范围除了在CS模式下向电动马达3的供电中能够使用的容量之外,还包含考虑到第一SOC的检测误差等的余量。
这样,将第一蓄电装置5的充满电容量中的大部分的范围(B1a[%]~B1b[%]的范围)分配为CD模式下的向电动马达3的供电用的容量的范围。
另外,在本实施方式中,如图2的右侧的棒状图表所示,将第二蓄电装置6的充满电容量(100%的SOC)中的B2a[%]~B2b[%]的范围的容量分配为在CD模式下向电动马达3的供电中能够使用的专用的容量,将B2b[%]~B2c[%]的范围的容量分配为在CS模式下向电动马达3的供电中能够使用的容量。
需要说明的是,在本实施方式中,B2b[%]~B2c[%]的范围的容量的一部分在CD模式下也能够使用。但是,B2b[%]~B2c[%]的范围的容量是在CD模式下能够暂时使用的容量,且是在向电动马达3的供电中使用之后,基本上能够从第一蓄电装置5补充其使用量的容量。
在此,在极力抑制第二蓄电装置6的劣化的进展方面,优选第二蓄电装置6在使第二SOC成为中等程度附近的SOC的状态下进行放电或者充电。因此,B2b[%]被设定为中等程度的SOC,B2a[%]被设定为在不过于接近100%的范围内大于B2b[%]的值,B2c[%]被设定为在不过于接近0%的范围内小于B2b[%]的值。
另外,将B2c[%]以下的范围分配为包含内燃机2的起动用的电力(向作为起动用促动器的发电机4的供电中能够使用的电力)的范围。
需要说明的是,在本实施方式中,内燃机2的起动时的向发电机4的供电由第二蓄电装置6进行,不使用第一蓄电装置5的电力。因此,第一蓄电装置5不需要确保内燃机2的起动用的电力。
其结果是,能够进一步扩宽被分配为CD模式下的向电动马达3的供电用的容量的范围的第一蓄电装置5的SOC的范围。即,在不产生或者抑制内燃机2的燃料消耗的CD模式下,车辆的可续航距离增大,并且动力系统1的环境性能提高。另外,由于第二蓄电装置6负担在内燃机2的起动时要求的向起动用促动器(在本实施方式中为发电机4)的瞬间的供电,因此能够适当地抑制第一蓄电装置5的劣化的进展。
如图2所示,在CD模式下,向电动马达3的供电中能够使用的第一蓄电装置5的SOC的范围(B1a[%]~B1b[%])成为比向电动马达3的供电中能够使用的第二蓄电装置6的SOC的范围(B2a[%]~B2b[%])宽的范围。
因此,在CD模式下,能够主要使用第一蓄电装置5的电力来进行电动马达3的动力运转。另外,根据需要还能够辅助地使用第二蓄电装置6的电力来进行电动马达3的动力运转。
特别是第一蓄电装置5无需预先确保内燃机2的起动用的电力,因此在CD模式下能够极力扩宽向电动马达3的供电中能够使用的SOC的范围(B1a[%]~B1b[%])。
其结果是,在仅使用电动马达3的动力来进行车辆的行驶的CD模式下,能够极力延长可持续向电动马达3供电的期间,进而能够极力延长在不产生或者抑制内燃机2的燃料消耗的CD模式下的车辆的可续航距离,并且能够提高车辆的环境性能。
另一方面,在CS模式下,如图2所示,向电动马达3的供电中能够使用的第二蓄电装置6的SOC的范围(B2b[%]~B2c[%])成为比向电动马达3的供电中能够使用的第一蓄电装置5的SOC的范围(B1b[%]以下的范围中的一部分的范围)宽的范围。
因此,在CS模式下,为了进行驱动轮DW的驱动(车辆的行驶),能够主要通过从高输出型的第二蓄电装置6向电动马达3的供电来迅速(高响应性)地产生对内燃机2的动力进行辅助的动力。
因此,在动力系统1对驱动轮DW输出较高的驱动力时,通过来自第二蓄电装置6的供电使电动马达3输出辅助的动力,由此不仅能够抑制内燃机2的过度的燃料消耗,还能够实现内燃机2的排气量的缩小。
另外,第二蓄电装置6的输出密度高于第一蓄电装置5,因此对于要求高响应性的充电或放电的耐性优于第一蓄电装置5。因此,能够进一步抑制第一蓄电装置5的劣化。
(主程序处理)
基于以上内容,详细说明控制装置8的控制处理。控制装置8在车辆的起动状态下,以规定的控制处理周期逐次执行图3的流程图所示的主程序处理。
在STEP1中,控制装置8取得当前的控制处理的模式、第一蓄电装置5的SOC(第一SOC)的检测值、第二蓄电装置6的SOC(第二SOC)的检测值。
需要说明的是,在车辆的起动前的运转停止中,在第一蓄电装置5被充电至充满电状态(或者至后述的CS→CD切换阈值B1_mc2以上的SOC)的情况下,车辆的起动后的最初的控制处理的模式为CD模式。另外,在车辆的起动前的运转停止中不进行第一蓄电装置5的充电的情况下,车辆的起动后的最初的控制处理的模式是与车辆的前次的运转的结束时的模式相同的模式。
接下来,在STEP2中,控制装置8判断当前的控制处理的模式是否为CD模式。在该STEP2的判断结果为肯定的情况下,控制装置8进一步在STEP3中判断第一SOC的检测值是否为规定的模式切换阈值B1_mc1以上。该模式切换阈值B1_mc1是规定是否进行从CD模式向CS模式的切换的阈值,以下,称作CD→CS切换阈值B1_mc1。该CD→CS切换阈值B1_mc1的设定值在本实施方式中为图2所示的B1b[%]。
在STEP3的判断结果为肯定的情况下,控制装置8在STEP4中选定CD模式作为控制处理的模式,并执行该CD模式的控制处理(详细情况见后述)。在这种情况下,继续执行CD模式的控制处理。
在STEP3的判断结果为否定的情况下,控制装置8接下来在STEP5中判断第二SOC的检测值是否为模式切换阈值B2_mc1以上。该模式切换阈值B2_mc1是规定是否进行从第一CS模式向第二CS模式的切换的阈值,以下,称作CS1→CS2切换阈值B2_mc1。该CS1→CS2切换阈值B2_mc1的设定值在本实施方式中为图2所示的B2c[%]。
在STEP5的判断结果为肯定的情况下,控制装置8在STEP6中选定第一CS模式作为控制处理的模式,并执行该第一CS模式的控制处理(详细情况见后述)。由此,控制处理的模式从CD模式切换为第一CS模式。
在STEP5的判断结果为否定的情况下,控制装置8在STEP7中执行进行发电机4的发电运转的发电控制处理。
在该发电控制处理中,控制装置8对内燃机运转控制部31以及电力传输控制部32指示应进行发电机4的发电运转的意旨。
此时,内燃机运转控制部31控制该内燃机2,以便从内燃机2输出附加了用于驱动发电机4的动力后的动力。另外,电力传输控制部32控制电力传输电路部7,以便将通过内燃机2的动力而使发电机4产生的发电电力优先地对第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的第二蓄电装置6进行充电。具体来说,除了第一SOC的检测值小于规定值(例如后述的阈值B1_th1(参照图11))的情况以外,控制电力传输电路部7的电压转换器24以及逆变器22,以便使发电电力仅对第二蓄电装置6进行充电。
另外,在第一SOC的检测值小于上述规定值的情况且为向电动马达3的供电的停止中的情况下,控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器22,以便使发电电力对第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6这两方进行充电。需要说明的是,在这种情况下,为了抑制该第一蓄电装置5的劣化的进展,将发电电力向第一蓄电装置5的充电量限制为低速率(低速)下的充电量。
由此,发电电力优先地对第二蓄电装置6进行充电。另外,在第一蓄电装置5的充电率低的情况下,发电电力的一部分适当地以低速率对第一蓄电装置5进行充电。
但是,在STEP5的判断结果成为否定时,不限于进行内燃机2的运转的情况,还存在内燃机2的运转尚未开始的情况。在这种情况下,控制装置8在起动内燃机2之后,对内燃机运转控制部31以及电力传输控制部32指示应进行发电机4的发电运转的意旨。
在这种情况下,在内燃机2的起动处理中,控制电力传输电路部7的第二蓄电装置6侧的电压转换器24和发电机4侧的逆变器22,使得从第二蓄电装置6向发电机4供电(进而使发电机4作为起动用马达来工作)。由此,内燃机2的输出轴2a通过作为起动用促动器(起动用马达)的发电机4的动力来驱动旋转。这样,在本实施方式中,内燃机2的起动时的向发电机4(起动用马达)的供电由第二蓄电装置6进行。
因此,第二蓄电装置6负担在内燃机2的起动时要求的向起动用促动器(发电机4)的瞬间的供电,所以能够适当地抑制第一蓄电装置5的劣化的进展。
并且,内燃机运转控制部31与内燃机2的输出轴2a的旋转同步地向该内燃机2供给燃料,使该内燃机2的燃烧运转开始。之后,内燃机运转控制部31以及电力传输控制部32执行用于进行发电机4的发电运转的上述的控制处理,由此开始该发电机4的发电运转和向第二蓄电装置6的发电电力的充电。
接着上述STEP7的发电控制处理,控制装置8在STEP8中选定第二CS模式作为控制处理的模式,并执行该第二CS模式的控制处理(详细情况见后述)。由此,控制处理的模式从CD模式切换为第二CS模式。
补充来说,在第二CS模式中,在电动马达3的再生运转中,基于发电机4的发电运转进行的第二蓄电装置6的充电被中断。在这种情况下,电力传输电路部7的逆变器22被控制为通电切断状态。但是,也可以并行地进行将电动马达3的再生电力对第二蓄电装置6进行充电以及将发电机4的发电电力对第二蓄电装置6进行充电。
另外,在所述STEP2的判断结果为否定的情况下,控制装置8接下来在STEP9中判断当前的控制处理的模式是否为第一CS模式。
在该STEP9的判断结果为肯定的情况下,控制装置8进一步在STEP10中判断第一SOC的检测值是否为规定的模式切换阈值B1_mc2以上。该模式切换阈值B1_mc2是规定是否进行从CS模式向CD模式的切换的阈值,以下,称作CS→CD切换阈值B1_mc2。该CS→CD切换阈值B1_mc2的设定值在本实施方式中是为了使第一CS模式以及第二CS模式的相互间的切换具有迟滞而比所述STEP3中的模式切换阈值B1_mc1高的值,例如是图2所示的B1b[%]与B1a[%]之间的值。
在STEP10的判断结果为肯定的情况下,控制装置8在所述STEP4中选定CD模式作为控制处理的模式,并执行该CD模式的控制处理。由此,控制处理的模式从CS模式(第一CS模式)切换为CD模式。
在STEP10的判断结果为否定的情况下,控制装置8执行来自所述STEP5的处理。在这种情况下,在STEP5的判断结果为肯定的情况下,继续执行第一CS模式的控制处理。另外,在STEP5的判断结果为否定的情况下,控制处理的模式从第一CS模式切换为第二CS模式。
另外,在所述STEP9的判断结果为否定的情况下,控制装置8进一步在STEP11中判断第二SOC的检测值是否为规定的模式切换阈值B2_mc2以上。该模式切换阈值B2_mc2是规定是否进行从第二CS模式向第一CS模式的切换的阈值,以下,称作CS2→CS1切换阈值B2_mc2。该CS2→CS1切换阈值B2_mc2的设定值在本实施方式中是图2所示的B2b[%](>CS1→CS2切换阈值B2_mc1)。
在STEP11的判断结果为肯定的情况下,控制装置8在所述STEP6中选定第一CS模式作为控制处理的模式,并执行该第一CS模式的控制处理。由此,控制处理的模式从第二CS模式切换为第一CS模式。
在STEP11的判断结果为否定的情况下,控制装置8执行来自所述STEP7的处理。在这种情况下,通过STEP7、8的处理,继续执行发电机4的发电运转,并且继续执行第二CS模式下的控制处理。
如以上那样,CD模式与CS模式的相互间的切换基于第一SOC进行,第一CS模式与第二CS模式的相互间的切换基于第二SOC进行。
(CD模式的控制处理)
接下来,详细说明所述STEP4中的CD模式的控制处理。
控制装置8根据车辆的加速踏板的操作量的检测值、制动踏板的操作量的检测值、以及车速的检测值等来决定车辆整体的要求驱动力(要求推进力)或者要求制动力,并且决定内燃机2、电动马达3、发电机4、离合器11以及制动器装置各自的目标动作状态。
在CD模式下,控制装置8将内燃机2以及发电机4维持为运转停止状态,并且将离合器11维持为切断状态。
另外,控制装置8在车辆整体的要求驱动力不为零的状况(以下,将该状况称作车辆的驱动要求状态)下,以通过电动马达3的动力来实现该要求驱动力的方式决定电动马达3的要求输出DM_dmd。
并且,虽然详细情况见后述,但控制装置8根据该要求输出DM_dmd和第二蓄电装置6的SOC(第二SOC)的检测值,按照图4所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制,以便从第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方或者双方对电动马达3进行供电。
需要说明的是,作为电动马达3的要求输出DM_dmd,可以使用为了从电动马达3输出能够实现车辆的要求驱动力的动力(输出转矩)而每单位时间应向该电动马达3供给的电能量的要求值(换言之,为电力要求值)、或者应从电动马达3输出的驱动力或每单位时间的机械的输出能量的要求值、或者应向电动马达3通电的电流的要求值等。
在本实施方式中,作为电动马达3的要求输出DM_dmd的一例,使用每单位时间应向电动马达3供给的电能量的要求值。
另外,控制装置8在车辆整体的要求制动力不为零的状况(以下将该状况称作车辆的制动要求状态)下,决定相对于该要求制动力的电动马达3以及制动器装置各自的负担量。在这种情况下,控制装置8基本上以使要求制动力中的电动马达3的负担量极力增大的方式,基于要求制动力的大小以及第二SOC的检测值等来决定电动马达3以及制动器装置各自的负担量。
然后,控制装置8根据要求制动力中的制动器装置的负担量而通过制动器控制部34来执行该制动器装置的控制。
另外,控制装置8以通过由该电动马达3的再生运转产生的再生制动力来实现要求制动力中的电动马达3的负担量的方式决定该电动马达3的要求再生量G_dmd。
然后,控制装置8根据该要求再生量G_dmd和第二蓄电装置6的SOC(第二SOC)的检测值,按照图9所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制,以便向第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方或者双方充入从电动马达3输出的再生电力。在这种情况下,在本实施方式中,CD模式下的再生电力的主要的充电对象的蓄电装置是第二蓄电装置6。
需要说明的是,作为电动马达3的要求再生量G_dmd,例如作为车辆整体的要求制动力中的电动马达3的负担量,可以使用该电动马达3通过再生运转而产生的再生制动力的要求值、或者电动马达3通过再生运转而产生的再生电力(每单位时间的发电能量)、或者应向电动马达3通电的电流的要求值等。
在本实施方式中,作为电动马达3的要求再生量G_dmd的一例,使用再生电力的要求值。
(CD模式下的动力运转时的控制处理)
以下,参照图4~图8,详细说明在CD模式中的电动马达3的动力运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图4示出表示相对于根据电动马达3的要求输出DM_dmd和第二SOC而应向该电动马达3供电的电量(供电量)的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的输出的分担形态的映射。
图4的斜线区域表示第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量的整体或者一部分的区域,点绘区域表示第二蓄电装置6负担该供电量的整体或者一部分的区域。
详细来说,下段侧的斜线区域表示仅第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量的整体的区域,点绘区域或者上段侧的斜线区域表示第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6这两方负担向电动马达3的供电量的区域。
需要说明的是,图4的映射中的DM_max1是CD模式下的要求输出DM_dmd的最大值。该最大值DM_max1在第二SOC为规定值B2e以上的SOC的情况下为恒定值,在第二SOC小于B2e的情况下伴随着第二SOC的减少而变小。
在CD模式下的电动马达3的动力运转时的控制处理中,如图4所示,在所述第二蓄电装置6的使用范围内(图2所示的B2a~B2c的范围内),通过第二SOC的值属于SOC≥B2_th1的高SOC区域(高剩余容量区域)的情况、属于B2_th1>SOC≥B2_th2的中SOC区域(中剩余容量区域)的情况、属于B2_th2>SOC的低SOC区域(低剩余容量区域)的情况,来大致区分第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的输出的分担形态。
在此,在图4的映射中,区分第二SOC的上述阈值B2_th1、B2_th2是作为CD模式用而预先确定的阈值(固定值)。这些阈值B2_th1、B2_th2预先基于实验等来设定,使得由该阈值B2_th1、B2_th2规定范围的中SOC区域在极力抑制第二蓄电装置6的劣化的进展方面,成为实际的第二SOC的值优选所属的SOC区域。因此,中SOC区域是在将实际的第二SOC的值极力地维持于该中SOC区域而进行第二蓄电装置6的充放电的情况下,能够适当地抑制第二蓄电装置6的劣化的进展的区域。
在本实施方式中,为了抑制第二蓄电装置6的劣化的进展,以将第二SOC极力维持于中SOC区域的方式进行CD模式下的控制处理。
需要说明的是,成为高SOC区域的下限值的阈值B2_th1在本实施方式中与图2所示的B2b[%]一致。因此,第二蓄电装置6的容量中的、高SOC区域的范围内的容量(蓄电能量)是在CD模式下能够专门使用的容量。
使用图4所示的映射,如图5~图7的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行CD模式中的电动马达3的动力运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP21中,电力传输控制部32取得要求输出DM_dmd和第二SOC的检测值。然后,电力传输控制部32在STEP22中判断在STEP21中取得的第二SOC的检测值是否为所述中SOC区域的上限值即所述阈值B2_th1以上。
该STEP22的判断结果成为肯定的状况是第二SOC的检测值属于高SOC区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32接下来在STEP23中判断要求输出DM_dmd是否为规定的阈值DM_th1以下。
在本实施方式中,上述阈值DM_th1是在中SOC区域以及高SOC区域这两方的SOC区域中使用的阈值。如图4所示,该阈值DM_th1在中SOC区域内的规定值B2d以上的值时为预先确定的规定的恒定值(固定值)。该恒定值是与其对应的供电量充分小于从第一蓄电装置5输出的供电量的允许上限值的值。
另外,阈值DM_th1被设定为,在中SOC区域中的比B2d小的区域中,与该阈值DM_th1对应的供电量与后述的基本供电量P1_base一致(结果是,根据第二SOC进行变化)。在这种情况下,第二SOC越小,阈值DM_th1越增大。
补充来说,对于要求输出DM_dmd的任意的阈值而言,与该阈值对应的供电量是指,在要求输出DM_dmd与该阈值一致的情况下,应向电动马达3供电的电量。
STEP23的判断结果成为肯定的状况是图4的高SOC区域中的下段侧的斜线区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32在STEP24中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将来自第二蓄电装置6的放电切断。
在此,第一蓄电装置5的输出P1详细来说是从第一蓄电装置5输出的电量(放电量),第二蓄电装置6的输出P2(见后述)详细来说是从第二蓄电装置6输出的电量(放电量)。另外,与要求输出DM_dmd对应的供电量是指,为了实现要求输出DM_dmd而应向电动马达3供电的电量。
在STEP23的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32接下来在STEP25中判断要求输出DM_dmd是否为规定的阈值DM_th2以下。
在本实施方式中,上述阈值DM_th2与所述STEP23中的阈值DM_th1同样,是在中SOC区域以及高SOC区域这两方的SOC区域中使用的阈值。该阈值DM_th2被设定为比阈值DM_th1大出预先确定的规定量的阈值。
在这种情况下,阈值DM_th2例如能够设定为,相当于阈值DM_th2与阈值DM_th1之差(=DM_th2-DM_th1)的供电量成为CD模式中的第二蓄电装置6的供电量的允许上限值或者接近该允许上限值的供电量。
STEP25的判断结果为肯定的状况是图4的高SOC区域中的点绘区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32在STEP26中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与阈值DM_th1对应的供电量一致,并且使第二蓄电装置6的输出P2和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第一蓄电装置5的输出P1而得到的供电量一致。
另一方面,所述STEP25的判断结果为否定的状况是图4的高SOC区域中的上段侧的斜线区域的状况。在该状况中,电力传输控制部32在STEP27中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2和与阈值DM_th1、DM_th2之差(=DM_th2-DM_th1)对应的供电量一致,并且使第一蓄电装置5的输出P1和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第二蓄电装置6的输出P2而得到的供电量一致。
接下来,在所述STEP22的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32进一步在STEP28中判断第二SOC的检测值是否为所述中SOC区域的下限值即所述阈值B2_th2以上。
该STEP28的判断结果为肯定的状况是第二SOC的检测值属于中SOC区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32接下来在图6所示的STEP29中根据第二SOC的检测值来决定第一蓄电装置5的输出P1的基本值即基本供电量P1_base。
在此,上述基本供电量P1_base是在第二SOC的检测值属于中SOC区域或者低SOC区域的状态下与电动马达3的要求输出DM_dmd无关地从第一蓄电装置5输出的下限的电量。即,在本实施方式中,控制电力传输电路部7,以便在第二SOC的检测值属于中SOC区域或者低SOC区域的状态下,与要求输出DM_dmd无关地从第一蓄电装置5输出基本供电量P1_base、或者比其大的供电量。
上述基本供电量P1_base根据该第二SOC的检测值,基于预先制作成的映射或者运算式来决定,以便例如在图4中虚线所示的图案中根据第二SOC进行变化。在这种情况下,基本供电量P1_base被决定成,在中SOC区域中,伴随着第二SOC的减少而从零连续地增加至最大值P1b,在低SOC区域中,以最大值P1b维持为恒定。需要说明的是,最大值P1b是比第二SOC为中SOC区域的所述规定值B2d以上的情况下的与所述阈值DM_th1对应的供电量大的值。
在如上述那样决定基本供电量P1_base之后,电力传输控制部32接下来在STEP30中判断与要求输出DM_dmd对应的供电量是否小于上述基本供电量P1_base。
STEP30的判断结果为肯定的状况是图4的中SOC区域的下段侧的斜线区域中的虚线的下侧区域的状况。在该状况中,电力传输控制部32在STEP31中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1与基本供电量P1_base一致,并使第二蓄电装置6的输入Pc2即充电量和从基本供电量P1_base减去与要求输出DM_dmd对应的供电量而得到的供电量一致。
在STEP30的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32进一步在STEP32中判断要求输出DM_dmd是否为所述阈值DM_th1以下。
该STEP32的判断结果为肯定的状况是图4的中SOC区域的下段侧的斜线区域中的、除虚线的下侧区域以外的区域(详细来说,虚线上与该虚线的上侧的区域合起来的区域)的状况。
在该状况下,电力传输控制部32在STEP33中与所述STEP24同样地控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将来自第二蓄电装置6的放电切断。
在STEP32的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32进一步在STEP34中判断要求输出DM_dmd是否为所述阈值DM_th2以下。
该STEP34的判断结果为肯定的状况是图4的中SOC区域的点绘区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP35中与所述STEP26同样地控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与阈值DM_th1对应的供电量一致,并且使第二蓄电装置6的输出P2和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第一蓄电装置5的输出P1而得到的供电量一致。
另一方面,STEP34的判断结果为否定的状况是图4的中SOC区域的上段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP36中与所述STEP27同样地控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2和与阈值DM_th1、DM_th2之差(=DM_th2-DM_th1)对应的供电量一致,并且使第一蓄电装置5的输出P1和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第二蓄电装置6的输出P2而得到的供电量一致。
接下来,所述STEP28的判断结果为否定的状况是第二SOC的检测值属于低SOC区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32接下来在图7所示的STEP37中,通过与所述STEP29相同的处理来决定基本供电量P1_base。而且,电力传输控制部32在STEP38中判断与要求输出DM_dmd对应的供电量是否小于上述基本供电量P1_base。
STEP38的判断结果为肯定的状况是图4的低SOC区域的下段侧的斜线区域中的虚线的下侧区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP39中与所述STEP31同样地控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1与基本供电量P1_base一致,并使第二蓄电装置6的输入Pc2即充电量和从基本供电量P1_base减去与要求输出DM_dmd对应的供电量而得到的供电量一致。
在STEP38的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32进一步在STEP40中判断要求输出DM_dmd是否为规定的阈值DM_th3以下。
该STEP40的判断结果为肯定的状况是图4的低SOC区域的斜线区域中的、除虚线的下侧区域以外的区域(详细来说,虚线上与该虚线的上侧的区域合起来的区域)的状况。
在该状况下,电力传输控制部32在STEP41中与所述STEP24、33同样地控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将来自第二蓄电装置6的放电切断。
另一方面,STEP40的判断结果为否定的状况是图4的低SOC区域的点绘区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP42中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与阈值DM_th3对应的供电量一致,并且使第二蓄电装置6的输出P2和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第一蓄电装置5的输出P1而得到的供电量一致。
CD模式下的电动马达3的动力运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,在第二SOC的检测值属于高SOC区域的情况下,在要求输出DM_dmd成为阈值DM_th2以下的范围(常用性比较高的范围)内,除要求输出DM_dmd成为比较小的阈值DM_th1以下的情况以外,从第二蓄电装置6向电动马达3供电。另外,在高SOC区域中,第二蓄电装置6不会由第一蓄电装置5充电。
因此,能够使第二SOC接近第二蓄电装置6的劣化的进展被适当地抑制的中SOC区域。
另外,在第二SOC的检测值属于中SOC区域或者低SOC区域的情况下,在与要求输出DM_dmd对应的供电量为基本供电量P1_base以下的情况下,第一蓄电装置5的输出P1被保持为根据第二SOC的检测值而设定的基本供电量P1_base。
并且,在与要求输出DM_dmd对应的供电量小于基本供电量P1_base的情况下,将基本供电量P1_base中的与要求输出DM_dmd对应的供电量仅从第一蓄电装置5向电动马达3供电,同时将从基本供电量P1_base减去与要求输出DM_dmd对应的供电量而得到的供电量对第二蓄电装置6进行充电。
另外,伴随着第二SOC降低,进行从第一蓄电装置5向第二蓄电装置6的充电的要求输出DM_dmd的范围扩大,并且第二蓄电装置6的充电量容易增加。
其结果是,在第二SOC属于中SOC区域或者低SOC区域的情况下,即使进行从第二蓄电装置6向电动马达3的供电,之后,基本上第二蓄电装置6也能够适当地通过来自第一蓄电装置5的充电来补充电力。因此,能够将第二SOC极力保持于中SOC区域。进而能够极力抑制第二蓄电装置6的劣化的进展。另外,能够预先极力保存第二蓄电装置6的容量中的、后述的CS模式下的使用量。
另外,在第二蓄电装置6的充电时,从第一蓄电装置5输出的基本供电量P1_base与要求输出DM_dmd无关地根据第二SOC来设定。因此,第二蓄电装置6的输出P2或者输入Pc2追随着要求输出DM_dmd的变动而进行变动,另一方面,第一蓄电装置5的输出P1的变动相对于要求输出DM_dmd的变动成为低灵敏度的变动。
特别是低SOC区域中的基本供电量P1_base是恒定值(=P1b)。因此,第一蓄电装置5的输出P1不产生与要求驱动力DT_dmd的变动相应的变动。
其结果是,进行第二蓄电装置6的充电的状况(要求输出DM_dmd为第一蓄电装置5的输出P1)不易产生频繁变动,稳定性高。进而能够极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展。
另外,在本实施方式中,在第二SOC成为规定值B2d以上的状态下,在与要求输出DM_dmd对应的供电量为阈值DM_th1以下的情况下,仅从第一蓄电装置5向电动马达3供电。因此,能够减轻第二SOC成为规定值B2d以上的状态下的第二蓄电装置6的负担,进而减轻第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的合计的发热量。
在此,图8是表示相对于第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自相对于恒定的要求输出DM_dmd的负担率X1、X2的变化,各蓄电装置5、6的发热量与合计的发热量如何变化的曲线图。
需要说明的是,负担率X1是指与恒定的要求输出DM_dmd对应的供电量中的、第一蓄电装置5的负担比例,负担率X2是指与恒定的要求输出DM_dmd对应的供电量中的、第二蓄电装置6的负担比例。
输出密度相对高的第二蓄电装置6与能量密度相对高的第一蓄电装置5相比,虽然阻抗(内部电阻)低,但并列连接的单体数少于第一蓄电装置5,因此输出电压低于第一蓄电装置5。因此,在相对于某一恒定值的要求输出DM_dmd而使第二蓄电装置6的负担率X2增加的情况下,与使第一蓄电装置5的负担率X1增加的情况相比,第二蓄电装置6的发热量容易增大(参照图8的细线的两个曲线图)。
其结果是,第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的合计的发热量如图8的粗线的曲线图所示,在负担率X1变得大于负担率X2的状态下成为最小。
因此,在本实施方式中,在第二SOC为规定值B2d以上的状态下,在与要求输出DM_dmd对应的供电量为阈值DM_th1以下的情况下,仅从第一蓄电装置5向电动马达3供电,由此在第一蓄电装置5的负担不会变得过度的程度内减轻第二蓄电装置6的负担。
由此,能够防止第二蓄电装置6过度发热,且极力减少第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的合计的发热量。换言之,能够使负担不集中在第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方。
(CD模式下的再生运转时的控制处理)
接着,以下参照图9以及图10来详细说明在CD模式中的电动马达3的再生运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图9示出在CD模式下根据电动马达3的要求再生量G_dmd和第二SOC来规定相对于电动马达3在再生运转时输出的再生电力的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的充电量的分担形态的映射。
图9的斜线区域表示电动马达3产生的再生电力的整体或者一部分对第一蓄电装置5进行充电的区域,点绘区域表示该再生电力的整体或者一部分对第二蓄电装置6进行充电的区域。
更详细来说,第二SOC的中SOC区域以及高SOC区域中的下段侧的斜线区域表示仅向第一蓄电装置5充入再生电力的整体的区域。另外,第二SOC的中SOC区域以及高SOC区域中的点绘区域、或者低SOC区域以及中SOC区域中的上段侧的斜线区域表示向第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6这两方充入再生电力的区域。另外,第二SOC的低SOC区域中的点绘区域表示仅向第二蓄电装置6充入再生电力的整体的区域。
需要说明的是,图9的映射中的G_max1是CD模式下的要求再生量G_dmd的最大值。该最大值G_max1在第二SOC为高SOC区域内的规定值B2f以下的SOC的情况下是恒定值,在第二SOC大于B2f的情况下,伴随着第二SOC的增加而变小。
使用图9所示的映射,如图10的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行CD模式中的电动马达3的再生运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP51中,电力传输控制部32取得要求再生量G_dmd和第二SOC的检测值。
接下来,电力传输控制部32在STEP52中判断要求再生量G_dmd是否为规定的阈值G_th1以下。
上述阈值G_th1在本实施方式中根据第二SOC来设定。具体来说,阈值G_th1如图9所例示那样,在第二SOC属于高SOC区域的情况下,被设定为预先确定的规定的恒定值。
另外,在第二SOC属于中SOC区域的情况下,阈值G_th1被设定成,伴随着第二SOC的降低,从上述恒定值连续地减少至零。并且,在第二SOC的低SOC区域中,阈值G_th1为零。
需要说明的是,与阈值G_th1的最大值(高SOC区域中的恒定值)对应的充电量是基于再生电力的第一蓄电装置5的充电量的上限值。为了极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,将该上限值决定为比较小的值,以便能够以低速率(低速)进行第一蓄电装置5的充电。
补充来说,与要求再生量G_dmd的任意的阈值对应的充电量是指,在要求再生量G_dmd与阈值一致的情况下从电动马达3输出的合计的再生电力的电量。
STEP52的判断结果为肯定的状况是图9的下段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP53中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入P1c和与要求再生量G_dmd对应的充电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将向第二蓄电装置6的充电切断。
在此,第一蓄电装置5的输入Pc1详细来说是向第一蓄电装置5充电的电量(充电量),第二蓄电装置6的输入Pc2(后述)详细来说是向第二蓄电装置6充电的电量(充电量)。另外,与要求再生量G_dmd对应的充电量是指,在按照要求再生量G_dmd进行电动马达3的再生运转时从该电动马达3输出的再生电力的电量。
补充来说,在电动马达3的再生运转时的第二SOC的检测值属于低SOC区域的情况下,阈值G_th1为零,因此STEP52的判断结果不会成为肯定。因此,在这种情况下,不执行STEP53的处理。
在STEP52的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32接下来在STEP54中判断要求再生量G_dmd是否为规定的阈值G_th2以下。
上述阈值G_th2在本实施方式中与所述STEP52中的阈值G_th1同样地根据第二SOC来设定。具体来说,阈值G_th2如图9所例示那样,在第二SOC属于低SOC区域的情况下,被没定为预先确定的规定的恒定值。该恒定值被设定为,对应于要求再生量G_dmd的最大值G_max1与阈值G_th2之差(=G_max1-G_th2)的充电量与对应于所述阈值G_th1的最大值(高SOC区域中的G_th1的值)的充电量、即第一蓄电装置5的充电量的所述上限值一致。
另外,在第二SOC属于中SOC区域的情况下,阈值G_th2被设定为,以与阈值G_th1的变化图案相同的图案,伴随着第二SOC的增加而增加至最大值G_max1。并且,在第二SOC的高SOC区域中,阈值G_th1被维持为恒定的最大值G_max1。
需要说明的是,在中SOC区域中,阈值G_th1、G_th2被设定为,对应于最大值G_max1与阈值G_th2之差(=G_max1-G_th2)的充电量和对应于所述阈值G_th1的充电量的总和与第一蓄电装置5的充电量的所述上限值一致。
STEP54的判断结果为肯定的状况是图9的点绘区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP55中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入Pc1和与阈值G_th1对应的充电量一致,并且使第二蓄电装置6的输入Pc2和从与要求再生量G_dmd对应的充电量减去第一蓄电装置5的输入Pc1而得到的充电量一致。
另一方面,所述STEP54的判断结果为否定的状况是图9的低SOC区域或者中SOC区域中的上段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP56中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输入Pc2和与阈值G_th1、G_th2之差(=G_th2-G_th1)对应的充电量一致,并且使第一蓄电装置5的输入Pc1和从与要求再生量G_dmd对应的充电量减去第二蓄电装置6的输入Pc2而得到的充电量一致。
补充来说,在电动马达3的再生运转时的第二SOC的检测值属于高SOC区域的情况下,阈值G_th2与最大值G_max1一致,因此STEP54的判断结果不会成为否定。因此,在这种情况下,不会执行STEP56的处理。
CD模式下的电动马达3的再生运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,在第二SOC的检测值大于中SOC区域的下限值B2_th2的情况下,在要求再生量G_dmd成为阈值G_th1以下的范围内,向第一蓄电装置5优先地充入再生电力。
另外,在第二SOC的检测值小于中SOC区域的上限值B2_th1的情况下,在要求再生量G_dmd大于阈值G_th2的范围内,向第一蓄电装置5充入再生电力。
并且,对第一蓄电装置5的再生电力的充电量被限制为规定的上限值(与高SOC区域中的阈值G_th1对应的充电量)以下。
因此,能够以低速率向第一蓄电装置5充入再生电力。进而能够抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,且使该第一蓄电装置5的SOC恢复。
另外,在第二SOC的检测值小于中SOC区域的下限值B2_th2的情况下,向第二蓄电装置6优先地充入再生电力。而且,在第二SOC的检测值大于中SOC区域的下限值B2_th2的情况下,在要求再生量G_dmd大于阈值G_th1的范围内,向第二蓄电装置6充入再生电力。
因此,能够将再生电力充入第二蓄电装置6,以便将第二蓄电装置6的SOC极力保持于中SOC区域。其结果是,能够极力抑制第二蓄电装置6的劣化的进展,并且能够预先极力保存第二蓄电装置6的容量中的、后述的CS模式下的使用量。
(第一CS模式的控制处理)
接下来,参照图11~图15来详细说明所述STEP6中的第一CS模式的控制处理。
控制装置8与CD模式同样地决定车辆整体的要求驱动力(要求推进力)或者要求制动力,并且决定内燃机2、电动马达3、发电机4、离合器11以及制动器装置各自的目标动作状态。
在第一CS模式中,控制装置8根据车辆整体的要求驱动力或要求制动力、或者第二SOC的检测值等,适当地决定内燃机2是否需要运转、以及发电机4是否需要发电运转,根据该决定,控制内燃机2以及发电机4的运转。
在这种情况下,内燃机2的起动以及发电机4的发电运转如关于所述STEP7的处理而说明的那样进行。
另外,在内燃机2的运转中的车辆的驱动要求状态(要求驱动力不为零的状态)下,控制装置8根据车辆整体的要求驱动力、第一SOC以及第二SOC的检测值等来决定相对于车辆整体的要求驱动力的电动马达3以及内燃机2各自的负担量。
在这种情况下,基本上除第二SOC比较高的情况以外,以使内燃机2负担要求驱动力的整体或大部分、电动马达3的负担成为辅助的方式决定电动马达3以及内燃机2各自的负担量。
并且,控制装置8通过内燃机运转控制部31来执行根据要求驱动力中的内燃机2的负担量来对该内燃机2的动力(输出转矩)进行的控制,通过离合器控制部33来执行离合器11的动作状态的控制。需要说明的是,在进行发电机4的发电运转的状况下,在内燃机2的动力上附加发电机4的发电运转所需的动力。
另外,控制装置8以通过由该电动马达3的动力运转产生的动力来实现要求驱动力中的电动马达3的负担量的方式决定该电动马达3的要求输出DM_dmd。
并且,控制装置8根据该要求输出DM_dmd和第一蓄电装置5的SOC(第一SOC)的检测值,按照如图11所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制,以便从第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方或者双方向电动马达3供电。
需要说明的是,在第一CS模式中,控制装置8即便在要求驱动力中的电动马达3的负担量为零的状况(不进行电动马达3的动力运转的状况)下,在第一SOC的检测值比较小的情况下,也通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电压转换器23、24的控制,以便从第二蓄电装置6对第一蓄电装置5进行充电。
另外,在内燃机2的运转停止中的车辆的驱动要求状态下,控制装置8以通过由该电动马达3的动力运转产生的动力来实现车辆整体的要求驱动力的方式决定电动马达3的要求输出DM_dmd。
并且,控制装置8与内燃机2的运转中的情况同样,根据要求输出DM_dmd和第一SOC的检测值,按照图11所示的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制。
另外,在车辆的制动要求状态(要求制动力不为零的状态)下,控制装置8决定相对于车辆整体的要求制动力的电动马达3以及制动器装置各自的负担量。在这种情况下,控制装置8基本上以使要求制动力中的电动马达3的负担量极力增大的方式,基于要求制动力的大小以及第一SOC的检测值等来决定电动马达3以及制动器装置各自的负担量。
然后,控制装置8根据要求制动力中的制动器装置的负担量,通过制动器控制部34来执行该制动器装置的控制。
另外,控制装置8以通过由该电动马达3的再生运转产生的再生制动力来实现要求制动力中的电动马达3的负担量的方式决定该电动马达3的要求再生量G_dmd。
并且,控制装置8根据该要求再生量G_dmd和第二SOC的检测值,按照如图14所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制,以便向第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方或者双方充入从电动马达3输出的再生电力。在本实施方式中,第一CS模式中的再生电力的主要的充电对象的蓄电装置是第二蓄电装置6。
需要说明的是,在电动马达3的再生运转时、或者从第二蓄电装置6向电动马达3的供电时,发电机4的发电运转被停止。但是,也可以并行地进行向第二蓄电装置6充入电动马达3的再生电力、以及向第二蓄电装置6充入发电机4的发电电力。
(第一CS模式下的动力运转时的控制处理)
以下,参照图11~图13来详细说明在第一CS模式下的电动马达3的动力运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图11示出表示在第一CS模式下相对于根据电动马达3的要求输出DM_dmd和第一SOC而应向该电动马达3供电的电量(供电量)的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的输出的分担形态的映射。
图11的斜线区域表示第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量的整体或者一部分的区域,点绘区域表示第二蓄电装置6负担该供电量的整体或者一部分的区域。
更详细来说,下段侧的斜线区域表示仅使第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量的整体的区域,点绘区域表示仅使第二蓄电装置6负担向电动马达3的供电量、或者第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6这两方负担向电动马达3的供电量的区域。另外,上段侧的斜线区域表示第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6这两方负担向电动马达3的供电量的区域。
需要说明的是,图11的映射中的DM_max2是第一CS模式下的要求输出DM_dmd的最大值。该最大值DM_max2是恒定值。
在第一CS模式中的电动马达3的动力运转时的控制处理中,如图11所示,在所述CD→CS切换阈值B1_mc1(参照图2)与CS→CD切换阈值B1_mc2(参照图2)之间的范围内,通过第一SOC的值属于SOC≥B1_th1的高SOC区域(高剩余容量区域)的情况和属于SOC<B1_th1的低SOC区域(低剩余容量区域)的情况,来大致区分第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的输出的负担形态。上述B1_th1是在CD→CS切换阈值B1_mc1与CS→CD切换阈值B1_mc2之间预先确定的阈值(固定值)。
使用图11所示的映射,如图12以及图13的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行第一CS模式中的电动马达3的动力运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP61中,电力传输控制部32取得要求输出DM_dmd和第一SOC的检测值。然后,电力传输控制部32在STEP62中判断在STEP61中取得的第一SOC的检测值是否为所述阈值B1_th1以上。
该STEP62的判断结果为肯定的状况是第一SOC的检测值属于高SOC区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32接下来在STEP63中判断要求输出DM_dmd是否为规定的阈值DM_th5以下。
上述阈值DM_th5如图11所示那样,在第一SOC为比阈值B1_th1稍大的规定值B1c以上的值时为预先确定的规定的恒定值(固定值)。该恒定值是与从第一蓄电装置5输出的供电量的允许上限值相比充分小的值。
另外,阈值DM_th5被设定为,在小于B1c的区域(B1c~B1_th1的范围)内,伴随着第一SOC的减少而减少至零。
STEP63的判断结果为肯定的状况是图11的高SOC区域中的下段侧的斜线区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32在STEP64中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将来自第二蓄电装置6的放电切断。
在STEP63的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32接下来在STEP65中判断要求输出DM_dmd是否为规定的阈值DM_th6以下。
上述阈值DM_th6在本实施方式中是在第二SOC的高SOC区域以及低SOC区域这两方的SOC区域中使用的阈值。该阈值DM_th6在高SOC区域中被设定为比阈值DM_th5大出预先确定的规定量的阈值,在低SOC区域中被设定为比零大出该规定量的阈值(=该规定量)。
在这种情况下,阈值DM_th6例如能够被设定为,与上述规定量对应的供电量成为第一CS模式中的第二蓄电装置6的供电量的允许上限值或者接近该允许上限值的供电量。
需要说明的是,阈值DM_th6以下的要求输出DM_dmd为第一CS模式中的电动马达3的常用区域的范围。
STEP65的判断结果为肯定的状况是图11的高SOC区域中的点绘区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32在STEP66中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与阈值DM_th5对应的供电量一致,并且使第二蓄电装置6的输出P2和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第一蓄电装置5的输出P1而得到的供电量一致。
另一方面,所述STEP65的判断结果为否定的状况是图11的高SOC区域中的上段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP67中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2和与阈值DM_th5、DM_th6之差(=DM_th6-DM_th5)对应的供电量一致,并且使第一蓄电装置5的输出P1和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第二蓄电装置6的输出P2而得到的供电量一致。
接下来,所述STEP62的判断结果为否定的状况是第一SOC的检测值属于低SOC区域的状况。在这种情况下,电力传输控制部32进一步在图13所示的STEP68中,根据第一SOC的检测值来决定第二蓄电装置6的输出P2的基本值即基本供电量P2_base。
在此,上述基本供电量P2_base是在第一SOC的检测值属于低SOC区域的状态下,与电动马达3的要求输出DM_dmd无关地从第二蓄电装置6输出的下限的电量。即,在本实施方式中,在电动马达3的动力运转时,在第一SOC的检测值属于低SOC区域的状态下,控制电力传输电路部7,以便与要求输出DM_dmd无关地从第二蓄电装置6输出基本供电量P2_base、或者比其大的供电量。
需要说明的是,在本实施方式中,在第一CS模式下,即便在不进行电动马达3的动力运转的状况(仅由内燃机2负担车辆整体的要求驱动力的状况)下,为了第一蓄电装置5的充电,也控制电力传输电路部7,以便从第二蓄电装置6输出上述基本供电量P2_base。
上述基本供电量P2_base根据该第一SOC的检测值,基于预先制作成的映射或者运算式来决定,以便例如在图11中虚线所示的图案中根据第一SOC进行变化。在这种情况下,基本供电量P2_base被决定为,在第一SOC为所述阈值B1_th1与比其稍小的规定值B1d之间的范围的SOC的情况下,伴随着第一SOC的减少而从零连续地增加至最大值P2b,在第一SOC成为规定值B1d以下的区域中,以最大值P2b维持为恒定。需要说明的是,最大值P2b是比与第一SOC的低SOC区域中的要求输出DM_dmd的所述阈值DM_th6对应的供电量小的值。该最大值P2b被设定为,即便其大部分对第一蓄电装置5进行充电,也能够以可以抑制该第一蓄电装置5的劣化的进展的低速率对该第一蓄电装置5进行充电。
在如上述那样决定基本供电量P2_base之后,电力传输控制部32接下来在STEP69中判断与要求输出DM_dmd对应的供电量是否小于上述基本供电量P2_base。
STEP69的判断结果为肯定的状况是图11的低SOC区域的点绘区域中的虚线的下侧区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP70中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2与基本供电量P2_base一致,并使第一蓄电装置5的输入Pc1(充电量)和从基本供电量P2_base减去与要求输出DM_dmd对应的供电量而得到的供电量一致。
在STEP69的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32进一步在STEP71中判断要求输出DM_dmd是否为所述阈值DM_th6以下。
该STEP71的判断结果为肯定的状况是图11的低SOC区域的点绘区域中的、除虚线的下侧区域以外的区域(详细来说,虚线上与该虚线的上侧的区域合起来的区域)的状况。
在该状况下,电力传输控制部32在STEP72中控制电力传输电路部7的电压转换器24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。在这种情况下,第一蓄电装置5侧的电压转换器23被控制为,将来自第一蓄电装置5的放电切断。
另一方面,STEP71的判断结果为否定的状况是图11的低SOC区域中的上段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP73中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输出P2和与低SOC区域中的阈值DM_th6对应的供电量一致,并且使第一蓄电装置5的输出P1和从与要求输出DM_dmd对应的供电量减去第二蓄电装置6的输出P2而得到的供电量一致。
第一CS模式下的电动马达3的动力运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,在第一SOC的检测值属于低SOC区域的情况下,在与要求输出DM_dmd对应的供电量为基本供电量P2_base以下的情况下,第二蓄电装置6的输出P2被保持为根据第一SOC的检测值而设定的基本供电量P2_base。
并且,在与要求输出DM_dmd对应的供电量小于基本供电量P2_base的情况下,在使基本供电量P2_base中的与要求输出DM_dmd对应的供电量仅从第二蓄电装置6向电动马达3供电的同时,将从基本供电量P2_base减去与要求输出DM_dmd对应的供电量而得到的供电量对第一蓄电装置5进行充电。由此,能够使第一SOC逐渐恢复。
另外,在这种情况下,第一蓄电装置5的充电的速率能够通过电力传输控制部32对电压转换器23、24进行控制来高精度地调整。因此,第一蓄电装置5被以低速率进行充电,因此与通过利用内燃机2的动力使发电机4输出的发电电力来对第一蓄电装置5进行充电的情况相比,能够有效地抑制第一蓄电装置5的劣化的进展。
另外,在第一SOC的检测值属于低SOC区域的情况下,若要求输出DM_dmd为阈值DM_th5以下,则从第一蓄电装置5优先地向电动马达3供电。
因此,能够减轻第一CS模式下的第二蓄电装置6的负担,抑制该第二蓄电装置6过度地发热的情况。
(第一CS模式下的再生运转时的控制处理)
接着,以下参照图14以及图15来详细说明在第一CS模式中的电动马达3的再生运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图14示出在第一CS模式下根据电动马达3的要求再生量G_dmd和第一SOC(所述CD→CS切换阈值B1_mc1与CS→CD切换阈值B1_mc2之间的范围的第一SOC)来规定相对于电动马达3在再生运转时输出的再生电力的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的充电量的分担形态的映射。
图14的斜线区域表示电动马达3产生的再生电力的整体或者一部分向第一蓄电装置5充电的区域,点绘区域表示该再生电力的整体或者一部分向第二蓄电装置6充电的区域。
需要说明的是,图14的映射中的G_max2是第一CS模式下的要求再生量G_dmd的最大值。该最大值G_max2在第一SOC为比所述CS→CD切换阈值B1_mc2稍小的规定值B1e以下的SOC的情况下是恒定值,在第一SOC大于B1e的情况下,伴随着第一SOC的增加而变小。
使用图14所示的映射,如图15的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行第一CS模式中的电动马达3的再生运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP81中,电力传输控制部32取得要求再生量G_dmd和第一SOC的检测值。
接下来,电力传输控制部32在STEP82中判断要求再生量G_dmd是否为规定的阈值G_th4以下。
上述阈值G_th4在本实施方式中根据第一SOC来设定。具体来说,阈值G_th4如图14中例示的那样,在第一SOC为所述规定值B1e以下的SOC的情况下,被设定为预先确定的规定的恒定值。为了极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,该恒定值被决定为比较小的值,以便能够以低速率(低速)进行第一蓄电装置5的充电。
另外,在第一SOC大于规定值B1e的情况下,阈值G_th4被设定为,伴随着第一SOC的降低,从上述恒定值连续地减少至零(在所述CS→CD切换阈值B1_mc2处达到零)。
STEP82的判断结果为肯定的状况是图14的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP83中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入P1c和与要求再生量G_dmd对应的充电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将向第二蓄电装置6的充电切断。
另一方面,STEP82的判断结果为否定的状况是图14的点绘区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP84中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入Pc1和与阈值G_th4对应的充电量一致,并且使第二蓄电装置6的输入Pc2和从与要求再生量G_dmd对应的充电量减去第一蓄电装置5的输入Pc1而得到的充电量一致。
第一CS模式下的电动马达3的再生运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,若要求再生量G_dmd为阈值G_th4以下,则向第一蓄电装置5优先地充入再生电力。另外,第一蓄电装置5的充电量被限制为与阈值G_th4对应的充电量以下。因此,能够极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,且使第一SOC恢复。
(第二CS模式的控制处理)
接下来,参照图16~图20来详细说明所述STEP8中的第二CS模式的控制处理。
控制装置8与CD模式同样地决定车辆整体的要求驱动力(要求推进力)或者要求制动力,并且决定内燃机2、电动马达3、发电机4、离合器11以及制动器装置各自的目标动作状态。
在第二CS模式中,控制装置8通过内燃机运转控制部31控制内燃机2,以便连续地进行内燃机2的运转。并且除了电动马达3的旋转运转中以外,通过电力传输控制部32来控制发电机4,以便继续进行发电机4的发电运转。在这种情况下,电力传输控制部32控制电力传输电路部7的电压转换器24以及逆变器22,使得目标值的发电电力仅对第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的第二蓄电装置6进行充电。
另外,在车辆的驱动要求状态(要求驱动力不为零的状态)下,控制装置8根据车辆整体的要求驱动力以及第一SOC的检测值等来决定相对于车辆整体的要求驱动力的电动马达3以及内燃机2各自的负担量。
在这种情况下,基本上以使内燃机2负担要求驱动力的整体或者大部分、电动马达3的负担成为辅助的方式决定电动马达3以及内燃机2各自的负担量。
并且,控制装置8通过内燃机运转控制部31来执行使内燃机2的动力(输出转矩)成为包括要求驱动力中的内燃机2的负担量的动力和发电机4的发电运转所需的动力的动力的控制,并且通过离合器控制部33来执行使离合器11成为连接状态的控制。
另外,控制装置8以通过由该电动马达3的动力运转产生的动力来实现要求驱动力中的电动马达3的负担量的方式决定该电动马达3的要求输出DM_dmd。
并且,控制装置8根据该要求输出DM_dmd和第一蓄电装置5的SOC(第一SOC)的检测值,按照如图16所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23的控制,以便仅从第一蓄电装置5向电动马达3供电。
另外,在车辆的制动要求状态(要求制动力不为零的状态)下,控制装置8决定相对于车辆整体的要求制动力的电动马达3以及制动器装置各自的负担量。在这种情况下,控制装置8基本上以使要求制动力中的电动马达3的负担量极力增大的方式,基于要求制动力的大小以及第一SOC的检测值等来决定电动马达3以及制动器装置各自的负担量。
并且,控制装置8根据要求制动力中的制动器装置的负担量,通过制动器控制部34来执行该制动器装置的控制。
另外,控制装置8以通过由该电动马达3的再生运转产生的再生制动力来实现要求制动力中的电动马达3的负担量的方式决定该电动马达3的要求再生量G_dmd。
并且,控制装置8根据该要求再生量G_dmd和第一SOC的检测值,按照如图18所示那样预先制作成的映射,通过电力传输控制部32来执行电力传输电路部7的电动马达3侧的逆变器21和电压转换器23、24的控制,以便对第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6中的一方或者两方充入从电动马达3输出的再生电力。在本实施方式中,第二CS模式中的再生电力的主要的充电对象的蓄电装置是第二蓄电装置6。
(第二CS模式中的动力运转时的控制处理)
以下,参照图16以及图17来详细说明在第二CS模式中的电动马达3的动力运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图16示出表示在第二CS模式中相对于根据电动马达3的要求输出DM_dmd和第一SOC而应向该电动马达3供电的电量(供电量)的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的输出的分担形态的映射。
图16的斜线区域表示第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量的整体的区域。需要说明的是,图16的映射中的DM_max3是第二CS模式下的要求输出DM_dmd的最大值。该最大值DM_max1是恒定值。
在第二CS模式下的电动马达3的动力运转时的控制处理中,如图16所示,在与第一SOC相关的所述CD→CS切换阈值B1_mc1(参照图2)与CS→CD切换阈值B1_mc2(参照图2)之间的范围的整体内,始终仅使第一蓄电装置5负担向电动马达3的供电量。因此,在第二CS模式中,从第二蓄电装置6向电动马达3的供电被禁止。
并且,如图17的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行第二CS模式中的电动马达3的动力运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP91中,电力传输控制部32取得要求输出DM_dmd。然后,电力传输控制部32在STEP92中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输出P1和与要求输出DM_dmd对应的供电量一致。
第二CS模式下的电动马达3的动力运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,从第二蓄电装置6向电动马达3的供电被禁止,因此能够通过发电机4的发电电力使第二蓄电装置6的SOC迅速地恢复。
(第二CS模式下的再生运转时的控制处理)
接着,以下参照图18以及图19来详细说明在第二CS模式中的电动马达3的再生运转时电力传输控制部32执行的控制处理。
首先,图18示出在第二CS模式中根据电动马达3的要求再生量G_dmd和第一SOC(所述CD→CS切换阈值B1_mc1与CS→CD切换阈值B1_mc2之间的范围的第一SOC)来规定相对于电动马达3在再生运转时输出的再生电力的第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6的充电量的分担形态的映射。
图18的斜线区域表示电动马达3产生的再生电力的整体或者一部分对第一蓄电装置5进行充电的区域,点绘区域表示该再生电力的整体或者一部分对第二蓄电装置6进行充电的区域。
需要说明的是,图18的映射中的G_max3是第二CS模式下的要求再生量G_dmd的最大值。该最大值G_max3是恒定值。
使用图18所示的映射,如图19的流程图所示那样以规定的控制处理周期逐次执行第二CS模式中的电动马达3的再生运转时的电力传输控制部32的控制处理。
在STEP101中,电力传输控制部32取得要求再生量G_dmd和第一SOC的检测值。
接下来,电力传输控制部32在STEP102中判断要求再生量G_dmd是否为规定的阈值G_th5以下。
上述阈值G_th5在本实施方式中根据第一SOC来设定。具体来说,阈值G_th5如图18所例示的那样,在第一SOC为比所述阈值B1_th1稍小的规定值B1f以下的SOC的情况下,被设定为预先确定的规定的恒定值。为了极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,该恒定值被决定为比较小的值,以便能够以低速率(低速)进行第一蓄电装置5的充电。
另外,在第一SOC大于规定值B1f的情况下,阈值G_th5被设定为,伴随着第一SOC的增加,从上述恒定值连续地减少至零(在B1_th1处达到零)。并且,阈值G_th5在第一SOC为B1_th1以上的SOC的情况下被维持为零。
STEP102的判断结果为肯定的状况是图18的下段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP103中控制电力传输电路部7的电压转换器23以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入P1c和与要求再生量G_dmd对应的充电量一致。在这种情况下,第二蓄电装置6侧的电压转换器24被控制为,将向第二蓄电装置6的充电切断。
补充来说,在第一SOC的检测值为B1_th1以上的情况下,阈值G_th5为零,因此STEP102的判断结果不会成为肯定。因而,在这种情况下,不执行STE103的处理。
在STEP102的判断结果为否定的情况下,电力传输控制部32接下来在STEP104中判断要求再生量G_dmd是否为规定的阈值G_th6以下。
上述阈值G_th6在本实施方式中与所述STEP102中的阈值G_th5同样地根据第一SOC来设定。具体来说,阈值G_th6如图18所例示的那样,在第一SOC为B1_th1以上的SOC的情况下被设定为预先确定的规定的恒定值。该恒定值被设定为,对应于要求再生量G_dmd的最大值G_max3与阈值G_th6之差(=G_max3-G_th6)的充电量与对应于所述阈值G_th5的最大值(第一SOC为B1f以下的情况下的G_th5的值)的充电量(能够以低速率对第一蓄电装置5进行充电的充电量)一致。
另外,在第一SOC小于B1_th1的情况下,阈值G_th6被设定为,以与阈值G_th5的变化图案相同的图案,伴随着第一SOC的减少而增加至最大值G_max3(在B1f处达到最大值G_max3)。并且,在第二SOC为B1f以下的情况下,阈值G_th6被维持为最大值G_max3。
需要说明的是,在第一SOC的B1f~B1_th1的范围内,将阈值G_th5、G_th6设定为,对应于最大值G_max3与阈值G_th6之差(=G_max3-G_th6)的充电量和对应于所述阈值G_th5的充电量的总和与对应于阈值G_th5的最大值的充电量(能够以低速率对第一蓄电装置5进行充电的充电量)一致。
STEP104的判断结果为肯定的状况是图18的点绘区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP105中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第一蓄电装置5的输入Pc1和与阈值G_th5对应的充电量一致,并且使第二蓄电装置6的输入Pc2和从与要求再生量G_dmd对应的充电量减去第一蓄电装置5的输入Pc1而得到的充电量一致。
另一方面,所述STEP104的判断结果为否定的状况是图18的上段侧的斜线区域的状况。在该状况下,电力传输控制部32在STEP106中控制电力传输电路部7的电压转换器23、24以及逆变器21,使得第二蓄电装置6的输入Pc2和与阈值G_th5、G_th6之差(=G_th6-G_th5)对应的充电量一致,并且使第一蓄电装置5的输入Pc1和从与要求再生量G_dmd对应的充电量减去第二蓄电装置6的输入Pc2而得到的充电量一致。
补充来说,在第一SOC为规定值B1f以下的情况下,阈值G_th6与最大值G_max3一致,因此STEP104的判断结果不会成为否定。因而,在这种情况下,不执行STEP106的处理。
第二CS模式下的电动马达3的再生运转时的控制处理如以上那样执行。根据该控制处理,在第一SOC的检测值大于阈值B1_th1的情况下,再生电力的整体或者大部分对第二蓄电装置6进行充电。因此,能够通过再生电力有效地恢复第二蓄电装置6的SOC。
并且,在第二CS模式中,除电动马达3的再生运转中以外,通过发电机4产生的发电电力对第二蓄电装置6进行充电,因此能够通过该发电电力与再生电力这两方,使第二蓄电装置6的SOC朝向所述CS2→CS1切换阈值B2_mc2迅速地恢复。
另外,在第一SOC的检测值小于阈值B1_th1的情况下,在要求再生量G_dmd成为阈值G_th5以下的范围内,向第一蓄电装置5优先地充入再生电力。另外,在第一SOC的检测值大于规定值B1f的情况下,在要求再生量G_dmd成为阈值G_th6以上的范围内,向第一蓄电装置5充入再生电力。并且,第一蓄电装置5的充电量被限制为与阈值G_th5的最大值对应的充电量以下。因此,能够极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展,且抑制第二CS模式下的第一SOC的降低。
以上是本实施方式中的控制装置8的控制处理的详细情况。
在此,对本实施方式与本发明的对应关系进行补充。本实施方式中的第一CS模式、第二CS模式分别相当于本发明中的第一模式、第二模式。
另外,在第一CS模式下从第二蓄电装置6输出的基本供电量P2_base相当于本发明中的规定的供电量,并且相当于第A阈值。
另外,在第一CS模式的供电用的分担映射(图11)中,高SOC区域中的阈值DM_th5、DM_th6分别相当于本发明中的第B阈值、第C阈值。
另外,在第一CS模式的供电用的分担映射(图11)中,与第一SOC相关的阈值B1_th1相当于本发明中的第一阈值。
在以上说明的实施方式中,在CD模式下为了电动马达3的供电而使用的第一SOC的范围(图2的B1a[%]~B1b[%]的范围)大于在CD模式下为了电动马达3的供电而使用的第二SOC的范围(图2的B2a[%]~B2b[%]的范围)。另外,在CS模式下为了电动马达3的供电而使用的第二SOC的范围(图2的B1b[%]~B2c[%]的范围)大于在CS模式下为了电动马达3的供电而使用的第一SOC的范围(图2的B1b[%]以下的范围中的一部分的范围)。
另外,在CS模式下起动内燃机2时,向作为起动用促动器的发电机4供给的电力仅由第二蓄电装置6确保。
因此,能量密度相对高的第一蓄电装置5能够将其大部分的电力(蓄电能量)作为在CD模式下对电动马达3进行供电的电力而有效利用。其结果是,能够极力延长在CD模式下可从第一蓄电装置5向电动马达3供电的期间,进而能够极力延长不产生或者抑制内燃机2的燃料消耗的CD模式下的车辆的可续航距离,并且动力系统1的环境性能提高。
另外,由于能够将第二蓄电装置6的一部分的电力(图2的B2a[%]~B2b[%]的范围的蓄电能量)作为CD模式下的电动马达3的供电用的专用的电力来使用,因此能够根据需要而辅助地从输出密度相对高的第二蓄电装置6向电动马达3供电。进而,能够提高CD模式下的车辆的行驶性能(驱动轮DW的驱动性能)。
另一方面,在CS模式中的第一CS模式下,能够将第二蓄电装置6作为电动马达3的主要的电源来使用,因此相对于车辆的要求驱动力的变动,能够将电动马达3的动力以高响应性辅助地向驱动轮DW传递。其结果是,能够提高第一CS模式下的车辆的行驶性能(驱动轮DW的驱动性能)。
而且,由于能够将第一蓄电装置5的一部分的电力(图2的B1b[%]以下的范围中的一部分的范围)作为CS模式下的电动马达3的供电用的电力来使用,因此,特别是在第二CS模式下,能够替代第二蓄电装置6而从第一蓄电装置5向电动马达3适当地进行供电。因此,在第二CS模式下,能够省略从第二蓄电装置6向电动马达3供电。进而,能够加快第二CS模式下的第二蓄电装置6的SOC的恢复。
另外,在本实施方式中,发电机4的发电电力在第二CS模式下仅向第二蓄电装置6充电。并且,这样对第二蓄电装置6进行充电的电力的一部分在第一CS模式中从第二蓄电装置6向第一蓄电装置5移送。在这种情况下,在第一CS模式下,能够以低速率稳定地对第一蓄电装置5进行充电。因此,能够极力抑制第一蓄电装置5的劣化的进展。
图20是例示车辆的行驶时的、第一蓄电装置5以及第二蓄电装置6各自的SOC的简要地随时间变化的图。
直至时刻t1为止的期间是CD模式的期间。在该期间中,第一SOC基本上减少。另外,第二SOC通过适当进行第二蓄电装置6的放电以及充电而变动。
并且,当在时刻t1下第一SOC降低至CD→CS切换阈值B1_mc1时,控制装置8的控制处理的模式被切换为第一CS模式。时刻t1~t2的期间是第一CS模式的期间。在该第一CS模式的期间,伴随着向第一蓄电装置5以及电动马达3中的一方或者双方的供电,第二SOC基本上减少。另外,第一SOC通过第一蓄电装置5由第二蓄电装置6适当地充电而逐渐恢复。
在时刻t2下第二SOC降低至第一CS→第二CS切换阈值B2_mc1时,控制装置8的控制处理的模式切换为第二CS模式。时刻t2~t3的期间是第二CS模式的期间。在该第二CS模式的期间,第二SOC通过发电电力以及再生电力对第二蓄电装置6进行充电而上升。
需要说明的是,第二CS模式下的第一SOC在从第一蓄电装置5进行电动马达3的供电的状况下减少。但是,在第二CS模式下,第二SOC通过发电电力以及再生电力而快速恢复,由此需要从第一蓄电装置5进行电动马达3的供电的状况的产生频率通常较少。因此,第二CS模式下的第一SOC的减少通常较少。
当在时刻t3下第二SOC恢复至第二CS→第一CS切换阈值B2_mc2时,控制装置8的控制处理的模式再次切换为第一CS模式。时刻t2~t4的期间是第一CS模式的期间。在该第一CS模式的期间,与时刻t1~t2的期间同样,伴随着向第一蓄电装置5以及电动马达3中的一方或者双方的供电,第二SOC减少,第一SOC逐渐恢复。
在图示例中,在时刻t4中,第一SOC恢复至CS→CD切换阈值B1_mc2。由此,控制装置8的控制处理的模式复原成CD模式。
如以上那样,在CD模式之后的CS模式中,基本上能够通过第一CS模式以及第二CS模式的交替的重复使第一SOC逐渐恢复。其结果是,能够使仅使用电动马达3的动力来对驱动轮DW进行驱动的CD模式下的车辆的行驶再次开始。
[变形样态]
接下来,说明几个与以上说明的实施方式相关联的变形样态。
在上述实施方式中,仅由第二蓄电装置6负担用于使发电机4作为起动用促动器来工作的电力。但是,也可以使第一蓄电装置5也负担向发电机4的供电用的电力的一部分。在这种情况下,优选使第一蓄电装置5的负担量比第二蓄电装置6的负担量小。
需要说明的是,在CD模式下极力有效利用第一蓄电装置5的电力方面,优选由第二蓄电装置6负担向发电机4的供电用的电力的整体。
另外,在上述实施方式中,在第二CS模式下的电动马达3的动力运转时,仅从第一蓄电装置5向电动马达3供电(禁止第二蓄电装置6的放电)。但是,在要求输出DM_dmd较大的情况下等,也可以从第二蓄电装置6向电动马达3供给与要求输出DM_dmd的一部分对应的供电量。
另外,在上述实施方式中,在CD模式下,禁止内燃机2的运转,作为对驱动轮DW进行驱动的动力而仅使用电动马达3的动力。但是,在CD模式下,在车辆的要求驱动力高的情况下等,也可以使内燃机2辅助地负担车辆的要求驱动力的一部分。
另外,在上述实施方式中,以搭载动力系统1的输送设备为混合动力车辆的情况为一例而进行了说明。但是,该输送设备不限于车辆,也可以是船舶、铁路车辆等。另外,被动负载也可以是车辆的驱动轮DW以外的构件。另外,促动器也可以是电动马达以外的促动器。
Claims (14)
1.一种动力系统,其特征在于,
所述动力系统具备:
第一蓄电装置;
第二蓄电装置,其与所述第一蓄电装置相比,输出密度高且能量密度低;
促动器,其根据来自所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少一方的蓄电装置的供电而输出驱动被动负载的动力;
内燃机,其输出驱动所述被动负载的动力;
发电机,其通过所述内燃机的动力而能够输出发电电力;
电力传输电路部,其具有进行所述第一蓄电装置、所述第二蓄电装置、所述促动器以及所述发电机之间的电力传输的功能;以及
控制装置,其具有控制所述电力传输电路部的功能,
所述控制装置构成为,具有执行发电控制处理的功能和执行充电控制处理的功能,在所述发电控制处理中,控制所述电力传输电路部,以便将所述发电机的发电电力对所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少第二蓄电装置进行充电,在所述充电控制处理中,在所述第一蓄电装置的充电率即第一充电率小于规定的第一阈值的情况下,控制所述电力传输电路部,以便进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电,
所述控制装置构成为,在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的要求输出小于规定的第B阈值的情况下,仅从所述第一蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电,
所述促动器的所述要求输出是规定所述促动器的工作所需的电量的要求值的输出。
2.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
在所述充电控制处理中包括供电充电并行处理,在该供电充电并行处理中,控制所述电力传输电路部,以便与从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电并行地进行从所述第二蓄电装置向所述促动器的供电。
3.根据权利要求2所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,在所述供电充电并行处理中,控制所述电力传输电路部,以便从所述第二蓄电装置输出规定的供电量,且将该规定的供电量中的与所述促动器的所述要求输出对应的供电量向该促动器供电,并且将从所述规定的供电量减去与所述要求输出对应的供电量而得到的差量的供电量对所述第一蓄电装置进行充电。
4.根据权利要求2或3所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,在所述第一充电率小于所述第一阈值且所述促动器的所述要求输出小于规定的第A阈值的情况下,执行所述供电充电并行处理。
5.根据权利要求4所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率小于所述第一阈值且所述要求输出大于所述第A阈值的情况下,不进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电,从所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少包括第二蓄电装置在内的一方或者双方的蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电。
6.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的所述要求输出大于所述第B阈值、并且该要求输出小于比该第B阈值大的规定的第C阈值的情况下,从所述第一蓄电装置将与所述第B阈值对应的供电量向所述促动器供电,并且从所述第二蓄电装置将从所述要求输出减去所述第一蓄电装置的输出而得到的差量的供电量向所述促动器供电。
7.根据权利要求6所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,控制所述电力传输电路部,以便在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述要求输出大于所述第C阈值的情况下,从所述第二蓄电装置将对应于所述第C阈值与所述第B阈值的差量的供电量向所述促动器供电,并且从所述第一蓄电装置将从所述要求输出减去所述第二蓄电装置的输出而得到的差量的供电量向所述促动器供电。
8.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,还具有执行如下处理的功能:在所述促动器的再生运转时,控制所述电力传输电路部,以便将所述第一蓄电装置的充电量限制为规定值以下,并且与将从所述促动器输出的再生电力对所述第二蓄电装置进行充电相比,优先地将从所述促动器输出的再生电力对所述第一蓄电装置进行充电。
9.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,具有第一模式和第二模式作为所述电力传输电路部的控制形态的模式,在所述第一模式中,能够执行所述充电控制处理,在所述第二模式中,禁止所述第二蓄电装置的放电,并且能够执行所述发电控制处理和控制所述电力传输电路部以便从所述第一蓄电装置将与所述促动器的所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电的处理,且所述控制装置根据所述第二蓄电装置的充电率而选择性地执行所述第一模式下的控制处理和所述第二模式下的控制处理。
10.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,至少根据所述第二蓄电装置的充电率来执行所述发电控制处理。
11.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,在所述发电控制处理中,与将所述发电电力对所述第一蓄电装置进行充电相比,优先地执行将所述发电电力对所述第二蓄电装置进行充电。
12.根据权利要求1所述的动力系统,其特征在于,
所述控制装置构成为,通过CD模式和CS模式来控制所述电力传输电路部,在所述CD模式中,至少能够使用所述促动器的动力作为驱动所述被动负载的动力,从而消耗了所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置的合计的蓄电能量,在所述CS模式中,至少能够使用所述内燃机的动力作为驱动所述被动负载的动力,从而与所述CD模式相比,抑制所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置的合计的蓄电能量的消耗,并且仅在所述CS模式中执行所述发电控制处理以及所述充电控制处理。
13.一种输送设备,其特征在于,
所述输送设备具备权利要求1的动力系统。
14.一种动力系统的电力传输方法,其特征在于,
所述动力系统具备:
第一蓄电装置;
第二蓄电装置,其与所述第一蓄电装置相比,输出密度高且能量密度低;
促动器,其根据来自所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少一方的蓄电装置的供电而输出驱动被动负载的动力;
内燃机,其输出驱动所述被动负载的动力;以及
发电机,其通过所述内燃机的动力而能够输出发电电力;
所述动力系统的电力传输方法包括:
将所述发电机的发电电力对所述第一蓄电装置以及所述第二蓄电装置中的至少第二蓄电装置进行充电的步骤;以及
在所述第一蓄电装置的充电率即第一充电率小于规定的第一阈值的情况下,进行从所述第二蓄电装置向所述第一蓄电装置的充电的步骤,
在所述第一充电率大于所述第一阈值且所述促动器的要求输出小于规定的第B阈值的情况下,仅从所述第一蓄电装置将与所述要求输出对应的供电量向所述促动器供电,
所述促动器的所述要求输出是规定所述促动器的工作所需的电量的要求值的输出。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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