CN108216185A - 用于混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于混合动力车辆的控制装置。当在点火开关关闭后满足预计出现排气管中的冷凝水的冻结的条件时，在利用由发动机(115)驱动的第一电动发电机(MG 1)对电池(150)充电后，停止发动机(115)。通过在电池(150)的充电期间运转的发动机(115)，排气管中积聚的冷凝水可以通过排气的排气压力被排至排气管的外部。由此，冷凝水不太可能在排气管中残留，即便在低温气氛下长时间持续驻车时，依然能够抑制排气管中冷凝水的冻结。电池(150)用第一电动发电机(MG 1)充电，因此电池(150)的电力可以用于车辆的驾驶，使得耗油率劣化可以被抑制。

Description

用于混合动力车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的控制装置。

背景技术

日本未审专利申请公开第2016-89704(JP 2016-89704A)号中公开了一种技术，该种技术用于执行发动机的空转(怠速空转)，或执行用电动机带动，以便在预计出现混合动力车辆的排气管中冷凝水的冻结的情况下在点火开关关闭时发动机没有启动的状况下，来允许发动机通过由电动机驱动而用作空气泵。

发明内容

电动机带动用于允许发动机起空气泵的作用，在排气管中积聚的冷凝水通过它的气压被排出。但是，由于电动机带动的结果，比起发动机通过使用其燃油来运转的情况，排气管中的压力更不可能增加，并且在一些情况下排气管中的冷凝水不能单独通过用电动机带动而完全排出。当在排气管中的冷凝水保留在排气管中而没有被排出的状态下在低温气氛下长时间持续驻车的情况下，冷凝水可能冻结。

发动机的空转(怠速空转)导致耗油率的劣化，由于这是对车辆行驶没有贡献的发动机的运转。

本发明鉴于以上问题而做出。本发明提供一种用于混合动力车辆的控制装置，利用其能够抑制耗油率劣化和排气管中冷凝水的冻结。

本发明的一方面涉及用于混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆设置有电动机、电池、发电机、发动机及排气管。电动机构造成驱动驱动轮。电池构造成向电动机提供电力。发电机构造成给电池充电。发动机构造成驱动发电机。排气管构造成允许通过发动机的运转从发动机排出的排气流通。控制装置包括电子控制单元。电子控制单元配置成：在混合动力车辆的点火开关关闭后满足预计出现排气管中冷凝水的冻结的条件的情况下，在通过由发动机驱动的发电机为电池充电后，停止发动机。

在混合动力车辆的点火开关关闭后满足预计出现排气管中冷凝水的冻结的条件的情况下，在通过由发动机驱动的发电机为电池充电后，如上所述的混合动力车辆的控制装置停止发动机。

通过在电池充电期间运行的发动机，来自发动机的排气被排放至排气管。因此，在排气管中积聚的冷凝水能够通过排气的排气压力被排到排气管外部。因此，冷凝水不太可能保留在排气管中，并且，即便在低温度气氛下长时间持续驻车的情况下，也能够抑制排气管中冷凝水的冻结。

电池通过发动机对发电机的驱动来充电。因此，电力能够用于车辆的行驶，耗油率(能量效率)劣化能够被抑制。利用用于混合动力车辆的控制装置，耗油率劣化和排气管中冷凝水的冻结两者如上所述都能够被抑制。

控制装置的电子控制单元可以配置成：(i)一旦混合动力车辆的点火开关关闭，则判定满足预计出现排气管中冷凝水的冻结的条件，以及(ii)当电池的充电量至少等于预定值时，执行电池的放电，允许电池由发动机驱动的发电机充电，然后停止发动机。

如上所述，在电池的充电量至少等于预定值的情况下，控制装置执行电池的放电。因此，即使在电池还有少量残余容量的情况下(例如即便在电池充满的情况下)，通过发动机对发电机的驱动，仍可以执行电池的充电。

控制装置的电子控制单元也可配置成通过用电动机带动发动机来执行电池的放电，用电动机带动发动机用于通过使用电池的电力驱动发动机来允许发动机用作空气泵。

如上所述，控制装置允许发动机在电池放电期间用作空气泵。因此，排气管中积聚的冷凝水可以通过它的气压被排到排气管外。

通过在电池的充电期间让发动机运转，来自发动机的排气被排至排气管。由此，排气管中积聚的冷凝水可以通过排气的排气压力被排到排气管外。

使用控制装置，如上文所述，基于发动机的空气泵作用的冷凝水的排水，和基于电池充电时期间发动机的运转的冷凝水的排水，两者都可以执行。因此，冷凝水可以以改良的方式排水。

依据本发明的用于混合动力车辆的控制装置具有如上所述的构造。因此，它通过能够抑制耗油率劣化和排气管中冷凝水的冻结，而有卓越的效果。

附图说明

将在下文参照附图描述本发明的示范性实施例的特征、优势以及技术和工业意义，在附图中，相同附图标记指代相同的元件，并且其中：

图1是图示出依据本发明实施例的混合动力车辆的示意图；

图2是图示出依据本实施例的混合动力车辆的排气管结构的示意性侧视图；

图3是图示出依据本实施例的用于混合动力车辆的控制装置及控制装置所控制的对象等的框图；

图4是图示出根据本实施例的用于控制发动机和第一电动发电机的驱动的处理流程的示例的流程图；

图5是图示出根据本实施例的改进示例的混合动力车辆的驱动系统的示意图。

具体实施方式

在下文中，将依据附图描述本发明的实施例的示例。各附图中适当示出的箭头RR、UP和OUT分别代表车辆的后、上和宽度方向上的外侧。在以下描述中，车辆的前后方向和车辆的上下方向在有些情况下将被分别简略地称为前后方向和上下方向。以下描述中使用的“车辆侧视图”是指这样的情况，从车辆的宽度方向上的第一侧向第二侧对车辆进行观察，且包括透视其一些构成部件的情况。应用了根据本实施例的用于混合动力车辆的控制装置的混合动力车辆100将首先被描述。图1是图示混合动力车辆100的示意图。

如图1所示，混合动力车辆100具有：发动机115；第一电动发电机1(在下文中表示为“MG 1”)作为发电机的示例；第二电动发电机2(在下文中表示为“MG 2”)作为电动机的示例；动力分配机构130；以及减速器140。发动机115、MG 1、MG 2由电子控制单元10(ECU)控制。

混合动力车辆100通过驱动轮145行驶，驱动轮145由来自发动机115和MG 2中的至少一个的驱动力来驱动。发动机115、MG 1和MG 2通过动力分配机构130被连接。发动机115所产生的动力通过动力分配机构130被分配到两条路径。其中一条路径是通过减速器140来驱动驱动轮145的路径。另一条路径是用于通过驱动MG 1来产生电力的路径。

发动机115通过使用碳氢燃料例如汽油和轻油来运转，作为该运转的结果输出动力。发动机115根据来自电子控制单元10的指令停止或启动。发动机启动后，以燃料喷射控制、点火控制、进气量控制等形式来执行发动机控制，使得发动机115在由电子控制单元10确定的运转点(扭矩和旋转速度)上运转。

三相交流电旋转电机等构成MG 1和MG 2中的每一个。MG 1利用由动力分配机构130所分配的发动机115的动力执行发电。MG 1发电的电力用于为电池150充电，或者用于驱动MG 2。另外，MG 1通过接收来自电池150的电力驱动曲轴，曲轴是发动机115的输出轴。当发动机115被启动以及当执行电动机带动(之后进行描述)用于电池150的放电时，执行由MG1对发动机115的输出轴的驱动。

MG 2通过使用来自电池150的电力和MG 1所发电的电力中的至少一个，经由减速器140来驱动驱动轮145。在混合动力车辆100的再生制动期间，MG 2通过减速器140由驱动轮145驱动，MG 2作为发电机运转，而且电池150被充电。

行星齿轮包括太阳齿轮131、小齿轮132、行星齿轮架133、及内齿圈134，该行星齿轮构成了动力分配机构130。小齿轮132与太阳齿轮131和内齿圈134啮合。行星齿轮架133支持小齿轮132使得小齿轮132可以旋转。太阳齿轮131连接至MG 1的旋转轴。行星齿轮架133连接到发动机115的输出轴。内齿圈134连接到MG 2的旋转轴和减速器140。

基本上，在发动机115效率低的运转区域内，发动机115停止，混合动力车辆100仅使用MG 2的驱动力来行驶(低负荷行驶)，其例子包括混合动力车辆启动时及混合动力车辆的车辆速度低时。在正常行驶期间，发动机115在高效率区域内运转，且发动机115的动力通过动力分配机构130被分入两个路径。驱动轮145由通过两条路径中的一条所传递的动力来驱动。MG 1利用通过另一条路径所传递的动力来驱动和执行发电。MG 1所产生的电力可以就这样用作驱动MG 2的电力。也就是说，MG 2通过使用MG 1所发电力协助驱动轮145的驱动。

在高速行驶期间，也通过向MG 2提供来自电池150的电力,增加了MG 2的扭矩。结果是，能够在驱动轮145上执行驱动力追加。

在减速期间，利用由驱动轮145驱动用作发电机的MG 2，执行基于再生制动的发电。电池150用由于基于再生制动的发电所回收的电力充电。在下文中，混合动力车辆100的排气管构造50会被描述。

图2是示出排气管构造50的侧视图。在图2中，排气管构造50的结构以简化的方式示出，以便于理解根据本实施例的排气管构造50。

排气管构造50是管状结构，用来将从发动机115(参照图1)排放的排气排到大气中(混合动力车辆100的外部)。具体地，排气管构造50设有：排气管60，排气管60具有第一排气管61和第二排气管62；主消声器70；和排放管72，如图2所示。

如图2所示，第一排气管61配置成管状结构，其在车辆侧视图中沿车辆的前后方向延伸。第一排气管61具有前端部，该前端部连接到发动机115(参见图1)的排出口。由此，发动机115的运转导致从发动机115排出的排气，从第一排气管61的前端部流入，并流动至车辆的后侧(至第一排气管61的后端部)。

催化转化器54、排气热量回收单元56和副消声器58从车辆的前侧以此顺序设置在第一排气管61上。催化转化器54具有通过从经过催化转化器54的排气中去除某些物质来控制排气的功能。

排气热量回收单元56有回收排气的热量并通过与传热介质例如水进行热交换来重新使用热量的功能。副消声器58有减小排气的排气声音的功能。

与第一排气管61的情况一样，在车辆侧视图中，第二排气管62配置成沿车辆的前后方向延伸的管道。第二排气管62具有前端部，该前端部与第一排气管61的后端部相连。由此，来自第一排气管61的排气从第二排气管62的前端部流入并流通至车辆的后侧(至第二排气管62的后端部)。第二排气管62的后端侧部分是倾斜部62A，倾斜部62A具有朝着车辆的后侧上升的梯度。

如图2所示，主消声器70设置在车辆中第二排气管62的后上方。第二排气管62的倾斜部62A与主消声器70连通。由此，排气从第二排气管62流入主消声器70。主消声器70具有减小流入主消声器70的排气的排气声的功能。

排放管72从主消声器70延伸到车辆的后侧。排气从主消声器70经过排放管72被排放至大气中。

在一些情况下，流通经过排气管60(第一排气管61和第二排气管62)的排气中所含的水蒸气，因流通经过排气管60等期间的温度降低导致冷凝，作为冷凝的结果在排气管60中生成冷凝水，然后冷凝水积聚在排气管构造50中的排气管内。在排气管构造50中，具体说来，水蒸气的冷凝有可能发生，由于排气的温度因排气的热量被排气热量回收单元56回收而降低。

一旦因为驻车在斜坡上等导致混合动力车辆100的站立方式向后倾斜，在排气管60中积聚的冷凝水流向第二排气管62的倾斜部62A，并在倾斜部62A的前端侧部分处(梯度开始上升处)积聚。一旦让冷凝水积聚在倾斜部62A的前端侧部分处在低温度气氛下持续长时间驻车，则一些情况下，冷凝水冻结，排气管60被倾斜部62A闭塞。

在本实施例中，电子控制单元10就此而言执行处理过程(之后进行描述)，以便控制发动机115和MG 1的驱动并抑制排气管60中冷凝水的冻结。电子控制单元10的配置和电子控制单元10所执行的处理过程会在下文中进行描述。

用于混合动力车辆的控制装置设有电子控制单元(ECU)10，该电子控制单元10控制发动机115、MG 1和MG 2的驱动。如图3所示，发动机115的各部分(点火装置、燃料喷射装置、节气门致动器等)、MG 1和MG 2被连接到电子控制单元10。

本实施例中，电子控制单元10被综合地描述为一个共用功能块。然而，可以使用多个电子控制单元，而让电子控制单元10的功能被分开。

点火开关23连接至电子控制单元10，而且点火开关23的操作状态被输入到电子控制单元10。点火开关23是用来启动或关闭发动机115的操作开关。也就是说，由乘员在点火开关23上执行闭合(ON)操作，作为启动发动机115的操作。由乘员在点火开关23上执行断开(OFF)操作，作为停止发动机115的操作。

外界空气温度传感器26也连接至电子控制单元10，而且被外界空气温度传感器26检测到的外界空气温度作为检测结果被输入至电子控制单元10。SOC传感器也被连接至电子控制单元10，而且被SOC传感器检测到的电池150的充电量(SOC)作为检测结果被输入至电子控制单元10。

电子控制单元10能够从混合动力车辆100中的多个装置获得诸如混合动力车辆100的行驶持续时间的信息，作为混合动力车辆100的行驶历史；电子控制单元10能够存储包括混合动力车辆100的最近行驶在内的混合动力车辆100的以往行驶的持续时间。

在下文中，电子控制单元10所执行的处理过程将被描述。电子控制单元10控制发动机115和MG 1的驱动，如下示例所述，以便抑制冷凝水在排气管60中的冻结。图4是图示出该处理过程的流程图。本处理过程在点火开关23被关断的情况下开始。附图中“S”是步骤的简化形式。

一旦点火开关被关闭，如图4所示，电子控制单元10在步骤202中，根据外界空气温度传感器26的检测结果，判定外界空气温度是否等于或小于预先确定的预定温度(例如0℃)。在步骤202中作出肯定判定的情况下，处理进行到步骤204。在步骤202中作出否定判定的情况下，处理进行到步骤212。

具体地，步骤202是用于在冷凝水残留在排气管60中的情况下判定冷凝水是否达到冻结温度的步骤。电子控制单元10也可用其他方法，以便在步骤202中，在冷凝水残留在排气管60中的情况下判定冷凝水是否达到冻结温度。例如，电子控制单元10可以根据关于混合动力车辆100的行驶区域的气温信息(平均气温、最小气温)，在步骤202中判定冷凝水是否达到冻结温度。气温信息通过例如在混合动力车辆100和车辆外界之间的通信来取得。在此情况下，混合动力车辆100可以没有外界气温传感器26。

在步骤204中，电子控制单元10根据行驶历史，判定最近行驶持续时间是否在预先确定的预定时期(例如10分钟)内。在步骤204中作出肯定判定的情况下，处理进行到步骤206。在步骤204中作出否定判定的情况下，处理进行到步骤212。

具体地，步骤204是用于判定冷凝水是否在排气管60中残余的步骤。在行驶持续时间长于预定时期的情况下，执行运转发动机115的正常行驶和高速行驶，并且积聚在排气管60中的冷凝水通过由发动机115排出的排气的排气压力被排至排气管60外部。作为对比，在行驶持续时间在预定时期内的情况下，主要执行其中停止发动机115且仅由MG 2的驱动力来执行行驶的低负荷行驶，很可能排气管60中积聚的冷凝水残留在排气管60中而没有被从排气管60排出。在电子控制单元10于步骤204中确定最近行驶持续时间在预定时期内的情况下，电子控制单元10判定冷凝水残余在排气管60中。

电子控制单元10在步骤204中，可参照过去的若干次的行驶持续时间以及最近的行驶持续时间。另外，电子控制单元10在步骤204中可以基于行驶持续时间以外的行驶历史来判定冷凝水是否残留。最大排气排气量、燃料消耗量、最大发动机转速、最大车辆速度、最大排气温度等可以作为行驶历史来应用。进一步，电子控制单元10在步骤204可基于行驶历史以外的信息来判定冷凝水是否残留在排气管60中。例如，检测排气管60中的冷凝水的水检测传感器可直接设置在排气管60中，来使电子控制单元10根据水检测传感器的检测结果来判定冷凝水是否残留在排气管60中。

在该处理过程中，电子控制单元10通过步骤202和步骤204来判定是否满足预计出现排气管60中的冷凝水的冻结的条件，所述步骤202用于在排气管60中残留冷凝水的情况下判定冷凝水是否达到冻结温度，所述步骤204用于判定排气管60中是否残留冷凝水。

在步骤206中，电子控制单元10根据SOC传感器28的检测结果判定电池150的充电量是否至少等同于预定值。在步骤206中作出肯定判定的情况下，处理进行到步骤208。在步骤206中作出否定判定的情况下，处理进行到步骤210。预定值设定为一值，该值等于或小于通过如下获得的值：该值通过从电池150的最大可充电量减去P充电(在来自发动机115的动力没有传输到驱动轮145的车桥的状态下电池150的充电，稍后描述)所得到的充电量来获得。

在步骤208中，电子控制单元10执行电动机带动来使电池150放电。然后，处理进行返回到步骤206。换句话说，重复电动机带动，直至在步骤206中作出否定判定。

在电动机带动期间，电力从电池150提供到MG 1，而MG 1驱动曲轴，该曲轴是发动机115的输出轴。由此，空气从发动机115的排气口排至排气管60。换句话说，发动机115用作空气泵。

在步骤210，电子控制单元10执行P充电，用于在来自发动机115的动力没有传输至驱动轮145的车桥的状态下，通过发动机115驱动MG 1，来对电池150充电。然后，处理进行到步骤212。

在步骤212中，电子控制单元10停止发动机115，然后处理序列终止。

根据此处理过程，在混合动力车辆100的点火开关23关闭后满足预计出现排气管60中的冷凝水的冻结的条件的情况下，如上所述执行通过发动机115驱动MG 1来对电池150充电的P充电后，停止发动机115。

通过在用于对电池150充电的P充电期间运转发动机115，来自发动机115的排气排放至排气管60。由此，通过排气的排气压力，排气管60中积聚的冷凝水能被排放至排气管60的外部。由此，冷凝水不太可能残余在排气管60中，而且即便在低温气氛下长时间持续驻车的情况下，也能够抑制排气管60中的冷凝水的冻结。

当P充电的工作期间，具体说来，比起执行发动机115的空转(单怠速空转而不伴随MG 1的发电)的情况(比较例)，以与MG 1的发电相同的程度，电动机115的负荷更高，排气的排气压力更高。由此，在排气管60中积聚的冷凝水可以被有效地排放到排气管60的外部。

根据本实施例的电子控制单元10允许电池150通过发动机115对MG 1的驱动来充电。由此，电力可以用于混合动力车辆100的行驶，且耗油率(能量效率)劣化可以被抑制。

如上所述，通过根据本实施例的电子控制单元10，能够抑制耗油率劣化，且能够抑制排气管60中冷凝水的冻结。

根据本实施例的电子控制单元10在电池150的充电量至少等于预定值的情况下，允许电池150放电。由此，即使在电池150具有小的剩余容量的情况下(例如即使在电池150充满的情况下)，通过发动机115对MG 1的驱动，仍然可以执行电池的充电。

根据本实施例的电子控制单元10在用于对电池150放电的电动机带动期间允许发动机115用作空气泵。由此，在排气管60中积聚的冷凝水能够通过其空气压力被排放至排气管60的外部。

利用根据本实施例的电子控制单元10，如上所述，能够执行基于发动机115用作空气泵的冷凝水的排水和基于电池充电期间发动机115的运转的冷凝水的排水两者。因此，冷凝水可以用更好的方式排水。

以下将描述本实施例的修改示例。电子控制单元10也可以应用于使用动力分配机构130的混合动力车辆100以外的混合动力车辆。电子控制单元10可应用于任意混合动力车辆，只要其电池可以利用其发动机对其发电机的驱动来充电，其示例包括串联复合式混合动力车辆。图5中所示的混合动力车辆200是串联复合式混合动力车辆的一个示例。图5中所示的混合动力车辆200设有：发动机215；通过发动机215驱动的发电机211；整流器214，对发电机211的输出进行整流。电池250并联连接到整流器214的输出端。电池250是例如具有六个单元电池模块的铅电池。

整流器214和电池250通过逆变器218连接至三相交流电动机212。整流器214输出的电力通过逆变器218被转换成三相交流电，以及被用作用于驱动电动机212的电力或用于给电池250充电的电力。电动机212通过变速器222、差动齿轮组224等来驱动驱动轮245。

如混合动力车辆100的情况，图5中所示混合动力车辆200中的电子控制单元10在混合动力车辆200的点火开关被关闭后满足预计出现排气管中冷凝水的冻结的条件的情况下，在发电机211通过发动机215的驱动给电池250充电后，停止发动机215。在电池250的充电期间，电池250的充电量至少等于预定值的情况下，在对电池250放电之后对其充电。在混合动力车辆200中，电池250的放电是由例如由电池250提供给电动机212的电力来怠速运转的电动机212来执行的。

本发明并不限于以上所述的实施例，而是能够在不偏离本发明范围的情况下，以不同形式进行修改、改变和改善。

Claims (3)

1.一种用于混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆包括：

电动机，其构造成驱动所述混合动力车辆的驱动轮，

电池，其构造成向所述电动机提供电力，

发电机，其构造成为所述电池充电，

发动机，其构造成驱动所述发电机，以及

排气管，其构造成允许通过所述发动机的运转从所述发动机排出的排气流通，所述控制装置的特征在于包括：

电子控制单元，其配置成：当在所述混合动力车辆的点火开关被关闭后满足预计出现所述排气管中的冷凝水的冻结的条件时，在通过由所述发动机驱动所述发电机为所述电池充电后使所述发动机停止。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

所述电子控制单元配置成：

(i)一旦所述混合动力车辆的所述点火开关被关闭，则确定满足预计出现所述排气管中的所述冷凝水的所述冻结的所述条件；并且

(ii)当所述电池的充电量大于或等于预定值时，执行所述电池的放电，允许所述电池用由所述发动机驱动的所述发电机充电，然后使所述发动机停止。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：

所述电子控制单元配置成通过用电动机带动所述发动机来执行所述电池的所述放电，用电动机带动所述发动机用于通过使用所述电池的所述电力驱动所述发动机来允许所述发动机用作空气泵。