CN108290571A - 混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法 - Google Patents

Abstract

进行如下控制：在混合动力车辆的行驶地点的道路坡度(G)为预先设定的设定坡度阈值(G1)以上的下坡坡度的情况下，在基于混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量(Eb)上，加上被设定为行驶地点的下坡坡度(G)的大小的单调增加函数的校正再生电力量(Ec)，来算出电动发电机(31)的再生电力量的目标值即目标再生电力量(Et)。

Description

混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合 动力车辆的再生电力量控制方法

技术领域

本公开涉及混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法，更详细而言，涉及包括具有作为车辆行驶用的动力源的发动机及电动发电机和控制装置的混合动力系统的混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法。

背景技术

近年来，从燃料经济性提高及环境对策等观点出发，包括混合动力系统的混合动力车辆(以下称为“HEV”)受到关注，该混合动力系统具有根据车辆的运转状态而被综合地控制的发动机及电动发电机。在该HEV中，在车辆的加速时或起步时，利用电动发电机进行驱动力的辅助，另一方面，在惯性行驶时或启动时，利用电动发电机进行再生发电(例如，参照专利文献1)。

以往，基于HEV的行驶状态(发动机的燃料喷射量、发动机转速、车速等)来设定该HEV正在惯性行驶时的电动发电机的再生电力量的目标值(目标再生电力量)。另外，所谓惯性行驶，是驾驶员不踩踏油门踏板(油门关闭)而一边使发动机制动生效一边行驶。

但是，在HEV在下坡坡度的道路上行驶时，根据该道路的下坡坡度的大小的不同，有时还有将电动发电机的再生电力量增大的余地。

此外，作为与混合动力车辆的再生发电相关联的技术，提出了一种混合动力车辆的再生控制装置，根据下坡时的坡度使自动变速器的变速比低系数化或低挡位化，并且使根据减速的程度而决定的再生量减少到预定(例如，参照专利文献2)。

但是，在上述的混合动力车辆的再生控制装置中，因为根据下坡时的坡度使再生量减少到预定，所以，即，尽管可再生的量随着坡度变大而变大，可是将该可再生的量的多数徒劳地抛弃，结果，存在无法实现燃料经济性的提高这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－238105号公报

专利文献2：日本特开2000－102110号公报

发明内容

发明要解决的课题

本公开的技术方案的目的在于提供混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法，在混合动力车辆在下坡坡度的道路上行驶时，能够增大电动发电机的再生电力量，能够充分确保经由逆变器而与电动发电机连接的电池的充电量，其结果，能够提高燃料经济性。

用于解决课题的手段

达成上述的目的的本公开的技术方案的混合动力车辆的再生电力量控制系统包括混合动力系统，该混合动力系统具有作为车辆行驶用的动力源的发动机及电动发电机和控制装置；上述控制装置被构成为进行如下控制：在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为预先设定的设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，在基于上述混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量上，加上被设定为上述行驶地点的下坡坡度的大小的单调增加函数的校正再生电力量，来算出上述电动发电机的再生电力量的目标值即目标再生电力量。

此外，在上述的混合动力车辆的再生电力量控制系统中，上述控制装置被构成为进行如下控制：在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为上述设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，在上述电动发电机的目标再生电力量和经由逆变器与上述电动发电机连接的电池的充电量的合计值即合计电力量为能向上述电池充电的量的最大值即最大充电量值以上时，为了使得上述合计电力量小于上述最大充电量值，而使上述目标再生电力量减少。

此外，达成上述的目的的本公开的混合动力车辆被构成为包括上述的混合动力车辆的再生电力量控制系统。

此外，达成上述的目的的本公开的技术方案的混合动力车辆的再生电力量控制方法是包括具有作为车辆行驶用的动力源的发动机及电动发电机的混合动力系统的混合动力车辆的再生电力量控制方法，其特征在于，进行如下控制：在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为预先设定的设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，在基于上述混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量上，加上被设定为上述行驶地点的下坡坡度的大小的单调增加函数的校正再生电力量，来算出上述电动发电机的再生电力量的目标值即目标再生电力量。

此外，在上述的混合动力车辆的再生电力量控制方法中，其特征在于，进行如下控制：

在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为上述设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，

在上述电动发电机的目标再生电力量和经由逆变器与上述电动发电机连接的电池的充电量的合计值即合计电力量为能向上述电池充电的量的最大值即最大充电量值以上时，为了使得上述合计电力量小于上述最大充电量值，而使上述目标再生电力量减少。

发明效果

根据本公开的技术方案的混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法，在混合动力车辆在急剧的下坡坡度的道路上行驶时，因为随着该下坡坡度变大，而增大电动发电机的再生电力量的目标值(目标再生电力量)，所以能够充分确保经由逆变器与电动发电机连接的电池的充电量。其结果，能够抑制发动机为了向电池充电而进行燃料喷射，进一步，能够增加上坡坡度的道路上的电动发电机的辅助机会，能够提高燃料经济性。

此外，当将电动发电机的再生电力量向电池中充电时，在预测为电池的充电量会变得过剩的情况下，因为对电动发电机的目标再生电力量进行减少校正，所以能够防止向电池的过剩的充电，能够提高电池的耐久性。

附图说明

图1是包括由本公开的实施方式构成的混合动力车辆的再生电力量控制系统的混合动力车辆的构成图。

图2是表示由本公开的实施方式构成的混合动力车辆的再生电力量控制方法的控制流程的前半的图。

图3是表示由本公开的实施方式构成的混合动力车辆的再生电力量控制方法的控制流程的后半的图。

图4是表示道路坡度与校正再生电力量的相关关系的图。

图5是表示车重与设定坡度阈值的相关关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本公开的实施方式。图1表示包括由本公开的实施方式构成的混合动力车辆的再生电力量控制系统的混合动力车辆。

该混合动力车辆(以下称为“HEV”)是不仅包含普通乘用车、而且包含巴士或卡车、小型卡车等的车辆，包括混合动力系统30，该混合动力系统30具有根据车辆的运转状态而被复合地控制的发动机10及电动发电机31。

在发动机10中，利用通过燃料在被形成在发动机本体11中的多个(在该例中是4个)汽缸12内燃烧而产生的热能来旋转驱动曲轴13。对该发动机10使用柴油发动机或汽油发动机。曲轴13的旋转动力通过与曲轴13的一端部连接的离合器14(例如，湿式多片离合器等)而被传递到变速器20。

对变速器20使用AMT或AT，该AMT或AT使用变速用驱动器(未图示)自动地向基于HEV的运转状态和预先设定的图表数据而决定的目标变速级变速。另外，变速器20不限于AMT那样的自动变速式，也可以是驾驶员手动进行变速的手动式。

由变速器20变速后的旋转动力通过传动轴22而被传递到差速器23，并作为驱动力而被分别分配给一对驱动轮24。

混合动力系统30具有：电动发电机31；以及依次电连接在该电动发电机31上的逆变器35、高电压电池32、DC/DC转换器33及低电压电池34。

作为高电压电池32，优选例示锂离子电池或镍氢电池等。此外，对低电压电池34使用铅电池。

DC/DC转换器33具有控制高电压电池32与低电压电池34之间的充放电的方向及输出电压的功能。此外，低电压电池34将电力供给到各种车辆电子产品36。

该混合动力系统30中的各种参数，例如电流值、电压值或SOC值等由BMS(电池管理系统)39检测。

电动发电机31经由被挂绕在被安装在旋转轴37上的第1皮带轮15和被安装在作为发动机本体11的输出轴的曲轴13的另一端部上的第2皮带轮16之间的环状的带状构件17，在与发动机10之间传递动力。另外，也能够代替2个皮带轮15、16及带状构件17，而使用齿轮箱等来传递动力。此外，与电动发电机31连接的发动机本体11的输出轴不限于曲轴13，例如也可以是发动机本体11与变速器20之间的传递轴或传动轴22。

该电动发电机31还具有代替起动发动机本体11的起动电机(未图示)而进行曲轴转动的功能。

这些发动机10及混合动力系统30由控制装置80控制。具体而言，在HEV的起步时或加速时，混合动力系统30利用被从高电压电池32供给了电力的电动发电机31来辅助驱动力的至少一部分，另一方面，在惯性行驶时或制动时，利用电动发电机31进行再生发电，将剩余的动能转换成电力并对高电压电池32进行充电。

本公开的混合动力车辆的再生电力量控制系统是包括混合动力系统30的系统，该混合动力系统30具有作为车辆行驶用的动力源的发动机10及电动发电机31、以及控制装置80。

而且，控制装置80被构成为进行如下控制：在混合动力车辆的行驶地点的道路坡度G为通过实验等预先设定的设定坡度阈值G1以上的下坡坡度的情况下，在基本再生电力量Eb上加上校正再生电力量Ec来算出作为电动发电机31的再生电力量的目标值的目标再生电力量Et，该基本再生电力量Eb是基于混合动力车辆的行驶状态(发动机10的燃料喷射量、发动机转速、车速等)设定的再生电力量，该校正再生电力量Ec被设定为行驶地点的下坡坡度G的大小的单调增加函数。即，设为目标再生电力量Et＝基本再生电力量Eb+校正再生电力量Ec，并且，将该校正再生电力量Ec设定为：在行驶地点的下坡坡度G较小时较小，在行驶地点的下坡坡度G较大时较大。

此处，道路坡度G例如使用被搭载在ESC系统(侧滑防止系统)中的加速度传感器(G传感器)、轮速传感器、陀螺仪传感器等各种传感器的检测值来推定算出，或者在混合动力车辆中搭载有导航系统的情况下，使用被登录在该导航系统中的道路坡度信息来算出。

此外，该设定坡度阈值G1被选定为作用在混合动力车辆上的重力加速度所带来的前进方向的力为行驶阻力以上，即使没有来自发动机10及电动发电机31的驱动力也不会减速的坡度。

更详细而言，使用图5所示那样的设定有车重与设定坡度阈值G1的相关关系的控制图表，以混合动力车辆的车重为基础而算出该设定坡度阈值G1。混合动力车辆的车重越轻则设定坡度阈值G1越大，车重越重则设定坡度阈值G1越小。

此外，校正再生电力量Ec基于设定坡度阈值G1的大小而变化。如图4所示可知，在设混合动力车辆的车重为a、b、c(a＞b＞c)、与各个车重对应的设定坡度阈值G1为G1a、G1b、G1c、表示与各个设定坡度阈值G1对应的校正再生电力量Ec的线为La、Lb、Lc的情况下，随着车重变大，校正再生电力量Ec变大。

另外，在混合动力车辆进行自动巡航行驶的情况下，以往，为了按照由驾驶员设定的设定车速度进行恒定行驶，而将电动发电机31的再生电力量(再生扭矩)的目标再生量Et设定为基本再生电力量Eb，但是，在本公开中，进行如下前馈控制：在道路坡度G为设定坡度阈值G1以上的下坡坡度的情况下，将校正再生电力量Ec设定为行驶地点的下坡坡度G的大小的单调增加函数，并算出目标再生电力量Et(＝Eb+Ec)。

另外，自动巡航尤其在行驶于高速道路上时被使用，是在由驾驶员接通了自动巡航工作开关(未图示)的情况下，由控制装置80使HEV自动行驶而按预定运行的行驶模式。

作为该自动巡航中的行驶模式，能够例示基于行驶道路的坡度、混合动力车辆的车重等参数来适时选择发动机行驶、辅助行驶、电动机行驶、及惰性行驶以将混合动力车辆的车速维持在预先设定的目标速度范围而使HEV自动行驶的模式、或为了追随先行车辆而适时选择以使HEV追随先行车的模式。

此外，在上述的混合动力车辆的再生电力量控制系统中，控制装置80被构成为进行如下控制：在混合动力车辆的行驶地点的道路坡度G为设定坡度阈值G1以上的下坡坡度的情况下，在电动发电机31的目标再生电力量Et、和经由逆变器35与电动发电机31连接的高电压电池32的充电量Es的合计值即合计电力量E(＝Et+Es)为能向高电压电池32充电的量的最大值即最大充电量值Esmax以上(E≧Esmax)时，为了使得合计电力量E小于最大充电量值Esmax，而使目标再生电力量Et减少。该充电量Es由BMS39检测，充电量Es的检测值的数据被存储在BMS39或控制装置80中。

接下来，参照图2、图3的控制流程说明以上述的混合动力车辆的再生电力量控制系统为基础的本公开的混合动力车辆的再生电力量控制方法。图2的控制流程被表示为：在车辆的启动时等在实施图3的控制流程之前，被从上位的控制流程调取并实施，在实施后，返回到上位的控制流程的控制流程。图3的控制流程被表示为：在车辆的惯性行驶时或启动时等在利用电动发电机31进行再生发电控制时，每次经过预先设定的控制时间时被从上位的控制流程调取并实施，在实施后，返回到上位的控制流程的控制流程。

说明图2的控制流程。当图2的控制流程开始时，在步骤S10中，取得混合动力车辆的车重，使该取得的车重的信息存储在控制装置80中。该车重的取得方法既可以是使用车辆重量计(未图示)等来检测车重的方法，也可以是使用与车辆的尺寸等相关的各种参数来推定车重的方法。此外，也可以是在起步时或变速时被传递给驱动轮24的驱动力变为与行驶阻力相等时推定车重的方法。

然后，在实施步骤S10的控制后，推进至步骤S20，在步骤S20中，使用图5所示那样的设定有车重与设定坡度阈值G1的相关关系的控制图表，基于在步骤S10中取得的车重的信息，算出设定坡度阈值G1，并存储在控制装置80中。在实施步骤S20的控制后，推进至返回，结束本控制流程，返回到上位的控制流程。另外，作为该设定坡度阈值G1，例如在混合动力车辆的车重为25t的情况下，能够例示2％的坡度。

说明图3的控制流程。当图3的控制流程开始时，在步骤S30中，从BMS39或控制装置80读取高电压电池32的充电量Es，并且基于混合动力车辆的行驶状态(发动机10的燃料喷射量、发动机转速、车速等)来推定算出基本再生电力量Eb。在实施步骤S30的控制后，推进至步骤S40。

在步骤S40中，判定混合动力车辆的行驶地点的道路坡度G是否为在步骤S20中算出的设定坡度G1以上。该道路坡度G的算出在步骤S30或步骤S40中进行。在步骤S40中，在判定为道路坡度G小于设定坡度G1的情况下(否)，推进至步骤S80，在步骤S80中，将基本再生电力量Eb设定为目标再生电力量Et(＝Eb)。在实施步骤S80的控制后，推进至步骤S90，利用电动发电机31实施目标再生电力量Et相应的再生发电控制。在实施步骤S90的控制后，推进至返回，结束本控制流程，返回到上位的控制流程。

另一方面，在步骤S40中，在判定为道路坡度G为设定坡度G1以上的情况下(是)，推进至步骤S50，在步骤S50中，算出被设定为行驶地点的下坡坡度G的大小的单调增加函数的校正再生电力量Ec，并且，使用该校正再生电力量Ec、和在步骤S30中读取或算出的充电量Es及基本再生电力量Eb，算出目标再生电力量Et(＝Eb+Ec)及合计电力量E(＝Et+Es)。在实施步骤S50的控制后，推进至步骤S60。

在步骤S60中，判定在步骤S50中算出的合计电力量E是否为最大充电量值Esmax以上。在步骤S60中，在判定为合计电力量E小于最大充电量值Esmax的情况下(否)，推进至步骤S90，利用电动发电机31实施目标再生电力量Et相应的再生发电控制。在实施步骤S90的控制后，推进至返回，结束本控制流程，返回至上位的控制流程。

另一方面，在步骤S60中，在判定为合计电力量E为最大充电量值Esmax以上的情况下(是)，推进至步骤S70，在步骤S70中，为了使得合计电力量E小于最大充电量值Esmax，而进行使目标再生电力量Et减少的控制(校正)。在实施步骤S70的控制后，推进至步骤S90，利用电动发电机31实施目标再生电力量Et相应的再生发电控制。在实施步骤S90的控制后，推进至返回，结束本控制流程，返回至上位的控制流程。

如以上那样，以上述的混合动力车辆的再生电力量控制系统为基础的本公开的混合动力车辆的再生电力量控制方法是包括具有作为车辆行驶用的动力源的发动机10及电动发电机31的混合动力系统30的混合动力车辆的再生电力量控制方法，其特征在于，进行如下控制：在混合动力车辆的行驶地点的道路坡度G为预先设定的设定坡度阈值G1以上的下坡坡度的情况下，在基于混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量Eb上，加上被设定为行驶地点的下坡坡度G的大小的单调增加函数的校正再生电力量Ec，来算出电动发电机31的再生电力量的目标值即目标再生电力量Et。

此外，在上述的混合动力车辆的再生电力量控制方法中，其特征在于，进行如下控制：在混合动力车辆的行驶地点的道路坡度G为设定坡度阈值G1以上的下坡坡度的情况下，在电动发电机31的目标再生电力量Et和经由逆变器35与电动发电机31连接的高电压电池32的充电量Es的合计值即合计电力量E(＝Et+Es)为能向高电压电池32充电的量的最大值即最大充电量值Esmax以上时，为了使得合计电力量E小于最大充电量值Esmax，而使目标再生电力量Et减少。

根据本公开的混合动力车辆的再生电力量控制系统、混合动力车辆及混合动力车辆的再生电力量控制方法，在混合动力车辆在急剧的下坡坡度的道路上行驶时，因为随着该下坡坡度变大，而增大电动发电机31的再生电力量的目标值(目标再生电力量)Et，所以能够充分确保经由逆变器35与电动发电机31连接的高电压电池32的充电量。其结果，能够抑制发动机10为了向高电压电池32充电而进行燃料喷射，进一步，能够增加在上坡坡度的道路上的电动发电机31的辅助机会，能够提高燃料经济性。

此外，当将电动发电机31的再生电力量充电到高电压电池32中时，因为在预测为高电压电池32的充电量变得过剩的情况下，对电动发电机31的目标再生电力量Et进行减少校正，所以能够防止向高电压电池32的过剩的充电，从而提高高电压电池32的耐久性。

而且，尤其是在混合动力车辆为巴士或卡车等大型车辆的情况下，因为车重因载荷或乘客数而大幅变动，所以希望根据车重来设定设定坡度阈值G1或校正再生电力量Ec。

这样，通过根据车重来设定设定坡度阈值G1或校正再生电力量Ec，从而在车重比较重的情况下，能够使电动发电机31的再生电力量进一步增加，因此，有利于燃料经济性的提高。此外，在车重比较轻的情况下，能够避免混合动力车辆由于再生所导致的过剩的制动力而过度减速，因此，有利于驾驶性的提高。

本申请基于2015年11月20日申请的日本国专利申请(2015-227570)，将其内容作为参照援引于此。

工业实用性

根据本发明，在能够防止向电池的过剩的充电从而提高电池的耐久性这一点有用。

附图标记说明

10 发动机

11 发动机本体

30 混合动力系统

31 电动发电机

32 高电压电池(电池)

35 逆变器

80 控制装置

Et 目标再生电力量

Eb 基本再生电力量

Ec 校正再生电力量

Es 高电压电池的充电量

Esmax 高电压电池的充电量的最大值

E 高电压电池的充电量与目标再生电力量的合计电力量

Claims (6)

1.一种混合动力车辆的再生电力量控制系统，其包括混合动力系统，该混合动力系统具有作为车辆行驶用的动力源的发动机及电动发电机和控制装置；

上述控制装置被构成为进行如下控制：

在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为预先设定的设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，

在基于上述混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量上，加上被设定为上述行驶地点的下坡坡度的大小的单调增加函数的校正再生电力量，来算出上述电动发电机的再生电力量的目标值即目标再生电力量。

2.如权利要求1所述的混合动力车辆的再生电力量控制系统，其中，

上述控制装置被构成为进行如下控制：

在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为上述设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，

在上述电动发电机的目标再生电力量和经由逆变器与上述电动发电机连接的电池的充电量的合计值即合计电力量为能向上述电池充电的量的最大值即最大充电量值以上时，为了使得上述合计电力量小于上述最大充电量值，而使上述目标再生电力量减少。

3.如权利要求1或2所述的再生电力量控制系统，其特征在于，

还包括算出行驶地点的上述道路坡度的坡度算出部件。

4.一种混合动力车辆，包括权利要求1或2所述的混合动力车辆的再生电力量控制系统。

5.一种混合动力车辆的再生电力量控制方法，该混合动力车辆包括具有作为车辆行驶用的动力源的发动机及电动发电机的混合动力系统，该控制方法的特征在于，

进行如下控制：

在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为预先设定的设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，

在基于上述混合动力车辆的行驶状态设定的再生电力量即基本再生电力量上，加上被设定为上述行驶地点的下坡坡度的大小的单调增加函数的校正再生电力量，来算出上述电动发电机的再生电力量的目标值即目标再生电力量。

6.如权利要求4所述的混合动力车辆的再生电力量控制方法，其特征在于，

进行如下控制：

在上述混合动力车辆的行驶地点的道路坡度为上述设定坡度阈值以上的下坡坡度的情况下，

在上述电动发电机的目标再生电力量和经由逆变器与上述电动发电机连接的电池的充电量的合计值即合计电力量为能向上述电池充电的量的最大值即最大充电量值以上时，为了使得上述合计电力量小于上述最大充电量值，而使上述目标再生电力量减少。