CN108327516B - 用于混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

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CN108327516B
CN108327516B CN201810042452.4A CN201810042452A CN108327516B CN 108327516 B CN108327516 B CN 108327516B CN 201810042452 A CN201810042452 A CN 201810042452A CN 108327516 B CN108327516 B CN 108327516B
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    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W30/1843—Overheating of driveline components
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    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
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    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力车辆的控制装置，所述控制装置的电子控制单元设定混合动力行驶模式、单电动机驱动电动行驶模式、以及双电动机驱动电动行驶模式中的任意行驶模式。当小齿轮温度高于上限温度时所述电子控制单元禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式，并设定所述混合动力行驶模式。在禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式的状态下当所述小齿轮温度降低为低于所述上限温度的解除温度或降低为比所述解除温度更低时，所述电子控制单元解除对所述双电动机驱动电动行驶模式的禁止。当所述小齿轮温度高于所述上限温度时，所述电子控制单元在所述双电动机驱动电动行驶模式中对所述第一电动机的输出进行限制。

Description

用于混合动力车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆的控制装置。
背景技术
混合动力车辆作为一种车辆包括发动机、第一电动机和第二电动机以及具有太阳轮、齿圈、小齿轮和行星齿轮架的行星齿轮机构。发动机的输出转矩传递到行星齿轮机构的行星齿轮架。
这样的混合动力车辆可以根据要求驱动力来设定混合动力行驶模式、单电动机驱动电动行驶模式和双电动机驱动电动行驶模式中的任一种。在混合动力行驶模式中，车辆至少通过发动机的输出转矩行驶。在单电动机驱动电动行驶模式中，车辆通过第二电动机的输出转矩行驶。在双电动机驱动电动行驶模式中，车辆通过第一电动机和第二电动机两者的输出转矩行驶。
已知在小齿轮温度高于上限温度时，在能够实现双电动机驱动电动行驶模式的混合动力车辆中禁止双电动机驱动电动行驶模式(例如，参见日本未审专利申请公开第2016-107709号(JP2016-107709A))。这样的技术将被称为现有技术。
发明内容
在现有技术中，当在小齿轮温度降低为低于上限温度的下限温度或降低为低于下限温度时允许双电动机驱动电动行驶模式时，为了防止在对双电动机驱动电动行驶模式的禁止和允许之间摆动，在双电动机行驶电动行驶模式下的行驶不被执行，直到允许双电动机驱动电动行驶模式为止。因此，燃料消耗可能会恶化。
本发明提供了一种控制装置，该控制装置能够减小能在双电动机驱动电动行驶模式下行驶的混合动力车辆中禁止双电动机驱动电动行驶模式的时段。
本发明的方案涉及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作为驱动力源的发动机、作为驱动力源的第一电动机、作为驱动力源的第二电动机、行星齿轮机构以及制动机构。所述行星齿轮机构包括太阳轮、齿圈、行星齿轮架、小齿轮、以及小齿轮销，所述发动机的输出转矩传递至所述行星齿轮架。所述制动机构被构造为选择性地停止所述行星齿轮架的旋转。所述太阳轮和所述齿圈中的一个连接至所述第一电动机。所述太阳轮和所述齿圈中的另一个连接至输出构件，所述输出构件将动力传递至所述混合动力车辆的驱动轴侧。所述第二电动机连接至所述输出构件。所述控制装置的特征在于包括如下配置的电子控制单元。所述电子控制单元根据要求驱动力来设定混合动力行驶模式、单电动机驱动电动行驶模式、以及双电动机驱动电动行驶模式中的任意行驶模式。所述混合动力行驶模式为其中所述混合动力车辆通过至少包括所述发动机的所述输出转矩的驱动力而行驶的模式。所述单电动机驱动电动行驶模式为其中所述混合动力车辆通过所述第二电动机的输出转矩而行驶的模式。所述双电动机驱动电动行驶模式为其中在所述行星齿轮架的所述旋转被所述制动机构停止的状态下，所述混合动力车辆通过所述第一电动机和所述第二电动机两者的输出转矩而行驶的模式。
当作为所述小齿轮或所述小齿轮销的温度的小齿轮温度高于上限温度时，所述电子控制单元禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式，并设定所述混合动力行驶模式来代替所述双电动机驱动电动行驶模式。在禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式的状态下当所述小齿轮温度降低为低于所述上限温度的解除温度或降低为比所述解除温度更低时，所述电子控制单元解除对所述双电动机驱动电动行驶模式的禁止。当作为所述小齿轮或所述小齿轮销的所述温度的所述小齿轮温度高于所述上限温度时，所述电子控制单元在所述双电动机驱动电动行驶模式中对所述第一电动机的输出进行限制。在限制所述第一电动机的所述输出的状态下，当所述小齿轮温度降低为低于所述解除温度的下限温度或降低为比所述下限温度更低时，所述电子控制单元解除对所述第一电动机的所述输出进行限制的状态。
根据本发明的方案，在双电动机行驶电动行驶模式下行驶期间小齿轮温度变得比上限温度高并且双电动机驱动电动行驶模式被禁止之后，在小齿轮温度降低为下限温度或降低为低于下限温度之前，当小齿轮温度变得低于或等于比下限温度高的解除温度时，解除对双电动机驱动电动行驶模式的禁止。因此，可以缩短禁止双电动机驱动电动行驶模式的时段。当对双电动机驱动电动行驶模式的禁止被解除时，在双电动机驱动电动行驶模式中限制第一电动机的输出的上限。因此，能够减少小齿轮温度增大超过上限温度的再次发生。
在根据本发明的方案的控制装置中，所述电子控制单元可以被配置为随着所述小齿轮温度变得越高而将所述第一电动机的所述输出的上限设定为越小。所述配置能够更有效地减少小齿轮温度增大超过上限温度的再次发生。
在根据本发明的方案所述的控制装置中，所述电子控制单元可以被配置为获取驾驶者要求驱动力的倾向；以及所述电子控制单元被配置为基于所述驾驶者要求驱动力的倾向来设定所述解除温度。所述配置能够当第一电动机的输出在对双电动机驱动电动行驶模式的禁止被解除时满足驾驶者的驱动力要求的情况下减少小齿轮温度增大超过上限温度的再次发生。
根据本发明的方案，在能够在双电动机驱动电动行驶模式下行驶的混合动力车辆中，能够缩短禁止双电动机驱动电动行驶模式的时段。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出应用了本发明的实施例的控制装置的混合动力车辆的一个例子的示意性结构图；
图2是示出ECU等的控制系统的配置的框图；
图3是示出驱动力特性图的一个例子的图示；
图4是示出由ECU执行的小齿轮温度估算处理的一个例子的流程图；
图5是示出升温图Mup的一个例子的图示；
图6是示出降温图Mdw1的一个例子的图示；
图7是示出降温图Mdw2的一个例子的图示；
图8是示出由ECU执行的标志设定处理的一个例子的流程图；
图9是示出由ECU执行的解除温度设定处理的一个例子的流程图；
图10是示出MG1输出频率分布的一个例子的图示；
图11是示出双驱动持续时间段的频率分布的一个例子的图示；
图12是示出估算小齿轮温度和输出上限线的图示；
图13是示出输出上限线的图示；
图14是示出由ECU执行的行驶控制的一个例子的流程图；
图15是示出估算小齿轮温度的变化的时序图；和
图16是示出估算小齿轮温度的变化的时序图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施例进行描述。
首先，参照图1描述应用本发明的实施例的控制装置的混合动力车辆的一个例子。
图1所示的混合动力车辆HV(以下，称为车辆HV)是前置发动机前轮驱动(FF)车辆，并且是具有作为驱动动力源的发动机(内燃机)1、第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2的车辆。车辆HV包括发动机1、第一电动发电机MG1、第二电动发电机MG2、单向离合器2、输入轴3、起到动力分配装置作用的行星齿轮机构4、齿轮机构5、差动装置6、驱动轴61、驱动轮(前轮)7、从动轮(后轮；未图示)、机械油泵(MOP)8、电动油泵(EOP)9、电子控制单元(ECU)100等。
在本例子的车辆HV中，第一电动发电机MG1的旋转轴和第二电动发电机MG2的旋转轴布置在不同的轴线上。
ECU100例如由混合动力(HV)ECU、发动机ECU、MG_ECU以及电池ECU构成。各ECU彼此可通信地连接。HV ECU、发动机ECU、MG_ECU、电池ECU等可以是单独的配置。
接下来，将在下面描述发动机1、电动发电机MG1，MG2、行星齿轮机构4、ECU100等的每个单元。
发动机
发动机1是诸如汽油发动机、柴油发动机等通过燃烧燃料输出动力的已知动力装置。例如，在汽油发动机中，诸如在进气通道(进气量)中布置有节气门的节气门开度、喷射燃料量和点火正时等的运转状态可以配置成为可控制的。发动机1的运转状态由ECU100控制。ECU100执行包括发动机1的进气量控制、喷射燃料量控制、点火正时控制等各种控制。
在发动机1中构造有检测输出轴(曲轴)1a的转数的发动机转速传感器101(参照图2)。发动机转速传感器101的输出信号被输入到ECU100。发动机1的输出轴1a通过单向离合器2连接到输入轴3。
机械油泵8连接到发动机1。机械油泵8由发动机1驱动并产生用于润滑(冷却)的液压。本实施例的车辆HV包括电动油泵9。电动油泵9被布置成当发动机1停止时确保用于润滑(冷却)的液压。
单向离合器
单向离合器2是调节发动机1的旋转的装置。当在发动机1运转时的输出轴1a的旋转方向被认为是正向时，单向离合器2允许输出轴1a在正向上旋转，并且调节输出轴1a在负向上的旋转(发动机1的反转)。
如下所述，单向离合器2起到制动机构的作用，当车辆HV通过第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2两者的输出转矩行驶(在双电动机驱动电动行驶模式(双驱动EV行驶模式)下行驶)时，单向离合器2停止发动机1的输出轴1a(行星齿轮机构4的行星齿轮架CA4)的旋转。单向离合器2是本发明的“制动机构”的一个例子。
电动发电机
第一电动发电机MG1是交流同步发电机，其包括构造有相对于输入轴3被可旋转地支撑的永磁体的转子MG1R、以及缠绕有三相绕组的定子MG1S。第一电动发电机MG1起到发电机的作用并且起到电动机(产生用于行驶的驱动力的驱动力源)的作用。第二电动发电机MG2也是交流同步发电机，其包括构造有永磁体的转子MG2R、以及缠绕有三相绕组的定子MG2S。第二电动发电机MG2起到电动机(产生用于行驶的驱动力的驱动力源)的作用，并起到发电机的作用。
第一电动发电机MG1是本发明的“第一电动机”的一个例子。第二电动发电机MG2是本发明的“第二电动机”的一个例子。
如图2所示，第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2通过逆变器120连接到电池(蓄电池装置)130。逆变器120由ECU100控制，并且每个电动发电机MG1，MG2的再生或供电通过控制逆变器120来设定。电池130通过逆变器120由再生电力充电。用于驱动每个电动发电机MG1，MG2的电力通过逆变器120从电池130供给。
行星齿轮机构
如图1所示，行星齿轮机构4具有太阳轮S4、小齿轮P4、齿圈R4以及行星齿轮架CA4。太阳轮S4是在多个齿轮元件的中心旋转的外齿轮。小齿轮P4是在太阳轮S4周围绕太阳轮S4自转和公转的外齿轮。齿圈R4是形成为中空环状与小齿轮P4啮合的内齿轮。行星齿轮架CA4支撑小齿轮P4，并通过小齿轮P4的公转而旋转。小齿轮P4由行星齿轮架CA4所保持的小齿轮销(未图示)可旋转地支撑。
行星齿轮架CA4连接到输入轴3以与其一体旋转。太阳轮S4连接到第一电动发电机MG1的转子MG1R以与其一体旋转。副齿轮驱动齿轮41连接到齿圈R4以与其一体旋转。副驱动齿轮41通过齿轮机构5的副从动齿轮51、中间轴52、末级齿轮53以及差动装置6连接到驱动轴61(驱动轮7)。副驱动齿轮41通过齿轮机构5的减速齿轮54连接到第二电动发电机MG2的转子MG2R。
连接到齿圈R4的副驱动齿轮41是本发明的“输出构件”的一个例子。
ECU
ECU100包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、备用RAM等。
ROM存储各种控制程序、特性图等。当执行各种控制程序时参考该特性图。CPU基于存储在ROM中的各种控制程序、特性图等执行计算处理。RAM是临时存储CPU的计算结果、从每个传感器输入的数据等的存储器。备用RAM是存储在例如停止发动机1时应该保留的数据等的非易失性存储器。
如图2所示，ECU100与各种传感器连接，诸如发动机转速传感器101、节气门开度传感器102、加速器操作量传感器103、油温传感器104、车速传感器105、MG1转速传感器106和MG2转速传感器107。节气门开度传感器102检测节气门的开度。加速器操作量传感器103检测加速踏板的操作量。油温传感器104检测用于包括行星齿轮机构4的驱动桥的液压油(用于润滑(冷却)的液压油)的温度(油温)。车速传感器105输出对应于车辆HV的车速的信号。来自每个传感器(包括开关)的信号被输入到ECU100。
ECU100与节气门电动机11、喷射器12、火花塞13(点火器)等连接。节气门电动机11驱动发动机1的节气门以打开或关闭节气门。
ECU100基于各种传感器的输出信号执行用于发动机1的包括发动机1的节气门的开度控制(进气量控制(节气门电动机11的驱动控制))、喷射燃料量控制(喷射器12的开关控制)、点火正时控制(火花塞13的驱动控制)等的各种控制。
ECU100基于例如从加速器操作量传感器103的输出信号获取的加速器操作量和从车速传感器105的输出信号获取的车速，通过使用特性图(或计算公式)等来计算要求驱动力。ECU100控制发动机1输出的输出转矩、第一电动发电机MG1输出的输出转矩(以下称为MG1转矩)和第二电动发动机MG2输出的输出转矩，从而实现要求驱动力。ECU100执行下述的“小齿轮温度估算处理”、“标志设定处理”、“解除温度设定处理”、“行驶控制”等。
行驶模式
本实施例可以选择性地执行混合动力行驶模式(HV行驶模式)或EV行驶模式。HV行驶模式和EV行驶模式由ECU100执行。
HV行驶模式是车辆HV至少通过发动机1的输出转矩行驶的行驶模式。在HV行驶模式中，除了发动机1的输出转矩之外，车辆HV可以通过第二电动发电机MG2的输出转矩行驶。
在HV行驶模式中，第一电动发电机MG1输出反作用力转矩，并且因此相对于发动机1的输出转矩起到反作用力接收器的作用。因此，发动机1的输出转矩从行星齿轮机构4的齿圈R4输出，并且通过副驱动齿轮41、副从动齿轮51、中间轴52、末级齿轮53和差动装置6传递到驱动轴61(驱动轮7)。
EV行驶模式是车辆HV通过第一电动发电机MG1的输出转矩和第二电动发电机MG2的输出转矩行驶的行驶模式。EV行驶使得能够在发动机1停止的情况下行驶。
本实施例具有作为EV行驶下的行驶模式的单电动机驱动电动行驶模式(单驱动EV行驶模式)和双驱动EV行驶模式。在单驱动EV行驶模式下，车辆HV通过第二电动发电机MG2的输出转矩行驶。在双驱动EV行驶模式下，车辆HV通过第二电动发电机MG2和第一电动发电机MG1两者的输出转矩行驶。
在单驱动EV行驶模式下，行星齿轮架CA4和发动机1中的每个的转速(转数)为零，并且要求驱动力通过第二电动发电机MG2的输出转矩实现。
在双驱动EV行驶模式下，作为电动机的第一电动发电机MG1被控制成通过在负向(与发动机1的输出轴1a的旋转方向相反的方向)上旋转来输出转矩。作为电动机的第二电动发电机MG2被控制为通过在正向上旋转来输出转矩。车辆HV通过第一电动发电机MG1的输出转矩和第二电动发电机MG2的输出转矩而行驶。在这种情况下，转矩被在负向上施加到发动机1的输出轴1a，并且单向离合器2被接合。因此，在发动机1的输出轴1a和行星齿轮机构4的行星齿轮架CA4中的每个的旋转都停止的状态(固定状态)下，车辆HV能够通过第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2两者的输出转矩高效地行驶。
HV行驶模式、单驱动EV行驶模式和双驱动EV行驶模式之间的切换通过使用特性图来进行。具体地，ECU100参照图3所示的驱动力特性图，基于所要求的驱动力和从车速传感器105的输出获取的车速来选择性地设定HV行驶模式、单驱动EV行驶模式和双驱动EV行驶模式中的任一个行驶模式。例如，当操作点处于在图3中的驱动力特性图中的单驱动EV行驶模式下的区域中时，设定了单驱动EV行驶模式。当操作点从这种状态转换到双驱动EV行驶模式的区域时，单驱动EV行驶模式切换到双驱动EV行驶模式。
当特别是在HV行驶模式、单驱动EV行驶模式、双驱动EV行驶模式中的各行驶模式中设定双驱动EV行驶模式时，单向离合器2被接合，并且在发动机1的输出轴1a和行星齿轮机构4的行星齿轮架CA4中的每个的旋转停止的状态下，第一电动机发电机MG1和第二电动发电机MG2在相反的方向上旋转。即，在行星齿轮机构4中，在行星齿轮架CA4的旋转停止的状态下，太阳轮S4和齿圈R4在相反方向上旋转。由此，由行星齿轮架CA4支撑的小齿轮P4在绕太阳轮S4的公转停止的状态下旋转。小齿轮P4的转数由太阳轮S4与齿圈R4的转数的差确定。由于太阳轮S4和齿圈R4在相反的方向上旋转，所以小齿轮P4高速旋转。当小齿轮P4的转数过度上升时，小齿轮P4或小齿轮销(未图示)的温度可能过度升高。以下，将小齿轮P4或小齿轮销(未图示)的温度称为小齿轮温度。
考虑到这一点，当小齿轮温度高于下述的上限温度时，本实施例执行禁止双驱动EV行驶模式的控制。下面将描述包括禁止双驱动EV行驶模式的控制的行驶控制的细节。
小齿轮温度估算处理
接下来，将参照图4中的流程图来描述小齿轮温度估算处理。图4中的处理例程针对ECU100中每个预定周期重复执行。
当图4中的处理例程开始时，首先，在步骤ST101中，判定行驶模式是否为双驱动EV行驶模式。
具体地，当基于要求驱动力和从车速传感器105的输出获取的车速来参考图3的驱动力特性图，并且操作点处于双驱动EV行驶模式的区域内时，判定行驶模式为双驱动EV行驶模式(肯定判定(是))。当操作点不处于双驱动EV行驶模式的区域内时，判定行驶模式不是双驱动EV行驶模式(否定判定(否))。如下所述，当双驱动禁止标志为ON并且禁止双驱动EV行驶模式时，即使操作点处于双驱动EV行驶模式的区域内，行驶模式也被设定为HV行驶模式。因此，步骤ST101中的判定结果为否定判定(否)。
当步骤ST101中的判定结果是肯定判定(是)时，转移到步骤ST102。下面将描述步骤ST102及以后的处理。当步骤ST101中的判定结果为否定判定(否)时，转移到步骤ST105。
在步骤ST105中，执行行驶模式是否为HV行驶模式的判定。该判定也基于要求驱动力和从车速传感器105的输出获取的车速来参考图3中的驱动力特性图。当步骤ST105中的判定结果为肯定判定(是)时，转移到步骤ST106。
在步骤ST106中，使用估算小齿轮温度的当前值和图6中的降温图Mdw1来估算估算小齿轮温度T。具体地，通过在每次执行处理例程时将根据图6中的降温图Mdw1中的温度下降梯度[-b](单位时间段内的温度下降量)计算出的温度下降量([-b]×一次执行处理例程的时间段)连续地加到估算小齿轮温度的当前值，来估算在HV行驶模式中下降的估算小齿轮温度T。
图6所示的降温图Mdw1通过以油温和发动机转速(机械油泵8的转数)作为参数映射到温度下降梯度[-bij]而获得。温度下降梯度[-bij]通过实验、模拟等获得。降温图Mdw1被存储在ECU100的ROM中。通过使用降温图Mdw1基于从油温传感器104的输出获取的油温以及从发动机转速传感器101的输出获取的发动机转速，能够获取当前的温度下降梯度[-b]。
当步骤ST105中的判定结果是否定判定(否)时，即当行驶模式是单驱动EV行驶模式时，转移到步骤ST107。
在步骤ST107中，使用估算小齿轮温度的当前值和图7中的降温图Mdw2来估算估算小齿轮温度T。具体地，通过在每次执行处理例程时将根据图7中的降温图Mdw2中的温度下降梯度[-c](每单位时间段内的温度下降量)计算出的温度下降量([-c]×一次执行处理例程的时间段)连续地加到估算小齿轮温度的当前值，来估算在单驱动EV行驶模式下下降的估算小齿轮温度T。
图7所示的降温图Mdw2通过以油温和EOP转速(电动油泵9的转速)作为参数映射到温度下降梯度[-cij]来获得。温度下降梯度[-cij]通过实验、模拟等获得。降温图Mdw2存储在ECU100的ROM中。通过使用降温图Mdw2基于EOP转速(指令值)和从油温传感器104的输出获得的油温来获得当前的温度下降梯度[-c]。
当步骤ST101的判定结果为肯定判定(是)时，即当行驶模式为双驱动EV行驶模式时，转移至步骤ST102。
在步骤ST102中，执行参考值是否比估算小齿轮温度的当前值高的判定。对于参考值，通过实验、模拟等预先获得在HV行驶模式下和单驱动EV行驶模式下的操作点处小齿轮温度最高的温度。参考值是通过将余量加到最高小齿轮温度而获得的。
当步骤ST102中的判定结果为肯定判定(是)时(当[参考值>当前值]成立时)，在步骤ST103中将当前值设定为参考值，并且转移到步骤ST104。当步骤ST102中的判断结果为否定判断(否)时(当[参考值≤当前值]成立时)，从该状态转移到步骤ST104(在不改变参考值的情况下)。
在步骤ST104中，使用参考值和图5中的升温图Mup，估算估算小齿轮温度T。具体地，通过在每次执行处理例程时将根据图5的升温图Mup中的温度上升梯度a(单位时间段内的温度的上升)计算出的温度上升(一次执行处理例程的时间段)连续地加到估算小齿轮温度的当前值来估算在双驱动EV行驶模式下上升的估算小齿轮温度T。
图5所示的升温图Mup通过将MG1转矩和MG1转速(第一电动发电机MG1的转数)作为参数映射到温度上升梯度aij来获得。温度上升梯度aij通过实验、模拟等获得。升温图Mup被存储在ECU100的ROM中。通过使用升温图Mup基于MG1转矩(指令值)和从MG1转速传感器106的输出获取的MG1转速，能够获取当前的温度上升梯度a。
如上估算的估算小齿轮温度T是本发明的“小齿轮温度”的一个例子。
标志设定处理
接下来，将参照图8中的流程图描述将双驱动禁止标志和MG1输出限制标志中的每个标志设定为ON/OFF的处理。双驱动禁止标志用于禁止双驱动EV行驶模式。MG1输出限制标志用于限制第一电动发电机MG1的输出(以下被称为MG1输出)的上限。
图8中的处理例程针对ECU100中每个预定周期重复执行。在处理例程的执行中，ECU100基于图4的处理例程中估算的估算小齿轮温度T执行处理。
当图8中的处理例程开始时，首先，在步骤ST111中，判定估算小齿轮温度T是否比上限温度高。在步骤ST111的判定处理中使用的上限温度例如是：考虑到预定的安全系数，根据在双驱动EV行驶模式下的行驶期间能够确保小齿轮P4和小齿轮销的耐久性等的温度的上限值(通过实验或模拟得到的)得到的温度。
当步骤ST111中的判定结果为肯定判定(是)时(当估算小齿轮温度T高于上限温度时)，在步骤ST112中将双驱动禁止标志设定为ON。在步骤ST113中将MG1输出限制标志设定为ON。然后返回。双驱动禁止标志和MG1输出限制标志中的每个标志的初始值是“OFF”。
当步骤ST111中的判定结果为否定判定(否)时(当估算小齿轮温度T低于或等于上限温度时)，转移到步骤ST114。在步骤ST114中，执行估算小齿轮温度T是否低于或等于下限温度的判定。在步骤ST114的判定处理中使用的下限温度是在双驱动EV行驶模式下的行驶中第一电动发电机MG1能够输出其100％的输出的温度。下限温度被设定为通过实验、模拟等获得的值。
当在步骤ST114的判定结果为肯定判定(是)时(当估算小齿轮温度T低于或等于下限温度时)，在步骤ST115中将MG1输出限制标志设定为OFF。然后返回。
当在步骤ST114的判定结果为否定判定(否)时(当估算小齿轮温度T高于下限温度时)，转移到步骤ST116。在步骤ST116中，执行估算小齿轮温度T是否低于或等于解除温度T2的判定。以下将描述在步骤ST116的判定处理中使用的解除温度T2。
当步骤ST116中的判定结果是否定判定(否)时(当[T>T2]成立时)返回。当步骤ST116中的判定结果为肯定判定(是)时(当[T≤T2]成立时)，转移到步骤ST117。在步骤ST117中，双驱动禁止标志被设定为OFF。然后返回。
解除温度设定处理
接下来，将参照图9中的流程图描述设定解除温度的处理。解除温度是对双驱动EV行驶模式(在下文中，被称为双驱动禁止)的禁止被解除的温度。该处理例程在ECU100中执行。
在双驱动EV行驶模式下行驶期间，当估算小齿轮温度T达到后述的上限温度时(当双驱动EV行驶模式的禁止开始时)，开始图9中的处理例程。在该处理例程的执行中，ECU100基于在图4的处理例程中估算出的估算小齿轮温度T来执行每个处理。
当图9中的处理例程开始时，在步骤ST121中计算出所需的MG1输出P1和所需的双驱动持续时间段Δt。以下将描述每个计算处理。
所需的MG1输出P1
在双驱动EV行驶模式的行驶期间，ECU100学习并累积当第一电动发电机MG1被使用预定的时间段(例如，使用100小时)时第一电动发电机MG1的每个输出(与最大输出的比率[％]；以下称为MG1输出[％])的频率。ECU100根据第一电动发电机MG1的输出频率(以下，称为MG1输出频率分布)来计算所需的MG1输出P1[％]。具体地，例如，当某个驾驶者的MG1输出频率分布是图10所示的频率分布时，所需的MG1输出P1[％]是累积频率[％]等于将相对于100[％]的余量考虑在内的值(例如，考虑了输出频率的变化等为98％)的第一电动发电机MG1的输出。
所需的双驱动持续时间段Δt
ECU100学习和累积双驱动EV行驶模式下的行驶持续时间段的频率[％](以下称为双驱动持续时间段[sec])，并且根据双驱动持续时间段的频率分布来计算所需的双驱动持续时间段Δt[sec]。具体地，例如，当某个驾驶者的双驱动持续时间段的频率分布是图11所示的频率分布时，所需的双驱动持续时间段Δt[sec]被设定为累积频率[％]等于将相对于100[％]的余量考虑在内的值的双驱动持续时间段(例如为98％，其将持续时间段的频率的变动等考虑在内)。
解除温度T2
接下来，在步骤ST122中，基于所需的MG1输出P1[％]和所需的双驱动持续时间段Δt[sec]来设定解除对双驱动EV行驶模式的禁止的解除温度T2。将参照图12描述设定解除温度T2的方法。
图12是示出估算小齿轮温度T与输出上限线Lim1，Lim2之间的关系的图示。估算小齿轮温度T是图4的处理例程中估算的温度。估算小齿轮温度T达到上限温度后，估算小齿轮温度T下降(参照图15)。当在估算小齿轮温度T达到上限温度之后双驱动EV行驶模式被禁止并且切换到HV行驶模式时，发生估算小齿轮温度T的这种下降。当估算小齿轮温度T变得低于上限温度时，MG1输出[％]可以增大与估算小齿轮温度T的下降相对应的量。
考虑到MG1输出[％]能够增大与估算小齿轮温度T的下降相对应的量的事实，图12所示的输出上限线Lim1(虚线)，Lim2(实线的弯曲部分)以MG1输出[％]作为竖轴的参数来定义MG1输出[％]的上限。在输出上限线Lim1(虚线)，Lim2(实线的曲线部分)中，当估算小齿轮温度T等于上限温度时的MG1输出的限制值被设定为0[％]，而当估算小齿轮温度T等于下限温度时的MG1输出的限制值被设定为100[％]。从0[％]到100[％]的MG1输出[％]的限制值被设定为根据估算小齿轮温度T的变化(下降)而增大。
估算小齿轮温度T和输出上限线Lim1，Lim2被用于计算t1。具体地，基于图12所示的输出上限线Lim1(虚线)，Lim2(实线的弯曲部分)和估算小齿轮温度T，使用在步骤ST121的处理中计算出的所需的MG1输出P1[％]来获得温度T1和t1。温度T1是当估算小齿轮温度T下降到温度T1时在需要的MG1输出[％]处能够使用第一电动发电机MG1的温度。
接下来，图12所示的t2(t1+Δt)根据上述获得的t1和在步骤ST121的处理中计算出的所需的双驱动持续时间段Δt[sec]来获得，并且根据t2和估算小齿轮温度T获得T2。解除温度T2被设定为获得的T2。t2处的MG1输出[％]的上限为P2。
图13示出了以估算小齿轮温度作为横轴的参数并且以MG1输出[％]作为纵轴的参数的输出上限线Lim1，Lim2，以帮助理解估算小齿轮温度(上限温度、下限温度和解除温度T2)和输出上限线Lim1，Lim2之间的关系。如图13所示，输出上限线Lim1(虚线)，Lim2(实线的曲线部分)是MG1输出[％]被限制使得MG1输出[％]的上限随着估算小齿轮温度T越高而越小的限制输出线。
如图13和图12所示，解除温度T2是比上限温度低的温度，而下限温度是比解除温度T2低的温度。
如上所述，通过基于所需的MG1输出P1[％]和所需的双驱动持续时间段Δt[sec]来设定解除双驱动禁止的解除温度T2，即使在双驱动禁止被解除后满足所需的MG1输出P1(例如65％)的同时在所需的双驱动持续时间段Δt(例如，6秒)内执行双驱动的行驶(双驱动EV行驶模式下的行驶)时，小齿轮温度也不会上升到上限温度。
所需的MG1输出P1[％]和所需的双驱动持续时间段Δt[sec]是本发明的“驾驶者要求驱动力的倾向”的一个例子。
由ECU100执行图9中的步骤ST121和步骤ST122实现了本发明的“驱动力要求倾向获取单元”以及“解除温度设定单元”。
行驶控制
接下来，将参照图14中的流程图和图15和图16中的时序图描述包括禁止双驱动EV行驶模式的控制的行驶控制。
图14中的控制例程针对ECU100中的每个周期反复执行。在控制例程的执行中，ECU100基于在图4的处理例程中估算出的估算小齿轮温度T和图8的处理例程中设定的每个标志的ON/OFF执行控制。
当图14中的控制例程开始时，首先，在步骤ST201中，判定是否作出了双驱动EV行驶模式的要求(以下，称为双驱动要求)。具体地，基于要求驱动力和从车速传感器105的输出获取的车速，通过参考图3中的驱动力特性图来执行关于当前操作点是否处于双驱动EV行驶模式的区域内的判定。当判定结果为否定判定时(否)返回。当步骤ST201中的判定结果为肯定判定(是)时，转移到步骤ST202。
在步骤ST202中，判定用于禁止双驱动EV行驶模式的双驱动禁止标志是否为OFF。当判定结果为肯定判定(是)时(当[双驱动禁止标志＝OFF]成立时)，转移到步骤ST203。
在步骤ST203中，判定关于用于限制MG1输出[％]的上限的MG1输出限制标志是否为OFF。当判定结果为否定判定时(否)时(当[MG1输出限制标志＝ON]成立时)，转移到步骤ST206。以下将描述步骤ST206及以后的处理。
当步骤ST203中的判定结果为肯定判定(是)时(当[MG1输出限制标志＝OFF]成立时)，即当步骤ST201中的判定结果为肯定判定(是)并且步骤ST202和步骤ST203中的判定结果为肯定判定(是)时，转移到步骤ST204。在步骤ST204中，车辆HV在双驱动EV行驶模式下行驶。
当车辆HV在双驱动EV行驶模式下行驶时，估算小齿轮温度T在如图15所示的双驱动要求之后逐渐升高。在图15(图16)中，双驱动EV行驶模式被描述为“双驱动”。
当因在双驱动EV行驶模式下行驶而上升的估算小齿轮温度T变得高于上限温度时，双驱动禁止标志和MG1输出限制标志被设定为ON(图8中处理例程的步骤ST111(是)到步骤ST113中的处理)。
当双驱动禁止标志被设定为ON时，即使在作出双驱动要求的状态下(即使当步骤ST201中的判定结果位肯定判定(是)时)也禁止双驱动EV行驶模式。当双驱动禁止标志被设定为ON时，步骤ST202中的判定结果为否定判定(否)，并且转移到步骤ST205。在步骤ST205中，车辆HV在HV行驶模式下行驶。
在步骤ST201的判定结果为肯定判定(是)并且步骤ST202的判定结果为否定判定(否)时，在HV行驶模式下继续行驶，并且估算小齿轮温度T如图15所示逐渐下降。在图15(图16)中，HV行驶模式被描述为“HV”。
接下来，当由于在HV行驶模式下行驶而下降的估算小齿轮温度T变得低于或等于解除温度T2时，双驱动禁止标志被设定为OFF(图8中处理例程中的步骤ST116(是)和步骤ST117的处理)。在这样的时间点(图15的ta时间点)，如图15所示双驱动禁止被解除，并且在双驱动EV行驶模式下执行行驶。在这样的时间点，MG1输出限制标志为ON。因此，即使当估算小齿轮温度T变得低于或等于解除温度T2(双驱动禁止标志被设定为OFF)并且步骤ST202中的判定结果为肯定判定(是)时，步骤ST203的判定结果也是否定判定(否)，并且转移到步骤ST206。
当估算小齿轮温度T低于或等于解除温度T2时，步骤ST206中的判定结果为肯定判定(是)。因此，转移到步骤ST207，并且MG1输出[％]的上限被限制在图13所示的输出上限线Lim2。以输出上限线Lim2限制MG1输出[％]的上限，减小了估算小齿轮温度T的上升。
然后，当估算小齿轮温度T上升并且估算小齿轮温度T变得高于解除温度T2时，步骤ST206的判定结果为否定判定(否)，并且转移至步骤ST208。在步骤ST208中，在双驱动EV行驶模式的状态下MG1输出[％]的上限由图13所示的输出上限线Lim1限制。以输出上限线Lim1限制MG1输出[％]的上限，减小了估算小齿轮温度T的上升(参照图15)。
在双驱动EV行驶模式的行驶状态下，在当前操作点进入例如单驱动EV行驶模式的区域(MG1输出[％]的上限被限制)并且作出了单驱动EV行驶模式(单驱动要求)的要求时(图15中的tb时间点)，行驶转换到单驱动EV行驶模式。在这样的时间点，步骤ST201中的判定结果为否定判定(否)。MG1输出限制标志仍然为ON。当在单驱动EV行驶模式下执行行驶时，如图15所示，估算小齿轮温度T逐渐下降。当由于在单次行驶EV行驶模式下持续行驶而使估算小齿轮温度T变得低于或等于下限温度时，MG1输出限制标志被设定为OFF(图8的处理例程的步骤ST114(是)和步骤ST115中的处理)，并且解除了对MG1输出[％]的上限的限制。
如图16所示，在行驶从tb时间点(作出单驱动要求的时间点)转换到单驱动EV行驶模式后，在当前操作点进入双驱动EV行驶模式的区域并且作出双驱动要求时(图16中的tc时间点)，步骤ST201的判定结果为肯定判定(是)。在这样的时刻，估算小齿轮温度T低于或等于解除温度T2，并且双驱动禁止标志被设定为OFF(图8中的处理例程的步骤ST116(是)和步骤ST117的处理)。MG1输出限制标志为ON。因此，行驶从图16的tc时间点转换到双驱动EV行驶模式(MG1输出[％]的上限被限制)。在步骤ST206及以后的处理在图14的控制例程中执行。
在图16中的tc时间点，估算小齿轮温度T低于或等于解除温度T2。因此，MG1输出[％]的上限被图13所示的输出上限线Lim2所限制(图14的控制例程的步骤ST206(是)和步骤ST207的处理)，并且估算小齿轮温度T的上升在双驱动EV行驶模式下行驶期间减小。
然后，当估算小齿轮温度T因在双驱动EV行驶模式下行驶而上升，并且估算小齿轮温度T变得高于解除温度T2(参照图13中的虚线箭头)时，MG1输出[％]的上限从该时间点(图16的td时间点)起受到图13所示的输出上限线Lim1的限制(图14的控制例程的步骤ST206(否)和步骤ST208的处理)，并且估算小齿轮温度T的上升在双驱动EV行驶模式下行驶期间减小。
然后，当估算小齿轮温度T由于在双驱动EV行驶模式下行驶而变得高于上限温度时，双驱动禁止标志被设定为ON，并且禁止双驱动EV行驶模式。行驶转换到HV行驶模式。在图16的td时间点之后，当在双驱动EV行驶模式下行驶期间当前动作点进入了例如单驱动EV行驶模式的区域(MG1输出[％]的上限被限制)，并且作出单驱动EV行驶模式的要求(单驱动要求)时，行驶转换到单驱动EV行驶模式。当估算小齿轮温度T由于在单驱动EV行驶模式下持续行驶而变得低于或等于下限温度时，MG1输出限制标志被设定为OFF，并且对MG1输出[％]的上限的限制被解除。
由ECU100执行图14中的步骤ST201到步骤ST208以及图8中的步骤ST111至步骤ST117实现了本发明的“双驱动EV行驶模式禁止单元”、“电动机输出限制单元”和“电动机输出限制解除单元”。
效果
如上所述，根据本实施例，在双驱动EV行驶模式下行驶期间，当估算小齿轮温度T变得高于上限值，并且禁止双驱动EV行驶模式时，在估算小齿轮温度T降低为下限温度或降低为低于下限温度之前，当估算小齿轮温度T变得低于或等于比下限温度高的解除温度T2时，对双驱动EV行驶模式的禁止被解除。因此，可以缩短禁止双驱动EV行驶模式的时段。因此，与现有技术相比，可以进一步改善燃料消耗。
当对双驱动EV行驶模式的禁止被解除时，第一电动发电机MG1的输出的上限在双驱动EV行驶模式下被限制。因此，能够减少估算小齿轮温度T增大超过上限温度的再次发生。第一电动发电机MG1的输出受到限制，使得随着估算小齿轮温度T越高，第一电动发电机MG1的输出的上限越低。因此，可以更有效地减少估算小齿轮温度T增大超过上限温度的再次发生。
本实施例基于所需的MG1输出P1[％]和指示驾驶者要求驱动力的倾向的所需双驱动持续时间段Δt[sec]来设定解除双驱动禁止的解除温度T2。因此，能够在满足驾驶者的驱动力要求的情况下减少估算小齿轮温度T增大超过上限温度的再次发生。
其他实施例
本文公开的实施例在各个方面都是为了说明的目的，而不是为了限制本发明的解释。因此，本发明的技术范围不由该实施例解释，而基于权利要求的公开来确定。本发明的技术范围包括在权利要求的等同含义和范围内作出的所有改变。
例如，尽管本实施例基于所需的MG1输出P1[％]和指示驾驶者要求驱动力的倾向的所需双驱动持续时间段Δt[sec]来设定解除对双驱动EV行驶模式的禁止的解除温度T2，但本发明不限于此。解除温度T2(例如，恒定值)可以通过实验、模拟等预先设定，并且可以通过使用解除温度T2来执行行驶控制。
尽管本实施例被配置为在双驱动EV行驶模式下使用单向离合器2停止发动机1的输出轴1a和行星齿轮机构4的行星齿轮架CA4中的每个的旋转，但本发明不限于此。发动机1的输出轴1a和行星齿轮机构4的行星齿轮架CA4的旋转可以通过使用除单向离合器2之外的其他制动机构来选择性地停止。
本发明不限于图1所示的混合动力车辆，并且可以应用于具有其他构造的混合动力车辆。例如，本发明的实施例的控制装置能够应用于第一电动发电机MG1的旋转轴和第二电动发电机MG2的旋转轴构造在同一轴线上的混合动力车辆。
尽管本实施例对将本发明应用于FF车辆(混合动力车辆)的情况进行了描述，但本发明不限于此，并且能够应用于前置发动机后轮驱动(FR)车辆或四轮驱动车辆。
本发明可以有效地用于混合动力车辆的控制，该混合动力车辆能够设定车辆通过第一电动机和第二电动机两者的输出转矩而行驶的双驱动EV行驶模式。

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作为驱动力源的发动机、作为驱动力源的第一电动机、作为驱动力源的第二电动机、行星齿轮机构以及制动机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、齿圈、行星齿轮架、小齿轮、以及小齿轮销，所述发动机的输出转矩传递至所述行星齿轮架，所述制动机构被构造为选择性地停止所述行星齿轮架的旋转，所述太阳轮和所述齿圈中的一个连接至所述第一电动机，所述太阳轮和所述齿圈中的另一个连接至输出构件，所述输出构件将动力传递至所述混合动力车辆的驱动轴侧，所述第二电动机连接至所述输出构件，所述控制装置的特征在于包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：
根据要求驱动力来设定混合动力行驶模式、单电动机驱动电动行驶模式、以及双电动机驱动电动行驶模式中的任意行驶模式，所述混合动力行驶模式为其中所述混合动力车辆通过至少包括所述发动机的所述输出转矩的驱动力而行驶的模式，所述单电动机驱动电动行驶模式为其中所述混合动力车辆通过所述第二电动机的输出转矩而行驶的模式，并且所述双电动机驱动电动行驶模式为其中在所述行星齿轮架的所述旋转被所述制动机构停止的状态下，所述混合动力车辆通过所述第一电动机和所述第二电动机两者的输出转矩而行驶的模式；
当作为所述小齿轮或所述小齿轮销的温度的小齿轮温度高于上限温度时，禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式，并设定所述混合动力行驶模式来代替所述双电动机驱动电动行驶模式；
在禁止设定所述双电动机驱动电动行驶模式的状态下当所述小齿轮温度降低为低于所述上限温度的解除温度或降低为比所述解除温度更低时，解除对所述双电动机驱动电动行驶模式的禁止；
当作为所述小齿轮或所述小齿轮销的所述温度的所述小齿轮温度高于所述上限温度时，在所述双电动机驱动电动行驶模式中对所述第一电动机的输出进行限制；以及
在限制所述第一电动机的所述输出的状态下，当所述小齿轮温度降低为低于所述解除温度的下限温度或降低为比所述下限温度更低时，解除对所述第一电动机的所述输出进行限制的状态,
所述上限温度是考虑到预定的安全系数，根据在所述双电动机驱动电动行驶模式下的行驶期间能够确保所述小齿轮和所述小齿轮销的耐久性的温度的上限值得到的温度，并且，所述解除温度是对所述双电动机驱动电动行驶模式的所述禁止被解除的温度。
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被配置为随着所述小齿轮温度变得越高而将所述第一电动机的所述输出的上限设定为越小。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于：
所述电子控制单元被配置为获取驾驶者要求驱动力的倾向；以及
所述电子控制单元被配置为基于所述驾驶者要求驱动力的倾向来设定所述解除温度。
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