CN108454616A - 混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力车辆。混合动力车辆包括：发动机；旋转电机；电池；以及控制器，控制器被构造成能够计算电池等效燃料效率。在发动机在运转中的同时，控制器搜索在考虑到发动机中的燃料消耗量及等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量最小时的对电池的充放电功率，并且使发动机输出通过将搜索到的充放电功率添加到来自使用者的要求功率而计算出的值，所述等效燃料消耗量由电池等效燃料效率与充放电功率的乘积确定。

Description

混合动力车辆

技术领域

本公开涉及一种能够用来自发动机和旋转电机中的至少一个的动力行驶的混合动力车辆。

背景技术

日本专利申请公报No.11-229916(JP 11-229916 A)公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆配备有发动机、机械地连接到驱动轮的马达和电连接到马达的电池。在该混合动力车辆中，当电池的等效燃料消耗率低于发动机的燃料消耗率时，选择在发动机停止的情况下车辆行驶的马达行驶模式，并且当电池的等效燃料消耗率高于发动机的燃料消耗率时，选择在发动机运转情况下车辆行驶的发动机行驶模式。

发明内容

在JP 11-229916 A中公开的混合动力车辆中，使用发动机的燃料消耗率和电池的等效燃料消耗率来确定选择马达行驶模式还是发动机行驶模式。

然而，在JP 11-229916 A中，没有提及在发动机行驶模式已经被选择时(当发动机在运转中时)什么值应被设定为对电池的充放电功率。因此，担心在发动机在运转中的同时不能优化燃料消耗量。

本公开提供了一种混合动力车辆，其中，在发动机在运转中的同时能够优化燃料消耗量。

根据本公开的一个方面的混合动力车辆包括：发动机；旋转电机；电池，电池被电连接到旋转电机；以及控制器，控制器被构造成能够计算电池等效燃料效率，所述电池等效燃料效率是为了给电池充电而在发动机中消耗的燃料量对被存储在电池中的总电力量的比率。混合动力车辆能够利用来自发动机和旋转电机中的至少一个的动力行驶。在发动机在运转中的同时，控制器搜索在考虑到发动机中的燃料消耗量及等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量最小时的对电池的充放电功率，并且使发动机输出通过将搜索到的充放电功率添加到来自使用者的要求功率而计算出的值，所述等效燃料消耗量由电池等效燃料效率与充放电功率的乘积确定。

在根据上述构造的混合动力车辆中，在发动机在运转中的同时，搜索在考虑到发动机中的燃料消耗量及电池的等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量最小时的对电池的充放电功率，并且从发动机输出通过将搜索到的充放电功率添加到要求功率而计算出的值。因此，在发动机在操作中的同时，在考虑不仅发动机中的燃料消耗量而且电池的等效燃料消耗量中，能够优化整个车辆中的燃料消耗量。

在上述方面中，当要求功率低于发动机具有最佳热效率值的基准功率时，控制器可以将通过从对于发动机输出通过将充入电池中的充电功率添加到要求功率而计算出的功率所需的燃料消耗量减去由电池等效燃料效率与所述充电功率的乘积确定的电池等效燃料消耗量而计算出的值设定为第一车辆燃料消耗量，搜索第一车辆燃料消耗量最小时的充电功率作为最佳充电功率，并且使发动机输出通过将最佳充电功率添加到要求功率而计算出的值。

根据上述构造，当要求功率低于基准功率时，通过将对电池的充电功率添加到要求功率，使发动机功率更接近于基准功率(使发动机的热效率更接近于最佳值)。此时，在考虑到发动机中的燃料消耗量及电池的等效燃料消耗量而计算出的第一车辆燃料消耗量最小时的充电功率被搜索为最佳充电功率，并且从发动机输出通过将最佳充电功率添加到要求功率而计算出的值。因此，在发动机在运转中的同时，在考虑到不仅发动机中的燃料消耗量而且被存储在电池中的等效燃料消耗量中，能够优化整个车辆中的燃料消耗量。

在上述方面中，当要求功率高于发动机具有最佳热效率值的基准功率时，控制器可以将通过将由电池等效燃料效率与从电池放电的放电功率的乘积确定的电池等效燃料消耗量添加到对于发动机输出通过从要求功率减去放电功率而计算出的功率所需的燃料消耗量计算出的值设定为第二车辆燃料消耗量，搜索第二车辆燃料消耗量最小时的放电功率作为最佳放电功率，并且使发动机输出通过从要求功率减去最佳放电功率而计算出的值。

根据上述构造，当要求功率高于基准功率时，通过从要求功率减去来自电池的放电功率，能够使发动机功率更接近于基准功率(能够使发动机的热效率更接近于最佳值)。此时，在考虑到发动机中的燃料消耗量及电池的等效燃料消耗量而计算出的第二车辆燃料消耗量最小时的放电功率被搜索为最佳放电功率，并且从发动机输出通过从要求功率减去最佳放电功率而计算出的值。因此，在发动机在运转中的同时，在考虑到不仅发动机中的燃料消耗量而且由电池消耗的等效燃料消耗量中，能够优化整个车辆中的燃料消耗量。

附图说明

下面将参照附图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是车辆的整体构造图；

图2是示出ECU的处理过程的一个示例的流程图(第一)；

图3是用于说明发动机功率控制的一个示例的曲线图；

图4是示出发动机功率和发动机燃料效率h之间的对应关系的曲线图；

图5是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和发动机燃料效率h当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图6是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和“h·Pe”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图7是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和“h-F·η”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图8是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和“(h-F·η)·Pb”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图9是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和车辆燃料消耗量Q1当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图10是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和发动机燃料效率h当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图11是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和“h·Pe”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图12是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和“h-F/η”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图13是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和“-(h-F/η)·Pm”当中的对应关系的一个示例的曲线图；

图14是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和车辆燃料消耗量Q2当中的对应关系的一个示例的曲线图；并且

图15是示出ECU的处理过程的一个示例的流程图(第二)。

具体实施方式

在下文中参考附图详细描述本公开的实施例。在所有附图中由相同的附图标记表示相同或对应的部分，并且不重复其描述。

如本文中使用的术语“电力”有时意味着狭义的电力(功率)，并且有时意味着广义的电力，即电力量(功的量)或电能，且应该取决于使用该术语的情况灵活解释。

图1是根据本实施例的车辆1的整体构造图。车辆1配备有发动机10、第一电动发电机(以下称为“第一MG”)20、第二电动发电机(以下称为“第二MG”)30、动力分配装置40、PCU(电力控制单元)50、电池60、驱动轮80和ECU(电子控制单元)100。

车辆1是所谓的分体式混合动力车辆，其配备有发动机10和两个电动发电机(第一MG20和第二MG30)。本公开可适用的车辆不限于如在图1中所示的车辆1。例如，本公开可适用于配备有发动机和一个电动发电机的普通串联型或并联型混合动力车辆。

发动机10是内燃机，内燃机通过将空气和燃料的混合物燃烧时产生的燃烧能量转换成诸如活塞和转子的移动元件的运动能量而输出动力。动力分配装置40包括行星齿轮机构，行星齿轮机构具有用于太阳齿轮、齿轮架和环形齿轮的三个旋转轴。动力分配装置40将来自发动机10的动力分成用于驱动第一MG 20的动力和用于驱动驱动轮80的动力。

第一MG 20和第二MG 30中的每一个都是交流旋转电机，并且是例如其中永磁体嵌入在转子中的三相交流同步电动机。第一MG 20主要用作由发动机10经由动力分配装置40驱动的发电机。以下，涉及发动机10中的燃料消耗的第一MG 20中的发电也称为“发动机发电”，并且由第一MG 20通过发动机发电而产生的电力也称为“发动机产生的电力”。发动机产生的电力经由PCU 50被供给到第二MG 30或电池60。

第二MG 30主要作为电动机操作，以驱动所述驱动轮80。第二MG 30由来自电池60的电力和由第一MG 20产生的电力中的任一个或两者驱动，并且第二MG 30的驱动力被传递到驱动轮80。另一方面，当车辆1被制动或者随着车辆1正在下坡行驶而其加速度减小时，第二MG 30被驱动轮80的旋转能量(车辆1的操作能量)驱动并且再生发电。以下，由第二MG 30产生的再生电力也被称为“MG2再生电力”。MG2再生电力经由PCU 50回收到电池60中。因此，使用发动机10的燃料获得的电力(发动机产生的电力)和使用车辆1的操作能量而不使用发动机10的燃料获得的电力(MG2再生电力)两者被存储在电池60中。

PCU 50将来自电池60的直流电力转换为用于驱动第一MG 20和第二MG 30的交流电力。PCU 50也将由第一MG 20和第二MG 30产生的交流电力转换为用于对电池60充电的直流电力。例如，PCU 50包括：与第一MG 20和第二MG 30对应地设置的两个逆变器；以及将供给至每个逆变器的直流电压升压至电池60的电压或更高的转换器。

电池60是可再充电的直流电源，并且包括诸如锂离子电池或镍氢电池的二次电池。利用由第一MG 20和第二MG 30中的至少一个产生的电力对电池60充电。电池60将所存储的电力供给至PCU 50。可以采用电双层电容器等作为电池60。

车辆1还设置有各种传感器120。例如，各种传感器120包括检测由使用者正在操作加速器的量的加速器操作量传感器、检测发动机10的旋转速度的旋转速度传感器、检测车速的车速传感器、检测电池60的状态(电压、输入/输出电流和温度)的监视单元等。各种传感器120将检测结果输出到ECU 100。

ECU 100包括CPU(中央处理单元)、存储处理程序等的ROM(只读存储器)、暂时存储数据的RAM(随机存取存储器)、通过其输入和输出各种信号的输入/输出端口(未示出)等，并且基于已经存储在存储器(ROM和RAM)中的信息和来自各种传感器120的信息来执行预定的算术处理。ECU 100基于算术处理的结果控制包括发动机10和PCU 50的各种机器和装置。

电池等效燃料效率的计算

根据该实施例的ECU 100计算“电池等效燃料效率F”作为指示存储在电池60中的电力的质量的指标。电池等效燃料效率F由在发动机10中消耗以对电池60充电的燃料量对电池60中存储的总电力量的比率(单位：g/kWh)表示。换句话说，电池等效燃料效率F是指示在发动机10中消耗多少克燃料以在电池60中消耗单位量(1kWh)的能量的指标。

存储在电池60中的电力是如上所述发动机产生的电力(使用发动机10的燃料获得的电力)和如上所述MG2再生电力(在不使用用于发动机10的燃料的情况下获得的电力)的总和。在计算电池等效燃料效率F中，当利用发动机产生的电力对电池60充电时，与发动机产生的电力对应的燃料被认为一起存储在电池60中，并且当从电池60输出电力时，与输出电力对应的燃料被认为一起被消耗。

图2是示出ECU 100在计算电池等效燃料效率F中执行的处理过程的一个示例的流程图。该流程图以预定周期重复执行。

在步骤(以下，该词语步骤简称为“S”)10中，ECU 100根据下面的等式(1)计算该周期的电池等效燃料量J_(n)(单位：g)。

J_(n)＝J_(n-1)+G·d-F_(n-1)·c…(1)

在等式(1)中，“J_(n-1)”是前一周期的电池等效燃料量J(单位：g)。

“d”是通过在前一周期和当前周期之间的发动机发电输入到电池60中的电力量(单位：kWh)。“G”是在前一周期和当前周期之间的发动机发电期间发动机10的燃料效率(单位：g/kWh)。“G”是考虑到电气系统损失而计算出的值，并且使用后面描述的发动机燃料效率h和电气系统效率η来表达为G＝h/η。等式(1)中的“G·d”是在前一周期和当前周期之间输入到电池60中的等效燃料量(单位：g)。

“c”是在前一周期和当前周期之间从电池60输出的电力量(单位：kWh)。“F_(n-1)”是前一周期的电池等效燃料效率F(单位：g/kWh)。因此，等式(1)中的“F_(n-1)·c”是在前一周期和当前周期之间从电池60输出的等效燃料量(单位：g)。

然后，ECU 100根据下面的等式(2)计算当前周期的电池蓄电量a_(n)(单位：kWh)(S12)。

a_(n)＝a_(n-1)–c+d+r…(2)

在等式(2)中，“a_(n-1)”是前一周期的电池蓄电量(单位：kWh)。“c”是如上所述在前一周期和当前周期之间从电池60输出的电力量(单位：kWh)。“d”是如上所述通过在前一周期到当前周期之间的发动机发电而输入到电池60中的电力量(单位：kWh)。“r”是通过在前一周期和当前周期之间的MG2再生发电而输入到电池60中的电力量(单位：kWh)。换句话说，考虑到从电池60输出的电力量(＝c)、通过发动机发电输入到电池60中的电力量(＝d)和通过MG2再生发电输入到电池60中的电力量(＝r)而计算出电池蓄电量a。

然后，如由以下等式(3)所示，ECU 100计算通过将在S10中计算出的当前周期的电池等效燃料量J_(n)除以在S12中计算出的当前周期的电池蓄电量a_(n)而获得的值作为当前周期的电池等效燃料效率F_(n)(单位：g/kWh)(S14)。

F_(n)＝J_(n)/a_(n)…(3)

当通过MG2再生发电输入到电池60中的电力量(＝r)增加时，根据等式(1)计算出的“电池等效燃料量J_(n)”不增加，而根据等式(2)计算出的“电池蓄电量a_(n)”增加。作为结果，根据等式(3)计算出的“电池等效燃料效率F_(n)”(＝J_(n)/a_(n))减小。因此，随着通过MG2再生发电输入到电池60中的电力量(＝r)更大，电池等效燃料效率F具有更低的值。

发动机功率控制

图3是用于说明根据该实施例的由ECU 100执行的发动机功率控制的一个示例的曲线图。

在图3中，水平轴线表示发动机10的旋转速度(以下也称为“发动机速度”)，并且竖直轴线表示发动机10的转矩(以下也称为“发动机转矩”)。因此，在图3中示出由发动机速度和发动机转矩确定的发动机10的运转条件(以下也称为“发动机运转点”)。

在图3中所示的“等燃料效率线”是通过将发动机运转点与相同的发动机燃料效率h相连而获得的线。这里，发动机燃料效率h意味着发动机10产生单位量(1kWh)的功率所需的燃料量(单位：g/kWh)。具有较小椭圆面积的等燃料效率线指示发动机10具有较高的热效率并且发动机燃料效率h具有较小的值。因此，由最内侧的椭圆形等燃料效率线围绕的区域是具有最低发动机燃料效率h的区域。

在图3中所示的“最佳燃料效率线”是通过将发动机运转点与针对每个发动机速度的最小发动机燃料效率h连接而获得的线。在图3中所示的“最佳操作线”是由设计者基于最佳燃料效率线预先确定的发动机10的操作线，使得在低旋转速度区域中在发动机10中不能够产生NV(噪声和振动)。ECU 100控制发动机速度和发动机转矩，使得发动机10能够在最佳操作线上运转。

因为发动机功率由发动机速度和发动机转矩的乘积确定，所以发动机功率能够用图3中的反比例曲线表示。当发动机10具有最佳热效率值的发动机功率定义为“基准功率P0”时，在表示基准功率P0的反比例曲线与最佳操作线之间的交点是发动机燃料效率h最小的最佳操作点。

图4是示出当发动机10在最佳操作线上运转时获得的发动机功率与发动机燃料效率h之间的对应关系的曲线图。如在图4中所示，当发动机功率等于基准功率P0时，发动机燃料效率h具有最小值，并且随着发动机功率偏离基准功率P0，发动机燃料效率h具有更大的值。

因此，当使用者从车辆1要求的功率(下文中称为“要求功率Pe”)与基准功率P0不同时，如果发动机功率被直接设定为要求功率Pe，则发动机燃料效率h不能具有最小值。

因此，当要求功率Pe与基准功率P0不同时，通过将电池60的充电功率添加到要求功率Pe或从要求功率Pe减去来自电池60的输出功率，根据该实施例的ECU 100使发动机功率更接近于基准功率P0(换句话说，使发动机燃料效率h更接近于最小值)。

具体而言，当要求功率Pe低于基准功率P0时，ECU 100将由“发动机发电功率Pb”添加到要求功率Pe计算出的值(＝Pe+Pb)设定为发动机功率。这里，“发动机发电功率Pb”是为了对电池60充电而用于发动机发电的发动机功率。这样，当Pe<P0时，通过将“Pe+Pb”设定为发动机功率，能够使发动机功率更接近于基准功率P0。此时，将与发动机功率中的要求功率Pe对应的功率转换为用于推进车辆1的能量，并且将与发动机发电功率Pb对应的功率转换为充入电池60中的电力。

另一方面，当要求功率Pe高于基准功率P0时，ECU 100将通过从要求功率Pe减去“马达辅助功率Pm”而计算出的值(＝Pe-Pm)设定为发动机功率。这里，“马达辅助功率Pm”是由利用来自电池60的电力被驱动的第二MG 30辅助的行驶功率。这样，当Pe>P0时，通过将“Pe-Pm”设定为发动机功率，能够使发动机功率更接近于基准功率P0。此时，由发动机功率和马达辅助功率Pm两者提供与要求功率Pe对应的行驶功率。

发动机发电功率Pb和马达辅助功率Pm的计算

如上所述，当要求功率Pe与基准功率P0不同时，通过将由发动机发电功率Pb添加到要求功率Pe而计算出的值设定为发动机功率或将由从要求功率Pe减去马达辅助功率Pm而计算出的值设定为发动机功率，根据本实施例的ECU 100使发动机功率更接近于基准功率P0。

此时，如果简单地确定发动机发电功率Pb或马达辅助功率Pm，使得发动机功率能够等于基准功率P0，则能够将发动机10中的实际燃料消耗量减小到最小值，但是在考虑电气损失和电池等效燃料效率F而计算出的电池等效燃料消耗量可能过度增加。作为结果，令人担忧的是，在考虑发动机10中的燃料消耗量和电池等效燃料消耗量两者而计算出的整个车辆中的燃料消耗量(以下称为“车辆燃料消耗量Q“)可能不达到最小值。

因此，在本实施例中，搜索(计算出)车辆燃料消耗量Q具有最小值时的发动机发电功率Pb或马达辅助功率Pm，并且搜索结果用来设定发动机功率。下面，详细描述用于计算发动机发电功率Pb和马达辅助功率Pm的方法。

发动机发电功率Pb的计算

首先，描述用于计算发动机发电功率Pb的方法。如上所述，当要求功率Pe低于基准功率P0时，将由发动机发电功率Pb添加到要求功率Pe而计算出的值(＝Pe+Pb)设定为发动机功率。因此，当要求功率Pe低于基准功率P0时，发动机10中的实际燃料消耗量q1由以下等式(4)表示。

q1＝h·(Pe+Pb)＝h·Pe+h·Pb…(4)

在等式(4)中，“h·Pe”是在发动机10中用于推进车辆的燃料消耗量，并且“h·Pb”是在发动机10中用于发动机发电的燃料消耗量。

这里，用于发动机发电的燃料消耗量“h·Pb”被转换成电力，并且然后被存储在电池60中。通过将发动机发电功率Pb乘以电气系统效率η而计算出的值(＝Pb·η)是通过消耗燃料而产生并输入到电池60中的电力。通过将发动机燃料效率h乘以发动机发电功率Pb而计算出的值(＝h·Pb)是在发动机10中消耗以对电池60充电的燃料量，并且该值被认为输入到电池60中的等效燃料量。

存储在电池60中的等效燃料量是通过如下计算出的值：将通过消耗燃料而输入到电池中的电力(＝Pb·η)转换为在从电池60输出时的等效燃料消耗量。因此，存储在电池60中的等效燃料消耗量是通过如下获得的值(＝F·Pb·η)，将通过消耗燃料而输入到电池中的电力(＝Pb·η)乘以在该时间点处的电池等效燃料效率F。

在考虑发动机10中的实际燃料消耗量q1和电池60中存储的等效燃料消耗量两者而计算出的车辆燃料消耗量Q(以下称为“车辆燃料消耗量Q1”)能够由以下等式(5)表示，并且通过变换等式(5)导出以下等式(5A)。

Q1＝h·Pe+(h-F·η)·Pb…(5A)

在等式(5)和(5A)中，当发动机发电功率Pb作为一个参数而改变时，在发动机发电功率Pb具有某个值时，车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min。车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min时的发动机发电功率Pb是最佳发动机发电功率Pbmin。关于这一点，参照图5至图9进行详细描述。

图5是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和发动机燃料效率h当中的对应关系的一个示例的曲线图。如在图5中所示，当发动机功率等于基准功率P0时，发动机燃料效率h具有最小值。因此，当要求功率Pe低于基准功率P0时，通过将要求功率Pe和基准功率P0之间的差值ΔP0添加到要求功率Pe(换句话说，通过将发动机发电功率Pb设定为差值ΔP0)，发动机燃料效率h具有最小值。换句话说，当发动机发电功率Pb从0增加(换句话说，发动机功率从要求功率Pe增加)时，发动机燃料效率h降低，直到发动机发电功率Pb达到差值ΔP0为止，并且在发动机发电功率Pb超过差值ΔP0之后增加。

图6是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和等式(5A)中的“h·Pe”当中的对应关系的一个示例的曲线图。因为当计算出车辆燃料消耗量Q1时要求功率Pe能够被认为是恒定的，所以图6中所示的“h·Pe”是通过将图5中所示“h”乘以常数值Pe计算出的值。因此，如在图6中所示，当发动机发电功率Pb从0增加时，“h·Pe”也减小，直到发动机发电功率Pb达到差值ΔP0为止，并且在发动机发电功率Pb超过差值ΔP0之后增加。

图7是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和等式(5A)中的“h-F·η”当中的对应关系的一个示例的曲线图。由图7中的虚线表示的“h”与如上所述由图5中的实线表示的发动机燃料效率h相同。换句话说，当发动机发电功率Pb从0增加时，由图7中的虚线表示的“h”减小，直到发动机发电功率Pb达到差值ΔP0为止，并且在发动机发电功率Pb超过差值ΔP0之后增加。

因为当计算出车辆燃料消耗量Q1时电池等效燃料效率F和电气系统效率η两者能够被认为恒定的，所以“F·η”能够被认为恒定的。因此，如在图7中所示，当发动机发电功率Pb从0增加时，“h-F·η”减小，直到发动机发电功率Pb达到差值ΔP0为止，并且在发动机发电功率Pb超过差值ΔP0之后增加。

如前所述，电池等效燃料效率F可以取决于MG2再生发电量而变化。例如，当MG2再生发电量增加时，电池等效燃料量J不增加，而电池等效燃料效率F(＝J/a)减小，因为电池蓄电量a增加(参考上述等式(1)至(3))。因此，如在图7中所示，与当MG2再生发电量小并且电池等效燃料效率F高时获得的“h-F·η”相比，当MG2再生发电量大并且电池等效燃料效率F低时获得的“h-F·η”具有更大的值。

图8是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和等式(5A)中的“(h-F·η)·Pb”当中的对应关系的一个示例的曲线图。如在图8中所示，在发动机发电功率Pb是0时，“(h-F·η)·Pb”是0，并且在发动机发电功率Pb从0增加时从0单调地增加。

如在图7中所示，如上所述，与当电池等效燃料效率F高时获得的“h-F·η”相比，当电池等效燃料效率F低时获得的“h-F·η”具有更大的值。因此，如在图8中所示，与当电池等效燃料效率F高时获得的“h-F·η”相比，当电池等效燃料效率F低时获得的“(h-F·η)·Pb”具有更大的值。

图9是示意性地示出发动机功率、发动机发电功率Pb和车辆燃料消耗量Q1当中的对应关系的一个示例的曲线图。图9中所示的车辆燃料消耗量Q1具有通过合成图6中所示的“h·Pe”的波形和图8中所示的“(h-F·η)·Pb”的波形而获得的波形。

如从图9中所示的波形能够理解，当发动机发电功率Pb从0增加(换句话说，发动机功率从要求功率Pe增加)时，在发动机发电功率Pb具有某个值时，车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min。车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min时的发动机发电功率Pb是“最佳发动机发电功率Pbmin”。

此外，如从图9中所示的波形能够理解，最佳发动机发电功率Pbmin具有比差值ΔP0小的值。这意味着，与当发动机功率被设定为基准功率P0(＝Pe+ΔP0)时相比，当发动机功率被设定为比基准功率P0低的“Pe+Pbmin”时，能够减少整个车辆中的燃料消耗量。

此外，如从图9中所示的波形能够理解，与当电池等效燃料效率F高时获得的最佳发动机发电功率Pbmin相比，当电池等效燃料效率F低时获得的最佳发动机发电功率Pbmin具有较小的值。这意味着，当发动机发电功率Pb减小时，能够减少整个车辆中的燃料消耗量，因为MG2再生发电量更大，并且电池等效燃料效率F更低。

鉴于以上，当要求功率Pe低于基准功率P0时，根据该实施例的ECU 100根据如上所述等式(5)使用发动机发电功率Pb作为参数来计算车辆燃料消耗量Q1，搜索(计算)车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min时的发动机发电功率Pb，并且将搜索到的值设定为最佳发动机发电功率Pbmin。

马达辅助功率Pm的计算

接着，描述用于计算马达辅助功率Pm的方法。如上所述，当要求功率Pe高于基准功率P0时，将由从要求功率Pe减去马达辅助功率Pm而计算出的值(＝Pe-Pm)设定为发动机功率。因此，当要求功率Pe高于基准功率P0时，发动机10中的实际燃料消耗量q2由以下等式(6)表示。

q2＝h·(Pe-Pm)…(6)

因为马达辅助功率Pm是由第二MG 30辅助的行驶功率，所以通过将马达辅助功率Pm除以电气系统效率η而计算出的值(＝Pm/η)是从电池60输出以获得马达辅助功率Pm的电力，并且通过将该值乘以电池等效燃料效率F获得的值(＝F·Pm/η)是从电池60输出的等效燃料量。

因此，在考虑发动机10中的实际燃料消耗量q2和从电池60输出的等效燃料消耗量两者而计算出的车辆燃料消耗量Q(以下称为“车辆燃料消耗量Q2”)能够由以下等式(7)表示，并且通过变换等式(7)导出以下等式(7A)。

Q2＝h·Pe-(h-F/η)·Pm…(7A)

图10是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和发动机燃料效率h当中的对应关系的一个示例的曲线图。如在图10中所示，当发动机功率等于基准功率P0时，发动机燃料效率h是最小值。因此，当要求功率Pe高于基准功率P0时，通过从要求功率Pe减去要求功率Pe和基准功率P0之间的差值ΔP0(换句话说，通过将马达辅助功率Pm设定为差值ΔP0)，发动机燃料效率h具有最小值。换句话说，当马达辅助功率Pm从0增加(换句话说，发动机功率从要求功率Pe减小)时，发动机燃料效率h减小，直到马达辅助功率Pm达到差值ΔP0为止，并且在马达辅助功率Pm超过差值ΔP0之后增加。

图11是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和等式(7A)中的“h·Pe”当中的对应关系的一个示例的曲线图。因为当计算出车辆燃料消耗量Q2时要求功率Pe能够被认为是恒定的，所以在图11中所示的“h·Pe”是通过将在图10中所示的“h”乘以常数值Pe计算出的值。因此，如在图11中所示，当马达辅助功率Pm从0增加时，“h·Pe”也减小，直到马达辅助功率Pm达到差值ΔP0为止，并且在马达辅助功率Pm超过差值ΔP0之后增加。

图12是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和等式(7A)中的“h-F/η”当中的对应关系的一个示例的曲线图。由图12中的虚线表示的“h”与由如上所述的图11中的实线表示的发动机燃料效率h相同。换句话说，当马达辅助功率Pm从0增加时，由图12中的虚线表示的“h”减小，直到马达辅助功率Pm达到差值ΔP0为止，并且在马达辅助功率Pm超过差值ΔP0之后增加。

因为当计算出车辆燃料消耗量Q2时“F/η”能够被认为是恒定的。因此，如在图12中所示，当马达辅助功率Pm从0增加时，“h-F/η”减小，直到马达辅助功率Pm达到差值ΔP0为止，并且在马达辅助功率Pm超过差值ΔP0之后增加。

如前所述，电池等效燃料效率F可以取决于MG2再生发电量而变化。如在图11中所示，与当MG2再生发电量小并且电池等效燃料效率F高时获得的“h-F/η”相比，当MG2再生发电量大并且电池等效燃料效率F低时获得的“h-F/η”具有更大的值。

图13是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和等式(7A)中的“-(h-F/η)·Pm”当中的对应关系的一个示例的曲线图。如在图13中所示，在马达辅助功率Pm是0时，“-(h-F/η)·Pm”是0，并且在马达辅助功率Pm从0增加时(换句话说，当发动机功率从要求功率Pe减小时)从0单调减小。

如在图12中所示，如上所述，与当电池等效燃料效率F高时获得的“h-F·η”相比，当电池等效燃料效率F低时获得的“h-F·η”具有更大的值。因此，如在图13中所示，与当电池等效燃料效率F高时获得的“-(h-F/η)·Pm”相比，当电池等效燃料效率F低时获得的“-(h-F/η)·Pm”具有更小的值。

图14是示意性地示出发动机功率、马达辅助功率Pm和车辆燃料消耗量Q2当中的对应关系的一个示例的曲线图。图14中所示的车辆燃料消耗量Q2具有通过合成图11中所示的“h·Pe”的波形和图13中所示的“-(h-F/η)·Pm”的波形而获得的波形。

如从图14中所示的波形能够理解，当马达辅助功率Pm从0增加(换句话说，发动机功率从要求功率Pe减小)时，在马达辅助功率Pm具有某个值时，车辆燃料消耗量Q2具有最小值Q2min。车辆燃料消耗量Q2具有最小值Q2min时的马达辅助功率Pm是“最佳马达辅助功率Pmmin”。

此外，如从图14中所示的波形能够理解，最佳马达辅助功率Pmmin具有比差值ΔP0大的值。这意味着，与当发动机功率简单地被设定为基准功率P0(＝Pe-ΔP0)时相比，当发动机功率被设定为比基准功率P0低的“Pe-Pmmin”时，能够减少整个车辆中的燃料消耗量。

此外，如从图14中所示的波形能够理解，与当电池等效燃料效率F高时获得的最佳马达辅助功率Pmmin相比，当电池等效燃料效率F低时获得的最佳马达辅助功率Pmmin具有更大的值。这意味着，当马达辅助功率Pm增加时，能够减少整个车辆中的燃料消耗量，因为MG2再生发电量更大，并且电池等效燃料效率F更低。

鉴于以上，当要求功率Pe高于基准功率P0时，根据该实施例的ECU 100根据如上所述的等式(7)使用马达辅助功率Pm作为参数来计算车辆燃料消耗量Q2，搜索(计算)车辆燃料消耗量Q2具有最小值Q2min时的马达辅助功率Pm，并且将搜索到的值设定为最佳马达辅助功率Pmmin。

发动机功率控制的流程图

图15是示出一个处理过程的一个示例的流程图，ECU 100根据该处理过程执行包括如上所述的发动机发电功率Pb和马达辅助功率Pm的计算的发动机功率控制。该流程图在发动机10在运转中时以预定的周期重复执行。

ECU 100确定要求功率Pe是否低于基准功率P0(S20)。基准功率P0已经被预先记录在ECU 100的存储器中。基于加速器操作量和车速来确定要求功率Pe。

如果要求功率Pe低于基准功率P0(S20中为是)，则ECU 100根据上述等式(5)利用发动机发电功率Pb作为参数来计算车辆燃料消耗量Q1(S30)。换句话说，ECU 100将车辆燃料消耗量Q1设定为Q1＝h·(Pe+Pb)-F·Pb·η。

然后，ECU 100改变发动机发电功率Pb以搜索车辆燃料消耗量Q1具有最小值Q1min时的发动机发电功率Pb，并且将搜索到的值设定为最佳发动机发电功率Pbmin(S32)。然后，ECU 100将通过将最佳发动机发电功率Pbmin添加到要求功率Pe而计算出的值设定为发动机功率(S34)。

另一方面，如果要求功率Pe高于基准功率P0(S20中为“否”)，则ECU 100根据上述等式(7)使用马达辅助功率Pm作为参数来计算车辆燃料消耗量Q2(S40)。换句话说，ECU 100将车辆燃料消耗量Q2设定为Q2＝h·(Pe-Pm)+F·Pm/η。

然后，ECU 100改变马达辅助功率Pm以搜索车辆燃料消耗量Q2具有最小值Q2min时的马达辅助功率Pm，并且将搜索到的值设定为最佳马达辅助功率Pmmin(S42)。然后，ECU100将通过从要求功率Pe减去最佳马达辅助功率Pmmin而计算出的值设定为发动机功率(S44)。

如上所述，当发动机10在运转中时，根据本实施例的ECU 100在要求功率Pe低于基准功率P0时通过将发动机发电功率Pb(电池60的充电功率)添加到要求功率Pe而使发动机功率更接近于基准功率P0(使发动机10的热效率更接近于最佳值)。此时，ECU 100搜索在考虑发动机10中的实际燃料消耗量和电池60的等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量Q1最小的发动机发电功率Pb作为最佳发动机发电功率Pbmin，并且使发动机10输出通过将最佳发动机发电功率Pbmin添加到要求功率Pe而计算出的值。因此，在发动机10在操作中时，在考虑不仅发动机10中的燃料消耗量而且电池60中存储的等效燃料消耗量中，能够使整个车辆中的燃料消耗量最小化。

此外，当发动机10在操作中时，通过在要求功率Pe高于基准功率P0时从要求功率Pe减去马达辅助功率Pm(来自电池60的放电功率)，ECU 100使发动机功率更接近于基准功率P0(使发动机10的热效率更接近于最佳值)。此时，ECU 100搜索在考虑发动机10中的燃料消耗量和电池60的等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量Q2最小的马达辅助功率Pm作为最佳马达辅助功率Pmmin，并且使发动机10输出通过从要求功率Pe减去最佳马达辅助功率Pmmin而计算出的值。因此，在发动机10在操作中的同时，在考虑不仅发动机10中的燃料消耗量而且由电池60消耗的等效燃料消耗量的情况下，能够使整个车辆中的燃料消耗量最小。

本文中公开的实施例在所有方面应该被考虑为说明性的而不是限制性的。本公开的范围不是由上面的描述而是由所附权利要求书示出的，并且旨在包括与权利要求书等同的所有含义和在其范围内的变型。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆，其特征在于包括：

发动机；

旋转电机；

电池，所述电池被电连接到所述旋转电机；以及

控制器，所述控制器被构造成能够计算电池等效燃料效率，所述电池等效燃料效率是为了给所述电池充电而在所述发动机中消耗的燃料量对被存储在所述电池中的总电力量的比率，其中：

所述混合动力车辆能够用来自所述发动机和所述旋转电机中的至少一个的动力行驶；并且

在所述发动机在操作中的同时，所述控制器搜索在考虑到所述发动机中的燃料消耗量及等效燃料消耗量而计算出的车辆燃料消耗量最小时的对所述电池的充放电功率，并且使所述发动机输出通过将搜索到的充放电功率添加到来自使用者的要求功率而计算出的值，所述等效燃料消耗量由所述电池等效燃料效率与所述充放电功率的乘积确定。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，当所述要求功率低于所述发动机具有最佳热效率值的基准功率时，所述控制器将通过从对于所述发动机输出通过将充入所述电池中的充电功率添加到所述要求功率而计算出的功率所需的燃料消耗量减去由所述电池等效燃料效率与所述充电功率的乘积确定的电池等效燃料消耗量计算出的值设定为第一车辆燃料消耗量，搜索所述第一车辆燃料消耗量最小时的所述充电功率作为最佳充电功率，并且使所述发动机输出通过将所述最佳充电功率添加到所述要求功率而计算出的值。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，当所述要求功率高于所述发动机具有最佳热效率值的基准功率时，所述控制器将通过将由所述电池等效燃料效率与从所述电池放电的放电功率的乘积确定的电池等效燃料消耗量添加到对于所述发动机输出通过从所述要求功率减去所述放电功率而计算出的功率所需的燃料消耗量计算出的值设定为第二车辆燃料消耗量，搜索所述第二车辆燃料消耗量最小时的所述放电功率作为最佳放电功率，并且使所述发动机输出通过从所述要求功率减去所述最佳放电功率而计算出的值。