CN113071471A - 动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及的动力传动系统具备的控制装置执行控制输入决定处理和系统控制处理。控制输入决定处理包括按时间步长更新最优化问题的伴随变量p的伴随变量决定处理和控制输入计算处理。伴随变量决定处理包括将伴随变量p的初始值的基本值与外部充放电校正值之和设为初始值的初始值决定处理。基本值是上次控制期间内的伴随变量p的最终值或平均值。外部充放电校正值基于由本次控制期间开始时的充电率SOC减去上次控制期间结束时的充电率SOC所得的外部充放电量决定。由此无需预测将来的车速和车辆驱动转矩，就能决定使燃料消耗量最小的最优控制输入值，且即使在控制停止期间内与外部设备之间进行了充电或放电的情况下，也能适当地决定控制输入值。

Description

动力传动系统
技术领域
本发明涉及动力传动系统(powertrain system)，更详细而言，涉及搭载于能够执行外部充电和外部放电中的至少一方的混合动力(hybrid)车辆的、具备能够驱动该混合动力车辆的内燃机和电动机以及对该电动机供给电力的电池的动力传动系统。
背景技术
例如，专利文献1中公开了一种混合动力车辆。该混合动力车辆具备内燃机、电动机以及对电动机供给电力的电池。而且，混合动力车辆由内燃机和电动机双方驱动。在这样构成的混合动力车辆中，制定用于使在从出发地到目的地的整个路径上燃料消耗量最小的电池的充放电计划。而且，从发动机行驶模式、电动机行驶模式以及使用内燃机和电动机双方的辅助行驶模式中选择基于该充放电计划的最优的混合动力车辆的行驶模式。另外，也执行基于充放电计划的电池的充放电控制。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2015-155261号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在这方面，在具备能够驱动混合动力车辆的内燃机和电动机以及对该电动机供给电力的电池的动力传动系统中，考虑以如下方式决定动力传动系统的工作点(以下，简称为“系统工作点”)和电池的充放电量。
具体而言，为了相对于在任意的控制期间(例如，从当前时刻到行程(trip)结束为止的期间)内使用的车速和车辆驱动转矩而使内燃机的燃料消耗量最小，考虑先行搜索并计算最优控制输入值，该最优控制输入值确定该控制期间内的将来的各时间点的系统工作点和充放电量。为了这样先行计算将来的各时间点的最优控制输入值，需要预测将来的车速和车辆驱动转矩。然而，上述控制期间内的车速和车辆驱动转矩不一定会如预测的那样，另外，在由于某些原因而不能进行预测的情况下，将无法适当地进行控制输入值的搜索。
另外，在对构成为与外部设备之间进行充放电的混合动力车辆搭载动力传动系统的情况下，在上次的控制期间与本次的控制期间之间(例如，上次行程与本次行程之间)的控制停止期间内，可能会在与外部设备之间执行电池的充电或者放电。因此，在假设搭载于这种混合动力车辆的动力传动系统中，希望能够也假设在控制停止期间内可能会执行电池的充电或者放电来适当地决定控制输入值。
本发明是鉴于如上所述的问题所做出的，目的在于提供如下的动力传动系统：无需预测将来的车速和车辆驱动转矩，就能够决定相对于在动力传动控制的控制期间内使用的车速和车辆驱动转矩而使内燃机的燃料消耗量最小的控制输入值，并且即使在控制停止期间内与外部设备之间进行了充电或放电的情况下，也能够适当地决定该控制输入值。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的动力传动系统具备：内燃机，其驱动混合动力车辆；电动机，其驱动所述混合动力车辆；电池，其对所述电动机供给电力；以及控制装置，其进行控制所述内燃机和所述电动机的动力传动控制，所述混合动力车辆构成为能够与一个或多个外部设备之间执行所述电池的充电和放电中的至少一方，所述控制装置在进行所述动力传动控制的控制期间内执行控制输入决定处理和系统控制处理，在所述控制输入决定处理中，以所述电池的充电率SOC的动态变化作为约束条件，解决相对于所述混合动力车辆的速度和驱动转矩而使所述控制期间内的所述内燃机的燃料消耗量mf最小的最优化问题，从而求取确定所述电池的充放电量和所述动力传动系统的系统工作点的控制输入值，在所述系统控制处理中，将通过所述控制输入决定处理求出的所述控制输入值给予所述动力传动系统，从而控制所述内燃机和所述电动机，所述控制输入决定处理包括伴随变量决定处理和控制输入计算处理，在所述伴随变量决定处理中，按时间步长更新所述最优化问题的伴随变量p，在所述控制输入计算处理中，使用通过所述伴随变量决定处理所决定的所述伴随变量p，按所述时间步长搜索并计算使由下式定义的哈密顿量(Hamiltonian)H最小的所述控制输入值，所述伴随变量决定处理包括初始值决定处理，在所述初始值决定处理中，将所述伴随变量p的初始值的基本值与外部充放电校正值之和决定为所述初始值，所述基本值是上次的所述控制期间内的所述伴随变量p的最终值或者平均值，所述外部充放电校正值基于由本次的所述控制期间的开始时的所述充电率SOC减去上次的所述控制期间的结束时的所述充电率SOC所得的外部充放电量来决定，
Figure BDA0002843376200000031
其中，上式的右边第1项是所述燃料消耗量mf的时间变化率dmf/dt，右边第2项是所述伴随变量p与所述充电率SOC的时间变化率dSOC/dt的乘积。
也可以，在所述初始值决定处理中，使所述初始值在所述外部充放电量为正的情况下比所述外部充放电量为零的情况下大。
也可以，在所述初始值决定处理中，使所述初始值在所述外部充放电量为负的情况下比所述外部充放电量为零的情况下小。
也可以，所述初始值决定处理中的所述外部充放电校正值是所述外部充放电量与第1增益的乘积。而且也可以，所述第1增益基于所述混合动力车辆的行驶历史记录来设定。
也可以，所述行驶历史记录包括第1平均车速和第1平均驱动转矩中的至少一方，所述第1平均车速和所述第1平均驱动转矩是上次的所述控制期间内的所述速度和所述驱动转矩的各自的平均值。
也可以，在所述行驶历史记录包括所述第1平均车速的情况下，所述第1平均车速越高，则所述第1增益越大。
也可以，在所述行驶历史记录包括所述第1平均驱动转矩的情况下，所述第1平均驱动转矩越高，则所述第1增益越大。
也可以，所述伴随变量决定处理包括伴随变量修正处理，在所述伴随变量修正处理中，基于所述充电率SOC的目标充电率与实际充电率之差，修正所述伴随变量p。
也可以，在所述伴随变量修正处理中，在所述实际充电率低于所述目标充电率的情况下，减小所述伴随变量p。
也可以，在所述伴随变量修正处理中，在所述实际充电率高于所述目标充电率的情况下，增大所述伴随变量p。
也可以，所述伴随变量修正处理中的所述伴随变量p的校正值是所述差与第2增益的乘积。而且也可以，所述第2增益基于所述混合动力车辆的行驶历史记录来设定。
也可以，所述行驶历史记录包括第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方，所述第2平均车速是第1预定期间内的所述速度的平均值，所述第2平均驱动转矩是第2预定期间内的所述驱动转矩的平均值。
也可以，在所述行驶历史记录包括所述第2平均车速的情况下，所述第2平均车速越高，则所述第2增益越大。
也可以，在所述行驶历史记录包括所述第2平均驱动转矩的情况下，所述第2平均驱动转矩越高，则所述第2增益越大。
发明效果
根据本发明涉及的动力传动系统，计算使由上式定义的哈密顿量H成为最小的控制输入值。因此，能够按时间步长决定使燃料消耗量成为最小的最优控制输入值。而且，该控制输入值是确定电池的充放电量和动力传动系统的系统工作点的输入值。因此，能够根据所决定的最优控制输入值，适当地决定充放电量和系统工作点。
而且，根据本发明涉及的控制输入决定处理，使用上次的控制期间内的伴随变量的最终值或者平均值作为成为对象的最优化问题的伴随变量的初始值。由此，即使将来(希望将控制输入值最优化的期间)的车速和驱动转矩是未知的(换言之就是无需另行预测将来的车速和驱动转矩)，也能够按时间步长适当地决定充放电量和系统工作点。在此基础上，根据初始值决定处理，上述基本值根据基于控制停止期间内的外部充放电量的外部充放电校正值来校正。由此，即使在控制停止期间内与外部设备之间进行了充电或者放电的情况下，相比于不包括初始值决定处理的例子，也能够更适当地决定确定充放电量和系统工作点的控制输入值。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1涉及的动力传动系统的构成例的示意图。
图2是表示与本发明的实施方式1涉及的动力传动控制相关联地由图1所示的控制装置执行的处理的框图。
图3是搜索使哈密顿量H最小的控制输入值uk(最优控制输入值uk *)的概念图。
图4是概念性地示出按时间步长Δt反复计算最优控制输入值u*以及在最优控制输入值u*的计算中使用的伴随变量p的情形的图。
图5是表示与本发明的实施方式1涉及的动力传动控制有关的处理的例程(routine)的流程图。
图6是用于对随着控制停止期间ts内的外部充电或者外部放电的执行带来的技术问题进行说明的时间图。
图7是示出本发明的实施方式1涉及的初始值决定处理所进行的校正的效果的时间图。
图8是示出SOC(k+1)与伴随变量p(k)的关系的图表。
图9是按车辆行驶模式分开示出伴随变量p与SOC的关系的图表。
图10是在模式A～模式G之间比较伴随变量p相对于SOC的灵敏度、即比率ΔP/ΔSOC而示出的图表。
图11是表示与本发明的实施方式2涉及的动力传动控制相关联地由实施方式2的控制装置执行的处理的框图。
图12是按车辆行驶模式示出第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1与比率ΔP/ΔSOC的关系的图表。
图13是表示本发明的实施方式2涉及的初始值决定处理的子例程的流程图。
图14是示出本发明的实施方式2涉及的初始值决定处理所进行的校正的效果的时间图。
图15是用于对实施方式1、2涉及的动力传动控制的技术问题与具有其对策的实施方式3涉及的动力传动控制比较着进行说明的时间图。
图16是表示与本发明的实施方式3涉及的动力传动控制相关联地由实施方式3的控制装置执行的处理的框图。
图17是表示与本发明的实施方式3涉及的动力传动控制有关的处理的例程的流程图。
图18是表示与本发明的实施方式4涉及的动力传动控制相关联地由实施方式4的控制装置执行的处理的框图。
图19是表示在本发明的实施方式4涉及的动力传动控制中为了根据偏差ΔSOC(k)修正伴随变量p(k)所执行的处理的子例程的流程图。
图20是用于说明在利用为了与本发明的实施方式4的伴随变量修正处理进行对比所参照的伴随变量修正处理(比较例1、2)的情况下的工作的时间图。
图21是用于说明在利用本发明的实施方式4的伴随变量修正处理的情况下的工作的时间图。
标号说明
10动力传动系统；20内燃机；28曲轴角传感器；30电动发电机(MG1)；32电动发电机(MG2)；34动力分配机构；38车轮；40变换器(inverter)；44电池；45外部电源；46电器产品；50、62、70、80控制装置；52传感器类。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，对于在各图中共同的要素标注同一标号并省略或简化重复的说明。在以下所示的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况或者原理上明确地确定为该数值的情况以外，本发明不限定于所提及的数值。另外，在以下所示的实施方式中说明的结构、步骤等除了特别明示的情况或者原理上明确地确定为该结构、步骤等的情况以外，不一定是本发明所必需的。
1.实施方式1
首先，参照图1～图8，对本发明的实施方式1进行说明。
1-1.动力传动系统的构成例
图1是用于说明本发明的实施方式1涉及的动力传动系统10的构成例的示意图。图1所示的动力传动系统10具备内燃机20并且具备第1电动发电机30(以下，简称为“MG1”)和第2电动发电机32(以下，简称为“MG2”)作为车辆的动力源。即，作为一例，动力传动系统10应用于混合动力车辆。
作为一例，内燃机20是火花点火式发动机。然而，成为本发明的对象的内燃机也可以是压缩着火式发动机，另外，其汽缸数及汽缸配置不特别限定。内燃机20具备节气门22、燃料喷射阀24以及点火装置26作为用于控制发动机转矩Te的致动器。节气门22配置于进气通路(图略)，控制吸入空气流量。燃料喷射阀24配置于各汽缸，例如直接向汽缸内喷射燃料。点火装置26使用配置于各汽缸的火花塞对汽缸内的混合气进行点火。另外，内燃机20具备用于各种发动机控制的各种传感器。此处所说的各种传感器包括输出与曲轴角相应的信号的曲轴角传感器28。
MG1和MG2均为能够发电的电动机。即，MG1和MG2兼具作为利用被供给的电力输出转矩的电动机的功能与作为将被输入的机械动力转换为电力的发电机的功能，例如是交流同步式的电动发电机。在图1所示的动力传动系统10中，MG1主要作为发电机使用，MG2主要作为驱动车辆的电动机使用。因此，在动力传动系统10的例子中，MG1和MG2中的MG2主要相当于本发明涉及的“电动机”的一例。另外，根据运转条件，存在MG1通过产生负转矩以维持发动机转矩Te从而产生车辆的驱动转矩的情况，因此MG1也与MG2一起相当于本发明涉及的“电动机”的一例。
内燃机20、MG1和MG2经由动力分配机构34以及减速机构36与车轮38连结。动力分配机构34例如为行星齿轮单元，将从内燃机20输出的发动机转矩Te向MG1和车轮38分配。更详细而言，在动力分配机构34中，太阳轮连结于MG1的输出轴30a，行星架连结于内燃机20的曲轴20a，齿圈连结于MG2的输出轴32a。齿圈经由旋转自如地支承于行星架的多个小齿轮而与太阳轮啮合。从内燃机20输出的发动机转矩Te或者从MG2输出的MG2转矩Tm经由减速机构36向车轮38传递。即，内燃机20以及MG2产生并且控制车辆的驱动力。MG1能够使用经由动力分配机构34从内燃机20供给的发动机转矩Te进行再生发电。因此，MG1也用于控制车辆的驱动力。另外，MG2在车辆减速时作为发电机发挥功能，回收车辆动能并转换为电力。
MG1和MG2经由变换器40以及升压转换器42与电池44进行电力的交换。变换器40将储存于电池44的电力从直流变换为交流并向MG2供给，并且将由MG1和MG2生成的电力从交流变换为直流并储存于电池44。因此，电池44利用通过MG1和MG2产生的电力充电，由于电力被MG2消耗而放电。升压转换器42根据需要使电池44的电压上升。
搭载动力传动系统10的混合动力车辆构成为能够与外部电源45之间执行电池44的外部充电、并且能够与电器产品46之间执行电池44的外部放电。外部电源45以及电器产品46相当于本发明涉及的“外部设备”的一例。换言之，本混合动力车辆是具有外部供电功能的插电式混合动力车辆。具体而言，混合动力车辆具备充电器47和插座48。经由插座48以及充电器47从外部电源(充电设备)45向电池44供给电力。其结果，电池44通过外部电源45充电。另一方面，电器产品46例如是家用电器。电池44的电力通过使电器产品46工作而消耗。即，电池44通过电器产品46放电。另外，从外部电源45供给到电池44的电力也使用于本混合动力车辆的驱动。此外，不限于这样的例子，搭载本发明涉及的“动力传动系统”的混合动力车辆也可以构成为能够与一个或多个外部设备之间执行电池的充电和放电中的任一方。
本实施方式的动力传动系统10还具备用于控制动力传动(内燃机20、MG1和MG2)的控制装置50。控制装置50是具有处理器50a和存储器50b的电子控制单元(ECU)。存储器50b存储有用于控制动力传动系统10的程序。处理器50a从存储器50b读取程序并执行程序。控制装置50从用于控制动力传动的各种传感器收取传感器信号。另外，处理器50a使用收取到的传感器信号执行各种程序，输出用于操作动力传动的各种致动器的操作信号。
除了上述的曲轴角传感器28等用于发动机控制的各种传感器之外，控制装置50还电连接有包括加速器位置传感器、制动器位置传感器以及车速传感器的传感器类52等用于动力传动的控制的各种传感器。控制装置50能够使用来自曲轴角传感器28的信号计算发动机转速Ne。
另外，控制装置50电连接有用于控制包括上述的内燃机20(节气门22、燃料喷射阀24以及点火装置26)、MG1和MG2的动力传动的各种致动器。再者，控制装置50构成为能够计算电池44的充电率(SOC)。更详细而言，SOC相当于当前的充电量相对于电池44的满充电量的比例(％)。SOC的取得方法没有特别限定，例如可以通过具备计测流入电池44、从电池44流出的电流的电流传感器，并按时间对计测出的电流进行积分来取得(计算)SOC。此外，控制装置50也可以由多个ECU构成。
在利用上述的动力分配机构34的本动力传动系统10中，若将车辆的要求驱动转矩称为Tp、将MG1的转矩和转速称为Tg和Ng、将MG2的转矩和转速称为Tm和Nm，则用于由动力传动系统10进行的车辆控制的主要参数的关系能够表示为以下的式(1)～(4)。此外，式(1)～(4)中的g1～g6均为正值。更详细而言，g1～g3和g6是动力分配机构34的齿数比，g4和g5是通过不仅包括动力分配机构34的齿数比，还包括用于将车速V转换为齿圈的转速的差动比以及轮胎直径而决定的值。
Tm＝(Tp-Te·g1)/g2…(1)
Tg＝-Te·g3…(2)
Nm＝V·g4…(3)
Ng＝V·g5+Ne·g6…(4)
根据上述的式(1)～(4)的关系，在某个车速V以及要求驱动转矩(车辆驱动转矩的要求值)Tp下，如果确定了发动机转矩Te和发动机转速Ne，则可确定当前的电池44的充放电量Pchg和当前的动力传动系统10的工作点(以下，简称为“系统工作点”)。更详细而言，确定系统工作点这一情况与确定内燃机20的转矩Te和转速Ne、MG1的转矩Tg和转速Ng以及MG2的转矩Tm和转速Nm这一情况相同。另外，电池44的充放电量Pchg通过确定MG1的转矩Tg和转速Ng以及MG2的转矩Tm和转速Nm来确定。这是因为充放电量Pchg成为和MG1的转矩Tg与转速Ng的乘积以及MG2的转矩Tm与转速Nm的乘积相应的值。而且，当确定了电池44的充放电量Pchg时，能够确定SOC。
此外，根据式(4)的关系，在与发动机转矩Te一起确定了MG1的转速Ng代替发动机转速Ne的情况下，也能够同样地确定充放电量和系统工作点。另外，根据式(2)的关系，为了确定充放电量Pchg和系统工作点，也可以使用MG1的转矩Tg代替发动机转矩Te。再者，根据式(3)的关系，在与要求驱动转矩Tp一起给出了MG2的转速Nm代替车速V的情况下，也能够与上述同样地确定充放电量Pchg和系统工作点。此外，车辆驱动转矩相当于车辆的行驶负荷。
1-2.动力传动控制
控制装置50执行为了车辆行驶而控制内燃机20、MG1和MG2的动力传动控制。图2是表示与本发明的实施方式1涉及的动力传动控制相关联地由控制装置50执行的处理的框图。控制装置50与动力传动控制相关联地执行的处理包括“控制输入决定处理54”和“系统控制处理56”。这些处理在进行动力传动控制的控制期间τ内进行。该控制期间τ的一例为车辆的1个行程(从系统起动开始时到系统停止时的期间)。但是，进行动力传动控制的控制期间τ不一定限于1个行程，也可以是1个行程中的任意一部分期间。
1-2-1.控制输入决定处理54
在动力传动系统10的工作期间(车辆行驶期间)，电池44的SOC根据电池44的充放电量Pchg发生变化而变动。执行控制输入决定处理54，以使用SOC的动态变化(动态)作为约束条件，解决相对于车速V和要求驱动转矩Tp而使控制期间τ内的内燃机20的燃料消耗量mf最小这一最优化问题(最小化问题)，从而求取控制输入值u。只要是能够确定电池44的充放电量Pchg和系统工作点的参数，就可以用作该控制输入值u。在具有图1所示的构成的动力传动系统10的例子中，发动机转矩Te和发动机转速Ne成为控制输入值u。换言之，为了计算用于使燃料消耗量mf最小的控制输入值(以下，称为“最优控制输入值u*”)而执行控制输入决定处理54。最优控制输入值u*的计算按预定的时间步长Δt来执行。其结果，按时间步长Δt取得能够使燃料消耗量mf最小的电池44的充放电量Pchg和系统工作点。
在该最优化问题中，使用由以下的式(5)定义的哈密顿量H。如式(5)所示，哈密顿量H是燃料消耗量mf的时间变化率即燃料消耗率dmf/dt与本最优化问题的伴随变量p和SOC的时间变化率dSOC/dt的乘积之和。如后述的式(9)所示，燃料消耗率dmf/dt能够表示为发动机转矩Te与发动机转速Ne的函数。如以下的表示SOC的动态变化(动态)的状态方程式(式(6))那样，SOC的时间变化率dSOC/dt由SOC、发动机转速Ne、发动机转矩Te、车速V以及要求驱动转矩Tp的函数f表示。此外，使这样定义的哈密顿量H最小意味着，在由伴随变量p决定的燃料消耗与电池44的电力消耗的平衡下，使关于这些燃料消耗和电力消耗的合计的能量消耗最小。
Figure BDA0002843376200000111
Figure BDA0002843376200000121
以下的式(7)表示式(5)中的伴随变量p应该满足的关系。式(7)中的Ne*和Te*是符合最优控制输入值u*时的发动机转速Ne和发动机转矩Te。另外，式(8)示出符合成为本最优化问题的对象的控制输入值u的发动机转速Ne和发动机转矩Te的值的范围(集合U)。如式(8)所示，在停止内燃机20而仅使用MG2来使车辆行驶的EV模式下，发动机转速Ne和发动机转矩Te均成为零。另外，包含于集合U的发动机转速Ne和发动机转矩Te的值中也包括在内燃机20正在工作的车辆行驶模式即HV模式(engine on range：发动机运转的范围)下可取的值。具体而言，集合U中也包含在内燃机20的硬件上的约束、以及MG1的转速Ng和动力分配机构34的小齿轮的转速的约束下可取的值。因此，式(8)与上述式(6)一起相当于本最优化问题的约束条件。
Figure BDA0002843376200000122
Ne，Te∈U＝{EV模式(Ne，Te＝0)}∪(发动机运转的范围的Ne，Te)…(8)
(伴随变量决定处理58和控制输入计算处理60)
如图2所示，控制输入决定处理54包括“伴随变量决定处理58”和“控制输入计算处理60”。控制输入计算处理60按时间步长Δt搜索并计算使由式(5)定义的哈密顿量H最小的控制输入值u(t)。本最优化问题可以换作求取使哈密顿量H最小的控制输入值u(t)这一问题来考虑，该问题如以下的式(9)所示。即，式(9)的右边所示的哈密顿量H相当于该问题的目标函数。在各采样时刻t处使哈密顿量H最小的控制输入值u(t)例如能够通过利用拟牛顿法(quasi-Newton method)解决由式(9)表示的问题来计算。
Figure BDA0002843376200000123
此外，在动力传动系统10的例子中，控制输入计算处理60用于按时间步长Δt搜索并计算使HV模式下的哈密顿量HHV(参照以下的式(10))最小的最优控制输入值u*HV(t)。在此基础上，动力传动系统10构成为能够利用HV模式并一起利用EV模式。在这样构成的动力传动系统10中，控制输入决定处理54使用如下的方法决定使哈密顿量H最小(即，使燃料消耗量mf最小)的最优控制输入值u*。即，根据控制输入决定处理54，最优控制输入值u*从通过控制输入计算处理60计算出的HV模式下的最优控制输入值u*HV和EV模式下的控制输入值uEV(Ne和Te均为零)中决定。
更详细而言，在哈密顿量HHV比EV模式时的哈密顿量HEV(参照以下的式(11))小的情况下，最优控制输入值u*HV被当作最优控制输入值u*。因此，在EV模式的使用期间向动力传动系统10给予这种最优控制输入值u*的情况下，内燃机20启动。另一方面，在哈密顿量HEV比哈密顿量HHV小的情况下，控制输入值uEV被当作最优控制输入值u*。在该情况下，与最优控制输入值u*相当的最优发动机转速Ne*和最优发动机转矩Te*均成为零。因此，在HV模式的使用期间向动力传动系统10给予这种最优控制输入值u*的情况下，内燃机20停止。此外，如果是不利用EV模式的混合动力车辆的动力传动系统，则将上述的HV模式下的最优控制输入值u*HV原样地用作最优控制输入值u*即可。
采样时刻t的HV模式时的哈密顿量HHV及EV模式时的哈密顿量HEV分别表示为以下的式(10)及式(11)。此外，式(10)中的集合Ue与式(9)中的Ne及Te的范围(发动机运转的范围内的Ne、Te)相同。此外，在计算HV模式时的哈密顿量HHV时，被代入到式(10)的右边的燃料消耗率dmf/dt的函数及SOC的函数f中的发动机转速Ne及发动机转矩Te的值是与HV模式下的最优控制输入值u*HV相当的Ne*HV及Te*HV。另外，在计算哈密顿量HHV及HEV时，能够使用通过后述的步骤S100的处理取得的值作为代入到SOC的函数f的SOC、当前车速V及要求驱动转矩Tp。而且，能够使用通过后述的步骤S102的处理取得的值作为与函数f相乘的伴随变量p(t)。
Figure BDA0002843376200000131
HEV(t)＝p(t)·f(SOC，0，0，V，Tp)…(11)
在以下的说明中，在表示连续的时刻的情况下使用“t”，在表示离散的时刻(即，每个时间步长Δt的各时刻)的情况下使用“k”。为了由控制输入计算处理60进行的控制输入值u(t)的计算，给予当前的SOC、当前的车速V及要求驱动转矩Tp，并一起给予通过伴随变量决定处理58决定的伴随变量p(t)。具体而言，伴随变量决定处理58包括后述的初始值决定处理59。伴随变量p的初始值p0(即，采样时刻k＝0时的伴随变量p(0))通过初始值决定处理59决定。
关于控制期间τ开始后的第二次以后的伴随变量p的运算，根据伴随变量决定处理58，按时间步长Δt逐次计算并更新伴随变量p(t)。更详细而言，该伴随变量p(t)的更新(即，下一采样时刻(k+1)的伴随变量p(k+1)的计算)通过将当前的采样时刻k的SOC(k)、最优控制输入值u*(k)(＝发动机转速Ne及发动机转矩Te的最优值Ne*(k)及Te*(k))以及伴随变量p(k)代入式(7)，并以数学方式对式(7)求解来进行。此外，最优控制输入值u*(k)(＝最优值Ne*(k)及Te*(k))的计算不仅考虑HV模式而且也考虑EV模式来进行。
图3是搜索使哈密顿量H(更详细而言是HHV)最小的控制输入值uk(最优控制输入值uk *HV)的概念图。在图3中，在以与控制输入值u相当的发动机转速Ne和发动机转矩Te为坐标轴的平面中表示出哈密顿量HHV的等高线。而且，在图3中，表示出通过图2所示的控制输入计算处理60的搜索，采样时刻k的控制输入值uk(＝u(k))接近于最优控制输入值uk *HV的情形。更详细而言，在图3中，表示出在使控制输入值uk相对于第i个搜索值uk i移动了预定量Δu时，接下来的第(i+1)个搜索值uk i+1的哈密顿量HHV变得比第i个搜索值uk i的哈密顿量HHV小的情形。而且，在图3所示的一例中，在接下来的第(i+2)次搜索中获得使哈密顿量HHV最小的最优控制输入值uk *HV。基于这种搜索的最优控制输入值uk *HV的计算例如能够利用拟牛顿法来进行。
接着，图4是概念性地示出按时间步长Δt反复计算最优控制输入值u*以及在最优控制输入值u*的计算中使用的伴随变量p的情形的图。如图4所示，在与控制期间τ开始时(例如，动力传动系统10的起动时)相当的初次的采样时刻(k＝0)，控制输入计算处理60计算最优控制输入值u(0)*(＝u0 *)。该最优控制输入值u0 *(即Ne0 *及Te0 *)通过使用伴随变量p的初始值p0及当前的(实际)SOC0、和省略了图示的当前车速V及要求驱动转矩Tp来解决式(9)中表示的最优化问题算出。此外，关于参照图4说明的最优控制输入值u(t)*的计算，同样不仅考虑HV模式而且也考虑EV模式来进行。
另外，在初次的采样时刻(k＝0)，伴随变量决定处理58对代入了最优控制输入值u0 *(Ne0 *及Te0 *)、SOC0以及初始值p0的式(7)求解。由此，计算在下次(即，一个时间步长Δt之后)的采样时刻(k＝1)的运算中使用的伴随变量p1。
在下一采样时刻(k＝1)，控制输入计算处理60使用如上所述那样计算出的伴随变量p1及当前的SOC1、和当前车速V及要求驱动转矩Tp计算最优控制输入值u1 *。以后，按时间步长Δt反复执行同样的运算。
(初始值决定处理59)
初始值决定处理59使用车辆的上次控制期间τ内的伴随变量p的最终值pf作为初始值p0的基本值。而且，如以下的式(12)所示，初始值决定处理59将该基本值(最终值pf)与外部充放电校正值pg之和计算(决定)为初始值p0。此外，作为该基本值，也可以取代最终值pf而使用在上次控制期间τ内的各采样时刻k处计算出的伴随变量p的平均值pAVE。
P0＝Pf+Pg…(12)
外部充放电校正值pg基于外部充放电量ΔSOCg来决定。在此，为便于说明，也将本次控制期间τ的开始时的充电率SOC简称为“本次起始SOC0NEW”，也将上次控制期间τ的结束时的所述充电率SOC简称为“上次终止SOCfOLD”。如以下的式(13)所示，外部充放电量ΔSOCg通过由本次起始SOC0NEW减去上次终止SOCfOLD获得。而且，更详细而言，如式(14)所示，外部充放电校正值pg由外部充放电量ΔSOCg与校正增益G1的乘积表示。校正增益G1为正值。另外，在本实施方式中，作为校正增益G1的一例，使用了预定的固定值。此外，校正增益G1相当于本发明涉及的“第1增益”的一例。
ΔSOCg＝SOC0NEW-SOCfOLD…(13)
Pg＝ΔSOCg·G1…(14)
为方便起见，将从上次控制期间τ的结束时到本次控制期间τ的开始时的期间称为“控制停止期间ts”(参照后述的图6)。在该控制停止期间ts内，既没有进行外部充电也没有进行外部放电的情况下，外部充放电量ΔSOCg成为零。因此，在控制停止期间ts内没有进行外部充放电的情况下，外部充放电校正值pg成为零，初始值p0不被校正而保持为基本值(最终值pf)不变。
另一方面，在控制停止期间ts内进行了外部充电的情况下，外部充放电量ΔSOCg成为正，外部充放电校正值pg也成为正。其结果，根据式(12)，由于正的外部充放电校正值pg与基本值相加，因此初始值p0比外部充放电校正值pg为零的情况下增大。此外，伴随变量p基本上取负值。因此，在设初始值p0为负的情况下，初始值p0通过该校正，绝对值将会减小。更详细而言，根据式(14)，如果校正增益G1相同，外部充放电量ΔSOCg(正值)越大，则外部充放电校正值pg变得越大。其结果，初始值p0根据式(12)被校正为，外部充放电量ΔSOCg越大，则初始值p0变得越大。
另外，在控制停止期间ts内进行了外部放电的情况下，外部充放电量ΔSOCg成为负，外部充放电校正值pg也成为负。其结果，根据式(12)，由于负的外部充放电校正值pg与基本值相加，因此初始值p0比外部充放电校正值pg为零的情况下减小。此外，在设初始值p0为负的情况下，初始值p0通过该校正，绝对值将会增大。更详细而言，根据式(14)，如果校正增益G1相同，负值的外部充放电量ΔSOCg的绝对值越大，则外部充放电校正值pg变得越小(在负侧增大)。其结果，初始值p0根据式(12)被校正为，负值的外部充放电量ΔSOCg的绝对值越大，则初始值p0变得越小。
1-2-2.系统控制处理56
图2所示的系统控制处理56将通过控制输入决定处理54如上所述那样求出的最优控制输入值u(t)*(即Ne*及Te*)给予动力传动系统10，从而控制内燃机20、MG1和MG2。更详细而言，作为一例，利用如下方法，基于所决定的最优控制输入值u(t)*(即Ne*及Te*)，决定采样时刻k的发动机转矩Te、MG1的转矩Tg及MG2的转矩Tm各自的目标值。
以下的式(15)示出动力传动系统10的驱动系统的运动方程式。换言之，式(15)是规定与由动力传动系统10控制的状态量(控制量)相当的要求驱动转矩Tp(Nm)、充放电量Pchg(W)以及发动机转速Ne的变化率dNe/dt(rad/s2)与作为转矩设备(内燃机20、MG1、MG2)的操作量的各转矩Te、Tg、Tm(Nm)的关系的线性的状态方程式。
Figure BDA0002843376200000171
在式(15)中，除了与充放电量Pchg和转矩Tg、Tm有关的c22及c23以外，c(c11、c12、…)是根据动力传动系统10的硬件规格(例如，各部的惯性及齿数比)确定的常数。c22及c23根据运转期间的转速Ng、Nm的变化而变化。
当通过控制输入决定处理54决定了最优发动机转速Ne*及最优发动机转矩Te*时，确定与它们相应的系统工作点(包括发动机转速Ne)和充放电量Pchg。而且，发动机转速的变化率dNe/dt通过将由最优发动机转速Ne*减去当前的发动机转速Ne(k)而得到的差(Ne*-Ne(k))除以时间步长Δt而获得。在式(15)中，将这样确定的发动机转速变化率dNe/dt(基于最优发动机转速Ne*的值)及充放电量Pchg与基于来自驾驶员的转矩要求(加速器踏板的踩踏量)的要求驱动转矩Tp一起用作目标状态量。因此，通过对由式(15)表示的联立方程式求解，能够获得满足这些目标状态量的操作量(Te、Tg、Tm)。所获得的操作量向转矩设备(内燃机20、MG1、MG2)输出。其结果，在内燃机20中，控制用于发动机转矩控制的各致动器(节气门22、燃料喷射阀24以及点火装置26)以实现被给予的操作量(Te)。另外，关于MG1和MG2的控制，由变换器40控制MG1及MG2以使得实现被给予的操作量(Tg、Tm)。
1-2-3.控制例程
图5是表示与本发明的实施方式1涉及的动力传动控制有关的处理的例程的流程图。作为一例，本例程在动力传动系统10的起动期间(即1个行程期间)按预定的时间步长Δt反复执行。即，本实施方式的控制期间τ的一例为车辆的1个行程。
此外，本实施方式的“控制输入决定处理54”与以下的步骤S100～S106的处理对应，“系统控制处理56”与步骤S108的处理对应。更详细而言，包括“初始值决定处理59”的“伴随变量决定处理58”对应于步骤S102及S106的处理，另外，步骤S104的处理包括进行HV模式用的运算的“控制输入计算处理60”。
在图5所示的例程中，首先，在步骤S100中，控制装置50取得(计算)当前的(实际)SOC，并且使用传感器类52取得当前的车速V及要求驱动转矩Tp。更详细而言，当前的车速V例如使用车速传感器来取得，要求驱动转矩Tp作为与由加速器位置传感器检测出的加速器踏板的踩踏量相应的值来取得。之后，处理前进至步骤S102。
在步骤S102中，控制装置50取得当前的采样时刻k的伴随变量p(k)。控制装置50的存储器50b中存储有上次的控制期间τ(在本实施方式中为上次行程)内的伴随变量p的最终值pf以及上次的终止SOCfOLD。控制装置50在本动力传动控制开始后(例如，动力传动系统10起动后)的初次运算中，为了决定初始值p0，执行上述的初始值决定处理59。在初始值决定处理59中，将上次行程的最终值pf(存储值)作为初始值p0的基本值。使用在步骤S100中取得的当前的SOC(即，本次的起始SOC0NEW)和上次的终止SOCfOLD(存储值)计算外部充放电量ΔSOCg，并且使用外部充放电量ΔSOCg和校正增益G1计算外部充放电校正值pg。而且，计算基本值(初始值p0)与外部充放电校正值pg之和作为初始值p0。
此外，如前所述，初始值p0也可以是上次的控制期间τ内的伴随变量p的平均值pAVE。在使用平均值pAVE的例子中，在各个控制期间τ内计算各采样时刻k的伴随变量p的平均值pAVE，并且，在各个控制期间τ的结束时将最新的平均值pAVE存储于存储器50b。
另外，在步骤S102中，在本动力传动控制的开始后的第二次以后的运算中，使用通过后述的步骤S106的处理在上一采样时刻(k-1)计算出的伴随变量p(k)作为本次的采样时刻的伴随变量p(k)。之后，处理前进至步骤S104。
在步骤S104中，控制装置50通过解决由上述式(9)表示的最优化问题，搜索并计算使哈密顿量H最小的最优控制输入值u*(k)(即，Ne*(k)及Te*(k))。具体而言，如前所述，步骤S104的处理包括搜索并计算使HV模式时的哈密顿量HHV最小的最优控制输入值u*HV(k)的控制输入计算处理60。而且，从通过控制输入计算处理60计算的最优控制输入值u*HV(k)和EV模式下的控制输入值uEV(k)(Ne及Te均为零)中，以使哈密顿量H最小的方式决定最优控制输入值u*(k)。
在步骤S104之后，处理前进至步骤S106。在步骤S106中，控制装置50计算在下一采样时刻(k+1)的运算中使用的伴随变量p(k+1)。伴随变量p(k+1)的计算方法如参照式(7)所述的那样。计算出的伴随变量p(k+1)存储于存储器50b。之后，处理前进至步骤S108。
在步骤S108中，控制装置50执行用于将通过步骤S104的处理计算出的最优控制输入值u*(k)(即，Ne*(k)及Te*(k))应用于动力传动系统10的处理(系统控制处理56)。其结果，确定与最优控制输入值u*(k)对应的系统工作点和电池44的充放电量Pchg。而且，如前所述，基于最优控制输入值u*(k)控制内燃机20、MG1和MG2。
1-3.效果
根据以上说明的本实施方式的动力传动系统10，在每个采样时刻k取得由式(5)定义的哈密顿量H成为最小的最优控制输入值u*(k)。因此，能够以使燃料消耗量mf成为最小的方式决定各采样时刻k的最优控制输入值u*(k)。其结果，能够根据所决定的最优控制输入值u*(k)适当地决定电池44的充放电量Pchg和系统工作点。因此，根据本实施方式的动力传动控制，能够以在各采样时刻k使燃料消耗量mf降低的方式控制动力传动系统10。
而且，根据本实施方式的控制输入决定处理54，使用上次的控制期间τ内的伴随变量p的最终值pf(或者平均值pAVE)作为成为对象的最优化问题的伴随变量p的初始值p0的基本值。由此，即使将来(希望使控制输入值u最优化的期间)的车速V和要求驱动转矩Tp未知，也能够适当地决定各采样时刻k的充放电量Pchg和系统工作点。此外，由于无需另行预测将来的车速V和要求驱动转矩Tp，因此不仅能够实现处理器50a的运算负荷的降低，而且能够适当地决定各采样时刻k的充放电量Pchg和系统工作点。
此外，使用上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)作为伴随变量p的初始值p0的基本值具有如下意义。首先，若在控制期间τ的中途实际SOC大幅地偏离于SOC控制中心值，则有可能需要强制发电或强制放电而导致燃料经济性恶化。为了避免这种情况，优选控制控制期间τ内的实际SOC以使得终止SOCf(控制期间τ的结束时的实际SOC)接近于SOC控制中心值。其原因在于，如果能够控制终止SOCf以使其接近SOC控制中心值，则可以说能使控制期间τ内的实际SOC以SOC控制中心值为中心进行推移。在此，初始值p0影响到终止SOCf。即，初始值p0改变时，终止SOCf会变化。另外，在每个采样时刻k算出的伴随变量p(k)根据车辆行驶历史记录(控制期间τ的车速V和要求驱动转矩Tp的历史记录)变化。而且，根据与哈密顿量H有关的式(5)，伴随变量p相当于电力消耗相对于燃料消耗的权重。因此，在上次的控制期间τ的初始的实际SOC(起始SOC0)以及终止SOCf均为SOC控制中心值(例如60％)的例子中，如果本次的控制期间τ的初始的实际SOC0为60％且本次的控制期间τ内的车辆行驶历史记录(V、Tp的历史记录)与上次的控制期间τ的是同样的，则能够期待通过使用上述的最终值pf或者平均值pAVE作为初始值p0的基本值，在本次的控制期间τ内也与上次同样地达到60％的终止SOCf(即，本次的控制期间τ内的实际SOC以SOC控制中心值为中心进行推移)。根据以上所述，可以说使用上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)作为初始值p0的基本值相当于基于过去(上次)的行驶历史记录来预测与燃料和电池44的电力有关的将来的适当的使用比率。换言之，可以说使用上次的控制期间τ内的最终值pf或者平均值pAVE作为初始值p0的基本值是根据在上次的控制期间τ内获得的信息来预测能够在本次的控制期间τ内实现作为目标的(即，接近于SOC控制中心值的)终止SOCf的初始值p0的基本值。
接着，对使用基于外部充放电量ΔSOCg的外部充放电校正值pg所进行的初始值p0的基本值(上次的控制期间τ的最终值pf或者平均值pAVE)的校正的效果进行说明。
图6是用于对随着控制停止期间ts内的外部充电或者外部放电的执行带来的技术问题进行说明的时间图。在图6中，表示了在上次的行程(控制期间τ)中实际SOC以使起始SOC0OLD以及终止SOCfOLD均与SOC控制中心值一致的方式推移的例子(比较例)。如果本次行程的车辆行驶历史记录(即，车辆的行驶方式)与上次行程的是同样的，则经历了这样的上次行程后的下一行程(本次行程)中的实际SOC波形成为如下的波形。即，通过使用上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)作为初始值p0的基本值，本次行程的实际SOC波形如在图6中用虚线所示的那样成为与上次的同样的波形。因此，能够期待在本次行程中达到与上次行程同样的终止SOCf。
但是，如图6中的虚线的例子那样，上述的效果以本次的起始SOC0NEW与上次的终止SOCfOLD相等、即在控制停止期间ts内没有进行外部充电或者外部放电作为条件来获得。例如，在控制停止期间ts内进行了外部充电的情况下，本次的起始SOC0NEW相对于上次的终止SOCfOLD增加。其结果，即使本次行程的行驶方式与上次行程的行驶方式相同，如图6中用实线所示的那样，本次行程的实际SOC波形也会成为如从虚线的实际SOC波形向SOC增加侧平行移动与基于有无外部充电的起始SOC0NEW的差量相应的量后那样的波形。这对于由于在控制停止期间ts内进行了外部放电因此本次的起始SOC0NEW相对于上次的终止SOCfOLD减少了的情况也是同样的。即，即使行驶方式相同，本次行程的实际SOC波形也会成为如从虚线的实际SOC波形向SOC减少侧平行移动与基于有无外部放电的起始SOC0NEW的差量相应的量后那样的波形。
如上所述，在将上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)原样用作初始值p0的情况下，若在控制停止期间ts内进行了外部充电或者外部放电，则即使行驶方式相同，也变得无法使本次行程的终止SOCf与SOC控制中心值相符。对该原因补充说明。初始值p0的基本值(最终值pf或者平均值pAVE)是以上次行程中的车辆的行驶方式(代表性的是车速V以及车辆驱动转矩(要求驱动转矩Tp)的变化方式)以及充放电收支(终止SOCf与起始SOC0之差)为前提所决定的值。因此，即使在本次行程中以与上次行程相同的行驶方式实现了相同的充放电收支，但是如果有外部充电或者外部放电，则起始SOC0NEW也会发生变化，从而得不到目标的终止SOCf。
鉴于这种技术问题，根据本实施方式的初始值决定处理59，在控制停止期间ts内进行了外部充电或者外部放电的情况下，由基于外部充放电量ΔSOCg的外部充放电校正值pg，校正初始值p0的基本值(上次行程的最终值pf或者平均值pAVE)。
图7是示出本发明的实施方式1涉及的初始值决定处理59所进行的校正的效果的时间图。图8是示出SOC(k+1)与伴随变量p(k)的关系的图表。如图8所示，采样时刻k的伴随变量p(k)与下一采样时刻(k+1)的SOC(k+1)彼此成反比例关系。更详细而言，当根据当前的采样时刻k的伴随变量p(k)以及(实际)SOC(k)决定了最优控制输入值u*(k)时，根据所决定的最优控制输入值u*(k)，下一采样时刻(k+1)的(实际)SOC(k+1)发生变化。具体而言，当伴随变量p(k)增大时，SOC(k+1)相对于SOC(k)降低。相反，当伴随变量p(k)减小时，SOC(k+1)相对于SOC(k)增高。
根据初始值决定处理59，如由式(12)～(14)所示的那样，在控制停止期间ts内进行了外部充电的情况下，初始值p0比外部充放电校正值pg为零的情况下大。这样初始值p0(初次的采样时刻(k＝0)的伴随变量p的值)增大时，根据式(7)，下一采样时刻(k＝1)的伴随变量p1也会增大。这对于接下来的采样时刻(k＝2)及之后的伴随变量p也是同样的。如图8所示，伴随变量p(k)增大意味着SOC(k+1)降低(即，促进了电池44的放电)。因此，当使用外部充放电校正值pg进行了使初始值p0增大的校正时，如图7所示，本次行程中的各时间点的实际SOC相比于没有进行该校正的情况下(虚线的波形)成为取放电侧(使SOC减小一侧)的值。
同样地，根据初始值决定处理59，在控制停止期间ts内进行了外部放电的情况下，初始值p0比外部充放电校正值pg为零的情况下小。其结果，下一采样时刻(k＝1)及之后的伴随变量p(k)也减小，因此SOC(k+1)增高(即，促进电池44的充电)。因此，当使用外部充放电校正值pg进行了使初始值p0减小的校正时，如图7所示，本次行程中的各时间点的实际SOC相比于没有进行该校正的情况下(虚线的波形)成为取充电侧(使SOC增大一侧)的值。
由于以上说明的原因，根据初始值决定处理59，在控制停止期间ts内进行了外部充电或者外部放电的情况下，如图7所示，与没有进行该校正的情况相比，能够使本次行程的终止SOCf接近于SOC控制中心值。而且，这一情况意味着，与没有进行该校正的情况相比，使本次行程中的实际SOC一边更接近于SOC控制中心值、一边推移。其结果，即使在控制停止期间ts内由外部电源45对电池44进行了充电或者从电池44向电器产品46进行了放电的情况下，与没有进行上述校正的情况相比，也能够更适当地决定控制输入值u(k)。
2.实施方式2
接着，参照图9～图14，对本发明的实施方式2进行说明。
2-1.动力传动控制
实施方式2在以下之处与上述的实施方式1不同。即，在实施方式1中，作为校正增益G1，使用了固定值。与此相对，在本实施方式中，为了考虑外部充放电的影响来更适当地设定初始值p0，基于混合动力车辆的行驶历史记录来设定校正增益G1。
图9是按车辆行驶模式分开示出伴随变量p与SOC的关系的图表。在图9中例示了模式A～G。图9中的各直线相当于在使用各车辆行驶模式期间每隔预定时间采样得到的伴随变量p和(实际)SOC的数据的绘制值的近似直线。
在图9所示的例子中，使用模式A～G获得了多种多样的车辆行驶模式的信息。更详细而言，模式A相当于包括市区模式、郊外模式和高速路模式的WLTC(World harmonizedLight vehicles Test Cycle，全球统一轻型车辆测试循环)模式。模式B相当于美国的高速路模式之一的HWY模式。模式C相当于模拟日本的市区的交通拥堵行驶的模式。模式D相当于模拟大都市的交通拥堵行驶的其他交通拥堵行驶模式。模式E相当于作为美国的其他高速路模式的US06模式。模式F相当于模拟洛杉矶郊外的行驶模式的LA#4模式。模式G相当于过去在日本使用的JC08模式。
车辆行驶模式不同时，车辆的行驶方式(代表性的是车速V以及车辆驱动转矩(要求驱动转矩Tp)的变化方式)会不同。其结果，如图9所示，伴随变量p与SOC的关系根据车辆行驶模式而不同。更详细而言，由图9中所示的各近似直线的斜率(比率ΔP/ΔSOC)的差异可知，由于车辆行驶模式的差异，伴随变量p相对于SOC的灵敏度发生变化。图10是在模式A～模式G之间比较伴随变量p相对于SOC的灵敏度、即比率ΔP/ΔSOC而示出的图表。
根据上述的实施方式1的初始值决定处理59，初始值p0根据外部充放电量ΔSOCg来校正。另一方面，如上参照图9以及图10所述的那样，伴随变量p相对于SOC的灵敏度根据车辆行驶模式(mode、pattern)发生变化。这一情况意味着，为了从外部充放电量ΔSOCg转换为外部充放电校正值pg所使用的校正增益G1的最优值根据车辆行驶模式(即，车辆的行驶方式)而变化。
因此，如上所述在初始值决定处理59中所使用的校正增益G1为固定值时，在上次行程的车辆的行驶方式与设定校正增益G1时设想的车辆的行驶方式不同的情况下，校正增益G1有可能不再合适。这可能会导致混合动力车辆的燃料经济性恶化。此外，即使所使用的校正增益G1不是固定值，但如果没有考虑伴随变量p相对于SOC的灵敏度根据上次行程的车辆的行驶方式而变化之处而使得校正增益G1变更，也可能会产生与上述同样的技术问题。
图11是表示与本发明的实施方式2涉及的动力传动控制相关联地由控制装置62执行的处理的框图。控制装置62的处理与控制装置50的处理的不同之处在于，控制输入决定处理54’所包括的伴随变量决定处理58’包括初始值决定处理64以取代初始值决定处理59。
初始值决定处理64基于混合动力车辆的行驶历史记录设定校正增益G1。作为行驶历史记录的具体例子，可使用作为上次的控制期间τ(上次行程)内的车速V和要求驱动转矩Tp的各自的平均值的第1平均车速aveV1和第1平均驱动转矩aveTp1。即，在本实施方式中，为了设定校正增益G1而使用上次行程的行驶历史记录。
图12是按车辆行驶模式示出第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1与比率ΔP/ΔSOC的关系的图表。更详细而言，与各车辆行驶模式(模式A～G)有关的绘制点对应于使用各个模式期间的数据整体(aveV1、aveTp1、ΔP/ΔSOC)的平均值。因此，模式A～G根据各个模式期间的平均的车辆行驶负荷(车辆驱动转矩)以及平均的车速而如图12中所示的那样分布。
图12中的近似直线L相当于与模式A～G的各绘制点有关的近似直线。如由该近似直线L所示的那样，第1平均车速aveV1越高，则比率ΔP/ΔSOC越高。另外，第1平均驱动转矩aveTp1越高，则比率ΔP/ΔSOC越高。如此，根据图12所示的三维关系可知，比率ΔP/ΔSOC与第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1具有高相关性。
根据上述见解，通过利用第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1，能够适当地取得基于上次行程的行驶历史记录的比率ΔP/ΔSOC(即，伴随变量p相对于SOC的灵敏度)。
以下的式(16)表示了在本实施方式的初始值决定处理64中所使用的校正增益G1的计算式的一例。如式(16)所示，在本实施方式中，将作为第1平均车速aveV1和第1平均驱动转矩aveTp1的函数f(aveV1，aveTp1)的比率ΔP/ΔSOC用作校正增益G1。
G1＝f(aveV1，aveTp1)＝A·aveV1+B·aveTp1+C…(16)
如式(16)的例子那样，作为校正增益G1、即比率ΔP/ΔSOC的近似式，能够使用以第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1为自变量的一次式。该近似式中的系数A、B和C例如使用最小二乘法等多元回归分析预先设定。通过利用这种近似式，能够取得(推定)与基于上次行程的行驶历史记录的比率ΔP/ΔSOC(即，伴随变量p相对于SOC的灵敏度)相应的适当的校正增益G1。
此外，通过利用具有如图12所示的关系的比率ΔP/ΔSOC，第1平均车速aveV1越高，则校正增益G1设定得越大。另外，第1平均驱动转矩aveTp1越高，则校正增益G1设定得越大。
此外，为了设定校正增益G1所使用的近似式不限于上述的一次式的例子，也可以是二次以上的高次式。另外，为了设定校正增益G1，也可以代替这种近似式而使用确定了相对于第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1的比率ΔP/ΔSOC的关系的映射(图略)。
2-1-1.控制例程
图13是表示本发明的实施方式2涉及的初始值决定处理64的子例程的流程图。控制装置62将该子例程的处理与上述的图5所示的例程(主例程)并行地执行。而且，该子例程的处理在上述主例程的步骤S102中计算初始值p0的情况下执行。
在图13所示的子例程中，首先，在步骤S200中，控制装置62使用上次的终止SOCfOLD(存储值)和在步骤S100中取得的当前的SOC(即，本次的起始SOC0NEW)计算外部充放电量ΔSOCg。之后，处理前进至步骤S202。
控制装置62在各行程结束时计算行程中的车辆行驶历史记录(第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1)并存储于存储器。在步骤S202中，控制装置62取得那样的上次行程的第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1的存储值。
计算第1平均车速aveV1所使用的车速V例如能够使用车速传感器取得。计算第1平均驱动转矩aveTp1所使用的车辆驱动转矩例如是要求驱动转矩Tp。如前所述，要求驱动转矩Tp例如能够作为与由加速器位置传感器检测出的加速器踏板的踩踏量相应的值来取得。另外，为了计算第1平均驱动转矩aveTp1所使用的车辆驱动转矩也可以是实际驱动转矩。
在步骤S202之后，处理前进至步骤S204。在步骤S204中，控制装置62决定校正增益G1。具体而言，控制装置62使用上述式(16)，计算与通过步骤S202的处理所取得的第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1相应的校正增益G1。之后，处理前进至步骤S206。
在步骤S206中，控制装置62计算在步骤S200中所取得的外部充放电量ΔSOCg与在步骤S204中所决定的校正增益G1的乘积作为外部充放电校正值pg。之后，处理前进至步骤S208。
在步骤S208中，控制装置62按照上述式(12)，计算基本值(上次行程的最终值pf)与通过步骤S206的处理计算出的外部充放电校正值pg之和，将该计算值决定为初始值p0。
2-2.效果
图14是示出本发明的实施方式2涉及的初始值决定处理64所进行的校正的效果的时间图。根据以上说明的本实施方式的初始值决定处理64，基于上次行程的车辆行驶历史记录来设定校正增益G1。如前所述，伴随变量p相对于SOC的灵敏度(即比率ΔP/ΔSOC)根据车辆的行驶方式而变化。因此，通过考虑上次行程的车辆行驶历史记录(车辆的行驶方式)来决定校正增益G1，与将校正增益G1设为固定值的例子相比，能够使用与上次行程的行驶方式相应的适当的校正增益G1，且能够适当地算出基于外部充放电量ΔSOCg的外部充放电校正值pg。其结果，如图14所示，与将校正增益G1设为固定值的例子(参照图7)相比，能够使本次行程的终止SOCf更接近于SOC控制中心值。
更详细而言，根据初始值决定处理64，第1平均车速aveV1越高，则校正增益G1设定得越大。由此，能够考虑第1平均车速aveV1越高、则表示伴随变量p相对于SOC的灵敏度的比率ΔP/ΔSOC越高这一特性，适当地设定校正增益G1。再者，第1平均驱动转矩aveTp1越高，则校正增益G1设定得越大。由此，能够考虑第1平均驱动转矩aveTp1越高、则表示上述灵敏度的比率ΔP/ΔSOC越高这一特性，适当地设定校正增益G1。
3.实施方式3
接着，参照图15～图17，对本发明的实施方式3进行说明。
3-1.动力传动系统的构成例
实施方式3涉及的动力传动系统除了具备后述的图16所示的控制装置70以代替控制装置50之处以外，与实施方式1涉及的动力传动系统10是同样的。
3-2.动力传动控制
3-2-1.实施方式1、2涉及的控制输入决定处理54、54’的技术问题
根据上述的控制输入决定处理54、54’，作为伴随变量p的初始值p0的基本值，可使用上次的控制期间τ内的伴随变量p的最终值pf(或者平均值pAVE)。如前所述，可以说使用上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)作为初始值p0的基本值相当于基于过去(上次)的行驶历史记录预测与燃料和电池44的电力有关的将来的适当的使用比率。换言之，可以说使用上次的控制期间τ的最终值pf或者平均值pAVE相当于没有掌握将来的行驶模式(V、Tp的推移)而假设为将来的行驶模式与过去的行驶模式是同样的来决定伴随变量p。
然而，过去的行驶模式与将来的行驶模式不一定相同。具体而言，在使用控制输入决定处理54的例子中，若假设将来的行驶模式相对于过去的行驶模式而不同，则实际SOC轨迹(相对于时间发生变动的实际SOC的变动中心线)有可能从SOC控制中心值(参照后述的图15)偏离。
图15是用于对上述的实施方式1、2涉及的动力传动控制的技术问题与具有其对策的实施方式3涉及的动力传动控制比较着进行说明的时间图。在图15中由虚线所示的实际SOC的波形表示了在实施方式1、2涉及的动力传动控制的执行期间产生了相对于SOC控制中心值的实际SOC的轨迹的偏离的例子。更详细而言，图15表示了随着时间的经过实际SOC轨迹向实际SOC相对于SOC控制中心值(例如60％)降低的一侧(即，放电侧)偏离的例子。实际SOC轨迹有时也与图15所示的例子相反地向实际SOC相对于SOC控制中心值增高的一侧(即，充电侧)偏离。此处所说的SOC控制中心值相当于本发明涉及的“目标充电率”的一例。
3-2-2.考虑到将来的行驶模式相对于过去的行驶模式的变化的动力传动控制的概要
图16是表示与本发明的实施方式3涉及的动力传动控制相关联地由控制装置70执行的处理的框图。控制装置70在以下说明的点上与实施方式1的控制装置50不同。即，控制装置70与动力传动控制相关联地执行的处理包括“控制输入决定处理72”以代替“控制输入决定处理54”。而且，该控制输入决定处理72所包括的“伴随变量决定处理74”与实施方式1的伴随变量决定处理58的不同之处在于，鉴于参照图15所说明的技术问题而包括“伴随变量修正处理74a”，并且包括初始值决定处理59。如此，在本实施方式中，在控制停止期间ts内进行了外部充电或者外部放电的情况下，伴随变量p的初始值p0的基本值也根据基于外部充放电量ΔSOCg的外部充放电校正值pg来校正。此外，控制装置70的处理也可以包括初始值决定处理64以代替初始值决定处理59。这对于后述的实施方式4也是同样的。
为了基于SOC的偏差ΔSOCfb修正伴随变量p而执行伴随变量修正处理74a。偏差ΔSOCfb相当于由实际SOC轨迹减去SOC控制中心值所得的差。更详细而言，根据伴随变量修正处理74a，如图15所示，作为一例，按时间步长Δt(即，按本实施方式的动力传动控制的控制周期)计算偏差ΔSOCfb。实际SOC轨迹例如通过计算实际SOC的移动平均线来取得。此外，偏差ΔSOCfb相当于本发明涉及的“目标充电率与实际充电率之差”的一例。
伴随变量修正处理74a基于如上那样计算出的偏差ΔSOCfb，作为一例，按时间步长Δt(按控制周期)修正伴随变量p。
接着，表示基于偏差ΔSOCfb的伴随变量p的修正方法的一例。伴随变量p按照以下的式(17)修正。即，通过对修正前的伴随变量p加上将偏差ΔSOCfb乘以预定的FB增益G2所得的校正值来算出修正后的伴随变量p。FB增益G2为正值。因此，偏差ΔSOCfb的绝对值越大，则该校正值的绝对值越大。此外，FB增益G2相当于本发明涉及的“第2增益”的一例。
修正后p＝修正前p+ΔSOCfb·G2…(17)
偏差ΔSOCfb(＝实际SOC轨迹-SOC控制中心值)在实际SOC轨迹相对于SOC控制中心值向放电侧偏离的情况下(实际SOC<SOC控制中心值)为负。因此，根据式(17)，在实际SOC轨迹向放电侧偏离了的情况下，对修正前的伴随变量p加上负的校正值，因此伴随变量p被修正得减小。更详细而言，偏差ΔSOCfb(的绝对值)越大，则将伴随变量p修正得越小。修正后的伴随变量p(k)立即反映在同一时间步长Δt中的最优控制输入值u*(k)的计算中。由此，动力传动系统10被控制为使得与修正前相比抑制了实际SOC的降低(即，为了抑制电池44的电力消耗而使内燃机20的工作时间增加)。其结果，偏差ΔSOCfb减少。
另一方面，在实际SOC轨迹向充电侧偏离了的情况下(实际SOC>SOC控制中心值)，偏差ΔSOCfb为正。因此，根据式(17)，在实际SOC轨迹向充电侧偏离了的情况下，对修正前的伴随变量p加上正的校正值，因此修正前的伴随变量p被修正为增大。更详细而言，偏差ΔSOCfb(的绝对值)越大，则将伴随变量p修正得越大。由此，动力传动系统10被控制为使得与修正前相比促进实际SOC的降低(电池44的电力消耗)。其结果，偏差ΔSOCfb减少。
如前所述，可以说使用上次的控制期间τ内的最终值pf(或者平均值pAVE)作为初始值p0的基本值这一情况相当于基于过去(上次)的行驶历史记录预测与燃料和电池44的电力有关的将来的适当的使用比率。关于这一点，根据伴随变量修正处理74a，可以说修正那样的使用比率的预测值(上次的最终值pf或者平均值pAVE)的反馈处理将会基于偏差ΔSOCfb并按时间步长Δt进行。
3-2-3.控制例程
图17是表示与本发明的实施方式3涉及的动力传动控制有关的处理的例程的流程图。此外，关于图17所示的例程中的步骤S100～S108的处理，如在实施方式1中所述。本例程的步骤S300及S302的处理对应于“伴随变量修正处理74a”。
在图17所示的例程中，处理在步骤S102之后前进至步骤S300。在步骤S300中，控制装置70计算当前的采样时刻k的偏差ΔSOCfb(k)。偏差ΔSOCfb的计算方法的一例如参照图15、16所说明的那样。之后，处理前进至步骤S302。
在步骤S302中，控制装置70根据在步骤S300中计算出的偏差ΔSOCfb(k)，修正在步骤S102中取得的伴随变量p(k)。具体而言，作为一例，利用上述的式(17)计算校正值，根据计算出的校正值来修正伴随变量p(k)。其结果，在实际SOC轨迹相对于SOC控制中心值向放电侧偏离了的情况下，伴随变量p(k)被减小，相反地，在实际SOC轨迹向充电侧偏离了的情况下，伴随变量p(k)被增大。此外，在偏差ΔSOCfb(k)为零的情况下，伴随变量p(k)不被修正。
之后，处理前进至步骤S104。因此，由步骤S302的处理进行修正后的伴随变量p(k)反映在由步骤S104的处理进行的最优控制输入值u*(k)的运算中。
3-3.效果
如上所述，由本实施方式的控制装置70执行的控制输入决定处理72的伴随变量决定处理74包括伴随变量修正处理74a。根据伴随变量修正处理74a，在动力传动控制的执行期间，根据偏差ΔSOCfb并按时间步长Δt修正伴随变量p。由此，对图15中的两个实际SOC波形进行比较可知，根据实线的例子(伴随SOC的反馈(伴随变量修正处理74a)的实施方式3)，与虚线的例子(不伴随SOC的反馈的实施方式1、2)相比，能够使动力传动控制的执行期间的实际SOC轨迹的中心值接近于SOC控制中心值。换言之，能够使本次的控制期间τ的终止SOCf接近于SOC控制中心值。因此，能够抑制在控制期间τ的中途需要强制充电或强制放电的情况。如上，根据本实施方式的动力传动控制，与实施方式1、2的动力传动控制同样地，不仅能够无需预测车速V以及要求驱动转矩Tp，而且即使在本次的控制期间τ的行驶模式相对于过去(上次的控制期间τ)的行驶模式不同的情况下，也能够更适当地决定使燃料消耗量mf最小的系统工作点以及电池44的充放电量Pchg。
3-4.伴随变量修正处理的执行时期的其他例子
在上述的实施方式3中，举出了按时间步长Δt修正伴随变量p的伴随变量修正处理74a的例子。然而，也可以替代上述的例子，例如按比时间步长Δt(动力传动控制的控制周期)长的任意的周期，在进行动力传动控制的控制期间内反复执行本发明涉及的“伴随变量修正处理”。
4.实施方式4
接着，参照图18～图21，对本发明的实施方式4进行说明。
4-1.动力传动系统的构成例
实施方式4涉及的动力传动系统除了具备后述的图18所示的控制装置80以代替控制装置70之处以外，与实施方式3涉及的动力传动系统是同样的。
4-2.动力传动控制
4-2-1.实施方式3涉及的伴随变量修正处理74a的技术问题
根据上述的实施方式3的伴随变量修正处理74a，根据SOC的偏差ΔSOCfb(更详细而言是实际SOC轨迹相对于作为目标的SOC轨迹(SOC控制中心值)的偏差量)修正伴随变量p(反馈处理)。另一方面，如参照图9以及图10已经在实施方式2中说明的那样，伴随变量p相对于SOC的灵敏度根据车辆行驶模式(车辆行驶模式)而变化。这一情况意味着为了从偏差ΔSOCfb转换为校正值(上述的式(17)的右边第2项)所使用的FB增益G2的最优值根据车辆行驶模式而变化。
因此，若在如上所述的反馈处理中所使用的FB增益G2为固定值，则在除了在设定FB增益G2时假设的车辆行驶模式以外的车辆行驶模式下，FB增益G2有可能不再合适。这可能会导致混合动力车辆的燃料经济性恶化。此外，即使所使用的FB增益G2不是固定值，但如果没有考虑伴随变量p相对于SOC的灵敏度根据车辆行驶模式而变化之处来变更FB增益G2，则也可能产生与上述同样的技术问题。
4-2-2.实施方式4涉及的伴随变量修正处理84a的概要
图18是表示与本发明的实施方式4涉及的动力传动控制相关联地由控制装置80执行的处理的框图。控制装置80在以下说明的点上与实施方式3的控制装置70不同。即，控制装置80与动力传动控制相关联地执行的处理包括“控制输入决定处理82”和“系统控制处理56”。而且，该控制输入决定处理82所包括的“伴随变量决定处理84”与实施方式3的伴随变量决定处理74的不同之处在于，鉴于参照图9以及图10所说明的技术问题而包括“伴随变量修正处理84a”以代替“伴随变量修正处理74a”，并且包括初始值决定处理59。
伴随变量修正处理84a与伴随变量修正处理74a的不同之处在于，使用如下这样设定的FB增益G2。具体而言，在本实施方式中使用的FB增益G2基于混合动力车辆的行驶历史记录来设定。作为行驶历史记录的具体例子，使用第2平均车速aveV2和第2平均驱动转矩aveTp2。
第2平均车速aveV2相当于在预定期间内的车速V的平均值。第2平均驱动转矩aveTp2相当于在预定期间内的车辆驱动转矩(要求驱动转矩Tp)的平均值。它们的预定期间的一例为从当前时刻追溯30秒。如此，在本实施方式中，为了设定FB增益G2，使用相对于当前时刻的刚刚之前的行驶历史记录。此外，FB增益G2的设定方法与实施方式2的校正增益G1的设定方法类似。但是，设定校正增益G1所使用的第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1分别为“上次行程中的车速V以及要求驱动转矩Tp的平均值”这一点与在本实施方式中所使用的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2不同。
此外，与计算第2平均车速aveV2有关的预定期间相当于本发明涉及的“第1预定期间”的一例，与计算第2平均驱动转矩aveTp2有关的预定期间相当于本发明涉及的“第2预定期间”的一例。在上述的例子中，第1预定期间与第2预定期间相同，但它们也可以不必相同。
如前所述，设定FB增益G2所使用的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2在成为车速V以及要求驱动转矩Tp的各平均值的计算对象的期间内不同于第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1。然而，关于第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2，也能在第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2与比率ΔP/ΔSOC之间得到与图12所表示的同样的关系。而且，根据从图12获得的上述见解(参照实施方式2)，通过利用第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2，能够适当地取得基于相对于当前时刻的刚刚之前的行驶历史记录的比率ΔP/ΔSOC(即，伴随变量p相对于SOC的灵敏度)。
以下的式(18)表示了在本实施方式的伴随变量修正处理84a中所使用的FB增益G2的计算式的一例。如式(18)所示，在本实施方式中，将作为第2平均车速aveV2与第2平均驱动转矩aveTp2的函数的比率ΔP/ΔSOC用作FB增益G2。
Figure BDA0002843376200000341
如式(18)的例子那样，作为FB增益G2、即比率ΔP/ΔSOC的近似式，能够使用以第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2为自变量的一次式。该近似式中的系数A、B和C例如使用最小二乘法等多元回归分析预先设定。通过利用这种近似式，能够取得(推定)与基于相对于当前时刻的刚刚之前的行驶历史记录的比率ΔP/ΔSOC(即，伴随变量p相对于SOC的灵敏度)相应的适当的FB增益G2。
此外，通过利用具有如图12所示的关系的比率ΔP/ΔSOC，第2平均车速aveV2越高，则FB增益G2设定得越大。另外，第2平均驱动转矩aveTp2越高，则FB增益G2设定得越大。
此外，为了设定FB增益G2所使用的近似式不限于上述的一次式的例子，也可以是二次以上的高次式。另外，为了设定FB增益G2，也可以代替这种近似式而使用确定了相对于第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2的比率ΔP/ΔSOC的关系的映射(图略)。
4-2-3.控制例程
与本实施方式涉及的动力传动控制有关的处理的主例程(图略)与实施方式3的图17所示的例程的不同之处在于，代替步骤S302的处理而执行接下来的图19所示的子例程的处理。
图19是表示在本发明的实施方式4涉及的动力传动控制中为了根据偏差ΔSOCfb(k)修正伴随变量p(k)所执行的处理的子例程的流程图。此外，在本实施方式中，步骤S300的处理(参照图17)以及图19所示的子例程的处理对应于“伴随变量修正处理84a”。
在图19所示的子例程中，首先，在步骤S400中，控制装置80取得偏差ΔSOCfb(k)。所取得的偏差ΔSOCfb(k)是由步骤S300的处理得到的计算值。之后，处理前进至步骤S402。
在步骤S402中，控制装置80取得相对于当前时刻的刚刚之前的车辆行驶历史记录。具体而言，控制装置80取得上述的预定期间(例如，从当前时刻追溯30秒)内的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2。更详细而言，它们为移动平均值。即，由于本子例程的处理按时间步长Δt反复执行，因此按时间步长Δt更新在基于本步骤S400的第2平均车速aveV2的计算中所使用的车速V的时间序列数据。这对于第2平均驱动转矩aveTp2也是同样的。
每个时间步长Δt的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2的值的取得方法的例子与在实施方式2中说明了的第1平均车速aveV1以及第1平均驱动转矩aveTp1的相同。此外，从混合动力车辆的新的行程(本次的行程)的开始到上述预定期间的结束的期间内，仅通过在本次的行程开始后取得的车速V和要求驱动转矩Tp的数据无法令人满意地算出上述预定期间内的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2。在这种期间内，也可以还使用上次的行程中的即将结束前的车速V和要求驱动转矩Tp的数据来计算第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2。然而，也可以不使用上次的行程中的数据而仅使用在本次的行程开始后所取得的数据来计算第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2。另外，计算第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2所使用的上述预定期间不一定限于相对于当前时刻的刚刚之前的期间(即，以从当前时刻追溯的方式确定的期间)，也可以是以从相对于当前时刻的预定时间前的时间点起追溯的方式确定的期间。
在步骤S402之后，处理前进至步骤S404。在步骤S404中，控制装置80决定FB增益G2。具体而言，控制装置80使用上述式(18)，计算与通过步骤S402的处理所取得的第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2相应的FB增益G2。之后，处理前进至步骤S406。
在步骤S406中，控制装置80计算伴随变量p(k)的校正值C(k)。此处所说的校正值C(k)相当于上述式(17)的右边第2项。因此，控制装置80计算在步骤S400中所取得的偏差ΔSOCfb(k)与在步骤S404中所决定的FB增益G2的乘积作为校正值C(k)。之后，处理前进至步骤S408。
在步骤S408中，控制装置80按照上述式(17)，使用通过步骤S406的处理计算出的校正值C(k)，修正在步骤S102中所取得的伴随变量p(k)。
4-3.效果
图20的(A)以及图20的(B)是用于说明在利用为了与本发明的实施方式4的伴随变量修正处理84a进行对比所参照的伴随变量修正处理(比较例1、2)的情况下的工作的时间图。在这些比较例1和2中的伴随变量修正处理中，使用固定值作为FB增益G2。
首先，在图20的(A)所示的比较例1中，时间点t1至时间点t2的期间相当于FB增益G2(固定值)适合于该期间内的车辆的行驶方式的期间。因此，在该期间内，实际SOC轨迹良好地跟随SOC控制中心值(目标SOC轨迹)。
接着，时间点t2相当于车辆的行驶方式发生了变化的时间点。假设在时间点t2之后的期间内继续为变更后的行驶方式。而且，假设在比较例1中的时间点t2之后的期间内，由于行驶方式的变化，FB增益G2(固定值)相对于理想的FB增益G2变得过小。其结果，在比较例1中，由伴随变量修正处理进行的伴随变量p的修正不能令人满意地发挥作用，如图20的(A)所示，随着时间的经过，实际SOC轨迹逐渐向实际SOC相对于SOC控制中心值降低的一侧(即，放电侧)变化。然而，在时间点t3，实际SOC降低到需要实施强制充电的水平。另外，在实际进行了强制充电的情况下，内燃机20的燃料经济性恶化。
此外，比较例1示出因FB增益G2过小而实际SOC向放电侧发生了变化的状况。然而，根据状况，也存在因FB增益G2过小而实际SOC向充电侧变化的情况，而且，作为其结果，也存在需要实施强制放电的情况。另外，在实际进行了强制放电的情况下，由于会进行从电池44的不必要的放电，所以会导致内燃机20的燃料经济性恶化。
另一方面，在图20的(B)所示的比较例2中的时间点t2之后的期间内，由于行驶方式的变化，FB增益G2(固定值)相对于理想的FB增益G2变为过大。其结果，在比较例2中，由伴随变量修正处理进行的伴随变量p的修正过度，如图20的(B)所示，实际SOC轨迹相对于SOC控制中心值大幅地波动。其结果，发生电池44的不必要的放电/充电。这一情况可能导致内燃机20的燃料经济性恶化及电池44的劣化中的至少一方。
图21是用于说明在利用本发明的实施方式4的伴随变量修正处理84a的情况下的工作的时间图。如上所述，根据本实施方式的伴随变量修正处理84a，FB增益G2基于混合动力车辆的行驶历史记录(第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2)来设定(变更)。更详细而言，在图21中所示的时间点t2，车辆的行驶方式发生变更后，按时间步长Δt更新第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2。也即是说，行驶方式变更后的数据逐渐反映在第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2的各自的值上。
而且，随着第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2的更新，作为FB增益G2的比率ΔP/ΔSOC也逐渐更新。也即是说，逐渐进行比率ΔP/ΔSOC(FB增益G2)的学习以使得反映变更后的行驶方式。其结果，FB增益G2逐渐接近适合于变更后的行驶方式的值。此外，在图21所示的例子中，FB增益G2逐渐增大以成为适合于变更后的行驶方式的值。
根据本实施方式的伴随变量修正处理84a，如上所述，在行驶方式变更了的情况下，变更FB增益G2以使其成为适合于变更后的行驶方式的值。其结果，如图21例示的那样，即使在行驶方式变化了的情况下，也能抑制实际SOC轨迹相对于SOC控制中心值的偏离变得过大。而且，如图21所示，在FB增益G2收敛为适合于变更后的行驶方式的值之后，使实际SOC轨迹适当地收敛为SOC控制中心值。
另外，根据本实施方式的伴随变量修正处理84a，第2平均车速aveV2越高，则FB增益G2设定得越大。由此，能够考虑第2平均车速aveV2越高、则表示伴随变量p相对于SOC的灵敏度的比率ΔP/ΔSOC越高这一特性，适当地设定FB增益G2。再者，第2平均驱动转矩aveTp2越高，则FB增益G2设定得越大。由此，能够考虑第2平均驱动转矩aveTp2越高、则表示上述灵敏度的比率ΔP/ΔSOC越高这一特性，适当地设定FB增益G2。
5.其他实施方式
5-1.设定增益G1、G2所使用的行驶历史记录的其他例子
在此，列举FB增益G2为例进行说明，但以下的例子同样也能够应用于设定校正增益G1所使用的行驶历史记录。
在上述的实施方式4中，第2平均车速aveV2和第2平均驱动转矩aveTp2双方被用于FB增益G2的设定。然而，也可以替代这样的例子，将第2平均车速aveV2和第2平均驱动转矩aveTp2中的任一方用于FB增益G2的设定。另外，也可以使用预定期间内的车辆驱动输出的平均值即平均驱动输出(kW)以代替第2平均驱动转矩aveTp2(Nm)。
再者，设定FB增益G2所使用的行驶历史记录例如也可以除了第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方之外还包含平均车辆加速度。此处所说的平均车辆加速度是预定期间内的混合动力车辆的加速度的平均值，加速度不仅包括正的加速度，也包括负的加速度(减速度)。计算平均车辆加速度所使用的上述预定期间既可以与计算第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方所使用的预定期间相同，也可以不同。而且，作为一例，在除了第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2之外还使用平均车辆加速度aveA的情况下，增益(FB增益G2)也可以基于与上述的式(18)同样的考虑，例如按照以下的式(19)来决定。
Figure BDA0002843376200000391
另外，设定FB增益G2所使用的行驶历史记录例如也可以除了第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方之外还包含平均车辆加加速度，或者也可以除了第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方之外还包含平均车辆加速度和平均车辆加加速度。此处所说的平均车辆加加速度是预定期间内的混合动力车辆的加加速度的平均值。加加速度不仅包括正的加加速度，也包括负的加加速度。计算平均车辆加加速度所使用的上述预定期间既可以与计算第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方所使用的预定期间、以及计算平均车辆加速度所使用的预定期间相同，也可以不同。而且，作为一例，在除了第2平均车速aveV2以及第2平均驱动转矩aveTp2之外还使用平均车辆加速度aveA以及平均车辆加加速度aveJ的情况下，FB增益G2也可以基于与上述的式(18)同样的考虑，例如按照以下的式(20)来决定。
Figure BDA0002843376200000392
此外，上述的计算平均车辆加速度所使用的加速度也可以使用加速度传感器(G传感器)来取得。另外，计算平均车辆加加速度所使用的加加速度也可以通过用时间对加速度传感器的输出进行微分来取得，或者也可以使用加加速度传感器来取得。另外，上述的加速度及加加速度例如也可以如下这样作为基于加速器踏板的操作信息的推定值来取得。
具体而言，加速度例如也可以使用确定加速器踏板的踩踏量(或其踏力)与加速度的关系的关系信息(例如，关系式或映射)而作为与踩踏量(或踏力)相应的值来推定。另外，加加速度例如也可以使用确定加速器踏板的踩踏速度与加加速度的关系的关系信息(例如，关系式或映射)而作为与踩踏速度相应的值来推定。
5-2.动力传动系统的其他例子
在上述的实施方式1～4中，对与利用图1所示的动力分配机构34的动力分配方式的混合动力系统相当的动力传动系统10进行了说明。然而，只要成为本发明的对象的“动力传动系统”具备能够驱动混合动力车辆的内燃机及电动机、和向该电动机供给电力的电池，则不限于上述的例子。即，本发明涉及的动力传动系统例如也可以构成为将驱动车辆的内燃机与电动机并联地连结的并联方式的混合动力系统。
5-3.动力传动系统的控制输入值的其他例子
在上述的实施方式1～4中，使用发动机转速Ne及发动机转矩Te作为控制输入值u。然而，本发明涉及的最优化对象的“控制输入值”取决于动力传动系统的构成，不限于上述的例子。即，例如在具备与有级式的自动变速器组合而得到的内燃机的动力传动系统中，也可以替代发动机转速Ne而将自动变速器的档位与发动机转矩Te一起用作控制输入值。这是因为当知道所选择的档位时，可基于车速V得知发动机转速Ne。此外，在具备有级式的自动变速器的例子中，当变更档位时，发动机转速Ne不连续地(阶段性地)发生变化。因此，在搜索最优控制输入值时，也可以针对每个档位算出哈密顿量，并控制自动变速器以选择与所算出的多个哈密顿量中的最小的哈密顿量对应的档位。
关于以上所说明的各实施方式所记载的例子及其他各变形例，除了已明示的组合以外也可以在可能的范围内适当地进行组合，另外，也可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形。

Claims (14)

1.一种动力传动系统，具备：
内燃机，其驱动混合动力车辆；
电动机，其驱动所述混合动力车辆；
电池，其对所述电动机供给电力；以及
控制装置，其进行控制所述内燃机和所述电动机的动力传动控制，
所述动力传动系统的特征在于，
所述混合动力车辆构成为能够与一个或多个外部设备之间执行所述电池的充电和放电中的至少一方，
所述控制装置在进行所述动力传动控制的控制期间内执行控制输入决定处理和系统控制处理，
在所述控制输入决定处理中，以所述电池的充电率SOC的动态变化作为约束条件，解决相对于所述混合动力车辆的速度和驱动转矩而使所述控制期间内的所述内燃机的燃料消耗量mf最小的最优化问题，从而求取确定所述电池的充放电量和所述动力传动系统的系统工作点的控制输入值，
在所述系统控制处理中，将通过所述控制输入决定处理求出的所述控制输入值给予所述动力传动系统，从而控制所述内燃机和所述电动机，
所述控制输入决定处理包括伴随变量决定处理和控制输入计算处理，
在所述伴随变量决定处理中，按时间步长更新所述最优化问题的伴随变量p，
在所述控制输入计算处理中，使用通过所述伴随变量决定处理所决定的所述伴随变量p，按所述时间步长搜索并计算使由下式定义的哈密顿量H最小的所述控制输入值，
所述伴随变量决定处理包括初始值决定处理，在所述初始值决定处理中，将所述伴随变量p的初始值的基本值与外部充放电校正值之和决定为所述初始值，
所述基本值是上次的所述控制期间内的所述伴随变量p的最终值或者平均值，
所述外部充放电校正值基于由本次的所述控制期间的开始时的所述充电率SOC减去上次的所述控制期间的结束时的所述充电率SOC所得的外部充放电量来决定，
Figure FDA0002843376190000021
其中，上式的右边第1项是所述燃料消耗量mf的时间变化率dmf/dt，右边第2项是所述伴随变量p与所述充电率SOC的时间变化率dSOC/dt的乘积。
2.根据权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述初始值决定处理中，使所述初始值在所述外部充放电量为正的情况下比所述外部充放电量为零的情况下大。
3.根据权利要求1或2所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述初始值决定处理中，使所述初始值在所述外部充放电量为负的情况下比所述外部充放电量为零的情况下小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，
所述初始值决定处理中的所述外部充放电校正值是所述外部充放电量与第1增益的乘积，
所述第1增益基于所述混合动力车辆的行驶历史记录来设定。
5.根据权利要求4所述的动力传动系统，其特征在于，
所述行驶历史记录包括第1平均车速和第1平均驱动转矩中的至少一方，所述第1平均车速和所述第1平均驱动转矩是上次的所述控制期间内的所述速度和所述驱动转矩的各自的平均值。
6.根据权利要求5所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述行驶历史记录包括所述第1平均车速的情况下，所述第1平均车速越高，则所述第1增益越大。
7.根据权利要求5或6所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述行驶历史记录包括所述第1平均驱动转矩的情况下，所述第1平均驱动转矩越高，则所述第1增益越大。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，
所述伴随变量决定处理包括伴随变量修正处理，在所述伴随变量修正处理中，基于所述充电率SOC的目标充电率与实际充电率之差，修正所述伴随变量p。
9.根据权利要求8所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述伴随变量修正处理中，在所述实际充电率低于所述目标充电率的情况下，减小所述伴随变量p。
10.根据权利要求8或9所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述伴随变量修正处理中，在所述实际充电率高于所述目标充电率的情况下，增大所述伴随变量p。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，
所述伴随变量修正处理中的所述伴随变量p的校正值是所述差与第2增益的乘积，
所述第2增益基于所述混合动力车辆的行驶历史记录来设定。
12.根据权利要求11所述的动力传动系统，其特征在于，
所述行驶历史记录包括第2平均车速和第2平均驱动转矩中的至少一方，所述第2平均车速是第1预定期间内的所述速度的平均值，所述第2平均驱动转矩是第2预定期间内的所述驱动转矩的平均值。
13.根据权利要求12所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述行驶历史记录包括所述第2平均车速的情况下，所述第2平均车速越高，则所述第2增益越大。
14.根据权利要求12或13所述的动力传动系统，其特征在于，
在所述行驶历史记录包括所述第2平均驱动转矩的情况下，所述第2平均驱动转矩越高，则所述第2增益越大。
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