混合动力车辆的控制装置制造方法

混合动力车辆的控制装置制造方法
【专利摘要】在能够设定为多个行驶模式的混合动力车辆的控制装置中，避免切换行驶模式时的驱动力不足，提高响应性。在具备内燃机和两个电动机且能够选择使用内燃机进行行驶的状态和使用电动机进行行驶的状态的混合动力车辆的控制装置中，具备：预测单元(步骤S2～S4)，在使内燃机停止而使用两个电动机的动力来使车辆行驶时，基于表示行驶中的车辆的状态的检测值来预测要使内燃机起动的情况；切换单元(步骤S5)，切换成如下的状态：不使用使内燃机起动所要使用的电动机，而使用另一方的电动机来使混合动力车辆行驶；及起动单元，在使用所述另一方的电动机的动力来使所述车辆行驶的状态下，使内燃机起动。
【专利说明】混合动力车辆的控制装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及具备内燃机及马达等种类不同的动力装置作为车辆的动力源的混合动力车辆的控制装置。

【背景技术】
[0002]以往，已知有一种混合动力车辆，具备内燃机和通过电力来输出动力的马达作为动力源，内燃机输出的动力通过动力分配机构分配而传递给具备发电功能的马达侧和与驱动轮连接的输出侧。该动力分配机构通过由多个旋转要素组成的差动机构构成，在任意一个旋转要素上连结内燃机，在其他的旋转要素上连结马达。而且，已知有一种混合动力车辆，能够选择在上述的动力源中仅利用内燃机进行行驶的模式、仅利用马达进行行驶的模式、通过内燃机和马达这两者进行行驶的模式等多个行驶模式。
[0003]例如，在美国专利申请公开第2009/0082171号说明书中记载了一种混合动力车辆，具备发动机和两个电动发电机作为动力源，且具备行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括:经由离合器或制动器而与第一电动发电机及发动机连接的齿圈；与第二电动发电机连结的太阳轮；经由输出件而与驱动轮连接的行星轮架。特别公开了一种电气性的变速机构，通过上述离合器、制动器的动作与输出动力的动力源的组合，而能够设定多个行驶模式。具体而言，公开了能够使行驶模式转变成使两个电动发电机驱动的双马达电动模式、仅使第二电动发电机驱动的单马达电动模式、使发动机及第二电动发电机驱动的分配模式。
[0004]另外，在日本特开平08-295140号公报中记载了一种混合动力车辆，其构成为，通过行星齿轮机构来构成动力分配机构，将发动机输出的动力向行星轮架输入，并且在太阳轮上连结发电机马达，从齿圈输出转矩并向该转矩加减电动马达产生的转矩。该混合动力车辆构成为通过制动器选择性地将发动机与行星轮架一起固定。使该发动机停止而利用发电机马达的动力行驶时，通过制动器将行星轮架固定，由此能够使动力分配机构作为减速器发挥功能。
[0005]根据上述的文献记载的装置，通过将离合器、制动器卡合或释放来切换行驶模式，但是在该模式转变前后作为动力源而使用的动力装置的输出性能不同，因此输出的动力相对于要求驱动力可能会不足。即，难以同时实现快速地切换行驶模式和避免行驶模式转变时的驱动力不足。例如，在从仅马达的行驶模式向使用来自发动机的输出的行驶模式切换时，为了使发动机起动而使用马达，这种情况下，由于要求驱动力大而使发动机起动，因此马达的动力为了使发动机起动而被使用，从而存在相对于要求驱动力的驱动力暂时不足的可能性。


【发明内容】

[0006]本发明着眼于上述的技术课题而作出，目的在于提供一种具备种类不同的多个动力装置，且在从使用的动力装置互不相同的规定的行驶模式向其他的行驶模式转变时能够抑制驱动力暂时不足等引起的不适感的混合动力车辆的控制装置。
[0007]为了实现上述的目的，本发明涉及一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机和两个电动机，且构成为能够选择使用所述内燃机输出的动力进行行驶的状态和使所述内燃机停止而使用至少任意一个电动机输出的动力进行行驶的状态，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，具备:预测单元，在使所述内燃机停止而使用所述两个电动机的动力来使所述车辆行驶时，基于表示行驶的所述车辆的状态的检测值来预测要使所述内燃机起动的情况；切换单元，在通过所述预测单元预测到要使所述内燃机起动时，切换成如下的状态:不将所述两个电动机中的使所述内燃机起动所要使用的电动机使用于所述混合动力车辆的行驶，而使用另一方的电动机输出的动力来使所述混合动力车辆行驶；及起动单元，在使用所述另一方的电动机的动力来使所述车辆行驶的状态成立之后，使所述内燃机起动。
[0008]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，所述检测值包括向所述电动机供给电力的蓄电装置的蓄电剩余量、车速、要求驱动力、所述电动机的温度中的至少任意一个，所述预测单元包括如下的单元:在所述蓄电剩余量比关于蓄电剩余量的基准值少的情况、所述车速与关于车速的基准值相比为高车速的情况、所述温度与关于温度的基准值相比为高温的情况中的任意一种情况和要求驱动力比关于要求驱动力的基准值小的情况成立时，使应起动所述内燃机的状态的预测成立。
[0009]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，所述基准值包括用于预测要使所述内燃机起动的情况的第一基准值，在用于使所述内燃机起动的基准值即第二基准值中，至少所述蓄电装置的蓄电剩余量比关于蓄电剩余量的第二基准值少的情况成立时，所述起动单元使所述内燃机起动，关于所述蓄电剩余量的第一基准值是比关于所述蓄电剩余量的第二基准值大的值。
[0010]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，关于所述蓄电装置的第一基准值被设定成为如下的值:所述车速处于高车速侧时设定的值比所述车速处于低车速侧时设定的值大。
[0011]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置还具备:存储单元，存储关于所述蓄电装置的蓄电剩余量的变化率；及基准值变更单元，基于所述蓄电剩余量的变化率来变更关于蓄电剩余量的所述第一基准值，使所述蓄电剩余量的变化率中的下降率相对大时变更的第一基准值变更为比所述蓄电剩余量的下降率相对小时变更的第一基准值小的值。
[0012]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置还具备:存储单元，存储关于所述车速的变化率；及基准值变更单元，基于所述车速的变化率来变更关于蓄电剩余量的所述第一基准值，使该车速的变化率相对大时变更的第一基准值变更为比所述车速的变化率相对小时变更的第一基准值小的值。
[0013]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置还具备:连结要素，固定或释放所述内燃机的旋转轴；及释放指示单元，在通过所述预测单元预测到要使所述内燃机起动时使所述连结要素释放。
[0014]根据该发明，在通过预测单元预测到要使内燃机起动时，通过切换单元从使用两个电动机的动力的行驶状态向使用一个电动机的动力的行驶状态切换，因此能够避免在通过起动单元使内燃机起动时为了使该内燃机起动而使用的电动机成为原因的驱动力不足发生。而且，在通过起动单元使内燃机起动之前，作为预备的状态，能够维持成使用一个电动机的动力的行驶状态。
[0015]根据本发明，基于蓄电装置的蓄电剩余量、车速、驱动力、电动机的温度中的至少任意一个来预测要使内燃机起动的情况，因此即便在仅使一个电动机作为动力源发挥功能的情况下，也能充分确保从蓄电装置向电动机的可供电量，因此能够避免在通过起动单元使内燃机起动时相对于要求驱动力的驱动力不足发生。而且，基于行驶的车辆的状态来实施由切换单元进行的行驶模式的切换，因此能够使两个电动机作为动力源发挥功能，能够以电力利用率良好的状态使车辆行驶。
[0016]根据本发明，设置了作为内燃机的起动条件的关于蓄电剩余量的第二基准值，因此能够避免在通过起动单元使内燃机起动时来自作为动力源发挥功能的电动机的输出不足，能够防止驱动力不足发生。而且，通过比该第二基准值大的值即第一基准值来执行切换单元的控制，因此能够以行驶的车辆的状态、尤其是蓄电剩余量适当的状态进行行驶，因此能够使两个电动机作为动力源发挥功能，能够以电力利用率良好的状态使车辆行驶。
[0017]根据本发明，关于蓄电剩余量的第一基准值对应于车速而设定为不同的值，尤其是在低车速侧设定为相对小的值，在高车速侧设定为相对大的值，因此即使对应于车速变化而蓄电剩余量变化，也能够防止驱动力不足发生。而且，即使在蓄电剩余量下降的情况下，在低车速侧也能够使两个电动机作为动力源发挥功能，因此能够使电力利用率良好的行驶状态继续。
[0018]根据本发明，通过基准值变更单元，基于蓄电剩余量的下降率或车速的变化率来变更第一基准值，因此除了车辆的行驶状态之外，还基于存储于存储单元的驾驶倾向，能够实施由切换单元进行的切换控制。因此，即使处于加减速的频度多或其变化量大的驾驶倾向的情况下，也能够避免蓄电装置的蓄电剩余量急剧下降产生的驱动力不足。
[0019]根据本发明，在通过释放指示单元将对内燃机的旋转进行固定的连结要素释放的状态、且通过切换单元而使用一个电动机输出的动力进行行驶的状态下，通过起动单元使内燃机起动，因此只要通过不作为动力源发挥功能的电动机使空转状态的内燃机进行电动回转即可，能够提高内燃机的起动的响应性。因此，能够防止或抑制如下情况:由于使内燃机起动，驱动力暂时下降，或产生冲击，或给搭乘者带来不适感。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是用于说明本发明的混合动力车辆的控制装置的控制的流程图。
[0021]图2是车速和SOC来表示各行驶模式的交界线及设定各行驶模式的区域的映射。
[0022]图3是表示关于蓄电装置的蓄电剩余量的推移和各行驶模式的转变的时间图。
[0023]图4是表示车速及SOC的推移和行驶模式的切换的时间图。
[0024]图5是表示关于车速的推移和各行驶模式的转变的时间图。
[0025]图6是示意性地表示搭载有本发明的混合动力车辆的控制装置的车辆的概要图的图。
[0026]图7是关于构成动力分配机构的行星齿轮机构的共线图，(a)是表示第二 EV模式的情况，(b)是表示第一 EV模式的情况，(c)是表示基于马达的发动机起动的情况。
[0027]图8是表示各行驶模式下的发动机和各电动发电机的动作状态及连结要素的卡合或释放状态的表。
[0028]图9是表示以对应于车辆的行驶状态而使交界线移动的方式进行控制时的一例的映射。
[0029]图10是搭载有本发明的混合动力车辆的控制装置的另一具体例的车辆的概要图。
[0030]图11是搭载有本发明的混合动力车辆的控制装置的另一具体例的车辆的概要图。

【具体实施方式】
[0031]以下，基于具体例来说明本发明。本发明的混合动力车辆的控制装置进行从所谓EV(Electric Vehicle)模式向所谓HV(Hybrid Vehicle)模式的切换的控制，该EV (Electric Vehicle)模式是仅通过从电动机输出的动力进行行驶的状态，该HV (HybridVehicle)模式是通过从电动机及内燃机输出的动力进行行驶的状态。换言之，是在车辆行驶中，以使停止的内燃机起动而进行切换行驶模式的方式控制的混合动力车辆用控制装置。在本发明中作为对象的混合动力车辆具备内燃机和二台电动机作为种类不同的动力装置。是所谓两马达类型的混合动力车辆。而且，前述的模式是混合动力车辆的行驶用的驱动力的利用方式。具体而言，存在为了行驶而使用内燃机输出的动力的方式、为了行驶而使用内燃机及电动机输出的动力的方式、为了行驶而使用电动机输出的动力的方式等，这些动力源输出的动力使各种离合器或制动器等连结要素适当卡合或释放而传递至驱动轮，因此不仅是各模式所需的动力源，而且卡合的连结要素有时也不同。需要说明的是，在以下的说明中，有时将“模式”称为“行驶模式”。而且，有时将设定为EV模式的车辆行驶的情况称为“EV行驶”，同样，有时将以HV模式行驶的情况称为“HV行驶”。以下，参照附图，说明本发明的混合动力车辆的控制装置的具体例。
[0032]首先，说明搭载有本发明的一实施方式的混合动力车辆的控制装置的车辆的构成要素、传递来自动力源的动力的路径。图6是示意性地表示搭载有该混合动力车辆的控制装置的车辆的概要图，示意性地表示动力传递路径。在该混合动力车辆中，作为种类不同的动力装置，具备:使汽油发动机或柴油发动机等燃烧燃料而输出动力的作为内燃机的发动机1 ;兼具被供给电力而输出动力的功能和通过外力而强制性地旋转并进行发电的功能的第一电动发电机2及第二电动发电机3。动力源是指发挥输出通过驱动轮产生驱动力用的动力的功能的动力装置。而且，动力传递路径是指对从动力装置输出的动力进行传递的路径。需要说明的是，在图中，有时将发动机1记为“ENG”，同样将第一电动发电机2记为“MG1”，将第二电动发电机3记为“MG2”。而且，电动发电机2、3构成为被供给由未图示的蓄电装置蓄积的电力，或者向蓄电装置供给发电的电力。
[0033]在从该发动机1到驱动轮的动力传递路径中，设置具有对发动机1输出的动力进行分配的功能的动力分配机构4。动力分配机构4由具备三个旋转要素的差动机构构成，在图6所示的例子中，由单小齿轮型的行星齿轮机构构成。该行星齿轮机构即动力分配机构4具备:作为外齿轮的太阳轮Sn ;相对于太阳轮Sn而配置在同心圆上的作为内齿轮的齿圈Rg ;将以太阳轮Sn与齿圈Rg啮合的状态配置的行星齿轮Pn保持为能够自转且能够公转的行星轮架Cr。在太阳轮Sn上连结有第一电动发电机2。在行星轮架Cr上连结有发动机I。在齿圈Rg上经由输出侧的构件而连结有未图示的驱动轮。
[0034]从发动机I传递动力的旋转轴5以一体旋转的方式与该动力分配机构4的行星轮架Cr连结。该旋转轴5以与发动机I的曲轴一体旋转的方式形成。而且，如图6例示那样，在动力传递路径上的发动机I与动力分配机构4之间设有选择性地使旋转轴5及行星轮架Cr的旋转停止的制动器机构B。作为连结要素的该制动器机构B构成为能够切换成在发动机I与动力分配机构4之间能够进行转矩传递的释放状态、及不能进行该转矩传递的卡合状态。
[0035]该制动器机构B只要是进行旋转轴5的停止和该停止的解除的机构即可，可以是啮合式的机构或摩擦式的机构等任一形式的机构。例如，在图6所示的例子中，由爪形离合器等啮合式的离合器构成。对该制动器机构B的结构进行说明时，如图6例示那样，设有与旋转轴5 —体化的轮毂6。在该轮毂6的外周部形成有花键，与该花键嵌合的套筒7配置在轮毂6的外周侧。并且，套筒7构成为通过未图示的促动器，使轮毂6的外周侧在轴线方向上前后移动。即，在套筒7的外周部也形成有花键，与套筒7的外周部的花键嵌合的圆筒状构件8一体化地设于壳体等固定部。因此，制动器机构B利用套筒7使轮毂6与固定部结合，由此使旋转轴5及行星轮架Cr的旋转停止。
[0036]另外，作为输出构件的输出齿轮9以成为一体旋转的方式与动力分配机构4的齿圈Rg连结。输出齿轮9经由副轴齿轮对10与作为终减速器的差速器15连结。S卩，安装在副轴12上的副轴从动齿轮11与输出齿轮9啮合，而且，与副轴12 —体的副轴驱动齿轮13与差速器15的齿圈14啮合。上述副轴从动齿轮11及副轴12以及副轴驱动齿轮13构成副轴齿轮对10。并且，从该差速器15经由车轴16向左右的驱动轮传递动力。
[0037]此外,在动力分配机构4的太阳轮Sn上连结有第一电动发电机2。第一电动发电机2中的与转子2a —体化的旋转轴2b是从第一电动发电机2输出动力的输出轴,该旋转轴2b与动力分配机构4的太阳轮Sn以一体旋转的方式连结。
[0038]另外，虽然未图示，但是在该混合动力车辆上设有对动力装置的动作状态和连结要素的动作状态进行控制的作为控制器的电子控制装置。该电子控制装置由以运算处理装置、存储装置、输入输出接口为主体的微型计算机构成。即，本发明的混合动力车辆的控制装置由该电子控制装置构成。
[0039]对于该电子控制装置输入对发动机I的转速、电动发电机2、3的转速、蓄电装置的蓄电剩余量S0C(State Of Charge)、车速、加速度、油门踏板的操作状态、制动踏板的操作状态、车轴16的转速、驱动轮的转速等进行检测的传感器信号。而且，各种数据与各种的控制程序一起存储于电子控制装置的存储装置。因此，基于向电子控制装置输入的信号及存储的数据，才电子控制装置输出对构成要素进行控制的信号。例如，存在对发动机I进行控制的信号、对电动发电机2、3进行控制的信号、对制动器机构B进行控制的信号等。需要说明的是，在以下的说明中，将蓄电装置的蓄电剩余量SOC简记为“S0C”进行说明。
[0040]对发动机I的转速、电动发电机2、3的转速、蓄电装置的蓄电剩余量S0C(StateOf Charge)、车速、加速度、油门踏板的操作状态、制动器踏板的操作状态、车轴16的转速、驱动轮的转速等进行检测的传感器信号向该电子控制装置输入。而且，各种数据与各种控制程序一起存储于电子控制装置的存储装置。因此，基于向电子控制装置输入的信号及存储的数据，从电子控制装置输出控制构成要素的信号。例如，存在对发动机1进行控制的信号、对电动发电机2、3进行控制的信号、对制动器机构B进行控制的信号等。需要说明的是，在以下的说明中，将蓄电装置的蓄电剩余量SOC简记为“SOC”进行说明。
[0041]此外，在电子控制装置具备的存储装置内存储有与车辆的行驶状况对应的检测值。具体而言，车速、S0C、要求驱动力、温度等检测值、车速的变化率、S0C的变化率、加速度的变化率等检测值的推移存储于电子控制装置的存储装置。尤其是在该存储装置内，可以存储将S0C的推移和车速的推移进行数据库化，而且通过电子控制装置基于这些推移对变化率进行了分析的值。因此，本发明的混合动力车辆的控制装置基于存储在该存储装置内的信息来实施行驶模式的切换控制。而且，通过图2例示那样的切换行驶模式的控制来参照的映射存储于存储装置。需要说明的是，虽然将要求驱动力作为检测值进行了说明，但要求驱动力是算出的值。具体而言，是基于车速和油门开度而算出的值。即，前述的检测值中也包括算出的值。
[0042]接着，参照图7，说明关于构成动力分配机构4的行星齿轮机构的共线图。图7示出关于构成上述的动力分配机构4的行星齿轮机构的共线图。共线图是利用竖线表示动力分配机构等差动装置具备的多个旋转要素，将竖线彼此的间隔设为与该竖线表示的旋转要素彼此的齿轮比对应的间隔，通过竖线方向的长度来表示上述的旋转要素的转速的周知的图。因此，与各旋转要素连结的发动机1、第一电动发电机2、第二电动发电机3的关系如图7例示的共线图所示。该动力分配机构4由单小齿轮型行星齿轮机构构成，因此在共线图中，表不连结有第一电动发电机2的太阳轮Sn和连结有第二电动发电机3的齿圈Rg的竖线位于位左右两侧，在上述竖线之间存在有表示通过制动器机构B使旋转停止或者与发动机1连结的行星轮架Cr的竖线。
[0043]而且，该混合动力车辆的控制装置能够设定至少三个行驶模式。例如，能够设定仅使多个动力装置中的一个电动机作为动力源发挥功能的EV模式、使两个电动机作为动力源发挥功能的EV模式、使电动机及内燃机作为动力源发挥功能的HV模式。S卩，在EV模式中包含两个行驶模式。具体而言，能够设定仅利用来自第一电动发电机2的输出转矩使车辆行驶的第一 EV模式、基于来自第一电动发电机2的输出转矩和来自第二电动发电机3的输出转矩使车辆行驶的第二 EV模式。而且，设定与作为连结要素的制动器机构B的卡合状态或释放状态对应的行驶模式。用于设定这样的各行驶模式的各电动发电机2、3及制动器机构B的动作状态汇总表示在图8中。
[0044]接着，参照图8，说明EV模式下的动力装置及连结要素的动作状态。图8是例示了混合动力车辆的控制装置能够设定的行驶模式中的EV模式下的动作状态的表。图8所示的“〇”记号关于发动机1及电动发电机2、3表示进行动作的情况，关于制动器机构B表示卡合的情况。另一方面，图8所不的“ X ”记号关于发动机1及电动发电机2、3表不未动作的情况，关于制动器机构B表示释放的情况。以下，详细说明各行驶模式。
[0045]详细说明通过混合动力车辆的控制装置设定的多个行驶模式中的EV模式、即第一 EV模式和第二 EV模式。首先，说明第一电动发电机2及第二电动发电机3作为动力源发挥功能的第二 EV模式。第二 EV模式是在比较低车速时设定的行驶模式，在使制动器机构B卡合的状态下，通过使第一电动发电机2反转并使第二电动发电机3正转来设定。正转是与发动机1的旋转方向相同的方向的旋转。而且，反转是与发动机1的旋转方向相反的方向的旋转。若利用共线图表示该第二 EV模式，则如图7(a)所例示那样。这种情况下，第一电动发电机2输出的转矩向动力分配机构4的太阳轮Sn传递。而且，第二电动发电机3输出的转矩向与动力分配机构4的齿圈Rg连结的副轴齿轮对10传递。
[0046]通过图7(a)的共线图对其进行说明时，通过以通过制动器机构B固定的行星轮架Cr为支点，以太阳轮Sn为力点且以齿圈Rg为作用点的杠杆的原理能够说明。表示太阳轮Sn的竖线与表示行星轮架Cr的竖线的间隔为“I”时，根据表示行星轮架Cr的竖线与表示齿圈Rg的竖线的间隔成为太阳轮Sn的齿数与齿圈Rg的齿数之比即齿轮比的情况，作用于力点的力在作用点处增大的杠杆的原理起作用。因此，向使第一电动发电机2的转速增大的方向发挥作用的转矩由动力分配机构4放大而向输出齿轮9传递。而且,从第一电动发电机2作用于太阳轮Sn的转矩是向反转方向发挥作用的转矩、所谓反力转矩。因此，如共线图所示，图中向下地作用在作为力点的太阳轮Sn上的反力转矩起作用，由此作用于输出齿轮9的转矩增大。因此，在第二 EV模式下，能够增大起步时等低车速的状态下的驱动转矩或最大转矩，能够进行与驾驶员的要求相符的行驶。
[0047]接着，说明仅使第二电动发电机3作为动力源发挥功能的第一 EV模式。第一 EV模式是与第二 EV模式相比在高车速时或低负荷下的高车速时设定的行驶模式，在使制动器机构B释放的状态且使发动机I停止的状态下，通过使第一电动发电机2空转且使第二电动发电机3正转来设定。即，进行空转的第一电动发电机2既不发挥输出动力的功能，也不发挥发电的功能。若利用共线图表示该第一 EV模式，则如图7(b)例示那样。这种情况下，仅仅是第二电动发电机3输出的转矩作为驱动转矩经由副轴齿轮对10向驱动轮传递。
[0048]接着，说明使发动机I作为动力源发挥功能的HV模式。在该HV模式中，发动机I输出的动力通过动力分配机构4分配成使第一电动发电机2作为发电机发挥功能的动力、使驱动轮驱动的动力。而且，在从第一 EV模式向HV模式切换时,发动机I通过第一电动发电机2而起动。若通过共线图表示该发动机I的起动时，则如图7 (c)例示那样。这种情况下，第一电动发电机2输出的转矩为了控制发动机I的转速而使用。而且，作为电动机发挥功能的第二电动发电机3输出的动力也向驱动轮传递。S卩，HV模式是在SOC下降时或以比较高车速行驶时设定的行驶模式，主要基于发动机I的输出进行行驶，将该发动机I的输出的一部分暂时转换成电力而向驱动轮传递的行驶模式。因此，HV模式在使制动器机构B释放的状态下，通过使发动机I动作并以通过第一电动发电机2发电的电力使第二电动发电机3正转来设定。具体而言，在该实施方式的HV模式中，将制动器机构B释放而驱动发动机I，将该发动机I的动力向动力分配机构4输入，进而将发动机I输出的动力分配成第一电动发电机2侧和输出齿轮9侧,使第一电动发电机2作为发电机发挥功能,将该电力向第二电动发电机3供给而使其作为电动机发挥功能。
[0049]通过第一电动发电机2使作用于行星轮架Cr的转矩的旋转方向的相反方向的转矩作用于太阳轮Sn时，将从发动机I输入的转矩放大后的转矩从齿圈Rg输出。因此，第一电动发电机2作为发电机发挥功能而使反力转矩作用于太阳轮Sn，其结果是，将产生的电力向第二电动发电机3供给，第二电动发电机3作为电动机发挥功能而进行正转。结果是，发动机I输出的转矩的一部分作为所谓直接传递转矩而从行星轮架Cr向齿圈Rg传递并输出，其他的转矩被暂时转换成电力之后，从第二电动发电机3作为机械性的转矩而经由副轴齿轮对10输出。因此，在HV模式中，能够通过第一电动发电机2使发动机转速连续地变化而适当地控制转速。利用该功能能够将发动机转速设定为燃油经济性良好的转速，因此能够提高作为车辆的整体的燃油经济性。
[0050]如前述那样，在EV模式下使发动机1停止，在HV模式下使发动机1动作。因此，在从EV模式向HV模式转变时，在该切换的过程中，使发动机1起动。在该混合动力车辆的控制装置中，能够不从第二 EV模式转变成HV模式，而从第一 EV模式转变成HV模式。例如，从第二 EV模式向HV模式的切换通过从第二 EV模式经由第一 EV模式转变成HV模式来进行。简易地表示该模式转变的映射例示在图2中。图2是由各行驶模式的区域和对这些区域进行划分的交界线表示，在实施行驶模式的转变时参照的映射。
[0051]在图2例示的映射中，纵轴为S0C，横轴为车速，通过这些参数来规定各行驶模式的区域。因此，在该实施方式的混合动力车辆的控制装置中，存在由于S0C或车速的变化而切换行驶模式的情况。需要说明的是，在图2中，通过S0C和车速来规定各行驶模式的区域，混合动力车辆的电力的消耗也由空调器或头灯等产生，因此规定各行驶模式的物理量并不局限于S0C和车速，也可以采用其他的物理量。在此说明的混合动力车辆的控制装置中，作为其物理量，如图2例示的映射那样，至少基于车速和S0C来规定各行驶模式的区域，而且基于其物理量的变化来切换行驶模式。
[0052]具体而言，作为各行驶模式的切换控制所使用的基准值，存在HV基准值和EV基准值。HV基准值是用于判断是否切换EV模式和HV模式的基准值，在图2例示的映射中，是对EV模式区域与HV模式区域进行划分的交界线U上的值。换言之，HV基准值是用于判别是否使停止的发动机1起动的基准值。即，用于切换第一 EV模式与HV模式的判断基准值成为HV基准值。而且，EV基准值是在EV模式区域内判断是否切换第二 EV模式与第一 EV模式的基准值，在图2例示的映射中，是划分第一 EV模式区域与第二 EV模式区域的交界线U上的值。总之，基准值是为了使用于切换行驶模式的控制而在设计上决定的值。
[0053]首先，HV基准值如图2例示那样是交界线U上的值，通过关于车速的HV基准值X。和关于S0C的HV基准值Y0来设定。S卩，在S0C比关于S0C的HV基准值Y0小的情况下，无论车速如何都设定HV模式。同样，在车速比关于车速的HV基准值\大的情况下，无论S0C如何都设定HV模式。换言之，在S0C比关于S0C的HV基准值YQ大且车速比关于车速的HV基准值\小的情况下，设定EV模式。例如，在以第一 EV模式进行行驶中，在S0C比HV基准值Υο大的状态下，当车速比HV基准值\大时，以从第一 EV模式向HV模式切换行驶模式的方式进行控制。另一方面，在以第一 EV模式进行行驶中，在车速比HV基准值\小的状态下，当S0C比HV基准值Υ0减小时，以从第一 EV模式向HV模式切换行驶模式的方式进行控制。
[0054]另外，EV基准值是交界线U上的值，通过关于车速的EV基准值\χ和关于S0C的EV基准值t来设定。而且，对该EV模式内进行划分的交界线U与前述的交界线U相比位于低车速侧且为充分的蓄电状态。因此，在车速比HV基准值\小的状态下，关于S0C的EV基准值Yi是比HV基准值Y0的值大的值。另一方面，在S0C比HV基准值Υ0大的状态下，关于车速的EV基准值Xi是比HV基准值\的值小的值。而且，交界线U以使高车速侧的EV基准值\的S0C的EV基准值Yi成为比低车速侧的EV基准值\的S0C的EV基准值Yi大的值的方式设定。
[0055]此外，根据通过本发明的混合动力车辆的控制装置而实施的行驶模式的切换控制，模式转变除了从第一 EV模式向HV模式的切换之外，还能够进行从第一 EV模式向第二EV模式的切换。即，通过规定各行驶模式的物理量和关于各个物理量的EV基准值的判别结果，即使在预测到发动机I的起动而行驶模式从第二 EV模式向第一 EV模式转变的情况下，然后由于前述的物理量的变化而能够从第一 EV模式转变成第二 EV模式。
[0056]接着，参照图1，说明切换行驶模式的控制流程。图1示出在使发动机I停止而使用两个电动发电机2、3进行行驶的情况下，从该行驶模式切换成另一行驶模式的控制的一例。具体而言，是在发动机I的起动之前预备性地转变成第一 EV模式的控制例，该控制由前述的电子控制装置执行。首先，混合动力车辆在EV行驶中，判定是否设定为第二 EV模式(步骤SI)。该判断基于电子控制装置输出的模式设定信号、图2所示的映射能够进行。通过设定为第二 EV模式以外的行驶模式而在步骤SI中作出否定判断时，不特别进行控制而暂时结束图1所示的例程。
[0057]另一方面，由于设定为第二 EV模式而在步骤SI中作出肯定判断时，判断为转变成利用一个第二电动发电机3进行行驶的第一 EV模式的条件成立。该条件在图1所示的例子中是S0C、车速、要求驱动力，在本发明中，并不局限于此，也可以将各电动发电机2、3或逆变器的温度等其他的物理量加入到条件中。例如，在将该温度使用于判别条件的参数而执行切换行驶模式的控制的情况下，可以是当该温度成为关于温度的HV基准值高的温度时，从第二 EV模式向第一 EV模式的切换条件之一成立。在图1所示的控制例中，判断SOC是否比关于SOC的EV基准值Y1小(步骤S2)。由于SOC为EV基准值Y1以上而在步骤S2中作出否定判断时，判断车速是否比关于车速的EV基准值X1高(步骤S3)。由于车速为EV基准值X1以下而在步骤S3中作出否定判断时，不特别进行控制而暂时结束图1的例程。
[0058]并且，在步骤S2和步骤S3的任一步骤之作出肯定判断时，即在SOC比EV基准值Y1少时，或者车速比EV基准值X1高时，判断要求驱动力是否比预先确定的基准值F1小(步骤S4)。该要求驱动力基于油门开度能够判断。而且，基准值F1是关于要求驱动力的阈值，在以第二 EV模式行驶中，包含在从该第二 EV模式切换成第一 EV模式的阈值中。换言之，基准值F1也可以称为仅利用第二电动发电机3的驱动力而车辆能够行驶的驱动力。需要说明的是，前述的步骤S2?S4的判断的顺序没有限定为图1所示的流程图的顺序，只要根据需要而适当地决定判断顺序即可。例如，判断步骤S4的控制即要求驱动力是否比规定值小，在该判断结果为肯定时，可以进行步骤S2、S3所示的判断。
[0059]另一方面，由于要求驱动力比基准值F1小而在步骤S4中作出肯定判断时，实施从第二 EV模式向第一 EV模式的切换(步骤S5)。在要求驱动力相对大的情况下，可认为达到需要发动机I的输出的状态，因此作为使发动机I起动之前的预备的状态而设定第一 EV模式。在该步骤S5中向第一 EV模式的模式转变的判定成立时，为了使发动机I的起动成为可能，将在第二 EV模式下成为卡合状态的连结要素释放(步骤S6)。即，成为使作为连结要素的制动器机构B释放并通过第一电动发电机2能够使发动机I进行曲轴转动(电动回转)的状态。
[0060]接着，参照图3至图5，说明根据车辆的行驶状态来切换行驶模式的过程。图3是表示基于SOC的推移而进行模式转变的一例的时间图。如图3例示那样，在该混合动力车辆以第二 EV模式进行行驶的状态下，使两个电动发电机2、3作为动力源发挥功能，因此来自蓄电装置的放电量增多，SOC逐渐减少。并且，当SOC到达EV基准值Y1时，实施从第二EV模式向第一 EV模式的切换。S卩，发动机1不供给燃料而维持停止状态，而且第一电动发电机2不供电且不进行发电，因此成为空转状态。此外，在从第二 EV模式向第一 EV模式切换行驶模式时，在第二 EV模式下将对发动机1的旋转进行了固定的连结要素释放。
[0061]在该第一 EV模式下，使第二电动发电机3作为动力源发挥功能，仅利用该马达转矩作为驱动转矩进行行驶，因此S0C逐渐下降。并且，当S0C进一步下降而成为比HV基准值\小时，从第一 EV模式切换成HV模式。向该HV模式的切换通过利用第一电动发电机2的转矩使停止的发动机1进行电动回转，在达到规定的转速时供给燃料而使发动机1起动，进而通过第一电动发电机2控制该发动机转速来进行。这种情况下，第二电动发电机3输出用于使混合动力车辆行驶的驱动力，第一电动发电机2从不输出转矩的状态起以使发动机1进行电动回转的方式输出转矩，因此即使第一电动发电机2的转矩开始使用于发动机1的电动回转，混合动力车辆的驱动力也不会特别变化。因此，能防止或抑制驱动力暂时下降，或发生冲击，或给搭乘者带来不适感的情况。而且，在使发动机1先进行电动回转之前转变成第一 EV模式，且将制动器机构B释放而设定能够使发动机1进行电动回转的状态所谓待机状态或预备的状态，因此当应使发动机1起动的状态成立时，直接使发动机1进行电动回转，且能够起动，因此能够不产生延迟地进行发动机1的起动。
[0062]而且，图5是表示基于车速的推移而行驶模式从EV模式向HV模式切换的过程的时间图。在该图5例示的情况下，S0C为了使车辆行驶而充分，在EV行驶中当车速比HV基准值X:增大时，从第一 EV模式切换成HV模式。在从该第一 EV模式向HV模式切换的过程中，处于停止状态的发动机1通过第一电动发电机2进行电动回转而起动。这种情况下，也是在发动机1的电动回转之前切换成第一 EV模式而第一电动发电机2成为空转状态,且制动器机构B被释放而能够使发动机1旋转的状态成立，因此能够不发生驱动力暂时下降或电动回转延迟地使发动机1起动。
[0063]此外，图4是表示在EV行驶中基于S0C和车速从第二 EV模式向第一 EV模式切换行驶模式的过程的时间图。在该图4所示的例子中，在S0C充分且以比较低车速进行行驶的状态下，行驶模式设定成第二 EV模式。当以该第二 EV模式行驶中基于加速要求进行加速而车速增大时，通过电动发电机2、3消耗电力而S0C下降。并且，当某车速下的S0C比该车速下的EV基准值t下降时，切换成第一 EV模式。在从该第二 EV模式切换成第一 EV模式的过程中，将卡合状态的制动器机构B释放。
[0064]接着，参照图9，说明对第一EV模式与第二EV模式进行划分的交界线移动的例子。对第一 EV模式与第二 EV模式进行划分的交界线U可以不固定，也可以基于混合动力车辆的动作状况或行驶预定路的状态等进行移动。即，使某车速下的关于S0C的EV基准值t变更。该例子在图9中例示，基于根据车辆的行驶状态而变化的物理量或表示车辆的行驶状态的物理量，使表示关于S0C的EV基准值Yi及关于车速的EV基准值Xi的交界线U移动。在该实施方式中，作为用于使交界线U移动的判断所使用的参数，可以使用车速的变化率、S0C的变化率。例如，在S0C的变化率大的情况下，尤其是在该下降率大的情况下，S0C急剧下降的可能性高。因此，在S0C的下降率大的情况下，以与移动前相比移动后的S0C的EV基准值Yi成为大值的方式使EV模式内的交界线Q移动。换言之，以使某车速下的交界线U与HV模式的交界线U的偏差增大的方式使该交界线U移动。而且，即使在车速的变化率大的情况下，也与S0C的下降率大的情况同样地使EV模式内的交界线U移动。这样，以与HV模式的交界线U的偏差增大的方式移动的EV模式内的交界线成为交界线L3(未图示)。
[0065]另一方面，在S0C的下降率小的情况或车速的变化率小的情况下，如图9例示的移动后的交界线L2那样，以与移动前相比移动后的S0C的EV基准值Yi成为小值的方式进行变更。换言之，以使EV模式内的交界线U与HV模式的交界线U的偏差减小的方式使该交界线t移动，并设定该移动后的交界线L2。S卩，交界线L2是使EV模式的交界线U接近于HV模式的交界线U的交界线。由此，在以燃油经济性良好的驾驶倾向进行行驶的情况下，即使在S0C比移动前的交界线U的S0C的EV基准值t下降的情况下，只要是移动后的交界线1^2的50(:的EV基准值Y2 (未图示)以上，就能够以第二 EV模式使行驶状态继续。SP，与使用移动前的交界线U来切换行驶模式的情况相比，即使在S0C下降的情况下，也能够使第二 EV模式继续，因此能够使电力利用率良好的状态下的行驶状态继续。
[0066]如前述那样从交界线U移动的交界线L2或交界线L3分别可以基于是否使该交界线移动的判断所使用的S0C的变化率或车速的变化率的大小而使移动量变化。在此，说明从交界线Li向交界线1^2的移动量。例如，S0C的下降率相对小时的向交界线1^2的移动量成为比S0C的下降率相对大时的向交界线l2的移动量大的移动量。即，交界线l2中S0C的下降率相对小的情况以更接近于HV模式的交界线U的方式移动。而且，因车速的变化率而使交界线U向交界线l2移动时，也与前述的S0C的下降率同样，车速的变化率相对小的情况以更接近于HV模式的交界线U的方式移动。
[0067]接着，参照图10及图11，说明本发明的混合动力车辆的控制装置的其他的例子。在此说明的例子变更了前述的例子的连结要素的结构。需要说明的是，对于与在前述的具体例中说明的结构同样的结构，省略说明，引用该结构的参照标号。图10是具备离合器机构作为连结要素的车辆的概要图。例如，取代前述的实施方式的制动器机构B，具备摩擦式的卡合要素或通过单向离合器构成的离合器机构C。在图10所示的例子中，具备单向离合器21作为离合器机构C，该单向离合器21能够选择性地将发动机1的旋转轴5固定。因此，该例子将图6和图8中的制动器机构的标号“B”记载的结构取代为单向离合器21等离合器机构的标号“C”。该离合器机构C以进行与前述的制动器机构B同样的动作的方式由前述的电子控制装置来控制。即，离合器机构C在第二 EV模式中以将发动机1的旋转固定的方式成为连结状态，在从第二 EV模式向第一 EV模式切换时为释放状态。而且，关于发动机1的起动控制或对该发动机转速进行控制的第一电动发电机2的控制，也与前述的具体例同样。
[0068]另外，图11是对与动力分配机构的旋转要素连结的构成构件进行变更且具备多个将动力传递路径切断或连接的连结要素的车辆的概要图。在该具体例中，在动力分配机构4的太阳轮Sn上连结第二电动发电机3,在齿圈Rg上连结发动机1及第一电动发电机2，在行星轮架Cr上连结输出齿轮9。因此，发动机1经由离合器机构C1及离合器机构C2而与齿圈Rg连结。而且，第一电动发电机2经由离合器机构C2而与齿圈Rg连结。此外，设有制动器机构B1，该制动器机构B1将齿圈Rg选择性地与壳体等固定构件连结。即，通过制动器机构B1选择性地使齿圈Rg的旋转停止。需要说明的是，离合器机构C1是将发动机1分开的装置，在该发动机1与离合器机构C1之间可以设置变矩器等传动装置31。
[0069]这样，在图11例示的结构中，与前述的具体例中说明的结构同样，能够设定多个行驶模式，而且能够进行行驶模式的切换。例如，在设定为第二 EV模式的情况下，电动发电机2、3作为动力源发挥功能并将制动器机构BI释放，并且，将离合器机构Cl释放并将离合器机构C2卡合。而且,在第一 EV模式中，仅使第二电动发电机3作为动力源发挥功能,并使制动器机构BI卡合而使齿圈Rg作为反力要素发挥作用，由此利用动力分配机构4将从第二电动发电机3向作为输入要素的太阳轮Sn输入的转矩放大，从作为输出要素的行星轮架Cr经由输出齿轮9向驱动轮输出。而且,在该第一 EV模式下,使离合器机构Cl为卡合状态并使离合器机构C2为释放状态。即，在从第二 EV模式向第一 EV模式切换的过程中，使离合器Cl释放,并使制动器机构BI卡合。由此,在第一 EV模式下离合器机构Cl卡合的状态起切换成HV模式的过程中，能够将第一电动发电机2使用于发动机I的曲轴转动，能够提高其响应性。
[0070]因此，在前述的本发明的混合动力车辆的控制装置中，以第一EV模式将第一电动发电机2和发动机I连结成能够进行动力传递，因此在从该第一 EV模式向HV模式转变时，若使第一电动发电机2的负旋转方向的转速下降或使第一及第二电动发电机2、3的正转方向的转速增大，则能够使发动机I进行曲轴转动而起动。因此，无需进行对设置在发动机I与第一电动发电机2之间的连结要素的动作状态进行变更的控制，因此切换行驶模式的控制容易，而且不特别产生延迟而迅速地进行，能够提高运转性能。
[0071]在此，简单说明前述的具体例与本发明的关系，前述的图1所示的执行步骤S2?S4的控制的功能性的单元或电子控制装置相当于本发明的预测单元，而且，执行步骤S5的控制的功能性的单元或电子控制装置相当于本发明的切换单元，而且为了第一电动发电机2或发动机I的电动回转而使第一电动发电机2驱动的单元相当于本发明的起动单元。而且，使EV模式的交界线L1移动的单元相当于本发明的基准值变更单元，执行步骤S6的控制的功能性的单元或电子控制装置相当于本发明的释放指示单元。
[0072]需要说明的是，本发明的混合动力车辆的控制装置没有限定为前述的实施方式，在不脱离本发明的目的的范围内能够适当变更。
[0073]例如，在前述的HV模式中可以包含多个行驶模式，例如可以将适合于低车速高负荷的行驶模式、或实质上变速比成为I以下的适合于所谓超速驱动状态的行驶模式设定作为HV模式。
[0074]另外，在前述的具体例中，各物理量与关于该物理量的基准值的比较判别的结果通过大小来表现，但是没有特别限定为该表现。例如，车速与基准值相比为高速或低速、温度与基准值相比为高温或低温、SOC与基准值相比多或少等表现上的差异，没有特别限定发明。而且，在前述的具体例中，将蓄电装置的蓄电剩余量记载为S0C，但是该SOC没有限定为蓄电剩余量。例如，SOC可以表现为蓄电装置的蓄电率或从蓄电装置能够输出的电力量等，但是总之只要是表示蓄电装置的蓄电状态的物理量即可。
[0075]标号说明
[0076]I…发动机(ENG), 2...电动发电机(MGl), 3…电动发电机(MG2), 4…动力分配机构，5…旋转轴，6…轮毂，7…套筒，8…圆筒状部，9…输出齿轮，10...副轴齿轮对，15...差速器，16...车轴(OUT)，Β...制动器机构，Sn...太阳轮，Pn...行星齿轮，Rg...齿圈，Cr...行星轮架。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机和两个电动机，且构成为能够选择使用所述内燃机输出的动力进行行驶的状态和使所述内燃机停止而使用至少任意一个电动机输出的动力进行行驶的状态， 所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，具备: 预测单元，在使所述内燃机停止而使用所述两个电动机的动力来使所述车辆行驶时，基于表示行驶的所述车辆的状态的检测值来预测要使所述内燃机起动的情况； 切换单元，在通过所述预测单元预测到要使所述内燃机起动时，切换成如下的状态:不将所述两个电动机中的使所述内燃机起动所要使用的电动机使用于所述混合动力车辆的行驶，而使用另一方的电动机输出的动力来使所述混合动力车辆行驶；及 起动单元，在使用所述另一方的电动机的动力来使所述车辆行驶的状态成立之后，使所述内燃机起动。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述检测值包括向所述电动机供给电力的蓄电装置的蓄电剩余量、车速、要求驱动力、所述电动机的温度中的至少任意一个， 所述预测单元包括如下的单元:在所述蓄电剩余量比关于蓄电剩余量的基准值少的情况、所述车速与关于车速的基准值相比为高车速的情况、所述温度与关于温度的基准值相比为高温的情况中的任意一种情况和要求驱动力比关于要求驱动力的基准值小的情况成立时，使应起动所述内燃机的状态的预测成立。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述基准值包括用于预测要使所述内燃机起动的情况的第一基准值， 在用于使所述内燃机起动的基准值即第二基准值中，至少所述蓄电装置的蓄电剩余量比关于蓄电剩余量的第二基准值少的情况成立时，所述起动单元使所述内燃机起动， 关于所述蓄电剩余量的第一基准值是比关于所述蓄电剩余量的第二基准值大的值。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 关于所述蓄电装置的第一基准值被设定成为如下的值:所述车速处于高车速侧时设定的值比所述车速处于低车速侧时设定的值大。
5.根据权利要求3或4所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述混合动力车辆的控制装置还具备: 存储单元，存储关于所述蓄电装置的蓄电剩余量的变化率；及基准值变更单元，基于所述蓄电剩余量的变化率来变更关于蓄电剩余量的所述第一基准值，使所述蓄电剩余量的变化率中的下降率相对大时变更的第一基准值变更为比所述蓄电剩余量的下降率相对小时变更的第一基准值小的值。
6.根据权利要求3?5中任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述混合动力车辆的控制装置还具备: 存储单元，存储关于所述车速的变化率；及 基准值变更单元，基于所述车速的变化率来变更关于蓄电剩余量的所述第一基准值，使该车速的变化率相对大时变更的第一基准值变更为比所述车速的变化率相对小时变更的第一基准值小的值。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述混合动力车辆的控制装置还具备: 连结要素，固定或释放所述内燃机的旋转轴 '及 释放指示单元，在通过所述预测单元预测到要使所述内燃机起动时使所述连结要素释放。
【文档编号】B60W20/00GK104428183SQ201280074517
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】北畠弘达, 驹田英明, 铃木阳介, 岩濑雄二 申请人:丰田自动车株式会社