混合动力车辆及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及接合或断开动力传递断接部来切换用于行驶的驱动源的形式的混合动力车辆及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I所公开的串并联复合电动汽车(SPHV)中，切换为串联混合动力车(SHV)模式或并联混合动力车(PHV)模式。在SHV模式时，利用内燃机的机械输出来驱动发电机，利用发电机的发电电力和电池的放电电力来驱动电动机，利用该电动机驱动车轮。在PHV模式时，利用内燃机的机械输出来驱动车轮，在起步、加速或制动等时，针对要求驱动力，利用电动机补偿不能用内燃机的机械输出进行供给的部分。
[0003]在从SHV模式切换到PHV模式的情况下，在车速(电动机转速)到达预定值Vl的时刻控制发电机的扭矩，逐渐使发电机转速接近电动机转速。然后，在两转速一致且车速到达预定值V2的时刻接通离合器，使发电机与电动机进行机械联结。此外，在PHV模式时电动机转速低于预定值的情况下，当通过断开离合器而断开发电机与电动机之间的机械联结时，切换为SHV模式。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第3052753号公报
[0007]专利文献2:日本特开平9-224304号公报
[0008]专利文献3:国际公开第2011/074482号
[0009]专利文献4:国际公开第2011/074483号
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]在上述所说明的专利文献I的SPHV中，以发电机转速与电动机转速一致作为用于从SHV模式切换到PHV模式时进行的离合器接合的条件。但是，可以这样认为:即使这两个转速一致，当在发电机的输出与电动机的输出不同的状态下接合离合器时也会产生冲击。即，在专利文献I的SPHV中，不仅需要使发电机的转速与电动机的转速一致，还需要使各转速的角速度的标号一致且使发电机的输出接近电动机的输出。
[0012]图20及图21是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。该图的纵轴表示内燃机的扭矩，横轴表示内燃机的转速。图20和图21中的粗实线是连接燃料消耗率最佳的内燃机的运转点的线(下面，称为“BSFC底线”)。在SHV模式时，内燃机在该线上的运转点处运转。此外，图20及图21中的单点划线是连接扭矩和转速不同但输出相同的内燃机的运转点的线(下面，称为“等输出线”)。
[0013]在专利文献I的SPHV的模式是SHV模式且从内燃机在图20所示的运转点A处运转的状态切换到PHV模式时，在为了使发电机的转速接近电动机的转速而使内燃机的转速落在图20中的以双点划线表示的值(所希望的转速)的情况下，当想要维持燃料消耗率时，运转点沿着BSFC底线从A移至B。其结果是，内燃机的扭矩和转速均下降，因此内燃机的输出降低。此时，可能产生这样的状况:发电机无法提供电动机所要求的全部的电力，由电池提供电力的不足部分。
[0014]另一方面，在同样的条件下，当为了维持内燃机的输出而沿着等输出线将运转点从A移至C时，运转点偏离BSFC底线，因此燃料消耗率降低。
[0015]另一方面，在从SHV模式切换为PHV模式时改变内燃机的扭矩的情况下也是同样的。如图21所示，在从内燃机在运转点A运转的状态切换为PHV模式时，在使内燃机的扭矩落在图21中的以双点划线表示的值(所希望的扭矩)的情况下，当想要维持燃料消耗率时，运转点沿着BSFC底线从A移至D。其结果是，与内燃机的转速相应的发电机的转速与电动机的转速不一致，因此可以认为:在该状态下，当接合离合器时会产生冲击。此外，内燃机的转速和扭矩均下降，因此内燃机的输出降低。此时，可能产生这样的状况:发电机无法向发电机提供电动机所要求的全部的电力，由电池提供电力的不足部分。
[0016]另一方面，在同样的条件下，当为了维持内燃机的输出而沿着等输出线将运转点从A移至E时，运转点偏离BSFC底线，因此燃料消耗率降低。
[0017]此外，在上述所说明的专利文献I的SPHV为PHV模式时，按照内燃机的机械输出和状况，从电动机的辅助输出得到要求驱动力。另一方面，在SHV模式时，仅根据电动机的输出来得到要求驱动力。因此，在从PHV模式切换到SHV模式时，即使离合器断开的条件成立后立即断开离合器，当电动机所要求的输出的变化较大时，有时也无法立即应对要求驱动力。
[0018]例如当切换为SHV模式时的电池的剩余容量低时，需要利用内燃机的机械输出来驱动发电机，并利用发电机的发电电力来驱动电动机。但是，由于内燃机和发电机的响应性不高，因此有时无法在刚断开离合器后立即向电动机提供与要求驱动力相应的电力。此时，电动机无法输出要求驱动力，因此有可能在断开离合器时产生冲击而使驾驶者感到不适。此外，为了在刚断开离合器后立即根据要求驱动力由电池补偿电动机所需的电力与发电机的发电电力之间的差，需要该电池具有足够的容量。
[0019]本发明的目的在于提供一种混合动力车辆及其控制方法，该混合动力车辆及其控制方法能够在不给驾驶员带来不舒适感且能量效率不降低的情况下接合或断开动力传递断接部。
[0020]用于解决课题的手段
[0021]为了解决上述课题而达成目的，权利要求1所记载的发明的混合动力车辆具备:内燃机(例如实施方式中的内燃机111);发电机(例如实施方式中的发电机113)，其通过所述内燃机的驱动来发电；蓄电器(例如实施方式中的蓄电器101)，其向电动机供给电力；所述电动机(例如实施方式中的电动机109)，其与驱动轮(例如实施方式中的驱动轮133)连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及动力传递断接部(例如实施方式中的离合器117)，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，所述混合动力车辆的特征在于，具备:发动机直联转移判断部(例如实施方式中的发动机直联转移判断部503)，其判断是否从该混合动力车辆以所述电动机为驱动源的串联行驶起，接合所述动力传递断接部而转移到该混合动力车辆至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动；接合转速导出部(例如实施方式中的接合转速计算部505)，其导出与所述行驶速度相应的所述动力传递断接部的所述驱动轮侧的转速，作为接合所述动力传递断接部的所述内燃机的接合转速；内燃机控制部(例如实施方式中的内燃机运转控制部507)，其对所述内燃机的运转进行控制；断接控制部(例如实施方式中的油压回路控制部509)，其进行控制，使得在所述发动机直联转移判断部判断为向所述发动机直联行驶转移后，所述内燃机的转速与所述接合转速之间的转速差成为了预定值以下时，接合所述动力传递断接部。
[0022]并且，在权利要求2所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，在该混合动力车辆为预定车速以上且所述串联行驶时的所述内燃机的转速高于所述接合转速时，所述内燃机控制部进行控制，使得所述内燃机在连接燃料消耗率最佳的运转点而成的燃料效率最佳线上运转。
[0023]并且，在权利要求3所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述混合动力车辆具备要求驱动力导出部(例如实施方式中的要求驱动力导出部501)，该要求驱动力导出部根据该混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和该混合动力车辆的行驶速度，导出该混合动力车辆所要求的驱动力，在该混合动力车辆为预定车速以上且所述串联行驶时的所述内燃机的转速低于所述接合转速时，所述内燃机控制部进行控制，使得所述内燃机在等输出线上运转，其中，所述等输出线是连接可维持与所述要求驱动力导出部导出的要求驱动力对应的输出的运转点而成的。
[0024]并且，在权利要求4所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，关于所述内燃机的运转点在所述等输出线上转移而使所述内燃机的转速与所述接合转速一致的运转点处的、从所述内燃机到所述驱动轮的能量传递效率，机械效率比电效率良好。
[0025]并且，在权利要求5所记载的发明的混合动力车辆中，具备:内燃机(例如实施方式中的内燃机111);发电机(例如实施方式中的发电机113)，其通过所述内燃机的驱动来发电；蓄电器(例如实施方式中的蓄电器101)，其向电动机供给电力；所述电动机(例如实施方式中的电动机109)，其与驱动轮(例如实施方式中的驱动轮133)连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及动力传递断接部(例如实施方式中的离合器117)，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，所述混合动力车辆的特征在于，具备:串联转移判断部(例如实施方式中的串联转移判断部603)，其判断是否从该混合动力车辆至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶起，断开所述动力传递断接部而转移到该混合动力车辆以所述电动机为驱动源的串联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动；传递比例变更部(例如实施方式中的扭矩转移控制部607)，其对所述内燃机的输出的电传递相对于机械传递的比例进行变更；以及断接控制部(例如实施方式中的油压回路控制部609)，其进行控制，使得在所述串联转移判断部判断为向所述串联行驶转移后，所述内燃机的机械传递部分的输出成为了预定值以下时，断开所述动力传递断接部。
[0026]并且，在权利要求6所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，具备:蓄电器输出控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，其对从所述蓄电器向所述电动机的电力供给进行控制；以及内燃机控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，其对所述内燃机的运转进行控制，在断开所述动力传递断接部后，所述蓄电器输出控制部减少从所述蓄电器提供到所述电动机的电力，所述内燃机控制部使所述内燃机在连接燃料消耗率最佳的运转点而成的燃料效率最佳线上运转，使得所述内燃机的输出相应于从所述蓄电器提供到所述电动机的电力的减少而增加。
[0027]并且，在权利要求7所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，具备:要求驱动力导出部(例如实施方式中的管理部ECU123)，其根据该混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和该混合动力车辆的行驶速度，导出该混合动力车辆所要求的驱动力；以及内燃机控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，其对所述内燃机的运转进行控制，如果在接合了所述动力传递断接部的状态下该混合动力车辆进行以所述内燃机为驱动源的行驶时，所述要求驱动力导出部导出的要求驱动力提高，则所述内燃机控制部提高所述内燃机的输出至运转点到达连接燃料消耗率最佳的运转点而成的燃料效率最佳线为止，以满足所述要求驱动力，在所述要求驱动力超出所述燃料效率最佳线上的运转点处的所述内燃机的输出的情况下，所述内燃机控制部使所述内燃机在所述燃料效率最佳线上的运转点处运转，使得通过来自所述蓄电器的电力供给进行驱动的所述电动机输出所述内燃机的输出相对于所述要求驱动力所不足的部分。
[0028]并且，在权利要求8所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述混合动力车辆具备对所述内燃机的运转进行控制的内燃机控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，在从所述传递比例变更部开始变更所述内燃机的输出的电传递相对于机械传递的比例起到所述动力传递路径的断开完成为止的期间，所述内燃机控制部控制所述发电机的扭矩而控制所述内燃机的运转，使得所述内燃机的扭矩被维持为恒定。
[0029]并且，在权利要求9所记载的发明的混合动力车辆的控制方法中，该混合动力车辆具备:内燃机(例如实施方式中的内燃机111);发电机(例如实施方式中的发电机