混合动力车辆及其控制方法_2

文档序号:9203679阅读:来源:国知局
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控制方法的特征在于,判断是否从所述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所述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,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,进行控制,使得在判断为向所述发动机直联行驶转移后,控制所述内燃机的运转而使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。
[0030]并且,在权利要求10所记载的发明的混合动力车辆的控制方法中,所述混合动力车辆具备: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控制方法的特征在于,判断是否从所述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所述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,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,在判断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。
[0031]发明的效果
[0032]根据权利要求1?8所记载的发明的混合动力车辆以及权利要求9?10所记载的发明的混合动力车辆的控制方法,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。
【附图说明】
[0033]图1是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。
[0034]图2是示出油压回路118的内部结构以及油压回路118与离合器117之间的关系的图。
[0035]图3是示意性地示出了图1所示的混合动力车辆中的驱动系统的主要部分的图。
[0036]图4是示出混合动力车辆在(a)EV行驶模式时、(b)串联行驶模式时、(C)发动机行驶模式时和(d)并联行驶模式时的各驱动状态的图。
[0037]图5是示出内燃机111的与热效率相关联的特性的图。
[0038]图6是示出进行从串联行驶模式转移到发动机直联行驶的控制的管理部ECU123的内部结构的框图。
[0039]图7是示出在串联行驶时的内燃机111的转速比接合离合器117时的转速高的情况下转移到发动机直联行驶时的内燃机111的运转点的推移的图。
[0040]图8是示出在串联行驶时的内燃机111的转速比接合离合器117时的转速低的情况下转移到发动机直联行驶时的内燃机111的运转点的推移的图。
[0041]图9是示出从串联行驶模式转移到发动机直联行驶时的管理部ECU123的动作的流程图。
[0042]图10是示出在串联行驶时的内燃机111的转速比接合离合器117时的转速高的情况下,以串联行驶模式缓慢加速过程中转移到发动机直联行驶时的时序图的一个示例。
[0043]图11是示出在串联行驶模式时的内燃机111的转速比接合离合器117时的转速高的情况下,以串联行驶模式减速过程中转移到发动机直联行驶时的时序图的一个示例。
[0044]图12是示出进行从发动机直联行驶转移到串联行驶模式的控制的管理部ECU123的内部结构的框图。
[0045]图13是混合动力车辆在以发动机直联行驶缓慢加速过程中转移到串联行驶模式时的时序图的一个不例。
[0046]图14是示出从发动机直联行驶转移到串联行驶模式时的管理部ECU123的动作的流程图。
[0047]图15是示出断开离合器117时的内燃机111的运转点相应于要求驱动力的增大而推移的图。
[0048]图16是示出断开离合器117时的各输出相应于要求驱动力的增大而变化的时间图。
[0049]图17是示出断开离合器117时的内燃机111的运转点相应于蓄电器101的状态变化而推移的图。
[0050]图18是示出断开离合器117时的各输出相应于蓄电器101的状态变化而变化的时间图。
[0051]图19(a)是示出SOC与电池输出上限之间的关系的图,(b)是示出电池温度与电池输出上限之间的关系的图。
[0052]图20是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。
[0053]图21是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。
【具体实施方式】
[0054]以下,参照附图来说明本发明的实施方式。
[0055]HEV(Hybrid Electrical Vehicle:混合动力电动汽车)具备电动机和内燃机,根据该HEV的行驶状态利用电动机和/或内燃机的驱动力来行驶。HEV大体分为串联方式和并联方式这两种。串联方式的HEV利用电动机的驱动力来行驶。内燃机仅用于发电,由发电机利用内燃机的驱动力发电而发出的电力被充到蓄电器中或者提供给电动机。
[0056]串联方式的HEV的行驶模式有“EV行驶模式”和“串联行驶模式”两个。在EV行驶模式中,HEV利用通过来自蓄电器的电源供给而进行驱动的电动机的驱动力来行驶。此时不驱动内燃机。此外,在串联行驶模式中,HEV利用通过来自蓄电器和发电机这双方的电力供给或者仅来自发电机的电力供给等进行驱动的电动机的驱动力来行驶。此时,驱动内燃机,用于发电机的发电。
[0057]并联方式的HEV利用电动机和内燃机中的任一方或者两者的驱动力来行驶。特别是,将并联方式的HEV仅通过内燃机的驱动力行驶的模式称作“发动机行驶模式”。此外,将并联方式的HEV通过来自内燃机和电动机两者的驱动力行驶的模式称作“并联行驶模式”。
[0058]还公知混合上述两种方式的串联/并联方式的HEV。在该方式中,根据车辆的行驶状态来断开或者接合(断开或连接)离合器,从而将驱动力的传递系统切换成串联方式和并联方式中的任一结构。
[0059]图1是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。图1所示的串联/并联方式的HEV(以下称为“混合动力车辆”)具备:蓄电器(BATT) 101、温度传感器(TEMP) 103、转换器(CONV) 105、第一逆变器(第一 INV) 107、电动机(MOT) 109、内燃机(ENG) 111、发电机(GEN) 113、第二逆变器(第二 INV) 115、离合器117、油压回路118、齿轮箱(下面,简称为“齿轮”。)119、车速传感器 121、管理部 ECU (FI/MG ECU) 123、马达 ECU (MOT/GEN ECU) 125 和电池E⑶(BATT E⑶)127。并且,混合动力车辆具备检测电动机109的转速的分解器等传感器(未图示)和检测发电机113的转速的分解器等传感器(未图示)。
[0060]蓄电器101具有串联连接的多个蓄电单元,提供例如100?200V的高电压。蓄电单元例如是锂离子电池或镍氢电池。温度传感器103检测蓄电器101的温度(下面,称为“电池温度”)。表示由温度传感器103检测出的电池温度的信号被发送到电池E⑶127。
[0061]转换器105使蓄电器101的直流输出电压在直流状态下升压或者降压。第一逆变器107将直流电压转换为交流电压,从而将三相电流提供给电动机109。此外,第一逆变器107将在电动机109进行再生动作时所输入的交流电压转换为直流电压而对蓄电器101充电。
[0062]电动机109产生用于供混合动力车辆行驶的动力。由电动机109产生的扭矩经由齿轮119传递到驱动轴131。再者,电动机109的转子与齿轮119直接联结。此外,电动机109在再生制动时作为发电机来工作,由电动机109发出的电力被充到蓄电器101中。
[0063]在断开离合器117而使混合动力车辆进行串联行驶时,内燃机111仅用于发电机113。但是,当离合器117被接合时,内燃机111的输出作为用于混合动力车辆行驶的机械能量而经由发电机113、离合器117和齿轮119传递到驱动轴131。内燃机111与发电机113的转子直接联结。
[0064]发电机113利用内燃机111的动力来产生电力。由发电机113发出的电力用于对蓄电器101充电或提供给电动机109。第二逆变器115将由发电机113产生的交流电压转换为直流电压。由第二逆变器115转换的电力被充入到蓄电器101中或者经由第一逆变器107而提供给电动机109。
[0065]离合器117根据来自管理部E⑶123的指示断开或连接从内燃机111到驱动轮133的驱动力传递路径。油压回路118经由工作油向离合器117提供预定的工作压力。齿轮119例如是与五速匹配的一档的固定齿轮。因此,齿轮119将经由发电机113的来自内燃机111的驱动力或者来自电动机109的驱动力转换为在特定的变速比下的转速和扭矩而传递到驱动轴131。车速传感器121检测混合动力车辆的行驶速度(车速)。表示由车速传感器121检测出的车速的信号被发送到管理部ECU123。
[0066]管理部ECU123进行基于与混合动力车辆的驾驶员的油门操作相应的油门踏板开度(AP开度)和车速的要求驱动力的计算、驱动力的传递系统的切换、与使用了油压回路118的离合器117的断开或连接相关联的控制以及内燃机111的运转控制等。图1中利用单点划线示出了通过管理部E⑶123进行的对内燃机111的控制。对于管理部E⑶123的详细情况,在后面进行说明。
[0067]马达E⑶125对分别构成转换器105、第一逆变器107和第二逆变器115的开关元件进行开关控制,对电动机109或发电机113的动作进行控制。图1中利用单点划线示出了通过马达E⑶125进行的对转换器105、第一逆变器107和第二逆变器115的控制。
[0068]电池E⑶127根据由温度传感器103得到的电池温度、蓄电器101的充放电电流和端子电压等信息来导出蓄电器101的剩余容量(SOC:State of Charge (充电状态))等。
[0069](油压回路118的结构)
[0070]图2是示出油压回路118的内部结构以及油压回路118与离合器117之间的关系的图。如图2所示,油压回路118经由调节阀155和两个换档阀157A、157B将通过油泵151从油箱153喷出的工作油提供到离合器117。换档阀157A、157B被设置在从调节阀155至离合器117的泵油路上,换档阀157A被设置在泵油路的下游侧,换档阀157B被设置在上游侦U。另外,油压回路118具有检测换档阀157A的开闭的油压开关161A、和检测换档阀157B的开闭的油压开关161B。
[0071]换档阀157A通过换档电磁阀159A进行开闭,换档阀157B通过
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