混合动力车辆的控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种混合动力车辆的控制装置。混合动力车辆的控制装置(60、70、71)具备：空燃比判定单元，其在到实际执行由所述变速单元进行的变速为止的预定期间中，判定内燃机(200)的空燃比；以及控制单元，其在预定期间中的内燃机的空燃比为稀薄的情况下，控制内燃机和电动机的至少一方，以使得内燃机的转矩可下降量变大。由此，能够适当地避免可能在变速时发生的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等不良状况。
【专利说明】
混合动力车辆的控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及例如对具有内燃机和电动机作为动力源的混合动力车辆进行控制的混合动力车辆的控制装置的技术领域。
【背景技术】
[0002]在混合动力车辆中，例如已知有为了提高燃料消耗效率而使内燃机进行稀薄燃烧的技术(例如参照专利文献I和2)。
[0003]另外，已知有为了防止变速时的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等而在变速时执行了内燃机的转矩下降控制的技术(例如参照专利文献3和4)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-144575号公报
[0007]专利文献2:日本特开2007-186197号公报
[0008]专利文献3:日本特开2008-196502号公报
[0009]专利文献4:日本特开平6-317194号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]在使内燃机进行稀薄燃烧的情况下，由于转矩变动大，例如通过使点火正时延迟而实现的转矩下降量会变小。因此，会产生如下的技术问题:在内燃机进行稀薄燃烧的情况下，即使想要在变速时执行转矩下降控制，但在能够避免上述不良状况之前也无法降低转矩。
[0012]对于本发明要解决的问题，可举出如上所述的状况作为一个例子。本发明的课题在于，提供一种即使在稀薄燃烧时也能够避免变速时的不良状况的混合动力车辆的控制装置。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]<1>
[0015]本发明的混合动力车辆的控制装置是控制具有动力源和变速单元的混合动力车辆的装置，所述动力源包含电动机和能够变更空燃比的内燃机，所述变速单元能够变更所述内燃机的转速，所述控制装置具有:空燃比判定单元，其在到实际执行由所述变速单元进行的变速为止的预定期间中，判定所述内燃机的空燃比；以及控制单元，其在所述预定期间中的所述内燃机的空燃比为稀薄的情况下，控制所述内燃机和所述电动机的至少一方，以使得所述内燃机的转矩可下降量变大。
[0016]本发明的混合动力车辆是如下车辆:至少具有内燃机和电动机作为能够向驱动轴供给动力的动力源，其中，所述内燃机不限制燃料类型、燃料的供给方式、燃料的燃烧方式、进气/排气系统的结构和汽缸排列等而可采用各种方式，所述电动机例如可构成为电动发电机等的电动发电机。此外，本发明的内燃机构成为能够变更空燃比，例如能够实现在空燃比比通常低的状态下进行燃烧的稀薄燃烧运转。
[0017]另外，本发明的混合动力车辆具有能够变更内燃机的转速的变速单元。本发明的变速单元不限于设置在动力源和驱动轮之间的机械式变速机构，例如还包含能够执行在等功率下仅变更内燃机的转速的模拟性变速的方式。变速单元例如能够基于与混合动力车辆的车速和/或油门开度等对应的要求驱动力来执行适当变速。
[0018]本发明的混合动力车辆的控制装置是控制这样的混合动力车辆的控制装置，例如可采用如下单体或多个ECU(Electronic Controlled Unit:电子控制单元)等各种处理单元、各种控制器或微计算机装置等各种计算机系统等方式，它们可适当包含一个或多个CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit:微处理单元)、各种处理器或各种控制器，或者还包括R0M(Read Only Memory:只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory:随机存取存储器)、缓冲存储器或闪速存储器等各种存储单元等。
[0019]在本发明的混合动力车辆的控制装置工作时，首先，通过空燃比判定单元，在到实际执行变速为止的预定期间中判定内燃机的空燃比。此外，此处的“预定期间”是包含如下期间的期间:从输出了来自控制变速单元的工作的控制部等的变速指示之后起，到实际开始通过变速单元实现的变速工作为止。不过，预定期间的起点不限于变速指示的输出时间点，在基于例如混合动力车辆的车速、加速度、要求驱动力(油门开度)等能够预测在经过一定的期间后执行变速的情况下，可以将预测要变速的时间点作为起点。空燃比判定单元至少能够判定内燃机的空燃比是否为稀薄。
[0020]进而，在空燃比判定单元的判定结果是预定期间中的内燃机的空燃比为稀薄的情况下，通过控制单元控制内燃机和电动机的至少一方，使得内燃机的转矩可下降量变大。此夕卜，此处的“转矩可下降量”是指在执行变速时能够下降的转矩量，例如，可以是能够通过内燃机的控制而直接下降的转矩量，也可以是能够利用电动机的转矩而间接下降的转矩量。
[0021]此处，在执行变速时，为了防止转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等，优选执行内燃机的转矩下降控制。因此，在变速时的内燃机中，例如通过点火正时的延迟而暂时实现转矩下降。
[0022]但是，在内燃机进行稀薄燃烧的情况下，由于转矩变动增大，使得通过点火正时延迟实现的转矩下降量减小。因此，在内燃机进行稀薄燃烧的情况下，即使在变速时要执行转矩下降控制，在避免上述不良状况之前，有可能不能降低转矩。
[0023]然而，在本发明中，如上所述，在预定期间中的内燃机的空燃比为稀薄的情况下，控制内燃机和电动机的至少一方，使得内燃机的转矩可下降量变大。即，在了执行变速，执行用于使转矩可下降量具有富裕量的控制。具体而言，例如通过增大电动机的输出分配，使得利用了电动机的转矩的内燃机的转矩可下降量变大。或者，通过使内燃机的空燃比向浓侧变更，使得内燃机的转矩可下降量变大。
[0024]如以上说明的那样，根据本发明的混合动力车辆的控制装置，在到实际执行变速为止的期间中，使转矩可下降量变大，由此，即使在内燃机进行稀薄燃烧的情况下，也能够在执行变速时实现内燃机的足够的转矩下降。因此，能够适当地避免在变速时会产生的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等不良状况。
[0025]<2>
[0026]在本发明的混合动力车辆的控制装置的一个方式中，所述控制单元对所述内燃机和所述电动机的输出分配进行控制，以使得所述电动机的输出分配与所述内燃机的空燃比为稀薄的情况下相比而变大。
[0027]根据该方式，在预定期间中的内燃机的空燃比为稀薄的情况下，为了增大内燃机的转矩可下降量，以增大电动机的输出分配的方式进行控制。具体而言，朝放电侧控制电动机的电池收支(balance)，成为电动机能够输出更大转矩的状态。
[0028]根据上述控制，即使在不能通过内燃机自身的控制(例如点火正时的延迟等)实现足够的转矩下降的情况下，也能够利用从电动机输出的转矩，实现内燃机的转矩下降。
[0029]<3>
[0030]在上述增大电动机的输出分配的方式中，所述控制单元可以进行控制，以使得所述内燃机的空燃比越靠稀薄侧，则所述电动机的输出分配越大。
[0031 ]在该情况下，预定期间中的内燃机的空燃比越为稀薄侧(S卩，空燃比越大)，则电动机的输出分配越大。即，根据内燃机中的转矩可下降量的下降，使通过电动机实现的转矩可下降量增大。因此，能够避免不必要的输出分配的变更，且能够适当地实现变速时的转矩下降控制。
[0032]<4>
[0033]或者，在增大电动机的输出分配的方式中，所述控制单元可以进行控制，以使得执行所述变速时对所述内燃机的转速的要求变化量越大，则所述电动机的输出分配越大。
[0034]在该情况下，执行变速时针对内燃机的转速的要求变化量越大，则电动机的输出分配则大。即，在推定为针对内燃机的转速的要求变化量变大、变速时要求的转矩下降量也较大的情况下，使电动机的输出分配相对较大地增大。另一方面，在推定为针对内燃机的转速的要求变化量减小、变速时要求的转矩下降量也较小的情况下，使电动机的输出分配相对较小地增大。由此，能够避免不需要的输出分配的变更，且能够适当地实现变速时的转矩下降控制。
[0035]此外，在针对内燃机的转速的要求变化量没有达到一定值这样的情况下(S卩，在推定为要求的转矩下降量小、即使在转矩可下降量下降了的状态下也不会产生由变速引起的不良状况的情况下)，也可以不实施输出分配的控制。
[0036]<5>
[0037]在本发明的混合动力车辆的控制装置的另一方式中，所述控制单元进行控制，以使所述内燃机的空燃比向浓侧变更，且所述电动机的输出降低。
[0038]根据该方式，在预定期间中的内燃机的空燃比为稀薄的情况下，为了增大内燃机的转矩可下降量，使内燃机的空燃比向浓侧变更。即，通过使空燃比向浓侧变更，来减小内燃机的转矩变动，使通过内燃机自身的控制(例如点火正时的延迟控制等)实现的转矩可下降量增大。
[0039]根据上述控制，即使在变速预测时间点转矩可下降量不足，也能够在变速时之前确保足够的转矩可下降量。此外，内燃机的空燃比也可以不是必须进行变更直到成为浓燃烧，即使只是在保持稀薄燃烧的状态下使空燃比接近理想配比(stoic)燃烧，也能得到相应的效果。
[0040]另外，在本方式中，除了上述空燃比的变更之外，还以降低电动机的输出的方式进行控制。由此，能够降低使空燃比向浓侧变更而引起的内燃机的输出增大的影响。
[0041 ] <6>
[0042]在上述向浓侧控制空燃比的方式中，所述控制单元可以进行控制，以使得执行所述变速时对所述内燃机的转速的要求变化量越大，则所述内燃机的空燃比越向浓侧变更。
[0043]在该情况下，在执行变速时针对内燃机的转速的要求变化量越大，则越向浓侧变更内燃机的空燃比。即，在推定为针对内燃机的转速的要求变化量大、变速时要求的转矩下降量也大的情况下，使内燃机的空燃比相对较大地朝浓侧变更。另一方面，在推定为针对内燃机的转速的要求变化量小、变速时要求的转矩下降量也小的情况下，使内燃机的空燃比相对较小地朝浓侧变更。因此，能够避免不必要的空燃比的变更，且能够适当地实现变速时的转矩下降控制。
[0044]此外，在针对内燃机的转速的要求变化量没有达到一定值的情况下(S卩，在推定为要求的转矩下降量小、即使在转矩可下降量下降了的状态下不会产生由变速引起的不良状况的情况下)，也可以不实施空燃比的变更。
[0045]本发明的作用和其它益处通过如下说明的实施方式而得以明确。
【附图说明】
[0046]图1是示出第I实施方式的混合动力车辆的整体结构的框架图。
[0047]图2是第I实施方式的混合动力车辆的速度线图。
[0048]图3是第I实施方式的混合动力车辆的工作接合表。
[0049]图4是示出第I实施方式的混合动力车辆的内燃机的结构的概略结构图。
[0050]图5是示出第I实施方式的混合动力车辆的内燃机的运转点的映射图。
[0051]图6是示出第I实施方式的混合动力车辆的发动机行驶区域和马达行驶区域的映射图。
[0052]图7是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构的框图。
[0053]图8是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0054]图9是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置中的变速预测方法的变速线图。
[0055]图10是示出升档时产生的课题的时序图。
[0056]图11是示出通过第I实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的升档时的控制的时序图。
[0057]图12是示出降档时产生的课题的时序图。
[0058]图13是示出通过第I实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的降档时的控制的时序图。
[0059]图14是示出第2实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0060]图15是示出通过第2实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的升档时的控制的时序图。
[0061]图16是示出通过第2实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的降档时的控制的时序图。
[0062]图17是示出第3实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0063]标号说明
[0064]I混合动力车辆;6驱动轴；60 HVECU；61车速传感器;62油门开度传感器;63MGl转速传感器;64 MG2转速传感器;65驱动轴转速传感器;66 SOC传感器;67空燃比传感器;70 MGE⑶;71发动机E⑶;72火花塞；101、111进气管；102空气流量计；103进气控制阀；110压缩机；113中冷器；120涡轮；115、121排气管；123启动转换器；124后处理装置；125 EGR管；126 EGR阀；127 EGR冷却器;200发动机;201缸;210喷射器;300行星齿轮机构;400变速器;MG1、MG2电动发电机;SO、S1、S2太阳齿轮;CA0、CA1、CA2行星架;R0、R1、R2齿圈;C1、C2、C3离合器;Fl单向离合器;B1、B2制动器。
【具体实施方式】
[0065]以下，对混合动力车辆的控制装置的实施方式进行说明。
[0066]<第1实施方式>
[0067]参照图1?图13，对第I实施方式的混合动力车辆的控制装置进行说明。
[0068]<混合动力车辆的整体结构>
[0069]首先，参照图1，对本实施方式的混合动力车辆I的整体结构(尤其是驱动机构的结构)进行说明。在此，图1是示出第I实施方式的混合动力车辆的整体结构的框架图。
[0070]如图1所示，本实施方式的混合动力车辆I构成为组合有多个动力源的混合动力车辆。具体而言，混合动力车辆I具有发动机200、电动发电机MGl和电动发电机MG2作为行驶用动力源。
[0071]发动机200作为混合动力车辆I的主动力源而发挥功能，是作为本发明的“内燃机”的一例的汽油发动机。
[0072]电动发电机MGl和MG2具有将电能转换为动能的做功功能和将动能转换为电能的再生功能，是作为本发明的“电动机”的一例的电动发电机。电动发电机MG I和MG 2例如可以构成为电动发动机，该电动发动机具备在外周面具有多个永磁体的转子和使形成旋转磁场的三相线圈卷绕而成的定子，当然，电动发电机MGl和MG2也可以具有其它结构。
[0073]以下，有时将电动发电机MGl和MG2统称为“电动发电机MG”。电动发电机MG也可以不一定具有两个以上。另外，可以构成为在发动机200和电动发电机MG之间具有用于控制动力传递的接合要素。
[0074]发动机200、电动发电机MGl和MG2经由单小齿轮型的行星齿轮机构300彼此连结。行星齿轮机构300具有:作为外齿齿轮的太阳齿轮S0;作为内齿齿轮的齿圈RO，其被配置成与太阳齿轮SO同轴；以及行星架CAO，其将小齿轮保持为能够自转和公转，所述小齿轮与这些太阳齿轮SO和齿圈RO啮合。
[0075]作为发动机200的输出轴的发动机输出轴5与行星齿轮机构300的行星架CAO连结，发动机输出轴5与行星架CAl—体地旋转。因此，发动机200输出的发动机转矩传递到行星架CAl。电动发电机MGl与行星齿轮机构300的太阳齿轮SO连结。电动发电机MG2与连结于行星齿轮机构300的齿圈RO的驱动轴6连结。从发动机200、电动发电机MGl和MG2输出的转矩经由驱动轴6输出。此外，驱动轴6可以连结有变矩器。
[0076]驱动轴6与变更混合动力车辆的齿轮比的变速器400连结。变速器400构成为具有两个行星齿轮机构(具体而言，包括太阳齿轮S1、齿圈Rl和行星架CAl的行星齿轮机构和包括太阳齿轮S2、齿圈R2和行星架CA2的行星齿轮机构)、第I离合器Cl、第2离合器C2、第3离合器C3、单向离合器Fl、第I制动器BI以及第2制动器B2。
[0077]关于两个行星齿轮机构，使一方的行星架CAl与另一方的齿圈R2彼此连结。另外，使一方的齿圈Rl与另一方的行星架CA2彼此连结。
[0078]第I离合器Cl构成为能够变更驱动轴6和太阳齿轮S2之间的动力传递状态。第2离合器C2构成为能够变更驱动轴6和行星架CAl之间的动力传递状态。第3离合器C3构成为能够变更驱动轴6和太阳齿轮SI之间的动力传递状态。
[0079]单向离合器Fl构成为能够在预定的一个方向上变更行星架CAl和齿圈R2间的动力传递状态。
[0080]第I制动器构成为能够固定太阳齿轮SI的旋转。第2制动器构成为能够固定行星架CAl和齿圈R2的旋转。
[0081 ]经由变速器400传递的转矩构成为经由行星架CA2向车轴侧输出。
[0082]此外，上述变速器400的结构只是一个例子，作为变更混合动力车辆的齿轮比的机构，可以使用不同方式的变速器400。另外，除了可以使用机械式变速器以外，例如还可以使用在保持等功率状态下仅变更发动机200的转速的模拟的变速器。
[0083]<通过变速器实现的齿轮比>
[0084]接下来，参照图2和3，对能够通过本实施方式的变速器400实现的齿轮比(gearrat1，传动比)进行具体说明。在此，图2是第I实施方式的混合动力车辆的速度线图。另外，图3是第I实施方式的混合动力车辆的工作接合表。
[0085]如图2和图3所示，本实施方式的变速器400能够以四档(若包含后退模式则为五档)来变更混合动力车辆I的齿轮比。具体而言，通过接合第I离合器Cl、第2制动器B2和单向离合器Fl并释放第2离合器C2、第3离合器C3和第I制动器BI来实现齿轮比1ST(即，齿轮比最高的状态)。通过接合第I离合器Cl和第I制动器BI并释放第2离合器C2、第3离合器C3、第2制动器B2和单向离合器Fl来实现齿轮比2ND( S卩，齿轮比第2高的状态)。通过接合第I离合器Cl和第2离合器C2并释放第3离合器C3、第I制动器B1、第2制动器B2和单向离合器Fl来实现齿轮比3RD(S卩，齿轮比第3高的状态)实现。通过接合第2离合器C2和第I制动器BI并释放第I离合器Cl、第3离合器C3、第2制动器B2和单向离合器Fl来实现齿轮比4TH(即，齿轮比最低的状态)。通过接合第3离合器C3和第2制动器B2并释放第I离合器Cl、第2离合器C2、第I制动器BI和单向离合器Fl来实现后退模式。
[0086]另外，本实施方式的变速器400除了能够实现有级变速，也能够实现无级变速。在无级变速时，实现齿轮比IST时的第2制动器B2为被释放的状态。
[0087]<混合动力车辆的发动机的结构>
[0088]接下来，参照图4，对对本实施方式的混合动力车辆I的发动机200的结构进行说明。在此，图4是示出第I实施方式的混合动力车辆的内燃机的结构的概略结构图。
[0089]在图4中，本实施方式的发动机200构成为具有压缩机110和涡轮120的增压发动机。
[0090]压缩机110将流入的空气压缩，作为压缩空气供给到下游。涡轮120以从发动机200经由排气管115供给的排气为动力进行旋转。涡轮120构成为能够经由轴与压缩机110连结而相互一体地旋转。即，由涡轮120和压缩机110构成了涡轮增压器。[0091 ]发动机200是例如在缸体内直列地配置4个缸201而成的直列四汽缸发动机。此外，虽然省略了此处的详细图示，但发动机200构成为能够在各缸201内部使空气和燃料的混合气体燃烧时产生的活塞的往复运动经由连杆转换为曲轴的旋转运动。
[0092]在压缩机110的入口侧(S卩，比压缩机110靠上游侧)的进气管101设置有空气流量计102。空气流量计102构成为能够检测从外部吸入的空气的量。另外，在空气流量计102的后级设置有进气控制阀103。进气控制阀103例如构成为电子控制式的阀，其开闭动作由未图示的节气门马达控制。通过进气控制阀103的开闭动作来调整向进气管101流入的空气的量。
[0093]在压缩机110的出口侧(S卩，压缩机110下游侧)、即发动机200的进气侧(S卩，比缸201靠上游侧)的进气管111设置有中冷器113。中冷器113构成为能够使吸入空气冷却，提高空气的增压效率。
[0094]向发动机200中的缸201内的燃烧室吸入混合气体，该混合气体由经由进气管111供给的空气和从喷射器210喷射供给的燃料混合而成。从进气侧向缸201内部导入的混合气体通过未图示的火花塞和/或压缩点燃等被点火，在缸201内进行爆发过程。在进行了爆发过程后，燃烧完的混合气体(包含一部分未燃烧状态的混合气体)在爆发过程后续的排气过程中向未图示的排气口排出。向排气口排出的排气被导入到排气管115。
[0095]在涡轮120中的出口侧(S卩，比涡轮120靠下游侧)的排气管121，除了设置有启动转换器123和后处理装置124之外，还设置有由EGR管125、EGR阀126和EGR冷却器127构成的EGR系统。
[0096]启动转换器123构成为包含例如氧化催化剂，对通过了涡轮120的排气中包含的物质进行净化。
[0097]后处理装置124设置在排气管121的比启动转换器123靠下游侧，收集排气中包含的粒子状物质而使其减少。
[0098]EGR管125构成为能够使启动转换器123的下游的排气回流到作为压缩机110的入口侧的进气管101。在EGR管125上设置有EGR阀126，能够调节EGR气体的量。另外，在EGR管125上设置有使回流的EGR气体冷却的EGR冷却器127。
[0099]<发动机的燃烧模式>
[0100]接下来，参照图5，对上述本实施方式的发动机200能够实现的燃烧模式进行说明。在此，图5是示出第I实施方式的混合动力车辆的内燃机的运转点的映射图(map)。
[0101]在图5中，本实施方式的发动机200如上述那样构成为增压发动机，因此，除了能够实现通常的NA(Natural Aspirat1n:自然吸气)燃烧，还能够实现进行增压的增压燃烧。另夕卜，关于这些NA燃烧和增压燃烧，分别能够实现以接近理论空燃比的浓度的混合气体进行燃烧的理想配比燃烧和以比理论空燃比稀薄的混合气体进行燃烧的稀薄燃烧。
[0102]根据发动机转速和发动机转矩之间的关系来选择各燃烧状态，以实现接近图中的粗实线所示的最佳燃料经济性运转点的运转。不过，也可以不是必须实现最佳燃料经济性运转点下的运转，也可以根据状况和/或规格，实现从最佳燃料经济性运转点偏离的运转点下的运转。
[0103]<混合动力车辆的行驶模式>
[0104]接下来，参照图6，对在混合动力车辆I中实现的行驶模式进行说明。在此，图6是示出第I实施方式的混合动力车辆的发动机行驶区域和马达行驶区域的映射图。
[0105]在图6中，本实施方式的混合动力车辆I能够实现EV模式和HV模式，其中，在EV模式中，使发动机200停止，仅通过电动发电机MGl和MG2的动力进行行驶，在HV模式中，使发动机200运转，通过发动机200、电动发电机MG I和MG2的动力进行行驶。
[0106]关于EV模式和HV模式，根据混合动力车辆I的车速和要求驱动力来决定。具体而言，在车速和要求驱动力比较低的状态下，选择EV模式，在车速和要求驱动力比较高的状态下，选择HV模式。此外，图6所示的映射图为通常时的映射图，例如，在发动机200暖机(预热)时和/或SOC较低时，不存在马达行驶区域(S卩，不可实施马达行驶)。
[0107]<混合动力车辆的控制装置的结构>
[0108]接下来，参照图7，对实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构进行说明。在此，图7是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构的框图。
[0109]在图7中，本实施方式的混合动力车辆I的各部的控制由各种电子控制装置(ECU:Electronic Control Unit)执行。
[0110]向混合动力ECU60(HVECU)分别输入车速传感器61、油门开度传感器62、MG1转速传感器63、MG2转速传感器64、驱动轴转速传感器65、S0C传感器66和空燃比传感器67等的输出信号，其中，所述车速传感器61输出与车辆I的车速对应的信号，所述油门开度传感器62输出与油门踏板的踩下量对应的信号，所述MG I转速传感器63输出与电动发电机MG I的旋转速度对应的信号，所述MG2转速传感器64输出与电动发电机MG2的旋转速度对应的信号，所述驱动轴转速传感器65输出与驱动轴6的旋转速度对应的信号，所述SOC传感器66输出与未图示的电池的充电量对应的信号，所述空燃比传感器67检测发动机200的空燃比。
[0111]混合动力ECU6O算出使电动发电机MGI和MG2产生的转矩，针对所产生的转矩，向MGECU70输出指令。另外，混合动力ECU60决定发动机200的运转条件，针对发动机200的运转条件，向发动机ECU71输出指令。此外，混合动力ECU60根据混合动力车辆I的车速和/或要求驱动力等来决定应该实现的变速比，控制变速器400中的第I离合器Cl、第2离合器C2和第3离合器C3以及第I制动器BI和第2制动器B2等的接合状态。
[0112]MGE⑶70基于从混合动力E⑶60输入的指令，算出与使电动发电机MGl和MG2产生的转矩对应的电压，向电动发电机MGl和MG2分别输出电压。
[0113]发动机ECU71基于从混合动力ECU60输入的指令，对进气控制阀103、火花塞72、EGR阀126、喷射器210等进行各种控制。
[0114]<混合动力车辆的控制装置的工作>
[0115]接下来，参照图8，对本实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作进行说明。在此，图8是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0116]在图8中，在本实施方式的混合动力车辆的控制装置工作时，在HVECU60中进行通过变速器400实现的变速的预测(步骤S101)。此外，关于变速的预测，例如基于混合动力车辆I的速度、加速度和/或油门开度等来执行。以下，参照图9，对变速预测的具体的方法进行详细说明。在此，图9是示出第I实施方式的混合动力车辆的控制装置中的变速预测方法的变速线图。
[0117]如图9所示，在本实施方式的混合动力车辆I中，预先设定与车速和油门开度对应的变速线。具体而言，设定为:在根据车速和油门开度确定的点跨过变速线而变动的情况下，执行与该变速线对应的变速。由此，如果能够预测车速和油门开度的变动，则能够预测变速的执行。
[0118]例如，在图中的A算出与B点的车速差△U =VB-VA)，其中，所述B点是在行驶期间在相同的油门开度下与从齿轮比1ST向齿轮比2ND的变速线交叉的点。接下来，算出A点的加速度α，算出到B点为止(S卩，变速之前)的估计时间Tup( = △ V/α)。进而，在算出的估计时间Tup为预定值以下的情况下，预测为了马上要开始从齿轮比1ST向齿轮比2ND的变速。
[0119]或者，在图中的C点算出D点的油门开度差AAcc(=AccD-AccC)，其中，所述D点是在行驶中在相同的速度下与从齿轮比4TH向齿轮比3RD的变速线交叉的点。接下来，算出C点的油门开度变化率3Acc，算出到D点为止(8卩，变速之前)的估计时间Tdwn( = △ Acc/5Acc) 0进而，在算出的估计时间Tdwn为预定值以下的情况下，预测为了马上要开始从齿轮比4TH向齿轮比3RD的变速。
[0120]此外，此处为了简化说明，在油门开度和车速中的任意一方不变化的前提下来预测变速，不过即使在油门开度和车速这双方变化的情况下，也能够使用上述参数来预测变速。
[0121]返回到图8，在未预测到上述变速的情况下(步骤SlOl:否)，在混合动力车辆I中，执行通常时的控制(步骤S106)，结束一系列的处理。另一方面，在预测要变速时(步骤SlOl:是)，通过空燃比传感器67检测发动机200的空燃比(步骤S102)。即，在本实施例中，将本发明的“预定期间”的起点设为预测要变速的时间点，在从预测要变速起到实际执行了变速为止(即，到开始了变速器400的变速动作为止)的期间中检测发动机200的空燃比。此外，也可以替代从预测要变速起的期间，而在例如从输出针对变速器400的变速指示起的期间中判定空燃比。
[0122]在判定空燃比时，在HVE⑶60中，基于当前的发动机200的转速和/或变速后的齿轮比等，算出发动机200的转速的要求变化量(S卩，在变速时要求变化的转速)(步骤S103)。
[0123]在得到空燃比和要求变化量时，在HVE⑶60中，判定空燃比是否为阈值A以上、且要求变化量是否大于阈值B(步骤S104)。此外，此处的阈值A是用于判定发动机200的空燃比高到在变速时会产生不良状况的程度的阈值，阈值A根据因空燃比为稀薄侧而引起的转矩可下降量的降低来设定。另外，阈值B是用于判定发动机200的要求变化量大到必须执行转矩下降控制的程度的阈值，或者大到即使在当前时间点执行转矩下降控制但转矩下降量也不充分的程度的阈值，阈值B根据预先决定的变速时的转矩下降量来设定。
[0124]在判定为空燃比不为阈值A以上或要求变化量不大于阈值B时(步骤S104:否)，判断为即使不执行特别的控制也不会产生不良状况，执行通常时的控制(步骤S106)。另一方面，在判定为空燃比为阈值A以上且要求变化量大于阈值B时(步骤S104:是)，基于空燃比和要求变化量来变更电动发电机MG的电池收支(步骤S105) ο具体而言，通过向放电侧控制电动发电机MG的电池收支(电池充放电)，使得电动发电机MG成为能够输出更大转矩的状态。
[0125]此处，在执行变速时，为了防止转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等，优选执行发动机200的转矩下降控制，不过在发动机200进行稀薄燃烧的情况下(S卩，空燃比大的情况)，由于转矩变动增大，通过发动机200自身的控制(例如点火正时的延迟等)实现的转矩下降量会减小。因此，在发动机200进行稀薄燃烧的情况下，即使要在变速时执行转矩下降控制，在能够避免变速时的不良状况之前，也有可能无法降低转矩。
[0126]与此相对，在本实施方式中，如上所述，在判定为预测要变速后中的发动机200的空燃比为阈值A以上且要求变化量大于阈值B的情况下(S卩，在估计有可能产生变速时的不良状况的情况下)，使电动发电机MG的电池收支向放电侧变更。由此，即使在无法通过发动机200自身的控制实现足够的转矩下降的情况下，也能够利用从电动发电机MG输出的转矩，实现发动机200的转矩下降。
[0127]此外，关于以怎样的程度向放电侧变更电池收支，根据转矩可下降量的不足量来决定即可。例如，在空燃比更大的情况下(即，在更靠稀薄侧的情况下)，更大地向放电侧变更，在针对发动机的转速的要求变化量更大的情况下，更大地向放电侧变更即可。
[0128]<变速时控制的具体例>
[0129]接下来，参照图10?图13，对在变速时会产生的不良状况和用于消除该不良状况的本实施方式的控制的具体例进行说明。在此，图10是示出升档时产生的课题的时序图，图11是示出通过第I实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的升档时的控制的时序图。另夕卜，图12是示出降档时产生的课题的时序图，图13是示出通过第I实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的降档时的控制的时序图。
[0130]如图10所示，当在升档时无法执行上述本实施方式的变速时的控制(S卩，用于使转矩可下降量具有富裕量的控制)时，如图所示，在电池收支接近充电限制值的状态的情况下，会产生不能从电动发电机MGl输出足够的转矩的状况。即，由于电池的充电限制，电动发电机MGl的工作受到限制，在惯性相中，会陷入不能充分输出用于降低发动机200的转矩的相反转矩的状况。其结果是，发动机转速的下降会延迟，会产生变速时的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等。
[0131 ]与此相对，在本实施方式中，如图11所示，在预测要升档的时间点，使电池收支向放电侧变更。因此，在电动发电机MGl的输出转矩产生一定程度的富裕量。由此，在应该降低发动机200的转矩的惯性相中，能够输出足够的相反转矩。因此，能够避免图10所示那样的变速时的不良状况的产生。此外，在变速结束后，执行再次使电池收支向充电侧恢复的控制。
[0132]另外，在预测要变速时的电池收支控制中，如图所示，只要变更转矩分担，使得发动机200的输出转矩减少，电动发电机MG2的输出转矩增大即可。同样，在变速结束后的电池收支控制中，如图所示，只要变更转矩分担，使得发动机200的输出转矩增大、电动发电机MG2的输出转矩减少即可。
[0133]如图12所示，当在降档时不能执行上述本实施方式的变速时的控制时，如图所示，在电池收支处于接近充电限制值的状态的情况下，会产生不能从电动发电机MG2输出足够的转矩的状况。即，由于电池的充电限制，电动发电机MG2的工作受到限制，在惯性相快要结束时，会陷入不能充分输出用于降低发动机200的转矩的相反转矩的状况。其结果是，与上述升档时同样地，会产生变速时的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等。
[0134]与此相对，在本实施方式中，如图13所示，在预测要降档的时间点，使电池收支向放电侧变更。因此，在电动发电机MG2的输出转矩产生一定程度的富裕量。由此，在应该降低发动机200的转矩的惯性相中，能够输出足够的相反转矩。因此，能够避免图12所示变速时的不良状况的产生。此外，在变速结束后，执行再次使电池收支向充电侧恢复的控制。
[0135]另外，在预测要变速时的电池收支控制中，如图所示，只要变更转矩分担，使得发动机200的输出转矩减少，电动发电机MG2的输出转矩增大即可。同样，在变速结束后的电池收支控制中，如图所示，只要变更转矩分担，使得发动机200的输出转矩增大、电动发电机MG2的输出转矩减少即可。
[0136]如以上说明的那样，根据第I实施方式的混合动力车辆的控制装置，通过预测变速、变更电池收支，能够增大转矩可下降量。由此，即使在发动机200进行稀薄燃烧的情况下，也能够在执行变速时实现足够的转矩下降控制。因此，能够适当地避免在变速时会产生的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等不良状况。
[0137]<第2实施方式>
[0138]接下来，参照图14?图16，对第2实施方式的混合动力车辆的控制装置进行说明。此外，第2实施方式与上述第I实施方式相比，仅一部分的工作不同，其它工作和装置结构大致是同样的。因此，以下，对与第I实施方式不同的部分进行详细说明，对重复的部分适当省略说明。
[0139]<混合动力车辆的控制装置的工作>
[0140]首先，参照图14，对第2实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作进行说明。在此，图14是示出第2实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0141]在图14中，在第2实施方式的混合动力车辆的控制装置工作时，在HVECU60中进行通过变速器400实现的变速的预测(步骤S201)。此外，关于变速的预测，由于与第I实施方式是同样的(参照图9)，所以省略此处的详细说明。
[0142]在未预测要变速的情况下(步骤S201:否)，在混合动力车辆I中执行通常时的控制(步骤S207)，结束一系列的处理。另一方面，在预测要变速时(步骤S201:是)，通过空燃比传感器67检测发动机200的空燃比(步骤S202)。另外，在HVE⑶60中，基于当前的发动机200的转速和/或变速后的齿轮比等，算出发动机200的转速的要求变化量(S卩，在变速时要求变化的转速)(步骤S203)。
[0143]在得到空燃比和要求变化量后，在HVECU60中，判定空燃比是否为阈值A以上且要求变化量是否大于阈值B(步骤S204)。即，与第I实施方式同样地，判定是否是会产生变速时的问题的状况。
[0144]在判定为空燃比不为阈值A以上或要求变化量不大于阈值B时(步骤S204:否)，判断为即使不执行特别的控制也不会产生问题，执行通常时的控制(步骤S206)。另一方面，在判定为空燃比为阈值A以上且要求变化量大于阈值B时(步骤S204:是)，判定电池的充电限制是否存在一定的富裕量(步骤S205)。具体而言，判定电池的充电限制是否以如下程度存在富裕量:即能够应对与后述的空燃比的变更控制相伴的电池收支的变动。
[0145]在判定为电池的充电限制不存在富裕量(步骤S205:否)，不进行以后的处理，而执行通常时的控制(步骤S207)。另一方面，在判定为电池的充电限制存在富裕量时(步骤S205:是)，使空燃比从稀薄向理想配比(即浓侧)变更，并执行电动发电机MG2的转矩下降控制(步骤S206)。
[0146]根据上述控制，即使在预测变速时间点转矩可下降量不足，也能够在变速时之前确保足够的转矩可下降量。即，因处于稀薄燃烧而减少的转矩可下降量通过变更为理想配比燃烧而增大，确保了足够的转矩可下降量。另外，以使电动发电机MG2的输出转矩下降的方式进行控制，降低因使空燃比向浓侧变更而导致的发动机200的输出增大的影响。
[0147]此外，关于以怎样的程度向浓侧变更空燃比，根据转矩可下降量的不足量来决定即可。例如，在空燃比更大的情况下(即，在更靠稀薄侧的情况下)，更大地向浓侧变更，在针对发动机的转速的要求变化量更大的情况下，更大地向浓侧变更即可。
[0148]<变速时控制的具体例>
[0149]接下来，参照图15和图16，对第2实施方式的变速时的控制的具体例进行说明。在此，图15是示出通过第2实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的升档时的控制的时序图。另外，图16是示出通过第2实施方式的混合动力车辆的控制装置实现的降档时的控制的时序图。
[0150]如图15所示，根据第2实施方式，在预测要升档的时间点使空燃比向浓侧变更。因此，发动机200中的转矩变动减少，转矩可下降量变大。由此，在变速时，能够通过发动机200自身的控制(例如点火正时的延迟控制等)，适当执行转矩下降控制。此外，在变速结束后，执行再次使空燃比恢复为变更前的状态(即稀薄侧)的控制。
[0151]另外，在变速预测时的空燃比控制中，如图所示，由于发动机200的输出转矩增大，因此通过减少电动发电机MG2的输出转矩来调整总输出转矩。同样，在变速结束后的空燃比控制中，如图所示，为了减小发动机200的输出转矩，通过增大电动发电机MG2的输出转矩来调整总输出转矩。
[0152]另外，如图16所示，根据第2实施方式，在预测要降档的时间点使空燃比向浓侧变更。因此，发动机200中的转矩变动减少，转矩可下降量变大。由此，在变速时，能够通过发动机200自身的控制(例如点火正时的延迟控制等)，适当地执行转矩下降控制。此外，在变速结束后，执行再次使空燃比恢复为变更前的状态(即稀薄侧)的控制。
[0153]此外，与升档时同样地，在预测变速时的空燃比控制中，如图所示，由于发动机200的输出转矩增大，因此通过减少电动发电机MG2的输出转矩来调整总输出转矩。另外，在变速结束后的空燃比控制中，为了减小发动机200的输出转矩，通过增大电动发电机MG2的输出转矩来调整总输出转矩。
[0154]如以上说明的那样，根据第2实施方式的混合动力车辆的控制装置，通过预测变速、变更空燃比，能够增大通过发动机自身的控制实现的转矩可下降量。由此，即使在预测要变速时发动机200进行稀薄燃烧的情况下，也能够在执行变速时实现足够的转矩下降控制。因此，能够适当地避免在变速时可能会产生的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等不良状况。
[0155]<第3实施方式〉
[0156]接下来，参照图17对第3实施方式的混合动力车辆的控制装置进行说明。此外，第3实施方式与上述第I和第2实施方式相比，仅一部分的工作不同，其它工作和/或装置结构大致是同样的。因此，以下，对与第I和第2实施方式不同的部分进行详细说明，对重复的部分适当省略说明。
[0157]<混合动力车辆的控制装置的工作>
[0158]首先，参照图17，对第3实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作进行说明。在此，图17是示出第3实施方式的混合动力车辆的控制装置的工作的流程图。
[0159]在图17中，在第3实施方式的混合动力车辆的控制装置工作时，在HVECU60中进行通过变速器400实现的变速的预测(步骤S301)。此外，关于变速的预测，由于与第I实施方式是同样的(参照图9)，所以省略此处的详细说明。
[0160]在未预测到要变速的情况下(步骤S301:否)，在混合动力车辆I中执行通常时的控制(步骤S309)，结束一系列的处理。另一方面，在预测要变速时(步骤S301:是)，通过空燃比传感器67检测发动机200的空燃比(步骤S302)。另外，在HVECU60中，基于当前的发动机200的转速和/或变速后的齿轮比等，算出发动机200的转速的要求变化量(S卩，在变速时要求变化的转速)(步骤S303)。
[0161]在得到空燃比和要求变化量后，在HVECU60中，判定空燃比是否为阈值A以上且要求变化量是否大于阈值B(步骤S304)。即，与第I和第2实施方式同样地，判定是否为会产生变速时的问题的状况。
[0162]在判定为空燃比不为阈值A以上或要求变化量不大于阈值B时(步骤S304:否)，判断为即使不执行特别的控制也不会产生问题，执行通常时的控制(步骤S309)。另一方面，在判定为空燃比为阈值A以上且要求变化量大于阈值B时(步骤S304:是)，判定电池的放电限制是否存在一定的富裕量(步骤S305)。具体而言，如在第I实施方式中说明的那样，在向放电侧控制电池收支的情况下，判定电池的放电限制是否不会成为问题。更具体而言，例如，在预测变更时间点处的电池收支接近电池的放电限制值的情况下，当使电池收支向放电侧变更时，会受到电池的放电限制值的限制。由此，不能充分使电池收支向放电侧变更。因此，在这样的情况下，判定为电池的放电限制没有富裕量。
[0163]在判定为电池的放电限制存在富裕量时(步骤S305:是)，基于空燃比和要求变化量来变更电动发电机MG的电池收支(步骤S306)。即，与第I实施方式同样地，通过向放电侧控制电动发电机MG的电池收支，使得电动发电机MG成为能够输出更大转矩的状态。因此，能够适当地执行变速时的转矩下降控制。
[0164]另一方面，在判定为电池的放电限制不存在富裕量时(步骤S306:否)，判定电池的充电限制是否存在一定的富裕量(步骤S307)。即，判断为估计无法通过电池收支的变更来增大转矩可下降量，判定是否能够执行在第2实施方式中说明过的空燃比的变更控制。
[0165]在判定为电池的充电限制存在富裕量时(步骤S307:是)，使空燃比从稀薄向理想配比(即浓侧)变更，并执行电动发电机MG2的转矩下降控制(步骤S206)。即，因处于稀薄燃烧而减少的转矩可下降量通过变更为理想配比燃烧而增大，确保了足够的转矩可下降量。另外，以使电动发电机MG2的输出转矩下降的方式进行控制，降低因使空燃比向浓侧变更而导致的发动机200的输出增大的影响。
[0166]此外，在判定为电池的充电限制不存在富裕量时(步骤S307:否)，判断为既不能执行电池收支的变更也不能执行空燃比的变更，而执行通常时的控制(步骤S309)。
[0167]如以上说明的那样，根据第3实施方式的混合动力车辆的控制装置，在预测到要变速时，根据条件，适当地选择电池收支的变更控制和空燃比的变更控制中的任意一个并执行。由此，即使在无法执行电池收支的变更控制和空燃比的变更控制中的任意一方的控制的状况下，也能够通过另一方的控制来切实地增大转矩可下降量。因此，能够更加适当地避免在变速时可能会产生的转矩冲击和/或摩擦部件的耐久性恶化等不良状况。
[0168]本发明不限于上述实施方式，能够在不违反从权利要求书和说明书整体读出的发明主旨或思想的范围内适当变更，伴随这些变更的混合动力车辆的控制装置也包含于本发明的技术范围内。
【主权项】
1.一种混合动力车辆的控制装置，其控制具有动力源和变速单元的混合动力车辆，所述动力源包含电动机和能够变更空燃比的内燃机，所述变速单元能够变更所述内燃机的转速，所述控制装置的特征在于，具有: 空燃比判定单元，其在到实际执行由所述变速单元进行的变速为止的预定期间中，判定所述内燃机的空燃比；以及 控制单元，其在所述预定期间中的所述内燃机的空燃比为稀薄的情况下，控制所述内燃机和所述电动机的至少一方，以使得所述内燃机的转矩可下降量变大。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， 所述控制单元对所述内燃机和所述电动机的输出分配进行控制，以使得所述电动机的输出分配与所述内燃机的空燃比为稀薄的情况下相比而变大。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， 所述控制单元进行控制，以使得所述内燃机的空燃比越靠稀薄侧，则所述电动机的输出分配越大。4.根据权利要求2或3所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述控制单元进行控制，以使得执行所述变速时对所述内燃机的转速的要求变化量越大，则所述电动机的输出分配越大。5.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， 所述控制单元进行控制，以使所述内燃机的空燃比向浓侧变更，且所述电动机的输出降低。6.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述控制单元进行控制，以使得执行所述变速时对所述内燃机的转速的要求变化量越大，则所述内燃机的空燃比越向浓侧变更。
【文档编号】B60K6/547GK106029461SQ201480075934
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】熊崎健太, 田端淳, 松原亨, 今村达也, 椎叶之, 椎叶一之
【申请人】丰田自动车株式会社