专利名称：混合动力车辆的控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆的控制，特别是涉及具有能够与作为动力源的旋转电机授受电力的多个电源的混合动力车辆的控制。
背景技术：
在混合动力车辆中，具有能够与作为动力源的旋转电机授受电力的电源。在日本特开2003-209969号公报(专利文献1)中，公开了具有用于在低电压电池模块中使用高电压变换器(inverter)和电机的电源控制系统的混合动力车辆。
日本特开2003-209969号公报(专利文献1)所公开的电源控制系统具有至少一个变换器，其向车辆的电动牵引电机提供经调整的电力；以及多个电源级(stage)，其分别具有电池和升压/降压直流·直流转换器，被并联布线，向至少一个变换器提供直流电力。 控制电源级以维持向至少一个变换器输出的输出电压。
专利文献1 日本特开2003-209969号公报。
专利文献2 日本特开2008-109840号公报。
专利文献3 日本特开2007-335151号公报。
发明内容
通常，混合动力车辆具有电动行驶模式和混合动力行驶模式作为行驶模式。在这些行驶模式下，应向电机供应的电压范围不同。即，在混合动力行驶模式下，由于使车辆使用发动机和电机这两者的动力来行驶，因此与仅使用电机的动力的电动行驶模式相比，能够将供应给电机的电压设定得更低。
在日本特开2003-209969号公报(专利文献1)中，公开了具有能够与电机授受电力的多个电源的混合动力车辆，但是关于如何根据行驶模式来控制多个电源与电机的连接状态、以及考虑行驶模式和多个电源的连接状态而将各个电源的输出电压设定为何样的值，没有任何提及。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种在具有电动行驶模式和混合动力行驶模式作为行驶模式的混合动力车辆中，能够确保电动行驶模式时所需要的电源容量、并将混合动力行驶控制时的电源电压设为最合适的值的控制装置以及控制方法。
本发明的控制装置控制将内燃机和旋转电机中的至少任一方作为动力源的混合动力车辆。该控制装置包括主电源，其连接于旋转电机，能够与旋转电机授受电力；多个副电源，其能够与旋转电机授受电力；切换装置，其设置在多个副电源与旋转电机之间，构成为能够按照被给予的指令将多个副电源中的任一个连接于旋转电机；切换控制部，其控制切换装置；以及行驶控制部，其执行混合动力行驶控制和电动行驶控制中的任一方的行驶控制，所述混合动力行驶控制通过内燃机和旋转电机中的至少任一方的动力使混合动力车辆行驶，所述电动行驶控制不使用内燃机而通过旋转电机的动力使混合动力车辆行驶。切换控制部控制切换装置，使得与电动行驶控制中相比，在混合动力行驶控制中连接于旋转电机的多个副电源的数量变少。
优选的是，切换控制部在电动行驶控制中将多个副电源中的任一个连接于旋转电机，在混合动力行驶控制中将多个副电源从旋转电机切断。
更优选的是，在为电动行驶控制中的情况下，当多个副电源中的连接于旋转电机的第一副电源的充电状态低于预定状态时，切换控制部将第一副电源从旋转电机切断并将其他的第二副电源连接于旋转电机。
更优选的是，在多个副电源的充电状态全都低于了预定状态的情况下，行驶控制部代替电动行驶控制而执行混合动力行驶控制。
更优选的是，控制装置还包括输入部，该输入部用于驾驶者输入表示要求混合动力行驶控制下的行驶的混合动力行驶要求。行驶控制部，在电动行驶控制中被输入了混合动力行驶要求的情况下，停止电动行驶控制而强制性地执行混合动力行驶控制。切换控制部，在响应于被输入了混合动力行驶要求而强制性地执行混合动力行驶控制的情况下，维持在被输入了混合动力行驶要求的时刻的、旋转电机与多个副电源中的任一个的连接状态。
更优选的是，主电源的输出电压被设定为比多个副电源中的任一个的输出电压都低的值。
更优选的是，控制装置还包括第一转换器，其设置在旋转电机与主电源之间，将主电源的输出电压转换为包含于旋转电机的控制电压范围的值并输出到旋转电机；以及第二转换器，其设置在旋转电机与多个副电源之间，将多个副电源的输出电压转换为包含于旋转电机的控制电压范围的值并输出到旋转电机。混合动力行驶控制时的旋转电机的最适控制电压范围的第一下限值，低于电动行驶控制时的旋转电机的控制电压范围的第二下限值。主电源的输出电压被设定为第一下限值，多个副电源的输出电压被设定为第一下限值与第二下限值之间的值。
更优选的是，在主电源和多个副电源的各个的内部具有串联连接的多个电池单元。主电源和多个副电源的各个，输出与其内部所具有的电池单元的数量相应的输出电压。 在主电源中具有为了将电动行驶控制时的可行驶距离确保为预定的目标距离以上所需要的电池单元的总数中的、使主电源的输出电压为第一下限值的数量的电池单元。在多个副电源中，在多个副电源的各个中均等地具有所需要的电池单元的总数中的、主电源所具有的数量以外的剩余数量的电池单元。
更优选的是，混合动力车辆是能够将来自车辆外部的电源的电力充电至主电源和多个副电源的插电式混合动力车辆。
本发明的另一方式的控制方法是将内燃机和旋转电机中的至少任一方作为动力源的混合动力车辆的控制装置进行的控制方法。在控制装置中具有主电源，其连接于旋转电机，能够与旋转电机授受电力；多个副电源，其能够与旋转电机授受电力；以及切换装置，其设置在多个副电源与旋转电机之间，构成为能够按照被给予的指令将多个副电源中的任一个连接于旋转电机。控制方法包括以下步骤执行混合动力行驶控制和电动行驶控制中的任一方的行驶控制的步骤，所述混合动力行驶控制通过内燃机和旋转电机中的至少任一方的动力使混合动力车辆行驶，所述电动行驶控制不使用内燃机而通过旋转电机的动力使混合动力车辆行驶；以及控制切换装置的步骤，使得与电动行驶控制中相比，在混合动力行驶控制中连接于旋转电机的多个副电源的数量变少。
根据本发明，能够确保电动行驶模式时所需要的电源容量并将混合动力行驶控制时的电源电压设为最合适的值。
图1是具有本发明实施例的控制装置的车辆的整体框图。
图2是表示EV行驶控制时的电压控制范围、HV行驶控制时的电压控制范围、以及各个蓄电装置的输出电压的关系的图。
图3是本发明实施例的控制装置的功能框图。
图4是表示本发明实施例的控制装置的控制结构的流程图。
图5是表示由本发明实施例的控制装置控制的各个电源的S0C、行驶控制、以及各个电源的连接状态的时间图。
附图标记说明 1电源系统；2驱动力产生部；10-1 10-3蓄电装置；11充电装置；12_1、12_2转换器；13连接器；14-1 14-3电流传感器；15闸门(paddle) ；16-1 16_3、20电压传感器；17HV开关；18-1、18-2切换装置；19交流电源；22转换器ECU ；30_1、30_2变换器；32-1, 32-2MG ；34动力分配装置；36发动机；38驱动轮；100车辆；8000ECU ；8100输入接口 ；8200 运算处理部；8210行驶控制部；8220S0C算出部；8230切换控制部；8300存储部；8400输出接口 ；MPL主正母线；MNL主负母线；C平滑电容器；RY1、RY2、RY3系统继电器。
具体实施例方式以下，参照附图来详细地说明本发明的实施例。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记并省略对该部分的说明。
图1是具有本发明实施例的控制装置的车辆的整体框图。参照图1，车辆100包括电源系统1、驱动力产生部2、和ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)8000。
驱动力产生部2包括第一变换器30-1、第二变换器30-2、第一 MG (Motor-Generator，电动发电机)32_1、第二 MG32-2、动力分配装置34、发动机36、和驱动轮38。
第一 MG32-1、第二 MG32-2以及发动机36与动力分配装置34连结。并且，该车辆 100通过来自发动机36和第二 MG32-2中的至少一方的驱动力而行驶。更加具体地说，车辆 100以电动行驶模式(以下也称为“EV行驶模式”)和混合动力行驶模式(以下也称为“HV 行驶模式”)中的某一行驶模式来行驶。EV行驶模式是不使用发动机36的动力而通过第二 MG32-2的动力使车辆100行驶的行驶模式。HV行驶模式是通过发动机36和第二 MG32-2 的动力使车辆100行驶的行驶模式。ECU8000在车辆100行驶时执行EV行驶模式下使车辆100行驶的EV行驶控制和HV行驶模式下使车辆100行驶的HV行驶控制中的某一行驶控制。
发动机36产生的动力由动力分配装置34分配为两条路径。即，一条是向驱动轮 38传递的路径，另一条是向第一 MG32-1传递的路径。
第一 MG32-1和第二 MG32-2各自为交流旋转电机，例如是具有埋设了永磁体的转子的三相交流旋转电机。在HV行驶控制中，使发动机36运行以将SOCGtate Of Charge, 充电状态)维持在预定的范围(例如40%左右 60左右)，并且由第一 MG32-1使用由动力分配装置34分配的来自发动机36的动力进行发电，所述SOC是表示电源系统1所包括的蓄电装置(后面将进行说明)的充电状态的值。由第一 MG32-1发电产生的电力被供应给电源系统1。
第二 MG32-2使用从电源系统1供应的电力和由第一 MG32-1发电产生的电力中的至少一者来产生驱动力。并且，第二 MG32-2的驱动力被传递给驱动轮38。另外，在车辆制动时等情况下，通过驱动轮38驱动第二 MG32-2，第二 MG32-2作为发电机工作。由此，第二 MG32-2作为将制动能量转换为电力的再生制动器而工作。并且，由第二 MG32-2发电产生的电力被供应给电源系统1。
动力分配装置34包括行星齿轮，该行星齿轮包括太阳齿轮、小齿轮、行星架、和齿圈。小齿轮与太阳齿轮和齿圈啮合。行星架以能够自转的方式支撑小齿轮并与发动机36 的曲轴连结。太阳齿轮与第一 MG32-1的旋转轴连结。齿圈与第二 MG32-2的旋转轴连结。
第一变换器30-1和第二变换器30-2与主正母线MPL和主负母线MNL连接。并且， 第一变换器30-1和第二变换器30-2将从电源系统1供应的驱动电力(直流电力)转换为交流电力并分别输出给第一 MG32-1和第二 MG32-2。另外，第一变换器32_1和第二变换器 32-2分别将由第一 MG32-1和第二 MG32-2发电产生的交流电力转换为直流电力并作为再生电力输出给电源系统1。
另外，第一变换器30-1和第二变换器30-2各自包括例如具有三相的开关元件的桥电路。并且，各个变换器分别通过响应来自E⑶8000的驱动信号PWIV1、PWIV2来执行开关动作，由此驱动对应的MG。
ECU8000基于未图示的各个传感器的检测信号、行驶状况、以及加速器开度等来算出车辆要求功率I3S,并基于该算出的车辆要求功率I^s来算出第一 MG32-1和第二 MG32-2的转矩目标值和转速目标值。并且，E⑶8000控制第一变换器30-1和第二变换器30-2以使第一 MG32-1和第二 MG32-2产生的转矩和转速成为目标值。
电源系统1包括第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10_3、第一转换器12-1、第二转换器12-2、第一切换装置18-1、第二切换装置18-2、主正母线MPL、主负母线MNL、平滑电容器C、电流传感器14-1 14-3、电压传感器16_1 16_3、20、充电装置 11、以及连接器13。
充电装置11将来自设置在车辆外部的电力公司的交流电源19的电力转换为直流并输出给第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10-3。在与电力公司的交流电源19连接的闸门15与车辆侧的连接器13连接了的情况下，ECU8000控制充电装置11 以使作为表示第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10-3各自的充电状态的值的S0Cm、S0Csl、S0Cs2成为上限值(例如80%左右)。S卩，车辆100是能够通过从车辆外部的电源供应的电力而行驶的车辆(以下也称为“插电式车辆”)。另外，能够应用本发明的控制装置的车辆不限于插电式车辆。
第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10-3各自例如是串联连接多个镍氢电池或锂离子电池等电池单元而形成的直流电源。第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10-3各自的输出电压根据内部所具有的电池单元的数量来调整。 后面将说明各个蓄电装置的输出电压(电池单元的数量)。另外，第一蓄电装置10-1、第二蓄电装置10-2、第三蓄电装置10-3的任一方也可以是例如能够再充电的大容量的电容器等。
第一蓄电装置10-1与第一变换器12-1连接，第二蓄电装置10-2和第三蓄电装置 10-3与第二切换装置18-2连接。
第一切换装置18-1设置在第一蓄电装置10-1与第一转换器12-1之间，并根据来自E⑶8000的切换信号SWl来切换第一蓄电装置10-1与第一转换器12-1的电连接状态。 更加具体地说，第一切换装置18-1包括系统继电器RYl。当切换信号SWl被非激活时，系统继电器RYl被断开，当切换信号SWl被激活时，系统继电器RYl被接通。切换信号SWl在未图示的点火开关被用户接通时被激活。即，在车辆100行驶时，系统继电器RYl维持为接通。
第二切换装置18-2设置在第二蓄电装置10-2和第三蓄电装置10_3与第二转换器12-2之间，并根据来自E⑶8000的切换信号SW2来切换第二蓄电装置10_2和第三蓄电装置10-3与第二转换器12-2的电连接状态。更加具体地说，第二切换装置18-2包括系统继电器RY2、RY3。系统继电器RY2设置在第二蓄电装置10-2与第二转换器12-2之间。系统继电器RY3设置在第三蓄电装置10-3与第二转换器12-2之间。并且，E⑶8000生成用于控制系统继电器RY2、RY3各自的接通、断开的切换信号SW2并输出给第二切换装置18-2。
第一转换器12-1和第二转换器12-2相互并联地与主正母线MPL和主负母线MNL 连接。第一转换器12-1基于来自E⑶8000的驱动信号PWCl而在第一蓄电装置10_1与主正母线MPL和主负母线MNL之间进行电压转换。第二转换器12-2基于来自E⑶8000的驱动信号PWC2而在通过第二切换装置18-2与第二变换器12-2电连接的第二蓄电装置10_2 和第三蓄电装置10-3中的一方与主正母线MPL和主负母线MNL之间进行电压转换。
平滑电容器C连接在主正母线MPL与主负母线MNL之间，减少主正母线MPL和主负母线MNL所包含的电力变动成分。电压传感器20检测主正母线MPL与主负母线MNL之间的电压Vh并将其检测值输出给E⑶8000。另外，电压Vh是输入到第一变换器30-1和第二变换器30-2的电压。以下，将该电压Vh也记为“系统电压Vh”。
电流传感器14-1 14-3分别检测对第一蓄电装置10_1输入输出的电流Ibl、对第二蓄电装置10-2输入输出的电流Ib2、对第三蓄电装置10-3输入输出的电流Ib3，并将其检测值输出给ECU8000。另外，各个电流传感器14-1 14-3将从对应的蓄电装置输出的电流(放电电流)检测为正值，将输入到对应的蓄电装置的电流(充电电流)检测为负值。 另外，在该图1中图示了各个电流传感器14-1 14-3检测正极线的电流的情况，但是各个电流传感器14-1 14-3也可以检测负极线的电流。
电压传感器16-1 16-3分别检测第一蓄电装置10_1的电压Vbl、第二蓄电装置 10-2的电压Vb2、第三蓄电装置10-3的电压Vb3，并将其检测值输出给ECU8000。
E⑶8000基于来自电流传感器14-1 14_3和电压传感器16_1 16_3、20的各个检测值、以及车辆要求功率Ps，生成分别用于驱动第一转换器12-1和第二转换器12-2的驱动信号PWC1、PWC2，分别用于驱动第一变换器30-1和第二变换器30-2的驱动信号PWIV1、 PffIV2,以及控制发动机36的PWENG。并且，ECU8000将该生成的驱动信号PWCl、PWC2、PWIV1、PWIV2、PWENG分别输出给第一转换器12-1、第二转换器12-2、第一变换器30-1、第二变换器 30-2、发动机36。
这里，在为从电源系统1向驱动力产生部2供应电力的放电模式时(即车辆要求功率& > 0)，E⑶8000根据与第一变换器12-1连接的第一蓄电装置10_1的放电余裕电量与可通过第二切换装置18-2与第二变换器12-2连接的第二蓄电装置10-2和第三蓄电装置10-3的放电余裕电量之和的比例，算出放电分配率，该放电分配率表示从第一蓄电装置 10-1和通过第二切换装置18-2与第二变换器12-2电连接的蓄电装置放电的电力的分配。 并且，ECU8000根据该算出的放电分配率来控制第一转换器12-1和第二转换器12-2。
另外，在为从驱动力产生部2向电源系统1供应电力的充电模式时(即车辆要求功率I^s < 0)，E⑶8000根据第一蓄电装置10-1的充电余裕电量与可通过第二切换装置 18-2与第二变换器12-2电连接的蓄电装置的充电余裕电量的比例，算出充电分配率，该充电分配率表示向第一蓄电装置10-1和与第二变换器12-2连接的蓄电装置充电的电力的分配。并且，E⑶8000根据该算出的充电分配率来控制第一转换器12-1和第二转换器12-2。
并且，车辆100具有HV开关17。HV开关17是用于驾驶者输入表示要求HV行驶的HV要求的开关。当驾驶者接通了 HV开关17时，HV开关17将HV要求信号Mw输出给 ECU8000。
ECU8000基于车辆要求功率I^s、各个电源的S0C、来自HV开关17的HV要求信号 Mw，执行EV行驶控制和HV行驶控制中的某一行驶控制。
在HV行驶控制时，控制各个MG的发电和/或再生、电机输出以使各个电源的SOC 包括在预定的范围内。例如，ECU8000在如上所述需要向各个电源充电的情况下，起动停止中的发动机36或增大运行中的发动机36的输出，增大各个MG的发电量而增加对各个电源的充电量。
在HV行驶控制时和EV行驶控制时的任一行驶控制中，E⑶8000通过控制第一转换器12-1和第二转换器12-2中的至少一方来将系统电压Vh调整为包含在各个MG工作所最适合的电压范围(以下也简称为“电压控制范围”)中的值。
在图2中表示了上述电压控制范围与各个蓄电装置的输出电压之间的关系。另外，在以下的说明中，也将第一蓄电装置10-1称为“主电源”，将第二蓄电装置10-2称为“第一副电源”，将第三蓄电装置10-3称为“第二副电源”。
如图2所示，EV行驶控制时的电压控制范围α是从下限值Vlow(EV)到上限值Vhi 的范围。另一方面，HV行驶控制时的电压控制范围β是从下限值Vlow(HV)到上限值Vhi 的范围。下限值Vlow(EV)是比Vlow(HV)高的值。例如，可以是上限值Vhi为650V左右的值，下限值Vlow (EV)为500V左右的值，下限值Vlow(HV)为200V左右的值。
E⑶8000控制第一转换器12-1和第二转换器12_2中的至少一方，使得在EV行驶控制时系统电压Vh包含于电压控制范围α内、在HV行驶控制时系统电压Vh包含于电压控制范围β内。
主电源(第一蓄电装置10-1)的输出电压Vm被设定为HV行驶控制时的电压控制范围β的下限值Vlow(HV)。第一副电源(第二蓄电装置10-2)的输出电压Vsl和第二副电源(第三蓄电装置10-3)的输出电压Vs2被设定为下限值Vlow(HV)与下限值Vlow(EV) 之间的值。
以下说明用于实现这样的输出电压的主电源、第一副电源、第二副电源的电池单元的分配。
在用于在EV行驶下实现预定的目标可行驶距离而需要的电池单元的数量(以下也称为“必要单元总数”)为N个的情况下，首先决定主电源的电池单元数量Nm以使主电源的输出电压Vm为下限值Vlow(HV)。然后，将从必要单元总数N中除去了主电源的电池单元数量Nm后剩余的(N-Nm)个电池单元分配给第一副电源和第二副电源。在本实施例中，将剩余的(N-Nm)个电池单元平均分配给第一副电源和第二副电源。即，对第一副电源和第二副电源分别分配KN-Nm)/2}个电池单元。由此，第一副电源的输出电压Vsl和第二副电源的输出电压Vs2为相同的值。
例如，在一个电池单元的输出电压大约为3. 6V、必要单元总数N为288个、下限值 Vlow(HV)为200V左右的情况下，使主电源的电池总数Nm为56个，对第一副电源和第二副电源分别分配116个电池单元。由此，Vm ^ 201V、Vsl = Vs2 ^ 417V。
另外，在图2中由点划线表示的电压值Vave表示将必要单元总数N个平均分配给主电源、第一副电源、第二副电源这三个电源时的各个电源的输出电压。
图3表示了作为本实施例的车辆的控制装置的E⑶8000的功能框图。E⑶8000包括输入接口 8100、运算处理部8200、存储部8300、以及输出接口 8400。
输入接口 8100接收各个传感器等的检测结果并发送给运算处理部8200。
在存储部8300中存储各种信息、程序、阈值、映射图等，根据需要从运算处理部 8200读出数据，或者将其保存在存储部8300中。
运算处理部8200包括行驶控制部8210、SOC算出部8220、以及切换控制部8230。
行驶控制部8210基于各个电源的SOC、HV要求信号Rhv等来执行EV行驶控制和 HV行驶控制中的某一行驶控制。当第一副电源的SOCsl和第二副电源S0Cs2中的任一方超过了预定的阈值(例如20%)时，行驶控制部8210执行EV行驶控制，当第一副电源的 SOCsl和第二副电源的S0Cs2这两方都低于阈值时，行驶控制部8210执行HV行驶控制。另外，当在EV行驶控制中接收到了 HV要求信号Rhv时，行驶控制部8210停止EV行驶控制而强制性地执行HV行驶控制。在以下的说明中，也将基于HV要求信号Rhv执行的HV行驶控制记为“强制HV行驶控制”以与通常的HV行驶控制相区别。
并且，行驶控制部8210根据所执行的行驶控制来切换系统电压Vh的控制范围。 即，行驶控制部8210控制第一转换器12-1和第二转换器12-2中的至少一方，使得在EV行驶控制时系统电压Vh包含于上述电压控制范围α内、在HV行驶控制时系统电压Vh包含于上述电压控制范围β内。
行驶控制部8210生成用于实现这些控制的驱动信号PWCl、PWC2、PWIVl、PWIV2、 PWENG，并经由输出接口 8400分别输出给第一转换器12-1、第二转换器12-2、第一变换器 30-1、第二变换器30-2、发动机36。
SOC算出部8220基于来自电流传感器14-1 14-3和电压传感器16-1 16-3、 20的各个检测值，算出主电源的SOCm、第一副电源的SOCsl、第二副电源的S0Cs2。
切换控制部8230基于所执行的行驶控制和/或各个电源的SOC等生成切换第一副电源和第二副电源与第二转换器12-2之间的电连接状态的切换信号SW2，并经由输出接口 8400输出给第二切换装置18-2。
当第一副电源的SOCsl超过了阈值时，切换控制部8230生成切换信号SW2以连接第一副电源并切断第二副电源(使系统继电器RY2接通并使系统继电器RY3断开)。
在第一副电源的SOCsl低于阈值、并且第二副电源的S0Cs2超过了阈值的情况下， 切换控制部8230生成切换信号SW2以切断第一副电源并连接第二副电源(使系统继电器 RY2断开并使系统继电器RY3接通)。
在第一副电源的SOCsl和第二副电源的S0Cs2这两者低于阈值的情况下，切换控制部8230生成切换信号SW2以切断第一副电源和第二副电源这两者(使系统继电器RY2、 RY3这两者都断开)。
另外，当在EV行驶控制中响应于接收到HV要求信号Mw而执行强制HV行驶控制时，切换控制部8230不生成切断第一副电源和第二副电源这两者的切换信号SW2，而是原样维持接收到HV要求信号Mw时的切换信号SW2。
上述功能既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。在以下的说明中，对通过软件来实现上述功能的情况、具体地说即通过由作为运算处理部8200的CPU执行存储在存储部8300中的程序来实现上述功能的情况进行说明。
以下，参照图4来说明由作为本实施例的控制装置的ECU8000执行的程序的控制结构。另外，该程序以预定的循环时间而重复地执行。
在步骤(以下将步骤省略为S) 100中，EVU8000判断第一副电源的SOCsl是否超过了阈值。如果SOCsl超过了阈值(在步骤SlOO中为“是”)，则处理转到S102。否则(在 SlOO中为“否”)，处理转到S104。
在S102中，E⑶8000生成连接第一副电源并切断第二副电源的切换信号SW2，并且将该信号SW2输出给第二切换装置18-2。由此，成为在各个变换器上连接有主电源和第一副电源的状态。
在S104中，ECU8000判断第二副电源的S0Cs2是否超过了阈值。如果S0Cs2超过了阈值(在S104中为“是”)，则处理转到S106。否则(在S104中为“否”)，处理转到S108。
在S106中，E⑶8000生成切断第一副电源并连接第二副电源的切换信号SW2，并且将该信号SW2输出给第二切换装置18-2。由此，成为在各个变换器上连接有主电源和第二副电源的状态。
在S108中，E⑶8000执行EV行驶控制。另外，在EV行驶控制时，控制第一转换器12-1和第二转换器12-2以使系统电压Vh包含于上述电压控制范围α内。具体地说， ECU8000将系统电压Vh控制为电压控制范围α的下限值Vlow(EV)，并根据需要使系统电压Vh在电压控制范围α内上升。
在SllO中，ECU8000判断在EV行驶控制中驾驶者是否接通了 HV开关17 (是否接收到HV要求信号I^hv)。如果接通了 HV开关17(在SllO中为“是”)，则处理转到S112。否则(在SllO中为“否”)，该处理结束。
在Sl 12中，E⑶8000执行强制HV行驶控制。另外，在强制HV行驶控制时，原样维持接收到HV要求信号Mw时的切换信号SW2。
在Sl 14中，E⑶8000生成切断第一副电源和第二副电源这两者的切换信号SW2并将该信号SW2输出给第二切换装置18-2。由此，成为在各个变换器上仅连接有主电源的状态。
在S116中，E⑶8000执行HV行驶控制。另外，在HV行驶控制时，控制第一转换器 12-1以使系统电压Vh包含于上述电压控制范围β内。更加具体地说，E⑶8000将系统电压Vh控制为电压控制范围β的下限值Vlow(HV)，并根据需要使系统电压Vh在电压控制范围β内上升。
对基于如上结构和流程图的、作为本实施例的控制装置的ECU8000的控制工作进行说明。
图5是表示在将各个电源的SOC充电至上限值(例如80%左右的值)之后使车辆继续行驶时的各个电源的S0C、所执行的行驶控制、以及各个电源的连接状态的时间图。
在车辆100行驶时(点火开关接通时)，由于将系统继电器RYl维持为接通，因此主电源始终经由第一转换器12-1与各个变换器连接。
在刚刚开始了行驶后，由于SOCsl超过了阈值(在SlOO中为“是”)，因此在第二转换器12-2上连接有第一副电源的状态(S102)下执行EV行驶控制(S108)。因此，通过主电源和第一副电源的电力来执行EV行驶控制，直至SOCsl降低至阈值的时刻tl。
当在时刻tlSOCsl下降至阈值时(在SlOO中为“否”)，由于S0Cs2超过了阈值(在 S104中为“是”)，因此切断第一副电源并将第二副电源与第二转换器12-2连接(S106)， 继续执行EV行驶控制(S108)。通过主电源和第二副电源的电力来执行EV行驶控制，直至 S0Cs2下降至阈值的时刻t2。
另外，如图5所示，在EV行驶控制中，控制主电源的充放电，使得在第二副电源的 S0Cs2变为下限值的定时主电源的SOCm也变为下限值。
如此，执行EV行驶控制直至各个电源的SOC各自变为下限值。这里，各个电源所具有的电池单元的数量的合计为必要单元总数N个。因此，能够在EV行驶下实现预定的目标可行驶距离。
另外，EV行驶控制时的电压控制范围α的下限值Vlow(EV)高于主电源的输出电压Vm、第一副电源的输出电压Vsl、第二副电源的输出电压Vs2。因此，如图5中的箭头所示，在EV行驶控制时，分别通过第一转换器12-1和第二转换器12-2将Vm、Vsl、Vs2至少升压至下限值Vlow(EV)。
当在时刻t2S0Cs2下降至阈值时(在S104中为“否”)，将第一副电源和第二副电源这两者从第二转换器12-2切断(Si 14)，并从EV行驶控制切换为HV行驶控制(Si 16)。因此，在时刻t2之后，仅通过主电源来执行HV行驶控制。
这里，例如在将必要单元总数N个均等地分配给各个电源的情况下，主电源的输出电压变为图5所示的Vave，会超过HV行驶控制时的电压控制范围β的下限值Vlow(HV)。 因此，HV行驶控制时的系统电压Vh会不必要地升高，不是最合适的电压设定。
因此，在本实施例中，使HV行驶控制时的电源仅为主电源，将必要单元总数N个中的、使主电源的输出电压Vm为HV行驶控制时的电压控制范围β的下限值Vlow(HV)的Nm 个电池单元分配给主电源，将剩余的(N-Nm)个电池单元均等地分配给第一副电源和第二副电源。
由此，HV行驶控制时的系统电压Vh在没有进行第一转换器12-1的升压工作的情况下变为下限值Vlow(HV)。因此，能够减少由于升压产生的电力损耗。并且，与将必要单元总数N个均等地分配给各个电源的情况相比，能够抑制系统电压Vh不必要地升高，实现消耗电力的降低。
另外，在本实施例中，在EV行驶控制中，当驾驶者接通了 HV开关17时(在SllO 中为“是”)，执行强制HV行驶控制(S112)。在强制HV行驶控制时，与各个电源的连接状态被维持为接通了 HV开关17时(接收到HV要求信号Mw时)的状态。因此，能够进行将主电源和副电源的SOC维持在预定的范围内的行驶。例如在到达目的地后需要各个电源的电力等驾驶者由于某种原因而希望维持电力的情况下，这样的行驶是有效的。
如上所述，根据本实施例的控制装置，在HV行驶控制时使与MG连接的电源仅为主电源，将必要单元总数中的、使主电源的输出电压为HV行驶控制时的电压控制范围的下限值的电池单元数量分配给主电源，并将剩余的电池单元数量均等分配给其余的副电源。由此，能够确保EV行驶时所需要的电池容量，并能够将HV行驶控制时的系统电压设定为最合适的电压。
另外，在本实施例中说明了具有两个副电源的情况，但是本发明也可以应用于具有三个以上的副电源的混合动力车辆。
应该认为，本次所公开的实施例在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。
权利要求
1.一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆将内燃机(36)和旋转电机 (32-2)中的至少任一方作为动力源，所述控制装置包括主电源(10-1)，其连接于所述旋转电机(32-2)，能够与所述旋转电机(32- 授受电力；多个副电源(10-2、10-3)，其能够与所述旋转电机(32- 授受电力；切换装置(18-2)，其设置在所述多个副电源(10-2、10-3)与所述旋转电机(32-2)之间，构成为能够按照被给予的指令将所述多个副电源(10-2、10-3)中的任一个连接于所述旋转电机(32-2)；切换控制部(8230)，其控制所述切换装置(18-2)；以及行驶控制部(8210)，其执行混合动力行驶控制和电动行驶控制中的任一方的行驶控制，所述混合动力行驶控制通过所述内燃机(36)和所述旋转电机(32- 中的至少任一方的动力使所述混合动力车辆行驶，所述电动行驶控制不使用所述内燃机(36)而通过所述旋转电机(32- 的动力使所述混合动力车辆行驶，所述切换控制部(8230)控制所述切换装置，使得与所述电动行驶控制中相比，在所述混合动力行驶控制中连接于所述旋转电机(32- 的所述多个副电源(10-2、10-3)的数量变少。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述切换控制部(8230)在所述电动行驶控制中将所述多个副电源(10-2、10-3)中的任一个连接于所述旋转电机，在所述混合动力行驶控制中将所述多个副电源(10-2、10-3) 从所述旋转电机(32-2)切断。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的控制装置，其中，在为所述电动行驶控制中的情况下，当所述多个副电源(10-2、10-3)中的连接于所述旋转电机(32- 的第一副电源(10- 的充电状态低于预定状态时，所述切换控制部 (8230)将所述第一副电源(10- 从所述旋转电机(32-2)切断并将其他的第二副电源 (10-3)连接于所述旋转电机(32-2)。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其中，在所述多个副电源(10-2、10-；3)的充电状态全都低于了所述预定状态的情况下，所述行驶控制部(8210)代替所述电动行驶控制而执行所述混合动力行驶控制。
5.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制装置还包括输入部(17)，该输入部(17)用于驾驶者输入表示要求所述混合动力行驶控制下的行驶的混合动力行驶要求，所述行驶控制部(8210)，在所述电动行驶控制中被输入了所述混合动力行驶要求的情况下，停止所述电动行驶控制而强制性地执行所述混合动力行驶控制，所述切换控制部(8230)，在响应于被输入了所述混合动力行驶要求而强制性地执行所述混合动力行驶控制的情况下，维持在被输入了所述混合动力行驶要求的时刻的、所述旋转电机(32- 与所述多个副电源(10-2、10-3)中的任一个的连接状态。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述主电源(10-1)的输出电压被设定为比所述多个副电源(10-2、10-3)中的任一个的输出电压都低的值。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制装置还包括第一转换器(12-1)，其设置在所述旋转电机(32- 与所述主电源(10-1)之间，将所述主电源(10-1)的输出电压转换为包含于所述旋转电机(32-2)的控制电压范围的值并输出到所述旋转电机(32- ；以及第二转换器(12-2)，其设置在所述旋转电机(32- 与所述多个副电源(10-2、10-3)之间，将所述多个副电源(10-2、10-；3)的输出电压转换为包含于所述旋转电机(32- 的控制电压范围的值并输出到所述旋转电机(32-2)；所述混合动力行驶控制时的所述旋转电机(32- 的最适控制电压范围的第一下限值，低于所述电动行驶控制时的所述旋转电机(32- 的控制电压范围的第二下限值，所述主电源(10-1)的输出电压被设定为所述第一下限值，所述多个副电源(10-2、10-；3)的输出电压被设定为所述第一下限值与所述第二下限值之间的值。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，在所述主电源(10-1)和所述多个副电源(10-2、10-3)的各个的内部具有串联连接的多个电池单元，所述主电源(10-1)和所述多个副电源(10-2、10-3)的各个，输出与其内部所具有的电池单元的数量相应的输出电压，在所述主电源(10-1)中具有为了将所述电动行驶控制时的可行驶距离确保为预定的目标距离以上所需要的电池单元的总数中的、使所述主电源(10-1)的输出电压为所述第一下限值的数量的电池单元，在所述多个副电源(10-2、10- 中，在所述多个副电源(10-2、10- 的各个中均等地具有所述需要的电池单元的总数中的、所述主电源(10-1)所具有的数量以外的剩余数量的电池单元。
9.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述混合动力车辆是能够将来自车辆外部的电源(19)的电力充电至所述主电源 (10-1)和所述多个副电源(10-2、10-3)的插电式混合动力车辆。
10.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆将内燃机(36)和旋转电机(32- 中的至少任一方作为动力源，所述控制方法由所述混合动力车辆的控制装置 (8000)执行，在所述控制装置(8000)中具有主电源(10-1)，其连接于所述旋转电机 (32-2)，能够与所述旋转电机(32-2)授受电力；多个副电源(10-2、10-3)，其能够与所述旋转电机(32-2)授受电力；以及切换装置(18-2)，其设置在所述多个副电源(10-2、10-3)与所述旋转电机(32-2)之间，构成为能够按照被给予的指令将所述多个副电源(10-2、10-3) 中的任一个连接于所述旋转电机(32-2)；所述控制方法包括以下步骤执行混合动力行驶控制和电动行驶控制中的任一方的行驶控制的步骤，所述混合动力行驶控制通过所述内燃机(36)和所述旋转电机(32- 中的至少任一方的动力使所述混合动力车辆行驶，所述电动行驶控制不使用所述内燃机(36)而通过所述旋转电机(32-2)的动力使所述混合动力车辆行驶；以及控制所述切换装置的步骤，使得与所述电动行驶控制中相比，在所述混合动力行驶控制中连接于所述旋转电机(32-2)的所述多个副电源(10-2、10-3)的数量变少。
全文摘要
一种混合动力车辆，其具有在行驶中始终与MG(Motor Generator)连接的主电源、以及在行驶中能够进行与MG的连接状态的切换的第一副电源和第二副电源，在该混合动力车辆中，ECU连接第一副电源和第二副电源中的任一副电源(S102、S106)，通过主电源和任一副电源来执行EV行驶控制(S108)，直到第一副电源的SOCs1和第二副电源的SOCs2这两者都下降至阈值(在S100中为“是”，在S104中为“是”)。另一方面，当SOCs1和SOCs2这两者都低于阈值时(在S104中为否)，ECU将第一副电源和第二副电源这两者都切断(S114)，仅通过主电源来执行HV行驶控制(S116)。
文档编号B60L11/18GK102186710SQ20088013152
公开日2011年9月14日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者板垣宪治 申请人:丰田自动车株式会社