混合动力车辆的控制装置以及控制方法

专利名称：混合动力车辆的控制装置以及控制方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆的电力控制，特别涉及具备多个具有蓄电装置和对蓄电 装置的输出电压进行变换并向行驶用电机输出的电压变换装置的单元的混合动力车辆的 电力控制。
背景技术：
在作为动力源具备内燃机和电动电机的混合动力车辆中，具有如下车辆，该车辆 具备通过电压变换装置对蓄电装置的低电压的输出电压进行升压、并将升压后的高电压的 电力供给到行驶用电机。例如日本特开2003-209969号公报(专利文献1)中公开了涉及 这样的具备多个具有蓄电装置和电压变换装置的单元的混合动力车辆的电力控制的技术。在日本特开2003-209969号公报所公开的电源控制系统中，具备逆变器，其将直 流电力变换为交流电力并供给到电动牵引电机；多个电源级(電源7 f — ^ )，其各自具有 电池和电压变换装置，并且并联布线、将直流电力提供到逆变器；以及控制器，其控制多个 电源级。控制器控制多个电源级，以使多个电源级的电池均等地充放电、并维持多个电源级 向逆变器输出的输出电压。专利文献1 日本特开2003-209969号公报专利文献2 日本特开2002-10502号公报

发明内容
然而，如日本特开2003-209969号公报所公开的电源控制系统那样，存在如下问 题当使多个电源级均等地充放电时，在多个电源级中一直产生由电压变换装置中的开关 引起的电力损失，因此能量损失增加、燃料经济性恶化。本发明是为了解决上述课题而作出的发明，其目的在于，在具备多个具有蓄电装 置和对蓄电装置的输出电压进行变换并向行驶用的旋转电机输出的电压变换装置的单元 的混合动力车辆中，提供一种能够抑制电压变换装置中的电力损失并实现燃料经济性提高 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的至少任一方作为动力源的混合动 力车辆。该混合动力车辆具备第一蓄电装置、对第一蓄电装置的输出电压进行变换并向旋 转电机输出的第一电压变换装置、第二蓄电装置、以及对第二蓄电装置的输出电压进行变 换并向旋转电机输出的第二电压变换装置。控制装置包括行驶控制部，其执行混合动力行 驶控制和电动行驶控制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 机双方的动力使混合动力车辆行驶，所述电动行驶控制仅通过旋转电机的动力使混合动力 车辆行驶；和控制部，其控制第一电压变换装置和第二电压变换装置，以使在由行驶控制 部执行的电动行驶控制中，使第一电压变换装置和第二电压变换装置双方工作，在由行驶 控制部执行的混合动力行驶控制中，使第一电压变换装置工作、且使第二电压变换装置停 止。
优选的是，第一电压变换装置和第二电压变换装置相对于旋转电机并联连接。第 一电压变换装置具备相对于旋转电机串联连接的第一开关元件和第二开关元件。第一蓄电 装置的正极连接于第一开关元件与第二开关元件的中间点，第一蓄电装置的负极连接于第 二开关元件的负极侧。控制部，在混合动力行驶控制中，当第一蓄电装置的输出电压大于第 二蓄电装置的输出电压时，以使第一开关元件维持为导通状态、且使第二开关元件维持为 断开状态的方式，使第一电压变换装置工作。更优选的是，控制部，在混合动力行驶控制中停止了第二电压变换装置时，判断能 够将第一开关元件维持为导通状态的导通期间是否由于因第一蓄电装置和第二蓄电装置 的至少一方的输出电压的变动产生的影响而减少，当判断为导通期间减少时，暂时使第二 电压变换装置工作，以使第二蓄电装置的电力输出到旋转电机。更优选的是，控制部，在混合动力行驶控制中表示第二蓄电装置的充电状态的值 超过了预先确定的第一阈值的情况下，判断为导通期间减少并暂时使第二电压变换装置工 作，在暂时使第二电压变换装置工作时表示第二蓄电装置的充电状态的值低于预先确定的 第二阈值的情况下，再次使第二电压变换装置停止。更优选的是，控制部算出旋转电机的要求电力值，仅在要求电力值超过了预先确 定的要求电力值的期间，暂时使第二电压变换装置工作。更优选的是，控制部，在暂时使第二电压变换装置工作的情况下，以使第二蓄电装 置的放电电力变得比第一蓄电装置的放电电力大的方式，使第二电压变换装置工作。更优选的是，第一电压变换装置和第二电压变换装置相对于旋转电机并联连接。 控制部，在混合动力行驶控制中，当第一蓄电装置的输出电压小于第二蓄电装置的输出电 压时，以使第一电压变换装置的输出电压变得比第二蓄电装置的输出电压大的方式，使第 一电压变换装置工作。更优选的是，控制部算出由旋转电机发电产生的再生电力值，在混合动力行驶控 制中停止了第二电压变换装置时，当再生电力值超过了预先确定的电力值时，暂时使第二 电压变换装置工作，以使由旋转电机发电产生的再生电力充电至第一蓄电装置和第二蓄电 装置双方。更优选的是，预先确定的电力值基于第一蓄电装置的可充电电力值来决定。更优选的是，控制部，在暂时使第二电压变换装置工作的情况下，以使再生电力中 超过第一蓄电装置的可充电电力值的电力充电至第二蓄电装置的方式，使第二电压变换装 置工作。更优选的是，行驶控制部判断表示第一蓄电装置和第二蓄电装置的任一方的充电 状态的值是否小于预定值，在判断为表示充电状态的值小于预定值的情况下，执行混合动 力行驶控制，在没有判断为表示充电状态的值小于预定值的情况下，执行电动行驶控制。根据本发明，在伴随表示各蓄电装置的充电状态的值(充电量)的降低而从电动 行驶控制切换为混合动力行驶控制时，继续第一电压变换装置的工作，并使第二电压变换 装置停止。由此，能够抑制电压变换装置中产生的电力损失。


图1是包括本发明的第一实施例的控制装置的、混合动力车辆的控制框图。
图2是表示由本发明的第一实施例的控制装置控制的电源电路的构成的图。图3是本发明的第一实施例的控制装置的功能框图。图4是表示构成本发明的第一实施例的控制装置的ECU的控制构造的流程图。图5是表示构成本发明的第二实施例的控制装置的ECU的控制构造的流程图(其一)。图6是表示构成本发明的第二实施例的控制装置的ECU的控制构造的流程图(其二)。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标记 相同的附图标记。它们的名称和功能也相同。因此不重复关于它们的详细说明。(第一实施例)参照图1，对包括本发明的第一实施例的控制装置的、混合动力车辆整体的控制框 图进行说明。本发明不限定于图1所示的混合动力车辆。在本发明中，作为动力源的例如 汽油发动机等内燃机(以下作为发动机进行说明)是使车辆行驶的驱动源、且是发电机的 驱动源即可。而且，是驱动源为发动机和电动发电机、且能够通过电动发电机的动力进行行 驶的车辆即可(无论使发动机停止还是不使发动机停止)，也可以是具有搭载了行驶用电 池的其他方式的混合动力车辆(不限定于所谓的串联型、并联型等的混合动力车辆)。而 且，本发明也可以适用于不具有发动机的电动汽车、燃料电池车。该电池是镍氢电池、锂离 子电池等，其种类并未特别限定。此外，也可以使用大容量电容器来代替电池。而且，包括 电池的电源电路(以下，有时记为电源系统)的单元为两个以上即可。混合动力车辆包括发动机120和电动发电机(MG) 140。电动发电机140为三相交 流电机。以下，为了便于说明，有时将电动发电机140以示区别地记为电动发电机140A(或 者 MG (2) 140A)和电动发电机 140B (或者 MG(I) 140B)。MG (2) 140A 和 MG(I) 140B 根据混合 动力车辆的行驶状态，作为发电机发挥作用或作为电动机发挥作用。在该电动发电机作为 发电机发挥作用的情况下进行再生制动。在电动发电机作为发电机发挥作用时，车辆的动 能被变换为电能，使车辆减速。混合动力车辆，除此之外还包括如下等减速器180，其将由发动机120和/或电 动发电机140产生的动力传递到驱动轮160，或者将驱动轮160的驱动传递到发动机120和 /或电动发电机140 ；动力分配机构200，其将发动机120产生的动力分配到驱动轮160和 MG(I) 140B这两条路径；行驶用的第一电池220和第二电池220A，其将用于驱动电动发电机 140的电力进行充电；监视单元222、222A，其分别监视第一电池220和第二电池220A的状 态；2系统的逆变器(inverter，变换器)240，其一边对第一电池220和第二电池220A的直 流与MG(2) 140A及MG(I) 140B的交流进行变换一边进行电流控制；发动机EOT^O，其控制 发动机120的工作状态；MG_ECU300，其根据混合动力车辆的状态来控制电动发电机140、逆 变器240等；以及HV_EOT320，其相互地对发动机E⑶280和MG_EOT300等进行管理控制，控 制混合动力系统整体，使得混合动力车辆能够以最高效的方式运行。在图1中，设为了分别构成各ECU，但也可以作为统合了两个以上的ECU得到的 ECU而构成。例如，如图1的虚线所示，设为统合了 MG_ECU300和HV_ECU320得到的ECU8000是其中一例。在以下的说明中，不区分MG_EOT300和HV_EOT320而记为E⑶8000。在第一电池220与逆变器240之间设置第一升压转换器对2，在第二电池220A与 逆变器240之间设置第二升压转换器242A。因为第一电池220和第二电池220A的额定 电压比MG (2) 140A、MG(I) 140B的额定电压低，所以在从第一电池220和第二电池220A向 MG (2) 140A和/或MG(I) 140B供给电力时，E⑶8000通过第一升压转换器242和第二升压 转换器M2A对第一电池220和第二电池220A的电压进行升压。在将MG (2) 140A和/或 MG(I) 140B发电产生的再生电力充电至第一电池220和第二电池220A时，E⑶8000通过这 些升压转换器对再生电力进行降压。在E⑶8000上连接了运动模式选择开关302。运动模式选择开关302，检测驾驶者 是否选择了重视加速性的运动模式下的行驶，将表示检测结果的信号SS输出到ECU8000。动力分配机构200，为了将发动机120的动力分配到驱动轮160和MG⑴140B这两 方，使用行星齿轮机构(planetary gear)。通过控制MG (1) 140B的转速，动力分配机构200 也作为无级变速器发挥作用。在使旋转中的发动机120停止时，发动机120的旋转能量通 过MG(I) 140B变换为电能，使发动机120的转速降低。混合动力车辆，作为行驶模式具有仅通过电动发电机140的动力使混合动力车 辆行驶的电动车辆行驶模式(以下，也记为EV行驶模式)；和通过电动发电机140的动力 和发动机120的动力使混合动力车辆行驶的混合动力车辆行驶模式(以下，也记为HV行驶 模式)。在以下的说明中，将EV行驶模式下使混合动力车辆行驶的控制记为EV行驶控制， 将HV行驶模式下使混合动力车辆行驶的控制记为HV行驶控制。例如，在能够从第一电池220和第二电池220A向电动发电机140供给满足驾驶者 的要求的充分的电力的情况下，E⑶8000使发动机120停止而执行EV行驶控制。这样一来， 在发动时、低速行驶时等发动机120的效率不良的情况下，能够仅通过MGQ) 140A使混合动 力车辆行驶。在HV行驶模式时，例如通过动力分配机构200将发动机120的动力分为两条路 径，通过一方进行驱动轮160的直接驱动，通过另一方驱动MG (1) 140B来进行发电。此时，通 过MG (1) 140B发电产生的电力驱动MG (2) 140A来进行驱动轮160的辅助驱动。此外，在高速 行驶时，通过进一步将来自第一电池220和/或第二电池220A的电力供给到MG (2) 140A,使 MG (2) 140A的输出增大，对驱动轮160追加驱动力。另一方面，在减速时，随驱动轮160从动 的MG(2) 140A作为发电机发挥作用来进行再生发电，回收的电力被储存于第一电池220和 /或第二电池220A。此外，在HV行驶模式时，为了抑制第一电池220和第二电池220A的劣化，E⑶8000 控制电动发电机140的发电和/或再生、电机输出，使得第一电池220和第二电池220A的 SOC(State Of Charge，充电状态)包含于预定的控制范围(例如控制下限值20%左右 控 制上限值60%左右)。例如，在需要第一电池220和/或第二电池220A的充电的情况下， E⑶8000增加发动机120的输出，增加MG(I) 140B产生的发电量，增加对第一电池220和/ 或第二电池220A的充电量。参照图2，对由本发明的实施例的控制装置控制的电源电路进行说明。该电源电 路包括第一电池220和第一升压转换器M2、第二电池220A和第二升压转换器M2A、逆变 器 M0、电容器 <(1)510、电容器以2)51(^、电容器((3)520、5]\ (1)500、50(^、限制电阻502、
9502A、以及 SMR(2)504、504A。第一电池220和第二电池220A被设定为可充放电电力(单位为瓦特)和可蓄电 容量(单位为安培·小时)不同的规格。例如，设定为第一电池220的可充放电电力比第 二电池220A的可充放电电力大、第二电池220A的可蓄电容量比第一电池220的可蓄电容 量大。该规格为一个例子，并不是特别限定的规格。此外，第一电池220和第二电池220A 也可以是相同的规格。逆变器240基于来自E⑶8000的控制信号，将从第一电池220和第二电池220A供 给的电流，从直流电流变换为交流电流，供给到电动发电机140。第一升压转换器在该段中，在括号内表示第二升压转换器M2A的构成)包 括电抗器311(电抗器311A)、NPN晶体管312、313(NPN晶体管312A、313A)、以及二极管 314、315( 二极管314A、315A)。电抗器311 (电抗器311A)的一方端与第一电池220 (第二 电池220A)的电源线连接，另一方端连接于NPN晶体管312 (NPN晶体管312A)与NPN晶体 管313 (NPN晶体管313A)的中间点、即NPN晶体管312 (NPN晶体管312A)的发射极与NPN 晶体管313 (NPN晶体管313A)的集电极之间。NPN晶体管312,313 (NPN晶体管312A、313A) 串联连接在逆变器240的电源线与地线之间。并且，NPN晶体管312(NPN晶体管312A)的 集电极与电源线连接，NPN晶体管313(NPN晶体管313A)的发射极与地线连接。此外，在各 NPN晶体管312、313(NPN晶体管312A、313A)的集电极-发射极之间连接有使电流从发射极 侧流向集电极侧的二极管314、315 ( 二极管314A、315A)。在以下的说明中，有时将NPN晶体管312、312A分别记为上侧臂312、312A、将NPN 晶体管313、313A记为下侧臂313、313A。电容器C(1)510和电容器CO) 510A各自与逆变器240并联连接。电容器C(1)510 和电容器C (2) 510A,为了使分别从第一电池220和第二电池220A供给的电力、或从逆变器 240供给的电力分别平滑化，暂时存储电荷。平滑化后的电力分别被供给到逆变器对0(电 机行驶时)或第一电池220及第二电池220A(再生制动时)。电容器CC3) 520使从第一升压转换器242和/或第二升压转换器M2A供给的直 流电力的电压平滑化，将该平滑化后的直流电力向逆变器240供给。E⑶8000控制第一升压转换器M2的工作(上侧臂312以及下侧臂313的导通/ 截止)和第二升压转换器M2A的工作(上侧臂312A和下侧臂313A的导通/截止)，从而 对电容器C(l)510和电容器CQ)510A的直流电压进行升压并将其供给到电容器CC3)520。在对电容器C (1)510的直流电压进行升压并将其供给到电容器C (3) 520的情况 下，E⑶8000以预定周期进行第一升压转换器M2的上侧臂312和下侧臂313的开关(截 止和导通的切换)。此外，在对电容器CQ)510A的直流电压进行升压并将其供给到电容器 C (3) 520的情况下，同样地，E⑶8000以预定周期进行第二升压转换器M2A的上侧臂312A 和下侧臂313A的开关。由于进行这样的开关，各转换器中产生的电力损失增加。SMR(I) 500、500A和SMR (2) 504、504A是在对线圈通电以励磁电流时接点闭合的继 电器。SMR(I) 500 和 SMR(2) 504 设置于第一电池 220 的正极。SMR(I) 500 和 SMR(2) 504 并联连接。与SMR(I) 500串联连接有限制电阻502。SMR(I) 500为如下的预充电用SMR 时 间上先于SMR(2) 504接通而接通，防止向逆变器240流入突入电流。SMR (2) 504并联连接于
10SMR(I) 500和限制电阻502，并在预充电结束之后接通。各SMR由E⑶8000来控制。
同样地，SMR(I) 500A 和 SMR(2) 504A 设置于第二电池 220A 的正极。SMR(I) 500A 和SMR(2)504A并联连接。与SMR(I) 500A串联连接有限制电阻502A。SMR(I) 500A为如下 的预充电用SMR 时间上先于SMR(2)504A接通而接通，防止向逆变器MOA流入突入电流。 SMR(2)504A并联连接于SMR(I) 500A和限制电阻502A，并在预充电结束之后接通。各SMR 由ECU8000来控制。 监视单元222检测第一电池220的电流值IB (1)、电压值VB (1)、温度等，将检测结 果输出到ECU8000。监视单元222k检测第二电池220A的电流值IB (2)、电压值VB (2)、温度 等，将检测结果输出到E⑶8000。而且，在E⑶8000上连接有检测电容器C (1)510的两端电压值VL(I)的电压计 512、检测电容器C⑵5IOA的两端电压值VL⑵的电压计512A、检测电容器C (3) 520的两 端电压值(以下，也记为逆变器MO的电压值、或系统电压值)VH的电压计522。在车辆行 驶中，因为预充电处理结束而SMR (1) 500、500A以及SMR (2) 504、504A处于接通的状态，所以 VL(I)和VL⑵分别为与第一电池220的电压值VB(I)和第二电池220A的电压值VB⑵大 致相同的值。ECU8000基于点火开关以及启动开关(都未图示)、加速踏板(未图示)的踏下 量、制动踏板(未图示)的踏下量等，执行存储在ROM (Read Only Memory，只读存储器)中 的程序，控制逆变器240和各SMR，使车辆在驾驶者要求的所希望的状态下行驶。本实施例的控制装置，其特征在于，在具有这样的电源电路的混合动力车辆中，能 够准确地抑制第一升压转换器242和第二升压转换器M2A中的开关损失(能量损失)。图3中示出本实施例的车辆的控制装置即E⑶800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接收来自监视单元222的第一电池220的电流值IB⑴和电压值 VB (1)、来自监视单元222A的第二电池220A的电流值IB (2)和电压值VB O)、来自电压计 512的电容器C (1) 510的两端电压值VL (1)、来自电压计512A的电容器C⑵5IOA的两端电 压值VL⑵、来自电压计522的系统电压值VH、来自运动模式选择开关302的信号SS，将它 们发送到运算处理部8200。在存储部8300中存储了各种信息、程序、阈值、映射(map)等，根据需要从运算处 理部8200读出数据，或者进行存储。运算处理部8200包括行驶控制部8210、电压比较部8220、第一升压转换器控制部 8230、以及第二升压转换器制部8240。行驶控制部8210基于输入到输入接口 8100的信息以及存储在存储部8300中的 阈值等来决定执行EV行驶控制和HV行驶控制的哪种行驶控制。具体而言，行驶控制部 8210，算出电动发电机140的要求电压值VR、表示第一电池220的充电状态的值(以下，记 为SOC (1))、以及表示第二电池220A的充电状态的值(以下，记为SOC⑵)，基于算出的要 求电压值VR、SOC(I) ,SOC (2)以及来自运动模式选择开关302的信号SS，决定执行EV行驶 控制和HV行驶控制的哪种控制。在决定为执行EV行驶控制的情况下，行驶控制部8210将EV行驶控制信号SEV经 由输出接口 8400发送到发动机ECU280和逆变器M0。由此，发动机120停止，混合动力车辆仅通过电动发电机140的动力进行行驶。另一方面，在决定为执行HV行驶控制的情况下， 将HV行驶控制信号SHV经由输出接口 8400发送到发动机E⑶280和逆变器M0。由此，混 合动力车辆通过发动机120和电动发电机140双方动力进行行驶。电压比较部8220对电容器C(I) 510的两端电压值VL(I)和要求电压值VR进行比 较，并且对电容器C(I) 510的两端电压值VL⑴和电容器CO) 510A的两端电压值VL⑵进 行比较。另外，也可以代替VL⑴和VU2)，分别使用第一电池220的电压值VB⑴和第二 电池220A的电压值VB⑵。第一升压转换器控制部8230，基于行驶控制部8210执行的控制(EV行驶控制或 HV行驶控制)和电压比较部8220的比较结果，生成控制第一升压转换器242的工作(上侧 臂312和下侧臂313的导通/截止)以使第一升压转换器242中的开关损失降低的控制信 号Si。第一升压转换器控制部8230将生成的控制信号Sl经由输出接口 8400输出到第一 升压转换器对2。第二升压转换器控制部8240，基于行驶控制部8210执行的控制(EV行驶控制或 HV行驶控制)，生成控制第二升压转换器M2A的工作(上侧臂312A和下侧臂313A的导通 /截止)以使第二升压转换器M2A中的开关损失降低的控制信号S2。第二升压转换器控 制部8240将生成的控制信号S2经由输出接口 8400输出到第二升压转换器242A。在本实施例中，对行驶控制部8210、电压比较部8220、第一升压转换器控制部 8230、和第二升压转换器控制部8240都通过作为运算处理部8200的CPU执行存储在存储 部8300中的程序来实现的、作为软件发挥作用的情况进行了说明，但也可以通过硬件来实 现。另外，这样的程序存储于存储介质并搭载于车辆。参照图4，对由本实施例的控制装置即E⑶8000执行的程序的控制构造进行说明。 该程序以预先确定的周期重复执行。在步骤(以下，将步骤省略为S) 100中，E⑶8000算出电动发电机140的要求电压 值VR。例如，ECU8000根据加速踏板的踏下量来算出驾驶者要求的转矩，基于算出的转矩和 电动发电机140的转速来算出电动发电机140的要求电压值VR。在S102中，E⑶8000基于第一电池220的电流值IB(I)的累计值(履历)等来算 出第一电池220的SOC(I)。在S104中，E⑶8000基于第二电池220A的电流值IBQ)的累计值(履历)等来 算出第二电池220A的SOC (2)。在S106中，E⑶8000判断第一电池220的SOC(I)是否比预先确定的阈值α小、 或者第二电池220Α的S0C(2)是否比预先确定的阈值β小。阈值α和阈值β根据各电 池的SOC的控制下限值来设定。例如，在各电池的控制下限值为20%的情况下，阈值α和 阈值β被设定为比20%高数百分比左右的值。阈值α和阈值β也可以是相同的值。若 SOC(I)比α小、或SOC (2)比β小(S106中是)，处理移至S120。否则(S106中否)，处理 移至S108。在S108中，ECU8000执行EV行驶控制。在SllO中，ECU8000使第一升压转换器 242和第二升压转换器242Α双方工作。此时，E⑶8000进行第一升压转换器242和第二升 压转换器Μ2Α的开关，以使系统电压值VH变得比电动发电机140的要求电压值VR高。在S120中，ECU8000执行HV行驶控制。在S122中，ECU8000判断是否由驾驶者选择了运动模式。若选择了运动模式(S122中是)，则处理移至S110。否则(S122中否)，处 理移至S124。在SlM中，ECU8000使第二升压转换器M2A停止。即，ECU8000使第二升压转换 器242A的上侧臂312A和下侧臂313A都截止(切断)。在SU6中，ECU8000判断电容器C(l)510的两端电压值VL(I)是否高于要求电压 值VR。在本处理中，也可以代替VL⑴而使用第一电池220的电压值VB(I)。若VL⑴高 于要求电压值VR(S126中是)，则处理移至SU8。否则(S126中否)，处理移至S132。在3128中工(^8000判断电容器((1)510的两端电压值￥1^(1)是否高于C(2)510A 的两端电压值VU2)。在本处理中，也可以判断第一电池220的电压值VB(I)是否高于第 二电池220A的电压值VB⑵。若VL(I)高于VL⑵(S128中是)，则处理移至S130。否则 (S128中否)，处理移至S132。在S130中，E⑶8000使第一升压转换器242工作，以使第一升压转换器M2的上 侧臂312维持为导通状态、且使下侧臂313维持为截止状态。在S132中，ECU8000使第一升压转换器242工作。此时，ECU8000以使系统电压值 VH变得比电动发电机140的要求电压值VR高、且系统电压值VH变得比电容器C ( 5IOA的 两端电压值VL⑵(即第二电池220A的电压值VB⑵)高的方式，使第一升压转换器242工作。基于以上那样的构造和流程图，对由本实施例的控制装置即E⑶8000控制的第一 升压转换器242和第二升压转换器M2A的工作进行说明。假设为在EV行驶模式下的行驶中第一电池220的SOC(I)低于了阈值α的情况 (S106中是)。在该情况下，从EV行驶模式切换为HV行驶模式(S120)。在该切换时，在没有由驾驶者选择运动模式的情况下(S122中否)、即驾驶者不重 视加速性的情况下，使第二升压转换器Μ2Α停止(上侧臂312Α和下侧臂313Α都切断)。 由此，在切换为HV行驶模式后，在第二升压转换器Μ2Α中不会产生电力损失。另外，由于第二升压转换器Μ2Α的停止，第二电池220Α的S0C(2)被维持为HV行 驶模式时的值。另一方面，第一电池220的SOC(I)由于HV行驶控制被控制为至少包含于 预定的控制范围。因此，第一电池220和第二电池220A都被维持在预定的控制范围内，不 会使得一方的电池(在次为第一电池220)的SOC极端地降低。 此外，在由于第二升压转换器M2A的停止而降低了能够向电动发电机140供给的 电力的情况下，在HV行驶模式下也能够通过发动机120的动力使混合动力车辆行驶，因此 可以确保车辆的动力性能。而且，若第一电池220的电压值VB(I)高于要求电压值VR(S126中是)、且高于第 二电池22(^的电压值￥8(2) (S128中是)，则第一升压转换器M2的上侧臂312被维持为 导通状态、并且下侧臂313被维持为截止状态(S130)。由此，能够降低第一升压转换器M2 中产生的电力损失。若如此将上侧臂312维持为导通状态，则不使第一电池220的电压值VB(I)升压 地直接将其供给到逆变器M0。此时，因为第一电池220的电压值VB(I)高于要求电压值 VR，所以可以确保驾驶者要求的动力性能。此外，虽然系统电压值VH与第一电池220的电 压值VB⑴相等，但因为第一电池220的电压值VB⑴高于第二电池220A的电压值VB⑵，所以不会使得来自第二电池220A的电流经由二极管314A而非必要地流向逆变器240或第 一电池220。如上所述，根据本实施例的控制装置，在具备两个各自具有电池和升压转换器的 电源电路单元的混合动力车辆中，在伴随各电池的充电量的降低而从EV行驶模式切换为 混合动力行驶模式时，使一方的升压转换器的工作继续，使另一方的升压转换器停止。由 此，与使双方的升压转换器工作的情况相比，能够抑制升压转换器中产生的电力损失。(第二实施例)以下，对本发明的第二实施例的控制装置进行说明。所述的第一实施例的控制装 置，在HV行驶控制的执行中没有选择运动模式的情况下，一直使第二升压转换器M2A停止 (图4的S120、S122、S124)。与此相对，本实施例的控制装置，即使在HV行驶控制的执行 中(使第二升压转换器M2A停止的状态下)，当预定条件成立时也暂时使第二升压转换器 242A工作来进行第二电池220A的充放电。除此以外的构造和处理与所述的第一实施例相 同。因此，关于与所述的第一实施例相同的构造和处理，在此不重复详细的说明。参照图5，对本实施例的控制装置即E⑶8000在HV行驶控制的执行中暂时使第二 升压转换器M2A工作来对第二电池220A充电的情况下执行的程序的控制构造进行说明。在S200中，ECU8000判断是否为HV行驶控制的执行中、且第二升压转换器M2A处 于停止状态(图4的SlM的处理的执行中)。若第二升压转换器M2A处于停止状态(S200 中是)，则处理移至S202。否则(S200中否)，该处理结束。在S202中，ECU8000算出由电动发电机140发电产生的再生电力值WG。在S204中，E⑶8000基于来自监视单元222的信号(例如第一电池220的温度 等)，算出第一电池220的可充电电力值WIN。第一电池220的可充电电力值WIN可以预先 存储。在S206中，E⑶8000判断再生电力值WG是否超过了第一电池220的可充电电力 值WIN。若再生电力值WG超过了可充电电力值WIN(S206中是)，则处理移至S208。否则 (S206中否)，该处理结束。在S208中，ECU8000使第二电压转换器M2A工作。此时，ECU8000以将第二电池 220A的充电电力抑制为最小限的方式使第二升压转换器对2々工作。例如，以仅将再生电力 值WG中的超过了可充电电力值WIN的电力充电至第二电池220A的方式使第二升压转换器 242A工作。再生电力值WG中的直到可充电电力值WIN的电力通过第一升压转换器M2的 工作充电至第一电池220。在S210中，E⑶8000判断再生电力值WG是否变为了可充电电力值WIN以下。若 再生电力值WG变为可充电电力值WIN以下(S210中是)，则处理移至S212。否则(S210中 否)，处理返回S208，继续第二电池220A的充电(第二升压转换器M2A的工作)。在S212 中，E⑶8000再次使第二升压转换器M2A停止。参照图6，对本实施例的控制装置即E⑶8000在HV行驶控制的执行中暂时使第二 升压转换器M2A工作来从第二电池220A放电的情况下执行的程序的控制构造进行说明。在S300中，ECU8000判断是否为HV行驶控制的执行中、且第二升压转换器M2A处 于停止状态(图4的SlM的处理的执行中)。若第二升压转换器M2A处于停止状态(S300 中是)，则处理移至S302。否则(S300中否)，该处理结束。
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在S302中，ECU8000判断第二电池220A的SOC( 是否超过了预先确定的阈值 A0本处理判断第一升压转换器242的上侧臂导通控制时间(图4的S130的处理的执行时 间)是否由于S0C(2)的增加所产生的影响而减少。并且，本处理的判断结果为是否暂时使 第二升压转换器对2々工作的条件之一。即，在变为了 S0CO) >A的情况下，暂时使第二升 压转换器M2A工作来降低S0C(2)(即VBQ))，由此实现上侧臂导通控制时间的增加。因 此，阈值A，以使由于该上侧臂导通控制时间的增加引起的电力损失的降低量高于由于第二 升压转换器M2A的暂时工作引起的电力损失量的方式，基于例如第一电池220和第二电池 220A的规格等来决定。若S0C(2)超过阈值A(S302中是)，则处理移至S304。否则(S302 中否)，该处理结束。在S304中，E⑶8000开始算出电动发电机140的要求电力值WR。例如，E⑶8000 根据加速踏板的踏下量来算出驾驶者要求的转矩，基于算出的转矩和电动发电机140的转 速，算出电动发电机140的要求电力值WR。ECU8000在需要使电动发电机140作为电动机 发挥作用的情况下将要求电力值WR算出为正的值，在需要使电动发电机作为发电机发挥 作用的情况下将要求电力值WR算出为负的值。在S306中，E⑶8000判断要求电力值WR是否为正的值(即是否需要使电动发电 机140作为电动机发挥作用)。若要求电力值WR为正的值(S306中是)，则处理移至S308。 否则(S306中否)，处理返回S304。在处理返回S304时，在通过后述的S308的处理已使第 二升压转换器M2A工作的情况下，继续第二升压转换器对2々的工作，继续第二电池220A 的放电。在S308中，ECU8000使第二升压转换器M2A工作。此时，ECU8000以使第二电池 220A的放电以最大比率进行的方式，使第二升压转换器对2々工作。例如，在要求电力值WR 超过了第二电池220A的可放电电力值的情况下，以使第二电池220A的放电电力变为可放 电电力值(即最大值)的方式使第二升压转换器M2A工作。另外，关于要求电力值WR中 的超过第二电池220A的放电电力的电力，通过第一升压转换器M2的工作从第一电池220 放电。在S310中，ECU8000判断第二电池220A的S0C(2)是否低于了预先确定的阈值 B( <阈值A)。阈值B基于第一电池220和第二电池220的规格和/或车辆的规格等来决 定。若S0C(2)低于阈值B(S310中是)，则处理移至S312。否则(S310中否)，处理返回 S304，继续第二电池220A的放电(第二升压转换器M2A的工作)。在S314中，ECU8000再 次使第二升压转换器242A停止。基于以上那样的构造和流程图，对由本实施例的控制装置即E⑶8000控制的第一 升压转换器242和第二升压转换器M2A的工作进行说明。在HV行驶控制的执行中、且第二升压转换器M2A处于停止的状态下(S200中 是)，在由电动发电机140发电产生的再生电力值WG超过了第一电池220的可充电电力值 WIN的情况下(S206中是)，暂时使第二升压转换器M2A工作，仅将超过了可充电电力值 WIN的再生电力充电至第二电池220A(S208)。由此，能够无浪费地回收所产生的再生电力。 此外，第二电池220A的充电电力被抑制为最小限，因此第二电池220A的电压值VB (2)的增 加被抑制为最小限。因此，能够将第一升压转换器对2的上侧臂导通控制时间的减少抑制 为最小限。
另一方面，若由于该第二电池220A的充电而使第二电池220A的SOCQ)超过阈值 A (S302中是)，则在要求电力值WR > 0的情况下(S306中是)，以使第二电池220A以最大 比率进行放电的方式暂时使第二升压转换器对2々工作(S308)。通过以该最大比率的放电， 第二电池22(^的电压值￥8 0)急速降低。由此，上侧臂导通控制时间增加，能够抑制第一 升压转换器M2的电力损失。如上所述，根据本实施例的控制装置，在混合动力行驶模式下使第二升压转换器 停止的状态下，当预定条件成立时，暂时使停止的第二升压转换器工作，进行第二升压转换 器侧的电池的充放电。因此，能够抑制升压转换器中产生的电力损失，同时能够无浪费地回 收再生电力。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。符号的说明120发动机；140电动发电机；160驱动轮；180减速器；200动力分配机构；220第 一电池；220A第二电池；222、222A监视单元；240逆变器；242第一升压转换器J42A第二 升压转换器；280发动机ECU ；300MG_EOT ；302运动模式选择开关；320HV_EOT ；311、311A电 抗器；312、312A、313、313A 晶体管；314、314A、315、315A二极管；502.502A 限制电阻；510 电 容器 C(I) ；510A 电容器以2) ；512、512A、522 电压计；520 电容器 C(3) ；ECU 8000 ；8100 输 入接口 ；8200运算处理部；8210行驶控制部；8220电压比较部；8230第一升压转换器控制 部；8240第二升压转换器控制部；8300存储部；8400输出接口。
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(120)和旋转电机 (140)的至少任一方作为动力源，所述混合动力车辆具备第一蓄电装置020)、对所述第 一蓄电装置的输出电压进行变换并向所述旋转电机输出的第一电压变换装置042)、第二 蓄电装置(220A)、以及对所述第二蓄电装置的输出电压进行变换并向所述旋转电机输出的 第二电压变换装置042A)，所述控制装置包括行驶控制部(8210)，其执行混合动力行驶控制和电动行驶控制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和所述旋转电机双方的动力使所述混合动力车辆 行驶，所述电动行驶控制仅通过所述旋转电机的动力使所述混合动力车辆行驶；和控制部(8230、8240)，其控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置，以使 在由所述行驶控制部执行的所述电动行驶控制中，使所述第一电压变换装置和所述第二电 压变换装置双方工作，在由所述行驶控制部执行的所述混合动力行驶控制中，使所述第一 电压变换装置工作、且使所述第二电压变换装置停止。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置相对于所述旋转电机并联连接，所述第一电压变换装置具备相对于所述旋转电机串联连接的第一开关元件(312)和 第二开关元件(313)，所述第一蓄电装置的正极连接于所述第一开关元件与所述第二开关元件的中间点，所述第一蓄电装置的负极连接于所述第二开关元件的负极侧，所述控制部(8230、8240)，在所述混合动力行驶控制中，当所述第一蓄电装置的输出电 压大于所述第二蓄电装置的输出电压时，以使所述第一开关元件维持为导通状态、且使所 述第二开关元件维持为断开状态的方式，使所述第一电压变换装置工作。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，在所述混合动力行驶控制中停止了所述第二电压变换装置 时，判断能够将所述第一开关元件维持为所述导通状态的导通期间是否由于因所述第一蓄 电装置和所述第二蓄电装置的至少一方的输出电压的变动产生的影响而减少，当判断为所 述导通期间减少时，暂时使所述第二电压变换装置工作，以使所述第二蓄电装置的电力输 出到所述旋转电机。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，在所述混合动力行驶控制中表示所述第二蓄电装置的充电 状态的值超过了预先确定的第一阈值的情况下，判断为所述导通期间减少并暂时使所述第 二电压变换装置工作，在暂时使所述第二电压变换装置工作时表示所述第二蓄电装置的充 电状态的值低于预先确定的第二阈值的情况下，再次使所述第二电压变换装置停止。
5.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，算出所述旋转电机的要求电力值，仅在所述要求电力值超过 了预先确定的要求电力值的期间，暂时使所述第二电压变换装置工作。
6.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，在暂时使所述第二电压变换装置工作的情况下，以使所述第 二蓄电装置的放电电力变得比所述第一蓄电装置的放电电力大的方式，使所述第二电压变换装置工作。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置相对于所述旋转电机并联连接，所述控制部(8230、8240)，在所述混合动力行驶控制中，当所述第一蓄电装置的输出电 压小于所述第二蓄电装置的输出电压时，以使所述第一电压变换装置的输出电压变得比所 述第二蓄电装置的输出电压大的方式，使所述第一电压变换装置工作。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，算出由所述旋转电机发电产生的再生电力值，在所述混合动 力行驶控制中停止了所述第二电压变换装置时，当所述再生电力值超过了预先确定的电力 值时，暂时使所述第二电压变换装置工作，以使由所述旋转电机发电产生的再生电力充电 至所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置双方。
9.根据权利要求8所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述预先确定的电力值基于所述第一蓄电装置的可充电电力值来决定。
10.根据权利要求8所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述控制部(8230、8240)，在暂时使所述第二电压变换装置工作的情况下，以使所述再 生电力中超过所述第一蓄电装置的可充电电力值的电力充电至所述第二蓄电装置的方式， 使所述第二电压变换装置工作。
11.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，所述行驶控制部(8210)，判断表示所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置的任一方 的充电状态的值是否小于预定值，在判断为表示所述充电状态的值小于所述预定值的情况 下，执行所述混合动力行驶控制，在没有判断为表示所述充电状态的值小于所述预定值的 情况下，执行所述电动行驶控制。
12.一种混合动力车辆的控制方法，该控制方法是控制混合动力车辆的控制装置 (8000)执行的，所述混合动力车辆将内燃机(120)和旋转电机(140)的至少任一方作为动 力源，所述混合动力车辆具备第一蓄电装置020)、对所述第一蓄电装置的输出电压进行 变换并向所述旋转电机输出的第一电压变换装置042)、第二蓄电装置Q20A)、以及对所 述第二蓄电装置的输出电压进行变换并向所述旋转电机输出的第二电压变换装置(M2A)，所述控制方法包括执行混合动力行驶控制和电动行驶控制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和所述旋转电机双方的动力使所述混合动力车辆行驶，所述电动行 驶控制仅通过所述旋转电机的动力使所述混合动力车辆行驶；和控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤，在该步骤中，控制所述 第一电压变换装置和所述第二电压变换装置，以使在由执行所述行驶控制的步骤实现的 所述电动行驶控制中，使所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置双方工作，在由 执行所述行驶控制的步骤实现的所述混合动力行驶控制中，使所述第一电压变换装置工 作、且使所述第二电压变换装置停止。
13.根据权利要求12所述的混合动力车辆的控制方法，其中，所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置相对于所述旋转电机并联连接，所述第一电压变换装置具备相对于所述旋转电机串联连接的第一开关元件(312)和第二开关元件(313)，所述第一蓄电装置的正极连接于所述第一开关元件与所述第二开关元件的中间点，所述第一蓄电装置的负极连接于所述第二开关元件的负极侧，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在所述 混合动力行驶控制中，当所述第一蓄电装置的输出电压大于所述第二蓄电装置的输出电压 时，以使所述第一开关元件维持为导通状态、且使所述第二开关元件维持为断开状态的方 式，使所述第一电压变换装置工作。
14.根据权利要求13所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在所述混 合动力行驶控制中停止了所述第二电压变换装置时，判断能够将所述第一开关元件维持为 所述导通状态的导通期间是否由于因所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置的至少一方 的输出电压的变动产生的影响而减少，当判断为所述导通期间减少时，暂时使所述第二电 压变换装置工作，以使所述第二蓄电装置的电力输出到所述旋转电机。
15.根据权利要求14所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在所述混 合动力行驶控制中表示所述第二蓄电装置的充电状态的值超过了预先确定的第一阈值的 情况下，判断为所述导通期间减少并暂时使所述第二电压变换装置工作，在暂时使所述第 二电压变换装置工作时表示所述第二蓄电装置的充电状态的值低于预先确定的第二阈值 的情况下，再次使所述第二电压变换装置停止。
16.根据权利要求14所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤算出所述 旋转电机的要求电力值，仅在所述要求电力值超过了预先确定的要求电力值的期间，暂时 使所述第二电压变换装置工作。
17.根据权利要求14所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在暂时使 所述第二电压变换装置工作的情况下，以使所述第二蓄电装置的放电电力变得比所述第一 蓄电装置的放电电力大的方式，使所述第二电压变换装置工作。
18.根据权利要求12所述的混合动力车辆的控制方法，其中，所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置相对于所述旋转电机并联连接，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在所述 混合动力行驶控制中，当所述第一蓄电装置的输出电压小于所述第二蓄电装置的输出电压 时，以使所述第一电压变换装置的输出电压变得比所述第二蓄电装置的输出电压大的方 式，使所述第一电压变换装置工作。
19.根据权利要求12所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤算出由所 述旋转电机发电产生的再生电力值，在所述混合动力行驶控制中停止了所述第二电压变换 装置时，当所述再生电力值超过了预先确定的电力值时，暂时使所述第二电压变换装置工 作，以使由所述旋转电机发电产生的再生电力充电至所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装 置双方。
20.根据权利要求19所述的混合动力车辆的控制方法，其中，所述预先确定的电力值基于所述第一蓄电装置的可充电电力值来决定。
21.根据权利要求19所述的混合动力车辆的控制方法，其中，控制所述第一电压变换装置和所述第二电压变换装置的步骤包括如下步骤在暂时使 所述第二电压变换装置工作的情况下，以使所述再生电力中超过所述第一蓄电装置的可充 电电力值的电力充电至所述第二蓄电装置的方式，使所述第二电压变换装置工作。
22.根据权利要求12所述的混合动力车辆的控制方法，其中，执行所述行驶控制的步骤包括如下步骤判断表示所述第一蓄电装置和所述第二蓄电 装置的任一方的充电状态的值是否小于预定值，在判断为表示所述充电状态的值小于所述 预定值的情况下，执行所述混合动力行驶控制，在没有判断为表示所述充电状态的值小于 所述预定值的情况下，执行所述电动行驶控制。
全文摘要
在具备第一电池、对第一电池的输出电压进行变换并向电动发电机输出的第一升压转换器、第二电池、以及对第二电池的输出电压进行变换并向电动发电机输出的第二升压转换器的混合动力车辆中，若表示第一电池的充电状态的值SOC(1)小于阈值α、或表示第二电池的充电状态的值SOC(2)小于阈值β，则ECU执行通过发动机和电动发电机双方的动力使混合动力车辆行驶的HV行驶控制，使第二升压转换器停止。
文档编号B60W20/00GK102076517SQ20098012457
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年6月27日
发明者芝健史郎 申请人:丰田自动车株式会社