混合动力车辆的控制装置制造方法
【专利摘要】在使内燃机停止而利用电动机进行行驶的状态下使用该电动机中的任意一个使内燃机起动的情况下，能够抑制驱动力的变化，而且特别能够不产生延迟地使内燃机起动。一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机和由蓄电装置供给电力的两个电动机，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，具备：判断单元(步骤S2)，在使内燃机停止且使用两个电动机进行行驶的状态下，对蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下这一情况进行判断；及驱动力限制单元(步骤S3)，在判断为蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下时，将使用两个电动机输出的动力来使混合动力车辆行驶的驱动力限制为比设计上预先规定的最大驱动力小的容许驱动力。
【专利说明】混合动力车辆的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备内燃机及马达等种类不同的动力装置作为车辆的动力源的混合动力车辆的控制装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为具备内燃机和电动机的混合动力车辆，已知有如下构成的车辆:将内燃机输出的动力通过动力分配机构分配而向具备发电功能的电动机侧和与驱动轮连接的输出侧传递。该动力分配机构例如通过由多个旋转要素组成的差动机构来构成，在任意一个旋转要素上连结内燃机，在另一个旋转要素上连结电动机，又一个旋转要素成为输出构件，通过这三个旋转要素产生的差动作用，将从内燃机输入的动力向电动机侧和输出构件侧分配，且电动机产生反力，由此根据该电动机的转速能够适当地控制内燃机的转速。由于该电动机作为发电机发挥功能而产生反力，因此将该电动机产生的电力变化成机械性的驱动力并输出的第二电动机也与输出构件或输出轴连结设置，这种混合动力形式有时称为双马达混合动力。混合动力车辆如此具备内燃机和电动机作为驱动力源，而且能够分别对它们独立地进行控制并进行驱动。因此，在混合动力车辆中，能够设定仅利用内燃机进行行驶的模式、仅利用电动机进行行驶的模式、通过内燃机和电动机这两者进行行驶的模式等多个行驶模式。
[0003]例如，在美国专利申请公开第2009/0082171号说明书中记载了一种混合动力车辆，具备发动机和两个电动发电机作为动力源，且具备行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括:经由离合器或制动器而与第一电动发电机及发动机连结的齿圈；与第二电动发电机连结的太阳轮；经由输出件而与驱动轮连接的行星轮架。尤其是公开了一种电气性的变速机构，通过所述离合器、制动器的卡合释放的状态与使其动作的动力源的组合，能够设定多个行驶模式。该电气性的变速机构构成为能够使行驶模式转变成使两个电动发电机驱动的双马达电动模式、仅使第二电动发电机驱动的单马达电动模式、使发动机及第二电动发电机驱动的分配模式。
[0004]另外，在日本特开平08-295140号公报中记载了一种混合动力车辆，通过行星齿轮机构来构成动力分配机构，将发动机输出的动力向行星轮架输入，并且在太阳轮上连结发电机马达，从齿圈输出转矩并向该转矩加减电动马达产生的转矩。该混合动力车辆还具备将发动机与行星轮架一起固定的制动器。使发动机停止而利用发电机马达的动力行驶时，通过制动器将行星轮架固定，由此能够使动力分配机构作为减速器发挥功能。
[0005]混合动力车辆是以如下的情况作为目的之一而开发的车辆:使内燃机以能量效率良好的运转点进行运转，而且进行能量再生等，由此尽可能地减少燃料消耗量。因此，在蓄电池等蓄电装置中的蓄电剩余量充分、而且由油门开度等表示的负荷小等情况下，设定向电动机供电而利用该电动机的输出进行行驶的所谓EV行驶模式。这种情况下，内燃机为了减少燃料的消耗而停止，而且为了避免所谓牵连旋转引起的动力损失而从向驱动轮传递动力的构成要素分开。
[0006]另一方面，为了驱动电动机而从蓄电装置能够取出的电力存在限度，因此在以EV行驶模式进行行驶的过程中，需要确保使内燃机起动而行驶用的驱动力，而且需要向蓄电装置蓄电。或者，在由于油门踏板被踏入等而要求驱动力增大的情况下，为了输出该要求驱动力而需要使内燃机起动。用于使内燃机起动的所谓电动回转转矩在混合动力车辆中通过被搭载作为动力源的电动机而产生。即，在前述的各文献记载的混合动力车辆中，使两个电动发电机一起作为电动机发挥功能而进行所谓EV行驶，因此在使内燃机起动时，将上述的电动机中的任一方使用于内燃机的电动回转。因此，例如在EV行驶中，蓄电剩余量下降而内燃机的起动的判定成立，直接使内燃机进行电动回转时，由两个电动发电机输出的驱动力下降成由一个电动发电机输出的驱动力，这样的驱动力的下降可能成为冲击而被搭乘者感觉到，或者意外的驱动力下降可能成为不适感的要因。而且，在应使内燃机起动的状态成立时，若以利用任一方的电动发电机输出该时刻的驱动力且将另一方的电动发电机使用于内燃机的电动回转的方式对输出行驶用的驱动力的电动发电机进行变更，则该变更控制难以避免地变得复杂，而且控制花费时间，存在产生内燃机的起动的延迟的可能性。
【发明内容】
[0007]本发明着眼于上述的技术课题而作出，目的在于提供一种混合动力车辆的控制装置，在使内燃机停止而利用电动机进行行驶的状态下使用该电动机使内燃机起动时，能够抑制驱动力的变化，而且特别能够不产生延迟地使内燃机起动。
[0008]为了实现上述的目的，本发明涉及一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机和由蓄电装置供给电力的两个电动机，且构成为能够选择使用所述内燃机输出的动力进行行驶的状态和使所述内燃机停止且使用至少任意一个所述电动机输出的动力进行行驶的状态，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，具备:判断单元，在使所述内燃机停止且从所述蓄电装置向所述两个电动机供给电力而使用这两个电动机进行行驶的状态下，对所述蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下这一情况进行判断；及驱动力限制单元，在通过该判断单元判断为所述蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下时，将使用所述两个电动机输出的动力来使所述混合动力车辆行驶的驱动力限制为比设计上预先规定的最大驱动力小的容许驱动力。
[0009]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述驱动力限制单元构成为将所述容许驱动力设定为任意一个所述电动功能够输出的设计上预先规定的最大驱动力以下。
[0010]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述驱动力限制单元构成为与所述蓄电装置的蓄电剩余量的下降对应地使所述容许驱动力下降。
[0011]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述第一基准值是比起动所述内燃机的判定成立的第二基准值大的值，且构成为与表示所述混合动力车辆的动作状态的检测值对应地变化。
[0012]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置还具备内置所述电动机且将从所述内燃机输出的动力朝向驱动轮输出的变速驱动桥、及对所述电动机进行控制的控制器，所述检测值包括所述电动机的温度、所述控制器的温度、基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度、及车速中的至少任意一个。
[0013]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述第一基准值在所述电动机的温度、所述控制器的温度、及基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度中的任意一个温度高时设定为比该温度低时大的值。
[0014]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述第一基准值在所述车速快时设定为比车速慢时大的值。
[0015]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述驱动力限制单元构成为在车速快时将所述容许驱动力设定为与车速慢时相比较小的值。
[0016]本发明以上述的发明为基础，涉及一种混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述驱动力限制单元构成为在所述电动机的温度、所述控制器的温度、及基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度中的任意一个温度高时将所述容许驱动力设定为比该温度低时小的值。
[0017]根据本发明，在使内燃机停止而使用从两个电动机输出的动力进行行驶的状态下，通过判断单元判断为蓄电剩余量为第一基准值以下时，通过驱动力限制单元能够将驱动力限制为容许驱动力，因此能够防止在使内燃机起动时产生驱动力不足。而且，虽然限制驱动力，但是车辆能够在容许驱动力内行驶，因此能够使两个电动机作为动力源发挥功能，从而能够进行电力利用率良好的状态下的行驶。而且，能够避免蓄电剩余量与关于作为内燃机的起动条件的蓄电剩余量的阈值相比下降的情况，能够防止蓄电装置劣化。
[0018]根据本发明，通过驱动力限制单元将使用两个电动机而行驶用的驱动力限制成使用任意一个电动机能够行驶的最大驱动力以下，因此即便将另一方的电动机使用于内燃机的起动，也能够防止使该内燃机起动的情况成为原因的驱动力不足的发生。因此，能够防止或抑制如下的情况:在使内燃机起动时，驱动力暂时下降，或产生冲击，或给搭乘者带来不适感。
[0019]根据本发明，由于能够与蓄电剩余量的变化对应地使容许驱动力变化，因此能够与车辆的行驶状态对应地限制容许驱动力，并且能够防止该容许驱动力成为必要以上的情况。因此，车辆能够发挥与行驶状态对应的充分的驱动力。
[0020]根据本发明，基于比内燃机的起动判定所使用的第二基准值大的值的第一基准值与蓄电剩余量的比较结果，能够将驱动力限制为容许驱动力，能够预测内燃机的起动而限制驱动力。因此，在发动机起动条件成立时，利用被限制成容许驱动力的驱动力进行行驶，因此能够防止或抑制起动时的驱动力不足。而且，该第一基准值与表示车辆的动作状态的检测值对应地变化，因此即使蓄电剩余量急剧下降而内燃机起动，也能够以确保充分的蓄电剩余量的状态进行行驶。而且，能够防止蓄电装置过放电而劣化。
[0021]根据本发明，能够根据构成要素的温度来使第一基准值变化，因此能够防止电动机、控制器、变速驱动桥等成为高温状态而发生劣化的情况。
[0022]根据本发明，能够使关于蓄电装置的蓄电剩余量的基准值与车速或各种构成要素的温度对应地变化，因此能够在具有可发挥车辆行驶用的驱动力的蓄电剩余量的状态下，将该驱动力限制成容许驱动力。
[0023]根据本发明，由于将容许驱动力在相对的高车速侧或高温侧限制成较小值，因此即使在上述高车速侧或高温侧使内燃机起动，也能够防止行驶用的驱动力不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是用于说明本发明的混合动力车辆的控制装置的控制的流程图。
[0025]图2是表示基于SOC的变化而被限制的容许驱动力发生变化的情况的图。
[0026]图3是表示SOC的推移与容许驱动力的推移的关系的时间图。
[0027]图4是示意性地表示搭载有本发明的混合动力车辆的控制装置的车辆的概要图。
[0028]图5是关于构成动力分配机构的行星齿轮机构的共线图，(a)表示EV模式的情况，(b)表示发动机起动的情况。
[0029]图6是表示基于SOC和车速而被限制的容许驱动力的图。
[0030]图7是表示基于车速的变化而被限制的容许驱动力发生变化的情况的图。
[0031]图8是表示基于温度的变化而被限制的容许驱动力发生变化的情况的图。
[0032]图9是示意性地表示本发明的混合动力车辆的控制装置的另一例的概要图。
[0033]图10是示意性地表示本发明的混合动力车辆的控制装置的另一例的概要图。
【具体实施方式】
[0034]以下，基于具体例来说明本发明。本发明的混合动力车辆的控制装置控制从所谓EV (Electric Vehicle)模式向所谓HV (Hybrid Vehicle)模式的模式转变，所谓EV(Electric Vehicle)模式是仅通过从电动机输出的动力进行行驶的状态，所谓HV(Hybrid Vehicle)是通过从电动机及内燃机输出的动力进行行驶的状态。具体而言，是以从EV模式向HV模式切换时使内燃机起动的车辆为对象，在预测到要使内燃机起动时，在EV模式中作为向HV模式切换的准备状态而限制通过电动机输出的动力能够行驶的驱动力的混合动力车辆的控制装置。即，本发明的对象的车辆是具备内燃机及电动机作为种类不同的动力装置的混合动力车辆。需要说明的是，在以下的说明中，有时将“模式”称为“行驶模式”。而且，有时将设定为EV模式的车辆行驶的情况称为“EV行驶”，同样，有时将以HV模式行驶的情况称为“HV行驶”。以下，参照附图，说明本发明的混合动力车辆的控制装置的具体例。
[0035]首先，说明搭载有本发明的一实施方式的混合动力车辆的控制装置的车辆的构成要素、传递来自动力源的动力的路径。图4是示意性地表示搭载有该混合动力车辆的控制装置的车辆的概要图，示意性地表示动力传递路径。在该混合动力车辆中，作为种类不同的动力装置，具备:使汽油发动机或柴油发动机等燃烧燃料而输出动力的作为内燃机的发动机I ;兼具被供给电力而输出动力的功能和通过外力而强制性地旋转并进行发电的功能的第一电动发电机2及第二电动发电机3。动力源是指发挥输出通过驱动轮产生驱动力用的动力的功能的动力装置。而且，动力传递路径是指对从动力装置输出的动力进行传递的路径。需要说明的是，在图中，有时将发动机I记为“ENG”，同样将第一电动发电机2记为“MG1”，将第二电动发电机3记为“MG2”。而且，电动发电机2、3构成为被供给由未图示的蓄电装置蓄积的电力，或者向蓄电装置供给发电的电力。
[0036]在从该发动机I到驱动轮的动力传递路径中，设置具有对发动机I输出的动力进行分配的功能的动力分配机构4。动力分配机构4由具备三个旋转要素的差动机构构成，在图4所示的例子中，由单小齿轮型的行星齿轮机构构成。该行星齿轮机构即动力分配机构4具备:作为外齿轮的太阳轮Sn ;相对于太阳轮Sn而配置在同心圆上的作为内齿轮的齿圈Rg ;将以与太阳轮Sn、齿圈Rg啮合的状态配置的小齿轮Pn保持为能够自转且能够公转的行星轮架Cr。在太阳轮Sn上连结有第一电动发电机2。在行星轮架Cr上连结有发动机
I。在齿圈Rg上经由输出侧的构件而连结有未图示的驱动轮。
[0037]从发动机I传递动力的旋转轴5以一体旋转的方式与该动力分配机构4的行星轮架Cr连结。该旋转轴5以与发动机I的曲轴一体旋转的方式形成。而且，如图4例示那样，在动力传递路径上的发动机I与动力分配机构4之间设有选择性地使旋转轴5及行星轮架Cr的旋转停止的制动器机构B。作为连结要素的该制动器机构B构成为能够切换成在发动机I与动力分配机构4之间能够进行转矩传递的释放状态、及不能进行该转矩传递的卡合状态。
[0038]该制动器机构B只要是进行旋转轴5的停止和该停止的解除的机构即可，可以是啮合式的机构或摩擦式的机构等任一形式的机构。例如，在图4所示的例子中，由爪形离合器等啮合式的离合器构成。对该制动器机构B的结构进行说明时，如图4例示那样，设有与旋转轴5 —体化的轮毂6。在该轮毂6的外周部形成有花键，与该花键嵌合的套筒7配置在轮毂6的外周侧。并且，套筒7构成为通过未图示的促动器，使轮毂6的外周侧在轴线方向上前后移动。即，在套筒7的外周部也形成有花键，与套筒7的外周部的花键嵌合的圆筒状构件8一体化地设于壳体等固定部。因此，制动器机构B利用套筒7使轮毂6与固定部结合，由此使旋转轴5及行星轮架Cr的旋转停止。
[0039]另外，作为输出构件的输出齿轮9以成为一体旋转的方式与动力分配机构4的齿圈Rg连结。输出齿轮9经由副轴齿轮对10与作为终减速器的差速器15连结。S卩，安装在副轴12上的副轴从动齿轮11与输出齿轮9啮合，而且，与副轴12 —体的副轴驱动齿轮13与差速器15的齿圈14啮合。上述副轴从动齿轮11及副轴12以及副轴驱动齿轮13构成副轴齿轮对10。并且，从该差速器15经由车轴16向左右的驱动轮传递动力。
[0040]此外,在动力分配机构4的太阳轮Sn上连结有第一电动发电机2。第一电动发电机2中的与转子一体化的旋转轴是从第一电动发电机2输出动力的输出轴，该旋转轴与动力分配机构4的太阳轮Sn以一体旋转的方式连结。
[0041]另外，虽然未图不，但是在该混合动力车辆上搭载有蓄积用于向电动发电机2、3供电的电力的蓄电池等蓄电装置、设置在该电动发电机2、3与蓄电装置之间的逆变器。而且，用于控制蓄电池或逆变器等电动发电机2、3的器械相当于本发明的控制器。而且，进行能量再生，将电动发电机2、3发电的电力经由逆变器向蓄电装置蓄电。而且，电动发电机2、3内置于变速驱动桥而构成其一部分。
[0042]而且，在该混合动力车辆上设有对动力装置的动作状态和连结要素的动作状态进行控制的电子控制装置。该电子控制装置由以运算处理装置、存储装置、输入输出接口为主体的微型计算机构成。即，本发明的混合动力车辆的控制装置由该电子控制装置构成。
[0043]对于该电子控制装置输入对发动机I的转速、电动发电机2、3的转速、蓄电装置的蓄电剩余量S0C(State Of Charge)、车速、加速度、油门踏板的操作状态、制动踏板的操作状态、车轴16的转速、驱动轮的转速等进行检测的传感器信号。而且，各种数据与各种的控制程序一起存储于电子控制装置的存储装置。因此，基于向电子控制装置输入的信号及存储的数据，才电子控制装置输出对构成要素进行控制的信号。例如，存在对发动机I进行控制的信号、对电动发电机2、3进行控制的信号、对制动器机构B进行控制的信号等。需要说明的是，在以下的说明中，将蓄电装置的蓄电剩余量SOC简记为“SOC”进行说明。
[0044]而且，在电子控制装置具备的存储装置内存储有与车辆的行驶状况对应的检测值。具体而言，车速、S0C、电动发电机2、3的温度、逆变器的温度、蓄电池的温度、控制器的温度、驱动力、要求驱动力等检测值、及车速的变化、SOC的变化、温度的变化等的推移存储于电子控制装置的存储装置。需要说明的是，控制器的温度也可以根据蓄电池的温度或逆变器的温度来推定。而且，在存储装置内也可以存储在切换行驶模式的控制中参照的映射。
[0045]接着，参照图5，说明关于构成动力分配机构4的行星齿轮机构的共线图。图5所示的共线图是利用竖线表示动力分配机构等差动装置具备的多个旋转要素，将竖线彼此的间隔设为与该竖线表示的旋转要素彼此的齿轮比对应的间隔，通过竖线方向的长度来表示上述的旋转要素的转速的周知的图。因此，与各旋转要素连结的发动机1、第一电动发电机
2、第二电动发电机3的关系如图5例示的共线图所示。该动力分配机构4由单小齿轮型行星齿轮机构构成，因此在共线图中，表示连结有第一电动发电机2的太阳轮Sn和连结有第二电动发电机3的齿圈Rg的竖线位于位左右两侧，在上述竖线之间存在有表示通过制动器机构B使旋转停止或者与发动机I连结的行星轮架Cr的竖线。
[0046]此外，该混合动力车辆的控制装置能够设定至少两个行驶模式。例如，能够设定使发动机I停止并使电动发电机2、3中的至少任意一个作为动力源发挥功能的EV模式、使发动机I及第二电动发电机3作为动力源发挥功能的HV模式。而且，设定与作为连结要素的制动器机构B的卡合状态或释放状态对应的行驶模式。以下，详细说明各行驶模式。
[0047]首先，详细说明通过混合动力车辆的控制装置设定的多个行驶模式中的EV模式。具体而言，是第一电动发电机2及第二电动发电机3作为动力源发挥功能的行驶模式。即，是使发动机I停止并基于来自第一电动发电机2的输出转矩和来自第二电动发电机3的输出转矩来使车辆行驶的EV模式。该EV模式在使制动器机构B卡合的状态下，通过使第一电动发电机2反转并使第二电动发电机3正转来设定。正转是与发动机I的旋转方向相同的方向的旋转。而且，反转是与发动机I的旋转方向相反的方向的旋转。若利用共线图表示该EV模式，则如图5(a)所例示那样。这种情况下，第一电动发电机2输出的转矩向动力分配机构4的太阳轮Sn传递。而且，第二电动发电机3输出的转矩向与动力分配机构4的齿圈Rg连结的副轴齿轮对10传递。
[0048]另外，通过图5(a)的共线图来说明EV模式中的转矩放大时，通过以通过制动器机构B固定的行星轮架Cr为支点，以太阳轮Sn为力点且以齿圈Rg为作用点的杠杆的原理能够说明。表示太阳轮Sn的竖线与表示行星轮架Cr的竖线的间隔为“I”时，根据表示行星轮架Cr的竖线与表示齿圈Rg的竖线的间隔成为太阳轮Sn的齿数与齿圈Rg的齿数之比即齿轮比的情况，作用于力点的力在作用点处增大的杠杆的原理起作用。因此，向使第一电动发电机2的转速增大的方向发挥作用的转矩由动力分配机构4放大而向输出齿轮9传递。而且，从第一电动发电机2作用于太阳轮Sn的转矩是向反转方向发挥作用的转矩、所谓反力转矩。因此，如共线图所示，图中向下地作用在作为力点的太阳轮Sn上的反力转矩起作用，由此作用于输出齿轮9的转矩增大。因此，在EV模式下，能够增大起步时等低车速的状态下的驱动转矩或最大转矩，能够进行与驾驶员的要求相符的行驶。
[0049]接着，说明使发动机I作为动力源发挥功能的HV模式。在该HV模式中，发动机I输出的动力通过动力分配机构4分配成使第一电动发电机2作为发电机发挥功能的动力、使驱动轮驱动的动力。而且，在从EV模式向HV模式切换时，发动机I通过第一电动发电机2而起动。若通过共线图表示该发动机I的起动时，则如图5(b)例示那样。这种情况下，第一电动发电机2输出的转矩为了控制发动机I的转速而使用。而且，作为电动机发挥功能的第二电动发电机3输出的转矩向驱动轮传递。即，HV模式是在SOC下降时或以比较高车速行驶时设定的行驶模式，主要基于发动机I的输出进行行驶，将该发动机I的输出的一部分暂时转换成电力而向驱动轮传递的行驶模式。因此，HV模式在使制动器机构B释放的状态下，通过使发动机I动作并以通过第一电动发电机2发电的电力使第二电动发电机3正转来设定。具体而言，在该实施方式的HV模式中，将制动器机构B释放而驱动发动机1，将该发动机I的动力向动力分配机构4输入，进而将发动机I输出的动力分配成第一电动发电机2侧和输出齿轮9侧,使第一电动发电机2作为发电机发挥功能,将该电力向第二电动发电机3供给而使其作为电动机发挥功能。
[0050]另外，通过共线图来说明HV模式的转矩放大时，通过第一电动发电机2使作用于行星轮架Cr的转矩的旋转方向的相反方向的转矩作用于太阳轮Sn时，将从发动机I输入的转矩放大后的转矩从齿圈Rg输出。因此，第一电动发电机2作为发电机发挥功能而使反力转矩作用于太阳轮Sn，其结果是，将产生的电力向第二电动发电机3供给，第二电动发电机3作为电动机发挥功能而进行正转。结果是，发动机I输出的转矩的一部分作为所谓直接传递转矩而从行星轮架Cr向齿圈Rg传递并输出，其他的转矩被暂时转换成电力之后，从第二电动发电机3作为机械性的转矩而经由副轴齿轮对10输出。因此，在HV模式中，能够通过第一电动发电机2使发动机转速连续地变化而适当地控制转速。利用该控制功能能够将发动机转速设定为燃油经济性良好的转速，因此能够提高作为车辆的整体的燃油经济性。而且，如前述那样，在EV模式下使发动机I停止，在HV模式下使发动机I动作，因此在从EV模式切换成HV模式时，在该切换的过程中使发动机I起动。在该实施方式的混合动力车辆的控制装置中，存在根据SOC变化而切换行驶模式的情况。
[0051]在此，说明对HV模式与EV模式进行切换的控制所使用的基准值。作为该实施方式中的基准值，存在第一基准值和第二基准值。第一基准值是是否使发动机I起动的判断所使用的基准值，是从EV模式向HV模式切换行驶模式的基准值。另一方面，第二基准值是用于预测使停止的发动机I起动的情况的判断所使用的基准值，是用于实施将使车辆行驶的驱动力限制成容许驱动力的控制的基准值。例如，如图2等例示那样，作为关于SOC的基准值，能够设定作为第一基准值的基准值Atl和作为第二基准值的基准值4。总之，基准值是为了使用于从EV模式向HV模式切换行驶模式的控制而在设计上决定的值。需要说明的是，在该实施方式中，如后述详细说明那样，根据车辆的行驶状态能够变更第一基准值。而且，容许驱动力是在EV模式中基于从第一电动发电机2输出的动力和从第二电动发电机3输出的动力而限制使车辆行驶的驱动力的限制值。即，容许驱动力为双马达的设计上预先确定的最大驱动力以下，能够将电动发电机2、3的驱动力限制为容许驱动力以下而使车辆行驶。
[0052]例如，在图2中例示了基于EV模式中的SOC的变化而受限制的容许驱动力。两个电动发电机2、3的设计上的最大驱动力是最大驱动力F1，第二电动发电机3的设计上的最大驱动力是最大驱动力Ftlt5而且，容许驱动力在SOC比基准值A1多时,被控制成为双马达的最大驱动力F1，在SOC比基准值Atl少时，被限制成为第二电动发电机3的最大驱动力F。以下。并且，SOC减少而比基准值A1减小时，容许驱动力被减少成比最大驱动力F1小，并随着SOC的变化而渐减。例如图2例示那样，与SOC的变化量成比例地使容许驱动力减少。即，将驱动力限制成容许驱动力，并使该容许驱动力按照SOC的变化而变化。需要说明的是，本发明的混合动力车辆的控制装置没有限定为图2例示那样的控制例。例如，可以在SOC比基准值Atl更少之前将容许驱动力控制成比单马达的最大驱动力Ftl减小，或者在SOC到达基准值Atl时以使容许驱动力与最大驱动力F。的差量成为规定值以内的方式将容许驱动力控制成减少。该规定值当然是比最大驱动力F1与最大驱动力Ftl的差量小的值。为此，能够防止使发动机I起动时的转矩不足的防止、或者能够减少不足部分，因此能够减少冲击。
[0053]接着，参照图1，说明对行驶模式进行切换的控制流程。图1示出在使发动机I停止而使用两个电动发电机2、3进行行驶时，利用该行驶模式来限制驱动力的控制的一例。具体而言，是在发动机I的起动之前预备地限制驱动力的最大值的控制例，该控制由前述的电子控制装置执行。首先，判断混合动力车辆是否设定为EV模式(步骤SI)。该判断例如可以基于电子控制装置输出的模式设定信号、对存储于存储装置的各行驶模式的区域进行划分的映射等。由于设定于EV模式以外的行驶模式而在步骤SI中作出否定判断时，不进行特别控制而暂时结束图1所示的例程。
[0054]另一方面，由于设定于EV模式而在步骤SI中作出肯定判断时，判断为限制两个电动发电机2、3产生的驱动力的条件成立。在图1所示的控制例中，判断SOC是否小于基准值仏(步骤S2)。需要说明的是，前述的条件在图1所示的例子中为S0C，但是在本发明中并不局限于此，也可以将车速、各电动发电机2、3的温度、逆变器的温度等其他的物理量加入到条件中。由于该SOC为基准值A1以上而在步骤S2中作出否定判断时，不特别进行控制而暂时结束图1的例程。
[0055]并且，在由于SOC比基准值A1少而在步骤S2中作出肯定判断时，限制两个电动发电机2、3产生的驱动力，且基于SOC的变化而使其驱动力的限制值变化(步骤S3)。具体而言，如下进行控制:将使用第一电动发电机2及第二电动发电机3输出的动力进行行驶的状态下的驱动力限制成比该最大驱动力F1小的值即容许驱动力，且作为其限制值而发挥功能的容许驱动力根据SOC的变化而变化。因此，如图3例示那样，在将驱动力限制成容许驱动力的控制中，当SOC减少时，容许驱动力减少，当SOC增加时，容许驱动力增大。
[0056]参照该图3，说明根据车辆的行驶状态来限制容许驱动力的过程。图3是表示根据SOC的推移来限制容许驱动力的一例的时间图。在该混合动力车辆以EV模式进行行驶的状态下，使两个电动发电机2、3作为动力源发挥功能，因此从蓄电装置的放电量增多且SOC逐渐减少。并且，当SOC到达基准值A1时，发动机I不供给燃料而维持停止状态，而且两个电动发电机2、3 —边维持供电的动作状态,一边实施容许驱动力的限制。这种情况下，实际上通过两个电动发电机2、3能够输出的驱动力是最大驱动力F1，但是对该驱动力设置限制值，且该限制值被控制成比最大驱动力F1减小。
[0057]在这样的控制状态下(图3所示的“限制容许驱动力”的范围内)，以根据SOC的变化而使容许驱动力变化的方式进行控制。并且，当SOC进一步下降而比基准值Atl减少时，从EV模式切换成HV模式。该向HV模式的切换如下进行:利用第一电动发电机2的输出转矩使停止的发动机I进行电动回转，在达到了规定的转速时，供给燃料而使发动机I起动，起动完成后，通过第一电动发电机2来控制该发动机转速。而且，在SOC到达基准值Atl之前，容许驱动力被减少为比第二电动发电机3产生的最大驱动力Ftl小。因此，从将混合动力车辆的行驶用的驱动力从两个电动发电机2、3输出的状态起，即使第一电动发电机2的输出转矩开始使用于发动机I的电动回转，由于第二电动发电机3产生的最大驱动力Ftl比受限制的驱动力大，因此混合动力车辆的驱动力也没有特别变化。即，在图2例示的情况下，第一电动发电机2的输出转矩不会给驱动转矩造成影响。因此，即使将第一电动发电机2的输出转矩使用于电动回转转矩，也能防止或抑制驱动力暂时下降，或产生冲击，或给搭乘者带来不适感的情况。
[0058]在前述的具体例子中，通过SOC规定了 EV模式与HV模式的交界，但是混合动力车辆的电力的消耗也由空调或头灯等产生，因此规定各行驶模式的交界的物理量并不局限于S0C，该交界值也可以采用其他的物理量。在此说明的混合动力车辆的控制装置的其他的具体例中，作为该物理量，至少基于车速和温度中的任意一个来规定各行驶模式的交界，而且实施根据上述SOC、车速、温度的变化而使容许驱动力变化的控制。
[0059]具体而言，参照图6至图8，说明使用了车速和温度的控制例。图7是表示根据车速的变化来控制容许驱动力的例子的图。图8是表示根据温度的变化来控制容许驱动力的例子的图。即，它们是取代图2例示的S0C，采用车速、温度作为其他的物理量的例子。例如图7所例示那样，当车速比关于车速的基准值V1快时，将驱动力限制成容许驱动力，对应于车速的增大而减少该容许驱动力，以使该容许驱动力小于双马达的最大驱动力F115例如，与车速的变化量成比例地减少容许驱动力。并且，当车速进一步增大而到达基准值Vtl时，发动机I起动。而且，如图8例示那样，当温度成为比关于温度的基准值T1高的温度时，将驱动力限制成容许驱动力，对应于温度的增大而减少该容许驱动力，以使该容许驱动力小于双马达的最大驱动力匕。例如，与温度的变化量成比例地减少容许驱动力。并且，当温度进一步增大而到达基准值Ttl时，发动机I起动。例如，在车速到达基准值Vtl之前或温度到达基准值Ttl之前，容许驱动力的限制值减少为第二电动发电机3的最大驱动力Ftl以下。因此，由于能够使发动机起动条件中包含车速、温度，因此基于所述车速、温度，将驱动力限制成容许驱动力，由此能够对应于多种车辆的状态来防止或减少驱动力不足。需要说明的是，在此，前述的温度中包含电动发电机2、3的温度、逆变器的温度、控制器的温度、变速驱动桥的温度中的任意一个。
[0060]另外，图6中示出基于车速和SOC来控制容许驱动力的例子。该图6所示的虚线是表示基于车速的变化而减少容许驱动力时的推移的线。而且，虽然在图中示出多个虚线，但是它们表示基于SOC的大小而从不同的车速起实施限制容许驱动力的控制时的推移。例如，在SOC少的情况下，在相对低车速侧开始容许驱动力的减少控制。另一方面，在SOC多的情况下，在相对高车速侧开始容许驱动力的减少控制。即，关于车速的基准值V1在SOC多的情况下，与SOC少的情况相比，设定为大值。这样，第一基准值对应于其他的物理量的变化而其值变化。例如，关于SOC的第一基准值即基准值A1在车速快的情况下，与车速慢的情况相比，设定为大值。而且，该基准值A1在温度高的情况下，与温度低的情况相比，设定为大值。由此，在确保充分的SOC的状态下，能够使两个电动发电机2、3的行驶状态持续更长，因此能够使电力利用率良好的行驶状态继续。而且，基于行驶的车辆的状态，能够减少容许驱动力，即便在将车速等与SOC不同的物理量使用于起动判别的参数而使发动机I起动的情况下，也能够防止或减少暂时性的驱动力不足或冲击等。
[0061]接着，参照图9及图10，说明混合动力车辆的控制装置的其他的具体例。在此说明的例子是对前述的例子中的连结要素的结构进行变更且对形成动力传递路径的构成要素进行了变更的例子。需要说明的是，关于与在前述的具体例中说明过的结构同样的结构，省略说明，引用该结构中的参照标号。图9是具备离合器机构作为连结要素的车辆的概要图。例如，取代前述的实施方式中的制动器机构B，而具备摩擦式的卡合要素或通过单向离合器构成的离合器机构C。在图9所示的例子中，具备单向离合器21作为离合器机构C，该单向离合器21能够选择性地固定发动机I的旋转轴5。而且，离合器机构C与前述的制动器机构B同样地由电子控制装置控制动作，在从EV模式向HV模式切换时为释放状态。
[0062]另外，图10是对与动力分配机构的旋转要素连结的构成要素进行变更且具备多个将动力传递路径切断或连接的连结要素的混合动力车辆的概要图。在该具体例中，在动力分配机构4的太阳轮Sn上连结第二电动发电机3,在齿圈Rg上连结发动机I及第一电动发电机2，在行星轮架Cr上连结输出齿轮9。因此，发动机I经由离合器机构Cl及离合器机构C2而与齿圈Rg连结。而且，第一电动发电机2经由离合器机构C2而与齿圈Rg连结。此外，设有制动器机构BI，该制动器机构BI将齿圈Rg选择性地与壳体等固定部连结。即，通过制动器机构BI选择性地使齿圈Rg的旋转停止。需要说明的是，离合器机构Cl是将发动机I分开的装置，在该发动机I与离合器机构Cl之间可以设置变矩器等传动装置31。
[0063]这样，在图10例示的结构中，与前述的具体例中说明的结构同样，能够设定多个行驶模式，而且能够进行行驶模式的切换。例如，在设定为EV模式的情况下，电动发电机2、3作为动力源发挥功能并将制动器机构BI释放，并且，将离合器机构Cl释放并将离合器机构C2卡合。在该状态下，基于S0C、车速、温度等与第二基准值的比较判别，能够将驱动力限制成容许驱动力。并且，上述的物理量与第一基准值的比较判别的结果是发动机起动条件成立时,经由处于卡合状态的离合器机构Cl而与发动机I连结的第一电动发电机2的输出转矩被使用于发动机起动用。使该发动机I起动时的连结要素的动作状态是:处于释放状态的制动器机构BI成为卡合状态，处于卡合状态的离合器机构C2成为释放状态，处于释放状态或卡合状态的离合器机构Cl成为卡合状态。因此，将驱动力限制成容许驱动力，且使该容许驱动力减少成第二电动发电机3的最大驱动力Ftl以下，因此在切换成HV模式的过程中，能够将第一电动发电机2使用于发动机I的曲轴转动。而且，在离合器机构Cl为卡合状态的情况下，只要使卡合状态的离合器机构C2释放即可，能够提高其响应性。需要说明的是，上述离合器机构Cl、C2和制动器机构BI可以是摩擦式的连结要素，也可以是啮合式的连结要素。
[0064]在此，简单说明前述的具体例与本发明的关系，前述的图1所示的执行步骤S2的控制的功能性的单元或电子控制装置相当于本发明的判断单元，而且，执行步骤S3的控制的功能性的单元或电子控制装置相当于本发明的驱动力限制单元。而且，如图2、图3、图6至图8例示那样，限制驱动力的功能性的单元相当于该驱动力限制单元。
[0065]需要说明的是，本发明的混合动力车辆的控制装置没有限定为前述的实施方式，在不脱离本发明的目的的范围内能够适当变更。
[0066]例如，在前述的EV模式和HV模式中可以分别包含多个行驶模式。具体而言，关于HV模式，可以将适合于低车速高负荷的行驶模式、或实质上变速比成为I以下的适合于所谓超速驱动状态的行驶模式设定作为HV模式。
[0067]另外，在前述的具体例中，各物理量与关于该物理量的基准值的比较判断的结果通过大小来表现，但是没有特别限定为该表现。例如，车速与基准值相比为高速或低速、温度与基准值相比为高温或低温、SOC与基准值相比多或少等表现上的差异，没有特别限定发明。而且，在前述的具体例中，将蓄电装置的蓄电剩余量记载为S0C，但是该SOC没有限定为蓄电剩余量。例如，SOC可以表现为蓄电装置的蓄电率或从蓄电装置能够输出的电力量等，但是总之只要是表示蓄电装置的蓄电状态的物理量即可。
[0068]标号说明
[0069]I…发动机(ENG), 2...电动发电机(MGl), 3…电动发电机(MG2), 4…动力分配机构，5…旋转轴，6…轮毂，7…套筒，8…圆筒状部，9…输出齿轮，10...副轴齿轮对，15...差速器，16…车轴(OUT)，B…制动器机构，Sn…太阳轮，Pn…小齿轮，Rg…齿圈，Cr…行星轮架。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机和由蓄电装置供给电力的两个电动机，且构成为能够选择使用所述内燃机输出的动力进行行驶的状态和使所述内燃机停止且使用至少任意一个所述电动机输出的动力进行行驶的状态， 所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，具备: 判断单元，在使所述内燃机停止且从所述蓄电装置向所述两个电动机供给电力而使用这两个电动机进行行驶的状态下，对所述蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下这一情况进行判断；及 驱动力限制单元，在通过该判断单元判断为所述蓄电装置的蓄电剩余量成为预先规定的第一基准值以下时，将使用所述两个电动机输出的动力来使所述混合动力车辆行驶的驱动力限制为比设计上预先规定的最大驱动力小的容许驱动力。
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， 所述驱动力限制单元构成为将所述容许驱动力设定为任意一个所述电动机能够输出的设计上预先规定的最大驱动力以下。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述驱动力限制单元构成为与所述蓄电装置的蓄电剩余量的下降对应地使所述容许驱动力下降。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述第一基准值是比起动所述内燃机的判定成立的第二基准值大的值，且构成为与表示所述混合动力车辆的动作状态的检测值对应地变化。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述混合动力车辆的控制装置还具备内置所述电动机且将从所述内燃机输出的动力朝向驱动轮输出的变速驱动桥、及对所述电动机进行控制的控制器， 所述检测值包括所述电动机的温度、所述控制器的温度、基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度、及车速中的至少任意一个。
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， 所述第一基准值在所述电动机的温度、所述控制器的温度、及基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度中的任意一个温度高时设定为比该温度低时大的值。
7.根据权利要求5或6所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述第一基准值在所述车速快时设定为比车速慢时大的值。
8.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述驱动力限制单元构成为在车速快时将所述容许驱动力设定为与车速慢时相比较小的值。
9.根据权利要求5?8中任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述驱动力限制单元构成为在所述电动机的温度、所述控制器的温度、及基于这些电动机的温度或控制器的温度而推定的所述变速驱动桥的温度中的任意一个温度高时将所述容许驱动力设定为比该温度低时小的值。
【文档编号】B60W20/00GK104411555SQ201280074518
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】北畠弘达, 岩濑雄二, 驹田英明, 铃木阳介, 山本真史 申请人:丰田自动车株式会社