混合动力车辆的行驶模式切换控制器的制造方法
【专利摘要】一种混合动力车辆的行驶模式切换控制器，具有充电状态检测单元、驱动器请求输出检测单元、校正单元以及切换控制单元。切换控制单元用于当车辆请求输出超过了输出阈值时控制从第一行驶模式到第二行驶模式的切换。在第一行驶模式中，引擎停止并且驱动电机启动。在第二行驶模式中，驱动轮借助于引擎的驱动力被驱使，或者连接到引擎的发电机被启动以产生电力，从而启动驱动电机以驱使驱动轮。切换控制单元随着充电状态的下降而将输出阈值设定成低的，从而改变用于将第一行驶模式切换到第二行驶模式的条件。
【专利说明】混合动力车辆的行驶模式切换控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制混合动力车辆的行驶模式的切换的技术。
【背景技术】
[0002]对于最近开发的混合动力车辆，已知一些车辆能够在EV模式、串联模式以及并联模式间进行切换。在EV模式中，在不启动引擎的情况下，车辆依靠电动机以及使用来自驱动电池供应的电力来行驶，在串联模式中，在通过使得引擎驱动发电机来发电的同时，车辆依靠电动机来行驶，在并联模式中，车辆依靠引擎和电动机两者来行驶。
[0003]专利文件I公开了能够在EV模式、串联模式以及并联模式间进行切换的混合动力车辆。额外披露的是自动选择性地进行切换的技术，当驱动电池表现出高充电状态时，在低车速时切换到EV模式，并且在高车速时切换到并联模式，以及当驱动电池表现出低充电状态时，在低车速时切换到串联模式，并且在高车速时切换到并联模式。
[0004]相关技术文件
[0005]专利文件
[0006]专利文件I JP-A-2011-156985
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]当驱动电池的充电状态出现减少的同时，例如，上述的切换行驶模式的车辆以低车速行驶时，行驶模式被切换到串联模式。
[0009]如上所述，在EV模式(第一行驶模式)和涉及引擎的启动的另一模式(第二行驶模式)之间切换的混合动力车辆通常进行控制操作，用于自动将行驶模式从EV模式切换到其他模式，以防止驱动电池的充电状态落到允许的范围以下。
[0010]顺便说一句，因为驱动电池被安装在车辆上，所以驱动电池的容量有限制。此外，从驱动电池输出的电力根据驱动电机(电动机)的输出而极大地变化。因此，当如上所述根据驱动电池的充电状态来进行用于将EV模式切换到其他模式的控制时，为了确实的防止充电的状态落到允许的范围以下，有必要及时地将EV模式切换到其他模式。但是，将EV模式切换到涉及引擎的及时启动的其他模式使得燃油的消耗恶化，并且因此希望尽可能长的保持EV模式。
[0011]为了解决这个问题，本发明被构思并且目的在于提供一种能够通过适当的切换行驶模式而改善燃油消耗的混合动力车辆的行驶模式切换控制器。
[0012]解决问题的手段
[0013]为了完成这个目的，一种混合动力车辆的行驶模式切换控制器，混合动力车辆具有被安装在车辆上的引擎以及借助于驱动电池所提供的电力来驱使驱动轮的驱动电机，并且所述车辆通过在第一行驶模式和第二行驶模式之间切换而行驶，在第一行驶模式中，弓丨擎停止并且借助于驱动电池提供的电力启动驱动电机以驱使驱动轮，以及在第二行驶模式中，引擎启动并且借助于引擎的驱动力来驱使驱动轮或者驱使连接到引擎的发电机，并且驱使驱动电机以驱使驱动轮，行驶模式切换控制器包括:充电状态检测单元，充电状态检测单元用于检测驱动电池的充电状态；驱动器请求输出检测单元，驱动器请求输出检测单元用于检测来自车辆的油门踏板的操作量的驱动器请求输出；校正单元，校正单元通过对驱动器请求输出做出校正来计算车辆请求输出；以及切换控制单元，切换控制单元用于当车辆请求输出超过了基于驱动电池的充电状态的输出阈值时，控制从第一行驶模式到第二行驶模式的切换，其中，随着充电状态降低，切换控制单元将输出阈值设定成低的，从而改变用于切换第一行驶模式到第二行驶模式的条件。
[0014]混合动力车辆的行驶模式切换控制器可以被配置成以便校正单元进行用于降低驱动器请求输出中的改变量的抑制处理以便计算车辆请求输出。
[0015]混合动力车辆的行驶模式切换控制器可以被配置成随着充电状态降低，校正单元将时间常数设定为低，时间常数是要在抑制处理中被使用的驱动器请求输出的改变量的降低速率。
[0016]混合动力车辆的行驶模式切换控制器，可以被配置成以便在驱动电池的充电状态等于或低于预定的充电状态的状态下，随着充电状态增加，输出阈值以第一增加速率增加，并且在驱动电池的充电状态高于预定的充电状态的状态下，随着充电状态增加，输出阈值以高于第一增加速率的第二增加速率增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的实施例的插电式混合动力车辆的概略布局图；
[0018]图2是用于判定在实施例的EV模式和串联模式之间切换的图表；
[0019]图3是用于设定实施例的滤波器的时间常数的图表。
【具体实施方式】
[0020]以下通过参考附图来描述本发明的一个实施例。
[0021]图1是本发明的实施例的插电式混合动力车辆(在下文中称为“车辆I”)的概略布局图。
[0022]实施例的车辆I是四轮驱动车辆，该四轮驱动车辆能够依靠来自引擎2的输出通过驱动前轮3来行驶，并且配备有用于驱动前轮3的前电动机4 (驱动电机)以及用于驱动后轮5的后电动机6 (驱动电机)。
[0023]引擎2能够经过减速器7来驱使前轮3的驱动轴8，并且同样能够经过减速器7通过驱使发电机9来发电。
[0024]经过前逆变器10，提供有来自安装在车辆I上的驱动电池11以及发电机9的高压电，前电机4被启动，从而经过减速器7来驱使前轮3的驱动轴8。减速器7具有内置的离合器7a，离合器7a能够在引擎2的输出轴和前轮3的驱动轴8之间的动力传输的连接和不连接之间进行切换。
[0025]经过后逆变器12，提供有来自驱动电池11和发电机9的高压电，后电机6被启动，从而经过减速器13转动后轮5的驱动轴14。
[0026]由发电机9生成的电力能够被用于向前电机4和后电机6提供电力，以及用于经过前逆变器10给驱动电池11充电。
[0027]驱动电池11由例如锂离子电池的二次电池组成，并且包括未图示的通过捆绑多个电池单元而装配的电池模块。此外，驱动电池11配备有用于监测电池模块的温度以及充电状态(下文中简称“S0C”)的电池监测单元Ila (充电状态检测单元)。
[0028]前逆变器10具有前电机控制单元IOa以及发电机控制单元IOb。前电机控制单元IOa根据来自于混合控制单元20的控制信号来控制前电机4的输出。混合控制单元20包括切换控制单元和驱动器请求输出检测单元。发电机控制单元IOb具有根据来自于混合控制单元20的控制信号来控制由发电机9所生成的电量的功能。
[0029]后逆变器12具有后电机控制单元12a。后电机控制单元12a具有根据来自于混合控制单元20的控制信号来控制后电机6的输出的功能。
[0030]车辆I同样配备了电池充电器21,电池充电器21利用外部电源给驱动电池11充电。
[0031]混合控制单元20是用于全面地控制车辆I的控制器，并且包括输入/输出装置、存储器装置、中央运算处理单元(CPU)、计时器等等。存储器装置可以是R0M、RAM、非易失性RAM 等。
[0032]驱动电池11的电池监测单元I la、前逆变器10的前电机控制单元IOa和发电机控制单元10b、后逆变器12的后电机控制单元12a、用于控制引擎2的操作的引擎控制单元22以及用于检测油门踏板的角度的油门踏板角度传感器40被连接到混合控制单元20的输入侦U。从这些单元输出的检测和启动信息被输入到混合控制单元20中。
[0033]同时，前逆变器10的前电机控制单元IOa和发电机控制单元10b、后逆变器12的后电机控制单元12a、具有离合器7a的减速器7以及引擎控制单元22被连接到混合控制单元20的输出侧。
[0034]混合控制单元20从多条检测和启动信息计算使得车辆行驶所必须的车辆请求输出P，并且将控制信号传输给引擎控制单元22、前电机控制单元10a、发电机控制单元10b、后电机控制单元12a和减速器7，从而切换行驶模式并且控制来自引擎4的输出、来自前电机9的输出、以及来自后电机11的输出和由发电机9所产生的电量。行驶模式包括EV(电动车辆)模式(第一行驶模式)、串联模式(第二行驶模式)和并联模式(第二行驶模式)。
[0035]在EV模式(第一行驶模式)中，引擎22是停止的，并且前电机4和后电机6依靠从驱动电池11提供的电力被启动，使得车辆行驶。
[0036]在串联模式(第二行驶模式)中，减速器7的离合器7a被切断，并且引擎2启动发电机9。前电机4和后电机6通过使用发电机9生成的电力以及从驱动电池11提供的电力被启动，从而使得车辆行驶。此外，在串联模式中，引擎2的转速被维持在较好的燃油消耗的范围内，并且由剩余的输出所产生的电力被供应到驱动电池11，从而给驱动电池11再充电。
[0037]在并联模式(第二行驶模式)中，减速器7的离合器7a被连接以经过减速器7机械地传输来自引擎2的驱动力并且驱使前轮3。此外，前电机4和后电机6由作为被引擎2启动的发电机9的结果而产生的电力以及从驱动电池11供应的电力所启动，从而使得车辆行驶。
[0038]在引擎2显示出较高效率的范围内，例如高速范围，混合控制单元20将行驶模式切换至并联模式。在处理并联模式之外的范围内，换句话说，中低速的范围，在EV模式和串联模式之间发生切换。
[0039]当驱动电池11的SOC落在允许的范围以下时，混合控制单元20强制地启动引擎2从，而产生电力并且对驱动电池11再充电。假定驱动电池11的SOC的允许的范围的下限值是S0CL，允许的范围被定义为，例如SOCL到100%。
[0040]此外，在实施例中，基于驱动电池11的SOC和请求输出P来进行EV模式和串联模式之间的切换，通过对驱动器请求输出做出校正而生成请求输出P，由混合控制单元20的驱动器请求输出检测单元根据油门踏板的操作量来检测该驱动器请求输出。
[0041]图2是用于判定在实施例中所采用的EV模式和串联模式之间切换的图表。
[0042]混合控制单元20预先存储了切换判定图表，例如图2中所示的，并且在除了并联模式操作范围之外的操作范围内，在EV模式和串联模式之间做出选择。
[0043]混合控制单元20通过使用图2中所示的图表来确定用于对应于驱动电池11的SOC的车辆请求输出的阈值Pa (输出阈值)。当车辆请求输出P是阈值Pa以上时，行驶模式通过启动引擎2被切换到串联模式。相反，当车辆请求输出P小于阈值Pa时，行驶模式通过停止引擎2被切换到EV模式。
[0044]如图2中所示，在实施例中，阈值Pa被设定为与驱动电池11的SOC不同的值。更具体地，随着SOC升高，阈值Pa被设定为更高，同时随着SOC降低，阈值Pa被设定为更低。此外，当SOC处在允许范围内的低范围时(图2中从SOCL到S0CH)，相对于SOC中的增加，阈值Pa的增加率(即，图2中阈值Pa的斜率)被设定为变成相对较小的比率(第一增加比率)。而且，当SOC超过了例如SOCH时，阈值Pa的增加率被设定为变成相对较大的比率(第二增加比率)，因此即使当车辆请求输出P很高时,行驶模式也更可能被设定为EV模式。
[0045]图3是用于设定实施例的滤波器的时间常数的图表。
[0046]混合控制单元20具有用于通过阻尼单元将驱动器请求输出转化成车辆请求输出P的滤波器20a (校正单元)。滤波器20a做出校正以便抑制在驱动器请求输出中的急剧改变(改变的量)。作出判定，以便通过使用由滤波器20a调节的车辆请求输出P来在EV模式和串联模式之间进行切换。例如，当驱动器请求输出在阈值Pa附近变化时，车辆请求输出P中的改变因此被抑制，从而模式切换发生的频率减少，以可以防止引擎反复地启动和停止。
[0047]此外，代表由滤波器20a执行的抑制处理的强度的时间常数T基于SOC而改变。具体地，如图3所示，当SOC在SOC允许的范围内的低范围中增加(即，SOC接近S0CH)时，抑制处理通过增加时间常数T被加强的处理。反之，当SOC减少时(S0C接近SOCL)，通过减小时间常数T较弱的执行抑制。
[0048]在实施例中，关于在EV模式和串联模式之间进行切换，当车辆请求输出P大于等于阈值Pa时，行驶模式通过上述进行控制操作的单元被切换到串联模式。当车辆请求输出P小于阈值Pa时，行驶模式被切换到EV模式。因此，当驱动电池11消耗较少的电力时，EV模式被选择以改善燃油消耗。反之，当驱动电池消耗较多的电力时，串联模式被选择，以能够防止驱动电池11的SOC的下降的发生。
[0049]此外，在实施例中，用于作为在EV模式和串联模式之间切换的判定的阈值Pa基于SOC而改变。当SOC很高时，阈值Pa被设定地很高。即使当车辆请求输出P很高时，行驶模式因此也会变得更可能被设定为EV模式，因此，燃油消耗能够得到改善。当SOC很低时，阈值Pa被设定地很低。因此，行驶模式更可能变得被设定为串联模式，因此SOC的下降的发生能够被禁止。
[0050]在EV模式和串联模式之间的切换被基于上述的车辆请求输出P和SOC完成，借此，在EV模式和串联模式之间的切换响应于车辆请求输出P的改变而被适当地进行。因此对于使用EV模式的机会的次数增加了，从而能够改善燃油消耗。
[0051]在实施例中，在允许的范围内的低SOC的范围(例如，SOCL到S0CH)，滤波器20a使得驱动器请求输出受到抑制处理，借此车辆请求输出P中的改变得到抑制。在EV模式和串联模式间进行切换发生的频率，换句话说，引擎2启动和停止之间的切换的发生频率变得更低，因此，车辆的乘客很少会感到不舒适的感觉。
[0052]此外，用于要被滤波器20a进行的抑制处理的时间常数T基于SOC而改变。当SOC变高时(S0C接近S0CH)，时间常数T增加从而进行加强的抑制处理。响应于驱动请求输出而发生的车辆请求输出P中的改变能够得到抑制，因此切换到串联模式变得难以发生。因此，燃油消耗能够进一步得到改善。此外，随着SOC降低(或者接近S0CL)，时间常数T被设定的较低，借此使得抑制处理较弱。从而，当驱动器请求输出中发生改变时，行驶模式可能变得从EV模式改变到串联模式。驱动电池11的SOC的下降能够进一步得到抑制，因此，SOC能够确实地被阻止落到允许的范围以下。
[0053]因此，即使当驱动器请求输出中发生改变时，通过基于SOC改变对于车辆请求输出的抑制处理的时间常数T，驱动电池11的SOC也能够稳定地保持在允许范围内的较低的范围中(S0CL到S0CH)。这能够确实地阻止SOC落到允许的范围以下，并且进一步增加使用EV模式的机会的次数，借此燃油消耗的进一步的改善能够被预计。
[0054]如上所述，根据本发明的混合动力车辆的行驶模式切换控制器，车辆请求输出通过对由油门踏板的操作量的检测得到的驱动器请求输出进行校正被计算出来。在车辆以第一行驶模式行驶期间，当车辆请求输出超过了基于驱动电池的SOC的阈值时，第一行驶模式被切换到第二行驶模式，因此驱动电池的SOC的下降的发生能够被禁止。
[0055]此外，随着驱动电池的SOC降低，用于判定从第一行驶模式切换到第二行驶模式的阈值被设定地很低。因此，在低S0C，行驶模式更可能被切换到第二行驶模式，从而禁止在驱动电池的SOC中下降的发生。同时，在高S0C，行驶模式不太可能被切换到第二行驶模式，从而禁止引擎的启动，所以燃油的消耗的改善能够被预计。
[0056]基于驱动器请求输出，根据SOC和车辆请求输出来执行在第一行驶模式和第二行驶模式之间的切换，借此在第一行驶模式和第二行驶模式之间的切换能够根据驱动器请求输出中的改变而被适当地执行。因此，通过增加使用第一行驶模式的机会的次数，燃油消耗的改善能够预计。
[0057]此外，通过进行用于降低驱动器请求输出中的改变的量的抑制处理来计算车辆请求输出，并且因此车辆请求输出中的改变被禁止。因此，当在输出阈值附近在车辆请求输出中发生改变时，在第一行驶模式和第二行驶模式之间切换发生的频率，换句话说，引擎启动和停止的频率减小，因此，车辆乘客的不舒适的感觉能够被减少。
[0058]因为校正单元的抑制处理的时间常数随着SOC降低而被设定地很低，当请求输出中出现变化的时候，在低SOC，EV模式变得很有可能被切换到串联模式，因此驱动电池中的再充电的电量的下降的发生能够被进一步的禁止。同时，行驶模式变得不太可能在高SOC被切换到串联模式，因此，额外的燃油消耗的改善能够被预计。
[0059]本申请的发明不局限于实施例。举例来说，关于图2中所示的图表，唯一的要求就是随着SOC增加来设定用于有效的切换到串联模式的车辆请求输出的阈值Pa。可选择的，阈值同样能够被设定成连续地或逐步地改变。此外，对于图3中所示的图表，必要的话也能够做出改变。但是，如图3中所示，随着SOC增加，需要将抑制处理的时间常数T设定地很闻。
[0060]此外，在实施例中，本发明被应用到能够在EV模式、串联模式和并联模式之间切换的插电式混合动力车辆。但是，本发明能够被广泛的应用到至少能够在EV模式和串联模式之间或者EV模式和并联模式间切换的混合动力车辆。
[0061]附图标记说明
[0062]I 车辆
[0063]2 引擎
[0064]4 前电机(驱动电机)
[0065]6 后电机(驱动电机)
[0066]9 发电机
[0067]11 驱动电池
[0068]Ila电池监测单元lla(S0C检测单元)
[0069]20 混合控制单元(切换控制单元，驱动器请求输出检测单元)
[0070]20a滤波器(校正单元)。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆的行驶模式切换控制器，其特征在于，所述混合动力车辆具有被安装在车辆上的引擎以及借助于从驱动电池提供的电力来驱使驱动轮的驱动电机，并且所述混合动力车辆通过在第一行驶模式和第二行驶模式之间进行切换而行驶， 在所述第一行驶模式中，所述引擎停止，并且借助于从所述驱动电池提供的电力来启动所述驱动电机，以驱使所述驱动轮，以及 在所述第二行驶模式中，启动所述引擎，并且借助于所述引擎的驱动力来驱使所述驱动轮，或者驱使连接到所述引擎的发电机，并且驱使所述驱动电机，以驱使所述驱动轮，所述行驶模式切换控制器包括: 充电状态检测单元，所述充电状态检测单元用于检测所述驱动电池的充电状态； 驱动器请求输出检测单元，所述驱动器请求输出检测单元用于检测来自所述车辆的油门踏板的操作量的驱动器请求输出； 校正单元，所述校正单元用于通过对所述驱动器请求输出做出校正来计算车辆请求输出；以及 切换控制单元，所述切换控制单元用于当所述车辆请求输出超过了基于所述驱动电池的所述充电状态的输出阈值时，控制从所述第一行驶模式到所述第二行驶模式的切换，其中， 随着所述充电状态降低，所述切换控制单元将所述输出阈值设定成低的，从而改变用于将所述第一行驶模式切换到所述第二行驶模式的条件。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆的行驶模式切换控制器，其特征在于，所述校正单元进行用于降低所述驱动器请求输出中的改变量的抑制处理，从而计算所述车辆请求输出。
3.如权利要求2所述的混合动力车辆的行驶模式切换控制器，其特征在于，随着所述充电状态降低，所述校正单元将时间常数设定为低，所述时间常数是要在所述抑制处理中被使用的所述驱动器请求输出的所述改变量的降低率。
4.如权利要求1-3中任一项所述的混合动力车辆的行驶模式切换控制器，其特征在于， 在所述驱动电池的所述充电状态等于或低于预定的充电状态的状态下，随着所述充电状态增加，所述输出阈值以第一增加率被增加，并且 在所述驱动电池的所述充电状态高于所述预定的充电状态的状态下，随着所述充电状态增加，所述输出阈值以第二增加率被增加，所述第二增加速率大于所述第一增加率。
【文档编号】B60W10/04GK103879400SQ201310713929
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】上田克则, 田中纯雄, 平野重利 申请人:三菱自动车工业株式会社