混合动力车辆及控制混合动力车辆的方法与流程

本发明涉及混合动力车辆及控制混合动力车辆的方法，并且更具体地涉及被构造为执行将电力供应到车辆的外部的外部供电的混合动力车辆及控制该混合动力车辆的方法。

背景技术：

被构造为执行将电力供应到车辆的外部的电装置等的外部供电的混合动力车辆是已知的。这样的混合动力车辆中的一些不仅可以供应存储在车载电池中的电力，而且还供应通过使用发动机的原动力由发电机产生的电力。

例如，在日本专利特开No.2013-189161(PTL 1)中公开的混合动力车辆包括电池判断装置和燃料判断装置，电池判断装置用于基于电池的SOC(荷电状态)来判断电力是否可以从电池供应到车辆的外部，并且燃料判断装置用于基于剩余燃料量来判断是否可以通过利用发动机的驱动力而激活发电机来将电力供应到车辆的外部。根据PTL 1中公开的混合动力车辆，当电池的SOC低并且剩余燃料量小时，不供应电力。因此，可以防止混合动力车辆燃料耗尽并且不能行驶。

引用列表

专利文献

[PTL 1]日本专利特开No.2013-189161

技术实现要素：

技术问题

一些被构造成执行外部供电的混合动力车辆具有其中电池的SOC被维持在规定目标值的行驶模式。在这样的行驶模式下，当SOC降到低于目标值时，发动机被驱动，以利用通过使用来自发动机的输出由发电机产生的电力将SOC恢复到目标值。

通常，发动机效率被调整成使得在发动机输出功率适度高时的行驶期间发动机效率是最高的。外部供电所要求的发动机的输出功率通常小于车辆行驶所要求的输出功率。因此，在外部供电期间，发动机通常以相对低的效率驱动。因此，需要以尽可能高的效率驱动发动机从而在被构造成执行外部供电的混合动力车辆中有效地使用燃料的技术。

已经做出了本发明以便解决上述问题，并且本发明的目的是提供在被构造成执行外部供电的混合动力车辆中有效地使用燃料的技术。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的混合动力车辆包括内燃机和蓄电装置，并且被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电。混合动力车辆包括发电机和控制装置，发电机通过使用来自内燃机的输出产生电力；控制装置控制内燃机和发电机，使得蓄电装置的SOC被维持在规定目标值。当在执行外部供电期间内燃机的剩余燃料量降到低于规定基准量时，与当剩余燃料量没有低于基准量时相比，控制装置将目标值设定成较小的值。

根据本发明的另一方面的混合动力车辆包括内燃机和蓄电装置，并且被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电。混合动力车辆包括发电机和控制装置，发电机通过使用来自内燃机的输出产生电力；控制装置控制内燃机和发电机，使得蓄电装置的SOC被维持在规定控制范围内。当在执行外部供电期间内燃机的剩余燃料量降到低于规定基准量时，与当剩余燃料量没有低于基准量时相比，控制装置将控制范围的下限值设定成较小的值。

在根据本发明的又一方面的控制混合动力车辆的方法中，混合动力车辆包括蓄电装置、内燃机和发电机，发电机通过使用来自内燃机的输出产生电力，并且混合动力车辆被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电。内燃机和发电机被控制成使得蓄电装置的SOC被维持在规定目标值。该控制方法包括以下步骤：检测内燃机的剩余燃料量；和当在执行外部供电期间，剩余燃料量降到低于规定基准量时，与当剩余燃料量没有低于基准量时相比，将目标值设定成较小的值。

内燃机的效率在外部供电期间通常相对低。根据上述构造和方法，当剩余燃料量在执行外部供电期间降到低于基准量时，与比当剩余燃料量没有低于基准量时相比，SOC的控制中心值(或者控制范围的下限值)被设定成较小的值。因此，在外部供电期间，优先执行来自蓄电装置的电力供应，直到SOC进一步减小为止，并且因此，内燃机不太可能被起动。换句话说，在外部供电期间，存储在蓄电装置中的电力被优先供应，从而使在相对低的效率下起动发动机的机会最小化。

当剩余燃料量降到低于基准量时，车辆将可能在执行外部供电之后行驶到燃料加注设施以重新加注燃料。通常，行驶期间的内燃机的效率高于外部供电期间内燃机的效率。因此，通过驱动内燃机以在内燃机的效率相对高的行驶期间对蓄电装置充电，可以提高在SOC的恢复期间的燃料效率。

优选地，基于从执行外部供电期间的混合动力车辆的位置到燃料加注设施的行驶距离来设定基准量。

根据上述构造，可以确保在执行外部供电之后行驶到燃料加注设施所要求的燃料。

发明的有益效果

根据本发明，在被构造成执行外部供电的混合动力车辆中，可以有效地使用燃料。

附图说明

[图1]图1是示意性示出根据本发明的第一实施例的车辆的构造的框图。

[图2]图2是示出CS模式的图。

[图3]图3是示出第一实施例中的SOC的控制中心值的图。

[图4]图4是在不同的控制中心值之间比较将SOC维持在控制中心值的控制的图。

[图5]图5是示出第一实施例中设定SOC的控制中心值的方法的流程图。

[图6]图6是在不同的控制范围之间比较将SOC维持在控制范围内的控制的图。

具体实施方式

下面将详细参考附图描述本发明的实施例，其中相同或对应的部分由相同的附图标记标示，并且其描述将不再重复。

第一实施例

图1是示意性示出根据本发明的第一实施例的车辆的构造的框图。参考图1，车辆1是混合动力车辆，该混合动力车辆包括发动机100、电池150、MG(电动发电机)10、MG 20、动力分配装置30、减速齿轮40、SMR(系统主继电器)160、PCU(电力控制单元)250、ECU(电子控制单元)300和驱动轮350。

发动机100是内燃机，例如汽油发动机或柴油发动机。发动机100基于ECU 300的控制而输出用于车辆1行驶的驱动力。

曲柄位置传感器102被设置在发动机100的曲轴(未示出)附近。曲柄位置传感器102检测发动机100的转速(以下，也简称为发动机转速)Ne，并将检测的结果输出到ECU 300。

发动机100被连接到燃料箱110。燃料箱110存储发动机100的燃料，诸如汽油、乙醇(液态燃料)或丙烷气体(气态燃料)。燃料表112被设置在燃料箱110中。燃料表112检测检测燃料箱110中的剩余燃料量FL，并将检测的结果输出到ECU 300。

MG 10和MG 20每个均是例如三相交流电流(AC)旋转电机，其包括转子，转子具有埋设在其中的永磁体(均未示出)。MG 10通过使用电池150的电力来使发动机100的曲轴(未示出)的旋转，从而起动发动机100。MG 10也可以通过使用来自发动机100的输出来产生电力。由MG 10产生的AC电力通过PCU 250转换成直流(DC)电力以对电池150充电。由MG 10产生的AC电力可被供应到MG 20。

MG 20通过使用从电池150供应的电力和由MG 10产生的电力中的至少一个来产生驱动力。MG 20的驱动力被传递到驱动轮350。在车辆再生制动时，车辆的动能被从驱动轮350传递到MG 20，从而驱动MG 20。由MG 20产生的AC电力通过PCU 250转换成用于对电池150充电的DC电力。

动力分配装置30将由发动机100产生的原动力分到两个原动力的路径中。在一个路径中的原动力被传递给驱动轮350。在另一路径中的原动力被传递到MG 10。动力分配机构30是例如行星齿轮机构，其包括太阳齿轮、小齿轮、保持架和环形齿轮(均未示出)。减速齿轮40将来自动力分配装置30或MG 20的原动力传递到驱动轮350。

PCU 250将存储在电池150中的DC电力转换成用于供应到MG 10和MG 20的AC电力。PCU 250也将由MG 10和MG 20产生的AC电力转换成用于供应到电池150的DC电力。

SMR 160被设置在将电池150和PCU 250彼此连接的路径上。SMR 160基于ECU 300的控制在电池150和PCU 250之间进行电力的供应和中断之间的切换。

电池150是可再充电的蓄电装置。作为电池150，可以采用二次电池例如镍金属氢化物电池或锂离子电池，或可以采用电容器例如电双层电容器。

电池150设有电池传感器152。电池传感器152共同地表示电流传感器、电压传感器和温度传感器(均未示出)。电压传感器检测电池150的电压VB。电流传感器检测向电池150输入/从电池150输出的电流IB。温度传感器检测电池150的温度TB。每个传感器将检测的结果输出到ECU 300。ECU 300基于电池150的电压VB、电流IB和温度TB估算电池150的SOC。

车辆1被构造成执行外部供电。作为用于外部供电的构造，车辆1还包括继电器700、逆变器710和出口720。

继电器700被设置在将电池150和逆变器710彼此连接的路径上。继电器700基于ECU 300的控制在电池150和逆变器710之间进行电力的供应和中断之间的切换。

在外部供电期间，逆变器710通过出口720被电连接到车辆的外部的电装置(外部装置)800，并且继电器700闭合。响应于来自外部装置800的供电请求信号REQ，ECU 300控制逆变器710，使得将来自电池150的DC电力或由MG 10产生的DC电力被转换成用于供应到外部装置800的AC电力。

车辆1还包括汽车导航系统606。汽车导航系统606获取从车辆1的当前位置到目的地的行驶路线。汽车导航系统606还计算行驶路线的行驶距离D并且将计算的结果输出到ECU 300。

ECU 300包括CPU(中央处理单元)、存储器和缓冲器(均未示出)。ECU 300基于从传感器传递的信号以及存储在存储器中的映射和程序来控制这些装置，以达到车辆1的期望状态。

车辆1具有CS(电量维持)模式作为行驶模式。CS模式是SOC被维持在规定目标值(或规定控制范围内)的模式。

图2是示出CS模式的图。参考图2，横轴表示时间，并且纵轴表示电池150的SOC。在第一实施例中，当CS模式被选择时，SOC被维持在控制中心值SC1。更具体地，从电池150供应电力直到SOC减小到控制中心值SC1为止。当SOC降到低于控制中心值SC1时，发动机100起动，以恢复SOC并将SOC维持在控制中心值SC1。因此，利用由MG 10产生的电力对电池150充电。当SOC恢复并升到高于控制中心值SC1时，发动机100被再次停止。

这里，在外部供电期间从发动机100输出的功率(发动机输出功率)被表达为用于电池150的充电电力和供应到外部装置800的电力的总和。另一方面，在行驶期间的发动机输出功率被表示为充电力对电池150和电源用于车辆1(行驶功率)的行驶总和。

在大多数情况下，供应到外部装置800的电力小于行驶功率。因此，当外部供电期间用于电池150的充电力和行驶期间用于电池150的充电力相等时，外部供电期间的发动机输出功率小于行驶期间的发动机输出功率。

通常，发动机效率(热能转换成动能的能量效率)被调整成使得在发动机输出功率适度高时的行驶期间发动机效率是最高的。由于外部供电期间的发动机输出功率通常小于行驶期间的发动机输出功率，所以外部供电期间的发动机效率通常低于行驶期间的发动机效率。

由于发动机效率在这种方式下在外部供电期间相对低，所以难以在高燃料效率下恢复SOC(燃料消耗量对SOC恢复量的比)。因此，如果在外部供电期间发动机被驱动以产生动力，则总燃料效率可能被降低。

另一方面，当剩余燃料量由于外部供电降到低于规定基准量时，车辆将可能行驶到燃料加注设施，诸如加油站，用于执行外部供电之后的重新加注燃料。因此，存在通过在发动机效率相对高时的行驶期间驱动发动机来恢复SOC的机会，而无需立即在执行外部供电期间恢复SOC。

因此，在第一实施例中，当剩余燃料量FL在执行外部供电期间降到低于规定基准量Vc时，与当剩余燃料量FL没有低于基准量Vc时(以下也称为正常时间)相比，SOC的控制中心值被设定成较小的值。

因此，来自电池150的电力供应被优先执行，直到SOC进一步减小为止，并且因此，发动机100在外部供电期间不太可能起动。换句话说，在外部供电期间，存储在电池150中的电力被优先供应，从而使在相对较低的效率下驱动发动机100的机会最小化。然后，在发动机效率相对高时的行驶期间驱动发动机100以对电池150充电，从而在高燃料效率下恢复SOC。

图3是示出第一实施例中的SOC的控制中心值的图。参考图3，横轴表示剩余燃料量FL，并且竖轴表示SOC的控制中心值。当在执行外部供电期间剩余燃料量FL大于基准量Vc时，控制中心值被设定成SC1。另一方面，当在执行外部供电期间剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc时，控制中心值被设定成小于SC1的SC2。

图4是在不同控制中心值SC1和SC2之间比较将SOC维持在控制中心值的控制的图。参考图4，横轴表示时间，并且纵轴表示电池150的SOC。

当执行外部供电期间剩余燃料量FL大于基准量Vc时，电池150的充放电被控制成使得SOC被维持在控制中心值SC1，如曲线L1所示。另一方面，当剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc时，电池150的充放电被控制成使得SOC被维持在控制中心值SC2，如曲线L2所示。

通过将控制中心值设定到小于SC1的SC2，在SOC从SC1减小到SC2的时间段期间，优先执行从电池150的电力供应，并且因此，发动机100没有被起动。因此，可以减少在发动机效率低于行驶期间的发动机效率的外部供电期间驱动发动机100的机会。

如上所述，当剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc时，车辆将可能在执行外部供电之后行驶到燃料加注设施。在此行驶期间的SOC的控制中心值被重新设定到正常时间期间的控制中心值SC1。因此，在发动机效率相对高时的行驶期间可以驱动发动机100以对电池150充电。因此，可以提高在SOC的恢复期间的燃料效率。

图5是示出第一实施例中设定SOC的控制中心值的方法的流程图。该流程图被从主例程调用，用于当规定条件成立时的执行或以规定时间间隔执行。尽管本流程图的步骤基本通过由ECU 300的软件处理实施，但它们也可以通过由制造在ECU 300内的电子电路的硬件处理实施。

参考图1和图5，在步骤S10，ECU 300判断是否将要执行外部供电(或是否正在执行外部供电)。更具体地，当从外部装置800接收到供电请求信号REQ时，ECU 300判断将要执行外部供电。

当不执行外部供电(步骤S10中为否)时，ECU 300将SOC的控制中心值设定成SC1。然后，ECU 300控制发动机100和MG 10，使得SOC被维持在控制中心值SC1(步骤S60)。

当外部供电要被执行(在步骤S10中为是)时，ECU 300使燃料表112检测剩余燃料量FL(步骤S20)。然后，ECU 300判断剩余燃料量FL是否等于或小于基准量Vc(步骤S30)。

当剩余燃料量FL大于基准量Vc(在步骤S30中为否)时，ECU 300继续使用控制中心值SC1。ECU 300控制电池150的充放电，使得SOC被维持在控制中心值SC1(步骤S50)。

另一方面，当剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc(在步骤S30为是)时，ECU 300将SOC的控制中心值设定成小于SC1的SC2。然后，ECU 300控制电池150的充放电，使得SOC被维持在控制中心值SC2(步骤S40)。当步骤S40、步骤S50或步骤S60中的处理结束时，处理返回到主例程。

以这种方式，根据第一实施例，当在执行外部供电期间剩余燃料量FL小(或逐渐变小)时，与剩余燃料量充足时相比，SOC的控制中心值被设定成较小的值。因此，优先执行从电池150的电力供应，直到SOC进一步减小为止，从而减少了发动机100起动的机会。换句话说，在外部供电期间，存储在电池150中的电力被优先供应，从而使在相对低的效率下驱动发动机100的机会最小化。然后，在发动机效率相对高时的行驶期间驱动发动机100以对电池150充电，从而在恢复SOC期间提高燃料效率。

为了减少在外部供电期间起动发动机100的机会，SOC的控制中心值可在外部供电期间设定成SC2而不管剩余燃料量FL。然而，如果控制中心值被设定成SC2，如图4中所示，则SOC从初始状态(图4中在时间0处的状态)以比控制中心值被设定成SC1时更大的量减小。当电池以SOC的大的减小量放电时，电池150的劣化可能被加速。因此，期望的是使将SOC的控制中心值设定成SC2的机会最小化，以便抑制电池150的劣化。由于这个原因，在本实施例中，只有当剩余燃料量FL等于或低于基准量Vc时，SOC的控制中心值才被设定成SC2。这是因为在这种情况下，在执行外部供电之后的行驶期间存在恢复SOC的机会。

优选的是，基于从执行外部供电期间的车辆1的位置到附近的(例如，最近的)燃料加注设施的行驶距离D来设定剩余燃料量FL的基准量Vc。行驶距离D可以通过汽车导航系统606获取。因此，可以确保在执行外部供电之后行驶到燃料加注设施所要求的燃料。可替代地，不考虑这样的情况，例如，可以采用当燃料表(未示出)指示E(空)料位时的剩余燃料量的值FL作为基准量Vc。即使当燃料表指示E水平，在燃料箱110中也剩余一定量(例如，在汽油的情况下是10升)的燃料，其可用于行驶到燃料加注设施。

本实施例已经描述了如下示例，其中，当剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc时，与当剩余燃料量FL大于基准量Vc时相比，控制中心值以阶梯状方式减少，如图3所示。但是，控制中心值不局限于以这种方式设定，而是可以被设定成直线状或以弯曲的方式变化。

第二实施例

尽管第一实施例已经描述将SOC维持在控制中心值的示例，但当控制SOC时可以使用规定控制范围代替控制中心值。第二实施例描述了如下示例，其中，电池的充放电被控制成使得SOC被维持在控制范围内。在该控制中，当SOC降到低于控制范围的下限值时，起动发动机以便恢复SOC，而当SOC升到高于控制范围的上限值时，发动机停止。应该注意的是，根据第二实施例的车辆的构造与图1所示的车辆1的构造相同，因而其详细描述将不再重复。

图6是在不同的控制范围R1和R2之间将SOC维持在控制范围内的比较控制的图。参考图6，在正常时间期间，电池150的充放电被控制成使得SOC被维持在控制范围R1内，如曲线L3所示。另一方面，当在执行外部供电期间剩余燃料量FL等于或小于基准量Vc时，电池150的充放电被控制成使得SOC被维持在控制范围R2内，如曲线L4所示。

控制范围R2的下限值SL2小于控制范围R1的下限值SL1。因此，优先执行从电池150的电力供应，直到SOC从下限值SL1减小到下限值SL2为止，从而减少发动机100起动的机会。换句话说，在外部供电期间，存储在电池150中的电力被优先供应，从而使在相对低的效率下驱动发动机100的机会最小化。然后，在发动机效率相对高时的行驶期间驱动发动机100以对电池150充电，从而在恢复SOC期间提高燃料效率。

除了SOC被维持在控制范围内而不是被维持在控制中心值以外，第二实施例中的流程图与图5中所示的流程图相同，并且因此其详细描述将不再重复。

在图6所示的示例中，控制范围R2的上限值SU2小于控制范围R1的上限值SU1。然而，由于如果下限值SL2小于下限值SL1，当从电池150的电力供应被优先执行并且发动机100的起动被阻止时的时间段被获取，则设定控制范围的上限值的方法不受特别地限制。上限值SU2可以等于上限值SU1。

虽然在第一和第二实施例的描述中CS模式已经被描述为示例，但本发明能够应用的行驶模式不限制于CS模式，只要SOC被维持在规定目标值或控制范围内即可。

最后，将再次参考图1概括实施例。车辆1包括发动机100和电池150，并且被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电。车辆1包括MG 10和ECU 300，MG 10通过使用来自发动机100的输出而产生电力，ECU 300控制发动机100和MG 10使得电池150的SOC被维持在规定控制中心值SC1、SC2。当在执行外部供电期间发动机100的剩余燃料量FL降到低于规定基准量Vc时，与当剩余燃料量FL没有低于基准量Vc时相比，ECU 300将控制中心值(控制中心值SC2)设定成较小的值。

车辆1包括发动机100和电池150，并且被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电。车辆1包括MG 10和ECU 300，MG 10通过使用来自发动机100的输出而产生电力，ECU 300控制发动机100和MG 10使得电池150的SOC被维持在规定控制范围R1、R2内。当在执行外部供电期间发动机100的剩余燃料量FL降到低于规定基准量Vc时，与当剩余燃料量FL没有低于基准量Vc时相比，ECU 300将控制范围的下限值(下限值SL2)设定成较小的值。

优选地，基于从执行外部供电期间的车辆1的位置到燃料加注设施的行驶距离D来设定基准量Vc。

在控制车辆1的方法中，车辆1包括电池150、发动机100和MG 10，MG 10通过使用来自发动机100的输出而产生电力，车辆1被构造成执行将电力供应到车辆的外部的外部供电，发动机100和MG 10被控制成使得电池150的SOC被维持在规定控制中心值SC1、SC2。方法包括步骤S20和步骤S40，在步骤S20中，检测发动机100的剩余燃料量FL；在步骤S40中，当在执行外部供电期间剩余燃料量FL降到低于规定基准量Vc时，与当剩余燃料量FL没有低于基准量Vc时相比，将控制中心值(控制中心值SC2)设定成较小的值。

应当理解的是，这里公开的实施例的各个方面是说明性的和非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款限定，而不是由上述描述限定，并且旨在包括与权利要求的条款等同的范围和含义范围内的任何变型。

附图标记列表

1车辆；10，20MG；30动力分配装置；40减速齿轮；100发动机；102曲柄位置传感器；110燃料箱；112燃料表；150电池；152电池传感器；160SMR；250PCU；300ECU；350驱动轮；606汽车导航系统；700继电器；710逆变器；720出口；800外部装置。