用于混合动力车辆的控制系统的制作方法_2

文档序号:9692351阅读:来源:国知局
时产生的电力转换成机械动力且向驱动轮输出机械动力。这种类型的混合动力驱动系统有时被称为二电动机混合动力驱动装置,图4中示出了其例子。
[0022]图4是示出包括上述离合器的混合动力车辆中的齿轮系的例子的示意图。这里示出的例子被配置为使得由发动机(ENG)l输出的动力的一部分通过动力分割机构3被传送到驱动轮2,在由发动机1输出的动力的另一部分被转换成电力之后,电力被反向转换成机械动力并且被传送到驱动轮2。动力分割机构3具有与常规上已知的二电动机混合动力驱动装置中的动力分割机构相同的配置。在图4所示的例子中,动力分割机构3由通过三个旋转元件导致差动作用的行星齿轮系构成,并且,例如,由单个小齿轮类型的行星齿轮系构成。单个小齿轮类型的行星齿轮系由太阳齿轮4、关于太阳齿轮4同心地布置的环形齿轮5、以及保持小齿轮P以允许其旋转和公转(revolut1n)的齿轮架(carrier)6构成,小齿轮P与太阳齿轮4和环形齿轮5啮合(meshing)。
[0023]齿轮架6用作输入元件,输入轴7与齿轮架6连接。另外,离合器K0被设置在发动机1的输入轴7与输出轴(曲轴(crankshaft ))8之间。离合器K0连接/断开发动机1与诸如动力分割机构3的动力传送系统9,并且由摩擦离合器构成,摩擦离合器的传送力矩能力从传送力矩能力为“0”的完全断开状态连续地变为没有滑移的完全接合状态。摩擦离合器可以是常规上已知的干式类型或湿式类型,并且,可以是单板类型或多板类型。此外,用于在接合状态和放开状态之间切换的致动器(未示出)可以是液压致动器或电磁致动器等。如果例如,离合器是在常规的车辆中采用的干式单板离合器,那么,当致动器进入非操作状态中时,离合器的接合状态由诸如膜片弹簧的所谓的返回机构(没有示出任意部件)保持。因此,离合器K0的传送力矩能力根据用于接合或放开离合器K0的致动器的操作量而改变,并且,在离合器K0与致动器之间建立相关的(correlative)关系。更具体而言,在传送力矩能力与致动器的液压压力、电流值或冲程(stroke)量之间建立大致成比例的关系。因此,传送力矩能力可被预先确定为与致动器的操作量(诸如冲程量或液压压力)关联的值,并且,可以按地图(map)等的形式被准备。应当注意,如果摩擦系数随时间改变,那么传送力矩能力与上述操作量之间的关系改变。
[0024]同时,太阳齿轮4用作反作用力元件,并且,第一电动机发电机(MG1)与太阳齿轮4连接。第一电动机发电机10是具有电力产生功能的电动机,由永磁体类型或其它类型的同步电动机构成。并且,它被配置为,使得环形齿轮5用作输出元件,作为输出部件的输出齿轮11与环形齿轮5—体化,并且,输出齿轮11向驱动轮2输出驱动力。这里,由于用于从输出齿轮11向驱动轮2传送驱动力的机构包括差动齿轮和驱动轴且与常规车辆中的机构相同,因此,将不对其进行详细的描述。
[0025]上述的发动机1、动力分割机构3和第一电动机发电机10在同一轴上对准,第二电动机发电机12被布置于该轴的延长线上。第二电动机发电机12产生用于行进的驱动力、再生能量并且如上述的第一电动机发电机10那样,由永磁体类型的同步电动机构成。第二电动机发电机12和输出齿轮11通过减速机构13被连接。在图4所示的例子中,减速机构13由单个小齿轮类型的行星齿轮系构成,其中,太阳齿轮14与第二电动机发电机12连接,齿轮架15与诸如外壳的固定部分16固定地连接,并且,环形齿轮17与输出齿轮11 一体化。
[0026]上述的电动机发电机10、12中的每一个与包含电力存储装置和逆变器等的控制器18电气连接。设置控制控制器18的用于电动机发电机的电子控制单元(MG-ECU) 19。电子控制单元19由作为主部件的微计算机构成,以基于输入数据、存储的数据或命令信号等计算且向控制器18输出作为控制命令信号的计算结果。然后,它被配置为使得,电动机发电机10、12中的每一个基于来自控制器18的控制信号用作电动机或发电机,并且,在任一情况下的力矩被控制。
[0027]上述的发动机1被配置为使得其输出、启动和停止被电气地控制。例如,在汽油发动机的情况下,发动机1被配置为使得节气门(throttle)打开量、燃料供给量、燃料供给停止、点火的执行和停止、以及点火定时等被电气地控制。用于发动机的电子控制单元(E/G-ECU)20被设置以执行这种控制。电子控制单元20由作为主部件的微计算机构成,以基于输入数据或命令信号来计算、向发动机1输出作为控制信号的计算结果,并因此执行上述的各种类型的控制。
[0028]上述的发动机1、电动机发电机10、12中的每一个、离合器K0以及动力分割机构3等构成驱动力源21,并且,用于混合动力的电子控制单元(HV-ECU)22被设置以控制驱动力源
21。电子控制单元22由作为主部件的微计算机构成,以向上述的用于电动机发电机的电子控制单元19和用于发动机的电子控制单元20输出命令信号,并且执行后面将描述的各种类型的控制。
[0029]在图4所示的混合动力驱动系统中,可以设置车辆通过发动机1的动力行进的混合动力(HV)模式或车辆通过电力行进的电气车辆(EV)模式。而且,作为EV模式,可以设置发动机1从动力传送系统9断开的断开EV模式或发动机1与动力传送系统9连接的正常EV模式。在图5中一并地示出设置这些模式时的离合器K0的接合和放开状态。更具体而言,离合器K0在断开EV模式中断开。相反,离合器K0在正常EV模式和HV模式中接合。这里,“离合器K0的放开”指的是滑移状态中的离合器K0传送力矩的状态,即,包括半接合状态和半放开状态。同时,“离合器K0的接合”指的是没有滑移的完全接合状态。这些行进模式根据如加速器踏板操作量那样的请求驱动量、车辆速度、或电力存储装置的充电状态(S0C)等的车辆行进状态被选择。例如,在车辆以快到一定程度的速度行进且加速器踏板操作量大到一定程度以保持车辆速度的情况下,设置HV模式。同时,在S0C足够大且加速器踏板操作量相对小的情况下,或在车辆处于自动停止的发动机1很可能重新启动的情况下,或者在其它的情况下,设置正常EV模式。此外,在通过驾驶员的操作手动地选择EV模式的情况下,例如,在车辆可仅通过电力行进且需要抑制由第一电动机发电机10的拖动导致的动力损失的情况下,或者在其它的情况下,设置断开EV模式。
[0030]这里将简要描述各行进模式中的混合动力驱动系统的操作状态。图6是关于上述的动力分割机构3的共线图。在该共线图中,太阳齿轮4、齿轮架6、环形齿轮5和小齿轮P由竖线表示,并且,它们中的每两个之间的间隙与构成动力分割机构3的行星齿轮系的齿轮比(gear rat1)对应。此外,各竖线的垂直方向被设置为旋转方向,并且,垂直方向的位置被设置为旋转速度。因此,在图6的共线图中,齿轮架6由位于中心的线代表,发动机1与其连接。另外,在图6的共线图中,太阳齿轮4由左端线代表,第一电动机发电机10与其连接。在图6中表示为“断开”的线表示断开EV模式中的操作状态。在该行进模式中,第二电动机发电机12用作其动力被用于使车辆运行的电动机,发动机1从动力传送系统9断开并且由于离合器K0的放开而停止,第一电动机发电机10也停止。因此,太阳齿轮4的旋转停止,环形齿轮5随输出齿轮11正向(forwardly)旋转,齿轮架6以关于环形齿轮5的旋转速度、根据行星齿轮系的齿轮比而减小的旋转速度正向旋转。
[0031]另外,在图6中表示为“正常”的线表示正常EV模式中的操作状态。在该行进模式中,由于车辆通过第二电动机发电机12的动力行进且发动机1停止,因此,在齿轮架6被固定的状态下,环形齿轮5正向旋转而太阳齿轮4反向旋转。在这种情况下,第一电动机发电机10可用作发电机。此外,在图6中表示为“HV”的线表示HV模式中的行进状态。由于发动机1在离合器K0被接合的状态下输出驱动力,因此,沿导致齿轮架6的正向旋转的方向对齿轮架6施加力矩。由于第一电动机发电机10在这种状态下用作发电机,因此,向太阳齿轮4施加反向旋转方向的力矩。结果,通过环形齿轮5产生导致环形齿轮5的正向旋转的力矩。同样,在这种情况下,由第一电动机发电机10产生的电力被施加到第二电动机发电机12,第二电动机发电机12因此用作电动机,其驱动力被传送到输出齿轮11。因此,在HV模式中,由发动机1输出的动力的一部分通过动力分割机构3被传送到输出齿轮11。同时,该动力的剩余部分通过第一电动机发电机10被转换成电力、传送到第二电动机发电机12、通过第二电动机发电机12又被进一步转换成机械动力并被传送到输出齿轮11。在任一行进模式中,当不需要主动输出驱动力时,诸如在减速期间,电动机发电机10、12中的任一个用作用于再生能量的发电机。
[0032]可在车辆通过第二电动机发电机12的驱动力行进的EV模式中设置应用本发明的混合动力车辆。此外,由于混合动力车辆包括离合器K0,因此也可在发动机1与动力分割机构3连接的正常EV模式中以及在发动机1从动力分割机构3断开的断开EV模式中设置它。在这些EV模式中,与发动机1连接的齿轮架6在正常EV模式中被固定。因此,如图6的共线图所示,太阳齿轮4和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10反向旋转,小齿轮P以比环形齿轮5高的速度正向旋转。同时,在断开EV模式中,虽然发动机1停止,但齿轮架6仍能旋转。因此,可以停止太阳齿轮4和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转。但是,当行进模式从断开EV模式切换到另一行进模式时,必须执行控制以接合离合器K0。
[0033]鉴于以上的情况,为了防止或抑制第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度的过度增加以及为了在不导致任何不便的情况下保持离合器K0的接合,
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