混合动力车辆的控制装置及控制方法
混合动力车辆的控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆的控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆能够利用电力、燃料等多种能源来行驶，并能够相应于所使用的能源而利用各种行驶模式来行驶。作为混合动力车辆的行驶模式，例如具有EV行驶模式、串联行驶模式和发动机行驶模式等，所述EV行驶模式仅利用蓄电器的电力驱动电动机来行驶，所述串联行驶模式利用由发电机通过内燃机的动力而发出的电力驱动电动机来行驶，所述发动机行驶模式利用内燃机直接驱动驱动轮来行驶。以往提出了可在切换这些行驶模式的同时进行行驶的混合动力车辆(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平9-224304号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在专利文献I所述的混合动力车辆中，随着要求扭矩增大，行驶模式从电动机的单独运转(EV行驶模式)被切换到内燃机的单独运转(发动机行驶模式)。但是，在利用内燃机直接驱动驱动轮的情况下，由于减速比等比例的设定存在限制，因此有时很难在燃料效率佳的运转点使内燃机运转。鉴于这些情况，在串联行驶模式中能够自由地设定内燃机的运转点，因此优选以从EV行驶模式切换到串联行驶模式、并且从串联行驶模式切换到EV行驶模式的方式来进行行驶模式的切换。
[0008]此外，在根据推动车辆所需的要求扭矩来切换行驶模式的情况下，尽管根据蓄电器的剩余容量(SOC:State Of Charge (充电状态))和温度等状态，蓄电器无法输出与要求扭矩对应的要求电力，但还是进行在EV行驶模式下的行驶，因此有可能使驱动性能变差。此外，在这样的情况下，有可能使蓄电器过度放电。
[0009]本发明正是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够提高能量效率和驱动性能的混合动力车辆的控制装置以及控制方法。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]为了达成上述目的，权利要求1的发明是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(例如后述的实施方式中的内燃机109);电动机(例如后述的实施方式中的电动机101);发电机(例如后述的实施方式中的发电机107)，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及蓄电器(例如后述的实施方式中的蓄电器113)，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机，所述混合动力车辆的控制装置具备:要求驱动力导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；要求电力导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；EV输出上限值导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值；EV输出许可值导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值；内燃机运转适宜度导出部(例如后述的实施方式中的管理部E⑶119)，其至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度；内燃机起动部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及内燃机停止部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
[0012]权利要求2的发明根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机运转适宜度导出部具有适宜度导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，所述适宜度导出部根据隶属函数，基于所述要求电力进行模糊判定，由此导出EV行驶模式适宜度和串联行驶模式适宜度，其中，所述隶属函数是根据所述EV输出上限值和所述EV输出许可值来设定的，所述适宜度导出部至少根据所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。
[0013]权利要求3的发明根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机运转适宜度导出部还具有根据所述油门踏板开度和所述制动踏板踩踏力导出EV适宜系数的系数导出部，所述适宜度导出部根据所述EV适宜系数、所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。
[0014]权利要求4的发明根据权利要求1至3中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值是利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度导出的值中的较小的值来设定的。
[0015]权利要求5的发明根据权利要求1至4中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述蓄电器的剩余容量越小，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。
[0016]权利要求6的发明根据权利要求1至5中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述蓄电器的温度越低，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。
[0017]权利要求7的发明根据权利要求1至6中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、且所述蓄电器的剩余容量为预定值以上时停止所述内燃机。
[0018]权利要求8的发明根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、所述蓄电器的剩余容量为所述预定值以上、且所述蓄电器可输出的最大值为预定值以上时停止所述内燃机。
[0019]权利要求9的发明是一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆具备:内燃机；电动机；发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆的控制方法的特征在于，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机，所述混合动力车辆的控制方法具备以下步骤:根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值；根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值；至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度；在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
[0020]发明的效果
[0021]根据权利要求1、9的发明，根据对应于蓄电器的状态而设定的EV输出上限值、EV输出许可值和要求电力，判断内燃机的起动和停止，因此能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器过度放电，从而能够提高能量效率。此外，根据内燃机运转适宜度的累计值和具有滞后范围的阈值判断内燃机的起动和停止，因此不用不必要地控制内燃机。由此能够进行体察到用户的意志的、更准确的控制。
[0022]根据权利要求2的发明，通过根据要求电力进行模糊判定，判断是否起动内燃机，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足，并且不用不必要地控制内燃机。
[0023]根据权利要求3的发明，考虑到油门踏板开度和制动踏板踩踏力这样的用户意志，因此能够提尚驱动性能，并且能够进一步提尚能量效率。
[0024]根据权利要求4?6的发明，考虑到由于蓄电器的SOC或温度而使可输出的电力减少，因此能够确保要求电力。
[0025]根据权利要求7的发明，进一步考虑蓄电器的SOC来判断内燃机的停止，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足。
[0026]根据权利要求8的发明，进一步考虑蓄电器的输出来判断内燃机的停止，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足。
【附图说明】
[0027]图1是示出使用本实施方式的控制装置的混合动力车辆的示意图。
[0028]图2是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。
[0029]图3是示出图2所示的MOT要求电力导出模块的详细结构的说明图。
[0030]图4是示出图2所示的ENG GEN控制模块的详细结构的 说明图。
[0031]图5是示出图2所示的ENG起动判断模块的详细结构的示意图。
[0032]图6是示出图2所示的ENG停止判断模块的详细结构的示意图。
[0033]图7是行驶模式适宜推定的说明图。
[0034]图8是EV输出上限值和EV输出许可值的说明图。
[0035]图9是示出图5和图6所示的模糊判定模块的详细结构的说明图。
[0036]图10是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程图。
[0037]图11是示出发动机起动判断的动作的流程图。
[0038]图12是示出发动机停止判断的动作的流程图。
[0039]图13是示出模糊判定的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0040]下面，根据【附图说明】本发明的实施方式。再者，按标号的朝向观看附图。
[0041]HEV(Hybrid Electrical Vehicle:混合动力电动汽车)具备电动机和内燃机，根据车辆的行驶状态利用电动机或内燃机的驱动力来行驶。图1是示出本实施方式的HEV (下面，简称为“车辆”)的内部结构的示意图。如图1所示，本实施方式的车辆I具备:左右的驱动轮DW、DW、电动机(MOT) 101、第一逆变器(第I INV) 103、第二逆变器(第II INV) 105、发电机(GEN) 107、内燃机(ENG) 109、双向型升降压转换器(V⑶)(下面，简称为“转换器”)111、蓄电器(BATT) 113、离合器115、辅助设备(ACCESSORY) 117、管理部ECU (MG ECU) 119、马达ECU (MOT ECU) 121、电池 ECU(BATT ECU) 123、发动机 ECU (ENG ECU) 125 和发电机 ECU (GENECU)127。
[0042]电动机101例如是三相交流马达。电动机101产生用于车辆行驶的动力(扭矩)。由电动机101产生的扭矩被传递到驱动轮DW、Dff的驱动轴。在车辆减速时，当驱动力从驱动轮DW、DW经由驱动轴而传递到电动机101侧时，电动机101作为发电机发挥功能而产生所谓的再生制动力，回收车辆的运动能量作为电能(再生能量)，对蓄电器113进行充电。马达E⑶121根据来自管理部E⑶119的指示来控制电动机101的动作和状态。
[0043]在切断离合器115的状态下，多气缸内燃机(下面，简称为“内燃机” )109利用内燃机109的动力来使发电机107发电。在离合器115被连接的状态下，内燃机109产生用于车辆行驶的动力(扭矩)。在该状态时由内燃机109产生的扭矩经由发电机107、离合器115而传递到驱动轮DW、DW的驱动轴。发动机ECU125根据来自管理部ECUl 19的指令来控制内燃机109的起动、停止及转速。
[0044]发电机107通过被内燃机109驱动而产生电力。利用第二逆变器105将发电机107产生的交流电压转换为直流电压。被第二逆变器105转换的直流电压被转换器111降压后用于对蓄电器113充电，或者在经由第一逆变器103而转换为交流电压后被提供给电动机101。发电机ECU127根据来自管理部ECU119的指令来控制发电机107的转速及发电量。
[0045]蓄电器113具有串联连接的多个蓄电单元，提供例如100?200V的高电压。蓄电器113的电压被转换器111升压后提供给第一逆变器103。第一逆变器103将来自蓄电器113的直流电压转换为交流电压，从而将三相电流提供给电动机101。蓄电器113的SOC及温度等信息从未图示的传感器被输入到电池ECU123。这些信息被送到管理部E⑶119。
[0046]离合器115根据管理部E⑶119的指示切断或者连接(断开或连接)从内燃机109到驱动轮DW、Dff的驱动力传递路径。若离合器115处于切断状态，那么来自内燃机109的驱动力不被传递到驱动轮DW、DW，若离合器115是连接状态，那么来自内燃机109的驱动力被传递到驱动轮DW、DW。
[0047]辅助设备117例如是调节车厢温度的空调的压缩机、音响、灯等，利用由蓄电器113提供的电力进行工作。辅助设备117的消耗电力量被未图示的传感器监视，并被发送到管理部ECU119。
[0048]管理部E⑶119进行对驱动力传递系统的切换、对电动机101、第一逆变器103、第二逆变器105、内燃机109、辅助设备117的驱动的控制和监视。此外，来自未图示的车速传感器的车速信息、来自未图示的油门踏板的开度(AP开度)信息、未图示的制动踏板的踩踏力信息以及来自未图示的档位、HEV开关和充电开关的信息等被输入到管理部ECU119。此夕卜，管理部E⑶119对马达E⑶121、电池E⑶123、发动机E⑶125以及发电机E⑶127进行指不O
[0049]车辆I能够通过用户对未图示的充电开关进行操作来实施“S0C恢复模式”。在该SOC恢复模式中，以使发电机107的发电量增加的方式控制内燃机109，并且能够通过控制蓄电器113的充放电，增加蓄电器113的S0C。
[0050]这样构成的车辆I能够根据行驶状况在例如“EV行驶模式”、“串联行驶模式”以及“发动机行驶模式”等驱动源不同的各种行驶模式下行驶。下面，对车辆I能够行驶的各行驶模式进行说明。
[0051]在EV行驶模式中，仅利用来自蓄电器113的电力来驱动电动机101，由此，驱动轮DW, Dff被驱动，车辆I行驶。此时，内燃机109不被驱动，离合器115处于切断状态。
[0052]在串联行驶模式中，发电机107利用内燃机109的动力进行发电，利用该电力驱动电动机101，从而驱动轮DW、Dff被驱动，车辆I行驶。此时，离合器115处于切断状态。该串联行驶模式由以下所说明的“电池输入输出零模式”、“驱动时充电模式”以及“辅助模式”构成。
[0053]在电池输入输出零模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力经由第二逆变器105和第一逆变器103提供给电动机101，由此，电动机101被驱动，从而驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。S卩，发电机107仅发出要求电力量，实质上不向蓄电器113输入或输出电力。
[0054]在驱动时充电模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力直接提供给电动机101，从而电动机101被驱动，使得驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。同时，发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力还被提供给蓄电器113，对蓄电器113进行充电。即，发电机107发出电动机101的要求电力以上的电力，要求电力被提供给电动机101，而剩余部分被充入蓄电器113。
[0055]在电动机101的要求电力超过发电机107所能够发出的电力的情况下，利用辅助模式来行驶。在辅助模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力和来自蓄电器113的电力均提供给电动机101，从而驱动电动机101，使驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。
[0056]在发动机行驶模式中，根据管理部E⑶119的指示连接离合器115，从而利用内燃机109的动力直接驱动驱动轮DW、DW，车辆I行驶。此时，为了防止发电机107相对于内燃机109成为负载的情况，通过来自蓄电器113的电力供给将发电机107驱动成与内燃机109
的旋转轴一起旋转。
[0057]在对这些行驶模式进行切换时，本实施方式的混合动力车辆的控制装置根据与车辆I的要求驱动力对应的电动机101的要求电力来判断EV行驶模式和串联行驶模式中的哪一个适合。在以EV行驶模式行驶中判断为串联行驶模式比EV行驶模式更适合的情况下，起动内燃机109，从EV行驶模式切换为串联行驶模式。相反，在以串联行驶模式行驶中判断为EV模式比串联行驶模式更适合的情况下，停止内燃机109，从串联行驶模式切换为EV行驶模式。
[0058]下面，对内燃机109的要求判断和行驶模式的切换控制详细地进行说明。图2是示出图1所示的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。首先，管理部ECU119根据油门踏板开度、车速、档位的状态、以及制动踏板的踩踏量信息等来导出驱动车辆所需的电动机101的要求驱动力F(要求驱动力导出部11)。然后，管理部ECU119根据使得到的要求驱动力F通过未图示的低通滤波器而得到的值来导出电动机101的要求扭矩T (Μ0Τ要求扭矩导出部12)。
[0059]然后，管理部E⑶119根据电动机101的要求扭矩T、利用转换器111进行升压后所提供的电压(VCU输出电压)以及电动机101的当前的转速(Μ0Τ转速)，导出电动机101的要求电力P(Μ0Τ要求电力导出部13)。
[0060]图3是示出MOT要求电力导出部13的详细结构的说明图。在导出电动机101的要求电力时，管理部ECUl 19根据电动机101的要求扭矩和转速计算出电动机101应输出的值即MOT轴输出指令(Μ0Τ轴输出指令计算模块21)。根据以下的算式(I)计算出MOT轴输出指令。
[0061]MOT 轴输出指令(kff) = MOT 要求扭矩(N) XMOT 转速(rpm) X2 π /60...(I)
[0062]此外，管理部E⑶119根据电动机101的要求扭矩Τ、电动机101的转速以及VCU输出电压来检索存储在未图示的存储器中的损失映射图，从而导出电动机101产生的损失(马达损失导出模块22)。该马达损失包括转换损失、热损失以及转换器产生的损失等所有能够产生的损失。
[0063]并且，管理部E⑶11 9将马达轴输出指令与马达损失相加，从而导出加进了损失部分的电动机101的要求电力P(要求电力导出模块23)。
[0064]返回图2，管理部E⑶119根据导出的电动机101的要求电力P等，对是否要求内燃机109的运转、即是否要求内燃机109的起动和停止进行判断(ENG起动/停止判断部14)。在有内燃机109的运转要求(ENG运转要求)的情况下，进行对内燃机109和发电机107的控制(ENG GEN控制部17) ο
[0065]图4是示出ENG GEN控制部17的详细结构的说明图。首先，管理部E⑶119根据电动机101的要求电力P和通过转换器111升压后供给的电压(VCU输出电压)来导出MOT要求发电输出值(Μ0Τ要求发电输出值导出模块31)，所述MOT要求发电输出值是发电机107为了提供电动机101的要求电力而应发电的输出值。
[0066]蓄电器113设定有作为目标的SOC (目标S0C)，优选在当前的SOC低于目标SOC的情况下进行充电。因此，管理部E⑶119根据蓄电器113的当前的SOC导出与到达目标SOC所需的充电量对应的要求充电输出值(要求充电输出值导出模块32)。并且，管理部ECUl 19通过将MOT要求发电输出值和要求充电输出值相加而导出要求发电输出值(要求发电输出值导出模块33)。
[0067]管理部ECU119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的转速相关联的BSFC(Brake Specific Fuel Consumpt1n:制动器马力小时比油耗)映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的转速目标值(ENG转速目标值导出模块34)。该ENG转速目标值是与要求发电输出值对应的燃料效率最佳的转速，但内燃机109的燃料喷射量根据吸入空气量而唯一地确定，因此很难控制成内燃机109的转速与ENG转速目标值一致。因此，利用发电机ECU127对与内燃机109的未图示的曲轴连接的发电机107的转速及扭矩进行控制，通过调节发电机107的发电量来对内燃机109的转速进行控制。因此，将ENG转速目标值转换为发电机107的转速(GEN转速转换模块35)，进行发电机107的旋转控制(GEN旋转控制模块36)，将GEN扭矩指令发送到发电机ECU127 (GEN扭矩指令模块37)。
[0068]并且，管理部E⑶119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的扭矩相关联的BSFC映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的扭矩目标值(ENG扭矩目标值导出模块38)。管理部ECUl 19根据该ENG扭矩目标值将ENG扭矩指令发送到发动机ECU125 (GEN扭矩指令模块39)。并且，管理部ECUl 19根据导出的扭矩目标值、当前的内燃机109的转速以及基于它们的吸入空气量推定值来进行节气门开度的运算(TH开度运算模块40)。并且，管理部ECU119根据导出的节气门开度指令(TH开度指令模块41)进行DBff (drive-by-wire:电子线控驾驶)控制(DBW模块42)。由此，车辆I在串联行驶模式下行驶。
[0069]返回图2，在ENG起动/停止判断模块14中判断为没有ENG运转要求的情况下，不使内燃机109运转，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101而在EV行驶模式下行驶。因此，不对内燃机109和发电机107进行控制。
[0070]此外，无论有无ENG运转要求，管理部E⑶119均根据由MOT要求扭矩导出模块12导出的要求扭矩T将对电动机101的扭矩指令发送到马达ECU121 (Μ0Τ扭矩指令部18)。马达ECU121根据MOT扭矩指令来控制电动机101。
[0071]在ENG起动/停止判断模块14中输入了与内燃机109的当前的运转状态相关联的信息。在内燃机109当前为停止中的情况下，进行是否起动内燃机109的判断(ENG起动判断部15)。在内燃机109当前为运转中的情况下，进行是否停止内燃机109的判断(ENG停止判断部16)。
[0072]图5是示出ENG起动判断部15的详细结构的说明图。在此，在满足后述的条件中的即使一个条件的情况下，管理部ECU119均判断为有内燃机109的起动要求(ENG起动要求模块57)。后面，对这些条件详细地进行说明。
[0073]首先，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，大量消耗蓄电器113的电力，并且，在供暖时，为了利用内燃机109产生的热而使内燃机109起动的必要性高。因此，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(空气调节要求判断模块51)。此外，在该判断中，在有空调、供暖等空气调节要求、且内燃机109的冷却水的温度低于预定值的情况下，可以判断为有内燃机109的起动要求。
[0074]此外，在蓄电器113的SOC较低的情况下，由于无法从蓄电器113得到足够的输出，因此很难在EV行驶模式下行驶，驱动内燃机109来进行充电的必要性高。因此，在蓄电器113的SOC低于预定的阈值Sth的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(S0C判断模块52)。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，根据具有一定的滞后范围的阈值来进行判断。
[0075]此外，即使在蓄电器113的SOC为预定值以上的情况下，由于蓄电器113的劣化状态和温度，有时也无法从蓄电器113得到足够的输出。因此，在可从蓄电器113输出的最大值为预定的阈值Pth以下的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(电池输出判断模块53)。
[0076]此外，在通过用户对充电开关的操作实施了 “S0C恢复模式”的情况下，为了增加蓄电器113的S0C，由发电机107利用内燃机109的驱动力发电并进行串联行驶的必要性高。因此，在实施SOC恢复模式中，判断为有内燃机109的起动要求(S0C恢复模式判断模块 54)。
[0077]即使在上述的条件均不符合的情况下，也进行后述的模糊判定(模糊判定模块55)，在判断为适于串联行驶模式的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(串联适宜模块 56) ο
[0078]图6是示出ENG停止判断部16的详细结构的说明图。在此，仅在满足所有的后述条件的情况下，管理部ECUl 19判断为有内燃机109的停止要求(ENG停止要求模块66)。后面，对这些条件详细地进行说明。
[0079]首先，为了停止内燃机109而在EV行驶模式下行驶，蓄电器113的SOC需要高到一定程度。因此，在蓄电器113的SOC在预定的阈值Sth以下的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(S0C判断模块61)。该阈值Sth具有一定的滞后范围，从而防止内燃机109的起动和停止的频发。在蓄电器113的SOC超过了阈值Sth的情况下，判断是否满足其他条件。
[0080]此外，即使在蓄电器113的SOC为预定值以上的情况下，由于蓄电器113的劣化状态和温度，有时也无法从蓄电器113得到足够的输出。因此，在可从蓄电器113输出的最大值为预定的阈值Pth以下的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(电池输出判断模块62)。在蓄电器113的输出超过了阈值Pth的情况下，判断是否满足其他条件。
[0081]此外，在内燃机109实施预热运转中停止内燃机109时，可能无法使催化剂的温度充分上升，从而不能得到充分的净化性能。因此，在内燃机109处于预热运转中的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(预热运转判断模块63)。在内燃机109不处于预热运转中的情况下，判断是否满足其他条件。
[0082]在满足了上述所有条件的情况下，进行后述的模糊判定(模糊判定模块64)。在模糊判定中判断为适于串联行驶模式的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求。在模糊判定的结果是判断为适于EV行驶模式(EV适宜模块65)、且满足了所有其他条件的情况下，判断为有内燃机109的停止要求。
[0083]图7是用于说明模糊判定模块55和模糊判定模块64中的行驶模式适宜判定的说明图。首先，管理部E⑶119根据蓄电器113的SOC和温度来设定EV输出上限值PjP EV输出许可值1\。
[0084]蓄电器113的EV输出上限值Pu是在以EV行驶模式行驶中蓄电器113能够提供的电力的上限值，其根据蓄电器113的SOC和温度而变化。因此，管理部E⑶119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出蓄电器113能够提供的最大电力，设定这些值中的较小的值作为蓄电器113的EV输出上限值PJEV输出上限值设定模块71)。再者，与蓄电器113相应于蓄电器113的SOC和温度而能够提供的最大电力相关联的数据预先通过实验来求出，并且存储在未图示的存储器等中。
[0085]相对于此，EV输出许可值是在EV行驶模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域与在串联行驶模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域之间的界线的值。通过下述方法来设定该值。
[0086]在EV行驶模式中，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101来使车辆行驶。此时，在利用第一逆变器103使蓄电器113的直流电压转换为交流电压时产生损失，在电动机101的驱动中也产生损失。此外，当提供蓄电器113的电力时，蓄电器113的SOC减少，但在此减少的SOC需要在将来的任一时刻利用内燃机109的动力进行发电而复原到原先的值。在这样的情况下，在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时也产生损失。因此，在EV行驶模式下产生的全部损失Lev由从蓄电器113向电动机101提供电力时产生的损失、驱动电动机101时产生的损失和之后利用发电机107进行发电时产生的损失的 和构成。
[0087]相对于此，在串联行驶模式中，发电机107利用内燃机109的动力发出要求电力以上的电力，利用该电力驱动电动机101，车辆行驶。在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时及驱动电动机101时分别产生损失。因此，在串联行驶模式下产生的全部损失Lse由通过发电机107进行发电时产生的损失与驱动电动机101时产生的损失的和构成。
[0088]管理部E⑶119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出在EV行驶模式下产生的全部损失Lev不超过在串联行驶模式下产生的全部损失Lse的范围内的蓄电器113的输出上限值，设定这些值中较小的值作为EV输出许可值PJEV输出许可值设定模块72)。再者，与相应于蓄电器113的SOC和温度的Lev不超过L⑶的范围内的输出的上限值相关联的数据预先通过实验来求出，并存储在未图示的存储器等中。
[0089]图8是示出EV输出上限值PjP EV输出许可值的说明图。在该图中，横轴表示车速(km/h)，纵轴表示驱动力(N)。再者，图中的标号R/L表示在平地的行驶阻力。
[0090]在要求电力P > EV输出上限值Pu时，S卩，在图7中的区域(C)中，难以仅利用蓄电器113提供要求电力P。因此，在区域(C)中，不能在EV行驶模式下行驶，判断为以串联行驶来行驶的必要性高。
[0091]在要求电力P < EV输出许可值Pl时，即，在图7中的区域(A)中，由于要求电力P不那么大，因而与此相应地，蓄电器113的电力消耗也不太大，并且，之后应发电的电力也不太大。因此，各自产生的损失也不太大，为Lev<Lse。因此，在区域(A)中，从燃料效率方面来看，优选在EV行驶模式下行驶。
[0092]在EV输出许可值P,要求电力P f EV输出上限值Pu时，g卩，在区域⑶中，由于要求电力P不超过EV输出上限值Pu，因而即使仅利用蓄电器113的电力，也能够提供要求电力P，因此能够在EV行驶模式下行驶。但是，由于要求电力P比较大，因此蓄电器113的电力消耗也比较大，并且，之后应发电的电力也比较大，因而Lev3 Lse。因此，在区域⑶中，从能量转换效率的角度来看，优选在串联行驶模式下行驶。
[0093]如上所述，根据要求电力P的值决定车辆I优选在EV行驶模式和串联行驶模式中的哪一个模式下行驶。但是，要求电力P始终变化，因此在本实施方式中通过进行模糊推论来防止内燃机109的起动和停止的频发。如图7所示，管理部E⑶119根据蓄电器113的EV输出上限值PjP EV输出许可值P ^设定行驶模式适宜判定隶属函数。并且，根据下述的语言控制规则进行模糊判定，导出针对当前的要求电力P的行驶模式适宜度(串联适宜等级值和EV适宜等级值)(行驶模式适宜度导出模块73)。
[0094]<语言控制规则>
[0095](I)若MOT要求电力小于PL，则串联适宜等级值小、EV适宜等级值大
[0096](2)若MOT要求电力大于Pu,则串联适宜等级值大、EV适宜等级值小
[0097]图9是用于说明模糊判定模块55和模糊判定模块64中的串联适宜度的导出的说明图。此处，管理部ECU119根据油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数(EV适宜系数导出模块81)。在该EV适宜系数是负值、且适于EV行驶模式下的行驶的情况下，以值变大的方式进行设定。EV适宜系数例如可对应于油门踏板开度为预定值以上的情况、油门踏板开度小于预定值的情况、制动踏板踩踏力为预定值以上的情况这3个情况来确定，在油门踏板开度为预定值以上的情况下设定得较小，在制动踏板踩踏力为预定值以上的情况下设定得较大。
[0098]并且，管理部E⑶119根据行驶模式适宜度(串联适宜等级值和EV适宜等级值)以及EV适宜系数导出串联适宜度(串联适宜度导出模块82)。该导出例如根据以下的算式
(2)进行。
[0099]串联适宜度
[0100]=串联适宜等级值XEV适宜系数+EV适宜等级值X( — EV适宜系数)...(2)
[0101]接着，管理部E⑶119进行串联适宜度的累计(累计模块83)。以累计值取O?I之间的值的方式进行该累计。并且，管理部ECU119通过判断导出的累计值是高于还是低于预定的阈值Ith (累计值判断模块84)，判断是否适于串联行驶模式(串联适宜判定模块85)。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，也根据具有预定的滞后范围的阈值来进行判断。具体而言，例如在内燃机109的停止中串联适宜度的累计值超过了 0.8的情况下，管理部E⑶119判断为串联行驶模式较适合。另一方面，在内燃机109的运转中，从变为串联适宜度的累计值低于0.2的情况开始，管理部ECU119判断为EV行驶模式比串联行驶模式更适合。由此，能够通过使用串联适宜度的累计值并且根据具有滞后范围的阈值来进行判断，进一步防止内燃机109的起动和停止的频发。
[0102]下面，对本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作详细地进行说明。图10是示出本实施方式的混合动力车辆I的控制装置的动作的流程图。首先，管理部ECU119导出电动机101的要求驱动力F(步骤SI)，根据要求驱动力F导出电动机101的要求扭矩(Μ0Τ要求扭矩)T (步骤S2)。然后，管理部ECU119根据MOT要求扭矩Τ、Μ0Τ转速和VCU输出电压来导出电动机101的要求电力(Μ0Τ要求电力)P (步骤S3)。
[0103]接着，管理部E⑶119判断内燃机109当前是否在运转中(步骤S4)。在判断为内燃机109当前不处于运转中的情况下，根据MOT要求电力P，管理部ECUl 19对是否起动内燃机109进行判断(ENG起动判断)(步骤S5) ο
[0104]图11是示出ENG起动判断的动作的流程图。在判断是否起动内燃机109时，管理部E⑶119判断是否有空调、供暖等空气调节要求(步骤S21)。在判断为没有空气调节要求的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113的SOC(电池SOC)是否在预定的阈值Sth以下(步骤S22)。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Sth设定为具有一定的滞后范围。
[0105]在步骤S22中判断为电池SOC > Sth的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113可输出的最大值(电池输出)是否在预定的阈值Pth以下(步骤S23)。在判断为电池输出>Pth的情况下，管理部ECU119判断车辆I当前是否处于实施SOC恢复模式中(步骤S24)。在判断为车辆I当前不处于实施SOC恢复模式中的情况下，管理部ECU119进行模糊判定(步骤S25)。
[0106]在图10中，在步骤S4中判断为内燃机109当前处于运转中的情况下，管理部E⑶119根据MOT要求电力P，对是否停止内燃机109进行判断(ENG停止判断)(步骤S10)。
[0107]图12是示出ENG停止判断的动作的流程图。在判断是否停止内燃机109时，管理部E⑶119判断蓄电器113的SOC是否低于预定的阈值Sth (步骤S31)。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Sth设定为具有一定的滞后范围。
[0108]在步骤S31中判断为电池S0C>Sth的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113可输出的最大值(电池输出)是否超过了预定的阈值Pth(步骤S32)。在判断为电池输出>Pth的情况下，管理部ECU119判断内燃机109当前是否处于预热运转中(步骤S33)。在判断为内燃机109当前不处于预热运转中的情况下，管理部ECU119进行模糊判定(步骤S34)。
[0109]图13是示出在ENG起动判断中和ENG停止判断中进行的模糊判定的动作的流程图。首先，管理部E⑶119根据蓄电器113的温度和SOC来导出蓄电器113的EV输出上限值PjP EV输出许可值PJ步骤S41)。进而，管理部E⑶119根据EV输出上限值PjP EV输出许可值设定行驶模式适宜判定隶属函数。然后管理部E⑶119根据行驶模式适宜判定隶属函数和电动机101当前的要求电力P进行模糊推论，导出针对电动机101当前的要求电力P的行驶模式适宜度(步骤S42)。
[0110]接着，管理部ECU119根据油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数(步骤S43)。进而管理部E⑶119根据所导出的行驶模式适宜度和EV适宜系数，导出串联适宜度(步骤S44) ο
[0111]接着，管理部E⑶119进行串联适宜度的累计(步骤S45)。然后，管理部E⑶119判断ENG起动要求程度的累计值是否为预定的阈值Ith以上。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Ith设定为具有一定的滞后范围。在步骤S45中判断为累计值3 Ith的情况下，作为适于串联行驶模式的情况(步骤S47)，管理部ECU119结束模糊判定。在步骤S45中判断为累计值〈Ith的情况下，作为适于EV行驶模式的情况(步骤S48)，管理部ECU119结束模糊判定。
[0112]返回图11，管理部E⑶119判断在以步骤S25进行的模糊判定中是否判定为适于串联行驶模式(步骤S26)。在判定为适于串联行驶模式的情况下，管理部ECU119作为有内燃机109的起动要求而进入到下一处理(步骤S27)。此外，在步骤S21中判断为有空气调节要求的情况、在步骤S22中判断为电池SOC ^ Sth的情况、在步骤S23中判断为电池输出^ Pth的情况、或者在步骤S24中判断为处于实施SOC恢复模式中的情况下，管理部E⑶119当作有内燃机109的起动要求而进入到下一处理(步 骤S27)。在步骤S26中判定为适于EV行驶模式的情况下，管理部E⑶119当作没有内燃机109的起动要求而进入到下一处理。
[0113]此外，返回图12，管理部E⑶119判断在步骤S34进行的模糊判定中是否判定为适于EV行驶模式(步骤S35)。在判定为适于EV行驶模式的情况下，管理部ECU119当作有内燃机109的停止要求而进入到下一处理(步骤S36)。
[0114]在图12中，在步骤S31中判断为电池SOC ^ Sth的情况、在步骤S32中判断为电池输出f Pth的情况、在步骤S33中判断为处于预热运转中的情况、或者在步骤S35中判断为适于EV行驶模式的情况下，管理部E⑶119当作没有内燃机109的停止要求而进入到下一处理。
[0115]返回图10，管理部E⑶119在步骤S5的ENG起动判断中判断是否有ENG起动要求(步骤S6)。在步骤S6中判断为有ENG起动要求的情况下，使车辆在串联行驶模式下行驶，因此起动内燃机109(步骤S7)，进行内燃机109和发电机107的控制(步骤S8)。同时根据要求扭矩T进行电动机101的控制(步骤S9)。相对于此，在步骤S5中判断为没有ENG起动要求的情况下，不起动内燃机109而在EV行驶模式下行驶，因此根据要求扭矩T对电云力机101进行控制(步骤S9) O
[0116]此外，管理部E⑶119通过步骤SlO的ENG起动停止判断来判断是否有ENG停止要求(步骤Sll)。在步骤Sll中判断为没有ENG停止要求的情况下，继续串联行驶模式下的行驶，因此管理部ECU119在进行内燃机109和发电机107的控制(步骤S8)同时，根据要求扭矩T进行电动机101的控制(步骤S9)。相对于此，在步骤Sll中判断为有ENG停止要求的情况下，在EV行驶模式下行驶，因此管理部ECU119使内燃机109停止(步骤S12)并根据要求扭矩T对电动机101进行控制(步骤S9)。
[0117]如以上所说明那样，根据本实施方式的混合动力车辆的控制装置及控制方法，根据对应于蓄电器113的状态而设定的EV输出上限值、EV输出许可值和要求电力，判断内燃机109的起动和停止，因此能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器113过度放电，从而能够提高能量效率。此外，根据串联适宜度的累计值和具有滞后范围的阈值判断内燃机109的起动和停止，因此不需要内燃机109的不必要的控制，能够进行体察到用户的意志的、更准确的控制。此外，通过根据要求电力进行模糊判定，判断是否起动内燃机109，因此不用担心蓄电器113的输出不足造成的驱动力不足，并且不需要内燃机109的不必要的控制。此外，考虑到油门踏板开度和制动踏板踩踏力这样的用户意志，因此能够提高驱动性能，并且能够进一步提高能量效率。此外，进一步考虑蓄电器113的SOC和输出来判断内燃机109的停止，因此不用担心蓄电器113的输出不足造成的驱动力不足，从而能够确保要求电力。
[0118]再者，本发明不限于上述实施方式，能够适当地进行变形、改进等。例如，在上述内燃机起动判断中，可以控制成在油门踏板开度最大的情况下，不论其他条件如何都起动内燃机109。
[0119]标号说明
[0120]101:电动机(MOT)
[0121]107:发电机(GEN)
[0122]109:多气缸内燃机(ENG)
[0123]Il3:蓄电器(BATT)
[0124]115:离合器
[0125]117:辅助设备(ACCESSORY)
[0126] 119:管理部 ECU (MG ECU)
【主权项】
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； 电动机； 发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及 蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力， 所述混合动力车辆的控制装置的特征在于， 所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机， 所述混合动力车辆的控制装置具备: 要求驱动力导出部，其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力； 要求电力导出部，其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力； EV输出上限值导出部，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值； EV输出许可值导出部，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值； 内燃机运转适宜度导出部，其至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度； 内燃机起动部，其在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及 内燃机停止部，其在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。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， 所述内燃机运转适宜度导出部具有适宜度导出部，所述适宜度导出部根据隶属函数，基于所述要求电力进行模糊判定，由此导出EV行驶模式适宜度和串联行驶模式适宜度，其中，所述隶属函数是根据所述EV输出上限值和所述EV输出许可值设定的， 所述适宜度导出部至少根据所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机运转适宜度导出部还具有根据所述油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数的系数导出部， 所述适宜度导出部根据所述EV适宜系数、所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述EV输出上限值和所述EV输出许可值是利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度导出的值中的较小的值来设定的。5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述蓄电器的剩余容量越小，则所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述蓄电器的温度越低，则所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、且所述蓄电器的剩余容量为预定值以上时停止所述内燃机。8.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、所述蓄电器的剩余容量为所述预定值以上、且所述蓄电器可输出的最大值为预定值以上时停止所述内燃机。9.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆具备: 内燃机； 电动机； 发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及 蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机， 所述混合动力车辆的控制方法具备以下步骤: 根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力； 根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力； 根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值； 根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值； 至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度； 在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及 在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
【专利摘要】本发明的混合动力车辆的控制装置具备：内燃机起动部，其在内燃机(109)的停止中，至少根据电动机(101)的要求电力、EV输出上限值和EV输出许可值导出的内燃机运转适宜度的累计值超过了第1预定值时，起动内燃机(109)；以及内燃机停止部，其在内燃机(109)的运转中内燃机运转适宜度的累计值低于比第1预定值低的第2预定值时停止内燃机(109)。
【IPC分类】B60K6/448, B60K6/20, B60K6/48, B60W20/00, B60W10/26
【公开号】CN104903132
【申请号】CN201380070001
【发明人】山崎雄一郎
【申请人】本田技研工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年1月11日
【公告号】CA2895935A1, EP2944494A1, US20150336558, WO2014109065A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆的控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆能够利用电力、燃料等多种能源来行驶，并能够相应于所使用的能源而利用各种行驶模式来行驶。作为混合动力车辆的行驶模式，例如具有EV行驶模式、串联行驶模式和发动机行驶模式等，所述EV行驶模式仅利用蓄电器的电力驱动电动机来行驶，所述串联行驶模式利用由发电机通过内燃机的动力而发出的电力驱动电动机来行驶，所述发动机行驶模式利用内燃机直接驱动驱动轮来行驶。以往提出了可在切换这些行驶模式的同时进行行驶的混合动力车辆(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平9-224304号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在专利文献I所述的混合动力车辆中，随着要求扭矩增大，行驶模式从电动机的单独运转(EV行驶模式)被切换到内燃机的单独运转(发动机行驶模式)。但是，在利用内燃机直接驱动驱动轮的情况下，由于减速比等比例的设定存在限制，因此有时很难在燃料效率佳的运转点使内燃机运转。鉴于这些情况，在串联行驶模式中能够自由地设定内燃机的运转点，因此优选以从EV行驶模式切换到串联行驶模式、并且从串联行驶模式切换到EV行驶模式的方式来进行行驶模式的切换。
[0008]此外，在根据推动车辆所需的要求扭矩来切换行驶模式的情况下，尽管根据蓄电器的剩余容量(SOC:State Of Charge (充电状态))和温度等状态，蓄电器无法输出与要求扭矩对应的要求电力，但还是进行在EV行驶模式下的行驶，因此有可能使驱动性能变差。此外，在这样的情况下，有可能使蓄电器过度放电。
[0009]本发明正是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够提高能量效率和驱动性能的混合动力车辆的控制装置以及控制方法。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]为了达成上述目的，权利要求1的发明是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(例如后述的实施方式中的内燃机109);电动机(例如后述的实施方式中的电动机101);发电机(例如后述的实施方式中的发电机107)，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及蓄电器(例如后述的实施方式中的蓄电器113)，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机，所述混合动力车辆的控制装置具备:要求驱动力导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；要求电力导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；EV输出上限值导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值；EV输出许可值导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值；内燃机运转适宜度导出部(例如后述的实施方式中的管理部E⑶119)，其至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度；内燃机起动部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及内燃机停止部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，其在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
[0012]权利要求2的发明根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机运转适宜度导出部具有适宜度导出部(例如后述的实施方式中的管理部ECU119)，所述适宜度导出部根据隶属函数，基于所述要求电力进行模糊判定，由此导出EV行驶模式适宜度和串联行驶模式适宜度，其中，所述隶属函数是根据所述EV输出上限值和所述EV输出许可值来设定的，所述适宜度导出部至少根据所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。
[0013]权利要求3的发明根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机运转适宜度导出部还具有根据所述油门踏板开度和所述制动踏板踩踏力导出EV适宜系数的系数导出部，所述适宜度导出部根据所述EV适宜系数、所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。
[0014]权利要求4的发明根据权利要求1至3中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值是利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度导出的值中的较小的值来设定的。
[0015]权利要求5的发明根据权利要求1至4中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述蓄电器的剩余容量越小，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。
[0016]权利要求6的发明根据权利要求1至5中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述蓄电器的温度越低，所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。
[0017]权利要求7的发明根据权利要求1至6中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、且所述蓄电器的剩余容量为预定值以上时停止所述内燃机。
[0018]权利要求8的发明根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、所述蓄电器的剩余容量为所述预定值以上、且所述蓄电器可输出的最大值为预定值以上时停止所述内燃机。
[0019]权利要求9的发明是一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆具备:内燃机；电动机；发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆的控制方法的特征在于，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机，所述混合动力车辆的控制方法具备以下步骤:根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值；根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值；至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度；在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
[0020]发明的效果
[0021]根据权利要求1、9的发明，根据对应于蓄电器的状态而设定的EV输出上限值、EV输出许可值和要求电力，判断内燃机的起动和停止，因此能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器过度放电，从而能够提高能量效率。此外，根据内燃机运转适宜度的累计值和具有滞后范围的阈值判断内燃机的起动和停止，因此不用不必要地控制内燃机。由此能够进行体察到用户的意志的、更准确的控制。
[0022]根据权利要求2的发明，通过根据要求电力进行模糊判定，判断是否起动内燃机，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足，并且不用不必要地控制内燃机。
[0023]根据权利要求3的发明，考虑到油门踏板开度和制动踏板踩踏力这样的用户意志，因此能够提尚驱动性能，并且能够进一步提尚能量效率。
[0024]根据权利要求4?6的发明，考虑到由于蓄电器的SOC或温度而使可输出的电力减少，因此能够确保要求电力。
[0025]根据权利要求7的发明，进一步考虑蓄电器的SOC来判断内燃机的停止，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足。
[0026]根据权利要求8的发明，进一步考虑蓄电器的输出来判断内燃机的停止，因此不用担心蓄电器的输出不足造成的驱动力不足。
【附图说明】
[0027]图1是示出使用本实施方式的控制装置的混合动力车辆的示意图。
[0028]图2是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。
[0029]图3是示出图2所示的MOT要求电力导出模块的详细结构的说明图。
[0030]图4是示出图2所示的ENG GEN控制模块的详细结构的 说明图。
[0031]图5是示出图2所示的ENG起动判断模块的详细结构的示意图。
[0032]图6是示出图2所示的ENG停止判断模块的详细结构的示意图。
[0033]图7是行驶模式适宜推定的说明图。
[0034]图8是EV输出上限值和EV输出许可值的说明图。
[0035]图9是示出图5和图6所示的模糊判定模块的详细结构的说明图。
[0036]图10是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程图。
[0037]图11是示出发动机起动判断的动作的流程图。
[0038]图12是示出发动机停止判断的动作的流程图。
[0039]图13是示出模糊判定的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0040]下面，根据【附图说明】本发明的实施方式。再者，按标号的朝向观看附图。
[0041]HEV(Hybrid Electrical Vehicle:混合动力电动汽车)具备电动机和内燃机，根据车辆的行驶状态利用电动机或内燃机的驱动力来行驶。图1是示出本实施方式的HEV (下面，简称为“车辆”)的内部结构的示意图。如图1所示，本实施方式的车辆I具备:左右的驱动轮DW、DW、电动机(MOT) 101、第一逆变器(第I INV) 103、第二逆变器(第II INV) 105、发电机(GEN) 107、内燃机(ENG) 109、双向型升降压转换器(V⑶)(下面，简称为“转换器”)111、蓄电器(BATT) 113、离合器115、辅助设备(ACCESSORY) 117、管理部ECU (MG ECU) 119、马达ECU (MOT ECU) 121、电池 ECU(BATT ECU) 123、发动机 ECU (ENG ECU) 125 和发电机 ECU (GENECU)127。
[0042]电动机101例如是三相交流马达。电动机101产生用于车辆行驶的动力(扭矩)。由电动机101产生的扭矩被传递到驱动轮DW、Dff的驱动轴。在车辆减速时，当驱动力从驱动轮DW、DW经由驱动轴而传递到电动机101侧时，电动机101作为发电机发挥功能而产生所谓的再生制动力，回收车辆的运动能量作为电能(再生能量)，对蓄电器113进行充电。马达E⑶121根据来自管理部E⑶119的指示来控制电动机101的动作和状态。
[0043]在切断离合器115的状态下，多气缸内燃机(下面，简称为“内燃机” )109利用内燃机109的动力来使发电机107发电。在离合器115被连接的状态下，内燃机109产生用于车辆行驶的动力(扭矩)。在该状态时由内燃机109产生的扭矩经由发电机107、离合器115而传递到驱动轮DW、DW的驱动轴。发动机ECU125根据来自管理部ECUl 19的指令来控制内燃机109的起动、停止及转速。
[0044]发电机107通过被内燃机109驱动而产生电力。利用第二逆变器105将发电机107产生的交流电压转换为直流电压。被第二逆变器105转换的直流电压被转换器111降压后用于对蓄电器113充电，或者在经由第一逆变器103而转换为交流电压后被提供给电动机101。发电机ECU127根据来自管理部ECU119的指令来控制发电机107的转速及发电量。
[0045]蓄电器113具有串联连接的多个蓄电单元，提供例如100?200V的高电压。蓄电器113的电压被转换器111升压后提供给第一逆变器103。第一逆变器103将来自蓄电器113的直流电压转换为交流电压，从而将三相电流提供给电动机101。蓄电器113的SOC及温度等信息从未图示的传感器被输入到电池ECU123。这些信息被送到管理部E⑶119。
[0046]离合器115根据管理部E⑶119的指示切断或者连接(断开或连接)从内燃机109到驱动轮DW、Dff的驱动力传递路径。若离合器115处于切断状态，那么来自内燃机109的驱动力不被传递到驱动轮DW、DW，若离合器115是连接状态，那么来自内燃机109的驱动力被传递到驱动轮DW、DW。
[0047]辅助设备117例如是调节车厢温度的空调的压缩机、音响、灯等，利用由蓄电器113提供的电力进行工作。辅助设备117的消耗电力量被未图示的传感器监视，并被发送到管理部ECU119。
[0048]管理部E⑶119进行对驱动力传递系统的切换、对电动机101、第一逆变器103、第二逆变器105、内燃机109、辅助设备117的驱动的控制和监视。此外，来自未图示的车速传感器的车速信息、来自未图示的油门踏板的开度(AP开度)信息、未图示的制动踏板的踩踏力信息以及来自未图示的档位、HEV开关和充电开关的信息等被输入到管理部ECU119。此夕卜，管理部E⑶119对马达E⑶121、电池E⑶123、发动机E⑶125以及发电机E⑶127进行指不O
[0049]车辆I能够通过用户对未图示的充电开关进行操作来实施“S0C恢复模式”。在该SOC恢复模式中，以使发电机107的发电量增加的方式控制内燃机109，并且能够通过控制蓄电器113的充放电，增加蓄电器113的S0C。
[0050]这样构成的车辆I能够根据行驶状况在例如“EV行驶模式”、“串联行驶模式”以及“发动机行驶模式”等驱动源不同的各种行驶模式下行驶。下面，对车辆I能够行驶的各行驶模式进行说明。
[0051]在EV行驶模式中，仅利用来自蓄电器113的电力来驱动电动机101，由此，驱动轮DW, Dff被驱动，车辆I行驶。此时，内燃机109不被驱动，离合器115处于切断状态。
[0052]在串联行驶模式中，发电机107利用内燃机109的动力进行发电，利用该电力驱动电动机101，从而驱动轮DW、Dff被驱动，车辆I行驶。此时，离合器115处于切断状态。该串联行驶模式由以下所说明的“电池输入输出零模式”、“驱动时充电模式”以及“辅助模式”构成。
[0053]在电池输入输出零模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力经由第二逆变器105和第一逆变器103提供给电动机101，由此，电动机101被驱动，从而驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。S卩，发电机107仅发出要求电力量，实质上不向蓄电器113输入或输出电力。
[0054]在驱动时充电模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力直接提供给电动机101，从而电动机101被驱动，使得驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。同时，发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力还被提供给蓄电器113，对蓄电器113进行充电。即，发电机107发出电动机101的要求电力以上的电力，要求电力被提供给电动机101，而剩余部分被充入蓄电器113。
[0055]在电动机101的要求电力超过发电机107所能够发出的电力的情况下，利用辅助模式来行驶。在辅助模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力和来自蓄电器113的电力均提供给电动机101，从而驱动电动机101，使驱动轮DW、DW被驱动，车辆I行驶。
[0056]在发动机行驶模式中，根据管理部E⑶119的指示连接离合器115，从而利用内燃机109的动力直接驱动驱动轮DW、DW，车辆I行驶。此时，为了防止发电机107相对于内燃机109成为负载的情况，通过来自蓄电器113的电力供给将发电机107驱动成与内燃机109
的旋转轴一起旋转。
[0057]在对这些行驶模式进行切换时，本实施方式的混合动力车辆的控制装置根据与车辆I的要求驱动力对应的电动机101的要求电力来判断EV行驶模式和串联行驶模式中的哪一个适合。在以EV行驶模式行驶中判断为串联行驶模式比EV行驶模式更适合的情况下，起动内燃机109，从EV行驶模式切换为串联行驶模式。相反，在以串联行驶模式行驶中判断为EV模式比串联行驶模式更适合的情况下，停止内燃机109，从串联行驶模式切换为EV行驶模式。
[0058]下面，对内燃机109的要求判断和行驶模式的切换控制详细地进行说明。图2是示出图1所示的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。首先，管理部ECU119根据油门踏板开度、车速、档位的状态、以及制动踏板的踩踏量信息等来导出驱动车辆所需的电动机101的要求驱动力F(要求驱动力导出部11)。然后，管理部ECU119根据使得到的要求驱动力F通过未图示的低通滤波器而得到的值来导出电动机101的要求扭矩T (Μ0Τ要求扭矩导出部12)。
[0059]然后，管理部E⑶119根据电动机101的要求扭矩T、利用转换器111进行升压后所提供的电压(VCU输出电压)以及电动机101的当前的转速(Μ0Τ转速)，导出电动机101的要求电力P(Μ0Τ要求电力导出部13)。
[0060]图3是示出MOT要求电力导出部13的详细结构的说明图。在导出电动机101的要求电力时，管理部ECUl 19根据电动机101的要求扭矩和转速计算出电动机101应输出的值即MOT轴输出指令(Μ0Τ轴输出指令计算模块21)。根据以下的算式(I)计算出MOT轴输出指令。
[0061]MOT 轴输出指令(kff) = MOT 要求扭矩(N) XMOT 转速(rpm) X2 π /60...(I)
[0062]此外，管理部E⑶119根据电动机101的要求扭矩Τ、电动机101的转速以及VCU输出电压来检索存储在未图示的存储器中的损失映射图，从而导出电动机101产生的损失(马达损失导出模块22)。该马达损失包括转换损失、热损失以及转换器产生的损失等所有能够产生的损失。
[0063]并且，管理部E⑶11 9将马达轴输出指令与马达损失相加，从而导出加进了损失部分的电动机101的要求电力P(要求电力导出模块23)。
[0064]返回图2，管理部E⑶119根据导出的电动机101的要求电力P等，对是否要求内燃机109的运转、即是否要求内燃机109的起动和停止进行判断(ENG起动/停止判断部14)。在有内燃机109的运转要求(ENG运转要求)的情况下，进行对内燃机109和发电机107的控制(ENG GEN控制部17) ο
[0065]图4是示出ENG GEN控制部17的详细结构的说明图。首先，管理部E⑶119根据电动机101的要求电力P和通过转换器111升压后供给的电压(VCU输出电压)来导出MOT要求发电输出值(Μ0Τ要求发电输出值导出模块31)，所述MOT要求发电输出值是发电机107为了提供电动机101的要求电力而应发电的输出值。
[0066]蓄电器113设定有作为目标的SOC (目标S0C)，优选在当前的SOC低于目标SOC的情况下进行充电。因此，管理部E⑶119根据蓄电器113的当前的SOC导出与到达目标SOC所需的充电量对应的要求充电输出值(要求充电输出值导出模块32)。并且，管理部ECUl 19通过将MOT要求发电输出值和要求充电输出值相加而导出要求发电输出值(要求发电输出值导出模块33)。
[0067]管理部ECU119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的转速相关联的BSFC(Brake Specific Fuel Consumpt1n:制动器马力小时比油耗)映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的转速目标值(ENG转速目标值导出模块34)。该ENG转速目标值是与要求发电输出值对应的燃料效率最佳的转速，但内燃机109的燃料喷射量根据吸入空气量而唯一地确定，因此很难控制成内燃机109的转速与ENG转速目标值一致。因此，利用发电机ECU127对与内燃机109的未图示的曲轴连接的发电机107的转速及扭矩进行控制，通过调节发电机107的发电量来对内燃机109的转速进行控制。因此，将ENG转速目标值转换为发电机107的转速(GEN转速转换模块35)，进行发电机107的旋转控制(GEN旋转控制模块36)，将GEN扭矩指令发送到发电机ECU127 (GEN扭矩指令模块37)。
[0068]并且，管理部E⑶119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的扭矩相关联的BSFC映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的扭矩目标值(ENG扭矩目标值导出模块38)。管理部ECUl 19根据该ENG扭矩目标值将ENG扭矩指令发送到发动机ECU125 (GEN扭矩指令模块39)。并且，管理部ECUl 19根据导出的扭矩目标值、当前的内燃机109的转速以及基于它们的吸入空气量推定值来进行节气门开度的运算(TH开度运算模块40)。并且，管理部ECU119根据导出的节气门开度指令(TH开度指令模块41)进行DBff (drive-by-wire:电子线控驾驶)控制(DBW模块42)。由此，车辆I在串联行驶模式下行驶。
[0069]返回图2，在ENG起动/停止判断模块14中判断为没有ENG运转要求的情况下，不使内燃机109运转，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101而在EV行驶模式下行驶。因此，不对内燃机109和发电机107进行控制。
[0070]此外，无论有无ENG运转要求，管理部E⑶119均根据由MOT要求扭矩导出模块12导出的要求扭矩T将对电动机101的扭矩指令发送到马达ECU121 (Μ0Τ扭矩指令部18)。马达ECU121根据MOT扭矩指令来控制电动机101。
[0071]在ENG起动/停止判断模块14中输入了与内燃机109的当前的运转状态相关联的信息。在内燃机109当前为停止中的情况下，进行是否起动内燃机109的判断(ENG起动判断部15)。在内燃机109当前为运转中的情况下，进行是否停止内燃机109的判断(ENG停止判断部16)。
[0072]图5是示出ENG起动判断部15的详细结构的说明图。在此，在满足后述的条件中的即使一个条件的情况下，管理部ECU119均判断为有内燃机109的起动要求(ENG起动要求模块57)。后面，对这些条件详细地进行说明。
[0073]首先，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，大量消耗蓄电器113的电力，并且，在供暖时，为了利用内燃机109产生的热而使内燃机109起动的必要性高。因此，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(空气调节要求判断模块51)。此外，在该判断中，在有空调、供暖等空气调节要求、且内燃机109的冷却水的温度低于预定值的情况下，可以判断为有内燃机109的起动要求。
[0074]此外，在蓄电器113的SOC较低的情况下，由于无法从蓄电器113得到足够的输出，因此很难在EV行驶模式下行驶，驱动内燃机109来进行充电的必要性高。因此，在蓄电器113的SOC低于预定的阈值Sth的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(S0C判断模块52)。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，根据具有一定的滞后范围的阈值来进行判断。
[0075]此外，即使在蓄电器113的SOC为预定值以上的情况下，由于蓄电器113的劣化状态和温度，有时也无法从蓄电器113得到足够的输出。因此，在可从蓄电器113输出的最大值为预定的阈值Pth以下的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(电池输出判断模块53)。
[0076]此外，在通过用户对充电开关的操作实施了 “S0C恢复模式”的情况下，为了增加蓄电器113的S0C，由发电机107利用内燃机109的驱动力发电并进行串联行驶的必要性高。因此，在实施SOC恢复模式中，判断为有内燃机109的起动要求(S0C恢复模式判断模块 54)。
[0077]即使在上述的条件均不符合的情况下，也进行后述的模糊判定(模糊判定模块55)，在判断为适于串联行驶模式的情况下，判断为有内燃机109的起动要求(串联适宜模块 56) ο
[0078]图6是示出ENG停止判断部16的详细结构的说明图。在此，仅在满足所有的后述条件的情况下，管理部ECUl 19判断为有内燃机109的停止要求(ENG停止要求模块66)。后面，对这些条件详细地进行说明。
[0079]首先，为了停止内燃机109而在EV行驶模式下行驶，蓄电器113的SOC需要高到一定程度。因此，在蓄电器113的SOC在预定的阈值Sth以下的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(S0C判断模块61)。该阈值Sth具有一定的滞后范围，从而防止内燃机109的起动和停止的频发。在蓄电器113的SOC超过了阈值Sth的情况下，判断是否满足其他条件。
[0080]此外，即使在蓄电器113的SOC为预定值以上的情况下，由于蓄电器113的劣化状态和温度，有时也无法从蓄电器113得到足够的输出。因此，在可从蓄电器113输出的最大值为预定的阈值Pth以下的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(电池输出判断模块62)。在蓄电器113的输出超过了阈值Pth的情况下，判断是否满足其他条件。
[0081]此外，在内燃机109实施预热运转中停止内燃机109时，可能无法使催化剂的温度充分上升，从而不能得到充分的净化性能。因此，在内燃机109处于预热运转中的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求(预热运转判断模块63)。在内燃机109不处于预热运转中的情况下，判断是否满足其他条件。
[0082]在满足了上述所有条件的情况下，进行后述的模糊判定(模糊判定模块64)。在模糊判定中判断为适于串联行驶模式的情况下，判断为没有内燃机109的停止要求。在模糊判定的结果是判断为适于EV行驶模式(EV适宜模块65)、且满足了所有其他条件的情况下，判断为有内燃机109的停止要求。
[0083]图7是用于说明模糊判定模块55和模糊判定模块64中的行驶模式适宜判定的说明图。首先，管理部E⑶119根据蓄电器113的SOC和温度来设定EV输出上限值PjP EV输出许可值1\。
[0084]蓄电器113的EV输出上限值Pu是在以EV行驶模式行驶中蓄电器113能够提供的电力的上限值，其根据蓄电器113的SOC和温度而变化。因此，管理部E⑶119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出蓄电器113能够提供的最大电力，设定这些值中的较小的值作为蓄电器113的EV输出上限值PJEV输出上限值设定模块71)。再者，与蓄电器113相应于蓄电器113的SOC和温度而能够提供的最大电力相关联的数据预先通过实验来求出，并且存储在未图示的存储器等中。
[0085]相对于此，EV输出许可值是在EV行驶模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域与在串联行驶模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域之间的界线的值。通过下述方法来设定该值。
[0086]在EV行驶模式中，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101来使车辆行驶。此时，在利用第一逆变器103使蓄电器113的直流电压转换为交流电压时产生损失，在电动机101的驱动中也产生损失。此外，当提供蓄电器113的电力时，蓄电器113的SOC减少，但在此减少的SOC需要在将来的任一时刻利用内燃机109的动力进行发电而复原到原先的值。在这样的情况下，在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时也产生损失。因此，在EV行驶模式下产生的全部损失Lev由从蓄电器113向电动机101提供电力时产生的损失、驱动电动机101时产生的损失和之后利用发电机107进行发电时产生的损失的 和构成。
[0087]相对于此，在串联行驶模式中，发电机107利用内燃机109的动力发出要求电力以上的电力，利用该电力驱动电动机101，车辆行驶。在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时及驱动电动机101时分别产生损失。因此，在串联行驶模式下产生的全部损失Lse由通过发电机107进行发电时产生的损失与驱动电动机101时产生的损失的和构成。
[0088]管理部E⑶119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出在EV行驶模式下产生的全部损失Lev不超过在串联行驶模式下产生的全部损失Lse的范围内的蓄电器113的输出上限值，设定这些值中较小的值作为EV输出许可值PJEV输出许可值设定模块72)。再者，与相应于蓄电器113的SOC和温度的Lev不超过L⑶的范围内的输出的上限值相关联的数据预先通过实验来求出，并存储在未图示的存储器等中。
[0089]图8是示出EV输出上限值PjP EV输出许可值的说明图。在该图中，横轴表示车速(km/h)，纵轴表示驱动力(N)。再者，图中的标号R/L表示在平地的行驶阻力。
[0090]在要求电力P > EV输出上限值Pu时，S卩，在图7中的区域(C)中，难以仅利用蓄电器113提供要求电力P。因此，在区域(C)中，不能在EV行驶模式下行驶，判断为以串联行驶来行驶的必要性高。
[0091]在要求电力P < EV输出许可值Pl时，即，在图7中的区域(A)中，由于要求电力P不那么大，因而与此相应地，蓄电器113的电力消耗也不太大，并且，之后应发电的电力也不太大。因此，各自产生的损失也不太大，为Lev<Lse。因此，在区域(A)中，从燃料效率方面来看，优选在EV行驶模式下行驶。
[0092]在EV输出许可值P,要求电力P f EV输出上限值Pu时，g卩，在区域⑶中，由于要求电力P不超过EV输出上限值Pu，因而即使仅利用蓄电器113的电力，也能够提供要求电力P，因此能够在EV行驶模式下行驶。但是，由于要求电力P比较大，因此蓄电器113的电力消耗也比较大，并且，之后应发电的电力也比较大，因而Lev3 Lse。因此，在区域⑶中，从能量转换效率的角度来看，优选在串联行驶模式下行驶。
[0093]如上所述，根据要求电力P的值决定车辆I优选在EV行驶模式和串联行驶模式中的哪一个模式下行驶。但是，要求电力P始终变化，因此在本实施方式中通过进行模糊推论来防止内燃机109的起动和停止的频发。如图7所示，管理部E⑶119根据蓄电器113的EV输出上限值PjP EV输出许可值P ^设定行驶模式适宜判定隶属函数。并且，根据下述的语言控制规则进行模糊判定，导出针对当前的要求电力P的行驶模式适宜度(串联适宜等级值和EV适宜等级值)(行驶模式适宜度导出模块73)。
[0094]<语言控制规则>
[0095](I)若MOT要求电力小于PL，则串联适宜等级值小、EV适宜等级值大
[0096](2)若MOT要求电力大于Pu,则串联适宜等级值大、EV适宜等级值小
[0097]图9是用于说明模糊判定模块55和模糊判定模块64中的串联适宜度的导出的说明图。此处，管理部ECU119根据油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数(EV适宜系数导出模块81)。在该EV适宜系数是负值、且适于EV行驶模式下的行驶的情况下，以值变大的方式进行设定。EV适宜系数例如可对应于油门踏板开度为预定值以上的情况、油门踏板开度小于预定值的情况、制动踏板踩踏力为预定值以上的情况这3个情况来确定，在油门踏板开度为预定值以上的情况下设定得较小，在制动踏板踩踏力为预定值以上的情况下设定得较大。
[0098]并且，管理部E⑶119根据行驶模式适宜度(串联适宜等级值和EV适宜等级值)以及EV适宜系数导出串联适宜度(串联适宜度导出模块82)。该导出例如根据以下的算式
(2)进行。
[0099]串联适宜度
[0100]=串联适宜等级值XEV适宜系数+EV适宜等级值X( — EV适宜系数)...(2)
[0101]接着，管理部E⑶119进行串联适宜度的累计(累计模块83)。以累计值取O?I之间的值的方式进行该累计。并且，管理部ECU119通过判断导出的累计值是高于还是低于预定的阈值Ith (累计值判断模块84)，判断是否适于串联行驶模式(串联适宜判定模块85)。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，也根据具有预定的滞后范围的阈值来进行判断。具体而言，例如在内燃机109的停止中串联适宜度的累计值超过了 0.8的情况下，管理部E⑶119判断为串联行驶模式较适合。另一方面，在内燃机109的运转中，从变为串联适宜度的累计值低于0.2的情况开始，管理部ECU119判断为EV行驶模式比串联行驶模式更适合。由此，能够通过使用串联适宜度的累计值并且根据具有滞后范围的阈值来进行判断，进一步防止内燃机109的起动和停止的频发。
[0102]下面，对本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作详细地进行说明。图10是示出本实施方式的混合动力车辆I的控制装置的动作的流程图。首先，管理部ECU119导出电动机101的要求驱动力F(步骤SI)，根据要求驱动力F导出电动机101的要求扭矩(Μ0Τ要求扭矩)T (步骤S2)。然后，管理部ECU119根据MOT要求扭矩Τ、Μ0Τ转速和VCU输出电压来导出电动机101的要求电力(Μ0Τ要求电力)P (步骤S3)。
[0103]接着，管理部E⑶119判断内燃机109当前是否在运转中(步骤S4)。在判断为内燃机109当前不处于运转中的情况下，根据MOT要求电力P，管理部ECUl 19对是否起动内燃机109进行判断(ENG起动判断)(步骤S5) ο
[0104]图11是示出ENG起动判断的动作的流程图。在判断是否起动内燃机109时，管理部E⑶119判断是否有空调、供暖等空气调节要求(步骤S21)。在判断为没有空气调节要求的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113的SOC(电池SOC)是否在预定的阈值Sth以下(步骤S22)。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Sth设定为具有一定的滞后范围。
[0105]在步骤S22中判断为电池SOC > Sth的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113可输出的最大值(电池输出)是否在预定的阈值Pth以下(步骤S23)。在判断为电池输出>Pth的情况下，管理部ECU119判断车辆I当前是否处于实施SOC恢复模式中(步骤S24)。在判断为车辆I当前不处于实施SOC恢复模式中的情况下，管理部ECU119进行模糊判定(步骤S25)。
[0106]在图10中，在步骤S4中判断为内燃机109当前处于运转中的情况下，管理部E⑶119根据MOT要求电力P，对是否停止内燃机109进行判断(ENG停止判断)(步骤S10)。
[0107]图12是示出ENG停止判断的动作的流程图。在判断是否停止内燃机109时，管理部E⑶119判断蓄电器113的SOC是否低于预定的阈值Sth (步骤S31)。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Sth设定为具有一定的滞后范围。
[0108]在步骤S31中判断为电池S0C>Sth的情况下，管理部E⑶119判断蓄电器113可输出的最大值(电池输出)是否超过了预定的阈值Pth(步骤S32)。在判断为电池输出>Pth的情况下，管理部ECU119判断内燃机109当前是否处于预热运转中(步骤S33)。在判断为内燃机109当前不处于预热运转中的情况下，管理部ECU119进行模糊判定(步骤S34)。
[0109]图13是示出在ENG起动判断中和ENG停止判断中进行的模糊判定的动作的流程图。首先，管理部E⑶119根据蓄电器113的温度和SOC来导出蓄电器113的EV输出上限值PjP EV输出许可值PJ步骤S41)。进而，管理部E⑶119根据EV输出上限值PjP EV输出许可值设定行驶模式适宜判定隶属函数。然后管理部E⑶119根据行驶模式适宜判定隶属函数和电动机101当前的要求电力P进行模糊推论，导出针对电动机101当前的要求电力P的行驶模式适宜度(步骤S42)。
[0110]接着，管理部ECU119根据油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数(步骤S43)。进而管理部E⑶119根据所导出的行驶模式适宜度和EV适宜系数，导出串联适宜度(步骤S44) ο
[0111]接着，管理部E⑶119进行串联适宜度的累计(步骤S45)。然后，管理部E⑶119判断ENG起动要求程度的累计值是否为预定的阈值Ith以上。此外，为了防止控制的切换频发，将阈值Ith设定为具有一定的滞后范围。在步骤S45中判断为累计值3 Ith的情况下，作为适于串联行驶模式的情况(步骤S47)，管理部ECU119结束模糊判定。在步骤S45中判断为累计值〈Ith的情况下，作为适于EV行驶模式的情况(步骤S48)，管理部ECU119结束模糊判定。
[0112]返回图11，管理部E⑶119判断在以步骤S25进行的模糊判定中是否判定为适于串联行驶模式(步骤S26)。在判定为适于串联行驶模式的情况下，管理部ECU119作为有内燃机109的起动要求而进入到下一处理(步骤S27)。此外，在步骤S21中判断为有空气调节要求的情况、在步骤S22中判断为电池SOC ^ Sth的情况、在步骤S23中判断为电池输出^ Pth的情况、或者在步骤S24中判断为处于实施SOC恢复模式中的情况下，管理部E⑶119当作有内燃机109的起动要求而进入到下一处理(步 骤S27)。在步骤S26中判定为适于EV行驶模式的情况下，管理部E⑶119当作没有内燃机109的起动要求而进入到下一处理。
[0113]此外，返回图12，管理部E⑶119判断在步骤S34进行的模糊判定中是否判定为适于EV行驶模式(步骤S35)。在判定为适于EV行驶模式的情况下，管理部ECU119当作有内燃机109的停止要求而进入到下一处理(步骤S36)。
[0114]在图12中，在步骤S31中判断为电池SOC ^ Sth的情况、在步骤S32中判断为电池输出f Pth的情况、在步骤S33中判断为处于预热运转中的情况、或者在步骤S35中判断为适于EV行驶模式的情况下，管理部E⑶119当作没有内燃机109的停止要求而进入到下一处理。
[0115]返回图10，管理部E⑶119在步骤S5的ENG起动判断中判断是否有ENG起动要求(步骤S6)。在步骤S6中判断为有ENG起动要求的情况下，使车辆在串联行驶模式下行驶，因此起动内燃机109(步骤S7)，进行内燃机109和发电机107的控制(步骤S8)。同时根据要求扭矩T进行电动机101的控制(步骤S9)。相对于此，在步骤S5中判断为没有ENG起动要求的情况下，不起动内燃机109而在EV行驶模式下行驶，因此根据要求扭矩T对电云力机101进行控制(步骤S9) O
[0116]此外，管理部E⑶119通过步骤SlO的ENG起动停止判断来判断是否有ENG停止要求(步骤Sll)。在步骤Sll中判断为没有ENG停止要求的情况下，继续串联行驶模式下的行驶，因此管理部ECU119在进行内燃机109和发电机107的控制(步骤S8)同时，根据要求扭矩T进行电动机101的控制(步骤S9)。相对于此，在步骤Sll中判断为有ENG停止要求的情况下，在EV行驶模式下行驶，因此管理部ECU119使内燃机109停止(步骤S12)并根据要求扭矩T对电动机101进行控制(步骤S9)。
[0117]如以上所说明那样，根据本实施方式的混合动力车辆的控制装置及控制方法，根据对应于蓄电器113的状态而设定的EV输出上限值、EV输出许可值和要求电力，判断内燃机109的起动和停止，因此能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器113过度放电，从而能够提高能量效率。此外，根据串联适宜度的累计值和具有滞后范围的阈值判断内燃机109的起动和停止，因此不需要内燃机109的不必要的控制，能够进行体察到用户的意志的、更准确的控制。此外，通过根据要求电力进行模糊判定，判断是否起动内燃机109，因此不用担心蓄电器113的输出不足造成的驱动力不足，并且不需要内燃机109的不必要的控制。此外，考虑到油门踏板开度和制动踏板踩踏力这样的用户意志，因此能够提高驱动性能，并且能够进一步提高能量效率。此外，进一步考虑蓄电器113的SOC和输出来判断内燃机109的停止，因此不用担心蓄电器113的输出不足造成的驱动力不足，从而能够确保要求电力。
[0118]再者，本发明不限于上述实施方式，能够适当地进行变形、改进等。例如，在上述内燃机起动判断中，可以控制成在油门踏板开度最大的情况下，不论其他条件如何都起动内燃机109。
[0119]标号说明
[0120]101:电动机(MOT)
[0121]107:发电机(GEN)
[0122]109:多气缸内燃机(ENG)
[0123]Il3:蓄电器(BATT)
[0124]115:离合器
[0125]117:辅助设备(ACCESSORY)
[0126] 119:管理部 ECU (MG ECU)
【主权项】
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； 电动机； 发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及 蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力， 所述混合动力车辆的控制装置的特征在于， 所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机， 所述混合动力车辆的控制装置具备: 要求驱动力导出部，其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力； 要求电力导出部，其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力； EV输出上限值导出部，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值； EV输出许可值导出部，其根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值； 内燃机运转适宜度导出部，其至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度； 内燃机起动部，其在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及 内燃机停止部，其在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。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， 所述内燃机运转适宜度导出部具有适宜度导出部，所述适宜度导出部根据隶属函数，基于所述要求电力进行模糊判定，由此导出EV行驶模式适宜度和串联行驶模式适宜度，其中，所述隶属函数是根据所述EV输出上限值和所述EV输出许可值设定的， 所述适宜度导出部至少根据所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机运转适宜度导出部还具有根据所述油门踏板开度和制动踏板踩踏力导出EV适宜系数的系数导出部， 所述适宜度导出部根据所述EV适宜系数、所述EV行驶模式适宜度和所述串联行驶模式适宜度导出所述内燃机运转适宜度。4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述EV输出上限值和所述EV输出许可值是利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度导出的值中的较小的值来设定的。5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述蓄电器的剩余容量越小，则所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述蓄电器的温度越低，则所述EV输出上限值和所述EV输出许可值被设定得越小。7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、且所述蓄电器的剩余容量为预定值以上时停止所述内燃机。8.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于， 所述内燃机停止部在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于所述第2预定值、所述蓄电器的剩余容量为所述预定值以上、且所述蓄电器可输出的最大值为预定值以上时停止所述内燃机。9.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆具备: 内燃机； 电动机； 发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及 蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆能够按照EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，其中，在所述EV行驶模式中，仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，在所述串联行驶模式中，利用由所述发电机通过所述内燃机的动力发出的电力来驱动所述电动机， 所述混合动力车辆的控制方法具备以下步骤: 根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力； 根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力； 根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度来导出所述蓄电器可输出的最大值即EV输出上限值； 根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度，由满足K在EV行驶模式下行驶时产生的损失)+ (发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失)} < (在串联行驶模式下产生的损失)的输出的上限值，导出EV输出许可值； 至少根据所述要求电力、所述EV输出上限值和所述EV输出许可值导出内燃机运转适宜度； 在所述内燃机的停止中所述内燃机运转适宜度的累计值超过了第I预定值时起动所述内燃机；以及 在所述内燃机的运转中所述内燃机运转适宜度的累计值低于比所述第I预定值低的第2预定值时停止所述内燃机。
【专利摘要】本发明的混合动力车辆的控制装置具备：内燃机起动部，其在内燃机(109)的停止中，至少根据电动机(101)的要求电力、EV输出上限值和EV输出许可值导出的内燃机运转适宜度的累计值超过了第1预定值时，起动内燃机(109)；以及内燃机停止部，其在内燃机(109)的运转中内燃机运转适宜度的累计值低于比第1预定值低的第2预定值时停止内燃机(109)。
【IPC分类】B60K6/448, B60K6/20, B60K6/48, B60W20/00, B60W10/26
【公开号】CN104903132
【申请号】CN201380070001
【发明人】山崎雄一郎
【申请人】本田技研工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年1月11日
【公告号】CA2895935A1, EP2944494A1, US20150336558, WO2014109065A1
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