專利名稱：車輛及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛及其控制方法，所述車輛包括內(nèi)燃機、利用來自該 內(nèi)燃機的至少一部分動力進行發(fā)電的發(fā)電單元、向車軸輸入動力或從車軸 輸出動力的電動機、與所述發(fā)電單元以及所述電動機進行電力交換的蓄電 單元。
背景技術(shù)：
以往，作為這種車輛而提出的車輛(例如，參照專利文件1)包括 發(fā)動機、連接在發(fā)動機的輸出軸并連接在驅(qū)動軸的行星齒輪、連接在行星 齒輪的第一馬達，連接在驅(qū)動軸的第二馬達、與所述兩個馬達進行電力交 換的電池。在該車輛中，當(dāng)電池的溫度低于規(guī)定溫度時，改變電池的目標(biāo) 充電狀態(tài)，控制發(fā)動機和兩個馬達使得以該目標(biāo)充電狀態(tài)對電池進行充放 電，由此強制性地對電池進行充放電，進行電池的暖機，發(fā)揮電池的性

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，可以認為發(fā)揮電池的性能對于提高車輛的動力性能以及提 高行駛能量的回收性能來說是極其重要的問題。因此，為了盡可能地發(fā)揮 電池的性能，需要更加適當(dāng)?shù)毓芾黼姵氐臓顟B(tài)。
本發(fā)明的車輛及其控制方法的主要目的在于更加適當(dāng)?shù)毓芾矶坞姵?等蓄電裝置，發(fā)揮其性能。
為了達到上述的主要目的本發(fā)明的車輛及其控制方法采用了以下的手段。
本發(fā)明的車輛，包括 內(nèi)燃機；發(fā)電單元，利用來自所述內(nèi)燃機的動力的至少一部分來發(fā)電；
電動機，向車軸輸入動力或從車軸輸出動力；
蓄電單元，與所述發(fā)電單元以及所述電動機進行電力交換；
溫度檢測單元，檢測所述蓄電單元的溫度；
需要驅(qū)動力設(shè)定單元，設(shè)定行駛所需要的需要驅(qū)動力；以及
控制單元，
當(dāng)作為禁止所述內(nèi)燃機的間歇運行的間歇運行禁止條件之一、所述被 檢測出的蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行所述內(nèi)燃機，并且控 制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單 元升溫的升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行 駛，
當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度且禁止 所述內(nèi)燃機的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立時，伴隨著所述 內(nèi)燃機的間歇運行，控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使 得以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，
當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度但是所 述其他的間歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述 內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單元升溫 的所述升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行 駛。
在本發(fā)明的車輛中，當(dāng)作為禁止內(nèi)燃機的間歇運行的間歇運行禁止條 件之一而蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行內(nèi)燃機，并且控制內(nèi) 燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得伴隨著使蓄電單元升溫的升溫用的充放 電而以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于第一 規(guī)定溫度且禁止內(nèi)燃機的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立時， 執(zhí)行內(nèi)燃機的間歇運行，并且控制內(nèi)燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得以 基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于第一規(guī)定溫 度但是其他的間歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行內(nèi)燃機，并且控制內(nèi)燃 機、發(fā)電單元以及電動機以使得伴隨著使蓄電單元升溫的升溫用的充放電而以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。即，當(dāng)作為禁止內(nèi)燃機的間歇運行 的間歇禁止條件中的一個而蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，在進行 升溫用的充放電的同時使充電單元升溫，當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于第一 規(guī)定溫度時，當(dāng)禁止內(nèi)燃機的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立 時執(zhí)行內(nèi)燃機的間歇運行，當(dāng)其他的間歇運行禁止條件成立時持續(xù)運行內(nèi) 燃機并且繼續(xù)進行蓄電單元的升溫用的充放電，因此，當(dāng)能夠進行內(nèi)燃機 的間歇運行時通過間歇運行能夠提高車輛的效率，當(dāng)無法進行內(nèi)燃機的間 歇運行時也能夠通過發(fā)揮蓄電單元的性能來提高車輛的性能。
在如上所述的本發(fā)明的車輛中，當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高 于等于比所述第一規(guī)定溫度高的第二規(guī)定溫度并且所述其他的間歇運行禁 止條件成立時，所述控制單元持續(xù)運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi)燃 機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力 的驅(qū)動力來行駛。此時，能夠避免進行不需要的升溫用的充放電。其中，
"第二規(guī)定溫度"能夠設(shè)定成蓄電單元適當(dāng)動作的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)的溫 度。
另外，在本發(fā)明的車輛中，所述控制單元能夠利用所述內(nèi)燃機的冷卻 水的溫度低于規(guī)定水溫的條件作為所述其他間歇運行禁止條件之一。
另外，在本發(fā)明的車輛中，所述控制單元能夠基于包括所述被檢測出 的蓄電單元的溫度在內(nèi)的所述蓄電單元的狀態(tài)來設(shè)定所述蓄電單元的輸入 輸出界限，并且控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得在 所述被設(shè)定的輸入輸出界限的范圍內(nèi)以所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力來行駛。
另外，在本發(fā)明的車輛中，所述發(fā)電單元是電力動力輸入輸出單元， 其連接在與車軸連結(jié)的所述驅(qū)動軸上并連接在能夠與所述驅(qū)動軸獨立地旋 轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機的輸出軸上，能夠伴隨著電力和動力的輸入輸出而將來自 所述內(nèi)燃機的動力的至少一部分向所述驅(qū)動軸輸出。在這種情況下，所述 電力動力輸入輸出單元包括輸入輸出動力的發(fā)電機；以及三軸式動力輸 入輸出單元，所述三軸式動力輸入輸出單元連接在所述內(nèi)燃機的輸出軸、 發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸以及所述驅(qū)動軸的三軸，并基于對所述三軸中的任意二軸 所輸入輸出的動力來對剩余的一軸進行動力的輸入輸出。本發(fā)明提供還一種車輛的控制方法，所述車輛包括內(nèi)燃機、利用來 自所述內(nèi)燃機的動力的至少一部分來發(fā)電的發(fā)電單元、向車軸輸入動力或 從車軸輸出動力的電動機、以及與所述發(fā)電單元以及所述電動機進行電力 交換的蓄電單元，其中所述方法包括如下步驟
(a) 設(shè)定行駛所需要的需要驅(qū)動力，
(b) 當(dāng)作為禁止所述內(nèi)燃機的間歇運行的間歇運行禁止條件之一、所述 蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi) 燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單元升溫的 升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，
當(dāng)所述蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度且禁止所述內(nèi)燃機 的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立時，伴隨著所述內(nèi)燃機的間 歇運行，控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得以基于所 述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，
當(dāng)所述蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度但是所述其他的間 歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi)燃機、所 述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單元升溫的所述升溫 用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。
根據(jù)本發(fā)明的車輛的控制方法，當(dāng)作為內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的間 歇禁止條件中的一個而蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行內(nèi)燃 機，并且控制內(nèi)燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得在進行使蓄電單元升溫 的升溫用的充放電的同時以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)蓄電單元 的溫度高于等于第一規(guī)定溫度且內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的其他的間歇運 行禁止條件不成立時，執(zhí)行內(nèi)燃機的間歇運行，并且控制內(nèi)燃機、發(fā)電單 元以及電動機以使得以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)蓄電單元的溫 度高于等于第一規(guī)定溫度但是其他的間歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行 內(nèi)燃機，并且控制內(nèi)燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得在進行使蓄電單元 升溫的升溫用的充放電的同時以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。SP，當(dāng) 作為內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的間歇禁止條件之一而蓄電單元的溫度低于 第一規(guī)定溫度時，在進行升溫用的充放電的同時使充電單元升溫，當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于第一規(guī)定溫度時，當(dāng)內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的其他 的間歇運行禁止條件不成立時執(zhí)行內(nèi)燃機的間歇運行，當(dāng)其他的間歇運行 禁止條件成立時持續(xù)運行內(nèi)燃機并且繼續(xù)進行蓄電單元的升溫用的充放 電，因此，當(dāng)能夠進行內(nèi)燃機的間歇運行時通過間歇運行能夠提高車輛的 效率，當(dāng)無法進行內(nèi)燃機的間歇運行時也能夠通過發(fā)揮蓄電單元的性能來 提高車輛的性能。
在如上所述的本發(fā)明的車輛的控制方法中，在所述步驟(b)中，當(dāng) 所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于比所述第一規(guī)定溫度高的第二規(guī) 定溫度并且所述其他的間歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行所述內(nèi)燃機， 并且控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得以基于所述被 設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。此時，能夠避免進行不需要的升溫用 的充放電。其中，"第二規(guī)定溫度"能夠設(shè)定成蓄電單元適當(dāng)動作的適當(dāng) 溫度范圍內(nèi)的溫度。
在如上所述的本發(fā)明的車輛的控制方法中，在所述步驟(b)中，利 用所述內(nèi)燃機的冷卻水的溫度低于規(guī)定水溫的條件作為所述其他間歇運行 禁止條件中的一個。
在如上所述的本發(fā)明的車輛的控制方法中，在所述步驟(b)中，基 于包括所述被檢測出的蓄電單元的溫度在內(nèi)的所述蓄電單元的狀態(tài)來設(shè)定 對所述蓄電單元的輸入輸出界限，并且控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以 及所述電動機以使得在所述被設(shè)定的輸入輸出界限的范圍內(nèi)以所述被設(shè)定 的需要驅(qū)動力來行駛。


圖1是示出作為本發(fā)明的一個實施例的混合動力汽車20的構(gòu)成的概 況的構(gòu)成圖2是示出電池溫度Tb和輸入輸出界限Win、 Wout的關(guān)系的一個例 子的說明圖3是示出電池50的剩余容量(SOC)和輸入輸出界限Win、 Wout 的校正系數(shù)之間的關(guān)系的 一個例子的說明圖；圖4是示出由實施例的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制
子程序的一個例子的流程圖5是示出需要扭矩設(shè)定用映射的一個例子的說明圖6是示出由實施例的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的間歇允否 判斷處理的 一個例子的流程圖7是示出根據(jù)發(fā)動機水溫Tw和電池溫度Tb的間歇禁止區(qū)域和間歇 允許區(qū)域的說明圖8是示出發(fā)動機22的動作曲線的一個例子以及設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*、 目標(biāo)扭矩T^的方式的說明圖9是示出當(dāng)以從發(fā)動機22輸出功率的狀態(tài)行駛時的動力分配統(tǒng)合 機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素中轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的共線圖IO是示出由混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的充放電需要量設(shè)定 處理的一個例子的流程圖ll是示出區(qū)域判斷用映射的一個例子的說明圖12是示出充放電需要量設(shè)定用映射的一個例子的說明圖13是示出變形例的混合動力汽車120的構(gòu)成的概況的構(gòu)成圖14是示出變形例的混合動力汽車220的構(gòu)成的概況的構(gòu)成圖。
具體實施例方式
接下來，利用實施利說明用于實施本發(fā)明的最優(yōu)的實施方式。 圖1是示出作為本發(fā)明的一個實施例的混合動力汽車20的構(gòu)成的概 況的構(gòu)成圖。如圖所示，實施例的混合動力汽車20包括發(fā)動機22、經(jīng) 由減震器28連接在作為發(fā)動機22的輸出軸的曲軸26上的三軸式的動力分 配統(tǒng)合機構(gòu)30、連接在動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30的可發(fā)電的馬達MG1、安裝 在連接在動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30上的作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸(ring gear shaft) 32a上的減速齒輪35、連接在該減速齒輪35的馬達MG2、控制車 輛整體的混合動力用電子控制單元70。
發(fā)動機22是由汽油或輕油等碳氫系燃料來輸出動力的內(nèi)燃機，并且 受到發(fā)動機用電子控制單元(以下稱作發(fā)動機ECU) 24的燃料噴射控制或點火控制、吸入空氣量調(diào)節(jié)控制等運行控制，其中，發(fā)動機用電子控制
單元24接收來自檢測冷卻發(fā)動機22的冷卻水的溫度(發(fā)動機溫度Tw) 的水溫傳感器23等檢測發(fā)動機22的運行狀態(tài)的各種傳感器的輸入。發(fā)動 機用電子控制單元24與混合動力用電子控制單元70進行通信，根據(jù)來自 混合動力用電子控制單元70的控制信號對發(fā)動機22進行運行控制，并且 根據(jù)需要將關(guān)于發(fā)動機22的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)輸出給混合動力用電子控制 單元70。
動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30包括具有外齒的太陽齒輪31、與該太陽齒輪 31配置在同心圓上的具有內(nèi)齒的環(huán)形齒輪32、與太陽齒輪31齒合并且與 環(huán)形齒輪32齒合的多個小齒輪33、以可自由地自傳且公轉(zhuǎn)的方式支撐多 個小齒輪33的齒輪架34，并且，所述動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30被構(gòu)成為將太 陽齒輪31、環(huán)形齒輪32、小齒輪33作為旋轉(zhuǎn)要素來發(fā)揮差動作用的游星 齒輪機構(gòu)。在動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30中，分別在齒輪架34上連接有發(fā)動機 22的曲軸26、在太陽齒輪31上連接有馬達MG1、在環(huán)形齒輪32上經(jīng)由 環(huán)形齒輪軸32a連接有減速齒輪35，當(dāng)馬達MG1作為發(fā)電機發(fā)揮功能 時，將從齒輪架34輸入的來自發(fā)動機22的動力根據(jù)太陽齒輪31和環(huán)形齒 輪32的齒數(shù)比分配在太陽齒輪31側(cè)和環(huán)形齒輪32側(cè)，當(dāng)馬達MG1作為 電動機發(fā)揮功能時，對從齒輪架34輸入的來自發(fā)動機22的動力和從太陽 齒輪31輸入的來自馬達MG1的動力進行統(tǒng)合并向環(huán)形齒輪32側(cè)輸出。 被輸出到環(huán)形齒輪32的動力從環(huán)形齒輪軸32a經(jīng)由齒輪機構(gòu)60以及差動 齒輪62最終被輸出給車輛的驅(qū)動輪63a、 63b。
馬達MG1和馬達MG2任一個都被構(gòu)成為既可以作為發(fā)電機驅(qū)動也可 以作為電動機驅(qū)動的公知的同步發(fā)電電動機，并且經(jīng)由逆變器41、 42與 電池50進行電力的交換。連接逆變器41、 42和電池50的電力線54被構(gòu) 成為各逆變器41、 42共用的正極母線和負極母線，從而利用馬達MG1、 MG2中的任一個發(fā)電的電力能夠被另一個馬達消耗。因此，電池50被從 馬達MG1、 MG2中的任一個產(chǎn)生的電力充電或者根據(jù)不足的電力放電。 如果通過馬達MG1、 MG2取得了電力收支平衡，電池50就不進行充放 電。馬達MG1、 MG2中的每一個都被馬達用電子控制單元(下稱馬達ECU) 40控制。向馬達ECU 40輸入為了控制馬達MG1、 MG2的驅(qū)動控 制而必要的信號、例如來自檢測馬達MG1、 MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的旋 轉(zhuǎn)位置檢測傳感器43、 44的信號和由未圖示的電流傳感器檢測出的被施 加在馬達MG1、 MG2上的相電流等，并且，從馬達ECU40輸出對逆變器 41、 42的開關(guān)控制信號。馬達ECU40與混合動力用電子控制單元70進行 通信，根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對馬達MG1、 MG2進行運行控制，并且根據(jù)需要將關(guān)于馬達MG1、 MG2的運行狀態(tài)的 數(shù)據(jù)輸出給混合動力用電子控制單元70。
電池50由鎳氫電池等二次電池構(gòu)成，由電池用電子控制單元(下稱 電池ECU) 52進行管理。向電池ECU 52輸入管理電池50所必要的信 號、例如來自設(shè)置在電池50的端子間的未圖示的電壓傳感器的端子間電 壓、來自安裝在與電池50的輸出端子連接的電力線54上的未圖示的電流 傳感器的充放電電流、來自安裝在電池50的溫度傳感器51的電池溫度 Tb，根據(jù)需要通過通信向混合動力用電子控制單元70輸出關(guān)于電池50的 狀態(tài)的數(shù)據(jù)。另外，電池ECU 52為了管理電池50而基于由電流傳感器檢 測出的充放電電流的累積值來計算剩余容量(SOC)、或者基于計算出的 剩余容量(SOC)和電池溫度Tb計算作為可以對電池50進行充放電的最 大允許電力的輸入輸出界限Win、 Wout。電池50的輸入輸出界限Win、 Wout可以用以下的方法設(shè)定基于電池溫度Tb設(shè)定輸入輸出界限Win、 Wont的基本值，基于電池50的剩余容量(SOC)設(shè)定輸出界限校正系數(shù) 和輸入界限校正系數(shù)，對設(shè)定的輸入輸出界限Win、 Wout的基本值乘上校 正系數(shù)。圖2示出了電池溫度Tb和輸入輸出界限Win、 Wout的關(guān)系的一 個例子，圖3示出了電池50的剩余容量(SOC)和輸入輸出界限Win、 Wout的校正系數(shù)之間的關(guān)系的一個例子。
混合動力用電子控制單元70被構(gòu)成為以CPU 72為中心的微處理器， 在CPU72之外，還包括存儲程序的ROM74、暫時存儲數(shù)據(jù)的RAM 76、 未圖示的輸入輸出端口以及通信端口 。經(jīng)由輸入端口向混合動力用電子控 制單元70輸入來自點火開關(guān)80的點火信號，來自檢測換檔桿81的操作位 置的換檔位置傳感器82的換檔位置SP、來自檢測加速踏板83的踏入量的加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc、來自檢測制動器踏板85的踏 入量的制動器踏板位置傳感器的86的制動器踏板位置BP、來自車速傳感 器88的車速V等。如前所述，混合動力用電子控制單元70經(jīng)由通信端口 與發(fā)動機ECU24、馬達ECU40、電池ECU52連接，并且與發(fā)動機ECU 24、馬達ECU40、電池ECU52進行各種控制信號的交換。
如上構(gòu)成的實施例的混合動力汽車20基于與駕駛員的加速踏板83的 踏入量相對應(yīng)的加速器開度Acc和車速V來計算應(yīng)該向作為驅(qū)動軸的環(huán)形 齒輪軸32a輸出的需要扭矩，對發(fā)動機22、馬達MG1、馬達MG2進行運 行控制以使得向環(huán)形齒輪軸32a輸出與所述需要扭矩對應(yīng)的需要動力。作 為發(fā)動機22、馬達MG1、馬達MG2的運行控制有扭矩變換運行模式、充 放電運行模式、馬達運行模式。其中，扭矩變換運行模式對發(fā)動機22進 行運行控制以使得從發(fā)動機22輸出與需要動力相當(dāng)?shù)膭恿Γ⑶覍︸R達 MG1、馬達MG2進行驅(qū)動控制以便將從發(fā)動機22輸出的所有動力由動力 分配統(tǒng)合機構(gòu)30、馬達MG1、馬達MG2進行扭矩變換輸出給環(huán)形齒輪軸 32a;充放電運行模式對發(fā)動機22進行運行控制以使得從發(fā)動機22輸出與 需要動力以及電池50的充放電所需的電力的和相當(dāng)?shù)膭恿?，并且對馬達 MG1、馬達MG2進行驅(qū)動控制以使得進行電池50的充放電的同時將從發(fā) 動機22輸出的電力的全部或一部分隨著由動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30、馬達 MG1、馬達MG2進行的扭矩變換而輸出給環(huán)形齒輪軸32a;馬達運行模 式，停止發(fā)動機22的運行，并對馬達MG2進行運行控制以使得將與來自 馬達MG2的需要動力相當(dāng)?shù)膭恿敵鼋o環(huán)形齒輪軸32a。
接下來，對如上構(gòu)成的實施例的混合動力汽車20的動作、特別是電 池50的充放電管理動作進行說明。圖4是示出由實施例的混合動力用電 子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制子程序的一個例子的流程圖。該子程序每 當(dāng)規(guī)定的時間(例如，每8msec)被重復(fù)執(zhí)行。
一旦執(zhí)行驅(qū)動控制子程序，則混合動力用電子控制單元70的CPU 72 首先執(zhí)行輸入以下控制所需的數(shù)據(jù)的處理(步驟SIOO):來自加速踏板位 置傳感器84的加速器開度Acc、來自車速傳感器88的車速V、馬達 MG1、 MG2的轉(zhuǎn)速Nml、 Nm2、發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne、電池50的輸入輸出界限Win、 Wout、電池50的充放電需要量PW等。其中，馬達MG1、 MCJ2的轉(zhuǎn)速Nml、 Nm2是從馬達ECU 40通過通信輸入的、基于由旋轉(zhuǎn) 位置檢測傳感器43、 44檢測出的馬達MG1、 MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置來計 算出的值。另外，發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne從發(fā)動機ECU 24通過通信輸入 的、由未圖示的曲軸位置傳感器檢測出的曲軸轉(zhuǎn)角來計算出的值。輸入輸 出界限Win、 Wout是從電池ECU 52通過通信輸入的、由電池ECU 52設(shè) 定的值。電池50的充放電需要量PM是被輸入的在后述的充放電需要量設(shè) 定處理中由混合動力用電子控制單元70設(shè)定的值。
一旦這樣輸入數(shù)據(jù)，就基于輸入的加速器開度Acc和車速V設(shè)定作為 車輛所需要的扭矩而應(yīng)該向與車輛的驅(qū)動輪63a、 63b連結(jié)的作為驅(qū)動軸的 環(huán)形齒輪軸32a輸出的需要扭矩Ti^以及應(yīng)該從發(fā)動機22輸出的需要功率 Pe* (步驟S110)。在實施例中用以下的方式設(shè)定需要扭矩Tr*:將加速 器開度Acc、車速V、以及需要扭矩T^的關(guān)系預(yù)先設(shè)定為需要扭矩設(shè)定 用映射(map)并存儲在ROM 74， 一旦提供加速器開度Acc和車速V就 從所儲存的映射中導(dǎo)出對應(yīng)的需要扭矩Tr*。圖5示出了需要扭矩設(shè)定用 映射的一個例子。需要功率Pe申能夠用以下的方式計算出對設(shè)定的需要 扭矩T^乘上環(huán)形齒輪軸32a的轉(zhuǎn)速Nr并減去電池50的充放電需要量Pb* 并加上損失。環(huán)形齒輪軸32a的轉(zhuǎn)速Nr能夠用以下方法求出對車速V 乘上換算系數(shù)k，或者將馬達MG2的轉(zhuǎn)速Nm2除以減速齒輪35的齒數(shù)比 Gr。
接下來，判斷發(fā)動機22是否在運行中(步驟S120)，當(dāng)發(fā)動機22為 運行中時，判斷發(fā)動機22的間歇運行是否被禁止(步驟S130)。是否允 許間歇運行的判斷是由混合動力用電子控制單元70通過執(zhí)行圖6中例示 的間歇允否判斷處理來進行的。在間歇允否判斷處理中，輸入由水溫傳感 器23檢測出的從發(fā)動機ECU 24通過通信發(fā)送的發(fā)動機22的發(fā)動機水溫 Tw、由溫度傳感器51檢測出的從電池ECU 52通過通信發(fā)送的電池溫度 Tb (步驟S300)，判斷輸入的發(fā)動機水溫Tw是否高于等于閾值Twref (步驟S310)，并且判斷輸入的電池溫度Tb是否高于等于閾值Tbref (步 驟S320)，當(dāng)發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值Twref并且電池溫度Tb高于等于閾值Tbref時，允許發(fā)動機22的間歇運行(步驟S330)，當(dāng)發(fā)動機 水溫Tw低于閾值Twref時或者當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時，禁止發(fā) 動機22的間歇運行(步驟S340)，結(jié)束本處理。其中，閾值Twref是用 于判斷是否需要發(fā)動機22的暖機的閾值，基于發(fā)動機22的樣式被設(shè)定為 例如40°C或45°C、 50°C等，閾值Tbref是用于判斷是否需要電池50的 暖機的閾值，基于電池50的樣式被設(shè)定為例如-15。C或-10。C、 -5。C等。 在圖7上示出了根據(jù)發(fā)動機水溫Tw和電池溫度Tb的間歇禁止區(qū)域和間歇 允許區(qū)域。如上所述，當(dāng)發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時為了進行發(fā)動 機22的暖機，并且當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時為了進行電池50的暖 機，而分別禁止發(fā)動機22的間歇運行。
當(dāng)發(fā)動機22的間歇運行沒有被禁止時，判斷在S110中設(shè)定的需要功 率Pef是否低于用于使發(fā)動機22停止運行的閾值Pstop (步驟S140)。其 中，閾值Pstop可以使用能夠使發(fā)動機22以較高的效率運行的功率區(qū)域的 下邊界值附近的值。
當(dāng)發(fā)動機22的間歇運行被禁止時或需要功率Pe+高于等于閾值Pstop 時，判斷出繼續(xù)發(fā)動機22的運行，根據(jù)發(fā)動機22的被設(shè)定的需要功率 Pe+來設(shè)定作為應(yīng)該運行發(fā)動機22的運行點的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne申和目標(biāo)扭矩 Te* (步驟S150)。該設(shè)定基于使發(fā)動機22更有效地動作的動作曲線和需 要功率P^來進行。圖8示出了發(fā)動機22的動作曲線的一個例子以及設(shè)定 目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne、目標(biāo)扭矩Te+的方式。如圖所示，目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne^^和目標(biāo)扭 矩Te^g夠通過動作曲線和需要功率Pe* (Ne*XTe*)恒定的曲線之間的 交點來求出。
接下來，利用發(fā)動機22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne^馬達MG2的轉(zhuǎn)速Nm2、動 力分配統(tǒng)合機構(gòu)30的齒數(shù)比P根據(jù)下式(1)計算馬達MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速 Nml*，并且基于計算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm"和輸入的馬達MGl的轉(zhuǎn)速Nml 根據(jù)下式(2)計算從馬達MG1應(yīng)該輸出的扭矩指令Tml* (步驟 S160)。其中，式(1)是對于動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素的力學(xué)關(guān) 系式。圖9示出了當(dāng)以從發(fā)動機22輸出功率的狀態(tài)行駛時的動力分配統(tǒng) 合機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素中轉(zhuǎn)速和扭矩的力學(xué)關(guān)系的共線圖。圖中，左邊的S軸表示作為馬達MG1的轉(zhuǎn)速Nml的太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速，C軸表示作為發(fā) 動機22的轉(zhuǎn)速Ne的齒輪架34的轉(zhuǎn)速，R軸表示對馬達MG2的轉(zhuǎn)速Nm2 除以減速齒輪35的齒數(shù)比Gr來獲得的環(huán)形齒輪軸32a的轉(zhuǎn)速Nr。如果利 用這些共線圖，則能夠容易地導(dǎo)出式(1) 。 R軸上的兩個粗線箭頭表示從 馬達MG1輸出的扭矩Tml作用到環(huán)形齒輪軸32a的扭矩以及從馬達MG2 輸出的扭矩Tm2經(jīng)由減速齒輪35作用到環(huán)形齒輪軸32a的扭矩。另外， 式(2)是用于使馬達MG1以目標(biāo)轉(zhuǎn)速NmP旋轉(zhuǎn)的反饋控制的關(guān)系式， 式(2)中，右邊第2項"kl"為比例項的增益，右邊第三項的"k2"為積分項的增益。iVmr^TV^l + ycO/yO-AM/p (1)= ycCTe * (1 + p) + Al(層* -濕)+ A:2 J (層* -濕)A ( 2 )并且，在需要扭矩T一上加上對扭矩指令Tm"除以動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30的齒數(shù)比P所獲得的值通過下式(3)計算臨時扭矩Tm2tmp (步驟S170),其中臨時扭矩Tm2tmp為從馬達MG2應(yīng)該輸出的扭矩的臨時的值，根據(jù)下式(4)以及(5)計算作為可以從馬達MG2輸出的扭矩的上下邊界的扭矩界限Tm2min、 Tm2max (步驟S180)，即，從電池50的輸入輸出界限Win、 Wout，分別減去在所設(shè)定的扭矩指令TmP上乘上當(dāng)前的馬達MG1的轉(zhuǎn)速Nml所獲得的馬達MG1的消耗電力(發(fā)電電力)，再對該偏差除以馬達MG2的轉(zhuǎn)速Nm2，對于設(shè)定的臨時扭矩Tm2tmp根據(jù)式(6)以扭矩界限Tm2min、 Tm2max進行限制，設(shè)定馬達MG2的扭矩指令Tm2f (步驟S190)。其中，式(3)能夠從圖9的共線圖容易地導(dǎo)出。rw2卿二(7V求+7M/;0)/GV (3)rm2 min = (, — Tml督附l) / A/w2 (4)max =— 7M ，ml) / 7Vw2 (5)7>w2* — max(min(rw2加p,r附2 max),J"w2 min) (6)一旦如上所述地設(shè)定發(fā)動機22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速N^以及目標(biāo)扭矩Te*、馬 達MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速NmP以及扭矩指令Tml*、馬達MG2的扭矩指令 Tm2*，則分別將發(fā)動機22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速N^以及目標(biāo)扭矩T^發(fā)送給發(fā)動機ECU 24、將馬達MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm"以及扭矩指令Tml*、馬達 MG2的扭矩指令Tm2f發(fā)送給馬達ECU 40 (步驟S200)，結(jié)束本子程 序。接收了目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nef以及目標(biāo)扭矩Te+的發(fā)動機ECU 24進行發(fā)動機 22的燃料噴射控制和點火控制等以使得發(fā)動機22以由目標(biāo)轉(zhuǎn)速N^以及 目標(biāo)扭矩T一所示出的運行點進行運行。另外，接收了扭矩指令Tml*、 扭矩指令Tm2M勺馬達ECU 40，進行逆變器41、 42的開關(guān)元件的開關(guān)控 制以使得馬達MGl以扭矩指令Tm"被驅(qū)動并且馬達MG2以扭矩指令 Tm2^皮驅(qū)動。由此，能夠在電池50的輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)將 需要扭矩Tr"俞出到作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a以此來行駛。此時，由 于發(fā)動機22的需要功率Pe+是在需要扭矩1>*上乘上環(huán)形齒輪軸32a的轉(zhuǎn) 速Nr并減去電池50的充放電需要量PM再加上損失的方式計算，因此電 池50正常情況下以相當(dāng)于充放電需要量PW的電力被充放電。在S140中，當(dāng)判斷為需要功率PeM氏于閾值Pstop時，判斷出應(yīng)該停 止發(fā)動機22的運行，將停止燃料噴射控制和點火控制并停止發(fā)動機22的 運行的控制信號發(fā)送給發(fā)動機ECU 24以使得發(fā)動機22停止(步驟 S210)，并且將馬達MG1的扭矩指令TmP的值設(shè)定為0 (步驟S220)。 并且，將值為0的扭矩指令Tm"代入上述的式(3)設(shè)定為臨時扭矩 Tm2tmp (步驟S170)，其中臨時扭矩Tm2tmp為應(yīng)該從馬達MG2輸出的 扭矩的臨時的值，將值為0的扭矩指令TmP代入上述的式(4)和式 (5)計算馬達MG2的扭矩界限Tm2min、 Tm2max (步驟S180)，并且 對臨時扭矩Tm2tmp根據(jù)式(6)以扭矩界限Tm2min、 Tm2max進行限制 以此設(shè)定馬達MG2的扭矩指令Tm2* (步驟S190)，將設(shè)定的扭矩指令 Tml*、 Tm2申發(fā)送給馬達ECU 40 (步驟S200)，結(jié)束本子程序。根據(jù)這 樣的控制，能夠停止發(fā)動機22的運行，在電池50的輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)將需要扭矩T^輸出給作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a以此來行 駛。在步驟S120中， 一旦判斷為發(fā)動機22不是運行中、即發(fā)動機22的 運行被停止，則判斷發(fā)動機22是否為起動過程中(步驟S230)、需要功 率Pe+是否高于等于用于起動的閾值Pstart (步驟S240)。其中，閾值Pstart可以使用能夠使發(fā)動機22以較高的效率運行的功率區(qū)域的下邊界值 附近的值，但是優(yōu)選的是為了使不頻繁地發(fā)生發(fā)動機22的運行停止和起 動而使用比上述的用于使發(fā)動機22停止運行的閾值Pstop更大的值。當(dāng)發(fā) 動機22的運行被停止、并且不是起動過程中、而且需要功率PeM氐于閾值 Pstart時，判斷出應(yīng)該繼續(xù)保持發(fā)動機22的運行被停止的狀態(tài)，執(zhí)行上述 的步驟S220、 S170 S200的處理。一旦在步驟S120中判斷出發(fā)動機22被停止運行、在步驟S230中判 斷不是發(fā)動機22的起動過程中、并在步驟S240中判斷出需要功率P^高 于等于閾值Pstart時，判斷出應(yīng)該起動發(fā)動機22，將發(fā)動機22的起動所 需要的起動時扭矩Tstart設(shè)定為馬達MG1的扭矩指令Tml* (步驟 S250)。并且，判斷發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne是否高于等于開始燃料噴射控制 和點火控制的轉(zhuǎn)數(shù)Nref (步驟S260)。由于當(dāng)前考慮的是發(fā)動機22的起 動開始時，因此發(fā)動機22的Ne小，沒有達到轉(zhuǎn)速Nref。因此，該判斷中 得到否定的結(jié)論，不開始燃料噴射控制和點火控制。接下來，將開始時扭 矩Tstart的扭矩指令Tm"代入上述的式(3)設(shè)定為臨時扭矩Tm2tmp(步驟S170)，其中臨時扭矩Tm2tmp為應(yīng)該從馬達MG2輸出的扭矩的 臨時的值，根據(jù)上述的式(4)和式(5)計算馬達MG2的扭矩界限 Tm2min、 Tm2max (步驟S180)，并且對臨時扭矩值Tm2tmp根據(jù)式(6)以扭矩界限Tm2min、 Tm2max進行限制以此設(shè)定馬達MG2的扭矩 指令Tm2* (步驟S190)，將設(shè)定的扭矩指令Tml*、 Tm2+發(fā)送給馬達 ECU 40 (步驟S200)，結(jié)束本子程序。一旦開始發(fā)動機22的起動，則在步驟S230中被判斷為是發(fā)動機22 的起動過程中，因此將開始時扭矩Tstart設(shè)定為馬達MG1的扭矩指令 Tml* (步驟S250)，等待發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne達到開始燃料噴射控制和 點火控制的轉(zhuǎn)數(shù)Nref (步驟S260)，將控制信號發(fā)送給發(fā)動機ECU 24以 使得開始進行燃料噴射控制和點火控制(步驟S270)。根據(jù)這樣的控制， 能夠一邊起動發(fā)動機22 —邊從馬達MG2在電池50的輸入輸出界限 Win、 Wout范圍內(nèi)將需要扭矩TP輸出給作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a以 此來行駛。來，對于設(shè)定在驅(qū)動控制子程序的步驟S100中被輸入的電池50的充放電需要量PM的處理進行說明。圖 10是示出由混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的充放電需要量設(shè)定處理的 一個例子的流程圖。該處理每當(dāng)規(guī)定的時間(例如，每幾msec)被重復(fù)執(zhí) 行。一旦執(zhí)行充放電需要量設(shè)定處理，則混合動力用電子控制單元70的 CPU 72輸入由水溫傳感器23檢測出的從發(fā)動機ECU 24通過通信發(fā)送的 發(fā)動機22的發(fā)動機水溫Tw、由溫度傳感器51檢測出的從電池ECU 52通 過通信發(fā)送的電池溫度Tb、由電池ECU 52計算出并通過通信發(fā)送的剩余 容量SOC (步驟S400)，判斷輸入的發(fā)動機水溫Tw和電池溫度Tb是否 在通常控制區(qū)域和應(yīng)該使電池50升溫的升溫控制區(qū)域中的任一個區(qū)域內(nèi)(步驟S410)，當(dāng)在通?？刂茀^(qū)域時(步驟S420)，將通常時所用的規(guī) 定剩余容量Sl (例如，55%、 60%、 65%等)設(shè)定為目標(biāo)剩余容量SOC*(歩驟S430)，當(dāng)在升溫控制區(qū)域時(步驟S420)，為了使電池50強制 性地充放電而將比通常時所用的規(guī)定剩余容量Sl低的低剩余容量S2 (例 如，40%、 45%、 50%等)和比通常時所用的規(guī)定剩佘容量Sl高的高剩余 容量S3 (例如，60%、 65%、 70%等)以規(guī)定的定時漸漸相互交替地設(shè)定 成剩余容量SOC* (步驟S440)。圖11示出了用于步驟S410的區(qū)域判斷 的區(qū)域判斷用映射的一個例子。如圖所示，升溫控制區(qū)域被規(guī)定為電池溫 度Tb低于閾值Tbref的區(qū)域、以及電池溫度Tb高于等于閾值Tbref但是 電池溫度Tb低于規(guī)定溫度T a且發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref的區(qū)域， 通?？刂茀^(qū)域被規(guī)定為之外的區(qū)域、即電池溫度Tb高于等于閾值Tbref且 發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值Twref的區(qū)域、電池溫度Tb高于等于規(guī)定溫 度Ta且發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref的區(qū)域。如在圖6的間歇允否判 斷處理中說明的那樣，當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時為了進行電池50 的暖機而禁止間歇運行，當(dāng)發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時為了進行發(fā) 動機22的暖機而禁止間歇運行。因此，當(dāng)發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值 Twref而發(fā)動機22的暖機結(jié)束了時，當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref時 視為電池50的暖機結(jié)束，進行發(fā)動機22的間歇運行，由此能夠提高車輛整體的效率。當(dāng)發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時，即使電池溫度Tb高于 等于閾值Tbref，發(fā)動機22的暖機也沒有結(jié)束，因此不能進行發(fā)動機22的 間歇運行。在這種情況下，進行升溫控制來繼續(xù)進行電池50的暖機比執(zhí) 行通常控制更能發(fā)揮電池50的能力。結(jié)果，能夠擴大輸入輸出界限 Win、 Wout (參照圖2和圖3)、提高車輛的動力性能，并且由于能夠通 過制動時馬達MG2的再生控制而回收更多的行駛能量，由此能夠提高車 輛整體的效率。當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時、以及電池溫度Tb高于 等于閾值Tbref但是電池溫度Tb低于規(guī)定溫度T a且發(fā)動機水溫Tw低于 閾值Twref時(當(dāng)電池50的暖機結(jié)束了但是發(fā)動機22的暖機沒有結(jié)束因 而發(fā)動機22不能進行間歇運轉(zhuǎn)時)，也基于上述的原因執(zhí)行電池50的升 溫控制。其中，規(guī)定溫度Tct被設(shè)定成比閾值Tbref更高的溫度，具體來 說，基于電池50的樣式設(shè)定成電池50適當(dāng)動作的適當(dāng)溫度范圍的下邊界 值附近的溫度，例如，-1000或-50C、 -0。C等。并且，基于設(shè)定的目標(biāo)剩余容量SOC^和輸入的剩余容量SOC設(shè)定充 放電需要量PM (步驟S450)，結(jié)束本處理。其中，在實施例中，充放電 需要量PM的設(shè)定通過以下的方式導(dǎo)出將目標(biāo)剩余容量SOC*、當(dāng)前的 剩余容量SOC、充放電需要量PM之間的關(guān)系預(yù)先求出并作為充放電需要 量設(shè)定用映射而存儲在ROM 74， 一旦提供目標(biāo)剩余容量SO(^和當(dāng)前的 剩余容量SOC則從映射中設(shè)定對應(yīng)的充放電需要量Pb*。圖12示出充放 電需要量設(shè)定用映射的一個例子?；谶@樣設(shè)定的充放電需要量PbH交定 在圖4的驅(qū)動控制字程序中應(yīng)該從發(fā)動機22輸出的需要功率Pe*，并且控 制發(fā)動機22和馬達MG1以及馬達MG2以使得發(fā)動機22以基于該需要功 率Pe+的運行點來運行并且需要扭矩T^被輸出給作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪 軸32a，由此，能夠通過與需要扭矩T一相對應(yīng)的扭矩行駛的同時能夠使電 池50的剩余容量SOC靠近目標(biāo)剩余容量SOC* 。根據(jù)上面說明的實施例的混合動力汽車20，用以下的方式控制發(fā)動機 22、馬達MG1以及馬達MG2:當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時，禁止發(fā) 動機22的間歇運行并且進行電池50的升溫控制的同時使需要扭矩1>*被 輸出到作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a;當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref且發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值Twref時，執(zhí)行發(fā)動機22的間歇運轉(zhuǎn)的同 時使需要扭矩1>*被輸出到作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a;當(dāng)電池溫度Tb 高于等于閾值Tbref但是發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時，禁止發(fā)動機 22的間歇運行并且繼續(xù)進行電池50的升溫控制的同時使需要扭矩Ti^被輸 出到作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a，由此當(dāng)包括電池50的暖機結(jié)束在內(nèi)發(fā) 動機22的間歇運行被允許時，通過進行發(fā)動機22的間歇運行能夠提高車 輛的效率，當(dāng)發(fā)動機22的間歇運行被禁止時，通過繼續(xù)進行電池50的暖 機能夠進一步發(fā)揮電池50的性能。結(jié)果，能夠進一步提高車輛的性能和 效率。在實施例的混合動力汽車20中，作為電池50的升溫控制進行了以下 控制將比通常時所用的規(guī)定剩余容量Sl低的低剩余容量S2和比通常時 所用的規(guī)定剩余容量Sl高的高剩余容量S3相互交替地設(shè)定為目標(biāo)剩余容 量SOC^以使得電池50根據(jù)該目標(biāo)剩余容量S0C4皮充放電，然而，也可 以將通常時所用的規(guī)定剩余容量Sl和低剩余容量S2相互交替地設(shè)定為目 標(biāo)剩余容量SOC*，并且也可以將通常時所用的規(guī)定剩余容量Sl和高剩余 容量S3相互交替地設(shè)定為目標(biāo)剩余容量SOC、此外，只要是能夠進行充 放電的同時使電池50升溫的，采用什么方法進行控制都可以。在實施例的混合動力汽車20中，在圖6的間歇允否判斷處理中基于 電池溫度Tb和發(fā)動機水溫Tw判斷了是否允許發(fā)動機22的間歇運行，但 是，并不限于此，也可以采用例如，在搭載有利用發(fā)動機22的散熱來 對客廂進行供暖的供暖系統(tǒng)的情況下，當(dāng)客廂內(nèi)有供暖需要時，禁止發(fā)動 機22的間歇運行。在實施例的混合動力汽車20中，如圖ll所示的那樣，當(dāng)電池溫度Tb 高于等于規(guī)定溫度Ta且發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時，執(zhí)行通?？?制，但是，也可以執(zhí)行升溫控制。在實施例的混合動力汽車20中，通過減速齒輪35對馬達MG2的動 力進行變速輸出給環(huán)形齒輪軸32a，但是，也可以如圖13的變形例的混 合動力汽車120所示的那樣，將馬達MG2的動力連接到與連接在環(huán)形齒 輪軸32a的車軸(驅(qū)動輪63a、 63b被連接的車軸)不同的車軸(圖13中連接在車輪64a、 64b上的車軸)上。
在實施例的混合動力汽車20中，將發(fā)動機22的動力經(jīng)由動力分配統(tǒng) 合機構(gòu)30輸出給連接在驅(qū)動輪63a、 63b的作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸 32a，但是也可以如圖14的變形例的混合動力汽車220所示的那樣，具 有連接在發(fā)動機22的曲軸26的內(nèi)轉(zhuǎn)子232以及連接在向驅(qū)動輪63a、 63b 輸出動力的驅(qū)動軸上的外傳子234，即具備將發(fā)動機22的動力的一部分傳 達給驅(qū)動軸并且將剩余的動力轉(zhuǎn)換成電力的對轉(zhuǎn)子電動機230。
另外，不限于應(yīng)用于這樣的混合動力汽車的情況，也可以應(yīng)用于汽車 以外的車輛。另外，也可以作為這樣的車輛的控制方法的方式來實施。
在這里，對于實施例的主要要素和記載在用于解決課題的手段部分的 發(fā)明的主要要素之間的對應(yīng)關(guān)系進行說明。在實施例中，發(fā)動機22相當(dāng) 于"內(nèi)燃機"、動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30和馬達MG1相當(dāng)于"發(fā)電單元"、 馬達MG2相當(dāng)于"電動機"、電池50相當(dāng)于"蓄電單元"，溫度傳感器 51相當(dāng)于"溫度檢測單元"，執(zhí)行基于加速器開度Acc和車速V設(shè)定需 要扭矩TP的圖4的驅(qū)動控制子程序的步驟S110的處理的混合動力用電子 控制單元70相當(dāng)于"需要驅(qū)動力設(shè)定單元"，進行圖4的驅(qū)動控制子程 序和圖6的間歇允否判斷處理以及圖10的充放電需要量設(shè)定處理的混合 動力用電子控制單元70、基于目標(biāo)轉(zhuǎn)速N^和目標(biāo)扭矩丁6*來控制發(fā)動機 22的發(fā)動機ECU24、基于扭矩指令Tm"、 Tm"來控制馬達MG1、 MG2 的馬達ECU 40相當(dāng)于"控制單元"。在這些子程序中，當(dāng)電池溫度Tb低 于閾值Tbref時，禁止發(fā)動機22的間歇運行，并且設(shè)定發(fā)動機22的目標(biāo) 轉(zhuǎn)速Ne申和目標(biāo)扭矩Te+并設(shè)定馬達MG1 、 MG2的扭矩指令Tml*、 Tm2+以使得進行電池50的升溫控制的同時在電池50的輸入輸出界限 Win、 Wout范圍內(nèi)向作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩T一以此 來行駛，并且將上述設(shè)定發(fā)送給發(fā)動機ECU24和馬達ECU40。當(dāng)電池溫 度Tb高于等于閾值Tbref并且發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值Twref時，進 行發(fā)動機22的間歇運行，并且設(shè)定發(fā)動機22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速N^和目標(biāo)扭矩 Te+并設(shè)定馬達MG1、 MG2的扭矩指令Tml*、 丁1112*以使得在電池50的 輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)向作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩T產(chǎn)以此來行駛，并且將上述設(shè)定發(fā)送給發(fā)動機ECU 24和馬達ECU 40。當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref但是發(fā)動機水溫Tw低于閾值 Twref時，禁止發(fā)動機22的間歇運行，并且設(shè)定發(fā)動機22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速 Ne+和目標(biāo)扭矩Te申并設(shè)定馬達MG1、 MG2的扭矩指令Tml*、 Tm2+以使 得在繼續(xù)進行電池50的升溫控制的同時在電池50的輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)向作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩Ti^以此來行 駛，并且將上述設(shè)定發(fā)送給發(fā)動機ECU 24和馬達ECU 40。馬達MG1相 當(dāng)于"大電機"，動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30相當(dāng)于"三軸式動力輸入輸出單 元"。另外對定子電動機230也相當(dāng)于"發(fā)電單元"。其中，"內(nèi)燃機" 并不限于利用汽油或輕油等碳氫系的燃料來輸出動力的內(nèi)燃機，也可以是 氫氣發(fā)動機等任何類型的內(nèi)燃機。"發(fā)電單元"并不限于組合了動力分配 統(tǒng)合機構(gòu)30和馬達MG1的單元或者對定子電動機230，只要是利用來自 內(nèi)燃機的動力的至少一部分來發(fā)電的都可以，例如，連接在與車軸連結(jié)的 驅(qū)動軸，并且連接在可與該驅(qū)動軸獨立地旋轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機的輸出軸，在 進行電力和動力的輸入輸出的同時能夠?qū)λ鲵?qū)動軸和所述輸出軸進行動 力的輸入輸出的等。"電動機"不限于作為同步發(fā)動電動機來構(gòu)成的馬達 MG2，也可以是感應(yīng)電動機等，只要是能夠?qū)︱?qū)動軸進行動力的輸入輸出 的就可以是任何類型的電動機。"蓄電單元"不限于作為鎳氫電池的電池 50，也可以是鋰離子電池等的其他的二次電池以及電容等，只要是能夠與 發(fā)電單元和電動機進行電力的交換的就都可以。"需要驅(qū)動力設(shè)定單元" 不限于基于加速器開度Acc和車速V設(shè)定需要扭矩T一的，也可以是僅 基于加速器開度Acc設(shè)定需要扭矩、或者在行駛路徑預(yù)先被設(shè)定的情況下 基于行駛路徑中的行駛位置來設(shè)定需要扭矩等，只要是設(shè)定行駛所需要的 需要驅(qū)動力的都可以。"控制單元"不限于混合動力用電子控制單元70、 發(fā)動機ECU 24、馬達ECU 40的組合，也可以由單一的電子控制單元構(gòu) 成。另外，"控制單元"并不限于進行以下控制當(dāng)電池溫度Tb低于閾 值Tbref時，禁止發(fā)動機22的間歇運行，并且控制發(fā)動機22和馬達 MG1、 MG2以使得在進行電池50的升溫控制的同時在電池50的輸入輸出 界限Win、 Wout范圍內(nèi)向作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩Tr*以此來行駛；當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref并且發(fā)動機水溫Tw高于 等于閾值Twref時，執(zhí)行發(fā)動機22的間歇運行，并且控制發(fā)動機22和馬 達MG1、 MG2以使得在電池50的輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)向作 為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩Ti^以此來行駛；當(dāng)電池溫度Tb 高于等于閾值Tbref但是發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時，禁止發(fā)動機 22的間歇運行，并且控制發(fā)動機22和馬達MG1、 MG2以使得在繼續(xù)進行 電池50的升溫控制的同時在電池50的輸入輸出界限Win、 Wout范圍內(nèi)向 作為驅(qū)動軸的環(huán)形齒輪軸32a輸出需要扭矩Ti^以此來行駛，只要是進行 以下控制的就都可以當(dāng)作為內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的間歇禁止條件中 的一個而蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行內(nèi)燃機，并且控制內(nèi) 燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得在進行使蓄電單元升溫的升溫用的充放 電的同時以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛；當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于 第一規(guī)定溫度且內(nèi)燃機的間歇運行被禁止的其它的間歇運行禁止條件不成 立時，執(zhí)行內(nèi)燃機的間歇運行，并且控制內(nèi)燃機、發(fā)電單元以及電動機以 使得以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛；當(dāng)蓄電單元的溫度高于等于第一 規(guī)定溫度但是其他的間歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行內(nèi)燃機，并且控 制內(nèi)燃機、發(fā)電單元以及電動機以使得在進行使蓄電單元升溫的升溫用的 充放電的同時以基于需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。"發(fā)電機"不限于作為 同步發(fā)電電動機來構(gòu)成的馬達MG1，也可以是感應(yīng)電動機等，只要能夠?qū)?驅(qū)動軸進行動力的輸入輸出的就可以是任何類型的電動機。"三軸式動力 輸入輸出單元"不限于上述的動力分配統(tǒng)合機構(gòu)30，具有雙齒輪式游星齒 輪機構(gòu)的、或者組合了多個游星齒輪機構(gòu)并將其連接在4個以上的軸的、 如差動齒輪這樣與游星齒輪具有不同的工作作用的等，只要是連接在驅(qū)動 軸、輸出軸以及發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸3個軸并且基于對該3個軸中的任一個軸 的輸入輸出的電力來對剩余的軸進行動力的輸入輸出的就都可以。實施例 的主要要素和記載在用于解決課題的手段部分的發(fā)明的主要要素之間的對 應(yīng)關(guān)系是實施例是用于具體地說明用于實施記載在用于解決課題的手段 部分的發(fā)明的最優(yōu)的實施方式的例子，由此并不限于記載在用于解決課題 的手段部分的發(fā)明要素。即，對于記載在用于解決課題的手段部分的發(fā)明的解釋，應(yīng)該基于該部分的記載來進行，實施例只是記載在用于解決課題 的手段部分的發(fā)明的具體的例子。
以上，利用實施例說明了本發(fā)明的實施方式，但是本發(fā)明不限于這樣 的實施例，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，無可厚非地可以以各種方式 來實施。
本申請主張2007年4月24日提出的日本專利申請第2007-114646號 的優(yōu)選權(quán)，其全部內(nèi)容以引用的方式包含在本發(fā)明中。 本發(fā)明能夠應(yīng)用于汽車制造產(chǎn)業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種車輛，包括內(nèi)燃機；發(fā)電單元，利用來自所述內(nèi)燃機的動力的至少一部分來發(fā)電；電動機，向車軸輸入動力或從車軸輸出動力；蓄電單元，與所述發(fā)電單元以及所述電動機進行電力交換；溫度檢測單元，檢測所述蓄電單元的溫度；需要驅(qū)動力設(shè)定單元，設(shè)定行駛所需要的需要驅(qū)動力；以及控制單元，當(dāng)禁止所述內(nèi)燃機的間歇運行的間歇運行禁止條件之一、所述被檢測出的蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，并且控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得所述內(nèi)燃機運行，并且伴隨著使所述蓄電單元升溫的升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度且禁止所述內(nèi)燃機的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立時，控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機，使得伴隨著所述內(nèi)燃機的間歇運行，以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度但是所述其他的間歇運行禁止條件成立時，控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機，使得所述內(nèi)燃機持續(xù)運行，并且伴隨著使所述蓄電單元升溫的所述升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。
2. 如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于比所述第一規(guī)定溫度高的 第二規(guī)定溫度并且所述其他的間歇運行禁止條件成立時，所述控制單元控 制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得所述內(nèi)燃機持續(xù)運 行，并且以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的車輛，其中，所述控制單元利用所述內(nèi)燃機的冷卻水的溫度低于規(guī)定水溫的條件作 為所述其他間歇運行禁止條件之一進行控制。
4. 如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的車輛，其中， 所述控制單元基于包括所述被檢測出的蓄電單元的溫度在內(nèi)的所述蓄電單元的狀態(tài)來設(shè)定所述蓄電單元的輸入輸出界限，并且控制所述內(nèi)燃 機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得在所述被設(shè)定的輸入輸出界限的 范圍內(nèi)以所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力來行駛。
5. 如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的車輛，其中， 所述發(fā)電單元是電力動力輸入輸出單元，其連接在與車軸連結(jié)的驅(qū)動軸上并連接在能夠與所述驅(qū)動軸獨立地旋轉(zhuǎn)的所述內(nèi)燃機的輸出軸上，能 夠伴隨著電力和動力的輸入輸出而將來自所述內(nèi)燃機的動力的至少一部分 向所述驅(qū)動軸輸出。
6. 如權(quán)利要求5所述的車輛，其中， 所述電力動力輸入輸出單元包括 輸入輸出動力的發(fā)電機；以及三軸式動力輸入輸出單元，所述三軸式動力輸入輸出單元連接在所述 內(nèi)燃機的輸出軸、發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸以及所述驅(qū)動軸這三軸上，并基于對所 述三軸中的任意二軸所輸入輸出的動力來對剩余的一軸進行動力的輸入輸 出。
7. —種車輛的控制方法，所述車輛包括內(nèi)燃機、利用來自所述內(nèi)燃 機的動力的至少一部分來發(fā)電的發(fā)電單元、向車軸輸入動力或從車軸輸出 動力的電動機、以及與所述發(fā)電單元以及所述電動機進行電力交換的蓄電單元，所述車輛的控制方法包括如下步驟(a) 設(shè)定行駛所需要的需要驅(qū)動力，(b) 當(dāng)作為禁止所述內(nèi)燃機的間歇運行的間歇運行禁止條件之一、所述 蓄電單元的溫度低于第一規(guī)定溫度時，運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi) 燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單元升溫的 升溫用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)所述蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度且禁止所述內(nèi)燃機 的間歇運行的其他的間歇運行禁止條件不成立時，伴隨著所述內(nèi)燃機的間 歇運行，控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得以基于所 述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛，當(dāng)所述蓄電單元的溫度高于等于所述第一規(guī)定溫度但是所述其他的間 歇運行禁止條件成立時，持續(xù)運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi)燃機、所 述發(fā)電單元以及所述電動機以使得伴隨著使所述蓄電單元升溫的所述升溫 用的充放電而以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。
8. 如權(quán)利要求7所述的車輛的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，當(dāng)所述被檢測出的蓄電單元的溫度高于等于比 所述第一規(guī)定溫度高的第二規(guī)定溫度并且所述其他的間歇運行禁止條件成 立時，持續(xù)運行所述內(nèi)燃機，并且控制所述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所 述電動機以使得以基于所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力的驅(qū)動力來行駛。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的車輛的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，利用所述內(nèi)燃機的冷卻水的溫度低于規(guī)定水溫 的條件作為所述其他間歇運行禁止條件之一。
10. 如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的車輛的控制方法，其中， 在所述步驟(b)中，基于包括所述被檢測出的蓄電單元的溫度在內(nèi)的所述蓄電單元的狀態(tài)來設(shè)定所述蓄電單元的輸入輸出界限，并且控制所 述內(nèi)燃機、所述發(fā)電單元以及所述電動機以使得在所述被設(shè)定的輸入輸出 界限的范圍內(nèi)以所述被設(shè)定的需要驅(qū)動力來行駛。
全文摘要
在一種包括發(fā)動機、連接在發(fā)動機的輸出軸和驅(qū)動軸的游星齒輪機構(gòu)、連接在游星齒輪機構(gòu)的第一馬達、對驅(qū)動軸能夠進行動力的輸入輸出的第二馬達、能夠與兩個馬達進行電力交換的電池的車輛中，進行以下的控制當(dāng)電池溫度Tb低于閾值Tbref時，禁止發(fā)動機的間歇運行，并且在進行電池的升溫控制的同時將需要扭矩輸出給驅(qū)動軸以此來行駛；當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref且發(fā)動機水溫Tw高于等于閾值Twref時，在執(zhí)行發(fā)動機的間歇運轉(zhuǎn)的同時將需要扭矩輸出給驅(qū)動軸以此來行駛；當(dāng)電池溫度Tb高于等于閾值Tbref但是發(fā)動機水溫Tw低于閾值Twref時，禁止發(fā)動機的間歇運行，并且在繼續(xù)進行電池的升溫控制的同時將需要扭矩輸出給驅(qū)動軸以此來行駛。
文檔編號B60K6/445GK101668669SQ200880013708
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者伊藤隆生, 山本幸治 申請人:豐田自動車株式會社