混合動力車輛的控制裝置制造方法
【專利摘要】在使內燃機停止而利用電動機進行行駛的狀態(tài)下使用該電動機中的任意一個使內燃機起動的情況下，能夠抑制驅動力的變化，而且特別能夠不產生延遲地使內燃機起動。一種混合動力車輛的控制裝置，所述混合動力車輛具備內燃機和由蓄電裝置供給電力的兩個電動機，所述混合動力車輛的控制裝置的特征在于，具備：判斷單元(步驟S2)，在使內燃機停止且使用兩個電動機進行行駛的狀態(tài)下，對蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下這一情況進行判斷；及驅動力限制單元(步驟S3)，在判斷為蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下時，將使用兩個電動機輸出的動力來使混合動力車輛行駛的驅動力限制為比設計上預先規(guī)定的最大驅動力小的容許驅動力。
【專利說明】混合動力車輛的控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具備內燃機及馬達等種類不同的動力裝置作為車輛的動力源的混合動力車輛的控制裝置。

【背景技術】
[0002]以往，作為具備內燃機和電動機的混合動力車輛，已知有如下構成的車輛:將內燃機輸出的動力通過動力分配機構分配而向具備發(fā)電功能的電動機側和與驅動輪連接的輸出側傳遞。該動力分配機構例如通過由多個旋轉要素組成的差動機構來構成，在任意一個旋轉要素上連結內燃機，在另一個旋轉要素上連結電動機，又一個旋轉要素成為輸出構件，通過這三個旋轉要素產生的差動作用，將從內燃機輸入的動力向電動機側和輸出構件側分配，且電動機產生反力，由此根據該電動機的轉速能夠適當地控制內燃機的轉速。由于該電動機作為發(fā)電機發(fā)揮功能而產生反力，因此將該電動機產生的電力變化成機械性的驅動力并輸出的第二電動機也與輸出構件或輸出軸連結設置，這種混合動力形式有時稱為雙馬達混合動力?；旌蟿恿囕v如此具備內燃機和電動機作為驅動力源，而且能夠分別對它們獨立地進行控制并進行驅動。因此，在混合動力車輛中，能夠設定僅利用內燃機進行行駛的模式、僅利用電動機進行行駛的模式、通過內燃機和電動機這兩者進行行駛的模式等多個行駛模式。
[0003]例如，在美國專利申請公開第2009/0082171號說明書中記載了一種混合動力車輛，具備發(fā)動機和兩個電動發(fā)電機作為動力源，且具備行星齒輪機構，該行星齒輪機構包括:經由離合器或制動器而與第一電動發(fā)電機及發(fā)動機連結的齒圈；與第二電動發(fā)電機連結的太陽輪；經由輸出件而與驅動輪連接的行星輪架。尤其是公開了一種電氣性的變速機構，通過所述離合器、制動器的卡合釋放的狀態(tài)與使其動作的動力源的組合，能夠設定多個行駛模式。該電氣性的變速機構構成為能夠使行駛模式轉變成使兩個電動發(fā)電機驅動的雙馬達電動模式、僅使第二電動發(fā)電機驅動的單馬達電動模式、使發(fā)動機及第二電動發(fā)電機驅動的分配模式。
[0004]另外，在日本特開平08-295140號公報中記載了一種混合動力車輛，通過行星齒輪機構來構成動力分配機構，將發(fā)動機輸出的動力向行星輪架輸入，并且在太陽輪上連結發(fā)電機馬達，從齒圈輸出轉矩并向該轉矩加減電動馬達產生的轉矩。該混合動力車輛還具備將發(fā)動機與行星輪架一起固定的制動器。使發(fā)動機停止而利用發(fā)電機馬達的動力行駛時，通過制動器將行星輪架固定，由此能夠使動力分配機構作為減速器發(fā)揮功能。
[0005]混合動力車輛是以如下的情況作為目的之一而開發(fā)的車輛:使內燃機以能量效率良好的運轉點進行運轉，而且進行能量再生等，由此盡可能地減少燃料消耗量。因此，在蓄電池等蓄電裝置中的蓄電剩余量充分、而且由油門開度等表示的負荷小等情況下，設定向電動機供電而利用該電動機的輸出進行行駛的所謂EV行駛模式。這種情況下，內燃機為了減少燃料的消耗而停止，而且為了避免所謂牽連旋轉引起的動力損失而從向驅動輪傳遞動力的構成要素分開。
[0006]另一方面，為了驅動電動機而從蓄電裝置能夠取出的電力存在限度，因此在以EV行駛模式進行行駛的過程中，需要確保使內燃機起動而行駛用的驅動力，而且需要向蓄電裝置蓄電?；蛘撸谟捎谟烷T踏板被踏入等而要求驅動力增大的情況下，為了輸出該要求驅動力而需要使內燃機起動。用于使內燃機起動的所謂電動回轉轉矩在混合動力車輛中通過被搭載作為動力源的電動機而產生。即，在前述的各文獻記載的混合動力車輛中，使兩個電動發(fā)電機一起作為電動機發(fā)揮功能而進行所謂EV行駛，因此在使內燃機起動時，將上述的電動機中的任一方使用于內燃機的電動回轉。因此，例如在EV行駛中，蓄電剩余量下降而內燃機的起動的判定成立，直接使內燃機進行電動回轉時，由兩個電動發(fā)電機輸出的驅動力下降成由一個電動發(fā)電機輸出的驅動力，這樣的驅動力的下降可能成為沖擊而被搭乘者感覺到，或者意外的驅動力下降可能成為不適感的要因。而且，在應使內燃機起動的狀態(tài)成立時，若以利用任一方的電動發(fā)電機輸出該時刻的驅動力且將另一方的電動發(fā)電機使用于內燃機的電動回轉的方式對輸出行駛用的驅動力的電動發(fā)電機進行變更，則該變更控制難以避免地變得復雜，而且控制花費時間，存在產生內燃機的起動的延遲的可能性。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明著眼于上述的技術課題而作出，目的在于提供一種混合動力車輛的控制裝置，在使內燃機停止而利用電動機進行行駛的狀態(tài)下使用該電動機使內燃機起動時，能夠抑制驅動力的變化，而且特別能夠不產生延遲地使內燃機起動。
[0008]為了實現上述的目的，本發(fā)明涉及一種混合動力車輛的控制裝置，所述混合動力車輛具備內燃機和由蓄電裝置供給電力的兩個電動機，且構成為能夠選擇使用所述內燃機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)和使所述內燃機停止且使用至少任意一個所述電動機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)，所述混合動力車輛的控制裝置的特征在于，具備:判斷單元，在使所述內燃機停止且從所述蓄電裝置向所述兩個電動機供給電力而使用這兩個電動機進行行駛的狀態(tài)下，對所述蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下這一情況進行判斷；及驅動力限制單元，在通過該判斷單元判斷為所述蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下時，將使用所述兩個電動機輸出的動力來使所述混合動力車輛行駛的驅動力限制為比設計上預先規(guī)定的最大驅動力小的容許驅動力。
[0009]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述驅動力限制單元構成為將所述容許驅動力設定為任意一個所述電動功能夠輸出的設計上預先規(guī)定的最大驅動力以下。
[0010]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述驅動力限制單元構成為與所述蓄電裝置的蓄電剩余量的下降對應地使所述容許驅動力下降。
[0011]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述第一基準值是比起動所述內燃機的判定成立的第二基準值大的值，且構成為與表示所述混合動力車輛的動作狀態(tài)的檢測值對應地變化。
[0012]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述混合動力車輛的控制裝置還具備內置所述電動機且將從所述內燃機輸出的動力朝向驅動輪輸出的變速驅動橋、及對所述電動機進行控制的控制器，所述檢測值包括所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度、及車速中的至少任意一個。
[0013]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述第一基準值在所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、及基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度中的任意一個溫度高時設定為比該溫度低時大的值。
[0014]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述第一基準值在所述車速快時設定為比車速慢時大的值。
[0015]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述驅動力限制單元構成為在車速快時將所述容許驅動力設定為與車速慢時相比較小的值。
[0016]本發(fā)明以上述的發(fā)明為基礎，涉及一種混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，所述驅動力限制單元構成為在所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、及基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度中的任意一個溫度高時將所述容許驅動力設定為比該溫度低時小的值。
[0017]根據本發(fā)明，在使內燃機停止而使用從兩個電動機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)下，通過判斷單元判斷為蓄電剩余量為第一基準值以下時，通過驅動力限制單元能夠將驅動力限制為容許驅動力，因此能夠防止在使內燃機起動時產生驅動力不足。而且，雖然限制驅動力，但是車輛能夠在容許驅動力內行駛，因此能夠使兩個電動機作為動力源發(fā)揮功能，從而能夠進行電力利用率良好的狀態(tài)下的行駛。而且，能夠避免蓄電剩余量與關于作為內燃機的起動條件的蓄電剩余量的閾值相比下降的情況，能夠防止蓄電裝置劣化。
[0018]根據本發(fā)明，通過驅動力限制單元將使用兩個電動機而行駛用的驅動力限制成使用任意一個電動機能夠行駛的最大驅動力以下，因此即便將另一方的電動機使用于內燃機的起動，也能夠防止使該內燃機起動的情況成為原因的驅動力不足的發(fā)生。因此，能夠防止或抑制如下的情況:在使內燃機起動時，驅動力暫時下降，或產生沖擊，或給搭乘者帶來不適感。
[0019]根據本發(fā)明，由于能夠與蓄電剩余量的變化對應地使容許驅動力變化，因此能夠與車輛的行駛狀態(tài)對應地限制容許驅動力，并且能夠防止該容許驅動力成為必要以上的情況。因此，車輛能夠發(fā)揮與行駛狀態(tài)對應的充分的驅動力。
[0020]根據本發(fā)明，基于比內燃機的起動判定所使用的第二基準值大的值的第一基準值與蓄電剩余量的比較結果，能夠將驅動力限制為容許驅動力，能夠預測內燃機的起動而限制驅動力。因此，在發(fā)動機起動條件成立時，利用被限制成容許驅動力的驅動力進行行駛，因此能夠防止或抑制起動時的驅動力不足。而且，該第一基準值與表示車輛的動作狀態(tài)的檢測值對應地變化，因此即使蓄電剩余量急劇下降而內燃機起動，也能夠以確保充分的蓄電剩余量的狀態(tài)進行行駛。而且，能夠防止蓄電裝置過放電而劣化。
[0021]根據本發(fā)明，能夠根據構成要素的溫度來使第一基準值變化，因此能夠防止電動機、控制器、變速驅動橋等成為高溫狀態(tài)而發(fā)生劣化的情況。
[0022]根據本發(fā)明，能夠使關于蓄電裝置的蓄電剩余量的基準值與車速或各種構成要素的溫度對應地變化，因此能夠在具有可發(fā)揮車輛行駛用的驅動力的蓄電剩余量的狀態(tài)下，將該驅動力限制成容許驅動力。
[0023]根據本發(fā)明，由于將容許驅動力在相對的高車速側或高溫側限制成較小值，因此即使在上述高車速側或高溫側使內燃機起動，也能夠防止行駛用的驅動力不足。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是用于說明本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置的控制的流程圖。
[0025]圖2是表示基于SOC的變化而被限制的容許驅動力發(fā)生變化的情況的圖。
[0026]圖3是表示SOC的推移與容許驅動力的推移的關系的時間圖。
[0027]圖4是示意性地表示搭載有本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置的車輛的概要圖。
[0028]圖5是關于構成動力分配機構的行星齒輪機構的共線圖，(a)表示EV模式的情況，(b)表示發(fā)動機起動的情況。
[0029]圖6是表示基于SOC和車速而被限制的容許驅動力的圖。
[0030]圖7是表示基于車速的變化而被限制的容許驅動力發(fā)生變化的情況的圖。
[0031]圖8是表示基于溫度的變化而被限制的容許驅動力發(fā)生變化的情況的圖。
[0032]圖9是示意性地表示本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置的另一例的概要圖。
[0033]圖10是示意性地表示本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置的另一例的概要圖。

【具體實施方式】
[0034]以下，基于具體例來說明本發(fā)明。本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置控制從所謂EV (Electric Vehicle)模式向所謂HV (Hybrid Vehicle)模式的模式轉變，所謂EV(Electric Vehicle)模式是僅通過從電動機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)，所謂HV(Hybrid Vehicle)是通過從電動機及內燃機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)。具體而言，是以從EV模式向HV模式切換時使內燃機起動的車輛為對象，在預測到要使內燃機起動時，在EV模式中作為向HV模式切換的準備狀態(tài)而限制通過電動機輸出的動力能夠行駛的驅動力的混合動力車輛的控制裝置。即，本發(fā)明的對象的車輛是具備內燃機及電動機作為種類不同的動力裝置的混合動力車輛。需要說明的是，在以下的說明中，有時將“模式”稱為“行駛模式”。而且，有時將設定為EV模式的車輛行駛的情況稱為“EV行駛”，同樣，有時將以HV模式行駛的情況稱為“HV行駛”。以下，參照附圖，說明本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置的具體例。
[0035]首先，說明搭載有本發(fā)明的一實施方式的混合動力車輛的控制裝置的車輛的構成要素、傳遞來自動力源的動力的路徑。圖4是示意性地表示搭載有該混合動力車輛的控制裝置的車輛的概要圖，示意性地表示動力傳遞路徑。在該混合動力車輛中，作為種類不同的動力裝置，具備:使汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機等燃燒燃料而輸出動力的作為內燃機的發(fā)動機I ;兼具被供給電力而輸出動力的功能和通過外力而強制性地旋轉并進行發(fā)電的功能的第一電動發(fā)電機2及第二電動發(fā)電機3。動力源是指發(fā)揮輸出通過驅動輪產生驅動力用的動力的功能的動力裝置。而且，動力傳遞路徑是指對從動力裝置輸出的動力進行傳遞的路徑。需要說明的是，在圖中，有時將發(fā)動機I記為“ENG”，同樣將第一電動發(fā)電機2記為“MG1”，將第二電動發(fā)電機3記為“MG2”。而且，電動發(fā)電機2、3構成為被供給由未圖示的蓄電裝置蓄積的電力，或者向蓄電裝置供給發(fā)電的電力。
[0036]在從該發(fā)動機I到驅動輪的動力傳遞路徑中，設置具有對發(fā)動機I輸出的動力進行分配的功能的動力分配機構4。動力分配機構4由具備三個旋轉要素的差動機構構成，在圖4所示的例子中，由單小齒輪型的行星齒輪機構構成。該行星齒輪機構即動力分配機構4具備:作為外齒輪的太陽輪Sn ;相對于太陽輪Sn而配置在同心圓上的作為內齒輪的齒圈Rg ;將以與太陽輪Sn、齒圈Rg嚙合的狀態(tài)配置的小齒輪Pn保持為能夠自轉且能夠公轉的行星輪架Cr。在太陽輪Sn上連結有第一電動發(fā)電機2。在行星輪架Cr上連結有發(fā)動機
I。在齒圈Rg上經由輸出側的構件而連結有未圖示的驅動輪。
[0037]從發(fā)動機I傳遞動力的旋轉軸5以一體旋轉的方式與該動力分配機構4的行星輪架Cr連結。該旋轉軸5以與發(fā)動機I的曲軸一體旋轉的方式形成。而且，如圖4例示那樣，在動力傳遞路徑上的發(fā)動機I與動力分配機構4之間設有選擇性地使旋轉軸5及行星輪架Cr的旋轉停止的制動器機構B。作為連結要素的該制動器機構B構成為能夠切換成在發(fā)動機I與動力分配機構4之間能夠進行轉矩傳遞的釋放狀態(tài)、及不能進行該轉矩傳遞的卡合狀態(tài)。
[0038]該制動器機構B只要是進行旋轉軸5的停止和該停止的解除的機構即可，可以是嚙合式的機構或摩擦式的機構等任一形式的機構。例如，在圖4所示的例子中，由爪形離合器等嚙合式的離合器構成。對該制動器機構B的結構進行說明時，如圖4例示那樣，設有與旋轉軸5 —體化的輪轂6。在該輪轂6的外周部形成有花鍵，與該花鍵嵌合的套筒7配置在輪轂6的外周側。并且，套筒7構成為通過未圖示的促動器，使輪轂6的外周側在軸線方向上前后移動。即，在套筒7的外周部也形成有花鍵，與套筒7的外周部的花鍵嵌合的圓筒狀構件8一體化地設于殼體等固定部。因此，制動器機構B利用套筒7使輪轂6與固定部結合，由此使旋轉軸5及行星輪架Cr的旋轉停止。
[0039]另外，作為輸出構件的輸出齒輪9以成為一體旋轉的方式與動力分配機構4的齒圈Rg連結。輸出齒輪9經由副軸齒輪對10與作為終減速器的差速器15連結。S卩，安裝在副軸12上的副軸從動齒輪11與輸出齒輪9嚙合，而且，與副軸12 —體的副軸驅動齒輪13與差速器15的齒圈14嚙合。上述副軸從動齒輪11及副軸12以及副軸驅動齒輪13構成副軸齒輪對10。并且，從該差速器15經由車軸16向左右的驅動輪傳遞動力。
[0040]此外,在動力分配機構4的太陽輪Sn上連結有第一電動發(fā)電機2。第一電動發(fā)電機2中的與轉子一體化的旋轉軸是從第一電動發(fā)電機2輸出動力的輸出軸，該旋轉軸與動力分配機構4的太陽輪Sn以一體旋轉的方式連結。
[0041]另外，雖然未圖不，但是在該混合動力車輛上搭載有蓄積用于向電動發(fā)電機2、3供電的電力的蓄電池等蓄電裝置、設置在該電動發(fā)電機2、3與蓄電裝置之間的逆變器。而且，用于控制蓄電池或逆變器等電動發(fā)電機2、3的器械相當于本發(fā)明的控制器。而且，進行能量再生，將電動發(fā)電機2、3發(fā)電的電力經由逆變器向蓄電裝置蓄電。而且，電動發(fā)電機2、3內置于變速驅動橋而構成其一部分。
[0042]而且，在該混合動力車輛上設有對動力裝置的動作狀態(tài)和連結要素的動作狀態(tài)進行控制的電子控制裝置。該電子控制裝置由以運算處理裝置、存儲裝置、輸入輸出接口為主體的微型計算機構成。即，本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置由該電子控制裝置構成。
[0043]對于該電子控制裝置輸入對發(fā)動機I的轉速、電動發(fā)電機2、3的轉速、蓄電裝置的蓄電剩余量S0C(State Of Charge)、車速、加速度、油門踏板的操作狀態(tài)、制動踏板的操作狀態(tài)、車軸16的轉速、驅動輪的轉速等進行檢測的傳感器信號。而且，各種數據與各種的控制程序一起存儲于電子控制裝置的存儲裝置。因此，基于向電子控制裝置輸入的信號及存儲的數據，才電子控制裝置輸出對構成要素進行控制的信號。例如，存在對發(fā)動機I進行控制的信號、對電動發(fā)電機2、3進行控制的信號、對制動器機構B進行控制的信號等。需要說明的是，在以下的說明中，將蓄電裝置的蓄電剩余量SOC簡記為“SOC”進行說明。
[0044]而且，在電子控制裝置具備的存儲裝置內存儲有與車輛的行駛狀況對應的檢測值。具體而言，車速、S0C、電動發(fā)電機2、3的溫度、逆變器的溫度、蓄電池的溫度、控制器的溫度、驅動力、要求驅動力等檢測值、及車速的變化、SOC的變化、溫度的變化等的推移存儲于電子控制裝置的存儲裝置。需要說明的是，控制器的溫度也可以根據蓄電池的溫度或逆變器的溫度來推定。而且，在存儲裝置內也可以存儲在切換行駛模式的控制中參照的映射。
[0045]接著，參照圖5，說明關于構成動力分配機構4的行星齒輪機構的共線圖。圖5所示的共線圖是利用豎線表示動力分配機構等差動裝置具備的多個旋轉要素，將豎線彼此的間隔設為與該豎線表示的旋轉要素彼此的齒輪比對應的間隔，通過豎線方向的長度來表示上述的旋轉要素的轉速的周知的圖。因此，與各旋轉要素連結的發(fā)動機1、第一電動發(fā)電機
2、第二電動發(fā)電機3的關系如圖5例示的共線圖所示。該動力分配機構4由單小齒輪型行星齒輪機構構成，因此在共線圖中，表示連結有第一電動發(fā)電機2的太陽輪Sn和連結有第二電動發(fā)電機3的齒圈Rg的豎線位于位左右兩側，在上述豎線之間存在有表示通過制動器機構B使旋轉停止或者與發(fā)動機I連結的行星輪架Cr的豎線。
[0046]此外，該混合動力車輛的控制裝置能夠設定至少兩個行駛模式。例如，能夠設定使發(fā)動機I停止并使電動發(fā)電機2、3中的至少任意一個作為動力源發(fā)揮功能的EV模式、使發(fā)動機I及第二電動發(fā)電機3作為動力源發(fā)揮功能的HV模式。而且，設定與作為連結要素的制動器機構B的卡合狀態(tài)或釋放狀態(tài)對應的行駛模式。以下，詳細說明各行駛模式。
[0047]首先，詳細說明通過混合動力車輛的控制裝置設定的多個行駛模式中的EV模式。具體而言，是第一電動發(fā)電機2及第二電動發(fā)電機3作為動力源發(fā)揮功能的行駛模式。即，是使發(fā)動機I停止并基于來自第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩和來自第二電動發(fā)電機3的輸出轉矩來使車輛行駛的EV模式。該EV模式在使制動器機構B卡合的狀態(tài)下，通過使第一電動發(fā)電機2反轉并使第二電動發(fā)電機3正轉來設定。正轉是與發(fā)動機I的旋轉方向相同的方向的旋轉。而且，反轉是與發(fā)動機I的旋轉方向相反的方向的旋轉。若利用共線圖表示該EV模式，則如圖5(a)所例示那樣。這種情況下，第一電動發(fā)電機2輸出的轉矩向動力分配機構4的太陽輪Sn傳遞。而且，第二電動發(fā)電機3輸出的轉矩向與動力分配機構4的齒圈Rg連結的副軸齒輪對10傳遞。
[0048]另外，通過圖5(a)的共線圖來說明EV模式中的轉矩放大時，通過以通過制動器機構B固定的行星輪架Cr為支點，以太陽輪Sn為力點且以齒圈Rg為作用點的杠桿的原理能夠說明。表示太陽輪Sn的豎線與表示行星輪架Cr的豎線的間隔為“I”時，根據表示行星輪架Cr的豎線與表示齒圈Rg的豎線的間隔成為太陽輪Sn的齒數與齒圈Rg的齒數之比即齒輪比的情況，作用于力點的力在作用點處增大的杠桿的原理起作用。因此，向使第一電動發(fā)電機2的轉速增大的方向發(fā)揮作用的轉矩由動力分配機構4放大而向輸出齒輪9傳遞。而且，從第一電動發(fā)電機2作用于太陽輪Sn的轉矩是向反轉方向發(fā)揮作用的轉矩、所謂反力轉矩。因此，如共線圖所示，圖中向下地作用在作為力點的太陽輪Sn上的反力轉矩起作用，由此作用于輸出齒輪9的轉矩增大。因此，在EV模式下，能夠增大起步時等低車速的狀態(tài)下的驅動轉矩或最大轉矩，能夠進行與駕駛員的要求相符的行駛。
[0049]接著，說明使發(fā)動機I作為動力源發(fā)揮功能的HV模式。在該HV模式中，發(fā)動機I輸出的動力通過動力分配機構4分配成使第一電動發(fā)電機2作為發(fā)電機發(fā)揮功能的動力、使驅動輪驅動的動力。而且，在從EV模式向HV模式切換時，發(fā)動機I通過第一電動發(fā)電機2而起動。若通過共線圖表示該發(fā)動機I的起動時，則如圖5(b)例示那樣。這種情況下，第一電動發(fā)電機2輸出的轉矩為了控制發(fā)動機I的轉速而使用。而且，作為電動機發(fā)揮功能的第二電動發(fā)電機3輸出的轉矩向驅動輪傳遞。即，HV模式是在SOC下降時或以比較高車速行駛時設定的行駛模式，主要基于發(fā)動機I的輸出進行行駛，將該發(fā)動機I的輸出的一部分暫時轉換成電力而向驅動輪傳遞的行駛模式。因此，HV模式在使制動器機構B釋放的狀態(tài)下，通過使發(fā)動機I動作并以通過第一電動發(fā)電機2發(fā)電的電力使第二電動發(fā)電機3正轉來設定。具體而言，在該實施方式的HV模式中，將制動器機構B釋放而驅動發(fā)動機1，將該發(fā)動機I的動力向動力分配機構4輸入，進而將發(fā)動機I輸出的動力分配成第一電動發(fā)電機2側和輸出齒輪9側,使第一電動發(fā)電機2作為發(fā)電機發(fā)揮功能,將該電力向第二電動發(fā)電機3供給而使其作為電動機發(fā)揮功能。
[0050]另外，通過共線圖來說明HV模式的轉矩放大時，通過第一電動發(fā)電機2使作用于行星輪架Cr的轉矩的旋轉方向的相反方向的轉矩作用于太陽輪Sn時，將從發(fā)動機I輸入的轉矩放大后的轉矩從齒圈Rg輸出。因此，第一電動發(fā)電機2作為發(fā)電機發(fā)揮功能而使反力轉矩作用于太陽輪Sn，其結果是，將產生的電力向第二電動發(fā)電機3供給，第二電動發(fā)電機3作為電動機發(fā)揮功能而進行正轉。結果是，發(fā)動機I輸出的轉矩的一部分作為所謂直接傳遞轉矩而從行星輪架Cr向齒圈Rg傳遞并輸出，其他的轉矩被暫時轉換成電力之后，從第二電動發(fā)電機3作為機械性的轉矩而經由副軸齒輪對10輸出。因此，在HV模式中，能夠通過第一電動發(fā)電機2使發(fā)動機轉速連續(xù)地變化而適當地控制轉速。利用該控制功能能夠將發(fā)動機轉速設定為燃油經濟性良好的轉速，因此能夠提高作為車輛的整體的燃油經濟性。而且，如前述那樣，在EV模式下使發(fā)動機I停止，在HV模式下使發(fā)動機I動作，因此在從EV模式切換成HV模式時，在該切換的過程中使發(fā)動機I起動。在該實施方式的混合動力車輛的控制裝置中，存在根據SOC變化而切換行駛模式的情況。
[0051]在此，說明對HV模式與EV模式進行切換的控制所使用的基準值。作為該實施方式中的基準值，存在第一基準值和第二基準值。第一基準值是是否使發(fā)動機I起動的判斷所使用的基準值，是從EV模式向HV模式切換行駛模式的基準值。另一方面，第二基準值是用于預測使停止的發(fā)動機I起動的情況的判斷所使用的基準值，是用于實施將使車輛行駛的驅動力限制成容許驅動力的控制的基準值。例如，如圖2等例示那樣，作為關于SOC的基準值，能夠設定作為第一基準值的基準值Atl和作為第二基準值的基準值4。總之，基準值是為了使用于從EV模式向HV模式切換行駛模式的控制而在設計上決定的值。需要說明的是，在該實施方式中，如后述詳細說明那樣，根據車輛的行駛狀態(tài)能夠變更第一基準值。而且，容許驅動力是在EV模式中基于從第一電動發(fā)電機2輸出的動力和從第二電動發(fā)電機3輸出的動力而限制使車輛行駛的驅動力的限制值。即，容許驅動力為雙馬達的設計上預先確定的最大驅動力以下，能夠將電動發(fā)電機2、3的驅動力限制為容許驅動力以下而使車輛行駛。
[0052]例如，在圖2中例示了基于EV模式中的SOC的變化而受限制的容許驅動力。兩個電動發(fā)電機2、3的設計上的最大驅動力是最大驅動力F1，第二電動發(fā)電機3的設計上的最大驅動力是最大驅動力Ftlt5而且，容許驅動力在SOC比基準值A1多時,被控制成為雙馬達的最大驅動力F1，在SOC比基準值Atl少時，被限制成為第二電動發(fā)電機3的最大驅動力F。以下。并且，SOC減少而比基準值A1減小時，容許驅動力被減少成比最大驅動力F1小，并隨著SOC的變化而漸減。例如圖2例示那樣，與SOC的變化量成比例地使容許驅動力減少。即，將驅動力限制成容許驅動力，并使該容許驅動力按照SOC的變化而變化。需要說明的是，本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置沒有限定為圖2例示那樣的控制例。例如，可以在SOC比基準值Atl更少之前將容許驅動力控制成比單馬達的最大驅動力Ftl減小，或者在SOC到達基準值Atl時以使容許驅動力與最大驅動力F。的差量成為規(guī)定值以內的方式將容許驅動力控制成減少。該規(guī)定值當然是比最大驅動力F1與最大驅動力Ftl的差量小的值。為此，能夠防止使發(fā)動機I起動時的轉矩不足的防止、或者能夠減少不足部分，因此能夠減少沖擊。
[0053]接著，參照圖1，說明對行駛模式進行切換的控制流程。圖1示出在使發(fā)動機I停止而使用兩個電動發(fā)電機2、3進行行駛時，利用該行駛模式來限制驅動力的控制的一例。具體而言，是在發(fā)動機I的起動之前預備地限制驅動力的最大值的控制例，該控制由前述的電子控制裝置執(zhí)行。首先，判斷混合動力車輛是否設定為EV模式(步驟SI)。該判斷例如可以基于電子控制裝置輸出的模式設定信號、對存儲于存儲裝置的各行駛模式的區(qū)域進行劃分的映射等。由于設定于EV模式以外的行駛模式而在步驟SI中作出否定判斷時，不進行特別控制而暫時結束圖1所示的例程。
[0054]另一方面，由于設定于EV模式而在步驟SI中作出肯定判斷時，判斷為限制兩個電動發(fā)電機2、3產生的驅動力的條件成立。在圖1所示的控制例中，判斷SOC是否小于基準值仏(步驟S2)。需要說明的是，前述的條件在圖1所示的例子中為S0C，但是在本發(fā)明中并不局限于此，也可以將車速、各電動發(fā)電機2、3的溫度、逆變器的溫度等其他的物理量加入到條件中。由于該SOC為基準值A1以上而在步驟S2中作出否定判斷時，不特別進行控制而暫時結束圖1的例程。
[0055]并且，在由于SOC比基準值A1少而在步驟S2中作出肯定判斷時，限制兩個電動發(fā)電機2、3產生的驅動力，且基于SOC的變化而使其驅動力的限制值變化(步驟S3)。具體而言，如下進行控制:將使用第一電動發(fā)電機2及第二電動發(fā)電機3輸出的動力進行行駛的狀態(tài)下的驅動力限制成比該最大驅動力F1小的值即容許驅動力，且作為其限制值而發(fā)揮功能的容許驅動力根據SOC的變化而變化。因此，如圖3例示那樣，在將驅動力限制成容許驅動力的控制中，當SOC減少時，容許驅動力減少，當SOC增加時，容許驅動力增大。
[0056]參照該圖3，說明根據車輛的行駛狀態(tài)來限制容許驅動力的過程。圖3是表示根據SOC的推移來限制容許驅動力的一例的時間圖。在該混合動力車輛以EV模式進行行駛的狀態(tài)下，使兩個電動發(fā)電機2、3作為動力源發(fā)揮功能，因此從蓄電裝置的放電量增多且SOC逐漸減少。并且，當SOC到達基準值A1時，發(fā)動機I不供給燃料而維持停止狀態(tài)，而且兩個電動發(fā)電機2、3 —邊維持供電的動作狀態(tài),一邊實施容許驅動力的限制。這種情況下，實際上通過兩個電動發(fā)電機2、3能夠輸出的驅動力是最大驅動力F1，但是對該驅動力設置限制值，且該限制值被控制成比最大驅動力F1減小。
[0057]在這樣的控制狀態(tài)下(圖3所示的“限制容許驅動力”的范圍內)，以根據SOC的變化而使容許驅動力變化的方式進行控制。并且，當SOC進一步下降而比基準值Atl減少時，從EV模式切換成HV模式。該向HV模式的切換如下進行:利用第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩使停止的發(fā)動機I進行電動回轉，在達到了規(guī)定的轉速時，供給燃料而使發(fā)動機I起動，起動完成后，通過第一電動發(fā)電機2來控制該發(fā)動機轉速。而且，在SOC到達基準值Atl之前，容許驅動力被減少為比第二電動發(fā)電機3產生的最大驅動力Ftl小。因此，從將混合動力車輛的行駛用的驅動力從兩個電動發(fā)電機2、3輸出的狀態(tài)起，即使第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩開始使用于發(fā)動機I的電動回轉，由于第二電動發(fā)電機3產生的最大驅動力Ftl比受限制的驅動力大，因此混合動力車輛的驅動力也沒有特別變化。即，在圖2例示的情況下，第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩不會給驅動轉矩造成影響。因此，即使將第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩使用于電動回轉轉矩，也能防止或抑制驅動力暫時下降，或產生沖擊，或給搭乘者帶來不適感的情況。
[0058]在前述的具體例子中，通過SOC規(guī)定了 EV模式與HV模式的交界，但是混合動力車輛的電力的消耗也由空調或頭燈等產生，因此規(guī)定各行駛模式的交界的物理量并不局限于S0C，該交界值也可以采用其他的物理量。在此說明的混合動力車輛的控制裝置的其他的具體例中，作為該物理量，至少基于車速和溫度中的任意一個來規(guī)定各行駛模式的交界，而且實施根據上述SOC、車速、溫度的變化而使容許驅動力變化的控制。
[0059]具體而言，參照圖6至圖8，說明使用了車速和溫度的控制例。圖7是表示根據車速的變化來控制容許驅動力的例子的圖。圖8是表示根據溫度的變化來控制容許驅動力的例子的圖。即，它們是取代圖2例示的S0C，采用車速、溫度作為其他的物理量的例子。例如圖7所例示那樣，當車速比關于車速的基準值V1快時，將驅動力限制成容許驅動力，對應于車速的增大而減少該容許驅動力，以使該容許驅動力小于雙馬達的最大驅動力F115例如，與車速的變化量成比例地減少容許驅動力。并且，當車速進一步增大而到達基準值Vtl時，發(fā)動機I起動。而且，如圖8例示那樣，當溫度成為比關于溫度的基準值T1高的溫度時，將驅動力限制成容許驅動力，對應于溫度的增大而減少該容許驅動力，以使該容許驅動力小于雙馬達的最大驅動力匕。例如，與溫度的變化量成比例地減少容許驅動力。并且，當溫度進一步增大而到達基準值Ttl時，發(fā)動機I起動。例如，在車速到達基準值Vtl之前或溫度到達基準值Ttl之前，容許驅動力的限制值減少為第二電動發(fā)電機3的最大驅動力Ftl以下。因此，由于能夠使發(fā)動機起動條件中包含車速、溫度，因此基于所述車速、溫度，將驅動力限制成容許驅動力，由此能夠對應于多種車輛的狀態(tài)來防止或減少驅動力不足。需要說明的是，在此，前述的溫度中包含電動發(fā)電機2、3的溫度、逆變器的溫度、控制器的溫度、變速驅動橋的溫度中的任意一個。
[0060]另外，圖6中示出基于車速和SOC來控制容許驅動力的例子。該圖6所示的虛線是表示基于車速的變化而減少容許驅動力時的推移的線。而且，雖然在圖中示出多個虛線，但是它們表示基于SOC的大小而從不同的車速起實施限制容許驅動力的控制時的推移。例如，在SOC少的情況下，在相對低車速側開始容許驅動力的減少控制。另一方面，在SOC多的情況下，在相對高車速側開始容許驅動力的減少控制。即，關于車速的基準值V1在SOC多的情況下，與SOC少的情況相比，設定為大值。這樣，第一基準值對應于其他的物理量的變化而其值變化。例如，關于SOC的第一基準值即基準值A1在車速快的情況下，與車速慢的情況相比，設定為大值。而且，該基準值A1在溫度高的情況下，與溫度低的情況相比，設定為大值。由此，在確保充分的SOC的狀態(tài)下，能夠使兩個電動發(fā)電機2、3的行駛狀態(tài)持續(xù)更長，因此能夠使電力利用率良好的行駛狀態(tài)繼續(xù)。而且，基于行駛的車輛的狀態(tài)，能夠減少容許驅動力，即便在將車速等與SOC不同的物理量使用于起動判別的參數而使發(fā)動機I起動的情況下，也能夠防止或減少暫時性的驅動力不足或沖擊等。
[0061]接著，參照圖9及圖10，說明混合動力車輛的控制裝置的其他的具體例。在此說明的例子是對前述的例子中的連結要素的結構進行變更且對形成動力傳遞路徑的構成要素進行了變更的例子。需要說明的是，關于與在前述的具體例中說明過的結構同樣的結構，省略說明，引用該結構中的參照標號。圖9是具備離合器機構作為連結要素的車輛的概要圖。例如，取代前述的實施方式中的制動器機構B，而具備摩擦式的卡合要素或通過單向離合器構成的離合器機構C。在圖9所示的例子中，具備單向離合器21作為離合器機構C，該單向離合器21能夠選擇性地固定發(fā)動機I的旋轉軸5。而且，離合器機構C與前述的制動器機構B同樣地由電子控制裝置控制動作，在從EV模式向HV模式切換時為釋放狀態(tài)。
[0062]另外，圖10是對與動力分配機構的旋轉要素連結的構成要素進行變更且具備多個將動力傳遞路徑切斷或連接的連結要素的混合動力車輛的概要圖。在該具體例中，在動力分配機構4的太陽輪Sn上連結第二電動發(fā)電機3,在齒圈Rg上連結發(fā)動機I及第一電動發(fā)電機2，在行星輪架Cr上連結輸出齒輪9。因此，發(fā)動機I經由離合器機構Cl及離合器機構C2而與齒圈Rg連結。而且，第一電動發(fā)電機2經由離合器機構C2而與齒圈Rg連結。此外，設有制動器機構BI，該制動器機構BI將齒圈Rg選擇性地與殼體等固定部連結。即，通過制動器機構BI選擇性地使齒圈Rg的旋轉停止。需要說明的是，離合器機構Cl是將發(fā)動機I分開的裝置，在該發(fā)動機I與離合器機構Cl之間可以設置變矩器等傳動裝置31。
[0063]這樣，在圖10例示的結構中，與前述的具體例中說明的結構同樣，能夠設定多個行駛模式，而且能夠進行行駛模式的切換。例如，在設定為EV模式的情況下，電動發(fā)電機2、3作為動力源發(fā)揮功能并將制動器機構BI釋放，并且，將離合器機構Cl釋放并將離合器機構C2卡合。在該狀態(tài)下，基于S0C、車速、溫度等與第二基準值的比較判別，能夠將驅動力限制成容許驅動力。并且，上述的物理量與第一基準值的比較判別的結果是發(fā)動機起動條件成立時,經由處于卡合狀態(tài)的離合器機構Cl而與發(fā)動機I連結的第一電動發(fā)電機2的輸出轉矩被使用于發(fā)動機起動用。使該發(fā)動機I起動時的連結要素的動作狀態(tài)是:處于釋放狀態(tài)的制動器機構BI成為卡合狀態(tài)，處于卡合狀態(tài)的離合器機構C2成為釋放狀態(tài)，處于釋放狀態(tài)或卡合狀態(tài)的離合器機構Cl成為卡合狀態(tài)。因此，將驅動力限制成容許驅動力，且使該容許驅動力減少成第二電動發(fā)電機3的最大驅動力Ftl以下，因此在切換成HV模式的過程中，能夠將第一電動發(fā)電機2使用于發(fā)動機I的曲軸轉動。而且，在離合器機構Cl為卡合狀態(tài)的情況下，只要使卡合狀態(tài)的離合器機構C2釋放即可，能夠提高其響應性。需要說明的是，上述離合器機構Cl、C2和制動器機構BI可以是摩擦式的連結要素，也可以是嚙合式的連結要素。
[0064]在此，簡單說明前述的具體例與本發(fā)明的關系，前述的圖1所示的執(zhí)行步驟S2的控制的功能性的單元或電子控制裝置相當于本發(fā)明的判斷單元，而且，執(zhí)行步驟S3的控制的功能性的單元或電子控制裝置相當于本發(fā)明的驅動力限制單元。而且，如圖2、圖3、圖6至圖8例示那樣，限制驅動力的功能性的單元相當于該驅動力限制單元。
[0065]需要說明的是，本發(fā)明的混合動力車輛的控制裝置沒有限定為前述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的目的的范圍內能夠適當變更。
[0066]例如，在前述的EV模式和HV模式中可以分別包含多個行駛模式。具體而言，關于HV模式，可以將適合于低車速高負荷的行駛模式、或實質上變速比成為I以下的適合于所謂超速驅動狀態(tài)的行駛模式設定作為HV模式。
[0067]另外，在前述的具體例中，各物理量與關于該物理量的基準值的比較判斷的結果通過大小來表現，但是沒有特別限定為該表現。例如，車速與基準值相比為高速或低速、溫度與基準值相比為高溫或低溫、SOC與基準值相比多或少等表現上的差異，沒有特別限定發(fā)明。而且，在前述的具體例中，將蓄電裝置的蓄電剩余量記載為S0C，但是該SOC沒有限定為蓄電剩余量。例如，SOC可以表現為蓄電裝置的蓄電率或從蓄電裝置能夠輸出的電力量等，但是總之只要是表示蓄電裝置的蓄電狀態(tài)的物理量即可。
[0068]標號說明
[0069]I…發(fā)動機(ENG), 2...電動發(fā)電機(MGl), 3…電動發(fā)電機(MG2), 4…動力分配機構，5…旋轉軸，6…輪轂，7…套筒，8…圓筒狀部，9…輸出齒輪，10...副軸齒輪對，15...差速器，16…車軸(OUT)，B…制動器機構，Sn…太陽輪，Pn…小齒輪，Rg…齒圈，Cr…行星輪架。
【權利要求】
1.一種混合動力車輛的控制裝置，所述混合動力車輛具備內燃機和由蓄電裝置供給電力的兩個電動機，且構成為能夠選擇使用所述內燃機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)和使所述內燃機停止且使用至少任意一個所述電動機輸出的動力進行行駛的狀態(tài)， 所述混合動力車輛的控制裝置的特征在于，具備: 判斷單元，在使所述內燃機停止且從所述蓄電裝置向所述兩個電動機供給電力而使用這兩個電動機進行行駛的狀態(tài)下，對所述蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下這一情況進行判斷；及 驅動力限制單元，在通過該判斷單元判斷為所述蓄電裝置的蓄電剩余量成為預先規(guī)定的第一基準值以下時，將使用所述兩個電動機輸出的動力來使所述混合動力車輛行駛的驅動力限制為比設計上預先規(guī)定的最大驅動力小的容許驅動力。
2.根據權利要求1所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述驅動力限制單元構成為將所述容許驅動力設定為任意一個所述電動機能夠輸出的設計上預先規(guī)定的最大驅動力以下。
3.根據權利要求1或2所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述驅動力限制單元構成為與所述蓄電裝置的蓄電剩余量的下降對應地使所述容許驅動力下降。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述第一基準值是比起動所述內燃機的判定成立的第二基準值大的值，且構成為與表示所述混合動力車輛的動作狀態(tài)的檢測值對應地變化。
5.根據權利要求4所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述混合動力車輛的控制裝置還具備內置所述電動機且將從所述內燃機輸出的動力朝向驅動輪輸出的變速驅動橋、及對所述電動機進行控制的控制器， 所述檢測值包括所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度、及車速中的至少任意一個。
6.根據權利要求5所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述第一基準值在所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、及基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度中的任意一個溫度高時設定為比該溫度低時大的值。
7.根據權利要求5或6所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述第一基準值在所述車速快時設定為比車速慢時大的值。
8.根據權利要求3所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述驅動力限制單元構成為在車速快時將所述容許驅動力設定為與車速慢時相比較小的值。
9.根據權利要求5?8中任一項所述的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于， 所述驅動力限制單元構成為在所述電動機的溫度、所述控制器的溫度、及基于這些電動機的溫度或控制器的溫度而推定的所述變速驅動橋的溫度中的任意一個溫度高時將所述容許驅動力設定為比該溫度低時小的值。
【文檔編號】B60W20/00GK104411555SQ201280074518
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權日:2012年7月5日
【發(fā)明者】北畠弘達, 巖瀨雄二, 駒田英明, 鈴木陽介, 山本真史 申請人:豐田自動車株式會社