用于混合動力車輛的控制系統(tǒng)、控制器以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于具有廢氣凈化器的混合動力車輛的控制系統(tǒng)、控制器以及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]包括發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的混合動力車輛的控制方法被公開在日本專利申請公開N0.2012-158303 (JP 2012-158303A)中。根據(jù)這樣的方法，當(dāng)要求發(fā)動機(jī)的凈化催化劑的預(yù)熱時，設(shè)定第一預(yù)熱控制的執(zhí)行時間Tsetl，其中發(fā)動機(jī)利用設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*來操作，用于基于電池的充電狀態(tài)(SOC)來輸出大致O功率，并且設(shè)定第二預(yù)熱控制的執(zhí)行時間Test2，其中發(fā)動機(jī)利用設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*來操作，用于基于第一預(yù)熱控制的執(zhí)行時間Testl來輸出目標(biāo)發(fā)動機(jī)功率Pe，并且在整個第一預(yù)熱時間Testl期間執(zhí)行第一預(yù)熱控制，然后在整個第二預(yù)熱時間Test2期間執(zhí)行第二預(yù)熱控制。
[0003]包括發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的混合動力車輛的另一控制方法被公開在日本專利申請公開N0.2002-130030 (JP 2002-130030A)中。根據(jù)這樣的方法，發(fā)動機(jī)穩(wěn)定地操作在用于預(yù)熱的目標(biāo)輸出下直到凈化催化劑在第一步驟達(dá)到預(yù)定的預(yù)熱程度Tl為止，同時將輸出請求留給車輛而輸出的改變請求主要留給電動機(jī)，并且一旦凈化催化劑在第一步驟達(dá)到預(yù)定的預(yù)熱程度，根據(jù)請求利用增加的發(fā)動機(jī)功率操作發(fā)動機(jī)，同時使增加速度限制為預(yù)定增量或預(yù)定增加率，直到凈化催化劑在第二步驟達(dá)到預(yù)定預(yù)熱程度T2為止，或直到通過其凈化催化劑在第二步驟被估計達(dá)到預(yù)熱程度T2的時間Co流逝為止。
[0004]在預(yù)熱的發(fā)動機(jī)的狀態(tài)下，在來自發(fā)動機(jī)的廢氣中的有毒物質(zhì)諸如碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)變得更少。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，不考慮發(fā)動機(jī)的預(yù)熱狀態(tài)，并且即使使用凈化催化劑的凈化處理能力足夠，燃料效率也不能通過在預(yù)熱期間增加發(fā)動機(jī)的目標(biāo)發(fā)動機(jī)功率Pe來加以提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一方面涉及用于混合動力車輛的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、二次電池、凈化器以及電子控制單元(ECU)。發(fā)動機(jī)被配置為輸出用于行駛的動力。電動機(jī)被配置為也輸出用于行駛的動力。二次電池被配置為供給電力到電動機(jī)。凈化器具有用于減少(凈化)包含在來自發(fā)動機(jī)的廢氣中的有毒物質(zhì)的凈化催化劑。ECU被配置為執(zhí)行在對于凈化催化劑的預(yù)熱操作期間保持目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出恒定的預(yù)熱控制。ECU被配置為基于發(fā)動機(jī)的預(yù)熱程度和凈化器的凈化能力來執(zhí)行目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出的控制，使得包含在從凈化器排出的廢氣中的有毒物質(zhì)的量變得小于預(yù)定值。
[0006]在控制系統(tǒng)中，ECU可被配置為當(dāng)開始對于凈化催化劑的預(yù)熱操作時確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出，并且在對于凈化催化劑的預(yù)熱操作期間執(zhí)行預(yù)熱控制。
[0007]在控制系統(tǒng)中，ECU可被配置為基于發(fā)動機(jī)的冷卻介質(zhì)的溫度來執(zhí)行預(yù)熱控制，使得目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出隨著冷卻介質(zhì)的溫度降低而減少。ECU也可被配置為當(dāng)冷卻介質(zhì)的溫度是預(yù)定值或更少時執(zhí)行預(yù)熱控制。
[0008]在控制系統(tǒng)中，ECU可被配置為基于發(fā)動機(jī)的氣缸的溫度來執(zhí)行預(yù)熱控制，使得目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出隨著氣缸的溫度降低而減少。ECU也可被配置為當(dāng)氣缸的溫度是預(yù)定值或更少時執(zhí)行預(yù)熱控制。
[0009]在控制系統(tǒng)中，ECU可被配置為基于凈化催化劑的溫度來執(zhí)行預(yù)熱控制，使得目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出隨著凈化催化劑的溫度降低而減少。ECU也可被配置為當(dāng)凈化催化劑的溫度是預(yù)定值或更少時執(zhí)行預(yù)熱控制。
[0010]本發(fā)明的第二方面涉及用于混合動力車輛的控制器?；旌蟿恿囕v包括:發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)被配置為輸出用于行駛的動力；電動機(jī)，該電動機(jī)被配置為輸出用于行駛的動力；二次電池，該二次電池被配置為將電力供給到電動機(jī)；以及凈化器，該凈化器具有用于凈化包含在來自發(fā)動機(jī)的廢氣中的有毒物質(zhì)的凈化催化劑?？刂破靼‥CU。ECU被配置為執(zhí)行在對于凈化催化劑的預(yù)熱操作期間保持目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出恒定的預(yù)熱控制。ECU被配置為基于發(fā)動機(jī)的預(yù)熱程度和凈化器的凈化能力來執(zhí)行目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出的控制，使得包含在從凈化器排出的廢氣中的有毒物質(zhì)的量變得小于預(yù)定值。
[0011]本發(fā)明的第三方面涉及用于混合動力車輛的控制方法?；旌蟿恿囕v包括:發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)被配置為輸出用于行駛的動力；電動機(jī)，該電動機(jī)被配置為輸出用于行駛的動力；二次電池，該二次電池被配置為輸出電力到電動機(jī)；以及凈化器，該凈化器具有用于減少包含在來自發(fā)動機(jī)的廢氣中的有毒物質(zhì)的量的凈化催化劑。該控制方法包括:執(zhí)行在對于凈化催化劑的預(yù)熱操作期間保持目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出恒定的預(yù)熱控制；和基于發(fā)動機(jī)的預(yù)熱程度和凈化器的凈化能力來執(zhí)行目標(biāo)發(fā)動機(jī)輸出的控制，使得包含在從凈化器排出的廢氣中的有毒物質(zhì)的量變得小于預(yù)定值。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的每個方面，發(fā)動機(jī)的目標(biāo)發(fā)動機(jī)功率Pe能夠取決于凈化催化劑的處理能力和發(fā)動機(jī)的預(yù)熱程度來設(shè)定，能夠提高混合動力車輛的燃料效率。
【附圖說明】
[0013]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0014]圖1是描繪根據(jù)實施例1的混合動力車輛的配置的圖；
[0015]圖2是根據(jù)實施例1的預(yù)熱操作控制的流程圖；
[0016]圖3是根據(jù)實施例1的發(fā)動機(jī)功率映射的示例；
[0017]圖4是對于發(fā)動機(jī)的燃料效率的操作線的示例；
[0018]圖5是根據(jù)實施例2的預(yù)熱操作控制的流程圖；
[0019]圖6是根據(jù)實施例2的發(fā)動機(jī)功率映射的示例。
【具體實施方式】
[0020]基本配置
[0021]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛100包括發(fā)動機(jī)10和動力分配整合機(jī)構(gòu)12。動力分配整合機(jī)構(gòu)12是三軸動力分配整合單元，并且被構(gòu)造為行星齒輪機(jī)構(gòu)，太陽齒輪12a、環(huán)形齒輪12b、行星齒輪12c以及齒輪架12d連接到該行星齒輪機(jī)構(gòu)。在動力分配整合機(jī)構(gòu)12中，齒輪架12d經(jīng)由阻尼器14連接到曲柄軸16，該曲柄軸16是發(fā)動機(jī)10的輸出軸。
[0022]混合動力車輛100也包括電動機(jī)發(fā)電機(jī)(MG) I和MG2。MGl的轉(zhuǎn)子連接到動力分配整合機(jī)構(gòu)12的太陽齒輪12a。MG2的轉(zhuǎn)子經(jīng)由減速齒輪18連接到動力分配整合機(jī)構(gòu)12的環(huán)形齒輪12b的環(huán)形齒輪軸12e，并且經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)20和差動齒輪22連接到驅(qū)動輪24a和 24b ο
[0023]MGl可以是發(fā)電機(jī)并且MG2可以是電動機(jī)。如果能夠輸出用于行駛的功率，電動機(jī)不局限于同步發(fā)電機(jī)電動機(jī)，而是能夠是任何電動機(jī)，例如感應(yīng)電動機(jī)。
[0024]混合動力車輛100也包括:逆變器26和28，該逆變器26和28構(gòu)成用于驅(qū)動MGl和MG2的驅(qū)動電路；和電池30，該電池30經(jīng)由逆變器26和28與MGl和MG2交換電力。例如，電池30能夠是二次電池，諸如鋰離子二次電池、鎳氫二次電池、鎳鎘二次電池或鉛蓄電池。電池30能夠是能夠被充電和放電的任何存儲單元。
[0025]例如，發(fā)動機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，其能夠通過HC基燃料諸如汽油或柴油輸出動力。發(fā)動機(jī)10將汽油和空氣混合、在燃燒室中引爆和燃燒空氣燃料混合物，并且通過將由旋轉(zhuǎn)運動中的能量推下的活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換來輸出驅(qū)動力。
[0026]內(nèi)燃機(jī)不局限于通過燃燒HC基燃料諸如汽油或柴油來輸出動力的發(fā)動機(jī)，但是能夠是能輸出用于行駛的動力并且允許凈化器安裝在排氣系統(tǒng)中的任何發(fā)動機(jī)(例如氫發(fā)動機(jī))，該凈化器具有用于凈化廢氣的凈化催化劑。
[0027]來自發(fā)動機(jī)10的廢氣經(jīng)由凈化器32排出到外部，該凈化器32具有凈化催化劑(三元催化劑)，該凈化催化劑用于減少一氧化碳(CO)、HC以及NOx的有毒成分。
[0028]在這個實施例中，如下所述，基于發(fā)動機(jī)10的點火時間和到發(fā)動機(jī)10的吸入空氣量Qa來計算凈化催化劑的催化劑溫度Tc，但是溫度傳感器可安裝在凈化器32的預(yù)定的區(qū)域中(例如近似中心區(qū)域)，因而可以通過溫度傳感器來測量催化劑溫度Tc。
[0029]發(fā)動機(jī)10通過冷卻單元34冷卻，該冷卻單元34包括散熱器34a。冷卻單元34通過栗使致冷劑諸如水循環(huán)，使得在發(fā)動機(jī)10和致冷劑之間交換熱量，并且通過在由散熱器34a預(yù)熱的致冷劑和外部空氣之間交換熱量來冷卻致冷劑。水溫傳感器34b安裝在冷卻單元34中，由此圍繞水溫傳感器34b循環(huán)的水的冷卻水溫度Tw被測量。
[0030]在這個實施例中，使用冷卻水溫度Tw來間接地估計發(fā)動機(jī)10的預(yù)熱狀態(tài)。除冷卻水溫度Tw外，發(fā)動機(jī)10的氣缸溫度、廢氣溫度等能夠用來檢測發(fā)動機(jī)10的預(yù)熱狀態(tài)，但是在這個實施例中，將描述使用冷卻水溫度Tw的示例。
[0031]發(fā)動機(jī)10受控于發(fā)動機(jī)E⑶36。來自各種傳感器的信號輸入到發(fā)動機(jī)E⑶36以檢測發(fā)動機(jī)10的狀態(tài)。信號數(shù)據(jù)的示例是用來指示曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)位置的曲柄位置、來自水溫傳感器34b的冷卻水溫度Tw、以及來自安裝在進(jìn)氣管的空氣流量計的吸入空氣量Qa0如果必要的話，發(fā)動機(jī)ECU 36可從壓力傳感器獲取關(guān)于氣缸壓力的數(shù)據(jù)，該壓力傳感器安裝在燃燒室中；可從凸輪位置傳感器獲取關(guān)于凸輪位置的數(shù)據(jù)，該凸輪位置傳感器檢測凸輪軸的旋轉(zhuǎn)位置用于打開/關(guān)閉進(jìn)氣閥和排氣閥以向燃燒室吸入空氣或從至燃燒室排放空氣；可從節(jié)氣門位置傳感器獲取關(guān)于節(jié)氣門位置的數(shù)據(jù)，該節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣閥的位置；可從溫度傳感器獲取關(guān)于吸入空氣溫度Tin的數(shù)據(jù)，該溫度傳感器安裝在進(jìn)氣管中；可從空燃比傳感器獲取關(guān)于空氣燃料比的