用于混合动力车辆的驱动控制装置和驱动控制方法及混合动力车辆 |
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| 申请号 | CN201180066488.2 | 申请日 | 2011-01-31 | 公开(公告)号 | CN103338999A | 公开(公告)日 | 2013-10-02 |
| 申请人 | 铃木株式会社; | 发明人 | 田川雅章; 伊藤芳辉; 斋藤正和; 大熊仁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了混合动 力 车辆、驱动控制装置和驱动控制方法，其适于防止对 电池 过充电，能够按照驾驶员 请求 输出驱动力。根据本发明，提供了用于混合动力车辆的驱动控制装置，用于将内燃 发动机 和电动发 电机 生成的动力通过动力传动机构输出至 驱动轴 ，驱动控制装置包括： 输出轴 固定机构，用于固定内燃发动机的输出轴的端部，当需要时使输出轴不能转动；请求驱动力设定器，按照驾驶员请求设定请求驱动力；存储 能量 水 平检测器，检测电池的存储能量水平；以及 控制器 ，根据以存储能量水平为基准的条件，并与请求驱动力的大小无关，控制内燃发动机使其停止，并通过使用输出轴固定机构固定输出轴，控制所述车辆使其在仅使用从电动发电机生成的动力的情况下行驶。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于混合动力车辆的驱动控制装置，用于将内燃发动机和电动发电机生成的动力通过动力传动机构输出至驱动轴，所述驱动控制装置包括： |
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| 说明书全文 | 用于混合动力车辆的驱动控制装置和驱动控制方法及混合动力车辆 技术领域背景技术[0002] 混合动力车辆适于使用发动机和电动发电机两者来作为驱动车轮的行驶动力源。混合动力车辆装备有电池，该电池具有用于向电动发电机进行电力供给和充电的大容量。 电池由在为再生而工作或被发动机驱动时产生电力的电动发电机充电，因此可以获得来自电池的电力以使电动发电机驱动驱动轮。电池在过充电条件下会恶化。因此期望抑制恶化，以延长使用寿命。 [0003] 已经针对混合动力车辆（例如，参考以下专利文献1）提出了一些方案，该混合动力车辆包括发动机的操作，以在需要低车辆速度下的大驱动力的行驶中，诸如当开始爬山运动时，不仅利用电动发电机的转矩，而且还利用发动机的转矩来驱动车辆。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：JP2009-220788A 发明内容[0007] 发明要解决的问题 [0008] 但是，在这种混合动力车辆中，发动机的转矩会被分割，一部分用作电动发电机的充电转矩，令人担忧的是电池会具有上限值附近的充电状态，倾向于过充电，导致电池恶化。因此，为了避免对电池过充电，需要单独的应对措施。 [0010] 用于解决问题的方案 [0011] 根据本发明的第一方面，提供了用于混合动力车辆的驱动控制装置，用于将内燃发动机和电动发电机生成的动力通过动力传动机构输出至驱动轴。驱动控制装置包括输出轴固定机构、请求驱动力设定器、存储能量水平检测器和控制器。输出轴固定机构用于固定内燃发动机的输出轴的端部，当需要时使所述输出轴不能转动。请求驱动力设定器构成为按照驾驶员的请求设定请求驱动力。存储能量水平检测器构成为检测电池的存储能量水平。控制器根据以存储能量水平为基准的条件，并与请求驱动力的大小无关，控制内燃发动机使其停止，并通过使用输出轴固定机构固定输出轴，控制所述车辆使其在仅使用从电动发电机生成的动力的情况下行驶。 [0012] 根据第一方面，在驱动控制装置中，上述条件可以包括大于或者等于预设的值的存储能量水平，用于抑制对电池过充电的控制。 [0013] 根据第一方面，上述条件可以包括根据存储能量水平设定的向电池进行充电的电量的上限值以及从电池放电的电量的上限值的组合，向电池充电的电量的上限值小于或者等于预设的值，从电池放电的电量的上限值大于或者等于预设的值。 [0014] 根据第一方面，优选控制器在不进行根据上述条件使内燃发动机停止的控制的情况下，进行以下控制：当请求驱动力大于或者等于规定值时，对内燃发动机和电动发电机进行驱动控制，并且当请求驱动力小于规定值时，控制内燃发动机使其停止，并通过使用输出轴固定机构固定输出轴，控制所述车辆使其在仅使用从电动发电机生成的动力的情况下行驶。 [0015] 根据第一方面，电动发电机可以包括一对发电机：第一电动发电机和第二电动发电机，动力传动机构可以包括行星齿轮机构，内燃发动机、第一电动发电机、第二电动发电机以及输出部这四个元件以第一电动发电机、内燃发动机、输出部和第二电动发电机的顺序在共线图上连接于所述行星齿轮机构。 [0016] 根据第一方面，输出轴固定机构可以包括连接至内燃发动机的输出轴的单向离合器，以允许其沿一个方向转动并且使其不能沿相反方向转动。 [0017] 根据第一方面，输出轴固定机构可以用于固定直接连接在所述行星齿轮机构的内燃发动机的输出轴上的构件，以使该构件不能转动。 [0018] 根据本发明的第二方面，提供了用于混合动力车辆的驱动控制方法，该驱动控制方法用于将内燃发动机和电动发电机生成的动力通过动力传递机构输出至驱动轴。驱动控制方法包括：根据以电池的存储能量水平为基准的条件，并与按照驾驶员请求的请求驱动力的大小无关，控制内燃发动机使其停止，并固定内燃发动机的输出轴使其不能转动，控制所述车辆使其在仅使用从电动发电机生成的动力的情况下行驶。 [0019] 根据第二方面，在驱动控制方法中，上述条件可以包括大于或者等于预设的值的存储能量水平，用于抑制电池过充电的控制。 [0020] 根据第二方面，上述条件可以包括根据电池的存储能量水平设定的向电池充电的电量的上限值以及从电池放电的电量的上限值的组合，向电池充电的电量的上限值小于或者等于预设的值，从电池放电的电量的上限值大于或者等于预设的值。 [0021] 根据第二方面，也可以在不进行根据上述条件使内燃发动机停止的控制的情形下，进行以下控制：当请求驱动力大于或者等于规定值时，对内燃发动机和电动发电机进行驱动控制，以及当请求驱动力小于规定值时，控制所述内燃发动机使其停止，固定输出轴使其不能转动，并且控制所述车辆使其在仅使用从电动发电机生成的动力的情况下行驶。 [0022] 根据本发明的第三方面，提供了混合动力车辆，其包括根据第一方面的驱动控制装置。 [0023] 发明效果 [0024] 根据本发明，能够获得混合动力车辆、驱动控制装置和驱动控制方法，它们适于固定内燃发动机的输出轴，允许电动发电机转动而不进入任何发电状态。这防止了对电池过充电，能够输出驾驶员所请求的驱动力。附图说明 [0025] 图1是包括根据本发明第一实施例的包括驱动控制装置的混合动力车辆的系统构造图。 [0026] 图2是根据本发明第一实施例的驱动控制装置的控制框图。 [0027] 图3是根据本发明第一实施例的驱动控制方法的流程图。 [0028] 图4是示出按照根据本发明第一实施例的驱动控制方法的在混合动力车辆HEV模式以及EV模式下的转速和转矩值之间的关系的共线图。 [0029] 图5是示出根据本发明第一实施例的驱动控制方法的变形例的流程图。 [0030] 图6是根据本发明第二实施例的驱动控制方法的流程图。 [0031] 图7是示出根据本发明第二实施例的驱动控制方法的变形例的流程图。 具体实施方式[0032] 根据本发明的实施例，混合动力车辆和驱动控制装置的特征在于包括：单向离合器，其作为用于固定作为内燃发动机的发动机的输出轴的输出轴固定机构；请求驱动力设定器，其用于依赖驾驶员请求设定请求驱动力；存储能量水平检测器，其用于检测电池的存储能量水平；以及控制器。 [0033] 控制器适于当存储能量水平检测器已经检测出的电池的存储能量水平等于或者大于预设的值时，与请求驱动力设定器设定的请求驱动力的大小无关，控制发动机使其停止，并且运转输出轴固定机构，同时使用输出轴固定机构固定发动机的输出轴，控制所述车辆使其在仅使用从一对电动发电机生成的动力的情况下行驶。 [0034] [第一实施例] [0035] 以下参考附图描述本发明第一实施例。该实施例涵盖驱动控制方法、驱动控制装置32和搭载驱动控制装置32的混合动力车辆100。如图1所示，混合动力车辆100包括驱动机构1和驱动控制装置32。 [0036] [驱动机构的构造] [0037] 现在说明驱动机构1。如图1所示，驱动机构1包括：发动机2的输出轴3；第一电动机4（有时称为MG1）和第二电动机5（有时称为MG2）的组合；驱动轴7；以及第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的组合。第一电动机4和第二电动机5分别用作第一电动发电机和第二电动发电机，从而当供电时产生驱动力，并且当被驱动时产生电能量。驱动轴7连接至混合动力车辆100的驱动轮6。第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9均连接在输出轴3、第一电动机4、第二电动机5和驱动轴7之间。此处，第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的组合构成动力传动机构。如图1中所示，输出轴3通过单向离合器40连接至第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9。 [0039] 在第一电动机4中，第一电动机定子15连接至第一逆变器19。第二电动机5的第二电动机定子18连接至第二逆变器20。第一电动机4和第二电动机5当供给有来自作为电力存储设备的（高压）电池21的电力时运转，以产生驱动力，以及当被驱动用于再生时运转，以产生对电池21充电的电力。对于第一电动机4和第二电动机5，分别通过第一逆变器19和第二逆变器20控制电力供给。 [0040] 第一行星齿轮机构8包括第一太阳齿轮22、第一齿环25和支撑第一行星齿轮23的第一行星齿轮架24。第一行星齿轮23啮合第一太阳齿轮22。第一行星齿轮23啮合第一齿环25。第二行星齿轮机构9包括第二太阳齿轮26、第二齿环29和支撑第二行星齿轮27的第二行星齿轮架28。第二行星齿轮27啮合第二太阳齿轮26。第二行星齿轮27啮合第二齿环29。 [0041] 对于第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9，转动元件的转动中心线共轴布置。第一电动机4放置在第一行星齿轮机构8和发动机2之间的位置。第二电动机5放置在第二行星齿轮机构9相对于发动机2的远侧的位置。 [0042] 在第一行星齿轮机构8中，第一太阳齿轮22连接至第一电动机4的第一电动机转子轴13。第一行星齿轮机构8的第一行星齿轮架24和第二行星齿轮机构9的第二太阳齿轮26彼此联接，并且通过单向离合器40连接至发动机2的输出轴3。第一行星齿轮机构8的第一齿环25和第二行星齿轮机构9的第二行星齿轮架28彼此联接，并且连接至输出部30。输出部30通过使用链条、齿轮等的输出传动机构31连接至驱动轴7。在第二行星齿轮机构9中，第二齿环29连接至第二电动机5的第二电动机转子轴16。在这种驱动机构1的构造中，驱动力在发动机2、第一电动机4、第二电动机5和驱动轴7之间传递。 [0043] [驱动控制装置的构造] [0044] 如图1所示，驱动控制装置32连接至存储能量水平检测器33和加速器开度检测器34。存储能量水平检测器33检测电池21的充电状态SOC。加速器开度检测器34检测作为加速踏板的踩踏量的加速器开度tvo。 [0045] 驱动控制装置32包括存储能量水平判定器35、请求驱动力设定器36、请求驱动力判定器37、车辆速度检测器38、目标充放电电量设定器39、目标驱动功率设定器41、目标发动机输出功率设定器42和目标发动机操作点计算器43。 [0046] 图2是示出存储能量水平检测器33、存储能量水平判定器35、请求驱动力设定器36和请求驱动力判定器37的功能的控制框图。 [0047] 存储能量水平判定器35判定充电状态（作为充电能量水平）SOC是否等于或者大于作为提前设定的值的规定值（SOClim）。如果其等于或者大于该规定值（SOClim），输出HEV模式不成立的命令，以不切换到HEV模式。应注意的是，设定的规定值（SOClim）低于电池的存储能量水平的适当上限。设定的值被给定为当在第一电动机4等处发生发电时防止立即达到上限的尽可能大的余量。 [0048] 请求驱动力设定器36根据未示出的请求驱动力检索设定表工作，例如，为基于加速器开度tvo来设定请求驱动力而做的检索。请求驱动力判定器37判定所需的请求驱动力是否是等于或者大于规定值的驱动力，诸如在需要大驱动力等情况下的规定值，例如，诸如当开始爬上具有高倾斜度的山的运动的时候。 [0049] 请求驱动力设定器36适于根据请求驱动力检索设定表工作，以检索根据加速器开度检测器34检测的加速器开度tvo和车辆速度检测器38检测的车辆速度Vs的组合而为驱动混合动力车辆100的使用设定的请求驱动力Fdrv。 [0050] 车辆速度检测器38适于检测混合动力车辆100的车辆速度（作为车速）Vs。目标充放电电量设定器39适于至少基于存储能量水平检测器33检测的电池21的充电状态SOC来设定目标充放电电量Pbat。在该实施例中，根据未示出的目标充放电电量检索设定表工作，例如，基于例如电池21的充电状态SOC，来设定目标充放电电量Pbat而做的检索。 [0051] 目标驱动功率设定器41适于基于加速器开度检测器34检测的加速器开度tvo和车辆速度检测器38检测的车辆速度Vs的组合来设定目标驱动功率Pdrv。在该实施例中，可将请求驱动力Fdrv乘以车辆速度Vs来设定目标驱动功率Pdrv。 [0052] 目标发动机输出功率设定器42适于通过目标驱动功率设定器41设定的目标驱动功率Pdrv和目标充放电电量设定器39计算的目标充放电电量Pbat的组合来计算目标发动机输出功率Peg的值。在该实施例中，目标驱动功率Pdrv减去目标充放电电量Pbat来获得目标发动机输出功率Peg。 [0053] 目标发动机操作点计算器43根据未示出的目标发动机操作点检索设定表工作，例如，用于为根据目标发动机输出功率Peg和车辆速度来设定目标发动机操作点（目标发动机转速、目标发动机转矩）而做的检索。 [0054] [驱动控制方法] [0055] 图3是示出在混合动力车辆100中的驱动控制装置32执行控制的流程图。以规定时间的间隔重复执行该过程。 [0057] 接下来（在步骤S2），在存储能量水平判定器35，判定SOC是否等于或者大于规定值（SOClim），该规定值（SOClim）低于电池21的充电上限值。在步骤S2，如果SOC等于或者大于规定值（SOClim）（即如果为“是”），则（在步骤S3）输出不切换至HEV模式（以混合方式使用发动机2和不成立发电机的模式）的命令，也即HEV模式不成立（即，EV模式成立）。 [0058] 在这种情形下，给定HEV模式不成立的命令，驱动控制装置32工作（在步骤S7）来停止发动机2，同时使用单向离合器40来固定而非转动发动机2的输出轴3。 [0059] 在步骤S2，如果SOC小于规定值（SOClim）（即如果为“否”），则（在步骤S4）请求驱动力判定器37工作以判定请求驱动力是否是等于或者大于规定值的驱动力（即请求驱动力≥规定值），诸如在需要大驱动力等情况下设定规定值，例如，诸如开始爬上具有高倾斜度的山的运动的时候。 [0060] 在步骤S4，如果请求驱动力小于规定值（即如果为“否”），则（在步骤S5）基于请求驱动力的HEV模式切换判定不成立（即，EV模式成立）。因而，给定HEV模式不成立的命令，驱动控制装置32工作以停止发动机2（在步骤S7），同时使用单向离合器40来固定而非转动发动机2的输出轴3。 [0061] 在步骤S4，如果请求驱动力等于或者大于规定值（即如果为“是”），则（在步骤S6）使基于请求驱动力的HEV模式切换判定成立。建立切换至HEV模式的该判定之后是这样的行为（在步骤S8）：在返回之前，操作发动机2，并且执行用于HEV模式的行驶的控制。应注意的是，在经过步骤S8的过程中，由于使用单向离合器40，保持发动机2的输出轴3不受转动限制。 [0062] 在描述的第一实施例中，当发动机2停止时，由使转动无效的单向离合器40固定发动机2的输出轴3，允许第一电动机4和第二电动机5二者转动而不生成电力，因而避免对电池21过充电。而且，根据该实施例，允许混合动力车辆100输出驾驶员请求的驱动力，从而抑制对电池21过充电。 [0063] 图4是共线图，示出当分别在HEV模式和EV模式下在低车辆速度下以高驱动力行驶时系统具有的操作点。如图4可见的，在常规HEV模式，担忧的是，第一电动机4和第二电动机5可能会再生，从而过充电（高压）电池21。根据该实施例，驱动控制装置32执行控制，由此这种行驶状态成为在EV模式行驶，其中发动机2具有的转速为0，并且第一电动机4和第二电动机5进入它们的不生成电力的驱动状态，因而避免过充电。 [0064] 此外，根据该实施例，在EV模式，单向离合器40用来接收反向作用的第一电动机4和第二电动机5的转矩，使得如图4所示，输出部（OUT）30具有作用在其上的第一电动机4和第二电动机5的转矩，因而允许EV模式还具有与HEV模式作用在输出部30上的转矩等同的转矩。 [0065] [第一实施例的变形例] [0066] 图5是示出根据第一实施例的用于混合动力车辆100的驱动控制方法的变形例的流程图。 [0067] 该变形例不同于第一实施例之处仅在于，在根据第一实施例的图3示出的流程图中，步骤S6之后是基于其他条件的HEV模式切换判定（在步骤S10）。此处，其他条件可以额外包括混合动力车辆100的倾斜角度的检测值，或者关于是否选择雪路模式的判定，使得即使在步骤S6中HEV模式切换判定成立，仍可以有另一控制来选择排除发动机2操作的判定。 [0068] 根据包括如图5所示的这种控制的第一实施例的变形例，作为有益效果，能够以高安全性实现更详细的行驶控制，避免对电池21过充电。 [0069] [第二实施例] [0070] 图6是示出根据本发明第二实施例用于混合动力车辆100的驱动控制方法的流程图。根据该实施例的混合动力车辆100具有的系统构造大致相同于根据第一实施例的混合动力车辆100，所以省略了冗余说明。应注意的是，以规定时间的间隔重复执行该过程。 [0071] 如图6所示，在步骤S11，输入各种信号，该信号包括根据来自存储能量水平检测器33的存储能量水平（作为SOC）计算的充电电量的上限值以及放电电量的上限值，以及基于来自加速器开度检测器34的加速器开度计算出的请求驱动力的值。 [0072] 接下来（在步骤S12），判定电池21的充电电量的上限值是否等于或者小于预设的值。在步骤S12，如果充电电量的上限值小于规定值（即如果为“是”），则（在步骤S13）判定电池21的放电电量的上限值是否等于或者大于预设的值。应注意的是，在图1示出的驱动控制装置32中的目标充放电电量设定器39处设定充电电量的上限值以及放电电量的上限值。 [0073] 在步骤S13，如果放电电量的上限值等于或者大于预设的值（即如果为“是”），则（在步骤S14）使HEV模式切换判定不成立，之后，（在步骤S18）进行停止发动机2的操作。在此时，由使转动无效的单向离合器40固定发动机2的输出轴3。 [0074] 在步骤S12如果充电电量的上限值大于规定值（即如果为“否”），或者在步骤S13如果放电电量的上限值小于规定值（即如果为“否”），则流程进到步骤S15。在步骤S15，判定请求驱动力是否等于或者大于规定值，类似第一实施例中的控制流程。 [0075] 在步骤S15，如果请求驱动力小于规定值（即如果为“否”），则（在步骤S16）使基于请求驱动力的HEV模式切换判定不成立，之后是操作（在步骤S18）来停止发动机2。在此时，由使转动无效的单向离合器40固定发动机2的输出轴3。 [0076] 在步骤S15，如果请求驱动力等于或者大于规定值（即如果为“是”），则（在步骤S17）使基于请求驱动力的HEV模式切换判定成立，之后在返回之前是操作发动机2的行为。 [0077] 在根据第二实施例的驱动控制方法中也是，当发动机2停止时，由使转动无效的单向离合器40固定发动机2的输出轴3，因此第一电动机4和第二电动机5二者转动而不生成电力，因而避免对电池21过充电。而且，允许输出驾驶员请求的驱动力，同时抑制如前所述的电池21过充电。 [0078] 该实施例涉及在EV模式中的行驶，其中发动机2具有的转速为0，并且第一电动机4和第二电动机5进入它们的驱动状态而不生成电力，因而避免过充电。此外，在EV模式，单向离合器40用来接收反向作用的第一电动机4和第二电动机5的转矩，使得输出部（OUT）30具有作用在其上的第一电动机4和第二电动机5的转矩，允许等同转矩作用在输出部30上而不管是处于EV模式还是HEV模式。 [0079] [第二实施例的变形例] [0080] 图7是示出根据第二实施例的用于混合动力车辆100的驱动控制方法的变形例的流程图。 [0081] 该变形例不同于第二实施例之处在于，在图6示出的流程图中，步骤S17之后是基于其他条件的HEV模式切换判定（在步骤S21）。此处，其他条件可以额外包括混合动力车辆100的倾斜角度的检测值，或者关于是否选择雪路模式的判定，使得即使在步骤S17中HEV模式切换判定成立，仍可以有另一控制来选择排除发动机2操作的判定。 [0082] 根据包括如图7所示的控制的第一实施例的变形例，作为有益效果，能够以高安全性实现更详细的行驶控制，避免对电池21过充电。 [0083] [其他实施例] [0084] 尽管对于本发明已经描述了实施例和其变形例，构成这些实施例的公开的一部分的讨论和附图不应该被理解为用于限制本发明，本发明覆盖具有与本发明目的覆盖的效果相等同的效果的任何和所有实施例。此外，本发明的范围并不限于本发明的附随权利要求限定的方案的组合，而是可以由所有公开特性中的具体特征的任何和所有期望组合来限定。 [0085] 例如，虽然根据实施例描述的混合动力车辆100以及驱动控制装置32包括用作固定发动机2的输出轴3的输出轴固定机构的单向离合器40，但是本发明不限于此，因此本发明的范围还覆盖这种固定：采用输出轴固定机构，该输出轴固定机构适于按在使用行星齿轮机构8和9的动力传动机构中所需地方式固定与发动机2的输出轴3联接的任何构件，例如第一行星齿轮架24和第二太阳齿轮26中的转动轴之一。 [0086] 虽然描述的实施例包括作为驱动机构1的行星齿轮机构，如图1所示，该驱动机构1包括第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9，第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9连接在发动机2的输出轴3、第一电动机4（MG1）、第二电动机5（MG2）和驱动轴7这四个元件之间，但其他任何用来连接在该四个元件之间的行星齿轮机构也在本发明的范围内。 [0087] 附图标记说明 [0088] 1：驱动机构 [0089] 2：发动机（作为内燃发动机） [0090] 3：输出轴 [0091] 4：第一电动机（作为电动发电机） [0092] 5：第二电动机（作为电动发电机） [0093] 6：车轮 [0094] 7：驱动轴 [0095] 8：第一行星齿轮机构（作为动力传动机构） [0096] 9：第二行星齿轮机构（作为动力传动机构） [0097] 21：电池 [0098] 30：输出部 [0099] 32：驱动控制装置 [0100] 33：存储能量水平检测器 [0101] 34：加速器开度检测器 [0102] 35：存储能量水平判定器 [0103] 36：请求驱动力设定器 [0104] 37：请求驱动力判定器 [0105] 38：车辆速度检测器 [0106] 39：目标充放电电量设定器 [0107] 40：单向离合器 [0108] 41：目标驱动功率设定器 [0109] 42：目标发动机输出功率设定器 [0110] 43：目标发动机操作点计算器 [0111] 100：混合动力车辆 |
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