车辆及其控制方法 |
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| 申请号 | CN200880005855.6 | 申请日 | 2008-02-19 | 公开(公告)号 | CN101616829B | 公开(公告)日 | 2013-08-28 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 尾山俊介; 田中悠一; | ||||
| 摘要 | 当 蓄 电池 的剩余容量小于 阈值 S1时，或者当 蓄电池 的剩余容量大于等于阈值S1且小于阈值S2、并且车辆要求功率P*小于阈值P1时，将充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb*(S140)，当蓄电池的剩余容量大于等于阈值S2时，或者当蓄电池的剩余容量大于等于阈值S1且小于阈值S2、并且车辆要求功率P*大于等于阈值P2时，将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb*(S150)，当蓄电池的剩余容量大于等于阈值S1且小于阈值S2、并且车辆要求功率P*大于等于阈值P1且小于阈值P2时，直接设定为上次的充放电要求功率Pb*(S160)，然后控制 发动机 和 马 达MG1、MG2，使得根据充放电要求功率Pb*对蓄电池(50)进行充放电并通过车辆要求功率P*来行驶(S170～S250)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种车辆，包括： |
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| 说明书全文 | 车辆及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及车辆及其控制方法。 背景技术[0002] 以往提出了一种车辆，包括：发电机(generator)，具有发动机和交流发电机；马达，向后轮输出动力；以及蓄电池，与发电机和马达进行电力的交换；其中，该车辆根据蓄电池的使用SOC(充电状态)通过发电机对蓄电池进行充放电，由此促进蓄电池升温(例如参照专利文献1)。在该车辆中，当蓄电池的使用SOC(充电状态)没有富余时，通过发电机对蓄电池积极地进行充电，当蓄电池的使用SOC(充电状态)有富余时，抑制发电机的发电量，通过马达来积极地消耗来自蓄电池的电力，或者通过发电机来积极地消耗来自蓄电池的电力，由此促进蓄电池升温。 [0003] 专利文献1：日本专利文献特开2005-341633号公报。 发明内容[0004] 即使如上述车辆那样根据蓄电池的使用SOC(充电状态)对蓄电池积极地进行充电或放电，如果不考虑车辆的行驶，则也只是释放出能量，会导致车辆的耗油率恶化。 [0005] 本发明的车辆及其控制方法的目的之一在于：根据车辆的行驶来进行二次电池等蓄电装置的升温。另外，本发明的车辆及其控制方法的目的之一在于：迅速地进行二次电池等蓄电装置的升温。 [0006] 为了达到上述目的中的至少一部分，本发明的车辆及其控制方法采用了以下手段。 [0007] 本发明的第一车辆包括：内燃机，能够输出行驶用的动力；电动机，能够输入输出行驶用的动力；蓄电单元，能够与所述电动机交换电力；要求功率设定单元，设定行驶所要求的要求功率；以及控制单元，在使所述蓄电单元升温时，控制所述内燃机和所述电动机，使得根据所述被设定了的要求功率对所述蓄电单元进行充放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。 [0008] 在该本发明的第一车辆中，当使蓄电单元升温时，控制内燃机和电动机，使得根据行驶所要求的要求功率对蓄电单元进行充放电并通过基于要求功率的功率而行驶。由此，能够根据车辆的行驶对蓄电单元进行充放电，从而能够迅速地使蓄电单元升温。当然，能够通过基于要求功率的功率而行驶。 [0009] 在这样的本发明的第一车辆中，也可以采用以下方式，即，所述控制单元是在所述升温时进行以下控制的单元：当所述被设定了的要求功率大于等于第一功率时，控制所述内燃机和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被设定了的要求功率小于比所述第一功率小的第二功率时，控制所述内燃机和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被设定了的要求功率小于所述第一功率并大于等于所述第二功率时，控制所述内燃机和所述电动机，使得维持所述蓄电单元的充放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。这样一来，能够根据车辆的行驶功率更恰当地对蓄电单元进行充放电。 [0010] 另外，在本发明的第一车辆中，也可以采用以下方式，即，包括检测剩余容量的剩余容量检测单元，所述剩余容量是能够从所述蓄电单元放电的容量，所述控制单元是在所述升温时控制所述内燃机和所述电动机以使得根据所述被检测出的剩余容量对所述蓄电单元进行充放电的单元。在该情况下，也可以采用以下方式，即，所述控制单元是在所述升温时进行以下控制的单元：当所述被检测出的剩余容量大于等于第一容量时，控制所述内燃机和所述电动机，使得无论所述被设定了的要求功率如何均对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被检测出的剩余容量小于比所述第一容量小的第二容量时，控制所述内燃机和所述电动机，使得无论所述被设定了的要求功率如何均对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。这样一来，能够根据蓄电单元的剩余容量更恰当地对蓄电单元进行充放电。 [0011] 另外，在本发明的第一车辆中，也可以采用以下方式，即，所述控制单元是在所述升温时进行以下控制的单元：当对所述蓄电单元进行充电时，控制所述内燃机和所述电动机，使得根据预定的充电功率进行充电；当对所述蓄电单元进行放电时，控制所述内燃机和所述电动机，使得根据预定的放电功率进行放电。这样一来，能够以预定的充电功率对蓄电单元进行充电并以预定的放电功率对蓄电单元进行放电，从而能够稳定地对蓄电单元进行充放电。 [0012] 或者，在本发明的第一车辆中，也可以采用以下方式，即，包括电力动力输入输出单元，该电力动力输入输出单元能够与所述蓄电单元交换电力，与连结在车轴上的驱动轴连接并按照能够独立于该驱动轴而旋转的方式与所述内燃机的输出轴连接，并且伴随着电力和动力的输入输出而从所述驱动轴和所述输出轴输入动力或向所述驱动轴和所述输出轴输出动力，所述电动机按照从所述驱动轴输入动力或向所述驱动轴输出动力的方式被连接。在该情况下，也可以采用以下方式，即，所述电力动力输入输出单元包括：发电机，与所述蓄电单元连接并能够输入输出动力；以及三轴式动力输入输出单元，与所述驱动轴、所述输出轴、以及所述发电机的旋转轴这三个轴连接，根据从该三个轴中的两个轴输入或向该两个轴输出的动力而从剩余的轴输入动力或向该轴输出动力。 [0013] 本发明的第二车辆包括：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，能够输入输出行驶用的动力；蓄电单元，能够与所述电动机交换电力；要求功率设定单元，设定行驶所要求的要求功率；以及控制单元，在使所述蓄电单元升温时，控制所述内燃机和所述电动机，使得根据所述被设定了的要求功率对所述蓄电单元进行充放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。 [0014] 在该本发明的第二车辆中，当使蓄电单元升温时，控制发电单元和电动机，使得根据行驶所要求的要求功率对蓄电单元进行充放电并通过基于要求功率的功率而行驶。由此，能够根据车辆的行驶对蓄电单元进行充放电，从而能够迅速地使蓄电单元升温。当然，能够通过基于要求功率的功率而行驶。这里，作为“发电单元”，既可以是包括内燃机和使用来自该内燃机的动力来进行发电的发电机的单元，也可以是燃料电池。 [0015] 在这样的本发明的第二车辆中，也可以采用以下方式，即，所述控制单元是在所述升温时进行以下控制的单元：当所述被设定了的要求功率大于等于第一功率时，控制所述发电单元和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被设定了的要求功率小于比所述第一功率小的第二功率时，控制所述发电单元和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被设定了的要求功率小于所述第一功率并大于等于所述第二功率时，控制所述发电单元和所述电动机，使得维持所述蓄电单元的充放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。这样一来，能够根据车辆的行驶功率更恰当地对蓄电单元进行充放电。 [0016] 另外，在本发明的第二车辆中，也可以采用以下方式，即，包括检测剩余容量的剩余容量检测单元，所述剩余容量是能够从所述蓄电单元放电的容量，所述控制单元是在所述升温时进行以下控制的单元：当所述被检测出的剩余容量大于等于第一容量时，控制所述发电单元和所述电动机，使得无论所述被设定了的要求功率如何均对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶；当所述被检测出的剩余容量小于比所述第一容量小的第二容量时，控制所述发电单元和所述电动机，使得无论所述被设定了的要求功率如何均对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述被设定了的要求功率的功率而行驶。这样一来，能够根据蓄电单元的剩余容量更恰当地对蓄电单元进行充放电。 [0017] 本发明提供第一车辆的控制方法，所述车辆包括：内燃机，能够输出行驶用的动力；电动机，能够输入输出行驶用的动力；以及蓄电单元，能够与所述电动机交换电力；所述车辆的控制方法的特征在于，当使所述蓄电单元升温时，如果行驶所要求的要求功率大于等于第一功率，则控制所述内燃机和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述要求功率小于比所述第一功率小的第二功率，则控制所述内燃机和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述要求功率小于所述第一功率并大于等于所述第二功率，则控制所述内燃机和所述电动机，使得维持所述蓄电单元的充放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶。 [0018] 在该本发明的第一车辆的控制方法中，当使蓄电单元升温时，如果行驶所要求的要求功率大于等于第一功率，则控制内燃机和电动机，使得对蓄电单元进行放电并通过基于要求功率的功率而行驶；如果要求功率小于比第一功率小的第二功率，则控制内燃机和电动机，使得对蓄电单元进行充电并通过基于要求功率的功率而行驶；如果要求功率小于第一功率并大于等于第二功率，则控制内燃机和电动机，使得维持蓄电单元的充放电并通过基于要求功率的功率而行驶。由此，能够根据车辆的行驶所要求的功率对蓄电单元进行充放电，从而能够迅速地使蓄电单元升温。当然，能够通过基于要求功率的功率而行驶。 [0019] 在这样的本发明的第一车辆的控制方法中，也可以采用以下方式，即，当进行所述升温时，如果剩余容量大于等于第一容量，则控制所述内燃机和所述电动机，使得无论所述要求功率如何均对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述剩余容量小于比所述第一容量小的第二容量，则控制所述内燃机和所述电动机，使得无论所述要求功率如何均对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述要求功率的功率而行驶，其中所述剩余容量是能够从所述蓄电单元放电的容量。这样一来，能够根据蓄电单元的剩余容量更恰当地对蓄电单元进行充放电。 [0020] 本发明提供第二车辆的控制方法，所述车辆包括：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，能够输入输出行驶用的动力；以及蓄电单元，能够与所述电动机交换电力；所述车辆的控制方法的特征在于，当使所述蓄电单元升温时，如果行驶所要求的要求功率大于等于第一功率，则控制所述发电单元和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述要求功率小于比所述第一功率小的第二功率，则控制所述发电单元和所述电动机，使得对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述要求功率小于所述第一功率并大于等于所述第二功率，则控制所述发电单元和所述电动机，使得维持所述蓄电单元的充放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶。 [0021] 在该本发明的第二车辆的控制方法中，当使蓄电单元升温时，如果行驶所要求的要求功率大于等于第一功率，则控制发电单元和电动机，使得对蓄电单元进行放电并通过基于要求功率的功率而行驶；如果要求功率小于比第一功率小的第二功率，则控制发电单元和电动机，使得对蓄电单元进行充电并通过基于要求功率的功率而行驶；如果要求功率小于第一功率并大于等于第二功率，则控制发电单元和电动机，使得维持蓄电单元的充放电并通过基于要求功率的功率而行驶。由此，能够根据车辆的行驶所要求的功率对蓄电单元进行充放电，从而能够迅速地使蓄电单元升温。当然，能够通过基于要求功率的功率而行驶。 [0022] 在这样的本发明的第二车辆的控制方法中，也可以采用以下方式，即，当进行所述升温时，如果剩余容量大于等于第一容量，则控制所述发电单元和所述电动机，使得无论所述要求功率如何均对所述蓄电单元进行放电并通过基于所述要求功率的功率而行驶；如果所述剩余容量小于比所述第一容量小的第二容量，则控制所述发电单元和所述电动机，使得无论所述要求功率如何均对所述蓄电单元进行充电并通过基于所述要求功率的功率而行驶，其中所述剩余容量是能够从所述蓄电单元放电的容量。这样一来，能够根据蓄电单元的剩余容量更恰当地对蓄电单元进行充放电。附图说明 [0025] 图3是表示要求转矩设定用映射图的一个例子的说明图； [0026] 图4是表示发动机22的工作线的一个例子、以及设定目标转速Ne和目标转矩Te*的情况的说明图； [0027] 图5是表示以下的共线图的一个例子的说明图，该共线图表示在从发动机22输出动力的状态下行驶时的动力分配统合机构30的旋转要素的转速与转矩的动力学关系； [0028] 图6是说明设定转矩限制Tm1min、Tm1max的情况的说明图； [0029] 图7是表示变形例的混合动力汽车120的简要构成的构成图； [0030] 图8是表示变形例的混合动力汽车220的简要构成的构成图； [0031] 图9是表示变形例的混合动力汽车320的简要构成的构成图； [0032] 图10是表示变形例的燃料电池汽车420的简要构成的构成图。 具体实施方式[0033] 以下，使用实施例来说明用于实施本发明的最佳方式。图1是表示作为本发明的一个实施例的、装载有动力输出装置的混合动力汽车20的简要构成的构成图。如该图所示，实施例的混合动力汽车20包括：发动机22；三轴式动力分配统合机构30，经由减震器28与作为发动机22的输出轴的曲轴26连接；马达MG1，与动力分配统合机构30连接，可以发电；减速齿轮35，安装在与动力分配统合机构30连接的、作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a上；马达MG2，与该减速齿轮35连接；以及混合动力用电子控制单元70，对整个动力输出装置进行控制。 [0034] 发动机22是通过汽油或轻油等烃系的燃料来输出动力的内燃机，通过发动机用电子控制单元(以下称为发动机ECU)24接受燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运行控制，所述发动机用电子控制单元24从检测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号。发动机ECU24与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制发动机22的运行，并且根据需要将与发动机22的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。另外，发动机ECU24还基于来自安装在曲轴26上的未图示的曲轴位置传感器的信号来计算曲轴26的转速、即发动机22的转速Ne。 [0035] 动力分配统合机构30包括：太阳齿轮31，为外齿齿轮；内啮合齿轮32，与该太阳齿轮31配置在同心圆上，为内齿齿轮；多个小齿轮33，与太阳齿轮31啮合并与内啮合齿轮32啮合；以及行星齿轮架34，可自由自转并可自由公转地保持多个小齿轮33。该动力分配统合机构30构成为将太阳齿轮31、内啮合齿轮32、以及行星齿轮架34作为旋转要素而进行差动作用的行星齿轮机构。在动力分配统合机构30中，在行星齿轮架34上连结有发动机22的曲轴26，在太阳齿轮31上连结有马达MG1，在内啮合齿轮32上经由内啮合齿轮轴 32a连结有减速齿轮35，当马达MG1作为发电机而发挥功能时，动力分配统合机构30将从行星齿轮架34输入的来自发动机22的动力根据太阳齿轮31侧和内啮合齿轮32侧的齿轮比分配给太阳齿轮31侧和内啮合齿轮32侧，当马达MG1作为电动机而发挥功能时，动力分配统合机构30将从行星齿轮架34输入的来自发动机22的动力和从太阳齿轮31输入的来自马达MG1的动力统一而输出给内啮合齿轮32侧。被输出给内啮合齿轮32的动力从内啮合齿轮轴32a经由齿轮机构60和差速齿轮62而被最终输出给车辆的驱动轮63a、63b。 [0036] 马达MG1和马达MG2均是可以作为发电机进行驱动并可以作为电动机进行驱动的公知的同步发电电动机，并经由逆变器41、42与蓄电池50交换电力。连接逆变器41、42和蓄电池50的电线54作为各逆变器41、42共用的正极母线和负极母线而构成，由马达MG1、MG2中的一个发出的电力可以由另一个消耗。因此，蓄电池50可以通过从马达MG1、MG2中的一个产生的电力或不足的电力而进行充放电。另外，如果通过马达MG1、MG2取得了电力收支的平衡，则蓄电池50不进行充放电。马达MG1、MG2的驱动均由马达用电子控制单元(以下，称为“马达ECU”)40控制。控制马达MG1、MG2的驱动所需要的信号，例如来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的信号，通过未图示的电流传感器检测出的施加给马达MG1、MG2的相电流等输入到马达ECU40，从马达ECU40输出对逆变器41、42的开关控制信号。马达ECU40与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制马达MG1、MG2的驱动，并且根据需要将与马达MG1、MG2的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。另外，马达ECU40还根据来自旋转位置检测传感器43、44的信号来计算马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2。 [0037] 蓄电池50由蓄电池用电子控制单元(以下，称为蓄电池ECU)52管理。管理蓄电池50所需要的信号，例如来自设置在蓄电池50的端子之间的未图示的电压传感器的端子间电压、来自安装在与蓄电池50的输出端子连接的电线54上的未图示的电流传感器的充放电电流、来自安装在蓄电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等输入到蓄电池ECU52，根据需要与蓄电池50的状态相关的数据通过通信输出给混合动力用电子控制单元70。另外，蓄电池ECU52为了管理蓄电池50而根据由电流传感器检测出的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)，或者根据计算出的剩余容量(SOC)和电池温度Tb来计算输入输出限制Win、Wout，该输入输出限制Win、Wout是可以对蓄电池50进行充放电的最大允许功率。 [0038] 混合动力用电子控制单元70作为以CPU72为中心的微处理器而构成，该混合动力用电子控制单元70除了CPU72以外还包括：存储处理程序的ROM74；暂时存储数据的RAM76；以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自点火开关80的点火信号、来自检测换档杆81的操作位置的换档位置传感器82的换档位置SP、来自检测加速踏板83的踩下量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V等经由输入端口输入到混合动力用电子控制单元70。另外，如上所述，混合动力用电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52连接，并与发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52进行各种控制信号和数据的交换。 [0039] 如上构成的实施例的混合动力汽车20根据与驾驶者对加速踏板83的踩下量相对应的加速器开度Acc和车速V来计算应输出给作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a的要求转矩，并控制发动机22、马达MG1、马达MG2的运行，使得与该要求转矩相对应的要求动力被输出给内啮合齿轮轴32a。作为发动机22、马达MG1、马达MG2的运行控制而有以下等运行模式：转矩转换运行模式，控制发动机22的运行以从发动机22输出与要求动力相对应的动力，并且控制马达MG1和马达MG2的驱动，使得从发动机22输出的全部动力通过动力分配统合机构30、马达MG1、马达MG2进行转矩转换后被输出给内啮合齿轮轴32a；充放电运行模式，控制发动机22的运行以从发动机22输出与要求动力和蓄电池50的充放电所需要的功率之和相对应的动力，并且控制马达MG1和马达MG2的驱动，使得伴随着蓄电池50的充放电，通过动力分配统合机构30、马达MG1、马达MG2对从发动机22输出的动力的全部或一部分进行转矩转换，并随之将要求动力输出给内啮合齿轮轴32a；马达运行模式，进行运行控制以停止发动机22的运行并将来自马达MG2的、与要求动力相对应的动力输出给内啮合齿轮轴32a。 [0040] 下面，对如上构成的实施例的混合动力汽车20的动作、尤其是升高蓄电池50的温度时的动作进行说明。图2是表示在蓄电池50为低温时由混合动力用电子控制单元70执行的驱动控制例程的一个例子的流程图。每隔预定的时间(例如每隔数msec)重复地执行该例程，直到蓄电池50变为能够充分地发挥其功能的温度(例如0℃或5℃等)为止。 [0041] 当执行驱动控制例程时，混合动力用电子控制单元70的CPU72首先输入来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自车速传感器88的车速V、马达MG1和MG2的转速Nm1和Nm2、蓄电池50的剩余容量(SOC)、蓄电池50的输入输出限制Win和Wout等控制所需要的数据(步骤S100)。这里，马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2是通过通信从马达ECU40输入的、根据由旋转位置检测传感器43、44检测出的马达MG1、MG2的转子的旋转位置计算出的数据。另外，蓄电池50的输入输出限制Win、Wout是通过通信从蓄电池ECU52输入的、根据蓄电池50的电池温度Tb和蓄电池50的剩余容量(SOC)设定的数据。 [0042] 当这样输入了数据后，根据输入的加速器开度Acc和车速V来设定作为对车辆要求的转矩的、应输出给作为与驱动轮63a、63b连结的驱动轴的内啮合齿轮轴32a的要求转* *矩Tr 和对车辆要求的车辆要求功率P(步骤S110)。在实施例中，按照下述方式来设定要* * 求转矩Tr，即，预先确定加速器开度Acc、车速V、要求转矩Tr 之间的关系并将其作为要求转矩设定用映射图而存储在ROM74内，当给出了加速器开度Acc和车速V时，从存储的映射* 图中导出相对应的要求转矩Tr。图3表示了要求转矩设定用映射图的一个例子。车辆要求* * 功率P 可以作为内啮合齿轮轴32a的转速Nr和设定了的要求转矩Tr 的乘积与损耗Loss之和而计算出来。另外，内啮合齿轮轴32a的转速Nr可以通过使车速V乘以换算系数k(Nr＝k·V)而求出，或者通过使马达MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比Gr(Nr＝Nm2/Gr)而求出。 [0043] 接着，判断蓄电池50的剩余容量(SOC)是否处于阈值S1、S2的范围内，以及设定*了的车辆要求功率P 是否处于阈值P1、P2的范围内(步骤S120、S130)。这里，阈值S1被设定为不应再继续进行放电的蓄电池50的剩余容量(SOC)，可以使用40％或50％等。另外，阈值S2被设定为不应再继续进行充电的蓄电池50的剩余容量(SOC)，可以使用65％或* 75％等。阈值P1作为车辆要求功率P 而被设定为较小的值，可以使用车辆要求功率的最* 大值的10％或20％等值。阈值P2作为车辆要求功率P 而被设定为较大的值，可以使用车辆要求功率的最大值的40％或50％等值。 [0044] 当蓄电池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，无论车辆要求功率P*如何，均将充*电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb(步骤S140)，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大* 于等于阈值S2时，无论车辆要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率* Pb(步骤S150)。这里，在实施例中，充电用功率Pcha被设定为适于对蓄电池50进行充电的功率范围中的较大的功率，放电用功率Pdis被设定为适于对蓄电池50进行放电的功率范围中的较大的功率。当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值S1并小于阈值S2时，* * 如果车辆要求功率P 小于阈值P1，则将充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb(步骤* S140)，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P2，则将放电用功率Pdis设定为充放电要求功* 率Pb(步骤S150)。并且，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值S1并小于阈值S2* 时，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P1并小于阈值P2，则将上次执行该例程时设定了的* * 充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb(步骤S160)。这里，在实施例中，当初* 次执行该驱动控制例程时，将初始值的充电用功率Pcha设定为上次的充放电要求功率Pb。 另外，初始值可以不是充电用功率Pcha而是放电用功率Pdis。 [0045] 当这样设定了充放电要求功率Pb*后，将对发动机22要求的发动机要求功率Pe** *设定为车辆要求功率P 与设定了的充放电要求功率Pb 之和(步骤170)，然后根据设定了* * 的发动机要求功率Pe 来设定作为发动机22应运行的运行点的目标转速Ne 和目标转矩* * Te(步骤S180)。根据使发动机22高效率地工作的工作线和发动机要求功率Pe 来进行该* 设定。图4表示了发动机22的工作线的一个例子、以及设定目标转速Ne和目标转矩Te 的* * * 情况。如该图所示，可以通过工作线与发动机要求功率Pe(Ne×Te)为恒定值的曲线的交* * 点来求出目标转速Ne 和目标转矩Te。 [0046] 接着，使用发动机22的目标转速Ne*、马达MG2的转速Nm2、以及动力分配统合机*构30的齿轮比ρ，通过下式(1)来计算马达MG1的目标转速Nm1，并且根据计算出的目标* 转速Nm1 和输入的马达MG1的转速Nm1，通过式(2)来计算假定转矩Tm1tmp，该假定转矩Tm1tmp是应从马达MG1输出的转矩的假定值(步骤S190)。这里，式(1)是动力分配统合机构30的旋转要素的动力学关系式。表示在从发动机22输出动力的状态下行驶时的动力分配统合机构30的旋转要素的转速与转矩的动力学关系的共线图表示在图5中。在该图中，左侧的S轴表示马达MG1的转速Nm1、即太阳齿轮31的转速，C轴表示发动机22的转速Ne、即行星齿轮架34的转速，R轴表示马达MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比Gr而得到的内啮合齿轮32的转速Nr。如果使用该共线图，则可以容易地导出式(1)。另外，R轴上的两个粗线箭头表示从马达MG1输出的转矩Tm1作用在内啮合齿轮轴32a上的转矩和从马达MG2输出的转矩Tm2经由减速齿轮35作用在内啮合齿轮轴32a上的转矩。另外，式* (2)是用于使马达MG1以目标转速Nm1 旋转的反馈控制的关系式，在式(2)中，右边第二项的“k1”为比例项的增益，右边第三项的“k2”为积分项的增益。 [0047] Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1) [0048] Tm1tmp＝ρ·Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2) [0049] 接着，设定作为同时满足式(3)和式(4)的、可以从马达MG1输出的转矩的上下限的转矩限制Tm1min、Tm1max(步骤S200)，根据式(5)用转矩限制Tm1min、Tm1max来限制设*定了的假定转矩Tm1tmp，由此设定马达MG1的转矩指令Tm1(步骤210)。这里，式(3)是通* 过马达MG1和马达MG2输出给内啮合齿轮轴32a的转矩的总和成为从值0到要求转矩Tr的范围内的关系，式(4)是通过马达MG1和马达MG2输入输出的功率的总和成为输入输出限制Win、Wout的范围内的关系。图6表示了转矩限制Tm1min、Tm1max的一个例子。转矩* 限制Tm1min、Tm1max可以作为以图中斜线表示的区域内的转矩指令Tm1 的最大值和最小值而求出。 [0050] 0≤-Tm1/ρ+Tm2·Gr≤Tr*(3) [0051] Win≤Tm1·Nm1+Tm2·Nm2≤Wout(4) [0052] Tm1*＝max(min(Tm1tmp，Tm1max)，Tm1min)(5) [0053] 然后，通过要求转矩Tr*与设定了的转矩指令Tm1*除以动力分配统合机构30的齿轮比ρ而得到的值之和再除以减速齿轮35的齿轮比Gr，根据下式(6)来计算假定转矩Tm2tmp，所述假定转矩Tm2tmp是应从马达MG2输出的转矩的假定值(步骤S220)，并且通过*使蓄电池50的输入输出限制Win、Wout与设定了的转矩指令Tm1 乘以当前的马达MG1的转速Nm1而得到的马达MG1的消耗功率(发电功率)的偏差除以马达MG2的转速Nm2，根据下式(7)和下式(8)来计算作为可以从马达MG2输出的转矩的上下限的转矩限制Tm2min、Tm2max(步骤S230)，并且根据式(9)用转矩限制Tm2min、Tm2max限制设定了的假定转矩* Tm2tmp，由此来设定马达MG2的转矩指令Tm2(步骤S240)。这里，可以从图5的共线图容易地导出式(6)。 [0054] Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6) [0055] Tm2min＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (7) [0056] Tm2max＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2 (8) [0057] Tm2*＝max(min(Tm2tmp，Tm2max)，Tm2min) (9) [0058] 当这样设定了发动机22的目标转速Ne*、目标转矩Te*、马达MG1和MG2的转矩指* * * *令Tm1 和Tm2 后，将发动机22的目标转速Ne 和目标转矩Te 发送给发动机ECU24，将马* * 达MG1、MG2的转矩指令Tm1、Tm2 发送给马达ECU40(步骤S250)，然后结束驱动控制例程。 * * 接收到目标转速Ne 和目标转矩Te 的发动机ECU24对发动机22进行吸入空气量控制、燃* * 料喷射控制、以及点火控制等控制，以使发动机22在由目标转速Ne 和目标转矩Te 表示的* * 运行点运行。另外，接收到转矩指令Tm1、Tm2 的马达ECU40对逆变器41、42的开关元件进* * 行开关控制，使得以转矩指令Tm1 来驱动马达MG1并以转矩指令Tm2 来驱动马达MG2。通过这样的控制，能够使发动机22在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内有效地运* 行并向作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a输出要求转矩Tr 而行驶，并且能够根据充电用功率Pcha和放电用功率Pdis对蓄电池50进行充放电。 [0059] 根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，当车辆要求功率P*小于阈值P1时，将* *充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，当车辆要求功率P 大于等于阈值P2时，将放* * 电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，当车辆要求功率P 大于等于阈值P1并小于阈* * 值P2时，将上次的充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb，然后设定发动机22* * * * 的目标转速Ne、目标转矩Te、以及马达MG1和MG2的转矩指令Tm1 和Tm2，控制发动机22* 和马达MG1、MG2，使得在蓄电池50的范围内根据充放电要求功率Pb 对蓄电池50进行充放* * * 电并通过车辆要求功率P(要求转矩Tr)而行驶。因此，能够以与车辆要求功率P 相对应的充放电功率Pcha、Pdis对蓄电池50进行充放电，从而能够迅速地使蓄电池50升温。并且，使用充放电用功率Pcha、Pdis对蓄电池50进行充放电，该充放电用功率Pcha、Pdis被设定为适于对蓄电池50进行充放电的功率范围中的较大的功率，因此能够迅速地使蓄电* 池50升温。另外，当蓄电池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，无论车辆要求功率P 如* 何，均将充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于* 等于阈值S2时，无论车辆要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率* Pb，因此能够根据蓄电池50的剩余容量(SOC)来对蓄电池50进行充放电。当然，能够输* * 出基于车辆要求功率P 的功率、即基于要求转矩Tr 的转矩而行驶。 [0060] 在实施例的混合动力汽车20中，当蓄电池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，* *无论车辆要求功率P 如何，均将充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50* 的剩余容量(SOC)大于等于阈值S2时，无论车辆要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设* 定为充放电要求功率Pb，但是也可以不进行这样的基于蓄电池50的剩余容量(SOC)的充放电。 [0061] 在实施例的混合动力汽车20中，当车辆要求功率P*小于阈值P1时，将充电用功* *率Pcha设定为充放电要求功率Pb，当车辆要求功率P 大于等于阈值P2时，将放电用功率* * Pdis设定为充放电要求功率Pb，当车辆要求功率P 大于等于阈值P1并小于阈值P2时，* * 将上次的充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb，但是也可以不使用两个阈值* P1、P2而仅使用单一的阈值Pref将充放电功率Pcha、Pdis设定为充放电要求功率Pb。即，* 也可以采用以下方式：当车辆要求功率P 小于阈值Pref时，将充电用功率Pcha设定为充* * 放电要求功率Pb，当车辆要求功率P 大于等于阈值Pref时，将放电用功率Pdis设定为充* 放电要求功率Pb。 [0062] 在实施例的混合动力汽车20中，使用被设定为适于对蓄电池50进行充放电的功率范围中的较大的功率的充放电用功率Pcha、Pdis对蓄电池50进行充放电，但是作为充放电用功率Pcha、Pdis，只要使用适于对蓄电池50进行充放电的功率范围中的较大的功率即可，还可以使用根据蓄电池50的剩余容量(SOC)而变化的功率。 [0063] 在实施例的混合动力汽车20中，经由减速齿轮35将马达MG2安装在作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a上，但是也可以将马达MG2直接安装在内啮合齿轮轴32a上，或者还可以代替减速齿轮35而经由二档变速、三档变速、或四档变速等的变速器将马达MG2安装在内啮合齿轮轴32a上。 [0064] 在实施例的混合动力汽车20中，将马达MG2的动力通过减速齿轮35变速后输出给内啮合齿轮轴32a，但是也可以如图7的变形例的混合动力汽车120所例示的那样，使马达MG2的动力与跟连接有内啮合齿轮轴32a的车轴(连接有驱动轮63a、63b的车轴)不同的车轴(图7中的连接在车轮64a、64b上的车轴)连接。 [0065] 在实施例的混合动力汽车20中，将发动机22的动力经由动力分配统合机构30输出给作为与驱动轮63a和63b连接的驱动轴的内啮合齿轮轴32a，但是也可以如图8的变形例的混合动力汽车220所例示的那样具有对转子电动机230，该对转子电动机230具有连接在发动机22的曲轴26上的内转子232和连接在向驱动轮63a、63b输出动力的驱动轴上的外转子234，并且在将发动机22的动力的一部分传递给驱动轴的同时将剩余的动力转换为电力。 [0066] 在实施例的混合动力汽车20中，将发动机22的动力经由动力分配统合机构30输出给作为与驱动轮63a和63b连接的驱动轴的内啮合齿轮轴32a，但是也可以如图9的变形例的混合动力汽车320所例示的那样，将发电用的马达MG1安装在发动机22上并具有行驶用的马达MG2。 [0067] 另外，本发明不限于这样的混合动力汽车，也可以如图10的变形例的燃料电池汽车420所例示的那样，将来自燃料电池430的发电电力通过DC/DC变换器440升压后供应给蓄电池50和马达MG。 [0068] 另外，本发明不限于应用于这样的混合动力汽车和燃料电池汽车，也可以是汽车以外的车辆的方式，或者还可以是车辆的控制方法的方式。 [0069] 这里，对实施例的主要要素与在发明内容部分中记载的发明的主要要素的对应关系进行说明。在实施例中，发动机22相当于“内燃机”；马达MG2相当于“电动机”；蓄电池50相当于“蓄电单元”；执行图2的驱动控制例程的步骤S110的处理的混合动力用电子控制单元70相当于“要求功率设定单元”，所述步骤S110的处理是指根据加速器开度Acc和* * * 车速V来设定要求转矩Tr 并根据设定了的要求转矩Tr 来设定车辆要求功率P 的处理； 执行图2的驱动控制例程的步骤S120～S250的处理的混合动力用电子控制单元70、根据* * * 目标转矩Ne 和目标转矩Te 来控制发动机22的发动机ECU24、以及根据转矩指令Tm1 和* Tm2 来控制马达MG1和MG2的马达ECU40相当于“控制单元”，所述步骤S120～S250的处* 理是指当蓄电池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，无论车辆要求功率P 如何，均将充* 电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值* * S2时，无论车辆要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，当蓄电* 池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值S1并小于阈值S2时，如果车辆要求功率P 小于阈* * 值P1，则将充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈* * 值P2，则将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈* * 值P1并小于阈值P2，则将上次的充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb，然后* * * * 设定发动机22的目标转速Ne、目标转矩Te、以及马达MG1和MG2的转矩指令Tm1 和Tm2并发送，使得在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内根据设定了的充放电要求功* * * 率Pb 对蓄电池50进行充放电并通过车辆要求功率P(要求转矩Tr)而行驶。根据由未图示的电流传感器检测出的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)的蓄电池ECU52相当于“剩余容量检测单元”，动力分配统合机构30和马达MG1相当于“电力动力输入输出单元”，马达MG1相当于“发电机”，动力分配统合机构30相当于“三轴式动力输入输出单元”。 另外，对转子电动机230也相当于“电力动力输入输出单元”。变形例的混合动力汽车320的发动机22与马达MG1的组合、燃料电池430相当于“发电单元”。 [0070] 这里，作为“内燃机”，不限于通过汽油或轻油等烃系的燃料来输出动力的内燃机，也可以是氢发动机等任何类型的内燃机，还可以是能够输出行驶用的动力的任何装置。作为电动机，不限于构成为同步发电电动机的马达MG2，也可以是感应电动机等能够输出行驶用的动力的任何类型的电动机。作为“蓄电单元”，不限于作为二次电池的蓄电池50，也可以是电容器等能够与电力动力输入输出单元、电动机交换电力的任何装置。作为“要求功率设*定单元”，不限于使用根据加速器开度Acc和车速V设定了的要求转矩Tr 来设定车辆要求* * 功率P 的单元，也可以是使用仅基于加速器开度Acc的要求转矩来设定车辆要求功率P 的单元或者在预先设定了行驶路径的情况下使用基于行驶路径上的行驶位置的要求转矩来* 设定车辆要求功率P 的单元等，只要是设定行驶所要求的要求功率的单元即可。作为“控制单元”，不限于由混合动力用电子控制单元70、发动机ECU24、以及马达ECU40构成的组合，也可以通过单一的电子控制单元来构成等。另外，作为“控制单元”，不限于以下的单元：当* 蓄电池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，无论车辆要求功率P 如何，均将充电用功率* Pcha设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值S2时，无论* * 车辆要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩* 余容量(SOC)大于等于阈值S1并小于阈值S2时，如果车辆要求功率P 小于阈值P1，则将* * 充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P2，则将* * 放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P1并小于* * 阈值P2，则将上次的充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb，然后设定发动机* * * * 22的目标转速Ne、目标转矩Te、以及马达MG1和MG2的转矩指令Tm1 和Tm2 并控制发动机22、马达MG1、MG2，使得在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内根据设定了的充* * * 放电要求功率Pb 对蓄电池50进行充放电并通过车辆要求功率P(要求转矩Tr)而行驶。 “控制单元”也可以是不进行基于蓄电池50的剩余容量(SOC)的充放电而仅基于车辆要求* * * 功率P 来设定充放电要求功率Pb 的单元，或者是当车辆要求功率P 小于阈值Pref时将* * 充电用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb、当车辆要求功率P 大于等于阈值Pref时将放* 电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb 的单元等，只要是当使蓄电单元升温时控制内燃机和电动机以使得根据车辆所要求的要求功率来对蓄电单元进行充放电并通过基于要求功率的功率而行驶的单元即可。作为“剩余容量检测单元”，不限于根据由未图示的电流传感器检测出的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)的单元，只要是检测作为能够从蓄电单元放电的容量的剩余容量的单元即可。作为“电力动力输入输出单元”，不限于动力分配统合机构30和马达MG1的组合或对转子电动机230，只要是与连结在车轴上的驱动轴连接并按照能够独立于该驱动轴而旋转的方式与所述内燃机的输出轴连接、并且伴随着电力和动力的输入输出向所述驱动轴和所述输出轴输入动力或从所述驱动轴和所述输出轴输出动力的单元即可。作为“发电机”，不限于构成为同步发电电动机的马达MG1，也可以是感应电动机等能够输入输出动力的任何类型的发电机。作为“三轴式动力输入输出单元”，不限于上述的动力分配统合机构30，也可以是使用双小齿轮式行星齿轮机构的装置、组合多个行星齿轮机构并与四个以上的轴连接的装置、或者如差速齿轮那样具有与行星齿轮不同的动作作用的装置等，只要是与驱动轴、输出轴、以及发电机的旋转轴这三个轴连接并根据向三个轴中的某个轴输入或从该轴输出的动力而向剩余的轴输入动力或从该轴输出动力的装置即可。另外，作为“发电单元”，不限于变形例的混合动力汽车320的发动机22与马达MG1的组合或燃料电池430，也可以是接受燃料的供应而发电的任何装置。作为本发明的第二车辆中的“控制单元”，不限于将上述第一车辆中的“控制单元”进行的控制中的与发动机22和马达MG1相关的控制替换为发电单元的控制的装置，即不限于以下装置：当蓄电* 池50的剩余容量(SOC)小于阈值S1时，无论车辆要求功率P 如何，均将充电用功率Pcha* 设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩余容量(SOC)大于等于阈值S2时，无论车辆* * 要求功率P 如何，均将放电用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，当蓄电池50的剩余容* 量(SOC)大于等于阈值S1并小于阈值S2时，如果车辆要求功率P 小于阈值P1，则将充电* * 用功率Pcha设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P2，则将放电* * 用功率Pdis设定为充放电要求功率Pb，如果车辆要求功率P 大于等于阈值P1并小于阈* * 值P2，则将上次的充放电要求功率Pb 直接设定为充放电要求功率Pb，然后将对发电单元* * 要求的功率作为如上设定了的充放电要求功率Pb 与车辆要求功率P 之和而计算出来，并且根据该计算出的功率来控制发电单元和电动机，使得在发电单元动作的同时通过车辆要* * 求功率P(要求转矩Tr)而行驶。“控制装置”只要是当使蓄电单元升温时控制发电单元和电动机以使得根据行驶所要求的要求功率对蓄电单元进行充放电并通过基于要求功率的功率而行驶的装置即可。 [0071] 另外，关于实施例的主要要素与发明内容部分所记载的发明的主要要素的对应关系，实施例是具体说明用于实施发明内容部分所记载的发明的最佳方式的一个例子，因此并非用于对发明内容部分所记载的发明的要素进行限定。即，应该根据发明内容部分的记载来解释在该部分中记载的发明，实施例只不过是发明内容部分所记载的发明的一个具体例子而已。 [0072] 以上，使用实施例说明了用于实施本发明的最佳方式，但是勿庸置疑本发明不受上述实施例的任何限制，可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式来实施。 [0073] 产业上的可利用性 [0074] 本发明能够用于车辆的制造产业等。 |
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