混合动力车 |
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| 申请号 | CN201610152551.9 | 申请日 | 2016-03-17 | 公开(公告)号 | CN106004412A | 公开(公告)日 | 2016-10-12 |
| 申请人 | 富士重工业株式会社; | 发明人 | 铜城敦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种无论车外的环境如何，都能够避免 发动机 的损坏的混合动 力 车。通过发动机(110)和 马 达(120)中的一方或双方的驱动力进行行驶的混合动力车(100)具备：行驶模式切换部(160)，其切换多个行驶模式，所述多个行驶模式包括优先于发动机而利用马达进行行驶的马达行驶模式，和将马达和发动机并用进行行驶的发动机并用模式；条件判定部(168)，其判定是否满足预先确定的恶劣路况条件，其中，当被判定为满足恶劣路况条件时，无论当前时刻的行驶模式如何，行驶模式切换部都在发动机停止的情况下将发动机启动，并在满足恶劣路况条件期间禁止发动机的停止。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种混合动力车，为通过发动机和马达中的一方或双方的驱动力进行行驶的混合动力车，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 混合动力车技术领域背景技术[0002] 现在，具有发动机和马达两个动力源的混合动力车得到普及。在这样的混合动力车中，准备有：在电池的余量充足的情况下优先于发动机而利用马达进行行驶的马达行驶模式，和在电池的余量少的情况下将马达和发动机并用进行行驶的发动机并用模式等行驶模式。例如，在混合动力车中，根据电池的余量选择行驶模式，并在选择了发动机并用模式的情况下，根据行驶状态来切换发动机和马达的驱动状态，从而能够提高能量效率，并且减少CO2等的废气排放。 [0003] 此外，还提出了能够将用于这样的混合动力车的电能从商用的插座直接充入的插电式混合动力车(PHEV)。这样的插电式混合动力车与非插电式混合动力车相比，通常电池的容量较大，能够在马达行驶模式下进行长距离行驶。 [0004] 此外，在插电式混合动力车等汽车中，具有能够设为对前后轮进行驱动的4WD(四轮驱动)行驶与对前轮和后轮中的任一方进行驱动的2WD(双轮驱动)行驶中的任一驱动状态的汽车，并能够根据其行驶状态切换4WD行驶和2WD行驶(分时4WD等)。此时，公开了例如在判断为需要向4WD行驶切换时，预先启动发动机的技术(例如，专利文献1)。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：国际公开第2012/127674号 发明内容[0008] 技术问题 [0009] 在上述混合动力车中，无论车外的环境如何都根据例如本车辆的电池的余量来选择马达行驶模式和发动机并用模式，因此，即使在山路行驶或渡河这样的所谓的恶劣路况行驶中也存在选择马达行驶模式的情况。那样，在利用混合动力车横穿水路等时，有可能由于发动机停止而从排气管(消声器)进水，即所谓的水锤(water hammer)现象而导致发动机损坏。 [0010] 本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种混合动力车，无论车外的环境如何，都能够避免发动机的损坏。 [0011] 技术方案 [0012] 为了解决上述课题，本发明提出一种混合动力车，为通过发动机和马达中的一方或双方的驱动力进行行驶的混合动力车，其具备：行驶模式切换部，其切换多个行驶模式，上述多个行驶模式包括优先于发动机而利用马达进行行驶的马达行驶模式，和将马达和发动机并用进行行驶的发动机并用模式；和条件判定部，其判定是否满足预先确定的恶劣路况条件，其中，当被判定为满足恶劣路况条件时，无论当前时刻的行驶模式如何，行驶模式切换部都在发动机停止的情况下将发动机启动，并在满足恶劣路况条件期间禁止发动机的停止。 [0013] 可选地，本发明的混合动力车还具备：驱动切换部，其被构成为能够根据行驶状态来切换对前轮和后轮中的任一方进行驱动的双轮驱动行驶和对前轮和后轮都进行驱动的四轮驱动行驶，并在满足恶劣路况条件期间，进行四轮驱动行驶并且选择四轮驱动行驶中的联轴器的多个贴合率中比较高的贴合率。 [0016] 可选地，本发明的混合动力车还具备：行驶环境识别部，其基于利用摄像装置拍摄的图像识别车外的行驶环境，恶劣路况条件为在行驶环境中的本车辆前方的行驶位置具有预定的水深阈值以上的水。 [0017] 技术效果 [0019] 图1是示出混合动力车的构成的图。 [0020] 图2是用于说明由控制部进行的行驶处理的流程图。 [0021] 符号说明 [0022] 100：混合动力车 [0023] 110：发动机 [0024] 120：马达 [0025] 150：摄像装置 [0026] 160：行驶模式切换部 [0027] 164：驱动切换部 [0028] 168：条件判定部 [0029] 170：行驶环境识别部 具体实施方式[0030] 以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。在该实施方式中示出的尺寸、材料、其他具体数值等只是用于使发明易于理解的示例，除非特别指出的情况，否则不用于限定本发明。应予说明，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能、结构的元素，通过标记相同的符号而省略重复说明，此外对于与本发明没有直接关系的元素省略图示。 [0031] 图1是示出混合动力车100的构成的图。混合动力车100能够设为对前后轮进行驱动的4WD(四轮驱动)行驶与对前轮和后轮中的任一方进行驱动的2WD(双轮驱动)行驶中的任一驱动状态，并且构成为包括发动机110、燃料箱112、离合器114、传动装置116、发动机控制单元(以下，简称为ECU)118、马达120、逆变器122、电池124、传动轴126、前差速齿轮128、驱动轴130、前轮132、电子控制联轴器134、后差速齿轮136、驱动轴138、后轮140、控制部142、加速踏板传感器144、开关146、水深传感器148、摄像装置150。 [0032] 在本实施方式中，作为混合动力车100特别对能够将电能从商用的插座直接充入的插电式混合动力车(PHEV)进行说明。这里，对与本实施方式的特征有关的构成进行详细说明，对与本实施方式的特征无关的构成省略说明。 [0033] 发动机110由汽油发动机或柴油发动机构成，通过使从燃料箱112供应的燃料(汽油、柴油等)燃烧来获得驱动力，并将所获得的驱动力经由离合器114传递到传动装置116。此外，发动机110与ECU118连接，并基于ECU118的控制指令调整驱动力。 [0034] 马达120配置为与发动机110同轴，并通过经由逆变器122从电池124供应的电力而获得驱动力，将所获得的驱动力传递到传动装置116。此外，马达120在未接受电力的供应的时刻，还作为发电机发挥功能，所发出的电力经由逆变器122存储到电池124。此外，逆变器122与ECU118连接，并基于ECU118的控制指令调整供应的电力(马达120的驱动力)。 [0035] 由传动装置116来调整转矩、转数、旋转方向而将由发动机110和/或马达120所获得的驱动力传递到传动轴126，进一步地经由前差速齿轮128、驱动轴130传递到前轮132。此外，在4WD行驶时，从传动装置116输出的驱动力还经由电子控制联轴器134、后差速齿轮136和驱动轴138传递到后轮140。这里，前轮132直接从传动装置116获得驱动力，后轮140经由电子控制联轴器134获得驱动力，但是，也可以直接将驱动力从传动装置116传递到后轮140，并经由电子控制联轴器134将驱动力传递到前轮132。 [0036] 控制部142由包括中央处理装置(CPU)、存储有程序等的ROM、作为工作区的RAM等的半导体集成电路构成，并全面控制混合动力车100整体。此外，在本实施方式中，控制部142还作为行驶模式切换部160、驱动力导出部162、驱动切换部164、联轴器控制部166、条件判定部168、行驶环境识别部170而发挥功能。在控制部142还连接有加速踏板传感器144、开关146、摄像装置150。加速踏板传感器144检测未图示的加速踏板的踩踏量。开关146检测驾驶员的操作输入(ON/OFF)。水深传感器148在本车辆位于水上的情况下检测其水深。摄像装置150的构成包含CCD(Charge-Coupled Device：电荷耦合器件)和/或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像元件，能够拍摄混合动力车 100的前方，并生成单色图像或彩色图像。该摄像装置150为两个成为一对，并以各自的光轴大致平行的方式，在大致水平方向上分离地配置在混合动力车100的前进方向侧。此外，控制部142经由ECU118控制发动机110和/或马达120的驱动力。 [0037] (行驶模式的切换) [0038] 在混合动力车100中，作为行驶模式准备有：在电池124的余量充足的情况下优先于发动机110而利用马达120进行行驶的马达行驶模式，和在电池124的余量少的情况(例如，由于马达行驶模式而使电池124的余量变少之后)下将马达120和发动机110并用进行行驶的发动机并用模式。并且，行驶模式切换部160根据当前时刻的行驶状态来切换行驶模式。但是，在本实施方式中，如后所述，在马达行驶模式中有时会暂时启动发动机110。 [0039] 如本实施方式的插电式混合动力车的情况，利用夜间电力等预先将电力从商用的插座充入电池124，并在其行驶时消耗所充入的电力。因此，行驶模式切换部160在行驶开始时选择马达行驶模式。插电式混合动力车与非插电式混合动力车相比，通常电池124的容量较大，因此，在马达行驶模式下能够进行长距离行驶。此时，行驶模式切换部160通过断开离合器114来避免发动机110成为运转负荷。此外，无论是任何行驶模式，如果踩踏制动踏板或放松加速踏板，则马达120作为发电机而被利用，从而回收再生能量。 [0040] 并且，如果电池124的余量变少，则行驶模式切换部160将行驶模式从马达行驶模式切换为发动机并用模式并维持行驶。在这样的发动机并用模式中，发动机110和马达120中的任一个的驱动力都能够利用，因此与利用发动机110单体进行动作的情况相比，能够进行平稳且强有力的行驶。此外，发动机110在低转速区域难以获得大的转矩，但是在那样的低转速区域，优先使用马达120进行驱动。这样，使灵敏度提高而能够进行平稳且高效的起动。进一步地，如果电池124的余量低于预定值，则行驶模式切换部160使马达120作为发电机而发挥功能，并通过发动机110的驱动力将电力存储到电池124。 [0041] (控制部142的动作) [0042] 此外，在混合动力车100中，可以设定为能够切换2WD行驶和4WD行驶而进行行驶。但是，在2WD行驶期间，如果施加大的驱动力(如果有要求)，则只在与2WD行驶有关的驱动轮上施加负荷，而有可能导致驱动系统的部件产生损坏。与此相对，如果为了分散驱动力而一直进行4WD行驶，则在其行驶期间驱动电力一直被电子控制联轴器134消耗，由于电池124的消耗，可用于行驶的电力减少，从而对行驶距离带来影响。因此，如下所述，通过有效地切换 2WD行驶和4WD行驶来避免驱动系统的部件的损坏，并且减少消耗电力。 [0043] 驱动力导出部162取得加速踏板传感器144检测到的加速踏板的踩踏量，并导出驾驶员所要求的驱动力。 [0044] 行驶模式切换部160在当前时刻的行驶模式为马达行驶模式的情况下，如果驱动力导出部162导出的驱动力为预定的驱动阈值以上，则在维持马达行驶模式的状态下强制启动发动机110。这样，通过启动发动机110，从而能够不仅获得马达120的驱动力，还获得发动机110的驱动力，能够应对驾驶员的驱动力的要求。该驱动阈值可以根据实验和/或实际行驶来设定任意值。 [0045] 这里，在马达行驶模式中，在驱动力导出部162所导出的驱动力成为预定的驱动阈值以上的情况下，将发动机110启动，但是即使驱动力变为小于预定的驱动阈值，也不立即将发动机110停止。这是由于与在短时间内重复发动机110的启动和停止相比，将发动机110的驱动状态维持一定程度的时间可提高发动机110的燃油效率。因此，行驶模式切换部160只在驱动力变为小于驱动阈值且满足了预定的停止条件的情况下将发动机110停止(迟滞特性)。这里，作为预定的停止条件可以考虑例如：自发动机110启动以来的时间经过了预定时间以上，发动机110的温度满足预定的温度条件，电池124的余量为预定值以上等。 [0046] 驱动切换部164能够切换2WD行驶和4WD行驶，在当前时刻的行驶模式为马达行驶模式的情况下，如果驱动力导出部162导出的驱动力小于预定的驱动阈值，则进行2WD行驶，如果驱动力导出部162导出的驱动力为预定的驱动阈值以上，则进行4WD行驶。因此，如果驱动力导出部162导出的驱动力为预定的驱动阈值以上，则至少可以在转换为4WD行驶的状态下启动发动机110。但是，对于向4WD行驶的切换处理与发动机110的启动处理的执行顺序，基于部件保护的观点考虑优选为先执行向4WD行驶的切换处理。此外，在行驶模式为发动机并用模式的情况下，伴随着发动机110的驱动状态的维持，驱动切换部164维持4WD行驶。 [0047] 在进行4WD行驶期间，联轴器控制部166驱动电子控制联轴器134的驱动螺线管，并根据行驶状态调整前轮132与后轮140的占空比(duty)，从而向后轮140进行最佳的驱动力的传递。 [0048] 如上所述，这里，行驶模式切换部160根据当前时刻的行驶状态切换行驶模式，并且在马达行驶模式中驾驶员要求大的驱动力的情况下，启动发动机110。可是，由于这样的行驶模式的切换、发动机110的启动的有无相对于车外的环境独立而控制，因此，即使在山路行驶或渡河这样的所谓的恶劣路况行驶中也会存在选择马达行驶模式且发动机110停止的情况。那样，在利用混合动力车横穿水路等时，有可能由于发动机110的停止而从排气管(消声器)进水，即由所谓的水锤现象而导致发动机110损坏。因此，本实施方式的目的在于，无论车外的环境如何，都避免这样的发动机110的损坏。 [0049] 这里，在本实施方式的混合动力车100中，为了应对这样的恶劣路况行驶，而设置有特殊的行驶模式(恶劣路况行驶模式)。对于该恶劣路况行驶模式，可以通过满足预先确定的恶劣路况条件来执行。作为恶劣路况条件可以列举例如：开关146被驾驶员设置为开启(ON)。因此，在驾驶员预料到在当前时刻以后要在恶劣路况行驶的情况下，通过驾驶员亲自操作(开启)开关146，从而能够将行驶模式切换为恶劣路况行驶模式。 [0050] 这样，如果开关146被设置为开启，则条件判定部168根据该操作判定为满足恶劣路况条件，行驶模式切换部160将行驶模式切换为恶劣路况行驶模式，并在发动机110停止的情况下，启动发动机110，在满足恶劣路况条件期间，即开关146被设置为开启期间，禁止发动机110的停止(维持驱动)。此外，如果开关146被设置为开启，行驶模式切换为恶劣路况行驶模式，则当进行2WD行驶时，驱动切换部164切换为4WD行驶，并在开关146被设置为开启期间进行4WD行驶的同时，选择4WD行驶中的联轴器(离合器)的多个贴合率中比较高的贴合率(这里为最高的贴合率)，使向后轮140传递的转矩最大。应予说明，多个贴合率中比较低的贴合率用于在马达行驶模式或发动机并用模式下进行4WD行驶的情况。 [0051] 这样，在满足恶劣路况条件期间(条件判定部168判定为满足恶劣路况条件期间)，通过驱动发动机110并进行4WD行驶，从而即使是在雪路或山路等恶劣路况前轮132或后轮140进行了空转的情况下，也能够针对施加到各轮的驱动力，在大范围内进行适当的应对，从而能够顺利地摆脱困境。此外，即使是雪路或砂石路的下坡路等，也不将驾驶员的注意吸引到制动操作而能够一边维持预定的速度范围一边下坡。 [0052] 此外，在满足恶劣路况条件期间，禁止发动机110的停止，因此，发动机110的驱动被维持，防止了从排气管进水的情况。这样，防止了由于所谓的水锤现象而陷入发动机110损坏的局面。 [0053] 进一步地，如果以马达行驶模式在恶劣路况上行驶，则根据要求的驱动力的变化而在只驱动马达120的状态和同时还驱动发动机110的状态之间频繁地切换，根据切换时刻的输出变化(由于发动机110启动时消耗能量)，有时会对舒适的行驶带来影响。可是，这里，通过预先将发动机110启动，并维持在驱动状态，从而即使在恶劣路况行驶中要求的驱动力发生了变化的情况下，常时也利用发动机110的驱动来应对，因此能够将输出变化抑制在最小值。例如，在行驶在阶梯状的恶劣路况的情况下，原本需要进行输出的细微调整，但是，这里，完全能够利用发动机110的驱动来应对，因此能够抑制输出变化。基于此，针对加速踏板的开度，驱动力进行线性跟随。 [0054] 此外，即使在要求的驱动力提高，而变得需要发动机110的驱动的情况下，也由于发动机110预先被驱动，所以不需要每次等待发动机110的启动，就能够提高直到发挥原本的驱动力为止的响应特性。 [0055] 此外，在上述内容中，作为恶劣路况条件而列举有开关146被驾驶员设置为开启，但是并不限于这种情况，还可以是例如，有可能从排气管进水的状况，例如，在本车辆的位置具有预定的水深阈值(例如，20cm)以上的水的情况。在此情况下，水深传感器148检测水深，如果水深为水深阈值以上，则条件判定部168判定为满足恶劣路况条件，并在发动机110停止的情况下，行驶模式切换部160将发动机110启动，在水深为水深阈值以上期间，禁止发动机110的停止。 [0056] 此外，还可以使用其他单元，例如基于利用摄像装置150拍摄的图像识别车外的行驶环境的行驶环境识别部170来检测本车辆位于预定的水深阈值以上的水上。在此情况下，行驶环境识别部170如下所述检测在本车辆前方的行驶位置具有预定的水深阈值以上的水。 [0057] 即，在本实施方式的混合动力车100中，通过摄像装置150拍摄混合动力车100的前方，并基于所拍摄的图像内的颜色信息和/或位置信息识别车外的行驶环境。这里，行驶环境表示包含在伴随着混合动力车100的行驶的混合动力车100的前方的道路状态、位于道路外侧的建筑物状态、行驶于或横穿该道路的汽车的行驶状态、行人等的移动状态等的综合的环境信息。基于这样的行驶环境，行驶环境识别部170在前方的路面满足与预先确定的“水面”相当的预定条件时(例如，是平面且具有比道路面高的反射光等)，将该路面特定为“水面”。并且，根据该水面的大小和/或与在其侧方竖立的三维物体之间的位置关系推定水深。 [0058] 这样，如果行驶环境识别部170推定为水深在水深阈值以上，则条件判定部168判定为满足恶劣路况条件，在发动机110停止的情况下，行驶模式切换部160将发动机110启动，并在推定为水深在水深阈值以上期间，禁止发动机110的停止。 [0059] 图2是用于说明控制部142进行的行驶处理的流程图。首先，条件判定部168判定是否满足恶劣路况条件，例如开关146是否被驾驶员设置为开启(S200)。这里，如果未满足恶劣路况条件(S200中的“否”)，则为了根据当前时刻的行驶模式进行适当的控制而结束该行驶处理。此外，如果满足恶劣路况条件(S200中的“是”)，则执行以下处理。 [0060] 即，驱动切换部164判定当前的驱动状态是否是4WD行驶(S202)，如果不是4WD行驶(S202中的“否”)，则切换为4WD行驶(S204)。此时联轴器控制部166驱动电子控制联轴器134，并根据行驶状态向后轮140进行最佳的驱动力的传递。此外，如果当前的驱动状态是 4WD行驶(S202中的“是”)，则维持该4WD行驶。接下来，行驶模式切换部160判定当前发动机 110是否是驱动状态(S206)，如果发动机110不是驱动状态(S206中的“否”)，则启动发动机 110(S208)，如果发动机110已经是驱动状态(S206中的“是”)，则禁止发动机110的停止，维持驱动状态。这里，在条件判定部168判定为满足恶劣路况条件期间，行驶模式切换部160维持发动机110的停止禁止状态。 [0061] 如以上所说明，在本实施方式的混合动力车100中，无论车外的环境如何，在条件判定部168判定为满足恶劣路况条件的情况下，通过行驶模式切换部160禁止发动机110的停止来防止从排气管进水。此外，通过预先驱动发动机110，从而即使在恶劣路况行驶中要求的驱动力发生了变化的情况下，常时也利用发动机110的驱动来应对，因此能够将输出变化抑制在最小值。而且，不需要每次等待发动机110的启动，能够提高直到发挥原本的驱动力为止的响应特性。 [0062] 此外，还提供使计算机作为控制部142发挥功能的程序和存储有该程序的能够利用计算机读取的软盘、磁光盘、ROM、CD、DVD、BD等存储媒介。这里，程序是指以任意语言和/或编写方法编写的数据处理单元。 [0063] 以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不限于这样的实施方式。对于本领域技术人员来说，在权利要求书所记载的范围内能够想到各种变形例或修正例是显而易见的，但是应当了解那些变形例或修正例也属于本发明的技术范围。 [0064] 应予说明，本说明书的行驶处理的各步骤不需要一定按照流程图所记载的顺序以时间序列进行处理，也可以包含并列的处理或由子程序进行的处理。 [0065] 产业上的可利用性 [0066] 本发明可利用于具有发动机和马达两个动力源的混合动力车。 |
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