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CN102666234A - 混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

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CN102666234A
CN102666234A CN201080053021XA CN201080053021A CN102666234A CN 102666234 A CN102666234 A CN 102666234A CN 201080053021X A CN201080053021X A CN 201080053021XA CN 201080053021 A CN201080053021 A CN 201080053021A CN 102666234 A CN102666234 A CN 102666234A
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driving mode
combustion engine
motor vehicle
vehicle driven
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供能提高燃料效率和驱动性能的混合动力车辆的控制装置。一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆能够根据EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，所述EV行驶模式仅利用蓄电器（113）的电力来驱动电动机（101），所述串联行驶模式利用发电机（107）通过内燃机的动力而发出的电力来驱动电动机（101），所述混合动力车辆的控制装置具备：要求驱动力导出部，其根据车速和油门踏板开度来导出电动机（101）的要求驱动力；要求电力导出部，其根据要求驱动力和电动机（101）的转速来导出电动机（101）的要求电力；可输出最大值设定部，其根据蓄电器（113）的状态来设定蓄电器（103）的可输出最大值；以及内燃机起动判断部，其根据电动机（101）的要求电力来判断内燃机（109）的起动。在电动机（101）的要求电力超过可输出最大值的情况下，内燃机起动判断部进行控制，使得内燃机（109）起动，从而在串联行驶模式下行驶。

Description

混合动力车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及混合动力车辆的控制装置。
背景技术
混合动力车辆能够利用电力、燃料等多种能源来行驶，并能够相应于所使用的能源而根据各种行驶模式来行驶。作为混合动力车辆的行驶模式，例如具有EV行驶模式、串联行驶模式和发动机行驶模式等，所述EV行驶模式仅利用蓄电器的电力驱动电动机来行驶，所述串联行驶模式利用发电机通过内燃机的动力而发出的电力驱动电动机来行驶，所述发动机行驶模式利用内燃机直接驱动驱动轮来行驶。例如在专利文献1中公开了一种混合动力车辆，其根据推动车辆所需的要求转矩来切换行驶模式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-224304号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所述的混合动力车辆中，随着要求转矩增大，行驶模式从电动机的单独运转（EV行驶模式）被切换到内燃机的单独运转（发动机行驶模式）。但是，在利用内燃机直接驱动驱动轮的情况下，由于减速比等比例的设定存在限制，因此有时很难在燃料效率佳的运转点使内燃机运转。鉴于这些情况，优选以从EV行驶模式切换到能够自由地设定运转点的串联行驶模式的方式来进行行驶模式的切换。
此外，在根据推动车辆所需的要求转矩来切换行驶模式的情况下，根据蓄电器的剩余容量（SOC：State Of Charge（充电状态））和温度等状态，尽管蓄电器无法输出与要求转矩对应的要求电力，但还是进行在EV行驶模式下的行驶，因此有可能使驱动性能变差。此外，在这样的情况下，有可能使蓄电器过度放电。
本发明正是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供一种混合动力车辆的控制装置，其能够提高燃料效率和驱动性能。
解决课题的手段
为了解决上述课题而达成所述目的，权利要求1的发明是一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备：内燃机（例如后述的实施方式中的内燃机109）；电动机（例如后述的实施方式中的电动机101）；发电机（例如后述的实施方式中的发电机107），其利用所述内燃机的动力进行发电；以及蓄电器（例如后述的实施方式中的蓄电器113），其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，所述混合动力车辆能够根据EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，所述EV行驶模式仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，所述串联行驶模式利用所述发电机通过所述内燃机的动力而发出的电力来驱动所述电动机，所述混合动力车辆的控制装置具备：要求驱动力导出部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；要求电力导出部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；可输出最大值设定部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据所述蓄电器的状态来设定所述蓄电器的可输出最大值（例如后述的实施方式中的管理部可输出最大值PU）；以及内燃机起动判断部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据所述要求电力来判断所述内燃机的起动，在所述要求电力超过所述可输出最大值的情况下，所述内燃机起动判断部进行控制，使得所述内燃机起动，在串联行驶模式下行驶。
权利要求2的发明根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述串联行驶模式包括电池输入输出零模式，在所述电池输入输出零模式中，由所述发电机仅发出所述要求电力，提供给所述电动机，所述混合动力车辆的控制装置具备设定值设定部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），所述设定值设定部根据所述蓄电器的状态来设定设定值（例如后述的实施方式中的燃料效率降低输出上限值PL），所述设定值是小于所述可输出最大值的值，并且是满足{（在EV行驶模式下行驶时产生的损失）＋（发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失）}<（在电池输入输出零模式下产生的损失）的输出的上限值，在所述要求电力在所述设定值以上且在所述可输出最大值以下的情况下，所述内燃机起动判断部进行控制，使得根据车辆的行驶状态来使所述内燃机起动，在串联行驶模式下行驶。
权利要求3的发明根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，根据所述蓄电器的剩余容量或者所述蓄电器的温度来设定所述可输出最大值和所述设定值。
权利要求4的发明根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度而导出的值中的较小的值来设定所述可输出最大值和所述设定值。
权利要求5的发明根据权利要求2至4中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，随着所述蓄电器的剩余容量变小，所述可输出最大值和所述设定值被设定得越小。
权利要求6的发明根据权利要求2至5中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，随着所述蓄电器的温度变低，所述可输出最大值和所述设定值被设定得越小。
权利要求7的发明根据权利要求2至6中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置具备：第一适合度导出部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据对要求电力所设定的第一隶属函数进行模糊推断，导出所述可输出最大值和所述设定值之间的第一适合度；第二适合度导出部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据对油门踏板开度的变化量所设定的第二隶属函数进行模糊推断，导出第二适合度；以及起动要求程度导出部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），其根据所述第一适合度和所述第二适合度来导出所述内燃机的起动要求程度，在所述要求电力在所述设定值以上且在所述可输出最大值以下的情况下，当对所述起动要求程度进行积分而得到的积分值超过预定值时，所述内燃机起动判断部进行控制，使得所述内燃机起动，从而在串联行驶模式下行驶。
权利要求8的发明根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，根据所述内燃机的冷却水的温度来修正所述第一隶属函数。
权利要求9的发明根据权利要求7或8所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，根据辅助设备（例如后述的实施方式中的辅助设备117）所消耗的电力量来修正所述第一隶属函数。
权利要求10的发明根据权利要求7至9中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆的控制装置具备加速意志判断部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），所述加速意志判断部判断驾驶员的加速意志，在判断为所述加速意志高的情况下，对所述第二隶属函数进行正的修正，在判断为所述加速意志低的情况下，对所述第二隶属函数进行负的修正。
权利要求11的发明根据权利要求2至10中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，所述混合动力车辆能够在发动机行驶模式下行驶，在所述发动机行驶模式中，通过连接设置在所述内燃机与所述电动机之间的离合器（例如后述的实施方式中的离合器115）而利用所述内燃机的动力来驱动车轮，所述混合动力车辆具备进行所述离合器的断开或连接的离合器断接部（例如后述的实施方式中的管理部ECU119），当在串联行驶模式下产生的损失比在发动机行驶模式下产生的损失大时，所述离合器断接部连接所述离合器，从串联行驶模式切换到发动机行驶模式。
发明效果
根据权利要求1的发明，在电动机的要求电力超过根据蓄电器的状态设定的可输出最大值的情况下，起动内燃机。因此，能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器过度放电。
根据权利要求2的发明，设定设定值，所述设定值是如下所述的要求电力的最大值：与在电池输入输出零模式下行驶的情况相比，在EV行驶模式下行驶更能提高燃料效率。根据该设定值来判断是否使内燃机起动，因此能够进一步提高燃料效率。此外，由于根据蓄电器的状态来设定该设定值，因此能够防止蓄电器过度放电。此外，在电动机的要求电力处于设定值与可输出最大值之间的情况下，根据车辆的行驶状态来判断是否使内燃机起动，因此能够在适于行驶状态的时机起动内燃机，能够防止不必要的动作。
根据权利要求3至6的发明，考虑到由于蓄电器的SOC或温度而使可输出的电力减少，通过提早起动内燃机来进行发电，从而能够确保要求电力。
根据权利要求7的发明，通过根据电动机的要求电力和驾驶员的加速意志来进行模糊推断，从而判断是否起动内燃机，因此不用再顾虑由于蓄电器的输出不足而导致驱动力不足，并且内燃机不会不必要地进行工作。此外，通过对内燃机起动要求程度进行积分，能够判断车辆的行驶状态的持续性，因此内燃机不会不必要地进行工作。由此，能够进行体察到驾驶员的意志的、更准确的控制。
根据权利要求8的发明，由于考虑到内燃机的冷却水的温度，因此能够进行与内燃机的冷却水的温度相应的内燃机的起动判断，能够防止内燃机不必要地进行工作。
根据权利要求9的发明，由于考虑到辅助设备的消耗电力量，因此，通过提早起动内燃机而进行发电，能够确保要求电力，并能够防止蓄电器过度放电。
根据权利要求10的发明，由于考虑到驾驶员的意志，因此能够提高驱动性能，并且能够进一步提高燃料效率。
根据权利要求11的发明，当在进行发动机行驶模式的情况下损失更少时，能够迅速地从串联行驶模式转移到发动机行驶模式，因此能够进一步提高燃料效率。
附图说明
图1是示出使用本实施方式的控制装置的混合动力车辆的示意图。
图2是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。
图3是示出图2所示的MOT要求电力导出模块的详细结构的说明图。
图4是示出图2所示的ENG GEN控制模块的详细结构的说明图。
图5是示出图2所示的ENG起动判断模块的详细结构的示意图。
图6是行驶模式适宜推定的说明图。
图7是可输出最大值和燃料效率降低输出上限值的说明图。
图8是加速意志推定的说明图。
图9是示出图5所示的模糊判定模块的详细结构的说明图。
图10是示出本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程图。
图11是示出发动机起动判断的动作的流程图。
图12是示出模糊判定的动作的流程图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。再者，按标号的朝向观看附图。
HEV（Hybrid Electrical Vehicle：混合动力电动汽车）具备电动机和内燃机，根据车辆的行驶状态利用电动机或内燃机的驱动力来行驶。图1是示出本实施方式的HEV（下面，简称为“车辆”）的内部结构的示意图。如图1所示，本实施方式的车辆1具备：左右的驱动轮DW、DW、电动机（MOT）101、第一逆变器（第ⅠINV）103、第二逆变器（第ⅡINV）105、发电机（GEN）107、内燃机（ENG）109、双向型升降压转换器（VCU）（下面，简称为“转换器”）111、蓄电器（BATT）113、闭锁离合器（下面，简称为“离合器”）115、辅助设备（ACCESSORY）117、管理部ECU（MG ECU）119、马达ECU（MOT ECU）121、电池ECU（BATT ECU）123、发动机ECU（ENG ECU）125和发电机ECU（GEN ECU）127。
电动机101例如是三相交流马达。电动机101产生用于供车辆行驶的动力（转矩）。电动机101产生的转矩被传递到驱动轮DW、DW的驱动轴。在车辆减速时，当驱动力从驱动轮DW、DW经由驱动轴而传递到电动机101侧时，电动机101作为发电机发挥功能而产生所谓的再生制动力，回收车辆的运动能量作为电能（再生能量），对蓄电器113进行充电。马达ECU121根据来自管理部ECU119的指示来控制电动机101的动作和状态。
在切断离合器115的状态下，多气缸内燃机（下面，简称为“内燃机”）109利用内燃机109的动力来使发电机107发电。在离合器115连接的状态下，内燃机109产生用于供车辆行驶的动力（转矩）。在该状态时内燃机109产生的转矩经由发电机107、离合器115而传递到驱动轮DW、DW的驱动轴。发动机ECU125根据来自管理部ECU119的指令来控制内燃机109的起动、停止及转速。
发电机107通过利用内燃机109驱动而产生电力。利用第二逆变器105将发电机107产生的交流电压转换为直流电压。被第二逆变器105转换的直流电压通过转换器111被降压后用于对蓄电器113充电，或者在经由第一逆变器103而转换为交流电压后被提供给电动机101。发电机ECU127根据来自管理部ECU119的指令来控制发电机107的转速及发电量。
蓄电器113具有串联连接的多个蓄电单元，提供例如100～200V的高电压。蓄电器113的电压通过转换器111被升压后提供给第一逆变器103。第一逆变器103将来自蓄电器113的直流电压转换为交流电压，从而将三相电流提供给电动机101。蓄电器113的SOC及温度等信息从未图示的传感器被输入到电池ECU123。这些信息被送到管理部ECU119。
离合器115根据管理部ECU119的指示切断或者连接（断开或连接）从内燃机109到驱动轮DW、DW的驱动力传递路径。若离合器115处于切断状态，那么来自内燃机109的驱动力不被传递到驱动轮DW、DW，若离合器115是连接状态，那么来自内燃机109的驱动力被传递到驱动轮DW、DW。
辅助设备117例如是调节车厢温度的空调的压缩机、音响、灯等，利用由蓄电器113提供的电力进行工作。辅助设备117的消耗电力量被未图示的传感器监视，并被发送到管理部ECU119。
管理部ECU119进行对驱动力传递系统的切换、对电动机101、第一逆变器103、第二逆变器105、内燃机109、辅助设备117的驱动的控制和监视。此外，来自未图示的车速传感器的车速信息、来自未图示的油门踏板的开度（AP开度）信息、未图示的刹车踏板的踩踏力信息以及来自未图示的档位、节能开关的信息等被输入到管理部ECU119。此外，管理部ECU119对马达ECU121、电池ECU123、发动机ECU125以及发电机ECU127进行指示。
这样构成的车辆1能够根据行驶状况在例如“EV行驶模式”、“串联行驶模式”以及“发动机行驶模式”等驱动源不同的各种行驶模式下行驶。下面，对车辆1能够行驶的各行驶模式进行说明。
在EV行驶模式中，仅利用来自蓄电器113的电力来驱动电动机101，由此，驱动轮DW、DW被驱动，车辆1行驶。此时，内燃机109不被驱动，离合器115处于切断状态。
在串联行驶模式中，发电机107利用内燃机109的动力进行发电，利用该电力驱动电动机101，从而驱动轮DW、DW被驱动，车辆1行驶。此时，离合器115处于切断状态。该串联行驶模式由以下所说明的“电池输入输出零模式”、“驱动时充电模式”以及“辅助模式”构成。
在电池输入输出零模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力经由第二逆变器105和第一逆变器103直接提供给电动机101，由此，电动机101被驱动，从而驱动轮DW、DW被驱动，车辆1行驶。即，发电机107仅发出要求电力，实质上不向蓄电器113输入或输出电力。
在驱动时充电模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力直接提供给电动机101，从而电动机101被驱动，使得驱动轮DW、DW被驱动，车辆1行驶。同时，发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力还被提供给蓄电器113，对蓄电器113进行充电。即，发电机107发出电动机101的要求电力以上的电力，要求电力被提供给电动机101，而剩余部分被充入蓄电器113。
在电动机101的要求电力超过发电机107所能够发出的电力的情况下，利用辅助模式来行驶。在辅助模式中，将发电机107利用内燃机109的动力而发出的电力和来自蓄电器113的电力均提供给电动机101，从而驱动电动机101，使驱动轮DW、DW被驱动，车辆1行驶。
在发动机行驶模式中，根据管理部ECU119的指示连接离合器115，从而利用内燃机109的动力直接驱动驱动轮DW、DW，车辆1行驶。
在对这些行驶模式进行切换时，本实施方式的混合动力车辆的控制装置根据与车辆1的要求驱动力对应的电动机101的要求电力来判断EV行驶模式和串联行驶模式中的哪一个适合。并且，在判断为串联行驶模式比EV行驶模式更适合的情况下，起动内燃机109，从EV行驶模式切换为串联行驶模式。下面，对内燃机109的起动判断和行驶模式的切换控制详细地进行说明。图2是示出图1所示的混合动力车辆的控制装置的详细结构的说明图。
首先，管理部ECU119根据油门踏板开度、车速、档位的状态、以及刹车踏板的踩踏量信息等来导出驱动车辆所需的电动机101的要求驱动力F（要求驱动力导出部11）。然后，管理部ECU119根据使得到的要求驱动力F通过未图示的低通滤波器而得到的值来导出电动机101的要求转矩T（MOT要求转矩导出部12）。
然后，管理部ECU119根据电动机101的要求转矩T、利用转换器111进行升压后所提供的电压（VCU输出电压）以及电动机101的当前的转速（MOT转速），导出电动机101的要求电力P（MOT要求电力导出部13）。
图3是示出MOT要求电力导出部13的详细结构的说明图。在导出电动机101的要求电力时，管理部ECU119根据电动机101的要求转矩和转速计算出电动机101应输出的值即MOT轴输出指令（MOT轴输出指令计算模块21）。根据以下的算式（1）计算出MOT轴输出指令。
MOT轴输出指令（kW）=MOT要求转矩（N）×MOT转速（rpm）×2π/60…（1）
此外，管理部ECU119根据电动机101的要求转矩T、电动机101的转速以及VCU输出电压来检索存储在未图示的存储器中的损失映射图，从而导出电动机101产生的损失（马达损失导出模块22）。该马达损失包括转换损失、热损失以及转换器产生的损失等所有能够产生的损失。
并且，管理部ECU119将马达轴输出指令与马达损失相加，从而导出加进了损失部分的电动机101的要求电力P（要求电力导出模块23）。
返回到图2，管理部ECU119根据导出的电动机101的要求电力P来对是否起动内燃机109进行判断（ENG起动判断部14）。在有内燃机109的起动要求（下面，也称为“ENG起动要求”）的情况下，进行对内燃机109和发电机107的控制（ENG GEN控制部15）。
图4是示出ENG GEN控制部15的详细结构的说明图。首先，管理部ECU119根据电动机101的要求电力P和通过转换器111升压后供给的电压（VCU输出电压）来导出MOT要求发电输出值（MOT要求发电输出值导出模块31），所述MOT要求发电输出值是发电机107为了提供电动机101的要求电力而应发电的输出值。
蓄电器113设定有作为目标的SOC（目标SOC），优选在当前的SOC低于目标SOC的情况下进行充电。因此，管理部ECU119根据蓄电器113的当前的SOC导出与到达目标SOC所需的充电量对应的要求充电输出值（要求充电输出值导出模块32）。并且，管理部ECU119通过将MOT要求发电输出值和要求充电输出值相加而导出要求发电输出值（要求发电输出值导出模块33）。
管理部ECU119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的转速相关联的BSFC（Brake Specific Fuel Consumption：制动器马力小时比油耗）映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的转速目标值（ENG转速目标值导出模块34）。该ENG转速目标值是与要求发电输出值对应的燃料效率最佳的转速，但内燃机109的燃料喷射量根据吸入空气量而唯一地确定，因此很难控制成内燃机109的转速与ENG转速目标值一致。因此，利用发电机ECU127对与内燃机109的未图示的曲轴连接的发电机107的转速及转矩进行控制，通过调节发电机107的发电量来对内燃机109的转速进行控制。因此，将ENG转速目标值转换为发电机107的转速（GEN转速转换模块35），进行发电机107的旋转控制（GEN旋转控制模块36），将GEN转矩指令发送到发电机ECU127（GEN转矩指令模块37）。
并且，管理部ECU119根据导出的要求发电输出值检索与内燃机109的转矩相关联的BSFC（Brake Specific Fuel Consumption：制动器马力小时比油耗）映射图，从而导出与要求发电输出值对应的内燃机109的转矩目标值（ENG转速目标值导出模块38）。管理部ECU119根据该ENG转矩目标值将ENG转矩指令发送到发动机ECU125（GEN转矩指令模块39）。并且，管理部ECU119根据导出的转矩目标值、当前的内燃机109的转速以及基于这些的吸入空气量推定值来进行节气门开度的运算（TH开度运算模块40）。并且，管理部ECU119根据导出的节气门开度指令（TH开度指令模块41）进行DBW（drive-by-wire：电子线控驾驶）控制（DBW模块42）。
返回到图2，在通过ENG起动判断模块14判断为没有ENG起动要求的情况下，不起动内燃机109，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101而在EV行驶模式下行驶。因此，不对内燃机109和发电机107进行控制。
此外，无论有无ENG起动要求，管理部ECU119均根据在MOT要求转矩导出模块11中导出的要求转矩T将对电动机101的转矩指令发送到马达ECU121（MOT转矩指令部16）。马达ECU121根据MOT转矩指令来控制电动机101。
图5是示出ENG起动判断部14的详细结构的说明图。在此，在满足后述的条件中的即使一个条件的情况下，管理部ECU119均判断为有内燃机109的起动要求（ENG起动要求模块57）。后面，对这些条件详细地进行说明。
首先，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，大量消耗蓄电器113的电力，并且，在供暖时，为了利用内燃机109产生的热而使内燃机109起动的必要性高。因此，在有空调、供暖等空气调节要求的情况下，判断为有内燃机109的起动要求（空气调节要求判断模块51）。
此外，在蓄电器113的SOC极低的情况下，由于无法从蓄电器113得到足够的输出，因此很难在EV行驶模式下行驶，驱动内燃机109来进行充电的必要性高。因此，在蓄电器113的SOC低于预定的阈值Sth的情况下，判断为有内燃机109的起动要求（低SOC判断模块52）。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，根据具有一定的滞后范围的阈值来进行判断。
此外，在车辆以一定值以上的高车速来行驶的情况下，车辆的要求驱动力高，很难在EV行驶模式下行驶，起动内燃机109来进行串联行驶的必要性高。因此，在车速超过预定的阈值Vth而为高速的情况下，判断为有内燃机109的起动要求（高车速判断模块53）。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，也根据具有一定的滞后范围的阈值来进行判断。
即使在上述的条件均不符合的情况下，也根据与燃料效率相关联的行驶模式适宜推定和与驾驶员的加速意志相关联的加速意志推定来进行模糊判定（模糊判定模块54），在判断为串联行驶模式比EV行驶模式更适合的情况下，判断为有内燃机109的起动要求。下面，对该模糊判定详细地进行说明。
图6是示出模糊判定模块54中的行驶模式适宜推定的说明图。首先，管理部ECU119根据蓄电器113的SOC和温度来设定蓄电器113的可输出最大值PU和燃料效率降低输出上限值PL。
蓄电器113的可输出最大值PU是蓄电器113能够提供的电力的上限值，其根据蓄电器113的SOC和温度而变化。因此，管理部ECU119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出蓄电器113能够提供的最大电力，设定这些值中的较小的值作为蓄电器113的可输出最大值PU（可输出最大值设定模块61）。再者，与蓄电器113相应于蓄电器113的SOC和温度而能够提供的最大电力相关联的数据预先通过实验来求出，并且存储在未图示的存储器等中。
相对于此，燃料效率降低输出上限值PL是在EV行驶模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域与在电池输入输出零模式下行驶更有助于提高燃料效率的区域之间的界线的值。通过下述方法来设定该值。
在EV行驶模式中，通过将蓄电器113的电力提供给电动机101来使车辆行驶。此时，在利用第一逆变器103使蓄电器113的直流电压转换为交流电压时产生损失，在电动机101的驱动中也产生损失。此外，当提供蓄电器113的电力时，蓄电器113的SOC减少，但在此减少的SOC需要在将来的任一时刻利用内燃机109的动力进行发电而复原到原先的值。在这样的情况下，在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时也产生损失。因此，在EV行驶模式下产生的全部损失LEV由从蓄电器113向电动机101提供电力时产生的损失、驱动电动机101时产生的损失和之后利用发电机107进行发电时产生的损失的和构成。
相对于此，在电池输入输出零模式中，发电机107利用内燃机109的动力仅发出要求电力，利用该电力驱动电动机101，车辆行驶。在发电机107利用内燃机109的动力进行发电时及驱动电动机101时均产生损失。因此，在电池输入输出零模式下产生的全部损失LSE由通过发电机107进行发电时产生的损失与驱动电动机101时产生的损失的和构成。
管理部ECU119分别根据蓄电器113的SOC和温度来导出在EV行驶模式下产生的全部损失LEV不超过在电池输入输出零模式下产生的全部损失LSE的范围内的蓄电器113的输出上限值，设定这些值中较小的值作为燃料效率降低输出上限值PL（燃料效率降低输出上限值设定模块62）。再者，与相应于蓄电器113的SOC和温度的LEV不超过LSE的范围内的输出的上限值相关联的数据预先通过实验来求出，并存储在未图示的存储器等中。
图7是示出可输出最大值PU和燃料效率降低输出上限值PL的说明图。在该图中，横轴表示车速（km/h），纵轴表示驱动力（N）。再者，图中的标号R/L表示在平地的行驶阻力。
在要求电力P>可输出最大值PU时，即，在图7中的区域（C）中，无法仅利用蓄电器113提供要求电力P。因此，在区域（C）中，不能在EV行驶模式下行驶，通过起动内燃机109来进行控制，使得在串联行驶模式下行驶。
在要求电力P<燃料效率降低输出上限值PL时，即，在图7中的区域（A）中，由于要求电力P不那么大，因而与此相应地，蓄电器113的电力消耗也不太大，并且，之后应发电的电力也不太大。因此，各自产生的损失也不太大，为LEV<LSE。因此，在区域（A）中，从燃料效率方面来看，优选在EV行驶模式下行驶，因此，进行控制，使得不起动内燃机109，在EV行驶模式下行驶。
在燃料效率降低输出上限值PL≦要求电力P≦可输出最大值PU时，即，在区域（B）中，由于要求电力P不超过可输出最大值PU，因而即使仅利用蓄电器113的电力也能够提供要求电力P，因此能够在EV行驶模式下行驶。但是，由于要求电力P比较大，因此蓄电器113的电力消耗也比较大，并且，之后应发电的电力也比较大，因而LEV≧LSE。因此，在区域（B）中，从燃料效率的角度来看，优选在串联行驶模式下行驶。但是，若在要求电力P≧PL时立即起动内燃机109，则有可能使控制的切换频发。因此，在燃料效率降低输出上限值PL≦要求电力P≦可输出最大值PU时，管理部ECU119进行模糊推断。
返回到图6，管理部ECU119根据蓄电器113的可输出最大值PU和燃料效率降低输出上限值PL设定行驶模式适宜推定隶属函数。并且，根据下述的语言控制规则导出针对当前的要求电力P的行驶模式适宜度（行驶模式适宜度导出模块63）。
<语言控制规则>
（1）若MOT要求电力小于PL，则串联行驶适宜度小
（2）若MOT要求电力大于PU，则串联行驶适宜度大
图8是示出模糊判定模块54中的加速意志推定的说明图。首先，管理部ECU119计算出油门踏板开度AP的微分值。通过使该微分值通过未图示的低通滤波器来计算出油门踏板开度的时间上的变化率△AP（△AP导出模块71）。并且，根据预先设定的与△AP相关联的加速意志推定隶属函数和下述的语言控制规则来导出针对当前的△AP的加速意志推定值（加速意志推定值导出模块72）。再者，通过实验适宜地设定值p、q。
<语言控制规则>
（1）若△AP小于p，则加速意志小
（2）若△AP大于q，则加速意志大
图9是示出通过模糊判定模块54导出ENG起动要求程度的说明图。管理部ECU119进行行驶模式适宜度与加速意志推定值的均衡运算（均衡运算模块81），导出ENG起动要求程度（ENG起动要求程度导出模块82）。该ENG起动要求程度具有-1～1之间的任意的值。
返回到图5，管理部ECU119对通过模糊判定模块54导出的ENG起动要求程度进行积分（积分模块55）。以积分值取0～1之间的值的方式对ENG起动要求程度进行积分。在导出的积分值高于预定的阈值Ith的情况下，判断为有内燃机109的起动要求（积分值判断模块56）。在该情况下，为了防止内燃机109的起动和停止的频发，根据具有预定的滞后范围的阈值来进行判断。通过采用ENG起动要求程度的积分值，能够仅在要求电力及油门踏板开度的增减是持续的而不是暂时的情况下判断内燃机109的起动要求，因此能够进一步防止内燃机109的起动和停止的频发。
下面，对本实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作详细地进行说明。图10是示出本实施方式的混合动力车辆1的控制装置的动作的流程图。首先，管理部ECU119导出电动机101的要求驱动力F（步骤S1），根据要求驱动力F导出电动机101的要求转矩（MOT要求转矩）T（步骤S2）。然后，管理部ECU119根据MOT要求转矩T、MOT转速和VCU输出电压来导出电动机101的要求电力（MOT要求电力）P（步骤S3）。根据该MOT要求电力P，管理部ECU对是否起动内燃机109进行判断（ENG起动判断）（步骤S4）。
图11是示出ENG起动判断的动作的流程图。在判断是否起动内燃机109时，管理部ECU119判断是否有空调、供暖等空气调节要求（步骤S11）。在判断为没有空气调节要求的情况下，管理部ECU119判断蓄电器113的SOC（电池SOC）是否低于预定的阈值Sth（步骤S12）。
在步骤S12中，当判断为电池SOC≧Sth时，管理部ECU119判断车速是否高于预定的阈值Vth（步骤S13）。再者，为了防止控制的切换频发，这些阈值Sth、Vth被设定成具有一定的滞后范围。当判断为车速≦Vth时，管理部ECU119进行模糊判定（步骤S14）。
当在步骤S11中判断为有空气调节要求时、在步骤S12中判断为电池SOC<Sth时、或者在步骤S13中判断为车速>Vth时，管理部ECU119判断为有ENG起动要求，从而进入到下一处理（步骤S15）。
图12是示出在ENG起动判断中进行的模糊判定的动作的流程图。首先，管理部ECU119根据蓄电器113的温度和SOC来导出蓄电器113的可输出最大值PU和燃料效率降低输出上限值PL（步骤S21）。并且，管理部ECU119判断电动机101的要求电力P是否大于可输出最大值PU（步骤S22）。当判断为电动机101的要求电力P≦PU时，管理部ECU119判断MOT要求电力P是否小于燃料效率降低输出上限值PL（步骤S23）。在步骤S23中，当判断为电动机101的要求电力P<燃料效率降低输出上限值PL时，管理部ECU119判断为没有ENG起动要求，从而完成模糊判定。
在步骤S23中，当判断为电动机101的要求电力P≧燃料效率降低输出上限值PL时，即，当燃料效率降低输出上限值PL≦MOT要求电力P≦可输出最大值PU时，管理部ECU119根据可输出最大值PU和燃料效率降低输出上限值PL设定行驶模式适宜推定隶属函数。并且，管理部ECU119根据行驶模式适宜推定隶属函数和电动机101的当前的要求电力P来进行模糊推断，导出相对于电动机101的当前的要求电力P的行驶模式适宜度（步骤S24）。
然后，管理部ECU119根据与油门踏板开度的时间上的变化率△AP相关联的加速意志推定隶属函数和当前的△AP来进行模糊推断，导出相对于当前的△AP的加速意志推定值（步骤S25）。并且，管理部ECU119通过进行所导出的行驶模式适宜度与加速意志推定值的均衡运算来导出ENG起动要求程度（步骤S26）。
然后，管理部ECU119进行ENG起动要求程度的积分（步骤S27）。并且，管理部ECU119判断ENG起动要求程度的积分值是否在预定的阈值Ith以上。再者，为了防止控制的切换频发，阈值Ith被设定成具有一定的滞后范围。当在步骤S27中判断为积分值<Ith时，管理部ECU119判断为没有ENG起动要求，从而完成模糊判定。当在步骤S22中判断为电动机101的要求电力P>PU时，或者在步骤S28中判断为积分值≧Ith时，管理部ECU119判断为有ENG起动要求，从而进入到下一处理。
返回到图10，管理部ECU119根据步骤S4的ENG起动判断来判断是否有ENG起动要求（步骤S5）。当在步骤S5中判断为没有ENG起动要求时，不起动内燃机109而在EV行驶模式下行驶，因此根据要求转矩T对电动机101进行控制（步骤S7）。相对于此，当在步骤S5中判断为有ENG起动要求时，起动内燃机109而使车辆在串联行驶模式下行驶，因此对内燃机109和发电机107进行控制（步骤S6）。同时，根据要求转矩T对电动机101进行控制（步骤S7）。
如上所述，根据本实施方式的混合动力车辆的控制装置，在电动机101的要求电力超过根据蓄电器113的状态而设定的可输出最大值PU的情况下，起动内燃机109，因此能够确保所希望的要求电力，并且能够防止蓄电器113过度放电。此外，设定燃料效率降低输出上限值PL，所述燃料效率降低输出上限值PL是与在电池输入输出零模式下行驶的情况相比，在EV行驶模式下行驶更使燃料效率提高的要求电力的最大值，根据燃料效率降低输出上限值PL判断是否起动内燃机109，因此能够进一步提高燃料效率。此外，考虑到可输出的电力根据蓄电器113的SOC和温度而减少，并根据蓄电器113的状态来设定燃料效率降低输出上限值PL，因此能够防止蓄电器113过度放电。
此外，根据本实施方式的混合动力车辆的控制装置，在电动机101的要求电力处于燃料效率降低输出上限值PL与可输出最大值PU之间的情况下，根据电动机101的要求电力和驾驶员的加速意志来进行模糊推断，从而判断是否起动内燃机109。由此，不用再顾虑由于蓄电器113的输出不足而导致驱动力不足，并且能够防止内燃机109不必要地进行工作。此外，通过对ENG起动要求程度进行积分，从而能够判断车辆的行驶状态的持续性，因此内燃机109不会不必要地进行工作，能够进行体察到驾驶员的意志的、更准确的控制。
（第一变形例）
在上述的实施方式中，管理部ECU119根据蓄电器113的SOC和温度来设定行驶模式适宜隶属函数，但能够根据内燃机109的冷却水的温度及辅助设备117的消耗电力等来修正行驶模式适宜隶属函数。
例如，在内燃机109的冷却水的温度低的情况下，促进内燃机109热机的必要性高，因此优选提早起动内燃机109而在串联行驶模式下行驶。因此，在内燃机109的冷却水的温度低的情况下，修正行驶模式适宜隶属函数，以便使串联行驶适宜度容易被导出为较高。通过在内燃机109的冷却水的温度低于预定值的情况下从燃料效率降低输出上限值PL中减去预定值、或从燃料效率降低输出上限值PL中减去与内燃机109的冷却水的温度相应的值等任意的方法来进行该修正。这样，通过对行驶模式适宜推定隶属函数进行修正，在内燃机109的冷却水的温度低的情况下，容易判断为有内燃机109的起动要求。
此外，在内燃机109的冷却水的温度高的情况下，停止内燃机109而使冷却水的温度降低的必要性高，因此优选不起动内燃机109而在EV行驶模式下行驶。因此，在内燃机109的冷却水的温度高的情况下，修正行驶模式适宜隶属函数，以便使串联行驶适宜度容易被导出为较低。通过在内燃机109的冷却水的温度高于预定值的情况下在燃料效率降低输出上限值PL上加上预定值、或在燃料效率降低输出上限值PL上加上与内燃机109的冷却水的温度相应的值等任意的方法来进行该修正。这样，通过对行驶模式适宜推定隶属函数进行修正，在内燃机109的冷却水的温度高的情况下，难以判断为有内燃机109的起动要求，容易继续EV行驶模式。
此外，在辅助设备117消耗的电力大的情况下，优选通过提早起动内燃机109来对蓄电器113进行充电。因此，在辅助设备117消耗的电力大的情况下，修正行驶模式适宜隶属函数，以便使串联行驶适宜度容易被导出为较高。通过在辅助设备117的消耗电力低于预定值的情况下从燃料效率降低输出上限值PL中减去预定值、或从燃料效率降低输出上限值PL中减去与辅助设备117的消耗电力相应的值等任意的方法来进行该修正。由此，行驶模式适宜推定隶属函数被修正，从而ENG起动要求程度容易被导出为较高，因此能够提早起动内燃机109而进行发电，能够确保要求电力。
（第二变形例）
此外，在上述的实施方式中，管理部ECU119根据油门踏板开度的时间上的变化率△AP来设定加速意志推定隶属函数，但能够根据指示燃料效率优先的节能开关及档位的设定来对加速意志推定隶属函数进行修正。
例如在节能开关为导通时，判断为驾驶员希望进行以燃料效率为优先的行驶，因此优选不起动内燃机109而在EV行驶模式下行驶。因此，在判断为驾驶员希望进行以燃料效率为优先的行驶时，对加速意志推定隶属函数进行正的修正，使得降低加速意志判定的灵敏度。
此外，例如在档位被设定在运动模式时，判断为驾驶员希望进行以加速为优先的行驶，因此优选提早起动内燃机109而在串联行驶模式下行驶。因此，在判断为驾驶员希望进行以加速为优先的行驶时，对加速意志推定隶属函数进行负的修正，使得提高加速意志判定的灵敏度。这样，通过修正加速意志推定隶属函数，能够考虑驾驶员的意志来提高驱动性能，并且能够进一步提高燃料效率。
（第三变形例）
此外，在上述的实施方式中，根据车辆的行驶状态，有时在利用内燃机109直接驱动驱动轮DW、DW的发动机行驶模式下行驶比在串联行驶模式下行驶时更能减少损失。在这样的情况下，利用管理部ECU119来连接离合器115而从串联行驶模式切换为发动机行驶模式，从而能够进行高效率的驾驶。
在发动机行驶模式中，通过连接离合器115而使内燃机109与驱动轮DW、DW的驱动轴连接。当内燃机109与驱动轮DW、DW连接时，减速比等比例的设定有限制，因此无法在燃料效率佳的运转点使内燃机109运转而产生损失，并且，还产生机械损失。
另一方面，在电池输入输出零模式中，内燃机109能够在燃料效率佳的运转点运转，但在经由第二逆变器105、第一逆变器103而将由发电机107发出的电力提供给电动机101的过程中，产生电损失。
因此，在第三变形例中，预先通过实验求出在发动机行驶模式中产生的全部损失和在电池输入输出零模式中产生的全部损失。并且，当在发动机行驶模式中产生的全部损失小于在电池输入输出零模式中产生的全部损失时，即，在判断为在发动机行驶模式下行驶时的燃料效率比在串联行驶模式下行驶时更佳的情况下，利用管理部ECU119来连接离合器115而在发动机行驶模式下行驶。由此，能够迅速地从串联行驶模式转移到发动机行驶模式，因此能够进一步提高燃料效率。
再者，本发明不限于上述的实施方式，能够适当地进行变形、改进等。
标号说明：
101：电动机（MOT）；107：发电机（GEN）；109：多气缸内燃机（ENG）；113：蓄电器（BATT）；115：闭锁离合器；117：辅助设备（ACCESSORY）；119：管理部ECU（MG ECU）。

Claims (11)

1.一种混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备：
内燃机；
电动机；
发电机，其利用所述内燃机的动力进行发电；以及
蓄电器，其存储由所述电动机或所述发电机发出的电力，向所述电动机提供电力，
所述混合动力车辆的控制装置的特征在于，
所述混合动力车辆能够根据EV行驶模式和串联行驶模式来行驶，所述EV行驶模式仅利用所述蓄电器的电力来驱动所述电动机，所述串联行驶模式利用所述发电机通过所述内燃机的动力而发出的电力来驱动所述电动机，
所述混合动力车辆的控制装置具备：
要求驱动力导出部，其根据车速和油门踏板开度来导出所述电动机的要求驱动力；
要求电力导出部，其根据所述要求驱动力和所述电动机的转速来导出要求电力；
可输出最大值设定部，其根据所述蓄电器的状态来设定所述蓄电器的可输出最大值；以及
内燃机起动判断部，其根据所述要求电力来判断所述内燃机的起动，
在所述要求电力超过所述可输出最大值的情况下，所述内燃机起动判断部进行控制，使得所述内燃机起动，在串联行驶模式下行驶。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
所述串联行驶模式包括电池输入输出零模式，在所述电池输入输出零模式中，由所述发电机仅发出所述要求电力而提供给所述电动机，
所述混合动力车辆的控制装置具备设定值设定部，所述设定值设定部根据所述蓄电器的状态来设定设定值，
所述设定值是小于所述可输出最大值的值，并且是满足{（在EV行驶模式下行驶时产生的损失）＋（发出在EV行驶模式下消耗的电力时产生的损失）}<（在电池输入输出零模式下产生的损失）的输出的上限值，
在所述要求电力在所述设定值以上且在所述可输出最大值以下的情况下，所述内燃机起动判断部进行控制，使得根据车辆的行驶状态来使所述内燃机起动，从而在串联行驶模式下行驶。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
根据所述蓄电器的剩余容量或者所述蓄电器的温度来设定所述可输出最大值和所述设定值。
4.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
利用分别根据所述蓄电器的剩余容量和所述蓄电器的温度而导出的值中的较小的值来设定所述可输出最大值和所述设定值。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
随着所述蓄电器的剩余容量变小，所述可输出最大值和所述设定值被设定得越小。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
随着所述蓄电器的温度变低，所述可输出最大值和所述设定值被设定得越小。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
所述混合动力车辆的控制装置具备：
第一适合度导出部，其根据对要求电力所设定的第一隶属函数进行模糊推断，导出所述可输出最大值和所述设定值之间的第一适合度；
第二适合度导出部，其根据对油门踏板开度的变化量所设定的第二隶属函数进行模糊推断，导出第二适合度；以及
起动要求程度导出部，其根据所述第一适合度和所述第二适合度来导出所述内燃机的起动要求程度，
在所述要求电力在所述设定值以上且在所述可输出最大值以下的情况下，当对所述起动要求程度进行积分而得到的积分值超过预定值时，所述内燃机起动判断部进行控制，使得所述内燃机起动，从而在串联行驶模式下行驶。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
根据所述内燃机的冷却水的温度来修正所述第一隶属函数。
9.根据权利要求7或8所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
根据辅助设备所消耗的电力量来修正所述第一隶属函数。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
所述混合动力车辆的控制装置具备加速意志判断部，所述加速意志判断部判断驾驶员的加速意志，
在判断为所述加速意志高的情况下，对所述第二隶属函数进行正的修正，
在判断为所述加速意志低的情况下，对所述第二隶属函数进行负的修正。
11.根据权利要求2至10中的任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，
所述混合动力车辆能够在发动机行驶模式下行驶，在所述发动机行驶模式中，通过连接设置在所述内燃机与所述电动机之间的离合器而利用所述内燃机的动力来驱动车轮，
所述混合动力车辆具备进行所述离合器的断开或连接的离合器断接部，
当在串联行驶模式下产生的损失比在发动机行驶模式下产生的损失大时，所述离合器断接部连接所述离合器，从串联行驶模式切换到发动机行驶模式。
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