CN103025558A - 混合动力车辆的控制设备和控制方法 - Google Patents

Abstract

在伴随有模式转变的行驶期间，实现了防止引擎启动和停止的振荡以及改善燃料消耗之间的兼容性。混合动力车辆的控制设备包括引擎、马达发电机、第一离合器和模式转变控制部件。该马达发电机配置在引擎和轮胎之间的驱动系统(动力传动系)中，用于根据马达加速来进行引擎的启动和轮胎的驱动并且根据再生操作来发电。第一离合器在HEV模式和EV模式之间进行切换。模式转变控制部件实现从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变的时刻为止的延迟时间，其中高车速区域内的延迟时间高于其它车速区域内的延迟时间。

Description

混合动力车辆的控制设备和控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月21日提交的日本专利申请2010-164192的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种配置有混合动力车辆模式(以下还称为HEV模式)和电动车辆模式(以下还称为EV模式)作为行驶模式的混合动力车辆的控制设备和控制方法，其中该控制设备和该控制方法在HEV模式和EV模式之间执行模式转变。

背景技术

日本特开2009-234565(其与美国专利申请公开US2010/0312427相对应)例示出以前所提出的混合动力车辆的模式转变控制设备，其中通过估计出加速器的后续再踩踏操作的频率随着HEV模式期间该加速器向着零(释放)位置返回的速度的变快而变高，从HEV模式向着EV模式的模式转变被推迟了规定时间。

发明内容

在以前所提出的模式转变控制设备中，仅在以HEV模式行驶期间加速器返回速度ΔAPO较快的情况下才延迟从HEV模式向着EV模式的模式转变。因此，在高车速区域内的HEV模式行驶期间，响应于缓慢的加速器返回操作来立即执行向着EV模式的模式转变。之后，在EV模式下发生驱动力不足的情况下，再次执行向着HEV模式的模式转变。在这些状况下，发生引擎启动和停止的振荡(hunting)。另外，在期望尽早执行向着EV模式的模式转变的低车速区域内的HEV模式行驶期间，加速器返回速度ΔAPO较快，并且向着EV模式的模式转变发生延迟，这导致燃料消耗劣化。

因此，本发明的目的是提供一种混合动力车辆的控制设备，其中该控制设备可以在伴随有模式转变的行驶期间，实现防止引擎启动和停止的振荡以及改善燃料消耗(燃料经济性)之间的兼容性。

为了实现上述目的，本发明的实施例的混合动力车辆的控制设备可以包括引擎、马达发电机(motor generator)、模式切换部件(或装置)以及模式转变控制部件。

所述马达发电机配置在从所述引擎延伸至驱动轮的驱动系统中，用于根据马达加速来进行所述引擎的启动和所述驱动轮的驱动，并且根据所述驱动轮所驱动的再生操作来进行发电。

所述模式切换部件配置在所述引擎和所述马达发电机之间的连结部中，用于在混合动力车辆模式和电动车辆模式之间进行切换，其中在所述混合动力车辆模式中，利用所述引擎和所述马达发电机这两者向所述混合动力车辆提供动力，以及在所述电动车辆模式中，利用所述马达发电机向所述混合动力车辆提供动力。

所述模式转变控制部件基于所述混合动力车辆是在高车速区域内运行还是在其它车速区域内运行，在进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变的情况下，向从引擎停止允许(或许可)条件成立的时刻延伸至开始进行所述模式转变的时刻为止的时间段内引入延迟。

在高车速区域内的HEV模式行驶期间，所述模式转变控制部件在进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变的情况下，实现从所述引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行所述模式转变的时刻为止的延迟时间。

例如，假定如下情况：即使引擎停止允许条件在高车速区域内的混合动力车辆模式行驶时成立，在延迟时间内也执行加速器踩踏操作，而引擎停止允许条件变为不成立。在这种情况下，继续混合动力车辆模式。因而，与加速器操作无关，向着电动车辆模式的模式转变在车辆在高车速区域内行驶的条件下发生延迟，由此可以防止引擎启动和停止的振荡。

另一方面，在低车速区域内的行驶期间，所述模式转变控制部件进行控制，以在所述引擎停止允许条件成立时不会发生延迟的情况下开始进行从所述混合动力车辆模式到所述电动车辆模式的模式转变。

例如，在低车速区域内的行驶期间立即执行向着电动车辆模式的模式转变的情况下，与执行存在延迟的模式转变的情况相比，混合动力车辆模式中的保持频率下降。另外，由于在模式转变之后的电动车辆模式中，引擎摩擦发生分离，因此与混合动力车辆模式下的再生相比，再生能量增加。因此，在以低车速区域行驶作为条件无延迟地进行向着电动车辆模式的模式转变的情况下，可以改善燃料消耗(燃料经济性)。

因此，在伴随有模式转变的车辆行驶时，可以实现防止引擎启动和停止的振荡以及改善燃料消耗之间的兼容性。

附图说明

这里的说明参考了附图，其中在这几幅图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是这里所教导出的实施例的控制设备可应用至的混合动力车辆的动力传动系的示意图；

图2是根据本发明的特定实施例的控制系统的示意图；

图3是根据图2的整体控制器的一个实施例的框图；

图4A是根据图2的控制系统中所使用的定常目标转矩映射；

图4B是根据图2的控制系统中所使用的MG辅助转矩映射；

图5是示出根据图2的控制系统中所使用的引擎启动线和引擎停止线的映射；

图6是示出行驶期间所需的发电输出的图；

图7是示出根据图2的控制系统中所使用的最佳燃料消耗线的图；

图8是示出根据图1的自动变速器中的换挡线的一个示例的换挡映射；

图9是根据图3的整体控制器所执行的模式转变控制处理的流程图；

图10是示出本发明实施例的马达发电机中的EV行驶使能转矩(EV traveling enabling torque)的图；

图11是用于说明实施例的模式转变控制中针对从HEV模式向着EV模式的模式转变所设置的延迟时间的映射；

图12是用于说明实施例的模式转变控制中针对从HEV模式向着EV模式的模式转变所设置的延迟时间的映射；以及

图13是进行图11和12的模式转变控制的行驶示例的时序图。

具体实施方式

图1示出本发明特定实施例的控制设备可应用至的混合动力车辆的动力传动系的结构图。图1包括引擎1、马达发电机2、自动变速器3、第一离合器4(还称为模式切换部件)、第二离合器5、差速齿轮6和轮胎(或驱动轮)7。

该动力传动系的结构包括引擎1、马达发电机2和两个离合器(第一离合器和第二离合器)4、5。

引擎1的输出轴经由转矩容量可变的第一离合器4(缩写为CL1)与马达发电机2(缩写为MG)的输入轴相连接。马达发电机2的输出轴与自动变速器3(缩写为AT)的输入轴相连接。自动变速器3的输出轴经由差速齿轮6与轮胎7相连接。

对于第二离合器5(缩写为CL2)，使用转矩容量可变的离合器和制动器的接合元件，该接合元件用于根据自动变速器3的换挡状态而承担自动变速器3内的不同动力传递的作用。因而，自动变速器3将经由第一离合器4输入的引擎1的动力与从马达发电机2输入的动力进行合成，并将合成后的动力输出至轮胎7。

第一离合器4和第二离合器5例如可以是利用比例电磁线圈来连续地控制油流量和液压的湿式多片离合器。该动力传动系(驱动系统)根据第一离合器4的连接状态具有EV模式和HEV模式这两种驱动(行驶)模式，其中在该EV模式中，车辆在第一离合器4的断开(释放)状态下仅利用马达发电机2的动力行驶，在该HEV模式中，车辆在第一离合器4的连接(接合)状态下利用引擎1和马达发电机2这两者的动力行驶。

这种动力传动系所用的各种传感器包括：引擎速度传感器10，用于检测引擎1的转速；MG旋转传感器11，用于检测马达发电机2的转速；AT输入旋转传感器12，用于检测自动变速器3的输入轴转速；以及AT转速传感器13，用于检测自动变速器3的输出轴转速。

图2示出优选实施例中的控制设备可应用至的混合动力车辆的控制系统结构图。以下将基于图2来说明该控制系统结构。

如图2所示，根据本发明特定实施例的控制系统(或控制设备)包括整体控制器20、引擎控制器21、马达控制器22、逆变器8、电池9、电磁阀14、电磁阀15、加速器开度角传感器17、制动液压传感器23和SOC传感器16。

整体控制器20整体控制动力传动系(驱动系统)的工作点。该整体控制器20根据加速器开度角APO、电池充电状态SOC和车速VSP(其与自动变速器的输出轴转速成比例)来选择可以实现车辆驾驶员所期望的驱动力的驱动模式。然后，整体控制器20向马达控制器22发出目标MG转矩或目标MG转速，向引擎控制器21发出目标引擎转矩，并且向电磁阀14、15各自或其中任一个发出驱动信号。

引擎控制器21控制引擎1。马达控制器22控制马达发电机2。逆变器8驱动马达发电机2。电池9储存电能。电磁阀14控制第一离合器4的液压。电磁阀15控制第二离合器5的液压。加速器开度角传感器17检测加速器开度角APO。制动液压传感器23检测制动液压BPS。SOC传感器16检测电池9的充电状态。

图3示出表示实施例中的整体控制器20的框图。这里所述的整体控制器20和其它控制器通常各自包括微计算机，其中该微计算机包括：中央处理单元(CPU)；输入输出端口(I/O)，用于接收这里所述的特定数据；随机存取存储器(RAM)；磨损修正系数存储器(KAM)；通用数据总线；以及作为这里所述的可执行程序和特定存储值所用的电子存储介质的只读存储器(ROM)。这里所述的整体控制器20(以及其它适当控制器)的功能(或处理)部例如可以以作为可执行程序的软件的形式实现，或者可以全部或部分地利用一个或多个集成电路(IC)形式的单独硬件实现。整体控制器20可以是如这里所述进行编程的现有技术所已知的引擎控制单元(ECU)。可以同样地构造这里所述的其它控制器。此外，尽管示出了多个控制器，但更少或更多的控制器也是可以的。

整体控制器20包括目标驱动转矩计算部100、模式选择部200、目标发电输出计算部300、工作点命令部400和换挡控制部500。

目标驱动转矩计算部100使用图4A所示的目标定常驱动转矩映射和图4B所示的MG辅助转矩映射来根据加速器开度角APO和车速VSP分别计算目标定常驱动转矩和MG辅助转矩。在通过图4A和图4B的示例所示的映射中，横轴示出车速VSP作为转速。

模式选择部200使用通过图5的示例所示的根据针对各车速的加速器开度角APO所设置的引擎启动和停止线映射来计算HEV模式或EV模式的期望驱动模式。对引擎启动线和引擎停止线进行设置，以使得随着电池SOC的变低，这两者沿着加速器开度角APO变小的方向下降。如由引擎启动线(高SOC、低SOC)和引擎停止线(高SOC、低SOC)的特性所示，引擎启动/停止随着电池SOC(充电状态)而改变。

这里，应当注意，在引擎启动处理中，整体控制器20对第二离合器5的转矩容量进行控制，以使得在EV模式状态加速器开度角APO超过图5所示的引擎启动线的时间点处第二离合器5开始滑动(slip)。然后，在判断为第二离合器5已开始滑动之后，开始第一离合器4的接合以提高引擎旋转。在引擎旋转已达到引擎1可能处于初爆状态(initial explosion)的转速的情况下，引擎1处于燃烧状态。在马达转速和引擎速度变得彼此接近的情况下，第一离合器4完全接合。之后，第二离合器5被锁止，并且执行向着HEV模式的模式转变。

目标发电输出计算部300使用通过图6的示例所示的行驶期间所需的发电输出映射来根据电池SOC计算目标发电输出。另外，目标发电输出计算部300计算例如使引擎转矩从其现有工作点增加至图7所示的最佳燃料消耗线所需的输出，并将所计算出的所需输出与目标发电输出进行比较。然后，目标发电输出计算部300将所比较的这两个输出值中的较小者与引擎输出相加。

工作点命令部400接收加速器开度角APO、目标定常转矩、目标MG辅助转矩、目标驱动模式、车速VSP和所需发电输出。然后，工作点命令部400计算瞬时目标引擎转矩、目标MG转矩、目标CL2转矩容量、目标变速比和CL1电磁电流命令。

换挡控制部500驱动地控制自动变速器3内的电磁阀以实现目标CL2转矩容量和目标变速比。图8示出换挡控制中所使用的换挡线映射的一个示例。换挡控制部500使用换挡线映射中的车速VSP和加速器开度角APO来判断车辆应当从当前换挡阶段(shift stage)换挡至哪个换挡阶段，并且在发生换挡请求的情况下通过控制换挡离合器来进行向着下一换挡阶段的变速。

图9示出本发明实施例的整体控制器20中所执行的模式转变控制处理的流程图。

首先，在步骤S1中，整体控制器20计算车速VSP、加速器开度角APO和电池SOC。

接着，在步骤S2中，整体控制器20判断当前所选择的行驶模式是否是HEV模式。在“是”(选择了HEV模式)的情况下，该例程进入步骤S7。在“否”(选择了EV模式)的情况下，该例程进入步骤S3。

在步骤S3中，整体控制器20根据电池SOC来确定图5的引擎启动线特性。然后，基于该引擎启动线特性和车速VSP来计算引擎启动允许开度角，并且该例程进入步骤S4。该引擎启动允许开度角是为了启动引擎1以进行HEV模式而使得加速器开度角APO必须达到或超过的角度。

在该计算之后，在步骤S4中，整体控制器20判断加速器开度角APO是否等于或大于(宽于)所计算出的引擎启动允许开度角。在APO等于或大于引擎启动允许开度角的情况下，该例程进入步骤S6，以在经过引擎启动控制的情况下进行从EV模式向着HEV模式的模式转变。在APO小于引擎启动允许开度角的情况下，该例程进入步骤S5以继续EV模式下的运行。无论是进行了步骤S5还是进行了步骤S6之后，该例程都进入“返回”。

返回至步骤S2，在判断为选择了HEV模式之后，在步骤S7中，整体控制器20根据电池SOC来确定图5的引擎停止线特性。然后，整体控制器20基于该引擎停止线特性和车速VSP来计算引擎停止允许开度角，并且该例程进入步骤S8。该引擎停止允许开度角是为了使引擎1停止以进行EV模式而使得加速器开度角APO不能高于的角度。

在步骤S8中，整体控制器20判断加速器开度角APO是否等于或小于(窄于)所计算出的引擎停止允许开度角。在APO等于或小于引擎停止允许开度角的情况下，该例程进入步骤S10。否则(APO>引擎停止允许开度角)，该例程进入步骤S9以继续HEV模式下的运行并且之后进入“返回”。

在APO小于或等于引擎停止允许开度角的情况下，在步骤S10中，整体控制器20判断在自动变速器3处所选择的挡位位置是否是R挡位(倒档速度)。

在步骤S10中的回答为“是”(表示挡位选择是R挡位)的情况下，在步骤S11中，整体控制器20设置了从引擎停止允许条件成立(即，步骤S8中为APO≤引擎停止允许开度角)的时刻到开始进行向着EV模式的模式转变的时刻为止的延迟时间。应当注意，与车速的大小无关，选择R挡位的情况下所设置的延迟时间是较长的固定时间。

作为对比，在步骤S10中的回答为“否”(表示挡位选择不是R挡位)的情况下，在步骤S12中，整体控制器20根据车速来计算从引擎停止允许条件成立(步骤S8)的时刻到开始进行向着EV模式的模式转变的时刻为止的延迟时间。

如图11和图12所示，将选择除R挡位以外的挡位中的任一个(例如，D挡位)的情况下的延迟时间计算作为如下时间，其中在相对于车速阈值(或标准车速)的高车速区域中，随着车速变得越高，该时间变得越长。然后，将该车速阈值设置为如下车速，其中该车速等于或高于可以在EV模式下进行恒速(还称为巡航(cruise))行驶的车速，或者该车速等于或高于可以从EV模式下的恒速行驶起执行恒定加速的车速。应当注意，将优选实施例中的车速阈值设置为如图12所示的使引擎停止线位于可以以各车速进行恒速行驶的加速器开度角线上方的情况下的车速，但也可以将该车速阈值设置为如图11所示的使引擎停止线位于可以执行恒定加速的加速器开度角线上方的情况下的车速。

在步骤S11或步骤S12中设置了延迟时间之后，在步骤S13中，整体控制器20利用计时器开始计时以测量该计时器的时间。

在接下来的步骤S14中，整体控制器20判断自引擎停止允许条件成立(步骤S8)的时刻起测量得到的计时器时间是否等于或大于步骤S11中所设置的或步骤S12中所计算出的延迟时间。在针对步骤S14的询问的回答为“否”(计时器时间<延迟时间)的情况下，该例程进入步骤S9以继续HEV模式下的运行，然后进入“返回”。

在针对步骤S14中的询问的回答为“是”(计时器时间≥延迟时间)的情况下，该例程进入步骤S15，其中在步骤S15中，整体控制器20开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变。具体地，整体控制器20利用车辆状态和驾驶员的驾驶状况作为参数来判断第一离合器4和第二离合器5的接合状态并且开始针对引擎1的燃料切断。优选地，在减少第二离合器5的接合转矩容量以使得可以吸收伴随着引擎停止的冲击之后，停止针对引擎1的燃料供给，最后使第一离合器4打开(释放)。在步骤S15的该模式转变之后，该例程进入“返回”。

接着，通过如以下所述将上述实施例的操作分割为各种动作来进行各操作。首先，对假定比较例进行说明。

在比较例中，通过估计出针对加速器的后续再踩踏的频率随着HEV模式行驶期间加速器返回速度ΔAPO的变快而变高，来进行使从HEV模式向着EV模式的转变推迟了规定时间的模式转变控制。

然而，即使在加速器返回速度ΔAPO较小的情况下，在高车速区域内使加速器向着零位置返回时延长HEV模式下的行驶往往可能更好。例如，由于与所示实施例的情况相同，在单马达双离合器系统结构的混合动力车辆中在高车速区域内马达转速较高并且在EV模式下的行驶期间需要确保引擎启动转矩，因此在EV模式下的行驶期间进行驱动所使用的马达转矩变得减少。因此，车辆在EV模式下行驶的行驶区域变窄，并且在高车速区域中，在EV模式下的行驶期间无法实现获得恒定巡航速度所需的驱动力。

换句话说，在被配置成单马达双离合器的混合动力车辆中，如图10所示，需要留出EV模式下的行驶期间引擎启动所需的马达转矩。然后，在马达转速较高的区域中，马达最大转矩减小。因而，作为从马达最大转矩中减去引擎启动转矩的转矩(EV使能转矩上限)变小。

在这种情况下，存在如下要求：在加速器处于OFF状态下(驾驶员释放加速器)时使模式转变为EV模式，从而改善高车速区域内的燃料消耗(在减速期间释放第一离合器CL1以使引擎摩擦分离的情况下，再生能量增加以改善燃料消耗)。另一方面，在高车速区域内在加速器OFF状态期间允许进行向着EV模式的模式转变从而改善燃料消耗的情况下，EV模式下的行驶区域如上所述变窄。因而，在驾驶员尝试进行恒速行驶的情况下，需要通过引擎的立即启动而进行向着HEV模式的模式转变。另外，在高速范围内，这种恒速行驶的频率较高。然而，很少有驾驶员在加速器开度角恒定的情况下驾驶车辆。更多的驾驶员是通过反复进行加速器释放和踩踏来进行驾驶。

因而，在高车速区域中，与加速器OFF状态无关地或者与加速器返回速度ΔAPO无关地，在进行从HEV模式向着EV模式的模式转变时需要使模式转变延迟规定时间。然而，在比较例中，仅在加速器返回速度ΔAPO较快的情况下才能够延迟向着EV模式的模式转变。结果，发生引擎启动和停止的振荡。

作为对比，即使在加速器返回速度ΔAPO值较大的情况下，尽快进行从HEV模式向着EV模式的模式转变往往可能更好。由于与高车速区域相比在低车速区域中马达旋转较低，因此即便在确保了引擎启动转矩的情况下，也能够保证充足的EV驱动力。因此，可以将执行向着EV模式的模式转变所利用的加速器开度角设置得较大(较宽)。在这种情况下，即使在加速器返回速度ΔAPO较大的情况下立即执行向着EV模式的模式转变，也很难发生引擎启动和停止的振荡。

然而，在比较例中，在加速器返回速度ΔAPO较大的情况下，使向着EV模式的模式转变延迟了规定时间。因而，HEV模式下的行驶的频率增加并且燃料消耗相应恶化。另外，在HEV模式下执行电力再生的情况下，再生能量由于与引擎摩擦相对应的能量消耗而减少。这造成了燃料消耗的恶化。

与比较例相对比，这里所述的实施例与加速器的返回速度(加速器返回速度ΔAPO)无关地设置延迟时间。例如，这里的实施例参考图9来按照如下进行从EV模式向着HEV模式的模式转变控制动作。

在引擎启动允许条件不成立的EV模式行驶期间，重复步骤S1→步骤S2→步骤S3→步骤S4→步骤S5→“返回”的步骤流程，以使得继续EV模式。

在EV模式行驶期间，在通过执行加速器踩踏操作等而使引擎启动允许条件成立的情况下，重复步骤S1→步骤S2→步骤S3→步骤S4→步骤S6→“返回”的步骤流程。在步骤S6中，在引擎启动允许条件成立的情况下，在无需时间等待的情况下通过上述的引擎启动控制立即开始进行从EV模式向着HEV模式的模式转变。

以上述方式，在EV模式行驶期间执行加速器踩踏操作或者电池SOC下降而使得引擎启动允许条件成立的情况下，即使加速器维持在踩踏状态，也立即执行从EV模式向着HEV模式的模式转变。因而，本实施例中的控制设备可以针对驾驶员的驱动力请求和用以对电池9进行充电的充电请求作出充分响应。

如参考图9所示，本实施例还在高车速向前行驶时进行从HEV模式向着EV模式的模式转变控制动作。

具体地，在HEV模式向前行驶期间引擎停止允许条件不成立的情况下，重复步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S9→“返回”的步骤流程，以使得继续HEV模式。

作为对比，在HEV模式向前行驶时引擎停止允许条件成立的情况下，进行步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S10→步骤S12的步骤流程。在步骤S12中，在行驶车速处于等于或高于车速阈值的高车速区域内的情况下，所计算出的延迟时间随着车速的变高而变长。因而，在经过所计算出的延迟时间之前，重复步骤S12→步骤S13→步骤S14→步骤S9→“返回”的步骤流程，以使得继续HEV模式。

之后，在经过了所计算出的延迟时间的情况下，执行步骤S13→步骤S14→步骤S15的步骤流程。然后，在步骤S15中，在从引擎停止允许条件成立的时刻起延迟了该延迟时间的时刻开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变。应该注意，在该延迟时间内，重复判断引擎停止允许条件是否成立。结果，例如，在该延迟时间内执行加速器操作的情况下，引擎停止允许条件不满足，因而继续HEV模式。

这样，在本实施例中，模式转变控制是基于根据加速器开度角APO和马达特性所设置的引擎停止允许条件(从HEV模式向着EV模式的模式转变允许条件)的。然后，当执行从HEV模式向着EV模式的模式转变时，在高车速区域内从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的时间被设置得长于其它车速区域内所设置的该时间。因而，解决了比较例中车辆在EV模式下行驶的行驶区域变窄的问题，由此可以防止引擎启动和停止的振荡。

在实施例中，可以将车速阈值设置得等于或高于能够在EV模式下进行恒速行驶的车速或者从恒速行驶起进行恒定加速的车速。在等于或高于车速阈值的车速区域内，从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的延迟时间随着车速的变高而被设置得更长。图11和图12用于说明与其它车速区域(例如，低车速区域)相比、在高车速区域中将从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变的时刻为止的延迟时间设置得较长的原因。

在引擎启动线相对于可以进行恒速行驶的加速器开度角具有充足余量的情况下，如果执行一定程度的加速，则引擎启动无法产生。因而，不会发生引擎启动振荡。然而，在引擎启动线接近或变得等于可以进行恒速行驶或者从恒定行驶起的恒定加速的加速器开度角的情况下，由于响应于尝试维持车速或加速度的驾驶员使加速器在ON和OFF之间频繁切换而导致频繁发生引擎启动和停止，因此操作变得更加复杂。

更具体地，首先参考图11，在高车速区域内，引擎启动线和恒定加速线(例如，0.1G线)之间的间隙变小，由此在没有设置延迟时间的情况下容易发生引擎停止/启动振荡。例如，恒定加速线(点划线)是驾驶员期望通过调节加速器踏板而保持的特性线。在该示例中，该恒定加速线被绘制成与线R/L平行，其中线R/L是表示保持恒定行驶速度所需的必要加速器开度角的行驶特性曲线(即，其表示可以以各车速进行恒速行驶的加速器开度角)。因此，该恒定加速线表示可以从线R/L开始实现恒定加速的速度。在高速区域内运行并且不存在延迟时间的情况下，当响应于驾驶员释放加速器踏板而与引擎停止线相交时发生向着EV模式的模式改变。然后，当驾驶员期望保持为恒定加速线并且踩踏加速器踏板时，车辆由于在到达恒定加速线之前与引擎启动线相交而返回至HEV模式。图11示出该折线操作。通过设置在阈值速度V1之上增加的时间延迟，使该折线操作(频繁的引擎启动/停止)最小化。将车速阈值设置为恒定加速线与引擎启动线相交处的车速V1。在较低车速区域内，在模式改变为EV并且驾驶员随后踩踏加速器踏板的情况下，车辆首先(即，在到达引擎启动线之前)接近恒定加速线，由此不会发生振荡。

同样，图12示出使用线R/L来设置车速阈值的相同原理。在高车速区域内，引擎启动线和线R/L之间的间隙变小，由此在没有设置时间延迟的情况下容易发生引擎停止/启动振荡。在高速区域内运行并且不存在时间延迟的情况下，当响应于驾驶员释放加速器踏板而与引擎停止线相交时发生向着EV模式的模式改变。然后，当驾驶员期望通过踩踏加速器踏板来保持为表示恒速行驶的线R/L时，车辆由于在到达线R/L之前与引擎启动线相交而返回至HEV模式。通过设置在阈值速度V2之上增加的时间延迟，使折线操作(频繁的引擎启动/停止)最小化。将车速阈值设置为线R/L与引擎启动线相交处的车速V2。在较低车速区域内，在模式改变为EV并且驾驶员随后踩踏加速器踏板的情况下，车辆首先(即，在到达引擎启动线之前)接近恒速线R/L，由此不会发生振荡。

在实施例中，车速阈值随着电池SOC的变低而设置为较低的车速。也就是说，随着电池SOC的变低，如图5所示，引擎启动线沿着低开度角方向移动，从而接近可以进行恒速行驶或恒定加速的加速器开度角。因此，需要朝着低车速的方向设置如下的车速阈值，其中该车速阈值使得从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的时间延长。因而，即使电池SOC下降，也可以防止引擎启动和停止的振荡。

此外，如参考图9所示，本实施例在低车速向前行驶时按照如下进行从HEV模式向着EV模式的模式转变控制动作。

在HEV模式下的向前行驶期间引擎停止允许条件不成立的情况下，重复步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S9→“返回”的步骤流程。因而，继续HEV模式。

在HEV模式下的向前行驶期间引擎停止允许条件成立的情况下，进行步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S10→步骤S12的步骤流程。

在行驶车速处于低于车速阈值的低车速区域内的情况下，在步骤S12中，可以将延迟时间计算为0。因而，在步骤S8中满足引擎停止允许条件的情况下，进行步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S10→步骤S12→步骤S13→步骤S14→步骤S15的步骤流程。在这种情况下，在步骤S15中立即开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变。

如上所述，在本实施例中，在执行从HEV模式向着EV模式的模式转变的情况下，在低车速区域内，将从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的延迟时间设置为0时间。因而，解决了比较例中的恶化的燃料消耗，其中该恶化的燃料消耗是在不必要地延迟了向着EV模式的模式转变时由于HEV模式下的行驶的频率增加所引起的。此外，在低车速区域内，由于使用引擎1的HEV模式的频率减少(EV模式的频率增加)以及引擎摩擦因第一离合器4的释放而分离使得再生能量增加，因此改善了燃料消耗。

本实施例还参考图9来在后退行驶时按照如下进行从HEV模式向着EV模式的模式转变控制动作。

在HEV模式下的后退行驶期间引擎停止允许条件不成立的情况下，重复步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S9→“返回”的步骤流程，以使得继续HEV模式。

在HEV模式下的后退行驶期间引擎停止允许条件成立的情况下，执行步骤S1→步骤S2→步骤S7→步骤S8→步骤S10→步骤S11的步骤流程。在步骤S11中，与车速无关地设置较长的延迟时间。因而，只要时间没有达到该延迟时间，就重复步骤S11→步骤S13→步骤S14→步骤S9→“返回”的步骤流程以使得继续HEV模式。应当注意，在该延迟时间内重复判断引擎停止允许条件是否成立。由于该原因，例如，在该延迟时间内执行加速器踩踏操作的情况下，由于引擎停止允许条件不成立，因此继续HEV模式。

在实施例中，在选择了R挡位的情况下，当进行从HEV模式向着EV模式的模式转变时，使得从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的时间在整个车速区域内延长。也就是说，由于在R挡位(后退速度挡位)的情况下驾驶姿势不稳定并且驾驶员的视野变窄，因此改变车辆动作并不可取。在频繁地重复引擎启动和引擎停止的情况下，在该引擎启动期间或者在该引擎停止期间车辆动作经常会受到干扰。因而，使向着EV模式和向着HEV模式转变的请求尽可能地减少。因此，在R挡位中，使从HEV模式向着EV模式的模式转变的开始延迟不依赖于车速的恒定时间，由此可以抑制引擎启动和停止的次数。这样抑制了不稳定的车辆动作从而更加容易进行后退行驶。

接着参考图13来说明行驶示例中的模式转变控制动作。图13示出表示执行实施例的模式转变控制的行驶示例中的车速、加速器开度角APO和行驶模式的各特性的时序图。

在从时间点t1起的区域A中，车速较低并且加速器处于OFF状态。当加速器开度角减小并与引擎停止线相交时，立即进行从HEV模式向着EV模式的模式转变。之后，由于在时间点t2处加速器踩踏操作造成与引擎启动线相交并超过引擎启动线，因此发生从EV模式向着HEV模式的模式转变。在从接下来的时间点t3起的区域B中，车速较高。因而，即使在加速器开度角处于OFF状态的情况下加速器开度角减小并且与引擎停止线相交，向着EV模式的转变也被推迟了所计算出的延迟时间。因而，在向着EV模式的转变被推迟期间踩踏加速器的情况下，继续HEV模式。

在时间点t4处，由于车速较高，因此即使加速器处于OFF状态并且加速器开度角减小且与引擎停止线相交，在区域C中向着EV模式的模式转变也被推迟了所计算出的延迟时间。在到达时间点t5并且加速器保持处于OFF状态的情况下，在经过了所计算出的延迟时间(t4~t5之间的时间)之后执行向着EV模式的模式转变。

也就是说，即使如从时间点t3起的区域B那样、加速器进入OFF状态以使得加速器开度角减小且与引擎停止线相交，由于车速较高，因此向着EV模式的模式转变也被推迟了所计算出的延迟时间。这里，在向着EV模式的模式转变被推迟期间，踩踏加速器。由于在这种情况下继续HEV模式，因此可以防止引擎启动和停止的振荡。

另外，在如从时间点t1起的区域A那样、在加速器处于OFF状态以使得加速器开度角减小且与引擎停止线相交的情况下，由于车速较低，因此立即执行从HEV模式向着EV模式的转变。因此，由于加速器OFF状态所引起的减速时的再生操作使得电池9的电池SOC有效增加，从而增加了处于EV模式下的时间量并且改善了燃料消耗。

特定实施例中的混合动力车辆的控制设备可以实现以下列举的效果。

实施例中的混合动力车辆的控制设备包括：引擎1；马达发电机2，其配置在从所述引擎1到驱动轮(轮胎7、7)的驱动系统(动力传动系)中，以根据马达加速来进行所述引擎1的启动和所述驱动轮的驱动并且根据所述驱动轮所驱动的再生操作来进行发电；模式切换部件(诸如第一离合器4等)，其配置在所述引擎1和所述马达发电机2之间的连结部上，用于在混合动力车辆模式(HEV模式)和电动车辆模式(EV模式)之间进行切换，其中在所述HEV模式下，利用所述引擎1和所述马达发电机2这两者向所述混合动力车辆提供动力，在所述EV模式下，利用所述马达发电机2向所述混合动力车辆提供动力；模式转变控制部件(图9所示)，用于在进行从所述HEV模式向着所述EV模式的模式转变的情况下，使从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行所述模式转变的时刻为止的时间发生延迟，其中高车速区域内的延迟时间高于其它车速区域内的延迟时间。因此，在伴随有模式转变的行驶期间，可以实现防止引擎启动和停止的振荡以及改善燃料消耗之间的兼容性。

所述模式转变控制部件将等于或高于可以在所述EV模式下进行恒定车速行驶的车速以及等于或高于可以从所述EV模式下的恒定车速行驶起进行恒定加速的车速中的一个车速设置为车速阈值。在等于或高于所述车速阈值的车速区域中，从所述引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行所述模式转变的时刻为止的延迟时间随着车速的变高而被设置得越长(参见图11和12)。

结果，在HEV模式下的行驶期间，确实可以防止引擎启动和停止的振荡。

随着电池充电容量(电池SOC)的变低，所述模式转变控制部件向着更低的车速侧设置所述车速阈值(参见图5)。

因此，即使电池SOC变低，也可以防止引擎启动和停止的振荡。

在选择后退行驶挡位(R挡位)期间进行从所述HEV模式向着所述EV模式的模式转变的情况下，所述模式转变控制部件使从所述引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行所述模式转变的时刻为止的时间在整个车速区域内(即，在车速的整个挡位内)发生延迟。在图9中，通过步骤S10→步骤S11的转变可以看到该情况。

因此，在后退(速度)行驶期间，抑制了车辆动作出现不稳，由此可以改善后退行驶特性。

所述模式转变控制部件进行以下假定：从所述引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行所述模式转变的时刻为止的时间是根据车速所设置的延迟时间。在所述引擎停止允许条件成立时开始的计时变得等于或长于所设置的延迟时间的情况下，如图9的步骤S11和S12所述，所述模式转变控制部件开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变。因此，除了上述效果以外，还可以准确且精确地控制从引擎停止允许条件成立起直到开始进行从HEV模式向着EV模式的模式转变为止的延迟时间。

如上所述，已经基于特定实施例说明了根据本发明的混合动力车辆的控制设备。然而，具体结构并不局限于这些实施例。

例如，如这里所述，从内置于逐级式自动变速器AT的摩擦元件中选择第二离合器CL2。然而，第二离合器CL2可以与自动变速器AT分开安装。第二离合器CL2可以安装在马达发电机MG和变速器输入轴之间，或者第二离合器CL2可以安装在变速器输出轴和驱动轮之间，由此第二离合器CL2与自动变速器AT分开配置。

这里，将从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行模式转变的时刻为止的时间设置为根据车速所设置的延迟时间。然而，可以通过移动引擎停止线以使得移动后的引擎停止线的值小于先前的引擎停止线的值，来设置用于使向着EV模式的转变发生延迟的时间。

如上所述，第一离合器4用作用于使模式在HEV模式和EV模式之间进行切换的模式切换部件。然而，用于使模式在HEV模式和EV模式之间进行切换的模式切换部件还可以例如是在无需使用离合器的情况下展现出离合器功能的行星齿轮或差动单元或动力分割装置。

这里的混合动力车辆的控制设备适用于后轮驱动型混合动力车辆。然而，本发明的实施例也可以适用于前轮驱动型混合动力车辆。实际上，本发明可以适用于具有HEV模式和EV模式作为行驶模式的任何混合动力车辆。

据此，已经说明了上述实施例从而使得可以容易理解本发明，并且这些实施例并没有限制本发明。相反，本发明意图涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等同配置，其中该范围符合最宽的解释以包含法律所允许的所有这些修改和等同结构。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种混合动力车辆的控制设备，包括：

引擎；

马达发电机，其配置在从所述引擎延伸至驱动轮的驱动系统中，用于根据马达加速来进行所述引擎的启动和所述驱动轮的驱动，并且根据所述驱动轮所驱动的再生操作来进行发电；

模式切换部件，其配置在所述引擎和所述马达发电机之间的连结部中，用于在混合动力车辆模式和电动车辆模式之间进行切换，其中在所述混合动力车辆模式中，利用所述引擎和所述马达发电机这两者向所述混合动力车辆提供动力，以及在所述电动车辆模式中，利用所述马达发电机向所述混合动力车辆提供动力；以及

模式转变控制部件，用于实现从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变的时刻为止的延迟时间，其中高车速区域内的延迟时间高于其它车速区域内的延迟时间，

其中，在所述混合动力车辆以车速阈值水平以上行驶的情况下，所述混合动力车辆在所述高车速区域内行驶，

所述模式转变控制部件将所述车速阈值设置为在所述电动车辆模式下能够进行恒速行驶的车速以上的车速，或者将所述车速阈值设置为能够从所述恒速行驶起进行恒定加速的其它车速以上的车速；

所述高车速区域等于或高于所述车速阈值；以及

在所述高车速区域内，所述延迟时间随着车速的变高而变长。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述模式转变控制部件随着电池充电容量的变低而将所述车速阈值设置得更低。

3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，在所述混合动力车辆处于后退行驶挡位的情况下，所述模式转变控制部件在所有车速区域内设置相同的延迟时间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，在所述引擎停止允许条件成立时开始的计时变得等于或长于所述延迟时间的情况下，所述模式转变控制部件开始进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变。

5.根据权利要求1所述的控制设备，其中，在加速器开度角等于或低于预定值的情况下，所述引擎停止允许条件成立。

6.根据权利要求6所述的控制设备，其中，所述预定值随着车速的变高而变小。

7.根据权利要求1所述的控制设备，其中，将所述其它车速区域内的延迟时间设置为零。

8.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括：引擎；马达发电机，其配置在所述引擎和驱动轮之间，用于启动所述引擎并且通过所述驱动轮所驱动的再生操作来发电，所述控制方法包括：

对混合动力驱动模式和电动驱动模式之间的选择进行控制，其中在所述混合动力驱动模式中，利用所述引擎和所述马达发电机这两者的驱动力向所述混合动力车辆提供动力，以及在所述电动驱动模式中，仅利用所述马达发电机向所述混合动力车辆提供动力；

基于车辆运行状态来启用从所述混合动力驱动模式向着所述电动驱动模式的模式切换；

设置所述模式切换开始时刻的延迟时间，其中基于所述混合动力车辆以车速阈值以上向前行驶时的车速的延迟时间高于所述混合动力车辆以所述车速阈值以下向前行驶时的延迟时间，所述车速阈值是在所述电动车辆模式下能够进行恒速行驶的车速以上的车速或者是能够从所述恒速行驶起进行恒定加速的其它车速以上的车速；以及

在从启用了所述模式切换的时刻起经过了所述延迟时间之后，开始进行所述模式切换。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，还包括：

在车速超过所述车速阈值的情况下，使所述延迟时间随着车速增加而增加。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，还包括：

在检测到车速低于所述车速阈值并且启用了所述模式切换的情况下，立即开始进行所述模式切换。

Claims (11)

1.一种混合动力车辆的控制设备，包括：

引擎；

马达发电机，其配置在从所述引擎延伸至驱动轮的驱动系统中，用于根据马达加速来进行所述引擎的启动和所述驱动轮的驱动，并且根据所述驱动轮所驱动的再生操作来进行发电；

模式切换部件，其配置在所述引擎和所述马达发电机之间的连结部中，用于在混合动力车辆模式和电动车辆模式之间进行切换，其中在所述混合动力车辆模式中，利用所述引擎和所述马达发电机这两者向所述混合动力车辆提供动力，以及在所述电动车辆模式中，利用所述马达发电机向所述混合动力车辆提供动力；以及

模式转变控制部件，用于实现从引擎停止允许条件成立的时刻到开始进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变的时刻为止的延迟时间，其中高车速区域内的延迟时间高于其它车速区域内的延迟时间，

其中，在所述混合动力车辆以车速阈值水平以上行驶的情况下，所述混合动力车辆在所述高车速区域内行驶。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述模式转变控制部件将所述车速阈值设置为在所述电动车辆模式下能够进行恒速行驶的车速以上的车速，或者将所述车速阈值设置为能够从所述恒速行驶起进行恒定加速的其它车速以上的车速；

所述高车速区域等于或高于所述车速阈值；以及

在所述高车速区域内，所述延迟时间随着车速的变高而变长。

3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，所述模式转变控制部件随着电池充电容量的变低而将所述车速阈值设置得更低。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，在所述混合动力车辆处于后退行驶挡位的情况下，所述模式转变控制部件在所有车速区域内设置相同的延迟时间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制设备，其中，在所述引擎停止允许条件成立时开始的计时变得等于或长于所述延迟时间的情况下，所述模式转变控制部件开始进行从所述混合动力车辆模式向着所述电动车辆模式的模式转变。

6.根据权利要求1所述的控制设备，其中，在加速器开度角等于或低于预定值的情况下，所述引擎停止允许条件成立。

7.根据权利要求6所述的控制设备，其中，所述预定值随着车速的变高而变小。

8.根据权利要求1所述的控制设备，其中，将所述其它车速区域内的延迟时间设置为零。

9.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括：引擎；马达发电机，其配置在所述引擎和驱动轮之间，用于启动所述引擎并且通过所述驱动轮所驱动的再生操作来发电，所述控制方法包括：

对混合动力驱动模式和电动驱动模式之间的选择进行控制，其中在所述混合动力驱动模式中，利用所述引擎和所述马达发电机这两者的驱动力向所述混合动力车辆提供动力，以及在所述电动驱动模式中，仅利用所述马达发电机向所述混合动力车辆提供动力；

基于车辆运行状态来启用从所述混合动力驱动模式向着所述电动驱动模式的模式切换；

设置所述模式切换开始时刻的延迟时间，其中基于所述混合动力车辆以车速阈值以上向前行驶时的车速的延迟时间高于所述混合动力车辆以所述车速阈值以下向前行驶时的延迟时间；以及

在从启用了所述模式切换的时刻起经过了所述延迟时间之后，开始进行所述模式切换。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，还包括：

在车速超过所述车速阈值的情况下，使所述延迟时间随着车速增加而增加。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，还包括：

在检测到车速低于所述车速阈值并且启用了所述模式切换的情况下，立即开始进行所述模式切换。

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