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CN104903133B - 混合动力车辆及其控制方法 - Google Patents

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CN104903133B
CN104903133B CN201380070010.6A CN201380070010A CN104903133B CN 104903133 B CN104903133 B CN 104903133B CN 201380070010 A CN201380070010 A CN 201380070010A CN 104903133 B CN104903133 B CN 104903133B
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Abstract

混合动力车辆的控制部导出蓄电器的最大辅助电力和最大充电电力，如果在进行发动机直联行驶时的与要求驱动力对应的内燃机的转速处，将最大辅助电力供给到电动机时的内燃机的假想运转点、和将最大充电电力充入到蓄电器中时的内燃机的假想运转点位于能量效率在发动机直联行驶时比串联行驶时高的区域内，则许可转移到发动机直联行驶。

Description

混合动力车辆及其控制方法
技术领域
本发明涉及接合或断开动力传递断接部来切换用于行驶的驱动源的形式的混合动力车辆及其控制方法。
背景技术
在专利文献1所公开的串并联复合电动汽车(SPHV)中，切换为串联混合动力车(SHV)模式或并联混合动力车(PHV)模式。在SHV模式中，利用内燃机的机械输出来驱动发电机，利用发电机的发电电力和电池的放电电力来驱动电动机，利用该电动机驱动车轮。在PHV模式中，利用内燃机的机械输出来驱动车轮，在起步、加速或制动等时，针对要求驱动力，利用电动机补偿不能用内燃机的机械输出进行供给的部分。
在从SHV模式切换到PHV模式的情况下，在车速(电动机转速)到达预定值V1的时刻控制发电机的扭矩，逐渐使发电机转速接近电动机转速。然后，在两转速一致且车速到达预定值V2的时刻接通离合器，使发电机与电动机进行机械联结。此外，在PHV模式时电动机转速低于预定值的情况下，当通过断开离合器而断开发电机与电动机之间的机械联结时，切换为SHV模式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3052753号公报
专利文献2：日本特开平9-224304号公报
专利文献3：国际公开第2011/074482号
专利文献4：国际公开第2011/074483号
发明内容
发明所要解决的课题
在上述所说明的专利文献1的SPHV中，以发电机转速与电动机转速一致作为了用于从SHV模式切换到PHV模式时进行的离合器接合的条件。但是，可以这样认为：即使这两个转速一致，当在发电机的输出与电动机的输出不同的状态下接合离合器时也会产生冲击。即，在专利文献1的SPHV中，不仅需要使发电机的转速与电动机的转速一致，还需要使各转速的角速度的标号一致且使发电机的输出接近电动机的输出。
图11及图12是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。该图的纵轴表示内燃机的扭矩，横轴表示内燃机的转速。图11和图12中的粗实线是连接燃料消耗率最佳的内燃机的运转点而成的线(下面，称为“BSFC底线”)。在SHV模式时，内燃机在该线上的运转点处运转。此外，图11及图12中的单点划线是连接扭矩和转速不同但输出相同的内燃机的运转点而成的线(下面，称为“等输出线”)。
在专利文献1的SPHV的模式是SHV模式且从内燃机在图11所示的运转点A处运转的状态切换到PHV模式时，在为了使发电机的转速接近电动机的转速而使内燃机的转速落在图11中的以双点划线表示的值(所希望的转速)的情况下，当想要维持燃料消耗率时，运转点沿着BSFC底线从A移至B。其结果是，内燃机的扭矩和转速均下降，因此内燃机的输出降低。此时，可能产生这样的状况：发电机无法提供电动机所要求的全部的电力，由电池提供电力的不足部分。
另一方面，在同样的条件下，当为了维持内燃机的输出而沿着等输出线将运转点从A移至C时，运转点偏离BSFC底线，因此燃料消耗率降低。
另一方面，在从SHV模式切换为PHV模式时改变内燃机的扭矩的情况下也是同样的。如图12所示，在从内燃机在运转点A运转的状态切换为PHV模式时，在使内燃机的扭矩落在图12中的以双点划线表示的值(所希望的扭矩)的情况下，当想要维持燃料消耗率时，运转点沿着BSFC底线从A移至D。其结果是，与内燃机的转速相应的发电机的转速与电动机的转速不一致，因此可以认为：在该状态下，当接合离合器时会产生冲击。此外，内燃机的转速和扭矩均下降，因此内燃机的输出降低。此时，可能产生这样的状况：发电机无法向发电机提供电动机所要求的全部的电力，由电池提供电力的不足部分。
另一方面，在同样的条件下，当为了维持内燃机的输出而沿着等输出线将运转点从A移至E时，运转点偏离BSFC底线，因此燃料消耗率降低。
此外，在上述所说明的专利文献1的SPHV为PHV模式时，按照内燃机的机械输出和状况，根据电动机的辅助输出得到要求驱动力。另一方面，在SHV模式时，仅根据电动机的输出来得到要求驱动力。因此，在从PHV模式切换到SHV模式时，即使离合器断开的条件成立后立即断开离合器，当电动机所要求的输出的变化较大时，有时也无法立即应对要求驱动力。
例如当切换为SHV模式时的电池的剩余容量低时，需要利用内燃机的机械输出来驱动发电机，并利用发电机的发电电力来驱动电动机。但是，由于内燃机和发电机的响应性不高，因此有时无法在刚断开离合器后立即向电动机提供与要求驱动力相应的电力。此时，电动机无法输出要求驱动力，因此有可能在断开离合器时产生冲击而使驾驶者感到不适。此外，为了在刚断开离合器后立即根据要求驱动力由电池补偿电动机所需的电力与发电机的发电电力之间的差，需要该电池具有足够的容量。
本发明的目的在于提供一种考虑综合的能量效率来进行动力传递断接部的接合或断开的判断的混合动力车辆及其控制方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而达成目的，权利要求1所记载的发明的混合动力车辆具备：内燃机(例如实施方式中的内燃机111)；发电机(例如实施方式中的发电机113)，其通过所述内燃机的驱动来发电；蓄电器(例如实施方式中的蓄电器101)，其向电动机供给电力；所述电动机(例如实施方式中的电动机109)，其与驱动轮(例如实施方式中的驱动轮133)连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及动力传递断接部(例如实施方式中的离合器117)，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，所述混合动力车辆的特征在于，所述混合动力车辆具有控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，所述控制部判断是断开所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行以所述电动机为驱动源的串联行驶，还是接合所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动，所述控制部具有：要求驱动力计算部(例如实施方式中的要求驱动力导出部201)，其根据该混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和该混合动力车辆的行驶速度，计算对该混合动力车辆要求的驱动力；最大辅助电力导出部(例如实施方式中的最大辅助电力导出部203)，其根据所述蓄电器的状态，导出所述蓄电器可最大限度输出的最大辅助电力；最大充电电力导出部(例如实施方式中的最大充电电力导出部205)，其根据所述蓄电器的状态，导出所述蓄电器的最大充电电力；以及发动机直联转移判断部(例如实施方式中的发动机直联转移判断部207)，如果在该混合动力车辆进行所述发动机直联行驶时的、与所述要求驱动力计算部计算出的要求驱动力对应的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、和将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于发动机直联效率提高区域的内侧，则许可从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶，所述发动机直联效率提高区域是该混合动力车辆中的能量效率在所述发动机直联行驶时比所述串联行驶时高的所述内燃机的运转点的区域。
并且，在权利要求2所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，在所述发动机直联行驶中的该混合动力车辆的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、或者将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于所述发动机直联效率提高区域的外侧的情况下，所述发动机直联转移判断部决定所述发动机直联行驶的解除。
并且，在权利要求3所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，在该混合动力车辆转移到所述发动机直联行驶所需的电力处于所述蓄电器的可充放电力的范围外时，所述发动机直联转移判断部禁止从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶。
并且，在权利要求4所记载的发明的混合动力车辆的控制方法中，该混合动力车辆具备：内燃机(例如实施方式中的内燃机111)；发电机(例如实施方式中的发电机113)，其通过所述内燃机的驱动来发电；蓄电器(例如实施方式中的蓄电器101)，其向电动机供给电力；所述电动机(例如实施方式中的电动机109)，其与驱动轮(例如实施方式中的驱动轮133)连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及动力传递断接部(例如实施方式中的离合器117)，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，所述混合动力车辆具有控制部(例如实施方式中的管理部ECU123)，所述控制部判断是断开所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行以所述电动机为驱动源的串联行驶，还是接合所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动，所述控制部进行以下步骤：根据所述混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和所述混合动力车辆的行驶速度，计算该所述混合动力车辆所要求的驱动力；根据所述蓄电器的状态，导出所述蓄电器可最大限度输出的最大辅助电力；根据所述蓄电器的状态导出所述蓄电器的最大充电电力；以及如果在所述混合动力车辆进行所述发动机直联行驶时的、与所述要求驱动力对应的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、和将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于发动机直联效率提高区域的内侧，则许可从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶，所述发动机直联效率提高区域是所述混合动力车辆中的能量效率在所述发动机直联行驶时比所述串联行驶时高的所述内燃机的运转点的区域。
发明的效果
根据权利要求1～3所记载的发明的混合动力车辆以及权利要求4所记载的发明的混合动力车辆的控制方法，能够在考虑综合的能量效率的情况下进行动力传递断接部的接合或断开的判断。
附图说明
图1是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。
图2是概略地示出了图1所示的混合动力车辆中的驱动系统的主要部分的图。
图3是示出混合动力车辆在(a)EV行驶模式时、(b)串联行驶模式时、(c)发动机行驶模式时和(d)并联行驶模式时的各驱动状态的图。
图4是示出内燃机111的与热效率相关联的特性的图。
图5是示出串联行驶模式时的内燃机111的运转点的图。
图6是示出串联行驶模式时的内燃机111的输出和蓄电器101的输出相对于电动机109的要求电力的变化的图。
图7是示出在混合动力车辆进行发动机直联行驶时的内燃机111的运转点的图。
图8是示出混合动力车辆中的综合的能量效率在发动机直联行驶时比串联行驶模式时高的区域的图。
图9是示出管理部ECU123的内部结构的框图。
图10是由于发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电力的范围外，因而发动机直联转移判断部207禁止转移到发动机直联行驶时的时序图的一个示例。
图11是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。
图12是示出驱动发电机的内燃机的特性的一个示例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
HEV(Hybrid Electrical Vehicle：混合动力电动汽车)具备电动机和内燃机，根据该HEV的行驶状态利用电动机和/或内燃机的驱动力来行驶。HEV大体分为串联方式和并联方式这两种。串联方式的HEV利用电动机的驱动力来行驶。内燃机仅用于发电，由发电机利用内燃机的驱动力发电而发出的电力被充到蓄电器中或者被提供给电动机。
串联方式的HEV的行驶模式有“EV行驶模式”和“串联行驶模式”两个。在EV行驶模式中，HEV利用通过来自蓄电器的电源供给进行驱动的电动机的驱动力来行驶。此时不驱动内燃机。此外，在串联行驶模式中，HEV利用通过来自蓄电器和发电机这双方的电力供给或者仅来自发电机的电力供给进行驱动的电动机的驱动力来行驶。此时，驱动内燃机，用于发电机的发电。
并联方式的HEV利用电动机和内燃机中的任一方或者两者的驱动力来行驶。特别是，将并联方式的HEV仅通过内燃机的驱动力行驶的模式称作“发动机行驶模式”。此外，将并联方式的HEV通过来自内燃机和电动机两者的驱动力行驶的模式称作“并联行驶模式”。
还公知混合上述两种方式的串联/并联方式的HEV。在该方式中，根据该HEV的行驶状态来断开或者接合(断开或者连接)离合器，从而将驱动力的传递系统切换成串联方式和并联方式中的任一结构。
图1是示出串联/并联方式的HEV的内部结构的框图。图1所示的串联/并联方式的HEV(以下称为“混合动力车辆”)具备：蓄电器(BATT)101、温度传感器(TEMP)103、转换器(CONV)105、第一逆变器(第一INV)107、电动机(MOT)109、内燃机(ENG)111、发电机(GEN)113、第二逆变器(第二INV)115、离合器117、齿轮箱(下面，简称为“齿轮”。)119、车速传感器121、管理部ECU(FI/MG ECU)123、马达ECU(MOT/GEN ECU)125和电池ECU(BATT ECU)127。并且，混合动力车辆具备检测电动机109的转速的分解器等传感器(未图示)和检测发电机113的转速的分解器等传感器(未图示)。
蓄电器101具有串联连接的多个蓄电单元，提供例如100～200V的高电压。蓄电单元例如是锂离子电池或镍氢电池。温度传感器103检测蓄电器101的温度(下面，称为“电池温度”)。表示由温度传感器103检测出的电池温度的信号被发送到电池ECU127。
转换器105使蓄电器101的直流输出电压在直流状态下升压或者降压。第一逆变器107将直流电压转换为交流电压，从而将三相电流提供给电动机109。此外，第一逆变器107将在电动机109进行再生动作时所输入的交流电压转换为直流电压而对蓄电器101充电。
电动机109产生用于供混合动力车辆行驶的动力。由电动机109产生的扭矩经由齿轮119而传递到驱动轴131。再者，电动机109的转子与齿轮119直接联结。此外，电动机109在再生制动时作为发电机来工作，利用电动机109发出的电力被充到蓄电器101中。
在切断离合器117而使混合动力车辆进行串联行驶时，内燃机111仅用于发电机113。但是，当离合器117被接合时，内燃机111的输出作为用于混合动力车辆行驶的机械能量而经由发电机113、离合器117和齿轮119传递到驱动轴131。内燃机111与发电机113的转子直接联结。
发电机113利用内燃机111的动力来产生电力。由发电机113发出的电力用于对蓄电器101充电或提供给电动机109。第二逆变器115将由发电机113产生的交流电压转换为直流电压。利用第二逆变器115转换的电力被充入到蓄电器101中或者经由第一逆变器107而提供给电动机109。
离合器117根据来自管理部ECU123的指示断开或连接从内燃机111到驱动轮133的驱动力传递路径。齿轮119例如是与五速匹配的一档的固定齿轮。因此，齿轮119将经由发电机113的来自内燃机111的驱动力或者来自电动机109的驱动力转换为在特定的变速比下的转速和扭矩而传递到驱动轴131。车速传感器121检测混合动力车辆的行驶速度(车速)。表示由车速传感器121检测出的车速的信号被发送到管理部ECU123。
管理部ECU123进行基于与混合动力车辆的驾驶员的油门操作相应的油门踏板开度(AP开度)和车速的要求驱动力的计算、驱动力的传递系统的切换、与离合器117的断开或连接相关联的控制、内燃机111的运转控制以及蓄电器101的充放电控制等。在图1中，利用单点划线示出了通过管理部ECU123进行的对内燃机111的控制。对于管理部ECU123的详细情况，在后面进行说明。
马达ECU125对分别构成转换器105、第一逆变器107和第二逆变器115的开关元件进行开关控制，对电动机109或发电机113的动作进行控制。在图1中，利用单点划线示出了通过马达ECU125进行的对转换器105、第一逆变器107和第二逆变器115的控制。
电池ECU127根据由温度传感器103得到的电池温度、蓄电器101的充放电电流和端子电压等信息来导出蓄电器101的剩余容量(SOC：State of Charge(充电状态))等。
图2是示意性地示出了图1所示的混合动力车辆中的驱动系统的主要部分的图。此外，图3是示出混合动力车辆在(a)EV行驶模式时、(b)串联行驶模式时、(c)发动机行驶模式时以及(d)并联行驶模式时的各驱动状态和行驶模式间的转变的图。
在EV行驶模式时的混合动力车辆中，如图3的(a)所示，断开离合器117并停止内燃机111。混合动力车辆利用通过来自蓄电器101的电源供给进行驱动的电动机109的驱动力来行驶。
在串联行驶模式时的混合动力车辆中，如图3的(b)所示，断开离合器117，为了供给电动机109可输出基于AP开度和车速等的要求驱动力的电力，使内燃机111运转。混合动力车辆利用通过来自发电机113的电力供给进行驱动的电动机109的驱动力来行驶。另外，在串联行驶模式时的混合动力车辆中，在BSFC底线上的运转点处驱动内燃机111，如图3的(b)中单点划线所示，可以将剩余电力充入到蓄电器101中。此外，在BSFC底线上的运转点处驱动内燃机111而得到的电力不满足要求驱动力的情况下，除了来自发电机113的电力供给以外，如图3的(b)中双点划线所示，还可以将来自蓄电器101的辅助电力供给到电动机109。
在发动机行驶模式时的混合动力车辆中，如图3的(c)所示，接合离合器117，混合动力车辆通过内燃机111的驱动力行驶。在发动机行驶模式下的行驶时，电动机109的转子和发电机113的转子与内燃机111的驱动一起连转。其中，马达ECU125进行零电流控制，使得发电机113成为无负载状态。另外，在发动机行驶模式时的混合动力车辆中，在BSFC底线上的运转点处驱动内燃机111，如图3的(c)中单点划线所示，可以将由作为发电机被驱动的电动机109产生的电力充入到蓄电器101中。
在并联行驶模式时的混合动力车辆中，如图3的(d)所示，接合离合器117，混合动力车辆通过内燃机111和电动机109两者的驱动力行驶。在并联行驶模式下的行驶时，发电机113的转子与内燃机111的驱动一起连转。其中，第2逆变器115进行零电流控制使得发电机113成为无负载状态。
在低中速的加速行驶时断开离合器117并设定为EV行驶模式或串联行驶模式。此外，在中高速的稳定行驶(巡航行驶)时接合离合器117而设定为发动机行驶模式，在中高速的加速行驶时设定为并联行驶模式。在图1所示的管理部ECU123根据油门踏板开度(AP开度)和车速等判断行驶阶段后进行行驶模式的设定。例如在行驶阶段从“低中速加速行驶”变为“中速稳定行驶”时，管理部ECU123接合离合器117，将行驶模式从“串联行驶模式”切换为“发动机行驶模式”。
图4是示出内燃机111的与热效率相关联的特性的图。该图的纵轴表示内燃机111的扭矩，横轴表示内燃机111的转速。图4中的粗实线是连接燃料消耗率最佳的内燃机111的运转点的线(BSFC底线)。此外，图4中的单点划线是连接扭矩和转速不同但输出相同的内燃机111的运转点的线(等输出线)。此外，图4中的椭圆形的虚线是连接内燃机111的输出效率相同的运转点的线(等效率线)，越是内侧的等效率线，输出效率越高。另外，将图4所示的由最内侧的等效率线围起的区域内的BSFC底线上的运转点称为“最高效率运转点”。此外，将在最高效率运转点处运转的内燃机111的输出称为“最高效率输出”。
下面，参照图5和图6对断开离合器117且混合动力车辆在串联行驶模式下行驶时的内燃机111的运转进行说明。图5是示出串联行驶模式时的内燃机111的运转点的图。图6是示出串联行驶模式时的相对于电动机109的要求电力的内燃机111的输出和蓄电器101的输出变化的图。另外，电动机109的要求电力是指电动机109输出基于AP开度和车速等的要求驱动力所需的电力。管理部ECU123根据对要求驱动力加上机械损失和电损失的各推定值后的值计算电动机109的要求电力。
在混合动力车辆以串联行驶模式行驶时，管理部ECU123断开离合器117，为了向电动机109供给要求电力而控制内燃机111的运转。但是，电动机109的要求电力根据要求驱动力而变化，因此在为了使发电机113输出要求电力而使内燃机111运转时，未必能够使内燃机111始终在最高效率运转点处运转。然而，当鉴于能量效率时，优选使内燃机111在最高效率运转点处运转。
在本实施方式中，在混合动力车辆以串联行驶模式行驶时，管理部ECU123将内燃机111控制成在接近最高效率运转点的运转点处运转。但是，在基于内燃机111的动力的发电机113的发电电力大于电动机109的要求电力的情况下，管理部ECU123控制成将剩余电力充入到蓄电器101中。此外，在基于内燃机111的动力的发电机113的发电电力不满足电动机109的要求电力的情况下，管理部ECU123控制成除了来自发电机113的电力以外，蓄电器101还将辅助电力供给到电动机109。因此，即使电动机109的要求电力发生变化，管理部ECU123也控制成使内燃机111在图5中的由附加阴影的圆表示的运转点处运转。
图6中用单点划线表示针对电动机109的要求电力进行本实施方式的控制的内燃机111的输出，用双点划线表示补偿基于内燃机111的动力的发电机113的发电电力的蓄电器101的输出电力或对蓄电器101进行充电的电力。此外，用虚线表示使内燃机111以发电机113发出要求电力的方式进行运转的情况、且既不进行充电也不进行电力辅助的内燃机111的输出。
如图6所示，在发电机113的要求电力为“Pa”时，管理部ECU123将内燃机111控制成在图6中的“A”示出的运转点处运转。在运转点A处运转的内燃机的输出比使内燃机111以发电机113发出要求电力Pa的方式进行运转时的运转点a高。因此，管理部ECU123进行控制，使得将与该输出之差相应的剩余电力充入到蓄电器101中。
此外，在发电机113的要求电力为“Pb”时，管理部ECU123将内燃机111控制成在图6中的“B”示出的运转点处运转。在运转点B处运转的内燃机的输出比使内燃机111以发电机113发出要求电力Pb的方式进行运转时的运转点b低。因此，管理部ECU123进行控制，使得蓄电器101供给不满足在运转点b处运转的内燃机的输出的部分的辅助电力。
另外，管理部ECU123根据电池ECU127导出的蓄电器101的SOC和电池温度，设定剩余电力的最大充电电力和最大辅助电力。例如在蓄电器101的SOC高于阈值时，管理部ECU123将最大充电电力设定为接近0的值，将最大辅助电力设定为蓄电器101可输出的最大电力值。管理部ECU123控制内燃机111的运转点，使得剩余电力不超过最大充电电力，并且辅助电力不超过最大辅助电力。
接着，参照图7对接合离合器117且混合动力车辆在发动机行驶模式或并联行驶模式下行驶时的内燃机111的运转进行说明。另外，下面将发动机行驶模式或并联行驶模式下的行驶称为“发动机直联行驶”。图7是示出在混合动力车辆进行发动机直联行驶时的内燃机111的运转点的图。
在发动机直联行驶时，管理部ECU123接合离合器117，并对输出要求驱动力的内燃机111的运转进行控制。但是，要求驱动力根据驾驶员的油门操作和车速等发生变化，因此在使内燃机111以输出要求驱动力的方式运转时，未必能够使内燃机111始终在最高效率运转点处运转。然而，当鉴于能量效率时，优选使内燃机111在最高效率运转点处运转。
在本实施方式中，在混合动力车辆进行发动机直联行驶时，管理部ECU123将内燃机111控制成在接近最高效率运转点的运转点处运转。但是，在内燃机111的输出大于要求驱动力的情况下，管理部ECU123进行控制，使得通过剩余输出将电动机109作为发电机进行驱动，并将电动机109发出的电力充入到蓄电器101中。此外，在内燃机111的输出不满足要求驱动力的情况下，管理部ECU123进行控制，使得蓄电器101将辅助电力供给到电动机109。该模式是电动机109的动力补偿内燃机111的输出的上面所说明的并联行驶模式。因此，即使要求驱动力发生变化，管理部ECU123也进行控制，使内燃机111在图7中的由附加阴影的圆表示的运转点处运转。
导出以上所说明的基于管理部ECU123的控制的本实施方式的混合动力车辆中的综合的能量效率。图8是示出混合动力车辆中的综合的能量效率在发动机直联行驶时比串联行驶模式时高的区域的图。
在图8的(a)示出的图中，通过阴影表示在进行来自蓄电器101的电力辅助的状态下，能量效率在接合离合器而进行了发动机直联行驶时比串联行驶模式时提高的区域。此外，在该图中，用单点划线表示在发动机直联行驶时与可从蓄电器101输出的辅助电力对应的该区域的上限扭矩。
在图8的(b)示出的图中，通过阴影表示在进行蓄电器101的充电的状态下，能量效率在接合离合器而进行了发动机直联行驶时比串联行驶模式时提高的区域。此外，在该图中，用双点划线表示在发动机直联行驶时与可充入到蓄电器101的电力对应的该区域的下限扭矩。另外，(a)中用单点划线表示的上限扭矩和(b)中用双点划线表示的下限扭矩由于根据蓄电器101的SOC和电池温度而不同的蓄电器101的可充放电力的范围而发生变化。
当(a)中用单点划线表示的上限扭矩与(b)中用双点划线表示的下限扭矩在一个图中重叠时，如图8的(c)中阴影的区域所示，能够得到综合的能量效率在接合离合器而进行了发动机直联行驶时比串联行驶模式时提高的区域(下面，称为“发动机直联效率提高区域”)。
图9是示出管理部ECU123的内部结构的框图。如图9所示，管理部ECU123具有要求驱动力导出部201、最大辅助电力导出部203、最大充电电力导出部205和发动机直联转移判断部207。
要求驱动力导出部201根据AP开度和车速导出针对混合动力车辆的要求驱动力。最大辅助电力导出部203根据电池ECU127导出的蓄电器101的SOC和电池温度，导出蓄电器101可最大限度输出的最大辅助电力。最大充电电力导出部205根据电池ECU127导出的蓄电器101的SOC和电池温度，导出蓄电器101的最大充电电力。
如果在混合动力车辆进行发动机直联行驶时的、与要求驱动力对应的内燃机111的转速Na处，将最大辅助电力导出部203导出的最大辅助电力供给到电动机109时的内燃机111的假想运转点(图8的(c)所示的运转点A)、以及将最大充电电力导出部205导出的最大充电电力充入到蓄电器101时的内燃机111的假想运转点(图8的(c)所示的运转点B)两者位于发动机直联效率提高区域的内侧，则发动机直联转移判断部207许可转移到发动机直联行驶。由此，在发动机直联转移判断部207许可了从串联行驶模式转移到发动机直联行驶时，管理部ECU123进行离合器117的接合要求。
另一方面，在发动机直联行驶中的混合动力车辆中内燃机111以例如转速NEb进行了运转时，将最大辅助电力导出部203导出的最大辅助电力供给到电动机109时的内燃机111的假想运转点(图8的(c)所示的运转点C)、或者将最大充电电力导出部205导出的最大充电电力充入到蓄电器101中时的内燃机111的假想运转点(图8的(c)所示的运转点D)位于发动机直联效率提高区域的外侧的情况下，发动机直联转移判断部207决定发动机直联行驶的解除。由此，在发动机直联转移判断部207决定了发动机直联行驶的解除时，管理部ECU123进行离合器117的断开要求。
此外，发动机直联转移判断部207根据蓄电器101的可充放电力的范围、和转移到发动机直联行驶所需的电力，禁止向发动机直联行驶的转移。在串联行驶模式下行驶的混合动力车辆转移到发动机直联行驶所需的电力(下面，称为“发动机直联转移电力”)是发动机直联行驶时的内燃机111的目标输出、用于为了在发动机直接联结转移时使内燃机111的转速与目标转速一致而调整发电机113的扭矩的电力、以及供给到电动机109的电力的总和。
在转移到发动机直联行驶时，当使内燃机111的转速与目标转速一致时，使内燃机111的扭矩与发动机直联行驶时的目标扭矩一致所需的发电机113的扭矩变大。但是，此时假定当发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电力的范围外时限制发电机113的扭矩的情况。如果在转移到发动机直联行驶时限制发电机113的扭矩，则内燃机111的扭矩较高，内燃机111的转速上升。因此，在本实施方式中，当发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电力的范围外时，发动机直联转移判断部207禁止向发动机直联行驶的转移。
图10是由于发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电力的范围外，因而发动机直联转移判断部207禁止转移到发动机直联行驶时的时序图的一个示例。另外，在图10所示的时序图中，用单点划线表示即使发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电的电力的范围外也进行向发动机直联行驶的转移时的变化。
如以上所说明那样，在本实施方式中，混合动力车辆以串联行驶模式行驶时，以蓄电器101的充放电为前提使内燃机111在接近最高效率运转点的运转点处运转，在混合动力车辆进行发动机直联行驶时，也以蓄电器101的充放电为前提使内燃机111在接近最高效率运转点的运转点处运转。内燃机111的输出效率对混合动力车辆的综合的能量效率产生较大影响，因此使内燃机111在最高效率运转点处运转时，混合动力车辆的综合的能量效率提高。但是，由于串联行驶模式时的能量效率与发动机直联行驶时的能量效率分别不同，因此可假定综合的能量效率在发动机直联行驶时比串联行驶模式时提高的“发动机直联效率提高区域”。
在本实施方式中，根据在发动机直联行驶时最大限度地进行来自蓄电器101的电力辅助的情况下的内燃机111的假想运转点和在发动机直联行驶时最大限度地进行蓄电器101的充电的情况下的内燃机111的假想运转点这两者，是否位于“发动机直联效率提高区域”的内侧，来进行在串联行驶模式下行驶的混合动力车辆是否转移到发动机直联行驶的判断。由此，根据综合的能量效率的提高情况进行向发动机直联行驶的转移判断。另外，在串联行驶模式下行驶的混合动力车辆转移到发动机直联行驶所需的电力即发动机直联转移电力处于蓄电器101的可充放电力的范围外时，禁止向发动机直联行驶的转移。
并且，在本实施方式中，在发动机直联行驶中的混合动力车辆中，如果最大限度地进行来自蓄电器101的电力辅助的情况下的内燃机111的假想运转点和最大限度地进行蓄电器101的充电的情况下的内燃机111的假想运转点中的至少任意一方处于“发动机直联效率提高区域”的外侧，则决定发动机直联行驶的解除。由此，还根据综合的能量效率的提高情况进行发动机直联行驶的解除判断。
参照详细或特定的实施方式对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应该清楚能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变更和修正。
标号说明
101：蓄电器(BATT)
103：温度传感器(TEMP)
105：转换器(CONV)
107：第一逆变器(第一INV)
109：电动机(MOT)
111：内燃机(ENG)
113：发电机(GEN)
115：第二逆变器(第二INV)
117：离合器
119：齿轮箱
121：车速传感器
123：管理部ECU(FI/MG ECU)
125：马达ECU(MOT/GEN ECU)
127：电池ECU(BATT ECU)
131：驱动轴
133：驱动轮
201：要求驱动力导出部
203：最大辅助电力导出部
205：最大充电电力导出部
207：发动机直联转移判断部

Claims (4)

1.一种混合动力车辆，该混合动力车辆具备：
内燃机；
发电机，其通过所述内燃机的驱动来发电；
蓄电器，其向电动机供给电力；
所述电动机，其与驱动轮连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及
动力传递断接部，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，
所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，
所述混合动力车辆的特征在于，
所述混合动力车辆具有控制部，所述控制部判断是断开所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行以所述电动机为驱动源的串联行驶，还是接合所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动，
所述控制部具有：
要求驱动力计算部，其根据该混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和该混合动力车辆的行驶速度，计算对该混合动力车辆要求的驱动力；
最大辅助电力导出部，其根据所述蓄电器的状态，导出所述蓄电器可最大限度输出的最大辅助电力；
最大充电电力导出部，其根据所述蓄电器的状态导出所述蓄电器的最大充电电力；以及
发动机直联转移判断部，在具有表示所述内燃机的扭矩的纵轴和表示所述内燃机的转速的横轴的内燃机特性图中，如果在该混合动力车辆进行所述发动机直联行驶时的、与所述要求驱动力计算部计算出的要求驱动力对应的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、和将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于发动机直联效率提高区域的内侧，则该发动机直联转移判断部许可从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶，其中，所述发动机直联效率提高区域是该混合动力车辆中的能量效率在所述发动机直联行驶时比所述串联行驶时高的所述内燃机的运转点的区域。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
在所述发动机直联行驶中的该混合动力车辆的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、或者将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于所述发动机直联效率提高区域的外侧的情况下，所述发动机直联转移判断部决定所述发动机直联行驶的解除。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
在该混合动力车辆转移到所述发动机直联行驶所需的电力处于所述蓄电器的可充放电力的范围外时，所述发动机直联转移判断部禁止从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶。
4.一种混合动力车辆的控制方法，该混合动力车辆具备：
内燃机；
发电机，其通过所述内燃机的驱动来发电；
蓄电器，其向电动机供给电力；
所述电动机，其与驱动轮连接，通过来自所述蓄电器和所述发电机中的至少一方的电力供给进行驱动；以及
动力传递断接部，其被配置在所述发电机与所述驱动轮之间，断开或连接从所述内燃机经由所述发电机到所述驱动轮的动力传递路径，
所述混合动力车辆利用来自所述电动机和所述内燃机中的至少一方的动力来行驶，
所述混合动力车辆具有控制部，所述控制部判断是断开所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行以所述电动机为驱动源的串联行驶，还是接合所述动力传递断接部而使该混合动力车辆进行至少以所述内燃机为驱动源的发动机直联行驶，其中，在所述串联行驶中，所述电动机借助于所述发电机利用所述内燃机的动力生成的发电电力而被驱动，
所述控制部进行以下步骤：
根据所述混合动力车辆中的与油门操作对应的油门踏板开度和所述混合动力车辆的行驶速度，计算对所述混合动力车辆要求的驱动力；
根据所述蓄电器的状态，导出所述蓄电器可最大限度输出的最大辅助电力；
根据所述蓄电器的状态导出所述蓄电器的最大充电电力；以及
在具有表示所述内燃机的扭矩的纵轴和表示所述内燃机的转速的横轴的内燃机特性图中，如果在所述混合动力车辆进行所述发动机直联行驶时的、与所述要求的驱动力对应的所述内燃机的转速处，将所述最大辅助电力供给到所述电动机时的所述内燃机的假想运转点、和将所述最大充电电力充入到所述蓄电器时的所述内燃机的假想运转点位于发动机直联效率提高区域的内侧，则许可从所述串联行驶转移到所述发动机直联行驶，其中，所述发动机直联效率提高区域是所述混合动力车辆中的能量效率在所述发动机直联行驶时比所述串联行驶时高的所述内燃机的运转点的区域。
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