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CN112590753A - 混合动力车辆的控制装置和控制方法 - Google Patents

混合动力车辆的控制装置和控制方法 Download PDF

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CN112590753A
CN112590753A CN202010823948.2A CN202010823948A CN112590753A CN 112590753 A CN112590753 A CN 112590753A CN 202010823948 A CN202010823948 A CN 202010823948A CN 112590753 A CN112590753 A CN 112590753A
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CN
China
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power
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discharge power
downshift
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CN202010823948.2A
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大室圭佑
田端淳
河野哲也
奥田弘一
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及混合动力车辆的控制装置和控制方法。对于该混合动力车辆的控制装置而言,在混合动力车辆行驶模式下执行变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自蓄电装置的所需放电功率是否超过蓄电装置的放电功率上限值进行预测,并且,在预测为所需放电功率超过放电功率上限值的情况下,以放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制压缩机转速。

Description

混合动力车辆的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆的控制装置和控制方法,该混合动力车辆具备具有增压器的作为行驶用驱动力源的发动机和旋转机,该混合动力车辆在该发动机与驱动轮之间以及旋转机与驱动轮之间的动力传递路径具备变速器。
背景技术
已知一种混合动力车辆的控制装置,该混合动力车辆具备:具有增压器的发动机、旋转机以及与此旋转机之间进行电力的授受的蓄电装置,该混合动力车辆将从此发动机和旋转机输出的动力作为行驶用驱动力,并且在此发动机与驱动轮之间以及旋转机与驱动轮之间的动力传递路径具备变速器。例如,日本特开2015-214184中记载的混合动力车辆的控制装置就是如此。
再者,当根据放电功率上限值对蓄电装置进行放电限制时,执行变速器中的降挡变速所需的来自蓄电装置的所需放电功率有时会超过此放电功率上限值。在日本特开2015-214184中公开了在执行变速器中的降挡变速的情况下,当预测为所需放电功率超过放电功率上限值时,基于预测为超过的功率超过量来调整降挡变速的进行所花费的时间。然而,在日本特开2015-214184中记载的控制装置中,预测为超过的功率超过量越大,降挡变速的进行所花费的时间越长,因此存在导致变速响应性的恶化的问题。
发明内容
本发明提供能抑制在执行变速器中的降挡变速的情况下所需的所需放电功率超过放电功率上限值,并且能抑制变速响应性的恶化的混合动力车辆的控制装置和控制方法。
本发明的第一方案涉及一种混合动力车辆的控制装置,该混合动力车辆具备:作为行驶用驱动力的发动机,具有增压器;作为行驶用驱动力的旋转机;蓄电装置,被配置为与所述旋转机之间进行电力的授受;以及变速器,配置于所述发动机与驱动轮之间以及所述旋转机与所述驱动轮之间的动力传递路径。所述控制装置具备预测部和控制部。所述预测部被配置为:在混合动力车辆行驶模式(以下,记载为HV行驶模式)下执行所述变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自所述蓄电装置的所需放电功率是否超过所述蓄电装置的放电功率上限值进行预测。所述控制部被配置为:在预测为所述所需放电功率超过所述放电功率上限值的情况下,以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
根据本发明的第一方案的混合动力车辆的控制装置,具备:预测部,在HV行驶模式下执行所述变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自所述蓄电装置的所需放电功率是否超过所述蓄电装置的放电功率上限值进行预测;以及控制部,在预测为所述所需放电功率超过所述放电功率上限值的情况下,以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。在执行变速器中的降挡变速时,蓄电装置的放电功率上限值越小,增压器的压缩机转速的上升率被设为越大,增压压力的响应延迟被减少,发动机转矩的上升速度被设为越快。由此,抑制使变速器的输入转速上升所需的旋转机的辅助转矩量,减少从蓄电装置向旋转机的所需放电功率。因此会抑制在执行变速器中的降挡变速的情况下所需的来自蓄电装置的所需放电功率超过该蓄电装置的放电功率上限值,并且会抑制变速响应性的恶化。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,所述控制部被配置为:以目标增压压力越高,所述压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,所述控制部以目标增压压力越高,所述压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。目标增压压力越高,增压器的压缩机转速的上升率被设为越大,增压压力的上升被设为越快。在执行变速器中的降挡变速时,目标增压压力越高,压缩机转速的上升率被设为越大,增压压力的上升速度被设为优选的上升速度,增压压力的响应延迟被减少。由此,抑制在执行变速器中的降挡变速的情况下所需的来自蓄电装置的所需放电功率超过该蓄电装置的放电功率上限值,并且抑制变速响应性的恶化。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,所述预测部被配置为:在执行所述变速器中的降挡变速的情况下,使用预先设定了切换前后的变速挡位的组合的种类与所述所需放电功率的关系的映射图来推定所述所需放电功率。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,所述预测部在执行所述变速器中的降挡变速的情况下,使用预先设定了切换前后的变速挡位的组合的种类与所述所需放电功率的关系的映射图来推定所述所需放电功率。如此,通过使用映射图,在执行降挡变速前推定所需放电功率。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,所述增压器至少包括电动增压器,并且,所述增压器的压缩机转速可以是所述电动增压器中所包括的电动压缩机的转速。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,所述增压器至少包括电动增压器,所述增压器的压缩机转速是所述电动增压器中所包括的电动压缩机的转速。由此,例如通过控制连结于电动压缩机的电动马达的转速来控制作为增压器的压缩机转速的电动压缩机的转速。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,所述放电功率上限值被配置为根据所述蓄电装置的温度和充电状态值来设定。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,所述放电功率上限值根据所述蓄电装置的温度和充电状态值来设定。由此,根据蓄电装置的劣化的发展的抑制和蓄电装置中的充电的必要性来设定放电功率上限值。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,所述放电功率上限值被配置为:所述蓄电装置的劣化度越大,该放电功率上限值被设定得越小。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,所述蓄电装置的劣化度越大,所述放电功率上限值被设定得越小。如此,蓄电装置的劣化度越大,将放电功率上限值设定得越小,由此限制蓄电装置的充放电电流,抑制蓄电装置的劣化的发展。
在所述第一方案的混合动力车辆的控制装置中,可以是,在所述放电功率上限值被限制为小于规定的判定功率值的情况下,所述控制部被配置为:以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
根据所述构成的混合动力车辆的控制装置,在所述放电功率上限值被限制为小于规定的判定功率值的情况下,所述控制部以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。这是因为,在放电功率上限值被限制的情况下,所需放电功率可能会超过放电功率上限值。
本发明的第二方案是一种混合动力车辆的控制方法,该混合动力车辆具备:作为行驶用驱动力的发动机,具有增压器;作为行驶用驱动力的旋转机;蓄电装置,被配置为与所述旋转机之间进行电力的授受;以及变速器,配置于所述发动机与驱动轮之间以及所述旋转机与所述驱动轮之间的动力传递路径。在所述控制方法中,在HV行驶模式下执行所述变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自所述蓄电装置的所需放电功率是否超过所述蓄电装置的放电功率上限值进行预测。并且,在预测为所述所需放电功率超过所述放电功率上限值的情况下,以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
根据所述第二方案的混合动力车辆的控制方法,在执行变速器中的降挡变速时,蓄电装置的放电功率上限值越小,增压器的压缩机转速的上升率被设为越大,增压压力的响应延迟被减少,发动机转矩的上升速度被设为越快。由此,抑制使变速器的输入转速上升所需的旋转机的辅助转矩量,减少从蓄电装置向旋转机的所需放电功率。因此会抑制在执行变速器中的降挡变速的情况下所需的来自蓄电装置的所需放电功率超过该蓄电装置的放电功率上限值,并且会抑制变速响应性的恶化。
附图说明
以下,参照附图,对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明,其中,相同的附图标记表示相同的元件,其中:
图1是搭载有本发明的第一实施方式的电子控制单元的车辆的概略构成图,并且是表示用于车辆中的各种控制的控制功能的主要部分的功能框图。
图2是说明图1所示的发动机的概略构成的图。
图3是在以所述发动机的发动机转速和发动机转矩为变量的二维坐标上表示最佳发动机动作点的一个例子的图。
图4是表示用于所述车辆的电动汽车行驶(以下记载为EV行驶)与混合动力车辆行驶(以下记载为HV行驶)的切换控制的动力源切换映射图的一个例子的图。
图5是说明图1所示的有级变速部的变速工作与用于该有级变速部的变速工作的接合装置的工作状态的组合的关系的接合工作表。
图6是表示图1所示的无级变速部与有级变速部中的各旋转元件的转速的相对关系的共线图。
图7是说明图1所示的电池的可放电功率与增压器的压缩机转速的上升率的关系的图。
图8是说明所述增压器的目标增压压力与所述压缩机转速的上升率的关系的图。
图9是说明所述电子控制单元的控制工作的主要部分的流程图的一个例子。
图10是执行了图9所示的电子控制单元的控制工作的情况下的时间图的一个例子。
图11是搭载有本发明的第二实施方式的电子控制单元的车辆的概略构成图,并且是表示用于车辆中的各种控制的控制功能的主要部分的功能框图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,在以下的实施方式中,附图被适当简化或变形,各部分的尺寸比和形状等不一定被准确地描绘。
图1是搭载有本发明的第一实施方式的电子控制单元100的混合动力车辆10的概略构成图,并且是表示用于混合动力车辆10中的各种控制的控制功能的主要部分的功能框图。混合动力车辆10(以下,记为“车辆10”。)具备发动机12、第一旋转机MG1、第二旋转机MG2、动力传递装置14以及驱动轮16。
图2是说明发动机12的概略构成的图。发动机12是车辆10的行驶用驱动力源,是具有增压器SC的汽油发动机、柴油发动机等公知的内燃机,即带有增压器SC的发动机。增压器SC包括排气涡轮式增压器18和电动增压器48。在发动机12的进气系统设有进气管20,进气管20连接于装配在发动机主体12a的进气歧管22。在发动机12的排气系统设有排气管24,排气管24连接于装配在发动机主体12a的排气歧管26。
排气涡轮式增压器18是具有设于进气管20的压缩机18c和设于排气管24的涡轮18t的公知的涡轮增压器(turbo charger)。涡轮18t通过排出气体即排气的流动而被旋转驱动。压缩机18c连结于涡轮18t。压缩机18c通过涡轮18t被旋转驱动,由此对向发动机12的吸入空气即进气进行压缩。
电动增压器48具有设于比压缩机18c靠上游的进气管20的电动压缩机48c和连结于电动压缩机48c的电动马达48m,进行通过电动实现的增压。电动压缩机48c被电动马达48m旋转驱动,由此对向发动机12的进气进行压缩。通过后述的电子控制单元100使电动马达48m工作,由此对电动压缩机48c进行旋转驱动。电动增压器48以补偿例如由排气涡轮式增压器18实现的增压的响应延迟的方式被驱动。
在排气管24设有排气旁路28b,该排气旁路28b用于使排气从涡轮18t的上游侧绕过涡轮18t而向下游侧流动。在排气旁路28b设有废气旁通阀28v(以下,记为“WGV28v”),该废气旁通阀28v用于连续地控制从涡轮18t通过的排气与从排气旁路28b通过的排气的比例。WGV28v的阀开度通过由后述的电子控制单元100使未图示的致动器工作而被连续地调节。WGV28v的阀开度越大,发动机12的排气越容易穿过排气旁路28b而被排出。因此,在排气涡轮式增压器18的增压作用起效的发动机12的增压状态下,WGV28v的阀开度越大,由增压器SC产生的增压压力Pchg[Pa]越低。增压压力Pchg是进气的压力,是进气管20内的、压缩机18c的下游侧气压。需要说明的是,增压压力Pchg低的一侧例如是成为增压器SC的增压作用完全未起效的发动机12的非增压状态下的进气的压力的一侧,换一个观点来看,是成为不具有增压器SC的发动机中的进气的压力的一侧。
在进气管20的入口设有空气滤清器32,在比空气滤清器32靠下游且比电动压缩机48c靠上游的进气管20设有对发动机12的吸入空气量Qair进行测定的空气流量计34。在比压缩机18c靠下游的进气管20设有作为热交换器的中间冷却器36,该中间冷却器36通过在进气与外部空气或者冷却水之间进行热交换来冷却被增压器SC压缩后的进气。在比中间冷却器36靠下游且比进气歧管22靠上游的进气管20设有电子节气门38,该电子节气门38通过由后述的电子控制单元100使未图示的节气门致动器工作而被进行开闭控制。在中间冷却器36与电子节气门38之间的进气管20设有对增压压力Pchg进行检测的增压压力传感器40、对作为进气的温度的进气温度THair[℃]进行检测的进气温度传感器42。在电子节气门38的附近例如在节气门致动器设有对作为电子节气门38的开度的节气门开度θth[%]进行检测的节气门开度传感器44。
在进气管20设有进气旁路46b,该进气旁路46b用于使进气从电动压缩机48c的上游侧绕过电动压缩机48c而向下游侧流动。进气旁路46b在连接部46c1处与比电动压缩机48c靠上游的进气管20连接,在连接部46c2处与比电动压缩机48c靠下游的进气管20连接。在进气旁路46b设有空气旁通阀46v,该空气旁通阀46v将进气旁路46b中的通路切换为全开或全闭来进行打开/关闭。空气旁通阀46v通过后述的电子控制单元100使未图示的致动器工作,由此控制此阀的打开/关闭。空气旁通阀46v例如在电动增压器48的非工作时被打开,以使电动增压器48不易成为对在进气管20中流动的进气的阻力。
设有低压EGR(Exhaust Gas Reciculation:废气再循环)装置30,该低压EGR装置30使在比涡轮18t靠下游的排气管24内流动的比较低压的排气的一部分向进气管20再循环。低压EGR装置30包括:EGR旁路30b、EGR阀30v以及EGR冷却器30c。EGR旁路30b将连接部46c2与压缩机18c之间的进气管20和比涡轮18t靠下游的排气管24连接,从比涡轮18t靠下游的排气管24向连接部46c2与压缩机18c之间的进气管20导出排气的一部分。在此,将穿过EGR旁路30b而被再循环的排气称为“EGR气体”。EGR阀30v通过变更EGR旁路30b的通路截面积来调整EGR气体量。EGR冷却器30c通过从EGR冷却器30c经过的EGR气体与冷却水之间的热交换来降低EGR气体的温度。根据发动机12的运转状态(例如,发动机转速Ne[rpm]和发动机负荷),以成为预先设定的EGR气体与吸入空气量Qair的比率的方式,通过电子控制单元100来控制EGR阀30v的阀的开度。
在发动机12中,通过后述的电子控制单元100来控制包括电子节气门38、燃料喷射装置、点火装置、WGV28v、电动马达48m、空气旁通阀46v等的发动机控制装置50(参照图1),由此来控制从发动机12输出的发动机转矩Te[Nm]。
回到图1,第一旋转机MG1和第二旋转机MG2是具有作为电动机(马达)的功能和作为发电机(generator)的功能的旋转电力机械,是所谓的电动发电机。第一旋转机MG1和第二旋转机MG2可以成为车辆10的行驶用驱动力源。第一旋转机MG1和第二旋转机MG2分别经由车辆10所具备的变换器52连接于车辆10所具备的电池54。在第一旋转机MG1和第二旋转机MG2,分别通过后述的电子控制单元100来控制变换器52,由此来控制从第一旋转机MG1输出的MG1转矩Tg[Nm]和从第二旋转机MG2输出的MG2转矩Tm[Nm]。关于从旋转机输出的转矩,例如在正转的情况下,作为加速侧的正转矩是动力运行转矩,作为减速侧的负转矩是再生转矩。在从第一旋转机MG1和第二旋转机MG2分别输出的MG1转矩Tg和MG2转矩Tm是动力运行转矩的情况下,从第一旋转机MG1和第二旋转机MG2输出的动力是行驶用驱动力。电池54对于第一旋转机MG1和第二旋转机MG2分别授受电力。电池54是例如锂离子电池组、镍氢电池组等可充放电的二次电池。第一旋转机MG1和第二旋转机MG2设于作为装配在车身的非旋转构件的壳体56内。需要说明的是,电池54是本发明中的“蓄电装置”的一个例子。
动力传递装置14具备在作为装配于车身的非旋转构件的壳体56内串联配设于共同的轴心上的电动式的无级变速部58和机械式的有级变速部60等。无级变速部58直接地或经由未图示的阻尼器(damper)等间接地连结于发动机12。有级变速部60连结于无级变速部58的输出侧。动力传递装置14具备连结于作为有级变速部60的输出旋转构件的输出轴74的差动齿轮68、连结于差动齿轮68的一对车轴78等。在动力传递装置14中,从发动机12、第二旋转机MG2输出的动力向有级变速部60传递。向有级变速部60传递的动力经由差动齿轮68等向驱动轮16传递。在发动机12与驱动轮16之间和第二旋转机MG2与驱动轮16之间的后述的动力传递路径PT具备有级变速部60。需要说明的是,有级变速部60是本发明中的“变速器”的一个例子。
这样构成的动力传递装置14适合用于FR(前置发动机/后轮驱动)方式的车辆。无级变速部58、有级变速部60等被配置为相对于上述共同的轴心大致对称,在图1中省略该轴心的下半部分。上述共同的轴心是发动机12的曲轴、连结于该曲轴的输入轴72等的轴心。动力传递装置14中的中间传递构件76、有级变速部60、差动齿轮68以及车轴78构成设于发动机12与驱动轮16之间和第二旋转机MG2与驱动轮16之间的动力传递路径PT。
无级变速部58具备作为动力分配机构的差动机构80,该差动机构80将发动机12的动力机械地分配给第一旋转机MG1和作为无级变速部58的输出旋转构件的中间传递构件76。第一旋转机MG1是被传递发动机12的动力的旋转机。第二旋转机MG2以能传递动力的方式连接于中间传递构件76。中间传递构件76经由有级变速部60连结于驱动轮16,因此,第二旋转机MG2以能传递动力的方式连接于动力传递路径PT,第二旋转机MG2是以能传递动力的方式连接于驱动轮16的旋转机。差动机构80是将发动机12的动力分配并传递给驱动轮16和第一旋转机MG1的差动机构。无级变速部58是通过控制以能传递动力的方式连结于差动机构80的第一旋转机MG1的运转状态来控制差动机构80的差动状态(即无级变速部58的差动状态)的电动式的无级变速器。第一旋转机MG1是能控制发动机转速Ne的旋转机。需要说明的是,发动机转速Ne是发动机12的转速。
差动机构80是具备太阳轮S1、轮架CA1以及齿圈R1的公知的单小齿轮型的行星齿轮装置。
有级变速部60是构成中间传递构件76与驱动轮16之间的动力传递路径PT的一部分的作为有级变速器的机械式变速机构,就是说,是构成差动机构80与驱动轮16之间的动力传递路径PT的一部分的自动变速器。中间传递构件76也作为有级变速部60的输入旋转构件发挥功能。有级变速部60是例如具备第一行星齿轮装置82A和第二行星齿轮装置82B这多个行星齿轮装置以及离合器C1、离合器C2、制动器B1、制动器B2和单向离合器F1这多个接合装置的、公知的行星齿轮式的自动变速器。以下,在不特殊加以区别的情况下,将离合器C1、离合器C2、制动器B1以及制动器B2仅记为接合装置CB。
接合装置CB是由被液压致动器推压的多板式或单板式的离合器、制动器、被液压致动器拉紧的带式制动器等构成的液压式的摩擦接合装置。在该接合装置CB中,通过后述的电子控制单元100来控制车辆10所具备的液压控制回路84,由此,根据从液压控制回路84内的电磁阀SL1-SL4等分别输出的被调压后的各控制液压,使作为接合装置CB的每一个的转矩容量的接合转矩变化。由此,接合装置CB分别对接合、释放等状态即工作状态进行切换。
第一行星齿轮装置82A是具备太阳轮S2、轮架CA2以及齿圈R2的公知的单小齿轮型的行星齿轮装置。第二行星齿轮装置82B是具备太阳轮S3、轮架CA3以及齿圈R3的公知的单小齿轮型的行星齿轮装置。
差动机构80、第一行星齿轮装置82A、第二行星齿轮装置82B、接合装置CB、单向离合器F1、第一旋转机MG1以及第二旋转机MG2如图1所示那样连结。在差动机构80中,轮架CA1作为输入元件发挥功能,太阳轮S1作为反作用力元件发挥功能,齿圈R1作为输出元件发挥功能。
有级变速部60通过对多个接合装置CB的工作状态的组合进行切换来形成变速比γat(=AT输入转速Nati[rpm]/AT输出转速Nato[rpm])不同的多个挡位中的任一个挡位。在本第一实施方式中,将由有级变速部60形成的挡位称为AT挡位。AT输入转速Nati是有级变速部60的输入转速,与中间传递构件76的转速的值相同,并且与MG2转速Nm[rpm]的值相同。AT输出转速Nato是作为有级变速部60的输出旋转构件的输出轴74的转速,也是将无级变速部58和有级变速部60合起来的整体的变速器即复合变速器62的输出转速No[rpm]。
图3是在以发动机转速Ne和发动机转矩Te为变量的二维坐标上表示最佳发动机动作点OPengf的一个例子的图。在图3中,最大效率线Leng示出了发动机12正在运转的情况下的最佳发动机动作点OPengf的集合。最佳发动机动作点OPengf被预先确定为例如在实现请求发动机功率Pedem[W]时,除了发动机12单体的燃料效率还将电池54的充放电效率等考虑在内的车辆10的总燃料效率成为最佳的发动机动作点OPeng。就是说,最佳发动机动作点OPengf处的发动机转速Ne是发动机12能最高效地输出请求发动机功率Pedem的最佳燃料效率转速Neeff。
等发动机功率线Lpw1、Lpw2、Lpw3分别示出了请求发动机功率Pedem为发动机功率Pe1、Pe2、Pe3时的一个例子。点A是在最佳发动机动作点OPengf上实现发动机功率Pe1时的发动机动作点OPengA,点B是在最佳发动机动作点OPengf上实现发动机功率Pe2时的发动机动作点OPengB,点C是在最佳发动机动作点OPengf上实现发动机功率Pe3时的发动机动作点OPengC。点A、B、C分别也是由目标发动机转速Netgt[rpm]和目标发动机转矩Tetgt[Nm]表示的发动机动作点OPeng的目标值即目标发动机动作点OPengtgt。就是说,目标发动机转速Netgt是发动机转速Ne的目标值,目标发动机转矩Tetgt是发动机转矩Te的目标值。发动机功率Pe[W]是从发动机12输出的功率,是从发动机12输出的行驶用驱动力。
在例如因加速器开度θacc[%]的增加(例如,基于由驾驶员实施的未图示的加速踏板的踩踏增加操作的加速器开度θacc的增加)而目标发动机动作点OPengtgt从点A向点C变化的情况下,使发动机动作点OPeng沿着在最大效率线Leng上经过的路径a变化。
虽然在图3中未图示,但严密来说,在带有增压器SC的发动机12中,对于燃料效率成为最大的最佳发动机动作点OPengf,除了发动机转速Ne和发动机转矩Te之外,增压压力Pchg也被预先存储为变量。在最佳发动机动作点OPengf上实现请求发动机功率Pedem时的增压压力Pchg是目标增压压力Pchgtgt[Pa]。
图4是表示用于EV行驶与HV行驶的切换控制的动力源切换映射图的一个例子的图。在图4中,实线Lswp是用于切换EV行驶和HV行驶的EV行驶区域与HV行驶区域的边界线。车速V[km/h]比较低且请求驱动转矩Twdem[Nm]比较小(即请求驱动力Pwdem[N]比较小)的区域被预先确定为EV行驶区域。车速V比较高或请求驱动转矩Twdem比较高(即请求驱动力Pwdem比较大)的区域被预先确定为HV行驶区域。需要说明的是,在后述的电池54的充电状态值SOC[%]低得小于规定的状态值的情况下或者在需要发动机12的预热时,可以将图4中的EV行驶区域变更为HV行驶区域。该规定的状态值是用于对需要强制地起动发动机12来对电池54进行充电的充电状态值SOC进行判断的、预先确定的阈值。
第一旋转机MG1和第二旋转机MG2分别经由车辆10所具备的变换器52连接于车辆10所具备的电池54。在第一旋转机MG1和第二旋转机MG2,分别通过后述的电子控制单元100来控制变换器52,由此来控制MG1转矩Tg和MG2转矩Tm。
图5是说明图1所示的有级变速部60的变速工作与用于该有级变速部60的变速工作的接合装置CB的工作状态的组合的关系的接合工作表。在有级变速部60中,作为多个AT挡位,形成AT1速挡位(图5中所示的“第一挡”)至AT4速挡位(图5中所示的“第四挡”)这4挡前进用的AT挡位。AT1速挡位的变速比γat最大,越是高挡位侧的AT挡位,变速比γat越小。后退用的AT挡位(图5中所示的“后退挡”)例如通过离合器C1被接合且制动器B2被接合来形成。在图5中,“○”表示接合状态,“△”表示在发动机制动时或有级变速部60的滑行降挡(coast downshift)时的接合状态,空栏表示释放状态。滑行降挡是例如因加速器关闭(加速器开度θacc为零或大致为零)的减速行驶中的车速V的下降而执行的降挡中的、维持加速器关闭的减速行驶状态地执行的降挡。需要说明的是,降挡(downshift)与降挡变速意思相同,升挡(upshift)与升挡变速意思相同。
在有级变速部60中,通过后述的电子控制单元100来切换例如根据由驾驶员进行操作而得到的加速器操作量即加速器开度θacc、车速V等而形成的AT挡位,即选择性地形成多个AT挡位。例如,在有级变速部60的变速控制中,通过接合装置CB中的任一个的接合切换来执行变速,即通过接合装置CB的接合与释放的切换来执行变速,执行所谓离合器到离合器(clutch to clutch)变速。
车辆10还具备单向离合器F0(参照图1)。单向离合器F0是能将轮架CA1固定为无法旋转的锁定机构。即,单向离合器F0是能将与发动机12的曲轴连结的、与轮架CA1一体地旋转的输入轴72固定于壳体56的锁定机构。对于单向离合器F0而言,可相对旋转的两个构件中的一方的构件一体地连结于输入轴72,另一方的构件一体地连结于壳体56。单向离合器F0对于作为发动机12的运转时的旋转方向的正转方向进行空转,另一方面,对于与发动机12的运转时相反的旋转方向进行自动接合。因此,在单向离合器F0的空转时,发动机12被设为能与壳体56进行相对旋转的状态。另一方面,在单向离合器F0的接合时,发动机12被设为无法与壳体56进行相对旋转的状态。即,通过单向离合器F0的接合,发动机12被固定于壳体56。如此,单向离合器F0允许作为发动机12的运转时的旋转方向的轮架CA1的正转方向的旋转,并且阻止轮架CA1的反转方向的旋转。即,单向离合器F0是能允许发动机12的正转方向的旋转并且阻止反转方向的旋转的锁定机构。
图6是表示图1所示的无级变速部58与有级变速部60中的各旋转元件的转速的相对关系的共线图。在图6中,与构成无级变速部58的差动机构80的三个旋转元件对应的三条纵线Y1、Y2、Y3是从左侧起依次分别表示与第二旋转元件RE2对应的太阳轮S1的转速、与第一旋转元件RE1对应的轮架CA1的转速、与第三旋转元件RE3对应的齿圈R1的转速(即有级变速部60的AT输入转速Nati)的轴。有级变速部60的四条纵线Y4、Y5、Y6、Y7从左起依次是:表示与第四旋转元件RE4对应的太阳轮S3的转速的轴、表示与第五旋转元件RE5对应的相互连结的齿圈R2和轮架CA3的转速(即输出轴74的转速)的轴、表示与第六旋转元件RE6对应的相互连结的轮架CA2和齿圈R3的转速的轴、表示与第七旋转元件RE7对应的太阳轮S2的转速的轴。纵线Y1、Y2、Y3的相互的间隔根据差动机构80的齿轮比ρ1(=太阳轮S1的齿数/齿圈R1的齿数)来确定。纵线Y4、Y5、Y6、Y7的相互的间隔根据第一行星齿轮装置82A和第二行星齿轮装置82B各自的齿轮比ρ2(=太阳轮S2的齿数/齿圈R2的齿数)、齿轮比ρ3(=太阳轮S3的齿数/齿圈R3的齿数)来确定。
如果使用图6的共线图来表现,则在无级变速部58的差动机构80中被配置为:发动机12(参照图6中所示的“ENG”)连结于第一旋转元件RE1,第一旋转机MG1(参照图6中所示的“MG1”)连结于第二旋转元件RE2,第二旋转机MG2(参照图6中所示的“MG2”)连结于与中间传递构件76一体旋转的第三旋转元件RE3,发动机12的旋转经由中间传递构件76向有级变速部60传递。在无级变速部58中,通过横穿纵线Y2的各直线L0e、L0m来表示太阳轮S1的转速与齿圈R1的转速的关系。
在有级变速部60中,第四旋转元件RE4经由离合器C1选择性地连结于中间传递构件76,第五旋转元件RE5连结于输出轴74,第六旋转元件RE6经由离合器C2选择性地连结于中间传递构件76并且经由制动器B2选择性地连结于壳体56,第七旋转元件RE7经由制动器B1选择性地连结于壳体56。在有级变速部60中,根据接合装置CB的接合释放控制,通过横穿纵线Y5的各直线L1、L2、L3、L4来表示输出轴74中的“第一挡”、“第二挡”、“第三挡”、“第四挡”的各转速。
图6中由实线表示的直线L0e以及直线L1、L2、L3、L4示出了至少以发动机12作为行驶用驱动力源的HV行驶模式下的前进行驶中的各旋转元件的相对速度。在HV行驶模式下,发动机12被设为主要的行驶用驱动力源,第一旋转机MG1和第二旋转机MG2根据需要被设为辅助的行驶用驱动力源。在该HV行驶模式下,在差动机构80中,当相对于输入至轮架CA1的发动机转矩Te,由第一旋转机MG1产生的负转矩即反作用力转矩以正转的形式被输入至太阳轮S1时,在齿圈R1出现以正转的形式成为正转矩的发动机直达转矩Td[Nm](=Te/(1+ρ1)=-(1/ρ1)×Tg)。并且,根据请求驱动力Pwdem,发动机直达转矩Td与MG2转矩Tm的合计转矩作为车辆10的前进方向的驱动转矩Tw,经由形成有AT1速挡位至AT4速挡位中的任一AT挡位的有级变速部60向驱动轮16传递。此时,第一旋转机MG1作为以正转的形式产生负转矩的发电机发挥功能。由第一旋转机MG1产生的发电功率Wg[W]被充电至电池54,或者被第二旋转机MG2消耗。第二旋转机MG2使用发电功率Wg的全部或一部分,或者除了发电功率Wg之外还使用来自电池54的电力来输出MG2转矩Tm。
图6中由单点划线表示的直线L0m和图6中由实线表示的直线L1、L2、L3、L4示出了电动车辆(Electric Vehicle)行驶模式(以下记载为EV行驶模式)下的前进行驶中的各旋转元件的相对速度,该EV行驶模式在发动机12停止运转的状态下将第一旋转机MG1和第二旋转机MG2中的至少一方的旋转机作为行驶用驱动力源。作为EV行驶模式下的前进行驶,包括例如不将发动机12作为行驶用驱动力源且仅将第二旋转机MG2作为行驶用驱动力源的单独驱动EV行驶模式、以及不将发动机12作为行驶用驱动力源且将第一旋转机MG1和第二旋转机MG2一起作为行驶用驱动力源的双驱动EV行驶模式。需要说明的是,第二旋转机MG2是本发明中的“旋转机”的一个例子。
在单独驱动EV行驶模式下,轮架CA1被设为零旋转,对齿圈R1输入以正转的形式成为正转矩的MG2转矩Tm。此时,连结于太阳轮S1的第一旋转机MG1被设为无负载状态,以反转的形式进行空转。在单独驱动EV行驶模式下,单向离合器F0被释放,输入轴72未固定于壳体56。
在双驱动EV行驶模式下,当在轮架CA1被设为零旋转的状态下,对太阳轮S1输入以反转的形式成为负转矩的MG1转矩Tg时,单向离合器F0被自动接合,使得轮架CA1向反转方向的旋转被阻止。在轮架CA1通过单向离合器F0的接合被固定为无法旋转的状态下,由MG1转矩Tg产生的反作用力转矩被输入至齿圈R1。除此之外,在双驱动EV行驶模式下,与单独驱动EV行驶模式同样,对齿圈R1输入MG2转矩Tm。
在单独驱动EV行驶模式和双驱动EV行驶模式下的前进行驶中,发动机12不被驱动,发动机转速Ne被设为零,MG1转矩Tg和MG2转矩Tm中的至少一方的转矩作为车辆10的前进方向的驱动转矩Tw,经由形成有AT1速挡位至AT4速挡位中的任一AT挡位的有级变速部60向驱动轮16传递。在单独驱动EV行驶模式和双驱动EV行驶模式下的前进行驶中,MG1转矩Tg是反转且负转矩的动力运行转矩,MG2转矩Tm是正转且正转矩的动力运行转矩。
在HV行驶模式下,在车辆10所请求的请求驱动力Pwdem发生了变化的情况下,设定用于获得实现此请求驱动力Pwdem的请求发动机功率Pedem的目标发动机动作点OPengtgt。
在HV行驶模式下,当相对于因在有级变速部60形成有AT挡位而被驱动轮16的旋转约束的齿圈R1的转速,通过控制第一旋转机MG1的转速来使太阳轮S1的转速上升或下降时,轮架CA1的转速即发动机转速Ne上升或下降。因此,在HV行驶中,能使发动机12在高效的运转点工作。就是说,能通过形成有AT挡位的有级变速部60和作为无级变速器工作的无级变速部58,作为复合变速器62整体来构成无级变速器。
回到图1,车辆10还具备作为控制器的电子控制单元100,该控制器包括与发动机12、第一旋转机MG1以及第二旋转机MG2等的控制相关的车辆10的控制装置。电子控制单元100被配置为包括例如具备CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的所谓微型计算机,CPU利用RAM的暂时存储功能并且按照预先存储在ROM中的程序进行信号处理,由此执行车辆10的各种控制。电子控制单元100根据需要被配置为包括发动机控制用、旋转机控制用、液压控制用等的各计算机。需要说明的是,电子控制单元100是本发明中的“控制装置”的一个例子。
向电子控制单元100分别输入基于由车辆10所具备的各种传感器等(例如,增压压力传感器40、节气门开度传感器44、发动机转速传感器88、输出转速传感器90、MG1转速传感器92A、MG2转速传感器92B、压缩机转速传感器94、加速器开度传感器96、电池传感器98等)得到的检测值的各种信号等(例如,增压压力Pchg、节气门开度θth、发动机转速Ne、作为与车速V对应的输出轴74的转速的输出转速No、作为第一旋转机MG1的转速的MG1转速Ng[rpm]、作为第二旋转机MG2的转速的MG2转速Nm、作为电动压缩机48c的转速的压缩机转速Ncmp[rpm]、作为表示驾驶员的加速操作的大小的加速器操作量的加速器开度θacc、电池54的电池温度THbat[℃]、电池充放电电流Ibat[mA]、电池电压Vbat[V]等)。需要说明的是,作为增压器SC中的电动压缩机48c的转速的压缩机转速Ncmp是本发明中的“压缩机转速”的一个例子,作为此压缩机转速Ncmp的上升率的上升率ΔNcmp是本发明中的“压缩机转速的上升率”的一个例子。压缩机转速的上升率ΔNcmp是压缩机转速Ncmp的单位时间的上升量即上升速度。
从电子控制单元100向车辆10所具备的各装置(例如,发动机控制装置50、变换器52、液压控制回路84等)分别输出各种指令信号(例如,作为控制发动机12的指令信号的发动机控制指令信号Se、作为分别控制第一旋转机MG1和第二旋转机MG2的指令信号的旋转机控制指令信号Smg、作为控制接合装置CB的各个工作状态的指令信号的液压控制指令信号Sp等)。
电子控制单元100例如基于电池充放电电流Ibat和电池电压Vbat等,计算出作为表示电池54的充电状态的值的充电状态值SOC。电子控制单元100例如根据电池温度THbat和电池54的充电状态值SOC,计算出对作为电池54的功率的电池功率Pbat[W]的可使用范围进行规定的可充电功率Win[W]和可放电功率Wout[W]。可充电功率Win和可放电功率Wout是以抑制电池54的劣化为目的而设定的。可充电功率Win是对向电池54的充电功率的限制进行规定的可输入功率,可放电功率Wout是对来自电池54的放电功率Wdis[W]的限制进行规定的可输出功率。因此,从电池54的劣化的观点来看,向电池54的充电功率长期超过可充电功率Win,或者来自电池54的放电功率Wdis长期超过可放电功率Wout是不优选的。为了抑制电池54的劣化,例如在电池温度THbat比常用区域低的低温区域中,电池温度THbat越低,可充电功率Win和可放电功率Wout被设为越小,在电池温度THbat比常用区域高的高温区域中,电池温度THbat越高,可充电功率Win和可放电功率Wout被设为越小。例如在充电状态值SOC高的区域中,充电状态值SOC越高,可充电功率Win被设为越小。例如,在充电状态值SOC低的区域中,充电状态值SOC越低即电池54的充电的必要性越高,可放电功率Wout被设为越小。需要说明的是,可放电功率Wout是本发明中的“放电功率上限值”的一个例子。
电子控制单元100在功能上具备判定部102、预测部104以及控制部106。
当决定执行有级变速部60中的降挡变速时,判定部102判定可放电功率Wout是否被限制。例如,在将车速V和加速器开度θacc预先存储为变量的具有升挡线和降挡线的关系(未图示的变速线图、变速映射图)中,由实际的车速V和加速器开度θacc表示车辆状态的点横穿降挡线,由此决定执行降挡变速。例如根据可放电功率Wout是否小于规定的判定功率值Woutj来判定可放电功率Wout是否被限制。
在此,规定的目标变速期间Ttrns[ms]是考虑在降挡变速的执行中变速冲击与变速响应性的平衡而预先设定的变速的进行所花费的时间(从变速的开始起到结束为止的变速期间)的目标值。此外,规定的基本值ΔNcmp0是对执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp[rpm/ms]预先设定的标准值。“执行降挡变速时”意味着“降挡变速的控制被执行的期间”,例如是执行对有级变速部60中的AT挡位进行切换的所谓离合器到离合器变速的期间。
需要说明的是,无论是后述的任何降挡变速的种类,只要执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp为规定的基本值ΔNcmp0,并且可放电功率Wout为规定的判定功率值Woutj以上,则即使因增压压力Pchg的响应延迟而发动机转矩Te的上升产生延迟,也一定能从第二旋转机MG2输出在规定的目标变速期间Ttrns内使有级变速部60的AT输入转速Nati上升至与降挡变速后的AT挡位对应的转速的辅助转矩。如此,规定的基本值ΔNcmp0和规定的判定功率值Woutj分别预先通过实验或通过设计被设定。在此,辅助转矩是为了对从作为主要的行驶用驱动力源的发动机12输出并向驱动轮16传递的发动机转矩Te的不足的量进行辅助,从第二旋转机MG2输出并向驱动轮16传递的MG2转矩Tm。
在由判定部102判定为可放电功率Wout被限制的情况下,预测部104对在HV行驶模式下执行有级变速部60中的降挡变速所需的来自电池54的所需放电功率Wnd[W]是否超过电池54的可放电功率Wout进行预测。
所需放电功率Wnd是在以压缩机转速的上升率ΔNcmp为基本值ΔNcmp0且在规定的目标变速期间Ttrns内结束降挡变速的方式执行变速控制的情况下的来自电池54的放电功率Wdis(第二旋转机MG2中的消耗功率等),是从此降挡变速的开始起到结束为止的期间内的最大功率值。例如,所需放电功率Wnd在执行降挡变速的情况下按切换前的AT挡位与切换后的AT挡位的组合的种类(降挡变速的种类)而不同。因此,预测部104将实际要执行的降挡变速中的切换前后的AT挡位的组合的种类应用于预先存储并设定了降挡变速中的切换前后的AT挡位的组合的种类与所需放电功率Wnd的关系的映射图中,由此推定所需放电功率Wnd。
在由预测部104预测为所需放电功率Wnd超过可放电功率Wout的情况下,控制部106根据可放电功率Wout和目标增压压力Pchgtgt,控制执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp。控制部106例如控制执行降挡变速时的电动马达48m的转速,由此控制执行降挡变速时的压缩机转速Ncmp和压缩机转速的上升率ΔNcmp。
在因增压压力Pchg的响应延迟而导致的发动机转矩Te的上升速度慢的情况下,当从第二旋转机MG2输出在规定的目标变速期间Ttrns内使有级变速部60的AT输入转速Nati上升所需的辅助转矩时,在可放电功率Wout小的情况下,与可放电功率Wout大的情况相比,所需放电功率Wnd容易超过可放电功率Wout。为了使所需放电功率Wnd不超过可放电功率Wout,需要减小从第二旋转机MG2输出的辅助转矩,变速响应性恐怕会恶化(实际的变速期间超过规定的目标变速期间Ttrns)。
图7是说明可放电功率Wout与压缩机转速的上升率ΔNcmp的关系的图。控制部106以在可放电功率Wout小的情况下,与可放电功率Wout大的情况相比,使执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制。这意味着,如果除了可放电功率Wout以外的条件相同(例如后述的目标增压压力Pchgtgt为相同的条件),则以在可放电功率Wout小的情况下,与可放电功率Wout大的情况相比,压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制,但这并不意味着,如果除了可放电功率Wout以外的条件不同,则一定以在可放电功率Wout小的情况下,与可放电功率Wout大的情况相比,压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制。如此,控制部106以可放电功率Wout越小,执行有级变速部60中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式进行控制。
在目标增压压力Pchgtgt高的情况下,与目标增压压力Pchgtgt低的情况相比,由于增压压力Pchg的响应延迟,发动机转矩Te的上升速度容易变慢,在规定的目标变速期间Ttrns内使有级变速部60的AT输入转速Nati上升所需的第二旋转机MG2的辅助转矩量增加。由于该辅助转矩量的增加,从电池54向第二旋转机MG2的放电功率增加,因此使所需放电功率Wnd增加。在目标增压压力Pchgtgt高的情况下,与目标增压压力Pchgtgt低的情况相比,所需放电功率Wnd容易超过可放电功率Wout。为了使所需放电功率Wnd不超过可放电功率Wout,需要减小从第二旋转机MG2输出的辅助转矩,变速响应性恐怕会恶化。
图8是说明目标增压压力Pchgtgt与压缩机转速的上升率ΔNcmp的关系的图。控制部106以在目标增压压力Pchgtgt高的情况下,与目标增压压力Pchgtgt低的情况相比,执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制。这意味着,如果除了目标增压压力Pchgtgt以外的条件相同(例如上述的可放电功率Wout为相同的条件),则以在目标增压压力Pchgtgt高的情况下,与目标增压压力Pchgtgt低的情况相比,压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制,但这并不意味着,如果除了目标增压压力Pchgtgt以外的条件不同,则一定以在目标增压压力Pchgtgt高的情况下,与目标增压压力Pchgtgt低的情况相比,压缩机转速的上升率ΔNcmp成为大的值的方式进行控制。如此,控制部106以目标增压压力Pchgtgt越高,执行有级变速部60中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式进行控制。
如图7和图8所说明的那样,控制部106将可放电功率Wout和目标增压压力Pchgtgt作为变量,对执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp进行控制。需要说明的是,控制部106在执行降挡变速时(降挡变速的控制被执行的期间)中的至少一部分的期间内控制压缩机转速的上升率ΔNcmp,使得增压压力Pchg在规定的目标变速期间Ttrns内成为目标增压压力Pchgtgt。
在由预测部104预测为所需放电功率Wnd不超过可放电功率Wout的情况下,控制部106以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为基本值ΔNcmp0的方式进行控制。此外,在由判定部102判定为可放电功率Wout未被限制的情况下,控制部106也以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为基本值ΔNcmp0的方式进行控制。
图9是说明电子控制单元100的控制工作的主要部分的流程图的一个例子。图9的流程图在决定了执行有级变速部60中的降挡变速的情况下执行。
首先,在与判定部102的功能对应的步骤S10中,判定可放电功率Wout是否被限制。在步骤S10的判定为肯定的情况下,执行步骤S20。在步骤S10的判定为否定的情况下,执行步骤S40。
在与预测部104的功能对应的步骤S20中,计算出在执行降挡变速的情况下所预测的所需放电功率Wnd。然后,执行步骤S30。
在与预测部104的功能对应的步骤S30中,预测所需放电功率Wnd是否为可放电功率Wout以下。在所需放电功率Wnd为可放电功率Wout以下的情况下(即,在所需放电功率Wnd不超过可放电功率Wout的情况下),步骤S30的判定为肯定。在所需放电功率Wnd超过可放电功率Wout的情况下,步骤S30的判定为否定。在步骤S30的判定为肯定的情况下,执行步骤S40。在步骤S30的判定为否定的情况下,执行步骤S50。
在与控制部106的功能对应的步骤S40中,执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp被设定为基本值ΔNcmp0。然后,执行步骤S60。
在与控制部106的功能对应的步骤S50中,根据可放电功率Wout和目标增压压力Pchgtgt来设定执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp。优选的是,在步骤S50中设定的压缩机转速的上升率ΔNcmp是比在步骤S40中设定的基本值ΔNcmp0大的值,根据可放电功率Wout和目标增压压力Pchgtgt来决定。然后,执行步骤S60。
在与控制部106的功能对应的步骤S60中,以压缩机转速的上升率ΔNcmp成为在步骤S40或步骤S50中设定的值的方式控制压缩机转速Ncmp并执行降挡变速。
图10是执行了图9所示的电子控制单元100的控制工作的情况下的时间图的一个例子。
在图10中,横轴是时间t[ms],纵轴从上起依次是:加速器开度θacc、发动机转速Ne、MG1转速Ng、MG2转矩Tm、MG2转速Nm、离合器C2和制动器B1的控制液压Pc2[Pa]、Pb1[Pa]、增压压力Pchg以及放电功率Wdis。用粗的实线表示本第一实施方式的以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp比基本值ΔNcmp0大的方式进行了控制的情况下的时间图,用粗的单点划线表示比较例的以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为基本值ΔNcmp0的方式进行了控制的情况下的时间图。
首先,对本第一实施方式的以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp比基本值ΔNcmp0大的方式进行了控制的情况下的时间图(粗的实线)进行说明。
在时刻t1以前的期间,加速器开度θacc为开度值θacc1(>0),车辆10在根据开度值θacc1和车速V而在有级变速部60中形成有AT3速挡位(“第三挡”)的状态下行驶。第一旋转机MG1作为以正转的转速值Ng1(>0)产生负转矩的发电机发挥功能,由第一旋转机MG1产生的发电功率Wg被第二旋转机MG2消耗。因此,从第二旋转机MG2输出的MG2转矩Tm是动力运行转矩,但放电功率Wdis为零。
在从时刻t1起到比时刻t2(>t1)稍早为止的期间,例如通过由驾驶员实施的加速踏板的踩踏增加操作,使加速器开度θacc从开度值θacc1增加至开度值θacc2(>θacc1)。因加速器开度θacc的增加,请求驱动力Pwdem增加,基于未图示的变速线图决定执行有级变速部60中的从AT3速挡位(“第三挡”)向AT2速挡位(“第二挡”)的降挡变速。
在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,与加速器开度θacc的增加相应地使发动机转速Ne上升,使MG1转速Ng从转速值Ng1上升至转速值Ng2,使MG2转矩Tm从转矩值Tm1增加至转矩值Tm2(>Tm1)。与发动机转速Ne的上升相应地,通过排气涡轮式增压器18所具有的压缩机18c的旋转驱动使增压压力Pchg也上升。为了使MG2转矩Tm增加,使放电功率Wdis增加至功率值Wdis1(>0)。
在时刻t2开始进行变速控制,在时刻t4(>t2)变速控制结束。从时刻t2起到时刻t4为止的期间是执行降挡变速的期间。
在从时刻t2起到时刻t4为止的期间,控制离合器C2的断接的控制液压Pc2从高(High)状态逐渐向低(Low)状态变化。另一方面,在从时刻t2起到时刻t4为止的期间,控制制动器B1的断接的控制液压Pb1从低状态逐渐向高状态变化。如此,在从时刻t2起到时刻t4为止的变速控制中的期间,从AT3速挡位向AT2速挡位的降挡变速中的离合器C2的释放工作和制动器B1的接合工作通过所谓离合器至离合器变速来执行。
在执行降挡变速时,以压缩机转速的上升率ΔNcmp比基本值ΔNcmp0大的方式进行控制。由此,与后述的比较例相比,使从时刻t3(t2<t3<t4)起到时刻t4为止的期间的增压压力Pchg从压力值Pchg2迅速地上升至压力值Pchg3(>Pchg2)。需要说明的是,压力值Pchg3是根据开度值θacc2而设定的目标增压压力Pchgtgt。
在从时刻t2起到时刻t4为止的期间,使发动机转速Ne迅速地上升至转速值Ne2(>Ne1)。另一方面,使MG1转速Ng从转速值Ng2逐渐下降至转速值Ng3(<Ng2)。在从时刻t2起到时刻t4为止的期间,使MG2转矩Tm从转矩值Tm2降低至转矩值Tm3(Tm1<Tm3<Tm2)。通过MG2转矩Tm使MG2转速Nm(=有级变速部60的AT输入转速Nati)从转速值Nm1上升至转速值Nm2(>Nm1)。通过使增压压力Pchg迅速地上升,使发动机转速Ne也迅速地上升,即使MG2转矩Tm为转矩值Tm2以下{在比较例中为转矩值Tm4(>Tm2)},也使执行降挡变速时的有级变速部60的AT输入转速Nati(=MG2转速Nm)迅速地上升,并且,来自电池54的放电功率Wdis被设为可放电功率Wout以下。需要说明的是,为了易于对发明进行理解,降挡变速被执行的期间(时刻t2~时刻t4的期间)的放电功率Wdis被表示为恒定的功率值Wdis1,但实际上放电功率Wdis会波动。即使放电功率Wdis波动,作为其最大值的必要放电功率Wnd也比可放电功率Wout小。
在时刻t4以后,发动机转速Ne维持在转速值Ne2,MG1转速Ng维持在转速值Ng3,MG2转矩Tm维持在转矩值Tm3。此外,增压压力Pchg维持在压力值Pchg3,放电功率Wdis维持在比可放电功率Wout低的状态。控制液压Pc2维持在低状态,控制液压Pb1维持在高状态,在有级变速部60中形成的变速挡位被切换至AT2速挡位。
接着,对比较例的以执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp成为基本值ΔNcmp0的方式进行了控制的情况下的时间图(粗的单点划线)进行说明。需要说明的是,在比较例的时间图中,对于与上述的本第一实施方式的时间图相同的部位,适当地省略其说明。
在时刻t2开始进行变速控制。在从时刻t2起到时刻t5(>t4)为止的期间,在执行降挡变速时以压缩机转速的上升率ΔNcmp成为基本值ΔNcmp0的方式进行控制,因此,与上述的本第一实施方式相比,使从时刻t3起到时刻t5为止的期间的增压压力Pchg从压力值Pchg2平缓地上升至压力值Pchg3。
在从时刻t2起到时刻t5为止的期间,使发动机转速Ne平缓地上升至转速值Ne2。
再者,当欲在比较例的降挡变速中改善变速响应性时,为了使有级变速部60的AT输入转速Nati迅速地上升,需要从第二旋转机MG2输出大的辅助转矩。与本第一实施方式的时间图同样,用粗的单点划线表示以AT输入转速Nati(=MG2转速Nm)在时刻t4成为转速值Nm2的方式使MG2转速Nm迅速地上升所需的MG2转矩Tm。但是,为了输出以该粗的单点划线表示的MG2转矩Tm,来自电池54的放电功率Wdis如粗的单点划线(以及由斜线绘出的阴影部分)所示地超过可放电功率Wout。因此,无法输出作为辅助转矩所需的MG2转矩Tm,所以只能延长变速期间而使变速响应性恶化。
因此,变速控制结束得比本第一实施方式晚,例如在时刻t5变速控制结束。从时刻t2起到时刻t5为止的期间是在比较例中执行降挡变速的期间。如此,比较例的降挡变速的变速期间(=t5-t2)比本第一实施方式的降挡变速的变速期间(=t4-t2)长,变速响应性差。
搭载有本第一实施方式的电子控制单元100的车辆10具备:发动机12,具有增压器SC;第二旋转机MG2;电池54,与此第二旋转机MG2之间进行电力的授受,该车辆10将从发动机12和第二旋转机MG2输出的动力作为行驶用驱动力,并且,在发动机12与驱动轮16之间以及第二旋转机MG2与驱动轮16之间的动力传递路径PT具备有级变速部60。
根据本第一实施方式,所述控制装置具备:预测部104,在HV行驶模式下执行有级变速部60中的降挡变速的情况下,对执行有级变速部60中的降挡变速所需的来自电池54的所需放电功率Wnd是否超过电池54的可放电功率Wout进行预测;以及控制部106,在预测为所需放电功率Wnd超过可放电功率Wout的情况下,以可放电功率Wout越小,执行有级变速部60中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。在执行有级变速部60中的降挡变速的情况下,电池54的可放电功率Wout越小,压缩机转速的上升率ΔNcmp被设为越大,增压压力Pchg的响应延迟被减少,发动机转矩Te的上升速度被设为越快。由此抑制使有级变速部60的AT输入转速Nati上升所需的第二旋转机MG2的辅助转矩量,减少来自电池54的放电功率Wdis。因此会抑制在执行有级变速部60中的降挡变速的情况下所需的来自电池54的所需放电功率Wnd超过该电池54的可放电功率Wout,并且抑制变速响应性的恶化。
根据本第一实施方式,控制部106还以目标增压压力Pchgtgt越高,压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。目标增压压力Pchgtgt越高,压缩机转速的上升率ΔNcmp被设为越大,增压压力Pchg的上升被设为越快。在执行有级变速部60中的降挡变速的情况下,目标增压压力Pchgtgt越高,压缩机转速的上升率ΔNcmp被设为越大,增压压力Pchg的上升速度被设为优选的上升速度,增压压力Pchg的响应延迟被减少。由此会抑制在执行有级变速部60中的降挡变速的情况下所需的来自电池54的所需放电功率Wnd超过该电池54的可放电功率Wout,并且会抑制变速响应性的恶化。
根据本第一实施方式,预测部104在执行有级变速部60中的降挡变速的情况下,使用预先存储并设定了切换前后的AT挡位的组合的种类与所需放电功率Wnd的关系的映射图来推定所需放电功率Wnd。如此,通过使用映射图,在执行降挡变速前推定所需放电功率Wnd。
根据本第一实施方式,增压器SC包括电动增压器48,控制部106对作为电动增压器48所具有的电动压缩机48c的转速的压缩机转速Ncmp进行控制。由此,例如通过控制连结于电动压缩机48c的电动马达48m的转速来控制作为增压器SC的压缩机转速Ncmp的电动压缩机48c的转速。
根据本第一实施方式,可放电功率Wout根据电池温度THbat和充电状态值SOC来设定。由此,根据电池54的劣化的发展的抑制和电池54中的充电的必要性来设定可放电功率Wout。
根据本第一实施方式,电池54的劣化度越大,可放电功率Wout被设定得越小。如此,电池54的劣化度越大,可放电功率Wout被设定得越小,由此限制电池充放电电流Ibat,抑制电池54的劣化的发展。
根据本第一实施方式,在可放电功率Wout被限制为小于规定的判定功率值Woutj的情况下,控制部106以可放电功率Wout越小,执行有级变速部60中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。这是因为,在可放电功率Wout被限制的情况下,所需放电功率Wnd可能会超过可放电功率Wout。
图11是搭载有本发明的第二实施方式的电子控制单元200的车辆210的概略构成图,并且是表示用于车辆210中的各种控制的控制功能的主要部分的功能框图。车辆210是具备发动机12、旋转机MG、动力传递装置214以及驱动轮16的混合动力车辆。对于第二实施方式,对与上述的第一实施方式在功能上实质上共同的部分标注相同的附图标记,并适当地省略说明。
在发动机12中,通过后述的电子控制单元200来控制车辆210所具备的发动机控制装置50,由此控制发动机转矩Te。
旋转机MG是具有作为电动机的功能和作为发电机的功能的旋转电力机械,是所谓电动发电机。旋转机MG经由车辆210所具备的变换器252连接于车辆210所具备的电池54。在旋转机MG中,通过后述的电子控制单元200来控制变换器252,由此控制作为旋转机MG的输出转矩的MG转矩Tmg。由旋转机MG产生的发电功率Wg被充电至电池54,或被空调等辅机消耗。旋转机MG使用来自电池54的电力,输出MG转矩Tmg。
动力传递装置214具备离合器K0、自动变速器262等。自动变速器262的输入旋转构件经由离合器K0与发动机12连结,并且直接与旋转机MG连结。动力传递装置214具备连结于自动变速器262的输出侧的差动齿轮68、连结于差动齿轮68的一对车轴78等。在动力传递装置214中,从发动机12、旋转机MG输出的动力被传递至自动变速器262。传递至自动变速器262的动力经由差动齿轮68和一对车轴78等向驱动轮16传递。在发动机12与驱动轮16之间以及旋转机MG与驱动轮16之间的后述的动力传递路径PT具备自动变速器262。需要说明的是,自动变速器262是本发明中的“变速器”的一个例子。
发动机12和旋转机MG分别是以能传递动力的方式连结于驱动轮16的、车辆210的行驶用驱动力源。动力传递装置214中的自动变速器262、差动齿轮68以及车轴78构成设于发动机12与驱动轮16之间以及旋转机MG与驱动轮16之间的动力传递路径PT。需要说明的是,旋转机MG还具有作为在离合器K0被接合的状态下使发动机12起转(cranking)的起动器的功能。需要说明的是,本第二实施方式的旋转机MG是本发明中的“旋转机”的一个例子。
离合器K0是对发动机12与旋转机MG之间的动力传递进行断接的液压式的摩擦接合装置。
自动变速器262是有级变速器,例如是行星齿轮式的有级变速器或常啮合型平行轴式的有级变速器。通过被后述的电子控制单元200控制的液压控制回路284,以形成变速比不同的多个变速挡位中的任一变速挡位的方式来控制自动变速器262。需要说明的是,自动变速器262是本发明中的“变速器”的一个例子。
在车辆210中,能在释放离合器K0且停止发动机12的运转的状态下,使用来自电池54的电力进行仅将旋转机MG作为行驶用驱动力源的EV行驶。此外,在车辆210中,能在接合离合器K0的状态下使发动机12运转来进行至少将发动机12作为行驶用驱动力源的HV行驶。即,在HV行驶模式下,发动机12被设为主要的行驶用驱动力源,旋转机MG根据需要被设为辅助的行驶用驱动力源。
车辆210具备作为与发动机12和旋转机MG等的控制相关的车辆210的控制装置的电子控制单元200。电子控制单元200是与上述的第一实施方式所示的电子控制单元100相同的构成。向电子控制单元200输入与输入至电子控制单元100的信号相同的各种信号等。其中,代替MG1转速Ng和MG2转速Nm而输入由未图示的MG转速传感器检测出的作为旋转机MG的转速的MG转速Nmg[rpm]。从电子控制单元200输出与电子控制单元100所输出的指令信号相同的各种指令信号。其中,旋转机控制指令信号Smg是控制旋转机MG的指令信号。
电子控制单元200与电子控制单元100同样,具有与判定部102、预测部104以及控制部106的各功能同等的功能。因此,与上述的第一实施方式同样,预测部104对在HV行驶模式下执行自动变速器262中的降挡变速所需的来自电池54的所需放电功率Wnd是否超过电池54的可放电功率Wout进行预测。在由预测部104预测为所需放电功率Wnd超过可放电功率Wout的情况下,控制部106以可放电功率Wout越小,执行自动变速器262中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。此外,控制部106以目标增压压力Pchgtgt越高,压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。电子控制单元200是本发明中的“控制装置”的一个例子。
根据本第二实施方式,能得到与上述的第一实施方式相同的效果。
以上,基于附图对本发明的第一实施方式和第二实施方式进行了详细说明,但本发明也适用于其他方案。
在上述的第一实施方式和第二实施方式中,增压器SC是包括排气涡轮式增压器18和电动增压器48这两者的构成,但并不限于该方案。例如,增压器SC也可以是包括排气涡轮式增压器18和电动增压器48中的至少一方的构成。在增压器SC是仅包括排气涡轮式增压器18的构成的情况下,增压器SC中的压缩机18c的转速是本发明中的“压缩机转速”的一个例子,压缩机转速的上升率的控制通过WGV28v的阀开度的调整来进行。
在上述的第一实施方式和第二实施方式中,根据可放电功率Wout和目标增压压力Pchgtgt这两个变量决定了执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp,但并不限于该方案。例如,也可以仅根据可放电功率Wout来决定执行降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp。
在上述的第一实施方式和第二实施方式中,作为放电功率上限值而举例示出的可放电功率Wout根据电池温度THbat和电池54的充电状态值SOC来计算,但并不限于该方案。例如,也可以是,根据预先通过实验设定的电池54的劣化度(劣化的发展程度)与电池充放电电流Ibat的电流值以及充放电次数的累计数据的关系来推定电池54的劣化度,基于此推定出的劣化度来计算可放电功率Wout。例如,电池54的劣化度越大,为了使电池54的劣化的发展延迟而使可放电功率Wout越小,电池充放电电流Ibat被限制得越小。此外,可放电功率Wout也可以根据电池温度THbat、电池54的充电状态值SOC以及电池54的劣化度来计算。
在上述的第一实施方式和第二实施方式中,在图9的流程图中执行了步骤S10,但也不一定要执行步骤S10。例如,也可以是,在图9的流程图中省略步骤S10,从步骤S20开始执行。即,也可以是,无论可放电功率Wout是否被限制,(a)预测部104都会对所需放电功率Wnd是否超过可放电功率Wout进行预测,(b)在由预测部104预测为所需放电功率Wnd超过可放电功率Wout的情况下,控制部106以可放电功率Wout越小,执行有级变速部60中的降挡变速时的压缩机转速的上升率ΔNcmp越大的方式,控制压缩机转速Ncmp。
上述的第一实施方式和第二实施方式中是前进行驶的情况,但本发明也能在后退行驶中应用。
在上述的第一实施方式中,作为能将轮架CA1固定为无法旋转的锁定机构,举例示出了单向离合器F0,但并不限于该方案。该锁定机构例如也可以是将输入轴72与壳体56选择性地进行连结的、啮合式离合器、离合器或制动器等液压式摩擦接合装置、干式的接合装置、电磁式摩擦接合装置、磁粉式离合器等接合装置。或者,车辆10不一定需要具备单向离合器F0。
需要说明的是,上述的方案仅是本发明的实施例,本发明可以在不脱离其主旨的范围内,以基于本领域技术人员的知识施加各种变更、改良的方式来实施。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的控制装置,该混合动力车辆包括:作为行驶用驱动力的发动机,具有增压器;作为行驶用驱动力的旋转机;蓄电装置,被配置为与所述旋转机之间进行电力的授受;以及变速器,配置于所述发动机与驱动轮之间以及所述旋转机与所述驱动轮之间的动力传递路径,所述混合动力车辆的控制装置的特征在于,具备:
预测部,被配置为:在混合动力车辆行驶模式下执行所述变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自所述蓄电装置的所需放电功率是否超过所述蓄电装置的放电功率上限值进行预测;以及
控制部,被配置为:在预测为所述所需放电功率超过所述放电功率上限值的情况下,以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
2.根据权利要求1的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
所述控制部被配置为:以目标增压压力越高,所述压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
3.根据权利要求1或2的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
所述预测部被配置为:在执行所述变速器中的降挡变速的情况下,使用预先设定了切换前后的变速挡位的组合的种类与所述所需放电功率的关系的映射图来推定所述所需放电功率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
所述增压器至少包括电动增压器,
并且,所述增压器的压缩机转速是所述电动增压器中所包括的电动压缩机的转速。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
所述放电功率上限值被配置为根据所述蓄电装置的温度和充电状态值来设定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
所述放电功率上限值被配置为:所述蓄电装置的劣化度越大,该放电功率上限值被设定得越小。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,
在所述放电功率上限值被限制为小于规定的判定功率值的情况下,所述控制部被配置为:以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
8.一种混合动力车辆的控制方法,该混合动力车辆包括:作为行驶用驱动力的发动机,具有增压器;作为行驶用驱动力的旋转机;蓄电装置,被配置为与所述旋转机之间进行电力的授受;以及变速器,配置于所述发动机与驱动轮之间以及所述旋转机与所述驱动轮之间的动力传递路径,所述混合动力车辆的控制方法的特征在于,包含:
在混合动力车辆行驶模式下执行所述变速器中的降挡变速的情况下,对执行所述变速器中的降挡变速所需的来自所述蓄电装置的所需放电功率是否超过所述蓄电装置的放电功率上限值进行预测;以及
在预测为所述所需放电功率超过所述放电功率上限值的情况下,以所述放电功率上限值越小,执行所述变速器中的降挡变速时的所述增压器的压缩机转速的上升率越大的方式,控制所述压缩机转速。
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