CN103619682A - 车辆用驱动装置的控制装置 - Google Patents
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Abstract
在通过调节电动机的转矩控制发动机的工作点时,实现除提高油耗性能以外的各种要求。由于通过调节第一电动机转矩TMG1实行发动机工作点控制时,基于各种要求量(例如,油耗性能的提高或加速要求量或暖机要求的有无等)变更经由电气路径的动力传递和经由机械路径的动力传递中传递的动力比例(传动比率RTOPEL、RTOPMC),所以,有效地发挥出机械路径和电气路径的各自的特质,可以满足各种要求量。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用驱动装置的控制装置,所述车辆用驱动装置配备有发动机、电动机和流体传动装置,能够利用多个传动路径传递发动机的动力。
背景技术
众所周知配备有流体传动装置的车辆用驱动装置,所述流体传动装置具有输入来自于发动机的动力的输入侧旋转部件和向驱动轮输出动力的输出侧旋转部件。例如,在专利文献1中记载的车辆用驱动装置就是这样的驱动装置。在这种车辆用驱动装置中,发动机旋转速度(相当于流体传动装置的输入侧旋转部件的旋转速度),根据车速(相当于流体传动装置的输出侧旋转部件的旋转速度)或流体传动装置的特性或发动机输出,顺其自然地决定。另外,在经由流体传动装置对发动机输出进行流体传动的机械路径上的动力传递效率也顺其自然地决定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-220618号公报
发明内容
发明所要解决的课题
不过,考虑到车辆的油耗性能的提高,例如,希望以燃料消耗率变得尽可能低的发动机的工作点(称为发动机工作点)驱动发动机。另外,希望传递来自于发动机的动力时的动力传递效率也良好。对此,考虑能够向流体传动装置的输入侧进行动力传递地配置第一电动机,另外能够向驱动轮进行动力传递地配置第二电动机,利用第一电动机任意地控制发动机工作点。在这种情况下,作为向驱动轮侧传递发动机输出的传动路径,并用经由流体传动装置的机械路径和在第一电动机和第二电动机之间的由电力传递实现的电气路径。但是,即使通过在机械路径的基础上再利用电气路径能够任意地控制发动机工作点,但是,在以提高油耗性能为主要目的进行控制时,也不能有效地利用各个传动路径的特征,存在着不能恰当地满足加速要求或暖机要求等各种要求的可能性。即,当只以提高油耗性能作为优先进行控制时,存在着驾驶性能降低或暖机变慢的可能性。另外,上述课题不是公知的,在能够利用第一电动机控制发动机工作点的车辆用驱动装置中,还没有提出过附加除油耗性能之外的各种要求、且并用机械路径和电气路径的方案。
本发明是以上述情况为背景做出的,其目的是提供一种在通过调节电动机的转矩来控制发动机工作点时,能够实现油耗性能以外的各种要求的车辆用驱动装置的控制装置。
解决课题的手段
用于达到所述目的的第一个发明的主旨在于,(a)一种车辆用驱动装置的控制装置,配备有:流体传动装置,所述流体传动装置具有被输入来自于发动机的动力的输入侧旋转部件和向驱动轮输出动力的输出侧旋转部件;第一电动机,所述第一电动机直接或者间接地与所述输入侧旋转部件连接;第二电动机,所述第二电动机直接或者间接地与驱动轮连接,在所述车辆用驱动装置的控制装置中,(b)具有电气路径和机械路径,所述电气路径通过在所述第一电动机和所述第二电动机之间的电力授受,电气地进行动力传递,所述机械路径经由所述流体传动装置机械地进行动力传递,所述车辆用驱动装置的控制装置能够通过调节所述第一电动机的转矩来控制所述发动机的工作点,(c)在控制所述发动机的工作点时,基于要求量来变更在经由所述电气路径的动力传递和经由所述机械路径的动力传递中被传递的动力的比例。
发明的效果
这样,由于具有电气路径和机械路径,所述电气路径通过在所述第一电动机和所述第二电动机之间的电力授受,电气地进行动力传递,所述机械路径经由所述流体传动装置机械地进行动力传递,能够通过调节所述第一电动机的转矩不受所述输出侧旋转部件的旋转速度约束地控制所述发动机的工作点,所以,例如,能够在提高油耗性能方面最佳的工作点驱动所述发动机,能够谋求车辆的油耗性能提高。并且,由于在控制所述发动机的工作点时,基于要求量来变更在经由所述电气路径的动力传递和经由所述机械路径的动力传递中被传递的动力的比例,所以,可以有效地发挥机械路径和电气路径各自的特质,可以满足各种要求。因而,在通过调节电动机的转矩来控制发动机工作点时,可以实现除了油耗性能之外的各种要求。
这里,第二个发明,在所述第一个发明中记载的车辆用驱动装置的控制装置中,所述流体传动装置是变矩器,所述变矩器具有作为所述输入侧旋转部件的泵叶轮和作为所述输出侧旋转部件的涡轮叶轮,所述要求量是加速要求量,与加速要求量小的情况相比,在所述加速要求量大的情况下,增大经由所述机械路径传递的动力的比例。这样,在所述加速要求量比较大的情况下,可以更有效地利用变矩器的转矩放大作用,容易获得加速感,可以提高加速性能。换句话说,在所述加速要求量比较大的情况下,针对当为了提高车辆的油耗性能而使发动机的工作点移动时,存在着发生在第一电动机与第二电动机之间授受的电力容易变大的问题的可能性,通过减小经由电气路径的动力传递的比例,增大经由可获得变矩器的转矩放大作用的机械路径的动力传递的比例,可以提高加速性能。另一方面,在所述加速要求量比较小的情况下,可以更有效地利用由电气路径进行的动力传递,例如,可以在更适合于提高油耗性能的发动机工作点驱动发动机,可以谋求车辆油耗性能的提高。
另外,第三个发明,在所述第一个发明或第二个发明记载的车辆用驱动装置的控制装置中,所述要求量是对所述车辆用驱动装置有无暖机要求,与没有该暖机要求时的情况相比,在有所述暖机要求的情况下,增大经由所述机械路径传递的动力的比例。这样,在有所述暖机要求的情况下,使由机械路径产生的损失增大,容易使车辆用驱动装置的工作油温度上升,可以提高暖机性能。即,在有所述暖机要求的情况下,通过使在机械路径上传递的动力增加而增大损失,可以促进暖机。另一方面,在没有所述暖机要求的情况下,更有效地利用由电气路径进行的动力传递,例如,可以在更适合于提高油耗性能的发动机工作点驱动发动机,谋求车辆的油耗性能的提高。
另外,第四个发明,在所述第一个发明至第三个发明中任何一项所述的车辆用驱动装置的控制装置中,调节所述第一电动机的转矩,以使得发动机转矩和所述第一电动机的转矩之和与对应于所述流体传动装置的速度比在所述输入侧旋转部件上产生的输入侧负荷转矩相平衡。这样,可以基于该流体传动装置的特性,容易地调节第一电动机的转矩。
另外,第五个发明,在所述第一个发明至第四个发明中任何一项所述的车辆用驱动装置的控制装置中,通过调节所述第一电动机的转矩,控制该发动机的工作点,以使得所述发动机的工作点沿着预定的该发动机的工作曲线,并且使得发动机输出的目标值得以实现。这样,可以在发动机效率尽可能高的发动机工作点,即,在燃料消耗率变得尽可能低的发动机工作点使发动机工作。
另外,第六个发明,在所述第一个发明至第五个发明中任何一项所述的车辆用驱动装置的控制装置中,向综合效率变大的一侧移动所述发动机的工作点,所述综合效率由在所述电气路径和所述机械路径中传递来自于所述发动机的动力时的动力传递效率与在该发动机的工作点处的发动机效率的乘积来表示。这样,与发动机的工作点不根据综合效率而改变的情况相比,作为车辆用驱动装置整体,谋求效率的提高,可以使车辆的油耗性能提高。
附图说明
图1是说明本发明的一个实施例的车辆用驱动装置的结构的概要图。
图2是在图1所示的自动变速器中用于使各个变速级成立的各个油压式摩擦卡合装置的工作表。
图3是用于说明从各个传感器等向用于控制图1的车辆用驱动装置的电子控制装置输入的输入信号的图,是用于说明在该电子控制装置中具备的控制功能的主要部分的功能框图。
图4是用于说明在图1的车辆用驱动装置中,在第一电动机及第二电动机不工作的状态下如何决定发动机工作点的图。
图5是用于说明在图1的车辆用驱动装置中,通过控制第一电动机而使发动机工作点任意变化的图。
图6是用于说明在图1的车辆用驱动装置中,在某个恒定的目标发动机输出下,使发动机工作点变化的情况下,在电气路径和机械路径的每一个中传递的动力的比例(传动比率)的概念图。
图7是表示在图1的车辆用驱动装置中,变矩器单体的传动效率、即机械路径的传递效率与变矩器的速度比的关系的图。
图8是表示在图1的车辆用驱动装置中,合成传动效率ηCVT与变矩器的速度比的关系的图。
图9是在与图5相同的坐标系中,表示在某个恒定的涡轮旋转速度下,将在发动机最少燃料消耗率线上的工作点作为目标发动机工作点时的第一电动机转矩及泵转矩的图。
图10是用于说明图3的电子控制装置的控制动作的主要部分、即利用无级变速器的无级变速动作决定发动机工作点的控制动作的流程图。
图11是表示车辆起步时的变速比的变化的一个例子的图。
图12是在与图9相同的坐标系中,表示通过发动机工作点控制,使在加速踏板全开的起步时顺其自然地决定的发动机工作点在发动机最少燃料消耗率线上移动的情况下的一个例子的图。
图13是在与图12相同的坐标系中表示速度比不同的泵转矩的一个例子的图。
图14是为了变更电气路径和机械路径中的各个传动比率而预先求出并存储的传动比率变更映射A的一个例子。
图15是为了变更电气路径和机械路径中的各个传动比率而预先求出并存储的传动比率变更映射B的一个例子,是有别于图14的传动比率变更映射A的另外一个实施例。
图16是用于说明图3的电子控制装置的控制动作的主要部分、即在通过调节第一电动机转矩来控制发动机工作点时,实现除油耗性能以外的各种要求的控制动作的流程图。
图17是说明与图1所示不同的另外的车辆用驱动装置的结构的概要图,是说明不配备自动变速器的车辆用驱动装置的结构的概要图。
图18是为了说明与图10的流程图不同的另外的流程图,而从图10的SA3替换的步骤的图。
图19是表示在图18中说明的流程图中,从图10中的SA7、SA8替换的步骤的图。
具体实施方式
在本发明中,优选地,所谓油耗性能是每单位燃料消耗量的行驶距离等,所谓油耗性能的提高,是该每单位燃料消耗量的行驶距离变长,或者,作为整个车辆的燃料消耗率(=燃料消耗量/驱动轮输出)变小。
另外,优选地,所述发动机工作点是表示由该发动机的旋转速度及输出转矩等表示的该发动机的工作状态的工作点。换句话说,是用在表示该发动机的旋转速度的轴和表示该发动机的输出转矩的轴的二维坐标内的一个点表示的发动机的工作状态。
另外,优选地,所述车辆驱动装置配备有可授受电力地与所述第一电动机及所述第二电动机的每一个连接的蓄电装置。将从该第一电动机发电的电力中减去向该蓄电装置充电的电力而剩余的部分供应给该第二电动机,并驱动该第二电动机。
另外,优选地,所谓调节所述第一电动机的转矩,是调节在所述电气路径中传递的动力(电力),换句话说,是调节所述电气路径或所述机械路径的动力传递比率。即,通过调节在该电气路径中传递的动力,控制所述发动机的工作点。
另外,优选地,所述电气路径是通过将所述第一电动机发出的电力的全部或者一部分供应给所述第二发动机,电气地进行动力传递的动力传递路径。
下面,参照附图详细说明本发明的实施例。
实施例
图1是说明本发明的一个实施例的车辆用驱动装置10的结构的概要图。在图1中,车辆用驱动装置10是适合于FR(前置发动机后轮驱动)式的车辆采用的装置,配备有:由内燃机构成的发动机12、连接到该发动机12的曲轴14上的变矩器(流体传动装置)16、配置在该变矩器16与驱动轮58之间且连接到变矩器16的输出侧的自动变速器18、配置在发动机12与变矩器16之间且连接到曲轴14上的第一电动机MG1、配置在变矩器16与自动变速器18之间且连接到自动变速器18的输入轴20上的第二电动机MG2。另外,变矩器16、自动变速器18、第一电动机MG1以及第二电动机MG2等相对于它们的共同轴心对称地构成,在图1中,省略了该轴心的下半部分。
变矩器16是流体传动装置,配备有作为被输入来自于发动机12的动力的输入侧旋转部件的泵叶轮16p、作为向驱动轮58输出动力的输出侧旋转部件的涡轮叶轮16t、变矩器导轮16s、单向离合器F1。该泵叶轮16p、即泵轮与发动机12的曲轴14和第一电动机MG1连接,通过被该发动机12旋转驱动,产生由在变矩器16内的工作油的流动引起的流体流。涡轮叶轮16t、即涡轮与自动变速器18的输入轴20连接,接受来自于上述泵叶轮16p的流体流而被旋转。变矩器导轮16s配置在从上述泵叶轮16p向涡轮叶轮16t流动的流体流中,被单向离合器F1可在曲轴14的正转方向(发动机12工作时的曲轴14的旋转方向)上旋转且不能在反转方向上旋转地支承。上述自动变速器18的输入轴20也起着作为变矩器16的输出轴、即涡轮轴的作用。如可以从图1判断的那样,在本实施例中,由于发动机12、第一电动机MG1和泵叶轮16p串联地连接,所以,泵叶轮16p的旋转速度Np(下面,称为泵旋转速度Np)与第一电动机MG1的旋转速度NMG1(下面称为第一电动机旋转速度NMG1)及发动机旋转速度Ne相同。另外,由于涡轮叶轮16t、第二电动机MG2和自动变速器18的输入轴20串联地连接,所以,涡轮叶轮16t的旋转速度Nt(下面称为涡轮旋转速度Nt)与第二电动机MG2的旋转速度NMG2(下面称为第二电动机旋转速度NMG2)以及输入轴20的旋转速度NATIN相同。
另外,变矩器16配备有能够将上述泵叶轮16p和涡轮叶轮16t之间直接连接起来的锁止离合器L/C。该锁止离合器L/C被控制在完全卡合状态、滑动状态、以及释放状态中的任一状态。在锁止离合器L/C处于释放状态的情况下,如上所述,曲轴14与输入轴20之间的转矩传递经由变矩器16内的工作油来进行。并且,在锁止离合器L/C处于完全卡合状态的情况下,发动机12的曲轴14和自动变速器18的输入轴20相互被连接成一体,这些曲轴14和输入轴20之间的转矩传递不经由变矩器16内的工作油而直接地进行。
第一电动机MG1经由例如吸收脉动的减震器等串联地与发动机12的曲轴14连接,直接连接到变矩器16的泵叶轮16p上。另外,第二电动机MG2经由自动变速器18等间接地与驱动轮58连接。第一电动机MG1及第二电动机MG2是构成为有选择地获得作为产生驱动转矩的电动机的功能和作为产生再生转矩的发电机的功能的旋转机械,例如,由交流同步型的电动发电机构成。另外,作为蓄电池的蓄电装置36和用于控制电动机MG1、MG2的逆变器38设置在车辆用驱动装置10上(参照图3),该蓄电装置36、第一电动机MG1和第二电动机MG2可进行电力授受地相互连接。上述第一电动机MG1和第二电动机MG2可以分别通过其驱动而给予曲轴14及输入轴20正转方向的驱动转矩,另外,通过其发电(再生)而给予曲轴14及输入轴20反转方向的负荷转矩、即制动转矩,并且,可以经由逆变器38对设置在车辆上的蓄电装置36充电。另外,所谓上述曲轴14及输入轴20的正转方向,是在发动机12的驱动时曲轴14的旋转方向,上述反转方向是与该正转方向相反的旋转方向。
自动变速器18介于变矩器16与驱动轮58之间,是公知的行星齿轮式多级变速器,在作为非旋转构件的变速器箱24内配备有以第一行星齿轮装置30为主体的第一变速部26、以及以第二行星齿轮装置32和第三行星齿轮装置34为主体的第二变速部28。并且,在该自动变速器18中,通过公知的各个油压式摩擦卡合装置(离合器C1~C4,制动器B1、B2)根据图2所示的规定的工作表分别卡合或者释放,实现自动变速器18的变速比γAT(=输入轴20的旋转速度NATIN/输出轴22的旋转速度Nout)分别不同的多个变速级。在图2中,“○”表示卡合状态,空白栏表示释放状态。另外,该自动变速器18的自动变速控制根据预先存储的具有提挡线及降挡线的公知关系(变速线图、变速映射)来进行。
在如上所述构成的车辆用驱动装置10中,根据车辆的行驶状态,对利用发动机12的动力使车辆行驶的发动机行驶和利用第二电动机MG2的动力使车辆行驶的电动机行驶进行切换以进行工作。上述发动机行驶和电动机行驶的切换,基于车辆行驶状态属于设定在与所述变速线图同样的二维坐标内的发动机行驶区域及电动机行驶区域中的哪一区域来进行。
另外,在车辆用驱动装置10中,例如,即使车辆行驶状态属于电动机行驶区域,但在蓄电装置30的充电剩余量SOC(充电状态)在规定值以下的情况下,也进行发动机行驶。另外,在车辆的急起步时或急加速时等,适当进行利用发动机12及第二电动机MG2两者的输出使车辆行驶等的控制。
图3是用于说明从各个传感器等向用于控制车辆用驱动装置10的电子控制装置40输入的输入信号的图,是用于说明该电子控制装置40中具有的控制功能的主要部分的功能框图。在图3中,电子控制装置40是作为车辆用驱动装置10的控制装置起作用的装置,包括配备有CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的所谓微型计算机地构成,CPU通过利用RAM的暂时存储功能且根据预先存储在ROM中的程序进行信号处理,进行发动机12的输出控制、自动变速器18的变速控制、以及电动机MG1、MG2的输出控制等。另外,向电子控制装置40提供由设置在车辆上的图3中所示的各个传感器(例如,各个旋转速度传感器42、44、46、48、50、加速踏板开度传感器52、油温传感器54)检测出的各种输入信号(例如,各个旋转速度Ne、NMG1、Nt、NMG2、Nout(车速V)、加速踏板开度Acc、工作油温度THOIL)。另外,从电子控制装置40向设置在车辆上的各个装置提供各种输出信号(例如,发动机输出控制信号、电动机输出控制信号、油压控制信号)。
图4是用于说明在第一电动机MG1及第二电动机MG2不工作的状态下,如何决定发动机12的工作点的图。如图4所示,与变矩器16的速度比e(=Nt/Np)相应地在泵叶轮(输入侧旋转构件)16p上产生的作为输入侧负荷转矩Tp的泵转矩Tp,在某个恒定的涡轮旋转速度Nt下,例如,成为如用虚线L01表示的与发动机旋转速度Ne的关系。由该虚线L01表示的泵转矩Tp和发动机旋转速度Ne(=Np)的关系,如果用上述速度比e的函数、即变矩器16的容量系数τ表示,则成为公式“Tp=τ×Ne2”成立的关系。从而,如图4所示,发动机旋转速度Ne越高,变矩器16的速度比e变得越小,发动机旋转速度Ne越高,泵转矩Tp变得越大。另一方面,发动机12的输出转矩Te(下面,称为发动机转矩Te),在发动机12的电子节气门处于某个恒定的节气门开度θTH下,与发动机旋转速度Ne的关系例如变成如实线L02所示的那样,该实线L02与所述虚线L01交叉。并且,虚线L01和实线L02的交点P01表示发动机转矩Te和泵转矩Tp的平衡点,该交点P01成为发动机12的工作点。即,发动机12的工作点基于涡轮旋转速度Nt和节气门开度θTH顺其自然地决定。与此相对,在本实施例中,通过进行第一电动机MG1的输出控制,能够不受涡轮旋转速度Nt约束地使发动机12的工作点任意地变化。对于这一点用图5进行说明。
图5是用于说明通过控制第一电动机MG1使发动机12的工作点任意变化的图。在图5中,与图4共同的附图标记表示相互相同的部件,以和图4相同的涡轮旋转速度Nt作为前提。图5的实线L03是等功率曲线,该等功率曲线表示在使必要的发动机功率Pe*、即作为发动机输出Pe(例如,单位为kW)的目标值的目标发动机输出Pe*为某个恒定值,控制成发动机输出Pe收敛于该目标发动机输出Pe*时的发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te的关系。在图5中,表示了在该等功率曲线(实线L03)上任意设定发动机12的工作点的例子。在图5中,在泵转矩Tp和发动机旋转速度Ne的关系由虚线L01表示,且发动机输出Pe成为由实线L03表示的目标发动机输出Pe*的情况下,若不产生第一电动机MG1的输出转矩TMG1(下面,称为第一电动机转矩TMG1),则发动机12的工作点变成P02,若使第一电动机MG1进行发电工作,在反转方向上产生TG03的第一电动机转矩TMG1,则发动机12的工作点变成点P03,进而,如果提高第一电动机转矩TMG1的绝对值,在反转方向上产生TG04的第一电动机转矩TMG1,则发动机12的工作点变成点P04。总之,在本实施例的车辆用驱动装置10中,通过调节第一电动机转矩TMG1,使得发动机转矩Te与第一电动机转矩TMG1之和与泵转矩Tp平衡,即,使得“Tp=Te+TMG1(图5的TMG1为负值)”的关系成立,能够不受涡轮旋转速度Nt约束地使发动机12的工作点任意地变化。这样,在使第一电动机MG1进行发电工作的情况下,由该第一电动机MG1发出的电力也可以对蓄电装置充电,但是,基本上,被供应给第二电动机MG2,第二电动机MG2被驱动。即,车辆用驱动装置10在发动机12与驱动轮58之间配备有电气路径和机械路径这相互并列地两个动力传递路径,所述电气路径通过在第一电动机MG1和第二电动机MG2之间的电力授受,电气地传递动力(例如,单位为kW),所述机械路径经由变矩器16机械地传递动力。并且,如上所述,由于通过第一电动机转矩TMG1的调节,可以不受涡轮旋转速度Nt约束地连续变更发动机12的工作点,所以,第一电动机MG1、第二电动机MG2和变矩器16作为整体,可以进行实质上使变速比(=Ne/Nt)无级变化的无级变速动作,构成无级变速器60。
图6是用于说明在某个恒定的目标发动机输出Pe*下使发动机12的工作点变化的情况下、在所述电气路径和所述机械路径的每一个中传递的动力的比例(传动比率)的概念图。在图6中,所谓电气传递,由于来自于发动机12的动力被电气地传递,所以意味着在上述电气路径上的动力传递,所谓流体传递,由于来自于发动机12的动力被变矩器16内的流体(工作油)传递,所以,意味着在上述机械路径上的动力传递。在所述图5中,由于进行第一电动机MG1的输出控制,以使得发动机旋转速度Ne变得越低、即变矩器16的速度比e变得越大,则第一电动机转矩TMG1在反转方向上绝对值变得越大,所以,如图6所示,速度比e越趋向1地变大,所述电气传递的动力的传动比率RTOPEL变得越大,另一方面,所述流体传递的动力的传动比率RTOPMC变得越小,具体地说,速度比e越接近于1,所述电气传递的动力的传动比率RTOPEL越接近于100%。无论目标发动机输出Pe*或涡轮旋转速度Nt如何,上述传动比率RTOPEL、RTOPMC相对于该速度比的变化倾向都是一样的。
其次,对于由第一电动机MG1、第二电动机MG2和变矩器16构成的无级变速器60中的动力传递效率(=被输出的动力/被输入的动力;在整个说明书中,也简单地称为传动效率)进行说明。首先,利用图7对变矩器16单体的传动效率ηMC、即所述机械路径的传动效率ηMC进行说明。如图7所示,在速度比e小的一侧的变矩器区域,变矩器16的传动效率ηMC在规定的速度比e取极大值,在速度比为零时,传动效率ηMC也变成零。另外,在速度比e大的一侧的联轴器区域,速度比e变得越大,上述传动效率ηMC变得越高,从变矩器区域及联轴器区域的整体来看,在速度比e接近于1时,传动效率ηMC变得最高。如果在该变矩器16的传动效率ηMC上加上所述电气路径的传动效率ηEL和图6所示传动比率RTOPEL、RTOPMC,则可以求出在所述电气路径和所述机械路径中传递来自于发动机12的动力时的合成传动效率ηCVT、即无级变速器60整体的传动效率ηCVT。
图8是表示在假定所述电气路径的传动效率ηEL恒定的情况下,上述合成传动效率ηCVT和变矩器16的速度比e的关系的图。在图8中,表示所述机械路径(流体传递)的传动效率ηMC的单点划线和图7中的相同。如图8中的实线所示,所述电气路径(电气传递)的传动效率ηEL与上述机械路径(流体传递)的传动效率ηMC相比较,即使变矩器16的速度比e变化,该传动效率ηEL也几乎没有变化。并且,在来自于发动机12的动力根据速度比e以图6所示的传动比率RTOPEL、RTOPMC在所述机械路径和所述电气路径的每一个中传递的情况下,合成传动效率ηCVT相对于速度比e如虚线所示地变化。在图8中的点P02、P03、P04分别是在图8的坐标系中表示的图5中的点P02、P03、P04,根据图8,三个点P02、P03、P04中,在点P04所示的速度比e,合成传动效率ηCVT变得最高。另外,在图8中,在比点P02所示的速度比e低的速度比e的范围,用虚线表示的合成传动效率ηCVT降到机械路径的传动效率ηMC以下,显著降低,那是因为,第一电动机MG1和第二电动机MG2之间的电气的动力传递状态变成第一电动机MG1消耗电力、并且第二电动机MG2发电的动力循环状态,换句话说,变成从第二电动机MG2向第一电动机MG1电气地传递动力的动力循环状态。
如上所述,在车辆用驱动装置10中,由于通过第一电动机转矩TMG1的调节可以不受涡轮旋转速度Nt约束地连续变更发动机12的工作点,所以,在本实施例中,利用该功能,即,利用无级变速器60的无级变速功能,可以高效率地使发动机12工作,进而,在包含发动机12在内的车辆用驱动装置10整体中,实施进行高效率运转的控制。下面,对于该控制功能的主要部分进行说明。
回到图3,如该图3所示,电子控制装置40配备有作为工作模式判断部的工作模式判断机构68和作为发动机工作点控制部的发动机工作点控制机构70。
工作模式判断机构68判断是否选择规定的***最佳工作模式。例如,在驾驶员选择***最佳工作模式时,在将被切换成接通的工作模式开关处于接通状态的情况下,工作模式判断机构68判断是否选择了***最佳工作模式。该***最佳工作模式不是仅使发动机12高效率地工作,而是谋求发动机12和无级变速器60的整体效率提高的工作模式,例如,在想要使提高油耗性能极为优先的情况下,选择这种工作模式。即使不进行上述工作模式开关的切换,而例如在加速踏板开度Acc几乎不变动的情况下自动地选择该***最佳工作模式,也没有关系。
发动机工作点控制机构70,在所述发动机行驶当中,进行通过调节第一电动机转矩TMG1来控制发动机工作点的发动机工作点控制。在调节该第一电动机转矩TMG1时,详细地说,如所述图5所示,调节第一电动机转矩TMG1,以使得发动机转矩Te和第一电动机转矩TMG1之和与作为变矩器16的输入侧负荷转矩的泵转矩Tp平衡。发动机工作点控制机构70,由于在所述发动机工作点控制中基本上使第一电动机MG1发电工作,所以,除了所述动力循环状态之外,第一电动机转矩TMG1是负值。如果对所述发动机工作点控制进行更具体的说明,发动机工作点控制机构70,首先作为目标发动机工作点,在图9所示的预定的发动机最少燃料消耗率线LFL上,逐次决定达到目标发动机输出Pe*的发动机12的工作点P05。这里,图9是在某个恒定的涡轮旋转速度Nt下,在与图5相同的坐标系中,表示以发动机最少燃料消耗率线LFL上的工作点作为目标发动机工作点时的第一电动机转矩TMG1及泵转矩Tp的图,图9中的虚线L01和实线L03与图5中的相同。另外,所述发动机最少燃料消耗率线LFL是表示以发动机12的燃料消耗率变得最小的方式预先通过实验确定的发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te的关系的发动机12的工作曲线,换句话说,是作为对于提高发动机12的油耗性能最佳的工作点的油耗性能最佳点的连线。另外,目标发动机输出(必要的发动机功率)Pe*是驾驶员对车辆要求的输出,是根据以能够满足驾驶员的输出要求的方式预先通过实验确定的关系,基于加速踏板开度Acc和车速V,由发动机工作点控制机构70逐次确定的,例如,加速踏板开度Acc越大,将该目标发动机输出Pe*确定得越大。进而,蓄电装置36的充电剩余量SOC在降低到规定的下限值以下的情况下,作出应当向蓄电装置36充电的充电要求,优选地,目标发动机输出Pe*是将基于该充电要求的电力(要求充电电力)与基于所述加速踏板开度Acc和车速V的计算值相加而获得的值。
当发动机工作点控制机构70如上所述地在发动机最少燃料消耗率线LFL上确定目标发动机工作点(点P05)时,如图9所示,基于该点P05所示的发动机旋转速度Ne计算泵转矩Tp,基于该泵转矩Tp和点P05表示的发动机转矩Te,计算出第一电动机转矩TMG1。另外,从由点P05表示的发动机旋转速度Ne和涡轮旋转速度Nt计算出变矩器16的速度比e。
由于当发动机工作点控制机构70基于所述发动机最少燃料消耗率线LFL上的目标发动机工作点(点P05)计算泵转矩Tp和第一电动机转矩TMG1时,由在所述机械路径中传递的机械路径输出及在所述电气路径中传递的电气路径输出分别求出所述机械路径的传动比率RTOPMC及所述电气路径的传动比率RTOPEL,所以,如所述图8所示,可以从预先通过实验求出并设定的速度比e和所述机械路径的传动效率ηMC的关系、以及预先通过实验求出并设定的速度比e和所述电气路径的传动效率ηEL的关系,基于速度比e和上述传动比率RTOPEL、RTOPMC,计算出合成传动效率ηCVT。即,发动机工作点控制机构70逐次计算出合成传动效率ηCVT。
另外,与该合成传动效率ηCVT的计算一起,发动机工作点控制机构70从由发动机旋转速度Ne及发动机转矩Te表示的发动机12的工作点与发动机效率ηENG之间的预先通过实验求出的关系(发动机效率映射),基于所述发动机最少燃料消耗率线LFL上的目标发动机工作点(点P05)所表示的发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te,逐次计算发动机效率ηENG。进而,发动机工作点控制机构70逐次计算作为该计算出的合成传动效率ηCVT与发动机效率ηENG的乘积而获得的合成效率ηTOTAL、即综合效率ηTOTAL。发动机效率ηENG是向发动机12供应的燃料完全燃烧了的情况下的低发热量中转换为功的热量的比例。
这里,发动机工作点控制机构70,在所述发动机工作点控制中,根据工作模式判断机构68的判断,切换其控制内容。具体地说,发动机工作点控制机构70,在被工作模式判断机构68判断为选择了***最佳工作模式的情况下,将发动机12的工作点移动到作为合成传动效率ηCVT和发动机效率ηENG的乘积的综合效率ηTOTAL变大的一侧。
例如,发动机工作点控制机构70,在如上所述将目标发动机工作点移到综合效率ηTOTAL变大一侧的情况下,在表示目标发动机输出Pe*的等功率曲线(例如,图9的实线L03)上,逐渐移动目标发动机工作点,每次移动该目标发动机工作点时,基于该目标发动机工作点逐次计算出第一电动机转矩TMG1,进而计算出综合效率ηTOTAL。另外,确定该综合效率ηTOTAL变成极大(优选地,最大)的目标发动机工作点作为最终的目标发动机工作点。
另一方面,发动机工作点控制机构70,在被工作模式判断机构68判断为***最佳工作模式没有被选择的情况下,不使目标发动机工作点向上面所述的那样从发动机最少燃料消耗率线LFL上向综合效率ηTOTAL变大的一侧移动,确定发动机最少燃料消耗率线LFL上的目标发动机工作点(图9的点P05)作为最终的目标发动机工作点。
当无论在被工作模式判断机构68判断为选择了***最佳工作模式的情况下,还是在判断为没有选择***最佳工作模式的情况下,发动机工作点控制机构70都确定所述最终目标发动机工作点时,作为目标值即目标发动机旋转速度Ne*和目标发动机转矩Te*,分别逐次设定该最终的目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne和发动机转矩Te,与此同时,作为目标值即目标第一电动机转矩TMG1 *和目标第一电动机旋转速度NMG1 *分别逐次设定与该最终目标发动机工作点相对应的第一电动机转矩TMG1和第一电动机旋转速度NMG1(=发动机旋转速度Ne)。并且,发动机工作点控制机构70调节节气门开度θTH,进行发动机12的输出控制,以使得实际的发动机转矩Te与目标发动机转矩Te*相一致,例如,追随目标发动机转矩Te*,与此同时,控制第一电动机MG1,以使得实际的第一电动机转矩TMG1和目标第一电动机转矩TMG1 *相一致(追随),并且使得实际的第一电动机旋转速度NMG1与目标第一电动机旋转速度NMG1相一致。如上面所述,发动机工作点控制机构70进行所述发动机工作点控制。
另外,所谓使实际的第一电动机旋转速度NMG1与目标第一电动机旋转速度NMG1 *相一致,是使实际的发动机旋转速度Ne与目标发动机旋转速度Ne*相一致。
另外,发动机工作点控制机构70,在所述发动机工作点控制中,将第二电动机MG2的输出转矩TMG2(下面称为第二电动机转矩TMG2)传递给驱动轮58。这时,发动机工作点控制机构70基本上将第一电动机MG1发出的电力原样供应给第二电动机MG2,以驱动第二电动机MG2,但是,在作出所述充电要求的情况下,将目标发动机输出Pe*增大根据该充电要求对充电装置36进行充电的要求充电电量地进行计算,将从第一电动机MG1发出的电力中减去向蓄电装置36充电的电力所剩余的部分供应给第二电动机MG2,以驱动第二电动机MG2。这样,在所述发动机工作点控制中,由于第一电动机MG1发出的电力的全部或者一部分被第二电动机MG2消耗,所以,第二电动机转矩TMG2是对应于第一电动机转矩TMG1的转矩,具有如果第二电动机MG2消耗的电力被抑制则第一电动机转矩TMG1被间接地抑制的关系。从而,在所述发动机工作点控制中,调节第一电动机转矩TMG1,也可以说是调节在所述电气路径中传递的动力,调节第二电动机转矩TMG2。
图10是用于说明电子控制装置40的控制动作的主要部分,即,利用无级变速器60的无级变速动作,确定发动机12的工作点的控制动作的流程图,例如,以几个msec至几十个msec程度的极短的周期时间重复进行。在该图10中所示的控制动作单独地或者与其它控制动作并列地进行。另外,步骤(下面,省略“步骤”)SA1~SA3及SA5~SA11对应于发动机工作点控制机70,SA4对应于工作模式判断机构68。
首先,在SA1,由预定的关系基于加速踏板开度Acc和车速V计算出目标发动机输出(必要的发动机功率)Pe*。在向蓄电装置36充电的情况下,可以将该目标发动机输出Pe*增大该充电电量地进行计算,另外,在从蓄电装置36放电的情况下,可以减小该放电电量地进行计算。进而,在SA1,确定达到在图9所示的所述发动机最少燃料消耗率线LFL上如上述计算出的目标发动机输出Pe*的发动机12的工作点(例如,图9的点P05),作为目标发动机工作点。在SA1之后,转移到SA2。
在SA2,如图9所示,基于在SA1确定的目标发动机工作点(例如,点P05),计算出第一电动机转矩TMG1。即,基于第一电动机转矩TMG1和第一电动机旋转速度NMG1(=发动机旋转速度Ne)计算出在对应于该目标发动机工作点的所述电气路径中传递的电气路径输出(例如,单位为kW)。另外,基于泵转矩Tp和泵旋转速度Np(=发动机旋转速度Ne),计算出在对应于该目标发动机工作点的所述机械路径中传递的机械路径输出(例如,单位为kW)。在SA2之后,转移到SA3。
在SA3,根据图8所示的所述机械路径的传动效率ηMC及所述电气路径的传动效率ηEL各自与速度比e的关系,基于由涡轮旋转速度传感器52检测出的涡轮旋转速度Nt、上述目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne、和在所述SA2计算出的所述电气路径输出及所述机械路径输出,计算出基于在所述SA1确定的目标发动机工作点的合成传动效率ηCVT。与此同时,计算出基于在所述SA1决定的目标发动机工作点的发动机效率ηENG。并且,计算出该合成传动效率ηCVT和该发动机效率ηENG的乘积,作为综合效率(合成效率)ηTOTAL。在SA3之后,转移到SA4。
在SA4,判断是否选择了所述***最佳工作模式。在该SA4的判断为肯定的情况下,即,在选择了所述***最佳工作模式的情况下,转移到SA5。另一方面,在该SA4的判断为否定的情况下,转移到SA11。
在SA5,目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne被增加规定的变化量ΔNe,以确定新的目标发动机工作点。该目标发动机工作点的逐级的变更以所述SA1计算出的目标发动机输出Pe*不变化的方式进行。从而,与目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne的变更一起,目标发动机工作点表示的发动机转矩Te也变更。另外,将SA5中的变更之前的目标发动机工作点称作前次的目标发动机工作点,将变更后的目标发动机工作点称作这次的目标发动机工作点。在SA5之后,转移到SA6。
在SA6,和所述SA2一样,基于这次的目标发动机工作点,计算出第一电动机转矩TMG1,计算出对应于这次的目标发动机工作点的所述电气路径输出及所述机械路径输出。在SA6之后,转移到SA7。
在SA7,和所述SA3一样,计算出基于这次的目标发动机工作点的合成传动效率ηCVT,并且,计算出基于这次的目标发动机工作点的发动机效率ηENG。并且,计算出该合成传动效率ηCVT和该发动机效率ηENG的乘积,作为综合效率(合成效率)ηTOTAL(称为这次的合成效率)。另外,为了在SA8中进行判断,预先存储基于前次的目标发动机工作点的综合效率(合成效率)ηTOTAL。在SA7之后,转移到SA8。
在SA8,判断前次的合成效率是否比这次的合成效率大。在该SA8的判断被肯定的情况下,即,在前次的合成效率比这次的合成效率大的情况下,转移到SA9。另一方面,在该SA8的判断被否定的情况下,转移到SA5。
在SA9,目标发动机工作点返回到前次的目标发动机工作点。即,在所述SA5确定的这次的目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne被减少所述规定的变化量ΔNe,以确定新的目标发动机工作点。这时,与SA5一样,目标发动机工作点表示的发动机转矩Te也被变更,即,返回前次的发动机转矩,以使得目标发动机输出Pe*不变化。SA9之后,转移到SA10。
在SA10,和所述SA2一样,基于在所述SA9重新确定的目标发动机工作点,计算出第一电动机转矩TMG1,计算出对应于在该SA9重新确定的目标发动机工作点的所述电气路径输出及所述机械路径输出。在SA10之后,转移到SA11。
在SA11,进行发动机12及第一电动机MG1的输出控制,以使得实际的发动机旋转速度Ne及发动机转矩Te表示的发动机12的实际工作点与最终确定的目标发动机工作点相一致,例如,追随该最终确定的目标发动机工作点。另外,第二电动机转矩TMG2被传递给驱动轮58。这时,第一电动机MG1发出的电力原样地被供应给第二电动机MG2,以驱动第二电动机MG2,但是,在向蓄电装置36充电的情况下,将从该第一电动机MG1发出的电力中减去向蓄电装置36充电的电力所剩余的部分,供应给第二电动机MG2,以驱动第二电动机MG2。
在本实施例中,具有下面所述的效果(A1)至(A4)。(A1)根据本实施例,第一电动机MG1、第二电动机MG2和变矩器16作为整体构成无级变速器60,发动机工作点控制机构70,在所述发动机行驶中,进行通过调节第一电动机转矩TMG1来控制发动机12的工作点的所述发动机工作点控制。并且,在该发动机工作点控制中,将第二电动机转矩TMG2传递给驱动轮58。从而,通过调节第一电动机转矩TMG1(基本上为再生转矩),可以进行无级变速器60的无级变速动作,由于通过该无级变速器60的无级变速动作,能够不受涡轮旋转速度Nt约束地控制发动机12的工作点,所以,例如,能够在对于提高油耗性能最佳的工作点(油耗性能最佳点)驱动发动机12,能够谋求车辆的油耗性能的提高。
(A2)另外,根据本实施例,发动机工作点控制机构70,如图5所示,调节第一电动机转矩TMG1,以使得发动机转矩Te与第一电动机转矩TMG1之和与作为变矩器16的输入侧负荷转矩的泵转矩Tp相平衡。从而,基于变矩器16的特性,可以容易地调节第一电动机转矩TMG1。
(A3)另外,根据本实施例,发动机工作点控制机构70,在被工作模式判断机构68判断为选择了***最佳工作模式的情况下,将发动机12的工作点移动到作为合成传动效率ηCVT和发动机效率ηENG的乘积的综合效率ηTOTAL变大的一侧。从而,与该发动机12的工作点不根据上述综合效率ηTOTAL变更的情况相比,作为车辆用驱动装置10整体,可以谋求提高效率,可以提高车辆的油耗性能。
(A4)另外,根据本实施例,发动机工作点控制机构70,当被工作模式判断机构68判断为没有选择***最佳工作模式的情况下,控制发动机12的工作点,以使得发动机12的工作点沿着发动机最少燃料消耗率线LFL,并且使得目标发动机输出Pe*得以实现。从而,通过所述无级变速器60的无级变速动作,能够抑制发动机12的燃料消耗率上升。
这样,在本实施例的车辆用驱动装置10中,由于通过调节第一电动机转矩TMG1,作为传递发动机12的动力的传动路径,并用所述电气路径和所述机械路径,进行发动机工作点控制,所以,可以谋求车辆的油耗性能。但是,当以提高油耗性能优先地进行发动机工作点控制时,不能有效地发挥所述电气路径和所述机械路径的各个传动路径的特征,存在着不能满足各种要求的可能性。
具体地说,在利用所述机械路径进行的动力传递中,利用变矩器16中的转矩放大作用,容易得到加速感。另外,在利用所述机械路径进行的动力传递中,由于流体传动引起的能量损失,容易使在变矩器16内流动的工作油发热。另一方面,通过利用所述电气路径,可以不受涡轮旋转速度Nt约束地控制发动机12的工作点。并且,利用以提高油耗性能最优先地设定的、在所述电气路径和所述机械路径的每一个中传递的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC,难以满足对加速要求、对车辆用驱动装置10(例如变矩器16的工作油(流体)流通的自动变速器18等设备)的暖机要求等除提高油耗性能之外的各种要求,存在着驾驶性能(例如,加速感)降低,车辆用驱动装置10的暖机变慢的可能性。下面,对于在进行发动机工作点控制时,为了满足除了提高油耗性能之外的各种要求,对以提高油耗性能最为优先地设定的各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC(例如,通过所述图10的控制动作设定的标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC)进行变更的情况进行研究。
图11是表示车辆起步时的速度比e的变化的图。在图11中,由于在车辆起步时,涡轮旋转速度Nt从零开始(参照t1时刻),伴随着车速V的上升,该涡轮旋转速度Ne上升,并且,由加速踏板接通而急速上升的发动机旋转速度Ne降低,所以,速度比e从零向1增加。从而,车辆起步时,例如,与加速踏板开度Acc恒定的等速行驶时相比,变成在速度比e小的区域的车辆行驶。
图12是表示在与图9相同的坐标系中,通过发动机工作点控制,使在加速踏板全开的起步时顺其自然地决定的发动机12的工作点在发动机最少燃料消耗率线LFL上移动的情况的图。在图12中,发动机工作点P06是在不经由所述电气路径进行动力传递的情况下,在加速踏板全开、即节气门开度θTH全开(称为WOT)的起步时(WOT起步时),由与速度比e为0.4(例如,参照图11的●)时的发动机旋转速度Ne相对应的泵转矩Tp和成为对应于WOT的发动机最大转矩线LEmax上的值的发动机转矩Te平衡的点顺其自然地决定的发动机12的工作点。而且,在使这样的发动机工作点P06在发动机最少燃料消耗率线LFL上移动到达到目标发动机输出Pe*的发动机工作点P05的情况下,泵转矩Tp变得比在发动机工作点P05处的发动机转矩Te大,将该发动机转矩Te加上在动力运行状态下的第一电动机转矩TMG1(>0)所得的合计转矩,成为泵转矩Tp。在这种情况下,变成第二电动机MG2发电,且第一电动机MG1消耗电力的动力循环状态,例如,电动机MG1、MG2授受的电力变大,例如,存在着不能以第一电动机MG1的额定输出供应的可能性。另外,如所述图9所示,在泵转矩Tp比发动机工作点P05处的发动机转矩Te小的情况下,将该发动机转矩Te加上处于发电状态的第一电动机转矩TMG1(<0)所得的合计转矩,成为泵转矩Tp,变成第一电动机MG1发电,并且第二电动机MG2消耗电力的动力分流状态。
图13是在与图12相同的坐标系中,表示速度比e不同的另外的泵转矩Tp的图。在图13中,在将发动机最少燃料消耗率线LFL上实现目标发动机输出Pe*的发动机工作点定为目标发动机工作点的情况下,当泵转矩Tp位于比发动机最少燃料消耗率线LFL高的转矩侧(低发动机旋转侧)时,变成动力循环状态。另外,当泵转矩Tp位于比发动机最少燃料消耗率线LFL低的转矩侧(高发动机旋转侧)时,变成动力分流状态。从而,可以看出,速度比e越小,另外,目标发动机输出Pe*越高,即,作为加速要求量的要求负荷(例如,加速踏板开度Acc、吸入空气量、基于加速踏板开度Acc及车速V计算出的要求输出转矩(目标输出转矩)等)越高,越容易变成动力循环状态。
因此,在如图12及图13举例所示的那样变成动力循环状态的情况下,即,在变成速度比e小并且高功率区域的情况下,发挥获得大的动力传递量的流体传动的特征,以机械路径进行的动力传递、即流体传动为主体进行动力传递是更为理想的。另外,换个角度来看,在作为加速要求量的要求负荷(即,要求输出转矩或加速踏板开度Acc等)高的情况下,为了利用变矩器16中的转矩放大作用进一步获得加速感,以流体传动为主体传递动力更为理想。另外,当发生动力循环状态时,存在合成传动效率ηCVT显著降低的可能性(参照图8),也有在发生动力循环状态的情况下,以流体传动为主体进行动力传递更好的看法。
图14是在进行发动机工作点控制时,为了在成为速度比e小并且高功率区域的情况下反映使流体传动优先更好的上述看法,为了变更所述电气路径和所述机械路径的各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC而预先求出并存储的传动比率变更映射A的一个例子。在图14中,传动比率变更映射A具有用于判断在车速轴和要求输出转矩轴(或者,加速踏板开度轴等)的二维坐标内设定的各个传动比率RTOPEL、RTOPMC的变更的各个区域。在图14中,被表示为“流体传动及电气传动”的区域,是用于利用伴随着电气传动的流体传动来进行动力传递的区域,是利用以提高油耗性能最为优先地设定的标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC进行发动机工作点控制的区域。另外,被表示为“只进行流体传动”的区域,是由于成为速度比e小并且高功率区域,所以以流体传动优先地进行动力传递用的低车速并且高加速要求量区域,是由于因加速要求量比较大因而与提高油耗性能相比以加速要求优先,所以,上述标称的电气路径的传动比率RTOPEL被变更为“0%”,并且,上述标称的机械路径的传动比率RTOPMC被变更为“100%”,只用流体传动进行发动机工作点控制用的区域。
这样,在图14中,通过有无电气传动来区分各个区域。极端地说,是以提高油耗性能最为优先或者是以加速要求最为优先来区分各个区域。对于这样的实施例,也可以设置不使提高油耗性能及加速要求中的任何一方最为优先、而在一定程度上满足两者的中间区域。图15,和图14的传动比率变更映射A一样,是为了变更电气路径和机械路径的各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC而预先求出并存储的传动比率变更映射B的一个例子。在图15中,设定相对于以油耗性能最为优先地设定的标称的电气路径的传动比率RTOPEL允许的传动比率RTOPEL的比例,即,设定对于以提高油耗性能最为优先地确定的电力量进行传递也可以的电力量的比例。即,在图15中的各个区域设定的各个比例“0%”、“50%”、“75%”、“100%”,是与标称的电气路径的传动比率RTOPEL相乘的值,在各个区域,变更成运算后的传动比率RTOPEL(=标称的传动比率RTOPEL×各个比例),进行发动机工作点控制。从而,在图15中,用比例“0%”表示的区域相当于在图14中表示为“只进行流体传动”的区域,在图15中,用“100%”表示的区域,相当于在图14中表示为“流体传动及电气传动”的区域。另外,在图15中,用比例“50%”、“75%”表示的各个区域,是借助伴随着电气传动的流体传动进行动力传递的区域,是用于以标称的电气路径的传动比率RTOPEL变得比较小的方式进行变更,进行发动机工作点控制的区域。另外,不言而喻,使机械路径的传动比率RTOPMC从标称值增大相当于使电气路径的传动比率RTOPEL从标称值减小的量。
如上所述,在作为除提高油耗性能以外的各种要求量之一的加速要求量大的情况下,与加速要求量小的情况相比,经由所述电气路径传递的动力的比例减小,即,经由所述机械路径传递的动力的比例增大。
与此不同,如果考虑到由于由流体传动引起的能量损失而容易使变矩器16内的工作油发热,则在自动变速器18或锁止离合器L/C的工作油的油温比较低的情况下,以由机械路径进行的动力传递、即流体传动为主体传递动力更好。即,在作为提高油耗性能之外的各种要求量之一的对于车辆用驱动装置10有无暖机要求变成有的情况下,为了促进车辆用驱动装置10的暖机,以流体传动为主体传递动力更好。因此,在本实施例中,在对于车辆用驱动装置10有暖机要求的情况下,与没有该暖机要求的情况相比,减小经由所述电气路径传递的动力的比例,即,增大经由所述机械路径传递的动力的比例。另外,作为变更经由这里的各个传递路径传递的动力的比例的方法,例如,在没有暖机要求的情况下,利用以提高油耗性能最为优先地设定的标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC进行发动机工作点控制,另一方面,在有暖机要求的情况下,使上述标称的电气路径的传动比率RTOPEL变更成“0%”,并且,将上述标称的机械路径的传动比率RTOPMC变更成“100%”,只用流体传动进行发动机工作点控制。或者,作为变矩器16或自动变速器18等的工作油的温度的工作油温度THOIL越低,对于标称的电气路径的传动比率RTOPEL允许的传动比率RTOPEL的比例(例如,“0%”、“50%”、“75%”“100%”)变得越小地进行变更,以变更之后的传动比率RTOPEL(=标称的传动比率RTOPEL×各个比例)进行发动机工作点控制也可以。
这样,在本实施例中,在进行发动机工作点控制时,基于各种要求量(例如,有无提高油耗性能、加速要求量或暖机要求等),变更在经由所述电气路径的动力传递和经由所述机械路径的动力传递中传递的动力的比例(传动比率RTOPEL、RTOPMC)。
更具体地说,回到图3,电子控制装置40还配备有作为要求量读入部的要求量读入机构72、作为要求量判定部的要求量判定机构74、和作为电气通过量设定部的电气通过量设定机构76。
要求量读入机构72读入用于判断在各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC的变更的除提高油耗性能以外的各种要求量。具体地说,要求量读入机构72,例如在要求量为加速要求量的情况下,读入加速踏板开度Acc的值。另外,要求量读入机构72,例如在要求量是有无对车辆用驱动装置10的暖机要求的情况下,读入工作油温度THOIL的值。
要求量判定机构74判定由要求量读入机构72读入的要求量是否比规定要求量大。该规定要求量是例如为了判断除了提高油耗性能之外的要求量比提高油耗性能变大有必要满足所述除提高油耗性能之外的要求的程度而预先设定的要求量判定值。具体地说,要求量判定结构74,例如在要求量是加速要求量的情况下,基于车辆状态是否处于应当变更所述标称的电气路径的传动比率RTOPEL的区域,例如,基于在图14(或者图15)所示的传动比率变更映射A(或者传动比率变更映射B)中用车速V及加速踏板开度Acc表示的车辆状态是否处于表示为“只进行流体传动”的区域(或者表示成“0%”、“50%”、“75%”中的任一区域),判定加速要求量是否大,即,要求量是否比规定要求量大。另外,要求量判定机构74,例如,在要求量是对车辆用驱动装置10有无暖机要求的情况下,基于是否有该暖机要求,判定要求量是否比规定要求量大。另外,要求量判定机构74,例如,基于工作油温度THOIL是否低于规定的低油温,判定是否有暖机要求。另外,上述规定的低油温,例如,是预先求出并存储的低油温判定值,用于判断工作油温THOIL比提高油耗性能变低有必要促进车辆用驱动装置10的暖机的程度。
电气通过量设定机构76,在由要求量判定机构74判定为要求量比规定要求量小的情况下,作为在各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC,设定使提高油耗性能最为优先的上述标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC。另一方面,电气通过量设定机构76,在要求量判定机构74判定为要求量比规定要求量大的情况下,对应于该要求量变更所述标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC。即,变更作为经由电气路径传递的动力的电气通过量及作为经由机械路径传递的动力的机械通过量。具体地说,电气通过量设定机构76,例如,在由要求量判定机构74判定为处于应当变更所述标称的电气路径的传动比率RTOPEL的区域的情况下,将该标称的电气路径的传动比率RTOPEL变更为“0%”,或者,将该标称的电气路径的传动比率RTOPEL的变更为在该领域被设定得比该标称的传动比率RTOPEL小的传动比率RTOPEL。另外,电气通过量设定机构76,例如,在由要求量判定机构74判定为有对车辆用驱动装置10的暖机要求的情况下,将上述标称的电气路径的传动比率RTOPEL变更为“0%”,或者,将该标称的电气路径的传动比率RTOPEL变更为与工作油温度THOIL相对应地设定得比该标称的传动比率RTOPEL小的传动比率RTOPEL。另外,不言而喻,将机械路径的传动比率RTOPMC从标称值变更相当于将电气路径的传动比率RTOPEL从标称值变更的量。
图16是用于说明电子控制装置40的控制动作的主要部分,即,在通过调节第一电动机转矩TMG1来控制发动机工作点时,实现除油耗性能以外的各种要求的控制动作的流程图,例如,以几个msec至几十个msec程度的极短的周期时间重复进行。该图16所示的控制动作单独地或者和其它控制动作并行地进行。另外,步骤(下面,省略“步骤”)SB1对应于要求量读入机构72,SB2对应于要求量判定机构74,SB3、SB4对应于电气通过量设定机构76。
首先,在SB1,例如,读入除提高油耗性能之外的各种要求量。例如,在要求量是加速要求量的情况下,读入加速踏板开度Acc的值。另外,例如,在要求量是有无对车辆用驱动装置10的暖机要求的情况下,读入工作油温度THOIL的值。SB1之后,转移到SB2。
在SB2,例如,判定在上述SB1读入的要求量是否比规定要求量大。例如,在要求量是加速要求量的情况下,基于车辆状态是否处于应当变更所述标称的电气路径的传动比率RTOPEL的区域,判定加速要求量是否大。另外,例如,在要求量是有无对车辆用驱动装置10的暖机要求的情况下,基于工作油温度THOIL是否比规定的低油温低,判定是否有该暖机要求。在该SB2的判断被肯定的情况下,即,要求量比规定要求量大的情况下,转移到SB3。另一方面,在该SB2的判断被否定的情况下,即,在要求量比规定要求量小的情况下,转移到SB4。
在SB3,与在上述SB1读入的要求量相应地变更所述标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC。例如,当在上述SB2判断为加速要求量大时,该标称的电气路径的传动比率RTOPEL被变更为“0%”,或者,该标称的电气路径的传动比率RTOPEL被变更成在该区域被设定得比该标称的传动比率RTOPEL小的传动比率RTOPEL。即,降低电气通过量,增大机械通过量。借此,可以回避乃至抑制经由存在授受的电力变得比较大的可能性的电气路径的动力传递,利用变矩器16的转矩放大作用提高加速性能。另外,例如,在上述SB2判定为有对车辆用驱动装置10的暖机要求时,上述标称的电气路径的传动比率RTOPEL被变更为“0%”,或者,该标称的电气路径的传动比率RTOPEL被变更为与工作油温度THOIL相对应地设定得比该标称的传动比率RTOPEL小的传动比率RTOPEL。即,降低电气通过量,增大机械通过量。借此,通过增大经由机械路径的动力传递,由流体传动引起的能量损失增大,由此,促进车辆用驱动装置10的暖机。
在SB4,作为各个传递路径中的动力的传动比率RTOPEL、RTOPMC,设定使提高油耗性能最为优先的所述标称的传动比率RTOPEL、RTOPMC。
如上所述,根据本实施例,由于在通过调节第一电动机转矩TMG1来进行发动机工作点控制时,基于各种要求量(例如,提高油耗性能、加速要求量或暖机要求的有无等),变更在经由所述电气路径的动力传递和经由所述机械路径的动力传递中传递的动力的比例(传动比率RTOPEL、RTOPMC),所以,可以有效地发挥机械路径和电气路径各自的特质,满足各种要求量。因而,在进行所述发动机工作点控制时,可以实现提高油耗性能之外的各种要求量。
另外,根据本实施例,由于在加速要求量大的情况下,与加速要求量小的情况相比,增大经由所述机械路径传递的动力的比例,所以,在加速要求量比较大的情况下,可以更有效地利用变矩器16的转矩放大作用,容易获得加速感,提高加速性能。换个看法,相对于在加速要求量比较大的情况下,当为了谋求车辆的油耗性能提高而使发动机工作点移动时,存在着在第一电动机MG1和第二电动机MG2之间授受的电力容易变大的问题的可能性而言,通过减小经由电气路径的动力传递的比例,增大经由可获得变矩器16的转矩放大作用的机械路径的动力传递的比例,可以抑制上述授受的电力,并且提高加速性能。另一方面,在所述加速要求量比较小的情况下,可以更有效地利用经由电气路径的动力传递,例如,可以在更适合于提高油耗性能的发动机工作点驱动发动机12,谋求车辆的油耗性能提高。
另外,根据本实施例,由于在有对车辆用驱动装置10暖机要求的情况下,与没有该暖机要求的情况相比,增大经由所述机械路径传递的动力的比例,所以,在有该暖机要求的情况下,使由机械路径产生的能量损失增大,容易使工作油温度THOIL升温,可以提高暖机性能。即,在有所述暖机要求的情况下,使在机械路径上传递的动力增加以使能量损失增大,由此可以促进暖机。另一方面,在没有所述暖机要求的情况下,可以更有效地利用由电气路径进行的动力传递,例如,可以在更适合于提高油耗性能的发动机工作点驱动发动机12,谋求车辆的油耗性能的提高。
上面参照附图详细地说明了本发明的一个实施例,但是,本发明并不限定于该实施例,也能够以另外的形式来以实施。
例如,在所述实施例中,作为除提高油耗性能以外的各种要求量之一的加速要求量,举例表示了要求输出转矩或加速踏板开度Acc等的要求负荷,但是,并不必局限于此。例如,也可以代替加速踏板开度Acc而使用节气门开度θTH或吸入空气量等,也可以采用加速踏板开度Acc的变化率。
另外,在所述实施例中,作为除油耗性能以外的各种要求量,举例表示了加速要求量或暖机要求的有无,但是,并不必局限于此。例如,也可以是对车辆用驱动装置10的冷却要求的有无。在有该冷却要求的情况下,例如,通过减小经由机械路径传递的动力的比例,可以降低由机械路径造成的能量损失,抑制工作油的发热。总之,如果是应当在提高油耗性能上优先地实现的要求,则可以应用本发明。
另外,在所述实施例中,自动变速器18是有级变速器,但是,也可以是能够使变速比γAT连续地变化的无级变速器(CVT)。
另外,在所述实施例中,在车辆用驱动装置10中,配备有实施自动变速控制的自动变速器18,但是,例如,也可以考虑如图17所示的车辆用驱动装置310那样没有自动变速器18的结构。
另外,在所述实施例中,在所述发动机工作点控制中,第一电动机MG1进行再生动作,在反转方向上产生第一电动机转矩TMG1,但是,即使存在允许第一电动机MG1消耗电力且第二电动机MG2发电的动力循环状态的情况,即,在正转方向上产生第一电动机转矩TMG1的情况也没有关系。
另外,在所述实施例中,如图1所示,由于第二电动机MG2连接到自动变速器18的输入轴20上,所以,第二电动机MG2经由自动变速器18间接地连接到驱动轮58上,但是,不连接到该输入轴20上而连接到输出轴22上也没有关系。这样,如果第二电动机MG2连接到输出轴22上,则由于第二电动机MG2和驱动轮58不被切断动力传递地以一对一的关系旋转,所以说第二电动机MG2被直接连接到驱动轮58上。另外,第二电动机MG2即使是组装到驱动轮58中的车轮内电动机也没有关系。在这种情况下,与左右驱动轮58相一致地设置合计两台第二电动机MG2。
另外,在所述实施例中,如图1所示,第二电动机MG2被连接在作为间接地连接着发动机12的后轮的驱动轮58上,但是,即使发动机12及第一电动机MG1被连接到如图1所示的上述后轮上,另一方面,第二电动机MG2不被连接到上述后轮上而直接或者间接地被连接到前轮上,也没有关系。这样,如果第二电动机MG2被连接到前轮上,则该前轮也包含在驱动轮中。总之,即使被来自于发动机12的动力驱动的驱动轮和被来自于第二电动机MG2的动力驱动的驱动轮是不同的车轮也没有关系。
另外,在所述实施例中说明的所述发动机工作点控制、即无级变速器60的无级变速动作中,调节第一电动机转矩TMG1,但也可以直接调节该第一电动机转矩TMG1,还可以通过第二电动机转矩TMG2的调节、即第二电动机MG2的输出的调节,借此或换句话说间接地调节该第一电动机转矩TMG1。
另外,在所述实施例中,在所述电气路径上,通过第一电动机MG1和第二电动机MG2之间的电力授受电气地进行动力传递,但是,例如,第一电动机MG1发出的电力也可以不经由蓄电装置36而直接供应给第二电动机MG2,第一电动机MG1发出的电力暂时向蓄电装置36充电,从该蓄电装置36供应给第二电动机MG2等,将该第一电动机MG1发出的电力被间接地供应给第二电动机MG2,也没有关系。在所述动力循环时,也是一样。
另外,在所述实施例中,在所述发动机工作点控制中,在所述电气路径中,通过第一电动机MG1和第二电动机MG2之间的电力授受,电气地进行动力传递,但是,例如,第二电动机MG2接受来自于蓄电装置36的电力供应而被驱动,或者,该第二电动机MG2接受来自于该蓄电装置36的电力供应并接受第一电动机MG1发出的电力的供应而被驱动,也没有关系。另外,在所述动力循环时,关于在第一电动机MG1动力运行的情况下向第一电动机MG1的电力供应也一样。
另外,在所述实施例中,如图1所示,第一电动机MG1被直接连接到变矩器16的泵叶轮16p上,但是,经由变速器、离合器或者电动带等间接地连接到泵叶轮16p上也没有关系。
另外,在所述实施例中,车辆用驱动装置10配备有蓄电装置36,但是,不配备蓄电装置36也没有关系。
另外,在所述实施例中,在图10的流程图中,在SA3之后转移到SA4,但是,这两个步骤的实施顺序任何一个步骤都可以在先,例如,该流程图,在SA2之后转移到SA4,在SA4的判断为肯定的情况下,转移到SA3,并且,在SA3之后转移到SA5也没有关系。
另外,在所述实施例中,在图10的流程图的SA5中,将目标发动机工作点所示的发动机旋转速度Ne增加规定的变化量ΔNe来确定新的目标发动机工作点,但是,将该发动机旋转速度Ne减少规定的变化量ΔNe来确定新的目标发动机工作点也没有关系。在这种情况下,在图10的SA9,将在SA5确定的这次的目标发动机工作点表示的发动机旋转速度Ne增加所述规定的变化量ΔNe来确定新的目标发动机工作点。
另外,在所述实施例的图10所示的流程图中,可以考虑不具有从SA3至SA10的步骤而在SA2之后执行SA11的流程图。
另外,在所述实施例中,例如,如图9、图12中作为点P05所示的那样,目标发动机工作点被设定在发动机最少燃料消耗率线LFL上,但是,也可以考虑设定在发动机最少燃料消耗率线LFL之外。
另外,在所述实施例中,车辆可以进行所述电动机行驶,但是,车辆行驶总是以所述发动机行驶来进行也没有关系。
另外,在所述实施例中,变矩器16配备有锁止离合器L/C,但是,由于在无级变速器60的无级变速动作中,该锁止离合器L/C被释放,所以,没有锁止离合器L/C也没有关系。
另外,在所述实施例中,在使车辆后退的情况下,将自动变速器18变速成图2所示的Rev1或Rev2,使自动变速器18的输入轴20向正转方向旋转,但是,通过将自动变速器18变速成图2所示的第一~第八中的任何一个,将第二电动机MG2向反转方向驱动而使车辆后退也没有关系。
另外,在所述实施例中,在车辆用驱动装置10、310上,作为流体传动装置设置有变矩器16,但是,如果不是利用转矩放大作用的形式,则代替变矩器16而设置液力联轴器也没有关系。
另外,在所述实施例中,车辆用驱动装置10、310并不局限于用于FR(前置发动机后轮驱动)方式的车辆,也可以用于其它驱动方式的车辆。
另外,在所述实施例中,通过无级变速器60的无级变速动作,如图6所示,所述电气路径及所述机械路径的传递比率RTOPEL、RTOPMC不被分级地变更,但是,如图8所示,由于以单点划线和实线的交叉点表示的速度比为界,在低速度比区域,所述电气路径的传动效率ηEL比所述机械路径的传动效率ηMC高,另一方面,在高速度比区域,所述机械路径的传动效率ηMC比所述电气路径的传动效率ηEL高,所以,例如,在上述低速度比区域,只用电气路径进行动力传递,在上述高速度比区域,只用所述机械路径进行动力传递也没有关系。
另外,在所述实施例中,发动机工作点控制机构70,在被工作模式判断机构68判断为选择了***最佳工作模式的情况下,将发动机12的工作点移动到综合效率ηTOTAL变大的一侧,但是,也可以代替该综合效率ηTOTAL,基于将在所述电气路径和所述机械路径中传递来自于发动机12的动力时的动力传递损失LSSCVT和发动机12的损失LSSENG(下面,称为发动机损失LSSENG)合计起来的合计损失LSSTOTAL,移动发动机12的工作点,也没有关系。具体地说,即使将发动机12的工作点向该合计损失LSSTOTAL变小的一侧移动也没有关系。这样的话,与发动机12的工作点不与上述合计损失LSSTOTAL相对应地变更的情况相比,作为车辆用驱动装置10整体,可以谋求效率提高、即该合计损失LSSTOTAL的降低,提高车辆的油耗性能。可以基于输入到无级变速器60的动力、即发动机输出Pe和上述合成传动效率ηCVT,计算上述动力传递损失LSSCVT,可以基于向发动机12供应的燃料完全燃烧了的情况下的每单位时间的低发热量、即完全燃烧时发动机输出PeCMP和所述发动机效率ηENG,计算出上述发动机损失LSSENG。
如果如上所述将发动机12的工作点向合计损失LSSTOTAL变小的一侧移动,在图10的流程图中,SA3被置换成图18的SD3,SA7和SA分别被置换成图19的SD7和SD8。该SD3、SD7及SD8,对应于发动机工作点控制机构70。
下面,具体说明将该图10的SA3、SA7、SA8分别替换成SD3、SD7、SD8的流程图,在该流程图中,在图10的SA2之后,转移到图18的SD3,在该SD3之后,转移到图10的SA4。在该SD3中,与所述SA3一样,计算出合成传动效率ηCVT和发动机效率ηENG。进而,随着时间的经过逐次检测在发动机12中的燃料消耗量,基于每单位时间的上述燃料消耗量,计算所述完全燃烧时发动机输出PeCMP。该完全燃烧时发动机输出PeCMP和该每单位时间的燃料消耗量的关系,例如,预先通过实验求出。并且,基于该计算出的合成传动效率ηCVT和发动机效率ηENG,计算出所述合计损失LSSTOTAL。
另外,在图10的SA6之后,转移到图19的SD7。在该SD7中,和所述SD7一样,计算基于这次的目标发动机工作点的合计损失LSSTOTAL(称为这次的合计损失)。另外,作为基于前次目标发动机工作点的合计损失LSSTOTAL的前次合计损失,为了图19的SD8中的判断,而预先被存储起来。在SD7之后,转移到SD8。
在SD8,判断前次的合计损失是否小于这次的合计损失。在该SD8的判断被肯定的情况下,即,在前次的合计损失比这次的合计损失小的情况下,转移到图10的SA9。另一方面,在该SD8的判断被否定的情况下,转移到图10的SA5。在图10的流程图中,通过将SA3、SA7、SA8分别替换成SD3、SD7、SD8,在以上各点不同,在其它各点和图10的流程图相同。
另外,在所述实施例中,说明了要求量是加速要求的情况下的形态或要求量是有无暖机要求的情况下的形态,但是,这些形式,例如,可以分别设置优先顺序并相互组合起来实施。
另外,上面所述的终归是一种实施形式,没有一一列举其它例子,但是,本发明在没有超出其主旨的范围内,基于从业人员的知识,可以以各种变更、改进的形式进行实施。
附图标记说明
10、310:车辆用驱动装置
12:发动机
16:变矩器(流体传动装置)
16p:泵叶轮(输入侧旋转部件)
16t:涡轮叶轮(输出侧旋转部件)
40:电子控制装置(控制装置)
58:驱动轮
MG1:第一电动机
MG2:第二电动机
Claims (6)
1.一种车辆用驱动装置的控制装置,所述车辆用驱动装置配备有:流体传动装置,所述流体传动装置具有被输入来自于发动机的动力的输入侧旋转部件和向驱动轮输出动力的输出侧旋转部件;第一电动机,所述第一电动机直接或者间接地与所述输入侧旋转部件连接;第二电动机,所述第二电动机直接或者间接地与驱动轮连接,所述车辆用驱动装置的控制装置的特征在于,
具有电气路径和机械路径,所述电气路径通过在所述第一电动机和所述第二电动机之间的电力授受,电气地进行动力传递,所述机械路径经由所述流体传动装置机械地进行动力传递,所述车辆用驱动装置的控制装置能够通过调节所述第一电动机的转矩来控制所述发动机的工作点,
在控制所述发动机的工作点时,基于要求量变更在经由所述电气路径的动力传递和经由所述机械路径的动力传递中被传递的动力的比例。
2.如权利要求1所述的车辆用驱动装置的控制装置,其特征在于,
所述流体传动装置是变矩器,所述变矩器具有作为所述输入侧旋转部件的泵叶轮和作为所述输出侧旋转部件的涡轮叶轮,
所述要求量是加速要求量,
与所述加速要求量小的情况相比,在所述加速要求量大的情况下,增大经由所述机械路径传递的动力的比例。
3.如权利要求1或2所述的车辆用驱动装置的控制装置,其特征在于,
所述要求量是对所述车辆用驱动装置有无暖机要求,
与没有所述暖机要求的情况相比,在有所述暖机要求的情况下,增大经由所述机械路径传递的动力的比例。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆用驱动装置的控制装置,其特征在于,调节所述第一电动机的转矩,以使得发动机转矩和所述第一电动机的转矩之和与对应于所述流体传动装置的速度比而产生于所述输入侧旋转部件的输入侧负荷转矩相平衡。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆用驱动装置的控制装置,其特征在于,通过调节所述第一电动机的转矩,控制所述发动机的工作点,以使得所述发动机的工作点沿着预定的该发动机的工作曲线,并且使得发动机输出的目标值得以实现。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆用驱动装置的控制装置,其特征在于,向综合效率变大的一侧移动所述发动机的工作点,所述综合效率由在所述电气路径和所述机械路径中传递来自于所述发动机的动力时的动力传递效率与在所述发动机的工作点处的发动机效率的乘积来表示。
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