CN108569270B - 混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种能够使燃料箱的燃料剩余量变少时的可行驶距离变长的混合动力汽车。混合动力汽车具备：利用来自燃料箱的燃料来驱动的发动机；输入输出行驶用的动力的马达；与马达进行电力的交换的蓄电装置；以及驱动发动机和马达的控制装置。在燃料箱的燃料剩余量小于预定量的情况下，使小于预定车速的减速时的马达的转矩下限值的绝对值比预定车速以上的减速时的马达的转矩下限值的绝对值小。由此，可抑制在低车速的减速时从马达输出绝对值大的减速转矩，从而抑制马达等的损失比所获得的再生能量大这一情况。结果，能够使燃料箱的燃料剩余量变少时的可行驶距离变长。

Description

混合动力汽车
技术领域
本发明涉及混合动力汽车。
背景技术
以往，作为这种混合动力汽车，提出了在燃料箱的燃料剩余量少时提高再生制动的优先程度并且放宽再生时的充电功率限制值的汽车(例如，参照专利文献1)。在该混合动力汽车中，通过进行上述的控制，使燃料剩余量变少时的可行驶距离变长。
现有技术文献
专利文献
PTL1：JP2006-254553A
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述的混合动力汽车中会产生可行驶距离变短的情况。若在较低车速的减速时从马达输出大的减速转矩来进行再生，则会产生马达等的损失比获得的再生能量大的情况，从而可行驶距离变短。
本发明的混合动力汽车的主要目的在于使燃料箱的燃料剩余量变少时的可行驶距离变长。
用于解决问题的技术方案
本发明的混合动力汽车为了达成上述的主要目的而采取了以下的技术方案。
本发明的混合动力汽车具备：
利用来自燃料箱的燃料来驱动的发动机；
输入输出行驶用的动力的马达；
与所述马达进行电力的交换的蓄电装置；以及
驱动所述发动机和所述马达的控制装置，
所述混合动力汽车的特征在于，
所述控制装置在所述燃料箱的燃料剩余量小于预定量时，使小于预定车速的减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值比所述预定车速以上的减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值小。
在该本发明的混合动力汽车中，在燃料箱的燃料剩余量小于预定量的情况下，使小于预定车速的减速时的马达的转矩下限值的绝对值比预定车速以上的减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值小。由此，能够抑制在低车速的减速时从马达输出绝对值大的减速转矩，从而能够抑制马达等的损失比获得的再生能量大这一情况。结果，能够使燃料箱的燃料剩余量变少时的可行驶距离变长。
在这样的本发明的混合动力汽车中，可以是，所述燃料剩余量越小，则所述控制装置使减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值越小。这样，能够与燃料剩余量的降低相应地使马达的转矩下限值的绝对值逐渐变小。另外，也可以是，车速越小，则所述控制装置使减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值越小。这样，能够根据车速来确定马达的转矩下限值的绝对值。
另外，在本发明的混合动力汽车中，可以是，所述控制装置禁止在从所述马达输出减速转矩的期间的所述转矩下限值的变更。这样，能够防止在减速期间减速转矩消失(变小)。
在本发明的混合动力汽车中，可以是，所述控制装置在所述转矩下限值的绝对值小于预定值时，报知所述转矩下限值的绝对值小这一状况。这样一来，能够向驾驶员通知转矩下限值的绝对值变小这一情况，从而能够缓和因转矩下限值的绝对值变小而可能产生的驾驶员的违和感。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施例的混合动力汽车20的构成的概略的构成图。
图2是示出由HVECU70执行的转矩下限值设定例程的一例的流程图。
图3是示出转矩下限值设定用映射的一例的说明图。
图4是示出燃料剩余量Qgas、车速V、转矩下限值Tm2lim以及对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况的显示器显示随时间的变化的一例的说明图。
图5是示出变形例的混合动力汽车120的构成的概略的构成图。
具体实施方式
接下来，使用实施例对本发明的实施方式进行说明。图1是示出作为本发明的实施例的混合动力汽车20的构成的概略的构成图。如图所示，实施例的混合动力汽车20具备发动机22、行星齿轮30、马达MG1、MG2、变换器41、42、蓄电池50、液压制动装置90、以及混合动力用电子控制单元(以下，称为“HVECU”)70。
发动机22构成为以汽油、轻油等为燃料来输出动力的内燃机。由发动机用电子控制单元(以下，称为“发动机ECU”)24对该发动机22进行运转控制。
虽然未图示，但发动机ECU24构成为以CPU为中心的微处理器，并且除了CPU以外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。从输入端口向发动机ECU24输入对发动机22进行运转控制所需的来自各种传感器的信号，例如，来自对发动机22的曲轴26的旋转位置进行检测的曲轴位置传感器的曲轴角θcr、来自安装于燃料箱25的燃料计25a的燃料剩余量Qgas等。从发动机ECU24经由输出端口输出用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号。发动机ECU24经由通信端口而与HVECU70连接。发动机ECU24基于来自曲轴位置传感器23的曲轴角θcr对发动机22的转速Ne进行运算。
行星齿轮30构成为单小齿轮型的行星齿轮机构。在行星齿轮30的太阳轮连接有马达MG1的转子。在行星齿轮30的齿圈连接有驱动轴36，所述驱动轴36经由差动齿轮38连结于驱动轮39a、39b。在行星齿轮30的行星架，经由减震器28连接有发动机22的曲轴26。
马达MG1例如构成为同步发电电动机，如上所述，转子连接于行星齿轮30的太阳轮。马达MG2例如构成为同步发电电动机，转子连接于驱动轴36。变换器41、42与马达MG1、MG2连接，并且经由电力线54而与蓄电池50连接。通过马达用电子控制单元(以下，称为“马达ECU”)40对变换器41、42的未图示的多个开关元件进行开关控制，由此驱动马达MG1、MG2旋转。
虽然未图示，但马达ECU40构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向马达ECU40输入对马达MG1、MG2进行驱动控制所需的来自各种传感器的信号，例如，来自对马达MG1、MG2的转子的旋转位置进行检测的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2等。从马达ECU40经由输出端口输出对变换器41、42的未图示的多个开关元件的开关控制信号等。马达ECU40经由通信端口而与HVECU70连接。马达ECU40基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2来对马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2进行运算。
蓄电池50例如构成为锂离子二次电池、镍氢二次电池，经由电力线54而与变换器41、42连接。由蓄电池用电子控制单元(以下，称为“蓄电池ECU”)52来管理该蓄电池50。
虽然未图示，但蓄电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向蓄电池ECU52输入对蓄电池50进行管理所需的来自各种传感器的信号。作为向蓄电池ECU52输入的信号，例如可例举来自设置于蓄电池50的端子间的电压传感器51a的电池电压Vb、来自安装于蓄电池50的输出端子的电流传感器51b的电池电流Ib、来自安装于蓄电池50的温度传感器51c的电池温度Tb。蓄电池ECU52经由通信端口而与HVECU70连接。蓄电池ECU52基于来自电流传感器51b的电池电流Ib的累计值来对蓄电比例SOC进行运算。蓄电比例SOC是能够从蓄电池50放出的电力的容量相对于蓄电池50的全部容量的比例。
液压制动装置90具备安装于驱动轮39a、39b、从动轮39c、39d的制动轮缸96a、96b、96c、96d、以及制动致动器94。制动致动器94构成为用于对制动轮缸96a、96b、96c、96d的液压进行调节来赋予驱动轮39a、39b、从动轮39c、39d制动力的致动器。由制动用电子控制单元(以下，称为“制动ECU”)98对该制动致动器94进行驱动控制。
虽然未图示，但制动ECU98构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向制动ECU98输入对制动致动器94进行驱动控制所需的来自各种传感器的信号。从制动ECU98经由输出端口输出对制动致动器94的驱动控制信号等。制动ECU98经由通信端口而与HVECU70连接。
虽然未图示，但HVECU70构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向HVECU70输入来自各种传感器的信号。作为向HVECU70输入的信号，例如可例举来自点火开关80的点火信号、来自对换档杆81的操作位置进行检测的档位传感器82的档位SP。在此，档位SP包括停车位置(P位置)、后退位置(R位置)、空档位置(N位置)以及前进位置(D位置)等。另外还可例举来自对加速器踏板83的踩踏量进行检测的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自对制动器踏板85的踩踏量进行检测的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V。从HVECU70经由输出端口输出例如对组装于驾驶席前方的安装面板(install pannel)的显示器89的显示控制信号等。像上述那样，HVECU70经由通信端口而与发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52以及制动ECU98连接。
在这样构成的实施例的混合动力汽车20中，在不伴随发动机22的运转地行驶的电动行驶(EV行驶)模式或伴随发动机22的运转地行驶的混合动力行驶(HV行驶)模式下行驶。
在EV行驶模式中，基本上像以下这样行驶。HVECU70首先基于加速器开度Acc和车速V来设定对行驶要求(对驱动轴36要求)的要求转矩Td*。接下来，对马达MG1的转矩指令Tm1*设定值0，并且对马达MG2的转矩指令Tm2*进行设定，以使得在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内向驱动轴36输出要求转矩Td*，之后向马达ECU40发送马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。马达ECU40进行变换器41、42的多个开关元件的开关控制，以使得按照转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2。
在HV行驶模式中，基本上像以下这样行驶。HVECU70首先基于加速器开度Acc和车速V来设定对行驶要求(对驱动轴36要求)的要求转矩Td*，并且，对所设定的要求转矩Td*乘以驱动轴36的转速Nd(马达MG2的转速Nm2)来设定对行驶要求的要求功率Pd*。接下来，减去基于蓄电池50的蓄电比例SOC的充放电要求功率Pb*(从蓄电池50放电时为正的值)来设定对车辆要求(对发动机22要求)的要求功率Pe*。接下来，对发动机22的目标转速Ne*、目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*进行设定，以使得从发动机22输出要求功率Pe*，并且在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内向驱动轴36输出要求转矩Td*。并且，向发动机ECU24发送发动机22的目标转速Ne*以及目标转矩Te*，并且向马达ECU40发送马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。发动机ECU24进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制以及点火控制等，以使得发动机22按照目标转速Ne*以及目标转矩Te*运转。马达ECU40进行变换器41、42的多个开关元件的开关控制，以使得按照转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2。
另外，在实施例的混合动力汽车20中，在不踩加速器踏板而使制动力作用时或者在踩下制动器踏板而使制动力作用来进行减速时，首先，基于制动器踏板位置BP和车速V来设定作为对行驶要求(对驱动轴36要求)的制动力的要求转矩Td*(负的值)。接下来，在马达MG2的转矩下限值Tm2lim的范围内对作为再生转矩的转矩指令Tm2*(负的值)进行设定。即，将要求转矩Td*和转矩下限值Tm2lim中的大的一方(绝对值小的一方)设定为转矩指令Tm2*。接下来，将要求转矩Td*中的无法以转矩下限值Tm2lim来满足的量(Td*-Tm2lim)设定为制动转矩指令Tb*。然后，向马达ECU40发送转矩指令Tm2*，向制动ECU98发送制动转矩指令Tb*。马达ECU40进行变换器42的多个开关元件的开关控制，以使得从马达MG2输出作为再生转矩的转矩指令Tm2*。制动ECU98对制动致动器94进行控制，以使得与制动转矩指令Tb*相应的制动力作用于驱动轮39a、39b和/或从动轮39c、39d。此外，在减速时，以使得发动机22停止运转或者以与车速V相应的转速自行运转的方式进行控制，对马达MG1进行零转矩控制(值0的转矩输出的控制)。
接下来，对在实施例的混合动力汽车20中在减速时使用的马达MG2的转矩下限值Tm2lim的设定的情形进行说明。图2是示出由HVECU70执行的转矩下限值设定例程的一例的流程图。每预定时间(例如，每数msec)反复执行该例程。
当执行转矩下限值设定例程时，HVECU70首先执行输入燃料剩余量Qgas、来自车速传感器88的车速V等对转矩下限值Tm2lim进行设定所需的数据的处理(步骤S100)。在此，关于燃料剩余量Qgas，通过与发动机ECU24的通信来输入由燃料计25a检测出的燃料剩余量Qgas。
接下来，对所输入的燃料剩余量Qgas是否小于阈值Qref进行判定(步骤S110)。在此，阈值Qref被预先设定为燃料箱25的总量的1/4、1/5的量等较少的剩余量。在判定为燃料剩余量Qgas为阈值Qref以上时，对马达MG2的转矩下限值Tm2lim设定默认值Tset(步骤S120)，结束本例程。默认值Tset可以根据马达MG2的性能等来确定。
在步骤S110中判定为燃料剩余量Qgas小于阈值Qref时，对是否处于从马达MG2输出减速转矩的期间进行判定(步骤S130)。该判定可以根据马达MG2的转矩指令Tm2*是否为负的值来判定。在判定为处于从马达MG2输出减速转矩的期间时，不进行转矩下限值Tm2lim的设定便结束本例程。即，维持此时设定的转矩下限值Tm2lim。在后面对其理由进行叙述。
在步骤S130中判定为不处于从马达MG2输出减速转矩的期间时，基于燃料剩余量Qgas和车速V来设定转矩下限值Tm2lim(步骤S140)。如上所述，在不踩加速器踏板而使制动力作用时或者在踩下制动器踏板而使制动力作用来进行减速时，在对马达MG2的转矩指令Tm2*进行设定的情况下使用该转矩下限值Tm2lim。在实施例中，通过如下方式设定转矩下限值Tm2lim：预先确定燃料剩余量Qgas、车速V以及转矩下限值Tm2lim的关系并且作为转矩下限值设定用映射进行储存，当给出了燃料剩余量Qgas和车速V时，通过从映射导出对应的转矩下限值Tm2lim来设定所述转矩下限值Tm2lim。在图3中示出转矩下限值设定用映射的一例。在实施例中，转矩下限值Tm2lim被设定为，燃料剩余量Qgas越少则所述转矩下限值Tm2lim越大(绝对值越小)，车速V越小则所述转矩下限值Tm2lim越大(绝对值越小)。换言之，在燃料剩余量Qgas少时，设定与燃料剩余量Qgas多时相比大(绝对值小)的转矩下限值Tm2lim，并且，在车速V小时，设定与车速V大时相比大(绝对值小)的转矩下限值Tm2lim。若在车速V小时(低车速时)从马达MG2输出再生转矩，则有时马达MG2、变换器42等的损失会比再生能量大。通常，再生转矩越大则损失越大，所以能够通过使再生转矩变小来使损失也变小。因此，在燃料剩余量Qgas变少了的情况下的低车速的减速时对马达MG2的转矩下限值Tm2lim进行限制，由此能够抑制能量消耗，从而能够使可行驶距离变长。之所以燃料剩余量Qgas越少则使转矩下限值Tm2lim越大(绝对值越小)，是为了与燃料剩余量Qgas的降低相应地使马达MG2的转矩下限值Tm2lim的绝对值逐渐变小。另外，之所以车速V越小则使转矩下限值Tm2lim越大(绝对值越小)，是因为车速V越小则损失越容易变得比再生能量大。
之后，对所设定的转矩下限值Tm2lim的绝对值是否小于阈值Tref进行判定(步骤S150)，在判定为转矩下限值Tm2lim的绝对值小于阈值Tref时，在组装于驾驶席前方的安装面板的显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况(步骤S160)并结束本例程。由此，能够向驾驶员通知对马达MG2的再生转矩进行了限制这一情况，能够缓和因马达MG2的再生转矩变小而可能产生的驾驶员的违和感。此外，在转矩下限值Tm2lim的绝对值为阈值Tref以上时，不在显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况便结束本例程。
对当在步骤S130中判定为处于从马达MG2输出减速转矩的期间时不进行转矩下限值Tm2lim的设定的理由进行说明。转矩下限值Tm2lim被设定为，燃料剩余量Qgas越少、车速V越小则所述转矩下限值Tm2lim越大(绝对值越小)，所以，若在从马达MG2输出减速转矩的期间变更转矩下限值Tm2lim，则在减速期间来自马达MG2的再生转矩会变大(绝对值变小)。此时，变更的量的转矩由液压制动装置90输出，但马达MG2的响应性比液压制动装置90的响应性快，因此，虽然只是极短的时间，但有时会感觉到转矩消失。这样的转矩消失会使驾驶员感到违和感。为了避免这些不适，在实施例中，在判定为处于从马达MG2输出减速转矩的期间时不进行转矩下限值Tm2lim的设定(保持转矩下限值Tm2lim)。
图4是示出实施例的混合动力汽车20的燃料剩余量Qgas、车速V、转矩下限值Tm2lim以及对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况的显示器显示随时间的变化的一例的说明图。从燃料剩余量Qgas小于阈值Qref的时间T1起到开始减速的时间T2为止，设定与燃料剩余量Qgas和车速V相应的转矩下限值Tm2lim。从开始减速的时间T2起到结束减速的时间T3为止，保持在时间T2设定的转矩下限值Tm2lim。从结束减速并开始加速的时间T3起到开始下次减速的时间T5为止，设定与燃料剩余量Qgas和车速V相应的转矩下限值Tm2lim。在转矩下限值Tm2lim的绝对值小于阈值Tref的时间T4，开始在显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况。从开始减速的时间T5起到结束减速的时间T6为止，保持在时间T5设定的转矩下限值Tm2lim。在时间T6通过供油而使燃料剩余量Qgas成为阈值Qref以上时，对转矩下限值Tm2lim设定默认值Tset，并且停止在显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况。
在以上所说明的实施例的混合动力汽车20中，在燃料剩余量Qgas小于阈值Qref的情况下，在车速V小时设定与车速V大时相比大(绝对值小)的转矩下限值Tm2lim。由此，能够抑制能量消耗，能够使可行驶距离变长。另外，在判定为处于从马达MG2输出减速转矩的期间时不进行转矩下限值Tm2lim的设定(维持转矩下限值Tm2lim)，所以，能够抑制带给驾驶员因转矩消失等引起的违和感这一情况。而且，在转矩下限值Tm2lim的绝对值小于阈值Tref时在显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况，所以，能够向驾驶员通知对马达MG2的再生转矩进行了限制这一情况，并且能够缓和因马达MG2的再生转矩变小而可能产生的驾驶员的违和感。
在实施例的混合动力汽车20中，当燃料剩余量Qgas小于阈值Qref时，燃料剩余量Qgas越少则对转矩下限值Tm2lim设定越大(绝对值越小)的值，并且，车速V越小则对转矩下限值Tm2lim设定越大(绝对值越小)的值。但也可以是，当燃料剩余量Qgas小于阈值Qref时，与燃料剩余量Qgas无关地，车速V越小则对转矩下限值Tm2lim设定越大(绝对值越小)的值。
在实施例的混合动力汽车20中，在从马达MG2输出减速转矩的期间不进行转矩下限值Tm2lim的设定(维持转矩下限值Tm2lim)。但也可以是，即使在从马达MG2输出减速转矩的期间也对转矩下限值Tm2lim进行设定(变更转矩下限值Tm2lim)。
在实施例的混合动力汽车20中，在转矩下限值Tm2lim的绝对值小于阈值Tref时在显示器89显示对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况。然而，向驾驶员报知对马达MG2的再生转矩进行了限制这一状况即可，所以不仅可以由在显示器89上的显示来实现报知，也可以由声音实现报知。
在实施例的混合动力汽车20中，具备发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52以及HVECU70。但也可以使发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52以及HVECU70构成为一个电子控制单元。
在实施例的混合动力汽车20中构成为：在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36，经由行星齿轮30连接有发动机22以及马达MG1，并且在驱动轴36连接有马达MG2。但也可以如图5的变形例的混合动力汽车120所示那样构成为：在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36，经由变速机130连接有马达MG，并且在马达MG的旋转轴，经由离合器129连接有发动机22。即，只要是混合动力汽车即可，可以是任意的构成。另外，也可以使用电容器等蓄电装置来代替蓄电池50。
对实施例的主要的要素与在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的主要的要素的对应关系进行说明。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，马达MG2相当于“马达”，蓄电池50相当于“蓄电装置”，HVECU70相当于“控制装置”。
此外，关于实施例的主要的要素与在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的主要的要素的对应关系，实施例是用于对在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的实施方式进行具体说明的一个例子，所以，并非限定在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的要素。即，对在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的解释应该基于在这一栏的记载来进行，实施例只不过是在用于解决问题的技术方案一栏中记载的发明的一个具体的例子。
以上，使用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但本发明完全不受这样的实施例的限定，当然可以在不脱离本发明的要旨的范围内以各种方式来实施。
产业上的可利用性(Industrial Applicability)
本发明能够用于汽车的制造产业等。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车，具备：
发动机，其利用来自燃料箱的燃料来驱动；
马达，其输入输出行驶用的动力；
蓄电装置，其与所述马达进行电力的交换；以及
控制装置，其驱动所述发动机和所述马达，
所述混合动力汽车的特征在于，
所述控制装置在所述燃料箱的燃料剩余量小于预定量时，使小于预定车速的减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值比所述预定车速以上的减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值小，
所述燃料剩余量越小，则所述控制装置使减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值越小。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车，
车速越小，则所述控制装置使减速时的所述马达的转矩下限值的绝对值越小。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车，
所述控制装置禁止在从所述马达输出减速转矩的期间的所述转矩下限值的变更。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车，
所述控制装置在所述转矩下限值的绝对值小于预定值时，报知所述转矩下限值的绝对值小这一状况。
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