CN109689455B - 车辆 - Google Patents

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Abstract

车辆具备内燃机及电动机；控制部对于发电机及主电路电池，基于根据电池温度和SOC估计值运算出的电池最大充放电功率，设定电池输出目标值。基于电池输出目标值和反馈的电池输出检测值，计算直流链路功率修正值，将发电机转矩和内燃机输出修正，在一边输出车辆要求转矩一边将电池充放电功率控制为目标值的同时，反复进行主电路电池的放电及充电，将主电路电池升温。

Description

车辆
技术领域
本发明的实施方式涉及作为动力源而搭载有内燃机和主电路电池的车辆。
背景技术
已知有除了通常作为使车轮旋转的动力源的内燃机以外、还搭载电池而使用电动机作为第2动力源的混合动力车辆。例如，在专利文献1中，提出了一种在被旋转驱动的驱动轴上设置环形齿轮、具有经由减速齿轮安装着电动机的动力分割结合机构的混合动力汽车。在该混合动力汽车中，根据电池温度和电池SOC(State Of Charge)估计值来设定电池充放电要求功率。对该电池充放电要求功率加上车辆要求功率和损失量而决定内燃机功率，控制电池充放电功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－96360号公报
发明内容
发明要解决的课题
通常，对于改善混合动力车辆的燃耗特性，尽量以发动机效率较高的点使车辆动作是有效的。此时，驾驶者要求的车辆要求功率与内燃机产生的发动机功率之差通过用电池驱动电动机来补偿。但是，由于电池在低温时充放电特性显著下降，所以降低了发动机动作点的自由度，结果导致燃耗的恶化。作为其对策，也可以考虑设置加热器等而使电池升温，但如果从低成本及小型化的观点看，则希望有不伴随着追加部件的简单的升温控制***。
此外，在专利文献1所记载的具有动力分割结合机构的混合动力车辆中发生的机械损失及电气损失由于各齿轮的转速或发电机及电动机的动作点，使得效率的好坏变化。此外，直流链路部分的辅助设备的负荷也根据状况而变化。即使因为这些理由而前馈性地设定损失，也会在电池输出目标值与检测值之间发生误差。因此，在将电池输出目标值设定为电池最大充放电功率的情况下，由于电池电压到达保护电压(过电压或不足电压)，所以应升温的电池有可能被电切断。
所以，本发明提供一种具备动力分割结合机构、对电池充放电功率进行反馈控制、使主电路电池在短时间中升温并输出希望的车辆要求转矩的车辆。
用来解决课题的手段
技术方案的车辆具备：内燃机，输出机械能；动力分割机构，具备包括太阳齿轮及环形齿轮的齿轮机构，将上述机械能分割并输出；发电机，将上述机械能的至少一部分变换为电能；变换器，控制上述发电机的动作；逆变器，经由直流链路与上述变换器电连接；主电路电池，电连接在上述直流链路上；电动机，能够通过从上述逆变器供给的电能而被驱动；动力结合机构，与上述电动机的旋转轴机械连接，将该电动机产生的机械能与被上述动力分割机构分割并经由传递部件传递的机械能结合；车轴，被通过上述动力结合机构结合后而得的机械能驱动；以及控制部，控制上述主电路电池的温度，上述控制部具备：预先设定的、与从上述主电路电池检测出的电池温度及SOC(State Of Charge)估计值对应而定义的电池最大放电功率及电池最大充电功率的各自的功率映射表；预先设定的、具有与上述主电路电池的电池温度对应而定义的SOC上限值和SOC下限值的SOC可使用范围映射表；充放电指令部，相对于根据检测出的电池温度使用上述SOC可使用范围映射表而设定的SOC上限值及SOC下限值，在上述电池SOC估计值为上述SOC上限值以上的情况下，发出电池放电指令，在上述电池SOC估计值为上述SOC下限值以下的情况下，发出电池充电指令；电池输出目标设定部，在发出了上述电池放电指令的情况下，将从上述功率映射表选择的上述电池最大放电功率设定为升温时的电池输出目标值，在发出了上述电池充电指令的情况下，根据上述功率映射表将上述电池最大充电功率设定为升温时的电池输出目标值；电池输出修正部，根据上述升温时的电池输出目标值与从上述主电路电池检测出的电池输出检测值之差，计算升温时的电池输出修正值；PI控制部，对上述电池输出修正值进行PI控制，运算用来修正发电机转矩的直流链路功率修正值；转矩修正部，使用上述直流链路功率修正值、上述动力分割机构的上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机及发电机的转速，运算发电机转矩修正值；以及内燃机输出修正部，使用上述发电机转矩修正值、上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机及发电机的转速，对内燃机输出进行修正，在满足车辆要求转矩的同时，将上述主电路电池的输出控制为目标值，将主电路电池升温。
附图说明
图1是表示有关一实施方式的混合动力车辆的驱动***的概念性的构成的图。
图2是表示驱动***的混合动力控制器的概念性的构成的图。
图3是表示混合动力控制器中的电池温度控制部的概念性的构成的图。
图4是表示进行混合动力控制器中的发电机及电动机转矩的指令运算的构成的图。
图5是概念性地表示驱动***的内燃机的动作点的图。
图6是表示在驱动***的电池输出限制值的决定中使用的特性的图。
图7是表示电池最大放电功率映射表的一例的图。
图8是以时间序列表示主电路电池的升温和电池SOC可使用范围的推移的图。
图9是表示根据由基于图8的主电路电池的电池温度规定的SOC上限值和SOC下限值而得出的SOC可使用范围的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式详细地进行说明。
[第1实施方式]
图1是表示有关第1实施方式的混合动力车辆的驱动***的概念性的构成的框图。本实施方式的车辆是以内燃机及由主电路电池驱动的电动机为动力源、具备包括太阳齿轮的行星齿轮机构的动力分割结合机构的混合动力车辆。
该驱动***1由作为主要的动力源的内燃机2、将由内燃机2产生的机械能分割及结合的动力传递***3、设置在动力传递***3内而作为辅助的动力源的电动机4、经由车轴5与动力传递***3连结的车轮6和进行驱动***1内的构成部位的控制的混合动力控制器[控制部]7构成。这里，内燃机2是汽油发动机或柴油发动机等发动机、或燃气轮机等在内部使化石燃料燃烧而产生机械能的动力源。在该例中，以内燃机2为主要的动力源、以电动机为辅助性的动力源而进行说明，但也可以是相反地以电动机4为主要的动力源电动机、以内燃机2为辅助性的动力源的构成。
动力传递***3由以下这些机构构成：动力分割机构8，将机械能至少分为两份；发电机9，将分割后的一方的机械能变换为交流、例如3相交流的电能；变换器10，控制发电机9，从交流生成直流的电流电压；直流链路11，用来传送直流的电流电压(电能)；逆变器12，从直流生成交流、例如3相交流的电流电压，控制电动机4的驱动；以及动力结合机构14，将由电动机4产生的辅助的机械能与由动力分割机构8分割并由传递部件13传递的另一方的机械能结合。
由该动力结合机构14结合后的机械能经由车轴5使车轮6旋转。另外，在以下的说明中，将过机械能及电能在不需要区分的情况下称作动力或功率而进行说明。
本实施方式的动力分割机构8及动力结合机构14由行星齿轮机构构成。该行星齿轮机构是周知的构成，例如具备太阳齿轮S、与太阳齿轮S(Sun gear)外接的行星齿轮P(Planetary gear)、行星齿轮P内接的环形齿轮R(Ring Gear)、以及沿着行星齿轮P的轨道旋转的行星齿轮架C(Planetary carrier)。在本实施方式中，行星齿轮架C通过由内燃机2生成的机械能而旋转。太阳齿轮S的旋转动力被向发电机9传递。环形齿轮R的旋转动力经由传递部件13被向动力结合机构14传递。
发电机9将经由动力分割机构8的太阳齿轮S供给的机械能P变换为3相交流电力的电能。变换器10具有控制发电机9的发电动作的控制功能，将从发电机9输出的3相交流电力变换为直流电力。此外，逆变器12将从直流链路11供给的直流电力变换为交流电力并向电动机4输出。此外，逆变器12将从再生动作的电动机4供给的交流电力变换为直流电力，向直流链路11输出。
本实施方式的电动机4被从逆变器12供给的交流电力驱动，将电能变换为机械能，向动力结合机构14输出。但是，电动机4并不限定于通过交流驱动的电动机，驱动功率即使是脉冲波等也能够使用。
进而，在将变换器10与逆变器12连结的直流链路11上，经由接触器16连接主电路电池15。接触器16是周知的电磁接触器，通过利用电磁力的开放，能够将主电路电池15电切断。将使接触器16动作的控制信号作为电池开放信号。在以下的说明中，将主电路电池15电切断与将接触器16开放是同义的。
除此以外，在该直流链路11中，也连接着向未图示的空调等的辅助设备供给电能的辅助设备功率单元(APU)17。主电路电池15是充电电池，例如由包括多个2次电池单位的电池组构成，能够由发电机9进行充电。主电路电池15附加有信息发送功能，向混合动力控制器7提供电池温度、电池SOC(State Of Charge：充电率)估计值及电池输出检测值等的信息，辅助设备功率单元17向混合动力控制器7提供辅助设备耗电检测值。
混合动力控制器7统筹***整体的控制，进行以下说明的运算处理。例如，混合动力控制器7由具有运算功能及存储器功能的信息处理机器(例如计算机等)及存储器(未图示)构成，在图2中表示作为一例的模块构成。
该混合动力控制器7具有***功率/车辆要求转矩运算部21、内燃机输出运算部22、加法部23、限幅器部24、内燃机动作点决定部25和发电机/电动机转矩指令运算部(以下称作转矩指令运算部)27。在该转矩指令运算部27内包括后述的电池温度控制部28。混合动力控制器7根据驾驶者的转矩要求/解除指令和电动机转速，运算***功率要求和车辆要求转矩。
接着，根据***功率要求和电池SOC估计值及电池温度运算内燃机输出要求。内燃机2基于由SOC和温度决定的电池最大输出的制约条件，尽量在内燃机2的效率较高的点输出。即，基本上不明示地控制电池输出。
以下，参照图2至图4，对本实施方式的车辆的各自的构成部位的指令及信号流进行说明。图2是表示驱动***的混合动力控制器的概念性的构成的框图，图3是表示混合动力控制器的电池温度控制部的概念性的构成的框图，并且，图4是表示混合动力控制器中的进行发电机及电动机转矩的指令运算的构成的框图。
首先，图2所示的***功率/车辆要求转矩运算部21被输入根据驾驶者与车辆的驾驶状况(上坡或加减速等)对应的驾驶操作发出的转矩要求/解除指令和电动机4的转速的信息，输出暗示需要何种程度的动力(功率)的***功率要求及车辆要求转矩。
基于该***功率要求和作为主电路电池15的剩余容量的SOC估计值及电池温度的信息，由内燃机输出运算部22运算内燃机输出要求。将该运算结果由加法部23加上后述的内燃机输出修正值，向限幅器部24输出。
限幅器部24对于由内燃机输出修正值修正后的内燃机输出要求(内燃机输出要求值)进行修正，以将内燃机输出要求限制在从零值到内燃机2的最大输出值(Pe_max)的范围内。将修正后的值向内燃机动作点决定部25及转矩指令运算部27作为修正后的内燃机要求输出值输出。
内燃机动作点决定部25使用该内燃机输出要求，按照图5所示的内燃机动作点，将根据内燃机转速求出的内燃机速度指令向内燃机2输出。另外，图5是概念性地表示驱动***的内燃机的动作点的图，具体而言，表示由与内燃机转速对应的内燃机输出带来的内燃机的最优动作线。这里，表示了在最优动作线上任意离散地设定的内燃机动作点81a、81b、81c。在该例中，在由电池输出性能容许的范围内将内燃机动作点81a设定在效率较高的区域中。
此外，减法部26从由限幅器部24输出的修正后的内燃机要求输出减去由加法部23输出的内燃机要求输出值，将其差作为内燃机最大输出超过值，向转矩指令运算部27输出。
转矩指令运算部27包括电池温度控制部28，除了上述的电池温度、SOC估计值、电池输出检测值及辅助设备耗电检测值以外，还被输入电动机转速、发电机转速、内燃机最大输出超过值、车辆要求转矩及辅助设备耗电检测值，通过后述的运算处理，运算并输出发电机转矩指令、电动机转矩指令及发电机转矩指令修正值。
这里，对后述的各功率映射表进行说明。
图7是表示电池最大放电功率映射表的一例的图。对于电池温度(－30℃～+50℃)与电池SOC(10％～100％)的关系，设定了主电路电池15的最大放电功率(Pbat_max_XX，XX：11～A9)。图7中的最大放电功率的设定以从电池温度－30℃朝向+40℃而功率值变大、并且从电池SOC为10％朝向100％而功率值变大的方式设定。即，作为功率值的设定例，在电池温度下，为Pbat_max_59<Pbat_max_52(SOC50％)，在电池SOC中，为Pbat_max_14<Pbat_max_A4(20℃)的关系。
因而，在放电的功率值的分布中设定为，在电池温度－30℃及电池SOC是10％的条件下功率值为最小、在电池温度40℃及电池SOC100％的条件下功率值为最大。另外，在本实施方式中，在通常状态下，由于将电池温度为40度以内设定为使用范围，所以在超过了40℃的情况下，需要温度上升的抑制及冷却。因而，与电池温度40℃相比，50℃时电池SOC设定得较小。当然，该设定根据主电路电池的性能而不同，没有被一律地限定。
此外，在电池最大充电功率映射表的功率值中，为与电池最大放电功率映射表相反的分布，电池SOC越大则充电功率越小，电池温度越高则充电功率越小。因而，在充电的功率值的分布中设定为，在电池温度40℃及电池SOC为10％的条件下功率值为最大，在电池温度－30及电池SOC100％的条件下功率值为最小。
在本实施方式中，对应于电池温度为实用性的电池SOC被设定在由图7所示的粗线框包围的范围内。例如，如果电池温度是－30℃，则电池SOC是50％，如果电池温度是0℃，则电池SOC是30％～60％，如果电池温度是40℃，则电池SOC是30％～80％。与这些电池温度对应的SOC的实用范围及功率值根据主电路电池的特性而适当设定，并不限定于图7所示的例子。
此外，图8是以时间序列表示主电路电池的升温和电池SOC可使用范围的推移的图。图9是表示根据由基于图8的主电路电池的电池温度规定的SOC上限值和SOC下限值得出的SOC可使用范围的图。
图8表示与主电路电池15的升温特性(℃)对应的电池SOC(％)的上限值和下限值的一例。以时间序列表示了通过后述的方法随着时间经过而主电路电池15从－20℃升温至30℃时的电池SOC(％)的上限值和下限值的变化。图9是将在图8的特性中、由与任意的电池温度对应的主电路电池15的SOC下限值和SOC上限值得到的可使用的范围以数值表示的SOC可使用范围映射表。在该例中，电池SOC的范围随着主电路电池15的升温而SOC下限值下降、SOC上限值上升，所以可以读取出SOC的范围随着升温都扩大的趋向。
参照图3，对设置在转矩指令运算部27内的电池温度控制部28进行说明。该电池温度控制部28向后述的电池输出控制部66输出直流链路功率修正值。
首先，施密特触发器(Schmitt trigger)部31对于切换开关32的输入端1、0，分别输入最大电池温度(或最高电池温度)及最低电池温度。此外，施密特触发器部31对于主电路电池15的最高电池温度，将利用具有时滞特性的阈值消除了摇摆的检测信号作为切换信号向切换开关32的切换端子输出。由切换开关32选择的最高或最低电池温度(以下设为电池温度)向SOC设定部33、SOC上限值映射表37、SOC下限值映射表40、电池最大放电功率映射表51、电池最大充电功率映射表52及施密特触发器部58分别输出。最高电池温度及最低电池温度是在驱动***1内或车辆内的某处计测的测量温度。SOC上限值映射表37及SOC下限值映射表40与上述的电池最大充电功率映射表同样，例如是图9所示那样的电池温度和电池SOC展开的映射表。
SOC设定部33按照电池温度的输入，将预先设定的SOC设定值向加法部35及减法部42输出。在加法部35中，对于SOC设定值，加上作为具有任意的幅度的固定值的ΔSOC。该ΔSOC是微小的SOC的值，例如是1％左右的固定值，将其与设定值相加。此外，在减法部42中，从设定值减去ΔSOC。通过这样的加减运算，能够使设定值拥有微小的范围(幅度)。例如，如果SOC设定值是50％，则以拥有49％～51％的幅度的SOC设定值进行充放电。通过拥有该较窄的幅度，以短时间切换充放电，与以由放电最大输出或充电最大输出得到的较宽的幅度进行充放电相比更有效率，所以能够期待温度迅速上升。
由加法部35分配给上限侧的SOC设定值(例如51％)被向用于急速升温的切换开关36的一方的输入端1输入。此外，在另一方的输入端0中，被输入从SOC上限值映射表37输出的SOC上限值。同样，由减法部42分配给下限侧的SOC设定值(例如49％)被向用于急速升温的切换开关43的一方的输入端1输入。此外，在另一方的输入端0中，被输入从SOC下限值映射表40输出的SOC下限值。这些切换开关36、43都根据基于驾驶者的操作而发信的急速升温要求信号来切换。由这些SOC上限值映射表37和SOC下限值映射表40构成电池SOC的上下限设定部。
将从切换开关36输出的SOC设定值或SOC上限值输入到比较部38中，与电池SOC估计值(以下，设为SOC估计值)比较。在该比较中是SOC估计值≥SOC设定值或SOC估计值≥SOC上限值的情况下，向触发电路39输出设置信号S。此外同样，将从切换开关43输出的SOC设定值或SOC下限值输入到比较部44中，与SOC估计值比较。在该比较中，在SOC估计值≥SOC设定值或SOC估计值≥SOC下限值的情况下，向触发电路39输出重置信号R。该触发电路39作为电池放电指令向后述的切换开关53的切换端子输入。该触发电路39是充放电指令部。
此外，对于电池最大放电功率映射表51，从切换开关32输入最高电池温度或最低电池温度，还输入SOC估计值。在电池最大放电功率映射表51中，通过图7所示的电池温度和电池SOC(SOC估计值)，选择预先设定的电池最大放电功率(Pbat_max)，并向切换开关53的一方的输入端1及可变限幅器部54输出。
同样，在电池最大充电功率映射表52中，从切换开关32输入最高电池温度或最低电池温度、还有SOC估计值。电池最大充电功率映射表52通过电池温度和电池SOC(SOC估计值)，选择预先设定的电池最大充电功率，向切换开关53的另一方的输入端0及可变限幅器部54输出。这些电池最大放电功率映射表51及电池最大充电功率映射表52作为功率运算部。
将切换开关53通过上述的电池放电指令切换，将电池最大放电功率或电池最大充电功率作为电池输出目标值(升温时)向减法部55输出。切换开关53是电池输出目标设定部。减法部55从电池输出检测值(+放电，－充电)减去电池输出目标值，向切换开关57的一方的输入端输出。
此外，可变限幅器部54以电池最大放电功率映射表51的输出值为上限，以电池最大充电功率映射表52的输出值为下限，进行范围限制，输出该范围内的电池输出检测值。从可变限幅器部54输出的电池输出检测值被向减法部56输出。减法部56从可变限幅器部54的通过前的当前的电池输出检测值减去受到了上下限的限制的电池输出检测值。由该减法得到的差是当前的电池输出检测值中的超过量，被作为电池输出修正值(温度升温抑制时)向切换开关57的另一方的输入端0输出。另外，减法部56只要不发生该超过量，电池输出修正值就是零，不进行直流链路功率的修正。另外，这些减法部55、56为电池输出目标设定部。
切换开关57通过基于从切换开关32输出的电池温度的施密特触发器部58的输出而进行切换动作。通过该切换动作，将升温时或升温抑制时的电池输出修正值向加法部59输出。加法部59对于该升温时或升温抑制时的电池输出修正值，加上从上述的减法部26(参照图2)输出的内燃机最大输出超过值，作为电池输出修正值向PI控制部60输出。PI控制部60一边通过PI控制(比例积分控制或比例积分处理)抑制偏移，一边生成预先设定的直流链路功率修正值。PI控制部60为直流链路功率修正部。在本实施方式的***构成中，减法部55及PI控制部60和减法部56及PI控制部60分别起到反馈控制的功能。
接着，参照图4，对转矩指令运算部27中的信号及指令的信号处理进行说明。
首先，除法部61将从限幅器部24输出的修正后的内燃机输出要求除以从内燃机2输出的内燃机转速除，计算为内燃机转矩要求。接着，乘法部62对于该内燃机转矩要求乘以－Gs/(Gr+Gs)的比，计算发电机转矩指令1。这里，Gs：太阳齿轮的齿轮数，Gr：环形齿轮的齿轮数。
进而，在减法部63中，从发电机转矩指令1减去由后述的电池输出控制部66得到的发电机转矩修正值，运算发电机转矩指令2。将发电机转矩指令2作为发电机转矩指令向变换器10(参照图1)及乘法部64输出。在乘法部64中，对发电机转矩指令2乘以－Gr/Gs的比，作为环形齿轮转矩而向减法部65输出。在减法部65中，从车辆要求转矩减去环形齿轮转矩，作为电动机转矩指令向逆变器12(参照图1)输出。
将从这样的电池温度控制部28输出的直流链路功率修正值向电池输出控制部66的乘法部67输入。乘法部67对直流链路功率修正值乘以太阳齿轮的齿轮数Gs，将其乘法结果向除法部68输出。
此外，在乘法部69中，对电动机转速乘以环形齿轮的齿轮数Gr，向加法部71输出，并且在乘法部70中，对发电机转速乘以太阳齿轮的齿轮数Gs，向加法部71输出。加法部71将来自各个乘法部69、70的输出值相加，将其相加结果向除法部68输出。除法部68将直流链路功率修正值与太阳齿轮的齿轮数Gs的相乘结果除以加法部71的加法结果，计算为发电机转矩修正值。将该发电机转矩修正值向上述的减法部63及乘法部72输出。在乘法部72中，对发电机转矩修正值乘以1/Gs，向乘法部73输出。乘法部73对加法部71的加法结果乘以乘法部72的乘法结果，计算内燃机输出修正值。乘法部73作为内燃机输出修正部。转矩指令运算部27将该内燃机输出修正值向加法部23输出。
接着，对如上述那样构成的车辆的驱动***1中的主电路电池15的电池温度控制方法进行说明。
首先，在驱动***1的起动时，进行主电路电池15的温度检测，判断是否是需要升温的温度，在判断为需要升温的情况下，对于主电路电池15反复进行基于后述的放电电压及充电电压的放电及充电，使主电路电池15的温度上升或抑制，控制为适当的温度。主电路电池15的升温作业需要的温度作为一例而如以下这样决定。
在本实施方式中，如图5所示，内燃机动作点81a通过使内燃机输出对应于车辆要求输出而阶段性或线性地变化而进行控制，以使内燃机2尽量在高效率的区域内动作。在该控制中，车辆要求输出(转矩要求/解除指令)与内燃机输出之差由主电路电池15补偿。但是，如果电池温度下降，则本来的电池最大充放电功率也下降，所以内燃机2不能在理想的内燃机动作点81a动作，导致燃耗的恶化。
在本实施方式中，将主电路电池15升温到能够输出为了使内燃机2动作于理想的点而需要的电池充放电功率。另外，实施升温的判断由于是将主电路电池15装入在驱动***1内的构成，所以采用在驱动***1内检测出的最低温度作为判断基准。
接着，基于检测出的电池温度，决定电池SOC的上限值和下限值，在SOC估计值是SOC上限值以上的情况下，设置电池放电指令，进行主电路电池15的放电。另一方面，在SOC估计值是SOC下限值以下的情况下，将电池放电指令重置，通过电池充电指令进行主电路电池15的充电。
这里，进行电池升温控制的温度域的SOC上限值及下限值不是设定为电池充放电功率为零的SOC，而是设定为能够进行所需最小限度的输出的SOC(例如在下限值的情况下，为能够进行在内燃机的曲柄转动(cranking)所需要的输出的SOC的值)。
此外也可以是，在想要尽可能快地升温的情况下，发出急速升温要求信号，将电池温度下的最大充电功率与最大放电功率之和为最大的SOC设定为目标值，以该SOC目标值为中心，在将成为上述的ΔSOC的1％的固定值增减的微小的SOC范围中，重复最大充电功率和最大放电功率。进而，根据电池温度和SOC估计值，使用上述的图3及图7所示的电池最大放电功率映射表51和电池最大充电功率映射表52，决定主电路电池15的最大放电功率和最大充电功率。
这里，在从触发电路39输出的作为电池放电指令的切换信号(ON信号)被输入到切换开关53的切换端子中的情况下，将电池最大放电功率设定为电池输出目标值。另一方面，在电池放电指令的OFF信号被输入到切换开关53的切换端子中的情况下，将电池最大放电功率设定为电池输出目标值。
在该设定后，在减法部55中，将从电池输出检测值减去电池输出目标值的差作为电池输出修正值。将该电池输出修正值经由PI控制部60计算为直流链路功率修正值，向电池输出控制部66输出。该减法部55为电池输出修正部。
接着，电池输出控制部66将被输入的直流链路功率修正值除以电动机转速和发电机转速的相加值，计算为发电机转矩修正值。电池输出控制部66作为发电机转矩修正部。对该发电机转矩修正值乘以动力分割机构的齿轮比(－Gs/(Gr+Gs))，计算发电机转矩指令2。此外同样，对发电机转矩修正值乘以动力分割机构的齿轮比(1/Gs)，再乘以电动机转速和发电机转速的相加值，计算内燃机输出修正值。此外，对发电机转矩指令2乘以动力分割机构的齿轮比(－Gr/Gs)，计算环形齿轮转矩。从车辆要求转矩减去该环形齿轮转矩，计算电动机转矩指令。
另外，通过将内燃期间输出要求使用内燃机输出修正值进行修正，在超过了内燃机最大输出的情况下，使用限幅器部24及减法部26计算内燃机最大输出超过值。进而，也可以使用图3所示的加法部59，使内燃机最大输出超过值加上电池输出修正值，防止PI控制部60中的饱和。
如以上说明那样，本实施方式的车辆根据电池温度和SOC估计值运算电池最大充放电功率，设定为电池输出目标值。此外，使用反馈控制，利用作为检测出的电池输出检测值与电池输出目标之差的电池输出修正值，由PI控制器运算直流链路功率修正值并输出。通过用该直流链路功率修正值将发电机转矩和内燃机输出修正，输出车辆要求转矩。在发生了辅助设备负荷变动等的干扰时，也通过将电池充放电功率控制为目标值，能够不使主电路电池到达保护电压而进行短时间中的电池升温。进而，即使是发生了干扰等的情况，也能够输出电池最大充放电功率，能够以比以往短时间使主电路电池升温。
[第2实施方式]
第2实施方式是与上述的第1实施方式同样的构成，使用相同的标号进行说明。
在本实施方式中，驱动***1使主电路电池15升温直到能够输出希望的电池输出，以内燃机效率为优先的方式进行控制。此时，车辆要求输出(转矩要求/解除指令)与内燃机输出之差由主电路电池15补偿。但是，根据外界气温及主电路电池15的冷却性能、电池输出样式，有可能电池温度逐渐上升而到达保护温度。为了防止该情况，当电池温度为比设定温度高温时，限制电池输出。该设定温度是在***的设计时适当决定的值，例如设定为40℃。
在该电池输出的限制中，首先，电池温度控制部28使用电池最大放电功率映射表51及电池最大充电功率映射表52，根据电池温度和电池SOC设定电池输出的上限值及下限值。接着，计算超过电池输出检测值的超过量，将该超过量作为电池输出修正值。PI控制部60根据电池输出修正值运算直流链路功率修正值。
发电机/电动机转矩指令运算部27(以下，称作转矩指令运算部27)根据直流链路功率修正值、电动机转速、发电机转速及动力分割机构的齿轮比，运算发电机转矩修正值和内燃机输出修正值。
通过使用这些发电机转矩修正值和内燃机输出修正值，能够在将车辆要求转矩输出的同时对电池充放电功率进行控制。进而，在主电路电池15没有到达高温侧的温度保护的情况下，能够使驱动***1以内燃机为中心动作，能够实现车辆的燃耗改善。另外，高温侧的电池输出限制值也可以与低温时同样，制作并利用映射表。
作为高温侧的输出限制值的决定方法，首先，将电池输出设定为零，以成为比图6所示的点82b的高温保护的温度低几℃的温度状态。接着，基于主电路电池15的期待寿命，定义图6所示的点82c的通常使用最大温度。根据该通常使用最大温度和设想的最大环境温度及电池***的热阻，计算电池***的冷却能力。并且，在电池寿命末期，将产生与该冷却能力平衡的热量的电池输出设为限制值。
此外，电池温度控制部28在车辆的停车时，根据当前的电池温度、3小时后的预测的环境温度和电池***的冷却能力，预测主电路电池15的3小时后的温度，根据该预测出的电池温度和电池SOC，计算电池最大放电功率。在该电池最大放电功率不到发动机曲柄转动所需要的功率的情况下，提高电池SOC，直到产生发动机曲柄转动所需要的功率。通过将该处理每3小时进行，即使在车辆的长期的停止状态下，也能够防止不能进行发动机曲柄转动。此外，相反，在车辆处于极低温环境下、即使提高电池SOC也不能发出所需要的功率的情况下，在调整SOC直到发动机曲柄转动所需要的功率时，进行电池的升温动作。
在上述停车中的电池进行升温动作时，在使动力分割机构8、电动机4和车轮6连结的状态下，通过将车轮6锁定，使得环形齿轮R不转动。并且，在从内燃机2控制发电机9而将主电路电池15充电后，将动力分割机构8和电动机4从车轮6切离，使环形齿轮和电动机4能够自由旋转，在将内燃机2停止的状态下从主电路电池15放电，使电动机4上升到目标速度。在到达目标速度后，通过利用电动机4及周边齿轮的运动能量将电动机4再生而回收，将主电路电池15充电。通过反复进行该操作而进行电池充放电，能够在尽量抑制内燃机2的燃料消耗的同时使主电路电池15升温。
此外，将图6所示的点82b与点82c以直线相连，延长到与预先设定的电池***最大输出交叉的点82a。将该点82a作为高温侧的电池输出限制开始温度。基于图6所示的特性图的直线，决定与电池温度对应的电池输出限制值。另外，驱动***1内的主电路电池15并不限定于1个，由于根据搭载有多个主电路电池15的构成或设置场所而冷却条件不同，所以会发生若干的温度不均匀。因此，主电路电池15优选的是在低温侧将驱动***1内的最低温度设定为检测温度，相反在高温侧将驱动***1内的最高温度设定为检测温度。
根据以上说明的本实施方式，通过使用发电机转矩修正值和内燃机输出修正值，能够在输出车辆要求转矩的同时控制电池充放电功率。进而，在主电路电池15没有到达高温侧的温度保护的情况下，能够使驱动***1以内燃机为中心动作，能够实现车辆的燃耗改善。另外，高温侧的电池输出限制值与低温时同样也可以使用映射表。
附图标记说明
1…驱动***；2…内燃机；3…动力传递***；4…电动机；5…车轴；6…车轮；7…混合动力控制器；8…动力分割机构；9…发电机；10…变换器；11…直流链路；12…逆变器；13…传递部件；14…动力结合机构；15…主电路电池；16…接触器；17…辅助设备功率单元；21…***功率/车辆要求转矩运算部；22…内燃机输出运算部；23；35…加法部；24…限幅器部；25…内燃机动作点决定部；26、42、55；56…减法部；27…发电机/电动机转矩指令运算部(转矩指令运算部)；28…电池温度控制部；31；58…施密特触发器部；32、43、57…切换开关；33…SOC设定部；36…切换开关；37…SOC上限值映射表；38…比较部；39…触发电路；40…SOC下限值映射表；44…比较部；51…电池最大放电功率映射表；52…电池最大充电功率映射表；53…切换开关；54…可变限幅器部；60…PI控制部；66…电池输出控制部。

Claims (4)

1.一种车辆，其特征在于，
具备：
内燃机，输出机械能；
动力分割机构，具备包括太阳齿轮及环形齿轮的齿轮机构，将上述机械能分割并输出；
发电机，将上述机械能的至少一部分变换为电能；
变换器，控制上述发电机的动作；
逆变器，经由直流链路与上述变换器电连接；
主电路电池，电连接在上述直流链路上；
电动机，能够通过从上述逆变器供给的电能而被驱动；
动力结合机构，与上述电动机的旋转轴机械连接，将该电动机产生的机械能与被上述动力分割机构分割并经由传递部件传递的机械能结合；
车轴，被通过上述动力结合机构结合后而得的机械能驱动；以及
控制部，控制上述主电路电池的温度，
上述控制部具备：
预先设定的、与从上述主电路电池检测出的电池温度及SOC即充电状态估计值对应而定义的电池最大放电功率及电池最大充电功率的各自的功率映射表；
预先设定的、具有与上述主电路电池的电池温度对应而定义的SOC上限值和SOC下限值的SOC可使用范围映射表；
充放电指令部，相对于根据检测出的电池温度使用上述SOC可使用范围映射表而设定的SOC上限值及SOC下限值，在上述电池SOC估计值为上述SOC上限值以上的情况下，发出电池放电指令，在上述电池SOC估计值为上述SOC下限值以下的情况下，发出电池充电指令；
电池输出目标设定部，在发出了上述电池放电指令的情况下，将从上述功率映射表选择的上述电池最大放电功率设定为升温时的电池输出目标值，在发出了上述电池充电指令的情况下，根据上述功率映射表将上述电池最大充电功率设定为升温时的电池输出目标值；
电池输出修正部，根据上述升温时的电池输出目标值与从上述主电路电池检测出的电池输出检测值之差，计算升温时的电池输出修正值；
PI控制部，对上述电池输出修正值进行PI控制，运算用来修正发电机转矩的直流链路功率修正值；
转矩修正部，使用上述直流链路功率修正值、上述动力分割机构的上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机及发电机的转速，运算发电机转矩修正值；以及
内燃机输出修正部，使用上述发电机转矩修正值、上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机及发电机的转速，对内燃机输出进行修正，
上述控制部在决定上述SOC上限值及上述SOC下限值、以及上述电池最大放电功率及上述电池最大充电功率时，对于输入的电池温度在低温时使用上述车辆内的最低电池温度、在高温时使用上述车辆内的最高电池温度，由此来防止因驱动***内的电池温度的不均匀导致温度或电压的保护进而造成驱动***的停止，
在满足车辆要求转矩的同时，将上述主电路电池的输出控制为目标值，将主电路电池升温。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，
上述控制部还根据检测出的电池温度，将电池最大放电功率与电池最大充电功率之和为最大时的SOC决定为目标值，设定以该目标值为中心而增减了微小的固定值而得的范围，反复进行以上述电池最大放电功率的放电及以上述电池最大充电功率的充电；
在满足车辆要求转矩的同时，将上述主电路电池的输出控制为上述目标值，将上述主电路电池升温。
3.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，
上述控制部在上述主电路电池比设定温度高温时，
将利用上述电池最大放电功率或上述电池最大充电功率求出的电池输出修正值与上述电池输出检测值的超过量相加，求出温度上升抑制时的电池输出修正值，对该电池输出修正值进行上述PI控制，运算上述直流链路功率修正值；
根据上述直流链路功率修正值、上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机的转速及发电机的转速，运算发电机转矩修正值；
使用上述发电机转矩修正值、上述太阳齿轮的齿轮数及上述环形齿轮的齿轮数、以及上述电动机及发电机的转速来修正内燃机输出，
由此在满足车辆要求转矩的同时，将上述主电路电池的输出控制为目标值，抑制主电路电池的温度上升。
4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，
上述控制部基于根据转矩要求及电动机转速计算出的***功率要求，决定内燃机输出要求，在加上内燃机输出修正值后的值超过内燃机的最大输出的情况下，对上述电池输出修正值加上内燃机最大输出超过值，由此防止上述PI控制的饱和。
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