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文档序号:10524812
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【专利摘要】本发明提供一种混合动力车辆,其具备以对发动机(10)、第一MG(20)和第二MG(30)的动力传递路径进行切换的方式被构成的动力传递部(2)。控制装置(100)被构成为,在使发动机(10)停止的状态下使用第一MG(20)、第二MG(30)中的至少一个而执行再生制动的过程中,在表示与蓄电池(60)相关的状态的状态量超过了判断阈值的情况下,执行待机动作,所述待机动作使动力传递部(2)的状态从当前的状态起靠近能够进行如下动作的状态,所述动作为,通过使对发动机(10)进行燃料切断并使用外力而使旋转从而使产生损失的发动机制动动作。
【专利说明】
混合动力车辆
技术领域
[0001]本发明涉及一种混合动力车辆,尤其涉及一种包括第一旋转电机以及第二旋转电机和内燃机的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]在混合动力车辆中,已知一种具有如下结构的混合动力车辆,S卩,除了具备发动机、两个旋转电机和动力分配机构以外,在发动机与动力分配机构之间还具有变速机构的结构。
[0003]国际公开第2013/114594号中所公开的车辆采用了串并联混合动力方式。在串并联混合动力方式的车辆中,发动机的动力向第一电动发电机(第一MG)传递并被用于发电,另一方面,发动机的动力的一部分也通过动力分配机构而向驱动轮传递。
[0004]在混合动力车辆中,还已知一种实施如下串联行驶的结构(串联混合动力方式),所述串联行驶为,通过发动机的动力而实施发电,并利用所发出的电力而使电机驱动。在该串联混合动力方式中,发动机的动力不会向驱动轮传递。
[0005]上述文献中所公开的车辆成为如下的结构,S卩,由于发动机的动力向第一电动发电机(第一 MG)传递时通过动力分配机构而也向驱动轮传递,因此无法实施串联行驶。
[0006]在串并联混合动力方式中,在低车速时等情况下,由于发动机的转矩变动而可能会使被设置在发动机与驱动轮之间的驱动装置中的齿轮机构中发生齿轮撞击声,从而需要以避免发生该齿轮撞击声的方式选择发动机的动作点,由此也存在使其在从耗油率的角度来看并不是最佳的动作点进行动作的情况,从而在提高耗油率的方面还存在余地。
[0007]而在串联方式中,由于发动机与被设置在驱动装置中的齿轮机构完全断开,因此可以不用考虑这种齿轮撞击声。但是,由于在将发动机的转矩暂时全部转换为电力之后通过电机而再次转换回驱动轮的转矩,因此在发动机的运转效率较好的速度区域中,与串并联混合动力方式相比而耗油率较拙劣。
[0008]如上文所述,由于与串联混合动力方式相比串并联混合动力方式的一方也具有优点,因此,如果能够以根据车辆的情况而对串联行驶与串并联行驶进行选择的方式来构成,则较为理想。
[0009]在实现这种串联行驶和串并联行驶这两者均能够实施的混合动力车辆的情况下,例如考虑到包括使发动机与第一电动发电机直接连结的离合器的结构。在使发动机与第一电动发电机直接连结的串联行驶状态中,通过用第一电动发电机而对不依靠自身动力而旋转的发动机继续进行启动,从而能够消耗在制动时通过第二电动发电机而产生的由再生制动所提供的电力。这种状态也可以被认为是使用发动机制动的状态中的一个形式。即,通过使发动机空转,从而在长下坡等中不使用摩擦制动亦可。
[0010]尤其是,在向蓄电装置的充电需要限制,从而再生制动的使用被限制的情况下,考虑到使用发动机制动。但是,在由驾驶者要求减速之后才使连接发动机与第一电动发电机的离合器卡合时,发动机制动的工作会延迟开始。尤其是在低温下,由于离合器的响应性会恶化,因此需要使发动机制动的工作提前开始。

【发明内容】

[0011]本发明的目的在于,提供一种在向蓄电装置的充电存在限制的情况下能够迅速地使发动机制动进行工作的混合动力车辆。
[0012]简言之,本发明为一种混合动力车辆,具备:蓄电装置;内燃机;第一旋转电机;第二旋转电机;动力传递部,其被构成为,能够对内燃机、第一旋转电机以及第二旋转电机的三个旋转轴之间的动力传递路径进行切换;控制装置,其对内燃机、第一旋转电机、第二旋转电机以及动力传递部进行控制。控制装置在使内燃机停止的状态下使用第一旋转电机、第二旋转电机中的至少一个而执行再生制动的过程中,在表示与蓄电装置相关的状态的状态量超过了预定量的情况下,执行待机动作,所述待机动作使动力传递部的状态从当前的状态起靠近能够进行如下动作的状态,所述动作为,使用第二旋转电机而通过车轮的旋转力来产生再生电力、并且通过使燃料切断的内燃机使用第一旋转电机而进行旋转从而消耗再生电力的动作。预定量为,为了对状态量已靠近于制限向蓄电装置的充电的状态的情况进行判断而被预先确定的值。
[0013]由于以此方式在成为应当限制向蓄电装置的充电的状态之前执行待机动作从而实施发动机制动动作的准备,因此能够在状态量达到了应当限制向蓄电装置的充电的状态时,实施响应性较好的发动机制动动作。此外,只要以此方式进行控制,就能够通过第二旋转电机而继续产生制动力,并且能够限制向蓄电装置的充电。
[0014]优选为,动力传递部包括变速部、差动部、离合器。变速部具有输入来自内燃机的动力的输入元件、和对被输入至输入元件的动力进行输出的输出元件,并且所述变速部被构成为,对在输入元件与输出元件之间传递动力的非空档状态和在输入元件与输出元件之间不传递动力的空档状态进行切换。差动部被构成为,具有与第一旋转电机连接的第一旋转元件、与第二旋转电机以及车轮连接的第二旋转元件、与输出元件连接的第三旋转元件,当确定第一至第三旋转元件中的任意两个旋转元件的旋转速度时,剩余的一个旋转元件的旋转速度被确定。离合器能够对从内燃机向第一旋转电机传递动力的卡合状态和切断从内燃机向第一旋转电机的动力的传递的释放状态进行切换。控制装置使离合器从释放状态起靠近卡合状态,以作为待机动作。
[0015]在作为混合动力车辆的结构而采用了上述的结构的情况下,当使离合器卡合时,内燃机与第一旋转电机被连接。因此,能够通过第一旋转电机所输出的转矩而使内燃机旋转。此时,通过第一旋转电机而消耗电力,从而限制向所述蓄电装置的充电。
[0016]优选为,状态量为对蓄电装置的充电电力。如果在充电电力将要达到充电电力的限制值之前执行待机动作,则在充电电力成为应该当限制向蓄电装置的充电的状态的情况下,能够实施响应性较好的发动机制动动作。
[0017]优选为,状态量为蓄电装置的充电状态(蓄电量、残留容量)。如果在蓄电装置的充电状态将要达到充电状态的管理上限值之前执行待机动作,则在成为应该限制向蓄电装置的充电的状态的情况下,能够实施响应性较好的发动机制动动作。
[0018]更加优选为,控制装置在用户要求使发动机制动动作的情况(例如,档位为B档或L档的情况等)下,与档位为D档的情况相比,提前使离合器靠近于卡合状态。D档表示通常被使用的行驶档位,B档表示在需要较强的发动机制动的情况下所使用的行驶档位(制动档),L档表示与D档相比的高速侧被限制的行驶档位。考虑到在档位为B档或L档的情况下,用户希望使发动机制动提前动作。因此,通过如上所述的方式进行控制,从而在档位为B档或L档的情况下,能够实施与档位为D档的情况相比而响应性较好的发动机制动动作。
[0019]更加优选为,待机动作也可以为,在使离合器卡合的一系列的动作中,从状态量到达判断阈值起至将离合器的输入与输出的差旋转调节为零的同步动作,待机动作也可以还包括缩短离合器的行程的动作,待机动作也可以进一步包括将离合器设为半卡合状态的动作。
[0020]更加优选为,动力传递部被构成为,能够对第一电动行驶模式和第二电动行驶模式进行切换而使车辆行驶。第一电动行驶模式为,在使内燃机停止的状态下仅使用第二旋转电机所输出的转矩而使车辆行驶的模式。第二电动行驶模式为,在使内燃机停止的状态下使用第一旋转电机所输出的转矩和第二旋转电机所输出的转矩而使车辆行驶的模式。控制装置在车辆以第二电动行驶模式行驶的情况下,作为待机动作,而以使车辆的行驶模式从第二电动行驶模式切换为第一电动行驶模式的方式对动力传递部进行控制。
[0021]以此方式,在具有多个电动行驶模式的情况下,在靠近应当限制蓄电装置的充电的状态时,作为待机动作而使行驶模式变更为易于向发动机制动动作转移的电动行驶模式。由此,在成为了应该限制蓄电装置的充电的状态的情况下,能够实施响应性较好的发动机制动工作。
[0022]更加优选为,动力传递部被构成为,能够将混合动力车辆的行驶模式切换为串联模式与串并联模式。串联模式为,在使内燃机以及第一旋转电机与第二旋转电机断开的状态下,通过内燃机的驱动转矩而使第一旋转电机发电,并且通过第二旋转电机的驱动转矩而使车轮旋转的模式。串并联模式为,在内燃机、第一旋转电机和第二旋转电机之间动力被传递的状态下,通过内燃机的驱动转矩、第一旋转电机的驱动转矩和第二旋转电机的驱动转矩而使车轮旋转的模式。
[0023]根据本发明,在需要发动机制动的情况下提高发动机制动的工作的响应性。
[0024]本发明的上述以及其它目的、特征、情况以及优点,能够根据与附图关联而理解的本发明所涉及的以下的详细说明而明确。
【附图说明】
[0025]图1为表示具备本发明的实施方式中的驱动装置的混合动力车辆的整体结构的图。
[0026]图2为简要地表示图1中的车辆的各结构元件的动力传递路径的框图。
[0027]图3为表示图1中的车辆的控制装置100的结构的框图。
[0028]图4为表示各行驶模式、各行驶模式中的变速部40的离合器Cl以及制动器BI的控制状态的图。
[0029]图5为表示EV(电动)单电机行驶模式(MGl与发动机非同步时)中的工作状态的列线图。
[0030]图6为表示EV(电动)单电机行驶模式(MGl与发动机同步时)中的工作状态的列线图。
[0031]图7为电动双电机行驶模式中的列线图。
[0032]图8为HV(混合动力)行驶(串并联)模式中的列线图。
[0033]图9为HV(混合动力)行驶(串联)模式中的列线图。
[0034]图10为用于对图4的E4、E5栏的动作进行说明的列线图。
[0035]图11为用于对图4的H7、H9栏的动作进行说明的列线图。
[0036]图12为对混合动力车辆主要以燃料作为能源而行驶的情况下的行驶模式进行确定的模式判断映射图。
[0037]图13为对混合动力车辆主要以被充电至蓄电池中的电力作为能源而行驶的情况下的行驶模式进行确定的模式判断映射图。
[0038]图14为用于对插电式混合动力车在⑶模式下带有再生制动的行驶中SOC上升并使发动机制动进行工作的情况进行说明的时序图。
[0039 ]图15为表示图14的时刻11处的各旋转元件的状态的列线图。
[0040]图16为表示图14的时刻t2处的各旋转元件的状态的列线图。
[0041 ]图17为表示图14的时刻15处的各旋转元件的状态的列线图。
[0042 ]图18为表示图14的时刻t6处的各旋转元件的状态的列线图。
[0043]图19为用于对实施方式I中所执行的发动机制动待机控制进行说明的流程图。
[0044]图20为表示根据蓄电池温度而对判断阈值SOCt进行确定的一个示例的图。
[0045]图21为表示根据档位而对判断阈值SOCt进行确定的一个示例的图。
[0046]图22为表示实施方式2的混合动力车辆601的结构的图。
[0047]图23为简要地表示图22中的车辆的各结构元件的动力传递路径的框图。
[0048]图24为用于对混合动力车辆601的行驶模式与卡合元件的状态之间的关系进行说明的图。
[0049]图25为表示各行驶模式的差动部的旋转状态与卡合元件的卡合状态的图。
[0050]图26为用于对实施方式2中所执行的发动机制动待机控制进行说明的流程图。
[0051]图27为用于对混合动力车辆601中的发动机制动工作时的差动部的旋转元件的状态与卡合元件的状态进行说明的图。
【具体实施方式】
[0052]以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,在以下的实施方式中,对于相同或相当的部分标记相同的参照符号,并且不重复对其说明。
[0053][实施方式I]
[0054]在实施方式I中,首先,使用图1至图13而对混合动力车辆I的基本结构以及基本动作进行说明,此后,使用图14至图21而对发动机制动工作时的控制以及动作进行说明。
[0055][混合动力车辆的整体结构]
[0056]图1为表示具备本发明的实施方式中的驱动装置的混合动力车辆的整体结构的图。
[0057]参照图1,混合动力车辆I包括:发动机10、驱动装置2、驱动轮90、控制装置100。驱动装置2包括:第一电动发电机(以下,称为"第一MG")20、第二电动发电机(以下,称为"第二MG" ) 30、动力传递部3、差速器80、液压回路500、蓄电池60。动力传递部3包括:变速部40、差动部50、离合器CS、输入轴21、输出轴(副轴)70。
[0058]混合动力车辆I为使用发动机10、第一MG20以及第二 MG30中的至少任意一个的动力而行驶的FF(前置发动机、前轮驱动)方式的混合动力车辆。
[0059]混合动力车辆I为能够通过外部电源550而对蓄电池60进行充电的插电式混合动力车辆。用户通过将被连接于外部电源550的充电插头560而与被设置在车辆中的插口 61连接,从而能够对蓄电池60进行充电。插电式混合动力车能够通过⑶(Charge Deplet1n:耗电)模式和CS(Charge Sustain:充电)模式而行驶,其中,该⑶模式为主要消耗被充电至蓄电池60中的电力而行驶的模式,该CS模式为主要消耗燃料而利用发动机10的动力来获得驱动力或实施发电,并将蓄电池60的充电状态维持在固定范围内的模式。在一般情况下,插电式混合动力车在从外部电源550充分充电的情况下,在蓄电池60的SOC降低至预定值之前以⑶模式来行驶,而在蓄电池60的SOC降低至预定值之后以CS模式来行驶。
[0060]发动机10为例如汽油发动机或柴油发动机等的内燃机。
[0061 ] 第一 MG20以及第二 MG30为具有被埋设了例如永久磁石的转子的永久磁石型同步电动机。驱动装置2为,第一MG20被设置在与发动机10的曲轴(输出轴)同轴的第一轴12上而第二 MG30被设置在与第一轴12不同的第二轴14上的多轴式的驱动装置。第一轴12以及第二轴14相互平行。
[0062]在第一轴12上还设置有变速部40、差动部50以及离合器CS。变速部40、差动部50、第一 MG20以及离合器CS按照所列举的顺序依次从靠近发动机10的一侧起排列。
[0063]第一MG20以能够输入来自发动机10的动力的方式而设置。更加具体而言,在发动机10的曲轴上连接驱动装置2的输入轴21。输入轴21沿着第一轴12而向远离发动机10的方向延伸。输入轴21在从发动机10延伸出的顶端处与离合器CS连接。第一 MG20的旋转轴22沿着第一轴12而呈筒状地延伸。输入轴21在与离合器CS连接的近前侧穿过旋转轴22的内部。输入轴21经由离合器CS而与第一 MG20的旋转轴22连接。
[0064]离合器CS被设置在从发动机10向第一MG20的动力传递路径上。离合器CS为能够对输入轴21与第一 MG20的旋转轴22进行连结的液压式的摩擦卡合元件。当离合器CS被设为卡合状态时,输入轴21与旋转轴22被连结,从而容许从发动机10向第一 MG20传递动力。当离合器CS被设为释放状态时,输入轴21与旋转轴22的连结被解除,从而切断从发动机10经由离合器CS而向第一MG20传递动力。
[0065]变速部40对来自发动机10的动力进行变速并向差动部50输出。变速部40具有:包括太阳齿轮S1、小齿轮Pl、内啮合齿轮Rl以及行星齿轮架CAl在内的单小齿轮式的行星齿轮结构、离合器Cl以及制动器BI。
[0066]太阳齿轮SI以其旋转中心为第一轴12的方式而被设置。内啮合齿轮Rl被设置在与太阳齿轮SI同轴上、且太阳齿轮SI的径向外侧处。小齿轮Pl被配置在太阳齿轮SI以及内啮合齿轮Rl之间,并且与太阳齿轮SI以及内啮合齿轮Rl相啮合。小齿轮Pl以能够旋转的方式被行星齿轮架CAl支承。行星齿轮架CAl与输入轴21连接,并且与输入轴21—体地旋转。小齿轮Pl以能够以第一轴12作为中心而进行旋转(公转)、且绕小齿轮Pl的中心轴而旋转(自转)的方式被设置。
[0067]太阳齿轮SI的旋转速度、行星齿轮架CAl的旋转速度(S卩,发动机10的旋转速度)以及内啮合齿轮Rl的旋转速,如后文叙述的图5至图11所示,成为在列线图上以直线连结的关系(即,当任意两个旋转元件的旋转速度被确定,则剩余的一个旋转元件的旋转速度也被确定的关系)。
[0068]在本实施方式中,行星齿轮架CAl作为输入来自发动机10的动力的输入元件而被设置,内啮合齿轮Rl作为对被输入至行星齿轮架CAl的动力进行输出的输出元件而被设置。通过包括太阳齿轮S1、小齿轮Pl、内啮合齿轮Rl以及行星齿轮架CAl在内的行星齿轮机构,从而将被输入至行星齿轮架CAl的动力被变速并从内啮合齿轮Rl输出。
[0069]离合器Cl为能够对太阳齿轮SI与行星齿轮架CAl进行连结的液压式的摩擦卡合元件。当离合器Cl被设为卡合状态时,太阳齿轮SI与行星齿轮架CAl被连结从而一体地旋转。当离合器Cl被设为释放状态时,太阳齿轮SI与行星齿轮架CAl的一体旋转被解除。
[0070]制动器BI为能够对太阳齿轮SI的旋转进行限制(锁止)的液压式的摩擦卡合元件。当制动器BI被设为卡合状态时,太阳齿轮SI被固定在驱动装置的壳体上,从而太阳齿轮SI的旋转被限制。当制动器BI被设为释放(非卡合)状态时,太阳齿轮SI从驱动装置的壳体上被断开,从而太阳齿轮SI的旋转被容许。
[0071]变速部40的变速比(作为输入元件的行星齿轮架CAl的旋转速度与作为输出元件的内啮合齿轮Rl的旋转速度之比,具体而言,为行星齿轮架CAl的旋转速度/内啮合齿轮Rl的旋转速度),根据离合器Cl以及制动器BI的卡合以及释放的组合而被转换。当离合器Cl被卡合、且制动器BI被释放时,变速比成为1.0(直接连结状态)的低齿轮级Lo被形成。当离合器Cl被释放、且制动器BI被卡合时,变速比成为与1.0相比而较小的值(例如0.7,即超速状态)的高齿轮级Hi。另外,当离合器Cl被卡合、且制动器BI被卡合时,由于太阳齿轮SI以及行星齿轮架CAl的旋转被限制,因此内啮合齿轮Rl的旋转也被限制。
[0072]变速部40被构成为,能够对传递动力的非空档状态和不传递动力的空档状态进行切换。在本实施方式中,上述的直接连结状态以及超速状态对应于非空档状态。另一方面,当离合器Cl以及制动器BI均被释放时,成为行星齿轮架CAl能够以第一轴12为中心而进行空转的状态。由此,能够得到从发动机10被传递至行星齿轮架CAl的动力不从行星齿轮架CAl向内啮合齿轮Rl传递的空档状态。
[0073]差动部50具有:包括太阳齿轮S2、小齿轮P2、内啮合齿轮R2以及行星齿轮架CA2在内的单小齿轮式的行星齿轮机构、副驱动齿轮51。
[0074]太阳齿轮S2以其旋转中心成为第一轴12的方式而设置。内啮合齿轮R2被设置在与太阳齿轮S2同轴上、且太阳齿轮S2的径向外侧处。小齿轮P2被配置在太阳齿轮S2与内啮合齿轮R2之间,并与太阳齿轮S2以及内啮合齿轮R2相啮合。小齿轮P2以能够旋转的方式被行星齿轮架CA2支承。行星齿轮架CA2与变速部40的内啮合齿轮Rl连接,并与内啮合齿轮Rl —体地旋转。小齿轮P2以能够以第一轴12作为中心而进行旋转(公转)、且绕小齿轮P2的中心轴而旋转(自转)的方式被设置。
[0075]在太阳齿轮S2上连接有第一MG20的旋转轴22。第一 MG20的旋转轴22与太阳齿轮S2一体地旋转。在内啮合齿轮R2上连接有副驱动齿轮51。副驱动齿轮51为与内啮合齿轮R2—体旋转的差动部50的输出齿轮。
[0076]太阳齿轮S2的旋转速度(S卩,第一MG20的旋转速度)、行星齿轮架CA2的旋转速度以及内啮合齿轮R2的旋转速度如后文叙述的图5至图11所示,为在列线图上以直线连结的关系(即,当确定任意两个旋转元件的旋转速度时,剩余的旋转元件的旋转速度也被确定的关系)。因此,在行星齿轮架CA2的旋转速度为预定值的情况上,通过对第一MG20的旋转速度进行调节,从而能够无级地转换内啮合齿轮R2的旋转速度。
[0077]输出轴(副轴)70以与第一轴12以及第二轴14平行的方式延伸。输出轴(副轴)70以与第一 MG20的旋转轴22以及第二 MG30的旋转轴31平行的方式被配置。在输出轴(副轴)70上设置有从动齿轮71以及驱动齿轮72。从动齿轮71与差动部50的副驱动齿轮51啮合。即,发动机1以及第一MG20的动力经由差动部50的副驱动齿轮51而向输出轴(副轴)70传递。
[0078]另外,变速部40以及差动部50在从发动机10至输出轴(副轴)70的动力传递路径上以串联的方式被连接。因此,来自发动机1的动力在变速部40以及差动部50中被进行了变速之后向输出轴(副轴)70传递。
[0079]从动齿轮71与被连接于第二MG30的旋转轴31的减速齿轮32相啮合。即,第二MG30的动力经由减速齿轮32而向输出轴(副轴)70传递。
[0080]驱动齿轮72与差速器80的差速器内啮合齿轮81相啮合。差速器80分别经由左右驱动轴82而与左右驱动轮90连接。即,输出轴(副轴)70的旋转经由差速器80而向左右驱动轴82传递。
[0081]通过采用设置了离合器CS的上述结构,从而混合动力车辆I能够以串并联模式进行动作,也能够以串联模式进行动作。关于此点,使用图2的模式图,而对在各种模式中如何实施来自发动机的动力的传递进行说明。
[0082]图2为简化地表示图1中的车辆的各结构元件的动力传递路径的框图。参照图2,混合动力车辆I具备:发动机10、第一 MG20、第二 MG30、变速部40、差动部50、蓄电池60、离合器CS0
[0083]第二MG30以能够向驱动轮90输出动力的方式被设置。变速部40具有:输入来自发动机1的动力的输入元件和对被输出至输入元件的动力进行输出的输出元件。变速部40被构成为,能够对在该输入元件与输出元件之间传递动力的非空档状态和在输入元件与输出元件之间不传递动力的空档状态进行切换。
[0084]蓄电池60在动力运行时向第一MG20以及第二MG30供给电力,并且对通过第一MG20以及第二 MG30而在再生时所发出的电力进行存储。
[0085]差动部50具有与第一MG20连接的第一旋转元件、与第二 MG30以及驱动轮90连接的第二旋转元件、与变速部40的输出元件连接的第三旋转元件。差动部50被构成为,例如如行星齿轮机构等那样,当确定第一至第三旋转元件中的任意两个旋转元件的旋转速度时,剩余的一个旋转元件的旋转速度被确定。
[0086]混合动力车辆I被构成为,能够通过传递动力的两个路径Kl、K2中的至少任意一个路径而从发动机10向第一 MG20传递动力。路径Kl为从发动机10经由变速部40以及差动部50而向第一 MG20传递动力的路径。路径Κ2为通过与路径Kl不同的路径而从发动机10向第一MG20传递动力的路径。离合器CS被设置在路径Κ2上,并且能够对从发动机10向第一 MG20传递动力的卡合状态和切断从发动机10向第一 MG20传递动力的释放状态进行切换。
[0087]在使发动机运转的HV行驶模式中,当将离合器Cl或制动器BI中的任意一方设为卡合状态,而将另一方设为释放状态,从而将变速部40控制为非空档状态时,通过路径Kl而从发动机10向第一 MG20传递动力。当此时同时将CS离合器设为释放状态,并将路径Κ2切断时,车辆能够以串并联模式进行动作。
[0088]另一方面,在使发动机运转的HV行驶模式中,当通过CS离合器而使发动机10和第一MG20进行直接连结从而利用路径K2来实施动力传递,并且将离合器Cl与制动器BI均设为释放状态而将变速部40控制为空档状态从而将路径Kl切断时,车辆能够以串联模式进行动作。此时,差动部50中,由于与变速部40连接的旋转元件成为能够自由地旋转(自由),因此其它两个旋转元件也能够相互不影响地旋转。因此,能够独立地实施如下的动作,即,通过发动机10的旋转而使第一 MG20旋转来实施发电的动作、和使用通过发电而产生的电力或被充电至蓄电池60中的电力而使第二 MG30驱动从而使驱动轮旋转的动作。
[0089]另外,变速部40并非必须是能够对变速比进行变更的部件,而只要是能够切断路径Kl的发动机10与差动部50的动力传递的结构,则为单纯的离合器亦可。
[0090]图3为表示图1中的车辆的控制装置100的结构的框图。参照图3,控制装置100包括:HVECU(Electric Control Unit:电子控制单元)150、MGECU160、发动机ECU170。各种HVE⑶150、MGE⑶160、发动机E⑶170的各自为包括计算机而构成的电子控制单元。另外,E⑶的数量也并不限定于三个,也可以作为整体而综合统一成一个ECU,也可以分配为两个或四个以上的数量。
[0091]MGECU160对第一 MG20以及第二 MG30进行控制。MGECU160例如对向第一 MG20所供给的电流值进行调节、并对第一MG20的输出转矩进行控制,以及对向第二MG30所供给的电流值进行调节、并对第二 MG30的输出转矩进行控制。
[0092]发动机ECU170对发动机10进行控制。发动机ECU170例如实施发动机10的电子节气门的开度的控制、由于输出点火信号而进行的发动机的点火控制、针对发动机10的燃料的喷射控制等。发动机ECU170通过电子节气门的开度控制、喷射控制、点火控制等而对发动机10的输出转矩进行控制。
[0093]HVECU150对车辆整体进行综合控制。在HVECU150上连接有车速传感器、加速器开度传感器、MGl转数传感器、MG2转数传感器、输出轴转数传感器、蓄电池温度传感器、MGl温度传感器、MG2温度传感器、ATF(Automatic Transmiss1n Fluid:自动变速油液)温度传感器、发动机水温传感器等。HVECUl 50通过这些传感器而取得车速、加速器开度、第一 MG20的转数、第二 MG30的转数、动力传递部的输出轴的转数、蓄电池状态SOC等。
[0094]HVECU150根据所取得的信息而对针对车辆的要求驱动力或要求动力、要求转矩等进行计算。HVECU150根据所计算出的要求值而对第一MG20的输出转矩(以下,也记载为"MG1转矩")、第二MG30的输出转矩(以下,也记载为"MG2转矩")以及发动机10的输出转矩(以下,也记载为"发动机转矩")进行确定。HVECU150向MGECU160输出MGl转矩的指令值以及MG2转矩的指令值。此外,HVECUl 50向发动机ECUl 70输出发动机转矩的指令值。
[0095]HVECU150根据后文叙述的行驶模式等而对离合器C1、CS以及制动器BI进行控制。HVECUl 50分别向图1的液压回路500输出相对于离合器Cl、CS的供给液压的指令值以及相对于制动器BI的供给液压的指令值。
[0096]以下,使用工作卡合表与列线图而对混合动力车辆I的控制模式进行详细说明。
[0097]图4为表示各行驶模式、和各行驶模式中的变速部40的离合器Cl以及制动器BI的控制状态的图。
[0098]控制装置100以"电机行驶模式(以下称为"EV行驶模式")"或者"混合动力行驶模式(以下称为"HV行驶模式")而使混合动力车辆I行驶。EV行驶模式是指,使发动机10停止且使用第一 MG20或者第二 MG30中的至少一方的动力而使混合动力车辆I行驶的控制模式。HV行驶模式是指,使用发动机10以及第二 MG30的动力而使混合动力车辆I行驶的控制模式。在EV行驶模式以及HV行驶模式的各自的模式中,控制模式进一步被细化。
[0099]在图4中,"Cl"、"BI"、"CS"、"MG1"、"MG2"分别表示离合器Cl、制动器B1、离合器CS、第一MG20、第二MG30 [0100]在EV行驶模式中,控制装置100根据用户的要求转矩等而选择性地对使用第二MG30单独的动力而使混合动力车辆I行驶的"单电机行驶模式"和使用第一 MG20以及第二MG30的双方的动力而使混合动力车辆I行驶的"双电机行驶模式"进行切换。
[0101]在驱动装置2的载荷为低载荷的情况下,使用单电机行驶模式,而当载荷成为高载荷时转移至双电机行驶模式。
[0102]如图4的El栏所示,在通过电EV单电机行驶模式而对混合动力车辆I进行驱动(前进或者后退)的情况下,控制装置100通过使离合器Cl释放并且使制动器BI释放,从而将变速部40设为空档状态(不传递动力的状态)。此时,控制装置100使第一MG20主要作为将太阳齿轮S2固定为零的固定单元而工作,并且使第二 MG30主要作为电机而工作(参照后述的图6)。为了使第一MG20作为固定单元而工作,也可以以使第一MG20的旋转速度成为零的方式对旋转速度进行反馈而对第一 MG20的电流进行控制,在即使转矩为零也能够将旋转速度维持为零的情况下,也可以不施加电流而使用齿槽效应转矩。另外,由于当将变速部40设为空档状态时,制动时发动机10不会被带动旋转,因此与其相应的量的损失较少,从而能够回收较大的再生电力。
[0103]另一方面,如图4的E3栏所示,在通过EV双电机行驶模式而对混合动力车辆I进行驱动(前进或者后退)的情况下,控制装置100使离合器Cl卡合并且使制动器BI卡合,从而对变速部40的内啮合齿轮Rl的旋转进行限制(锁止)。由此,由于与变速部40的内啮合齿轮Rl连结的差动部50的行星齿轮架CA2的旋转也被限制(锁止),因此差动部50的行星齿轮架CA2被维持在停止状态(发动机旋转速度Ne = O)。并且,控制装置100使第一MG20以及第二MG30主要作为电机而工作(参照后文叙述的图7)。
[0104]在HV行驶模式中,控制装置100使第一MG20主要作为发电机而工作,使第二MG30主要作为电机而工作。
[0105]在HV行驶模式中,控制装置100将控制模式设定为串并联模式、串联模式中的任意一个。
[0106]在串并联模式中,发动机10的动力的一部分用于对驱动轮90进行驱动,剩余的部分被用作通过第一 MG20而实施发电的动力。第二 MG30使用通过第一 MG20而发出的电力来对驱动轮90进行驱动。在串并联模式中,控制装置100根据车速而对变速部40的变速比进行切换。
[0107]在中低速域内使混合动力车辆I前进的情况下,如图4的H2栏所示,控制装置100通过使离合器Cl卡合并且使制动器BI释放,从而形成低齿轮级Lo(参照后文叙述的图8的实线)。另一方面,在高速域内使混合动力车辆I前进的情况下,如图4的Hl栏所示,控制装置100通过使离合器Cl释放并使制动器BI卡合,从而形成高齿轮级Hi(参照后文叙述的图8的虚线)。在高齿轮级形成时与低齿轮级形成时,变速部40与差动部50整体作为无级变速器而工作。
[0108]在使混合动力车辆I后退的情况下,如图4的H3栏所示,控制装置100使离合器Cl卡合并使制动器BI释放。并且,控制装置100在蓄电池的SOC较为充足的情况下,使第二 MG30单独地反向旋转,另一方面,在蓄电池的SOC并不充足的情况下,使发动机10运转并通过第一MG20而实施发电,并且使第二MG30反向旋转。
[0109]在串联模式中,发动机10的动力全部被用作通过第一MG20而实施发电的动力。第二MG30使用通过第一MG20而发出的电力来对驱动轮90进行驱动。在串联模式中,在使混合动力车辆I前进的情况或者使混合动力车辆I后退的情况下,如图4的H4栏以及H5栏所示,控制装置100使离合器Cl以及制动器BI均释放,并且使离合器CS卡合(参照后文叙述的图9)。
[0110]在HV行驶模式中,由于发动机10在工作,因此机械油栗也在工作。因此,在HV行驶模式中,主要使用机械油栗的液压而使离合器C1、CS或者制动器BI卡合。
[0111]以下,使用列线图,针对图4所示的各动作模式,而对各旋转元件的状态进行说明。[0?12]图5为表不EV单电机行驶模式(MGl与发动机非同步时)中的动作状态的列线图。图6为表示EV单电机行驶模式(MGl与发动机同步时)中的动作状态的列线图。图7为EV双电机行驶模式中的列线图。图8为HV行驶(串并联)模式中的列线图。图9为HV行驶(串联)模式中的列线图。
[0113]图5至图9所示的"SI"、"CA1"、"R1"分别表示变速部40的太阳齿轮S1、行星齿轮架CA1、内啮合齿轮Rl,"S2","CA2","R2"分别表示差动部50的太阳齿轮S2、行星齿轮架CA2、内啮合齿轮R2。
[0114]使用图5、图6,对EV单电机行驶模式(图5:E1)中的控制状态进行说明。在EV单电机行驶模式中,控制装置100使变速部40的离合器Cl、制动器BI以及离合器CS释放,并使发动机10停止,且使第二MG30主要作为电机而工作。因此,在EV单电机行驶模式中,混合动力车辆I使用第二 MG30的转矩(以下称为"MG2转矩Tm2")而进行行驶。
[0115]由于发动机10处于停止状态,因此旋转速度为零。此时,能够获得如图5、图6所示的两个状态。
[0116]在如图5所示的状态中,由于变速部40的旋转元件均成为零,因此变速部40中的机械能量损失较少。另一方面,由于第一MG20的旋转速度为负,因此会发生由于第二MG30的转子进行旋转而引起的机械能量损失。此外,此时,由于在离合器CS的两个旋转元件上产生差旋转,因此当使离合器CS卡合时将会发生冲击。
[0117]另一方面,在图6所示的状态中,控制装置100以使阳齿轮S2的旋转速度成为零的方式对第一 MG20的转矩(以下称为"MG1转矩Tml")进行反馈控制。因此,太阳齿轮S2不旋转。但是,由于变速部40的离合器Cl以及制动器BI被释放,因此差动部50的行星齿轮架CA2的旋转不被限制。因此,差动部50的内啮合齿轮R2、行星齿轮架CA2以及变速部40的内啮合齿轮Rl与第二MG30的旋转连动而向与第二MG30的旋转方向相同的方向进行旋转(空转)。
[0118]另一方面,变速部40的行星齿轮架CAl通过发动机10被停止从而被维持为停止状态。变速部40的太阳齿轮SI与内啮合齿轮Rl的旋转连动而向与内啮合齿轮Rl的旋转方向相反的方向进行旋转(空转)。
[0119]在该状态下,由于离合器CS的两个卡合元件均未被旋转,因此能够使在卡合离合器CS时的冲击较少。
[0120]接下来,参照图7,对EV双电机行驶模式(图5:E3)中的控制状态进行说明。在EV双电机行驶模式中,控制装置100使离合器Cl以及制动器BI卡合并且使离合器CS释放,并且使发动机10停止。因此,变速部40的太阳齿轮S1、行星齿轮架CAl、内啮合齿轮Rl的旋转以使旋转速度成为零的方式而被限制。
[0121]通过对变速部40的内啮合齿轮Rl的旋转进行限制,从而差动部50的行星齿轮架CA2的旋转也被限制(锁止)。在该状态下,控制装置100使第一MG20以及第二MG30主要作为电机而工作。具体而言,将MG2转矩Tm2设为正转矩而使第二MG30进行正转,并且将MGl转矩Tml设为负转矩而使第一 MG20反转。
[0122]通过使离合器Cl卡合而对行星齿轮架CA2的旋转进行限制,从而MGl转矩Tml以行星齿轮架CA2作为支点而向内啮合齿轮R2传递。向内啮合齿轮R2传递的MGl转矩Tml (以下称为"MG1传递转矩Tml c")在正方向上发挥作用,并向副轴70传递。因此,在EV双电机行驶模式中,混合动力车辆I使用MGl传递转矩Tmlc与MG2转矩Tm2而进行行驶。控制装置100以通过MGl传递转矩Tmlc与MG2转矩Tm2的总计来满足用户要求转矩的方式对MGl转矩Tml与MG2转矩Tm2的分担比率进行调节。
[0123]参照图8,对HV行驶(串并联)模式(图4:H1、H2)中的控制状态进行说明。另外,在图8中例示了以低齿轮级Lo而前进行驶的情况(参照图4的H2:图8的SI,CA1以及Rl的列线图所示的实线的列线)和以高齿轮级Hi而前进行驶的情况(参照图4的H1:图8的S1、CA I以及Rl的列线图所示的虚线的列线)。另外,为了便于说明,而假定为,在以低齿轮级Lo而前进行驶的情况和以高齿轮级Hi而前进行驶的情况下,内啮合齿轮Rl的旋转速度均相同的情况。
[0124]在HV行驶(串并联)模式下、且低齿轮级Lo形成时,控制装置100使离合器Cl卡合,并且使制动器BI以及离合器CS释放。因此,旋转元件(太阳齿轮S1、行星齿轮架CA1、内啮合齿轮Rl) 一体地旋转。由此,变速部40的内啮合齿轮Rl也以与行星齿轮架CAl相同的旋转速度进行旋转,发动机10的旋转以相同的旋转速度从内啮合齿轮Rl向差动部50的行星齿轮架CA2传递。即,被输入至变速部40的行星齿轮架CAl的发动机10的转矩(以下称为"发动机转矩Te")从变速部40的内啮合齿轮Rl被传递至差动部50的行星齿轮架CA2。另外,在低齿轮级Lo形成时从内啮合齿轮Rl所输出的转矩(以下称为"变速部输出转矩Trl")的大小与发动机转矩Te相同(Te = Trl)。
[0125]被传递至差动部50的行星齿轮架CA2的发动机10的旋转根据太阳齿轮S2的旋转速度(第一MG20的旋转速度)而被无级地变速并向差动部50的内啮合齿轮R2传递。此时,控制装置100基本上使第一MG20作为发电机而工作,并使MGl转矩Tml向负方向发挥作用。由此,由MGl转矩Tml来承受用于将被输入至行星齿轮架CA2的发动机转矩Te向内啮合齿轮R2传递的反力。
[0126]被传递至内啮合齿轮R2的发动机转矩Te(以下,称为"发动机传递转矩Tec")从副驱动齿轮51向副轴70传递,并作为混合动力车辆I的驱动力而发挥作用。
[0127]此外,在HV行驶(串并联)模式中,控制装置100使第二MG30主要作为电机而工作。MG2转矩Tm2从减速齿轮32被传递至副轴70,并作为混合动力车辆I的驱动力而发挥作用。也就是说,在HV行驶(串并联)模式中,使用发动机传递转矩Tec和MG2转矩Tm2而使混合动力车辆I进行行驶。
[0128]另一方面,在HV行驶(串并联)模式中、且高齿轮级Hi形成时,控制装置100使制动器BI卡合,并且使离合器Cl以及离合器CS释放。由于制动器BI被卡合,因此太阳齿轮SI的旋转被限制。由此,被输入至变速部40的行星齿轮架CAl的发动机1的旋转被增速,并从变速部40的内啮合齿轮Rl向差动部50的行星齿轮架CA2传递。因此,在高齿轮级Hi形成时,变速部输出转矩Tr I小于发动机转矩Te (Te > Tr I)。
[0129]参照图9,对HV行驶(串联)模式(图4:H4)中的控制状态进行说明。在HV行驶(串联)模式中,控制装置100使离合器Cl以及制动器BI释放,并且使离合器CS卡合。因此,通过离合器CS被卡合,从而差动部50的太阳齿轮S2以与变速部40的行星齿轮架CAl相同的旋转速度进行旋转,并且发动机10的旋转以相同的旋转速度而从离合器CS被传递至第一MG20。由此,能够进行以发动机10为动力源的第一 MG20所实施的发电。
[0130]另一方面,由于离合器Cl以及制动器BI均被释放,因此变速部40的太阳齿轮SI和内啮合齿轮Rl和差动部50的行星齿轮架CA2的旋转不被限制。即,由于变速部40成为空档状态而差动部50的行星齿轮架CA2的旋转不被限制,因此成为第一MG20的动力以及发动机10的动力不向副轴70传递的状态。因此,向副轴70传递第二 MG30的MG2转矩Tm2。因此,在HV行驶(串联)模式中,进行以发动机10为动力源的第一MG20所实施的发电,并且使用所发出的电力的一部分或全部并利用MG2转矩Tm2而使混合动力车辆I进行行驶。
[0131]由于能够实现串联模式,因而在低车速时或背景噪声较低的车辆状态下,能够忽视在串并联模式中需要引起注意的由发动机转矩变动所引起的齿轮机构的齿轮撞击声,而对发动机的工作点进行选择。由此,增加了能够使车辆的静谧性以及耗油率的提高的并存的车辆状态。
[0132]在以上所说明的控制模式中对如下情况进行了说明,S卩,通过在HV行驶模式中利用CS离合器而对发动机10与第一 MG20进行直接连结,并将离合器Cl与制动器BI均设为释放状态从而将变速部40控制为空档状态,进而车辆能够在串联模式下进行动作。
[0133]在以下,对通过设置CS离合器而使车辆也能够在不同的其他的动作模式下动作的情况进行说明。
[0134]再次参照图4,对EV行驶模式的E4、E5栏、HV行驶模式的H6至H9栏进行说明。
[0135]首先,对EV行驶模式的E4、E5栏进行说明。虽然这些追加模式也为与E3栏相同的双电机行驶模式,但是发动机旋转速度Ne为非零的点上也能够进行动作的这一点有所不同(图4中记载为"Ne自由")。
[0136]图1O为用于对图4的E4、E5栏的动作进行说明的列线图。参照图1O,对EV行驶且双电机行驶模式中的控制状态进行说明。另外,在图10中例示了以低齿轮级Lo而进行前进行驶的情况(参照图10所示的实线的列线)和以高齿轮级Hi而进行行驶的情况(参照图10所示的虚线的列线)。另外,为了便于说明,假定为以低齿轮级Lo而进行前进行驶的情况和以高齿轮级Hi而进行前进行驶的情况下的内啮合齿轮Rl的旋转速度均相同。
[0137]在EV行驶(双电机)模式、并且低齿轮级Lo形成时(图4的E5栏),控制装置100使离合器Cl以及离合器CS卡合,并且使制动器BI释放。因此,变速部40的旋转元件(太阳齿轮S1、行星齿轮架CAl、内啮合齿轮Rl) 一体地旋转。并且,通过离合器CS被卡合,从而变速部40的行星齿轮架CAl与差动部50的太阳齿轮S2—体地旋转。由此,变速部40以及差动部50的全部的旋转元件以相同的旋转速度一体地旋转。因此,通过使第二 MG30产生MG2转矩Tm2,并且在第一MG20中使MG I转矩Tml向正转方向产生,从而使用了双电机的混合动力车辆I的行驶成为可能。在此,由于发动机10在EV行驶时不会独立驱动,因此成为通过第一MG20以及第二MG30的转矩而旋转的被驱动状态。因此,优选为,以使发动机旋转时的阻力减小的方式对节气门的开闭定时进行操作。
[0138]被传递至内啮合齿轮R2的第一MGl传递转矩Tmlc从副驱动齿轮51向副轴70传递,并且作为混合动力车辆I的驱动力而发挥作用。同时,MG2转矩Tm2从减速齿轮32向副轴70传递,并且作为混合动力车辆I的驱动力而发挥作用。也就是说,在EV行驶且双电机行驶模式下,并且低齿轮级Lo形成时,使用被传递至内啮合齿轮R2的MGl转矩Tml和MG2转矩Tm2而使混合动力车辆I进行行驶。
[0139]另一方面,在EV行驶且双电机行驶模式下,并且高齿轮级Hi形成时(图4:E4栏),控制装置100使制动器BI以及离合器CS卡合,并且使离合器Cl释放。由于制动器BI被卡合,因此太阳齿轮SI的旋转被限制。
[0140]此外,由于离合器CS被卡合,因此变速部40的行星齿轮架CAl与差动部50的太阳齿轮S2—体地旋转。因此,太阳齿轮S2的旋转速度成为与发动机10相同的旋转速度。
[0141]图11为用于对图4的H7、H9栏的动作进行说明的列线图。参照图11,对HV行驶(并联:有级)且双电机行驶模式中的控制状态进行说明。另外,在图11中例示了以低齿轮级Lo而进行前进行驶的情况(参照图11所示的实线的列线)和以高齿轮级Hi而进行行驶的情况(参照图11所示的虚线的列线)。
[0142]根据对图10与图11进行比较而明确为,由于在HV行驶(并联:有级)且双电机行驶模式下,发动机10为自动驱动,因此向图11的行星齿轮架CAl施加发动机转矩Te。因此,内啮合齿轮R2上也被加上发动机转矩Tec。关于其它的点,由于图11所示的列线图与图10相同,因此不进行重复说明。
[0143]由于HV行驶(并联:有级)且双电机行驶模式中,能够将发动机转矩Te、MGl转矩Tml、MG2转矩Tm2全部使用于驱动轮的前进方向的旋转转矩,因此在对驱动轮要求较大的转矩的情况下尤其有效。
[0144]另外,HV行驶(并联:有级)且单电机行驶模式的控制状态相当于图11中设为Tml=O的情况。此外,HV行驶(并联:有级)模式还能够在图11中设为Tml = O,Tm2 = O而仅通过发动机转矩而进行行驶。
[0145][使用各动作模式的情况]
[0146]图12为对混合动力车辆主要以燃料作为能源而行驶的情况下的行驶模式进行确定的模式判断映射图。该模式判断映射图被使用于混合动力汽车在通常行驶的情况或插电式混合动力汽车在对蓄电池的蓄电状态进行维持的CS模式下行驶的情况。在图12中以重合的方式图示了边界线由虚线来表示的映射图和边界线由实线来表示的映射图。边界线由虚线来表示的映射图为在蓄电池60的输入输出动力不受限制的情况下通常所使用的映射图。另一方面,边界线由实线所表示的映射图为根据SOC或温度等诸条件而蓄电池60的输入输出动力受到了限制的情况下所使用的映射图。
[0147]首先,对边界线由虚线所表示的映射图的车辆载荷为正的区域进行说明。在车速靠近零并且车辆载荷较小的区域中,使用EV单电机行驶模式。设为单电机行驶而非双电机行驶是为了在突然踏下加速器踏板时能够使发动机立即起动。并且,当车速增高或车辆载荷增大时,使用HV串并联模式(Lo齿轮)。在车辆载荷进一步增大而在HV串并联模式中转矩不足的情况下,在并联模式(Lo齿轮)下将发动机转矩全部向驱动轮输出,并且执行MGl转矩或MG2转矩也使用的电机辅助。另外,在动力连接切断转换时也可以使用该模式。
[0148]接下来,对边界线由虚线来表示的映射图的车辆载荷为负的区域进行说明。在车速靠近零并且车辆载荷较小的区域中,使用EV单电机行驶模式。当车速增加时,使用HV串联模式。车辆载荷为负的情况与车辆载荷为正的情况相比,EV单电机行驶模式的区域变广。这是因为,由于使发动机起动在串联模式下,因此在EV单电机行驶模式中也可以不用设置用于使发动机起动时的冲击降低的反力转矩量的余量。
[0149]接下来,对边界线由实线来表示的映射图的车辆载荷为正的区域进行说明。在车辆载荷为正并且为低车速时,实施HV串联模式。HV串联模式为防止由于第二 MG30与差速器之间的齿轮撞击而引起的噪声(所谓的杂音)的动作模式。
[0150]随着车速的上升,动作模式从串联模式起依次向不使用电机辅助的并联(Hi齿轮)模式、HV串并联(Hi齿轮)模式转移。由于并联(Hi齿轮)模式为固定齿轮比,因此较容易脱离发动机10将耗油率设为最小的工作点,从而成为使用区域为比较窄的带状。
[0151]此外,当车辆载荷增大时,从串联模式向串并联(Lo)模式转移。串并联(Lo)模式为,在優先驱动力的区域中有效的动作模式。
[0152]接下来,对边界线由实线来表示的映射图的车辆载荷为负的区域进行说明。在车辆载荷为负的情况下,无论车速如何均使用串联模式。由于在串联模式中,在相同的车速的情况下能够任意地对发动机旋转速度进行控制,因此能够产生基于驾驶者的要求的发动机制动转矩。由于以与发动机制动转矩相反的方式而使第一 MG20旋转,因此第一 MG20成为动力运行运转。因此,由于能够通过第一 MG20而消耗利用第二 MG30来实施再生制动而产生的再生电力,因此即使在蓄电池60不接收再生电力的情况下,也能够通过第二MG30而实施再生制动。并且,由于第一MG20的旋转速度与发动机旋转速度相同,因此与其它的模式相比,由于不易受到由第一MG20的旋转速度上限所造成的发动机旋转速度的制约,因此能够使发动机制动转矩的绝对值较大。
[0153]图13为对混合动力车辆主要以被充电至蓄电池中的电力作为能源而行驶的情况下的行驶模式进行确定的模式判断映射图。该模式判断映射图被使用于混合动力汽车在EV行驶的情况、或插电式混合动力汽车消耗蓄电池的蓄电状态的CD模式下行驶的情况。
[0154]参照图13,在正负的低载荷区域中,使用单电机行驶的EV行驶模式。在CD模式中,由于基本上也可以不假定发动机10的起动,因此不需要伴随发动机10的起动的反作用力补偿转矩,而能够将比较广的区域分配为单电机行驶的EV行驶模式。
[0155]在高载荷区域中,由于单电机行驶中转矩不足,因此选择双电机行驶模式。即,在车速低于预定值的情况下且载荷的大小为较小的区域中,选择单电机行驶的EV行驶模式,当载荷的大小大于预定值时选择双电机行驶的EV模式。
[0156]在双电机行驶模式且车速超过预定值Vl的情况下,由于第一MG20和小齿轮的旋转速度存在上限,因此车辆的状态从发动机旋转速度Ne为零的双电机行驶(图7)变化为Ne为非零的双电机行驶(图10)。
[0157]当车速超过V2时,由于存在以蓄电池的电力而行驶时的能量效率将会恶化的倾向,因此选择串并联(Lo)、串并联(Hi)、串联中的任意一个HV行驶模式。在图13中,在车速高于V2的区域中,如果车辆载荷为负,则选择串联模式,在车辆载荷为正的情况下,在低载荷时选择串并联(Hi)模式,在高载荷时选择串并联(Lo)模式。
[0158][蓄电池充电限制时的发动机制动的工作例]
[0159]混合动力汽车原则上在减速时通过发电机而实施再生制动,从而将车辆的运动能量的一部分转换为电能量并回收至蓄电池中。但是,蓄电池的充电需要限制的情况下,例如蓄电池的蓄电量达到了管理上限值的情况下、在蓄电池的温度较低而充电电力被限制等的情况下,无法就此实施再生制动。
[0160]在以CS(ChargeSustain:持续充电)模式且EV单电机行驶模式而行驶的情况下,在对混合动力车辆I进行制动并且需要发动机制动的情况下,如图4的E2栏所示,控制装置100使离合器Cl以及制动器BI中的任意一方卡合。例如,考虑到由于在蓄电池60的SOC为靠近于满充电状态的情况下,无法使再生电力进行充电,因此设为发动机制动状态。
[0161]通过使离合器Cl以及制动器BI中的任意一方卡合,从而成为驱动轮90的旋转向发动机1传递而使发动机1旋转的所谓的发动机制动状态。此时,控制装置100使第一MG20主要作为电机而工作,并且使第二 MG30主要作为发电机而工作。
[0162]另一方面,在CD(Charge Deplet1n:消耗充电)模式中,如图4的H4所示,设定为串联模式,并通过第一 MG20而消耗由第二 MG30实施再生制动而产生的再生电力。因此,即使在蓄电池60不能承受再生电力的情况下,也能够通过第二 MG30而实施再生制动。
[0163]图14为用于对插电式混合动力汽车在⑶模式下带有再生制动的行驶中,SOC上升、并使发动机制动进行工作的情况进行说明的时序图。参照图14,在时刻t0,混合动力车辆I在蓄电池60的SOC为比较高的状态下,通过第二MG30而实施再生制动的状态。例如,在高速行驶中稍微抬起加速器踏板的情况下成为这种状态。
[0164]由于车辆进行惯性行驶,因此根据随着稍微抬起加速器踏板而引起的要求驱动力的变化而MG2转矩成为负值,从而成为施加有再生制动的状态。例如,在下坡等的情况下,重力的加速成分与MG2转矩以及车辆行驶阻力抵消,从而车速不进行增减。
[0165]在时刻tl,在SOC达到了待机阈值SOCt的时刻开始进行待机控制。待机阈值SOCt为用于对SOC靠近于限制向蓄电池60的充电的状态进行判断而预先设定的值。在图14的示例中,在时刻tl至t2之间,车辆状态转移至发动机转速度以及MGl旋转速度均成为Orpm的状态、即离合器CS的旋转速度同步状态。
[0166]图15为表示图14的时刻tl处的各旋转元件的状态的列线图。图16为表示图14的时刻t2处的各旋转元件的状态的列线图。在图15、图16中,离合器C1、CS以及制动器BI均为释放状态。在时刻tl至t2中,MGl转矩Tml朝向图示的箭头而发挥作用。由此,行星齿轮架CA2的旋转速度增加,并且MGl的旋转速度从负的旋转速度靠近于Orpm。于是,如图16所示,在变速部40中,内啮合齿轮Rl的旋转速度将会增加,并且各部的旋转速度将会变化。图16所示的状态中,由于发动机旋转速度以及第一MG20的旋转速度均为Orpm,因此成为离合器CS的旋转速度同步状态。
[0167]再次返回至图14,在时刻t2至t3中,MGl转矩Tml返回至零,另一方面,离合器CS的工作液压将增加,从而在时刻t3离合器CS完成卡合。在该时间点,用于使发动机制动进行工作的待机处理结束。
[0168]之后,在时刻t4,当蓄电池60的SOC达到管理上限SOC时,第一MG20为了使发动机的开始启动从而再次输出MGl转矩Tml。伴随于此,发动机旋转速度从零起上升。此时,由于发动机10处于燃料切断的状态并通过摩擦力而产生旋转阻力,因此发动机转矩Te成为负值。
[0169]在发动机旋转速度上升的中途,在时刻t5,MGl、MG2、发动机10的旋转速度成为相等,此后,在时刻t6,状态为稳定,并且发动机制动持续地进行工作。
[0170]图17为表示图14的时刻t5处的各旋转元件的状态的列线图。图18为表示图14的时刻t6处的各旋转元件的状态的列线图。在图17、图18中,离合器Cl以及制动器BI均为释放状态,离合器CS为卡合状态。在图18的状态中,通过第二MG30而实施再生制动,并且由于通过由第一MG20使发动机启动从而消耗此时所产生的再生电力,因此在时刻t6之后,蓄电池60的SOC不超过管理上限SOC而被维持为固定值。
[0171]在图14所示的示例中,由于在时刻t3预先使离合器CS卡合完成,因此当在时刻t4,SOC达到管理上限值时,能够立即使发动机制动工作。特别是,由于在低温的情况下,离合器CS的响应性将会恶化,因此当预先使离合器CS卡合时,能够无延时地使发动机制动工作。
[0172]另外,由于在发动机冷起动状态的情况下,发动机的摩擦转矩较大,因此,优选为,使用将进气阀的开闭定时设为可变的可变动阀机构(VVT机构)而减小时刻t4至t6之间的发动机的燃料切断时的旋转阻力。并且,只要发动机旋转速度达到了所需的旋转速度,则使可变动阀机构返回至原来的状态即可。
[0173]图19为用于对在实施方式I中所执行的发动机制动待机控制进行说明的流程图。在以CD模式而行驶的情况下每经过预定时间或每次预定的条件成立时从预定的主程序读取步骤SlO的开始处理,并执行该流程图的处理。
[0174]首先,在步骤S20中,对蓄电池60的SOC是否大于判断阈值SOCt进行判断。判断阈值SOCt为用于对蓄电池60的SOC靠近管理上限值进行判断的预定值,并能够根据离合器CS的卡合元件温度或ATF温度以及蓄电池温度或档位而进行确定。
[0175]图20为表示根据蓄电池温度而对判断阈值SOCt进行确定的一个示例的图。图21为表示根据档位而对判断阈值SOCt进行确定的一个示例的图。在图20、图21中,横轴表示离合器CS的卡合元件温度或ATF温度,纵轴表示蓄电池60的S0C。并且,在SOC与阈值相比而较低的区域中,不实施发动机制动的待机处理,在SOC与阈值相比而较高的区域中,实施发动机制动的待机处理。
[0176]在图20中记载了在蓄电池温度为低温的情况下被设定的阈值SOCt(L)和在蓄电池温度为常温的情况下被设定的阈值SOCt(N)。在此,常温为高于低温的温度,S卩S0Ct(N)>SOCt(L)0
[0177]在图21中记载了在档位信号为D档的情况下被设定的阈值SOCt(D)和在档位信号为B档的情况下被设定的阈值SOCt(B)。在此,B档为发动机制动提前进行工作的档位,SPSOCt(D) >S0Ct(B) ο
[0178]再次返回至图19,在步骤S20中如果SOOSOCt不成立,则处理进入步骤S60。在步骤S60中,车辆以通常模式(离合器CS被释放,并且发动机和MGl的旋转同步断开(OFF))行驶。此时,由于在至蓄电池60的充电被限制为止还有充足的时间,因此车辆不执行发动机制动待机动作。
[0179]在步骤S20中S0C> SOCt成立的情况下,处理进入步骤S30。在步骤S30中,对ATF温度是否低于判断阈值进行判断。
[0180]在步骤S30中,如果ATF温度 <判断阈值不成立,则处理进入步骤s50,在atf温度<判断阈值成立的情况下,处理进入步骤s40。
[0181]在步骤S40中,车辆执行发动机制动待机动作(I)。具体而言,以第一MG20的旋转速度成为零的方式对MGl转矩Tml进行控制,并且在实施了离合器CS的旋转同步控制之后离合器CS被卡合。另外,也可以不使离合器CS完全卡合而缩短离合器的行程或者使其半卡合。由此,当蓄电池60的SOC达到管理上限值时能够立即使通过MGl转矩Tml而使发动机的旋转速度上升的发动机制动进行工作。
[0182]在步骤S50中,车辆执行发动机制动待机动作(2)。具体而言,以第一MG20的旋转速度成为零的方式而对MGl转矩Tml进行控制,并实施离合器CS的旋转同步控制。此时,离合器CS不被卡合而被设为释放状态。在该情况下,由于使离合器CS的活塞运动的液压栗的工作减少,因此与步骤S40的状态相比能够使能量损失减少与其对应的量。
[0183]当步骤S40、S50、S60的任意一个的处理结束时,处理进入步骤S70,控制返回至主程序。另外,此后当SOC达到上限管理值时,执行通过第一 MG20的转矩Tml而在不使发动机进行点火的状态下运转的处理(图4的H4:串联混合动力模式下的发动机制动)。
[0184]如以上所说明的那样,在本实施方式中,在蓄电池60的状态靠近限制充电的状态时,以使发动机制动立即工作的方式而将待机模式设定为车辆的状态。因此,在蓄电池60的状态到达应当对充电进行限制的状态时,能够以响应性良好的方式而使发动机制动进行工作。
[0185]另外,虽然在图19的流程图中,发动机制动待机动作以离合器CS的输入与输出的差旋转调节为零的同步工作、或离合器CS的卡合工作为示例,但发动机制动待机动作也可以包括缩短离合器的行程的动作或将离合器设为半卡合状态的动作。此外,发动机制动待机动作也可以包括将图15所示的EV行驶模式改变为图16所示的EV行驶模式的模式改变动作。
[0186][实施方式2]
[0187]在实施方式I中,对如下情况进行了说明,S卩,如图1所示那样两个第一MG20、第二MG30的旋转轴平行地被配置,并且在发动机10上连接了变速部40的结构中,执行发动机制动的待机动作。
[0188]在实施方式2中,对在其它结构中执行发动机制动的待机动作的情况进行了说明。
[0189]图22为表示实施方式2的混合动力车辆601的结构的图。图22所示的结构省略了相对于旋转轴12A而对称的部分(纸面下半部分)。图23为简化表示图22中的车辆的各结构元件的动力传递路径的框图。另外,图22为与图2对比的图。如图22、图23所示,混合动力车辆601包括:发动机10、第一 MG20A、第二 MG30A、动力传递部3A、驱动轮90A。动力传递部3A包括差动部50A、制动器B3、离合器C3、C4。
[0190]发动机1A与离合器C4经由减震器D而被连接。当离合器C4卡合时,使发动机1A的旋转轴与第一 MG20A的旋转轴进行连接。
[0191]在图22所示的示例中,差动部50A为以包括太阳齿轮S3、内啮合齿轮R3、小齿轮P3和行星齿轮架CA3的方式而构成的行星齿轮机构。当离合器C3卡合时,使第一 MG20A的旋转轴与差动部50A的旋转元件(内啮合齿轮R3)进行连接。当制动器B3卡合时,使差动部50A的旋转元件(内啮合齿轮R3)固定为旋转速度零。
[0192]差动部50A的旋转元件(太阳齿轮S3)与第二MG30A的旋转轴连接。差动部50A的旋转元件(行星齿轮架CA3)经由输出齿轮OUT而与驱动轮90A连接。
[0193]如图22、图23所示,混合动力车辆601在使离合器C3、C4卡合并且使制动器B3释放时,能够以串并联模式而进行动作。此外,在混合动力车辆601使离合器C4以及制动器BI卡合并且使离合器C3释放时,能够以串联模式而进行动作。并且,在使发动机停止的EV行驶时使离合器C4以及制动器B3释放,在仅通过一个电机而行驶的情况下使离合器C3释放,在通过两个电机而行驶的情况下使离合器C3卡合。由此,能够实现EV行驶的单电机行驶和双电机行驶。以下整理图表来对这些状态进行说明。
[0194]图24为用于对混合动力车辆601的行驶模式与卡合元件的状态之间的关系进行说明的图。图25为表示各行驶模式的差动部的旋转状态与卡合元件的卡合状态的图。
[0195]参照图24、图25,在行驶模式为EV(1-MG)模式的情况下,发动机1A停止运转,并且第二 MG30A被驱动。第二 MG30A的旋转速度通过行星齿轮机构(差动部50A)而被减速并向驱动轮90A传递。此时,制动器B3被卡合,并离合器C3以及C4被释放。
[0196]在行驶模式为EV(2-MG)模式的情况下,发动机1A停止运转,并且第一MG20A以及第二 MG30A被驱动。这两个电机能够对转矩效率较好的旋转速度进行选择。此时,离合器C3被卡合,并且制动器B3以及离合器C4被释放。
[0197]在行驶模式为HV(1-MG)模式的情况下,发动机1A运转,并且第二MG30A被驱动。第二MG30A的旋转速度通过行星齿轮机构(差动部50A)而被减速并向驱动轮90A传递。第一MG20A通过发动机1A的旋转力而实施发电。此时,制动器B3以及离合器C4被卡合,并且离合器C3被释放,从而实施串联混动运转。
[0198]在行驶模式为HV(2-MG)模式的情况下,发动机1A运转,并且第一MG20A以及第二MG30A被驱动。如图25 (右下)的列线图所示,第二 MG30A以及发动机1A朝向使输出齿轮OUT的旋转增加的方向输出转矩。第一 MG20A产生负的转矩以对输出齿轮OUT的旋转进行调节,并实施恰当的发电。此时,离合器C3以及C4被卡合,并使制动器B3释放。通过以此方式进行控制,从而能够使混合动力车辆601以串并联模式而进行行驶。
[0199]在以此方式而构成的混合动力车辆601中,在限制向蓄电池60A的充电的情况下,也能够使发动机制动进行工作,并在不产生向蓄电池60A的充电、且不使用被设置在车轮上的摩擦制动器的情况下获得制动力。
[0200]混合动力车辆601在使发动机制动工作的情况下,在使离合器C3释放而使驱动轮90A与发动机1A断开的状态下,使离合器C4卡合,而使用通过第二 MG30A而产生的再生电力来利用第一 MG20A而实施发动机1A的启动动作。此时的卡合元件的状态与图24的HV(1-MG)模式相同。
[0201 ]由于在EV(1-MG)模式中,离合器C3处于释放状态,因此仅通过使离合器C4卡合而能够设为与HV(1-MG)模式相同的状态。与此相比,由于在EV(2-MG)模式中,离合器C3处于卡合状态,因此如果使离合器C3释放、且不使制动器B3以及离合器C4卡合,则无法设为与HV(1-MG)模式相同的状态。
[0202]因此,在对卡合元件的状态进行比较时,EV(1-MG)模式与EV(2_MG)模式相比,能够被称之为符合向使发动机制动工作的状态进行转移的EV模式。因此,作为用于在EV行驶时使发动机制动工作的待机控制,而考虑到在以EV(2-MG)模式进行行驶中提前向EV(1-MG)模式转移的方式。
[0203]图26为用于对在实施方式2中所执行的发动机制动待机控制进行说明的流程图。在以CD模式或EV模式而行驶的情况下每经过固定时间或每次预定的条件成立时从预定的主程序中读取步骤SllO的开始处理而执行该流程图的处理为。
[0204]首先,在步骤SI20中,对蓄电池60A的SOC是否大于判断阈值SOCt进行判断。判断阈值SOCt能够根据离合器C3、C4的卡合元件温度或ATF温度以及蓄电池温度或档位而被确定,并且能够使用与图20、图21中所说明的阈值相同的值。
[0205]在步骤S120中如果SOOSOCt不成立,则处理进入步骤S150。在步骤S150中,车辆以通常模式(根据要求驱动力等而设定的EV(1-MG)模式或EV(2-MG)模式)而进行行驶。此时,由于至限制蓄电池60A的充电为止还有充分的时间,因此不执行发动机制动待机动作。
[0206]在步骤S120中,SOOSOCt成立的情况下,处理进入步骤S130。在步骤S130中,对车辆的行驶模式是否为EV(2-MG)模式进行判断。
[0207]在步骤S130中,在行驶模式不为EV(2_MG)模式的情况下,处理进入步骤S150。在该情况下,由于行驶模式已经为EV(1-MG)模式,因此无需发动机制动待机动作。在步骤S130中,在行驶模式为EV(2-MG)模式的情况下,处理进入步骤S140。在步骤S140中,行执将行将驶模式从EV(2-MG)模式改变为EV(1-MG)模式的发动机制动待机动作。
[0208]在步骤S140或步骤S150之后,处理进入步骤S160,控制返回主程序。
[0209]图27为用于对混合动力车辆601中的发动机制动工作时的差动部的旋转元件的状态与卡合元件的状态进行说明的图。参照图27,在发动机制动进行工作时,设为通过离合器C3而从输出轴OUT上将发动机1A以及第一 MG20A断开的状态。并且,使离合器C4以及制动器B3卡合。以此方式,能够通过第一 MG20A而使发动机的启动动作,来消耗通过第二 MG30A而使再生制动工作而产生的电力。因此,能够在不使车轮的摩擦制动器工作并且不产生向蓄电池的充电的情况下获得制动力。
[0210]如以上所说明的那样,通过在实施方式2中也预先执行待机动作,从而能够提高发动机制动的响应性。另外,虽然在实施方式2中,将对EV行驶模式进行变更的工作作为待机动作的一个示例而进行了图示,但是与实施方式I相同地,也可以将缩短离合器C4的行程、或者使半卡合或使卡合的工作作为待机动作而执行。
[0211]虽然对本发明的实施方式进行了说明,但是应考虑到本次公开的实施方式的所有的点均为示例而并非进行限制的方式。本发明的范围通过权利要求书而被公开,并且能够包括与权利要求等同的主旨以及范围内的所有的变更。
【主权项】
1.一种混合动力车辆,具备: 蓄电装置; 内燃机; 第一旋转电机; 第二旋转电机; 动力传递部,其被构成为,对所述内燃机、所述第一旋转电机以及所述第二旋转电机的三个旋转轴之间的动力传递路径进行切换; 控制装置,其对所述内燃机、所述第一旋转电机、所述第二旋转电机以及所述动力传递部进行控制,所述控制装置在使所述内燃机停止的状态下使用所述第一旋转电机、所述第二旋转电机中的至少一个而执行再生制动的过程中,在表示与所述蓄电装置相关的状态的状态量超过了预定量的情况下,执行待机动作,所述待机动作使所述动力传递部的状态从当前的状态起靠近能够进行如下动作的状态,所述动作为,使用所述第二旋转电机而通过车轮的旋转力来产生再生电力、并且通过使燃料切断的所述内燃机使用所述第一旋转电机而进行旋转从而消耗所述再生电力的动作,所述预定量为,为了对所述状态量已靠近于制限向所述蓄电装置的充电的状态的情况进行判断而被预先确定的值。2.如权利要求1所述的混合动力车辆,其中,所述动力传递部包括: 变速部,其具有输入来自所述内燃机的动力的输入元件、和对被输入至所述输入元件的动力进行输出的输出元件,并且所述变速部被构成为,对在所述输入元件与所述输出元件之间传递动力的非空档状态和在所述输入元件与所述输出元件之间不传递动力的空档状态进行切换; 差动部,其具有与所述第一旋转电机连接的第一旋转元件、与所述第二旋转电机以及所述车轮连接的第二旋转元件、与所述输出元件连接的第三旋转元件,当确定所述第一至第三旋转元件中的任意两个旋转元件的旋转速度时,剩余的一个旋转元件的旋转速度被确定; 离合器,其被构成为,对从所述内燃机向所述第一旋转电机传递动力的卡合状态和切断从所述内燃机向所述第一旋转电机的动力的传递的释放状态进行切换,所述控制装置使所述离合器从释放状态起靠近卡合状态,以作为所述待机动作。3.如权利要求1所述的混合动力车辆,其中,所述状态量为对所述蓄电装置的充电电力。4.如权利要求1所述的混合动力车辆,其中,所述状态量为所述蓄电装置的充电状态。5.如权利要求2所述的混合动力车辆,其中,所述控制装置在用户要求了使发动机制动进行工作的情况下,与档位为D档的情况相比,提前使所述离合器靠近卡合状态。6.如权利要求2所述的混合动力车辆,其中,所述待机动作包括将所述离合器的输入与输出的差旋转调节为零的同步动作。7.如权利要求2所述的混合动力车辆,其中,所述待机动作包括缩短所述离合器的行程的工作。8.如权利要求2所述的混合动力车辆,其中,所述待机动作包括将所述离合器设为半卡合状态的工作。9.如权利要求1所述的混合动力车辆,其中,所述动力传递部被构成为,对第一电动行驶模式和第二电动行驶模式进行切换而使车辆行驶,所述第一电动行驶模式为,在使所述内燃机停止的状态下仅使用所述第二旋转电机所输出的转矩而使车辆行驶的模式,所述第二电动行驶模式为,在使所述内燃机停止的状态下使用所述第一旋转电机所输出的转矩和所述第二旋转电机所输出的转矩而使车辆行驶的模式,所述控制装置在车辆以所述第二电动行驶模式行驶的情况下,作为所述待机动作,而以使车辆的行驶模式从所述第二电动行驶模式切换为所述第一电动行驶模式的方式对所述动力传递部进行控制。10.如权利要求1所述的混合动力车辆,其中,所述动力传递部被构成为,将所述混合动力车辆的行驶模式切换为串联模式与串并联模式,所述串联模式为,在使所述内燃机以及所述第一旋转电机与所述第二旋转电机断开的状态下,通过所述内燃机的驱动转矩而使所述第一旋转电机发电,并且通过所述第二旋转电机的驱动转矩而使所述车轮旋转的模式,所述串并联模式为,在所述内燃机、所述第一旋转电机和所述第二旋转电机之间传递动力的状态下,通过所述内燃机的驱动转矩、所述第一旋转电机的驱动转矩和所述第二旋转电机的驱动转矩而使所述车轮旋转的模式。
【文档编号】B60W10/06GK105882644SQ201610091365
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】今村竜也,田端淳,金田俊树,番匠谷英彦
【申请人】丰田自动车株式会社
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