混合动力车辆的金沙现金网平台

文档序号:10585536
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【专利摘要】本发明涉及混合动力车辆。所述电子控制单元设置蓄电装置的充电量的目标值,并且在高速公路上行驶期间将充电量提高至目标值。电子控制单元计算当通过使用在高速公路上进行HV行驶时在所述蓄电装置内充有的电力进行EV行驶时使用的燃料的每单位行驶距离的成本的第一行驶成本,以及当通过使用由目的地处的充电机构在蓄电装置内充有的电力而进行EV行驶时使用的电力的每单位行驶距离的成本的第二行驶成本。电子控制单元基于第一行驶成本和第二行驶成本之间的比较结果设置目标值。
【专利说明】
混合动力车辆
技术领域
[0001]本发明涉及一种其中车载蓄电装置能够由车辆外部的电源充电的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开号2011-915(JP2011-915 A)公开了一种混合动力车辆,包括:通过使用燃料产生动力的发动机;能够被外部充电的电池;和通过使用从所述电池供应的电力而产生动力的电动发电机(motor generator)。这种混合动力车辆被配置成相对于所需驱动力控制发动机和电动发电机之间的驱动比,以便能够产生更高经济效果的发动机或者电动发电机的驱动比根据单位距离燃料成本和单位距离电力成本而增加,其中,单位距离燃料成本是在加燃料后保存在车辆内的燃料的每单位距离的单位价格,并且单位距离电力成本是在通过外部充电对电池电充电后存储在电池内的电力的每单位距离的单位价格。
[0003]在JP2011-915 A中,在上述配置中,其中车辆仅通过电动发电机的驱动力行驶的EV行驶区根据单位距离燃料成本和单位距离电力成本之间的量级的比较结果而增大或者减小。可替选地,根据上述比较结果,发动机和电动发电机的协同行驶区增大或者减小,并且协同行驶区中的发动机和电动发电机之间的驱动比变化。
[0004]在上述混合动力车辆中,发动机输出被适当地控制,以便将电池的充电状态(下面也缩写为S0C)控制为SOC目标值。增加的SOC相对于此时的燃料消耗的能量效率(下面也称为"充电效率")根据由发动机速度和发动机扭矩的组合限定的发动机运行点而变化。
[0005]例如,在输出车辆行驶所需的动力的运行点位于发动机效率变为最大的运行点的低输出侧上的情况下,通过SOC控制充电期间增大用于对电池充电的功率而提高发动机效率。在这种情况下,存在发动机输出的电池充电成本低于外部充电的电池充电成本的可能性。
[0006]因而,在其中未考虑上述SOC控制的充电期间的发动机效率,并且不均匀地执行外部充电的情况下,认为混合动力车辆的总行驶成本相当大的增大。

【发明内容】

[0007]本发明公开了一种降低其中能够由车辆外部的电源对车载蓄电装置充电的混合动力车辆中的总行驶成本的配置。
[0008]在本发明的一方面,该混合动力车辆包括:内燃机;蓄电装置;电动机,该电动机被机械地联接至驱动轮,并且通过从蓄电装置接收电力而产生行驶驱动力;发电机,该发电机被机械地联接至内燃机,并且通过使用内燃机的动力而产生将对蓄电装置充电的电力;充电机构,该充电机构用于通过使用来自车辆外部的电源的电力对蓄电装置充电的;和电子控制单元。电子控制单元根据车辆的行驶状况而在其中内燃机停止并且车辆通过使用电动机的输出而行驶的EV行驶,以及其中车辆通过开动用于行驶的内燃机而行驶的HV行驶之间切换。电子控制单元被配置成在高速公路上行驶期间执行用于设置蓄电装置的充电量的目标值,并且将蓄电装置的充电量提高至目标值的充电量恢复控制。目标值是在到目的地的行驶路径包括高速公路和从高速公路出口至目的地的普通公路的情况下,当车辆经过高速公路出口时的目标值。电子控制单元计算第一行驶成本和第二行驶成本,第一行驶成本是在高速公路上进行HV行驶时通过使用蓄电池内充有的电力而进行的EV行驶时使用的燃料的每单位行驶距离的成本,并且第二行驶成本是当使用由目的地处的充电机构在蓄电装置内充有的电力而进行EV行驶时使用的电力的每单位行驶距离的成本。电子控制单元还比较第一行驶成本和第二行驶成本,并且基于比较结果而设置充电量恢复控制时的目标值。
[0009]根据上述混合动力车辆,通过在高速公路上行驶期间执行蓄电装置的充电效率能够通过其提高的蓄电量恢复控制而提高蓄电装置的SOC值,并且在普通公路上通过使用蓄电装置内存储的电力而进行EV行驶。以这种方式,与其中混合动力车辆在SOC被保持为指定水平时在普通公路上行驶的情况相比,能够降低行驶成本。此外,基于第一行驶成本和第二行驶成本之间的比较结果,设置在高速公路上行驶期间执行的充电量恢复控制的目标值。以这种方式,能够降低混合动力车辆的充电成本。结果,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0010]优选地,在其中第一行驶成本高于第二行驶成本的情况下,电子控制单元将目标值设置成当车辆经过高速公路出口时,在普通公路上进行EV行驶所需的电力量被存储在蓄电装置中。
[0011]当如上所述地配置时,在其中第一行驶成本高于第二行驶成本的情况下,通过外部充电将处于目的地的蓄电装置的SOC恢复为满充电状态。以这种方式,能够降低蓄电装置的充电成本。因而,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0012]优选地,在其中第一行驶成本低于第二行驶成本的情况下,电子控制单元将目标值设置成当车辆经过高速公路的出口时,使蓄电装置进入指定的满充电状态。
[0013]当如上所述地配置时,在其中第一行驶成本低于第二行驶成本的情况下,在蓄电装置中存储比用于在普通公路上行驶的电力量更大的电力量。以这种方式,能够降低在目的地处由外部充电而充电的电力量。以这种方式,能够降低充电成本。因而,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0014]优选地,在第一行驶成本等于第二行驶成本的情况下,电子控制单元在车辆在高速公路上行驶时,并且在内燃机在内燃机的能量效率变得至少等于指定阈值的运行点运行时执行充电量恢复控制。
[0015]当如上所述地配置时,在第一行驶成本等于第二行驶成本的情况下,当发动机在蓄电装置的充电效率提高的发动机运行点运行时执行充电量恢复控制。结果,能够降低通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本。以这种方式,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0016]优选地,混合动力车辆还包括被控制成处于联接状态或者阻断状态的切换单元,在联接状态下建立内燃机和驱动轮之间的机械动力传动路径,在阻断状态下阻断所述动力传动路径。电子控制单元控制切换单元,从而在EV行驶时处于阻断状态,并且在HV行驶时在串行HV行驶和并行HV行驶之间切换。串行HV行驶是一种其中切换单元被控制成处于阻断状态,内燃机被开动,并且车辆因此通过使用结合发电机产生的电力的电动机的输出而行驶的模式。并行HV行驶是一种其中切换单元被控制成处于联接状态,内燃机被开动,并且车辆因此通过使用内燃机的至少一部分输出而行驶的模式。电子控制单元通过在高速公路上行驶期间选择并行HV行驶而执行充电量恢复控制,并且计算作为第一行驶成本的、当通过使用在高速公路上进行并行HV行驶时在蓄电装置内充有的电力而进行EV行驶时使用的燃料的每单位行驶距离的成本。
[0017]当如上所述地配置时,通过在选择其中能够提高蓄电装置的充电效率的并行HV行驶期间执行蓄电量恢复控制而提高蓄电装置的SOC值,并且通过使用存储在蓄电装置内的电力而在普通公路上进行EV行驶。以这种方式,能够降低行驶成本。此外,基于第一行驶成本和第二行驶成本之间的比较结果,设置选择并行HV行驶期间执行的充电量恢复控制的目标值。以这种方式,能够降低混合动力车辆的充电成本。结果,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
【附图说明】
[0018]下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义,其中相同附图标记指示相同元件,并且其中:
[0019]图1是示出根据本发明第一实施例的混合动力车辆的整体构造的方框图;
[0020]图2是解释⑶模式和CS模式的图表;
[0021]图3是示意性地示出混合动力车辆在其上行驶的路径的一个示例的视图;
[0022]图4是示出当混合动力车辆在图3中所示的路径上行驶时模式和SOC的过渡的一个示例的示意性波形图;
[0023]图5是示出当混合动力车辆在图3中所示的路径上行驶时模式和SOC的过渡的另一个示例的示意性波形图;
[0024]图6是解释S0c控制和发动机输出控制之间的关系的图表;
[0025]图7是解释当混合动力车辆在高速公路和普通公路上行驶时的每个行驶模式中的行驶成本的计算方法的表格;
[0026]图8是示出当混合动力车辆在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的第一示例的示意性波形图;
[0027]图9是示出当混合动力车辆在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的第二示例的示意性波形图;
[0028]图10是解释与根据第一实施例的混合动力车辆中的SOC恢复控制相关的控制过程的流程图;
[0029]图11是解释用于在图10的步骤S40中执行的SOC恢复控制中设置目标SOC的过程的流程图;
[0030]图12是解释根据第一实施例的混合动力车辆中的行驶控制的流程图;
[0031]图13是解释发动机运行点和效率之间的关系的概念图;
[0032]图14是示出根据本发明第二实施例的混合动力车辆的整体构造的方框图;
[0033]图15是解释EV行驶中的动力传动路径的方框图;
[0034]图16是解释串行HV行驶中的动力传动路径的方框图;
[0035]图17是解释并行HV行驶中的动力传动路径的方框图;
[0036]图18是示出根据混合动力车辆的行驶情况而转换行驶模式的一个示例的概念图;
[0037]图19是解释发动机运行点和效率之间的关系的概念图;和
[0038]图20是示出当混合动力车辆在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的一个示例的示意性波形图。
【具体实施方式】
[0039]下面将参考附图做出本发明的一个实施例的详细描述。应注意,附图中的相同或者相应部分由相同附图标记指示,并且将不重复其描述。
[0040][第一实施例]图1是示出根据本发明第一实施例的混合动力车辆的整体构造的方框图。
[0041 ]参考图1,混合动力车辆100包括发动机2、动力分割装置4、电动发电机6、10、传动齿轮8、驱动轴12和驱动轮14。混合动力车辆100还包括蓄电装置16、电力转换器18、20、23、连接部分24和电子控制单元(E⑶)26。
[0042]发动机2是通过将燃料燃烧产生的热能转换为运动元件诸如活塞和转子的动能而输出动力的内燃机。优选地,发动机2的燃料是碳氢化合物燃料,诸如汽油、柴油、乙醇、液体氢以及天然气或者液体或者气体的氢燃料。
[0043]电动发电机6、10每个都是AC旋转电机,并且例如由三相AC同步电动电动机构成。电动发电机6被用作由发动机2通过动力分割装置4驱动的发电机,并且也被用作用于启动发动机2的电动机。电动发电机10主要被用作电动机并且驱动驱动轴12。同时,电动发电机10作为发电机运行,以在车辆制动期间或者在下坡上减小加速度期间执行再生制动。电动发电机6对应于"发电机"的一个示例,并且电动发电机10对应于"电动机"的一个示例。另夕卜,动力分割装置4包括行星齿轮机构,该行星齿轮机构例如具有太阳齿轮、载架和齿圈的三个旋转轴。动力分割装置4将发动机2的驱动动力分割为被传递给电动发电机6的旋转轴的动力,和被传递给传动齿轮8的动力。传动齿轮8联接至驱动轴12,以驱动驱动轮14。传动齿轮8也联接至电动发电机1的旋转轴。
[0044]蓄电装置16是能够被再次充电的DC电源,并且由诸如镍氢电池或者锂离子电池的二次电池构成。蓄电装置16向电力转换器18、20供应电力。另外,通过接收电动发电机6和/或10产生电力时所产生的电力而对蓄电装置16充电。此外,当由车辆外部的电源对蓄电装置16充电时,通过接收由位于车辆外部的电连接至连接部分24的电源(未示出)供应的电力对蓄电装置16充电(下面,车辆外部的被电连接至连接部分24的电源也被称为"外部电源",并且由外部电源对蓄电装置16充电也被称为"外部充电")。应注意,大容量电容器也能够被用作蓄电装置16。
[0045]应注意,蓄电装置16的充电状态由充电状态(SOC)指示,SOC以百分比表示相对于蓄电装置16的满充电状态的当前蓄电量。满充电状态是蓄电装置16被充以预定的最大充电量的状态。预定最大充电量可以通过蓄电装置16或者蓄电装置16外部的条件而改变。例如,基于未不出的电压传感器和/或电流传感器检测的蓄电装置16的输出电压和/或输入/输出电流来计算S0C。可由单独向蓄电装置16提供的ECU计算S0C,或者可以由ECU 26基于蓄电装置16的输出电压和/或输入/输出电流的检测值计算SOC。
[0046]电力转换器18基于从ECU26接收的控制信号在电动发电机6和蓄电装置16之间执行双向DC/AC电力转换。类似地,电力转换器20基于从ECU 26接收的控制信号在电动发电机10和蓄电装置16之间执行双向DC/AC电力转换。以这种方式,电动发电机6、10每个都能够结合传输至蓄电装置16/从蓄电装置16接收的电力,输出作为电动机运行的正扭矩或者作为发电机运行的负扭矩。应注意,用于DC电压转换的升压转换器可以被布置在蓄电装置16和电力转换器18、20之间。
[0047]电力转换器23基于在由外部电源外部充电期间从E⑶26接收的控制信号,将通过连接部分24从外部电源供应的电力转换为蓄电装置16的电压电平,并且将电力输出至蓄电装置16。
[0048]E⑶26包括中央处理单元(CPU)、存储器、输入/输出缓冲器等等(均未示出),并且基于来自各种传感器的信号输入和驾驶员的操作输入而输出用于控制混合动力车辆100的每个设备的信号。应注意,这些类型的控制不仅能够由软件处理,而且也能够由专用硬件(电子电路)处理。
[0049]作为ECU 26的主要控制,E⑶26根据加速器踏板的操作,基于加速器操作量和车辆速度计算行驶所需的功率(下面也称为"行驶功率"),并且控制发动机2和电动发电机6、10,以便混合动力车辆100产生所计算的行驶功率。
[0050]当行驶功率小时,E⑶26控制车辆使得发动机2停止停止,并且车辆仅通过电动发电机10行驶(EV行驶)。当行驶功率根据加速器踏板的操作而增大时,或者当蓄电装置16的SOC降低时,则ECU 26控制车辆使得发动机2被开动,并且车辆由此行驶(HV行驶)。在HV行驶中,混合动力车辆100通过使用除了电动发电机10的驱动力之外或者代替电动发电机10的发动机2的驱动动力行驶。电动发电机6结合发动机2的开动产生的电力被存储在蓄电装置16中,或者被直接供应给电动发电机10。
[0051 ]另外,ECU 26通过选择性地应用其中消耗SOC的电量损耗(⑶)模式和其中SOC被保持在指定水平的电量维持(CS)模式而执行用于控制车辆行驶的行驶控制。
[0052]图2是用于解释CD模式和CS模式的图表。参考图2,例如,在通过外部充电使蓄电装置16进入满充电状态后,选择CD模式,并且车辆开始行驶。
[0053]CD模式是其中SOC被消耗的模式,并且基本是其中存储在蓄电装置16内的电力(主要是由外部充电的电能)被消耗的模式。在以CD模式行驶期间,不为了维持SOC而开动发动机2。因而,虽然存在其中通过车辆减速等等期间收集的再生电力,或者结合增大的行驶功率引起的发动机2开动而产生的电力使SOC暂时增大的情况,但是放电率相对地大于充电率,结果并且总体上是SOC结合行驶距离增大而减小。
[0054]CS模式是其中SOC被保持在指定水平的模式。作为一个示例,当SOC在时间11降低至指示SOC降低的指定值SL时,则选择CS模式,并且之后SOC被保持在基于指定值SL确定的控制范围RNG内。更具体地,SOC被控制为在发动机2被适当地并且重复地开动和停止(间歇操作)时处于控制范围RNG内。正如上文所述的,在CS模式下,发动机2被开动,以保持S0C。
[0055]应注意,虽然未特别示出,但是可以提供能够由驾驶员操作的开关,以便能够与SOC的过渡无关地、根据驾驶员的操作在CD模式和CS模式之间切换。
[0056]在这种混合动力车辆100中,当行驶功率Pr*和对蓄电装置16充电/放电要求功率Pchg的和小于指定发动机启动阈值时,则选择EV行驶。另一方面,当行驶功率Pr*和充电/放电要求功率Pchg的和超过发动机启动阈值时,则发动机2被启动,并且由此选择HV行驶。优选地,CD模式下的发动机启动阈值被设置成大于CS模式下的发动机启动阈值。
[0057]如上所述,当根据驾驶员的加速器操作等等而增大行驶功率时,在CD模式下也启动发动机2。当行驶功率在开动发动机2之后降低时,发动机2再次停止。
[0058]同时,在⑶模式下避免用于SCO控制的发动机启动。例如,在⑶模式下,充电/放电要求功率Pchg被设为O。应注意,即使在CD模式下行驶功率小时,也存在其中允许开动发动机2的情况,诸如要求通过发动机2作为热源对热水加热时,或者发动机2暖机时。
[0059]在CS模式下,为了保持SOC处于控制范围RNG内,通过调节发动机2的输出而执行SOC控制。例如,在CS模式下,除了行驶功率外还根据SOC的降低要求发动机2启动。同时,当行驶功率和充电/放电要求功率的和小于发动机启动阈值时,在CS模式下也使发动机2停止。
[0060]如上所述,在混合动力车辆100中,CD模式不限于其中混合动力车辆100在发动机2持续停止时行驶的EV行驶。另外,CS模式不限于其中混合动力车辆100在发动机2被持续开动时行驶的HV行驶。在CD模式和CS模式任何一种模式中都可能存在EV行驶和HV行驶。
[0061 ]应注意,基本上,混合动力车辆100通过提高以⑶模式EV行驶的频率而有效地使用存储在蓄电装置16中的电能,并且由此提高能量效率(燃料经济性)。
[0062]再次参考图1,混合动力车辆100还包括导航系统28。导航系统28被配置成可与车辆外部通信,并且能够通过使用利用卫星测量车辆位置的全球定位系统(GPS)掌握主车辆位置信息,即混合动力车辆100的当前点。另外,导航系统28读取存储在非易失性存储器,诸如未示出的硬盘驱动器(HDD)中的路线图数据,结合所掌握的主车辆位置信息和路线图数据,并且能够由此提供行驶引导。例如,通过将主车辆位置置于路线图数据上,能够在未示出的显示部分中显示车辆的主车辆位置。
[0063]另外,当由用户设置目的地时,导航系统28搜索从当前点到目的地的行驶路径,并且能够在未示出的显示部分上引导该路径。此外,导航系统28通常被配置成具有存储混合动力车辆100的行驶历史的功能。因而,能够学习每条路的过去行驶历史等等。此外,当在导航系统28中记录家庭、办公室等等的信息时,能够从与这种特定目的地的关系识别特定区域(例如,离特定目的地一定距离内的区域)。
[0064]然后,将参考图3至图5具体描述混合动力车辆100的行驶控制。图3示意性地示出混合动力车辆100在其上行驶的路径的一个示例。图3示出执行根据第一实施例的混合动力车辆的行驶控制的这种行驶路径的一个示例。
[0065]如图3中的箭头所示,混合动力车辆100以点Al—点A2—点A3—点A4的顺序行驶。点AI是出发点,点A4是目的地点,并且点A2、A3是经过点。应注意,从点AI至点A2的区段是普通公路,从点A2至点A3的区段是高速公路,并且从点A3至点A4的区段是普通公路。
[0066]图4是示出当混合动力车辆100在图3中所示的路径上行驶时蓄电装置16的模式和SOC的过渡的一个示例的示意性波形图。在图4中,横轴指示行驶距离,并且竖轴指示S0C。
[0067]如图4中所示,例如,基于SOC选择模式(行驶模式)。更具体地,当SOC高于指定值SL时选择CD模式。同时,在其中SOC在选择了CD模式时降低为低于指定值SL的情况下,则选择CS模式。
[0068]在图4的示例中,通过出发点Al处的外部充电将蓄电装置16充电至满充电水平。此夕卜,由于SOC> SL,选择⑶模式,并且开始行驶。在⑶模式下,SOC结合行驶距离的增大逐渐地降低。然后,当S0C< SL时,混合动力车辆100从CD模式转换为CS模式。因而,如图4中所示,在其中混合动力车辆100在从点Al至点A2的区段中切换为CS模式的情况下,混合动力车辆100在从点A2至点A3的区段(高速公路)以及从点A3至点A4的区段(普通公路)每区段中都以CS模式行驶。也就是说,执行发动机2的间歇操作,以便保持SOC处于控制范围RNG内。
[0069]应注意,虽然未示出,但是在其中混合动力车辆100达到目的地点A4并且行驶完成的情况下,用户将外部电源连接至连接部分24,并且由此开始外部充电。蓄电装置16的SOC通过外部充电而开始增大。当SOC达到满充电水平时,外部充电完成,并且再次产生出发点Al处的状态。
[0070]图5示出当混合动力车辆100在图3中所示的路径上行驶时模式和SOC的过渡的另一示例。在图5中,横轴指示行驶距离,并且竖轴指示S0C。
[0071]参考图5,与图4类似地,选择了CD模式并且在出发点Al开始行驶。当在CD行驶期间在从点Al至点A2的区段中S0C< SL时,则混合动力车辆100从⑶模式切换为CS模式。
[0072]在从点A2至点A3的区段(高速公路)中,混合动力车辆100以CS模式行驶。如图5中所示,在以CS模式行驶期间执行用于将蓄电装置16的SOC增大至目标值的SOC恢复控制。在SOC恢复控制中,SOC控制的目标值(下面称为目标S0C)被增大至高于CS模式中的目标值(S0C恢复控制非执行时间KSOC恢复控制与CS模式的不同在于下列这一点,即混合动力车辆100限于HV行驶,其中混合动力车辆100在发动机2被持续开动时行驶,以便强制增大S0C。
[0073]在高速公路上行驶期间,E⑶26执行SOC恢复控制。在SOC恢复控制中,发动机2被持续地开动,以便SOC在混合动力车辆100经过作为高速公路出口的点A3时达到目标SOC(SOO)0
[0074]然后,因为在作为高速公路出口的点A3处S0C(= SOC*) >SL,所以再次选择CD模式。因而,混合动力车辆100在向前经过点A3时以⑶模式行驶。因而,SOC再次逐渐地减小。当再次S0C [0075]从图4和图5应理解,在其中混合动力车辆100在如图2中所示的依次包括高速公路和普通公路的道路上行驶的情况下,除了其中混合动力车辆100以CS模式(参见图4)在高速公路和普通公路上行驶的行驶模式之外,也可在高速公路上行驶以及混合动力车辆100以CD模式(参见图5)在普通公路上行驶期间获得其中执行SOC恢复控制的行驶模式。根据后一种行驶模式,在高速公路上行驶期间主动地开动发动机2,并且提高蓄电装置16的SOC值。以这种方式,混合动力车辆100能够通过使用存储在蓄电装置16内的电力在普通公路上进行EV行驶。
[0076]这里,比较了混合动力车辆100在普通公路上以CS模式行驶时的行驶成本,以及混合动力车辆100通过使用在高速公路上行驶期间存储的电力而在普通公路上EV行驶时的行驶成本。在下文说明中,"行驶成本"表示每单位行驶距离的成本,或者每单位行驶距离的由外部电源供应的电力的成本。行驶成本是行驶Ikm距离所需的成本,即由单位[日元/km]表不O
[0077]在上述比较中,当混合动力车辆100通过使用在高速公路上行驶期间存储的电力而在普通公路上进行EV行驶时的行驶成本趋向于低于当混合动力车辆100以CS模式在普通公路上行驶时的行驶成本。这是因为对蓄电装置16充电的能量效率(充电效率)在高速行驶期间比中或者低速行驶期间高。换句话说,用于对蓄电装置16充电的燃料消耗量与总燃料消耗量的比例在高速行驶期间比中或者低速行驶期间高。
[0078]充电效率在高速公路上行驶期间提高的第一原因在于周围环境的噪声在高速公路上行驶期间比在普通公路上行驶期间更大,所以发动机2的运行点能够易于接近发动机2的热效率具有最大值的最佳燃料经济性运行点(对应于图6中的点PO),即发动机效率变为最大的点。
[0079]将通过使用图6描述SOC控制和发动机2的输出控制之间的关系。参考图6,图6的横轴指示发动机速度Ne,并且图6的竖轴指示发动机扭矩Te。如图6中所示,发动机2的运行点由发动机速度和发动机扭矩的组合定义。
[0080]在图6中示出发动机2的最大扭矩线210和持续燃料经济性线220。最大扭矩线210被预先定义为在每个发动机速度下发动机2输出能够被输出的最大扭矩的每个运行点的集合。持续燃料经济性线220指示燃料经济性在其中相同的运行点的集合,并且绘成椭圆形。多个持续燃料经济性线指示随着运行点接近椭圆的中心,燃料经济性提高。
[0081 ]持续功率线250是发动机2的输出功率在其中相同的运行点的集合。因而,当确定了对发动机2要求的输出功率(下面也称为"发动机要求功率Pe")时,则能够在对应于发动机要求功率Pe的持续功率线上设置发动机2的运行点。
[0082]由在其中相对于相同发动机输出功率发动机2的燃料消耗量最小的运行点的集合指示最佳燃料经济性运行线215。能够基于实验结果等等预先唯一地确定最佳燃料经济性运行线215。
[0083]因而,为了改变发动机输出功率,能够通过在最佳燃料经济性运行线215上设置发动机运行点而提高发动机2的燃料经济性。也就是说,优选地通过按照与发动机要求功率Pe对应的持续功率线250和从燃料经济性观点看的最佳燃料经济性运行线215的交叉点设置发动机2的运行点。
[0084]此外,在最佳燃料经济性运行线215上存在发动机效率变为最大的最佳燃料经济性运行点PO。因而,当根据最佳燃料经济性运行点PO开动发动机2时,燃料经济性被最大程度地提高。
[0085]由使混合动力车辆100行驶所需的功率(行驶功率Pr*)和蓄电装置16的充电/放电要求功率Pchg的和表示发动机要求功率Pe。基于使混合动力车辆100行驶所需的行驶驱动力(扭矩)和驱动轴12的转速的乘积计算行驶功率Pr*。例如,能够基于驾驶员对加速器踏板的操作量和车辆速度计算行驶驱动力(扭矩)。
[0086]充电/放电要求功率Pchg指示用于蓄电装置16的SOC控制的蓄电装置16的充电/放电电力。应注意,在下文描述中,充电/放电要求功率Pchg被设置成在促进对蓄电装置16放电时Pchg>0,并且充电/放电要求功率Pchg被设置成在促进对蓄电装置16充电时Pchg<0。因而,这指示Pe = Pr*_Pchg。
[0087]在SOC控制中,充电/放电要求功率Pchg被设置成蓄电装置16的SOC接近目标S0C。也就是说,当SOC低于目标SOC时,设置Pchg<0。因而,发动机要求功率Pe变得大于行驶功率Pr*。相反,当SOC高于目标SOC时,设置Pchg > O。因而,发动机要求功率Pe变得小于行驶功率Pr^0
[0088]例如,在其中在与图6中的行驶功率Pr*对应的持续功率线250上的运行点Pl处对蓄电装置16充电的情况下,设置Pchg<0,并且因而Pe>Pr*。以这种方式,发动机运行点在最佳燃料经济性运行线215上移动至高功率一侧(图中的右上方向)。因而,能够以相对于行驶功率Pr*输出的额外发动机功率(IPchgI)对蓄电装置16充电。
[0089]这里,移动后的运行点比对应于行驶功率Pr*的运行点Pl更接近最佳燃料经济性运行点PO。因而,通过进一步输出蓄电装置16的充电/放电要求功率Pchg,发动机2的能量效率在其燃料消耗量增大时增大。在这种情况下,被用于对蓄电装置16充电的燃料消耗量与总体燃料消耗量之间的比率增大。也就是说,蓄电装置16的充电效率提高。
[0090]在高速行驶期间,周围环境的噪声高于中或者低速行驶期间的噪声。因而,当对应于行驶功率Pr*的发动机运行点移动至高功率侧时,在周围环境中运动促使的发动机噪声提高的影响小。因而,在其中对应于行驶功率Pr*的发动机运行点在执行SOC恢复控制期间位于最佳燃料经济性运行点PO的低功率侧上的情况下,例如,充电/放电要求功率Pchg(Pchg<0)能够被设置成发动机运行点移位至最佳燃料经济性运行点PO。以这种方式,能够提高SOC恢复控制时的充电效率。
[0091]第二原因在于,由于SOC恢复控制限于其中混合动力车辆100在发动机2被持续开动时行驶的HV行驶以便强制地提高S0C,所以与其中发动机2间歇性地运行的CS模式相比,抑制了由于发动机2启动/停止所产生的能量损失。
[0092]出于这些原因,在混合动力车辆100中,蓄电装置16的充电效率趋向于在高速行驶期间提高。因而,与其中混合动力车辆100以CS模式在高速公路和普通公路上行驶的情况相比,在高速公路上行驶期间执行SOC恢复控制的情况下,能够降低行驶成本,以便提高蓄电装置16的SOC值,并且混合动力车辆100通过使用存储在蓄电装置16内的电力而在普通公路上进行EV行驶。因而,为了在普通公路上行驶期间在抑制为了对蓄电装置16充电而开动发动机2的同时确保EV行驶,优选地将用于在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制的目标SOC设置为高值。
[0093]另一方面,在用于SOC恢复控制的目标SOC被提高至蓄电装置16的满充电水平的情况下,不能通过在普通公路上行驶而用尽存储在蓄电装置16内的电力。因而,产生了在混合动力车辆100到达目的地点A4时的SOC明显高于控制范围RNG中的下限值的情况。也就是说,存在其中混合动力车辆100到达目的地点A4,并且在SOC降低至控制范围RNG中的下限值之前结束行驶的情况。
[0094]以这种方式,能够根据保留在蓄电装置16内的蓄电量而降低在目的地点A4处外部充电期间从外部电源供应给蓄电装置16的电力量。结果,可以产生其中混合动力车辆100的充电成本高于外部充电的充电成本达到发动机2被SOC恢复控制主动激活的程度的情况。因而,存在这样的可能性,即不必在高速公路上行驶期间执行SOC恢复控制促使混合动力车辆100的总行驶成本降低。
[0095]因而,在第一实施例中,计算当通过使用在高速公路上HV行驶期间在蓄电装置16内充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(第一行驶成本),以及在通过使用通过在目的地点A4处外部充电在蓄电装置16内充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(第二行驶成本)。然后,比较两个所计算的行驶成本,并且基于比较结果设置用于在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制的目标S0C。
[0096]下面将基于根据本发明的第一实施例的混合动力车辆100的行驶控制的基本概念进行描述。
[0097]根据这种第一实施例的混合动力车辆100的行驶控制主要被配置成包括(I)计算行驶成本,(2)比较行驶成本,(3)设置SOC恢复控制中的目标SOC,和(4)结合SOC恢复控制的车辆的行驶控制。将做出对每个过程的细节的描述。
[0098]图7是用于解释当混合动力车辆100在高速公路和普通公路上行驶时的每种行驶模式中的行驶成本的计算方法的图表。
[0099]参考图7,能够基于关于能量消耗的车辆性能、保留在燃料箱中的燃料的单位价格、执行外部充电时的充电电力单位价格(电力量价格)等等计算行驶成本。在上述条件中,关于能量消耗的车辆性能包括作为每单位燃料消耗量的车辆行驶距离的燃料经济性,以及作为每单位电力消耗量的车辆行驶距离的电力消耗。
[0100]例如,燃料单位价格可以由驾驶员在加燃料期间通过导航系统28的输入装置而输入给ECU 26,或者可以通过通信从加油站的传输装置获得。充电电力单位价格可以由驾驶员在外部充电期间通过导航系统28的输入装置而输入给ECU 26,或者可以通过连接至互联网诸如因特网而从电力公司等等获得。
[0101]CS模式下的行驶成本通过将燃料单位价格除以混合动力车辆100以CS模式在高速公路上稳定行驶时的燃料经济性而计算混合动力车辆100以CS模式在高速公路上行驶时的行驶成本Al。例如,当燃料经济性在混合动力车辆100以CS模式在高速公路上以法定速度(例如,100km/h)稳定行驶时被设置为Fl [km/L],并且燃料单位价格被设置为FPl [日元/L]时,由下列表达式(I)计算行驶成本Al[日元/km]。
[0102]A1=FP1/F1...(I)
[0103]应注意,例如能够基于被存储在导航系统28内的过去行驶历史计算用于计算行驶成本Al的燃料经济性Fl [km/L]。
[0104]同时,通过将燃料单位价格FPl[日元/L]除以混合动力车辆100以CS模式在普通公路上行驶时的燃料经济性而计算混合动力车辆100以CS模式在普通公路上行驶时的行驶成本A2。例如,当燃料经济性在混合动力车辆100以CS模式在普通公路上行驶时被设置为F2[km/L]时,由下列表达式(2)计算行驶成本A2[日元/km]。
[0105]A2=FP1/F2...(2)
[0106]应注意,与上述燃料经济性Fl[km/L]类似,能够基于存储在导航系统28内的过去行驶历史计算用于计算行驶成本A2的燃料经济性F2[km/L]。可替选地,能够使用通过出现在车辆目录等等中的标准燃料经济性测量方法(例如,日本JC08模式)测量燃料经济性。
[0107]在通过使用在高速公路上充电的电力的EV行驶期间的行驶成本通过使用在高速公路上行驶期间存储在蓄电装置16中的电力而在高速公路上进行EV行驶等效于以CS模式在高速公路上行驶。因而,通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本BI等于上文已经描述的混合动力车辆100以CS模式在高速公路上行驶时的行驶成本A1(A1= Bl) ο
[0108]同时,通过将用于在高速公路上行驶期间对蓄电装置16充电所消耗的燃料的成本除以通过使用在高速公路上行驶期间存储在蓄电装置16内的电力而EV行驶时的行驶可允许距离,计算通过使用在高速公路上充电的电力而在普通公路上进行EV行驶时的行驶成本B2o
[0109]例如,在其中混合动力车辆100以100km/h进行HV行驶时的燃料经济性被设置为F3[km/L]的情况下,燃料经济性Fl [km/L]和混合动力车辆100以CS模式以100km/h稳定行驶时的燃料经济性F3 [ km/L ]之间的差(=F1-F3)对应于混合动力车辆100以CS模式进行EV行驶时的距离。然后,通过将该距离(Fl-F3)[km]除以燃料经济性F3[km/L],计算用于在HV行驶时对蓄电装置16充电的燃料消耗量。通过将该燃料消耗量乘以燃料单位价格FPl[日元/L]计算在高速公路上行驶期间对蓄电装置16充电而消耗的燃料的成本。
[0110]在其中在以100km/h的HV行驶期间存储在蓄电装置16内的蓄电量被设置为W[Ah],并且混合动力车辆100在普通公路上进行EV行驶时的电力消耗被设置为El [km/Ah]时,则通过使用在高速公路上行驶期间存储在蓄电装置16内的电力而EV行驶的行驶可允许距离被表达为WXEl[km]。
[0111]通过至此已经描述的内容,行驶成本B2[日元/L]由下列表达式(3)计算。B2=(F1/F3-1) XFP1/(WXE1)...(3)能够基于被存储在导航系统28内的过去行驶历史计算用于计算行驶成本B2的电力消耗EI [ km/Ah ]。可替选地,能够使用通过出现在车辆目录等等中的标准燃料经济性测量方法(例如,日本JC08模式)测量电力消耗。
[0112]通过将在充电台处充电指定电力量时的充电成本除以通过使用所述指定电力量而EV行驶时的行驶可允许距离,计算当混合动力车辆100通过使用在充电台处充电的电力而在高速公路上进行EV行驶时的行驶成本Cl。更具体地,通过将在充电台处充电的电力单位价格除以混合动力车辆100在高速公路上进行EV行驶时的电力消耗而计算行驶成本Cl。例如,在其中当混合动力车辆100以100km/h进行EV行驶时的电力消耗被设置为E2[km/Ah],并且在充电台处充电的电力单位价格被设置为EPl [日元/Ah]的情况下,行驶成本Cl [日元/km]由下列表达式(4)计算。
[0113]C1=EP1/E2...(4)
[0114]应注意,例如能够基于被存储在导航系统28内的过去行驶历史计算用于计算行驶成本Cl的电力消耗E2 [ km/Ah]。
[0115]同时,通过将充电的电力单位价格EPI[日元/Ah]除以混合动力车辆100在普通公路上行驶时的电力消耗而计算当混合动力车辆100通过使用在充电台处充电的电力而在普通公路上EV行驶时的行驶成本C2。通过使用混合动力车辆100在普通公路上行驶时的电力消耗£1[1?1/^11],行驶成本02[日元/km]由下列表达式(5)计算。
[0116]C2 = EP1/E1...(5)
[0117]通过将由家用电源充电指定电力量时的充电成本除以通过使用所述指定电力量而EV行驶时的行驶可允许距离,计算当混合动力车辆100通过使用由家用电源充电的电力而在高速公路上EV行驶时的行驶成本D1。更具体地,通过将由家用电源充电的电力单位价格除以混合动力车辆100在高速公路上进行EV行驶时的电力消耗而计算行驶成本D1。例如,在其中混合动力车辆100以100km/h进行EV行驶时的电力消耗被设置为E2 [ km/Ah ],并且由家用电源充电的电力单位价格被设置为EP2[日元/Wh]的情况下,行驶成本Dl[日元/km]由下列表达式(6)计算。
[0118]D1=EP2/E2...(6)
[0119]同时,通过将充电电力单位价格EP2[日元/Ah]除以混合动力车辆100在普通公路上行驶时的电力消耗EI [ km/Ah ]而计算当混合动力车辆100通过使用由家用电源充电的电力在普通公路上进行EV行驶时的行驶成本D2。也就是说,行驶成本D2 [日元/km]由下列表达式(7)计算。
[0120]D2 = EP1/E1...(7)
[0121]应注意,处于其中执行外部充电的计划时间范围内的电力量价格可以被用作由家用电源充电的电力单位价格EP2[日元/Ah]。
[0122]在图7中所示的行驶模式的行驶成本比较中,由于蓄电装置16在以高速行驶期间的充电效率高,所以通过使用在高速公路上充电的电力而在普通公路上进行EV行驶时的行驶成本B2低于混合动力车辆100以CS模式在普通公路上行驶时的行驶成本A2(B2 [0123]当设置用于SOC恢复控制的目标SOC时,比较当通过使用在高速公路上充电的电力而EV行驶时的行驶成本(第一行驶成本)与当通过使用在目的地点A4外部充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(第二行驶成本)。
[0124]通过使用在高速路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本对应于已经描述的行驶成本B1、B2。同时,根据安装在目的地点A4处的外部电源的类型(外部电源的充电电力单位价格),通过使用在目的地点A4外部充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本具有不同的值。
[0125]因而,在其中安装在目的地点A4处的外部电源为充电台的情况下,比较行驶成本B1、B2和已经描述的在通过使用在充电台处充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本Cl、C2。同时,在其中安装在目的地点A4处的外部电源是家用电源的情况下,比较行驶成本B1、B2和已经描述的在通过使用由家用电源充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本D1、D2。
[0126]在行驶成本的上述比较中,在其中当通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本B1、B2高于当通过使用在目的地点A4处外部充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(C1、C2或者D1、D2)的情况下,优选地通过在从点A3至点A4的区段上行驶(普通公路)而用尽存储在蓄电装置16内的电力。
[0127]也就是说,如图8中所示,优选地当混合动力车辆100到达目的地点A4时的SOC尽可能地接近处于控制范围RNG内的下限值。以这种方式,能够通过在目的地点A4处的外部充电在蓄电装置16中存储尽可能大的电力量。
[0128]图8示出当混合动力车辆100在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的第一示例。
[0129]在图8中所示的混合动力车辆100的模式过渡与图5中所示的模式过渡相同。也就是说,执行SOC恢复控制,以便SOC在混合动力车辆100在高速公路上行驶期间经过作为高速公路出口的点A3时达到目标S0C(S0C*)。
[0130]在此时的SOC恢复控制中,目标SOC被设置成在蓄电装置16中存储混合动力车辆100在从点A3至目的地点A4的区段(普通公路)上进行EV行驶所需的电力量。以这种方式,为了使混合动力车辆100在从点A3至目的地点A4的区段(普通公路)上以CD模式行驶,SOC结合行驶距离的增大而减小,并且在目的地点A4处达到控制范围RNG中的下限值。
[0131]然后,在目的地点A4处,蓄电装置16的SOC被外部充电从控制范围RNG中的下限值恢复为全电量状态。因而,由于能够在下一行程中通过使用由外部充电而充电的电力进行EV行驶,所以能够降低混合动力车辆100的总行驶成本。
[0132]另一方面,在其中通过使用在目的地点A4处外部充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(C1、C2或者Dl、D2)高于通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本B1、B2的情况下,如图9中所示,优选地比用于在从点A3至点A4的区段(普通公路)上行驶所需的电力量更大的电力量被存储在蓄电装置16中。
[0133]图9示出当混合动力车辆100在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的第二示例。
[0134]在图9中所示的混合动力车辆100的模式过渡中,与图8中所示的模式过渡类似地,执行SOC恢复控制,以便SOC在混合动力车辆100在高速公路上行驶期间经过作为高速公路出口的点A3时达到目标S0C(S0C*)。
[0135]在此时的SOC恢复控制中,目标SOC被设置成当混合动力车辆100经过点A3时SOC达至IJ满充电水平。以这种方式,存在下列情况,即当混合动力车辆100以CD模式在从点A3至目的地点A4的区段(普通公路)上行驶并且达到目的地点A4时,存储在蓄电装置16中的电力不能被用尽,并且蓄电装置16的SOC高于控制范围RNG中的下限值。
[0136]然后,在目的地点A4处,通过外部充电使蓄电装置16的SOC从高于控制范围RNG的下限值的值恢复为满充电状态。因而,在下一行程中通过使用由发动机2开动产生的电力和由外部电源所充电的电力进行EV行驶。根据图9中所示的模式,与图8中所示的模式比较,能够抑制外部充电的充电成本。因而,能够降低混合动力车辆100的总行驶成本。
[0137]图10是解释与根据第一实施例的混合动力车辆中的SOC恢复控制相关的控制过程的流程图。图10中的流程图中所示的控制过程来自主程序,并且在每个指定时间或者当建立指定条件时执行。
[0138]参考图10,ECU 26在步骤SlO中确定混合动力车辆100是否处于"READY-ΟΝ"状态。应注意,车辆是否处于READY-ON状态被确定为与车辆的行驶开始相关的条件以便确定是否以行驶意图而激活系统。代替"READY-0N",例如,驾驶员侧车门开启或者坐在驾驶员座位上的检测可以被确定为与车辆行驶监控相关的条件。
[0139]如果确定车辆处于READY-ON状态(如果在SlO中确定为YES) ^lJECU 26在步骤S20中从目的地和当前点确定是否确定到目的地的行驶路径。ECU 26通过与导航系统28通信而获得关于存在或者缺失目的地和行驶路径的确定的信息。例如,ECU 26在混合动力车辆100处于READY-ON状态时,从导航系统28获得关于目的地和从当前点到目的地的行驶路径的信息(下面称为"路径信息")。应注意,路径信息包括行驶路径中的每个指定距离处的高度差、标准行驶速度、燃料箱中保留的燃料的单位价格,以及安装在目的地处的外部电源的类型(外部电源的充电电力单位价格)等等。
[0140]如果在步骤S20中未确定目的地和行驶路径(如果在S20中确定为NO),则过程前进至步骤S50。然后,ECU 26从导航系统28获得关于过去的行驶历史的信息,并且从所获得的行驶历史估计目的地和从当前点到目的地的行驶路径。
[0141]然后,ECU26在步骤S30中确定所获得的或者所估计的行驶路径是否包括高速公路以及从高速公路出口至目的地的普通公路。如果行驶路径以这种顺序包括高速公路和普通公路(如果S30中确定为YES),则过程前进至步骤S40,并且ECU 26设置在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制中的目标S0C。
[0142]如果行驶路径不以这种顺序包括高速公路和普通公路(如果S30中确定为NO),则跳过步骤S40中的过程。在这种情况下,不执行SOC恢复控制,并且混合动力车辆100通过选择CD模式或者CS模式行驶(参见图12)。在CS模式下,ECU 26执行SOC控制,以便将SOC保持在控制范围RNG内。
[0143]图11是解释用于在图10的步骤S40中执行的SOC恢复控制中设置目标SOC的过程的流程图。
[0144]参考图11,在步骤S401中,E⑶26首先计算在通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本RC1(第一行驶成本)。行驶成本RCl对应于已经描述的行驶成本Bl,B2oECU 26在存储器中存储混合动力车辆100的特性信息。这种车辆特性信息包括与混合动力车辆的能量消耗(燃料消耗和电力消耗)相关的性能、行驶阻力、车身重量等等。ECU26通过使用路径信息和车辆特性信息计算行驶成本RCl。
[0145]然后,在步骤S402中,E⑶26计算通过使用由外部电源充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本RC2(第二行驶成本)。行驶成本RC2对应于通过使用在已经描述的充电台处充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本C1、C2,或者通过使用由已经描述的家用电源充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本DUDSt3ECU 26参考路径信息、检测安装在目的地处的外部电源的类型,并且根据所检测出的外部电源的类型而计算行驶成本C2。
[0146]一旦分别在步骤S40US402中计算了行驶成本RC1、RC2,则ECU 26比较这两个行驶成本RCl、RC2。然后,基于比较结果,E⑶26设置在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制中的目标SOC。
[0147]更具体地,如果行驶成本RCl高于行驶成本RC2(如果S403中确定为YES),则过程前进至步骤S405,并且E⑶26将目标SOC设置成在蓄电装置16中存储混合动力车辆100在从高速公路出口至目的地的区段(普通公路)上进行EV行驶所需的电力量。例如,ECU 26将从高速公路出口至目的地的区段的行驶距离除以混合动力车辆100在普通公路上行驶时的电力消耗El[km/Ah],并且由此计算行驶所述区段所需的电力量。
[0148]应注意,当计算出行驶从高速公路出口至目的地的区段所需的电力量时,可以将通过对从路径信息和车辆重量获得的所述区段的每个指定距离的高度差积分获得的值加和至通过将从高速公路出口至目的地的区段的行驶距离除以电力消耗El获得的值。以这种方式,能够提高电力量的计算精确性。
[0149]另一方面,如果行驶成本RCl低于行驶成本RC2(如果S403和S404中确定为NO),则过程前进至步骤S406,并且E⑶26将目标SOC设置为蓄电装置16的指定满充电水平。
[0150]如果行驶成本RCl等于行驶成本RC2(如果S404中确定为YES),则过程前进至步骤S407,并且ECU 26将SOC恢复控制中的目标SOC设置为默认值。例如,在CS模式下的SOC控制的目标SOC(例如,对应于指定值SL)约为50%至60%时,默认值被设置为70%。
[0151]图12是解释根据第一实施例的混合动力车辆中的行驶控制的流程图。图12示出与行驶控制中的SOC控制相关的过程。由ECU 26以指定间隔执行图12中所示的控制过程。
[0152]参考图12,E⑶26在步骤S50中确定混合动力车辆100是否正在高速公路上行驶。例如,在步骤S50中,ECU 26基于从导航系统28传输的主车辆位置信息确定混合动力车辆100是否正在高速公路上行驶。
[0153]如果确定了混合动力车辆100不是正在高速公路上行驶(如果S50中确定为NO),则ECU 26在步骤S51中选择CD模式或者CS模式。例如,在步骤S51中,基于SOC或者根据驾驶员的选择切换的操作选择CD模式或者CS模式。通常,基于混合动力车辆100开始运行时的SOC选择CD模式和CS模式其中之一。当在运行开始时选择CD模式时,如图2中所示,根据SOC降低至指定值SL之下而将模式从⑶模式切换至CS模式。
[0154]另一方面,如果确定了混合动力车辆100正在高速公路上行驶(如果S50中确定为YES ),ECU 26根据由在图1O和图11中的步骤S40中所示的控制过程设置的目标SOC而执行SOC恢复控制。
[0155]更具体地,如果在图11中的控制过程中确定了行驶成本RCl不等于行驶成本RC2(如果S52中确定为NO),则在步骤S53中,ECT 26根据目标SOC执行SOC恢复控制,目标SOC是根据行驶成本RCl和行驶成本RC2的量级设置的。在步骤S52中,如图8和图9中所示,执行SOC恢复控制,以便SOC在混合动力车辆100经过高速公路出口时达到目标S0C。
[0156]在SOC恢复控制中,与CS模式下的SOC控制类似地,充电/放电要求功率Pchg被设置成Pchg<0,直到SOC达到目标S0C。此外,为了将蓄电装置16的充电率(每单位时间的充电量)提高至高于CS模式下,充电/放电要求功率Pchg可以被设置成(Pchg<0),以便充电/放电要求功率Pchg相对于相同SOC的偏差(S0C相对于目标SOC的短缺量)的绝对值(I Pchg I )变大。例如,在其中对应于行驶功率Pr*的发动机运行点在执行SOC恢复控制期间位于最佳燃料经济性运行点PO的低功率侧上的情况下,充电/放电要求功率Pchg(Pchg [0157]另一方面,如果在图11的控制过程中确定了行驶成本RCl等于行驶成本RC2(如果S52中确定为YES),则在步骤S54中,ECU 26在发动机2在高速公路上行驶期间以高效率运行点运行时执行SOC恢复控制。这是因为蓄电装置16的充电效率根据与在HV行驶时对蓄电装置16充电期间的行驶功率Pr*对应的发动机运行点而变化。
[0158]例如,在对应于行驶功率Pr*的发动机运行点为图13中的P2的情况下,充电/放电要求功率Pchg被加和至行驶功率Pr*,以便将发动机要求功率Pe提高至高于行驶功率Pr*。此时,发动机运行点在远离最佳燃料经济性运行点PO的方向中移动。在这种情况下,由于发动机2的能量效率降低,所以蓄电装置16的充电效率也降低。因而,优选地通过防止执行SOC恢复控制而防止燃料经济性恶化。因而,E⑶26在其中通过将充电/放电要求功率Pchg加和至行驶功率Pr*而获得的发动机运行点处于其中发动机2的能量效率至少等于指定参考值的运行范围(对应于图中的区域260)内的情况下执行SOC恢复控制。以这种方式,当发动机2在其中蓄电装置16的充电效率被提高的发动机运行点处运行时执行SOC恢复控制。因而,能够降低通过使用在高速公路上充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本。结果,能够降低混合动力车辆100的总行驶成本。
[0159]正如上文所述,根据该根据第一实施例的混合动力车辆,在其中到目的地的行驶路径包括高速公路和从高速公路出口至目的地的普通公路的情况下,执行SOC恢复控制,以提高在高速公路上行驶期间的蓄电装置的SOC值,以便蓄电装置的SOC在混合动力车辆经过高速公路的出口时达到目标S0C,并且通过使用存储在蓄电装置内的电力而在普通公路上进行EV行驶。以这种方式,与以CS模式在高速公路上和普通公路上行驶期间的行驶成本相比,能够降低行驶成本。
[0160]此外,基于当通过使用在高速公路上以HV行驶而在蓄电装置内充电的电力进行EV行驶时的行驶成本(第一行驶成本)和当通过使用在目的地处通过外部充电而在蓄电装置内充电的电力进行EV行驶时的行驶成本(第二行驶成本)之间的比较结果,设置在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制中的目标S0C。以这种方式,能够降低混合动力车辆的充电成本。因此,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0161][第二实施例]在上述第一实施例中,已经描述了通过由图1中所示的动力分割装置4连接发动机2和两个电动发电机6、10而构成的混合动力车辆的SOC恢复控制。然而,本发明所应用的混合动力车辆不限于这种构造。
[0162]也就是说,本发明通常能够被应用于具有能够通过发动机输出而提高蓄电装置的蓄电量(SOC)的车辆构造的混合动力车辆。在第二实施例中,如图14中所示,本发明被应用于通过离合器30机械地联接发动机2和驱动轮14构成的混合动力车辆100A。
[0163]图14是示出根据本发明的第二实施例的混合动力车辆的整体构造的方框图。
[0164]参考图14,混合动力车辆100A包括发动机2、电动发电机6、10、离合器30、驱动轮14、齿轮31、32、输出齿轮34、差速齿轮装置36、驱动轴12、电力转换单元(P⑶)22、蓄电装置16和E⑶26A。另外,混合动力车辆100A还包括作为对蓄电装置16外部充电的配置的电力转换器23和连接部分24。
[0165]发动机2的输出轴(曲轴)和电动发电机6的输出轴通过齿轮31和32联接。电动发电机10的输出轴被联接至输出齿轮34。输出齿轮34联接至被设置在差速齿轮装置36中的齿轮35。驱动轮14通过右和左驱动轴12联接至差速齿轮装置36。正如上文所述,电动发电机6被机械地联接至发动机2,并且电动发电机1被机械地联接至驱动轮14。
[0?66]离合器30被设置在输出齿轮34和发动机2的输出轴(曲轴)之间。例如,离合器30由液压摩擦接合装置构成。根据来自ECU 26A的信号,离合器30被控制成处于用于机械地联接发动机2和输出齿轮34的"联接状态"下,或者用于使这些组件机械地分离的"阻断状态"。也就是说,当离合器30被控制成处于联接状态时,在发动机2和驱动轮14之间建立机械动力传动路径。另一方面,当离合器30被控制成处于阻断状态时,则阻断发动机2和驱动轮14之间的机械动力传动路径。如下文将详细描述的,通过离合器30的控制切换混合动力车辆100A的行驶模式。离合器30对应于"切换单元"的一个示例。"联接状态"和"阻断状态"能够被视为离合器30的接合状态和分离状态。
[0167]在图14的构造示例中,发动机2的输出通过输出齿轮34而非变速机构传递给驱动轮14。然而,组成减速齿轮的齿轮能够被布置在电动发电机10的输出轴和输出齿轮34之间。可替选地,发动机2的输出轴和电动发电机6可以其间不插入齿轮地彼此联接。
[0168]蓄电装置16被电连接至P⑶22,以驱动电动发电机6、1(LP⑶22将从蓄电装置16供应的DC电力转换为AC电力,并且驱动电动发电机6、10。可替选地,PCU 22将电动发电机6、10产生的AC电力转换为DC电力,并且对蓄电装置16充电。
[0169]与根据第一实施例的混合动力车辆100类似地,根据第二实施例的混合动力车辆100A通过选择性地应用CD模式和CS模式而执行用于控制车辆行驶的行驶控制。
[0170]当选择了CS模式时,混合动力车辆10A结合通过ECU 26A对多种行驶模式的切换而行驶。更具体地,行驶模式包括其中混合动力车辆10A在发动机2停止时行驶的"EV行驶",以及其中混合动力车辆100A在发动机2被开动时行驶的"HV行驶"。服行驶被进一步分为其中发动机2的输出仅被用于发电的"串行HV行驶",和其中发动机2的至少一部分输出被直接用于车辆行驶的"并行HV行驶"。也就是说,混合动力车辆100A通过根据行驶状况在EV行驶、串行HV行驶和并行HV行驶之间切换而行驶。
[0171]然后,将通过使用图15至图17描述每种行驶模式中的动力传动路径。图15是用于解释EV行驶中的动力传动路径的方框图。
[0172]参考图15,离合器30被控制成在EV行驶中处于阻断状态。由于发动机2在EV行驶时停止,所以混合动力车辆100A通过使用电动发电机10的输出而行驶,电动发电机10使用存储在蓄电装置16中的电力。同样地,在EV行驶期间,蓄电装置16能够收集再生制动产生的电动发电机10的电力。
[0173]图16是用于解释串行HV行驶中的动力传动路径的方框图。
[0174]参考图16,在串行HV行驶时,发动机2被开动,并且离合器30被控制成处于阻断状态。因而,发动机2的输出不被传输给驱动轮14,而是被传输给电动发电机6。电动发电机6通过使用发动机2的输出而产生电力。混合动力车辆10A使用电动发电机6产生的电力和/或存储在蓄电装置16内的电力,并且通过电动发电机6的输出而行驶。
[0175]也就是说,在串行HV行驶时,当电动发电机6产生的电力相对于车辆行驶所需的功率(行驶功率)过量时,则所述过量电力被存储在蓄电装置16中。另一方面,当电动发电机6产生的电力相对于行驶功率短缺时,则电动发电机10通过将蓄电装置16放电的电力添加至电动发电机6产生的电力运行。因而,根据发动机输出功率相对于混合动力车辆100A的行驶功率的差而对蓄电装置16充电或者放电。应注意,在串行HV行驶时,电动发电机10通过再生制动产生的电力也能够被蓄电装置16收集。
[0176]图17是解释并行HV行驶时的动力传动路径的方框图。
[0177]参考图17,在并行HV行驶时,发动机2被开动,并且离合器30被控制成处于联接状态。因而,发动机2的输出被传输给驱动轮14。此外,电动发电机1的输出也被传输给驱动轮
14。因而,在并行HV行驶时,混合动力车辆100A通过发动机2的输出,或者通过发动机2和电动发电机10的输出而行驶。
[0178]应注意,在并行HV行驶中,当发动机输出功率相对于行驶功率过量时,则电动发电机6和/或10通过使用过量功率而产生电力,并且由此在蓄电装置16中产生充电电力。另一方面,当发动机输出功率相对于行驶功率短缺时,则电动发电机10通过使用从蓄电装置16放电的电力而辅助车辆驱动力。也就是说,同样地,在并行HV行驶中,根据发动机输出功率相对于混合动力车辆100A的行驶功率的差而对蓄电装置16充电或者放电。应注意,在并行HV行驶中,电动发电机10通过再生制动产生的电力也能够被蓄电装置16收集。
[0179]在图17中所示的并行HV行驶中,发动机2和驱动轮14之间的传动齿轮比固定。因而,相对于车速唯一地确定发动机速度。因而,设置发动机2的运行点时的自由度降低。另一方面,在图18中所示的串行HV行驶中,在发动机2和驱动轮14之间不传输动力。因而,车速和发动机速度之间不存在限制,并且设置发动机2的运行点的自由度高。
[0180]同时,在串行HV行驶时,发动机2的全部输出(机械能)都被用作与转换为电能结合的车辆驱动力。因而,由于机械能和电能之间的转换损失,传动效率降低。另一方面,在并行HV行驶中,发动机2的至少一部分输出被用作不被转换为电能的车辆驱动力。因而,发动机输出的传动效率(使用效率)在并行HV行驶中比串行HV行驶中更高。
[0181]如上所述,当能够在其中发动机输出的使用效率高的并行HV行驶中提高发动机效率时,混合动力车辆100A的燃料经济性的提高效果显著。同时,在并行HV行驶中,出现了如何关于设置发动机运行点时的低自由度提高发动机效率的问题。
[0182]图18是示出根据混合动力车辆100A的行驶状况而切换行驶模式的一个示例的概念图。参考图18,图18的横轴指示混合动力车辆100A的车速,并且其竖轴指示混合动力车辆100A的行驶驱动力(扭矩)。
[0183]通过图18中所示的行驶驱动力(扭矩)和图14中所示的输出齿轮34的转速的乘积计算混合动力车辆100A的行驶功率。
[0184]例如,ECU 26A准备EV行驶区201、串行HV行驶区202和并行HV行驶区203,以便根据行驶状况而切换行驶模式。在行驶控制的每个间隔处,ECU 26A都根据车速与行驶驱动力的当前组合是否处于行驶区201至203任何一个中而选择行驶模式。
[0185]在处于低速并且低负荷的低输出区中示意性地选择EV行驶。以这种方式,能够避免燃料经济性由于发动机2的低负荷运行而恶化。应注意,行驶驱动力和车速在曲线形状的EV行驶区201的边界线上彼此大致成反比。因而,在EV行驶区201中,行驶功率被等效地设置成对应于其中行驶功率低于指定值的区域。
[0186]在以中间车速行驶期间,考虑到发动机2的热效率和蓄电装置16的充电/放电损失之间的平衡,发动机2间歇性地运行,以便在EV行驶和串行HV行驶之间或者EV行驶和并行HV行驶之间适当地切换行驶模式。在以高车速行驶期间,考虑能量传递效率而适当地选择串行HV行驶和并行HV行驶,并且由此能够提高燃料经济性。
[0187]在图18中,行驶负荷线204进一步指示平坦道路行驶。行驶负荷线204对应于其中混合动力车辆100A以恒定车速在平坦道路上行驶的情况下的每个车速所需的行驶驱动力(扭矩)的集合。
[0188]图19是解释发动机运彳丁点和图14中所不的效率之间的关系的概念图。参考图19,图19的横轴指示发动机速度,并且其竖轴指示发动机扭矩。如上所述,发动机2的运行点由发动机速度和发动机扭矩的组合定义。
[0189]在图19中,指示最大扭矩线210和恒定燃料经济性线220。在图19中进一步指示行驶负荷线230。行驶负荷线230上的每个发动机速度处的扭矩值都与以根据混合动力车辆100A的所述发动机速度的恒定车速的平坦道路行驶期间的行驶阻力平衡。也就是说,行驶负荷线230对应于用于输出与在平坦道路行驶期间的行驶阻力平衡的发动机扭矩的运行点的集合。
[0190]这里,考虑其中混合动力车辆100A在平坦道路上以恒定车速行驶,不涉及对蓄电装置16充电/放电的情况。发动机2在该情况下输出行驶功率的运行点位于行驶负荷线230上。在并行HV行驶模式中,根据所述恒定车速确定发动机速度。这里假定发动机速度Ne =Ne2。在这种情况下,发动机速度变为Ne2的行驶负荷线230上的运行点P3(Te = Te2)是不涉及对蓄电装置16充电/放电的发动机2的运行点。运行点P3明显偏离最佳燃料经济性运行线215。因而,发动机效率降低。
[0191]同时,为了获得与串行HV行驶时的运行点P3处相同的发动机输出功率,能够选择与最佳燃料经济性运行线215和包括运行点P3的恒定功率线250的交叉点对应的运行点PI。运行点PI处的发动机效率高于运行点P3处的发动机效率。
[0192]然而,在并行HV行驶中,也可能存在这样的控制,即将发动机输出功率设置成高于行驶功率,并且通过对蓄电装置16充电而吸收这种功率差。例如,发动机输出能够被提高,以便发动机输出功率从运行点P3移动至运行点P4。也就是说,能够预期通过提高对蓄电装置16充电/放电,特别是充电的自由度而提高并行HV行驶时的发动机效率。
[0193]因而,在根据第二实施例的混合动力车辆100A中,在并行HV行驶中执行SOC恢复控制。因而,在并行HV行驶中,充电/放电要求功率Pchg被设置成Pchg<0,直到SOC达到目标S0C。出于该原因,所以发动机要求功率Pe能够被提高至高于行驶功率Pr*,并且因而能够在图19中设置发动机运行点,以便提高发动机效率。这等效于改变发动机输出功率,以便发动机运行点从图19的P3接近P4。
[0194]以这种方式,在发动机2在用于对蓄电装置16充电的能量效率(充电效率)提高的发动机运行点运行时执行SOC恢复控制。因而,能够降低当通过在高速公路上充电的电力进行EV行驶时的行驶成本(第一行驶成本RCl)。因而,能够降低混合动力车辆100A的总行驶成本。
[0195]图20示出当混合动力车辆100A在与图3中所示的类似的路径上行驶时模式和SOC的过渡的一个示例。在图20中,横轴指示行驶距离,并且竖轴指示S0C。
[0196]参考图20,选择了CD模式,并且行驶在出发点Al开始。在以CD模式行驶期间,当在从点Al至点A2的区段中S0C< SL时,混合动力车辆10A从⑶模式切换为CS模式。
[0197]在从点A2至点A3的区段(高速公路)中,混合动力车辆100A以CS模式行驶。如图20中所示,在以CS模式行驶期间,混合动力车辆100A通过根据行驶状况,在EV行驶(图14)、串行HV行驶(图15)和并行HV行驶(图16)之间切换而行驶。
[0198]在高速公路上行驶期间,E⑶26A执行SOC恢复控制,以将蓄电装置16的SCO增大至目标值。为了执行SOC恢复控制,ECU 26A选择并行HV行驶。在SOC恢复控制中,发动机2被持续地开动,以便SOC在混合动力车辆100A经过作为高速公路出口的点A3时达到目标SOC(SOO)0
[0199]然后,在从作为高速公路出口的点A3至目的地点A4的区段(普通公路)中,混合动力车辆100A选择EV行驶。也就是说,在从点A3至点A4的区段(普通公路)中行驶期间,避免了为了对蓄电装置16充电而开动发动机2。因而,EV行驶的频率提高。
[0200]在第二实施例中执行的混合动力车辆100A的行驶控制基本与在第一实施例中执行的混合动力车辆100的行驶控制相同。然而,作为第一行驶成本,计算通过使用在通过在高速公路上进行并行HV行驶时在蓄电装置16内充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本。能够通过将用于在混合动力车辆100A以高速公路的法定速度(例如,100km/h)进行并行HV行驶时对蓄电装置16充电的燃料成本除以通过使用在并行HV行驶期间存储在蓄电装置16内的电力的EV行驶可允许距离而计算第一行驶成本。
[0201]另外,在第二实施例中,在其中第一行驶成本等于第二行驶成本的情况下,SOC恢复控制的目标SOC被设置为默认值(例如,70%),并且当发动机2在以并行HV行驶在高速公路上行驶期间以高效率运行点运行时执行SOC恢复控制。
[0202]正如上文所述,根据按照第二实施例的混合动力车辆,在其中到目的地的行驶路径包括高速公路和从高速公路出口至目的地的普通公路的情况下,在以并行HV行驶在高速公路上行驶期间执行SOC恢复控制,以便蓄电装置的SOC在混合动力车辆经过高速公路出口时达到目标S0C,并且通过使用存储在蓄电装置内的电力而在普通公路上进行EV行驶。以这种方式,与其中混合动力车辆以CS模式在高速公路和普通公路两者上行驶的情况相比,能够降低行驶成本。
[0203]此外,基于在通过使用在高速公路上以并行HV行驶对蓄电装置充电的电力而进行EV行驶时的行驶成本(第一行驶成本)和当通过使用由在目的地处外部充电而在蓄电装置中充电的电力进行EV行驶时的行驶成本(第二行驶成本)之间的比较结果,设置在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制中的目标S0C。以这种方式,能够降低混合动力车辆的充电成本。因此,能够降低混合动力车辆的总行驶成本。
[0204]应注意,在上述实施例中,已经示例了当确定了混合动力车辆处于"READY-ΟΝ"状态时,用于基于目的地和从当前点至目的地的行驶路径而设置在高速公路上行驶期间执行的SOC恢复控制中的目标SOC的配置(参见图10)。然而,执行用于设置目标SOC的过程的时间不限于此。可以从混合动力车辆开始行驶的时间至混合动力车辆开始在高速公路上行驶的时间执行设置目标SOC的过程。
[0205]本文公开的实施例的所有方面都是说明性的,并且因而不应被视为约束性的。本发明的范围不由上述描述指示,而是由权利要求的范围指示,并且有意包括在含义上等效并且处于权利要求的范围内的所有变化。
【主权项】
1.一种混合动力车辆,所述混合动力车辆能够通过使用来自在所述混合动力车辆的外部的电源的电力充电,所述混合动力车辆包括: 内燃机; 蓄电装置; 电动机,所述电动机被机械地联接至驱动轮,所述电动机被配置成通过接收来自所述蓄电装置的电力来产生行驶驱动力; 发电机,所述发电机被机械地联接至所述内燃机,所述发电机被配置成通过使用所述内燃机的动力来产生将被充给所述蓄电装置的电力; 充电机构,所述充电机构被配置成通过使用来自在所述混合动力车辆的外部的所述电源的电力来对所述蓄电装置充电;以及 电子控制单元,所述电子控制单元被配置成根据所述混合动力车辆的行驶状况而在EV行驶和HV行驶之间切换,在所述EV行驶中所述电子控制单元被配置成使所述内燃机停止并且促使所述混合动力车辆通过使用所述电动机的输出来行驶,在所述HV行驶中所述电子控制单元被配置成促使所述混合动力车辆通过开动所述内燃机来行驶,并且所述电子控制单元被配置成: 设置所述蓄电装置的充电量的目标值,所述目标值是在到目的地的行驶路径包括高速公路和从所述高速公路的出口至所述目的地的普通公路的情况下,当所述混合动力车辆经过所述高速公路的所述出口时的目标值,执行充电量恢复控制,用于当所述混合动力车辆在所述高速公路上行驶时将所述蓄电装置的充电量增大至所述目标值,计算第一行驶成本和第二行驶成本,所述第一行驶成本是所述混合动力车辆通过利用当所述混合动力车辆在所述高速公路上以所述HV行驶方式行驶时在所述蓄电池内所充的电力来以所述EV行驶方式行驶时所使用的燃料的每单位行驶距离的成本,所述第二行驶成本是当所述混合动力车辆通过利用由在所述目的地的所述充电机构在所述蓄电装置内所充的电力来以所述EV行驶方式行驶时所使用的电力的每单位行驶距离的成本,并且 基于所述第一行驶成本和所述第二行驶成本之间的比较结果,来设置所述充电量恢复控制中的所述目标值。2.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,在所述第一行驶成本高于所述第二行驶成本的情况下,所述电子控制单元被配置成将所述目标值设置成以使得:当所述混合动力车辆经过所述高速公路的出口时,将用于所述混合动力车辆在所述普通公路上以所述EV行驶方式行驶所需的电力量存储在所述蓄电装置中。3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆,其中,在所述第一行驶成本低于所述第二行驶成本的情况下,所述电子控制单元被配置成将所述目标值设置成以使得:当所述混合动力车辆经过所述高速公路的出口时,使所述蓄电装置进入满充电状态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力车辆,其中,在所述第一行驶成本等于所述第二行驶成本的情况下,当所述混合动力车辆在所述高速公路上行驶时,并且当所述内燃机在所述内燃机的能量效率变得至少等于指定阈值的运行点运行时,所述电子控制单元执行所述充电量恢复控制。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的混合动力车辆,所述混合动力车辆还包括切换单元,所述切换单元被配置成能够切换为联接状态或者切换为阻断状态,在所述联接状态下建立有所述内燃机和所述驱动轮之间的机械动力传动路径,在所述阻断状态下所述机械动力传动路径被阻断,其中,在串行HV行驶中,所述电子控制单元被配置成控制所述切换单元处于所述阻断状态,并且开动所述内燃机,以便促使所述混合动力车辆通过使用所述电动机的输出来行驶并伴随着通过所述发电机来进行的发电,在并行HV行驶中,所述电子控制单元被配置成控制所述切换单元处于所述联接状态,并且开动所述内燃机,以便促使所述混合动力车辆通过使用所述内燃机的至少一部分输出来行驶,所述电子控制单元被配置成控制所述切换单元在所述EV行驶时处于所述阻断状态,所述电子控制单元被配置成在所述HV行驶时在所述串行HV行驶和所述并行HV行驶之间切换,所述电子控制单元被配置成当所述混合动力车辆在所述高速公路上行驶时通过选择所述并行HV行驶来执行所述充电量恢复控制,并且 所述电子控制单元被配置成,计算当所述混合动力车辆通过利用当所述混合动力车辆在所述高速公路上以所述并行HV行驶方式行驶时在所述蓄电装置内所充的电力来以所述EV行驶方式行驶时所使用的燃料的每单位行驶距离的成本,作为所述第一行驶成本。
【文档编号】B60W20/20GK105946850SQ201610125273
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】堀田信
【申请人】丰田自动车株式会社
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