混合动力车辆的控制装置的制作方法

日期:2019-05-05 08:28:52

专利名称:混合动力车辆的控制装置的制作方法
技术领域
本发明涉及适用于混合动力车辆的控制装置。背景技術以下混合动力车辆是众所周知的除了内燃机(发动机)之外,还具有作为电动机 或发电机发挥功能的电动发电机。在混合动力车辆中,使内燃机尽可能地以高效状态运转, 另一方面,以电动发电机弥补驱动力或发动机制动力的过度或不足。作为这种混合动力车辆的一例,如下面的专利文献1所示,有能够切换无级变速 模式和固定变速模式而进行运转地构成的混合动力车辆。在该混合动力车辆中,发动机、发 电机及驱动轴连接于行星齿轮机构的各旋转元件上,在发电机的转子上连接有制动器,在 驱动轴上连接有电动机。在释放制动器的状态下,使电动发电机输出与发动机转矩对应的 反力转矩,使发电机的转速连续地变化。由此,使发动机的转速连续地变化,实行无级变速 模式下的运转。另一方面,在制动器卡合的状态下,发电机的旋转被固定,行星齿轮机构中 的一个旋转元件的旋转被阻止。由此,变速比固定,实行固定变速模式下的运转。专利文 献1中记载有以下技术在油门开度力较小的情况下,将制动器设为卡合状态,固定发电机 (即设为固定变速模式);在油门开度较大的情况下,将制动器设为释放状态(即设为无级 变速模式),与油门开度成正比地提高发电机的转速,增加发电量。专利文献1 日本特开平9-156387号公报

发明内容
但是,在专利文献1中,虽然从中速到高速区域设为无级变速模式,但是在这种情 况下,并未考虑到与发动机转矩对应的反力转矩超过发电机的可输出转矩上限的情况。在 这种情况下,若卡合制动器,则有可能发生发动机转速急剧上升的所谓上喷。但是,在进行 变速模式切换控制时,难以预先确定电动发电机是否能够输出与发动机转矩对应的反力转 矩。若要使电动发电机始终输出与发动机转矩对应的反力转矩,则无法实现发电机的小型 化。本发明是为了解决上述问题而提出的,其目的在于提供一种混合动力车辆的控制 装置,在进行变速模式切换控制时,能够预先确定电动发电机是否能够输出与发动机转矩 对应的反力转矩,并能够防止变速模式切换时的发电机的上喷。本发明的一个观点提供了一种混合动力车辆的控制装置,适用于如下的混合动力 车辆,该混合动力车辆具有发动机、电动发电机、与所述发动机及所述电动发电机连接的 动力分配机构、传递来自所述动力分配机构的输出的驱动轴以及与所述动力分配机构中的 任一旋转元件连接并固定或释放所述旋转元件的卡合机构,其特征在于,包括由油门开度 及车速规定并设定了无级变速模式区域和固定变速模式区域的映射图;和控制单元,在所 述映射图上,当车辆操作点从所述固定变速模式区域向所述无级变速模式区域移动时,由 所述卡合机构释放所述旋转元件,将变速模式切换为使与所述发动机的发动机转矩对应的 反力转矩输出至所述电动发电机的无级变速模式,当车辆操作点从所述无级变速模式区域向所述固定变速模式区域移动时,由所述卡合机构固定所述旋转元件,将变速模式切换为 使所述卡合机构承受所述反力转矩的固定变速模式;所述固定变速模式区域由所述反力转 矩在所述电动发电机的最大额定转矩以下的第一固定变速模式区域和所述反力转矩大于 所述最大额定转矩的第二固定变速模式区域构成;所述控制单元对应所述车辆操作点移动 至或位于所述第一固定变速模式区域或第二固定变速模式区域中的哪一个区域而改变变 速模式的切换控制方法。上述的混合动力车辆的控制装置适用于如下混合动力车辆,该混合动力车辆具有 发动机、电动发电机、与发动机及电动发电机连接的动力分配机构、传递来自动力分配机构 的输出的驱动轴以及与动力分配机构中的任一旋转元件连接并固定或释放上述旋转元件 的卡合机构。混合动力车辆的控制装置例如具有ECU等控制单元;和由油门开度及车速规 定并设定了无级变速模式区域和固定变速模式区域的映射图。控制单元,在该映射图上, 在车辆操作点从固定变速模式区域向无级变速模式区域移动的情况下,由上述卡合机构释 放上述旋转元件,将变速模式切换为使电动发电机输出与发动机的发动机转矩对应的反力 转矩的无级变速模式,在车辆操作点从无级变速模式区域向固定变速模式区域移动的情况 下,由上述卡合机构固定上述旋转元件,将变速模式切换为使卡合机构接受反力转矩的固 定变速模式。在这里,卡合机构例如是湿式多板离合器等离合器。固定变速模式区域由反 力转矩在电动发电机的最大额定转矩以下的第一固定变速模式区域和反力转矩大于最大 额定转矩的第二固定变速模式区域构成。控制单元对应车辆操作点位于或移动至第一或第 二固定变速模式区域中的某一区域而使变速模式的切换控制方法不同。这样一来,在进行 变速模式切换控制时,能够进行预先确定了电动发电机是否能够输出与发动机转矩对应的 反力转矩的系统的控制。上述的混合动力车辆的控制装置的另一方案为,包括能够输出上述反力转矩的至 少一部分的辅助单元,上述控制单元,当变速模式切换时,在上述车辆操作点移动至或位于 上述第二固定变速模式区域、且、上述旋转元件被释放的情况下,使上述辅助单元输出上述 反力转矩的至少一部分。由此,在进行变速模式切换时,可以防止发动机的上喷。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,当进行变速模式 切换时,在由上述辅助单元输出上述反力转矩的一部分的情况下,将由上述电动发电机输 出的转矩设定为最大额定转矩。由此,可之后低对卡合机构的负载,可以增大电动发电机的 发电量。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,在上述车辆操作 点因油门开度或车速的上升而从上述无级变速模式区域向上述第二固定变速模式区域移 动的情况下,将由上述电动发电机输出的转矩设定为上述最大额定转矩。由此,可以减轻对 卡合机构的负载,增大电动发电机的发电量,并且可实现控制的简化。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述混合动力车辆包括辅助电动 发电机,该辅助电动发电机利用由上述电动发电机发出的电力向上述驱动轴输出转矩,当 进行变速模式切换时,上述控制单元控制由上述辅助电动发电机输出的转矩,以使上述驱 动轴的驱动力达到要求驱动力。由此,可以抑制变速模式切换时产生的冲击。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述辅助单元是相互卡合的卡合 元件以能够差动旋转的方式构成的上述卡合机构。由此,可以使卡合机构产生的卡合转矩连续地变化,可以使该卡合机构承受与发动机转矩对应的反力转矩。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,在上述车辆操作 点因油门开度或车速的上升而从上述无级变速模式区域向上述第二固定变速模式区域移 动的情况下,对应由上述卡合机构输出的卡合转矩控制上述发动机转矩,以使所述驱动轴 的驱动力保持一定。由此,可之后低卡合机构的卡合时的冲击。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,在车辆操作点因 油门开度的上升从上述第一固定变速模式区域向无级变速模式区域移动的情况下,使上述 电动发电机输出上述反力转矩。这样一来,可以缩短卡合机构的释放完毕之前的时间,可以 改善驱动性能。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,在上述车辆操作 点因油门开度的上升而从上述第二固定变速模式区域向上述无级变速模式区域移动的情 况下,使上述电动发电机及上述辅助单元输出上述反力转矩。由此,可以使驱动力上升。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述辅助单元是提高上述电动发 电机的可输出转矩以使该可输出转矩暂时大于上述最大额定转矩的转矩提高单元,上述控 制单元,在上述车辆操作点从上述无级变速模式区域向上述第二固定变速模式区域移动的 情况下,由上述转矩提高单元提高上述电动发电机的可输出转矩,并且对应提高了的上述 电动发电机的可输出转矩限制上述发动机转矩。在这里,转矩提高单元例如是例如是ECU。 由此,可以在确保驱动力的同时,由响应性良好的电动发电机进行转速同步控制。上述的混合动力车辆的控制装置的又一方案为,上述控制单元,在上述车辆操作 点从上述第二固定变速模式区域向上述无级变速模式区域移动的情况下,使由上述辅助电 动发电机输出的辅助转矩上升,对应上述辅助转矩的上升量降低上述发动机转矩,以使上 述驱动轴的驱动力达到要求驱动力。由此,可以防止变速模式切换时的驱动力的降低。


图1是表示本实施方式涉及的混合动力车辆的概略结构的图。图2是表示无级变速模式及固定变速模式中的共线图的一例的图。图3是表示第一实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图4是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图5是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图6是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图7是车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的变速模 式切换控制的定时图的图。图8是表示第一实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。图9是表示第二实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图10是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。
图11是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图12是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图13是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图的图。图14是表示第二实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。图15是表示第3实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图16是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图17是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图18是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图19是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图的图。图20是表示第3实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。图21是表示第4实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图22是表示车辆操作点从第一固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图23是表示车辆操作点从第一固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图M是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图25是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图的图。图沈是表示第4实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。图27是表示第5实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图观是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图四是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第一固定变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图30是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时、提 高了 MGl转矩时的发动机操作点的移动共线图的变化的图。图31是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时、提 高了 MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图32是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时、未 提高MGl转矩时的发动机操作点的移动及共线图的变化的图。图33是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时、未提高MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图34是表示车辆操作点从无级变速模式区域进入第二固定变速模式区域时、未 提高MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图35是表示第5实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。图36是表示第6实施方式涉及的车辆操作点的移动的情形的图。图37是表示车辆操作点从第一固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的发 动机操作点的移动及共线图的变化的图。图38是表示车辆操作点从第一固定变速模式区域进入无级变速模式区域时的变 速模式切换控制的定时图。图39是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时、提 高了 MGl转矩时的发动机操作点的移动及共线图的变化的图。图40是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时、提 高了 MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图41是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时、未 提高MGl转矩时的发动机操作点的移动及共线图的变化的图。图42是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时、未 提高MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图43是表示车辆操作点从第二固定变速模式区域进入无级变速模式区域时、未 提高MGl转矩时的变速模式切换控制的定时图。图44是表示第6实施方式涉及的变速模式切换处理的流程图。附图标记说明MG1、MG2电动发电机1发动机7锁定机构20动力分配机构4ECU
具体实施例方式以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。[装置结构]图1中表示应用了本实施方式涉及的控制装置的混合动力车辆的概略结构。图1 的例子中是被称为机械分配式双马达型的混合动力车辆,其包括发动机(内燃机)1、第一 电动发电机MG1、第二电动发电机MG2及动力分配机构20。相当于动力源的发动机1和第 一电动发电机MGl连接于动力分配机构20上。在动力分配机构20的驱动轴3上,连接有 作为用于进行驱动轴3的转矩(驱动力)或制动力的辅助的动力源的第二电动发电机MG2。 而且,驱动轴3最终经由减速器8连接于左右驱动轮9上。第一电动发电机MGl和第二电 动发电机MG2经由电池、逆变器或适当的控制器(参照图1)、或者直接进行电连接,以第一 电动发电机MGl产生的电力驱动第二电动发电机MG2。发动机1是通过燃烧燃料来产生动力的热力机,例如由柴油发动机、汽油发动机等。第一电动发电机MGl通过从发动机1接收转矩进行旋转而进行发电,作用有伴随发电 产生的转矩的反力。通过控制第一电动发电机MGl的转速,发动机1的发动机转速连续地 变化。将这种变速模式称为无级变速模式。因此,第一电动发电机作为本发明中的“电动发 电机”发挥功能。第二电动发电机MG2是用于辅助驱动力或制动力的装置。在辅助驱动力时,第二 电动发电机接受电力供给而作为电动机发挥功能。另一方面,在辅助制动力的情况下,第二 电动发电机MG2作为发电机发挥功能,通过从驱动轮9传递的转矩进行旋转而产生电力。因 此,第二电动发电机MG2作为本发明中的“辅助电动发电机”发挥功能。动力分配机构20是所谓单小齿轮型的行星齿轮机构,其包括环形齿轮R1、行星齿 轮架Cl和太阳轮Si。行星齿轮架Cl保持与环形齿轮Rl及太阳轮S 1双方啮合的小齿轮 CPl。发动机1的输出轴2连接于第一行星齿轮机构的行星齿轮架Cl。第一电动发电机 MGl的转子11的一端连接于第一行星齿轮机构的太阳轮31。环形齿轮Rl连接于驱动轴3。第一电动发电机MGl的转子11的另一端连接于锁定机构7。锁定机构7具有离合 器7a和致动器7b。离合器7a具有相互卡合的一对卡合元件。一对卡合元件中的一个卡合 元件固定于壳体等上,另一个卡合元件连接于第一电动发电机MGl的转子11上。锁定机构 7如下构成,其恩能够利用致动器7b使离合器7a卡合或释放。具体而言,致动器7b例如 在液压产生的推压力下使离合器7a卡合。锁定机构7通过使离合器7a卡合,来固定第一 电动发电机MGl的转子11,并固定动力分配机构20的太阳轮31。而且,锁定机构7通过解 除离合器7a的卡合来释放第一电动发电机MGl的转子11,释放动力分配机构20的太阳轮 31。即,离合器7a作为固定动力分配机构20的太阳轮31的制动器而发挥功能。锁定机构 7根据由E⑶4发送的控制信号Sig5来控制致动器7b,由此控制离合器7a的卡合或释放。在锁定机构7释放了离合器7a的状态下,通过使第一电动发电机MGl的转速连续 地变化而使发动机1的发动机转速连续地变化,实现了无级变速模式。另一方面,在锁定机 构7卡合了离合器7a的状态下,由动力分配机构20决定的变速比被固定于超速传动状态 (即、发动机1的发动机转速小于驱动轴3的转速的状态),实现了固定变速模式。电源单元30包括逆变器31、转换器32、电池33及转换器34。第一电动发电机MGl 通过电源线37连接于逆变器31上,第二电动发电机MG2通过电源线38连接于逆变器31 上。而且,逆变器31连接于转换器32上,转换器32连接于HV电池33上。此外,HV电池 33经由转换器34连接于辅机电池35上。逆变器31在电动发电机MGl和MG2之间进行电力的供给和接收。在电动发电机 的再生时,逆变器31将通过电动发电机MGl及MG2再生而发出的电力转换为直流,并供给 转换器32。转换器32对由逆变器31供给的电力进行电压转换,并对HV电池33进行充电。 另一方面,在电动发电机的动力运行时,由HV电池33输出的直流电经转换器32升压之后 被供给逆变器31,并经由电源线37或38提供给电动发电机MGl或MG2。HV电池33的电力经转换器34进行电压转换后被供给辅机电池35,以用于各种辅 机的驱动。逆变器31、转换器32、HV电池33及转换器;34的动作由E⑶4控制。E⑶4通过发 送控制信号Sig4来控制电源单元30内的各元件的动作。而且,用于显示电源单元30内的各元件的状态等的必要信号也作为控制信号Sig4被提供给ECU4。具体而言,显示HV电池 33的电池残存容量的SOCGtate Of Charge)及电池的输入输出控制值等也作为控制信号 Sig4被提供给ECU4。E⑶4通过在发动机1、第一电动发电机MGl及第二电动发电机MG2之间收发控制 信号Sigl至Sig3来对它们进行控制,并通过向锁定机构7发送控制信号Sig5来控制锁定 机构7。例如,ECU4根据来自未图示的油门踏板的控制信号检测油门开度并求出要求驱动 力,对发动机1、第一电动发电机MGl及第二电动发电机MG2进行控制,以使驱动力达到上述 要求驱动力。而且,ECU4基于根据来自未图示的车速传感器的检测信号所检测出的车速及 根据来自未图示的曲柄转角传感器的检测信号所检测出的发动机转速来对锁定机构7进 行控制。因此,ECU4作为本发明中的控制单元发挥功能。接着,参照图2对无级变速模式及固定变速模式中的混合动力车辆的动作状态进 行说明。图2表示了无级变速模式及固定变速模式中的共线图的一例。图2(a)、图2(b) 中,上下方向与转速对应,上方与正转对应,下方与负转对应。而且,图2(a)、图2(b)中,朝 向上方的转矩与正转矩对应,朝向下方的转矩与负转对应。。图2(a)中的直线Ala、Alb、Alc表示了无级变速模式中的共线图的一例。在无级 变速模式的情况下,与发动机1的发动机转矩TKE对应的反力转矩力由第一电动发电机MGl 作为转矩TKl输出。另外,在这里,从图2(a)可知,发动机转矩TKE为正转矩,转矩TKl为 负转矩。另外,转矩TK2表示由第二电动发电机MG2输出的转矩。在无级变速模式下,通 过使第一电动发电机MGl的转速增减变化,能够连续地控制发动机1的发动机转速。在设 驱动轴3的转速为m的情况下,例如,在使第一电动发电机MGl的转速依次变化为空心圆 ml、m2、m3的情况下,发动机1的发动机转速依次变化为空心圆Nel ( >附)、Ne2 ( = Ni), Ne3(< Ni)。S卩,发动机1的发动机转速依次变化为比驱动轴3的转速高的值、与驱动轴3 的转速相等的值及比驱动轴3的转速低的值。这时,第一电动发电机MGl发电,经由逆变器 31将电力供给对驱动轴3进行辅助的第二电动发电机MG2。即,在无级变速模式下,来自发 动机1的输出通过如下两条路径被传递给驱动轴3 经由动力分配机构20直接传递至驱动 轴3的路径和从第一电动发电机MGl电传递至对驱动轴3进行辅助的第二电动发电机MG2 的路径。图2(b)中的直线A2表示固定变速模式中的共线图的一例。在固定变速模式的情 况下,由于处于锁定机构7将第一电动发电机MGl的转子11固定并且将太阳轮31固定的 状态,所以由动力分配机构20决定的变速比被固定于超速传动状态(即、发动机1的发动 机转速Ne4小于驱动轴3的转速m的状态)。这时,由锁定机构7的离合器7a承担与发动 机1的发动机转矩对应的反力转矩。第一电动发电机MGl既不作为发电机也不作为电动机 发挥功能,因此,电力未从第一电动发电机MGl供给至第二电动发电机MG2。因此,在固定变 速模式下,来自发动机1的输出仅通过经由动力分配机构20直接传递至驱动轴3的路径被 传递给驱动轴3。接着,对本发明的变速模式切换控制方法具体地进行说明。图3是表示由车速及 由油门开度规定的映射图上的车辆的操作点(车辆操作点)的移动的情形的图,纵轴表示 油门开度,横轴表示车速。车辆操作点由空心圆表示。在图3所示的映射图上设定了固 定变速模式区域Arl、Ar2和固定变速模式区域Arl、Ar2以外的区域即无级变速模式区域Ar3。根据图3所示的映射图,在车辆操作点移动至固定变速模式区域Arl、Ar2的情况下, ECU4将变速模式设定为固定变速模式,在车辆操作点移动至无级变速模式区域的情况下, ECU4将变速模式设定为无级变速模式。另外,虽然设定为映射图由车速及油门开度规定,但 是不限于此,取而代之,也可以由车速及驱动力规定。固定变速模式区域Arl、Ar2由第一固定变速模式区域Arl和第二固定变速模式区 域Ar2构成。第一固定变速模式区域Arl是与发动机转矩对应的反力转矩在第一电动发电 机MGl的最大额定转矩以下的区域。另一方面,第二固定变速模式区域Ar2是与发动机转 矩对应的反力转矩超过第一电动发电机MGl的最大额定转矩的区域。在这里,最大额定转 矩是指第一电动发电机MGl可连续输出的转矩的最大值。例如,在切换变速模式时,如箭头Wl所示,当车辆操作点从无级变速区域Ar3向 第一固定变速模式区域Arl移动时,与发动机转矩对应的反力转矩始终在第一电动发电机 MGl的最大额定转矩以下。因此,第一电动发电机MGl始终可以输出与发动机转矩对应的 反力转矩。在这种情况下,ECU4对第一电动发电机MGl进行控制,在进行将第一电动发电 机MGl的转速控制为“0”的转速同步控制之后,使锁定机构7的离合器7a卡合,将变速模 式从无级变速模式切换为固定变速模式。另一方面,在切换变速模式时,如箭头W2所示,在车辆操作点从无级变速模式区 域Ar3向第二固定变速模式区域移动的情况下,当车辆操作点到达了第二固定变速模式区 域Ar2时,与发动机转矩对应的反力转矩超过了第一电动发电机MGl的最大额定转矩。因 此,在释放了锁定机构7的离合器7a的情况下,有可能发生发动机转速急剧上升的现象 (上喷)。在这种情况下,难以将第一电动发电机MGl的转速设定为“0”。当在未将第一电 动发电机MGl的转速设定为“0”的状态下将离合器7a卡合时,会产生卡合引起的冲击,也 会对离合器7a施加过大的负荷。因此,在本发明的混合动力车辆的控制装置中,ECU4,在切换变速模式时,在设定 了第一固定变速模式区域Arl和第二固定变速模式区域Ar2的图3所示的映射图上,对应 车辆操作点移动至或位于哪个区域来改变变速模式的切换控制方法。这样一来,在进行变 速模式切换控制时,能够进行可预先明确第一电动发电机MGl是否可输出与发动机转矩对 应的反力转矩的系统的控制。作为具体的控制方法,ECU4,当变速模式切换时,在车辆操作 点移动至或位于第二固定变速模式区域Ar2、且、离合器7a被设定于释放状态的情况下,使 离合器7a等辅助单元输出与发动机转矩对应的反力转矩的至少一部分。由此,可以防止发 动机的上喷。以下对本发明的各实施方式详细地进行说明。[第一实施方式]首先,对本发明的第一实施方式进行说明。在第一实施方式中,如图3的箭头W1、 W2所示,对车速上升、车辆操作点从无级变速模式区域Ar3分别向固定变速模式区域Arl Ar、2移动时的变速模式切换控制方法进行说明。首先,利用图4、图5对车速上升而使车辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第一 固定变速模式区域Arl移动时(图3的箭头Wl所示的情况下)的变速模式的切换控制方 法进行说明。图4(a)是表示由发动机转矩及发动机转速决定的发动机1的操作点 < 发动机操 作点)的移动的情形的图,纵轴表示发动机转矩,横轴表示发动机转速。具体而言,图4〔a)表示了车速上升、车辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第一固定变速模式区域Arl移动 时的发动机操作点的移动的情形。图4(a)中,实线Lc表示无级变速模式下的发动机1的操作线(以下称作CVT操 作线)。例如基于改善燃耗的观点来规定CVT操作线Lc,以达到最佳。如图4(a)所示,在 CVT操作线Lc上,发动机1的发动机转矩即转矩TKec达到最大值。该转矩TKec表示反力 转矩与第一电动发电机MGl的最大额定转矩相等时的发动机转矩。换言之,当发动机转矩 超过转矩TKec时,与该发动机转矩对应的反力转矩超过第一电动发电机MGl的最大额定转 矩。以下,转矩Tkec有时也被称为“反力上限发动机转矩”。CVT操作线上的点Pec表示了 无级变速模式时的发动机操作点。在图4(a)中,转矩Tkem表示发动机1本身可输出的发动机转矩的最大值(以下 称为“最大发动机转矩”)。双点划线Lcmax表示使发动机1输出最大发动机转矩时的操作 线(以下称为“最大发动机转矩操作线”)。虚线Ls表示固定变速模式下的发动机1的操 作线,单点划线Lp表示等功率线。操作线Ls上的点Pes表示固定变速模式下的发动机操 作点。图4(b)表示此时的共线图的变化的情形。在图4(a)、图4(b)中,将发动机操作点 处于点Pec时的发动机转速表示为PecN,将发动机操作点处于点Pes时的发动机转速表示 为 PesN。图4(a)中,发动机转速上升并且发动机转矩降低,由此,发动机操作点从点Pec向 点Pes等沿着等功率线Lp移动。当发动机操作点从点Pec向点Pes移动时,如图4(b)所 示,共线图从直线Ac向直线As变化。即,由于将离合器7a卡合,所以第一电动发电机MGl 被进行控制,以从负转的状态变为转速“0”。图5表示在图4(a)中发动机操作点从点Pec向点Pes移动时的变速模式切换控 制的定时图。在图5中,纵轴从上到下依次表示车速、油门开度、锁定指令标志、发动机转 速、第一电动发电机MGl的转速(MGl转速)、发动机转矩、第一电动发电机MGl的转矩(MGl 转矩)、锁定机构7的离合器7a的卡合转矩、驱动力,横轴表示时间。在包含图5在内的下 述定时图中,关于MGl转速、第二电动发电机MG2的转速(MG2转速),正值表示正转,负值表 示负转。另外,发动机转速始终为正转。此外,对于发动机转矩、MGl转矩、第二电动发电机 MG2的转矩(MG2转矩)也同样,正值表示正转矩,负值表示负转矩。另外,以下,在转矩及转 速上升或降低等情况下,如无特别说明,则表示转矩及转速的大小即绝对值上升或降低。另 外,在图5所示的例子中,由于发动机操作点沿着等功率线Lp移动,所以在进行变速模式切 换控制的期间,驱动力保持一定。ECU4将图3所示的、车速及油门开度与变速模式之间的关系作为映射图(以下称 为“变速模式判定映射图”)保存到存储器等中。在根据车速由变速模式判定映射图判定车 辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第一固定变速模式区域Arl移动的情况下,ECU4将锁 定指令标志从断开(off)设定为接通(on)。将此时的时刻设定为Tl。E⑶4在确认锁定指 令标志变为接通时,开始进行变速模式切换控制。ECU4从时刻Tl到T2进行使发动机转矩从时刻Tl时的发动机转矩逐渐降低的控 制。E⑶4从时刻Tl到T2对第一电动发电机MGl进行控制,一边使MGl转矩逐渐降低以等 于与发动机转矩对应的反力转矩,一边使转速从负转时的转速向“0”接近。转速从负转时的转速向“0”接近,由此,如图4(b)所示,发动机转速上升。这样一来,在图4(a)中,发动 机操作点从点Pec向点Pes移动。当MGl转速变为“0”时(时刻T2),E⑶4使致动器7b的 推压力增加而使离合器7a完全卡合,并且使MGl转矩降低。ECU4当离合器7a完全卡合时 (时刻T3),使转矩变为“0”而结束变速模式切换控制。这样,通过在使MGl转速变为“0” 之后再使离合器7a完全卡合,可以防止离合器7a卡合时的冲击,可以抑制对离合器7a的 负荷。如上所述,在车速上升、车辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第一固定变速模 式区域Arl移动的情况下,ECU4、一边将MGl转矩控制为与发动机转矩对应的反力转矩,一 边进行使MGl转速接近“ 0 ”的同步控制,将变速模式从无级变速模式切换为固定变速模式。接着,利用图6、图7说明车速上升、车辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第二固 定变速模式区域Ar2移动时(图3的箭头12所示的情况)的变速模式的切换控制方法进 行说明。图6 (a)是表示车速上升、车辆操作点从无级变速模式区域Ar3向第二固定变速模 式区域Ar2移动时的发动机操作点的移动的情形的图,纵轴表示发动机转矩,横轴表示发 动机转速。在图6(a)中,也与图4(a)相同地示出了 CVT操作线Lc、固定变速模式下的发动 机1的操作线Ls、等功率线Lp、最大发动机转矩操作线Lcmax。图6 (b)表示了此时的共线 图的变化的情形。图6(a)中,发动机转速降低并且发动机转矩上升,由此,发动机操作点从CVT操作 线Lc上的点Pec向操作线Lc上的点Pes沿着等功率线Lp移动。此时,如图6(b)所示,共 线图从直线Ac向直线As变化。S卩,由于使锁定机构7中的离合器7a卡合,所以第一电动 发电机MGl被进行控制,以从正转的状态变为转速“0”。图7表示了在图6(a)中发动机操作点从点Pec向点Pes移动时的变速模式切换控 制的定时图。图7中,纵轴从上到下依次表示车速、油门开度、锁定指令标志、发动机转速、 MGl转速、发动机转矩、第二电动发电机MG2的转矩(MG2转矩)、MG1转矩、锁定机构7的离 合器7a的卡合转矩、驱动力,横轴表示时间。另外,同样地,在图7所示的例子中,由于发动 机操作点沿着等功率线Lp移动,所以在进行变速模式切换控制的期间,驱动力保持一定。在根据车速由变速模式判定映射图判定为车辆操作点从无级变速模式区域Ar3 向第二固定变速模式区域Ar2移动的情况下,E⑶4将锁定指令标志从断开设定为接通(时 刻Tl)。ECU4在确认锁定指令标志变为接通时,开始进行变速模式切换控制。ECU4从时刻Tl到T2进行使发动机转矩从时刻Tl时的发动机转矩逐渐上升的控 制。在这里,如图6(a)所示,当在发动机操作点处于点Pec的状态下发动机转矩上升时,发 动机转矩超过反力上限发动机转矩Tkec,即,与发动机转矩对应的反力转矩超过MGl转矩 的最大额定转矩TKmgx。因此,第一实施方式中,采用由相互卡合的卡合元件以可差动旋转方式构成的离 合器作为离合器7a。在这种离合器中,通过控制致动器7b的推压力,可以使卡合元件之间 产生的摩擦力变化,可以连续地改变卡合转矩。例如,ECU4可以通过增加对离合器的推压力 而使卡合元件之间产生的摩擦力增加,使卡合转矩增加。作为这种离合器的例子,例如可列 举出湿式多板离合器等。E⑶4从时刻Tl到T2将MGl转矩&设定为最大额定转矩TKmgx, 与此同时,逐渐增大致动器7b的推压力,由此在逐渐增加离合器7a的卡合转矩的同时,使MGl转速逐渐接近“0”。即,E⑶4从时刻Tl到T2,不仅使第一电动发电机MG1,还使离合器 7a输出与发动机转矩对应的反力转矩。由此,可以防止发动机的上喷,并使MGl转速为“0”。 通过使MGl转速从正转时的转速逐渐接近“0”,如图6(b)所示,发动机转速也逐渐降低。这 样,在图6(a)中,发动机操作点从点Pec向点Pes移动。此外,如上所述,E⑶4从时刻Tl到T2将转矩设定为最大额定转矩TKmgx。由此, 与将MGl转矩设定为比最大额定转矩TKmgx小的转矩时相比,可以减轻对锁定机构7的离 合器7a的负荷,并且可以增大第一电动发电机MGl的发电量。而且,在车辆操作点从无级 变速模式区域Ar3向第二固定变速模式区域Ar2移动的情况下,通过预先确定将MGl转矩 始终设定为最大额定转矩TKmgx,对于第一电动发电机MGl不必进行协调控制,可以达到控 制的简化。在这里,E⑶4,除了上述的控制之外,还可以对应卡合转矩校正发动机转矩,以使 驱动力一定。具体而言,ECU4利用以下的差动机构的运动方程式(1)至(6)算出用于使 驱动力一定的发动机转矩,算出所算出的发动机转矩与实际的发动机转矩之差作为校正转 矩。ECU4向发动机1提供控制信号,将发动机转矩校正与校正转矩相应的量。由此,可以减 小离合器7a卡合时的冲击。而且,通过利用差动机构的运动方程式算出校正转矩,并预先 确定以与该校正转矩相应的量校正发动机转矩,可以不必对发动机1进行协调控制,可以 实现控制的简化。
Ar2无关,ECU4可以由第二电动发电机MG2进行补偿控制,以使驱动力达到要求驱动力。例如,当车辆操作点向第二固定变速模式区域Ar2移动时,在无法对发动机转矩 校正与校正转矩相应的量的情况下,除了上述的发动机转矩的控制之外,ECU4还可以校正 MG2转矩,以使驱动力一定。例如,在图7所示的例子中,从时刻Tl到T2,ECU4对应发动机
权利要求
1.一种混合动力车辆的控制装置,适用于如下的混合动力车辆,该混合动力车辆具有 发动机、电动发电机、与所述发动机及所述电动发电机连接的动力分配机构、传递来自所述 动力分配机构的输出的驱动轴以及与所述动力分配机构中的任一旋转元件连接并固定或 释放所述旋转元件的卡合机构,其特征在于,包括映射图,由油门开度及车速规定,并设定有无级变速模式区域和固定变速模式区域;和 控制单元,在所述映射图上,当车辆操作点从所述固定变速模式区域向所述无级变速 模式区域移动时,由所述卡合机构释放所述旋转元件,将变速模式切换为使所述电动发电 机输出与所述发动机的发动机转矩对应的反力转矩的无级变速模式;当车辆操作点从所述 无级变速模式区域向所述固定变速模式区域移动时,由所述卡合机构固定所述旋转元件, 将变速模式切换为使所述卡合机构承担所述反力转矩的固定变速模式,所述固定变速模式区域包括所述反力转矩在所述电动发电机的最大额定转矩以下的 第一固定变速模式区域和所述反力转矩大于所述最大额定转矩的第二固定变速模式区域, 所述控制单元根据所述车辆操作点移至或位于所述第一固定变速模式区域或第二固 定变速模式区域而改变变速模式的切换控制方法。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 包括能够输出所述反力转矩的至少一部分的辅助单元;当切换变速模式时,在所述车辆操作点移至或位于所述第二固定变速模式区域、且所 述旋转元件被释放的情况下,所述控制单元使所述辅助单元输出所述反力转矩的至少一部 分。
3.如权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,当切换变速模式时,在由所述辅助单元输出所述反力转矩的一部分的情况下,所述控 制单元将从所述电动发电机输出的转矩设定为最大额定转矩。
4.如权利要求3所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,在所述车辆操作点因油门开度或车速的上升而从所述无级变速模式区域向所述第二 固定变速模式区域移动的情况下,所述控制单元将从所述电动发电机输出的转矩设定为所 述最大额定转矩。
5.如权利要求1至4中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 所述混合动力车辆包括辅助电动发电机,该辅助电动发电机利用由所述电动发电机发出的电力将转矩输出至所述驱动轴,当切换变速模式时,所述控制单元控制由所述辅助电动发电机输出的转矩,以使所述 驱动轴的驱动力达到要求驱动力。
6.如权利要求1至5中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 所述辅助单元是由相互卡合的卡合元件以能够差动旋转的方式构成的所述卡合机构。
7.如权利要求6所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,在所述车辆操作点因油门开度或车速的上升而从所述无级变速模式区域向所述第二 固定变速模式区域移动的情况下,所述控制单元根据由所述卡合机构输出的卡合转矩控制 所述发动机转矩,以使所述驱动轴的驱动力保持一定。
8 如权利要求1至7中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 在车辆操作点因油门开度的上升而从所述第一固定变速模式区域向无级变速模式区域移动的情况下,所述控制单元使所述电动发电机输出所述反力转矩。
9.如权利要求1至7中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 在所述车辆操作点因油门开度的上升而从所述第二固定变速模式区域向所述无级变速模式区域移动的情况下,所述控制单元使所述电动发电机和所述辅助单元输出所述反力转矩。
10.如权利要求1至5中任一项所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于, 所述辅助单元是提高所述电动发电机的可输出转矩以使该可输出转矩暂时大于所述最大额定转矩的转矩提高单元,在所述车辆操作点从所述无级变速模式区域向所述第二固定变速模式区域移动的情 况下,所述控制单元通过所述转矩提高单元提高所述电动发电机的可输出转矩,并且根据 提高后的所述电动发电机的可输出转矩限制所述发动机转矩。
11.如权利要求4所述的混合动力车辆的控制装置,其特征在于,在所述车辆操作点从所述第二固定变速模式区域向所述无级变速模式区域移动的情 况下,所述控制单元使由所述辅助电动发电机输出的辅助转矩上升,并根据所述辅助转矩 的上升量降低所述发动机转矩,以使所述驱动轴的驱动力达到要求驱动力。
全文摘要
本发明的混合动力车辆的控制装置,具有映射图,由油门开度及车速规定,并设定有无级变速模式区域和固定变速模式区域;和控制单元,对应映射图上的车辆操作点的移动进行变速模式的切换。固定变速模式区域包括反力转矩在电动发电机的最大额定转矩以下的第一固定变速模式区域和反力转矩大于最大额定转矩的第二固定变速模式区域。控制单元根据车辆操作点移至或位于第一固定变速模式区域或第二固定变速模式区域而改变变速模式的切换控制方法。
文档编号B60L11/14GK102137782SQ200880130930
公开日2011年7月27日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者出盐幸彦, 大野智仁, 柴田宽之, 横山亘, 驹田英明 申请人:丰田自动车株式会社


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