用于混合动力车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的控制装置。

背景技术

在混合动力车辆中，通过执行燃料切断来确保车辆的减速度(例如，参见日本专利申请公报特开2017-177823)。

基于预定条件的成立可以限制燃料切断。当燃料切断受到限制时，减速度会降低。在这样的情况下，要求高减速度的下坡控制可被执行。当燃料切断受到限制并且要求高减速度的下坡控制被执行时，可以想到根据电机的再生扭矩的增大来确保高减速度。然而，在这种情况下，电机的负荷可能会增大。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种抑制电机负荷增大的用于混合动力车辆的控制装置。

上述目的通过一种用于混合动力车辆的控制装置来实现，所述控制装置包括：减速度控制单元，该减速度控制单元被配置成控制作为行驶动力源的发动机和电机来控制所述混合动力车辆的减速度；燃料切断控制单元，该燃料切断控制单元被配置成基于预定条件的成立或不成立来限制或允许所述发动机中的燃料切断；下坡控制单元，该下坡控制单元被配置成执行用于使下坡行驶期间的减速度增大为高于平坦行驶期间的减速度的下坡控制；和减速度限制单元，该减速度限制单元被配置成将在限制燃料切断和执行所述下坡控制的情况下的减速度限制为低于在允许燃料切断和执行所述下坡控制的情况下的减速度。

所述减速度限制单元可以被配置成将在限制燃料切断和执行所述下坡控制的情况下的减速度设定为高于在限制燃料切断和停止所述下坡控制的情况下的减速度。

所述减速度限制单元可以被配置成将在限制燃料切断和执行所述下坡控制的情况下的减速度限制为低于在允许燃料切断和停止所述下坡控制的情况下的减速度。

所述控制装置可以进一步包括过度升温预测单元，该过度升温预测单元被配置成预测收集所述发动机的排气中的颗粒物质的过滤器的温度是否由于燃料切断的执行而过度升高，其中所述燃料切断控制单元可以被配置成当在所述过滤器的温度被预测为过度升高的情况下所述预定条件成立时限制燃料切断，并且被配置成当在所述过滤器的温度被预测为未过度升高的情况下所述预定条件不成立时允许燃料切断。

所述控制装置可以进一步包括通知控制单元，该通知控制单元被配置成在燃料切断被限制的情况下通知减速度受到限制。

本发明的效果

根据本发明，可以提供一种抑制电机负荷增大的用于混合动力车辆的控制装置。

附图说明

图1是本发明实施例的混合动力车辆的示意性结构图。

图2是发动机的示意性结构图。

图3是示出了由ECU执行的减速度限制控制的示例的流程图；

图4是限定燃料切断可持续时间的图谱的一个示例。

具体实施方式

[混合动力车辆的示意性结构]

图1是本发明实施例的混合动力车辆1的示意性结构图。该混合动力车辆1包括电子控制单元(ECU)100、发动机10、第一电动发电机(以下称为第一MG)14、第二电动发电机(以下称为第二MG)15、动力控制单元(PCU)17、电池18、动力分配机构50、传动机构51、减速机构52和驱动轮53。发动机10是但不限于汽油发动机，并且可以是柴油发动机。发动机10、第一MG 14和第二MG 15是用于混合动力车辆1行驶的行驶动力源。

第一MG 14和第二MG 15中的每一者都具有作为在被供应驱动电力时输出转矩的电动机的功能，和作为在被施加转矩时产生再生电力的发电机的功能。具体地，第一MG 14和第二MG 15是交流旋转电机。交流旋转电机例如是在转子中埋设有永磁体的永磁同步电机。

第一MG 14和第二MG 15经由PCU 17电连接到电池18。PCU 17包括与第一MG 14交换电力的第一逆变器、与第二MG 15交换电力的第二逆变器以及转换器。该转换器将电池18的电力升压并供给至第一和第二逆变器，以及将从第一和第二逆变器供给的电力降压并将该电力供给至电池18。第一逆变器将来自转换器的直流电力转换成交流电力并将该交流电力供给至第一MG 14，以及将来自第一MG 14的交流电力转换成直流电力并将该直流电力供给至转换器。第二逆变器将来自转换器的直流电力转换成交流电力并将该交流电力供给至第二MG 15，以及将来自第二MG 15的交流电力转换成直流电力并将该直流电力供给至转换器。亦即，PCU 17使用由第一MG 14或第二MG 15产生的再生电力对电池18充电，并使用电池18的充电电力来驱动第一MG 14或第二MG 15。

电池18包括多个堆叠式电池。该电池例如是镍金属氢化物电池或锂离子电池等二次电池。

动力分配机构50将发动机10的曲轴、第一MG 14的旋转轴和动力分配机构50的输出轴机械地连接。动力分配机构50例如是包括太阳轮、行星架、小齿轮和齿圈的行星齿轮机构。动力分配机构50的输出轴连接到传动机构51。第二MG 15的旋转轴也连接到传动机构51。传动机构51连接到减速机构52，并且发动机10、第一MG 14和第二MG 15各自的驱动力经由传动机构51和减速机构52传递到驱动轮53。

减速机构52是在ECU 100的控制下通过改变变速比来改变传动比的多级自动变速器。结果，减速机构52在多个驱动力传递状态之间切换。驱动力传递状态包括空档(N)档位、行驶(D)档位、倒车(R)档位和驻车(P)档位。在N档位中，向驱动轮53的驱动力传递被切断。在D档位中，可以向前行驶。在R档位中，可以倒退行驶。在P档位中，向驱动轮53的驱动力传递被切断，并且减速机构52的输出轴的旋转被机械地阻止。减速机构52的档位通过驾驶者对变速杆90的手动操作来切换。代替减速机构52，可以采用连续地改变变速比的无级变速器(以下称为CVT)。

ECU 100是包括执行与车辆行驶控制有关的各种算术处理的算术处理电路以及存储控制程序和数据的存储器的电子控制单元。ECU 100是用于混合动力车辆1的控制装置的一个示例，并且作为稍后将详细描述的减速度控制单元、燃料切断控制单元、下坡控制单元、减速度限制单元、过度升温预测单元和通知控制单元发挥作用。

在混合动力车辆1的仪表板上设置有显示单元80。稍后将详细描述的显示单元80是通知混合动力车辆1的减速度由于燃料切断的限制而受到抑制的通知单元的一个示例。注意，代替显示单元80，例如，可以使用混合动力车辆1的音频系统的扬声器、导航系统等。

来自点火开关71、水温传感器72、曲柄角传感器73、空气流量计74、变速位置传感器75、加速器开度传感器76和路面坡度传感器77的信号被输入到ECU 100。水温传感器72检测发动机10的冷却水温度。曲柄角传感器73检测发动机转速。其是发动机10的曲轴的转速。空气流量计74检测导入发动机10中的进气量。变速位置传感器75检测变速杆90的操作位置。加速器开度传感器76检测加速器踏板91的操作位置。路面坡度传感器77检测混合动力车辆1行驶时的路面坡度。

ECU 100基于加速器操作量来控制加速度和减速度。具体地，发动机10、第一MG 14和第二MG 15各自的输出被控制成实现基于加速器操作量设定的目标加速度或减速度。发动机10的输出由进气量和燃料喷射量控制。第一MG 14和第二MG 15各自的输出由PCU 17控制。上述控制是由减速度控制单元执行的处理的一个示例。

ECU 100基于路面坡度传感器77的检测结果来执行下坡控制。与混合动力车辆1平坦行驶时的减速度相比，下坡控制增大混合动力车辆1下坡行驶时的减速度。在下坡控制中，下坡路面的倾角越大，减速度就越大。在平坦行驶或上坡行驶期间不执行下坡控制。下坡控制是由下坡控制单元执行的处理的一个示例。

[发动机的示意性结构]

图2是发动机10的示意性结构图。发动机10具有气缸30、活塞31、连杆32、曲轴33、进气通路35、进气门36、排气通路37和排气门38。图2中仅示出发动机10的多个气缸30中的一个。空燃混合物在气缸30内燃烧。活塞31被容纳在各气缸30内以进行往复运动，并经由连杆32连接到用作发动机10的输出轴的曲轴33。连杆32和曲轴33将活塞31的往复运动转换为曲轴33的旋转运动。

气缸30设置有缸内喷射阀41d。缸内喷射阀41d将燃料直接喷射到气缸30中。进气通路35设置有朝向进气口35p喷射燃料的端口喷射阀41p。每个气缸30都设置有点火装置42，该点火装置42放出电火花以点燃通过进气通路35引入的进气以及由缸内喷射阀41d和端口喷射阀41p喷射的燃料的混合物。可以设置缸内喷射阀41d和端口喷射阀41p中的至少一者。

进气通路35经由进气门36连接到气缸30的进气口35p。排气通路37经由排气门38连接到气缸30的排气口37p。进气通路35设置有上述空气流量计74和用于控制进气量的节气门40。

在排气通路37中从上游侧起依次设置有三元催化剂43和汽油颗粒过滤器(GPF)44。三元催化剂43含有铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等催化金属，具有储氧能力，并净化NOx、HC和CO。

GPF 44是多孔陶瓷结构，并且收集排气中的排气颗粒(下文称为PM)。此外，GPF 44带有贵金属，例如铂。在再生控制中，这种贵金属加速了堆积的PM的氧化反应。GPF 44是过滤器的一个示例。另外，例如，当发动机10是柴油发动机时，设置柴油颗粒过滤器(DPF)来代替GPF 44。

节气门40的开度的增大或减小会增大或减小导入气缸30的进气量。节气门40的开度根据ECU 100要求的开度进行控制。

在混合动力车辆1正在行驶时，ECU 100在发动机10正在运行并且加速器开度为零时执行燃料切断，以停止从发动机10的缸内喷射阀41d和端口喷射阀41p喷射燃料。结果，发动机10的输出转矩变成负值，并且混合动力车辆1减速。此外，在燃料切断的执行期间，空气(氧气)被供给至GPF 44，因此堆积在GPF 44中的PM燃烧。

此外，ECU 100基于预定条件的成立或不成立来限制或允许燃料切断，这将在后面详细描述。当燃料切断被限制时，发动机10无法确保减速度。当在这种情况下执行下坡控制时，需要增大第一MG 14和第二MG 15的再生转矩，这可能会增大第一MG 14和第二MG 15上的负荷。因此，ECU 100执行以下减速度限制控制。

[ECU执行的减速度限制控制]

图3是示出了由ECU 100执行的减速度限制控制的一个示例的流程图。该控制在点火接通时以预定间隔重复执行。首先，ECU 100预测GPF 44的温度是否会由于在发动机10驱动时执行燃料切断而过度升高(步骤S1)。具体地，以如下方式预测GPF 44的温度是否会过度升高。ECU 100计算GPF 44承受燃料切断的燃料切断可持续时间。当燃料切断可持续时间等于或长于阈值时，ECU 100预测GPF 44的温度不会过度升高。当燃料切断可持续时间小于阈值时，ECU 100预测GPF 44的温度会过度升高。步骤S1是由过度升温预测单元执行的处理的一个示例。

ECU 100基于GPF 44中的PM堆积量和GPF 44的温度参考图4的图谱来计算燃料切断可持续时间。图4是定义燃料切断可继续时间的图谱的一个示例。基于实验结果和模拟结果预先计算出的该图谱被预先存储在ECU 100的ROM中。横轴表示PM堆积量。纵轴表示GPF44的温度。图4示出了燃料切断可持续时间T1、T2和T3。燃料切断持续时间T1比燃料切断可持续时间T2和T3中的每一者都短。燃料切断可持续时间T3比燃料切断可持续时间T1和T2中的每一者都长。如图4所示，与PM堆积量小的情况相比，在PM堆积量大的情况下，燃料切断可持续时间被计算为较小的值。其原因在于，PM堆积量的增加使得当氧流入GPF 44时每单位时间被氧化的PM量增加，因此GPF 44的温度达到上限所需的时间变短。此外，当GPF 44的温度高时，燃料切断可持续时间被计算为比温度低时短。这是因为GPF 44的温度越高，GPF 44的温度达到上限的时间越短。

GPF 44中的PM堆积量是基于例如发动机转速、充填效率和冷却水温度计算的。充填效率是基于发动机转速和进气量计算的。发动机转速是基于曲轴转角传感器73的检测值计算的。进气量是基于空气流量计74的检测值计算的。冷却水温度是基于水温传感器72的检测值计算的。

GPF 44的温度是例如基于发动机转速和充填效率计算的。然而，GPF 44中的PM堆积量和GPF 44的温度的计算方法不限于此。例如，可以基于GPF 44前后的压力差来计算PM堆积量。此外，可以基于温度传感器的检测值来计算GPF 44的温度。这些也可以通过其他公知的方法来计算。

在步骤S1中为“否”的情况下，ECU 100允许燃料切断(步骤S2)。具体地，ECU 100关闭燃料切断限制标志。在本实施方式中，在燃料切断限制标志为OFF的情况下，根据燃料切断要求对所有气缸30执行燃料切断。

在步骤S1中为“是”的情况下，ECU 100在显示单元80上显示减速度被抑制的通知以通知驾驶者(步骤S3)。可以在减速度即将由于燃料切断的限制而被抑制之前通知驾驶者，从而可以避免因燃料切断未被执行而给驾驶者造成不适感。步骤S3是通知控制单元执行的处理的一个示例。

接下来，ECU 100抑制减速度(步骤S4)。减速度的抑制可以例如通过将减速度的上限变更为较小的值来实现，也可以通过将减速度乘以小于1的系数而将减速度修正为较小的值来实现。

接下来，ECU 100限制燃料切断(步骤S5)。亦即，ECU 100打开燃料切断限制标志。在本实施方式中，在燃料切断限制标志为ON的情况下，即使要求燃料切断，也不对任何气缸30执行燃料切断。亦即，在所有气缸30中继续进行燃料喷射。

接下来，ECU 100判定是否执行下坡控制(步骤S6)。在步骤S6中为“否”的情况下，该控制结束。

在步骤S6中为“是”的情况下，ECU 100限制在执行下坡控制时要求的减速度(步骤S7)。亦即，在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度被限制为低于在允许燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度。

例如，可以通过将在允许燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度的上限变更为较小的值来改变对减速度的限制。此外，减速度的限制可以通过将在允许燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度乘以小于1的系数以将减速度修正为较小的值来实现。步骤S7是由减速度限制单元执行的处理的一个示例。

通过这样限制减速度，用于确保限制燃料切断时的高减速度的第一MG 14和第二MG 15中的再生转矩增大以及其上的负荷增大被抑制。此外，可以防止第一MG 14和第二MG15的再生电力对电池18过度充电。此外，虽然由于减速机构52的机构而需要使第一MG 14高速旋转以确保高减速度，但也避免了第一MG 14的这种过度旋转。

在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度被设定为高于在限制燃料切断和停止下坡控制的情况下的减速度。与限制燃料切断和停止下坡控制的情况相比，通过降低充填效率并提高发动机转速来实现对在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度的限制。由于即使在限制燃料切断时也至少执行了下坡控制，所以可以避免由于减速度高于停止下坡控制时的减速度而给驾驶者带来不适感。

此外，在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度被限制为低于在允许燃料切断和停止下坡控制的情况下的减速度。这是因为，如果在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度等于在允许燃料切断和停止下坡控制的情况下的减速度，则第一MG14和第二MG 15上的负荷可能如上所述增大。上述执行和停止下坡控制情况下的减速度是指变速档位在D档位时的减速度。

在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度被限制为低于在允许燃料切断和停止下坡控制的情况下的减速度，但不限于此。在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度可以等于或高于在允许燃料切断和停止下坡控制的情况下的减速度。考虑到第一MG 14和第二MG 15的负荷耐久性、电池18的充电容量等，可以适当地设定在限制燃料切断和执行下坡控制的情况下的减速度。

作为燃料切断的限制的一个示例，上述实施例已经描述了其中对发动机10的所有气缸30限制燃料切断被的情况，即在所有气缸30中继续进行燃料喷射的情况。然而，此构型不受限制。例如，燃料切断可以仅限于气缸30中的一个。在这种情况下，在其中一个气缸30中继续燃料喷射，而在其他气缸30中执行燃料切断。这是因为，同样在这种情况下，与对所有气缸30执行燃料切断的情况相比，减速度被抑制，从而抑制了供给至GPF 44的氧气量，由此抑制了GPF 44的过度升温。

在上述实施例中，作为示例描述了包括发动机10、第一MG 14和第二MG 15作为行驶动力源的混合动力车辆1，但是混合动力车辆不限于此。例如，它可以是包括作为行驶动力源的发动机和布置在从发动机到车轮的动力传递路径上的电机的混合动力车辆。

尽管已经详细描述了本发明的一些实施例，但是本发明不限于这些具体实施例，而是可以在权利要求书记载的本发明的范围内进行修改或变更。