车辆的控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种车辆的控制装置，消除从利用一个马达行驶的模式切换为利用两个马达行驶的模式时的驱动力的不足。车辆具备第一马达和第二马达这至少两个马达来作为驱动力源，并且，能够根据要求驱动力来对第一模式和第二模式进行选择，上述第一模式是利用上述第一马达和上述第二马达这两个马达的驱动力来行驶的模式，上述第二模式是利用上述第二马达的驱动力来行驶的模式，该车辆的控制装置构成为：在以第二模式行驶的状态下要求驱动力超过预先确定的阈值的情况下，启动第一马达而切换为第一模式，阈值被设定为比以第二模式行驶时输出驱动力的第二马达能够输出的最大驱动力小的值。
【专利说明】
车辆的控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及作为驱动力源至少具备两个马达(motor)的车辆的控制装置，尤其涉及控制能够选择利用任一个马达行驶的模式和利用两个马达行驶的模式的车辆驱动力的
目.ο
【背景技术】
[0002]作为具备两个马达作为驱动力源的车辆的一例，在专利文献I中记载了具备发动机和两个马达的混合动力车辆。在该混合动力车辆中，发动机和具有发电功能的第一马达与由行星齿轮机构构成的动力分割机构相连结。第二马达连结于从该动力分割机构中的输出要素到驱动轮的动力传递路径。并且，设置有制动机构，该制动机构使发动机的负旋转(与稳态运行时的旋转相反方向的旋转)停止或使动力分割机构中的上述发动机所连结的输入要素的负旋转停止。
[0003]在专利文献I所记载的混合动力车辆中，能够通过使发动机的运行停止并使第二马达进行驱动，来利用第二马达的驱动力行驶。另外，当第一马达作为马达发挥功能而输出负旋转方向的转矩时，输出要素正旋转。因而，用第一马达输出负旋转方向的转矩，并且用第二马达输出正旋转方向的转矩，由此混合动力车辆用两个马达的驱动力向前行驶。专利文献I记载了以下情况:这样在利用两个马达的驱动力而行驶的情况下，上述第二马达输出最大驱动力，第一马达输出相对于要求驱动力不足的驱动力。
[0004]另外，在专利文献2中记载了以下情况:在加足马力(fullthrottle)时两个马达可输出的合计转矩小于一方的马达可输出的转矩和发动机可输出的转矩的合计的情况下，启动发动机而切换为混合动力模式。即，在专利文献2所记载的混合动力车辆中，在要求驱动力超出利用马达行驶的状态下可输出的最大驱动力的情况下，行驶模式被切换为能够输出更大驱动力的模式。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献I:日本特开平08-295140号公报
[0007]专利文献2:美国专利第6553287号说明书
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]当在利用一个马达行驶的状态下要求驱动力增大时，为了补充驱动力不足，驱动其他马达。在启动停止着的该其他马达的情况下，通常，按预定的过程执行启动控制。因此，从启动判断成立起至上述其他马达产生目标驱动力为止，存在不可避免的时间延迟。另外，通过启动上述其他马达，车辆驱动力增大，因此如果该驱动力的增大是急剧的，则会产生冲击和/或会产生齿碰撞声等喀哒声，这有可能引起不适感。因此，在启动上述其他马达而增大驱动力的情况下，进行使驱动力的增大梯度(斜度)平缓的所谓缓变化处理或延迟处理。这种缓变化处理或延迟处理是使车辆驱动力的增大缓慢的处理，因此，会成为引起实际驱动力相对于要求驱动力延迟的原因。因而，如专利文献1、专利文献2所记载那样，如果为了满足要求驱动力，使上述马达等已经工作的驱动力源的驱动力增大到最大值，之后，使用新启动的其他马达等驱动力源的驱动力补充相对于要求驱动力的不足部分，则新驱动力源的驱动力的增大延迟有可能成为实际驱动力相对于要求驱动力的不足而呈现出来。
[0010]本发明是着眼于上述技术的问题而完成的，目的在于提供一种控制装置，其在至少具有两个马达、能够用这些马达行驶的车辆中，能够避免或抑制从利用一个马达行驶的模式根据要求驱动力的增大而切换为利用两个马达行驶的模式时的驱动力不足。
[0011 ]用于解决问题的技术方案
[0012]为了达成上述目的，本发明的特征在于，车辆具备第一马达和第二马达这至少两个马达来作为驱动力源，并且，能够根据要求驱动力来对第一模式和第二模式进行选择，上述第一模式是利用上述第一马达和上述第二马达这两个马达的驱动力来行驶的模式，上述第二模式是利用上述第二马达的驱动力来行驶的模式，上述车辆的控制装置中，上述控制装置构成为:在以上述第二模式行驶的状态下上述要求驱动力超过预先确定的阈值的情况下，启动上述第一马达而切换为上述第一模式，上述阈值被设定为比以上述第二模式行驶时输出驱动力的上述第二马达能够输出的最大驱动力小的值。
[0013]在本发明中，也可以是，上述车辆具备升压器，该升压器使施加于上述各马达的电压升压，上述控制装置构成为:由上述升压器进行的上述电压的升压受到限制而能够施加于上述各马达的最大电压越低，则将上述第一马达能够输出的驱动力限制为越小的驱动力。
[0014]在本发明中，也可以是，上述车辆具备蓄电装置，该蓄电装置对上述各马达供给电力，上述控制装置构成为:求出上述蓄电装置能够输出的最大电力，在上述最大电力被限制为低电力的情况下，将上述第一马达能够输出的驱动力限制为比没有限制上述最大电压的情况下的上述第一马达能够输出的驱动力小的值。
[0015]在本发明中，也可以是，在启动上述第一马达而上述两个马达输出驱动力的情况下，基于预先确定的映射求出上述第一马达的驱动力，根据基于上述映射而求出的上述第一马达的驱动力和上述要求驱动力，求出上述第二马达的驱动力。
[0016]上述映射可以包括确定了上述第一马达的输出与能量损耗的关系的映射以及确定了由上述第一马达和上述第二马达输出与上述要求驱动力相当的驱动力时的上述第一马达所分担的驱动力的映射中的任一个。
[0017]在本发明中，也可以是，上述第一马达被控制为上述第一马达的驱动力相对于上述要求驱动力的增大延迟地增大，上述第二马达输出因上述第一马达的驱动力相对于上述要求驱动力的增大延迟地增大而不足的驱动力。
[0018]发明的效果
[0019]在本发明中，当在以第二马达输出驱动力的第二模式行驶的状态下要求驱动力超出阈值时，启动第一马达而切换为第一模式。该阈值为小于第二马达能够输出的最大驱动力的值，因此，即使切换为第一模式，也能够使第二马达的驱动力增大。因而，在启动第一马达而第一马达的驱动力达到目标值之前的期间，能够利用第二马达补充第一马达的驱动力不足，其结果，能够避免或抑制从第二模式切换为第一模式的过渡状态下的驱动力的不足。
[0020]另外，在本发明中，在由升压器进行的电压的升压受到限制的情况下，其限制越大则以第一模式启动的第一马达的驱动力受到越大的限制。由于升压受到限制，因此，第二马达所输出的驱动力受到限制，随之，上述阈值被设定为低值，因此，在要求驱动力不特别增大的情况下，也能够切换为第一模式。在该情况下，第一马达的驱动力被限制，能够用第二马达输出由该限制引起的驱动力不足。其结果，能够减低使第一马达以大驱动力进行运行的频率，能够提高第一马达和/或传递第一马达的驱动力的驱动部件的耐久性或抑制耐久性降低。
[0021]进一步，在本发明中，在能够从蓄电装置输出的最大电力受到限制的情况下，其限制越大则以第一模式启动的第一马达的驱动力受到越大的限制。由于从蓄电装置输出的电力受到限制，因此，第二马达所输出的驱动力受到限制，随之，上述阈值被设定为低值，因此，在要求驱动力不特别增大的情况下，也能够切换为第一模式。在该情况下，第一马达的驱动力受到限制，能够用第二马达输出由该限制引起的驱动力不足。其结果，能够降低使第一马达以大驱动力进行运行的频率，能够提高第一马达和/或传递第一马达的驱动力的驱动部件的耐久性或抑制耐久性降低。
[0022]在本发明中，在第二马达能够输出的驱动力有余量的状态下切换为第一模式而启动第一马达。因而，在满足要求驱动力的范围内，第二马达和第一马达均能够使驱动力大小变化，因此，能根据预先确定的映射求出第一马达的驱动力。能够将该映射(map)设为根据能量效率和/或损耗或各马达对驱动力的分担率等决定第一马达的驱动力的映射。根据基于映射求出的第一马达的驱动力和要求驱动力，求出第二马达的驱动力。其结果，能够将在第一模式中为充分满足要求驱动力而各马达所输出的驱动力设定为第二马达能够输出的最大驱动力、不会被限制为由该最大驱动力规定的驱动力的驱动力、例如能量损耗少的驱动力。
【附图说明】
[0023]图1是用于说明本发明所涉及的控制装置所执行的控制的一例的流程图。
[0024]图2是示意性地示出执行图1示出的控制的情况下的各马达的驱动力变化的时间图。
[0025]图3是用于说明本发明所涉及的控制装置所执行的控制的其他例的流程图。
[0026]图4是表示决定升压电压受到限制的情况下的第一马达的转速与驱动力的关系的映射的一例的图。
[0027]图5是用于说明本发明所涉及的控制装置所执行的控制的又一其他例的流程图。
[0028]图6是用于说明本发明所涉及的控制装置所执行的控制的一例即构成为提高能量效率的控制例的流程图。
[0029]图7的(a)是表示关于第一马达的损耗映射的一例的示意图，图7的(b)是表示关于第二马达的损耗映射的一例的示意图。
[0030]图8是表示升压损耗映射的一例的示意图。
[0031]图9是用于说明本发明所涉及的控制装置所执行的控制的一例即在进行控制以提高能量效率的情况下构成为减轻运算处理负荷的控制例的流程图。
[0032]图10是示意性地示出决定第一马达所分担的驱动力的映射的一例的图。
[0033]图11是示意性地示出能够作为本发明的对象的混合动力车中的动力传动系(power train)的一例的原理图。
[0034]图12是用于说明关于各马达的电路结构的一例的框图。
[0035]图13是关于构成动力分割机构的行星齿轮机构的列线图。
[0036]图14是示意性地示出第一模式的行驶区域和第二模式的行驶区域的图。
[0037]图15是示意性地示出能够作为本发明的对象的混合动力车中的动力传动系的其他例的原理图。
[0038]标号说明
[0039]1:发动机(ENG) ;2:第一马达(MGl) ;3:第二马达(MG2);4:动力分割装置;6:变换器(inverter) ;7:电力转换器;8:蓄电装置;23:电子控制装置(ECU) ;A1:第一模式的区域;A2:第二模式的区域;Ve:车辆。
【具体实施方式】
[0040]作为本发明的对象的车辆为至少具备两个马达作为驱动力源，并能够给对使用任一个马达的行驶和使用两个马达的行驶进行选择的车辆。这种车辆的示例为从蓄电池或燃料电池接收电力而产生驱动力的电动汽车(EV)、具备发动机和两个马达作为驱动力源的混合动力车(HV)。图11示出双马达型混合动力车的一例的示意图。
[0041 ] 在图11中，车辆Ve为将发动机(ENG)I以及第一马达(MG1)2和第二马达(MG2)3作为驱动力源的混合动力车。车辆Ve构成为通过动力分割装置4将发动机I所输出的动力分割传递至第一马达2侧和驱动轮5侧。另外，构成为，能够将由第一马达2产生的电力提供给第二马达3，将该第二马达3所输出的动力附加到驱动轮5。
[0042]第一马达2和第二马达3均为具有发电功能的马达(所谓电动发马达)，例如由永久磁体式的同步马达等构成。如图12所示，这些马达2、3与变换器6相连接。另外，变换器6经由本发明的实施例中的包含相当于升压器的升压转换器的电力转换器7与电源即蓄电装置8电连接。这些变换器6和电力转换器7由后述电子控制装置(ECU)控制，构成为控制各马达2、3的驱动力(转矩)和/或转速或发电量等。
[0043]动力分割装置4由具有三个旋转要素的差动机构构成。具体地说，由具有太阳轮9、齿圈10以及齿轮架11的行星齿轮机构构成。在图11示出的示例中，使用单小齿轮型行星齿轮机构。
[0044]构成上述动力分割装置4的行星齿轮机构配置在与发动机I的输出轴Ia相同的旋转轴线上。而且，第一马达2连结于行星齿轮机构的太阳轮9。此外，第一马达2与动力分割装置4相邻地配置于与发动机I相反侧，与该第一马达2的转子2a成为一体而旋转的转子轴2b连结于太阳轮9。另外，该动力分割装置4的输入轴4a连结于齿轮架11，发动机I的输出轴Ia经由单向离合器(0WC)12连结于该输入轴4a。单向离合器12构成为连结于机壳等固定部，阻止发动机I的反向旋转。此外，代替单向离合器12，例如也可以使用摩擦离合器、齿式离合器类型的制动机构。
[0045]在齿圈10—体化有输出齿轮13。另外，与动力分割装置4、第一马达2等的旋转中心轴线平行地，配置有副轴(countershaft) 14。在该副轴14的一方(在图11中右侧)的端部以一体地旋转的方式安装有与上述输出齿轮13嗤合的副轴从动齿轮(counter driven gear)
15。在副轴14的另一方(在图11中左侧)的端部以与副轴14一体地旋转的方式安装有与作为最后减速器的差动齿轮16的齿圈17啮合的副轴驱动齿轮18。因而，动力分割装置4的齿圈10经由包括上述输出齿轮13、副轴从动齿轮15、副轴14和副轴驱动齿轮18的齿轮列以及差动齿轮16连结于驱动轮5。
[0046]构成为，能够对从上述动力分割装置4传递给驱动轮5的转矩附加第二马达3所输出的转矩。即，第二马达3与上述副轴14平行地配置，减速齿轮19与上述副轴从动齿轮15啮合，该减速齿轮19连结于与该第二马达3的转子3a—体地旋转的转子轴3b。因而，驱动轮5和第二马达3经由如上所述的齿轮列或减速齿轮19连结于动力分割装置4的齿圈10。
[0047]进一步，在车辆Ve设置有由发动机I驱动并产生液压的所谓机械式油栗(M0P)20。此外，MOP 20可以配置于发动机I的输出侧而连结于输出轴la，或也可以隔着第一马达2配置于与发动机I相反一侧而连结于上述输入轴4a。另外，为了在使发动机I停止的状态下产生液压，设置有电动油栗(E0P)21。栗用马达22连结于该EOP 21。
[0048]设置有控制上述车辆Ve的电子控制装置(ECU)23ACU23为本发明的实施例中的所谓控制器，以微型计算机为主体而构成，构成为根据所输入的数据和预先存储的数据进行运算，将其运算结果作为控制指令信号而进行输出。当例举被输入的数据的例子时，可被输入各马达2、3的转矩(驱动力)Tmgl、Tmg2、各马达2、3的转速Nmgl、Nmg2、车速V、以加速器开度Acc为代表的驱动要求量、外部气体温度或变换器6和/或电力转换器7的冷却水温度等温度T、能够由蓄电装置8输出的电力Wout等。另外，所存储的数据为决定用上述第二马达3行驶的单马达模式、用两个马达2、3行驶的双马达模式以及驱动发动机I的混合动力模式等行驶区域的映射、根据温度T和/或海拔高度等决定升压电压的映射、决定各马达2、3的能量损耗的映射、决定随着升压引起的能量损耗的映射、根据车速V和/或相当于车速V的车轴转速或第二马达转速Nmg2等的转速与要求驱动力决定第一马达2的驱动力的映射等。
[0049]上述车辆Ve能够进行作为电动汽车的行驶(EV行驶)。图13是关于构成动力分割机构4的行星齿轮机构的列线图，示出EV行驶中双马达模式下的工作状态。当使第一马达2向负方向旋转而输出转矩(MGl转矩)时，负方向的转矩作用于连结发动机I的齿轮架11，因此通过单向离合器12接合而使齿轮架11和发动机I的旋转停止。即，反向力作用于齿轮架11。因此，第一马达2所输出的转矩成为用于使齿圈10和与该齿圈10形成一体的输出齿轮13进行正旋转的转矩。而且，第二马达3输出用于使输出齿轮13正旋转的转矩(MG2转矩)，因此在双马达模式下，合计各马达2、3所输出的转矩而得到的转矩成为驱动转矩。与此相对，单马达模式为仅用第二马达3的驱动力行驶的模式，因此最大驱动转矩小于双马达模式下的最大驱动转矩。此外，在图13中，该状态下的列线图成为使MGl转矩为零的列线图，如果发动机I的阻力大且作用于太阳轮9的转矩大于第一马达2的齿槽转矩(cogging torque)，则成为与图13同样的列线图。
[0050]上述双马达模式相当于本发明的实施例中的第一模式，单马达模式相当于本发明的实施例中的第二模式。例如如图14所示，用这些模式行驶的区域用车速V和驱动力F表示。在图14中，第一模式的区域Al为表示各马达2、3的最大驱动力的合计值的线L23与表示启动第一马达2而开始附加驱动力的阈值的线Lth之间的区域。另外，第二模式的区域A2为与表示阈值的线Lth相比靠低车速或低驱动力侧的区域。而且，在第二模式下作为驱动力源发挥功能的第二马达3的最大驱动力用与表示上述阈值的线Lth相比靠高驱动力侧的线L3表示。这些线L23、Lth、L3为在高车速侧成为低驱动力的线，这一点是基于马达2、3的转矩在高旋转侧逐渐成为低转矩这一情况。
[0051]S卩，在本发明的实施例中，在因要求驱动力的增大而从第二模式切换为第一模式的情况下，关于用于对在第二模式下停止的第一马达2的启动进行判定的要求驱动力的阈值，被设定于与在第二模式下成为驱动力源的第二马达的最大驱动力相比靠低驱动力一侧。
[°°52]说明该阈值与第二马达3的最大驱动力的偏差，在为了增大车辆驱动力而启动第一马达2的情况下，会产生由数据处理和/或控制信号输出等引起的不可避免的延迟和/或由使驱动力变化相对于目标值延迟变化的缓变化处理或延迟处理引起的延迟等。即，第一马达2的实际驱动力成为在启动时的过渡状态下相对于目标值小的驱动力。为了用第二马达3补充这种第一马达2的驱动力不足，以在能够由第二马达3输出的驱动力有余量的状态下开始启动第一马达2的方式设定上述偏差。该偏差即使是最小，也为在第一马达2的驱动力增大的延迟被消除的时间点第二马达3的驱动力成为最大值程度的大小。
[0053]因而，第一马达2的驱动力的上升延迟越大，则越大地设定上述偏差，能够通过试验和/或模拟等预先设定其大小。因此，图14可以说是决定各模式的区域A1、A2的映射。此夕卜，上述偏差越大，则尽管能够用第二马达3来行驶，但利用两个马达2、3行驶的区域也会变为越大，根据驱动力这一点，会产生不必要地启动第一马达2的状态。在这种状态下，要考虑电损耗增大这一情况。因而，关于上述偏差，优选在能够用第二马达3补充第一马达2启动时的延迟的范围内将上述偏差设定为小的偏差。
[0054]此外，在作为本发明的对象的车辆为双马达型混合动力车的情况下，车辆Ve也可以是具备上述图11示出的动力传动系以外的动力传动系的混合动力车。也可以是例如图15所示具有将第二马达3连结于后轮5r侧的差动齿轮16r中的齿圈17r的结构的动力传动系的混合动力车辆。具有图15示出结构的车辆Ve在第二模式下成为后轮驱动车，在第一模式下成为四轮驱动车。
[0055]接着，说明在以上述第二模式行驶的状态下通过踩下加速踏板(未图示)等增大要求驱动力，随之启动第一马达2而切换为第一模式的情况下的控制。图1是用于说明本发明的实施例中的控制的一例的流程图，在上述车辆Ve为准备好(Ready On)的情况下或正在行驶的情况下执行。首先，判断是否进行使发动机I停止运行的EV行驶(步骤SI)。可以根据对发动机1、变换器6或电力转换器7的指令信号进行该判断，或可以通过判断进行要求驱动力小等的EV行驶的条件是否成立来进行该判断。
[0056]在由于未进行EV行驶而在步骤SI中作出否定判断的情况下，不特别进行控制而暂时结束图1的例程。与此相对，在由于是EV行驶期间而在步骤SI中作出肯定判断的情况下，判断要求驱动力H)是否变得大于启动第一马达(MG1)2的阈值Fth(步骤S2)。可以通过根据加速踏板开度Acc和车速V决定驱动力的映射，求出要求驱动力H)。另外，阈值Fth为在图14中用线Lth表示的值，是关于驱动力的阈值，在设计上能够预先决定。如上所述，将阈值Fth设定为比能够用第二马达3输出的最大驱动力小的值。因而，在本发明的实施例中，在要求驱动力H)小于第二马达3的最大驱动力的状态下，启动第一马达2而将该驱动力附加于用于行驶的驱动力。
[0057]在由于要求驱动力FD为阈值Fth以下而在步骤S2中作出否定判断的情况下，不特别进行控制而暂时结束图1的例程。与此相反地，在由于要求驱动力ro超出阈值Fth而在步骤S2中作出肯定判断的情况下，计算出第一马达2要输出的驱动力(MGl驱动力)(步骤S3)。在该情况下，车辆以第二模式行驶，第二马达3输出划定第二模式的区域A2的上述阈值Fth的驱动力，因此能够将要求驱动力FD减去上述阈值Fth而求出第一马达2应输出的驱动力Fmgl。在启动第一马达2而增大其驱动力的情况下，实施控制指令值的缓变化处理和/或延迟处理(或平滑处理(rounding process)或一次延迟处理等)，以避免驱动力急变(剧变)或使对于目标值的追随性良好等。因而，在步骤S3中计算出第一马达2的目标驱动力，对该目标驱动力实施缓变化处理等之后的驱动力成为设定实际驱动力的指令驱动力Fmgl’。此外，在以下说明中，关于第一马达2的驱动力，有时总称目标驱动力和指令驱动力而用“Fmgl”的附图标记表示。
[0058]接着，计算出第二马达3的驱动力(步骤S4)。在上述现有技术中，在单马达模式下输出驱动力的马达的驱动力达到最大值之后启动其他马达而用该其他马达补充驱动力不足，因此在这种以往控制中，没有使在单马达模式下使用的马达的驱动力从最大值变化的余地。与此相对，在本发明的实施例中，在第二马达3的驱动力相对于其最大值有余量的状态下启动第一马达2，因此能够根据第一马达2的驱动力使第二马达3的驱动力变化。因此，在步骤S4中，根据基于在步骤S3中计算出的第一马达2的驱动力Fmgl的上述指令驱动力Fmgl’和要求驱动力H)，计算出第二马达3的驱动力Fmg2。具体地说，将要求驱动力FD减去第一马达2的指令驱动力Fmgl’而求出第二马达3的驱动力Fmg2。控制各马达2、3(步骤S5)以输出这样求出的驱动力Fmg 1、Fmg2，之后，暂时结束图1的例程。
[0059]图2是示意性地示出与基于上述控制的各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2的要求驱动力FD相应的变化的时间图。在本发明的实施例中，将在第二模式中判断第一马达2的启动的上述阈值Fth设定为小于第二马达3的最大驱动力Fmg2max的值，因此在还能够增大第二马达3的驱动力的时间点tl要求驱动力H)超出阈值Fth，在该时间点tl开始进行启动第一马达2的控制。
[0000]在上述步骤S3中计算出的第一马达2的驱动力Fmgl为要求驱动力FD与阈值Fth的差。与此相对，在紧接着启动第一马达2之后，通过上述不可避免的延迟、缓变化处理或延迟处理，如图2的虚线所示，实际第一马达2的驱动力相对于要求驱动力H)延迟地增大。即，仅是将时间点tl的第二马达3的驱动力Fmg2附加关于第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl’，车辆Ve的驱动力不会满足要求驱动力H)。然而，在本发明的实施例中，第二马达3所输出的驱动力Fmg2未达到最大驱动力，而还有余地，因此第二马达3输出驱动力Fmg2，以补充第一马达2的驱动力Fmgl由所谓上升延迟引起的不足。这是由于，在上述步骤S4中，根据伴随着上升延迟的关于第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl’与要求驱动力H)的偏差，设定第二马达3的驱动力Fmg2。因而，根据本发明的实施例中的控制装置，在从第二模式切换为第一模式时，所启动的第一马达2的驱动力Fmgl的增大即使存在延迟，也能够输出对于要求驱动力不会不足的驱动力(Fmgl+Fmg2)。
[0061]第一马达2的驱动力Fmgl逐渐增大而达到其目标值(时间点t2)。该目标值为要求驱动力H)与阈值Fth的差。在该时间点t2，有时要求驱动力H)会超出第二马达3的最大驱动力Fmg2max。然而，第二马达3的最大驱动力Fmg2max与阈值Fth的偏差被设定为大于消除第一马达2的驱动力Fmgl的延迟的时间点t2的要求驱动力FD与第二马达3的最大驱动力Fmg2max的差，因此在该时间点t2，也能够用第二马达3的驱动力Fmg2补充由上升延迟引起的第一马达2的驱动力Fmgl的不足部分。在时间点t2以后，第一马达2的驱动力Fmgl不会延迟于要求驱动力FD的变化而增大。因而，能够利用两个马达2、3来输出与要求驱动力FD相应的驱动力。
[0062]此外，在图2中同时示出将表示第一马达2的驱动力Fmgl的变化的曲线平行移动到表示第二马达3的最大驱动力Fmg2max的线的上侧的状态。这样平行移动的线为各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2的合计值，该合计值处于表示要求驱动力FD的线的上侧(高驱动力侧)，根据该情况，能够充分满足要求驱动力FD这一状况也是清楚的。换言之，将上述偏差设定为能够创造这种状态的值。另外，上述平行移动的线与表示要求驱动力H)的线的差相当于各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2的余量部分。
[0063]进一步，在图2中用单点划线同时示出在要求驱动力H)达到第二马达3的最大驱动力Fmg2max之后启动第一马达2的现有例。该单点划线表示各马达2、3的驱动力?11^1、?11^2的合计值，根据处于表示要求驱动力H)的线的下侧这一情况可知，无法充分满足要求驱动力FD，因此在第二模式切换为第一模式的过渡时驱动力会暂时降低。
[0064]这样，在本发明的实施例的控制装置中，在从利用第二马达3行驶的第二模式切换为利用两个马达2、3行驶的第一模式的情况下，即使所启动的第一马达2的驱动力Fmgl的驱动存在延迟，由于在要求驱动力H)小于第二马达3的最大驱动力Fmg2max的时间点执行第一马达2的启动，因此也能够避免或抑制以下状况:在切换模式的过渡状态下驱动力变得不足，随之驾驶性能变差等状况。
[0065]接着，说明本发明的其他实施例。在本发明的实施例的控制装置中，在从利用一个马达行驶的模式切换为利用两个马达行驶的模式的情况下，将比已经作为驱动力源而工作的马达的最大驱动力小的驱动力作为阈值，执行马达的启动。因而，在由温度低或海拔高度高等而电压上升受到限制的情况下，已经作为驱动力源而进行工作的马达的最大驱动力被限制为与没有升压限制的情况相比小的驱动力。随之，上述阈值Fth也被限制为小的值。当阈值Fth被设定为小的值时，在要求驱动力ro不成为在上述实施例中说明过的要求驱动力那样大的时间点，也启动第一马达2而切换为第一模式。而且，为了充分满足驱动力的需求而增大第一马达2的驱动力Fmgl。然而，在图11、图15示出的结构中，第一马达2主要被使用于控制发动机I的转速，因此用于传递第一马达2的转矩的齿轮、旋转轴或其轴承等驱动部件构成为适合于控制发动机转速时的驱动力。与此相对，在第一模式下第一马达2为了行驶而输出的驱动力变得大于控制发动机转速时的驱动力，因此，当第一马达2输出大的驱动力以满足上述要求驱动力时，传递第一马达2的驱动力的传动路径上的驱动部件的耐久性有可能降低。因此，本发明所涉及的控制装置构成为执行以下说明的控制。
[0066]本发明的实施例中的控制装置构成为，在从第二模式切换为第一模式的情况下，在第二马达3的驱动力Fmg2达到最大值之前启动第一马达2，因而，在启动第一马达2之后，在满足要求驱动力FD的范围内，能够适当地增减各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2。图3示出的控制例为具有以下结构的示例:利用这种驱动力控制的自由度，降低第一马达2以大驱动力进行工作的频率。
[0067]在图3中，首先判断是否为EV行驶期间(步骤S10)。这是与上述图1示出的步骤SI同样的控制。在步骤SlO中作出否定判断的情况下，不特别进行控制而暂时结束图3示出的例程。与此相对，在步骤SlO中作出肯定判断的情况下，获取升压电压限制值vhlim(步骤Sll)。如参照图12说明的那样，通过电压转换器7使蓄电装置8的电压上升而从变换器6提供给各马达2、3。为了保护电压转换器7，在低温时、海拔高度高的高地等情况下，限制该升压电压。在步骤Sll中，根据基于检测出的温度T和/或海拔高度等决定升压电压的映射，获取升压电压限制值vhlim。
[0068]接着，根据升压电压限制值vhlim和车速V，计算出启动第一马达2而开始附加驱动力的阈值Fth和第一马达2的驱动力限制值(MGl驱动力限制值)(步骤S12)。关于升压电压限制值vhlim，温度越低、另外海拔高度越高，则越限制为低电压，当该升压电压受到限制时，根据电压限制第二马达3能够输出的最大驱动力Fmg 2max。与此相对，考虑第一马达2的驱动力的上升延迟，将阈值F th设定为比第二马达3的最大驱动力Fmg2max小的值。因而，根据升压电压限制值vhlim决定第二马达3的最大驱动力Fmg2max，因此，能够根据该最大驱动力Fmg2max，决定阈值F th。
[0069]另外，升压电压的限制越大，则第一马达2的驱动力的限制越大。即，升压电压越低，则使第一马达2的驱动力Fmgl越小。这是为了降低对第一马达2施加大负荷的频率。因而，能够通过试验和/或模拟等预先决定升压电压与第一马达2的驱动力Fmgl的关系，图4示出其一例。在在此示出的示例中，将第一马达2的驱动力(转矩)设定为在高转速(高车速)侧逐渐变小、并且升压电压vhlim越低则(升压限制越大)则越小。即，升压电压越受限制，则第一马达2的工作点越被设定于低输出侧，随之，升压电压越受限制，则第一马达2的驱动力(转矩)成为越小的值。
[0070]判断要求驱动力FD是否变得大于在步骤S12中计算出的阈值Fth(步骤S13)。这是与上述图1示出的步骤S2同样的判断步骤。因而，在图3示出的控制例中，在步骤S13中作出否定判断的情况下，暂时结束图3的例程。另外，在步骤S13中作出肯定判断的情况下，计算出第一马达2的驱动力FmgI (步骤S14)。在该步骤S14中，与上述图1示出的步骤S3同样地，将要求驱动力FD减去上述阈值F th而计算出第一马达2的驱动力Fmg I。
[0071 ] 判断在步骤S14中计算出的第一马达2的驱动力Fmgl是否大于在步骤S12中计算出的第一马达2的驱动力限制值(MGl驱动力限制值)(步骤S15)。这是为了限制第一马达2的驱动力。因而，在步骤S15中作出肯定判断的情况下，第一马达2应输出的驱动力Fmgl或第一马达2的驱动力的控制量被设为上述驱动力限制值(MGl驱动力限制值)(步骤S16)。另外，在步骤S15中作出否定判断的情况下、S卩在步骤S14中计算出的第一马达2的驱动力Fmgl为驱动力限制值(MGl驱动力限制值)以下的情况下，作为第一马达2应输出的驱动力Fmgl或第一马达2的驱动力的控制量，采用在步骤S14中计算出的驱动力Fmg I。
[0072]被限制为上述驱动力限制值(MGl驱动力限制值)的第一马达2的驱动力Fmgl被确定为第一马达2应输出的驱动力，或由于为驱动力限制值(MGl驱动力限制值)以下而未受限制的第一马达2的驱动力Fmgl被确定为第一马达2应输出的驱动力(步骤S17)。然后，对被确定的驱动力Fmgl实施缓变化处理或延迟处理。该缓变化处理或延迟处理为与上述图1示出的步骤S3中的处理同样的处理，实施这种处理后的驱动力成为指令驱动力Fmgl’。之后，与图1示出的控制例中的步骤S4和步骤S5同样地，通过从要求驱动力H)减去关于第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl’，计算出第二马达2的驱动力Fmg2(步骤S18)，控制各马达2、3的驱动力Fmg1、Fmg2 (步骤S19)。
[0073]在上述图3示出的控制例中，在升压电压受限制的情况下，上述阈值Fth成为比升压电压未受限制的情况下小的值，因此在用第二模式行驶期间，在要求驱动力ro小的状态下启动第一马达2，将第一马达2作为输出用于行驶的驱动力的马达而使用的频率增大。然而，第一马达2应输出的驱动力Fmgl根据升压电压的限制值而被限制为小的驱动力，因此能够抑制对第一马达2施加的负荷，另外能够降低施加大负荷的频率。因此，能够提高第一马达2和/或构成传递第一马达2的转矩的传动路径的部件等的耐久性，或能够抑制耐久性降低。
[0074]进一步，在图3示出的控制例中，也从要求驱动力H)减去第一马达2的所确定的驱动力Fmgl而求出第二马达3的驱动力Fmg2，因此如果第一马达2所输出的驱动力Fmgl受限制而成为小值，则第二马达3输出驱动力，以补充第一马达2的驱动力Fmgl的降低。即，在本发明的实施例中的控制装置中，在要求驱动力FD增大至第二马达3的最大驱动力Fmg2max之前启动第一马达2而切换为第一模式，因此能够适当地设定各马达2、3应输出的驱动力的分担，以满足要求驱动力H)。有效利用这种功能，能够用第二马达3补充第一马达2的驱动力的不足部分。其结果，能够实现相对于要求驱动力FD不会发生过量或不足的驱动力的设定以及维持耐久性的兼顾。
[0075]关于马达2、3的驱动力，不仅根据上述升压电压而受到限制，有时还根据能够从蓄电装置8输出的电力Wout受到限制。本发明的实施例中的控制装置能够构成为，在因能够从蓄电装置8输出的电力Wout为低温这一情况和/或充电余量(SOC)降低等情况而受到限制的情况下，进行以下说明的控制。图5是用于说明其控制例的流程图，该控制例也可以与上述图1、图3示出的控制分开地执行或组合地执行或并行执行。在图5中，首先判断是否为EV行驶期间(步骤S21)。能够与上述图3示出的步骤SlO中的判断同样地进行该判断。在该步骤S20中作出否定判断的情况下，不特别进行控制而暂时结束图5示出的例程。与此相对，在步骤S20中作出肯定判断的情况下，判断要求驱动力FD是否变为大于启动第一马达2的阈值Fth(步骤S21)。能够与上述图1示出的步骤S2、图3示出的步骤S13中的判断同样地进行该步骤S21中的判断。
[0076]在步骤S21中作出否定判断的情况下，不特别进行控制而暂时结束图5的例程。与此相对，在步骤S21中作出肯定判断的情况下，与图3示出的控制例同样地，通过从要求驱动力H)减去上述阈值Fth，计算出第一马达2的驱动力Fmgl (步骤S22)。接着，获取能够从蓄电装置8输出的电力的限制值、换言之受限制的电力值Wout(步骤S23)。可以根据蓄电装置8的电压、温度、充电余量(SOC)等，通过以往公知的方法检测出该电力值Wout。
[0077]如果上述电力值Wout受限制，则第一马达2能够输出的驱动力Fmgl受限制，因此，计算出该第一马达2的驱动力Fmgl的限制值(MGl驱动力限制值)(步骤S24)。通过从该时间点的电力值Wout下的最大驱动力减去上述阈值Fth，计算出该限制值(MGl驱动力限制值)。通过将电力值Wout除去车速V，计算出该最大驱动力。
[0078]这样，在计算出第一马达2的驱动力Fmgl的限制值(MGl驱动力限制值)之后，执行与上述图3示出的控制例同样的控制。即，判断在步骤S22中计算出的第一马达2的驱动力Fmgl是否大于在步骤S24中计算出的第一马达2的驱动力限制值(MGl驱动力限制值)(步骤S25)。在步骤S22中计算出的驱动力Fmgl大于在步骤S24中计算出的驱动力限制值的情况下，驱动力限制值被设为第一马达2的驱动力Fmgl (步骤S26)，如果在步骤S22中计算出的驱动力Fmg I为在步骤S24中计算出的驱动力限制值以下，则在步骤S22中计算出的驱动力被设为第一马达2的驱动力Fmgl。这些某一驱动力被确定为第一马达2的驱动力Fmgl (步骤S27)，对所确定的驱动力Fmgl实施缓变化处理或延迟处理，实施这种处理后的驱动力被设为指令驱动力Fmgl’。并且，通过从要求驱动力FD减去关于第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl，，计算出第二马达2的驱动力Fmg2(步骤S28)，控制各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2(步骤S29)。
[0079]在该图5示出的控制例中，也在第二马达3的驱动力Fmg2达到上限之前启动第一马达2而从第二模式切换为第一模式。因而，能够对各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2进行大小控制。因此，在从蓄电装置8输出的电力值Wout受限制的情况下，限制第一马达2的驱动力Fmgl而抑制电力消耗，因此能够使电力收支平衡。同时，抑制第一马达2输出用于行驶的大驱动力的频率，与进行上述图3示出的控制的情况同样地，能够抑制耐久性的降低或能够实现耐久性的提高。另外，即使限制第一马达2的驱动力Fmgl，由于通过第二马达3输出由该限制引起的驱动力的不足部分，因此也能够满足要求驱动力FD而不会发生过量或不足，能够避免或抑制驾驶性能变差等。
[0080]说明本发明的又一其他实施例。本发明的实施例中的控制装置在从第二模式切换为第一模式的情况下，在第二模式下作为驱动力源而工作的第二马达3的驱动力Fmg2达到上限之前启动第一马达2。换言之，在一方的马达的驱动力未受限制的状态下启动另一方的马达。因此，在从第二模式切换为第一模式的过渡时，也能够适当地设定各马达的工作点(转速和驱动力或转矩)。图6示出的控制例是构成为利用能够适当地设定上述各马达的工作点的特性来提高能量效率的示例。
[0081]在图6中，首先，判断是否为EV行驶期间(步骤S30)。能够与上述图1的步骤S1、图3的步骤S1、图5的步骤S20的判断同样地进行该判断。在该步骤S30中作出否定判断的情况下，暂时结束图6的例程。与此相对，在步骤S30中作出肯定判断的情况下，算出能够满足关于驱动力的需求、并且损耗成为最小的各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2(步骤S31)。各马达2、3能够输出的驱动力与转速(车速)的关系作为马达规格在设计上已决定，并且各运行点(工作点)处的由摩擦和/或焦耳损耗等引起的动力损耗(能量损耗)根据机构和/或电路的结构决定，因此能够作为映射预先准备关于各马达2、3的与驱动力和/或转速相应的损耗。同样地，能够预先准备关于上述电力转换器7和/或变换器6的损耗映射。因而，根据车速V和要求驱动力FD，从这些映射中求出满足要求驱动力FD并且损耗为最小的各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2。在图7的(a)中示意性地示出关于第一马达2的损耗(包含变换器损耗)的映射的一例，在图7的(b)中示意性地示出关于第二马达3的损耗(包含变换器损耗)的映射的一例。
[0082]对这样计算出的第一马达2的驱动力实施缓变化处理或延迟处理而确定第一马达2的驱动力Fmgl (指令驱动力Fmgl，)(步骤S32)。另外，通过从要求驱动力FD减去关于所确定的该第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl’，计算并确定第二马达3的驱动力Fmg2(步骤S33)。这些步骤S32和步骤S33的控制与上述图3示出的控制中的步骤S17和步骤S18相同，并且与图5示出的控制中的步骤S27和步骤S28相同。
[0083]接着，决定输出计算出的各驱动力Fmgl、Fmg2所需并且损耗为最小的升压目标电压(步骤S34)。可以根据各驱动力Fmgl、Fmg2和上述升压损耗映射进行该控制。然后，控制各马达2、3和电力转换器7，以进行计算出的各驱动力Fmgl、Fmg2和升压(步骤S35)。在图8中示意性地示出升压损耗映射的一例。
[0084]因而，在构成为进行图6示出的控制的情况下，有效利用在从第二模式切换为第一模式时在满足要求驱动力H)的范围内能够适当地控制各马达2、3的驱动力Fmgl、Fmg2这一手段，能够在能量效率良好的状态下使各马达2、3和电力转换器7进行工作。即，根据本发明的实施例中的控制装置，能够有效利用电力，延长能够进行EV行驶的距离。在混合动力车中，能够提高燃料效率。
[0085]此外，在图6示出的控制例中，在EV行驶期间逐次计算各马达2、3的驱动力Fmg1、Fmg2。因此，对控制装置的运算处理负荷增大，并且所存储的数据量、用于制作该数据的工时增大。为了未然地消除这种问题，将本发明的实施例中的控制装置构成为执行图9示出的控制即可。
[0086]图9示出的控制例是构成为代替逐次计算各马达2、3的驱动力而预先准备映射并根据该映射求出各马达2、3的驱动力Fmg 1、Fmg2的示例。因而，图9的控制例是图6示出的各步骤中变更了步骤S31而得到的示例，图9示出的其他控制步骤与图6示出的控制是同样的。即，在由于是EV行驶期间而在步骤S30中作出肯定判断的情况下，根据当前时间点的车速V和要求驱动力FD以及映射，求出第一马达2的驱动力Fmgl (步骤S311)。
[0087]在图10中示意性地示出该映射的一例。如上所述，各马达2、3的驱动力与转速(车速)的关系根据马达规格而决定，并且能量损耗根据机构、电路结构等而决定。因而，在预定的车速V下满足预定要求驱动力、且能量效率良好的各马达2、3的驱动力按车速V和/或要求驱动力来预先求出，并能够作为映射而加以准备。图10示出的映射是关于这样求出的第一马达2要分担的驱动力的映射，构成为将车速V和要求驱动力H)作为参数而求出第一马达2的驱动力Fmgl。
[0088]在如上所述那样计算出第一马达2的驱动力Fmgl之后，与上述图6示出的控制例同样地，确定第一马达2的驱动力(步骤S32)，根据关于所确定的该第一马达2的驱动力Fmgl的指令驱动力Fmgl’和要求驱动力FD，计算出第二马达3的驱动力Fmg2(步骤S33)，根据这些驱动力Fmgl，、Fmg2决定升压目标电压(步骤S34)，控制各马达2、3和电力转换器7，以进行计算出的各驱动力Fmgl，、Fmg2和升压(步骤S35)。
[0089]因而，在构成为进行图9示出的控制的情况下，除了与在构成为执行上述图6示出的控制的情况下得到的作用、效果相同的作用、效果以外，由于运算量减少，因此还能够减轻对控制装置的运算处理负荷。
[0090]此外，在为了从第二模式切换为第一模式而启动第一马达2的情况下，在本发明的实施例中的控制装置中，能够适当地控制两个马达2、3的驱动力Fmg1、Fmg2，另外，能够预先求出各效率良好的工作点。因而，作为映射而准备的数据并不限于第一马达2的驱动力，也可以是第一马达2的输出和/或转矩、第二马达3的输出和/或转矩或驱动力、第一马达2的驱动力相对于车辆最大驱动力的比例即第一马达2的驱动力分担率、第二马达3的驱动力相对于车辆最大驱动力的比例即第二马达3的驱动力分担率等。另外，用于求出这些的参数也可以代替车速V而是车辆Ve中的传动轴(未图示)的转速、第二马达3的转速、第一马达2的转速等，进一步，也可以代替要求驱动力H)而是要求传动轴转矩、加速踏板开度Acc、要求驱动力相对于车辆最大驱动力的比例即负荷率等。
[0091 ]另外，本发明的控制装置也可以构成为分开地执行上述控制例，或也可以构成为在相互不矛盾的范围内同时或组合地执行上述各控制例。
【主权项】
1.一种车辆的控制装置，上述车辆具备第一马达和第二马达这至少两个马达来作为驱动力源，并且，能够根据要求驱动力来对第一模式和第二模式进行选择，上述第一模式是利用上述第一马达和上述第二马达这两个马达的驱动力来行驶的模式，上述第二模式是利用上述第二马达的驱动力来行驶的模式，上述控制装置的特征在于， 上述控制装置构成为:在以上述第二模式行驶的状态下上述要求驱动力超过预先确定的阈值的情况下，启动上述第一马达而切换为上述第一模式， 上述阈值被设定为比以上述第二模式行驶时输出驱动力的上述第二马达能够输出的最大驱动力小的值。2.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述车辆具备升压器，该升压器使施加于上述各马达的电压升压， 上述控制装置构成为:由上述升压器进行的上述电压的升压受到限制而能够施加于上述各马达的最大电压越低，则将上述第一马达能够输出的驱动力限制为越小的驱动力。3.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述车辆具备升压器，该升压器使施加于上述各马达的电压升压， 在由上述升压器进行的上述电压的升压受到限制的情况下，上述阈值被设定为比由上述升压器进行的上述电压的升压未受到限制的情况下的该阈值小的值。4.根据权利要求1?3中任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述车辆具备蓄电装置，该蓄电装置对上述各马达供给电力， 上述控制装置构成为: 求出上述蓄电装置能够输出的最大电力， 在上述最大电力被限制为低电力的情况下，将上述第一马达能够输出的驱动力限制为比没有限制上述最大电压的情况下的上述第一马达能够输出的驱动力小的值。5.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述控制装置构成为: 在启动上述第一马达而上述两个马达输出驱动力的情况下， 基于预先确定的映射求出上述第一马达的驱动力， 根据基于上述映射而求出的上述第一马达的驱动力和上述要求驱动力，求出上述第二马达的驱动力。6.根据权利要求5所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述映射包括确定了上述第一马达的输出与能量损耗的关系的映射以及确定了由上述第一马达和上述第二马达输出与上述要求驱动力相当的驱动力时的上述第一马达所分担的驱动力的映射中的任一个。7.根据权利要求1?6中任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述控制装置构成为: 上述第一马达被控制为上述第一马达的驱动力相对于上述要求驱动力的增大延迟地增大， 上述第二马达输出因上述第一马达的驱动力相对于上述要求驱动力的增大延迟地增大而不足的驱动力。
【文档编号】B60K6/445GK106080588SQ201610226976
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月13日 公开号201610226976.X, CN 106080588 A, CN 106080588A, CN 201610226976, CN-A-106080588, CN106080588 A, CN106080588A, CN201610226976, CN201610226976.X
【发明人】平井诚, 鸳海恭弘, 青木孝典, 鉾井耕司
【申请人】丰田自动车株式会社