车辆的控制装置和控制方法 【技术领域】
本发明涉及车辆的控制， 更具体地涉及混合动力车辆的控制。背景技术 作为现有技术， 已知一种混合动力车辆， 其借助于发动机和电机中的至少一者的 动力来行驶。 通常， 在该混合动力车辆中， 用于向电机供给电力的电池的蓄电量被保持在预 定范围内。例如， 当电池的蓄电量等于或小于该预定范围的下限时， 发动机被强制驱动。利 用使用发动机的驱动力产生的电力对电池充电。因此， 电池的蓄电量恢复。
但是， 当发动机刚被启动以对电池充电时， 出现诸如排放性能恶化之类的不便， 因 为发动机和用于净化发动机排气的催化剂还没有升温 ( 预热 )。因而， 发动机、 催化剂等需 要在发动机启动之前进行升温。日本专利申请公报 No.2003-269208(JP-A-2003-269208) 中公开了与这种升温有关的技术。
日本专利申请公报 No.2003-269208(JP-A-2003-269208) 中公开的控制装置安装 在借助于发动机和电机中的至少一者的驱动力来行驶的混合动力车辆中， 并且当电池的蓄 电量等于或小于下限时发动机被驱动以对用于向电机供给电力的电池充电。 当电池的蓄电 量等于预定值——其大于所述下限——时， 该控制装置通过加热器预先加热发动机和催化 剂。因而， 由于当发动机启动时发动机和催化剂已经被升温， 所以能防止排放性能的恶化。 因此， 车辆能够适当地行驶。
同时， 近期开发了一种装备有电池的混合动力车辆 ( 下文也称为 “插电式混合动 力车辆” )， 该电池向电机供给电力并且能够使用来自车辆外部的电源例如家用电源等的电 力充电。
来自家用电源的电力由电力公司等有效地产生。 因此， 一般来说， 插电式混合动力 车辆设计成优先使用电池的电力来行驶。
例如， 插电式混合动力车辆的行驶模式被设定为车辆优先仅借助于电机的动力来 行驶的模式 ( 下文也称为 “电量耗尽模式 (CD 模式 )” ) 直到电池的蓄电量小于下限。当电 池的蓄电量小于下限时， 进行向车辆使用发动机的动力和电机的动力来行驶的模式 ( 下文 也称为 “电量维持模式 (CS 模式 )” ) 的转换。
在该插电式混合动力车辆中， 当发动机在向 CS 模式转换期间在未使催化剂升温 的情况下启动时， 担心排放性能会恶化。因此， 在向 CS 模式转换之前在 CD 模式期间使催化 剂升温， 并由此确保在向 CS 模式转换期间的排放净化性能。但是， 在车辆设计成使用发动 机排气使催化剂升温的情况下， 为了在 CD 模式期间使催化剂升温需要启动发动机。电池的 放电量由于发动机的这种启动而减少。因而， 在 CD 模式下的实际行驶距离比用户所认识的 距离长， 并且用户有不协调感。
发明内容
本发明在插电式混合动力车辆中提供一种控制装置和一种控制方法， 其能够确保在从 CD 模式向 CS 模式转换期间的排放净化性能而不会导致用户有不协调感。
本发明的第一方面涉及一种车辆的控制装置， 所述车辆包括内燃机、 用于净化所 述内燃机的排气的催化剂、 利用来自所述车辆外部的电源的电力充电的蓄电装置以及由 所述蓄电装置的电力驱动的旋转电机， 并且所述车辆具有第一模式和第二模式作为行驶模 式， 在所述第一模式中， 所述车辆原则上在所述内燃机停止的情况下借助于所述旋转电机 的动力来行驶， 以便对所述蓄电装置的电力的消耗给予比其保存更高的优先， 在所述第二 模式中， 所述车辆在所述内燃机根据需要而运转的情况下借助于所述内燃机的动力和所述 旋转电机的动力来行驶， 以便对所述蓄电装置的电力的保存给予比其消耗更高的优先。该 控制装置包括控制部以及计算部， 当在所述第一模式期间满足关于所述催化剂的升温的预 定条件时， 所述控制部即使在所述第一模式中也根据要求放电量来执行间歇控制以使所述 内燃机间歇地运转， 所述要求放电量即要从所述蓄电装置放电的电力量， 当在所述第一模 式期间执行所述间歇控制时， 所述计算部基于所述内燃机的温度来计算所述要求放电量。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述车辆还可包括检测用于所述内燃机的 冷却剂的温度的传感器， 并且所述计算部可计算所述要求放电量， 使得随着用于所述内燃 机的所述冷却剂的温度下降， 在所述第一模式期间的所述间歇控制使所述内燃机更易于运 转。 在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述控制部可当在所述第一模式期间执行 所述间歇控制时通过将所述车辆行驶所需的电力减去所述要求放电量而算出的要求电力 大于第一阈值时使所述内燃机运转， 并且当所述要求电力小于比所述第一阈值小的第二阈 值时使所述内燃机停止， 并且所述计算部可将所述要求放电量计算为随着所述内燃机的温 度下降而减小的值。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 在所述内燃机通过所述第一模式期间的所 述间歇控制而处于运转中的情况下， 当所述内燃机持续运转的时间比预定时间短时， 所述 控制部可使所述内燃机继续运转而不是使所述内燃机停止。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述计算部可基于所述内燃机的温度和在 所述第一模式期间所述内燃机的累计运转时间来计算所述要求放电量。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述计算部可计算所述要求放电量， 使得 随着所述内燃机的温度下降并且随着所述累计运转时间减少， 所述第一模式期间的所述间 歇控制使所述内燃机更易于运转。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述车辆可在所述蓄电装置的蓄电量小于 下限之前在所述第一模式下行驶， 并且在所述蓄电装置的蓄电量小于所述下限之后在所述 第二模式下行驶， 并且所述预定条件可为如下条件 ： 所述内燃机响应于所述蓄电装置的蓄 电量降至低于比所述下限大预定量的量而运转以完成用于使所述催化剂升温的控制。
在根据本发明的该方面的控制装置中， 所述车辆还可包括借助于所述内燃机的动 力产生用于对所述蓄电装置充电的电力的发电机， 并且所述第二模式可为如下模式 ： 使所 述内燃机运转以便使所述发电机产生用于将所述蓄电装置的蓄电量保持在预定范围内的 电力。
本发明的第二方面涉及一种车辆的控制方法， 所述车辆包括内燃机、 用于净化所 述内燃机的排气的催化剂、 能够利用来自所述车辆外部的电源的电力充电的蓄电装置以及
由所述蓄电装置的电力驱动的旋转电机， 并且所述车辆具有第一模式和第二模式作为行驶 模式， 在所述第一模式中， 所述车辆原则上在所述内燃机停止的情况下借助于所述旋转电 机的动力来行驶， 以便对所述蓄电装置的电力的消耗给予比其保存更高的优先， 在所述第 二模式中， 所述车辆在所述内燃机根据需要而运转的情况下借助于所述内燃机的动力和所 述旋转电机的动力来行驶， 以便对所述蓄电装置的电力的保存给予比其消耗更高的优先。 该控制方法包括 ： 当在所述第一模式期间满足关于所述催化剂的升温的预定条件时， 即使 在所述第一模式中也根据要求放电量来执行间歇控制以使所述内燃机间歇地运转， 所述要 求放电量即要从所述蓄电装置放电的电力量 ； 以及当在所述第一模式期间执行所述间歇控 制时， 基于所述内燃机的温度来计算所述要求放电量。
根据本发明的该方面的控制方法还可包括检测用于所述内燃机的冷却剂的温度， 以及计算所述要求放电量， 使得随着用于所述内燃机的所述冷却剂的温度下降， 在所述第 一模式期间的所述间歇控制使所述内燃机更易于运转。
根据本发明的该方面的控制方法还可包括在所述第一模式期间执行所述间歇控 制时， 当通过将所述车辆行驶所需的电力减去所述要求放电量而算出的要求电力大于第一 阈值时， 使所述内燃机运转， 当所述要求电力小于比所述第一阈值小的第二阈值时使所述 内燃机停止， 并且将所述要求放电量计算为随着所述内燃机的温度下降而减小的值。 根据本发明的该方面的控制方法还可包括在所述内燃机通过所述第一模式期间 的所述间歇控制而处于运转中的情况下， 当所述内燃机持续运转的时间比预定时间短时， 使所述内燃机继续运转而不是使所述内燃机停止。
根据本发明的该方面的控制方法还可包括基于所述内燃机的温度和在所述第一 模式期间所述内燃机的累计运转时间来计算所述要求放电量。
根据本发明的该方面的控制方法还可包括计算所述要求放电量， 使得随着所述内 燃机的温度下降并且随着所述累计运转时间减少， 所述第一模式期间的所述间歇控制使所 述内燃机更易于运转。
在根据本发明的该方面的控制方法中， 所述车辆可在所述蓄电装置的蓄电量小于 下限之前在所述第一模式下行驶， 并且可在所述蓄电装置的蓄电量小于所述下限之后在所 述第二模式下行驶， 并且所述预定条件可为如下条件 ： 所述内燃机响应于所述蓄电装置的 蓄电量降至低于比所述下限大预定量的量而运转以完成用于使所述催化剂升温的控制。
根据本发明， 在插电式混合动力车辆中， 能够在不导致用户有不协调感的前提下 确保在从第一模式 (CD 模式 ) 向第二模式 (CS 模式 ) 转换期间的排放净化性能。
附图说明 本发明的前述和 / 或其他目的、 特征和优点将从以下参考附图对本发明的示例性 实施例的说明而变得明显， 附图中使用同样的标号来表示同样的元件， 并且其中 ：
图 1 是示出安装有根据本发明的实施例的 ECU 的车辆的结构的视图 ；
图 2 是示出根据本发明的实施例的发动机和与该发动机相关的周边部件的视图 ；
图 3 是 ECU 的处理流程 (No.1) ；
图 4 是 ECU 的处理流程 (No.2) ；
图 5 是 ECU 的功能框图 ；
图 6 是 ECU 的处理流程 (No.3) ； 图 7 是示出发动机冷却剂温度与要求放电量之间的关系的映射图 ； 图 8 是 SOC 的正时图 ； 图 9 是 ECU 的处理流程 (No.4) ； 图 10 是 ECU 的处理流程 (No.5) ； 图 11 是示出发动机运转时间与要求放电量之间的关系的映射图 ； 图 12 是示出 SOC 与要求放电量之间的关系的映射图。具体实施方式
下文将参考附图说明本发明的实施例。在以下说明中， 同样的部件由同样的参考 标记表示。这些由相同的参考标记表示的部件在名称和功能上也是相同的。因此， 将不重 复这些部件的详细说明。
图 1 是示出安装有作为根据本发明的实施例的控制装置的电子控制单元 (ECU) 的 车辆 10 的结构的视图。车辆 10 是所谓的插电式混合动力车辆。也就是说， 车辆 10 是借助 于发动机 100 和第二电动发电机 (MG(2))300B 中的至少一者的动力来行驶的车辆， 并具有 行驶电池 310， 该行驶电池 310 向 MG(2)300B 等供电并且能够使用来自车辆外部的交流电源 19——例如家用电源等——的电力来充电。 除如上所述的发动机 100、 MG(2)300B 和行驶电池 310 外， 车辆 10 还包括动力分 割机构 200、 减速机 14、 逆变器 330、 升压转换器 320、 发动机 ECU 406、 MG_ECU 402、 HV_ECU 404 等。
动力分割机构 200 由包括太阳齿轮、 小齿轮、 行星架和齿圈的行星齿轮构成。 动 力 分 割 机构 200 将发动机 100 所产生的动 力分配 到 输出 轴 212 和 第 一电动 发 电机 (MG(1))300A。发动机 100、 MG(1)300A 和 MG(2)300B 经由动力分割机构 200 互相连结。因 此， 发动机 100、 MG(1)300A 和 MG(2)300B 各自的转速互相相关使得当转速中的两个被确定 时另一转速被确定。
减速机 14 将发动机 100、 MG(1)300A 和 MG(2)300B 所产生的动力传递到驱动轮 12， 并将驱动轮 12 的驱动传递到发动机 100、 MG(1)300A 和 MG(2)300B。
逆变器 330 在转换行驶电池 310 的直流电与 MG(1)300A 和 MG(2)300B 的交流电时 执行电流控制。
升压转换器 320 在行驶电池 310 与逆变器 330 之间执行电压转换。
发动机 ECU 406 控制发动机 100 的运转状态。MG_ECU 402 按照车辆 10 的状态来 控制 MG(1)300A、 MG(2)300B、 逆变器 330 和行驶电池 310 的充电 / 放电状态等。HV_ECU 404 互相管理和控制发动机 ECU 406、 MG_ECU 402 等， 并控制整个混合动力系统使得车辆 10 能 够更有效地行驶。
此外， 车辆 10 包括连接器 13 以及充电装置 11， 该连接器用于与连接到交流电源 19 的充电桨 ( 闸门 / 开关， paddle)15 连接， 该充电装置将经由连接器 13 供应的来自交流 电源 19 的电力转换成直流电并将该直流电输出到行驶电池 310。 充电装置 11 按照来自 HV_ ECU 404 的控制信号来控制行驶电池 10 充电的电力量。
在图 1 中， 各 ECU 是互相分开地构成的。但是， 这些 ECU 中的两个或更多个可以构
成为一体的 ECU。例如， 如图 1 中由虚线所示， MG_ECU 402、 HV_ECU 404 和发动机 ECU 406 可以设计为一体的 ECU 400。在以下说明中， MG_ECU 402、 HV_ECU 404 和发动机 ECU 406 将 被描述为 ECU 400 而不进行互相区分。
来自车速传感器 ( 未示出 )、 加速器开度传感器 ( 未示出 )、 节气门开度传感器 ( 未 示出 )、 MG(1) 转速传感器 ( 未示出 )、 MG(2) 转速传感器 ( 未示出 )、 发动机转速传感器 ( 未 示出 ) 和监视行驶电池 310 的状态 ( 电池电压值、 电池电流值、 电池温度等 ) 的监视单元 340 的信号被输入到 ECU 400。
当 MG(1)300A 或 MG(2)300B 起到电机的作用时， ECU 400 通过升压转换器 320 使 从行驶电池 310 放电的直流电力升压， 通过逆变器 330 将升压的直流电力转换成交流电力， 并且将交流电力供给到 MG(1)300A 和 MG(2)300B。
另一方面， 在对行驶电池 310 充电时， ECU 400 使 MG(1)300 借助于经由动力分割 机构 200 传递的发动机 100 的动力来发电， 或使 MG(2)300B 借助于经由减速机 14 传递的车 辆的行驶能量来发电。然后， ECU 400 通过逆变器 330 将 MG(1)300A 或 MG(2)300B 所产生 的交流电力转换成直流电力， 通过升压转换器 320 使该直流电力降压， 并且将降压的直流 电力供给到行驶电池 310。
此外， ECU 400 能通过借助于充电装置 11 将来自交流电源 19 的交流电力转换成 直流电并将该直流电也供给到行驶电池 310 来对行驶电池 310 充电。
将参考图 2 说明发动机 100 和与发动机 100 相关的周边部件。 在该发动机 100 中， 从空气滤清器 ( 未示出 ) 吸入的空气流经进气管 110 并被引入发动机 100 的燃烧室 102。 通过节气门 114 的操作量 ( 节气门开度 ) 来调节引入燃烧室 102 的空气量。节气门开度由 基于来自 ECU 400 的信号运转的节气门马达 112 控制。
喷射器 104 将储存在燃料箱 ( 未示出 ) 中的燃料喷入燃烧室 102。当通电时， 喷射 器 104 开启并朝燃烧室 102 喷射燃料。应注意， 燃料可从喷射器 104 喷入进气通路。
借助于通过来自 ECU 400 的控制信号来控制的点火线圈 106， 点燃从进气管 110 引 入的空气和从喷射器 104 喷射的燃料的混合物以进行燃烧。
在混合物燃烧后生成的排气经催化剂 140 排放到大气， 排气管 120 延伸经过该催 化剂 140。
催化剂 140 是执行净化排气中包含的排放物质 ( 诸如碳氢化合物、 一氧化碳、 氮氧 化物等有害物质 ) 的处理的三元催化剂。催化剂 140 促进碳氢化合物和一氧化碳的氧化反 应以及氮氧化物的还原反应。催化剂 140 具有促进氧化反应和还原反应的能力 ( 排气净化 能力 ) 随着催化剂 140 的温度下降而降低的特性。
来自发动机冷却剂温度传感器 108、 空气流量计 116、 进气温度传感器 118、 空燃比 传感器 122 和氧传感器 124 的信号被输入到 ECU 400。发动机冷却剂温度传感器 108 检测 发动机冷却剂的温度 ( 发动机冷却剂温度 )THw。空气流量计 116 检测进气量 ( 每单位时间 吸入发动机 100 的空气量 )Ga。进气温度传感器 118 检测进气的温度 ( 进气温度 )THa。空 燃比传感器 122 检测排气中的空气与燃料的比率。氧传感器 124 检测排气中的氧浓度。这 些传感器分别将指示检测结果的信号发送到 ECU 400。
基于从各传感器等发送的信号， ECU 400 控制点火线圈 106 以便获得适当的点火 正时， 控制节气门马达 112 以便获得适当的节气门开度， 或控制喷射器 104 以便获得适当的燃料喷射量。
此外， 在 ECU 400 内部设有存储部 430， 各种信息、 程序、 阈值、 映射图、 ECU 400 的 处理结果方面的数据等存储在该存储部中。
接下来将说明车辆 10 的行驶模式。车辆 10 是如上所述的插电式混合动力车辆， 并且设计成优先使用行驶电池 310 的电力来行驶。
车辆 10 具有电量耗尽模式 (CD 模式 ) 和电量维持模式 (CS 模式 ) 作为行驶模式。
CS 模式是车辆 10 借助于 MG(2)300B 和发动机 100 两者的动力来行驶 ( 下文也称 为 “HV 行驶” ) 的模式。在 CS 模式下， 由于对储存在行驶电池 310 中的电力的消耗给予比 其保存更高的优先， 所以执行用于根据需要使发动机 100 间歇地启动和停止的间歇控制。 更具体地说， 在 CS 模式下， 使 MG(1)300A 借助于发动机 100 的动力产生将表示行驶电池 31 的蓄电量的充电状态 (SOC) 保持在预定范围内所需的电力， 并且该电力被供给到行驶电池 310。
另一方面， CD 模式是车辆 10 优先借助于 MG(2)300B 的动力而不使用发动机 100 的 动力来行驶 ( 下文也称为 “EV 行驶” ) 的模式。在 CD 模式下， 由于对行驶电池 310 的电力 的消耗给予比其保存更高的优先， 所以 EV 行驶原则上在发动机 100 停止的情况下执行。但 是， 当执行后述的事先升温控制或在事先升温控制之后的间歇控制时， 发动机 100 即使在 CD 模式下也运转。应注意， 发动机 100 在不能单独通过 MG(2)300B 的动力来输出用户要求 的驱动力的情况下也运转。 图 3 是 ECU 400 在使车辆 10 以行驶模式——即前述 CS 模式和前述 CD 模式—— 中所选的行驶模式行驶的情况下的处理流程。该处理在预定周期重复执行。应注意， 图3 是在以下前提下作出的 ： 在 CD 模式下能够单独通过 MG(2)300B 的动力输出用户要求的驱动 力。
如图 3 中所示， ECU 400 基于来自监视单元 340 的信号等来计算行驶电池 310 的 SOC( 步骤 ( 下文缩写为 “S” )10)， 并判断 SOC 是否已下降到阈值 S1 以下 (S11)。
然后， 直到 SOC 降低到阈值 S1 以下为止 (S11 中 “否” )ECU 400 使车辆 10 在 CD 模 式下行驶 (S13)。应注意， 阈值 S1 被设定为很小的值。即， 由于行驶电池 310 使用来自由电 力公司等非常有效地发电的交流电源 19 的电力充电， 因此 ECU 400 对 EV 行驶给予优先直 到行驶电池 310 的电力几乎耗尽。
此外， ECU 400 判断在 CD 模式期间 SOC 是否小于阈值 S2( ＞ S1)(S14)。阈值 S2 是使直到向 CS 模式转换 ( 直到 SOC 下降到阈值 S1 以下 ) 在 CD 模式下的可能行驶距离等 于预定距离 ( 例如， 约 5km) 的值， 并通过实验等提前设定。
当在 CD 模式期间 SOC 小于阈值 S2(S14 中 “是” ) 并且在当前继续的 CS 模式期间 还没有执行事先升温控制 (S15 中 “否” ) 时， ECU 400 执行事先升温控制达预定时间 (S16)。 执行事先升温控制以提前使发动机 100 和催化剂 140 升温以准备向 CS 模式转换。在事先 升温控制中， 发动机 100 即使在 CD 模式下也启动。结果， 发动机 100 升温， 并且催化剂 140 通过发动机 100 的排气升温。在从事先升温控制开始起经过预定时间之后， 完成升温控制 以再次使发动机 100 停止。 应注意， 当在当前继续的 CS 模式期间已执行事先升温控制 (S15 中 “是” ) 时不执行事先升温控制。
为防止催化剂 140 的温度在事先升温控制之后再次降低， ECU 400 在事先升温控
制之后即使在 CD 模式期间也如 CS 模式下那样执行使发动机 100 间歇地启动和停止的间歇 控制 (S20)。
此后， 只要 SOC 降低到阈值 S1 以下 (S11 中 “是” )， ECU 400 就使行驶模式从 CD 模 式转换到 CS 模式以执行发动机 100 的间歇控制 (S12)。在这种向 CS 模式转换期间， 由于已 通过前述 S16 的处理 ( 事先升温控制 ) 和前述 S20 的处理 ( 间歇控制 ) 提前使发动机 100 和催化剂 140 升温， 所以有效地确保了排放净化性能。
因此， 在本发明的该实施例中， 不仅在 CS 模式期间， 而且在 CD 模式期间的事先升 温控制之后， 执行发动机 100 的间歇控制。
图 4 是在 CD 模式期间的事先升温控制后执行发动机 100 的间歇控制 ( 图 3 中 S20 的处理 ) 的情况下 ECU 400 的处理流程。
ECU 400 使用采用例如加速器开度和车速作为参数的映射图来算出驱动电力 Pdrive(S21)。驱动电力 ( 驱动功率 )Pdrive 是使车辆 10 使用驾驶者要求的驱动力行驶所 需的能量。
ECU 400 读出存储在存储部 430 中的要求放电量 Pout(S22)。要求放电量 Pout 是 从行驶电池 310 放电的电力的量。当要求放电量 Pout 为正值时， 意味着要从行驶电池 310 放电与要求放电量 Pout 的绝对值相对应的电力量。另一方面， 当要求放电量 Pout 为负值 时， 意味着要以与要求放电量 Pout 的绝对值相对应的电力量对行驶电池 310 充电。 要求放电量 Pout 由 ECU 400 通过另一处理提前算出然后存储在存储部 430 中。 根 据取决于是建立 CD 模式还是 CS 模式而有所不同的方法算出要求放电量 Pout。在 CS 模式 下， 主要基于行驶电池 310 的 SOC 来算出要求放电量 Pout。另一方面， 在 CD 模式下， 通过后 述图 6 中 S116 的处理来算出要求放电量。后面将详细说明这一点。
如以下示出的式 (1) 所示， ECU 400 将通过从驱动电力 Pdrive 减去要求放电量 Pout 而获得的值计算为要求电力 P(S23)。
要求电力 P ＝ ( 驱动电力 Pdrive)-( 要求放电量 Pout)…式 (1)
当要求电力 P 大于阈值 P1(S24 中 “是” ) 时， ECU 400 随即启动发动机 100(S25)。 应注意， 当发动机 100 已经运转时使发动机 100 继续运转。
另一方面， 当要求电力 P 小于阈值 P2(S24 中 “否” ， S26 中 “是” ) 时， ECU 400 在发 动机停止容许标记 F 为 “1” ( 容许发动机停止 )(S27、 S28 中 “是” ) 的条件下使发动机 100 停止。 将阈值 P2 设定成小于阈值 P1 以确保发动机 100 的启动和停止之间的滞后。 应注意， 可将阈值 P2 设定成等于阈值 P1。
即使在要求电力 P 小于阈值 P2(S26 中 “是” ) 的情况下， 当发动机停止容许标记 F 为 “0” ( 禁止发动机 100 停止 )(S27 中 “否” ) 时， 也不执行使发动机 100 停止的处理 (S28 的处理 )。
发动机停止容许标记 F 是被 ECU 400 设定为 “1” 或 “0” 的值， 并且最初采取 “1” 。 后文将详细说明发动机停止容许标记 F 的设定。
如上所述， 在 CD 模式期间的间歇控制中， 发动机 100 由于要求电力 P 与阈值 P1 和 P2 之间的比较结果而启动和停止。由于要求电力 P 是通过从驱动电力 Pdrive 减去要求放 电量 Pout 而获得的值， 所以发动机 100 的启动和停止根据驱动电力 Pdrive 和要求放电量 Pout 的值而被调节。
同时， 如上所述， 在本发明的该实施例中， 即使在对 EV 行驶给予优先的 CD 模式期 间， 在事先升温控制之后也如 CS 模式期间那样执行发动机 100 的间歇控制。这样， 防止了 已经通过事先升温控制而上升的催化剂 140 的温度再次下降。结果， 即使当此后进行向 CS 模式的转换时也充分确保了排放净化性能。
但是， 从行驶电池 310 放电的电量由于在 CD 模式期间发动机 100 的间歇控制的性 能而减小。因此， 在 CD 模式下的实际行驶距离比用户识别的距离长。结果， 用户有不协调 感。
应注意， 尽管只要在 CD 模式期间执行事先升温控制就能进行向 CS 模式的转换， 但 在 CD 模式下的行驶距离随即过短并且作为插电式混合动力车辆的一个特征的电池的电力 不能优先使用。
因此， 在本发明的该实施例中， 当在 CD 模式期间执行间歇控制时， 基于与发动机 100 的温度和催化剂 140 的温度相关联的发动机冷却剂温度 THw 来算出要求放电量 Pout。 由此根据发动机 100 的温度和催化剂 140 的温度来调节在 CD 模式期间的间歇控制过程中 发动机 100 的启动和停止。
图 5 示出了 ECU 400 的功能框图。ECU 400 包括接收来自各传感器等的信息的输 入接口 410、 前述存储部 430、 基于来自输入接口 410 和存储部 430 的信息来执行计算处理 的计算处理部 420、 和将计算处理部 420 的处理结果输出到各部件的输出接口 440。
计算处理部 420 包括 CS 控制部 421、 CD 控制部 422、 标记设定部 423 和 Pout 计算部 424。 CS 控制部 421 执行当 SOC 降低到阈值 S1 以下时使车辆 10 在 CS 模式下行驶的控 制 ( 图 3 中 S12 的处理 )。CD 控制部 422 执行直到 SOC 降低到阈值 S1 以下为止使车辆 10 在 CD 模式下行驶的控制 ( 图 3 中 S13 至 S20 的处理和图 4 的处理 )。应注意， 已参考图 3 和 4 说明了 CS 控制部 421 和 CD 控制部 422 的处理的细节。
标记设定部 423 设定在执行 CD 模式期间的间歇控制时由 CD 控制部 422 使用的 “发 动机停止容许标记 F” 。更具体地说， 标记设定部 423 算出表示在 CD 模式下的间歇控制期 间发动机持续运转的时间的 “发动机运转时间 Tdrive” 。当发动机运转时间 Tdrive 比预定 的判定时间短时， 标记设定部 423 将发动机停止标记 F 设为 “0” 以禁止在 CD 模式下的间歇 控制期间的发动机停止控制 ( 图 4 中 S28 的处理 )。另一方面， 当发动机运转时间 Tdrive 比所述判定时间长时， 标记设定部 423 将发动机停止标记 F 设为 “1” 以容许在 CD 模式下的 间歇控制期间的发动机停止控制 ( 图 4 中 S28 的处理 )。每当发动机停止容许标记 F 改变 时， 其都被存储到存储部 430 中并被用于由 CD 控制部 422 执行的控制中 ( 图 4 中 S27 的处 理 )。
此外， 标记设定部 423 基于发动机冷却剂温度 THw 来算出要与发动机运转时间 Tdrive 进行比较的 “判定时间” 。标记设定部 423 当发动机冷却剂温度 THw 低于预定温度 ( 例如， 约 70℃ ) 时设定比较长的判定时间 ( 例如， 3 秒 )， 否则设定比较短的判定时间 ( 例 如， 约 1 秒 )。应注意， 设定判定时间的方法并不限于该方法， 并且判定时间可为固定值。
Pout 计算部 424 基于发动机冷却剂温度 THw 算出在 CD 模式期间的间歇控制时由 CD 控制部 422 使用的 “要求放电量 Pout” 。更具体地说， Pout 计算部 424 随着发动机冷却 剂温度 THw 下降 ( 随着推定催化剂 140 的温度下降 ) 而减小要求放电量 Pout( 参见图 7， 后
文将对其进行说明 )。每当要求放电量 Pout 改变时， 其都被存储在存储部 430 中并被用于 由 CD 控制部 422 执行的控制中 ( 图 4 中 S22 的处理 )。
前述功能可以通过软件或硬件来实现。
图 6 是在通过软件实现前述标记设定部 423 和前述 Pout 计算部 424 的功能的情 况下 ECU 400 的处理流程。应注意， 该处理在预定周期重复执行。
在 S100 中， ECU 400 判断当前行驶模式是否为 CD 模式。 当判断当前行驶模式为 CD 模式 (S100 中 “是” ) 时， 处理转入 S102。当判断当前行驶模式不是 CD 模式 (S100 中 “否” ) 时， 处理终止。
在 S102 中， ECU 400 判断在事先升温控制之后是否执行间歇控制 ( 执行图 3 中 S20 的处理和图 4 的处理 )。当在该处理中判断在事先升温控制之后执行间歇控制 (S102 中 “是” ) 时， 处理转入 S104。当判断在事先升温控制之后未执行间歇控制 (S102 中 “否” ) 时， 处理终止。
在 S104 中， ECU 400 判断发动机 100 是否实际上通过间歇控制运转。当在该处理 中判断发动机实际上运转 (S104 中 “是” ) 时， 处理转入 S106。当判断发动机 100 实际上未 运转 (S104 中 “否” ) 时， 处理转入 S108。
在 S106 中， ECU 400 使发动机运转时间 Tdrive 增加预定时间。如上所述， 该发动 机运转时间 Tdrive 代表发动机在事先升温控制之后的间歇控制期间持续运转的时间， 并 以 “0” 为初始值。此外， 每当发动机运转时间 Tdrive 改变时， 其被存储在存储部 430 中。
在 S108 中， ECU 400 初始化发动机运转时间 Tdrive。也就是说， ECU 400 将发动 机运转时间 Tdrive 设定为初始值 “0” 。
在 S109 中， ECU 400 基于发动机冷却剂温度 THw 来算出判定时间。该判定时间用 于随后 S110 的处理中。例如， 如上所述， ECU 400 当发动机冷却剂温度 THw 低于预定温度 时设定比较长的判定时间 ( 例如， 约 3 秒 )， 否则设定比较短的判定时间 ( 例如， 约 1 秒 )。
在 S110 中， ECU 400 判断发动机运转时间 Tdrive 是否比判定时间短。 当在该处理 中作出肯定判断 (S110 中 “是” ) 时， 处理转入 S112。否则 (S110 中 “否” )， 处理转入 S114。
在 S112 中， ECU 400 将发动机停止容许标记设定为 “0” 。因而， 禁止在 CD 模式下 的间歇控制期间的发动机停止处理 ( 图 4 中 S28 的处理 )。
在 S114 中， ECU 400 将发动机停止容许标记设定为 “1” 。因而， 容许在 CD 模式下 的间歇控制期间的发动机停止处理 ( 图 4 中 S28 的处理 )。
在 S116 中， ECU 400 根据发动机冷却剂温度 THw 来算出要求放电量 Pout。例如， ECU 400 基于如图 7 中所示的采用发动机冷却剂温度 THw 作为参数的映射图来算出要求放 电量 Pout。
在图 7 中所示的映射图中， 在发动机冷却剂温度 THw 高的范围内， 要求放电量 Pout 被设定为比较大的正值。在发动机冷却剂温度 THw 低的范围内， 要求放电量 Pout 被限制为 比较小的正值。应注意， 图 7 中所示的映射图仅为示例且并非试图限制本发明。应注意， 每 当要求放电量 Pout 改变时， 其被存储在存储部 430 中。
将说明基于前述结构和流程图的 ECU 400 的操作。
当在 CD 模式下的间歇控制期间发动机冷却剂温度 THw 低时， 通过预先催化剂升温 控制上升的催化剂 140 的温度已再次下降， 并且认为未充分确保排放净化性能。这样， 在发动机冷却剂温度 THw 低的范围内， 即使当行驶电池 310 的 SOC 仍未达到 其最大值时 ECU 400 也将要求放电量 Pout 限制为比较小的值 ( 参见图 7)。通过这样将要 求放电量 Pout 限制为小值， 使要求电力 P 易于采取大值 ( 参见前述式 (1)) 并超过在 CD 模 式期间的间歇控制中的阈值 P1( 使图 4 中 S24 的判断结果易于为 “是” )。因此， 发动机 100 的启动 ( 图 4 中 S25 的处理 ) 变得易于执行。结果， 在 CD 模式期间的间歇控制中， 发动机 100 能以对催化剂 140 的升温给予比 EV 行驶高的优先积极启动。
另一方面， 当发动机冷却剂温度 THw 高时， 催化剂 140 的温度也高， 并且认为已经 在一定程度上确保了排放净化性能。
因此， 在发动机冷却剂温度 THw 高的范围内， ECU 400 设定比较大的要求放电量 Pout 而不对其加以任何限制 ( 参见图 7)。通过这样设定大的要求放电量 Pout， 使要求电 力 P 易于采取小值 ( 参见前述式 (1)) 并在 CD 模式期间的间歇控制中降低到阈值 P2 以下 ( 使图 4 中 S26 的判断结果易于为 “是” )。因此， 发动机 100 的停止 ( 图 4 中 S28 的处理 ) 变得易于执行。结果， 在 CD 模式期间的间歇控制中， 确保了用于执行作为 CD 模式固有的行 驶的 EV 行驶的时间， 并且 SOC 以接近固有减少率的比率减少。因此， CD 模式下的实际行驶 距离与用户识别的距离之间的差异变小， 并且减轻了给用户造成的不协调感。
图 8 示出了在从 CD 模式转换到 CS 模式前后的 SOC 的时序图。 在时间 t1 之前， 即， 当 SOC 大于阈值 S2 时， 在 CD 模式下优先执行 EV 行驶。当 SOC 在时间 t1 降低到阈值 S2 以 下时， 发动机 100 通过事先升温控制持续运转一预定时间。
在事先升温控制完成之后至 SOC 降低到阈值 S1 以下 ( 在时间 t2 与时间 t3 之间 )， 即使在 CD 模式下也执行发动机 100 的间歇控制。在该 CD 模式下的间歇控制期间， 基于发 动机冷却剂温度 THw 来算出要求放电量 Pout。因此， 根据催化剂 140 的温度来调节发动机 100 的启动和停止。这样， 使催化剂 140 的温度下降的防止和用于 EV 行驶的时间的确保彼 此相容。因此， 能够防止如图 8 中通过点划线所示的 SOC 降低的延迟， 同时确保排放净化性 能。结果， 能确保在从 CD 模式向 CS 模式转换期间的排放净化性能而不会导致用户有不协 调感。
此外， ECU 400 算出表示发动机 100 在 CD 模式下的间歇控制期间的持续运转的时 长的发动机运转时间 Tdrive(S106)， 并且当发动机运转时间 Tdrive 比判定时间短 (S110 中 “是” ) 时将发动机停止容许标记 F 设定为 “0” 以禁止发动机停止处理 ( 图 4 中 S28 的处 理 )。这样， 防止了发动机 100 的启动在比判定时间短的短时间内重复发生。
一般而言， 在发动机启动时燃料喷射量增加。 但是， 当这种伴有燃料量增加的发动 机启动在短时间间隔重复发生时， 排气中的氧的量变得不够并且催化剂的排放净化性能反 而恶化。在本发明的该实施例中， 如上所述防止发动机 100 的启动在短时间间隔重复发生。 因此， 能提前防止这种问题的出现。
此外， ECU 400 根据发动机冷却剂温度 THw 来设定要与发动机运转时间 Tdrive 进 行比较的判定时间 (S109)。 也就是说， 当发动机冷却剂温度 THw 低于预定温度时， 判定时间 被设定得比较长。这样， 当发动机冷却剂温度 THw 低时， 发动机停止容许标记 F 易于被设为 “0” ， 并且发动机 100 不易停止。因此， 进一步延长了从发动机 100 启动到发动机 100 停止 的时间。这样， 能更主动地防止催化剂 140 的排放性能恶化。
如上所述， 在 CD 模式下的间歇控制期间， ECU 400 根据发动机冷却剂温度来算出要求放电量 Pout， 由此根据催化剂的温度来调节在 CD 模式下的间歇控制期间启动和停止 发动机的条件。 也就是说， 由于考虑到当发动机冷却剂温度低时排放净化性能未得到确保， 因此 ECU 400 将要求放电量 Pout 限制为小值以对催化剂的升温给予比 EV 行驶高的优先， 由此使发动机易于启动。另一方面， 由于考虑到发动机冷却剂温度高时确保了排放净化性 能， 因此 ECU 400 设定大的要求放电量 Pout 而不对其加以任何限制， 以对 EV 行驶给予比催 化剂的升温高的优先， 由此使发动机易于停止。这样， 能使在 CD 模式下的间歇控制期间的 EV 行驶时间的确保和催化剂的升温彼此相容。 结果， 在插电式混合动力车辆中， 能确保在从 CD 模式向 CS 模式转换期间的排放净化性能而不会使用户有不协调感。
应注意， 本发明的该实施例也能例如被修改如下。在本发明的该实施例中， 在图 6 中 S109 和 S116 的处理中使用发动机冷却剂温度 THw 作为用于算出判定时间和要求放电量 Pout 的参数。但是， 本发明不应被局限于该示例。也就是说， 代替发动机冷却剂温度 THw 或 除其以外， 可以使用与发动机的温度和催化剂的温度相关联的另一参数。
例如， 可以使用 “发动机运转时间 Tdrive 的累计值 ( 在 CD 模式下的间歇控制开始 后发动机 100 的累计运转时间 ) 作为用于算出判定时间的另一参数。也就是说， 如图 9 中 通过 S200 所示， 可以基于两个参数， 即发动机运转时间 Tdrive 的累计值和发动机冷却剂温 度 THw， 来算出判定时间。这种情况下， 认为排放净化性能的确保程度随着发动机运转时间 Tdrive 的累计值降低且随着发动机冷却剂温度 THw 下降而降低。因此， 适合设定长判定时 间。 应注意， 图 9 中所示的 S200 以外的步骤分别与前述图 6 中由相同标号表示的步骤相同。 此外， 在本发明的该实施例中， 在图 6 中 S100、 S112 和 S114 的处理中通过使发动 机停止容许标记 F 反映发动机运转时间 Tdrive 而直接禁止发动机以短时间间隔重复启动。 但是， 本发明不应被局限于该示例。例如， 可以通过使要求放电量 Pout 反映发动机运转时 间 Tdrive 而间接地抑制发动机以短时间间隔重复启动。
图 10 示出了在发动机运转时间 Tdrive 不是由发动机停止标记 F 反映而是由要 求放电量 Pout 反映的情况下 ECU 400 的处理流程的一个示例。应注意， 图 10 中所示的从 S100 到 S108 的步骤分别与前述图 6 中由相同标号表示的步骤相同。
在 S300 中， ECU 400 基于发动机运转时间 Tdrive 来算出要求放电量 Pout。如图 11 中所示， 在发动机运转时间 Tdrive 短的范围内， ECU 400 将要求放电量 Pout 设定为小。 这样， 要求电力 P 采取大值， 并且易于在图 4 中 S24 的处理中连续作出要求电力 P 大于 P1 的判断。因此， 发动机 100 的运转易于继续。
在 S310 中， ECU 400 基于发动机冷却剂温度 THw 来算出要求放电量 Pout 的修正 量。如前述图 7 中所示， ECU 计算要求放电量 Pout 的修正量以使得要求放电量 Pout 在发 动机冷却剂温度 THw 低的范围内变小。
在 S320 中， ECU 400 基于 SOC 来算出要求放电量 Pout 的修正量。ECU 400 计算 要求放电量 Pout 的修正量以使得要求放电量 Pout 在 SOC 小的范围 ( 迅速作出向 CS 模式 转换的范围 ) 内变大， 如图 12 中所示。这样， 对 EV 行驶给予优先， 并且向 CS 模式的转换加 速。因此， 用户识别的 CD 模式下的可能行驶距离与 CD 模式下的行驶距离之间的差异减小， 并且抑制了给用户造成的不协调感。应注意， 图 12 中所示的映射图仅为示例， 且本发明不 应被局限于该示例。例如， 当 SOC 大时 ( 当到向 CS 模式转换为止的时间充裕时 )， 可以计算 要求放电量 Pout 的修正量以便着眼于对 EV 行驶给予优先而增加要求放电量 Pout。
在 S330 中， ECU 400 以在 S310 和 S320 中算出的修正量修正在 S300 中算出的要 求放电量 Pout。这样， 要求放电量 Pout 采取考虑了发动机运转时间 Tdrive、 发动机冷却剂 温度 THw 和 SOC 的值。
如上所述， 通过使要求放电量 Pout 反映三个参数——即发动机运转时间 Tdrive、 发动机冷却剂温度 THw 以及 SOC——中的两个或更多个， 能以适当的方式使在 CD 模式下的 间歇控制期间的 EV 行驶时间的确保和催化剂的升温彼此相容。
虽然上面已说明了本发明的实施例， 但应理解， 本发明并不限于所说明的实施例 的细节， 而是可使用本领域的技术人员可以想到的各种变更、 改型或改进来实施而不脱离 本发明的范围。