УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
DEVICE AND METHOD TO CONTROL HYBRID VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к управлению для гибридного транспортного средства, оснащенного двигателем и мотором в качестве источника приведения в движение транспортного средства, более конкретно, относится к управлению для гибридного транспортного средства, в котором компрессор для устройства кондиционирования воздуха приводится в действие посредством двигателя.
Уровень техники
[0002] Хорошо известно гибридное транспортное средство, включающее в себя двигатель и мотор в качестве источника приведения в движение транспортного средства. В гибридном транспортном средстве, раскрытом в патентной литературе 1, мотор-генератор располагается между двигателем и ведущими колесами. Кроме того, двигатель соединяется с мотор-генератором через муфту сцепления, так что двигатель может быть отсоединен от мотор-генератора. Кроме того, неавтоматическая муфта сцепления помещается между мотор-генератором и входным валом трансмиссии.
[0003] Патентная литература 2 раскрывает, что крутящий момент двигателя и мотор-генератора управляется, принимая во внимание нагрузку компрессора устройства кондиционирования воздуха, которое приводится в действие посредством двигателя, в гибридном транспортном средстве.
[0004] Нагрузку, которая тратится на приведение в действие компрессора для устройства кондиционирования воздуха, трудно непосредственно обнаружить. Следовательно, как правило, эта нагрузка оценивается с помощью конкретного параметра устройства кондиционирования воздуха.
[0005] Патентный документ 2 не раскрывает, что нагрузка, необходимая, чтобы приводить в действие компрессор, устанавливается в значения, отличные друг от друга, между моментами во время переднего хода транспортного средства и моментами во время заднего хода транспортного средства.
[0006] Однако, поскольку местоположение и т.п. конденсатора в устройстве кондиционирования воздуха транспортного средства устанавливается по предположению ветра от движения во время переднего хода транспортного средства, ветер от движения практически не дует на конденсатор во время заднего хода. Соответственно, нагрузка привода компрессора во время заднего хода больше нагрузки во время переднего хода, относительно идентичной тепловой нагрузки. Следовательно, если нагрузка компрессора для устройства кондиционирования воздуха оценивается с помощью конкретного параметра устройства кондиционирования воздуха, фактический крутящий момент, прикладываемый к ведущим колесам, уменьшается во время заднего хода транспортного средства по сравнению с крутящим моментом во время переднего хода транспортного средства.
Список библиографических ссылок
Патентные документы
[0007] Патентный документ 1. Публикация японской патентной заявки № 2013-159330.
Патентный документ 2. Публикация японской патентной заявки № 2000-23309.
Сущность изобретения
[0008] Согласно настоящему изобретению предоставляется устройство управления для транспортного средства, содержащего компрессор, предусмотренный для устройства кондиционирования воздуха и приводимый в действие посредством источника приведения в движение транспортного средства; и конденсатор, предусмотренный для устройства кондиционирования воздуха на передней стороне транспортного средства, при этом требуемый крутящий момент для источника приведения в движение транспортного средства определяется как сумма нагрузки кондиционирования воздуха, которая тратится для приведения в действие компрессора, и движущего крутящего момента, необходимого, чтобы приводить в движение транспортное средство посредством ведущего колеса, движущий крутящий момент вычисляется на основе управления акселератором водителем, сигнал позиции диапазона, указывающего выбранную позицию диапазона, считывается, и значение нагрузки кондиционирования воздуха, когда устройство кондиционирования воздуха находится в действии, а позиция диапазона находится в диапазоне заднего хода, является относительно большим по сравнению со значением нагрузки кондиционирования воздуха, когда позиция диапазона находится в диапазоне приведения в движение вперед, относительно идентичного давления хладагента устройства кондиционирования воздуха.
[0009] Поскольку требуемый крутящий момент корректируется увеличивающимся образом во время заднего хода транспортного средства, вышеупомянутое влияние нагрузки кондиционирования воздуха, ассоциированной с ветром от движения, в зависимости от направления движения транспортного средства уравновешивается. Соответственно, желаемый крутящий момент может быть точно получен на ведущих колесах, даже когда транспортное средство движется в обратном направлении.
Краткое описание чертежей
[0010] [Фиг.1] Пояснительный вид, показывающий конфигурацию системы гибридного транспортного средства, к которому настоящее изобретение применяется.
[Фиг.2] Характеристический вид, показывающий характеристику переключения режима гибридного транспортного средства.
[Фиг.3] Функциональная блок-схема соответствующей части, которая оценивает нагрузку кондиционирования воздуха.
Подробное описание изобретения
[0011] Далее в данном документе вариант осуществления согласно настоящему изобретению будет объяснен подробно, ссылаясь на чертежи.
[0012] Фиг.1 - это пояснительный вид, показывающий конфигурацию системы гибридного транспортного средства FF-типа (тип с передним расположением двигателя, передним приводом) в качестве одного примера гибридного транспортного средства, к которому настоящее изобретение применяется.
[0013] Это гибридное транспортное средство включает в себя двигатель 1 и мотор-генератор 2 в качестве источника приведения в движение транспортного средства, а также включает в себя бесступенчатую трансмиссию 3 ременного типа в качестве механизма переключения. Первая муфта 4 сцепления помещается между двигателем 1 и мотор-генератором 2. Вторая муфта 5 сцепления помещается между мотор-генератором 2 и бесступенчатой трансмиссией 3 ременного типа.
[0014] Двигатель 1 является, например, бензиновым двигателем. Управления запуском и остановкой двигателя 1 выполняются на основе управляющих команд, получаемых от контроллера 20 двигателя. Управление открытием дроссельной заслонки двигателя 1, управление прекращением подачи топлива двигателя 1 и т.п. выполняются также на основе управляющих команд, получаемых от контроллера 20 двигателя.
[0015] Первая муфта 4 сцепления, предусмотренная между выходным валом двигателя 1 и ротором мотор-генератора 2, конфигурируется, чтобы соединять (объединять) двигатель 1 с мотор-генератором 2 или отсоединять (расцеплять) двигатель 1 от мотор-генератора 2, согласно выбранному режиму движения. Сцепление/расцепление первой муфты 4 сцепления управляется посредством давления масла первой муфты сцепления, которое формируется посредством гидравлического блока (не показан) на основе управляющих команд, получаемых от CVT-контроллера 21. В этом варианте осуществления первая муфта 4 сцепления является муфтой сцепления обычно разомкнутого типа.
[0016] Мотор-генератор 2, например, является AC-трехфазным синхронным мотор-генератором переменного тока. Мотор-генератор 2 соединяется с сильноточной цепью 11, которая включает в себя высоковольтный аккумулятор 12, инвертор 13 и сильноточное реле 14. На основе управляющих команд, полученных от контроллера 22 мотора, мотор-генератор 2 выполняет как работу мотора (так называемое, движение за счет потребления электрической мощности), так и рекуперативное действие. В работе в качестве мотора, мотор-генератор 2 выводит положительный крутящий момент, получая электрическую мощность, подаваемую через инвертор 13 от высоковольтного аккумулятора 12. В рекуперативном действии, мотор-генератор 2 генерирует электрическую мощность посредством поглощения крутящего момента и, таким образом, заряжает высоковольтный аккумулятор 12 через инвертор 13.
[0017] Вторая муфта 5 сцепления, предусмотренная между ротором мотор-генератора 2 и входным валом бесступенчатой трансмиссии 3, конфигурируется, чтобы передавать мощность между ведущими колесами (передними ходовыми колесами) 6 и источником приведения в движение транспортного средства, включающим в себя двигатель 1 и мотор-генератор 2, и чтобы отсоединять источник приведения в движение транспортного средства от ведущих колес 6. Сцепление/расцепление второй муфты 5 сцепления управляется посредством давления масла второй муфты сцепления, которое формируется посредством гидравлического блока (не показан) на основе управляющих команд, получаемых от CVT-контроллера 21. В частности, вторая муфта 5 сцепления может быть вынуждена приходить в состояние проскальзывающего сцепления, в котором мощность передается с сопровождающим проскальзыванием, посредством управляемого изменения перегрузочной способности по передаче крутящего момента второй муфты 5 сцепления. Следовательно, вторая муфта 5 сцепления предоставляет возможность плавного старта транспортного средства и медленного движения транспортного средства, без преобразователя крутящего момента.
[0018] В реальности, вторая муфта 5 сцепления не является единственным фрикционным элементом. Т.е. муфта переднего хода или тормоз заднего хода механизма переключения переднего/заднего хода, предусмотренного во входном фрагменте бесступенчатой трансмиссии 3, используется в качестве второй муфты 5 сцепления. Механизм переключения переднего/заднего хода функционирует, чтобы переключать входное направление вращения бесступенчатой трансмиссии 3 между обычным направлением вращения для переднего хода и обратным направление вращения для заднего хода. Механизм переключения переднего/заднего хода включает в себя планетарный зубчатый механизм, муфту переднего хода и тормоз заднего хода (не показаны в деталях). Муфта переднего хода сцепляется во время переднего хода, тогда как тормоз заднего хода сцепляется во время заднего хода. Т.е. муфта переднего хода функционирует в качестве второй муфты 5 сцепления во время переднего хода, тогда как тормоз заднего хода функционирует в качестве второй муфты 5 сцепления во время заднего хода. Когда и муфта переднего хода, и тормоз заднего хода, которые функционируют в качестве второй муфты 5 сцепления, находятся в выключенном (расцепленном) состоянии, крутящий момент не передается, так что бесступенчатая трансмиссия 3 и ротор мотор-генератора 2 практически отсоединяются друг от друга. Отметим, что каждое из муфты переднего хода и тормоза заднего хода является муфтой (тормозом) обычно разомкнутого типа в этом варианте осуществления.
[0019] Бесступенчатая трансмиссия 3 ременного типа включает в себя первичный шкив входной стороны, вторичный шкив выходной стороны и металлический ремень, обмотанный вокруг первичного и вторичного шкивов. Радиус контакта ремня каждого из первичного и вторичного шкивов, т.е. передаточное число (отношение скоростей), непрерывно управляется посредством первичного давления масла и вторичного давления масла, которые формируются посредством гидравлического блока (не показан) на основе управляющих команд, полученных от CVT-контроллера 21. Выходной вал бесступенчатой трансмиссии 3 соединяется через механизм конечной понижающей передачи (не показана) с ведущими колесами 6.
[0020] Двигатель 1 включает в себя стартерный мотор 25 для своего запуска. Стартерный мотор 25 является мотором постоянного тока, который имеет низкое номинальное напряжение по сравнению с мотор-генератором 2. Стартерный мотор 25 соединяется со слаботочной цепью 15, которая включает в себя низковольтный аккумулятор 17 и DC-DC-преобразователь 16. Стартерный мотор 25 приводится в действие на основе управляющих команд, получаемых от контроллера 20 двигателя, и, тем самым, проводит запуск двигателя 1.
[0021] Кроме того, транспортное средство оснащается устройством 41 кондиционирования воздуха, которое включает в себя компрессор 42, конденсатор 43, нагнетательный вентилятор (не показан) и т.п. Компрессор 42 устройства 41 кондиционирования воздуха механически приводится в действие посредством выходной мощности двигателя 1 через электромагнитную муфту сцепления (не показана).
[0022] Низковольтный аккумулятор 17 заряжается через DC-DC-преобразователь 16 электрической мощностью, получаемой из цепи 11 большого тока, которая включает в себя высоковольтный аккумулятор 12. Отметим, что слаботочная цепь 15 подает электрическую мощность к устройству 41 кондиционирования воздуха, аудиоустройству, осветительным приборам и т.п. транспортного средства и системе управления транспортного средства, включающей в себя контроллер 20 двигателя и т.п.
[0023] Система управления гибридного транспортного средства включает в себя объединенный контроллер 23 в дополнение к вышеупомянутому контроллеру 20 двигателя, CVT-контроллеру 21 и контроллеру 22 мотора. Объединенный контроллер 23 выполняет объединенное управление всем транспортным средством. Эти контроллеры 20, 21, 22 и 23 соединяются друг с другом через CAN-линию 24 связи, через которую возможен взаимный обмен информацией. Кроме того, система управления гибридного транспортного средства включает в себя различные датчики и т.п., такие как датчик 31 открытия акселератора, датчик 32 скорости вращения двигателя, датчик 33 скорости транспортного средства и датчик 34 скорости вращения мотора. Соответствующие контроллеры, такие как объединенный контроллер 23, принимают сигналы обнаружения этих датчиков индивидуально или через CAN-линию 24 связи при необходимости.
[0024] Кроме того, объединенный контроллер 23 принимает сигнал ACSW, получаемый от переключателя 44 кондиционирования воздуха, который запрашивает действие (срабатывание) устройства 41 кондиционирования воздуха. Кроме того, предусматривается датчик 45 давления хладагента для определения давления PPD хладагента в конденсаторе 43 в качестве параметра, указывающего рабочее состояние устройства 41 кондиционирования воздуха. Сигнал обнаружения датчика 45 давления хладагента принимается объединенным контроллером 23.
[0025] Бесступенчатая трансмиссия 3 ременного типа включает в себя рычаг 46 выбора передачи, который управляется водителем. Сигнал позиции диапазона, который указывает позицию диапазона (позицию передачи), выбранную посредством рычага 46 выбора передачи, вводится от переключателя 47 выбора в объединенный контроллер 23 и CVT-контроллер 21. Позиция диапазона является, например, R-диапазоном (диапазоном заднего хода), который выбирается во время заднего хода, D-диапазоном (диапазоном приведения в движение), который выбирается во время обычного переднего хода, N-диапазоном (нейтральным диапазоном) или L-диапазоном (низким диапазоном), в котором осуществляется передний ход с ограниченным передаточным соотношением. CVT-контроллер 21 выполняет вышеупомянутое переключение механизма переключения прямого/обратного хода и устанавливает целевое передаточное соотношение, согласно выбранной позиции диапазона.
[0026] Гибридное транспортное средство, сконструированное, как упомянуто выше, имеет режимы движения, такие как режим движения электрического транспортного средства (далее в данном документе называемый "EV-режимом), гибридный режим движения (далее в данном документе называемый "HEV-режимом") и режим старта с управлением крутящим моментом на валу привода (далее в данном документе называемый "WSC-режимом"). Подходящий режим движения выбирается из этих "EV-режима", "HEV-режима" и "WSC-режима" в соответствии с состоянием приведения в движение транспортного средства и управления акселератором водителем или т.п.
[0027] В "EV-режиме" транспортное средство движется с помощью только мотор-генератора 2 в качестве источника приведения в движение с расцепленной первой муфтой 4 сцепления. Этот "EV-режим" включает в себя режим движения от мотора и режим рекуперативного движения. "EV-режим" выбирается, когда требуемая водителем движущая сила является относительно низкой.
[0028] В "HEV-режиме" транспортное средство движется с помощью двигателя 1 и мотор-генератора 2 в качестве источника приведения в движение со сцепленной первой муфтой 4 сцепления. Этот "HEV-режим" включает в себя режим движения с помощью мотора, режим движения с рекуперацией мощности и режим движения от двигателя. "HEV-режим" выбирается, когда требуемая водителем движущая сила является относительно большой или когда система запрашивает "HEV-режим" на основе состояния заряда (SOC) высоковольтного аккумулятора 12 и состояния приведения в движение транспортного средства или т.п. В случае, когда сигнал ACSW, получаемый от переключателя 44 кондиционирования воздуха, указывает "Вкл.", "HEV-режим" выбирается для того, чтобы приводить в действие компрессор 42.
[0029] "WSC-режим" выбирается, когда скорость транспортного средства является относительно низкой, например, когда транспортное средство начинает двигаться. В "WSC-режиме" вторая муфта 5 сцепления приводится в состояние сцепления с проскальзыванием, посредством переменного управления перегрузочной способностью по передаваемому крутящему моменту второй муфты 5 сцепления во время управления скоростью вращения мотор-генератора 2.
[0030] Фиг.2 показывает основную характеристику переключения между вышеупомянутым "EV-режимом", "HEV-режимом" и "WSC-режимом" со ссылкой на скорость VSP транспортного средства и открытие APO акселератора. Как показано на Фиг.2, "линия переключения режима HEV→EV", через которую "HEV-режим" изменяется на "EV-режим" и "линия переключения режима EV→HEV", через которую "EV-режим" изменяется на "HEV-режим", задаются так, чтобы иметь правильный гистерезис (разность уровней) друг от друга. Кроме того, "WSC-режим" используется в области ниже или равной предварительно определенной скорости VSP1 транспортного средства.
[0031] Когда устройство 41 кондиционирования воздуха активировано вследствие сигнала "Вкл." переключателя 44 кондиционирования воздуха, "HEV-режим" используется, как упомянуто выше. Следовательно, транспортное средство движется с помощью двигателя 1 и мотор-генератора 2 в качестве источника приведения в движение, в то время как компрессор 42 приводится в действие двигателем 1. Требуемый крутящий момент для источника приведения в движение, состоящего из двигателя 1 и мотор-генератора 2, в основном вычисляется сложением нагрузки кондиционирования воздуха, которая тратится при приведении в действие компрессора 42 устройства 41 охлаждения воздуха, и нагрузки выработки электрической мощности, которая тратится при выработке электрической мощности в моторе/генераторе 2, с движущим крутящим моментом, необходимым, чтобы приводить в движение транспортное средство посредством ведущих колес 6. Объединенный контроллер 23 определяет требуемый крутящий момент для всего источника приведения в движение, состоящего из двигателя 1 и мотор-генератора 2, и затем определяет доли между ними, т.е. отдельное значение требуемого крутящего момента для каждого из двигателя 1 и мотор-генератора 2. Таким образом, объединенный контроллер 23 выводит управляющие команды контроллеру 20 двигателя и контроллеру 22 мотора. Вышеупомянутый движущий крутящий момент, например, вычисляется на основе управления акселератором водителем. Нагрузка кондиционирования воздуха оценивается на основе давления PPD хладагента в конденсаторе 43, которое обнаруживается посредством датчика 45 давления хладагента в качестве параметра, указывающего рабочее состояние устройства 41 кондиционирования воздуха. Нагрузка выработки электрической мощности вычисляется на основе целевой величины выработки электрической мощности, которая определяется из состояния заряда (SOC) высоковольтного аккумулятора 12 и потребления электрической мощности различным электрическим оборудованием или т.п.
[0032] В этом варианте осуществления нагрузка кондиционирования воздуха устанавливается в значения, отличающиеся друг от друга между временем переднего хода транспортного средства и временем заднего хода транспортного средства. Т.е. на конденсатор 43 устройства 41 кондиционирования воздуха оказывает влияние ветер от движения, когда транспортное средство движется в переднем направлении, тогда как на конденсатор 43 не оказывается влияние ветра от движения, когда транспортное средство движется в обратном направлении. Принимая это во внимание, нагрузка кондиционирования воздуха устанавливается в большее значение во время заднего хода относительно идентичного уровня давления PPD хладагента.
[0033] Фиг.3 - это функциональная блок-схема обработки оценки нагрузки кондиционирования воздуха. Секция 51 сравнения принимает сигнал VSP скорости транспортного средства и предварительно определенное пороговое значение VPSsh скорости транспортного средства. Если скорость VSP транспортного средства больше или равна пороговому значению VSPsh, секция 51 сравнения выводит "1" в секцию 52 логической схемы И в качестве флага FL1, который принимается посредством секции 52 логической схемы И. Пороговое значение VSPsh соответствует минимально необходимой скорости, чтобы расценивать транспортное средство как практически движущееся.  Другими словами, пороговое значение VSPsh соответствует минимально необходимой скорости для того, чтобы ветер от движения оказывал влияние на устройство 41 кондиционирования воздуха. Например, пороговое значение VSPsh приблизительно равно 5 км/ч.
[0034] Секция 52 логической схемы И принимает сигнал заднего хода в дополнение к флагу FL1. Сигнал заднего хода выводится от переключателя 47 выбора во время движения задним ходом (т.е., когда выбирается позиция R-диапазона). Если флаг FL1 находится в состоянии "1", а сигнал заднего хода указывает "Вкл." (т.е., состояние "1"), секция 52 логической схемы И выводит "1" в секцию 53 переключения в качестве флага FL2, который принимается секцией 53 переключения.
[0035] Секция 53 переключения переключается между картой 54 переднего хода и картой 55 заднего хода в качестве карты оценки нагрузки кондиционирования воздуха. Если флаг FL2 находится в состоянии "0", секция 53 переключения выбирает карту 54 переднего хода. Если флаг FL2 находится в состоянии "1", секция 53 переключения выбирает карту 55 заднего хода.
[0036] Характеристика нагрузки кондиционирования воздуха со ссылкой на давление PPD хладагента в конденсаторе 43 дается для каждой из карты 54 переднего хода и карты 55 заднего хода. Каждая из карты 54 переднего хода и карты 55 заднего хода выводит значение нагрузки кондиционирования воздуха в ответ на значение давления PPD хладагента, обнаруженное посредством датчика 45 давления хладагента. Карта 55 заднего хода имеет значение нагрузки кондиционирования воздуха, которое больше значения из карты 54 переднего хода, со ссылкой на идентичное значение давления PPD хладагента. Это обусловлено тем, что принимается во внимание влияние ветра от движения. Значение нагрузки кондиционирования воздуха, которое выводится посредством каждой из карты 54 переднего хода и карты 55 заднего хода, ограничивается предварительно определенным предельным значением для того, чтобы чрезмерно не увеличивать нагрузку кондиционирования воздуха в случае, когда ненормальное значение давления PPD хладагента выводится вследствие отказа датчика 45 давления хладагента или т.п.
[0037] Соответственно, в качестве окончательной нагрузки кондиционирования воздуха (AC-нагрузки), относительно небольшое значение, основанное на карте 54 переднего хода, выводится, когда транспортное средство движется в переднем направлении (во время переднего хода), тогда как относительно большое значение, основанное на карте 55 заднего хода, выводится, когда транспортное средство движется в обратном направлении (во время заднего хода).
[0038] Принимая во внимание нагрузку кондиционирования воздуха, оцененную, как упомянуто выше, объединенный контроллер 23 вычисляет требуемый крутящий момент, который требуется для источника приведения в движение, включающего в себя двигатель 1 и мотор-генератор 2. Следовательно, если нагрузка выработки электрической мощности и движущий крутящий момент, требуемый водителем, имеют идентичные уровни между временем переднего хода и временем заднего хода, требуемый крутящий момент для источника приведения в движение во время заднего хода больше, чем во время переднего хода. Следовательно, фактическая разница в крутящем моменте привода компрессора, которая вызывается наличием/отсутствием ветра от движения, дующего на конденсатор 43 в ассоциации с направлением движения, компенсируется (смещается). В результате, движущий крутящий момент ведущих колес 6 может быть одинаково получен между моментом во время переднего хода и моментом во время заднего хода.
[0039] В вышеописанном варианте осуществления скорость VPS транспортного средства проверяется в качестве дополнительного условия. Т.е., когда скорость VSP транспортного средства ниже порогового значения VSPsh, ниже которого транспортное средство может расцениваться как находящееся в практически остановленном состоянии, карта 54 переднего хода используется фактически даже в R-диапазоне. А именно, когда транспортное средство находится в остановленном состоянии или в области очень низкой скорости транспортного средства, карта 54 переднего хода используется независимо от позиции рычага 46 выбора передачи, поскольку влияния ветра от движения, ассоциированное с направлением движения, практически не существует. Таким образом, ненужное увеличение требуемого крутящего момента устраняется.
[0040] В вышеописанном варианте осуществления корректировка нагрузки кондиционирования воздуха для заднего хода реализуется посредством переключения между картами 54 и 55. Однако, согласно настоящему изобретению, например, значение нагрузки кондиционирования воздуха, вычисленное посредством некоторой карты или арифметической формулы на основе давления PPD хладагента, может быть скорректировано, чтобы увеличиваться во время заднего хода.
[0041] Альтернативно, идентичное значение нагрузки кондиционирования воздуха может быть использовано во время переднего хода, а также во время заднего хода. В этом случае, значение требуемого крутящего момента (который требуется для источника приведения в движение), определенное на основе этого значения нагрузки кондиционирования воздуха, отчасти корректируется увеличивающим образом только во время заднего хода, так что разница в крутящем моменте привода компрессора, ассоциированная с направлением движения, уравновешивается.