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CN101616830A - 混合动力车辆 - Google Patents

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CN101616830A
CN101616830A CN200880005928A CN200880005928A CN101616830A CN 101616830 A CN101616830 A CN 101616830A CN 200880005928 A CN200880005928 A CN 200880005928A CN 200880005928 A CN200880005928 A CN 200880005928A CN 101616830 A CN101616830 A CN 101616830A
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hybrid
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Toyota Motor Corp
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Abstract

混合动力车辆包括储存发动机(2)的燃料(FL)的燃料箱(180)、使燃料箱(180)内的燃料(FL)排出的泵(186)、用于将泵(186)排出的燃料(FL)返回至燃料箱(186)的管路(184)、控制装置(混合动力控制部(62))。控制装置在泵(186)的停止期间为预定期间以上的情况下，使泵(186)启动，从而使燃料(FL)循环。

Description

混合动力车辆
技术领域
本发明涉及混合动力车辆。
背景技术
近年来，作为有益于环境的汽车，混合动力汽车受到广泛关注。混合动力汽车是在以往的发动机的基础上将蓄电装置(电池)、变换器(inverter，逆变器)和由变换器驱动的电动机(电机)作为动力源的汽车。
在这样的汽车中，即使定期使发动机启动，也会由于运行时间较短而发生经过长时间后燃料箱的燃料几乎未被消耗的情况。在这种情况下，有可能由于燃料的劣化、变质而引起发动机的启动性能的恶化、排放的恶化。
日本特开2005-226462号公报公开了燃料箱和路径切换单元被一体化的燃料供给装置。该燃料供给装置构成为能够自由切换将燃料箱内的燃料提供给汽化器的运行状态、和将汽化器内的燃料返回燃料箱的回流状态。当长期停止发动机时，进行燃料供给装置的操作，使得成为回流状态，由此能够在发动机的下次启动时，消除燃料的劣化、变质引起的启动不良等不便。
在搭载于混合动力车辆的发动机的停止期间较长的情况下，例如有可能由于从管路内残存的燃料中分离出的水分而在管路上生锈。另外，由于管路内的燃料的劣化发展而有可能对发动机的动作产生影响。
作为用于防止这种问题的方法，可以考虑日本特开2005-226462号公报中公开的方法、即：将管路内的燃料全部返回到燃料箱的方法。但是，根据该方法，即使混合动力车辆的行驶模式被设定为允许发动机的动作的模式，由于配管内没有残留燃料，因此即使燃料泵启动，也难以将燃料立刻提供给发动机。因此，发动机无法立刻启动，所以可能会对混合动力车辆的行驶产生影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力车辆，该车辆能够在发动机长时间停止了的情况下减轻燃料给车辆带来的影响。
本发明概括为一种混合动力车辆，包括：蓄电装置；连接部，其以使得蓄电装置能由存在于混合动力车辆的外部的外部电源充电的方式，被构成为能够电连接蓄电装置与外部电源；旋转电机，其利用来自蓄电装置的电力，产生驱动车轮的转矩；内燃机，其执行车轮的驱动和对旋转电机的动力供给的至少一方；储存内燃机的燃料的燃料箱；排出燃料箱内的燃料的燃料泵；用于将燃料泵排出的燃料返回至燃料箱的回流管；以及控制装置，其在燃料泵停止预定期间以上、且蓄电装置正在由外部电源充电的情况下，通过驱动燃料泵，由此使燃料箱内的燃料通过回流管而循环。
优选的是，燃料泵被构成为能够利用经由蓄电装置而从外部电源供给的电力来进行动作。
优选的是，控制装置，将混合动力车辆的动作模式设定为至少使内燃机动作的第一模式和、使内燃机停止且使旋转电机动作的第二模式中的任一方。控制装置作为燃料泵的停止期间而测量第二模式下的混合动力车辆的行驶时间，由此判断燃料泵是否已停止所述预定期间以上。
因此，根据本发明，在用于对搭载于混合动力车辆的发动机提供燃料的燃料泵的停止期间达到长时间的情况下，能够减轻燃料对车辆带来的影响。
附图说明
图1是表示本实施方式的混合动力车辆1的主要结构的图。
图2是表示图1的控制装置14的功能块和与控制装置14关联的周边装置的图。
图3是用于对发动机2的周边进行说明的概略图。
图4是表示本实施方式的燃料循环处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标记相同的符号并不重复其说明。
图1是表示本实施方式的混合动力车辆1的主要结构的图。如以下说明的那样，混合动力车辆1是作为动力源而具有发动机和电机的车辆。
参照图1，混合动力车辆1包括前轮20R、20L、后轮22R、22L、发动机2、行星齿轮(planetary gear)16、差速齿轮(differential gear)18、传动装置4、6。
混合动力车辆1还包括电池B、对电池B输出的直流电力进行升压的升压单元32、与升压单元32之间进行直流电力的授受的变换器(inverter，逆变器)36、经由行星齿轮16而与发动机联结并主要进行发电的电动发电机MG1、旋转轴被连接于行星齿轮16的电动发电机MG2。变换器36被连接于电动发电机MG1、MG2，进行交流电力与来自升压单元32的直流电力的变换。
行星齿轮16具有第一～第三旋转轴。第一旋转轴被连接于发动机2，第二旋转轴被连接于电动发电机MG1，第三旋转轴被连接于电动发电机MG2。
该第三旋转轴上安装有传动装置4，该传动装置4通过驱动传动装置6来向差速齿轮18传递动力。差速齿轮18将从传动装置6接受到的动力传递给前轮20R、20L，并且通过传动装置6、4而将前轮20R、20L的旋转力传递给行星齿轮的第三旋转轴。
行星齿轮16发挥在发动机2、电动发电机MG1、MG2之间分配动力的作用。即，行星齿轮16的三个旋转轴中的两个旋转轴的旋转被确定时，剩余的一个旋转轴的旋转被强制决定。因此，使发动机2在最高效的区域内动作的同时，控制电动发电机MG1的发电量，驱动电动发电机MG2，由此进行车速的控制，作为整体来实现发动机效率较高的汽车。
需要说明的是，可以设置将电动发电机MG2的旋转减速并传递给行星齿轮16的减速齿轮，也可以设置能够变更该减速齿轮的减速比的变速齿轮。
作为蓄电装置的电池B，例如包括镍氢或锂离子等二次电池，对升压单元32供给直流电力，并且由来自升压单元32的直流电力来充电。搭载于混合动力车辆1的蓄电装置例如可以是电双层电容器。
升压单元32对从电池B接受的直流电压进行升压，将其升压后的直流电压提供给变换器36。变换器36将被提供的直流电压变换为交流电压，在发动机启动时驱动控制电动发电机MG1。另外，在发动机启动之后，电动发电机MG1发电产生的交流电力由变换器36变换为直流，由升压单元32变换为适于电池B充电的电压，从而对电池B进行充电。
另外，变换器36驱动电动发电机MG2。电动发电机MG2辅助发动机2来驱动前轮20R、20L。制动时，电动发电机进行再生运行，将车轮的旋转能变换为电能。所获得的电能经由变换器36和升压单元32而返回电池B。电池B是电池组，包括串联连接的多个电池单元B0～Bn。在升压单元32与电池B之间设置有系统主继电器28、30，在车辆非运行时切断高电压。
车辆1还包括连接器26。连接器26被连接于位于混合动力车辆1的外部的充电装置25。充电装置25将来自交流电源41的交流电压(例如AC100V)变换为适于电池B的充电的直流电压。该直流电压经由连接器26和连接于连接器26的混合动力车辆1的内部的电力线而被提供给电池B。由此，对电池B进行充电。即，连接器26是以使得能够通过存在于混合动力车辆1的外部的外部电源(交流电源41和充电装置25)来对电池B进行充电的方式被构成为能够电连接电池B与外部电源的连接部。
混合动力车辆1还包括控制装置14。控制装置14按照驾驶者的指示和来自安装于车辆的各种传感器的输出，进行发动机2、变换器36、升压单元32以及系统主继电器28、30的控制。
如图1所示那样，混合动力车辆1构成为能够从外部充电。具体而言，混合动力车辆1包括对电动发电机MG1、MG2供给电力的电池B、用于从车外对电池B进行充电的连接器26。当充电装置25和连接器26被连接时，控制装置14判断为电池B的充电已开始。
图2是表示图1的控制装置14的功能块和与控制装置14关联的周边装置的图。控制装置14可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。
参照图2，控制装置14包括混合动力控制部62、行驶模式设定部64、存储部66。混合动力控制部62通过电池B的充放电电流的累计等来求出电池B的充电状态(SOC：State of charge)。混合动力控制部62进行发动机2的节气门(throttle)控制，并且检测发动机2的发动机转速。
混合动力控制部62基于加速踏板位置传感器42的输出信号Acc和由车速传感器检测出的车速V，计算驾驶者要求的输出(要求功率)。混合动力控制部62在该驾驶者的要求功率的基础上，考虑电池B的充电状态SOC而计算所需的驱动力(总功率)，还计算对发动机要求的转速和对发动机要求的功率。混合动力控制部62基于要求转速和要求功率进行发动机2的节气门控制。
混合动力控制部62计算对应于车辆的行驶状态的驾驶者要求转矩，使变换器36驱动电动发电机MG2，并且根据需要使电动发电机MG1进行发电。
发动机2的驱动力被分配为直接驱动车轮的部分和驱动电动发电机MG1的部分。电动发电机MG2的驱动力与发动机的直接驱动部分的合计成为车辆的驱动力。即，在本实施方式中，发动机2不仅驱动车辆，还通过驱动电动发电机MG1来对电动发电机MG2提供动力。该“动力”被作为机械动力而从发动机2输出，由电动发电机MG1从机械动力变换为电动发电机MG2的驱动用的电力。
当驾驶者按下EV(Electric Vehicle：电动汽车)优先开关46时，发动机2的动作被限制。由此，车辆的行驶模式被设定为仅以电动发动机MG2的驱动力来行驶的EV行驶模式。为了深夜、早晨时在住宅密集地降低噪音、或在室内停车场或车库内减少排气，EV行驶模式比较合适。与此相对，将使发动机动作的通常的行驶模式称为HV(hybrid vehicle：混合动力汽车)行驶模式。
例如在(1)使EV优先开关46断开、(2)电池的充电状态SOC低于预定值、(3)车速变为预定值(例如55km/h)以上、(4)加速踏板开度变为规定值以上这样的任意一个条件成立时，EV行驶模式被自动解除。
行驶模式设定部64基于来自加速踏板位置传感器42的输出信号Acc、车速传感器44检测出的车速V、以及从EV优先开关46发送的表示驾驶者是否已选择EV行驶模式的信息，将混合动力车辆1的行驶模式确定为EV行驶模式和HV行驶模式的任意一方。该信息是表示“混合动力车辆1的车辆状态”的信息。行驶模式设定部64将设定的行驶模式的信息输出到混合动力控制部62。混合动力控制部62基于从行驶模式设定部64接收的信息，控制发动机2，并且控制变换器36来控制电动发电机MG2的动作。
即，控制装置14是如下的控制装置：在车辆状态满足预定的条件时，控制混合动力车辆1，使得进行在使发动机2停止的状态下由电动发电机MG2驱动车轮的EV行驶。
混合动力控制部62在发动机2停止的情况下，执行每隔预定时间(例如每隔1秒)使计数值增加的计数处理。由此，混合动力控制部62能够把握发动机停止期间。以下将由该计数处理得到的计数值称为“发动机停止计数器的值”。另外，发动机停止计数器的值被非易失地存储于存储部66。
另外，混合动力控制部62从设置在连接器26上的开关55接收表示开关55为接通状态(或断开状态)的信息。例如，开关55在充电装置25被连接于连接器26时变为接通状态，在充电装置25与连接器26的连接被切断时变为断开状态。混合动力控制部62在开关55的状态已从断开状态切换为接通状态时，判断为电池B的充电已开始。
用于检测电池B处于充电中这一信息的方法并不限定于上述方法。例如，可以在混合动力车辆1上设置用于检测连接连接器26和电池B的线缆中流过的电流的电流传感器，混合动力控制部62基于电流传感器的检测结果(即线缆中有电流流过)，判断为电池B处于充电中。
图3是用于对发动机2的周边进行说明的概略图。参照图3，混合动力车辆1具有发动机2。发动机2包括用于向汽缸盖导入进气的进气通路111和用于从汽缸盖进行排气的排气通路113。
从进气通路111的上游开始依次设置有空气净化器102、空气流量计104、进气温度传感器106、节气门阀(throttle valve)107。节气门阀107由电子控制节气门(electronic control throttle)108控制其开度。进气通路111的进气门的附近设置有喷射燃料的喷嘴110。
排气通路113上从排气门一侧开始依次配置有空燃比传感器145、催化剂装置127、氧传感器146。发动机2还包括设置于汽缸体的在汽缸内上下移动的活塞114、检测随着活塞114的上下移动来旋转的曲轴的旋转的曲轴位置传感器143、检测汽缸体的振动来检测爆震的发生的爆震传感器144、安装于汽缸体的冷却水路的水温传感器148。
混合动力车辆1还包括混合动力控制部62和加速踏板位置传感器42。混合动力控制部62按照加速踏板位置传感器42的输出来控制电子控制节气门108，从而使进气量变化，另外，按照从曲轴位置传感器143得到的曲轴转角，向点火线圈112输出点火指示，向喷嘴110输出燃料喷射时间。另外，混合动力控制部62按照进气温度传感器106、爆震传感器144、空燃比传感器145、氧传感器146的输出来修正燃料喷射量、空气量以及点火正时。
混合动力车辆1还包括储存燃料FL的燃料箱180、泵186、压力调节器130、活性炭罐189、炭罐净化真空转换阀(canister-purge vacuumswitching valve)191。
泵186是通过电池B的电力来驱动的电动泵。在电池B与外部电源连接的情况下，泵186能够由经由电池B而从外部提供的电力来驱动。混合动力控制部62控制泵186的动作和停止。利用泵186经由通路185而被吸上来的燃料FL被加压而输送至通路187。并且，以预定的定时打开喷嘴110时，燃料FL被喷射到进气通路111内。混合动力控制部62在使燃料FL循环的情况下，控制泵186使输送至通路187的燃料FL的压力更高。而且，混合动力控制部62控制喷嘴110，使得喷嘴110不喷射燃料。由此，从泵186输送至通路187的燃料FL经由压力调节器130和通路184而返回至燃料箱180。通路184相当于用于将从泵186排出的燃料FL返回至燃料箱180的回流管。
在燃料箱180内蒸发的燃料蒸汽经由通路188而被吸附于活性炭罐189内部的活性炭。并且，通过由混合动力控制部62打开炭罐净化VSV(vacuum switching valve，真空转换阀)191，吸附的燃料蒸汽经由通路190、192而被排放到进气通路111内。
当驾驶者操作加油口开闭开关170时，盖181打开。燃料盖182被卸下，从汽油加油站等的燃料供给装置向燃料供给通路183供给燃料FL。
发动机2的下部设置有储存发动机油150(润滑油)的油盘152。发动机油150由油泵154吸上来。由油泵154吸上来的发动机油150通过用于吸附其中含有的异物的机油滤清器(oil filter)156，被提供给发动机2的各构成部件。油泵154可以是使用发动机2的驱动力来使油通路排出油的泵，也可以是电动泵。被提供给发动机2的各构成部件的油在发动机2内的间隙落下或沿发动机2的内壁流下来从而返回油盘152。其中，图3示意地示出发动机油150的循环。
图1所示的混合动力车辆1中，通过增大电池B的容量，能够拓宽电动汽车行驶的区域。但是，例如在重复使混合动力车辆1短距离行驶的情况下，车辆的驱动中仅使用电动发动机MG2的可能性较高。即，发动机2的停止期间变长，因此存在泵186的停止期间变长的可能性。另外，混合动力车辆1本身长时间停止，由此也会引起泵186的停止期间变长。
在泵186的停止期间达到长时间的情况下，例如有可能由于从管路内残留的燃料中分离出的水分、管路的内壁与燃料的离子交换而在管路上生锈。管路的锈例如有可能导致管路龟裂、燃料通路的阻塞。
另外，也考虑由于燃料的性状(例如粘性)变化而导致不能合适地进行来自喷嘴110的燃料的喷射的情形。该情况下，预想到发动机的启动性能变差。作为用于防止这样的问题的方法，可以考虑将管路内的燃料全部返回至燃料箱的方法。但是，根据该方法，在发动机长时间停止的情况下，发动机再启动时用于向发动机供给燃料的时间变长，因此发动机的启动性能下降。
在本实施方式中，混合动力控制部62，在泵186的停止期间为预定期间以上的情况下，使泵186启动，从而使燃料FL循环。由此，能够防止水分从燃料中分离，因此能够防止在管路上生锈。而且，通过使燃料FL循环，能够防止燃料FL的性状发生变化，并且也能够在燃料FL残留在管路内的状态下使泵186停止。由于这些理由，根据本实施方式，能够防止发动机的启动性能下降。
另外，根据本实施方式，在混合动力车辆的充电中使泵动作。在混合动力车辆以EV行驶模式行驶时使泵186启动了的情况下，泵186消耗电池B的电力。因此，EV行驶模式下的混合动力车辆的行驶距离变短的可能性较高。为了对电池B进行充电，也考虑使发动机动作的同时使电动发电机MG1进行发电动作。但是，从环境方面出发，优选保持使发动机2停止。
在本实施方式中，在电池B的充电中启动泵。由此，即使电池B中积蓄的电力暂时减少，也能够立刻由外部电源对电池B进行充电。因此，根据本实施方式，能够防止EV行驶模式下的混合动力车辆的可行驶距离变短。由此，能够将停止发动机2的状态保持得较长，因此能够实现有益于环境方面的车辆。
进一步，考虑在EV行驶中燃料泵启动了的情况下，例如用户会感受泵的动作引起的振动、声音的情形。由此，存在用户产生不适感的可能性。但是，根据本实施方式，通过在车辆的停止中使泵动作，能够防止产生这样的问题。
图4是表示本实施方式的燃料循环处理的流程图。该流程图是表示子程序的图，该流程图所示的处理从主程序被调出而执行。另外，该流程图所示的处理例如每隔一定时间而重复，但可以在每当指示车辆的启动时开始。
参照图4和图2，当处理开始时，混合动力控制部62例如基于发动机转速来判断发动机2是否为停止中(步骤S1)。混合动力控制部62在判断为发动机2不是停止中的情况下(步骤S1中为否)，将发动机停止计数器的值设定为初始值、即0(步骤S7)。当步骤S7的处理结束时，整体的处理结束。
另一方面，在发动机2停止的情况下(步骤S1中为是)，混合动力控制部62将发动机停止计数器的值增加1(步骤S2)。当步骤S2的处理结束时，执行步骤S3的处理。
在步骤S3中，混合动力控制部62基于开关55的状态来判断电池B是否处于外部充电中。在开关55断开的情况下，混合动力控制部62判断为电池没有正在充电。该情况下(步骤S3中为否)，整体的处理结束。另一方面，在开关55接通的情况下，混合动力控制部62判断为电池B处于充电中。该情况下(步骤S3中为是)，混合动力控制部62执行步骤S4的处理。
在步骤S4中，混合动力控制部62判断发动机停止计数器的值是否为预定值以上。即，混合动力控制部62判断发动机停止期间是否为预定期间以上。在发动机停止计数器的值不到预定值的情况下(步骤S4中为否)，整体的处理结束。另一方面，在发动机停止计数器的值为预定值以上的情况下(步骤S4中为是)，混合动力控制部62使泵186启动(步骤S5)。
混合动力控制部62在使泵186启动之后，判断是否经过了预定期间(步骤S6)。该“预定期间”例如能够通过实验适当地确定。在从泵186的启动时刻开始经过了预定期间的情况下(步骤S6中为是)，混合动力控制部62执行步骤S7的处理。由此，发动机停止计数器的值被设定为初始值、即0。在从泵186的启动时刻开始的经过时间没有达到预定期间的情况下(步骤S6中为否)，整体的处理结束。
这样，根据本实施方式，在发动机长时间停止的情况下，能够实现使减轻燃料对车辆带来的影响成为可能的混合动力车辆。
在图4的流程图中，混合动力控制部62将发动机停止期间用作泵186的停止期间。当然，混合动力控制部62也可以测量泵186的停止期间本身。另外，混合动力控制部62可以测量混合动力车辆1的EV行驶时间作为泵186的停止期间。由此，即使不直接检测泵186是否动作，也能够把握泵186的停止期间，因此能够简化混合动力控制部62的处理。
另外，在本实施方式中，示出了适用于能够通过动力分配机构来将发动机的动力分配并传递给车轴和发电机的串联/并联型混合动力系统的例子。但是，本发明可以适用于仅为了驱动发电机而使用发动机、且仅以使用由发电机发电产生的电力的电机来产生车轴的驱动力的串联型混合动力汽车。在串联型混合动力汽车中，在按照驱动要求来使电机驱动的情况下，存在仅以电池提供给电机的电力不充分的情形。在该情况下，通过使发动机启动来使发电机发电，并且将电池的电力与来自发电机的电力的合计提供给电机。另外，在电池的SOC已降低的情况下，也使发动机启动。
而且，本发明也能够适用于以发动机和电机直接驱动车轮的并联型混合动力汽车。并联型混合动力汽车中，电机进行发动机的动力的辅助，并且也作为对电池进行充电的发电机发挥作用。并联型混合动力汽车能够利用发电机对电池进行充电并且行驶。
串联型混合动力汽车和并联型混合动力汽车都具有使发动机成为动作状态的动作模式和、使发动机停止且使电机成为动作状态的动作模式。因此，本发明也能够适用于这些汽车。
应该认为，本次公开的实施方式，在所有方面都只是例示而并非限制性的内容。本发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求所表示，包括与权利要求同等的含义和范围内的所有变更。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆，该混合动力车辆包括：
蓄电装置(B)；
连接部(26)，其以使得所述蓄电装置(B)由存在于所述混合动力车辆的外部的外部电源(41)充电的方式，被构成为能够电连接所述蓄电装置(B)与所述外部电源(41)；
旋转电机(MG2)，其利用来自所述蓄电装置(B)的电力，产生驱动车轮(20R、20L)的转矩；
内燃机(2)，其执行所述车轮(20R、20L)的驱动和对所述旋转电机(MG2)的动力供给的至少一方；
储存所述内燃机(2)的燃料(FL)的燃料箱(180)；
排出所述燃料箱(180)内的所述燃料(FL)的燃料泵(186)；
用于将所述燃料泵(186)排出的所述燃料(FL)返回至所述燃料箱(180)的回流管(184)；以及
控制装置(14)，其在所述燃料泵(186)停止预定期间以上、且所述蓄电装置(B)正在由所述外部电源(41)充电的情况下，通过驱动所述燃料泵(186)，由此使所述燃料箱(180)内的所述燃料(FL)通过所述回流管(184)而循环。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，
所述燃料泵(186)被构成为能够利用经由所述蓄电装置(B)而从所述外部电源(41)供给的电力来进行动作。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆，其中，
所述控制装置(14)，将所述混合动力车辆的动作模式设定为至少使所述内燃机(2)动作的第一模式、和使所述内燃机(2)停止且使所述旋转电机(MG2)动作的第二模式中的任一方，作为所述燃料泵(186)的停止期间而测量所述第二模式下的所述混合动力车辆的行驶时间，由此判断所述燃料泵(186)是否已停止所述预定期间以上。
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