CN103339006A

CN103339006A - 混合动力车辆

Info

Publication number: CN103339006A
Application number: CN2011800664844A
Authority: CN
Inventors: 细江幸弘; 伊藤芳辉; 田川雅章; 大熊仁
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: US20140025243A1; DE112011104804T5; JPWO2012104962A1; WO2012104962A1; US9180864B2; CN103339006B; JP5700362B2

Abstract

本发明的目的在于能将蓄电单元的恶化抑制到最小限度，并且能启动发动机，兼顾蓄电单元的保护和发动机的启动性提高。本发明在混合动力车辆中具备算出蓄电单元的充电状态的充电状态算出单元，具备在由充电状态算出单元算出的充电状态比标准下限值低的情况下断开接触器的标准导通断开单元，具备在即使由充电状态算出单元算出的充电状态为要断开接触器的值而输入了发动机启动信号的情况下也使接触器继续导通的发动机启动时导通断开单元，发动机启动时导通断开单元所导致的接触器的导通动作在由充电状态算出单元算出的充电状态比发动机启动时用下限值高的情况下执行，该发动机启动时用下限值设定为比标准下限值低了规定值的值。

Description

混合动力车辆

技术领域

本发明涉及混合动力车辆，特别涉及将发动机和电动发电机作为动力源的、谋求能与电动发电机进行电力交换的蓄电单元的保护和发动机启动性提高的混合动力车辆。

背景技术

以往，提出了除了发动机以外还具备电动发电机作为行驶用的动力源的混合动力车辆，例如已知如特开2005-045883号公报所记载的混合动力车辆。

在该公报公开的现有技术中，具备作为能与电动发电机进行电力交换的蓄电单元的驱动用高电压电池，在电动发电机和电池之间具备使两者间的连接导通断开的接触器，当表示电池的充电状态的SOC（State Of Charge：充电状态）比某个阈值小时，断开接触器，使电池的放电完全停止，由此防止电池的过放电导致电池恶化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2005-045883号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1的现有技术中，没有提到断开接触器后的电池的管理。但是，在混合动力车辆中，有时会在断开接触器后进行发动机启动，因此在断开接触器后为了发动机启动而进行IGON（Ignition On：打开点火开关）时，需要考虑由于电压的变化等导致电池的SOC低于阈值的情况下的控制。

特别是在具有动力传递机构的混合动力车辆这种发动机和电动发电机被直接联接的混合动力车辆中，通过消耗电池来驱动电动发电机，进行摇动来启动发动机。会存在如下问题：在这种混合动力车辆的发动机启动时，在SOC降低引起SOC低于为保护电池而设的接触器断开的阈值从而导致接触器断开的情况下，即使再次进行IGON来尝试发动机的启动，摇动引起的SOC减少会引起接触器再次断开，无法使发动机再启动。

本发明的目的在于，在混合动力车辆中，即使蓄电单元的充电状态为要断开接触器的值也能启动发动机，兼顾蓄电单元的保护和发动机的启动性提高。

用于解决问题的方案

本发明的特征在于，在将从发动机和电动发电机产生的动力通过动力传递机构输出到驱动轴的混合动力车辆中，具备能与上述电动发电机进行电力交换的蓄电单元，在上述电动发电机和蓄电单元之间具备使两者间的连接导通断开的接触器，具备算出上述蓄电单元的充电状态的充电状态算出单元，具备在利用上述充电状态算出单元算出的充电状态比标准下限值低的情况下断开上述接触器的标准导通断开单元，具备发动机启动时导通断开单元，即使由上述充电状态算出单元算出的充电状态为要利用上述标准导通断开单元断开接触器的值，在输入了发动机启动信号的情况下，上述发动机启动时导通断开单元也使上述接触器继续导通，上述发动机启动时导通断开单元所导致的接触器的导通动作在由上述充电状态算出单元算出的充电状态比发动机启动时用下限值高的情况下执行，上述发动机启动时用下限值设定为比标准下限值低了规定值的值。

发明效果

在本发明中，即使蓄电单元的充电状态为要断开接触器的值，在输入发动机启动信号，充电状态高于比标准下限值低的发动机启动时用下限值的情况下，也使接触器继续导通，因此能将充电状态的降低造成的蓄电单元的恶化抑制到最小限度并且启动发动机。另外，本发明能将充电状态的降低造成的蓄电单元恶化抑制到最小限度并且启动发动机，因此能兼顾蓄电单元的保护和发动机的启动性提高。

附图说明

图1是混合动力车辆的系统构成图。（实施例1）

图2是混合动力车辆的发动机启动时的控制流程图。（实施例1）

图3是示出混合动力车辆的发动机启动时的SOC推移的坐标图。（实施例1）

图4是示出混合动力车辆的发动机启动时的发动机启动时用下限值造成的接触器断开的坐标图。（实施例2）

图5是混合动力车辆的发动机启动时的控制流程图。（实施例2）

图6是示出混合动力车辆的发动机启动时的SOC推移的坐标图。（实施例2）

图7是设定在发动机启动后超过标准下限值所需的规定时间的表。（实施例2）

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1～图4示出本发明的实施例1。在图1中，1是混合动力车辆。在混合动力车辆1中，作为驱动系统具备：利用燃料的燃烧来产生驱动力的发动机2的输出轴3；利用电来产生驱动力并且通过驱动来产生电能的第1电动发电机4和第2电动发电机5；与混合动力车辆1的驱动轮6连接的驱动轴7；以及与输出轴3、第1电动发电机4、第2电动发电机5、驱动轴7分别联接的动力传递机构的第1行星齿轮机构8和第2行星齿轮机构9。

上述发动机2具备：节流阀等空气量调整单元10，其与加速器开度（加速踏板的踏入量）对应地调整吸入的空气量；燃料喷射阀等燃料提供单元11，其提供与吸入的空气量对应的燃料；以及点火装置等点火单元12，其对燃料进行点火。发动机2利用空气量调整单元10、燃料提供单元11和点火单元12来控制燃料的燃烧状态，通过燃料的燃烧来产生驱动力。

上述第1电动发电机4具备第1电动机转动轴13、第1电动机转子14和第1电动机定子15。上述第2电动发电机5具备第2电动机转动轴16、第2电动机转子17和第2电动机定子18。第1电动发电机4的第1电动机定子15与第1逆变器19连接。第2电动发电机5的第2电动机定子18与第2逆变器20连接。

第1逆变器19和第2逆变器20的电源端子通过双向型的DC-DC转换器21和接触器22与电池23连接。电池23是能与第1电动发电机4及第2电动发电机5之间进行电力交换的蓄电单元。接触器22对第1电动发电机4及第2电动发电机5与电池23之间的连接进行导通断开。第1电动发电机4和第2电动发电机5控制分别利用第1逆变器19和第2逆变器20通过DC-DC转换器21从电池23提供的电量，利用所提供的电来产生驱动力，并且利用再生时的驱动轮6的驱动来产生电能，用发生的电能通过DC-DC转换器21对电池23进行充电。

上述第1行星齿轮机构8具备：第1太阳轮24、支撑与该第1太阳轮24啮合的第1行星齿轮25的第1行星齿轮架26以及与第1行星齿轮25啮合的第1环形齿轮27。上述第2行星齿轮机构9具备：第2太阳轮28、支撑与该第2太阳轮28啮合的第2行星齿轮29的第1行星齿轮架30以及与第2行星齿轮29啮合的第2环形齿轮31。

在第1行星齿轮机构8和第2行星齿轮机构9中，将各旋转构件的旋转中心线配置在同一轴上，将第1电动发电机4配置在发动机2和第1行星齿轮机构8之间，将第2电动发电机5配置在第2行星齿轮机构9的远离发动机2侧。第2电动发电机5具备能仅用单独输出使混合动力车辆1行驶的性能。

对第1行星齿轮机构8的第1太阳轮24连接有第1电动发电机4的第1电动机转动轴13。第1行星齿轮机构8的第1行星齿轮架26和第2行星齿轮机构9的第2太阳轮28结合，通过单向离合器32与发动机2的输出轴3连接。第1行星齿轮机构8的第1环形齿轮27和第2行星齿轮机构9的第2行星齿轮架30结合而与输出部33联接。输出部33通过齿轮、链等输出传递机构34与上述驱动轴7连接。对第2行星齿轮机构9的第2环形齿轮31连接有第2电动发电机5的第2电动机转动轴16。

在混合动力车辆1中，将发动机2、第1电动发电机4和第2电动发电机5所产生的动力通过动力传递机构的第1行星齿轮机构8和第2行星齿轮机构9输出到驱动轴7，对驱动轮6进行驱动。另外，在混合动力车辆1中，将来自驱动轮6的驱动力通过动力传递机构的第1行星齿轮机构8和第2行星齿轮机构9传递到第1电动发电机4和第2电动发电机5，产生电能来对电池23进行充电。

这样，在混合动力车辆1中，在发动机2、第1电动发电机4、第2电动发电机5和驱动轴7之间进行驱动力的交接。

在上述混合动力车辆1中，将空气量调整单元10、燃料提供单元11、点火单元12、第1逆变器19、第2逆变器20、DC-DC转换器21、接触器22连接到车辆控制部35。对车辆控制部35连接有加速器开度检测单元36、车辆速度检测单元37、发动机旋转速度检测单元38，具备发动机控制单元39。发动机控制单元39基于加速器开度检测单元36、车辆速度检测单元37和发动机旋转速度检测单元38的检测信号来控制空气量调整单元10、燃料提供单元11和点火单元12，控制发动机2的驱动力。

另外，车辆控制部35连接有管理电池23的充电、放电的电池管理单元40，具备充电状态算出单元41和电动机控制单元42。充电状态算出单元41用从电池管理单元40输入的信号算出电池23的充电状态（SOC）。电动机控制单元42考虑充电状态算出单元41算出的SOC，使DC-DC转换器21、接触器22动作来控制电池23的SOC。

上述车辆控制部35具备标准导通断开单元43。标准导通断开单元43在由上述充电状态算出单元41算出的SOC比标准下限值SOC1低的情况下，断开接触器22。

另外，车辆控制部35连接有输入发动机启动信号的点火开关44，具备发动机启动时导通断开单元45。即使由充电状态算出单元41算出的SOC是比要由标准导通断开单元43断开接触器22的标准下限值SOC1低的值，在从点火开关44输入发动机启动信号的情况下，发动机启动时导通断开单元45也使接触器22继续导通。发动机启动时导通断开单元45所导致的接触器22的导通动作在由充电状态算出单元41算出的SOC比发动机启动时用下限值SOC2高的情况下执行，上述发动机启动时用下限值SOC2设定为比标准下限值SOC1低了规定值A的值。

下面说明作用。

如图2所示，混合动力车辆1由车辆控制部35执行控制。此外，图2所示的程序被周期性地执行。

在图2中，车辆控制部35为了在接触器22断开后启动发动机2而使点火开关44导通（IGON），输入发动机启动信号从而控制开始时（100），获取通常控制所用的各种信号（点火开关44刚导通后的电池23的初始的SOCf、电池23的当前的SOCp、断开接触器22的标准下限值SOC1、用于设定发动机启动时用下限值SOC2的规定值A）（101），判断当前的SOCp是否比发动机启动时用下限值SOC2大（SOCp＞SOC2）（102）。

上述发动机启动时用下限值SOC2是从当前的SOCp减去规定值A后的值，设定为比标准下限值SOC1低的值。

在上述判断（102）为“否”的情况下，断开接触器22（108），向各种信号的获取（101）返回（107）。在上述判断（102）为“是”的情况下，对从当前的SOCp减去规定值A后的值（SOCp-A）与从初始的SOCf减去规定值A后的值（SOCf-A）进行比较，保存较大的值（103），对步骤103的计算结果和标准下限值SOC1进行比较，将较小的值设定为阈值（发动机启动时用下限值SOC2）（104），进入步骤105。

在步骤105中，判断当前的SOCp是否比在步骤104中设定的阈值的发动机启动时用下限值SOC2大（SOCp＞SOC2）（105）。在该判断（105）为“是”的情况下，导通接触器22（106），向各种信号的获取（101）返回（107）。在该判断（105）为“否”的情况下，断开接触器22（108），向各种信号的获取（101）返回（107）。

如图3所示，在车辆控制部35中，当SOC下降到标准下限值SOC1时（t1），断开接触器22，然后断开点火开关39（IGOFF）来停止发动机2（t2）。

在车辆控制部35中，在接触器22被断开后，为了启动发动机2而点火开关44被导通（IGON）时（t3），同时导通接触器22。通过接触器22的导通，使点火开关44刚导通后的初始的SOCf等于当前的SOCp，在该当前的SOCp比标准下限值SOC1低的情况下，将从当前的SOCp减去规定值A后的值设定为阈值（发动机启动时用下限值SOC2），只要SOCp不比该阈值的发动机启动时用下限值SOC2低就不断开而继续导通接触器22。

在点火开关44导通（导通接触器22）后，当发动机2的摇动开始时（t4），当前的SOCp降低，但是从发动机2的完全爆发而启动完成的时点（t5）起当前的SOCp开始上升。车辆控制部35对用刚导通点火开关44后的初始的SOCf设定的阈值的发动机启动时用下限值SOC2和利用当前的SOCp设定的阈值的发动机启动时用下限值SOC2进行比较，将大的值作为阈值的发动机启动时用下限值SOC2开始更新（t6）。当当前的SOCp上升并超过标准下限值SOC1（t7），作为阈值的发动机启动时用下限值SOC2达到标准下限值SOC1时（t8），结束发动机启动时用下限值SOC2的更新。

此外，如图4所示，在车辆控制部35中，SOC降低达到标准下限值SOC1（t1），接触器22被断开，点火开关44被断开（t2）后，在为了启动发动机2而导通点火开关44（导通接触器22）时（t3），在当前的SOCp等于标准下限值SOC1的情况下，将从当前的SOCp（标准下限值SOC1）减去规定值A后的值设定为阈值（发动机启动时用下限值SOC2）。

在车辆控制部35中，只要发动机2的摇动开始（t4），当前的SOCp不比阈值的发动机启动时用下限值SOC2低就不断开而继续导通接触器22。在发动机2不被启动而当前的SOCp降低达到阈值的发动机启动时用下限值SOC2时（t5），断开接触器22。

这样，在混合动力车辆1中，即使电池23的当前的SOCp为要断开接触器22的值，在通过点火开关39的导通而输入发动机启动信号，当前的SOCp高于比标准下限值SOC1低的发动机启动时用下限值SOC2的情况下也使接触器22继续导通，因此能将SOC的降低造成的电池23恶化抑制到最小限度，并且能启动发动机2。

另外，由于该混合动力车辆1能将SOC的降低造成的电池23恶化抑制到最小限度并且能启动发动机2，因此能兼顾电池23的保护和发动机2的启动性提高。

实施例2

图5～图7示出本发明的实施例2。如图1所示，在实施例2的混合动力车辆1中，作为驱动系统具备：利用燃料的燃烧来产生驱动力的发动机2的输出轴3；利用电产生驱动力并且通过驱动来产生电能的第1电动发电机4和第2电动发电机5；与混合动力车辆1的驱动轮6连接的驱动轴7；以及与输出轴3、第1电动发电机4、第2电动发电机5、驱动轴7分别联接的动力传递机构的第1行星齿轮机构8和第2行星齿轮机构9。

该混合动力车辆1具备能与第1电动发电机4和第2电动发电机5进行电力交换的电池23，在第1电动发电机4及第2电动发电机5与电池23之间具备使两者间的连接导通断开的接触器22，将管理电池23的充电、放电的电池管理单元40与车辆控制部35连接。车辆控制部35具备用从电池管理单元40输入的信号算出电池23的充电状态（SOC）的充电状态算出单元41，利用电动机控制单元42使DC-DC转换器21、接触器22动作来控制电池23的SOC。车辆控制部35具备标准导通断开单元43，在由充电状态算出单元41算出的SOC比标准下限值SOC1低的情况下，断开接触器22。

另外，车辆控制部35连接有输入发动机启动信号的点火开关44，具备发动机启动时导通断开单元45。即使由充电状态算出单元41算出的SOC是比要由标准导通断开单元43断开接触器22的标准下限值SOC1低的值，在从点火开关44输入发动机启动信号的情况下，发动机启动时导通断开单元45也使接触器22继续导通。由发动机启动时导通断开单元45执行的接触器22的导通动作在预先设定的规定时间T内SOC不超过标准下限值SOC1的情况下停止，断开接触器22。

下面说明作用。

如图5所示，混合动力车辆1由车辆控制部35执行控制。此外，图5所示的程序被周期性地执行。

在图5中，在车辆控制部35中，在接触器22被断开后为了启动发动机2而使点火开关44导通（IGON），输入发动机启动信号从而控制开始时（200），获取通常控制所用的各种信号（点火开关44刚导通后的电池23的初始的SOCf、电池23的当前的SOCp、断开接触器22的标准下限值SOC1、用于设定发动机启动时用下限值SOC2的规定值A、在发动机启动后当前的SOCp超过标准下限值SOC1所需的规定时间T）（201），判断当前的SOCp是否比发动机启动时用下限值SOC2大（SOCp＞SOC2）（202）。

上述发动机启动时用下限值SOC2是从当前的SOCp减去规定值A后的值，设定为比标准下限值SOC1低的值。另外，如图7所示，上述规定时间T根据标准下限值SOC1与发动机刚启动后的初始的SOCf之差设定为规定时间表，点火开关44刚导通后的电池23的初始的SOCf越大就设定为越长的时间。

在上述判断（202）为“否”的情况下，断开接触器22（208），向各种信号的获取（201）返回（207）。在上述判断（202）为“是”的情况下，根据标准下限值SOC1与初始的SOCf之差，利用图7的规定时间表设定导通接触器22的规定时间T（203），判断是否经过了规定时间T（204）。

在该判断（204）为“否”的情况下，导通接触器22（206），向各种信号的获取（201）返回（207）。在该判断（204）为“是”的情况下，判断当前的SOCp是否超过了标准下限值SOC1（205）。在该判断（105）为“是”的情况下，导通接触器22（206），向各种信号的获取（201）返回（207）。在该判断（205）为“否”的情况下，断开接触器22（208），向各种信号的获取（201）返回（207）。

如图6所示，在车辆控制部35中，当SOC下降达到标准下限值SOC1时（t1），断开接触器22，然后断开点火开关44（IGOFF），停止发动机2（t2）。

在车辆控制部35中，在接触器22被断开后，为了启动发动机2而点火开关44被导通（IGON）时（t3），同时导通接触器22。通过接触器22的导通，使点火开关44刚导通后的初始的SOCf等于当前的SOCp，在该当前的SOCp比标准下限值SOC1低的情况下，从点火开关39的导通时开始利用标准下限值SOC1与初始的SOCf之差设定的规定时间T的计时，只要SOCp不比该阈值的发动机启动时用下限值SOC2低就不断开而继续导通接触器22。

在点火开关44导通（导通接触器22）后，发动机2的摇动开始时（t4），当前的SOCp降低，但是从发动机2的完全爆发而启动完成的时点（t5）起当前的SOCp开始上升。在车辆控制部35中，当前的SOCp超过初始的SOCf（t6），进而上升并超过标准下限值SOC1（t7），经过规定时间T时（t8），断开接触器22。

此外，如图4所示，在车辆控制部35中，SOC下降达到标准下限值SOC1（t1），接触器22被断开，点火开关44被断开（t2）后，为了启动发动机2而点火开关44被导通（接触器22被导通）时（t3），在当前的SOCp等于标准下限值SOC1的情况下，将从当前的SOCp（标准下限值SOC1）减去规定值A后的值设定为阈值（发动机启动时用下限值SOC2）。

在车辆控制部35中，只要发动机2的摇动开始（t4），当前的SOCp不比阈值的发动机启动时用下限值SOC2低就不断开而继续导通接触器22。当发动机2不被启动而当前的SOCp降低达到阈值的发动机启动时用下限值SOC2时（t5），断开接触器22。

这样，在混合动力车辆1中，即使电池23的当前的SOCf是要断开接触器22的值，在通过点火开关44的导通输入发动机启动信号，当前的SOCf高于比标准下限值SOC1低的发动机启动时用下限值SOC2并且从发动机启动时起规定时间T内的情况下也继续导通接触器22，因此能将SOC的降低造成的电池23恶化抑制到最小限度并且启动发动机2。

另外，由于在该混合动力车辆1中，能将SOC的降低造成的电池23恶化抑制到最小限度并且启动发动机2，因此能兼顾电池23的保护和发动机2的启动性提高。

而且，在该混合动力车辆1中，在预先设定的规定时间T内，在SOC不超过标准下限值SOC1的情况下停止接触器22的导通动作，断开接触器22，因此能将电池23的恶化抑制到最小限度。

工业上的可利用性

根据本发明，即使蓄电单元的充电状态为要断开接触器的值也能启动发动机，能兼顾蓄电单元的保护和发动机的启动性提高，能用于将发动机和电动发电机作为驱动源的混合动力车辆。

附图标记说明

1 混合动力车辆

2 发动机

3 输出轴

4 第1电动发电机

5 第2电动发电机

6 驱动轮

7 驱动轴

8 第1行星齿轮机构

9 第2行星齿轮机构

19 第1逆变器

20 第2逆变器

21 DC-DC转换器

22 接触器

23 电池

35 车辆控制部

39 发动机控制单元

40 电池管理单元

41 充电状态算出单元

42 电动机控制单元

43 标准导通断开单元

44 点火开关

45 发动机启动时导通断开单元

Claims

1.一种混合动力车辆，将从发动机和电动发电机产生的动力通过动力传递机构输出到驱动轴，其特征在于，具备能与上述电动发电机进行电力交换的蓄电单元，在上述电动发电机和蓄电单元之间具备使两者间的连接导通断开的接触器，上述混合动力车辆具备算出上述蓄电单元的充电状态的充电状态算出单元，具备在利用上述充电状态算出单元算出的充电状态比标准下限值低的情况下断开上述接触器的标准导通断开单元，具备发动机启动时导通断开单元，即使由上述充电状态算出单元算出的充电状态为要利用上述标准导通断开单元断开接触器的值，在输入了发动机启动信号的情况下，上述发动机启动时导通断开单元也使上述接触器继续导通，上述发动机启动时导通断开单元所导致的接触器的导通动作在由上述充电状态算出单元算出的充电状态比发动机启动时用下限值高的情况下执行，上述发动机启动时用下限值设定为比标准下限值低了规定值的值。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，

由上述发动机启动时导通断开单元执行的接触器的导通动作为：在预先设定的规定时间内充电状态不超过标准下限值的情况下，停止动作，断开接触器。