CN104066634B

CN104066634B - 混合动力车辆的发动机起动控制装置

Info

Publication number: CN104066634B
Application number: CN201280067340.5A
Authority: CN
Inventors: 小林宽英; 杉村敏夫; 吉川雅人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: US20150203103A1; CN104066634A; US9290173B2; JPWO2013108401A1; JP5794318B2; WO2013108401A1

Abstract

判断是否处于车辆重量增加了的牵引行驶期间，在处于牵引行驶期间的情况下，与非牵引行驶时相比较，减小电动发电机（MG）的补偿转矩，所以可使电动发电机（MG）的转矩减低与之相当的量而提高燃料经济性。另外，在车辆重量大的牵引行驶期间，一般需要大的驱动力，电动发电机（MG）的使用频率变高，而通过减低发动机起动时的补偿转矩，可使电动发电机（MG）的负载减轻与之相当的量，可抑制过热等。另一方面，在车辆重量比较小的非牵引行驶期间即通常的行驶时，因为车辆的惯性比较小，所以由发动机起动转矩引起的驱动力变动相对变大，牵引感等的冲击变大，但是因为使电动发电机（MG）的补偿转矩与起动转矩对应地增大，可适当地抑制该冲击。

Description

混合动力车辆的发动机起动控制装置

技术领域

本发明涉及混合动力车辆的发动机起动控制装置，特别是涉及在起转起动发动机时使电动马达的转矩增加来抑制驱动力变动的技术的改良。

背景技术

提出有如下技术：在具备(a)电动马达、和(b)经由使动力传递接通、切断的通断装置而与驱动力传递路径连接的发动机的混合动力车辆中，(c)在利用所述电动马达进行行驶时通过使所述通断装置接通来起转起动所述发动机时，通过使所述电动马达的转矩增加，由电动马达补偿发动机的起动转矩从而抑制驱动力变动(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-17727号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，若在起动发动机时由电动马达补偿该起动转矩，则电动马达的转矩增大与之相当的量而导致燃料经济性恶化。另一方面，若不由电动马达补偿发动机的起动转矩，则驱动力变化与该起动转矩相当的量，会产生牵引感等冲击。

本发明是以以上的情况为背景而做成的，其目的在于既抑制由在行驶期间起转起动发动机时的起动转矩引起的冲击(驱动力变动)，又提高燃料经济性。

用于解决问题的手段

为了达成所述目的，本发明是一种混合动力车辆的发动机起动控制装置，具备(a)电动马达；和(b)发动机，其经由使动力传递接通、切断的通断装置而连接于驱动力传递路径，(c)在利用所述电动马达进行行驶时，通过使所述通断装置接通来使所述发动机起转，在该发动机的起转时使所述电动马达的转矩增加，其特征在于，(d)判断车辆重量，在该车辆重量大的情况下，与车辆重量小的情况相比，减小在所述发动机的起转时增加的所述电动马达的转矩增加量。

第2发明在第1发明的混合动力车辆的发动机起动控制装置中，其特征在于，(a)基于驾驶者的要求驱动力，来切换仅利用所述电动马达进行的行驶和使用所述发动机的行驶，(b)在所述车辆重量大的情况下，与车辆重量小的情况相比，增大仅利用所述电动马达进行行驶的要求驱动力的范围。

第3发明在第1发明或者第2发明的混合动力车辆的发动机起动控制装置中，其特征在于，所谓所述车辆重量大的情况是指牵引行驶时。

发明效果

在这样的混合动力车辆的发动机起动控制装置中，在车辆重量大的情况下，与小的情况相比较，减小发动机的起转时的电动马达的转矩增加量，所以使电动马达的转矩减低与之相当的量，燃料经济性提高。在车辆重量大的情况下，车辆的惯性变大，由起动转矩引起的驱动力变动相对变小，减轻由该驱动力变动引起的冲击，所以即使减小电动马达的转矩增加量，冲击也不会大幅恶化。另外，在车辆重量大的情况下，一般需要大的驱动力，电动马达的使用频率变高，但是通过减低发动机起动时的电动马达的转矩增加量，可使电动马达的负载减轻与之相当的量而抑制过热等。

另一方面，在车辆重量小的情况下，车辆的惯性比较小，所以由发动机的起动转矩引起的驱动力变动相对变大，牵引感等冲击变大，但是因为电动马达的转矩增加量比较大，所以可适当地抑制该冲击。这样，通过根据车辆重量来变更发动机起动时的电动马达的转矩增加量，既能适当地抑制由起动转矩引起的冲击，又能够提高燃料经济性，并且可减轻电动马达的负载而抑制过热等。

在第2发明中，在车辆重量大的情况下，与车辆重量小的情况相比，仅利用电动马达进行行驶的要求驱动力的范围变大，仅利用电动马达进行行驶的频率变高与之相当的量，所以能够进一步提高燃料经济性。该技术能够实现是因为在车辆重量大的情况下减小起转发动机时的电动马达的转矩增加量、减轻电动马达的负载。

在第3发明中，在牵引行驶时判断为车辆重量大而减小发动机起动时的电动马达的转矩增加量，所以既能适当地抑制该牵引行驶时的发动机起动时的冲击，又能提高燃料经济性，并且可减轻电动马达的负载而抑制过热等。

附图说明

图1是将优选地应用了本发明的混合动力车辆的架构图与控制系统的主要部分一并示出的概略结构图。

图2是说明图1的混合动力车辆的多个行驶模式的图。

图3涉及图1的混合动力车辆的自动变速器，是说明根据运转状态自动地切换多个排档的变速映射的一例的图。

图4涉及图1的混合动力车辆的发动机控制，是说明与加速器操作量相关的节气门开度的控制特性的一例的图。

图5是说明图1的电子控制装置在功能方面所具备的发动机起动控制单元的工作的流程图。

具体实施方式

本发明优选适用于发动机和电动马达经由通断装置而连接的混合动力车辆，但是也能够适用于并联型、串联型等各种混合动力车辆。发动机是通过燃料的燃烧而产生动力的内燃机等。作为电动马达，优选使用也能够用作发电机的电动发电机，但是也可以是不具备发电机的功能的装置。将发动机连接于驱动力传递路径的通断装置优选使用摩擦接合式的离合器，但是也可以是例如经由行星齿轮装置等分配机构将发动机连接于驱动力传递路径以及发电机、通过该发电机的转矩控制来使发动机与驱动力传递路径之间的动力传递接通、切断的结构等，能够利用车辆的惯性能量来起转发动机的各种方式都是可行的。另外，发动机和电动马达不必配设在同一驱动力传递路径，也可以例如将发动机配设在前轮侧的驱动力传递路径，将电动马达配设在后轮侧的驱动力传递路径。

本发明的混合动力车辆例如能够进行至少使用发动机作为驱动力源来行驶的发动机行驶、以及停止发动机而仅使用电动马达作为驱动力源来行驶的马达行驶等多个行驶模式，在发动机行驶时，能够辅助性地使用电动马达或者始终使用电动马达。而且，对于这些发动机行驶以及马达行驶，例如在低负载的运转区域以马达行驶来行驶，在高负载的运转区域以发动机行驶来行驶等，根据以车速以及加速器操作量(要求驱动力)等运转状态为参数而确定的切换映射进行切换，在为了从马达行驶切换到发动机行驶而起动发动机时适用本发明。本发明也可以适用于如下情况：在电池的蓄电残余量SOC下降了的情况下起动发动机来通过发电机对电池进行充电的情况等的、以发动机行驶以外的目的而起动发动机的情况。

上述切换映射如第2发明那样能够根据车辆重量是否大而变更，在车辆重量大的情况下，使马达行驶区域向例如高加速器操作量侧以及高车速侧扩大，但是在第1发明的实施时，也可以与车辆重量的大小无关而设为恒定，还可以相反地使马达行驶区域向低加速器操作量侧、低车速侧缩窄、或者取消马达行驶区域。在第2发明的实施时，可以根据车辆重量是否大而仅以2个阶段对切换映射进行切换，但是也可以根据车辆重量而使其阶梯性地或者连续地变更。

起转起动发动机时的电动马达的转矩增加量(补偿转矩)根据发动机的起动转矩即通断装置的传递转矩而被适当地设定。该转矩增加量优选是能够完全抵消由发动机的起动转矩引起的驱动力变动的大小，但是只要至少能够减轻由起动转矩引起的驱动力变动即可。在车辆重量大的情况下，与车辆重量小的情况相比较，使该转矩增加量小，该转矩增加量可以是例如车辆重量小的情况下的50％左右等的恒定值，也可以根据车辆重量而阶梯性地或者连续地变小。另外，在车辆重量大的情况下，也可以使转矩增加量为0。

本发明例如构成为具有：车辆重量判定单元，其根据预先设定的判定基准来判定车辆重量是否大；和转矩增加量控制单元(补偿转矩控制单元等)，其在判定为车辆重量大的情况下，与不是这样的情况相比较，减小电动马达的转矩增加量。车辆重量判定单元例如构成为，在能够进行以对牵引车辆进行牵引的方式行驶的牵引行驶的混合动力车辆中，能够在该牵引行驶时判定为车辆重量大，根据牵引开关的打开、关闭信号和/或车辆的驱动力性能(与加速器操作量相关的车辆加速度等)来判定是否处于牵引行驶期间。在不进行牵引行驶的混合动力车辆中，也能够根据车辆的驱动力性能判定车辆重量，还能够检测是否装载集装箱等货物和/或装载重量、或者公共汽车等的乘车人数来判定车辆重量。

实施例

以下，一边参照附图，一边详细地说明本发明的实施例。

图1是包含优选地应用了本发明的混合动力车辆10的驱动系统的架构图的概略结构图。该混合动力车辆10具备作为利用燃料的燃烧来产生动力的汽油发动机和/或柴油发动机等内燃机的发动机12、和作为电动马达以及发电机发挥功能的电动发电机MG作为驱动力源。而且，该发动机12以及电动发电机MG的输出从作为流体式动力传递装置的变矩器14经由涡轮轴16、C1离合器18而传递到自动变速器20，进而经由输出轴22、差动齿轮装置24而传递到左右的驱动轮26。变矩器14具备直接连接泵轮和涡轮的锁止离合器(L/U离合器)30，并且在泵轮一体地连接有机械式油泵32，其通过被发动机12和/或电动发电机MG机械驱动而旋转，从而产生液压并将其供给到液压控制装置28。锁止离合器30通过在液压控制装置28设置的电磁式的液压控制阀和/或切换阀等而接合或分离。上述电动发电机MG相当于电动马达。

在上述发动机12与电动发电机MG之间，设置有经由阻尼器38而将发动机12与电动发电机MG直接连接的K0离合器34。该K0离合器34是通过液压而摩擦接合的单片式或者多片式的液压式摩擦接合装置，作为使发动机12相对于电动发电机MG即驱动力传递路径连接或断开的通断装置发挥功能。电动发电机MG经由变换器42连接于电池44。另外，所述自动变速器20是根据多个液压式摩擦接合装置(离合器和/或制动器)的接合分离状态而使变速比不同的多个排档成立的行星齿轮式等的有级自动变速器，由在液压控制装置28设置的电磁式的液压控制阀和/或切换阀等进行变速控制。C1离合器18作为自动变速器20的输入离合器发挥功能，同样由液压控制装置28控制接合分离。

如以上那样构成的混合动力车辆10具备电子控制装置70。电子控制装置70构成为包含具有CPU、ROM、RAM以及输入输出端口等的所谓的微型计算机，一边利用RAM的暂时存储功能一边按照预先存储于ROM的程序来进行信号处理。对电子控制装置70，从加速器操作量传感器46供给表示加速踏板的操作量(加速器操作量)Acc的信号，并且从制动器踏力传感器48供给表示制动踏板的踏力(制动器踏力)Brk的信号。另外，从发动机旋转速度传感器50、MG旋转速度传感器52、涡轮旋转速度传感器54、车速传感器56分别供给表示发动机12的旋转速度(发动机旋转速度)NE、电动发电机MG的旋转速度(MG旋转速度)NMG、涡轮轴16的旋转速度(涡轮旋转速度)NT、输出轴22的旋转速度(输出轴旋转速度，与车速V对应)NOUT的信号。除此之外，电子控制装置70还被供给各种控制所需的各种信息。

电子控制装置70还连接有牵引开关58。牵引开关58是供驾驶者选择对牵引车辆进行牵引而进行行驶的牵引行驶模式的开关，被供给表示选择该牵引行驶模式的意思的牵引选择信号Tow。也可以取代牵引开关58而设置检测有无牵引车辆的牵引检测开关，或者除牵引开关58之外还设置检测有无牵引车辆的牵引检测开关，利用它们任一方的信号或者双方的信号来判定牵引行驶模式。另外，也可以在实际的车辆的加速度比基准加速度小预定值以上的情况下判定为牵引行驶模式，所述基准加速度例如以无牵引车辆的非牵引行驶期间的情况下的加速器操作量Acc和/或节气门开度等为参数而预先确定。

电子控制装置70在功能方面具备混合动力控制单元72、变速控制单元74、牵引行驶控制单元76以及发动机起动控制单元80。混合动力控制单元72通过对发动机12以及电动发电机MG的工作进行控制，根据加速器操作量Acc和/或车速V等运转状态来切换使用发动机12作为动力源来行驶的发动机行驶模式、仅使用电动发电机MG作为动力源来行驶的马达行驶模式等多个行驶模式而进行行驶。例如，在加速器操作量Acc小且处于低车速的低负载区域(例如在图3中由双点划线示出的区域)时，以马达行驶模式来行驶，当超过了该低负载区域时，以发动机行驶模式来行驶。图3的双点划线是根据运转状态来切换行驶模式的切换映射的一例，低负载区域是马达行驶区域，超过了低负载区域的区域是发动机行驶区域。加速器操作量Acc相当于驾驶者的要求驱动力。

图2是说明发动机行驶模式以及马达行驶模式的各部分的工作状态的图，在发动机行驶模式下，使K0离合器34接合来使发动机12连接于驱动力传递路径，并且使锁止离合器30根据以加速器操作量Acc和/或车速V等运转状态为参数而预先确定的切换映射而接合、分离。另外，电动发电机MG基本上处于马达转矩＝0的自由(自由旋转)状态，根据需要被控制进行动力运行来辅助驱动力。在马达行驶模式下，使K0离合器34分离来使发动机12从动力传递路径切断，并且使锁止离合器30维持接合状态。此外，在停车时，使电动发电机MG以预定的旋转速度进行工作，经由变矩器14而产生预定的爬行转矩，并且通过机械式油泵32输出预定的液压，使自动变速器20等预定的液压式摩擦接合装置维持接合状态。

变速控制单元74通过对在液压控制装置28设置的电磁式的液压控制阀和/或切换阀等进行控制来切换自动变速器20的多个液压式摩擦接合装置(离合器和/或制动器)的接合分离状态，从而根据以加速器操作量Acc和/或车速V等运转状态为参数而预先确定的变速映射(切换条件)来切换自动变速器20的多个排档。图3是以车速V以及加速器操作量Acc为参数而预先存储的变速映射的一例，是具备第1速排档“1”～第5速排档“5”这前进5速的情况，被设定为随着车速V变低或加速器操作量Acc变大，使变速比大的低速侧的排档成立。图3的实线是升档变速线，虚线是降档变速线，设置有预定的滞后。变速控制单元74还在选择了手动变速模式的情况下，根据通过驾驶者的手动操作进行的变速要求来切换排档。

牵引行驶控制单元76与通过牵引开关58选择了牵引行驶模式的情况下的该牵引行驶模式相关，例如在上下坡路等时使所述图3的变速映射的变速线比图示的通常状态向高车速侧变更等，使得难以升档而容易降档，更多地使用能够快速得到大的驱动力的低速侧的排档。另外，使图4所示的节气门开度的控制特性比图示的通常状态向高节气门开度侧变更，使得在相同加速器操作量Acc下能够得到大的输出。

牵引行驶控制单元76还在功能方面具备马达行驶区域扩大单元78，其使选择马达行驶模式的图3的低负载区域比由双点划线示出的通常状态向高车速侧以及高加速器操作量侧扩大。由此，即使在牵引行驶模式中，在负载比较低的行驶时以马达行驶模式进行行驶的频率也变高，有利于燃料经济性的提高。

发动机起动控制单元80在例如为了从所述马达行驶模式向发动机行驶模式切换而从混合动力控制单元72输出了发动机起动指令的情况下，使K0离合器34接合来起转发动机12，并且进行燃料喷射以及点火等的起动控制来起动发动机12。发动机起动控制单元80在功能方面具备车辆重量判定单元82以及补偿转矩控制单元84，通过根据图5的流程图来执行信号处理，从而根据车辆重量来由电动发电机MG补偿起转发动机12时的起动转矩(负载)。图5的步骤S2相当于车辆重量判定单元82，步骤S3以及S4相当于补偿转矩控制单元84。

图5的流程图例如在马达行驶模式下的行驶期间执行，在步骤S1中，判断是否从所述混合动力控制单元72输出了发动机起动指令。在没有输出发动机起动指令的情况下原样结束，而当输出了发动机起动指令时，执行步骤S2。在步骤S2中，判断是否处于通过所述牵引行驶控制单元76进行的牵引行驶期间，即是否通过牵引开关58选择了牵引行驶模式。在本实施例中，在处于牵引行驶期间的情况下，判断为车辆重量增加了。

然后，在上述步骤S2的判断为是(肯定)的情况下，即判断为处于牵引行驶期间且车辆重量增加了的情况下，执行步骤S3。在该步骤S3中，执行牵引行驶期间的发动机起动控制，使K0离合器34接合来起转发动机12，并且进行燃料喷射以及点火等的起动控制来起动发动机12，另一方面，为了抑制由发动机起动转矩引起的冲击，使电动发电机MG的转矩增大比通常小的补偿转矩的量。即，在车辆重量大的牵引行驶期间，车辆的惯性大，由起动转矩引起的驱动力变动相对变小，由该驱动力变动引起的冲击减轻，所以即使减小电动发电机MG的补偿转矩，冲击也不会大幅恶化。另外，在车辆重量大的牵引行驶期间，一般需要大的驱动力，电动发电机MG的使用频率变高，而通过减低发动机起动时的补偿转矩，可使电动发电机MG的负载减轻与之相当的量而抑制过热等。由此，即使在牵引行驶期间，也能够以马达行驶模式进行行驶，能够提高燃料经济性。这种情况下的补偿转矩被设定为例如非牵引行驶时的通常的补偿转矩的50％程度以下的恒定的值。上述补偿转矩是在发动机12的起转时为了抑制驱动力变动而增加的电动发电机MG的转矩增加量。

另一方面，在步骤S2的判断为否(否定)的情况下，即不是牵引行驶期间而是车辆重量比较小的通常的行驶时，执行步骤S4。在该步骤S4中，执行通常的发动机起动控制，使K0离合器34接合来起转发动机12，并且进行燃料喷射以及点火等的起动控制来起动发动机12，另一方面，为了抑制由发动机起动转矩引起的冲击，使电动发电机MG的转矩增大与该起动转矩相当的补偿转矩的量。即，在车辆重量比较小的非牵引行驶期间，车辆的惯性小，由起动转矩引起的驱动力变动相对变大，由该驱动力变动引起的冲击变大，所以通过使电动发电机MG的补偿转矩为与起动转矩对应的比较大的值，由电动发电机MG的补偿转矩适当地抑制由起动转矩引起的冲击。

这样，在本实施例的混合动力车辆10的发动机起动控制单元80中，判断是否处于车辆重量增加了的牵引行驶期间，在处于牵引行驶期间的情况下，与非牵引行驶时相比较，减小电动发电机MG的补偿转矩，所以可使电动发电机MG的转矩减低与之相当的量，可提高燃料经济性。另外，在车辆重量大的牵引行驶期间，一般需要大的驱动力，电动发电机MG的使用频率变高，而通过减低发动机起动时的补偿转矩，可使电动发电机MG的负载减轻与之相当的量而抑制过热等。

另一方面，在车辆重量比较小的非牵引行驶期间即通常的行驶时，车辆的惯性比较小，所以由发动机起动转矩引起的驱动力变动相对变大，牵引感等冲击变大，但是因为使电动发电机MG的补偿转矩与起动转矩对应地增大，可适当地抑制该冲击。

即，在本实施例中，根据车辆重量来变更发动机起动时的电动发电机MG的补偿转矩，所以既能适当地抑制由起动转矩引起的冲击，又能提高燃料经济性，并且可减轻电动发电机MG的负载而抑制过热等。

另外，在车辆重量大的牵引行驶期间，马达行驶区域被扩大而仅以电动发电机MG为驱动力源进行行驶的频率变高，所以能够进一步提高燃料经济性。该技术能够实现是因为在牵引行驶时减低起转发动机12时的电动发电机MG的补偿转矩、减轻电动发电机MG的负载。

以上，基于附图详细地说明了本发明的实施例，但是这些只不过是一种实施方式，本发明能够基于本领域技术人员的知识以施加了各种变更、改良的方式进行实施。

附图标记说明

10：混合动力车辆；12：发动机；34：K0离合器(通断装置)；58：牵引开关；70：电子控制装置；76：牵引行驶控制单元；78：马达行驶区域扩大单元；80：发动机起动控制单元；82：车辆重量判定单元；84：补偿转矩控制单元；MG：电动发电机(电动马达)；Acc：加速器操作量(要求驱动力)。

Claims

1.一种混合动力车辆(10)的发动机起动控制装置，所述混合动力车辆具备：

电动马达(MG)；和

发动机(12)，其经由使动力传递接通、切断的通断装置(34)而连接于驱动力传递路径，

在利用所述电动马达进行行驶时通过使所述通断装置接通来使所述发动机起转，在该发动机的起转时使所述电动马达的转矩增加，其特征在于，

判断车辆重量，在该车辆重量大的情况下，与该车辆重量小的情况相比，减小在所述发动机的起转时增加的所述电动马达的转矩增加量。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，

基于驾驶者的要求驱动力(Acc)，来切换仅利用所述电动马达进行的行驶和使用所述发动机的行驶，并且，

在所述车辆重量大的情况下，与该车辆重量小的情况相比，增大仅利用所述电动马达进行行驶的要求驱动力的范围。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆的发动机起动控制装置，其特征在于，

所谓所述车辆重量大的情况是指牵引行驶时。