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CN1927611A - 用于混合动力车辆的发动机起动控制装置 - Google Patents

用于混合动力车辆的发动机起动控制装置 Download PDF

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CN1927611A
CN1927611A CNA2006101517400A CN200610151740A CN1927611A CN 1927611 A CN1927611 A CN 1927611A CN A2006101517400 A CNA2006101517400 A CN A2006101517400A CN 200610151740 A CN200610151740 A CN 200610151740A CN 1927611 A CN1927611 A CN 1927611A
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CN
China
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CNA2006101517400A
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城新一郎
奥田正
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力车辆的驱动装置，其中，通过调节与马达/发电机连接的变速器，并接合离合器以在发动机处于停止状态时将其连接到旋转的马达/发电机上以用于向所述发动机输入旋转，从而提速起动混合动力车辆的发动机。

Description

用于混合动力车辆的发动机起动控制装置
本发明要求2005年9月8日提交的日本专利申请No.2005-260028在35U.S.C.§119项下的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆的发动机起动控制装置，所述混合动力车辆包括混合型驱动系统，其中能够改变扭矩容量的第一离合器设置在发动机和马达/发电机之间，能够连续或阶段性地改变变速比的变速器设置在马达/发电机和驱动轮之间的。
背景技术
传统上，(例如，未审专利申请公开No.H11-82260)当利用设置在马达/发电机之间的第一离合器的拖曳扭矩在发动机处于停止状态提速起动(lift-starting)所述发动机时，为了防止当发动机提速起动时以及在第一离合器接合(连接)瞬间产生的扭矩波动传递到输出轴，在设置在马达/发动机和驱动器之间的第二离合器处于暂时释放状态下提速起动发动机。
发明内容
在上述用于混合动力车辆的发动机起动控制技术中，当提速起动发动机时，一种可能的情形是发动机在停止状态起动，同时马达/发电机以较高的转数(rpm)旋转。在此情况下，发生的问题是其中设置在发动机和马达/发电机之间的第一离合器的转速差增大，并且因与大量打滑相关联的打滑接合而在第一离合器上产生热量，导致第一离合器的耐久性可能变差。
本发明根据上述问题而构思并且发明的目的是提供一种用于混和动力车辆的发动机起动控制装置，该装置可以抑制第一离合器耐久性变差并且改善燃料消耗，与此同时，在以电动驱动模式下驱动情况下，当从该模式切换至混合驱动模式时，确保发动机可以起动的发动机旋转状态。
为了实现上述目的，本发明涉及一种用于混合动力车辆的发动机起动控制装置，所述混合动力车辆包含混合驱动系统，其中能够改变扭矩容量的第一离合器设置在发动机和马达/发电机之间，且连续或阶段性改变变速比的变速器设置在马达/发电机和驱动轮之间，并且所述混合动力车辆装备有发动机起动控制装置，在仅用来自马达/发电机的动力作为动力源且第一离合器被释放的电动驱动模式的过程中，当需要切换至利用来自发动机和马达/发电机的动力作为动力源的混合驱动模式时，该装置利用第一离合器的拖曳扭矩在发动机处于停止状态起动该发动机，其中，在电动驱动模式下驱动的情况下，当从该模式切换至混合型模式时，所述发动机起动控制装置控制上述变速器的变速比从而降低变速器的输入转速。
因此，根据所述涉及本发明的用于混合动力车辆的发动机起动控制装置，例如在以电动驱动模式驱动的情况下，当随着电池充电容量降低、车速的提高、或者驾驶者作出的驱动力要求，切换该模式为混合驱动模式时，所述发动机起动控制装置控制变速器的变速比，从而降低变速器的输入转速。
在发生这种情况时，提速起动发动机时产生的第一离合器的转速差(马达/发电机的转速和发动机的转速之间的差异)与起动发动机时不实施变速器变速比控制的情况相比可以减小，并且可以抑制因离合器中产生热量而导致的第一离合器的耐久性变差。
附图说明
图1是后轮驱动混合动力车辆的总体系统框图，其中应用了根据实施例1的发动机起动控制装置；
图2是示出根据实施例1的用于综合控制器的运算过程的控制方框图；
图3是示出在图2所示的目标驱动力运算单元执行的用于目标驱动力运算的目标驱动力图的一个示例的框图；
图4是示出由图2所示的模式选择单元用于选择目标模式的目标模式图的一个示例的框图；
图5是示出由图2所示的电池充/放电运算单元用于计算目标电池充/放电功率的目标电池充/放电容量图的一个示例的框图；
图6是示出由图2所示的工作点指令单元用于确定每个工作点的运算过程的流程图；
图7是示出图6所示的用于目标自动变速器档位计算步骤的换档图的一个示例的框图；
图8是示出用于根据图6所示模式设定步骤而设定的目标模式从EV模式过渡到HEV模式的工作点图的一个示例的框图；
图9是示出图6所示的用于目标发动机扭矩计算步骤的与发动机转速有关的最大发动机扭矩图的一个示例的框图；
图10是示出根据实施例1的用于发动机起动控制从EV模式过渡到HEV模式时3种模式过渡方式的框图；
图11是根据实施例1的发动机起动控制装置的伴随升档的发动机起动过程的时序图；
图12是根据实施例1的发动机起动控制装置的不伴随档位变化的发动机起动过程的时序图；
图13是根据实施例1的发动机起动控制装置的伴随降档的发动机起动过程的时序图；
图14是示出与根据实施例2的发动机起动控制装置有关的、在如图6所示的模式设置步骤中设置的目标模式从EV模式向HEV模式过渡时，作出升档操作请求时，工作点图的一个示例的框图。
具体实施方式
以下，将基于如图所示的实施例1和2，说明为实现根据本发明用于混合动力车辆的发动机起动控制装置的最优选实施例。
实施例1
首先解释用于混合动力车辆的驱动系统的组成。图1是后轮驱动混合动力车辆的总体系统框图，其中应用根据实施例1的发动机起动控制装置。如图1所示，根据实施例1用于混合动力车辆的驱动系统包括发动机E、飞轮FW、第一离合器CL1、马达/发电机MG、第二离合器CL2、自动变速器AT、传动轴PS、差速器DF、左驱动轴DSL，右驱动轴DSR、左后轮RL(驱动轮)和右后轮(驱动轮)。FL表示左前轮而FR表示右前轮。
发动机E或为汽油发动机或为柴油发动机，节气门的节气门开度基于来自发动机控制器1的控制指令控制，这将在下面说明。在发动机输出轴上设置有飞轮FW。
第一离合器CL1是设置在发动机E和马达/发电机MG之间的离合器，并且该离合器的包括打滑接合和打滑释放的接合/释放由第一离合器油压单元6根据下述第一离合器控制器5的控制指令产生的控制油压控制。
马达/发电机MG是同步型电动及/发电机，其具有嵌入其转子的永久磁铁以及缠绕其定子的定子线圈，所述马达/发电机MG通过施加由逆变器3产生的三相交流电根据下述马达控制器2的控制指令而控制。马达/发电机MG接收来自电池4的电力供应并且作为实施转动力驱动(此后该状态称为“动力运转”)的马达操作，但也可以在外力旋转转子的情况下在定子线圈的两端产生电动力而用作发电机为电池4充电(此后该操作状态称为“再生动力”)。用于马达/发电机MG的转子通过图中未示出的阻尼器连接在自动变速器AT的输入轴上。
第二离合器CL2为设置在马达/发电机MG与右、左后轮RL、RR之间的离合器，并且该离合器的包括打滑接合和打滑释放在内的接合/释放通过由第二离合器油压单元8根据来自下述AT控制器7的控制指令产生的控制油压而控制。
自动变速器AT是根据车速和加速踏板的开度而自动阶段性切换变速比的变速器，诸如5前档和1倒档或6前档和1倒档，第二离合器CL2并不是新加入的专用离合器，而是利用了自动变速器AT内在每次换档时接合的多个摩擦接合元件中的许多摩擦接合元件。另外，自动变速器AT的输出轴与左和右后轮RL和RR通过传动轴PS、差速器DF、左驱动轴DSL和右驱动轴DSR连接。
采用比例螺线管来连续控制油流量和油压的多盘湿式离合器可以用作第一和第二离合器CL1和CL2。在本混合驱动装置中，有两种驱动模式，这两种驱动模式根据第一离合器CL1的接合/释放来操作：当第一离合器CL1处于释放状态时并且当仅利用来自马达/发电机MG的动力操作时，处于电动驱动模式(此后称为“EV模式”)；当第一离合器CL1处于接合状态时并且利用来自发动机E和马达/发电机MG的动力操作时，处于混合驱动模式(此后称HEV模式)。
接着解释混合动力车辆采用的控制系统。如图1所示，根据实施例1的用于混合动力车辆的控制系统包括发动机控制器1、马达控制器2、逆变器3、电池4、第一离合器控制器5、第一离合器油压单元6、AT控制器7、第二离合器油压单元8、制动控制器9以及综合控制器10。发动机控制器1、马达控制器2、第一离合器控制器5、AT控制器7、制动控制器9以及综合控制器10通过允许互相交换信息的CAN通信线路连接。
发动机控制器1输入来自发动机转速传感器12的发动机转速信息并且根据来自综合控制器10的目标发动机扭矩指令向图中未示出的节气门致动器发出控制发动机工作点(Ne，Te)的指令。关于发动机转速的信息Ne通过CAN通信线路向综合控制器10提供。
马达控制器2输入来自求解器13的信息，所述求解器检测马达/发电机MG的转子的转动位置并且根据来自综合控制器10的目标马达/发电机扭矩指令向逆变器3输出控制马达/发电机MG的工作点(Nm，Tm)的指令。马达控制器2监视指示电池4充电状态的电池SOC，电池SOC信息并不仅用于马达/发电机MG的控制信息，而且还通过CAN通信线路向综合控制器10提供。
第一离合器控制器5输入来自第一离合器油压传感器14和第一离合器行程传感器15的传感器信息，并且根据来自综合控制器10的第一离合器控制指令向第一离合器油压单元6输出控制第一离合器CL1接合/释放的指令。第一离合器行程信息C1S通过CAN通信线路向综合控制器10提供。
AT控制器7输入来自加速踏板开度传感器16、车速传感器17、第二离合器油压传感器18的传感器信息，并且根据来自综合控制器10的第二离合器控制指令向位于AT油压控制阀内的第二离合器油压单元8输出控制第二离合器CL2接合/释放的指令。加速踏板开度AP和车速VSP信息通过CAN通信线路向综合控制器10提供。
制动控制器9输入来自轮速传感器19和制动行程传感器20的传感器信息，所述轮速传感器检测4个车轮中每一个的速度，并且根据来自综合控制器10的再生协作指令(regeneration collaborative command)实施再生协作制动(regeneration collaborative brake)控制，从而在压下制动踏板实施制动时，当单独再生制动力不足以满足制动行程BS所需的制动力时，补偿不足的机械制动力(液压制动力或马达制动力)。
综合控制器10管理整个车辆消耗的能量并且承担必须以最大效率运行车辆所需的功能，因此输入从用于检测马达转速Nm的马达转速传感器21、用于检测第二离合器输出转速N2out的第二离合器输出转速传感器22、用于检测第二离合器扭矩TCL2的第二离合器扭矩传感器23获得的信息，以及通过CAN通信线路获得的信息。另外，综合控制器10通过发往发动机控制器1的控制指令实施发动机E的操作控制，通过发往马达控制器2的控制指令实施马达/发电机MG的操作控制，通过发往第一离合器控制器5的控制指令实施第一离合器CL1的接合/释放控制，以及通过发往AT控制器7的控制指令控制第二离合器CL2的接合/释放控制。
以下利用如图2所示的方框图解释实施例1的综合控制器10计算的控制。该计算在综合控制器10内在包括例如10msec间隔的控制周期内实施。
综合控制器10包括目标驱动力计算单元100、模式选择单元200、目标电池充/放电计算单元300、工作点指令单元400以及变速器控制单元500。利用如图3所示的目标驱动力图根据加速踏板开度APO和车速VSP在目标驱动力计算单元100内计算目标驱动力tFo0。利用如图4所示的EV-HEV选择图根据加速踏板的开度APO和车速VSP在前述模式选择单元200内计算目标模式。但是，如果电池SOC低于规定值，驱动模式强制设定为HEV模式。利用如图5所示的目标电池充/放电能力图根据电池SOC在前述目标电池充/放电计算单元300内计算目标电池充/放电功率tP。过渡目标发动机扭矩、目标马达/发电机扭矩、目标第二离合器扭矩容量、目标自动变速器档位以及第一离合器螺线管电流指令根据加速踏板开度APO、目标驱动力tFo0、目标模式、车速和目标电池充/放电作为这些值的工作点的可获得的目标在前述工作点指令单元400内算出。
自动变速器AT内的电磁阀根据目标第二离合器扭矩容量和目标自动变速器档位由前述变速控制单元驱动控制从而获得这些值。
图6示出在综合控制器10的工作点指令单元所执行的计算工作点指令的运算过程的流程的流程图，下述用于解释该程序的每一个步骤。
在步骤S401，算出通过在目标驱动力tFo0上执行规定的调整(tuning)所获得的过渡目标驱动力tFo，并且该程序行进至步骤S402。在目标驱动力tFo0作为输入的情况下，可以根据例如具有规定时间常数的低通滤波器的输出设定过渡目标驱动力tFo。
在步骤S401中已经执行过渡目标驱动力的计算以后，在步骤S402用方程(1)用来计算自动变速器AT的目标输入扭矩tTin。
tTin＝tFo×rt/if/iG                (1)
其中‘rt’为轮胎的半径，‘if’是轮边传动比(final gear ratio)，‘iG’是当前实际自动变速器档位的传动比。
在步骤S402已经计算目标输入扭矩后，在步骤S403，利用如图7所示的换档图来根据加速踏板开度APO和车速VSP计算目标自动变速器档位，并且程序行进至步骤S404。在图7中，实线表示升档线而虚线表示降档线。
图8示出从四档至五档的升档线以及从五档至四档的降档线的一个示例。当变速器踏板开度穿过降档线而从A点改变至A’点时，发动机结合降档而起动。另一方面，在C点处稳定在EV模式下操作的同时，当由于电池SOC较低做出发动机起动请求时，或者当由于提升车辆的速度而请求起动发动机时，诸如从B点至B’点的情况，发动机起动而不进行档位变换。但是，目标自动变速器传动比设置成使得自动变速器输入转速高于在当前车速下发动机可以操作的转速。
在步骤S403计算目标自动变速器档位后，在步骤S404，根据目标模式而执行模式选择，并且程序行进到步骤S405。
正常情况下，车辆在EV模式或者HEV模式下操作。如果目标模式变成HEV模式，而正处于EV模式下操作，则模式根据如图10所示的模式过渡图来选择，并且执行伴随有发动机起动的从EV模式向HEV模式的切换。
在步骤S404设定模式之后，在步骤S405，如果处于HEV模式下操作，以下方程用于根据目标输入扭矩tTin、自动变速器输入转速Nin以及发动机转速Ne来计算理想发动机扭矩tTe0：
tTe0＝(tTin×Nin-tP)/Ne            (2)
然后，利用如图9所示的最大发动机扭矩根据发动机转速Ne，将由理想发动机扭矩tTe限定的最大发动机扭矩设置为目标发动机扭矩tTe。另外，当处于EV模式操作时，目标发动机扭矩tTe设置为零。
在步骤S405计算目标发动机扭矩后，在步骤S406，如果在EV模式或者HEV模式下操作时，目标马达/发电机扭矩tTm利用下述方程计算：
tTm＝tTin-tTe                      (3)
如果在切换模式的同时发生这种情况，目标马达/发电机扭矩根据如下所述的切换模式时执行的操作来确定。
在步骤S406计算目标马达/发电机扭矩后，在步骤S407，如果在EV模式下操作，目标第一离合器扭矩容量设置为零，如果在HEV模式下操作，目标第一离合器能力设置为最大值。如果在切换模式的同时发生这种情况，目标第一离合器扭矩容量根据下述切换模式时执行的操作来确定。
在步骤S407计算目标第一离合器扭矩容量后，在步骤S408，如果在EV模式下操作，目标第二离合器能力tcTcl2设置为EV模式的最大驱动力等效值(equivalent)evTmax，如果在HEV模式下操作，目标第二离合器扭矩容量tcTcl2设置为最大值。如果在切换模式的同时发生这种情况，目标第二离合器扭矩容量tcTcl2根据下述切换模式时执行的操作来确定，然后程序结束。
接下来解释操作。利用如图10所示的模式过渡图和如图11-13所示的时序图解释伴随着发动机起动的从EV模式向HEV模式的切换控制操作。
图11是伴随着升档的发动机起动的时序图，图12是未伴随档位变换的发动机起动的时序图，图13是伴随降档的发动机起动的时序图。所有这三幅图都是以从上向下的顺序示出加速踏板开度APO、转速(实线：马达/发电机，虚线：自动变速器输入，点划线：发动机)、扭矩(实线：马达/发电机，点划线：发动机)、离合器扭矩容量(虚线：第一离合器，实线：第二离合器)以及驱动力的时序图。
当作出伴随升档而向HEV模式过渡的请求时：
现在利用如图10所示的模式转换图和如图11所示的时序图解释伴随升档的发动机起动。
如图10和11所示，当在EV模式下操作的同时作出伴随升档向HEV模式过渡的请求时，程序转换到2301a模式，并且首先执行升档。当这种情况发生时，为了防止在升档的扭矩阶段过程中由于接合元件中的切换而导致的驱动力下降，马达/发电机的扭矩升高从而与接合元件的切换同步。另外，在升档的惯性阶段过程中发生的变速比的改变可以得到马达/发电机扭矩的协助。
接着，在升档完成后，程序转换到2302a模式并且通过第一离合器CL1执行发动机E的提速起动。当这种情况发生时，第一离合器CL1的拖曳扭矩由马达/发电机MG补偿，则可以抑制驱动力的下降。但是，不必使升档完成点和第一离合器CL1开始接合的点彼此重合，可以在升档完成前通过第一离合器CL1执行提速起动发动机。
当作出不伴随档位改变而向HEV模式过渡的请求时：
利用如图10所示的模式过渡图和如图12所示的时序图解释未伴随档位改变的发动机的起动。
如图10和12所示，当在EV模式下操作的同时作出不伴随档位改变地向HEV模式过渡的请求时，程序转换至2301b模式，通过第一离合器CL1执行发动机E的提速起动。当发生这种情况时，第一离合器CL1的拖曳扭矩被马达/发电机MG补偿并且可以抑制驱动力的下降。
当作出伴随降档地向HEV模式转换的请求时：
利用如图10所示的模式过渡图和如图13所示的时序图解释伴随降档的发动机的起动。
如图10和13所示，当在EV模式下操作的同时作出伴随降档而向HEV模式转换的请求时，程序转换至2301c模式，首先通过第一离合器CL1执行发动机E的提速起动。当发生这种情况时，第一离合器CL1的拖曳扭矩被马达/发电机MG补偿并且可以抑制驱动力的下降。然后，在发动机E的起动已经完成并且第一离合器已经接合以后，程序转换至2302c模式，且执行降档。在这一点，在降档的惯性阶段过程中发生的变速比的改变可以由马达/发电机扭矩协助。另外，在降档的扭矩阶段过程中发生的驱动力的升高，如图13所示，在通过压下加速踏板而作出提升驱动力的请求时是允许的。
发动机起动控制操作
传统地，当利用设置在发动机和马达/发电机之间的第一离合器的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机时，为了防止在发动机提速起动时且在第一离合器接合瞬间产生的扭矩波动传递到输出轴，发动机在设置于马达/发动机和驱动轮之间的第二离合器处于暂时释放的状态下提速起动发动机。
但是，当以这种方式提速起动发动机时，一种可能的情形是发动机从停止状态提速起动，同时马达/发电机(＝变速器输入轴)以较高的转数旋转。在此情况下，设置在发动机和马达/发电机之间的第一离合器的转速差增加并且由于大量打滑所伴随的打滑接合而在第一离合器上产生热量，导致第一离合器的耐久性可能变差。
另一方面，对于根据实施例1的发动机起动控制装置，通过控制自动变速器AT的变速比，从而使得变速器输入转速在一定范围内变得接近于发动机可能操作的发动机转速，在此范围内当在EV模式下工作的同时向HEV模式过渡时变速器输入转速等于或者大于发动机可能操作的转速，因此可以抑制第一离合器CL1的耐久性变差，同时保证发动机E可以起动的旋转状态，并且燃料消耗也得到改善。
换言之，对于根据实施例1的发动机起动控制装置，综合控制器10(发动机起动控制装置)的工作点指令单元400控制自动变速器AT的变速比，从而使得变速器的输入转速在一定范围内变得接近发动机可能操作的发动机转速，在此范围内当处于EV模式下驱动时，根据电池SOC的下降、车速的提高、或者例如驾驶者压下加速踏板时而做出驱动力请求而向HEV模式过渡时变速器输入转速等于或者大于发动机可能操作的转速。
在这一点，通过将变速器输入转速(＝马达/发电机转速)限制于等于或大于发动机可能操作的转速的范围内，可以保证利用第一离合器CL1的拖曳扭矩发动机E从停止状态起动的旋转状态。
另外，当变速器输入转速高于发动机可能操作的转速时，档位可以通过升档改变到低转速侧，使得与变速器的变速比在起动发动机时根本不受控制的情况相比，提速起动发动机E时发生的第一离合器CL1内的转速差(马达/发电机转速和发动机转速之间的差异)可以减小，且可以抑制由于离合器产生热量而导致的第一离合器CL1耐久性变差。
另外，由于马达/发电机MG在高转速-低扭矩侧具有更高的效率，发动机E在低转速-高扭矩侧具有更高的效率，当从EV模式向HEV模式过渡时，燃料消耗可以通过将变速比控制为接近于发动机可能操作的转速以及抑制发动机转速为低转速而得以改善。
用于根据实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置，当在EV模式下操作的同时，由于电池SOC降低或者车速升高需要转换模式为HEV模式时，如图10所示，该发动机起动控制装置结合升档请求从EV模式向升档模式2301a、向发动机起动模式2302a、向HEV模式过渡，此后该发动机起动控制设备升档自动变速器AT然后完成第一离合器CL1的接合。因此，第一离合器CL1的转速差在发动机E提速起动完成前的时间段内可以减到最小，并且可以进一步抑制由于第一离合器CL1内产生热量而导致第一离合器CL1的耐久性变差。
用于根据实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置，当在EV模式下操作的同时，由于电池SOC降低或者车速升高而将模式向HEV模式过渡时，如图10所示，该发动机起动控制装置结合升档请求从EV模式向升档模式2301a、向发动机起动模式2302a、向HEV模式过渡，此后该发动机起动控制装置完成自动变速器AT的升档，开始第一离合器CL1的接合，并且利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机E。因此，第一离合器CL1的转速差从发动机E提速起动开始点起就可以减到最小，并且可以甚至更进一步抑制由于第一离合器CL1产生热量而导致离合器的耐久性变差。
用于根据实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置，根据伴随着自动变速器AT的变速比的升档的自动变速器AT的扭矩传输比的下降，而升高马达/发电机MG的扭矩，如图11的在升档模式2301a下马达/发电机扭矩特性所示。因此，可以抑制由于升档造成的驱动力的下降，而且可以保证驱动力的连续性，如图11的驱动力特性所示。
用于根据实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置，在EV模式下操作的同时，当未伴随有档位改变请求时，并且当由于电池SOC降低或者车速升高而模式向HEV模式过渡时，该发动机起动控制装置从EV模式向发动机起动模式2301b、向HEV模式过渡，如图10所示，此后该发动机起动控制装置立即开始第一离合器CL1的接合，并利用所述第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机E。因此，当从EV模式向HEV模式过渡时，所述从EV模式向HEV模式的模式过渡可以以良好的响应特性执行，同时在第一离合器CL1的转速差最小的情况下减小第一离合器CL1的发热。
用于根据实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置，在处于EV模式下操作的同时，当由于加速踏板开度增大而模式向HEV模式过渡时，该发动机起动控制装置结合降档请求从EV模式向发动机起动模式2301c、向降档模式2302c、向HEV模式过渡，如图10所示，此后该发动机起动控制装置完成利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机E，并且开始自动变速器AT的降档。因此，在发动机E提速起动时第一离合器CL1的转速差可以最小化并且驱动力可以通过降档而提高，如图13中的降档模式2302c的驱动力特性所示，同时可以抑制由于在第一离合器CL1产生热量而导致的离合器耐久性变差。另外，传动比越高，因发动机的起动而导致的扭矩波动所带来的驱动力的波动的敏感性越小，因此通过在这个敏感性较小的同时起动发动机，来抑制在起动发动机时经受的振动。
当用于实施例1的发动机起动控制装置的发动机起动控制装置利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机时，第一离合器CL1的拖曳扭矩被马达/发电机MG补偿。因此，由于第一离合器CL1的拖曳扭矩导致的驱动力的下降可以被抑制，并且驱动力的连续性能够得到保证，如图11的发动机起动模式2032a的驱动力特性所示，如图12的发动机起动模式2301b的驱动力特性所示，以及如图13的发动机起动模式2031c的驱动力特性所示。
接下来解释有益效果。下列有益效果可以在根据实施例1的混合动力车辆的发动机起动控制装置上实现。
(1)在处于EV模式下操作的同时向HEV模式过渡时，通过控制自动变速器AT的变速比使得变速器输入转速在一定范围内变得接近发动机可能操作的发动机转速，在此范围内变速器输入转速等于或者大于发动机可能操作的转速，则上述发动机起动控制装置可以抑制第一离合器CL1的耐久性变差，同时确保发动机能够起动的转动状态，因而改善了燃料消耗。
(2)在EV模式下操作的同时，当向HEV模式过渡时，上述发动机起动控制装置可以在发动机提速起动完成之前的时间段内最小化第一离合器CL1的转速差并且通过在结合升档请求将自动变速器AT升档完成后再完成第一离合器CL1的接合，来克服由于第一离合器CL1产生热量而导致的离合器耐久性变差。
(3)在EV模式下操作的同时，当向HEV模式过渡时，上述发动机起动控制装置可以从发动机E提速起动开始时刻起最小化第一离合器CL1的转速差，并且通过在结合升档请求完成自动变速器AT升档之后再开始第一离合器CL1的接合以及利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机E，甚至可以进一步抑制由于第一离合器CL1产生热量而导致的离合器耐久性变差。
(4)上述发动机起动控制装置根据自动变速器AT的变速比的升档带来的自动变速器AT的传动比的下降，通过提高马达/发电机MG的扭矩，可以克服由于升档造成的驱动力的下降并确保驱动力的连续性。
(5)在EV模式下操作的同时，当向HEV模式过渡时，上述发动机起动控制装置可以以良好的响应特性完成模式从EV模式向HEV模式的过渡，同时在不伴随档位变化请求的情况下，通过立即开始第一离合器CL1的接合以及利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机，从而以第一离合器CL1的最小转速差来抑制第一离合器CL1的发热。
(6)在EV模式下操作的同时，当向HEV模式过渡时，上述发动机起动控制装置通过结合降档请求在利用第一离合器CL1的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机完成之后开始自动变速器AT的降档，而在提速起动发动机E时使第一离合器CL1的转速差最小并且借助于降档提高驱动力，同时抑制由于第一离合器CL1产生热量而导致的离合器耐久性变差。另外，传动比越高，驱动力的波动的敏感性越小，该驱动力波动是来自于因发动机的起动而导致的扭矩波动，因此可以通过在保持敏感性较小的同时起动发动机而克服在起动发动机时经受的振动。
(7)上述发动机起动控制装置在利用第一离合器的拖曳扭矩从停止状态提速起动发动机E时通过借助马达/发电机E来补偿第一离合器CL1的拖曳扭矩，可以抑制由于第一离合器CL1的拖曳扭矩造成的驱动力下降并且确保驱动力的连续性。
实施例2
实施例2是与实施例1相比，两个不同的图用于EV模式和HEV模式作为自动变速器AT换档图的示例，在实施例1中，相同的图用于EV模式和HEV模式作为自动变速器AT的换档图。除了如图6所示在步骤S403由工作点指令单元400执行的目标自动变速器档位计算以外，实施例2中各步骤与实施例1中的步骤相同，因此省略了对它们的解释和图示。
在步骤S403中，当目标模式为HEV模式时，利用如图7所示的换档图根据加速踏板开度APO和车速VSP计算目标自动变速器档位。另外，如图14所示，从EV模式的效率和HEV模式的效率的观点来看，对于目标模式是EV模式的升档和降档线设定成比HEV模式时的升档和降档线更朝向高车速侧。但是，目标自动变速器传动比设置成使得在当前车速下自动变速器输入转速高于发动机可能操作的转速。
图14示出从四档到五档的升档线以及从五档到四档的降档线的示例。当EV模式五档下操作并且加速踏板的开度穿过降档线从A点改变到A’点时，发动机结合降档而起动。另一方面，当在EV模式下以比降档线的车速更低的车速操作时，或者在HEV模式下以比升档线的车速更高的车速操作时，诸如C点，并且在EV模式下以四档操作时，由于电池SOC的降低而目标模式变成HEV模式时，发动机结合从四档到五档的升档而起动。
接下来，提供对操作的解释。对于根据实施例2的用于发动机起动控制设备的发动机起动控制装置，与自动变速器AT的换档图有关，目标模式为EV模式时的升档线和降档线设置得比目标模式为HEV模式时的升档线和降档线更朝向高车速侧。
因此，在处于EV模式下操作的同时，车辆工作点不会改变，因此当由于电池SOC的降低而作出向HEV模式过渡的模式过渡请求而时，发动机可以结合升档请求而起动，因此与实施例1的情况相比发动机更加频繁和更加积极地结合升档请求而起动，可以减小提速起动发动机时发生的第一离合器CL1的转速差，并且可以有效地抑制离合器耐久性变差。剩余的操作与实施例1所述的操作相同，因此省略了进一步的解释。
接下来提供有益效果的解释。除了入实施例1的条目(1)至(7)所述的有益效果外，下列有益效果可以在根据实施例2的混合动力车辆的发动机起动控制设备上得以实现。
(8)对于上述的发动机起动控制设备，与自动变速器AT的换档图有关，由于在目标模式处于EV模式时的升档线和降档线比目标模式为HEV模式时的升档线和降档线更加朝向高车速侧，且车辆工作点在处于EV模式下操作时不会改变，因此当由于电池SOC的降低而作出向HEV模式过渡的模式过渡请求时，发动机较之在实施例1中的情况更加频繁和更加积极地结合升档请求而起动，可以减小提速起动发动机时发生的第一离合器CL1的转速差，并且可以有效地抑制离合器的耐久性变差。
已经基于实施例1和2解释了用于混合动力车辆的发动机起动控制设备，但是具体的组成并不限于这些实施例，可以对所述设计进行改动和增加，只要对于所述设计的这些改动和增加不背离根据本发明的权利要求的范围的发明构思即可。
对于实施例1，阶段性改变变速比的自动变速器被用作变速器的示例，但是也可以采用变速比可连续变化的连续可变的变速器。在此情况下，发动机起动控制装置实施控制而向升档侧或降档侧改变变速比，包括不对变速比作出变化，因此当在EV模式下工作的同时，而模式向HEV模式过渡时，使得变速器输入转速与目标转速相重合，所述目标转速等于或大于发动机可能操作的转速。因此，在本质上，根据当操作处于EV模式下而向HEV模式切换时作出的系统请求，如果发动机起动控制装置控制变速器的变速比使得变速器输入转速在一定范围内变得更接近发动机可能操作的转速，在该范围内变速器输入转速等于或大于发动机可能操作的转速，则该装置并不仅局限于实施例1或2。
实施例1和2是本发明在后轮驱动混合动力车辆中的应用示例，但是该应用也适用于前轮驱动混合动力车辆或四轮驱动混合动力车辆。实施例1和2也是安装在自动变速器内的离合器用作第二离合器的示例，但是可以增加第二离合器并将其设置在马达/发电机和变速器之间，或增加第二离合器并将其设置在变速器和驱动轮之间(例如，未审公开的专利申请No.2002-144921)。因此，在本质上，本发明可以适用于包括混合驱动系统的混合动力车辆上，在所述混合驱动系统中，可以连续改变扭矩容量的第一离合器设置在发动机和马达/发电机之间，而可以连续或阶段性改变变速比的变速器设置在马达/发电机和驱动轮之间。

Claims (23)

1.一种用于混合动力车辆的驱动装置，包括：
作为动力源的发动机；
作为动力源的马达/发电机；
设置在发动机和马达/发电机之间、可以连续改变扭矩容量的第一离合器；
设置在马达/发电机和驱动轮之间、可以连续地或阶段性地改变变速比的变速器；以及
可以控制所述发动机、所述马达/发电机、所述第一离合器以及所述变速器的一个或多个控制装置；
其中，所述一个或多个控制装置包括发动机起动控制装置，在处于第一离合器被释放并且马达/发电机用作动力源的电动驱动模式下驱动的情况下，当请求将模式切换至利用来自发动机和马达/发电机的动力驱动的混合驱动模式时，所述发动机起动控制装置进行第一离合器的接合，起动处于停止状态的发动机；和
其中，根据所述发动机起动控制装置执行的用于提速起动所述发动机的过程为：通过控制所述变速器的变速比来降低变速器输入转速，然后进行所述第一离合器的接合，来起动处于停止状态的发动机。
2.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，根据所述发动机起动控制装置执行的用于提速起动所述发动机的过程为：通过控制所述变速器的变速比，来将所述变速器输入转速降低到一定范围内，在该范围内所述变速器输入转速等于或大于所述发动机可能操作的转速，进行所述第一离合器的接合，来起动处于停止状态的发动机。
3.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，在处于电动驱动模式下驱动的状态下，将模式向混合驱动模式过渡时，所述发动机起动控制装置使所述变速器升档，然后完成所述第一离合器的接合。
4.如权利要求3所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述发动机起动控制装置根据所述变速器的变速比的升档带来的所述变速器内扭矩传输比的下降，而提高所述马达/发电机的扭矩。
5.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，在利用所述第一离合器的拖曳扭矩来起动处于停止状态的发动机时，所述发动机起动控制装置借助于所述马达/发电机来补偿所述第一离合器的拖曳扭矩。
6.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中所述发动机起动控制装置还包括换档图，该换档图示出档位和车辆操作状态之间的关系，其中与所述换档图相关，目标模式为电动驱动模式时的升档线和降档线设置成比目标模式为混合驱动模式时的升档线和降档线更朝向高车速侧。
7.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述用于混合动力车辆的驱动装置包括第二离合器，该第二离合器设置在所述马达/发电机和所述变速器之间，并可以改变传递扭矩容量。
8.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述用于混合动力车辆的驱动装置包括第二离合器，该第二离合器设置在所述变速器和所述混合动力车辆的驱动轮之间，可以改变传递扭矩容量。
9.一种用于混合动力车辆的驱动装置，包括：
作为动力源的发动机；
作为动力源的马达/发电机；
设置在发动机和马达/发电机之间、可以连续改变扭矩容量的第一离合器；
设置在马达/发电机和驱动轮之间、可以连续地或阶段性地改变变速比的变速器；
可以控制所述发动机、所述马达/发电机、所述第一离合器以及所述变速器的一个或多个控制装置；
其中，所述一个或多个控制装置包括发动机起动控制装置，在处于所述第一离合器释放且所述马达/发电机用作动力源的电动驱动模式下驱动时，当存在将模式切换至利用来自发动机和马达/发电机的动力驱动的混合驱动模式的请求时，所述发动机起动控制装置进行所述第一离合器的接合并且在发动机处于停止状态提速起动所述发动机；和
其中，根据所述发动机起动控制装置执行的用于所述发动机提速起动的过程为：在处于电动驱动模式下驱动的情况下，当伴随有换档请求且当模式向混合驱动模式过渡时，在所述变速器输入转速在换档前后处于低速侧的情况下，进行所述第一离合器的接合，来起动处于停止状态的发动机。
10.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，在处于电动驱动模式下驱动的状态下，将模式向混合驱动模式过渡时，所述发动机起动控制装置结合升档请求完成所述变速器的升档，然后开始第一离合器的接合并利用所述第一离合器的拖曳扭矩来起动处于停止状态的发动机。
11.如权利有求10所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，根据所述发动机起动控制装置执行的用于所述发动机提速起动的过程，进行升档，使得所述变速器输入转速处于等于或大于所述发动机可能操作的转速的范围内，进行所述第一离合器的接合并且来提速起动处于停止状态的发动机。
12.如权利要求10所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述发动机起动控制装置，根据所述变速器的变速比的升档带来的所述变速器内扭矩传输比的下降，提高所述马达/发电机的扭矩。
13.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，在处于电动驱动模式下驱动的状态下，将模式向混合驱动模式过渡时，所述发动机起动控制装置结合降档请求利用所述第一离合器的拖曳扭矩来提速起动处于停止状态的发动机，然后开始变速器的降档。
14.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，在利用所述第一离合器的拖曳扭矩在发动机停止状态提速起动所述发动机时，所述发动机起动控制装置借助于所述马达/发电机补偿所述第一离合器的拖曳扭矩。
15.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述发动机起动控制装置还包括换档图，该换档图示出档位和车辆操作状态之间的关系，其中与所述换档图相关，目标模式为电动驱动模式时的升档线和降档线设置得比目标模式为混合驱动模式时的升档线和降档线更朝向高车速侧。
16.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述用于混合动力车辆的驱动装置包括第二离合器，该第二离合器设置在所述马达/发电机和所述变速器之间，可以改变传输扭矩容量。
17.如权利要求9所述的用于混合动力车辆的驱动装置，其中，所述用于混合动力车辆的驱动装置包括第二离合器，该第二离合器设置在所述变速器和所述混合动力车辆的驱动轮之间，可以改变传输扭矩容量。
18.一种提速起动混合动力车辆的发动机的方法，包括：
通过调节与马达/发电机连接的变速器的变速比，来降低混合动力车辆的马达/发电机的转速；和
在发动机处于停止状态，接合离合器，以使发动机与旋转的马达/发电机连接，用于向所述发动机赋予旋转动作。
19.如权利要求18所述的方法，其中，降低所述马达/发电机的转速包括将所述马达/发电机的转速降低到大约正好有可能起动所述发动机的转速。
20.如权要求18所述的方法，其中，降低所述马达/发电机的转速响应从电动驱动模式向混合驱动模式切换的请求。
21.如权利要求18所述的方法，其中，调节所述变速器的变速比包括在所述混合动力车辆处于电动驱动模式下驱动的状态下，使所述变速器升档。
22.如权利要求21所述的方法，还包括根据所述变速器升档带来的所述变速器内扭矩传输比的下降，而升高所述马达/发电机的扭矩。
23.如权利要求18所述的方法，还包括在接合所述离合器之后使所述变速器降档。
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