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文档序号:10546035
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【专利摘要】本发明涉及混合动力汽车,在通过电动机使发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以通过使用了率值(ΔTst1)的率处理而使来自电动机的转矩从0值增加至正的规定转矩(Tst1)并保持为正的规定转矩(Tst1)的方式控制电动机(S200~S240),其中,所述规定条件是发动机的转速(Ne)为规定转速(Nstmg)以上的转速条件和发动机的曲轴转角(θcr)处于规定范围(θst1~θst2)内的曲轴转角条件均成立。并且,当规定条件成立时,以此时的发动机的转速(Ne)即规定时转速(Neset)越大则越变大的倾向来设定率值(ΔTst2)(S250),以通过使用了率值(ΔTst2)的率处理而使来自电动机的转矩从规定转矩(Tst1)开始减少的方式控制电动机(S260~S300)。
【专利说明】
混合动力汽车
技术领域
[0001]本发明涉及混合动力汽车,详细而言,涉及具备发动机、电动机、蓄电池的混合动力汽车。
【背景技术】
[0002]以往,作为这种混合动力汽车,提出了具备发动机、行星齿轮、第一、第二电动机、及蓄电池的结构(例如,参照专利文献I)。在此,在行星齿轮的太阳轮上连接有第一电动机的转子。在行星齿轮的行星轮架上经由缓冲器而连接有发动机的曲轴。在行星齿轮的齿圈上连接有与驱动轮连结的驱动轴和第二电动机的转子。在该混合动力汽车中,在通过第一电动机使发动机起转而起动时,直至发动机的转速为规定转速以上的转速条件和发动机的曲轴转角处于规定范围内的曲轴转角条件均成立为止,以通过使用了第一率值的率处理(rate process)而使来自第一电动机的转矩从O值增加至正的规定转矩并保持为正的规定转矩的方式控制第一电动机。并且,在转速条件和曲轴转角条件都成立之后,以通过使用了第二率值的率处理而使来自第一电动机的转矩从正的规定转矩开始减少的方式控制第一电动机。由此,抑制在发动机起动时产生较大的振动的情况。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:日本特开2014-104909号公报

【发明内容】

[0006]发明要解决的课题
[0007]在上述的混合动力汽车中,由于使用规定值(同样的值)作为第二率值,因此由于转速条件和曲轴转角条件都成立的定时的不同,从基于第一电动机进行的发动机的起转开始到发动机的起动完成为止(起动时整体)的时间、发动机的旋转量(进气、压缩、膨胀、排气的行程数以及排气的总量)发生变动。因此,有时驾驶性能(加速性能)、排放物会恶化。
[0008]本发明的混合动力汽车的主要目的在于抑制驾驶性能、排放物的恶化。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明的混合动力汽车为了实现上述的主要目的而采用以下的手段。
[0011]本发明的第一混合动力汽车具备:
[0012]发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴;
[0013]电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力;
[0014]蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及
[0015]控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,
[0016]所述混合动力汽车的特征在于,
[0017]所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以所述规定条件成立时的所述发动机的转速或旋转加速度越大则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。
[0018]在该本发明的第一混合动力汽车中,在通过电动机使发动机起转而起动时,如下控制电动机。首先,直至发动机的转速为规定转速以上且发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内的规定条件成立为止,以使来自电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制电动机。并且,在规定条件成立之后,以使来自电动机的转矩从规定转矩开始减少的方式控制电动机。在这样控制电动机的结构中,在规定条件成立之后,以规定条件成立时的发动机的转速或旋转加速度越大则来自电动机的转矩越迅速地减少的方式控制电动机。因此,通过减少来自电动机的转矩,能够抑制由扭转要素产生的车辆振动。并且,由于规定条件成立时的发动机的转速或旋转加速度越大则越迅速地减少来自电动机的转矩,因此能够抑制从基于电动机进行的发动机的起转开始到发动机的起动完成为止(起动时整体)的时间、发动机的旋转量(进气、压缩、膨胀、排气的行程数以及排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0019]本发明的第二混合动力汽车具备:
[0020]发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴;
[0021 ]电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力;
[0022]蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及
[0023]控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,
[0024]所述混合动力汽车的特征在于,
[0025]所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以开始所述发动机的起转之后到所述规定条件成立为止的时间越长则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。
[0026]在该本发明的第二混合动力汽车中,在通过电动机使发动机起转而起动时,如下控制电动机。首先,直至发动机的转速为规定转速以上且发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内的规定条件成立为止,以使来自电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制电动机。并且,在规定条件成立之后,以使来自电动机的转矩从规定转矩开始减少的方式控制电动机。在这样控制电动机的结构中,在规定条件成立之后,以开始发动机的起转之后到规定条件成立为止的时间越长则来自电动机的转矩越迅速地减少的方式控制电动机。因此,通过减少来自电动机的转矩,能够抑制由扭转要素产生的车辆振动。并且,由于开始发动机的起转之后到规定条件成立为止的时间越长则越迅速地减少来自电动机的转矩,因此能够抑制从基于电动机进行的发动机的起转开始到发动机的起动完成为止(起动时整体)的时间、发动机的旋转量(进气、压缩、膨胀、排气的行程数以及排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0027]本发明的第三混合动力汽车具备:
[0028]发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴;
[0029]电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力;
[0030]蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及
[0031]控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,
[0032]所述混合动力汽车的特征在于,
[0033]所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以来自所述电动机的转矩成为所述规定转矩之后到所述规定条件成立为止的时间越长则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。
[0034]在该本发明的第三混合动力汽车中,在通过电动机使发动机起转而起动时,如下控制电动机。首先,直至发动机的转速为规定转速以上且发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内的规定条件成立为止,以使来自电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制电动机。并且,在规定条件成立之后,以使来自电动机的转矩从规定转矩开始减少的方式控制电动机。在这样控制电动机的结构中,在规定条件成立之后,以来自电动机的转矩成为规定转矩之后到规定条件成立为止的时间越长则来自电动机的转矩越迅速地减少的方式控制电动机。因此,通过减少来自电动机的转矩,能够抑制由扭转要素产生的车辆振动。并且,由于来自电动机的转矩成为规定转矩之后到规定条件成立为止的时间越长则越迅速地减少来自电动机的转矩,因此能够抑制从基于电动机进行的发动机的起转开始到发动机的起动完成为止(起动时整体)的时间、发动机的旋转量(进气、压缩、膨胀、排气的行程数以及排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
【附图说明】
[0035]图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概要的结构图。
[0036]图2是表示通过实施例的HVECU70执行的起动时控制例程的一例的流程图。
[0037]图3是表示加速器开度Acc、车速V、要求转矩Tr*的关系的一例的说明图。
[0038]图4是表示通过电动机MGl使发动机22起转而起动时的行星齿轮30的旋转要素的转速与转矩的力学关系的共线图的一例的说明图。
[0039]图5是表示通过实施例的HVECU70执行的起转转矩设定例程的一例的流程图。
[0040]图6是表示规定时转速Neset与率值ATst2的关系的一例的说明图。
[0041]图7是表示通过电动机MGl使发动机22起转而起动时的电动机MGl的转矩Tml、发动机22的转速Ne、曲轴转角0cr的时间变化的情况的一例的说明图。
[0042]图8是表示变形例的起转转矩设定例程的一例的流程图。
[0043]图9是表示变形例的起转转矩设定例程的一例的流程图。
[0044]图10是表示变形例的起转转矩设定例程的一例的流程图。
[0045]图11是表示规定时旋转加速度<^8^与率值八1'^2的关系的一例的说明图。
[0046]图12是表示规定时时间taset与率值ATst2的关系的一例的说明图。
[0047]图13是表示规定时时间tbset与率值ATst2的关系的一例的说明图。
[0048]图14是表示变形例的混合动力汽车120的结构的概要的结构图。
[0049]图15是表示变形例的混合动力汽车220的结构的概要的结构图。
[0050]图16是表示变形例的混合动力汽车320的结构的概要的结构图。
【具体实施方式】
[0051]接下来,使用实施例,说明用于实施本发明的方式。
[0052]图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概要的结构图。如图所示,实施例的混合动力汽车20具备发动机22、行星齿轮30、电动机MGl、MG2、逆变器41、42、蓄电池50、混合动力用电子控制单元(以下,称为"HVECU" ) 70。
[0053]发动机22构成为以汽油或轻油等为燃料而输出动力的4缸的内燃机。该发动机22由发动机用电子控制单元(以下,称为"发动机ECU")24进行运转控制。
[0054]虽然未图示,但是发动机ECU24构成为以CPU为中心的微处理器,除了CPU之外,还具备存储处理程序的R0M、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。对发动机22进行运转控制所需的来自各种传感器的信号从输入端口向发动机ECU24输入。作为来自各种传感器的信号,可列举以下的信号。来自检测发动机22的曲轴26的旋转位置的曲轴位置传感器23的曲轴转角0cr。来自检测节气门的位置的节气门位置传感器的节气门开度TH。从发动机ECU24经由输出端口输出用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号。作为各种控制信号,可列举以下的信号。向燃料喷射阀的控制信号。向调节节气门的位置的节气门电动机的控制信号。向与点火器一体化的点火线圈的控制信号。发动机ECU24经由通信端口而与HVE⑶70连接。该发动机ECU24根据来自HVE⑶70的控制信号而对发动机22进行运转控制。而且,发动机ECU24根据需要而向HVECU70输出与发动机22的运转状态相关的数据。发动机E⑶24基于来自曲轴位置传感器23的曲轴转角0cr,运算曲轴26的转速即发动机22的转速Ne。
[0055]行星齿轮30构成为单小齿轮式的行星齿轮机构。在行星齿轮30的太阳轮上连接有电动机MGl的转子。在行星齿轮30的齿圈上连接有经由差动齿轮37而与驱动轮38a、38b连结的驱动轴36、及电动机MG2的转子。在行星齿轮30的行星轮架上经由作为扭转要素的缓冲器28而连接有发动机22的曲轴26。
[0056]电动机MGl构成为例如同步发电电动机。如上所述,该电动机MGl的转子与行星齿轮30的太阳轮连接。电动机MG2构成为例如同步发电电动机。如上所述,该电动机MG2的转子与驱动轴36连接。逆变器41、42与蓄电池50—起连接于电力线54。通过电动机用电子控制单元(以下,称为"电动机ECU")40对逆变器41、42的未图示的多个开关元件进行开关控制,由此驱动电动机MGl、MG2旋转。
[0057]虽然未图示,但是电动机ECU40构成为以CPU为中心的微处理器,除了 CPU之外,还具备存储处理程序的R0M、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。对电动机MGl、MG2进行驱动控制所需的来自各种传感器的信号经由输入端口向电动机ECU40输入。作为来自各种传感器的信号,可以列举以下的信号。来自检测电动机MG 1、MG 2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置0ml、0m2。来自检测在电动机MGl、MG2的各相中流动的电流的电流传感器的相电流。从电动机EClMOg由输出端口输出向逆变器41、42的未图示的开关元件的开关控制信号等。电动机ECU40经由通信端口而与HVE⑶70连接。该电动机E⑶40通过来自HVE⑶70的控制信号而对电动机MGl、MG2进行驱动控$1」。而且,电动机ECU40根据需要而将与电动机MGl、MG2的驱动状态相关的数据向HVE⑶70输出。电动机E⑶40基于来自旋转位置检测传感器43、44的电动机1?;1、1?;2的转子的旋转位置01111、01112来运算电动机1?;1、MG2 的转速 Nml、Nm2。
[0058]蓄电池50构成为例如锂离子二次电池、镍氢二次电池。如上所述,该蓄电池50与逆变器41、42—起连接于电力线54。蓄电池50由蓄电池用电子控制单元(以下,称为"蓄电池ECU")52 管理。
[0059]虽然未图示,但是蓄电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器,除了CPU之外,还具备存储处理程序的R0M、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。管理蓄电池50所需的来自各种传感器的信号经由输入端口向蓄电池ECU52输入。作为来自各种传感器的信号,可列举以下的信号。来自设置在蓄电池50的端子间的电压传感器51a的电池电压Vb。来自安装在蓄电池50的输出端子上的电流传感器51b的电池电流lb。来自安装在蓄电池50上的温度传感器51c的电池温度Tb。蓄电池ECU52经由通信端口而与HVECU70连接。该蓄电池E⑶52根据需要而将与蓄电池50的状态相关的数据向HVECU70输出。蓄电池ECU52基于来自电流传感器51b的电池电流Ib的累计值来运算蓄电比例S0C。蓄电比例SOC是能够从蓄电池50放电的电力的容量相对于蓄电池50的整个容量的比例。而且,蓄电池ECU52基于运算出的蓄电比例SOC和来自温度传感器51c的电池温度Tb来运算输入输出限制Win、Wout。输入输出限制Win、Wout是蓄电池50可充放电的最大容许电力。
[0060]虽然未图示,但是HVE⑶70构成为以CPU为中心的微处理器,除了CPU之外,还具备存储处理程序的R0M、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自各种传感器的信号经由输入端口向HVECU70输入。作为来自各种传感器的信号,可列举以下的信号。来自点火开关80的点火信号。来自检测换档杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP。来自检测加速器踏板83的踏入量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc。来自检测制动踏板85的踏入量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP ο来自车速传感器88的车速V。如上所述,HVE⑶70经由通信端口而与发动机E⑶24、电动机E⑶40、蓄电池E⑶52连接。该HVE⑶70与发动机ECU24、电动机ECU40、蓄电池ECU52进行各种控制信号、数据的授受。
[0061]在这样构成的实施例的混合动力汽车20中,以混合动力行驶模式(HV行驶模式)、电动行驶模式(EV行驶模式)等行驶模式进行行驶。HV行驶模式是伴随于发动机22的运转而进行行驶的行驶模式。EV行驶模式是使发动机22停止运转而进行行驶的行驶模式。
[0062]在HV行驶模式下,HVECU70首先基于来自加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc和来自车速传感器88的车速V,设定行驶所要求(应向驱动轴36输出)的要求转矩Tr*。接下来,将设定的要求转矩Tr*乘以驱动轴36的转速Nr,来计算行驶所要求的行驶用功率Pdrv* ο在此,作为驱动轴36的转速Nr,可以使用电动机MG2的转速Nm2、车速V乘以换算系数而得到的转速等。并且,从计算出的行驶用功率Pdrv*减去蓄电池50的充放电要求功率Pb*(从蓄电池50放电时为正的值),来设定车辆所要求的要求功率Pe*。接下来,以从发动机22输出要求功率Pe*并且在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内向驱动轴36输出要求转矩Tr*的方式,设定发动机22的目标转速Ne*及目标转矩Te*、电动机MGl、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*。并且,将发动机22的目标转速Ne*及目标转矩Te*向发动机ECU24发送,并且将电动机MG1、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*向电动机ECU40发送。发动机ECU24当接收到发动机22的目标转速Ne*及目标转矩Te*时,以基于接收到的目标转速Ne*及目标转矩Te*使发动机22运转的方式进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。电动机ECU40当接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*时,以按照转矩指令Tml*、Tm2*驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。在该HV行驶模式下,在要求功率Pe*达到停止用阈值Pstop以下时等发动机22的停止条件成立时,使发动机22的运转停止而向EV行驶模式转变。
[0063]在EV行驶模式下,HVECU70首先与HV行驶模式同样地设定要求转矩Tr*。接下来,将电动机MGl的转矩指令Tml*设定为O值。并且,以在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内将要求转矩Tr*向驱动轴36输出的方式设定电动机MG2的转矩指令Tm2*。并且,将电动机MGl、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*向电动机ECU40发送。电动机ECU40当接收到电动机MGl、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*时,以按照转矩指令Tml*、Tm2*来驱动电动机MGl、MG2的方式进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。在该EV行驶模式下,在与HV行驶模式同样地计算出的要求功率Pe*达到比停止用阈值Pstop大的起动用阈值Pstart以上时等发动机22的起动条件成立时,使发动机22起动而向HV行驶模式转变。
[0064]接下来,说明这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作,尤其是通过电动机MGl使发动机22起转而起动时的动作。图2是表示通过实施例的HVECU70执行的起动时控制例程的一例的流程图。该例程在EV行驶模式下的行驶中发动机22的起动条件成立时被执行。
[0065]当执行起动时控制例程时,HVE⑶70首先输入加速器开度Acc、车速V、发动机22的转速Ne、电动机MGl、MG2的转速Nml、Nm2、蓄电池50的输入输出限制Win、Wout等控制所需的数据(步骤S 100)。在此,加速器开度Acc设为输入由加速器踏板位置传感器84检测到的值。车速V设为输入由车速传感器88检测到的值。发动机22的转速Ne设为通过通信从发动机E⑶24输入基于来自曲轴位置传感器23的发动机22的曲轴转角0cr而运算的值。电动机MGl、MG2的转速Nml、Nm2设为通过通信从电动机ECU40输入基于来自旋转位置检测传感器43、44的电动机MGl、MG2的转子的旋转位置0ml、0m2而运算的值。蓄电池50的输入输出限制Win、Wout设为通过通信从蓄电池ECU52输入根据来自温度传感器51c的蓄电池50的电池温度Tb和基于来自电流传感器51 b的蓄电池50的电池电流I b的蓄电池50的蓄电比例SOC而设定的值。
[0066]这样输入数据后,基于输入的加速器开度Acc和车速V,设定行驶所要求(应向驱动轴36输出)的要求转矩Tr*(步骤S110)。在此,关于要求转矩Tr*,在实施例中,预先确定加速器开度Acc、车速V、要求转矩Tr*的关系并作为映射而存储于未图示的R0M,当被给予加速器开度Acc和车速V时,由该映射导出对应的要求转矩Tr*并进行设定。加速器开度Acc、车速V、要求转矩Tr*的关系的一例如图3所示。
[0067]接下来,将用于使发动机22起转的起转转矩Tst设定为电动机MGl的转矩指令Tml*(步骤S120)。在此,起转转矩Tst使用通过后述的起转转矩设定例程设定的值。
[0068]接下来,如下式(I)所示,将要求转矩Tr*减去以转矩指令Tml*对电动机MGl进行驱动时从电动机MGl输出并经由行星齿轮30作用于驱动轴36的转矩,来计算作为电动机MG2的转矩指令Tm2*的临时值的临时转矩Tm2tmp(步骤S130)。接下来,如式(2)及式(3)所示,蓄电池50的输入输出限制Win、Wout与将电动机MGl的转矩指令Tml*乘以当前的转速Nml而得到的电动机MGl的消耗电力(发电电力)之间的差分除以电动机MG2的转速Nm2,而计算作为从电动机MG2可输出的转矩的上下限的转矩限制Tm2min、Tm2max(步骤S140)。并且,如式(4)所示,利用转矩限制Tm2min、Tm2max对临时转矩Tm2tmp进行限制,来设定电动机MG2的转矩指令Tm2*(步骤S150)。图4是表示通过电动机MGl使发动机22起转而起动时的行星齿轮30的旋转要素的转速与转矩的力学关系的共线图的一例的说明图。图中,左侧的S轴表示电动机MGl的转速Nml即太阳轮的转速,C轴表示发动机22的转速Ne即行星轮架的转速,R轴表示电动机MG2的转速Nm2即齿圈的转速Nr。而且,R轴上的2个粗线箭头表示从电动机MGl输出并经由行星齿轮30作用于齿圈轴32a的转矩、及从电动机MG2输出而作用于驱动轴36的转矩。式
(I)只要使用该共线图就能够容易地导出。
[0069]Tm2tmp = Tr*+Tml*/p(l)
[0070]Tm2min=(Win-Tml*.Nml)/Nm2(2)
[0071]Tm2max= (Wout-Tml*.Nml)/Nm2(3)
[0072]Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min)(4)
[0073]这样设定电动机MG1、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*后,将设定的电动机MG1、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*向电动机ECU40发送(步骤S160)。电动机ECU40当接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tml*、Tm2*时,以按照转矩指令Tml*、Tm2*对电动机MG1、MG2进行驱动的方式进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。
[0074]接下来,将发动机22的转速Ne与运转开始转速Nsteg进行比较(步骤S170)。在此,运转开始转速Nsteg是使发动机22的运转(燃料喷射控制或点火控制)开始的转速,可以使用例如I OOOrpm或1200rpm等。
[0075]在发动机22的转速Ne小于运转开始转速Nsteg时,返回步骤S100。并且,反复执行步骤SlOO?S170的处理,当发动机22的转速Ne达到运转开始转速Nsteg以上时,将发动机22的燃料喷射控制或点火控制的开始指令向发动机ECU24发送(步骤S180) ο发动机ECU24接收到该开始指令后,开始发动机22的燃料喷射控制或点火控制。
[0076]并且,判定发动机22是否达到完爆(complete explos1n)(步骤S190),在还未达到完爆时返回步骤S100。并且,反复执行步骤SlOO?S190的处理,当发动机22达到完爆时,结束本例程。
[0077]接下来,说明对于在该起动时控制例程的步骤S120中使用的起转转矩Tst进行设定的处理。图5是表示通过实施例的HVECU70执行的起转转矩设定例程的一例的流程图。该例程在EV行驶模式下的行驶中发动机22的起动条件成立时,与图2的起动时控制例程并行地执行。
[0078]当执行起转转矩设定例程时,HVECU70首先将起转转矩Tst设定为O值(步骤S200)。接下来,如下式(5)所示,利用正的范围(使发动机22的转速Ne增加的方向)的比较大的规定转矩Tst I对上次设定的起转转矩(上次Tst)加上率值△ Tst I所得到的值进行限制(进行上限保护),来设定起转转矩Tst (步骤S210) ο在此,规定转矩Tst I是起转转矩Tst的最大值,设定用于使发动机22的转速Ne迅速增加的转矩。而且,率值ATstl是使起转转矩Tst从O值开始增加时的率值。
[0079]Tst=min(上次Tst+ATstl ,Tstl) (5)
[0080]并且,输入发动机22的转速Ne、曲轴转角0cr(步骤S220)。在此,发动机22的曲轴转角0cr设为通过通信从发动机ECU24输入由曲轴位置传感器23检测到的值。而且,发动机22的转速Ne设为通过通信从发动机ECU24输入基于发动机22的曲轴转角0cr而运算的值。需要说明的是,在实施例中,由于使用4缸的发动机22,因此曲轴转角9cr设为以发动机22的各缸的压缩行程的上止点为0°而在-90°?90°的范围内表示(在该范围内反复变化)。
[0081 ]这样输入发动机22的转速Ne、曲轴转角0cr后,使用发动机22的转速Ne及曲轴转角0cr,判定规定条件是否成立(步骤S230、S240)。在此,规定条件是为了判定是否达到使起转转矩Tst从规定转矩Tstl开始减少的定时而使用的条件。在实施例中,在发动机22的转速Ne为规定转速Nstmg以上的转速条件和发动机22的曲轴转角Qcr处于规定范围Qst I?0st2内的曲轴转角条件都成立时,判定为规定条件成立。在转速条件和曲轴转角条件中的至少一方不成立时,判断为规定条件不成立,返回步骤S210。
[0082]该步骤S210?S240的处理是通过使用了率值ATstl的率处理使起转转矩Tst从O值增加至规定转矩Tstl而保持,并等待规定条件成立的处理。在实施例中,规定范围0stl?0st2使用以在发动机22的转速Ne为规定转速Nstmg以上时使电动机MGl的转矩(起转转矩Tst)开始减少时的最大振动成为容许上限振动以下的方式,通过实验或解析而预先确定的范围。规定转速Nstmg可以使用例如300rpm、350rpm、400rpm等。规定范围081:1?98七2可以使用例如50°、55。、60°等?70°、75°、80°等的范围。在实施例中,这样使用转速条件和曲轴转角条件来判定规定条件是否成立,由此与仅使用转速条件来判定规定条件是否成立相比,能够抑制在使电动机MGl的转矩(起转转矩Tst)从规定转矩Tstl开始减少时产生较大的振动的情况。
[0083]这样反复执行步骤S210?S240的处理而当规定条件成立时,将此时的发动机22的转速Ne设定为规定时转速Neset (步骤S245)。并且,基于规定时转速Neset来设定率值ΔTst2(步骤S250)。在此,率值ATst2是使起转转矩Tst从规定转矩Tstl开始减少时的率值。关于率值△ Tst2,在实施例中,预先确定规定时转速Neset与率值△ Tst2的关系并作为映射而存储于未图示的R0M,当被给予规定时转速Neset时,由该映射导出对应的率值△ Tst2并进行设定。规定时转速Neset与率值△ Tst2的关系的一例如图6所示。率值△ Tst2如图所示设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向。关于其理由在后文叙述。
[0084]接下来,如下式(6)所示,在正的范围内利用比规定转矩Tstl小的规定转矩Tst2对从上次设定的起转转矩(上次Tst)减去率值△ Tst2所得到的值进行限制(进行下限保护),来设定起转转矩Tst(步骤S260)。在此,规定转矩Tst2是用于抑制电动机MGl的电力消耗并使发动机22的转速Ne增加为运转开始转速Nsteg以上的转矩。
[0085]Tst=max(上次Tst-Δ Tst2,Tst2)(6)
[0086]接下来,输入发动机22的转速Ne(步骤S270)。并且,判定发动机22的转速Ne是否为上述的运转开始转速Nsteg以上(步骤S280)。在发动机22的转速Ne小于运转开始转速Nsteg时,返回步骤S260。步骤S260?S280的处理是通过使用了率值ATst2的率处理使起转转矩Tst从规定转矩Tst I减少至规定转矩Tst2而保持,并等待发动机22的转速Ne达到运转开始转速Nsteg以上的处理。
[0087]这样反复执行步骤S260?S280的处理而当发动机22的转速Ne达到运转开始转速Nsteg以上时,如下式(7)所示,利用O值对从上次设定的起转转矩(上次Tst)减去率值ΔTst3所得到的值进行限制(进行下限保护),来设定起转转矩Tst(步骤S290)。在此,率值ΔTst3是使起转转矩Tst从规定转矩Tst2开始减少时的率值。
[0088]Tst=max(上次Tst-Δ Tst3,0)(7)
[0089]接下来,判定发动机22是否达到完爆(步骤S300)。在发动机22还未达到完爆时,返回步骤S290。步骤S290、S300的处理是通过使用了率值ATst3的率处理使起转转矩Tst从规定转矩Tst2减少至O值而保持,并等待发动机22达到完爆的处理。这样反复执行步骤S290、S300的处理而发动机22达到完爆时,结束本例程。
[0090]在此,说明在步骤S250的处理中将率值ATst2设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向的理由。在通过电动机MGl使发动机22起转而起动时,由于发动机22的起动开始时的曲轴转角9cr、发动机22的温度(frict1n:摩擦)等,从基于电动机MGl的发动机22的起转开始到规定条件成立为止(以下,称为起动时前半部分)的时间、发动机22的旋转量(进气、压缩、膨胀、排气的行程数以及排气的总量)发生变动。
[0091]假设率值ATst2为同样的值时,由于起动时前半部分的上述的变动,从基于电动机MGl的发动机22的起转开始到发动机22的起动完成为止(以下,称为起动时整体)的时间、发动机22的旋转量发生变动。因此,驾驶性能(加速性能)、排放物等会恶化。
[0092]例如,在使用比较小的同样的值作为率值△Tst2(使起转转矩Tst的大小平缓地减小)时,考虑规定时转速Neset大的情况。在规定时转速Neset大的情况下,基本上,起动时前半部分的发动机22的旋转量变大。因此,当率值△ Tst2比较小时,起动时整体的发动机22的旋转量(排气的总量)进一步变大,排放物容易恶化。
[0093]接下来,在使用比较大的同样的值作为率值△Tst2(使起转转矩Tst的大小迅速减小)时,考虑规定时转速Neset小的情况。在规定时转速Neset小的情况下,基本上,起动时前半部分的时间短。然而,当率值A Tst2比较大时,之后的发动机22的转速Ne的增加需要比较长的时间,因此结果是,起动时整体的时间变长,驾驶性能(加速性能)会恶化。
[0094]基于以上情况,在实施例中,将率值△Tst2设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向。由此,能够抑制起动时整体的时间、发动机22的旋转量(排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0095]图7是表示通过电动机MGl使发动机22起转而起动时的电动机MGl的转矩Tml、发动机22的转速Ne、曲轴转角0cr的时间变化的情况的一例的说明图。图中,实线表示事例a的情况(在tl2a时刻规定条件成立的情况)的状态,虚线表示事例b的情况(在tl2b时刻规定条件成立的情况)的状态。图中,如实线、虚线所示,在til时刻发动机22的起动条件成立时,通过使用了率值△ Ts11的率处理,使电动机MGl的转矩Tml (起转转矩Tst)从O值增加至正的规定转矩Tstl并保持为正的规定转矩Tstl。由此,使发动机22的转速Ne迅速增加。并且,在事例a的情况下在tl2a时刻,而且,在事例b的情况下在tl2b时刻,发动机22的转速Ne为规定转速Nstmg以上且发动机22的曲轴转角Qcr成为规定范围Qst I?0st2内而规定条件成立时,通过使用了率值ATst2的率处理,使电动机MGl的转矩Tml从规定转矩Tstl减少为比规定转矩Tstl小的规定转矩Tst2而保持。由此,减小电动机MGl的电力消耗、从电动机MGl输出经由行星齿轮30而作用于驱动轴36的转矩并使发动机22的转速Ne增加。并且,在tl3时刻发动机22的转速N e达到运转开始转速N s t e g以上时,开始发动机2 2的运转(燃料喷射控制、点火控制),并且通过使用了率值ATst3的率处理,使电动机MGl的转矩Tml从规定转矩Tst2减少为O值并保持为O值。并且,当发动机22完爆时,发动机22的起动处理完成,HV行驶模式下的行驶开始。在实施例中,由于将率值A Tst2设定成规定时转速Neset(tl2a时刻或tl2b时刻的发动机22的转速Ne)越大则越变大的倾向,因此能够抑制起动时整体(til?tl3时刻)的时间、发动机22的旋转量(排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0096]在以上说明的实施例的混合动力汽车20中,在通过电动机MGl使发动机22起转而起动时,如以下那样控制电动机MGl。首先,直至发动机22的转速Ne为规定转速Nstmg以上且发动机22的曲轴转角0Cr处于规定范围0stI?0st2内的规定条件成立为止,以通过使用了率值△ Tstl的率处理使来自电动机MGl的转矩从O值增加至正的规定转矩Tstl并保持为正的规定转矩Tstl的方式控制电动机MG1。并且,在规定条件成立之后,以通过使用了率值ΔTst2的率处理使来自电动机MGl的转矩从规定转矩Tstl开始减少的方式控制电动机MGl。在这样控制电动机MGl的结构中,将率值△ Tst2设定成规定条件成立时的发动机22的转速Ne即规定时转速N e s e t越大则越变大的倾向。由此,能够抑制起动时整体的时间、发动机2 2的旋转量(排气的总量)的变动。其结果是,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0097]在实施例的混合动力汽车20中,在通过电动机MGl使发动机22起转而起动时,执行图5的起转转矩设定例程,但也可以取代于此,执行图8?图10的任一个起转转矩设定例程。以下,依次进行说明。
[0098]对图8的例程进行说明。图8的例程除了向图5的例程中追加了步骤S242B的处理的点和取代图5的例程的步骤S245、S250的处理而执行步骤S245B、S250B的处理的点之外,与图5的例程相同。因此,在图8的例程中,对于与图5的例程相同的处理标注同一步骤编号,省略其详细说明。
[0099]在图8的例程中,在执行了步骤S200的处理之后,反复执行步骤S210?S240的处理而规定条件成立时,输入发动机22的旋转加速度ae(步骤S242B),将输入的发动机22的旋转加速度ae (规定条件成立时的发动机22的旋转加速度ae)设定为规定时旋转加速度aeset(步骤S245B)。并且,基于规定时旋转加速度aeset来设定率值△ Tst2(步骤S250B),执行步骤S260以后的处理。在此,发动机22的旋转加速度ae可以使用通过发动机22的转速Ne的本次值和上次值而运算出的值。而且,关于率值A Tst2,在该变形例中,预先确定规定时旋转加速度aeset与率值△ Tst2的关系并作为映射而存储于未图示的R0M,当被给予规定时旋转加速度aeset时,由该映射导出对应的率值ATst2而进行设定。规定时旋转加速度aeset与率值△ Tst2的关系的一例如图11所示。如图所示,率值△ Tst2设定成规定时旋转加速度aeset越大则越变大的倾向。这是由于:考虑到规定时旋转加速度aeset越大则规定时转速Neset越大的情况;在实施例中将率值△ Tst2设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向。通过这样设定率值A Tst2,与实施例同样,能够抑制起动时整体的时间、发动机22的旋转量(排气的总量)的变动,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0100]对图9的例程进行说明。图9的例程除了向图5的例程追加了步骤S202C的处理的点和取代图5的例程的步骤S245、S250的处理而执行步骤S245C、S250C的处理的点之外,与图5的例程相同。因此,在图9的例程中,对于与图5的例程相同的处理,标注同一步骤编号,省略其详细说明。
[0101]在图9的例程中,将起转转矩Tst设定为O值时(步骤S200),开始起转时间ta的计时(步骤S202C) ο在此,起转时间ta是开始基于电动机MGl进行的发动机22的起转之后的时间。
[0102]接下来,反复进行步骤S210?S240的处理而规定条件成立时,将此时的起转时间ta设定为规定时时间taset(步骤S245C)。并且,基于规定时时间taset而设定率值△ Tst2(步骤S250C),执行步骤S260以后的处理。在此,关于率值ATst2,在该变形例中,预先确定规定时时间taset与率值△ Tst2的关系并作为映射而存储于未图示的R0M,当被给予规定时时间taset时,由该映射导出对应的率值A Tst2而进行设定。规定时时间taset与率值ΔTst2的关系的一例如图12所示。如图所示,率值△ Tst2设定成规定时时间taset越长则越变大的倾向。这是由于:考虑到规定时时间taset越长则规定时转速Neset越大;在实施例中,将率值△ Tst2设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向。通过这样设定率值△ Tst2,与实施例同样,能够抑制起动时整体的时间、发动机22的旋转量(排气的总量)的变动,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0103]对图10的例程进行说明。图10的例程除了向图5的例程追加了步骤S212D?S216D的处理的点和取代图5的例程的步骤S245、S250的处理而执行步骤S245D、S250D的处理的点之外,与图5的例程相同。因此,在图10的例程中,对于与图5的例程相同的处理,标注同一步骤编号,省略其详细说明。
[0104]在图1O的例程中,当通过上述的式(5)设定起转转矩Tst时(步骤S210),判定起转转矩Tst是否为规定转矩Tstl以及上次的起转转矩(上次Tst)是否小于规定转矩Tstl(步骤S212D、214D)。这是判定是否为起转转矩Tst刚达到规定转矩Tstl之后的处理。
[0105]在起转转矩Tst为规定转矩TstI且上次的起转转矩(上次Tst)比规定转矩Tst I小时,判断为是起转转矩Tst刚达到规定转矩TstI之后,开始最大转矩时间tb的计时(步骤S216D),执行步骤S220以后的处理。在此,最大转矩时间tb是从电动机MGl开始规定转矩Ts 11 (起转转矩Ts t的最大值)的转矩的输出之后的时间。
[0106]在步骤S212D中起转转矩Tst比规定转矩Tstl小时,或者在步骤S212D中起转转矩Tst为规定转矩Tstl且在步骤S214D中上次的起转转矩(上次Tst)也为规定转矩Tstl时,判断为不是起转转矩Tst刚达到规定转矩Tstl之后,不执行步骤S216D的处理而执行步骤S220以后的处理。
[0107]这样反复执行步骤S210?S240的处理而规定条件成立时,将此时的最大转矩时间tb设定为规定时时间tbset(步骤S245D)。并且,基于规定时时间tbset来设定率值△ Tst2(步骤S250D),执行步骤S260以后的处理。在此,关于率值ATst2,在该变形例中,预先确定规定时时间tbset与率值△ Tst2的关系并作为映射而存储于未图示的R0M,当被给予规定时时间tbset时,由该映射导出对应的率值A Tst2而进行设定。规定时时间tbset与率值ΔTst2的关系的一例如图13所示。如图所示,率值△ Tst2设定成规定时时间tbset越长则越变大的倾向。这是由于:考虑到规定时时间tbset越长则规定时转速Neset越大;在实施例中将率值△ Tst2设定成规定时转速Neset越大则越变大的倾向。通过这样设定率值△ Tst2,与实施例同样,能够抑制起动时整体的时间、发动机22的旋转量(排气的总量)的变动,能够抑制驾驶性能(加速性能)、排放物的恶化。
[0108]在实施例的混合动力汽车20中,将来自电动机MG2的动力向与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36输出。然而,如图14的变形例的混合动力汽车120例示那样,也可以将来自电动机MG2的动力向与连接有驱动轴36的车轴(与驱动轮38a、38b连接的车轴)不同的车轴(图14中的与车轮39a、39b连接的车轴)输出。
[0109]在实施例的混合动力汽车20中,将来自发动机22的动力经由行星齿轮30向与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36输出。然而,如图15的变形例的混合动力汽车220例示那样,也可以具备对转子电动机230,该对转子电动机230具有经由缓冲器28而与发动机22的曲轴连接的内转子232和与连接于驱动轮38a、38b的驱动轴36连接的外转子234。在此,对转子电动机230将来自发动机22的动力的一部分向驱动轴36传递并将其余的动力转换成电力。
[0110]在实施例的混合动力汽车20中,将来自发动机22的动力经由行星齿轮30向与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36输出并将来自电动机MG2的动力向驱动轴36输出。然而,如图16的变形例的混合动力汽车320例示那样,也可以形成为如下结构:经由变速器330将电动机MG与连接于驱动轮38a、38b的驱动轴36连接并经由缓冲器28将发动机22与电动机MG的旋转轴连接。在该结构中,将来自发动机22的动力经由电动机MG的旋转轴和变速器330向驱动轴36输出,并将来自电动机MG的动力经由变速器330向驱动轴输出。
[0111]在发明的第一、第二、第三混合动力汽车中,可以具备:行星齿轮,其三个旋转要素连接于与车轴连结的驱动轴、所述发动机的输出轴、所述电动机的旋转轴;及第二电动机,能够与所述蓄电池进行电力的授受,并能够被从所述驱动轴输入动力且能够向所述驱动轴输出动力。
[0112]对实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏记载的发明的主要要素的对应关系进行说明。在实施例中,发动机22相当于"发动机",电动机MGl相当于"电动机",蓄电池50相当于"蓄电池",执行图2的起动时控制例程、图5的起转转矩设定例程的HVECU70和基于来自HVECU70的转矩指令Tml*而控制电动机MGl的电动机ECU40相当于"控制单元"。
[0113]需要说明的是,实施例的主要的要素与用于解决课题的手段一栏记载的发明的主要的要素的对应关系是用于具体说明实施例实施用于解决课题的手段一栏记载的发明的方式的一例,因此并不限定用于解决课题的手段一栏记载的发明的要素。即,关于用于解决课题的手段一栏记载的发明的解释应基于该栏的记载进行,实施例只不过是用于解决课题的手段一栏记载的发明的具体的一例。
[0114]以上,使用实施例说明了用于实施本发明的方式,但是本发明不受这样的实施例的任何限定,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然能够以各种方式实施。
[0115]工业上的可利用性
[0116]本发明能够利用于混合动力汽车的制造产业等。
【主权项】
1.一种混合动力汽车,具备: 发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴; 电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力; 蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及 控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,所述混合动力汽车的特征在于,所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以所述规定条件成立时的所述发动机的转速或旋转加速度越大则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。2.一种混合动力汽车,具备: 发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴; 电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力; 蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及 控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,所述混合动力汽车的特征在于,所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以开始所述发动机的起转之后到所述规定条件成立为止的时间越长则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。3.一种混合动力汽车,具备: 发动机,其输出轴经由扭转要素连接于与车轴连结的后段轴; 电动机,能够被从所述后段轴输入动力且能够向所述后段轴输出动力; 蓄电池,能够与所述电动机进行电力的授受;及 控制单元,在通过所述电动机使所述发动机起转而起动时,直至规定条件成立为止,以使来自所述电动机的转矩从O值增加至规定转矩并保持为规定转矩的方式控制所述电动机,在所述规定条件成立之后,以使来自所述电动机的转矩从所述规定转矩开始减少的方式控制所述电动机,其中,所述规定条件是所述发动机的转速为规定转速以上且所述发动机的曲轴转角处于规定曲轴转角范围内,所述混合动力汽车的特征在于,所述控制单元是如下的单元:在所述规定条件成立之后,以来自所述电动机的转矩成为所述规定转矩之后到所述规定条件成立为止的时间越长则来自所述电动机的转矩越迅速地减少的方式控制所述电动机。4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力汽车,其中,所述混合动力汽车具备: 行星齿轮,其三个旋转要素连接于与车轴连结的驱动轴、所述发动机的输出轴、所述电动机的旋转轴;及 第二电动机,能够与所述蓄电池进行电力的授受,并能够被从所述驱动轴输入动力且能够向所述驱动轴输出动力。
【文档编号】B60W20/16GK105905103SQ201610098808
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】土田康隆
【申请人】丰田自动车株式会社
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