混合动力车辆的发动机启动控制装置专利检索- 涉及自动控制系统或控制过程的引得码专利检索查询-专利查询网

混合动力车辆的发动机启动控制装置
申请号	CN201180059042.7	申请日	2011-10-05	公开(公告)号	CN103260982B	公开(公告)日	2016-08-10
申请人	日产自动车株式会社;			发明人	谷岛香织; 川村弘明;
摘要	混合动力车辆的发动机启动控制装置，作为驱动源而具有发动机和电动机，发动机和电动机经由可变更传递扭矩容量的第1 离合器连结，在启动发动机时，将第1离合器接合，利用电动机的驱动力实施发动机的曲轴起动。另外，具有根据加速器操作结果而启动停止中的发动机的第1启动模式、和由于加速操作之外的原因而启动停止中的发动机的第2启动模式。而且，将发动机的曲轴起动过程中的第1离合器的传递扭矩容量设定为，与第1启动模式相比，在第2启动模式下相对较低。
权利要求	1.一种混合动力车辆的发动机启动控制装置，其作为驱动源而具有发动机和电动机，所述发动机和所述电动机经由可变更传递扭矩容量的第1离合器连结，在启动所述发动机时，将所述第1离合器接合，利用所述电动机的驱动力实施所述发动机的曲轴起动，该混合动力车辆的发动机启动控制装置，具有根据驾驶者的加速器操作结果而启动停止中的所述发动机的第1启动模式、和由于驾驶者的加速器操作以外的原因而启动停止中的所述发动机的第2启动模式，并且，所述发动机的曲轴起动过程中的所述第1离合器的传递扭矩容量设定为，与所述第1启动模式相比，在所述第2启动模式下相对较低，在所述发动机停止中，如果所述电动机可输出的电动机扭矩降低至小于预先设定的规定值，则通过所述第2启动模式启动该发动机，在由于所述电动机可输出的电动机扭矩降低而通过第2启动模式启动该发动机时，将在曲轴起动过程中向驱动轮传递的驱动扭矩维持为在第1启动模式下曲轴起动过程中向驱动轮传递的驱动扭矩，对应于所述电动机的可输出电动机扭矩，使所述发动机的曲轴起动过程中的所述第1离合器的传递扭矩容量降低。 2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的发动机启动控制装置，在所述电动机和车辆的驱动轮之间安装可变更传递扭矩容量的第2离合器，在存在所述发动机启动要求时，在即使对所述第2离合器的传递扭矩容量进行可变控制，所述第1离合器接合时的扭矩变动也增大的情况下，通过所述第2启动模式启动所述发动机。
说明书全文	混合动力车辆的发动机启动控制装置技术领域 [0001] 本发明涉及一种混合动力车辆的发动机启动装置，该混合动力车辆作为动力源而具有发动机和电动机，在这两者之间设有离合器。背景技术 [0002] 例如，在专利文献1中公开了一种混合动力车辆，其作为动力源而具有发动机和电动发电机，在发动机和电动发电机之间安装有可变更传递扭矩容量的第1离合器，电动发电机和车辆的驱动轮之间安装有可变更传递扭矩容量的第2离合器。 [0003] 在该专利文献1中，在停止发动机，仅利用来自电动发电机的驱动力行驶的过程中，产生启动发动机而向使用发动机和电动发电机这两者的驱动力行驶的运行模式切换的要求的情况下，将第1离合器接合而启动发动机。而且，公开了下述技术，即：在该行驶过程中启动发动机时，如果向电动发电机供给电力的电池的输出有富余的情况下、即以电动发电机的可输出最大扭矩提供行驶驱动扭矩和发动机启动扭矩还有富余的情况下，通过使第1离合器的传递扭矩增加，对应于第1离合器的传递扭矩容量增加而使电动发电机的目标扭矩增加，从而使从电动发电机经由第1离合器向发动机的曲轴起动扭矩增大，迅速完成发动机启动。 [0004] 然而，在这种专利文献1中，在伴随驾驶者的加速器操作而启动发动机的情况、和由于驾驶者的加速器操作之外的原因启动发动机的情况下，在行驶过程中启动停止中的发动机时，对第1离合器的传递扭矩容量的控制相同。 [0005] 即，在发动机的曲轴起动时控制第1离合器的传递扭矩容量的情况下，没有考虑此时的发动机启动是驾驶者的加速器操作、即驾驶者的要求引起的发动机启动，还是驾驶者的加速器操作之外的原因、即非驾驶者意图的发动机启动。 [0006] 因此，在如由于驾驶者的加速器操作之外的原因而启动停止中的发动机这样的情况下，由于驾驶者没有发动机起动的意图，因此，有可能使驾驶者容易感觉到与由第1离合器的接合引起的变动相伴的冲击。 [0007] 专利文献1：日本特开2008-179283号公报发明内容 [0008] 本发明的发动机启动控制装置，适用于下述混合动力车辆，即，其作为驱动源而具有发动机和电动机，所述发动机和所述电动机经由可变更传递扭矩容量的第1离合器连结，在启动所述发动机时，将所述第1离合器接合，利用所述电动发电机的驱动力实施所述发动机的曲轴起动。 [0009] 而且，具有根据驾驶者的加速器操作结果而启动停止中的所述发动机的第1启动模式、和由于驾驶者的加速器操作以外的原因而启动停止中的所述发动机的第2启动模式，并且，设定为所述发动机的曲轴起动过程中的所述第1离合器的传递扭矩容量，与所述第1启动模式相比，在所述第2启动模式下相对较低。 [0010] 根据本发明，在第2启动模式下，能够抑制与由第1离合器的接合引起的扭矩变动相伴的冲击。即，在驾驶者没有发动机启动意图时，能够抑制第1离合器接合时的扭矩变动，能够使驾驶者不易感觉到由与扭矩变动相伴的冲击带来的不舒适感。附图说明 [0011] 图1是表示使用本发明的混合动力车辆的动力传动系统的一个实施方式的结构说明图。 [0012] 图2是表示使用本发明的混合动力车辆的动力传动系统的变形例的结构说明图。 [0013] 图3是表示使用本发明的混合动力车辆的动力传动系统的另一变形例的结构说明图。 [0014] 图4是表示该动力传动系统的控制系统的框图。 [0015] 图5是示意地表示第1启动模式的判定区域的说明图。 [0016] 图6是示意地表示由于来自电池的输出电力不同而引起的电动发电机的扭矩特性的说明图。 [0017] 图7表示通过第1启动模式启动发动机1时的各部分的动作的时序图。 [0018] 图8表示通过第2启动模式启动发动机1时的各部分的动作的时序图。 [0019] 图9是表示在电动发电机5的电动机扭矩减小的状况下，在第2启动模式下启动发动机1时的各部分的动作的时序图。具体实施方式 [0020] 下面，根据附图，详细说明本发明的一个实施例。 [0021] 首先，说明使用本发明的混合动力车辆的基本结构。在图1中作为本发明的一个实施例，示出前置发动机·后轮驱动（FR）式结构的混合动力车辆的动力传动系统，1为发动机，2为驱动车轮（后轮）。此外，本发明并不限定于FR形式，在FF形式或RR形式等其它形式中也可以使用。 [0022] 图1所示的混合动力车辆的动力传动系统，与通常的后轮驱动车相同地，在发动机1的车辆前后方向的后方串联地配置有自动变速器3，在将来自发动机1（曲轴1a）的旋转向自动变速器3的输入轴3a传递的轴4上，一体设置电动发电机5。 [0023] 电动发电机5由在转子上使用了永久磁铁的同步型电动机构成，其作为电动机起作用（所谓的“动力运行”），并且，还作为发电机（Generator）起作用（所谓的“再生”），如上所述，位于发动机1和自动变速器3之间。而且，更具体而言，在该电动发电机5和发动机1之间安装第1离合器6，该第1离合器6将发动机1和电动发电机5之间可断开地结合。 [0024] 在此，上述第1离合器6是可连续地变更传递扭矩容量的结构，例如，由常闭型的干式单板离合器或湿式多板离合器构成，其通过利用比例电磁阀等连续地控制离合器动作油压从而可变更传递扭矩容量。 [0025] 另外，在电动发电机5和驱动轮2之间，更具体而言，在轴4和变速器输入轴3a之间，安装有第2离合器7，该第2离合器7将电动发电机5和自动变速器3之间可断开地结合。 [0026] 上述第2离合器7与上述第1离合器6相同地，也是可连续地变更传递扭矩容量的结构，例如，由湿式多板离合器或干式单板离合器构成，其通过利用比例电磁阀等连续地控制离合器动作油压从而可变更传递扭矩容量。 [0027] 自动变速器3通过选择地接合或开放多个摩擦要素（离合器或制动器等），利用这些摩擦要素的接合·开放的组合，从而实现前进7档后退1档等变速档。即，自动变速器3将从输入轴3a输入的旋转，以与选择变速档相对应的齿轮比进行变速后，向输出轴3b输出。该输出旋转经由差速齿轮装置8向左右驱动轮（后轮）2分配而传递。此外，作为自动变速器3并不限于上述分级式结构，也可以是无级变速器。该自动变速器3作为经由选档杆等由驾驶者选择的档位，至少具有非行驶档位即P（停车）档位及N（空）档位、行驶档位即D（前进）档位及R（倒车）档位。 [0028] 在上述动力传动系统中，可以使用仅将电动发电机5的动力作为动力源而行驶的电动汽车行驶模式（EV模式）、和将发动机1和电动发电机5都作为动力源而行驶的混合动力行驶模式（HEV模式）。例如，在包含从停车状态起步时等低负载·低车速时，要求EV模式，在该EV模式下，不需要来自发动机1的动力，因此停止发动机1，并且，开放第1离合器6而将第2离合器7接合，并且将自动变速器3设置为动力传递状态。在该状态下，仅利用电动发电机5进行车辆的行驶。 [0029] 另外，例如，在高速行驶时或大负载行驶时等，要求HEV模式，在该HEV模式下，第1离合器6和第2离合器7均接合，将自动变速器3设置为动力传递状态。在该状态下，来自发动机1的输出旋转及来自电动发电机5的输出旋转这两者均向变速器输入轴3a输入，以这两者进行混合动力行驶。 [0030] 上述电动发电机5在车辆减速时能够对制动能量进行再生回收，此外，在HEV模式下，能够将发动机1的剩余能量作为电力而回收。 [0031] 此外，从上述EV模式向HEV模式转换时，将第1离合器6接合，使用电动发电机5的扭矩进行发动机启动。另外，此时通过可变控制第1离合器6的传递扭矩容量而进行滑动接合，从而能够顺利地进行模式转换。 [0032] 另外，上述第2离合器7作为所谓的起步离合器起作用，在车辆起步时通过可变控制传递扭矩容量而进行滑动接合，从而即使在不具备变矩器的动力传动系统中，也能够吸收扭矩变动而进行顺利的起步。 [0033] 此外，在图1中，位于从电动发电机5至驱动轮2之间的第2离合器7，介于电动发电机5和自动变速器3之间，但也可以如图2所示的实施例所示，使第2离合器7介于自动变速器3和差速齿轮装置8之间。 [0034] 另外，在图1及图2的实施例中，在自动变速器3的前方或后方专门设置有第2离合器7，但也可以取代之，如图3所示，将在自动变速器3内已有的前进变速档选择用的摩擦要素或后退变速档选择用的摩擦要素等作为第2离合器7使用。此外，在该情况下，第2离合器7并不仅限于1个摩擦要素，也可以将与变速档相对应的适当的摩擦要素作为第2离合器7。 [0035] 图4是表示如图1～3所示构成的混合动力车辆的动力传动系统中的控制系统。 [0036] 该控制系统具有对动力传动系统的动作点进行综合控制的综合控制器20。该动力传动系统的动作点由目标发动机扭矩tTe、目标电动发电机扭矩tTm（或者目标电动发电机转速tNm）、第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1、以及第2离合器7的目标传递扭矩容量tTc2规定。 [0037] 另外，该控制系统至少具有检测发动机转速Ne的发动机旋转传感器11、检测电动发电机转速Nm的电动发电机旋转传感器12、检测变速器输入转速Ni的输入旋转传感器13、检测变速器输出转速No的输出旋转传感器14、对表示发动机1的要求负载状态的加速器踏板踏入量（加速器开度APO）进行检测的加速器开度传感器15、以及对预先积蓄电动发电机5用电力的电池9的蓄电状态SOC进行检测的蓄电状态传感器16，为了确定上述动作点，这些检测信号输入至上述综合控制器20中。另外，来自对发动机1的冷却水温度进行检测的水温传感器17、对自动变速器3的油温进行检测的油温传感器18等各种传感器的检测信号也输入至上述综合控制器20中。 [0038] 此外，发动机旋转传感器11、电动发电机旋转传感器12、输入旋转传感器13、输出旋转传感器14例如以图1～图3的方式配置。 [0039] 上述综合控制器20根据上述输入信息中的加速器开度APO、电池蓄电状态SOC、变速器输出转速No（车速VSP），选择能够实现驾驶者要求的车辆驱动力的行驶模式（EV模式或HEV模式），并且，分别运算目标发动机扭矩tTe、目标电动发电机扭矩tTm（或者目标电动发电机转速tNm）、目标第1离合器传递扭矩tTc1以及目标第2离合器传递扭矩容量tTc2。 [0040] 上述目标发动机扭矩tTe向发动机控制器21供给，发动机控制器21控制发动机1以使得实际的发动机扭矩Te成为目标发动机扭矩tTe。例如，上述发动机1由汽油发动机构成，经由其节流阀控制发动机扭矩Te。 [0041] 另一方面，上述目标电动发电机扭矩tTm（或者目标电动发电机转速tNm）供给至电动发电机控制器22，该电动发电机控制器22经由逆变器10控制电动发电机5，以使得电动发电机5的扭矩Tm（或者转速Nm）成为目标电动发电机扭矩tTm（或者目标电动发电机转速tNm）。 [0042] 另外，上述综合控制器20将分别与目标第1离合器传递扭矩容量tTc1以及目标第2离合器传递扭矩容量tTc2相对应的电磁电流供给至第1离合器6及第2离合器7的接合控制电磁阀（未图示），分别控制第1离合器6及第2离合器7的接合状态，以使得第1离合器6的传递扭矩容量Tc1与目标传递扭矩容量tTc1一致，另外，使得第2离合器7的传递扭矩容量Tc2与目标第2离合器传递扭矩容量tTc2一致。 [0043] 另外，上述综合控制器20还与进行自动变速器3的控制的AT控制器31连接。AT控制器31根据通过上述的选档杆等选择的档位位置、车速VSP（变速器输出转速No）、和加速器开度APO，确定最佳的变速档，通过自动变速器3内部的摩擦要素的切换而进行变速控制。而且，表示该自动变速器3的各种状态的信息输入至上述综合控制器20。此外，如图3所示，在第2离合器7实际由自动变速器3的摩擦要素构成的情况下，实际上，经由AT控制器31控制第2离合器7。 [0044] 本实施例的混合动力车辆在因驾驶者的加速要求而从EV模式向HEV模式转换时，或者在EV模式下发生规定的发动机启动要求（后述）时，启动停止中的发动机1。在这样的发动机启动的情况下，在本实施例中，将根据驾驶者的加速器操作结果而启动停止中的发动机1的情况作为第1启动模式，将由于驾驶者的加速器操作之外的原因（系统要求启动）而启动停止中的发动机1的情况作为第2启动模式，分别以不同的启动模式启动发动机1。 [0045] 例如，如图5所示，在驾驶者对加速器进行操作的结果导致由加速器开度和车速表示的车辆的运行状态超过预先设定的启动线的情况下，判定为是由第1启动模式对发动机1的启动要求。 [0046] 而且，在发动机1的停止过程中，与驾驶者的加速器操作无关，例如，在以下列出的系统启动要求的任一项成立的情况下，判定为是由第2启动模式对发动机1的启动要求。 [0047] （1）自动变速器3的油温大于或等于预先设定的规定温度（例如大于或等于115℃）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。 [0048] （2）自动变速器3的油温小于或等于预先设定的规定温度（例如小于或等于15℃）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是为了例如在混合动力车辆在交叉路口等处执行所谓的怠速停止的情况下，防止由于长时间的怠速停止导致自动变速器3的油温过度降低。 [0049] （3）发动机1的冷却水温大于或等于预先设定的规定温度（例如大于或等于125℃）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。 [0050] （4）发动机1的冷却水温小于或等于预先设定的规定温度（例如小于或等于40℃）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是为了例如在混合动力车辆在交叉路口等处执行所谓的怠速停止的情况下，防止由于长时间的怠速停止导致发动机1成为冷机状态。 [0051] （5）电动发电机5可输出的扭矩小于或等于预先设定的规定扭矩（例如小于或等于100Nm）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是因为，如果由于电动发电机5的过热而导致从电动发电机5可输出的电动机扭矩小于上述规定扭矩，则有可能在此之后，不能通过电动发电机5启动发动机1。 [0052] （6）电池9的可输出电力小于或等于预先设定的规定电力（例如小于或等于20kw）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。如果由于电池9的温度上升或电池9的温度降低，导致从电池9可输出的电力降低，则如图6所示，转速越大，由电动发电机5可输出的电动机扭矩越低。因此，在从电池9可输出的电力降低至小于或等于上述规定电力的情况下，电动发电机5的可使用扭矩区域减少，有可能在此之后，不能通过电动发电机5启动发动机1，因此，通过第2启动模式进行发动机1的启动。在此，图6中的实线a表示电池的输出为50kw的情况，虚线b表示电池的输出为54kw的情况，点划线c表示电池的输出为60kw的情况。 [0053] （7）在电池9的电池SOC小于或等于预先设定的规定值（例如电池SOC小于或等于35%）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是为了例如在由于拥堵等长时间以EV模式行驶的情况下，对电池9进行充电。 [0054] （8）在车速大于或等于预先设定的规定速度（例如大于或等于100km/h）的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是为了在电动发电机5的旋转成为高速旋转之前启动发动机1。 [0055] （9）在由于负压泵的负压降低而产生发动机启动要求的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是为了使发动机1运行而保证负压。 [0056] （10）在混合动力车辆在交叉路口处执行所谓的怠速停止的情况下，在怠速停止过程中规定的怠速停止禁止条件成立时，通过第2启动模式进行发动机1的启动。 [0057] （11）在下坡路上行驶的过程中，电池9的电池SOC大于或等于预先设定的规定值（例如电池SOC大于或等于65%）的情况下，通过第2启动模式，进行发动机1的启动。这是为了在下坡路上行驶的过程中，在电池9充满电，再生扭矩被限制之前，利用发动机制动器。 [0058] 此外，这些条件（1）～（11）是判定第2启动模式的发动机启动要求条件的例子，判定第2启动模式的发动机启动要求条件并不限定于这些条件（1）～（11）。 [0059] 在驾驶者对加速器操作的结果导致启动发动机1的情况下，驾驶者有启动发动机的意图，因此，与伴随第1离合器6的接合的扭矩变动相比，在从驾驶者对加速器操作开始至发动机1启动为止的时间较长时，驾驶者容易感到不舒服。即，在驾驶者对加速器操作的结果导致启动发动机1的情况下，期望可变控制第1离合器6的传递扭矩容量，以使得发动机1迅速启动。 [0060] 另一方面，在由于驾驶者的加速器操作之外的原因而启动发动机1的情况下，驾驶者没有启动发动机的意图，因此，与至发动机1启动为止的时间相比，驾驶者容易对伴随第1离合器6的连结的扭矩变动感到不舒服。即，在由于驾驶者的加速器操作之外的原因而启动发动机1的情况下，期望可变控制第1离合器6的传递扭矩容量，以使得抑制与第1离合器6的接合相伴的扭矩变动。 [0061] 因此，在本实施例中，在第1启动模式及第2启动模式下，均在可变控制第1离合器6的传递扭矩容量而使第1离合器6滑动接合时，对第2离合器7的传递扭矩容量也进行可变控制，在第1离合器 6接合后，使第2离合器7接合，但在第2启动模式下，发动机1的曲轴起动过程中的第1离合器的传递扭矩容量设定为低于第1启动模式。 [0062] 因此，在第2启动模式下，能够抑制与由第1离合器6的接合引起的扭矩变动相伴的冲击。即，在驾驶者没有意图的行驶过程中的发动机启动时，能够抑制第1离合器接合时的扭矩变动，能够使驾驶者不易感觉到由与扭矩变动相伴的冲击引起的不舒适感。 [0063] 图7示出通过第1启动模式启动发动机1时的各部分的动作的一个例子，图8示出通过第2启动模式启动发动机1时的各部分的动作的一个例子。 [0064] 如果存在对发动机1的启动要求，则在第1启动模式及第2启动模式下，均在使第2离合器7的目标传递扭矩容量tTc2降低至曲轴起动时的目标值为止后（时刻t1），使第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1从0开始增加至曲轴起动时的目标值。曲轴起动时的第2离合器7的目标传递扭矩容量tTc2，在第1启动模式和第2启动模式下设定为相同值。而且，如果发动机1的转速和电动发电机5的转速同步（第1启动模式下的时刻t2、第2启动模式下的时刻t4），则使第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1和第2离合器7的目标传递扭矩容量tTc2分别向曲轴起动后的目标值增加。 [0065] 此外，电动发电机5被进行转速控制，以使得从曲轴起动开始的时刻t1开始，实际转速成为目标转速。该转速控制在第1启动模式下实施至时刻t3为止，在第2启动模式下实施至时刻t5为止。此外，电动发电机5在时刻t1之前、在第1启动模式下的时刻t3之后、在第2启动模式下的时刻t5之后，将扭矩控制为使从电动发电机5输出的扭矩成为目标扭矩。 [0066] 在这里，如上所述，设定为与图7所示的第1启动模式相比，在图8所示的第2启动模式下，曲轴起动过程中的第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1相对减小，第1离合器6的接合时的变速冲击减小。另外，由于设定为与第1启动模式相比，在第2启动模式下，曲轴起动过程中的第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1较小，因此，至发动机1点火为止，需要相对较长的时间。因此，第2启动模式下的曲轴起动时间（图8中的t1～t4期间）大于第1启动模式的曲轴起动时间（图7中的t1～t2期间）。此外，在第1启动模式及第2启动模式下，曲轴起动过程中的加速度均恒定。 [0067] 另外，在由于电动发电机5的过热或电池9的可输出电力的降低，导致存在基于第2启动模式的发动机启动要求的情况下，如图9所示，成为电动发电机5的电动机扭矩减少的状况下的发动机启动。在这种情况下，由于希望维持对驱动轮2的驱动扭矩，因此，在使第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1减小时，希望曲轴起动过程中的第2离合器7的目标传递扭矩容量tTc2维持第1启动模式下的曲轴起动时的目标值，并且，与电动发电机5的电动机扭矩的降低相对应，使第1离合器6的目标传递扭矩容量tTc1降低。由此，即使在电动发电机5的电动机扭矩受限的情况下，在发动机1的曲轴起动过程中，能够使传递至在驱动轮2侧的扭矩恒定，使驾驶者不易感觉到由与扭矩变动相伴的冲击引起的不舒适感。 [0068] 此外，在发动机1的停止中，在坡度大的上坡路上行驶的情况下产生发动机启动要求时，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是因为，坡度较大时，电动发电机5的输出扭矩增大，与发动机启动相对应的量的扭矩不足。 [0069] 另外，在存在发动机启动要求时，在即使对第2离合器7的传递扭矩容量进行可变控制，第1离合器6接合时的扭矩变动也增大的情况下，通过第2启动模式进行发动机1的启动。这是因为担心下述情况，例如，在作为第2离合器7，使用自动变速器3内已有的前进变速档选择用的摩擦要素或后退变速档选择用的摩擦要素等的情况下，构成第2离合器7的摩擦要素中的1个，相对于滑动时的输出扭矩，输入扭矩、离合器扭矩的贡献度根据各变速档、摩擦要素的不同而不同，因此，如果第2离合器7始终在恒定条件下进行滑动接合，则有时不能吸收与发动机1的启动相伴的扭矩变动。

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