专利名称：启动转矩控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及启动转矩控制装置的技术领域，所述启动转矩控制装置在例如混合动力汽车等的具备发动机及电动机的车辆中，对发动机通过电动机而被启动时的电动机的启动转矩进行控制。
背景技术：
作为这种装置，提出了一种如下的装置，即，例如为了抑制由蓄电池的过大的电力而引起的充放电，而对从相对于蓄电池而被输入输出的输入输出电力中，减去相对于电动机而被输入输出的假想电力从而计算出的电力偏差实施平滑化处理，并且根据该电力偏差和蓄电池的输入输出限制度来设定输入输出容许限制的装置(参照专利文献I)。或者，提出一种当接受到从EV (Electric Vehicle :电动汽车)行驶模式向HV (Hybrid Vehicle :混合动力汽车)行驶模式的切换要求时，对电动发电机进行驱动以启动发动机的装置。在此，特别记载了如下内容，即，以使蓄电池的直流电压不低于下限电压的方式而导出放电容许电力，并对转矩指令值进行调节，以使电动发电机的消耗功率不会超过放电容许电力。此外，记载了如下内容，即，当在向HV行驶模式的切换要求后的预定时间内，加速器开度达到了预定的基准值时，暂时提高下限电压(参照专利文献2)。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-094691号公报专利文献2 :日本特开2009-166513号公报
发明内容
发明所要解决的课题在上述的背景技术中，存在如下的技术性问题点，即，当在例如蓄电池剩余量较少的情况下、或内燃机温度较低的情况下等，蓄电池剩余量低于下限限制值时，则优先实施蓄电池的保护，其结果为，存在导致预期之外的发动机失速的可能性。本发明是鉴于例如上述问题点而被完成的，其课题在于，提供一种能够在使蓄电池的电压不低于该蓄电池的下限电压的同时，对预期之外的发动机失速的产生进行抑制的启动转矩控制装置。 用于解决课题的方法为了解决上述课题，本发明的启动转矩控制装置被搭载于混合动力车辆上，所述混合动力车辆具备发动机；电动机，其与所述发动机相连结，且能够启动所述发动机；蓄电池，其能够向所述电动机供给电力，所述启动转矩控制装置具备补正单元，在所述电动机对所述发动机进行启动时，所述补正单元对由所述发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的所述变动量，来对所述蓄电池的可输出电力的上限值进行补正。
根据本发明的启动转矩控制装置，该启动转矩控制装置被搭载于混合动力车辆上，所述混合动力车辆具备发动机；电动机，其与该发动机相连结，且能够启动该发动机；蓄电池，其能够向该电动机供给电力。在此，虽然“电动机”是指发动机控制用的电动机，但是也可以为在电动发电机(电动发动机)中被实现的电动机。即，只要能够作为电动机而发挥功能，则也可以是指电动发电机。在电动 机对发动机进行启动时(B卩，在发动机的启动时)，具备例如存储器、处理器等的补正单元对由发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的该变动量，来对蓄电池的可输出电力的上限值进行补正。在此，“由发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量”主要是指，由发动机的转数通过共振转数带时的旋转变动而引起的消耗电力的变动量。根据本申请发明人的研究，明确了以下的事项。即，当蓄电池的电压低于预先设定的下限电压值时，存在导致蓄电池的急速的劣化的可能性。因此，多数情况下会限制从蓄电池输出的电力，以使蓄电池的电压不会低于下限电压值。于是，由于蓄电池的输出电力被缩小，因此电动机的启动转矩将降低，其结果为，存在如下的可能性，即，发动机的转数随着下限转矩的减少而减少，从而导致预期之外的发动机失速。这种可能性在发动机的转数的变动较大的共振转数带中较高。因此,在本发明中，如上所述,在电动机对发动机进行启动时,通过补正单元,来对由发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的该变动量，来对蓄电池的可输出电力的上限值进行补正。具体而言，例如通过补正单元而以具有与由发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量相对应的余量的方式，来对蓄电池的可输出电力的上限值进行补正，。因此，即使由于例如共振转数带而使发动机的转数发生了变动，也能够防止蓄电池的电压低于下限电压值的情况，并且能够抑制预期之外的发动机失速的产生。根据接下来进行说明的用于实施的方式，从而明确了本发明的作用及其他的收
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图I为表示本发明的实施方式所涉及的混合动力车辆的结构的概要图。图2为表示本发明的实施方式所涉及的启动转矩控制处理的流程图。图3 (a)为蓄电池剩余容量、蓄电池温度、可输出电力之间的关系的一个示例，图3 (b)为发动机温度与要求启动转矩之间的关系的一个示例。图4为比较例所涉及的发动机转数等的时间变动的一个示例。图5为本发明的实施方式所涉及的发动机转数等的时间变动的一个示例。
具体实施例方式下面，根据附图对本发明所涉及的启动转矩控制装置的实施方式进行说明。(车辆的结构)参照图I对本实施方式所涉及的混合动力车辆的结构进行说明。图I为，表示本实施方式所涉及的混合动力车辆的结构的概要图。另外，在图I中仅图示了与本发明有直接关联的部件，对于其他的部件则适当省略。在图I中，混合动力车辆I被构成为，具备发动机11 ;三轴式的动力分配机构14，其经由减震器13而被连接在作为该发动机11的输出轴的曲轴12上；连接于该动力分配机构14的可发电的电动发电机MGl ;电动发电机MG2，其经由变速器15而被连接于动力分配机构14 ;蓄电池21，其以能够向电动发电机MGl及MG2分别供给电力、且能够通过电动发电机MGl及MG2的各自的再生电力而进行充电的方式构成；ECU(Electronic Control Unit 电子控制单元)22。
发动机11为，通过例如汽油等的燃料而输出动力的内燃机。该发动机11通过ECU22从而受到例如燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等的运转控制。动力分配机构14具备太阳齿轮141 ;内啮合齿轮144，其与该太阳齿轮141被配置在同心圆上；多个小齿轮142，其在与太阳齿轮141啮合的同时，还与内啮合齿轮144啮合；行星齿轮架143，其对多个该小齿轮143以自转且公转自如的方式而进行保持。S卩，动力分配机构14被构成为，将太阳齿轮141、内啮合齿轮144及行星齿轮架143作为旋转要素而实施差动作用的行星齿轮机构。在太阳齿轮141上，连接有电动发电机MG1。在行星齿轮架143上，经由减震器13而连接有发动机11的曲轴12。在内啮合齿轮144上，经由内啮合齿轮轴144a而连接有变速器15。在电动发电机MGl作为发电机而发挥功能时，动力分配机构14将从行星齿轮架143输出的来自发动机11的动力，根据其齿数比而向太阳齿轮141侧和内啮合齿轮144侧分配。另一方面，当电动发电机MGl作为电动机而发挥功能时，动力分配机构14将从行星齿轮架143输入的来自发动机I的动力、和从太阳齿轮141输入的来自电动发电机MGl的动力合并在一起，并向内啮合齿轮144侧输出。被输出至内啮合齿轮144的动力从内啮合齿轮轴144a起经由齿轮机构17、差动齿轮18而被输出到驱动轮19。变速器15以能够执行电动发电机MG2的旋转轴16与内啮合齿轮轴144a之间的连接及该连接的解除的方式而构成。另外，本实施方式所涉及的“电动发电机MGl ”为本发明所涉及的“电动机”的一个示例。(启动转矩控制装直)被搭载于以上述方式构成的混合动力车辆I上的启动转矩控制装置100以具备ECU22的方式而构成，其中，所述ECU22在电动发电机MGl对发动机11进行启动时，对由该发动机11的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的该变动量来对蓄电池21的可输出电力的上限值进行补正。启动转矩控制装置100被构成为，还具备对蓄电池21的端子间电压进行检测的电压传感器23、对相对于蓄电池21而被输入输出的电流进行检测的电流传感器24、对蓄电池21的温度进行检测的温度传感器25、和对发动机11的温度进行检测的温度传感器26。本实施方式所涉及的“E⑶22”为本发明所涉及的“补正单元”的一个示例。即，在本实施方式中，将混合动力车辆I的各种电子控制用的ECU22的功能的一部分作为启动转矩控制装置100的一部分而进行利用。
(启动转矩控制处理)参照图2的流程图，对在发动机11被启动时(例如，在从EV行驶模式向HV行驶模式转变时等)启动转矩控制装置100所执行的启动转矩控制处理进行说明。该启动转矩控制处理在发动机11被启动时每隔预定时间(例如，每隔数msec (毫秒))而被重复执行。在图2中，首先，作为启动转矩控制装置100的一部分的E⑶22取得由电压传感器23检测出的蓄电池21的端子间电压(步骤SlOI)。接下来，E⑶22根据蓄电池21的状态，来对输入输出电力Win、Wout进行计算(步骤S102)。具体而言，例如，ECU22根据由所取得的蓄电池21的端子间电压而确定的蓄电池21的剩余容量(State of Charge:S0C)、由温度传感器25检测出的蓄电池21的温度等，来对输入输出电力Win、Wout进行计算。另外，蓄电池21的剩余容量也可以通过对由电流传感器24检测出的电流值进行累计从而被确定。
接下来，E⑶22对发动机11的转数是否因蓄电池21的可输出电力而较长时间地停留在共振带内进行判断。具体而言，E⑶22执行下述的步骤S103至S105的判断处理。另夕卜，步骤S103至S105的处理并不限于图2中所记载的顺序，而是从任意一个处理开始执行均可。E⑶22对蓄电池21的剩余容量是否在第一阈值以下进行判断(步骤S103)。在此，“第一阈值”只需以如下方式进行设定即可，即，实验性或经验性地、或者通过模拟，来求取例如蓄电池的剩余容量、与发动机的转数超过共振区域所花费的时间之间的关系，并且根据所求得的该关系，而将所述“第一阈值”设为，使到超过共振区域为止所花费的时间成为容许范围的上限值这样的蓄电池的剩余容量。当判断为蓄电池21的剩余容量在第一阈值以下时(步骤S103 :是)，E⑶22对蓄电池21的温度是否在第二阈值以下进行判断(步骤S104)。在此，“第二阈值”只需以如下方式进行设定即可，即，实验性或经验性地、或者通过模拟，来求取例如(i )蓄电池的温度、(ii )该蓄电池可输出的电力、(iii)发动机的转数超过共振区域所花费的时间之间的关系，并且根据所求得的该关系，而将所述“第二阈值”设为，使到超过共振区域为止所花费的时间成为容许范围的上限值这样的、与可输出电力相对应的蓄电池的温度。当判断为蓄电池21的温度在第二阈值以下时(步骤S105 :是)，E⑶22对内燃机温度(在此，为由温度传感器26检测出的发动机11的温度)是否在第三阈值以下进行判断(步骤S105)。在此，“第三阈值”只需以如下方式进行设定即可，即，实验性或经验性地、或者通过模拟，来求取例如(i)内燃机温度、(ii)该内燃机所涉及的摩擦力、(iii)发动机的转数超过共振区域所花费的时间之间的关系，并且将所述“第三阈值”设为，使到超过共振区域为止所花费的时间成为容许范围的上限值这样的、与摩擦力相对应的内燃机温度。当判断为内燃机温度在第三阈值以下时(B卩，当步骤S103至步骤S105的判断处理的结果全部为“是”时)(步骤S105 :是)，E⑶22判断为，发动机11的转数因蓄电池21的可输出电力，而较长期间地停留在共振带内。并且，ECU22对由发动机11的转数滞留在共振带内而引起的蓄电池21的输出变动spreso进行计算(步骤S106)。在此，参照图3对输出变动spreso的计算方法的一个具体示例进行说明。图3(a)为，蓄电池剩余容量、蓄电池温度、可输出电力之间的关系的一个示例，图3 (b)为，发动机温度与要求启动转矩之间的关系的一个示例。另外，作为启动转矩控制装置100的一部分的E⑶22将图3 (a)及(b)所示的关系作为映射表而预先存储起来。E⑶22根据蓄电池21的剩余容量、和蓄电池21的温度，来对蓄电池21的可输出电力(与电动发电机MGl的输出转矩成正比)进行确定。ECU22还根据发动机11的温度，来对要求启动转矩进行确定。接下来，ECU22以考虑与电动发电机MGl的输出转矩相对应的被确定了的可输出电力、和被确定了的要求启动转矩之间的平衡的方式，来对目标启动转数进行确定。当所确定的目标启动转数属于共振区域时，E⑶22例如通过下式，来对作为本发明所涉及的“由发动机的转数变动而引起的消耗电力的变动量”的一个示例的、输出变动spreso进行计算。输出变动spreso =(变动上限转数一变动下限转数)X转 矩X圆周率X2另外，通过本申请发明人的研究而明确了如下内容，S卩，由于“变动上限转数”及“变动下限转数”依存于混合动力车辆I的动力传递系统的结构，因此能够在设计阶段进行预测。下面再返回到图2，E⑶22根据在步骤S102的处理中被计算出的输出电力Wout、和在步骤S106的处理中被计算出的输出变动spreso,来对输出容许限制Woutf’进行计算(步骤S107)。具体而言，例如，E⑶22通过从输出电力Wout减去输出变动spreso，从而对输出容许限制Woutf’进行计算。接下来，E⑶22根据所计算出的输出容许限制Woutf’，来对上限输出转矩(B卩，与输出容许限制Woutf’相对应的转矩)、和下限输出转矩进行计算(步骤S108)。接下来，E⑶22在上限输出转矩及下限输出转矩的范围内，对目标转矩进行计算(步骤S109)。另一方面，当上述的步骤S103至步骤S105的判断处理中的某判断处理的结果为“否”时(即，当判断为，(i)蓄电池21的剩余容量大于第一阈值、(ii)蓄电池21的温度高于第二阈值、或者(iii)内燃机温度高于第三阈值时)，ECU22判断为，发动机11的转数未滞留在共振带内。并且，ECU22根据电力偏差(B卩，与预定时间前的、电动发电机MGl的转矩和发动机11的转数相对应的消耗电力)，来对输入输出容许限制Winf、Woutf进行计算(步骤S110)。另外，由于能够将公知的各种方式应用于输入输出容许限制Winf、Woutf的计算方法中，因而在此省略其详细内容。接下来，E⑶22根据所计算出的输入输出容许限制Winf、Woutf，来对上限输出转矩及下限输出转矩进行计算(步骤S108)，并对目标转矩进行计算(步骤S109)。接下来，参照图4及图5，对启动转矩控制装置100的效果进行说明。图4为，比较例所涉及的发动机转数等的时间变动的一个示例，图5为,本实施方式所涉及的发动机转数等的时间变动的一个示例。参照图4，对本实施方式的比较例所涉及的启动转矩控制装置的动作进行说明。在此，比较例所涉及的启动转矩控制装置仅执行基于电力偏差的、对蓄电池21的输出限制。在图4中设为，在时刻tl处，发动机11的转数例如通过共振而上升了(参照图4的最上层)。于是，在从时刻tl起延迟了预定时间的时刻t2处，由于电动发电机MGl的转数随着发动机11的转数上升而上升，从而使得蓄电池21的端子间电压低于下限电压(参照从图4的上方起的第二层)。
因此，从保护蓄电池21的观点出发，E⑶22在时刻t3处，使蓄电池21的输出限制严格化(参照从图4的下方起的第二层)。于是，在从时刻t3起延迟了预定时间的时刻t4处，电动发电机MGl的驱动转矩会降低(参照图4的最下层)。其结果为，由于由电动发电机MGl产生的下限转矩减少，因此会导致发动机11的转数降低(参照图4的最上层、时刻t5)。虽然由于电动发电机MGl的启动转矩降低，从而使蓄电池21的端子间电压变得大于下限电压(参照从图4的上方起的 第二层、时刻t6)，但是会导致发动机11失速。另一方面，在本实施方式所涉及的启动转矩控制装置100中，当预测为在发动机11的启动时，发动机11的转数滞留在共振区域内时，如上所述，从输出电力Wout减去了输出变动spreso后而得到的值(即，输出容许限制Woutf’ )被设为上限输出。S卩，在本实施方式中，如从图5的下方起的第二层所示，从本来的输出电力的上限值(参照从图5的下方起的第二层中的虚线)，减去了由发动机11的旋转变动而引起的电力的变动量即输出变动spreso后而得到的值，被设为上限输出(参照从图5的下方起的第二层中的实线)，其中，所述发动机11的旋转变动是由共振等而引起的。因此，即使发动机11的转数在共振区域内发生了变动(参照图5的最上层中的实线)，也能够防止蓄电池21的端子间电压低于下限电压的情况(参照从图5的上方起的第二层中的实线)。而且，能够抑制电动发电机MGl的启动转矩的变化(参照图5的最下层中的实线)。其结果为，根据本实施方式所涉及的启动转矩控制装置100，能够在不使蓄电池21的端子间电压低于该蓄电池21的下限电压的同时，抑制预期之外的发动机失速的产生。另外，图5中的虚线表示，比较例所涉及的发动机转数等的时间变动。本发明并不限于上述的实施方式，而能够在不违背从权利要求书及说明书整体中所读取的发明的要旨或思想的范围内进行适当变更，并且伴随于这种变更的启动转矩控制装置也还被包含在本发明的技术范围内。符号说明I…混合动力车辆；11···发动机；14…动力分配机构；15…变速器；21···蓄电池；22 ...ECU;MG1、MG2...电动发电机。
权利要求
1.一种启动转矩控制装置，其特征在于， 被搭载于混合动力车辆上，所述混合动力车辆具备 发动机； 电动机，其与所述发动机相连结，且能够启动所述发动机； 蓄电池，其能够向所述电动机供给电力， 所述启动转矩控制装置具备补正单元，在所述电动机对所述发动机进行启动时，所述补正单元对由所述发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的所述变动量，来对所述蓄电池的可输出电力的上限值进行补正。
全文摘要
本发明涉及一种启动转矩控制装置(100)，其被搭载于混合动力车辆(1)上，所述混合动力车辆(1)具备发动机(11)；电动机(MG1)，其与该发动机相连结，且能够启动该发动机；蓄电池(21)，其能够向该电动机供给电力。启动转矩控制装置具备补正单元(22)，在电动机对发动机进行启动时，所述补正单元(22)对由发动机的旋转变动而引起的消耗电力的变动量进行预测，并根据所预测出的变动量，来对蓄电池的可输出电力的上限值进行补正。
文档编号B60W20/00GK102958774SQ20118003099
公开日2013年3月6日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者三轮晃司, 河合高志 申请人:丰田自动车株式会社