用于混合动力车辆的发动机起动控制系统的制作方法

专利名称：用于混合动力车辆的发动机起动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机起动控制系统，并尤其属于用于混合动カ车辆(HEV)的发动机起动时的起动扭矩控制技术。HEV具有由发动机、第一离合器、电机/发电机、第二离合器和驱动轮构成的动カ总成，它们以这个顺序排列、作为扭矩传递路径，且通过选择性控制第一和第二离合器的接合或释放，使得车辆可以仅由电机/发电机电驱动或者可以在混合模式下由发动机和电机/发电机二者驱动，从而具有两种驱动模式。
背景技术：
在上述HEV中，如在日本专利申请未审公开说明书第2010-179865号中所公开的，已知ー种所谓的ー个电机、两个离合器的并行混合车辆，其中，电机/发电机夹置于发动机和驱动轮之间，并且发动机和电机/发电机之间的动カ传递路径可以通过第一离合器选择性建立，同吋，电机/发电机与驱动轮之间的动カ传递路径可以通过第二离合器来选择性·释放。HEV可以通过释放第一离合器且第二离合器接合来选择EV模式，使得车辆仅由电机/发电机驱动。HEV可以通过接合第一和第二离合器而替代地选择HEV模式，使得车辆在发动机和电机/发电机的协作下行驶。在这种ー个电机两个离合器的平行混合车辆中，在低负载、低发动机转速条件下选择的EV模式操作过程中，响应于要求驱动カ(要求加速度)増加，如在驾驶员做出的加速器踏板下压操作时，例如，在确定电机/发电机将不足以提供要求驱动カ(或需求车辆加速度)吋，将开始向模式的变化或切換，用于发动机和电机/发电机二者的协调控制。当从EV模式向HEV模式的这种控制模式切换时起动发动机时，在EV模式中已经释放的第一离合器现在被接合，并且来自电机/发电机的电机扭矩将起动发动机。

发明内容
但是，为了确保在上述专利申请中公开的发动机起动，电机/发电机的额定扭矩具有可以满足EV行驶扭矩和用于发动机起动的曲轴扭矩的和的充足量。EV行驶扭矩由表示与车辆的行驶阻カ(即，空气阻力、滚动阻力等)相对应的扭矩的驱动扭矩加上限定为对应于规定车辆加速度的加速度扭矩余量构成。顺便提及，通常希望将额定扭矩保持为较小，并因此在安装空间和成本的角度上来看，电机/发电机尽可能紧凑，使得额定扭矩的量受到约束。但是，在另一方面，即使额定扭矩受到约束，由于要求加速度余量和曲轴扭矩部分通常是预先确定在特定的范围内，并且难于被过分减小，在尺寸减小方面存在ー个限制。通常的实践是基于最大加速性能来将起动扭矩部分设定为相对大于所需要的值，使得甚至在响应于最大加速度需求而需要最大加速度的情况下发动机也可以起动，并且车辆的驱动カ或扭矩可以按照需要毫无延迟地增加。因此，在车辆要求加速度小的情况下，起动扭矩部分与要求加速度来比是过大的。于是，当要求加速度较小时，通过从额定扭矩中减去加速度扭矩余量和起动扭矩部分所获得的上述驱动扭矩部分变小。当驱动扭矩部分以这种方式减小吋，由于扭矩的缺乏，会更早发生如下情况，即即使在低车速的情况下，车辆在EV模式下行驶是不可行的，并因此，模式必须更早地，即，从低车速开始就变化到JEV模式，在HEV模式下，车辆将通过发动机和电机/发电机的协作来驱动。这必然伴随有意欲改善燃料消耗效果的EV模式的范围变窄并且导致车辆燃料效率变差的问题。本发明已经基于这样的认识而做出，S卩上述问题归因于起动扭矩部分已经鉴于要求最大加速度而设定为较大，并且甚至在需要较小程度的加速度时该起动扭矩部分也照样施加或使用。因此，根据本发明，目的在于提供一种发动机起动控制系统，其中，曲轴扭矩部分取决于要求加速度的大小来调节和施加，使得在要求加速度小的情况下避免了过大的起动扭矩部分被施加，使得由于EV模式操作的区域小而导致的车辆燃料效率差的上述问题不会发生。
·
为了实现这个目的，根据本发明的发动机起动控制系统概述如下首先，解释混合动カ车辆的总体结构(HEV)。沿着从上游侧的扭矩路径/驱动线开始，按顺序包括发动机、第一离合器、电机/发电机、第二离合器和驱动轮。通过选择性连接/断开第一和第二离合器，操作模式可以选择，并且车辆可以仅通过电机/发电机电驱动，或代之以通过发动机和电机/发动机二者在混合模式在被驱动。此外，要用于HEV的发动机起动控制系统通常被构造成通过将上述第一离合器连接，用于从电机/发电机供给起动扭矩部分来起动发动机。更详细地说，根据本发明的发动机起动控制系统特征在于起动扭矩部分变化或调节装置，其在发动机加速度需要或需求低的情况下减小曲轴扭矩部分。根据本发明的发动机起动控制系统，由于在车辆的要求加速度较小时，起动扭矩部分被调节为较小，当要求加速度较小时不会施加过大起动扭矩部分。于是，当要求加速度较小时，通过从电机/发电机的额定功率减去起动扭矩部分所确定的驱动扭矩不会较小，由此阻止了其中不可能仅通过电机/发电机进行电动行驶(并因此強制切換到混合行驶模式)的情况的发生，結果，意欲更好的燃料消耗的电动驱动区域可以被扩大到更高车速的区域，并且燃料效率退化的上述问题的恶化得以解決。


參照形成本原始公开的一部分的附图图I是示出混合动カ车辆动カ总成的示意性系统图，并与其控制系统一同示出，该混合动カ车辆动カ总成具有根据本发明一个实施方式的本发动机控制系统；图2是用于解释图I所示的动カ总成控制系统的混合控制器所执行的起动扭矩控制程序的流程图；图3是示出根据图2的起动扭矩部分的操作时序图；图4是示出发动机起动特性的特性图，该特性表明发动机转速相对于直到该转速已经到达预定速度的瞬时的时间的关系；图5是用于描绘根据图I的电机/发电机确定可能的电机输出扭矩(额定扭矩)的视图6是示出在发动扭矩在初始值(最大值)的前提下，在图5所示的有可能的电机输出扭矩(额定扭矩)中可用于电机/发电机的EV行驶的驱动カ或扭矩以及要求驱动力的视图；图7是示出当根据图2中的控制程序进行起动扭矩控制时在电机输出方面的起动扭矩控制区域或范围的解释图；图8是示出在发动机如图I所示起动时通过起动扭矩控制实现的燃料改善率中的变化的特性图；图9是解释取决于发动机停止位置的起动扭矩控制程序的流程图，这是通过图I中的动カ总成控制系统的混合控制器所执打的；图10是示出图9中所示的取决于发动机停止位置的起动扭矩控制的操作时序图。
具体实施方式
·将參照附图解释本发明。本领域技术人员从这个公开文件将理解到下面对本发明的实施方式的描述仅为了说明的目的而提供，而不是用于限制本发明的目的，本发明如所附的权利要求书及其等价物来限定。〈混合车辆动カ总成〉首先參照图1，示意性示出具有根据本发明一个实施方式的发动机起动控制系统的混合车辆的动カ总成。这个是通过在作为基本平台的传统的前置发动机前轮驱动车辆(前驱车辆)做出变化而获得的。在图I中，附图标记I表示作为动カ源的发动机，2FL和2FR分别表示左前轮和右前轮，即，左和右驱动轮，3RL和3RR表示左后轮和右后轮(左右从动轮)。在图I所示的混合车辆的动カ总成中，如在传统前轮驱动车辆中那样，V带无级变速器(CVT)4沿着车辆的横向定位在横置发动机的ー侧，以将发动机(即，其曲柄轴)的转动通过操作作为动カ源的(M/G)6而经由电机/发电机(M/G)6传送到用于传递到CVT4的输入轴4a的轴5。电机/发电机6具有安装在壳体内的环形定子6a和以规定间隙同轴设置在壳体内安装的定子6a内的转子6b,并且响应于驱动条件相关的指令，电机/发电机6意在作用为电动机(电原动机)或者作为发电机。电机/发电机6设置在发动机I和CVT4之间。电机/发电机6具有上述连接到并穿过转子6b的中心的轴，并且这个轴5被用作电机/发电机轴。在电机/发电机6和发动机I之间，更具体地说，在电机/发电机轴5和发动机曲柄Ia之间，夹置有第一离合器7 (CLl)，使得发动机I和电机/发电机6之间的连接可以选择性释放。应该指出的是，第一离合器7被构造成连续变化传递扭矩容量(离合器接合容量)，并例如可以由湿式多盘离合器构成，其传递扭矩容量(离合器容量)可以通过线性电磁阀连续控制离合器操作油流量和离合器操作压カ来变化。在电机/发电机6和V带无级变速器之间是通过电机/发电机轴5与变速器输入轴4a的直接连接予以彼此连接或接合的，且第二离合器9 (CL2)夹置在变速器输入轴4a之内。V带CVT 4可以是传统类型的，其中去除变矩器，而代之电机/发电机6直接连接到变速器输入轴4a。当变速器输入轴4a处于接合状态下时，输入轴4a的旋转速度取决于与V带CVT的带轮比的减速比来变化，从而输出到输出轴lb。V带CVT的输出轴的转动经差速器単元(未示出)传递并且分配到左和右前轮2FL和2FR，用于车辆的推迸。应指出的是V带CVT可以通过有级的自动变速器来替代。要指出的是，对于混合车辆来说是不可或缺的第二离合器9 (CL2)可以设置在V带CVT 4的下游侧,而非夹置在变速器输入轴4a内，该第二离合器9用于选择性地将电机/发电机6与驱动轮2FL、2FR相接合，如图I所示。但是，第二离合器9可以如同第一离合器7那样连续改变传递扭矩容量(离合器接合容量)。在下面，參照图I描述上述动カ总成的运行模式。在下面，參照图I描述上述动カ总成的模式选择功能。在图I所示的动カ总成中，当在包括从车辆停止状态开始的车辆起步在内的低负载、低车速条件下需要电动驱动模式(EV模式)时，第一离合器7释放且第二尚合器9接合。·在这个状态下驱动电机/发电机6，只有来自电机/发电机6的输出转动被指向变速器4的输入轴4a，这又响应于被选择的带轮比而变换转动，并且从变速器输出轴4b输出。来自变速器输出轴4b的转动然后通过差速器(未示出)被最终传递到前轮2FL、2FR。由此车辆可以仅由电机/发电机6(在EV模式下)行驶。当需要混合行驶模式(HEV模式)时，如在高速驱动或者在高负载条件下，第一离合器7接合且第二离合器9接合。在这种状态下，来自发动机I的输出转动和来自电机/发电机6的输出速度二者以协同或者配合的方式都将到达变速器输入轴4a，并且V带CVT4改变输入轴4a的旋转速度，以从输出轴4b输出适当的速度，这取决于被选择的带轮比。来自变速器输出轴4b的转动然后通过差速器(未示出)到达前轮2FL、2FR，以允许车辆在混合行驶操作OlEV行驶模式)下被发动机I和电机/发电机6驱动。在以HEV行驶模式驱动吋，当通过在最佳燃料消耗下操作发动机I而产生过剩能量吋，电机/发电机6将被允许作为发电机工作，使得过剩的能量被转换成电能，使得所产生的电能将存储在电池中，用于电机/发电机6作为电机操作时的将来使用，由此改善了发动机I的燃料效率。上述EV模式和HEV模式的选择可以如下进行当车速低于预定值(例如，在30km/h之下)，并且加速器开度小于预定开度(例如在1/8之下)或者加速器开度的变化率小于预定加速度指令(例如，0. 05G)，电机/发电机速度小于预定电机速度(例如，IOOOrpm或更低)，发动机冷却水温度高于预定值(例如，40°C或更高)并且最终电池蓄电条件，SOC(充电状态)超过预设存储条件(例如，60%或更高)，则EV模式被指令并且车辆仅电动驱动，即，仅通过电机/发电机6驱动。但是，如果EV模式选择所需要的上述条件中的一个不满足,例如,在EV驱动模式的过程中，响应于在加速器踏板上的压下，加速器开度超过预定开度(1/8)，或者加速器开度的变化率超过预定加速度指令(0.05G)或者电池蓄电条件SOC落到预定存储条件(60% )之下，将指令HEV模式，用于在发动机I与电机/发电机6协同操作下混合(HEV)驱动。
下面，将參照图I描述上述由发动机I、电机/发电机6、第一离合器7(CL1)和第ニ离合器9(CL2)构成的混合车辆动カ总成的控制系统。控制系统包括控制器11，用于以协同或配合方式控制混合动カ总成操作点。具体地说，动カ总成的操作点可以由目标发动机扭矩tTe、目标电机/发电机扭矩tTm、第一离合器7的目标接合容量tTcl(第一离合器接合压カ指令值tPcl)和第二离合器9目标接合容量tTc2 (第二离合器接合压カ指令值tPc2)来限定。为了确定上述动カ总成的操作点，混合控制器11被提供多个信号，这些信号包括来自发动机转速传感器12的信号，该发动机转速传感器探测发动机转速Ne ;来自电机/发电机转速传感器13的信号，该电机/发电机转速传感器探测电机/发电机的转速Nm ;来自输入转速传感器14的信号，该输入转速传感器14探测变速器输入的转速Ni ;输出转速传感器15的信号，该输出转速传感器15探测变速器输出转速No (车速VSP);探测加速器踏板行程(加速器开度AP0)的加速器踏板开度传感器16的信号；来自探测电池31的蓄电条·件或充电状态(SOC)的蓄电条件传感器17的信号，该电池31用于存储电机/发电机6的电カ；以及最終，探测发动机I所停止的曲柄角度的发动机停止位置传感器18的信号。混合控制器11根据上述參考信息中的加速器踏板开度AP0、电池蓄电条件SOC和变速器输出转速No ( S卩，车速VSP)选择可以实现驾驶员所希望的驱动カ的操作模式(EV模式或JEV模式)。另外，混合控制器11分别计算目标发动机扭矩tTe、目标电机/发电机扭矩tTm、目标第一离合器接合容量tTcl、和目标第二离合器接合容量tTc2。目标发动机扭矩tTe被提供到发动机控制器32。该控制器32反过来基于传感器12探測到的发动机转速Ne以及所提供的目标发动机扭矩tTe，在当前发动机转速Ne下通过采用如节气门开度控制和燃料喷射量控制的控制，来控制发动机I来达到目标发动机扭矩 tTe。目标电机/发电机扭矩tTm被提供到电机控制器33。该电机控制器33反过来操作将来自电池31的直流通过逆变器34转变成交流，或者将逆变的电流在逆变器34的控制下提供给电机/发电机6的定子6a，来控制电机/发电机6，使得电机/发电机扭矩匹配目标电机/发电机扭矩tTm。当目标电机/发电机扭矩tTm被确定为需要在电机/发电机6上的再生制动效果吋，电机控制器33将提供适当量的负载，以在电机/发电机6上发电，由此鉴于传感器17探測到的电池充电条件SOC不会过充电，使得电机/发电机6通过再生制动产生的电カ通过逆变器34从AC转变成DC，用于存储在高压电池31中。目标第一离合器接合容量tTcl被提供给第一离合器控制器36。该第一离合器控制器36反过来将对应于目标第一离合器接合容量tTcl的第一离合器接合压カ指令值tPcl与传感器19所探測到的第一离合器7的接合压カPcl相比较，并且通过经第一离合器压カ控制单元37来控制第一离合器7的接合压力，在第一离合器7上执行接合容量控制，使得第一离合器接合压カPcl等于第一离合器接合压カ指令值tPcl。目标第二离合器接合容量tTc2被提供给变速器控制器38，该变速器控制器38反过来将对应于目标第二离合器接合容量tTc2相对应的第二离合器接合压カ指令值tPc2与传感器20所探測到的第二离合器9的接合压カPc2相比较，并且经第二离合器接合压カ控制単元39控制第二离合器9的接合压カ，在第二离合器9上执行接合容量控制，使得第二离合器接合压カPc2等于第二离合器接合压カ指令值tPc2。要指出的是，变速器控制器38基于利用传感器15探測到的变速器输出转速No (车速，VSP)和传感器16探測到的加速器开度APO准备的脉谱图(map)从当前的传动比中寻求最佳传动比，并且导致从当前带轮比到最佳带轮比的速度变化。<发动机起动控制(起动扭矩调节)>虽然上述描述是图I中的控制系统所执行的普通控制的概括，在这个实施方式中，但是，图I中的混合控制器11被用于执行图2中的学习控制程序，并且调节起动扭矩Tcr，用于根据本发明的发动机起动控制(起动扭矩控制)。要指出的是起动发动机是通过使得离合器7 (CLl)连接和通过来自电机/发电机6的起动扭矩(cranking torque)Tcr来转动曲柄发动发动机I。在这个发动机起动过程中，将执行图2中的起动扭矩控制。·首先，在步骤SlO中，根据加速器开度APO和其随时间的变化率，确定在驾驶员操纵的加速器踏板中反映的车辆加速器指令是否小。当要求加速度不小于预定加速度时，在步骤S19中，起动扭矩Tcr被复位为初始值。起动扭矩Tcr的初始值应该考虑最大要求加速度来限定，并且对这个起动扭矩的大小设定为在0. 3秒之内使得发动机速度从零rpm增加到lOOOrpm，使得即使在需要最大加速度的情况下，响应于最大要求加速度执行发动机起动，以便在不延迟加速度指令的情况下増加车辆的驱动力。从而，当在步骤SlO中确定要求加速度小时，取决于要求加速度是否小于在上述最大要求加速度附近设定的预定加速度，做出決定。如果在步骤SlO中要求加速度被确定为大于预定加速度，如上所述，在步骤S19中，起动扭矩Tcr应该被设定为初始值(最大值)。通过以对应于最大值附近的大要求加速度的响应来起动发动机,车辆驱动カ将增カロ，而在响应指令方面不会有延迟。但是，如果确定要求加速度较小并且小于上述基准预定加速度，如下所述，在步骤Sll至S18中，起动扭矩Tcr将被调节而采取比上述初始值(最大值)小的值。在步骤Sll中，开始进行发动机起动所需的发动机起动时间TMst的测量。因此,步骤Sll对应于根据本发明的发动机起动时间测量装置。但是，在本实施方式中，发动机起动时间TMst被定义为在图3中的发动机起动指令tl、t3和t5(开始发动)到图3中的瞬时t2、t4和t6之间的时间周期，在所述瞬时t2、t4和t6,发动机转速Ne已经达到预定转速Ne_s (即，600rpm)。通过计数图3中如此解释的时间，可以进行发动机起动时间TMst的測量，而不必等待发动机起动操作的完成。在随后的步骤S12中，检查上述发动机起动时间TMst是否低于发动机起动时间极限值(上限)TMst_Lim。換言之，确定发动机起动时间TMst相对于发动机起动使能和可允许时间是否过分短，使得需要发动机中过分高的响应。应该指出的是，发动机起动使能区域可以限定为这样的区域，其中，发动机起动所需的时间在预定时间内，并且发动机可以爬过第一次出现的压缩TDC(上止点)位置。在步骤S12中，当确定了 TMst < TMst_Lim(发动机起动响应过高)，鉴于图4中所示的发动机起动时间TMst与起动扭矩Tcr的关系，在步骤S13中，以在图3中的瞬时t2为例，起动扭矩Tcr将被调节以减少ー个减小量A Tcr_dec,并且起动扭矩Tcr被更新到这个经调节的值。当在步骤S12中，TMst彡TMst_Lim(发动机的起动响应过低)，基于图4中所示的针对发动机起动时间TMst和起动扭矩Tcr的关系，如图3中的步骤S16所示，起动扭矩Tcr将被调节，以增加一个增加量ATcr_inc,并随后起动扭矩Tcr将更新到调节后的这个值t6。从而，步骤S12到步骤S14意在调节起动扭矩Tcr，以采取小于初始值(最大值)的较小值，并且对应于根据本发明的起动扭矩调节装置。在步骤S15，该步骤S15是在S13或S14执行之后选择的，检查是否在起动扭矩中的増加调节已经执行。除非调节已经在增加起动扭矩Tcr中实现，或者换种方式如果在起动扭矩Tcr中的减小调节已经在步骤S13中立即进行，在步骤S16中，起动扭矩的减小量ATCr_ded将减小预定量Y，并且更新，以用于随后的在步骤S13中起动扭矩的减小调节。·因此，如在图3中的瞬时t2、t4所理解的，当在步骤S12中确定，S卩，TMst く TMst_·起动扭矩Tcr被调节减小(步骤S13),减小量A Tcr_dec将被减小预定量、,并且用于随后的步骤S13中起动扭矩的减小调节，并且在重复起动扭矩Tcr的减小调节的过程中，控制稳定性将得到支持。但是，在步骤S15，当在步骤S15中确定起动扭矩Tcr (步骤S14)中的增加调节已经进行时，调节量ATcr_dec将设定为初始值，用于在随后执行的步骤S13中的起动扭矩Tcr的减小调节。在步骤S18或步骤S17中，该步骤S18是在步骤S17之后执行的，检查是否发生发动机摩擦増加的现象。在发动机起动时发动机摩擦的増加用于表明这样ー种情況，即发动机的冷却液温度处于热车之前的温度，或者发动机控制系统故障，或者使发动机起动恶化的其他现象。在没有与发动机摩擦増加相关的现象的情况下，控制返回到步骤S10，并且起动扭矩Tcr的上述学习控制可以重复。但是，发动机摩擦起动扭矩増加的这种现象不存在，控制可以返回到步骤SlO并且起动扭矩Tcr的学习控制可以重复。但是，如果在发动机起动时经历发动机摩擦増加相关的现象，上述在起动扭矩Tcr中的上述调节可能是不适当的并且与发动机不能起动的风险的判断相矛盾，起动扭矩Tcr可以重新设定到初始值(最大值)。顺便提及，在步骤SlO中确定要求加速度较小时，在步骤SI I至步骤S18，将起动扭矩Tcr设定为小于上述初始值(最大值)的原因是为了避免下面的问题的出现，该问题是由于在要求加速度较小并且当采用起动扭矩Tcr的初始值(最大值)的情况下，相对于要求加速度过分大的发动扭矩Tcr将在整个驱动区域上使用。但是，为了使电机/发电机6能够起动发动机，经历如图5所示的相对于车速VSP (电机/发电机转速Nm)变化的电机/发电机6的有可能的电机输出扭矩(额定扭矩)具有足够的量或大小，其需要满足用于EV行驶的扭矩与起动扭矩Tcr的和，用于EV行驶的扭矩包括对应于车辆行驶阻カ(如空气阻カ和滚动阻力)的驱动扭矩部分以及对应于预定加速度余量的加速度扭矩余量。顺便提及，通常希望将额定扭矩保持为较小，并因此，在安装空间和成本的角度来看电机/发电机尽可能紧凑，使得额定扭矩的量受到限制。
另ー方面，但是，在可能的输出扭矩(额定扭矩)受到限制的同吋，由于需要加速度余量通常是预先固定的，并且难于过分减小，对减小尺寸具有ー个限度。另外，如上面所解释的，即使在小要求驱动カ的情况下，当使得起动扭矩部分Tcr采取对应于最大要求驱动カ的初始值(最大值)时，起动扭矩部分Tcr变得过大，并且通过从电机/发电机额定扭矩中减去加速度扭矩余量和起动扭矩部分Tcr的和所得到的驱动カ将由于起动扭矩的初始值(最大值)的过大量而变得毫无用处地小。当驱动扭矩部分以这种方式减小时，由于缺少扭矩，会更早地发生这样的情況，即即使在低车速下，车辆在EV模式下行驶是不可能的，并因此必须更早，即，从低车速切换到模式，在该模式下，车辆通过发动机和电机/发电机协同来被驱动。这导致最初用于改善燃料消耗效果的EV模式的区域狭窄，并且导致车辆燃料经济性变差。为了基于图6进行额外的解释，參照图6，图6中通过虚线示出了电机的有可能的·最大驱动カ输出，这是与图5中的有可能的电机输出扭矩(额定扭矩)相当的驱动力。而且，通过点划线表示用于EV行驶的驱动カ(相当于图5中EV行驶扭矩的驱动力)，该驱动力是从有可能的电机输出驱动カ中减去对应于图5中的起动扭矩部分Tcr的初始值(最大值)的驱动カ而获得的。双点划线示出实际可用的用于EV行驶的驱动カ(相当于图5中的用于EV行驶的扭矩部分的驱动力)，该驱动カ是通过从EV行驶驱动力中减去对应于加速度扭矩余量的用于加速度扭矩余量的驱动カ而获得的，该用于加速度扭矩余量的驱动カ是相当于图5中的加速度扭矩余量部分的驱动力。最后，实线表示EV行驶要求驱动カ(前述行驶阻カ)。如果起动扭矩Tcr的初始值(最大值)在整个操作区域上使用，在需要小加速度的情况下，由于起动扭矩部分Tcr的初始值(最大值)大于所需要的，导致驱动力，由此，用于EV行驶的实际可用的驱动カ被限制为小很多，如图所示。因此，在EV行驶期间，在刚ー达到相对低车速VSP_s时，要用于EV行驶的用于EV行驶的实际可用驱动カ(双点划线)将落到EV行驶需要的驱动カ(实线)之下，并因此借助于电机/发动机的EV行驶由于缺少电机/发电机6的驱动カ而将不再可能。因此，当车速VSP满足关系式VSP ^ VSP_s，在发动机I的协同下，向HEV行驶模式的切换必须被强制。从而，其中支持改善燃料消耗的EV模式区域将减小，并且限制为如图6所示的由VSP< VSP_s表示的区域，导致燃料效率退化。顺便提及，在本实施方式下，当要求加速度被确定较大时(步骤S10)，虽然在步骤S19中，起动扭矩Tcr将设定为上述初始值(最大值)，当要求加速度较小时(步骤S10)，起动扭矩Tcr被调节为较小值，使得发动机起动时间TMst可以被设定为发动机起动使能和可允许极限值TMst_Lim，并且起动扭矩Tcr将不超过要求驱动カ(见步骤Sll到步骤S18)。因此，当实际可用驱动カ可以被调节为増大上面解释的起动扭矩Tcr的减小量那么多，用于需要小加速度的情况。因此，当要求加速度较小时，如下的车速VSP_s将从图6所示的车速值沿着高速方向偏移，在该车速下，在EV行驶期间实际可用的驱动カ落到EV行驶要求驱动カ之下，并且由于缺少电机/发电机6的驱动扭矩，仅借助于电机/发动机6的EV行驶将不可行。结果，通过扩大用于燃料效率改善目的的EV模式的区域，实现燃料经济性改善并且解决上述燃料经济性的问题。
通过參照图7,结合电机/发电机6的电机输出基础,描述起动扭矩Tcr从初始值(最大值)的减小调节范围(控制范围)。在图7中，来自电机/发电机6的最大电机输出以虚线示出。而且，当起动扭矩Tcr处于初始值(最大值)时，可用于EV行驶的电机/发电机的初始电机输出可以通过从最大电机输出(虚线)中减去与初始起动扭矩(最大值)相当的电机输出来获得，并且以双点划线表示。因此，起动扭矩Tcr的控制范围在电机/发电机6的电机输出基础上绘出，并且在双点划线和单点划线之间示出。在此，在要求加速度较小吋，电机/发电机的输出中可用于EV行驶的电机输出从图7中的双点划线所指定的水平増加到由单点划线所指定的水平，使得用于EV行驶的上限车速可以升高用于EV行驶的电机输出中増加量那么多，并且向HEV模式的模式切换可以被推迟。因此，用于改善燃料效率的EV模式可以扩展到更高车速范围，并且对应于EV模式的扩展范围，车辆燃料经济性可以得到改善，如图8所示。虽然起动扭矩Tcr基本上如上所述控制，发动机可以再次起动的容易性(发动机·起动特性)可以取决于其停止位置(曲柄角度ast)变化。从而，在本实施方式中，也使得基于发动机停止位置(曲柄角度ast)，起动扭矩Tcr经历变化。为此目的，图I中的混合控制器11执行图9中的控制程序，并且，如图10所示，根据发动机停止位置(曲柄角度ast)进行起动扭矩Tcr的调节。在步骤S21，进行检查发动机是否停止，如果发动机还没有停止，控制退出，在发动机已经停止吋，控制进行到步骤S22，在该步骤S22中，根据发动机停止位置(曲柄角度ast)进行起动扭矩Tcr中的调节。更具体地说，在步骤S22中，当发动机I被确定为停止(在图10中的瞬时tl)时，发动机曲柄角度读取值a被设定为发动机停止位置(即，曲柄角度ast)。当发动机停止位置(曲柄角度ast)表示更容易的发动机再起动特性时，那么如图10所示，起动扭矩Tcr可以被减小与高再起动特性相对应的ATcr_a。另ー方面，当发动机停止位置(曲柄角度ast)是低发动机再起动特性时，那么起动扭矩Tcr将增加，以补偿低起动特性。因此，步骤S22对应于根据本发明的发动机停止位置探測装置和发动扭矩调节装置。<各实施方式的效果>根据上述实施方式中的发动机起动控制(起动扭矩调节)，虽然对于较大的加速度(在步骤S10)，在步骤S14，起动扭矩Tcr被设定为初始值(最大值)，当要求加速度较小(步骤S10)时，起动扭矩Tcr被调节为减小，并且采取小于初始值(最大值)的值，使得发动机起动时间TMst是发动机起动使能、可允许的极限值TMst_Lim,结果，与要求驱动カ相比，起动扭矩Tcr将不会过分大(在步骤Sll到S18)，在小要求加速度的情况下，在图6中用于EV行驶的实际可用驱动カ可以扩展大约起动扭矩Tcr中的减小量那么多。另外，由于极限值TMst_Lim被设定为与发动机起动时间相关的发动机起动使能和可允许或可接受的临界值，起动扭矩Tcr的下限值对应于曲柄角度的发动机起动使能和可允许下限值，使得上述效果可以被实现，而不会导致发动机不能起动或者起动时间推迟的不便。此外，在本实施方式中，起动的初始化或开始(图I中的tl、t3、t5)和发动机转速Ne达到预定转速Ne_s的瞬时(图3中的t2、t4和t6)之间的时间被测量为发动机起动时间TMst并且被采用，发动机起动时间TMst的測量可以在不必等待发动机起动操作的完成的情况下实现，使得控制的响应得以改善。再者，如上面參照图9和10中描述的，当发动机停止位置(曲柄角度ast)表示高发动机起动特性时，鉴于高起动特性，起动扭矩Tcr减小，而当发动机停止位置(曲柄角度位置ast)是低发动机起动特性时，起动扭矩将相应地増加，以补偿低发动机起动特性，根据与发动机再起动的容易性密切相关的发动机停止位置(曲柄角度ast)，进行起动扭矩Tcr中的适当调节，使得起动扭矩可以被调节为适当值，不过大也不过小，进ー步确保上述效果。〈其他实施方式〉在所示实施方式中，在图2中的步骤S12中的发动机起动时间的极限值TMst_Lim被定义为使发动机能够起动并且发动机起动时间可以被接受的极限值。但是，根据相应的要求加速度，这个极限值TMs_Lim可以用以要求响应使发动机能够起动的极限值来替代。·
在这种情况下，在步骤S12中，进行检查发动机起动时间TMst对于要求发动机起动响应来说是否过分短，该要求发动机起动响应对应于相应的要求加速度，并且发动机起动响应对于要求加速度过高。当发动机起动响应对于要求加速度来说过高时，在步骤S13中，起动扭矩Tcr将被调节以减小,并且当发动机起动响应对于要求加速度来说过低时,在步骤S14，起动扭矩Tcr被调节以增加。因此，随着要求加速度减小，可用于EV行驶的电机/发电机6的用于EV行驶的电机输出将从图7中双点划线所指定的水平连续增加到单点划线所指定的水平，并且随着要求加速度的减小，EV行驶(EV模式)区域将连续扩展。这允许根据要求加速度进行更精确控制。与相关申请的横向參考这个申请要求2011年5月19提交的日本专利申请第2011-112159号的优先权，并且通过引用整体结合于此。[附图标记的描述]I发动机2FL.2FR 左和右前轮(驱动轮)3RL、3RR 左和右后轮4V带无级变速器(CVT)6电机/发电机7第一离合器9第二离合器11混合控制器12发动机转速传感器13电机/发电机转速传感器14变速器输入速度传感器15变速器输出速度传感器16加速器开度传感器
17蓄电条件传感器18发动机曲柄角度传感器31电池32发动机控制器33电机控制器34逆变器36第一离合器控制器37第一离合器接合压カ控制単元·3 8变速器控制器39第二离合器接合压カ控制单元
权利要求
1.一种用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，该混合动力车辆具有动力总成，该动力总成由发动机、第一离合器、电机/发电机、第二离合器和驱动轮构成，发动机、第一离合器、电机/发电机、第二离合器和驱动轮按照这个顺序布置，作为扭矩传递路径，所述车辆通过选择性控制第一和第二离合器的接合或释放而在两种驱动模式下操作，使得该车辆可以或是仅由电机/发电机电动驱动，或是通过发动机和电机/发电机二者在混合模式下驱动，并且进一步作用为响应于第一离合器的接合，通过来自电机/发电机的起动扭矩来起动发动机，其特征在于，所述发动机起动控制系统还包括起动扭矩调节装置，在需求车辆加速度小时，所述起动扭矩调节装置调节所述起动扭矩以使之减小。
2.如权利要求I所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，所述起动扭矩可被所述起动扭矩调节装置调节的下限被限定为用于使发动机能够起动的发动机扭矩的下限。
3.如权利要求2所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，所述起动扭矩调节装置响应于相应的要求加速度来限定使发动机能够起动的发动机扭矩的下限。
4.如权利要求I至3中任一项所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，还包括发动机起动时间测量装置，该发动机起动时间测量装置测量发动机起动所需的发动机起动时间，并且所述起动扭矩调节装置被构造成调节所述起动扭矩，使得所测量的发动机起动时间与预定时间相匹配。
5.如权利要求4所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，发动机起动时间内所涉及的预定时间是能够使发动机起动的发动机起动时间的极限值。
6.如权利要求5所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，发动机起动时间内涉及的预定时间是根据需求的相应加速度能够以要求响应来起动发动机的相应极限值。
7.如权利要求4至6中任一项所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，所述发动机起动时间测量装置测量从发动起动瞬时到发动机转速达到预定转速的瞬时的时间。
8.如权利要求I至7中任一项所述的用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，还包括发动机停止位置探测装置，并且其中，所述起动扭矩调节装置被构造成根据所探测的发动机停止位置来调节所述起动扭矩。
全文摘要
本发明提供了一种用于混合动力车辆的发动机起动控制系统，其中，通过避免在发动机由电机/发电机起动时的过大起动扭矩且扩展电机行驶区域，改善了燃料经济性。对于大要求加速度，起动扭矩Tcr被保持为初始值(最大值)，当加速度小时，起动扭矩Tcr将被调节为减小。发动机起动指令(发动开始t1、t3、t5)和发动机转速(Ne)到达预定转速(Ne)的瞬时之间的时间被测量为发动机起动时间TMst，当TMst低于能够起动发动机的极限值TMst_Lim并且可接受(即，发动机起动响应过高)时，Tcr将被调节为减小一个减小量(ΔTcr_dec)并更新，同时满足表达式TMst≥TMst_Lim(即，发动机起动响应过低)，那么，Tcr将在瞬时t6调节一个增加量ΔTc_inc并更新。
文档编号B60W10/06GK102785658SQ201210053118
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月2日 优先权日2011年5月19日
发明者铃木宏之 申请人:日产自动车株式会社