技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆的控制装置，用于控制施加到在发
动机、电动机和辅机之间传递动力的皮带上的张力。
背景技术：
作为该类型的装置的示例，已提出了一种装置：根据连接发动机曲轴
和启动电动机(startermotor)的皮带的张力，当重新启动发动机时在驱
动启动电动机之前，使可伸缩的张紧器不能收缩地锁定(参考日本专利申
请公开No.2003-314638(JP2003-314638A))。
而且，已提出了一种技术：在发动机停止期间，通过根据曲轴的旋转
角位置调整磁铁发电机的电枢线圈中流动的短路电流，以及控制磁铁发电
机的转子中产生的制动扭矩，而在目标范围内调整曲轴的停止位置(参考
日本专利申请公开No.2001-193540(JP2001-193540A))。此外，已提
出了一种技术：在混合动力车辆发动机启动期间，通过使用由点火启动产
生的爆发(explosion)扭矩以及电动机的电动机扭矩来启动发动机(参考
日本专利申请公开No.2013-043572(JP2013-043572A))。
作为该类型的装置，已提出了一种装置：在其中发动机和能够启动发
动机的旋转电机经由动力传动皮带而彼此连接的车辆中，在旋转电机启动
发动机的情况下，与在由发动机驱动旋转电机的情况相比，更多地增加动
力传动皮带的张力(参考日本专利申请公开No.2004-011552(JP
2004-011552A))。
而且，已提出了一种装置：在其中发动机和多个辅机经由单个皮带而
彼此连接的车辆中，检测多个辅机的驱动扭矩，并且设定皮带的张力以使
皮带的动力传递效率最大化(参考日本专利申请公开No.57-161344(JP
57-161344A))。
技术实现要素：
启动发动机的方法不仅包括由电动机等用曲柄启动(crank)(以下适
当时称为“电动机启动(motor-basedstart-up)”)后对燃料点火来启动
发动机的方法，还包括由爆发能量引起的燃烧扭矩来启动发动机的方法，
该爆发能量是在膨胀冲程中通过对喷射到发动机的气缸中的燃料点火而产
生的(以下适当时称为“点火启动”)。
在经由皮带将发动机和电动机连接并且电动机启动和点火启动均可用
的车辆中，点火启动期间的燃烧扭矩发生变化，并且所需的电动机扭矩也
取决于例如发动机启动前的情况而变化。然后，如通过JP2003-314638A
中描述的技术，当在发动机启动期间张紧器被无收缩地锁定以过度增加施
加到皮带的张力、增加由张力导致的摩擦力、恶化燃油经济性时，可能出
现技术问题，并且难以启动发动机。另外，难以通过JP2001-193540A、
JP2013-043572A、JP2004-011552A和JP57-161344中描述的技术解决
上述问题。
本发明提供了一种用于混合动力车辆的控制装置，该控制装置能够在
发动机和电动机经由皮带而彼此连接的车辆中适当地设定在发动机启动期
间施加到皮带的张力。
根据本发明的一方面，提供了一种用于混合动力车辆的控制装置，该
混合动力车辆包括发动机、电动机、在发动机和电动机之间传递动力的皮
带、以及改变施加到皮带的张力的张力改变装置(张力改变部件)，并且
混合动力车辆被配置为通过发动机的点火来启动发动机以及通过电动机启
动发动机，该控制装置包括：被配置为在发动机被启动前推定与发动机的
点火相关的燃烧扭矩以及与电动机相关的电动机扭矩的电子控制单元(控
制部件)，该电子控制单元被配置为在发动机被启动前基于所推定的电动
机扭矩改变施加到皮带的张力，使得根据所推定的燃烧扭矩将要从电动机
传递到发动机的扭矩经由皮带而传递。
根据本发明的控制装置，安装有皮带张力控制装置的混合动力车辆具
有经由皮带彼此连接的发动机和电动机，并且设置有能够改变施加到皮带
的张力的张力改变部件，该张力改变部件例如张紧器。
此处，根据本发明的“电动机”不限于用曲柄起动发动机的专用电动
机，诸如启动电动机，还可以是在电动发电机(电子电动发电机)中实现
的电动机。换言之，根据本发明的“电动机”可以意为在提供电动机的功
能的范围内的电动发电机。
此处，特别地，发动机被配置为：由膨胀冲程期间对喷射到发动机的
气缸中的燃料点火而产生的燃烧扭矩，以及必要时从安装有根据本发明的
控制装置的混合动力车辆中的电动机输出的电动机扭矩，来用曲柄起动和
启动。相应地，在燃烧扭矩不充足的情况下，通过以电动机扭矩补偿燃烧
扭矩短缺，来启动发动机。在燃烧扭矩充足的情况下，由燃烧扭矩单独启
动发动机(即，点火启动)。
除上述方法外，还可以由电动机单独启动发动机(即，用曲柄启动电
动机后通过对燃料点火的发动机启动)。
此处，根据本发明的发明人的研究，已发现以下情况。在发动机的曲
柄起动中使用电动机扭矩的情况下，从皮带打滑和动力传递的观点来看，
皮带的张力是相对大的。在发动机的曲柄起动不要求电动机扭矩的情况下
(即，发动机的点火启动的情况下)，皮带不太可能打滑，而且从减小摩
擦的观点来看，皮带的张力是相对小的。然而，由于例如油/水温度、大气
压、以及发动机停止持续时间，燃烧扭矩会发生变化。
在本发明中，在启动发动机前，由配备有例如存储器处理器等的控制
部件，推定与点火启动相关的燃烧扭矩和与电动机相关的电动机扭矩。换
言之，控制装置推定在尝试点火启动的情况下获得的燃烧扭矩以及与电动
机相关的电动机扭矩(诸如可从电动机输出的扭矩)。
公知的各种方面可被施加到一种用于推定燃烧扭矩和电动机扭矩的方
法，并且因此其详细描述将在此省略。
在本发明的该方面，当所推定的燃烧扭矩小于启动发动机所需的扭矩
的情况下，在发动机被启动前，电子控制单元(控制部件)可以基于所推
定的电动机扭矩来改变施加到皮带的张力，使得所推定的燃烧扭矩和经由
皮带从电动机传递到发动机的扭矩的总和等于或大于必需的扭矩。
具体地，在例如所推定的燃烧扭矩等于或大于启动发动机所需的扭矩
的情况下，为了启动发动机，控制部件控制张力改变部件以使皮带的张力
相对小，因为从电动机到发动机不传递扭矩或传递很小的扭矩。在所推定
的燃烧扭矩未达到启动发动机所需的扭矩的情况下，控制部件根据所推定
的电动机扭矩控制张力改变部件来改变施加到皮带的张力，使得所推定的
燃烧扭矩和从电动机传递到发动机的扭矩的总和等于或大于启动发动机所
需的扭矩(也就是，补偿燃烧扭矩的扭矩被从电动机传递到发动机)。
因此，根据本发明的控制装置可以适当地设定施加到皮带的张力。从
而，可以适当地降低发动机启动期间的摩擦，并且可以改进燃油经济性。
而且，可以防止对皮带施加过大的张力，以及可以例如抑制皮带寿命的缩
短。另外，不必为抵抗过大张力而增加皮带的宽度等。
在本发明的一方面，电子控制单元可以在发动机被启动前控制张力改
变装置，使得当所推定的燃烧扭矩大于启动发动机所需的扭矩时施加到皮
带的张力小于当所推定的燃烧扭矩小于启动发动机所需的扭矩时施加到皮
带的张力。
根据该方面，即使在所推定的燃烧扭矩小于启动发动机所需的扭矩的
情况下，也就是，即使在不能通过点火启动单独启动发动机的情况下，可
以适当地设定施加到皮带的张力，并且可以相对容易地启动发动机。
在本发明的控制装置方面，控制部件在发动机被启动前控制张力改变
部件，使得在所推定的燃烧扭矩大于启动发动机所需的扭矩的情况下施加
到皮带的张力比在所推定的燃烧扭矩小于启动发动机所需的扭矩的情况下
更小。
根据该方面，可以相对容易地减小发动机的启动期间的摩擦，并且可
以防止对皮带施加过大的张力。
从以下描述的实施例中，本发明的效果及其他优点将显而易见。
附图说明
本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义将在下文参
考附图予以描述，在附图中相同的标记表示相同的元件，在附图中：
图1是示出根据实施例的发动机的主要部分的概念图；
图2是在发动机启动期间皮带张力随时间变化的示例；
图3是在发动机停止期间发动机转速和曲柄角(crankangle)随时间
变化的示例；
图4是示出在发动机停止期间曲柄停止位置控制的概念的概念图；
图5是示出根据实施例皮带张力随时间变化以及发动机转速和曲柄角
随时间变化的图；以及
图6是示出根据实施例的变形例中的皮带张力随时间变化以及发动机
转速和曲柄角随时间变化的图。
具体实施方式
将参考附图描述根据本发明的皮带张力控制装置的实施例。
首先，将参考图1描述与实施例相关的机械配置的主要部分。图1是
示出根据实施例的发动机的主要部分的概念图。
图1中，混合动力车辆(未示出)配备有发动机10、电动发电机MG、
以及控制发动机10、电动发电机MG等的电子控制单元(ECU)20。
曲柄皮带轮(crankpulley)1被固定到发动机10的曲轴。电动发电
机皮带轮2被固定到电动发电机MG的旋转轴。通常地，电动发电机MG
是用于控制发动机10和产生电力的电动发电机。然而，电动发电机MG
可以是用于混合动力车辆驱动和再生制动的电动发电机。
传递动力的皮带8在曲柄皮带轮1、被固定到水泵的旋转轴的水泵皮
带轮4、被固定到空调压缩机的旋转轴的空调压缩机皮带轮5、怠速(idler)
皮带轮6、7、电动发电机皮带轮2、以及被固定到电动张紧器(electric
tensioner)30的旋转轴的张紧器皮带轮3周围缠绕。
当电动张紧器30由ECU20控制时，调整施加到皮带8的张力。公知
的各种方面可被施加到电动张紧器30，并且其详细描述将在此省略。
当由燃烧扭矩和电动机扭矩来用曲柄起动发动机10时，根据该实施例
的发动机10被启动，该燃烧扭矩是在膨胀冲程中对喷射到发动机10的气
缸中的燃料点火而产生的，该电动机扭矩是从电动发电机MG输出并且必
要时经由皮带8传递至曲柄皮带轮1的。
根据该配置，与由电动发电机MG单独用曲柄起动以及启动发动机10
的情况相比，可以更多地减小施加到皮带8的张力。
具体地，例如图2所示，在由电动发电机MG单独用曲柄起动发动机
10的情况下，施加到皮带8的张力在初始曲柄起动阶段期间迅速上升。这
是因为曲柄皮带轮1的惯性非常大，而且在初始曲柄起动阶段期间曲柄皮
带轮1和电动发电机皮带轮2之间的皮带8的张力增加。
然而如该实施例中，在使用电动机扭矩与燃烧扭矩的情况下，可以抑
制电动机扭矩，也可以因此减小施加到皮带8的张力。
另外，与尽管尝试点火启动但通过燃烧扭矩单独启动发动机10失败
后，由电动发电机MG单独用曲柄起动以及启动发动机10的情况相比，
可以更早且更可靠地启动发动机10。
除上述用于启动发动机10的方法外，可以进一步设置启动电动机使得
发动机10也由启动电动机启动。根据该配置，在点火启动困难的情况下，
可以启动发动机10，而不增加施加到皮带8的张力。这对于实际应用是非
常有利的。
为了通过点火启动来启动发动机10，发动机10停止时的曲柄停止位
置必须调整为例如从压缩上止点(TDC)稍微前进的位置(例如，压缩TDC
后的45°)。对于仅仅停止发动机10，调整曲柄停止位置到目标停车位置
是困难的。
在该实施例中，当发动机10停止时，电动发电机MG由ECU20控制，
使得曲柄停止位置被调整到目标停止位置。具体地，当停止处理是在发动
机10上开始时(参考图3中的延后时间(post-time)t1)，ECU20控制
电动发电机MG，以通过输出动力或使用再生制动减速曲轴的旋转来加速
曲轴的旋转。
在发动机10是4缸发动机的情况下，对电动发电机MG的控制将参
考图4予以详细描述。图4中粗线所示的曲柄角是目标停止位置。
ECU20基于例如发动机10的速度推定曲柄停止位置。在所推定的曲
柄停止位置是在从目标停止位置前进的预定范围内(附图4下部中附有标
记B的范围内)的情况下，ECU20控制电动发电机MG，使得曲轴的转
动通过再生来减速。
在所推定的曲柄停止位置在目标停止位置前方的预定范围内(附图4
下部中附有标记A的范围内)的情况下，ECU20控制电动发电机MG使
得动力被输出并加速曲轴的旋转。
如果曲柄停止位置是目标停止位置，则上述控制允许在发动机10的后
续启动期间使用燃烧扭矩来用曲柄起动发动机10，并且因此可以快速启动
发动机10。此外，可以减小在发动机10的启动期间施加到皮带8的张力，
也可以减小摩擦，并从而可以改进燃油经济性。
然而，可能不通过上述控制调整曲柄停止位置到目标停止位置。在这
种情况下，ECU20在发动机10停止后控制电动发电机MG，使曲柄停止
位置被调整到目标停止位置。在该情况下，ECU20控制电动张紧器30，
使得施加到皮带8中的张力增加。这是为了适当地传递经由皮带8从电动
发电机MG输出到曲柄皮带轮1的动力。
具体地，在曲柄停止位置不是目标停止位置并且需要发动机10的快速
启动(参考图5中的时间t2至t3)的情况下，ECU20控制电动张紧器30
以增加施加到皮带8的张力，并控制电动发电机MG调整曲柄停止位置到
目标停车位置。
需要发动机10的快速启动的情况的示例包括：由所谓的怠速停止机构
停止的发动机10在混合动力车辆启动期间自动重新启动的情况，以及当混
合动力车辆仅采用电动发电机的驱动力行驶时发动机10被启动的情况。
即使在尝试发动机10的点火启动的情况下，取决于例如油/水温度、
大气压、以及从发动机10的停止起流逝的时间长度，可能无法获得足够用
于启动发动机10的爆发能量(即，燃烧扭矩)。
特别地，在该实施例中，在ECU20控制电动发电机MG等以调整曲
柄停止位置到目标停车位置之后(例如，参考图5中的时间t3)，ECU20
推定与点火启动相关的燃烧扭矩以及与电动发电机MG相关的电动机扭
矩。然后，ECU20根据所推定的燃烧扭矩，在发动机10被启动之前，基
于所推定的电动机扭矩，控制电动张紧器30以增加施加到皮带8的张力，
使得要从电动发电机MG传递到发动机10的扭矩被经由皮带8传递。
具体地，在所推定的燃烧扭矩小于发动机10的启动所需的扭矩并且发
动机10不能通过点火启动单独启动的情况下，ECU20控制电动张紧器30，
以增加施加到皮带8的张力(例如，参考图5中的实线(A))，使得从
电动发电机MG输出补偿燃料扭矩短缺的扭矩，并且经由皮带8传递到发
动机10。根据该配置，可以可靠地通过燃烧扭矩和电动机扭矩启动发动机
10。
ECU20控制电动张紧器30，使得与在燃烧扭矩小于发动机10的启动
所需的扭矩的情况相比，在所推定的燃烧扭矩大于发动机10的启动所需的
扭矩并且发动机10可以通过点火启动单独启动的情况下，施加到皮带8
中的张力被减小(例如，参考图5中的单点链线(B))。根据该配置，
可以减小发动机10的点火启动期间的摩擦，并且可以改进燃油经济性。
在所推定的燃烧扭矩等于或几乎等于发动机10的启动所需的扭矩的
情况下，ECU20可以控制电动张紧器30来改变施加到皮带8的张力，使
得预定扭矩经由皮带8从电动发电机MG被传递到发动机10并且发动机
10被可靠地启动。替代地，根据所推定的燃烧扭矩是否达到比启动发动机
10所需的扭矩的预定扭矩更大的扭矩，可以判定是否要经由皮带8从电动
发电机MG向发动机10传递扭矩。此处，可以基于例如与用于检测物理
量或燃烧扭矩的推定所需的参数的传感器相关的误差以及与该推定处理相
关的误差，来设定“预定扭矩”。
在图5中的时间t3至时间t4期间，皮带张力增加(参考实线(A)和
单点链线(B))。这是因为燃烧扭矩随时间减小。
根据该实施例的“ECU20”是根据本发明的“皮带张力控制装置”和
“控制装置”的示例。根据该实施例的“电动张紧器30”是根据本发明的
“张力改变装置”的示例。
<变形例>
根据该实施例的皮带张力控制装置的变形例将参考图6进行描述。图
6是示出根据实施例的变形例中的皮带张力随时间的变化以及发动机转速
和曲柄角随时间变化的图。
在变形例中，作为根据本发明的“皮带张力控制装置”的示例，ECU
20控制电动张紧器30，使得在图6的时间t2增加的施加到皮带8的张力
维持以便为发动机10的后续启动做准备。
根据该配置，即使在燃烧扭矩未达到发动机10的启动所需的扭矩的情
况下，可以在发动机10的后续启动期间(图6的时间t4)通过电动发电机
MG相对容易地补偿燃烧扭矩短缺。即使在可以通过燃烧扭矩单独启动发
动机10的情况下，可以抑制摩擦并且可以改进燃油经济性。
本发明不限于上述实施例，并且在权利要求和整个说明书描述的本发
明的范围和精神范围内可以适当地改变。根据这种变化的任何皮带张力控
制装置均被包括在本发明的技术范围内。