CN103171550A - 发动机启动控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机启动控制设备。根据车速和加速操作量计算请求驱动电量，该请求驱动电量是驾驶员请求的要提供给驱动用电动机的电量。另外，计算电池单元可放电的电量(步骤S1)。如果确定发动机(2)不处于运转中(步骤S2中的“否”)，那么如果将可放电电量减去变量A给出的值小于或等于请求驱动电量(步骤S3中的“是”)，则启动发动机(2)(步骤S4)。

Description

发动机启动控制设备
技术领域
本发明涉及串联式混合动力车辆的发动机启动控制设备。
背景技术
近年来，作为低排放车辆，电动车辆已经被提出并且投入使用。串联式混合动力车辆是它们当中已知的，在串联式混合动力车辆中，发动机被启动以驱动发电机，从而产生电量，并且所发电的电量被提供给驱动用电动机，以提供驱动力。在这种混合动力车辆中，发动机不用于驱动车辆，因为它只用于发电。
下面提到的专利文献1公开了以下技术。为了防止车辆电池单元恶化，根据该电池单元的温度和电压确定可由作为串联式混合动力车辆的驱动用电动机的能量源的电池单元放电的电量或电流(可放电电量或可放电电流)。因此，例如在电池单元的温度下降降低了可放电电量的冷区域中，驾驶员的电量需求可能不被满足。
根据专利文献1中公开的技术，当驱动用电动机驱动车辆所需的实际电流的强度超过允许车辆的电池单元放电的电流的强度时，通过启动发动机以产生提供给串联式混合动力车辆的驱动用电动机的电量来满足驾驶员的电量需求。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A2001-263120
发明内容
然而，在所述专利文献1中公开的技术没有考虑到发动机的响应延迟，因此造成以下问题：在从启动发动机时，即，驱动该车辆所需的实际电流超过允许电池单元放电的电流的时刻，到允许由发动机驱动的发电机进行发电的时刻的时间段(几秒钟)期间，可能使车辆驾驶员因满足驾驶员的电量需求的延迟而感受到差异。
本发明的目的是提供一种发动机启动控制设备，针对发动机响应延迟以通过确保车辆驾驶员所请求的电量或电流的供应以保持驱动用电动机运行来使驱动用电动机能够驱动车辆。
(1)本发明的一个实施方式是发动机启动控制设备，用于串联式混合动力车辆，该串联式混合动力车辆包括：发动机；由所述发动机驱动的发电机；可利用所述发电机的发电电量进行充电的电池单元；以及驱动用电动机，其可利用所述发电机的发电电量或者所述电池单元的放电电量驱动所述车辆的驱动轮。所述发动机启动控制设备包括：车速传感器，其被配置为检测所述车辆的车速；加速操作量传感器，其被配置为检测所述车辆中的加速操作量；请求驱动电量计算器，其被配置为根据所述车速传感器检测到的车速和所述加速操作量传感器检测到的加速操作量来计算请求驱动电量；可放电电量计算器，其被配置为计算所述电池单元可放电的电量；以及控制器，其被配置为控制所述发动机的启动时间，当所述请求驱动电量计算器算出的请求驱动电量达到所述可放电电量计算器算出的可放电电量时，允许由所述发电机进行发电。
(2)在项目(1)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备的控制器可以根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间。
(3)在项目(1)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备可以进一步包括：冷却液温度传感器，其被配置为检测所述发动机中的冷却液的温度，并且所述控制器可以提供如下设定：根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间，并将在所述冷却温度传感器检测到的所述发动机中的冷却液的温度作为所述预定变化因子。
(4)在项目(1)至(3)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备的控制器可以根据所述请求驱动电量计算部算出的请求驱动电量的变化率来控制所述发动机的启动时间。
(5)本发明的另一实施方式是发动机启动控制设备，用于串联式混合动力车辆，该串联式混合动力车辆包括：发动机；由所述发动机驱动的发电机；可利用所述发电机的发电电量进行充电的电池单元；以及驱动用电动机，其可利用所述发电机的发电电量或者所述电池单元的放电电量驱动所述车辆的驱动轮。所述发动机启动控制设备包括：车速传感器，其被配置为检测所述车辆的车速；加速操作量传感器，其被配置为检测所述车辆中的加速操作量；请求驱动电量计算器，其被配置为根据检测到的车速和检测到的加速操作量来计算请求驱动电量；请求驱动电流计算器，其被配置为使用所述请求驱动电量计算器算出的所述请求驱动电量除以所述电池单元的电压来计算请求驱动电流；可放电电流计算器，其被配置为计算允许所述电池单元放电的电流；以及控制器，其被配置为控制所述发动机的启动时间，当所述请求驱动电流计算器算出的请求驱动电流达到所述可放电电流时，允许由所述发电机进行发电。
(6)在项目(5)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备的控制器可以根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间。
(7)在项目(5)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备可以进一步包括：冷却液温度传感器，其被配置为检测所述发动机中的冷却液的温度，并且所述控制器提供如下设定：根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间，并将在所述冷却液温度传感器检测到的所述发动机中的冷却液的温度作为所述预定变化因子。
(8)在项目(5)至(7)中指定的实施方式中，所述发动机启动控制设备的控制器可以根据所述请求驱动电量计算部算出的请求驱动电量的变化率控制所述发动机的启动时间。
根据项目(1)和(5)中指定的实施方式，所述发动机启动控制设备解决了发动机响应延迟造成的问题，从而确保将车辆驾驶员请求的电量或电流提供给驱动用电动机以驱动该车辆。
根据项目(2)和(6)中指定的实施方式，所述发动机启动控制设备确保即使在发动机启动性能的恶化导致发动机响应延迟的情况下也可以无任何延迟地产生车辆驾驶员请求的驱动电量。
根据项目(3)和(7)中指定的实施方式，所述发动机启动控制设备确保即使在发动机启动性能的恶化导致发动机响应延迟的情况下也可以无任何延迟地产生车辆驾驶员请求的驱动电量。
根据项目(4)和(8)中指定的实施方式，因为所述发动机启动控制设备控制发动机的启动时间，使得当请求驱动电量或者请求驱动电流达到可放电电量或可放电电流时完成发动机启动，所以通过在需要启动发动机之前保持发动机休眠，所述发动机启动控制设备可以减小燃料消耗。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式所涉及的车辆的概要的示意图。
图2是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第一实施方式的控制系统的电连接的框图。
图3是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第一实施方式的操作的流程图。
图4是根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第一实施方式中使用的变量A的计算表。
图5是根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第一实施方式中使用的变量B的计算表。
图6是示出关于本发明的实施方式的比较例的操作的图示。
图7是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第一实施方式的操作的图示。
图8是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第二实施方式的操作的流程图。
图9是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第二实施方式的变形例的图示。
图10是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的第三实施方式的操作的流程图。
图11是示出根据本发明的安装在车辆中的发动机启动控制设备的实施的变形例的框图。
附图标记说明
1车辆
2发动机
3发电机
4电池单元
5驱动用电动机
24车速传感器
25加速操作量传感器
31请求驱动电量计算器
32可放电电量计算器
33控制器
41可放电电流计算器
42请求驱动电流计算器
具体实施方式
参照附图中的图1至图11描述根据本发明的多个实施方式，并且使用相同的附图标记来表示所有实施方式中相同的部件或部分。
第一实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施方式所涉及的车辆1的概要的示意图。该车辆是串联式混合动力车辆，其包括：发动机2；发电机3，其适于被发动机2驱动；电池单元4，其可利用发电机3的发电电量进行充电；以及驱动用电动机5，其可利用发电机3的发电电量或者电池单元4的放电电量驱动驱动轮5。换句话说，如箭头11表示的，电池单元4可利用发电机3的发电电量进行充电。此外，如箭头12和13表示的，驱动用电动机5可利用电池单元4的放电电量或者发电机3的发电电量来运行。
图2是示出根据本发明的安装在车辆1中的发动机启动控制设备的第一实施方式的控制系统的电连接的框图。由以微计算机为中心的各种元件构成的控制单元21被配置为执行不同类型的计算以在少量时间内控制所有部件或部分。被配置为检测电池单元4的温度的电池温度传感器22、被配置为检测电池单元4的电压的电池电压传感器23、被配置为检测车辆1的车速的车速传感器24、被配置为检测车辆1中的加速操作量，即，加速踏板位置的加速操作量传感器25以及被配置为检测发动机2的冷却液温度的冷却液温度传感器26连接到控制单元21。发电机3和发动机2的燃料注入单元27也连接到控制单元21。这使得控制单元21控制发电机3和发动机2。
接下来参照图3中所示的流程图详细描述由控制单元21执行的作业。首先，在步骤S1，根据由车速传感器24检测到的车辆1的车速状态和由加速操作量传感器25检测到的车辆1中的加速操作量状态来计算请求驱动电量，即，车辆驾驶员请求的用于保持驱动用电动机5运行的电量的供应。这构成了被配置为进行控制单元21的不同功能之一的请求驱动电量计算器31。还计算可放电电量，即，可从电池单元4放电的电量的供应。这构成了被配置为进行控制单元21的不同功能中的另一功能的可放电电量计算器32。
在以上述方式计算请求驱动电量和可放电电量之后，确定发动机2是否正在运行(步骤S2)。如果发动机2不是正在运行(步骤S2的“否”)，则确定将计算出的可放电电量减去变量A得到的值是否低于或等于计算出的请求驱动电量(步骤S3)。如果将计算出的可放电电量减去变量A得到的值小于或等于计算出的请求驱动电量(步骤S3的“是”)，则启动发动机2(步骤S4)。步骤S2和S3的作业构成用于进行控制单元21的不同功能中的其它功能的控制装置33。
另一方面，如果发动机2正在运行(步骤S2的“是”)，则确定将计算出的可放电电量减去变量B得到的值是否大于或等于计算出的请求驱动电量(步骤S5)。如果将计算出的可放电电量减去变量B得到的值大于或等于计算出的请求驱动电量(步骤S5的“是”)，则停止发动机2(步骤S6)。
图4是变量A的计算表或查找表，图5是变量B的计算表或查找表。这些查找表存储关于代表发动机2的冷却液温度的索引变量所处的变量A和B的数值量或值。这些表是用于确定对发动机2的冷却液温度适当的变量A和B的数值量或值的表。在该例子中，当发动机2的冷却液温度等于或高于-20℃但是低于0℃时，变量A的数值量是7，当冷却液温度等于或高于0℃但是低于20℃时，变量A的数值量是5，当冷却液温度等于或高于20℃但是低于40℃时，变量A的数值量是2，当冷却液温度等于或高于40℃时，变量A的数值量是2。变量B的数值量分别比变量A的数值量大2。
图6是示出关于本实施方式的被称为次优选实施例的比较例的操作的图示。图7是示出本实施方式的操作的图示。这些图示每个示出与发动机转速随时间的变化相比较的在同一时间段中请求驱动电量随时间的变化和提供给驱动用电动机5的实际电量随时间的变化。
图6中所示的比较例是执行与图3中所示的控制相同的控制但是在步骤S3不进行使用变量A的减法操作并且在步骤S5不进行使用变量B的减法操作的例子。在此情况下，请求驱动电量增加，并且当请求驱动电量达到可放电电量时启动发动机2以提供由发电机3发电的电量的供应，从而补偿仅由来自电池4的电量供应电量的不足。然而，由于完成发动机2的启动需要一些时间，所以在该启动时间期间请求驱动电量超过可放电电量的部分不能被提供给驱动用电动机5，造成在该时间段期间可能使车辆驾驶员因满足驾驶员的电量需求的延迟而感受到差异的问题。这是由发动机2的响应延迟引起的。
同时，在图3中所示的本实施方式中，执行在步骤S3使用变量A进行减法操作并且在步骤S5使用变量B进行减法操作的控制。这使在请求驱动电量达到可放电电量之前，达到由“(可放电电量)-A”表示的水平时发动机2启动。这导致发电机3迅速开始电量供应，从而仅通过选择适当的数值量作为变量A就使得提供给驱动用电动机5的电量以严格的忠实度跟随所请求的电量。结果是驾驶员不会因满足驾驶员的电量需求的延迟而感受到差异，因为不存在与所请求的电量的偏差。换句话说，控制单元21控制发动机2的启动时间，使得在请求驱动电量达到可放电电量时允许由发电机3进行发电。
在本实施方式中，基于发动机2的冷却液温度执行发动机启动控制。这意味着基于发动机冷却液温度来确定变量A的适当数量值(见图4)。从以上可以看到，根据影响发动机2的启动时间的预定变化因子控制发动机2的启动时间确保了即使在发动机启动性能的恶化导致发动机响应延迟的情况下也能够无任何延迟地产生车辆驾驶员所请求的驱动电量。
发动机2的冷却液温度仅是影响发动机2的启动时间，即从启动发动机2的处理开始到启动发动机2的处理结束的时间段的预定变化因子的各种例子之一。上一次发动机2停止紧后所经过的时间以及环境温度是在本实施方式中可以采用的这种因子的其它例子。
执行步骤S5和S6的作业是为了防止车辆1已经停止之后发动机2浪费地空转，因为否则的话，一旦在步骤S4启动了发动机2，那么即使车辆驾驶员释放了加速踏板，发动机2也将保持运转。对于相同水平的发动机2的冷却液温度，变量A和B之间的差是数值量2。这是为了避免如果变量A和B之间的差很小，则可能引起的发动机2频繁地重复启动和停止的乱调现象(hunting phenomena)等情况所需的。
第二实施方式
现在描述另一实施方式。在以下描述中，使用在参照图1至图7描述的先前的实施方式中使用的相同附图标记表示相同的部件，从而省略对本实施方式的详细描述。
在本实施方式中，针对每个预定单位时间进行请求驱动电量的计算。然后，使用公式：(请求驱动电量的改变量)＝(请求驱动电量的当前值)-(请求驱动电量的先前值)，计算请求驱动电量的改变量。此外，使用公式：(请求驱动电量的变化率)＝(请求驱动电量的改变量)/(请求驱动电量的当前值)，计算请求驱动电量的变化率。图4和图5中所示的表格是在每当执行以预定的时间间隔重复的流程图时重复计算请求驱动电量的假定基础之上设定的。现在将以该预定时间间隔计算的该请求驱动电量称为“标准变化率”。然后，使用公式：(变量C)＝(请求驱动电量的变化率)/(标准变化率)，计算变量C。将变量C乘以根据图4中所示的表格确定的变量A，得到变量A’，而将变量C乘以根据图5中所示的表格确定的变量B，得到另一个变量B’。该第二实施方式不同于参照图1至图7描述的前一实施方式之处仅在于使用图8中所示的流程图的处理代替图3中所示的流程图的处理。图8中所示的流程图与图3中所示的流程图的不同之处仅在于使用变量A’和B’代替变量A和B。在步骤S3和S5进行变量A’和B’的计算。在其它点和部分，图3与图8中所示的流程图相同，并因此省略进一步的详细描述。本实施方式禁止在请求驱动电量和可放电电量之间的差变小之前启动发动机2，因为请求驱动电量的变化率越小，用于确定发动机2的启动时间的请求驱动电量和可放电电量之间的差越小。
根据本实施方式，当请求驱动电量达到可放电电量时完成发动机2的启动。因此，本实施方式禁止在需要之前启动发动机2，从而减小燃料消耗。
在本实施方式中，如图9中所示，如果根据请求驱动电量的变化率预料到请求驱动电量在达到可放电电量之前停止增长，则可以不需要步骤S4的启动发动机2的处理。
第三实施方式
现在描述另一实施方式。在以下描述中，使用在参照图1至图7描述的先前的实施方式中使用的相同附图标记表示相同的部件，从而省略对本实施方式的详细描述。
本实施方式在比较请求驱动电量达到可放电电量所需的时间段与发动机2的启动时间，即，从启动发动机2的处理开始到启动发动机2的处理结束的时间段之后，进入发动机2的启动处理。在本实施方式中，针对每个预定单位时间进行请求驱动电量的计算。然后，使用公式：(请求驱动电量的改变量)＝(请求驱动电量的当前值)-(请求驱动电量的先前值)，计算请求驱动电量的改变量。此外，使用公式：(使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段)＝(可放电电量-请求驱动电量)/(请求驱动电量的改变量)，估计使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段，其中(可放电电量)≥(请求驱动电量)，并且(请求驱动电量的改变量)＞0。
发动机2的启动时间，即，从启动发动机2的处理开始到启动发动机2的处理结束的时间段，随诸如发动机2的冷却液温度和从发动机2停机以来经过的时间等因子而改变。给出发动机2的启动时间的处理可以从寻找取决于发动机2的冷却液温度的系数(可以使用在先前的实施方式中使用的图5中所示的表格那样的查找表来准备对发动机2的冷却液温度适当的系数的数值量或值)和标准值(即，发动机2的启动时间的标准值)开始。然后，将该系数与该标准值相乘给出发动机2的启动时间。
该第三实施方式与参照图1至图7描述的先前实施方式不同之处仅在于使用图10中所示的流程图的处理代替图3中所示的流程图的处理。图10中所示的流程图与图3中所示的流程图不同之处仅在于在步骤S3和S5进行的作业。在图10中所示的步骤S3，确定是否(使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段)≤(发动机2的启动时间)。如果(使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段)≤(发动机2的启动时间)，则启动发动机2(步骤S4)。在步骤S6，确定是否(使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段)≥(发动机2的启动时间)+α。如果(使请求驱动电量与可放电电量一致所需的时间段)≥(发动机2的启动时间)+α，则停止发动机2(步骤S6)。注意“α”是预定值。在其它点或部分，图3和图10中所示的流程图相同，因此省略进一步的详细描述。
在每个上述实施方式中，表示车辆驾驶员请求提供给驱动用电动机5的电量的请求驱动电量被用于控制，但是它也可以由表示车辆驾驶员请求提供给驱动用电动机5的电流的请求驱动电流来代替。在此情况下，表示允许电池单元4放电的电流的可放电电流被用于控制，以代替表示电池单元4可放电的电量的可放电电量。
当使用请求驱动电流和可放电电流时，使用图11中所示的控制系统，以代替图2中所示的控制系统。图11与图2不同之处在于控制单元21包括可放电电流计算器41的功能，代替可放电电量计算器32的功能。此外，控制单元21还包括请求驱动电流计算器42的功能。请求驱动电流计算器42被配置为计算请求驱动电流，并且使用请求驱动电量计算器31算出的请求驱动电量除以电池单元4的电压来计算请求驱动电流。在其它部分，图11与图2相同，因此省略进一步的详细描述。

Claims (8)

1.一种发动机启动控制设备，用于串联式混合动力车辆，该串联式混合动力车辆包括：发动机；由所述发动机驱动的发电机；可利用所述发电机的发电电量进行充电的电池单元；以及驱动用电动机，其可利用所述发电机的发电电量或者所述电池单元的放电电量驱动所述车辆的驱动轮，所述发动机启动控制设备包括：
车速传感器，其被配置为检测所述车辆的车速；
加速操作量传感器，其被配置为检测所述车辆中的加速操作量；
请求驱动电量计算器，其被配置为根据所述车速传感器检测到的车速和所述加速操作量传感器检测到的加速操作量来计算请求驱动电量；
可放电电量计算器，其被配置为计算所述电池单元可放电的电量；以及
控制器，其被配置为控制所述发动机的启动时间，当所述请求驱动电量计算器算出的请求驱动电量达到所述可放电电量计算器算出的可放电电量时，允许由所述发电机进行发电。
2.根据权利要求1所述的发动机启动控制设备，其中所述控制器根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间。
3.根据权利要求1所述的发动机启动控制设备，进一步包括：
冷却液温度传感器，其被配置为检测所述发动机中的冷却液的温度，并且
其中所述控制器提供如下设定：根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间，并将在所述冷却液温度传感器检测到的冷却液的温度作为所述预定变化因子。
4.根据权利要求1所述的发动机启动控制设备，其中所述控制器根据所述请求驱动电量计算部算出的请求驱动电量的变化率来控制所述发动机的启动时间。
5.一种发动机启动控制设备，用于串联式混合动力车辆，该串联式混合动力车辆包括：发动机；由所述发动机驱动的发电机；可利用所述发电机的发电电量进行充电的电池单元；以及驱动用电动机，其可利用由所述发电机的发电电量或者由所述电池单元的放电电量驱动所述车辆的驱动轮，所述发动机启动控制设备包括：
车速传感器，其被配置为检测所述车辆的车速；
加速操作量传感器，其被配置为检测所述车辆中的加速操作量；
请求驱动电量计算器，其被配置为根据检测到的车速和检测到的加速操作量来计算请求驱动电量；
请求驱动电流计算器，其被配置为使用所述请求驱动电量计算器算出的所述请求驱动电量除以所述电池单元的电压来计算请求驱动电流；
可放电电流计算器，其被配置为计算允许所述电池单元放电的电流；以及
控制器，其被配置为控制所述发动机的启动时间，当所述请求驱动电流计算器算出的请求驱动电流达到所述可放电电流时，允许由所述发电机进行发电。
6.根据权利要求5所述的发动机启动控制设备，其中所述控制器根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间。
7.根据权利要求5所述的发动机启动控制设备，进一步包括：
冷却液温度传感器，其被配置为检测所述发动机中的冷却液的温度，并且
其中所述控制器提供如下设定：根据影响所述发动机的启动时间的预定变化因子控制所述发动机的启动时间，并将在所述冷却液温度传感器检测到的冷却液的温度作为所述预定变化因子。
8.根据权利要求5所述的发动机启动控制设备，其中所述控制器根据所述请求驱动电量计算部算出的请求驱动电量的变化率来控制所述发动机的启动时间。
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