CN103338957A - 车辆及车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

车辆设置：包含太阳轮、行星架及齿圈的差动装置；与太阳轮连接的电动发电机；与行星架连接的发动机；及与齿圈连接的车轮。车辆具备：ECU，若驾驶员操作起动开关则使发动机停止；及制动器，若在车辆行驶中起动开关被操作则对太阳轮进行制动。

Description

车辆及车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及车辆及车辆的控制方法，特别是涉及在行驶中使发动机停止的情况下限制电动马达的输出轴转速的技术。
背景技术
根据日本特开2007-23919号公报（专利文献1）所公开的发动机起动控制系统，公开了如下技术：在车辆行驶中因某些原因使发动机停止的情况下，当按下按压式开关时，即使制动踏板未被踩下也会使发动机再起动。
而且，近年来，作为环境问题对策之一，搭载有电动马达（电动发电机）和发动机的混合动力车受到关注。作为这样的混合动力车，例如驱动轮、发动机及电动马达各要素被机械地连接的车辆为公知。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-23919号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述那样的混合动力车中，由于各要素机械连接，即使发动机停止，电动马达的输出轴有时也会进行负旋转。在这样的情况下若为了使发动机的曲轴转动而驱动电动马达，则在电动马达进行负旋转期间电动马达可进行发电。电动马达的输出轴转速越高，则所获得的发电电力越大。这样的发电不是所想要的。因此，可能发电产生过多的的电力。
本发明的目的是在行驶中使发动机停止时限制电动马达的输出轴转速。
用于解决课题的手段
车辆设有：包含第一旋转要素、第二旋转要素及第三旋转要素的差动装置；与第一旋转要素连接的电动马达；与第二旋转要素连接的发动机；及与第三旋转要素连接的车轮，上述车辆具备：控制单元，若驾驶员对开关进行操作则使发动机停止；及制动装置，若在车辆行驶中开关被操作，则对第一旋转要素进行制动。
在另一实施例中是一种车辆的控制方法，该车辆设有：包含第一旋转要素、第二旋转要素及第三旋转要素的差动装置；与第一旋转要素连接的电动马达；与第二旋转要素连接的发动机；及与第三旋转要素连接的车轮，上述车辆的控制方法具备如下步骤：若驾驶员对开关进行操作则使发动机停止；及若在车辆行驶中开关被操作，则对第一旋转要素进行制动。
发明效果
若在车辆行驶中使发动机停止，则对第一旋转要素进行制动。由此，可限制电动马达的输出轴转速。
附图说明
图1是车辆的整体框图。
图2是表示动力分割装置的共线图的图。
图3是ECU的功能框图。
图4是表示对行星架进行了制动时的动力分割装置的共线图的图。
图5是表示ECU所执行的处理的流程图的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的说明中，对于同一部件，标注同一附图标记。它们的名称及功能也相同。因此，不重复关于它们的详细说明。
参照图1，说明本实施方式的车辆1的整体框图。车辆1包括发动机10、驱动轴16、第一电动发电机（以下，称为第一MG）20、第二电动发电机（以下，称为第二MG）30、动力分割装置40、减速器58、PCU（Power Control Unit）60、蓄电池70、驱动轮80、起动开关150、制动装置151及ECU（Electronic Control Unit）200。
该车辆1通过从发动机10及第二MG30中的至少一方输出的驱动力而行驶。发动机10所产生的动力由动力分割装置40分割为两条路径。两条路径中的一条路径是经由减速器58而向驱动轮80传递的路径，另一条路径是向第一MG20传递的路径。
第一MG20及第二MG30是电动马达。第一MG20及第二MG30例如是三相交流旋转电机。第一MG20及第二MG30由PCU60驱动。
第一MG20具有作为使用由动力分割装置40分割的发动机10的动力进行发电并经由PCU60对蓄电池70进行充电的发电机的功能。而且，第一MG20接收来自蓄电池70的电力而使发动机10的输出轴即曲轴旋转。由此，第一MG20具有作为使发动机10起动的起动器的功能。
第二MG30具有作为使用蓄积于蓄电池70的电力及第一MG20发电产生的电力中的至少任一方来向驱动轮80施加驱动力的驱动用电动机的功能。而且，第二MG30具有作为用于利用再生制动发电产生的电力并经由PCU60对蓄电池70进行充电的发电机的功能。
发动机10例如是汽油发动机或柴油发动机等内燃机。发动机10包括多个汽缸102和向多个汽缸102分别供给燃料的燃料喷射装置104。燃料喷射装置104基于来自ECU200的控制信号S1，在适当的时期对各汽缸喷射适量的燃料，或者停止对各汽缸喷射燃料。
而且，在发动机10设置用于检测发动机10的曲轴的转速（以下，称为发动机转速）Ne的发动机转速传感器11。发动机转速传感器11向ECU200发送表示所检测到的发动机转速Ne的信号。
动力分割装置40是机械地连接用于使驱动轮80旋转的驱动轴16、发动机10的输出轴及第一MG20的旋转轴（输出轴）这三要素中的各个要素的差动装置。动力分割装置40将上述的三要素中的任一要素设为反力要素，由此能够进行另外两个要素之间的动力传递。第二MG30的旋转轴（输出轴）与驱动轴16连接。
动力分割装置40是包括太阳轮50、小齿轮52、行星架54、齿圈56的行星齿轮机构。小齿轮52与太阳轮50及齿圈56分别啮合。行星架54将小齿轮52支撑为能够自转，并与发动机10的曲轴连接。太阳轮50与第一MG20的旋转轴连接。齿圈56经由驱动轴16而与第二MG30的旋转轴及减速器58连接。
太阳轮50由制动器22制动。通过制动器22，能够将太阳轮50的转速及第一MG20的转速维持为零。
发动机10、第一MG20及第二MG30由动力分割装置40连接，由此，第一MG20的转速Nm1、发动机转速Ne、第二MG30的转速Nm2以在图2的共线图上维持由一根直线连接的关系的方式使各要素的转速Nm1、Ne、Nm2变化。
图2所示的共线图的三根纵轴中的左侧的纵轴表示太阳轮50的转速即第一MG20的转速Nm1。而且，图2所示的共线图的中央的纵轴表示行星架54的转速即发动机转速Ne。而且，图2所示的共线图的右侧的纵轴表示齿圈56的转速即第二MG30的转速Nm2。另外，图2的共线图的各纵轴的箭头的方向表示正旋转方向，与箭头的方向相反的方向表示负旋转方向。
作为一例，如图2的实线所示，假定车辆1的第一MG20的转速Nm1为Nm1（0），发动机转速Ne为Ne（0），且第二MG30的转速Nm2为Nm2（0）。
动力分割装置40即使在车辆行驶且发动机10停止的情况下，也使第一MG20的旋转轴旋转。在车辆1高速行驶中车辆1的系统处于停止状态的情况下，若停止对发动机10喷射燃料，则发动机转速Ne下降以变为零。此时，如图2的虚线所示，第一MG20的转速Nm1从Nm1（0）沿负旋转方向而向Nm1（1）增加。因此，车速越高，则发动机转速Ne成为零时的（发动机10的旋转停止时的）第一MG20的转速Nm1越高。
在车辆1处于行驶中且发动机转速Ne为零的情况下，假定使用第一MG20来使发动机10起动的情况。在这种情况下，将第一MG20的转速Nm1从Nm1（1）（图2的虚线）提升至Nm1（0）（图2的实线），由此需要使发动机转速Ne上升。
若为了使第一MG20的转速从Nm1（1）上升至Nm1（0）而产生与第一MG20的旋转方向（负旋转方向）相反的正旋转方向的转矩，则第一MG20沿负旋转方向旋转，因此第一MG20进行发电。
这样的发电不是所想要的。因此，限制发动机10起动时的发电为优选。因此，在本实施方式中，如后述那样，可限制在行驶中使发动机10停止时的第一MG20的转速。
返回至图1，减速器58向驱动轮80传递来自动力分割装置40、第二MG30的动力。而且，减速器58向动力分割装置40、第二MG30传递驱动轮80所接收的来自路面的反力。
PCU60将蓄积于蓄电池70的直流电力转换成用于驱动第一MG20及第二MG30的交流电力。PCU60包括基于来自ECU200的控制信号S2所控制的转换器及逆变器（均未图示）。转换器使从蓄电池70接收到的直流电力的电压升压而向逆变器输出。逆变器将转换器所输出的直流电力转换成交流电力而向第一MG20及/或第二MG30输出。由此，使用蓄积于蓄电池70中的电力来驱动第一MG20及/或第二MG30。而且，逆变器将第一MG20及/或第二MG30发电产生的交流电力转换成直流电力而向转换器输出。转换器使逆变器所输出的直流电力的电压降压而向蓄电池70输出。由此，使用第一MG20及/或第二MG30发电产生的电力来对蓄电池70进行充电。另外，转换器可以省略。
蓄电池70是蓄电装置，是能够再充电的直流电源。作为蓄电池70，例如可使用镍氢、锂离子等的二次电池。蓄电池70的电压例如为200V左右。蓄电池70除了如上述那样使用第一MG20及/或第二MG30发电产生的电力进行充电之外，还可以使用从外部电源（未图示）供给的电力进行充电。另外，蓄电池70并不限于二次电池，也可以是能够生成直流电压的结构例如电容器、太阳能电池、燃料电池等。
在蓄电池70设置用于检测蓄电池70的电池温度TB的电池温度传感器156、用于检测蓄电池70的电流IB的电流传感器158及用于检测蓄电池70的电压VB的电压传感器160。
电池温度传感器156向ECU200发送表示电池温度TB的信号。电流传感器158向ECU200发送表示电流IB的信号。电压传感器160向ECU200发送表示电压VB的信号。
起动开关150例如是推压式开关。起动开关150可以是将钥匙插入到锁芯并使钥匙旋转到规定位置的开关。起动开关150与ECU200连接。根据驾驶员对起动开关150的操作，起动开关150向ECU200发送信号ST。
ECU200例如在车辆1的系统处于停止状态的情况下接收到信号ST时，判断为接收到起动指示，使车辆1的系统从停止状态向起动状态转换。而且，ECU200在车辆1的系统处于起动状态的情况下接收到信号ST时，判断为接收到停止指示，使车辆1的系统从起动状态向停止状态转换。在以下的说明中，将车辆1的系统处于起动状态时驾驶员操作起动开关150这一情况称为IG断开操作，将车辆1的系统处于停止状态时驾驶员操作起动开关150这一情况称为IG接通操作。而且，在车辆1的系统转换到起动状态的情况下，向车辆1行驶所需的多个设备供给电力等而成为能够工作的状态。另一方面，在车辆1的系统转换到停止状态的情况下，停止向车辆1行驶所需的多个设备中的一部分供给电力等而成为工作停止状态。
第一分解器12检测第一MG20的转速Nm1。第一分解器12向ECU200发送表示所检测到的转速Nm1的信号。第二分解器13检测第二MG30的转速Nm2。第二分解器13向ECU200发送表示所检测到的转速Nm2的信号。
车轮速传感器14检测驱动轮80的转速Nw。车轮速传感器14向ECU200发送表示所检测到的转速Nw的信号。ECU200基于所接收到的转速Nw来算出车速V。另外，ECU200也可以基于第二MG30的转速Nm2而取代转速Nw来算出车速V。
制动装置151包括制动促动器152和盘式制动器154。盘式制动器154包括与车轮一体旋转的制动盘和使用液压来限制制动盘的旋转的制动钳。制动钳包括：制动块，设置成在与旋转轴平行的方向上夹持制动盘；和轮缸，用于向制动块传递液压。制动促动器152基于从ECU200接收的控制信号S3，对因驾驶员踩下制动踏板所产生的液压和使用泵及电磁阀等所产生的液压进行调整，对向轮缸供给的液压进行调整。在图1中，制动装置151仅在后轮的右侧图示，但对应各个车轮均设置制动装置151。
ECU200生成用于控制发动机10的控制信号S1，并向发动机10输出该生成的控制信号S1。而且，ECU200生成用于控制PCU60的控制信号S2，并向PCU60输出该生成的控制信号S2。而且，ECU200生成用于控制制动促动器152的控制信号S3，并向制动促动器152输出该生成的控制信号S3。
ECU200通过控制发动机10及PCU60等而以车辆1能够最有效地运行的方式控制混合动力系统整体即蓄电池70的充放电状态、发动机10、第一MG20及第二MG30的动作状态。
ECU200算出与设于驾驶席的加速踏板（未图示）的踩下量对应的需求驱动力。ECU200根据算出的需求驱动力，控制第一MG20及第二MG30的转矩和发动机10的输出。
在具有上述那样的结构的车辆1中，在起步时、低速行驶时等发动机10的效率差的情况下，进行仅基于第二MG30的行驶。而且，在通常行驶时，例如通过动力分割装置40将发动机10的动力分为两条路径的动力。利用一方的动力直接对驱动轮80进行驱动。利用另一方的动力驱动第一MG20而进行发电。此时，ECU200使用发电产生的电力来驱动第二MG30。通过如此驱动第二MG30来进行驱动轮80的驱动辅助。
在车辆1减速时，从动于驱动轮80的旋转的第二MG30作为发电机发挥功能而进行再生制动。通过再生制动回收的电力蓄积于蓄电池70。另外，ECU200在蓄电装置的剩余容量（在以下的说明中，称为SOC（State of Charge））下降而特别需要充电时，使发动机10的输出增加而使第一MG20的发电量增加。由此，蓄电池70的SOC增加。而且，ECU200即使在低速行驶时有时也根据需要进行使来自发动机10的驱动力增加的控制。例如，如上述那样需要对蓄电池70进行充电的情况、驱动空调等辅机的情况、使发动机10的冷却水的温度上升至规定温度的情况等。
ECU200在控制蓄电池70的充电量及放电量时，基于电池温度TB及当前的SOC，设定在蓄电池70充电时所容许的输入电力（在以下的说明中，称为“充电电力上限值Win”）及在蓄电池70放电时所容许的输出电力（在以下的说明中，称为“放电电力上限值Wout”）。例如，若当前的SOC下降，则放电电力上限值Wout设定为逐渐降低。另一方面，若当前的SOC升高，则充电电力上限值Win设定为逐渐降低。
而且，作为蓄电池70而使用的二次电池具有在低温时内阻上升的温度依赖性。而且，在高温时，需要防止由于进一步的发热而使温度过于上升这一情况。因此，在电池温度TB的低温时及高温时，使放电电力上限值Wout及充电电力上限值Win分别下降为优选。ECU200根据电池温度TB及当前SOC，例如，通过使用映射等来设定充电电力上限值Win及放电电力上限值Wout。
图3表示搭载于本实施方式的车辆1的ECU200的功能框图。ECU200包括判定部202、停止部204及制动部206。
判定部202判定是否进行了IG断开操作。判定部202例如在车辆1的系统处于起动状态的情况下从起动开关150接收到信号ST时，判定为进行了IG断开操作。另外，判定部202例如在进行了IG断开操作的情况下，可以将IG断开判定标志设为ON。
而且，判定部202判定车辆1是否处于行驶中。判定部202在车速V高于规定车速V0的情况下，判定为车辆1处于行驶中。另外，判定部202在判定为车辆1处于行驶中的情况下，可以将行驶判定标志设为ON。
若判定为进行了IG断开操作即驾驶员操作了起动开关150，则停止部204使发动机10停止。更具体而言，为了使发动机10停止而停止燃料喷射及点火。即使在车辆行驶中，若进行IG断开操作则发动机10也停止。
若判定为在车辆行驶中进行了IG断开操作即在车辆行驶中驾驶员操作了起动开关150，则制动部206控制制动器22以对太阳轮50进行制动。因此，若在车辆行驶中发动机10停止，则控制制动器22以对太阳轮50进行制动。通过制动器22来使太阳轮50静止。因此，如图4所示，第一MG20的转速维持为零或大致为零。另一方面，由于车辆处于行驶中，因此齿圈56旋转，由此发动机10的转速未成为零，发动机10的输出轴旋转。另外，第一MG20的转速也可以不是零。
若在车速高于阈值V1的状态下操作了起动开关150，则制动部206控制制动器22以对太阳轮50进行制动。因此，即使在车速为阈值V1以下的状态下操作起动开关150，太阳轮50也不会被制动。阈值V1是高于上述的规定车速V0的值。
在通过制动器22对太阳轮50进行制动之后，若车速下降至阈值V1以下，则制动部206控制制动器22以使制动停止。而且，若通过制动器22对太阳轮50进行制动后经过预定的时间，则制动部206控制制动器22以使制动停止。也可以在自操作起动开关150起经过了预定的时间的情况下、或自发动机10停止起（自燃料喷射停止起）经过了预定的时间的情况下停止制动。
在本实施方式中，说明了判定部202、停止部204、制动部206均是通过ECU200的CPU执行存储于存储器中的程序而实现的、作为软件发挥功能这一情况，但也可以通过硬件实现。另外，这样的程序记录于存储介质中并搭载于车辆。
参照图5，对由搭载于本实施方式的车辆1的ECU200所执行的处理进行说明。
在步骤（以下，将步骤记为S）100中，ECU200判定是否进行了IG断开操作。在进行了IG断开操作的情况下（S100为“是”），在S102中，ECU200使发动机10停止。即，停止燃料喷射及点火。
在车辆1处于行驶中的情况下（S104为“是”），在S106中，ECU200判定车速是否高于阈值V1。若车速高于阈值V1（S106为“是”），则在S108中，ECU200控制制动器22以对太阳轮50进行制动。
在通过制动器22对太阳轮50进行了制动之后，车速下降至阈值V1以下的情况下，或经过了预定的时间的情况下（S110为“是”），在S112中，ECU200控制制动器22以使制动停止。因此，制动器22被释放，太阳轮50及第一MG20能够旋转。
如以上那样，根据本实施方式，若在车辆行驶中发动机10停止，则对太阳轮50进行制动。由此可限制第一MG20的转速。
应当理解本次公开的实施方式所有方面为例示而非限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书来表示，并旨在包括与权利要求书等同含义及范围内的所有变更。
符号说明
1车辆，10发动机，11发动机转速传感器，12第一分解器，13第二分解器，14车轮速传感器，16驱动轴，20第一MG，22制动器，30第二MG，40动力分割装置，50太阳轮，52小齿轮，54行星架，56齿圈，58减速器，70蓄电池，80驱动轮，102汽缸，104燃料喷射装置，150起动开关，156电池温度传感器，158电流传感器，160电压传感器，200ECU，202判定部，204停止部，206制动部。

Claims (6)

1.一种车辆，设有：
包含第一旋转要素（50）、第二旋转要素（54）及第三旋转要素（56）的差动装置（40）；
与所述第一旋转要素（50）连接的电动马达（20）；
与所述第二旋转要素（54）连接的发动机（10）；及
与所述第三旋转要素（56）连接的车轮（80），
所述车辆具备：
控制单元（200），若驾驶员对开关（150）进行操作则使发动机（10）停止；及
制动装置（22），若在所述车辆行驶中所述开关（150）被操作，则对所述第一旋转要素（50）进行制动。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，
若车速变得低于阈值，则所述制动装置（22）停止制动。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，
若经过预定的时间，则所述制动装置（22）停止制动。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，
若在车速高于阈值的状态下所述开关（150）被操作，则所述制动装置（22）对所述第一旋转要素（50）进行制动。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，
所述第一旋转要素（50）是太阳轮，
所述第二旋转要素（54）是行星架，
所述第三旋转要素（56）是齿圈。
6.一种车辆的控制方法，所述车辆设有：
包含第一旋转要素（50）、第二旋转要素（54）及第三旋转要素（56）的差动装置（40）；
与所述第一旋转要素（50）连接的电动马达（20）；
与所述第二旋转要素（54）连接的发动机（10）；及
与所述第三旋转要素（56）连接的车轮（80），
所述车辆的控制方法具备如下步骤：
若驾驶员对开关（150）进行操作则使发动机（10）停止；及
若在所述车辆行驶中所述开关（150）被操作则对所述第一旋转要素（50）进行制动。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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