CN105143645B - 发动机停止控制装置及发动机停止控制方法 - Google Patents

发动机停止控制装置及发动机停止控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明获得使用励磁绕组型的发电机而不会发生摆回，使发动机高精度地停止在目标停止位置，并且电耗较少，能量效率较高的发动机停止控制装置及发动机停止控制方法。发动机停止部在发动机停止条件成立的情况下，首先选择利用发电机的发电动作对发动机施加发电制动转矩的发电制动模式，在对发动机施加发电制动转矩之后，选择利用半导体开关使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流，来对发动机施加短路制动转矩的短路制动模式，从而对发动机施加短路制动转矩。

Description

发动机停止控制装置及发动机停止控制方法
技术领域
本发明涉及具备怠速停止功能的车辆所应用的发动机停止控制装置及发动机停止控制方法，该怠速停止功能在车辆行驶过程中规定的发动机停止条件成立时，停止向发动机提供燃料，且在之后规定的发动机再起动条件成立时，利用启动装置使发动机的转速提升，并且再次开始向发动机提供燃料。
背景技术
具备怠速停止功能的车辆中，在由驾驶员的驾驶操作来请求再起动发动机的情况下，要求立即进行再起动的迅速性。此时，能通过向在膨胀冲程中处于停止状态的气缸喷射燃料来迅速地再起动，但已知即使是处于膨胀冲程的曲柄角范围中，通过在某个特定的曲柄角范围内使发动机停止，能提高再起动性。
因此，需要将发动机的停止位置控制在适当的位置，但由于活塞的泵送，发动机的转速时常发生变动。此外，由于发动机的摩擦等因素，每台发动机的旋转下降行为(减速度)均不同。因此，具有无法高精度地将发动机的停止位置控制在适当的位置的问题。
作为解决上述问题的方法，提出了利用发电机的发电制动转矩来控制发动机的停止位置的方法(例如参照专利文献1)、利用电枢绕组的三相短路所产生的短路制动转矩来控制发动机的停止位置的方法(例如参照专利文献2、3)。另外，在后文中阐述各专利文献的控制的详细情况。
因此，作为搭载于车辆的发电机的种类，通常是通过使电流流过励磁绕组来产生磁通，由此在电枢绕组中产生电动势以作为发电动作的励磁绕组型(同步电机型)发电机。对励磁绕组型的发电机施加制动的方法具有两种，一个是由发电进行的发电制动，另一个是由电枢绕组的短路进行的短路制动。
线圈所产生的电动势通常与横切线圈的磁通的速度成比例。发电机经由滑轮与发动机同步旋转，因此发动机的转速越高，发电机的发电电压也能越高。另外，在发电机的发电电压比电池的端子间电压要高的情况下，成为充电状态，因此在发电电压小于电池的端子间电压的情况下，不进行发电动作，不会产生发电制动转矩。
另一方面，短路制动所产生的转矩通过在内部消耗电枢绕组的电动势而产生，因此不受电池电压的制约，即使在极低的转速区域也能产生转矩。然而，在磁体式发电机中，转子始终产生磁通，因此短路制动时不需要新的电力，而在励磁绕组型的发电机中，每次进行短路制动时，均不得不使电流流过励磁绕组来产生磁通，因此消耗多余的电力。
发电制动转矩依赖于电池电压，而短路制动转矩不依赖于电池电压，由此可知，发电制动模式时的制动转矩特性和短路制动模式时的制动转矩特性一般不一致。
此处，专利文献1中记载了利用发电制动转矩控制停止位置的方法。如上所述，该方法在低旋转区域无法产生足够的发电制动转矩，因此对发电制动转矩进行控制，以使得与达到旋转停止的目标转速(旋转下降行为)相一致。由此，统一了无法利用发电制动转矩控制的低旋转区域的转速行为，使发动机在特定的曲柄角范围内停止。
此处，专利文献2中记载了利用短路制动转矩控制停止位置的方法。如上所述，该方法通过在无法产生发电制动转矩的低旋转区域产生短路制动转矩，由此使发动机高精度地停止在目标停止位置附近。
此处，专利文献3与专利文献2相同，记载了利用短路制动转矩控制停止位置的方法。该方法在发动机转速小于规定转速的情况下，使电动机的通电相短路，产生短路制动转矩，由此使发动机停止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－43532号公报
专利文献2：日本专利特开2001－193540号公报
专利文献3：日本专利特开2008－137550号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，现有技术存在以下问题。
专利文献1所涉及的发明中，为了提高再起动性，需要更高精度地控制上述曲柄角范围，但在极低的旋转区域无法确保发电制动转矩，因此在发动机发生反向旋转(摆回)、并在反向旋转过程中请求再起动的情况下，需要比正转中要大的驱动力，因此具有起动性下降的问题。
专利文献2所涉及的发明使用磁体式电动机，能通过使各通电相短路来或的短路制动转矩。这里，若将专利文献2所涉及的发明应用于励磁绕组型的发电机，则因励磁电流而产生磁通，因电流大小的不同，短路制动转矩也发生变化，因此具有如下问题：无法简单地通过使通电相短路来获得短路制动转矩，并且需要适当地控制磁力电流，使得发动机在目标停止位置停止旋转。
专利文献3所涉及的发明中，在发动机转速小于规定转速的情况下，使电动机的通电相短路来产生短路制动转矩，但励磁绕组与一般的电枢绕组相比，电感分量较大，电流变化相对于电压变化伴有响应延迟。因此，专利文献3所涉及的发明中，从对电动机发出产生短路制动转矩的指令到发动机实际停止为止产生响应延迟，因此具有无法使发动机迅速停止的问题。
此处可知，从有励磁电流流动的状态到达到所希望的电流为止的时间比从没有励磁电流流动的状态到达到所希望的电流为止的时间要短。专利文献3所涉及的发明使用磁体式电动机，因此不具有励磁绕组，此外，无法明确得知切换到短路制动模式之前的励磁电流的状态，因此在应用于励磁绕组型的发电机时，可能会产生响应延迟。
并且，切换到短路制动模式的规定转速并不是考虑励磁绕组的状态而设定的，因此无论发动机是否是能发电的转速，均能切换到短路制动模式，结果可能无端地消耗减速时的动能。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种发动机停止控制装置及发动机停止控制方法，使用励磁绕组型的发电机，不会产生摆回，使发动机高精度地停止在目标停止位置，并且耗电较少，能量效率较高。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明所涉及的发动机停止控制装置是应用于具备发动机控制部的车辆的发动机停止控制装置，该发动机控制部在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使发动机再起动，该发动机停止控制装置包括：励磁绕组型的发电机，该发电机与发动机相连，且通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量，并且利用半导体开关切换电枢绕组的通电相；以及发动机停止部，该发动机停止部对发电制动模式和短路制动模式进行切换，该发电制动模式利用发电机的发电动作对发动机施加发电制动转矩，该短路制动模式利用半导体开关使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流，对发动机施加短路制动转矩，发动机停止部在发动机停止条件成立的情况下，首先选择发电制动模式，对发动机施加发电制动转矩，之后选择短路制动模式，对发动机施加短路制动转矩。
本发明所涉及的发动机停止控制方法由应用于车辆的发动机停止控制装置执行，该发动机停止控制装置在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使发动机再起动，该发动机停止控制方法包括如下步骤：选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式在发动机停止条件成立的情况下，利用与发动机相连、通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量的发电机的发电动作，对发动机施加发电制动转矩；以及在选择发电制动模式的步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关切换发电机的电枢绕组的通电相，使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流来对发动机施加短路制动转矩。
发明效果
根据本发明所涉及的发动机停止控制装置，发动机停止部在发动机停止条件成立的情况下，首先选择发电制动模式，对发动机施加发电制动转矩，该发电制动模式利用发电机的发电动作，对发动机施加发电制动转矩的，之后选择短路制动模式，对发动机施加短路制动转矩，该短路制动模式利用半导体开关使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流对发动机施加短路制动转矩。
根据本发明所涉及的发动机停止控制方法，包括如下步骤：在发动机停止条件成立的情况下，选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式利用发电机的发电动作，对发动机施加发电制动转矩；以及在该步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流对发动机施加短路制动转矩。
因此，能获得不会发生摆回，使发动机高精度地停止在目标停止位置，并且电耗较少，能量效率较高的发动机停止控制装置及发动机停止控制方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的结构图。
图2(a)～图2(c)是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置中的发动机转速与时间、发电电压与时间、电池电流与时间之间的关系的说明图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的发电机的发电制动转矩特性的说明图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的发电机的短路制动转矩特性的说明图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的控制处理的流程图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的发动机停止处理的子程序的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的处理结果的时序图。
图8是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的控制处理中的高旋转短路制动模式的时序图。
图9是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的控制处理中的低旋转短路制动模式的时序图。
具体实施方式
下面，利用附图对本发明所涉及的发动机停止控制装置及发动机停止控制方法的优选实施方式进行说明，但各图中，对相同或相当的部分标注相同的标号并进行说明。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的结构图。图1中，该发动机停止控制装置包括：励磁绕组型的发电机10(以下简称为“发电机10”)、电枢绕组驱动电路20、发电机电力传感器30、电池电压传感器40、电池50、发电机驱动部60、发动机停止部70、及发动机控制部80。
发电机10具有电枢绕组11、励磁绕组12、以及励磁绕组驱动电路13。电枢绕组驱动电路20具有6个半导体开关(UH、VH、WH、UL、VL、WL)。发电机驱动部60具有励磁绕组驱动指令值生成部61及半导体开关控制部62。
发电机10中，电枢绕组11是定子，励磁绕组12是转子。对电枢绕组11进行通电的通电相由半导体开关来切换。发电机10通过对流过励磁绕组12的励磁电路进行控制，从而对发电电压或发电电流、或者发电制动转矩进行控制，并对连接到外部的电池50进行充电。发电机10的转轴与未图示的发动机相连，与发动机的旋转同步地进行旋转，发电时，将发动机输出的一部分转换成电力。
对于电枢绕组11，若由流过励磁绕组12的电流产生的磁通与电枢绕组11进行交链，则产生电动势。这里，电动势的大小与励磁绕组12中产生的磁通进行交链的单位时间的变化成比例。也就是说，流过励磁绕组12的电流越大、或发动机转速越高，产生的电动势越大。
励磁绕组12利用来自电池50的电力，使自身产生磁通。励磁绕组12中产生的磁通的大小与流过励磁绕组12的电流的大小成比例。这里，流过励磁绕组12的电流大小的目标值由励磁绕组驱动指令值生成部61决定，并由励磁绕组驱动电路13所控制，使得电流大小与该目标值相一致。
电枢绕组驱动电路20一般被称为全波整流电路，对电枢绕组11产生的三相交流波形进行全波整流，作为直流来进行处理。另外，通常，将二极管用作为整流元件，但二极管整流时的损耗较大。因此，该电枢绕组驱动电路20中，以损耗较小的半导体开关取代二极管，根据三相交流的电角度进行导通、断开，由此提高整流时的效率。
发电机电力传感器30是能检测发电机10的端子电压及电流的传感器，与发电机驱动部60相连接。电池电压传感器40是能检测电池50的电压的传感器，与发动机停止部70相连接。电池50由发电机10进行充电，并且与未图示的其他系统的车辆电负载相连，向该电负载供电。
发电机驱动部60的内部具有励磁绕组驱动指令值生成部61和半导体开关控制部62，根据来自发动机控制部80的发电指令、来自发动机停止部70的制动指令(发电指令指令、短路制动指令)控制发电机10。
励磁绕组驱动指令值生成部61根据来自发动机控制部80的发电指令、来自发动机停止部70的制动指令，计算流过励磁绕组12的电流的目标值。
在具有来自发动机控制部80的发电指令、来自发动机停止部70的发电制动指令的情况下，根据三相交流的电角度，半导体开关控制部62发出半导体开关的导通、断开指令，使得作为直流处理所产生的电力。
在具有来自发动机停止部70的短路制动指令的情况下，半导体开关控制部62使上位的半导体开关(UH、VH、WH)断开，使下位的半导体开关(UL、VL、WL)导通，使电枢绕组11的通电相短路(三相短路)。也可以使上位的半导体开关导通，使下位的半导体开关断开。
发动机停止部70基于由发动机控制部80发送的发动机转速等信息、从电池电压传感器40等输出的电压信息等，判定最优的发动机停止方法，对发动机驱动部60发出发动机的制动(发电制动、短路制动)的指令。
发动机控制部80基于未图示的加速踏板、变速杆等信息，控制流入发动机的空气量、发动机的点火时期、燃料喷射量等，从而控制发动机的输出，以达到驾驶员及车辆所要求的输出。
此外，发动机控制部80在规定的发动机停止条件(例如车速15km/h以下的刹车踩踏操作)成立的情况下，停止向发动机喷射燃料，在规定的发动机再起动条件(例如，刹车解除操作、加速踩踏操作等)成立的情况下，利用未图示的起动器(起动装置)使发动机旋转，并且再次开始向发动机喷射燃料(所谓的怠速停止功能)。
这里，边参照图2，边对本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置中的发动机转速与时间(图2(a))、发电电压与时间(图2(b))、电池电流(图2(c))与时间之间的关系分别进行说明。
图2(a)～图2(c)中，在发动机转速下降的情况下，发电机10的发电电压随发动机转速的下降一起下降。在发电机10的发电电压小于电池端子电压的T1的时刻，流过电池的电流从充电变化为放电。
接着，边参照图3、图4，边对本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置中的发电机10的发电制动转矩特性及短路制动转矩特性分别进行说明。
在图3所示的发电制动转矩特性中，发电机10在不向外部输出电力的、小于转速A的区域中，不产生因发电而产生的制动转矩。在图4所示的短路制动转矩特性中，发电机10即使在不向外部输出电力的、小于转速A的区域中，也产生因短路而产生的制动转矩。此时，可知基本从零旋转产生制动转矩。
接着，边参照图5的流程图，边对本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的控制处理进行说明。这里，由发动机停止部70来执行图5的处理。
首先，判定规定的发动机停止条件是否成立(步骤S101)。
步骤S101中，在判定为发动机停止条件不成立的(即、否)的情况下，直接结束图5的控制处理。
另一方面，步骤S101中，在判定为发动机停止条件成立(即、是)的情况下，使用对每个规定的发动机转速范围预先设定的目标停止位置的映射，来计算目标停止位置(步骤S102)。
接着，基于步骤S102中计算出的目标停止位置和预先设定的规定的减速度，来计算目标转速(的轨迹)(步骤S103)。
接着，执行发动机停止处理的子程序(步骤S104)，结束图5的控制处理。
接着，边参照图6的流程图，边对本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的发动机停止处理的子程序进行说明。这里，图6的处理除了特别说明的情况以外，由发动机停止部70来执行。
首先，判定预先设定的规定的制动模式切换条件是否成立(步骤S201)。
步骤S201中，在判定为制动模式切换条件不成立(即、否)的情况下，制动模式被设定为发电制动模式(步骤S202)。
另外，制动模式切换条件具体而言可举出发动机转速小于规定转速、发电机电力传感器30检测出的从发电机10流入电池50的电流位于零A附近的规定范围内等。规定转速可以基于励磁绕组12的电气时间常数计算得到，在额定电流流过励磁绕组12的情况下，规定转速可以是发电机电力传感器30检测出的发电机10的发电电压小于电池电压传感器40检测出的电池电压的转速。
接着，将目标转速和当前的发动机转速之差乘以任意的规定倍数，计算出目标制动转矩(步骤S203)。
接着，在励磁绕组驱动指令值生成部61中，根据上述发电制动转矩特性计算出为了实现步骤S203中计算得到的目标制动转矩而需要的目标励磁电流(步骤S204)。
接着，由励磁绕组驱动指令值生成部61将步骤S204中计算得到的目标励磁电流指令到励磁绕组驱动电路13(步骤S205)。
接着，由半导体开关控制部62利用半导体开关切换通电相，以进行发电动作(步骤S206)，并转移到步骤S222。此时，由电枢绕组驱动电路20基于来自半导体开关控制部62的指令，切换半导体开关。
另一方面，步骤S201中，在判定为制动模式切换条件成立(即、是)的情况下，判定当前的发动机转速(Ne)是否小于短路制动模式切换转速(预先设定的规定Ne)(步骤S207)。这里，短路制动模式切换转速基于励磁绕组12的电气时间常数计算得到。
步骤S207中，在判定为当前的发动机转速在短路制动模式切换转速以上(即、否)的情况下，制动模式被设定为高旋转短路制动模式(步骤S208)。
接着，将目标转速和当前的发动机的平均转速之差乘以任意的规定倍数，计算出目标制动转矩(步骤S209)。
接着，在励磁绕组驱动指令值生成部61中，根据上述短路制动转矩特性计算出为了实现步骤S208中计算得到的目标制动转矩而需要的目标励磁电流(步骤S210)。
接着，由励磁绕组驱动指令值生成部61将步骤S210中计算得到的目标励磁电流指令到励磁绕组驱动电路13(步骤S211)。此时，将励磁电流控制为固定。
接着，对发动机转速进行时间微分，以计算出发动机旋转加速度的正负(dNe)(步骤S212)。
接着，判定步骤S212中计算得到的发动机旋转加速度的正负(步骤S213)。
步骤S213中，在判定为发动机旋转加速度为正(比零大)(即、是)的情况下，由半导体开关控制部62利用半导体开关使通电相短路，以进行短路制动动作(步S214)，并转移到步骤S222。此时，由电枢绕组驱动电路20基于来自半导体开关控制部62的指令，切换半导体开关。
另一方面，步骤S213中，在判定为发动机旋转加速度为负(在零以下)(即、否)的情况下，由半导体开关控制部62利用半导体开关使电路断开，以不进行短路制动动作(步S215)，并转移到步骤S222。此时，由电枢绕组驱动电路20基于来自半导体开关控制部62的指令，切换半导体开关。
另一方面，步骤S207中，在判定为当前的发动机转速小于短路制动模式切换转速(即、是)的情况下，制动模式被设定为低旋转短路制动模式(步骤S216)。
接着，对发动机转速进行时间微分，以计算出发动机旋转加速度(步骤S217)。
接着，将目标转速和当前的发动机的平均转速之差乘以任意的规定倍数，计算出目标制动转矩(步骤S218)。
接着，在励磁绕组驱动指令值生成部61中，根据上述短路制动转矩特性计算出为了实现步骤S218中计算得到的目标制动转矩而需要的目标励磁电流(步骤S219)。
接着，由励磁绕组驱动指令值生成部61将步骤S219中计算得到的目标励磁电流指令到励磁绕组驱动电路13(步骤S220)。
接着，由半导体开关控制部62利用半导体开关使通电相短路，以进行短路制动动作(步骤S221)，并转移到步骤S222。此时，由电枢绕组驱动电路20基于来自半导体开关控制部62的指令，切换半导体开关。
接着，判定发动机是否停止了(步骤S222)。这里，对于发动机的停止，在发动机经过预先设定的规定时间仍处于零旋转附近任意设定的规定转速范围内的情况下，判定为发动机已停止。
步骤S222中，在判定为发动机停止了(即、是)的情况下，结束图6的处理。
另一方面，在步骤S222中，判定为发动机没有停止(处于旋转中)(即、否)的情况下，返回步骤S201，重复执行处理。
下面，参照图7的时序图，对仅使用发电制动转矩(仅以发电制动模式)来控制发动机的停止位置的情况、及仅使用短路制动(仅以短路制动模式)来控制发动机的停止位置的情况进行比较，来说明本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的处理结果(图5、图6的流程图)。对于短路制动模式中的以图6的步骤S208、步骤S216表示的高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式，后文的图8、图9中进行阐述。
图7中，横轴表示时间。图7的纵轴从上开始依次表示驾驶员的制动操作、发动机控制部80内计算出的发动机停止条件、发动机停止部70内计算出的发动机制动模式、发动机的速度、发动机转速、目标制动转矩、实际制动转矩、发动机曲柄角度。
图7中，实线表示利用本发明的实施方式1所涉及的处理来控制发动机的停止位置时的动作，点划线表示仅使用发电制动转矩来控制发动机的停止位置的现有技术的动作，虚线表示仅使用短路制动转矩来控制发动机的停止位置的现有技术的动作。
首先，在时刻T1以前的区域中，没有踩踏刹车，车辆以惯性行驶。
接着，在时刻T1，驾驶员踩踏刹车，车辆开始减速。
接着，在时刻T2，规定的发动机停止条件成立。此时，发动机停止部70接受由发动机控制部80发送的发动机停止条件的成立，判定规定的发动机制动模式切换条件是否成立。其结果是，由于条件成立，因此发动机停止部70将发动机制动模式设定为发电制动模式。
由此，车辆继续减速，发动机转速也下降。同时，计算出目标制动转矩，励磁电流以规定的时间常数上升，由此产生发电制动转矩。另外，根据仅利用短路制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术，在该区域不执行发电制动转矩所进行的制动，因此发动机转速的下降与施加发电制动转矩的情况相比较为平缓。
接着，在时刻T3，规定的发动机制动模式切换条件从成立变化为不成立。其结果是，发动机停止部70将发动机制动模式设定为短路制动模式。
由此，车速继续减速，发动机转速也下降。此时，由于之前经过了发电制动模式，因此励磁电流已具有一定值，即使切换为短路制动模式，也能继续维持目标制动转矩。
另外，根据仅利用发电制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术，在时刻T3，发动机转速小于发电下限转速NE1，发电制动转矩下降。并且，在时刻T3以后，无法施加发电制动转矩，因此到发动机停止为止的行为由发动机的惯性所决定，并一定停止在计算得到的目标停止位置附近。
与此相对，从时刻T3起，根据仅利用短路制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术，由于之前没有流过励磁电流，因此励磁电流以规定的时间常数增加。因此，到实现目标制动转矩为止，需要一定程度的规定时间。在此期间，发动机的转速相对于目标转速缓慢地推移。其结果是，到达目标停止位置的时间有所延迟。
接着，在时刻T4，发动机达到目标停止位置。此时，目标制动转矩变更为零，但励磁电流以时间常数下降，在一定程度的规定期间中产生制动转矩。因此，不会发生发动机的反向旋转(摆回)。
接着，在时刻T5，在仅利用发电制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术中，发动机转速达到零。在时刻T3到时刻T5的期间，不施加制动转矩(不进行控制)，因此零旋转时的停止位置与目标停止位置大大地偏离。此外，由于在发动机的旋转停止之前不施加制动转矩，因此发生发动机的反向旋转(摆回)。
接着，在时刻T6，在仅利用短路制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术中，发动机转速达到零。这里，由于在发动机的旋转停止之前不施加制动转矩，因此零旋转时的停止位置为目标停止位置附近。此外，也不会发生发动机的反向旋转。
然而，由于因发电制动模式而导致车辆的动能不转换成电力、以及短路制动模式的期间比本发明的实施方式1所涉及的短路制动模式的期间要长，因此制动所需能量比本发明的实施方式1要多。
接着，在时刻T7，在仅利用发电制动模式来控制发动机的停止位置的现有技术中，发动机转速在经过反向旋转后达到零。这里，发动机进行了反向旋转，因此虽然比时刻T5的发动机曲柄角度靠近目标停止位置，但没有控制目标停止位置附近的制动转矩，因此可知没有停止在目标停止位置附近。
下面，边参照图8、图9的时序图，边对本发明的实施方式1所涉及的发动机停止控制装置的控制处理中的图6的步骤S208、步骤S216所示的高旋转短路制动模式及低旋转短路制动模式进行说明。图8表示高旋转短路制动模式(图7所示的短路制动模式的时刻T3附近)、图9表示低旋转短路制动模式(图7所示的短路制动模式的时刻T4附近)。
图8、图9中，横轴表示时间。图8、图9的纵轴从上开始依次表示发动机转速、旋转加速度、励磁电流、半导体开关、制动转矩。另外，图8、图9中，实际以倾斜的线表示目标转速、目标转矩及实际制动转矩，但为了简便，以直线来表示。
图8中，瞬时转速由于是将多个活塞的上下运动转变为旋转运动，因此以规定的幅度脉动。在振幅的中心附近计算平均转速。
旋转加速度通过瞬时转速的微分计算来求得。励磁电流基于平均目标转矩(后述)和短路制动转矩特性，被控制成固定值。
半导体开关在旋转加速度为正的情况下设为导通(执行三相短路)，在旋转加速度为负的情况下设为断开(电路导通、断开，不存在三相短路)。在半导体开关断开(电路导通、断开，不存在三相短路)的情况下，不产生制动转矩，在半导体开关导通(执行三相短路)的情况下，产生规定大小的制动转矩。
此处，高旋转短路制动模式时，始终有励磁电流流过，因此无论三相短路制动的打开、关闭，均发生电流损耗。基于平均转速和目标转速之差来求得平均目标转矩。
图9中，瞬时转速由于是将多个活塞的上下运动转变为旋转运动，因此以规定的幅度脉动。在振幅的中心附近计算平均转速。
旋转加速度通过瞬时转速的微分计算来求得。此外，基于发电机10的短路制动转矩特性，将励磁电流控制为用于实现目标转矩的所需大小。
半导体开关始终导通(执行三相短路)。利用与旋转加速度相对应的值来控制制动转矩。即，若旋转加速度为正，则制动转矩增大，若旋转加速度为负，则制动转矩变小。
这里，基于平均转速和目标转速之差来求得平均目标转矩。作为将旋转加速度乘以任意的规定倍数后的值与平均目标转矩相加后得到的值来计算目标转矩。
如上所述，根据实施方式1，发动机停止部在发动机停止条件成立的情况下，首先选择利用发电机的发电动作对发动机施加发电制动转矩的发电制动模式，在对发动机施加发电制动转矩之后，选择利用半导体开关使电枢绕组的各通电相短路，并且通过在励磁绕组中流过励磁电流，来对发动机施加短路制动转矩的短路制动模式，从而对发动机施加短路制动转矩。
因此，能获得不会发生摆回，使发动机高精度地停止在目标停止位置，并且电耗较少，能量效率较高的发动机停止控制装置及发动机停止控制方法。
即，能尽量缩短短路制动模式的期间、抑制电耗，并尽可能地作为电能回收动能。
通过组合发电制动模式和短路制动模式，能在励磁电流上升了的状态下切换到短路制动模式，因此能实现高响应性。
通过切换转矩特性不同的制动模式，能在较宽的旋转区域中，提高停止位置控制的控制性。
在发动机的转速小于规定转速的情况下，发动机停止部从发电制动模式切换到短路制动模式。
这里，发动机的旋转传感器一般搭载于车辆，因此无需追加特别的装置，能在适当的时刻切换制动模式。
规定转速基于励磁绕组的时间常数计算得到。
因此，能防止在发动机的气缸间周期比励磁绕组的时间常数长的区域中，因短路制动所进行的停止位置控制并未有效地起作用，而导致的消耗不必要的电力、或无法高精度地进行控制的情况。
规定转速是在额定电流流过励磁绕组的情况下，发电机的发电电压小于连接到发电机的电池的电池电压的转速。
因此，由于维持发电制动模式直至到达发电极限转速，因此能再生运动能量并作为电力进行储存，能实现较高的能量效率。
在从发电机流入电池的电流位于零A附近的规定范围内的情况下，发动机停止部从发电制动模式切换到短路制动模式。
因此，由于能通过直接检测充电电流而最大限度地维持发电制动模式，因此能再生动能并作为电力进行储存，能实现较高的能量效率。
发动机停止部在切换到短路制动模式后，对励磁电流进行控制，使得随时间经过，短路制动转矩变大。
因此，控制励磁电流，使得低旋转区域的转矩增大，从而能防止摆回。
发动机停止部将短路制动模式分为高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式，该高旋转短路制动模式中，将励磁电流控制为固定的电流值，利用半导体开关来切换短路制动的打开、关闭，该低旋转短路制动模式中，利用半导体开关将短路制动设为打开状态，将励磁电流控制成抵消发动机的旋转变动的转矩所产生的电流值，发动机停止部根据基于励磁绕组的时间常数计算出的短路制动模式切换转速，来切换高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式。
因此，低旋转区域中，通过导入制动转矩的控制性较高的励磁电流所进行的短路制动，使发动机高精度的停止在目标停止位置，并且，无论转速如何，均能使气缸间变动变小，使驾驶性能提高。
基于励磁绕组的时间常数计算短路制动模式切换转速，由此能提高发动机转速的变动抑制效果。
此外，发电机是发电电动机。
因此，即使是具备发电电动机作为再起动用的起动装置的车辆，也能应用本发明，无需硬件上较大的变更，就能提高驾驶性能。

Claims (14)

1.一种发动机停止控制装置，该发动机停止控制装置应用于具备发动机控制部的车辆，该发动机控制部在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制装置的特征在于，包括：
励磁绕组型的发电机，该发电机与所述发动机相连，且通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量，并且利用半导体开关来切换电枢绕组的通电相；以及
发动机停止部，该发动机停止部对发电制动模式和短路制动模式进行切换，该发电制动模式利用所述发电机的发电动作对所述发动机施加发电制动转矩，该短路制动模式利用所述半导体开关使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流，对所述发动机施加短路制动转矩，
所述发动机停止部
在所述发动机停止条件成立的情况下，首先选择所述发电制动模式，对所述发动机施加所述发电制动转矩，之后，选择所述短路制动模式，对所述发动机施加所述短路制动转矩，
在所述发动机的转速小于规定转速的情况下，从所述发电制动模式切换成所述短路制动模式，
在对所述励磁绕组流过额定电流的情况下，所述规定转速是所述发电机的发电电压小于与所述发电机相连接的电池的电池电压的转速。
2.如权利要求1所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发动机停止部在切换为所述短路制动模式之后，对所述励磁电流进行控制，使得随时间经过，所述短路制动转矩变大。
3.如权利要求1或2所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发动机停止部将所述短路制动模式分为高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式，该高旋转短路制动模式中，将所述励磁电流控制为固定的电流值，利用所述半导体开关来切换短路制动的打开、关闭，该低旋转短路制动模式中，利用所述半导体开关将短路制动设为打开状态，将所述励磁电流控制成抵消所述发动机的旋转变动的转矩所产生的电流值，
在切换为所述短路制动模式之后，在所述发动机的转速为基于所述励磁绕组的时间常数计算出的短路制动模式切换转速以上的情况下，选择所述高旋转短路制动模式，在小于所述短路制动模式切换转速的情况下，选择所述低旋转短路制动模式。
4.如权利要求1或2所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发电机是发电电动机。
5.一种发动机停止控制装置，该发动机停止控制装置应用于具备发动机控制部的车辆，该发动机控制部在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制装置的特征在于，包括：
励磁绕组型的发电机，该发电机与所述发动机相连，且通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量，并且利用半导体开关来切换电枢绕组的通电相；以及
发动机停止部，该发动机停止部对发电制动模式和短路制动模式进行切换，该发电制动模式利用所述发电机的发电动作对所述发动机施加发电制动转矩，该短路制动模式利用所述半导体开关使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流，对所述发动机施加短路制动转矩，
所述发动机停止部在所述发动机停止条件成立的情况下，首先选择所述发电制动模式，对所述发动机施加所述发电制动转矩，之后，选择所述短路制动模式，对所述发动机施加所述短路制动转矩，
在从所述发电机流到与所述发电机相连接的电池的电流处于零A附近的规定范围内的情况下，所述发动机停止部从所述发电制动模式切换到所述短路制动模式。
6.如权利要求5所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发动机停止部在切换为所述短路制动模式之后，对所述励磁电流进行控制，使得随时间经过，所述短路制动转矩变大。
7.如权利要求5或6所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发动机停止部将所述短路制动模式分为高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式，该高旋转短路制动模式中，将所述励磁电流控制为固定的电流值，利用所述半导体开关来切换短路制动的打开、关闭，该低旋转短路制动模式中，利用所述半导体开关将短路制动设为打开状态，将所述励磁电流控制成抵消所述发动机的旋转变动的转矩所产生的电流值，
在切换为所述短路制动模式之后，在所述发动机的转速为基于所述励磁绕组的时间常数计算出的短路制动模式切换转速以上的情况下，选择所述高旋转短路制动模式，在小于所述短路制动模式切换转速的情况下，选择所述低旋转短路制动模式。
8.如权利要求5或6所述的发动机停止控制装置，其特征在于，
所述发电机是发电电动机。
9.一种发动机停止控制装置，该发动机停止控制装置应用于具备发动机控制部的车辆，该发动机控制部在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制装置的特征在于，包括：
励磁绕组型的发电机，该发电机与所述发动机相连，且通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量，并且利用半导体开关来切换电枢绕组的通电相；以及
发动机停止部，该发动机停止部对发电制动模式和短路制动模式进行切换，该发电制动模式利用所述发电机的发电动作对所述发动机施加发电制动转矩，该短路制动模式利用所述半导体开关使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流，对所述发动机施加短路制动转矩，
所述发动机停止部在所述发动机停止条件成立的情况下，首先选择所述发电制动模式，对所述发动机施加所述发电制动转矩，之后，选择所述短路制动模式，对所述发动机施加所述短路制动转矩，
在切换为所述短路制动模式之后，对所述励磁电流进行控制，使得随时间经过，所述短路制动转矩变大。
10.一种发动机停止控制装置，该发动机停止控制装置应用于具备发动机控制部的车辆，该发动机控制部在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制装置的特征在于，包括：
励磁绕组型的发电机，该发电机与所述发动机相连，且通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量，并且利用半导体开关来切换电枢绕组的通电相；以及
发动机停止部，该发动机停止部对发电制动模式和短路制动模式进行切换，该发电制动模式利用所述发电机的发电动作对所述发动机施加发电制动转矩，该短路制动模式利用所述半导体开关使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流，对所述发动机施加短路制动转矩，
所述发动机停止部在所述发动机停止条件成立的情况下，首先选择所述发电制动模式，对所述发动机施加所述发电制动转矩，之后，选择所述短路制动模式，对所述发动机施加所述短路制动转矩，
所述发动机停止部将所述短路制动模式分为高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式，该高旋转短路制动模式中，将所述励磁电流控制为固定的电流值，利用所述半导体开关来切换短路制动的打开、关闭，该低旋转短路制动模式中，利用所述半导体开关将短路制动设为打开状态，将所述励磁电流控制成抵消所述发动机的旋转变动的转矩所产生的电流值，
在切换为所述短路制动模式之后，在所述发动机的转速为基于所述励磁绕组的时间常数计算出的短路制动模式切换转速以上的情况下，选择所述高旋转短路制动模式，在小于所述短路制动模式切换转速的情况下，选择所述低旋转短路制动模式。
11.一种发动机停止控制方法，该发动机停止控制方法由应用于车辆的发动机停止控制装置执行，该发动机停止控制装置在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制方法的特征在于，包括如下步骤：
选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式在所述发动机停止条件成立的情况下，利用与所述发动机相连、通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量的发电机的发电动作，对所述发动机施加发电制动转矩；
在选择所述发电制动模式的步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关切换所述发电机的电枢绕组的通电相，使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流来对所述发动机施加短路制动转矩；以及
在所述发动机的转速小于规定转速的情况下，从所述发电制动模式切换成所述短路制动模式的步骤，
在对所述励磁绕组流过额定电流的情况下，所述规定转速是所述发电机的发电电压小于与所述发电机相连接的电池的电池电压的转速。
12.一种发动机停止控制方法，该发动机停止控制方法由应用于车辆的发动机停止控制装置执行，该发动机停止控制装置在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制方法的特征在于，包括如下步骤：
选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式在所述发动机停止条件成立的情况下，利用与所述发动机相连、通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量的发电机的发电动作，对所述发动机施加发电制动转矩；
在选择所述发电制动模式的步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关切换所述发电机的电枢绕组的通电相，使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流来对所述发动机施加短路制动转矩；以及
在从所述发电机流到与所述发电机相连接的电池的电流处于零A附近的规定范围内的情况下，从所述发电制动模式切换到所述短路制动模式的步骤。
13.一种发动机停止控制方法，该发动机停止控制方法由应用于车辆的发动机停止控制装置执行，该发动机停止控制装置在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制方法的特征在于，包括如下步骤：
选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式在所述发动机停止条件成立的情况下，利用与所述发动机相连、通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量的发电机的发电动作，对所述发动机施加发电制动转矩；
在选择所述发电制动模式的步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关切换所述发电机的电枢绕组的通电相，使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流来对所述发动机施加短路制动转矩；以及
在切换为所述短路制动模式之后，对所述励磁电流进行控制的步骤，使得随时间经过，所述短路制动转矩变大。
14.一种发动机停止控制方法，该发动机停止控制方法由应用于车辆的发动机停止控制装置执行，该发动机停止控制装置在发动机停止条件成立的情况下，停止向发动机提供燃料并使所述发动机停止，之后，在发动机再起动条件成立的情况下，使所述发动机再起动，该发动机停止控制方法的特征在于，包括如下步骤：
选择发电制动模式的步骤，该发电制动模式在所述发动机停止条件成立的情况下，利用与所述发动机相连、通过控制流过励磁绕组的励磁电流来控制发电量的发电机的发电动作，对所述发动机施加发电制动转矩；
在选择所述发电制动模式的步骤之后，选择短路制动模式的步骤，该短路制动模式利用半导体开关切换所述发电机的电枢绕组的通电相，使所述电枢绕组的各通电相短路，并且通过在所述励磁绕组中流过所述励磁电流来对所述发动机施加短路制动转矩；
将所述短路制动模式分为高旋转短路制动模式和低旋转短路制动模式的步骤，该高旋转短路制动模式中，将所述励磁电流控制为固定的电流值，利用所述半导体开关来切换短路制动的打开、关闭，该低旋转短路制动模式中，利用所述半导体开关将短路制动设为打开状态，将所述励磁电流控制成抵消所述发动机的旋转变动的转矩所产生的电流值；以及
在切换为所述短路制动模式之后，在所述发动机的转速为基于所述励磁绕组的时间常数计算出的短路制动模式切换转速以上的情况下，选择所述高旋转短路制动模式，在小于所述短路制动模式切换转速的情况下，选择所述低旋转短路制动模式的步骤。
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