混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，更具體地講，涉及通過(guò)經(jīng)由無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—般來(lái)講，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)是通過(guò)使用起動(dòng)器來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)而進(jìn)行的。內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速為零時(shí)無(wú)法期待飛輪的慣性，所以起動(dòng)時(shí)曲軸的轉(zhuǎn)速越低則需要越大的轉(zhuǎn)矩。因此，例如像日本申請(qǐng)的特開(kāi)平5-71450號(hào)公報(bào)所記載的那樣，該起動(dòng)器所使用的起動(dòng)器馬達(dá)優(yōu)選采用具有在轉(zhuǎn)速為零時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的特性的有刷直流串繞馬達(dá)。
[0003]然而，混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)采用了無(wú)刷的感應(yīng)馬達(dá)或同步馬達(dá)。這些馬達(dá)具有在轉(zhuǎn)速為零至規(guī)定值的范圍產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩的特性。
[0004]因此，若使用這樣的感應(yīng)馬達(dá)等來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)，則相對(duì)于曲軸起動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生比有刷直流串繞馬達(dá)的情況下大的多余轉(zhuǎn)矩，從而存在向電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的電池被浪費(fèi)而壽命減少的問(wèn)題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平5-71450號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種通過(guò)經(jīng)由無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法。
[0010]解決課題所采用的技術(shù)手段
[0011]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的混合動(dòng)力系統(tǒng)具有內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，設(shè)置有無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)和控制單元，該無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)與所述內(nèi)燃機(jī)的曲軸直接連結(jié)，并且將所述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)傳遞，該控制單元對(duì)所述混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制；所述控制單元在產(chǎn)生了所述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，使所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并且，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)。
[0012]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法中，該混合動(dòng)力系統(tǒng)具有內(nèi)燃機(jī)及電動(dòng)發(fā)電機(jī)，經(jīng)由與所述內(nèi)燃機(jī)的曲軸直接連結(jié)的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力，其特征在于，在產(chǎn)生了所述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明的混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，經(jīng)由無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)將內(nèi)燃機(jī)的曲軸和電動(dòng)發(fā)電機(jī)連接，在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)以使曲軸側(cè)成為高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)的方式控制控制無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，然后再進(jìn)行曲軸起動(dòng)，因此，能夠提供通過(guò)經(jīng)由了無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法。
[0015]此外，對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩被抑制，因此，能夠延長(zhǎng)對(duì)該電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的電池的壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是表示由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的混合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0017]圖2是說(shuō)明由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出了由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0019]該實(shí)施方式的混合動(dòng)力系統(tǒng)1具有發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))10和電動(dòng)發(fā)電機(jī)(M/G)21。另外，在此，該混合動(dòng)力系統(tǒng)1以搭載于混合動(dòng)力車(chē)輛(HEV:以下稱作車(chē)輛)2的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但不限于此。
[0020]混合動(dòng)力系統(tǒng)1具備發(fā)動(dòng)機(jī)10、排氣通路12、渦輪增壓器13、以及設(shè)置于排氣通路12的廢氣凈化裝置(后處理裝置)14。
[0021]對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體11的曲軸15連結(jié)設(shè)置CVT(無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu):速率可變機(jī)構(gòu))16，并且，對(duì)該CVT16連結(jié)電動(dòng)發(fā)電機(jī)21。換句話說(shuō)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸15直接連結(jié)CVT16的第1帶輪(第1動(dòng)力傳遞部)16a，并且對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)21設(shè)置CVT16的第2帶輪(第2動(dòng)力傳遞部)16b。而且，構(gòu)成為，經(jīng)由第1帶輪16a和第2帶輪16b進(jìn)行曲軸15與電動(dòng)發(fā)電機(jī)21之間的動(dòng)力傳遞。
[0022]在該第1帶輪16a與第2帶輪16b之間掛繞著環(huán)狀帶或者鏈(動(dòng)力傳遞構(gòu)件)16c。從曲軸15經(jīng)由第1帶輪16a、動(dòng)力傳遞構(gòu)件16c和第2帶輪16b向電動(dòng)發(fā)電機(jī)21傳遞動(dòng)力。此外，相反，從電動(dòng)發(fā)電機(jī)21經(jīng)由第2帶輪16b、動(dòng)力傳遞構(gòu)件16c和第1帶輪16a向曲軸15傳遞動(dòng)力。
[0023]該CVT16中，通過(guò)使第1帶輪16a和第2帶輪16b的寬度分別變化，能夠改變帶輪16a、16b與動(dòng)力傳遞構(gòu)件16c相接的徑向位置。與動(dòng)力傳遞構(gòu)件16c相接的位置如果是內(nèi)偵牝則帶輪徑變小，相反如果是外側(cè)，則帶輪徑變大。然后，通過(guò)由電子控制下的液壓或者電動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)進(jìn)行使2個(gè)帶輪16a、16b的寬度的擴(kuò)大縮小彼此相反地變化的控制，能夠使動(dòng)力傳遞構(gòu)件16c不產(chǎn)生松弛而連續(xù)進(jìn)行變速。
[0024]作為電力系統(tǒng)20的一部分的電動(dòng)發(fā)電機(jī)21，作為發(fā)電機(jī)接受發(fā)動(dòng)機(jī)10的驅(qū)動(dòng)力而進(jìn)行發(fā)電，或者，基于車(chē)輛2的制動(dòng)力等再生力產(chǎn)生來(lái)進(jìn)行再生發(fā)電?；蛘?，作為馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將該驅(qū)動(dòng)力向發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸15傳遞，來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行輔助。
[0025]另外，發(fā)電所得到的電力經(jīng)由布線22，由變換器(INV) 23進(jìn)行變換后向第1電池(充電器:B1)24A充電。此外，對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)21進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，將第1電池24A中充電的電力由變換器23進(jìn)行變換后向電動(dòng)發(fā)電機(jī)21供給。
[0026]在圖1的構(gòu)成中，還相對(duì)于第1電池24A串聯(lián)設(shè)置DC-DC轉(zhuǎn)換器(C0N) 25和第2電池(B2)24B，將第1電池24A的例如一般的12V或24V以上的高電壓的電力，由DC-DC轉(zhuǎn)換器25降壓至例如12V后，向第2電池24B充電。從該第2電池24B向輔機(jī)的冷卻風(fēng)扇26A、冷卻水栗26B、潤(rùn)滑油栗26C等供給電力。
[0027]在搭載有混合動(dòng)力系統(tǒng)1的車(chē)輛2中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的動(dòng)力被傳遞至動(dòng)力傳遞系統(tǒng)30的變速器(transmiss1n) 31。進(jìn)而，從變速器31經(jīng)由傳動(dòng)軸(propeller shaft) 32傳遞至動(dòng)作裝置(差動(dòng)齒輪)33，從動(dòng)作裝置33經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸(drive shaft) 34傳遞至車(chē)輪35。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)10的動(dòng)力被傳遞至車(chē)輪35，車(chē)輛2行駛。另外，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的搭載方式，從發(fā)動(dòng)機(jī)10向車(chē)輪35的傳遞路徑也可以不同。
[0028]另一方面，電動(dòng)發(fā)電機(jī)21的動(dòng)力為，第1電池24A中充電的電力經(jīng)由變換器23被供給至電動(dòng)發(fā)電機(jī)21，通過(guò)該電力使電動(dòng)發(fā)電機(jī)21驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)力。該電動(dòng)發(fā)電機(jī)21的動(dòng)力經(jīng)由CVT16被傳遞至曲軸15，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的動(dòng)力傳遞路徑中進(jìn)行傳遞，被傳遞至車(chē)輪35ο
[0029]由此，電動(dòng)發(fā)電機(jī)21的動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)10的動(dòng)力均被傳遞至車(chē)輪35，車(chē)輛2行駛。另外，在再生時(shí)，按照相反的路徑，車(chē)輪35的再生力或者發(fā)動(dòng)機(jī)10的再生力被傳遞至電動(dòng)發(fā)電機(jī)21，電動(dòng)發(fā)電機(jī)21能夠進(jìn)行發(fā)電。
[0030]此外，設(shè)置有混合動(dòng)力系統(tǒng)用控制裝置41，一邊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)速Ne或負(fù)荷Q等運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)21的轉(zhuǎn)速Na等運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、第1電池24A和第2電池24B的充電容量(S0C)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，一邊對(duì)CVT16、電動(dòng)發(fā)電機(jī)21、變換器23、DC-DC轉(zhuǎn)換器25等進(jìn)行控制。該混合動(dòng)力系統(tǒng)用控制裝置41通常組裝在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10或車(chē)輛2進(jìn)行控制的整體控制裝置40中。該整體控制裝置40在發(fā)動(dòng)機(jī)10的控制中，對(duì)氣缸內(nèi)燃燒、渦輪增壓器13、廢氣凈化裝置14、以及輔機(jī)的冷卻風(fēng)扇26A、冷卻水栗26B和潤(rùn)滑油栗26C等進(jìn)行控制。
[0031]以下，基于圖2對(duì)搭載有這樣的混合動(dòng)力系統(tǒng)1的車(chē)輛2中的控制方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0032]混合動(dòng)力系統(tǒng)用控制裝置41判定是否發(fā)出了發(fā)動(dòng)機(jī)主體11的起動(dòng)請(qǐng)求(也包含怠速停止時(shí)的再起動(dòng)請(qǐng)求)(S10)，在發(fā)出了起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)供給第1電池24A中充電的電力，來(lái)使電動(dòng)發(fā)電機(jī)21旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(S20)，并且，將第1帶輪16a的帶輪徑設(shè)為最大并且將第2帶輪16b的帶輪徑設(shè)為最小(S30)，使曲軸15開(kāi)始旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行曲軸起動(dòng)(S40)。
[0033]通過(guò)進(jìn)行這樣的控制，曲軸15成為高轉(zhuǎn)矩且低旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，因此，能夠抑制電動(dòng)發(fā)電機(jī)21產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而延長(zhǎng)第1電池24A的壽命。
[0034]此外，在上述的控制方法中，優(yōu)選為，在曲軸15開(kāi)始旋轉(zhuǎn)(S40)之后，立刻使第2帶輪16b的帶輪徑相對(duì)于第1帶輪16a的帶輪徑之比連續(xù)地減少(S50)。具體地說(shuō)，進(jìn)行使第1帶輪16a的帶輪徑連續(xù)地減小并且使第2帶輪16b的帶輪徑連續(xù)地變大的控制。
[0035]通過(guò)這樣設(shè)置，曲軸15連續(xù)地轉(zhuǎn)變成高旋轉(zhuǎn)且低轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，因此，縮短了曲軸15達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)主體11的曲軸起動(dòng)所需轉(zhuǎn)速的時(shí)間，因此，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)主體11很快且順暢地起動(dòng)。
[0036]另外，代替使第2帶輪16b的帶輪徑相對(duì)于第1帶輪16a的帶輪徑之比連續(xù)地減少，通過(guò)控制從第1電池24A向電動(dòng)發(fā)電機(jī)21供給的電力來(lái)使電動(dòng)發(fā)電機(jī)21的轉(zhuǎn)矩連續(xù)地減少，也能夠使曲軸15連續(xù)地轉(zhuǎn)變成高旋轉(zhuǎn)且低轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)。
[0037]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0038]1混合動(dòng)力系統(tǒng)
[0039]2混合動(dòng)力車(chē)輛
[0040]10發(fā)動(dòng)機(jī)
[0041]11發(fā)動(dòng)機(jī)主體
[0042]15 曲軸
[0043]16 CVT
[0044]16a 第 1 帶輪
[0045]16b 第 2 帶輪
[0046]21電動(dòng)發(fā)電機(jī)
[0047]24A 第 1 電池
[0048]41混合動(dòng)力系統(tǒng)用控制裝置
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，具有內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)，該混合動(dòng)力系統(tǒng)的特征在于， 設(shè)置有無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)和控制單元，該無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)與所述內(nèi)燃機(jī)的曲軸直接連結(jié)，并且將所述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)傳遞，該控制單元對(duì)所述混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制; 所述控制單元在產(chǎn)生了所述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，使所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并且，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)。2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制單元，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得所述傳遞轉(zhuǎn)矩連續(xù)地減少。3.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制單元，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，使所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩連續(xù)地減少。4.一種混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，該混合動(dòng)力系統(tǒng)具有內(nèi)燃機(jī)及電動(dòng)發(fā)電機(jī)，經(jīng)由與所述內(nèi)燃機(jī)的曲軸直接連結(jié)的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力，該混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 在產(chǎn)生了所述內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為使得從所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)向所述曲軸的傳遞轉(zhuǎn)矩成為最大之后，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行曲軸起動(dòng)。
【專利摘要】在具有發(fā)動(dòng)機(jī)(10)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)(21)的混合動(dòng)力系統(tǒng)(1)中，經(jīng)由CVT(16)將發(fā)動(dòng)機(jī)主體(11)的曲軸(15)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)(21)連接，在產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的起動(dòng)請(qǐng)求時(shí)，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)(21)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并且在將CVT(16)的第1帶輪(16a)的輪徑設(shè)為最大并且將第2帶輪(16b)的輪徑設(shè)為最小之后，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)(21)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體(11)進(jìn)行曲軸起動(dòng)。
【IPC分類】B60L11/18, B60L11/14, B60L3/00, B60L15/20, B60L7/14, B60L1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105377614
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480039702
【發(fā)明人】巖田憲仁, 阿曾充宏
【申請(qǐng)人】五十鈴自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2014年8月6日
【公告號(hào)】WO2015020097A1