專利名稱：混合動力車輛的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用發(fā)動機以及行駛用馬達驅(qū)動驅(qū)動輪的混合動カ車輛的控制裝置。
背景技術：
通過在發(fā)動機的動カ傳遞路徑上裝配離合器，由此僅使用行駛用馬達就能夠行駛的混合動カ車輛正被開發(fā)。這種混合動カ車輛中，基于車速或油門開度判斷行駛狀態(tài)，井根據(jù)行駛狀態(tài)控制發(fā)動機或行駛用馬達。例如，在油門開度小的低車速區(qū)域，為了抑制發(fā)動機的燃料消耗量，使用行駛用馬達驅(qū)動驅(qū)動輪，并使離合器分離，且使發(fā)動機停止。另外，在油門開度大的高車速區(qū)域，為了確保充分的動カ性能，通過啟動發(fā)動機并結合離合器，使用發(fā)動機和行駛用馬達這兩者驅(qū)動驅(qū)動輪。在這種混合動カ車輛中，發(fā)動機根據(jù)行駛狀態(tài)頻繁地起動，因此從提高車輛品質(zhì)的觀點來看，抑制發(fā)動機起動時的振動變得重要。因此，開發(fā)有如下的混合動カ車輛(例如，參照專利文獻I)，即，在依靠馬達行駛的過程中發(fā)動機起動時，通過緩緩地結合行駛用馬達和發(fā)動機之間的離合器，使發(fā)動機開動，并在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速達到可起動的轉(zhuǎn)速時維持離合器的結合力。通過如此地控制離合器，能夠借助離合器阻斷開動過程中的發(fā)動機的振動，能夠抑制自發(fā)動機通過驅(qū)動系統(tǒng)傳播至車體的振動。但是，構成發(fā)動機起動時的問題的振動，不僅包含從發(fā)動機通過驅(qū)動系統(tǒng)傳播到車體的振動，還包含自發(fā)動機通過發(fā)動機支架傳播到車體的振動?！熠?，為了充分抑制發(fā)動機起動時的振動，不僅要阻斷針對車體的發(fā)動機振動的傳遞路徑，還要抑制發(fā)動機振動本身。而且，如專利文獻I的混合動カ車輛，為了使用行駛用馬達開動發(fā)動機，應避免馬達行駛過程中的減速感，因此有必要將行駛用馬達的輸出扭矩加到發(fā)動機的起動扭矩上，但這成為了導致行駛用馬達大型化的要因。
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現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2005-162142號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免行駛用馬達的大型化，且抑制發(fā)動機起動時的振動。本發(fā)明的混合動カ車輛的控制裝置為利用發(fā)動機以及行駛用馬達驅(qū)動驅(qū)動輪的混合動カ車輛的控制裝置，其特征在于，包括啟動馬達，用以使所述發(fā)動機起動旋轉(zhuǎn)；動カ傳遞路徑，用以從所述行駛用馬達向所述驅(qū)動輪傳遞動カ；摩擦離合器，設置在所述發(fā)動機和所述動カ傳遞路徑之間，被切換為在將所述發(fā)動機連接到所述動カ傳遞路徑的結合狀態(tài)和從所述動カ傳遞路徑分離所述發(fā)動機的分離狀態(tài)；制振控制單元，在驅(qū)動所述行駛用馬達的馬達行駛狀態(tài)下，在驅(qū)動所述啟動馬達而起動所述發(fā)動機吋，將所述摩擦離合器控制為滑動狀態(tài)，從所述行駛用馬達向所述發(fā)動機傳遞制振扭矩。本發(fā)明的混合動カ車輛的控制裝置，其特征在于，當發(fā)動機起動時的所述發(fā)動機的振動頻率超過具備所述發(fā)動機以及所述行駛用馬達的動カ單元的共振頻率和搭載所述動カ單元的車體的共振頻率中的至少ー個共振頻率時，所述制振控制單元將所述摩擦離合器控制為滑動狀態(tài)，以從所述行駛用馬達向所述發(fā)動機傳遞制振扭矩。根據(jù)本發(fā)明，在驅(qū)動啟動馬達而起動發(fā)動機時，將摩擦離合器控制為滑動狀態(tài)而從行駛用馬達向發(fā)動機傳遞制振扭矩。據(jù)此，能夠借助制振扭矩消除使發(fā)動機起動旋轉(zhuǎn)時的反力，并能夠抑制發(fā)動機的振動而抑制車體振動。而且，由于使用啟動馬達使發(fā)動機起動旋轉(zhuǎn)，并使用行駛用馬達抑制發(fā)動機的振動，因此能夠避免行駛用馬達的大型化，且能夠抑制發(fā)動機起動時的振動。


圖1為示出搭載于混合動カ車輛的動力単元的概略圖。圖2的(a) (C)為從EV馬達至HEV馬達的切換過程的說明圖。圖3為示出開動過程中產(chǎn)生的發(fā)動機的變動扭矩、用于消除變動扭矩的制振扭矩、從電動發(fā)電機輸出的馬達扭矩的一例的曲線圖。圖4的(a)為示出不實施制振控制的情況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和馬達轉(zhuǎn)速的變動狀態(tài)的說明圖，(b)為示出實施制振控制的情況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和馬達轉(zhuǎn)數(shù)的變動狀態(tài)的說明圖。主要符號說明10:混合動カ車輛11 :動カ單元12 :發(fā)動機13 :電動發(fā)電機(行駛用馬達)15 :車體19 :摩擦離合器25 :驅(qū)動輪26 :動カ傳遞路徑50 :啟動馬達53 :控制單元(制振控制單元)
具體實施例方式以下，基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1為示出搭載于混合動カ車輛10的動カ單元11的概略圖。如圖1所示，被稱為動カ傳動系統(tǒng)(power train)或動カ裝置(power plant)的動カ單元11具備作為動カ源的發(fā)動機12和電動發(fā)電機(行駛用馬達)13。而且，動カ単元11上設置有多個支架部件14，通過這些支架部件14，動カ單元11被車體15支持。而且，動カ單元11具有無級變速器16，該無級變速器16由主動輪17和從動輪18構成。在主動輪17的一側(cè)通過摩擦離合器19連接有發(fā)動機12的曲軸20的同吋，主動輪17的另ー側(cè)連接有電動發(fā)電機13的轉(zhuǎn)子21。而且，從動輪18上通過傳動軸22、差動機構23、驅(qū)動軸24等連接有驅(qū)動輪25。由此，電動發(fā)電機13和驅(qū)動輪25通過由無級變速器16、傳動軸22、差動機構23、驅(qū)動軸24等構成的動カ傳遞路徑26連接。即，從電動發(fā)電機13至驅(qū)動輪25，通過動カ傳遞路徑26傳遞動力。而且，發(fā)動機12和驅(qū)動輪25通過摩擦離合器19以及動カ傳遞路徑26連接。S卩，在發(fā)動機12和動カ傳遞路徑26之間設置有摩擦離合器19，通過分離摩擦離合器19，能夠從動カ傳遞路徑26分離發(fā)動機12，從而能夠僅將電動發(fā)電機13作為動カ源而連接到驅(qū)動輪25。另外，能夠通過結合摩擦離合器19而在動カ傳遞路徑26上連接發(fā)動機12，因此能夠?qū)㈦妱影l(fā)電機13以及發(fā)動機12作為動カ源連接到驅(qū)動輪25。無級變速器16具有主動軸30和與該主動軸30平行的從動軸31。主動軸30上設置有主動輪17，該主動輪17的背面?zhèn)葎澐钟兄鲃佑颓?2。而且，在從動軸31上設置有從動輪18，該從動輪18的背面?zhèn)葎澐钟袕膭佑颓?3。并且，主動輪17以及從動輪18上卷掛有驅(qū)動鏈34。通過調(diào)整主動油腔32和從動油腔33的油壓，使滑輪槽寬變化，由此能夠使驅(qū)動鏈34的纏繞直徑變化。摩擦離合器19具備連接于發(fā)動機12的曲軸20的離合器輸入軸40和連接于主動輪17的主動軸30的離合器輸出軸41。離合器輸入軸40上連接有具備了摩擦板42a的離合器鼓42,在離合器輸出軸41上連接有具備摩擦板43a的離合器轂43。而且,在離合器鼓42上設置有活塞44，該活塞44的背面?zhèn)葎澐钟薪Y合油腔45。通過向結合油腔45供應エ作油，使活塞44向結合方向移動，能夠使摩擦板42a、43a相互推壓，能夠使摩擦離合器19切換到連接狀態(tài)。另外，通過從結合油腔45排出工作油，借助未圖示的彈簧使活塞44向分離方向移動，能夠解除摩擦板42a、43a的推壓，由此能夠?qū)⒛Σ岭x合器19切換為分離狀態(tài)。而且，通過調(diào)整被供應至結合油腔45的工作油的壓力，能夠?qū)⒛Σ岭x合器19控制為滑動狀態(tài)。在此，摩擦離合器19的滑動狀態(tài)是指所謂的半離合狀態(tài)，是摩擦板42a、43a之間沒有完全結合的狀態(tài)。即，摩擦離合器19的滑動狀態(tài)為在產(chǎn)生轉(zhuǎn)數(shù)差的同時，使離合器輸入軸40和離合器輸出軸41旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。而且,為了起動旋轉(zhuǎn)(開動)發(fā)動機12,動カ單元11上設置有啟動馬達50。發(fā)動機12的曲軸20上固定 有環(huán)形齒輪51，嚙合于該環(huán)形齒輪51的小齒輪52設置在啟動馬達50。通過向啟動馬達5 0通電，小齒輪52旋轉(zhuǎn)并突出而嚙合于環(huán)形齒輪51，從而能夠通過小齒輪52旋轉(zhuǎn)環(huán)形齒輪51。在此，作為啟動馬達50，也可以采用通過單方向離合器嚙合于環(huán)形齒輪51的常嚙合方式的啟動馬達。而且，也可以將交流發(fā)電機作為啟動馬達50使其發(fā)揮功能。而且，為了控制發(fā)動機12、電動發(fā)電機13、摩擦離合器19、啟動馬達50、無級變速器16等，在混合動カ車輛10中設置有控制單元53。控制單元53連接有用于檢測變速桿的操作狀況的鎖定開關54、用于檢測油門踏板的操作狀況的油門踏板傳感器55、用于檢測剎車踏板的操作狀況的剎車踏板傳感器56、用于檢測車速的車速傳感器57、用于檢測曲軸角(曲軸20的旋轉(zhuǎn)角度)的曲軸角傳感器58、用于檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(曲軸20的旋轉(zhuǎn)速度)的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)傳感器59、用于檢測電動發(fā)電機13的馬達轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)速度)的馬達轉(zhuǎn)數(shù)傳感器60等。而且，控制單元53基于來自各種傳感器的信息判斷車輛狀態(tài)，井向發(fā)動機12和電動發(fā)電機13等輸出控制信號。在此，控制単元53具備用于運算控制信號等的CPU的同時，還具備用于存儲控制程序、運算公式、地圖數(shù)據(jù)等的只讀存儲器(ROM)和臨時存儲數(shù)據(jù)的隨機存儲器(RAM)。在此，為了控制來自未圖示的油泵的工作油供應至摩擦離合器19和無級變速器16等，混合動カ車輛10上設置有具備多個電磁閥的閥單元61。該閥單元61接收來自控制単元53的控制信號，通過控制単元53控制摩擦離合器19和無級變速器16的動作狀態(tài)。而且，為了針對電動發(fā)電機13控制電力的供應，電動發(fā)電機13的定子62上通過逆變器63連接有未圖示的高電壓電池。該逆變器63接收來自控制單元53的控制信號，通過控制単元53控制電動發(fā)電機13的扭矩或轉(zhuǎn)數(shù)。并且，為了針對啟動馬達50控制電カ的供應，啟動馬達50通過驅(qū)動電路部64連接有未圖示的低電壓電池。該驅(qū)動電路部64接收來自控制單元53的控制信號，通過控制単元53控制啟動馬達50的動作狀態(tài)。并且，為了控制發(fā)動機12的扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)，從控制単元53向未圖示的燃料噴射器、點火器、節(jié)氣閥等輸出控制信號。圖2的(a) (C)為示出從電動車輛(EV)模式至混合動カ車輛(HEV)模式的切換過程的說明圖。在此，如圖2的(a)所示，EV模式為通過將摩擦離合器19切換為分離狀態(tài)而僅將電動發(fā)電機13作為動カ源而連接到驅(qū)動輪25的行駛模式。該EV模式在駕駛者所要求的驅(qū)動カ小的低車速區(qū)域和低油門開度區(qū)域執(zhí)行，從動カ傳遞路徑26分離的發(fā)動機12變成被停止的狀態(tài)。而且，如圖2的(c)所示，HEV模式為通過起動發(fā)動機12而將摩擦離合器19切換為結合狀態(tài)，在電動發(fā)電機13的基礎上增加發(fā)動機12作為動カ源而連接于驅(qū)動輪25的行駛模式。該HEV模式在駕駛者所要求的驅(qū)動カ大的高車速區(qū)域和高油門開度區(qū)域執(zhí)行，發(fā)動機12和電動發(fā)電機13成為被驅(qū)動的狀態(tài)。在此，在HEV模式中，通過將電動發(fā)電機13控制為空轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而還能夠僅將發(fā)動機扭矩Te傳遞給驅(qū)動輪25。在EV模式的行駛過程中，即在馬達行駛狀態(tài)下，當檢測到超過預定值的車速的上升或油門開度的増加等吋，為了從EV模式轉(zhuǎn)移到HEV模式，啟動馬達50被驅(qū)動，由此發(fā)動機12開始開動。而且，發(fā)動機12起動后，待發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)同步于馬達轉(zhuǎn)數(shù)之后，摩擦離合器19被切換為結合狀態(tài)，完成從EV模式至HEV模式的切換。這種行駛模式的切換的判斷，例如基于車速或油門開度等執(zhí)行，由此行駛過程中，發(fā)動機12的停止和起動頻繁地重復。然而,發(fā)動機起動時,根據(jù)開動過程中的負載變化,發(fā)動機本身產(chǎn)生振動，由此振動從發(fā)動機12通過支架部件14等傳播到車體15。因此，抑制發(fā)動機起動時的振動變得重要。以下，關于抑制發(fā)動機起動時的振動的制振控制進行說明。當判斷出從EV模式切換至HEV模式時，如圖2的(b)所示，控制單元53向啟動馬達50輸出驅(qū)動信號，以借助啟動馬達50的起動扭矩Ta開動發(fā)動機12。然后，作為制振控制單元發(fā)揮作用的控制單元53使電動發(fā)電機13產(chǎn)生用于傳遞至驅(qū)動輪25的行駛扭矩Tml和制振扭矩Tm2的同時，將摩擦離合器19控制為滑動狀態(tài)，以從電動發(fā)電機13向發(fā)動機12傳遞制振扭矩Tm2’。在此，圖3為示出開動過程中產(chǎn)生的發(fā)動機12的變動扭矩Tb、用于消除變動扭矩Tb的制振扭矩Tm2、從電動發(fā)電機13輸出的馬達扭矩Tm3的一例的曲線圖。如圖3所示，開動過程中的發(fā)動機12上根據(jù)曲軸角產(chǎn)生反力，即，變動扭矩Tb。即，在壓縮行程中，在抑制開動轉(zhuǎn)速的方向(圖3的-方向)產(chǎn)生變動扭矩Tb，而在膨脹行程中，在助長開動轉(zhuǎn)速的方向(圖3的+方向)產(chǎn)生變動扭矩Tb。為了消除該變動扭矩Tb，電動發(fā)電機13的制振扭矩Tm2設定為相對變動扭矩Tb方向相反。即，壓縮行程中，在助長開動的轉(zhuǎn)速的方向(圖3的+方向)設定有制振扭矩Tm2，而膨脹行程中，在抑制開動轉(zhuǎn)速的方向(圖3的-方向)設定有制振扭矩Tm2。而且，電動發(fā)電機13輸出將用于傳遞給驅(qū)動輪25的行駛扭矩Tml和前述的制振扭矩Tm2相加的馬達扭矩Tm3，通過變成滑動狀態(tài)的摩擦離合器19，從電動發(fā)電機13向發(fā)動機12傳遞制振扭矩Tm2’。據(jù)此，由于能夠借助制振扭矩Tm2’消除發(fā)動機12的變動扭矩Tb，因此能夠減少發(fā)動機的起振力，能夠抑制發(fā)動機振動而抑制車體振動。而且，由于通過啟動馬達50對發(fā)動機12傳遞起動扭矩Ta,由電動發(fā)電機13對發(fā)動機12傳遞制振扭矩Tm2，從而能夠防止扭矩不足弓I起的發(fā)動機起動時的減速感的同時，能夠避免電動發(fā)電機13的大型化。而且，在制振控制中，通過將摩擦離合器19控制為滑動狀態(tài)，將馬達扭矩Tm3的一部分作為制振扭矩Tm2’從電動發(fā)電機13傳遞給發(fā)動機12。因此，電動發(fā)電機13中產(chǎn)生的制振扭矩Tm2和通過摩擦離合器19被傳遞至發(fā)動機12的制振扭矩Tm2’的大小不一定相同，但制振扭矩Tm2’的大小會與制振扭矩Tm2相關聯(lián)而上下變動。因此，能夠利用制振扭矩Tm2’消除變動扭矩Tb，能夠抑制發(fā)動機起動時的發(fā)動機振動。在此，為了使通過摩擦離合器19傳遞的制振扭矩Tm2’消除發(fā)動機12起動時的變動扭矩Tb，對于電動發(fā)電機13輸出的制振扭矩Tm2的大小和時間進行控制是毋庸置疑的。在此，圖4中的(a)為示出不實施制振控制時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和馬達轉(zhuǎn)數(shù)的變動狀態(tài)的說明圖。而且，圖4中的(b)為示出實施制振控制時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和馬達轉(zhuǎn)數(shù)的變動狀態(tài)的說明圖。如圖4的(a)所示，當不實施通過電動發(fā)電機13和摩擦離合器19的制振控制吋，即在分離摩擦離合器19狀態(tài)下起動發(fā)動機12的情況下，由于開動過程中產(chǎn)生較大的變動扭矩Tb，因此發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)上下變動的同時，發(fā)生發(fā)動機振動。另外，如圖4的(b)所示，當實施通過電動發(fā)電機13和摩擦離合器19的制振控制吋，即，在使電動發(fā)電機13產(chǎn)生制振扭矩Tm2，且將摩擦離合器19控制為滑動狀態(tài)的情況下，由于能夠減少開動過程中的變動扭矩Tb，因此發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)順利上升的同時，發(fā)動機振動將會減少。如此，通過減少發(fā)動機振動，能夠減少從發(fā)動機12傳播到車體15的振動，從而能夠消除伴隨發(fā)動機起動的乘員的不適感。而且，為了抑制發(fā)動機振動，從開始開動至發(fā)動機12達到完全爆發(fā)狀態(tài)為止，可以持續(xù)執(zhí)行制振控制，只要在發(fā)動機12的振動頻率超過動カ單元11或車體15的共振頻率時實施制振控制就可以。即，在根據(jù)變動扭矩Tb被加振的發(fā)動機12的振動頻率超過動カ單元11的共振頻率時，通過實施向發(fā)動機12傳遞制振扭矩Tm2’的制振控制，能夠有效地抑制影響車體振動的動カ單元11的振動。而且，當發(fā)動機12的振動頻率超過車體15的共振頻率時，通過實施向發(fā)動機12傳遞制振扭矩Tm2’的制振控制，能夠有效地抑制給予乘員的不適感的車體振動。在此，根據(jù)變動扭矩Tb被加振的發(fā)動機12的振動頻率與變動扭矩Tb的變動周期，即發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)相關聯(lián)。例如，如圖4的(b)所示，當發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)NI相當于動力単元11的共振頻率時，通過在符號a所示的范圍實施制振控制，能夠有效地抑制動カ單元11的振動。而且，例如，在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)N2相當于車體15的共振頻率時，通過在符號3所示的范圍實施制振控制，能夠有效地抑制車體15的振動。本發(fā)明并不局限于前述實施方式，在不脫離本發(fā)明的主g的范圍之內(nèi)，顯然可以進行各種變更。在前述說明中，動カ傳遞路徑26由無級變速器16、傳動軸22、差動機構23、驅(qū)動軸24等構成，但并不局限于此，例如在動カ傳遞路徑26中省略無級變速器16等的變速器也可以。而且，圖中示出發(fā)動機12和摩擦離合器19直連的情形，但并不局限于此，在發(fā)動機12和摩擦離合器19之間設置變矩器也可以。而且，作為摩擦離合器19，并不局限于圖示的油壓離合器，也可以是利用電磁力進行控制的電磁離合器。在此，作為啟動馬達50使用直流馬達，但并不局限于此，也可以將交流馬達使用為啟動馬達50。而且，作為行駛用馬達使用交流馬達，但并不局限于此，只要能夠控制制振扭矩Tm2，將直流馬達作為行駛用馬達也可以。
權利要求
1.一種混合動力車輛的控制裝置，利用發(fā)動機以及行駛用馬達驅(qū)動驅(qū)動輪，其特征在于，包括 啟動馬達，用以使所述發(fā)動機起動旋轉(zhuǎn)； 動力傳遞路徑，用以從所述行駛用馬達向所述驅(qū)動輪傳遞動力； 摩擦離合器，設置在所述發(fā)動機和所述動力傳遞路徑之間，被切換為將所述發(fā)動機連接到所述動力傳遞路徑的結合狀態(tài)和從所述動力傳遞路徑分離所述發(fā)動機的分離狀態(tài)；制振控制單元，在驅(qū)動所述行駛用馬達的馬達行駛狀態(tài)下，在驅(qū)動所述啟動馬達而起動所述發(fā)動機時，將所述摩擦離合器控制為滑動狀態(tài)，從所述行駛用馬達向所述發(fā)動機傳遞制振扭矩。
2.根據(jù)權利要求1的混合動力車輛的控制裝置，其特征在于，當發(fā)動機起動時的所述發(fā)動機的振動頻率超過具備所述發(fā)動機以及所述行駛用馬達的動力單元的共振頻率和搭載所述動力單元的車體的共振頻率中的至少一個共振頻率時，所述制振控制單元將所述摩擦離合器控制為滑動狀態(tài)，以從所述行駛用馬達向所述發(fā)動機傳遞制振扭矩。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動力車輛的控制裝置，用以避免行駛用馬達的大型化，抑制發(fā)動機起動時的振動。電動發(fā)電機(13)和驅(qū)動輪(25)通過動力傳遞路徑(26)連接。而且，發(fā)動機(12)和動力傳遞路徑(26)通過摩擦離合器(19)連接。通過分離摩擦離合器(19)，實施使用電動發(fā)電機(13)的EV模式，并通過結合摩擦離合器(19)，實施使用電動發(fā)電機(13)和發(fā)動機(12)的HEV模式。在EV模式中的行駛過程中起動發(fā)動機(12)而轉(zhuǎn)移到HEV模式時，通過啟動馬達(50)旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(12)，從電動發(fā)電機(13)輸出制振扭矩Tm2。然后，通過變成滑動狀態(tài)的摩擦離合器(19)向發(fā)動機(12)傳遞制振扭矩Tm2’。據(jù)此，避免行駛用馬達的大型化，抑制發(fā)動機起動時的振動。
文檔編號B60W20/00GK103029700SQ20121036807
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者神保宜孝 申請人:富士重工業(yè)株式會社