本發(fā)明涉及一種能夠通過使用發(fā)動機和馬達中的至少一個的動力行駛的車輛，并且更具體地涉及一種設置有通過產(chǎn)生電力而提供作用在發(fā)動機上的起動轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)電機的車輛。

背景技術(shù)：

日本專利申請公開No.2007-131103(JP 2007-131103 A)公開了設置有發(fā)動機、連接至驅(qū)動輪的馬達、以及經(jīng)由行星齒輪裝置連接至發(fā)動機和馬達的發(fā)電機的混合動力車輛。該混合動力車輛能夠馬達行駛，在馬達行駛中混合動力車輛在發(fā)動機停止的狀態(tài)下，通過使用馬達的動力行駛。在馬達行駛期間，隨著馬達旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機在與馬達的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向中旋轉(zhuǎn)。當在馬達行駛期間發(fā)動機被起動時，發(fā)電機產(chǎn)生電力，使得起動轉(zhuǎn)矩作用在發(fā)動機上。

在起動期間由發(fā)電機產(chǎn)生的電力被車輛電池接受。在馬達行駛期間的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速的絕對值隨著馬達的轉(zhuǎn)速(也就是說車速)增大而增大。因此，在起動期間由發(fā)電機產(chǎn)生的電力隨著車速增大而增大，并且高度可能超過能夠由電池接受的電力。鑒于此，根據(jù)能夠由混合動力車輛中的電池接受的電力設定馬達行駛的上限車速，并且在其中車速在馬達行駛期間超過上限車速的情況下迅速啟動(起動)發(fā)動機。以這種方式，能夠抑制在起動期間輸入電池的電力超過能夠由電池接受的電力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，如果與JP 2007-131103 A中公開的車輛中一樣，發(fā)動機每次都在滿足車速在馬達行駛期間超過上限車速的條件下起動，則發(fā)動機可能甚至當不必要時也被起動。換句話說，即使在其中車速超過上限車速的狀態(tài)下執(zhí)行起動，在電池在放電中情況下，在起動期間由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電力的至少一部分未被輸入電池，并且由放電目標上的電氣設備消耗。因而，輸入電池的電力可能不超過能由電池接受的電力。然而，JP 2007-131103 A中公開的車輛甚至在這種情況下也不必要地起動發(fā)動機。

本發(fā)明提供能夠在馬達行駛期間抑制不必要的發(fā)動機起動的車輛。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面的車輛包括發(fā)動機、馬達、旋轉(zhuǎn)電機、電池和ECU。馬達連接至驅(qū)動輪。車輛通過使用馬達和發(fā)動機中的至少一個的動力行駛。旋轉(zhuǎn)電機經(jīng)由行星齒輪裝置連接至發(fā)動機和馬達。旋轉(zhuǎn)電機被構(gòu)造成在運轉(zhuǎn)的馬達行駛模式期間在與馬達的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)，馬達行駛模式是其中車輛被允許在發(fā)動機停止的同時以馬達的動力行駛的模式。電池被構(gòu)造成與包括馬達和旋轉(zhuǎn)電機的多個電氣設備交換電力。ECU被構(gòu)造成(a)控制旋轉(zhuǎn)電機以在馬達行駛模式期間當起動發(fā)動機時產(chǎn)生電力并且向發(fā)動機提供起動轉(zhuǎn)矩，由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電力隨著車速增大而增大，并且(b)基于電力的總和與能由電池接受的電力對應的值之間的比較來判定是否起動發(fā)動機，其中，電力的總和是在馬達行駛模式期間實際輸入電池及從電池實際輸出的第一電力與預測在向發(fā)動機提供起動轉(zhuǎn)矩的同時由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的第二電力的總和。

根據(jù)上述方面，不僅基于預測將在起動期間由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的第二電力以及能由電池接受的電力，而且也基于實際輸入電池和從電池實際輸出的第一電力，判定是否在馬達行駛期間起動發(fā)動機。因此，能夠抑制馬達行駛期間的不必要發(fā)動機起動。

在上述方面，ECU可以被構(gòu)造成當電力的總和超過與能由電池接受的電力對應的值時提供起動轉(zhuǎn)矩并且起動發(fā)動機。

根據(jù)上述方面，基于在馬達行駛期間實際輸入電池和從電池實際輸出的第一電力，當電力的總和超過能由電池接受的電力時，能夠迅速執(zhí)行起動，使得發(fā)動機能夠起動。因此，能夠抑制在起動期間輸入電池的電力超過能夠由電池接受的電力。

在上述方面，ECU可以被構(gòu)造成當車速超過針對馬達行駛模式的上限車速并且電力的總和不超過與能由電池接受的電力對應的值時維持發(fā)動機停止的狀態(tài)，上限車速根據(jù)能由電池接受的電力而設定。

根據(jù)上述方面，即使車速在馬達行駛期間超過根據(jù)能由電池接受的電力設定的馬達行駛的上限車速，在其中基于實際輸入電池和從電池實際輸出的第一電力、電力的總和不超過能夠由電池接受的電力的情況下，也能夠維持其中發(fā)動機停止的狀態(tài)。因此，能夠抑制在馬達行駛期間的不必要的發(fā)動機起動。

在上述方面，行星齒輪裝置可以包括：太陽齒輪，該太陽齒輪連接至旋轉(zhuǎn)電機；環(huán)形齒輪，該環(huán)形齒輪連接至馬達；小齒輪，該小齒輪與太陽齒輪和環(huán)形齒輪嚙合；以及齒輪架，該齒輪架支撐小齒輪從而可旋轉(zhuǎn)并且連接至發(fā)動機。ECU可以被構(gòu)造成隨著車速增大而將預測在向發(fā)動機提供起動轉(zhuǎn)矩的同時由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電力設定為較大的值。

根據(jù)上述方面，能夠根據(jù)車速適當?shù)卦O定預測將在起動期間由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電力。因此，能夠適當?shù)嘏卸ㄊ欠窭^續(xù)其中在馬達行駛期間發(fā)動機停止的狀態(tài)。

附圖說明

下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，其中相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中：

圖1是車輛的整體框圖；

圖2是示出動力分配裝置的列線圖；

圖3是示出由ECU執(zhí)行的處理過程的流程圖；

圖4是示出發(fā)動機和電池電力的狀態(tài)變化的圖(第一實施例)；并且

圖5是示出發(fā)動機和電池電力的狀態(tài)變化的圖(第二實施例)。

具體實施方式

下面，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在下文描述中，將相同附圖標記附于與其設計和功能相同的部件。將不重復其詳細描述。

圖1是根據(jù)該實施例的車輛1的整體框圖。車輛1包括發(fā)動機10、驅(qū)動軸16、第一電動發(fā)電機(下文在一些情況下稱為“第一MG”)20、第二電動發(fā)電機(下文在一些情況下稱為“第二MG”)30、動力分配裝置40、減速器58、電力控制單元(PCU)60、電池70、驅(qū)動輪80和電子控制單元(ECU)200。

車輛1是以發(fā)動機10和第二MG 30中的至少一個的動力行駛的混合動力車輛。這意味著該混合動力車輛僅以發(fā)動機10的動力、僅以第二MG 30的動力或者兩者行駛。

由發(fā)動機10產(chǎn)生的動力被動力分配裝置40分為兩個路徑。兩個路徑中的一個路徑是經(jīng)由減速器58傳遞給驅(qū)動輪80的路徑。另一個路徑是傳遞給第一MG 20的路徑。

第一MG 20和第二MG 30例如為三相AC旋轉(zhuǎn)電機。第一MG 20和第二MG 30由PCU 60驅(qū)動。

第一MG 20經(jīng)由動力分配裝置40連接至發(fā)動機10和第二MG 30。第一MG 20具有作為通過使用由動力分配裝置40分配的發(fā)動機10的動力而產(chǎn)生電力的發(fā)電機的功能。如下文所述，第一MG 20在發(fā)動機10停止的狀態(tài)下提供起動轉(zhuǎn)矩，以當在使用第二MG 30的動力的馬達行駛期間起動發(fā)動機10時通過產(chǎn)生電力而作用在發(fā)動機10上。

第二MG 30經(jīng)由減速器58連接至驅(qū)動輪80。第二MG 30具有作為通過使用存儲在電池70中的電力和由第一MG 20產(chǎn)生的電力中的至少任一個向驅(qū)動輪80給予驅(qū)動力的驅(qū)動馬達的功能。第二MG 30也具有作為通過使用由再生制動產(chǎn)生的電力而產(chǎn)生電力的發(fā)電機的功能。

動力分配裝置40是行星齒輪機構(gòu)，該行星齒輪機構(gòu)包括太陽齒輪、小齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪。小齒輪與太陽齒輪和環(huán)形齒輪中的每一個嚙合。齒輪架支撐小齒輪從而可旋轉(zhuǎn)，并且連接至發(fā)動機10的曲軸。太陽齒輪連接至第一MG 20的旋轉(zhuǎn)軸。環(huán)形齒輪利用介于其間的驅(qū)動軸16而連接至第二MG 30的旋轉(zhuǎn)軸和減速器58。

發(fā)動機10、第一MG 20和第二MG 30經(jīng)由動力分配裝置40連接，并且因而發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速(下文稱為“發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne”)、第一MG 20的轉(zhuǎn)速(下文稱為“第一MG轉(zhuǎn)速Nm1”)和第二MG 30的轉(zhuǎn)速(下文稱為“第二MG轉(zhuǎn)速Nm2”)在如圖2(后面描述)中所示的動力分配裝置40的列線圖中具有線性連接關(guān)系(當三個中的其它兩個確定時，則三個中的任一個也確定)。

PCU 60將存儲在電池70中的DC電力轉(zhuǎn)換為能夠通過其驅(qū)動第一MG 20和/或第二MG 30的AC電力。另外，PCU 60將由第一MG 20和/或第二MG 30產(chǎn)生的AC電力轉(zhuǎn)換為能夠通過其對電池70充電的DC電力。

電池70連接至第一MG 20、第二MG 30以及包括輔助機器諸如空調(diào)裝置(熱泵，未示出)和DC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)的多個電氣設備。在電池70和電氣設備之間交換電力。

另外，監(jiān)視傳感器4被布置在車輛1中。監(jiān)視傳感器4檢測電池70的狀態(tài)(電流、電壓、溫度等)，并且將檢測結(jié)果發(fā)送至ECU 200。

另外，多個傳感器(未示出)被布置在車輛1中，以便檢測控制車輛1所需的各種物理量，諸如加速器開度(用戶的加速器踏板操作的量)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、第一MG轉(zhuǎn)速Nm1、第二MG轉(zhuǎn)速Nm2和車速。這些傳感器將檢測結(jié)果發(fā)送至ECU 200。

ECU 200是中央處理單元(CPU，未示出)和存儲器(未示出)置入其中的電子控制單元。ECU 200基于來自每個傳感器的信息以及存儲在存儲器內(nèi)的信息執(zhí)行預定計算處理，并且基于計算結(jié)果控制車輛1的每個設備。

ECU 200允許車輛1以馬達行駛或者混合動力行駛而行駛。在馬達行駛期間，車輛1在發(fā)動機10停止的狀態(tài)下通過使用第二MG 30的動力而行駛。在混合動力行駛期間，在發(fā)動機10運轉(zhuǎn)的情況下，車輛1通過使用發(fā)動機10和第二MG 30兩者的動力行駛。

ECU 200基于監(jiān)視傳感器4的檢測結(jié)果，計算電池70的電電力存儲狀態(tài)(下文稱為“SOC”)。SOC是電池70的實際電力存儲量與電池70的滿充電容量的比率(單位：％)。能夠在計算SOC中使用各種已知的方法，其示例包括使用電池70的電壓和SOC之間的關(guān)系的計算方法，以及使用電池70的電流積分值的計算方法。

ECU 200根據(jù)電池70的溫度和SOC設定能夠由電池70接受的電力(下文稱為“電池可接受電力Win”)，并且控制每個設備，使得實際輸入電池70并且從電池70輸出的電力(下文稱為“電池電力Pb”)不超過電池可接受電力Win。以這種方式抑制電池70的劣化。電池可接受電力Win和電池電力Pb兩者的單位都為瓦特。

在下文描述中，為了描述的方便，其中電池電力Pb為正(+)的情況被認為意味著其中電池70輸出電力(放電)的情況，并且其中電池電力Pb為負(-)的情況被認為意味著其中電力被輸入電池70(充電)的情況。因此，由電池70輸出的電力被認為在電池電力Pb為正(+)的情況下隨著電池電力Pb增大(絕對值增大)而增大。

輸入電池70的電力被認為在電池電力Pb為負(-)的情況下隨著電池電力Pb減小(絕對值增大)而增大。同樣地，電池可接受電力Win為負(-)值，并且能夠由電池70接受的電力被認為隨著電池可接受電力Win減小(絕對值增大)而增大。

圖2示出馬達行駛中的動力分配裝置40的列線圖。如圖2中所示，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、第一MG轉(zhuǎn)速Nm1和第二MG轉(zhuǎn)速Nm2在列線圖中具有線性連接關(guān)系(當三個中的其它兩個確定時，則三個中的任一個也確定)。因為第二MG 30經(jīng)由減速器58連接至驅(qū)動輪80，第二MG轉(zhuǎn)速Nm 2對應于車速。

在馬達行駛期間，發(fā)動機10停止，并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne維持為零。在這種情況下，隨著第二MG 30旋轉(zhuǎn)，第一MG 20在與第二MG 30的旋轉(zhuǎn)相反的方向中旋轉(zhuǎn)。如圖2中所示，在其中第二MG 30在正方向中旋轉(zhuǎn)(Nm2>0)的情況下，第一MG 20在負方向中旋轉(zhuǎn)(Nm1<0)。第一MG轉(zhuǎn)速Nm1的絕對值隨著第二MG轉(zhuǎn)速Nm2(也就是，車速)增大而增大。

在其中發(fā)動機10在馬達行駛期間起動的情況下，ECU 200允許第一MG 20產(chǎn)生電力，并且允許從第一MG 20產(chǎn)生用于起動發(fā)動機10的再生轉(zhuǎn)矩。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne根據(jù)第一MG 20的再生轉(zhuǎn)矩(下文在一些情況下稱為“起動轉(zhuǎn)矩”)上升并且達到預定速度之后，ECU 200開始在發(fā)動機10上的點火控制。通過經(jīng)由點火控制的燃燒(所謂的初爆)完成發(fā)動機10的起動。

在發(fā)動機10的起動期間由第一MG 20產(chǎn)生的AC電力(下文稱為“起動發(fā)電電力”)被PCU 60轉(zhuǎn)換為DC電力，并且供給到電池70。在馬達行駛期間的第一MG轉(zhuǎn)速Nm1的絕對值隨著車速增大而增大，并且因而起動發(fā)電電力隨著車速增大而增大，并且高度可能超過電池可接受電力Win。

ECU 200根據(jù)電池可接受電力Win設定馬達行駛的上限車速Vmax，并且將“馬達行駛期間的車速超過上限車速Vmax”的條件設定為馬達行駛期間用于起動發(fā)動機10的第一條件(也就是說，從馬達行駛轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蟿恿π旭?。上限車速Vmax被設定為比起動發(fā)電電力達到電池可接受電力Win的車速低預定速度的值。因此，即使在車速超過上限車速Vmax的時間點執(zhí)行起動，起動發(fā)電電力也低于電池可接受電力Win。

在其中電池可接受電力Win下降的情況下，ECU 200響應于電池可接受電力Win的下降而降低上限車速Vmax。以這種方式，能夠在車速較低的狀態(tài)(其中起動發(fā)電電力較低的狀態(tài))下滿足上述第一條件(發(fā)動機10能夠容易起動)。

另外，ECU 200計算馬達行駛期間的電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α，并且將“電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和超過與電池可接受電力Win對應的閾值Pwin”的條件設定為在馬達行駛期間用于起動發(fā)動機10的第二條件。

在這里，“電池電力Pb”是如上所述實際輸入電池70并且從電池70輸出的電力，并且在電池70的放電期間被計算為正(+)，并且在電池70的充電期間被計算為負(-)。ECU 200基于監(jiān)視傳感器4的檢測結(jié)果計算電池電力Pb。

“起動發(fā)電電力的預測值α”是預測將在馬達行駛期間起動發(fā)動機10時由第一MG 20產(chǎn)生的電力。起動發(fā)電電力作用在其中對電池70充電的側(cè)上，并且因而預測值α為負(-)值。在實驗等中獲得的車速和起動發(fā)電電力之間的對應關(guān)系被預先存儲在ECU 200中，并且通過使用該對應關(guān)系計算與實際車速對應的起動發(fā)電電力的預測值α。因此，起動發(fā)電電力的預測值α為與車速對應的可變值，并且被計算成隨著車速增大而增大的值。

“閾值Pwin”是負(-)值，并且被設定為比電池可接受電力Win高預定值的值(其絕對值低預定值的值)。因此，即使在電池電力Pb和預測值α的總和超過閾值Pwin的時間點執(zhí)行起動，輸入電池70的電力也低于電池可接受電力Win。在該實施例中，“電池電力Pb和預測值α的總和超過閾值Pwin”意味著Pb+α<Pwin(也就是說，|Pb+α|>|Pwin|)。

ECU 200在其中在馬達行駛期間滿足上述第一條件和第二條件兩者的情況下啟動(起動)發(fā)動機10，并且在其中不滿足上述第一條件和第二條件中的至少一個條件的情況下維持其中發(fā)動機10停止的狀態(tài)。

換句話說，在馬達行駛期間，即使車速超過根據(jù)電池可接受電力Win設定的上限車速Vmax(即使?jié)M足第一條件)，在其中電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和也不超過與電池可接受電力Win對應的閾值Pwin的情況下(在不滿足第二條件的情況下)，ECU 200不起動發(fā)動機10，并且維持發(fā)動機10停止的狀態(tài)。

圖3是示出在馬達行駛期間由ECU 200執(zhí)行的處理的過程的流程圖。在馬達行駛期間以預定周期執(zhí)行并且重復這種流程圖。

在步驟(在下文中，“步驟”將被簡化為“S”)10中，ECU 200判定是否滿足上述第一條件，即車速是否超過根據(jù)電池可接受電力Win設定的上限車速Vmax。

在其中車速不超過上限車速Vmax的情況下(在S10中為否)，在S11中，ECU 200維持其中發(fā)動機10停止的狀態(tài)。

在其中車速超過上限車速Vmax的情況下(在S10中為是)，在S20中，ECU 200判定是否滿足上述第二條件，也就是說，當前電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和是否超過與電池可接受電力Win對應的閾值Pwin(是否Pb+α<Pwin)。

在其中電力Pb和預測值α的總和超過閾值Pwin(在S20中為是)的情況下，也就是說，在其中Pb+α<Pwin(|Pb+α|>|Pwin|)的情況下，在S21中，ECU 200起動并且起動發(fā)動機10。

在其中電力Pb和預測值α的總和未超過閾值Pwin(在S20中為否)的情況下，也就是說，在其中Pb+α>Pwin(|Pb+α|<|Pwin|)的情況下，ECU 200允許處理轉(zhuǎn)移至S11，并且維持其中發(fā)動機10停止的狀態(tài)。

圖4是示出在馬達行駛期間車速在加速器關(guān)閉(加速器開度＝0)的狀態(tài)下增大的情況下，發(fā)動機10和電池電力Pb的狀態(tài)變化的圖。其中由于下坡行駛的車輛的重量而發(fā)生加速(重力加速)的情況被假定為其中車速在加速器關(guān)閉狀態(tài)下增大的情況的示例。

在這種情況下，加速器為關(guān)閉，并且因而由第二MG 30執(zhí)行再生制動，并且以由第二MG 30產(chǎn)生的電力對電池70充電。因此，電池電力Pb為負(-)值，并且隨著車速增大而下降(絕對值增大)。

在圖4中所示的示例中，電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和在車速達到上限車速Vmax的時刻t1超過閾值Pwin(也就是說，Pb+α<Pwin)。因此，ECU 200在時刻t1迅速地在發(fā)動機10上執(zhí)行起動，并且起動發(fā)動機10。結(jié)果，即使在起動期間產(chǎn)生起動發(fā)電電力，也能夠抑制輸入電池70的電力超過電池可接受電力Win。

圖5是示出在馬達行駛期間車速在加速器打開(加速器開度>0)狀態(tài)下增大的情況下的發(fā)動機10和電池電力Pb的狀態(tài)改變的圖。

在其中在加速器打開狀態(tài)下執(zhí)行馬達行駛的狀況下，行駛使用第二MG30的動力，并且因而電力從電池70輸出至第二MG30。因此，電池電力Pb為正(+)值，并且隨著車速增大而增大(絕對值增大)。

在圖5中所示的示例中，在時刻t11，車速達到上限車速Vmax，但是由于電池70在放電中，電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和未超過閾值Pwin(也就是說，Pb+α>PWin)。換句話說，即使執(zhí)行起動，起動發(fā)電電力也被第二MG 30或者在放電目標處的其它電氣設備(例如諸如空調(diào)裝置的輔助機器)所消耗，并且因而預測超過電池可接受電力Win的電力不被輸入到電池70中。

即使在車速達到上限車速Vmax的時刻t11之后，在電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和未超過閾值Pwin的情況下(也就是說，在其中預測在起動期間輸入電池70中的電力不超過閾值Pwin的情況下)，根據(jù)該實施例的ECU 200也維持發(fā)動機10停止的狀態(tài)。以這種方式，能夠抑制發(fā)動機10在馬達行駛期間的不必要起動。

如上所述，根據(jù)該實施例的ECU 200基于在電池電力Pb和起動發(fā)電電力的預測值α的總和和與電池可接受電力Win對應的閾值Pwin之間的比較，判定是否在馬達行駛期間起動發(fā)動機10。換句話說，ECU200不僅基于起動發(fā)電電力的預測值α和電池可接受電力Win，而且也基于電池電力Pb，判定是否在馬達行駛期間起動發(fā)動機10。因此，能夠抑制發(fā)動機在馬達行駛期間的不必要的起動。

應注意，本文所公開的實施例在每一方面都是非限制的示例。本發(fā)明的范圍不是由以上描述而是由權(quán)利要求書闡明，并且本發(fā)明旨在包括具有與權(quán)利要求書相同意義和范圍的每個變型。