專利名稱：驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車，更詳細地說，涉及一種具有內(nèi)燃機和可將扭矩向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出的扭矩輸出裝置的驅(qū)動裝置及其控制方法和裝載有如此動力驅(qū)動裝置的汽車。
背景技術(shù)：
以往，作為這種驅(qū)動裝置，提出了一種具有內(nèi)燃機和可將制動扭矩向該內(nèi)燃機的曲軸輸出的發(fā)電機的裝置(例如，日本特開2001-193540號公報等)。在這種裝置中，在停止內(nèi)燃機時，通過將來自發(fā)電機的、與曲軸的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置相應的制動扭矩向曲軸輸出，將內(nèi)燃機的停止位置控制成處于目標范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
在如此裝置中，由于即使在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速處于較高的階段，也開始將停止位置處于目標范圍內(nèi)的控制，與內(nèi)燃機在慣性下旋轉(zhuǎn)后停止的場合相比，容易產(chǎn)生不適感。另外，在轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)下，即使控制內(nèi)燃機的停止位置，也很難高精度地進行，因此成為輸出過剩制動扭矩等的效率低的控制。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車的一個目的在于在停止內(nèi)燃機時，使得內(nèi)燃機在所希望的位置停止。另外，本發(fā)明的驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車的另一目的在于有效地進行內(nèi)燃機的停止位置的控制。此外，本發(fā)明的驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車的再一目的在于提高內(nèi)燃機的起動性能。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車為了實現(xiàn)上述目的的至少一個，采用了如下的技術(shù)方案。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置為一種具有內(nèi)燃機和可向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出扭矩的扭矩輸出裝置的驅(qū)動裝置，其中，具有檢測出所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置；計算所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計算裝置；具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令，并且由所述轉(zhuǎn)速計算裝置計算的轉(zhuǎn)速到達作為該內(nèi)燃機停止前的轉(zhuǎn)速而預先設定的停止前轉(zhuǎn)速時，在根據(jù)到達該停止前轉(zhuǎn)速時的該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，將下次起動時的最初壓縮行程作為基準，以該內(nèi)燃機只在比該基準相差規(guī)定角度的目標停止位置上停止的方式，設定從所述扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式的變動模式設定裝置；和在具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令時，運轉(zhuǎn)控制該內(nèi)燃機以停止該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置，以根據(jù)規(guī)定的要求輸出扭矩，直到由所述變動模式設定裝置設定變動模式為止，并在由所述變動模式設定裝置設定變動模式后，根據(jù)該設定的變動模式以輸出扭矩的方式驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置的運轉(zhuǎn)停止時控制裝置。
在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，在具有內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速到達停止前轉(zhuǎn)速時，根據(jù)此時的內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，設定從扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，以使內(nèi)燃機在目標停止位置停止，并且根據(jù)該設定的變動模式，驅(qū)動控制扭矩輸出裝置，以輸出扭矩。因此，通過基于轉(zhuǎn)速到達停止前轉(zhuǎn)速時的內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)位置，設定從扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，能夠?qū)?nèi)燃機控制成在目標停止位置停止。另外，由于從停止內(nèi)燃機前的時刻起，驅(qū)動控制扭矩輸出裝置，能夠更加有效地控制內(nèi)燃機的停止位置。此外，作為“停止前轉(zhuǎn)速”可以設定為在以內(nèi)燃機的壓縮行程期間的移動角度為基準的規(guī)定的移動角度的范圍內(nèi)，停止內(nèi)燃機時的轉(zhuǎn)速等。而“最初的壓縮行程”為內(nèi)燃機起動時的最初壓縮行程，在多缸內(nèi)燃機中，為不限于任意一個缸體中執(zhí)行最初的壓縮行程的缸中的壓縮行程，其包含活塞從下死點移行至上死點的行程的意思。
在如此本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，所述變動模式設定裝置可以為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時，所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置處于規(guī)定范圍內(nèi)時，設定標準的變動模式，在該輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置處于比該規(guī)定范圍向前的位置時，設定輸出扭矩的旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式，以與該標準的變動模式比較，抑制該輸出軸的旋轉(zhuǎn)，在該輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置比該規(guī)定范圍滯后的位置時，設定輸出扭矩的旋轉(zhuǎn)促進用變動模式，以與該標準的變動模式比較，促進該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的裝置。如此，能夠根據(jù)到達停止前轉(zhuǎn)速時的內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，設定標準的變動模式或旋轉(zhuǎn)抑制用的變動模式、旋轉(zhuǎn)促進用的變動模式。在該形式的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，所述旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式可以為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時，所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越處于比該規(guī)定范圍向前的位置時則越較大地抑制該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的傾向下、輸出扭矩的變動模式，所述旋轉(zhuǎn)促進用變動模式可以為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越處于比該規(guī)定范圍滯后的位置時，則越較大地促進該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的傾向下、輸出扭矩的變動模式。
在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，由所述變動模式設定裝置設定的變動模式可以為設定從到達所述停止前轉(zhuǎn)速時起的經(jīng)過時間與輸出的扭矩的關(guān)系的模式，或者，設定從到達所述停止前轉(zhuǎn)速之后的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置與輸出的扭矩的關(guān)系的模式。如此，能夠根據(jù)經(jīng)過時間或輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，以輸出扭矩的方式驅(qū)動控制扭矩輸出裝置。在以如此設定輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置與輸出的扭矩的關(guān)系來設定變動模式的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，所述旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式可以為以所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越接近所述目標停止位置則輸出的扭矩就越大的傾向設定的變動模式，或者，在所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置到達規(guī)定位置時，以輸出的扭矩基本為0值的方式設定的變動模式。在此，將內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置到達規(guī)定位置時輸出的扭矩基本設定為0值，是基于如下考慮的，即，通過作為規(guī)定位置設定為比目標停止位置向前的位置等，能夠防止直到很難在目標停止位置停止時為止輸出過剩扭矩。
此外，在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，所述目標停止位置可以為包含有在所述最初的壓縮行程前的壓縮行程中，活塞成為上死點的位置的規(guī)定范圍。如此，由于使目標停止位置成為遠離起動內(nèi)燃機時的最初的壓縮行程的位置，和無需在剛起動內(nèi)燃機后進行壓縮，從而能夠提高內(nèi)燃機的起動性能。
在如此本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，可以具有與所述內(nèi)燃機的輸出軸和驅(qū)動軸以及旋轉(zhuǎn)軸連接的3軸、相對該3軸中的任意2軸輸入和輸出動力時、將根據(jù)該輸入和輸出的動力確定的動力相對剩余的軸輸入和輸出的3軸式動力分配綜合機構(gòu)，所述扭矩輸出裝置為具有可將扭矩向所述旋轉(zhuǎn)軸輸出的第1電(動)機和可將扭矩向所述驅(qū)動軸輸出的第2電機的裝置。
另外，在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，所述扭矩輸出裝置可以為具有與所述內(nèi)燃機的輸出軸連接的第1轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接、相對該第1轉(zhuǎn)子可相對旋轉(zhuǎn)的第2轉(zhuǎn)子，通過電磁作用將該第1轉(zhuǎn)子相對該第2轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的成對轉(zhuǎn)子電機，和可將扭矩向所述驅(qū)動軸輸出的驅(qū)動軸用電機的裝置。
本發(fā)明的汽車為，裝載有上述任一形式的驅(qū)動裝置的汽車，其中，該驅(qū)動裝置基本上為，具有內(nèi)燃機和可向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出扭矩的扭矩輸出裝置的驅(qū)動裝置，其中，具有檢測出所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置；計算所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計算裝置；具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令，并且由所述轉(zhuǎn)速計算裝置計算的轉(zhuǎn)速到達作為該內(nèi)燃機停止前的轉(zhuǎn)速而預先設定的停止前轉(zhuǎn)速時，在根據(jù)到達該停止前轉(zhuǎn)速時的、該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，將下次起動時的最初壓縮行程作為基準，以該內(nèi)燃機只在比該基準相差規(guī)定角度的目標停止位置上停止的方式，設定從所述扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式的變動模式設定裝置；和在具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令時，運轉(zhuǎn)控制該內(nèi)燃機以停止該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置，以根據(jù)規(guī)定的要求輸出扭矩，直到由所述變動模式設定裝置設定變動模式為止，并在由所述變動模式設定裝置設定變動模式后，以根據(jù)該設定的變動模式輸出扭矩的方式驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置的運轉(zhuǎn)停止時控制裝置。
在該本發(fā)明的汽車中，由于裝載了上述的任一種形式的本發(fā)明的驅(qū)動裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)與本發(fā)明的驅(qū)動裝置實現(xiàn)的效果、例如通過基于轉(zhuǎn)速到達停止前轉(zhuǎn)速時的內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)位置，設定從扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，能夠?qū)?nèi)燃機控制成在目標停止位置停止的效果，或者，能夠更加有效地控制內(nèi)燃機的停止位置的效果，或者能夠提高內(nèi)燃機的起動性能的效果等同樣的效果。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置的控制方法為一種具有內(nèi)燃機、可向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出扭矩的扭矩輸出裝置、和檢測出所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置的驅(qū)動裝置的控制方法，其中，(a)計算所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速，(b)具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令，并且由所述步驟(a)計算的轉(zhuǎn)速到達作為該內(nèi)燃機停止前的轉(zhuǎn)速而預先設定的停止前轉(zhuǎn)速時，設定從所述扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，以根據(jù)在到達該停止前轉(zhuǎn)速時的、該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，將下次起動時的最初壓縮行程作為基準，將該內(nèi)燃機只在比該基準相差規(guī)定角度的目標停止位置上停止，(c)在具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令時，運轉(zhuǎn)控制該內(nèi)燃機以停止該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置，以根據(jù)規(guī)定的要求輸出扭矩，直到由所述步驟(b)設定變動模式為止，并在由所述步驟(b)設定變動模式后，以根據(jù)該設定的變動模式輸出扭矩的方式驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置。
在本發(fā)明的驅(qū)動裝置的控制方法中，在具有內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速到達停止前轉(zhuǎn)速時，根據(jù)此時的內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，設定從扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，以使內(nèi)燃機在目標停止位置停止，并且根據(jù)該設定的變動模式，驅(qū)動控制扭矩輸出裝置，以輸出扭矩。因此，通過基于轉(zhuǎn)速到達停止前轉(zhuǎn)速時的內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)位置，設定從扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，能夠?qū)?nèi)燃機控制成在目標停止位置停止。另外，由于從停止內(nèi)燃機前的時刻起驅(qū)動控制扭矩輸出裝置，能夠更加有效地控制內(nèi)燃機的停止位置。此外，“最初的壓縮行程”為內(nèi)燃機起動時的最初壓縮行程，在多缸內(nèi)燃機中，為不限于任意一個缸體中執(zhí)行最初的壓縮行程的缸中的壓縮行程，其包含活塞從下死點過渡(移行)為上死點的行程的意思。


圖1為示意地示出本發(fā)明一實施例的混合動力汽車20的構(gòu)成的構(gòu)成圖；圖2為示出實施例的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的電機運轉(zhuǎn)時控制例程的一例的流程圖；圖3為示出要求扭矩設定用圖表的一例的說明圖；圖4為示出實施例的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的電機MG1扭矩設定處理例程的一例的流程圖；圖5為示出電機MG1的基本扭矩Tmbase與發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系的一例的說明圖；圖6為模式化地示出基于曲軸轉(zhuǎn)角(曲柄角)θ的變動模式概念的說明圖；圖7為示出模式2時的補正扭矩設定圖表的一例的說明圖；圖8為示出模式3時的補正扭矩設定圖表的一例的說明圖；圖9為示出用于力學說明動力分配綜合機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素的共線圖的一例的說明圖；圖10為示意地示出變形例的混合動力汽車120的構(gòu)成的構(gòu)成圖；圖11為示意地示出變形例的混合動力汽車220的構(gòu)成的構(gòu)成圖。
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明的具體實施方式
用實施例進行說明。圖1為示意地示出裝載有本發(fā)明一實施例的驅(qū)動裝置的混合動力汽車20的構(gòu)成的構(gòu)成圖。實施例的混合動力汽車20正如圖示，具有發(fā)動機22，通過減振器28而與作為發(fā)動機22的輸出軸的曲軸26連接的3軸式的動力分配綜合機構(gòu)30，與動力分配綜合機構(gòu)30連接的可發(fā)電的電機MG1，在與動力分配綜合機構(gòu)30連接的、作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a上安裝的減速齒輪35，與減速齒輪35連接的電機MG2，和控制整個驅(qū)動裝置的混合動力用電子控制單元70。
發(fā)動機22為通過汽油或輕油等的碳氫化合物類燃料輸出動力的內(nèi)燃機，通過輸入從檢測出發(fā)動機22運轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器來的信號的發(fā)動機用電子控制單元(以下稱作發(fā)動機ECU)24，接受燃料噴射控制或點火控制、吸入空氣量調(diào)節(jié)控制等的運轉(zhuǎn)控制。作為檢測出發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器例如可以為，檢測出曲軸26的曲軸轉(zhuǎn)角θ的曲軸位置傳感器23或檢測出發(fā)動機22的冷卻水的溫度(冷卻水溫)的未圖示的水溫傳感器等。發(fā)動機ECU24與混合動力用電子控制單元70通信連通，通過來自混合動力用電子控制單元70的控制信號，運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22，同時，根據(jù)需要向混合動力用電子控制單元70輸出與發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
動力分配綜合機構(gòu)30具有外齒齒輪的太陽齒輪31、與該太陽齒輪31同軸設置的內(nèi)齒齒輪的齒圈32、與太陽齒輪31嚙合的同時與齒圈32嚙合的多個小齒輪33、和將多個小齒輪33保持可自由地自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)的行星齒輪架34，太陽齒輪31和齒圈32以及行星齒輪架34作為旋轉(zhuǎn)要素而構(gòu)成進行差動作用的行星齒輪裝置。動力分配綜合機構(gòu)30為行星齒輪架34與發(fā)動機22的曲軸26連接，太陽齒輪31與電機MG1連接，減速齒輪35通過齒圈軸32a而與齒圈32連接，電機MG1作為發(fā)電機發(fā)揮功能時，從行星齒輪架34輸入的、來自發(fā)動機22的動力根據(jù)其齒輪比分配于太陽齒輪31側(cè)和齒圈32側(cè)，而在電機MG1作為電機發(fā)揮功能時，從行星齒輪架34輸入的、來自發(fā)動機22的動力和從太陽齒輪31輸入的、來自電機MG1的動力綜合后向齒圈32側(cè)輸出。向齒圈32輸出的動力從齒圈軸32a開始、通過齒輪(傳動)機構(gòu)60和差動齒輪62，最終向車輛的驅(qū)動輪63a、63b輸出。
電機MG1和電機MG2任意一個具有可作為發(fā)電機驅(qū)動并可作為電機驅(qū)動的公知的同步發(fā)電電機的結(jié)構(gòu)，通過逆變器41、42與蓄電池50進行電力的交換。將逆變器41、42與蓄電池50連接的電力線54由各逆變器41、42共用的正極母線和負極母線構(gòu)成，電機MG1、MG2之一發(fā)電的電力能夠由另一電機消耗。因此，蓄電池50根據(jù)電機MG1、MG2任意一個發(fā)生的電力或電力不足而充放電。另外，如通過電機MG1、MG2獲取電力收支的平衡，則蓄電池50就不進行充放電。電機MG1、MG2每一個均由電機用電子控制單元(以下稱作電機ECU)40驅(qū)動控制。向電機ECU40輸入驅(qū)動控制電機MG1、MG2用的必要信號，例如從檢測出電機MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置用的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器43、44來的信號或者輸入由未圖示的電流傳感器檢測出的、施加到電機MG1、MG2上的相電流等，由電機ECU40向逆變器41、42輸出開關(guān)控制信號。電機ECU40與混合動力用電子控制單元70通信連通，根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號驅(qū)動控制電機MG1、MG2的同時，根據(jù)需要將與電機MG1、MG2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)向混合動力用電子控制單元70輸出。
蓄電池50由蓄電池用電子控制單元(以下稱作蓄電池ECU)52管理。管理蓄電池50的必要信號，例如從設置于蓄電池50的端子間的、未圖示的電壓傳感器來的端子間電壓，從在與蓄電池50的輸出端子連接的電力線54上安裝的、未圖示的電流傳感器來的充放電電流，從安裝到蓄電池50上的溫度傳感器51來的電池溫度Tb等向蓄電池ECU52輸入，根據(jù)需要，與蓄電池50的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信傳遞向混合動力用電子控制單元70輸出。另外，在蓄電池ECU52中，為了管理蓄電池50，也可基于由電流傳感器檢測出的充放電電流的積算值，計算剩余容量(SOC)。
混合動力用電子控制單元70由以CPU72為中心的微處理器構(gòu)成，除了CPU72，還具有記憶處理程序的ROM74，暫時記憶數(shù)據(jù)的RAM76，未圖示的輸入和輸出端口和通信端口。來自點火開關(guān)80的點火信號，從檢測出變速桿81的操作位置的變速位置傳感器82來的變速位置SP，從檢測出加速踏板83的踩下量的加速踏板位置傳感器84來的加速踏板開度(行程)Acc，從檢測出制動踏板85的踩下量的制動踏板位置傳感器86來的制動踏板位置BP，來自車速傳感器88的車速V等通過輸入端口向混合動力用電子控制單元70輸入?；旌蟿恿τ秒娮涌刂茊卧?0正如前述，通過通信端口與發(fā)動機ECU24或電機ECU40、蓄電池ECU52連接，與發(fā)動機ECU24或電機ECU40、蓄電池ECU52交換各種控制信號或數(shù)據(jù)。
實施例的混合動力汽車20基于與駕駛員對加速踏板83的踩下量相對應的加速踏板開度Acc和車速V，計算應當向作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩，運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22和電機MG1以及電機MG2，以將與該要求扭矩相對應的要求動力向齒圈軸32a輸出。作為發(fā)動機22和電機MG1以及電機MG2的運轉(zhuǎn)控制，具有以與要求動力相稱的動力從發(fā)動機22輸出的方式運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22的同時，以從發(fā)動機22輸出的動力的全部通過動力分配綜合機構(gòu)30與電機MG1和電機MG2進行扭矩變換而向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動控制電機MG1和電機MG2的扭矩變換運轉(zhuǎn)模式；或以與要求動力與蓄電池50的充放電所需要的電力之和相稱的動力從發(fā)動機22輸出的方式運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22的同時，以隨著蓄電池50的充放電，隨著從發(fā)動機22輸出的動力的全部或其一部分通過動力分配綜合機構(gòu)30與電機MG1和電機MG2所致的扭矩變換，將要求動力向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動控制電機MG1和電機MG2的充放電運轉(zhuǎn)模式；以停止發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)，將與來自電機MG2的要求動力相稱的動力向齒圈軸32a輸出的方式運轉(zhuǎn)控制的電機運轉(zhuǎn)模式等。
在如此結(jié)構(gòu)的本實施例的混合動力汽車20中，作為驅(qū)動裝置，相當于除了齒輪裝置60、差動齒輪62和驅(qū)動軸63a、63b外的結(jié)構(gòu)。
下面，對如此構(gòu)成的實施例的混合動力汽車20的動作、特別是停止發(fā)動機22運轉(zhuǎn)時的動作進行說明。圖2為示出由混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的電機運轉(zhuǎn)時控制例程的一例的流程圖。該例程為，作為運轉(zhuǎn)模式選擇電機運轉(zhuǎn)模式，在具有(產(chǎn)生)發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)停止的指令時，該例程每一規(guī)定的時間(例如每隔8msec)反復地執(zhí)行。另外，與該電機運轉(zhuǎn)時控制例程進行的處理的開始同時地，由發(fā)動機ECU24執(zhí)行發(fā)動機22中的燃料噴射的停止等。
執(zhí)行電機運轉(zhuǎn)時控制例程時，混合動力用電子控制單元70的CPU72，首先，進行對來自加速踏板位置傳感器84的加速踏板開度Acc或來自車速傳感器88的車速V等的控制所需要的數(shù)據(jù)加以輸入的處理(步驟S100)。
然后，設定作為根據(jù)輸入的加速踏板開度Acc和車速V的車輛要求的扭矩而應向與驅(qū)動輪63a、63b連接的、作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩Tr*(步驟S110)。要求扭矩Tr*在實施例中，以預先設定加速踏板開度Acc、車速V和要求扭矩Tr*的關(guān)系，作為要求扭矩設定用圖表記憶于ROM74中，給予加速踏板開度Acc和車速V時，可導出和設定與記憶的圖表相對應的要求扭矩Tr*。圖3示出要求扭矩設定用圖表的一例。
接著，設定電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S120)?，F(xiàn)對由發(fā)動機ECU24進行發(fā)動機22中燃料噴射的停止起到停止發(fā)動機22運轉(zhuǎn)的期間加以考慮。在該期間內(nèi)，作為設定電機MG1的扭矩指令Tm1*的處理，執(zhí)行圖4所例示的MG1扭矩設定處理例程。以下，中斷對電機運轉(zhuǎn)時控制例程的說明，而是對MG1扭矩設定處理例程進行說明。
在MG1扭矩設定處理例程中，首先，執(zhí)行輸入發(fā)動機22的曲軸轉(zhuǎn)角θ與轉(zhuǎn)速Ne的處理(步驟S200)。在此，發(fā)動機22的曲軸轉(zhuǎn)角θ與轉(zhuǎn)速Ne為通過由發(fā)動機ECU24經(jīng)通信傳遞輸入的、由曲柄位置傳感器23檢測出的曲軸轉(zhuǎn)角θ和基于該曲軸轉(zhuǎn)角θ計算的轉(zhuǎn)速Ne。
之后，在發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne沒有達到停止前的轉(zhuǎn)速Nestp時，設定基本扭矩Tmbase作為電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S210，S220)，結(jié)束該MG1扭矩設定處理例程。在此，停止前轉(zhuǎn)速Nestp作為停止發(fā)動機22前的轉(zhuǎn)速預先設定，在本實施例中，通常，以轉(zhuǎn)動發(fā)動機22的壓縮行程(沖程)間的角度(例如4缸發(fā)動機時為180℃A等)并停止的方式，通過實驗等求出并預先設定發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速(例如，300rpm等)。另外，基本扭矩Tmbase作為從電機MG1輸出的扭矩加以設定，以平穩(wěn)地減少發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速的同時，在發(fā)動機22停止后保持活塞。圖5示出基本扭矩Tmbase與發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系一例的說明圖。正如圖示，基本扭矩Tmbase設定為直到發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp、設定成抑制發(fā)動機22旋轉(zhuǎn)的制動扭矩，在轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp的時間點，轉(zhuǎn)換為保持活塞的扭矩。
另外，輸入的發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時，根據(jù)此時的曲軸轉(zhuǎn)角θ設定電機MG1的扭矩指令Tm1*的變動模式(步驟S230)。圖6為模式化地示出基于曲軸轉(zhuǎn)角θ的變動模式的概念的說明圖。扭矩指令Tm1*的變動模式在本實施例中，正如圖示，作為模式1～3的3種模式。模式1為根據(jù)前述的基本扭矩Tmbase，驅(qū)動電機MG1、停止發(fā)動機22時，預測發(fā)動機22在目標停止位置(例如，從上死點-40℃A到上死點+20℃A等)上停止的場合，在本實施例中，以到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時的曲軸轉(zhuǎn)角θ處于從上死點-40℃A到上死點+60℃A的范圍內(nèi)時作為對象。模式2為根據(jù)基本扭矩Tmbase，驅(qū)動電機MG1、停止發(fā)動機22時，預測發(fā)動機22在超過目標停止位置的位置上停止的場合，在本實施例中，以曲軸轉(zhuǎn)角θ處于從上死點+60℃A到上死點+110℃A(-70℃A)的范圍內(nèi)時作為對象。模式3為根據(jù)基本扭矩Tmbase，驅(qū)動電機MG1、停止發(fā)動機22時，預測發(fā)動機22在沒有到達目標停止位置的位置上停止的場合，在本實施例中，以曲軸轉(zhuǎn)角θ處于從上死點-70℃A到上死點-40℃A的范圍內(nèi)時作為對象。另外，該變動模式的設定只是初次(發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp后的1次)進行，一旦設定變動模式后，反復執(zhí)行本例程時，跳過而進行到后述的步驟S240的處理。
如此設定變動模式后，與設定的變動模式相應地設定補正基本扭矩Tmbase后的扭矩作為電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S240)，結(jié)束該MG1扭矩設定處理例程。變動模式為模式1時，如根據(jù)基本扭矩Tmbase驅(qū)動電機MG1，則由于預測發(fā)動機22在目標停止位置上停止，可將基本扭矩Tmbase直接設定為扭矩指令Tm1*。
變動模式為模式2時，即使根據(jù)基本扭矩Tmbase驅(qū)動電機MG1，由于預測到發(fā)動機22超過目標停止位置，從而要補正基本扭矩Tmbase，以抑制發(fā)動機22的旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，補正基本扭矩Tmbase的補正扭矩與曲軸轉(zhuǎn)角θ的關(guān)系，通過實驗等預先確定，并作為補正扭矩設定圖表記憶于ROM74等中，使用該補正扭矩設定圖表來補正基本扭矩Tmbase。圖7為示出變動模式為模式2時的補正扭矩設定圖表的一例的說明圖。正如圖示，將制動扭矩設定成發(fā)動機22越遠離上死點則越大。在此，曲軸轉(zhuǎn)角θ處于上死點前的位置時，將制動扭矩設定得較小，這是基于在壓縮行程的途中，一旦輸出較大的制動扭矩，則會發(fā)生活塞返回的可能性的緣故。另外，曲軸轉(zhuǎn)角θ處于超過上死點+60℃A的位置時，將補正扭矩設定為0值，這是因為，直到很難在目標停止位置停止情況前，可防止制動扭矩等強迫輸出和發(fā)生不適感的緣故。
變動模式為模式3時，即使根據(jù)基本扭矩Tmbase驅(qū)動電機MG1，由于預測到發(fā)動機22不到達目標停止位置，從而要補正基本扭矩Tmbase，以促進發(fā)動機22的旋轉(zhuǎn)。圖8為示出變動模式為模式3時的補正扭矩設定圖表的一例的說明圖。與圖7比較可知，在模式3時的補正扭矩設定圖表中，設定成，在接近目標停止位置(例如直到上死點-50℃A)前，用輔助發(fā)動機22旋轉(zhuǎn)的方向的扭矩補正基本扭矩Tmbase。
返回圖2的電機運轉(zhuǎn)時控制例程的說明。通過MG1扭矩設定處理例程設定電機MG1的扭矩指令Tm1*后，使用要求扭矩Tr*和扭矩指令Tm1*以及動力分配綜合機構(gòu)30的齒輪比ρ，由下式(1)計算作為應當從電機MG2輸出的扭矩的扭矩指令Tm2*(步驟S130)。該式(1)為相對動力分配綜合機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素的力學關(guān)系式。圖9示出動力分配綜合機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)要素中的轉(zhuǎn)速與扭矩的力學關(guān)系的共線圖。圖中，左邊的S軸表示為電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1的太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速，C軸表示為發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne的行星齒輪架34的轉(zhuǎn)速，R軸表示為電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2乘以減速齒輪35的齒輪比Gr的齒圈32的轉(zhuǎn)速Nr。正如圖示，作為向齒圈軸32a輸出的要求扭矩Tr*，可以是將作為相對于從電機MG1輸出的扭矩的反力的扭矩(Tm1*/ρ)與要求扭矩Tr*之和的扭矩從電機MG2輸出。由此，從電機MG1輸出的扭矩作用于發(fā)動機22的曲軸26上的同時，可將要求扭矩Tr*向作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出。
Tm2*＝{Tr*+Tm1*/ρ}/Gr...(1)然后，將設定的電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*向電機ECU40傳送(步驟S140)，結(jié)束本電機運轉(zhuǎn)時控制例程。接受扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機ECU40進行逆變器41、42的開關(guān)元件的開關(guān)控制，以在扭矩指令Tm1*下驅(qū)動電機MG1，同時，在扭矩指令Tm2*下驅(qū)動電機MG2。
根據(jù)上述實施例的混合動力汽車20，通過在停止發(fā)動機22運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時，根據(jù)此時的曲軸轉(zhuǎn)角θ設定電機MG1的扭矩指令Tm1*的變動模式，隨著該設定的變動模式，補正電機MG1的扭矩指令Tm1*的基本扭矩Tmbase，能夠?qū)l(fā)動機22停止在處于目標停止位置的壓縮行程的上死點附近。結(jié)果，由于在接下來的起動發(fā)動機22時使發(fā)動機22停止在遠離最初的壓縮行程的位置和無需起動后的壓縮，從而能夠提高發(fā)動機22的起動性。另外，由于在發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時，開始基本扭矩Tmbase的補正，能夠更有效地進行發(fā)動機22的停止位置的控制。
在實施例的混合動力汽車20中，是在變動模式為模式1時，基本扭矩Tmbase直接設定為扭矩指令Tm1*的，但由于考慮到發(fā)動機22的固體偏差(バラツキ)等，不必限于在目標停止位置上停止，例如，即使在變動模式為模式1時，也可使用圖8所例示的模式3時的補正扭矩設定圖表補正基本扭矩Tmbase，來設定扭矩指令Tm1*。
在實施例的混合動力汽車20中，扭矩指令Tm1*的變動模式為模式1～3這3種模式，但不用說，變動模式并不限于這3種模式。即，可以根據(jù)到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時的發(fā)動機22的曲軸轉(zhuǎn)角設定，將發(fā)動機22停止在目標停止位置上的變動模式，例如，將變動模式設定為以越超過標準的曲軸轉(zhuǎn)角θ(在本實施例中，為模式1時的曲軸轉(zhuǎn)角θ)處則制動扭矩越大的方式下(以該制動扭矩)補正基本扭矩Tmbase，也可將變動模式設定為以越滯后于標準的曲軸轉(zhuǎn)角θ處則輔助扭矩越大的方式下(以該輔助扭矩)補正基本扭矩Tmbase。
在實施例的混合動力汽車20中，補正扭矩設定圖表是相應于曲軸轉(zhuǎn)角θ來設定補正扭矩的大小的，但可不相應于曲軸轉(zhuǎn)角θ來設定，例如，可以相應于經(jīng)過時間來設定補正扭矩的大小，也可與曲軸轉(zhuǎn)角θ無關(guān)地將補正扭矩作為固定值。
在實施例的混合動力汽車20中，設定補正基本扭矩Tmbase后的扭矩作為電機MG1的扭矩指令Tm1*，但可以不補正基本扭矩Tmbase，即使直接設定扭矩指令Tm1*也無妨。
在實施例的混合動力汽車20中，作為補正扭矩設定圖表，例示了圖7和圖8的圖表，但不用說并不限于例示的圖表。即，例如，在模式2時的圖表中，可以將超過目標停止位置時的補正扭矩不設定為0值。
在實施例的混合動力汽車20中，是由減速齒輪35將電機MG2的動力變速后向齒圈軸32a輸出的，但也可如圖10的變形例的混合動力汽車120所例示的，也可將電機MG2的動力同與連接齒圈軸32a的車軸(與驅(qū)動輪63a、63b連接的車軸)不同的車軸(圖10中與車輪64a、64b連接的車軸)連接。
在實施例的混合動力汽車20中，是將發(fā)動機22的動力通過動力分配綜合機構(gòu)30向與驅(qū)動輪63a、63b連接的、作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的，但也可如圖11的變形例的混合動力汽車220所例示的，可包括具有與發(fā)動機22的曲軸26連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子232和與將動力向驅(qū)動輪63a、63b輸出的驅(qū)動軸連接的外轉(zhuǎn)子234，將發(fā)動機22的動力的一部分向驅(qū)動軸傳遞的同時、將剩余的動力變換為電力的成對轉(zhuǎn)子電機230。
在實施例的混合動力汽車20中，是一種將發(fā)動機22的動力通過動力分配綜合機構(gòu)30向作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的并聯(lián)(パラレル)型的混合動力汽車，但也可適用于所謂的串聯(lián)型的混合動力汽車。另外，也可適用于頻繁地進行發(fā)動機的運轉(zhuǎn)/停止的、帶有空轉(zhuǎn)停止功能的車輛。此外，如果是扭矩可向發(fā)動機等的內(nèi)燃機輸出軸輸出裝置的車輛，即使適用于其他各種車輛也無妨。
以上，用實施例對本發(fā)明的實施形態(tài)進行了說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例，不用說，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可采用各種形態(tài)實施。
權(quán)利要求
1.一種具有內(nèi)燃機和可向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出扭矩的扭矩輸出裝置的驅(qū)動裝置，其特征在于，具有檢測出所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置；計算所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計算裝置；具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令、并且由所述轉(zhuǎn)速計算裝置計算的轉(zhuǎn)速到達作為該內(nèi)燃機停止前的轉(zhuǎn)速而預先設定的停止前轉(zhuǎn)速時，根據(jù)到達該停止前轉(zhuǎn)速時的該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，將下次起動時的最初壓縮行程作為基準，以該內(nèi)燃機只在比該基準相差規(guī)定角度的目標停止位置上停止的方式，設定從所述扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式的變動模式設定裝置；和在具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令時，運轉(zhuǎn)控制該內(nèi)燃機以停止該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置，以根據(jù)規(guī)定的要求輸出扭矩，直到由所述變動模式設定裝置設定變動模式為止，并在由所述變動模式設定裝置設定變動模式后，根據(jù)該設定的變動模式以輸出扭矩的方式驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置的運轉(zhuǎn)停止時控制裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述變動模式設定裝置為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時，所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置處于規(guī)定范圍內(nèi)時，設定標準的變動模式，在該輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置處于比該規(guī)定范圍向前的位置時，設定輸出扭矩的旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式，以與該標準的變動模式比較，抑制該輸出軸的旋轉(zhuǎn)，在該輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置比該規(guī)定范圍滯后的位置時，設定輸出扭矩的旋轉(zhuǎn)促進用變動模式，以與該標準的變動模式比較，促進該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的裝置。
3.按照權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時，所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越處于比該規(guī)定范圍向前的位置時則越較大地抑制該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的傾向下、輸出扭矩的變動模式，所述旋轉(zhuǎn)促進用變動模式為在到達所述停止前轉(zhuǎn)速時該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越處于比該規(guī)定范圍滯后的位置時，則越較大地促進該輸出軸的旋轉(zhuǎn)的傾向下、輸出扭矩的變動模式。
4.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，由所述變動模式設定裝置設定的變動模式為設定從到達所述停止前轉(zhuǎn)速時起的經(jīng)過時間與輸出的扭矩的關(guān)系的模式。
5.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，由所述變動模式設定裝置設定的變動模式為設定從到達所述停止前轉(zhuǎn)速之后的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置與輸出的扭矩的關(guān)系的模式。
6.按照權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，由所述變動模式設定裝置設定的變動模式為設定從到達所述停止前轉(zhuǎn)速之后的所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置與輸出的扭矩的關(guān)系的模式，所述旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式為以所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置越接近所述目標停止位置則輸出的扭矩就越大的傾向設定的變動模式。
7.按照權(quán)利要求6所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)抑制用變動模式為在所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置到達規(guī)定位置時，以輸出的扭矩基本為0值的方式設定的變動模式。
8.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述目標停止位置為包含有在所述最初的壓縮行程前的壓縮行程中活塞成為上死點的位置的規(guī)定范圍。
9.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述停止前轉(zhuǎn)速為在以所述內(nèi)燃機的壓縮行程間的移動角度為基準的規(guī)定的移動角度的范圍內(nèi)，設定成停止該內(nèi)燃機時的轉(zhuǎn)速。
10.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，具有與所述內(nèi)燃機的輸出軸和驅(qū)動軸以及旋轉(zhuǎn)軸連接的3軸、在相對該3軸中的任意2軸輸入和輸出動力時、將根據(jù)該輸入和輸出的動力確定的動力相對剩余的軸輸入和輸出的3軸式動力分配綜合機構(gòu)，所述扭矩輸出裝置為具有可將扭矩向所述旋轉(zhuǎn)軸輸出的第1電機和可將扭矩向所述驅(qū)動軸輸出的第2電機的裝置。
11.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述扭矩輸出裝置為具有與所述內(nèi)燃機的輸出軸連接的第1轉(zhuǎn)子和與驅(qū)動軸連接、相對該第1轉(zhuǎn)子可相對旋轉(zhuǎn)的第2轉(zhuǎn)子，通過電磁作用將該第1轉(zhuǎn)子相對該第2轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的成對轉(zhuǎn)子電機，和可將扭矩向所述驅(qū)動軸輸出的驅(qū)動軸用電機的裝置。
12.一種裝載有權(quán)利要求1～11中任一項所述的驅(qū)動裝置的汽車。
13.一種具有內(nèi)燃機、可向該內(nèi)燃機的輸出軸輸出扭矩的扭矩輸出裝置、和檢測出所述內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置的驅(qū)動裝置的控制方法，其特征在于，(a)計算所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速，(b)具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令，并且由所述步驟(a)計算的轉(zhuǎn)速到達作為該內(nèi)燃機停止前的轉(zhuǎn)速而預先設定的停止前轉(zhuǎn)速時，根據(jù)在到達該停止前轉(zhuǎn)速時的、該內(nèi)燃機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置，將下次起動時的最初壓縮行程作為基準，以該內(nèi)燃機只在比該基準相差規(guī)定角度的目標停止位置上停止的方式，設定從所述扭矩輸出裝置輸出的扭矩的變動模式，(c)在具有所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)停止的指令時，運轉(zhuǎn)控制該內(nèi)燃機以停止該內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置，以根據(jù)規(guī)定的要求輸出扭矩，直到由所述步驟(b)設定變動模式為止，并在由所述步驟(b)設定變動模式后，根據(jù)該設定的變動模式以輸出扭矩的方式驅(qū)動控制所述扭矩輸出裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置及其控制方法和汽車。本發(fā)明的目的在于更有效地進行內(nèi)燃機的停止位置的控制。在停止發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne到達停止前轉(zhuǎn)速Nestp時的曲軸轉(zhuǎn)角θ，設定電機MG1的扭矩指令Tm文檔編號F02D45/00GK1773095SQ20041009040
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者上條祐輔 申請人:豐田自動車株式會社