УСТРОЙСТВО ПРИВЕДЕНИЯ В ДВИЖЕНИЕ НАГРУЗКИ, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ЕГО, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПРИВЕДЕНИЯ В ДВИЖЕНИЕ НАГРУЗКИ Российский патент 2010 года по МПК B60W10/26 B60L11/08 F02N11/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству приведения в движение нагрузки, транспортному средству, включающему в себя устройство приведения в движение нагрузки, и к способу управления для устройства приведения в движение нагрузки. В частности, настоящее изобретение относится к управлению для устройства приведения в движение нагрузки, которое приводит в движение вращающуюся электрическую машину, которая может запускать двигатель внутреннего сгорания.

Уровень техники

В японском открыто выложенном патенте 2005-237149 раскрыто устройство электропитания для транспортного средства. Это устройство электропитания для транспортного средства включает в себя аккумуляторную батарею, повышающий преобразователь и узел стартера для запуска двигателя. Аккумуляторная батарея, повышающий преобразователь и узел стартера подключены к линии электропитания, по которой подается напряжение питания к электрической нагрузке.

Когда повышающий преобразователь неактивен, в линию электропитания поступает выходное напряжение аккумуляторной батареи. Когда повышающий преобразователь активен, в линию электропитания поступает напряжение, повышенное повышающим преобразователем. Повышающий преобразователь работает периодически в соответствии с периодом работы узла стартера. В частности, напряжение, подаваемое на узел стартера, повышается повышающим преобразователем в этом устройстве электропитания для транспортного средства при запуске двигателя с помощью узла стартера.

При работе повышающего преобразователя потери на повышающем преобразователе, а также потери на инверторе, предназначенном для приведения в движение двигателя стартера, возрастают. Поэтому в случае очень низких температур, таких, что выходная мощность аккумуляторной батареи значительно снижается, и сопротивление проворачивания вала двигателя возрастает, например, мощность для приведения в движение двигателя стартера во время запуска двигателя может быть настолько низкой, что запуск двигателя станет невозможен.

Сущность изобретения

Ввиду вышесказанного задачей настоящего изобретения является обеспечение устройством приведения в движение нагрузки, включающим в себя повышающее устройство, способного снизить потери мощности для гарантирования мощности запуска двигателя, и транспортным средством, включающим в себя устройство приведения в движение нагрузки.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способом управления для устройства приведения в движение нагрузки, включающего в себя повышающее устройство, способное снизить потери мощности для гарантирования мощности запуска двигателя.

Согласно настоящему изобретению устройство приведения в движение нагрузки, способное приводить в движение вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, включает в себя устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство, устройство приведения в движение и устройство управления. Повышающее устройство выполнено с возможностью повышать напряжение от устройства аккумулирования энергии. Устройство приведения в движение принимает выходное напряжение от повышающего устройства для приведения в движение вращающейся электрической машины. Устройство управления управляет повышающим устройством. Устройство управления управляет повышающим устройством так, чтобы скорость повышения напряжения повышающим устройством ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда вращающаяся электрическая машина приводиться в движение для запуска двигателя внутреннего сгорания.

Предпочтительно заданное значение определяется так, чтобы выходное напряжение повышающего устройства было, по существу, равно напряжению от устройства аккумулирования энергии.

Кроме того, устройство управления предпочтительно останавливает повышающее устройство, когда двигатель внутреннего сгорания запускается.

Предпочтительно устройство управления управляет повышающим устройством так, чтобы скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда выходная мощность устройства аккумулирования энергии ниже порогового значения.

Более предпочтительно пороговое значение определяется на основании мощности, необходимой для запуска двигателя внутреннего сгорания вращающейся электрической машиной.

Предпочтительно устройство управления управляет повышающим устройством так, чтобы скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда температура устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры.

Кроме того, устройство управления предпочтительно управляет повышающим устройством так, чтобы скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда температура двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры.

Предпочтительно устройство аккумулирования энергии выполнено в виде литий-ионной аккумуляторной батареи.

Согласно настоящему изобретению транспортное средство включает в себя двигатель внутреннего сгорания, вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, и устройство приведения в движение нагрузки, представленное выше, способное приводить в движение вращающуюся электрическую машину.

Дополнительно согласно настоящему изобретению способ управления для устройства приведения в движение нагрузки ориентирован на способ управления для устройства приведения в движение нагрузки, способный приводить в движение вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Устройство приведения в движение нагрузки включает в себя устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство и устройство приведения в движение. Повышающее устройство выполнено с возможностью повышения напряжения от устройства аккумулирования энергии. Устройство приведения в движение принимает выходное напряжение от повышающего устройства для приведения в движение вращающейся электрической машины. Способ управления включает в себя этапы, на которых определяют, выполнен ли запрос на приведение в движение вращающейся электрической машины для запуска двигателя внутреннего сгорания, и ограничивают скорость повышения напряжения повышающим устройством так, чтобы она была ниже заданного значения, когда определено, что запрос на запуск двигателя внутреннего сгорания был выполнен.

Предпочтительно заданное значение определяется так, чтобы выходное напряжение было, по существу, равно напряжению от устройства аккумулирования энергии.

Предпочтительно на этапе ограничения скорости повышения напряжения повышающее устройство останавливается, когда определено, что запрос на запуск двигателя внутреннего сгорания был выполнен.

Предпочтительно способ управления для устройства приведения в движение нагрузки дополнительно включает в себя этап, на котором определяют, является ли выходная мощность устройства аккумулирования энергии ниже порогового значения. Когда определено, что выходная мощность ниже порогового значения, скорость повышения напряжения ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения на этапе ограничения скорости повышения напряжения.

Более предпочтительно пороговое значение определяется на основании мощности, необходимой для запуска двигателя внутреннего сгорания вращающейся электрической машиной.

Предпочтительно способ дополнительно включает в себя этап, на котором определяют, является ли температура устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры. Когда определено, что температура устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры, скорость повышения напряжения ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения на этапе ограничения скорости повышения напряжения.

Более предпочтительно способ дополнительно включает в себя этап, на котором определяют, является ли температура двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры. Когда определено, что температура двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры, скорость повышения напряжения ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения на этапе ограничения скорости повышения напряжения.

Согласно настоящему изобретению выходное напряжение повышающего устройства снижается, поскольку скорость повышения напряжения повышающим устройством ограничивается величиной ниже предписанного значения так, чтобы быть ниже заданного значения, когда вращающаяся электрическая машина приводится в движение для запуска двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, потери на повышающем устройстве снижаются. Кроме того, потери на устройстве приведения в движение, принимающем выходное напряжение от повышающего устройства, также снижаются.

Согласно настоящему изобретению можно обеспечить достаточную мощность, необходимую для запуска двигателя внутреннего сгорания. В результате даже в условиях чрезвычайно низких температур, когда выходная мощность устройства аккумулирования энергии значительно снижается, и сопротивление проворачиванию вала двигателя внутреннего сгорания возрастает, можно обеспечить мощность, необходимую для запуска двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, можно уменьшить размеры устройства аккумулирования энергии в соответствии с настоящим изобретением.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - полная блок-схема транспортного средства с гибридным приводом, представленного как пример транспортного средства, в состав которого входит устройство приведения в движение нагрузки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - функциональная блок-схема ECU, показанного на фиг.1.

Фиг.3 - график, представляющий соотношение между температурой и выходной мощностью устройства аккумулирования энергии.

Фиг.4 - график, представляющий соотношение между SOC и выходной мощностью устройства аккумулирования энергии.

Фиг.5 - логическая блок-схема, демонстрирующая конфигурацию управления узла управления запуском двигателя, показанного на фиг.2.

Фиг.6 - подробная функциональная блок-схема узла управления преобразователем, показанного на фиг.2.

Фиг.7 - логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем в режиме запуска двигателя согласно второму варианту осуществления.

Фиг.8 - логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем в режиме запуска двигателя согласно третьему варианту осуществления.

Фиг.9 - логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем в режиме запуска двигателя согласно четвертому варианту осуществления.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. На чертежах одинаковые или соответствующие элементы имеют одинаковые условные обозначения, и их описание не будет повторяться. [Первый вариант осуществления]

На фиг.1 показана полная блок-схема транспортного средства с гибридным приводом, представленного как пример транспортного средства, в состав которого входит устройство приведения в движение нагрузки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.1 это транспортное средство 100 с гибридным приводом включает в себя колесо 2, механизм 3 распределения мощности, двигатель 4 и моторы-генераторы MG1 и MG2. Транспортное средство 100 с гибридным приводом дополнительно включает в себя устройство аккумулирования энергии В, повышающий преобразователь 10, инверторы 20 и 30, конденсаторы С1 и С2, линии электропитания PL1 и PL2, линию заземления SL, электронный узел 60 управления (далее именуемый "ECU"), датчики 70, 72 и 74 напряжения, датчики 76, 78 и 80 тока и датчики 82, 84 температуры.

Механизм 3 распределения мощности соединен с двигателем 4 и моторами-генераторами MG1 и MG2 для распределения мощности между ними. Например, в качестве механизма 3 распределения мощности можно использовать механизм планетарной передачи, включающий в себя три вращающихся вала зубчатого колеса, водило планетарной передачи и коронную шестерню. Эти три вращающихся вала соединены с вращающимися валами двигателя 4 и моторов-генераторов MG1 и MG2, соответственно. Например, пропуская коленчатый вал двигателя 4 через центр пустотелого ротора мотора-генератора MG1, можно установить механическое соединение механизма 3 распределения мощности с двигателем 4, а также моторами-генераторами MG1 и MG2.

Вращающийся вал мотора-генератора MG2 соединен с колесом 2 посредством непоказанного редуктора или полуосевой шестерни. Кроме того, редуктор для вращающегося вала мотора-генератора MG2 также может дополнительно быть встроен в механизм 3 распределения мощности.

Мотор-генератор MG1 встроен в транспортное средство 100 с гибридным приводом, работая как электродвигатель, который может запускать двигатель 4, а также как генератор мощности, который может генерировать мощность с использованием движущей силы двигателя 4 после запуска двигателя 4. Мотор-генератор MG2 встроен в транспортное средство 100 с гибридным приводом, работая как электродвигатель, который может приводить в движение колесо 2.

Устройство аккумулирования энергии В - это источник питания постоянного тока, который может заряжаться и разряжаться. Например, он может быть выполнен в виде никель-металлогидридной, литий-ионной аккумуляторной батареи и т.п. Устройство аккумулирования энергии В снабжает энергией постоянного тока линию PL1 электропитания. Устройство аккумулирования энергии В принимает энергию постоянного тока, выводимую от повышающего преобразователя 10 в линию PL1 электропитания, для зарядки.

Датчик 70 напряжения детектирует напряжение VB устройства аккумулирования энергии В для снабжения ECU 60 детектированным напряжением VB. Датчик 80 тока детектирует ток IB, входит и выходит в/из устройства аккумулирования энергии В для снабжения ECU 60 детектированным током IB. Датчик 82 температуры детектирует температуру ТВ устройства аккумулирования энергии В для снабжения ECU 60 детектированной температурой. Датчик 80 тока может быть предусмотрен на линии PL1 электропитания.

Конденсатор С1 подключен между линией PL1 электропитания и линией SL заземления для сглаживания колебаний напряжения между линией PL1 электропитания и линией SL заземления. Датчик 72 напряжения детектирует напряжение VL на конденсаторе С1 для снабжения ECU 60 детектированным напряжением VL.

Повышающий преобразователь 10 включает в себя транзисторы Q1 и Q2 npn-типа, диоды D1 и D2 и дроссель L. Транзисторы Q1 и Q2 npn-типа подключены последовательно между линией PL2 электропитания и линией SL заземления. Диоды D1 и D2 подключены встречно-параллельно транзисторам Q1 и Q2 npn-типа соответственно. Дроссель L подключен между линией PL1 электропитания и общей точкой транзисторов npn-типа Q1 и Q2.

Повышающий преобразователь 10 повышает напряжение линии PL1 электропитания для снабжения линии PL2 электропитания повышенным напряжением на основании сигнала PWC от ECU 60. В частности, повышающий преобразователь 10 запасает ток, текущий, когда транзистор Q2 npn-типа открыт, в виде энергии магнитного поля на дросселе L, и высвобождает накопленную энергию в линию PL2 электропитания через диод D1, когда транзистор Q2 npn-типа закрыт, для повышения напряжения линии PL1 электропитания.

Поскольку энергия, накопленная на дросселе L, увеличивается с увеличением времени открытого состояния транзистора Q2 npn-типа, можно получить энергию более высокого напряжения. С увеличением времени открытого состояния транзистора Q1 npn-типа, напряжение линии электропитания PL2 снижается. Регулируя продолжительность включения транзисторов Q1 и Q2 npn-типа, можно устанавливать напряжение линии PL2 электропитания на произвольный уровень напряжения, по крайней мере, напряжение на линии электропитания PL1.

Конденсатор С2 подключен между линией PL2 электропитания и линией SL заземления для сглаживания колебаний напряжения между линией PL2 электропитания и линией SL заземления. Датчик 74 напряжения детектирует напряжение VH на конденсаторе С2 для снабжения ECU 60 детектированным напряжением VH.

Моторы-генераторы MG1 и MG2 снабжены соответствующими инверторами 20 и 30. Инвертор 20 приводит в движение мотор-генератор MG1 в режиме двигателя или в режиме генератора на основании сигнала PWI1 от ECU 60. Инвертор 30 приводит в движение мотор-генератор MG2 в режиме двигателя или в режиме генератора на основании сигнала PWI2 от ECU 60.

Датчик 76 тока детектирует ток двигателя MCRT1, текущий в мотор-генератор MG1, для снабжения ECU 60 детектированным током двигателя MCRT1. Датчик 78 тока детектирует ток двигателя MCRT2, текущий в мотор-генератор MG2, для снабжения ECU 60 детектированным током двигателя MCRT2. Датчик 84 температуры детектирует температуру ТЕ двигателя 4 для снабжения ECU 60 детектированной температурой ТЕ. Датчик 84 температуры может определять температуру двигателя 4, детектируя температуру охлаждающей жидкости двигателя 4.

ECU 60 принимает напряжения VL и VH от датчиков 72 и 74 напряжения, соответственно, и принимает токи MCRT1 и MCRT2 двигателя от датчиков 76 и 78 тока соответственно. ECU 60 также принимает значения TR1 и TR2 регулировки крутящего момента и значения MRN1 и MRN2 скорости двигателя моторов-генераторов MG1 и MG2 от непоказанного внешнего ECU. ECU 60 дополнительно принимает напряжение VB, ток IB и температуру ТВ от датчика 70 напряжения, датчика 80 тока и датчика 82 температуры соответственно и температуру ТЕ от датчика 84 температуры.

ECU 60 генерирует сигналы PWC, PWI1 и PWI2 для приведения в движение повышающего преобразователя 10 и моторов-генераторов MG1 и MG2 соответственно на основании принятого сигнала и обеспечивает сгенерированными сигналами PWC, PWI1 и PWI2 повышающий преобразователь 10 и инверторы 20 и 30 соответственно.

На фиг.2 показана функциональная блок-схема ECU 60, представленного на фиг.1. Согласно фиг.2 ECU 60 включает в себя узел 62 управления запуском двигателя, узел 64 управления преобразователем и первый и второй узлы 66 и 68 управления инвертором.

При запуске двигателя 4 узел 62 управления запуском двигателя определяет, является ли допустимая выходная мощность устройства аккумулирования энергии В ниже заранее определенной пороговой мощности, способом, который будет описан ниже, на основании температуры ТВ, напряжения VB и тока IB устройства В аккумулирования энергии и температуры ТЕ двигателя 4. Когда узел 62 управления запуском двигателя определяет, что допустимая выходная мощность устройства В аккумулирования энергии ниже пороговой мощности, сигнал CTL, который будет поступать на узел 64 управления преобразователем, активируется, предписывая узлу 64 управления преобразователем ограничить скорость повышения повышающего преобразователя 10 так, чтобы она была ниже заданного значения.

Когда сигнал CTL от узла 62 управления запуском двигателя неактивен, узел 64 управления преобразователем генерирует сигнал PWC для открытия/закрытия Q1 и Q2 транзисторов npn-типа повышающего преобразователя 10 способом, который будет описан ниже, на основании значений TR1 и TR2 регулировки крутящего момента, значений MRN1 и MRN2 оборотов двигателя и напряжений VL и VH. Сгенерированный сигнал PWC выводится на повышающий преобразователь 10.

Когда сигнал CTL активен, узел 64 управления преобразователем генерирует сигнал PWC для ограничения скорости повышения повышающего преобразователя 10 так, чтобы она была ниже заданного значения, и выдает сгенерированный сигнал PWC на повышающий преобразователь 10. Это заданное значение обеспечено с целью ограничения повышения с помощью повышающего преобразователя 10 при запуске двигателя 4. Заданное значение устанавливается равным 1 или значению, близкому к 1.

Первый узел 66 управления инвертором генерирует сигнал ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для приведения в действие инвертора 20 на основании значения TR1 регулировки крутящего момента, тока MCRT1 двигателя и напряжения VH для выдачи сгенерированного сигнала ШИМ на инвертор 20 в качестве сигнала PWI1.

Второй узел 68 управления инвертором генерирует сигнал ШИМ для приведения в действие инвертора 30 на основании значения TR2 регулировки крутящего момента, тока MCRT2 двигателя и напряжения VH для выдачи сгенерированного сигнала ШИМ на инвертор 30 в качестве сигнала PWI2.

На ECU 60 скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения с целью ограничения повышения повышающим преобразователем 10, когда допустимая выходная мощность устройства аккумулирования энергии В ниже заранее определенной пороговой мощности при запуске двигателя 4. Причина, по которой повышение повышающим преобразователем 10 ограничивается, изложена ниже.

Мощность Рg, необходимую для запуска двигателя 4, можно выразить следующим уравнением.

где Pb представляет выходную мощность устройства В аккумулирования энергии, Рс представляет мощность заряженных конденсаторов С1 и С2, Pg представляет эффективную мощность мотора-генератора MG1, Pm представляет эффективную мощность мотора-генератора MG2, Lc представляет потери на повышающем преобразователе 10, Lg представляет потери на инверторе 20 и Lm представляет потери на инверторе 30.

Благодаря ограничению повышения, обеспеченному повышающим преобразователем 10, можно снизить потери Lc на повышающем преобразователе 10. Поскольку энергия, накопленная в конденсаторе, пропорциональна квадрату напряжения на конденсаторе, снижение напряжения VH за счет ограничения повышения повышающего преобразователя 10 будет приводить к снижению накопленной энергии конденсатора С2. В результате снижается мощность Рс. Ввиду потерь в инверторе, которые пропорциональны напряжению, снижение напряжения VH приводит к снижению потерь Lg и Lm в инверторах 20 и 30, на которые подается напряжение VH.

Таким образом, ограничение повышения повышающим преобразователем 10 чрезвычайно эффективно для обеспечения мощности Pg, необходимой для запуска двигателя 4. Первый вариант осуществления предусматривает ограничение повышающего действия повышающего преобразователя 10 для обеспечения мощности Рg в условиях чрезвычайно низких температур, когда допустимая выходная мощность устройства В аккумулирования энергии снижается.

На фиг.3 представлено соотношение между температурой и выходной мощностью устройства В аккумулирования энергии. На фиг.3 сплошная линия представляет допустимую выходную мощность устройства В аккумулирования энергии. Согласно чертежу допустимая выходная мощность устройства В аккумулирования энергии снижается по мере снижения температуры устройства В аккумулирования энергии. Кроме того, при снижении состояния заряда (SOC) устройства В аккумулирования энергии выходная мощность устройства В аккумулирования энергии будет ниже номинального значения, которое показано на фиг.4. Поэтому допустимая выходная мощность устройства В аккумулирования энергии также будет снижаться при снижении SOC.

Ввиду вышесказанного допустимая выходная мощность устройства В аккумулирования энергии оценивается на основании температуры и SOC устройства В аккумулирования энергии в первом варианте осуществления при запуске двигателя 4. В случае, когда оценочная допустимая выходная мощность ниже заранее определенной пороговой мощности Pth, представленной пунктирной линией, повышающее действие, осуществляемое повышающим преобразователем 10, ограничивается.

Пороговая мощность Pth определяется заранее на основании мощности Рg, необходимой для запуска двигателя 4. В частности, поскольку мощность Рg, необходимую для запуска двигателя 4, можно оценить заранее, в зависимости от размера двигателя 4 и мотора-генератора MG1, соответствующее значение, превышающее мощность Рg, можно установить как пороговую мощность Pth с использованием вышеприведенного уравнения (1).

Поясним причину, по которой пороговая мощность Pth возрастает как функция снижения температуры, показанная на фиг.3. Поскольку вязкость смазочного масла двигателя 4 возрастает при снижении температуры, сопротивление проворачиванию вала возрастает. Это приводит к увеличению мощности Pg, необходимой для запуска двигателя 4.

На фиг.5 показана логическая блок-схема, описывающая конфигурацию управления узла 62 управления запуском двигателя, представленного на фиг.2. Процесс в этой логической блок-схеме вызывается из главной программы, которая выполняется строго периодически или всякий раз при выполнении заранее определенного условия.

Согласно фиг.5 узел 62 управления запуском двигателя определяет, выполнен ли запрос 4 запуска двигателя (этап S10). Этот запрос запуска двигателя производится на основании рабочего состояния транспортного средства или SOC устройства В аккумулирования энергии и т.п., например, на непоказанном внешнем ECU. Когда узел 62 управления запуском двигателя определяет, что запрос 4 запуска двигателя не выполнен (НЕТ на этапе S10), управление переходит к этапу S80, минуя ряд этапов, описанных ниже.

Когда на этапе S10 определено, что запрос 4 запуска двигателя выполнен (ДА на этапе S10), узел 62 управления запуском двигателя получает температуру ТВ устройства В аккумулирования энергии с датчика 82 температуры (этап S20). Затем узел 62 управления запуском двигателя вычисляет SOC устройства В аккумулирования энергии (этап S30). SOC устройства аккумулирования В энергии можно вычислять общеизвестным способом с использованием тока IB, напряжения VB, температуры ТВ и пр. устройства аккумулирования В энергии. SOC устройства В аккумулирования энергии может вычисляться на внешнем ECU, чтобы SOC могло поступать на узел 62 управления запуском двигателя с внешнего ECU.

Затем узел 62 управления запуском двигателя оценивает допустимую выходную мощность Рmax устройства аккумулирования В энергии на основании температуры ТВ и SOC устройства аккумулирования В энергии (этап S40). В качестве одного способа оценки допустимой выходной мощности Рmax, зависимость допустимой выходной мощности устройства аккумулирования В энергии от его температуры и SOC можно заранее задать в виде карты на основании соотношения, показанного, например, на фиг.3 и 4, для осуществления оценивания на основании подготовленной карты.

Затем узел 62 управления запуском двигателя вычисляет пороговую мощность Pth на основании мощности, необходимой для запуска двигателя 4, вышеупомянутым способом (этап S50). Узел 62 управления запуском двигателя определяет, является ли допустимая выходная мощность Рmax устройства аккумулирования В энергии ниже пороговой мощности Pth (этап S60).

Когда узел 62 управления запуском двигателя определяет, что допустимая выходная мощность Рmax ниже пороговой мощности (ДА на этапе S60), сигнал CTL, выводимый на узел управления преобразователем 64, активируется. В соответствии с ним узел 64 управления преобразователем управляет повышающим преобразователем 10 так, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась, чтобы быть ниже заданного значения. Таким образом, скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивается уровнем ниже заданного значения (этап S70).

Когда на этапе S60 определено, что допустимая выходная мощность Рmax больше или равна пороговой мощности Pth (НЕТ на этапе S60), узел 62 управления запуском двигателя переходит к этапу S80. Управление возвращается к главной программе.

На фиг.6 показана подробная функциональная блок-схема узла 64 управления преобразователем, представленного на фиг.2. Согласно фиг.6 узел 64 управления преобразователем включает в себя узел 102 вычисления регулировки входного напряжения инвертора, узел 104 вычисления продолжительности включения и узел 106 преобразования сигнала ШИМ.

Узел 102 вычисления регулировки входного напряжения инвертора вычисляет оптимальное значение (целевое значение) входного напряжения инвертора, т.е. значение Vcom регулировки напряжения, на основании значений TR1 и TR2 регулировки крутящего момента и значений оборотов MRN1 и MRN2 двигателя, когда сигнал CTL от непоказанного узла 62 управления запуском двигателя неактивен. Вычисленная регулировка Vcom напряжения выводится на узел 104 вычисления продолжительности включения.

Узел 102 вычисления регулировки входного напряжения инвертора вычисляет регулировку Vcom напряжения так, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда сигнал CTL активен. Вычисленная Vcom регулировка напряжения выводится на узел 104 вычисления продолжительности включения.

Узел 104 вычисления продолжительности включения вычисляет продолжительность включения настройки напряжения VH регулировки Vcom напряжения на основании напряжений VL и VH с датчиков 72 и 74 напряжения соответственно и регулировки Vcom напряжения с узла 102 вычисления регулировки входного напряжения инвертора. Вычисленная продолжительность включения поступает на узел 106 преобразования сигнала ШИМ.

Узел 106 преобразования сигнала ШИМ генерирует сигнал ШИМ для открытия/закрытия транзисторов Q1 и Q2 npn-типа повышающего преобразователя 10 на основании продолжительности включения, полученного от узла 104 вычисления продолжительности включения. Сгенерированный сигнал ШИМ поступает на транзисторы Q1 и Q2 npn-типа повышающего преобразователя 10 в качестве сигнала PWC.

Заметим, что узел 104 вычисления продолжительности включения может устанавливать определенную заранее продолжительность включения так, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, независимо от регулировки напряжения Vcom с узла 102 вычисления для регулировки входного напряжения инвертора, в случае, когда сигнал CTL, полученный от узла 62 управления запуском двигателя, активен.

Таким образом, ECU 60 управляет повышающим преобразователем 10 так, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась, чтобы быть ниже заданного значения в режиме запуска двигателя 4 в первом варианте осуществления. Это позволяет снижать выходное напряжение повышающего преобразователя 10 (входное напряжение инверторов 20 и 30). Таким образом, можно снизить потери на повышающем преобразователе 10 и инверторах 20 и 30, а также можно снизить энергию, запасаемую в конденсаторе С2. Согласно первому варианту осуществления можно обеспечить достаточную мощность, необходимую для запуска двигателя 4. В результате мощность, необходимую для запуска двигателя 4, можно обеспечить даже в условиях чрезвычайно низких температур, когда выходная мощность устройства В аккумулирования энергии значительно снижается и сопротивление проворачиванию вала двигателя 4 возрастает. Кроме того, можно уменьшить размеры устройства В аккумулирования энергии.

[Второй вариант осуществления]

Первый вариант осуществления направлен на управление повышающим преобразователем 10, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда допустимая выходная мощность Рmax ниже пороговой мощности Pth. Во втором варианте осуществления действие повышающего преобразователя 10 прекращается, когда допустимая выходная мощность Рmax ниже пороговой мощности Pth.

На фиг.7 показана логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем 10 в режиме запуска двигателя согласно второму варианту осуществления. Согласно фиг.7 процесс в этой логической блок-схеме включает в себя этапы S72 и S74 вместо этапа S70 в логической блок-схеме на фиг.5.

В частности, когда на этапе S60 определено, что допустимая выходная мощность Рmax ниже пороговой мощности Pth (ДА на этапе S60), узел 62 управления запуском двигателя отдает сигнал CTL, который выводится на узел 64 управления преобразователем. В соответствии с ним узел 64 управления преобразователем останавливает повышающий преобразователь 10 (этап S72). В частности, узел 64 управления преобразователем устанавливает транзистор Q1 npn-типа, соответствующий верхнему плечу, в постоянно открытом состоянии и устанавливает транзистор Q2 npn-типа, соответствующий нижнему плечу, в постоянно закрытом состоянии. Соответственно скорость повышения повышающего преобразователя 10 устанавливается на самое низкое значение 1. Напряжение VH достигает того же уровня, что и напряжение VB устройства В аккумулирования энергии.

Когда на этапе S60 определено, что допустимая выходная мощность Рmax больше или равна пороговой мощности Pth (НЕТ на этапе S60), узел 62 управления запуском двигателя отдает сигнал CTL, подлежащий выводу на узел 64 управления преобразователем. В соответствии с этим узел 64 управления преобразователем разрешает повышающему преобразователю 10 работать (этап S74). В частности, узел 64 управления преобразователем управляет повышающим преобразователем 10 обычным образом на основании значений TR1 и TR2 управления крутящим моментом и значений MRN1 и MRN2 скорости двигателя.

Согласно второму варианту осуществления действие повышающего преобразователя 10 прекращается при запуске двигателя 4, как представлено выше. Таким образом, благодаря простому управлению достигается такой же положительный эффект, как в первом варианте осуществления.

[Третий вариант осуществления]

На фиг.8 показана логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем 10 в режиме запуска двигателя согласно третьему варианту осуществления. Согласно фиг.8 процесс в этой логической блок-схеме включает в себя этап S110 вместо этапов S30-S60 на логической блок-схеме, показанной на фиг.5. В частности, после считывания температуры ТВ устройства В аккумулирования энергии на этапе S20 узел 62 управления запуском двигателя определяет, действительно ли показание температуры ТВ ниже заранее заданного порогового значения (этап S110). Это пороговое значение можно установить равным надлежащей температуре, соответствующей значительному снижению выходной мощности устройства В аккумулирования энергии.

Когда узел 62 управления запуском двигателя определяет, что температура ТВ ниже порогового значения (ДА на этапе S110), управление переходит к этапу S70, где скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения. Когда на этапе S110 определено, что температура ТВ равна или выше порогового значения (НЕТ на этапе S110), узел 62 управления запуском двигателя переходит к этапу S80.

Таким образом, регулировка повышения повышающего преобразователя 10 может ограничиваться состоянием низкой температуры, когда выходная мощность устройства В аккумулирования энергии снижается. Кроме того, это упрощает управление при запуске двигателя 4.

[Четвертый вариант осуществления]

На фиг.9 показана логическая блок-схема, демонстрирующая управление повышающим преобразователем 10 в режиме запуска двигателя согласно четвертому варианту осуществления. Согласно фиг.9 процесс, показанный в этой логической блок-схеме, включает в себя этапы S210 и S220 вместо этапов S20-S60 в логической блок-схеме на фиг.5. В частности, когда на этапе S10 определено, что запрос запуска двигателя 4 выполнен, узел 62 управления запуском двигателя считывает температуру ТЕ двигателя 4 с датчика 84 температуры (этап S210).

Затем узел 62 управления запуском двигателя определяет, является ли считанная температура ТЕ ниже заранее заданного порогового значения (этап S220). Это пороговое значение можно установить равным надлежащей температуре, соответствующей значительному увеличению сопротивления проворачиванию вала двигателя 4.

Когда узел 62 управления запуском двигателя определяет, что температура ТЕ ниже порогового значения (ДА на этапе S220), управление переходит к этапу S70, где скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивается так, чтобы быть ниже заданного значения. Когда на этапе S220 определено, что температура ТЕ равна или выше порогового значения (НЕТ на этапе S220), узел 62 управления запуском двигателя переходит к этапу S80.

Согласно четвертому варианту осуществления регулировка повышения повышающего преобразователя 10 может ограничиваться в условиях низких температур, когда сопротивление проворачиванию вала двигателя 4 возрастает. Кроме того, это позволяет упростить управление во время запуска двигателя 4.

В третьем и четвертом вариантах осуществления, представленных выше, повышающий преобразователь 10 может останавливаться, как во втором варианте осуществления, вместо управления ограничением повышающего преобразователя 10, чтобы скорость повышения повышающего преобразователя 10 ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения.

Хотя в каждом из представленных выше вариантов осуществления рассмотрен случай, когда устройство приведения в движение нагрузки входит в состав транспортного средства с гибридным приводом, настоящее изобретение применимо к любому транспортному средству, включающему в себя повышающий преобразователь, который может повышать напряжение устройства аккумулирования энергии для подачи на двигатель стартера. Конкретнее, в случае транспортного средства с автоматическим выключением двигателя, который автоматически останавливает двигатель на время, когда транспортное средство не движется, например, на красном сигнале светофора, и затем запускает двигатель посредством двигателя стартера, когда наступает условие запуска двигателя, желательно эффективно использовать мощность, поскольку запуск двигателя производится часто. Настоящее изобретение пригодно для таких транспортных средств с автоматическим выключением двигателя.

В вышеприведенном описании двигатель 4 и мотор-генератор MG1 соответствуют "двигателю внутреннего сгорания" и "вращающейся электрической машине" соответственно настоящего изобретения. Повышающий преобразователь 10 и инвертор 20 соответствуют "повышающему устройству" и "устройству приведения в действие" соответственно настоящего изобретения. Кроме того, ECU 60 соответствует "устройству управления" настоящего изобретения.

Следует понимать, что раскрытые здесь варианты осуществления приведены в целях иллюстрации, но никоим образом не ограничения. Объем настоящего изобретения задан формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием вариантов осуществления, и призван включать в себя любые модификации, отвечающие объему и эквивалентам формулы изобретения.

Изобретение относится к транспортным средствам, содержащим устройство приведения в движение нагрузки. Устройство содержит устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство, выполненное с возможностью повышать напряжение от устройства аккумулирования энергии, устройство приведения в движение, устройство управления. Транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, вращающуюся электрическую машину, устройство приведения в движение нагрузки. Способ заключается в определении запроса на приведение в движение вращающейся электрической машины при запуске двигателя внутреннего сгорания, ограничении скорости повышения напряжения повышающим устройством, когда выполнен запрос на запуск двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении потерь мощности при запуске двигателя внутреннего сгорания. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство приведения в движение нагрузки, способное приводить в движение вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, содержащее устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство, выполненное с возможностью повышать напряжение от упомянутого устройства аккумулирования энергии, устройство приведения в движение, принимающее выходное напряжение от упомянутого повышающего устройства для приведения в движение упомянутой вращающейся электрической машины, и устройство управления, управляющее упомянутым повышающим устройством таким образом, чтобы скорость повышения напряжения повышающим устройством ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда упомянутая вращающаяся электрическая машина приводится в движение для запуска двигателя внутреннего сгорания.

2. Устройство приведения в движение нагрузки по п.1, в котором упомянутое заданное значение определяется так, чтобы выходное напряжение было, по существу, равно напряжению от упомянутого устройства аккумулирования энергии.

3. Устройство приведения в движение нагрузки по п.1, в котором упомянутое устройство управления останавливает повышающее устройство, когда упомянутый двигатель внутреннего сгорания запускается.

4. Устройство приведения в движение нагрузки по любому из пп.1-3, в котором упомянутое устройство управления управляет повышающим устройством так, чтобы скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения, когда выходная мощность упомянутого устройства аккумулирования энергии ниже порогового значения.

5. Устройство приведения в движение нагрузки по п.4, в котором упомянутое пороговое значение определяется на основании мощности, необходимой для приведения в движение упомянутого двигателя внутреннего сгорания посредством упомянутой вращающейся электрической машины.

6. Устройство приведения в движение нагрузки по любому из пп.1-3, в котором упомянутое устройство управления управляет упомянутым повышающим устройством так, чтобы упомянутая скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже упомянутого заданного значения, когда температура упомянутого устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры.

7. Устройство приведения в движение нагрузки по любому из пп.1-3, в котором упомянутое устройство управления управляет упомянутым повышающим устройством так, чтобы упомянутая скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже упомянутого заданного значения, когда температура упомянутого двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры.

8. Устройство приведения в движение нагрузки по п.1, в котором устройство аккумулирования энергии выполнено в виде литий-ионной аккумуляторной батареи.

9. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом упомянутого двигателя внутреннего сгорания, и устройство приведения в движение нагрузки, способное приводить в движение упомянутую вращающуюся электрическую машину, причем упомянутое устройство приведения в движение нагрузки включает в себя устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство, выполненное с возможностью повышать напряжение от упомянутого устройства аккумулирования энергии, устройство приведения в движение, принимающее выходное напряжение от упомянутого повышающего устройства для приведения в движение упомянутой вращающейся электрической машины, и устройство управления, управляющее упомянутым повышающим устройством так, чтобы упомянутая скорость повышения напряжения упомянутым повышающим устройством ограничивалась так, чтобы быть ниже упомянутого заданного значения, когда упомянутая вращающаяся электрическая машина приводится в движение для запуска упомянутого двигателя внутреннего сгорания.

10. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки, способного приводить в движение вращающуюся электрическую машину, имеющую вращающийся вал, соединенный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, причем упомянутое устройство приведения в движение нагрузки включает в себя устройство аккумулирования энергии, повышающее устройство, выполненное с возможностью повышать напряжение от упомянутого устройства аккумулирования энергии, и устройство приведения в движение, принимающее выходное напряжение от упомянутого повышающего устройства для приведения в движение упомянутой вращающейся электрической машины, упомянутый способ управления содержит этапы, на которых определяют, сделан ли запрос на приведение в движение упомянутой вращающейся электрической машины при запуске упомянутого двигателя внутреннего сгорания, и ограничивают скорость повышения напряжения упомянутым повышающим устройством так, чтобы она была ниже упомянутого заданного значения, когда определено, что запрос на запуск упомянутого двигателя внутреннего сгорания был выполнен.

11. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по п.10, в котором упомянутое заданное значение определяется так, чтобы упомянутое выходное напряжение было, по существу, равно напряжению от упомянутого устройства аккумулирования энергии.

12. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по п.10, в котором упомянутое повышающее устройство останавливается, когда определено, что запрос на запуск упомянутого двигателя внутреннего сгорания был выполнен на упомянутом этапе ограничения скорости повышения напряжения.

13. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по любому из пп.10-12, дополнительно содержащий этап, на котором определяют, является ли выходная мощность упомянутого устройства аккумулирования энергии ниже порогового значения, в котором упомянутая скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения на этапе ограничения упомянутой скорости повышения напряжения, когда определено, что упомянутая выходная мощность ниже порогового значения.

14. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по п.13, в котором упомянутое пороговое значение определяется на основании мощности, необходимой для запуска упомянутого двигателя внутреннего сгорания посредством упомянутой вращающейся электрической машины.

15. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по любому из пп.10-12, дополнительно содержащий этап, на котором определяют, является ли температура упомянутого устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры, в котором упомянутая скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения на упомянутом этапе ограничения упомянутой скорости повышения напряжения, когда определено, что температура упомянутого устройства аккумулирования энергии ниже заданной температуры.

16. Способ управления для устройства приведения в движение нагрузки по любому из пп.10-12, дополнительно содержащий этап, на котором определяют, является ли температура упомянутого двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры, в котором упомянутая скорость повышения напряжения ограничивалась так, чтобы быть ниже заданного значения на упомянутом этапе ограничения упомянутой скорости повышения напряжения, когда определено, что температура упомянутого двигателя внутреннего сгорания ниже заданной температуры.