УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
HYBRID VEHICLE CONTROL DEVICE

Область техники
Изобретение относится к устройству управления для гибридного транспортного средства.
Уровень техники
Известен гибридный тип транспортного средства, в котором двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, служащие в качестве источников тяги, и режим привода от электродвигателя осуществляется при остановке двигателя и активации только электродвигателя в качестве источника тяги. В режиме привода от электродвигателя осуществляется дискретное управление для повышения топливного кпд двигателя. В соответствии с дискретным управлением режим привода от электродвигателя осуществляется только при соблюдении предписанного условия выполнения. В частности, режим привода от электродвигателя осуществляется, когда температура двигателя больше или равна разрешающей температуре (которая равна, например, температуре завершения прогрева двигателя), и блокируется, когда температура двигателя меньше разрешающей температуры.
Режим привода от электродвигателя в соответствии с дискретным управлением позволяет снижать потребление топлива двигателя гибридного транспортного средства. Соответственно, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве топливный кпд двигателя дополнительно повышается по мере увеличения времени, в течение которого поддерживается дискретное управление. В данном случае под пуском системы в гибридном транспортном средстве подразумевается состояние, когда каждое устройство, необходимое для движения транспортного средства, принимает мощность, что позволяет запускать двигатель и осуществлять привод от электродвигателя. Для инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве при холодном двигателе двигатель запускается одновременно с инициированием пуска системы, в связи с чем температура двигателя может расти. Соответственно, для повышения топливного кпд двигателя предпочтительно повысить температуру двигателя до разрешающей температуры или выше как можно раньше для выполнения дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве с холодным двигателем.
С этой целью энергию, генерируемую благодаря работе двигателя, во время работы гибридного транспортного средства можно запасать в устройстве хранения. Если инициирование последующего пуска системы в гибридном транспортном средстве происходит при холодном двигателе, двигатель может нагреваться нагревательным устройством с использованием энергии, запасенной в устройстве хранения. Это позволяет повышать температуру двигателя до разрешающей температуры или выше на ранней стадии после инициирования пуска системы и, таким образом, выполнять дискретное управление. В результате, дискретное управление позволяет повысить топливный кпд двигателя.
Согласно патентному документу 1 теплообменная текучая среда (хладагент) циркулирует в трубопроводе и проходит через двигатель для осуществления теплообмена с целью охлаждения двигателя. В частности, когда двигатель работает, и охлаждающая текучая среда нагревается, нагретая охлаждающая текучая среда поступает и накапливается в теплохранилище через впускной канал. Двигатель, таким образом, нагревается тепловой энергией, запасенной в теплохранилище в форме нагретой охлаждающей текучей среды. В частности, нагретая охлаждающая текучая среда в теплохранилище поступает из выпускного канала в трубопровод и подается в двигатель через трубопровод. Это приводит к нагреву двигателя и позволяет температуре двигателя расти до разрешающей температуры или выше. Соответственно, в этом случае теплохранилище действует в качестве устройства хранения для запасания тепловой энергии. Выпускной канал и трубопровод действуют в качестве нагревательных устройств для нагрева двигателя с использованием тепловой энергии.
В гибридном транспортном средстве электродвигатель, совместно с генератором и инвертором, установлен в агрегате мост/трансмиссия. Температура агрегата мост/трансмиссия также в значительной степени влияет на топливный кпд двигателя. Другими словами, при низкой температуре агрегата мост/трансмиссия, включающего в себя электродвигатель и т.п., вязкость масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия может повышаться, таким образом увеличивая сопротивление агрегата мост/трансмиссия (редукторного отсека) работе двигателя. Кроме того, тяговый кпд электродвигателя может снижаться и, таким образом, увеличивать сопротивление электродвигателя работе двигателя. В результате, топливный кпд двигателя снижается. Для решения этой проблемы, если двигатель и агрегат мост/трансмиссия при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве холодные, то для повышения топливного кпд двигателя можно нагревать энергией, запасенной в устройстве хранения, не только двигатель, но и агрегат мост/трансмиссия.
Однако когда энергия, запасенная в устройстве хранения, используется для нагрева агрегата мост/трансмиссия помимо двигателя, существует вероятность того, что температура двигателя не сможет достичь разрешающей температуры даже после потребления всей энергии. В этом случае дискретное управление не может выполняться, что препятствует достижению эффективного повышения топливного кпд двигателя путем дискретного управления. Эта проблема особенно актуальна в случае, рассмотренном в патентном документе 1, где тепловая энергия, генерируемая благодаря работе двигателя, запасается в устройстве хранения в форме нагретой охлаждающей текучей среды, и нагретая охлаждающая текучая среда поступает в двигатель и агрегат мост/трансмиссия для нагрева двигателя и агрегата мост/трансмиссия с использованием вышеупомянутой тепловой энергии. В частности, проблема обусловлена тем, что в последних гибридных транспортных средствах двигатели более компактны и обладают высоким тепловым кпд, что приводит к меньшему выделению тепла двигателями и к пониженной температуре охлаждающей текучей среды, хранящейся в устройствах хранения.
Эта проблема присуща, в том числе, гибридным транспортным средствам, которые имеют аккумулятор для запасания электрической энергии, вырабатываемой генератором во время работы двигателя, и где предусмотрен нагрев двигателя и агрегата мост/трансмиссия с помощью электротеплового нагревателя с использованием запасенной электрической энергии при последующем пуске системы. В этом случае аккумулятор действует в качестве устройства хранения, и электротепловой нагреватель действует в качестве нагревательного устройства.
Патентный документ 1: выложенная публикация патента Японии №2007-55299 (абзацы [0002] и [0003] и фиг.1)
Сущность изобретения
Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание устройства управления для гибридного транспортного средства, которое эффективно повышает топливный кпд двигателя внутреннего сгорания благодаря дискретному управлению и повышает топливный кпд двигателя за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия до максимально возможной степени.
Для решения вышеуказанной задачи создано устройство управления для гибридного транспортного средства. Гибридное транспортное средство имеет двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель в качестве источников тяги и способен осуществлять режим привода от электродвигателя, при котором двигатель остановлен и только электродвигатель работает в качестве источника тяги. Устройство управления осуществляет дискретное управление, в котором, когда температура двигателя больше или равна разрешающей температуре, осуществляется режим привода от электродвигателя при соблюдении предписанного условия выполнения. Устройство управления блокирует выполнение дискретного управления, когда температура двигателя меньше разрешающей температуры. Устройство управления включает в себя агрегат мост/трансмиссия, устройство хранения, нагревательное устройство и блок управления. В агрегате мост/трансмиссия установлены электродвигатель, генератор и инвертор. В устройстве хранения аккумулируется энергия, выделяемая благодаря работе двигателя, после инициирования пуска системы в транспортном средстве. Нагревательное устройство нагревает, по меньшей мере, один из двигателя и агрегата мост/трансмиссия с использованием энергии, запасенной в устройстве хранения, при инициировании пуска системы в транспортном средстве. Блок управления управляет нагревательным устройством для осуществления нагрева на двигателе с использованием энергии, запасенной в устройстве хранения, когда температура двигателя может повышаться до разрешающей температуры или выше, путем нагрева энергией при инициировании пуска системы в транспортном средстве.
В вышеописанной конфигурации, когда температура двигателя может повышаться до разрешающей температуры или выше путем нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, нагрев энергией осуществляется на двигателе. Это повышает температуру двигателя до разрешающей температуры или выше, и, таким образом, выполняется дискретное управление. Таким образом, благодаря выполнению дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве топливный кпд двигателя эффективно повышается путем дискретного управления. Когда температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше за счет нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, нагрев энергией осуществляется на агрегате мост/трансмиссия, и, таким образом, нагревается агрегат мост/трансмиссия. Это повышает топливный кпд двигателя. В результате, топливный кпд двигателя эффективно повышается путем выполнения дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство управления для гибридного транспортного средства дополнительно включает в себя блок прогнозирования перемещения для определения прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве. Когда температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше за счет нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, блок управления избирательно осуществляет нагрев энергией на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения, определенных блоком прогнозирования перемещения. Блок управления выбирает цель нагрева между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя, когда транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения.
В случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя дополнительно повышается за счет выбора двигателя в качестве цели нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, а не за счет выбора агрегата мост/трансмиссия в качестве цели нагрева. В частности, в случае короткого прогнозируемого времени движения топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет по возможности более быстрого повышения температуры двигателя, что позволяет выполнять дискретное управление и снижать вязкость масла в двигателе для снижения сопротивления работе двигателя. Кроме того, в случае низкой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, снижается. В этом случае топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет вышеописанного нагрева двигателя, по сравнению с нагревом агрегата мост/трансмиссия.
Напротив, в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя в большей степени повышается за счет выбора агрегата мост/трансмиссия в качестве цели нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, чем за счет выбора двигателя в качестве цели нагрева. В частности, в случае длительного прогнозируемого времени движения температура двигателя, в конце концов, вырастает до разрешающей температуры при работе двигателя, и, таким образом, выполняется дискретное управление. Соответственно, топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия, и таким образом, снижения сопротивления работе двигателя. Кроме того, при высокой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, увеличивается. В этом случае топливный кпд двигателя более эффективно повышается за счет вышеописанного нагрева агрегата мост/трансмиссия, чем в случае нагрева двигателя.
В результате, в вышеописанной конфигурации, за счет выбора цели нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя, топливный кпд двигателя эффективно повышается.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, когда температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше за счет нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, и прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, блок управления осуществляет нагрев энергией как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия.
Когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, выбор цели нагрева энергией, запасенной в устройстве хранения, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия не может осуществляться таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя. В этом случае, если нагрев запасенной энергией осуществляется только на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия, агрегат мост/трансмиссия нагревается в случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, или двигатель нагревается в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения. Это может значительно снижать топливный кпд двигателя.
В вышеописанной конфигурации, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, нагрев вышеупомянутой энергией осуществляется как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия. Это препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может происходить в случае, когда нагревается только один из двигателя и агрегата мост/трансмиссия.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство управления для гибридного транспортного средства включает в себя трубопровод для циркуляции теплообменной текучей среды, которая течет через двигатель, для обеспечения теплообмена с двигателем и кондиционером для нагрева салона с использованием тепла теплообменной текучей среды. В устройстве хранения собирается и запасается, в качестве тепловой энергии, теплообменная текучая среда, нагревшаяся в трубопроводе. Благодаря подаче нагретой теплообменной текучей среды, хранящейся в устройстве хранения, в, по меньшей мере, один из трубопровода и агрегата мост/трансмиссия, нагревательное устройство нагревает соответствующий/е из двигателя и агрегата мост/трансмиссия. Даже когда определено, что температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, блок управления управляет нагревательным устройством для осуществления нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, на двигателе при условии, что запрос нагрева салона не генерируется.
Если пуск системы инициируется в гибридном транспортном средстве с холодным двигателем и генерируется запрос нагрева салона, кондиционер нагревает салон с использованием тепла, выделяемого теплообменной текучей средой в трубопроводе. Это приводит к отводу тепла из теплообменной текучей среды в трубопроводе, таким образом, препятствуя росту температуры в двигателе. Другими словами, отсутствие генерации запроса нагрева салона и отсутствие у кондиционера возможности нагревать салон с использованием тепла теплообменной текучей среды в трубопроводе способствует росту температуры в двигателе. Таким образом, даже если определено, что температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, существует высокая вероятность того, что температура двигателя может увеличиваться до разрешающей температуры или выше путем подачи теплообменной текучей среды в трубопровод. В вышеописанной конфигурации, в этом случае, теплообменная текучая среда, хранящаяся в устройстве хранения, направляется в трубопровод, таким образом, выполняя дискретное управление на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. В результате, эффект повышения топливного кпд двигателя путем выполнения дискретного управления обеспечивается в более широком диапазоне.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство управления для гибридного транспортного средства дополнительно включает в себя блок прогнозирования перемещения для определения прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве. Когда определено, что температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, и генерируется запрос нагрева салона, блок управления избирательно осуществляет нагрев тепловой энергией на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения, определенных блоком прогнозирования перемещения. Блок управления выбирает цель нагрева между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя, когда транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения.
В случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя дополнительно повышается за счет выбора двигателя в качестве цели нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, а не за счет выбора агрегата мост/трансмиссия в качестве цели, даже если определено, что температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией. В частности, в случае короткого прогнозируемого времени движения топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет по возможности более быстрого повышения температуры двигателя для выполнения дискретного управления на ранней стадии и уменьшения вязкости масла в двигателе и, таким образом, снижения сопротивление работе двигателя. Кроме того, в случае низкой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, снижается. В этом случае топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет вышеописанного нагрева двигателя по сравнению с нагревом агрегата мост/трансмиссия.
Напротив, в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя повышается за счет выбора агрегата мост/трансмиссия в качестве цели нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, а не за счет выбора двигателя в качестве цели. В частности, в случае длительного прогнозируемого времени движения температура двигателя, в конце концов, достигает разрешающей температуры при работе двигателя, что позволяет выполнять дискретное управление. Соответственно, топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия и, таким образом, снижения сопротивления работе двигателя. Кроме того, в случае высокой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, увеличивается. В этом случае топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия, по сравнению с вышеописанным нагревом двигателя.
В результате, в вышеописанной конфигурации, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет выбора цели нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, когда определено, что температура двигателя не может вырасти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, запрос нагрева салона генерируется, и прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, блок управления осуществляет нагрев тепловой энергией, как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия.
Когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, выбор цели нагрева тепловой энергией, запасенной в устройстве хранения, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия не может осуществляться таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя. В этом случае, если нагрев тепловой энергией осуществляется только на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия, агрегат мост/трансмиссия нагревается в случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, и двигатель нагревается в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения. Это может значительно снижать топливный кпд двигателя.
В вышеописанной конфигурации, если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, нагрев тепловой энергией осуществляется, как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия. Это препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может иметь место в случае, когда нагрев осуществляется только на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство управления для гибридного транспортного средства включает в себя блок прогнозирования перемещения для определения прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве. Нагревательное устройство нагревает, по меньшей мере, один из двигателя и агрегата мост/трансмиссия с использованием энергии, выделяемой благодаря работе двигателя, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Блок управления избирательно осуществляет нагрев энергией на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения, определенных блоком прогнозирования перемещения. Блок управления выбирает цель нагрева между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя, когда транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения.
В случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя дополнительно повышается за счет выбора двигателя в качестве цели для нагрева энергией, выделяемой благодаря работе двигателя после инициирования пуска системы, а не за счет выбора агрегата мост/трансмиссия в качестве цели. В частности, в случае короткого прогнозируемого времени движения топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет по возможности более быстрого повышения температуры двигателя для выполнения дискретного управления на ранней стадии и уменьшения вязкости масла в двигателе и, таким образом, снижения сопротивление работе двигателя. Кроме того, в случае низкой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, снижается. В этом случае, топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет вышеописанного нагрева двигателя, по сравнению с нагревом агрегата мост/трансмиссия.
Напротив, в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения, что определяется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя дополнительно повышается за счет выбора в качестве цели(целей) нагрева энергией, выделяемой благодаря работе двигателя после инициирования пуска системы, только агрегата мост/трансмиссия или совместно с двигателем, а не за счет выбора в качестве цели только двигателя. В частности, в случае длительного прогнозируемого времени движения температура двигателя, в конце концов, достигает разрешающей температуры при работе двигателя, что позволяет выполнять дискретное управление. Соответственно, топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия и, таким образом, снижения сопротивления работе двигателя. Кроме того, в случае высокой прогнозируемой скорости движения сопротивление работе двигателя, обусловленное повышенной вязкостью масла в редукторном отсеке агрегата мост/трансмиссия вследствие низкой температуры или сниженного тягового кпд электродвигателя при низкой температуре, увеличивается. В этом случае топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет нагрева агрегата мост/трансмиссия, по сравнению с вышеописанным нагревом двигателя.
В результате, в вышеописанной конфигурации, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве топливный кпд двигателя эффективно повышается за счет выбора цели для нагрева энергией, выделяемой благодаря работе двигателя, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, блок управления осуществляет нагрев энергией, как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия.
Когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, выбор цели нагрева энергией, выделяемой благодаря работе двигателя, между двигателем и агрегатом мост/трансмиссия не может осуществляться таким образом, чтобы повысить топливный кпд двигателя. В этом случае, если вышеупомянутый нагрев энергией осуществляется только на одном из двигателя и агрегата мост/трансмиссия, агрегат мост/трансмиссия нагревается в случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, и двигатель нагревается в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения. Это может значительно снижать топливный кпд двигателя.
В вышеописанной конфигурации, если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы для блока прогнозирования перемещения, нагрев вышеупомянутой энергией осуществляется, как на двигателе, так и на агрегате мост/трансмиссия. Это препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может быть вызвано нагревом только одного из двигателя и агрегата мост/трансмиссия.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения в гибридном транспортном средстве, где применяется устройство управления согласно первому варианту осуществления, и электрическую конфигурацию устройства управления;
Фиг.2 - логическая блок-схема, иллюстрирующая процедуру нагрева, осуществляемую при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве;
Фиг.3 - временная диаграмма, иллюстрирующая изменения величины потребление топлива двигателя внутреннего сгорания с течением времени в случае, когда нагревается двигатель, и в случае, когда нагревается агрегат мост/трансмиссия, при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве;
Фиг.4 - временная диаграмма, иллюстрирующая изменения крутящего момента потерь с течением времени в случае, когда нагревается двигатель, и в случае, когда нагревается агрегат мост/трансмиссия, при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве;
Фиг.5 - схема, иллюстрирующая диапазон нагрева агрегата мост/трансмиссия и диапазон нагрева двигателя, каждый из которых задан на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения;
Фиг.6 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения в гибридном транспортном средстве, где применяется устройство управления согласно второму варианту осуществления, и электрическую конфигурацию устройства управления;
Фиг.7 - логическая блок-схема, иллюстрирующая процедуру нагрева, осуществляемую при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве;
Фиг.8 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения в гибридном транспортном средстве, где применяется устройство управления, согласно третьему варианту осуществления, и электрическую конфигурацию устройства управления;
Фиг.9 - логическая блок-схема, иллюстрирующая процедуру нагрева, осуществляемую после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве; и
Фиг.10 - схема, иллюстрирующая другой пример устройства управления согласно третьему варианту осуществления.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Первый вариант осуществления изобретения
Первый вариант осуществления настоящего изобретения, применяемый в гибридном транспортном средстве, имеющем двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, служащие в качестве источников тяги, описан ниже со ссылкой на фиг.1-5.
Согласно фиг.1, гибридное транспортное средство имеет трубопровод 2, проходящий через двигатель внутреннего сгорания 1, который является одним из источников тяги. Трубопровод 2 принимает охлаждающую текучую среду (хладагент), служащую в качестве теплообменной текучей среды, которая циркулирует благодаря работе водяного насоса 3. Это обеспечивает теплообмен между охлаждающей текучей средой и двигателем 1. Посредством теплообмена двигатель 1 охлаждается, будучи нагретым. Водяной насос 3 приводится в действие путем передачи вращательного действия от двигателя 1.
Трубопровод 2 имеет канал 2a, разветвляющийся на две секции, одна из которых подключена корпусу 4 дроссельных заслонок, а другая подключена к сердцевине 6 нагревателя кондиционера 5. По выходе из двигателя 1 часть охлаждающей текучей среды течет в корпус 4 дроссельных заслонок и сердцевину 6 нагревателя по каналу 2a, после чего достигает термостата 7. Остальная охлаждающая текучая среда поступает в термостат 7 через канал 2b, идущий в обход корпуса 4 дроссельных заслонок и сердцевины 6 нагревателя. Канал 2c подключен к термостату 7 для подачи охлаждающей текучей среды в радиатор 8 после выхода охлаждающей текучей среды из двигателя 1.
Термостат 7 блокирует поток охлаждающей текучей среды из канала 2c в термостат 7 при низкой температуре охлаждающей текучей среды из каналов 2a, 2b. Когда температура охлаждающей текучей среды из каналов 2a, 2b возрастает до определенного значения, термостат 7 разрешает переток охлаждающей текучей среды из канала 2c в термостат 7. Соответственно, при низкой температуре охлаждающей текучей среды, проходящей через двигатель 1, охлаждающая текучая среда не может течь через радиатор 8 и охлаждаться посредством теплообмена с атмосферным воздухом в радиаторе 8. При высокой температуре охлаждающей текучей среды она может протекать через радиатор 8, так что она охлаждается посредством теплообмена с атмосферным воздухом в радиаторе 8.
Кондиционер 5 гибридного транспортного средства используется для регулировки температуры воздуха в салоне. Кондиционер 5 использует тепло охлаждающей текучей среды, проходящей через сердцевину 6 нагревателя, для обогрева салона. В частности, кондиционер 5 подает воздух из салона в сердцевину 6 нагревателя, таким образом, обеспечивая теплообмен между нагретой охлаждающей текучей средой и воздухом в сердцевине 6 нагревателя. Температура воздуха, таким образом, повышается. Затем нагретый воздух поступает в салон для обогрева салона. В результате, поскольку кондиционер 5 использует охлаждающую текучую среду в трубопроводе 2 для нагрева воздуха в салоне, температура охлаждающей текучей среды падает на величину, соответствующую величине нагрева воздуха.
В гибридном транспортном средстве электродвигатель 9, который является одним из источников тяги, установлен в агрегате 12 мост/трансмиссия, совместно с такими электрическими устройствами, как генератор 10 и инвертор 11. Агрегат 12 мост/трансмиссия образован трансмиссией и дифференциалом. Агрегат 12 мост/трансмиссия принимает мощность тяги из двигателя 1 и передает мощность тяги на колеса. Благодаря циркуляции охлаждающей текучей среды, которая является теплообменной текучей средой, в трубопроводе 13, проходящем через агрегат 12 мост/трансмиссия, под действием электрического водяного насоса 15, осуществляется теплообмен между агрегатом 12 мост/трансмиссия и охлаждающей текучей средой. Благодаря такому теплообмену агрегат 12 мост/трансмиссия охлаждается, будучи нагретым.
Охлаждающая текучая среда в трубопроводе 13 течет через инвертор 11 в агрегате 12 мост/трансмиссия, резервуар 14, электрический водяной насос 15, генератор 10 в агрегате 12 мост/трансмиссия и электродвигатель 9 в агрегате 12 мост/трансмиссия последовательно в указанном порядке. По выходе из электродвигателя 9 охлаждающая текучая среда поступает в радиатор 8 через канал 13a, охлаждается посредством теплообмена с атмосферным воздухом в радиаторе 8 и затем поступает в инвертор 11. Радиатор 8 делится на отсек, подключенный к трубопроводу 2, проходящему через двигатель 1, и отсек, подключенный к трубопроводу 13, проходящему через агрегат 12 мост/трансмиссия. Охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 и охлаждающая текучая среда в трубопроводе 13, таким образом, не могут смешиваться друг с другом в радиаторе 8.
Ниже приведено описание конфигурации для запасания энергии, выделяемой при работе двигателя после пуска системы в гибридном транспортном средстве, и устройства для нагрева компонентов транспортного средства с использованием запасенной энергии при инициировании последующего пуска системы.
Гибридное транспортное средство имеет теплохранилище 16, теплоизолированное от окружающей среды и способное хранить нагретую охлаждающую текучую среду. В теплохранилище 16 собирается и запасается охлаждающая текучая среда, нагретая теплом, выделяемым двигателем 1, из канала 2a трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, через впускной канал 17. Из теплохранилища 16 запасенная нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 2 (канал 2a), проходящий через двигатель 1, через выпускной канал 18. Первый управляющий клапан 19 теплохранилища установлен во впускном канале 17 и выпускном канале 18. Первый управляющий клапан 19 теплохранилища избирательно открывается или закрывается, чтобы, соответственно, обеспечивать или блокировать связи между теплохранилищем 16 и каналом 2a. Кроме того, из теплохранилища 16 запасенная нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 13 (канал 13a), проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, через выпускной канал 21. Благодаря подаче нагретой охлаждающей текучей среды из теплохранилища 16 в трубопровод 13, охлаждающая текучая среда поступает из трубопровода 13 в теплохранилище 16 через впускной канал 20. Второй управляющий клапан 22 теплохранилища установлен во впускном канале 20 и выпускном канале 21. Второй управляющий клапан 22 теплохранилища избирательно открывается или закрывается, чтобы, соответственно, обеспечивать или блокировать связи между теплохранилищем 16 и каналом 13a.
Когда нагретая охлаждающая текучая среда собирается из трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, и запасается в теплохранилище 16, тепловая энергия, выделяемая благодаря работе двигателя 1, запасается в теплохранилище 16 в форме нагретой охлаждающей текучей среды. Другими словами, теплохранилище 16 действует в качестве устройства хранения для запасания энергии, генерируемой благодаря работе двигателя 1 во время работы гибридного транспортного средства. Благодаря подаче нагретой охлаждающей текучей среды из теплохранилища 16 в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, и трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, через соответствующие выпускные каналы 18, 21, двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия нагреваются охлаждающей текучей средой, или, другими словами, с использованием вышеупомянутой тепловой энергии. В результате, выпускные каналы 18, 21, первый и второй управляющие клапаны теплохранилища 19, 22 и трубопроводы 2, 13 действуют в качестве нагревательного устройства для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16.
Ниже описана электрическая конфигурация устройства управления для гибридного транспортного средства.
Гибридное транспортное средство имеет электронный блок управления 23 (блок управления и блок прогнозирования перемещения), который управляет работой двигателя 1, работой агрегата 12 мост/трансмиссия, включающего в себя электродвигатель 9, генератор 10 и инвертор 11, и работой первого и второго управляющих клапанов 19, 22 теплохранилища. Гибридное транспортное средство также включает в себя компьютер 24 кондиционера для управления работой кондиционера 5. Электронный блок управления 23 и компьютер 24 кондиционера подключены друг к другу для осуществления связи друг с другом.
Компьютер 24 кондиционера принимает сигналы регистрации от датчиков различных типов, в том числе датчика 25 степени изоляции для определения степени изоляции в салоне гибридного транспортного средства, датчика 26 внешней температуры для определения температуры воздуха вне транспортного средства (температуры наружного воздуха), и датчика 27 внутренней температуры для определения температуры воздуха в салоне (внутренней температуры). Компьютер 24 кондиционера также принимает сигналы различных типов от переключателя 29 автоматического управления кондиционером для переключения между автоматическим режимом кондиционера для автоматической регулировки температуры в салоне и ручным режимом кондиционера для ручной регулировки этой температуры и переключателя 30 температурной настройки для переключения заданной температуры в салоне.
Когда переключатель 29 автоматического управления кондиционером находится в позиции ручного управления "MANUAL", компьютер 24 кондиционера действует в соответствии с ручным режимом кондиционера для регулировки температуры в салоне. В частности, компьютер 24 кондиционера управляет кондиционером 5 таким образом, чтобы температура в салоне принимала значение, соответствующее позиции переключателя 30 температурной настройки, установленной водителем. Напротив, когда переключатель 29 автоматического управления кондиционером находится в положении "AUTO", компьютер 24 кондиционера действует в соответствии с автоматическим режимом кондиционера для регулировки температуры в салоне. В частности, компьютер 24 кондиционера управляет кондиционером 5 в соответствии с заданной температурой, установленной согласно позиции переключателя 30 температурной настройки, внутренней температурой, степенью изоляции, температурой наружного воздуха и температурой охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2.
Если генерируется запрос нагрева салона, когда температура в салоне регулируется путем управления кондиционером 5, кондиционер 5 нагревает салон с использованием тепла охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, как описано выше. Соответственно, когда салон нагревается кондиционером в ответ на запрос нагрева салона, тепло переносится от охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, и температура охлаждающей текучей среды падает. Это препятствует росту температуры в двигателе 1, который участвует в теплообмене с охлаждающей текучей средой.
Электронный блок управления 23 принимает сигналы регистрации от датчика 31 температуры охлаждающей текучей среды для определения температуры охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, и датчика 32 температуры охлаждающей текучей среды для определения температуры охлаждающей текучей среды в теплохранилище 16. Электронный блок управления 23 также принимает сигналы пускового переключателя 33 для запуска гибридного транспортного средства и информацию перемещения, включающую в себя текущее местоположение, пункт назначения и маршрут движения, от навигационной системы 34, установленной в гибридном транспортном средстве.
Электронный блок управления 23 осуществляет дискретное управление для повышения топливного кпд двигателя 1 в режиме привода от электродвигателя, когда двигатель 1 остановлен, и работает только электродвигатель 9. В соответствии с дискретным управлением режим привода от электродвигателя осуществляется только при соблюдении предписанного условия выполнения. Дискретное управление выполняется, когда температура двигателя больше или равна разрешающей температуре, и блокируется, когда температура двигателя меньше разрешающей температуры. Температуру охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, можно использовать в качестве температуры двигателя. Благодаря максимальному продлению времени поддержания дискретного управления после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве топливный кпд двигателя 1 в гибридном транспортном средстве повышается. Соответственно, для повышения топливного кпд двигателя 1, предпочтительно как можно раньше повышать температуру двигателя 1 до разрешающей температуры или выше для выполнения дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве с холодным двигателем 1.
Если инициирование пуска системы гибридного транспортного средства производится при холодном двигателе 1, двигатель 1 может нагреваться охлаждающей текучей средой в теплохранилище 16, которая несет тепловую энергию, выделившуюся благодаря работе двигателя 1 в предыдущем сеансе работы гибридного транспортного средства и запасенную в форме нагретой охлаждающей текучей среды. В частности, первый управляющий клапан 19 теплохранилища открывается для соединения теплохранилища 16 и трубопровода 2 (канала 2a), проходящего через двигатель 1. При этом нагретая охлаждающая текучая среда направляется из теплохранилища 16 в трубопровод 2 через выпускной канал 18. Кроме того, охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 поступает в теплохранилище 16 через впускной канал 17. Войдя в трубопровод 2, нагретая охлаждающая текучая среда из теплохранилища 16 течет в двигатель 1 через трубопровод 2 и нагревает двигатель 1. В этом случае двигатель 1 нагревается нагретой охлаждающей текучей средой, хранящейся в теплохранилище 16, даже если пуск системы инициирован в гибридном транспортном средстве с холодным двигателем 1. В результате, температура двигателя быстро растет до разрешающей температуры или выше для выполнения дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы. Таким образом, топливный кпд двигателя 1 повышается путем выполнения дискретного управления.
Как описано выше, в гибридном транспортном средстве температура агрегата 12 мост/трансмиссия также влияет на топливный кпд двигателя 1 в значительной степени. В частности, при низкой температуре агрегата 12 мост/трансмиссия, включающего в себя электродвигатель 9, вязкость масла в редукторном отсеке агрегата 12 мост/трансмиссия растет и увеличивает сопротивление агрегата 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1. Кроме того, тяговый кпд электродвигателя 9 уменьшает и увеличивает сопротивление электродвигателя 9 работе двигателя 1. Таким образом, топливный кпд двигателя 1 снижается. Соответственно, если инициирование пуска системы в гибридном транспортном средстве осуществляется при холодных двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия, не только двигатель 1, но и агрегат 12 мост/трансмиссия может нагреваться нагретой охлаждающей текучей средой, хранящейся в теплохранилище 16 для повышения топливного кпд двигателя 1.
Однако, если нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, нагревает и двигатель 1, и агрегат 12 мост/трансмиссия, существует вероятность того, что температура двигателя не может достичь разрешающей температуры даже с использованием всей охлаждающей текучей среды. В этом случае дискретное управление не может осуществляться, и топливный кпд двигателя 1 невозможно повысить путем дискретного управления. В частности, в последних гибридных транспортных средствах двигатель 1 отличается компактностью и высоким тепловым кпд, что приводит к меньшему выделению тепла двигателем 1. Это понижает температуру охлаждающей текучей среды, накопленной в теплохранилище 16, таким образом, увеличивает вероятность возникновения вышеописанной проблемы.
Решение проблемы описано ниже со ссылкой на логическую блок-схему, показанную на фиг.2, которая демонстрирует пусковую процедуру нагрева для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием нагретой охлаждающей текучей среды, хранящейся в теплохранилище 16, когда пуск системы осуществляется в гибридном транспортном средстве. Пусковая процедура нагрева осуществляется посредством электронного блока управления 23 при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве.
Согласно процедуре сначала производится определение, меньше ли количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, чем значение определения MJ (S101). Количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, определяется на основании температуры охлаждающей текучей среды в теплохранилище 16 и емкости теплохранилища 16. Значение определения MJ является нижним пределом таких величин вышеупомянутого запасенного тепла, которые позволяют температуре двигателя расти до разрешающей температуры или выше путем нагрева двигателя 1 с использованием нагретой охлаждающей текучей среды, хранящейся в теплохранилище 16. Значение определения MJ задается по-разному в соответствии, например, с температурой охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, которая соответствует температуре двигателя таким образом, чтобы значение определения MJ увеличивалось по мере снижения температуры охлаждающей текучей среды при инициировании пуска системы.
Положительное определение на этапе 101 указывает, что температура двигателя может увеличиваться до разрешающей температуры или выше путем нагрева с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, или, в частности, величина вышеупомянутой тепловой энергии больше или равна такому значению, при котором температура двигателя может увеличиться до разрешающей температуры или выше путем нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии. В этом случае для обеспечения нагрева с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, только на двигателе 1, нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, поступает только в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1 (S106). В частности, второй управляющий клапан 22 теплохранилища закрывается для блокировки связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 13, проходящим через агрегат 12 мост/трансмиссия. При этом первый управляющий клапан 19 теплохранилища открывается для обеспечения связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 2, проходящим через двигатель 1. При этом нагретая охлаждающая текучая среда направляется в теплохранилище 16 в трубопровод 2 (канал 2a), проходящий через двигатель 1, через выпускной канал 18, и охлаждающая текучая среда в канале 2a направляется в теплохранилище 16 через впускной канал 17. Нагретая охлаждающая текучая среда из теплохранилища 16, поступающая в трубопровод 2, течет в двигатель 1 через трубопровод 2 и нагревает двигатель 1.
В результате, температура двигателя (температура охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2) растет до разрешающей температуры или выше, и дискретное управление осуществляется вскоре после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Топливный кпд двигателя 1, таким образом, повышается за счет выполнения дискретного управления.
На фиг.3 показан график, демонстрирующий изменение потребления топлива двигателя 1 с течением времени после инициирования пуска в гибридном транспортном средстве в случае, когда предписанное количество нагретой охлаждающей текучей среды поступает в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, и в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. На графике сплошная линия L1 демонстрирует изменение потребления топлива двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1. Сплошная линия L2 демонстрирует изменение потребления топлива двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 2, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия.
На фиг.4 показан график, демонстрирующий изменения крутящего момента потерь (который соответствует сопротивлению работе двигателя) двигателя 1 с течением времени после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве в случае, когда предписанное количество нагретой охлаждающей текучей среды поступает в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, и в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. На графике сплошная линия L3 демонстрирует изменение крутящего момента потерь, обусловленное сопротивлением двигателя 1 работе двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1. Сплошная линия L4 демонстрирует изменение крутящего момента потерь, обусловленное сопротивлением агрегата 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 2. Пунктирная линия L5 демонстрирует изменение крутящего момента потерь, обусловленное сопротивлением двигателя 1 работе двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 2, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. Пунктирная линия L6 демонстрирует изменение крутящего момента потерь, обусловленное сопротивлением агрегата 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1 с течением времени в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 13.
Благодаря подаче нагретой охлаждающей текучей среды в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, для нагрева двигателя 1 (как в случаях, представленных сплошной линией L1 на фиг.3 и сплошными линиями L3 и L4 на фиг.4), температура двигателя увеличивается до разрешающей температуры, и дискретное управление осуществляется на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Такой нагрев двигателя 1 также приводит к быстрому росту температуры масла в двигателе 1. Это быстро снижает вязкость масла, таким образом, снижая сопротивление работе двигателя 1. В результате роста температур двигателя и моторного масла, топливный кпд двигателя 1 повышается.
Когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия (как в случаях, представленных сплошной линией L2 на фиг.3 и пунктирными линиями L5 и L6 на фиг.4), температура масла для редукторного отсека агрегата 12 мост/трансмиссия быстро растет, таким образом, вязкость масла быстро снижается, на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Это уменьшает тяговое сопротивление редукторного отсека агрегата 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1. Нагретая охлаждающая текучая среда, поступающая в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, также нагревает электродвигатель 9, установленный в агрегате 12 мост/трансмиссия. Это препятствует снижению тягового кпд электродвигателя 9, обусловленное низкой температурой, и сопротивление электродвигателя 9 работе двигателя 1 поддерживается без увеличения. В результате роста температур масла и электродвигателя 9 топливный кпд двигателя 1 повышается.
Как явствует из фиг.3, в короткий период после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве потребление топлива двигателя 1 является низким в случае (соответствующем сплошной линии L1), когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, по сравнению со случаем (соответствующим сплошной линии L2), когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. В частности, в этот период, раннее выполнение дискретного управления и сниженное сопротивление работе двигателя 1, которые обусловлены нагретым двигателем 1, эффективны по сравнению с пониженным тяговым сопротивлением редукторного отсека и электродвигателя 9 в агрегате 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1, обусловленным нагретым агрегатом 12 мост/трансмиссия, в отношении повышения топливного кпд двигателя 1.
Напротив, в период спустя определенное время после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, потребление топлива двигателя 1 ниже в случае (соответствующем сплошной линии L2), когда нагретая охлаждающая текучая среда направляется в трубопровод 13, соответствующий агрегату 12 мост/трансмиссия, чем в случае, когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает в трубопровод 13, проходящий через двигатель 1. В частности, в этот период сниженное сопротивление редукторного отсека и электродвигателя 9 в агрегате 12 мост/трансмиссия работе двигателя 1, которое обусловлено нагретым агрегатом 12 мост/трансмиссия, эффективно по сравнению с ранним выполнением дискретного управления и сниженным сопротивлением работе двигателя 1, которые обусловлены нагретым двигателем 1, в отношении повышения топливного кпд двигателя 1.
В период сразу после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве неясно, будет ли время движения транспортного средства фактически достаточно долгим, чтобы нагрев нагретого агрегата 12 мост/трансмиссия эффективно повышал топливный кпд двигателя 1. Соответственно, при условии, что температура двигателя может увеличиваться до разрешающей температуры или выше за счет нагрева двигателя 1 нагретой охлаждающей текучей средой, хранящейся в теплохранилище 16, после инициирования пуска системы, чтобы можно было осуществлять дискретное управление, эффект повышения топливного кпд двигателя 1 надежно обеспечивается за счет нагрева двигателя 1, а не агрегата 12 мост/трансмиссия, с использованием нагретой охлаждающей текучей среды. В результате, за счет нагрева двигателя 1 с использованием нагретой охлаждающей текучей среды, хранящейся в теплохранилище 16, в соответствии с этапами S101 и S106 пусковой процедуры нагрева (фиг.2) топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается.
Если определение, сделанное на этапе S101 пусковой процедуры нагрева, положительно, т.е. указывает, что количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, или, другими словами, когда невозможно повысить температуру двигателя до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, производится определение, генерируется ли запрос нагрева салона (S102).
Если запрос нагрева салона генерируется, кондиционер 5 нагревает салон с использованием тепла охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, или, в частности, охлаждающей текучей среды, текущей через сердцевину нагревателя 6. Таким образом, охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 отдает тепло, таким образом, замедляя рост температуры двигателя. Другими словами, отсутствие генерации запроса нагрева салона и отсутствие у кондиционера 5 возможности нагревать салон с использованием тепла охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2 способствует росту температуры в двигателе. В этом случае даже когда количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, существует высокая вероятность того, что температура двигателя может повышаться до разрешающей температуры или выше путем подачи нагретой охлаждающей текучей среды из теплохранилища 16 в двигатель 1.
Соответственно, в случае отрицательного определения на этапе S102, указывающего, что запрос нагрева салона не генерируется, осуществляется процедура этапа S106. Таким образом, несмотря на то, что количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, двигатель 1 нагревается нагретой охлаждающей текучей средой в теплохранилище 16. Таким образом, двигатель 1 осуществляет дискретное управление на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. В результате, эффект повышения топливного кпд двигателя 1 за счет выполнения дискретного управления обеспечивается в более широком диапазоне.
Напротив, в случае положительного определения на этапе S102, указывающего, что запрос нагрева салона генерируется, цель нагрева для нагретой охлаждающей текучей среды в теплохранилище 16 выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства, и осуществляется процедура (S103 - S107) для нагрева цели нагрева.
Согласно процедуре производится определение, определимы ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения гибридного транспортного средства (S103). Прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определяются с использованием информации перемещения, включающей в себя текущее местоположение, пункт назначения и маршрут движения, обеспечиваемой, например, навигационной системой 34. Соответственно, если пункт назначения и маршрут движения заданы водителем с помощью навигационной системы 34, прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определимы с использованием информации перемещения. В этом случае на этапе S103 делается положительное определение.
Если на этапе S103 определено, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определимы, производится определение, попадают ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения в диапазон нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленный на фиг.5, на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения, определенных с использованием информации перемещения, включающей в себя текущее местоположение, пункт назначения и маршрут движения (S104). При положительном определении на этом этапе нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, поступает только в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, благодаря чему только агрегат 12 мост/трансмиссия нагревается тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16 (S105). В частности, первый управляющий клапан 19 теплохранилища закрывается для блокировки связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 2, проходящим через двигатель 1. Одновременно, второй управляющий клапан 22 теплохранилища открывается для обеспечения связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 13, проходящим через агрегат 12 мост/трансмиссия. При этом нагретая охлаждающая текучая среда направляется из теплохранилища 16 в трубопровод 13 (канал 13a), проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, через выпускной канал 21, и, таким образом, охлаждающая текучая среда из канала 13a поступает в теплохранилище 16 через впускной канал 20. Нагретая охлаждающая текучая среда, поступающая из теплохранилища 16 в трубопровод 13, течет в агрегат 12 мост/трансмиссия через трубопровод 13 для нагрева редукторного отсека и электродвигателя 9 в агрегате 12 мост/трансмиссия.
При отрицательном определении на этапе S104, и когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева двигателя, представленном на фиг.5, нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, поступает только в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, благодаря чему только двигатель 1 нагревается тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16 (S106).
Другими словами, процедура этапа S104 осуществляется для выбора цели нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения. Цель нагрева выбирается таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1, когда гибридное транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения. Другими словами, диапазон нагрева двигателя, диапазон нагрева агрегата мост/трансмиссия и граница между диапазоном нагрева двигателя и диапазоном нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленные на фиг.5, задаются таким образом, чтобы можно было выбирать цель нагрева между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия для эффективного повышения топливного кпд двигателя 1. В результате, топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается за счет выбора цели нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия вышеописанным образом на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения.
Согласно фиг.5 нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, на двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия осуществляется описанным ниже образом в случае [1], когда прогнозируемая длина пути меньше заранее определенного значения A, в случае [2], когда прогнозируемая длина пути больше или равна значению A и меньше заранее определенного значения B, и в случае [3], когда прогнозируемая длина пути больше или равна значению B.
[1] Нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется только на двигателе 1 независимо от прогнозируемой скорости движения.
[2] В случае малой прогнозируемой длины пути и низкой прогнозируемой скорости движения нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется только на двигателе 1. В случае большой прогнозируемой длины пути и высокой прогнозируемой скорости движения нагрев осуществляется только на агрегате 12 мост/трансмиссия.
Альтернативно, в этом случае, нагрев может осуществляться только на двигателе 1, если произведение прогнозируемой длины пути и прогнозируемой скорости движения меньше заранее определенного порогового значения. Когда произведение больше или равно пороговому значению, нагрев осуществляется только на агрегате 12 мост/трансмиссия. В частности, фиксированное значение, полученное заранее путем тестирования и т.п. или переменное значение, по-разному устанавливаемое равным оптимальному значению в соответствии с температурой двигателя и т.п. при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, можно использовать в качестве порогового значения.
[3] Нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется только на агрегате 12 мост/трансмиссия независимо от прогнозируемой скорости транспортного средства.
Для короткого прогнозируемого времени движения в случае [2] топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается за счет как можно более быстрого роста температуры двигателя для выполнения дискретного управления и уменьшения вязкости масла в двигателе 1 для снижения сопротивления работе двигателя 1 на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. В случае [2], при низкой прогнозируемой скорости движения, сопротивление работе двигателя 1, обусловленное повышенной вязкостью масла при низкой температуре в редукторном отсеке агрегата 12 мост/трансмиссия или сниженным тяговым кпд электродвигателя 9 при низкой температуре, снижается. В этом случае нагрев двигателя 1 вышеописанным образом более эффективно повышает топливный кпд двигателя 1, чем нагрев агрегата 12 мост/трансмиссия. В результате, в случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения топливный кпд двигателя 1 в большей степени повышается путем нагрева только двигателя 1 тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, чем путем нагрева только агрегата 12 мост/трансмиссия.
При наличии длительного прогнозируемого времени движения в случае [2] температура двигателя, в конце концов, вырастает до разрешающей температуры благодаря работе двигателя 1, и, таким образом, выполняется дискретное управление. Соответственно, топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается за счет нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия для снижения сопротивления работе двигателя 1. В случае [2], при высокой прогнозируемой скорости движения, сопротивление работе двигателя 1, обусловленное повышенной вязкостью масла при низкой температуре в редукторном отсеке агрегата 12 мост/трансмиссия или сниженным тяговым кпд электродвигателя 9 при низкой температуре, увеличивается. В этом случае топливный кпд двигателя 1 повышается более эффективно за счет нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия, чем нагрева двигателя 1 вышеописанным образом. В результате, в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения топливный кпд двигателя 1 в большей степени повышается путем нагрева только агрегата 12 мост/трансмиссия тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, чем путем нагрева только двигателя 1.
Даже когда количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается путем выбора цели нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия вышеописанным образом.
Если пункт назначения или маршрут движения не задан водителем с помощью навигационной системы 34, или, другими словами, если информация перемещения, включающая в себя пункт назначения и маршрут движения, не введена через навигационную систему 34, на этапе S103 пусковой процедуры нагрева (фиг.2) производится определение, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы.
В этом случае для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, поступает как в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1, так и трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия (S107). В частности, первый управляющий клапан 19 теплохранилища и второй управляющий клапан 22 теплохранилища открываются для обеспечения связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 2, проходящим через двигатель 1, и связи между теплохранилищем 16 и трубопроводом 13, проходящим через агрегат 12 мост/трансмиссия. При этом нагретая охлаждающая текучая среда направляется из теплохранилища 16 в трубопровод 2 (канал 2a), проходящий через двигатель 1, и трубопровод 13 (13a), проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, через соответствующие выпускные каналы 18, 21. Соответственно, охлаждающая текучая среда в каналах 2a, 13a течет в теплохранилище 16 через соответствующие впускные каналы 17, 20. Нагретая охлаждающая текучая среда, поступающая из теплохранилища 16 в трубопроводы 2, 13, течет в двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия по соответствующим трубопроводам 2, 13 для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия.
Если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения гибридного транспортного средства неопределимы, выбор цели нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, не может осуществляться таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1. В этом случае, если нагрев вышеупомянутой тепловой энергией осуществляется только на одном из двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия, агрегат 12 мост/трансмиссия нагревается в случае короткого прогнозируемого времени движения и низкой прогнозируемой скорости движения, и двигатель 1 нагревается в случае длительного прогнозируемого времени движения и высокой прогнозируемой скорости движения. Это может значительно снижать топливный кпд двигателя 1. Однако при условии, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, нагрев тепловой энергией осуществляется на обоих двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия вышеописанным образом. Это препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может иметь место в случаях, когда нагрев осуществляется только на одном из двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия.
Первый вариант осуществления, который был подробно описан, имеет следующие преимущества.
(1) При инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве производится определение, меньше ли количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, чем значение определения MJ. Положительное определение указывает, что температура двигателя может расти до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, или, другими словами, величина тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, больше или равна такому значению, при котором температура двигателя может увеличиться до разрешающей температуры или выше для выполнения дискретного управления за счет нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии. В этом случае для нагрева только двигатель 1 тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, нагретая охлаждающая текучая среда, хранящаяся в теплохранилище 16, поступает только в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1. Нагретая охлаждающая текучая среда, поступающая из теплохранилища 16 в трубопровод 2, течет в двигатель 1 через трубопровод 2 для нагрева двигателя 1. Таким образом, температура двигателя увеличивается до разрешающей температуры или выше для выполнения дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, и вязкость масла в двигателе 1 быстро уменьшается для снижения сопротивления работе двигателя 1. В результате, топливный кпд двигателя 1 повышается.
Если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, агрегат 12 мост/трансмиссия нагревается с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, при соблюдении предписанного условия. В частности, условие соблюдается, когда генерируется запрос нагрева салона, и прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения попадают в диапазон нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленный на фиг.5. Альтернативно, условие может соблюдаться, когда генерируется запрос нагрева салона, и прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы. За счет нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия, включающего в себя электродвигатель 9 и редукторный отсек, с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, при соблюдении условия, вязкость масла в редукторном отсеке агрегата 12 мост/трансмиссия быстро падает на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, тем самым снижая сопротивление редукторного отсека работе двигателя 1. Кроме того, нагрев электродвигателя 9 в агрегате 12 мост/трансмиссия препятствует увеличению сопротивления электродвигателя 9 работе двигателя 1 за счет уменьшения тягового кпд электродвигателя 9 при низкой температуре. Как описано выше, благодаря осуществлению нагрева тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, на агрегате 12 мост/трансмиссия, топливный кпд двигателя 1 повышается, даже если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве.
Как описано выше, топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается путем дискретного управления на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Топливный кпд двигателя повышается также за счет предельного нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия.
(2) Если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется только на двигателе 1 при условии, что запрос нагрева салона не генерируется. В частности, отсутствие генерации запроса нагрева салона и, таким образом, отсутствие у кондиционера 5 возможности нагревать салон с использованием тепла охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, препятствует отводу тепла из охлаждающей текучей среды для обогрева салона. В этом случае даже если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, существует высокая вероятность того, что температура двигателя может увеличиваться до разрешающей температуры или выше для выполнения дискретного управления за счет нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16. Соответственно, даже когда количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется только на двигателе 1 при условии, что запрос нагрева салона не генерируется. Это обеспечивает выполнение дискретного управления в двигателе 1 на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. В результате, эффект повышения топливного кпд двигателя 1 путем дискретного управления обеспечивается в более широком диапазоне.
(3) Если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, и запрос нагрева салона генерируется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, цель нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемой длины пути и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства. Такой выбор цели нагрева осуществляется таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1, когда транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения. В частности, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленном на фиг.5, агрегат 12 мост/трансмиссия выбирается в качестве цели нагрева для тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16. Когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева двигателя, представленном на фиг.5, двигатель 1 выбирается в качестве цели нагрева. Благодаря выбору цели нагрева между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемой длины пути и прогнозируемой скорости движения вышеописанным образом, топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается.
(4) Если количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, меньше значения определения MJ, и запрос нагрева салона генерируется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, нагрев тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, осуществляется как на двигателе 1, так и на агрегате 12 мост/трансмиссия, при условии, что прогнозируемая длина пути и прогнозируемая скорость движения неопределимы. В частности, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, выбор вышеупомянутой цели нагрева для тепловой энергии между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия не может осуществляться таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1. В этом случае, если нагрев тепловой энергией осуществляется только на одном из двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия, существует вероятность того, что цель нагрева неправильно выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия, что значительно снижает топливный кпд двигателя 1. Однако осуществление нагрева тепловой энергией на обоих двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может иметь место в случаях, когда нагрев осуществляется только на одном из двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия.
Второй вариант осуществления изобретения
Второй вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на фиг.6 и 7.
Во втором варианте осуществления электрическая энергия, вырабатываемая генератором 10, приводимым в действие двигателем 1, запасается в качестве энергии, генерируемой благодаря работе двигателя 1. С использованием запасенной электрической энергии двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия нагреваются при последующем пуске системы гибридного транспортного средства.
Согласно фиг.6 электротепловой нагреватель 36 установлен в канале 2a трубопровода 2, проходящего через двигатель 1. Нагреватель 36 нагревает охлаждающую текучую среду в канале 2a путем выделения тепла с использованием мощности, поступающей от аккумулятора 35. Нагревателем 36 управляет электронный блок управления 23. Охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 (канале 2a) нагревается нагревателем 36 и поступает в двигатель 1 через трубопровод 2. Таким образом, двигатель 1 нагревается охлаждающей текучей средой.
Электротепловой нагреватель 37 установлен в канале 13a трубопровода 13, проходящего через агрегат 12 мост/трансмиссия. Нагреватель 37 нагревает охлаждающую текучую среду в канале 13a путем выделения тепла с использованием мощности, поступающей от аккумулятора 35. Нагревателем 37 управляет электронный блок управления 23. Охлаждающая текучая среда в трубопроводе 13 (канале 13a) нагревается нагревателем 37 и поступает в агрегат 12 мост/трансмиссия через трубопровод 13. Таким образом, агрегат 12 мост/трансмиссия, включающий в себя электродвигатель 9 и редукторный отсек, нагревается охлаждающей текучей средой.
Когда генератор 10 приводится в действие двигателем 1, аккумулятор 35 для подачи мощности на нагреватели 36, 37 запасает мощность, вырабатываемую генератором 10, в качестве электрической энергии. Электронный блок управления 23 принимает сигнал, соответствующий величине заряда аккумулятора 35, и определяет величину заряда аккумулятора 35 на основании сигнала.
Во втором варианте осуществления аккумулятор 35 действует в качестве устройства хранения для запасания энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, во время работы гибридного транспортного средства. Нагреватели 36 и 37 и трубопроводы 2 и 13 действуют в качестве нагревательного устройства для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием электрической энергии, запасенной в аккумуляторе 35.
На фиг.7 показана логическая блок-схема, иллюстрирующая пусковую процедуру нагрева второго варианта осуществления. Процедура отличается от пусковой процедуры нагрева (фиг.2) согласно первому варианту осуществления только процедурой (S201), соответствующей этапу S101 процедуры согласно первому варианту осуществления.
В пусковой процедуре нагрева, представленной на фиг.7, сначала производится определение, меньше ли величина заряда аккумулятора 35, чем значение определения X (S201). Значение определения X является нижним пределом таких величин заряда, при которых температура двигателя может увеличиться до разрешающей температуры или выше для дискретного управления путем нагрева двигателя 1 нагревателем 36, который использует электрическую энергию, запасенную в аккумуляторе 35. Значение определения X устанавливается по-разному, например, в соответствии с температурой охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2, соответствующей температуре двигателя таким образом, чтобы значение определения X увеличивалось при снижении температуры охлаждающей текучей среды.
Отрицательное определение, сделанное на этапе 201, указывает, что температура двигателя может расти до разрешающей температуры или выше путем нагрева электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, или, в частности, величина вышеупомянутой электрической энергии больше или равна такому значению, при котором температура двигателя может увеличиться до разрешающей температуры или выше путем нагрева двигателя 1 с использованием электрической энергии. В этом случае для обеспечения нагрева с использованием электрической энергии, запасенной в аккумуляторе 35, только на двигателе 1, только нагреватель 36 принимает мощность от аккумулятора 35 и выделяет тепло (S206). Это повышает температуру двигателя до разрешающей температуры или выше, и, таким образом, позволяет выполнять дискретное управление на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. В результате, топливный кпд двигателя 1 повышается путем выполнения дискретного управления.
Если определение, сделанное на этапе S201 положительно, указывая, что величина заряда аккумулятора 35 меньше значения определения X, или, другими словами, если определено, что нагрев с использованием электрической энергии, запасенной в аккумуляторе 35, не может увеличить температуру двигателя до разрешающей температуры или выше, производится определение, генерируется ли запрос нагрева салона (S202). При отрицательном определении на этапе S202, указывающем, что запрос нагрева салона не генерируется, осуществляется процедура этапа S206. Таким образом, двигатель 1 нагревается электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, даже если величина заряда аккумулятора 35 меньше значения определения X. Это позволяет выполнять дискретное управления в двигателе 1 на ранней стадии после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Таким образом, эффект повышения топливного кпд двигателя 1 путем дискретного управления достигается в более широком диапазоне.
Напротив, при положительном определении на этапе S202, указывающем, что запрос нагрева салона генерируется, цель нагрева для электрической энергии, запасенной в аккумуляторе 35, выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения, и процедура осуществляется (S203-S207) для нагрева цели нагрева.
Согласно процедуре производится определение, определимы ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения гибридного транспортного средства (S203). Если определено, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определимы, производится определение, находятся ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения в диапазоне нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленном на фиг.5 (S204). Если определение, сделанное на этапе S204 положительно, только нагреватель 37 принимает мощность от аккумулятора 35 для генерации тепла таким образом, чтобы нагрев электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, осуществлялся только на агрегате 12 мост/трансмиссия (S205). Напротив, если определение, сделанное на этапе S204 отрицательно, указывая, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева двигателя, представленном на фиг.5, только нагреватель 36 принимает мощность от аккумулятора 35 для генерации тепла таким образом, чтобы нагрев электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, осуществлялся только на двигателе 1 (S206).
Если на этапе S203 определено, что прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, нагреватель 36 и нагреватель 37 принимают мощность от аккумулятора 35 для генерации тепла таким образом, чтобы нагрев электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, осуществлялся как на двигателе 1, так и на агрегате 12 мост/трансмиссия (S207).
Второй вариант осуществления, который был подробно описан, имеет преимущества, эквивалентные преимуществам (1)-(4) первого варианта осуществления.
Третий вариант осуществления изобретения
Третий вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на фиг.8 и 9.
Третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что энергия, выделяемая благодаря работе двигателя 1, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве используется для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия при холодном двигателе 1 или агрегате 12 мост/трансмиссия.
Согласно фиг.8 впускной канал 38 и выпускной канал 39 подключены к каналу 2a трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, и каналу 13a трубопровода 13, проходящего через агрегат 12 мост/трансмиссия, для обеспечения связи между каналом 2a и каналом 13a. Клапан 40 управления нагревом предусмотрен во впускном канале 38 и выпускном канале 39 и избирательно открывается или закрывается, чтобы, соответственно, обеспечивать или блокировать связь между каналом 2a и каналом 13a. Впускной канал 38, выпускной канал 39 и клапан 40 управления нагревом действуют в качестве нагревательных устройств для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве.
После инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве двигатель 1 работает и выделяет тепло. При этом происходит теплообмен между двигателем 1 и охлаждающей текучей средой, текущей в трубопроводе 2. Это приводит к отводу тепла из двигателя 1 в охлаждающую текучую среду в трубопроводе 2, приводящий к повышению температуры охлаждающей текучей среды. Рост температуры охлаждающей текучей среды в трубопроводе 2 указывает, что в трубопроводе 2 запасается тепловая энергия в форме нагретой охлаждающей текучей среды. С использованием энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, которая является тепловой энергией в трубопроводе 2, двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия нагреваются.
В частности, для нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии в трубопроводе 2 клапан 40 управления нагревом закрывается для блокировки связи между каналом 2a трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, и канала 13a трубопровода 13, проходящего через агрегат 12 мост/трансмиссия. В этом случае нагретая охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, циркулирует в трубопроводе 2, не поступая в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. Таким образом, предотвращается перенос тепловой энергии из трубопровода 2 в трубопровод 13. Другими словами, двигатель 1 нагревается тепловой энергией, выделяемой непосредственно благодаря работе двигателя 1.
Для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии в трубопроводе 2 клапан 40 управления нагревом открывается для обеспечения связи между каналом 2a трубопровода 2, проходящим через двигатель 1, и каналом 13a трубопровода 13, проходящим через агрегат 12 мост/трансмиссия. В этом случае нагретая охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 (канале 2a), проходящем через двигатель 1, направляется в трубопровод 13 (канал 13a), проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия через выпускной канал 39. Такой поток охлаждающей текучей среды обусловлен разностью давлений на выходе между водяным насосом 3 и электрическим водяным насосом 15, из-за которой давление в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, оказывается выше, чем давление в трубопроводе, проходящем через агрегат 12 мост/трансмиссия. Альтернативно, насос может быть установлен в выпускном канале 39 и активироваться для подачи нагретой охлаждающей текучей среды из трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, в трубопровод 2, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. Когда нагретая охлаждающая текучая среда в трубопроводе 13 (канале 13a) направляется в трубопровод 13 (канал 13a), охлаждающая текучая среда в канале 13a течет в трубопровод 2, проходящий через двигатель 1.
Когда нагретая охлаждающая текучая среда поступает из трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия, нагретая охлаждающая текучая среда нагревает агрегат 12 мост/трансмиссия, включающий в себя электродвигатель 9 и редукторный отсек. Другими словами, агрегат 12 мост/трансмиссия нагревается тепловой энергией, выделяемой благодаря работе двигателя 1.
На фиг.9 показана логическая блок-схема, иллюстрирующая послепусковую процедуру нагрева для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия при холодных двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия, с использованием тепловой энергии, генерируемый благодаря работе двигателя 1, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Послепусковая процедура нагрева осуществляется посредством электронного блока управления 23 периодически, например, прерываясь с заранее определенными интервалами времени.
В послепусковой процедуре нагрева сначала производится определение, существует ли вероятность того, что двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия не нагреты (S301). В частности, такое определение осуществляется на основании, например, истекло ли максимальное время прогрева, заранее определенное путем тестирования и т.п., после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве. Если максимальное время прогрева не истекло после инициирования пуска системы, и определено, что двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия, скорее всего, не прогрелись, цель нагрева для тепловой энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия, и осуществляется процедура для нагрева цели нагрева.
Согласно процедуре производится определение, определимы ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения гибридного транспортного средства (S302). При отрицательном определении на этапе S302 клапан 40 управления нагревом открывается для подачи охлаждающей текучей среды из трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия (S304), таким образом, чтобы нагрев тепловой энергией, выделяемой благодаря работе двигателя 1, осуществлялся не только на двигателе 1, но и на агрегате 12 мост/трансмиссия. Напротив, при положительном определении на этапе S302, производится определение, находятся ли прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения в диапазоне нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленном на фиг.5 (S303). Если определение, сделанное на этапе S303 положительно, осуществляется процедура этапа S304.
Если определение, сделанное на этапе S303 отрицательно, или, другими словами, если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева двигателя, представленном на фиг.5, клапан 40 управления нагревом закрывается таким образом, чтобы нагрев тепловой энергией, выделяемой благодаря работе двигателя 1, осуществлялся только на двигателе 1 (S305). Это предотвращает поступление охлаждающей текучей среды из трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, в трубопровод 13, проходящий через агрегат 12 мост/трансмиссия. Таким образом, двигатель 1 нагревается тепловой энергией, выделяемой непосредственно благодаря работе двигателя 1.
Третий вариант осуществления, который был подробно описан, имеет следующие преимущества, помимо преимуществ (1)-(4) первого варианта осуществления.
(5) Когда существует вероятность того, что двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия не нагреты после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, цель нагрева для тепловой энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, выбирается между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия на основании прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства. В частности, когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева агрегата мост/трансмиссия, представленном на фиг.5, не только двигатель 1, но и агрегат 12 мост/трансмиссия выбирается в качестве цели нагрева для вышеупомянутой тепловой энергии. Когда прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения находятся в диапазоне нагрева двигателя, представленном на фиг.5, только двигатель 1 выбирается в качестве цели нагрева. Соответственно, такой выбор цели нагрева для тепловой энергии осуществляется таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1, когда гибридное транспортное средство перемещается в течение прогнозируемого времени движения и с прогнозируемой скоростью движения. В результате, благодаря выбору цели нагрева для тепловой энергии вышеописанным образом и на основании прогнозируемой длины пути и прогнозируемой скорости движения топливный кпд двигателя 1 эффективно повышается.
(6) Когда существует вероятность того, что двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия не нагреты после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве, и прогнозируемая длина пути и прогнозируемая скорость движения неопределимы, нагрев тепловой энергией, генерируемой благодаря работе двигателя 1, осуществляется на обоих двигателе 1 и агрегате 12 мост/трансмиссия. В частности, если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, выбор цели нагрева для вышеупомянутой тепловой энергии между двигателем 1 и агрегатом 12 мост/трансмиссия не может осуществляться таким образом, чтобы эффективно повышать топливный кпд двигателя 1. В этом случае, если нагрев тепловой энергией осуществляется, например, только на двигателе 1, нагрев (выбор цели нагрева), скорее всего, оказывается ненадлежащим. Такой ненадлежащий нагрев может в значительной степени снижать топливный кпд двигателя 1. Однако, если прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения неопределимы, нагрев тепловой энергией осуществляется как на двигателе 1, так и на агрегате 12 мост/трансмиссия. Это препятствует вышеупомянутому значительному снижению топливного кпд, которое может быть вызвано нагревом только двигателя 1.
Другие варианты осуществления изобретения
Проиллюстрированные варианты осуществления можно модифицировать в описанных ниже формах.
В третьем варианте осуществления для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии, выделяемой благодаря работе двигателя 1, можно организовать теплообмен между охлаждающей текучей средой в канале 2a трубопровода 2 и маслом для редукторного отсека агрегата 12 мост/трансмиссия, вместо подачи охлаждающей текучей среды из канала 2a в трубопровод 13, проходящий через трубопровод 13.
В этом случае, как показано на фиг.10, подогреватель 42 масла предусмотрен в канале циркуляции 41 масла для редукторного отсека агрегата 12 мост/трансмиссия. Впускной канал 38 и выпускной канал 39 подключены к подогревателю 42 масла и каналу 2a трубопровода 2 для обеспечения связи между подогревателем 42 масла и каналом 2a. Клапан 40 управления нагревом установлен во впускном канале 38 и выпускном канале 39 и избирательно открывается или закрывается, чтобы, соответственно, обеспечивать или блокировать связь между каналом 2a и подогревателем 42 масла. В этом примере впускной канал 38, выпускной канал 39, клапан 40 управления нагревом, канал циркуляции 41 и подогреватель 42 масла действуют в качестве нагревательного устройства для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии, генерируемой благодаря работе двигателя 1, после инициирования пуска системы в гибридном транспортном средстве.
Для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии в трубопроводе 2, клапан 40 управления нагревом открывается для обеспечения связи между каналом 2a трубопровода 2, проходящим через двигатель 1, и подогревателем 42 масла. В этом случае нагретая охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2 (канале 2a), проходящем через двигатель 1, поступает в подогреватель 42 масла через выпускной канал 39, после чего возвращается в трубопровод 2 через впускной канал 38. Когда охлаждающая текучая среда течет через подогреватель 42 масла, в подогревателе 42 масла происходит теплообмен между охлаждающей текучей средой маслом для агрегата 12 мост/трансмиссия. Таким образом, масло для агрегата 12 мост/трансмиссия нагревается, и масло нагревает агрегат 12 мост/трансмиссия, включающий в себя электродвигатель 9 и редукторный отсек. Другими словами, агрегат 12 мост/трансмиссия нагревается тепловой энергией, генерируемой благодаря работе двигателя 1.
Для нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии в трубопроводе 2 клапан 40 управления нагревом закрывается для блокировки связи между каналом 2a трубопровода 2, проходящего через двигатель 1, и подогревателем 42 масла. В этом состоянии нагретая охлаждающая текучая среда в трубопроводе 2, проходящем через двигатель 1, циркулирует в трубопроводе 2, не протекая через подогреватель 42 масла. Это препятствует переносу тепловой энергии из трубопровода 2 в масло для агрегата 12 мост/трансмиссия. Другими словами, двигатель 1 нагревается тепловой энергией, выделяемой благодаря работе двигателя 1.
В третьем варианте осуществления тепловую энергию, выделяемую выхлопными газами двигателя 1, и электрическую энергию, вырабатываемую генератором 10 во время работы двигателя 1, можно использовать в качестве энергии, генерируемой благодаря работе двигателя 1. Двигатель 1 и агрегат 12 мост/трансмиссия могут нагреваться с использованием этих энергий. Для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием электрической энергии нагреватель может использовать электрическую энергию для генерации тепла для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия. Для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия с использованием тепловой энергии, выделяемой выхлопными газами, выхлопные газы могут непосредственно нагревать двигатель 1 или агрегат 12 мост/трансмиссия. Альтернативно, тепло выхлопных газов можно преобразовывать в электрическую энергию с использованием термоэлектрического генератора. Нагреватель может использовать полученную тепловую энергию для генерации тепла для нагрева двигателя 1 и агрегата 12 мост/трансмиссия.
В первом и третьем вариантах осуществления, когда количество тепла, запасенного в теплохранилище 16, превышает значение определения MJ при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, и определено, что температура двигателя может повышаться до разрешающей температуры или выше путем нагрева тепловой энергией, запасенной в теплохранилище 16, двигатель 1 нагревается с использованием тепловой энергии. Помимо этого агрегат 12 мост/трансмиссия может нагреваться описанным ниже образом. В частности, если часть тепловой энергии, запасенной в теплохранилище 16, остается неизрасходованной после того, как температура двигателя увеличивается до разрешающей температуры или выше за счет нагрева двигателя 1 с использованием тепловой энергии, неизрасходованную тепловую энергию можно использовать для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия. Это дополнительно повышает топливный кпд двигателя.
Во втором варианте осуществления, когда величина заряда аккумулятора 35 превышает значение определения X при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, и определено, что температура двигателя может повышаться до разрешающей температуры или выше путем нагрева электрической энергией, запасенной в аккумуляторе 35, двигатель 1 нагревается с использованием электрической энергии. Помимо этого агрегат 12 мост/трансмиссия может нагреваться описанным ниже образом. В частности, если часть электрической энергии, запасенной в аккумуляторе 35, остается неизрасходованной после того, как температура двигателя увеличивается до разрешающей температуры или выше за счет нагрева двигателя 1 с использованием электрической энергии, неизрасходованную тепловую энергию можно использовать для нагрева агрегата 12 мост/трансмиссия. Это дополнительно повышает топливный кпд двигателя.
В первом и втором второй вариантах осуществления, когда запрос нагрева салона не генерируется при инициировании пуска системы в гибридном транспортном средстве, только двигатель 1 нагревается запасенной энергией, даже если величина запасенной энергии меньше значения определения. Однако такую процедуру осуществлять не обязательно.
В вариантах осуществления с первого по третий, для определения прогнозируемого времени движения и прогнозируемой скорости движения гибридного транспортного средства, можно сохранять историю перемещения гибридного транспортного средства. Прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определяются на основании истории перемещения. Альтернативно, прогнозируемое время движения и прогнозируемую скорость движения водитель может задавать вручную. Прогнозируемое время движения и прогнозируемая скорость движения определяются через такое ручное задание.
Методы третьего варианта осуществления можно использовать во втором варианте осуществления.