專利名稱：多動力型車輛及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為車輛的驅(qū)動源具有發(fā)動機和電動發(fā)電機的并聯(lián)式多動力型車輛。
背景技術(shù)：
日本專利局2002年發(fā)行的JP2002-138876A公開了作為驅(qū)動源具有發(fā)動機和電動發(fā)電機的并聯(lián)式多動力型車輛。在該現(xiàn)有例中，將根據(jù)蓄電裝置的SOC而設(shè)定電動發(fā)電機和發(fā)動機的輸出的分擔(dān)比的映射表存儲在控制器內(nèi)，控制器參照映射表根據(jù)蓄電裝置的SOC求出各個輸出分擔(dān)比，根據(jù)該分擔(dān)比和加速器操作量控制電動發(fā)電機的輸出和發(fā)動機的輸出。
即便在這樣的多動力系統(tǒng)中，當(dāng)車輛停止并且變速器的齒輪位置處于空檔時，有時進行發(fā)動機空轉(zhuǎn)停止控制。然而，發(fā)動機空轉(zhuǎn)停止如果不考慮蓄電裝置的充電狀態(tài)(SOC)而進行，則失去對蓄電裝置充電的機會，蓄電裝置的充電狀態(tài)減少，僅利用電動發(fā)電機的輸出來發(fā)動車輛有可能變得困難。并且，電動發(fā)電機的最大輸出由于在低轉(zhuǎn)動時大、隨著轉(zhuǎn)動上升而降低的特性，因此在發(fā)動車輛時希望最大限度地活用電動發(fā)電機的輸出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，考慮蓄電裝置的充電狀態(tài)適當(dāng)?shù)貓?zhí)行空轉(zhuǎn)停止，使得在再次發(fā)動時可最大限度地活用電動發(fā)電機的輸出。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種多動力型車輛，該車輛具有發(fā)動機、改變輸入軸的轉(zhuǎn)動速度并傳遞給輸出軸的變速器、電動發(fā)電機、連接電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動軸和變速器的輸入軸的動力傳遞機構(gòu)、連接到電動發(fā)電機上的蓄電裝置以及控制器?？刂破鲗⒃诋?dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度下的發(fā)動機扭矩高效率線上的點的發(fā)動機扭矩設(shè)定為目標(biāo)發(fā)動機扭矩，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速器操作量而計算當(dāng)前的發(fā)動機扭矩，當(dāng)變速器的齒輪位置處于空檔、車輛停止并且蓄電裝置有必要充電時，將目標(biāo)發(fā)動機扭矩和當(dāng)前的發(fā)動機扭矩的差設(shè)定為電動發(fā)電機的目標(biāo)發(fā)電扭矩，對電動發(fā)電機進行控制使得電動發(fā)電機的發(fā)電扭矩成為目標(biāo)發(fā)電扭矩。
參照附圖，以下詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式和本發(fā)明的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的并聯(lián)式多動力型車輛的概要構(gòu)成圖。
圖2為規(guī)定了蓄電裝置的充電狀態(tài)和發(fā)動機、電動發(fā)電機的輸出分擔(dān)比之間的關(guān)系的表。
圖3為示出主控制器的控制內(nèi)容的流程圖。
圖4為示出了充電模式下的主控制器的控制內(nèi)容的流程圖。
圖5為示出了發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度與相對發(fā)動機扭矩的耗油量率的關(guān)系的映射表。
圖6A為規(guī)定了發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度與相對加速器操作量的齒條位置(燃料噴射量)的關(guān)系的映射表。
圖6B為規(guī)定了齒條位置(燃料噴射量)與相對發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度的發(fā)動機扭矩的關(guān)系的映射表。
圖7為規(guī)定了目標(biāo)發(fā)電扭矩和過渡時間的關(guān)系的表。
圖8為示出了目標(biāo)發(fā)電扭矩是如何變化的時序圖。
圖9為用于說明發(fā)電模式下的控制內(nèi)容的圖。
具體實施例方式
參照附圖1，多動力型車輛具有作為驅(qū)動源的發(fā)動機1和電動發(fā)電機2以及使用行星齒輪的分檔變速器2。在發(fā)動機1和變速器2之間夾裝有摩擦離合器3。發(fā)動機1是柴油發(fā)動機或以高壓天然氣為燃料的CNG發(fā)動機。電動發(fā)電機4的轉(zhuǎn)動軸4a經(jīng)動力傳遞機構(gòu)5連接到變速器2的輸入軸2a。
在變速器2上，具有控制變速器2的齒輪位置的變速控制器6。變速控制器6連接到變速桿7和主控制器10上。如果司機操作變速桿7，則變速控制器6以實現(xiàn)變速桿7所選擇的齒輪位置的方式對變速器2的齒輪位置進行控制。
離合器3通過離合器作動器8被連接或釋放。離合器作動器8根據(jù)主控制器10的要求連接或釋放離合器3，對是否從發(fā)動機1向變速器2、動力傳遞機構(gòu)5傳遞驅(qū)動力進行切換。發(fā)動機控制器15控制發(fā)動機1的燃料噴射量(燃料供給量)。發(fā)動機1的轉(zhuǎn)動速度由發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度傳感器16檢測。發(fā)動機控制器15根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度傳感器16的檢測信號和來自主控制器10的要求來控制發(fā)動機1的燃料噴射量。
對于車輪作用制動力的剎車作動器21，由剎車控制器20根據(jù)來自主控制器10的信息(電動發(fā)電機4的再生制動力)和剎車踏板22的踩進量(要求制動力)，以補償要求的制動力中靠再生制動力無法完全供應(yīng)的動力的方式進行控制。剎車踏板22的踩進量由剎車傳感器23檢測。
電動發(fā)電機4考慮到高效率且形狀小重量輕，使用永久磁鐵同步電動機(IPM同步電動機)。電動發(fā)電機4經(jīng)換流器11連接到蓄電裝置9。在蓄電裝置9內(nèi)，為使制動能量在短時間內(nèi)無浪費地、高效率地再生而使用了高輸出密度的雙電荷層電容。
換流器11根據(jù)來自主控制器10的要求控制電動發(fā)電機4使其處于電動模式或發(fā)電模式。在電動模式下，將蓄電裝置9的充電電力(直流電力)轉(zhuǎn)換為交流電力后驅(qū)動電動發(fā)電機4。另一方面，在發(fā)電模式下，將電動發(fā)電機4的發(fā)電電力(交流電力)轉(zhuǎn)換為直流電力對蓄電裝置9充電。
動力傳遞機構(gòu)5由連接到電動發(fā)電機4的轉(zhuǎn)動軸4a上的主動齒輪5a、連接到變速器2的輸入軸2a上的從動齒輪5b、以及與主動齒輪5a和從動齒輪5b相嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪5c構(gòu)成。電動發(fā)電機4的轉(zhuǎn)動軸4a的轉(zhuǎn)動通過動力傳遞機構(gòu)5被減速，傳遞給變速器2的輸入軸2a。反過來，變速器2的輸入軸2a的轉(zhuǎn)動通過動力傳遞機構(gòu)5被加速，傳遞給電動發(fā)電機4的轉(zhuǎn)動軸4a。
來自下列傳感器的檢測信號被輸入主控制器10檢測加速器踏板12的操作量(要求驅(qū)動力)的加速器操作量傳感器13，檢測離合器3的連接、釋放的離合器傳感器14，檢測變速器2的齒輪位置的齒輪位置傳感器17，檢測變速器2的輸出側(cè)的轉(zhuǎn)動速度的車速傳感器18(變速器2的輸出轉(zhuǎn)動速度傳感器)，作為變速器2的輸入側(cè)的轉(zhuǎn)動速度檢測與電動發(fā)電機4的轉(zhuǎn)動軸4a連接的主動齒輪5a的轉(zhuǎn)動速度的轉(zhuǎn)動速度傳感器19(變速器2的輸入轉(zhuǎn)動速度傳感器)。
根據(jù)這些檢測信號以及包含蓄電裝置9的充電狀態(tài)(SOC)的各種信息(從發(fā)動機控制器15、剎車控制器20、變速控制器6、換流器11獲得的信息)，主控制器10對離合器作動器8和電動發(fā)電機4的換流器11進行控制。并且，主控制器10輸出對發(fā)動機控制器15和剎車控制器20的要求、以及對變速控制器6的命令(變速指令)。
圖2為規(guī)定了蓄電裝置9的SOC與電動發(fā)電機4的輸出和發(fā)動機1的輸出的分擔(dān)比之間的關(guān)系的輸出分擔(dān)映射表，存儲在主控制器10內(nèi)。
主控制器10參照輸出分擔(dān)映射表求出對應(yīng)于蓄電裝置9的SOC的輸出分擔(dān)比，根據(jù)該分擔(dān)比和要求的驅(qū)動力(加速器操作量)，對電動發(fā)電機4的輸出和發(fā)動機1的輸出進行控制。即，主控制器10在控制換流器11使電動發(fā)電機4生成其分擔(dān)的輸出的同時，向發(fā)動機控制器15輸出要求(與發(fā)動機1分擔(dān)的輸出相對應(yīng)的燃料供給量)使得發(fā)動機1生成其分擔(dān)的輸出。
電動發(fā)電機4的輸出分擔(dān)比為1(發(fā)動機1的輸出分擔(dān)比為0)時，在釋放了離合器3的狀態(tài)下，控制換流器11使得對應(yīng)于加速器操作量的輸出僅從電動發(fā)電機4便可獲得。
電動發(fā)電機4的輸出分擔(dān)比比1小(發(fā)動機1的輸出分擔(dān)比比0大)時，在連接了離合器3的狀態(tài)下，隨著蓄電裝置9的SOC的降低，控制換流器11使得電動發(fā)電機4分擔(dān)的輸出變小，同時，向發(fā)動機控制器15輸出要求使得發(fā)動機1分擔(dān)的輸出變大。
發(fā)動機1的輸出分擔(dān)比為1(電動發(fā)電機4的輸出分擔(dān)比為0)時，向發(fā)動機控制器15輸出要求使得對應(yīng)于加速器操作量的輸出僅從發(fā)動機1便可獲得。
主控制器10與剎車控制器20協(xié)作，只要可以對蓄電裝置9充電，在釋放了離合器3的狀態(tài)下、控制換流器11使得可以從電動發(fā)電機4獲得與剎車操作量(剎車踏板的踩進量)相對應(yīng)的再生制動力，對蓄電裝置9進行充電。另外，當(dāng)靠電動發(fā)電機4的再生制動力無法全部提供與剎車操作量相對應(yīng)的要求制動力時，向剎車控制器20輸出要求使得用剎車作動器21生成的制動力來補償其余的制動力。并且，當(dāng)基于蓄電裝置9的SOC、判斷有必要發(fā)電時，在連接了離合器3的狀態(tài)下、當(dāng)發(fā)動機1的輸出有盈余時，控制換流器11使得由電動發(fā)電機4發(fā)電來對蓄電裝置9進行充電。
圖3為說明在車輛停止時主控制器10的控制內(nèi)容的流程圖，對主控制器10反復(fù)執(zhí)行。
在步驟S1中，讀取齒輪位置傳感器17的檢測信號，判斷齒輪位置是否處于空檔。在步驟S2中，讀取車速傳感器18的檢測信號，判斷車輛是否停止(車速是否為零或極低速)。
當(dāng)步驟S1的判斷為“是”且步驟S2的判斷為“是”時，前進至步驟S3。另一方面，當(dāng)步驟S1和步驟S2中的判斷中的至少一個為“否”時終止處理。
在步驟S3中，基于蓄電裝置9的SOC判斷蓄電裝置9是否有必要充電(SOC是否比規(guī)定值SOCth小)。當(dāng)步驟S3的判斷為“是”時前進至步驟S4的發(fā)電模式。另一方面，當(dāng)步驟S3的判斷為“否”時，前進至步驟S5的空轉(zhuǎn)停止模式(停止發(fā)動機1的運轉(zhuǎn)的控制)。
圖4為說明步驟S4的處理內(nèi)容的流程圖，示出了發(fā)電模式下的控制內(nèi)容。在主控制器10內(nèi)存儲有圖5～圖7所示的映射表。
在步驟S41中，讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度傳感器16的檢測信號和加速器操作量傳感器13的檢測信號。在步驟S42中，基于圖5所示映射表，將當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度下的發(fā)動機扭矩高效率線上的點的發(fā)動機扭矩設(shè)定為目標(biāo)發(fā)動機扭矩。
在步驟S43中，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速器操作量，參照圖6A所示映射表求齒條位置(燃料噴射量)。并且，根據(jù)齒條位置和發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度，參照圖6B所示映射表，求當(dāng)前(在步驟S41中讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速器操作量的時刻)的發(fā)動機扭矩，將從目標(biāo)發(fā)動機扭矩中減去當(dāng)前的發(fā)動機扭矩所得數(shù)值設(shè)定為電動發(fā)電機4的目標(biāo)發(fā)電扭矩。
在步驟S44中，參照圖7所示映射表，設(shè)定與目標(biāo)發(fā)電扭矩相應(yīng)的過渡時間。
在步驟S45中，在步驟S44設(shè)定的過渡時間內(nèi)電動發(fā)電機4的發(fā)電扭矩緩緩升至目標(biāo)發(fā)電扭矩。當(dāng)經(jīng)過過渡時間、發(fā)電扭矩達(dá)到目標(biāo)發(fā)電扭矩后，只要發(fā)電模式的條件沒有不成立，即，在步驟S1～S3中的判斷中的至少一個變?yōu)椤胺瘛敝暗臅r間內(nèi)，向換流器11輸出指令使得維持目標(biāo)發(fā)電扭矩。并且，目標(biāo)發(fā)電扭矩一旦被設(shè)定后，在步驟S1～S3中的判斷中的至少一個變?yōu)椤胺瘛敝暗臅r間內(nèi)，不執(zhí)行步驟S41～S44。
根據(jù)上述構(gòu)成，在車輛停止時(當(dāng)變速器2的齒輪位置處于空檔且車速為零或極低速時)，當(dāng)蓄電裝置9的SOC小、有必要充電時，不執(zhí)行空轉(zhuǎn)停止，將電動發(fā)電機4的發(fā)電扭矩被控制為目標(biāo)發(fā)電扭矩。由于通過電動發(fā)電機4發(fā)電對蓄電裝置9進行充電，蓄電裝置9的充電狀態(tài)增加，當(dāng)再次發(fā)動時可較多地得到僅利用電動發(fā)電機4的輸出便可發(fā)動的機會?？刂瓢l(fā)動機1，使得根據(jù)來自電動發(fā)電機4的負(fù)荷(發(fā)電扭矩)增加燃料噴射量，一邊將發(fā)動機的轉(zhuǎn)動速度保持為一定，一邊增加發(fā)動機扭矩。由于以發(fā)動機1的運轉(zhuǎn)點處于發(fā)動機扭矩高效率線上的方式設(shè)定目標(biāo)發(fā)動機扭矩，可確保良好的耗油量性能和排氣性能。
圖9為用于說明發(fā)電模式下的控制內(nèi)容的圖?？刂齐妱影l(fā)電機4的發(fā)電扭矩，使其成為從目標(biāo)發(fā)動機扭矩中減去發(fā)動機空載扭矩(使發(fā)動機自身轉(zhuǎn)動所必需的扭矩)所得數(shù)值即目標(biāo)電動扭矩。
電動發(fā)電機4的發(fā)電扭矩不是由圖8的虛線所示，向目標(biāo)發(fā)電扭矩階躍式地瞬間被升高，而是如實線所示，經(jīng)過規(guī)定的過渡時間被緩緩升高。這樣，由于發(fā)動機1的負(fù)荷(發(fā)電扭矩)的變化變得平緩，并且還可避免發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度的紊亂，所以不會使排氣性能惡化，可進行穩(wěn)定的發(fā)電。
另一方面，在車輛停止時，當(dāng)蓄電裝置9的充電狀態(tài)高、蓄電裝置9沒必要充電時，由于執(zhí)行使發(fā)動機1的轉(zhuǎn)動停止的空轉(zhuǎn)停止，通過發(fā)動機空轉(zhuǎn)停止可獲得耗油量降低的效果。因為蓄電裝置9的SOC充足，當(dāng)再次發(fā)動時僅利用電動發(fā)電機4的輸出便可發(fā)動，不會減少僅利用電動發(fā)電機4的輸出進行發(fā)動的機會。
并且，在上述實施方式中，控制系統(tǒng)由多個控制器構(gòu)成，然而控制器的數(shù)量可以比這個多也可以比這個少，并且，控制系統(tǒng)由一個控制器構(gòu)成也可以。
本發(fā)明可適用于作為車輛的驅(qū)動源具有發(fā)動機和電動發(fā)電機的并聯(lián)式多動力型車輛，可有效地提高發(fā)動性能、耗油量性能和排氣性能。
權(quán)利要求
1.一種多動力型車輛，具有發(fā)動機(1)、改變輸入軸的轉(zhuǎn)動速度并傳遞給輸出軸的變速器(2)、電動發(fā)電機(4)、連接上述電動發(fā)電機(4)的轉(zhuǎn)動軸和上述變速器(2)的輸入軸的動力傳遞機構(gòu)(5)、連接到上述電動發(fā)電機(4)上的蓄電裝置(9)以及控制器(10)，該多動力型車輛的特征在于上述控制器(10)將當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度下的發(fā)動機扭矩高效率線上的點的發(fā)動機扭矩設(shè)定為目標(biāo)發(fā)動機扭矩；根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速器操作量而計算當(dāng)前的發(fā)動機扭矩；而且當(dāng)上述變速器(2)的齒輪位置處于空檔、車輛停止且蓄電裝置(9)有必要充電時，將上述目標(biāo)發(fā)動機扭矩與上述當(dāng)前的發(fā)動機扭矩的差設(shè)定為上述電動發(fā)電機(4)的目標(biāo)發(fā)電扭矩，控制上述電動發(fā)電機(4)使得上述電動發(fā)電機(4)的發(fā)電扭矩成為上述目標(biāo)發(fā)電扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的多動力型車輛，其特征在于，上述控制器(10)設(shè)定與上述目標(biāo)發(fā)電扭矩對應(yīng)的過渡時間，控制上述電動發(fā)電機(4)使得經(jīng)過上述過渡時間、發(fā)電扭矩可升至上述目標(biāo)發(fā)電扭矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的多動力型車輛，其特征在于，當(dāng)上述變速器(2)的齒輪位置處于空檔、車輛停止且上述蓄電裝置(9)沒必要充電時，上述控制器(10)停止上述發(fā)動機(1)的運轉(zhuǎn)。
4.一種多動力型車輛的控制方法，該車輛具有發(fā)動機(1)、改變輸入軸的轉(zhuǎn)動速度并傳遞給輸出軸的變速器(2)、電動發(fā)電機(4)、連接上述電動發(fā)電機(4)的轉(zhuǎn)動軸和上述變速器(2)的輸入軸的動力傳遞機構(gòu)(5)以及連接到上述電動發(fā)電機(4)上的蓄電裝置(9)，該控制方法的特征在于，將在當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度下的發(fā)動機扭矩高效率線上的點的發(fā)動機扭矩設(shè)定為目標(biāo)發(fā)動機扭矩，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速器操作量而計算當(dāng)前的發(fā)動機扭矩，當(dāng)上述變速器(2)的齒輪位置處于空檔、車輛停止且蓄電裝置(9)有必要充電時，將上述目標(biāo)發(fā)動機扭矩與上述當(dāng)前的發(fā)動機扭矩的差設(shè)定為上述電動發(fā)電機(4)的目標(biāo)發(fā)電扭矩，控制上述電動發(fā)電機(4)使得上述電動發(fā)電機(4)的發(fā)電扭矩成為上述目標(biāo)發(fā)電扭矩。
全文摘要
本發(fā)明提供多動力型車輛及其控制方法。多動力型車輛的控制器(10)將當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度下的發(fā)動機扭矩高效率線上的點的發(fā)動機扭矩作為目標(biāo)發(fā)動機扭矩求出，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和當(dāng)前的加速器操作量求出當(dāng)前的發(fā)動機扭矩。然后，當(dāng)變速器(2)的齒輪位置處于空檔、車輛停止且有必要對蓄電裝置(9)充電時，將目標(biāo)發(fā)動機扭矩與當(dāng)前發(fā)動機扭矩的差設(shè)定為電動發(fā)電機(4)的目標(biāo)發(fā)電扭矩，設(shè)定與目標(biāo)發(fā)電扭矩相對應(yīng)的過渡時間，在該過渡時間內(nèi)將電動發(fā)電機的發(fā)電扭矩緩緩升至目標(biāo)發(fā)電扭矩地進行控制。
文檔編號B60L11/14GK1819932SQ0382690
公開日2006年8月16日 申請日期2003年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月12日
發(fā)明者合田英明, 仁科充宏, 鈴木右次 申請人:日產(chǎn)柴油機車工業(yè)株式會社