專利名稱:車輛驅動力控制設備的制作方法
技術領域:
一般來說,本發(fā)明涉及具有由主驅動源驅動的一個車輪或一組車輪和也由主驅動源驅動的發(fā)電機的車輛的車輛驅動力控制設備。優(yōu)選情況下,電動機由被主驅動源驅動的發(fā)電機產(chǎn)生的電能驅動。本發(fā)明對于全輪驅動車輛特別有用,在這種車輛中,一對主驅動輪由諸如內燃機之類的主驅動源驅動,一對從屬驅動輪由電動機驅動。因此,本發(fā)明特別適用于所謂的無電池的四輪驅動車輛,其中的發(fā)動機驅動發(fā)電機,來自發(fā)電機的電能供給電動機。
背景技術:
在日本公開專利出版物No.2000-318473中說明了驅動力控制設備的一個示例。此出版物的驅動力控制設備說明了這樣一種車輛,其中,前驅動輪或主驅動輪由內燃機驅動,而后驅動輪或從屬驅動輪由電動機驅動。電動機用由發(fā)動機驅動的發(fā)電機產(chǎn)生的電能來驅動。當使用此出版物中說明的驅動力控制設備時,不一定必需為電動機提供電能的電池。此外,此出版物中提供的設備被配置為只有在車輛從停止狀態(tài)開始運動的情況下才通過用電動機驅動后輪來幫助提高從停止狀態(tài)啟動的加速度。
鑒于上述情況,那些精通本領域技術的人員將從此說明書中知道,需要一種改進的車輛驅動力控制設備。本發(fā)明滿足了此需要以及其他需要,這對于那些精通本技術的人是顯而易見的。
發(fā)明內容
上文所提及的出版物中所描述的車輛驅動力控制設備被配置為電動機只有在有限的行駛狀態(tài)才被驅動,即,只有在車輛從停止狀態(tài)開始運動的情況下才被驅動。例如,只有在變速器的齒輪比處于一檔速度范圍的情況下才被驅動。
由于供給電動機的電壓受到驅動發(fā)電機的發(fā)動機轉速的影響,因此,存在這樣的可能性將發(fā)生這樣的情況,即發(fā)電機暫時無法向電動機提供所需的電壓,例如,當變速器從一檔速度調高到二檔速度時。當發(fā)生這種情況時,驅動后輪的電動機扭矩將暫時減小。
本發(fā)明是在考慮到此缺點的情況下作出的。本發(fā)明的一個目的是提供一種車輛驅動力控制設備,該設備能夠擴展電動機以穩(wěn)定方式被驅動的操作范圍。
為了解決如前所述的缺點,本發(fā)明提供了一種車輛驅動力控制設備,該設備被配置為當判斷出電動機無法獲得所需的發(fā)電機輸出電壓時,增大主驅動輪中所允許的加速滑移量,以便抑制發(fā)電機輸出的下降。
鑒于上述情況,本發(fā)明提供了一種車輛驅動力控制設備,該設備基本上包括主驅動源、發(fā)電機、電動機、主驅動源輸出抑制部分,以及加速滑移程度修改部分。主驅動源被配置為驅動主驅動輪。發(fā)電機被配置為由主驅動源驅動。電動機被配置為用從發(fā)電機提供的輸出電壓驅動從屬驅動輪。主驅動源輸出抑制部分被配置為抑制主驅動源的輸出,以便當主驅動輪發(fā)生加速滑移時將主驅動輪的加速滑移程度與預設的目標滑移程度相匹配。加速滑移程度修改部分被配置為在估計目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得電動機的目標電動機輸出以及變速器的齒輪比已經(jīng)增大這兩種情況中的至少一種情況時,增大目標滑移程度。
通過下面的詳細描述,本發(fā)明的這些目標及其他目標、特點、方面和優(yōu)點對那些精通本技術的人將變得顯而易見,本文結合圖形說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
現(xiàn)在請參看附圖,它們構成了此原始說明書的一部分
圖1是配備有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的車輛驅動力控制設備的車輛的簡要方框圖;圖2是顯示圖1中說明的根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛驅動力控制設備的控制系統(tǒng)配置的方框圖;圖3是顯示圖1中說明的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的車輛驅動力控制設備的4WD控制器的方框圖;圖4是顯示由圖1中說明的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的車輛驅動力控制設備的4WD控制器的多余轉矩計算部分執(zhí)行的處理順序的流程圖;圖5是顯示由圖1中說明的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的車輛驅動力控制設備的4WD控制器的目標轉矩控制(限制)部分執(zhí)行的處理順序的流程圖;圖6是顯示由根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的多余轉矩(surplustorque)轉換部分執(zhí)行的處理的流程圖;圖7是顯示由根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的TCS控制部分執(zhí)行的處理的流程圖;圖8是繪制了不同的目標電動機轉矩對應車輛速度和目標發(fā)動機轉速的簡圖;圖9是繪制了目標滑移比率修改量對應發(fā)動機轉速差的簡圖;圖10是繪制了目標滑移比率修改量對應每一個不同的齒輪比的發(fā)動機轉速差的簡圖;圖11是顯示由根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的發(fā)動機控制器執(zhí)行的處理的流程圖;圖12是顯示由根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的TCS目標修改部分執(zhí)行的處理的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖形闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。那些本領域技術人員將從本說明書中知道,下面的對本發(fā)明的實施例的描述只是說明性的,而不對所附權利要求和它們的等效內容所定義的本發(fā)明作出任何限制。
第一個實施例首先請參看圖1-11,現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例說明車輛驅動力控制設備。如圖1所示,該圖顯示了配備有根據(jù)本發(fā)明的車輛驅動力控制設備的四輪驅動車輛。如圖1所示,根據(jù)本實施例的車輛具有左右前輪1L和1R,它們由內燃機或主驅動源2驅動,以及左右后輪3L和3R,它們由電動機或從屬驅動源4驅動,該驅動源優(yōu)選情況下是直流(DC)電動機。因此,前輪1L和1R充當主驅動輪,而后輪3L和3R充當從屬驅動輪。發(fā)動機2的輸出轉矩Te經(jīng)過變速器5a和差速齒輪5b被提供給左右前輪1L和1R。一個無接頭環(huán)狀傳動皮帶6將功率從內燃機2傳遞到發(fā)電機7,而該發(fā)電機又向電動機4提供電能。發(fā)動機2的輸出轉矩Te的一部分經(jīng)無接頭環(huán)狀傳動皮帶6提供給發(fā)電機7。換句話說,發(fā)電機7以轉速Nh旋轉,該速度是通過將內燃機2的轉速Ne乘以無接頭環(huán)狀傳動皮帶6的滑輪比獲得的。此外,發(fā)電機7的轉速Nh可以基于內燃機2的轉速Ne和無接頭環(huán)狀傳動皮帶6的滑輪比來進行計算。變速器5a配備有檔位或齒輪位置檢測設備5c(齒輪比檢測設備),用于檢測變速器5a的當前檔位范圍或齒輪位置。檔位檢測設備5c向4WD控制器8發(fā)送一個指出所檢測到的檔位的信號。變速器5a響應來自變速器控制單元(圖形中未顯示)的調檔命令進行調檔。變速器控制單元擁有一些數(shù)據(jù)表,這些數(shù)據(jù)表包含描述變速器如何基于車輛速度和加速器位置進行調檔的信息。當基于當前車輛速度和加速器位置判斷車輛將穿過換檔點時,變速器控制單元向變速器發(fā)出調檔命令。
發(fā)電機7以轉速Nh旋轉,該速度等于內燃機2的轉速Ne和無接頭環(huán)狀傳動皮帶6的滑輪比的乘積。由于發(fā)電機7的勵磁電流Ifh而由發(fā)電機7施加在內燃機2上的負荷(轉矩)110通過4WD控制器8來進行調節(jié),以產(chǎn)生對應于負荷轉矩的電壓。發(fā)電機7產(chǎn)生的電壓可以通過輸電線9提供到電動機4。在電動機4和發(fā)電機7之間的輸電線9的中間點上提供了接線盒10。電動機4的驅動軸可以通過減速器11、離合器12和差速齒輪13以常規(guī)方式連接到后輪3L和3R。
內燃機2具有進氣通道14(例如,進氣歧管),其中,包括主節(jié)流閥15和從屬節(jié)流閥16。主節(jié)流閥15的節(jié)流閥開度根據(jù)加速器踏板17的下踏量進行調節(jié)/控制,而加速器踏板17還構成或作為加速器位置檢測設備或傳感器,或節(jié)流閥開度指示設備或傳感器。為了調節(jié)主節(jié)流閥15的節(jié)流閥開度,主節(jié)流閥15以機械方式鏈接到加速器踏板17的下踏量,或者由發(fā)動機控制器18根據(jù)檢測加速器踏板17的下踏量或主節(jié)流閥15的開度的加速器傳感器29檢測到的下踏量檢測值以電子方式調節(jié)/控制。來自加速器傳感器29的下踏量檢測值被作為控制信號輸出到4WD控制器8。加速器傳感器29構成了加速度或節(jié)流閥指令傳感器。因此,這里使用的短語“加速器位置開度”是指主節(jié)流閥15的節(jié)流閥開度或加速器踏板17或類似的加速器設備的下踏量。
從屬節(jié)流閥16使用步進電動機19作為調節(jié)其節(jié)流閥開度的執(zhí)行機構。具體來說,從屬節(jié)流閥16的節(jié)流閥開度由對應于步進計數(shù)的步進電動機19的旋轉角度來進行調整/控制。步進電動機19的旋轉角度由來自電動機控制器20的驅動信號來進行調調節(jié)/控制。從屬節(jié)流閥16配備有圖2所示的節(jié)流閥傳感器19a。步進電動機19的步進計數(shù)基于此節(jié)流閥傳感器19a檢測到的節(jié)流閥開度檢測值來進行反饋控制。內燃機2的輸出轉矩可以通過調節(jié)從屬節(jié)流閥16的節(jié)流閥開度以便小于主節(jié)流閥15的節(jié)流閥開度,獨立于駕駛員對加速器踏板17的操作進行控制(減小)。
該車輛驅動力控制設備還配備有發(fā)動機轉速傳感器21,用于檢測內燃機2的轉速Ne。發(fā)動機轉速傳感器21向發(fā)動機控制器18和4WD控制器8兩者分別輸出指示發(fā)動機轉速Ne的控制信號。
提供制動踏板34,它構成了制動指示/操作部分。制動踏板34的沖程量由制動沖程傳感器35檢測,該傳感器構成了制動操作量傳感器。制動沖程傳感器35可以是測量制動踏板34的實際沖程量的傳感器,也可以是感應表示制動踏板34的沖程量的主缸壓力的主缸壓力傳感器。不論是哪一種情況,制動沖程傳感器35都將它檢測到的制動沖程量輸出到制動控制器36和4WD控制器8。制動沖程傳感器35還可以被配置為包括制動開關,該開關指出制動踏板34是否已經(jīng)被踏下規(guī)定的量。如此,向4WD控制器8發(fā)送一個表示制動踏板34已經(jīng)被踏下規(guī)定的量的制動動作信號。
制動控制器36通過響應輸入的制動踏板34的制動沖程量來控制安裝在車輪1L、1R、3L和3R上的制動設備(例如,盤式制動器)37FL、37FR、37RL和37RR,從而控制作用于車輛的制動力。換句話說,基于從制動沖程傳感器35接收到的制動踏板下踏量,制動控制器36控制由制動設備37FL、37FR,、37RL和37RR(它們是盤式制動器等等)施加于車輪1L、1R、3L和3R的制動力。制動設備37FL、37FR、37RL和31RR中的每一個設備都包括車輪缸壓傳感器,該傳感器可操作地連接到4WD控制器8。
如圖2所示,發(fā)電機7配備有電壓調節(jié)器22(調節(jié)器),用于調節(jié)輸出電壓V。4WD控制器8通過調節(jié)勵磁電流Ifh,如控制發(fā)電機控制命令值cl(占空率或勵磁電流值),控制針對內燃機2的發(fā)電機負荷轉矩Th和發(fā)電電壓V。換句話說,例如,基于從4WD控制器8發(fā)出的發(fā)電機控制命令值cl(占空率),電壓調節(jié)器22控制發(fā)電機7的勵磁電流Ifh,從而控制由發(fā)電機7施加于發(fā)動機2的發(fā)電機負荷轉矩Th和由發(fā)電機7所產(chǎn)生的輸出電壓V。簡而言之,電壓調節(jié)器22從4WD控制器8接收發(fā)電機控制命令值cl(占空率或勵磁電流值),并將發(fā)電機7的勵磁電流Ifh調節(jié)到對應于發(fā)電機控制命令值cl的一個值。電壓調節(jié)器22還被配置為檢測發(fā)電機7的輸出電壓V,然后將檢測到的電壓值輸出到4WD控制器8。此配置構成了發(fā)電機輸出電壓調節(jié)部分。
在接線盒10內部提供了電流傳感器23。電流傳感器23檢測從發(fā)電機7向電動機4提供的電能的電流值Ia,并向4WD控制器8輸出檢測到的電樞電流信號。流過輸電線9的電壓值由4WD控制器8進行檢測,以產(chǎn)生表示該電壓通過電動機4的控制信號。繼電器24根據(jù)來自4WD控制器8的控制命令切斷或連接提供到電動機4的電壓(電流)。
來自4WD控制器8的控制命令控制電動機4的勵磁電流Ifm,以將電動機4的驅動轉矩調節(jié)到目標電動機轉矩Tm。換句話說,4WD控制器8對勵磁電流Ifm的調節(jié)可以將電動機4的驅動轉矩調節(jié)到目標電動機轉矩Tm。熱敏電阻25測量電動機4的電刷溫度,并產(chǎn)生表示電動機4的溫度的控制信號,然后將該控制信號輸出到4WD控制器8。
車輛驅動力控制設備還配備有電動機轉速傳感器26,用于檢測電動機4的驅動軸的轉速Nm。電動機轉速傳感器26向4WD控制器8輸出表示檢測到的電動機4的轉速的控制信號。電動機轉速傳感器26構成了離合器12的輸入軸轉速檢測器或傳感器。
車輪1L、1R、3L和3R分別配備有車輪轉速感傳器27FL、27FR、27RL和27RR。每一個轉速傳感器27FL、27FR、27RL和27RR都向4WD控制器8輸出對應于相應的車輪1L、1R、3L和3R的轉速的脈沖信號。每一個脈沖信號都分別充當表示相應的車輪1L、1R、3L和3R的轉速的車輪轉速檢測值。車輪轉速感傳器27RL和27RR構成了離合器12的輸出軸轉速檢測器或傳感器。
如圖3所示,4WD控制器8配備有發(fā)電機控制單元或部分8A、繼電器控制單元或部分8B、電動機控制單元或部分8C、離合器控制單元或部分8D、多余轉矩計算單元或部分8E、目標轉矩限制單元或部分8F、多余轉矩轉換單元或部分8G、四輪驅動終止處理單元或部分8H和TCS目標修改單元或部分8J。
4WD控制器8是一個控制單元,優(yōu)選情況下,包括帶有4WD控制程序的微型計算機,可操作地耦合到內燃機2和電動機4,以控制由內燃機2向左前輪和右前輪1L和1R施加的轉矩,以及由電動機4向左后輪和右后輪3L和3R施加的轉矩,如下所論。4WD控制器8還可以包括其他常規(guī)組件,如輸入接口電路、輸出接口電路,以及諸如ROM(只讀存儲器)設備和RAM(隨機存取存儲器)設備之類的存儲設備。存儲電路用于存儲處理結果和控制程序。4WD控制器8的RAM用于存儲操作標志的狀態(tài)和控制程序的各種控制數(shù)據(jù)。4WD控制器8的ROM用于存儲控制程序的各種操作。4WD控制器8能夠根據(jù)控制程序有選擇地控制驅動力控制設備的任何組件。那些精通本技術的人員將從本說明書中知道,4WD控制器8的準確的結構和算法可以是將執(zhí)行本發(fā)明的功能的硬件和軟件的任何組合。換句話說,如權利要求中利用的“裝置加功能”子句應該包括任何結構,但不僅限于可以用來執(zhí)行“裝置加功能”子句的功能的硬件和/或算法或軟件。此外,如權利要求中利用的“設備”和“部分”這兩個術語應該包括任何結構,即,單獨的硬件、單獨的軟件或硬件和軟件的組合。
發(fā)電機控制部分8A使用電壓調節(jié)器22來監(jiān)視發(fā)電機7的輸出電壓。如此,發(fā)電機控制部分8A被配置為輸出發(fā)電機7的發(fā)電機控制命令值cl,以根據(jù)發(fā)電機命令值cl調節(jié)勵磁電流Ifh。換句話說,發(fā)電機控制部分8A調節(jié)發(fā)電機7的勵磁電流Ifh,以這樣的方式獲得規(guī)定的輸出電壓V。
繼電器控制部分8B控制(連接和斷開)從發(fā)電機7提供到電動機4的電源的關閉和連接。簡而言之,它將電動機4在被驅動狀態(tài)和非被驅動狀態(tài)之間切換。
電動機控制部分8C通過調節(jié)電動機4的勵磁電流Ifm,將電動機4的轉矩調節(jié)到所需的規(guī)定值。
離合器控制部分8D通過向離合器12輸出一個離合器控制命令來控制離合器12的狀態(tài)。換句話說,當判斷車輛處于四輪驅動模式時,離合器控制部分8D對離合器12進行操作,使其進入嚙合(連接)狀態(tài)。
基于輸入信號,多余轉矩計算部分8E、目標轉矩限制部分8F,以及多余轉矩轉換部分8G根據(jù)規(guī)定的采樣時間按順序執(zhí)行它們相應的處理(即,首先是8E、然后是8F、然后是8G,再回到8E等等)。
現(xiàn)在將參考圖4描述多余轉矩計算部分8E執(zhí)行的處理順序。
首先,在步驟S10中,多余轉矩計算部分8E計算滑移速度或速度ΔVF,這是前輪1L和1R的加速滑移的大小。具體來說,基于來自車輪轉速感傳器27FL、27FR、27RL和27RR的信號計算平均車輪轉速。多余轉矩計算部分8E將前輪1L和1R(主驅動輪)的車輪轉速減去后輪3L和3R(從屬驅動輪)的平均車輪轉速,以求出滑移速度ΔVF。
現(xiàn)在將介紹如何計算滑移速度ΔVF的示例。
首先,使用下面兩個公式(1)和(2)來計算前輪平均速度Vwf(這是前輪1L和1R的左輪速度和右輪速度的平均值)和后輪平均速度Vwr(這是后輪3L和3R的左輪速度和右輪速度的平均值)Vwf=(Vwfl+Vwfr)/2(1)Vwr=(Vwrl+Vwrr)/2(2)其次,使用下列公式(3),通過前輪平均速度Vwf和后輪平均速度Vwr之間的差來計算前輪或主驅動輪1L和1R的滑移速度(加速滑移大小)ΔVFΔVF=Vwf-Vwr (3)然后,4WD控制器8進入步驟S20。
在步驟S20中,4WD控制器8的多余轉矩計算部分8E判斷計算出的滑移速度ΔVF是否超過規(guī)定值,如零。因此,步驟S10和S20構成了加速滑移檢測部分,該部分估計在由內燃機2驅動的前輪1L和1R中是否發(fā)生了加速滑移。如果判斷滑移速度ΔVF為零或者低于零,則可估計出,前輪1L和1R沒有發(fā)生加速滑移,4WD控制器8進入步驟S30,在此,目標發(fā)電機負荷轉矩Th被置零,4WD控制器8的多余轉矩計算部分8E返回到控制循環(huán)的開始,4WD控制器8返回到主程序。
相反,如果在步驟S20中判斷滑移速度ΔVF大于零,則多余轉矩計算部分8E估計出前輪1L和1R發(fā)生了加速滑移,因此,控制進入步驟S40。
在步驟S40中,多余轉矩計算部分8E計算為了抑制前輪1L和1R的加速滑移所必須吸收的轉矩TΔVF的量。換句話說,吸收轉矩TΔVF與加速滑移大小成比例??梢允褂孟旅娴墓?4)來計算吸收轉矩TΔVFTΔVF=K1×ΔVF(4)其中K1是通過實驗等求出的增益。
然后,4WD控制器8的多余轉矩計算部分8E進入步驟S50。
在步驟S50中,多余轉矩計算部分8E基于下面的公式(5)計算發(fā)電機7的當前負載轉矩TG,然后,多余轉矩計算部分8E進入步驟S60。
TG=K2V×IaK3×Nh---(5)]]>其中V發(fā)電機7的電壓,Ia發(fā)電機7的電樞電流,Nh發(fā)電機7的旋轉速度,K3效率,以及K2系數(shù)。
在步驟S60中,多余轉矩計算部分8E計算多余轉矩,即,要由發(fā)電機7施加的目標發(fā)電機負荷轉矩Th。例如,基于下面的公式(6)求出目標發(fā)電機負荷轉矩Th,4WD控制器8返回到控制循環(huán)的開始。
Th=TG+TΔVF(6)接下來,將基于圖5說明目標轉矩(控制)限制部分8F執(zhí)行的處理。圖5的流程圖中的目標發(fā)電機負荷轉矩Th的處理包括發(fā)電機控制部分,當加速滑移檢測部分估計在驅動輪中發(fā)生了加速滑移時,該部分用來控制發(fā)電機7的發(fā)電負荷轉矩,以基本上對應于驅動輪的加速滑移大小。
首先,在步驟S110中,4WD控制器8的目標轉矩限制部分8F判斷目標發(fā)電機負荷轉矩Th是否大于發(fā)電機7的最大負荷容量HQ。如果目標轉矩限制部分8F判斷目標發(fā)電機負荷轉矩Th小于或等于發(fā)電機7的最大負荷容量HQ,那么,目標轉矩限制部分8F返回到控制程序的開始,以重復該過程。相反,如果4WD控制器8判斷目標發(fā)電機負荷轉矩Th大于發(fā)電機7的最大負荷容量HQ,則目標轉矩限制部分8F進入步驟S120。
在步驟S120中,目標轉矩限制部分8F計算過度轉矩ΔTb,這是目標發(fā)電機負荷轉矩Th超過最大負荷容量HQ的量。過度轉矩ΔTb可以根據(jù)下面的公式(7)來進行計算ΔTb=Th-HQ (7)然后,目標轉矩限制部分8F進入步驟S130。
在步驟S130中,目標轉矩限制部分8F計算當前發(fā)動機轉矩Te。例如,使用發(fā)動機轉矩計算圖,并基于來自節(jié)流閥傳感器19a和發(fā)動機轉速傳感器21的信號,計算當前發(fā)動機轉矩Te。然后,4WD控制器8進入步驟S140。
在步驟S140中,目標轉矩限制部分8F計算發(fā)動機轉矩上限值TeM。通過將發(fā)動機轉矩Te減去過度轉矩ΔTb來計算出發(fā)動機轉矩上限值TeM,如下面的公式(8)所示TeM=Te-ΔTb (8)在發(fā)動機轉矩上限值TeM被輸出到發(fā)動機控制器18之后,目標轉矩限制部分8F進入步驟S150。
在步驟S150中,目標轉矩限制部分8F將最大負荷容量HQ替代為目標發(fā)電機負荷轉矩Th。換句話說,最大負荷容量HQ被指定為目標發(fā)電機負荷轉矩Th,然后,目標轉矩限制部分8F返回到控制循環(huán)的開始,4WD控制器8返回到主程序。
接下來,基于圖6說明多余轉矩轉換部分8G執(zhí)行的過程。
首先,在步驟S200中,4WD控制器8的多余轉矩轉換部分8G判斷目標發(fā)電機負荷轉矩Th是否大于0。如果判斷目標發(fā)電機負荷轉矩Th大于0,那么,多余轉矩轉換部分8G的程序進入步驟S210,因為前輪1L和1R發(fā)生了加速滑移。如果多余轉矩轉換部分8G判斷,目標發(fā)電機負荷轉矩Th小于或等于0,那么,多余轉矩轉換部分8G返回到控制循環(huán)的開始,因為前輪1L和1R沒有發(fā)生加速滑移。如此,車輛仍處于兩輪驅動模式。
在步驟S210中,多余轉矩轉換部分8G判斷車輛是否將從四輪驅動狀態(tài)或模式切換到兩輪驅動狀態(tài)或模式。如果多余轉矩轉換部分8G判斷車輛將切換到兩輪驅動模式,那么,多余轉矩轉換部分8G將進入步驟S270,在此,在返回到控制序列的開始之前,它將執(zhí)行四輪驅動終止過程,如釋放離合器12和停止發(fā)電機7(cl=0)。在諸如當電動機4的轉速接近允許的轉速極限或當目標電動機轉矩Tm處于下降的趨勢并等于或小于規(guī)定閾值(例如,1N·m)或當變速器5a處于未驅動范圍(如停車(P)或空檔(N))之類的情況下,多余轉矩轉換部分8G判斷車輛將切換到兩輪驅動模式。同時,如果不是正在向兩輪驅動模式過渡并且車輛仍處于四輪驅動狀態(tài)或模式,多余轉矩轉換部分8G進入步驟S220進行常規(guī)處理。
在步驟S220中,多余轉矩轉換部分8G讀入由電動機轉速傳感器21檢測到的電動機4的轉速Nm。計算對應于電動機4的轉速Nm的目標電動機勵磁電流Ifmt。然后,在多余轉矩轉換部分8G進入步驟S230之前,多余轉矩轉換部分8C將計算出的目標電動機勵磁電流Ifmt發(fā)送到電動機控制部分8C。
只要轉速Nm低于規(guī)定的轉速,則將對應于電動機4的轉速Nm的目標電動機勵磁電流Ifmt保持在一個固定的電流值。當轉速Nm超過規(guī)定的轉速時,通過一個已知的弱場控制方法降低電動機4的勵磁電流Ifm。具體來說,當電動機4的轉速變高時,電動機感應電壓E增大,而電動機轉矩下降。如此,當電動機4的轉速Nm超過規(guī)定值時,電動機4的勵磁電流Ifmt降低以便減小感應電壓E,從而增大流向電動機4的電流以便獲得所需的電動機轉矩。結果,即使電動機4的轉速變高,也可以獲得所需的轉矩,因為阻止感應電壓E上升就阻止了電動機轉矩縮小。由于電動機勵磁電流Ifmt是分兩個階段進行控制的一個勵磁電流用于低于規(guī)定轉速的轉速,另一個勵磁電流用于等于或大于規(guī)定轉速的轉速,因此,與連續(xù)地對勵磁電流進行控制的情況相比,電子線路的成本也會降低。
提供電動機轉矩校正部分也是可以接受的,該部分根據(jù)電動機4的轉速Nm調節(jié)勵磁電流Ifmt,從而連續(xù)地校正電動機轉矩Tm。換句話說,根據(jù)電動機轉速Nm連續(xù)地而不是分兩個階段來調節(jié)電動機4的勵磁電流Ifmt是可以接受的。這里又是這種情況,即使電動機4的轉速變高,也可以獲得所需的轉矩,因為阻止電動機4的感應電壓E上升就阻止了電動機轉矩縮小。此方法提供了平穩(wěn)的電動機轉矩特性,因此,比起兩階段控制的情況車輛可以更穩(wěn)定地行駛,并可以一直在有效的狀態(tài)下驅動電動機。
在步驟S230中,多余轉矩轉換部分8G使用圖等等計算對應于由多余轉矩計算部分8E計算出的發(fā)電機負荷轉矩Th的目標電動機轉矩Tm(n),然后進入步驟S240。
在步驟S240中,多余轉矩轉換部分8G啟動TCS目標修改部分,并進入步驟S250。目標電動機轉矩Tm(n)是目標電動機輸出。
在步驟S250中,多余轉矩轉換部分8G使用圖等等計算對應于目標電動機轉矩Tm(n)和目標電動機勵磁電流Ifm的目標電樞電流Ia,并進入步驟S260。
在步驟S260中,多余轉矩轉換部分8G基于目標電樞電流Ia計算達到目標電動機電壓所需的占空率cl(即,發(fā)電機控制值),并在結束控制序列之前輸出占空率cl。
現(xiàn)在將參考圖7介紹TCS目標修改部分8J執(zhí)行的處理順序。TCS目標修改部分8J構成了加速滑移程度修改部分。
首先,在步驟S310中,TCS目標修改部分8J求出目標發(fā)動機轉速,借助于該目標發(fā)動機轉速,可以獲得為了獲得目標電動機轉矩Tm所需的發(fā)電機輸出電壓。例如,如圖8所示,可以針對各種目標電動機轉矩預先繪制目標發(fā)動機轉速對應于車輛速度(該速度與電動機的轉速成比例)的圖等等,并可以基于當前車輛速度和目標電動機轉矩Tm求出目標發(fā)動機轉速。圖8是一個簡化的示例。換句話說,對應每一個目標電動機轉矩Tm的線不一定是直的。
在步驟S320中,TCS目標修改部分8J計算在前面的步驟S310中求出的目標發(fā)動機轉速和當前發(fā)動機轉速之間的差ΔNe(即,ΔNe=目標發(fā)動機轉速-當前發(fā)動機轉速),并判斷轉速差ΔNe是否等于或大于規(guī)定的閾值ΔNe1(其值為非負值,≥0)。如果轉速差ΔNe等于或大于閾值ΔNe1,則TCS目標修改部分8J進入步驟S330。如果轉速差ΔNe小于閾值ΔNe1(例如,如果ΔNe是負值),則TCS目標修改部分8J進入步驟S340。
在步驟S330中,TCS目標修改部分8J使用表示轉速差ΔNe和目標滑移比率修改量ΔTslip之間的關系的信息(如圖9所示的圖表)來計算對應于轉速差ΔNe的目標滑移比率修改量ΔTslip。然后,TCS目標修改部分8J通過將目標滑移比率修改量ΔTslip與參考目標滑移比率Tslip0(例如,10%)相加來增大目標滑移比率Tslip,如下面的公式(9)所示Tslip=Tslip0+ΔTslip (9)參考目標滑移比率Tslip0通常等于一個默認值,但在某些情況下可以通過另一個控制操作來進行修改。在這樣的情況下,在步驟S330中使用Tslip0的修改值。
圖9是描述了轉速差ΔNe和目標滑移比率修改量ΔTslip之間的最低級(first-degree)的比例關系的簡圖,但是本發(fā)明不僅限于這樣的關系。為變速器5a的每一個齒輪比準備表示轉速差ΔNe和目標滑移比率之間的關系的信息也是可以接受的,如圖10所示。參考目標滑移比率Tslip0被預先設置為諸如10%之類的值。
接下來,將參考圖11描述發(fā)動機控制器18執(zhí)行的過程。根據(jù)規(guī)定的抽樣時間(即,每個抽樣時間周期一次),發(fā)動機控制器18基于各種輸入信號執(zhí)行圖11所示的過程。
在步驟S590中,發(fā)動機控制器18求出前輪的加速滑移比率ΔV并進入步驟S600。在步驟S600中,發(fā)動機控制器18判斷加速滑移比率ΔV是否超過目標滑移比率Tslip。如果加速滑移比率ΔV超過目標滑移比率Tslip,那么,發(fā)動機控制器18進入步驟700。如果加速滑移比率ΔV等于或小于目標滑移比率Tslip,那么,發(fā)動機控制器18進入步驟S610。此外,如前所述,當存在發(fā)電機7將不能產(chǎn)生足以獲得目標電動機轉矩Tm的輸出電壓的可能性時,目標滑移比率Tslip將被修訂為大于參考值的值。
在步驟S610中,發(fā)動機控制器18基于從加速器傳感器29接收到的檢測信號計算駕駛員要求的目標發(fā)動機輸出轉矩TeN,然后進入步驟S620。
在步驟S620中,發(fā)動機控制器18判斷是否正在從4WD控制器8接收發(fā)動機輸出轉矩極限TeM。如果是,發(fā)動機控制器18進入步驟S630。如果沒有,發(fā)動機控制器進入步驟S670。
在步驟S630中,發(fā)動機控制器18判斷發(fā)動機輸出轉矩極限TeM是否小于目標發(fā)動機輸出轉矩TeN。如果發(fā)動機輸出轉矩極限TeM較小,則發(fā)動機控制器18進入步驟S640。同時,如果發(fā)動機輸出轉矩極限TeM等于或大于目標發(fā)動機輸出轉矩TeN,則發(fā)動機控制器18進入步驟S670。
在步驟S640中,發(fā)動機控制器18通過用發(fā)動機輸出轉矩極限TeM替代目標發(fā)動機輸出轉矩TeN來限制目標發(fā)動機輸出轉矩TeN,并進入步驟S670。
在步驟S670中,發(fā)動機控制器18基于節(jié)流閥開度、發(fā)動機轉速等等計算當前發(fā)動機輸出轉矩Te,然后進入步驟S680。
在步驟S680中,發(fā)動機控制器18求出當前輸出轉矩和目標輸出轉矩TeN之間的差ΔTe′??梢允褂孟旅娴墓?10)來計算差ΔTe′
ΔTe′=TeN-Te (10)然后,發(fā)動機控制器18進入步驟S690。
同時,在步驟S700中,發(fā)動機控制器18執(zhí)行所謂的TCS控制,以用規(guī)定的TCS轉矩減少量(>0)替代差ΔTe′。此步驟構成了主驅動源輸出抑制部分。
在步驟S690中,發(fā)動機控制器18計算對應于差ΔTe′的節(jié)流閥開度θ的調節(jié)量Δθ,并在返回到控制序列的開始前,向步進電機19發(fā)送對應于節(jié)流閥開度調節(jié)量Δθ的節(jié)流閥開度信號。
在前面的說明中,發(fā)動機控制器18被描述為發(fā)出對應于差ΔTe′的節(jié)流閥開度信號Δθ,以便簡化說明。然而,在實踐中,每次執(zhí)行步驟S700時都以對應于規(guī)定的轉矩增大量或轉矩縮小量的連續(xù)的增量調節(jié)節(jié)流閥開度θ,以便轉矩及其他操作條件將平穩(wěn)地變化。
現(xiàn)在將描述迄今為止所述的設備的操作效果。
當從發(fā)動機2傳動到前輪1L和1R的轉矩超過路面反作用力轉矩極限時,即,由于路面的摩擦系數(shù)μ比較小或加速器踏板17被駕駛員深深地踏下,前輪1L和1R(主驅動輪1L和1R)發(fā)生加速滑移時,則連接離合器12并用對應于加速滑移大小的負荷轉矩Th操作發(fā)電機7,如此,將車輛切換到四輪驅動模式。然后使用由發(fā)電機7產(chǎn)生的剩余電能來驅動電動機4,而電動機4又驅動從屬驅動輪,即,后輪3L和3R。這種對從屬輪的驅動改進了車輛的加速性能。此外,由于電動機4使用超過主驅動輪1L和1R的路面反作用轉矩極限的多余轉矩驅動,因此,車輛的能源利用率和燃料燃燒效率也會得到改進。
然后,調節(jié)傳遞到前輪1L和1R的驅動轉矩,以便接近前輪1L和1R的路面反作用轉矩極限值,車輛切換回兩輪驅動模式。結果,前輪1L和1R(主驅動輪)的加速滑移被抑制。
同時,如果加速滑移比率超過目標滑移比率Tslip,則獨立于發(fā)電機7的操作的發(fā)動機TCS控制被執(zhí)行以降低發(fā)動機轉矩,并抑制主驅動輪(即,前輪1L和1R)的加速滑移。
隨著車輛速度增大以及變速器5a切換到二檔速度和更高的速度,與一檔速度相比,發(fā)動機2的轉速降低。例如,當變速器從一檔速度調高到二檔速度時,發(fā)動機轉速就會降低,發(fā)電機7的輸出電壓降低,產(chǎn)生了不可能獲得目標電動機轉矩Tm的可能性。此外,當超v過規(guī)定的目標滑移比率Tslip時,執(zhí)行發(fā)動機TCS控制,以抑制發(fā)動機輸出,從而抑制加速滑移,但這會導致車輛返回到兩輪驅動模式。簡而言之,存在使用四輪驅動模式的操作范圍基本上只限于一檔速度的可能性。
然而,利用本發(fā)明,當車輛處于四輪驅動狀態(tài)時,此時,電動機4正在由發(fā)電機7驅動,TCS目標修改部分8J求出發(fā)電機轉速,即,目標發(fā)動機轉速,利用該目標發(fā)動機轉速,可以獲得對應于目標電動機轉矩Tm(n)的發(fā)電機輸出電壓。如果目標發(fā)動機轉速比實際發(fā)動機轉速大規(guī)定的閾值,則判斷無法獲得對應于目標電動機轉矩的發(fā)電機輸出,并執(zhí)行發(fā)動機TCS控制以增大目標滑移比率Tslip,從而增大前輪的加速滑移量。
因此,利用本發(fā)明,即使當變速器5a從一檔速度調高到二檔速度時發(fā)動機2的轉速降低,主驅動輪(即,前輪)中允許的加速滑移量也會增大。如此,甚至在變速器5a處于二檔速度或更高速度的情況下,發(fā)動機轉速和發(fā)電機轉速會由于加速滑移增大而增大。結果,其中電動機4可以提供目標電動機轉矩的操作范圍,即,其中車輛可以執(zhí)行四輪驅動而不會產(chǎn)生速度損失的操作范圍擴大。
雖然第一個實施例介紹了車輛響應在前輪1L、1R中發(fā)生加速滑移而切換到四輪驅動模式的情況,但是,本發(fā)明也可以應用于當車輛從停止狀態(tài)加速或當加速器踏板被踏到某種程度而切換到四輪驅動模式的系統(tǒng)。簡而言之,電動機4被驅動的條件不僅限于上文所描述的那些情況。
雖然在第一個實施例中發(fā)動機TCS控制是基于目標滑移比率Tslip來執(zhí)行的,但是,基于目標滑移量執(zhí)行控制也是可以接受的。換句話說,目標滑移程度不僅限于滑移比率,也可以表示為另一個量,如滑移量。
這樣設計驅動力控制設備也是可以接受的,以便如果在目標滑移比率已經(jīng)增大之后實際加速滑移比率朝著目標滑移比率的方向增大,則不論加速器位置如何也增大發(fā)動機轉速,以便滑移量肯定地增大。
第二個實施例現(xiàn)在請參看圖12,下文將說明根據(jù)第二個實施例的車輛驅動力控制設備。此第二個實施例中的車輛的配置與第一個實施例中的車輛的配置相同(參見圖1)??紤]到第一和第二個實施例之間的相似性,第二個實施例的與第一個實施例的部件或步驟相同的部件或步驟將被給予與第一個實施例的部件或步驟相同的參考編號。此外,為了簡潔,對第二個實施例的與第一個實施例的部件或步驟相同的部件或步驟的描述將被省略。換句話說,除非另作說明,第二個實施例中的車輛的配置和過程的其余部分與第一個實施例的配置相同。具體來說,第二個實施例的組成特點基本上與第一個實施例的組成特點相同,只是當電動機4正在被驅動時TCS目標修改部分8J執(zhí)行的過程不同。否則,第二個實施例與第一個實施例相同。
第二個實施例的TCS目標修改部分8J執(zhí)行的過程如圖12所示。首先,在步驟S800中,TCS目標修改部分8J判斷變速器5a處于一檔速度還是二檔速度。如果TCS目標修改部分8J發(fā)現(xiàn)變速器5a處于一檔速度,那么,TCS目標修改部分8J進入步驟S810。如果TCS目標修改部分8J發(fā)現(xiàn)變速器5a處于二檔速度,那么,TCS目標修改部分8J進入步驟S820。
在步驟S810中,TCS目標修改部分8J將目標滑移比率Tslip設置為參考加速滑移比率Tslip0(例如,10%)。
在步驟S820中,TCS目標修改部分8J將目標滑移比率Tslip設置為大于參考加速目標滑移比率Tslip0的第二檔速度加速滑移比率Tslip2(例如,20%)。
隨著車輛速度增大以及變速器5a從一檔速度切換到二檔速度,存在發(fā)動機轉速下降而不可能產(chǎn)生所需的電能的可能性。然而,對于此實施例,當變速器調高到二檔速度時,用于進行發(fā)動機TCS控制的目標滑移比率Tslip增大,以便與一檔速度相比,所允許的加速滑移量增大。結果,即使發(fā)動機轉速由于調高檔位而降低,主驅動輪(前輪)中的加速滑移量增大并抑制發(fā)動機轉速降低的量。簡而言之,發(fā)電機的輸出由于調高檔位而下降的量可以得到抑制,甚至在變速器調高檔位的情況下也可以利用四輪驅動模式,即,可以使用四輪驅動模式的操作范圍擴大。
雖然第二個實施例顯示了利用電動機4的四輪驅動模式在包含一檔速度和二檔速度的操作范圍內執(zhí)行的情況,但是,擴大操作范圍以包括三檔速度或更高的速度也是可以接受的。在這樣的情況下,應該為每一個齒輪比準備加速滑移比率。甚至在齒輪比相同的情況下,依據(jù)車輛速度改變所使用的齒輪比也是可以接受的。
此外,雖然第二個實施例顯示了在變速器5a調高到二檔速度之后增大目標滑移比率Tslip的情況,但是,在變速器從一檔速度切換到二檔速度緊前面增大目標滑移比率Tslip也是可以接受的。
所有其他操作效果和組成特點都與第一個實施例相同。
這里用來描述上述實施例的下面的表示方向的術語“向前、向后、向上、向下、垂直、水平、下面和橫向”以及任何其他類似的表示方向的術語指的是應用了本發(fā)明的車輛的那些方向。相應地,用來描述本發(fā)明的這些術語應該解釋為相對于應用了本發(fā)明的車輛。這里用來描述一個設備的組件、部分或部件的術語“配置”包括為執(zhí)行所期望的功能設計和/或編程的硬件和/或軟件。此外,在權利要求中表示為“裝置加功能”的術語應該包括可以用來執(zhí)行作為本發(fā)明的組成部分的功能的任何結構。這里使用的諸如“基本上”、“大約”和“大致”之類的程度的術語是指所修飾的術語的合理的偏差量,以便最終結果不會發(fā)生顯著的變化。例如,這些術語可以是理解為包括所修飾的術語的至少±5%的偏差,如果此偏差不會否定它所修飾的詞的含義的話。
本申請要求以日本專利申請No.2003-364314作為優(yōu)先權基礎。日本專利申請No.2003-364314的全部內容這里進行引用。
雖然只選擇了優(yōu)選的實施例來說明本發(fā)明,但是,那些精通本說明書中的技術的人員將知道,在不偏離所附的權利要求所定義的本發(fā)明的范圍的情況下,可以進行各種更改和修改。此外,前面的對根據(jù)本發(fā)明的實施例的描述只是說明性的,而不對所附權利要求和它們的等效內容所定義的本發(fā)明作出任何限制。因此,本發(fā)明的范圍不僅限于所說明的實施例。
權利要求
1.一種車輛驅動力控制設備,包括被配置為驅動主驅動輪的主驅動源;被配置為由主驅動源驅動的發(fā)電機;被配置為根據(jù)從發(fā)電機提供的輸出電壓驅動從屬驅動輪的電動機;主驅動源輸出抑制部分,其被配置為抑制主驅動源的輸出,以便當主驅動輪發(fā)生加速滑移時使主驅動輪的加速滑移程度與預設的目標滑移程度相匹配;以及加速滑移程度修改部分,被配置為在估計發(fā)生下列至少一種情況時增大目標滑移程度目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得電動機的目標電動機輸出,以及變速器的齒輪比已經(jīng)增大。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛驅動力控制設備,其中加速滑移程度修改部分被配置為在估計目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得目標電動機輸出時增大目標滑移程度。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛驅動力控制設備,其中加速滑移程度修改部分被配置為求出為獲取目標電動機輸出所需的主驅動源的目標轉速,并根據(jù)主驅動源的目標轉速和實際轉速之間的差來修改目標滑移程度。
4.根據(jù)權利要求3所述的車輛驅動力控制設備,其中加速滑移程度修改部分被配置為依據(jù)變速器的齒輪比,改變根據(jù)轉速差修改目標滑移程度的量。
5.根據(jù)權利要求2所述的車輛驅動力控制設備,其中加速滑移程度修改部分被配置為依據(jù)變速器的齒輪比,改變根據(jù)轉速差修改目標滑移程度的量。
6.根據(jù)權利要求2所述的車輛驅動力控制設備,進一步包括發(fā)電機輸出電壓調節(jié)部分,其被配置為調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓,以便使電動機的輸出與目標電動機輸出相匹配。
7.根據(jù)權利要求2所述的車輛驅動力控制設備,其中至少在主驅動車輪發(fā)生加速滑移時驅動發(fā)電機和電動機兩者。
8.根據(jù)權利要求2所述的車輛驅動力控制設備,其中主驅動源是內燃機。
9.根據(jù)權利要求1所述的車輛驅動力控制設備,進一步包括發(fā)電機輸出電壓調節(jié)部分,其被配置為調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓,以便使電動機的輸出與目標電動機輸出相匹配。
10.根據(jù)權利要求1所述的車輛驅動力控制設備,其中當主驅動車輪發(fā)生加速滑移時至少驅動發(fā)電機和電動機兩者。
11.根據(jù)權利要求1所述的車輛驅動力控制設備,其中主驅動源是內燃機。
12.根據(jù)權利要求1所述的車輛驅動力控制設備,其中加速滑移程度修改部分被配置為在估計變速器的齒輪比已經(jīng)增大時增大目標滑移程度。
13.根據(jù)權利要求12所述的車輛驅動力控制設備,其中至少在主驅動車輪發(fā)生加速滑移時驅動發(fā)電機和電動機兩者。
14.根據(jù)權利要求13所述的車輛驅動力控制設備,其中主驅動源是內燃機。
15.根據(jù)權利要求12所述的車輛驅動力控制設備,其中主驅動源是內燃機。
16.根據(jù)權利要求12所述的車輛驅動力控制設備,進一步包括發(fā)電機輸出電壓調節(jié)部分,其被配置為調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓,以便使電動機的輸出與目標電動機輸出相匹配。
17.一種車輛驅動力控制設備,包括用于旋轉主驅動輪的主驅動裝置;用于通過驅動裝置的旋轉產(chǎn)生電能的發(fā)電機裝置;用于根據(jù)從發(fā)電機裝置提供的輸出電壓來旋轉從屬驅動輪的電動機裝置;主驅動源輸出抑制裝置,用于抑制主驅動裝置的輸出,以便當主驅動輪發(fā)生加速滑移時使主驅動輪的加速滑移程度與預設的目標滑移程度相匹配;以及加速滑移程度修改裝置,用于在估計發(fā)生下列至少一種情況時增大目標滑移程度目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得電動機裝置的目標電動機輸出,以及變速器的齒輪比已經(jīng)增大。
18.一種用于控制車輛驅動力控制設備的方法,包括使用通過用于旋轉主驅動輪的主驅動源的旋轉而驅動的發(fā)電機來產(chǎn)生電能;從發(fā)電機向電動機提供電能,以便根據(jù)從發(fā)電機提供的輸出電壓來旋轉從屬驅動輪;抑制主驅動源的輸出,以便當主驅動輪發(fā)生加速滑移時使主驅動輪的加速滑移程度與預設的目標滑移程度相匹配;以及在估計發(fā)生下列至少一種情況時增大目標滑移程度目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得電動機的目標電動機輸出,以及變速器的齒輪比已經(jīng)增大。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法,其中通過估計變速器的齒輪比已經(jīng)增大來增大目標滑移程度。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法,其中通過估計目標發(fā)電機輸出電壓可能不足以獲得目標電動機輸出來增大目標滑移程度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛驅動力控制設備,該設備能夠擴大可以以穩(wěn)定的方式驅動電動機的操作范圍。發(fā)動機的輸出通過變速器提供給主驅動輪并被提供給發(fā)電機。發(fā)電機的輸出電壓被提供到電動機,電動機的輸出驅動從屬驅動輪。當判斷發(fā)電機輸出電壓將不足以滿足電動機的要求時,左和前輪中允許的加速滑移量增大。
文檔編號B60W10/18GK1608888SQ20041008700
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權日2003年10月24日
發(fā)明者鐮田達也, 清水弘一, 佐伯秀之, 青柳成則 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社