專利名稱:車輛驅(qū)動力控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于控制激動車輛驅(qū)動力以實現(xiàn)四輪驅(qū)動狀態(tài)的裝置和方法。
背景技術(shù):
日本公開專利出版物No.2000-318473提出一種類型的四輪驅(qū)動車輛,其具有驅(qū)動連接于車輛的主驅(qū)動輪的發(fā)動機,驅(qū)動連接于車輛輔助驅(qū)動輪的電動機,以及由發(fā)動機驅(qū)動以向電動機供電而實現(xiàn)車輛的四輪驅(qū)動狀態(tài)的發(fā)電機。在該提出的結(jié)構(gòu)中,車輛不必需要電池作為電動機電源。
當(dāng)電動機起動扭距隨發(fā)電機產(chǎn)生的電量的增大而增加時,以上提出的車輛在低摩擦道路條件下的起動加速性能增進。不過,電動機和發(fā)電機各自一般以大約60至90%的效率運作。因而在由發(fā)電機將發(fā)動機機械能轉(zhuǎn)換成為電能和由電動機將電能轉(zhuǎn)換成為機械能期間出現(xiàn)能量損失。車輛的總的能量效率由于這種能量損失而被降低,從而導(dǎo)致車輛燃料經(jīng)濟性以及在高摩擦道路條件下車輛加速性能的略化。
道路摩擦條件和車輛行駛阻力隨環(huán)境而變化。存在車輛在極端道路條件(比如深雪、砂石、坑洼和冰區(qū)條件)下以電動機作為輔助而以很大驅(qū)動力起動、以及車輛在通常道路條件下以較小驅(qū)動扭距起動的一些情況。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是提供一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,能夠在車輛起動時降低能量損失,同時確保一定程度的加速性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制方法。
按照本發(fā)明的第一方面,提供了一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,包括內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;檢測部分,用以檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效;以及電動機扭矩特征值改變部分,用以在檢測出車輛起動失效時將電動機的目標扭矩特征值改變到一較高量值以便增大電動機扭矩。
按照本發(fā)明的第二方面,提供了一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,包括內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動機扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;用以控制發(fā)動機、發(fā)電機和電動機的控制器,控制器具有用以檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效的裝置;用于提供電動機的目標扭矩特征值的裝置;用于在檢測出車輛起動失效時將目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值的裝置;用于根據(jù)改變了的目標電動機扭矩特征值計算目標電動機扭矩值的裝置;以及用于將電動機扭矩調(diào)節(jié)到目標電動機扭矩值的裝置。
按照本發(fā)明的第三方面,提供了一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制方法,車輛具有內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動機扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;以及由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動,所述方法包括檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效;提供電動機的目標扭矩特征值;在檢測出車輛起動失效時將目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值;按照改變了的目標電動機扭矩特征值計算目標電動機扭矩值;以及將電動機扭矩調(diào)節(jié)到目標電動機扭矩值。
本發(fā)明的其他一些目的和特性也將從以下說明中得以了解。
圖1是具有符合本發(fā)明一項示范實施例的一種驅(qū)動力控制裝置的機動車輛的方框圖;圖2是符合本發(fā)明一項示范實施例的驅(qū)動力控制裝置的方框圖;圖3是符合本發(fā)明一項示范實施例的驅(qū)動力控制裝置的4WD控制器的方框圖;圖4是符合本明一項示范實施例的由4WD控制器執(zhí)行的剩余發(fā)動機扭矩計算程序的流程圖;圖5A和5B是符合本發(fā)明一項示范實施例的、分別表明目標電動機扭矩相對于油門開度和車輛行駛速度的特性的圖形;圖6是符合本發(fā)明一項示范實施例的由4WD控制器執(zhí)行的電動機控制程序的流程圖;圖7是符合本發(fā)明一項示范實施例的由4WD控制器執(zhí)行的車輛起動失效檢測程序的流程圖;圖8是符合本發(fā)明一項示范實施例的由4WD控制器執(zhí)行的發(fā)動機控制程序的流程圖;圖9是符合本發(fā)明一項示范實施例的車輛起動控制的時序圖。
具體實施例方式
本發(fā)明將在下面參照各圖予以說明。
如圖1與2中所示,提供了一種符合本發(fā)明一項實施例的、帶有驅(qū)動力控制裝置的車輛,包括發(fā)動機2、變速器30、電動機4、發(fā)電機7、帶有制動踏板34和各制動單元37FL、37FR、37RL和37RR的制動器、驅(qū)動模式切換器39和諸如發(fā)動機控制器18、變速器控制器、電動機控制器20、控制器控制器36和4WD控制器8等各種控制模塊。應(yīng)當(dāng)指出,本實施例的車輛設(shè)計成一種四輪驅(qū)動車輛,具有由出自發(fā)動機2的驅(qū)動力使之轉(zhuǎn)動的、作為主驅(qū)動輪的左和右前輪1L和1R,由出自電動機4的驅(qū)動力使之轉(zhuǎn)動的、作為輔助驅(qū)動輪的左和右后輪3L和3R,以及由車輛司機操作的、作為加速指示單元(或油門開度指示單元)的油門踏板17。
油門踏板行程傳感器40設(shè)置在油門踏板17附近以檢測油門踏板17的行程量θ(此后稱為“油門開度”),并連接于4WD控制器8和發(fā)動機控制器18,使得4WD控制器8和發(fā)動機控制器18各自從油門踏板行程傳感器40接收對應(yīng)于油門開度θ的檢測信號。
發(fā)動機2經(jīng)由變速器30和差速器31驅(qū)動連接于前輪1L和1R,以便由發(fā)動機扭矩Te使前輪1L和1R轉(zhuǎn)動。主節(jié)流閥15和輔助節(jié)流閥16設(shè)置在發(fā)動機2的進氣通路14(諸如進氣歧管)之內(nèi)。主節(jié)流閥15根據(jù)來自發(fā)動機控制器18的控制指令以這樣一種方式工作,使得主節(jié)流閥15的開度響應(yīng)于油門開度θ而以機械方式改變。另外,主節(jié)流閥15的開度可以基于來自油門踏板行程傳感器40的檢測信號由發(fā)動機控制器18以電氣方式改變。步進電動機19設(shè)置用來根據(jù)來自電動機控制器20的控制指令驅(qū)動輔助節(jié)流閥16,于是輔助節(jié)流閥16以這樣一種方式工作,使得輔助節(jié)流閥16的開度α響應(yīng)于步進電動機19的轉(zhuǎn)動,亦即步進電動機19的步進次數(shù)而改變。一節(jié)流傳感器設(shè)置在輔助節(jié)流閥16附近以檢測輔助節(jié)流閥16的開度,使得按照輔助節(jié)流閥16的開度進行步進電動機19的步進次數(shù)的反饋控制。為了與司機的油門踏板操作無關(guān)地控制發(fā)動機2的輸出扭矩Te,使輔助節(jié)流閥16的開度小于或等于主節(jié)流閥15的開度。發(fā)動機速度傳感器21還設(shè)置用來檢測發(fā)動機2的轉(zhuǎn)動速度Ne(此后簡稱為“發(fā)動機速度”)并連接于4WD控制器8和發(fā)動機控制器18,使得4WD控制器8和發(fā)動機控制器18各自從發(fā)動機速度傳感器21接收對應(yīng)于發(fā)動機速度Ne的檢測信號。
變速器30根據(jù)來自變速器控制器的換擋指令工作以便實現(xiàn)換擋操作。在此,變速器控制器儲存一換擋圖表,以表格方式根據(jù)例如車輛行駛速度Vv和油門開度θ來確定換擋計劃,使得換擋指令一當(dāng)按照車輛速度Vv和油門開度θ的當(dāng)前數(shù)值決定了換擋圖表中的某一換擋位置便被輸出給變速器30。換擋位置傳感器32設(shè)置在變速器30之中,以檢測變速器30的當(dāng)前擋位并連接于4WD控制器8,使得4WD控制器8從擋位傳感器32接收對應(yīng)于變速器30的當(dāng)前擋位的檢測信號。
制動器行程傳感器35設(shè)置在制動器踏板34附近以檢測制動器踏板34的行程大小并連接于4WD控制器8和制動器控制器36,使得4WD控制器8和制動器控制器36各自從制動器行程傳感器35接收對應(yīng)于制動器踏板34行程大小的檢測信號。制動單元37FL、37FR、37RL和37RR(諸如盤式制動器)根據(jù)來自制動器控制器36的控制指令工作以按照制動器踏板34的行程大小分別施加制動力于車輪1L、1R、3L和3R。
發(fā)動機扭矩Te的一部分經(jīng)由帶輪和帶結(jié)構(gòu)6被傳送給發(fā)電機7。
一當(dāng)接到發(fā)動機扭矩Te,發(fā)電機7以轉(zhuǎn)動速度(此后稱作“發(fā)電機速度”)Nh被驅(qū)動。在此,發(fā)電機速度Nh可以作為發(fā)動機速度Ne與帶輪和帶結(jié)構(gòu)6的帶輪比的乘積給出。如圖2之中所示,發(fā)電機7具有電壓調(diào)控器22以根據(jù)來自4WD控制器8的發(fā)電機控制指令調(diào)控發(fā)電機7的輸出電壓V。在此實施例中,電壓調(diào)控器22從4WD控制器8接收負載比(duty ratio)C1(作為發(fā)電機控制指令),按照負載比C1調(diào)節(jié)發(fā)電機7的勵磁電流(fieldcurrent)Ifh,以及從而調(diào)控相對于發(fā)動機2的輸入的發(fā)電機7的輸出V(亦即電力生產(chǎn)負荷電壓)。電壓調(diào)控器22還檢測發(fā)電機7的輸出電壓V并將對應(yīng)于發(fā)電機輸出V的檢測信號輸出給4WD控制器8。
電力V經(jīng)由電線9從發(fā)電機7供向電動機4。
接線箱10位于電線9的中部。電流傳感器23設(shè)置在接線箱10之內(nèi)以檢測電動機4的電樞電流Ia(亦即,從發(fā)電機7經(jīng)由電線9供向電動機4的電流V),并連接于4WD控制器8,使得4WD控制器8從電流傳感器23接收對應(yīng)于電樞電流Ia的檢測信號。電動機4的感應(yīng)電壓(亦即經(jīng)由電線9施加于電動機4的電壓)用4WD控制器8予以監(jiān)測。其次,繼電器(諸如42V繼電器)24設(shè)置在接線箱10之內(nèi),以便根據(jù)來自4WD控制器8的繼電器控制指令允許或中斷電壓(電流)向電動機4的施加。
電動機4根據(jù)來自4WD控制器8的電動機控制指令以出自發(fā)電機7的電力V工作,使得電動機4的勵磁電流Ifm受到調(diào)控以將電動機4的驅(qū)動扭矩調(diào)節(jié)到目標電動機扭矩Tm。電動機4的驅(qū)動軸經(jīng)由減速器11、離合器12和差速器13驅(qū)動連接于后輪3L和3R,以便由電動機驅(qū)動扭矩使后輪3L和3R轉(zhuǎn)動。熱敏電阻25和電動機速度傳感器26設(shè)置在電動機4之內(nèi)以檢測電動機4的溫度(此后僅稱作“電動機溫度”)和電動機4驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動速度(此后只稱作“電動機速度”),使得4WD控制器8分別從熱敏電阻25和電動機速度傳感器26接收對應(yīng)于電動機溫度和電動機速度的檢測信號。
其次,輪速傳感器27FL、27FR、27RL和27RR設(shè)置在車輪1L、1R、3L和3R附近以檢測車輪1L、1R、3L和3R的相應(yīng)轉(zhuǎn)動速度Vw(此后只稱作“輪速”)并連接于4WD控制器8,以便4WD控制器8分別從輪速傳感器27FL、27FR、27RL和27RR接收對應(yīng)于檢測出的輪速Vw的脈沖信號。
驅(qū)動模式切換器37按照車輛的驅(qū)動狀況從4WD模式(亦即電動機驅(qū)動請求模式)和2WD模式(亦即電動機驅(qū)動非請求模式)中選定一種車輛驅(qū)動模式并輸出對應(yīng)于所選定的車輛驅(qū)動模式的模式選定指令。
當(dāng)車輛驅(qū)動模式通過操作驅(qū)動模式切換器39而切換到4WD模式時,4WD控制器8被啟動以進行四輪驅(qū)動控制以便實現(xiàn)車輛的四輪驅(qū)動狀態(tài)。
如圖3之中所示,4WD控制器8包括目標電動機扭矩計算模塊8A,具有剩余扭矩計算部分8Aa、加速輔助扭矩計算部分8Ab和目標電動機扭矩設(shè)定部分8Ac、電動機控制部分8B、繼電器控制部分8C、離合器控制部分8D、發(fā)電機控制部分8E;以及車輛起動檢測部分段8F。
繼電器控制部分8C控制從發(fā)電機7到電動機4的電力供應(yīng)。在本實施例中,繼電器控制部分8C予以編程以在選定4WD模式期間將繼電器24保持在連接狀態(tài)下。
離合器控制部分8D控制離合器12的接合和脫離接合并予以編程以在本實施例中選定4WD模式期間接合離合器12。
如圖7之中所示,車輛起動檢測部分8F在確定的各取樣時刻執(zhí)行下面的車輛起動失效檢測程序,以便檢測即使在選定4WD模式時曾進行車輛起動操作而車輛在四輪驅(qū)動狀態(tài)下未能完成起動的車輛起動失效。
首先,車輛起動檢測部分8F從換擋位置傳感器32讀取變速器3的當(dāng)前擋位并在步驟S510處判斷變速器30是否處在一驅(qū)動范圍而非諸如停駐或空擋等非驅(qū)動范圍內(nèi)。如果變速器30處在驅(qū)動范圍內(nèi)(在步驟S510處為“是”),則程序控制前行至步驟S520。如果變速器30處在非驅(qū)動范圍(在步驟S510處為“否”),則程序控制前行至步驟S600。
在步驟S520處,車輛起動檢測部分8F判斷油門開度θ是否大于或等于一給定的油門開度門檻值ΔA,油門開度門檻值ΔA對應(yīng)于油門開度的下限值(比如1/2),在此下限值,司機加速車輛的意愿是可以識別的。如果θ≥ΔA(在步驟S520處為“是”),程序控制前行至步驟S530。如果θ<ΔA(在步驟S520處為“否”),程序控制前行至步驟S600。
在步驟S530處,車輛起動檢測部分8F判斷后輪3L和3R的平均輪速Vwr是否低于或等于一給定的輪速門檻值ΔVr。另外,車輛可以配有一車輛速度傳感器以通過實際測定來確定車輛速度Vv,以使得車輛起動檢測部分8F可判斷所測定的車輛速度Vv是否低于或等于一給定的門檻值,雖然車輛行駛速度Vv是本實施例中通過一種已知方法根據(jù)后輪3L和3R的輪速Vw來進行確定。在此情況下,后輪3L和3R加速打滑(acceleration slip)的影響得以消除。輪速門檻值ΔVr(或車輛速度門檻值)被設(shè)定為車輛被假定為處于停頓或卡住不動的極低速度驅(qū)動(比如0.1至5km/h)的上限值。如果Vwr≤ΔVr(在步驟S540處為“是”),程序控制前行至步驟S540。如果Vwr>ΔVr(在步驟S540處為“否”),程序控制前行至步驟S600。
在步驟S540處,車輛起動檢測部分8F判斷車輛的駐車制動器PBK是否置于OFF位置。如果駐車制動器PBK是脫開的(OFF)(在步驟S540處為“是”),程序控制前行至步驟S550。如果駐車制動器PBK是接合上的(ON)(在步驟S540處為“否”),程序控制前行至步驟S600。
在步驟S550處,車輛起動檢測部分8F根據(jù)制動器踏板43等的行程判斷制動器(包括制動單元37FL、37FR、37RL和37RR)是否處在操作之中。如果制動器是OFF(在步驟S550處為“是”),程序控制前行至步驟S560。如果制動器是ON(在步驟S550處為“否”),程序控制前行至步驟S600。
在步驟S560處,車輛起動檢測部分8F判斷計數(shù)器Fcnt是否調(diào)定得高于或等于給定數(shù)值ΔF,亦即車輛起動失效是否在車輛起動操作之后已經(jīng)經(jīng)過了某一預(yù)定時段(比如1秒)。如果Fcnt<ΔF(在步驟S560處為“否”),程序控制前行至步驟S570。如果Fcnt≥ΔF(在步驟處S560為“是”),程序控制前行至步驟S580。
在步驟S570處,車輛起動檢測部分8F使計算器Fcnt增值。此后,退出程序控制。
在步驟S580處,車輛起動檢測部分8F設(shè)定失效指示標志NST-FLG于ON位置,以便指出車輛起動失效的出現(xiàn)。此后,退出程序控制。
在步驟S600處,車輛起動檢測部分8F將計數(shù)器Fcnt置零。程序控制然后前行至步驟S610。
在步驟S610處,車輛起動檢測部分8F設(shè)定標志NST-FLG于OFF位置。此后,退出程序控制。失效指示標志NST-FLG當(dāng)車輛停下來時、在車輛起動操作的初始狀態(tài)下或以給定速度行駛時,被保持在OFF位置。
同時,目標電動機扭矩計算模塊8A如下地計算目標電動機扭矩Tm。
剩余扭矩計算部分8Aa,如圖4之中所示,基于在確定的取樣時刻處所輸入的檢測信號執(zhí)行下面的剩余發(fā)動機扭矩計算程序,以便按照前輪1L和1R的加速打滑計算發(fā)動機2的剩余扭矩并基于剩余發(fā)動機扭矩確定第一目標電動機扭矩Tm1。
首先,在步驟S10處,剩余扭矩計算部分8Aa從輪速傳感器27FL、27FR、27RL和27LL讀取車輪1L、1R、3L和3R的相應(yīng)輪速Vw,并根據(jù)這些輪速Vw確定對應(yīng)于前輪1L和1R的加速打滑量ΔV的打滑率(slip rate)ΔVF。在本實施例中,車輪打滑率ΔVF是按照以下方程(1)ΔVF=Vwf-Vwr(1)從前輪1L和1R的平均輪速Vwf中減去后輪3L和3R的平均輪速Vwr而得出的。
剩余扭矩計算部分8Aa接下來在步驟S20處判斷打滑率ΔVF是否高于一給定的打滑率門檻值。在本實施例中,打滑率門檻值設(shè)定為零。如果ΔVF>0(在步驟S20處為“是”),程序控制通過確定出現(xiàn)前輪1L和1R的加速打滑而前行至步驟S31。如果ΔVF≤0(在步驟S20處為“否”),程序控制通過確定沒出現(xiàn)前輪1L和1R的加速打滑而前行至步驟S100。
在步驟S31處,剩余扭矩計算部分8Aa判斷車輛起動失效是否在車輛起動操作之后預(yù)定時段期間已經(jīng)出現(xiàn),亦即失效指示標志NST-FLG是否是ON。如果NST-FLG=OFF(在步驟S31處為“否”),程序控制前行至步驟S33。如果NST-FLG=ON(在步驟S31處為“是”),程序控制前行至步驟S35。
在步驟S33處,剩余扭矩計算部分8Aa將扭矩增益K1設(shè)定為規(guī)定的增益值K1min。
在步驟S35處,剩余扭矩計算部分8Aa將扭矩增益K1設(shè)定為增益值K1max。
增益值K1用以計算一用于限制前輪1L和1R的加速打滑的吸收扭矩TΔVF,而增益值K1min和K1max是比如通過實驗預(yù)定的。在本實施例中,關(guān)系是K1max>K1min。增益值K1min以這樣一種方式給出,即吸收扭矩TΔVF,當(dāng)將K1設(shè)定為K1min進行計算時,成為限制前輪1L和1R的加速打滑所需的精確扭矩。增益值K1max以這樣一種方式給出,即吸收扭矩TΔVF,當(dāng)將K1設(shè)定為K1max進行計算時,成為大于限制前輪1L和1R的加速打滑所需的精確扭矩。在此需要指出的是,以上步驟S31至S35的過程構(gòu)成了本實施例中的電動機扭矩特性改變部分或手段。
在步驟S40處,剩余扭矩計算部分8Aa按照方程(2)計算吸收扭矩TΔVFTΔVF=K1×ΔVF(2)在步驟S50處,剩余扭矩計算部分8Aa按照下面的方程(3)確定當(dāng)時施加于發(fā)電機7的負荷扭矩TGTG=K2×(V×Ia)/(K3×Nh) (3)其中V是發(fā)電機7的輸出電壓;Ia是發(fā)電機7的電樞電流;Nh是發(fā)電機7的轉(zhuǎn)動速度;K3是發(fā)電機7的效率;以及K2是吸收扭矩計算系數(shù)。
在步驟S60處,剩余扭矩計算部分8Aa按照下面的方程(4)確定剩余發(fā)動機扭矩,其基本上對應(yīng)于從發(fā)動機2傳送給前輪1L和1R的扭矩超出前輪1L和1R的道路反作用力極限扭矩的差值大小,亦即施加于發(fā)電機7的負荷扭矩Th
Th=TG+TΔVF(4)在步驟S70處,剩余扭矩計算部分8Aa判斷發(fā)電機負荷Th是否高于發(fā)電機7的最大負荷容量HQ。最大發(fā)電機負荷容量HQ一般是根據(jù)發(fā)電機7的技術(shù)規(guī)格等予以確定的。如果Th>HQ(在步驟S70處為“是”),程序控制前行至步驟S80。Th≤HQ(在步驟S70處為“否”),程序控制前行至步驟S90。
在步驟S80處,剩余扭矩計算部分8Aa將發(fā)電機負荷Th限定于最大負荷容量HQ。然后程序控制前行至步驟S90。
在步驟S90處,剩余扭矩計算部分8Aa將發(fā)電機負荷扭矩Th確定為第一目標電動機扭矩Tm1。然后退出程序控制。
在步驟S100處,剩余扭矩計算部分8Aa將第一目標電動機扭矩Tm1設(shè)定為零。然后退出程序控制。
一如上述,第一目標電動機扭矩Tm1的特征值起初設(shè)定為一適中的低量值,車輛于該低量值下在日常生活中可以想像的正常道路狀況下可以順利起動,并改變?yōu)橐惠^高的量值,車輛于該高量值下即使在深雪、砂石、坑洼和冰區(qū)等極端狀況下也可起動,在這些場合下,在檢測到出現(xiàn)車輛起動失效時,車輛的行駛阻力是很大的。
雖然在本實施例中,第一目標電動機扭矩Tm1是考慮前輪1L和1R的加速打滑量ΔV的情況下根據(jù)發(fā)電機負荷扭矩TG計算出來的,但可以另外根據(jù)失效指示標志NST-FLG是ON還是OFF來調(diào)整一扭矩增益因數(shù),而后,通過用調(diào)節(jié)過的增益因數(shù)乘以前輪1L和1R的加速打滑量ΔV直接計算第一目標電動機扭矩Tm1。
相反,輔助扭矩計算部分8Ab根據(jù)車速Vv和油門開度θ設(shè)定第二目標電動機扭矩Tm2。
如圖5A和5B所示,第二目標電動機扭矩Tm2隨油門開度θ的增大而增大并隨車速Vv的增大而減小。其次,第二目標電動機扭矩Tm2當(dāng)車速Vv高于或等于一給定的車速門檻值時設(shè)定為零,如圖5B之中所示。車速門檻值在此設(shè)定為車速的下限值,在此下限值車輛被假定退出起動狀態(tài)。
第二目標電動機扭矩Tm2的特征值在NST-FLG=OFF時按照圖5A和5B中各實線所示變化,而在NST-FLG=ON時按照圖5A和5B中各虛線所示變化。其次,在NST-FLG=OFF時第二目標電動機扭矩Tm2的峰值(按照圖5A和5B中實線標示為“Tm2CONST”)對應(yīng)于一扭矩值,以此值車輛在正常道路狀況下可以平穩(wěn)起動。在NST-FLG=ON時第二目標電動機扭矩Tm2的峰值(按照圖5A和5B中虛線標示為“Tm2CONST”)對應(yīng)于一最大系統(tǒng)扭矩,以此值車輛即使在深雪、砂石、坑洼和冰區(qū)等極端道路狀況下也可起動,在這些場合下車輛的行駛阻力是很大的。
一如上述,當(dāng)檢測出車輛起動失效的出現(xiàn)時,第二目標電動機扭矩Tm2的特征值也是初始設(shè)定于適中的低量值并相對于油門開度θ改變?yōu)檩^高量值。在此需要指出的是,第二目標電動機扭矩Tm2特征值的上述改變在本實施例中也構(gòu)成電動機扭矩特征值改變部分或手段。第二目標電動機扭矩Tm2的特征值不能夠通過失效指示標志NST-FLG的ON/OFF切換予以改變。
目標電動機扭矩設(shè)定部分8Ac將第一和第二目標電動機扭矩Tm1和Tm2中的較高值選定為最終的目標電動機扭矩Tm并將最終目標電動機扭矩Tm輸出到電動機控制部分8B。
響應(yīng)于從目標電動機扭矩設(shè)定部分8Ac的最終目標電動機扭矩Tm的輸入,電動機控制部分8B在確定的取樣時刻處執(zhí)行以下的電動機控制程序,如圖6之中所示,以便控制電動機4的操作。
電動機控制部分8B首先在步驟S200處判斷目標電動機扭矩Tm是否高于零。如果Tm>0(在步驟S200處為“是”),在斷定車輛處在4WD模式下(此時可能出現(xiàn)前輪1L和1R的加速打滑)時程序控制前行至步驟S210。如果Tm≤0(在步驟S200處為“否”),在斷定車輛不處在4WD模式下時程序控制前行至步驟S270。
在步驟S210處,電動機控制部分8B判斷車輛是否轉(zhuǎn)換成兩輪驅(qū)動控制。車輛轉(zhuǎn)換成兩輪驅(qū)動控制可以比如在電動機速度Nm趨近于電動機4的可允許的轉(zhuǎn)動速度極限值時,或在變速器30置于諸如停駐或空擋等非驅(qū)動范圍時判斷出來。如果車輛轉(zhuǎn)換成兩輪驅(qū)動控制(在步驟S210處為“是”),程序控制前行至步驟S270。如果車輛處在四輪驅(qū)動控制下(在步驟S210處為“否”),程序控制前行至步驟S215。
在步驟S215處,電動機控制部分8B向離合器控制部分8D輸出一離合器接合指令并由此使離合器控制部分8D接合離合器12。程序控制然后前行至步驟S220。
在步驟S220處,電動機控制部分8B從電動機速度傳感器26讀取電動機速度Nm并根據(jù)電動機速度Nm確定電動機勵磁電流Ifm的一目標值。在本實施例中,基于電動機勵磁電流Ifm的實際值與目標值之間的差別對電動機勵磁電流Ifm進行反饋控制。程序控制然后前行至步驟S250。
在本實施例中,電動機控制部分8B在其中儲存一電動機勵磁電流特性圖,該圖限定電動機勵磁電流Ifm的目標值與電動機速度Nm的相互關(guān)系,并參照電動機勵磁電流特性圖根據(jù)現(xiàn)時實際電動機速度Nm來確定電動機勵磁電流Ifm的目標值。電動機勵磁電流Ifm的目標值當(dāng)電動機速度Nm低于或等于一給定的電動機速度門檻值Nmth時保持不變。當(dāng)電動機速度Nm高于電動機速度門檻值Nmth時,電動機勵磁電流Ifm的目標值借助一已知的磁場削弱控制方法減小到一給定的量值。在電動機4的高速運行期間,發(fā)動機扭矩通常隨著電動機感應(yīng)電壓E的升高而減小。不過,在本實施例中,即使在電動機速度超過門檻值Nmth時,也可以通過減小電動機勵磁電流Ifm并借此減小電動機感應(yīng)電壓E來防止電動機扭矩減小并確保電動機扭矩在一所需的量值上。與連續(xù)地控制電動機勵磁電流Im的情況相比,還可以通過分兩個階段(在Nm≥Nmth的場合下和Nm<Nmh的場合下)控制電動機勵磁電流Ifm來降低電動機控制部分8B電子線路的復(fù)雜性及其成本。
另外,電動機控制部分8B可以具有一電動機扭矩校正部分,能夠按照電動機速度Nm調(diào)節(jié)電動機勵磁電流Ifm,以便連續(xù)地校正電動機扭矩。這使得即使在電動機4高速運轉(zhuǎn)期間,也可以形成電動機的平穩(wěn)特性并實現(xiàn)比較穩(wěn)定的車輛行駛和恒定的高電動機效率,同時防止電動機感應(yīng)電壓E的升高和確保電動機扭矩在一所需的量值上。
在步驟S520處,電動機控制部分8B根據(jù)目標電動機扭矩Tm和目標電動機勵磁電流Ifm確定電樞電流Ia的目標值。在本實施例中,電動機控制部分8B在其中儲存一電樞電流特性圖,其限定電樞電流Ia目標值與目標電動機扭矩Tm和電動機勵磁電流Ifm目標值的相互關(guān)系,如圖6之中所示,并參照電樞電流特性圖確定電樞電流Ia的目標值。此后,程序控制前行至步驟S260。
在步驟S260處,電動機控制部分8B按照以下方程(5)計算目標發(fā)電機輸出電壓Vm并將算出的目標發(fā)電機輸出電壓Vm輸出給發(fā)電機控制部分8EVm=Ia×R+E (5)方程中Ia是目標電樞電流,E是電動機4的感應(yīng)電壓,以及R是電動機4與發(fā)電機7之間的電阻。
這之后,退出程序控制。
在步驟S270處,電動機控制部分8B終止車輛的四輪驅(qū)動控制并輸出各種兩輪驅(qū)動控制指令以將車輛轉(zhuǎn)換成兩輪驅(qū)動控制。在此,兩輪驅(qū)動控制指令包括一離合器脫離指令以使離合器控制部分8D使離合器12脫離接合以及一電力產(chǎn)生停止指令以通過將發(fā)電機輸出電壓V(亦即發(fā)電機輸出扭矩)設(shè)定為零而使發(fā)電機7停止生產(chǎn)電力。這之后,退出程序控制。
響應(yīng)于從電動機控制部分8B的目標發(fā)電機輸出電壓Vm的輸入,發(fā)電機控制部分8E讀取發(fā)電機7的現(xiàn)時實際負荷電壓V,產(chǎn)生發(fā)電機控制指令(亦即負載比)C1以將實際發(fā)電機電壓V調(diào)節(jié)到目標發(fā)電機電壓Vm并借此使電壓調(diào)控器22按照發(fā)電機控制指令調(diào)控發(fā)電機7的勵磁電流Ifh。
發(fā)動機控制器18基于所輸入的檢測信號在確定的取樣時刻處執(zhí)行以下的發(fā)動機控制程序,如圖8之中所示,以便控制發(fā)動機2的操作。
首先,發(fā)動機控制器18在步驟S300確定前輪1L和1R(作為主驅(qū)動輪)的加速打滑量ΔV。前輪1L和1R的加速打滑量ΔV的確定方法不特別限制,而是前輪1L和1R的加速打滑量ΔV可以用任一已知的方法予以確定。
接著,發(fā)動機控制器18在步驟S310判斷前輪1L和1R的加速打滑量ΔV是否超過目標加速打滑量Tslip。如果ΔV>Tslip(在步驟S310處為“是”),程序控制前行至步驟S400)。如果ΔV≤Tslip(在步驟S310處為“否”),程序控制前行至步驟S320。目標加速打滑量Tslip設(shè)定為比如大約10%打滑比(slip ratio)。
在步驟S320處,發(fā)動機控制器18基于來自油門踏板行程傳感器40的檢測信號θ計算車輛司機預(yù)期的目標發(fā)動機輸出扭矩TeN。這之后,程序控制前行至步驟S670。
在步驟S330處,發(fā)動機控制器18基于發(fā)動機速度Ne和各節(jié)流閥開度的現(xiàn)時實際數(shù)值計算現(xiàn)時實際發(fā)動機輸出扭矩Te。
在步驟S340處,發(fā)動機控制器18按照以下方程(6)計算實際發(fā)動機輸出扭矩Te與目標發(fā)動機輸出扭矩TeN之間的偏差ΔTe。
ΔTe=TeN-Te(6)其次,發(fā)動機控制器18在步驟S400處對發(fā)動機2進行所謂的TCS控制以將TCS扭矩的變化代入發(fā)動機扭矩偏差ΔTe。
在步驟S350處,發(fā)動機控制器18計算對應(yīng)于發(fā)動機輸出偏差ΔTe的節(jié)流閥開度α方面的改變量Δα并為電動機控制器20產(chǎn)生對應(yīng)于節(jié)流閥開度改變量Δα的節(jié)流閥控制信號,以便驅(qū)動步進電動機19并使節(jié)流閥16按照節(jié)流閥控制信號調(diào)節(jié)流閥開度α。這之后,退出程序控制。
為簡明起見,以上說明中,對應(yīng)于節(jié)流閥開度改變量Δα而輸出節(jié)流閥控制信號以便調(diào)節(jié)發(fā)動機扭矩Te。不過,實際上,發(fā)動機扭矩Te在每次啟動時以一個預(yù)定的發(fā)動機扭矩增量或減量進行調(diào)節(jié)以便平穩(wěn)地控制發(fā)動機扭矩Te。
下面將說明上述結(jié)構(gòu)的車輛驅(qū)動力控制裝置的工作方式?,F(xiàn)在假定驅(qū)動模式切換器30被切換到4WD模式。
當(dāng)在車輛起動時不發(fā)生前輪1L和1R的加速打滑時,4WD控制器8根據(jù)油門開度θ和車速Vv將目標電動機扭矩Tm2確定為Tm并以可獲得目標電動機扭矩Tm(=Tm2)的方式控制電動機4和發(fā)電機7。另一方面,當(dāng)在車輛起動時由于低摩擦道路狀況或急劇壓下油門踏板17而發(fā)生前輪1L和1R的加速打滑時,4WD控制器8根據(jù)前輪1L和1R的加速打滑量ΔV確定第一目標電動機扭矩Tm1,根據(jù)油門開度θ和車速Vv確定第二目標電動機扭矩Tm2,選定目標電動機扭矩Tm1和Tm2中的較高值作為Tm,而后以獲得所選定的目標電動機扭矩Tm(=Tm1或Tm2)的方式控制電動機4和發(fā)電機7。車輛因此能夠在起動加速性能方面獲得改進。
更為具體地說,在第二目標電動機扭矩Tm2高于第一目標電動機扭矩Tm1的情況下,第二目標電動機扭矩Tm2被選定為Tm。由于第二目標電動機扭矩Tm2的特征值起初被設(shè)定為一適度低的量值,所以可以通過選定這樣一個適度低的目標電動機扭矩Tm2作為Tm而減少車輛起動時的能量損失。在第一目標電動機扭矩Tm1高于第二目標電動機扭矩Tm2的情況下,第一目標電動機扭矩Tm1被選定為Tm。由于第一目標電動機扭矩Tm1的特征值起初也被設(shè)定為一適度低的量值,使得電動機4從發(fā)電機7接收基本上對應(yīng)于剩余發(fā)動機扭矩(亦即超出前輪1L和1R的道路反作用力極限扭矩的發(fā)動機扭矩的剩余)的電力輸出,所以可以提高車輛的總能量效率并通過選定目標電動機扭矩Tm1作為Tm而減少能量損失。
這樣,如圖9之中所示,除非在正常道路狀況下出現(xiàn)車輛起動失效,目標電動機扭矩Tm在車輛起動時被設(shè)定為一適度低的量值,以便限制電動機4的驅(qū)動扭矩和由發(fā)電機7產(chǎn)生的電量用于減少車輛起動時的能量損失。
如果目標電動機扭矩Tm的特征值在車輛行駛阻力很高的深雪、砂石、坑洼和冰區(qū)等極端道路狀況下保持在一適度低的量值上,則有可能相應(yīng)于車輛起動操作車輛未能起動。不過,在本實施例中,當(dāng)車輛與司機加速車輛的意圖相反而在預(yù)定的時段期間未能起動時,目標電動機扭矩Tm的特征值被改變到一較高的量值,如圖9之中所示。車輛因此能夠在起動加速性能方面獲得進一步的提高。
在此,車輛遭遇極端道路狀況的概率是相當(dāng)?shù)偷?。目標電動機扭矩Tm被設(shè)定到一適度低的量值以便在大多數(shù)情況下使得可以在車輛起動時減少能量損失。
雖然目標電動機扭矩特征值在本實施例中一當(dāng)檢測出車輛起動失效總是被改變到一較高量值,但驅(qū)動力控制裝置并不限于這樣一種設(shè)計。驅(qū)動力控制裝置可以另外設(shè)計成,一當(dāng)檢測出車輛起動失效,當(dāng)油門踏板17被進一步壓下使得司機加速車輛的意圖得以明顯識別時,亦即當(dāng)油門開度θ進一步被加大而超過一給定的門檻值時,將目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值。在此情況下,通過確保司機加速車輛的意圖而解除了對電動機4的扭矩輸出的約制。這使得可以進一步減少車輛起動時的能量損失。
此外,在本實施例中,驅(qū)動力控制裝置另外可以設(shè)計成只是基于油門開度θ來確定目標電動機扭矩Tm,雖然在本實施例中在出現(xiàn)前輪1L和1R的加速打滑時目標電動機扭矩Tm不僅考慮到車速Vv和油門開度θ,而且還考慮到前輪1L和1R的加速打滑量ΔV而予以確定的。
在本實施例中,同一的目標電動機扭矩特征值用于車輛起動時和車輛起動后車輛的行駛期間。另外,驅(qū)動力控制裝置可以設(shè)計成將車輛起動時的目標電動機扭矩特征值與車輛起動后車輛行駛期間的目標電動機扭矩特征值的去值區(qū)分開。
驅(qū)動力控制裝置可以設(shè)計成基于油門開度θ以外的任何車輛參數(shù)來確定目標電動機扭矩Tm,雖然在本實施例中目標電動機扭矩Tm是基于至少油門開度θ而予以確定的。
此外,電動機4可以或是直流電動機或是交流電動機。
日本專利申請No.2004-167913(2004年6月7日提出申請)的全部內(nèi)容在此納入作為參考。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照本發(fā)明的上述具體實施例予以說明,但本發(fā)明并不限于此實施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員借鑒以上的教益而會想到上述實施例的多種修改和變更。本發(fā)明的范圍參照所附權(quán)利要求予以限定。
權(quán)利要求
1.一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,包括內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;檢測部分,用以檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效;以及電動機扭矩特征值改變部分,用以在檢測出車輛起動失效時將電動機的目標扭矩特征值改變到一較高量值以便增大電動機扭矩。
2.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動力控制裝置,其中扭矩特征值改變部分基于至少由車輛司機指明的車輛加速量來改變目標電動機扭矩特征值。
3.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動力控制裝置,其中扭矩特征值改變部分當(dāng)由車輛司機指明的車輛加速量大于或等于某一給定門檻值時改變目標電動機扭矩特征值。
4.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動力控制裝置,其中檢測部分當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段內(nèi)低于一給定速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
5.一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,包括內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動機扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;以及用以控制發(fā)動機、發(fā)電機和電動機的控制器,控制器具有用以檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效的裝置;用于提供電動機的目標扭矩特征值的裝置;用于在檢測出車輛起動失效時將目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值的裝置;用于根據(jù)改變了的目標電動機扭矩特征值計算目標電動機扭矩值的裝置;以及用于將電動機扭矩調(diào)節(jié)到目標電動機扭矩值的裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的驅(qū)動力控制裝置,其中目標電動機扭矩特征值按照主驅(qū)動輪的加速打滑量發(fā)生變化。
7.按照權(quán)利要求5所述的驅(qū)動力控制裝置,其中還包括用于判斷車輛司機是否具有加速車輛意圖的裝置,其中所述改變裝置當(dāng)司機加速車輛的意圖可識別時改變目標電動機扭矩特征值。
8.按照權(quán)利要求5所述的驅(qū)動力控制裝置,其中還包括用于提供按照油門開度和車輛行駛速度而發(fā)生變化的電動機的第二目標扭矩特征值的裝置;用于在檢測出車輛起動失效時將第二目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值的裝置;用于根據(jù)改變了的第二目標電動機扭矩特征值計算第二目標電動機扭矩值的裝置;以及用于將首先提及的目標電動機扭矩值和第二目標電動機扭矩值之中的較高值選定為最終目標電動機扭矩值的裝置。
9.按照權(quán)利要求5所述的驅(qū)動力控制裝置,其中所述檢測裝置當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段之內(nèi)低于一給定的速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
10.一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制方法,車輛具有內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動機扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;以及由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動,所述方法包括檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效;提供電動機的目標扭矩特征值;在檢測出車輛起動失效時將目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值;按照改變了的目標電動機扭矩特征值計算目標電動機扭矩值;以及將電動機扭矩調(diào)節(jié)到目標電動機扭矩值。
11.按照權(quán)利要求2所述的驅(qū)動力控制裝置,其中扭矩特征值改變部分當(dāng)由車輛司機指明的車輛加速量大于或等于某一給定門檻值時改變目標電動機扭矩特征值。
12.按照權(quán)利要求2所述的驅(qū)動力控制裝置,其中檢測部分當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段內(nèi)低于一給定速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
13.按照權(quán)利要求3所述的驅(qū)動力控制裝置,其中檢測部分當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段內(nèi)低于一給定速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
14.按照權(quán)利要求6所述的驅(qū)動力控制裝置,其中還包括用于判斷車輛司機是否具有加速車輛意圖的裝置,其中所述改變裝置當(dāng)司機加速車輛的意圖可識別時改變目標電動機扭矩特征值。
15.按照權(quán)利要求6所述的驅(qū)動力控制裝置,其中還包括用于提供按照油門開度和車輛行駛速度而發(fā)生變化的電動機的第二目標扭矩特征值的裝置;用于在檢測出車輛起動失效時將第二目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值的裝置;用于根據(jù)改變了的第二目標電動機扭矩特征值計算第二目標電動機扭矩值的裝置;以及用于將首先提及的目標電動機扭矩值和第二目標電動機扭矩值之中的較高值選定為最終目標電動機扭矩值的裝置。
16.按照權(quán)利要求7所述的驅(qū)動力控制裝置,其中還包括用于提供按照油門開度和車輛行駛速度而發(fā)生變化的電動機的第二目標扭矩特征值的裝置;用于在檢測出車輛起動失效時將第二目標電動機扭矩特征值改變到一較高量值的裝置;用于根據(jù)改變了的第二目標電動機扭矩特征值計算第二目標電動機扭矩值的裝置;以及用于將首先提及的目標電動機扭矩值和第二目標電動機扭矩值之中的較高值選定為最終目標電動機扭矩值的裝置。
17.按照權(quán)利要求6所述的驅(qū)動力控制裝置,其中所述檢測裝置當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段之內(nèi)低于一給定的速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
18.按照權(quán)利要求7所述的驅(qū)動力控制裝置,其中所述檢測裝置當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段之內(nèi)低于一給定的速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
19.按照權(quán)利要求8所述的驅(qū)動力控制裝置,其中所述檢測裝置當(dāng)輔助驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度或者車輛的行駛速度在車輛起動操作之后一預(yù)定時段之內(nèi)低于一給定的速度量值時確定車輛起動失效的發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于機動車輛的驅(qū)動力控制裝置,包括內(nèi)燃發(fā)動機,用以利用發(fā)動扭矩使車輛的主驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機;由發(fā)電機供電的電動機,用以在四輪驅(qū)動狀態(tài)下利用電動機扭矩使車輛的輔助驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動;檢測部分,用以檢測在四輪驅(qū)動狀態(tài)下車輛未能響應(yīng)車輛起動操作而完成起動的車輛起動失效;以及電動機扭矩特征值改變部分,用以在檢測出車輛起動失效時將電動機的目標扭矩特征值改變到一較高量值以便增大電動機扭矩。
文檔編號B60L11/14GK1721228SQ20051007476
公開日2006年1月18日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者松田俊郎 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社