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车辆的控制装置、混合动力车、车辆的控制方法、用于使计算机执行车辆控制方法的程序以及记录有该程序的计算机可读记录介质

摘要

控制装置(180)包括:目标转速确定部(202),确定发动机的目标转速;滤波处理部(204),接受目标转速确定部(202)的输出,改变该输出以使所述目标转速的变化变缓,并输出改变后的输出;特性切换控制部(206),根据车辆状态来切换滤波处理部(204)的特性;以及第一转矩值计算部(208),根据滤波处理部(204)的输出与发动机的实际转速之差ΔNe来计算电动发电机MG1的目标转矩Tg*。优选的是,特性切换控制部(206)根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示(Spos)来增加滤波处理的时间常数。

著录项

  • 公开/公告号CN101506021A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2009-08-12

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 丰田自动车株式会社;

    申请/专利号CN200780031470.2

  • 发明设计人 牟田浩一郎;

    申请日2007-07-10

  • 分类号B60W10/06(20060101);B60K6/445(20071001);B60L11/14(20060101);B60W10/08(20060101);B60W20/00(20060101);F02D29/02(20060101);F02D29/06(20060101);F02D45/00(20060101);

  • 代理机构11258 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司;

  • 代理人柳春雷;南霆

  • 地址 日本爱知县

  • 入库时间 2023-12-17 22:23:16

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2011-12-28

    授权

    授权

  • 2009-10-07

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2009-08-12

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及车辆的控制装置、混合动力车、车辆的控制方法、用于使计算机执行车辆控制方法的程序以及记录有该程序的计算机可读记录介质。

背景技术

近年来,将发动机和马达并用于车辆行驶中以实现低耗油率的混合动力车备受关注。与这种混合动力车的发动机转速的控制相关联,日本专利文献特开2001-304022号公报公开了当进行内燃机的怠速控制和以怠速控制以外的控制要求来控制内燃机转速的转速控制时能够提高怠速控制可靠性的内燃机的转速控制装置。

在上述特开2001-304022号公报中,执行通过逐渐改变发动机目标转速以使其下降的渐变处理。因此可避免为关闭阀的过度驱动。

但是,由于混合动力车可采取各种控制状态,因此一律执行渐变处理有时根据车辆的控制状态会不合适,并且有时会产生乘客可感觉到的振动。

发明内容

本发明的目的在于,提供能够降低车辆振动的车辆的控制装置、混合动力车、车辆的控制方法、用于使计算机执行车辆控制方法的程序以及记录有该程序的计算机可读记录介质。

本发明总的来说是一种车辆的控制装置,具体地是将内燃机和第一旋转电机并用于车辆行驶的混合动力车的控制装置,所述控制装置包括:目标转速确定部,确定内燃机的目标转速;滤波处理部,接受目标转速确定部的输出,改变所接受的输出以使目标转速的变化变缓,并输出改变后的输出;特性切换控制部,根据车辆状态来切换滤波处理部的特性;以及第一转矩值计算部,根据滤波处理部的输出与内燃机的实际转速之差来计算第一旋转电机的目标转矩。

优选的是,混合动力车还将第二旋转电机并用于车辆行驶。车辆的控制装置还包括第二转矩值计算部,该第二转矩值计算部根据车轮的驱动轴的目标转矩和第一旋转电机的目标转矩来计算第二旋转电机的目标转矩。特性切换控制部根据将所述车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来增加滤波处理的时间常数。

优选的是,混合动力车还包括驱动第一旋转电机的第一逆变器。车辆的控制装置根据将车辆状态设定为中立状态的指示而使第一逆变器不起作用。特性切换控制部根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来增加滤波处理的时间常数。

更优选的是,混合动力车还包括:第二旋转电机,并用于车辆行驶;以及第二逆变器,驱动所述第二旋转电机。车辆的控制装置还包括第二转矩值计算部,该第二转矩值计算部根据车轮的驱动轴的目标转矩和第一旋转电机的目标转矩来计算第二旋转电机的目标转矩。车辆的控制装置在将所述车辆状态设定为中立状态时使第二逆变器不起作用。

进一步优选的是,混合动力车包括与内燃机的旋转轴、第一旋转电机的旋转轴以及第二旋转电机的旋转轴连接的行星齿轮机构。

优选的是,目标转速确定部包括:要求驱动转矩运算部,基于加速器位置和车速来求出要求驱动转矩;第一转速输出部,基于要求驱动转矩、车速以及蓄电装置的充电状态来求出内燃机所要求的功率,并计算适于输出内燃机所要求的功率的第一目标转速;第二转速输出部,输出适于内燃机空载独立旋转的第二目标转速;以及选择部,根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来将选择从第一目标转速切换到第二目标转速,并将该第二目标转速作为目标转速提供给滤波处理部。特性切换控制部根据档位切换指示来切换滤波处理部的特性。

按照本发明的另一方面,本发明是一种混合动力车,其包括:内燃机;第一旋转电机,与内燃机并用于车辆行驶;动力分割机构,与内燃机的旋转轴、第一旋转电机的旋转轴以及车轮驱动轴连接;以及控制装置,控制内燃机和第一旋转电机。控制装置确定内燃机的目标转速,执行使确定的目标转速的变化变缓的滤波处理,并根据滤波处理后的目标转速与内燃机的实际转速之差来计算第一旋转电机的目标转速,控制装置根据车辆状态来切换滤波处理的特性。

优选的是,混合动力车还包括与内燃机、第一旋转电机并用于车辆行驶的第二旋转电机。控制装置根据车轮的驱动轴的目标转矩和第一旋转电机的目标转矩来计算第二旋转电机的目标转矩,并根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来增加滤波处理的时间常数。

更优选的是,动力分割机构包括与内燃机的旋转轴、第一旋转电机的旋转轴以及第二旋转电机的旋转轴连接的行星齿轮机构。

优选的是,控制装置根据加速器位置和车速来求出要求驱动转矩,根据要求驱动转矩、车速以及蓄电装置的充电状态来求出内燃机所要求的功率,并计算适于输出所述内燃机所要求的功率的第一目标转速;根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来将目标转速从第一目标转速改变为预先确定的第二目标转速;并且根据档位切换指示来切换滤波处理的特性。

按照本发明的再一方面,本发明是一种车辆的控制方法,所述车辆包括:内燃机;第一旋转电机,与内燃机并用于车辆行驶;以及动力分割机构,与内燃机的旋转轴、第一旋转电机的旋转轴以及车轮驱动轴连接,所述车辆的控制方法包括以下步骤:确定内燃机的目标转速;进行根据车辆状态来切换滤波特性的滤波处理,以使所确定的目标转速的变化变缓;以及根据滤波处理后的目标转速与内燃机的实际转速之差来计算第一旋转电机的目标转矩。

优选的是,车辆还包括与内燃机、第一旋转电机并用于车辆行驶的第二旋转电机。控制方法还包括根据车轮的驱动轴的目标转矩和第一旋转电机的目标转矩来计算第二旋转电机的目标转矩的步骤。在进行滤波处理的步骤中,根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来增加滤波处理的时间常数。

更优选的是,动力分割机构包括与内燃机的旋转轴、第一旋转电机的旋转轴以及第二旋转电机的旋转轴连接的行星齿轮机构。

优选的是,确定目标转速的步骤包括以下步骤:根据加速器位置和车速来求出要求驱动转矩;根据要求驱动转矩、车速以及蓄电装置的充电状态来求出内燃机所要求的功率;计算适于输出内燃机所要求的功率的第一目标转速;以及根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示来将目标转速从第一目标转速改变为预先确定的第二目标转速。进行滤波处理的步骤包括根据档位切换指示来切换滤波处理的特性的步骤。

按照本发明的又一方面,本发明是一种计算机可读记录介质,记录有用于使计算机执行上述任一种车辆的控制方法的程序。

按照本发明的又一方面,本发明是一种用于使计算机执行上述任一种车辆的控制方法的程序。

根据本发明,能够降低车辆的控制状态改变时的车辆的振动。

附图说明

图1是示出本实施方式中的车辆1的主要结构的图;

图2是用于说明作为动力分割机构的行星齿轮的动作的共线图;

图3是图1的控制装置180的功能框图;

图4是示出控制装置180采用计算机时的一般结构的图;

图5是示出由控制装置180执行的程序的控制结构的流程图;

图6是示出图5中用于选择目标发动机转速Net的步骤S5的详细情况的流程图;

图7是示出图5中的步骤S6的滤波处理的详细情况的流程图;

图8是在图3的框图中滤波处理部204的特性被固定的情况下的动作波形图(相当于根据本实施方式进行改善之前的状态);

图9是在图3的框图中滤波处理部204的特性被切换了的情况下的动作波形图(相当于根据本实施方式进行改善之后的状态);

图10是图9的时刻t12处的图3所示框图的等价框图;

图11是图9的时刻t12~t13处的图3所示框图的等价框图;

图12是图9的时刻t13以后的图3所示框图的等价框图。

具体实施方式

以下,参照附图来详细地说明本发明的实施方式。另外,对于图中相同或相当的部分标注相同的标号,并不重复其说明。

图1是示出本实施方式中的车辆1的主要结构的图。

参照图1,车辆1包括:发动机150;与发动机150并用于车辆行驶的电动发电机MG1;与发动机150的旋转轴、电动发电机MG1的旋转轴以及车轮驱动轴连接的行星齿轮120;以及控制发动机150和电动发电机MG1的控制装置180。控制装置180确定发动机150的目标转速(稍后以图3进行说明的Net),进行滤波处理以使所确定的目标转速的变化平缓,并且根据滤波处理后的目标转速Ne*与发动机150的实际转速Ne之差来计算出电动发电机MG1的目标转矩Tg*。并且,控制装置180根据车辆状态来切换滤波处理的特性。

优选的是,混合动力车1还包括与发动机150、电动发电机MG1一并用于车辆行驶的电动发电机MG2。控制装置180根据车轮的驱动轴的目标转矩Tp*和电动发电机MG1的目标转矩Tg*来计算出电动发电机MG2的目标转矩Tm*,并根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示Spos来增加滤波处理的时间常数。

行星齿轮120是与发动机150的旋转轴、电动发电机MG1的旋转轴以及电动发电机MG2的旋转轴连接的行星齿轮机构。

以下,基于图1对输出该混合动力车1的动力的动力系统的结构进行更加详细的说明。动力系统所具有的发动机150是通常的汽油发动机,并使曲轴156旋转。发动机150的运转由EFIECU(Electronic Fuel Injection—Electronic Control Unit,电子燃料喷射—电子控制单元)170控制。

EFIECU 170是在内部具有CPU(Central Processing Unit,中央处理器)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)、RAM(Random AccessMemory,随机存取存储器)等的单片微型计算机。在EFIECU 170中,CPU按照记录在ROM上的程序来执行发动机150的燃料喷射量及其他的控制。

动力系统还具有电动发电机MG1、MG2。电动发电机MG1、MG2是同步电动机。电动发电机MG1、MG2包括转子132、142和定子133、143,在转子132、142的外周面上具有多个永久磁铁;在定子133、143上缠绕有形成旋转磁场的三相绕组131、141。

定子133、143被固定在机壳119上。缠绕在电动发电机MG1、MG2的定子133、143上的三相绕组131、141分别经由逆变器191、192与蓄电池194连接。

逆变器191、192是将作为开关元件的晶体管以两个为一组在每一相上具有一组的晶体管逆变器。逆变器191、192与控制装置180连接。一旦逆变器191、192的晶体管响应来自控制装置180的控制信号而被开关,在蓄电池194与电动发电机MG1、MG2之间就会有电流流动。

电动发电机MG1、MG2既可以作为接受蓄电池194的供电而旋转驱动的电动机来动作(以下,将该行驶状态称为电动机驱动),当转子132、142通过外力而旋转时也可以作为使三相绕组131、141的两端产生电动势的发电机而发挥功能,从而可对蓄电池194进行充电(以下,将该行驶状态称为再生)。

发动机150与电动发电机MG1、MG2经由行星齿轮120机械地结合。行星齿轮120包括太阳齿轮121、内啮合齿轮122、行星小齿轮123、以及支承行星小齿轮123的行星齿轮架124。

太阳齿轮121能够在行星齿轮120的中央旋转。行星小齿轮123与太阳齿轮121的外周以及内啮合齿轮122的内周啮合,从而能够在绕太阳齿轮121公转的情况下进行自转。内啮合齿轮122能够在行星小齿轮123的周围旋转。

发动机150的曲轴156经由减震器130与行星齿轮架轴127结合。减震器130用于吸收曲轴156上产生的扭转振动。电动发电机MG1的转子132与太阳齿轮轴125结合。电动发电机MG2的转子142与内啮合齿轮轴126结合。内啮合齿轮122的旋转经由链带129传递给驱动轴112和车轮116R、116L。

可在内啮合齿轮轴126与电动发电机MG2的转子142之间设置减速行星齿轮或设置可变速的齿轮机构。另外,也可以代替链带129,改用齿轮机构来传递动力。

混合动力车1的整个运转通过控制装置180来控制。控制装置180与EFIECU 170一样,也是在内部具有CPU、ROM、RAM等的单片微型计算机。控制装置180与EFIECU 170连接,并且彼此能够相互交流各种信息。

例如,控制装置180通过将控制发动机150所需的转矩指令值、转速的指令值Ne*或者当前车辆状态等信息发送给EFIECU 170,能够间接控制发动机150的运转。另外,控制装置180通过确定转矩指令值Tm*、Tg*并控制逆变器191、192的开关,能够直接控制电动发电机MG1、MG2的运转。

为了实现上述的控制,在控制装置180上连接有各种传感器,例如,用于检测驾驶员对加速器的踩下量Acc的加速器踏板位置传感器165;用于获得驱动轴112的转速的转速传感器144;以及被设置在换档杆上用于检测档位切换指示Spos的换档位置传感器162。除此以外,在控制装置180上还连接有设置在制动踏板上的没有图示的制动踏板位置传感器等。

由于内啮合齿轮轴126与驱动轴112机械地结合,因此在本实施方式中,将用于获得驱动轴112的转速的转速传感器144设置在内啮合齿轮轴126上,兼用作用于控制电动发电机MG2的转速Nm的传感器。另外,控制装置180接受太阳齿轮轴125的旋转角度θs、内啮合齿轮轴126的旋转角度θr、来自第一逆变器191的电流值Iu1和Iv2、来自第二逆变器192的电流值Iu2和Iv2、以及表示蓄电池194的剩余容量的充电状态SOC等的输入,并使用这些值来进行马达控制等。

图2是用于说明作为动力分割机构的行星齿轮的动作的共线图。

参照图1、图2,行星齿轮120具有如下的性质,即:在太阳齿轮轴125、内啮合齿轮轴126以及行星齿轮架轴127这三个旋转轴之中,一旦确定了两个旋转轴的转速和转矩(以下,将两者统称为“旋转状态”),就可确定剩余旋转轴的旋转状态。将各旋转轴的转速关系示于下式(1)~(3)中。

Nr=(1+ρ)·Nc—ρ·Ns  …(1)

Nc=(Nr+ρ·Ns)/(1+ρ)  …(2)

Ns=((Nc—Nr)/ρ)+Nc   …(3)

另外,如果考虑一轴静止的状态,将Ns=0代入(1)式中,将Nr=0代入(2)式中,并将Nc=0代入(3)式中,则

Nr=(1+ρ)·Nc    ;其中Ns=0  …(1A)

Nc=(ρ·Ns)/(1+ρ);其中Nr=0  …(2A)

Ns=—Nr/ρ       ;其中Nc=0  …(3A)

由于转矩与转速成反比,因此从转矩平衡的关系出发,对于转矩,有下式(4)~(6)成立。

Tr=(1/(1+ρ))·Tc   …(4)

Tc=((1+ρ)/ρ)·Ts   …(5)

Ts=—ρ·Tr         …(6)

这里,Ns、Ts表示太阳齿轮轴125的转速和转矩,Nr、Tr表示内啮合齿轮轴126的转速和转矩,Nc、Tc表示行星齿轮架轴127的转速和转矩。另外,如下式(7)所示,ρ表示太阳齿轮121的齿数X与内啮合齿轮122的齿数Y之比(齿轮比)

ρ=X/Y             …(7)

如图1所示,太阳齿轮轴125的转速Ns和转矩Ts相当于电动发电机MG1的转速Ng和转矩Tg。另外,内啮合齿轮轴126的转速Nr和转矩Tr分别相当于电动发电机MG2的转速Nm和转矩Tm。行星齿轮架轴127的转速Nc和转矩Tc分别相当于发动机转速Ne和发动机转矩Te。因此,下式(11)~(16)的关系也成立。

Nm=(1+ρ)·Ne—ρ·Ng   …(11)

Ne=(Nm+ρ·Ng)/(1+ρ)   …(12)

Ng=((Ne—Nm)/ρ)+Ne    …(13)

Tm=(1/(1+ρ))·Te      …(14)

Te=((1+ρ)/ρ)·Tg   …(15)

Tg=—ρ·Tm         …(16)

在图3的共线图上将转速Ng、Ne、Nm排列在一条直线上,以免破坏上述的关系。

本实施方式的混合动力车1能够基于行星齿轮120的作用以各种状态行驶。例如,在混合动力车开始行驶的速度较低的状态下,通过停止发动机150并使电动发电机MG2执行电动机驱动来向驱动轴112传递动力,由此混合动力车1行驶。同样地,混合动力车1也有时在使发动机150怠速运转的情况下行驶。

一旦混合动力车达到预定的速度,控制装置180就控制相关马达以向该电动发电机MG1施加正的转矩,并通过被如此控制的电动发电机MG1来发动(cranking)发动机150以使其起动。此时,电动发电机MG1的反转矩经由行星齿轮120还被输出给内啮合齿轮122。控制装置180控制电动发电机MG2的运转,以抵消该反转矩并从驱动轴112输出要求驱动力。

在发动机150运转的状态下,发动机150的动力在被转换为各种转速和转矩的旋转状态后从驱动轴112输出,由此车辆行驶。当发动机150运转而使行星齿轮架轴127旋转时,在满足上式(11)~(16)的条件下太阳齿轮轴125和内啮合齿轮轴126旋转。由内啮合齿轮轴126旋转而产生的动力被直接传递给车轮116、116L。由太阳齿轮轴125旋转而产生的动力能够在电动发电机MG1中再生为电力。另一方面,如果使电动发电机MG2执行电动机驱动,则能够经由内啮合齿轮轴126向车轮116R、116L输出动力。当从发动机150向内啮合齿轮轴126传递的转矩不足时,通过使电动发电机MG2执行电动机驱动来辅助转矩。用于使电动发电机MG2执行电动机驱动的电力可利用由电动发电机MG1再生的电力以及蓄电池149中存储的电力。控制装置180根据应从驱动轴112输出的被要求动力来控制电动发电机MG1、MG2的运转。

另外,如在图2的共线图中示出的状态所示,行星齿轮120可在内啮合齿轮122停止的状态(Nm=0)下使行星齿轮架124和太阳齿轮121旋转。因此,即便在车辆停止的状态(Nm=0)下发动机150也可运转。例如,即使在车辆停止时如果使电动发电机MG1执行电动机驱动,也能够通过其转矩来发动发动机150以使其起动。另外,如果蓄电池194的剩余容量变少,则使发动机150运转以输出发动机转矩Te,并用转矩Tg使电动发电机MG1再生运转,由此对蓄电池194进行充电。此时,控制装置180控制电动发电机MG2使其输出反转矩Tm,抵消电动发电机MG1的转矩Tg,从而维持车辆停止状态。

图2的共线图所示的车辆状态是在行驶状态、即档位处于D(驱动)范围、并踩下制动器而停止的状态下进行强制充电的状态。强制充电是指使用由电动发电机MG1发出的电力对充电状态下降了的蓄电池194进行充电。在此状态下,电动发电机MG1、MG2分别产生转矩Tg、Tm。

在此情况下,考虑使车辆状态从行驶状态转变到中立状态的时候。具体地说,例如假定在踩下制动器而停止的状态下档位从D档切换到N(空)档的场合。在N档中,混合动力车1不像通常的变速器那样有离合器和制动器,因此通过使电动发电机MG1、MG2的各转子可自由旋转来实现空档。

具体地说,控制装置180关断逆变器191、192的功率开关元件的门极,以产生转矩Tg=0、Tm=0的状态。

当将车辆从如图2那样进行强制充电的状态切换到Tg=0、Tm=0的状态、即空档时,则会导致转矩突然消失,从而车辆会产生振动。当车辆行驶时,由于路面的凹凸不平等原因而这种振动不怎么会被注意到,但当车辆处于停止时,这种振动会作为身体可感觉的冲击而被乘客感受到。

在本实施方式的车辆1中,控制装置180通过如下进行控制来降低上述冲击。

图3是图1的控制装置180的功能框图。另外,该控制装置180既可以用软件来实现也可以用硬件来实现。

参照图1、图3,本实施方式的控制装置180是将发动机150和电动发电机MG1并用于车辆行驶的混合动力车的控制装置180,其包括:目标转速确定部202,确定发动机150的目标转速Net;滤波处理部204,接受目标转速确定部202的输出,改变该输出以使目标转速的变化变缓,并输出改变后的输出;特性切换控制部206,根据车辆状态来切换滤波处理部204的特性;第一转矩值计算部208,根据滤波处理部204的输出与发动机150的实际转速Ne之差△Ne来计算电动发电机MG1的目标转矩Tg*

优选的是,混合动力车1还将电动发电机MG2并用于车辆行驶。车辆的控制装置180还包括第二转矩值计算部210,该第二转矩值计算部210根据车轮的驱动轴的目标转矩Tp*和电动发电机MG1的目标转矩Tg*来计算电动发电机MG2的目标转矩Tm*。特性切换控制部206根据将车辆状态从行驶状态(例如D档)切换到中立状态(例如N档)的档位切换指示Spos来将滤波处理的时间常数τ例如从100ms增加到2000ms。

优选的是,混合动力车1还包括驱动电动发电机MG1的逆变器191。车辆的控制装置180根据将车辆状态设定为中立状态(N档)的指示,使逆变器191不起作用。特性切换控制部206根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示Spos,将滤波处理的时间常数τ例如从100ms增加到2000ms。

更优选的是,混合动力车1还包括并用于车辆行驶的电动发电机MG2和驱动电动发电机MG2的逆变器192。车辆的控制装置180还包括第二转矩值计算部210,该第二转矩值计算部210根据车轮的驱动轴的目标转矩Tp*和电动发电机MG1的目标转矩Tg*来计算电动发电机MG2的目标转矩Tm*。车辆的控制装置180在将车辆状态设定为中立状态时使逆变器192不起作用。

进一步优选的是,混合动力车1包括与发动机150的旋转轴、电动发电机MG1的旋转轴以及电动发电机MG2的旋转轴连接的行星齿轮120。

目标转速确定部202包括:要求驱动转矩运算部212,基于加速器位置Acc和车速V(马达转速Nm)来求出要求驱动转矩Tp*;转速输出部214,根据要求驱动转矩Tp*、车速V以及蓄电装置的充电状态SOC来求出发动机150所要求的功率Pe,并计算适合输出所述发动机150所要求的功率Pe的第一目标转速Netag;第二转速输出部222,输出适于发动机150的空载独立旋转的第二目标转速(例如为900rpm);以及选择部224,根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示Spos,将选择从第一目标转速切换到第二目标转速,并将该第二目标转速作为目标转速提供给滤波处理部204。特性切换控制部206根据档位切换指示Spos而向选择部224提供切换指示,并且切换滤波处理部204的特性。

要求驱动转矩运算部212例如包含预先存储了与车速V和加速器位置Acc的组合相对应的要求驱动转矩Tp*的三维映射。

转速输出部214包括乘法器216、加法器218以及映射220。乘法器216通过求出要求驱动转矩Tp*与车速V之积来算出功率Pd。该功率Pd是在车速V下以要求驱动转矩Tp*驱动车轴所需的功率。

加法器218通过将对应蓄电池194的充电状态SOC而确定的充电功率P(SOC)和功率Pd相加来算出发动机150所要求的功率Pe。

在映射220中预先存储有适于使发动机150输出功率Pe的发动机目标转速Netag。通过向映射220提供功率Pe来输出相应的目标转速Netag。

第一转矩值计算部208包括:选择部225,选择滤波处理部204的输出和发动机150的实际转速Ne中的一个;减法器226,求出选择部225的输出与发动机150的实际转速Ne的差值△Ne;以及PI处理部228,通过对差值△Ne进行PI(比例积分)处理来计算电动发电机MG1的目标转矩Tg*

第二转矩值计算部210包括:定倍处理部230,通过向电动发电机MG1的目标转矩Tg*乘以行星齿轮120的齿轮比ρ的倒数来计算向驱动轴传递的转矩(也称为直达转矩);以及减法器232,通过从驱动轴的目标转矩Tp*减去从MG1向驱动轴传递的转矩来计算电动发电机MG2的目标转矩Tm*。另外,从上式(16)中导出定倍处理部230的系数。

以下,详细地说明由选择部224进行的目标转速Net的切换。

在驾驶员完全没有踩下加速器的状态下,要求驱动转矩Tp*=0,并且如果蓄电池194不需要充电,则发动机所要求的功率Pe=0。在映射220中没有定义适于输出发动机功率0的发动机转速。因此,在此情况下,选择部224被切换,由此作为目标转速Net,设定怠速转速。该怠速转速基于发动机的特性针对发动机类型被预先确定,例如在某个发动机类型中为900rpm。

为了缓和上述目标转速Net的不连续的变更,设置了滤波处理部204。滤波处理部204例如能够使用一阶时滞滤波器来实现。由于驾驶员连续地改变加速器踏板,因此对于Acc为0的情况,滤波处理部204的时间常数可以为较小的值(例如,τ=100ms)。

与此相对,例如当操纵换档杆将车辆状态从D档改变为N档时也一样,要求驱动转矩Tp*=0,并且对蓄电池194的充电被停止,发动机所要求的功率变Pe=0。在此情况下,由于目标转速Net逐步改变,因此所述改变有时会变大。另外,在N档下,为了实现空档状态,必须将电动发电机MG1、MG2的转矩Tg、Tm都设定为0。因此,控制装置180执行如下的处理来降低车辆状态变更时的振动。

首先,通过特性切换控制部206将选择部224的选择从目标转速Netag切换为预定的怠速转速(例如为900rpm)。与此同时或在此之前,在滤波处理部204中改变时间常数,以使得即便发生了急剧的变化,也可使该变化进一步缓和。时间常数例如从100ms改变为2000ms。

然后,在从档位变更指示被提供起经过了确定的时间之后(例如480ms后),由特性切换控制部206切换选择部225以使其从滤波处理部204的输出中选择发动机转速Ne。于是,△Ne变为0,因此目标转速Tg*、Tm*均变为0,从而空档状态成立。此时,同时从特性切换控制部206发送给EFIECU 170的控制信号EN不起作用,从而从特性切换控制部206发送给EFIECU 170的目标发动机转速Ne*变为无效。由此,发动机转速控制被移交给EFIECU 170,由EFIECU 170自己设定发动机转速。

关于以上的切换,稍后使用图10~图12来进行详细说明。

图4是示出控制装置180采用计算机时的一般结构的图。

参照图4,控制装置180包括CPU 185、A/D转换器181、ROM 182、RAM 183以及接口部184。

A/D转换器181将各种传感器的输出等模拟信号AIN转换为数字信号后输出给CPU 185。另外,CPU 185通过数据总线或地址总线等总线186与ROM 182、RAM 183以及接口部184连接,并进行数据的收发。

ROM 182例如存储有由CPU 185执行的程序或被参照的映射等的数据。RAM 183是例如由CPU 185进行数据处理时的工作区,用于暂时存储各种变量。

接口部184例如与其他ECU进行通信,或者在将可电改写的闪存等用作ROM 182时进行改写数据的输入等,或者进行从存储卡或CD-ROM等计算机可读记录介质的数据信号SIG的读取。

CPU 185经由输入输出端口输入输出数据输入信号DIN和数据输出信号DOUT。

控制装置180不限于上述结构,既可以包括多个CPU来实现,也可以由单芯片的微型计算机来实现。

图5是示出由控制装置180执行的程序的控制结构的流程图。每隔一定时间或每当预定的条件成立时从预定的主例程调出该流程图的处理来执行。

参照图1、图5,控制装置180执行以下车辆的控制方法,该车辆包括:发动机150、与发动机150并用于车辆行驶的电动发电机MG1、与发动机150的旋转轴、电动发电机MG1的旋转轴以及车轮驱动轴连接的动力分割机构(行星齿轮120)。车辆的控制方法包括:确定发动机150的目标转速的步骤(S1~S4)、进行根据车辆状态来切换滤波特性的滤波处理以使得所确定的目标转速的变化变缓的步骤(S6)、根据滤波处理后的目标转速与发动机150的实际转速之差来计算电动发电机MG1的目标转矩Tg*的步骤(S8)。

另外,在步骤S6与步骤S8之间执行N档超时处理(步骤S7)。

优选的是,车辆还包括与发动机150、电动发电机MG1并用于车辆行驶的电动发电机MG2。控制方法还包括根据车轮驱动轴的目标转矩Tp*和电动发电机MG1的目标转矩Tg*来计算电动发电机MG2的目标转矩Tm*的步骤(S9)。在步骤S9之后,即在步骤S10中控制转移到主例程中。在进行滤波处理的步骤S6中,根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示Spos来增加滤波处理的时间常数。

确定目标转速的步骤(S1~S4)包括:基于加速器位置Acc和车速V来求出要求驱动转矩Tp*的步骤(S1)、根据要求驱动转矩Tp*、车速V以及蓄电装置的充电状态SOC来求出发动机150所要求的功率Pe(S2、S3)、计算适于输出发动机150所要求的功率Pe的第一目标转速Netag的步骤(S4)、根据将车辆状态从行驶状态切换到中立状态的档位切换指示Spos来将目标转速从第一目标转速Netag改变为预先确定的第二目标转速(例如为900rpm)的步骤(S5)。

图6是示出图5中用于选择目标发动机转速Net的步骤S5的详细情况的流程图。该处理也相当于由图3的特性切换控制部206对选择部224执行的切换处理。

参照图3、图6,首先在处理被开始后,在步骤S11中判断发动机所需要的功率Pe是否为0。这是因为如果功率Pe为0则在映射220中未定义有对应的发动机转速Netag的缘故。

如果功率Pe不为0(在步骤S11中为“否”),则处理进入步骤S12中,将目标发动机转速Net设定为从映射中读取的Netag。另一方面,如果功率Pe为0(在步骤S11中为“是”),则处理进入步骤S13中,将目标发动机转速Net设定为与怠速转速相对应的预定的固定值(例如为900rpm)。

在步骤S12或步骤S13的处理结束后,处理进入步骤S14中,接着进行图5的步骤S6的滤波处理。

图7是示出图5中的步骤S6的滤波处理的详细情况的流程图。该处理也相当于由图3的特性切换控制部206对滤波处理部204执行的切换处理。

参照图3、图6,进行滤波处理的步骤(S6)包括根据档位切换指示Spos来切换滤波处理的特性的步骤(S21~S23)。

具体地说,首先在处理被开始后,在步骤S21中将滤波器的时间常数τ设定为缺省值(例如为100ms)。接着,处理进入步骤S22中,判断换档档位的设定指示是否为N档。

当存在将档位改变到N档的指示时以及之后设定被维持在N档时(在步骤S22中为“是”),滤波器的时间常数τ被设定为比缺省值大的值(例如为2000ms)(步骤S23),处理进入步骤S24中。当档位的设定不是N档时(在步骤S22中为“否”),不执行步骤S23,时间常数保持缺省值,处理进入步骤S24中。

在步骤S24中,作为滤波处理,执行应用已确定的时间常数的一阶时滞滤波处理。在一阶时滞滤波处理中,时间常数是表示响应速度的常数,时间常数越小,输出越快速接近最终值。在步骤S24之后,即在步骤S25中,控制被转移到主例程。

在步骤S21~S24中,作为一个例子,示出了滤波处理为一阶时滞滤波处理的情况的例子,但不限于此。滤波处理只要是使得输入中产生的变化缓慢地出现在输出中的处理即可。在此情况下,增大滤波处理的时间常数相当于切换滤波处理的特性以使得输入中产生的变化更缓慢地出现在输出中。

以下,在本实施方式的混合动力车中,示出具体波形来说明振动被降低的效果。

图8是在图3的框图中滤波处理部204的特性被固定的情况下的动作波形图(相当于根据本实施方式进行改善之前的状态)。

参照图3、图8,在时刻t1~t2,车辆状态被设定在D档。由于在此状态下驾驶员踩着制动器,因此车辆处于静止。关于转矩,目标驱动转矩Tp*被设定在预定的转矩(例如,约为30~40N·m),以适合于在一般的自动变速器的车辆中看到的蠕变现象。另外,转矩1/ρ·Tg*是恒倍处理部230的输出部分的转矩。并且,从第二转矩值计算部210可知,转矩1/ρ·Tg*与目标驱动转矩Tp*之差为电动发电机MG2的目标转矩Tm*。换言之,Tm*在下式(17)成立的关系下被确定。

Tm*+1/ρ·Tg*=Tp*       …(17)

在时刻t2,驾驶员操纵换档杆来提供将档位从D档切换到N档的档位切换指示Spos。与此相应,目标驱动转矩Tp*从预定的转矩变为0,以免产生蠕变现象。同时,执行选择部224的切换来将目标转速Net设定为一固定值(例如为900rpm)。由于滤波处理部204的时间常数为固定值(例如为100ms),因此执行基于该时间常数的滤波处理的结果,在时刻t2~t3之间发动机目标转速Ne*向900rpm减少。并且,发动机转速Ne追随该发动机目标转速Ne*而减少。

由于如上设定了目标驱动转矩Tp*和发动机目标转速Ne*,因此在时刻t2~t3,1/ρ·Tg*和Tm*被确定,以满足式(11)~(16)的关系,并有等式(17)成立。

然后,在时刻t3,响应于从档位变更的指示被提供开始已经过了预定时间(例如,480ms),选择部225的切换被执行,强制设定为△Ne=0,从而Tg*和Tm*变为0。这相当于图5的步骤S7的超时处理。

由于转矩从Tg*和Tm*为某种程度大的值的状态被设定为0,因此车辆的地板振动在时刻t3处从0.3G附近变化到—0.2G附近,从而会产生给乘客带来不适感的振动。

图9是在图3的框图中滤波处理部204的特性被切换了的情况下的动作波形图(相当于根据本实施方式进行改善之后的状态)。

参照图3、图9,在时刻t11~t12,车辆状态被设定在D档。由于在此状态下驾驶员踩着制动器,因此车辆处于静止。

关于转矩,目标驱动转矩Tp*被设定在预定的转矩(例如,约为30~40N·m),以适合于在一般的自动变速器的车辆中看到的蠕变现象。另外,转矩1/ρ·Tg*是恒倍处理部230的输出部分的转矩。并且,从第二转矩值计算部210可知,转矩1/ρ·Tg*与目标驱动转矩Tp*之差为电动发电机MG2的目标转矩Tm*。换言之,Tm*在上式(17)成立的关系下被确定。

在时刻t12,驾驶员操纵换档杆来提供将档位从D档切换到N档的档位切换指示Spos。与此相应,目标驱动转矩Tp*从预定的转矩变为0,以免产生蠕变现象。

图10是图9的时刻t12上的图3的框图的等价框图。

参照图10,与对蓄电池充电的功率P(SOC)相对应的发动机目标转速Netag从映射220中输出,并被提供给设定成时间常数τ=100ms的滤波处理部204A。

在时刻t12,同时,选择部224的切换被执行,从而目标转速Net被设定为一固定值(例如为900rpm)。

图9所示的情况与图8所示的情况不同,滤波处理部204的时间常数在选择部224被切换的同时被改变(例如从100ms增加到200ms)。

图11是图9的时刻t12~t13处的图3所示框图的等价框图。

在设定成时间常数τ=2000ms的图11所示滤波处理部204B中,进行与该时间常数相应的滤波处理,其结果是,发动机目标转速Ne*在时刻t2~t3期间向900rpm减少。但是,减少量与图8所示的情况不同,很小。并且,发动机转速Ne追随该发动机目标转速Ne*而发生变化。

由于如上设定了目标驱动转矩Tp*和发动机目标转速Ne*,因此在时刻t12~t13,1/ρ·Tg*和Tm*被确定,以满足式(11)~(16)的关系,并有等式(17)成立。与图8所示的情况相比,图9所示情况下的1/ρ·Tg*和Tm*值的绝对值都变小了。

然后,在时刻t3,响应于从档位变更的指示被提供开始已经过了预定时间(例如,480ms),选择部225的切换被执行,强制设定为△Ne=0,从而Tg*和Tm*变为0。这相当于图5的步骤S7的超时处理。执行超时处理的原因如下:如果将车辆设定为空档状态的正时从档位变更的指示被提供之后过晚,驾驶员有可能会感觉很奇怪。

图12是图9的时刻t13以后的图3所示框图的等价框图。

在时刻t13,控制从图11所示的控制状态被切换到图12所示的控制状态。由于滤波处理部204B的时间常数被改变为较大值,因此在图9所示的波形中,Tg*和Tm*的绝对值相比于图8所示的波形变小了。因此,即使将转矩从该值设定为0,图9所示波形中的车辆的地板振动也下降了。

如上所述,当滤波处理部204的特性固定时,如图8所示,地板振动在时刻t3处从0.3G附近变化到—0.2G附近,振动很大。

与此相对,当使滤波处理部204的特性可变时,如图9所示,地板振动在时刻t13处只从0.1G附近变化到0G附近,振动变小。

由此,能够实现提高了乘客舒适性的混合动力车。

另外,在以上的实施方式中公开的控制方法可由计算机使用软件来执行。该控制方法既可以从以计算机可读取的方式记录了用于使计算机执行该控制方法的程序的记录介质(ROM、CD-ROM、存储卡等)中被读入车辆控制装置中的计算机中,或者也可以通过通信线路来提供。

应认为这次公开的实施方式在所有方面都仅为例示而非用来限制的。本发明的范围不是上述的说明而是由权利要求书给出,并且其中应包括与权利要求等同的含义以及范围内的所有变更。

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