CN103068651B - 车辆及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明能够平稳地产生驾驶员所要求的转矩；经过时间测量部(31)测量在仅通过电动机的驱动力进行行驶或者起动的EV模式下从起动起所经过的起动经过时间；转矩极限值确定部(33)根据起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定电动机的转矩的极限值；电动机转矩控制部(34)对电动机进行控制以将电动机的转矩限制在极限值以下；本发明能够适用于混合动力汽车中。

Description

车辆及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆及控制方法。
背景技术
由内燃机和电动机驱动的车辆、即所谓的混合动力车备受关注。在混合动力车减速时，电动机作为发电机发挥作用而进行电力再生从而进行蓄电。被蓄电的电力在加速时或行驶时等被利用于产生驱动力。
在混合动力车中也存在设有自动变速的变速设备的混合动力车。以下，将变速设备也称为“变速器(transmission)”。
该情况下，可以在内燃机和电动机之间设置连接动力或将动力的连接断开的离合器。
现有技术下，在并联式混合动力车中还存在下述那样的混合动力车，即，具备：检测蓄电池的状态的蓄电池温度传感器、HVECU、检测车辆的状态的车速传感器、发动机转速传感器、油门踏板开度传感器以及FI/AT/MGECU，并且，在车辆正在减速中且上述油门踏板开度在规定开度以下时，维持燃油切断状态，并且通过MOTECU对根据油门踏板开度求出的目标转矩进行控制，直到上述油门踏板开度增加至规定开度为止，其中，上述FI/AT/MGECU根据油门踏板开度来变更发动机和电动机的要求值，并且根据车辆的状态来判断是否停止向发动机供给燃料(例如参照专利文献1)。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本公报、特开2005-291206号
发明内容
但是，当欲仅通过电动机的驱动力进行起动时，由于电动机的转矩响应性比内燃机的转矩响应性良好，因此，存在根据驾驶员对油门踏板的踩入量(加速器开度)而急剧地产生转矩的情况，从而存在产生冲击或者电力线系统的浪涌(surge)等的情况。
另外，由于电动机的转矩响应性比内燃机的转矩响应性良好，因此，与仅通过内燃机进行行驶的情况相比较，在低速行驶时通过踩油门踏板而对转矩进行微妙的控制对于驾驶员来说比较困难。
因此，本发明的目的在于解决上述课题，即，提供一种能够减轻冲击等并且尽可能地满足驾驶员所要求的加速度、换而言之能够平稳地产生驾驶员所要求的转矩的车辆及控制方法。
为了解决上述课题，本发明的车辆的一个方面是：由包括电动机的动力源进行驱动的车辆，该车辆设有具备测量部、确定部以及控制部的装置，其中，测量部测量起动经过时间，该起动经过时间是指在车辆仅通过电动机的动力驱动的情况下从起动起所经过的时间；确定部根据起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定电动机的转矩的极限值；控制部对电动机进行控制，以将电动机的转矩限制在极限值以下。
另外，本发明的车辆的一个方面是在上述构成的基础上，确定部按照随着起动经过时间的增加而使极限值变大的方式确定极限值。
进而，本发明的车辆的一个方面是在上述构成的基础上，确定部根据预先确定的多个等级中的加速器开度的等级和起动经过时间来确定极限值。
进而另外，本发明的车辆的一个方面是在上述构成的基础上，上述装置还设有存储与起动经过时间和加速器开度的等级相对应的极限值的存储部，并且，控制部对电动机进行控制以将电动机的转矩限制在极限值以下，其中，该极限值是与起动经过时间和加速器开度的等级相对应的、被存储的极限值。
另外，本发明的控制方法的一个方面是：由包括电动机的动力源驱动的车辆的控制方法，该控制方法包括测量步骤、确定步骤以及控制步骤，其中，在测量步骤中测量起动经过时间，该起动经过时间是指在车辆仅通过电动机的动力驱动的情况下从起动起所经过的时间；在确定步骤中，根据起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定电动机的转矩的极限值；在控制步骤中，对电动机进行控制以将电动机的转矩限制在极限值以下。
(发明效果)
根据本发明的一个方面，能够提供可平稳地产生驾驶员所要求的转矩的车辆及控制方法、以及程序。
附图说明
图1是表示混合动力汽车1的构成例的框图。
图2是表示在混合动力ECU18中所实现功能的构成例的框图。
图3是表示转矩极限值相对于起动经过时间的变化的图。
图4是对EV模式下的起动控制的处理进行说明的流程图。
图5是表示与起动经过时间相对应的、电动机13所产生的转矩的例子的图。
图6是表示其他实施方式中的、转矩极限值相对于起动经过时间的变化的图。
(符号说明)
1     混合动力汽车        10    发动机
11    发动机ECU           12    离合器
13    电动机              14    变换器
15    蓄电池              16    变速器
17    电动机ECU           18    混合动力ECU
19    车轮                20    换档部
31    经过时间测量部      32    加速器开度等级特定部
33    转矩极限值确定部    34    电动机转矩控制部
35    转矩限制图存储部
具体实施方式
以下，参照图1～图5对本发明的一实施方式的混合动力汽车进行说明。
图1是表示混合动力汽车1的构成例的框图。混合动力汽车1是车辆的一例。混合动力汽车1经由自动变速的变速设备被内燃机和/或电动机驱动，并且能够在例如减速时通过电动机进行电力再生。该自动变速的变速设备例如被称为“半自动变速器”，其是具有与手动变速器相同的构成但又能够自动地进行变速操作的变速器(transmission)。
混合动力汽车1的构成包括：发动机10、发动机ECU(ElectronicControl Unit、电控单元)11、离合器12、电动机13、变换器(inverter)14、蓄电池15、变速器16、电动机ECU17、混合动力ECU18、车轮19以及换档部20。
另外，变速器16具有上述的半自动变速器，并且通过具有前进档(drive range)(以下，记载为“D(Drive)档”)的换档部20进行操作。
发动机10是内燃机的一例，其由发动机ECU11控制，并且，发动机10通过使汽油、轻油、CNG(Compressed Natural Gas、压缩天然气)、LPG(Liquefied Petroleum Gas、液化石油气)或者替代燃料等在其内部燃烧而产生使轴旋转的动力，并将所产生的动力传递至离合器12。
发动机ECU11是根据来自混合动力ECU18的指示而与电动机ECU17联合工作的计算机，其对发动机10的燃料喷射量或配气相位(valve timing)等进行控制。例如，发动机ECU11由CPU(CentralProcessing Unit、中央处理器)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit、专用集成电路)、微处理器(微型计算机)、DSP(Digital SignalProcessor、数字信号处理器)等构成，并且内部具有运算部、存储器以及I/O(输入/输出)端口等。
离合器12由混合动力ECU18控制，并且，离合器12将来自发动机10的轴输出功率经由电动机13和变速器16传递至车轮19。即，离合器12在混合动力ECU18的控制下，通过将发动机10的旋转轴与电动机13的旋转轴进行机械连接，从而使发动机10的轴输出功率传递至电动机13，或者，通过将发动机10的旋转轴与电动机13的旋转轴之间的机械连接切断，从而使发动机10的旋转轴与电动机13的旋转轴能够以互不相同的转速进行旋转。
例如，在混合动力汽车1通过发动机10的动力进行行驶并由此使电动机13发电时、通过电动机13的驱动力来协助发动机10时、以及通过电动机13使发动机10起动时等，离合器12将发动机10的旋转轴与电动机13的旋转轴进行机械连接。
另外，例如在发动机10处于停止或怠速状态而混合动力汽车1通过电动机13的驱动力进行行驶时、以及发动机10处于停止或怠速状态且混合动力汽车1正在减速或者正行驶在下坡路上而电动机13正在发电(电力再生)时，离合器12将发动机10的旋转轴与电动机13的旋转轴之间的机械连接切断。
另外，离合器12不同于由驾驶员操作离合器踏板从而进行动作的离合器，离合器12是在混合动力ECU18的控制下进行动作。
电动机13是所谓的电动发电机，其利用从变换器14供给的电力产生使轴旋转的动力，并将其轴输出功率供给至变速器16，或者，利用从变速器16供给的使轴旋转的动力进行发电，并将其电力供给至变换器14。
例如，在混合动力汽车1加速时或者恒速行驶时，电动机13产生使轴旋转的动力，并将其轴输出功率供给至变速器16，从而与发动机10协作而使混合动力汽车1行驶。另外，例如在电动机13被发动机10驱动时、或者混合动力汽车1正在减速时或正行驶在下坡路上时等无动力行驶时，电动机13作为发电机进行工作，该情况下，电动机13利用从变速器16供给的使轴旋转的动力进行发电，并将电力供给至变换器14，从而对蓄电池15进行充电。
变换器14由电动机ECU17控制，并且，变换器14将来自蓄电池15的直流电压转换成交流电压、或者将来自电动机13的交流电压转换成直流电压。当电动机13产生动力时，变换器14将蓄电池15的直流电压转换成交流电压并将电力供给至电动机13。当电动机13发电时，变换器14将来自电动机13的交流电压转换成直流电压。即，该情况下，变换器14发挥作为用于对蓄电池15提供直流电压的整流器和电压调整装置的作用。
蓄电池15是能够进行充放电的二次电池，当电动机13产生动力时，蓄电池15经由变换器14向电动机13提供电力，或者，当电动机13发电时，蓄电池15通过由电动机13进行发电而产生的电力被充电。
变速器16具有根据来自混合动力ECU18的变速指示信号而选择多个齿轮比(变速比)中的任一个的半自动变速器(未图示)，并且，变速器16对变速比进行切换并将变速后的发动机10的动力和/或电动机13的动力传递至车轮19。另外，在减速时或者行驶在下坡路上时等，变速器16将来自车轮19的动力传递至电动机13。
通过由驾驶员选择前进档(D档)、空档或倒档等对换档部20进行操作，从而使变速器16进行变速而成为传递动力的行驶状态、切断动力传递的所谓的空档状态、或者后退(倒车)状态。另外，半自动变速器也可以由驾驶员手动操作换档部20从而将档位(gear position)变更为任意的档位。
电动机ECU17是根据来自混合动力ECU18的指示而与发动机ECU11联合工作的计算机，并且，电动机ECU17通过对变换器14进行控制而控制电动机13。例如，电动机ECU17由CPU、ASIC、微处理器(微型计算机)、DSP等构成，并且内部具有运算部、存储器以及I/O端口等。
混合动力ECU18是计算机的一例，并且，混合动力ECU18获取加速器开度信息、制动器操作信息、车速信息以及从发动机ECU11获得的发动机转速信息等，并根据这些信息对离合器12进行控制。另外，混合动力ECU18对电动机ECU17提供电动机13和变换器14的控制指示，对发动机ECU11提供发动机10的控制指示。例如，混合动力ECU18由CPU、ASIC、微处理器(微型计算机)、DSP等构成，并且内部具有运算部、存储器以及I/O端口等。
另外，对于由混合动力ECU18执行的程序(program)，通过预先保存在混合动力ECU18内部的非易失性存储器中，从而能够预先安装在作为计算机的混合动力ECU18中。
发动机ECU11、电动机ECU17以及混合动力ECU18通过依照CAN(Control Area Network、控域网络)等标准的总线等相互连接。
车轮19是向路面传递驱动力的驱动轮。另外，图1中仅图示了一个车轮19，但实际上，混合动力汽车1具有多个车轮19。
图2是表示在执行程序的混合动力ECU18中所实现功能的构成例的框图。即，当混合动力ECU18执行程序时，经过时间测量部31、加速器开度等级特定部32、转矩极限值确定部33、电动机转矩控制部34以及转矩限制图(torque limit map)存储部35被实现。
经过时间测量部31通过混合动力ECU18内的实时时钟或计时器等来测量在仅通过电动机13的驱动力(转矩)进行行驶或者起动的状态(以下，称为“EV(纯电动)模式”)下从起动起所经过的时间(以下，称为“起动经过时间”)。
加速器开度等级特定部32从预先确定的多个等级中特定与目前的加速器开度相对应的加速器开度的等级。例如，在将所谓的全开状态下的加速器开度设为100％的情况下，加速器开度等级特定部32在目前的加速器开度为0％～34％时将加速器开度的等级特定为“0”，在目前的加速器开度为35％～59％时将加速器开度的等级特定为“1”，在目前的加速器开度为60％～79％时将加速器开度的等级特定为“2”，在目前的加速器开度为80％以上时将加速器开度的等级特定为“3”。
转矩极限值确定部33根据起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定电动机13的转矩的极限值。例如，转矩极限值确定部33根据起动经过时间和所特定的加速器开度的等级来确定电动机13的转矩的极限值。
电动机转矩控制部34通过对电动机ECU17提供电动机13和变换器14的控制指示而对电动机13进行控制，从而使电动机13产生所希望的转矩。
转矩限制图存储部35存储转矩限制图，其中，转矩限制图中配置有与加速器开度的各个等级和起动经过时间相对应的、电动机13的转矩的极限值。
在转矩限制图中配置有与目前的加速器开度相对应的加速器开度的等级和电动机13的转矩的极限值(以下，仅称为“转矩极限值”)，其中，该电动机13的转矩的极限值与加速器开度的各个等级和起动经过时间相对应。
例如，在转矩限制图中配置有下述那样的阈值数据，即，将低于35％的目前的加速器开度的加速器开度等级特定为“0”，将35％以上且低于60％的目前的加速器开度的加速器开度等级特定为“1”，将60％以上且低于80％的目前的加速器开度的加速器开度等级特定为“2”，将80％以上的目前的加速器开度的加速器开度等级特定为“3”。
图3是表示转矩极限值相对于起动经过时间的变化的图。在图3中，纵轴表示转矩极限值，横轴表示起动经过时间。在图3中，A所示的虚线表示加速器开度的等级为“0”时与起动经过时间相对应的转矩极限值，B所示的虚线表示加速器开度的等级为“1”时与起动经过时间相对应的转矩极限值。
如图3所示，转矩极限值随着起动经过时间的增加而变大。另外，在起动经过时间相同的情况下，加速器开度的等级为“0”时的转矩极限值在加速器开度的等级为“1”时的转矩极限值以下。同样地，在起动经过时间相同的情况下，加速器开度的等级为“1”时的转矩极限值在加速器开度的等级为“2”时的转矩极限值以下，另外，加速器开度的等级为“2”时的转矩极限值在加速器开度的等级为“3”时的转矩极限值以下。
图4是对EV模式下的起动控制的处理进行说明的流程图。
在步骤S11中，经过时间测量部31测量起动经过时间，该起动经过时间是指EV模式下从起动起所经过的时间。另外，在通过将油门踏板松开等而从EV模式变为仅通过发动机10的驱动力进行行驶的模式等其他模式的情况下，经过时间测量部31在再次变为EV模式后测量从起动起所经过的时间并作为起动经过时间。
在步骤S12中，加速器开度等级特定部32通过获取表示驾驶员对油门踏板的踩入量、即表示加速器开度的加速器开度信息而获得加速器开度。
在步骤S13中，加速器开度等级特定部32从预先确定的多个等级中特定与目前的加速器开度相对应的加速器开度的等级。例如，加速器开度等级特定部32对其内部所存储的、表示35％、60％以及80％的各个阈值与所获得的目前的加速器开度进行比较，当目前的加速器开度为0％～34％时将加速器开度的等级特定为“0”，当目前的加速器开度为35％～59％时将加速器开度的等级特定为“1”，当目前的加速器开度为60％～79％时将加速器开度的等级特定为“2”，当目前的加速器开度为80％以上时将加速器开度的等级特定为“3”。
另外，加速器开度等级特定部32例如根据下述阈值的数据来特定加速器开度的等级，其中，上述阈值是指转矩限制图存储部35中所存储的转矩限制图中的、用于特定加速器开度的等级的阈值。
在步骤S14中，转矩极限值确定部33从转矩限制图中读出根据EV模式下从起动起所经过的起动经过时间和加速器开度的等级而确定的转矩极限值，从而确定转矩极限值。
该情况下，转矩极限值确定部33也可以通过对EV模式下从起动起所经过的起动经过时间和加速器开度的等级应用预先确定的函数来确定转矩极限值。
即，转矩极限值确定部33根据起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定电动机13的转矩极限值。
在步骤S15中，电动机转矩控制部34通过对电动机ECU17提供电动机13和变换器14的控制指示而对电动机13进行控制，从而使电动机13产生转矩极限值以下的转矩，然后程序返回至步骤S11，并且反复进行上述处理。即，在步骤S15中，电动机转矩控制部34按照将电动机13的转矩限制在转矩极限值以下的方式控制电动机13。
图5是表示与起动经过时间相对应的、电动机13所产生的转矩的例子的图。图5的纵轴表示电动机13的转矩，图5的横轴表示起动经过时间。
图5中的C、D、E以及F分别表示：在从时刻t0开始起动的情况下，电动机13分别在加速器开度为34％时、加速器开度为59％时、加速器开度为79％时、加速器开度为100％时所产生的转矩。
这样，根据与加速器开度相对应且呈时间序列的转矩限制图(torquelimit map)而对起动时的电动机13的转矩加以限制。由此，当加速器开度较大时，能够尽可能地增大加速度并且抑制冲击(shock)或浪涌(surge)，当加速器开度较小时，能够进行微妙的速度控制。
即，通过考虑到转矩变化率的急变(jerk)，能够使起动时的加速度变得连续，从而能够实现平稳的驾驶性能。另外，通过根据加速器开度而切换转矩变化率，能够提高低速状态下的可控性，从而能够同时实现作为动力性能的起动性和驾驶性能。能够减轻起动时的冲击等并尽可能地满足驾驶员所要求的加速度。
如上所述，能够平稳地产生驾驶员所要求的转矩。
在上述实施方式中，电动机13的转矩极限值是如图3所示那样从0开始缓慢地上升，但是，也可以是如图6所示那样从0开始急剧上升至规定值然后缓慢地上升。例如，曲线A1、B1是使图3中A、B所示的转矩极限值的曲线大致平行地向上移动的转矩极限值的曲线。
例如，当混合动力汽车1的总重量、或者混合动力汽车1行驶路面的上坡角度在规定值以上时，存在由于电动机13的转矩被限制而无法顺利地进行起动的情况。例如，当上坡道比较陡峭时，对于电动机13的转矩进行限制会引起混合动力汽车1在起动时从坡道上滑下来这样的情况。为了避免这样的情况，在上坡道比较陡峭时如图6中的曲线A1、B1那样将转矩极限值变更为较高的值。
另外，当混合动力汽车1的总重量较大时，对于电动机13的转矩进行限制会引起混合动力汽车1只能以极低的速度起动这样的情况。为了避免这样的情况，在混合动力汽车1的总重量较大时如图6中的曲线A1、B1那样将转矩极限值变更为较高的值。
此时的转矩极限值的切换可以由驾驶员以手动方式进行，也可以由混合动力汽车1在对其总重量或上坡角度进行检测后自动地进行。混合动力汽车1的总重量例如只要利用设置在车轴上的轴重传感器测量车厢的负荷便能够求出。或者，也可以通过调查混合动力汽车1的行驶中的举动从而推断出混合动力汽车1的总重量(例如参照日本特开2004-025956号公报)。另外，混合动力汽车1行驶的路面的坡度能够利用坡度传感器等求出。
另外，图3、图6的转矩极限值的例子是假设混合动力汽车1为卡车时的例子，并且是假设以通常的起动档位二档(second)起动时的例子。相对于此，在以一档(low)起动时，由于变速器16的输出转矩比以二档起动时大，因此，优选将图3、图6中的曲线A、B、A1、B1所示的转矩极限值进一步减小。即，成为与图3、图6中的曲线A、B、A1、B1相比而上升更加缓慢的曲线。这样的转矩极限值的切换可以由驾驶员以手动方式进行，也可以根据档位(二档或一档)自动地进行切换。
另外，在积雪的道路或者泥泞的道路等易滑路面上，也可以减小转矩极限值从而能够使混合动力汽车1缓慢地起动。该情况下，也成为与图3、图6中的曲线A、B、A1、B1相比而上升更加缓慢的曲线。这样的转矩极限值的切换可以由驾驶员以手动方式进行，也可以在对ABS(Anti Lock Break System、防抱死制动系统)的动作进行检测后自动地进行切换。
另外，对于发动机10为内燃机的情况进行了说明，但是，发动机10也可以是包括外燃机的热机。另外，本发明也可以适用于电动汽车中。
另外，对于由混合动力ECU18执行的程序被预先安装在混合动力ECU18中的情况进行了说明，但是，也可以通过将记录有程序(保存有程序)的可移动介质安装在未图示的驱动器等中，并将从可移动介质中读出的程序保存在混合动力ECU18内部的非易失性存储器中，或者，通过利用未图示的通信部接收经由有线或无线的传输介质发送来的程序，并且将程序保存在混合动力ECU18内部的非易失性存储器中，从而将程序安装在作为计算机的混合动力ECU18中。
另外，各ECU可以通过将这些各ECU的功能的一部分或全部集中到一个中的ECU来实现，或者，也可以重新设置将各ECU的功能进一步细化的ECU。
另外，计算机所执行的程序可以是按照本说明书中所说明的顺序呈时间序列地进行处理的程序，也可以是并行地进行处理、或者在进行调用时等必要时刻进行处理的程序。
另外，本发明的实施方式并不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。

Claims (4)

1.一种车辆，其由包括电动机的动力源进行驱动，所述车辆的特征在于，设有具备测量部、确定部以及控制部的装置，
所述测量部测量起动经过时间，其中，所述起动经过时间是指在所述车辆仅通过所述电动机的动力进行驱动的情况下从起动起所经过的时间，
所述确定部根据所述起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定所述电动机的转矩的极限值，
所述控制部对所述电动机进行控制，以将所述电动机的转矩限制在所述极限值以下；
所述确定部根据预先确定的多个等级中的所述加速器开度的等级和所述起动经过时间来确定所述极限值，并且，所述确定部按照在所述起动经过时间相同的情况下所述加速器开度的等级越大则所述极限值越大的方式确定所述极限值。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述确定部按照随着所述起动经过时间的增加而使所述极限值变大的方式确定所述极限值。
3.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述装置还具备存储部，其中，所述存储部存储与所述起动经过时间和所述加速器开度的等级相对应的所述极限值，
所述控制部对所述电动机进行控制以将所述电动机的转矩限制在所述极限值以下，其中，所述极限值是与所述起动经过时间和所述加速器开度的等级相对应的、被存储的极限值。
4.一种控制方法，其是由包括电动机的动力源驱动的车辆的控制方法，
所述控制方法的特征在于包括测量步骤、确定步骤以及控制步骤，
在所述测量步骤中测量起动经过时间，其中，所述起动经过时间是指在所述车辆仅通过所述电动机的动力驱动的情况下从起动起所经过的时间，
在所述确定步骤中，根据所述起动经过时间和基于驾驶员指示的加速器开度来确定所述电动机的转矩的极限值，
在所述控制步骤中，对所述电动机进行控制以将所述电动机的转矩限制在所述极限值以下；
并且，在所述确定步骤中，根据预先确定的多个等级中的所述加速器开度的等级和所述起动经过时间来确定所述极限值，并且，按照在所述起动经过时间相同的情况下所述加速器开度的等级越大则所述极限值越大的方式确定所述极限值。
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