CN103796859B - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆控制装置。在手动变速模式下，作为驾驶者对变速杆进行操作的结果，位置传感器输出降挡指令信号，并且变速范围被降低一个挡位。车辆的驱动力通过降挡而增大。在预定时间内降挡的次数被限制为预定次数。通过降挡而获得的驱动力的增量随着车速提高而越小，并且随着车速提高而将所述预定时间内驱动力的增大次数限制为越多的驱动力增大次数。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆控制装置，更具体地涉及一种用于限制通过降挡增大驱动力的次数的技术。

背景技术

已知配备有电动机作为驱动源的电动汽车和混合动力车辆以及设置有里程延长功能(里程扩展器)的电动汽车。在许多情况下，这些车辆未配备有实现速比变化的有级变速器。在此类情况下，不需要由驾驶者手动选择驱动源(例如，电动机或发动机)的转数(转速)与车轴转数之比(即速比)以由此改变车辆的驱动力。然而，在此类车辆中，需要为驾驶者提供通过变速来改变驱动力的操作体验，与仅配备有发动机作为驱动源的普通车辆中一样。为了满足该需求，一些电动车辆和混合动力车辆中的变速范围是可变的，并以根据所选择的变速范围来获得行驶特性这样的方式来进行控制。

然而，使驾驶者能够选择变速范围使得可能基于驾驶者错误输入的不适当操作来改变变速范围。作为用于防止这种不适当变速的措施的一个示例，日本专利申请公报No.9-242868(JP 9-242868A)公开了在从自动变速开始直至预定时间已经过的期间不接受手动变速指令的输入的特征。

在用于在手动变速模式下输出变速指令信号的输出系统发生异常的情况下，例如在用于检测变速杆的位置的位置开关发生闭合故障的情况下，在手动变速模式下输出系统在一些情形中可能在短时间内多次输出变速指令信号。如果在手动变速模式下输出系统在短时间内多次输出降挡指令信号，则车辆的驱动力可能激增并且车辆可能发生明显的颠簸，并且相应地，在短时间内多次进行降挡。然而，JP 9-242868A根本未考虑在手动变速模式下在短时间内多次输出降挡指令信号的情形。

发明内容

本发明提供了一种车辆控制装置，该车辆控制装置抑制在手动变速模式下由于降挡而引起的驱动力的过度增大。

在本发明的一方面，一种在手动变速模式下通过降挡来增大驱动力的车辆控制装置具有：输出单元，所述输出单元输出降挡指令信号；和限制单元，所述限制单元将预定时间内通过降挡增大驱动力的次数限制为预定次数。

在本发明的该方面，预定时间内通过降挡增大驱动力的次数受到限制。因此，可以限制通过降挡而获得的驱动力的增量。结果，能抑制由于手动变速模式下的降挡而引起的驱动力的过度增大。

在上述车辆控制装置中，通过降挡而获得的驱动力的增量可被设定为随着车速提高而越小。所述限制单元可随着车速提高而将所述预定时间内驱动力的增大次数限制为越多的驱动力增大次数。

在该构型中，在通过降挡而获得的驱动力的增量小的情况下，能减轻对预定时间内的降挡次数的限制。

在上述车辆控制装置中，所述限制单元可将所述预定时间内所述指令信号的接受次数限制为所述预定次数。

在该构型中，降挡指令信号的接受次数被限制，并且执行降挡的次数被限制。结果，能限制驱动力的增大次数。

另外，通过降挡而获得的驱动力的增量可被设定为随着车速提高而越小，并且所述预定次数可被设定为随着车速提高而越多。

在该构型中，在通过降挡而获得的驱动力的增量小的情况下，能减轻对预定时间内的降挡次数的限制。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示出了根据本发明的一个实施例的混合动力车辆的示意性构成图；

图2是原动力分割机构的共线图；

图3是示出了发动机驱动期间和发动机停止期间的图；

图4是示出了发动机的操作线的图；

图5是示出了变速杆和变速位置的图；

图6是示出了所检测出的实际加速器下踏量与用于控制的控制加速器下踏量之间的关系的图；

图7是示出了预定时间内降挡指令信号被接受的次数的图；

图8是示出了降挡指令信号被接受预定次数的时间的图；

图9是示出了由电子控制单元(ECU)执行的处理的流程图；

图10是示出了由于降挡而变化的驱动力的图。

具体实施方式

接下来参照附图说明本发明的实施例。在以下说明中，同样的部件用同样的附图标记表示，并具有同样的命名和功能。相应地，将省略其详细说明。

参照图1，混合动力车辆配备有发动机100、第一电动发电机110、第二电动发电机120、原动力分割机构130、减速机140和电池150。以下说明将涉及混合动力车辆的一个示例，但也可使用仅配备有电动机作为驱动源的电动汽车。

发动机100、第一电动发电机110、第二电动发电机120和电池150由ECU 170控制。ECU 170被可分割为多个ECU。

车辆借助于来自发动机100和第二电动发电机120之中的至少任一者的驱动力而行驶。亦即，发动机100或第二电动发电机120或者两者根据运转状态而被自动选择为驱动源。

例如，发动机100和第二电动发电机120根据驾驶者对加速器踏板180的操作的结果而被控制。如果加速器踏板180的操作量(加速器下踏量)小并且车速低，则该混合动力车辆仅利用第二电动发电机120作为驱动源来行驶。这种情况下，发动机100停止。然而，在一些情况下，发动机100可例如出于发电等目的而被驱动。

例如，如果加速器下踏量大并且车速高，或者电池150的残存容量(充电状态(SOC))低，则发动机100被驱动。这种情况下，混合动力车辆仅利用发动机100或利用发动机100和第二电动发电机120两者作为驱动源来行驶。

加速器下踏量由下踏量传感器182检测，并且表示检测结果的信号被输入到ECU 170。如下所述，存在所检测出的实际加速器下踏量和用于控制的控制加速器下踏量不同的情形。能按照变速范围来改变按照实际加速器下踏量输出的控制加速器下踏量的特性。后面更详细地说明控制加速器下踏量。

发动机100是内燃发动机。作为输出轴的曲轴由于燃料和空气的混合物在燃烧室内燃烧而旋转。从发动机100排出的排气在催化剂102中被净化，并排出车外。催化剂102通过升温到特定温度而发挥净化作用。利用排气的热来使催化剂102升温。催化剂102是例如三元催化剂。

发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120经由原动力分割机构130连接。发动机100中产生的原动力由原动力分割机构130分割到两个路径中。在其中一个路径中，前轮160经由减速机140被驱动，而在另一个路径中，第一电动发动机110被驱动，以由此发电。

第一电动发电机110是设置有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相AC旋转电机。第一电动发电机110由通过原动力分割机构130分割的发动机100的原动力发电。第一电动发电机110产生的电力按照车辆的行驶状态并按照电池150的残存容量状态而被选择性地使用。例如，在普通行驶期间，第一电动发电机110产生的电力作为驱动第二电动发电机120的电力保持不变。当电池150的SOC低于预先设定的值时，第一电动发电机110产生的电力被储存在电池150中。

如果第一电动发电机110用作发电机，则第一电动发电机110产生负转矩。此处，负转矩表示构成发动机100的负荷的转矩。如果第一电动发电机110通过被供给电力而用作电动机，则第一电动发电机110产生正转矩。此处，正转矩表示不构成发动机100的负荷的转矩，即，表示协助发动机100的旋转的转矩。这也适用于第二电动发电机120。

第二电动发电机120是设置有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相AC旋转电机。第二电动发电机120由储存在电池150中的电力和由第一电动发电机110产生的电力之中的至少任一者驱动。

第二电动发电机120的驱动力经由减速机140传递到前轮160。结果，第二电动发电机120协助发动机100，并且车辆借助于来自第二电动发电机120的驱动力而行驶。代替前轮160或除前轮160外，后轮可被驱动。

在混合动力车辆的再生制动期间，第二电动发电机120由前轮160经由减速机140驱动，并且第二电动发电机120作为发电机操作。结果，第二电动发电机120作为将制动能量变换为电力的再生制动器工作。由第二电动发电机120产生的电力被储存在电池150中。

原动力分割机构130由包括太阳齿轮、小齿轮、行星架和齿圈的行星齿轮组构成。小齿轮被锁定在太阳齿轮和齿圈上。行星架以使得小齿轮能自转这样的方式被支承。太阳齿轮连结到第一电动发电机110的旋转轴。行星架连结到发动机100的曲轴。齿圈连结到第二电动发电机120的旋转轴并连结到减速机140。

由于发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120经由由行星齿轮组构成的原动力分割机构130连结，发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120的转速如图2所示在共线图中呈现通过直线连接的关系。

回到图1，电池150是通过多个电池模块的串联连接而构成的组合电池，所述电池模块又是通过将多个单电池集成在一起而获得的。电池150的电压是例如约200V。代替电池150或除电池150外，可使用电容器。

接下来将参照图3说明发动机100的控制形式。如图3所示，当混合动力车辆的输出功率小于发动机起动阈值时，混合动力车辆仅利用第二电动发电机120的驱动力来行驶。

输出功率被设定为用于混合动力车辆的行驶的功率。输出功率例如由ECU 170根据至少以控制加速器下踏量作为参数的脉谱图来计算。在一个示例中，输出功率被设定成随着控制加速器下踏量增大而增大。用于计算输出功率的方法并不限于上述方法。代替输出功率，可使用例如转矩、加速度、驱动力、或控制加速器下踏量。

当混合动力车辆的输出功率等于或大于发动机起动阈值时，发动机100被驱动。结果，除第二电动发电机120的驱动力外或者代替第二电动发电机120的驱动力，混合动力车辆还利用发动机100的驱动力来行驶。由第一电动发电机110利用发动机100的驱动力产生的电力被直接供给到第二电动发电机120。

如图4所示，发动机100的操作点——即发动机转速NE和输出转矩TE——由输出功率与操作线之间的交点决定。

输出功率由等功率线表示。操作线由开发者基于实验结果和模拟结果预先确定。操作线以发动机100能以最佳(最小)燃料消耗传送驱动这样的方式被设定。亦即，通过发动机100沿操作线驱动来实现最佳燃料消耗。

接下来参照图5说明发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120的控制模式。在本实施例中，按照驾驶者对变速杆172进行的操作来选择发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120的控制模式。如图5所示，变速杆172沿变速通道(换挡槽，shift gate)移动。根据变速杆172的位置PSH来选择控制模式。

变速杆172的位置PSH由位置传感器174检测。位置传感器174判定设置在与变速位置对应的位置处的触点是接通还是断开，以由此检测变速杆172的位置PSH。表示由位置传感器174检测出的位置PSH的信号被输入到ECU 170。

当变速杆172的位置PSH为“驻车(P)”位置或“空挡(N)”位置时，发动机100、第一电动发电机100和第二电动发电机120以使得车辆不具有驱动力这样的方式被控制。这种情况下，发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120的控制本身可被停止。

当变速杆172的位置PSH为“倒退(R)”位置时，发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120以使得车辆借助于与加速器踏板下踏量对应的驱动力后退这样的方式被控制。更具体地，进行控制以使得发动机100停止并且车辆仅以第二电动发电机120作为驱动源而后退。作为示例，由下踏量传感器182检测出的实际加速器下踏量被原样用作控制加速器下踏量。

当变速杆172的位置PSH为“驱动(D)”位置时，选择了自动变速模式。在自动变速模式下，发动机100、第一电动发电机110和第二电动发电机120以使得车辆借助于与加速器踏板下踏量对应的驱动力向前移动这样的方式被控制。在自动变速模式下，作为示例，由下踏量传感器182检测出的实际加速器下踏量被原样用作控制加速器下踏量。

当变速杆172的位置PSH为“连续变速(S)”位置时，选择了手动变速模式。在手动变速模式下，由于其中变速杆172来回移动的变速操作，能在例如从1至6的范围内手动地改变变速范围。在手动变速模式下，按照所选择的变速范围来改变控制加速器下踏量相对于实际加速器下踏量的特性，如图6所示。

作为示例，变速范围越低(越位于低速侧)，所输出的控制加速器下踏量相对于由下踏量传感器182检测出的实际加速器下踏量就越大。结果，如果实际加速器下踏量恒定，则在手动变速模式下车辆的驱动力通过升挡而增大。在本实施例中，作为示例，以使得车速越高通过降挡而获得的驱动力的增量就越小这样的方式来确定控制加速器下踏量的特性。

实质上，进行这样的连续变速控制，其中混合动力车辆的驱动力被控制成通过变速杆172的来回移位而逐步改变。

在例如变速杆172的位置PSH为“S”位置的情况下，当驾驶者朝向车辆前方操作变速杆172时通过升挡来提高变速范围。升挡指令信号由位置传感器174输出，并且每当变速杆172朝向车辆前方被操作一次时变速范围就提高一个挡位。

相反，在变速杆172的位置PSH为“S”位置的情况下，当驾驶者在车辆减速的状态朝向车辆后方操作变速杆172时通过升挡来降低变速范围。降挡指令信号由位置传感器174输出，并且每当变速杆172朝向车辆后方被操作一次时变速范围就降低一个挡位。

在本实施例中，在预定时间内进行降挡的次数被限制为预定次数。在一个更具体的示例中，预定时间内ECU 170接受来自位置传感器174的降挡指令信号的次数被限制为不多于预定次数。如图7所示，预定时间内降挡指令信号被接受的次数被确定为车速越高该次数就越多。例如，所述次数能以这样的方式确定：对于车速V1而言，在一秒内降挡指令信号被接受最多两次，而对于比车速V1高的车速V2而言，在一秒内降挡指令信号被接受最多五次。结果，预定时间内进行的降挡次数被限制为随车速越高就越多的次数。

如图8所示，降挡指令信号被接受预定次数的时间可被设定为随车速越高就越短。例如，该次数能以这样的方式被设定：对于车速V1而言，在一秒内降挡指令信号被接受最多两次，而对于车速V2而言，在0.4秒内降挡指令信号被接受最多两次。这样，预定时间内的降挡次数同样被限制为车速越高就越多的次数。

这样一种构型也是可能的：其中，在预定车速以下，预定时间内降挡指令信号被接受的次数被限制成不多于预定次数，而在比所述预定车速高的车速下，降挡指令信号被接受的次数不受限制。

接下来参照图9对本实施例中ECU 170为了在手动变速模式下限制降挡指令信号的接受而执行的处理进行说明。以下说明的处理可由软件、由硬件、或由软件和硬件合作地执行。

在S100中，判定降挡指令信号是否在加速器踏板180正被操作(实际加速器下踏量大于零)的状态下输出。如果降挡指令信号在加速器踏板180正被操作的状态下输出(S100中为“是”)，则在S102中判定在加速器踏板180正被操作的状态下预定时间(例如，一秒)内降挡指令信号是否被输出预定次数(例如，两次)。如果在加速器踏板180正被操作的状态下预定时间内降挡指令信号被输出预定次数(S102中为“是”)，则在S104中禁止接受降挡指令信号。

ECU 170接受在禁止接受降挡指令信号之前输出的降挡指令信号。结果，以不比预定次数多的次数进行降挡。

如果禁止接受降挡指令信号的状态已持续预定时间(S106中为“是”)，则在S108中判定降挡指令信号是否在加速器踏板180正被操作的状态下输出。如果降挡指令信号在加速器踏板180正被操作的状态下输出(S108中为“是”)，则接受此时的降挡指令信号，进行降挡，并且在S104中再次禁止接受降挡指令信号。

另一方面，如果在加速器踏板180正被操作的状态下预定时间内降挡指令信号未以预定次数输出(S102中为“否”)，并且如果加速器踏板180关闭(实际加速器下踏量被设定为零)、升挡指令信号被输出、变速杆172被操作到与“S”位置不同的位置、或者预定时间(例如，一秒)已经过(S110中为“是”)，则处理回到S100。

在禁止接受降挡指令信号的状态已延长预定时间之前(S106中为“否”)，并且如果加速器踏板180关闭、升挡指令信号被输出、或者变速杆172被操作到不同于“S”位置的位置(S112中为“是”)，则处理回到S100。

因此，在禁止接受降挡指令信号的状态持续预定时间的时间经过期间(S106中为“否”)，在加速器踏板180已被操作的状态下，即使降挡指令信号被输出，也不接受降挡指令信号(S104)。结果，不以比预定次数(例如，两次)多的次数进行降挡。

如果在禁止接受降挡指令信号的状态已持续预定时间之后(S106中为“是”)未输出降挡指令信号(S108中为“否”)，则在加速器踏板180关闭、升挡指令信号被输出、变速器杆172被操作到与“S”位置不同的位置、或预定时间(例如，一秒)已经过的情况下(S114中为“是”)，处理回到S100。

因而，在本实施例中，限制了在预定时间内通过降挡增大驱动力的次数。结果，这允许限制通过降挡而获得的驱动力的增量。相应地，在手动变速模式下可以抑制驱动力由于降挡而过度增大。

或者，如图10所示，这样的构型也是可能的：其中仅预定时间内驱动力增大的次数被限制为不多于预定次数，而不限制降挡指令信号的接受次数。换言之，所有降挡指令信号都可被ECU 170接受，并且在控制加速器下踏量相对于实际加速器下踏量的特性的变化速度——即驱动力的变化速度——放缓的情况下改变变速范围。作为示例，图10示出了在降挡指令信号在由下踏量传感器182检测出的实际加速器下踏量恒定的状态下输出时的驱动力的一个例子。作为示例，图10示出了其中一秒内进行三次降挡并且变速范围从6改变为3的例子。同时，一秒内驱动力仅增大两次，并且与第三次降挡(变速范围从4到3)对应的驱动力不增大，或延迟。

虽然已参照本发明的示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明并不限于所述的示例性实施例或结构。相反，本发明意图涵盖各种改型和等效配置。另外，虽然在各种组合和构型中示出示例性实施例的各种元件，但包括或多或少或仅单个元件的其它组合和构型也处在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种车辆控制装置(170)，其中在手动变速模式下通过降挡来增大驱动力，所述车辆控制装置包括：

输出单元，所述输出单元输出降挡指令信号；和

限制单元，所述限制单元将预定时间内通过降挡增大驱动力的次数限制为预定次数，

其特征在于，通过降挡而获得的驱动力的增量随着车速提高而越小，并且所述限制单元随着车速提高而将所述预定时间内驱动力的增大次数限制为越多的驱动力增大次数。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中

当加速器踏板(180)开启并且在所述预定时间内所述降挡指令信号被输出超出预定次数时，所述限制单元将通过降挡增大驱动力的次数限制为所述预定次数。

3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中

所述预定次数为两次。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制装置，还包括：

驱动力控制单元，所述驱动力控制单元根据所选择的变速范围来修改控制加速器下踏量相对于实际加速器下踏量的特性。

5.一种车辆控制装置(170)，其中在手动变速模式下通过降挡来增大驱动力，所述车辆控制装置包括：

输出单元，所述输出单元输出降挡指令信号；和

限制单元，所述限制单元将预定时间内通过降挡增大驱动力的次数限制为预定次数，

其中，所述限制单元将所述预定时间内所述降挡指令信号的接受次数限制为所述预定次数，

其特征在于，通过降挡而获得的驱动力的增量随着车速提高而越小，并且所述预定次数随着车速提高而越多。

6.根据权利要求5所述的车辆控制装置，还包括：

驱动力控制单元，所述驱动力控制单元根据所选择的变速范围来修改控制加速器下踏量相对于实际加速器下踏量的特性。