CN104541042A - 车辆的控制装置及车辆的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆的控制装置及车辆的控制方法，本发明的车辆的控制装置对具有发动机的车辆进行控制，其中，具有：基于目标驱动力、车速和空气密度算出目标发动机输出的目标发动机输出计算部；基于目标发动机输出和空气密度算出目标发动机转矩的目标发动机转矩计算部，目标发动机输出计算部在空气密度低的情况下，与空气密度高的情况相比，减小目标发动机输出，目标发动机转矩计算部在空气密度低的情况下，与空气密度高的情况相比，增大目标发动机转矩。

Description

车辆的控制装置及车辆的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆的控制及车辆的控制方法。

背景技术

在车辆中为了提高发动机的燃耗率，基于车速和油门开度算出目标驱动力，根据最佳燃耗线算出变速比及目标发动机转矩，对车辆进行控制。

发动机吸入空气而使燃料燃烧，但例如在高地行驶的情况下，由于空气密度变低，故而即使根据最佳燃耗线算出目标发动机转矩并且以实现目标发动机转矩的方式控制发动机，实际的发动机转矩也变得比目标发动机转矩低，不按照最佳燃耗线控制车辆，燃耗率会变差。

对此，在JP2001－47892A记载的发明中，基于空气密度算出目标发动机转矩，基于算出的目标发动机转矩控制发动机，从而抑制实际的发动机转矩由于空气密度而降低的情况。

在上述发明中，在空气密度低的情况下，油门开度在中间开度区域，发动机转矩为上限值，之后在进一步踏下油门踏板的情况下，相对于油门踏板的踏入，发动机输出的增加量变小，具有车辆的运转性降低这样的问题。

发明内容

本发明是为了解决这样的问题点而提出的，其目的在于，即使在空气密度低的情况下也能够抑制车辆的运转性的降低。

本发明一方面的车辆的控制装置，对具有发动机的车辆进行控制，其中，具有：基于车辆的运转状态算出目标驱动力的目标驱动力计算装置；检测车辆的车速的车速检测装置；算出空气密度的空气密度计算装置；基于目标驱动力、车速及空气密度算出目标发动机输出的目标发动机输出计算装置；基于目标发动机输出和空气密度算出目标发动机转矩的目标发动机转矩计算装置。目标发动机输出计算装置在空气密度低的情况下，与空气密度高的情况相比，减小目标发动机输出。目标发动机转矩计算装置在空气密度低的情况下，与空气密度高的情况相比，增大目标发动机转矩。

以下，参照附图对本发明的实施方式、本实施方式的优点进行详细地说明。

附图说明

图1是第一实施方式的车辆的概略构成图；

图2是在第一实施方式中，用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框图；

图3是表示空气密度和空气密度修正系数的关系的映像图；

图4是表示油门开度和车速和目标驱动力的关系的映像图；

图5是表示目标发动机转速、目标发动机输出、目标发动机转矩和最佳燃耗线的关系的映像图；

图6是表示未使用第一实施方式时的油门开度和发动机输出的关系的映像图；

图7是表示使用第一实施方式时的油门开度和发动机输出的关系的映像图；

图8是在第二实施方式中，用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框图；

图9是第三实施方式的混合动力车辆的概略构成图；

图10是在第三实施方式中，用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框图；

图11是说明在第三实施方式的电动机输出运算部算出目标电动机输出的顺序的框图；

图12是表示本实施方式的变形例的图；

图13是表示本实施方式的变形例的图。

具体实施方式

使用图1对本发明第一实施方式的车辆100进行说明。图1是本实施方式的车辆100的概略构成图。

车辆100具有作为动力源的发动机1、将发动机1的输出向车轮9传递的驱动系2、用于控制发动机1及驱动系2的控制器3。

驱动系2具有转矩变矩器4、前进后退切换机构5、自动变速器6、终减速差动装置7、驱动轴8。

转矩变矩器4具有锁止离合器(未图示)。转矩变矩器4在锁止离合器完全联接的锁止状态、锁止离合器完全释放的变矩状态、锁止离合器半联接的滑动状态之间进行切换。

前进后退切换机构5将行星齿轮组作为主要的构成要素，通过将前进离合器及后退制动器联接或释放而对发动机1与自动变速器6之间的旋转传递状态进行切换。前进后退切换机构5在将前进离合器联接且将后退制动器释放的情况下，不使发动机1产生的旋转的旋转方向变更而将其向自动变速器6传递，在将前进离合器释放且将后退制动器联接的情况下，使发动机1产生的旋转的旋转方向反转并向自动变速器6传递。

自动变速器6为具有初级带轮、次级带轮以及套绕在初级带轮与次级带轮上的带的无级变速器。通过改变带与各带轮的接触半径来变更变速比。

终减速差动装置7将终减速装置和差动装置一体化，在使从自动变速器6的输出轴传递的旋转减速后向左右的驱动轴8传递。另外，在转弯行驶时等，需要在左右驱动轴8的转速上产生速度差时，自动地赋予速度差而能够顺畅地行驶。在左右驱动轴8的前端分别安装车轮9。

控制器3由具有中央运算装置(CPU)、读取专用存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。

控制器3被输入来自检测油门开度的油门开度传感器20的信号、来自检测车辆100周围的大气压的大气压传感器21的信号、来自检测外界气温的温度传感器22的信号、来自检测车速的车速传感器23的信号等。控制器3基于被输入的信号控制发动机1、转矩变矩器4、前进后退切换机构5及自动变速器6。

接着，使用图2对本实施方式的目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的计算方法进行说明。图2是用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框线图。在此说明的运算由控制器3执行。

空气密度运算部30基于车辆100周围的大气压算出空气密度。具体地，将大气压传感器21检测到的当前的大气压除以标准气压而算出空气密度。空气密度例如在车辆100在高地行驶的情况下变低。

空气密度修正系数运算部31基于图3所示的映像图由空气密度算出空气密度修正系数。图3是表示空气密度和空气密度修正系数的关系的映像图，在空气密度为1的情况下，空气密度修正系数为1，在空气密度比1小的情况下，空气密度系数比1小。

目标驱动力运算部32基于图4所示的映像图由油门开度及车速算出目标驱动力。图4是表示油门开度、车速和目标驱动力的关系的映像图，若车速提高，则目标驱动力减小，另外，若油门开度变大，则目标驱动力增大。

目标发动机输出运算部33由第一目标发动机输出运算部34、第二目标发动机输出运算部35构成。

第一目标发动机输出运算部34将目标驱动力和车速相乘而算出目标发动机输出。

第二目标发动机输出运算部35将目标发动机输出和空气密度修正系数相乘而算出成为最终的目标发动机输出的目标发动机输出修正值。目标发动机输出修正值在空气密度比1小的情况下，为比由第一目标发动机输出运算部34算出的目标发动机输出小的值。

目标转速运算部36基于图5所述的映像图由目标发动机输出修正值算出目标发动机转速。图5是表示目标发动机转速、目标发动机输出、目标发动机转矩、最佳燃耗线的关系的映像图。具体地，目标转速运算部36由目标发动机输出修正值，根据最佳燃耗线算出成为最佳燃耗率的目标发动机转速。

目标发动机转矩运算部37通过将目标发动机输出修正值除以目标发动机转速而算出目标发动机转矩。该目标发动机转矩为不基于空气密度修正的值，若以产生该目标发动机转矩的方式控制发动机1，则在空气密度低的情况下，实际的发动机转矩比目标发动机转矩小，从图5所示的最佳燃耗线偏离。

目标发动机转矩修正运算部38通过将目标发动机转矩除以空气密度而算出成为最终的目标发动机转矩的目标发动机转矩修正值。目标发动机转矩修正值为基于空气密度修正的值，在空气密度低的情况下，目标发动机转矩修正值比目标发动机转矩大。通过基于目标发动机转矩修正值控制发动机1，即使在空气密度低的情况下，实际的发动机转矩也成为目标发动机转矩，成为按照图5所示的最佳燃耗线的发动机转矩。

控制器3通过将目标发动机转速除以由车速算出的次级带轮转速而算出目标变速比，以自动变速器6的变速比成为目标变速比的方式控制自动变速器6。另外，在此，锁止离合器联接，发动机转速和初级带轮转速成为相同的值。另外，控制器3基于目标发动机转矩修正值控制节气门开度、向发动机1的燃料喷射等，控制发动机1。

使用图6、图7对使用本实施方式使车辆100行驶时的油门开度和发动机输出的关系进行说明。在此，假定为车辆100在空气密度低的高地行驶的情况。图6表示不使用本实施方式，将目标发动机输出设为车辆100在空气密度不降低的平地行驶时的目标发动机输出，基于空气密度对发动机转矩进行了修正后的车辆100中的油门开度和发动机输出的关系。图7表示使用了本实施方式时的油门开度和发动机输出的关系。在图6、图7中，利用虚线表示车辆100在平地行驶时的油门开度和发动机输出的关系，利用实线表示车辆100在高地行驶时的油门开度和发动机输出的关系。

在未使用本实施方式的情况下，若驾驶员踏下油门踏板，则在油门开度比规定开度小的区域(图6中A区域)，对应于油门开度的增加，发动机输出增加。在此，目标发动机输出设定为与在平地行驶时相同的值，发动机转矩以与在平地行驶时的发动机转矩相等的方式被修正，故而即使在高地行驶的情况下，发动机输出也与在平地行驶时的发动机输出相等。

但是，在油门开度比规定开度大的区域(图6中B区域)，对应于驾驶员对油门踏板的踏入，油门开度增大，发动机输出的增加量减小。这是因为，为了以与在平地行驶时的发动机输出相等地使发动机转矩增加而使发动机转矩成为上限值。这样，在油门开度跨过规定开度的前后，车辆100的发动机输出的增加量下降，例如在踏下油门踏板的中途，发动机输出的增加量减小，对驾驶者赋予不适感，车辆100的运转性下降。

本实施方式基于空气密度算出目标发动机输出修正值，在空气密度低的情况下，减小目标发动机输出修正值。而且基于目标发动机输出修正值算出目标发动机转速、目标发动机转矩修正值，对发动机1进行控制。由此，虽然发动机输出比在平地行驶时的发动机输出低，但能够抑制发动机转矩成为上限值的情况，对应于驾驶员对油门踏板的踏入而逐渐使发动机输出增加，使车辆100行驶。因此，能够抑制在踏下油门踏板的中途使发动机输出的增加量减小，不对驾驶员赋予不适感，能够抑制车辆100的运转性降低。

对本发明第一实施方式的效果进行说明。

在空气密度低的情况下，通过使成为最终的目标发动机输出的目标发动机输出修正值比空气密度高时的小，即使在踏下油门踏板、油门开度增大的情况下，也能够对应于油门踏板的踏入而使发动机输出增加，能够抑制车辆100的运转性的降低。另外，在空气密度低的情况下，通过使成为最终的目标发动机转矩的目标发动机转矩修正值比空气密度高时的目标发动机转矩修正值大，能够进行按照最佳燃耗线的行驶，燃耗率提高。

接着，对本发明第二实施方式进行说明。

关于第二实施方式，对与第一实施方式不同的部分进行说明。车辆100的构成与第一实施方式相同。

第二实施方式的目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的计算方法与第一实施方式不同，使用图8对目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的计算方法进行说明。图8是用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框线图。对于与第一实施方式相同的运算部标注与第一实施方式相同的标记并省略此处的说明。

第一目标发动机输出运算部40将目标驱动力和空气密度修正系数相乘而算出目标驱动力修正值。

第二目标发动机输出运算部41将目标驱动力修正值和车速相乘而算出目标发动机输出。该目标发动机输出为基于空气密度修正的目标发动机输出。目标转速运算部36基于算出的目标发动机输出而算出目标发动机转速。

转速比运算部42通过将目标发动机转速除以由车速传感器2检测到的车轮轴转速而算出转速比。

目标发动机转矩运算部43通过将目标驱动力修正值除以转速比而算出目标发动机转矩。

对本发明第二实施方式的效果进行说明。

根据本实施方式的构成也能够得到与第一实施方式同样的效果。

接着，对本发明第三实施方式进行说明。

本实施方式的车辆101为混合动力车辆，图9是本实施方式的混合动力车辆的概略构成图。对于与第一实施方式相同的构成标注与第一实施方式相同的标记并省略此处的说明。

混合动力车辆具有作为动力源的发动机1及电动发电机50、作为电力源的蓄电池51、控制电动发电机50的变换器52、将动力源的输出向车轮9传递的驱动系53、用于对辅机54、发动机1、电动发电机50、驱动系53及辅机54进行控制的控制器3。

电动发电机50为在定子中埋设永久磁铁并在定子上卷绕有定子线圈的同步型电动发电机。电动发电机50具有接受供电而旋转驱动的作为电动机的功能、和在转子因外力而旋转时在定子线圈的两端产生电动势的作为发电机的功能。

蓄电池51向电动发电机50等各种电气部件供电，并且蓄积由电动发电机50发电的电力。

变换器52为将直流和交流两种电气相互转换的电流变换器。变换器52将来自蓄电池51的直流转换成任意频率的三相交流并向电动发电机50供给。另一方面，在电动发电机50作为发电机而起作用时，将来自电动发电机50的三相交流转换成直流而向蓄电池51供给。

驱动系53具有第一离合器60、自动变速器61、第二离合器62、终减速差动装置7、驱动轴8。

第一离合器60设于发动机1与电动发电机50之间。第一离合器60为通过第一电磁阀控制油流量及油压而能够使转矩容量连续地变化的湿式多板离合器。第一离合器60通过使转矩容量变化而被控制成联接状态、滑动状态(半离合器状态)及释放状态这三个状态。

自动变速器61为前进7级、后退1级的有级变速器。自动变速器61具有四组行星齿轮机构、与构成行星齿轮机构的多个旋转要素连接而对其连接状态进行变更的多个摩擦联接要素(三组多板离合器、四组多板制动器、两组单向离合器)。调整向各摩擦联接要素的供给油压，变更各摩擦联接要素的联接、释放状态，由此对变速级进行切换。

第二离合器62为通过第二电磁阀控制油流量及油压而能够使转矩容量连续地变化的湿式多板离合器。第二离合器62通过使转矩容量变化而被控制成联接状态、滑动状态(半离合器状态)及释放状态这三个状态。在本实施方式中，将自动变速器61具备的多个摩擦联接要素的一部分挪用作第二离合器62。

辅机54对发动机1的旋转的一部分进行传递而动作。

控制器3被输入来自检测油门开度的油门开度传感器20的信号、来自检测车辆101周围的大气压的大气压传感器21的信号、来自检测外界气温的温度传感器22的信号、来自检测车速的车速传感器23的信号、来自检测电动发电机50的转速的电动发电机转速传感器70的信号、来自检测蓄电池51的SOC(State Of Charge)的SOC传感器71的信号、来自检测发动机转速的发动机转速传感器72的信号、传递辅机54的运转状况的信号等。控制器3基于被输入的信号对发动机1、电动发电机50、第一离合器60、辅机54及自动变速器61进行控制。

接着，使用图10对目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的计算方法进行说明。图10是用于算出目标发动机转矩修正值及目标发动机转速的框线图。对于与第一实施方式相同的运算部标注与第一实施方式相同的标记并省略此处的说明。

辅机转矩运算部80为了基于辅机54的运转状况使辅机54动作而算出必要的辅机负荷转矩。

目标发动机输出运算部81由第一目标发动机输出运算部34、第二目标发动机输出运算部35、电动机输出运算部82、辅机输出运算部83及第三目标发动机输出运算部84构成。

第二目标发动机输出运算部35将目标发动机输出和空气密度修正系数相乘而算出第一目标发动机输出修正值(第一发动机输出)。

电动机输出运算部82基于蓄电池51的SOC、空气密度修正系数而算出目标电动机输出修正值。使用图11对电动机输出运算部82进行详细地说明。

电动机输出运算部82基于表示SOC和目标电动机输出的关系的映像图算出目标电动机输出。在SOC比规定SOC低的情况下，目标电动机输出为负值。在目标电动机输出为正的情况下，电动发电机50作为电动机而起作用。在目标电动机输出为负的情况下，电动发电机50作为发电机而起作用，通过发动机1驱动电动发电机50，电动发电机50进行发电。规定SOC预先设定，为判断是否需要对蓄电池51进行充电的值。

电动机输出运算部82在目标电动机输出为负的情况、即由发动机1驱动电动发电机50而使其发电的情况下，选择空气密度系数，将目标电动机输出和空气密度系数相乘，算出目标电动机输出修正值(第三发动机输出)。在空气密度比1小的情况下，由于空气密度系数比1小，故而目标电动机输出修正值的绝对值成为比目标电动机输出的绝对值小的值。在空气密度为1的情况下，由于空气密度系数为1，故而目标电动机输出修正值的绝对值与目标电动机输出的绝对值相等。在目标电动机输出为负的情况下，目标电动机输出修正值为基于空气密度修正的值。

电动机输出运算部82在目标电动机输出为正的情况、即电动发电机50作为电动机起作用的情况下，不选择空气密度系数而选择1，将目标电动机输出乘以1并算出目标电动机输出修正值。在目标电动机输出为正的情况下，目标电动机输出修正值成为不基于空气密度修正的值。

辅机输出运算部83通过将辅机负荷转矩和发动机转速相乘而算出辅机发动机输出(第二发动机输出)。辅机发动机输出为不基于空气密度修正的值。若基于空气密度对使辅机54动作所必需的发动机输出进行修正，则在空气密度低的情况下，不能够使辅机54充分地动作。因此，辅机发动机输出不根据空气密度而修正。

第三目标发动机输出运算部84将第一目标发动机输出修正值和辅机发动机输出相加并减去目标电动机输出修正值而算出第二目标发动机输出修正值。在通过发动机1驱动电动发电机50进行发电的情况下，由于目标电动机输出修正值为负值，故而此时，目标电动机输出修正值作用在使第二目标发动机输出修正值增加的方向上。

由目标转速运算部36等，使用第二目标发动机输出修正值算出目标发动机转速等。

控制器3控制自动变速器61、发动机1，进而基于目标电动机输出修正值控制电动发电机50。

对本发明第三实施方式的效果进行说明。

关于使辅机54动作所必需的辅机发动机输出，不基于空气密度修正，故而即使在空气密度低且第二目标发动机输出修正值变小的情况下，用于使辅机54动作的辅机发动机输出也必然从发动机1输出。这样，能够防止辅机发动机输出的不足，能够使辅机54充分动作。

在空气密度低且通过发动机1利用电动发电机50进行发电的情况下，基于空气密度修正目标电动机输出，使目标电动机输出修正值比目标电动机输出小。由此，能够抑制车辆100的运转性的降低，并且能够利用电动发电机50进行发电，对蓄电池51进行充电。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明的适用例的一部分，并非将本发明的技术范围限定在上述实施方式的具体构成的意思。

在第一、第二实施方式中，将前进后退切换机构5设于自动变速器6与发动机1之间，但前进后退切换机构5也可以设于自动变速器6与车轮9之间。

在第一、第二实施方式中，作为自动变速器6使用了无级变速器，在第三实施方式中，作为自动变速器61使用了有级变速器，但不限于此，第一、第二实施方式也可以使用有级变速器，第三实施方式也可以使用无级变速器。

另外，例如，混合动力车辆的第二离合器62如图12所示地可以在电动发电机50与自动变速器61之间另外设置，还可以如图13所示地在自动变速器61的后方另外设置。另外，不限于此，第二离合器62只要设置在电动发电机50到车轮9之间即可。

在上述实施方式中，基于由大气压传感器21检测到的大气压算出空气密度，但也可以由汽车导航系统等的信息检测海拔，基于海拔而算出。另外，也可以基于由温度传感器22检测到的温度修正空气密度。

可以将上述实施方式或上述变形例组合。

本申请基于2012年8月16日在日本专利局提出申请的特愿2012－180555主张优先权，该申请的全部内容通过参照而编入本说明书中。

Claims (4)

1.一种车辆的控制装置，其对具有发动机的车辆进行控制，其中，具有：

目标驱动力计算装置，其基于所述车辆的运转状态算出目标驱动力；

车速检测装置，其检测所述车辆的车速；

空气密度计算装置，其算出空气密度；

目标发动机输出计算装置，其基于所述目标驱动力、所述车速及所述空气密度算出目标发动机输出；

目标发动机转矩计算装置，其基于所述目标发动机输出和所述空气密度算出目标发动机转矩，

所述目标发动机输出计算装置在所述空气密度低的情况下，与所述空气密度高的情况相比，减小所述目标发动机输出，

所述目标发动机转矩计算装置在所述空气密度低的情况下，与所述空气密度高的情况相比，增大所述目标发动机转矩。

2.如权利要求1所述的车辆的控制装置，其中，

所述目标发动机输出计算装置将基于所述目标驱动力的第一发动机输出和用于使所述车辆的辅机动作的第二发动机输出相加而算出所述目标发动机输出，对所述第一发动机输出进行基于所述空气密度的修正，对所述第二发动机输出不进行基于所述空气密度的修正。

3.如权利要求1或2所述的车辆的控制装置，其中，

所述车辆具有通过所述发动机产生的旋转而可进行发电的电动发电机，

所述目标发动机输出计算装置在通过所述发动机利用所述电动发电机进行发电的情况下，对用于利用所述电动发电机发电的第三发动机输出进行基于所述空气密度的修正。

4.一种车辆的控制方法，对具有发动机的车辆进行控制，其中，

基于所述车辆的运转状态算出目标驱动力，

检测所述车辆的车速

算出空气密度，

基于所述目标驱动力、所述车速及所述空气密度而算出目标发动机输出，

基于所述目标发动机输出和所述空气密度算出目标发动机转矩，

在所述空气密度低的情况下，与所述空气密度高的情况相比，减小所述目标发动机输出，

在所述空气密度低的情况下，与所述空气密度高的情况相比，增大所述目标发动机转矩。