TW201628881A - 車輛控制裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種包括開關式磁阻電動機及電子控制單元的車輛控制裝置。開關式磁阻電動機具有轉子及定子並載置為車輛中的行駛驅動源。該電子控制單元執行該開關式磁阻電動機的電流控制。該電子控制單元在該車輛未啟動的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機輸出可允許範圍內的最大扭矩時(步驟S30-否)，執行用於導致該轉子在該車輛啟動的旋轉方向之反方向上旋轉的第一電流控制(步驟S90、S130)，及在該轉子在藉由該第一電流控制在該反方向上旋轉至能輸出用於致能該車輛的啟動之扭矩的旋轉位置之後(步驟S30-是)，執行用於導致該轉子在該車輛啟動之該旋轉方向上旋轉的控制(步驟S40)。

Description

車輛控制裝置
本發明相關於車輛控制裝置。
習知地，在其中將開關式磁阻電動機載置為驅動源的車輛已為人所知。作為用於在此種車輛中控制該開關式磁阻電動機的技術，例如，日本專利申請案公告案號第2012-90462號(JP 2012-90462 A)揭示在該電動機的旋轉速度在該電動機之旋轉角來到距離目標旋轉角的指定範圍內之後降低的情形中，根據該電動機(開關式磁阻電動機)的供應電壓或繞組溫度(該電動機之驅動電流的流阻)改變指定角度(減速開始點)之電動機控制裝置的技術。
當執行用於在該目標旋轉角停止該開關式磁阻電動機的控制時，該開關式磁阻電動機不必然在目標旋轉角停止。另外，有該開關式磁阻電動機在啟動期間的旋轉角與目標旋轉角不同的可能性，因為該開關式磁阻電動機的停止位置在停止後由於擾動等而改變。能由該開關式 磁阻電動機輸出的最大扭矩根據該旋轉角而不同。因此，在該開關式磁阻電動機的旋轉角在該車輛的啟動期間係不能輸出足夠扭矩之旋轉角的情形中，啟動效能可能衰減。
鑑於上述問題，本發明提供能改善將開關式磁阻電動機載置於其中的車輛之啟動效能的車輛控制裝置。
因此，根據本發明的一樣態，提供包括開關式磁阻電動機及電子裝置單元的車輛控制裝置。開關式磁阻電動機具有轉子及定子並載置為車輛中的行駛驅動源。該電子控制單元組態成執行該開關式磁阻電動機的電流控制。該電子控制單元組態成：(i)在該車輛未啟動的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機輸出能藉由正常電流控制輸出的最大扭矩時，執行第一電流控制，該第一電流控制導致該轉子在該車輛啟動之旋轉方向的反方向上旋轉；及(ii)在該轉子藉由該第一電流控制在該反方向上旋轉至能輸出用於致能該車輛的啟動之扭矩的旋轉位置之後，執行用於導致該轉子在該車輛啟動之該旋轉方向上旋轉的控制。
根據上文描述的該車輛控制裝置，該車輛的啟動效能能藉由第一電流控制導致該轉子反向旋轉至能輸出用於致能該車輛的啟動之扭矩的旋轉位置而改善。
另外，在上述車輛控制裝置中，該電子控制 單元可組態成在該車輛未藉由能由該正常電流控制輸出之該最大扭矩啟動的情形中，使第二電流控制的執行優先於該第一電流控制的執行。該第二電流控制導致該開關式磁阻電動機暫時輸出其在用於啟動該車輛之該旋轉方向上且係高於能由正常電流控制輸出之最大扭矩的扭矩。
根據上文描述的該車輛控制裝置，因為該第二電流控制的執行優先於該第一電流控制的執行，該車輛的啟動效能能藉由增加啟動反應性而改善。
另外，在上述車輛控制裝置中，在該第一電流控制中，該電子控制電路可組態成：(i)停止該開關式磁阻電動機的激發，及(ii)導致該轉子藉由作用在該車輛上的重力在該反方向上旋轉。
根據上文描述的該車輛控制裝置，該轉子能在電力消耗受抑制的同時反轉。因此，能實現該車輛之啟動效能上及燃料消耗之降低上的改善。
另外，在上述車輛控制裝置中，在該第一電流控制中，該電子控制單元可組態成：在該轉子不在該反方向上旋轉的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機的該激發已停止一段指定期間之後，(i)導致該開關式磁阻電動機在該反方向上輸出扭矩，及(ii)導致該轉子在該反方向上旋轉。
根據上文描述的該車輛控制裝置，因為該轉子的反向旋轉係由電動機扭矩所推動，該車輛的啟動效能能藉由調整該轉子的旋轉位置而改善。
再者，在上述車輛控制裝置中，在該第一電流控制中，該電子控制單元可組態成：在該車輛未藉由能藉由該正常電流控制輸出的該最大扭矩啟動且該車輛的啟動方向係上坡方向的情形中，(i)導致該開關式磁阻電動機在該反方向上輸出扭矩，及(ii)導致該轉子在該反方向上旋轉。
根據上文描述的該車輛控制裝置，因為該轉子的反向旋轉係由該電動機扭矩所推動，能改善啟動反應性。
根據本發明的該車輛控制裝置在該車輛未啟動的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機輸出能藉由正常電流控制輸出的最大扭矩時，執行用於導致該轉子在該車輛啟動的旋轉方向之反方向上旋轉的第一電流控制，及在該轉子藉由該第一電流控制在該反方向上旋轉至能輸出用於致能該車輛的啟動之扭矩的旋轉位置之後，執行用於導致該轉子在該車輛啟動之該旋轉方向上旋轉的控制。根據本發明的該車輛控制裝置呈現該車輛的啟動效能能藉由改變該轉子的旋轉位置而改善的此種效果，並因此調整能藉由該開關式磁阻電動機輸出的該最大扭矩。
1、101‧‧‧車輛
2‧‧‧開關式磁阻電動機(SR電動機)
3‧‧‧位置偵測部
4‧‧‧電子控制單元(ECU)
5‧‧‧車輪
5FL‧‧‧左前輪
5FR‧‧‧右前輪
5RL‧‧‧左後輪
5RR‧‧‧右後輪
6‧‧‧旋轉軸
7、34‧‧‧差動齒輪組
8、35‧‧‧驅動軸
9‧‧‧車輛速度感測器
10‧‧‧坡度感測器
11‧‧‧踏板操作量感測器
12‧‧‧排檔位置感測器
20‧‧‧電池
21‧‧‧定子
22‧‧‧轉子
23‧‧‧圓柱形定子主體
24、27‧‧‧凸極
25‧‧‧線圈
26‧‧‧圓柱形轉子主體
30‧‧‧前輪驅動源
31‧‧‧引擎
32‧‧‧電動機發電機
33‧‧‧變速箱
100‧‧‧車輛控制裝置
F‧‧‧吸力
Fr‧‧‧分量
T1、T3‧‧‧幅度
T2‧‧‧值
ω1‧‧‧停止位置
ω2‧‧‧位置
本發明之範例實施例的特性、優點、及技術及產業重要性將參考隨附圖式於下文描述，其中相似數字指示相似元件，且其中： 圖1係根據第一實施例之車輛的示意組態圖；圖2係根據第一實施例的開關式磁阻電動機之主部分的橫剖面圖；圖3係根據第一實施例之車輛的方塊圖；圖4係根據第一實施例的控制之第一電流控制的解釋圖；圖5係在第一實施例的該車輛之上坡方向上啟動的視圖；圖6係根據第一實施例的控制之第二電流控制的解釋圖；圖7係根據第一實施例之操作的流程圖；圖8係根據第二實施例之操作的流程圖；圖9係根據第三實施例之操作的流程圖；且圖10係根據實施例的第二修改範例之車輛的示意組態圖。
在下文中，將參考該等圖式提供根據本發明的實施例之車輛控制裝置的詳細描述。應注意到本發明並未受限於此實施例。另外，將能由熟悉本技術的人士輕易地達成之組件或實質相同的組件包括為以下實施例中的組件。
第一實施例將參考圖1至圖7描述。此實施例有關於車輛控制裝置。圖1係根據本發明的第一實施例 之車輛的示意組態圖、圖2係根據第一實施例的開關式磁阻電動機之主部分的橫剖面圖、圖3係根據第一實施例之車輛的方塊圖、圖4係第一電流控制的解釋圖、圖5係在上坡方向上之啟動的視圖、圖6係第二電流控制的解釋圖、且圖7係根據第一實施例之操作的流程圖。
如圖1所示，車輛1包括車輛控制裝置100、車輪5、及電池20。車輛1具有四個車輪5(左前輪5FL、右前輪5FR、左後輪5RL、及右後輪5RR)。左及右後輪5RL、5RR係驅動輪。左及右前輪5FL、5FR係被驅動輪。此實施例的車輛控制裝置100包括開關式磁阻電動機(SR電動機)2及電子控制單元(ECU)4(下文稱為ECU 4)。車輛控制裝置100可更包括位置偵測部3。
SR電動機2載置為車輛1中的行駛驅動源。SR電動機2連接至電池20。SR電動機2具有如將供應自電池20的電力轉換為扭矩之電動機的功能，及如將傳輸扭矩轉換為電力並將該電力儲存在電池20中之發電機的功能。如圖2所示，SR電動機2包括定子21及轉子22。定子21非旋轉地固定至車輛本體。定子21具有圓柱形定子主體23。將各者係由磁體構成的複數個凸極24設置在定子主體23的內圓周表面上。凸極24從定子主體23朝向定子主體23之徑向內側凸出。凸極24沿著圓周方向以指定間隔，例如，以等距間隔，配置。線圈25捲繞著各凸極24。
轉子22具有圓柱形轉子主體26。將各者係由 磁體構成的複數個凸極27設置在轉子主體26的外圓周表面上。凸極27從轉子主體26朝向轉子主體26之徑向外側凸出。凸極27沿著圓周方向以指定間隔，例如，以等距間隔，配置。轉子22以定子21的中心軸與轉子22之中心軸重合的方式配置在定子21內側。轉子22係以能相對於定子21自由地旋轉的方式由承載支撐。
當電流流經定子21中之特定凸極24的線圈25時，由於藉由該電流在凸極24及凸極27之間產生的磁通量，吸力F在凸極24及轉子22的凸極27之間產生。在吸力F之圓周方向上的分量Fr變為用於旋轉轉子22的旋轉力。SR電動機2具有用於控制相關於各線圈25之通電時序及通電量的控制電路。控制電路回應於來自ECU 4的命令執行各線圈25的通電控制。受通電的線圈25根據轉子22的旋轉位置適當地切換，且轉子22因此旋轉地受驅動。另外，各線圈25的通電量根據SR電動機2之輸出扭矩的命令值調整。
返回圖1，轉子22的旋轉軸6連接至差動齒輪組7。差動齒輪組7經由左及右驅動軸8分別連接至後輪5RL、5RR。轉子22經由差動齒輪組7及驅動軸8機械地耦接至後輪5RL、5RR，並以與後輪5RL、5RR聯鎖的方式旋轉。轉子22的旋轉至少在差動齒輪組7中減速並傳輸至後輪5RL、5RR。位置偵測部3偵測轉子22的旋轉位置。此實施例的位置偵測部3係分解器並能以高準確度偵測轉子22的旋轉位置。
如圖3所示，ECU 4連接至位置偵測部3、車輛速度感測器9、坡度感測器10、踏板操作量感測器11、及排檔位置感測器12。車輛速度感測器9偵測車輛1的行駛速度。坡度感測器10偵測車輛前輪方向上的路面坡度。坡度感測器10係，例如，偵測車輛前後軸相關於水平方向之傾斜角的加速度感測器。踏板操作量感測器11偵測駕駛的踏板下壓量。排檔位置感測器12偵測駕駛相關於操作輸入構件，諸如，排檔桿，的排檔操作。例如，排檔位置感測器12藉由偵測排檔桿的排檔位置決定駕駛要求的排檔。例如，包括D檔的向前進駛檔、向前進駛(R)檔、空檔、駐車檔等包括在排檔中。將指示位置偵測感測器3、車輛速度感測器9、坡度感測器10、踏板操作量感測器11、排檔位置感測器12的信號輸出至ECU 4。
ECU 4係用於控制車輛1的控制部且係，例如，電子控制單元。ECU 4在駕駛之踏板操作的基礎上計算駕駛相關於車輛1的加速度要求量。此實施例的ECU 4將所請求的加速度計算為加速度要求量的一者。例如，所要求的加速度係從踏板操作及車輛速度計算。ECU 4從所要求的加速度相關於SR電動機2計算請求扭矩。應注意此實施例中之扭矩的值係轉換在驅動軸8上之扭矩的值。此實施例的車輛1具有作為唯一行駛驅動源的SR電動機2。因此，將相關於SR電動機2的請求扭矩決定成使得車輛1的加速度與SR電動機2之輸出扭矩的請求加速度匹 配。在以下描述中，對應於駕駛要求的加速度之相關於SR電動機2的請求扭矩也稱為「請求電動機扭矩」。
ECU 4在請求電動機扭矩的基礎上執行SR電動機2的電流控制。此實施例的ECU 4在請求電動機扭矩及藉由位置偵測部3偵測的轉子22之旋轉位置的基礎上決定各線圈25的通電量，並將已決定通電量下令給SR電動機2。SR電動機2的控制電路根據通電量的命令值控制各線圈25的通電量。例如，控制電路藉由脈衝寬度調變(PWM)控制控制從電池20供應至各線圈25的電流值。
在此實施例中，SR電動機2之轉子22的旋轉方向簡稱如下。向前行駛旋轉方向：朝向車輛前方驅動車輛1之電動機扭矩的方向。向後行駛旋轉方向：朝向車輛後方驅動車輛1之電動機扭矩的方向。亦即，轉子22在車輛1向前行駛(在朝向車輛前方之方向上行駛)時的旋轉方向係向前行駛旋轉方向。另一方面，轉子22在車輛1向後行駛(在朝向車輛後方之方向上行駛)時的旋轉方向係向後行駛旋轉方向。
另外，與車輛1的行駛方向無關，在車輛1的行駛方向上產生駕駛要求之驅動動力的扭矩方向稱為「正方向」，且與正方向相反的方向稱為「反方向」。例如，當駕駛要求向前行駛時，在向前行駛方向上產生驅動動力給車輛1的扭矩方向變為正方向，且在向後行駛方向上產生驅動動力給車輛1的扭矩方向變為反方向。同時，當駕駛要求向後行駛時，在向後行駛方向上產生驅動動力 給車輛1的扭矩方向變為正方向，且其相反方向變為反方向。因此，當駕駛在停止狀態中要求在向前行駛方向上啟動時，產生向前行駛驅動動力的扭矩方向係轉子22的正旋轉方向。
如圖2所示，在SR電動機2中，在定子21之凸極24及轉子22的凸極27之間的吸力F之圓周方向上的分量Fr變為轉子22的旋轉力。因此，該旋轉力的幅度根據在凸極24及凸極27間之圓周方向上的相對位置改變。換言之，甚至在線圈25的通電量相同時，所產生之扭矩的幅度根據轉子22的旋轉位置改變。
圖4顯示SR電動機2之正常最大扭矩Tmax0及轉子22的旋轉位置之的關係。在圖4中，水平軸指示轉子22的旋轉位置[°]，且垂直軸指示SR電動機2的輸出扭矩[Nm]。如圖4所示，正常最大扭矩Tmax0的幅度根據旋轉位置週期地改變。正常最大扭矩Tmax0係在SR電動機2的正常控制中之允許範圍內的最大扭矩。正常控制係相關於SR電動機2的電流控制，且係將於下文描述之第一電流控制及第二電流控制以外的控制。例如，正常控制係在正常在行駛期間使用之最大電流值的基礎上執行的電流控制，且係在將SR電動機2之耐久性及電池20的耐久性列入考量之最佳電流範圍內執行的控制。在正常控制中，供應至SR電動機2的允許最大電流值係預先決定的。在以下描述中，將正常控制中的允許最大電流值稱為「正常最大電流值Imax0」。正常最大扭矩Tmax0係在將 正常最大電流值Imax0供應至SR電動機2時由SR電動機2輸出的扭矩。
有啟動車輛1所需的扭矩變為高值的情形，諸如，如圖5所示，車輛在斜坡道路上的上坡方向上啟動的情形。如上文所述，正常最大扭矩Tmax0的幅度根據轉子22的旋轉位置而不同。因此，取決於轉子22在停止時的旋轉位置，有正常最大扭矩Tmax0的幅度變得小於啟動所需扭矩之幅度的可能性(在下文中，簡單地稱為「啟動請求扭矩」)。例如，在圖4所示轉子22停止在旋轉位置ω1的情形中(在下文中，稱為「停止位置ω1」)，在正常控制中允許SR電動機2輸出之最大扭矩的幅度係T1，且小於圖4所示之啟動請求扭矩的幅度。
此實施例的車輛控制裝置100能藉由將於下文描述之第一電流控制及第二電流控制增加由SR電動機2輸出的扭矩，且因此改善車輛1的啟動效能。
第一電流控制將參考圖4描述。第一電流控制係當在上坡方向上要求啟動車輛1時，用於導致轉子22的暫時反向旋轉的控制。換言之，第一電流控制係用於導致轉子22在與啟動車輛1的旋轉方向相反之方向上(反向旋轉方向)旋轉的電流控制。此實施例的第一電流控制包括藉由導致SR電動機2在反向旋轉方向上產生扭矩用於導致SR電動機2反向旋轉的反向扭矩輸出控制，及當SR電動機2未通電且因此SR電動機2不產生扭矩時，藉由作用在車輛1上的重力用於導致SR電動機2反 向旋轉的非通電控制。當車輛1向前行駛時，轉子22的旋轉位置回應於車輛1的向前行駛在向前行駛旋轉方向上改變(圖4中的右方)。在車輛1在向前行駛方向上啟動且正常最大扭矩Tmax0在停止位置ω1的幅度T1小於啟動請求扭矩之幅度的情形中，ECU 4藉由如箭號Y1所指示的第一電流控制導致轉子22在向後行駛方向上旋轉。正常最大扭矩Tmax0的幅度藉由在轉子22在旋轉方向上的改變而改變。當對應於轉子22的旋轉位置之正常最大扭矩Tmax0的幅度變為啟動請求扭矩或更大時，ECU 4在該旋轉位置終止第一電流控制並執行用於導致SR電動機2在向前行駛旋轉方向上產生扭矩的控制。
例如，假設轉子22的旋轉位置藉由第一電流控制變為位置ω2。在位置ω2，在SR電動機2的輸出扭矩之允許範圍內的最大值係大於啟動請求扭矩的值T2。以此方式，SR電動機2能藉由輸出高於行駛阻力扭矩，諸如，坡度，的扭矩而啟動車輛1。當車輛1啟動並開始行駛時，車輛1的驅動系統之各部分中的磨擦阻力值從啟動前的靜磨擦阻力值改變至動磨擦的阻力值。亦即，啟動後之磨擦阻力值的幅度(動磨擦阻力值)小於停止期間之磨擦阻力值的幅度(靜磨擦阻力值)。因此，有在啟動後SR電動機2之正常最大扭矩Tmax0在各旋轉位置的幅度在啟動後變為大於行駛阻力扭矩的高可能性，且因此車輛1能藉由SR電動機2繼續向前行駛。
其次，第二電流控制將參考圖6描述。第二 電流控制係用於導致SR電動機2暫時輸出高於允許範圍之扭矩的控制。換言之，第二電流控制係藉由暫時供應大於正常最大電流值Imax0的電流值至SR電動機2用於在旋轉方向上產生扭矩以啟動車輛1的控制。圖6除了顯示正常最大扭矩Tmax0外，也顯示第二最大扭矩Tmax2。在甚至在SR電動機2輸出正常最大扭矩Tmax0時車輛1仍不能啟動的情形中，ECU 4將最大電流值暫時改變至大於正常最大電流值Imax0的值。在以下描述中，將在第二電流控制中允許流經SR電動機2的最大電流值簡單地稱為第二最大電流值Imax2。第二最大扭矩Tmax2指示當通電第二最大電流值Imax2時能由SR電動機2輸出的最大扭矩。
例如，第二最大電流值Imax2係在電池20之狀態，諸如，電池20的溫度或電壓，及SR電動機2之狀態，諸如，線圈25的溫度，的基礎上計算的。第二最大電流值Imax2界定在即使暫時將第二最大電流值Imax2供應至SR電動機2也不影響SR電動機2之耐久性的此種範圍內為佳。在圖6中，對應於停止位置ω1之第二最大扭矩Tmax2的幅度T3大於啟動請求扭矩。亦即，以比正常允許值更大之電流值的電流供應至SR電動機2。因此，電動機扭矩增加，且因此能啟動車輛1。
將參考圖7描述藉由此實施例之車輛控制裝置100的控制。顯示於圖7中的控制流程係在ECU 4致動的情形中執行，例如，在行駛檔為駕駛所下令的情形中。 例如，此控制流程以指定間隔重複地執行。
在步驟S10，ECU 4在車輛速度感測器9等之偵測結果的基礎上決定車輛1是否停止。若由於在步驟S10的決定(步驟S10-是)，產生車輛1停止的正決定，處理前進至步驟S20。若產生負決定(步驟S10-否)，處理前進至步驟S40。
在步驟S20中，ECU 4取得啟動請求扭矩。此實施例的啟動請求扭矩係能啟動車輛1之SR電動機2的輸出扭矩(所需扭矩)。此實施例的車輛1藉由將SR電動機2使用為唯一驅動源而行駛。因此，啟動請求扭矩係在行駛方向上對抗行駛阻力，諸如，坡度阻力，啟動車輛1所需的電動機扭矩。例如，ECU 4在車輛1之車重、車輛1的乘客數、及道路表面坡度之偵測幅度的基礎上計算啟動請求扭矩。應注意到可將在道路表面坡度之基礎上預定的值使用為啟動請求扭矩。在步驟S20執行後，處理前進至步驟S30。
在步驟S30中，ECU 4決定車輛是否能由正常控制啟動。在所有下列條件均成立的情形中，ECU 4在步驟S30中產生負決定。(1)車輛1的行駛方向係上坡方向。(2)相關於SR電動機2的請求電動機扭矩係啟動請求扭矩或更高。(3)對應於轉子22的已偵測旋轉位置之正常最大扭矩Tmax0的幅度小於啟動請求扭矩的幅度。
將描述上述條件。在條件(1)不成立的情形 中，企圖在在平坦道路上啟動或在下坡方向上啟動車輛1。因此，車輛1能藉由正常控制啟動。在條件(2)不成立的情形中，對應於駕駛之加速度操作的請求電動機扭矩低於啟動請求扭矩。亦即，能說並未對SR電動機2請求啟動車輛1所需的扭矩幅度，且因此未在行駛方向上下令行駛啟動。在條件(2)成立的情形中，ECU 4開始藉由計時器量測停止時間。待量測的該停止時間係在SR電動機2之轉子22在從偵測到駕駛之啟動請求或加速請求的時間點停止之同時經過的經過時間。量測停止時間在將於下文描述的步驟S80中提及。
關於條件(3)，例如，在正常控制中允許之正常最大扭矩Tmax0的幅度係藉由參考至圖4中的圖而計算。藉由參考圖4中的圖，ECU 4估算在藉由位置偵測部3偵測之轉子22的目前旋轉位置之SR電動機2的正常最大扭矩Tmax0的幅度。在條件(3)不成立及在目前旋轉位置之正常最大扭矩Tmax0的幅度係啟動請求扭矩的幅度或更高的情形中，車輛1能藉由正常控制啟動。
在上述條件(1)至(3)之至少任一者不成立的情形中，ECU 4在步驟S30中產生正決定。若由於步驟S30中的決定(步驟S30-是)而產生正決定，處理前進至步驟S40。若產生負決定(步驟S30-否)，處理前進至步驟S50。
在步驟S40中，ECU 4執行正常控制。當偵測到駕駛的加速操作時，ECU 4下命SR電動機2輸出請 求電動機扭矩。當步驟S40執行時，此控制流程終止。
在步驟S50中，ECU 4決定是否能執行第二電流控制。在電池20的狀態及SR電動機2之狀態的基礎上，ECU 4決定超過允許範圍之電動機扭矩的幅度是否能從SR電動機2輸出。若在步驟S50中產生正決定(步驟S50-是)，處理前進至步驟S60。若產生負決定(步驟S50-否)，處理前進至步驟S80。
在步驟S60中，ECU 4決定車輛是否能由第二電流控制啟動。在SR電動機2的目前狀態及電池20之目前狀態的基礎上，ECU 4決定在第二電流控制中供應至SR電動機2的最大電流值(第二最大電流值Imax2)。在供應第二最大電流值Imax2的情形中，ECU 4估算藉由在轉子22之目前停止位置的SR電動機2輸出的第二最大扭矩Tmax2。若第二最大扭矩Tmax2的幅度係啟動請求扭矩的幅度或更大，產生正決定(步驟S60-是)，且處理前進至步驟S70。若產生負決定(步驟S60-否)，處理前進至步驟S80。
在步驟S70中，ECU 4執行第二電流控制。ECU 4決定在係第二最大扭矩Tmax2或更低的範圍內之相關於SR電動機2的請求扭矩。將相關於SR電動機2之請求扭矩的幅度界定在從啟動請求扭矩至請求電動機扭矩的範圍中為佳。然而，在轉子22開始在正旋轉方向上旋轉之前，相關於SR電動機2之請求扭矩的幅度可增加至大於請求電動機扭矩的幅度。當步驟S70執行時，此控 制流程終止。應注意到在步驟S70執行且車輛1因此啟動之後，在請求電動機扭矩對應於正常最大扭矩Tmax0之值或更低的情形中，ECU 4終止第二電流控制及開始正常控制。
在步驟S80中，ECU 4決定轉子22是否停止臨限時間或更長。若從偵測到駕駛請求啟動的時間點開始之轉子22的停止時間(持續停止時間)係預定臨限或更長，ECU 4在步驟S80產生正決定(步驟S80-是)，且處理前進至步驟S130。若在步驟S80中產生負決定(步驟S80-否)，處理前進至步驟S90。
在步驟S90中，ECU 4執行第一電流控制的非通電控制。ECU 4禁止電流供應至SR電動機2的線圈25並使SR電動機2的激發停止。其激發停止之SR電動機2不在任何旋轉方向上產生扭矩，且因此使其進入自由狀態。在車輛1在傾斜道路上的情形中，藉由重力在下坡方向上的力作用在車輛1上。在下坡方向上的此力經由車輪5從道路表面傳輸至SR電動機2。輸入至SR電動機2的轉子22之扭矩的方向係車輛1啟動之旋轉方向的反方向，換言之，駕駛請求之扭矩方向的反方向(反向旋轉方向)。轉子22藉由傳輸自道路表面之在反向旋轉方向上的扭矩在反向旋轉方向上旋轉。以此方式，轉子22的旋轉位置改變，且能藉由SR電動機2輸出之正常最大扭矩Tmax0的幅度根據旋轉位置上的改變而改變。在步驟S90執行後，處理前進至步驟S100。
在步驟S100中，ECU 4在位置偵測部3之偵測結果的基礎上決定轉子22是否停止。例如，ECU 4在每次執行步驟S100時從位置偵測部3得到轉子22的旋轉位置。若最後得到之轉子22的旋轉位置及此時得到之轉子22的旋轉位置之間的差的幅度係指定值或更小，ECU 4在步驟S100中產生正決定。若在步驟S100中決定停止轉子22(步驟S100-是)，處理前進至步驟S110。若產生負決定(步驟S100-否)，處理前進至步驟S120。
在步驟S110中，ECU 4繼續藉由計時器計數停止時間。在步驟S110執行後，處理移動至步驟S20。
在步驟S120中，ECU 4重設轉子22的停止時間。停止時間因為轉子22開始旋轉而設定為0。在步驟S120執行後，處理移動至步驟S20。
在步驟S130中，ECU 4執行第一電流控制的反扭矩輸出。與已執行非通電控制無關地(步驟S90)，在轉子22停止臨限時間或更長的情形中(步驟S80-是)，將其視為轉子22不僅藉由重力反向地旋轉的情況。就此情況而言，例如，能引起車輛1以車輪卡在道路表面上的凹坑中之狀態停止的情況。在步驟S130中，ECU 4導致SR電動機2在反向旋轉方向上產生扭矩，並從而導致轉子22在反向旋轉方向上旋轉。由SR電動機2產生之反扭矩的幅度小至車輛1的駕駛等不感到不適的此種程度為佳。當轉子22試圖在上坡道路上反向旋轉時，反向旋轉方向上藉由重力的扭矩已作用在轉子22上。因 此，即使由SR電動機2產生之反扭矩的幅度甚小，有高可能性能啟動轉子22的反向旋轉。例如，由SR電動機2產生之反向扭矩的幅度小於回應於重力作用在轉子22上之反向扭矩上的幅度為佳。另外，由SR電動機2產生之反向扭矩的幅度可設定成以指定比率相關於藉由重力的反向扭矩之幅度的幅度。作為一範例，指定比率可係數[%]。在步驟S130執行後，處理前進至步驟S20。
在步驟S30於第一電流控制(步驟S90、S130)啟動後執行的情形中，轉子22的旋轉位置再度在步驟S30中從位置偵測部3得到。ECU 4計算對應於新得到的旋轉位置之正常最大扭矩Tmax0的幅度。ECU 4決定上述條件(1)及(2)是否成立，且在正常最大扭矩Tmax0之最新幅度的基礎上決定上述條件(3)是否成立。若正常最大扭矩Tmax0的最新幅度係啟動請求扭矩的幅度或更大，條件(3)不成立，且因此在步驟S30產生正決定。結果，在已執行第一電流控制的情形中，第一電流控制在步驟S40中終止，並恢復正常控制。亦即，ECU 4終止用於導致轉子22反向旋轉的電流控制(第一電流控制)、開始相關於SR電動機2的正常電流控制、並因此藉由電動機扭矩啟動車輛1。
如到目前為止已然描述的，在試圖啟動車輛1但車輛1未啟動，甚至在SR電動機2輸出正常最大扭矩Tmax0(能由正常電流控制輸出的最大扭矩)的情形中(步驟S30-否)，此實施例之車輛控制裝置100的ECU 4 (控制部)執行用於導致轉子22在與啟動車輛1之旋轉方向的反方向上旋轉的第一電流控制(步驟S90、S130)。
若在第一電流控制的執行期間決定車輛能藉由正常控制啟動(步驟S30-是)，ECU 4在步驟S40中終止第一電流控制並開始正常控制。亦即，ECU 4終止用於導致轉子22反向旋轉的電流控制(第一電流控制)並控制SR電動機2使得車輛1在駕駛要求的啟動方向上產生驅動動力。亦即，在轉子22藉由第一電流控制在反方向上旋轉至能輸出用於致能車輛1的啟動之扭矩的旋轉位置之後，ECU 4執行用於導致轉子22在旋轉方向上旋轉(正旋轉方向)的電流控制(正常控制)以啟動車輛1。
正如描述的，此實施例的車輛控制裝置100能藉由第一電流控制藉由導致轉子22反向旋轉至能輸出啟動請求扭矩的旋轉位置而改善車輛1的啟動效能。
此處，「能輸出用於致能車輛1的啟動之扭矩的旋轉位置」為正常最大扭矩Tmax0變為啟動請求扭矩或更高的旋轉位置為佳。然而，可採用第二最大扭矩Tmax2變為啟動請求扭矩或更高的旋轉位置以取代此。亦即，第一電流控制可係用於導致藉由第二電流控制之轉子22反向旋轉至能啟動車輛1之旋轉位置的控制。
ECU 4將轉子22的目標旋轉位置決定成使得藉由第一電流控制的轉子22之旋轉位置的改變量為最小為佳。例如，在轉子22藉由第一電流控制反向地旋轉的 同時，車輛變得能藉由正常控制或第二電流控制啟動的情形中，第一電流控制在該時間點終止且車輛1啟動為佳。ECU 4可預先決定轉子22之反向旋轉量的目標值。例如，假設將藉由第二電流控制致能啟動所需之轉子22的反向旋轉量假設成小於藉由正常控制致能啟動所需之轉子22的反向旋轉量。在此情形中，第一電流控制使用作為轉子22之反向旋轉量的目標值之致能第二電流控制的開始之最小反向旋轉量執行為佳。
此實施例的ECU 4能執行用於導致SR電動機2暫時輸出其在啟動車輛1之旋轉方向(正旋轉方向)上且其高於能由正常電流控制輸出的最大扭矩之扭矩的第二電流控制。在車輛1未藉由SR電動機2的正常最大扭矩Tmax0(能藉由正常電流控制輸出的最大扭矩)啟動的情形中(步驟S30-否)，ECU 4使第二電流控制的執行優先於第一電流控制的執行。在此實施例中，控制流程組態為在能執行第二電流控制(步驟S50-是)且車輛能藉由第二電流控制啟動(步驟S60-是)的情形中首先執行第二電流控制。在不能執行第二電流控制的情形中，或在車輛1不能藉由第二電流控制啟動的情形中，執行第一電流控制。藉由使第二電流控制的執行優先於第一電流控制的執行，ECU 4增加啟動反應性並因此改善車輛1的啟動效能。
藉由停止第一電流控制中SR電動機2的激發(步驟S90)，此實施例的ECU 4導致轉子22藉由作用 在車輛1上的重力在反向旋轉方向上旋轉。在車輛1不能藉由電動機扭矩啟動的情況中，諸如，在上坡行駛期間，在反向旋轉方向上由重力導致的扭矩作用在轉子22上。在此情況中，轉子22能藉由停止SR電動機2的激發反向地旋轉。因此，在抑制SR電動機2的電力消耗的同時，轉子22能反向地旋轉。因此，能實現車輛1之啟動效能上及燃料消耗之降低上的改善。
在即使在第一電流控制中將SR電動機2的激發停止指定週期之後，轉子22不在反向旋轉方向上旋轉的情形中(步驟S80-是)，此實施例的ECU 4導致SR電動機2在反向旋轉方向上輸出扭矩(步驟S130)並導致轉子22在反向旋轉方向上旋轉。因為轉子22的反向旋轉係由電動機扭矩所推動，ECU 4藉由電動機扭矩調整轉子22的旋轉位置，且因此改善車輛1的啟動效能。
在車輛1未藉由SR電動機2之正常最大扭矩Tmax0(能由正常電流控制輸出的最大扭矩)啟動(步驟S30-否)且車輛1的啟動方向係上坡方向的情形中，此實施例的ECU 4可導致SR電動機2在反向旋轉方向上輸出扭矩，並因此導致轉子22在第一電流控制中的反向旋轉方向上旋轉。在步驟S50或步驟S60中產生負決定，且因此執行第一電流控制的情形中，ECU 4可執行反向扭矩輸出控制(步驟S130)而不執行扭矩降低控制(步驟S90)。當車輛在上坡方向上啟動時，在下坡方向上藉由重力的力作用在車輛1上。因此，認為駕駛甚至在SR電 動機2輸出反向扭矩時不太可能感到不適。ECU 4藉由反向扭矩輸出控制藉由導致轉子22反向旋轉而改善啟動反應性。
根據此實施例的車輛控制裝置100能增加車輛能於其上啟動之坡度的最大值並因此能改善車輛1的啟動效能。另外，藉由預先決定車輛是否能藉由正常控制啟動並因此執行第一電流控制或第二電流控制，根據此實施例的車輛控制裝置100能在電動機扭矩相關於啟動請求扭矩短少的情形中抑制導致SR電動機2持續輸出動力的激發浪費。以此方式，使啟動反應性上的改善、燃料消耗上的改善、對SR電動機2之溫度增加的保護等變得可能。
將參考圖8描述第二實施例。關於第二實施例，具有與上述第一實施例所描述的功能相似之功能的組件以相同參考數字指示，且將不提供重複描述。圖8係根據第二實施例之操作的流程圖。第二實施例中與上述第一實施例的不同點係不僅選擇用於預測車輛1是否能啟動及執行該啟動的控制(正常控制、第一電流控制、第二電流控制)，也再度選擇用於決定轉子22是否已由於執行各控制及執行啟動而實際旋轉的控制。
例如，當車輛在啟動期間跨於高低差上時，可能需要比對應於道路表面坡度之啟動請求扭矩更高的扭矩以啟動車輛1。在此種情形中，甚至在道路表面坡度的基礎上決定該車輛能藉由正常控制啟動並開始正常控制時，有行駛阻力事實上對啟動SR電動機2之旋轉太高的 情形。在此實施例中，由於正常控制及第二電流控制的執行，決定轉子22是否已實際地旋轉。在轉子22未藉由正常控制旋轉的情形中，執行藉由第二電流控制的扭矩增加或藉由第一電流控制的轉子22反向旋轉。另外，在轉子22未藉由第二電流控制旋轉的情形中，執行藉由第一電流控制的轉子22的反向旋轉。因此，根據此實施例的啟動狀態，在行駛阻力甚高的情況中，諸如，車輛在啟動期間跨於高低差上的情形中，能選擇合適控制，且因此能改善車輛1的啟動效能。
將參考圖8描述第二實施例的控制。顯示於圖8中的控制流程與第一實施例之控制(圖7)的不同點在於加入步驟S45、步驟S75、及步驟S150至步驟S230。
在圖8的流程圖中，步驟S10至步驟S40與上述第一實施例的步驟S10至步驟S40相同。若在步驟S30中產生負決定，執行與圖7所示之上述第一實施例的流程圖中之步驟S50至步驟S130的處理相同的處理。在第二實施例中，在步驟S40執行後，處理前進至步驟S45。在步驟S45中，ECU 4在位置偵測部3之偵測結果的基礎上決定轉子22是否正在旋轉。若在步驟S45中產生正決定(步驟S45-是)，處理終止。若產生負決定(步驟S45-否)，處理前進至步驟S150。
圖8中的步驟S150與上述第一實施例中的步驟S50相同。在步驟S160中，ECU 4決定車輛是否能由 第二電流控制啟動。在步驟S160中，ECU 4決定目前請求的電動機扭矩是否能由第二電流控制輸出。在對應於踏板操作量之請求電動機扭矩的幅度超過第二最大扭矩Tmax2之幅度的情形中，認為車輛1不能藉由第二電流控制啟動。在請求電動機扭矩之幅度係第二最大扭矩Tmax2之幅度或更小的情形中，ECU 4在步驟S160中產生正決定(步驟S160-是)，且處理前進至步驟S170。在請求電動機扭矩的幅度超過第二最大扭矩Tmax2之幅度的情形中，在步驟S160中產生負決定(步驟S160-否)，且處理前進至步驟S180。
在圖8中的步驟S170中，ECU 4執行第二電流控制。相關於步驟S170中之第二電流控制中的SR電動機2之請求扭矩的幅度與對應於駕駛的加速操作之請求電動機扭矩的幅度相同為佳。在第二實施例中，在步驟S170執行後，處理前進至步驟S175。在步驟S175中，ECU 4在位置偵測部3之偵測結果的基礎上決定轉子22是否正在旋轉。若在步驟S175中產生正決定(步驟S175-是)，此控制流程終止。若產生負決定(步驟S175-否)，處理前進至步驟S180。在圖8中，步驟S180至步驟S230與上述第一實施例的步驟S80至步驟S130相同。亦即，若產生轉子22停止臨限時間或更長的正決定(步驟S180-是)，執行反向扭矩輸出控制(步驟S230)。若在步驟S180中產生負決定(步驟S180-否)，在步驟S190中執行非通電控制。若產生轉子22停止的正決定 (步驟S200-是)，處理前進至步驟S210，並繼續停止時間的計數。若在步驟S200產生負決定(步驟S200-否)，處理前進至步驟S220，並重設停止時間。
將參考圖9描述第三實施例。關於第三實施例，具有與上述第一實施例及第二實施例所描述的功能相似之功能的組件以相同參考數字指示，且將不提供重複描述。圖9係根據第三實施例之操作的流程圖。若決定車輛不能藉由正常控制啟動(步驟S30-否)，第三實施例的ECU 4執行第一電流控制而不執行第二電流控制。另外，在車輛1在上坡方向上啟動的情形中，ECU 4在步驟S130中執行反向扭矩輸出控制而不執行圖7所示之第一實施例的流程圖中之步驟S80的扭矩降低控制。
如圖9所示，在此實施例的流程圖中，未提供根據第二電流控制的步驟(例如，圖7中的步驟S50至步驟S70)。在圖9的流程圖中，步驟S10至步驟S40與上述第一實施例的步驟S10至步驟S40相同。若在步驟S30中產生負決定，處理前進至步驟S55，並藉由ECU 4決定車輛是否在上坡方向上啟動。若ECU 4在坡度感測器10之偵測結果的基礎上產生車輛1係在上坡方向上啟動的正決定(步驟S55-是)，處理前進至步驟S130。若產生負決定(步驟S55-否)，處理前進至步驟S80。應注意到在試圖在上坡方向上啟動車輛1及道路表面坡度的幅度係指定值或更大的情形中，ECU 4可在步驟S55中產生正決定。在圖9的流程圖中，步驟S80至步驟S130與上述 第一實施例的步驟S80至步驟S130相同。
如到目前為止已然描述的，在車輛1未藉由正常最大扭矩Tmax0(能由正常電流控制輸出的最大扭矩)啟動且車輛1的啟動方向係上坡方向的情形中(步驟S55-是)，此實施例的ECU 4導致SR電動機2在反向旋轉方向上輸出扭矩並導致轉子22在第一電流控制中的反向旋轉方向上旋轉(步驟S130)。因此，能改善從駕駛產生啟動要求的時間點至車輛1實際啟動之時間點的回應性。
將描述上述實施例的第一修改範例。在上述第一實施例至第三實施例中，第一電流控制及第二電流控制之二種控制的優先次序並未受限於例示次序。例如，第一電流控制的執行可優先於第二電流控制的執行，或在第一電流控制中反向扭矩輸出控制的執行可優先於扭矩降低控制的執行。
其次，將描述上述實施例的第二修改範例。在上述第一實施例至第三實施例中，作為申請標的的車輛並未受限例示車輛。圖10係根據各實施例的第二修改範例之車輛的示意組態圖。根據第二修改範例的車輛101與上述各實施例中之車輛1的不同點在於提供前輪驅動源30。前輪驅動源30具有引擎31及電動機發電機32。例如，引擎31及電動機發電機32可串聯連接，或可用動力能經由不同機制，諸如，行星齒輪單元，分割的此種方式連接。前輪驅動源30的輸出軸經由變速箱33連接至差動 齒輪組34。差動齒輪組34經由左及右驅動軸35分別連接至前輪5FL、5FR。變速箱33控制從前輪驅動源30至前輪5FL、5FR的速度改變率。引擎31、電動機發電機32、及變速箱33係由ECU 4控制。
ECU 4在計算自踏板操作量等之請求驅動動力的基礎上決定前輪驅動源30的輸出扭矩及SR電動機2的輸出扭矩。因此，在此修改範例中，藉由SR電動機2產生之扭矩變為用於產生請求驅動動力之扭矩的請求電動機扭矩。
在此修改範例的車輛101中，例如，ECU 4決定車輛是否能藉由如下文描述的正常控制啟動。描述將使用作為範例之上述第一實施例(見圖7)提供。在步驟S30中，與上述第一實施例相似，ECU 4計算啟動請求扭矩。ECU 4計算對應於允許範圍內之前輪驅動源30的最大扭矩Tmax30之SR電動機2的正常最大扭矩Tmax0及轉子22的經偵測旋轉位置。此處，最大扭矩Tmax30對應於轉換為驅動軸35上之扭矩的值。在上述第一實施例的步驟S30中，ECU 4使用下列條件(4)取代條件(3)。(4)在前輪驅動源30輸出最大扭矩Tmax30及SR電動機2輸出正常最大扭矩Tmax0的情形中，總車輪扭矩的幅度小於啟動請求扭矩的幅度。在所有下列條件(1)、(2)、及(4)均成立的情形中，ECU 4在步驟S30中產生負決定。
在步驟S60中，在SR電動機2輸出第二最大 扭矩Tmax2且因此總車輪扭矩變為啟動請求扭矩或更高時，ECU 4能決定車輛能藉由第二電流控制啟動(步驟S60-是)。
如到目前為止已然描述的，在載置除了SR電動機2以外之驅動源的車輛101中，在即使各驅動源輸出允許範圍內的最大扭矩，車輛1仍不能啟動的情形中，執行第一電流控制及第二電流控制。
能適當地組合及實作在各上述實施例及各上述修改範例中揭示的內容。

Claims (5)

  1. 一種車輛控制裝置，其特徵為包含：開關式磁阻電動機(2)，具有轉子(22)及定子(21)，並載置為車輛(1、101)中的行駛驅動源；電子控制單元(4)，組態成執行該開關式磁阻電動機(2)的電流控制，該電子控制單元(4)組態以：(i)在該車輛(1、101)未啟動的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機(2)輸出能藉由該正常電流控制輸出的最大扭矩時，執行第一電流控制，該第一電流控制導致該轉子(22)在該車輛(1、101)啟動之旋轉方向的反方向上旋轉；及(ii)在該轉子(22)藉由該第一電流控制在該反方向上旋轉至能輸出用於致能該車輛(1、101)的啟動之扭矩的旋轉位置之後，執行用於導致該轉子(22)在該車輛(1、101)啟動之該旋轉方向上旋轉的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項的車輛控制裝置，其中該電子控制單元(4)組態成在該車輛(1、101)未藉由能由該正常電流控制輸出之該最大扭矩啟動的情形中，使第二電流控制的執行優先於該第一電流控制的執行，該第二電流控制導致該開關式磁阻電動機(2)暫時輸出在用於啟動該車輛之該旋轉方向上的扭矩，其係比能 藉由該正常電流控制輸出之該最大扭矩更高的該扭矩。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的車輛控制裝置，其中在該第一電流控制中，該電子控制單元(4)組態以：(i)停止該開關式磁阻電動機(2)的激發，及(ii)導致該轉子(22)藉由作用在該車輛(1、101)上的重力在該反方向上旋轉。
  4. 如申請專利範圍第3項的車輛控制裝置，其中在該第一電流控制中，該電子控制單元(4)組態以：在該轉子(22)不在該反方向上旋轉的情形中，甚至在該開關式磁阻電動機(2)的該激發已停止一段指定期間之後，(i)導致該開關式磁阻電動機(2)在該反方向上輸出扭矩，及(ii)導致該轉子(22)在該反方向上旋轉。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的車輛控制裝置，其中在該第一電流控制中，該電子控制單元(4)組態以：在該車輛(1、101)未藉由能藉由該正常電流控制輸出的該最大扭矩啟動且該車輛(1、101)的啟動方向係上坡方向的情形中 (i)導致該開關式磁阻電動機(2)在該反方向上輸出扭矩，及(ii)導致該轉子(22)在該反方向上旋轉。
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