專利名稱：混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)原動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力車的一個(gè)例子在日本專利公報(bào)No.2002-225578中公開(kāi)。所公開(kāi)的該混合動(dòng)力車具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)和一個(gè)輸出元件通過(guò)一個(gè)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)連接在一起，另外該輸出元件與第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)通過(guò)一個(gè)變速器而連接在一起。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就被分配到輸出元件上，然后通過(guò)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)傳到第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)上。通過(guò)控制第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)而將該扭矩加到輸出元件之上或從輸出元件中減去。另外，通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制為與最佳燃油經(jīng)濟(jì)曲線一致，可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性。
根據(jù)日本專利公報(bào)No.2002-225578所公開(kāi)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元，一個(gè)可以在高速檔和低速檔之間切換的變速器被布置在主要作用為進(jìn)行扭矩輔助的第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)和輸出軸之間。因此，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出扭矩根據(jù)變速器的速比而被傳遞到輸出軸上。另一方面，該變速器通過(guò)作用或松開(kāi)一個(gè)接合裝置而進(jìn)行速度變換的操作。因此，在速度變換操作的瞬間不會(huì)傳遞扭矩。
這樣，在車輛通過(guò)慣性而行駛時(shí)，當(dāng)變速器進(jìn)行減檔操作，連接到變速器輸入軸上的第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出扭矩就被降低，以防止第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)的速度陡然升高。然后，在速度變換結(jié)束時(shí)，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出扭矩就會(huì)被升高，恢復(fù)為爬行扭矩(creep torque)。在這種情況下，該扭矩在速度變換結(jié)束時(shí)作用在輸出軸上，結(jié)果使輸出軸扭轉(zhuǎn)。若在速度變換過(guò)程被降低的爬行扭矩恢復(fù)的同時(shí)該扭轉(zhuǎn)扭矩提高車輛的驅(qū)動(dòng)力，這種驅(qū)動(dòng)力就會(huì)臨時(shí)變得過(guò)大。因此，由于速度變換而引起的沖擊就會(huì)變得很明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)協(xié)調(diào)滑行的換檔控制和爬行扭矩控制而防止在速度變換操作結(jié)束時(shí)產(chǎn)生沖擊。
根據(jù)本發(fā)明，在電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)變速器與輸出軸相連的混合動(dòng)力車上，在減檔結(jié)束時(shí)，由減檔所引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而增大扭矩的時(shí)刻與爬行扭矩恢復(fù)的時(shí)刻相一致。更特別地，根據(jù)本發(fā)明，為混合動(dòng)力車提供一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個(gè)行駛狀態(tài)判定裝置，用于判斷在車輛滑行時(shí)是否正在進(jìn)行提高速比的減檔操作；一個(gè)爬行扭矩降低裝置，用于在行駛狀態(tài)判定裝置判定出減檔正在進(jìn)行的時(shí)候，降低由電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的爬行扭矩；一個(gè)速度變換結(jié)束判定裝置，用于判斷減檔結(jié)束；以及一個(gè)爬行恢復(fù)裝置，在由于減檔引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)增大扭矩的時(shí)刻更延遲的時(shí)刻，在減檔結(jié)束后，將爬行扭矩提高到原先的水平。當(dāng)減檔操作結(jié)束后經(jīng)過(guò)一段預(yù)設(shè)的時(shí)間，可以立即恢復(fù)被降低的爬行扭矩。
上述的預(yù)設(shè)時(shí)間可以根據(jù)通過(guò)輸出軸從變速器中輸出扭矩的傳動(dòng)系中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的時(shí)間確定。另外，該預(yù)設(shè)時(shí)間也可以根據(jù)傳動(dòng)系中扭矩波動(dòng)的收斂時(shí)間確定。
此外，在電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的爬行扭矩被升高恢復(fù)時(shí)，可以令其產(chǎn)生波動(dòng)，以抑制在速度變換結(jié)束時(shí)輸出軸上出現(xiàn)的扭矩波動(dòng)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，速度變換操作結(jié)束的時(shí)刻或者扭矩由于減檔產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而被提高的時(shí)刻，不同于爬行扭矩被提高的時(shí)刻?；蛘哒f(shuō)，在速度變換結(jié)束造成的，由于包含輸出軸的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)而被提高驅(qū)動(dòng)力的時(shí)刻，不同于由于爬行扭矩的恢復(fù)驅(qū)動(dòng)力提高的時(shí)刻。因此，輸出軸扭矩的波動(dòng)得以抑制，從而可以防止或抑制速度變換操作所引起的沖擊。
此外，根據(jù)本發(fā)明，爬行扭矩是根據(jù)在速度變換結(jié)束時(shí)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)所引起傳動(dòng)系的周期扭矩波動(dòng)的收斂而被提高的。因此，在提高爬行扭矩的同時(shí)的該扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不會(huì)提高扭矩。這樣，輸出軸扭矩的波動(dòng)范圍就變得較窄，從而可以防止或抑制速度變換操作所引起的沖擊。
此外，根據(jù)本發(fā)明，爬行扭矩是在輸出軸扭矩的周期波動(dòng)收斂后才開(kāi)始增大的。特別地，在速度變換結(jié)束扭矩升高時(shí)扭矩周期性地波動(dòng)，而在該扭矩的波動(dòng)幾乎收斂時(shí)爬行扭矩才增大。因此，輸出軸扭矩和爬行扭矩并不同時(shí)增大。這樣，輸出軸扭矩的波動(dòng)范圍就變得較窄，從而可以防止或抑制速度變換操作所引起的沖擊。
此外，根據(jù)本發(fā)明，增大爬行扭矩的的相位比，速度變換結(jié)束造成的，輸出軸扭矩的周期性波動(dòng)延遲。因此，爬行扭矩的變化可以抑制由速度變換操作而引起的扭矩的周期性波動(dòng)。這樣，輸出軸扭矩的波動(dòng)范圍就變得較窄，從而可以防止或抑制速度變換操作所引起的沖擊。
本發(fā)明上述的和進(jìn)一步的目的和新穎特點(diǎn)將會(huì)在下文結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中顯得更加清楚。但是，應(yīng)當(dāng)清楚地理解的是，這些圖僅僅作為描述之用，并不對(duì)本發(fā)明作出任何限制。


圖1是用于解釋本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一個(gè)控制例子的流程圖。
圖2是用于解釋本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一個(gè)控制例子的流程圖。
圖3是用于解釋?xiě)?yīng)用了本發(fā)明的一輛混合動(dòng)力車上的驅(qū)動(dòng)單元的示意圖。
圖4是用于解釋更特別地應(yīng)用了本發(fā)明的一輛混合動(dòng)力車上的驅(qū)動(dòng)單元的方框簡(jiǎn)圖。
圖5(A)是該驅(qū)動(dòng)單元中的單齒輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)的圖解，而圖5(B)是拉維列奧克斯(Ravignaux)式行星齒輪機(jī)構(gòu)的圖解。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合特定例子而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。首先對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，主原動(dòng)機(jī)(即，第一原動(dòng)機(jī))的扭矩通過(guò)一個(gè)輸出元件2和一個(gè)差速器3而被傳遞到驅(qū)動(dòng)輪4上。另一方面，提供有一個(gè)輔助原動(dòng)機(jī)(即，第二原動(dòng)機(jī))5，該原動(dòng)機(jī)可以進(jìn)行為驅(qū)動(dòng)而輸出驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力控制和再生能量的再生控制。該輔助原動(dòng)機(jī)5通過(guò)一個(gè)變速器6而與輸出元件2連接。因此，在該輔助原動(dòng)機(jī)5和輸出元件2之間，傳遞扭矩的能力根據(jù)變速器6所設(shè)定的速度變換比率增大/減小。
變速器6被構(gòu)造成可以將速度變換比率設(shè)定為1或更高。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在輔助原動(dòng)機(jī)5輸出扭矩的動(dòng)力行駛時(shí)，該扭矩在被傳遞到輸出元件2時(shí)可以被提高，因此該輔助原動(dòng)機(jī)5可以被構(gòu)造成具有更小的容量和體積。但是，優(yōu)選地令該輔助原動(dòng)機(jī)高效率地工作；因此，例如當(dāng)輸出元件2的速度相應(yīng)車速而增大時(shí)，通過(guò)降低速度變換比率而降低輔助原動(dòng)機(jī)5的速度。另一方面，在輸出元件2的速度下降時(shí)，可以提高速度變換比率。
現(xiàn)在更加具體地描述上述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元。如圖4所示，主原動(dòng)機(jī)1主要包含一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(也就是“發(fā)動(dòng)機(jī)”)10；一個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)(也可以暫時(shí)稱作為“第一原動(dòng)機(jī)”或“MG1”)11；以及一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)，用于合成或分配發(fā)動(dòng)機(jī)10和第一原動(dòng)機(jī)11之間的扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)10是一種常見(jiàn)的動(dòng)力單元，如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，用于通過(guò)燃燒燃油而輸出動(dòng)力。在發(fā)動(dòng)機(jī)10中，如節(jié)氣門開(kāi)度(或空氣進(jìn)氣量)、燃油供應(yīng)量或點(diǎn)火定時(shí)之類的運(yùn)行條件可以被電子地控制。例如，這種控制是由一個(gè)主要包含一個(gè)微計(jì)算機(jī)的電子控制單元(E-ECU)13所進(jìn)行的。
另一方面，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11被示例化為一個(gè)永磁式同步電機(jī)，可以作用為一個(gè)電動(dòng)機(jī)或一個(gè)發(fā)電機(jī)。第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11通過(guò)一個(gè)逆變器14而與一個(gè)蓄電裝置15，如蓄電池相連。第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的輸出扭矩或再生扭矩可以通過(guò)控制該變換器(inverter)14而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。為了進(jìn)行這種控制，提供有一個(gè)主要包含一個(gè)微計(jì)算機(jī)的電子控制單元(MG1-ECU)16。另外，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的電子(沒(méi)有顯示)被固定住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，行星齒輪機(jī)構(gòu)12是一種常見(jiàn)的齒輪機(jī)構(gòu)，用于設(shè)置一個(gè)差速動(dòng)作。該行星齒輪機(jī)構(gòu)12包含三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件，如一個(gè)太陽(yáng)輪17或一個(gè)外齒輪；一個(gè)與太陽(yáng)輪17同心的齒圈18或一個(gè)內(nèi)齒輪；以及一個(gè)保持架19，用于以一種可旋轉(zhuǎn)的方式支撐住與太陽(yáng)輪17和齒圈18嚙合的小齒輪。發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出軸通過(guò)一個(gè)減震器20而與第一轉(zhuǎn)動(dòng)元件的保持架19相連。也就是說(shuō)，該保持架19作用為一個(gè)輸入元件。
另一方面，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子(沒(méi)有顯示)被連接到作為第二轉(zhuǎn)動(dòng)元件的太陽(yáng)輪17上。這樣，該太陽(yáng)輪17就作用為一個(gè)所謂的“反應(yīng)元件”，而齒圈18或第三轉(zhuǎn)動(dòng)元件作用為輸出元件。該齒圈18被連接到輸出元件(即，輸出軸)2上。
另一方面，在如圖4所示的例子中，變速器6被構(gòu)造成一組Ravignaux式行星齒輪機(jī)構(gòu)。該行星齒輪機(jī)構(gòu)具有外齒輪21，即，第一太陽(yáng)輪(S1)，和第二太陽(yáng)輪(S2)。第一太陽(yáng)輪21與第一小齒輪23嚙合，該第一小齒輪23與第二小齒輪24嚙合，而該第二小齒輪24與一個(gè)齒圈(R)25嚙合，該齒圈25與太陽(yáng)輪21和22同心地布置。在這里，獨(dú)立齒輪23和24由保持架(C)26所支撐，并可以它們各自的軸旋轉(zhuǎn)，以及在保持架26周圍旋轉(zhuǎn)。此外，第二太陽(yáng)輪22與第二小齒輪24嚙合。因此，第一太陽(yáng)輪21和齒圈25連同獨(dú)立齒輪23和24一起共同形成了一個(gè)雙齒輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，而第二太陽(yáng)輪22和齒圈25連同第二齒輪24一起共同形成了一個(gè)單齒輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)。
另外還提供有可選擇性地固定第一太陽(yáng)輪21的第一制動(dòng)器B1，以及可選擇性地固定齒圈25的第二制動(dòng)器B2。這些制動(dòng)器B1和B2是所謂的“摩擦接合裝置”，用于通過(guò)摩擦力而建立起接合力，另外也可以采用一種多盤式接合裝置或帶式接合裝置。制動(dòng)器B1和B2的扭矩能力根據(jù)由油壓所建立起的接合力而連續(xù)變化。此外，上述的輔助原動(dòng)機(jī)5與第二太陽(yáng)輪22連接，而保持架26與輸出軸2連接。此外，用于固定輸出軸2而令車輛保持為停車狀態(tài)的一個(gè)駐車齒輪37被安裝在輸出軸2上。另外，提供有一個(gè)駐車鎖止爪38，用于在未示出的換檔裝置選擇到一個(gè)停車位置時(shí)，通過(guò)接合方式而阻止駐車齒輪37的轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此，在上述的變速器6中，第二太陽(yáng)輪22為所謂的“輸入元件”，而保持架26為輸出元件。變速器6被構(gòu)造這樣，通過(guò)應(yīng)用第一制動(dòng)器B1時(shí)，變速器6被設(shè)置在高檔位上，其中速度變換比率高于1，代替第一制動(dòng)器應(yīng)用第二制動(dòng)器B2，變速器6被設(shè)置在低檔位上，其中速度變換比率高于高檔位上的速度變換比率。在那些獨(dú)立檔位之間的速度變換操作是根據(jù)行駛狀態(tài)如車速或驅(qū)動(dòng)要求(或加速器開(kāi)度)而進(jìn)行的。更特別地，這種速度變換操作由map圖(速度變換圖)上預(yù)定的檔位范圍以及通過(guò)根據(jù)所檢測(cè)到的行駛狀態(tài)而設(shè)定一種檔位范圍所控制。為了那些控制，提供有一個(gè)主要包含一個(gè)微計(jì)算機(jī)的電子控制單元(T-ECU)27。
在此，在如圖4所示的例子中，采用了一個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)(也可以暫時(shí)稱作為“第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)”或“MG2”)作為輔助原動(dòng)機(jī)5，并具有輸出扭矩的動(dòng)力模式功能和再生能量的再生模式功能。該第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5被示例化為一種永磁式同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子(沒(méi)有顯示)被連接到第二太陽(yáng)輪22上。另外，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5通過(guò)一個(gè)變換器28而與一個(gè)電池29相連。此外，提供有一個(gè)主要包含一個(gè)微計(jì)算機(jī)的電子控制單元(MG2-ECU)30。該電子控制單元(MG2-ECU)30通過(guò)控制變換器28而控制獨(dú)立模式如動(dòng)力模式和再生模式下的扭矩。在此，電池29和電子控制單元30還可以與上述的第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的變換器14和電池(蓄電裝置)15結(jié)合成整體。此外，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的一個(gè)定子(沒(méi)有顯示)被固定，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
作為上述的扭矩合成/分配機(jī)構(gòu)的單齒輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)12的一個(gè)圖解如圖5(A)所示。當(dāng)相對(duì)于輸入到保持架(C)19的發(fā)動(dòng)機(jī)10的扭矩，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的反作用扭矩被輸入到太陽(yáng)輪(S)17時(shí)，根據(jù)行星齒輪機(jī)構(gòu)12的速度變換比率而增大或減小的扭矩出現(xiàn)在作用為輸出元件的齒圈(R)18上。在這種情況下，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子被該扭矩所轉(zhuǎn)動(dòng)，而第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11作用為一個(gè)發(fā)電機(jī)。另一方面，當(dāng)齒圈18的速度(或輸出速度)為恒定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度可以通過(guò)增大/減小第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11的速度而連續(xù)變化(或者沒(méi)有任何步進(jìn))。特別地，將發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度設(shè)定為對(duì)應(yīng)最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)值的這種控制可以通過(guò)控制第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11而實(shí)現(xiàn)。
如圖5(A)的虛線所示，在車輛行駛過(guò)程，若發(fā)動(dòng)機(jī)10停止工作，第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11反方向地旋轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下，若令第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11工作為電動(dòng)機(jī)，扭矩在正方向上被輸出，該扭矩就會(huì)使與保持架19連接的發(fā)動(dòng)機(jī)10在正方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)10就可以被第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11所起動(dòng)(即，motored or cranked)。在這種情況下，該扭矩在令輸出軸2停止轉(zhuǎn)動(dòng)的方向上對(duì)輸出軸2作用。因此，可以通過(guò)控制從第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5輸出的扭矩而保持用于使車輛行駛的驅(qū)動(dòng)扭矩，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以平穩(wěn)地啟動(dòng)。在此，這種混合動(dòng)力形式被稱作為“機(jī)械分配形式”或“分開(kāi)(split)形式”。
另一方面，構(gòu)成變速器6的Ravignaux式行星齒輪機(jī)構(gòu)的一個(gè)圖解如圖5(B)所示。當(dāng)齒圈25被第二制動(dòng)器B2所固定時(shí)，一個(gè)低速檔L就會(huì)被設(shè)定，因此從第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5輸出的扭矩就會(huì)根據(jù)速比而被放大，并作用到輸出軸2上。另一方面，當(dāng)?shù)谝惶?yáng)輪21被第一制動(dòng)器B1所固定時(shí)，一個(gè)具有比低速檔L更低速比的高速檔H就被設(shè)定。該高速檔的速比也高于1，因此從第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5輸出的扭矩就會(huì)根據(jù)速比而被放大，并作用到輸出軸2上。
在此，在單個(gè)檔位L和H被穩(wěn)定地設(shè)定的狀態(tài)下，根據(jù)速比而被增大的第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的輸出扭矩被作用在輸出軸2上。但是，在速度變換操作的過(guò)渡狀態(tài)，該扭矩受到單個(gè)制動(dòng)器B1和B2的扭矩容量的影響，同時(shí)也受到速度變換帶來(lái)的慣性扭矩的影響。另外，被作用在輸出軸2上的該扭矩在第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)時(shí)為正，在第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5被驅(qū)動(dòng)時(shí)為負(fù)。
上述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元包含兩個(gè)原動(dòng)機(jī)，即，主原動(dòng)機(jī)1和輔助原動(dòng)機(jī)5。因此，通過(guò)良好地利用這些原動(dòng)機(jī)，可以使車輛行駛在一個(gè)低油耗和低排放的工況下。即使在驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度被第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)11控制在最佳燃油消耗的水平上。此外，當(dāng)車輛滑行時(shí)，車輛的慣性能量被再生為電能。在令第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5工作進(jìn)行扭矩輔助的情況下，在車速較低時(shí)，通過(guò)將變速器6設(shè)定在低速檔L上而令作用在輸出軸2上的扭矩增大。另一方面，當(dāng)車速提高，通過(guò)將變速器6設(shè)定在高速檔H上，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的速度就會(huì)相對(duì)降低，以減小能量損失。因此，這種扭矩的輔助就可以高效地進(jìn)行。
上述的混合動(dòng)力車可以由發(fā)動(dòng)機(jī)10行駛，和由發(fā)動(dòng)機(jī)10和第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5行駛，以及可以僅由第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5行駛。這些行駛運(yùn)行模式是根據(jù)由加速器開(kāi)度、車速等條件所代表的驅(qū)動(dòng)要求而被確定和選中的。例如，當(dāng)電池充電充分且驅(qū)動(dòng)要求相對(duì)較小時(shí)，或由手動(dòng)選擇了一個(gè)安靜啟動(dòng)的情況下，使用第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的行駛模式，即類似于電動(dòng)車的行駛模式(可以暫時(shí)稱之為“EV行駛”)就會(huì)被選中，而發(fā)動(dòng)機(jī)10停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)要求提高，如，當(dāng)加速器踏板被深深地踩下，或者當(dāng)電池的剩余電量較低，或者當(dāng)行駛模式被手動(dòng)地從安靜啟動(dòng)變換到正常行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)10就會(huì)被啟動(dòng)，而行駛模式就會(huì)被切換到使用發(fā)動(dòng)機(jī)10的行駛模式(可以暫時(shí)稱之為“E/G行駛”)。
當(dāng)車輛由慣性驅(qū)動(dòng)行駛(即，當(dāng)車輛滑行)，由于行駛阻力而使車速降低時(shí)，在變速器6中就會(huì)進(jìn)行一個(gè)向低速切換的速度變換。當(dāng)這種“滑行減檔”進(jìn)行時(shí)，由第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的爬行扭矩就會(huì)先被降低，然后再恢復(fù)。
另一方面，當(dāng)車輛在滑行時(shí)進(jìn)行減檔，作用在輸出軸2上的一個(gè)負(fù)扭矩就會(huì)根據(jù)速比的升高而增大。這樣，用于將扭矩從變速器6中通過(guò)輸出軸2而傳遞給車輪4的傳動(dòng)系就不可避免地被扭轉(zhuǎn)。輸出軸扭矩(或驅(qū)動(dòng)扭矩)由于扭轉(zhuǎn)傳動(dòng)系的反作用而變化，而輸出軸扭矩的這種變化正是換檔沖擊產(chǎn)生的原因。由于傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的這種扭矩變化是周期性的，因此，為了通過(guò)相對(duì)于輸出軸扭矩升高的時(shí)刻延遲恢復(fù)爬行扭矩的時(shí)刻，以防止或抑制由速度變換操作而引起的這種沖擊，本發(fā)明的這種控制系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)如下所述的控制。
圖1是顯示了這種控制的一個(gè)例子的流程圖。如流程圖所示的該程序是在車輛滑行時(shí)進(jìn)行減檔的過(guò)程中被執(zhí)行的。首先判斷(在步驟S01中)爬行扭矩是否正在恢復(fù)。在這，爬行扭矩的恢復(fù)意味著，把在滑行減檔中被臨時(shí)降低的第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的爬行扭矩增大到初始扭矩的控制。由于該爬行扭矩在速度變換操作中被降低，在速度變換結(jié)束前步驟S01的回答為NO。在這種情況下，爬行扭矩(即，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的輸出扭矩)被降低(在步驟S02中)。例如，該爬行扭矩被降低到幾乎為零。
然后判斷(在步驟S03)速度變換操作的結(jié)束的判定是否滿足。例如，可以通過(guò)下述的方式來(lái)判定速度變換是否結(jié)束通過(guò)判斷一個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)元件如第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5或第二太陽(yáng)輪22的速度是否達(dá)到同步速度；或通過(guò)判斷該預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)元件的速度和同步速度之間的差是否為預(yù)設(shè)值或更小。若速度變換操作的結(jié)束判定不被滿足，步驟S03的回答就為NO，程序就會(huì)返回。也就是說(shuō)，前面的控制繼續(xù)進(jìn)行。相反，若步驟S03的回答為YES，即，速度變換操作的結(jié)束判定得到滿足，一個(gè)序列定時(shí)器就會(huì)被復(fù)位為零并開(kāi)始計(jì)時(shí)(在步驟S04中)。另外，這種控制是僅在步驟S03的判定首次得到滿足的情況下進(jìn)行，更明確地，僅在速度變換操作的結(jié)束判定沒(méi)有得到滿足的條件下滿足了速度變換操作的結(jié)束判定的情況下進(jìn)行。
在接下來(lái)的步驟S05中，程序判斷在步驟S04中開(kāi)啟的序列定時(shí)器的計(jì)數(shù)值是否達(dá)到一個(gè)預(yù)設(shè)值，也就是說(shuō)，程序判斷是否經(jīng)過(guò)了一段預(yù)設(shè)的時(shí)間。該預(yù)設(shè)的時(shí)間不會(huì)在序列定時(shí)器開(kāi)始后就立即達(dá)到，因此步驟S05的回答為NO，程序返回。在這種情況下，爬行扭矩還沒(méi)有被恢復(fù)，因此步驟S01的回答為NO，而降低爬行扭矩的控制在步驟S02中繼續(xù)進(jìn)行。如上所述，雖然步驟S03的回答為YES，但程序會(huì)進(jìn)到步驟S05，步驟S04只會(huì)在步驟S03的判定首次得到滿足時(shí)才被執(zhí)行。即，序列定時(shí)器繼續(xù)計(jì)數(shù)。
該預(yù)設(shè)時(shí)間是在步驟S05中的判定的標(biāo)準(zhǔn)，因此爬行扭矩的恢復(fù)就會(huì)相對(duì)于速度變換操作的結(jié)束而延后上述的預(yù)設(shè)時(shí)間的長(zhǎng)度。該預(yù)設(shè)時(shí)間的長(zhǎng)度是根據(jù)由滑行換檔而引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)周期的基礎(chǔ)上被預(yù)先確定的，更明確地，是根據(jù)傳動(dòng)系的扭矩變化周期而被確定的。在經(jīng)過(guò)了預(yù)設(shè)時(shí)間后，步驟S05的判斷回答為YES，就開(kāi)始爬行扭矩的恢復(fù)控制，即，提高爬行扭矩的控制(在步驟S06中)。
該爬行扭矩是由第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5所產(chǎn)生的，因此，在爬行扭矩的恢復(fù)控制開(kāi)始后，程序判斷(在步驟S07)電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的扭矩是否被提高到爬行扭矩的一個(gè)目標(biāo)值。在爬行扭矩的恢復(fù)控制開(kāi)始期間，步驟S07的判斷回答為NO，因此程序再次返回并繼續(xù)進(jìn)行恢復(fù)控制。更明確地，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的扭矩還沒(méi)達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，程序就會(huì)返回，爬行扭矩繼續(xù)被提高到目標(biāo)值。相反，當(dāng)步驟S07的判斷結(jié)果為YES，也就是說(shuō)，當(dāng)判定出該爬行扭矩已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值，該爬行扭矩就會(huì)被保持為該目標(biāo)值，該恢復(fù)控制結(jié)束(在步驟S08中)。
下面將結(jié)合圖2的時(shí)間表而對(duì)在上述控制進(jìn)行時(shí)的速度和油壓的變化進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)速度變換命令被輸出(在時(shí)刻A點(diǎn))，電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的輸出扭矩即爬行扭矩就會(huì)被設(shè)置為零，而油壓命令被輸出，以操作制動(dòng)器B1和B2。上述的控制是在滑行減檔正被執(zhí)行的假設(shè)下進(jìn)行的，因此，用于設(shè)定高速檔的制動(dòng)器B1的油壓被降低，然后，用于設(shè)定低速檔的制動(dòng)器B2的油壓被升高(從時(shí)刻A點(diǎn)到B點(diǎn))。另外，用于作用制動(dòng)器B2以設(shè)定低速檔的油壓在開(kāi)始階段通過(guò)“首次填充控制(first fillcontrol)”而被臨時(shí)升高，目的是為了減小第二制動(dòng)器B2的裝填(pack)間隙。
然后，當(dāng)速度變換操作結(jié)束的判定得到滿足(即，當(dāng)步驟S03的判斷結(jié)果為YES，在時(shí)刻B點(diǎn))，序列定時(shí)器就會(huì)被復(fù)位并開(kāi)始計(jì)數(shù)(即，對(duì)應(yīng)于步驟S04，從時(shí)刻B點(diǎn)到C點(diǎn)，)，并等待預(yù)設(shè)時(shí)間經(jīng)過(guò)(即，從時(shí)刻B點(diǎn)到C點(diǎn))。經(jīng)過(guò)了預(yù)設(shè)時(shí)間之后(即，當(dāng)步驟S05的判斷結(jié)果為YES，在時(shí)刻C點(diǎn))，爬行扭矩的恢復(fù)控制就開(kāi)始，第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的輸出扭矩被提高(即，對(duì)應(yīng)于步驟S06，從時(shí)刻C點(diǎn)到D點(diǎn))。更明確地，在由于減檔而引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)造成振動(dòng)的瞬間，即，當(dāng)該扭矩的周期性波動(dòng)幾乎收斂時(shí)，輸出軸扭矩由于爬行扭矩的恢復(fù)而開(kāi)始增大。這樣，就可以避免或減小，由于減檔引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而周期性地升高輸出軸扭矩的時(shí)刻和由于爬行扭矩的恢復(fù)而升高輸出軸扭矩的時(shí)刻之間的臨時(shí)重疊。然后，當(dāng)爬行扭矩達(dá)到目標(biāo)值(即，當(dāng)步驟S07的判斷結(jié)果為YES，在時(shí)刻D點(diǎn))，該控制結(jié)束(即，在時(shí)刻D點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于步驟S08)。
在此，對(duì)本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)例子進(jìn)行比較，其中在該現(xiàn)有技術(shù)中，爬行扭矩的恢復(fù)是在速度變換操作結(jié)束的同時(shí)進(jìn)行的。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)速度變換操作結(jié)束時(shí)，爬行扭矩就立即開(kāi)始增大(如圖2中的虛線所示)。這樣，由于爬行扭矩上升造成的輸出軸扭矩增加，就與由于速度變換操作而引起的傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)的反作用同時(shí)。結(jié)果，爬行扭矩被加到輸出軸上，從而放大了傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，如圖2中的虛線所示。因此，在速度變換操作結(jié)束后扭矩的周期性振動(dòng)變得更加寬，這使得由速度變換操作引起的沖擊更加明顯。
根據(jù)上述的本發(fā)明的控制系統(tǒng)，開(kāi)始爬行扭矩的恢復(fù)的時(shí)刻與速度變換操作結(jié)束的時(shí)刻相比延遲了一段預(yù)設(shè)的時(shí)間。因此，可以避免爬行扭矩增大的時(shí)刻和由于傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)而引起輸出軸扭矩增大的時(shí)刻之間的重疊。這樣，輸出軸扭矩的周期性波動(dòng)就會(huì)被抑制，從而防止或消除由于速度變換操作而引起的沖擊。
如上所述，根據(jù)如圖2所示的控制系統(tǒng)，爬行扭矩基本上是在由速度變換操作引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)收斂時(shí)才開(kāi)始恢復(fù)的。也就是說(shuō)，爬行扭矩是在輸出軸2的扭矩波動(dòng)收斂后才被增大的。因此，通過(guò)進(jìn)行該控制，由于速度變換操作而引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)而使輸出軸扭矩增大的時(shí)刻與由于爬行扭矩的恢復(fù)而使輸出軸扭矩增大的時(shí)刻彼此不互相重疊。這樣，就可以避免由于速度變換操作而引起的沖擊。
在此，由于滑行減檔而引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的周期可以被預(yù)先檢測(cè)出。因此，步驟S05中的預(yù)設(shè)時(shí)間可以在所檢測(cè)到的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)周期的基礎(chǔ)上被確定。另外，也可以周期性地增大爬行扭矩，并相對(duì)于由于速度變換操作而引起的傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的周期而延后增大爬行扭矩的周期。結(jié)果，該爬行扭矩就作用為抑制由于速度變換操作而引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而防止或減小沖擊。此外，也能夠加快扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的收斂。
在此將簡(jiǎn)單地說(shuō)明上述特定例子和本發(fā)明的關(guān)系。在如圖1所示的程序被執(zhí)行時(shí)用于判定行駛狀態(tài)(即，滑行減檔)的裝置對(duì)應(yīng)本發(fā)明的行駛狀態(tài)判定裝置，具有步驟S02的功能的裝置對(duì)應(yīng)本發(fā)明的爬行扭矩降低裝置，而具有步驟S03的功能的裝置對(duì)應(yīng)本發(fā)明的速度變換結(jié)束判定裝置。此外，具有步驟S05的功能的裝置對(duì)應(yīng)本發(fā)明的過(guò)去時(shí)間判定裝置，而具有步驟S07的功能的裝置對(duì)應(yīng)本發(fā)明的爬行扭矩恢復(fù)裝置。
最后，應(yīng)用本發(fā)明的混合動(dòng)力車的該驅(qū)動(dòng)單元并不被限制于如圖3到5所示的特定例子。即，本發(fā)明可以被應(yīng)用在另一種混合動(dòng)力車的驅(qū)動(dòng)單元中，其中該混合動(dòng)力車的變速器位于產(chǎn)生爬行扭矩的電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的輸出軸一側(cè)上。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其中電動(dòng)原動(dòng)機(jī)(5)通過(guò)變速器而連接到輸出軸(2)上，其特征在于包括行駛狀態(tài)判定裝置(27)，用于判斷在車輛滑行時(shí)是否正在進(jìn)行提高變速器(6)變速比的減檔操作；爬行扭矩降低裝置(30)，用于在行駛狀態(tài)判定裝置(27)判定出正在進(jìn)行減檔的時(shí)候，降低由電動(dòng)原動(dòng)機(jī)(5)所產(chǎn)生的爬行扭矩；速度變換結(jié)束判定裝置(27)，用于判斷減檔是否已經(jīng)結(jié)束；以及爬行恢復(fù)裝置(30)，用于在相對(duì)于由于減檔引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而增大扭矩的時(shí)刻的延遲時(shí)刻，在減檔結(jié)束之后，將降低的爬行扭矩提高到先前的水平。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括過(guò)去時(shí)間判定裝置(27，30)，用于判斷自減檔結(jié)束起是否經(jīng)過(guò)了一段預(yù)設(shè)的時(shí)間，以及該爬行恢復(fù)裝置(30)包括裝置，用于在判定出預(yù)設(shè)時(shí)間過(guò)去時(shí)，把被降低的爬行扭矩升高到先前水平。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其特征在于該爬行恢復(fù)裝置(30)包括裝置，用于在過(guò)去時(shí)間判定裝置(27，30)判定出預(yù)設(shè)時(shí)間過(guò)去時(shí)，把被降低的爬行扭矩升高到先前水平，其中所述的預(yù)設(shè)時(shí)間是根據(jù)傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)周期確定的，在該傳動(dòng)系中，扭矩是通過(guò)輸出軸(2)從變速器(6)中輸出的。
4.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其特征在于該爬行恢復(fù)裝置(30)包括裝置，用于在過(guò)去時(shí)間判定裝置(27，30)判定出預(yù)設(shè)時(shí)間過(guò)去時(shí)，把被降低的爬行扭矩升高到先前水平，其中所述的預(yù)設(shè)時(shí)間是根據(jù)傳動(dòng)系的扭矩波動(dòng)收斂時(shí)間確定的，在該傳動(dòng)系中，扭矩是通過(guò)輸出軸(2)而從變速器(6)中輸出的。
5.如權(quán)利要求1到4中任一條權(quán)利要求所述的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其特征在于該爬行恢復(fù)裝置(30)包括裝置，用于在預(yù)設(shè)時(shí)間過(guò)去后增大電動(dòng)原動(dòng)機(jī)(5)的爬行扭矩，同時(shí)使爬行扭矩波動(dòng)，以抑制速度變換操作結(jié)束引起的輸出軸(2)的扭矩波動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1到5中任一條權(quán)利要求所述的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其特征在于該混合動(dòng)力車包含原動(dòng)機(jī)(1)，該原動(dòng)機(jī)包含內(nèi)燃機(jī)(10)和具有產(chǎn)生電能的功能的電動(dòng)機(jī)(11)；以及該輸出軸(2)被連接到原動(dòng)機(jī)(1)上。
全文摘要
一種混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，其中在該混合動(dòng)力車中，電動(dòng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)變速器而與輸出軸(2)連接，該控制系統(tǒng)包括行駛狀態(tài)判定裝置，用于判斷在車輛滑行時(shí)是否正在進(jìn)行提高變速器速比的減檔操作；爬行扭矩降低裝置，用于在行駛狀態(tài)判定裝置判定出減檔正在進(jìn)行的時(shí)候，降低由電動(dòng)原動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的爬行扭矩；速度變換結(jié)束判定裝置，用于判斷減檔是否已經(jīng)結(jié)束；以及爬行恢復(fù)裝置，用于在減檔結(jié)束后，在由于減檔引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而增大扭矩的時(shí)刻更延遲的時(shí)刻，將降低的爬行扭矩提高到先前的水平。
文檔編號(hào)B60W10/11GK1683179SQ20051006554
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤弘淳 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社