用於車輛驅動單元的扭矩控制裝置和控制方法
2023-05-28 20:30:46
專利名稱：用於車輛驅動單元的扭矩控制裝置和控制方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛驅動單元的控制裝置和控制方法，該車輛驅 動單元具有多個控制元件並且該車輛驅動單元的輸出扭矩才艮據控制 元件的控制量來控制。
背景技術：
在車輛加速期間，當從車輛的驅動單元輸出的扭矩過大時車輛可 能受到衝擊。相反地，當扭矩的輸出過於受到限制時可防止發生沖擊 但導致加速響應惡化。如迄今所述，駕駛性能在很大程度上受在加速 期間如何輸出扭矩的影響。因此，已作出關於車輛的扭矩控制的各種 提議。與車輛的扭矩控制有關的技術也在以下示例性文件中公開，即，
日本專利申請公才艮No.2003-293812 ( JP-A-2003-293812 )和日本專利 申請公報No.9-323565 ( JP畫A-9-23565 )。
在創作本發明的過程中，已經探明一個新的事實，即在車輛加速期 間產生的衝擊才艮據驅動單元在加速前的^Mt狀態變化。現在將描述驅動 單元為內燃發動機的情形。例如，已揭示當節氣門打開以進行加速時， 如果進氣管中的壓力或各氣缸內部填充空氣的效率不論節氣門開度是 否相同也在節氣門打開後不同，則在加速開始後扭矩的上升梯度不同且 造成的衝擊的量值也不同。
發明內容
本發明提供用於車輛驅動單元的控制裝置和控制方法，其使得可 防止在加速期間發生沖擊而不會削弱加速響應。
本發明的第一方面涉及一種用於車輛驅動單元的控制裝置，該車輛 驅動單元具有多個控制元件並且車輛驅動單元的輸出扭矩根據控制元件的控制量來控制。該控制裝置配4^有扭矩上升請求接收裝置，其用 於接收從外部發送到車輛驅動單元的扭矩上升請求；目標輸出扭矩設定 裝置，其用於當接收到扭矩上升請求時設定車輛驅動單元的目標輸出扭 矩；扭矩上升控制裝置，其用於改變多個控制元件中特定的一個的控制 量或多個控制元件中特定的幾個的控制量，以朝著目標輸出扭矩增大車 輛驅動單元的輸出扭矩；扭矩梯度估算裝置，其用於才艮據預先制定的計 算規則基於車輛驅動單元的當前輸出扭矩來估算在改變控制元件中特 定的一個的控制量或控制元件中特定的幾個的控制量時的扭矩梯度；以 及控制量調節裝置，其用於調節多個控制元件中至少一個的控制量l吏得 所估算出的扭矩梯度接近預定的目標扭矩梯度。
才艮據本發明的第一方面，預先估算在改變控制元件中特定的一個的 控制量或控制元件中特定的幾個的控制量時的扭矩梯度，並且i殳定相應 控制元件的控制量使得所估算的扭矩梯度變成等於目標扭矩梯度。#>據 此構造，不論車輛驅動單元的操作狀態如何，都可使用最佳扭矩梯度改 變輸出扭矩，並且可防止在加速期間發生衝擊而不會削弱加速響應。
目標扭矩梯度可被設定成使得在扭矩上升時對車輛造成的沖擊的 量值變成等於預定的容許上P艮值
這樣，可將加速響應提高到最大可能的程度同時在加速期間造成的 衝擊的量值不會超過該容許值。
在本發明的第一方面中，控制裝置還可配備有路面乾複測量裝置， 其用於測量路面的M;以及目標扭矩梯度校正裝置，其用於根據路面 的M校正目標扭矩梯度。
這樣，可消除路面的^JL對衝擊的量值的影響，並且不論車輛是上 坡行駛還是下坡行駛，都始終可同時實現提高加速響應和防止加速衝 擊。
在本發明的第一方面中，控制裝置還可配備有加iUL測量裝置， 其用於測量沿車輛的縱向作用的加速度；以及學習裝置，其用於基於所 測量到的在扭矩上升時作用的縱向加速度來學習目標扭矩梯度針對路 面的&變的校正量。
這樣，測量到在扭矩上升時實際作用在車輛上的縱向加速度，並從測量結果學習到用於路面的M的目標扭矩梯度的校正量。因此，不論
路面的H多大或多小，都可將目標扭矩梯度i殳定為最佳值。
車輛驅動單元可包括內燃發動機，且控制元件中特定的一個可為該 內燃發動機的進氣量控制裝置。
這樣，可通過增加進氣量來增加輸出扭矩。可採用布置在進氣管中 的節氣門或用於驅動進氣門的可變氣門作業系統作為進氣量控制裝置。
當所估算出的扭矩梯度小於目標扭矩梯度時，控制量調節裝置可將 進氣量控制裝置的操作速度i殳定為最大速度。
這樣，通過將進氣量控制裝置的操作速度設定為最大速度，進氣量 可突然增加並且輸出扭矩可迅速提升。根據此構造，可容易地增加扭矩 梯度。
當所估算出的扭矩梯度大於目標扭矩梯度時，控制量調節裝置可限 制進氣量控制裝置的操作速度。
這樣，通過限制進氣量控制裝置的操作速度，可限制進氣量並且可 抑制輸出扭矩上升。根據此構造，可減小扭矩梯度而不浪費能量。
當儘管進氣量控制裝置的操作速度被限制到下限速度但所估算出 的扭矩梯度仍大於目標扭矩梯度時，控制量調節裝置可延遲內燃發動機 的點火裝置的點火正時。
這樣，通it^遲點火正時，可容易地抑制輸出扭矩上升。當不能只
簡單地通過限制進氣量控制裝置的操作速度而將扭矩梯度保持為相當
小時才延遲點火正時。因此，可阻抑點火正時的延i4Jt成的燃料消耗惡 化。
車輛驅動單元可包括由內燃發動機驅動的發電機；並且當所估算出 的扭矩梯度大於目標扭矩梯度時，控制量調節裝置增加發電機的發電 量。
這樣，通過增加發電機的發電量，可消耗內燃發動機的輸出扭矩。 因此，可抑制整個車輛驅動單元的輸出扭矩上升。此外，所發的電可用 作原動力並且可儲存在諸如電池、電容器或類似物之類的儲存裝置中。 因此，沒有浪費能量。在本發明的第一方面中，控制裝置還可配備有基準扭矩計算裝置， 其用於從車輛的行駛阻力計算從車輛的未被驅動狀態轉變為車輛的被
驅動狀態時的輸出扭矩(以下稱為基準扭矩)，以及判定裝置，其用於 通過當接收到扭矩上升請求時在基準扭矩與車輛驅動單元的輸出扭矩 之間進行比較來判定車輛是處於被驅動狀態還是處於未被驅動狀態。扭 矩上升控制裝置可以依照與判定結果相對應的改變模式來改變車輛驅 動單元的輸出扭矩。
這樣，通過根據車輛是否處於被驅動狀態或未被驅動狀態改變車輛 驅動單元的輸出扭矩的改變模式，可實現更適合的扭矩控制。此外，根 據從車輛的行駛阻力計算出的輸出扭矩和基準扭矩之間的比較，不論驅 動系統的結構如何，都可彼此區分被驅動狀態和未被驅動狀態。
當車輛處於未被驅動狀態時，扭矩上升控制裝置可以以最大速度將 車輛驅動單元的輸出扭矩增大到接i^準扭矩的區域，然後將輸出扭矩 逐漸增大到基準扭矩，並且此後根據目標扭矩梯度增大輸出扭矩。
這樣，通過當車輛處於未被驅動狀態時以最大速度將車輛驅動單元 的輸出扭矩增加到接近基準扭矩的區域，可提高加速響應。然後，通過 逐漸增加輸出扭矩直到輸出扭矩達到基準扭矩，可阻抑在從車輛的未被 驅動狀態過渡到車輛的被驅動狀態時造成的衝擊。
基準扭矩計算裝置可以包括路面化t測量裝置，其用於測量路面 的H;以及行駛阻力校正裝置，其用於根據路面的J^校正行駛阻力。
這樣，通過根據路面的M校正從車速唯一地判定的行駛阻力，不 論車輛是上坡行駛還是下坡行駛，車輛的被驅動狀態和未被驅動狀態都 可被精確iiM^此區分。
基準扭矩計算裝置可以包括加速度測量裝置，其用於測量沿車輛 的縱向作用的加速度；以及行駛阻力校正裝置，其用於根據接收到扭矩 上升請求時的縱向加il;變來校正行駛阻力。
這樣，通過根據當接收到扭矩上升請求時車輛的縱向加速度校正唯 一地從車速判定的行駛阻力，不論車輛是上坡行駛還是下坡行駛，車輛 的被驅動狀態和車輛的未被驅動狀態都可,確M此區分。
本發明的第二方面涉及一種用於車輛驅動單元的控制方法，該車輛驅動單元具有多個控制元件並且車輛驅動單元的輸出扭矩根據控制元
件的控制量來控制。該控制方法包括從外部接^L送到車輛驅動單元 的扭矩上升請求；當接收到扭矩上升請求時，設定車輛驅動單元的目標 輸出扭矩；改變多個控制元件中特定的一個的控制量或多個控制元件中 特定的幾個的控制量，以朝著目標輸出扭矩增大車輛驅動單元的輸出扭 矩；根據預先制定的計算規則，基於車輛驅動單元的當前輸出扭矩，估 算在改變控制元件中特定的一個的控制量或控制元件中特定的幾個的 控制量時的扭矩梯度；以及調節多個控制元件中至少一個的控制量使得 所估算出的扭矩梯度接近預定的目標扭矩梯度。
才艮據本發明的第二方面，預先估算在改變控制元件中特定的一個的 控制量或控制元件中特定的幾個的控制量時的扭矩梯度，並且i殳定相應 控制元件的控制量使得所估算的扭矩梯度變成等於目標扭矩梯度。根據 此構造，不論車輛驅動單元的操作狀態如何，都可使用最佳扭矩梯度改 變輸出扭矩，並且可防止在加速期間發生沖擊而不會削弱加速響應。
本發明的前述和進一步的特徵和優點將從以下參照附圖對示例 實施方式的描述變得顯而易見，附圖中使用相似標號來代表相似元 件，其中
圖1是示出作為本發明的實施方式的用於車輛驅動單元的控制 裝置所應用的車輛驅動系統的總體構造的圖2是示出當執行根據本發明的實施方式的扭矩控制時車輛驅 動單元的輸出扭矩如何變化的圖3是示出用於在控制階段I從行駛阻力和縱向G計算基準扭 矩的映射圖的圖4由分別示出沿同一時間軸在控制階段I的加速器操作量、節 氣門開度和輸出扭矩的時間圖組成；
圖5是示出用於在控制階段II從輸出扭矩和節氣門開度計算扭 矩梯度的映射圖的圖；圖6是示出用於在控制階段II從扭矩梯度計算衝擊量的映射圖 的圖；以及
圖7是示出用於在本發明的實施方式中執行的車輛驅動單元的 扭矩控制的例程的流程圖。
具體實施例方式
下文將參照附圖描述本發明的實施方式。
圖l是示出作為本發明的實施方式的用於車輛驅動單元的控制裝 置所應用的車輛驅動系統的總體構造的圖。首先，將參照圖l描述根
據本發明的此實施方式的驅動系統的構造。
根據本發明的此實施方式的驅動系統配備有作為動力單元的內 燃發動機(下文稱為"發動機")2。自動變速器4與發動機2相結合。 驅動軸6從自動變速器4延伸，並且差動齒輪8設置在驅動軸6的末 端。右驅動輪12和左驅動輪12經由輪軸10連接到差動齒輪8。
發動機2設置有用於調節進氣量的節氣門22，以及用於點燃各氣缸 中的混合氣的點火裝置24。節氣門22和點火裝置24分別用作用於控制 發動機2的輸出扭矩的控制元件。節氣門開度和節氣門打開速度是作為 控制元件的節氣門22的控制量。點火正時是作為控制元件的點火裝置 24的控制量。除節氣門22和點火裝置24外，發動機2還配有與其輸出 扭矩相關的致動器，例如燃料噴射裝置等。然而，以下將不描述這些致 動器。
發動機2安裝有通過其輸出扭矩驅動的多個輔助裝置。更具體而言， 這些輔助裝置包括空調壓縮機(未示出)、機械增壓器(未示出)以及 交流發電機26等。包括交流發動機26的這些輔助裝置和發動機2構成 車輛用驅動單元20。通過將發動機2的輸出扭矩減去輔助裝置所消耗的 扭矩獲得車輛驅動單元20的輸出扭矩。輔助裝置中至少一個一一即交 流發電機26——的發電量可被任意控制。所消耗的扭矩以及因此車輛驅 動單元的輸出扭矩根據交流發電機26的發電量變化。亦即，交流發電 機26用作用於控制車輛驅動單元的輸出扭矩的控制元件。發電量是作 為控制元件的交流發電機26的控制量。根據本發明的此實施方式的驅動系統配備有加速器操作量傳感器 32，其用於輸出與加速器操作量相對應的信號；縱向G傳感器34，其 用於輸出與作用在車輛的縱向加速度(下文稱為"縱向G")相對應的 信號；以及車速傳感器36,其用於輸出與車速相對應的信號。這些傳感 器32、 34和36的信號^t輸入到用於綜合控制整個驅動系統的電子控制 單元(ECU)30。在本發明的此實施方式中，此ECU30用作用於車輛 驅動單元的控制裝置。基於從包括上述傳感器32、 34和36的多個傳感 器生成的信號和其他信息塊，ECU 30決定與車輛驅動單元的輸出扭矩 相關的相應控制元件如節氣門22、點火裝置24、交流發電機26等的控 制量。
接下來，將參照圖2至圖7描M本發明的此實施方式中執行的車 輛驅動單元的扭矩控制。
圖2是示出當執行根據本發明的此實施方式的扭矩控制時輸出扭矩 如何變化的圖。首先，將利用2描iLjfe本發明的此實施方式中執行的扭 矩控制的概要。在從外部接收扭矩上升請求(或加速請求)後，作為用 於車輛驅動單元20的控制裝置的ECU 30根據請求的量值^L定車輛驅 動單元20的目標輸出扭矩。文中提到的扭矩上升請求是駕駛者對加速 器踏板的操作。ECU 30藉助於加速器操作量傳感器32接收扭矩上升請 求。然後，ECU 30在加速器踏板操作後根據加速器操作量設定目標輸 出扭矩。ECU30的此功能可視為與本發明的"扭矩上升請求接收裝置" 和本發明的"目標扭矩i殳定裝置"相對應的功能。
ECU 30經兩個控制階段I和II將車輛驅動單元20的輸出扭矩從當
矩。ECU 30的此功能可視為與本發明的"扭矩上升控制裝置"相對應 的功能。
在笫一控制階段I，車輛驅動單元20的輸出扭矩從當前輸出扭矩增 加到基準扭矩。基準扭矩是與車輛的行駛阻力平衡的扭矩。當輸出扭矩
變。在控制階段I，執行用於防止由於從車輛的未被驅動狀態到車輛的 被驅動狀態的轉變而發生衝擊的扭矩控制。
如上所述，包括自動傳感器4和差動齒輪8的多個齒^^機構#:設置在車輛驅動單元20與驅動輪12之間。齒輪間存在較小的間隙。因此， 當車輛處於未被驅動狀態時，齒輪在齒輪^中互相鬆動地嚙合，當車 輛驅動單元20的輸出扭矩在這樣一種狀態下突然增加時，齒輪間的間 隙收窄，並且在從未被驅動狀態到被驅動狀態的轉變後過大的扭矩輸入 到驅動系統。結果，這種回彈對車輛造成衝擊。然而，當輸出扭矩增加 的速度從一開始就保持在低速以便防止發生衝擊時，要花較長的時間來 完成從未被驅動狀態到被驅動狀態的轉變。結果，車輛不能依照請求加 速。
因此，在控制階段I的扭矩控制中，輸出扭矩迅速增加到接近基準 扭矩的區域以使齒輪間的間隙收窄。在已經增加到稍小於基準扭矩的值
小輸出扭矩與基準扭矩之間的差別。根據此控制，可阻抑由於從車輛的 未被驅動狀態過渡到車輛的被驅動狀態而造成的衝擊而不會惡化加速 響應。然後，當車輛驅動單元20的輸出扭矩達到基準扭矩時，ECU30 執行的扭矩控制從控制階段I過渡到隨後的控制階段II。
在控制階段II,車輛驅動單元20的輸出扭矩從基準扭矩增加到目 標輸出扭矩。在控制階段II的扭矩控制的特點在於增加車輛驅動單元 20的輸出扭矩的扭矩梯度上，即輸出扭矩的改變速度上。這是因為在加 速期間造成的沖擊的量值受此扭矩梯度的影響。當扭矩梯度過大時，造 成乘客所不容許的過度加速衝擊。然而，當減小扭矩梯度以阻抑加速衝 擊時，輸出扭矩達到目標輸出扭矩要花較長的時間，並且車輛不能依照 請求加速。
因此，在控制階段II的扭矩控制中，將與加速衝擊的容許範圍的上 限值相對應的扭矩梯度設定為目標扭矩梯度，並控制車輛驅動單元20 的輸出扭矩使得實際扭矩梯度變成等於此目標扭矩梯度。根據此控制， 可防止發生超過容許範圍的加速衝擊而不會削弱加速響應。
可利用3和圖4描迷在控制階段I的扭矩控制的細節。首先，將利 用3描迷基準扭矩的計算。可如上所述從當前輸出扭矩與基準扭矩之間 的量值關係判定車輛是處於未被驅動狀態還是處於被驅動狀態。噹噹前 扭矩小於基準扭矩時車輛處於未被驅動狀態，並且噹噹前扭矩大於基準 扭矩時車輛處於被驅動狀態。基準扭矩與輸出扭矩之間的比較的一個優 點在於，不論驅動系統的結構如何，被驅動狀態和未被驅動狀態都可被
12彼此區分。
可從在穩定行駛期間(在加速前)作用在車輛上的行駛阻力(道路
負荷)和縱向G計算出基準扭矩。行駛阻力為通過車速唯一地確定的值。 在穩定行駛期間作用在車輛上的縱向G代表車輛行駛於其上的路面的 ■。當車輛行駛在平路的路面上時縱向G為0。另一方面，當車輛行 駛在下坡路的路面上時縱向G為正值，而當車輛行駛在上坡路的路面上 時縱向G為負值。縱向G的絕對值隨著WL增加而增加。
圖3示出用於從行駛阻力和縱向G計算基準扭矩的映射圖。例如， 在從行駛阻力計算出30 Nm (牛頓米)的行駛扭矩的情況下，當加速前 的縱向G為0時(即，噹噹前狀態為圖3中點p0所示時)，30 Nm的 行駛扭矩直接用作基準扭矩。在此情況下，車輛行駛在平路面上。
另一方面，即^f吏在行駛扭矩為如上所述的相同值即30 Nm的情況 下，當加速前的縱向G為正值時(即，噹噹前狀態為圖3中點p2所示 時)，在點p21的扭矩(圖3中為20 Nm )用作在此狀態下的基準扭矩。 點p21為具有從車輛的重量判定的一定梯度並穿過點p2的線L2與其中 縱向G為O的線之間的交叉點。在此情況下，車輛行駛在下坡路上，並 且基準扭矩小於如上所述的行駛扭矩。
當行駛扭矩為30 Nm且加速前的縱向G為負值時(即，當前狀態 為圖3中點pl所示)，在點pll的扭矩(圖3中為40 Nm)用作在此狀 態下的基準扭矩。點pll為梯度與線L2相同並穿過點pl的線Ll與其 中縱向G為零值的線之間的交叉點。在此情況下，車輛行駛在上坡路上， 並且基準扭矩大於如上所述的行駛扭矩。
通過基於加速前的縱向G和使用上述映射圖從車速確定的行駛阻 力計算基準扭矩，不論車輛是上坡行駛還是下坡行駛，車輛的被驅動狀 態和車輛的未被驅動狀態都可被精確地彼此區分。
接下來，將利用圖4描述將輸出扭矩從當前輸出扭矩控制為基準扭 矩的方法。通過操作節氣門22執行在控制階段I的輸出扭矩的控制。 亦即，在控制階段I，節氣門22可視為根據本發明的"控制元件中特定 的一個"。
圖4由分別示出沿同一時間軸在控制階段I的加速器操作量、節氣門開度和輸出扭矩的時間圖組成。如圖4所示，首先，在當加速器 踏板被壓下的時間點t0， ECU 30以最大速度使節氣門22全開。換 言之，ECU30使節氣門開度過沖。在節氣門22的此操作之後，輸出 扭矩從當前輸出扭矩突然上升。
然後，在當輸出扭矩已上升到稍小於基準扭矩(基準扭矩-cx ) 的值時的時間點tl， ECU 30停止節氣門22的過沖，並將節氣門22 關閉到與基準扭矩相對應的節氣門開度。然後，ECU30保持該節氣 門開度同時基準扭矩與輸出扭矩之間的差別逐漸減小並且直到輸出 扭矩收斂於基準扭矩為止。
根據節氣門的上述操作，輸出扭矩可迅速增加到接a準扭矩的區 域，且可通過此後逐漸使輸出扭矩更接近基準扭矩而溫和地完成齒輪間 間隙的收窄。結果，既可實現提高加速響應，又可實現防止由於從車輛 的未被驅動狀態過渡到車輛的被驅動狀態而發生衝擊。
可利用圖5和圖6描述在控制階段II的扭矩控制的細節。首先將利 用圖5描述影響加速沖擊的量值的扭矩梯度的計算，並且然後將利用圖 6描述基於該扭矩梯度的加速沖擊的量值的計算。在此情況下，加速衝 擊的量值被限定為加速度變化度(以G/s為單位)。
由申請人主導的研究已揭示，通過與輸出扭矩和當前輸出扭矩的量 值有關的相應控制元件的控制量判定扭矩梯度。在本發明的此實施方式 中，通過操作進氣門22來執行在控制階段II的輸出扭矩的控制。因此， 節氣門開度和節氣門打開速度是影響扭矩梯度的控制量。亦即，在控制 階段II及控制階段I,節氣門22可視為根據本發明的"控制元件中特 定的一個"。
圖5示出用於從輸出扭矩和節氣門開度計算扭矩梯度的映射圖。圖 5所示的曲線代表在節氣門開度保持不變的情況下輸出扭矩與扭矩梯度 之間的關係。如圖5所示，假定節氣門開度保持不變，則扭矩梯度隨著 輸出扭矩下降而增加。假定輸出扭矩保持不變，則扭矩梯度隨著節氣門 開度增加而增加。
圖6是用於從扭矩梯度計算加速沖擊的量值(衝擊量)的映射圖。 如圖6所示，扭矩梯度與衝擊量之間存在線性關係，並且沖擊量因此隨 著扭矩梯度增加而增加。然而，示出扭矩梯度與衝擊量之間關係的^特性線(直線)的梯度根據車輛行駛於其上的路面的乾變變化。圖6示 出關於車輛行駛在平路、上坡路和下坡路的路面上的各種情況的相應特 性線。儘管上坡路和下坡路的各條特性線為示例，但特性線的梯度隨著 上坡角度增加而增加，並且隨著下坡角度增加而下降。可^速前作用 在車輛上的縱向G計算出上坡角度和下坡角度。
從圖5所示的映射圖計算出在節氣門開度從當前開度改變為目標節 氣門開度時的扭矩梯度(估算扭矩梯度)。應當注意的是，目標節氣門 開度是用於實現目標輸出扭矩的節氣門開度。由於節氣門22操作而造 成的衝擊量(估算衝擊量)可通過將計算出的估算扭矩梯度應用於圖6 所示的映射圖來獲得。通過隨後在估算衝擊量與衝擊量的預設容許上限 值之間進行比較，可判定是否使用當前設定的節氣門22的控制量獲得 適合的扭矩梯度。
例如，在根據圖5所示的映射圖計算出的估算扭矩梯度為600 Nm/ 秒的情況下，當車輛行駛在平路的路面上時，在圖6所示的映射圖上的 位置為點p0，並且當車輛行駛在上坡路的路面上時為點pl。在點p0的 衝擊量小於容許上P艮值，並且扭矩梯度可因此進一步增加。在此情況下， 在用於平路的特性線與代表容許上限值的線之間的交叉點(點p01)的 扭矩梯度可被設定為目標扭矩梯度。另一方面，在點pl的衝擊量大於 容許上P艮值，並且因此需要減小扭矩梯度以將衝擊量減小到容許上限 值。在此情況下，在用於上坡路的特性線與代表容許上限值的線之間的 交叉點(點pll)的扭矩梯度被設定為目標扭矩梯度。
當估算扭矩梯度小於目標扭矩梯度時，ECU 30將節氣門打開速度 設定為最大速度。通過以最大速度打開節氣門22，進氣量可突然增加並 因此輸出扭矩可i^il提升。根據此方法，可容易地增加扭矩梯度並使其 更接近目標扭矩梯度。
另一方面，當估算扭矩梯度大於目標扭矩梯度時，ECU30保持節 氣門打開速度低於當前設定值。通過限制節氣門22的打開速度，可限 制進氣量並因此可抑制輸出扭矩上升。根據此方法，可容易地減小扭矩 梯度並使其更接近目標扭矩梯度。
根據上述節氣門操作，不論車輛驅動單元20的操作狀態如何，都 可在最佳扭矩梯度改變輸出扭矩，並且可防止發生超過容許範圍的加速衝擊而不會削弱加速響應。通過利用圖6所示的映射圖來計算目標扭矩 梯度，可消除路面的M對衝擊量的量值的影響，並且不論車輛是上坡 行駛還是下坡行駛，都始終可同時實現提高加速響應和防止加速衝擊。
上述ECU 30在控制階段II的功能可視為與本發明的"扭矩梯度估 算/計算裝置"和本發明的"控制量調節裝置"相對應的功能。
最後，將利用圖7描述在本發明的此實施方式中執行的扭矩控制的 全部流程。圖7的流程圖示出由ECU 30執行的車輛驅動單元20的扭 矩控制的例禾呈。
在圖7所示的例程的第一步驟S2中，利用預先儲存在ECU 30中的 映射圖從車輛驅動單元20的相應控制元件的控制量計算出在穩定^^ 期間的扭矩(在加速前的扭矩)。然後，在步驟S4中，基於加速器操作 量傳感器32的輸出信號判定是否存在來自駕駛者的加速請求。當不存 在加速請求時，本例程終止。
當通過步驟4中的判定證明存在來自駕駛者的加速請求時，然後在 步驟S6作出判定.在步驟S6中判定車輛是處於被驅動狀態還是處於未 被驅動狀態。當車輛已經處於被驅動狀態時，然後執行步驟SIO的處理。 另一方面，當車輛處於未被驅動狀態時，執行步驟S8的驅動模式過渡 處理，並且然後執行步驟S10的處理。驅動模式過渡處理為已利用圖4 描述的在控制階段I的節氣門控制。
在步驟S10 ，從當前輸出扭矩和目標節氣門開度計算出扭矩梯度(估 算扭矩梯度)。然後在步驟S12中判定在估算扭矩梯度造成的衝擊量是 否與容許上限值相符。當通過該判定證明衝擊量與容許上限值相符時， 直接使用當前被設定為節氣門打開iiJL的值，並JL^於此節氣門打開速 度操作節氣門22。
當如果步驟S12中的判定證明衝擊量與容許上P艮值不相符時，在步 驟S14中執行扭矩梯度最優化處理。該扭矩梯度最優化處理為已利用圖 5和圖6描述的在控制階段II的節氣門控制。通過此最優化處理再次該: 定節氣門打開速度，並且基於再次設定的節氣門打開速度操作節氣門 22。
雖然已在上面描述本發明的實施方式，但本發明不應局限於其前述實施方式，而可在不背離其精神的前提下以各種方式在修改後進行實 施。例如，本發明可在進行如下修改後實施。
在本發明的前述實施方式中，縱向G傳感器34測量縱向G以計算 基準扭矩。然而，可設置M傳感器代替縱向G傳感器34，並且可從 行駛阻力和已通過坡度傳感器測量到的路面傾角計算出基準扭矩。此 外，可利用數學表達式代替映射圖計算出基準扭矩。已通過M傳感器 測量到的路面傾角還可用來選擇圖6所示的映射圖中的特性線中適當的 特性線。
可從通過測量在加速期間對車輛實際造成的衝擊量獲得的結果學 習圖6所示的映射圖中相應特性線的梯度。可利用通過縱向G傳感器 34測量到的縱向G的變化程度計算出衝擊量。在該情況下，可單獨學 習由車輛重量變化產生的因素和由路面的M產生的因素。這是由於以 下原因。車輛的總重量才艮據乘^t量變化，並且當車輛重量增加或減小 時，車輛的慣性力也才艮據車輛重量的增加或減小變化，從而佳加速沖擊 的量值不同。通過利用此學習功能，可提高防止加速沖擊的措施在車輛 狀態變化的情況下的可靠性。
在本發明的前述實施方式中，節氣門22控制進氣量。然而，節氣 門22是本發明的"進氣量控制裝置，，的示例。在設置能夠可變地控制 進氣門的作用角和進氣門的最大升程量的可變氣門l^作機構的情況下， 配備有此可變氣門操作M的進氣門可控制進氣量並從而控制發動機2 的輸出扭矩。作用角、最大升程量以及作用角或最大升程量變化的速度 可視為作為控制元件的各個進氣門的控制量。
在本發明的前述實施方式中，節氣門22控制輸出扭矩。然而，在 一些情況下，通過延遲點火正時的扭矩控制可與通過節氣門22的輸出 扭矩控制相結合。更具體而言，點火時間僅當儘管節氣門打開速度已在 控制階段II被限制但&不能保持扭矩梯度相當小時延遲。當節氣門打開 速度被過於限制時發生加速響應惡化。然而，增加點火正時的延遲使得 可容易地阻抑輸出扭矩上升而不會削弱加速響應。通過僅當扭矩梯度不 能只通過筒單限制節氣門打開速度而保持較小時延遲點火正時，可防止 由於頻繁延遲點火正時而造成燃料消耗惡化。
在控制階段II，可通過控制交流發電機26的發電量調節扭矩梯度。更具體而言，通過增加交流發電機26的發電量，可消耗發動機2的輸 出扭矩並從而可抑制整個車輛驅動單元20的輸出扭矩上升。另外，交 流發動機26所發的電可用作原動力並且還可儲存在諸如電池、電容器 等之類的儲存裝置中。因此，沒有浪費能量。由於交^^電機26的發 電控制產生的扭矩減小具有良好的響應，因此，通過將此扭矩減小與通 過節氣門22的扭矩控制相結合，可始終將節氣門22的打開速度設定在 最大速度。
此外，也可在控制階段I利用使用通過交流發電機26的扭矩消耗的 扭矩控制。在該情況下，節氣門22—開始就打開到目標節氣門開度， 並且只要輸出扭矩達到接近基準扭矩的區域，交流發電機26的發電量 就突然增加，使得輸出扭矩逐漸收斂於基準扭矩。根據此方法，可在不 沿著其關閉方向操作節氣門22的情況下阻抑由於從車輛的未被驅動狀 態過渡到車輛的被驅動狀態而造成的沖擊。
在圖1所示的驅動系統中，車輛驅動單元20具有發動機2作為唯 一動力單元。然而，本發明也可應用於除發動機外還具有電動機作為動 力單元的混合系統的車輛驅動單元。本發明也可應用於具有作為唯一動 力單元的電動機的車輛驅動單元。可安^fe本發明所應用的車輛驅動單 元的發動機不局限於與本發明的前述實施方式的情形一樣的通過控制 進氣量控制其扭矩的進氣量需求型發動機。可安^本發明所應用的車 輛驅動單元的發動機可為通過控制燃料噴射量控制其扭矩的燃料噴射 量需求型發動機(例如，柴油發動機)。
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權利要求
1.一種用於車輛驅動單元的控制裝置，所述車輛驅動單元具有多個控制元件並且所述車輛驅動單元的輸出扭矩根據所述控制元件的控制量來控制，所述控制裝置的特徵在於包括扭矩上升請求接收裝置，其用於接收發送到所述車輛驅動單元的扭矩上升請求；目標輸出扭矩設定裝置，其用於當接收到所述扭矩上升請求時設定所述車輛驅動單元的目標輸出扭矩；扭矩上升控制裝置，其用於改變所述多個控制元件中特定的一個的控制量或所述多個控制元件中特定的幾個的控制量，以朝著目標輸出扭矩增大所述車輛驅動單元的輸出扭矩；扭矩梯度估算裝置，其用於根據預先制定的計算規則基於所述車輛驅動單元的當前輸出扭矩來估算在改變所述控制元件中所述特定的一個的控制量或所述控制元件中所述特定的幾個的控制量時的扭矩梯度；以及控制量調節裝置，其用於調節所述多個控制元件中至少一個的控制量使得所估算出的扭矩梯度接近預定的目標扭矩梯度。
2. 如權利要求l所述的控制裝置，其中，所述目標扭矩梯度被設定 成使得在扭矩上升時對車輛造成的衝擊的量值變成等於預定的容許上 限值。
3. 如權利要求1或2所述的控制裝置，其特徵在於還包括 路面坡度測量裝置，其用於測量路面的K1;以及目標扭矩梯度校正裝置，其用於才艮據所述路面的M校正所述目標 扭矩梯度。
4. 如權利要求3所述的控制裝置，其特徵在於還包括 加速度測量裝置，其用於測量沿所述車輛的縱向作用的加速度；以及學習裝置，其用於基於所測量到的在扭矩上升時作用的縱向加速度 來學習所述目標扭矩梯度針對所述路面的M的校正量。
5. 如權利要求l-4中任一項所述的控制裝置，其中， 所述車輛驅動單元包括內燃發動機；並且所述控制元件中所述特定的一個為所述內燃發動機的進氣量控制 裝置。
6. 如權利要求5所述的控制裝置，其中，當所估算出的扭矩梯度小 於所述目標扭矩梯度時，所述控制量調節裝置將所述進氣量控制裝置的 操作速度i殳定為最大速度。
7. 如權利要求5或6所述的控制裝置，其中，當所估算出的扭矩梯 度大於所述目標扭矩梯度時，所述控制量調節裝置限制所述進氣量控制 裝置的操作速度。
8. 如權利要求7所述的控制裝置，其中，當儘管所述進氣量控制裝標扭矩梯度時，所述控制量調節裝置延遲所述內燃發動機的點火裝置的 點火正時。
9. 如權利要求5或6所述的控制裝置，其中 所述車輛驅動單元包括由所述內燃發動機驅動的發電機；並且 當所估算出的扭矩梯度大於所述目標扭矩梯度時，所述控制量調節裝置增加所述發電機的發電量。
10. 如權利要求l-9中任一項所述的控制裝置，其特徵在於還包括 基準扭矩計算裝置，其用於從所述車輛的行駛阻力計算基準扭矩，狀態時的輸出扭矩，以及判定裝置，其用於通過當接收到所述扭矩上升請求時在所述基準扭 矩與所述車輛驅動單元的輸出扭矩之間進行比較來判定所述車輛是處 於所述被驅動狀態還是處於所述未被驅動狀態，其中所述扭矩上升控制裝置依照與判定結果相對應的改變模式來改變所述車輛驅動單元的輸出扭矩。
11. 如權利要求10所述的控制裝置，其中，當所述車輛處於所述未被驅動狀態時，所述扭矩上升控制裝置以最大速度將所述車輛驅動單元 的輸出扭矩增大到接近所述基準扭矩的區域，然後將所述輸出扭矩逐漸 增大到所述基準扭矩，並且此後根據所述目標扭矩梯度增大所述輸出扭 矩。
12. 如權利要求10或11所述的控制裝置，其中，所述基準扭矩計 算裝置包括路面乾變測量裝置，其用於測量路面的乾變；以及行駛阻 力校正裝置，其用於根據所述路面的^L校正行駛阻力。
13. 如權利要求10或11所述的控制裝置，其中，所述基準扭矩計 算裝置包括加速度測量裝置，其用於測量沿所述車輛的縱向作用的加 速度；以及行駛阻力校正裝置，其用於根據接收到所述扭矩上升請求時 的縱向加速度來校正行駛阻力。
14. 一種用於車輛驅動單元的控制方法，所述車輛驅動單元具有多制量來控制，'所述控制方法的特徵在於包括 ' '接^ML送到所述車輛驅動單元的扭矩上升請求；當接收到所述扭矩上升請求時，設定所述車輛驅動單元的目標輸出 扭矩；改變所述多個控制元件中特定的一個的控制量或所述多個控制元 件中特定的幾個的控制量，以朝著目標輸出扭矩增大所述車輛驅動單元 的輸出扭矩；根據預先制定的計算規則，基於所述車輛驅動單元的當前輸出扭 矩，估算在改變所述控制元件中所述特定的 一個的控制量或所述控制元 件中所述特定的幾個的控制量時的扭矩梯度；以及調節所述多個控制元件中至少 一個的控制量4吏得所估算出的扭矩 梯度接近預定的目標扭矩梯度。
全文摘要
通過用於車輛驅動單元(20)的控制裝置能夠防止在加速期間發生衝擊而不會影響加速。通過當發送扭矩上升請求時改變多個控制元件(22，24，26)中特定的一個或特定的幾個的控制量，車輛驅動單元(20)的輸出扭矩朝著目標輸出扭矩增加。在此情況下，根據預先制定的計算規則，基於車輛驅動單元(20)的當前輸出扭矩，估算和計算在改變控制量時的扭矩梯度。設定控制元件(22，24，26)的控制量使得估算扭矩梯度與預定的目標扭矩梯度相符。
文檔編號F02D45/00GK101680385SQ200880015553
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年5月10日
發明者麻生纊司 申請人:豐田自動車株式會社