專利名稱：控制啟動和隨后汽車加速過程的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制機(jī)動車輛啟動和隨后加速過程的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在日本專利文獻(xiàn)JP-A 08-207605中披露了可在4輪驅(qū)動(4WD)或2輪驅(qū)動(2WD)模式下操作的汽車(機(jī)動車輛)。汽車可以在4WD模式狀態(tài)啟動。傳輸裝置具有扭矩分配離合器。響應(yīng)控制信號調(diào)整施加到離合器的液壓壓力，可以改變發(fā)動機(jī)輸出扭矩的所分出扭矩的大小?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號?？刂破魇褂眉铀偬ぐ鍓合铝亢蛙囕嗈D(zhuǎn)速作為輸入?？刂破鞲鶕?jù)車輪轉(zhuǎn)速計(jì)算加速滑動。控制器根據(jù)加速踏板壓下量計(jì)算第一扭矩數(shù)值，根據(jù)加速滑動計(jì)算第二扭矩數(shù)值?？刂破鹘⑵囬撝邓俣?例如20km/h)，并將車速與汽車閾值速度進(jìn)行比較。當(dāng)車速低于汽車閾值速度時，控制器設(shè)置第一數(shù)值和第二數(shù)值中較大的數(shù)值為基本扭矩。當(dāng)車速等于或高于汽車閾值速度時，控制器設(shè)置第二數(shù)值為基本扭矩。控制器在根據(jù)基本扭矩確定控制信號中考慮汽車減速，以使離合器傳輸扭矩能力快速下降，從而迅速禁止4WD。此措施有效地防止發(fā)生緊急制動。
在已知系統(tǒng)的啟動和隨后的汽車加速過程中，由于總是存在時間延遲，所以當(dāng)車速達(dá)到汽車閾值速度時禁止4WD模式，這就引起發(fā)生加速滑動，直到另一4WD模式被允許。此過程的不利之處是，當(dāng)轉(zhuǎn)換時僅依靠汽車閾值速度控制加速滑動，因此汽車閾值速度下降不能低于某一低限，即使需要提高燃油經(jīng)濟(jì)性的情況也是如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于控制汽車啟動和隨后的加速過程的系統(tǒng)和方法，從而使汽車在啟動期間，具有出色的燃油經(jīng)濟(jì)性及最佳的加速性能。
根據(jù)本發(fā)明的一示范實(shí)施例，通過響應(yīng)命令向車輪施加扭矩用全輪驅(qū)動模式驅(qū)動汽車，提供用于控制汽車啟動及隨后加速過程的方法或系統(tǒng)，該方法或系統(tǒng)包括在啟動和隨后汽車的加速過程期間，對連續(xù)增加的預(yù)定變量與閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)駕駛者要求確定扭矩的第一期望值；響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值；在預(yù)定變量低于或等于閾值時，響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令；和確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令改變到響應(yīng)扭矩的第二期望值確定命令。
附圖簡述通過參照以下附圖所作的描述，將會對本發(fā)明有一清楚地理解。


圖1是實(shí)施了本發(fā)明的汽車的簡要示意圖。
圖2是表示發(fā)動機(jī)控制器工作的流程圖。
圖3是表示牽引控制系統(tǒng)(TCS)控制器工作的流程圖。
圖4是表示在全輪驅(qū)動或4WD控制器、發(fā)動機(jī)控制器和相關(guān)設(shè)備之間相互關(guān)系的硬件圖。
圖5是4WD控制器的方框圖。
圖6是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的一個實(shí)施例的工作，該系統(tǒng)或方法用于控制啟動和隨后汽車的加速過程。
圖7是流程圖，表示用于以軟件實(shí)現(xiàn)期望負(fù)載扭矩限幅器部件的控制程序。
圖8是流程圖，表示用于以軟件實(shí)現(xiàn)期望負(fù)載扭矩限幅器部件的控制程序。
圖9A到9E是表示圖6所示實(shí)施例工作的曲線圖。
圖10是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的另一實(shí)施例的工作，該系統(tǒng)或方法用于控制啟動和隨后汽車的加速過程。
圖11是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的又一實(shí)施例的工作，該系統(tǒng)或方法用于控制啟動和隨后汽車的加速過程。
圖12是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的另一實(shí)施例的工作，該系統(tǒng)或方法用于控制汽車的啟動過程。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考附圖，圖1所示的汽車實(shí)施了根據(jù)本發(fā)明的汽車動力控制系統(tǒng)。該汽車包括一個或第一動力系統(tǒng)，以及另一個或第二動力系統(tǒng)。第一動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)2形式的原動機(jī)。第一動力系統(tǒng)與第一組車輪1L和1R驅(qū)動聯(lián)接。第二動力系統(tǒng)包括作為驅(qū)動扭矩源的電動牽引電動機(jī)4，還包括在電動機(jī)4和第二組車輪3L和3R之間作為扭矩傳輸裝置的離合器12。
在所述汽車中，發(fā)動機(jī)2是驅(qū)動扭矩的主源。發(fā)動機(jī)2具有以進(jìn)氣岐管14形式的進(jìn)氣管。在進(jìn)氣岐管14內(nèi)，發(fā)動機(jī)2具有主節(jié)氣門15和子節(jié)氣門16。
以所示汽車的加速踏板的形式響應(yīng)加速命令，主節(jié)氣門15以相應(yīng)程度打開，該加速命令是加速器17的加速踏板壓下量(APO)形式的命令。在所述汽車中，APO可用角度的百分比(％)表示，該角度是汽車駕駛者操縱加速器17從釋放位置到全部壓下所成的角度。在加速器17與主節(jié)氣門15之間的操作連接可以是機(jī)械連接如所示的通過全部拉線或致動器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。致動器系統(tǒng)包括加速傳感器60、發(fā)動機(jī)控制器18和未示出的節(jié)氣門致動器。發(fā)動機(jī)控制器18監(jiān)測加速傳感器60以接收加速器17的APO，確定主節(jié)氣門15打開角度的期望值，并計(jì)算致動器命令。響應(yīng)致動器命令，節(jié)氣門致動器將主節(jié)氣門15調(diào)整到所期望值。
為使子節(jié)氣門16致動，提供有步進(jìn)電動機(jī)19和節(jié)氣門傳感器62。牽引控制系統(tǒng)(TCS)控制器20的步進(jìn)電動機(jī)控制器接收以角度Δθ表示的控制信號。該角度Δθ的確定方式將在以后參照流程圖2和3加以描述。TCS控制器20計(jì)算步進(jìn)電動機(jī)19轉(zhuǎn)動的步進(jìn)數(shù)量。步進(jìn)電動機(jī)控制器20接收節(jié)氣門傳感器62的輸出以形成子節(jié)氣門16的閉環(huán)控制。由于使用子節(jié)氣門16，使發(fā)動機(jī)的輸出扭矩Te不依賴于主節(jié)氣門15所處位置獨(dú)立地變化。
為傳輸發(fā)動機(jī)扭矩Te，第一動力系統(tǒng)進(jìn)一步包括變速器(傳動系)30和差速器31。變速器30具有不同的檔位范圍。在所述實(shí)施例中，變速器30是包括扭矩轉(zhuǎn)換器的自動變速器。扭矩轉(zhuǎn)換器包括泵輪、定子和渦輪。泵輪與發(fā)動機(jī)2的曲軸相聯(lián)以隨其旋轉(zhuǎn)。渦輪與自動變速器的輸入軸相聯(lián)接。自動變速器的輸出軸與差速器聯(lián)接。自動變速器具有輸入軸與輸出軸不同的轉(zhuǎn)速比。差速器31設(shè)置在第一組車輪1L和1R之間。在所述實(shí)施例中，使用了RE4F03B型自動傳動軸，它包括扭矩轉(zhuǎn)換器、四速自動變速器和差速器。有關(guān)RE4F03B型自動傳動軸的進(jìn)一步信息，可參閱由Nissan Motor Co.，Limited于2002年2月發(fā)表的服務(wù)手冊“Nissan MARCH”中C-6到C-22頁。
第二動力系統(tǒng)包括與電動牽引電動機(jī)4聯(lián)接的減速齒輪11和與離合器12聯(lián)接的差速器13。差速器13設(shè)置在第二組車輪3L和3R之間。離合器12具有與減速齒輪11的輸出部件聯(lián)接的輸入軸。離合器12的輸出軸與差速器13的輸入部件聯(lián)接。在所述實(shí)施例中，使用包括減速齒輪、電磁離合器和差速器的集成驅(qū)動單元。有關(guān)該集成驅(qū)動單元的進(jìn)一步信息，可參閱由Nissan MotorCo.，Limited于2002年9月發(fā)表的服務(wù)手冊“Nissan MARGH”中C-6到C-13頁(特別是C-10頁)。
在所述實(shí)施例中，離合器12是配置有凸輪致動導(dǎo)向離合器的電磁離合器。為激勵線圈，離合器12與未示出的電源連接。有關(guān)凸輪致動導(dǎo)向離合器如何工作的技術(shù)說明參閱1995年11月7日發(fā)表的US-A 5,464,084，該文件在此一并作為參考。
在所述實(shí)施例中，第一組車輪分別是左前車輪1L和右前車輪1R，第二組車輪分別是左后車輪3L和右后車輪3R。本發(fā)明不受此實(shí)例的限制。第一組車輪可分別是左后車輪和右后車輪，第二組車輪可分別是左前車輪和右前車輪。隨討論的進(jìn)行，應(yīng)理解在離合器12嚙合后，當(dāng)電動機(jī)扭矩向驅(qū)動電動機(jī)或第二組車輪3L和3R傳動的動力系統(tǒng)間隙(play)被消除時，汽車的4WD模式操作已就緒。
關(guān)于第二動力系統(tǒng)，電動機(jī)4依靠電能驅(qū)動。電源可以是電池。然而，在所述本發(fā)明的實(shí)例中，電源來自與發(fā)動機(jī)2相動力聯(lián)接的發(fā)電機(jī)7。使發(fā)電機(jī)7和發(fā)動機(jī)2相互動力聯(lián)接的環(huán)形帶6與皮帶輪使發(fā)電機(jī)7以轉(zhuǎn)速Nh轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)速Nh可由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和皮帶輪比值所表達(dá)。皮帶輪比值Rp是兩個皮速輪之間的比值，其中一個安裝在發(fā)動機(jī)輸出軸上，另一個安裝在發(fā)電機(jī)軸上。
當(dāng)對發(fā)電機(jī)7施加發(fā)電機(jī)磁場電流Ifh，發(fā)電機(jī)7成為發(fā)動機(jī)2的負(fù)載，并響應(yīng)克服這一負(fù)載的發(fā)動機(jī)扭矩產(chǎn)生電能。下文中這一發(fā)動機(jī)扭矩稱為“負(fù)載扭矩Th”。電纜9將發(fā)電機(jī)7與電動機(jī)4相連接。接線盒10設(shè)置在發(fā)電機(jī)7和電動機(jī)4之間的電纜9中。在接線盒10內(nèi)有繼電器24以便有選擇地向電動機(jī)4供應(yīng)電能。
繼續(xù)參考圖1，輪速傳感器27FL、27FR、27RL和27RR分別監(jiān)測與其關(guān)聯(lián)的車輪轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器21檢測指示發(fā)動機(jī)2轉(zhuǎn)速的參數(shù)。
同時參考圖4，接線盒10內(nèi)的電流傳感器23測量由發(fā)電機(jī)7供應(yīng)給電動機(jī)4電能的電流。所測電流測量的是電動機(jī)4的電樞電流Ia。電動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器26檢測電動機(jī)4驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速Nm。所設(shè)熱敏電阻25用于檢測電動機(jī)4的溫度。
換檔檢測器32、傳感器35、62、27FL、27FR、27RL、27RR、21、60和26，以及熱敏電阻25的輸出信號被用作4WD控制器8的輸入。4WD控制器8包括可與計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)52通信的微處理器50。如熟悉此技術(shù)領(lǐng)域的人員所理解的，例如計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)52可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)54、只讀存儲器(ROM)56、和/或維持存儲器(KAM)58。
參考圖4，4WD控制器對輸入進(jìn)行處理并產(chǎn)生發(fā)電機(jī)命令c1(負(fù)載比)。發(fā)電機(jī)命令c1被用作發(fā)電機(jī)7的電壓調(diào)節(jié)器22的輸入。電壓調(diào)節(jié)器22將發(fā)電機(jī)磁場電流Ifh調(diào)整到由發(fā)電機(jī)命令c1所指示的數(shù)值。電壓調(diào)節(jié)器22檢測發(fā)電機(jī)的輸出電壓V。所檢測的發(fā)電機(jī)輸出電壓V被饋送到4WD控制器8。在4WD控制器8的控制下，電壓調(diào)節(jié)器22調(diào)整發(fā)電機(jī)磁場電流Ifh。調(diào)整磁場電流Ifh就對負(fù)載扭矩Th和發(fā)電機(jī)輸出電壓V進(jìn)行了調(diào)整。這樣，4WD控制器8可以控制負(fù)載扭矩Th和發(fā)電機(jī)輸出電壓V。
4WD控制器8產(chǎn)生用于繼電器24的繼電命令。響應(yīng)繼電命令，繼電器24控制提供給電動機(jī)4的電壓(或電流)。
4WD控制器8產(chǎn)生用于電動機(jī)4的電動機(jī)命令，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場電流Ifm。調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場電流Ifm可對電動機(jī)扭矩Tm進(jìn)行調(diào)整。
4WD控制器8產(chǎn)生用于離合器12的離合器命令。響應(yīng)離合器命令，離合器12嚙合或分離。
圖5中的方框圖表示4WD控制器8的軟件或硬件部件。
在根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)例中，發(fā)電機(jī)控制部件8A接收發(fā)電機(jī)電壓V的期望值。在期望的發(fā)電機(jī)電壓(V)計(jì)算部件8G處計(jì)算出發(fā)電機(jī)電壓V的期望值。發(fā)電機(jī)控制部件8A以負(fù)載比(％)形式確定發(fā)電機(jī)命令c1。此發(fā)電機(jī)命令c1提供給電壓調(diào)節(jié)器22。響應(yīng)發(fā)電機(jī)命令c1，電壓調(diào)節(jié)器22調(diào)整發(fā)電機(jī)磁場電流Ifh，使發(fā)電機(jī)7輸出達(dá)到期望值水平的電壓V。
繼電控制部件8B產(chǎn)生繼電命令。繼電命令提供給接線盒10內(nèi)的繼電器24。
電動機(jī)控制部件8C輸入有關(guān)電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm、有關(guān)電動機(jī)(感應(yīng))電壓E和有關(guān)電動機(jī)電樞電流(電動機(jī)電流)Ia的信息。電動機(jī)電樞電流Ia被確定為電動機(jī)扭矩Tm和電動機(jī)磁場電流Ifm的函數(shù)。因此，如果電動機(jī)磁場電流Ifm不變，電動機(jī)電樞電流Ia確定電動機(jī)扭矩Tm。電動機(jī)控制部件8C調(diào)整電動機(jī)電流Ifm。
離合器部件8D從動力系統(tǒng)間隙調(diào)節(jié)部件8H處接收離合器嚙合/分離命令。響應(yīng)離合器命令，通過控制提供流經(jīng)離合器12的線圈的電流，對離合器12的狀態(tài)進(jìn)行控制。
期望負(fù)載扭矩(Th)計(jì)算部件8E確定負(fù)載扭矩Th的期望值。
期望負(fù)載扭矩限制器部件8F對負(fù)載扭矩Th的期望值與發(fā)電機(jī)7的最大負(fù)載能力HQ進(jìn)行比較。當(dāng)負(fù)載扭矩Th的期望值超過最大負(fù)載能力HQ時，期望負(fù)載限制器部件8F計(jì)算過盈扭矩ΔTb(ΔTb＝Th-HQ)，并將最大負(fù)載能力HQ設(shè)為Th。期望負(fù)載限制器部件8F計(jì)算發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM(TeM＝Te-ΔTb，其中Te是發(fā)動機(jī)扭矩的當(dāng)前值)，并將發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM輸出到發(fā)動機(jī)控制器18。
現(xiàn)參考圖2，圖2中的流程圖表示發(fā)動機(jī)控制器18的工作。
在框S10中，發(fā)動機(jī)控制器18根據(jù)加速踏板傳感器60的輸出信號(APO)確定發(fā)動機(jī)扭矩TeN的期望值。
在下一個框S20中，發(fā)動機(jī)控制器18確定是否將來自4WD控制器8的發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM饋入，該上限TeM將在圖7中框S530中被確定。如果滿足條件控制邏輯轉(zhuǎn)向框S30。如果不滿足條件控制邏輯轉(zhuǎn)向框S50。
在框S30中，發(fā)動機(jī)控制器18確定是否發(fā)動機(jī)扭矩TeN的期望值大于發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM。如果滿足條件，控制邏輯轉(zhuǎn)向框S40。如果不滿足條件，控制邏輯轉(zhuǎn)向框S50。
在框S40中，發(fā)動機(jī)控制器18將發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM設(shè)為發(fā)動機(jī)扭矩TeN的期望值。
在下一個框S50中，發(fā)動機(jī)控制器18根據(jù)由加速器踏板傳感器60和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器21的輸出信號提供的加速器踏板壓下量APO和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，確定發(fā)動機(jī)扭矩Te的當(dāng)前值。在確定發(fā)動機(jī)扭矩Te的當(dāng)前值中，發(fā)動機(jī)控制器18可使用如2002年8月13日發(fā)表的US 6,434,469 B1文件中圖15所示的查找映像圖方式，該文件在此一并作為參考。
在下一框S60中，發(fā)動機(jī)控制器18計(jì)算偏差ΔTe’，可如下表示
ΔTe’＝TeN-Te (1)在下一個框S70中，發(fā)動機(jī)控制器18為偏差ΔTe’確定在節(jié)氣門打開角度θ的改變量Δθ，并將所確定的改變量Δθ輸出到TCS控制器20，以使子節(jié)氣門16有相應(yīng)地動作。
參考圖3，TCS控制器20執(zhí)行抑制加速滑動的功能，該加速滑動發(fā)生在驅(qū)動輪，即本實(shí)施例中的前車輪1L和1R。一旦檢測到有這一加速滑動發(fā)生，TCS控制器20關(guān)閉子節(jié)氣門16以減少發(fā)動機(jī)的輸出，該過程與汽車駕駛者對主節(jié)氣門15的操縱是相互獨(dú)立的。提供有TCS標(biāo)志TSCFLG，該標(biāo)志在TCS執(zhí)行上述對發(fā)動機(jī)扭矩進(jìn)行減少控制以抑制加速滑動時被置位。
圖3中的流程圖表示TCS控制器20在執(zhí)行上述對發(fā)動機(jī)扭矩進(jìn)行減少控制以抑制加速滑動的工作流程，即TCS控制。
在框S100中，確定是否有加速滑動發(fā)生。如果發(fā)生，控制邏輯轉(zhuǎn)向框S110。如果沒有發(fā)生，控制邏輯就轉(zhuǎn)向框S140。
在框S110，TCSFLG被置位，而在框S140中，TCSFLG被清除。TCSFLG被清除后，子節(jié)氣門16打開角度的期望值θ被設(shè)置得等于打開角度θmax，打開角度θmax大于任何打開角度的當(dāng)前值，主節(jié)氣門15可能采用此打開角度θmax。而后，TCS控制器20將子節(jié)氣門16調(diào)整到打開角度θmax。隨子節(jié)氣門16打開到打開角度θmax，主節(jié)氣門15取得對發(fā)動機(jī)輸出扭矩的控制。
在框S110中TCSFLG被置位后，控制邏輯轉(zhuǎn)向框S120。在框S120，確定所謂的滑動率A?；瑒勇蔄表示如下A=VWF-VWRVWR---(2)]]>其中VWF是前輪的平均速度；VWR是后輪的平均速度。
在下一個框S130，子節(jié)氣門16打開角度的期望值θ通過以下計(jì)算公式被確定。
θ＝K6×A (3)其中
K6是增益。
考慮到當(dāng)前與之前的滑動率A之間的偏差，增益K6可具有不同的數(shù)值。
在本實(shí)施例中，汽車裝備有牽引控制系統(tǒng)(TCS)。TCS包括TCS控制器20。TCS判斷或監(jiān)測路面的磨擦系數(shù)以確定是否執(zhí)行牽引控制。當(dāng)路面的磨擦系數(shù)低時TCS執(zhí)行牽引控制，并將操作中標(biāo)志TCSFLG置位。當(dāng)路面的磨擦系數(shù)低時，標(biāo)志TCSFLG被置位(TCSFLG＝1)表示牽引控制處于工作狀態(tài)。當(dāng)路面的磨擦系數(shù)不低時，標(biāo)志TCSFLG被清除或復(fù)位(TCSFLG＝0)。在本實(shí)施例，標(biāo)志TCSFLG用作表示路面磨擦系數(shù)(μ)低的指示器。
圖6的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明的用于控制啟動汽車過程的系統(tǒng)的一個實(shí)施例的工作情況。本發(fā)明在控制程序中用軟件實(shí)現(xiàn)期望負(fù)載扭矩(Th)計(jì)算部件8E。
參考圖6，期望負(fù)載扭矩Th在框S400、S410、S420和S430中計(jì)算。為計(jì)算期望負(fù)載扭矩Th，在框S360或S390確定由電動機(jī)4產(chǎn)生用于施加到后車輪3L和3R的扭矩期望值TΔV。有兩個處理過程用于確定向后車輪3L和3R施加的扭矩期望值TΔV。為方便描述，兩個處理過程稱作第一過程或基于扭矩過程，及第二過程或基于滑動過程?？騍350和S360表示第一過程。框S370、S380和S390表示第二過程。
根據(jù)第一或基于扭矩的過程，根據(jù)施加到前車輪1L和1R的發(fā)動機(jī)15的輸出扭矩確定施加到后車輪3L和3R的扭矩期望值TΔV。響應(yīng)加速器17的加速器踏板壓下(APO)角度，確定發(fā)動機(jī)15的輸出扭矩。APO通過加速器17表達(dá)駕駛者的要求。因此，在第一過程由駕駛者的要求決定期望值TΔV。
根據(jù)第二或基于滑動的過程，在前車輪1L和1R產(chǎn)生的加速滑動ΔVF確定施加到后車輪3L和3R的扭矩期望值TΔV。
圖6中，框S300、S310、S320、S330、S340、S440、S450和S460表示確定執(zhí)行第一過程和第二過程中某一過程的邏輯單元。
根據(jù)圖6所示的邏輯單元，確定車速閾值或速度閾值α。汽車的車速或速度Vcar得到監(jiān)測。車速Vcar與車速閾值α進(jìn)行比較(見框S330或S340)。當(dāng)車速Vcar低于或等于車速閾值α?xí)r執(zhí)行第一過程。當(dāng)車速Vcar超過或逐漸高于車速閾值α?xí)r執(zhí)行第二過程。在本實(shí)施例中，路面磨擦系數(shù)μ確定車速閾值α，以使當(dāng)路面磨擦系數(shù)μ減少時提高車速閾值α。有關(guān)道路磨擦系數(shù)變化的可得到的信息可以是連續(xù)的或是分散的。如果是連續(xù)的，車速閾值α可連續(xù)增加。如果是分散的和具有兩個等級，車速閾值α可從較低車速提高到較高車速。在圖6所示的流程圖中，道路磨擦系數(shù)μ的降低使車速閾值α從較低的5km/h車速(見框S330)提高到10km/h車速(見框S340)。
繼續(xù)參考圖6，以有規(guī)律的間隔重復(fù)執(zhí)行流程圖。在框S300，4WD控制器8確定是否清除所謂低μ標(biāo)志TμFLG。如果在框S300中低μ標(biāo)志TμFLG被清除或復(fù)位(TμFLG＝0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S310。在框S330中如果低μ標(biāo)志TμFLG被置位(TμFLG＝1)，邏輯轉(zhuǎn)向框S340。
隨著討論的進(jìn)行，應(yīng)注意到，一旦道路磨擦系數(shù)μ被確定為低，邏輯便從框S300轉(zhuǎn)向框S310，然后轉(zhuǎn)向框S320，低μ標(biāo)志TμFLG從零(0)級切換到一(1)級。低μ標(biāo)志TμFLG連續(xù)保持在一(1)級，直到滿足預(yù)定條件。滿足預(yù)定條件則執(zhí)行基于滑動的過程以根據(jù)加速滑動ΔVF確定扭矩的期望值TΔV。在本實(shí)施例，當(dāng)在汽車啟動過程滿足預(yù)定條件時，邏輯從框S340經(jīng)過框S440和S450轉(zhuǎn)到S460。在框S460，低μ標(biāo)志TμFLG被清除?？騍460之后，邏輯經(jīng)過框S370、S380和S390至此基于滑動的過程執(zhí)行完畢。
在圖6的框S310中，4WD控制器8確定是否清除標(biāo)志TCSFLG(TCSFLG＝0)。如果清除了，邏輯轉(zhuǎn)向框S320。如果沒清除，則邏輯轉(zhuǎn)向框S320。
在框S330，4WD控制器8確定是否車速Vcar低于或等于5km/h，該速度設(shè)置為閾值車速α。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S350以執(zhí)行基于扭矩的過程。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S370以執(zhí)行基于滑動的過程。
如前所述，基于扭矩的過程是在框S350和S360執(zhí)行。在框S350，4WD控制器8從加速傳感器60輸入關(guān)于APO的信息。在下一個框S360，4WD控制器8確定扭矩的期望值TΔV，可表示為TΔV＝K4×APO (4)其中K4是例如通過模擬所確定的增益。
如上所討論的，APO表示施加到前車輪1L和1R的驅(qū)動扭矩。由于被確定為APO的函數(shù)，由公式(4)表達(dá)的扭矩的期望值TΔV依賴于施加到前車輪1L和1R的驅(qū)動扭矩。因而，可稱為基于扭矩的期望值TΔV。
如前所述，基于滑動的過程在框S370、S380和S390執(zhí)行。在框S370，4WD控制器8從輪速傳感器27FL、27FR、27RL和27RR輸入關(guān)于輪速VWFL、VWFR、VWRL和VWRR的信息，以確定前車輪的平均速度VWF和后車輪的平均速度VWR，可如下表達(dá)VWF=VWFL+VWFR2]]>VWR=VWRL+VWRR2---(5)]]>在下一框S380，4WD控制器8確定加速滑動或滑動速度ΔVF，它是前車輪1L和1R的加速滑動的數(shù)量。加速滑動ΔVF可如下表達(dá)ΔVF＝VWF-VWR(6)在下一框S390，4WD控制器8確定扭矩的期望值TΔV，可表達(dá)為TΔV＝K1×ΔVF (7)其中K1是例如通過模擬所確定的增益。
由于被確定為車速滑動ΔVF的函數(shù)，由公式(7)表達(dá)的扭矩的期望值TΔV依賴于施加到前車輪1L和1R的加速滑動。因而，可稱為基于滑動的期望值TΔV。扭矩的基于滑動的期望值TΔV表示被吸收以抑制加速滑動ΔF的發(fā)動機(jī)扭矩。
在框S360或S390中確定扭矩的期望值TΔV后，邏輯轉(zhuǎn)向框S400。如前所述，在框S400、S410、S420和S430中計(jì)算期望負(fù)載扭矩Th。
在框S400，4WD控制器8確定扭矩的期望值TΔV是否等于預(yù)定值0(零)。如果滿足條件(TΔV＝0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S410。如果不滿足條件(TΔV＞0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S420。
在框410，4WD控制器8在返回開始點(diǎn)前將負(fù)載扭矩Th的期望值設(shè)置為0(Th←0)。
在框S420，4WD控制器8計(jì)算負(fù)載扭矩TG的當(dāng)前值。負(fù)載扭矩TG的當(dāng)前值以下式表達(dá)TG=K2×V×Iak3×Nh---(8)]]>其中V是發(fā)電機(jī)7的電壓；
Ia是發(fā)電機(jī)7的電樞電流；Nh是發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)速；K3是效率；和K2是系數(shù)。
在下一個框S430，4WD控制器8在返回開始點(diǎn)前，計(jì)算負(fù)載扭矩Th的期望值。負(fù)載扭矩Th的期望值可表達(dá)為Th＝TG+TΔV (9)參考框S300、S310和S330，應(yīng)注意在道路磨擦系數(shù)μ不低的情況下，邏輯總是轉(zhuǎn)到框S330。更具體地講，道路磨擦系數(shù)μ不低于磨擦系數(shù)閾值，保持每一低μ標(biāo)志TμFLG和標(biāo)志TCSFLG等于0(零)。在此情況下，當(dāng)車速Vcar低于或等于5km/h時，執(zhí)行在框S350和S360的第一或基于扭矩的過程，當(dāng)車速Vcar超過5km/h時，執(zhí)行在框S370、S380和S390的第二或基于滑動的過程。這樣，在此情況下，車速閾值α繼續(xù)是5km/h。
道路磨擦系數(shù)μ逐漸低于閾值磨擦系數(shù)使標(biāo)志TCSFLG被置位后，邏輯從框S310轉(zhuǎn)到框S320。在框S320，4WD控制器8將低μ標(biāo)志TμFLG置位。在低μ標(biāo)志TμFLG被置位后，4WD控制器8立即提高閾值車速α，從較低的5km/h增加到較高的10km/h。簡單地講，當(dāng)路面磨擦系數(shù)μ低時，閾值車速α提高到較高車速10km/h。
在低μ標(biāo)志TμFLG被置位后的循環(huán)中，邏輯直接從框S300轉(zhuǎn)到框S340。
在框S340，4WD控制器8確定車速Vcar是否低于或等于10km/h，該車速現(xiàn)已設(shè)為閾值車速α。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)到框S350繼續(xù)執(zhí)行基于扭矩過程。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S440。
在框S440，4WD控制器8使計(jì)數(shù)器CNT增加或計(jì)數(shù)(counts up)。
在下一框S450，4WD控制器8確定計(jì)數(shù)器CNT的計(jì)數(shù)值是否達(dá)到或超過預(yù)定的計(jì)數(shù)數(shù)值，該數(shù)值是預(yù)定的時間10秒被從圖6中流程圖的開始到相同流程圖的下一次開始之間的時間間隔所除得到的商。如果不滿足條件，邏輯從框S450轉(zhuǎn)到框S350以繼續(xù)執(zhí)行基于扭矩的過程。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S460。
在框S460，4WD控制器8對每一低μ標(biāo)志TμFLG和使計(jì)數(shù)器CNT復(fù)位為0(零)。邏輯從框S460轉(zhuǎn)到框S370以執(zhí)行基于滑動過程。
提供框S440和S450以及在框S460使計(jì)數(shù)器復(fù)位(CNT＝0)是為了消除當(dāng)車速Vcar超過10km/h時可能發(fā)生的擺動。
在圖6所示的流程圖中，現(xiàn)考慮流程圖是如何變化以處理當(dāng)車速Vcar暫時超過5km/h時需要消除可能發(fā)生的擺動的情況。在此實(shí)例中，框S330的“否”支路是框S370的分支。框S330的“否”支路連接到與S440相當(dāng)?shù)目?。相?dāng)于S440的框之后的是相當(dāng)于S450的框。相當(dāng)于S450的框具有“否”支路與框S350連接。相當(dāng)于S450的框的“是”支路與計(jì)數(shù)器CNT的內(nèi)容被清除的框連接?？騍370跟隨計(jì)數(shù)器CNT被清除的框。
如果擺動只是小問題或?qū)嶋H未發(fā)生擺動，去除框S440和S450后邏輯直接從框S340轉(zhuǎn)到框S450例如，前面關(guān)于框S440和S450的描述清楚地支持這樣的特性，該特性是動態(tài)情況應(yīng)當(dāng)連續(xù)執(zhí)行第一或基于扭矩過程，除非車速Vcar連續(xù)地超過閾值車速α(5km/h或10km/h)達(dá)預(yù)定時間例如10秒。
以后將參照圖9A到9E對通過流程圖6所描述的操作進(jìn)行討論。討論前，先參考圖7描述期望負(fù)載扭矩限制器部件8F(見圖5)，然后參考圖8描述發(fā)電機(jī)期望電壓(V)計(jì)算部件8G(見圖5)。
圖7的流程圖表示用于以軟件實(shí)現(xiàn)期望負(fù)載扭矩限制器部件8F的控制程序。
在框S500，4WD控制器8確定負(fù)載扭矩Th的期望值是否超過發(fā)電機(jī)7的最大負(fù)載能力HQ。如果滿足條件(Th＞HQ)，邏輯轉(zhuǎn)向框S510。如果不滿足條件(TH≤HQ)，邏輯返回到開始點(diǎn)。
在框S510，4WD控制器8計(jì)算過盈扭矩ΔTb，如下表達(dá)ΔTb＝Th-HQ (10)在下一框S520，4WD控制器8根據(jù)APO和Ne確定發(fā)動機(jī)扭矩Te的當(dāng)前數(shù)值，APO和Ne分別由加速傳感器60和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器21的輸出信號所提供。在確定發(fā)動機(jī)扭矩Te的當(dāng)前數(shù)值中，4WD控制器8可能使用一同作為參考的US 6,434,469 B1中圖15所示的查找映像圖方式。
在框S530，4WD控制器8計(jì)算發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM，可如下表達(dá)TeM＝Te-ΔTb (11)在相同的框S530，4WD控制器8將發(fā)動機(jī)扭矩上限TeM輸出到發(fā)動機(jī)控制器18(見圖2中的框S20)。
在下一框S540，4WD控制器8設(shè)置最大負(fù)載能力HQ作為由發(fā)電機(jī)7提供給發(fā)動機(jī)2的負(fù)載扭期望值Th。
接著，圖8中流程圖表示用于以軟件實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)期望電壓(V)計(jì)算部件8G的控制程序。
在框S600，4WD控制器8確定在圖6的框S360或S390已確定的扭矩的期望值TΔV是否大于0(零)。如果滿足條件(TΔV＞0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S610。如果不滿足條件(TΔV＝0)，邏輯返回開始點(diǎn)。
在框S610，4WD控制器8從電動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器26輸入電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm的信息。4WD控制器8從例如查找表中確定相對于電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm的電動機(jī)磁場電流Ifm的期望值。4WD控制器8將所確定的電動機(jī)磁場電流Ifm的期望值傳送給電動機(jī)控制部件8C(見圖5)。
關(guān)于隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm在不同數(shù)值時電動機(jī)磁場電流Ifm的期望值的變化，如在框S610中所示，電動機(jī)磁場電流Ifm在轉(zhuǎn)速低于預(yù)定值的范圍保持不變，但在轉(zhuǎn)速等于或超過預(yù)定值時電流下降。
除了在這樣高的轉(zhuǎn)速下使電動機(jī)磁場電流Ifm降低，否則電動機(jī)感應(yīng)電壓E將會提高，很難保證在這樣高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生足夠的電動機(jī)扭矩所需的電動機(jī)電樞電流Ia的流動。因此，在高轉(zhuǎn)速等于或超過預(yù)定值時，通過降低電動機(jī)磁場電流Ifm防止感應(yīng)電壓E的上升，以保證用于產(chǎn)生足夠高的電動扭矩Tm所需的電動機(jī)電樞電流Ia的流動。
在框S610內(nèi)的圖形表示電動機(jī)磁場電流Ifm以離散的方式從高水平下降到低水平。如果產(chǎn)生需要以提供較平滑(smoother)電動機(jī)扭矩的特性，而不是提供電動機(jī)磁場電流Ifm在兩個水平變化，電動機(jī)磁場電流Ifm可隨電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm的不同值而連續(xù)改變。電動機(jī)磁場電流Ifm的連續(xù)變化導(dǎo)致對于電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm不同的值需對電動機(jī)扭矩Tm進(jìn)行連續(xù)地修正以產(chǎn)生電動機(jī)扭矩Tm的期望值。
在下一框S620，4WD控制器8從例如查找映像圖確定相對于電動機(jī)磁場電流Ifm的期望值和電動機(jī)轉(zhuǎn)速Nm的電動機(jī)感應(yīng)電壓E。
在框S630，4WD控制器8使用在圖7的控制程序所確定的負(fù)載扭矩Th的期望值計(jì)算電動機(jī)扭矩Tm的期望值。電動機(jī)扭矩Tm可表達(dá)如下Tm=Th×Ne×ηge×ηmotNm---(12)]]>其中Tm是電動機(jī)扭矩；Nm是電動機(jī)轉(zhuǎn)速；Th是負(fù)載扭矩；Ne是發(fā)動機(jī)速度；ηge是發(fā)電機(jī)效率；和ηmot是電動機(jī)效率。
在下一框S640，4WD控制器8確定作為電動機(jī)扭矩Tm的期望值和電動機(jī)磁場電流Ifm的期望值的函數(shù)的電動機(jī)電樞電流Ia的期望值。
在下一框S650，4WD控制器8計(jì)算發(fā)電機(jī)電壓V的期望值，表達(dá)如下V＝Ia×R+E (13)其中R是電纜9的電阻和電動機(jī)4的線圈電阻之和。
根據(jù)圖8的流程圖，發(fā)電機(jī)電壓V的期望值在適當(dāng)考慮到電動機(jī)4后在框S250中被確定。確定發(fā)電機(jī)電壓的期望值的方式不受此實(shí)例描述的限制。如情況允許，發(fā)電機(jī)電壓V的期望值可以作為負(fù)載扭矩Th期望值的函數(shù)直接確定。
本發(fā)明是結(jié)合具有電動機(jī)4的汽車進(jìn)行披露的，該電動機(jī)4作為向后車輪3L和3R施加扭矩的驅(qū)動扭矩源。本發(fā)明可在具有其它類型的4WD驅(qū)動系統(tǒng)的汽車中得到應(yīng)用。包括分動器(transfer)的4WD驅(qū)動系統(tǒng)就是一個例子。
參考以下陳述可對前面所描述的本發(fā)明的實(shí)施例有所理解。
為了使靜止的汽車運(yùn)動，需要向前車輪1L和1R施加更大的驅(qū)動扭矩。駕駛者踏下加速器踏板17使發(fā)動機(jī)2產(chǎn)生足夠大的扭矩以向車輪提供強(qiáng)大的驅(qū)動扭矩。由于施加到前車輪1L和1R的驅(qū)動扭矩非常大，所以前車輪1L和1R傾向產(chǎn)生滑動。需要有效地抑制這一產(chǎn)生滑動的傾向，使其處于充分低的水平。根據(jù)實(shí)施例，通過響應(yīng)APO，從重復(fù)執(zhí)行第一過程(見圖6中框S350和S360)所導(dǎo)出的基于扭矩TΔV的4WD來滿足此需要。與APO成比例地驅(qū)動扭矩施加到后車輪3L和3R。使用APO作為控制輸入，驅(qū)動扭矩作為控制輸出，實(shí)現(xiàn)了前饋4WD控制。此前饋4WD控制可有效地抑制前車輪1L和1R產(chǎn)生滑動的傾向。
汽車啟動后為追求與良好的加速性能一樣出色的燃油經(jīng)濟(jì)性，將前饋4WD控制的操作范圍限制在所需的最小程度。汽車啟動后，車速和時間是兩個連續(xù)增加的變量。將這些變量與閾值相比較限定可滿足需要的最小程度。在實(shí)施例中，汽車啟動后選擇車速Vcar作為連續(xù)增加的變量的例子。建立了閾值車速α(＝5km/h)。車速Vcar與閾值車速α進(jìn)行比較。汽車啟動后當(dāng)車速Vcar低于或等于閾值車速α?xí)r，前饋4WD控制能夠提供良好的汽車加速度。我們記得確定執(zhí)行第一過程(圖6中框S350和S360)，并因而重復(fù)執(zhí)行這一過程使前饋4WD控制能夠?qū)崿F(xiàn)。
如前所述，在轉(zhuǎn)換期間由于時間的延遲使加速滑動不可避免地發(fā)生。本發(fā)明的實(shí)施例找到可控制這一短暫加速滑動的驅(qū)動情況。兩個與短暫加速滑動有關(guān)的主要影響因素是路面磨擦系數(shù)μ和驅(qū)動扭矩。在實(shí)施例中，對路面磨擦系數(shù)μ和車速Vcar進(jìn)行監(jiān)測以確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。前饋4WD控制響應(yīng)第一或基于扭矩的期望值TΔV，施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值是響應(yīng)駕駛者的功率要求(APO)所確定的。反饋2/4WD控制響應(yīng)第二或基于滑動的期望值TΔV，施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值是響應(yīng)加速滑動所確定的。
如上所述，車速Vcar同路面磨擦系數(shù)μ一樣受到監(jiān)測。明顯地，短暫的加速滑動依賴于路面磨擦系數(shù)μ。隨著車速Vcar的提高，前輪轉(zhuǎn)速與車速的偏差逐漸縮小。另外，當(dāng)車速Vcar升到越過升檔點(diǎn)，相關(guān)聯(lián)的變速器提高檔位。這使施加到后車輪3L和3R的驅(qū)動扭矩下降。因此，車速Vcar在啟動和隨后的汽車加速過程中起到指示驅(qū)動扭矩變化的指示器作用。
如前對框S300、S310和S320所描述的，監(jiān)測標(biāo)志TCSFLG以確定路面磨擦系數(shù)μ是否較低。
根據(jù)實(shí)施例，如圖6所示，當(dāng)車速Vcar超過閾值車速α?xí)r，如果路面磨擦系數(shù)μ保持較高值，驅(qū)動情況應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。通過以下沿框S300、S310、S330、S370、S380、S390、S400、S420和S430的邏輯流程可對此加以確認(rèn)。在此實(shí)例，由于較高的路面磨擦系數(shù)μ使過渡加速滑動得到抑制。
根據(jù)實(shí)施例，如圖6所示，當(dāng)車速Vcar超過閾值車速α?xí)r，如果路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，驅(qū)動情況不應(yīng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。通過以下沿框S300、S310、S340、S350、S360、S390、S400、S420和S430的邏輯流程可對此加以確認(rèn)。保持此邏輯流程直到車速Vcar超過另一10km/h的閾值車速。這樣，如果路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，保持前饋4WD控制直到車速Vcar超過另一10km/h的閾值車速。汽車以4WD模式進(jìn)行驅(qū)動具有優(yōu)化和穩(wěn)定的加速度，未發(fā)生任何較大的加速滑動。
隨著車速Vcar的提高，車輪轉(zhuǎn)速與車速的偏差逐漸縮小，在變速器發(fā)生升檔方向傳動比改變，使施加到后車輪3L和3R的驅(qū)動扭矩下降。在圖6中，當(dāng)車速Vcar超過10km/h的閾值車速時，即使路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，驅(qū)動情況應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。通過以下沿框S300、S320、S340、S440、S450、S460、S370、S380、S390、S400、S420和S430的邏輯流程可對此加以確認(rèn)。在此實(shí)例，因?yàn)轵?qū)動扭矩比較低，所以過渡加速滑動較小。
根據(jù)實(shí)施例，在圖6中，如果路面磨擦系數(shù)μ處于較高值，在車速Vcar超過5km/h的閾值車速后，在例如預(yù)定10秒的時間周期保持前饋4WD控制。如果路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，在車速Vcar超過提高的10km/h的閾值車速后，在預(yù)定的時間周期保持前饋4WD控制。通過以下沿框S300、S340、S440、S450、S350、S360、S400、S420和S430的邏輯流程可對此加以確認(rèn)。
如果路面磨擦系數(shù)μ處于較高值，當(dāng)車速Vcar超過5km/h的閾值車速時，或如果路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，在車速Vcar超過提高的10km/h的閾值車速時，作出改變驅(qū)動模式的調(diào)整后，執(zhí)行反饋2/4WD控制。與反饋2/4WD控制相比較，4WD僅在發(fā)生有加速滑動時建立。這樣，由于建立4WD模式的操作范圍被限制在有加速滑動發(fā)生的所需最小范圍，所以使燃油經(jīng)濟(jì)性得到提高。
根據(jù)實(shí)施例，前饋4WD控制的操作范圍可限制在所需最小范圍，即除了路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，應(yīng)通過設(shè)置充分低的車速作為閾值車速，例如5km/h，來抑制在啟動期間的加速滑動。這可使燃油經(jīng)濟(jì)性提高。
參照圖9A到9E，所繪的全部線條表示在具有較低μ值的道路上在啟動和隨后的汽車加速過程中實(shí)施例的工作情況。為比較的目的，虛線表示總是進(jìn)行從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制的系統(tǒng)的工作情況。
當(dāng)駕駛者踏下加速器踏板17(見圖9A)時，根據(jù)實(shí)施例的啟動和隨后的過程在時間t0開始。在時間t0后緊隨的時間t1，初始加速滑動(見圖9B)開始，將標(biāo)志TCSFLG置位(見圖9D)，從而使低μ標(biāo)志TμFLG置位(見圖9E)。時間t1之后，閾值車速α立刻從5km/h改變到10km/h。接著，將車速Vcar與閾值車速10km/h重復(fù)地進(jìn)行比較。
在時間t1之后的時間t2，由于前饋4WD控制抑制了初始加速滑動(見圖9B)，標(biāo)志TCSFLG被復(fù)位(見圖9D)。低μ標(biāo)志TμFLG保持原有值(見圖9E)，從而保持閾值車速α處于提高的10km/h速度。
隨后在時間t5，車速Vcar超過提高的閾值車速10km/h。接著，在預(yù)定10秒的時間周期車速Vcar保持在10km/h以上直到時間t6。在t5到t6期間，甚至車速Vcar超過提高的閾值車速10km/h后，連續(xù)保持前饋4WD控制。
在時間t6，改為反饋2/4WD控制，低μ標(biāo)志TμFLG被復(fù)位(見圖9E)。時間t6之后，如果未發(fā)生加速滑動，反饋2/4WD控制立即建立2WD。
關(guān)于常規(guī)系統(tǒng)的工作情況，在時間t3，當(dāng)車速Vcar超過閾值車速5km/h時，前饋4WD控制被禁止。由于在時間t3后立即開始從4WD模式到2WD模式的轉(zhuǎn)換，在時間t4開始發(fā)生過渡加速滑動。響應(yīng)該加速滑動，反饋2/4WD控制建立4WD。在時間t4之后的期間，前車輪1L和1R的手柄超過手柄限制(見圖9C)。
在實(shí)施例中，響應(yīng)處于較低值的路面磨擦系數(shù)μ，設(shè)置10km/h的單一車速值。本發(fā)明不受此實(shí)例的限制。響應(yīng)不同水平的路面磨擦系數(shù)μ，可設(shè)置一個或多個其它的或中間的車速值。
在實(shí)施例中，在過程中路面磨擦系數(shù)μ變到低水平直至車速Vcar達(dá)到5km/h的閾值車速這一單獨(dú)事件提供了提高的10km/h的閾值車速的信號。本發(fā)明不受此實(shí)例的限制?？赡芴峁┑男盘柕牧硪粚?shí)例，是在車速低于和接近5km/h的閾值車速的路面磨擦系數(shù)的水平。另一實(shí)例是在啟動到達(dá)到5km/h的閾值車速前之間，在所有車速下的路面磨擦系數(shù)的估計(jì)或測量的平均值在圖6的流程圖中，當(dāng)車速Vcar低于或等于5km/h的閾值車速時，標(biāo)志TCSFLG被置位后立即設(shè)置提高的10km/h的閾值車速。為去除框S340，通過把框S300的“否”分支和框S320的輸出分支與框S340分開，可去除提高的10km/h的閾值車速。被分開的“否”和輸出分支可連接到框S330的輸入分支?？騍330的“否”分支連接到框S370的輸入分支。新的訊問框插入到框S330的“否”分支中。在此訊問框中，確定低μ標(biāo)志TμFLG是否被置位。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S440。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S370。
如上述修改的流程圖提供的控制策略是，當(dāng)車速Vcar超過5km/h的閾值車速時，如果路面磨擦系數(shù)μ處于較低值，在預(yù)定的10秒周期連續(xù)執(zhí)行前饋4WD控制。由于10秒過后車速Vcar從5km/h有預(yù)期的增加，在提高的車速下預(yù)期地從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。
在實(shí)施例中，使用了通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門達(dá)到牽引控制。本發(fā)明不受這一類型的TCS的限制，可使用其它類型的TCS。有代表性的實(shí)例是TCS使用單個或組合的點(diǎn)火延遲調(diào)節(jié)、暫停點(diǎn)火、減少或暫停燃油供應(yīng)，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門僅是一個例子。
圖10中的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明用于控制啟動和隨后汽車的加速過程的系統(tǒng)或方法的另一個實(shí)施例的工作情況。此實(shí)施例除了在圖10中提供新的框S700、S710、S720、S730和S810以替代圖6中的框S300、S310、S320、S340、S440、S450和S460，基本上與首先討論的實(shí)施例相同。在圖6和圖10中，相同的框采用相同的參考標(biāo)號。
參考圖10，以固定的時間間隔重復(fù)地執(zhí)行流程圖。在框S700，4WD控制器8確定所謂的低μ標(biāo)志TμFLG是否被消除。如果在框S700中，低μ標(biāo)志TμFLG被消除或復(fù)位(TμFLG＝0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S710。如果在框S700中，低μ標(biāo)志TμFLG被置位(TμFLG＝1)，邏輯轉(zhuǎn)向框S730。
在框S710，4WD控制器8確定加速滑動ΔF(ΔF＝VWF-VWR)是否大于例如閾值1(km/h)。如果滿足條件，4WD控制器8確定路面磨擦系數(shù)μ處于較低值并使邏輯轉(zhuǎn)向框S720。在框S720，4WD控制器8使低μ標(biāo)志TμFLG置位。如果加速滑動ΔF等于或小于1km/h，邏輯轉(zhuǎn)向框S330。在此實(shí)例中，4WD控制器8確定路面磨擦系數(shù)μ不處于較低值或較高值。
在框S710，閾值等于1km/h而不是0km/h以消除下述可能性，即當(dāng)轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)向期間輪速的很小差異可能被認(rèn)為有車速滑動發(fā)生。
框S720之后，邏輯轉(zhuǎn)向框S730。在框S730，4WD控制器8根據(jù)相關(guān)的變速器內(nèi)的換檔位置的信息確定是否建立小于第一速度比的向前速度比。換句話說，在框S720確定是否建立第二速度。如果從第一速度升高檔位后建立第二速度比，邏輯從框S730轉(zhuǎn)向框S330。
在框S330，4WD控制器8確定車速Vcar是否低于或等于5km/h的閾值車速。
在此部分中對框S730和S330進(jìn)行陳述。在框S330中使用的閾值車速是變速器所安排的從第一速度升檔到第二速度附近的車速值之一。它是在通常驅(qū)動情況下變速器保持第一速度比附近的車速值之一。在框S730查找第二速度表示具有較低磨擦系數(shù)μ的路面允許車輪1L和1R較快地轉(zhuǎn)動，使車速的提高大于預(yù)期的規(guī)定。
與圖6的流程圖采用相同的方式，在框S350和S360執(zhí)行基于扭矩的過程，在框S370、S380和S390執(zhí)行基于滑動的過程。框S390之后，邏輯轉(zhuǎn)向S810。在框S810，4WD控制器8使低μ標(biāo)志TμFLG復(fù)位。
與圖6的流程圖采用相同的方式，當(dāng)車速Vcar低于或等于5km/h的閾值車速時，邏輯流程從框S330到S350執(zhí)行基于扭矩的過程。當(dāng)車速Vcar超過5km/h的閾值車速時，邏輯流程從框S330到S370執(zhí)行基于滑動的過程。
根據(jù)圖10所示的實(shí)施例，如果路面磨擦系數(shù)μ較低，即使車速Vcar超過5km/h的閾值車速后，仍保持前饋4WD控制直到變速器升高檔位到第二速度使驅(qū)動扭矩下降。
在此實(shí)施例中，監(jiān)測加速滑動和變速器換檔位置以確定驅(qū)動位置是否應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。前饋4WD控制響應(yīng)第一或基于扭矩期的望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)駕駛者的功率要求所確定的(見圖10中框S350和S360)。反饋2/4WD控制響應(yīng)第二或基于滑動的期望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)加速滑動所確定的(見圖10中框S370、S380和S390)。當(dāng)變速器升高檔位使施加到后車輪3L和3R的驅(qū)動扭矩下降時，加速滑動的大小與路面磨擦系數(shù)μ成反比。
從對圖10的描述，應(yīng)注意到，在實(shí)施例中，當(dāng)車速Vcar超過閾值車速時，在變速器發(fā)生升高檔位后，應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。
在圖10的流程圖中，如果需要對當(dāng)車速Vcar暫時超過5km/h時可能發(fā)生的擺動進(jìn)行消除，框S330的“否”支路是從框S370引出的分支?？騍330的“否”支路連接到相當(dāng)于框S440的框(見圖6)。相當(dāng)于S440的框之后的是相當(dāng)于S450的框。相當(dāng)于S450的框具有“否”支路與框S350連接。相當(dāng)于S450的框的“是”支路與計(jì)數(shù)器CNT的內(nèi)容被清除的框連接?？騍370之前的框中計(jì)數(shù)器CNT被清除。
圖11中的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明用于控制啟動和隨后汽車的加速過程的系統(tǒng)或方法的另一個實(shí)施例的工作情況。此實(shí)施例除了在圖11中提供新的框S900、S920、S930、S940、S950和S1010以替代圖6中的框S300、S310、S320、S440、S450和S460，基本上與首先討論的實(shí)施例相同。在圖6和圖11中，相同的框采用相同的參考標(biāo)號。
參考圖11，以固定的時間間隔重復(fù)地執(zhí)行流程圖。在框S900，4WD控制器8確定開關(guān)標(biāo)志SLCFLG是否被消除。如果在框S900中，開關(guān)標(biāo)志SLCFLG被消除或復(fù)位(SLCFLG＝0)，邏輯轉(zhuǎn)向框S330。如果在框S700中，低μ標(biāo)志TμFLG被置位(SLCFLG＝1)，邏輯轉(zhuǎn)向框S340。
在框S330，4WD控制器8確定車速Vcar是否低于或等于5km/h的閾值車速α。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S920。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向包括框S370、S380和S390的基于滑動的過程。
在框S340，4WD控制器8確定車速Vcar是否低于或等于10km/h的閾值車速α。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向包括框S350和S360的基于扭矩的過程。如果不滿足條件邏輯轉(zhuǎn)向包括框S370、S380和S390的基于滑動的過程。
在框S940，4WD控制器8估算或計(jì)算路面磨擦系數(shù)μ，表達(dá)如下μ=K5(WHEEL ACC.)-(VEHICLE ACC.)---(14)]]>其中K5是增益。
在下一框S930，4WD控制器8確定路面磨擦系數(shù)μ是否低于或等于閾值磨擦系數(shù)μ’(例如，＝0.2)。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S940。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向包括框S350和S360的基于扭矩的過程。
在框940，4WD控制器8確定是否在變速器建立了第一速度。如果滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向框S950。如果不滿足條件，邏輯轉(zhuǎn)向基于扭矩的過程的框S350。
框S330使用的5km/h的閾值車速立即低于在正常情況下應(yīng)進(jìn)行升高檔位的車速。在框S940，發(fā)現(xiàn)建立第一速度表示還未發(fā)生升高檔位。在框S940，發(fā)現(xiàn)沒有建立第一速度表示發(fā)生了升高檔位。
在框S950，4WD控制器8使開關(guān)標(biāo)志SLCFLG置位(SLCFLG＝1)。開關(guān)SLCFLG置位后，立即為在框S340中與車速Vcar作比較而設(shè)置提高的10km/h的閾值車速。
在執(zhí)行包括框S370、S380和S390的基于滑動的過程期間，在框S1010中該開關(guān)標(biāo)志SLCFLG被復(fù)位。
根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)磨擦系數(shù)μ低時，如果在車速Vcar低于或等于5km/h的閾值車速α?xí)r沒有從第一速度升高檔位，設(shè)置提高的10km/h的閾值車速。
在圖11所示的實(shí)施例中，監(jiān)測路面磨擦系數(shù)μ、變速器換檔位置和車速Vcar以確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。前饋4WD控制響應(yīng)第一或基于扭矩的期望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)駕駛者的功率要求所確定的(見圖11中框S350和S360)。反饋2/4WD控制響應(yīng)第二或基于滑動的期望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)加速滑動所確定的(見圖11中框S370、S380和S390)。
圖12中的流程圖表示根據(jù)本發(fā)明用于控制啟動和隨后汽車的加速過程的系統(tǒng)或方法的另一個實(shí)施例的工作情況。此實(shí)施例除了在圖12中提供新的框S1230以替代圖6中的框S340，基本上與首先討論的實(shí)施例相同。在圖6和圖12中，相同的框采用相同的參考標(biāo)號。
在圖12中，在框S1230，4WD控制器8通過對APO與例如預(yù)定值零進(jìn)行比較確定是否駕駛者有功率要求。如果APO大于預(yù)定值，確定駕駛者有功率要求。如果駕駛者功率要求存在，邏輯從框S1230轉(zhuǎn)向包括框S350和S360的基于扭矩過程。如果駕駛者功率要求總是零，邏輯轉(zhuǎn)向包括框S449和S450的向上計(jì)數(shù)循環(huán)的框S440。
根據(jù)此實(shí)施例，當(dāng)車速Vcar低于或等于5km/h閾值車速α?xí)r，如果路面磨擦系數(shù)μ較低，響應(yīng)駕駛者對功率的要求保持前饋4WD控制。接著，如果在預(yù)定的10秒期間連續(xù)沒有駕駛者對功率的要求，應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。
在此實(shí)施例中，監(jiān)測路面磨擦系數(shù)μ和駕駛者的功率要求以確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從前饋4WD控制改變到反饋2/4WD控制。前饋4WD控制響應(yīng)第一或基于扭矩的期望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)駕駛者的功率要求所確定的(見圖12中框S350和S360)。反饋2/4WD控制響應(yīng)第二或基于滑動的期望值TΔV施加驅(qū)動扭矩到后車輪3L和3R，該期望值TΔV是響應(yīng)加速滑動所確定的(見圖12中框S370、S380和S390)。當(dāng)變速器升高檔位使施加到后車輪3L和3R的驅(qū)動扭矩下降時，加速滑動的大小與路面磨擦系數(shù)μ成反比。
在每一實(shí)施例中，通過響應(yīng)發(fā)電機(jī)命令C1向后車輪3L和3R施加扭矩，使汽車以全車輪驅(qū)動模式被驅(qū)動，該發(fā)電機(jī)命令C1被用作發(fā)電機(jī)7的電壓調(diào)節(jié)器22的輸入。電壓調(diào)節(jié)器22將發(fā)電機(jī)磁場電流Ith調(diào)整到由發(fā)電機(jī)命令C1所指示的數(shù)值。4WD控制器8產(chǎn)生命令C1。響應(yīng)命令C1，電壓調(diào)節(jié)器22調(diào)整發(fā)電機(jī)磁場電流Ifh，使發(fā)電機(jī)7輸出在圖8中框S650所確定的電壓V。發(fā)電機(jī)電壓V可作為負(fù)載扭矩Th的函數(shù)被確定，如前所作的與圖6的流程圖相關(guān)的描述那樣所確定。因此，在汽車中，通過對命令C1進(jìn)行控制，可調(diào)整施加到車輪3L和3R的驅(qū)動扭矩。
本發(fā)明可在具有不同型式和設(shè)計(jì)的4WD系統(tǒng)的各種汽車中得到應(yīng)用。
在對本發(fā)明參照示范實(shí)例進(jìn)行具體陳述的同時，應(yīng)清楚地理解，那些熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人員可根據(jù)本文對發(fā)明的技術(shù)陳述作出的各種替代、修改以及變型。因此上述的各種替代、修改以及變型均沒有脫離所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍和精神。
本申請要求對在2002年5月2日提交的日本申請?zhí)枮?002-130257的專利申請中的主題的權(quán)益，并在此披露共同作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于控制汽車的啟動和隨后的加速過程的方法，是通過響應(yīng)命令向車輪施加扭矩，用全車輪驅(qū)動模式驅(qū)動汽車，該方法包括在啟動和隨后汽車的加速過程期間，對不斷增加的預(yù)定變量與閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)駕駛者要求確定扭矩的第一期望值；響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值；當(dāng)預(yù)定變量低于或等于閾值時，響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令；和確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令改變到響應(yīng)扭矩的第二期望值確定命令。
2.如權(quán)利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中驅(qū)動情況是通過監(jiān)測路面磨擦系數(shù)和車速所確定的。
3.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中驅(qū)動情況是通過監(jiān)測路面磨擦系數(shù)和傳動比所確定的。
4.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中驅(qū)動情況是通過監(jiān)測閾值磨擦系數(shù)、傳動比和車速所確定的。
5.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，其中驅(qū)動情況是通過監(jiān)測路面磨擦系數(shù)和駕駛者對功率的要求所確定的。
6.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中建立隨路面磨擦系數(shù)下降而提高的閾值車速，及需要對車速與所建立的閾值車速進(jìn)行比較以確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)改變。
7.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時需要確定傳動比已經(jīng)提高檔位，以確定驅(qū)動情況應(yīng)當(dāng)改變。
8.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中一旦確定當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時傳動比還沒有升高檔位，就建立提高的閾值車速，并且對車速與所建立的閾值車速進(jìn)行比較以確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)改變。
9.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中，當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時，在預(yù)定的期間保持車速高于閾值，以確定驅(qū)動情況應(yīng)當(dāng)改變，以此保持在預(yù)定的期間響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令。
10.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中，當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時，需要駕駛者對功率的要求，以確定驅(qū)動情況不應(yīng)改變，以此保持響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令。
11.如利要求1所示的方法，其中預(yù)定變量是車速，和其中，當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時，需要駕駛者對功率的要求，以確定驅(qū)動情況不應(yīng)改變，以此保持響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令，和其中，當(dāng)路面磨擦系數(shù)較低時，需要在預(yù)定期間連續(xù)沒有駕駛者對功率的要求，來確定驅(qū)動情況應(yīng)當(dāng)改變，以此保持在預(yù)定期間響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其中計(jì)算加速滑動提供路面磨擦系數(shù)。
13.一種用于控制汽車的啟動和隨后的加速過程的系統(tǒng)，汽車具有配備了用于通過向車輪施加扭矩對汽車進(jìn)行驅(qū)動的發(fā)動機(jī)的第一動力系統(tǒng)，系統(tǒng)包括具有電動機(jī)的第二動力系統(tǒng)，用于通過響應(yīng)命令向其它車輪施加扭矩的全車輪驅(qū)動模式對汽車進(jìn)行驅(qū)動；和控制器，其操作能夠在啟動和隨后汽車的加速過程期間，對不斷增加的變量與閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)駕駛者要求確定扭矩的第一期望值；響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值；當(dāng)預(yù)定變量低于或等于閾值時，響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令；確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令改變到響應(yīng)扭矩的第二期望值確定命令；和施加命令到動力系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第二動力系統(tǒng)包括為電動機(jī)提供能量的電力源。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中電力源包括與發(fā)動機(jī)可操作聯(lián)接的發(fā)電機(jī)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中第二動力系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)所需的電壓調(diào)節(jié)器，和其中電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)命令調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的磁場電流。
17.一種用于控制汽車的啟動和隨后的加速過程的系統(tǒng)，汽車具有配備了用于通過向第一組車輪施加扭矩對汽車進(jìn)行驅(qū)動的發(fā)動機(jī)的第一動力系統(tǒng)，系統(tǒng)包括與第二組車輪驅(qū)動聯(lián)接的第二動力系統(tǒng)，用通過響應(yīng)命令向第二組車輪施加扭矩的4WD模式對汽車進(jìn)行驅(qū)動；和用于產(chǎn)生命令的控制器裝置，其中控制器裝置在啟動和隨后汽車的加速過程期間，對不斷增加的變量與閾值進(jìn)行比較；控制器裝置響應(yīng)駕駛者要求確定扭矩的第一期望值；控制器裝置響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值；當(dāng)預(yù)定變量低于或等于閾值時，控制器裝置通過響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令，來執(zhí)行前饋4WD控制；控制器裝置通過響應(yīng)扭矩的第二期望值確定命令，來確定驅(qū)動情況是否應(yīng)從執(zhí)行前饋4WD控制改變到執(zhí)行反饋2/4WD控制；和控制器裝置施加命令到第二動力系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中第二動力系統(tǒng)包括電動機(jī)，該電動機(jī)作為向第二組車輪輸出扭矩的扭矩源。
19.一種用于控制汽車的啟動和隨后的加速過程的系統(tǒng)，用通過響應(yīng)命令向車輪施加扭矩的全車輪驅(qū)動模式對汽車進(jìn)行驅(qū)動，系統(tǒng)包括基于微處理器的控制器；控制器的操作能夠在啟動和隨后汽車的加速過程期間，對不斷增加的預(yù)定變量與閾值進(jìn)行比較；響應(yīng)駕駛者要求確定扭矩的第一期望值；響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值；當(dāng)預(yù)定變量低于或等于閾值時，通過響應(yīng)扭矩的第一期望值確定命令，來執(zhí)行前饋4WD控制；和通過響應(yīng)扭矩的第二期望值確定命令，來確定驅(qū)動情況是否應(yīng)當(dāng)從執(zhí)行前饋4WD控制改變到執(zhí)行反饋2/4WD控制。
全文摘要
一種用于控制汽車啟動和隨后的加速過程的系統(tǒng)。在啟動期間，系統(tǒng)對預(yù)定變量與閾值進(jìn)行比較。響應(yīng)駕駛者的要求確定扭矩的第一期望值，響應(yīng)加速滑動確定扭矩的第二期望值。當(dāng)預(yù)定變量低于或等于閾值時，系統(tǒng)響應(yīng)扭矩的第一期望值，執(zhí)行前饋4WD控制。系統(tǒng)響應(yīng)扭矩的第二期望值，確定是否對驅(qū)動情況作出從執(zhí)行前饋4WD控制改變到執(zhí)行反饋2/4WD控制。
文檔編號B60W10/08GK1454799SQ0314915
公開日2003年11月12日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月2日
發(fā)明者門田圭司, 清水弘一, 鈴木英俊 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社