專利名稱：混合動力系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于混合動力車輛的混合動力系統(tǒng)控制方法，具體地涉及軸分裂 (axle-split)式混合動力系統(tǒng)控制方法。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)JP-A-2006-160104中，公開了一種具有下述結(jié)構(gòu)的混合動力車輛變 速器和電動機總是耦接到前輪車軸，發(fā)動機經(jīng)由離合器耦接到前輪車軸并且另一個電動機 總是耦接到后輪車軸。根據(jù)這種混合動力車輛，當(dāng)車輛停止時，混合動力車輛通常進(jìn)行怠速 停止，然后在駕駛者進(jìn)行加速器踏板操作時開始運動，但是由于混合動力車輛開始運動時 的發(fā)動機運轉(zhuǎn)效率低，所以只要混合動力車輛不是突然加速，則其是由從電動機供應(yīng)的驅(qū) 動力開始運動，并且在電動機的作用下繼續(xù)行駛直到達(dá)到預(yù)定速度或者預(yù)定所需要的驅(qū)動 力。此時，當(dāng)停止的發(fā)動機由電動機旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生摩擦損失，所以混合動力車輛進(jìn)行控制 以使離合器脫開，而后在達(dá)到預(yù)定速度或者預(yù)定所需要的驅(qū)動力時開始發(fā)動機的起動，使 離合器接合，并且進(jìn)行切換以使得通過發(fā)動機供應(yīng)的驅(qū)動力來行駛。而且，這種混合動力車輛的特征在于如下的控制。首先，混合動力車輛從路面狀況 計算直接耦接到電動機的后輪所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩量，并且，當(dāng)駕駛者的加速要求值大于 該可傳遞的最大轉(zhuǎn)矩量時，計算應(yīng)當(dāng)由前輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩量，并且，當(dāng)該最大轉(zhuǎn)矩量等于或小 于直接耦接到前輪的電動機的最大轉(zhuǎn)矩量時，不起動發(fā)動機，讓離合器保持脫開，并且從前 輪的電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。相反，當(dāng)應(yīng)當(dāng)由前輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩量的計算值等于或大于直接耦接到 前輪的電動機的最大轉(zhuǎn)矩量時，混合動力車輛產(chǎn)生指令以起動發(fā)動機并且接合離合器?；?合動力車輛憑借從混合動力車輛所行駛的路面預(yù)測的預(yù)期路面摩擦系數(shù)進(jìn)行預(yù)測性控制， 并以此進(jìn)行離合器接合/脫開判斷，所以混合動力車輛有充足的時間實施實際的離合器接 合，結(jié)果，混合動力車輛可將驅(qū)動力從發(fā)動機快速供應(yīng)到前輪。也就是說，該公知示例所公 開的原理就是旨在通過從駕駛者的加速要求值和路面狀況預(yù)測并判斷是否處于所需要發(fā) 動機轉(zhuǎn)矩的狀況，從而避免離合器接合的延遲。然而，上述控制原理預(yù)測由路面摩擦系數(shù)確定的可傳遞最大轉(zhuǎn)矩并且計算后輪電 動機轉(zhuǎn)矩、前輪電動機轉(zhuǎn)矩和前輪發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)人們例如由于電池充電狀態(tài)(S0C)的 要求而想要從利用電池功率的電動機行駛快速轉(zhuǎn)移到發(fā)動機行駛時，無法避免離合器接合 的延遲。而且，根本沒有考慮耦接在前輪的發(fā)動機和車軸之間的變速器的變速傳動比，所以 存在一些問題，例如不能在離合器接合時降低沖擊。專利文件1 JP-A-2006-16010
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況作出的，并且本發(fā)明的目的在于提供這樣一種混合動力系 統(tǒng)控制方法，該方法使得能夠通過駕駛者的要求驅(qū)動力信息和車輛速度信息，從電動機行 駛順利地轉(zhuǎn)移到利用電動機和發(fā)動機的混合動力行駛，而不管電池的充電狀態(tài)如何，并且該方法可通過控制變速齒輪來降低離合器元件接合時的沖擊。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)控制方法，所述混合動力系統(tǒng)包 括內(nèi)燃發(fā)動機；用于改變并輸出所述內(nèi)燃發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度的變速裝置；用于對驅(qū)動輪 電動驅(qū)動的電動裝置；用于所述電動裝置的電池；和控制裝置，該控制裝置具有用于決定 所述內(nèi)燃發(fā)動機和所述電動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的圖型并且用于基于所述圖型指令控制所述 內(nèi)燃發(fā)動機和所述電動裝置，并且在所述圖型中，定義了最大轉(zhuǎn)矩線和余量轉(zhuǎn)矩線，所述最 大轉(zhuǎn)矩線作為至少車輛速度和電池充電狀態(tài)的函數(shù)劃定了所述電動裝置能夠供應(yīng)的上限 轉(zhuǎn)矩，所述余量轉(zhuǎn)矩線比所述最大轉(zhuǎn)矩線低預(yù)定余量，所述控制方法包括如下步驟檢測加 速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)；當(dāng)由檢測到的加速器沖程位置、車輛速度和電池 充電狀態(tài)確定的所述圖型上的位置處于所述余量轉(zhuǎn)矩線下方的轉(zhuǎn)矩位置時，由所述電動裝 置進(jìn)行電動行駛；當(dāng)所述圖型上的位置成為處于所述余量轉(zhuǎn)矩線上或所述余量轉(zhuǎn)矩線上方 的轉(zhuǎn)矩位置時，開始所述發(fā)動機的起動處理，以便轉(zhuǎn)移到混合動力行駛；以及當(dāng)所述圖型上 的位置成為超過所述最大轉(zhuǎn)矩線的轉(zhuǎn)矩位置時，設(shè)定所述發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及所述電動 裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩并且指令控制所述發(fā)動機和所述電動裝置，以便實現(xiàn)對應(yīng)于所檢測到的加 速器沖程位置的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本發(fā)明，在基于電池充電狀態(tài)(S0C)和車輛速度以用于決定內(nèi)燃發(fā)動機和電 動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的圖型中，定義了最大轉(zhuǎn)矩線和余量轉(zhuǎn)矩線，所述最大轉(zhuǎn)矩線劃定了所 述電動裝置能夠供應(yīng)的上限轉(zhuǎn)矩，所述余量轉(zhuǎn)矩線比所述最大轉(zhuǎn)矩線低預(yù)定余量。當(dāng)由所 檢測到的加速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)確定的所述圖型上的位置處于所述余 量轉(zhuǎn)矩線下方的轉(zhuǎn)矩位置時，所述電動裝置能夠供應(yīng)要求轉(zhuǎn)矩，所以所述混合動力系統(tǒng)控 制方法通過所述電動裝置進(jìn)行電動行駛。當(dāng)所述圖型上的位置成為處于所述余量轉(zhuǎn)矩線上 或所述余量轉(zhuǎn)矩線上方的轉(zhuǎn)矩位置時，所述混合動力系統(tǒng)控制方法提前開始發(fā)動機的起動 處理，以便轉(zhuǎn)移到混合動力行駛。另外，當(dāng)所述圖型上的位置成為超過所述最大轉(zhuǎn)矩線的 轉(zhuǎn)矩位置時，所述混合動力系統(tǒng)控制方法指令控制所述發(fā)動機和所述電動裝置，以便實現(xiàn) 對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位置的轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明中，混合動力系統(tǒng)控制方法使用基于 電池充電狀態(tài)(S0C)和車輛速度的圖型，在要求轉(zhuǎn)矩處于余量轉(zhuǎn)矩線上或余量轉(zhuǎn)矩線上方 時，起動發(fā)動機并且提前進(jìn)行針對混合動力行駛的準(zhǔn)備，所以其可使得能夠從駕駛者的要 求驅(qū)動力信息和車輛速度信息，從電動行駛順利地轉(zhuǎn)移到利用發(fā)動機和電動裝置的混合動 力行駛，而不管電池充電狀態(tài)如何。所述變速裝置裝備有連接到所述變速裝置的輸入軸的離合器元件，并且通過使所 述離合器元件接合和脫開而使得能夠在所述變速裝置的前進(jìn)狀態(tài)和空檔狀態(tài)之間切換。在 這種情況下，所述混合動力系統(tǒng)控制方法在開始了所述發(fā)動機的起動處理之后，當(dāng)所述發(fā) 動機的怠速旋轉(zhuǎn)速度和所述變速裝置的輸入軸速度在預(yù)定范圍內(nèi)接近時，使所述離合器元 件接合。進(jìn)一步，在電動行駛中，在使所述發(fā)動機停止并且所述離合器元件脫開的狀態(tài)下， 利用對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位置的轉(zhuǎn)矩作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，來指令控制所述電動裝置。進(jìn)一步，在開始所述發(fā)動機的起動處理的步驟中，當(dāng)所述圖型上的位置超過所述 余量轉(zhuǎn)矩線時，在所述離合器元件脫開的狀態(tài)下，保持繼續(xù)電動行駛的狀態(tài)，開始發(fā)動機的 起動處理。當(dāng)所述圖型上的位置是余量轉(zhuǎn)矩線和最大轉(zhuǎn)矩線之間的轉(zhuǎn)矩位置時，離合器元件的接合處理在發(fā)動機的起動處理結(jié)束后進(jìn)行。而且，在所述離合器元件的接合之后，所述 發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩被設(shè)定為0。當(dāng)所述圖型上的位置是處于所述余量轉(zhuǎn)矩線和所述最大轉(zhuǎn) 矩線之間的轉(zhuǎn)矩位置時，在所述離合器元件的接合處理結(jié)束后，也將所述發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn) 矩設(shè)定為0。所述指令控制所述發(fā)動機和所述電動裝置的步驟(其在所述圖型上的位置超過 所述最大轉(zhuǎn)矩線時被執(zhí)行)將所述電動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為與所述最大轉(zhuǎn)矩線一致的 最大值，并且為了實現(xiàn)對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位置的車輛驅(qū)動要求轉(zhuǎn)矩，將所述發(fā) 動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為從所述車輛驅(qū)動要求轉(zhuǎn)矩減去所述電動裝置的最大轉(zhuǎn)矩而得到的 值。因此，所述混合動力系統(tǒng)可從僅驅(qū)動電動裝置進(jìn)行的電動行駛順利地切換到由電動裝 置和發(fā)動機的組合驅(qū)動力進(jìn)行的混合動力行駛。在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，所述混合動力系統(tǒng)進(jìn)一步包括變速比控制裝置，所述變 速比控制裝置用于以利用基于加速器沖程位置和車輛速度的第二圖型決定的變速比控制 所述變速裝置，并且所述控制方法進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng)所述發(fā)動機停止并且所述電動 裝置正在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時，將所述第二圖型用作通過擬輸入加速器沖程位置0或者接近0的值 而獲得的變速圖型。而且，所述控制方法進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng)所述圖型上的位置成為超 過所述最大轉(zhuǎn)矩線的轉(zhuǎn)矩位置時，將所述第二圖型用作通過擬輸入對所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩指 令值而不是加速器沖程位置的值而獲得的變速圖型。因此，在所述離合器元件接合之前，小于實際加速器沖程位置的擬加速器沖程位 置信號被輸入到變速比控制裝置，所以變速比控制裝置在所述離合器元件接合之前將變速 裝置設(shè)定到較高的齒輪側(cè)。通過這種方式，變速裝置的輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度移至較低速度側(cè) 并且其與發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度的差減小。因此，當(dāng)使離合器元件接合以及使離合器元件變化 到前進(jìn)狀態(tài)時的沖擊可得到降低。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面中，所述控制裝置在所述離合器元件接合之前，基于 所述變速裝置的傳動比信息和車輛速度來預(yù)測所述變速裝置的輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度，并且執(zhí) 行控制以使所述發(fā)動機的怠速旋轉(zhuǎn)速度接近所預(yù)測的旋轉(zhuǎn)速度。因此，當(dāng)使離合器元件變 化到前進(jìn)狀態(tài)時的沖擊可得到降低。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混合動力系統(tǒng)控制方法的方框圖以及應(yīng) 用了該混合動力系統(tǒng)控制方法的車輛的總體示意圖；圖2是主流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混合動力系統(tǒng)控制方法的流 程；圖3是流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混合動力系統(tǒng)控制方法的混合動 力運轉(zhuǎn)模式的流程；圖4是狀態(tài)圖型(state map)的總體示意圖，該狀態(tài)圖型基于加速器沖程位置A、 車輛速度V和電池充電狀態(tài)SOC來決定轉(zhuǎn)矩要求量；圖5是示出了圖4的狀態(tài)圖型如何根據(jù)電池充電狀態(tài)SOC而變化的圖；圖6是現(xiàn)有的基于車輛速度和加速器沖程位置的變速方式的圖型圖；并且圖7是圖型圖，示出了在圖6的圖型圖中根據(jù)本發(fā)明實施例生成的擬加速器沖程位置信號的線和對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令的擬加速器沖程位置信號的曲線<附圖標(biāo)記說明10混合動力車輛12內(nèi)燃發(fā)動機14 起動電動機16空檔/前進(jìn)離合器元件17第一驅(qū)動系統(tǒng)18自動變速式變速器(AT)20L.20R 前輪22L、22R 后輪24 電池26主電動機27第二驅(qū)動系統(tǒng)28差速齒輪30轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器31AT 輸入軸38發(fā)動機控制器44 AT 控制器46變換器48電池控制器50混合動力控制器52驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置54 電池S0C判斷裝置56電動行駛(E驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置58混合動力行駛(HEV驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置60發(fā)動機起動停止模式控制指令產(chǎn)生裝置62離合器接合模式和AT變速模式控制指令產(chǎn)生裝置64 加速器沖程位置傳感器66車輛速度傳感器67AT輸入速度傳感器68發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度傳感器70狀態(tài)圖型80、82、84變速線86擬加速器沖程位置信號的線88對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令的擬加速器沖程位置信號的曲線
具體實施例方式下面將參照

本發(fā)明的實施例。在圖1中，示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合動力系統(tǒng)控制方法的車輛10以及車輛10的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)使得能夠控制該混合動力系統(tǒng)。車輛10是四輪驅(qū)動 混合動力車輛，其中電動車軸單元置于已有的兩輪驅(qū)動車輛的從動輪車軸上，而且通過最 小車輛改造來構(gòu)造，車輛10裝備有內(nèi)燃發(fā)動機12、用于起動發(fā)動機12的起動電動機14、用 于將內(nèi)燃發(fā)動機的驅(qū)動力傳遞到前輪20L和20R的車軸的第一驅(qū)動系統(tǒng)17、電池24以及用 于將電功率供應(yīng)到后輪22L和22R的車軸的第二驅(qū)動系統(tǒng)27。第一驅(qū)動系統(tǒng)17裝備有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器30和自動變速式變速器18。變速器18裝備 有用于在空檔狀態(tài)和前進(jìn)狀態(tài)之間切換的空檔/前進(jìn)離合器元件16，發(fā)動機12的輸出軸 經(jīng)由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器30連接到變速器18的輸入軸31，而輸入軸31連接到離合器元件16的輸 入側(cè)。當(dāng)離合器元件16脫開時，離合器元件16進(jìn)入空檔狀態(tài)使得發(fā)動機12的輸出不被傳 遞到前輪的車軸，當(dāng)離合器元件16接合時，發(fā)動機12的輸出經(jīng)由變速器18被傳遞到前輪 20L和20R的車軸。第二驅(qū)動系統(tǒng)27裝備有主電動機26和差速齒輪28，電池24向主電動機26供應(yīng) 電功率，差速齒輪28布置在后輪的車軸上。來自主電動機26的電功率經(jīng)由差速齒輪28被 傳遞到后輪車軸上。主電動機26可在再生序列(regeneration sequence)時產(chǎn)生電功率 并且可對電池24充電。如圖1所示，車輛10的控制系統(tǒng)裝備有執(zhí)行必要控制以便控制發(fā)動機的發(fā)動機控 制器38、從離合器元件16的接合和脫開開始控制變速器18的AT控制器44、用于控制電池 24的充電和放電的電池控制器48、控制主電動機26的轉(zhuǎn)矩和速度的變換器46以及混合動 力控制器50，該混合動力控制器50通過管理和指令控制前述控制器和變換器來執(zhí)行根據(jù) 本發(fā)明第一實施例的混合動力控制方法。而且，車輛10的控制系統(tǒng)裝備有檢測加速器沖程 位置的加速器沖程位置傳感器64、檢測車輛速度的車輛速度傳感器66、檢測變速器輸入軸 31的旋轉(zhuǎn)速度M的AT輸入速度傳感器67以及檢測發(fā)動機12的旋轉(zhuǎn)速度Id的發(fā)動機旋 轉(zhuǎn)速度傳感器68。而且，在圖1中示出了混合動力控制器50的功能方框圖。根據(jù)該功能方框圖，混 合動力控制器50裝備有驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52、電池S0C判斷裝置54、電動行 駛(E驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置56、混合動力行駛(HEV驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置 58、發(fā)動機起動停止模式控制指令產(chǎn)生裝置60以及離合器接合模式和AT變速模式控制指 令產(chǎn)生裝置62，該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52基于來自加速器沖程位置傳感器64 的加速器沖程位置信號以及來自車輛速度傳感器66的車輛速度信號，計算駕駛者要求的 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩要求值和輸出要求值，電池S0C判斷裝置54基于來自電池控制器48的信號判斷 電池24的充電狀態(tài)(S0C)，電動行駛(E驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置56基于來自驅(qū)動轉(zhuǎn) 矩和輸出要求值計算裝置52的輸出值來指令控制變換器46以控制主電動機26，混合動力 行駛(HEV驅(qū)動)模式控制指令產(chǎn)生裝置58基于來自驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52 的輸出值來指令控制發(fā)動機控制器38和變換器46以控制發(fā)動機12和主電動機26，發(fā)動機 起動停止模式控制指令產(chǎn)生裝置60基于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52的輸出值來指 令控制發(fā)動機控制器38以指揮發(fā)動機起動和停止，離合器接合模式和AT變速模式控制指 令產(chǎn)生裝置62基于來自驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52的輸出值和來自發(fā)動機起動停 止模式控制指令產(chǎn)生裝置60的信息來指令控制AT控制器44，以控制離合器元件16的接合 和脫開以及變速器18的變速模式。
如圖4所示，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52在存儲器中存儲狀態(tài)圖型70，該 狀態(tài)圖型70用來基于加速器沖程位置A、車輛速度V和電池充電狀態(tài)SOC來決定相對于發(fā) 動機12和/或主電動機26的轉(zhuǎn)矩要求量。在該圖型70中，作為車輛速度V和電池充電狀 態(tài)SOC的函數(shù)，定義了電動機最大轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水平1)，該電動機最大轉(zhuǎn)矩線劃定了主電 動機26可供應(yīng)的上限轉(zhuǎn)矩。也就是說，在圖型70中，超過Tm/max水平1的轉(zhuǎn)矩區(qū)域成為 這樣的區(qū)域，其中除了主電動機26的轉(zhuǎn)矩還加入發(fā)動機轉(zhuǎn)矩以便滿足來自操作者的對應(yīng) 于加速器沖程位置的要求轉(zhuǎn)矩，該區(qū)域也就是發(fā)動機工作區(qū)域。另一方面，在不超過Tm/max 水平的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩區(qū)域成為這樣的區(qū)域，其中來自操作者的對應(yīng)于加速器沖程位置的要 求轉(zhuǎn)矩可僅通過主電動機26的轉(zhuǎn)矩得到滿足，而沒有必要使發(fā)動機工作，該區(qū)域也就是發(fā) 動機停止區(qū)域(斜線部分)。進(jìn)一步，在圖型70中還定義了電動機余量轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水 平2，虛線)，該電動機余量轉(zhuǎn)矩線考慮到預(yù)定余量而設(shè)定得低于電動機最大轉(zhuǎn)矩Tm/max水 平1。而且，發(fā)動機和電動機轉(zhuǎn)矩的組合最大線也以虛線表示。如圖5所示，電動機最大轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水平1)和電動機余量轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水 平2)根據(jù)SOC變化。也就是說，當(dāng)SOC變得更大時，電動機最大轉(zhuǎn)矩線(以及與其對應(yīng)的 電動機余量轉(zhuǎn)矩線)向上偏移，即沿其增大主電動機26的供應(yīng)上限轉(zhuǎn)矩的方向偏移，當(dāng)SOC 變得更小時，電動機最大轉(zhuǎn)矩線(以及與其對應(yīng)的電動機轉(zhuǎn)矩線)向下偏移，即沿其減小主 電動機26的供應(yīng)上限轉(zhuǎn)矩的方向偏移。將基于圖4的圖型70簡要說明決定發(fā)動機12和/或主電動機26應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩量 的步驟。例如，當(dāng)操作者的加速器沖程位置(％)為A時，該狀態(tài)在車輛速度Vl存在于發(fā)動 機停止區(qū)域中。因此，滿足來自操作者的對應(yīng)于加速器沖程位置A的轉(zhuǎn)矩要求量的轉(zhuǎn)矩Tml 僅對主電動機26要求而不要求發(fā)動機12。當(dāng)車輛速度上升并成為V2時，該狀態(tài)存在于發(fā) 動機停止區(qū)域，所以對應(yīng)于加速器沖程位置A的轉(zhuǎn)矩Tm2 (如果加速器沖程位置A不變，則 其等于Tml)僅對主電動機26要求。當(dāng)加速器沖程位置為A而車輛速度進(jìn)一步上升并成為 V3時，該狀態(tài)點位于電動機余量轉(zhuǎn)矩線上，即使在此階段，轉(zhuǎn)矩Tm3(如果加速器沖程位置A 不變，則其等于Tml和Tm2)僅對主電動機26要求。當(dāng)加速器沖程位置為A而車輛速度成為 V4時，該狀態(tài)點位于電動機最大轉(zhuǎn)矩線上，電動機26在此加速器沖程位置能夠供應(yīng)的上限 轉(zhuǎn)矩Tm4 (如果加速器沖程位置A不變，則其等于Tml、Tm2和Tm3)僅對主電動機26要求。 當(dāng)車輛速度達(dá)到V5時，該狀態(tài)點進(jìn)入發(fā)動機工作區(qū)域，并且對應(yīng)于加速器沖程位置A的操 作者的轉(zhuǎn)矩要求量超過電動機26能夠提供的轉(zhuǎn)矩上限，所以對電動機26要求對應(yīng)于車輛 速度V5的處于電動機最大轉(zhuǎn)矩線上的轉(zhuǎn)矩Tm5，而對發(fā)動機要求該Tm5與操作者的轉(zhuǎn)矩要 求量A之差的轉(zhuǎn)矩Te5。也就是說，開始了電動機和發(fā)動機的混合動力行駛。接下來，將利用圖2和圖3的流程圖說明基于根據(jù)第一實施例的混合動力控制方 法的處理的流程。首先，當(dāng)在發(fā)動機12和起動電動機14被停止并且離合器元件16脫開的狀態(tài)下， 驅(qū)動主電動機26從而車輛10開始運動時，圖2的處理開始。如圖2所示，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和輸出要求值計算裝置52檢查來自加速器沖程位置傳感器 64的信號以確定加速器沖程位置A (步驟100)，并且檢查來自車輛速度傳感器66的車輛速 度信號以確定車輛速度V (步驟102)。電池SOC判斷裝置54檢查電池24以確定電池充電 狀態(tài)(SOC)(步驟104)，該電池充電狀態(tài)是電池24的充電量相對于最大充電量的比。
接下來，搜索由在步驟100到104確定的加速器沖程位置A、車輛速度V和S0C決 定的狀態(tài)點在圖4的圖型70的哪個位置(步驟106)。作為該搜索的結(jié)果，判斷圖型70的 電動機余量轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水平2)是否超過加速器沖程位置A (步驟108)。當(dāng)Tm/max水 平2超過加速器沖程位置A (步驟108中的確定結(jié)果為是)時，其在圖4的圖型70中處于發(fā) 動機停止區(qū)域，所以處理執(zhí)行電動行駛模式(步驟110)。也就是，處理將主電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn) 矩Tnf設(shè)定為對應(yīng)于加速器沖程位置A的轉(zhuǎn)矩(步驟112)，切斷發(fā)動機12(步驟114)，使變 速器18的離合器元件16脫開(步驟116)，并且控制主電動機26以輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tnf (步 驟118)。從那時起，處理返回到步驟100并且再次執(zhí)行同樣的過程。從步驟110到步驟118 的處理在圖4的示例中對應(yīng)于將電動機控制成輸出轉(zhuǎn)矩Tml、Tm2或Tm3的處理。將參照圖3的流程圖，說明當(dāng)在步驟108中圖型70的電動機余量轉(zhuǎn)矩線(Tm/max 水平2)不超過加速器沖程位置A時的處理。如圖3所示，當(dāng)圖型70的電動機余量轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水平2)不超過加速器沖程 位置A時，處理轉(zhuǎn)移到混合動力行駛模式(步驟120)。在混合動力行駛模式中，下面從步驟 122到步驟130的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定處理以及從步驟132到步驟156的發(fā)動機起動處理是并行 執(zhí)行的。在目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定處理中，判斷圖型70的電動機最大轉(zhuǎn)矩線(Tm/max水平1)是否 超過對應(yīng)于加速器沖程位置A的轉(zhuǎn)矩(步驟122)。當(dāng)Tm/max水平1超過加速器沖程位置A (步驟122中的確定結(jié)果為是)時，其在 圖4的圖型70中處于發(fā)動機停止區(qū)域，所以處理執(zhí)行電動行駛模式(步驟110)。也就是， 處理將主電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tnf設(shè)定為對應(yīng)于加速器沖程位置A的轉(zhuǎn)矩(步驟124)，返回 到圖2的步驟118，并且控制主電動機26以輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tnf。與此并行的是，處理將發(fā)動 機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為0 (步驟126)，并且移至后述的步驟158，以便進(jìn)行發(fā)動機驅(qū)動控 制。也就是，當(dāng)加速器沖程位置A等于或大于Tm/max水平2但是小于Tm/max水平1 時，不同于圖3的加速器踏板的通常電動行駛模式，處理立即移至步驟118，并且在不執(zhí)行 步驟114 (發(fā)動機切斷)和步驟116 (使變速器的離合器元件16脫開)，也就是不執(zhí)行發(fā)動 機停止措施的情況下進(jìn)行電動行駛，并且進(jìn)行用于發(fā)動機起動的準(zhǔn)備步驟。步驟124和步 驟126的處理在圖4的示例中對應(yīng)于將電動機控制成輸出轉(zhuǎn)矩Tm3和Tm4的處理。相反，當(dāng)Tm/max水平1不超過加速器沖程位置A (在步驟122中的確定結(jié)果為否) 時，其在圖4的圖型70中處于發(fā)動機工作區(qū)域，所以處理將主電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tnf設(shè)定 為Tm/max水平1 (步驟128)，返回到圖2的步驟118，并且控制主電動機26，以輸出在那個 時間點的車輛速度和S0C變得可能的最大轉(zhuǎn)矩。而且，與此并行的是，處理將發(fā)動機的目標(biāo) 轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為(A-Tm/max水平1)(步驟130)并且移至后述的步驟158，以便進(jìn)行發(fā)動機 驅(qū)動控制?；旌蟿恿π旭偰Ｊ街械陌l(fā)動機起動處理從步驟132開始，并判斷發(fā)動機速度是否 為0(步驟134)。當(dāng)發(fā)動機速度為0(步驟134中的確定結(jié)果為是)時，處理使離合器16脫 開(步驟142)，接通起動電動機14(步驟144)，開始發(fā)動機燃燒，控制發(fā)動機12，從而以發(fā) 動機目標(biāo)怠速速度Io旋轉(zhuǎn)(步驟146)，返回到步驟134并且執(zhí)行相同的處理。當(dāng)發(fā)動機速度不為0(步驟134中的確定結(jié)果為否)時，處理檢查發(fā)動機速度Id(步驟136)。接下來，處理將h用作上述發(fā)動機目標(biāo)怠速速度并將m用作給定常數(shù)來確 定下式是否成立(步驟138)。I0-Id| < m(1)當(dāng)式(1)不成立時，即當(dāng)發(fā)動機速度Id和發(fā)動機目標(biāo)怠速速度、之間存在顯著 差異(步驟138中的確定結(jié)果為否)時，處理在其已經(jīng)使離合器元件16脫開的狀態(tài)下(步 驟140)繼續(xù)執(zhí)行發(fā)動機12的發(fā)動機目標(biāo)怠速速度、的追蹤控制(步驟146)，返回到步驟 134并且再次執(zhí)行相同的處理。當(dāng)Ih-I」<m成立時，即當(dāng)發(fā)動機速度Id可被認(rèn)為已經(jīng)實質(zhì)上達(dá)到發(fā)動機目標(biāo) 怠速速度Io(步驟138中的確定結(jié)果為是)時，處理開始離合器接合處理(步驟148)。當(dāng) 執(zhí)行離合器接合過程時，再次檢查來自AT輸入速度傳感器67的輸出信號并且確定輸入軸 31的旋轉(zhuǎn)速度隊(步驟150)。接下來，確定發(fā)動機怠速速度Id和步驟150中確定的輸入軸 速度隊之間的差是否落入恒定的范圍內(nèi)(步驟152)。特別地，確定下面的不等式(2)是否 成立。N-Ij < n(2)此處，n是所應(yīng)用的常數(shù)。當(dāng)不等式(2)成立(步驟152中的確定結(jié)果為是)時，處理接通離合器元件16 (步 驟154)并且使得離合器接合。在離合器接合之后，發(fā)動機速度I<^PAT輸入軸速度隊變得 相等(步驟158中的確定結(jié)果為是)，所以處理控制發(fā)動機12以實現(xiàn)步驟126或步驟130 中設(shè)定的發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩IV(步驟160)，返回到圖2的步驟100并且再次執(zhí)行相同的過程。 當(dāng)已經(jīng)在步驟130中確定了發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩時，主電動機126由目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tnf = A控制，發(fā) 動機12由目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te* = (A-Tm/max水平1)控制，并且車輛10以混合動力模式行駛。這 在圖4的示例中對應(yīng)于將電動機26控制成輸出轉(zhuǎn)矩Tm5以及將發(fā)動機12控制成輸出轉(zhuǎn)矩 Te5的處理。另一方面，當(dāng)已經(jīng)在步驟126中確定了發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(當(dāng)發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩 Te* = 0)時，保持離合器元件16接合的前進(jìn)狀態(tài)，并且發(fā)動機被控制成使得發(fā)動機輸出轉(zhuǎn) 矩成為0直到下一個指令來臨。當(dāng)處理從步驟126和步驟130移至步驟158時，也可能存在還未執(zhí)行離合器接合 操作的情況。在這種情況下，發(fā)動機速度Id和AT輸入軸速度隊不相等(步驟158中的確 定結(jié)果為否)，所以處理將發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*清0(步驟162)并且移至步驟160。當(dāng)在步驟156中不等式(2)不成立(步驟156中的確定結(jié)果為否)時，處理向目 標(biāo)怠速速度h加上a (步驟156)，將目標(biāo)怠速速度變?yōu)?Ifa)，返回到步驟134，再次執(zhí) 行上述過程并且執(zhí)行操作以使得發(fā)動機怠速速度接近AT輸入軸速度隊。在上述處理中，使離合器元件16在發(fā)動機12和AT輸入軸31的旋轉(zhuǎn)速度之差小的 情況下接合于前進(jìn)狀態(tài)，所以可減輕離合器的打滑并且也可降低基于離合器接合的沖擊。本發(fā)明實施例的特征在于其使用下面的特征以便更加有效地減輕離合器元件16 接合的沖擊。(1)AT控制器44通?；趫D6所示的變速比圖型，從被送至AT控制器44的加速 器沖程位置和車輛速度決定變速比。根據(jù)圖6的變速比圖型，如果車輛速度V是比線80低 的速度，則變速器被控制成切換到第一速度，如果在線80和線82之間則切換到第二速度， 如果在線82和線84之間則切換到第三速度，并且如果在線84上或者超過線84則切換到第四速度。線80、82和84具有不斷增加的傾斜部分，所以在這些線的區(qū)間中，變速時的車 輛速度也隨著加速器沖程位置升高而升高。反過來說，當(dāng)加速器沖程位置變得接近于O時， 即使在較低的車輛速度下，變速器仍被切換到高速傳動比。 因此，在通常工作期間，離合器接合模式和AT變速模式控制指令產(chǎn)生裝置62將 檢測到的加速器沖程位置直接送至AT控制器44，但在轉(zhuǎn)移到圖3的混合動力模式(步驟 120)之后并且在離合器接合處理(步驟148)之前，離合器接合模式和AT變速模式控制指 令產(chǎn)生裝置62將加速器沖程位置信號轉(zhuǎn)換為0或者接近0的值并且將其擬輸入到AT控制 器44。例如，如圖7所示，該擬加速器沖程位置信號被如線86所示的那樣被控制。因此，在 離合器元件16的接合之前，變速器18被設(shè)定到較高的齒輪側(cè)，并且以這種方式，變速器18 的輸入軸31的旋轉(zhuǎn)速度移至較低速度側(cè)。發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度在離合器接合之前還低，所以 兩個速度的一致程度得到提高，并且使離合器元件16接合時以及使離合器元件16變化到 前進(jìn)狀態(tài)時的沖擊得到降低。(2)在轉(zhuǎn)移到混合動力行駛模式之后，在圖3的步驟122中，當(dāng)對應(yīng)于加速器沖程 位置A的轉(zhuǎn)矩超過Tm/max水平1 (步驟122中的確定結(jié)果為否)時，發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*被 設(shè)定為(A-Tm/max水平1)(步驟130)。此時，離合器接合模式和AT變速模式控制指令產(chǎn) 生裝置62將對應(yīng)于該目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*的值輸入到AT控制器44，作為擬加速器沖程位置信號。 例如，如圖7所示，該擬加速器沖程位置信號如曲線88所示的那樣被控制。從線86切換到 曲線88的時間點對應(yīng)于執(zhí)行步驟130時的時間點。因此，處理實現(xiàn)了與實際的發(fā)動機輸出 相當(dāng)?shù)淖兯贍顟B(tài)，并且可順利地轉(zhuǎn)移到混合動力行駛。(3)在上述項目(1)中，當(dāng)處理使離合器元件16接合并且使離合器元件16變化 到前進(jìn)狀態(tài)時，處理在起動已經(jīng)結(jié)束的發(fā)動機中基于那時的變速器18的傳動比信息和車 輛速度信息事先預(yù)測變速器輸入軸31的旋轉(zhuǎn)速度，并且進(jìn)行控制以使發(fā)動機怠速旋轉(zhuǎn)速 度接近該預(yù)測值。而后，處理使離合器元件16變化到前進(jìn)狀態(tài)，由此可降低沖擊。例如，處 理可通過向發(fā)動機怠速旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值Itl加上α而使發(fā)動機怠速旋轉(zhuǎn)速度接近該預(yù)測 值。以上說明了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明并不僅限于上述示例，而是在權(quán)利要求 限定的本發(fā)明范圍內(nèi)可任意合適地變更。例如，在圖1的構(gòu)造中，由發(fā)動機驅(qū)動的第一驅(qū)動 系統(tǒng)17布置在前輪側(cè)，而具有主電動機26的第二驅(qū)動系統(tǒng)27布置在后輪側(cè)，但是具有主 電動機26的第二驅(qū)動系統(tǒng)27也可布置在前輪側(cè)，而由發(fā)動機驅(qū)動的第一驅(qū)動系統(tǒng)17也可 布置在后輪側(cè)。進(jìn)一步，本發(fā)明也可應(yīng)用于兩輪驅(qū)動混合動力車輛，其中主電動機和發(fā)動機 的輸出軸均耦接到前輪側(cè)和后輪側(cè)的車軸的任一個。
權(quán)利要求
一種混合動力系統(tǒng)控制方法，所述混合動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機；用于改變并輸出所述內(nèi)燃發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度的變速裝置；用于對驅(qū)動輪電動驅(qū)動的電動裝置；用于所述電動裝置的電池；和控制裝置，具有用于決定所述內(nèi)燃發(fā)動機和所述電動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的圖型，并且用于基于所述圖型指令控制所述內(nèi)燃發(fā)動機和所述電動裝置，并且在所述圖型中定義了最大轉(zhuǎn)矩線和余量轉(zhuǎn)矩線，所述最大轉(zhuǎn)矩線作為至少車輛速度和電池充電狀態(tài)的函數(shù)劃定了所述電動裝置能夠供應(yīng)的上限轉(zhuǎn)矩，所述余量轉(zhuǎn)矩線比所述最大轉(zhuǎn)矩線低預(yù)定余量，所述控制方法包括如下步驟檢測加速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)；當(dāng)由檢測到的加速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)確定的所述圖型上的位置處于所述余量轉(zhuǎn)矩線下方的轉(zhuǎn)矩位置時，由所述電動裝置進(jìn)行電動行駛；當(dāng)所述圖型上的位置成為處于所述余量轉(zhuǎn)矩線上或所述余量轉(zhuǎn)矩線上方的轉(zhuǎn)矩位置時，開始所述發(fā)動機的起動處理，以便轉(zhuǎn)移到混合動力行駛；以及當(dāng)所述圖型上的位置成為超過所述最大轉(zhuǎn)矩線的轉(zhuǎn)矩位置時，設(shè)定所述發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及所述電動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩并且指令控制所述發(fā)動機和所述電動裝置，以便實現(xiàn)對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位置的轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述變速裝置裝備有連 接到所述變速裝置的輸入軸的離合器元件，并且通過使所述離合器元件接合或脫開而使得 能夠在所述變速裝置的前進(jìn)狀態(tài)和空檔狀態(tài)之間切換。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，在開始所述發(fā)動機的起 動處理的步驟中，所述發(fā)動機的起動處理在所述離合器元件脫開的狀態(tài)下執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求3所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟在 開始了所述發(fā)動機的起動處理之后，當(dāng)所述發(fā)動機的怠速旋轉(zhuǎn)速度和所述變速裝置的輸入 軸速度在預(yù)定范圍內(nèi)接近時，使所述離合器元件接合。
5.如權(quán)利要求2所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，在所述電動行駛中，在使 所述發(fā)動機停止并且所述離合器元件脫開的狀態(tài)下，利用對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位 置的轉(zhuǎn)矩作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來指令控制所述電動裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng) 所述圖型上的位置是處于所述余量轉(zhuǎn)矩線和所述最大轉(zhuǎn)矩線之間的轉(zhuǎn)矩位置時，在所述發(fā) 動機的起動處理結(jié)束后，將所述發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0。
7.如權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng) 所述圖型上的位置是處于所述余量轉(zhuǎn)矩線和所述最大轉(zhuǎn)矩線之間的轉(zhuǎn)矩位置時，在所述離 合器元件的接合處理結(jié)束后，也將所述發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0。
8.如權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述指令控制所述發(fā)動 機和所述電動裝置的步驟將所述電動裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為與所述最大轉(zhuǎn)矩線一致的最大值，并且為了實現(xiàn)對應(yīng)于所檢測到的加速器沖程位置的車輛驅(qū)動要求轉(zhuǎn)矩，將所述發(fā)動 機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為從所述車輛驅(qū)動要求轉(zhuǎn)矩減去所述電動裝置的最大轉(zhuǎn)矩而得到的值。
9.如權(quán)利要求5所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述混合動力系統(tǒng)進(jìn)一步包括變速比控制裝置，所述變速比控制裝置用于以利用基于 加速器沖程位置和車輛速度的第二圖型決定的變速比控制所述變速裝置，并且所述控制方法進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng)所述發(fā)動機停止并且所述電動裝置正在產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩時，將所述第二圖型用作通過擬輸入加速器沖程位置0或者接近0的值而獲得的變速圖 型。
10.如權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述混合動力系統(tǒng)進(jìn)一步包括變速比控制裝置，所述變速比控制裝置用于以利用基于 加速器沖程位置和車輛速度的第二圖型決定的變速比控制所述變速裝置，并且所述控制方法進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng)所述圖型上的位置成為超過所述最大轉(zhuǎn)矩線的 轉(zhuǎn)矩位置時，將所述第二圖型用作通過擬輸入對所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩指令值而不是加速器沖 程位置的值而獲得的變速圖型。
11.如權(quán)利要求4所述的混合動力系統(tǒng)控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟 在所述離合器元件接合之前，基于所述變速裝置的傳動比信息和所述車輛速度來預(yù)測所述 變速裝置的輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度，并且執(zhí)行控制以使所述發(fā)動機的所述怠速旋轉(zhuǎn)速度接近所 預(yù)測的旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明為了使得能夠從電動機行駛順利地轉(zhuǎn)移到混合動力行駛而不管電池的充電狀態(tài)如何，并且降低離合器元件接合時的沖擊。一種混合動力系統(tǒng)使用了狀態(tài)圖型(70)，以便基于加速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)SOC決定發(fā)動機和電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。在圖型(70)中定義了電動機最大轉(zhuǎn)矩線和電動機余量轉(zhuǎn)矩線，所述電動機最大轉(zhuǎn)矩線劃定了根據(jù)SOC變化的電動機上限轉(zhuǎn)矩，所述電動機余量轉(zhuǎn)矩線比所述電動機最大轉(zhuǎn)矩線低預(yù)定余量。當(dāng)由加速器沖程位置、車輛速度和電池充電狀態(tài)確定的所述圖型上的位置處于余量轉(zhuǎn)矩線下方時，所述混合動力系統(tǒng)進(jìn)行電動行駛，當(dāng)所述圖型上的位置處于余量轉(zhuǎn)矩線上或余量轉(zhuǎn)矩線上方時，所述混合動力系統(tǒng)開始發(fā)動機起動處理，當(dāng)所述圖型上的位置成為超過最大轉(zhuǎn)矩線的轉(zhuǎn)矩位置時，所述混合動力系統(tǒng)設(shè)定發(fā)動機和電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以便實現(xiàn)對應(yīng)于加速器沖程位置的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B60K6/44GK101878142SQ20088011821
公開日2010年11月3日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者今關(guān)隆志 申請人:博世株式會社