车辆驱动力控制设备的制作方法

专利名称：车辆驱动力控制设备的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及具有由主驱动源驱动的一个车轮或一组车轮和也由主驱动源驱动的发电机的车辆的车辆驱动力控制设备。优选情况下，电动机由被主驱动源驱动的发电机产生的电能驱动。本发明对于全轮驱动车辆特别有用，在这种车辆中，一对主驱动轮由诸如内燃机之类的主驱动源驱动，一对从属驱动轮由电动机驱动。因此，本发明特别适用于所谓的无电池的四轮驱动车辆，其中的发动机驱动发电机，来自发电机的电能供给电动机。
背景技术：
在日本公开专利出版物No.2000-318473中说明了驱动力控制设备的一个示例。此出版物的驱动力控制设备说明了这样一种车辆，其中，前驱动轮或主驱动轮由内燃机驱动，而后驱动轮或从属驱动轮由电动机驱动。电动机用由发动机驱动的发电机产生的电能来驱动。当使用此出版物中说明的驱动力控制设备时，不一定必需为电动机提供电能的电池。此外，此出版物中提供的设备被配置为只有在车辆从停止状态开始运动的情况下才通过用电动机驱动后轮来帮助提高从停止状态启动的加速度。
鉴于上述情况，那些精通本领域技术的人员将从此说明书中知道，需要一种改进的车辆驱动力控制设备。本发明满足了此需要以及其他需要，这对于那些精通本技术的人是显而易见的。

发明内容
上文所提及的出版物中所描述的车辆驱动力控制设备被配置为电动机只有在有限的行驶状态才被驱动，即，只有在车辆从停止状态开始运动的情况下才被驱动。例如，只有在变速器的齿轮比处于一档速度范围的情况下才被驱动。
由于供给电动机的电压受到驱动发电机的发动机转速的影响，因此，存在这样的可能性将发生这样的情况，即发电机暂时无法向电动机提供所需的电压，例如，当变速器从一档速度调高到二档速度时。当发生这种情况时，驱动后轮的电动机扭矩将暂时减小。
本发明是在考虑到此缺点的情况下作出的。本发明的一个目的是提供一种车辆驱动力控制设备，该设备能够扩展电动机以稳定方式被驱动的操作范围。
为了解决如前所述的缺点，本发明提供了一种车辆驱动力控制设备，该设备被配置为当判断出电动机无法获得所需的发电机输出电压时，增大主驱动轮中所允许的加速滑移量，以便抑制发电机输出的下降。
鉴于上述情况，本发明提供了一种车辆驱动力控制设备，该设备基本上包括主驱动源、发电机、电动机、主驱动源输出抑制部分，以及加速滑移程度修改部分。主驱动源被配置为驱动主驱动轮。发电机被配置为由主驱动源驱动。电动机被配置为用从发电机提供的输出电压驱动从属驱动轮。主驱动源输出抑制部分被配置为抑制主驱动源的输出，以便当主驱动轮发生加速滑移时将主驱动轮的加速滑移程度与预设的目标滑移程度相匹配。加速滑移程度修改部分被配置为在估计目标发电机输出电压可能不足以获得电动机的目标电动机输出以及变速器的齿轮比已经增大这两种情况中的至少一种情况时，增大目标滑移程度。
通过下面的详细描述，本发明的这些目标及其他目标、特点、方面和优点对那些精通本技术的人将变得显而易见，本文结合图形说明了本发明的优选实施例。


现在请参看附图，它们构成了此原始说明书的一部分
图1是配备有根据本发明优选实施例的车辆驱动力控制设备的车辆的简要方框图；图2是显示图1中说明的根据本发明实施例的车辆驱动力控制设备的控制系统配置的方框图；图3是显示图1中说明的根据本发明的优选实施例的车辆驱动力控制设备的4WD控制器的方框图；图4是显示由图1中说明的根据本发明的优选实施例的车辆驱动力控制设备的4WD控制器的多余转矩计算部分执行的处理顺序的流程图；图5是显示由图1中说明的根据本发明的优选实施例的车辆驱动力控制设备的4WD控制器的目标转矩控制(限制)部分执行的处理顺序的流程图；图6是显示由根据本发明的第一个实施例的多余转矩(surplustorque)转换部分执行的处理的流程图；图7是显示由根据本发明的第一个实施例的TCS控制部分执行的处理的流程图；图8是绘制了不同的目标电动机转矩对应车辆速度和目标发动机转速的简图；图9是绘制了目标滑移比率修改量对应发动机转速差的简图；图10是绘制了目标滑移比率修改量对应每一个不同的齿轮比的发动机转速差的简图；图11是显示由根据本发明的第一个实施例的发动机控制器执行的处理的流程图；图12是显示由根据本发明的第二个实施例的TCS目标修改部分执行的处理的流程图。
具体实施例方式
现在将参考图形阐述本发明的优选实施例。那些本领域技术人员将从本说明书中知道，下面的对本发明的实施例的描述只是说明性的，而不对所附权利要求和它们的等效内容所定义的本发明作出任何限制。
第一个实施例首先请参看图1-11，现在将根据本发明的第一个实施例说明车辆驱动力控制设备。如图1所示，该图显示了配备有根据本发明的车辆驱动力控制设备的四轮驱动车辆。如图1所示，根据本实施例的车辆具有左右前轮1L和1R，它们由内燃机或主驱动源2驱动，以及左右后轮3L和3R，它们由电动机或从属驱动源4驱动，该驱动源优选情况下是直流(DC)电动机。因此，前轮1L和1R充当主驱动轮，而后轮3L和3R充当从属驱动轮。发动机2的输出转矩Te经过变速器5a和差速齿轮5b被提供给左右前轮1L和1R。一个无接头环状传动皮带6将功率从内燃机2传递到发电机7，而该发电机又向电动机4提供电能。发动机2的输出转矩Te的一部分经无接头环状传动皮带6提供给发电机7。换句话说，发电机7以转速Nh旋转，该速度是通过将内燃机2的转速Ne乘以无接头环状传动皮带6的滑轮比获得的。此外，发电机7的转速Nh可以基于内燃机2的转速Ne和无接头环状传动皮带6的滑轮比来进行计算。变速器5a配备有档位或齿轮位置检测设备5c(齿轮比检测设备)，用于检测变速器5a的当前档位范围或齿轮位置。档位检测设备5c向4WD控制器8发送一个指出所检测到的档位的信号。变速器5a响应来自变速器控制单元(图形中未显示)的调档命令进行调档。变速器控制单元拥有一些数据表，这些数据表包含描述变速器如何基于车辆速度和加速器位置进行调档的信息。当基于当前车辆速度和加速器位置判断车辆将穿过换档点时，变速器控制单元向变速器发出调档命令。
发电机7以转速Nh旋转，该速度等于内燃机2的转速Ne和无接头环状传动皮带6的滑轮比的乘积。由于发电机7的励磁电流Ifh而由发电机7施加在内燃机2上的负荷(转矩)110通过4WD控制器8来进行调节，以产生对应于负荷转矩的电压。发电机7产生的电压可以通过输电线9提供到电动机4。在电动机4和发电机7之间的输电线9的中间点上提供了接线盒10。电动机4的驱动轴可以通过减速器11、离合器12和差速齿轮13以常规方式连接到后轮3L和3R。
内燃机2具有进气通道14(例如，进气歧管)，其中，包括主节流阀15和从属节流阀16。主节流阀15的节流阀开度根据加速器踏板17的下踏量进行调节/控制，而加速器踏板17还构成或作为加速器位置检测设备或传感器，或节流阀开度指示设备或传感器。为了调节主节流阀15的节流阀开度，主节流阀15以机械方式链接到加速器踏板17的下踏量，或者由发动机控制器18根据检测加速器踏板17的下踏量或主节流阀15的开度的加速器传感器29检测到的下踏量检测值以电子方式调节/控制。来自加速器传感器29的下踏量检测值被作为控制信号输出到4WD控制器8。加速器传感器29构成了加速度或节流阀指令传感器。因此，这里使用的短语“加速器位置开度”是指主节流阀15的节流阀开度或加速器踏板17或类似的加速器设备的下踏量。
从属节流阀16使用步进电动机19作为调节其节流阀开度的执行机构。具体来说，从属节流阀16的节流阀开度由对应于步进计数的步进电动机19的旋转角度来进行调整/控制。步进电动机19的旋转角度由来自电动机控制器20的驱动信号来进行调调节/控制。从属节流阀16配备有图2所示的节流阀传感器19a。步进电动机19的步进计数基于此节流阀传感器19a检测到的节流阀开度检测值来进行反馈控制。内燃机2的输出转矩可以通过调节从属节流阀16的节流阀开度以便小于主节流阀15的节流阀开度，独立于驾驶员对加速器踏板17的操作进行控制(减小)。
该车辆驱动力控制设备还配备有发动机转速传感器21，用于检测内燃机2的转速Ne。发动机转速传感器21向发动机控制器18和4WD控制器8两者分别输出指示发动机转速Ne的控制信号。
提供制动踏板34，它构成了制动指示/操作部分。制动踏板34的冲程量由制动冲程传感器35检测，该传感器构成了制动操作量传感器。制动冲程传感器35可以是测量制动踏板34的实际冲程量的传感器，也可以是感应表示制动踏板34的冲程量的主缸压力的主缸压力传感器。不论是哪一种情况，制动冲程传感器35都将它检测到的制动冲程量输出到制动控制器36和4WD控制器8。制动冲程传感器35还可以被配置为包括制动开关，该开关指出制动踏板34是否已经被踏下规定的量。如此，向4WD控制器8发送一个表示制动踏板34已经被踏下规定的量的制动动作信号。
制动控制器36通过响应输入的制动踏板34的制动冲程量来控制安装在车轮1L、1R、3L和3R上的制动设备(例如，盘式制动器)37FL、37FR、37RL和37RR，从而控制作用于车辆的制动力。换句话说，基于从制动冲程传感器35接收到的制动踏板下踏量，制动控制器36控制由制动设备37FL、37FR，、37RL和37RR(它们是盘式制动器等等)施加于车轮1L、1R、3L和3R的制动力。制动设备37FL、37FR、37RL和31RR中的每一个设备都包括车轮缸压传感器，该传感器可操作地连接到4WD控制器8。
如图2所示，发电机7配备有电压调节器22(调节器)，用于调节输出电压V。4WD控制器8通过调节励磁电流Ifh，如控制发电机控制命令值cl(占空率或励磁电流值)，控制针对内燃机2的发电机负荷转矩Th和发电电压V。换句话说，例如，基于从4WD控制器8发出的发电机控制命令值cl(占空率)，电压调节器22控制发电机7的励磁电流Ifh，从而控制由发电机7施加于发动机2的发电机负荷转矩Th和由发电机7所产生的输出电压V。简而言之，电压调节器22从4WD控制器8接收发电机控制命令值cl(占空率或励磁电流值)，并将发电机7的励磁电流Ifh调节到对应于发电机控制命令值cl的一个值。电压调节器22还被配置为检测发电机7的输出电压V，然后将检测到的电压值输出到4WD控制器8。此配置构成了发电机输出电压调节部分。
在接线盒10内部提供了电流传感器23。电流传感器23检测从发电机7向电动机4提供的电能的电流值Ia，并向4WD控制器8输出检测到的电枢电流信号。流过输电线9的电压值由4WD控制器8进行检测，以产生表示该电压通过电动机4的控制信号。继电器24根据来自4WD控制器8的控制命令切断或连接提供到电动机4的电压(电流)。
来自4WD控制器8的控制命令控制电动机4的励磁电流Ifm，以将电动机4的驱动转矩调节到目标电动机转矩Tm。换句话说，4WD控制器8对励磁电流Ifm的调节可以将电动机4的驱动转矩调节到目标电动机转矩Tm。热敏电阻25测量电动机4的电刷温度，并产生表示电动机4的温度的控制信号，然后将该控制信号输出到4WD控制器8。
车辆驱动力控制设备还配备有电动机转速传感器26，用于检测电动机4的驱动轴的转速Nm。电动机转速传感器26向4WD控制器8输出表示检测到的电动机4的转速的控制信号。电动机转速传感器26构成了离合器12的输入轴转速检测器或传感器。
车轮1L、1R、3L和3R分别配备有车轮转速感传器27FL、27FR、27RL和27RR。每一个转速传感器27FL、27FR、27RL和27RR都向4WD控制器8输出对应于相应的车轮1L、1R、3L和3R的转速的脉冲信号。每一个脉冲信号都分别充当表示相应的车轮1L、1R、3L和3R的转速的车轮转速检测值。车轮转速感传器27RL和27RR构成了离合器12的输出轴转速检测器或传感器。
如图3所示，4WD控制器8配备有发电机控制单元或部分8A、继电器控制单元或部分8B、电动机控制单元或部分8C、离合器控制单元或部分8D、多余转矩计算单元或部分8E、目标转矩限制单元或部分8F、多余转矩转换单元或部分8G、四轮驱动终止处理单元或部分8H和TCS目标修改单元或部分8J。
4WD控制器8是一个控制单元，优选情况下，包括带有4WD控制程序的微型计算机，可操作地耦合到内燃机2和电动机4，以控制由内燃机2向左前轮和右前轮1L和1R施加的转矩，以及由电动机4向左后轮和右后轮3L和3R施加的转矩，如下所论。4WD控制器8还可以包括其他常规组件，如输入接口电路、输出接口电路，以及诸如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备之类的存储设备。存储电路用于存储处理结果和控制程序。4WD控制器8的RAM用于存储操作标志的状态和控制程序的各种控制数据。4WD控制器8的ROM用于存储控制程序的各种操作。4WD控制器8能够根据控制程序有选择地控制驱动力控制设备的任何组件。那些精通本技术的人员将从本说明书中知道，4WD控制器8的准确的结构和算法可以是将执行本发明的功能的硬件和软件的任何组合。换句话说，如权利要求中利用的“装置加功能”子句应该包括任何结构，但不仅限于可以用来执行“装置加功能”子句的功能的硬件和/或算法或软件。此外，如权利要求中利用的“设备”和“部分”这两个术语应该包括任何结构，即，单独的硬件、单独的软件或硬件和软件的组合。
发电机控制部分8A使用电压调节器22来监视发电机7的输出电压。如此，发电机控制部分8A被配置为输出发电机7的发电机控制命令值cl，以根据发电机命令值cl调节励磁电流Ifh。换句话说，发电机控制部分8A调节发电机7的励磁电流Ifh，以这样的方式获得规定的输出电压V。
继电器控制部分8B控制(连接和断开)从发电机7提供到电动机4的电源的关闭和连接。简而言之，它将电动机4在被驱动状态和非被驱动状态之间切换。
电动机控制部分8C通过调节电动机4的励磁电流Ifm，将电动机4的转矩调节到所需的规定值。
离合器控制部分8D通过向离合器12输出一个离合器控制命令来控制离合器12的状态。换句话说，当判断车辆处于四轮驱动模式时，离合器控制部分8D对离合器12进行操作，使其进入啮合(连接)状态。
基于输入信号，多余转矩计算部分8E、目标转矩限制部分8F，以及多余转矩转换部分8G根据规定的采样时间按顺序执行它们相应的处理(即，首先是8E、然后是8F、然后是8G，再回到8E等等)。
现在将参考图4描述多余转矩计算部分8E执行的处理顺序。
首先，在步骤S10中，多余转矩计算部分8E计算滑移速度或速度ΔVF，这是前轮1L和1R的加速滑移的大小。具体来说，基于来自车轮转速感传器27FL、27FR、27RL和27RR的信号计算平均车轮转速。多余转矩计算部分8E将前轮1L和1R(主驱动轮)的车轮转速减去后轮3L和3R(从属驱动轮)的平均车轮转速，以求出滑移速度ΔVF。
现在将介绍如何计算滑移速度ΔVF的示例。
首先，使用下面两个公式(1)和(2)来计算前轮平均速度Vwf(这是前轮1L和1R的左轮速度和右轮速度的平均值)和后轮平均速度Vwr(这是后轮3L和3R的左轮速度和右轮速度的平均值)Vwf＝(Vwfl+Vwfr)/2(1)Vwr＝(Vwrl+Vwrr)/2(2)其次，使用下列公式(3)，通过前轮平均速度Vwf和后轮平均速度Vwr之间的差来计算前轮或主驱动轮1L和1R的滑移速度(加速滑移大小)ΔVFΔVF＝Vwf-Vwr (3)然后，4WD控制器8进入步骤S20。
在步骤S20中，4WD控制器8的多余转矩计算部分8E判断计算出的滑移速度ΔVF是否超过规定值，如零。因此，步骤S10和S20构成了加速滑移检测部分，该部分估计在由内燃机2驱动的前轮1L和1R中是否发生了加速滑移。如果判断滑移速度ΔVF为零或者低于零，则可估计出，前轮1L和1R没有发生加速滑移，4WD控制器8进入步骤S30，在此，目标发电机负荷转矩Th被置零，4WD控制器8的多余转矩计算部分8E返回到控制循环的开始，4WD控制器8返回到主程序。
相反，如果在步骤S20中判断滑移速度ΔVF大于零，则多余转矩计算部分8E估计出前轮1L和1R发生了加速滑移，因此，控制进入步骤S40。
在步骤S40中，多余转矩计算部分8E计算为了抑制前轮1L和1R的加速滑移所必须吸收的转矩TΔVF的量。换句话说，吸收转矩TΔVF与加速滑移大小成比例。可以使用下面的公式(4)来计算吸收转矩TΔVFTΔVF＝K1×ΔVF(4)其中K1是通过实验等求出的增益。
然后，4WD控制器8的多余转矩计算部分8E进入步骤S50。
在步骤S50中，多余转矩计算部分8E基于下面的公式(5)计算发电机7的当前负载转矩TG，然后，多余转矩计算部分8E进入步骤S60。
TG=K2V×IaK3×Nh---(5)]]>其中V发电机7的电压，Ia发电机7的电枢电流，Nh发电机7的旋转速度，K3效率，以及K2系数。
在步骤S60中，多余转矩计算部分8E计算多余转矩，即，要由发电机7施加的目标发电机负荷转矩Th。例如，基于下面的公式(6)求出目标发电机负荷转矩Th，4WD控制器8返回到控制循环的开始。
Th＝TG+TΔVF(6)接下来，将基于图5说明目标转矩(控制)限制部分8F执行的处理。图5的流程图中的目标发电机负荷转矩Th的处理包括发电机控制部分，当加速滑移检测部分估计在驱动轮中发生了加速滑移时，该部分用来控制发电机7的发电负荷转矩，以基本上对应于驱动轮的加速滑移大小。
首先，在步骤S110中，4WD控制器8的目标转矩限制部分8F判断目标发电机负荷转矩Th是否大于发电机7的最大负荷容量HQ。如果目标转矩限制部分8F判断目标发电机负荷转矩Th小于或等于发电机7的最大负荷容量HQ，那么，目标转矩限制部分8F返回到控制程序的开始，以重复该过程。相反，如果4WD控制器8判断目标发电机负荷转矩Th大于发电机7的最大负荷容量HQ，则目标转矩限制部分8F进入步骤S120。
在步骤S120中，目标转矩限制部分8F计算过度转矩ΔTb，这是目标发电机负荷转矩Th超过最大负荷容量HQ的量。过度转矩ΔTb可以根据下面的公式(7)来进行计算ΔTb＝Th-HQ (7)然后，目标转矩限制部分8F进入步骤S130。
在步骤S130中，目标转矩限制部分8F计算当前发动机转矩Te。例如，使用发动机转矩计算图，并基于来自节流阀传感器19a和发动机转速传感器21的信号，计算当前发动机转矩Te。然后，4WD控制器8进入步骤S140。
在步骤S140中，目标转矩限制部分8F计算发动机转矩上限值TeM。通过将发动机转矩Te减去过度转矩ΔTb来计算出发动机转矩上限值TeM，如下面的公式(8)所示TeM＝Te-ΔTb (8)在发动机转矩上限值TeM被输出到发动机控制器18之后，目标转矩限制部分8F进入步骤S150。
在步骤S150中，目标转矩限制部分8F将最大负荷容量HQ替代为目标发电机负荷转矩Th。换句话说，最大负荷容量HQ被指定为目标发电机负荷转矩Th，然后，目标转矩限制部分8F返回到控制循环的开始，4WD控制器8返回到主程序。
接下来，基于图6说明多余转矩转换部分8G执行的过程。
首先，在步骤S200中，4WD控制器8的多余转矩转换部分8G判断目标发电机负荷转矩Th是否大于0。如果判断目标发电机负荷转矩Th大于0，那么，多余转矩转换部分8G的程序进入步骤S210，因为前轮1L和1R发生了加速滑移。如果多余转矩转换部分8G判断，目标发电机负荷转矩Th小于或等于0，那么，多余转矩转换部分8G返回到控制循环的开始，因为前轮1L和1R没有发生加速滑移。如此，车辆仍处于两轮驱动模式。
在步骤S210中，多余转矩转换部分8G判断车辆是否将从四轮驱动状态或模式切换到两轮驱动状态或模式。如果多余转矩转换部分8G判断车辆将切换到两轮驱动模式，那么，多余转矩转换部分8G将进入步骤S270，在此，在返回到控制序列的开始之前，它将执行四轮驱动终止过程，如释放离合器12和停止发电机7(cl＝0)。在诸如当电动机4的转速接近允许的转速极限或当目标电动机转矩Tm处于下降的趋势并等于或小于规定阈值(例如，1N·m)或当变速器5a处于未驱动范围(如停车(P)或空档(N))之类的情况下，多余转矩转换部分8G判断车辆将切换到两轮驱动模式。同时，如果不是正在向两轮驱动模式过渡并且车辆仍处于四轮驱动状态或模式，多余转矩转换部分8G进入步骤S220进行常规处理。
在步骤S220中，多余转矩转换部分8G读入由电动机转速传感器21检测到的电动机4的转速Nm。计算对应于电动机4的转速Nm的目标电动机励磁电流Ifmt。然后，在多余转矩转换部分8G进入步骤S230之前，多余转矩转换部分8C将计算出的目标电动机励磁电流Ifmt发送到电动机控制部分8C。
只要转速Nm低于规定的转速，则将对应于电动机4的转速Nm的目标电动机励磁电流Ifmt保持在一个固定的电流值。当转速Nm超过规定的转速时，通过一个已知的弱场控制方法降低电动机4的励磁电流Ifm。具体来说，当电动机4的转速变高时，电动机感应电压E增大，而电动机转矩下降。如此，当电动机4的转速Nm超过规定值时，电动机4的励磁电流Ifmt降低以便减小感应电压E，从而增大流向电动机4的电流以便获得所需的电动机转矩。结果，即使电动机4的转速变高，也可以获得所需的转矩，因为阻止感应电压E上升就阻止了电动机转矩缩小。由于电动机励磁电流Ifmt是分两个阶段进行控制的一个励磁电流用于低于规定转速的转速，另一个励磁电流用于等于或大于规定转速的转速，因此，与连续地对励磁电流进行控制的情况相比，电子线路的成本也会降低。
提供电动机转矩校正部分也是可以接受的，该部分根据电动机4的转速Nm调节励磁电流Ifmt，从而连续地校正电动机转矩Tm。换句话说，根据电动机转速Nm连续地而不是分两个阶段来调节电动机4的励磁电流Ifmt是可以接受的。这里又是这种情况，即使电动机4的转速变高，也可以获得所需的转矩，因为阻止电动机4的感应电压E上升就阻止了电动机转矩缩小。此方法提供了平稳的电动机转矩特性，因此，比起两阶段控制的情况车辆可以更稳定地行驶，并可以一直在有效的状态下驱动电动机。
在步骤S230中，多余转矩转换部分8G使用图等等计算对应于由多余转矩计算部分8E计算出的发电机负荷转矩Th的目标电动机转矩Tm(n)，然后进入步骤S240。
在步骤S240中，多余转矩转换部分8G启动TCS目标修改部分，并进入步骤S250。目标电动机转矩Tm(n)是目标电动机输出。
在步骤S250中，多余转矩转换部分8G使用图等等计算对应于目标电动机转矩Tm(n)和目标电动机励磁电流Ifm的目标电枢电流Ia，并进入步骤S260。
在步骤S260中，多余转矩转换部分8G基于目标电枢电流Ia计算达到目标电动机电压所需的占空率cl(即，发电机控制值)，并在结束控制序列之前输出占空率cl。
现在将参考图7介绍TCS目标修改部分8J执行的处理顺序。TCS目标修改部分8J构成了加速滑移程度修改部分。
首先，在步骤S310中，TCS目标修改部分8J求出目标发动机转速，借助于该目标发动机转速，可以获得为了获得目标电动机转矩Tm所需的发电机输出电压。例如，如图8所示，可以针对各种目标电动机转矩预先绘制目标发动机转速对应于车辆速度(该速度与电动机的转速成比例)的图等等，并可以基于当前车辆速度和目标电动机转矩Tm求出目标发动机转速。图8是一个简化的示例。换句话说，对应每一个目标电动机转矩Tm的线不一定是直的。
在步骤S320中，TCS目标修改部分8J计算在前面的步骤S310中求出的目标发动机转速和当前发动机转速之间的差ΔNe(即，ΔNe＝目标发动机转速-当前发动机转速)，并判断转速差ΔNe是否等于或大于规定的阈值ΔNe1(其值为非负值，≥0)。如果转速差ΔNe等于或大于阈值ΔNe1，则TCS目标修改部分8J进入步骤S330。如果转速差ΔNe小于阈值ΔNe1(例如，如果ΔNe是负值)，则TCS目标修改部分8J进入步骤S340。
在步骤S330中，TCS目标修改部分8J使用表示转速差ΔNe和目标滑移比率修改量ΔTslip之间的关系的信息(如图9所示的图表)来计算对应于转速差ΔNe的目标滑移比率修改量ΔTslip。然后，TCS目标修改部分8J通过将目标滑移比率修改量ΔTslip与参考目标滑移比率Tslip0(例如，10％)相加来增大目标滑移比率Tslip，如下面的公式(9)所示Tslip＝Tslip0+ΔTslip (9)参考目标滑移比率Tslip0通常等于一个默认值，但在某些情况下可以通过另一个控制操作来进行修改。在这样的情况下，在步骤S330中使用Tslip0的修改值。
图9是描述了转速差ΔNe和目标滑移比率修改量ΔTslip之间的最低级(first-degree)的比例关系的简图，但是本发明不仅限于这样的关系。为变速器5a的每一个齿轮比准备表示转速差ΔNe和目标滑移比率之间的关系的信息也是可以接受的，如图10所示。参考目标滑移比率Tslip0被预先设置为诸如10％之类的值。
接下来，将参考图11描述发动机控制器18执行的过程。根据规定的抽样时间(即，每个抽样时间周期一次)，发动机控制器18基于各种输入信号执行图11所示的过程。
在步骤S590中，发动机控制器18求出前轮的加速滑移比率ΔV并进入步骤S600。在步骤S600中，发动机控制器18判断加速滑移比率ΔV是否超过目标滑移比率Tslip。如果加速滑移比率ΔV超过目标滑移比率Tslip，那么，发动机控制器18进入步骤700。如果加速滑移比率ΔV等于或小于目标滑移比率Tslip，那么，发动机控制器18进入步骤S610。此外，如前所述，当存在发电机7将不能产生足以获得目标电动机转矩Tm的输出电压的可能性时，目标滑移比率Tslip将被修订为大于参考值的值。
在步骤S610中，发动机控制器18基于从加速器传感器29接收到的检测信号计算驾驶员要求的目标发动机输出转矩TeN，然后进入步骤S620。
在步骤S620中，发动机控制器18判断是否正在从4WD控制器8接收发动机输出转矩极限TeM。如果是，发动机控制器18进入步骤S630。如果没有，发动机控制器进入步骤S670。
在步骤S630中，发动机控制器18判断发动机输出转矩极限TeM是否小于目标发动机输出转矩TeN。如果发动机输出转矩极限TeM较小，则发动机控制器18进入步骤S640。同时，如果发动机输出转矩极限TeM等于或大于目标发动机输出转矩TeN，则发动机控制器18进入步骤S670。
在步骤S640中，发动机控制器18通过用发动机输出转矩极限TeM替代目标发动机输出转矩TeN来限制目标发动机输出转矩TeN，并进入步骤S670。
在步骤S670中，发动机控制器18基于节流阀开度、发动机转速等等计算当前发动机输出转矩Te，然后进入步骤S680。
在步骤S680中，发动机控制器18求出当前输出转矩和目标输出转矩TeN之间的差ΔTe′。可以使用下面的公式(10)来计算差ΔTe′
ΔTe′＝TeN-Te (10)然后，发动机控制器18进入步骤S690。
同时，在步骤S700中，发动机控制器18执行所谓的TCS控制，以用规定的TCS转矩减少量(＞0)替代差ΔTe′。此步骤构成了主驱动源输出抑制部分。
在步骤S690中，发动机控制器18计算对应于差ΔTe′的节流阀开度θ的调节量Δθ，并在返回到控制序列的开始前，向步进电机19发送对应于节流阀开度调节量Δθ的节流阀开度信号。
在前面的说明中，发动机控制器18被描述为发出对应于差ΔTe′的节流阀开度信号Δθ，以便简化说明。然而，在实践中，每次执行步骤S700时都以对应于规定的转矩增大量或转矩缩小量的连续的增量调节节流阀开度θ，以便转矩及其他操作条件将平稳地变化。
现在将描述迄今为止所述的设备的操作效果。
当从发动机2传动到前轮1L和1R的转矩超过路面反作用力转矩极限时，即，由于路面的摩擦系数μ比较小或加速器踏板17被驾驶员深深地踏下，前轮1L和1R(主驱动轮1L和1R)发生加速滑移时，则连接离合器12并用对应于加速滑移大小的负荷转矩Th操作发电机7，如此，将车辆切换到四轮驱动模式。然后使用由发电机7产生的剩余电能来驱动电动机4，而电动机4又驱动从属驱动轮，即，后轮3L和3R。这种对从属轮的驱动改进了车辆的加速性能。此外，由于电动机4使用超过主驱动轮1L和1R的路面反作用转矩极限的多余转矩驱动，因此，车辆的能源利用率和燃料燃烧效率也会得到改进。
然后，调节传递到前轮1L和1R的驱动转矩，以便接近前轮1L和1R的路面反作用转矩极限值，车辆切换回两轮驱动模式。结果，前轮1L和1R(主驱动轮)的加速滑移被抑制。
同时，如果加速滑移比率超过目标滑移比率Tslip，则独立于发电机7的操作的发动机TCS控制被执行以降低发动机转矩，并抑制主驱动轮(即，前轮1L和1R)的加速滑移。
随着车辆速度增大以及变速器5a切换到二档速度和更高的速度，与一档速度相比，发动机2的转速降低。例如，当变速器从一档速度调高到二档速度时，发动机转速就会降低，发电机7的输出电压降低，产生了不可能获得目标电动机转矩Tm的可能性。此外，当超v过规定的目标滑移比率Tslip时，执行发动机TCS控制，以抑制发动机输出，从而抑制加速滑移，但这会导致车辆返回到两轮驱动模式。简而言之，存在使用四轮驱动模式的操作范围基本上只限于一档速度的可能性。
然而，利用本发明，当车辆处于四轮驱动状态时，此时，电动机4正在由发电机7驱动，TCS目标修改部分8J求出发电机转速，即，目标发动机转速，利用该目标发动机转速，可以获得对应于目标电动机转矩Tm(n)的发电机输出电压。如果目标发动机转速比实际发动机转速大规定的阈值，则判断无法获得对应于目标电动机转矩的发电机输出，并执行发动机TCS控制以增大目标滑移比率Tslip，从而增大前轮的加速滑移量。
因此，利用本发明，即使当变速器5a从一档速度调高到二档速度时发动机2的转速降低，主驱动轮(即，前轮)中允许的加速滑移量也会增大。如此，甚至在变速器5a处于二档速度或更高速度的情况下，发动机转速和发电机转速会由于加速滑移增大而增大。结果，其中电动机4可以提供目标电动机转矩的操作范围，即，其中车辆可以执行四轮驱动而不会产生速度损失的操作范围扩大。
虽然第一个实施例介绍了车辆响应在前轮1L、1R中发生加速滑移而切换到四轮驱动模式的情况，但是，本发明也可以应用于当车辆从停止状态加速或当加速器踏板被踏到某种程度而切换到四轮驱动模式的系统。简而言之，电动机4被驱动的条件不仅限于上文所描述的那些情况。
虽然在第一个实施例中发动机TCS控制是基于目标滑移比率Tslip来执行的，但是，基于目标滑移量执行控制也是可以接受的。换句话说，目标滑移程度不仅限于滑移比率，也可以表示为另一个量，如滑移量。
这样设计驱动力控制设备也是可以接受的，以便如果在目标滑移比率已经增大之后实际加速滑移比率朝着目标滑移比率的方向增大，则不论加速器位置如何也增大发动机转速，以便滑移量肯定地增大。
第二个实施例现在请参看图12，下文将说明根据第二个实施例的车辆驱动力控制设备。此第二个实施例中的车辆的配置与第一个实施例中的车辆的配置相同(参见图1)。考虑到第一和第二个实施例之间的相似性，第二个实施例的与第一个实施例的部件或步骤相同的部件或步骤将被给予与第一个实施例的部件或步骤相同的参考编号。此外，为了简洁，对第二个实施例的与第一个实施例的部件或步骤相同的部件或步骤的描述将被省略。换句话说，除非另作说明，第二个实施例中的车辆的配置和过程的其余部分与第一个实施例的配置相同。具体来说，第二个实施例的组成特点基本上与第一个实施例的组成特点相同，只是当电动机4正在被驱动时TCS目标修改部分8J执行的过程不同。否则，第二个实施例与第一个实施例相同。
第二个实施例的TCS目标修改部分8J执行的过程如图12所示。首先，在步骤S800中，TCS目标修改部分8J判断变速器5a处于一档速度还是二档速度。如果TCS目标修改部分8J发现变速器5a处于一档速度，那么，TCS目标修改部分8J进入步骤S810。如果TCS目标修改部分8J发现变速器5a处于二档速度，那么，TCS目标修改部分8J进入步骤S820。
在步骤S810中，TCS目标修改部分8J将目标滑移比率Tslip设置为参考加速滑移比率Tslip0(例如，10％)。
在步骤S820中，TCS目标修改部分8J将目标滑移比率Tslip设置为大于参考加速目标滑移比率Tslip0的第二档速度加速滑移比率Tslip2(例如，20％)。
随着车辆速度增大以及变速器5a从一档速度切换到二档速度，存在发动机转速下降而不可能产生所需的电能的可能性。然而，对于此实施例，当变速器调高到二档速度时，用于进行发动机TCS控制的目标滑移比率Tslip增大，以便与一档速度相比，所允许的加速滑移量增大。结果，即使发动机转速由于调高档位而降低，主驱动轮(前轮)中的加速滑移量增大并抑制发动机转速降低的量。简而言之，发电机的输出由于调高档位而下降的量可以得到抑制，甚至在变速器调高档位的情况下也可以利用四轮驱动模式，即，可以使用四轮驱动模式的操作范围扩大。
虽然第二个实施例显示了利用电动机4的四轮驱动模式在包含一档速度和二档速度的操作范围内执行的情况，但是，扩大操作范围以包括三档速度或更高的速度也是可以接受的。在这样的情况下，应该为每一个齿轮比准备加速滑移比率。甚至在齿轮比相同的情况下，依据车辆速度改变所使用的齿轮比也是可以接受的。
此外，虽然第二个实施例显示了在变速器5a调高到二档速度之后增大目标滑移比率Tslip的情况，但是，在变速器从一档速度切换到二档速度紧前面增大目标滑移比率Tslip也是可以接受的。
所有其他操作效果和组成特点都与第一个实施例相同。
这里用来描述上述实施例的下面的表示方向的术语“向前、向后、向上、向下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其他类似的表示方向的术语指的是应用了本发明的车辆的那些方向。相应地，用来描述本发明的这些术语应该解释为相对于应用了本发明的车辆。这里用来描述一个设备的组件、部分或部件的术语“配置”包括为执行所期望的功能设计和/或编程的硬件和/或软件。此外，在权利要求中表示为“装置加功能”的术语应该包括可以用来执行作为本发明的组成部分的功能的任何结构。这里使用的诸如“基本上”、“大约”和“大致”之类的程度的术语是指所修饰的术语的合理的偏差量，以便最终结果不会发生显著的变化。例如，这些术语可以是理解为包括所修饰的术语的至少±5％的偏差，如果此偏差不会否定它所修饰的词的含义的话。
本申请要求以日本专利申请No.2003-364314作为优先权基础。日本专利申请No.2003-364314的全部内容这里进行引用。
虽然只选择了优选的实施例来说明本发明，但是，那些精通本说明书中的技术的人员将知道，在不偏离所附的权利要求所定义的本发明的范围的情况下，可以进行各种更改和修改。此外，前面的对根据本发明的实施例的描述只是说明性的，而不对所附权利要求和它们的等效内容所定义的本发明作出任何限制。因此，本发明的范围不仅限于所说明的实施例。
权利要求
1.一种车辆驱动力控制设备，包括被配置为驱动主驱动轮的主驱动源；被配置为由主驱动源驱动的发电机；被配置为根据从发电机提供的输出电压驱动从属驱动轮的电动机；主驱动源输出抑制部分，其被配置为抑制主驱动源的输出，以便当主驱动轮发生加速滑移时使主驱动轮的加速滑移程度与预设的目标滑移程度相匹配；以及加速滑移程度修改部分，被配置为在估计发生下列至少一种情况时增大目标滑移程度目标发电机输出电压可能不足以获得电动机的目标电动机输出，以及变速器的齿轮比已经增大。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动力控制设备，其中加速滑移程度修改部分被配置为在估计目标发电机输出电压可能不足以获得目标电动机输出时增大目标滑移程度。
3.根据权利要求2所述的车辆驱动力控制设备，其中加速滑移程度修改部分被配置为求出为获取目标电动机输出所需的主驱动源的目标转速，并根据主驱动源的目标转速和实际转速之间的差来修改目标滑移程度。
4.根据权利要求3所述的车辆驱动力控制设备，其中加速滑移程度修改部分被配置为依据变速器的齿轮比，改变根据转速差修改目标滑移程度的量。
5.根据权利要求2所述的车辆驱动力控制设备，其中加速滑移程度修改部分被配置为依据变速器的齿轮比，改变根据转速差修改目标滑移程度的量。
6.根据权利要求2所述的车辆驱动力控制设备，进一步包括发电机输出电压调节部分，其被配置为调节发电机的输出电压，以便使电动机的输出与目标电动机输出相匹配。
7.根据权利要求2所述的车辆驱动力控制设备，其中至少在主驱动车轮发生加速滑移时驱动发电机和电动机两者。
8.根据权利要求2所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源是内燃机。
9.根据权利要求1所述的车辆驱动力控制设备，进一步包括发电机输出电压调节部分，其被配置为调节发电机的输出电压，以便使电动机的输出与目标电动机输出相匹配。
10.根据权利要求1所述的车辆驱动力控制设备，其中当主驱动车轮发生加速滑移时至少驱动发电机和电动机两者。
11.根据权利要求1所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源是内燃机。
12.根据权利要求1所述的车辆驱动力控制设备，其中加速滑移程度修改部分被配置为在估计变速器的齿轮比已经增大时增大目标滑移程度。
13.根据权利要求12所述的车辆驱动力控制设备，其中至少在主驱动车轮发生加速滑移时驱动发电机和电动机两者。
14.根据权利要求13所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源是内燃机。
15.根据权利要求12所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源是内燃机。
16.根据权利要求12所述的车辆驱动力控制设备，进一步包括发电机输出电压调节部分，其被配置为调节发电机的输出电压，以便使电动机的输出与目标电动机输出相匹配。
17.一种车辆驱动力控制设备，包括用于旋转主驱动轮的主驱动装置；用于通过驱动装置的旋转产生电能的发电机装置；用于根据从发电机装置提供的输出电压来旋转从属驱动轮的电动机装置；主驱动源输出抑制装置，用于抑制主驱动装置的输出，以便当主驱动轮发生加速滑移时使主驱动轮的加速滑移程度与预设的目标滑移程度相匹配；以及加速滑移程度修改装置，用于在估计发生下列至少一种情况时增大目标滑移程度目标发电机输出电压可能不足以获得电动机装置的目标电动机输出，以及变速器的齿轮比已经增大。
18.一种用于控制车辆驱动力控制设备的方法，包括使用通过用于旋转主驱动轮的主驱动源的旋转而驱动的发电机来产生电能；从发电机向电动机提供电能，以便根据从发电机提供的输出电压来旋转从属驱动轮；抑制主驱动源的输出，以便当主驱动轮发生加速滑移时使主驱动轮的加速滑移程度与预设的目标滑移程度相匹配；以及在估计发生下列至少一种情况时增大目标滑移程度目标发电机输出电压可能不足以获得电动机的目标电动机输出，以及变速器的齿轮比已经增大。
19.根据权利要求17所述的方法，其中通过估计变速器的齿轮比已经增大来增大目标滑移程度。
20.根据权利要求17所述的方法，其中通过估计目标发电机输出电压可能不足以获得目标电动机输出来增大目标滑移程度。
全文摘要
本发明提供一种车辆驱动力控制设备，该设备能够扩大可以以稳定的方式驱动电动机的操作范围。发动机的输出通过变速器提供给主驱动轮并被提供给发电机。发电机的输出电压被提供到电动机，电动机的输出驱动从属驱动轮。当判断发电机输出电压将不足以满足电动机的要求时，左和前轮中允许的加速滑移量增大。
文档编号B60W10/18GK1608888SQ20041008700
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月24日
发明者镰田达也, 清水弘一, 佐伯秀之, 青柳成则 申请人:日产自动车株式会社