专利名称：车辆行驶控制装置和车辆行驶控制方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆行驶控制装置和方法，其包括用于基于和车轮的转速对应的脉冲信号而检测车轮速度的车轮速度检测装置，并根据基于车轮速度而判定的车辆行驶状况来控制车辆行驶状态，还涉及一种用于判定车辆行驶状况的技术。
背景技术：
已公知一种这样一种车辆，其中例如使用从基于和车轮的转速对应的脉冲信号的车轮速度而计算出的车轮加速度来判断车辆行驶状况。在该车辆中，可以判定该车辆是行驶在具有比通常的平坦铺装路面高的行驶阻力的粗糙路面上，例如车辆行驶在沙路上，或者车辆是在牵引某物的同时行驶。在日本专利待审公开No.6-48202(JP-A-6-48202)或者日本专利待审公开No.9-48254(JP-A-9-48254)中公开了该车辆的一个示例。在上述文献中公开的车辆包括用于将由驱动力源产生的驱动转矩分配给多个车轮的一部分的摩擦接合装置，例如与传动轴串联设置的电磁离合装置或者液压离合装置，以在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间进行选择，或者控制在四轮驱动状态下动力分配至前轮和后轮的比率。在该车辆中，至少基于车轮的加速度来判断车辆行驶状况，并根据判定结果控制摩擦接合装置的接合力，从而将驱动力适当地分配至前轮和后轮，可以获得稳定的行驶通过性能。
车轮的加速度被认为通常是通过对车轮速度进行微分而获得的。但是，在基于脉冲信号的频率检测车轮速度的情况下，该频率可能会等于或低于一定的基准值，在极低的速度区域，例如车轮速度约为3km/h或更低的区域中，一定期间内的脉冲信号的数目可能会变成零。因此在所述极低的速度区域可能会将车轮速度检测为零。在这种情况下，当车轮速度达到一预定车轮速度时，作为车轮速度的微分值的车轮加速度将急剧增加。从而，由于确定车轮加速度的精度低，可能不能够适当地判断车辆行驶状况。而且，由于在所述极低的速度区域确定车辆加速度的精度低，在该区域中可能禁止判断车辆行驶状况。在这种情况下，存在以下问题。当车辆在具有高行驶阻力的路面上行驶时，希望车辆进入适于在具有高行驶阻力的路面上行驶的四轮驱动状态，以便例如在车轮开始移动时即当车速为零时走出沙路或者在沙路上行驶。但是，由于如上所述在极低的速度区域不能适当判断车辆行驶状况，可能不能够将驱动力如所期望地分配至前轮和后轮，从而不能获得稳定的行驶通过性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆行驶控制装置和方法，其包括用于基于和车轮的转速对应的脉冲信号而检测车轮速度的车轮速度检测装置，并且即使在车轮速度处于极低速度区域时仍可适当判断车辆行驶状况。
根据本发明的第一方面，一种车辆行驶控制装置包括用于基于和车轮的转速对应的脉冲信号来检测车轮速度的车轮速度检测装置，并根据基于车轮速度所判定的车辆行驶状况而控制车辆行驶状态。该行驶控制装置包括(a)用于计算由驱动力源产生的驱动转矩的积分值的驱动转矩积分装置；和(b)用于基于车轮速度和驱动转矩的积分值来判断车辆行驶状况的行驶状况判断装置。
根据本发明的第一方面，该车辆行驶控制装置包括基于和车轮的转速对应的脉冲信号来检测车轮速度的车轮速度检测装置，并根据基于该车轮速度所判定的车辆行驶状况而控制车辆行驶状态。该驱动转矩积分装置计算驱动力源所产生的驱动转矩的积分值，而行驶状况判断装置基于车轮速度和驱动转矩的积分值来判断车辆行驶状况。即，即使在车轮速度处于极低速度区域时，行驶状况判断装置仍可通过比较根据车辆行驶状况而变化并由车轮速度检测装置所检测的实际车轮速度和基于驱动转矩的积分值所估计的估计车轮速度的函数，来适当判断车辆行驶状况。
在本发明的第一方面中，驱动转矩积分装置可基于对驱动力源的要求输出值来计算驱动转矩的积分值。
通过该配置，由于驱动转矩积分装置基于对驱动力源的要求输出值来计算驱动转矩的积分值，所以可容易地计算驱动转矩的积分值。例如，驱动转矩积分装置计算基于要求输出值，例如燃料喷射量、进气量或节气门开度而确定的驱动转矩的积分值，其中该要求输出值作为通常用于控制作为驱动力源的发动机的输出的控制量。可选择地，驱动转矩积分装置基于燃料喷射量、进气量或节气门开度等的积分值来计算驱动转矩的积分值。
在本发明的第一方面和修改示例中，行驶状况判断装置可基于实际车轮速度和驱动转矩的积分值，根据预先存储的图来判断车辆行驶状况，该图包括用于区别不同车辆行驶状况的边界线，并使用车轮速度和驱动转矩的积分值作为参数。
通过该配置，即使在车轮速度处于极低速度区域时，仍可容易地判定车辆行驶状况。
在本发明的第一方面和修改示例中，行驶状况判断装置可在驱动转矩的积分值达到一预定值时判断车辆行驶状况。
通过该配置，即使在实际车轮速度为零时，也可判定车辆行驶状况。
在这种情况下，该车辆行驶控制装置还可包括控制驱动转矩分配至多个车轮中的前轮和后轮的分配比的摩擦接合装置；和根据由行驶状况判断装置所做出的车辆行驶状况的判定结果来控制摩擦接合装置的接合力的接合力控制装置。当车辆行驶在具有较高行驶阻力的路面上，例如当车辆行驶在沙路面上时，使摩擦接合装置的接合力增加或者使接合力最大化，从而尽可能地减小包含在摩擦接合装置中的摩擦元件的转速差，因此可抑制产生热。即，当车辆行驶在具有高行驶阻力的粗糙路面上，例如当车辆行驶在沙路面上时，可以适当地防止发生热损失。此外，在车辆在具有高行驶阻力的路面上起步或行驶的情况下，例如在车辆驶离沙路面或在沙路面上行驶的情况下，即使在实际车轮速度处于极低的速度区域时，例如，即使当车轮尚未开始移动时，即，即使车轮速度为零时，仍可以使车辆进入适于在具有高行驶阻力的路面上行驶的四轮驱动状态。从而，可以适当地将驱动力分配至前轮和后轮，并可获得稳定的行驶通过性能。
而且，摩擦力接合装置可以是用于分配驱动力的偶合器(coupling)，它与四轮驱动车辆中从驱动力源延伸至前轮和后轮之一的动力传递路径串联设置。通过该配置，可以提供具有低燃料消耗和良好牵引性能的传动系。
根据本发明的第二方面，一种车辆行驶控制方法包括以下步骤根据和车轮的转速对应的脉冲信号检测车轮转速；计算由驱动力源产生的驱动转矩的积分值；基于车轮速度和驱动转矩的积分值来判断车辆行驶状况；以及根据所判定的车辆行驶状况来控制车辆行驶状态。
图1是示出包括应用了本发明的驱动力传递装置的、基于发动机前置前轮驱动车辆的前后轮驱动车辆的结构的示意图；图2是示出设置在图1中所示的驱动力传递装置中的偶合器的结构的一个示例的示意性截面图；图3是示出设置在图1中所示的驱动力传递装置中的电控单元的偶合器接合力控制功能的主要部分的功能框图；图4是示出由电控单元基于图1所示的车轮速度传感器的输出而进行的车轮速度检测的曲线图；图5是基于节气门开度和发动机转速来计算发动机转矩作为发动机转矩估计值的预先存储的图(map)；图6是说明随着图2中所示的偶合器的转速差的增加而增大分配至后轮的驱动力的修正系数(适配系数)的图；图7是示出基于偶合器的工作负荷和功率在图2中所示的偶合器耐用的区域和该偶合器不耐用的区域的一个示例的图；图8是说明使用基于发动机输出的驱动转矩的积分值和车轮速度来判断的车辆行驶状况的图；图9是说明设置在驱动力传递装置中即使当车轮速度为零时也可以判断车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上、例如车辆行驶在沙路上的电控单元的图；图10是说明由图1中所示的电控单元执行的偶合器接合力控制操作的主要部分的流程图。
具体实施例方式
下面将结合
本发明的一个实施例。
图1是示出应用了本发明的、基于发动机前置前轮驱动车辆的前后轮驱动车辆的驱动力传递装置10的结构的示意图。在图1中，发动机12是例如汽油机或者柴油机等的内燃机。发动机12是通过燃烧燃料而产生驱动力的驱动力源。该发动机12产生的驱动力通过变速器14、前轮用差速齿轮装置16、前车桥18而传递至作为主驱动轮的前轮20。同时，经由分动器19从变速器14分配的驱动力通过传动轴22、用于分配驱动力的电磁偶合器(下文简称为“偶合器”)24、后轮用差速齿轮装置26、后车桥28而传递至作为副驱动轮的后轮30。分动器19是用于将驱动力分配至前轮和后轮的装置。传动轴22是用于传递驱动力的轴。偶合器24是摩擦接合装置并与传动轴22串联设置。还设置有用于控制偶合器24的电控单元32。即，图1所示的驱动力传递装置10是电子控制转矩分开式四轮驱动的传动系的一个示例，其根据车辆行驶状况分配由作为驱动力源的发动机12产生的转矩。偶合器24可以提供具有低燃料消耗和良好的牵引性能的动力传动系。
变速器14以速比γ减小或增加输入其中的转速。例如变速器14是一种通过手动操作来改变档位的同步器式手动变速器。即，当操作换档杆(未示出)时，多个同步装置中的至少一个选择性地接合或分离以达到多个档位例如五个前进档、一个倒档和空档中的一个。从而根据速比γ改变档位。
图2是示出偶合器24的结构的一个示例的示意性截面图。如图2所示，偶合器24包括第一壳体34、第二壳体38、输出轴40、控制凸轮42、控制离合器44、衔铁46、主离合器48以及主凸轮50。第一壳体34与传动轴22同轴并一体地形成。第二壳体38包括电磁线圈36，并固定在第一壳体34的内周侧上。输出轴40与第一壳体34同轴地设置，并可以相对于第一壳体34绕轴线旋转。控制凸轮42与输出轴40同轴地设置，并可以相对于输出轴40绕轴线旋转。控制离合器44禁止控制凸轮42相对于第一壳体34的旋转，或者使控制凸轮42相对于第一壳体34滑动。衔铁46是用于将构成控制离合器44的离合器盘朝向第二壳体38施压的环形铁块。衔铁46与输出轴40同轴地设置，并可以相对于输出轴40沿轴向移动。主离合器48禁止输出轴40相对第一壳体34的旋转，或者使输出轴40相对于第一壳体34滑动。主凸轮50与输出轴40同轴地设置，用于将构成主离合器48的离合器盘朝向第一壳体34施压。主凸轮50不能够相对于输出轴40绕轴线旋转，并可以沿轴线相对于输出轴40移动。在控制凸轮42的与主凸轮50的表面相对的表面上形成有多个凹部，并且在主凸轮50的与控制凸轮42的表面相对的表面上形成有多个凹部。在控制凸轮42与主凸轮50之间设置有多个球52以使得球52被装配在各个凹部中。
在偶合器24中，当电磁线圈36处于非激励状态时，控制离合器44和主离合器48都脱离接合，从而传动轴22的驱动力不被传递给输出轴40。同时，当电磁线圈36被激励时，绕电磁线圈36产生磁通量。从而，衔铁46被吸引向第二壳体38，控制离合器44根据供给电磁线圈36的控制电流而接合或者滑动。在控制离合器44接合后，当控制凸轮42的转速变得与主凸轮50的转速不同时，各个球52被控制凸轮42中凹部的倾斜面压向主凸轮50，从而主凸轮50被压向传动轴22。结果，主离合器48接合，传动轴22的驱动力被传递至输出轴40。
偶合器24的接合力，即主离合器48的接合力唯一地确定从偶合器24传递的传递转矩。该接合力由供给电磁线圈36的电流而确定。即当供给电磁线圈36的电流较小时，将衔铁46吸向第二壳体38的力较小，从而控制离合器44的接合力较小。因此，控制凸轮42与主凸轮50之间的转速差较小，从而将主凸轮50压向传动轴22的力较小。结果，偶合器24的接合力较小。同时，当供给电磁线圈36的电流较大时，将衔铁46吸向第二壳体38的力较大，从而控制离合器44的接合力较大。因此，控制凸轮42与主凸轮50之间的转速差较大，从而将主凸轮50压向传动轴22的力较大。结果，偶合器24的接合力较大。当供给电磁线圈36的电流变得等于或大于一预定值时，驱动力被传递至前轮和后轮，从而使车辆进入基本上为直接接合的四轮驱动状态。根据上述结构，进行控制使得分配至后轮30的驱动力与从变速器14输出的全部驱动力之比在0-0.5的范围内连续变化。
再参照图1，车辆包括车轮速度传感器54、档位传感器56、节气门传感器58、进气量传感器(未示出)、发动机转速传感器60、纵向G传感器62等。车轮速度传感器54检测作为与车速对应的后轮30的实际转速的车轮速度V。档位传感器56检测变速器14的档位PSH。节气门传感器58检测对应于与所需输出值(对发动机的要求输出值)有关的加速器开度Acc的节气门(未示出)的节气门开度θTH，所述加速器开度Acc即根据驾驶员的要求输出值而被踏下的加速踏板(未示出)的操作量。进气量传感器(未示出)检测与节气门开度θTH对应的发动机12的进气量QAIR。发动机转速传感器60检测发动机12的实际转速。这些传感器向电控单元32提供指示车轮速度V的信号、指示档位PSH的信号、指示节气门开度θTH的信号、指示进气量QAIR的信号、指示发动机转速NE的信号、指示纵向加速度G的信号等。
例如，电磁拾波(pickup)传感器适于用作车轮速度传感器54。电磁拾波传感器54产生频率根据车轮速度V变化的交流电压，并将该交流电压提供给电控单元32。电控单元32将该交流电压转换为脉冲信号。然而，例如也可以通过与电磁拾波传感器一起设置在一个壳体内的控制电路将该电磁拾波传感器的输出转换为脉冲信号，然后将该脉冲信号提供给电控单元32。车轮速度传感器54可设置在成对的后轮30中的一个内。车轮速度传感器54还可以设置在包括成对的前轮20的所有车轮内。在该情况下，四个车轮速度V被提供给电控单元32。因此，例如，可以将四个车轮速度V的平均值用作车辆的车轮速度，将成对的后轮30的车轮速度V的平均值用作用于将驱动力分配至前轮和后轮的控制的后轮30的车轮速度，将四个车轮速度V中的一个用作用于判断车辆行驶状况的车轮速度，并且将最低的车轮速度用作用于检测由于制动而造成的车轮的锁止的车轮速度。而且，可以将车轮速度传感器54设置在变速器14的输出轴上或者传动轴22上，以检测前轮20的车轮速度的平均值，或者可以将车轮速度传感器54设置在输出轴40上以检测后轮30的车轮速度的平均值。
而且，例如，电控单元32输出用于驱动节气门致动器以根据加速器开度Acc来改变节气门开度θTH的信号，用于控制与进气量QAIR对应的从燃料喷射阀喷射的燃料量FEFI的喷射信号等。在节气门的操作与加速踏板的操作机械地关联，即采用所谓的连杆式的情况下，不输出用于驱动节气门致动器的信号。
电控单元32构成为包括所谓的微计算机。该微计算机包括CPU、ROM、RAM、输入/输出接口等。电控单元32使用RAM的临时存储功能根据预先存储在ROM中的程序进行信号处理。例如，电控单元32通过控制供给电磁线圈36的电流来进行对偶合器24的接合力的控制等。而且，为了控制发动机12的输出，电控单元32使用节气门致动器(未示出)来控制节气门的开/关，控制用于控制燃料喷射量的燃料喷射阀，并控制用于控制点火正时的点火装置例如点火器。为了控制节气门开度，电控单元32根据预先存储的图基于实际加速器开度Acc(％)而驱动节气门致动器，所述图使用与加速踏板的操作量相对应的加速器开度Acc(％)和节气门开度θTH作为参数。随着加速器开度Acc的增大，电控单元32增大节气门开度θTH。
图3是示出由用作行驶控制装置的电控单元32执行的、用于控制偶合器24的接合力的偶合器接合力控制功能—即用于控制车辆行驶状况的行驶控制功能—的主要部分的功能框图。在图3中，虚线箭头表示从发动机12输出至驱动轮20或30的发动机转矩的主流。图3中的车辆信息读取装置63从设置在车辆中的传感器等读取当前车辆信息。例如，车辆信息读取装置63从档位传感器56、节气门传感器58、发动机转速传感器60、进气量传感器等读取档位PSH、节气门开度θTH、发动机转速NE、进气量QAIR等。此外，车辆信息读取装置63根据预先存储的档位PSH和速比γ之间的关系而读取基于当前档位PSH的当前速比γ。此外，车辆信息读取装置63读取从电控单元32输出用于控制发动机12的输出的燃料量FEFI。
此外，车辆信息读取装置63包括车轮速度检测装置64，并从车轮速度传感器54读取后轮30的车轮速度V(在下文中，除非特别指出，车轮速度V表示后轮30的车轮速度V)。车轮速度检测装置64基于从作为车轮速度传感器54的电磁拾波传感器所产生的对应于车轮速度V的交流电压转换来的脉冲信号的频率而检测车轮速度V。即，车轮速度检测装置64基于一定时间内脉冲信号的数目而检测车轮速度V。然而，脉冲信号的频率可能等于或小于一定的基准值，在极低速度区域，例如在车轮速度约为3km/h或更低的区域中，一定时间内脉冲信号的数目可能为零。因此，在该极低速度区域车轮速度检测装置64将车轮速度V检测为零。图4是示出车轮速度V的检测的图。从图4可知，在车轮速度V小于车轮速度VMIN的区域中，例如在车轮速度V小于3km/h的区域中，车轮速度V的检测值为零。因此，在基于作为车轮速度V的微分值的车轮加速度来判断车辆行驶状况的情况下，当在车轮速度V的值小于车轮速度VMIN的区域中车轮速度V的检测值达到车轮速度VMIN时，车轮的加速度急剧增加。因此，当车轮速度V在极低速度区域中，例如，当车轮速度V大致等于车轮速度VMIN时，可能会由于加速度的判定精度低而不能适当地判断车辆行驶状况。而且，在该极低的速度区域还存在由于判定车轮加速度的精度低而禁止判断车辆行驶状况的情况。
转速差计算装置66计算转速差ΔN，即，偶合器24的输入转速与输出转速之差。例如，该转速差计算装置66基于车辆信息读取装置63读取的发动机转速NE和速比γ，或者前轮20的车轮速度，计算作为输入转速的传动轴22的转速。而且，该转速差计算装置66基于车辆信息读取装置63读取的车轮速度V计算作为输出转速的输出轴40的转速。然后，该转速差计算装置66计算输入转速与输出转速之差。传动轴22的转速或者输出轴40的转速也可以由转速传感器等直接检测。
驱动转矩确定装置68基于由发动机12产生的发动机转矩TE确定由传动轴22传递并输入至偶合器24的驱动转矩TIN。在该实施例中，由于分动器19的传动比设定为1.0，所以驱动转矩TIN等于变速器14的输出转矩。因此，驱动转矩TIN是基于发动机转矩TE和变速器14的当前速比γ根据等式TIN＝TE×γ唯一确定的。因此，驱动转矩确定装置68也用作发动机输出转矩确定装置。例如，驱动转矩确定装置68根据图5中所示预先存储的图，基于由车辆信息读取装置63所读取的实际发动机转速NE和对发动机12的要求输出值(所需负荷值)例如节气门开度θTH，确定作为发动机转矩估计值(理论值)TEO的发动机转矩TE，其中驱动转矩TIN基于该发动机转矩TE而计算。然后驱动转矩确定装置68基于发动机转矩估计值(理论值)TEO和由车辆信息读取装置63所读取的当前速比γ确定由传动轴22所传递的驱动转矩TIN的理论值。而且，也可以代替节气门开度θTH，使用发动机12所需的其它输出值，例如加速踏板开度Acc、进气量QAIR、燃料喷射量FEFI等。
驱动转矩确定装置68可以根据预定义的关系基于对发动机12的实际的要求输出值确定发动机转矩TE作为与对发动机12的要求输出值对应的值。在该情况下同样地可以获得发动机转矩TE的近似值。而且，仅使用实际的要求输出值-例如节气门开度θTH、加速踏板开度Acc、进气量QAIR以及燃料喷射量FEFI-中的一个作为与驱动转矩TIN对应的替代值。此外，驱动转矩确定装置68也可以使用转矩传感器等直接检测驱动转矩TIN。而且，驱动转矩确定装置68也可以基于由转矩传感器直接检测的发动机转矩TE以及当前速比γ来确定驱动转矩TIN。
驱动转矩积分装置69计算由发动机12产生的驱动转矩TIN的积分值。例如，驱动转矩积分装置69通过对由驱动转矩确定装置68确定的驱动转矩TIN从踏下加速踏板时起进行积分来计算驱动转矩TIN的积分值∫TINdt，或者根据等式γ×∫TEdt基于对由驱动转矩确定装置68确定的发动机转矩TE从踏下加速踏板时开始进行积分所获得的发动机转矩TE的积分值∫TEdt以及当前速比γ而来计算积分值∫TINdt。而且，驱动转矩积分装置69可以基于所需输出值(要求输出值)的积分值例如∫FEFIdt、以及当前速比γ来计算驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。在该情况下同样可以计算驱动转矩TIN的近似积分值。
传递转矩指令值计算装置70计算用于偶合器24的传递转矩指令值TOUT。例如，传递转矩指令值计算装置70基于转矩分配比KST、由转速差计算装置66计算的转速差ΔN、由驱动转矩确定装置68确定的驱动转矩TIN，根据下述等式(1)所表示的预定关系来计算传递转矩指令值TOUT。在正常控制中，将转矩分配比KST设定为近似等于0.2以防止发生急转弯制动现象。而且等式(1)中的h(ΔN)是当转速差ΔN小于预定值时表示为零而当转速差ΔN大于该预定值时表示为比例关系的函数，例如图6中所示。从而，h(ΔN)是随着转速差ΔN的增加而用于增加分配至作为副驱动轮的后轮30的驱动力的修正系数。
TOUT＝KST×TIN+h(ΔN)×TIN(1)偶合器功率计算装置72基于由转速差计算装置66计算的转速差Δn以及由驱动转矩确定装置68确定的驱动转矩TIN计算偶合器24的功率Q。例如，偶合器功率计算装置72计算作为由传递转矩指令值计算装置70计算的传递转矩指令值TOUT与由转速差计算装置66计算的偶合器24的转速差ΔN的乘积的偶合器24的功率Q。
偶合器工作负荷计算装置74计算工作负荷(作功量)Qi即由偶合器工作负荷计算装置72计算的偶合器24的功率Q的积分值。该工作负荷Qi对应于由于偶合器24的控制离合器44或者主离合器48中的摩擦而产生的热量。因此，偶合器工作负荷计算装置74也用作用以计算偶合器24中产生的热量的热量计算装置。
偶合器保护需求判断装置76，基于由偶合器功率计算装置72计算的功率Q和由偶合器工作负荷计算装置74计算的工作负荷Qi，根据基于偶合器24的工作负荷Qi和功率Q而预定义的作为偶合器24耐用的区域和偶合器24不耐用的区域之间的关系，判断偶合器24的耐用性，由此来判断偶合器24是否需要保护。图7是示出基于偶合器24的工作负荷和功率的、偶合器24耐用的区域和偶合器24不耐用的区域的一个示例的图。在图7中，在偶合器24的功率Q等于或大于作为工作负荷Qi的函数的g(Qi)的阴影不耐用区域中，不能确保偶合器24的耐用性。同时，在阴影区域之外的耐用区域中则确保偶合器24的耐用性。因此，偶合器保护需求判断装置76通过判断功率Q是否等于或大于g(Qi)来判断是否能够确保偶合器24的耐用性，即，偶合器24是否需要保护。
行驶状况判断装置78，基于由车辆信息读取装置63读取的实际车轮速度V以及驱动转矩TIN的积分值∫TINdt，根据预先存储的图来判断车辆行驶状况，该图包括用于区别不同车辆行驶状况的边界线，并使用车轮速度V以及驱动转矩TIN的积分值∫TINdt作为参数。例如，车辆行驶状况包括车辆正常行驶在平坦的铺装路面(下文称为“平坦路面”)上的状况；车辆行驶在具有比平坦路面高的行驶阻力的粗糙路面上，例如车辆行驶在沙路上的状况；车辆在牵引某物的同时行驶的状况；以及车辆行驶在具有比平坦路面低的行驶阻力的低摩擦路面上，例如车辆行驶在冰冻路面上的状况。例如，行驶阻力包括，根据车辆所行驶的路面状态的车轮的滚动阻力，当车辆在坡面上行驶时产生的坡度阻力。
图8是包括用于区别不同车辆行驶状况的边界线的预先存储的图。该车辆行驶状况由行驶状况判断装置78根据实际车轮速度V以及驱动转矩TIN的积分值∫TINdt判断。在图8中，例如，由(朝右)下斜线所示的区域(下文中称为“平坦路面行驶区域”)对应于行驶在平坦路面上，而由上斜线所示的区域(下文中称为“沙路面行驶区域”)对应于行驶在具有高行驶阻力的路面上例如行驶在沙路面上。因此，行驶状况判断装置78通过判定车轮速度V是否等于或小于作为驱动转矩TIN的积分值∫TINdt的函数并用作区别不同车辆行驶状况的边界线的f(∫TINdt)，来判断车辆是否行驶在具有高行驶阻力的路面上例如车辆是否行驶在沙路面上。如图8中的线A所示，表示函数f(∫TINdt)的线可位于平坦路面行驶区域与沙路面行驶区域之间。可选择地，表示函数f(∫TINdt)的线可以是如线B所示的位于沙路面行驶区域一侧的平坦路面行驶区域的边界线，或者位于平坦路面行驶区域一侧的沙路面行驶区域的边界线。即，表示函数f(∫TINdt)的线可以是线B与线C之间的一条斜线，以使得可以识别平坦路面行驶区域和沙路面行驶区域。当表示函数f(∫TINdt)的线的斜率较大时，更可能判定为车辆行驶在沙路上。同时，当斜率较小时，不太可能判定为车辆行驶在沙路上。因此，考虑到车辆的性能(特性)而根据希望判定车辆在沙路上行驶的可能性来适当地设定函数f(∫TINdt)。而且，在图8中所示的表示函数f(∫TINdt)的线，即，用于区别平坦路面行驶区域和沙路面行驶区域的线，不必实际地画出来，而是可以存储为指示对应于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt的车轮速度V的连续点。
下面更详细地说明图8。当车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上、例如车辆行驶在沙路面上时，与车辆行驶在平坦路面上时相比，车轮速度V相对于所产生的驱动转矩TIN即驱动转矩TIN的积分值∫TINdt较小。相应地，例如当车辆行驶在平坦路面上时，实际车轮速度V基本上等于基于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt而估计的估计车轮速度VP。然而，当车辆行驶在沙路面上时，实际车轮速度V低于估计车轮速度VP。即，根据估计车轮速度VP与实际车轮速度V之间的对比，显然可知当车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上、例如车辆行驶在沙路面上时，与车辆行驶在平坦路面上时相比，斜率较小。考虑到这一点，在图8中给出不同车辆行驶状况的区别。即，行驶状况判断装置78通过比较根据车辆行驶状况变化的实际车轮速度V与基于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt而估计的估计车轮速度VP适当地判断车辆行驶状况。相应地，考虑到函数f(∫TINdt)也是估计车轮速度VP的函数，并且当车辆行驶在平坦路面上时估计车轮速度VP可能变得等于实际车轮速度V，所以以上述方式设定函数f(∫TINdt)。而且，下述等式(2)所表达的关系粗略地解释了估计车轮速度VP是基于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt而估计即预先确定的。在等式(2)中，G是车轮速度的加速度，F是驱动力，m是负荷，T是驱动转矩，r是轮胎半径。
VP＝∫Gdt＝∫(F/m)dt＝∫(T/r·m)dt (2)图9是说明即使当车轮速度为零时行驶状况判断装置78也可以判断车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上，例如车辆行驶在沙路上的图。在图9中，指示加速器开度Acc的实线A还作为参考表示基于加速器开度Acc而计算的驱动转矩TIN的积分值∫TINdt的趋势。在图9中，阴影区域对应于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。然而，实线A沿纵向的绝对值与车轮速度V并不匹配。而且，点划线A对应于作为估计车轮速度VP的函数的函数f(∫TINdt)，该估计车轮速度VP是基于从踏下加速踏板时(时刻t0)对驱动转矩TIN积分所获得的积分值∫TINdt而估计的。当踏下加速踏板时(时刻t0)，点划线A的值变成等于上述阴影区域的值。实线B表示当车辆行驶在平坦的路面上时从踏下加速踏板时(时刻t0)的车轮速度V。实线C表示当车辆行驶在沙路面上时从踏下加速踏板时(时刻t0)的车轮速度V。当从踏下加速踏板时(时刻t0)对驱动转矩TIN积分所获得的积分值∫TINdt达到一预定值时，即，当基于从踏下加速踏板时(时刻t0)对驱动转矩TIN积分所获得的积分值∫TINdt而估计的估计车轮速度VP达到一预定车轮速度时(时刻tJ)，行驶状况判断装置78判断车辆行驶状况。例如，行驶状况判断装置78通过判断由点b所示的车轮速度Vb或者由点c所示的车轮速度Vc是否等于或小于点a所示的车轮速度Va，来判定车辆是否行驶在沙路面上。车轮速度Vb或者车轮速度Vc是当估计车轮速度VP达到预定车轮速度时的实际车轮速度V。车轮速度Va是根据函数f(∫TINdt)而估计的车轮速度V。从而，如点c所示即使是当实际车轮速度V为零时，也可判断车辆行驶在沙路面上。预先设定与用于确定图9中所示的进行判定的时刻(时刻tJ)的上述预定值对应的预定车轮速度，以使行驶状态判断装置78能够可靠地判断车辆是行驶在沙路面上还是平坦路面上。例如，将预定车轮速度设定为大致15km/h。换句话说，预定车轮速度设定为使得当车辆行驶在沙路面上时即使当车轮速度V为零时行驶状态判断装置78也可以判定车辆是行驶在沙路面上。
偶合器接合力控制装置80通过根据传递转矩指令值TOUT控制供给电磁线圈36的电流来控制偶合器24的接合力。例如，当偶合器保护需求判断装置76判定偶合器24的耐用性未得到确保时，即，偶合器24需要保护时，偶合器接合力控制装置80改变偶合器24的接合力，以保护偶合器24。即，当偶合器保护需求判断装置76判定偶合器24的功率Q等于或大于作为工作负荷Qi的函数的g(Qi)时，偶合器接合力控制装置80进行用于减小偶合器24的接合力或者使接合力为零的偶合器保护控制，以保护偶合器24。
而且，偶合器接合力控制装置80，基于实际车轮速度V是否等于或者小于作为驱动转矩TIN的积分值∫TINdt的函数的函数f(∫TINdt)的判定结果，改变偶合器24的接合力，以用于适当地控制车辆行驶状态，即驱动力向前轮和后轮的分配。例如，当判定实际车轮速度V大于函数f(∫TINdt)时，偶合器接合力控制装置80，通过根据基于使用上述等式(1)且转矩分配比KST为0.2时所计算的传递转矩指令值TOUT而控制供给电磁线圈36的电流，进行适于在平坦路面上行驶的正常控制。而且，当判定实际车轮速度V等于或者小于函数f(∫TINdt)时，偶合器接合力控制装置80，通过根据基于使用等式(1)且转矩分配比KST为1.0时所计算的传递转矩指令值TOUT而控制供给电磁线圈36的电流，进行适于在具有高行驶阻力的路面上行驶的高行驶阻力路面控制(沙路面行驶控制)，以与正常控制相比增加偶合器24的接合力，或者使接合力最大(极限)。
图10是说明由图1中所示的电控单元所执行的偶合器接合力控制操作的主要部分的流程图。该偶合器接合力控制以极短的周期，例如从几微秒至几十微秒的周期反复进行。
首先，在对应于车辆信息读取装置63的步骤S1中，从档位传感器56、节气门传感器58、发动机转速传感器60、车轮速度传感器54等读取档位PSH、节气门开度θTH、发动机转速NE、车轮速度V等。同时，根据预先存储的档位PSH与速比γ之间的关系基于当前档位PSH读取当前速比γ。
然后，在对应于驱动转矩确定装置68的步骤S2中，根据预先存储的图5所示的图，基于在步骤S1中所读取的实际节气门开度θTH和实际发动机转速NE，将发动机转矩TE确定作为发动机转矩估计值(理论值)TEO，其中驱动转矩TIN是基于该发动机转矩TE而计算的。然后，基于发动机转矩估计值(理论值)TEO以及在步骤S1中所读取的当前速比γ，确定由传动轴22所传递的驱动转矩TIN的理论值(＝TE×γ)。然后，在对应于驱动转矩积分装置69的步骤S3中，通过从踏下加速踏板时开始对在步骤S2中所计算的驱动转矩TIN进行积分来计算驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。
然后，在对应于转速差计算装置66的步骤S4中，基于在步骤S1中所读取的发动机转速NE和当前速比γ，计算作为输入转速的传动轴22的转速NIN。而且，基于在步骤S1中所读取的车轮速度V计算作为输出转速的输出轴40的转速NOUT，并且计算作为输入转速和输出转速之差的转速差ΔN。
然后，在对应于传递转矩指令值计算装置70的步骤S5中，根据上述等式(1)，基于转矩分配比KST、步骤S2中计算的驱动转矩TIN以及步骤S4中计算的转速差ΔN，来计算传递转矩指令值TOUT。在适于行驶在平坦路面上的正常控制中，将转矩分配比KST设定为近似等于0.2以防止发生急转弯制动现象。然后，在对应于偶合器功率计算装置72的步骤S6中，基于步骤S2中计算的驱动转矩TIN和步骤S4中计算的转速差ΔN，来计算偶合器24的功率Q(＝TIN×ΔN)。然后，在对应于偶合器工作负荷计算装置74的步骤S7中，计算作为在步骤S6中计算的偶合器功率Q的积分值的偶合器工作负荷Qi。
然后，在对应于偶合器保护需求判断装置76的步骤S8中，例如根据图7所示的偶合器24耐用的区域和偶合器24不耐用的区域，判断在步骤S6中计算的功率Q是否等于或大于作为在步骤S7中计算的工作负荷Qi的函数的g(Qi)。当在步骤S8中作出肯定的判断时，在步骤S11中进行用于使偶合器24的接合力为零的偶合器保护控制，然后终止例程。当在步骤S8中作出否定的判断时，在对应于驶状况由行驶状况判断装置78的步骤S9中，判断在步骤S1中所读取的车轮速度V是否等于或小于例如图8中的图所示的f(∫TINdt)，以判断车辆是否行驶在具有高行驶阻力的路面上、例如车辆是否行驶在沙路上。函数f(∫TINdt)是在步骤3中从踏下加速踏板时开始对驱动转矩TIN积分计算出的∫TINdt的函数。例如，如上所述，该判定是在图9所示的判定时刻(时刻TJ)-即当基于通过从踏下加速踏板时对驱动转矩TIN积分所计算的积分值∫TINdt而估计的估计车轮速度Vp达到一预定车轮速度例如15km/h时-进行的。
当在步骤S9中作出否定的判断时，即，当判定为车辆行驶在平坦路面上时，通过根据基于使用等式(1)且转矩分配比KST例如为0.2时所计算的传递转矩指令值TOUT而控制供给电磁线圈36的电流，进行适于行驶在平坦路面上的正常接合力控制。然后，终止例程。当在步骤S9中作出肯定的判断时，即，当在步骤S9中判定为车辆行驶在具有高行驶阻力的沙路面上时，在步骤10中，通过根据基于使用等式(1)且转矩分配比KST为例如1.0时所计算的传递转矩指令值TOUT而控制供给电磁线圈36的电流，进行适于行驶在具有高行驶阻力的路面上例如行驶在沙路面上的高行驶阻力路面控制(沙路面行驶控制)，以与正常控制相比使偶合器24的接合力最大化。然后，终止例程。上述步骤S10-S12对应于偶合器接合力控制装置80。结果，在车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上的情况下，即使是当车轮速度V为零时，也可以判定为车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上。从而，当车轮30开始移动时，驱动转矩在前轮和后轮上的分配已经变为适于在具有高行驶阻力的路面上行驶。因此，与在车轮30开始移动后判定为车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上的情况相比，变得容易在具有高行驶阻力的路面上起步或者行驶，例如容易驶出沙路面或者容易在沙路面上行驶。因此，能够获得稳定的行驶通过性能。而且，在车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上的情况下，由于车轮速度持续为较低，即，约20km/h至30km/h，由偶合器24所传递的传递转矩长时间内持续较高，所以容易因偶合器24中产生的热而造成热损失。然而，通过增加偶合器的接合力或者使接合力最大化，可以尽可能地减小包含在偶合器24中的摩擦元件的转速差，从而抑制产生热。即，在车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上时可以适当地防止发生热损失。
如上所述，根据该实施例，提供了用于基于与车轮30的转速对应的脉冲信号检测车轮速度V的车轮速度检测装置64(车辆信息读取装置63，步骤S1)，并且根据基于所检测的车轮速度V所判定的车辆行驶状况而控制车辆行驶状态。驱动转矩积分装置69(步骤S3)计算由发动机12产生的驱动转矩TIN的积分值∫TINdt，并且行驶状况判断装置78(步骤S9)基于实际车轮速度V和驱动转矩TIN的积分值∫TINdt判断车辆行驶状况。即，行驶状况判断装置78通过即使当实际车轮速度处于极低速度区域时比较根据车辆行驶状况而变化的实际车轮速度V与函数f(∫TINdt)，来适当判定车辆行驶状况。函数f(∫TINdt)是驱动转矩TIN的积分值∫TINdt的函数，还是基于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt所估计的估计车轮速度Vp的函数。
而且，根据该实施例，由于驱动转矩积分装置69(步骤S3)基于对发动机12的要求输出值来计算驱动转矩TIN的积分值∫TINdt，所以可容易地计算驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。例如，驱动转矩积分装置69计算基于作为通常用于控制发动机12的输出的控制量的要求输出值，例如，燃料喷射量FEFI、进气量QAIR或节气门开度θTH而计算的驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。可选择地，驱动转矩积分装置69基于燃料喷射量FEFI、进气量QAIR或节气门开度θTH等的积分值来计驱动转矩TIN的积分值∫TINdt。
而且，根据该实施例，行驶状况判断装置78(步骤S9)，基于实际车轮速度V以及驱动转矩TIN的积分值∫TINdt，根据预先存储的图(图8)来判断车辆行驶状况，该图包括用于区别不同车辆行驶状况的线，并使用车轮速度V以及驱动转矩TIN的积分值∫TINdt作为参数。因此，即使当实际车轮速度处于极低速度区域中时，也可以适当地判断车辆行驶状况。
而且，根据该实施例，当通过从踏下加速踏板开始对驱动转矩TIN积分所获得的积分值∫TINdt达到预定值时，即，当基于通过从踏下加速踏板开始对驱动转矩TIN积分所获得的积分值∫TINdt而估计的估计车轮速度VP达到预定车轮转速时，行驶状况判断装置78(步骤S9)判断车辆行驶状况。因此，即使当实际车轮速度为零时也可以判断车辆行驶状况。
而且，根据该实施例，提供了用于控制驱动转矩TIN分配至多个车轮中的前轮20和后轮30的分配比的偶合器24。偶合器接合力控制装置80根据由行驶状况判断装置78(步骤S9)判定的车辆行驶状况来控制偶合器24的接合力。因此，当车辆行驶在具有较高行驶阻力的路面上，例如车辆行驶在沙路面上时，使偶合器24的接合力增加或者使接合力最大化，从而尽可能地减小包含在偶合器24中的摩擦元件的转速差，因此可抑制产生热。即，当车辆行驶在具有高行驶阻力的路面上，例如车辆行驶在沙路面上时，可以适当地防止发生热损失。此外，即使当实际车轮速度处于极低的速度区域，例如即使当车轮尚未开始移动，即，即使当车轮速度为零时，也可以使车辆进入适于在具有高行驶阻力的路面上行驶的四轮驱动状态，以在具有高行驶阻力的路面上起步或者行驶，例如驶出沙路面或者在沙路面上行驶。因此，可以适当地将驱动力分配至前轮和后轮，并可获得稳定的行驶通过性能。
而且，根据该实施例，偶合器24是用于分配驱动力的偶合器，它与四轮驱动车辆中从驱动力源延伸至前轮20和后轮30之一的动力传递路径串联设置。通过该结构，可以提供具有低燃料消耗和良好牵引性能的传动系。
已参照附图详细说明了本发明的实施例。然而，本发明也可以其它实施例来实现。
例如，在上述实施例中，本发明适用于作为摩擦接合装置用于分配驱动力的电磁偶合器24。然而，本发明并不限于这种偶合器24。例如，本发明可以适用于液力偶合器。在这种情况下，例如，偶合器接合力控制装置80通过控制供给对设置在用于向液力偶合器提供液压流体压力的液压控制回路中的线性电磁阀的电流，来控制液力偶合器的传递转矩。而且，也可以使用磁粉偶合器，其中决定传递转矩的磁粉的结合力由电磁力控制。
而且，在根据上述实施例说明图10中所示的偶合器接合力控制操作的流程图中，当至少执行步骤S1、S2、S3和S9时，就判定了车辆行驶状况。在步骤S10或步骤S12中，根据所判定的车辆行驶状况来控制偶合器24的接合力。即，如果省略了用于判断偶合器的耐用性的控制操作的步骤S4、S5、S6、S7、S8和S11，也可实现本发明。在仅判断车辆行驶状况的情况下，车轮速度传感器54不必设置在后轮中，可设置在至少一个前轮20中。
而且，在上述实施例中，偶合器24设置在后轮用差速齿轮装置26一侧。然而，如果将偶合器24设置在前轮用差速齿轮装置16一侧，也可实现本发明。即，根据上述实施例的车辆是基于发动机前置前轮驱动车辆的前轮和后轮驱动车辆。然而，本发明并不限于这种车辆，也可以应用基于发动机前置后轮驱动车辆的前轮和后轮驱动车辆。在这种情况下，成对的后轮30是主驱动轮，成对的前轮20是副驱动轮。而且，上述实施例中的变速器14是一种手动变速器。然而，也可以使用自动变速器。即，可以使用分级式自动变速器，例如通过组合例如离合器或者制动器的接合装置的操作来实现多个档位的行星齿轮式变速器，或者速比连续改变的无级变速器。
而且，在上述实施例中，发动机12用作驱动力源。然而，也可以使用至少在动力行驶期间用作电机的电动旋转机器。而且，本实施例可以应用于包括发动机12和电动旋转机器的混合动力车辆。
在上述实施例中，行驶状况判断装置78判断车辆是否行驶在具有高行驶阻力的路面上。然而，也可以判断车辆是否行驶在具有比平坦路面低的行驶阻力的低摩擦系数路面上。在车辆行驶在低摩擦系数路面上的情况下，与车辆行驶在平坦路面上的情况相比，相对于驱动转矩TIN的积分值∫TINdt而言车轮速度V快。因此，例如，与图8中对应于在平坦路面上行驶的区域的斜率相比，对应于在低摩擦系数路面上行驶的区域的斜率大。因此，可以将函数f(∫TINdt)设定成各区域彼此不同。
而且，在上述实施例中，驱动转矩TIN由发动机转矩TE唯一地确定。然而，由于速比γ已知，可仅使用发动机转矩TE作为代替驱动转矩TIN的替代值。
尽管已参照示例性实施例说明了本发明，但是应当理解，本发明并不限于该示例性实施例或结构。本发明也可以基于本领域技术人员的知识进行了各种变化和改进的实施例实现。
权利要求
1.一种车辆行驶控制装置，它包括用于基于和车轮的转速对应的脉冲信号检测车轮速度的车轮速度检测装置，并根据基于所述车轮速度所判定的车辆行驶状况控制车辆行驶状态，其特征在于，包括用于计算由驱动力源产生的驱动转矩的积分值的驱动转矩积分装置；以及用于基于所述车轮速度和所述驱动转矩的积分值判断车辆行驶状况的行驶状况判断装置。
2.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述驱动转矩积分装置基于对所述驱动力源的要求输出值来计算所述驱动转矩的积分值。
3.根据权利要求1或2所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述行驶状况判断装置基于实际车轮转速和所述驱动转矩的积分值，根据预先存储的图来判断车辆行驶状况，所述图包括用于区别不同车辆行驶状况的边界线并使用所述车轮速度和所述驱动转矩的积分值作为参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，当所述驱动转矩的积分值达到预定值时，所述行驶状况判断装置判断车辆行驶状况。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，还包括控制所述驱动转矩分配至多个车轮中的前轮和后轮的分配比的摩擦接合装置；以及根据由所述行驶状况判断装置所做出的车辆行驶状况的判定结果控制所述摩擦接合装置的接合力的接合力控制装置。
6.根据权利要求5所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述摩擦接合装置是用于分配驱动力的偶合器，该偶合器与四轮驱动车辆中从驱动力源延伸至前轮和后轮之一的动力传递路径串联设置。
7.一种车辆行驶控制方法，包括以下步骤基于和车轮的转速对应的脉冲信号检测车轮转速；计算由驱动力源产生的驱动转矩的积分值；基于所述车轮转速和所述驱动转矩的积分值判断车辆行驶状况；以及根据所判定的车辆行驶状况控制车辆行驶状态。
8.根据权利要求7所述的车辆行驶控制方法，其特征在于，基于对驱动力源的要求输出值来计算所述驱动转矩的积分值。
9.根据权利要求7或8所述的车辆行驶控制方法，其特征在于，基于实际车轮转速和所述驱动转矩的积分值，根据预先存储的图来判断车辆行驶状况，所述图包括用于区别不同车辆行驶状况的边界线并使用所述车轮速度和所述驱动转矩的积分值作为参数。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的车辆行驶控制方法，其特征在于，当所述驱动转矩的积分值达到预定值时，判定车辆行驶状况。
11.一种车辆行驶控制装置，包括基于和车轮的转速对应的脉冲信号检测车轮速度的车轮速度检测器；计算由驱动力源产生的驱动转矩的积分值的驱动转矩积分装置；基于所述车轮速度和所述驱动转矩的积分值判断车辆行驶状况的行驶状况判断装置；以及根据所判定的车辆行驶状况控制车辆行驶状态的控制器。
全文摘要
本发明涉及车辆行驶控制装置和车辆行驶控制方法。提供基于和车轮(30)的转速对应的脉冲信号检测车轮速度V的车轮速度检测装置(64)，驱动转矩积分装置(69)计算由发动机(12)产生的发动机转矩T
文档编号B60W10/12GK1791801SQ200480013240
公开日2006年6月21日 申请日期2004年10月25日 优先权日2003年11月20日
发明者铃木利广, 大叶充 申请人:丰田自动车株式会社