专利名称：车辆控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆控制设备，其在具有车轮驱动电动机的车辆中根据对应于使 用者操作的节约燃料行驶要求来执行控制。
背景技术：
近年来，对于环境良性的电动车辆，诸如电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽 车，已经引起了注意。为了改善环境友好性，期望实现节能(诸如燃料经济性的改善)。为 了改善燃料经济性，有时需要通过对动力性能或空调进行限制，来略微牺牲车辆的可操纵 性或者内部空间的舒适性。因为优选地由使用者(即，驾驶员)通过简单的操作来是否选 择节能模式，所以可以提供用于将节约燃料行驶要求发送到车辆的控制单元的开关。这种 类型的开关有时被称作“eco模式开关”或简称做“eco开关”。例如，日本专利申请公报No. 2007-159214(JP-A-2007-159214)描述了一种具有 eco开关的电动汽车，其中当使用者将eco开关打开时，停止升压变换器的升压操作，由此 消除变换器中的转换损失并使得能够进行节约燃料行驶。然而，如果在驾驶员将eco开关打开时突然停止变换器的升压操作，那么电动机 转矩迅速地降低，这使得驾驶员感受到好像猛地踩下制动器一样的不愉快的感觉。此外，在eco开关打开的状态下行驶的过程中，虽然驾驶员下压加速器以增大车 辆的速度，但是因为变换器的升压操作仍保持停止，所以不能接收到由驾驶员所期望的动 力性能。因此，在JP-A-2007-159214中，当加速器开度到达或超过预定阈值时，恢复变换器 的升压操作。然而，如果突然恢复变换器的升压操作，电动机转矩快速地增大，这使得驾驶 员感受到车辆向前猛冲的强烈感觉。因此，虽然通过将eco开关打开以使变换器的升压操作停止可以利用在 JP-A-2007-159214中描述的电动汽车来实现燃料经济性的改善，但是当打开eco开关时或 者在eco开关处于打开状态的同时下压加速器时，不能预料车辆的驾驶性能。
发明内容
本发明提供了一种车辆控制设备，其在eco开关为开并且节约燃料行驶的同时， 按照来自驾驶员的加速请求自动地使动力性能优先地进行行驶并且改善驾驶性能。根据本发明的一个方面的车辆控制设备，其设置有对直流电源的输出电压进行 升压以产生电动机驱动电压的变换器；用于根据使用者的操作发出节约燃料行驶要求的指 示装置；以及基于来自指示装置的信号对变换器进行控制的控制单元。控制单元包括用 于接收节约燃料行驶要求的接收装置；限制装置，其用于在接收装置已经接收到节约燃料 行驶要求时，将变换器的升压上限值从预定的通常上限值以第一速率减小到预定的受限制 的上限值；判定装置，其基于使用者的加速器下压来判定加速器开度；以及恢复装置，其用 于在接收到节约燃料行驶要求的情况下判定为加速器开度等于或大于第一阈值时，通过将 变换器的升压上限值从预定的受限制的上限值以第二速率增大，来将升压上限值恢复到预
3定的通常上限值。控制单元还可以包括恢复解除装置，其用于在接收到节约燃料行驶要求的情况 下，在变换器的升压上限值已经恢复到通常上限值之后判定为加速器开度小于第二阈值 时，将变换器的已恢复的升压上限值以第一速率返回到受限制的上限值。可以将第二阈值设置为小于第一阈值。
可以将第二阈值设置为与第一阈值相同。可以将第一速率设置为使得驾驶性能比节约燃料性能优先的值。可以将第二速率设置为使得动力性能比驾驶性能优先的值。第二速率可以大于第一速率。第二速率可以与第一速率相同。
参照附图，本发明的上述和其他目的、特征和优点将会从优选实施例的以下描述 中变得更加清楚，其中相似的附图标记被用于表示相似的元件，其中图1概略地示出了根据本发明的实施例的车辆控制设备的构造；图2是示出了由图1的控制单元执行的控制过程的流程图；以及图3是示出了在图2中示出的控制过程中，沿着时间轴的eco开关的打开/关闭 状态和变换器的升压电压变化的时间图。
具体实施例方式将要参照附图详细描述本发明的实施例。在以下附图中，电动机24表示安装到车 辆中的电动机/发电机，但是也可以使用仅具有电动机功能的电动机。多个电动机可以安 装到车辆中。此外，将具有二次电池、变换器和逆变器的电路描述为电源电路，但是也可以 使用具有其他元件(诸如低压DC/DC变换器)的电路。注意，下文中描述的电压值等仅是 用于描述目的的示例，并且可以根据车辆规格等适当地调整。图1概略地示出了车辆控制设备10的构造。车辆控制设备10是这样一种系统， 其用于执行安装有车轮驱动电动机的车辆的控制，并且在这里更具体地，车辆控制设备10 具有在eco开关被打开和关闭时执行控制的功能。车辆控制设备10包括电动机24、连接到电动机24的电源电路30以及控制单元 50。此外，作为指示装置的eco开关42连接到控制单元50。电动机24是三相同步电动 机，其在被提供电力以进行动力运行时具有电动机的功能，而在再生制动时具有发电机的 功能。电源电路30连接到电动机24。当电动机24起到电动机的功能时，电源电路30将 电力提供给电动机24，而在电动机24起到发电机的功能时，电源电路30接收再生电力以对 直流电源充电。电源电路30包括二次电池的直流电源32、靠近直流电源32设置的第一平滑电容 器34、具有升压/降压功能的变换器36、靠近升压侧设置的第二平滑电容器38以及逆变器 电路40。例如具有约200V端子电压的锂离子电池组或镍氢电池组可以用作直流电源32。可选择地，可以使用电容器。
变换器36是这样一种电路，其能够例如使用电感的能量储存作用而将电压从直 流电源32升高到约650V的通常上限值，并且也被公知为“升压变换器”。变换器36具有双 向功能，并且因此在将来自逆变器电路40的电力作为充电电力而提供给直流电源32时，产 生将来自逆变器40的高电压降压到对于直流电源32合适的电压的作用。在图1中，变换 器36的高电压输出表示为升压电压VH。逆变器电路40将高电压直流电力转换为交流三相驱动电力，并且将交流三相驱 动电力提供给连接到逆变器电路40的电动机24。此外，逆变电路40将交流三相再生电力 从电动机24转换到高电压直流充电电力。eco开关42是使用者可以按照期望操作的操作元件。当使用者将eco开关42打 开时，eco开关42输出表示使用者期望节约燃料行驶的节约燃料行驶要求信号。eco开关 42例如可以设置在座舱控制台上的适当位置处。eco开关42的状态(即，eco开关42是 打开的还是关闭的)被传递到控制单元50。控制单元50通过控制电源电路30来控制安装到车辆中的电动机24的工作。特 别地，控制单元50通过在eco开关42被打开和关闭时控制电源电路30执行控制来适当地 协调车辆驾驶性能、节约燃料性能等。控制单元50基本由中央处理单元(CPU)构成，但是可以包括额外的元件，诸如对 程序进行存储的存储装置以及在eco开关42与控制单元50之间的接口电路。在将额外元 件设置在控制单元50中时，额外的元件通过内部总线的方式彼此连接。控制单元50可以 由适合于安装到车辆中的计算机等构成。控制单元50可以设置在安装到车辆中的另一个 计算机中。例如，执行车辆的整体控制的电子控制单元(ECU)也可以具有控制单元50的功 能。控制单元50包括节约燃料行驶要求接收模块(接收装置)52，其从eco开关 42接收打开信号(即，节约燃料行驶要求)；升压上限减小模块(限制装置和恢复解除装 置)54，其在eco开关42被转到打开时，将电源电路30中的变换器36的升压上限值从通 常上限值以预定电压减小速率减小到受限制的上限值；升压上限恢复模块(恢复装置)56， 其在eco开关42被关闭时将电源电路30中的变换器36的升压上限值从受限制的上限值 以预定电压增大速率增大，以将升压上限值恢复到通常上限值；以及加速器开度判定模块 58，其判定由于由车辆驾驶员(使用者)执行的加速器操作所产生的加速器开度。可以通 过执行软件，更具体地，通过执行在车辆控制程序中的与eco开关相关联的控制程序，来实 现这些功能。可以通过硬件实现这些功能的一部分。之后，将参照图2中的流程图和图3中的时间图来详细描述具有上述构造的车辆 控制设备10的操作，并且具体地，来描述控制单元50的各种功能。注意，在以下说明中，使 用了图1的附图标记。图2是示出了涉及当eco开关42被打开和关闭时执行的控制相关 的处理过程的流程图。每个过程对应于车辆控制程序中的与eco开关相关的控制程序的处 理过程。图3是示出了与图2的流程图相关联的、eco开关42的状态以及电源电路30中 的变换器36的升压电压状态沿着公共时间轴的时间变化的时间图。在图2中，在对具有eco开关42的车辆进行控制的过程中，首先判定eco开关是 否为开(步骤S10)。通过在控制单元50中的CPU中判定节约燃料行驶要求接收模块52是否已经从eco开关42接收到打开信号，来执行该处理。
当eco开关42为开时(在步骤SlO中为是)，以预定电压减小速率来减小电源电 路30中的变换器36的升压上限值(步骤S12)。在这种情况下，升压上限值从通常上限值 (或者换言之，当eco开关42不是打开时采用的升压上限值)减小到受限制的上限值，通过 这样做，可以限制升压上限值，其中考虑节约燃料性能而预先确定受限制的上限值并且将 其设置为比通常上限值更低。在上述示例中，变换器36将约200V升压到约650V，并且因 此通常上限值为约650V。受限制的上限值依节约燃料性能设置而决定，但是可以例如是约 500V。在图3中，该操作在箭头“A”的位置处指出。更具体地，当eco开关42被从关闭 转到打开时，升压电压的上限值从通常上限值V1减小到受限制的上限值V2。此时，从通常 上限值V1减小到受限制的上限值％的电压减小是以预定电压减小速率执行的，而不是在一 个步骤中执行的。在图3中的示例中，从V1到％的电压减小在td_的时间段上比较缓和地 执行。即，电压减小速率Rd。m = - (V1-V2) /td。wn。电压减小速率Rd_的大小被设置为相比于节约燃料性能而优先考虑驾驶性能。当 eco开关被打开以对变换器36的升压上限值进行限制时，行驶通常是稳定的或者在变得稳 定的过程中。因此，如果考虑到节约燃料性能而将电压减小速率Rd。wnS置为过大，则驾驶员 感受到由于电动机转矩损失而引起的突然制动的感觉，导致驾驶性能恶化。因此，在稳定行 驶过程中，可以考虑例如驾驶性能而设置电压减小速率Rd。m。当eco开关42没有被打开时(在步骤SlO中为否)，那么程序进行如下所述的步 骤S20的处理。当eco开关42为开并且已经将变换器36的升压上限值限制为约500V时，通过控 制单元50的加速器开度判定模块58来判定加速器开度是否在80%以上(步骤S14)。更 具体地，通过位置传感器来探测加速器踏板(加速器杠杆)的下压位置(或按压位置)，并 且根据所得到的探测信号来判定加速器开度。当加速器开度在80%以上时，可以设想驾驶 员(即，使用者)在eco开关42为开时的节约燃料行驶过程中已经下压加速器以使车辆迅 速地加速。当加速器开度在80%以上时(在步骤S14中为是)，变换器36上的升压限制被取 消(步骤S16)。更具体地，执行处理以将变换器36的升压上限值从约500V的受限制的上 限值以预定电压增大速率Rup升高到约650V的通常上限值。在图3中，该操作在箭头“B”的位置处示出。更具体地，当加速器开度在eco开关 42为开的同时到达或者超过80%时，升压电压的上限值从受限制的上限值V2增大并恢复 到通常上限值义。此时，升压电压从受限制的上限值V2以预定定压增大速率Rup (而不是在 单个步骤中)增大并且恢复到通常上限值义。在图3中的示例中，在tup的时间段内执行从 V2到V1的增大。gp，电压增大速率Rup = +(V1-V2VtuP电压增大速率Rup的大小设置为相比于驾驶性能而优先考虑动力性能。当加速器 开度在eco开关42为开的同时(或者换言之，在节约燃料行驶过程中)增大到80%以上 时，可以设想驾驶员期望迅速地使车辆加速。因此，如果考虑到驾驶性能而将电压增大速率 RupS置为过小，加速可能非常慢地开始，使得驾驶员感觉到加速不充分。因此，可以在加速 过程中考虑例如动力性能而设置电压增大速率Rup。
此外，将电压增大速率Rup的大小设置为大于电压减小速率Rd_的大小。在上述示 例中，tup设置为比td_更短。因此，当在变换器36上执行升压限制时，升压上限值相对缓 和地减小，使得可以改善驾驶性能，并且在取消变换器36上的升压限制时，在短时间内恢 复升压上限值，使得可以例如改善加速过程中的动力性能。
当eco开关42为开并且加速器开度小于80% (在步骤S14中为否)时，例程前进 到如下所述的S20的处理。在当加速器开度到达或者超过80%时在变换器36上取消升压限制的处理已经被 执行之后，判定加速器开度是否小于70% (步骤S18)。当加速器开度小于70%时，可以设 想已经较大地下压加速器踏板以实现快速加速的使用者使加速器返回，以停止快速加速或 者减小车辆速度。当加速器开度小于70%时，例程返回步骤S12，其中通过控制单元50的 升压上限减小模块54再次执行变换器36的升压限制。在图3中，该操作在箭头“C”的位 置示出。此时，与当eco开关42被打开时执行的操作相类似，将变换器36的升压上限值从 通常上限值以电压减小速率Rd。m减小到受限制的上限值。将在步骤S18中的70%的加速器开度阈值设置为低于在步骤S14中的80%的加 速器开度阈值的原因如下。如果将两个加速器开度设置为相同的值，可能由于阈值附近的 加速器开度变化而频繁地执行变换器36的升压上限值的恢复和限制，反而导致驾驶性能 和燃料经济性劣化。然而，如果将用于在取消变换器36的升压限制之后再次限制升压上限 的加速开度阈值设置为较低，可以减小这种类型问题。当在步骤SlO和S14中做出否定判定时，或者在步骤S18中判定加速器开度为 70%以上，可以对eco开关42是否已经被关闭进行判定(步骤S20)。当eco开关42为关 时(在步骤S20中为是)，将变换器36的升压上限值设置为约650V的通常上限值，随之eco 控制结束。如图3中的箭头“D”所示，在将变换器36的升压上限值返回到通常上限值时，升 压上限值以相同的电压增大速率Rup相对缓和地增加，其中电压增大速率Rup与在步骤S16 中的节约燃料行驶过程中用于取消变换器36的升压限制的速率相同的。另一方面，当eco开关42尚未被关闭(在步骤S20中为否)时，与在步骤S18中 做出肯定判定的情况相同，例程返回步骤S12，并且重复执行步骤S12到S18的处理，直到 eco开关42被关闭。根据上述实施例的车辆控制设备10，在由于由使用者执行将eco开关打开的操作 而接收到节约燃料行驶要求时，将变换器36的升压上限值从约650V的通常上限值以预定 电压减小速率Rd。m减小到约500V的受限制的上限值。此外，当加速器开度在接收到节约燃 料行驶要求的同时由于使用者的加速器下压而达到或超过80%的第一阈值时，变换器36 的升压上限值从受限制的上限值以预定电压增大速率Rup增大并由此恢复到预定通常上限 值。因此，在接收到节约燃料行驶要求时，以预定电压减小速率Rd-相对缓和地而不是快速 地限制变换器36的升压上限值。结果，可以减轻或者抑制由于电动机转矩损失而引起的突 然制动的感觉。另一方面，通过在接收到节约燃料行驶要求的同时按照使用者的要求自动 地临时取消变换器36上的升压限制，可以按照使用者的要求实现对于车辆加速的快速响 应。在这种情况下，变换器36的升压上限值以预定电压增大速率Rup相对缓和地而不是快 速地增加到通常上限值，并且因此可以减轻或抑制车辆向前冲的感觉。因此，可以使驾驶性 能和节约燃料行驶的改善共存。
此外，根据本实施例的车辆控制设备10，当加速器开度下降到小于70%的第二阈 值时行驶模式自动地返回到节约燃料行驶模式，并且因此可以在实现燃料经济性的改善的 同时，减轻使用者的操作负担。此时，变换器36的升压上限值以预定电压减小速率Rd_从 普通上限值返回到受限制的上限值，并且因此可以减轻或抑制由于电动机转矩损失而引起 的不愉快的感觉(诸如，突然制动)，导致驾驶性能改善。在根据本实施例的车辆控制设备10中，将涉及变换器36的升压上限值的电压增 大速率Rup和减小速率Rd。wn设置为不同的值，并且将步骤S14和S18的第一和第二加速器开 度阈值被设置为不同的值，然而并没有从根据本发明的车辆控制设备中排除电压增大速率 Rui^P电压减小速率Rd。wn可以相同，并且第一和第二加速器开度阈值可以相同。虽然已经参照其示例实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所述实施 例或所述构造。反之，本发明意在覆盖各种修改例和等同设置。此外，虽然已在各种结合和 构造中示出了本实施例的各种元素，但是包括更多、更少或者只有单个元件的其他组合和 构造也在所要求的本发明的范围内。
权利要求
一种车辆控制设备，其设置有变换器，其对直流电源的输出电压进行升压以产生电动机驱动电压；指示装置，其用于根据使用者的操作发出节约燃料行驶要求；以及控制单元，其基于来自所述指示装置的信号对所述变换器进行控制，所述车辆控制设备的特征在于所述控制单元包括接收装置，其用于接收所述节约燃料行驶要求；限制装置，其用于在所述接收装置已经接收到所述节约燃料行驶要求时，将所述变换器的升压上限值从预定的通常上限值以第一速率减小到预定的受限制的上限值；判定装置，其基于所述使用者的加速器下压来判定加速器开度；以及恢复装置，其用于在接收到所述节约燃料行驶要求的情况下判定为所述加速器开度等于或大于第一阈值时，通过将所述变换器的升压上限值从所述预定的受限制的上限值以第二速率增大，来将所述升压上限值恢复到所述预定的通常上限值。
2.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中所述控制单元还包括恢复解除装置，其用于在接收到所述节约燃料行驶要求的情况 下，在所述变换器的升压上限值已经恢复到所述通常上限值之后判定为所述加速器开度小 于第二阈值时，将所述变换器的已恢复的升压上限值以所述第一速率返回到所述受限制的 上限值。
3.根据权利要求2所述的车辆控制设备，其中，将所述第二阈值设置为小于所述第一 阈值。
4.根据权利要求2所述的车辆控制设备，其中，将所述第二阈值设置为与所述第一阈 值相同。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的车辆控制设备，其中，将所述第一速率设置为 使得驾驶性能比节约燃料性能优先的值。
6.根据权利要求1到4中任意一项所述的车辆控制设备，其中，将所述第二速率设置为 使得动力性能比驾驶性能优先的值。
7.根据权利要求1到6中任意一项所述的车辆控制设备，其中，将所述第二速率设置为 大于所述第一速率。
8.根据权利要求1到6中任意一项所述的车辆控制设备，其中，将所述第二速率设置为 与所述第一速率相同。
全文摘要
一种车辆控制设备(10)的控制单元(50)，其包括用于从eco开关(42)接收打开信号的模块(52)、用于将变换器(36)的升压上限值从预定通常上限值以预定电压减小速率减小到受限制的上限值的模块(54)、以及用于根据由使用者执行的加速器操作来判定加速器开度的模块(58)。当在eco开关(42)为开时判定加速器开度等于或大于预定阈值时，将变换器(36)的升压上限值从受限制的上限值以预定电压增大速率恢复到通常的上限值。
文档编号B60L9/18GK101873948SQ200880117909
公开日2010年10月27日 申请日期2008年11月25日 优先权日2007年11月26日
发明者山本幸治, 青木孝典 申请人:丰田自动车株式会社