УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE CONTROL DEVICE AND VEHICLE CONTROL METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления для транспортного средства и к способу управления для транспортного средства.
Уровень техники
[0002] Традиционно известно устройство управления рекуперативным тормозом для электрических транспортных средств, содержащее средство настройки, допускающее любую заданную настройку рекуперативной тормозной силы мотора и рекуперацию мотора посредством рекуперативной тормозной силы, заданной посредством средства настройки (см. JP8-79907A).
Сущность изобретения
[0003] Тем не менее, если рекуперативная тормозная сила, заданная посредством средства настройки, является большой, возникает следующая проблема. Вибрация в продольном направлении кузова транспортного средства может формироваться, когда электрическое транспортное средство замедляется посредством заданной рекуперативной тормозной силы, и скорость становится равной 0.
[0004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять технологию, которая уменьшает формирование вибрации в продольном направлении кузова транспортного средства при остановке транспортного средства.
[0005] Устройство управления для транспортного средства согласно варианту осуществления заключается в том, что устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления представляет собой устройство, которое формирует фрикционную тормозную силу, чтобы замедлять транспортное средство. Устройство управления для транспортного средства включает в себя средство определения параметра скорости, выполненное с возможностью определять параметр скорости, пропорциональный скорости движения транспортного средства, средство определения рабочей величины нажатия педали акселератора, выполненное с возможностью определять рабочую величину нажатия педали акселератора, средство оценки возмущающего крутящего момента, выполненное с возможностью оценивать возмущающий крутящий момент, действующий на транспортное средство, и средство регулирования величины фрикционного торможения, выполненное с возможностью электрически регулировать величину фрикционного торможения. Дополнительно, устройство управления для транспортного средства включает в себя средство управления, сконфигурированное таким образом, что средство управления заставляет величину фрикционного торможения сходиться к значению, определенному на основе возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением параметра скорости, когда рабочая величина нажатия педали акселератора равна или меньше предварительно определенного значения, и транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства.
[0006] Ниже подробно описываются варианты осуществления настоящего изобретения и преимущества настоящего изобретения вместе с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей основную конфигурацию электрического транспортного средства с устройством управления для транспортного средства согласно одному варианту осуществления.
Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций процессов для управления током мотора, выполняемого посредством контроллера мотора.
Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей пример таблицы позиций акселератора (степеней открытия акселератора) и крутящих моментов.
Фиг. 4 является схемой, моделирующей систему трансмиссии для передачи движущей силы транспортного средства.
Фиг. 5 является блок-схемой для осуществления процесса управления остановкой.
Фиг. 6 является схемой, описывающей способ для вычисления крутящего F/B-момента Tω по скорости вращения мотора на основе скорости ωm вращения мотора.
Фиг. 7 является блок-схемой, описывающей способ для вычисления оцененного значения Td возмущающего крутящего момента на основе скорости ωm вращения мотора, значения Tm* команды для крутящего момента мотора и значения Tb* команды для величины фрикционного торможения.
Фиг. 8A является схемами, иллюстрирующими результаты управления в случае, если устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления выполняет процесс управления остановкой на дороге, идущей в подъем.
Фиг. 8B является схемами, иллюстрирующими результаты управления в случае, если устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления выполняет процесс управления остановкой на ровной дороге.
Фиг. 8C является схемами, иллюстрирующими результаты управления в случае, если устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления выполняет процесс управления остановкой на дороге, идущей под спуск.
Подробное описание вариантов осуществления
[0008] Далее описывается пример, который применяет устройство управления для транспортного средства согласно настоящему изобретению к электрическому транспортному средству.
[0009] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей основную конфигурацию электрического транспортного средства с устройством управления для транспортного средства согласно одному варианту осуществления. В частности, устройство управления для транспортного средства согласно настоящему варианту осуществления может применяться к транспортному средству, допускающему управление ускорением/замедлением и остановкой транспортного средства только посредством операции нажатия педали акселератора. В этом транспортном средстве, водитель нажимает педаль акселератора в ходе ускорения и уменьшает или обнуляет величину нажатия для нажатой педали акселератора в ходе замедления или в ходе остановки. Следует отметить, что транспортное средство стремится к остановленному состоянию в то время, когда водитель нажимает педаль акселератора, чтобы не допускать отката назад транспортного средства на дорогах, идущих в подъем, в некоторых случаях. Когда транспортное средство приближается к остановленному состоянию посредством операции нажатия педали акселератора водителем, тормозной контроллер, который описывается ниже, приводит в действие фрикционный тормоз, чтобы замедлять или останавливать транспортное средство. Таким образом, устройство управления для транспортного средства по варианту осуществления может электрически регулировать величину торможения фрикционного тормоза независимо от операции нажатия педали тормоза водителем.
[0010] Контроллер 2 мотора имеет сигналы, указывающие состояния транспортного средства, такие как скорость V транспортного средства, позиция AP акселератора, фаза α вращения мотора 4 (мотора трехфазного переменного тока), и токи iu, iv и iw мотора 4, которые вводятся в контроллер 2 мотора в форме цифровых сигналов, и формирует ШИМ-сигналы для управления мотором 4 на основе входных сигналов. Контроллер 2 мотора формирует сигнал приведения в действие инвертора 3 посредством сформированного ШИМ-сигнала. Контроллер 2 мотора дополнительно формирует значение команды для величины фрикционного торможения посредством способа, описанного ниже.
[0011] Инвертор 3 включает в себя, например, два переключающих элемента (например, силовые полупроводниковые элементы, такие как IGBT или MOSFET-транзисторы) для каждой фазы, преобразует постоянный ток, подаваемый из аккумулятора 1, в переменный ток посредством включения и выключения переключающих элементов в соответствии с сигналом приведения в действие, и заставляет требуемый ток протекать в мотор 4.
[0012] Мотор 4 формирует движущую силу посредством переменного тока, подаваемого из инвертора 3, и передает движущую силу на правое и левое ведущие колеса 9a и 9b через редуктор 5 и ведущий вал 8. Дополнительно, при вращении согласно вращению ведущих колес 9a и 9b во время движения транспортного средства, мотор 4 формирует рекуперативную движущую силу, в силу этого собирая кинетическую энергию транспортного средства в качестве электрической энергии. В этом случае, инвертор 3 преобразует переменный ток, сформированный во время работы в рекуперативном режиме мотора 4, в постоянный ток и подает постоянный ток в аккумулятор 1.
[0013] Датчик 7 тока определяет трехфазные переменные токи iu, iv и iw, протекающие в моторе 4. Следует отметить, что поскольку сумма трехфазных переменных токов iu, iv и iw равна 0, токи двух произвольных фаз могут определяться, и ток оставшейся одной фазы может получаться посредством вычисления.
[0014] Датчик 6 вращения, например, представляет собой круговой датчик положения или кодовый датчик положения и определяет фазу α вращения мотора 4.
[0015] Датчик 10 давления жидкости определяет давление тормозной жидкости.
[0016] Тормозной контроллер 11 формирует давление тормозной жидкости согласно значению команды для величины фрикционного торможения, которое формируется посредством контроллера 2 мотора. Тормозной контроллер 11 выполняет управление с обратной связью таким образом, что давление тормозной жидкости, определенное посредством датчика 10 давления жидкости, придерживается значения, определенного согласно значению команды для величины фрикционного торможения.
[0017] Фрикционные тормоза 12 располагаются в правом и левом ведущих колесах 9a и 9b. Фрикционный тормоз 12 прижимает тормозную колодку к тормозному ротору согласно давлению тормозной жидкости, чтобы формировать тормозную силу для транспортного средства.
[0018] Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций процессов для управления током мотора, выполняемого посредством контроллера 2 мотора.
[0019] На этапе S201, вводятся сигналы, указывающие состояния транспортного средства. Здесь, вводятся скорость V транспортного средства (км/ч), позиция AP педали акселератора (%), фаза α вращения (рад) мотора 4, скорость Nm вращения (об/мин) мотора 4, трехфазные переменные токи iu, iv и iw, протекающие в моторе 4, значение Vdc постоянного напряжения (В) между аккумулятором 1 и инвертором 3 и давление тормозной жидкости.
[0020] Скорость V транспортного средства (км/ч) получается посредством датчика скорости транспортного средства или через связь из другого контроллера (не проиллюстрирован). Альтернативно, скорость v транспортного средства (м/с) получается посредством умножения механической угловой скорости ωm вращения на динамический радиус R шины и деления произведения на передаточное отношение главной шестерни, и после этого полученное значение умножается на 3600/1000 для преобразования единиц измерения, за счет этого получая скорость V транспортного средства (км/ч).
[0021] Позиция AP акселератора (%) получается из датчика позиции акселератора (не проиллюстрирован) или через связь из другого контроллера, такого как контроллер транспортного средства (не проиллюстрирован).
[0022] Фаза α вращения (рад) мотора 4 получается из датчика 6 вращения. Скорость Nm вращения (об/мин) мотора 4 получается посредством деления угловой скорости ω вращения (электрического угла) на число p пар полюсов мотора 4, чтобы получать скорость ωm вращения мотора (рад/с), которая представляет собой механическую угловую скорость мотора 4, и умножения полученной скорости ωm вращения мотора на 60/(2π). Угловая скорость ωm вращения получается посредством дифференцирования фазы α вращения.
[0023] Токи iu, iv и iw(а), протекающие в моторе 4, получаются из датчика 7 тока.
[0024] Значение Vdc постоянного напряжения (В) получается из датчика напряжения (не проиллюстрирован), предоставленного в линии электропитания постоянного тока между аккумулятором 1 и инвертором 3, или значения напряжения питания, передаваемого из контроллера аккумулятора (не проиллюстрирован).
[0025] Датчик 10 давления жидкости определяет давление тормозной жидкости.
[0026] На этапе S202, задается значение Tm1* первого целевого крутящего момента. В частности, значение Tm1* первого целевого крутящего момента задается на основе позиции AP акселератора, вводимой на этапе S201, и скорости ωm вращения мотора посредством обращения к таблице позиций акселератора и крутящих моментов, проиллюстрированной на фиг. 3. Следует отметить, что таблица позиций акселератора и крутящих моментов не ограничена таблицей, проиллюстрированной на фиг. 3.
[0027] На этапе S203, осуществляется процесс управления остановкой для того, чтобы выполнять такое управление, чтобы останавливать электрическое моторное транспортное средство. В частности, определяется то, находится или нет электрическое моторное транспортное средство в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства. Значение Tm1* первого целевого крутящего момента, вычисленное на этапе S202, задается в качестве значения Tm3* третьего целевого крутящего момента до того, как электрическое моторное транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства, и значение Tm2* второго целевого крутящего момента, которое сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента, описанному ниже, с уменьшением скорости вращения мотора задается в качестве значения Tm3* третьего целевого крутящего момента после того, как электрическое моторное транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства. Затем на основе значения Tm3* третьего целевого крутящего момента, вычисляются значение Tm* команды для крутящего момента мотора и значение Tb* команды для величины фрикционного торможения. Тормозной контроллер 11 формирует давление тормозной жидкости согласно значению Tb* команды для величины фрикционного торможения, чтобы приводить в действие фрикционный тормоз 12, за счет этого замедляя или останавливая транспортное средство. Ниже описываются подробности процесса управления остановкой.
[0028] На этапе S204, целевое значение id* тока по оси d и целевое значение iq* тока по оси q получаются на основе значения Tm* команды для крутящего момента мотора, вычисленного на этапе S203, скорости ωm вращения мотора и значения Vdc постоянного напряжения. Например, таблица, задающая взаимосвязь целевого значения тока по оси d и целевого значения тока по оси q со значением команды для крутящего момента мотора, скоростью вращения мотора и значением постоянного напряжения, подготавливается заранее, и целевое значение id* тока по оси d и целевое значение iq* тока по оси q получаются посредством обращения к этой таблице.
[0029] На этапе S205, управление по току выполняется таким образом, чтобы сопоставлять ток id по оси d и ток iq по оси q с целевым значением id* тока по оси d и целевым значением iq* тока по оси q, полученными на этапе S204, соответственно. С этой целью, ток id по оси d и ток iq по оси q сначала получаются на основе значений iu, iv и iw трехфазного переменного тока и фазы α вращения мотора 4, вводимых на этапе S201. Затем, значения vd и vq команд для напряжения по оси d и по оси q вычисляются из отклонений между значениями id* и iq* команд для тока по оси d и по оси q и токами id и iq по оси d и по оси q. Следует отметить, что напряжение помехозащищенности, необходимое для того, чтобы уравновешивать напряжение помех между ортогональными осями координат d-q, может суммироваться с вычисленными значениями vd и vq команд для напряжения по оси d и по оси q.
[0030] Затем, из значений vd и vq команд для напряжения по оси d и по оси q и фазы α вращения мотора 4, получаются значения vu, vv и vw команд для трехфазного переменного напряжения. Из полученных значений vu, vv и vw команд для трехфазного переменного напряжения и значения Vdc постоянного напряжения, получаются ШИМ-сигналы tu (%), tv (%) и tw (%). Посредством размыкания и замыкания переключающих элементов инвертора 3 посредством ШИМ-сигналов tu, tv и tw, полученных таким способом, мотор 4 может приводиться в действие с требуемым крутящим моментом, инструктированным посредством значения Tm* команды для крутящего момента.
[0031] Здесь, до того, как описывается процесс управления остановкой, выполняемый на этапе S203, описываются передаточная характеристика Gp(s) из крутящего момента Tm мотора до скорости ωm вращения мотора и передаточная характеристика Gp(s) из величины фрикционного торможения Tb до скорости ωm вращения мотора в устройстве управления для транспортного средства согласно варианту осуществления.
[0032] Фиг. 4 является схемой, моделирующей систему трансмиссии для передачи движущей силы транспортного средства, и соответствующие параметры в схеме являются такими, как описано ниже.
m
J - инерция электромотора
w
J - инерция ведущих колес
M - вес транспортного средства
d
K - крутильная жесткость приводной системы
t
K - коэффициент, связывающий трение между шинами и поверхностью дороги
N - полное передаточное отношение
r - радиус нагрузки шин
m
ω - угловая скорость электромотора
m
T - значение Tm* целевого крутящего момента
d
T - крутящий момент ведущих колес
F - сила, прикладываемая к транспортному средству
V - скорость транспортного средства
w
ω - угловая скорость ведущих колес
b
T - величина фрикционного торможения (крутящий момент преобразования на оси мотора)
b
w
b
w
b
w
Следующие уравнения движения могут извлекаться из фиг. 4. Следует отметить, что звездочка (*), присоединяемая в правом верхнем углу ссылочного обозначения в следующих уравнениях (1)-(3), указывает производную по времени. Задается следующее: T>0 при ω>0, T<0 при ω<0 и T=0 при ω=0.
[0033] уравнение 1
[0034] уравнение 2
[0035] уравнение 3
[0036] уравнение 4
[0037] уравнение 5
[0038] Чтобы получать передаточную характеристику Gp(s) из значения Tm целевого крутящего момента мотора 4 до скорости ωm вращения мотора и передаточную характеристику Gb(s) из величины фрикционного торможения Tb до скорости ωm вращения мотора на основе уравнений движения, показанных в уравнениях (1)-(5), передаточные характеристики Gp(s) и Gb(s) выражаются посредством следующих уравнений (6) и (7).
[0039] уравнение 6
[0040] уравнение 7
[0041] Здесь, каждый параметр в уравнениях (6) и (7) выражается посредством следующего уравнения (8).
[0042] уравнение 8
[0043] Посредством исследований, полюса и нулевые точки передаточной функции, показанной в уравнении (6), могут быть аппроксимированы в передаточную функцию следующего уравнения (9), и один полюс и одна нулевая точка указывают значения, чрезвычайно близкие друг другу. Это является эквивалентным тому, что α и β следующего уравнения (9) указывают значения, чрезвычайно близкие друг другу.
[0044] уравнение 9
[0045] Соответственно, посредством выполнения устранения нулевых значений сигнала (аппроксимации для α=β) в уравнении (8), Gp(s) составляет передаточную характеристику (второй порядок)/(третий порядок), как показано в следующем уравнении (10).
[0046] уравнение 10
[0047] Далее описываются подробности процесса управления остановкой, выполняемого на этапе S203 по фиг. 2.
[0048] Фиг. 5 является блок-схемой для осуществления процесса управления остановкой. Устройство 501 настройки крутящего F/B-момента по скорости вращения мотора, модуль 502 оценки возмущающего крутящего момента, сумматор 503, модуль 504 сравнения крутящих моментов и модуль 505 вычисления значений команд выполняют процесс управления остановкой.
[0049] Устройство 501 настройки крутящих F/B-моментов по скорости вращения мотора вычисляет крутящий момент Tω обратной связи по скорости вращения мотора (в дальнейшем в этом документе, называемый "крутящим F/B-моментом по скорости вращения мотора") на основе определенной скорости ωm вращения мотора.
[0050] Фиг. 6 является схемой, описывающей способ для вычисления крутящего F/B-момента Tω по скорости вращения мотора на основе скорости ωm вращения мотора. Устройство 501 настройки крутящих F/B-моментов по скорости вращения мотора включает в себя умножитель 601 и вычисляет крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора посредством умножения скорости ωm вращения мотора на усиление Kvref. Тем не менее, Kvref является отрицательным значением (со знаком "минус"), необходимым для того, чтобы останавливать электрическое моторное транспортное средство непосредственно перед тем, как электрическое моторное транспортное средство останавливается, и надлежащим образом задается, например, из экспериментальных данных или аналогичных данных. Крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора задается в качестве крутящего момента, допускающего получение большей тормозной силы по мере того, как увеличивается скорость ωm вращения мотора.
[0051] Следует отметить, что хотя устройство 501 настройки крутящего F/B-момента по скорости вращения мотора описывается таким образом, что оно вычисляет крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора посредством умножения скорости ωm вращения мотора на усиление Kvref, крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора может вычисляться с использованием, например, таблицы рекуперативных крутящих моментов, задающей рекуперативный крутящий момент относительно скорости ωm вращения мотора, и таблицы темпов спада, сохраняющей темп спада скорости ωm вращения мотора заранее.
[0052] Модуль 502 оценки возмущающего крутящего момента, проиллюстрированный на фиг. 5, вычисляет оцененное значение Td возмущающего крутящего момента на основе определенной скорости ωm вращения мотора, значения Tm* команды для крутящего момента мотора и значения Tb* команды для величины фрикционного торможения. Модуль 505 вычисления значений команд, который описывается ниже, вычисляет значение Tm* команды для крутящего момента мотора и значение Tb* команды для величины фрикционного торможения.
[0053] Фиг. 7 является блок-схемой, описывающей способ для вычисления оцененного значения Td возмущающего крутящего момента на основе скорости ωm вращения мотора, значения Tm* команды для крутящего момента мотора и значения Tb* команды для величины фрикционного торможения. Модуль 502 оценки возмущающего крутящего момента включает в себя блок 701 управления, блок 702 управления, блок 703 управления, блок 704 управления, модуль 705 вычитания и модуль 706 вычитания.
[0054] Блок 701 управления выступает в качестве фильтра, имеющего передаточную характеристику H(s)/Gp(s), и вводит скорость ωm вращения мотора и выполняет процесс фильтрации, за счет этого вычисляя первое оцененное значение крутящего момента мотора. H(s) представляет собой фильтр нижних частот, имеющий такую передаточную характеристику, что разность между степенью знаменателя и степенью числителя равна или больше разности между степенью знаменателя и степенью числителя модели Gp(s) (см. уравнение (10)).
[0055] Блок 702 управления выступает в качестве фильтра нижних частот, имеющего передаточную характеристику H(s), и вводит значение Tm* команды для крутящего момента мотора и выполняет процесс фильтрации, за счет этого вычисляя второе оцененное значение крутящего момента мотора.
[0056] Блок 703 управления выступает в качестве фильтра, показывающего передаточную характеристику Gb(s) в уравнении (7), и вводит значение Tb* команды для величины фрикционного торможения и выполняет процесс фильтрации, за счет этого вычисляя оцененное значение скорости вращения при фрикционном торможении. Следует отметить, что вместо значения Tb* команды для величины фрикционного торможения, может использоваться величина фрикционного торможения, вычисленная на основе давления тормозной жидкости, определенного посредством датчика 10 давления жидкости.
[0057] Блок 704 управления выступает в качестве фильтра, имеющего передаточную характеристику H(s)/Gp(s), аналогичную блоку 701 управления, и вводит оцененное значение скорости вращения при фрикционном торможении и выполняет процесс фильтрации, за счет этого вычисляя оцененное значение величины фрикционного торможения.
[0058] Модуль 705 вычитания вычитает оцененное значение величины фрикционного торможения из второго оцененного значения крутящего момента мотора, чтобы вычислять третье оцененное значение крутящего момента мотора.
[0059] Модуль 706 вычитания вычитает первое оцененное значение крутящего момента мотора из третьего оцененного значения крутящего момента мотора, чтобы вычислять оцененное значение Td возмущающего крутящего момента. Это оцененное значение Td возмущающего крутящего момента является значением за исключением величины фрикционного торможения.
[0060] Следует отметить, что хотя возмущающий крутящий момент согласно варианту осуществления оценивается посредством модуля наблюдения возмущений, как проиллюстрировано на фиг. 7, он может оцениваться с использованием измерительного прибора, такого как датчик продольной составляющей G транспортного средства.
[0061] Здесь, хотя сопротивление воздуха, погрешность моделирования, вызываемая посредством варьирования веса транспортного средства вследствие числа пассажиров и допустимой нагрузки, сопротивление качения шин, сопротивление вследствие градиента поверхности дороги и аналогичное сопротивление считаются возмущениями, фактор возмущений, доминирующий непосредственно перед остановкой транспортного средства, представляет собой сопротивление вследствие градиента. Хотя факторы возмущений отличаются в зависимости от условий вождения, факторы возмущений, описанные выше, могут совместно оцениваться, поскольку модуль 502 оценки возмущающего крутящего момента вычисляет оцененное значение Td возмущающего крутящего момента на основе значения Tm* команды для крутящего момента мотора, скорости ωm вращения мотора, модели Gp(s) транспортного средства и значения Tb* команды для величины фрикционного торможения. Это позволяет добиваться плавной остановки транспортного средства из замедления при любом состоянии движения.
[0062] Возвращаясь к фиг. 5, пояснение продолжается. Сумматор 503 суммирует крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора, вычисленный посредством устройства 501 настройки крутящего F/B-момента по скорости вращения мотора, и оцененное значение Td возмущающего крутящего момента, вычисленное посредством модуля 502 оценки возмущающего крутящего момента, чтобы вычислять значение Tm2* второго целевого крутящего момента. Когда скорость ωm вращения мотора уменьшается и приближается к 0, крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора также приближается 0. Соответственно, значение Tm2* второго целевого крутящего момента сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента согласно уменьшению скорости ωm вращения мотора.
[0063] Модуль 504 сравнения крутящих моментов сравнивает абсолютные величины значения Tm1* первого целевого крутящего момента со значением Tm2* второго целевого крутящего момента и задает большее значение целевого крутящего момента в качестве значения Tm3* третьего целевого крутящего момента. Значение Tm2* второго целевого крутящего момента меньше значения Tm1* первого целевого крутящего момента во время движения транспортного средства. Когда транспортное средство замедляется и достигает момента времени непосредственно перед остановкой транспортного средства (скорость транспортного средства равна или меньше предварительно определенной скорости транспортного средства), значение Tm2* второго целевого крутящего момента становится больше значения Tm1* первого целевого крутящего момента. Таким образом, когда значение Tm1* первого целевого крутящего момента превышает значение Tm2* второго целевого крутящего момента, модуль 504 сравнения крутящих моментов определяет то, что транспортное средство находится в момент времени до момента времени непосредственно перед остановкой транспортного средства, и задает значение Tm3* третьего целевого крутящего момента равным значению Tm1* первого целевого крутящего момента. Дополнительно, когда значение Tm2* второго целевого крутящего момента становится больше значения Tm1* первого целевого крутящего момента, модуль 504 сравнения крутящих моментов определяет то, что транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства, и переключает значение Tm3* третьего целевого крутящего момента со значения Tm1* первого целевого крутящего момента на значение Tm2* второго целевого крутящего момента.
w
w
w
[0064] Модуль 505 вычисления значений команд вычисляет значение Tm* команды для крутящего момента мотора и значение Tb* команды для величины фрикционного торможения на основе значения Tm3* третьего целевого крутящего момента, выводимого из модуля 504 сравнения крутящих моментов. Здесь, в состоянии, в котором мотор 4 работает в рекуперативном режиме, задается следующее: Tb*=|Tm3*| при Tm*=0 и ω>0, Tb*=0 при ω=0 и Tb*=-|Tm3*| при ω<0. В состоянии, в котором мотор 4 выполняет работу в режиме силовой нагрузки, задается следующее: Tm*=Tm3* и Tb*=0. В состоянии, в котором мотор 4 выполняет работу в режиме силовой нагрузки, означает ситуацию, когда транспортное средство движется посредством движущей силы из мотора 4, и ситуацию, когда транспортное средство остановлено на дороге, идущей в подъем.
[0065] Фиг. 8A-8C являются схемами, иллюстрирующими результаты управления в случае, если устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления выполняет процесс управления остановкой. Фиг. 8A-8C являются результатами управления, когда транспортное средство останавливается на соответствующей дороге, идущей в подъем, ровной дороге и дороге, идущей под спуск. Соответствующие чертежи выражают скорость вращения мотора, крутящий момент мотора, значение команды для величины фрикционного торможения и продольное ускорение транспортного средства в вышеуказанном порядке.
[0066] Во-первых, далее описывается результат управления, когда транспортное средство останавливается на дороге, идущей в подъем, со ссылкой на фиг. 8A. Время перед временем t2 составляет до нахождения транспортного средства в момент времени непосредственно перед остановкой, в который значение Tm1* первого целевого крутящего момента превышает значение Tm2* второго целевого крутящего момента.
[0067] Во время t1, в которое транспортное средство находится в момент времени до момента времени непосредственно перед остановкой, значение Tm1* первого целевого крутящего момента, вычисленное на этапе S202 на фиг. 2, задается равным значению Tm3* третьего целевого крутящего момента. Транспортное средство замедляется согласно значению Tb* команды для величины фрикционного торможения, определенному на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента (= значение Tm3* третьего целевого крутящего момента).
[0068] Во время t2, когда значение Tm2* второго целевого крутящего момента превышает значение Tm1* первого целевого крутящего момента, и определяется то, что транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой, значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается со значения Tm1* первого целевого крутящего момента на значение Tm2* второго целевого крутящего момента. Соответственно, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения также переключается со значения, определенного на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента, на значение, определенное на основе значения Tm2* второго целевого крутящего момента. Во время t2 или после времени t2, значение Tm2* второго целевого крутящего момента (= значение Tm3* третьего целевого крутящего момента) сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента согласно уменьшению скорости ωm вращения мотора.
[0069] Значение Tm3* третьего целевого крутящего момента, сходящееся к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента, переключается с отрицательного значения на положительное значение между временами t2 и t3. В момент, в который значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается с отрицательного значения на положительное значение, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения становится равным 0, и начинается регулирование замедления посредством работы в режиме силовой нагрузки мотора 4. Значение Tm* команды для крутящего момента мотора, имеющее 0 до значения Tm3* третьего целевого крутящего момента, переключается с отрицательного значения на положительное значение, после этого совпадает со значением Tm3* третьего целевого крутящего момента и сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента.
[0070] Во время t5, значение Tm* команды для крутящего момента мотора (= Tm3*=Tm2*) сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента, и скорость ωm вращения мотора асимптотически сходится к 0. Это позволяет добиваться плавной остановки транспортного средства без вибрации при ускорении в продольном направлении. Когда значение Tm* команды для крутящего момента мотора совпадает с оцененным значением Td возмущающего крутящего момента, состояние остановки транспортного средства поддерживается на дороге, идущей в подъем, также во время t5 и после времени t5.
[0071] Следует отметить, что вышеописанное пояснение описывает то, что значение Tb* команды для величины фрикционного торможения становится равным 0 в момент, в который значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается с отрицательного значения на положительное значение, и начинается регулирование замедления посредством работы в режиме силовой нагрузки посредством мотора 4. Тем не менее, транспортное средство может останавливаться с использованием фрикционного тормоза 12 без начала работы в режиме силовой нагрузки посредством мотора 4, и остановленное состояние может поддерживаться. Даже если значение Tb* команды для величины фрикционного торможения становится равным 0 в момент, в который значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается с отрицательного значения на положительное значение, и начинается регулирование замедления посредством работы в режиме силовой нагрузки посредством мотора 4, фрикционный тормоз 12 может приводиться в действие на скорости транспортного средства, составляющей приблизительно 0, чтобы поддерживать остановленное состояние. Чтобы приводить в действие фрикционный тормоз 12 таким образом, чтобы поддерживать остановленное состояние, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения задается равным значению, определенному на основе оцененного значения Td возмущающего крутящего момента на скорости транспортного средства приблизительно в 0.
[0072] После этого описывается результат управления, когда транспортное средство останавливается на ровной дороге, со ссылкой на фиг. 8B. Оцененное значение Td возмущающего крутящего момента на ровной дороге задается равным 0.
[0073] Во время t1, в которое транспортное средство находится в момент времени до момента времени непосредственно перед остановкой, значение Tm1* первого целевого крутящего момента, вычисленное на этапе S202 на фиг. 2, задается равным значению Tm3* третьего целевого крутящего момента. Транспортное средство замедляется согласно значению Tb* команды для величины фрикционного торможения, определенному на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента (= значение Tm3* третьего целевого крутящего момента).
[0074] Во время t2, когда значение Tm2* второго целевого крутящего момента превышает значение Tm1* первого целевого крутящего момента, и определяется то, что транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой, значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается со значения Tm1* первого целевого крутящего момента на значение Tm2* второго целевого крутящего момента. Соответственно, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения также переключается со значения, определенного на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента, на значение, определенное на основе значения Tm2* второго целевого крутящего момента.
[0075] От времени t2 до t5, значение Tm2* второго целевого крутящего момента асимптотически сходится к 0 (оцененному значению Td возмущающего крутящего момента) согласно уменьшению скорости ωm вращения мотора. Это также заставляет значение Tm3* третьего целевого крутящего момента асимптотически сходиться к 0. Следовательно, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения также асимптотически сходится к 0 (оцененному значению Td возмущающего крутящего момента), и скорость ωm вращения мотора также асимптотически сходится к 0. Это позволяет добиваться плавной остановки транспортного средства без вибрации при ускорении в продольном направлении. Во время t5 и после времени t5, состояние остановки транспортного средства поддерживается.
[0076] В завершение, далее описывается результат управления, когда транспортное средство останавливается на дороге, идущей под спуск, со ссылкой на фиг. 8C. Во время t1, в которое транспортное средство находится в момент времени до момента времени непосредственно перед остановкой, значение Tm1* первого целевого крутящего момента, вычисленное на этапе S202 на фиг. 2, задается равным значению Tm3* третьего целевого крутящего момента. Транспортное средство замедляется согласно значению Tb* команды для величины фрикционного торможения, определенному на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента (= значение Tm3* третьего целевого крутящего момента).
[0077] Во время t2, когда значение Tm2* второго целевого крутящего момента превышает значение Tm1* первого целевого крутящего момента, и определяется то, что транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой, значение Tm3* третьего целевого крутящего момента переключается со значения Tm1* первого целевого крутящего момента на значение Tm2* второго целевого крутящего момента. Соответственно, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения также переключается со значения, определенного на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента, на значение, определенное на основе значения Tm2* второго целевого крутящего момента. Во время t2 или после времени t2, значение Tm2* второго целевого крутящего момента (= значение Tm3* третьего целевого крутящего момента) сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента согласно уменьшению скорости ωm вращения мотора.
[0078] Во время t5, значение Tb* команды для величины фрикционного торможения сходится к значению, определенному на основе оцененного значения Td возмущающего крутящего момента, и скорость ωm вращения мотора асимптотически сходится к 0. Это позволяет добиваться плавной остановки транспортного средства без вибрации при ускорении в продольном направлении. Поскольку значение Tb* команды для величины фрикционного торможения сходится к значению, определенному на основе оцененного значения Td возмущающего крутящего момента, состояние остановки транспортного средства поддерживается посредством фрикционного тормоза 12 на дороге, идущей под спуск, также после времени t5.
[0079] Вышеописанное устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления представляет собой устройство, которое формирует фрикционную тормозную силу, чтобы замедлять транспортное средство. Устройство управления для транспортного средства оценивает возмущающий крутящий момент, действующий на транспортное средство. Когда рабочая величина нажатия педали акселератора равна или меньше предварительно определенного значения, и транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой транспортного средства, устройство управления для транспортного средства заставляет величину фрикционного торможения сходиться к величине фрикционного торможения на значение, определенное на основе оцененного значения Td возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением скорости вращения мотора (параметра скорости), пропорциональной скорости движения транспортного средства. Это позволяет добиваться плавного замедления без вибрации при ускорении в продольном направлении непосредственно перед остановкой транспортного средства независимо от ровной дороги, дороги, идущей в подъем, и дороги, идущей под спуск, и дополнительно обеспечивает поддержание состояния остановки транспортного средства. Замедление или остановка транспортного средства достигается посредством приведения в действие фрикционного тормоза 12 через команду из контроллера 2 мотора и тормозного контроллера 11. Это исключает необходимость нажатия с возможностью переключения педали акселератора и педали тормоза водителем, обеспечивая уменьшение нагрузки, прикладываемой к водителю.
[0080] Следует отметить, что рабочая величина нажатия педали акселератора равна или меньше предварительно определенного значения, предназначенного для рабочей величины нажатия педали акселератора, когда транспортное средство движется на достаточно низкой скорости, например, скорости 15 км/ч или меньше. Следует отметить, что, разумеется, примерная скорость транспортного средства является одним примером.
[0081] В настоящее время, проводятся интенсивные исследования транспортного средства, которое может управлять ускорением и замедлением, а также остановкой транспортного средства только за счет операции нажатия педали акселератора. В этом транспортном средстве, уменьшение или обнуление величины нажатия педали акселератора, нажатой водителем, обеспечивает возможность транспортному средству останавливаться посредством рекуперативной тормозной силы из мотора. Тем не менее, например, в случае если SOC аккумулятора является высоким, к примеру, в случае, если аккумулятор полностью заряжен, это транспортное средство ограничивает величину рекуперации мотора. В таком случае, транспортное средство не может замедляться и останавливаться с использованием рекуперативной тормозной силы из мотора. Тем не менее, устройство управления для транспортного средства согласно варианту осуществления может приводить в действие фрикционный тормоз 12 посредством команды из контроллера, чтобы замедлять и останавливать транспортное средство. Соответственно, даже с аккумулятором 1 в высоком SOC-состоянии, транспортное средство может плавно замедляться и останавливаться.
[0082] Устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления умножает скорость ωm вращения мотора на предварительно определенное усиление Kvref, чтобы вычислять крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора. Устройство управления для транспортного средства определяет величину фрикционного торможения на основе вычисленного крутящего F/B-момента Tω по скорости вращения мотора и оцененного значения Td возмущающего крутящего момента. Крутящий F/B-момент Tω по скорости вращения мотора, который вычисляется посредством умножения скорости ωm вращения мотора на предварительно определенное усиление Kvref, работает в качестве вязкостного (демпфирующего) элемента относительно динамических характеристик из крутящего момента мотора до скорости вращения мотора. Соответственно, скорость ωm вращения мотора асимптотически и плавно сходится к 0 непосредственно перед остановкой транспортного средства. Это позволяет добиваться плавной остановки транспортного средства без толчка в продольном ускорении.
[0083] Устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления оценивает возмущающий крутящий момент на основе модели Gp(s) для передаточной характеристики скорости вращения мотора относительно крутящего момента, вводимого в транспортное средство, и величины фрикционного торможения. Оценка возмущающего крутящего момента на основе модели Gp(s) позволяет точно оценивать возмущающий крутящий момент или оценивает возмущающий крутящий момент с учетом величины фрикционного торможения, за счет этого обеспечивая оценку возмущающего крутящего момента за исключением величины фрикционного торможения, действующей на транспортное средство.
[0084] В качестве величины фрикционного торможения, используемой посредством модуля 502 оценки возмущающего крутящего момента, чтобы оценивать возмущающий крутящий момент, может использоваться величина фрикционного торможения, вычисленная на основе давления тормозной жидкости, определенного посредством датчика 10 давления жидкости. Это обеспечивает возможность точной оценки возмущающего крутящего момента за исключением величины фрикционного торможения, с учетом фактической величины фрикционного торможения, действующей на транспортное средство.
[0085] Посредством использования значения команды для величины фрикционного торможения в качестве величины фрикционного торможения, используемой посредством модуля 502 оценки возмущающего крутящего момента, чтобы оценивать возмущающий крутящий момент, влияние времени задержки определения датчика не придается по сравнению со случаем определения величины фрикционного торможения с использованием датчика, такого как датчик 10 давления жидкости. Это обеспечивает возможность точной оценки возмущающего крутящего момента за исключением величины фрикционного торможения.
[0086] С помощью устройства управления для транспортного средства по одному варианту осуществления, модуль 502 оценки возмущающего крутящего момента вычисляет оцененное значение Td возмущающего крутящего момента на основе модели Gp(s) для передаточной характеристики скорости вращения мотора относительно крутящего момента, вводимого в транспортное средство, модели Gb(s) для передаточной характеристики скорости вращения мотора относительно величины фрикционного торможения, вводимой в транспортное средство, и величины фрикционного торможения. Учет отклика из значения команды для величины фрикционного торможения до формирования давления тормозной жидкости и отклика из формирования давления тормозной жидкости до тех пор, пока тормозная сила не подействует на колесо через тормозную колодку, обеспечивает уменьшение разности между моделью транспортного средства и фактическим откликом транспортного средства.
[0087] Устройство управления для транспортного средства по одному варианту осуществления вычисляет значение Tm1* первого целевого крутящего момента на основе информации касательно транспортного средства и вычисляет значение Tm2* второго целевого крутящего момента, сходящееся к оцененному значению возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением скорости ωm вращения мотора. Сравнение абсолютных величин значения первого целевого крутящего момента со значением второго целевого крутящего момента определяет то, находится или нет транспортное средство в момент времени непосредственно перед остановкой. Когда устройство управления для транспортного средства определяет то, что транспортное средство не находится в момент времени непосредственно перед остановкой, устройство управления для транспортного средства определяет величину фрикционного торможения на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента. Когда устройство управления для транспортного средства определяет то, что транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой, устройство управления для транспортного средства определяет величину фрикционного торможения на основе значения Tm2* второго целевого крутящего момента. Это обеспечивает возможность переключения без разрывности, когда величина фрикционного торможения переключается со значения на основе значения Tm1* первого целевого крутящего момента на значение на основе значения Tm2* второго целевого крутящего момента непосредственно перед остановкой транспортного средства. Поскольку величина фрикционного торможения определяется на основе большего значения из значения Tm1* первого целевого крутящего момента и значения Tm2* второго целевого крутящего момента, разрывность крутящего момента не возникает при любом градиенте, за счет этого достигая плавного замедления.
[0088] Кроме того, когда рабочая величина нажатия педали акселератора равна или меньше предварительно определенного значения, и транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой на дороге, идущей в подъем, значение Tm* команды для крутящего момента мотора сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением скорости ωm вращения мотора. Следовательно, плавная остановка транспортного средства из замедления достигается даже на дорогах, идущих в подъем, за счет этого обеспечивая поддержание состояния остановки транспортного средства.
[0089] Настоящее изобретение не ограничено вышеописанным одним вариантом осуществления. Например, вышеописанный вариант осуществления описывает пример применения устройства управления для транспортного средства к электрическому транспортному средству. Тем не менее, поскольку устройство управления для транспортного средства настоящего изобретения является применимым к транспортному средству, которое может электрически регулировать величину фрикционного торможения, цель применения не ограничена электрическим моторным транспортным средством с мотором в качестве источника приведения в движение.
[0090] Вышеописанное пояснение описывает то, что когда рабочая величина нажатия педали акселератора равна или меньше предварительно определенного значения, и транспортное средство находится в момент времени непосредственно перед остановкой, величина фрикционного торможения сходится к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением скорости ωm вращения мотора. Тем не менее, поскольку параметры скорости, такие как скорость вращения колес, скорость кузова транспортного средства и скорость вращения ведущего вала, имеют пропорциональную взаимосвязь со скоростью вращения электрического мотора 4, величина фрикционного торможения может сходиться к оцененному значению Td возмущающего крутящего момента в сочетании с уменьшением параметра скорости, который является пропорциональным скорости вращения мотора 4.