УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ
CARRIER HYBRID DRIVE CONTROL DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству управления для транспортного средства с гибридным приводом, оснащенного двигателем внутреннего сгорания и электрическим двигателем.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
До сих пор было известно транспортное средство с гибридным приводом, оснащенное двигателем (двигателем внутреннего сгорания) и электродвигателем (электрическим двигателем) в качестве источника энергии движения, выполненного с возможностью передвижения только посредством движущей силы от электродвигателя, когда нагрузка, действующая на транспортное средство, мала (см. Патентный документ 1).
Что касается транспортного средства с гибридным приводом, был предложен способ получения абсолютной величины нагрузки в момент запуска транспортного средства в состоянии останова согласно уклону дороги, транспортируемому весу и нагрузке кондиционера воздуха, и если нагрузка является большей, чем предопределенное значение, момент времени для запуска двигателя устанавливается с опережением, с тем чтобы предохранить движущую силу от уменьшения.
СПИСОК ПАТЕНТНЫХ ДОКУМЕНТОВ
Патентный документ 1: Японский патент № 3791195
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако в Патентном документе 1 нет описаний того, каким образом устанавливать момент времени запуска с опережением. Более того, для того чтобы получать нагрузку, необходимо отдельно располагать специальные устройства для получения уклона дороги и транспортируемого веса транспортного средства с гибридным приводом.
Настоящее изобретение было выполнено ввиду вышеупомянутых проблем, и потому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить устройство управления транспортным средством с гибридным приводом, выполненное с возможностью запуска двигателя внутреннего сгорания в установленное время для предохранения движущей силы от уменьшения согласно нагрузке, полученной не имея отдельно расположенное специальное устройство.
Настоящее изобретение предоставляет устройство управления для транспортного средства с гибридным приводом, оснащенного двигателем внутреннего сгорания и электрическим двигателем в качестве источника энергии движения. Устройство управления по настоящему изобретению содержит: блок определения потребности ускорения, выполненный с возможностью определять, требуется ли ускорение для транспортного средства, на основе затребованного ускорения; блок управления передвижением, выполненный с возможностью предоставлять транспортному средству возможность продвигаться посредством движущей силы от электрического двигателя в течение периода времени после того, как торможение тормозным устройством отпущено, до тех пор, пока не определено, посредством блока определения потребности ускорения, что для транспортного средства ускорение требуется, когда двигатель внутреннего сгорания находится в остановленном состоянии, а транспортное средство находится в состоянии останова; блок оценки нагрузки, выполненный с возможностью оценивать нагрузку, действующую на транспортное средство, на основе значения тока, подаваемого в электрический двигатель, так чтобы вырабатывать движущую силу, в течение периода времени; блок определения пусковой скорости, выполненный с возможностью определять пусковую скорость передвижения, причем двигатель внутреннего сгорания запускается с учетом нагрузки; и блок запуска, выполненный с возможностью запускать двигатель внутреннего сгорания, когда транспортное средство достигает или превышает пусковую скорость передвижения.
Согласно настоящему изобретению, в течение периода времени после того, как отпущено торможение тормозным устройством транспортного средства, до тех пор, пока блоком определения потребности ускорения не определено, что для транспортного средства требуется ускорение, когда двигатель внутреннего сгорания находится в остановленном состоянии, а транспортное средство находится в состоянии останова, блок управления передвижением обеспечивает возможность передвижения транспортного средства за счет движущей силы от электрического двигателя.
В течение периода времени, на основе нагрузки, оцененной блоком оценки нагрузки согласно значению тока, подаваемому в электрический двигатель для выработки движущей силы, блок определения пусковой скорости определяет пусковую скорость передвижения, с которой запускается двигатель внутреннего сгорания. Когда скорость передвижения транспортного средства равна или превышает пусковую скорость передвижения, блок запуска запускает двигатель внутреннего сгорания.
Согласно этому, возможно, чтобы транспортное средство с гибридным приводом по настоящему изобретению запускало двигатель внутреннего сгорания в установленное время для предохранения движущей силы от уменьшения согласно нагрузке, полученной из значения тока электрического двигателя, не имея отдельно расположенное специальное устройство.
В настоящем изобретении, предпочтительно, чтобы блок определения пусковой скорости получал временной интервал после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен, до тех пор, пока движущая сила двигателя внутреннего сгорания является управляемой, и скорость передвижения с максимальным поступательным движением, когда движущая сила выдается из электрического двигателя, максимальна согласно нагрузке, действующей на транспортное средство, когда транспортное средство передвигается только посредством движущей силы от двигателя внутреннего сгорания, а пусковая скорость передвижения определялась таким образом, чтобы быть равной или меньшей, чем скорость, полученная вычитанием из скорости передвижения с максимальным поступательным движением произведения требуемого ускорения, умноженного на временной интервал.
Согласно этому, блок определения пусковой скорости получает временной интервал после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен, до тех пор, пока движущая сила из двигателя внутреннего сгорания является управляемой, и скорость передвижения с максимальным поступательным движением, когда движущая сила выдается из электрического двигателя, максимальна, согласно нагрузке, действующей на транспортное средство, когда транспортное средство передвигается только за счет движущей силы от двигателя внутреннего сгорания.
После этого блок определения пусковой скорости определяет пусковую скорость передвижения таким образом, чтобы она была равной или меньшей, чем скорость, полученная вычитанием из скорости передвижения с максимальным поступательным движением произведения, полученного умножением ускорения транспортного средства, определенного согласно требуемому ускорению, на временной интервал, а именно скорость, увеличивающаяся за временной интервал после того, как запущен двигатель внутреннего сгорания, до тех пор, пока движущая сила из двигателя внутреннего сгорания является управляемой.
Поэтому, в то время как скорость передвижения транспортного средства является равной или большей, чем определенная пусковая скорость передвижения, двигатель внутреннего сгорания запускается для предохранения движущей силы, полученной согласно нагрузке, от уменьшения, возможно, чтобы транспортное средство передвигалось посредством движущей силы от двигателя внутреннего сгорания без неприятных ощущений.
В настоящем изобретении, предпочтительно, чтобы блок определения пусковой скорости корректировал пусковую скорость передвижения посредством уменьшения пусковой скорости передвижения по мере того, как увеличивается значение тока.
Согласно этому, пусковая скорость передвижения корректируется на уменьшение по мере того, как значение тока увеличивается, а именно увеличивается движущая сила от электрического двигателя. В силу этого, в момент, когда необходима движущая сила электрического двигателя (например, в момент высокой нагрузки), можно осуществлять установку времени с опережением для запуска двигателя внутреннего сгорания, с тем чтобы не допускать уменьшения движущей силы.
В настоящем изобретении, предпочтительно, чтобы блок определения пусковой скорости корректировал пусковую скорость передвижения на основе требуемого ускорения. Согласно этому, пусковая скорость передвижения корректируется на основе требуемого ускорения, таким образом, можно запускать двигатель внутреннего сгорания с установкой времени с опережением для исключения уменьшения движущей силы.
В настоящем изобретении, предпочтительно, чтобы блок определения пусковой скорости корректировал пусковую скорость передвижения посредством уменьшения пусковой скорости передвижения по мере того, как требуемое ускорение увеличивается.
Согласно этому, пусковая скорость передвижения корректируется на уменьшение по мере того, как требуемое ускорение увеличивается. В силу этого, когда движущая сила увеличивается для ускорения, возможно, чтобы двигатель внутреннего сгорания запускался с установкой времени с опережением, с тем чтобы не допускать уменьшения движущей силы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая схематическую конфигурацию транспортного средства с гибридным приводом, оснащенного устройством управления согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - схема, иллюстрирующая соответствие между крутящим моментом заднего электродвигателя и уклоном дороги;
фиг. 3 - схема, иллюстрирующая зависимость крутящего момента заднего электродвигателя относительно ускорения и нагрузки (уклона дороги и транспортировочного веса;
фиг. 4 - схема, иллюстрирующая зависимость скорости транспортного средства для запуска двигателя относительно крутящего момента заднего электродвигателя и требуемого ускорения;
фиг. 5 - схемы, иллюстрирующие изменения каждого параметра со временем, тогда как интервал для переключения нажатия ногой с тормозной педали на педаль акселератора является коротким, (a) изменение скорости транспортного средства со временем, (b) изменение крутящего момента на выходном валу заднего электродвигателя со временем и (c) изменение крутящего момента на выходном валу двигателя со временем;
фиг. 6 - схемы, иллюстрирующие изменения каждого параметра со временем, в то время как интервал для переключения нажатия ногой с тормозной педали на педаль акселератора является продолжительным, (a) изменение скорости транспортного средства со временем и (b) изменение крутящего момента на выходном валу заднего электродвигателя со временем;
фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру процесса управления, выполняемой посредством электронного блока управления (ECU) 8 на фиг. 1, для определения скорости транспортного средства для запуска двигателя; и
фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру процесса управления, выполняемой посредством ECU 8 на фиг. 1, для запуска двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая схематическую конфигурацию транспортного средства с гибридным приводом, выполненного с устройством управления согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано на фиг. 1, транспортное средство с гибридным приводом оснащено электрическим двигателем 1 (электродвигателем) и двигателем 2 внутреннего сгорания (двигателем) для передачи движущей силы (крутящего момента) на передние колеса FT, бесступенчатой трансмиссией 3, накопительной аккумуляторной батареей 4, содержащей вторичную аккумуляторную батарею для передачи мощности между электродвигателем 1, блоком 5 силового привода (PDU) для управления электродвигателем 1 и накопительной аккумуляторной батареей 4, задним электродвигателем 6 для передачи крутящего момента на задние колеса, задним PDU 7 для управления задним электродвигателем 6 и накопительной аккумуляторной батареей 4, и электронным блоком управления 8 ECU для управления по отдельности электродвигателем 1, двигателем 2 внутреннего сгорания, бесступенчатой трансмиссией 3, PDU 5 и задним PDU 7.
ECU 8 содержит CPU 8a (центральное процессорное устройство) для выполнения различных процессов арифметических вычислений и  запоминающее устройство 8b (память), в том числе ROM (постоянное запоминающее устройство) и RAM (оперативное запоминающее устройство) для хранения различных программ арифметических вычислений, выполняемых посредством CPU 8a, различных таблиц, результатов арифметических вычислений, и тому подобного, и выполнен с возможностью вводить различные электрические сигналы и выводить сигналы управления на основе результатов арифметических вычислений, и тому подобного.
В настоящем варианте осуществления, CPU 8a ECU 8 функционирует в качестве блока 8a1 определения потребности ускорения, блока 8a2 управления передвижением, блока 8a3 оценки нагрузки, блока 8a4 определения пусковой скорости и блока 8a5 запуска в настоящем изобретении.
ECU 8 снабжается выходным сигналом с датчика 11 открытия акселератора для выявления регулируемой величины педали акселератора (не показана) и выходным сигналом с датчика 12 педали тормоза для выявления регулируемой величины педали тормоза (не показана).
ECU 8 определяет, что ускорение требуется для транспортного средства на основе выходного сигнала с датчика 11 открытия акселератора (в дальнейшем указываемого ссылкой как востребованное ускорение). Востребованное ускорение равно нулю, в то время как педаль акселератора не нажата, и принимает положительное значение, в то время как педаль акселератора нажата. ECU 8 определяет, что ускорение не требуется, если востребованное ускорение имеет значение ноль, и определяет, что ускорение требуется, если востребованное ускорение принимает положительное значение.
В качестве подтверждения ошибочных операций над педалью акселератора, приемлемо, чтобы ECU 8 определял, что ускорение не требуется, если востребованное ускорение является меньшим, чем предопределенное значение, и определял, что ускорение требуется, если востребованное ускорение является равным или большим, чем предопределенное значение. Предопределенное значение устанавливается на значении, посредством которого могут определяться ошибочные операции.
Как упомянуто, ECU 8 определяет, требуется или нет ускорение для транспортного средства, на основе востребованное ускорения. ECU 8 эквивалентен блоку определения потребности ускорения.
ECU 8 определяет, отпущено или нет торможение тормозным устройством транспортного средства, на основании выходного сигнала с датчика 12 тормозной педали. Выходные сигналы с датчика 12 тормозной педали равны нулю, в то время как тормозная педаль не нажата, и принимают положительное значение, в то время как тормозная педаль нажата. ECU 8 определяет, что торможение тормозным устройством отпущено, в то время как выходной сигнал с датчика 12 тормозной педали изменяется с положительного значения до нуля.
Электродвигатель 1 выполнен с возможностью управления для работы через PDU 5 на основе командного сигнала из ECU 8. ECU 8 надлежащим образом переключает PDU 5 между ведущим состоянием, где электродвигатель приводится в движение посредством потребления электрической мощности от аккумуляторной батареи 4, и рекуперативным состоянием, где электрическая мощность вырабатывается посредством ограничения вращающей силы ротора, расположенного в электродвигателе 1, а выработанная мощность используется для зарядки аккумуляторной батареи 4 через PDU 5.
Подобно электродвигателю 1, задний электродвигатель управляется для надлежащего переключения между движущимся состоянием и рекуперативным состоянием через задний PDU 7 на основе командного сигнала из ECU 8. Отдаваемая мощность от заднего электродвигателя 6 передается на задние колеса RT через заднюю дифференциальную передачу 9. Электродвигатель 1 и задний электродвигатель 6 выдают крутящий момент, в то время как они переключены в ведущее состояние посредством PDU 5 или заднего PDU 7.
ECU 8 управляет передаточным соотношением бесступенчатой трансмиссии 3 согласно скорости передвижения транспортного средства (в дальнейшем указываемой ссылкой как скорость транспортного средства) и требуемым ускорением. Когда сцепление, расположенное в бесступенчатой трансмиссии 3, находится в зацепленном состоянии, крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 подвергается изменению переключением передач посредством бесступенчатой трансмиссии 3, а после этого передается на передние колеса FT. Однако когда сцепление находится в зацепленном состоянии или в разъединенном состоянии, крутящий момент на выходном валу от электродвигателя 1 подвергается изменению переключением передач посредством бесступенчатой трансмиссии 3, а после этого передается на передние колеса FT. Посредством вовлечения сцепления в зацепленное состояние ECU 8 может передавать объединенный крутящий момент от электродвигателя 1 и двигателя 2 на передние колеса FT посредством бесступенчатой трансмиссии 3.
В настоящем варианте осуществления, бесступенчатая трансмиссия предполагается в качестве трансмиссии; однако приемлемо выполнять регулируемую трансмиссию или трансмиссию с двумя сцеплениями, имеющую 2 входных вала, в качестве трансмиссии.
Согласно управлению посредством ECU 8, возможно, чтобы транспортное средство могло передвигаться от передних колес, при этом передние колеса FT служат в качестве ведущих колес, задних колес, при этом задние колеса RT служат в качестве ведущих колес, или четырех колес, при этом передние колеса FT и задние колеса RT служат в качестве ведущих колес.
Есть три способа передвижения при передвижении от передних колес, в том числе передвижение двигателем, где передние колеса приводятся в движение, чтобы осуществлять передвижение посредством только крутящего момента на выходном валу от двигателя 2, передвижение EV (транспортного средства с электрическим приводом), где передние колеса приводятся в движение для осуществления передвижения посредством только крутящего момента на выходном валу от электродвигателя 1, и передвижение HEV (транспортного средства с гибридным электрическим приводом), где передние колеса приводятся в движение для осуществления передвижения посредством крутящего момента на выходном валу от двигателя 2, который поддерживается крутящим моментом на выходном валу от электродвигателя 1. Передвижение от задних колес является передвижением, где задние колеса приводятся в движение для осуществления передвижения посредством только крутящего момента на выходном валу от заднего электродвигателя 6. Передвижение от четырех колес является таким передвижением, что передние колеса приводятся в движение для осуществления передвижения согласно любому из способов передвижения в передвижении от передних колес, а задние колеса приводятся в движение для осуществления передвижения согласно передвижению от задних колес.
При передвижении двигателем, ECU 8 останавливает электродвигатель 1, переключает двигатель 2 в ведущее состояние и вовлекает сцепление в зацепленное состояние. При передвижении EV, ECU 8 переключает электродвигатель 1 в ведущее состояние, останавливает двигатель 2 и отпускает сцепление в разъединенное состояние. При передвижении HEV, ECU 8 переключает электродвигатель 1 и двигатель 2 в ведущее состояние и вовлекает сцепление в зацепленное состояние.
Поскольку электродвигатель 1 и двигатель 2 связаны непосредственно, когда двигатель 2 остановлен, ECU 8 отпускает сцепление в разъединенное состояние и переключает электродвигатель 1 в ведущее состояние, с тем чтобы вращать коленчатый вал двигателя 2 крутящим моментом на выходном валу от электродвигателя 1 для зажигания, можно управлять двигателем 2 для запуска, что эквивалентно блоку запуска по настоящему изобретению.
Когда транспортное средство находится в состоянии останова, ECU 8 запускает транспортное средство согласно передвижению от задних колес. После этого, когда скорость транспортного средства достигает предопределенной скорости, как упомянуто выше, ECU 8 запускает двигатель 2 посредством использования крутящего момента на выходном валу от электродвигателя 1, вовлекает сцепление в зацепленное состояние для передачи крутящего момента на выходном валу от двигателя 2 на передние колеса FT, с тем чтобы переключать транспортное средство на передвижение от четырех колес. Как будет описано в дальнейшем, предопределенная скорость определяется на основе нагрузки, действующей на транспортное средство, и потребности в ускорении.
Поскольку передаточное соотношение дифференциальной передачи (не показана) или последней передачи (не показана) для передних колес является постоянным, частота вращения выходного вала двигателя 2 определяется согласно скорости транспортного средства и передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии 3. После того как ECU 8 настраивает частоту вращения выходного вала двигателя 2 согласно скорости транспортного средства и передаточному соотношению бесступенчатой трансмиссии 3, сцепление вовлекается в зацепленное состояние. Настройка частоты вращения выходного вала двигателя 2 выполняется посредством ECU 8 согласно управлению по степени открытия дроссельного клапана (не показан).
Поэтому, после того как истек временной интервал после того, как запущен двигатель 2, до того как частота вращения на выходном валу двигателя 2 была настроена (в дальнейшем, указывается ссылкой как время запуска двигателя), можно передавать крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 на передние колеса FT. Время запуска двигателя определяется предварительно согласно частоте вращения выходного вала и сохраняется в памяти 8b.
Во время передвижения от четырех колес, если скорость транспортного средства превышает предопределенную скорость, ECU 8 останавливает задний электродвигатель 6, чтобы переключить транспортное средство на передвижение от передних колес.
Когда транспортное средство запускается согласно передвижению от задних колес, ECU 8 ускоряет транспортное средство согласно предопределенному ускорению, если скорость транспортного средства является меньшей, чем предопределенная скорость β; если скорость транспортного средства является равной или большей, чем предопределенная скорость β, ECU 8 позволяет транспортному средству равномерно передвигаться на скорости β. Таким образом, ECU 8 управляет скоростью транспортного средства согласно управлению по частоте вращения заднего электродвигателя 6. Управление скоростью транспортного средства эквивалентно блоку управления передвижением по настоящему изобретению. Как упомянуто, передвижение транспортного средства с частотой вращения заднего электродвигателя 6, регулируемой посредством блока 8a2 управления передвижением в момент трогания, названо передвижением с проскальзыванием.
Когда транспортное средство ускоряется согласно предопределенному ускорению, после того, как предопределенное время истекло после начала передвижения с проскальзыванием, скорость транспортного средства, с которой передвигается транспортное средство, определяется единственным образом. Поскольку передаточное соотношение между задними колесами RT и задним электродвигателем 6 является фиксированным, частота вращения заднего электродвигателя 6 относительно скорости транспортного средства определяется единственным образом. Другими словами, если скорость транспортного средства является меньшей, чем предопределенная скорость β, когда транспортное средство ускоряется согласно предопределенному ускорению, частота вращения заднего электродвигателя 6 определяется уникально относительно времени, истекшего после начала передвижения с проскальзыванием.
Как упомянуто выше, при передвижении с проскальзыванием, если скорость транспортного средства является меньшей, чем предопределенная скорость β, транспортное средство ускоряется согласно предопределенному ускорению. В силу этого, многомерная характеристика, в которой частоты вращения, на которых вращается задний электродвигатель 6, соответствуют секундам, истекшим после начала передвижения с проскальзыванием, хранится в памяти 8b. При передвижении с проскальзыванием, блок 8a2 управления передвижением отыскивает характеристику с секундами, истекшими после начала передвижения с проскальзыванием, чтобы определить частоту вращения заднего электродвигателя 6, чтобы тем самым управлять передвижением с проскальзыванием.
Даже в случае передвижения на постоянной скорости, необходимый крутящий момент изменяется согласно уклону дороги и транспортируемому весу.
Фиг. 2 иллюстрирует соответствующее соотношение между уклоном дороги и крутящим моментом на выходном валу от заднего электродвигателя 6. Горизонтальная ось обозначает крутящий момент на выходном валу (единица измерения: Н·м) от заднего электродвигателя 6, а вертикальная ось обозначает уклон дороги.
В случае восходящей дороги, имеющей больший уклон дороги, нагрузка становится большей по сравнению с передвижением по горизонтальной дороге (уклон дороги имеет значение ноль), крутящий момент на выходном валу увеличивается. Фиг. 2 иллюстрирует случай, где 2 пассажира являются сидящими в транспортном средстве (в дальнейшем указываемые как 2 пассажира), и случай, где максимальное количество пассажиров являются сидящими в транспортном средстве, и транспортируемый вес максимален (в дальнейшем указывается как постоянный вес). Как проиллюстрировано на фиг. 2, поскольку транспортируемый вес транспортного средства становится более тяжелым в случае постоянного веса, чем в случае 2 пассажиров, даже когда уклоны дороги одинаковы, необходимый крутящий момент становится большим. Таким образом, необходимый крутящий момент для транспортного средства увеличивается согласно возрастанию уклона дороги или транспортируемому весу. В настоящем варианте осуществления, уклон дороги и транспортируемый вес указываются как нагрузка на транспортное средство.
При передвижении с проскальзыванием, поскольку скорость транспортного средства определяется согласно управлению частотой вращения относительно времени, истекшего от начала управления частотой вращения, если уклон дороги и транспортировочный вес различны, требуемый крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 будет разным. Если значение тока заднего электродвигателя 6 увеличивается, крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя будет увеличиваться. Посредством отыскания значения тока в характеристике, предварительно сохраненной в памяти 8b, со значением тока заднего электродвигателя 6 в соответствии с крутящим моментом на выходном валу заднего электродвигателя 6, можно детектировать крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6. Другими словами, можно оценить нагрузку согласно значению тока заднего электродвигателя 6 при передвижении с проскальзыванием.
2
Фиг. 3 иллюстрирует соответствующую характеристику крутящего момента на выходном валу от заднего электродвигателя 6 относительно ускорения и нагрузки (уклона дороги и транспортировочного веса). Безусловно, 12 характеристик, а именно 6 типов уклонов дороги, горизонтальная дорога и уклоны дороги A, B, C, D и E, и 2 типа транспортируемых нагрузок, в том числе 2 пассажира и постоянный вес, перечислены на графике. Горизонтальная ось обозначает ускорение (единица измерения: м/с), а вертикальная ось обозначает выходной крутящий момент (единица измерения: Н·м) от заднего электродвигателя 6. В материалах настоящей заявки, уклон дороги увеличивается в порядке горизонтальной дороги, уклонов A, B, C, D и E дороги.
При передвижении с проскальзыванием, как упомянуто выше, частота вращения заднего электродвигателя 6 управляется так, чтобы запускать транспортное средство с предопределенным ускорением. В данный момент крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 детектируется согласно значению тока заднего электродвигателя 6, а после этого можно отыскивать нагрузку, соответствующую ускорению и крутящему моменту на выходном валу, по многомерной характеристике по фиг. 3. Например, на многомерной характеристике, проиллюстрированной на фиг. 3, если точка пересечения ускорения и крутящего момента на выходном валу находится возле наклонной линии, обозначающей уклон дороги с 2 пассажирами, оценивается, что транспортное средство является передвигающимся по дороге, имеющей угол уклона, и имеет 2 пассажира на борту. Таким образом, когда транспортное средство является передвигающимся согласно блоку 8a2 управления передвижением, нагрузка, действующая на транспортное средство, оценивается на основе заднего электродвигателя 6. Оценка нагрузки эквивалентна блоку оценки нагрузки по настоящему изобретению.
Характеристика, проиллюстрированная на фиг. 3, предварительно подготовлена и сохранена в памяти 8b. Блок 8a3 оценки нагрузки оценивает нагрузку в соответствии с хранимой многомерной характеристикой. На многомерной характеристике по фиг. 3 здесь приведены в качестве примера 12 характеристик; однако приемлемо подготавливать любое количество характеристик до тех пор, пока в достаточной мере возможно оценивать нагрузку.
При передвижении с проскальзыванием, когда транспортное средство является ускоряемым (когда скорость транспортного средства является меньшей, чем предопределенная скорость β), движущая сила рассчитывается прибавлением сопротивления передвижению к произведению массы транспортного средства, умноженной на ускорение; когда транспортное средство является передвигающимся при равномерной скорости, движущая сила равна самому сопротивлению передвижения. Произведение, полученное умножением движущей силы на радиус колеса заднего колеса RT, передаточное соотношение и коэффициент полезного действия передачи крутящего момента, равно крутящему моменту на выходном валу от заднего электродвигателя 6.
Другими словами, необходимая движущая сила в случае постоянной скорости является меньшей, чем необходимая движущая сила в случае ускорения, всего лишь на силу массы транспортного средства, умноженной на ускорение.
В случае передвижения с проскальзыванием с постоянной скоростью (скорость транспортного средства является равной или большей, чем предопределенная скорость β), подобно случаю ускорения, предварительно подготовленная характеристика хранится в памяти 8b, транспортное средство управляется согласно характеристике при передвижении с проскальзыванием на постоянной скорости.
В дальнейшем будет описано определение скорости транспортного средства, при которой запускается двигатель 2 (в дальнейшем указываемой как скорость транспортного средства для запуска двигателя).
Фиг. 4 иллюстрирует характеристику скорости транспортного средства для запуска двигателя относительно крутящего момента на выходном валу от заднего электродвигателя 6 и требуемого ускорения. Горизонтальная ось обозначает крутящий момент на выходном валу (единица измерения: Н·м) от заднего электродвигателя 6, а вертикальная ось обозначает скорость транспортного средства для запуска двигателя (единица измерения: км/ч).
На фиг. 4 крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 увеличивается, другими словами, приближается к предельному значению крутящего момента на выходном валу от заднего электродвигателя 6, скорость транспортного средства для запуска двигателя уменьшается. После того как крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 превышает предельное значение, крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 уменьшается; тем самым движущая сила транспортного средства уменьшается, если оно приводится в движение только задними колесами. Таким образом, когда больший крутящий момент на выходном валу требуется от заднего электродвигателя 6, посредством прибавления крутящего момента на выходном валу от двигателя 2 до того, как крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя превышает предельное значение, движущая сила транспортного средства может предохраняться от уменьшения.
На фиг. 4, по мере того как требуемое ускорение увеличивается, скорость транспортного средства для запуска двигателя уменьшается. Увеличивать требуемое ускорение означает увеличивать крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6, поэтому, посредством уменьшения скорости транспортного средства для запуска двигателя, можно добавлять крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 до того, как крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 превышает предельное значение. В силу этого, движущая сила транспортного средства может предохраняться от уменьшения.
Когда крутящий момент на выходном валу является равным или большим, чем Tengst, поскольку необходимый крутящий момент является большим, двигатель 2 запускается по сходным причинам. Характеристика, проиллюстрированная на фиг. 4, может быть подготовлена для движения передним ходом и движения задним ходом соответственно. Например, Tengst может устанавливаться более низким на характеристике для движения задним ходом, чем на характеристике для движения передним ходом. Характеристика, проиллюстрированная на фиг. 4, предварительно подготовлена и хранится в памяти 8b.
ECU 8 определяет скорость транспортного средства для запуска двигателя, отыскивая предопределенное ускорение и крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 при передвижении с проскальзыванием по характеристике, сохраненной в памяти 8b и проиллюстрированной на фиг. 4. Определение скорости транспортного средства для запуска двигателя эквивалентно блоку определения пусковой скорости по настоящему изобретению.
После того как потребность ускорения определена блоком 8a1 определения потребности ускорения при передвижении с проскальзыванием, является обычным, что степень потребности ускорения (востребованное ускорение) будет изменяться. Например, востребованное ускорение может постепенно увеличиваться. В этом случае необходимо корректировать скорость транспортного средства для запуска двигателя согласно изменениям востребованного ускорения. После коррекции, даже если требуемый крутящий момент на выходном валу увеличивается, для возрастания востребованного ускорения, можно добавлять крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 до того, как крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 превышает предельное значение; в силу этого, движущая сила транспортного средства может предохраняться от уменьшения.
Таким образом, ECU 8 определяет скорость транспортного средства для запуска двигателя посредством отыскивания характеристики по фиг. 4 согласно данному востребованному ускорению и крутящему моменту на выходном валу от заднего электродвигателя 6, и корректирует ее в качестве новой скорости транспортного средства для запуска двигателя. Коррекция эквивалентна коррекции пусковой скорости передвижения блоком определения пусковой скорости на основе востребованного ускорения в настоящем изобретении.
Поскольку блок 8a4 определения пусковой скорости использует характеристику, приведенную в качестве примера на фиг. 4, он корректирует скорость транспортного средства для запуска двигателя на увеличение по мере того, как увеличивается требуемое ускорение. Другими словами, коррекция эквивалентна коррекции пусковой скорости передвижения на уменьшение посредством блока определения пусковой скорости по мере того, как увеличивается востребованное ускорение, в настоящем изобретении.
Как упомянуто выше, по мере того как увеличивается значение тока заднего электродвигателя 6, увеличивается крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя. Как проиллюстрировано на фиг. 4, по мере того как крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 увеличивается, скорость транспортного средства для запуска двигателя уменьшается. Другими словами, по мере того как увеличивается значение тока заднего электродвигателя 6, блок 8a4 определения пусковой скорости корректирует скорость транспортного средства для запуска двигателя на уменьшение. Коррекция эквивалентна коррекции пусковой скорости передвижения на уменьшение посредством блока определения пусковой скорости, в то время как значение тока увеличивается, в настоящем изобретении.
Множество характеристик востребованного ускорения приведены в качестве примера на фиг. 4; однако количество характеристик может устанавливаться до тех пор, пока скорость транспортного средства для запуска двигателя может определяться надлежащим образом.
Крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 не может передаваться на передние колеса FT, если время запуска двигателя не истекло до запуска двигателя 2, приводимого в движение электродвигателем 1. После достижения предельного значения крутящего момента на выходном валу заднего электродвигателя 6, крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 уменьшается. Поэтому, если двигатель 2 запускается, когда крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 находится на предельном значении, поскольку крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 не может передаваться на передние колеса FT, пока не истекло время запуска двигателя, движущая сила транспортного средства уменьшается.
По мере того как нагрузка, действующая на транспортное средство, увеличивается, скорость передвижения, где выходная мощность из заднего электродвигателя 6 максимальна (в дальнейшем указывается ссылкой как скорость передвижения с максимальным поступательным движением), уменьшается. Таким образом, блок 8a4 определения пусковой скорости определяет скорость транспортного средства для запуска двигателя на основе скорости передвижения с максимальным поступательным движением, меняющейся относительно нагрузки и времени запуска двигателя.
Более точно, скорость транспортного средства для запуска двигателя определяется так, чтобы быть равной или меньшей, чем скорость, полученная вычитанием из скорости передвижения с максимальным поступательным движением произведения (в дальнейшем указываемого ссылкой как увеличенная скорость для запуска двигателя) востребованного ускорения, умноженного на время запуска двигателя. Увеличенная скорость для запуска двигателя обозначает скорость, которая увеличивается от запуска двигателя 2 до того, когда крутящий момент на выходном валу из двигателя 2 является передаваемым на передние колеса FT. Другими словами, посредством определения скорости транспортного средства для запуска двигателя так, чтобы она была равной или меньшей, чем скорость, полученная вычитанием увеличенной скорости для запуска электродвигателя из скорости передвижения с максимальным поступательным движением, крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 может передаваться на передние колеса FT до отрицательного приращения крутящего момента на выходном валу от заднего электродвигателя 6; в силу этого, можно предохранять движущую силу транспортного средства от уменьшения.
Как упомянуто, определение скорости транспортного средства для запуска двигателя эквивалентно определению пусковой скорости передвижения блоком определения пусковой скорости передвижения по настоящему изобретению.
В дальнейшем, со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6, будет описана установка моментов времени крутящих моментов на выходном валу от заднего электродвигателя 6 и двигателя 2 относительно скорости транспортного средства.
Фиг. 5 - схемы, иллюстрирующие изменения каждого параметра со временем, в то время как интервал для переключения нажатия ногой с тормозной педали на педаль акселератора является коротким, фиг. 5(a) - изменение скорости транспортного средства со временем, фиг. 5(b) - изменение крутящего момента на выходном валу заднего электродвигателя со временем, и фиг. 5(c) - изменение крутящего момента на выходном валу двигателя 2 со временем.
Горизонтальная ось на фиг. 5(a)-5(c) обозначает время (единица измерения: секунда). Вертикальная ось на фиг. 5(a) обозначает требуемую скорость транспортного средства (единица измерения: км/ч), вертикальная ось на фиг. 5(b) обозначает крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 (единица измерения: Н·м), а вертикальная ось на фиг. 5(c) обозначает крутящий момент на выходном валу от двигателя 2 (единица измерения: Н·м).
Ноль на оси времени обозначает момент времени, когда тормозная педаль не нажата, ta1 на оси времени обозначает момент времени, где педаль акселератора нажата, ta2 на оси времени обозначает момент времени, где скорость транспортного средства достигла скорости транспортного средства для запуска двигателя, а ta3 на оси времени обозначает момент времени, когда крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 достиг предельного значения.
В течение периода времени от нулевого момента времени до ta1 транспортное средство находится в передвижении с проскальзыванием, и блок 8a3 оценки нагрузки оценивает нагрузку, действующую на транспортное средство, на основе значения тока заднего электродвигателя 6, как упомянуто выше. После оценки нагрузки блок 8a4 определения пусковой скорости определяет скорость транспортного средства для запуска двигателя и запускает двигатель 2, в то время как скорость транспортного средства достигает скорости транспортного средства для запуска двигателя (в момент времени ta2).
В периоде времени от момента времени ta2 до ta3 настраивается частота вращения двигателя. Период соответствует времени запуска двигателя. Поскольку скорость транспортного средства для запуска двигателя определяется посредством определения 8a4 пусковой скорости согласно времени запуска двигателя и оцененной нагрузке до момента времени ta3, когда электродвигатель достигает предела отдаваемой мощности, крутящий момент на выходе двигателя 2 является передаваемым.
Фиг. 6 - диаграммы, иллюстрирующие изменения каждого параметра со временем, в то время как интервал для переключения нажатия ногой с тормозной педали на педаль акселератора является продолжительным, фиг. 6(a) - изменение скорости транспортного средства со временем, и фиг. 6(b) - изменение крутящего момента на выходном валу заднего электродвигателя со временем.
Горизонтальная ось на фиг. 6(a) и фиг. 6(b) обозначает время (единица измерения: секунда). Вертикальная ось на фиг. 6(a) обозначает скорость транспортного средства (единица измерения: км/ч), а вертикальная ось на фиг. 6(b) обозначает крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 (единица измерения: Н·м).
Момент времени tb1 на оси времени обозначает момент времени, когда передвижение с проскальзыванием переключается с передвижения с ускорением на передвижение с постоянной скоростью, а tb2 на оси времени обозначает момент времени, когда нажата педаль акселератора. Как упомянуто выше, при передвижении с проскальзыванием крутящий момент на выходном валу от заднего электродвигателя 6 является меньшим при передвижении с постоянной скоростью, чем передвижении с ускорением на величину силы, полученной умножением массы транспортного средства на ускорение.
В дальнейшем будет описана последовательность операций управления посредством CPU 8a из ECU 8 согласно настоящему варианту осуществления.
В настоящем варианте осуществления, CPU 8a из ECU8 функционирует в качестве блока 8a1 определения потребности ускорения, блока 8a2 управления передвижением, блока 8a3 оценки нагрузки, блока 8a4 определения пусковой скорости и блока 8a5 запуска.
Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процесс управления, выполняемый посредством ECU 8, для определения скорости транспортного средства для запуска двигателя. Программа процесса управления, проиллюстрированная блок-схемой последовательности операций способа, доступна и выполняется в каждый предопределенный момент времени (например, каждые 10 миллисекунд).
На первом этапе ST1 определяется, является или нет уклон дороги меньшим, чем предопределенный угол α. Угол уклона дороги определяется в качестве положительного, когда направление продолжения движения является восходящим уклоном. Поэтому, в случае откатывания назад, переднее направление является нисходящим уклоном. Как упомянуто выше, поскольку уклон дороги оценивается согласно значению тока заднего электродвигателя 6 при движении с проскальзыванием (этап ST9, который будет описан позже), он равен нулю в начальный момент времени. Предопределенный угол α устанавливается таким образом, что нагрузка становится большей, если угол является равным или большим, чем угол α, и, в силу этого, двигатель должен немедленно запускаться. Угол предварительно сохранен в памяти 8b.
Если определено, что уклон дороги является меньшим, чем предопределенный угол α, на этапе ST1 (результат определения по этапу ST1 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST2, где определяется, выбран или нет диапазон передвижения посредством рычага переключения транспортного средства. Диапазон передвижения указывает на диапазон, согласно которому транспортное средство может передвигаться передним ходом или задним ходом. В настоящем варианте осуществления, диапазон передвижения указывает на диапазон приводной трансмиссии, диапазон второй трансмиссии или диапазон заднего хода, но не диапазон парковочной трансмиссии и не диапазон нейтральной трансмиссии.
Если определено, что диапазон передвижения выбран на этапе ST2 (результат определения по этапу ST2 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST3, где определяется, отпущена или нет тормозная педаль.
Если определено, что тормозная педаль не нажата, на этапе ST3 (результат определения по этапу ST3 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST4, где определяется, отпущена или нет педаль акселератора.
На этапе ST2 и этапе ST3 определяется, должен или нет водитель транспортного средства переключить нажатие ногой с тормозной педали на педаль акселератора, с тем, чтобы перемещать транспортное средство передним ходом или задним ходом. Если любой один из двух результатов определения имеет значение Нет, последовательность операций управления завершается.
Если определено, что педаль акселератора не нажата, на этапе ST4 (результат определения по этапу ST4 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST5, где определяется, является или нет абсолютное значение скорости транспортного средства меньшим, чем скорость β, на которой транспортное средство продвигается равномерно при передвижении с проскальзыванием. Причина для взятия абсолютного значения состоит в том, что скорость определяется в качестве положительной, когда транспортное средство продвигается вперед, и скорость определяется в качестве отрицательной, когда транспортное средство сдает назад. Обработка по этапу ST4 эквивалентна блоку определения потребности ускорения по настоящему изобретению.
Если определено, что уклон дороги является равным или большим, чем предопределенный угол α, на этапе ST1 (результат определения по этапу ST1 имеет значение Нет), или педаль акселератора нажата на этапе ST4 (результат определения по этапу ST4 имеет значение Нет), последовательность операций управления завершается, и выполняется управление запуском двигателя 2 (блок-схема последовательности операций способа по фиг. 8).
Если определено, что абсолютное значение скорости транспортного средства является меньшим, чем скорость β, на этапе ST5 (результат определения по этапу ST5 имеет значение Да), процедура продвигается на этап ST6, где транспортное средство ускоряется при передвижении с проскальзыванием; с другой стороны, если определено, что абсолютное значение скорости транспортного средства является равным или большим, чем скорость β, на этапе ST5 (результат определения по этапу ST5 имеет значение Нет), процедура продвигается на этап ST7, где транспортное средство передвигается равномерно при передвижении с проскальзыванием.
В периоде после того, как результат определения по этапу ST3 имеет значение Да, до тех пор, пока результат определения по этапу ST4 не имеет значение Нет, передвижение согласно этапу ST6 или этапу ST7 эквивалентно блоку управления передвижением по настоящему изобретению.
После того как закончена последовательность операций по этапу ST6 или этапу ST7, процедура переходит на этап ST8, где детектируется значение тока заднего электродвигателя 6, а после этого процедура переходит на этап ST9, где нагрузка оценивается по уклону дороги и транспортируемому весу согласно многомерной характеристике по фиг. 3, хранимой в памяти 8b. Обработка на этапе ST8 и ST9 эквивалентна блоку оценки нагрузки по настоящему изобретению.
После того как последовательность операций по этапу ST9 закончена, процедура переходит на этап ST10, где скорость транспортного средства для пуска двигателя определяется, как упомянуто в выше. Обработка на этапе ST10 эквивалентна блоку определения пусковой скорости по настоящему изобретению.
Будет тратиться некоторое время на переключение с тормозной педали на педаль акселератора, даже если водитель действует очень быстро. Поэтому этап ST10 по фиг. 7 не будет выполняться, только когда результат определения по этапу ST2 или этапу ST3 имеет значение Нет; когда двигатель 2 должен запускаться, скорость транспортного средства для запуска двигателя определяется согласно процессу по этапу ST10.
После того как последовательность операций по этапу ST10 закончена, процесс этапа ST1 выполняется еще раз.
Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру последовательности операций управления запуском двигателя по настоящему изобретению, выполняемую посредством ЦПУ 8a. Как упомянуто выше, блок-схема последовательности операций способа выполняется, когда результат определения по этапу ST1 или ST4 фиг. 7 имеет значение Нет. Поэтому блок-схема последовательности операций способа выполняется, когда водитель транспортного средства переключает нажатие ногой с тормозной педали на педаль акселератора, с тем чтобы перемещать транспортное средство передним ходом или задним ходом.
На первом этапе ST101 определяется, приводится или нет в действие передвижение задним электродвигателем 6. Если определено, что передвижение не приводится в действие задним электродвигателем 6, на этапе ST101 (результат определения по этапу ST101 имеет значение Нет), процесс управления завершается; если определено, что передвижение приводится в действие задним электродвигателем 6, на этапе ST101 (результат определения по этапу ST101 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST102.
На этапе ST102 определяется, нажата или нет педаль акселератора. Если определено, что педаль акселератора не нажата, на этапе ST102 (результат определения по этапу ST102 имеет значение Нет), определение по этапу ST102 выполняется еще раз; если определено, что педаль акселератора нажата, на этапе ST102 (результат определения по этапу ST102 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST103. Другими словами, процедура переходит на этап ST103, только когда педаль акселератора нажата.
На этапе ST103 определяется, является ли текущая скорость транспортного средства равной или большей, чем скорость транспортного средства для запуска двигателя, посредством процесса этапа ST10. Если определено, что текущая скорость транспортного средства является меньшей, чем скорость транспортного средства для запуска двигателя, на этапе ST103 (результат определения по этапу ST103 имеет значение Нет), процедура переходит назад, на этап ST102; если определено, что текущая скорость транспортного средства является равной или большей, чем скорость транспортного средства для запуска двигателя, на этапе ST103 (результат определения по этапу ST103 имеет значение Да), процедура переходит на этап ST104.
На этапе ST104, как упомянуто выше, двигатель 2 вращается крутящим моментом на выходном валу от электродвигателя 1 для зажигания, с тем чтобы запускать двигатель 2, на этапе ST105, настраивается частота вращения выходного вала двигателя 2, а на этапе ST106 сцепление вовлекается в зацепленное состояние. Последовательность операций с этапа ST104 по этап ST106 эквивалентна блоку запуска по настоящему изобретению.
После того как последовательность операций по этапу ST106 закончена, процедура переходит на этап ST107, начинается передвижение посредством движущей силы от двигателя 2.
Как упомянуто выше, когда транспортное средство перемещается вперед или назад (этап ST2, ST3), в течение периода после того, как торможение тормозным устройством отпущено (этап ST3), до тех пор, пока не определена потребность ускорения (этап ST4), транспортное средство передвигается согласно передвижению с проскальзыванием (этап ST6, ST7). Нагрузка оценивается согласно значению тока заднего электродвигателя 6 в данный момент, с тем чтобы определять скорость транспортного средства для запуска двигателя (этап ST8, ST9, ST10).
После того как скорость транспортного средства у транспортного средства становится равной или большей, чем скорость транспортного средства для запуска двигателя (этап ST103), двигатель 2 запускается (этапы с ST104 по ST106), чтобы начать передвижение посредством движущей силы от двигателя 2 (этап ST107).
Поэтому можно запускать двигатель внутреннего сгорания в установленное время для предохранения движущей силы от уменьшения согласно нагрузке, полученной не имея отдельно расположенного специального устройства.
В настоящем варианте осуществления задний электродвигатель установлен в качестве электрического двигателя по настоящему изобретению для приведения в движение транспортного средства, чтобы выполнять передвижение с проскальзыванием; однако приемлемо, чтобы транспортное средство не имело заднего электродвигателя 6. Например, передвижение с проскальзыванием выполняется согласно электродвигателю 1, и нагрузка оценивается согласно значению тока электродвигателя 1 в данный момент, с тем чтобы определять скорость транспортного средства для запуска двигателя. В этом случае электродвигатель 1 эквивалентен электрическому двигателю по настоящему изобретению.
Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано, если оно выполнено с возможностью оценивать нагрузку согласно значению тока электрического двигателя, выдающего движущую силу при продвижении с проскальзыванием, на пуске, с тем чтобы определять скорость транспортного средства для запуска двигателя.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как упомянуто выше, поскольку настоящее изобретение может предохранять движущую силу транспортного средства с гибридным приводом, оснащенного электрическим двигателем и двигателем внутреннего сгорания в качестве источника энергии движения, от уменьшения при переключении с передвижения с проскальзыванием, приводимого в действие электрическим двигателем, на передвижение, приводимое в действие двигателем внутреннего сгорания, можно улучшить приводные характеристики автомобиля для водителя транспортного средства.