CN101680385A - 用于车辆驱动单元的扭矩控制装置和控制方法 - Google Patents

用于车辆驱动单元的扭矩控制装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

通过用于车辆驱动单元(20)的控制装置能够防止在加速期间发生冲击而不会影响加速。通过当发送扭矩上升请求时改变多个控制元件(22，24，26)中特定的一个或特定的几个的控制量，车辆驱动单元(20)的输出扭矩朝着目标输出扭矩增加。在此情况下，根据预先制定的计算规则，基于车辆驱动单元(20)的当前输出扭矩，估算和计算在改变控制量时的扭矩梯度。设定控制元件(22，24，26)的控制量使得估算扭矩梯度与预定的目标扭矩梯度相符。

Description

用于车辆驱动单元的扭矩控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及用于车辆驱动单元的控制装置和控制方法，该车辆驱动单元具有多个控制元件并且该车辆驱动单元的输出扭矩根据控制元件的控制量来控制。
背景技术
在车辆加速期间，当从车辆的驱动单元输出的扭矩过大时车辆可能受到冲击。相反地，当扭矩的输出过于受到限制时可防止发生冲击但导致加速响应恶化。如迄今所述，驾驶性能在很大程度上受在加速期间如何输出扭矩的影响。因此，已作出关于车辆的扭矩控制的各种提议。与车辆的扭矩控制有关的技术也在以下示例性文件中公开，即，日本专利申请公报No.2003-293812(JP-A-2003-293812)和日本专利申请公报No.9-323565(JP-A-9-23565)。
在创作本发明的过程中，已经探明一个新的事实，即在车辆加速期间产生的冲击根据驱动单元在加速前的操作状态变化。现在将描述驱动单元为内燃发动机的情形。例如，已揭示当节气门打开以进行加速时，如果进气管中的压力或各气缸内部填充空气的效率不论节气门开度是否相同也在节气门打开后不同，则在加速开始后扭矩的上升梯度不同且造成的冲击的量值也不同。
发明内容
本发明提供用于车辆驱动单元的控制装置和控制方法，其使得可防止在加速期间发生冲击而不会削弱加速响应。
本发明的第一方面涉及一种用于车辆驱动单元的控制装置，该车辆驱动单元具有多个控制元件并且车辆驱动单元的输出扭矩根据控制元件的控制量来控制。该控制装置配备有：扭矩上升请求接收装置，其用于接收从外部发送到车辆驱动单元的扭矩上升请求；目标输出扭矩设定装置，其用于当接收到扭矩上升请求时设定车辆驱动单元的目标输出扭矩；扭矩上升控制装置，其用于改变多个控制元件中特定的一个的控制量或多个控制元件中特定的几个的控制量，以朝着目标输出扭矩增大车辆驱动单元的输出扭矩；扭矩梯度估算装置，其用于根据预先制定的计算规则基于车辆驱动单元的当前输出扭矩来估算在改变控制元件中特定的一个的控制量或控制元件中特定的几个的控制量时的扭矩梯度；以及控制量调节装置，其用于调节多个控制元件中至少一个的控制量使得所估算出的扭矩梯度接近预定的目标扭矩梯度。
根据本发明的第一方面，预先估算在改变控制元件中特定的一个的控制量或控制元件中特定的几个的控制量时的扭矩梯度，并且设定相应控制元件的控制量使得所估算的扭矩梯度变成等于目标扭矩梯度。根据此构造，不论车辆驱动单元的操作状态如何，都可使用最佳扭矩梯度改变输出扭矩，并且可防止在加速期间发生冲击而不会削弱加速响应。
目标扭矩梯度可被设定成使得在扭矩上升时对车辆造成的冲击的量值变成等于预定的容许上限值
这样，可将加速响应提高到最大可能的程度同时在加速期间造成的冲击的量值不会超过该容许值。
在本发明的第一方面中，控制装置还可配备有：路面坡度测量装置，其用于测量路面的坡度；以及目标扭矩梯度校正装置，其用于根据路面的坡度校正目标扭矩梯度。
这样，可消除路面的坡度对冲击的量值的影响，并且不论车辆是上坡行驶还是下坡行驶，都始终可同时实现提高加速响应和防止加速冲击。
在本发明的第一方面中，控制装置还可配备有：加速度测量装置，其用于测量沿车辆的纵向作用的加速度；以及学习装置，其用于基于所测量到的在扭矩上升时作用的纵向加速度来学习目标扭矩梯度针对路面的坡度的校正量。
这样，测量到在扭矩上升时实际作用在车辆上的纵向加速度，并从测量结果学习到用于路面的坡度的目标扭矩梯度的校正量。因此，不论路面的坡度多大或多小，都可将目标扭矩梯度设定为最佳值。
车辆驱动单元可包括内燃发动机，且控制元件中特定的一个可为该内燃发动机的进气量控制装置。
这样，可通过增加进气量来增加输出扭矩。可采用布置在进气管中的节气门或用于驱动进气门的可变气门操作***作为进气量控制装置。
当所估算出的扭矩梯度小于目标扭矩梯度时，控制量调节装置可将进气量控制装置的操作速度设定为最大速度。
这样，通过将进气量控制装置的操作速度设定为最大速度，进气量可突然增加并且输出扭矩可迅速提升。根据此构造，可容易地增加扭矩梯度。
当所估算出的扭矩梯度大于目标扭矩梯度时，控制量调节装置可限制进气量控制装置的操作速度。
这样，通过限制进气量控制装置的操作速度，可限制进气量并且可抑制输出扭矩上升。根据此构造，可减小扭矩梯度而不浪费能量。
当尽管进气量控制装置的操作速度被限制到下限速度但所估算出的扭矩梯度仍大于目标扭矩梯度时，控制量调节装置可延迟内燃发动机的点火装置的点火正时。
这样，通过延迟点火正时，可容易地抑制输出扭矩上升。当不能只简单地通过限制进气量控制装置的操作速度而将扭矩梯度保持为相当小时才延迟点火正时。因此，可阻抑点火正时的延迟造成的燃料消耗恶化。
车辆驱动单元可包括由内燃发动机驱动的发电机；并且当所估算出的扭矩梯度大于目标扭矩梯度时，控制量调节装置增加发电机的发电量。
这样，通过增加发电机的发电量，可消耗内燃发动机的输出扭矩。因此，可抑制整个车辆驱动单元的输出扭矩上升。此外，所发的电可用作原动力并且可储存在诸如电池、电容器或类似物之类的储存装置中。因此，没有浪费能量。
在本发明的第一方面中，控制装置还可配备有：基准扭矩计算装置，其用于从车辆的行驶阻力计算从车辆的未被驱动状态转变为车辆的被驱动状态时的输出扭矩(以下称为基准扭矩)，以及判定装置，其用于通过当接收到扭矩上升请求时在基准扭矩与车辆驱动单元的输出扭矩之间进行比较来判定车辆是处于被驱动状态还是处于未被驱动状态。扭矩上升控制装置可以依照与判定结果相对应的改变模式来改变车辆驱动单元的输出扭矩。
这样，通过根据车辆是否处于被驱动状态或未被驱动状态改变车辆驱动单元的输出扭矩的改变模式，可实现更适合的扭矩控制。此外，根据从车辆的行驶阻力计算出的输出扭矩和基准扭矩之间的比较，不论驱动***的结构如何，都可彼此区分被驱动状态和未被驱动状态。
当车辆处于未被驱动状态时，扭矩上升控制装置可以以最大速度将车辆驱动单元的输出扭矩增大到接近基准扭矩的区域，然后将输出扭矩逐渐增大到基准扭矩，并且此后根据目标扭矩梯度增大输出扭矩。
这样，通过当车辆处于未被驱动状态时以最大速度将车辆驱动单元的输出扭矩增加到接近基准扭矩的区域，可提高加速响应。然后，通过逐渐增加输出扭矩直到输出扭矩达到基准扭矩，可阻抑在从车辆的未被驱动状态过渡到车辆的被驱动状态时造成的冲击。
基准扭矩计算装置可以包括：路面坡度测量装置，其用于测量路面的坡度；以及行驶阻力校正装置，其用于根据路面的坡度校正行驶阻力。
这样，通过根据路面的坡度校正从车速唯一地判定的行驶阻力，不论车辆是上坡行驶还是下坡行驶，车辆的被驱动状态和未被驱动状态都可被精确地彼此区分。
基准扭矩计算装置可以包括：加速度测量装置，其用于测量沿车辆的纵向作用的加速度；以及行驶阻力校正装置，其用于根据接收到扭矩上升请求时的纵向加速度来校正行驶阻力。
这样，通过根据当接收到扭矩上升请求时车辆的纵向加速度校正唯一地从车速判定的行驶阻力，不论车辆是上坡行驶还是下坡行驶，车辆的被驱动状态和车辆的未被驱动状态都可被精确地彼此区分。
本发明的第二方面涉及一种用于车辆驱动单元的控制方法，该车辆驱动单元具有多个控制元件并且车辆驱动单元的输出扭矩根据控制元件的控制量来控制。该控制方法包括：从外部接收发送到车辆驱动单元的扭矩上升请求；当接收到扭矩上升请求时，设定车辆驱动单元的目标输出扭矩；改变多个控制元件中特定的一个的控制量或多个控制元件中特定的几个的控制量，以朝着目标输出扭矩增大车辆驱动单元的输出扭矩；根据预先制定的计算规则，基于车辆驱动单元的当前输出扭矩，估算在改变控制元件中特定的一个的控制量或控制元件中特定的几个的控制量时的扭矩梯度；以及调节多个控制元件中至少一个的控制量使得所估算出的扭矩梯度接近预定的目标扭矩梯度。
根据本发明的第二方面，预先估算在改变控制元件中特定的一个的控制量或控制元件中特定的几个的控制量时的扭矩梯度，并且设定相应控制元件的控制量使得所估算的扭矩梯度变成等于目标扭矩梯度。根据此构造，不论车辆驱动单元的操作状态如何，都可使用最佳扭矩梯度改变输出扭矩，并且可防止在加速期间发生冲击而不会削弱加速响应。
附图说明
本发明的前述和进一步的特征和优点将从以下参照附图对示例实施方式的描述变得显而易见，附图中使用相似标号来代表相似元件，其中：
图1是示出作为本发明的实施方式的用于车辆驱动单元的控制装置所应用的车辆驱动***的总体构造的图；
图2是示出当执行根据本发明的实施方式的扭矩控制时车辆驱动单元的输出扭矩如何变化的图；
图3是示出用于在控制阶段I从行驶阻力和纵向G计算基准扭矩的映射图的图；
图4由分别示出沿同一时间轴在控制阶段I的加速器操作量、节气门开度和输出扭矩的时间图组成；
图5是示出用于在控制阶段II从输出扭矩和节气门开度计算扭矩梯度的映射图的图；
图6是示出用于在控制阶段II从扭矩梯度计算冲击量的映射图的图；以及
图7是示出用于在本发明的实施方式中执行的车辆驱动单元的扭矩控制的例程的流程图。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的实施方式。
图1是示出作为本发明的实施方式的用于车辆驱动单元的控制装置所应用的车辆驱动***的总体构造的图。首先，将参照图1描述根据本发明的此实施方式的驱动***的构造。
根据本发明的此实施方式的驱动***配备有作为动力单元的内燃发动机(下文称为“发动机”)2。自动变速器4与发动机2相结合。驱动轴6从自动变速器4延伸，并且差动齿轮8设置在驱动轴6的末端。右驱动轮12和左驱动轮12经由轮轴10连接到差动齿轮8。
发动机2设置有用于调节进气量的节气门22，以及用于点燃各气缸中的混合气的点火装置24。节气门22和点火装置24分别用作用于控制发动机2的输出扭矩的控制元件。节气门开度和节气门打开速度是作为控制元件的节气门22的控制量。点火正时是作为控制元件的点火装置24的控制量。除节气门22和点火装置24外，发动机2还配有与其输出扭矩相关的致动器，例如燃料喷射装置等。然而，以下将不描述这些致动器。
发动机2安装有通过其输出扭矩驱动的多个辅助装置。更具体而言，这些辅助装置包括空调压缩机(未示出)、机械增压器(未示出)以及交流发电机26等。包括交流发动机26的这些辅助装置和发动机2构成车辆用驱动单元20。通过将发动机2的输出扭矩减去辅助装置所消耗的扭矩获得车辆驱动单元20的输出扭矩。辅助装置中至少一个——即交流发电机26——的发电量可被任意控制。所消耗的扭矩以及因此车辆驱动单元的输出扭矩根据交流发电机26的发电量变化。亦即，交流发电机26用作用于控制车辆驱动单元的输出扭矩的控制元件。发电量是作为控制元件的交流发电机26的控制量。
根据本发明的此实施方式的驱动***配备有：加速器操作量传感器32，其用于输出与加速器操作量相对应的信号；纵向G传感器34，其用于输出与作用在车辆的纵向加速度(下文称为“纵向G”)相对应的信号；以及车速传感器36，其用于输出与车速相对应的信号。这些传感器32、34和36的信号被输入到用于综合控制整个驱动***的电子控制单元(ECU)30。在本发明的此实施方式中，此ECU 30用作用于车辆驱动单元的控制装置。基于从包括上述传感器32、34和36的多个传感器生成的信号和其他信息块，ECU 30决定与车辆驱动单元的输出扭矩相关的相应控制元件如节气门22、点火装置24、交流发电机26等的控制量。
接下来，将参照图2至图7描述在本发明的此实施方式中执行的车辆驱动单元的扭矩控制。
图2是示出当执行根据本发明的此实施方式的扭矩控制时输出扭矩如何变化的图。首先，将利用2描述在本发明的此实施方式中执行的扭矩控制的概要。在从外部接收扭矩上升请求(或加速请求)后，作为用于车辆驱动单元20的控制装置的ECU 30根据请求的量值设定车辆驱动单元20的目标输出扭矩。文中提到的扭矩上升请求是驾驶者对加速器踏板的操作。ECU 30借助于加速器操作量传感器32接收扭矩上升请求。然后，ECU 30在加速器踏板操作后根据加速器操作量设定目标输出扭矩。ECU 30的此功能可视为与本发明的“扭矩上升请求接收装置”和本发明的“目标扭矩设定装置”相对应的功能。
ECU 30经两个控制阶段I和II将车辆驱动单元20的输出扭矩从当前输出扭矩(当接收到扭矩上升请求时的输出扭矩)增加到目标输出扭矩。ECU 30的此功能可视为与本发明的“扭矩上升控制装置”相对应的功能。
在第一控制阶段I，车辆驱动单元20的输出扭矩从当前输出扭矩增加到基准扭矩。基准扭矩是与车辆的行驶阻力平衡的扭矩。当输出扭矩达到基准扭矩时发生从车辆的未被驱动状态到车辆的被驱动状态的转变。在控制阶段I，执行用于防止由于从车辆的未被驱动状态到车辆的被驱动状态的转变而发生冲击的扭矩控制。
如上所述，包括自动传感器4和差动齿轮8的多个齿轮机构被设置在车辆驱动单元20与驱动轮12之间。齿轮间存在较小的间隙。因此，当车辆处于未被驱动状态时，齿轮在齿轮机构中互相松动地啮合。当车辆驱动单元20的输出扭矩在这样一种状态下突然增加时，齿轮间的间隙收窄，并且在从未被驱动状态到被驱动状态的转变后过大的扭矩输入到驱动***。结果，这种回弹对车辆造成冲击。然而，当输出扭矩增加的速度从一开始就保持在低速以便防止发生冲击时，要花较长的时间来完成从未被驱动状态到被驱动状态的转变。结果，车辆不能依照请求加速。
因此，在控制阶段I的扭矩控制中，输出扭矩迅速增加到接近基准扭矩的区域以使齿轮间的间隙收窄。在已经增加到稍小于基准扭矩的值后，然后降低输出扭矩增加的速度以完成齿轮间间隙的收窄同时逐渐减小输出扭矩与基准扭矩之间的差别。根据此控制，可阻抑由于从车辆的未被驱动状态过渡到车辆的被驱动状态而造成的冲击而不会恶化加速响应。然后，当车辆驱动单元20的输出扭矩达到基准扭矩时，ECU 30执行的扭矩控制从控制阶段I过渡到随后的控制阶段II。
在控制阶段II，车辆驱动单元20的输出扭矩从基准扭矩增加到目标输出扭矩。在控制阶段II的扭矩控制的特点在于增加车辆驱动单元20的输出扭矩的扭矩梯度上，即输出扭矩的改变速度上。这是因为在加速期间造成的冲击的量值受此扭矩梯度的影响。当扭矩梯度过大时，造成乘客所不容许的过度加速冲击。然而，当减小扭矩梯度以阻抑加速冲击时，输出扭矩达到目标输出扭矩要花较长的时间，并且车辆不能依照请求加速。
因此，在控制阶段II的扭矩控制中，将与加速冲击的容许范围的上限值相对应的扭矩梯度设定为目标扭矩梯度，并控制车辆驱动单元20的输出扭矩使得实际扭矩梯度变成等于此目标扭矩梯度。根据此控制，可防止发生超过容许范围的加速冲击而不会削弱加速响应。
可利用3和图4描述在控制阶段I的扭矩控制的细节。首先，将利用3描述基准扭矩的计算。可如上所述从当前输出扭矩与基准扭矩之间的量值关系判定车辆是处于未被驱动状态还是处于被驱动状态。当当前扭矩小于基准扭矩时车辆处于未被驱动状态，并且当当前扭矩大于基准扭矩时车辆处于被驱动状态。基准扭矩与输出扭矩之间的比较的一个优点在于，不论驱动***的结构如何，被驱动状态和未被驱动状态都可被彼此区分。
可从在稳定行驶期间(在加速前)作用在车辆上的行驶阻力(道路负荷)和纵向G计算出基准扭矩。行驶阻力为通过车速唯一地确定的值。在稳定行驶期间作用在车辆上的纵向G代表车辆行驶于其上的路面的坡度。当车辆行驶在平路的路面上时纵向G为0。另一方面，当车辆行驶在下坡路的路面上时纵向G为正值，而当车辆行驶在上坡路的路面上时纵向G为负值。纵向G的绝对值随着坡度增加而增加。
图3示出用于从行驶阻力和纵向G计算基准扭矩的映射图。例如，在从行驶阻力计算出30Nm(牛顿米)的行驶扭矩的情况下，当加速前的纵向G为0时(即，当当前状态为图3中点p0所示时)，30Nm的行驶扭矩直接用作基准扭矩。在此情况下，车辆行驶在平路面上。
另一方面，即使在行驶扭矩为如上所述的相同值即30Nm的情况下，当加速前的纵向G为正值时(即，当当前状态为图3中点p2所示时)，在点p21的扭矩(图3中为20Nm)用作在此状态下的基准扭矩。点p21为具有从车辆的重量判定的一定梯度并穿过点p2的线L2与其中纵向G为0的线之间的交叉点。在此情况下，车辆行驶在下坡路上，并且基准扭矩小于如上所述的行驶扭矩。
当行驶扭矩为30Nm且加速前的纵向G为负值时(即，当前状态为图3中点p1所示)，在点p11的扭矩(图3中为40Nm)用作在此状态下的基准扭矩。点p11为梯度与线L2相同并穿过点p1的线L1与其中纵向G为零值的线之间的交叉点。在此情况下，车辆行驶在上坡路上，并且基准扭矩大于如上所述的行驶扭矩。
通过基于加速前的纵向G和使用上述映射图从车速确定的行驶阻力计算基准扭矩，不论车辆是上坡行驶还是下坡行驶，车辆的被驱动状态和车辆的未被驱动状态都可被精确地彼此区分。
接下来，将利用图4描述将输出扭矩从当前输出扭矩控制为基准扭矩的方法。通过操作节气门22执行在控制阶段I的输出扭矩的控制。亦即，在控制阶段I，节气门22可视为根据本发明的“控制元件中特定的一个”。
图4由分别示出沿同一时间轴在控制阶段I的加速器操作量、节气门开度和输出扭矩的时间图组成。如图4所示，首先，在当加速器踏板被压下的时间点t0，ECU 30以最大速度使节气门22全开。换言之，ECU 30使节气门开度过冲。在节气门22的此操作之后，输出扭矩从当前输出扭矩突然上升。
然后，在当输出扭矩已上升到稍小于基准扭矩(基准扭矩-α)的值时的时间点t1，ECU 30停止节气门22的过冲，并将节气门22关闭到与基准扭矩相对应的节气门开度。然后，ECU 30保持该节气门开度同时基准扭矩与输出扭矩之间的差别逐渐减小并且直到输出扭矩收敛于基准扭矩为止。
根据节气门的上述操作，输出扭矩可迅速增加到接近基准扭矩的区域，且可通过此后逐渐使输出扭矩更接近基准扭矩而温和地完成齿轮间间隙的收窄。结果，既可实现提高加速响应，又可实现防止由于从车辆的未被驱动状态过渡到车辆的被驱动状态而发生冲击。
可利用图5和图6描述在控制阶段II的扭矩控制的细节。首先将利用图5描述影响加速冲击的量值的扭矩梯度的计算，并且然后将利用图6描述基于该扭矩梯度的加速冲击的量值的计算。在此情况下，加速冲击的量值被限定为加速度变化度(以G/s为单位)。
由申请人主导的研究已揭示，通过与输出扭矩和当前输出扭矩的量值有关的相应控制元件的控制量判定扭矩梯度。在本发明的此实施方式中，通过操作进气门22来执行在控制阶段II的输出扭矩的控制。因此，节气门开度和节气门打开速度是影响扭矩梯度的控制量。亦即，在控制阶段II及控制阶段I，节气门22可视为根据本发明的“控制元件中特定的一个”。
图5示出用于从输出扭矩和节气门开度计算扭矩梯度的映射图。图5所示的曲线代表在节气门开度保持不变的情况下输出扭矩与扭矩梯度之间的关系。如图5所示，假定节气门开度保持不变，则扭矩梯度随着输出扭矩下降而增加。假定输出扭矩保持不变，则扭矩梯度随着节气门开度增加而增加。
图6是用于从扭矩梯度计算加速冲击的量值(冲击量)的映射图。如图6所示，扭矩梯度与冲击量之间存在线性关系，并且冲击量因此随着扭矩梯度增加而增加。然而，示出扭矩梯度与冲击量之间关系的各条特性线(直线)的梯度根据车辆行驶于其上的路面的坡度变化。图6示出关于车辆行驶在平路、上坡路和下坡路的路面上的各种情况的相应特性线。尽管上坡路和下坡路的各条特性线为示例，但特性线的梯度随着上坡角度增加而增加，并且随着下坡角度增加而下降。可从加速前作用在车辆上的纵向G计算出上坡角度和下坡角度。
从图5所示的映射图计算出在节气门开度从当前开度改变为目标节气门开度时的扭矩梯度(估算扭矩梯度)。应当注意的是，目标节气门开度是用于实现目标输出扭矩的节气门开度。由于节气门22操作而造成的冲击量(估算冲击量)可通过将计算出的估算扭矩梯度应用于图6所示的映射图来获得。通过随后在估算冲击量与冲击量的预设容许上限值之间进行比较，可判定是否使用当前设定的节气门22的控制量获得适合的扭矩梯度。
例如，在根据图5所示的映射图计算出的估算扭矩梯度为600Nm/秒的情况下，当车辆行驶在平路的路面上时，在图6所示的映射图上的位置为点p0，并且当车辆行驶在上坡路的路面上时为点p1。在点p0的冲击量小于容许上限值，并且扭矩梯度可因此进一步增加。在此情况下，在用于平路的特性线与代表容许上限值的线之间的交叉点(点p01)的扭矩梯度可被设定为目标扭矩梯度。另一方面，在点p1的冲击量大于容许上限值，并且因此需要减小扭矩梯度以将冲击量减小到容许上限值。在此情况下，在用于上坡路的特性线与代表容许上限值的线之间的交叉点(点p11)的扭矩梯度被设定为目标扭矩梯度。
当估算扭矩梯度小于目标扭矩梯度时，ECU 30将节气门打开速度设定为最大速度。通过以最大速度打开节气门22，进气量可突然增加并因此输出扭矩可迅速提升。根据此方法，可容易地增加扭矩梯度并使其更接近目标扭矩梯度。
另一方面，当估算扭矩梯度大于目标扭矩梯度时，ECU 30保持节气门打开速度低于当前设定值。通过限制节气门22的打开速度，可限制进气量并因此可抑制输出扭矩上升。根据此方法，可容易地减小扭矩梯度并使其更接近目标扭矩梯度。
根据上述节气门操作，不论车辆驱动单元20的操作状态如何，都可在最佳扭矩梯度改变输出扭矩，并且可防止发生超过容许范围的加速冲击而不会削弱加速响应。通过利用图6所示的映射图来计算目标扭矩梯度，可消除路面的坡度对冲击量的量值的影响，并且不论车辆是上坡行驶还是下坡行驶，都始终可同时实现提高加速响应和防止加速冲击。
上述ECU 30在控制阶段II的功能可视为与本发明的“扭矩梯度估算/计算装置”和本发明的“控制量调节装置”相对应的功能。
最后，将利用图7描述在本发明的此实施方式中执行的扭矩控制的全部流程。图7的流程图示出由ECU 30执行的车辆驱动单元20的扭矩控制的例程。
在图7所示的例程的第一步骤S2中，利用预先储存在ECU 30中的映射图从车辆驱动单元20的相应控制元件的控制量计算出在稳定操作期间的扭矩(在加速前的扭矩)。然后，在步骤S4中，基于加速器操作量传感器32的输出信号判定是否存在来自驾驶者的加速请求。当不存在加速请求时，本例程终止。
当通过步骤4中的判定证明存在来自驾驶者的加速请求时，然后在步骤S6作出判定。在步骤S6中判定车辆是处于被驱动状态还是处于未被驱动状态。当车辆已经处于被驱动状态时，然后执行步骤S10的处理。另一方面，当车辆处于未被驱动状态时，执行步骤S8的驱动模式过渡处理，并且然后执行步骤S10的处理。驱动模式过渡处理为已利用图4描述的在控制阶段I的节气门控制。
在步骤S10，从当前输出扭矩和目标节气门开度计算出扭矩梯度(估算扭矩梯度)。然后在步骤S12中判定在估算扭矩梯度造成的冲击量是否与容许上限值相符。当通过该判定证明冲击量与容许上限值相符时，直接使用当前被设定为节气门打开速度的值，并且基于此节气门打开速度操作节气门22。
当如果步骤S12中的判定证明冲击量与容许上限值不相符时，在步骤S14中执行扭矩梯度最优化处理。该扭矩梯度最优化处理为已利用图5和图6描述的在控制阶段II的节气门控制。通过此最优化处理再次设定节气门打开速度，并且基于再次设定的节气门打开速度操作节气门22。
虽然已在上面描述本发明的实施方式，但本发明不应局限于其前述实施方式，而可在不背离其精神的前提下以各种方式在修改后进行实施。例如，本发明可在进行如下修改后实施。
在本发明的前述实施方式中，纵向G传感器34测量纵向G以计算基准扭矩。然而，可设置坡度传感器代替纵向G传感器34，并且可从行驶阻力和已通过坡度传感器测量到的路面倾角计算出基准扭矩。此外，可利用数学表达式代替映射图计算出基准扭矩。已通过坡度传感器测量到的路面倾角还可用来选择图6所示的映射图中的特性线中适当的特性线。
可从通过测量在加速期间对车辆实际造成的冲击量获得的结果学习图6所示的映射图中相应特性线的梯度。可利用通过纵向G传感器34测量到的纵向G的变化程度计算出冲击量。在该情况下，可单独学习由车辆重量变化产生的因素和由路面的坡度产生的因素。这是由于以下原因。车辆的总重量根据乘客数量变化，并且当车辆重量增加或减小时，车辆的惯性力也根据车辆重量的增加或减小变化，从而使加速冲击的量值不同。通过利用此学习功能，可提高防止加速冲击的措施在车辆状态变化的情况下的可靠性。
在本发明的前述实施方式中，节气门22控制进气量。然而，节气门22是本发明的“进气量控制装置”的示例。在设置能够可变地控制进气门的作用角和进气门的最大升程量的可变气门操作机构的情况下，配备有此可变气门操作机构的进气门可控制进气量并从而控制发动机2的输出扭矩。作用角、最大升程量以及作用角或最大升程量变化的速度可视为作为控制元件的各个进气门的控制量。
在本发明的前述实施方式中，节气门22控制输出扭矩。然而，在一些情况下，通过延迟点火正时的扭矩控制可与通过节气门22的输出扭矩控制相结合。更具体而言，点火时间仅当尽管节气门打开速度已在控制阶段II被限制但还不能保持扭矩梯度相当小时延迟。当节气门打开速度被过于限制时发生加速响应恶化。然而，增加点火正时的延迟使得可容易地阻抑输出扭矩上升而不会削弱加速响应。通过仅当扭矩梯度不能只通过简单限制节气门打开速度而保持较小时延迟点火正时，可防止由于频繁延迟点火正时而造成燃料消耗恶化。
在控制阶段II，可通过控制交流发电机26的发电量调节扭矩梯度。更具体而言，通过增加交流发电机26的发电量，可消耗发动机2的输出扭矩并从而可抑制整个车辆驱动单元20的输出扭矩上升。另外，交流发动机26所发的电可用作原动力并且还可储存在诸如电池、电容器等之类的储存装置中。因此，没有浪费能量。由于交流发电机26的发电控制产生的扭矩减小具有良好的响应。因此，通过将此扭矩减小与通过节气门22的扭矩控制相结合，可始终将节气门22的打开速度设定在最大速度。
此外，也可在控制阶段I利用使用通过交流发电机26的扭矩消耗的扭矩控制。在该情况下，节气门22一开始就打开到目标节气门开度，并且只要输出扭矩达到接近基准扭矩的区域，交流发电机26的发电量就突然增加，使得输出扭矩逐渐收敛于基准扭矩。根据此方法，可在不沿着其关闭方向操作节气门22的情况下阻抑由于从车辆的未被驱动状态过渡到车辆的被驱动状态而造成的冲击。
在图1所示的驱动***中，车辆驱动单元20具有发动机2作为唯一动力单元。然而，本发明也可应用于除发动机外还具有电动机作为动力单元的混合***的车辆驱动单元。本发明也可应用于具有作为唯一动力单元的电动机的车辆驱动单元。可安装在本发明所应用的车辆驱动单元的发动机不局限于与本发明的前述实施方式的情形一样的通过控制进气量控制其扭矩的进气量需求型发动机。可安装在本发明所应用的车辆驱动单元的发动机可为通过控制燃料喷射量控制其扭矩的燃料喷射量需求型发动机(例如，柴油发动机)。

Claims (14)

1.一种用于车辆驱动单元的控制装置，所述车辆驱动单元具有多个控制元件并且所述车辆驱动单元的输出扭矩根据所述控制元件的控制量来控制，所述控制装置的特征在于包括：
扭矩上升请求接收装置，其用于接收发送到所述车辆驱动单元的扭矩上升请求；
目标输出扭矩设定装置，其用于当接收到所述扭矩上升请求时设定所述车辆驱动单元的目标输出扭矩；
扭矩上升控制装置，其用于改变所述多个控制元件中特定的一个的控制量或所述多个控制元件中特定的几个的控制量，以朝着目标输出扭矩增大所述车辆驱动单元的输出扭矩；
扭矩梯度估算装置，其用于根据预先制定的计算规则基于所述车辆驱动单元的当前输出扭矩来估算在改变所述控制元件中所述特定的一个的控制量或所述控制元件中所述特定的几个的控制量时的扭矩梯度；以及
控制量调节装置，其用于调节所述多个控制元件中至少一个的控制量使得所估算出的扭矩梯度接近预定的目标扭矩梯度。
2.如权利要求1所述的控制装置，其中，所述目标扭矩梯度被设定成使得在扭矩上升时对车辆造成的冲击的量值变成等于预定的容许上限值。
3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于还包括：
路面坡度测量装置，其用于测量路面的坡度；以及
目标扭矩梯度校正装置，其用于根据所述路面的坡度校正所述目标扭矩梯度。
4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于还包括：
加速度测量装置，其用于测量沿所述车辆的纵向作用的加速度；以及
学习装置，其用于基于所测量到的在扭矩上升时作用的纵向加速度来学习所述目标扭矩梯度针对所述路面的坡度的校正量。
5.如权利要求1-4中任一项所述的控制装置，其中，
所述车辆驱动单元包括内燃发动机；并且
所述控制元件中所述特定的一个为所述内燃发动机的进气量控制装置。
6.如权利要求5所述的控制装置，其中，当所估算出的扭矩梯度小于所述目标扭矩梯度时，所述控制量调节装置将所述进气量控制装置的操作速度设定为最大速度。
7.如权利要求5或6所述的控制装置，其中，当所估算出的扭矩梯度大于所述目标扭矩梯度时，所述控制量调节装置限制所述进气量控制装置的操作速度。
8.如权利要求7所述的控制装置，其中，当尽管所述进气量控制装置的操作速度被限制到下限速度但所估算出的扭矩梯度仍大于所述目标扭矩梯度时，所述控制量调节装置延迟所述内燃发动机的点火装置的点火正时。
9.如权利要求5或6所述的控制装置，其中：
所述车辆驱动单元包括由所述内燃发动机驱动的发电机；并且
当所估算出的扭矩梯度大于所述目标扭矩梯度时，所述控制量调节装置增加所述发电机的发电量。
10.如权利要求1-9中任一项所述的控制装置，其特征在于还包括：
基准扭矩计算装置，其用于从所述车辆的行驶阻力计算基准扭矩，所述基准扭矩为从所述车辆的未被驱动状态转变为所述车辆的被驱动状态时的输出扭矩，以及
判定装置，其用于通过当接收到所述扭矩上升请求时在所述基准扭矩与所述车辆驱动单元的输出扭矩之间进行比较来判定所述车辆是处于所述被驱动状态还是处于所述未被驱动状态，其中
所述扭矩上升控制装置依照与判定结果相对应的改变模式来改变所述车辆驱动单元的输出扭矩。
11.如权利要求10所述的控制装置，其中，当所述车辆处于所述未被驱动状态时，所述扭矩上升控制装置以最大速度将所述车辆驱动单元的输出扭矩增大到接近所述基准扭矩的区域，然后将所述输出扭矩逐渐增大到所述基准扭矩，并且此后根据所述目标扭矩梯度增大所述输出扭矩。
12.如权利要求10或11所述的控制装置，其中，所述基准扭矩计算装置包括：路面坡度测量装置，其用于测量路面的坡度；以及行驶阻力校正装置，其用于根据所述路面的坡度校正行驶阻力。
13.如权利要求10或11所述的控制装置，其中，所述基准扭矩计算装置包括：加速度测量装置，其用于测量沿所述车辆的纵向作用的加速度；以及行驶阻力校正装置，其用于根据接收到所述扭矩上升请求时的纵向加速度来校正行驶阻力。
14.一种用于车辆驱动单元的控制方法，所述车辆驱动单元具有多个控制元件并且所述车辆驱动单元的输出扭矩根据所述控制元件的控制量来控制，所述控制方法的特征在于包括：
接收发送到所述车辆驱动单元的扭矩上升请求；
当接收到所述扭矩上升请求时，设定所述车辆驱动单元的目标输出扭矩；
改变所述多个控制元件中特定的一个的控制量或所述多个控制元件中特定的几个的控制量，以朝着目标输出扭矩增大所述车辆驱动单元的输出扭矩；
根据预先制定的计算规则，基于所述车辆驱动单元的当前输出扭矩，估算在改变所述控制元件中所述特定的一个的控制量或所述控制元件中所述特定的几个的控制量时的扭矩梯度；以及
调节所述多个控制元件中至少一个的控制量使得所估算出的扭矩梯度接近预定的目标扭矩梯度。
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