CN1721228A - 车辆驱动力控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机动车辆的驱动力控制装置，包括：内燃发动机，用以利用发动扭矩使车辆的主驱动轮转动；由发动机驱动的发电机；由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动；检测部分，用以检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效；以及电动机扭矩特征值改变部分，用以在检测出车辆起动失效时将电动机的目标扭矩特征值改变到一较高量值以便增大电动机扭矩。

Description

车辆驱动力控制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制激动车辆驱动力以实现四轮驱动状态的装置和方法。
背景技术
日本公开专利出版物No.2000-318473提出一种类型的四轮驱动车辆，其具有驱动连接于车辆的主驱动轮的发动机，驱动连接于车辆辅助驱动轮的电动机，以及由发动机驱动以向电动机供电而实现车辆的四轮驱动状态的发电机。在该提出的结构中，车辆不必需要电池作为电动机电源。
当电动机起动扭距随发电机产生的电量的增大而增加时，以上提出的车辆在低摩擦道路条件下的起动加速性能增进。不过，电动机和发电机各自一般以大约60至90％的效率运作。因而在由发电机将发动机机械能转换成为电能和由电动机将电能转换成为机械能期间出现能量损失。车辆的总的能量效率由于这种能量损失而被降低，从而导致车辆燃料经济性以及在高摩擦道路条件下车辆加速性能的略化。
道路摩擦条件和车辆行驶阻力随环境而变化。存在车辆在极端道路条件(比如深雪、砂石、坑洼和冰区条件)下以电动机作为辅助而以很大驱动力起动、以及车辆在通常道路条件下以较小驱动扭距起动的一些情况。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于机动车辆的驱动力控制装置，能够在车辆起动时降低能量损失，同时确保一定程度的加速性能。
本发明的另一目的是提供一种用于机动车辆的驱动力控制方法。
按照本发明的第一方面，提供了一种用于机动车辆的驱动力控制装置，包括：内燃发动机，用以利用发动扭矩使车辆的主驱动轮转动；由发动机驱动的发电机；由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动；检测部分，用以检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效；以及电动机扭矩特征值改变部分，用以在检测出车辆起动失效时将电动机的目标扭矩特征值改变到一较高量值以便增大电动机扭矩。
按照本发明的第二方面，提供了一种用于机动车辆的驱动力控制装置，包括：内燃发动机，用以利用发动机扭矩使车辆的主驱动轮转动；由发动机驱动的发电机；由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动；用以控制发动机、发电机和电动机的控制器，控制器具有：用以检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效的装置；用于提供电动机的目标扭矩特征值的装置；用于在检测出车辆起动失效时将目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值的装置；用于根据改变了的目标电动机扭矩特征值计算目标电动机扭矩值的装置；以及用于将电动机扭矩调节到目标电动机扭矩值的装置。
按照本发明的第三方面，提供了一种用于机动车辆的驱动力控制方法，车辆具有内燃发动机，用以利用发动机扭矩使车辆的主驱动轮转动；由发动机驱动的发电机；以及由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动，所述方法包括：检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效；提供电动机的目标扭矩特征值；在检测出车辆起动失效时将目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值；按照改变了的目标电动机扭矩特征值计算目标电动机扭矩值；以及将电动机扭矩调节到目标电动机扭矩值。
附图说明
本发明的其他一些目的和特性也将从以下说明中得以了解。
图1是具有符合本发明一项示范实施例的一种驱动力控制装置的机动车辆的方框图；
图2是符合本发明一项示范实施例的驱动力控制装置的方框图；
图3是符合本发明一项示范实施例的驱动力控制装置的4WD控制器的方框图；
图4是符合本明一项示范实施例的由4WD控制器执行的剩余发动机扭矩计算程序的流程图；
图5A和5B是符合本发明一项示范实施例的、分别表明目标电动机扭矩相对于油门开度和车辆行驶速度的特性的图形；
图6是符合本发明一项示范实施例的由4WD控制器执行的电动机控制程序的流程图；
图7是符合本发明一项示范实施例的由4WD控制器执行的车辆起动失效检测程序的流程图；
图8是符合本发明一项示范实施例的由4WD控制器执行的发动机控制程序的流程图；
图9是符合本发明一项示范实施例的车辆起动控制的时序图。
具体实施方式
本发明将在下面参照各图予以说明。
如图1与2中所示，提供了一种符合本发明一项实施例的、带有驱动力控制装置的车辆，包括发动机2、变速器30、电动机4、发电机7、带有制动踏板34和各制动单元37FL、37FR、37RL和37RR的制动器、驱动模式切换器39和诸如发动机控制器18、变速器控制器、电动机控制器20、控制器控制器36和4WD控制器8等各种控制模块。应当指出，本实施例的车辆设计成一种四轮驱动车辆，具有由出自发动机2的驱动力使之转动的、作为主驱动轮的左和右前轮1L和1R，由出自电动机4的驱动力使之转动的、作为辅助驱动轮的左和右后轮3L和3R，以及由车辆司机操作的、作为加速指示单元(或油门开度指示单元)的油门踏板17。
油门踏板行程传感器40设置在油门踏板17附近以检测油门踏板17的行程量θ(此后称为“油门开度”)，并连接于4WD控制器8和发动机控制器18，使得4WD控制器8和发动机控制器18各自从油门踏板行程传感器40接收对应于油门开度θ的检测信号。
发动机2经由变速器30和差速器31驱动连接于前轮1L和1R，以便由发动机扭矩Te使前轮1L和1R转动。主节流阀15和辅助节流阀16设置在发动机2的进气通路14(诸如进气歧管)之内。主节流阀15根据来自发动机控制器18的控制指令以这样一种方式工作，使得主节流阀15的开度响应于油门开度θ而以机械方式改变。另外，主节流阀15的开度可以基于来自油门踏板行程传感器40的检测信号由发动机控制器18以电气方式改变。步进电动机19设置用来根据来自电动机控制器20的控制指令驱动辅助节流阀16，于是辅助节流阀16以这样一种方式工作，使得辅助节流阀16的开度α响应于步进电动机19的转动，亦即步进电动机19的步进次数而改变。一节流传感器设置在辅助节流阀16附近以检测辅助节流阀16的开度，使得按照辅助节流阀16的开度进行步进电动机19的步进次数的反馈控制。为了与司机的油门踏板操作无关地控制发动机2的输出扭矩Te，使辅助节流阀16的开度小于或等于主节流阀15的开度。发动机速度传感器21还设置用来检测发动机2的转动速度Ne(此后简称为“发动机速度”)并连接于4WD控制器8和发动机控制器18，使得4WD控制器8和发动机控制器18各自从发动机速度传感器21接收对应于发动机速度Ne的检测信号。
变速器30根据来自变速器控制器的换挡指令工作以便实现换挡操作。在此，变速器控制器储存一换挡图表，以表格方式根据例如车辆行驶速度Vv和油门开度θ来确定换挡计划，使得换挡指令一当按照车辆速度Vv和油门开度θ的当前数值决定了换挡图表中的某一换挡位置便被输出给变速器30。换挡位置传感器32设置在变速器30之中，以检测变速器30的当前挡位并连接于4WD控制器8，使得4WD控制器8从挡位传感器32接收对应于变速器30的当前挡位的检测信号。
制动器行程传感器35设置在制动器踏板34附近以检测制动器踏板34的行程大小并连接于4WD控制器8和制动器控制器36，使得4WD控制器8和制动器控制器36各自从制动器行程传感器35接收对应于制动器踏板34行程大小的检测信号。制动单元37FL、37FR、37RL和37RR(诸如盘式制动器)根据来自制动器控制器36的控制指令工作以按照制动器踏板34的行程大小分别施加制动力于车轮1L、1R、3L和3R。
发动机扭矩Te的一部分经由带轮和带结构6被传送给发电机7。
一当接到发动机扭矩Te，发电机7以转动速度(此后称作“发电机速度”)Nh被驱动。在此，发电机速度Nh可以作为发动机速度Ne与带轮和带结构6的带轮比的乘积给出。如图2之中所示，发电机7具有电压调控器22以根据来自4WD控制器8的发电机控制指令调控发电机7的输出电压V。在此实施例中，电压调控器22从4WD控制器8接收负载比(duty ratio)C1(作为发电机控制指令)，按照负载比C1调节发电机7的励磁电流(fieldcurrent)Ifh，以及从而调控相对于发动机2的输入的发电机7的输出V(亦即电力生产负荷电压)。电压调控器22还检测发电机7的输出电压V并将对应于发电机输出V的检测信号输出给4WD控制器8。
电力V经由电线9从发电机7供向电动机4。
接线箱10位于电线9的中部。电流传感器23设置在接线箱10之内以检测电动机4的电枢电流Ia(亦即，从发电机7经由电线9供向电动机4的电流V)，并连接于4WD控制器8，使得4WD控制器8从电流传感器23接收对应于电枢电流Ia的检测信号。电动机4的感应电压(亦即经由电线9施加于电动机4的电压)用4WD控制器8予以监测。其次，继电器(诸如42V继电器)24设置在接线箱10之内，以便根据来自4WD控制器8的继电器控制指令允许或中断电压(电流)向电动机4的施加。
电动机4根据来自4WD控制器8的电动机控制指令以出自发电机7的电力V工作，使得电动机4的励磁电流Ifm受到调控以将电动机4的驱动扭矩调节到目标电动机扭矩Tm。电动机4的驱动轴经由减速器11、离合器12和差速器13驱动连接于后轮3L和3R，以便由电动机驱动扭矩使后轮3L和3R转动。热敏电阻25和电动机速度传感器26设置在电动机4之内以检测电动机4的温度(此后仅称作“电动机温度”)和电动机4驱动轴的转动速度(此后只称作“电动机速度”)，使得4WD控制器8分别从热敏电阻25和电动机速度传感器26接收对应于电动机温度和电动机速度的检测信号。
其次，轮速传感器27FL、27FR、27RL和27RR设置在车轮1L、1R、3L和3R附近以检测车轮1L、1R、3L和3R的相应转动速度Vw(此后只称作“轮速”)并连接于4WD控制器8，以便4WD控制器8分别从轮速传感器27FL、27FR、27RL和27RR接收对应于检测出的轮速Vw的脉冲信号。
驱动模式切换器37按照车辆的驱动状况从4WD模式(亦即电动机驱动请求模式)和2WD模式(亦即电动机驱动非请求模式)中选定一种车辆驱动模式并输出对应于所选定的车辆驱动模式的模式选定指令。
当车辆驱动模式通过操作驱动模式切换器39而切换到4WD模式时，4WD控制器8被启动以进行四轮驱动控制以便实现车辆的四轮驱动状态。
如图3之中所示，4WD控制器8包括目标电动机扭矩计算模块8A，具有剩余扭矩计算部分8Aa、加速辅助扭矩计算部分8Ab和目标电动机扭矩设定部分8Ac、电动机控制部分8B、继电器控制部分8C、离合器控制部分8D、发电机控制部分8E；以及车辆起动检测部分段8F。
继电器控制部分8C控制从发电机7到电动机4的电力供应。在本实施例中，继电器控制部分8C予以编程以在选定4WD模式期间将继电器24保持在连接状态下。
离合器控制部分8D控制离合器12的接合和脱离接合并予以编程以在本实施例中选定4WD模式期间接合离合器12。
如图7之中所示，车辆起动检测部分8F在确定的各取样时刻执行下面的车辆起动失效检测程序，以便检测即使在选定4WD模式时曾进行车辆起动操作而车辆在四轮驱动状态下未能完成起动的车辆起动失效。
首先，车辆起动检测部分8F从换挡位置传感器32读取变速器3的当前挡位并在步骤S510处判断变速器30是否处在一驱动范围而非诸如停驻或空挡等非驱动范围内。如果变速器30处在驱动范围内(在步骤S510处为“是”)，则程序控制前行至步骤S520。如果变速器30处在非驱动范围(在步骤S510处为“否”)，则程序控制前行至步骤S600。
在步骤S520处，车辆起动检测部分8F判断油门开度θ是否大于或等于一给定的油门开度门槛值ΔA，油门开度门槛值ΔA对应于油门开度的下限值(比如1/2)，在此下限值，司机加速车辆的意愿是可以识别的。如果θ≥ΔA(在步骤S520处为“是”)，程序控制前行至步骤S530。如果θ＜ΔA(在步骤S520处为“否”)，程序控制前行至步骤S600。
在步骤S530处，车辆起动检测部分8F判断后轮3L和3R的平均轮速Vwr是否低于或等于一给定的轮速门槛值ΔVr。另外，车辆可以配有一车辆速度传感器以通过实际测定来确定车辆速度Vv，以使得车辆起动检测部分8F可判断所测定的车辆速度Vv是否低于或等于一给定的门槛值，虽然车辆行驶速度Vv是本实施例中通过一种已知方法根据后轮3L和3R的轮速Vw来进行确定。在此情况下，后轮3L和3R加速打滑(acceleration slip)的影响得以消除。轮速门槛值ΔVr(或车辆速度门槛值)被设定为车辆被假定为处于停顿或卡住不动的极低速度驱动(比如0.1至5km/h)的上限值。如果Vwr≤ΔVr(在步骤S540处为“是”)，程序控制前行至步骤S540。如果Vwr＞ΔVr(在步骤S540处为“否”)，程序控制前行至步骤S600。
在步骤S540处，车辆起动检测部分8F判断车辆的驻车制动器PBK是否置于OFF位置。如果驻车制动器PBK是脱开的(OFF)(在步骤S540处为“是”)，程序控制前行至步骤S550。如果驻车制动器PBK是接合上的(ON)(在步骤S540处为“否”)，程序控制前行至步骤S600。
在步骤S550处，车辆起动检测部分8F根据制动器踏板43等的行程判断制动器(包括制动单元37FL、37FR、37RL和37RR)是否处在操作之中。如果制动器是OFF(在步骤S550处为“是”)，程序控制前行至步骤S560。如果制动器是ON(在步骤S550处为“否”)，程序控制前行至步骤S600。
在步骤S560处，车辆起动检测部分8F判断计数器Fcnt是否调定得高于或等于给定数值ΔF，亦即车辆起动失效是否在车辆起动操作之后已经经过了某一预定时段(比如1秒)。如果Fcnt＜ΔF(在步骤S560处为“否”)，程序控制前行至步骤S570。如果Fcnt≥ΔF(在步骤处S560为“是”)，程序控制前行至步骤S580。
在步骤S570处，车辆起动检测部分8F使计算器Fcnt增值。此后，退出程序控制。
在步骤S580处，车辆起动检测部分8F设定失效指示标志NST-FLG于ON位置，以便指出车辆起动失效的出现。此后，退出程序控制。
在步骤S600处，车辆起动检测部分8F将计数器Fcnt置零。程序控制然后前行至步骤S610。
在步骤S610处，车辆起动检测部分8F设定标志NST-FLG于OFF位置。此后，退出程序控制。失效指示标志NST-FLG当车辆停下来时、在车辆起动操作的初始状态下或以给定速度行驶时，被保持在OFF位置。
同时，目标电动机扭矩计算模块8A如下地计算目标电动机扭矩Tm。
剩余扭矩计算部分8Aa，如图4之中所示，基于在确定的取样时刻处所输入的检测信号执行下面的剩余发动机扭矩计算程序，以便按照前轮1L和1R的加速打滑计算发动机2的剩余扭矩并基于剩余发动机扭矩确定第一目标电动机扭矩Tm1。
首先，在步骤S10处，剩余扭矩计算部分8Aa从轮速传感器27FL、27FR、27RL和27LL读取车轮1L、1R、3L和3R的相应轮速Vw，并根据这些轮速Vw确定对应于前轮1L和1R的加速打滑量ΔV的打滑率(slip rate)ΔVF。在本实施例中，车轮打滑率ΔVF是按照以下方程(1)：
ΔVF＝Vwf-Vwr(1)
从前轮1L和1R的平均轮速Vwf中减去后轮3L和3R的平均轮速Vwr而得出的。
剩余扭矩计算部分8Aa接下来在步骤S20处判断打滑率ΔVF是否高于一给定的打滑率门槛值。在本实施例中，打滑率门槛值设定为零。如果ΔVF＞0(在步骤S20处为“是”)，程序控制通过确定出现前轮1L和1R的加速打滑而前行至步骤S31。如果ΔVF≤0(在步骤S20处为“否”)，程序控制通过确定没出现前轮1L和1R的加速打滑而前行至步骤S100。
在步骤S31处，剩余扭矩计算部分8Aa判断车辆起动失效是否在车辆起动操作之后预定时段期间已经出现，亦即失效指示标志NST-FLG是否是ON。如果NST-FLG＝OFF(在步骤S31处为“否”)，程序控制前行至步骤S33。如果NST-FLG＝ON(在步骤S31处为“是”)，程序控制前行至步骤S35。
在步骤S33处，剩余扭矩计算部分8Aa将扭矩增益K1设定为规定的增益值K1min。
在步骤S35处，剩余扭矩计算部分8Aa将扭矩增益K1设定为增益值K1max。
增益值K1用以计算一用于限制前轮1L和1R的加速打滑的吸收扭矩TΔVF，而增益值K1min和K1max是比如通过实验预定的。在本实施例中，关系是K1max＞K1min。增益值K1min以这样一种方式给出，即吸收扭矩TΔVF，当将K1设定为K1min进行计算时，成为限制前轮1L和1R的加速打滑所需的精确扭矩。增益值K1max以这样一种方式给出，即吸收扭矩TΔVF，当将K1设定为K1max进行计算时，成为大于限制前轮1L和1R的加速打滑所需的精确扭矩。在此需要指出的是，以上步骤S31至S35的过程构成了本实施例中的电动机扭矩特性改变部分或手段。
在步骤S40处，剩余扭矩计算部分8Aa按照方程(2)计算吸收扭矩TΔVF：
TΔVF＝K1×ΔVF        (2)
在步骤S50处，剩余扭矩计算部分8Aa按照下面的方程(3)确定当时施加于发电机7的负荷扭矩TG：
TG＝K2×(V×Ia)/(K3×Nh)   (3)
其中V是发电机7的输出电压；Ia是发电机7的电枢电流；Nh是发电机7的转动速度；K3是发电机7的效率；以及K2是吸收扭矩计算系数。
在步骤S60处，剩余扭矩计算部分8Aa按照下面的方程(4)确定剩余发动机扭矩，其基本上对应于从发动机2传送给前轮1L和1R的扭矩超出前轮1L和1R的道路反作用力极限扭矩的差值大小，亦即施加于发电机7的负荷扭矩Th：
Th＝TG+TΔVF     (4)
在步骤S70处，剩余扭矩计算部分8Aa判断发电机负荷Th是否高于发电机7的最大负荷容量HQ。最大发电机负荷容量HQ一般是根据发电机7的技术规格等予以确定的。如果Th＞HQ(在步骤S70处为“是”)，程序控制前行至步骤S80。Th≤HQ(在步骤S70处为“否”)，程序控制前行至步骤S90。
在步骤S80处，剩余扭矩计算部分8Aa将发电机负荷Th限定于最大负荷容量HQ。然后程序控制前行至步骤S90。
在步骤S90处，剩余扭矩计算部分8Aa将发电机负荷扭矩Th确定为第一目标电动机扭矩Tm1。然后退出程序控制。
在步骤S100处，剩余扭矩计算部分8Aa将第一目标电动机扭矩Tm1设定为零。然后退出程序控制。
一如上述，第一目标电动机扭矩Tm1的特征值起初设定为一适中的低量值，车辆于该低量值下在日常生活中可以想像的正常道路状况下可以顺利起动，并改变为一较高的量值，车辆于该高量值下即使在深雪、砂石、坑洼和冰区等极端状况下也可起动，在这些场合下，在检测到出现车辆起动失效时，车辆的行驶阻力是很大的。
虽然在本实施例中，第一目标电动机扭矩Tm1是考虑前轮1L和1R的加速打滑量ΔV的情况下根据发电机负荷扭矩TG计算出来的，但可以另外根据失效指示标志NST-FLG是ON还是OFF来调整一扭矩增益因数，而后，通过用调节过的增益因数乘以前轮1L和1R的加速打滑量ΔV直接计算第一目标电动机扭矩Tm1。
相反，辅助扭矩计算部分8Ab根据车速Vv和油门开度θ设定第二目标电动机扭矩Tm2。
如图5A和5B所示，第二目标电动机扭矩Tm2随油门开度θ的增大而增大并随车速Vv的增大而减小。其次，第二目标电动机扭矩Tm2当车速Vv高于或等于一给定的车速门槛值时设定为零，如图5B之中所示。车速门槛值在此设定为车速的下限值，在此下限值车辆被假定退出起动状态。
第二目标电动机扭矩Tm2的特征值在NST-FLG＝OFF时按照图5A和5B中各实线所示变化，而在NST-FLG＝ON时按照图5A和5B中各虚线所示变化。其次，在NST-FLG＝OFF时第二目标电动机扭矩Tm2的峰值(按照图5A和5B中实线标示为“Tm2：CONST”)对应于一扭矩值，以此值车辆在正常道路状况下可以平稳起动。在NST-FLG＝ON时第二目标电动机扭矩Tm2的峰值(按照图5A和5B中虚线标示为“Tm2：CONST”)对应于一最大***扭矩，以此值车辆即使在深雪、砂石、坑洼和冰区等极端道路状况下也可起动，在这些场合下车辆的行驶阻力是很大的。
一如上述，当检测出车辆起动失效的出现时，第二目标电动机扭矩Tm2的特征值也是初始设定于适中的低量值并相对于油门开度θ改变为较高量值。在此需要指出的是，第二目标电动机扭矩Tm2特征值的上述改变在本实施例中也构成电动机扭矩特征值改变部分或手段。第二目标电动机扭矩Tm2的特征值不能够通过失效指示标志NST-FLG的ON/OFF切换予以改变。
目标电动机扭矩设定部分8Ac将第一和第二目标电动机扭矩Tm1和Tm2中的较高值选定为最终的目标电动机扭矩Tm并将最终目标电动机扭矩Tm输出到电动机控制部分8B。
响应于从目标电动机扭矩设定部分8Ac的最终目标电动机扭矩Tm的输入，电动机控制部分8B在确定的取样时刻处执行以下的电动机控制程序，如图6之中所示，以便控制电动机4的操作。
电动机控制部分8B首先在步骤S200处判断目标电动机扭矩Tm是否高于零。如果Tm＞0(在步骤S200处为“是”)，在断定车辆处在4WD模式下(此时可能出现前轮1L和1R的加速打滑)时程序控制前行至步骤S210。如果Tm≤0(在步骤S200处为“否”)，在断定车辆不处在4WD模式下时程序控制前行至步骤S270。
在步骤S210处，电动机控制部分8B判断车辆是否转换成两轮驱动控制。车辆转换成两轮驱动控制可以比如在电动机速度Nm趋近于电动机4的可允许的转动速度极限值时，或在变速器30置于诸如停驻或空挡等非驱动范围时判断出来。如果车辆转换成两轮驱动控制(在步骤S210处为“是”)，程序控制前行至步骤S270。如果车辆处在四轮驱动控制下(在步骤S210处为“否”)，程序控制前行至步骤S215。
在步骤S215处，电动机控制部分8B向离合器控制部分8D输出一离合器接合指令并由此使离合器控制部分8D接合离合器12。程序控制然后前行至步骤S220。
在步骤S220处，电动机控制部分8B从电动机速度传感器26读取电动机速度Nm并根据电动机速度Nm确定电动机励磁电流Ifm的一目标值。在本实施例中，基于电动机励磁电流Ifm的实际值与目标值之间的差别对电动机励磁电流Ifm进行反馈控制。程序控制然后前行至步骤S250。
在本实施例中，电动机控制部分8B在其中储存一电动机励磁电流特性图，该图限定电动机励磁电流Ifm的目标值与电动机速度Nm的相互关系，并参照电动机励磁电流特性图根据现时实际电动机速度Nm来确定电动机励磁电流Ifm的目标值。电动机励磁电流Ifm的目标值当电动机速度Nm低于或等于一给定的电动机速度门槛值Nmth时保持不变。当电动机速度Nm高于电动机速度门槛值Nmth时，电动机励磁电流Ifm的目标值借助一已知的磁场削弱控制方法减小到一给定的量值。在电动机4的高速运行期间，发动机扭矩通常随着电动机感应电压E的升高而减小。不过，在本实施例中，即使在电动机速度超过门槛值Nmth时，也可以通过减小电动机励磁电流Ifm并借此减小电动机感应电压E来防止电动机扭矩减小并确保电动机扭矩在一所需的量值上。与连续地控制电动机励磁电流Im的情况相比，还可以通过分两个阶段(在Nm≥Nmth的场合下和Nm＜Nmh的场合下)控制电动机励磁电流Ifm来降低电动机控制部分8B电子线路的复杂性及其成本。
另外，电动机控制部分8B可以具有一电动机扭矩校正部分，能够按照电动机速度Nm调节电动机励磁电流Ifm，以便连续地校正电动机扭矩。这使得即使在电动机4高速运转期间，也可以形成电动机的平稳特性并实现比较稳定的车辆行驶和恒定的高电动机效率，同时防止电动机感应电压E的升高和确保电动机扭矩在一所需的量值上。
在步骤S520处，电动机控制部分8B根据目标电动机扭矩Tm和目标电动机励磁电流Ifm确定电枢电流Ia的目标值。在本实施例中，电动机控制部分8B在其中储存一电枢电流特性图，其限定电枢电流Ia目标值与目标电动机扭矩Tm和电动机励磁电流Ifm目标值的相互关系，如图6之中所示，并参照电枢电流特性图确定电枢电流Ia的目标值。此后，程序控制前行至步骤S260。
在步骤S260处，电动机控制部分8B按照以下方程(5)计算目标发电机输出电压Vm并将算出的目标发电机输出电压Vm输出给发电机控制部分8E：
Vm＝Ia×R+E     (5)
方程中Ia是目标电枢电流，E是电动机4的感应电压，以及R是电动机4与发电机7之间的电阻。
这之后，退出程序控制。
在步骤S270处，电动机控制部分8B终止车辆的四轮驱动控制并输出各种两轮驱动控制指令以将车辆转换成两轮驱动控制。在此，两轮驱动控制指令包括一离合器脱离指令以使离合器控制部分8D使离合器12脱离接合以及一电力产生停止指令以通过将发电机输出电压V(亦即发电机输出扭矩)设定为零而使发电机7停止生产电力。这之后，退出程序控制。
响应于从电动机控制部分8B的目标发电机输出电压Vm的输入，发电机控制部分8E读取发电机7的现时实际负荷电压V，产生发电机控制指令(亦即负载比)C1以将实际发电机电压V调节到目标发电机电压Vm并借此使电压调控器22按照发电机控制指令调控发电机7的励磁电流Ifh。
发动机控制器18基于所输入的检测信号在确定的取样时刻处执行以下的发动机控制程序，如图8之中所示，以便控制发动机2的操作。
首先，发动机控制器18在步骤S300确定前轮1L和1R(作为主驱动轮)的加速打滑量ΔV。前轮1L和1R的加速打滑量ΔV的确定方法不特别限制，而是前轮1L和1R的加速打滑量ΔV可以用任一已知的方法予以确定。
接着，发动机控制器18在步骤S310判断前轮1L和1R的加速打滑量ΔV是否超过目标加速打滑量Tslip。如果ΔV＞Tslip(在步骤S310处为“是”)，程序控制前行至步骤S400)。如果ΔV≤Tslip(在步骤S310处为“否”)，程序控制前行至步骤S320。目标加速打滑量Tslip设定为比如大约10％打滑比(slip ratio)。
在步骤S320处，发动机控制器18基于来自油门踏板行程传感器40的检测信号θ计算车辆司机预期的目标发动机输出扭矩TeN。这之后，程序控制前行至步骤S670。
在步骤S330处，发动机控制器18基于发动机速度Ne和各节流阀开度的现时实际数值计算现时实际发动机输出扭矩Te。
在步骤S340处，发动机控制器18按照以下方程(6)计算实际发动机输出扭矩Te与目标发动机输出扭矩TeN之间的偏差ΔTe。
ΔTe＝TeN-Te        (6)
其次，发动机控制器18在步骤S400处对发动机2进行所谓的TCS控制以将TCS扭矩的变化代入发动机扭矩偏差ΔTe。
在步骤S350处，发动机控制器18计算对应于发动机输出偏差ΔTe的节流阀开度α方面的改变量Δα并为电动机控制器20产生对应于节流阀开度改变量Δα的节流阀控制信号，以便驱动步进电动机19并使节流阀16按照节流阀控制信号调节流阀开度α。这之后，退出程序控制。
为简明起见，以上说明中，对应于节流阀开度改变量Δα而输出节流阀控制信号以便调节发动机扭矩Te。不过，实际上，发动机扭矩Te在每次启动时以一个预定的发动机扭矩增量或减量进行调节以便平稳地控制发动机扭矩Te。
下面将说明上述结构的车辆驱动力控制装置的工作方式。现在假定驱动模式切换器30被切换到4WD模式。
当在车辆起动时不发生前轮1L和1R的加速打滑时，4WD控制器8根据油门开度θ和车速Vv将目标电动机扭矩Tm2确定为Tm并以可获得目标电动机扭矩Tm(＝Tm2)的方式控制电动机4和发电机7。另一方面，当在车辆起动时由于低摩擦道路状况或急剧压下油门踏板17而发生前轮1L和1R的加速打滑时，4WD控制器8根据前轮1L和1R的加速打滑量ΔV确定第一目标电动机扭矩Tm1，根据油门开度θ和车速Vv确定第二目标电动机扭矩Tm2，选定目标电动机扭矩Tm1和Tm2中的较高值作为Tm，而后以获得所选定的目标电动机扭矩Tm(＝Tm1或Tm2)的方式控制电动机4和发电机7。车辆因此能够在起动加速性能方面获得改进。
更为具体地说，在第二目标电动机扭矩Tm2高于第一目标电动机扭矩Tm1的情况下，第二目标电动机扭矩Tm2被选定为Tm。由于第二目标电动机扭矩Tm2的特征值起初被设定为一适度低的量值，所以可以通过选定这样一个适度低的目标电动机扭矩Tm2作为Tm而减少车辆起动时的能量损失。在第一目标电动机扭矩Tm1高于第二目标电动机扭矩Tm2的情况下，第一目标电动机扭矩Tm1被选定为Tm。由于第一目标电动机扭矩Tm1的特征值起初也被设定为一适度低的量值，使得电动机4从发电机7接收基本上对应于剩余发动机扭矩(亦即超出前轮1L和1R的道路反作用力极限扭矩的发动机扭矩的剩余)的电力输出，所以可以提高车辆的总能量效率并通过选定目标电动机扭矩Tm1作为Tm而减少能量损失。
这样，如图9之中所示，除非在正常道路状况下出现车辆起动失效，目标电动机扭矩Tm在车辆起动时被设定为一适度低的量值，以便限制电动机4的驱动扭矩和由发电机7产生的电量用于减少车辆起动时的能量损失。
如果目标电动机扭矩Tm的特征值在车辆行驶阻力很高的深雪、砂石、坑洼和冰区等极端道路状况下保持在一适度低的量值上，则有可能相应于车辆起动操作车辆未能起动。不过，在本实施例中，当车辆与司机加速车辆的意图相反而在预定的时段期间未能起动时，目标电动机扭矩Tm的特征值被改变到一较高的量值，如图9之中所示。车辆因此能够在起动加速性能方面获得进一步的提高。
在此，车辆遭遇极端道路状况的概率是相当低的。目标电动机扭矩Tm被设定到一适度低的量值以便在大多数情况下使得可以在车辆起动时减少能量损失。
虽然目标电动机扭矩特征值在本实施例中一当检测出车辆起动失效总是被改变到一较高量值，但驱动力控制装置并不限于这样一种设计。驱动力控制装置可以另外设计成，一当检测出车辆起动失效，当油门踏板17被进一步压下使得司机加速车辆的意图得以明显识别时，亦即当油门开度θ进一步被加大而超过一给定的门槛值时，将目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值。在此情况下，通过确保司机加速车辆的意图而解除了对电动机4的扭矩输出的约制。这使得可以进一步减少车辆起动时的能量损失。
此外，在本实施例中，驱动力控制装置另外可以设计成只是基于油门开度θ来确定目标电动机扭矩Tm，虽然在本实施例中在出现前轮1L和1R的加速打滑时目标电动机扭矩Tm不仅考虑到车速Vv和油门开度θ，而且还考虑到前轮1L和1R的加速打滑量ΔV而予以确定的。
在本实施例中，同一的目标电动机扭矩特征值用于车辆起动时和车辆起动后车辆的行驶期间。另外，驱动力控制装置可以设计成将车辆起动时的目标电动机扭矩特征值与车辆起动后车辆行驶期间的目标电动机扭矩特征值的去值区分开。
驱动力控制装置可以设计成基于油门开度θ以外的任何车辆参数来确定目标电动机扭矩Tm，虽然在本实施例中目标电动机扭矩Tm是基于至少油门开度θ而予以确定的。
此外，电动机4可以或是直流电动机或是交流电动机。
日本专利申请No.2004-167913(2004年6月7日提出申请)的全部内容在此纳入作为参考。
虽然本发明已经参照本发明的上述具体实施例予以说明，但本发明并不限于此实施例，本领域技术人员借鉴以上的教益而会想到上述实施例的多种修改和变更。本发明的范围参照所附权利要求予以限定。

Claims (19)

1.一种用于机动车辆的驱动力控制装置，包括：
内燃发动机，用以利用发动扭矩使车辆的主驱动轮转动；
由发动机驱动的发电机；
由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动；
检测部分，用以检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效；以及
电动机扭矩特征值改变部分，用以在检测出车辆起动失效时将电动机的目标扭矩特征值改变到一较高量值以便增大电动机扭矩。
2.按照权利要求1所述的驱动力控制装置，其中扭矩特征值改变部分基于至少由车辆司机指明的车辆加速量来改变目标电动机扭矩特征值。
3.按照权利要求1所述的驱动力控制装置，其中扭矩特征值改变部分当由车辆司机指明的车辆加速量大于或等于某一给定门槛值时改变目标电动机扭矩特征值。
4.按照权利要求1所述的驱动力控制装置，其中检测部分当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段内低于一给定速度量值时确定车辆起动失效的发生。
5.一种用于机动车辆的驱动力控制装置，包括：
内燃发动机，用以利用发动机扭矩使车辆的主驱动轮转动；
由发动机驱动的发电机；
由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动；以及
用以控制发动机、发电机和电动机的控制器，控制器具有：
用以检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效的装置；
用于提供电动机的目标扭矩特征值的装置；
用于在检测出车辆起动失效时将目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值的装置；
用于根据改变了的目标电动机扭矩特征值计算目标电动机扭矩值的装置；以及
用于将电动机扭矩调节到目标电动机扭矩值的装置。
6.按照权利要求5所述的驱动力控制装置，其中目标电动机扭矩特征值按照主驱动轮的加速打滑量发生变化。
7.按照权利要求5所述的驱动力控制装置，其中还包括用于判断车辆司机是否具有加速车辆意图的装置，其中所述改变装置当司机加速车辆的意图可识别时改变目标电动机扭矩特征值。
8.按照权利要求5所述的驱动力控制装置，其中还包括：
用于提供按照油门开度和车辆行驶速度而发生变化的电动机的第二目标扭矩特征值的装置；
用于在检测出车辆起动失效时将第二目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值的装置；
用于根据改变了的第二目标电动机扭矩特征值计算第二目标电动机扭矩值的装置；以及
用于将首先提及的目标电动机扭矩值和第二目标电动机扭矩值之中的较高值选定为最终目标电动机扭矩值的装置。
9.按照权利要求5所述的驱动力控制装置，其中所述检测装置当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段之内低于一给定的速度量值时确定车辆起动失效的发生。
10.一种用于机动车辆的驱动力控制方法，车辆具有内燃发动机，用以利用发动机扭矩使车辆的主驱动轮转动；由发动机驱动的发电机；以及由发电机供电的电动机，用以在四轮驱动状态下利用电动机扭矩使车辆的辅助驱动轮转动，所述方法包括：
检测在四轮驱动状态下车辆未能响应车辆起动操作而完成起动的车辆起动失效；
提供电动机的目标扭矩特征值；
在检测出车辆起动失效时将目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值；
按照改变了的目标电动机扭矩特征值计算目标电动机扭矩值；以及
将电动机扭矩调节到目标电动机扭矩值。
11.按照权利要求2所述的驱动力控制装置，其中扭矩特征值改变部分当由车辆司机指明的车辆加速量大于或等于某一给定门槛值时改变目标电动机扭矩特征值。
12.按照权利要求2所述的驱动力控制装置，其中检测部分当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段内低于一给定速度量值时确定车辆起动失效的发生。
13.按照权利要求3所述的驱动力控制装置，其中检测部分当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段内低于一给定速度量值时确定车辆起动失效的发生。
14.按照权利要求6所述的驱动力控制装置，其中还包括用于判断车辆司机是否具有加速车辆意图的装置，其中所述改变装置当司机加速车辆的意图可识别时改变目标电动机扭矩特征值。
15.按照权利要求6所述的驱动力控制装置，其中还包括：
用于提供按照油门开度和车辆行驶速度而发生变化的电动机的第二目标扭矩特征值的装置；
用于在检测出车辆起动失效时将第二目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值的装置；
用于根据改变了的第二目标电动机扭矩特征值计算第二目标电动机扭矩值的装置；以及
用于将首先提及的目标电动机扭矩值和第二目标电动机扭矩值之中的较高值选定为最终目标电动机扭矩值的装置。
16.按照权利要求7所述的驱动力控制装置，其中还包括：
用于提供按照油门开度和车辆行驶速度而发生变化的电动机的第二目标扭矩特征值的装置；
用于在检测出车辆起动失效时将第二目标电动机扭矩特征值改变到一较高量值的装置；
用于根据改变了的第二目标电动机扭矩特征值计算第二目标电动机扭矩值的装置；以及
用于将首先提及的目标电动机扭矩值和第二目标电动机扭矩值之中的较高值选定为最终目标电动机扭矩值的装置。
17.按照权利要求6所述的驱动力控制装置，其中所述检测装置当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段之内低于一给定的速度量值时确定车辆起动失效的发生。
18.按照权利要求7所述的驱动力控制装置，其中所述检测装置当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段之内低于一给定的速度量值时确定车辆起动失效的发生。
19.按照权利要求8所述的驱动力控制装置，其中所述检测装置当辅助驱动轮的转动速度或者车辆的行驶速度在车辆起动操作之后一预定时段之内低于一给定的速度量值时确定车辆起动失效的发生。
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