專利名稱：汽車控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車的控制系統(tǒng)和控制方法，尤其涉及電動汽車或雙動力型汽車的控制系統(tǒng)和控制方法，所述電動汽車或雙動力型汽車具有發(fā)電機(jī)、電力存儲單元和由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的汽車驅(qū)動電機(jī)。
背景技術(shù)：
電動汽車或雙動力型汽車不僅包括諸如輔助電池單元的電力存儲單元，而且包括由燃料電池或引擎驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，象在普通汽車中進(jìn)行燃料補(bǔ)充那樣，僅僅通過向燃料電池或引擎補(bǔ)充燃料便可以通過燃料電池或引擎操作發(fā)電機(jī)，使得用戶能夠免除對電力存儲單元本身進(jìn)行充電操作的麻煩。
日本專利申請公布公開說明書H9-222036公開了在配備發(fā)電機(jī)和輔助電池單元的電動汽車或雙動力型汽車中使用的引擎控制技術(shù)。根據(jù)這種引擎控制技術(shù)，如果輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)高于指定數(shù)值并且驅(qū)動扭矩命令數(shù)值小于電機(jī)的最大扭矩，則引擎停止工作并且由輔助電池單元為電機(jī)供電，以允許汽車行駛。

發(fā)明內(nèi)容
然而如圖20所示，在這種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的研究，在連線E1示出的引擎停止?fàn)顟B(tài)和連線E2示出的引擎非停止?fàn)顟B(tài)之間的情況下，引擎啟動的延遲響應(yīng)ΔR使得在汽車中產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩輸出存在差異。更具體地，在如連線E1所示的引擎停止?fàn)顟B(tài)下，在從引擎停止?fàn)顟B(tài)到引擎啟動狀態(tài)以產(chǎn)生指定功率輸出的操作中，與連線E2的引擎非停止?fàn)顟B(tài)相比，存在延遲響應(yīng)ΔR，使得引擎在如連線D1所示的引擎停止?fàn)顟B(tài)和連線D2所示的引擎非停止?fàn)顟B(tài)之間產(chǎn)生的汽車驅(qū)動扭矩的響應(yīng)被延遲ΔR。即使在以相同的增量位移數(shù)值按下加速器踏板時，根據(jù)引擎工作狀態(tài)產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩也存在響應(yīng)差異，結(jié)果使駕駛員產(chǎn)生差動感。
在所謂的串聯(lián)雙動力型汽車中也出現(xiàn)這種現(xiàn)象，其中不僅通過輔助電池單元，而且通過產(chǎn)生驅(qū)動電機(jī)的電力輸出的引擎來驅(qū)動發(fā)電機(jī)。具體如圖21所示，從連線E1′示出的引擎停止?fàn)顟B(tài)開始到與連線E2′示出的引擎非停止?fàn)顟B(tài)相比的引擎啟動之間的引擎操作造成的發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)ΔR′，導(dǎo)致電機(jī)在連線D1′示出的引擎停止?fàn)顟B(tài)和連線D2′示出的引擎非停止?fàn)顟B(tài)之間產(chǎn)生的汽車驅(qū)動扭矩響應(yīng)被延遲ΔR′。結(jié)果，即使存在相同程度的加速器操作，根據(jù)引擎工作狀態(tài)產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩也存在響應(yīng)定時差，從而產(chǎn)生導(dǎo)致駕駛員具有差動感的現(xiàn)象。除上述結(jié)構(gòu)之外，在燃料電池供電的汽車中也發(fā)生類似的現(xiàn)象，其中燃料電池充當(dāng)產(chǎn)生驅(qū)動電機(jī)的電力輸出的發(fā)電機(jī)，同時配有輔助電池。
為了處理這種情況，尤其在汽車包括發(fā)電機(jī)、輔助電池單元和由發(fā)電機(jī)與輔助電池單元中的至少一個供電的汽車驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)中，輔助電池單元的電力輸出或容量被預(yù)定成具有較大數(shù)值以便處理電機(jī)的功率輸出。但是，這種結(jié)構(gòu)增加了輔助電池單元的容量或重量，結(jié)果降低了汽車的燃料消耗性能并且不期望地導(dǎo)致無法有效利用車身的體積。
根據(jù)上述研究提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種汽車控制系統(tǒng)和控制方法，允許始終獲得類似的加速操作質(zhì)量，即類似的扭矩響應(yīng)特性質(zhì)量，以避免操作特性受差動感的不良影響，無論發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)或引擎工作狀態(tài)如何，例如發(fā)電機(jī)或引擎是否保持停止?fàn)顟B(tài)，并且無論輔助電池單元的容量如何。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種汽車控制系統(tǒng)，所述汽車具有發(fā)電機(jī)、電力存儲單元、由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)、和由驅(qū)動電機(jī)提供的動力驅(qū)動的驅(qū)動輪。更具體地說，控制系統(tǒng)配有計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算要輸出的電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，可用電力輸出是可從電力存儲單元輸出的電力；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算從發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出的目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分。結(jié)果，控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出和可用電力輸出控制電力存儲單元，根據(jù)目標(biāo)電力輸出控制發(fā)電機(jī)，以便將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種汽車控制系統(tǒng)，所述汽車具有發(fā)電機(jī)、電力存儲單元、由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)、和由引擎和驅(qū)動電機(jī)中的至少一個提供的動力驅(qū)動的驅(qū)動輪。更具體地說，控制系統(tǒng)配有計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算要輸出的電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，可用電力輸出是可從電力存儲單元輸出的電力；根據(jù)電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算引擎的目標(biāo)引擎功率的目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分；計(jì)算引擎真實(shí)功率的真實(shí)引擎功率計(jì)算部分；根據(jù)要求功率和真實(shí)引擎功率計(jì)算提供給驅(qū)動電機(jī)的要求電機(jī)驅(qū)動電力的要求電機(jī)驅(qū)動電力計(jì)算部分；和根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力控制驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)控制部分。結(jié)果，控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出和可用電力輸出控制電力存儲單元，根據(jù)目標(biāo)引擎功率控制系統(tǒng)引擎，并且根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力控制驅(qū)動電機(jī)，以便將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
換言之，在本發(fā)明中，為汽車提供汽車控制系統(tǒng)，所述汽車具有驅(qū)動裝置和包含電力存儲單元并且向驅(qū)動裝置供電的電源裝置。更具體地說，控制系統(tǒng)配有計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求功率的要求功率計(jì)算裝置；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償電源裝置延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許電力輸出的允許電力輸出計(jì)算裝置；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算裝置；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，允許電力輸出和可用電力輸出計(jì)算電源裝置產(chǎn)生的目標(biāo)功率輸出的目標(biāo)功率輸出計(jì)算裝置。結(jié)果，控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出，可用電力輸出和目標(biāo)功率輸出將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
另一方面，為汽車提供本發(fā)明的汽車控制方法，所述汽車具有驅(qū)動部分和包含電力存儲單元并且為驅(qū)動部分供電的電源部分。更具體地說，該方法計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償電源部分延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許電力輸出；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，允許電力輸出和可用電力輸出計(jì)算電源部分產(chǎn)生的目標(biāo)功率輸出。結(jié)果，根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出，可用電力輸出和目標(biāo)功率輸出將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述可以理解本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的特性、優(yōu)點(diǎn)和益處。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的汽車的結(jié)構(gòu)視圖；圖2是第一優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)視圖；圖3是第一優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)視圖；圖4是圖解第一優(yōu)選實(shí)施例的操作的前一半流程圖；圖5是圖解第一優(yōu)選實(shí)施例的操作的后一半流程圖；圖6是圖解根據(jù)輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)畫出的可充放電的可用電力輸出特性的視圖，所述輔助電池單元構(gòu)成本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例；圖7A是針對第一優(yōu)選實(shí)施例中的要求電力圖解電力輸出的視圖，圖7B和7C是圖解按照與圖7A相符的相應(yīng)模式畫出的輔助電池單元的允許驅(qū)動電力輸出的視圖；圖8是在操縱加速器的情況下以順序方式圖解第一優(yōu)選實(shí)施例中發(fā)電機(jī)的電力輸出、輔助電池單元的電力輸出、輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)和驅(qū)動扭矩的視圖；圖9是在操縱加速器的情況下以順序方式圖解第一優(yōu)選實(shí)施例中發(fā)電機(jī)的電力輸出、輔助電池單元的電力輸出、輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)和驅(qū)動扭矩的視圖；圖10A和10B是圖解根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的汽車速度畫出的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的預(yù)定例子的視圖；圖11是圖解第一優(yōu)選實(shí)施例的驅(qū)動電機(jī)的特性的例子的視圖；圖12是在操縱加速器的情況下以順序方式圖解第一優(yōu)選實(shí)施例中發(fā)電機(jī)的電力輸出、輔助電池單元的電力輸出、輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)和驅(qū)動扭矩的視圖；圖13是圖解基于本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖；圖14是應(yīng)用本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的汽車的結(jié)構(gòu)視圖；圖15是第三優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)視圖；圖16是圖解第三優(yōu)選實(shí)施例的操作的前一半流程圖；圖17是圖解第三優(yōu)選實(shí)施例的操作的后一半流程圖；圖18是在操縱加速器的情況下以順序方式圖解第三優(yōu)選實(shí)施例中引擎的功率輸出、輔助電池單元的電力輸出、輔助電池單元的充電狀態(tài)(SOC)和驅(qū)動扭矩的視圖；圖19是圖解基于本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖；圖20是按照在這樣的情況下獲得的順序圖解引擎的輸出功率和相關(guān)的驅(qū)動扭矩的視圖，其中在本專利申請的發(fā)明人研究的并聯(lián)雙動力型汽車中操縱加速器；而圖21是按照在這樣的情況下獲得的順序圖解引擎的輸出功率和相關(guān)的驅(qū)動扭矩的視圖，其中在本專利申請的發(fā)明人研究的串聯(lián)雙動力型汽車中操縱加速器。
具體實(shí)施例方式
為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明，下面參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一優(yōu)選實(shí)施例)圖1是電動汽車的結(jié)構(gòu)視圖，這種電動汽車是應(yīng)用基于本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)、使用發(fā)電機(jī)和電存儲單元的汽車的典型實(shí)例。這種汽車涉及安裝有充當(dāng)發(fā)電機(jī)的燃料電池的燃料電池汽車，或者按順序串聯(lián)安裝引擎、發(fā)電機(jī)和電機(jī)的所謂串聯(lián)雙動力型汽車。
在圖1中，汽車EV包括發(fā)電機(jī)101，將發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換成AC功率輸出或DC功率輸出的電力控制單元102，通過電力控制單元102被提供電力以便存儲量值等于一個數(shù)值的電力的電力存儲單元103，通過電力控制單元102從發(fā)電機(jī)101和電力存儲單元103中的至少一個得到供電的汽車驅(qū)動電機(jī)104，根據(jù)加速器被按下的位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度v控制發(fā)電機(jī)101、電力控制單元102和汽車驅(qū)動電機(jī)104的控制器105，和被汽車驅(qū)動電機(jī)104驅(qū)動的驅(qū)動輪106，其中所述數(shù)值等于發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的電力減去汽車驅(qū)動電機(jī)104消耗的電力。
具體地，盡管發(fā)電機(jī)101可以是任何類型的發(fā)電機(jī)，然而無論具體使用何種可以從控制器105控制其電力輸出，即所得到的電能的發(fā)電技術(shù)，燃料電池或由引擎驅(qū)動的發(fā)電機(jī)均被用作期望的汽車發(fā)電機(jī)。
電力存儲單元103由輔助電池單元，電容器或所謂的調(diào)速輪電池組成，其中調(diào)速輪被連接到電動發(fā)電機(jī)并且將電力存儲成高速旋轉(zhuǎn)的輪體的轉(zhuǎn)動能量。
電力控制單元102將發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的電力或從電力存儲單元103獲得的電力轉(zhuǎn)換成被提供到汽車驅(qū)動電機(jī)104的驅(qū)動電力，并且轉(zhuǎn)換過剩電力，其中通過從發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的電力輸出減去汽車驅(qū)動電機(jī)104消耗的電力輸出來獲得所述過剩電力。也就是說，當(dāng)電力控制單元102提供的電力(電能)的量值大于汽車驅(qū)動電機(jī)104消耗的電力的量值時，電力輸出對電力存儲單元103充電，而在相反的情況下，電力存儲單元103釋放出電力輸出。
控制器105響應(yīng)諸如加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度SV的汽車狀態(tài)，和諸如電力存儲單元103中存儲的電力的量值，基于放電電流BI、電池充電電壓BV等等并且可以被表示為電力存儲單元103的充電狀態(tài)(SOC)的信息。在接收到這種汽車狀態(tài)和信息時，控制器105以如下所述的方式計(jì)算要產(chǎn)生的電力的目標(biāo)量值，以便產(chǎn)生分別被提供到發(fā)電機(jī)101和電力控制單元102的命令信號C1、C2，從而將功率分布控制在指定比值上，并且產(chǎn)生被提供到汽車驅(qū)動電機(jī)104、用于控制驅(qū)動輪106的驅(qū)動功率的命令信號C3。
圖2是圖1示出的控制器105的基本結(jié)構(gòu)視圖。
在圖2中，控制器105包括根據(jù)加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S計(jì)算汽車要求的要求驅(qū)動功率DP的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分1，計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元103的允許驅(qū)動電力輸出PA的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分2，和根據(jù)基于放電電流BI、電池充電電壓BV等等的電力存儲單元103的充電狀態(tài)計(jì)算可從電力存儲單元103得到的電力存儲單元103的可用電力輸出PO的可用電力輸出計(jì)算部分3。更具體地說，可用電力輸出PO表示可從電力存儲單元103輸出的可輸出電力。還包括根據(jù)要求驅(qū)動功率DP、允許驅(qū)動電力輸出PA和可用電力輸出PO計(jì)算從發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出P的目標(biāo)電力計(jì)算部分4。
圖3是圖1示出的控制器105的更詳細(xì)的實(shí)際結(jié)構(gòu)視圖。
如圖3所示，在實(shí)際使用中，控制器105包含估測或檢測被汽車的附屬單元(輔助設(shè)備)200消耗的附屬單元電力消耗PE的附屬單元電力消耗計(jì)算部分5。為了方便，在圖解的優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)合由諸如鎳氫燃料電池和鋰離子燃料電池的輔助電池單元組成的電力存儲單元103描述圖3示出的結(jié)構(gòu)，其中輔助電池單元的溫度BT、放電電流BI和電池充電電壓BV被提供到控制器105，而控制器105據(jù)此計(jì)算輔助電池單元產(chǎn)生的可用電力輸出PO。此外，控制器105包含根據(jù)要求驅(qū)動功率計(jì)算部分1導(dǎo)出的要求驅(qū)動功率DP控制驅(qū)動電機(jī)104的驅(qū)動電機(jī)控制部分6。
對于上述結(jié)構(gòu)，控制器105還包含根據(jù)加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度v計(jì)算汽車要求的要求驅(qū)動功率DP的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分1，計(jì)算針對要求驅(qū)動功率DP的變化補(bǔ)償發(fā)電機(jī)101的延遲響應(yīng)所需的允許驅(qū)動電力輸出PA的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分2，根據(jù)電力存儲單元(輔助電池單元)103的充電狀態(tài)(BT，BI，BV)計(jì)算可以從電力存儲單元103輸出的可用電力輸出PO的可用電力輸出計(jì)算部分3，和計(jì)算從發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的目標(biāo)電力P的目標(biāo)電力計(jì)算部分4?？捎秒娏敵鲇?jì)算部分3被用來向目標(biāo)電力計(jì)算部分4傳送閾值標(biāo)志信息F，如下所述，閾值標(biāo)志信息F指示電力存儲單元103的充電狀態(tài)是否等于或大于指定數(shù)值，或是否小于該數(shù)值。
現(xiàn)在參照圖4和5的流程圖詳細(xì)描述圖3示出的控制器105的操作。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)汽車的操作按鍵開關(guān)(未示出)被打開時，這種操作會開始。
最初在步驟S1，檢測輔助電池單元103的電流BI、電池充電電壓BV和溫度BT。
接著在步驟S2，根據(jù)電流BI、電池充電電壓BV和溫度BT的檢測結(jié)果計(jì)算輔助電池單元103的充電狀態(tài)。
接著在步驟S3，根據(jù)輔助電池單元103的溫度BT和在步驟S2計(jì)算的充電狀態(tài)計(jì)算輔助電池單元103的可用電力輸出PO。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)圖6示出的可充放電電力特征曲線導(dǎo)出輔助電池單元103的可用電力輸出PO。在控制器105的ROM(未示出)中預(yù)先存儲這種特征。圖6表明當(dāng)充電狀態(tài)等于或大于數(shù)值S％時，可用電力輸出PO保持基本固定的水平。在圖6中只示出了輔助電池單元103的可充電電力PC以供參考。
接著在步驟S4檢測加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度v。必要時可以檢測代表選定的變速桿范圍的換擋范圍信息。
接著在步驟S5，根據(jù)加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度v的檢測數(shù)值，并且必要時根據(jù)換擋范圍信息，控制器105利用其ROM(未示出)中預(yù)先存儲的操作映射計(jì)算汽車駕駛員要求的要求驅(qū)動扭矩，此時計(jì)算器105還通過使要求驅(qū)動扭矩乘以汽車速度來計(jì)算要求驅(qū)動功率DP。
接著在步驟S6，控制器105對在步驟S5中計(jì)算的要求驅(qū)動功率DP進(jìn)行校正，其中考慮到驅(qū)動電機(jī)103的效率特征。應(yīng)當(dāng)注意，驅(qū)動電機(jī)103響應(yīng)要求驅(qū)動功率DP而要求的電力是指要求驅(qū)動電力PD。
在步驟S7，檢測附屬單元200的開/關(guān)狀態(tài)并且計(jì)算附屬單元消耗電力PE。在這種情況下，可以檢測為附屬單元200安裝的DC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)的電流和輸出電壓。
在步驟S8，根據(jù)以下使用要求驅(qū)動電力PD和附屬單元消耗電力PE的公式(1)，通過在上述操作步驟中獲得的計(jì)算結(jié)果計(jì)算目標(biāo)電力基本數(shù)值P′P′＝PD+PE.......(1)這種目標(biāo)電力輸出基本數(shù)值P′表示被消耗的電力輸出的總和。
在步驟S9中，計(jì)算允許驅(qū)動電力輸出PA。
這里，允許驅(qū)動電力輸出PA表示通過從輔助電池單元103的可用電力輸出PO中減去從輔助電池單元103釋放并且被提供給驅(qū)動電機(jī)104的電力所得到的電力。
換言之，允許驅(qū)動電力輸出PA表示在考慮到發(fā)電機(jī)101延遲響應(yīng)的情況下，為了實(shí)現(xiàn)汽車駕駛員在要求驅(qū)動功率DP沒有延遲的情況下加速汽車的要求，可以從輔助電池單元103提供給驅(qū)動電機(jī)104的允許驅(qū)動電力輸出。
難以預(yù)測為進(jìn)行汽車加速應(yīng)當(dāng)在何時使用驅(qū)動功率DP和使用什么樣的驅(qū)動功率DP。因此，為了實(shí)現(xiàn)汽車駕駛員要求的驅(qū)動功率，從根本上需要始終增強(qiáng)允許驅(qū)動電力輸出PA。另一方面，當(dāng)輔助電池單元103中存儲的電力的量值接近電力充電容量的滿量值時，消耗輔助電池單元103中存儲的電力以降低其中存儲的電力的量值是可取的，其目的是消除電力的過充電或降低油耗。雖然單獨(dú)考慮電力消耗允許使用這樣的結(jié)構(gòu)，即在穩(wěn)定行駛狀態(tài)期間消耗電力直到達(dá)到輔助電池單元103的完全可用的可用電力輸出PO水平的結(jié)構(gòu)，然而這種思路遇到了這樣的情況，其中當(dāng)汽車從這種穩(wěn)定行駛狀態(tài)加速時，輔助電池單元103的允許驅(qū)動電力輸出PA幾乎接近零水平，使得難以通過輔助電池單元103的電力輸出補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致未對汽車駕駛員要求的驅(qū)動功率作出響應(yīng)。
例如，如圖7A所示，當(dāng)駕駛員在時刻t1按下加速器踏板使得驅(qū)動電機(jī)104被要求驅(qū)動功率輸出(電機(jī)的電力消耗)PD操作以便驅(qū)動汽車時，如果發(fā)電機(jī)101遇到延遲響應(yīng)并且其電力輸出PG不足以跟上要求驅(qū)動功率輸出PD，則被提供到驅(qū)動電機(jī)104的要求驅(qū)動功率輸出PD存在短缺，并且短缺的電能如陰影線區(qū)ΔS所示。在這種情況下，雖然為驅(qū)動電機(jī)104提供輔助電池單元103的電力輸出，然而最好為驅(qū)動電機(jī)104提供輔助電池單元103的電力輸出以便在時刻t2充分利用輔助電池單元103的允許動力輸出PA，其中被提供到驅(qū)動電機(jī)104的允許動力輸出保持在最小水平上。圖7B示出了這樣的狀態(tài)，其中在時間間隔t1和t2之間，輔助電池單元103的電力輸出按照從穩(wěn)定固定水平的允許驅(qū)動電力輸出PA逐漸增加的速率被提供到驅(qū)動電機(jī)104，使得在時間間隔t1和t2期間，輔助電池單元103的電力輸出被降低，同時逐漸接近對應(yīng)于輔助電池單元103的穩(wěn)定固定水平的允許驅(qū)動電力輸出PA的數(shù)值。并且，在時刻t1之前和時刻t2之后的時間段內(nèi)，當(dāng)把允許驅(qū)動電力輸出PA預(yù)定成幾乎等于可用電力輸出PO時，允許驅(qū)動電力輸出PA趨向增強(qiáng)以便具有一個界限，從而允許按照最大速率釋放電力輸出。另一方面，在這樣的時間段內(nèi)，輔助電池單元103遇到了釋放電力輸出的困難。通常，由于存儲的電力的量值保持滿充電狀態(tài)，所以在考慮到不使輔助電池單元103過充電的情況下，難以用電力對輔助電池單元103進(jìn)一步充電。圖7C根據(jù)經(jīng)過時間示出了如何改變允許動力輸出，其中在縱坐標(biāo)軸上畫出允許驅(qū)動電力輸出PA。
在圖解的優(yōu)選實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)汽車駕駛員要求的驅(qū)動功率響應(yīng)，可以先確立這樣的基本概念，即當(dāng)輔助電池單元103中存儲的電力的量值保持其滿充電率，并且增強(qiáng)輔助電池單元103所需的電力的量值時，在汽車處于穩(wěn)定行駛狀態(tài)期間使用水平盡可能高的輔助電池單元103的電力輸出。
在這種研究中，本優(yōu)選實(shí)施例假定已經(jīng)通過最簡單的技術(shù)預(yù)先搜索驅(qū)動電機(jī)104的要求驅(qū)動功率DP的特征，即要求驅(qū)動電力PD的特征和發(fā)電機(jī)101的發(fā)電特征，以便增強(qiáng)輔助電池單元103的最大允許放電容量，其中搜索結(jié)果具有表示穩(wěn)定狀態(tài)行駛模式下的允許驅(qū)動電力輸出PA的最大值(保持在比可用電力輸出PO低指定量值的固定數(shù)值上)。除這種假定之外，這個數(shù)值被預(yù)先存儲在控制器105的ROM(未示出)中，并且在后續(xù)過程中被讀出。
接著在步驟S10，根據(jù)SOC閾值標(biāo)志信息F鑒別輔助電池單元103的充電狀態(tài)是否超過指定數(shù)值或小于指定數(shù)值。具體地，如果充電狀態(tài)等于或大于圖6所示的數(shù)值S％，由于可用電力輸出PO保持在固定數(shù)值上，所以鑒別充電狀態(tài)等于或大于數(shù)值S％。當(dāng)然，必要時可以使用更低的閾值執(zhí)行鑒別步驟。
在步驟S10，當(dāng)鑒別出充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值時，操作前進(jìn)到步驟S11，其中在輔助電池單元103的允許驅(qū)動電力輸出PA和可用電力輸出PO之間進(jìn)行比較。也就是說，鑒別允許驅(qū)動電力輸出PA是否低于可用電力輸出PO。
在步驟S11，由于已經(jīng)在步驟S10確認(rèn)充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值，即通常的數(shù)值S％，所以鑒別允許驅(qū)動電力輸出PA低于可用電力輸出PO，于是在步驟S12中，根據(jù)下面使用輔助電池單元103的允許驅(qū)動電力輸出PA和可用電力輸出P的公式(2)計(jì)算目標(biāo)電力輸出PP＝P′-(PO-PA)＝P′+PA-PO.....(2)這意味著發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生處于這樣狀態(tài)的電力輸出，其數(shù)值對應(yīng)于從代表汽車消耗的總電力輸出的目標(biāo)電力輸出基本數(shù)值P′減去輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值所得的結(jié)果。換言之，這種狀態(tài)表示輔助電池單元103釋放出數(shù)值為輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值的電力輸出。接著，終止當(dāng)前操作并且按照指定時間間隔重復(fù)執(zhí)行操作，直到關(guān)閉汽車的點(diǎn)火按鍵。
相反，當(dāng)在步驟S10判斷充電狀態(tài)低于指定數(shù)值時，或者當(dāng)在步驟判斷預(yù)定的允許驅(qū)動電力輸出PA因某些原因，例如SOC閾值已經(jīng)被設(shè)置成較低數(shù)值而大于可用電力輸出PO時，在步驟S13根據(jù)下面使用目標(biāo)電力輸出基本數(shù)值P′的公式(3)計(jì)算目標(biāo)電力輸出PP＝P′.....(3)這意味著發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生所有量值的、對應(yīng)于代表汽車消耗的全部電力的目標(biāo)電力輸出基本數(shù)值P′的電力輸出，結(jié)果輔助電池單元103終止其放電操作。接著，終止當(dāng)前操作并且按照指定時間間隔重復(fù)執(zhí)行操作，直到關(guān)閉汽車的點(diǎn)火按鍵。
現(xiàn)在結(jié)合圖8更詳細(xì)地描述上述步驟的操作。
在圖8中，針對以下情況根據(jù)時間畫出發(fā)電機(jī)101的輸出，輔助電池單元103的輸出，充電狀態(tài)和驅(qū)動扭矩，其中加速器踏板保持固定按下狀態(tài)，在t4到t5之間的時間段內(nèi)被進(jìn)一步按下，并且在時刻t5之后加速器位置保持在先前的按下狀態(tài)上。
在圖8中，在加速器踏板被進(jìn)一步按下的時刻t4之前的時間段中，設(shè)置輔助電池單元103，使得指示穩(wěn)定狀態(tài)數(shù)值的允許驅(qū)動電力輸出PA在那些針對汽車的加速狀態(tài)假定的數(shù)值中間具有最大值，從而允許輔助電池單元103釋放電力輸出以保留剩余充電容量，其中數(shù)值ΔP代表輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值，并且對應(yīng)該數(shù)值的電力輸出被從輔助電池單元103釋放并且提供給驅(qū)動電機(jī)104。這里，發(fā)電機(jī)101的電力輸出保持在″0″水平上。在這種情況下，驅(qū)動電機(jī)104的要求驅(qū)動電力PD完全從輔助電池單元103提供并且并行地充分增強(qiáng)允許驅(qū)動電力輸出PA，即使在時刻t4之后加速器被按下也是如此。接著，在t4和t5之間的時間段內(nèi)，輔助電池單元103可以使用允許驅(qū)動電力PA完全釋放具有最大水平的可用電力輸出PO的電力輸出。也就是說，針對要補(bǔ)償?shù)囊篁?qū)動電力PD，可以補(bǔ)償由于發(fā)電機(jī)的響應(yīng)延遲造成的電力輸出短缺，結(jié)果實(shí)現(xiàn)了期望驅(qū)動電力(即驅(qū)動扭矩)的響應(yīng)。在t5之后的時間段內(nèi)，從輔助電池單元103釋放代表輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值的數(shù)值ΔP的電力，從而允許切換到穩(wěn)定狀態(tài)操作，使得發(fā)電機(jī)101的電力輸出和驅(qū)動電機(jī)104的要求驅(qū)動電力PD之間的差值得到補(bǔ)償。這里，為了方便，結(jié)合這樣的狀態(tài)進(jìn)行描述，其中在t4之前和t5之后的時間段內(nèi)，從輔助電池單元103提供的電力輸出的量值被視為具有相同的ΔP。
下面參照圖9使用詳細(xì)數(shù)值并且針對這樣的例子進(jìn)行詳細(xì)描述，其中發(fā)電機(jī)101的電力輸出在時刻t4之前的時間段內(nèi)不為零。
在圖9中，假定穩(wěn)定狀態(tài)操作期間的、代表汽車加速狀態(tài)期間選定的數(shù)值中的最大值的允許驅(qū)動電力輸出PA具有數(shù)值20kW，并且假定汽車在t4和t5之間的時間段內(nèi)進(jìn)行加速，使得要求驅(qū)動電力PD從30kW改變成50kW。這里，假定在t4的加速之前的狀態(tài)下輔助電池單元103的可用電力輸出PO為30kW，使發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生20kW的電力輸出，其中從輔助電池單元103的30kW可用電力輸出減去20kW的允許驅(qū)動電力輸出PA得到10kW的數(shù)值，從加速之前的30kW驅(qū)動電力輸出減去10kW數(shù)值得出20kW的電力輸出。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，輔助電池單元103產(chǎn)生代表發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生的電力輸出的短缺的10kW電力輸出，以作為針對消耗的要求驅(qū)動電力提供的補(bǔ)償電力輸出。在從t4到t5的加速時間段內(nèi)，除了短缺的10kW電力輸出之外，增加相對要求驅(qū)動電力PD的響應(yīng)的發(fā)電機(jī)101延遲響應(yīng)所導(dǎo)致短缺的電力輸出。這種電力輸出短缺對應(yīng)于20kW的最大值，其中假定該數(shù)值是加速狀態(tài)的最大值并且從不超過20kW的數(shù)值。也就是說，輔助電池單元103在不大于30kW的限制數(shù)值內(nèi)釋放電力輸出，該電力輸出是可用電力輸出PO。即使在t5處終止加速并且汽車切換到正常的穩(wěn)定狀態(tài)操作，其中在t6之后的時間段中保持50kW的要求驅(qū)動電力PD，控制器仍然執(zhí)行與t4的加速之前的驅(qū)動狀態(tài)下的操作相同的操作，使得發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生40kW的電力輸出，并且使輔助電池單元103釋放10kW的電力輸出。
在前面的描述中，在保持固定按下位移數(shù)值的加速器沒有加速汽車的穩(wěn)定狀態(tài)下，假定允許驅(qū)動電力輸出PA被設(shè)置成最大值，以便允許輔助電池單元103具有最大允許放電容量。
即使在這種設(shè)置中也可以實(shí)現(xiàn)期望驅(qū)動電力(即產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩)的響應(yīng)。然而在實(shí)際使用中，當(dāng)實(shí)現(xiàn)這種設(shè)置以便保證允許驅(qū)動電力輸出PA具有最大數(shù)值時，由于保證允許驅(qū)動電力輸出PA具有最大值，存在這樣的機(jī)會，即輔助電池單元103執(zhí)行放電操作，或者從輔助電池單元103釋放的電力的量值保持在較小的數(shù)值上。
因此，如圖10A所示，根據(jù)汽車速度適當(dāng)設(shè)置允許驅(qū)動電力輸出，并且如圖10B所示，根據(jù)要求驅(qū)動功率設(shè)置允許驅(qū)動電力輸出。
更具體地，參照圖11，根據(jù)行駛阻力(R/L)研究驅(qū)動電機(jī)104的操作特征。在圖11中，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(汽車速度)被畫在橫座標(biāo)軸上，而電機(jī)扭矩被畫在縱座標(biāo)軸上，其中輪廓線表示電機(jī)的輸出功率。
在圖11中，參照連線TO1至TO4上的數(shù)值，這表明在汽車速度為低數(shù)值時，即在驅(qū)動電機(jī)104的旋轉(zhuǎn)速度如箭頭L所示保持低數(shù)值時，電機(jī)的扭矩存在較大的變化，而輸出功率存在較小的變化。這意味著，在最初假定的加速操作期間電機(jī)104的輸出功率的變化量值和預(yù)定的允許驅(qū)動電力輸出PA可以具有較小的數(shù)值。結(jié)果，在圖10A所示的低汽車速度上，允許驅(qū)動電力輸出PA的數(shù)值小于前面假定的最大值并且隨著汽車速度的增加而逐漸增加。接著，與在汽車的穩(wěn)定狀態(tài)操作下假定的允許驅(qū)動電力輸出PA的最大值相比，在考慮到發(fā)電機(jī)101的響應(yīng)速度的情況下，確定隨時間改變的允許驅(qū)動電力輸出PA允許增加機(jī)會數(shù)量或輔助電池單元103的釋放電力量值。這導(dǎo)致增加機(jī)會數(shù)量或從輔助電池單元103釋放的電力量值，即使充電狀態(tài)低于數(shù)值S％并且可用電力輸出PO保持低于圖6示出的固定數(shù)值的數(shù)值時也是如此。
在中速和高速范圍內(nèi)，由于汽車不僅進(jìn)行慣性運(yùn)動，而且在行駛阻力(R/L)的作用下行駛，當(dāng)汽車切換到加速狀態(tài)時，汽車的要求驅(qū)動功率DP，即驅(qū)動電機(jī)104的要求驅(qū)動電力PD變化很大，而另一方面，驅(qū)動電機(jī)104的最大輸出本身是最初確定的。這樣，如圖10B所示，可以根據(jù)對應(yīng)于驅(qū)動電機(jī)104的電機(jī)輸出的要求驅(qū)動功率DP，即要求驅(qū)動電力PD設(shè)置汽車的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的允許驅(qū)動電力輸出PA，在這種情況下，甚至可以使輔助電池單元103增加放電操作的數(shù)量，以及增加釋放的電力的量值。也就是說，可以設(shè)置允許驅(qū)動電力輸出PA，使其在允許驅(qū)動電力輸出低于最大要求驅(qū)動功率DP，即對應(yīng)于驅(qū)動電機(jī)104的最大輸出的要求驅(qū)動電力PD的狀態(tài)下逐漸增加，并且在允許驅(qū)動電力輸出超過最大要求驅(qū)動功率的狀態(tài)下逐漸降低。
并且，當(dāng)考慮發(fā)電機(jī)101的操作中的停止?fàn)顟B(tài)時，由于在發(fā)電機(jī)101從其停止?fàn)顟B(tài)開始產(chǎn)生期望的電力量值之前經(jīng)過的時間多于發(fā)電機(jī)101的操作中的非停止?fàn)顟B(tài)下所需的時間，相對于在發(fā)電機(jī)101的非停止?fàn)顟B(tài)下設(shè)置的允許驅(qū)動電力輸出PA′，最好將發(fā)電機(jī)101的停止?fàn)顟B(tài)下的允許驅(qū)動電力輸出PA設(shè)置成增加了指定數(shù)值。可以選擇圖10A定義的允許驅(qū)動電力輸出PA、PA′和圖10B定義的允許驅(qū)動電力輸出PA、PA′中的較小一個。
下面參照圖12詳細(xì)描述這種操作。
圖12示出了汽車在以下情況下的加速狀態(tài)，其中要求驅(qū)動電力在t4和t5之間的時間段內(nèi)從數(shù)值30kW變化到50kW。這里，假定在要求驅(qū)動電力的數(shù)值被設(shè)置成30kW和50kW的情況下允許驅(qū)動電力輸出PA分別具有20kW和10kW的數(shù)值，同時考慮到發(fā)電機(jī)101的響應(yīng)。還假定驅(qū)動電機(jī)104的功率輸出具有最大值60kW，而輔助電池單元103的可用電力輸出PA被設(shè)置成數(shù)值30kW。在t4的加速狀態(tài)之前的時間段內(nèi)，使發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生20kW的電力輸出，其中從輔助電池單元103的30kW可用電力輸出減去20kW的允許驅(qū)動電力輸出PA得到10kW的數(shù)值，從加速之前的30kW要求驅(qū)動電力PD減去10kW數(shù)值得出20kW的電力輸出。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，為驅(qū)動電機(jī)104提供10kW的電力輸出，該電力輸出對應(yīng)于發(fā)電機(jī)101為消耗的要求驅(qū)動電力PD而產(chǎn)生的電力輸出的短缺。在時刻t4和t5之間的加速狀態(tài)下，為驅(qū)動電機(jī)104提供對應(yīng)于短缺的電力的10kW電力輸出，以及對應(yīng)于相對要求驅(qū)動電力PD的響應(yīng)的發(fā)電機(jī)101延遲響應(yīng)所導(dǎo)致的電力短缺、從輔助電池單元103提供的電力輸出。在這種情況下，由于在假定要求驅(qū)動電力為30kW的情況下允許驅(qū)動電力輸出PA具有被預(yù)定為20kW的數(shù)值，從輔助電池單元103向驅(qū)動電機(jī)104提供數(shù)值不大于30kW，即可用電力輸出PO的最大值的電力輸出。在時刻t5之后的時間段內(nèi)，加速終止，并且在具有PkW的要求驅(qū)動電力PD的穩(wěn)定狀態(tài)操作中，發(fā)電機(jī)101產(chǎn)生30kW的電力輸出，其中從輔助電池單元103的30kW可用電力輸出PO減去10kW的允許驅(qū)動電力輸出PA得到20kW的結(jié)果，并且從50kW的要求驅(qū)動電力PD減去該結(jié)果以得到30kW的數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，輔助電池單元103產(chǎn)生20kW的電力輸出，該電力輸出對應(yīng)于發(fā)電機(jī)201響應(yīng)消耗的要求驅(qū)動電力PD而提供的電力輸出的短缺。圖12的虛線示出了輔助電池單元103的電力輸出。
于是，與允許驅(qū)動電力輸出PA具有為汽車假定的加速狀態(tài)中間的最大值的情況相比，根據(jù)汽車狀態(tài)預(yù)定允許驅(qū)動電力輸出PA以迫使允許驅(qū)動電力輸出PA被用于控制發(fā)電機(jī)101和輔助電池單元103的輸出，允許增加頻率數(shù)量或輔助電池單元103產(chǎn)生的輸出的量值。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，由于包含發(fā)電機(jī)，電力存儲單元，由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)，由驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動功率輸出驅(qū)動的驅(qū)動輪的汽車控制系統(tǒng)包括計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分，計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償發(fā)電機(jī)的響應(yīng)延遲所需的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分，根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，和根據(jù)要求驅(qū)動功率、允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算從發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出的目標(biāo)電力計(jì)算部分，汽車控制系統(tǒng)可以有效控制產(chǎn)生的電力輸出的量值，同時保留汽車的加速操作所需的允許驅(qū)動電力輸出。
目標(biāo)電力輸出量值計(jì)算部分的存在允許電力存儲單元始終按照執(zhí)行加速操作所需的量值可靠存儲允許驅(qū)動電力輸出，無論發(fā)電機(jī)處于停止或工作狀態(tài)，也無論電力存儲單元的容量如何，其中在電力存儲單元中存儲的電力的量值等于或大于指定數(shù)值并且可用驅(qū)動電力等于或大于允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)電力輸出量值計(jì)算部分從電力存儲單元的可用電力輸出減去允許驅(qū)動電力輸出得到一個數(shù)值，從驅(qū)動電機(jī)的響應(yīng)要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力中減去該數(shù)值，從而確定目標(biāo)電力。此外，如果電力存儲單元中存儲的電力的量值等于或大于指定數(shù)值，電力存儲單元可以通過主動方式釋放電力輸出。這產(chǎn)生了有效防止電力存儲單元出現(xiàn)過充電的效果。此外，由于當(dāng)電力存儲單元中存儲的電力的量值超過指定數(shù)值時必定使用電力存儲單元中存儲的電力，可以改進(jìn)油耗。
此外，得到汽車附屬單元的電力消耗的附屬單元消耗電力計(jì)算部分的存在允許目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分確定要產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出，其中當(dāng)電力存儲單元中存儲的電力的量值等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于允許驅(qū)動電力輸出時，從電力存儲單元的可用電力輸出減去允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，使附屬單元電力消耗和驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力相加以得到另一個數(shù)值，從所述另一個數(shù)值中減去所述一個數(shù)值，從而確定目標(biāo)電力輸出。結(jié)果，汽車控制系統(tǒng)以更加精確的方式控制產(chǎn)生的電力的量值，同時允許為汽車的加速操作保持允許驅(qū)動電力輸出。
另外，由于允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率中的至少一個計(jì)算允許驅(qū)動電力輸出，可以根據(jù)汽車狀態(tài)計(jì)算要求的允許驅(qū)動電力輸出，從而增加了頻率數(shù)量或電力存儲單元產(chǎn)生的電力的量值，進(jìn)而改進(jìn)了油耗。
此外，由于允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分從根據(jù)汽車速度確定的第一允許驅(qū)動電力輸出和根據(jù)要求驅(qū)動功率確定的第二允許驅(qū)動電力輸出中選擇較小的一個，因此可以根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的操作特征，預(yù)定的要求驅(qū)動功率特征和汽車狀態(tài)計(jì)算要求的允許驅(qū)動電力輸出。
并且，如果發(fā)電機(jī)包括燃料電池組電池，則引擎不排放廢氣，從而大大改進(jìn)了汽車的油耗。另外，如果發(fā)電機(jī)由引擎驅(qū)動，則可以改進(jìn)汽車的驅(qū)動扭矩響應(yīng)。
(第二優(yōu)選實(shí)施例)現(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)，該汽車控制系統(tǒng)在指定實(shí)例中能夠停止發(fā)電機(jī)101的操作。
第二優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與第一優(yōu)選實(shí)施例中的相同，因此這里省略了相同結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。并且，第二優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)執(zhí)行的步驟與圖4中步驟S8之前的步驟相同，于是這里省略了對這些步驟的詳細(xì)描述，除了參照圖13的流程圖討論的剩余步驟之外。
在圖13中，在步驟S21讀出允許驅(qū)動電力輸出PA。在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，允許驅(qū)動電力輸出PA涉及針對發(fā)電機(jī)101的停止?fàn)顟B(tài)確定的穩(wěn)定狀態(tài)允許驅(qū)動電力輸出PA1，和針對發(fā)電機(jī)101的非停止?fàn)顟B(tài)確定的穩(wěn)定狀態(tài)允許驅(qū)動電力輸出PA2，其中讀出這兩個參數(shù)。
接著在步驟S22中，鑒別充電狀態(tài)是否等于或大于指定數(shù)值(圖6中示出的S％)。
接著，如果充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值，則操作前進(jìn)到步驟S23，其中鑒別允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1是否小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
如果在步驟S23判斷允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO，則在步驟S24鑒別要求驅(qū)動電力PD是否小于電力存儲單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值。
如果在步驟S24判斷要求驅(qū)動電力PD小于電力存儲單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值，則操作前進(jìn)到步驟S25以便向發(fā)電機(jī)101輸出停止命令。
相反，在步驟S22中，如果判斷充電狀態(tài)小于指定數(shù)值，則操作前進(jìn)到步驟S28，其中根據(jù)下面使用目標(biāo)電力基礎(chǔ)數(shù)值P′的等式計(jì)算要產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出P。并且，完成當(dāng)前操作并且按照指定時間間隔重復(fù)執(zhí)行這種操作，直到關(guān)閉汽車的點(diǎn)火按鍵開關(guān)。
P＝P′......(4)此外，在步驟S23中，如果判斷允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1超過可用驅(qū)動電力輸出PO，或者如果在步驟S24判斷要求驅(qū)動電力PD超過電力存儲單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值，則操作前進(jìn)到步驟S26，其中判斷允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2是否小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
接著，如果在步驟S26判斷允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2小于輔助電池單元103的可用驅(qū)動電力輸出PO，則操作前進(jìn)到步驟S27，其中根據(jù)使用目標(biāo)電力基礎(chǔ)數(shù)值P′、輔助電池單元103的允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2和輔助電池單元103的可用電力輸出PO的等式(5)計(jì)算要產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出P。
P＝P′-(PO-PA)＝P′+PA-PO......(5)相反，如果在步驟S26判斷允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2超過輔助電池單元103的可用電力輸出PO，則操作前進(jìn)到上述步驟S28以計(jì)算目標(biāo)電力P。接著，完成當(dāng)前操作接著按照指定時間間隔重復(fù)執(zhí)行這種操作，直到關(guān)閉汽車的點(diǎn)火按鍵開關(guān)。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)響應(yīng)要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力小于可用電力輸出的數(shù)值時，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)被停止，其中從可用電力輸出中減去在發(fā)電機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)期間確定的允許驅(qū)動電力輸出。這導(dǎo)致處于較低負(fù)載側(cè)的發(fā)電機(jī)的操作頻率的降低，其中發(fā)電效率在實(shí)際應(yīng)用中保持低水平，同時改進(jìn)了油耗。另外，在發(fā)電機(jī)的操作中執(zhí)行停止并且同時保證要求的允許驅(qū)動電力輸出的能力允許在發(fā)電機(jī)101的停止和非停止?fàn)顟B(tài)中均得到相同的驅(qū)動扭矩響應(yīng)。
(第三優(yōu)選實(shí)施例)圖14示出了應(yīng)用本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)的汽車EV，該汽車被圖示成其驅(qū)動輪由引擎和驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的所謂并聯(lián)雙動力型汽車。在用于本優(yōu)選實(shí)施例的所謂并聯(lián)雙動力型汽車中，汽車動力源包括引擎和驅(qū)動電機(jī)，而在第一優(yōu)選實(shí)施例中，動力源只包括驅(qū)動電機(jī)。于是，用引擎替換發(fā)電機(jī)允許對本發(fā)明進(jìn)行簡單的原理描述。并且，相同的組成部分具有的附圖標(biāo)記與圖1的第一優(yōu)選實(shí)施例中的對應(yīng)部分的附圖標(biāo)記相同，從而可以省略多余的描述。
在圖14中，通過傳動108將引擎107產(chǎn)生的驅(qū)動功率傳遞到驅(qū)動輪106。發(fā)電機(jī)電機(jī)(電動發(fā)電機(jī))109將從引擎107傳來的機(jī)械功率(功率輸出)轉(zhuǎn)換成電力，這種電力被電力控制單元102轉(zhuǎn)換成具有電壓和電流、被存儲在電力存儲單元(輔助電池單元)103中的電力輸出。此外，通過電力控制單元102為發(fā)電機(jī)電機(jī)109提供來自電力存儲單元103的電力輸出，以便提供支持對驅(qū)動輪106的驅(qū)動的機(jī)械功率。并且，發(fā)電機(jī)電機(jī)109在汽車減速期間響應(yīng)汽車的再生制動產(chǎn)生再生電力輸出，其中通過電力控制單元102將再生電力輸出提供到電力存儲單元103。
控制器105根據(jù)諸如加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S、汽車速度的汽車狀態(tài)和諸如電力存儲單元103的放電電流BI和電池充電電壓BV的充電狀態(tài)信息計(jì)算將在正面討論的目標(biāo)引擎功率，以便向引擎提供命令C4和控制引擎107，使得其功率輸出被調(diào)整成期望數(shù)值。此外，控制器105向發(fā)電機(jī)/電機(jī)109提供命令C5以便控制發(fā)電機(jī)/電機(jī)109，同時向電力控制單元102提供命令C6以便使電力控制單元102產(chǎn)生電力輸出或機(jī)械功率輸出。一方面，控制器105向傳動108提供命令C7以便控制驅(qū)動輪106的驅(qū)動功率。并且，雖然發(fā)電機(jī)電機(jī)具有一元結(jié)構(gòu)，然而也可以分別構(gòu)造發(fā)電機(jī)和電機(jī)。
圖15示出了本優(yōu)選實(shí)施例的控制器105的基本結(jié)構(gòu)。
在圖15中，控制器105包含根據(jù)加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度計(jì)算汽車要求的要求驅(qū)動功率DP的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分1，計(jì)算針對要求驅(qū)動功率DP的變化而補(bǔ)償引擎107的延遲響應(yīng)所需的允許驅(qū)動電力輸出PA的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分2，根據(jù)構(gòu)成電力存儲單元103的輔助電池單元的充電狀態(tài)計(jì)算要輸出的電力存儲單元103的可用電力輸出PO的輔助電池輸出可用電力計(jì)算部分3，計(jì)算附屬單元電力消耗PE的附屬單元電力消耗計(jì)算部分5，計(jì)算代表引擎107的目標(biāo)功率DP的目標(biāo)引擎功率PENG的目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分7，和計(jì)算代表引擎的真實(shí)功率的真實(shí)引擎功率EP的真實(shí)引擎功率計(jì)算部分8。此外，控制器105包含根據(jù)要求驅(qū)動功率DP和真實(shí)引擎功率EP計(jì)算要求電機(jī)電力PMD的要求電機(jī)電力計(jì)算部分9，和根據(jù)要求電機(jī)電力PMD控制發(fā)電機(jī)電機(jī)109的驅(qū)動電機(jī)控制部分6。
現(xiàn)在結(jié)合圖16和17的流程圖詳細(xì)描述圖15示出的控制器105的操作。當(dāng)汽車的點(diǎn)火按鍵開關(guān)(未示出)被打開時，啟動所述操作。
最初在步驟S31，檢測輔助電池單元103的電流BI、電池放電電壓BV和溫度。
接著在步驟S32，根據(jù)電流BI、電壓BV和溫度BT計(jì)算輔助電池單元103的充電狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行計(jì)算時，根據(jù)圖6示出的、此前結(jié)合第一優(yōu)選實(shí)施例使用的輔助電池單元103的可充放電電力特征實(shí)現(xiàn)這種計(jì)算。
接著在步驟S33，以和第一優(yōu)選實(shí)施例中的步驟3類似的方式計(jì)算輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
接著在步驟S34，檢測加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S和汽車速度。當(dāng)然可以檢測代表換擋范圍的范圍信息。
接著在步驟S35，根據(jù)前面檢測的加速器的增量位移數(shù)值A(chǔ)S，汽車速度v和范圍信息，利用映射計(jì)算汽車駕駛員要求的要求驅(qū)動扭矩，并且通過使驅(qū)動扭矩乘以汽車速度v來計(jì)算要求驅(qū)動功率DP。
在步驟S36，進(jìn)行計(jì)算以確定指示附屬單元200的開/關(guān)狀態(tài)的附屬單元消耗電力PE。當(dāng)然，可以直接檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)的電流和電壓。
在步驟S37，根據(jù)以下使用要求驅(qū)動功率DP和附屬單元消耗電力PE的公式(6)，使用在上述操作步驟中獲得的各種數(shù)值計(jì)算目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′。
PENG′＝DP+PE.......(6)在步驟S38中，計(jì)算允許驅(qū)動電力輸出PA。
這里應(yīng)當(dāng)理解，在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，允許驅(qū)動電力輸出PA可以被理解成將圖7A至7C中結(jié)合第一優(yōu)選實(shí)施例描述的發(fā)電機(jī)的電力輸出替換成引擎產(chǎn)生的功率。
換言之，由于考慮根據(jù)發(fā)電機(jī)101延遲響應(yīng)從引擎107向驅(qū)動輪106提供功率輸出，以便實(shí)現(xiàn)汽車駕駛員要求的要求驅(qū)動功率DP，允許驅(qū)動電力輸出表示可以從輔助電池單元203提供給發(fā)電機(jī)電機(jī)109的電力輸出的容許量。也就是說，允許驅(qū)動電力輸出PA對應(yīng)于這樣的電力輸出，即該電力輸出是輔助電池單元103的可用電力輸出PO減去從輔助電池單元103釋放并且提供給發(fā)電機(jī)電機(jī)109的電力輸出所得到的結(jié)果。在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，為汽車假定的最大值被預(yù)先存儲在控制器105的ROM(未示出)中以作為針對穩(wěn)定狀態(tài)而規(guī)定的允許驅(qū)動電力輸出PA，其中適當(dāng)?shù)刈x出最大值。
接著在步驟S39，判斷充電狀態(tài)是否等于或大于指定數(shù)值(S％)。
接著，如果在步驟S39判斷充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值，操作前進(jìn)到步驟S40，其中允許驅(qū)動電力輸出PA低于或高于輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
如果在步驟S40判斷輔助電池單元103的允許電力輸出PA低于可用電力輸出PO，則操作進(jìn)行到步驟S41，其中根據(jù)下面使用目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′，可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA的公式(7)計(jì)算目標(biāo)引擎功率PENG。
PENG＝PENG′-(PO-PA)＝PENG′+PA-PO.......(7)上述公式表示，引擎107的功率輸出被補(bǔ)償成對應(yīng)于一個數(shù)值的功率輸出，該數(shù)值等于從作為汽車的要求驅(qū)動功率DP與附屬單元電力消耗PE的總和的目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′減去輔助電池單元103的可用電力輸出PO與允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值。當(dāng)汽車保持在穩(wěn)定狀態(tài)，即非加速狀態(tài)時，目標(biāo)引擎功率PENG和真實(shí)引擎功率EP彼此相等。在這種情況下，如下所述，輔助電池單元103產(chǎn)生等于一個數(shù)值的電力輸出以便驅(qū)動發(fā)電機(jī)電機(jī)109，該數(shù)值等于輔助電池單元103的可用電力輸出PO減去允許驅(qū)動電力輸出PA。
另一方面，如果在步驟39判斷充電狀態(tài)小于指定數(shù)值，或者在步驟S40判斷輔助電池單元103的允許驅(qū)動電力輸出PA因某種原因超過可用電力輸出PO，則操作前進(jìn)到步驟S42，其中根據(jù)使用目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′和附屬單元電力消耗PE的公式(8)計(jì)算目標(biāo)引擎功率PENGPENG＝PENG′-PE.......(8)這意味著引擎107的功率輸出包括除汽車的附屬單元電力消耗PE之外的所有驅(qū)動功率，而輔助電池單元103只提供附屬單元電力消耗PE。
接著在步驟S43，計(jì)算引擎107的真實(shí)功率EP。使用引擎信息EI，扭矩傳感器檢測的扭矩?cái)?shù)值與引擎旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測的旋轉(zhuǎn)速度數(shù)值的乘積，和根據(jù)諸如燃料注入量或空氣流動速率的檢測數(shù)值檢測到的代表引擎扭矩的引擎旋轉(zhuǎn)速度，可以計(jì)算引擎107的真實(shí)功率EP。
接著在步驟S44，根據(jù)下面使用引擎的要求驅(qū)動功率DP和真實(shí)功率EP的公式(9)計(jì)算要求電機(jī)驅(qū)動電力PMDPMD＝DP-EP.......(9)接著在步驟S45，根據(jù)下面使用要求電機(jī)驅(qū)動電力PMD和檢測的引擎旋轉(zhuǎn)速度ES的公式(10)計(jì)算與發(fā)電機(jī)電機(jī)109相關(guān)的要求電機(jī)扭矩TMD。完成當(dāng)前操作并且按照指定時間間隔重復(fù)執(zhí)行當(dāng)前操作，直到關(guān)閉汽車的點(diǎn)火按鍵開關(guān)。
TMD＝PMD/ES.......(10)對于當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)，由于假定發(fā)電機(jī)電機(jī)109的輸出軸與引擎107的輸出軸相連，通過將要求電機(jī)驅(qū)動電力PMD除以引擎旋轉(zhuǎn)速度ES來確定要求電機(jī)扭矩TMD。然而，對于結(jié)構(gòu)中的變化，可以通過適當(dāng)方式根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力PMD計(jì)算功率輸出。
現(xiàn)在，參照圖18更詳細(xì)地描述上述步驟的操作。
圖18是內(nèi)容與結(jié)合第一優(yōu)選實(shí)施例描述的圖8基本相同的視圖，除了引擎107被替換成發(fā)電機(jī)101之外。在松開加速器踏板的時刻t4之前的時間段內(nèi)，輔助電池單元103產(chǎn)生電力輸出，該電力輸出對應(yīng)于輔助電池單元103的可用電力輸出PO與允許驅(qū)動電力輸出PA之間的差值，并且被提供給發(fā)電機(jī)電機(jī)109。即使在時刻t4之后的時間間隔內(nèi)加速器踏板被松開，由于保證有足夠的允許驅(qū)動電力輸出PA，輔助電池單元103可以向發(fā)電機(jī)電機(jī)109提供電力輸出，直到達(dá)到輔助電池單元103的可用電力輸出PO的滿水平。結(jié)果，可以補(bǔ)償引擎107的響應(yīng)延遲導(dǎo)致的驅(qū)動功率相對于要求驅(qū)動功率DP的短缺狀態(tài)，從而允許實(shí)現(xiàn)期望驅(qū)動功率(和期望驅(qū)動扭矩)的響應(yīng)。
在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，允許驅(qū)動電力輸出PA被當(dāng)作針對汽車假定的最大值。然而，雖然當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中描述的引擎107被具體假定為內(nèi)燃引擎，然而這種引擎107的特征在于，在圖11示出的驅(qū)動電機(jī)的特征中，扭矩和旋轉(zhuǎn)速度很可能分別對應(yīng)于引擎扭矩和引擎旋轉(zhuǎn)速度。相應(yīng)地，即使象在參照第一優(yōu)選實(shí)施例的圖10A和10B描述的那樣，發(fā)電機(jī)電機(jī)109的輸出軸如當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例所述與引擎107的輸出軸相連，也可以根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率(要求驅(qū)動電力)確定允許驅(qū)動電力輸出PA，以便增加頻率數(shù)量和從輔助電池單元103釋放的電力的量值。對于這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)考慮引擎107的停止?fàn)顟B(tài)時，引擎啟動或引擎扭矩的上升所需的時間間隔需要大于引擎保持非停止?fàn)顟B(tài)的情況下所需的時間間隔，直到引擎107從其停止?fàn)顟B(tài)操作到期望的引擎功率輸出。于是，雖然在圖10A和10B示出的第一優(yōu)選實(shí)施例中針對發(fā)電機(jī)101的工作狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)設(shè)置了允許驅(qū)動電力輸出PA的兩個參數(shù)，然而在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，針對引擎107的工作狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)設(shè)置允許驅(qū)動電力輸出PA的兩個參數(shù)，使得引擎停止?fàn)顟B(tài)期間的允許驅(qū)動電力輸出具有被加上引擎工作狀態(tài)期間的允許驅(qū)動電力輸出的數(shù)值。
通過前面的描述可以理解，在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，汽車控制系統(tǒng)包含計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分，計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償引擎的延遲響應(yīng)所需的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分，根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元產(chǎn)生的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，根據(jù)要求驅(qū)動功率、允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算引擎的目標(biāo)引擎功率的目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分，計(jì)算引擎真實(shí)功率的真實(shí)引擎功率計(jì)算部分，根據(jù)要求功率和真實(shí)引擎功率計(jì)算提供給驅(qū)動電機(jī)的要求電力的要求電機(jī)驅(qū)動電力計(jì)算部分，和根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力控制驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)控制單元，其中汽車控制系統(tǒng)包括引擎，由引擎驅(qū)動以產(chǎn)生電力輸出的發(fā)電機(jī)，存儲發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力輸出的電力存儲單元，由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)，和由引擎和驅(qū)動電機(jī)中的至少一個的功率輸出驅(qū)動的驅(qū)動輪。于是，汽車控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，在允許保留汽車加速操作所需的允許驅(qū)動電力輸出的同時執(zhí)行引擎控制。
此外，當(dāng)電力存儲單元中存儲的電力的量值超過指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出超過允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分從電力存儲單元的可用電力輸出減去允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，并且從要求驅(qū)動功率中減去該數(shù)值以確定目標(biāo)引擎功率。因此，要求電機(jī)驅(qū)動電力計(jì)算部分確定要求電機(jī)驅(qū)動電力，使得要求電機(jī)驅(qū)動電力具有的數(shù)值等于通過從要求驅(qū)動功率減去真實(shí)引擎功率所得到的數(shù)值。于是，這種結(jié)構(gòu)的重要優(yōu)點(diǎn)在于，從電力存儲單元為電機(jī)提供電力，以便支援引擎扭矩并且同時始終保留汽車加速所需的足夠量值的允許驅(qū)動電力輸出。結(jié)果，在加速期間始終可以得到期望的驅(qū)動扭矩響應(yīng)，并且當(dāng)電力存儲單元的充電電力量值的水平高于指定數(shù)值時，能夠使電力存儲單元主動釋放電力輸出，從而避免電力存儲單元發(fā)生過充電。另外，當(dāng)電力存儲單元中存儲的電力的量值超過指定數(shù)值時，主動釋放電力輸出，從而大大改進(jìn)油耗。
此外，能夠得到汽車附屬單元的附屬單元電力消耗的附屬單元電力消耗計(jì)算部分的存在允許目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分確定目標(biāo)引擎功率，其中當(dāng)電力存儲單元中存儲的電力的量值等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于允許驅(qū)動電力輸出時，從電力存儲單元產(chǎn)生的可用電力輸出減去允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，使附屬單元電力消耗和要求驅(qū)動功率相加以得到另一個數(shù)值，從所述另一個數(shù)值中減去所述一個數(shù)值，從而確定目標(biāo)引擎功率。于是，即使在具有由電力存儲單元供電的附屬單元的汽車中也可以考慮附屬單元電力消耗，從而允許精確計(jì)算目標(biāo)電力。
此外，允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率中的至少一個計(jì)算允許驅(qū)動電力輸出。
根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率中的至少一個計(jì)算允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分的存在，使得能夠根據(jù)汽車狀態(tài)計(jì)算雙動力型汽車中所需的允許驅(qū)動電力輸出，結(jié)果增加了頻率數(shù)量或從電力存儲單元釋放的電力的量值，從而改進(jìn)了油耗。
另外，從根據(jù)汽車速度確定的第一允許驅(qū)動電力輸出和根據(jù)要求驅(qū)動功率確定的第二允許驅(qū)動電力輸出中選擇較小一個的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分的存在，允許根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的操作特征，預(yù)定要求驅(qū)動功率特征和汽車狀態(tài)計(jì)算期望的允許驅(qū)動電力輸出，即使在雙動力型汽車中也是如此。
(第四優(yōu)選實(shí)施例)現(xiàn)在描述本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的汽車控制系統(tǒng)，該汽車控制系統(tǒng)允許引擎107停止于指定狀態(tài)。
當(dāng)前描述優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第三優(yōu)選實(shí)施例中的類似，因此這里省略了類似于的詳細(xì)描述。由于操作與涉及圖16和第三優(yōu)選實(shí)施例中的步驟S37之前的操作相同，所以省略了相同部分的描述，并且參照圖19的流程圖描述后續(xù)步驟的操作。
在圖19中，在步驟S51讀出允許驅(qū)動電力輸出PA。在當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例中，允許驅(qū)動電力輸出包括引擎107停止?fàn)顟B(tài)期間的穩(wěn)定狀態(tài)允許驅(qū)動電力輸出PA1，和引擎107非停止?fàn)顟B(tài)期間的允許驅(qū)動電力輸出PA2，其中讀出這兩個參數(shù)。
接著在步驟S52中，鑒別充電狀態(tài)是否超過或小于指定數(shù)值(S％)。
接著，如果在步驟S52判斷充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值，則操作前進(jìn)到步驟S53，其中鑒別允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1是否小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
接著在步驟S53，如果判斷允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO，則操作前進(jìn)到步驟S54，其中鑒別要求驅(qū)動電力PD是否等于或大于輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值。
如果在步驟S54判斷要求驅(qū)動電力PD小于輔助電池單元103的可用電力輸出和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值，則操作前進(jìn)到步驟S55以便向引擎107提供引擎停止命令。接著，操作前進(jìn)到圖17中的步驟S43，此后以和第三優(yōu)選實(shí)施例相同的方式執(zhí)行操作。
另一方面，如果在步驟S52判斷充電狀態(tài)小于指定數(shù)值，則操作前進(jìn)到步驟S58，其中根據(jù)下面使用目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′和附屬單元電力消耗PE的等式(11)計(jì)算目標(biāo)引擎功率PENGPENG＝PENG′-PE·····(11)此外，在步驟S53中，如果判斷允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1小于輔助電池單元103的可用驅(qū)動電力輸出PO，或者如果在步驟S54判斷要求驅(qū)動電力PD小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出(停止?fàn)顟B(tài)期間)PA1之間的差值，則操作前進(jìn)到步驟S56，其中鑒別允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2是否小于輔助電池單元103的可用電力輸出PO。
接著，如果在步驟S56判斷允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2小于可用電力輸出PO，則操作前進(jìn)到步驟S57，其中根據(jù)下面使用目標(biāo)引擎功率基本數(shù)值PENG′，可用電力輸出PO和允許驅(qū)動電力輸出PA的等式(12)計(jì)算目標(biāo)引擎功率PENG。
PENG＝PENG′-(PO-PA)＝PENG′+PA-PO...(12)相反，在步驟S56，如果判斷允許驅(qū)動電力輸出(非停止?fàn)顟B(tài)期間)PA2大于輔助電池單元103的可用電力輸出，則操作前進(jìn)到步驟S58，此后操作前進(jìn)到圖15中的步驟S43以便實(shí)現(xiàn)與第三優(yōu)選實(shí)施例相同的操作。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，如果要求驅(qū)動功率小于這樣的數(shù)值，即從電力存儲單元的可用電力輸出減去針對引擎的停止?fàn)顟B(tài)確定的允許驅(qū)動電力輸出所得到的數(shù)值，則使引擎停止。因此，除了第三優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之外，可以降低操作處于較低負(fù)載側(cè)的引擎的頻率數(shù)量，從而改進(jìn)了油耗，其中在較低負(fù)載側(cè)的熱效率通常較低。
在保證引擎停止?fàn)顟B(tài)所需的允許驅(qū)動電力輸出的同時執(zhí)行引擎停止操作的能力的存在，允許在引擎停止?fàn)顟B(tài)和引擎非停止?fàn)顟B(tài)中能夠以相等的方式得到扭矩響應(yīng)。
這里參考引用了2001年3月6日申請的日本專利申請TOKUGAN2001-062500的全部內(nèi)容。
盡管前面參照本發(fā)明的某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。根據(jù)這里的指導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會想到對上述實(shí)施例的修改和變化。本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求限定。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，由于本發(fā)明具有計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率，計(jì)算針對要求功率而補(bǔ)償動力源或電源部分的延遲響應(yīng)所需的允許驅(qū)動電力輸出，根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出，以及根據(jù)要求驅(qū)動功率、電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算動力源或電源部分產(chǎn)生的目標(biāo)功率的結(jié)構(gòu)，可以在保證汽車加速操作所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的同時執(zhí)行汽車控制。因此，本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法可以應(yīng)用于所謂的串聯(lián)雙動力型汽車，并聯(lián)雙動力型汽車和燃料電池供電的汽車等等，并且可以具有更加廣泛的工業(yè)應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于汽車的控制系統(tǒng)，所述汽車具有發(fā)電機(jī)、電力存儲單元、由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)、和由驅(qū)動電機(jī)提供的驅(qū)動功率驅(qū)動的驅(qū)動輪，該控制系統(tǒng)包括計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算要輸出的電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，可用電力輸出是可從電力存儲單元輸出的電力；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算從發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)電力輸出的目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分，其中控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出和可用電力輸出控制電力存儲單元，根據(jù)目標(biāo)電力輸出控制發(fā)電機(jī)，以便將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)電力存儲單元的充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，并且從驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力減去該數(shù)值，從而確定目標(biāo)電力。
3.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)電力存儲單元的可用電力輸出小于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分將目標(biāo)電力輸出確定成驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力。
4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括確定汽車附屬單元的附屬單元電力消耗的附屬單元電力消耗計(jì)算部分；其中當(dāng)電力存儲單元的充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，使附屬單元電力消耗與驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力相加以得到另一個數(shù)值，并且從所述另一個數(shù)值減去所述一個數(shù)值，從而確定目標(biāo)電力輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括確定汽車附屬單元的附屬單元電力消耗的附屬單元電力消耗計(jì)算部分；其中當(dāng)電力存儲單元的可用電力輸出小于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)電力輸出計(jì)算部分將目標(biāo)電力輸出確定成通過使附屬單元電力消耗與驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力相加所得到的數(shù)值。
6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率中的至少一個計(jì)算電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分從根據(jù)汽車速度確定的電力存儲單元的第一允許驅(qū)動電力輸出，和根據(jù)要求驅(qū)動功率確定的電力存儲單元的第二允許驅(qū)動電力輸出中選擇較小的一個。
8.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)驅(qū)動電機(jī)的對應(yīng)于要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動電力小于一個數(shù)值時，發(fā)電機(jī)停止操作，其中通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去在發(fā)電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)期間達(dá)到的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出來得到所述數(shù)值。
9.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中使用燃料電池或引擎驅(qū)動發(fā)電機(jī)。
10.一種用于汽車的控制系統(tǒng)，所述汽車具有發(fā)電機(jī)、電力存儲單元、由發(fā)電機(jī)和電力存儲單元中的至少一個供電的驅(qū)動電機(jī)、和由引擎和驅(qū)動電機(jī)中的至少一個提供的驅(qū)動功率驅(qū)動的驅(qū)動輪，該控制系統(tǒng)包括計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求驅(qū)動功率計(jì)算部分；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償發(fā)電機(jī)延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算要輸出的電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分，可用電力輸出是可從電力存儲單元輸出的電力；根據(jù)要求驅(qū)動功率，電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出和電力存儲單元的可用電力輸出計(jì)算引擎的目標(biāo)引擎功率的目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分；計(jì)算引擎真實(shí)功率的真實(shí)引擎功率計(jì)算部分；根據(jù)要求功率和真實(shí)引擎功率計(jì)算提供給驅(qū)動電機(jī)的要求電機(jī)驅(qū)動電力的要求電機(jī)驅(qū)動電力計(jì)算部分；和根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力控制驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)控制部分，其中控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出和可用電力輸出控制電力存儲單元，根據(jù)目標(biāo)引擎功率控制引擎，并且根據(jù)要求電機(jī)驅(qū)動電力控制驅(qū)動電機(jī)，以便將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
11.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)電力存儲單元的充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，并且從要求驅(qū)動功率減去該數(shù)值，從而確定目標(biāo)引擎功率。
12.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)電力存儲單元的可用電力輸出小于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分將目標(biāo)引擎功率確定成要求驅(qū)動功率。
13.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中要求電機(jī)驅(qū)動電力計(jì)算部分將要求電機(jī)驅(qū)動電力確定成通過從要求驅(qū)動功率減去真實(shí)引擎功率所得到的數(shù)值。
14.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，還包括確定汽車附屬單元的附屬單元電力消耗的附屬單元電力消耗計(jì)算部分；其中當(dāng)電力存儲單元的充電狀態(tài)等于或大于指定數(shù)值并且電力存儲單元的可用電力輸出等于或大于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出以得到一個數(shù)值，使附屬單元電力消耗與要求驅(qū)動功率相加以得到另一個數(shù)值，并且從所述另一個數(shù)值減去所述一個數(shù)值，從而確定目標(biāo)引擎功率。
15.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，還包括確定汽車附屬單元的附屬單元電力消耗的附屬單元電力消耗計(jì)算部分；其中當(dāng)電力存儲單元的可用電力輸出小于電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出時，目標(biāo)引擎功率計(jì)算部分將目標(biāo)引擎功率確定成通過使附屬單元電力消耗與要求驅(qū)動功率相加所得到的數(shù)值。
16.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分根據(jù)汽車速度和要求驅(qū)動功率中的至少一個計(jì)算電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出。
17.如權(quán)利要求16所述的控制系統(tǒng)，其中允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分從根據(jù)汽車速度確定的電力存儲單元的第一允許驅(qū)動電力輸出，和根據(jù)要求驅(qū)動功率確定的電力存儲單元的第二允許驅(qū)動電力輸出中選擇較小的一個。
18.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)要求驅(qū)動功率小于一個數(shù)值時，引擎停止操作，其中通過從電力存儲單元的可用電力輸出減去在引擎停止?fàn)顟B(tài)期間達(dá)到的要求驅(qū)動電力來得到所述數(shù)值。
19.一種用于汽車的控制系統(tǒng)，所述汽車具有驅(qū)動裝置和包含電力存儲單元并且向驅(qū)動裝置供電的電源裝置，該控制系統(tǒng)包括計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求功率計(jì)算裝置；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償電源裝置延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許電力輸出的允許電力輸出計(jì)算裝置；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算裝置；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，允許電力輸出和可用電力輸出計(jì)算電源裝置產(chǎn)生的目標(biāo)功率輸出的目標(biāo)功率輸出計(jì)算裝置，其中控制系統(tǒng)根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出，可用電力輸出和目標(biāo)功率輸出將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
20.一種控制汽車的方法，所述汽車具有驅(qū)動部分和包含電力存儲單元并且為驅(qū)動部分供電的電源部分，該方法包括計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率；計(jì)算針對要求驅(qū)動功率變化而補(bǔ)償電源部分延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許電力輸出；根據(jù)電力存儲單元的充電狀態(tài)計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出；和根據(jù)要求驅(qū)動功率，允許電力輸出和可用電力輸出計(jì)算電源部分產(chǎn)生的目標(biāo)功率輸出，其中根據(jù)允許驅(qū)動電力輸出，可用電力輸出和目標(biāo)功率輸出將汽車相應(yīng)控制到要求驅(qū)動功率上。
全文摘要
用于具有驅(qū)動部分(104、107、109)，及包含向驅(qū)動部分供電的電力存儲單元的電源部分(101、103、107、109)的汽車的控制系統(tǒng)，包含計(jì)算驅(qū)動汽車所需的要求驅(qū)動功率的要求功率計(jì)算部分(1)，計(jì)算針對要求功率變化而補(bǔ)償電源部分的延遲響應(yīng)所需的電力存儲單元的允許驅(qū)動電力輸出的允許驅(qū)動電力輸出計(jì)算部分(2)，根據(jù)電力存儲單元的充電階段計(jì)算電力存儲單元的可用電力輸出的可用電力輸出計(jì)算部分(3)，和根據(jù)要求驅(qū)動功率、允許驅(qū)動電力輸出和可用電力輸出計(jì)算電源部分產(chǎn)生的目標(biāo)功率的目標(biāo)功率計(jì)算單元(4、7、9)。
文檔編號B60L11/18GK1460077SQ02801091
公開日2003年12月3日 申請日期2002年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者風(fēng)間勇 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社