專利名稱：混合型車用控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及配備有內燃機和電氣驅動裝置的混合型車用控制裝置。
現(xiàn)有混合型車的控制裝置中，是由加速器傳感器檢測車輛行駛中操作者對加速器的操作量，根據(jù)基于檢測信號的加速器開度和基于設在發(fā)動機曲軸中的脈沖發(fā)生器檢測出的信號的發(fā)動機轉數(shù)，來計算發(fā)動機的轉矩的。當此計算出的轉矩比這一轉數(shù)下燃料費最適的轉短小時，則在對應于此差分加大節(jié)流門開度的同時，計算電動機的再生電流使能發(fā)生相當于此差分的轉矩，由此來控制發(fā)動機與電動機。
現(xiàn)有的混合型車，是把發(fā)動機與電動機兩種不同的動力源相組合，檢測各動力源的驅動輸出轉矩與轉數(shù)，根據(jù)檢測出的信號進行計算，采用補償根據(jù)計算結果的差分轉矩或單純利用車速等來變換兩種不同的動力源的控制方法，這樣就會出現(xiàn)以下各種問題。
對于操作者所要求的轉矩，在根據(jù)加速器傳感器的信號與發(fā)動機的轉數(shù)信號來控制節(jié)流門的開度時，輸出轉矩就會因發(fā)動機的冷、熱和個體差異而不同，出現(xiàn)相對加速器的行駛驅動轉矩量發(fā)生變化的問題。
只是采用這樣的兩種動力源，一種是通過加速器傳感器與發(fā)動機轉數(shù)的信號的控制來達到所要求轉矩的應答時間慢且徐緩加速的發(fā)動機，另一種是應答時間快且立即加速的電動機，由于這兩者的特性不同會出現(xiàn)行駛驅動力不連續(xù)欠平滑的擔心。
在從發(fā)動機與電動機兩種不同動力源各自的驅動輸出部檢測其轉矩的情形，當使用狀態(tài)為冷的狀態(tài)時，就有對于轉矩變動大的發(fā)動機和轉矩變動小的電動機必需同時進行轉矩計算的問題。
在發(fā)動機與電動機不同的兩個動力源的驅動輸出部，對于采用各自的轉矩傳感器的情形，就有增多部件數(shù)和加大安裝空間等問題。
為了解決前述的這類問題，本發(fā)明的技術方案1的混合型車用控制裝置的特征在于，它包括有根據(jù)來自檢測操作者的加速器操作量的加速器傳感器的加速器操作量信號和來自檢測車輛速度的車速傳感器的信號，來計算目標轉矩的目標轉矩計算裝置；由設于前述發(fā)動機與發(fā)電/電動機的驅動輸出合流部或下游中的轉矩傳感器，來檢測實際轉矩的轉矩檢測裝置；對發(fā)動機則具有根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉動信號來計算目標開度的目標開度裝置，并能基于此目標開度裝置的目標開度信號進行控制，同時對發(fā)電/電動機則能根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行控制。
技術方案2的混合型車用控制裝置的特征在于，前述發(fā)動機，備有節(jié)流門、檢測轉數(shù)的脈沖發(fā)生器、檢測來自脈沖發(fā)生器的發(fā)動機轉數(shù)的發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置以及計算節(jié)流門開度的目標開度計算裝置，能根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉數(shù)信號計算節(jié)流門開度，而根據(jù)此節(jié)流門開度信號來控制燃料噴射量；同時，前述發(fā)電/電動機則具有通過驅動軸的轉動來產生再生電流的發(fā)電機以及根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行電動機控制的電動機控制裝置，能根據(jù)此電動機控制裝置的驅動控制信號進行驅動控制。
技術方案3的混合型車用控制裝置，其特征在于，具有助推判別裝置，它對應于發(fā)動機的驅動輸出使其與發(fā)電/電動機的驅動輸出并用或進行切換。
本發(fā)明通過上述結構可取得下述效果。
由于技術方案1的混合型車用控制裝置中所述發(fā)動機具有根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉數(shù)信號來計算目標開度的目標開度裝置，能根據(jù)此目標開度裝置的目標開度信號對其進行控制，同時其中所述發(fā)電/電動機則可根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行控制，從而得以實現(xiàn)行駛驅動轉矩的線性特性，還可以不用對每個動力源都設置轉矩傳感器，從而與先有技術相比能使成本降低。
由于技術方案2的混合型車用控制裝置中所述發(fā)動機能根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉數(shù)信號來計算節(jié)流門開度并根據(jù)此節(jié)流門開度信號控制燃料噴射量，同時其中所述的發(fā)電/電動機則備有通過驅動軸的轉動產生再生電流的發(fā)電機，還備有根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行電動機控制的電動機控制裝置，于是能根據(jù)此電動機控制裝置的驅動控制信號對驅動進行控制，從而能取得應答時間快速而靈敏的行駛驅動轉矩的線性特性，可拓寬應用電動機的能行駛的區(qū)域。
由于技術方案3的混合型車用控制裝置中設有助推判別裝置，它根據(jù)發(fā)動機的驅動輸出使其與發(fā)電/電動機的驅動輸出并用或進行切換，因而即使是在再生控制中也能穩(wěn)定地保持應答時間快速而靈敏的行駛驅動轉矩，獲得可連續(xù)與光滑行駛的驅動力。
圖1是本發(fā)明的混合型車的側視圖。
圖2是本發(fā)明的混合型車的驅動系統(tǒng)的側視圖。
圖3是本發(fā)明的混合型車的驅動力傳遞裝置的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的混合型車的發(fā)動機的剖面圖。
圖5說明本發(fā)明的驅動力傳遞裝置的第一作用。
圖6說明本發(fā)明的驅動力傳遞裝置的第二作用。
圖7說明本發(fā)明的驅動力傳遞裝置的第三作用。
圖8是本發(fā)明的驅動力傳遞裝置的轉矩傳感器的剖面圖。
圖9說明本發(fā)明的轉矩傳感器的作用。
圖10是本發(fā)明的混合型車的實施例整體結構的框圖。
圖11是本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的管理控制裝置的實施例中主要部分的結構框圖。
圖12說明方式變換開關。
圖13說明本發(fā)明的混合型車中的發(fā)動機與電動機的驅動范圍。
圖14是本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的電動機控制器件的實施形式中主要部分的結構框圖。
圖15是本發(fā)明的驅動裝置的電路圖。
圖16是本發(fā)明的目標電流信號、電動機電流檢出信號、振蕩控制信號的關系圖。
圖17是轉矩控制裝置與方式控制裝置的作業(yè)流程圖。
圖18是判定驅動邏輯方式、提前角方式、再生邏輯方式的流程圖。
圖19是相對于電動機的提前角的電動機轉矩特性。
圖20是驅動裝置的三相驅動信號的波形圖。
圖21是管理控制裝置的工作流程圖。
圖22是發(fā)動機的開/關判定圖。
圖23是蓄電池的殘余能量與節(jié)流門開度(加速器開度)閾值的特性圖。
圖24是發(fā)動機的開/關的另一判定圖。
圖25是本發(fā)明的混合型車中發(fā)動機與電動機驅動范圍的另一說明圖。
圖26是電流/轉矩反饋控制裝置的工作流程圖。
圖27是本發(fā)明的電流反饋控制裝置的實施例中主要部分的結構框圖。
圖28是本發(fā)明的轉矩反饋控制裝置的實施例中主要部分的結構框圖。
圖29是負載脈沖的波形圖。
圖30是本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的控制原理圖。
圖31是技術方案1的混合型車用控制裝置主要部分的框圖。
圖32是技術方案2的混合型車用控制裝置主要部分的框圖。
圖33是技術方案3的混合型車控制裝置的助推判別裝置主要部分的框圖。
圖34是對應于加速器信號A和車速信號V的特性圖。
圖35是對應于發(fā)動機轉數(shù)信號N和發(fā)動機要求轉矩信號Tt的特性圖。
圖36是本發(fā)明的轉矩量反饋控制的流程圖。
下面根據(jù)


本發(fā)明的實施形式。附圖的方向依符號的方向。
圖1為本發(fā)明的混合型車的側視圖。
混合型車1包括車架2；安裝于此車架2上的車身3；從車身3中央部前方向上延伸的前蓋4；從車身3中央部向后方向上延伸的中支柱5；從中支柱5的前端連接前蓋4的透明車頂6；安裝于中支柱5兩邊的側護件7,7(里側的7未示出)；設于車身3前面的前保險桿8；設于此前保險桿8緊后面的散熱器格柵9；安裝于車身3中央內部的駕駛座11；設于車身3后方的后保險桿12；安裝于車架2上的前輪13、13(里側的13未示出)；設于車架2上作為驅動輪的后輪14、14；設于透明車頂6兩側的側向反射鏡16,16(里側的16未示出)；設于前蓋4兩側中的照明器具17、17；設于車身3中央的方向盤18；設于散熱器格柵9后方的散熱器19，裝載于車架2中央部中的蓄電池21…(…表示多個，以下同)；設于駕駛座11下部的控制單元22；安裝于車架2后方的驅動系統(tǒng)30。M表示駕駛人。
此外，3a表示前蓋板部，3b表示后蓋板部，蓋板部3a,3b可以承受人的重量，通過蓋板部3a、3b易從前后任一方進到駕駛座11。
圖2是本發(fā)明的混合型車的驅動系統(tǒng)的側視圖，其中示明了驅動系統(tǒng)30的主要部件。
圖2中，31為燃料箱，32為燃料泵，33為空氣濾清器，34為節(jié)流門滑輪裝置，35為伺服電動機，36a為供給用噴注器，36b為主噴注器，37為凸輪軸，38為與凸輪軸37一起轉動的機械泵，39為端蓋，41為氣缸體，42為氣缸蓋，43為用作發(fā)電/電動機的三相無刷電動機，44為排氣管，45為金屬催化劑，46為消聲器，47為尾閥，48為用作變速器的錐形無級變速器，49為樞軸，51為后軸，52為無級變速器軸，53為用作驅動力合流點的電動機軸，54為曲軸，56為起動電動機，57為進氣岐管。
圖3為本發(fā)明的混合型車的驅動力傳送裝置的剖面圖。
混合型車1(參看圖1)的驅動力傳遞裝置60包括發(fā)動機61，安裝于發(fā)動機61的曲軸54上的離心式離合器62的內部62a，與此內部62a離合的離心式離合器62的外部62b，通過轉矩限制器63連接到此外部62b的錐型無級變速器48，通過單向離合器65連接到此錐型無級變速器48上的第一傳動系齒輪66，與前述發(fā)動機61一起驅動混合型車1(參看圖1)的電動機43，成為驅動力合流點的電動機軸53，與安裝在此軸53上的第一傳動系齒輪66嚙合的第二傳動系齒輪67，安裝于電動機軸53上的發(fā)動機側的第一斜齒輪68和安裝于電動機側的第一斜齒輪69，分別同此齒輪68與69嚙合的發(fā)動機側的第二斜齒輪71和電動機側的第二斜齒輪72，支承齒輪71與72的中間軸73，設于此中間軸73兩端上的壓力傳感器74a與74b(參看圖8)，安裝于中間軸73上的輸出齒輪75，與此輸出齒輪75連接的傳動軸76，通過差速器78與傳動軸76相連的后軸51，以及安裝在后軸51上的后輪14(參看圖1)。
起動電動機56通過在其電動機軸56a上的皮帶79、鏈81和單向離合器82，使曲軸54轉動。
圖4為本發(fā)明的混合型車的發(fā)動機的剖面圖。
發(fā)動機61包括氣缸體41、沿氣缸體41往復運動的活塞桿83、安裝在此活塞桿83的連桿84a，包覆于氣缸體41上的氣缸蓋42、設于氣缸蓋42上的吸氣輔助閥84與排氣閥85、安裝于氣缸42上的火花塞86、與凸輪軸37同軸轉動的機械泵38。此外，37a為凸輪鏈條，37b為凸輪鏈輪。
根據(jù)加速器87的開度，通過控制單元22與伺服馬達35來調節(jié)節(jié)流門滑輪裝置34，由此來調節(jié)混合氣的供給量，控制發(fā)動機61的輸出功率。
當只靠電動機的運行中打開加速器87時，在需要有發(fā)動機的輸出時，則不論加速器的開度如何，由伺服馬達35關閉節(jié)流門滑輪裝置34，使發(fā)動機61良好地起動。
另一方面，由噴注器36a供給的混合氣的一部分從進口岐管57分支，由機械泵供應，在緊接點火之前從吸氣輔助閥84注入氣缸體41內。
上述混合型車1(參看圖1)的驅動力傳送裝置60的作用由圖5～7說明。
圖5(a)、5(b)說明本發(fā)明驅動力傳送裝置的第一作用。
圖5(a)說明由發(fā)動機61與電動機43的合力驅動后輪14的情形。
發(fā)動機61按照離心式離合器62內部62a、外部62b、錐型無級變速器48、單向離合器65、第一傳動系齒輪66、安裝在成為與電動機43的驅動力合流點的電動機軸53上的第二傳動系齒輪67以及發(fā)動機側的第一斜齒輪68、發(fā)動機側的第二斜齒輪71、輸出齒輪75、傳動軸76、差速器78、后軸51的順序，如箭頭①所示，驅動后輪14。
另一方面，電動機43則按電動機軸53、電動機側第一斜齒輪69、電動機側第二斜齒輪72、輸出齒輪75、傳動軸76、差速器78、后軸51的順序，如箭頭②所示，驅動后輪14。
發(fā)動機61的驅動力與電動機43的驅動力在電動機軸53上成為合力。
當由發(fā)動機61啟動時，可經離心式離合器62均衡而緩慢地傳送轉矩，啟動混合型車1(參看圖1)。
由于將離心式離合器62設在錐形無級變速器48的前級，與設置在后級的情形相比，可采用小容量的離合器。相反，若從錐型無級變速器48側考慮，由于可不直接接受發(fā)動機61過大的轉矩，就會成為對錐型無級變速器48的保護。特別是把離合器用于濕式環(huán)境下時，由于接觸壓力小，當把離心式離合器設置于錐型無級變速器48的后級上時，則需要大的離合器容量，而導致裝置大型化。
由于是把錐型無級變速器48通過轉矩限制器63連接離心式離合器的外部，發(fā)動機61可不接受來自后輪的反向轉矩。
因5(b)說明只由電動機驅動后輪14的情形。
電動機43按照電動機軸53、電動機側的第一斜齒輪69、電動機側的第二斜齒輪72、輸出齒輪75、傳動軸76、差速器78、后軸51的順序，如箭頭③所示，驅動后輪14。
由于發(fā)動機61停轉，單向離合器65成開放狀態(tài)。單向離合器65是設置在緊靠電動機43的驅動力合流點的前方的，因而在只由電動機43驅動后輪14時，不會使成為負荷側的錐型無級變速器48與離心式離合器62的外部62b等連帶轉動。于是可節(jié)約蓄電池21的能耗，確保更長的運轉時間。
圖6(a)、6(b)說明本發(fā)明的驅動力傳送裝置的第二作用。
圖6(a)說明只由發(fā)動機61驅動后輪14的情形。
發(fā)動機61按照離心式離合器62的內部62a、外部62b、錐型無級變速器48、單向離合器65、第一傳動系齒輪66、第二傳動系齒輪67的順序，如箭頭④所示，驅動馬達軸53。也就是說，電動機43可起到發(fā)電機的作用，使蓄電池21(參看圖1)充電。
發(fā)動機61進而按照發(fā)動機側第一斜齒輪68、發(fā)動機側第二斜齒輪71、輸出齒輪75、傳動軸76、差速器78、后軸51的順序，如箭頭⑤所示，驅動后輪14。
圖6(b)說明由電動機43使混合型車1(參看圖1)倒車的情形。
這時，使電動機43反轉，按電動機軸53、電動機側第一斜齒輪69、電動機側第二斜齒輪72、輸出齒輪75、傳動軸76、差速器78、后軸51的順序，如箭頭⑥所示，傳送給后輪14使其反轉。
發(fā)動機61雖然停動但電動機43反轉，因而連接上單向離合器，而電動機43的驅動力如箭頭⑦所示，傳送到離心式離合器62的外部62b，但從離心式離合器62到發(fā)動機61則不連帶轉動。
圖7是本發(fā)明的驅動力傳送裝置第三作用的說明圖，示明混合型車1(參看圖1)減速時的驅動力流向。
混合型車1(參看圖1)減速時，按照后輪14、后軸51、差速器78、傳動軸76、電動機側第二斜齒輪72、電動機側第一齒輪69、電動機軸53的順序，如箭頭⑧所示，將驅動力傳送給發(fā)動機43，而使發(fā)動機起到發(fā)電機的作用。這時，單向離合器65成為開放的，能有效地將減速時的驅動力傳送給電動機43，給蓄電池21(參看圖1)充電。
圖8是本發(fā)明的驅動力傳送裝置的轉矩傳感單元的剖面圖。
轉矩傳感單元88包括前面說明的中間軸73、安裝在中間軸73兩端上的壓力傳感器74a、74b、安裝在中間軸73上的發(fā)動機側的第二斜齒輪71與電動機側的第二斜齒輪72、與此齒輪71、72嚙合的發(fā)動機側的第一斜齒輪68和電動機側的第一斜齒輪69，此轉矩傳感單元88的作用則據(jù)圖9(a)、9(b)說明。
圖9(a)、9(b)說明本發(fā)明的轉矩傳感單元的作用。
圖9(a)示明加速時此轉矩傳感單元88的作用。
加速時，由發(fā)動機61(參看圖3)或電動機43側將驅動力傳給后輪14。也就是說，發(fā)動機側第一斜齒輪68與電動機側第一斜齒輪69成為驅動側，而發(fā)動機側第二斜齒輪71與電動機側第二斜齒輪72則成為從動側，于是齒輪71、72如箭頭a所示在中間軸73中產生應力Fa。此應力Fa由壓力傳感器74a檢測出。
圖9(b)示明減速時轉矩傳感單元88的作用減速時，從后輪14將驅動力傳送到電動機43。這就是說，發(fā)動機側第二斜齒輪71與電動機側第二斜齒輪72成為驅動側，而發(fā)動機側第一斜齒輪68與電動機側第一斜齒輪69成為從動側，于是齒輪68、69如箭頭b所示，在中間軸73中發(fā)生應力Fb。此壓力Fb由壓力傳感器74b檢測出。
具體地說，由上述壓力傳感器74a、74b檢測出驅動力的大小與傳送方向，進行反饋控制，通過將驅動源即發(fā)動機61和電動機43(參看圖2)的驅動力相組合，能高效地驅動混合型車1(參看圖1)。
使轉矩傳感單元88由下述部件構成中間軸73、安裝在中間軸73兩端的壓力傳感器74a、74b、安裝在中間軸73上的發(fā)動機側第二斜齒輪71與電動機側第二斜齒輪72、以及與齒輪71、72嚙合的發(fā)動機側第一斜齒輪68與電動機側第一斜齒輪69，則可以實現(xiàn)緊湊的、可靠性高的轉矩檢測機構。
圖30說明本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的控制基本原理，下面說明這種控制的具體實施形式。
圖10是本發(fā)明的混合型車的整體結構(功能)的框圖。
圖10中，混合型車100配備有驅動輪14、發(fā)電/電動機43、變速器48、發(fā)動機61、各種傳感器110、蓄電池21、混合型車用電動機控制裝置150、驅動裝置151、節(jié)流門控制致動器155。
各種傳感器110將傳感信號SS1輸出給混合車用電動機控制裝置150的管理控制裝置120。
管理控制裝置120把根據(jù)傳感器信號SS1處理獲得的轉矩指令值Tq輸出給電動機控制裝置130，同時將節(jié)流門目標開度信號S124輸出給節(jié)流門控制致動器155。
電動機控制裝置130將根據(jù)指令值Tq、傳感信號SS2處理獲得的控制信號S130輸出給驅動裝置151。
驅動裝置151把據(jù)控制信號S130與蓄電池電壓VB求得的驅動信號(SU、SV、SW)輸出給發(fā)電/電動機43。
發(fā)電/電動機43通過將驅動信號(SU,SV,SW)按圖20所示定時輸送給圖15所示的U相、V相、W相的三相線圈，被驅動或再生，而將電動機轉矩TqM輸出給驅動輪14或由再生電力VR給蓄電池21充電。
下面參看圖20說明驅動信號SU、SV、SW。
圖20中，SUF、SVB、SWF、SUB、SVF、SWB表示圖15所示驅動信號SU、SV、SW的方向，例如SUF是在驅動裝置151的FET Q1接通時，從蓄電池21供給發(fā)電/電動機43的U相的驅動信號SU，而SUB是驅動裝置151的FETQ2接通時從發(fā)電/電動機43的U相流向接地的驅動信號SU。
同樣，當驅動裝置151的FETQ3接通時，從蓄電池21供給發(fā)電/電動機43的V相的驅動信號SV是SVF，在FETQ4接通時，從發(fā)電/電動機43的V相流向接地的驅動信號SV是SVB，而在驅動裝置151的FETQ5接通時，從蓄電池21供給發(fā)電/電動機43的W相的驅動信號SW是SWF，在FETQ6接通時，從發(fā)電/電動機43的W相流向接地的驅動信號SW是SWB。
由上述可知，在圖20所示期間①之內，F(xiàn)ETQ1與FETQ4處于接通狀態(tài)，通過蓄電池21→FETQ1，驅動信號SUF流向發(fā)電/電動機43的U相，通過發(fā)電/電動機43的V相→FETQ4，驅動信號SVB流向接地。
這樣，期間①的電流(驅動信號)從發(fā)電/電動機43的三相線圈的U相、V相、W相中的U相流向V相。
上述情形與來自發(fā)電/電動機43的電動機磁極傳感器115的磁極位置信號PM(115U)的上升出現(xiàn)同步。
這就是說，在信號S115U檢測向U相通電的時刻，由UVW通電模式發(fā)生裝置135實施電流從U相流向V相的線圈的控制。
在期間②內，代替FETQ4使FETQ6成為接通(FETQ4斷開)狀態(tài)，而驅動信號SWB的流動便由從U相到V相的電流(驅動信號)的流動變換為從U相到W相的。
圖11為本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的管理控制裝置實施例主要部分的框圖。
圖11中，管理控制裝置120配備有蓄電池充電量設定裝置121、驅動輪目標輸出設定裝置122、發(fā)動機目標輸出設定裝置123、節(jié)流門目標開度設定裝置124與方式判定裝置125。
此外，現(xiàn)在所述的作業(yè)在圖21中以管理控制裝置的作業(yè)流程圖表明。
發(fā)動機轉數(shù)傳感器160檢測發(fā)動機轉數(shù)，將轉數(shù)信號SY供給于發(fā)動機目標輸出計算裝置123。
蓄電池殘余容量傳感器111檢測蓄電池21的殘余容量，把得到的殘余容量信號S111輸送給方式判定裝置125。
蓄電池充電量設定裝置121由ROM等存儲器構成，將對應于加速器開度信號S112與車速信號V的為蓄電池21必要的充電用發(fā)動機目標輸出數(shù)據(jù)，預存儲于ROM中，以加速器開度信號S112和車速信號V為地址讀出充電用發(fā)動機目標輸出數(shù)據(jù)，把所得的蓄電池充電量信號S121輸出給發(fā)動機目標輸出計算裝置123。
此外，存儲于上述ROM中的數(shù)據(jù)只存儲了加速器開度在50％以下范圍內的，只是在發(fā)動機效率良好的范圍，才作要進行發(fā)動機充電的設定。
加速器開度傳感器112把檢測圖中未示明的加速板踏入量(開度)所得的加速器開度信號S112，輸出給蓄電池充電量設定裝置121、驅動輪目標輸出設定裝置122以及方式判定裝置125。
車速傳感器114把檢測車速所得的車速信號V輸出給驅動輪目標輸出設定裝置122與方式判定裝置125。
驅動輪目標輸出設定裝置122由ROM等存儲器構成，將對應于加速器開度信號S112與車速信號V的目標驅動輪輸出數(shù)據(jù)(轉矩Tq)存儲于ROM中，以加速器開度信號S112和車速信號V為地址，把讀出的驅動輪目標輸出信號S122(轉矩指令值Tq)輸出給發(fā)動機目標輸出計算裝置123和電動機控制裝置130。
方式變換開關113(參考圖12)把變換混合型車100行駛方式所得的方式信號S113輸出給方式判定裝置125。
方式判定裝置125把根據(jù)蓄電池殘余容量信號S111、加速器開度信號S112與方式信號S113以及車速信號V進行方式判定所得的方式判定信號S125，輸出給發(fā)動機目標輸出計算裝置123。
發(fā)動機目標輸出計算裝置123以發(fā)動機轉數(shù)信號SY與驅動輪目標輸出信號S122(Tq)為地址，算出預先存儲于ROM中的發(fā)動機的目標輸出，同時根據(jù)蓄電池充電量信號S122與方式判定信號S125算出蓄電池充電用的發(fā)動機目標輸出，把加和這兩方的發(fā)動機目標輸出所得的發(fā)動機目標輸出信號S123輸出給節(jié)流門目標開度設定裝置124。
發(fā)動機目標輸出開度設定裝置124由ROM等存儲器構成，把對應于發(fā)動機目標輸出信號S123的節(jié)流門目標開度數(shù)據(jù)預存儲于ROM中，以發(fā)動機目標輸出信號S123為地址把讀出節(jié)流門目標開度數(shù)據(jù)所得節(jié)流門目標開度信號S124輸出給節(jié)流門控制致動器155。
圖12說明方式變換開關113。
方式變換開關113將混合型車100的行駛方式變換為半自動、全自動與EV(只靠發(fā)電/電動機43行駛)三種方式。
半自動方式是與發(fā)動機61的驅動相比，更多地設定發(fā)電/電動機的驅動輸出狀態(tài)的，以發(fā)電/電動機43為主體的行駛方式，在發(fā)電/電動機43的轉矩不足時則補充以發(fā)動機61的驅動轉矩，以減少汽油消耗的行駛方式。
從而蓄電池21需要定期地進行外部充電，但發(fā)動機61能取得良好的燃料費效率。
全自動方式是與發(fā)電/電動機43的驅動相比，更多地設定發(fā)動機61的驅動輸出狀態(tài)的，以發(fā)動機61為主體的行駛方式，在發(fā)動機61的驅動轉矩不足時則補充以發(fā)電/電動機43的驅動轉矩的，能維持蓄電池容量的行駛方式。
從而不需對蓄電池21進行外部充電。
作為方式變換開關113的三種方式下發(fā)動機的通/斷操作，可參看圖22所示發(fā)動機的通/斷判定圖。
圖14是本發(fā)明的混合型車用電動機控制裝置的電動機控制裝置實施例主要部分的框圖。
圖14中，電動機控制裝置130配備有電流反饋控制裝置131、選擇比較裝置132、振蕩裝置133、選擇負載限制裝置134、UVW通電模式發(fā)生裝置135、電流/轉矩反饋控制裝置136以及轉矩反饋控制裝置140。
電動機轉數(shù)傳感器116把檢測發(fā)電/電動機43的轉數(shù)的電動機轉數(shù)信號RM，輸出給電流反饋控制裝置131、轉矩反饋控制裝置140以及電流/轉矩反饋控制裝置136。
轉矩傳感器單元88把檢測驅動輪14的轉矩所得的驅動輪轉矩信號TS輸出給反饋控制裝置140。
電動機轉數(shù)傳感器116也可兼用作后述的電動機磁極傳感器115。
電流反饋控制裝置131根據(jù)轉矩指令值Tq、電動機轉數(shù)信號RM、蓄電池電壓VB，生成修正目標電流IMSC、負載限制信號S137，而將修正目標電流IMSC輸出給選擇比較裝置132，將電流限制信號S137輸出給選擇負載限制裝置134。
轉矩反饋控制裝置140根據(jù)驅動輪轉矩信號TS、轉矩指令值Tq、電動機轉數(shù)信號RM與蓄電池電壓VB，生成負載/提前角量限制信號S145與電流限制信號S146，并把負載/提前角量限制信號S145輸出給選擇負載限制裝置134，將電流限制信號S146輸出給選擇比較裝置132。
電流/轉矩反饋控制裝置136根據(jù)轉矩指令值Tq與電動機轉數(shù)信號RM生成選擇信號S136，將選擇信號S136輸出給選擇比較裝置132、選擇負載限制裝置134。
圖26示明電流/轉矩反饋控制裝置的作業(yè)流程。
在步驟P61，判斷轉矩指令值Tq大于零(Tq＞0)否，若為“是”則轉移到步驟P62，若為“否”則轉移到步驟P4。
在步驟P62，判斷電動機轉數(shù)信號RM小于2000rpm(RM＜2000rpm)否，若為“是”則轉至步驟P63，若為“否”則轉到步驟P64。
在步驟P63，把電動機控制裝置130的控制方法作為電流反饋控制的選擇信號S136輸出。
在步驟P64，把電動機控制裝置130的控制方法作為轉矩反饋控制的選擇信號S136輸出。
返回圖14，選擇比較裝置132根據(jù)選擇信號S136，從修正目標電流IMSC或電流限制信號S146選擇其中的任一個，比較所選擇的信號與電動機電流檢測信號IMO的大小，當電動機電流檢測信號IMO在選擇的信號之上(IMO≥IMS或S146)時，將復位信號S132輸出給振蕩裝置133(參看圖16)。
振蕩裝置133例如發(fā)生5KHz的脈沖，通過復位信號S132使脈沖振蕩輸出復位到零，把控制負載的振蕩控制信號S133(參看圖16)，輸出給選擇負載控制裝置134。
選擇負載限制裝置134根據(jù)選擇信號S136選擇負載限制信號S137或負載/提前角量限制信號S145中的任一個，由所限制的信號限制振蕩控制信號S133的負載(參看圖16)而求得的負載限制控制信號S134，輸送給UVW通電模式發(fā)生裝置135。
電動機磁極傳感器115按符合發(fā)電機線圈的U相、V相、W相的120°間隔，發(fā)生三種定時信號，如圖20所示，把檢測發(fā)電/電動機43的磁極位置所得的磁極位置信號PM(S115U,S115V,S115W)輸出給UVW通電模式發(fā)生裝置135。
UVW通電模式發(fā)生裝置135，把根據(jù)負載限制控制信號S134與磁極位置信號PM生成三相DC無刷發(fā)電/電動機43的U、V、W各相的通電模式所得的驅動控信號S130，輸出給驅動裝置151。
圖27為本發(fā)明的電流反饋控制裝置實施形式主要部分的框圖。
圖27中，電流反饋控制裝置131配備有負載限制設定裝置137、目標電流設定裝置138、目標電流修正裝置139。
負載限制設定裝置137根據(jù)蓄電池電壓VB與電動機轉數(shù)信號PM，將限制振蕩控制信號S133的負載的負載限制信號S137，輸出給選擇負載限制裝置134。
目標電流設定裝置138的ROM等存儲器構成把對應于轉矩指令值Tq和電動機轉數(shù)信號的目標電流數(shù)據(jù)預先存儲于ROM中，以轉矩指令值Tq和電動機轉數(shù)信號RM為地址，讀出目標電流數(shù)據(jù)，把所得的目標電流信號IMS輸出給目標電流修正裝置139。
目標電流修正裝置139把根據(jù)電動機電流檢測信號IMO與轉矩指令值Tq修正處理目標電流信號IMS所得的修正目標電流IMSC，輸出給選擇比較裝置132。
圖28為本發(fā)明的轉矩反饋控制裝置實施例的主要部分框圖。
圖28中，轉矩反饋控制裝置140配備有電流限制設定裝置146、方式控制裝置143、偏差計算裝置141、PID(比例·積分·微分)控制裝置142、負載/提前角量計算裝置144與負載/提前角量限制裝置145。
電流限制設定裝置146由ROM等存儲器構成，把電動機電流檢測信號IMO、蓄電池電壓VB、對應于電動機轉數(shù)信號RM的電流限制數(shù)據(jù)存儲于ROM中，以電動機電流檢測信號IMO、蓄電池電壓VB、電動機轉數(shù)信號RM為地址讀出電流限制數(shù)據(jù)，把所得的電流限制信號S146輸出給選擇比較裝置132。
PID控制裝置142由未于圖中示明的比例元件、積分元件、微分元件、加法裝置等組成，比例元件、積分元件、微分元件分別對偏差信號ΔT施加P(比例控制)、I(積分控制)、D(微分控制)處理，由加法裝置加和各個輸出所得的PID控制信號Tpid輸送給負載/提前角量計算裝置144。
方式控制裝置143根據(jù)電動機轉數(shù)信號RM、轉矩指令值Tq、偏差信號ΔT，生成方式控制信號S143，用來使轉矩反饋控制裝置140取負載控制方式或取提前角量控制方式，此方式控制信號S143則輸出給負載/提前角計算裝置144、負載/提前角量限制裝置145。
負載/提前角量計算裝置144根據(jù)PID控制信號Tpid、方式控制信號S143進行負載或提前角量的計算，把所得到負載/提前角量信號S144輸出給負載/提前角量限制裝置145。
負載/提前角量限制裝置145，把根據(jù)蓄電池電壓VB、電動機轉數(shù)信號RM、方式控制信號S143對負載/提前角量信號S144進行限制獲得的負載/提前角量限制信號S145輸送給選擇負載限制裝置134。
圖17示明轉矩反饋控制裝置與方式控制裝置的作業(yè)流程。
在步驟P1，由偏差計算裝置141進行轉矩偏差計算(ΔT=Tq-Ts)，求出偏差信號ΔT，移到步驟P2。
在步驟P2，由PID控制裝置142對偏差信號ΔT進行PID補償，移到步驟P3。
在步驟P3，進行后述的由圖18所示的方式判定，根據(jù)此判定轉移到步驟P5～P7。
在步驟P5，負載/提前角量計算裝置144成為提前角方式，進行提前角量的計算。
在步驟P6，由負載/提前角量計算裝置144成為驅動邏輯方式，進行負載的計算。
在步驟P7，由負載/提前角量計算裝置144成為再生邏輯方式，進行負載的計算。
現(xiàn)在參考圖15、17、20說明圖18的判定流程(圖15的細節(jié)將于后述)。
所謂提前角方式是在圖20的輸出波形中，如虛線(以驅動信號SUF為例)所示，對相對于電動機磁極傳感器115的信號S115U、S115V、S115W成為驅動信號的SU、SV、SW的信號，進行提前接通(提前角)的控制。
這樣可把電動機的特性變更為低轉矩高速轉動型，特別是在高速轉動時可以增大轉矩。
這是把電動機線圈的磁場減弱，使電動機作高速轉動，稱作弱磁場控制。
提前角可逐漸把通常的通電角120°加大，要是加大到通電角170°，這以后就會保持170°而進一步超前。
在圖18所示的流程中，首先于步驟P30中判定前次控制方式是驅動邏輯方式、提前角方式還是再生邏輯方式。
然后對應于所判定的驅動邏輯方式(步驟P31)、提前角方式(步驟P32)或是再生邏輯方式(步驟P33)，相應地判定目標轉矩(Tq)與現(xiàn)在轉矩(Ts)的偏差ΔT(=Tq-Ts)是正(+)、零(0)或負(-)。(步驟P41、P42、P46)。
在步驟P41，當判定偏差ΔT為正(ΔT＞0)時，則現(xiàn)在的轉矩(Ts)相對于目標轉角(Tq)不足，于是轉到步驟P42，判斷向前次方式通電的負載是否在98％以上，當前次負載在98％以上時，轉移到步驟P51，作為提前角方式，設負載為100％。
于是，從此時起開始弱磁場控制。
在提前角方式，相對于前次的通電角求出加和PID(比例·積分·微分)項的通電角(圖17中的步驟P5)，如圖20的虛線所示，在所求得的通電角之中，按超過通常的通電角(120°)的角度值進行提前。
另一方面，當在步驟P42判定前次負載不到98％時，以及在步驟P41中判定偏差ΔT為零(ΔT=0)時，即轉移到步驟P52成為驅動邏輯方式，把相對于前次通電負載加和PID(比例·積分·微分)項的負載作為驅動信號輸出(圖17所示的步驟P6)。
在步驟P41，當判別偏差ΔT為負(ΔT＜0)時，移到步驟P43判定上次負載是否超過2％，當上次負載超過20％時，轉到步驟P52，進入驅動邏輯方式，而當上次負載在2％以下時，則轉到步驟P53，進入再生邏輯方式。
當偏差ΔT為負(ΔT＜0)時，由于PID項也成為正→0→負，即使由驅動邏輯方式(步驟P52)使PID項加和(圖17所示步驟P6)，通電負載在偏差ΔT為負(ΔT＜0)的期間也繼續(xù)減小。
當負載減小時，現(xiàn)在的轉矩(Ts)也減小，若目標轉矩(Tq)為正，則當現(xiàn)在的轉矩(Ts)與目標轉矩(Tq)相等(Tq=Ts)時，偏差ΔT=0，而PID項也成為零，此時的負載穩(wěn)定，成為恒轉矩的運轉。
當目標轉矩(Tq)負時(Tq＜0)，即車輛減速時，由于即使通電負載有所減小而偏差ΔT仍舊為負，故當通電負載在2％以下時，電動機便從驅動邏輯方式轉到再生邏輯方式(步驟P53)，進入再生制動狀態(tài)，產生減速感，在此時刻，開始再生方式。
所謂再生邏輯方式，如圖20所示，是在U相、V相、W相的各線圈與蓄電池之間，使FETQ1、Q3、Q5處于接通狀態(tài)，對于各線圈依每120度保持接續(xù)定時。
在再生邏輯方式中，相對于前次負載減去PID項計算電動機負載(圖17的多驟P7)，當偏差ΔT在0以下(ΔT≥0)時(從步驟P46到步驟P56)，PID項也小于0，實質上是從電動機的通電負載2％以下的極小值繼續(xù)增大，使再生制動增大。
這樣，由于通過再生制動使現(xiàn)在的轉矩(Ts)的值為負(Ts＜0)，目標轉矩(Tq)與轉矩(Ts)共同成為負值，而偏差ΔT從負值漸趨近零。
然后在偏差ΔT為正(ΔT＞0)時(步驟P46)，到前次負載未達2％的情形，繼續(xù)此再生邏輯方式(步驟P56)。
于是，由于PID項隨著偏差ΔT變?yōu)檎沧優(yōu)檎?，故負載便逐漸減小。
當負載為未滿2％時，便轉移到驅動邏輯方式(從步驟P55轉至圖17的步驟P6)。
至此，再生邏輯方式結束。
當偏差ΔT為正時由于PID項也成為正，通過圖17所示的步驟P6的計算，負載也變?yōu)榧哟蟆?br> 然后在步驟P44中，當偏差ΔT在0以上(ΔT≥0)時，由于前次是提前角方式，繼續(xù)要求轉矩增大，于是經過步驟54繼續(xù)提前角方式(圖17的步驟P5)。
另一方面，在步驟P44中，于偏差ΔT為負(ΔT＜0)的情形，提前角方式將繼續(xù)到前次的提前角量≤2°時(從步驟P45到圖17中的步驟P5)。
此時，在步驟P5中，相對于前次的通電角雖已對DID項加和，但由于偏差ΔT為負(ΔT＜0),PID項本身轉移到負，在提前角量到2°以下時，即轉移到驅動邏輯方式。
至此結束弱磁場控制。
這樣，對應于偏差ΔT的值，通過變換驅動邏輯方式、提前角方式與再生邏輯方式的控制，就能進行與所望目標轉矩(Tq)相稱的轉矩反饋控制。
此外，于所有方式下，在圖20的驅動信號(SU、SV、SW)導通(H電平狀態(tài)下)期間，如圖29所示，就會有微妙的負載脈沖輸出，進行電動機的有效電壓控制。
圖15表明驅動裝置的電路。
圖15中，驅動裝置151由N溝道FET(Q1～Q6)、慣性二極管(D1～D6)和電容器C1組成。
驅動裝置151給各個門(G2、G4、G6)輸入驅動控制信號S130的通/斷信號、給各個門(G1、G3、G5)輸入驅動控制信號S130的PWM信號，把圖19所示的驅動信號(SU、SV、SW或SUF、SVF、SWF或是SUB、SVB、SWB)輸出給三相無刷發(fā)電/電動機43，以驅動控制此發(fā)電/電動機43。
這樣，混合型車100配備有驅動輪14、發(fā)電/電動機43、變速器48、發(fā)動機61、各種傳感器110、蓄電池21、混合型車用控制裝置150、驅動裝置151、驅動/再生變換裝置152以及節(jié)流門控制致動器155等，通過判定基于方式變換開關的操作的，能采用使發(fā)動機只在燃料費效率良好的范圍內驅動，把通過發(fā)動機輸出驅動發(fā)電/電動機獲得的發(fā)電能使蓄電池充電并在同時使車輛行駛的全自動方式，或是采用在由蓄電池供電驅動發(fā)電/電動機使車輛行駛而發(fā)電/電動機的驅動力不足再補充以發(fā)動機驅動力的半自動方式來控制發(fā)動機與發(fā)電/電動機的驅動，得以實現(xiàn)以發(fā)動機為主的行駛形式或是以EV(發(fā)電/電動機)為主的行駛形式；此外，在發(fā)電/電動機低速轉動時，可進行能以良好精度控制電動機電流的電流反饋控制，而在高車速與高轉矩領域則進行轉矩反饋控制，同時可以控制電動機所允許的最大電流值，保護發(fā)電/電動機不受過載電流的影響，并提高發(fā)動機的燃料費效率。
由此，也可只使用一個電流傳感器161，能使成本降低。
圖13是本發(fā)明的混合型車中發(fā)動機與電動機的驅動范圍的說明圖。
混合型車100基本上能夠在整個驅動范圍內由發(fā)動機61驅動。
圖13中，以橫軸表示車速V(km/hr)，以縱軸表示轉矩指令值Tq(kgf·cm)，并將驅動范圍分為發(fā)動機61驅動的發(fā)動機范圍、只由發(fā)電/電動機43驅動的EV范圍、在效率高的范圍使發(fā)動機61運行而把驅動發(fā)電/電動機43所得的發(fā)電能量給蓄電池21充電同時使車行駛的發(fā)動機充電范圍、在減速時由發(fā)電/電動機43進行再生制動發(fā)電以給蓄電池21充電的充電范圍與再生范圍、發(fā)動機61與發(fā)電/電動機43驅動的發(fā)動機/電動機范圍①、由發(fā)動機61與弱磁場控制的發(fā)電/電動機43驅動的發(fā)動機/電動機范圍②。
此外，發(fā)動機/電動機范圍①與發(fā)動機/電動機范圍②的邊界，在蓄電池21的電壓變低時，按圖中箭頭所示移動，使其增廣成為虛線表明的范圍而進行補償。
再有，為了確定如圖23所示的蓄電池殘余容量與節(jié)流門開度(加速器開度)的閾值間的關系，也可取如圖24所示來進行發(fā)動機的通/斷判定的結構。也可在控制裝置中的ROM內存儲有數(shù)據(jù)圖表，供隨時參考。
當蓄電池的殘余容量例如為0～50％時，上述閾值例如取為20％；當蓄電池殘余容量例如在100％以上時，上述閾值例如取為85％；而當蓄電池殘余容量例如在50～100％時，則可使此閾值在上述兩數(shù)值之間順次增加。
這就是說，在圖24的半自動方式與全自動方式中，使發(fā)動機工作開始時的加速器開度的閾值根據(jù)蓄電池的殘余容量，可變地設定在20～85％。
于是，當蓄電池的殘余容量變小時，能從加速器的開度小的狀態(tài)下盡早地驅動發(fā)動機，于是如圖25所示，與圖13的情形相比，能使EV范圍變小而相應地使發(fā)動機/充電范圍擴大。此時，在半自動方式下，V1=50km/hr，而在全自動方式下，則為V1=40km/hr。
由此，在蓄電池殘余容量少時，就能大力地進行發(fā)動機/充電，可有效地防止蓄電池(的電力)耗盡。
圖31為技術方案1的混合型車用控制裝置主要部分的框圖。
圖31中，混合型車用控制裝置包括加速器傳感器164、車速傳感器162、轉矩傳感器165、發(fā)動機171、發(fā)電/電動機172、共用輸出軸(傳動軸173)、差速裝置174、驅動軸(主動軸)175、驅動輪176與CPU163。
圖31中，CPU163包括轉矩檢測裝置166、目標轉矩計算裝置168、目標開度裝置169、轉數(shù)檢測裝置167與控制器170。
加速器傳感器164由動作變壓器與電位計等構成，經導線與加速器踏板連接，輸出與操作者踏入量大小相對應的信號A，供給于CPU163。
車速傳感器162是由把磁鐵的磁極沿徑向安裝于車輪軸(主動軸)上并與之相對配置線圈的構成等，根據(jù)與磁通變化量相關的車輪速度計算，輸出與車輛移動速度對應的信號V給CPU163。
轉矩傳感器165，也可取借助與分隔設置的兩塊齒輪狀圓盤的突起部相對的電磁線圈或光電元件等，來檢測起到扭桿運動作用的上述兩塊突起部的相位偏移的形式，并且設置在發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172作機械連接的合流部或從合流部到差速裝置的下游部分的共用輸出軸(傳動軸)上，把檢測出的信號Ts供給CPU163，根據(jù)相位偏移來計算轉矩量。
此外，轉矩傳感器165也可設在從合流部下游的共用輸出軸(傳動軸)到驅動軸(主動軸)之間。
發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172例如可把第一動力源取作內燃機的汽油機或柴油機等，而把第二動力源取作電動機等，但也可使第一動力源與第二動力源相同而輸出功率各異，同時第一動力源與第二動力源也可各采用多個。
發(fā)動機171輸出驅動輸出轉矩Te，發(fā)電/電動機172輸出驅動輸出轉矩Tm。
在合流部或從合流部到差速裝置的下游部分的共用輸出軸上，將發(fā)動機171的驅動輸出轉矩Te與發(fā)電/電動機172的驅動輸出轉矩Tm相加，則得到驅動輸出轉矩TF。
共用輸出軸(傳動軸)173從發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172作機械連接的合流部到差速裝置174之間，把發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172的驅動力通過差速裝置174再通過主動軸175將動力傳遞給驅動輪176。
差速裝置174能把發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172的驅動力通過傳動軸173按左右各90°的兩個方向分配，通過主動軸175將動力傳給驅動輪176，同時能起到使左右驅動輪176在拐角處轉動量的偏移相抵消的作用。
驅動軸(主動軸)175將發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172的驅動力經差速裝置174傳遞給左右各個接收驅動力的驅動輪。
驅動輪176通過驅動軸(主動軸)175獲得發(fā)動機171與發(fā)電/電動機172的驅動力，轉動并使車輛運動。
CPU163是以微處理機為基本構成，包括轉矩檢測裝置166、目標轉矩計算裝置168、目標開度裝置169、轉數(shù)檢測裝置167與控制器170，供給有來自轉矩傳感器165的信號T、來自加速器傳感器的信號A、來自車速傳感器162的信號V以及來自發(fā)動機171的轉動信號P等。
CPU163根據(jù)來自加速傳感器164的信號A和來自車速傳感器162的信號V，把由目標轉矩計算裝置168計算出目標轉矩的信號Tt和把來自發(fā)動機171的轉動信號P通過轉數(shù)檢測裝置167檢測出轉數(shù)的信號Pr，供給于目標開度裝置169，由目標開度裝置169計算節(jié)流門的目標開度，把信號θ供給發(fā)動機171的節(jié)流門致動器。
CPU163還根據(jù)來自加速器傳感器164的信號A與來自車速傳感器162的信號V，把計算出的目標轉矩信號Tt和把來自轉矩傳感器165的信號T為轉矩檢測裝置166所檢測出的轉矩量的絕對值為基礎的信號Tf，供給控制器170，控制器170計算發(fā)電/電動機172的控制量，由控制信號Mc控制發(fā)電/電動機172。
此外，CPU163通常是在一定條件下驅動發(fā)動機171，由設于共用輸出軸(傳動軸)173上的轉矩傳感器165檢測車輛實際的行駛狀態(tài)與發(fā)動機171起動時的使用狀態(tài)以及因個體固有特性造成的驅動力的變化，對于操作者所要求的加速器信號量A，在只是發(fā)動機171的輸出量不足時，即驅動發(fā)電/電動機172，在補充不足量的同時通常反饋共用輸出軸中的轉矩量T，由此可以獲得具有行駛驅動轉矩的線性特性的穩(wěn)定的動力。
圖32是技術方案2混合型車控制裝置主要部分的框圖。
圖32包括發(fā)動機182、電動機/發(fā)電機183、加速器傳感器164、車速傳感器162、轉矩傳感器165、脈沖發(fā)生器傳感器178以及控制裝置177，相對于發(fā)動機182的驅動輸出Te，測量設于發(fā)動機182和電動機/發(fā)電機183的輸出合流部或合流部下游的轉矩傳感器165的轉矩量T，當所要求的來自加速器傳感器164的轉矩量T不足時，則把來自電動機/發(fā)電機183的驅動輸出Tm加到加法部184中來求得車輛的驅動力185。
脈沖發(fā)生器傳感器178是利用磁阻變化的電磁拾取形式的裝置，由設于與曲軸連接的轉子中的磁阻器和與之非接觸地相對的脈沖發(fā)生器線圈構成，把磁阻器接近和遠離脈沖發(fā)生器線圈時由脈沖發(fā)生器線圈所發(fā)生的脈沖信號P供給控制裝置177。
車速傳感器162是由把磁鐵的磁極沿徑向安裝于車輪軸(主動軸)上，并與其相對地配置線圈的構成等，根據(jù)與磁通變化量相關的車輪速度進行計算，將與車輛移動速度相應的信號V輸出給控制裝置177。
加速器傳感器164由動作變壓器與電位計等構成，經導線與加速器踏板連接，輸出與操作者踏入量大小相對應的信號，供給控制裝置177。
轉矩傳感器165，也可取借助與分隔設置的兩塊齒輪狀圓盤的突起部相對的電磁線圈或光電元件等，來檢測起到扭桿運動作用的上述兩塊突起部的相位偏移的形式，并且設置在發(fā)動機182與電動機/發(fā)動機183作機械連接的合流部或從合流部到差速裝置的下游部分共用輸出軸(傳動軸)上，把檢測出的信號T供給于控制裝置177。
此外，轉矩傳感器165也可設置在從合流部下游的共用輸出軸(傳動軸)到驅動軸(主動軸)之間。
發(fā)動機182由汽油機或柴油機等構成，根據(jù)由與操作者對加速器踏板的踏入量大小相對應的加速器傳感器164檢測出的信號A，和由車速傳感器162檢測出的信號V以及由脈沖發(fā)生器傳感器178檢測出的脈沖信號P，經控制裝置177把目標開度的信號θ供給于節(jié)流門致動器，由節(jié)流門致動器來控制燃料量，通過調節(jié)發(fā)動機的轉數(shù)來調節(jié)發(fā)動機轉矩。
電動機/發(fā)電機183包括根據(jù)加速器傳感器164檢測出的信號A，車速傳感器162檢測出的信號V以及轉矩傳感器165檢測出的轉矩信號T，用來自控制裝置177的電動機的控制信號MC，把來自圖中未示明的蓄電池的驅動電流用開關元件等作PWM信號化，通過使電流脈沖寬度變化，產生轉動轉矩來轉動驅動軸的電動機，以及通過發(fā)動機182和慣性轉矩等由共用輸出軸173的轉動來產生再生電流的發(fā)電機。
控制裝置177由微處理機構成其基本部分，包括轉矩檢測裝置166、目標轉矩計算裝置168、目標開度裝置169、發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置181與電動機控制裝置180，供給來自轉矩傳感器165的信號T、來自加速器傳感器164的信號A、來自車速傳感器162的信號V以及來自脈沖發(fā)生器傳感器178的信號P等，把目標開度的信號θ供給發(fā)動機182，進而把電動機的控制信號Mc輸出給電動機/發(fā)電機183。
此外，控制裝置177應用發(fā)動機182的再生轉矩，在電動機/發(fā)電機183的發(fā)電機部中把發(fā)電的電力在圖中未示的蓄電池中進行充電。
但在蓄電池的充電中，當直接由發(fā)電機與蓄電池連接時，發(fā)電機與蓄電池之間便形成了閉路，相對于發(fā)動機182的再生轉矩，由于急劇地施加有制動力，于是控制電動機部的開關元件就按相反的方向與電動機部相接，再有，電動機與發(fā)電機的控制共同取H型橋結構，而開關元件的驅動脈沖與PWM信號有關，通過控制脈沖寬度，就可將充電電流控制得漸漸增大。
發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置181由計數(shù)器與計算電路等構成，根據(jù)來自脈沖發(fā)生器178的脈沖信號P來計算脈沖信號的周期(從磁阻器接近脈沖發(fā)生器時所產生的脈沖到下一個磁阻器接近脈沖發(fā)生器時所產生的脈沖之間所存在的)，根據(jù)此周期可計算出發(fā)動機的轉速。
這里，發(fā)動機中相對于驅動的燃料噴射量和相對于點火時期等的BTDC等的有關圖表的檢索雖然與發(fā)動機的轉數(shù)相對應，但由于它們是時間的函數(shù)，因而不僅是發(fā)動機的轉數(shù)還計算其轉速。此外，發(fā)動機轉數(shù)的信號N則供給于目標開度裝置169。
轉矩檢測裝置166由比較器、計算器與發(fā)送器等組成，接收設有轉矩傳感器165的，發(fā)動機182與電動機/發(fā)電機183作機械連接的合流部或合流部下游部分的轉矩量的信號T，根據(jù)信號T的相位偏移計算轉矩量，把基于此轉矩量的絕對值的信號Tf供給電動機控制裝置180。
但是信號Tf的正/負值表示驅動方向，例如正值表示左轉，涉及車輛前進，而負值表示右轉，涉及車輛后退。
目標轉矩計算裝置168根據(jù)加速器傳感器164的信號A與車速傳感器162的信號V，進行圖表檢索，計算作為目標的目標轉矩，把計算結果的目標轉矩量信號Tt供給目標開度裝置169與電動機控制裝置180。
目標轉矩計算裝置168還設有ROM等存儲器，把基于試驗與理論計算等設定的，例如對應于來自圖34中圖表1那樣的加速器傳感器164的信號A量(同樣，還包括加速器踏板的踏入角度等)和來自車速傳感器162的信號的，作為目標的轉矩量的目標轉矩量Tt的數(shù)據(jù)，預先存儲于存儲器中，選擇對應于經數(shù)字變換的加速器信號A和車速信號V的輸入的目標轉矩量Tt，輸出目標轉矩量信號Tt。
此外，目標轉矩計算裝置168根據(jù)來自加速器傳感器164的信號A與來自車速傳感器162的信號V進行圖表檢索，計算作為目標的目標轉矩，把計算結果的目標轉矩量信號Tt供給目標開度裝置169與電動機控制裝置180。
由于目標轉矩計算裝置168所得的目標轉矩值Tt與發(fā)動機要求的轉矩值相等，目標開度裝置169即根據(jù)此信號Tt和來自發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置181的信號N進行標檢索，計算作為目標的節(jié)流門開度，把計算結果的節(jié)流門目標開度信號θ供給發(fā)動機182的節(jié)流門致動器。
目標開度裝置169備有ROM等存儲器，把基于試驗和理論計算設定的，例如對應于圖35的圖表2中來自發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置181的信號N和來自目標轉矩計算裝置168的信號Tt的節(jié)流門開度量的目標開度量θ的數(shù)據(jù)，預存儲于此存儲器中，選擇對應于經數(shù)字變換的發(fā)動機轉數(shù)信號N與發(fā)動機要求的轉矩信號Tt的輸入的目標開度量θ，輸出目標開度量信號θ。
此外，目標開度裝置還有其它未于圖中示明的，例如與進氣管真空(PB)，水溫度傳感器等的傳感器量和發(fā)動機轉數(shù)相對應的燃料噴射量等，也都以圖表形式存儲于ROM中，通過對它們的檢索，可以相對于發(fā)動機最佳地控制節(jié)流門的開度量。
這樣，目標開度裝置169就能根據(jù)基于加速器傳感器164的信號A和車速傳感器162的信號V的，來自目標轉矩計算裝置168的目標轉矩信號Tt和來自脈沖傳感器178的信號P，將節(jié)流門的目標開度信號θ供給于發(fā)動機182。
電動機控制裝置180由發(fā)送電路、延遲電路等構成，根據(jù)目標轉矩計算裝置168的目標轉矩信號Tt和基于來自轉矩檢測裝置168的轉矩量T的絕對值的信號Tf，進行圖表檢索與計算，將電動機的控制量信號Mc供給電動機/發(fā)電機183的電動機部。
電動機控制裝置180將PWM信號供給于FET、GTO或IGBT等開關元件，將來自蓄電池的電流通過PWM信號改變脈沖寬度的PWM信號電流供給于電動機/發(fā)電機183的電動機部。
電動機控制裝置180基于對應來自加速器傳感器164的信號A的目標開度信號θ，由轉矩傳感器165檢測驅動發(fā)動機182的驅動轉矩的輸出轉矩量Te(實際是合流部之下的驅動轉矩量TF)，當輸出轉矩量Te(TF)大于發(fā)動機的目標轉矩信號Tt時，就不把控制量信號Mc供給電動機。
要是這時控制量信號Mc正供給電動機，就使信號Mc的控制量減少。
此外，電動機控制裝置180基于對應來自加速器傳感器164的信號A的目標開度信號θ，由轉矩傳感器165檢測驅動發(fā)動機182的驅動轉矩的輸出轉矩量Te(實際是合流部之下的驅動轉矩量TF)，當輸出轉矩量Te(TF)小于發(fā)動機的目標轉矩信號Tt時，則把控制量信號Mc供給電動機。
要是這時控制量信號Mc正供給于電動機，就進一步增加信號Mc的控制量。
再有，電動機控制裝置180根據(jù)與來自加速傳感器164的信號A相對應的目標開度信號θ，由轉矩傳感器165檢測驅動發(fā)動機182的驅動轉矩的輸出轉矩量Te(實際是合流部之下的驅動轉矩量TF)，當輸出轉矩量Te(TF)和發(fā)動機的目標轉矩信號Tt相等時，就使供給于電動機的控制量信號Mc不變地保持著信號量。
電動機控制裝置180設有ROM等存儲器，在根據(jù)試驗與理論計算等設定的車速傳感器162的車速信號V從0增大等的情形(例如車輛發(fā)動時，瞬時地產生出發(fā)動機182的驅動轉矩的情形，還有在車輛于停動狀態(tài)下利用發(fā)動機182的再生轉矩由發(fā)電機進行發(fā)電時而起動的情形，實際上即對發(fā)動機182的驅動轉矩產生了制動作用)，便可僅由電動機/發(fā)電機183進行起動驅動。
此外，電動機控制裝置180當車輛處于坡道上，利用發(fā)動機182的再生轉矩由電動機/發(fā)電機183的發(fā)電機部進行發(fā)電時，可在伴隨此發(fā)電的再生變換中控制給電動機的控制信號量Mc，保持行駛驅動轉矩的線性特性。
例如，在車輛下坡中相對于一定的發(fā)動機轉矩進行發(fā)電時，由于施加有制動，可一面讀出車速信號V一面調節(jié)從電動機/發(fā)電機183的發(fā)電機到蓄電池進行變換的開關元件的通/斷時間，同時進行控制，使從發(fā)電機把電流流到蓄電池中時不成為閉路。
另外在車輛于上坡中相對于一定的發(fā)動機轉矩由電動機來增加驅動轉矩時，由于施加有急劇的加速度，可一面讀出車速信號V一面調節(jié)對電動機進行變換的開關元件通/斷時間，控制成不同時驅動電動機。
加法部184于發(fā)動機182和電動機/發(fā)電機183作機械連接的合流部中，相對于發(fā)動機182的驅動輸出Te加上電動機/發(fā)電機183的驅動輸出Tm，得到加和的驅動輸出TF。
車輛驅動力185包括使發(fā)動機182與電動機/發(fā)電機183作機械連接的驅動力，由所得到的發(fā)動機182的驅動力、電動機/發(fā)電機183的電動機部的驅動力以及發(fā)動機182與電動機/發(fā)電機183兩者相加的驅動力，驅動圖中未示的車輪，使車輛行駛。
這樣，技術方案2的混合型車控制裝置由于所述的發(fā)動機能夠根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉數(shù)信號來計算節(jié)流門的開度，并能根據(jù)此節(jié)流門開度信號控制燃料噴射量，還由于所述的發(fā)電/電動機配備有通過驅動軸的轉動產生再生電流的發(fā)電機以及根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號來進行電動機控制的電動機控制裝置，故能根據(jù)電動機控制裝置的驅動控制信號對驅動進行控制，從而能獲得應答時間快速而靈敏的行駛驅動轉矩的線性特性。
圖33為技術方案3的混合型車控制裝置的助推判別裝置主要部分的框圖。
圖33由脈沖發(fā)生器傳感器178、車速傳感器162、加速傳感器164、目標轉矩計算裝置168、電動機控制裝置180和助推判別裝置190構成，這種結構的目的在于，能相對于發(fā)動機182起動時等的使用狀態(tài)與個體的固有特性等，控制發(fā)動機182進行加法計算時的助推量，把電動機/發(fā)電機183的驅動輸出供給電動機控制裝置，以求得使應答時間快的靈敏度的驅動力成為連續(xù)而平穩(wěn)的行駛驅動力。
助推判別裝置190由狀態(tài)檢測裝置191、助推量設定裝置192與變換器193構成。
助推判別裝置190備有ROM等存儲器，根據(jù)基于試驗與理論計算等設定的來自加速器傳感器164的加速器信號A和來自車速傳感器162的車速信號V以及來自脈沖發(fā)生器傳感器178的脈沖發(fā)生器信號P，把對應于發(fā)動機182起動時等的使用狀態(tài)與個體固有特性的控制信號Tt供給于電動機控制裝置180。
狀態(tài)檢測裝置191備有ROM等存儲器，根據(jù)基于試驗與理論計算等設定的來自加速器傳感器164的加速器信號A和來自車速傳感器162車速信號V以及來自脈沖發(fā)生器傳感器178的脈沖發(fā)生器信號P，把對應于狀態(tài)的信號Ts供給于助推量設定裝置192。
狀態(tài)檢測裝置191檢測車速信號V是否為0，進而檢測車速為0的狀態(tài)下的發(fā)動機的轉數(shù)，并檢測出轉數(shù)與根據(jù)實驗和理論計算的設定值相比處于低還是高的狀態(tài)。
狀態(tài)檢測裝置191根據(jù)檢測值檢測車輛的停駛狀態(tài)或起動時等的使用狀態(tài)以及個體的固有特性等。
例如車速為零時，當發(fā)動機的轉數(shù)為設定值，則車輛成為等待信號的通常停駛狀態(tài)。
要是車速為零而發(fā)動機的轉數(shù)比設定值高時，則狀態(tài)檢測裝置191為發(fā)動機起動時(這里的發(fā)動機是從冷的狀態(tài)起動)的狀態(tài)。
此外，在開動空調器等時，這類條件已存儲于ROM中，不會對驅動轉矩有影響。
又當車速為零而發(fā)動機的轉數(shù)比設定值低時，則狀態(tài)檢測裝置191為利用再生轉矩由發(fā)電機進行發(fā)電時的狀態(tài)。
當燃料或蓄電池容量不足時，會發(fā)出警報通知操作者。
再有，狀態(tài)檢測裝置191在進行了以上各種狀態(tài)的檢測與判斷而在相應狀態(tài)下被提供加速器信號A時(車速信號V從0增加時)，便檢測車輛的起動情況，將信號Ts供給助推量設定裝置192。
助推量設定裝置192備有ROM等存儲器，根據(jù)基于試驗與理論計算等設定的來自狀態(tài)檢測裝置191的信號Ts和來自脈沖發(fā)生器傳感器178的脈沖發(fā)生器信號P，將對應于狀態(tài)的助推量信號Tc提供給變換器193。
助推量設定裝置192在通常的停駛狀態(tài)(車速V=0，發(fā)動機的轉數(shù)為設定值)情形若是接收到加速器信號A，則進行只由電動機進行的起動，而根據(jù)輸出驅動轉矩的信號或者例如數(shù)ms等的時間控制，變換為發(fā)動機182的驅動輸出。
助推量設定裝置192在起動(這里的發(fā)動機從冷的狀態(tài)下起動)的情形若是收到加速器信號A，則讀取脈沖發(fā)生器傳感器178的信號P，以大于發(fā)動機的設定轉數(shù)的數(shù)，由電動機/發(fā)電機的發(fā)電機部進行發(fā)電，將助推量信號Tc提供給變換器193以對發(fā)動機施加制動而致助推量變小。
變換器193(SW1)具有軟件程序控制的開關功能，根據(jù)車速傳感器供給的車速信號V，例如在通常的停駛狀態(tài)(V=0，發(fā)動機轉數(shù)為設定值)的情形，當進行只由電動機起動而車速成為設定車速時，根據(jù)車速信號變換為目標轉矩計算裝置168的目標轉矩信號Tt。
舉例來說，變換器193(SW1)在檢測到車速信號V=0時選擇只由電動機起動的信號Tc(SW1的實線)，而在檢測出設定的車速信號V時，選擇目標轉矩信號Tt(SW1的點線)，將信號Tt輸出給電動機控制裝置180。
為此，在發(fā)動機等的內燃機中，是通過對用于燃料燃燒的空氣的吸排氣以及燃料等的控制來進行驅動輸出控制的(取決于具體環(huán)境，其它還伴隨有點火時期的控制，壓縮比的控制等)。
再有，由于使用時期(冷時或熱時)、環(huán)境變化(外部氣溫與氣壓等)或個體差異等，驅動輸出也不同。
發(fā)電/電動機172的電動機是通過電的輸入控制進行驅動輸出的控制的。
這樣，由于是根據(jù)轉矩傳感器的電信號的電控制(電壓、電流、頻率、脈沖等)來控制驅動電動機，就能在車輛的驅動力變換時或是兼用時，獲得使應答時間快而靈敏的驅動力成為連續(xù)而平穩(wěn)的行駛驅動力。
于是，技術方案3的混合型車的控制裝置由于配備有助推判定裝置，就能根據(jù)發(fā)動機的驅動輸出進行與發(fā)電/電動機的驅動輸出的兼用或者變換，得以在即使是再生控制中也可穩(wěn)定地保持應答時間快速而靈敏的行駛驅動轉矩。
圖36為本發(fā)明的轉矩量反饋控制的流程圖。
圖36所表明的反饋控制流程中，發(fā)動機182總是在一定條件下驅動，由設在機械式連接的共用輸出軸(傳動軸)173上的轉矩傳感器165，檢測出實際車輛中的行駛狀態(tài)或發(fā)動機182起動時等的使用狀態(tài)與個體特性導致的驅動輸出TF的變化，相對于操作者所要求的加速器信號量A，在發(fā)動機182單獨的輸出量Te不足時則驅動電動機/發(fā)電機183的電動機部，一面以驅動輸出Tm補充此不足的輸出量，一面總是將共用輸出軸上的轉矩量TF進行反饋控制。
在S11，由設于發(fā)動機182和電動機/發(fā)電機183機械連接的共用輸出軸(傳動軸)173上的轉矩傳感器165，讀入驅動車輪的實際的驅動輸出轉矩TF。
在S12，把根據(jù)車速傳感器162的信號V與加速器傳感器164的信號A獲得的目標轉矩Tt同現(xiàn)在實際的驅動輸出轉矩TF進行比較，當Tt=TF，移至S13；當Tt≠TF，移至S14。
在S13，目標轉矩Tt與現(xiàn)在的實際的驅動輸出轉矩TF相等。
此時，維持電動機的輸出驅動轉矩Tm的轉矩。
這是把從電動機控制裝置180供給電動機/發(fā)電機183的電動機部的信號Mc保持一定。
在S14，目標轉矩Tt與現(xiàn)在實際的驅動力轉矩TF不等，對Tt與TF的大小進行比較，當Tt＞TF時，移到S15；當Tt＜TF時，移到S16。
在S15，當目標轉矩Tt大于現(xiàn)在實際的驅動輸出轉矩TF時，加大電動機的輸出驅動轉矩Tm。
這是把從電機控制裝置180供給電動機/發(fā)電機183的電動機部的信號Mc增大。
在S16，當目標轉矩Tt小于現(xiàn)下實際的驅動輸出轉矩TF時，則減小電動機的輸出驅動轉矩Tm。
這是把從電動機控制裝置180供給電動機/發(fā)電機183的電動機部的信號Mc減小。
或者，可由電動機/發(fā)電機183的發(fā)電機部進行發(fā)電并給驅動輸出轉矩TF以制動力。
權利要求
1．混合型車用控制裝置，它能對發(fā)動機的驅動以及與此發(fā)動機的曲軸或驅動輪連接并由蓄電池所供電力輸出行駛驅動力的發(fā)電/電動機的驅動進行控制，其特征在于，它包括有根據(jù)來自檢測操作者的加速器操作量的加速器傳感器的加速器操作量信號和來自檢測車輛速度的車速傳感器的信號，來計算目標轉矩的目標轉矩計算裝置；由設于所述發(fā)動機與發(fā)電/電動機的驅動輸出合流部或下游中的轉矩傳感器，來檢測實際轉矩的轉矩檢測裝置，對所述發(fā)動機具有根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉動信號來計算目標開度的目標開度裝置，并能基于此目標開度裝置的目標開度信號進行控制，同時對所述發(fā)電/電動機則能根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行控制。
2．權利要求1所述的混合型車用控制裝置，其特征在于，所述發(fā)動機備有節(jié)流門、檢測轉數(shù)的脈沖發(fā)生器、檢測來自脈沖發(fā)生器的發(fā)動機轉數(shù)的發(fā)動機轉數(shù)檢測裝置以及計算所述節(jié)流門開度的目標開度計算裝置，能根據(jù)目標轉矩信號與發(fā)動機轉數(shù)信號來計算節(jié)流門開度，而根據(jù)此節(jié)流門開度信號來控制燃料噴射量，同時，所述發(fā)電/電動機則具有通過驅動軸的轉動來產生再生電流的發(fā)電機，以及根據(jù)目標轉矩信號與實際轉矩信號進行電動機控制的電動機控制裝置，能根據(jù)此電動機控制裝置的驅動控制信號進行驅動控制。
3．權利要求1或2所述的混合型車用控制裝置，其特征在于，具有助推判別裝置，它根據(jù)所述發(fā)動機的驅動輸出使其與前述發(fā)電/電動機的輸出并用或進行切換。
全文摘要
提供可根據(jù)操作者所需,任選以發(fā)動機為主的行駛或以發(fā)電/電動機為主的行駛這種混合行駛方式的混合型車用控制裝置。混合型車用控制裝置包括蓄電池充電量設定裝置121、后輪目標輸出設定裝置122、發(fā)動機目標輸出計算裝置123、節(jié)流門目標開度設定裝置124以及具有方式判定裝置125的管理控制裝置120。
文檔編號B60K6/48GK1215672SQ98119249
公開日1999年5月5日 申請日期1998年9月14日 優(yōu)先權日1997年9月15日
發(fā)明者大津厚, 竹田亨, 鈴木修, 畑中薰 申請人:本田技研工業(yè)株式會社