專利名稱：汽車、汽車的發(fā)電機控制裝置和車輛驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備發(fā)動機和由發(fā)動機驅動的發(fā)電機的汽車、汽車的發(fā)電機控制裝置和車輛驅動裝置，特別涉及發(fā)電機負載轉矩變動時的發(fā)動機和發(fā)電機的控制方法。
背景技術：
作為發(fā)動機和由發(fā)動機驅動的發(fā)電機的控制方法，例如，存在已在專利文獻1中公開的方式。該方式中，在發(fā)電機對發(fā)動機的負載轉矩，大于從發(fā)動機的輸出轉矩減去發(fā)動機不停止的最小允許轉矩得到的轉矩差的情況下，增大發(fā)動機的輸出轉矩，或限制發(fā)電機的負載轉矩。
專利文獻1特開2002-235576號公報但是，像專利文獻1所公開的方式那樣，在根據發(fā)電機的當前負載轉矩增大發(fā)動機輸出轉矩的方法中，從增大發(fā)動機的輸出轉矩的操作起，到實際發(fā)動機的輸出轉矩增大是要花時間的，所以，發(fā)動機的輸出轉矩有時會暫時不足，因不同的狀況有時會導致發(fā)動機熄火。此外，由于限制發(fā)電機的負載轉矩的方法，無法確保本來所需的發(fā)電量，所以如果可能的話最好不實行。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，在盡量確保必要發(fā)電量的同時，避免發(fā)動機的輸出轉矩不足。
為了達到上述目的，本發(fā)明的汽車，具備內燃機和由該內燃機驅動的發(fā)電機，預測所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩，根據預測的所述負載轉矩控制所述內燃機的驅動。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的汽車，具備含有多個驅動機構的內燃機；由該內燃機驅動的發(fā)電機；控制所述多個驅動機構動作的內燃機控制裝置；和控制所述發(fā)電機發(fā)電的發(fā)電機控制裝置，所述發(fā)電機控制裝置，向所述內燃機控制裝置輸出與所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩相關的信號，所述內燃機控制裝置，輸入由所述發(fā)電機控制裝置輸出的信號，向所述驅動機構輸出使所述驅動機構動作的信號，在所述負載轉矩根據所述發(fā)電機的輸出變動而發(fā)生變動的情況下，表示所述驅動機構動作變動的波形的相對時間軸的波高值峰值，比表示由所述發(fā)電機向所述內燃機輸出的所述負載轉矩變動的波形的相對時間軸的波高值峰值更早出現。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的發(fā)電機控制裝置，控制由內燃機驅動的發(fā)電機的發(fā)電，預測所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩，以根據該預測負載轉矩使內燃機的驅動得到控制的方式，將基于所述預測負載轉矩的信號，輸出給控制內燃機驅動的裝置。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的發(fā)電機控制裝置，控制由內燃機驅動的發(fā)電機的輸出，作為輸入信號，輸入控制所述發(fā)電機的輸出所必要的要求值、和控制所述發(fā)電機的輸出所必要的所述發(fā)電機的多個有效值，作為對所述發(fā)電機的輸出信號，輸出控制所述發(fā)電機的輸出所必要的指令值，作為對控制內燃機驅動的裝置的輸出信號，將與所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩相關的信號，比控制所述發(fā)電機的輸出所必要的指令值的信號更早輸出。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的車輛驅動裝置，設置在前后輪的一方用內燃機驅動，且前后輪的另一方用電動力驅動的四輪驅動車上，具備產生所述電動力的電動機；由內燃機驅動，來產生所述電動機的驅動用電力的發(fā)電機；和控制所述電動機和所述發(fā)電機的驅動的控制裝置，所述控制裝置，預測所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩，以根據預測的所述負載轉矩使內燃機的驅動得到控制的方式，將基于所述預測負載轉矩的信號輸出給控制內燃機的驅動的裝置。
此外，為了達到上述目的，本發(fā)明的車輛驅動裝置，設置在前后輪的一方用內燃機驅動，且前后輪的另一方用電動力驅動的四輪驅動車上，具備產生所述電動力的電動機；由內燃機驅動來產生所述電動機的驅動用電力的發(fā)電機；和控制所述電動機和所述發(fā)電機的驅動的控制裝置，所述控制裝置，將來自車輛的驅動要求值、控制所述發(fā)電機的輸出所必要的所述發(fā)電機和所述電動機的多個有效值作為輸入信號輸入，作為對所述發(fā)電機的輸出信號，輸出控制所述發(fā)電機的輸出所必要的勵磁指令值，作為對控制內燃機驅動的裝置的輸出信號，與所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩相關的信號，比所述勵磁指令值的信號更早輸出。
根據本發(fā)明，預測發(fā)電機對發(fā)動機的負載轉矩，并根據該預測控制發(fā)動機，可以最大限度地確保必要的發(fā)電量，同時不讓發(fā)動機的輸出轉矩不足。


圖1是使用本發(fā)明的汽車的構成的一例。
圖2是用于圖1構成的汽車的本發(fā)明的控制的一例。
圖3是圖2的步驟11的具體方法的一例。
圖4是圖2的步驟13的具體方法的一例。
圖5是圖2的步驟13的具體方法的另一例。
圖6是圖2的步驟14的具體方法的一例。
圖7是對不使用本發(fā)明、根據發(fā)電機負載轉矩的當前值改變節(jié)流閥開度情況下的例子的說明圖。
圖8是對使用本發(fā)明、根據發(fā)電機負載轉矩的預測值改變節(jié)流閥開度情況下的例子的說明圖。
圖中1-發(fā)動機，2-變速器，3-發(fā)電機，4-車輪，5-電力線，6-電動機，7-后差速器，8-離合器，9-電子控制節(jié)流閥，10-控制裝置。
具體實施例方式
圖1表示使用本發(fā)明的汽車構成的一例。另外，圖1中，雖是表示具備手動變速器的混合動力四輪驅動車的例子，但對于本發(fā)明而言，只要是具備發(fā)電機的汽車即可，變速器的種類無關緊要，另外不是混合動力汽車也可以使用。
發(fā)動機1產生的動力傳遞到變速器2和發(fā)電機3。傳遞到變速器2的動力被分配至左右，傳遞給前輪4a、4b。發(fā)電機3利用發(fā)動機1所傳達的動力進行發(fā)電，通過電力線5向電動機6供電。電動機6通過發(fā)電機3所供電力產生動力。電動機6產生的動力傳遞到后差速器7。傳遞到后差速器7的動力被分配至左右，傳遞給后輪4c、4d。
發(fā)動機1與變速器2之間設有離合器8，它根據駕駛員對離合器踏板(未圖示)的操作，切斷或限制發(fā)動機1與變速器2間的動力傳遞。車輛起步時，駕駛員從踩下離合器踏板的位置緩緩抬起，使發(fā)動機1與變速器2間的動力傳遞量從切斷狀態(tài)起開始逐漸增大，最終離合器8完全結合。
發(fā)動機1具備電子控制節(jié)流閥9，它可獨立于駕駛員的油門踏板(未圖示)的操作，使節(jié)流閥開度改變。
控制裝置10進行控制運算，控制發(fā)電機3、電動機6和電子控制節(jié)流閥9等。
發(fā)動機1輸出與發(fā)動機旋轉數和節(jié)流閥開度等相應的轉矩(以下將該轉矩稱為發(fā)動機輸出轉矩)。由此，改變節(jié)流閥開度就可以改變發(fā)動機輸出轉矩。從改變節(jié)流閥開度到發(fā)動機輸出轉矩發(fā)生變化，長的情況下要花幾百毫秒的時間。通過從該發(fā)動機輸出轉矩中，減去通過離合器8的變速器2的輸入軸的轉矩、和發(fā)電機3對發(fā)動機1的負載轉矩等得到的轉矩，發(fā)動機1的旋轉數會加速或減速。
發(fā)電機3在輸出與發(fā)電機旋轉數、發(fā)電機勵磁電流和電負荷等相應的電力的同時，也產生對發(fā)動機1的負載轉矩(以下，將該轉矩稱為發(fā)電機負載轉矩)。改變發(fā)電機勵磁電壓就可以改變發(fā)電機勵磁電流，并能改變輸出的功率，發(fā)電機負載轉矩也會隨之發(fā)生變動。從改變發(fā)電機勵磁電壓到輸出功率和發(fā)電機負載轉矩發(fā)生變化，長的情況下要花幾百毫秒的時間。
電動機6產生與電動機旋轉數、電動機勵磁電流和發(fā)電機3所供給的電力等相應的轉矩。此外，通過旋轉產生電動機感應電壓，成為發(fā)電機3的電負荷。另外，電力線5的電阻也會成為發(fā)電機3的電負荷。
圖2表示應用于圖1構成的汽車的本發(fā)明的控制的一例。
在步驟11，決定發(fā)電機3輸出的電壓目標值Vg*或電流目標值Ig*。圖3表示了其方法的一例。首先，根據油門開度TVO和前后輪速度差等來決定電動機轉矩目標值Tm*。由于電動機轉矩Tm是由發(fā)電機輸出電流Ig和電動機勵磁電流Imf決定，所以發(fā)電機輸出電流目標值Ig*，可根據電動機轉矩目標值Tm*、和電動機勵磁電壓Vmf或電動機勵磁電流目標值Imf*算出。電動機勵磁電壓Vmf或電動機勵磁電流目標值Imf*，根據電動機旋轉數Nm等決定。發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*，可根據發(fā)電機輸出電流目標值Ig*、和電動機感應電壓預測值Vm’算出。電動機感應電壓預測值Vm’，可根據電動機旋轉數Nm、和電動機勵磁電壓Vmf或電動機勵磁電流目標值Imf*算出。
此外，發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*和發(fā)電機輸出電流目標值Ig*可以利用油門開度、前后輪速度差、電動機旋轉數Nm等，參照事先設定的表來決定。
此外，在這些計算中，也可以不使用電動機旋轉數Nm，而是使用通過相位超前濾波器等使電動機旋轉數Nm的相位超前得到的信號Nm’。
在步驟12改變發(fā)電機勵磁電壓Vgf，使發(fā)電機3的輸出與步驟11決定的目標值一致。對于發(fā)電機勵磁電壓Vgf的改變，既可以檢測發(fā)電機輸出電流Ig，通過反饋控制的實行使其與發(fā)電機輸出電流目標值Ig*一致，也可以檢測發(fā)電機輸出電壓Vg，通過反饋控制的實行使其與發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*一致。此外，由于發(fā)電機輸出電壓Vg由發(fā)電機旋轉數Ng和發(fā)電機勵磁電流Igf決定，所以，也可以根據發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*和發(fā)電機旋轉數Ng算出發(fā)電機勵磁電流目標值Igf*，改變發(fā)電機勵磁電壓Vgf，使發(fā)電機勵磁電流Igf與目標值Igf*一致。此外，也可以將以上所列方法并用。
在步驟13算出發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’。由于從改變發(fā)電機勵磁電壓Vgf到發(fā)電機負載轉矩Tg發(fā)生變化，長的情況下要花幾百毫秒的時間，所以，根據當前的發(fā)電機勵磁電壓Vgf等，預測該時間段后的發(fā)電機負載轉矩Tg’。圖4表示了該方法的一例。
首先，根據發(fā)電機勵磁電壓Vgf算出發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’。對于發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’，既可通過Igf’＝Vgf/Rgf(Rgf是發(fā)電機勵磁電路的電阻)求出，也可以設定好事先通過實驗等求得的發(fā)電機勵磁電壓Vgf與發(fā)電機勵磁電流恒定值的表，并將參照該表求出的發(fā)電機勵磁電流恒定值設為發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’。此外，也可以不使用發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’，而是使用發(fā)電機勵磁電流目標值Igf*。
接著，根據發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’和發(fā)電機旋轉數Ng，算出發(fā)電機輸出電壓預測值Vg’。對于發(fā)電機輸出電壓預測值Vg’，可設定好事先通過實驗等求得的發(fā)電機勵磁電流Igf、發(fā)電機旋轉數Ng和發(fā)電機輸出電壓Vg的關系表，并參照該表求出。此外，也可以不使用發(fā)電機輸出電壓預測值Vg’，而是使用發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*。
接著，根據發(fā)電機輸出電壓預測值Vg’和電動機感應電壓預測值Vm’，算出發(fā)電機輸出電流預測值Ig’。對于發(fā)電機輸出電流預測值Ig’，既可通過Ig’＝(Vg’-Vm’)/Rm(Rm是電力線和電動機的電阻)求出，也可以設定好事先通過實驗等求得的發(fā)電機輸出電壓Vg、電動機感應電壓Vm和發(fā)電機輸出電流恒定值的關系表，并將參照該表求出的發(fā)電機輸出電流恒定值設為發(fā)電機輸出電流預測值Ig’。此外，也可以不使用發(fā)電機輸出電流預測值Ig’，而是使用發(fā)電機輸出電流目標值Ig*。
然后，根據發(fā)電機輸出電流預測值Ig’和發(fā)電機勵磁電流預測值Igf’，算出發(fā)電機負載轉矩預測值Tg’?；蛘?，也可以如圖5所示，根據發(fā)電機輸出電壓預測值Vg’、發(fā)電機輸出電流預測值Ig’和發(fā)電機旋轉數Ng，算出發(fā)電機負載轉矩預測值Tg’。任何一種情況，都參照事先設定的表來求得。此外，也可以不使用發(fā)電機輸出電流預測值Ig’，而是使用發(fā)電機輸出電流目標值Ig*。
此外，對于發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’，也可以使用發(fā)電機勵磁電壓Vgf、發(fā)電機旋轉數Ng、電動機感應電壓預測值Vm’等，參照事先設定的表來決定。
此外，在這些計算中，也可以不使用發(fā)電機旋轉數Ng，而是使用通過相位超前濾波器等使發(fā)電機旋轉數Ng的相位超前得到的信號Ng’。
此外，對于發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’，也可以通過相位超前濾波器等使當前的發(fā)電機負載轉矩Tg的相位超前來算出。
此外，也可以測定或推定發(fā)電機負載轉矩的當前值Tg，求出它與之前測定的值間的誤差，將在一定時間內對該誤差進行平均化的值作為發(fā)電機負載轉矩預測校正值，加在上述算出的發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’上。
在步驟14算出發(fā)動機輸出轉矩目標值Te*。圖6表示了其方法的一例。首先，根據油門開度TVO和發(fā)動機旋轉數Ne算出駕駛員想要的發(fā)動機轉矩要求值Td。將步驟13算出的發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’，加在該發(fā)動機轉矩要求值Td上，將其作為發(fā)動機輸出轉矩目標值Te*。
此外，對于像圖1那樣的混合動力汽車的情況，也可以減小發(fā)動機轉矩要求值Td，以便使變速器2輸出的車輛推進力變小，變小的量為電動機6輸出的車輛推進力的部分。其中，發(fā)動機轉矩要求值Td的下限，是發(fā)動機不會停止的轉矩。
此外，在算出的發(fā)動機輸出轉矩目標值Te*超過當時的發(fā)動機旋轉數Ne上的最大發(fā)動機輸出轉矩的情況下，既可以減小電動機轉矩目標值Tm*，或發(fā)電機輸出電流目標值Ig*，或發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*，或發(fā)電機勵磁電流目標值Igf*，或發(fā)電機勵磁電壓Vgf，也可以減小發(fā)動機轉矩要求值Td。其中，發(fā)動機轉矩要求值Td的下限是，發(fā)動機不會停止的轉矩。
此外，對于發(fā)動機輸出轉矩Te的響應時間te和發(fā)電機負載轉矩Tg的可預測時間(發(fā)電機負載轉矩的響應時間)tg，也可以利用當時的發(fā)動機旋轉數Ne等，通過參照事先設定的表來進行推定，在發(fā)電機負載轉矩可預測時間tg比發(fā)動機輸出轉矩響應時間te長的情況下，使發(fā)電機負載轉矩預測值Tg’延遲(tg-te)。在發(fā)電機負載轉矩可預測時間tg比發(fā)動機輸出轉矩響應時間te短的情況下，可以通過相位超前濾波器等使發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg’的相位超前(tg-te)，也可以減小電動機轉矩目標值Tm*，或發(fā)電機輸出電流目標值Ig*，或發(fā)電機輸出電壓目標值Vg*，或發(fā)電機勵磁電流目標值Igf*，或發(fā)電機勵磁電壓Vgf，從而使上述兩個時間大致相同。
在步驟15，按步驟14決定的發(fā)動機輸出轉矩目標值Te*來控制發(fā)動機。對于發(fā)動機輸出轉矩的改變，既可以通過改變節(jié)流閥開度來實行，又可以通過改變燃料噴射量來實行，還可以通過更改點火定時來實行。一般來說，改變燃料噴射量或點火定時的情況，與改變節(jié)流閥開度的情況相比，發(fā)動機輸出轉矩發(fā)生變化所需要的時間較短。但是，燃料噴射量或點火定時，經常被設定成使發(fā)動機輸出轉矩達到幾乎最大，以這種狀況，即便改變燃料噴射量或點火定時，增加發(fā)動機輸出轉矩的余地也不太多。因此，在進行改變燃料噴射量或點火定時來增加發(fā)動機輸出轉矩的控制的情況下，必需事先設定燃料噴射量或點火定時，使發(fā)動機輸出轉矩不會太大?；蛘撸谲囕v起步時等，在預測出今后需要增大發(fā)動機輸出轉矩時，增加節(jié)流閥開度，同時，為了使總的發(fā)動機輸出轉矩相同，可以使燃料噴射量或點火定時錯開。
圖7和圖8，是圖1構成的汽車，在車輛起步后變動電動機轉矩目標值Tm*時的，發(fā)電機負載轉矩Tg、節(jié)流閥開度TVO、發(fā)動機輸出轉矩Te的一例。圖7是不使用本發(fā)明、根據發(fā)電機負載轉矩的當前值Tg改變節(jié)流閥開度TVO情況下的例子，圖8是使用本發(fā)明、根據發(fā)電機負載轉矩的預測值Tg*改變節(jié)流閥開度TVO情況下的例子。
在圖7中，節(jié)流閥開度TVO的尖峰，比發(fā)電機負載轉矩Tg的尖峰要延遲電子控制節(jié)流閥的響應時間部分。由于發(fā)動機輸出轉矩Te的尖峰比節(jié)流閥開度TVO的尖峰更遲，所以，它比發(fā)電機負載轉矩Tg的尖峰延遲得更多。因此，減去發(fā)電機負載轉矩Tg得到的發(fā)動機轉矩會暫時變小，不僅得不到駕駛員想要的轉矩，而且在使離合器結合時等發(fā)動機負載較大時，還會有發(fā)動機熄火的危險性。
在圖8中，節(jié)流閥開度TVO的尖峰比發(fā)電機負載轉矩Tg的尖峰超前。而且，發(fā)動機輸出轉矩Te的尖峰與發(fā)電機負載轉矩Tg的尖峰幾乎一致。因此，減去發(fā)電機負載轉矩Tg得到的發(fā)動機轉矩幾乎恒定。
如上所述，通過本實施例，發(fā)電機負載轉矩即使變動，也可以確保駕駛員想要的發(fā)動機轉矩，尤其在離合器結合時等發(fā)動機負載較大時，可以減小發(fā)動機熄火的危險性。
權利要求
1.一種汽車，其特征在于，具備內燃機和由該內燃機驅動的發(fā)電機，預測所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩，根據預測的所述負載轉矩控制所述內燃機的驅動。
2.一種汽車，其特征在于，具備含有多個驅動機構的內燃機；由該內燃機驅動的發(fā)電機；控制所述多個驅動機構動作的內燃機控制裝置；和控制所述發(fā)電機發(fā)電的發(fā)電機控制裝置，所述發(fā)電機控制裝置，向所述內燃機控制裝置輸出與所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩相關的信號，所述內燃機控制裝置，輸入由所述發(fā)電機控制裝置輸出的信號，向所述驅動機構輸出使所述驅動機構動作的信號，在所述負載轉矩根據所述發(fā)電機的輸出變動而發(fā)生變動的情況下，表示所述驅動機構動作變動的波形的相對時間軸的波高值峰值，比表示由所述發(fā)電機向所述內燃機輸出的所述負載轉矩變動的波形的相對時間軸的波高值峰值更早出現。
3.一種汽車的發(fā)電機控制裝置，控制由內燃機驅動的發(fā)電機的發(fā)電，其特征在于，預測所述發(fā)電機對所述內燃機的負載轉矩，以根據該預測負載轉矩使內燃機的驅動得到控制的方式，將基于所述預測負載轉矩的信號，輸出給控制內燃機驅動的裝置。
4.一種汽車的發(fā)電機控制裝置，控制由內燃機驅動的發(fā)電機的輸出，其特征在于，作為輸入信號，輸入控制所述發(fā)電機的輸出所必要的要求值、和控制所述發(fā)電機的輸出所必要的所述發(fā)電機的多個有效值，作為對所述發(fā)電機的輸出信號，輸出控制所述發(fā)電機的輸出所必要的指令值，作為對控制內燃機驅動的裝置的輸出信號，將與所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩相關的信號，比控制所述發(fā)電機的輸出所必要的指令值的信號更早輸出。
5.一種車輛驅動裝置，設置在前后輪的一方用內燃機驅動，且前后輪的另一方用電動力驅動的四輪驅動車上，其特征在于，具備產生所述電動力的電動機；由內燃機驅動，來產生所述電動機的驅動用電力的發(fā)電機；和控制所述電動機和所述發(fā)電機的驅動的控制裝置，所述控制裝置，預測所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩，以根據預測的所述負載轉矩使內燃機的驅動得到控制的方式，將基于所述預測負載轉矩的信號輸出給控制內燃機的驅動的裝置。
6.一種車輛驅動裝置，設置在前后輪的一方用內燃機驅動，且前后輪的另一方用電動力驅動的四輪驅動車上，其特征在于，具備產生所述電動力的電動機；由內燃機驅動來產生所述電動機的驅動用電力的發(fā)電機；和控制所述電動機和所述發(fā)電機的驅動的控制裝置，所述控制裝置，將來自車輛的驅動要求值、控制所述發(fā)電機的輸出所必要的所述發(fā)電機和所述電動機的多個有效值作為輸入信號輸入，作為對所述發(fā)電機的輸出信號，輸出控制所述發(fā)電機的輸出所必要的勵磁指令值，作為對控制內燃機驅動的裝置的輸出信號，與所述發(fā)電機對內燃機的負載轉矩相關的信號，比所述勵磁指令值的信號更早輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車，即使發(fā)電機對發(fā)動機的負載轉矩變動，也可以確保駕駛員想要的發(fā)動機轉矩，尤其在離合器結合時等發(fā)動機負載較大時，可以減小發(fā)動機熄火的危險性。根據當前的發(fā)電機勵磁電壓Vgf和發(fā)電機旋轉數Ng等，通過控制裝置，預測長的話幾百毫秒后的、發(fā)電機對發(fā)動機的負載轉矩Tg’。根據該預測控制發(fā)動機，避免發(fā)動機的輸出轉矩不足。
文檔編號F02D29/02GK1987074SQ200610168830
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2005年12月19日
發(fā)明者井村進也, 松崎則和, 伊藤勝, 藤原慎, 山本立行 申請人:株式會社日立制作所