專利名稱：用于混合動力車的驅(qū)動單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力車中使用的驅(qū)動單元，其可以通過使用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩者來產(chǎn)生用于驅(qū)動車輪的力。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)提出了這樣的混合動力車，其包括通過燃燒燃油而輸出動力的發(fā)動機(jī)和通過供應(yīng)電力而輸出動力的電動機(jī)，以作為車輛的驅(qū)動動力源。利用該混合動力車，通過基于各種情況控制發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的驅(qū)動/停止，可以提高燃油效率，可以減小噪聲，并且可以減少排氣。
在日本專利申請公布No.JP11-93725 A中公開了這樣一種包括兩個或更多驅(qū)動動力源的混合動力車的例子。日本專利申請公布No.JP11-93725A中公開的混合動力車包括發(fā)動機(jī)和兩個電動機(jī)。此混合動力車還包括行星齒輪組。發(fā)動機(jī)的曲軸連接到行星齒輪組的行星輪架。第一電動機(jī)連接到行星齒輪組的太陽輪。第二電動機(jī)連接到行星齒輪組的齒圈。另外，驅(qū)動輪通過傳送鏈和差速齒輪單元連接到行星齒輪組的齒圈。當(dāng)檢測到在形成行星齒輪組的齒輪之間發(fā)生齒輪噪聲(以下稱為“異常噪聲”)的情況時，控制發(fā)動機(jī)速度等于或高于預(yù)定值。于是，用來將齒輪壓向彼此的力可以增大，并且齒輪噪聲可以減小。
但是，在日本專利申請公布No.JP11-93725 A所公開的混合動力車中，如果連接到行星齒輪組的第二電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上為零，則行星齒輪組中發(fā)生的齒輪噪聲可能增大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而做出了本發(fā)明。因此本發(fā)明的目的是提供一種用于混合動力車的驅(qū)動單元，即使在基于預(yù)定條件而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上為零時，該驅(qū)動單元也可以抑制由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動在嚙合機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的沖擊所導(dǎo)致的異常噪聲的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于混合動力車的驅(qū)動單元，包括連接到車輪的動力傳動構(gòu)件、并聯(lián)連接到所述動力傳動構(gòu)件的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)、以及連接到所述動力傳動構(gòu)件的嚙合機(jī)構(gòu)，還包括電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置、異常噪聲發(fā)生判斷裝置、第一轉(zhuǎn)矩控制裝置和異常噪聲消失判斷裝置。電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置依次檢測所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)角。在所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩被控制到基本上為零時，異常噪聲發(fā)生判斷裝置基于所述電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置檢測到的所述轉(zhuǎn)角的變化，依次判斷所述嚙合機(jī)構(gòu)中是否由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動而已經(jīng)發(fā)生異常噪聲。第一轉(zhuǎn)矩控制裝置在所述異常噪聲發(fā)生判斷裝置判斷已經(jīng)發(fā)生所述異常噪聲時，逐漸增大所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩的絕對值。異常噪聲消失判斷裝置基于所述轉(zhuǎn)角的所述變化，依次判斷所述異常噪聲是否已經(jīng)由于所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置實現(xiàn)的所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩的所述絕對值的增大而消失。所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置增大所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩的所述絕對值直到所述異常噪聲消失判斷裝置判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失。當(dāng)判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失時，所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置保持在判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失時所獲得的所述轉(zhuǎn)矩。
利用這樣構(gòu)造的用于混合動力車的驅(qū)動單元，可以基于電動機(jī)轉(zhuǎn)角的變化產(chǎn)生這樣的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，在該轉(zhuǎn)矩下可以估計到抑制了嚙合機(jī)構(gòu)中的異常噪聲。所以，可以不設(shè)置專用于檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動的轉(zhuǎn)矩傳感器而減小嚙合機(jī)構(gòu)中的異常噪聲。特別地，因為基于電機(jī)轉(zhuǎn)角的實際變化來設(shè)定用于減小異常噪聲的轉(zhuǎn)矩絕對值的增大量，所以通過考慮發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的波動變化、部件尺寸的變化、以及部件隨時間經(jīng)過的惡化來將轉(zhuǎn)矩絕對值增大合適的量，可以可靠地減小異常噪聲。而且，因為不會施加不必要的高轉(zhuǎn)矩，所以可以防止燃油效率的惡化。
用于混合動力車的驅(qū)動單元還可以包括轉(zhuǎn)矩方向控制裝置。該轉(zhuǎn)矩方向控制裝置可以基于所述混合動力車所位于的道路的傾斜方向，將所述轉(zhuǎn)矩的所述絕對值由所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置增大的方向設(shè)定為正向和負(fù)向之一。
利用這樣構(gòu)造的用于混合動力車的驅(qū)動單元，通過基于混合動力車所位于的道路的傾斜來設(shè)定為了減小異常噪聲而產(chǎn)生的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向，可以防止由于轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生而導(dǎo)致的車輛無意移動。
用于混合動力車的驅(qū)動單元還可以包括車輛無意移動判斷裝置和制動力增大裝置。車輛無意移動判斷裝置可以基于所述轉(zhuǎn)角從所述異常噪聲消失判斷裝置判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失的時間點開始的變化，判斷所述混合動力車是否無法在由所述轉(zhuǎn)矩控制裝置所保持的所述轉(zhuǎn)矩的所述絕對值下保持靜止。制動力增大裝置可以在所述車輛無意移動判斷裝置判斷所述混合動力車已經(jīng)開始無意移動時，增大所述混合動力車的制動設(shè)備的制動力。
利用這樣構(gòu)造的用于混合動力車的驅(qū)動單元，在判斷異常噪聲由于施加電動機(jī)轉(zhuǎn)矩而已經(jīng)消失之后，監(jiān)控電動機(jī)轉(zhuǎn)角的變化并判斷車輛是否已經(jīng)無意移動。當(dāng)判斷車輛已經(jīng)無意移動時，增大由制動設(shè)備所產(chǎn)生的制動力。于是，由于產(chǎn)生電動機(jī)轉(zhuǎn)矩而可以減小異常噪聲，并可以防止車輛違背駕駛員的意愿移動。
用于混合動力車的驅(qū)動單元還可以包括車輛無意移動判斷裝置和第二轉(zhuǎn)矩控制裝置。車輛無意移動判斷裝置可以基于所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)角從所述異常噪聲消失判斷裝置判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失的時間點開始的變化，判斷所述混合動力車是否無法在由所述轉(zhuǎn)矩控制裝置所保持的所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩下保持靜止。第二轉(zhuǎn)矩控制裝置可以在所述車輛無意移動判斷裝置判斷所述混合動力車已經(jīng)開始無意移動時，將所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩的所述絕對值減小到所述混合動力車可以保持靜止的值。
利用這樣構(gòu)造的用于混合動力車的驅(qū)動單元，在判斷異常噪聲由于施加電動機(jī)轉(zhuǎn)矩而已經(jīng)消失之后，監(jiān)控電動機(jī)轉(zhuǎn)角的變化并判斷車輛是否已經(jīng)無意移動。而且，當(dāng)判斷車輛已經(jīng)無意移動時，可以減小電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的絕對值。于是，可以防止這樣的情形，其中因為產(chǎn)生電動機(jī)轉(zhuǎn)矩而減小異常噪聲，所以車輛違背駕駛員的意愿開始移動。
由所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置實現(xiàn)的所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩每單位時間的增大率可以低于由所述第二控制裝置實現(xiàn)的所述電動機(jī)的所述轉(zhuǎn)矩每單位時間的減小率。
利用這樣構(gòu)造的用于混合動力車的驅(qū)動單元，通過將防止車輛無意移動時的轉(zhuǎn)矩減小率設(shè)為高于減小異常噪聲時的轉(zhuǎn)矩增大率的值，可以可靠地防止車輛無意移動。


通過結(jié)合附圖閱讀對本發(fā)明優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明的特征、優(yōu)點、技術(shù)和工業(yè)重要性，附圖中圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車驅(qū)動單元及其控制系統(tǒng)的示意圖；圖2圖示了用于描述在根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車驅(qū)動單元中嚙合機(jī)構(gòu)的異常噪聲減小控制示例的第一流程圖；圖3圖示了用于描述在根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車驅(qū)動單元中嚙合機(jī)構(gòu)的異常噪聲減小控制示例的第二流程圖；圖4圖示了示出在根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車驅(qū)動單元中按照電機(jī)異常噪聲減小控制的電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩命令值的變化示例的時序圖；和圖5圖示了用于描述根據(jù)本發(fā)明的異常噪聲減小控制的另一示例的流程圖，圖5中的流程圖局部不同于圖3中的流程圖。
具體實施例方式
在以下說明書和附圖中，將按照示例性實施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。注意，相同的標(biāo)號將賦予相同或等同的元件，并且針對相同標(biāo)號的元件的詳細(xì)說明將僅僅進(jìn)行一次。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的FF(發(fā)動機(jī)前置前驅(qū))混合動力車1的驅(qū)動單元(傳動系)及其控制系統(tǒng)的示意圖。
如圖1所示，混合動力車1包括發(fā)動機(jī)2和車輪3。位于發(fā)動機(jī)2和車輪3之間的動力傳動路徑由輸入軸4、輸出軸5、差速齒輪單元6等形成。
作為發(fā)動機(jī)2，可以采用內(nèi)燃機(jī)，更具體而言，可以采用汽油發(fā)動機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、LPG發(fā)動機(jī)、甲醇發(fā)動機(jī)或氫氣發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)2的曲軸7設(shè)有飛輪8。
套筒9花鍵接合到輸入軸4的外表面。減震機(jī)構(gòu)10設(shè)置在將飛輪8連接到套筒9的動力傳動路徑中。第一電動發(fā)電機(jī)(MG1)11和第二電動發(fā)電機(jī)(MG2)12設(shè)置在輸入軸4的外側(cè)。第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12中的每一個都具有動力行駛功能和能量回收功能兩者。因此，第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12中的每一個都用作通過供應(yīng)電力而被驅(qū)動的電動機(jī)，并用作將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)。第一電動發(fā)電機(jī)11設(shè)有用于依次檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角的角度傳感器51。第二電動發(fā)電機(jī)12設(shè)有用于依次檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角的角度傳感器52。
設(shè)置電力存儲設(shè)備(未示出)來向第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12供應(yīng)電力。作為電力存儲設(shè)備，可以使用蓄電池或電容器。
設(shè)置殼體13來容納例如輸入軸4、輸出軸5、差速齒輪單元6、第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12的部件。第一電動發(fā)電機(jī)11包括固定到殼體13上的定子14、以及可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子15。
動力分動機(jī)構(gòu)16設(shè)置在輸入軸4外側(cè)并位于第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12之間的位置處。動力分動機(jī)構(gòu)16由所謂的單級行星齒輪式行星齒輪組形成。
就是說，動力分動機(jī)構(gòu)16包括太陽輪17、與太陽輪17共軸設(shè)置的齒圈18、以及支撐與太陽輪17和齒圈18嚙合的小齒輪19的行星輪架20。太陽輪17和轉(zhuǎn)子15彼此連接以彼此一起旋轉(zhuǎn)。行星輪架20和輸入軸4彼此連接以彼此一起旋轉(zhuǎn)。
齒圈18設(shè)置在環(huán)形構(gòu)件21的內(nèi)側(cè)上。齒輪22和駐車齒輪23設(shè)置在環(huán)形構(gòu)件21的外側(cè)上。不同于齒圈18的齒圈24設(shè)置在環(huán)形構(gòu)件21的內(nèi)側(cè)上?？梢耘c駐車齒輪23嚙合并可以從駐車齒輪23上拆下的駐車球25設(shè)置在殼體13中。
另外，行星齒輪組26設(shè)置在輸入軸4的外側(cè)上。行星齒輪組26包括太陽輪27、齒圈24、以及支撐與太陽輪27和齒圈24嚙合的小齒輪28的行星輪架29。
第二電動發(fā)電機(jī)12包括固定到殼體13上的定子30、以及可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子31。太陽輪27和轉(zhuǎn)子31彼此連接以彼此一起旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)2和第二電動發(fā)電機(jī)12與環(huán)形構(gòu)件21并聯(lián)設(shè)置，該環(huán)形構(gòu)件21用作連接到車輪3的動力傳動路徑。
行星輪架29固定到殼體13。更具體而言，通過將行星輪架29與殼體13連接起來的連接部分39，防止行星輪架29相對于殼體13旋轉(zhuǎn)。連接部分39包括在徑向上突出的凸部(未示出)、以及在該處布置凸部的凹部(未示出)。
輸入軸4和輸出軸5彼此平行地設(shè)置。從動齒輪32和最終傳動小齒輪33附裝到輸出軸5。齒輪22與從動齒輪32嚙合。
差速齒輪單元6包括可以繞著與輸出軸5的旋轉(zhuǎn)軸(未示出)平行的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的差速器殼34；設(shè)置在差速器殼34的外側(cè)上的齒圈35；由差速器殼34支撐的小齒輪(未示出)；以及與小齒輪嚙合的側(cè)齒輪(未示出)。齒圈35與最終傳動小齒輪33嚙合。
驅(qū)動軸36連接到側(cè)齒輪，而車輪3連接到驅(qū)動軸36。設(shè)置有制動設(shè)備37，其基于施加制動的請求，更具體而言，主要基于制動踏板的操作量，而抑制車輪3的轉(zhuǎn)速的增大。制動設(shè)備37被構(gòu)造成可以根據(jù)來自ECU 90的信號電控制動力。
接著，將描述混合動力車1的控制系統(tǒng)。設(shè)置由微計算機(jī)形成的電子控制單元50，該微計算機(jī)主要包括處理單元(CPU或MPU)、存儲單元(RAM和ROM)、以及輸入輸出接口。電子控制單元50接收來自角度傳感器51和52、發(fā)動機(jī)速度傳感器、加速請求傳感器、制動請求傳感器、換檔位置傳感器、外部溫度傳感器、存儲設(shè)備荷電容量傳感器、道路傾斜角度傳感器(G傳感器)等的信號。
電子控制單元50輸出用于控制發(fā)動機(jī)2、第一電動發(fā)電機(jī)11、第二電動發(fā)電機(jī)12和制動設(shè)備37的信號。
作為這些信號的一部分，圖1示出了用于第一電動發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)矩命令值Tr1、用于第二電動發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩命令值Tr2、第一電動發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)角檢測值θm1、以及第二電動發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)角檢測值θm2。
PCU(動力控制單元)55包括電力轉(zhuǎn)換器，其將供應(yīng)自電力存儲設(shè)備的直流電力轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12的電力。PCU 55向第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12供應(yīng)交流電壓，在該交流電壓下實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩命令值Tr1和Tr2。
在此，將描述圖1所示結(jié)構(gòu)和本發(fā)明所公開結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。環(huán)形構(gòu)件21對應(yīng)于本發(fā)明中的“動力傳動構(gòu)件”。第二電動發(fā)電機(jī)12對應(yīng)于本發(fā)明中的“電動機(jī)”。形成行星齒輪組26的齒輪彼此嚙合的嚙合部分以及連接部分39對應(yīng)于本發(fā)明中的“嚙合機(jī)構(gòu)”。
在這樣構(gòu)造的混合動力車1中，基于電子控制單元50接收到的信號和存儲在電子控制單元50中的數(shù)據(jù)來控制發(fā)動機(jī)2、第一電動發(fā)電機(jī)11和第二電動發(fā)電機(jī)12。
例如，當(dāng)混合動力車1靜止的時候啟動發(fā)動機(jī)2時，第一電動發(fā)電機(jī)11被驅(qū)動作為電動機(jī)。于是，動力分動機(jī)構(gòu)16的齒圈18用作反作用力元件，并且第一電動發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由行星輪架20和輸入軸4傳遞到發(fā)動機(jī)2，由此開動發(fā)動機(jī)2。
發(fā)動機(jī)2這樣被開動并燃燒燃油，使得發(fā)動機(jī)2能夠獨立工作。當(dāng)發(fā)動機(jī)2獨立工作時，發(fā)動機(jī)2的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由輸入軸4、行星輪架20和齒圈18傳遞到齒輪22。齒輪22的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由輸出軸5和差速齒輪單元6傳遞到車輪3，由此產(chǎn)生驅(qū)動力。
而且，可以由第一電動發(fā)電機(jī)11通過使用發(fā)動機(jī)2的動力產(chǎn)生電力，并且所產(chǎn)生的電力可以存儲在電力存儲設(shè)備中。而且，第二電動發(fā)電機(jī)12可以作為電動機(jī)被驅(qū)動，并且轉(zhuǎn)矩可以經(jīng)由太陽輪27、齒圈24和齒輪22傳遞到車輪3。當(dāng)?shù)诙妱影l(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩傳遞到齒圈24時，第二電動發(fā)電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)方向與齒圈24的旋轉(zhuǎn)方向相反。
如上所述，在圖1所示的混合動力車1中，發(fā)動機(jī)2和第二電動發(fā)電機(jī)12中至少之一可以用作驅(qū)動動力源，并且驅(qū)動動力源的轉(zhuǎn)矩可以傳遞到車輪3。
此外，當(dāng)混合動力車1通過慣性行駛時，混合動力車1的行駛能量經(jīng)由差速齒輪單元6、輸出軸5和齒輪22傳遞到第二電動發(fā)電機(jī)12，并且第二電動發(fā)電機(jī)12作為發(fā)電機(jī)被驅(qū)動，由此所產(chǎn)生的電力可以存儲在電力存儲設(shè)備中。當(dāng)?shù)诙妱影l(fā)電機(jī)12作為電動機(jī)被驅(qū)動時，從第二電動發(fā)電機(jī)12輸出的轉(zhuǎn)矩被稱為正向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)?shù)诙妱影l(fā)電機(jī)12作為發(fā)電機(jī)被驅(qū)動時，第二電動發(fā)電機(jī)的能量回收轉(zhuǎn)矩被稱為負(fù)向轉(zhuǎn)矩。
因為發(fā)動機(jī)2將通過燃燒燃油所得到的熱能轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所以轉(zhuǎn)矩波動不可避免地發(fā)生。特別是，當(dāng)發(fā)動機(jī)速度等于或低于預(yù)定值時，燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定，并且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動范圍增大。
而且，當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)載很高時，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到車輪3并且由電動發(fā)電機(jī)11通過使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電力時，燃油供應(yīng)量增大以增大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。所以，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動范圍增大。
當(dāng)發(fā)生發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動時，在連接到從發(fā)動機(jī)2延伸到車輪3的動力傳動路徑(例如環(huán)形構(gòu)件21)的嚙合機(jī)構(gòu)中可能發(fā)生由于沖擊導(dǎo)致的振動和/或異常噪聲。在本實施例中，嚙合機(jī)構(gòu)包括形成行星齒輪組26的齒輪彼此嚙合的嚙合部分、連接行星輪架29與殼體13的連接部分39等。
當(dāng)由第一電動發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生電力時，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩基本不變的假定下控制第一電動發(fā)電機(jī)11所產(chǎn)生的電力量。但是，如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動，則由于對應(yīng)于估計轉(zhuǎn)矩(直流分量)和實際轉(zhuǎn)矩(交流分量)之間的差的分量而發(fā)生振動和/或異常噪聲。特別是，當(dāng)估計轉(zhuǎn)矩低時，對應(yīng)于估計轉(zhuǎn)矩和實際轉(zhuǎn)矩之間的差的分量經(jīng)由環(huán)形構(gòu)件21傳遞到嚙合機(jī)構(gòu)，這進(jìn)一步增大了振動和/或異常噪聲。
此外，當(dāng)基于預(yù)定條件將第二電動發(fā)電機(jī)12的正向轉(zhuǎn)矩或負(fù)向轉(zhuǎn)矩控制成基本上為零時，用來將形成行星齒輪組26的齒輪壓向彼此的力或者用來將行星輪架和殼體13壓向彼此的力很小，這可能進(jìn)一步增大振動和/或異常噪聲。注意，預(yù)定條件包括加速請求、制動請求、發(fā)電請求(對電力存儲設(shè)備充電的請求)等。
為了解決這樣的問題，可以設(shè)置檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩檢測器。但是，設(shè)置這樣一種轉(zhuǎn)矩檢測器是不實際的，因為獲得用于轉(zhuǎn)矩檢測器的空間很困難，并且設(shè)置這樣一種專用于檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩檢測器導(dǎo)致成本增加。即使可以通過轉(zhuǎn)矩檢測器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動，并且即使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的頻率很高且在檢測到轉(zhuǎn)矩波動發(fā)生之后進(jìn)行用于抑制轉(zhuǎn)矩波動的控制，也難以獲得對該控制的足夠響應(yīng)。所以，在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車驅(qū)動單元中，可以通過進(jìn)行下述控制來抑制嚙合機(jī)構(gòu)中發(fā)生的振動和/或異常噪聲。
圖2和3圖示了用于描述在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車驅(qū)動單元中嚙合機(jī)構(gòu)的異常噪聲減小控制示例的流程圖。異常噪聲減小控制被編程作為例如由ECU 90所執(zhí)行的子例程之一。
在本發(fā)明的實施例中，主要針對其中如圖1所示布置有兩個電動發(fā)電機(jī)的混合動力車進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明可以與(多個)電動機(jī)如何布置無關(guān)地應(yīng)用于任何混合動力車。就是說，本實施例中的第二電動發(fā)電機(jī)12被示為可以向可能是異常噪聲源的嚙合機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)的典型示例。
所以，在以下說明中，第二電動發(fā)電機(jī)12將被簡單地稱為電動發(fā)電機(jī)，而用于第二電動發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩命令值Tr2和第二電動發(fā)電機(jī)12的轉(zhuǎn)角檢測值θm2將被簡單地分別稱為轉(zhuǎn)矩命令值Tr和轉(zhuǎn)角檢測值θm。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車中，當(dāng)基于預(yù)定條件將轉(zhuǎn)矩命令值設(shè)成基本上為零并且控制電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上為零時，執(zhí)行異常噪聲減小控制。在典型的情況下，當(dāng)車輛在靜止時，執(zhí)行異常噪聲減小控制。
電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令值基本上為零的情況包括其中轉(zhuǎn)矩命令值Tr等于零(Tr＝0)的情況以及其中轉(zhuǎn)矩命令值在預(yù)定范圍中(|Tr|＜Tth)的情況?？梢曰诎l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動范圍設(shè)定該預(yù)定范圍。
如下將述，在根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力車中所執(zhí)行的異常噪聲減小控制中，進(jìn)行用于使得電動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的控制，以減小異常噪聲。注意，本發(fā)明中“控制電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上為零的情況”對應(yīng)于其中排除由異常噪聲控制所進(jìn)行的修改時的轉(zhuǎn)矩命令值被設(shè)定為基本上等于零的值的情況。
當(dāng)電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令值Tr基本上為零時，由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動而在嚙合機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的振動，在應(yīng)該保持為不變值的電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)角θm中發(fā)生波動。隨著振動的增大，轉(zhuǎn)角θm的波動量(以下可以稱為“電機(jī)角波動量”)增大。如果振動的程度很高，則在嚙合機(jī)構(gòu)中發(fā)生異常噪聲。
因此，可以通過預(yù)先用實驗手段獲得異常噪聲發(fā)生的電機(jī)角波動量而基于電機(jī)角波動量來判斷是否發(fā)生了異常噪聲。
如圖2所示，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的異常噪聲減小控制開始時，在步驟S100中檢測電動發(fā)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)角θm，并且在步驟S110中計算預(yù)定時間段中的電機(jī)角波動量θmv。當(dāng)計算出電機(jī)角波動量θmv時，在步驟S120中基于電機(jī)角波動量θmv的變化，通常是基于電機(jī)角波動量θmv是否已超過預(yù)定閾值θth，來判斷在嚙合機(jī)構(gòu)中是否發(fā)生了異常噪聲。
當(dāng)電機(jī)角波動量θmv小于閾值θth時，判斷在嚙合機(jī)構(gòu)中“未發(fā)生異常噪聲”。在此情況下，以預(yù)定間隔重復(fù)執(zhí)行步驟S110和S120，并且基于電機(jī)轉(zhuǎn)角θm來依次進(jìn)行是否發(fā)生異常噪聲的判斷。
在圖4中直到時間t1的時間段中執(zhí)行步驟S100至S120。如圖4所示，當(dāng)開始異常噪聲減小控制時，基于依次檢測到的電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的變化來依次進(jìn)行關(guān)于嚙合機(jī)構(gòu)中是否發(fā)生異常噪聲的判斷。當(dāng)基于電機(jī)轉(zhuǎn)角θm計算出的電機(jī)角波動量θmv在時間t1處超過閾值θth時，在步驟S120中判斷嚙合機(jī)構(gòu)中“發(fā)生了異常噪聲”。
再次參考圖2，當(dāng)判斷“發(fā)生了異常噪聲”時，在步驟S130中基于來自用于檢測混合動力車1所靜止在其上的道路的傾斜方向的重力傳感器(未示出)的輸出，判斷在下面的步驟中為了減小異常噪聲是轉(zhuǎn)矩絕對值在正向上增大還是轉(zhuǎn)矩的絕對值在負(fù)向上增大。
更具體而言，當(dāng)在混合動力車1向前行駛的情況下混合動力車1爬上斜坡路時，在下面的步驟中電機(jī)轉(zhuǎn)矩增大的方向被設(shè)定為產(chǎn)生在混合動力車1向前行駛的情況下使得混合動力車1爬上斜坡路的驅(qū)動力的方向，以防止在嚙合機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生異常噪聲。與此相反，當(dāng)在混合動力車1向前行駛的情況下混合動力車1爬下斜坡路時，在下面的步驟中電機(jī)轉(zhuǎn)矩增大的方向被設(shè)定為產(chǎn)生在混合動力車1后退的情況下使得混合動力車1爬上斜坡路的驅(qū)動力的方向，以防止在嚙合機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生異常噪聲。
在步驟S140中，在開始異常噪聲減小控制時被設(shè)定成基本上為零的轉(zhuǎn)矩命令值從|Tr|增大到“|Tr|+ΔTr”。就是說，電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)步驟S130中進(jìn)行的判斷而在正向或負(fù)向上增大。因為通過從電動發(fā)電機(jī)施加轉(zhuǎn)矩而增大用來將嚙合機(jī)構(gòu)中的嚙合部分壓向彼此的力，所以可以抑制振動和/或異常噪聲的產(chǎn)生。
在步驟S140中增大電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之后，在步驟S150中檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角θm。此外，在步驟S160中基于步驟S150中檢測到的電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的變化來判斷異常噪聲是否消失了。
例如，以與步驟S120中相同的方式，定義在預(yù)定時間段中電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的波動量θmv，并且可以通過判斷電機(jī)角波動量θmv是否已超過閾值來判斷是否發(fā)生了異常噪聲。同樣在此情況下，用于定義電機(jī)角波動量θmv的預(yù)定時間段以及用于判斷的閾值可以與用于步驟S110和S120中的異常噪聲發(fā)生判斷的那些分開地設(shè)定。
在步驟S160中判斷“有異常噪聲”，即異常噪聲還未消失，執(zhí)行步驟S140以使得電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步增大，并且進(jìn)一步增大將嚙合機(jī)構(gòu)中的嚙合部分壓向彼此的力。
在圖4中從時間t1到時間t2的時間段期間執(zhí)行步驟S130至S160。如圖4所示，通過執(zhí)行步驟S140，電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令值Tr的絕對值|Tr|如標(biāo)號61和62所示在從時間t1到時間t2的時間段期間逐漸增大。標(biāo)號61表示在步驟S130中判斷在正向上施加轉(zhuǎn)矩的情況。標(biāo)號62表示在步驟S130中判斷在負(fù)向上施加轉(zhuǎn)矩的情況。
因為嚙合機(jī)構(gòu)中的按壓力由于電動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的增大而增大，所以電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的波動減小。在電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的波動量變得等于或小于預(yù)定值的時間t2處，判斷“沒有異常噪聲”，即異常噪聲已消失了。然后，停止轉(zhuǎn)矩命令值Tr的絕對值|Tr|的增大，并且保持在時間t2處獲得的轉(zhuǎn)矩命令值Tr。
由電動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的絕對值可以增大到將電機(jī)轉(zhuǎn)角的波動量設(shè)定為等于或小于預(yù)定量所需的值，即異常噪聲不會發(fā)生的值。所以，可以在不設(shè)置專用于檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動的轉(zhuǎn)矩傳感器的情況下就減小嚙合機(jī)構(gòu)中的異常噪聲。
特別地，因為基于電機(jī)轉(zhuǎn)角的實際變化來設(shè)定用于減小異常噪聲的轉(zhuǎn)矩增大量，所以通過考慮發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的波動變化、部件尺寸的變化、以及部件隨時間經(jīng)過的惡化來將轉(zhuǎn)矩增大合適的量，可以可靠地減小異常噪聲。而且，因為不會施加不必要的高轉(zhuǎn)矩，所以可以防止燃油效率的惡化。
從圖4所示的t2，保持異常噪聲充分消失的時間t2處獲得的轉(zhuǎn)矩命令值Tr，并且將電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩保持為不變的值。如果保持為不變的值的轉(zhuǎn)矩過分高，則不會發(fā)生在兩個方向上的電機(jī)角度的波動，這不同于時間t1之前的情況。但是，電機(jī)轉(zhuǎn)角θm在一個方向上波動，這導(dǎo)致混合動力車無法保持靜止的可能性。在此情況下，發(fā)生車輛無意移動的問題。
所以，在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車驅(qū)動單元中執(zhí)行的異常噪聲減小控制中，通過進(jìn)一步執(zhí)行下述步驟來使車輛保持靜止。
再次參考圖2，當(dāng)在步驟S160中判斷異常噪聲已經(jīng)消失時，在異常噪聲消失時獲得的電機(jī)轉(zhuǎn)角θm在步驟S170被存儲為參考角度θm0。
當(dāng)電動發(fā)電機(jī)所施加的轉(zhuǎn)矩過分高且混合動力車無法保持靜止時，電機(jī)轉(zhuǎn)角θm波動很大的量。所以，在步驟S180中檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角θm。然后，在步驟S190中，進(jìn)行無意移動的判斷，即通過判斷電機(jī)轉(zhuǎn)角θm相對于在步驟S170中所存儲的參考角度θm0的波動量的絕對值|θm-θm0|是否已超過限值θ1m，來判斷混合動力車是否保持靜止。從安全的角度考慮，優(yōu)選的是預(yù)先將限值θ1m設(shè)定為可以防止車輛無意移動的值。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)角的波動量的絕對值等于或小于限值θ1m(|θm-θm0|≤θ1m)時，判斷車輛不會無意移動。所以，保持當(dāng)前的轉(zhuǎn)矩命令值Tr。以預(yù)定間隔重復(fù)執(zhí)行步驟S180和S190，并且依次判斷車輛是否沒有無意移動。
另一方面，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)角的波動量的絕對值大于限值θ1m(|θm-θm0|＞θ1m)時，判斷“車輛已無意移動”，即車輛不保持靜止。在此情況下，減小電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。更具體而言，在步驟S200中轉(zhuǎn)矩命令值Tr從|Tr|變化到“|Tr|-ΔTr#”，以減小電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
通過將步驟S200中的轉(zhuǎn)矩減小率ΔTr#設(shè)定為高于步驟S140中的轉(zhuǎn)矩增大率ΔTr的值，可以進(jìn)一步可靠地防止車輛無意移動。
此外，將參考角度θm0更新為此時的電機(jī)轉(zhuǎn)角θm。然后，重復(fù)執(zhí)行步驟S180至S200直到判斷車輛不會無意移動為止，并且電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩被減小到車輛可以保持靜止的值。
在判斷車輛不會無意移動之后，在將轉(zhuǎn)矩命令值Tr保持在進(jìn)行判斷時獲得的值的同時，以預(yù)定間隔重復(fù)執(zhí)行步驟S180和S190，由此依次判斷車輛是否未無意移動。
當(dāng)取消車輛靜止的狀態(tài)時，基本上為零的電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令值開始在正向或負(fù)向上增大，以啟動混合動力車。所以，異常噪聲減小控制變得不必要。因此，按需要執(zhí)行用于在取消車輛停車靜止的狀態(tài)時強(qiáng)制停止異常噪聲減小控制的處理循環(huán)(步驟S210、S211、S212和S250)。例如，當(dāng)執(zhí)行用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角的步驟S100、S150或S180時，判斷是否取消了車輛靜止的狀態(tài)。
在圖4中從時間t2開始的時間段期間執(zhí)行步驟S180至S200。如圖4所示，當(dāng)異常噪聲消失時所獲得的轉(zhuǎn)矩過分高時，如果持續(xù)施加該過分高的轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)轉(zhuǎn)角相對于參考角度θm0的波動量的絕對值在時間t3處超過限值θ1m。所以，通過執(zhí)行步驟S200在從時間t3開始的時間段期間減小電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令值Tr的絕對值|Tr|。根據(jù)轉(zhuǎn)矩命令值Tr的絕對值|Tr|的減小，電機(jī)轉(zhuǎn)角θm的波動量減小，并且混合動力車保持靜止。
于是，可以防止這樣的狀態(tài)，其中為了減小混合動力車驅(qū)動單元中的異常噪聲而執(zhí)行用于強(qiáng)制增大電動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的絕對值的控制，使得車輛無意移動。
如圖5所示，代替圖3所示流程圖中的步驟S200，可以執(zhí)行步驟S220。執(zhí)行步驟S220，以根據(jù)來自ECU 90的信號增大制動設(shè)備37(圖1)的制動力。同樣利用該構(gòu)造，可以使混合動力車保持靜止。利用這樣的異常噪聲減小控制，可以減小異常噪聲并防止車輛無意移動。
將描述圖2、3和5所示流程圖和本發(fā)明的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。步驟S100、S150和S180對應(yīng)于本發(fā)明中的“電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置”。步驟S120對應(yīng)于本發(fā)明中的“異常噪聲發(fā)生判斷裝置”。步驟S140對應(yīng)于本發(fā)明中的“第一轉(zhuǎn)矩控制裝置”。步驟S160對應(yīng)于本發(fā)明中的“異常噪聲消失判斷裝置”。步驟S130(圖2)對應(yīng)于本發(fā)明中的“轉(zhuǎn)矩方向控制裝置”。步驟S190(圖3)對應(yīng)于本發(fā)明中的“車輛無意移動判斷裝置”。步驟S200(圖3)對應(yīng)于本發(fā)明中的“第二轉(zhuǎn)矩控制裝置”。步驟S220(圖5)對應(yīng)于本發(fā)明中的“制動力增大裝置”。
說明書中所公開的本發(fā)明實施例應(yīng)在所有方面都認(rèn)為是解釋性而非限制性的。本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求限定，并因此其中意于包括落入權(quán)利要求等同方案的含義和范圍內(nèi)的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種用于混合動力車的驅(qū)動單元，包括連接到車輪(3)的動力傳動構(gòu)件(21)、并聯(lián)連接到所述動力傳動構(gòu)件(21)的發(fā)動機(jī)(2)和電動機(jī)(12)、以及連接到所述動力傳動構(gòu)件(21)的嚙合機(jī)構(gòu)(26、39)，其特征在于還包括電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置(S100)，用于依次檢測所述電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)角(θm)；異常噪聲發(fā)生判斷裝置(S120)，用于在所述電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)矩(Tr)被實際控制為零時，基于所述電動機(jī)轉(zhuǎn)角檢測裝置(S100)檢測到的所述轉(zhuǎn)角(θm)的變化，依次判斷所述嚙合機(jī)構(gòu)(26、39)中是否由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動而發(fā)生了異常噪聲；第一轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)，用于在所述異常噪聲發(fā)生判斷裝置(S120)判斷發(fā)生了所述異常噪聲時，逐漸增大所述電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)矩(Tr)的絕對值(|Tr|)；和異常噪聲消失判斷裝置(S160)，用于基于所述轉(zhuǎn)角(θm)的變化，依次判斷所述異常噪聲是否隨著所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)增大了所述電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)矩(Tr)的絕對值(|Tr|)而消失，其中所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)增大所述電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)矩(Tr)的絕對值(|Tr|)直到所述異常噪聲消失判斷裝置(S160)判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失，并且當(dāng)所述異常噪聲消失判斷裝置(S160)判斷所述異常噪聲已經(jīng)消失時保持該時刻的轉(zhuǎn)矩(Tr)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于混合動力車的驅(qū)動單元，其特征在于還包括轉(zhuǎn)矩方向控制裝置(S130)，用于基于所述混合動力車所位于的道路的傾斜方向，將所述轉(zhuǎn)矩(Tr)的所述絕對值(|Tr|)由所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)增大的方向設(shè)定為正向和負(fù)向之一。
3.如權(quán)利要求1所述的用于混合動力車的驅(qū)動單元，其特征在于還包括車輛無意移動判斷裝置(S190)，用于基于所述轉(zhuǎn)角(θm)從所述異常噪聲消失判斷裝置(S160)判斷所述異常噪聲消失的時間點開始的變化，判斷所述混合動力車(1)是否無法在由所述轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)所保持的所述轉(zhuǎn)矩(Tr)的所述絕對值(|Tr|)下保持靜止；和制動力增大裝置(S220)，用于在所述車輛無意移動判斷裝置(S190)判斷所述混合動力車(1)開始無意移動時，增大所述混合動力車(1)的制動設(shè)備(37)的制動力。
4.如權(quán)利要求1所述的用于混合動力車的驅(qū)動單元，其特征在于還包括車輛無意移動判斷裝置(S190)，用于基于所述電動機(jī)(12)的所述轉(zhuǎn)角(θm)從所述異常噪聲消失判斷裝置(S160)判斷所述異常噪聲消失的時間點開始的變化，判斷所述混合動力車(1)是否無法在由所述轉(zhuǎn)矩控制裝置(S140)所保持的所述電動機(jī)(12)的所述轉(zhuǎn)矩(Tr)下保持靜止；和第二轉(zhuǎn)矩控制裝置(S200)，用于在所述車輛無意移動判斷裝置(S190)判斷所述混合動力車(1)開始無意移動時，將所述電動機(jī)(12)的所述轉(zhuǎn)矩(Tr)的所述絕對值(|Tr|)減小到所述混合動力車(1)可以保持靜止的值。
5.如權(quán)利要求4所述的用于混合動力車的驅(qū)動單元，其特征在于由所述第一轉(zhuǎn)矩控制裝置實現(xiàn)的所述電動機(jī)(12)的所述轉(zhuǎn)矩每單位時間的增大率(ΔTr)低于由所述第二控制裝置(S200)實現(xiàn)的所述電動機(jī)(12)的所述轉(zhuǎn)矩每單位時間的減小率(ΔTr#)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于混合動力車的驅(qū)動單元。當(dāng)控制混合動力車(1)的電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)矩(Tr)基本上為零時，基于電動機(jī)(12)的轉(zhuǎn)角(θ)的波動判斷嚙合機(jī)構(gòu)(26、39)中是否已發(fā)生異常噪聲。當(dāng)判斷已發(fā)生異常噪聲時，通過增大電動機(jī)(12)轉(zhuǎn)矩(Tr)的絕對值(|Tr|)來增大將嚙合機(jī)構(gòu)(26、39)的嚙合部分壓向彼此的力，以減小異常噪聲。此時，基于通過監(jiān)控轉(zhuǎn)角(θ)所進(jìn)行的異常噪聲消失判斷的結(jié)果來逐漸增大電動機(jī)(12)轉(zhuǎn)矩(Tr)的絕對值(|Tr|)。于是，可以考慮發(fā)動機(jī)狀態(tài)的變化、部件的變化和部件隨時間經(jīng)過的惡化而不施加過分高的轉(zhuǎn)矩，來可靠地減小異常噪聲。
文檔編號B60W20/00GK1955032SQ20051011479
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者渡邊秀人, 清水泰生 申請人:豐田自動車株式會社