控制启动和随后汽车加速过程的系统和方法

摘要

一种用于控制汽车启动和随后的加速过程的系统。在启动期间，系统对预定变量与阈值进行比较。响应驾驶者的要求确定扭矩的第一期望值，响应加速滑动确定扭矩的第二期望值。当预定变量低于或等于阈值时，系统响应扭矩的第一期望值，执行前馈4WD控制。系统响应扭矩的第二期望值，确定是否对驱动情况作出从执行前馈4WD控制改变到执行反馈2/4WD控制。

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制机动车辆启动和随后加速过程的系统和方法。

背景技术

在日本专利文献JP-A 08-207605中披露了可在4轮驱动(4WD)或2轮驱动(2WD)模式下操作的汽车(机动车辆)。汽车可以在4WD模式状态启动。传输装置具有扭矩分配离合器。响应控制信号调整施加到离合器的液压压力，可以改变发动机输出扭矩的所分出扭矩的大小。控制器产生控制信号。控制器使用加速踏板压下量和车轮转速作为输入。控制器根据车轮转速计算加速滑动。控制器根据加速踏板压下量计算第一扭矩数值，根据加速滑动计算第二扭矩数值。控制器建立汽车阈值速度(例如20km/h)，并将车速与汽车阈值速度进行比较。当车速低于汽车阈值速度时，控制器设置第一数值和第二数值中较大的数值为基本扭矩。当车速等于或高于汽车阈值速度时，控制器设置第二数值为基本扭矩。控制器在根据基本扭矩确定控制信号中考虑汽车减速，以使离合器传输扭矩能力快速下降，从而迅速禁止4WD。此措施有效地防止发生紧急制动。

在已知系统的启动和随后的汽车加速过程中，由于总是存在时间延迟，所以当车速达到汽车阈值速度时禁止4WD模式，这就引起发生加速滑动，直到另一4WD模式被允许。此过程的不利之处是，当转换时仅依靠汽车阈值速度控制加速滑动，因此汽车阈值速度下降不能低于某一低限，即使需要提高燃油经济性的情况也是如此。

发明内容

本发明的目的是提供用于控制汽车启动和随后的加速过程的系统和方法，从而使汽车在启动期间，具有出色的燃油经济性及最佳的加速性能。

根据本发明的一示范实施例，通过响应命令向车轮施加扭矩用全轮驱动模式驱动汽车，提供用于控制汽车启动及随后加速过程的方法或系统，该方法或系统包括：

在启动和随后汽车的加速过程期间，对连续增加的预定变量与阈值进行比较；

响应驾驶者要求确定扭矩的第一期望值；

响应加速滑动确定扭矩的第二期望值；

在预定变量低于或等于阈值时，响应扭矩的第一期望值确定命令；和

确定驱动情况是否应当从响应扭矩的第一期望值确定命令改变到响应扭矩的第二期望值确定命令。

附图简述

通过参照以下附图所作的描述，将会对本发明有一清楚地理解。

图1是实施了本发明的汽车的简要示意图。

图2是表示发动机控制器工作的流程图。

图3是表示牵引控制系统(TCS)控制器工作的流程图。

图4是表示在全轮驱动或4WD控制器、发动机控制器和相关设备之间相互关系的硬件图。

图5是4WD控制器的方框图。

图6是流程图，表示根据本发明的系统或方法的一个实施例的工作，该系统或方法用于控制启动和随后汽车的加速过程。

图7是流程图，表示用于以软件实现期望负载扭矩限幅器部件的控制程序。

图8是流程图，表示用于以软件实现期望负载扭矩限幅器部件的控制程序。

图9A到9E是表示图6所示实施例工作的曲线图。

图10是流程图，表示根据本发明的系统或方法的另一实施例的工作，该系统或方法用于控制启动和随后汽车的加速过程。

图11是流程图，表示根据本发明的系统或方法的又一实施例的工作，该系统或方法用于控制启动和随后汽车的加速过程。

图12是流程图，表示根据本发明的系统或方法的另一实施例的工作，该系统或方法用于控制汽车的启动过程。

具体实施方式

现参考附图，图1所示的汽车实施了根据本发明的汽车动力控制系统。该汽车包括一个或第一动力系统，以及另一个或第二动力系统。第一动力系统包括内燃发动机2形式的原动机。第一动力系统与第一组车轮1L和1R驱动联接。第二动力系统包括作为驱动扭矩源的电动牵引电动机4，还包括在电动机4和第二组车轮3L和3R之间作为扭矩传输装置的离合器12。

在所述汽车中，发动机2是驱动扭矩的主源。发动机2具有以进气岐管14形式的进气管。在进气岐管14内，发动机2具有主节气门15和子节气门16。

以所示汽车的加速踏板的形式响应加速命令，主节气门15以相应程度打开，该加速命令是加速器17的加速踏板压下量(APO)形式的命令。在所述汽车中，APO可用角度的百分比(％)表示，该角度是汽车驾驶者操纵加速器17从释放位置到全部压下所成的角度。在加速器17与主节气门15之间的操作连接可以是机械连接如所示的通过全部拉线或致动器系统实现。致动器系统包括加速传感器60、发动机控制器18和未示出的节气门致动器。发动机控制器18监测加速传感器60以接收加速器17的APO，确定主节气门15打开角度的期望值，并计算致动器命令。响应致动器命令，节气门致动器将主节气门15调整到所期望值。

为使子节气门16致动，提供有步进电动机19和节气门传感器62。牵引控制系统(TCS)控制器20的步进电动机控制器接收以角度Δθ表示的控制信号。该角度Δθ的确定方式将在以后参照流程图2和3加以描述。TCS控制器20计算步进电动机19转动的步进数量。步进电动机控制器20接收节气门传感器62的输出以形成子节气门16的闭环控制。由于使用子节气门16，使发动机的输出扭矩Te不依赖于主节气门15所处位置独立地变化。

为传输发动机扭矩Te，第一动力系统进一步包括变速器(传动系)30和差速器31。变速器30具有不同的档位范围。在所述实施例中，变速器30是包括扭矩转换器的自动变速器。扭矩转换器包括泵轮、定子和涡轮。泵轮与发动机2的曲轴相联以随其旋转。涡轮与自动变速器的输入轴相联接。自动变速器的输出轴与差速器联接。自动变速器具有输入轴与输出轴不同的转速比。差速器31设置在第一组车轮1L和1R之间。在所述实施例中，使用了RE4F03B型自动传动轴，它包括扭矩转换器、四速自动变速器和差速器。有关RE4F03B型自动传动轴的进一步信息，可参阅由Nissan Motor Co.，Limited于2002年2月发表的服务手册“Nissan MARCH”中C-6到C-22页。

第二动力系统包括与电动牵引电动机4联接的减速齿轮11和与离合器12联接的差速器13。差速器13设置在第二组车轮3L和3R之间。离合器12具有与减速齿轮11的输出部件联接的输入轴。离合器12的输出轴与差速器13的输入部件联接。在所述实施例中，使用包括减速齿轮、电磁离合器和差速器的集成驱动单元。有关该集成驱动单元的进一步信息，可参阅由Nissan MotorCo.，Limited于2002年9月发表的服务手册“Nissan MARGH”中C-6到C-13页(特别是C-10页)。

在所述实施例中，离合器12是配置有凸轮致动导向离合器的电磁离合器。为激励线圈，离合器12与未示出的电源连接。有关凸轮致动导向离合器如何工作的技术说明参阅1995年11月7日发表的US-A 5,464,084，该文件在此一并作为参考。

在所述实施例中，第一组车轮分别是左前车轮1L和右前车轮1R，第二组车轮分别是左后车轮3L和右后车轮3R。本发明不受此实例的限制。第一组车轮可分别是左后车轮和右后车轮，第二组车轮可分别是左前车轮和右前车轮。随讨论的进行，应理解在离合器12啮合后，当电动机扭矩向驱动电动机或第二组车轮3L和3R传动的动力系统间隙(play)被消除时，汽车的4WD模式操作已就绪。

关于第二动力系统，电动机4依靠电能驱动。电源可以是电池。然而，在所述本发明的实例中，电源来自与发动机2相动力联接的发电机7。使发电机7和发动机2相互动力联接的环形带6与皮带轮使发电机7以转速Nh转动，该转速Nh可由发动机转速Ne和皮带轮比值所表达。皮带轮比值Rp是两个皮速轮之间的比值，其中一个安装在发动机输出轴上，另一个安装在发电机轴上。

当对发电机7施加发电机磁场电流Ifh，发电机7成为发动机2的负载，并响应克服这一负载的发动机扭矩产生电能。下文中这一发动机扭矩称为“负载扭矩Th”。电缆9将发电机7与电动机4相连接。接线盒10设置在发电机7和电动机4之间的电缆9中。在接线盒10内有继电器24以便有选择地向电动机4供应电能。

继续参考图1，轮速传感器27FL、27FR、27RL和27RR分别监测与其关联的车轮转速。发动机转速传感器21检测指示发动机2转速的参数。

同时参考图4，接线盒10内的电流传感器23测量由发电机7供应给电动机4电能的电流。所测电流测量的是电动机4的电枢电流Ia。电动机转速传感器26检测电动机4驱动轴的转速Nm。所设热敏电阻25用于检测电动机4的温度。

换档检测器32、传感器35、62、27FL、27FR、27RL、27RR、21、60和26，以及热敏电阻25的输出信号被用作4WD控制器8的输入。4WD控制器8包括可与计算机可读取存储介质52通信的微处理器50。如熟悉此技术领域的人员所理解的，例如计算机可读取存储介质52可包括随机存取存储器(RAM)54、只读存储器(ROM)56、和/或维持存储器(KAM)58。

参考图4，4WD控制器对输入进行处理并产生发电机命令c1(负载比)。发电机命令c1被用作发电机7的电压调节器22的输入。电压调节器22将发电机磁场电流Ifh调整到由发电机命令c1所指示的数值。电压调节器22检测发电机的输出电压V。所检测的发电机输出电压V被馈送到4WD控制器8。在4WD控制器8的控制下，电压调节器22调整发电机磁场电流Ifh。调整磁场电流Ifh就对负载扭矩Th和发电机输出电压V进行了调整。这样，4WD控制器8可以控制负载扭矩Th和发电机输出电压V。

4WD控制器8产生用于继电器24的继电命令。响应继电命令，继电器24控制提供给电动机4的电压(或电流)。

4WD控制器8产生用于电动机4的电动机命令，从而调节电动机磁场电流Ifm。调节电动机磁场电流Ifm可对电动机扭矩Tm进行调整。

4WD控制器8产生用于离合器12的离合器命令。响应离合器命令，离合器12啮合或分离。

图5中的方框图表示4WD控制器8的软件或硬件部件。

在根据本发明的示范实例中，发电机控制部件8A接收发电机电压V的期望值。在期望的发电机电压(V)计算部件8G处计算出发电机电压V的期望值。发电机控制部件8A以负载比(％)形式确定发电机命令c1。此发电机命令c1提供给电压调节器22。响应发电机命令c1，电压调节器22调整发电机磁场电流Ifh，使发电机7输出达到期望值水平的电压V。

继电控制部件8B产生继电命令。继电命令提供给接线盒10内的继电器24。

电动机控制部件8C输入有关电动机转速Nm、有关电动机(感应)电压E和有关电动机电枢电流(电动机电流)Ia的信息。电动机电枢电流Ia被确定为电动机扭矩Tm和电动机磁场电流Ifm的函数。因此，如果电动机磁场电流Ifm不变，电动机电枢电流Ia确定电动机扭矩Tm。电动机控制部件8C调整电动机电流Ifm。

离合器部件8D从动力系统间隙调节部件8H处接收离合器啮合/分离命令。响应离合器命令，通过控制提供流经离合器12的线圈的电流，对离合器12的状态进行控制。

期望负载扭矩(Th)计算部件8E确定负载扭矩Th的期望值。

期望负载扭矩限制器部件8F对负载扭矩Th的期望值与发电机7的最大负载能力HQ进行比较。当负载扭矩Th的期望值超过最大负载能力HQ时，期望负载限制器部件8F计算过盈扭矩ΔTb(ΔTb＝Th-HQ)，并将最大负载能力HQ设为Th。期望负载限制器部件8F计算发动机扭矩上限TeM(TeM＝Te-ΔTb，其中Te是发动机扭矩的当前值)，并将发动机扭矩上限TeM输出到发动机控制器18。

现参考图2，图2中的流程图表示发动机控制器18的工作。

在框S10中，发动机控制器18根据加速踏板传感器60的输出信号(APO)确定发动机扭矩TeN的期望值。

在下一个框S20中，发动机控制器18确定是否将来自4WD控制器8的发动机扭矩上限TeM馈入，该上限TeM将在图7中框S530中被确定。如果满足条件控制逻辑转向框S30。如果不满足条件控制逻辑转向框S50。

在框S30中，发动机控制器18确定是否发动机扭矩TeN的期望值大于发动机扭矩上限TeM。如果满足条件，控制逻辑转向框S40。如果不满足条件，控制逻辑转向框S50。

在框S40中，发动机控制器18将发动机扭矩上限TeM设为发动机扭矩TeN的期望值。

在下一个框S50中，发动机控制器18根据由加速器踏板传感器60和发动机转速传感器21的输出信号提供的加速器踏板压下量APO和发动机转速Ne，确定发动机扭矩Te的当前值。在确定发动机扭矩Te的当前值中，发动机控制器18可使用如2002年8月13日发表的US 6,434,469 B1文件中图15所示的查找映像图方式，该文件在此一并作为参考。

在下一框S60中，发动机控制器18计算偏差ΔTe’，可如下表示：

ΔTe’＝TeN-Te                          (1)

在下一个框S70中，发动机控制器18为偏差ΔTe’确定在节气门打开角度θ的改变量Δθ，并将所确定的改变量Δθ输出到TCS控制器20，以使子节气门16有相应地动作。

参考图3，TCS控制器20执行抑制加速滑动的功能，该加速滑动发生在驱动轮，即本实施例中的前车轮1L和1R。一旦检测到有这一加速滑动发生，TCS控制器20关闭子节气门16以减少发动机的输出，该过程与汽车驾驶者对主节气门15的操纵是相互独立的。提供有TCS标志TSCFLG，该标志在TCS执行上述对发动机扭矩进行减少控制以抑制加速滑动时被置位。

图3中的流程图表示TCS控制器20在执行上述对发动机扭矩进行减少控制以抑制加速滑动的工作流程，即TCS控制。

在框S100中，确定是否有加速滑动发生。如果发生，控制逻辑转向框S110。如果没有发生，控制逻辑就转向框S140。

在框S110，TCSFLG被置位，而在框S140中，TCSFLG被清除。TCSFLG被清除后，子节气门16打开角度的期望值θ被设置得等于打开角度θmax，打开角度θmax大于任何打开角度的当前值，主节气门15可能采用此打开角度θmax。而后，TCS控制器20将子节气门16调整到打开角度θmax。随子节气门16打开到打开角度θmax，主节气门15取得对发动机输出扭矩的控制。

在框S110中TCSFLG被置位后，控制逻辑转向框S120。在框S120，确定所谓的滑动率A。滑动率A表示如下： $>>A>=>>>>V>WF>>->>V>WR>>>>V>WR>>>->->->>(>2>)>>>s>$

其中：

V_WF是前轮的平均速度；

V_WR是后轮的平均速度。

在下一个框S130，子节气门16打开角度的期望值θ通过以下计算公式被确定。

θ＝K6×A                           (3)

其中：

K6是增益。

考虑到当前与之前的滑动率A之间的偏差，增益K6可具有不同的数值。

在本实施例中，汽车装备有牵引控制系统(TCS)。TCS包括TCS控制器20。TCS判断或监测路面的磨擦系数以确定是否执行牵引控制。当路面的磨擦系数低时TCS执行牵引控制，并将操作中标志TCSFLG置位。当路面的磨擦系数低时，标志TCSFLG被置位(TCSFLG＝1)表示牵引控制处于工作状态。当路面的磨擦系数不低时，标志TCSFLG被清除或复位(TCSFLG＝0)。在本实施例，标志TCSFLG用作表示路面磨擦系数(μ)低的指示器。

图6的流程图表示根据本发明的用于控制启动汽车过程的系统的一个实施例的工作情况。本发明在控制程序中用软件实现期望负载扭矩(Th)计算部件8E。

参考图6，期望负载扭矩Th在框S400、S410、S420和S430中计算。为计算期望负载扭矩Th，在框S360或S390确定由电动机4产生用于施加到后车轮3L和3R的扭矩期望值TΔV。有两个处理过程用于确定向后车轮3L和3R施加的扭矩期望值TΔV。为方便描述，两个处理过程称作第一过程或基于扭矩过程，及第二过程或基于滑动过程。框S350和S360表示第一过程。框S370、S380和S390表示第二过程。

根据第一或基于扭矩的过程，根据施加到前车轮1L和1R的发动机15的输出扭矩确定施加到后车轮3L和3R的扭矩期望值TΔV。响应加速器17的加速器踏板压下(APO)角度，确定发动机15的输出扭矩。APO通过加速器17表达驾驶者的要求。因此，在第一过程由驾驶者的要求决定期望值TΔV。

根据第二或基于滑动的过程，在前车轮1L和1R产生的加速滑动ΔVF确定施加到后车轮3L和3R的扭矩期望值TΔV。

图6中，框S300、S310、S320、S330、S340、S440、S450和S460表示确定执行第一过程和第二过程中某一过程的逻辑单元。

根据图6所示的逻辑单元，确定车速阈值或速度阈值α。汽车的车速或速度V_car得到监测。车速V_car与车速阈值α进行比较(见框S330或S340)。当车速V_car低于或等于车速阈值α时执行第一过程。当车速V_car超过或逐渐高于车速阈值α时执行第二过程。在本实施例中，路面磨擦系数μ确定车速阈值α，以使当路面磨擦系数μ减少时提高车速阈值α。有关道路磨擦系数变化的可得到的信息可以是连续的或是分散的。如果是连续的，车速阈值α可连续增加。如果是分散的和具有两个等级，车速阈值α可从较低车速提高到较高车速。在图6所示的流程图中，道路磨擦系数μ的降低使车速阈值α从较低的5km/h车速(见框S330)提高到10km/h车速(见框S340)。

继续参考图6，以有规律的间隔重复执行流程图。在框S300，4WD控制器8确定是否清除所谓低μ标志T_μFLG。如果在框S300中低μ标志T_μFLG被清除或复位(T_μFLG＝0)，逻辑转向框S310。在框S330中如果低μ标志T_μFLG被置位(T_μFLG＝1)，逻辑转向框S340。

随着讨论的进行，应注意到，一旦道路磨擦系数μ被确定为低，逻辑便从框S300转向框S310，然后转向框S320，低μ标志T_μFLG从零(0)级切换到一(1)级。低μ标志T_μFLG连续保持在一(1)级，直到满足预定条件。满足预定条件则执行基于滑动的过程以根据加速滑动ΔVF确定扭矩的期望值TΔV。在本实施例，当在汽车启动过程满足预定条件时，逻辑从框S340经过框S440和S450转到S460。在框S460，低μ标志T_μFLG被清除。框S460之后，逻辑经过框S370、S380和S390至此基于滑动的过程执行完毕。

在图6的框S310中，4WD控制器8确定是否清除标志TCSFLG(TCSFLG＝0)。如果清除了，逻辑转向框S320。如果没清除，则逻辑转向框S320。

在框S330，4WD控制器8确定是否车速V_car低于或等于5km/h，该速度设置为阈值车速α。如果满足条件，逻辑转向框S350以执行基于扭矩的过程。如果不满足条件，逻辑转向框S370以执行基于滑动的过程。

如前所述，基于扭矩的过程是在框S350和S360执行。在框S350，4WD控制器8从加速传感器60输入关于APO的信息。在下一个框S360，4WD控制器8确定扭矩的期望值TΔV，可表示为：

TΔV＝K4×APO               (4)

其中：

K4是例如通过模拟所确定的增益。

如上所讨论的，APO表示施加到前车轮1L和1R的驱动扭矩。由于被确定为APO的函数，由公式(4)表达的扭矩的期望值TΔV依赖于施加到前车轮1L和1R的驱动扭矩。因而，可称为基于扭矩的期望值TΔV。

如前所述，基于滑动的过程在框S370、S380和S390执行。在框S370，4WD控制器8从轮速传感器27FL、27FR、27RL和27RR输入关于轮速V_WFL、V_WFR、V_WRL和V_WRR的信息，以确定前车轮的平均速度V_WF和后车轮的平均速度V_WR，可如下表达： $>>>V>WF>>=>>>>V>WFL>>+>>V>WFR>>>2>>>s>$ >>>V>WR>>=>>>>V>WRL>>+>>V>WRR>>>2>>->->->>(>5>)>>>s>$$

在下一框S380，4WD控制器8确定加速滑动或滑动速度ΔVF，它是前车轮1L和1R的加速滑动的数量。加速滑动ΔVF可如下表达：

ΔVF＝V_WF-V_WR                                       (6)

在下一框S390，4WD控制器8确定扭矩的期望值TΔV，可表达为：

TΔV＝K1×ΔVF                           (7)

其中：

K1是例如通过模拟所确定的增益。

由于被确定为车速滑动ΔVF的函数，由公式(7)表达的扭矩的期望值TΔV依赖于施加到前车轮1L和1R的加速滑动。因而，可称为基于滑动的期望值TΔV。扭矩的基于滑动的期望值TΔV表示被吸收以抑制加速滑动ΔF的发动机扭矩。

在框S360或S390中确定扭矩的期望值TΔV后，逻辑转向框S400。如前所述，在框S400、S410、S420和S430中计算期望负载扭矩Th。

在框S400，4WD控制器8确定扭矩的期望值TΔV是否等于预定值0(零)。如果满足条件(TΔV＝0)，逻辑转向框S410。如果不满足条件(TΔV＞0)，逻辑转向框S420。

在框410，4WD控制器8在返回开始点前将负载扭矩Th的期望值设置为0(Th←0)。

在框S420，4WD控制器8计算负载扭矩TG的当前值。负载扭矩TG的当前值以下式表达： $>>TG>=>K>2>\times >>>V>\times >Ia>>>k>3>\times >Nh>>>->->->>(>8>)>>>s>$

其中：V是发电机7的电压；

      Ia是发电机7的电枢电流；

      Nh是发电机7的转速；

      K3是效率；和

      K2是系数。

在下一个框S430，4WD控制器8在返回开始点前，计算负载扭矩Th的期望值。负载扭矩Th的期望值可表达为：

Th＝TG+TΔV                           (9)

参考框S300、S310和S330，应注意在道路磨擦系数μ不低的情况下，逻辑总是转到框S330。更具体地讲，道路磨擦系数μ不低于磨擦系数阈值，保持每一低μ标志T_μFLG和标志TCSFLG等于0(零)。在此情况下，当车速V_car低于或等于5km/h时，执行在框S350和S360的第一或基于扭矩的过程，当车速V_car超过5km/h时，执行在框S370、S380和S390的第二或基于滑动的过程。这样，在此情况下，车速阈值α继续是5km/h。

道路磨擦系数μ逐渐低于阈值磨擦系数使标志TCSFLG被置位后，逻辑从框S310转到框S320。在框S320，4WD控制器8将低μ标志T_μFLG置位。在低μ标志T_μFLG被置位后，4WD控制器8立即提高阈值车速α，从较低的5km/h增加到较高的10km/h。简单地讲，当路面磨擦系数μ低时，阈值车速α提高到较高车速10km/h。

在低μ标志T_μFLG被置位后的循环中，逻辑直接从框S300转到框S340。

在框S340，4WD控制器8确定车速V_car是否低于或等于10km/h，该车速现已设为阈值车速α。如果满足条件，逻辑转到框S350继续执行基于扭矩过程。如果不满足条件，逻辑转向框S440。

在框S440，4WD控制器8使计数器CNT增加或计数(counts up)。

在下一框S450，4WD控制器8确定计数器CNT的计数值是否达到或超过预定的计数数值，该数值是预定的时间10秒被从图6中流程图的开始到相同流程图的下一次开始之间的时间间隔所除得到的商。如果不满足条件，逻辑从框S450转到框S350以继续执行基于扭矩的过程。如果满足条件，逻辑转向框S460。

在框S460，4WD控制器8对每一低μ标志T_μFLG和使计数器CNT复位为0(零)。逻辑从框S460转到框S370以执行基于滑动过程。

提供框S440和S450以及在框S460使计数器复位(CNT＝0)是为了消除当车速V_car超过10km/h时可能发生的摆动。

在图6所示的流程图中，现考虑流程图是如何变化以处理当车速V_car暂时超过5km/h时需要消除可能发生的摆动的情况。在此实例中，框S330的“否”支路是框S370的分支。框S330的“否”支路连接到与S440相当的框。相当于S440的框之后的是相当于S450的框。相当于S450的框具有“否”支路与框S350连接。相当于S450的框的“是”支路与计数器CNT的内容被清除的框连接。框S370跟随计数器CNT被清除的框。

如果摆动只是小问题或实际未发生摆动，去除框S440和S450后逻辑直接从框S340转到框S450

例如，前面关于框S440和S450的描述清楚地支持这样的特性，该特性是动态情况应当连续执行第一或基于扭矩过程，除非车速V_car连续地超过阈值车速α(5km/h或10km/h)达预定时间例如10秒。

以后将参照图9A到9E对通过流程图6所描述的操作进行讨论。讨论前，先参考图7描述期望负载扭矩限制器部件8F(见图5)，然后参考图8描述发电机期望电压(V)计算部件8G(见图5)。

图7的流程图表示用于以软件实现期望负载扭矩限制器部件8F的控制程序。

在框S500，4WD控制器8确定负载扭矩Th的期望值是否超过发电机7的最大负载能力HQ。如果满足条件(Th＞HQ)，逻辑转向框S510。如果不满足条件(TH≤HQ)，逻辑返回到开始点。

在框S510，4WD控制器8计算过盈扭矩ΔTb，如下表达：

ΔTb＝Th-HQ                               (10)

在下一框S520，4WD控制器8根据APO和Ne确定发动机扭矩Te的当前数值，APO和Ne分别由加速传感器60和发动机转速传感器21的输出信号所提供。在确定发动机扭矩Te的当前数值中，4WD控制器8可能使用一同作为参考的US 6,434,469 B1中图15所示的查找映像图方式。

在框S530，4WD控制器8计算发动机扭矩上限TeM，可如下表达：

TeM＝Te-ΔTb                              (11)

在相同的框S530，4WD控制器8将发动机扭矩上限TeM输出到发动机控制器18(见图2中的框S20)。

在下一框S540，4WD控制器8设置最大负载能力HQ作为由发电机7提供给发动机2的负载扭期望值Th。

接着，图8中流程图表示用于以软件实现发电机期望电压(V)计算部件8G的控制程序。

在框S600，4WD控制器8确定在图6的框S360或S390已确定的扭矩的期望值TΔV是否大于0(零)。如果满足条件(TΔV＞0)，逻辑转向框S610。如果不满足条件(TΔV＝0)，逻辑返回开始点。

在框S610，4WD控制器8从电动机转速传感器26输入电动机转速Nm的信息。4WD控制器8从例如查找表中确定相对于电动机转速Nm的电动机磁场电流Ifm的期望值。4WD控制器8将所确定的电动机磁场电流Ifm的期望值传送给电动机控制部件8C(见图5)。

关于随着电动机转速Nm在不同数值时电动机磁场电流Ifm的期望值的变化，如在框S610中所示，电动机磁场电流Ifm在转速低于预定值的范围保持不变，但在转速等于或超过预定值时电流下降。

除了在这样高的转速下使电动机磁场电流Ifm降低，否则电动机感应电压E将会提高，很难保证在这样高转速下产生足够的电动机扭矩所需的电动机电枢电流Ia的流动。因此，在高转速等于或超过预定值时，通过降低电动机磁场电流Ifm防止感应电压E的上升，以保证用于产生足够高的电动扭矩Tm所需的电动机电枢电流Ia的流动。

在框S610内的图形表示电动机磁场电流Ifm以离散的方式从高水平下降到低水平。如果产生需要以提供较平滑(smoother)电动机扭矩的特性，而不是提供电动机磁场电流Ifm在两个水平变化，电动机磁场电流Ifm可随电动机转速Nm的不同值而连续改变。电动机磁场电流Ifm的连续变化导致对于电动机转速Nm不同的值需对电动机扭矩Tm进行连续地修正以产生电动机扭矩Tm的期望值。

在下一框S620，4WD控制器8从例如查找映像图确定相对于电动机磁场电流Ifm的期望值和电动机转速Nm的电动机感应电压E。

在框S630，4WD控制器8使用在图7的控制程序所确定的负载扭矩Th的期望值计算电动机扭矩Tm的期望值。电动机扭矩Tm可表达如下： $>>Tm>=>>>Th>\times >Ne>\times >\eta ge>\times >\eta mot>>Nm>>->->->>(>12>)>>>s>$

其中：Tm是电动机扭矩；

      Nm是电动机转速；

      Th是负载扭矩；

      Ne是发动机速度；

      ηge是发电机效率；和

      ηmot是电动机效率。

在下一框S640，4WD控制器8确定作为电动机扭矩Tm的期望值和电动机磁场电流Ifm的期望值的函数的电动机电枢电流Ia的期望值。

在下一框S650，4WD控制器8计算发电机电压V的期望值，表达如下：

V＝Ia×R+E                          (13)

其中：

R是电缆9的电阻和电动机4的线圈电阻之和。

根据图8的流程图，发电机电压V的期望值在适当考虑到电动机4后在框S250中被确定。确定发电机电压的期望值的方式不受此实例描述的限制。如情况允许，发电机电压V的期望值可以作为负载扭矩Th期望值的函数直接确定。

本发明是结合具有电动机4的汽车进行披露的，该电动机4作为向后车轮3L和3R施加扭矩的驱动扭矩源。本发明可在具有其它类型的4WD驱动系统的汽车中得到应用。包括分动器(transfer)的4WD驱动系统就是一个例子。

参考以下陈述可对前面所描述的本发明的实施例有所理解。

为了使静止的汽车运动，需要向前车轮1L和1R施加更大的驱动扭矩。驾驶者踏下加速器踏板17使发动机2产生足够大的扭矩以向车轮提供强大的驱动扭矩。由于施加到前车轮1L和1R的驱动扭矩非常大，所以前车轮1L和1R倾向产生滑动。需要有效地抑制这一产生滑动的倾向，使其处于充分低的水平。根据实施例，通过响应APO，从重复执行第一过程(见图6中框S350和S360)所导出的基于扭矩TΔV的4WD来满足此需要。与APO成比例地驱动扭矩施加到后车轮3L和3R。使用APO作为控制输入，驱动扭矩作为控制输出，实现了前馈4WD控制。此前馈4WD控制可有效地抑制前车轮1L和1R产生滑动的倾向。

汽车启动后为追求与良好的加速性能一样出色的燃油经济性，将前馈4WD控制的操作范围限制在所需的最小程度。汽车启动后，车速和时间是两个连续增加的变量。将这些变量与阈值相比较限定可满足需要的最小程度。在实施例中，汽车启动后选择车速V_car作为连续增加的变量的例子。建立了阈值车速α(＝5km/h)。车速V_car与阈值车速α进行比较。汽车启动后当车速V_car低于或等于阈值车速α时，前馈4WD控制能够提供良好的汽车加速度。我们记得确定执行第一过程(图6中框S350和S360)，并因而重复执行这一过程使前馈4WD控制能够实现。

如前所述，在转换期间由于时间的延迟使加速滑动不可避免地发生。本发明的实施例找到可控制这一短暂加速滑动的驱动情况。两个与短暂加速滑动有关的主要影响因素是路面磨擦系数μ和驱动扭矩。在实施例中，对路面磨擦系数μ和车速V_car进行监测以确定驱动情况是否应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。前馈4WD控制响应第一或基于扭矩的期望值TΔV，施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值是响应驾驶者的功率要求(APO)所确定的。反馈2/4WD控制响应第二或基于滑动的期望值TΔV，施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值是响应加速滑动所确定的。

如上所述，车速V_car同路面磨擦系数μ一样受到监测。明显地，短暂的加速滑动依赖于路面磨擦系数μ。随着车速V_car的提高，前轮转速与车速的偏差逐渐缩小。另外，当车速V_car升到越过升档点，相关联的变速器提高档位。这使施加到后车轮3L和3R的驱动扭矩下降。因此，车速V_car在启动和随后的汽车加速过程中起到指示驱动扭矩变化的指示器作用。

如前对框S300、S310和S320所描述的，监测标志TCSFLG以确定路面磨擦系数μ是否较低。

根据实施例，如图6所示，当车速V_car超过阈值车速α时，如果路面磨擦系数μ保持较高值，驱动情况应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。通过以下沿框S300、S310、S330、S370、S380、S390、S400、S420和S430的逻辑流程可对此加以确认。在此实例，由于较高的路面磨擦系数μ使过渡加速滑动得到抑制。

根据实施例，如图6所示，当车速V_car超过阈值车速α时，如果路面磨擦系数μ处于较低值，驱动情况不应从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。通过以下沿框S300、S310、S340、S350、S360、S390、S400、S420和S430的逻辑流程可对此加以确认。保持此逻辑流程直到车速V_car超过另一10km/h的阈值车速。这样，如果路面磨擦系数μ处于较低值，保持前馈4WD控制直到车速V_car超过另一10km/h的阈值车速。汽车以4WD模式进行驱动具有优化和稳定的加速度，未发生任何较大的加速滑动。

随着车速V_car的提高，车轮转速与车速的偏差逐渐缩小，在变速器发生升档方向传动比改变，使施加到后车轮3L和3R的驱动扭矩下降。在图6中，当车速V_car超过10km/h的阈值车速时，即使路面磨擦系数μ处于较低值，驱动情况应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。通过以下沿框S300、S320、S340、S440、S450、S460、S370、S380、S390、S400、S420和S430的逻辑流程可对此加以确认。在此实例，因为驱动扭矩比较低，所以过渡加速滑动较小。

根据实施例，在图6中，如果路面磨擦系数μ处于较高值，在车速V_car超过5km/h的阈值车速后，在例如预定10秒的时间周期保持前馈4WD控制。如果路面磨擦系数μ处于较低值，在车速V_car超过提高的10km/h的阈值车速后，在预定的时间周期保持前馈4WD控制。通过以下沿框S300、S340、S440、S450、S350、S360、S400、S420和S430的逻辑流程可对此加以确认。

如果路面磨擦系数μ处于较高值，当车速V_car超过5km/h的阈值车速时，或如果路面磨擦系数μ处于较低值，在车速V_car超过提高的10km/h的阈值车速时，作出改变驱动模式的调整后，执行反馈2/4WD控制。与反馈2/4WD控制相比较，4WD仅在发生有加速滑动时建立。这样，由于建立4WD模式的操作范围被限制在有加速滑动发生的所需最小范围，所以使燃油经济性得到提高。

根据实施例，前馈4WD控制的操作范围可限制在所需最小范围，即除了路面磨擦系数μ处于较低值，应通过设置充分低的车速作为阈值车速，例如5km/h，来抑制在启动期间的加速滑动。这可使燃油经济性提高。

参照图9A到9E，所绘的全部线条表示在具有较低μ值的道路上在启动和随后的汽车加速过程中实施例的工作情况。为比较的目的，虚线表示总是进行从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制的系统的工作情况。

当驾驶者踏下加速器踏板17(见图9A)时，根据实施例的启动和随后的过程在时间t₀开始。在时间t₀后紧随的时间t₁，初始加速滑动(见图9B)开始，将标志TCSFLG置位(见图9D)，从而使低μ标志T_μFLG置位(见图9E)。时间t₁之后，阈值车速α立刻从5km/h改变到10km/h。接着，将车速V_car与阈值车速10km/h重复地进行比较。

在时间t₁之后的时间t₂，由于前馈4WD控制抑制了初始加速滑动(见图9B)，标志TCSFLG被复位(见图9D)。低μ标志T_μFLG保持原有值(见图9E)，从而保持阈值车速α处于提高的10km/h速度。

随后在时间t₅，车速V_car超过提高的阈值车速10km/h。接着，在预定10秒的时间周期车速V_car保持在10km/h以上直到时间t₆。在t₅到t₆期间，甚至车速V_car超过提高的阈值车速10km/h后，连续保持前馈4WD控制。

在时间t₆，改为反馈2/4WD控制，低μ标志T_μFLG被复位(见图9E)。时间t₆之后，如果未发生加速滑动，反馈2/4WD控制立即建立2WD。

关于常规系统的工作情况，在时间t₃，当车速V_car超过阈值车速5km/h时，前馈4WD控制被禁止。由于在时间t₃后立即开始从4WD模式到2WD模式的转换，在时间t₄开始发生过渡加速滑动。响应该加速滑动，反馈2/4WD控制建立4WD。在时间t₄之后的期间，前车轮1L和1R的手柄超过手柄限制(见图9C)。

在实施例中，响应处于较低值的路面磨擦系数μ，设置10km/h的单一车速值。本发明不受此实例的限制。响应不同水平的路面磨擦系数μ，可设置一个或多个其它的或中间的车速值。

在实施例中，在过程中路面磨擦系数μ变到低水平直至车速V_car达到5km/h的阈值车速这一单独事件提供了提高的10km/h的阈值车速的信号。本发明不受此实例的限制。可能提供的信号的另一实例，是在车速低于和接近5km/h的阈值车速的路面磨擦系数的水平。另一实例是在启动到达到5km/h的阈值车速前之间，在所有车速下的路面磨擦系数的估计或测量的平均值

在图6的流程图中，当车速V_car低于或等于5km/h的阈值车速时，标志TCSFLG被置位后立即设置提高的10km/h的阈值车速。为去除框S340，通过把框S300的“否”分支和框S320的输出分支与框S340分开，可去除提高的10km/h的阈值车速。被分开的“否”和输出分支可连接到框S330的输入分支。框S330的“否”分支连接到框S370的输入分支。新的讯问框插入到框S330的“否”分支中。在此讯问框中，确定低μ标志T_μFLG是否被置位。如果满足条件，逻辑转向框S440。如果不满足条件，逻辑转向框S370。

如上述修改的流程图提供的控制策略是，当车速V_car超过5km/h的阈值车速时，如果路面磨擦系数μ处于较低值，在预定的10秒周期连续执行前馈4WD控制。由于10秒过后车速V_car从5km/h有预期的增加，在提高的车速下预期地从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。

在实施例中，使用了通过调节发动机的节气门达到牵引控制。本发明不受这一类型的TCS的限制，可使用其它类型的TCS。有代表性的实例是TCS使用单个或组合的点火延迟调节、暂停点火、减少或暂停燃油供应，调节发动机节气门仅是一个例子。

图10中的流程图表示根据本发明用于控制启动和随后汽车的加速过程的系统或方法的另一个实施例的工作情况。此实施例除了在图10中提供新的框S700、S710、S720、S730和S810以替代图6中的框S300、S310、S320、S340、S440、S450和S460，基本上与首先讨论的实施例相同。在图6和图10中，相同的框采用相同的参考标号。

参考图10，以固定的时间间隔重复地执行流程图。在框S700，4WD控制器8确定所谓的低μ标志T_μFLG是否被消除。如果在框S700中，低μ标志T_μFLG被消除或复位(T_μFLG＝0)，逻辑转向框S710。如果在框S700中，低μ标志T_μFLG被置位(T_μFLG＝1)，逻辑转向框S730。

在框S710，4WD控制器8确定加速滑动ΔF(ΔF＝V_WF-V_WR)是否大于例如阈值1(km/h)。如果满足条件，4WD控制器8确定路面磨擦系数μ处于较低值并使逻辑转向框S720。在框S720，4WD控制器8使低μ标志T_μFLG置位。如果加速滑动ΔF等于或小于1km/h，逻辑转向框S330。在此实例中，4WD控制器8确定路面磨擦系数μ不处于较低值或较高值。

在框S710，阈值等于1km/h而不是0km/h以消除下述可能性，即：当转弯或转向期间轮速的很小差异可能被认为有车速滑动发生。

框S720之后，逻辑转向框S730。在框S730，4WD控制器8根据相关的变速器内的换档位置的信息确定是否建立小于第一速度比的向前速度比。换句话说，在框S720确定是否建立第二速度。如果从第一速度升高档位后建立第二速度比，逻辑从框S730转向框S330。

在框S330，4WD控制器8确定车速V_car是否低于或等于5km/h的阈值车速。

在此部分中对框S730和S330进行陈述。在框S330中使用的阈值车速是变速器所安排的从第一速度升档到第二速度附近的车速值之一。它是在通常驱动情况下变速器保持第一速度比附近的车速值之一。在框S730查找第二速度表示具有较低磨擦系数μ的路面允许车轮1L和1R较快地转动，使车速的提高大于预期的规定。

与图6的流程图采用相同的方式，在框S350和S360执行基于扭矩的过程，在框S370、S380和S390执行基于滑动的过程。框S390之后，逻辑转向S810。在框S810，4WD控制器8使低μ标志T_μFLG复位。

与图6的流程图采用相同的方式，当车速V_car低于或等于5km/h的阈值车速时，逻辑流程从框S330到S350执行基于扭矩的过程。当车速V_car超过5km/h的阈值车速时，逻辑流程从框S330到S370执行基于滑动的过程。

根据图10所示的实施例，如果路面磨擦系数μ较低，即使车速V_car超过5km/h的阈值车速后，仍保持前馈4WD控制直到变速器升高档位到第二速度使驱动扭矩下降。

在此实施例中，监测加速滑动和变速器换档位置以确定驱动位置是否应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。前馈4WD控制响应第一或基于扭矩期的望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应驾驶者的功率要求所确定的(见图10中框S350和S360)。反馈2/4WD控制响应第二或基于滑动的期望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应加速滑动所确定的(见图10中框S370、S380和S390)。当变速器升高档位使施加到后车轮3L和3R的驱动扭矩下降时，加速滑动的大小与路面磨擦系数μ成反比。

从对图10的描述，应注意到，在实施例中，当车速V_car超过阈值车速时，在变速器发生升高档位后，应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。

在图10的流程图中，如果需要对当车速V_car暂时超过5km/h时可能发生的摆动进行消除，框S330的“否”支路是从框S370引出的分支。框S330的“否”支路连接到相当于框S440的框(见图6)。相当于S440的框之后的是相当于S450的框。相当于S450的框具有“否”支路与框S350连接。相当于S450的框的“是”支路与计数器CNT的内容被清除的框连接。框S370之前的框中计数器CNT被清除。

图11中的流程图表示根据本发明用于控制启动和随后汽车的加速过程的系统或方法的另一个实施例的工作情况。此实施例除了在图11中提供新的框S900、S920、S930、S940、S950和S1010以替代图6中的框S300、S310、S320、S440、S450和S460，基本上与首先讨论的实施例相同。在图6和图11中，相同的框采用相同的参考标号。

参考图11，以固定的时间间隔重复地执行流程图。在框S900，4WD控制器8确定开关标志SLCFLG是否被消除。如果在框S900中，开关标志SLCFLG被消除或复位(SLCFLG＝0)，逻辑转向框S330。如果在框S700中，低μ标志T_μFLG被置位(SLCFLG＝1)，逻辑转向框S340。

在框S330，4WD控制器8确定车速V_car是否低于或等于5km/h的阈值车速α。如果满足条件，逻辑转向框S920。如果不满足条件，逻辑转向包括框S370、S380和S390的基于滑动的过程。

在框S340，4WD控制器8确定车速V_car是否低于或等于10km/h的阈值车速α。如果满足条件，逻辑转向包括框S350和S360的基于扭矩的过程。如果不满足条件逻辑转向包括框S370、S380和S390的基于滑动的过程。

在框S940，4WD控制器8估算或计算路面磨擦系数μ，表达如下 $>>\mu >=>>>K>5>>>>(>WHEEL\; ACC>.>)>>->>(>VEHICLE\; ACC>.>)>>>>->->->>(>14>)>>>s>$

其中：

K5是增益。

在下一框S930，4WD控制器8确定路面磨擦系数μ是否低于或等于阈值磨擦系数μ’(例如，＝0.2)。如果满足条件，逻辑转向框S940。如果不满足条件，逻辑转向包括框S350和S360的基于扭矩的过程。

在框940，4WD控制器8确定是否在变速器建立了第一速度。如果满足条件，逻辑转向框S950。如果不满足条件，逻辑转向基于扭矩的过程的框S350。

框S330使用的5km/h的阈值车速立即低于在正常情况下应进行升高档位的车速。在框S940，发现建立第一速度表示还未发生升高档位。在框S940，发现没有建立第一速度表示发生了升高档位。

在框S950，4WD控制器8使开关标志SLCFLG置位(SLCFLG＝1)。开关SLCFLG置位后，立即为在框S340中与车速V_car作比较而设置提高的10km/h的阈值车速。

在执行包括框S370、S380和S390的基于滑动的过程期间，在框S1010中该开关标志SLCFLG被复位。

根据实施例，当磨擦系数μ低时，如果在车速V_car低于或等于5km/h的阈值车速α时没有从第一速度升高档位，设置提高的10km/h的阈值车速。

在图11所示的实施例中，监测路面磨擦系数μ、变速器换档位置和车速V_car以确定驱动情况是否应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。前馈4WD控制响应第一或基于扭矩的期望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应驾驶者的功率要求所确定的(见图11中框S350和S360)。反馈2/4WD控制响应第二或基于滑动的期望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应加速滑动所确定的(见图11中框S370、S380和S390)。

图12中的流程图表示根据本发明用于控制启动和随后汽车的加速过程的系统或方法的另一个实施例的工作情况。此实施例除了在图12中提供新的框S1230以替代图6中的框S340，基本上与首先讨论的实施例相同。在图6和图12中，相同的框采用相同的参考标号。

在图12中，在框S1230，4WD控制器8通过对APO与例如预定值零进行比较确定是否驾驶者有功率要求。如果APO大于预定值，确定驾驶者有功率要求。如果驾驶者功率要求存在，逻辑从框S1230转向包括框S350和S360的基于扭矩过程。如果驾驶者功率要求总是零，逻辑转向包括框S449和S450的向上计数循环的框S440。

根据此实施例，当车速V_car低于或等于5km/h阈值车速α时，如果路面磨擦系数μ较低，响应驾驶者对功率的要求保持前馈4WD控制。接着，如果在预定的10秒期间连续没有驾驶者对功率的要求，应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。

在此实施例中，监测路面磨擦系数μ和驾驶者的功率要求以确定驱动情况是否应当从前馈4WD控制改变到反馈2/4WD控制。前馈4WD控制响应第一或基于扭矩的期望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应驾驶者的功率要求所确定的(见图12中框S350和S360)。反馈2/4WD控制响应第二或基于滑动的期望值TΔV施加驱动扭矩到后车轮3L和3R，该期望值TΔV是响应加速滑动所确定的(见图12中框S370、S380和S390)。当变速器升高档位使施加到后车轮3L和3R的驱动扭矩下降时，加速滑动的大小与路面磨擦系数μ成反比。

在每一实施例中，通过响应发电机命令C1向后车轮3L和3R施加扭矩，使汽车以全车轮驱动模式被驱动，该发电机命令C1被用作发电机7的电压调节器22的输入。电压调节器22将发电机磁场电流Ith调整到由发电机命令C1所指示的数值。4WD控制器8产生命令C1。响应命令C1，电压调节器22调整发电机磁场电流Ifh，使发电机7输出在图8中框S650所确定的电压V。发电机电压V可作为负载扭矩Th的函数被确定，如前所作的与图6的流程图相关的描述那样所确定。因此，在汽车中，通过对命令C1进行控制，可调整施加到车轮3L和3R的驱动扭矩。

本发明可在具有不同型式和设计的4WD系统的各种汽车中得到应用。

在对本发明参照示范实例进行具体陈述的同时，应清楚地理解，那些熟知本技术领域的人员可根据本文对发明的技术陈述作出的各种替代、修改以及变型。因此上述的各种替代、修改以及变型均没有脱离所附权利要求书所定义的本发明的范围和精神。

本申请要求对在2002年5月2日提交的日本申请号为2002-130257的专利申请中的主题的权益，并在此披露共同作为参考。