專利名稱：綜合驅動控制系統和綜合驅動控制方法
技術領域：
本發明涉及一種在包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源的機器中控制所述多個致動器的驅動的技術。更具體地說，本發明涉及一種從節約所述多個致動器所耗費的能量的觀點來看用于使所述多個致動器的驅動最優化的技術。
背景技術：
在用于功的機器中，為了做功而耗費了能量。其所需的能量可從外部供應，或者所述機器自身可具有能源并且由其自身供應能量。
在任何情況下，可由機器耗費的能量在必須節約資源和能量的當今世界中都是有限的。因此，在同一個機器中強烈期望實現目標操作(運行)狀態并且同時節約所耗費的能量。
可能存在其中所述機器具有多個致動器并且所述致動器被一起驅動這樣一種情況。在這種情況下，實現目標操作狀態并且同時節約能量消耗并非易事。理論上可將能源容量預設得甚至當所有致動器同時被驅動時也可防止耗竭。然而，從經濟觀點來看以及從諸如重量和尺寸等物理觀點來看這不切合實際。
已經提出了用于綜合管理作為機器的車輛中的多個致動器的一項技術(例如，在日本專利公開No.5-85228)，所述車輛具有燃料作為能源以及具有發動機、制動器設備、轉向裝置等作為多個致動器。
甚至當執行現有技術的技術時，當多個致動器一起被驅動時它們所耗費的能量總量也是無法估計的。因此，從節約能量消耗的觀點來看，現有技術所涉及的技術不可能使得多個致動器的驅動最優化。
因此，從節約所述多個致動器所消耗的能量的觀點來看，本發明的一個目的是使得多個致動器的驅動最優化。
發明內容
可以下述方式執行本發明。將作為獨立方面描述這些方式，每個方面都將由一個方面標號表示，并且如果需要可參考其它方面的方面標號。所述描述用于幫助理解說明書中所述的技術特征和其組合，并且說明書中所述的技術特征和其組合不局限于以下方面。
(1)一種設置在機器中的綜合驅動控制系統，所述機器包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源，并且所述機器通過消耗從所述能源供應的能量的多個致動器的操作做功量(amount of work)(下文中稱為功)，所述綜合驅動控制系統包括基于所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功控制所述多個致動器的驅動的控制設備。
在本發明的系統中，考慮到所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功，使得所述多個致動器的驅動被綜合地控制。這里，在每個致動器的功率或功與能量消耗之間保持這樣一種關系，即，功率或功越小，能量消耗越小。
因此，依照本發明的系統，當每個致動器的功率或功被注意時，從節約所述多個致動器所消耗的能量的觀點來看，可使得多個致動器的驅動最優化。
在本方面中，“致動器”可以是通過消耗電能作為能量而驅動的利用電磁力的力產生設備(諸如回轉電動機或線性電動機)，或者可以是通過消耗燃料作為能量而驅動的發動機。
這里，“電動機”可被看作是將電能轉化為機械能的致動器，而“發動機”可被看作是將燃燒能轉化為機械能的致動器。
在本方面中，“功率”是指每單位時間的功的量。當每個致動器將電能轉化為機械能時，當從電能一方面(致動器的輸入側)看來，“功率”被表示為電力(電功率)，而當從機械能一方面(致動器的輸出側)看來，“功率”可被表示為動態功率(功率或馬力)。
電力被計算為電壓和電流的乘積。動態功率為機械功率，并且，諸如在車輛的情況中，當致動器使得機器本身移動時，將動態功率計算為由致動器施加在移動體上的力與移動體的速度的乘積。
在本方面中，“功”是指功率的時間積分。當功率為電力時，功被表示為瓦特小時(或瓦特數W·h)。
在本方面中，“機器”可以為其自身可通過致動器的操作而運動的移動體，或者可以為用于移動與機器自身不同的目標的運動設備。
(2)依照方面(1)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備基于作為在基本同一時期的多個致動器的功率或功的總和的總功率或總功綜合地控制多個致動器的驅動。
在該系統中，基于作為在基本同一時期的多個致動器的功率或功的總和的總功率或總功綜合地控制多個致動器的驅動。
因此，依照本發明的系統，當多個致動器的總功率或總功被注意時，與節約所述多個致動器所消耗的能量相關，可使得多個致動器的驅動最優化。
(3)依照方面(1)或(2)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備綜合地控制多個致動器的驅動，以使得每個致動器的功率或功或者多個致動器的總功率或總功不會超過一容許值。
依照該系統，通過將每個致動器的功率或功或者多個致動器的總功率或總功與所述容許值相比較，可管理多個致動器所消耗的能量的總和。
(4)依照方面(3)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括功率限制單元，所述功率限制單元用于當總功率或總功將要超過所述容許值時，基于預先為多個致動器設定的順序限制多個致動器中的至少一部分致動器的功率。
依照該系統，預先為多個致動器設定順序，并且基于該順序，限制多個致動器中的至少一部分致動器的功率。
這里，可考慮每個致動器的功能·用法設定所述順序。當所述機器為例如車輛時，可與每個致動器對于車輛的安全性的影響程度相關設定所述順序。
因此，依照該方面的系統，基于預先設定的順序，與致動器中的其它部分致動器的驅動相比較，多個致動器中的一部分致動器的驅動被限制，從而防止總功率或總功超過容許值。
因此，依照本發明的系統，更易于實現所述機器的目標操作狀態并且同時節約能量消耗。
(5)依照方面(1)到(4)所述的綜合驅動控制系統，還包括用于為機器確定(判定)驅動要求的驅動要求確定設備，其中所述控制設備將以所確定的驅動要求為基礎的(基于所確定的驅動要求的)功率或功確定為所期望功率或所期望的功，并且基于所確定的期望功率或期望功綜合地控制多個致動器的驅動。
在該系統中，每個致動器的目標值是從所述驅動要求中以功率或功為量度來表示和確定的，并且基于作為所確定的目標值的期望功率或期望功，綜合地控制多個致動器的驅動。
因此，依照該系統，在滿足節約能量消耗的需求的同時更易于滿足驅動要求。
在該方面中，當機器為沿某一方向移動的移動體時，“驅動要求”是指，沿與所述移動體的前進方向平行或相交的方向作用在所述移動體上的力或加速度(或其變化量)、所述移動體的速度(或其變化量)、所述移動體的位置(或其變化量)或者所述移動體的移動方向(或其變化量)。
(6)依照方面(5)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述驅動要求確定設備包括驅動信息檢測器，它用于檢測駕駛所述機器的駕駛員的指令、所述機器的操作狀態或所述機器所處的操作環境中的至少一個作為驅動信息，以及驅動要求確定單元，它用于基于所檢測的驅動信息確定驅動要求，并且所述控制設備基于以所確定的驅動要求為基礎的功率或功綜合地控制多個致動器的驅動。
在該系統中，基于駕駛所述機器的駕駛員的指令、所述機器的操作狀態和所述機器所處的操作環境中的至少一個，確定用于所述機器的驅動要求。此外，基于以所確定的驅動要求為基礎的每個致動器的功率或功，綜合地控制多個致動器的驅動。
因此，依照本發明的系統，從節約能量消耗的觀點來看，考慮駕駛所述機器的駕駛員的指令、所述機器的操作狀態和所述機器所處的操作環境中的至少一個，可使得多個致動器的驅動最優化。
(7)依照方面(5)或(6)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備基于所確定的驅動要求將滿足驅動要求的功率或功確定為每個致動器的期望功率或期望功，并且基于所確定的期望功率或期望功，綜合地控制多個致動器的驅動。
依照該系統，驅動要求和每個致動器以功率或功為量度的控制邏輯上彼此相關，因此，從功率或功的觀點來看，每個致動器被驅動得滿足所述驅動要求。
因此，依照該系統，更易于滿足所述驅動要求并且同時節約能量消耗。
(8)依照方面(5)到(7)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括期望功率確定單元，它用于為每個致動器將滿足所確定的驅動要求的功率確定為期望功率，要求電力確定單元，它用于將要供應給每個致動器以便獲得為每個致動器所確定的期望功率的電力確定為要求電力，期望功率建立單元，當作為為多個致動器確定的要求電力的總和的總要求電力超過所述容許值時，它用于通過減小所述多個致動器中的一些致動器的相應的期望功率而為各個致動器建立期望功率，以及驅動單元，它用于基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器。
依照該系統，通過在考慮驅動要求的同時限制一些致動器的功率的技術，更易于滿足驅動要求并且同時節約能量消耗。
(9)依照方面(8)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述期望功率建立單元當總要求電力超過所述容許值時基于預先為所述多個致動器設定的順序，為一些致動器減小期望功率。
依照該系統，可獲得與方面(4)的系統所獲得的那些相似的功能和效果。
(10)依照方面(5)到(7)中任一項所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括期望功率確定單元，它用于為每個致動器將滿足所確定的驅動要求的功率確定為期望功率，要求功確定單元，它用于基于所確定的期望功率為每個致動器確定期望功，總功確定單元，它用于將為多個致動器中的各個致動器確定的多個期望功的總和確定為總功，期望功率建立單元，它用于當確定總功超過所述容許值時，通過減小所述多個致動器中的一些致動器的相應的期望功率而為每個致動器建立期望功率，以及驅動單元，它用于基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器。
在該系統中，通過限制一些致動器的功率的技術，基于基本與方面(8)的系統相似的機構，可滿足驅動要求并且同時節約能量消耗。
在上述方面(8)所涉及的系統中，通過功率和容許值之間的比較節約了能量消耗，而在本方面的系統中，可通過功與容許值之間的比較節約能量消耗。
(11)依照方面(10)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述期望功建立單元當總功超過所述容許值時基于預先為所述多個致動器設定的順序，為一些致動器減小期望功。
依照該系統，可獲得與方面(4)的系統所獲得的那些相似的功能和效果。
(12)依照方面(10)或(11)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述驅動單元基于建立的期望功率為每個致動器將要供應給每個致動器的電力確定為供應電力，并且通過所確定的供應電力驅動每個致動器。
在該系統中，每個致動器都基于基于為每個致動器建立的期望功率所確定的供應電力被驅動。
(13)依照方面(3)到(12)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括控制模式改變單元，它用于手動或自動改變所述容許值，以便改變用于控制所述多個致動器的控制模式。
在方面(3)所涉及的系統中，所述多個致動器的驅動被綜合地控制，以使得總功率或總功不會超過容許值。
這里，盡管所述容許值可被限定為固定值，但優選將其限定為可變值，以便靈活地滿足故障要求、條件或環境。
使得所述容許值可變是指也使得用于控制所述多個致動器的控制模式可變。
因此，在該方面所涉及的系統中，手動或自動改變所述容許值，從而改變用于控制所述多個致動器的控制模式。
在該方面中，“控制模式改變單元”可以基于所述機器的操作狀態自動地改變容許值的方式被操縱，或者可以基于所述機器所處的操作環境自動地改變容許值的方式被操縱。
當容許值為能源的剩余容量或為基于與剩余容量相關的物理值改變的可變量時，“控制模式改變單元”可以這樣的方式被操縱，即，以剩余容量或相關物理值為基礎的容許值的改變方案被手動或物理地改變。
當術語“剩余容量”被定義為表示能源中剩余的電力的剩余量(例如，稍后將描述的電荷狀態SOC)時，這里可將“相關物理量”定義為隨著時間而減少的電力的剩余量的減少梯度。該梯度是指每單位時間電力的減少量，假定電力的剩余量在設定時間內被消耗。
(14)依照方面(13)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制模式改變單元將一種經濟模式選擇為控制模式，在所述經濟模式中，在機器的正常操作狀態下，通過將容許值設定為一小值，使由所述多個致動器消耗的能量的節約比機器的目標操作狀態的實現具有更高的優先權，以及將一種功率模式選擇為控制模式，在所述功率模式中，在機器的緊急操作狀態下，通過將容許值設定為一大值，使機器的目標操作狀態的實現比能量消耗的節約具有更高的優先權，并且控制設備基于所選擇的控制模式綜合地控制所述多個致動器的驅動。
在該系統中，當機器在正常狀態下操作時，綜合地控制所述多個致動器的驅動以使得能量消耗的節約比機器的目標操作狀態的實現具有更高的優先權，以及當機器在緊急狀態下操作時，綜合地控制所述多個致動器的驅動以使得機器的目標操作狀態的實現比能量消耗的節約具有更高的優先權。
因此，依照本系統，可使得所述多個致動器的驅動狀態靈活地適合于機器操作狀態的變化。
(15)依照方面(1)到(14)中任一項所述的綜合驅動控制系統，其中，所述多個致動器構成消耗從能源供應的能量的消耗單元；所述能源包括產生能量的產生單元，以及儲存所產生的能量的儲存單元；并且所述控制設備包括用于基于每個致動器的實際功率或實際功、產生單元的能量產生比或能量產生量、以及儲存單元的能量儲存比或能量儲存量確定功率或功的表觀值的表觀值確定單元，以及基于所確定的表觀值綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制單元。
在該系統中，當能源具有產生單元和儲存單元時，基于每個致動器的實際功率或實際功、產生單元的能量產生比或能量產生量、以及儲存單元的能量儲存比或能量儲存量確定功率或功的表觀值。
而且，基于所確定的表觀值，綜合地控制所述多個致動器的驅動。
因此，依照該系統，通過表觀功率或功表示出所述多個致動器所消耗的能量，因此，由于不僅考慮每個致動器的實際功率或功而且還考慮產生單元的能量產生比或能量產生量以及儲存單元的能量儲存比或能量儲存量，可使得所述多個致動器的驅動最優化。
在該方面中，“產生單元”可為由發動機驅動的交流發電機、將燃料轉化為電能的燃料電池、由發動機驅動的用于專門發電的電力發電機、或者，在所述機器為車輛時，“產生單元”可為用于驅動車輪并且在加速時用作動態功率源以及在損壞時用作發電的電力發電機的車輛電動機。車輛電動機在加速時用作消耗單元而在損壞時用作產生單元。
在本方面中，例如，當能量與燃料有關時，“儲存單元”可被形成為燃料槽。當所述能量為電能時，“儲存單元”可被形成為電池(二次電池)。當能量與壓力有關時，“儲存單元”可被形成為蓄電池。當能量與熱能有關時，“儲存單元”可被形成為儲熱器。
(16)依照方面(1)到(15)中任一項所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括為所述多個致動器共同設置并且綜合地管理所述多個致動器的主控制單元，并且主控制單元基于功率或功綜合地控制所述多個致動器的驅動。
在該系統中，通過共用于所述多個致動器的主控制單元，所述多個致動器被綜合地管理。
因此，依照本系統，與每個致動器的獨自管理相比較，更易于調節所述多個致動器的每個之間的關系。
(17)依照方面(16)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述主控制單元能夠通過多個致動器實現機器的目標操作狀態和能夠節約所述多個致動器所消耗的能量。
依照該系統，從機器的目標操作狀態的實現的觀點以及從節約能量消耗的觀點兩者來看，主控制單元可使得多個致動器的驅動最優化。
(18)依照方面(16)或(17)所述的綜合驅動控制系統，其中，所述控制設備包括多個獨自控制單元，所述多個獨自控制單元與主控制單元相連接并且獨自地控制每個致動器，并且每個獨自控制單元與所述主控制單元相連通(通信)。
依照該系統，所述主控制單元通過每個獨自控制單元控制每個致動器。
在該方面中，“主控制單元”與“獨自控制單元”之間的關系可以是，考慮用于驅動致動器的一系列數據或信號的流動，主控制單元被布置在上游側并且獨自控制單元被布置在下游側，并且獨自控制單元可基于來自于主控制單元的指令操作。
這里，獨自控制單元可充分地操作并且總是依賴于主控制單元，或者在需要時可允許它獨立于主控制單元操作。
(19)依照方面(16)到(18)中任一項所述的綜合驅動控制系統，還包括為每個致動器設置的功率檢測器，該功率檢測器用于檢測輸入到每個致動器的輸入能量和從每個致動器中輸出的輸出能量中的至少一個，所述功率檢測器連接于主控制單元以及與每個致動器相對應的獨自控制單元。
依照該系統，為每個致動器檢測輸入到其中的能量和從其中輸出的能量中的至少一個。檢測的結果可被傳輸到主控制單元和相應的獨自控制單元。
在完成本系統時，與每個致動器相對應的功率檢測器與主控制單元和相應的獨自控制單元直接相連不是基本的，所述檢測器可相互連接。
當輸入到致動器中的輸入能量為電能時，本方面“功率檢測器”的一個示例可為檢測輸入到致動器中的輸入電力或作為其時間積分的輸入電力量的檢測器。當來自于致動器的輸出能量為機械能時，所述檢測器可為檢測致動器所做的功的功率或者作為其時間積分的功的檢測器。
(20)依照方面(1)到(19)中任一項所述的綜合驅動控制系統，其中，所述功被分類為力、熱、聲和光中的至少一種。
(21)依照方面(1)到(20)中任一項所述的綜合驅動控制系統，其中，所述機器為通過多個致動器的至少一部分的操作而自身移動的移動體。
在該方面中，“移動體”可為車輛、飛機、火車、輪船等。
當將車輛選作移動體時，用在用于驅動車輛的驅動設備方面的致動器、用在用于使車輛轉向的電動轉向設備方面的致動器、用在用于制動車輛的電力制動器方面的致動器、用在用于調節車輛的車廂的空氣的空調器方面的致動器、用于照明車輛內部和外部等的發光體(燈)可被選作方面(1)中所述的“多個致動器”。
這里，作為示例，“用于驅動設備方面的致動器”包括作為動態功率源致動器的發動機、電動機等，并且還包括用于傳輸的致動器(例如，用于電氣傳輸的電動機、或用于流體類型傳輸的電磁閥)。
而且，作為示例，“用于電動轉向設備方面的致動器”包括電動機。作為示例，“用于電力制動器方面的致動器”包括電動機、用于控制流體壓力的電磁閥等。而且，作為示例，“用于空調器方面的致動器”包括用于驅動空調器的冷卻器的壓縮機的電動機。
另外，在方面(1)中，“機器”可為利用水力、火力、風力、陽光、潮汐力等的電力發電機；使用電動機的家庭用的耗電器具；或在諸如工廠、辦公室或家庭等場所中管理能量的能量管理設備(作為示例，例如，單元設備管理能量的產生、消耗和儲存的能量管理設備)。
(22)一種在機器中所執行的綜合驅動控制方法，所述機器包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源，并且所述機器通過消耗從所述能源供應的能量的多個致動器的操作做功，所述綜合驅動控制方法包括基于所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制步驟。
依照該方法，基于與方面(1)相似的機構，可實現相似的作用。
相對于上述方面所描述的描述、解釋和示例適用于該方面中所使用的各個術語。
(23)依照方面(22)所述的綜合驅動控制方法，其中，在控制步驟中，基于作為多個致動器的在基本同一時期的功率或功的總和的總功率或總功綜合地控制多個致動器的驅動。
依照該方法，基于與方面(2)相似的機構，可實現相似的作用。
另外，本方面和前述方面所涉及的方法可以與用于執行上述方面(3)到(21)中任一項所述的系統的方式被執行。具體地說，本方面和前述方面所涉及的方法可通過從本方法的觀點中掌握的方面(3)到(21)中任一項所述的技術特征被執行。
(24)依照方面(22)所述的綜合驅動控制方法，其中，所述機器為由人使用的移動體，并且所述控制步驟包括在所述多個致動器中分配可用功率(有效功率)或可用功(有效功)的分配步驟，所述可用功率或可用功為可由能源基于與移動體的安全性相關的安全性變量、與使用所述移動體的人員所感受的舒適性相關的舒適性變量以及與多個致動器的能量消耗的經濟性相關的經濟性變量供應給作為整體的多個致動器的功率或功。
依照該方法，當方面(22)的機器為人類使用的移動體時，更易于適當地分配可用功率或可用功，所述可用功率或可用功為可由能源在考慮移動體的安全性、人員使用所述移動體時移動體的舒適性以及多個致動器的能量消耗的經濟性的基礎上供應給作為整體的多個致動器的功率或功。
圖1是示意性地示出本發明第一實施例所涉及的綜合驅動控制系統和安裝所述系統的車輛的框圖；圖2是示出圖1中所示的綜合驅動控制系統的功能框圖；圖3是具體示出圖1的綜合驅動控制系統和車輛的框圖；圖4示出從能量流的觀點上分類的圖3中所示的車輛的部件；圖5是橫截面正視圖，示出圖3中所示的車輛電動機58、電動CVT設備62和CVT電動機66；
圖6是示意性地示出圖3中所示的主ECU18的硬件結構的框圖；圖7是示意性地示出圖6的綜合驅動控制程序的流程圖；圖8是示出將在圖7的S6中執行的內容的圖表；圖9是示出將在圖7的S6中執行的內容的另一個圖表；圖10是示出將在圖7的S7中執行的內容的圖表；圖11是示出將在圖7的S7中執行的內容的另一個圖表；圖12是示出將在圖7的S9中執行的內容的圖表；圖13是示意性地示出作為能量限制程序的圖7的S14的內容的流程圖；圖14是示意性地示出圖3的發電控制程序的內容的流程圖；圖15是示出將由圖14的S74到S77執行的內容的示例的圖表；圖16是按時間順序示出執行圖3中所示的綜合驅動控制程序和發電程序的結果的圖表；圖17是示意性地示出本發明第二實施例所涉及的綜合驅動控制系統中的主ECU18的計算機200所執行的能量限制程序的內容的流程圖；圖18是示意性地示出本發明第三實施例所涉及的綜合驅動控制系統中的主ECU18的計算機200所執行的能量限制程序的內容的流程圖；圖19是示意性地示出將在圖18中所示的能量限制程序中執行的內容的圖表；圖20是示意性地示出將在圖18中所示的能量限制程序中執行的內容的另一個圖表；圖21是示意性地示出本發明第四實施例所涉及的綜合驅動控制系統中的主ECU18的計算機200所執行的綜合驅動控制程序的內容的流程圖；以及圖22通過等式示意性地示出圖21中所示的綜合驅動控制程序所執行的內容。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細地描述本發明的一些具體實施例。
圖1是本發明第一實施例所涉及的綜合驅動控制系統的硬件結構的框圖。所述綜合驅動控制系統被安裝在作為機器的機動車(在下文中也稱之為車輛)上。所述車輛包括多個致動器(在圖1中，表示為兩個致動器)10、12，以及共用于這些致動器的能源14。
所述綜合驅動控制系統包括檢測驅動信息的驅動信息檢測器16、主ECU(電子控制單元)18。此外，所述綜合驅動控制系統對于每個致動器10、12來說包括獨自ECU20、22、輸入功率檢測器24、26和輸出功率檢測器28、30。
驅動信息檢測器16被設置成用于檢測由車輛的駕駛員發出的用于驅動車輛的駕駛員指令、車輛的狀態以及車輛所處的行駛環境。這里，作為示例，“駕駛員的指令”包括與車輛的加速相關的指令、與減速或制動作用中一個相關的指令、與轉向等相關的指令。
主ECU18被設置成用于通過與多個致動器10、12中的相應一個相對應的多個獨自ECU20、22作為整體管理多個致動器10、12。與之相反，獨自ECU20、22被設置成用于基于來自于主ECU18的指令驅動相應的致動器10、12。
輸入功率檢測器24、26被設置成用于檢測輸入到相應致動器10、12或輸入到能源14的輸入能量。具體地說，輸入功率檢測器24、26被設置成用于檢測相應致動器10、12的電能消耗以及當相應致動器10、12用作電力發電機時用于檢測致動器10、12所產生的電力。在任何情況中，都作為相應致動器10、12的電壓和電流的乘積檢測所述電能。
輸出功率檢測器28、30被設置成用于檢測分別從相應致動器10、12中輸出的能量。具體地說，輸出功率檢測器28、30被設置成用于檢測分別由相應致動器10、12的驅動而實際做的功的功率。
所述能量被檢測為作用在致動器10、12使之移動的物體上的力(或轉矩)與物體的速度(或轉數)的乘積。當所述物體本身為機動車時，所述能量被檢測為通過將作用在車輛上的力和加速度與質量相乘所獲得的數值與車輛速度(即，車輛的行駛速度)的乘積。
圖2示出功能框圖中的綜合驅動控制系統。從其功能的觀點來看，綜合驅動控制系統包括驅動要求確定單元40、綜合能量管理單元42、以及驅動控制單元44。
驅動要求確定單元40是用于將用于車輛的驅動要求確定成滿足上述駕駛員的指令、車輛的狀態和行駛環境的單元。作為示例，驅動要求包括，車輛的加速、減速、轉彎量等。
綜合能量管理單元42為每個致動器計算滿足上述驅動要求的期望功率DMP，并且基于所計算的DMP，確定將要供應給每個致動器10、12的電力以便獲得期望的電力，作為要求電力REPsum。
綜合能量管理單元42還計算為多個致動器10、12所確定的要求電力REP的總和作為總要求電力REPsum。
而且，綜合能量管理單元42限制每個致動器10、12的期望功率DMP以使得所計算的REPsum不會超過車輛可用的電力。具體地說，為多個致動器10、12預先設定一個順序，并且綜合能量管理單元42基于所述順序限制每個致動器10、12的期望功率DMP。
在本實施例中，車輛包括以下部件作為多個致動器10、12，如圖3中所示的(1)控制用于制動每個輪的摩擦制動器的制動器致動器50；(2)控制用于使車輛轉向的電動轉向設備的轉向致動器54；(3)驅動車輛的車輛電動機58；(4)控制用以將車輛電動機58的驅動轉矩傳輸到每個輪的電動CVT設備62的齒輪齒數比的CVT電動機66；(5)車輛的發光體70；以及(6)用于車輛的空調器的空調器致動器74。
作為示例，制動器致動器50為用作制動器的驅動源的電動機、控制從壓力源傳輸到致動器的壓力的電磁閥等。
在車輛加速時車輛電動機58用作車輛的電動電動機和動態功率源，并且在車輛減速時車輛電動機58用作電力發電機(再生電動機或制動電動機)。為了恢復車輛電動機所產生的電力和在車輛減速時通過能源14再生能量的程序，即，所謂的制動再生，車輛具有制動再生設備。因此，車輛電動機58不僅被看作是能量消耗單元而且還被看作是臨時能量產生單元。
空調器包括用于冷卻車輛車廂的冷卻器，并且其致動器為空調器致動器74。作為示例，空調器致動器74為驅動冷卻器中的壓縮機的電動機。
在本實施例中，為多個致動器設定順序，以使得制動器致動器50、轉向致動器54、車輛電動機58和CVT電動機66、發光體70和空調器致動器74基于該順序被優先控制。
因此，在本實施例中，當上述所計算的總要求電力REPsum超過容許功率AMP時，各個致動器的期望功率DMP將基于與上述優先權的順序相反的順序被限制，所述容許功率AMP為可通過車輛中的可用電力Epava實現的功率的最大值。
如從前面中可理解的，為所述多個致動器提供綜合能量管理單元42以便進行能量管理，從而實現車輛中所限制的電力分布的最佳量或比率。
可通過用于使得電力分配最優化的目標函數給出車輛中的可用電力Epava與每個致動器的獨自分配量Xi(i＝1、2、3、……n)之間的關系，所述目標函數由以下等式表示Epava＝∑Xi由于電力的考慮因素與功率的考慮因素相同，因此所述目標函數也是表示與電力Epava相應的功率如何在各個致動器之中分配的方式的函數。
而且，可使用每個致動器的電力Epava的分配比率Ki，由以下等式表示每個獨自分配量XiXi＝Epava·Ki因此，通過綜合能量管理單元42，從節約能量消耗的觀點來看，每個致動器的分配因數Ki最優化，因此目標函數也是最優化的。
在前述描述中，已描述了驅動要求確定單元40和綜合能量管理單元42。剩余的驅動控制單元44驅動每個致動器以使得可獲得由綜合能量管理單元42最終確定的期望功率DMP。驅動控制單元44監控每個致動器的實際功率MP，并且執行每個致動器的驅動的反饋控制。為了監控功率MP，使用上述功率檢測器28、30。
圖3以框圖的方式示出綜合驅動控制系統的硬件結構的細節。
綜合驅動控制系統包括，諸如所所述的驅動信息檢測器16、檢測駕駛員指令的駕駛員指令傳感器90、檢測車輛狀態的車輛狀態傳感器92、以及檢測與行駛環境相關的信息的行駛環境信息傳感器94。
駕駛員指令傳感器90檢測車輛轉向系統(即，轉向操作部件、制動操作部件以及加速器操作部件)的駕駛員的操作量作為駕駛員指令。
車輛狀態傳感器92作為車輛狀態檢測車輛速度、輪速度、車輛驅動力、車輛加速、車輛減速、轉向角、作用在每個輪的輪胎上的力或轉矩等。
行駛環境信息傳感器94檢測車輛本身與行駛在其前方的車輛之間的距離、車輛在其上行駛的道路的狀態、車輛所行駛的地區的天氣和溫度等作為行駛環境信息。行駛環境信息傳感器94可被設計成用于通過使用GPS或通過與道路信息中心的通訊而估計或預報車輛正在其上行駛或即將在其上行駛的道路環境。
在本實施例中，車輛包括用作能源14的燃料電池96(電力發電機)和獨自電力源98。如從上述描述中可明白的，車輛電動機58還臨時起到電力發電機的作用，因此可認為其構成能源14。
燃料電池96從包含諸如氫等作為燃料的物質的燃料槽中取出燃料，并且使用所取出的燃料發電。燃料電池96由連接于主ECU18的燃料電池ECU100管理。燃料電池ECU100為獨自ECU20、22的一個示例，并且這適用于由術語ECU表示的除主ECU18以外的其它系統元件。
相反，電力源98被形成為儲存由燃料電池96和稍后將描述的制動再生設備101所產生的電能的電池。電力源98可被形成得例如包括低壓電池和高壓電池。
與燃料電池96相似，電力源98也由連接于主ECU18的電力源ECU102管理。由電力檢測器104檢測從燃料電池96供應給電力源98的電力(所產生的電力)，而由電力檢測器106檢測從制動再生設備101供應給電力源98的電力(所再生的電力)。電力檢測器104和106都與主ECU18相連接，并且能夠傳送必要的信息。電力檢測器104、106是輸入功率檢測器24、26的示例，并且它們也適用于稍后將描述的其它電力檢測器。
如上所述，車輛包括作為多個致動器的車輛電動機58、CVT電動機66、空調器致動器74、發光體70、制動器致動器50以及轉向致動器54。
在該車輛中，通過制動器致動器50和作為電力發電機的車輛電動機的功能的共同操作實現制動作用。而且，在車輛中，當車輛電動機58用作電力發電機時，車輛電動機58所產生的電能被回收到電力源98。因此，上述制動再生設備101被設在該車輛上。
制動再生設備101由連接于主ECU18以及連接于電力源ECU102的制動再生ECU110控制。由機械功率檢測器112檢測制動再生設備101上的實際載荷，即，功率。機械功率檢測器112為輸出功率檢測器28、30的一個示例，并且它們也適用于稍后將描述的其它功率檢測器。
機械功率檢測器112為每個輪將施加于其上的制動轉矩和轉動速度(輪速度)的乘積檢測為功率。機械功率檢測器112與制動再生ECU110以及主ECU18相連接。
圖4示意性地示出車輛的電能流。車輛包括作為用以產生電能的產生單元120的燃料電池96和制動再生設備101。而且，車輛包括作為用于儲存電能的儲存單元122的電力源98。此外，車輛包括作為用于消耗電能的消耗單元124的多個制動器。產生單元120所產生的電能被儲存在儲存單元122中同時所述電能被消耗單元124消耗。儲存在儲存單元122中的電力由消耗單元124消耗。通過該消耗可確保車輛的運動、安全和舒適。
圖5是橫截面正視圖，示意性地示出作為傳輸設備設在車輛上的電動CVT設備62的一個示例。電動CVT設備62是具有由皮帶134圍繞在其周圍的一對帶輪130、132的皮帶&帶輪類型的設備。車輛電動機58使得一個帶輪130轉動，并且該帶輪130的轉動通過皮帶134被傳輸到另一個帶輪132。帶輪132的轉動通過輸出軸(未示出)被傳輸到車輛的驅動輪，因此車輛被驅動。
在電動CVT設備62中，帶輪130的槽的兩側表面由彼此相對并且與帶輪130同軸的一對轉動體136、136構成。這也適用于另一個帶輪132。
這對轉動體136、136可沿與相應的帶輪130、132同軸的方向相對于彼此位移。在電動CVT設備62中，通過CVT電動機66和轉動傳輸機構140連續地改變這對轉動體136、136之間的距離，從而連續地改變各個帶輪130、132的槽的寬度。因此，圍繞各個帶輪130、132的皮帶134的半徑也被連續地改變，因此，車輛電動機58的轉動速度的齒輪齒數比被連續地改變。
轉動傳輸機構140包括作為分配機構的示例的齒輪系142，所述分配機構將共用于這對帶輪130、132的CVT電動機66的轉動分配給每個帶輪130、132，作為與之同軸的轉動。此外，對于每個帶輪130、132來說，轉動傳輸機構140包括球彈簧144，所述球彈簧144作為用于將通過齒輪系142分配到每個帶輪130、132的轉動轉化為沿這對轉動體136、136的軸向的相對線性移動的機構的一個示例。
因此，在電動CVT設備62中，基于CVT電動機66的轉動角確定車輛電動機58的轉動速度的齒輪齒數比。通過轉動角傳感器146檢測CVT電動機66的轉動角。
如圖3所示，當從電力源98中供應的電能被消耗時，車輛電動機58被驅動。車輛電動機58由連接于主ECU18以及連接于電力源ECU102的車輛電動機ECU150控制。由連接于主ECU18、車輛電動機ECU150和電力源ECU102的電力檢測器152檢測車輛電動機58所消耗的電力。
此外，由連接于主ECU18和車輛電動機ECU150的機械功率檢測器154檢測車輛電動機58的實際功率。作為示例，機械功率檢測器154將每個驅動輪的功率檢測為施加在輪上的驅動轉矩與輪的轉動速度的乘積。
當從電力源98中供應的電能被消耗時，CVT電動機66也被驅動。CVT電動機66由連接于主ECU18、電力源ECU102以及車輛電動機ECU150的變速器ECU160控制。由連接于主ECU18、變速器ECU160和電力源ECU102的電力檢測器162檢測CVT電動機66所消耗的電力。
當從電力源98中供應的電能被消耗時，空調器致動器74也被驅動。空調器致動器74由連接于主ECU18的空調器ECU166控制。由連接于主ECU18和空調器ECU166的電力檢測器168檢測空調器致動器74所消耗的電力。
另外，由連接于空調器ECU166和主ECU18的機械功率檢測器170檢測空調器致動器74的實際功率。作為示例，機械功率檢測器170將所述功率檢測為氣流與車輛的室溫的乘積。
當從電力源98中供應的電能被消耗時，制動器致動器50也被驅動。制動器致動器50由連接于主ECU18的制動器ECU174控制。由連接于主ECU18和制動器ECU174的電力檢測器176檢測制動器致動器50所消耗的電力。
此外，由連接于制動器ECU174和主ECU18的機械功率檢測器178檢測制動器致動器50的實際功率。作為示例，機械功率檢測器178將每個驅動輪的功率檢測為輪的制動轉矩與輪的轉動速度的乘積。
當從電力源98中供應的電能被消耗時，轉向致動器54被驅動。轉向致動器54由連接于主ECU18的轉向ECU182控制。由連接于主ECU18和轉向ECU182的電力檢測器184檢測轉向致動器54所消耗的電力。
此外，由連接于轉向ECU182和主ECU18的機械功率檢測器186檢測轉向致動器54的實際功率。
當從電力源98中供應的電能被消耗時，發光體70被驅動。發光體70由連接于主ECU18的發光體ECU190控制。由連接于主ECU18和發光體ECU190的電力檢測器192檢測發光體70所消耗的電力。
此外，由連接于發光體ECU190和主ECU18的機械功率檢測器194檢測發光體70的實際功率。
圖6是示意性地示出主ECU18的結構的框圖。主ECU18主要包括計算機200。如人所共知的，計算機200由通過總線208相互連接的CPU202(處理器的一個示例)、ROM204(存儲器的一個示例)和RAM204(存儲器的另一個示例)構成。包括綜合驅動控制程序和發電控制程序的各種程序被預先儲存在ROM204中。
圖7以流程圖的形式示出綜合驅動控制程序的內容。在計算機200處于運行狀態時重復地執行綜合驅動控制程序。
每次執行綜合驅動控制程序時，首先，在步驟S1(在下文中簡稱之為S1，對于其它步驟也是如此)，由駕駛員指令傳感器90檢測駕駛員的指令。接著，在S2中，由車輛狀態傳感器92檢測車輛的狀態。之后，在S3中，由行駛環境信息傳感器94檢測行駛環境信息。
之后在S4中，基于所檢測的駕駛員指令、車輛狀態和行駛環境信息發出用于車輛的驅動要求。所述驅動要求包括基于駕駛員指令驅動車輛的要求和與駕駛員指令無關地自動驅動車輛以提高車輛的安全性的要求。后一種要求的一個示例為，考慮到本車輛的當前速度，當本車輛和行駛在前方的車輛之間的距離不足時，自動地煞住車輛的自動制動作用。
接下來，在S5中，將經濟模式或功率模式轉動一種選擇為用以控制致動器的控制模式。可基于駕駛員的決定作出所述選擇或者可自動作出選擇。
這里，“經濟模式”是這樣一種控制模式，其中由所述致動器消耗的能量的節約比致動器的驅動要求的實現具有更高的優先權。相反，“功率模式”是這樣一種控制模式，其中致動器的驅動要求的實現比由所述致動器消耗的能量的節約具有更高的優先權。
當選擇了控制模式時，作為示例，基于駕駛員的指令(例如，駕駛員所作出的驅動操作部件的操作速度或操作量)或基于行駛環境信息(例如，跟隨距離)確定目前車輛是處于正常操作狀態還是處于緊急操作狀態。當確定車輛處于正常狀態時，選擇經濟模式，而當確定車輛處于緊急狀態時，選擇功率模式。
之后，在S6中，將實現所確定的驅動要求所需的每個致動器的功率MP計算為期望功率DMP。
作為示例，當所確定的驅動要求為重量為1t的車輛在約0.2G的加速度下被加速以使得車輛速度在0.25min內從0km/h增加到100km/h時，車輛電動機58的期望功率DMPmtr被計算為大約54kW，即，驅動力F(＝車輛重量和加速度的乘積)與車輛速度V的乘積。
當所確定的驅動要求為重量為1t的車輛應克服約0.05G的慣性減速度在100km/h的車輛速度下穩定行駛時，車輛電動機58的期望功率DMPmtr被計算為大約14kW。
應該注意的是，在電動機中，通常，功率MP被計算為轉矩T和轉數N的乘積，而電力EP被計算為供應給電動機的電壓E與流過電動機的電流I的乘積。當電動機上的能量損耗可忽略不計時，功率MP和電力EP彼此相等。
之后，在S7中，實現所計算的期望功率DMP所需的每個致動器的電力EP被計算為要求電力REP。在以下描述中，將采用車輛電動機58作為致動器的示例具體進行描述。
如圖8所示，對于通用電動機來說，當電動機電壓E保持恒定而電動機電流I改變時，在圖表中由從左至右向下傾斜的多條直線表示的關系保持在電動機轉矩T和電動機的轉數N之間。這是通用電動機特征。
在所述多條直線中，最大輸出點位于圖表的最上面的直線上。最大輸出點表示電動機轉矩T和電動機的轉數N的乘積最大的點，因此，它表示功率MP的最大值。
當必須以最大功率驅動電動機時，可根據圖8的圖表所表示的電動機特征確定目標電動機轉矩T*和電動機的目標轉數N*。
然而，如圖8所示，對于通用電動機來說，最大輸出點與電動機的最大效率點不同，并且該點在圖表的最上面的直線上從最大輸出點位移到具有較小電動機轉矩T和電動機的較大轉數N的一側。
因此，當處于固定狀態中的車輛電動機58被通電以便具有電動機轉矩T和電動機轉數N的交點，即，表示功率的點從0移動到最大輸出點時，考慮到能量節約，更適宜的是，使得表示功率的點通過最短路徑移動到最大效率點，之后使得電動機電流I增加同時保持電動機電壓E恒定，從而使得表示功率的點從最大效率點移動到最大輸出點，而不是使得表示功率的點沿最短路徑移動。
圖9是一個圖表，示出當電動機電流I和電動機電壓E的交點，即，表示電力P的點從0通過最大效率點移動到最大輸出點時，以適當的梯度增加的電動機電流I和電動機電壓E。
更具體地說，首先，電動機電流I和電動機電壓E一起隨時間成比例地增加。通過該增加，表示電力的點達到最大效率點。之后，電動機電流I隨時間成比例地增加而電動機電壓E保持恒定。
圖9的圖表示出電動機電流I和電動機電壓E的時間轉變(隨時間的變化)，因此，利用該圖表，可預先將電力EP計算為每個時點的電動機電流I和電動機電壓E的乘積。
然而，應該注意的是，圖9的圖表示出當車輛電動機58的期望功率DMP與圖8的最大輸出點所表示的功率(即，最大功率)相同時的電動機電流I和電動機電壓E之間的關系。
與之相反，在圖8的圖表中，當車輛電動機58的期望功率DMP小于上述最大功率時，電動機電流I和電動機電壓E將隨著時間改變，以使得當電動機轉矩T和電動機轉數N的乘積與期望功率相配時，電動機轉矩T和電動機轉數N的交點為最終目標。
在圖8的圖表中，當達到最終目標時，可確定出最終目標下的電動機電壓E。因此，從所確定的電動機電壓E和圖9的圖表中可發現最終目標下的電動機電流I。
因此，甚至當車輛電動機58的期望功率DMP小于上述最大功率時，也可分別計算電動機電流I和電動機電壓E的時間轉變。因此，也可計算目標電動機轉矩T*和電動機的目標轉數N*的時間轉變。
在上述描述中，已經描述了用以加速車輛的車輛電動機58的控制。在下文中，將描述用以減速車輛的車輛電動機58的控制。
當車輛被減速時，車輛電動機58用作電力發電機(再生電動機或制動電動機)，并且使用發電阻力使得車輛被減速。然而，應該注意的是，可能不僅僅通過車輛電動機58實現目標車輛速度和目標減速。在這種情況下，需要制動器的輔助。
圖10是通過曲線示意性地示出當車輛電動機58發電時再生電動機轉矩T和電動機轉數N之間所保持的關系的圖表。在圖表的曲線上，具有用作再生電動機的車輛電動機58的最大輸出點，以及最大發電效率點，在該點下車輛電動機58的發電效率最高。
因此，當車輛被減速時，根據圖10的圖表中的曲線所表示的特征，適合于實現由驅動要求指示的期望功率DMP的再生電動機轉矩T和電動機轉數N的組合可被確定為目標電動機轉矩T*和電動機的目標轉數N*的組合。
之后，以與用于加速相似的方式計算用于車輛的減速所需的車輛電動機58的要求電力REP。
當驅動要求與車輛的加速或減速相關時車輛電動機58被驅動。在這種情況下，除車輛電動機58的控制之外，還需要CVT電動機66或制動器致動器50的控制。在下文中將具體進行描述。
當車輛被加速時，通過車輛電動機58和電動CVT設備62的組合確定車輛速度和車身驅動力。因此，從電動機的所述確定的目標轉數N*和驅動要求所指示的目標速度的關系中，可確定電動CVT設備62的齒輪齒數比γ。或者，可從所述確定的目標電動機轉矩T*和驅動要求所指示的車身驅動力之間的關系中，確定電動CVT設備62的齒輪齒數比γ。
同樣地，當車輛被減速時，通過車輛電動機58和電動CVT設備62的組合確定車輛速度和車身驅動力。因此，從電動機的所述確定的目標轉數N*和驅動要求所指示的目標速度的關系中，可確定電動CVT設備62的齒輪齒數比γ。或者，可從所述確定的目標電動機轉矩T*和驅動要求所指示的車身驅動力之間的關系中，確定電動CVT設備62的齒輪齒數比γ。
圖11是表示齒輪齒數比γ與CVT電動機66的轉動角θ之間的示范性關系的圖表。CVT電動機66基于該圖表中所示的特征被驅動。在S8中，也計算出CVT電動機66的要求電力REP。
在前面的描述中，已在將用于車輛電動機58的要求電力REP的計算取作示例的情況下描述了S7中所要執行的內容。最后，通過S7的執行，計算用于制動器致動器50的要求電力REPbrk、用于轉向致動器54的要求電力REPstr、用于驅動車輛電動機58的要求電力REPmtr(即，用于車輛電動機58的要求電力與用于CVT的要求電力的總和)、用于發光體70的要求電力REPlig以及用于空調器致動器74的要求電力REPa/c并且將它們儲存在RAM206中。
之后，在圖7的S8中，將用于所有致動器的要求電力REP的總和計算為狹義的總要求電力REPsum。在本實施例中，通過從狹義計算的總要求電力REPsum中減去燃料電池96所產生的電力和制動再生設備101所產生的電力計算出表觀總要求電力REPsum(在下文中簡稱之為“總要求電力REPsum”)。
之后，在S9中，計算電力源98的電荷狀態SOC，即，電力源98的剩余容量。這里，“電荷狀態SOC”是表示電力源98中的剩余電力的物理值，通過用全充電狀態作為參考的百分數表示。
為了計算電荷狀態SOC，作為示例，隨著時間的過去，連續地測量和累積電力源98的電壓和從電力源98中取出的電流，從而估計出消耗的電力(瀉出的電力)。使用所估計的電力消耗，可計算出每一時點下的電荷狀態SOC。當結合考慮電力源98的溫度和電力源98的退化校正所估計的電力消耗時，可以更高的精確性估計出電荷狀態SOC。
在S9中，基于以這種方式計算的電荷SOC的狀態和上述選擇的控制模式，確定容許功率AMP。所確定的容許功率AMP被儲存在ROM206中。
這里，“容許功率AMP”表示電荷狀態SOC的每分鐘容許消耗的比率。電荷狀態SOC的單位為百分數，因此，容許功率AMP的單位為percent/min。
這里，電荷狀態SOC用于比率表示為剩余在電力源98中的電力，因此，它具有相同量度。因此，容許功率AMP具有來自于電力與時間的商，因此，可認為其與電力具有相同的量度。
圖12是一圖表，示出容許功率AMP如何與電荷狀態SOC一起改變，以及在功率模式和經濟模式中它們之間的關系不同。在電荷狀態SOC不高于50％的區域中，容許功率AMP與電荷狀態SOC一起增加，并且當SOC超過50％時，在功率模式和經濟模式兩者中，容許功率AMP保持恒定。然而，應該注意的是，在電荷狀態SOC的整個區域中，功率模式中的容許功率AMP都大于經濟模式。
之后，在圖7的S10中，確定S8中所計算的總要求電力REPsum是否超過S9中所確定的容許功率AMP。如果認為總要求電力REPsum沒有超過容許功率AMP，所述確定結果為否，因此，流程前進到S11。
在S11中，將要供給到每個致動器的電力EP被確定為供應電力SEP。具體地說，將其確定為等于步驟S7中所計算的用于每個致動器的要求電力REP。之后，在S12中，基于所確定的供應電力SEP，確定將要施加到每個致動器的電壓和將要施加到每個致動器的電流，因此，確定到每個致動器的輸出。
接著，在S13中，每個致動器都由所確定的電壓和電流驅動。參考由相應的功率檢測器檢測的實際功率對每個致動器的驅動進行反饋控制。
通過這些步驟，完成了綜合驅動控制程序的一個執行步驟。
已經描述了其中總要求電力REPsum不超過容許功率AMP的一個示例。當總要求電力REPsum超過容許功率AMP時，S10的確定結果為是，因此，流程前進到S14。
圖13是流程圖，示意性地示出作為功率限制程序的S14的細節。
在功率限制程序中，首先，在S31中，從RAM中讀取容許功率AMP，并且在S32中，將可從電力源98中供應的可用電力Epava設定為等于所讀取的容許功率AMP的數值。
之后，在S33中，用于制動器致動器50的要求電力REPbrk依原樣被設定為用于制動器致動器50的供應電力SEPbrk，并且從可用電力Epava中減去供應電力SEPbrk，從而更新可用電力Epava。
之后，在S34中，確定為轉向致動器54計算的要求電力REPstr是否等于或小于當前的可用電力Epava。
當要求電力REPstr等于或小于可用電力Epava時，S34的確定結果為是，從而在S35中，要求電力REPstr依原樣被設定為用于轉向致動器54的供應電力SEPstr，并且從可用電力Epava的當前值中減去供應電力SEPstr，從而更新可用電力Epava。
與之相反，當要求電力REPstr大于可用電力Epava的當前值時，S34的確定結果為否，并且在S36中，可用電力Epava依原樣被設定為用于轉向致動器54的供應電力SEPstr，并且可用電力Epava被更新為0。之后馬上終止功率限制程序的一個執行步驟。
之后，在S37中，確定為發光體70所計算的要求電力REPlig是否等于或小于可用電力EVava的當前值。
當要求電力REPlig等于或小于可用電力Epava的當前值時，S37的確定結果為是，并且在S38中，要求電力REPlig依原樣被設定為用于發光體70的供應電力SEPlig，并且從可用電力Epava的當前值中減去供應電力SEPlig，從而更新可用電力Epava。
與之相反，當要求電力REPlig大于可用電力Epava的當前值時，S37的確定結果為否，并且在S39中，可用電力Epava依原樣被設定為用于發光體70的供應電力SEPlig，并且可用電力Epava被更新為0。之后馬上終止功率限制程序的一個執行步驟。
之后，在S40到S42中，確定用于車輛電動機58的供應電力SEPmtr。
在車輛電動機58進行的車輛加速期間制動器的操作可能變得必要。當在沒有考慮這樣一種可能性的情況下確定出可由車輛電動機58消耗的電能量時，在需要時實際制動器的操作將困難。
反之，當車輛速度較高并且車輛電動機58的轉數較高時，當制動器被操縱時發生車輛電動機58所進行的再生制動作用，因此，電力源98被充電。當車輛速度較高時充電的效果較高。
因此，在S40中，為了確保準備用于制動器潛在操作的電能，從可用電力Epava的當前值中減去為制動器潛在操作所儲備的儲備電力PEP，這樣，為車輛電動機58計算出減弱的電力LEP。儲備電力PEP被定義為隨著車輛速度增加而減小的車輛的函數。
此外，在S40中，確定為車輛電動機58所計算的要求電力REPmtr是否等于或小于所計算的減弱電力LEP。
當要求電力REPmtr等于或小于減弱電力LEP時，S40的確定結果為是，并且在S41中，要求電力REPmtr依原樣被設定為用于車輛電動機58的供應電力SEPmtr，并且從可用電力Epava中減去供應電力SEPmtr，從而更新可用電力Epava。
與之相反，當要求電力REPmtr大于減弱電力LEP時，S40的確定結果為否，并且在S42中，可用電力Epava依原樣被設定為用于車輛電動機58的供應電力SEPmtr，并且可用電力Epava被更新為0。之后馬上終止功率限制程序的一個執行步驟。
之后，在S43中，確定用于空調器致動器74的要求電力REPa/c是否等于或小于可用電力EVava的當前值。
當要求電力REPa/c等于或小于可用電力Epava的當前值時，S43的確定結果為是，并且在S44中，要求電力REPa/c依原樣被設定為用于空調器致動器74的供應電力SEPa/c，并且從可用電力Epava的當前值中減去供應電力SEPa/c，從而更新可用電力Epava。
與之相反，當要求電力REPa/c大于可用電力Epava的當前值時，S43的確定結果為否，并且在S45中，可用電力Epava依原樣被設定為用于空調器致動器74的供應電力SEPa/c，并且可用電力Epava被更新為0。
在任何情況下，這里都終止功率限制程序的一個執行步驟。
圖14是流程圖，示意性地示出發電控制程序的內容。與綜合驅動控制程序相似，在計算機200處于運行狀態也重復地執行發電控制程序。
每次執行發電控制程序時，首先，在S71中，使用電力檢測器152、162、168、176、184和192將每單位時間電力源98處消耗的電流量檢測為消耗電流CC。接下來，在S72中，使用電力檢測器104和106，將每單位時間電力源98所恢復(充電)的電流量檢測為恢復電流RC。
之后，在S73中，電荷狀態SOC的當前值SOC(n)被計算為當前SOC轉換系數K與從恢復電流RC的檢測值中減去檢測的消耗電流CC所獲得的數值的乘積與電荷狀態SOC的最終值SOC(n-1)的總和。所計算的當前值SOC(n)作為最后的電荷狀態SOC被儲存在ROM204的非易失性存儲部分中。
之后，在S74中，確定所計算的當前值SOC(n)是否大于閾值α1。當所計算的當前值SOC(n)大于閾值α1時，確定結果為是，并且在S76中，確定當前值SOC(n)是否大于閾值α2(閾值α2大于閾值α1)。當當前值SOC(n)大于閾值α2時，確定結果為是，并且在S77中，停止燃料電池96的發電。
與之相反，當當前值SOC(n)不大于閾值α1時，S74的確定結果為否，并且在S75中執行燃料電池96的發電。當當前值SOC(n)大于閾值α1但不大于閾值α2時，S74的確定結果為是并且S76的確定結果為否，并且跳過步驟S75和S77。因此，燃料電池96的發電被保持在與以前相同的狀態下。
這樣，終止了發電控制程序的一個執行步驟。
另外，應該注意的是，上述閾值α1和α2可都被設定為規定值或可變值。在后一種情況下，可基于當車輛速度較慢時通過再生恢復到電力源98的期望電流量變得更小這樣的事實，將每個閾值α1和α2設定為隨著消耗電流CC增加而變得更小的可變值，或者將其設定為隨著車輛速度減小而變得更小的可變值。
圖15是圖表，示意性地示出如上所述當每個閾值α1和α2被設定為可變值時保持在每個電荷狀態SOC、消耗電流CC、車輛速度V和發電的存在/不存在的關系。
這里，如從圖表中明白的，當電荷狀態SOC相同時，當消耗電流CC變得更大時發電的執行更有可能，并且當車輛速度更小時發電的執行更有可能。
當消耗電流CC相同時，當電荷狀態SOC變得更小時發電的執行更有可能，并且當車輛速度更小時發電的執行更有可能。
圖16在相同的圖表中示出，當在相對于車輛速度V、溫度T和電荷狀態SOC的特定條件下執行綜合驅動控制程序和發電控制程序時，由車輛電動機58和空調器致動器74的消耗電力、容許功率AMP以及總要求電力REPsum如何隨著時間變化的示范性方式。
特定條件如下所述。
(1)與車輛速度V相關的條件a.停留周期(期間)基于駕駛員指令，在車輛的行駛開關接通之后兩分鐘，車輛保持在靜止狀態。
b.加速周期之后，車輛被加速以使得車輛速度在約0.2G的加速度下在0.25min內從0km/h增加到100km/h。
c.穩定行駛周期在加速結束之后，車輛保持穩定行駛，以保持100km/h的車輛速度。
d.減速周期在穩定行駛周期結束之后，車輛被減速以使得車輛速度在約0.2G的加速度下在0.25min內從100km/h減小到0km/h。
(2)與溫度T相關的條件a.大氣溫度為35℃。
b.在初始狀態下車輛的車廂溫度為50℃，并且在接通車輛的行駛開關的同時，設定25℃的目標溫度。
(3)與電荷狀態SOC相關的條件a.初始值電荷狀態SOC的初始值為70％。
b.電荷狀態SOC的減小量(減小梯度)-在加速周期中，電荷狀態SOC每分鐘減小40％。
-在穩定行駛周期中，電荷狀態SOC每分鐘減小5％。
-在空調器處于運轉中時，在用以獲得目標車廂溫度的運轉的轉變態(其中車廂溫度每分鐘降低5℃)下，電荷狀態SOC每分鐘減小10％，并且在達到目標車廂溫度之后的穩定狀態下電荷狀態SOC每分鐘減小5％。
c.電荷狀態SOC的增加量(增加梯度)-在發電期間，電荷狀態SOC每分鐘增加10％。這里，應該注意的是，所述閾值α1和α2分別被設定為50％和60％。
-在再生期間，電荷狀態SOC每分鐘增加25％。
根據圖16，當車輛行駛開關被接通時，空調器開始運轉，因此，車廂溫度降低，因此電荷狀態SOC也降低。
在車輛的停留周期，空調器致動器74只消耗電力，因此，所消耗的電力等于總要求電力REPsum，并且容許功率AMP被保持在40％/sec。
當電荷狀態SOC減小到低于50％時，開始發電，并且電荷狀態SOC的減小梯度變得適中。此時，容許功率AMP受到限制，因此，空調器致動器74的電力消耗受到限制。
車輛的行駛開關接通之后兩分鐘，開始驅動車輛電動機58，并且開始車輛的加速。然后，總要求電力REPsum是車輛電動機58所消耗的電力與空調器致動器74所消耗的電力的總和減去產生的電力。在加速周期中，電荷狀態SOC降低并且容許功率AMP也降低。
當加速周期結束并且穩定行駛周期開始時，車輛電動機58的電力消耗降低，并且總要求電力REPsum降低所述量。在穩定行駛周期中，總要求電力REPsum是用于穩定行駛的車輛電動機58所消耗的電力與空調器致動器74所消耗的電力的總和減去產生的電力。當總要求電力REPsum降低得低于容許功率AMP時，取消在空調器致動器74的功率上的限制。
當目標車廂溫度達到時，空調器致動器74進入正常操作，并且空調器致動器74所消耗的電力降低。
在穩定行駛周期中當電荷狀態SOC從降低改變為增加時，容許功率AMP也從降低改變為增加。
當穩定行駛周期結束并且減速周期開始時，車輛電動機58用作電力發電機，并且發生再生制動。在減速周期中，總要求電力REPsum是空調器致動器74所消耗的電力減去再生的電力與產生的電力的總和。
如從前面的描述中明白的，在本實施例中，主ECU18和多個獨自ECU20、22共同操作以構成上述方面(1)所涉及的“控制設備”的一個示例。
此外，在本實施例中，驅動信息檢測器16和執行圖7的S1-S4的主ECU18的那個部分共同操作以構成上述方面(5)所涉及的“驅動要求確定設備”的一個示例，并且執行圖7的S1-S4的主ECU18的那個部分構成上述方面(6)所涉及的“驅動要求確定裝置”的一個示例。
此外，在本實施例中，執行圖7的S6的主ECU18的那個部分構成上述方面(8)所涉及的“期望功率確定裝置”的一個示例，執行同一幅圖中S7的那個部分構成同一個方面的“要求電力確定裝置”，執行同一幅圖中S8到S10和S14的那個部分構成同一個方面的“要求電力建立裝置”的一個示例，并且執行同一幅圖中S11到S13的那個部分構成同一個方面的“驅動裝置”的一個示例。
而且，在本實施例中，執行圖7的S14的主ECU18的那個部分構成上述方面(9)所涉及的“期望功率建立裝置”的一個示例，并且執行同一幅圖中S11到S13的那個部分構成上述方面(12)所涉及的“驅動裝置”的一個示例。
而且，在本實施例中，執行圖7的S5和S9的主ECU18的那個部分構成上述方面(13)或(14)所涉及的“控制模式改變裝置”的一個示例，并且執行同一幅圖中S11到S13的那個部分構成方面(12)所涉及的“驅動裝置”的一個示例。
而且，在本實施例中，執行圖7的S8的主ECU18的那個部分構成上述方面(15)所涉及的“表觀值確定裝置”的一個示例，并且執行同一幅圖中S10的那個部分構成同一方面的“控制裝置”的一個示例。
而且，在本實施例中，主ECU18構成方面(16)或(17)所涉及的“主控制單元”的一個示例，并且多個獨自ECU20、22構成上述方面(18)所涉及的“多個獨自控制單元”的一個示例。
而且，在本實施例中，輸入功率檢測器24、26和輸出功率檢測器28、30每個都構成上述方面(19)所涉及的“功率檢測器(能量檢測器)”的一個示例。
而且，在本實施例中，圖7的S6到S14一起構成上述方面(22)或(23)所涉及的“控制步驟”的一個示例。
接下來，將描述本發明所涉及的第二實施例。然而，應該注意的是，除功率限制程序以外，本實施例的硬件結構與第一實施例的硬件結構相同，并且軟件結構也相同。因此，將僅詳細地描述功率限制程序，并且由于可使用第一實施例的描述，因此不再重復共同部件的描述。
與第一實施例中一樣，具有本實施例所涉及的綜合驅動控制系統的車輛包括用作多個致動器的制動器致動器50、轉向致動器54、車輛電動機58和CVT電動機66、發光體70和空調器致動器74。
在第一實施例中，基于多個致動器中的順序設定優先權并且基于優先權順序將可用電力分配給每個致動器。
我們認為，在多個致動器中，在關于滿足其操作要求的必要性方面，空調器致動器74具有最低優先權。事實上在車輛中，車輛的安全性比車輛中的人員的舒適性具有更高的重要性。
因此，在本實施例中，多個致動器被分成為空調器致動器74和其它致動器。此外，當總要求電力REPsum超過容許功率AMP時，確定總要求電力REPsum減去空調器致動器的要求電力REPa/c的數值，即，主要要求電力MREP是否等于或小于容許功率AMP。
當主要要求電力MREP等于或小于容許功率AMP時，等于要求電力REP的電力被供給到除空調器致動器74以外的每個致動器，并且等于可用電力Epava(即，等于容許功率AMP減去主要要求電力MREP)的電力被供給到空調器致動器74。
與之相反，當主要要求電力MREP超過容許功率AMP時，可用電力Epava以適當的比率被分配給除空調器致動器74以外的相應致動器，并且沒有向空調器致動器74供應電力。
圖17是流程圖，示意性地示出實現上述運算法則的功率限制程序的內容。
在功率限制程序中，首先，在S101中，從總要求電力REPsum中減去空調器致動器74的要求電力REPa/c，以獲得主要要求電力MREP。接下來。在S102中，容許功率AMP除以如此獲得的主要要求電力MREP，以便獲得比率K。
之后，在S103中，確定如此計算的比率K是否等于或大于1。也就是說，確定主要要求電力MREP是否等于或小于容許功率AMP。
這里，假如比率K等于或大于1，S103的確定結果為是，并且在S104中，確定被供給到除空調器致動器74以外的每個致動器的供應電力SEP等于相應的要求電力REP。然后，在S105中，從容許功率AMP中減去被供給到除空調器致動器74以外的所有致動器的供應電力SEP的總和，因此，計算出供給到空調器致動器74的供應電力SEPa/c。
假如比率K小于1，S103的確定結果為否。然后在S106中，確定被供給到除空調器致動器74以外的每個致動器的供應電力SEP為等于相應的要求電力REP與比率K乘積的數值。接下來，在S107中，供給到空調器致動器74的供應電力SEPa/c被確定為0。
在任何情況下，通過這些步驟，終止功率限制程序的一個執行步驟。
接下來，將描述本發明所涉及的第三實施例。然而，應該注意的是，除功率限制程序以外，本實施例的硬件結構與第一實施例的硬件結構相同，并且軟件結構也相同。因此，將僅詳細地描述功率限制程序，并且由于可使用第一實施例的描述，因此不再重復共同部件的描述。
圖18是流程圖，示意性地示出在本實施例所涉及的綜合驅動控制系統中的主ECU18的計算機200所執行的功率控制程序的內容。
在圖19中，基于優先權順序、基于依照圖表形式中所示的電荷狀態SOC限制每個致動器的功率的方式從左至右列示上述五個致動器的名稱。
如從圖表中可看出的，制動器致動器50和轉向致動器54的功率不受限制，與電荷狀態SOC無關。
關于車輛電動機58，在電荷狀態SOC等于或高于設定值(例如，10％)的范圍內，其功率不受限制，與SOC的數值無關，如圖19中所示的。與之相反，在電荷狀態SOC小于設定值的范圍內，如果電力源98中遺留有使用制動器(如果必要，可輔助使用轉向設備)停止車輛可能需要的電力(即，潛在制動電力)，功率不受限制，而如果電力源98中未留有潛在電力，其功率受到限制。在后一種情況下，例如功率降低到0。
關于發光體70和空調器致動器74，在電荷狀態SOC等于或小于設定值(例如，40％)的范圍內，其功率不受限制，與電荷狀態SOC無關，如圖19中所示的。與之相反，在電荷狀態SOC小于設定值的范圍內，基于例如圖20的圖表所示的電荷狀態SOC，其功率受到限制。
將參照圖18描述本實施例所涉及的功率限制程序。
首先，在S201中，從上述非易失性存儲部分中讀取電荷狀態SOC。然后，在S202中，基于綜合驅動控制程序所計算的制動器致動器50的要求電力REPbrk依原樣被設定為供應電力SEPbrk。
之后，在S203中，如同在S202中一樣，基于綜合驅動控制程序所計算的用于轉向致動器54的要求電力REPstr依原樣被設定為供應電力SEPstr。
之后，在S204中，確定所讀取的電荷狀態SOC是否等于或高于10％。當所讀取的電荷狀態SOC等于或高于10％時，確定結果為是，并且在S205中，基于綜合驅動控制程序所計算的用于驅動車輛電動機58的要求電力REPmtr依原樣被設定為供應電力SEPmtr。與之相反，當電荷狀態SOC小于10％時，確定結果為否，并且流程前進到S206。
在S206中，確定電荷狀態SOC是否等于或高于潛在制動電力。當電荷狀態SOC等于或高于潛在制動電力時，確定結果為是，并且流程前進到S205。當電荷狀態SOC小于潛在制動電力時，確定結果為否，并且在S207中供應電力SEPmtr被設定為0。
在任何情況下，流程前進到S208，在S208中確定所讀取的電荷狀態SOC是否等于或高于40％。當所讀取的電荷狀態SOC等于或高于40％時，確定結果為是，并且在S209中，基于綜合驅動控制程序所計算的用于發光體70的要求電力REPlig依原樣被設定為供應電力SEPlig。當電荷狀態SOC小于40％時，S208的確定結果為否，并且流程前進到S210。
在S210中，例如基于電荷狀態SOC依照圖20的圖表所示的方案確定發光體70的容許功率AMP。之后，在S211中校正要求電力REPlig的計算值以使得實際功率不超過所確定的容許功率AMPlig。應該注意的是，通過該校正，可減小要求電力REPlig。
之后，在S212中，供應電力SEPlig被確定成等于所校正的要求電力REPlig。
在任何情況下，之后以與S208到S212相似的方式執行用于空調器致動器74的S213到S217。
具體地說，在S213中，確定電荷狀態SOC是否等于或高于40％。當電荷狀態SOC等于或高于40％時，在S214中，將要求電力REPa/c依原樣設定為供應電力SEPa/c。當電荷狀態SOC小于40％時，流程前進到S215。
在S215中，例如基于電荷狀態SOC依照圖20的圖表所示的方案確定空調器致動器74的容許功率AMP。之后，在S216中校正要求電力REPa/c的計算值以使得實際功率不超過所確定的容許功率AMPa/c。應該注意的是，通過該校正，可減小要求電力REPa/c。
之后，在S217中，供應電力SEPa/c被確定成等于所校正的要求電力REPa/c。
在任何情況下，通過這些步驟，終止功率限制程序的一個執行步驟。
接下來，將描述本發明所涉及的第四實施例。然而，應該注意的是，本實施例的硬件結構與第一實施例的硬件結構相同，因此，將僅詳細地描述軟件結構，并且由于可使用第一實施例的描述，因此不再重復硬件結構的描述。
圖21是流程圖，示意性地示出在本實施例所涉及的綜合驅動控制系統中的主ECU18的計算機200所執行的綜合確定控制程序的內容。
在本實施例中，關于與作為移動體的車輛的安全性相關的安全性變量u、關于與人員使用車輛時的舒適性相關的舒適性變量v、與安裝在車輛上的多個致動器的能量消耗的經濟性相關的經濟性變量w、以及當可由能源14供應給作為整體的多個致動器的可用功率被分配到多個致動器時所使用的分配系數K中的每個之間的關系具有圖22中的目標函數的距陣形式。
在目標函數中，限定出安全性變量u的安全系數ST、舒適性變量v的舒適系數CF，以及經濟性變量w的經濟系數EC。這些系數ST、CF和EC具有預定值。
因此，在本實施例中，通過將安全性變量u、舒適性變量v，以及經濟性變量w的當前值輸入到目標函數中，為每個致動器計算出分配系數K。
而且，在本實施例中，基于駕駛員指令傳感器90所檢測的駕駛員指令、車輛狀態傳感器92所檢測的車輛狀態、行駛環境信息傳感器94所檢測的行駛環境信息以及電力源98的狀態(包括電荷狀態SOC、溫度、降級度等)，計算安全性變量u、舒適性變量v，以及經濟性變量w的當前值。
具體地說，安全性變量u反映給予車輛安全性的優先權高到何種程度的必要性，因此，基于與車輛的行駛有關的駕駛員指令、與車輛運轉狀態的穩定性相關的車輛狀態以及與追隨距離相關的行駛環境信息確定安全性變量u。
而且，舒適性變量v反映給予車輛高于其它因素的舒適性的優先權到何種程度的必要性，因此基于與車廂溫度有關的駕駛員指令、與大氣溫度有關的行駛環境信息確定舒適性變量v。
而且，經濟性變量w反映給予車輛高于其它因素的經濟性的優先權到何種程度的必要性，因此基于與車輛的經濟性(例如，駕駛員選擇上述經濟模式或功率模式)有關的駕駛員指令、電力源98的放電容量等。
下面將參照圖21描述綜合驅動控制程序的內容。
重復地執行綜合驅動控制程序。每次執行所述程序時，首先，在S301到S303中，由駕駛員指令傳感器90、車輛狀態傳感器92和行駛環境信息傳感器94檢測駕駛員指令、車輛狀態和行駛環境信息。
之后，在S304中，檢測電力源98的狀態。通過示例，與第一實施例中一樣檢測電荷狀態SOC，并且檢測電力源98的溫度或降級程度。
之后，在S305到S307中，以上述方式分別確定安全性變量u、舒適性變量v，以及經濟性變量w。
之后，在S308中，所確定的安全性變量u、舒適性變量v，以及經濟性變量w被輸入到目標函數中，從而為每個致動器計算分配系數K。
之后，在S309中，確定可由電力源98供應的可用電力Epava。通過示例基于包括電荷狀態SOC的電力源98的狀態確定可用電力Epava。為此，可用電力Epava與電荷狀態SOC之間的預定關系例如被儲存在ROM204中。
之后，在S310中，為每個致動器將獨自分配系數X計算為可用電力Epava與分配系數K的乘積。然后，在S311中，通過所計算的獨自分配系數驅動每個致動器。
通過這些步驟，終止綜合驅動控制程序的一個執行步驟。
如從前述描述中可明白的，在本實施例中，圖21的S305到S310一起構成上述方面(24)所涉及的“分配步驟”的一個示例。
盡管已詳細地描述和示出本發明，但是應該理解的是，所述描述只是作為例證性的示例而不應認為其是限制性的，本發明的精神和保護范圍僅由所附權利要求限制。
工業應用性如上所述，依照車輛綜合地控制系統，從多個致動器中的每一個致動器的功率或功的角度，綜合地控制這些致動器的驅動。在功率或功與每個致動器的能量消耗之間，存在一種關系，即，功率或功越小，所需的能量消耗越小。因此，依照該系統，當考慮每個致動器的功率或功時，從節約所述多個致動器消耗的能量的觀點來看，可使得多個致動器的驅動最優化。因此，本發明所涉及的綜合驅動控制系統適用于具有內燃機的機動車、混合動力車、電動車輛、具有燃料電池等的車輛。
權利要求
1.一種設置在機器中的綜合驅動控制系統，所述機器包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源，并且所述機器通過消耗由所述能源供應的能量的所述多個致動器的操作而做功，所述綜合驅動控制系統包括基于所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功來綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制設備。
2.根據權利要求1所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述功被分類為力、熱、聲和光中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述多個致動器為相互不同類型的。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備基于作為所述多個致動器的在基本同一時期的功率或功的總和的總功率或總功來綜合地控制所述多個致動器的驅動。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備綜合地控制所述多個致動器的驅動，以使得所述致動器中的每一個致動器的所述功率或功或者所述多個致動器的所述總功率或總功不超過一容許值。
6.根據權利要求5所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括用于在所述總功率或總功將要超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來限制所述多個致動器中的至少一部分致動器的功率的功率限制單元。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，它還包括確定所述機器的驅動要求的驅動要求確定設備；并且所述控制設備將以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或所述功確定為期望功率或期望功，并基于所確定的期望功率或期望功來綜合地控制所述多個致動器的驅動。
8.根據權利要求7所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述驅動要求確定設備包括驅動信息檢測器，它檢測驅動所述機器的駕駛員指令，所述機器的操作狀態和所述機器所處的操作環境中的至少一個作為驅動信息，和基于所檢測的驅動信息確定驅動要求的驅動要求確定單元，并且所述控制設備基于以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或功綜合地控制所述多個致動器的驅動。
9.根據權利要求7或8所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備基于所述確定的驅動要求將滿足所述驅動要求的所述功率或功確定為所述致動器中的每一個致動器的期望功率或期望功，并且基于所確定的期望功率或期望功綜合地控制所述多個致動器的驅動。
10.根據權利要求7到9中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括期望功率確定單元，它為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率；要求電力確定單元，它用于確定要供應給每個致動器以實現為所述致動器中的每一個致動器確定的期望功率的要求電力；期望功率建立單元，它用于在作為為所述多個致動器確定的要求電力的總和的總要求電力超過所述容許值時，通過減小所述多個致動器中的一些致動器的相應的期望功率而為所述多個致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器的驅動單元。
11.根據權利要求10所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述期望功率建立單元在所述總要求電力超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率。
12.根據權利要求7到9中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括期望功率確定單元，它為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率；要求功確定單元，它基于所述確定的期望功率為所述致動器中的每一個致動器確定期望功；總功確定單元，它將為所述多個致動器中的各個致動器確定的多個期望功的總和確定為總功；期望功率建立單元，它用于在所確定的總功超過所述容許值時，通過為所述多個致動器中的一些致動器減小相應的期望功率而為所述多個致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器的驅動單元。
13.根據權利要求12所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述期望功率建立單元在所述總功超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序而減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率。
14.根據權利要求12或13所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述驅動單元基于所述建立的期望功率為所述致動器中的每一個致動器將要供應給每個致動器的電力確定為供應電力，并以所確定的供應電力驅動所述致動器中的每一個致動器。
15.根據權利要求5到14中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括控制模式改變單元，該控制模式改變單元用于手動或自動改變所述容許值，以便改變用于控制所述多個致動器的控制模式。
16.根據權利要求15所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制模式改變單元將一種經濟模式選擇為所述控制模式，在所述經濟模式中，在所述機器的正常操作狀態下，通過將所述容許值設定為一小值，使由所述多個致動器消耗的能量的節約比所述機器的目標操作狀態的實現具有更高的優先權；以及將一種功率模式選擇為所述控制模式，在所述功率模式中，在所述機器的緊急操作狀態下，通過將所述容許值設定為一大值，使所述機器的目標操作狀態的實現比所述能量消耗的節約具有更高的優先權，并且所述控制設備根據所選擇的控制模式綜合地控制所述多個致動器的驅動。
17.根據權利要求1到16中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述多個致動器構成消耗從所述能源供應的能量的消耗單元；所述能源包括產生所述能量的產生單元，和儲存所產生的能量的儲存單元；并且所述控制設備包括基于所述致動器中的每一個致動器的實際功率或實際功、所述產生單元的能量產生比或能量產生量以及所述儲存單元的能量儲存比或能量儲存量確定所述功率或所述功的表觀值的表觀值確定單元，和基于所確定的表觀值綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制單元。
18.根據權利要求1到17中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括為所述多個致動器共同設置并且綜合地管理所述多個致動器的主控制單元，所述主控制單元基于所述功率或所述功綜合地控制所述多個致動器的驅動。
19.根據權利要求18所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述主控制單元能夠通過所述多個致動器實現所述機器的目標操作狀態和能夠節約由所述多個致動器消耗的能量。
20.根據權利要求18或19所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制設備包括多個獨自控制單元，所述多個獨自控制單元與所述主控制單元相連接并且獨自地控制所述致動器中的每一個致動器，并且每個獨自控制單元與所述主控制單元相連通。
21.根據權利要求18到20中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，它還包括設置用于所述致動器中的每一個致動器的功率檢測器，該能量檢測量用于檢測輸入到每個致動器的輸入能量和從每個致動器輸出的輸出能量中的至少一個，所述功率檢測器連接于所述主控制單元以及與每個致動器相對應的所述獨自控制單元。
22.根據權利要求1到21中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述機器為通過所述多個致動器中的至少一部分致動器的操作而自身移動的移動體。
23.根據權利要求1到22中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，當所述機器為車輛時，所述致動器為從發動機、驅動設備、轉向系、制動器、空調器和發光體中選擇的至少兩個。
24.根據權利要求1到23中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述機器為由人使用的移動體，并且所述控制設備通過在所述多個致動器之間分配可用功率或可用功而綜合地控制所述多個致動器的驅動，所述可用功率或可用功為可由所述能源基于與所述移動體的安全性相關的安全性變量、與使用所述移動體的人員所感受的舒適性相關的舒適性變量以及與所述多個致動器的能量消耗的經濟性相關的經濟性變量而供應給作為整體的所述多個致動器的功率或功。
25.一種設置在機器中的綜合驅動控制系統，所述機器包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源，并且所述機器通過消耗由所述能源供應的能量的所述多個致動器的操作而做功，所述綜合驅動控制系統包括用于基于所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功而綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制裝置。
26.根據權利要求25所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述功被分類為力、熱、聲和光中的至少一種。
27.根據權利要求25所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述多個致動器為相互不同類型的。
28.根據權利要求25到27中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括用于基于作為所述多個致動器的在基本同一時期的功率或功的總和的總功率或總功而綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置。
29.根據權利要求25到28中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括用于綜合地控制所述多個致動器的驅動，使得所述致動器中的每一個致動器的所述功率或功或者所述多個致動器的所述總功率或總功不會超過一容許值的裝置。
30.根據權利要求29所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括功率限制裝置，它用于在所述總功率或總功將要超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來限制所述多個致動器中的至少一部分致動器的功率。
31.根據權利要求25到30中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，它還包括用于確定所述機器的驅動要求的驅動要求確定裝置；并且所述控制裝置包括用于將以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或功確定為期望功率或期望功，和用于基于所確定的期望功率或期望功來綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置。
32.根據權利要求31所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述驅動要求確定裝置包括驅動信息檢測裝置，它用于檢測驅動所述機器的駕駛員指令，所述機器的操作狀態和所述機器所處的操作環境中的至少一個作為驅動信息，和用于基于所檢測的驅動信息確定所述驅動要求的驅動要求確定裝置，并且所述控制裝置包括用于基于以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或功而綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置。
33.根據權利要求31或32所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括用于基于所述確定的驅動要求將滿足所述驅動要求的所述功率或功確定為用于所述致動器中的每一個致動器的期望功率或期望功，和用于基于所確定的期望功率或期望功來綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置。
34.根據權利要求31到33中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括期望功率確定裝置，它用于為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率，要求電力確定裝置，它用于確定要供應給每個致動器以實現為所述致動器中的每一個致動器確定的期望功率的要求電力；期望功率建立裝置，它用于在作為為所述多個致動器確定的要求電力的總和的總要求電力超過所述容許值時，通過減小所述多個致動器中的一些致動器的相應的期望功率而為所述多個致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及用于基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器的驅動裝置。
35.根據權利要求34所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述期望功率建立裝置包括用于在所述總要求電力超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率的裝置。
36.根據權利要求31到33中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括期望功率確定裝置，它用于為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率；要求功確定裝置，它用于基于所述確定的期望功率為所述致動器中的每一個致動器確定期望功；總功確定裝置，它用于將為所述多個致動器中的各個致動器確定的多個期望功的總和確定為總功；期望功率建立裝置，它用于在所確定的總功超過所述容許值時，通過為所述多個致動器中的一些致動器減小相應的期望功率而為所述致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及用于基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器的驅動裝置。
37.根據權利要求36所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述期望功建立裝置包括用于在所述總功超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序而減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率的裝置。
38.根據權利要求36或37所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述驅動裝置包括用于基于所述建立的期望功率為所述致動器中的每一個致動器將要供應給每個致動器的電力確定為供應電力，和用于以所確定的供應電力驅動所述致動器中的每一個致動器的裝置。
39.根據權利要求29到38中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括控制模式改變裝置，該控制模式改變裝置用于手動或自動改變所述容許值，以便改變用于控制所述多個致動器的控制模式。
40.根據權利要求39所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制模式改變裝置包括一種裝置，該裝置用于將一種經濟模式選擇為所述控制模式，在所述經濟模式中，在所述機器的正常操作狀態下，通過將所述容許值設定為一小值，使由所述多個致動器消耗的能量的節約比所述機器的目標操作狀態的實現具有更高的優先權；以及用于將一種功率模式選擇為控制模式，在所述功率模式中，在所述機器的緊急操作狀態下，通過將所述容許值設定為一大值，使所述機器的目標操作狀態的實現比所述能量消耗的節約具有更高的優先權，并且所述控制裝置包括用于根據所選擇的控制模式綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置。
41.根據權利要求25到40中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述多個致動器構成消耗從所述能源供應的能量的消耗單元；所述能源包括產生所述能量的產生單元，和儲存所產生的能量的儲存單元；并且所述控制裝置包括用于基于所述致動器中的每一個致動器的實際功率或實際功、所述產生單元的能量產生比或能量產生量以及所述儲存單元的能量儲存比或能量儲存量確定所述功率或所述功的表觀值的表觀值確定裝置，和綜合地控制所述多個致動器的驅動的控制裝置。
42.根據權利要求25到41中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括為所述多個致動器共同設置并且綜合地管理所述多個致動器的主控制單元，所述主控制單元基于所述功率或所述功綜合地控制所述多個致動器的驅動。
43.根據權利要求42所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述主控制單元能夠通過多個致動器實現所述機器的目標操作狀態和能夠節約由所述多個致動器消耗的能量。
44.根據權利要求42或43所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述控制裝置包括多個獨自控制單元，所述多個獨自控制單元與所述主控制單元相連接并且獨自地控制所述致動器中的每一個致動器，并且每個獨自控制單元與所述主控制單元相連通。
45.根據權利要求42到44中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，它還包括設置用于所述致動器中的每一個致動器的能量檢測裝置，該能量檢測裝置用于檢測輸入到每個致動器的輸入能量和從每個致動器輸出的輸出能量中的至少一個，所述能量檢測裝置連接于所述主控制單元以及與每個致動器相對應的所述獨自控制單元。
46.根據權利要求25到45中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述機器為通過所述多個致動器中的至少一部分致動器的操作而自身移動的移動體。
47.根據權利要求25到46中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，當所述機器為車輛時，所述致動器為從發動機、驅動設備、轉向系、制動器、空調器和發光體中選擇的至少兩個。
48.根據權利要求25到47中任一項所述的綜合驅動控制系統，其特征在于，所述機器為由人使用的移動體，并且所述控制裝置包括用于通過在所述多個致動器之間分配可用功率或可用功而綜合地控制所述多個致動器的驅動的裝置，所述可用功率或可用功為可由所述能源基于與所述移動體的安全性相關的安全性變量、與使用所述移動體的人員所感受的舒適性相關的舒適性變量以及與所述多個致動器的能量消耗的經濟性相關的經濟性變量而供應給作為整體的所述多個致動器的功率或功。
49.一種在機器中執行的綜合驅動控制方法，所述機器包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源，并且所述機器通過消耗由所述能源供應的能量的所述多個致動器的操作而做功，所述綜合驅動控制方法包括基于所述多個致動器中的每一個致動器的功率或功綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟。
50.根據權利要求49所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述功被分類為力、熱、聲和光中的至少一種。
51.根據權利要求49所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述多個致動器為相互不同類型的。
52.根據權利要求49到51中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括基于作為所述多個致動器的在基本同一時期的功率或功的總和的總功率或總功控制所述多個致動器的驅動的步驟。
53.根據權利要求49到52中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括控制所述多個致動器的驅動，以使得所述致動器中的每一個致動器的所述功率或功或者所述多個致動器的所述總功率或總功不超過一容許值的步驟。
54.根據權利要求53所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括在所述總功率或所述總功將要超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來限制所述多個致動器中的至少一部分致動器的功率的步驟。
55.根據權利要求49到54中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，它還包括確定所述機器的驅動要求的步驟；并且所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括將以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或所述功確定為期望功率或期望功，并基于所確定的期望功率或期望功來綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟。
56.根據權利要求55所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述驅動要求確定步驟包括以下步驟檢測驅動所述機器的駕駛員指令，所述機器的操作狀態和所述機器所處的操作環境中的至少一個作為驅動信息，和基于所檢測的驅動信息確定所述驅動要求；并且所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括基于以所確定的驅動要求為基礎的所述功率或功綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟。
57.根據權利要求55或56所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括基于所述確定的驅動要求將滿足所述驅動要求的所述功率或功確定為所述致動器中的每一個致動器的期望功率或期望功，并基于所確定的期望功率或期望功綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟。
58.根據權利要求55到57中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括以下步驟為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率；確定要供應給每個致動器以實現為所述致動器中的每一個致動器確定的期望功率的要求電力作為要求電力；在作為為所述多個致動器確定的要求電力的總和的總要求電力超過所述容許值時，通過減小所述多個致動器中的一些致動器的相應的期望功率而為所述致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器。
59.根據權利要求58所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述建立期望功率的步驟包括在所述總要求電力超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序來減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率的步驟。
60.根據權利要求55到57中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括以下步驟為所述致動器中的每一個致動器將滿足所述確定的驅動要求的功率確定為期望功率；基于所述確定的期望功率為所述致動器中的每一個致動器確定期望功；將為所述多個致動器中的各個致動器確定的多個期望功的總和確定為總功；在所確定的總功超過所述容許值時，通過為所述多個致動器中的一些致動器減小相應的期望功率而為所述致動器中的每一個致動器建立期望功率；以及基于所建立的期望功率驅動所述多個致動器。
61.根據權利要求60所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述建立期望功率的步驟包括在所述總功超過所述容許值時根據預先為所述多個致動器設定的順序而減小為所述致動器中的一些致動器確定的期望功率的步驟。
62.根據權利要求60或61所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述驅動致動器的步驟包括基于所述建立的期望功率為所述致動器中的每一個致動器將要供應給每個致動器的電力確定為供應電力，并以所確定的供應電力驅動所述致動器中的每一個致動器的步驟。
63.根據權利要求53到62中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括手動或自動改變所述容許值，以便改變用于控制所述多個致動器的控制模式的步驟。
64.根據權利要求63所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述改變控制模式的步驟包括下一步驟將一種經濟模式選擇為所述控制模式，在所述經濟模式中，在所述機器的正常操作狀態下，通過將所述容許值設定為一小值，使由所述多個致動器消耗的能量的節約比所述機器的目標操作狀態的實現具有更高的優先權；以及將一種功率模式選擇為所述控制模式，在所述功率模式中，在所述機器的緊急操作狀態下，通過將所述容許值設定為一大值，使所述機器的目標操作狀態的實現比所述能量消耗的節約具有更高的優先權，并且所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括根據所選擇的控制模式綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟。
65.根據權利要求49到64中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述多個致動器構成消耗從所述能源供應的能量的消耗單元；所述能源包括產生所述能量的產生單元，和儲存所產生的能量的儲存單元；并且所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括以下步驟基于所述致動器中的每一個致動器的實際功率或實際功、所述產生單元的能量產生比或能量產生量以及所述儲存單元的能量儲存比或能量儲存量確定所述功率或所述功的表觀值，和基于所確定的表觀值控制所述多個致動器的驅動。
66.根據權利要求49到65中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟由為所述多個致動器共同設置并且綜合地管理所述多個致動器的主控制單元執行，所述主控制單元基于所述功率或所述功控制所述多個致動器的驅動。
67.根據權利要求66所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述主控制單元能夠通過所述多個致動器實現所述機器的目標操作狀態和能夠節約由所述多個致動器消耗的能量。
68.根據權利要求66或67所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，它還包括使所述主控制單元與獨自地管理所述致動器中的每一個致動器的多個獨自控制單元相連通的步驟。
69.根據權利要求66到68中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，它還包括為所述致動器中的每一個致動器檢測輸入每個致動器的輸入能量和從每個致動器輸出的輸出能量中的至少一個的步驟。
70.根據權利要求49到69中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述機器為通過所述多個致動器中的至少一部分致動器的操作而自身移動的移動體。
71.根據權利要求49到70中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，當所述機器為車輛時，所述致動器為從發動機、驅動設備、轉向系、制動器、空調器和發光體中選擇的至少兩個。
72.根據權利要求49到71中任一項所述的綜合驅動控制方法，其特征在于，所述機器為由人使用的移動體，并且所述綜合地控制所述致動器的驅動的步驟包括通過在所述多個致動器之間分配可用功率或可用功而綜合地控制所述多個致動器的驅動的步驟，所述可用功率或可用功為可由所述能源基于與所述移動體的安全性相關的安全性變量、與使用所述移動體的人員所感受的舒適性相關的舒適性變量以及與所述多個致動器的能量消耗的經濟性相關的經濟性變量而供應給作為整體的所述多個致動器的功率或功。
全文摘要
本發明涉及綜合驅動控制系統和綜合驅動控制方法。在包括多個致動器和為所述致動器所共用的能源并且通過消耗從所述能源供應的能量的多個致動器的操作而做功的機器中，從節約由所述多個致動器耗費的能量的觀點使所述多個致動器的驅動最優化。所述綜合驅動方法包括以下步驟為所述致動器中的每一個致動器將滿足驅動要求的功率確定為期望功率DMP(S6)，將要供應給每個致動器以獲得期望功率的電力確定為要求電力REP(S7)，并且在作為為多個致動器確定的要求電力的總和的總要求電力REPsum超過一容許功率AMP時，減小所述致動器中的一些致動器的相應的期望功率以便為多個致動器中的每一個致動器建立期望功率(S10和S14)。
文檔編號B60W10/06GK1681679SQ0382204
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月10日 優先權日2002年9月17日
發明者磯野宏, 水谷恭司, 山本貴之, 竹內公一 申請人:豐田自動車株式會社