專(zhuān)利名稱：混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法及動(dòng)力輸出設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法、以及動(dòng)力輸出設(shè)備。
背景技術(shù)：
一種已提議的混合動(dòng)力車(chē)輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)、包括分別連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和連接于驅(qū)動(dòng)軸的行星架和齒圈的行星齒輪單元、連接于行星齒輪單元的太陽(yáng)齒輪的第一電機(jī)(馬達(dá)，motor)、連接于驅(qū)動(dòng)軸的第二電機(jī)、以及能夠向第一電機(jī)和第二電機(jī)傳輸電力并從第一電機(jī)和第二電機(jī)中傳輸電力的蓄電池(例如，見(jiàn)日本專(zhuān)利未審定公開(kāi)公報(bào)No.11-93727)。在該提議的混合動(dòng)力車(chē)輛中，第一電機(jī)被驅(qū)動(dòng)和控制以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在裝有發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的混合動(dòng)力車(chē)輛中，一般的控制程序通過(guò)所需發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力中的變化改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并間歇地啟動(dòng)和停止發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高能量效率。響應(yīng)于駕駛員的減速要求，所需發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力基本降低為0或降低為制動(dòng)動(dòng)力量(摩擦功)并因此降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。駕駛員可在減速要求之后立刻發(fā)出高加速要求。驅(qū)動(dòng)電機(jī)由來(lái)自于蓄電池(電池組)的電力供應(yīng)啟動(dòng)以補(bǔ)償由于發(fā)動(dòng)機(jī)的低響應(yīng)性導(dǎo)致的不足的動(dòng)力。高容量蓄電池充分地供應(yīng)所需電力以補(bǔ)充動(dòng)力不足，但是必然具有較大尺寸和質(zhì)量，因此不適用于混合動(dòng)力車(chē)輛的裝備。然而，低容量蓄電池不能充分地供應(yīng)所需電力以補(bǔ)充動(dòng)力不足。較大的動(dòng)力不足增加了將從蓄電池中放出的所需電力。甚至在輸入和輸出極限的容許范圍內(nèi)蓄電池重復(fù)地充以較大電力和放掉較大電力也會(huì)不利地導(dǎo)致蓄電池的早期損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法以及動(dòng)力輸出設(shè)備的目的在于提高對(duì)于改變來(lái)自于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出的要求的響應(yīng)性。本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法以及動(dòng)力輸出設(shè)備的目的還在于減小蓄電裝置(諸如二次電池)的負(fù)荷。本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法以及動(dòng)力輸出設(shè)備的目的還在于提高混合動(dòng)力車(chē)輛或動(dòng)力輸出設(shè)備的能量效率。
具有以下所述結(jié)構(gòu)和布置的混合動(dòng)力車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法以及動(dòng)力輸出設(shè)備可實(shí)現(xiàn)上述和其他相關(guān)目的的至少一部分。
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車(chē)輛，它包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到與所述混合動(dòng)力車(chē)輛的一個(gè)車(chē)軸相連的驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述一個(gè)車(chē)軸和不同于所述一個(gè)車(chē)軸的另一個(gè)車(chē)軸之中的任一個(gè)車(chē)軸輸入動(dòng)力以及向該任一個(gè)車(chē)軸輸出動(dòng)力；蓄電器單元，所述蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值設(shè)定組件(模塊)，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值設(shè)定組件設(shè)定驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛所需的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值；車(chē)速測(cè)量組件，所述車(chē)速測(cè)量組件測(cè)量所述混合動(dòng)力車(chē)輛的車(chē)速；轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；和控制組件，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并以對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛。
本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛設(shè)定轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限是與所測(cè)得的車(chē)速相對(duì)應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速。內(nèi)燃機(jī)、電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)以及電機(jī)被控制，以便于在不低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)以及通過(guò)與所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值相對(duì)應(yīng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛。內(nèi)燃機(jī)可通過(guò)在固定的輸出扭矩的情況下僅增加轉(zhuǎn)速或通過(guò)在固定的轉(zhuǎn)速的情況下僅增加輸出扭矩而增加輸出動(dòng)力。通過(guò)改變吸入空氣流量和燃料噴射量而實(shí)現(xiàn)的輸出扭矩增加比轉(zhuǎn)速增加的情況下需要更少的時(shí)間。因此與實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)力隨轉(zhuǎn)速改變的增加相比，可在更短的時(shí)間周期實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)力隨輸出扭矩改變的增加。在不低于取決于所測(cè)得的車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)對(duì)于將從內(nèi)燃機(jī)中輸出的動(dòng)力增加的要求具有更快的響應(yīng)性。這種布置理想地降低了電機(jī)的輸出動(dòng)力，所述電機(jī)的輸出動(dòng)力用以補(bǔ)償由于內(nèi)燃機(jī)的延遲響應(yīng)所致的用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛所需的動(dòng)力的不足，從而有效地減小蓄電裝置的負(fù)荷。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，混合動(dòng)力車(chē)輛還包括轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的轉(zhuǎn)速需求值，在所述轉(zhuǎn)速需求值下所述內(nèi)燃機(jī)將被驅(qū)動(dòng)。所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限與所設(shè)定的轉(zhuǎn)速需求值之間的較高轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。因此所述內(nèi)燃機(jī)在結(jié)合考慮取決于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的轉(zhuǎn)速需求值與取決于車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限兩者而確定的轉(zhuǎn)速下被驅(qū)動(dòng)。也就是說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)點(diǎn)下被驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件可將轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定為內(nèi)燃機(jī)的特定轉(zhuǎn)速，所述特定轉(zhuǎn)速確保與來(lái)自于內(nèi)燃機(jī)的所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值相對(duì)應(yīng)的動(dòng)力的有效輸出。這種布置保持了內(nèi)燃機(jī)的高響應(yīng)性，同時(shí)提高了混合動(dòng)力車(chē)輛的能量效率。
在本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛中，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件將轉(zhuǎn)速下限設(shè)定為不低于特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下內(nèi)燃機(jī)特定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，所述特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)確保用于混合動(dòng)力車(chē)輛在基本平坦的路面上在測(cè)定車(chē)速下恒速駕駛所需的來(lái)自于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力的有效輸出。甚至在將從內(nèi)燃機(jī)中輸出較小的當(dāng)前要求動(dòng)力的情況下，響應(yīng)于輸出動(dòng)力變化的隨后要求，這種布置也能夠使得內(nèi)燃機(jī)迅速地輸出混合動(dòng)力車(chē)輛的恒速駕駛所需的動(dòng)力或更大的動(dòng)力。
在本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛中，優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值等同于用于制動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛的預(yù)定制動(dòng)動(dòng)力時(shí)，控制組件控制內(nèi)燃機(jī)、電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)、以及電機(jī)以便于停止對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射。這種布置改進(jìn)了燃料消耗并提高了混合動(dòng)力車(chē)輛的能量效率。
在本發(fā)明的混合動(dòng)力車(chē)輛中，電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)最好包括連接于三個(gè)軸(即，內(nèi)燃機(jī)的輸出軸、驅(qū)動(dòng)軸、以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸)并基于從所述三個(gè)軸之中的任意兩軸中輸入以及輸出到所述三個(gè)軸之中的任意兩軸中的動(dòng)力自動(dòng)地確定從剩余的一個(gè)軸中輸入以及輸出到所述剩余一個(gè)軸中的動(dòng)力的三軸式動(dòng)力輸入輸出組件；以及從轉(zhuǎn)動(dòng)軸中輸入和輸出到轉(zhuǎn)動(dòng)軸中動(dòng)力的發(fā)電機(jī)。另外，電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)最好包括一個(gè)轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)具有連接于內(nèi)燃機(jī)的輸出軸的第一轉(zhuǎn)子和連接于驅(qū)動(dòng)軸的第二轉(zhuǎn)子并通過(guò)第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力輸出設(shè)備，所述動(dòng)力輸出設(shè)備用于向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力并且包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到所述驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力并向所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；蓄電器單元，所述蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；動(dòng)力需求值設(shè)定組件，所述動(dòng)力需求值設(shè)定組件設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)軸所需的動(dòng)力需求值；轉(zhuǎn)速測(cè)量組件，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量組件測(cè)量所述驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；和控制組件，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并向所述驅(qū)動(dòng)軸輸出對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的動(dòng)力需求值的動(dòng)力。
本發(fā)明的動(dòng)力輸出設(shè)備設(shè)定轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限是與所測(cè)得的驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速。內(nèi)燃機(jī)、電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)以及電機(jī)被控制，以便于在不低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)以及向驅(qū)動(dòng)軸輸出與設(shè)定的動(dòng)力需求值相對(duì)應(yīng)的動(dòng)力。如上所述的，與實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)力隨轉(zhuǎn)速改變的增加相比，可在更短的時(shí)間周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)力隨輸出扭矩改變的增加。在不低于取決于所測(cè)得的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下被驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)，對(duì)于將從內(nèi)燃機(jī)中輸出的動(dòng)力增加的要求具有更快的響應(yīng)性。這種布置理想地降低了電機(jī)的輸出動(dòng)力，所述電機(jī)輸出動(dòng)力用以補(bǔ)償由于內(nèi)燃機(jī)的延遲響應(yīng)所致的驅(qū)動(dòng)軸所需的動(dòng)力的不足，從而有效地減小蓄電裝置的負(fù)荷。本發(fā)明的動(dòng)力輸出設(shè)備可被安裝在車(chē)輛上，所述車(chē)輛具有與驅(qū)動(dòng)軸相連接的一個(gè)車(chē)軸。之后在不低于取決于車(chē)軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。取代與車(chē)軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)而與車(chē)速相對(duì)應(yīng)地設(shè)定轉(zhuǎn)速下限的這種布置，在上述本發(fā)明混合動(dòng)力車(chē)輛的特征范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，以上所述的本發(fā)明混合動(dòng)力車(chē)輛的各種實(shí)施例和布置都可應(yīng)用于用驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速取代車(chē)速的動(dòng)力輸出設(shè)備。
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法，所述混合動(dòng)力車(chē)輛包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到與所述混合動(dòng)力車(chē)輛的一個(gè)車(chē)軸相連的驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述一個(gè)車(chē)軸和不同于所述一個(gè)車(chē)軸的另一個(gè)車(chē)軸之中的任一個(gè)車(chē)軸輸入動(dòng)力以及向該任一個(gè)車(chē)軸輸出動(dòng)力；和蓄電器單元，所述蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；所述控制方法包括以下步驟(a)設(shè)定驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛所需的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值；(b)設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；以及(c)控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并以對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛。
本發(fā)明混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法設(shè)定轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限是與所測(cè)得的車(chē)速相對(duì)應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速。內(nèi)燃機(jī)、電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)以及電機(jī)被控制，以便于在不低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)以及通過(guò)與所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值相對(duì)應(yīng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛。該控制程序確保了內(nèi)燃機(jī)對(duì)于將從內(nèi)燃機(jī)中輸出的動(dòng)力增加的要求的快速響應(yīng)性。這種布置理想地降低了電機(jī)的輸出動(dòng)力，所述電機(jī)輸出動(dòng)力用以補(bǔ)償由于內(nèi)燃機(jī)的延遲響應(yīng)所致的用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛所需的動(dòng)力的不足，從而有效地減小蓄電裝置的負(fù)荷。


圖1示意性地示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中混合動(dòng)力車(chē)輛的結(jié)構(gòu)；圖2是流程圖，示出了由包含在圖1混合動(dòng)力車(chē)輛中的混合電子控制單元執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)控制例程；圖3示出了要求扭矩值設(shè)定圖的一個(gè)示例；圖4示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值設(shè)定圖的一個(gè)示例；圖5示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作線(operation line)和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*的恒定曲線；圖6示出了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下限設(shè)定圖的一個(gè)示例；圖7是示出了包含在圖1混合動(dòng)力車(chē)輛中的動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的扭矩-轉(zhuǎn)速的動(dòng)力學(xué)關(guān)系的列線圖；圖8示意性地示出了一個(gè)修正示例中另一混合動(dòng)力車(chē)輛的結(jié)構(gòu)；以及圖9示意性地示出了另一個(gè)修正示例中又一混合動(dòng)力車(chē)輛的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面將作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述執(zhí)行本發(fā)明的一個(gè)模式。圖1示意性地示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中安裝有動(dòng)力輸出設(shè)備的混合動(dòng)力車(chē)輛20的結(jié)構(gòu)。如所示的，該實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20包括發(fā)動(dòng)機(jī)22、通過(guò)緩沖器28與用作發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出軸的曲軸26相連接的三軸式動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30、與動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30相連接并且能夠產(chǎn)生電力的電機(jī)MG1、安裝于用作與動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30相連接的驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a的減速器35、與減速器35相連接的另一個(gè)電機(jī)MG2、以及控制整個(gè)動(dòng)力輸出設(shè)備的混合電子控制單元70。
發(fā)動(dòng)機(jī)22是使用碳?xì)淙剂?諸如汽油或輕油)以輸出動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(在下文中稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)ECU)24接收來(lái)自于用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行狀態(tài)的各種傳感器的信號(hào)，并負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行控制，例如，燃料噴射控制、點(diǎn)火控制、以及吸入空氣流量調(diào)節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24與混合電子控制單元70相通信以便于響應(yīng)于從混合電子控制單元70中傳輸?shù)目刂菩盘?hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)要求向混合電子控制單元70輸出與發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30具有作為外部齒輪的太陽(yáng)齒輪31、作為內(nèi)部齒輪并被布置得與太陽(yáng)齒輪31同軸線的齒圈32、與太陽(yáng)齒輪31以及與齒圈3相接合的多個(gè)小齒輪33、以及以允許其自由旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))以及在相應(yīng)軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)的這樣一種方式支撐多個(gè)小齒輪33的行星架34。也就是說(shuō)，動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30被構(gòu)成為可供作為轉(zhuǎn)動(dòng)元件的太陽(yáng)齒輪31、齒圈32以及行星架34的差速運(yùn)動(dòng)的行星齒輪機(jī)構(gòu)。動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30中的行星架34、太陽(yáng)齒輪31、以及齒圈32分別與發(fā)動(dòng)機(jī)22的曲軸26、與電機(jī)MG1、以及通過(guò)齒圈軸32a與減速器35相連接。當(dāng)電機(jī)MG1用作發(fā)電機(jī)時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出以及通過(guò)行星架34輸入的動(dòng)力根據(jù)傳動(dòng)比被分配到太陽(yáng)齒輪31和齒圈32中。另一方面，當(dāng)電機(jī)MG1用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出以及通過(guò)行星架34輸入的動(dòng)力與從電機(jī)MG1中輸出以及通過(guò)太陽(yáng)齒輪31輸入的動(dòng)力相組合并且所組合的動(dòng)力被輸出到齒圈32。因此輸出到齒圈32的動(dòng)力最終從齒圈軸32a通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)60和差速器62被傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪63a和63b。
電機(jī)MG1和電機(jī)MG2兩者都是已知的作為發(fā)電機(jī)以及作為電動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)的同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)。電機(jī)MG1和電機(jī)MG2通過(guò)逆變器41和42向蓄電池50中以及從蓄電池50中傳輸電力。將逆變器41和42與蓄電池50相連接的電力線54被構(gòu)成為由逆變器41和42共用的正極母線和負(fù)極母線。這種布置能夠使得電機(jī)MG1和電機(jī)MG2中之一所產(chǎn)生的電力可由另一個(gè)電機(jī)消耗。這兩個(gè)電機(jī)MG1和MG2的運(yùn)行都由電機(jī)電子控制單元(在下文中稱之為電機(jī)ECU)40控制。電機(jī)ECU40接收控制電機(jī)MG1和MG2的運(yùn)行所需的各種信號(hào)，例如，來(lái)自于用于檢測(cè)在電機(jī)MG1和MG2中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)傳感器43和44的信號(hào)以及施加于電機(jī)MG1和MG2并由電流傳感器(未示出)測(cè)量的相電流。電機(jī)ECU40向逆變器41和42輸出開(kāi)關(guān)(切換)控制信號(hào)。電機(jī)ECU40與混合電子控制單元70相通信以便于響應(yīng)于從混合電子控制單元70中傳輸?shù)目刂菩盘?hào)控制電機(jī)MG1和MG2的運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)要求向混合電子控制單元70輸出與電機(jī)MG1和MG2的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
蓄電池50處于蓄電池電子控制單元(在下文中稱之為蓄電池ECU)52的控制下。蓄電池ECU52接收用于蓄電池50的控制所需的各種信號(hào)，例如，由設(shè)置在蓄電池的終端之間的電壓傳感器(未示出)測(cè)量的終端間電壓、由安裝于與蓄電池50的輸出終端相連接的電力線54的電流傳感器(未示出)測(cè)量的充-放電電流、以及由安裝于蓄電池50的溫度傳感器(未示出)測(cè)量的蓄電池溫度。蓄電池ECU52根據(jù)要求通過(guò)通信向混合電子控制單元70輸出與蓄電池50的狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。蓄電池ECU52基于電流傳感器所測(cè)量的累計(jì)充-放電電流計(jì)算蓄電池50的充電狀態(tài)(SOC)，用于蓄電池50的控制。
混合電子控制單元70被構(gòu)成為包括CPU72、儲(chǔ)存處理程序的ROM74、臨時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的RAM76、未示出的輸入-輸出端口、以及未示出的通信端口的微處理器。混合電子控制單元70通過(guò)輸入端口接收各種輸入來(lái)自于點(diǎn)火開(kāi)關(guān)80的點(diǎn)火信號(hào)、來(lái)自于用于檢測(cè)變速桿81的當(dāng)前位置的換檔位置傳感器82的換檔位置SP、來(lái)自于測(cè)量加速器踏板83的踩踏量的加速器踏板位置傳感器84的加速器開(kāi)度Acc、來(lái)自于測(cè)量制動(dòng)器踏板85的踩踏量的制動(dòng)器踏板位置傳感器86的制動(dòng)器踏板位置BP、以及來(lái)自于車(chē)速傳感器88的車(chē)速V?；旌想娮涌刂茊卧?0通過(guò)通信端口與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24、電機(jī)ECU40、以及蓄電池ECU52相通信，以向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24、電機(jī)ECU40、以及蓄電池ECU52中以及從發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24、電機(jī)ECU40、以及蓄電池ECU52中傳輸各種控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，如前面所述的。
如此構(gòu)成的本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20基于車(chē)速V和加速器開(kāi)度Acc(相當(dāng)于駕駛員的加速器踏板83的踩踏量)的檢測(cè)值計(jì)算將被輸出到用作驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a的要求扭矩。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)22和電機(jī)MG1和MG2進(jìn)行運(yùn)行控制以向齒圈軸32a輸出與所計(jì)算的要求扭矩值相對(duì)應(yīng)的要求動(dòng)力量。發(fā)動(dòng)機(jī)22和電機(jī)MG1和MG2的運(yùn)行控制選擇性地實(shí)現(xiàn)扭矩轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模式、充-放電驅(qū)動(dòng)模式、以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式中的一個(gè)。扭矩轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模式控制發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行以輸出與要求動(dòng)力量相當(dāng)?shù)膭?dòng)力量，同時(shí)驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)MG1和MG2以使得從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出的所有動(dòng)力借助于動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30和電機(jī)MG1和MG2經(jīng)受扭矩轉(zhuǎn)換而輸出到齒圈軸32a。充-放電驅(qū)動(dòng)模式控制發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行以輸出與要求動(dòng)力量和通過(guò)為蓄電池50充電所消耗的或通過(guò)使蓄電池50放電所供應(yīng)的電力量的合計(jì)值相當(dāng)?shù)膭?dòng)力量，同時(shí)伴隨蓄電池50的充電或放電，驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)MG1和MG2以使得從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出的相當(dāng)于要求動(dòng)力量的所有或部分動(dòng)力借助于動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30和電機(jī)MG1和MG2經(jīng)受扭矩轉(zhuǎn)換并輸出到齒圈軸32a。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)MG2以向齒圈軸32a輸出與要求動(dòng)力量相當(dāng)?shù)膭?dòng)力量。
下面將針對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20的運(yùn)行進(jìn)行描述。圖2是示出了由混合電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)控制例程的流程圖。在預(yù)定時(shí)間間隔(例如每數(shù)毫秒)下重復(fù)地執(zhí)行該例程。
在驅(qū)動(dòng)控制例程中，混合電子控制單元70的CPU72首先輸入控制所需的各種數(shù)據(jù)，即，來(lái)自于加速器踏板位置傳感器84的加速器開(kāi)度Acc、來(lái)自于制動(dòng)器踏板位置傳感器86的制動(dòng)器踏板位置BP、來(lái)自于車(chē)速傳感器88的車(chē)速V、電機(jī)MG1和MG2的轉(zhuǎn)速Nm1和Nm2、以及蓄電池50的輸入極限Win、輸出極限Wout、和充-放電要求量Pb*(步驟S100)。電機(jī)MG1和MG2的轉(zhuǎn)速Nm1和Nm2是從轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)傳感器43和44所檢測(cè)的電機(jī)MG1和MG2中各個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置計(jì)算出的并通過(guò)通信從電機(jī)ECU40被接收。蓄電池50的輸入極限Win和輸出極限Wout是基于溫度傳感器51測(cè)量的蓄電池50的溫度Tb和所檢測(cè)的蓄電池50的當(dāng)前充電狀態(tài)(SOC)設(shè)定的并且是通過(guò)通信從蓄電池ECU52中接收的。蓄電池50的充-放電要求量Pb*是基于蓄電池50的當(dāng)前充電狀態(tài)(SOC)設(shè)定的并且是通過(guò)通信從蓄電池ECU52中接收的。
在數(shù)據(jù)輸入之后，CPU72基于輸入的加速器開(kāi)度Acc、輸入的制動(dòng)器踏板位置BP、輸入的車(chē)速V設(shè)定待輸出到齒圈軸32a或連接于驅(qū)動(dòng)輪63a和63b的驅(qū)動(dòng)軸的要求扭矩值Tr*作為車(chē)輛所需的扭矩、和驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛20所需的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*(步驟S110)。本實(shí)施例中設(shè)定要求扭矩值Tr*的具體程序預(yù)先將要求扭矩值Tr*相對(duì)于加速器開(kāi)度Acc、制動(dòng)器踏板位置BP、車(chē)速V的變化作為要求扭矩值設(shè)定圖儲(chǔ)存在ROM74中，并且從圖中讀出與給定加速器開(kāi)度Acc、給定的制動(dòng)器踏板位置BP、給定的車(chē)速V相對(duì)應(yīng)的要求扭矩值Tr*。在圖3中示出了要求扭矩值設(shè)定圖的一個(gè)示例。將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*設(shè)定為數(shù)值“0”、取決于加速器開(kāi)度Acc的要求扭矩值Tr*和齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr的乘積之間的較大值。通過(guò)用車(chē)速V乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)k或通過(guò)用減速器35的傳動(dòng)比Gr除電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)速Nm2獲得齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr。
之后將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*與數(shù)值“0”相比較(步驟S120)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*等于0時(shí)，要求扭矩值Tr*或?yàn)?或?yàn)樨?fù)值。這意味著沒(méi)有從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出動(dòng)力的要求，因此允許發(fā)動(dòng)機(jī)22停止，如稍后所述的。當(dāng)在步驟S120驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*大于0時(shí)，需要從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出動(dòng)力。因此將從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*計(jì)算為要求扭矩值Tr*與齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr的乘積、蓄電池50的充-放電要求量Pb*以及潛在損失(Loss)的和(步驟S130)。發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq被設(shè)定為確保發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*從發(fā)動(dòng)機(jī)22的有效輸出的有效驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速(步驟S140)。本實(shí)施例中設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq的具體程序預(yù)先將發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*的變化作為發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值設(shè)定圖儲(chǔ)存在ROM74中，并且從圖中讀出與給定的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq。在圖4中示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值設(shè)定圖的一個(gè)示例。確保發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*的有效輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)22的有效驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(轉(zhuǎn)速Ne×扭矩Te)可由圖5中所示的扭矩-轉(zhuǎn)速圖中的動(dòng)作線表示。在恒定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*的曲線(由虛線示出)與動(dòng)作線之間的交叉點(diǎn)處的轉(zhuǎn)速和扭矩的組合給出了確保發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*的有效輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)22的有效驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。
接下來(lái)，CPU72將發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin設(shè)定為特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速，所述特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)確保用于混合動(dòng)力車(chē)輛20在車(chē)速V下恒速行駛所需的動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)22中的有效輸出(步驟S150)。本實(shí)施例中設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin的具體程序預(yù)先將發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin相對(duì)于車(chē)速V的變化作為發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限設(shè)定圖儲(chǔ)存在ROM74中，并且從圖中讀出與給定的車(chē)速V相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin。在圖6中示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限設(shè)定圖的一個(gè)示例。圖6中所示的參考車(chē)速Vref被設(shè)定為用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)22的間歇運(yùn)行的基準(zhǔn)。
之后CPU72將發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq與發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin之間的較大值設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*(步驟S160)，并用目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*除發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*以計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)扭矩Te*(步驟S170)。將發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq與發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin之間的較大值設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*的目的在于確保對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求值Pe*中的突然增加的快速響應(yīng)。在一個(gè)示例中，在混合動(dòng)力車(chē)輛20在較高速度下行駛時(shí)，駕駛員可在伴隨驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*中的一些減小(但沒(méi)有減小到零)的減速狀態(tài)下踩踏在加速器踏板83上。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq低于發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin。通常，與僅通過(guò)轉(zhuǎn)速上升而增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力相比，可在更短的時(shí)間周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)僅通過(guò)扭矩上升而增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。這是由于增加吸入空氣流量和燃料噴射量所需的時(shí)間比增加發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間少。也就是說(shuō)，在高于發(fā)動(dòng)機(jī)速度需求值Nereq的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin下驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出動(dòng)力增加的要求具有更快/更高的響應(yīng)性。
之后CPU72根據(jù)下面給出的公式(1)從發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*、齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr(＝Nm2/Gr)、以及動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30的傳動(dòng)比ρ計(jì)算電機(jī)MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm1*，同時(shí)根據(jù)下面給出的公式(2)從所計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm1*和電機(jī)MG1的當(dāng)前轉(zhuǎn)速Nm1計(jì)算電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S210)Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr.ρ) (1)Tm1*＝先前的Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt(2)公式(1)是包含在動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30中的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的動(dòng)力學(xué)關(guān)系式。圖7是示出了包含在動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30中的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的扭矩-轉(zhuǎn)速動(dòng)力學(xué)關(guān)系的列線圖。左面的軸“S”表示與電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)速Nm1相等的太陽(yáng)齒輪31的轉(zhuǎn)速。中間的軸“C”表示與發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne相等的行星架34的轉(zhuǎn)速。右面的軸“R”表示通過(guò)用電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)速Nm2乘以減速器35的傳動(dòng)比Gr所獲得的齒圈32的轉(zhuǎn)速Nr。從圖7的該列線圖中可容易地引出公式(1)。軸“R”上的兩個(gè)粗箭頭分別表示在目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)扭矩Te*的特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下當(dāng)從處于穩(wěn)定運(yùn)行中的發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出扭矩Te*時(shí)傳輸?shù)烬X圈軸32a的扭矩、以及當(dāng)從電機(jī)MG2中輸出扭矩Tm2*時(shí)通過(guò)減速器35施加于齒圈軸32a的扭矩。公式(2)是用于在目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm1*下驅(qū)動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)MG1的反饋控制的關(guān)系式。在以上給出的公式(2)中，右側(cè)第二項(xiàng)中的“k1”和第三項(xiàng)中的“k2”分別表示比例增益和積分項(xiàng)的增益。
在電機(jī)MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nm1*和扭矩指令Tm1*的計(jì)算之后，CPU72根據(jù)下面給出的公式(3)和(4)作為從電機(jī)MG2中輸出的最小扭矩和最大扭矩計(jì)算扭矩下限Tmin和扭矩上限Tmax(步驟S220)Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (3)Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2(4)通過(guò)用電機(jī)MG2的輸入的當(dāng)前轉(zhuǎn)速Nm2分別除蓄電池50的輸入極限Win與作為扭矩指令Tm1*和輸入的當(dāng)前轉(zhuǎn)速Nm1的乘積的電機(jī)MG1的功耗(電力消耗，發(fā)電)之間的差、蓄電池50的輸出極限Wout與電機(jī)MG1的功耗(發(fā)電)之間的差，分別給出扭矩下限Tmin和扭矩上限Tmax。之后CPU72根據(jù)下面給出的公式(5)從要求扭矩值Tr*、電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*、動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30的傳動(dòng)比ρ、以及減速器35的傳動(dòng)比Gr中計(jì)算將從電機(jī)MG2中輸出的暫行電機(jī)扭矩Tm2tmp(步驟S230)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*)/ρ)/Gr (5)CPU72將暫行電機(jī)扭矩Tm2tmp限制于所計(jì)算的扭矩下限Tmin和扭矩上限Tmax之間的范圍以設(shè)定電機(jī)MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S240)。以這種方式設(shè)定電機(jī)MG2的扭矩指令Tm2*將輸出到齒圈軸32a或驅(qū)動(dòng)軸的要求扭矩值Tr*限制在蓄電池50的輸入極限Win與輸出極限Wout之間。可容易地從圖7的列線圖引出公式(5)。
在從驅(qū)動(dòng)控制例程中退出之前，CPU72將發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)扭矩Te*輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24，同時(shí)將電機(jī)MG1和MG2的扭矩指令Tm1*和Tm2*輸送到電機(jī)ECU40(步驟S250)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24接收目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)扭矩Te*并執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料噴射控制和點(diǎn)火控制，以在目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*和目標(biāo)扭矩Te*的指定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22。電機(jī)ECU40接收目標(biāo)指令Tm1*和Tm2*并執(zhí)行包含在各個(gè)逆變器41和42中的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)控制，以用扭矩指令Tm1*驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG1以及用扭矩指令Tm2*驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2。
當(dāng)在步驟S120確定驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*等于0時(shí)，CPU72指定沒(méi)有從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出動(dòng)力的要求并給出切斷對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料供應(yīng)的指令(步驟S180)。依照一具體程序，混合電子控制單元70通過(guò)通信端口向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24發(fā)出燃料切斷控制信號(hào)。之后CPU72將如上所述的從發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限設(shè)定圖中讀出的與車(chē)速V相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne*(步驟S190)，并將發(fā)動(dòng)機(jī)22的扭矩指令Te*設(shè)定得等于0。之后，在從驅(qū)動(dòng)控制例程中退出之前，CPU72執(zhí)行步驟S210到S240的處理以設(shè)定電機(jī)MG1和MG2的扭矩指令Tm1*和Tm2*并將所述設(shè)定輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU24和電機(jī)ECU40(步驟S250)。當(dāng)車(chē)速V低于參考車(chē)速Vref時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin設(shè)定得等于0。因此在沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下停止發(fā)動(dòng)機(jī)22。
在混合動(dòng)力車(chē)輛20在較高速度下行駛時(shí)，駕駛員可以在不加速(不踏油門(mén))狀態(tài)踩踏在加速器踏板83上。在不加速狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*等于0。因此發(fā)動(dòng)機(jī)22被切斷燃料并在發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin下轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下駕駛員踩踏加速器踏板83取消了燃料切斷并立刻恢復(fù)吸入空氣流量和燃料噴射以從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)22在發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin下轉(zhuǎn)動(dòng)，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)22有效地輸出使得混合動(dòng)力車(chē)輛20在當(dāng)前車(chē)速V下恒速駕駛所需的動(dòng)力。吸入空氣流量和燃料噴射量的簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)能夠使得發(fā)動(dòng)機(jī)22立刻有效地輸出使得混合動(dòng)力車(chē)輛20恒速駕駛所需的動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿動(dòng)作線(見(jiàn)圖5)改變，所述動(dòng)作線表示從能夠使得發(fā)動(dòng)機(jī)22有效地輸出恒速駕駛所需的動(dòng)力的特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)開(kāi)始的有效發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的延續(xù)。與在低轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22或停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的常規(guī)控制相比較，這種控制確保發(fā)動(dòng)機(jī)22對(duì)于輸出要求動(dòng)力的更快速反應(yīng)。在本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20的結(jié)構(gòu)中，如通過(guò)在步驟S230中設(shè)定暫行電機(jī)扭矩Tm2tmp清楚示出的，由來(lái)自于蓄電池50的電力供應(yīng)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)MG2的輸出扭矩補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)22的延遲反應(yīng)。要求動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)22中的快速輸出減少了蓄電池50的放電電力并有利地減少了蓄電池50的負(fù)荷。因此這種布置有效地避免了較大電力的重復(fù)充電和放電所加速的蓄電池50的提前損壞。
如上所述的，本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20在不低于與車(chē)速V相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin的轉(zhuǎn)動(dòng)速度下驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)22對(duì)于輸出動(dòng)力需求值的改變的響應(yīng)性。本實(shí)施例的控制有利地減少了由于發(fā)動(dòng)機(jī)的延遲響應(yīng)所導(dǎo)致的所需驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的不足，從而降低所需的蓄電池50的放電量并減少蓄電池50的負(fù)荷。降低的充電和放電量有利地避免了較大電力量的重復(fù)充電和放電所加速的蓄電池50的提前損壞。發(fā)動(dòng)機(jī)22的更快速響應(yīng)性還確保了發(fā)動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿動(dòng)作線到有效發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的即時(shí)移位。在驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*等于0時(shí)而不需要從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出動(dòng)力的情況下，本實(shí)施例的控制程序停止對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料噴射，因此有利地提高了燃料消耗。
本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20將發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin設(shè)定為在確?；旌蟿?dòng)力車(chē)輛20在平坦路面上以車(chē)速V恒速駕駛所要求動(dòng)力的有效輸出的特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下的發(fā)動(dòng)機(jī)22的特定轉(zhuǎn)速。然而該轉(zhuǎn)速水平不是必需的，并且可將發(fā)動(dòng)機(jī)速度下限Nemin設(shè)定得略低于或略高于特定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)下的特定轉(zhuǎn)速。
本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20將數(shù)值“0”、與取決于加速器開(kāi)度Acc的要求扭矩值Tr*和齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr的乘積之間的較大值設(shè)定為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*。一個(gè)可行修正可將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*設(shè)定為取決于加速器開(kāi)度Acc的要求扭矩值Tr*和齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr的乘積。另一個(gè)可行修正可將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*設(shè)定為取決于制動(dòng)器踏板位置BP的要求扭矩值Tr*。在所述修正結(jié)構(gòu)中，燃料切斷控制取決于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*是否為正值。
本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20響應(yīng)于高于0的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22，并且響應(yīng)于等于0的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*切斷對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料供應(yīng)。一個(gè)可行修正可響應(yīng)于高于預(yù)定閾值Pref(大于0)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22，并且響應(yīng)于低于預(yù)定閾值Pref的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv*切斷對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料供應(yīng)。
在本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20中，電機(jī)MG2的動(dòng)力通過(guò)減速器35經(jīng)受變速并被輸出到齒圈軸32a。在圖8所示混合動(dòng)力車(chē)輛120的一個(gè)可行修正中，電機(jī)MG2的動(dòng)力可被輸出到另一個(gè)車(chē)軸(即，與車(chē)輪64a和64b相連接的車(chē)軸/車(chē)橋)，所述車(chē)軸不同于與齒圈軸32a相連接的車(chē)軸(即，與車(chē)輪63a和63b相連接的車(chē)軸)。
在本實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛20中，發(fā)動(dòng)機(jī)22的動(dòng)力通過(guò)動(dòng)力分配集成機(jī)構(gòu)30被輸出到用作與驅(qū)動(dòng)輪63a和63b相連接的驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a。在圖9的另一個(gè)可行修正中，混合動(dòng)力車(chē)輛220可具有轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)230，所述轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)230具有連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸26的內(nèi)轉(zhuǎn)子232和連接于用于向驅(qū)動(dòng)輪63a和63b輸出動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)軸的外轉(zhuǎn)子234，并且將從發(fā)動(dòng)機(jī)22中輸出的部分動(dòng)力傳輸?shù)津?qū)動(dòng)軸，同時(shí)將動(dòng)力的剩余部分轉(zhuǎn)化為電力。
應(yīng)認(rèn)為上述實(shí)施例在所有方面都是例證性的而不是限制性的。在不脫離本發(fā)明主要特征的范圍和精神的前提下可存在許多修正、改變、和替換。本發(fā)明的范圍和精神由所附權(quán)利要求指定，而不是由前述描述指定。
本發(fā)明的技術(shù)最好應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)輛和動(dòng)力輸出設(shè)備的制造工業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力車(chē)輛，包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到與所述混合動(dòng)力車(chē)輛的一個(gè)車(chē)軸相連的驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述一個(gè)車(chē)軸和不同于所述一個(gè)車(chē)軸的另一個(gè)車(chē)軸之中的任一個(gè)車(chē)軸輸入動(dòng)力以及向該任一個(gè)車(chē)軸輸出動(dòng)力；蓄電器單元，該蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值設(shè)定組件，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值設(shè)定組件設(shè)定驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛所需的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值；車(chē)速測(cè)量組件，所述車(chē)速測(cè)量組件測(cè)量所述混合動(dòng)力車(chē)輛的車(chē)速；轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；和控制組件，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并以對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述混合動(dòng)力車(chē)輛還包括轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的轉(zhuǎn)速需求值，在所述轉(zhuǎn)速需求值下所述內(nèi)燃機(jī)將被驅(qū)動(dòng)；其中，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限與所設(shè)定的轉(zhuǎn)速需求值之間的較高轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定組件將所述轉(zhuǎn)速需求值設(shè)定成所述內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)規(guī)定轉(zhuǎn)速，所述規(guī)定轉(zhuǎn)速確保從所述內(nèi)燃機(jī)有效輸出對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的動(dòng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件將所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定成不低于所述內(nèi)燃機(jī)在一規(guī)定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的規(guī)定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，所述規(guī)定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)確保從所述內(nèi)燃機(jī)高效輸出為了在基本平坦的路面上以所測(cè)量的車(chē)速恒速驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛所需的動(dòng)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值等同于用于制動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛的預(yù)定制動(dòng)動(dòng)力時(shí)，停止對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)包括三軸式動(dòng)力輸入輸出組件，所述三軸式動(dòng)力輸入輸出組件連接到三個(gè)軸，即所述內(nèi)燃機(jī)的所述輸出軸、所述驅(qū)動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)軸，并基于從所述三個(gè)軸之中任意兩個(gè)軸輸入和向該任意兩個(gè)軸輸出的動(dòng)力，而自動(dòng)確定從剩下的一個(gè)軸輸入和向該剩下的一個(gè)軸輸出的動(dòng)力；和發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)從所述旋轉(zhuǎn)軸輸入動(dòng)力并向所述旋轉(zhuǎn)軸輸出動(dòng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子對(duì)電機(jī)具有與所述內(nèi)燃機(jī)的所述輸出軸相連的第一轉(zhuǎn)子和與所述驅(qū)動(dòng)軸相連的第二轉(zhuǎn)子，并通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)子對(duì)所述第二轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)。
8.一種向驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力的動(dòng)力輸出設(shè)備，所述動(dòng)力輸出設(shè)備包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到所述驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力并向所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；蓄電器單元，該蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；動(dòng)力需求值設(shè)定組件，所述動(dòng)力需求值設(shè)定組件設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)軸所需的動(dòng)力需求值；轉(zhuǎn)速測(cè)量組件，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量組件測(cè)量所述驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件，所述轉(zhuǎn)速下限設(shè)定組件設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；和控制組件，所述控制組件控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并向所述驅(qū)動(dòng)軸輸出對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的動(dòng)力需求值的動(dòng)力。
9.一種混合動(dòng)力車(chē)輛的控制方法，所述混合動(dòng)力車(chē)輛包括內(nèi)燃機(jī)；電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)，所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)連接到所述內(nèi)燃機(jī)的輸出軸并連接到與所述混合動(dòng)力車(chē)輛的一個(gè)車(chē)軸相連的驅(qū)動(dòng)軸，并且通過(guò)電力和機(jī)械動(dòng)力的輸入和輸出而從所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸入動(dòng)力和向所述輸出軸和所述驅(qū)動(dòng)軸輸出動(dòng)力；電機(jī)，所述電機(jī)從所述一個(gè)車(chē)軸和不同于所述一個(gè)車(chē)軸的另一個(gè)車(chē)軸之中的任一個(gè)車(chē)軸輸入動(dòng)力以及向該任一個(gè)車(chē)軸輸出動(dòng)力；和蓄電器單元，所述蓄電器單元向所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力并從所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)傳輸電力；所述控制方法包括以下步驟(a)設(shè)定驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛所需的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值；(b)設(shè)定對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的車(chē)速的轉(zhuǎn)速下限，所述轉(zhuǎn)速下限表示所述內(nèi)燃機(jī)的最小容許轉(zhuǎn)速；以及(c)控制所述內(nèi)燃機(jī)、所述電力-機(jī)械動(dòng)力輸入輸出機(jī)構(gòu)和所述電機(jī)，以在不低于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)并以對(duì)應(yīng)于所設(shè)定的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)所述混合動(dòng)力車(chē)輛。
全文摘要
當(dāng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求值Pv
文檔編號(hào)B60W10/26GK1946581SQ20058001229
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者菊池義晃 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社