混合动力车辆驱动控制装置和方法

专利名称：混合动力车辆驱动控制装置和方法
技术领域：
本发明总体涉及一种改善驱动动力对由驾驶员进行的油门踏板操作的 响应的混合动力车辆驱动控制装置和方法。
背景技术：
待审日本专利出版物No. 2006-301195公开一种类型的用于混合动力车 辆的混合动力驱动装置。在该混合动力驱动装置中，根据油门踏板下压量、 车速、电池充电状态和发动机转速计算用于车轮驱动系统的目标驱动扭矩、 目标马达-发电机扭矩和目标发动机扭矩。
如这里所教导的，根据油门踏板下压量和车速计算目标驱动扭矩。然后， 参照燃料消耗优化控制图根据发动机转速获得使发动机燃料消耗优化的发 动机扭矩。将所获得的燃料消耗优化发动机扭矩确定为目标发动机扭矩。然 后，确定目标马达-发电机扭矩，使得目标发动机扭矩和目标马达-发电机扭 矩之和等于目标驱动扭矩。

发明内容
本发明教导 一种用于包括发动机和马达-发电机的车辆的混合动力车辆 驱动控制装置的实施例。 一个这种装置包括控制器。该控制器例如用以控制 马达-发电机的马达-发电机扭矩以得到目标驱动扭矩，其中，目标驱动扭矩
驶员所要求的驱动模式是否是与燃料消耗效率相比更侧重加速性能的动力 模式，并且当驾驶员所要求的驱动模式处于动力模式时，使用大于最优燃料 消耗发动机扭矩的动力模式发动机扭矩作为发动机的目标发动机扭矩。本发明也教导用于控制混合动力车辆的方法。这种方法的 一项实例包括 控制马达-发电机的马达-发电机扭矩以得到目标驱动扭矩，其中，目标驱动 扭矩等于发动机的发动机扭矩与马达-发电机扭矩之和，以及当加速性能比 燃料消耗效率优选时，使用大于最优燃料消耗发动机扭矩的动力模式发动机 扭矩作为发动机的目标发动机扭矩。


说明书在这里参照附图，其中类似的附图标记指代若干附图中类似的部
件，其中
图l是可应用根据本发明第
传动系的示意性平面图2是可应用根据本发明第
动力传动系的示意性平面图； 图3是可应用根据本发明第
动力传动系的示意性平面图4是用于图1至3所示的动力传动系的控制系统的方框图； 图5是由图4的集成控制器计算的目标发动机扭矩的控制的流程图； 图6是示出由图5的控制确定的发动机扭矩和发电机扭矩的曲线图； 图7是示出由图5所述的控制确定的目标发动机扭矩和辅助扭矩的曲线
图8是示出由图5所述的控制导致的车辆驱动扭矩的变化的时间图； 图9是通过根据本发明第二实施例的图4的集成控制器计算的目标发动 机扭矩的另 一控制的流程图IO是示出由图9所述的控制确定的发动机扭矩和发电机扭矩的曲线
图11是示出由图9所述的控制导致的车辆驱动扭矩的变化的时间图12是用于动力模式的可充电/可放电电力曲线图13是根据第二实施例的可充电/可放电电力曲线图14是根据第二实施例的燃料消耗优化控制曲线图15是示出根据比较性实例的车辆驱动扭矩的变化的时间图16是示出通过图4中所述的集成控制计算目标驱动动力的目标驱动
一实施例的控制装置的混合动力车辆的动力 一实施例的控制装置的混合动力车辆的另一 一实施例的控制装置的混合动力车辆的另一动力曲线图的实例的曲线图。
具体实施例方式
在上述混合动力车辆中，与低扭矩且高燃料消耗的驱动模式相比，驾驶 员更需要高扭矩且低燃料消耗的驱动模式，驾驶车辆时，希望得到响应于所 述要求(所谓的动力模式或运动模式)的更高的加速性能，必须输出根据油 门踏板下压量的目标驱动扭矩。
通过改变快速响应于输入/输出指令的目标马达-发电机扭矩来增加对油 门踏板下压量的响应性。如果目标驱动扭矩超过马达-发电机扭矩的输入/输
矩。于是，有必要改变目标发动机扭矩。但是，发动机对输出指令的响应慢 于马达-发电机对输出指令的响应。为此原因，对油门踏板下压量的响应性 下降，因此无法充分地满足驾驶员对加速性能的要求。
相比较地，本发明的实施例提出一种控制技术，该技术可在驾驶员所需 的驱动模式为更侧重加速性能的动力模式时实现具有优良响应性的驱动扭 矩，虽然该控制的目的是根据能够优化燃料消耗的目标发动机扭矩驱动车 辆。由于所设定的发动机扭矩大于可在动力模式下优化燃料消耗的发动机扭 矩，所以可通过控制快速响应的马达-发电机扭矩增加发动机扭矩并且实现 目标驱动扭矩。因此，没有必要根据动力模式下的油门踏板下压量改变发动 机扭矩，由此可实现具有优良响应性的驱动扭矩。
在下文中，将根据附图所示的实施例说明本发明。
图1示出装配有发动机1和至少一个驱动轮(后轮)2的发动机前置后 轮驱动类型的混合动力车辆的动力传动系。类似于传统后轮驱动车辆，自动
变速器3设置在发动机1沿车辆纵向方向的后部并且与发动机串列。马达-发电机5设置成连接至将旋转从发动机1 (曲柄轴la)传送至自动变速器3 的專lr入轴3a的轴4。
马达-发电机5用作马达和发电机(直流发电机)并且设置在发动机1 与自动变速器3之间。在马达-发电机5与自动变速器3之间，更具体地说， 在轴4与发动机曲柄轴la之间设置第一离合器6。该离合器6可分离地连接 发动机1和马达-发电机5。在这种情况下，第一离合器6是能够连续地改变 变速器最大扭矩的类型，例如，由使用比例螺线管连续地控制离合器工作油流率和离合器工作油压的湿式多盘离合器构成。
在马达-发电机5与自动变速器3之间，更具体地说，在轴4与变速器 输入轴3a之间设置第二离合器7。第二离合器7可分离地连接马达-发电机5 与自动变速器3。类似于第一离合器6，第二离合器7也是能够连续地改变 变速器最大扭矩的类型，例如，由使用比例螺线管连续地控制离合器工作油 流率和离合器工作油压的湿式多盘离合器构成。
自动变速器3选择性地接合或释放多个摩擦元件(离合器、制动器等)， 以通过被接合和释放的摩擦元件的组合构成变速器路径(变速级)。因此， 自动变速器3以与选定变速级对应的传动比改变输入轴3a的转速并且将其 旋转输出至输出轴3b。该输出旋转借助最后减速齿轮8分配地传送至左后轮 和右后轮2并且用于驱动车辆。但是，自动变速器3并不局限于上述分段可速器。
在图1所示的动力传动系中，对于在低载荷-低速包括从停止状态起动 状态下使用的电动车辆(EV)模式，使第一离合器6释放并且第二离合器7 接合，以使自动变速器3进入动力传送状态。
当在这一条件下驱动马达-发电机5时，仅将马达-发电机5的输出旋转 传送至变速器输入轴3a。自动变速器3根据选定的变速级改变传送至输入轴 3a的转速并且输出来自于变速器输出轴3b的旋转。变速器输出轴3b的旋转 然后借助差分齿轮单元8传送至后轮2，以仅通过马达-发电机4使车辆执行 EV驱动。
在用于高速驱动或高载荷驱动的混合动力电动车辆(HEV)驱动的情况 下，使第一离合器6接合以将马达-发电机5用作起动发动机1的起动机。 然后，在第一离合器6与第二离合器7二者接合的情况下，自动变速器3进 入动力传送状态。在这种条件下，将发动机1的输出旋转或者发动机1与马 达-发电机5 二者的输出旋转传送至变速器输入轴3a。自动变速器3根据选 定变速级改变传送至输入轴3a的转速并且输出来自于变速器输出轴3b的旋 转。变速器输出轴3b的旋转然后借助差分齿轮单元8传送至后轮2，以通过 发动机1和马达-发电机5 二者使车辆执行HEV驱动。
在HEV驱动期间，当发动机1操作为实现优化的燃料消耗时可提供过 剩的能量。通过使用过剩的能量操作马达-发电机1作为发电机，可将过剩的能量转换成电力。然后，收集所产生的电力以用在马达-发电机5的马达 驱动中，由此可实现改善发动机1的燃料消耗。
虽然可分离地连接马达-发电机5与驱动轮2的第二离合器7设置在马 达-发电机1与自动变速器3之间，但是第二离合器7也可设置在自动变速 器3与差分齿轮单元8之间，以执行相同的功能。
此外，参照图1和2，虽然第二离合器7如图所示设置在自动变速器3 的前部或后部，但是可将已经设置在自动变速器3中的用于选择前变速级的 摩擦元件或者用于选择后变速级的摩擦元件用作第二离合器7。在这种情况 下，第二离合器7在接合时额外地使自动变速器3进入动力传送状态以执行 上述模式选择功能，因此不必要使用专用的第二离合器7，这会带来成本的 优势。
构成图1至3所示的混合动力车辆动力传动系的发动机1、马达-发电机 5、第一离合器6和第二离合器7通过诸如图4所示的控制系统进行控制。
图4的控制系统包括用于通过使用目标发动机扭矩tTe、目标马达-发电 机扭矩tTm、第一离合器6的目标变速器最大扭矩tTcl以及第二离合器7 的目标变速器最大扭矩tTc2来控制动力传动系的操作点(扭矩和转速)的集 成控制器20。
发动机转速传感器11的信号表示发动机转速Ne。马达-发电机转速传感 器12的信号表示马达-发电机转速Nm。输入转速传感器13的信号表示变速 器输入转速Ni。输出转速传感器14的信号表示变速器输出转速No。油门开 度传感器15的信号表示代表动力传动系所需驱动力的油门踏板下压量(油 门开度APO),充电状态传感器16的信号表示存储用于马达-发电机5的电 力的电池9的充电状态SOC (可取出的电力)。这些信号都输入至集成控制 器20以判定动力传动系的操作点。
在上述传感器中，发动机转速传感器ll、马达-发电机转速传感器12、 输入转速传感器13以及输出转速传感器14可分别如图1至3所述进行设置。
根据油门开度APO、电池充电状态SOC以及变速器输出转速No(车速 VSP),集成控制器20选择可实现驾驶员所需的车辆驱动动力的驱动模式 (EV模式、HEV模式)。集成控制器20也计算目标发动机扭矩tTe、目标 马达-发电机扭矩tTm、目标第一离合器变速器最大扭矩tTcl以及目标第二 离合器变速器最大扭矩tTc2。将目标发动机扭矩tTe供给至发动机控制器21,发动机控制器21控制发动机1 ，使得发动机扭矩Te等于目标发动机扭 矩tTe，马达-发电机控制器22借助电池9和逆变器10控制马达-发电机5 使得马达-发电机5的扭矩Tm (或者转速Nm )等于目标马达-发电机扭矩扭 矩tTm (或者目标马达-发电机转速tNm )。集成控制器20将与目标第一离合 器变速器最大扭矩tTcl (第一离合器指令压力tPcl )和目标第二离合器变速 器最大扭矩tTc2 (第二离合器指令压力tPc2 )对应的螺线管电流供给至第一 离合器6和第二离合器7的液压控制螺线管(未示出)并且独立地控制第一 离合器6与第二离合器7的接合力，使得第一离合器6的变速器最大扭矩Tcl (第一离合器压力Pcl)等于目标变速器最大扭矩tTcl (第一离合器指令压 力tPcl)，并且第二离合器7的变速器最大扭矩Tc2 (第二离合器压力Pc2) 等于目标第二离合器变速器最大扭矩tTc2 (第二离合器指令压力tPc2 )。
另外，集成控制器20执行图5和9所示的控制程序，由此执行根据本 发明的目标发动机扭矩控制并且实现对油门踏板下压量响应性的改善。
每个控制器，诸如集成控制器20等在这里通过例如包括随机读取内存 (RAM)、只读内存(ROM)、中央处理单元(CPU)以及各种输入和输出 连接的相应微计算机实现。通常地，这里所述的以及与每个控制器关联的控 制功能由存储在ROM中的一个或多个软件程序的CPU执行。当然， 一些或 者所有部分以及它们关联的功能可通过硬件部件实现。虽然这里描述三个控
制器，但是也可使用更多的或更少的控制器。
图5是示出根据本发明一项实施例的目标发动机扭矩控制的流程图。首 先，在步骤Sl,判定驾驶员所操作的驱动模式是否处于动力模式。更具体 地说，通过油门踏板操作检测驾驶员对加速性能是否有要求。例如，——存 储驾驶员的油门踏板下压量，并且积分预定经过时间段中的油门踏板下压 量。然后，当积分值超过预定值时，可确定驾驶员相比于低燃料消耗更优选 加速，并且将驱动模式转换至动力模式。在动力模式中，马达-发电机5的 马达扭矩辅助地加入发动机1的发动机扭矩，由此与驾驶员没有优选加速性 能的通常驱动条件相比可改善加速性能。在减速的情况下这是类似的。因此， 在检测到需要加速性能的动力模式下，与没有如此需求的通常情况相比，目 标输出tTe、 tTm、 tNm的增力口/减小率变得更大。
当在步骤Sl判定驱动模式没有处于动力模式(否)时，该控制前进至步骤S4。
在步骤S4，执行在正常或通常驱动条件下的用于混合动力车辆的驱动
控制。由于驾驶员通常不需要这种高加速性能，所以对目标发动机扭矩进行 控制从而实现最优的燃料消耗，以使燃料消耗效率优先。由此结束该过程。 现在将说明最优燃料消耗控制。首先，使用油门踏板下压量和车速参照
诸如图16所示的驱动动力曲线图计算待供给至混合动力车辆车轮驱动系统 的目标驱动扭矩。根据该目标驱动扭矩和车速，计算目标驱动动力。接下来， 根据电池的充电状态SOC (可取出的电力)参照例如图13示出的可充电/ 可放电电力图确定目标电池可充电/可放电电力。简单地说，如图13所示， 随着充电状态SOC变高，输出能量(电池;故电量)变大，随着充电状态SOC 变小，输入电能(电池充电量)变大。下文将详细说明图13。
电池的充电状态SOC控制目标马达-发电机扭矩。将目标驱动动力和目标电 池充电/放电电力的总和确定为目标发动机动力。然后，参照例如图14示出 的燃料消耗优化控制的操作点图表获取当由发动机产生目标发动机动力时
能够优化燃料消耗的目标发动机扭矩。参照图14的燃料消耗优化控制曲线 图，横轴表示发动机转速，纵轴表示发动机扭矩，虛曲线a是燃料消耗优化 扭矩线。然后，计算目标发动机扭矩，使得包括发动机转速和发动机扭矩的 操作点e位于燃料消耗优化扭矩线a上。
图14以操作点t进一步示出自动变速器3的变速器输入轴3a的输入轴 转速和输出轴扭矩。通过将车轮2的驱动扭矩除以差分齿轮单元8的固定变 速比和自动变速器3的变速比来获得输入扭矩。在这种情况下，如图14所 示，限定操作点t的输入扭矩大于限定操作点e的燃料消耗优化发动机扭矩， 这样，马达-发电机5作为马达来执行动力行驶并且沿着白色箭头的方向辅 助发动机扭矩。即，目标驱动扭矩实现为马达-发电机扭矩和目标发动机扭 矩之和。
因此，在通过目标马达-发电机扭矩和目标发动机扭矩的总和实现混合 动力车辆的目标驱动扭矩的情况下，该车辆由可优化燃料消耗的目标发动机 扭矩驱动行驶。采用这种方式，燃料消耗效率得以改善。
现在返回至步骤S1，如果判定驱动模式处于动力模式(是)，那么控制 前进至步骤S2。在步骤S2，判定马达-发电机5是否作为执行动力行驶的以及将马达扭
矩加入发动机扭矩的马达，即，马达-发电机是否没有产生辅助作用。由于
如果产生辅助作用(是)那么马达-发电机5将不能用作发电机，所以该控 制前进至步骤S4以根据通常操作次数执行最优燃料消耗控制。相比较地， 由于如果在步骤S2判定马达-发电机没有产生辅助作用(否)那么马达-发电 机5可用作发电机，所以在这种情况下，控制前进至步骤S3。
在步骤S3,执行处于动力模式下的混合动力车辆目标发动机扭矩控制。 然后，控制结束。在步骤S3中的目标发动机扭矩控制判定动力模式发动机 扭矩大于在步骤S4算出的目标发动机扭矩并且将燃料消耗优化为目标值。 将目标驱动扭矩实现为使得通过一部分动力模式发动机扭矩驱动后轮2,此 外，将马达-发电机5操作为发电机，使得通过一部分动力模式发动机扭矩 执行发动机动力产生。
更具体地说，例如，通过最大化发动机1的节气门开度，使动力模式发 动机扭矩等于当前发动机转速下的最大发动机扭矩。此外，根据后轮2的驱 动扭矩和后轮2的轮速计算传送轴4输出的驱动动力，根据作为曲柄轴的输 出的发动机动力与该驱动动力之间的差值计算马达-发电机5产生的发电电 力。即，动力模式发动机扭矩足够大，使得动力模式下的目标驱动扭矩小于 动力模式发动机扭矩。确定马达-发电机扭矩以假定一 负值。
假定曲柄轴la输出的动力模式发动机扭矩由操作点e表示，与目标驱 动扭矩对应的变速器输入轴扭矩由操作点t表示，获得图6。类似于图14的 燃料消耗优化控制图，图6也是包括横轴和纵轴的操作点图表。此外，也示 出燃料消耗优化扭矩线a以进行比较。如图6所示，由操作点e表示的动力 模式发动机扭矩位于燃料消耗优化扭矩线a上方(在大扭矩侧上)并且大于 最优燃料消耗发动机扭矩。
由于动力模式发动机扭矩被判定为大于上述最优燃料消耗发动机扭矩， 所以在几乎所有情况下，由操作点t表示的目标驱动扭矩变得小于由操作点 e表示的动力模式发动机扭矩。在油门踏板下压量小的低载荷驱动的情况下， 动力模式发动机扭矩当然大于目标驱动扭矩。因此，通过将马达-发电机5 用作发电机并且使用发动机1产生电力，由此使马达-发电机扭矩假定为如 图6中的向下箭头所示的负值，可实现目标驱动扭矩。
相比较地，在油门踏板下压量大的高载荷驱动的情况下，可出现下述情况，即由油门踏板开度APO和车速(变速器输出转速No)确定的目标驱动 扭矩变得大于动力模式发动机扭矩。在图7的操作点图表中，示出由操作点 t表示的目标驱动扭矩大于由操作点e表示的动力模式发动机扭矩的状态。 因此，在这种情况下，通过使马达-发电机5作为执行动力行驶的马达来实 现目标驱动扭矩，由此使马达-发电机扭矩假定为如图7中的向上箭头所示 的正值。
在该实施例的控制没有执行的情况下出现的驱动扭矩的变化如图15的 时间图中的比较性实例示出，同时请参照图8的时间图。
首先，参照图15描述该比较性实例。在时刻tl之前，执行油门开度接 近于零以及驱动扭矩接近于零的低载荷操作。在时刻tl之前和之后的时段期 间，表示动力模式的动力模式标记是1。在图15的时间图中，发动机转速和 马达转速是相同的并且较低，因为第一离合器6和第二7相接合。电池9的 充电状态SOC足够高，从而能够输出图13所示的辅助电力。马达-发电机扭 矩接近零，驱动扭矩几乎等于发动机扭矩。
当在从tl至t2的连续时间段中驾驶员大幅且快速地下压油门踏板时， 这种油门踏板下压不会只产生增加马达-发电机扭矩的指令。相反，发送一 指令以增加发动机扭矩。
借此，快速响应于油门开度的马达-发电机扭矩在接近时刻t2时增加并 且被加入至发动机扭矩作为辅助值。在接近接下来的时刻t3时，缓慢地响应 于油门开度的发动机扭矩增加。在时刻t3之后，包括发动机扭矩和马达-发 电机扭矩的驱动扭矩假定为一最大值，作为响应，在时刻t3之后，车辆的加 速度假定为一峰值。在时刻t2之后，混合动力车辆的加速度立即开始增加， 并且在时刻t3之后，持续增加。但是，在加速时，在从时刻tl至时刻t2的 时段期间的发动机响应延迟以及在从时刻t2至时刻t3的时段期间的发动机 响应延迟连续发生。这种加速不能满足驾驶员要求的动力模式加速。
采用这种方式，在油门踏板下压于时刻tl之后，需要明显多的时间加速 度才能增加至峰值，因此，不能说响应性是优良的。同时，在时刻t3之后， 在发动机转速和马达转速假定为相同的速度的同时，它们逐渐增加。输出辅 助电力的电池9的充电状态SOC逐渐减小。
相比较地，在本发明的所述实施例中，如果动力模式标记是1,如图8 的时间图所示，那么即使在时刻tl之前即油门踏板被下压以及马达-发电机扭矩假定为一负值(发电扭矩)之前处于低载荷驱动下，也使发动机扭矩变
大。由此，实现小于发动机扭矩的目标驱动扭矩(图8中的虚线)。图6中
的向下箭头表示马达-发电机扭矩。借此，在时刻tl之前，即在低载荷驱动
时，充电状态SOC增加。
在接下来的时刻t2,使马达-发电机扭矩快速增加，以假定一正值(马 达扭矩)，从而实现大于发动机扭矩的目标驱动扭矩(参见图7 )。为此原因， 在时刻t2之后，即在高载荷驱动时，充电状态SOC逐渐减小。
如图8所示，由于根据该实施例先前使发动机扭矩变大，所以没有必要 在油门踏板被压下的时刻之后(从时刻tl至时刻t2)增加发动机扭矩,并
矩影响的情况下实现驱动扭矩的响应性。因此，加速不会受到发动机响应延 迟的影响，但是可实现驾驶员所需的动力模式加速。
在图8，油门开度和动力模式标记与图15所示的比较性实例中的相同。
图9是示出根据本发明第二实施例的目标发动机扭矩控制的流程图。在 图9,步骤S1、 S2和S4与图5的流程图的步骤相同，因此为了简洁起见省 略对其的说明。下文对不同的步骤进行说明，并且配以不同的参照字母。
如果在图9的步骤S2判定马达-发电机没有产生辅助作用(否)，那么 控制前进至步骤S5。处理步骤S5至S8执行动力模式下的混合动力车辆目 标发动机扭矩控制。在步骤S5，计算动力模式发动机扭矩并且该扭矩大于 在步骤S4中算出的能够优化燃料消耗的目标发动机扭矩。这里算出的动力 模式发动机扭矩是最大节气门开度发动机扭矩，即，发动机l的节气门开度 最大化情况下的发动机扭矩。通过将动力模式发动机的这一计算值乘以当前 发动机转速，可获得发动机动力。此外，通过将目标驱动扭矩乘以后轮2轮 速来计算驱动动力(等于由变速器轴4输出的驱动动力)。通过从驱动动力 中减去发动机动力，可算出所需的发电电力Pl。
在接下来的步骤S6，根据电池9的充电状态SOC并且参照图13的电池 可充电/可放电电力，例如，可获得电池9的最大许用电力，例如P2。进一 步判定所需的发电电力Pl是否等于或小于电池9的最大许用电力P2。如果 所需的发电电力Pl等于或小于最大许用电力P2 (是)，那么控制前进至步 骤S7。
现在对图13中示例性示出的电池可充电/可放电电力图进行额外的说明。这里，横轴表示电池9的充电状态SOC，纵轴表示电池9的输入/输出。 在纵轴的零点的负侧，将马达-发电机5搡作为发电机从而再次产生电力并 且将电力输出至电池9，由此对电池9进行充电。另一方面，在零点的正侧 上，电池9放电从而将电力输出至马达-发电机5，使得将马达-发电机5操 作为马达以执行动力行驶。根据马达-发电机5的操作状态和充电状态SOC 判定输入至电池9的电力以及由电池9输出的电力。
在将马达-发电机5操作为马达由此辅助增加发动机扭矩的情况下，参 照图13所示的辅助电力线确定电池输出。SOC值al是马达-发电机5作为 马达进行操作以在HEV模式期间执行动力行驶并且辅助发动机1进行驱动 所需的最小充电状态。如果充电状态SOC高于al，那么电池9输出辅助电 力。当充电状态SOC处于从值al至辅助限制起动S0C值al2的范围内时， 辅助电力随着充电状态SOC的增加而增加，当充电状态SOC高于辅助限制 起动SOC值al2时，可输出与充电状态SOC无关的不变辅助电力。由于辅 助电力的输出使得电池9放电并且降低充电状态SOC，所以充电状态SOC 朝向al变化。当充电状态SOC等于或者小于al时，辅助电力被抑制。这 里，电池输出具有与电池9放出能量的电池放电相同的含义。辅助限制起动 SOC值a12是用于检测充电状态SOC是否接近al的阈值。
在将马达-发电机5操作为执行EV驱动的马达的情况下，参照图13所 示的EV驱动实现电力判定电池输出。SOC值a2是在EV模式期间将马达-发电机5操作为执行动力行驶的马达所需的最小充电状态SOC。如果充电状 态SOC高于a2，那么输出EV驱动实现电力。当充电状态SOC接近a2时 EV驱动实现电力随着充电状态SOC的增加而增加，当充电状态SOC处于 特定高量值时，可输出与充电状态SOC无关的不变EV驱动实现电力。由于 EV驱动实现电力的输出使充电状态SOC减小，所以充电状态SOC朝向a2 变化。当充电状态SOC等于或小于a2时，没有输出EV驱动实现电力。不 变的EV驱动实现电力小于上述不变的辅助电力，并且a2大于al从而在EV 模式期间保证使马达-发电机5能够起动发动机1的电力和电能。
在从发动机1输入发电扭矩以操作马达-发电机5作为发电机时，通过 参照图13所示的发电电力判定电池输入。SOC值b2是在HEV模式期间从 发动机1向马达-发电机5输入发电扭矩以执行发动机发电所需的最大充电 状态SOC。如果充电状态SOC小于b2,那么将发电电力输入至电池9。接近SOC值b2时，发电电力随着充电状态SOC的减小而增加(在图13中， 输入动力沿向下的方向增加)，当充电状态SOC处于特定低量值时，可将与 充电状态SOC无关的不变发电电力P2输入至电池。P2被称为最大许用电 力。由于发电电力的输入可增加充电状态SOC，所以充电状态SOC朝向b2 变化。当充电状态SOC等于或大于b2时，不将发电电力输入至电池9。
在从车轮2输入再发电扭矩以将马达-发电机5操作为发电机时，参照 图13所示的再发电电力判定电池输入。SOC值bl是在EV模式期间将制动 扭矩从车轮2输入至马达-发电机5以执行驱动再发电情况下的最大充电状 态。当充电状态SOC小于bl时，将再发电电力输入至电池9以对电池9进 行充电。当充电状态SOC接近bl时(在图13中，输入电力沿向下的方向 增加)随着充电状态SOC的降低，再发电电力增加，当充电状态SOC处于 特定低量值时，可将与充电状态SOC无关的不变再发电电力输入至电池9。 由于将再发电电力输入至电池9可增加充电状态SOC，所以充电状态SOC 将朝向bl变化。当充电状态SOC大于bl时，再发电被抑制。这里所用的 电池输入的含义与电池收集能量所进行的电池充电的含义相同。不变的再发 电电力大于不变的发电电力(在图13中位置靠下)，在EV模式期间，使SOC 值bl大于SOC值b2从而尽可能地收集能量，并且提高能量效率。
辅助电力、EV驱动实现电力、发电电力以及再发电电力是先前优选地 由实验等确定的值，从而实现最优燃料消耗。
返回图9，在步骤S7,确定目标发动机扭矩从而实现所需的发电电力 Pl。然后，程序结束。这里所用的目标发动机扭矩是在步骤S5中算出的最 大节气门开度发动机扭矩。
相比较地，当在步骤S6判定所需的发电电力Pl大于最大许用电力P2 (否)时，控制前进至步骤S8，而非步骤S7。
在步骤S8，确定目标发动机扭矩从而实现最大许用电力P2。然后，程 序结束。在这一方面，没有实现所需的发电电力Pl从而保护电池9免于过 载。
这里确定的目标发动机扭矩并不是等于在步骤S5中算出的最大节气门 开度发动机扭矩的动力模式发动机扭矩，而是计算为实现目标驱动扭矩并且 产生最大许用电力P2的动力模式发动机扭矩的值(下文中，称为用于保护 的发动机扭矩)。参照图10的操作点图表，说明在步骤S8中确定的目标发动机扭矩为何
小于在步骤S5中计算为动力模式发动机扭矩的最大节气门开度发动机扭矩。
在图10的操作点图表中示出由图9的流程图算出的目标发动机扭矩。
在图10中，操作点el表示在步骤S5中计算的动力模式发动机扭矩。操作
点el位于表示处于发动机1的节气门开度完全开启的情况下的发动机扭矩
的最大节气门开度扭矩曲线P上方并且表示在该发动机转速下的最大发动机
扭矩。操作点e2表示在步骤S8确定的动力模式发动机扭矩。当步骤S6中
的应答为是时，在图10中可见操作点e2的扭矩小于操作点el的扭矩。即，
在由白色箭头表示的马达-发电机扭矩中，处于从操作点el至操作点t的范 围中的与车辆目标驱动扭矩对应的马达—发电机扭矩大(长)，因为点ei对应
于所需的发电电力P1。相比较地，处于从操作点e2至操作点t的范围中的 马达-发电机扭矩小(短)，因为点e2对应于最大许用电力P2。通过在步骤 S8中确定操作点e2,可防止电池9的过载。
虽然图10中未示出，当步骤S6的应答为否时，操作点e2变得大于操 作点el,使得即使与电力Pl对应的操作点el在步骤S7中被确定也不会产 生过载。
接下来将参照图11的时间图说明根据第二实施例的处于动力模式的目 标发动机扭矩控制的作用。在图11中，油门开度、动力模式标记以及转速 与图8的实施例中的相同。
在该实施例中，当动力^f莫式标记为1时以及在时刻tO之前，最大节气门 开度发动机扭矩确定为目标发动机扭矩(根据步骤S7 )，在时刻t0之后，目 标发动机扭矩确定为实现最大许用电力P2 (根据步骤S8)。在从时刻t0至 时刻tll的时段期间，目标发动机扭矩逐渐减小。同样，发电电力(马达-发电机扭矩)也逐渐减小，使得作为这些扭矩之和的变速器输入轴3a的输 入扭矩保持不变。为此原因，图11中的虚线所示的车辆驱动扭矩在从时刻 t0至时刻tll的时段期间是不变的。由于在该时段期间确定马达-发电机扭矩 以假定为一负值从而执行发电，所以充电状态SOC增加。根据该实施例， 通过选择步骤S8，可使从时刻tll至时刻tl的时段期间的马达-发电机的发 电扭矩变得小于在时刻tll之前的发电机发电扭矩，使得在从时刻tll至时 刻tl的时段期间的充电状态SOC的增加变化率变小。在时刻tl之后的时间图与图8所示的相同，由此这里省略了对其的说明。根据本实施例，加速不 受发动机响应延迟的影响，但是可实现驾驶员所需的动力模式加速。另夕卜， 可保护电池9免受过载。
优选地，但是不是必须的，在电池可充电/可放电电力图表中所示的最大
许用电力P2在动力模式下变大。图12是电池可充电/可放电电力图表，其 中最大许用电力从P2变化至P3。在图12中，P3大于P2并且其位置低于 P2。
通过作出这种改变，在步骤S6中出现"否"响应的可能性增加，使得 未示出的操作点e2的发动机扭矩大于操作点el的发动^/L扭矩的情况增加。 因此，通过将电池9的充电状态保持为大于平常状态，可改善动力模式下的 电力不充分的情况。
在下文中，说明第一和第二实施例的操作和效果。在这些实施例中，通 过先前将发动机扭矩保持为大并且控制快速响应的马达-发电机扭矩可实现 具有优良响应性的目标发动机扭矩。从图6、 7和10可清楚地看到，在驾驶 员所需的驱动模式更侧重加速性能的动力模式下(在图5和9的步骤S1中， 是)，将包括大于卩上的最优燃料消耗发动机扭矩的动力模式发动机扭矩的 操作点e确定为目标发动机扭矩。因此，没有必要在动力模式下根据油门踏 板下压量改变发动机扭矩，由此可实现具有良好响应性的驱动扭矩。此外， 在不需要使马达-发电机的体积和重量变大时，可使用能够输出相同量值最 大扭矩的马达-发电机作为传统马达-发电机。
如图6所示，由于在第一实施例中当动力模式下(点t)的车辆目标驱 动扭矩小于动力模式发动机扭矩(点e)时确定马达-发电机扭矩以假定一负 值，所以即使在低载荷驱动并且不改变发动机扭矩的情况下也可实现具有良 好响应性的目标驱动扭矩。也可将发电电力供给至电池9。
如图7所示，由于在第一实施例中当处于动力模式下(点t)的车辆的 目标驱动扭矩大于动力模式发动机扭矩(点e )时确定马达-发电机扭矩以假 定一正值，所以即使在高载荷驱动并且不改变发动机扭矩的情况下也可实现 具有优良响应性的目标驱动扭矩。因此，可辅助后轮2的驱动动力。
此外，将最大节气门开度发动机扭矩，即处于发动机的最大节气门开度 下的发动机扭矩确定为第二实施例的步骤S7中的动力^^莫式发动机扭矩。因 此，可通过先前最大化发动机扭矩以及快速响应马达-发电机扭矩的控制来实现具有优良响应性的目标驱动扭矩。同样，可增加电池9的发电机会，诸 如在低载荷驱动期间。
由于在第二实施例中，向马达-发电机5供给电力并且从马达-发电机5 接收电力的电池9的充电状态SOC在图9的步骤S6中^f皮检测，并且根据下 一步骤S8中的检测充电状态SOC确定动力模式发动机扭矩，可避免电池9 的过载。
在该实施例中，在步骤S5中计算处于最大节气门开度发动机扭矩下的 马达-发电机的发电电力Pl,在步骤S6中计算最大许用电力P2,确定可实 现输出最大许用电力P2的马达-发电机扭矩和目标驱动扭矩二者的发动机扭 矩。因此，在最大许用电力P2小于发电电力Pl的情况下，通过使用动力模 式发动机扭矩代替最大节气门开度发动机扭矩来保护电池9免于过载(步骤 S8代替步骤S7 )。
此外，在最大许用电能小于发电电力的情况下，在从时刻tO至时刻tl
的时段期间，动力模式发动机扭矩从最大节气门开度发动机扭矩(步骤S7 ) 逐渐地变化至用于保护的发动机扭矩(步骤S7)。因此，可容易地作为发动 机扭矩和马达-发电机扭矩之和的变速器输入轴3a的输入扭矩保持为不变 值。为此原因，用于车辆的驱动扭矩可如图11中的虛线所示保持不变，并 且可防止无益的扭矩变化。
如图12所示，在动力模式下，最大许用电力可改变为P3，从而变得大 于驾驶员所需的驱动模式更侧重燃料消耗效率的通常情况下的电源的最大 许用电力P2。借此，可将电池9的充电状态保持为大于通常情况，由此可 改善处于动力模式下的电池9的电力不充足情况。
上述实施例用于更容易地理解本发明，而不是限制本发明。相反，本发 明意在覆盖包括在所附的权利要求的范围内的各种改进和等同结构，所附权 利要求的范围最宽泛地覆盖法律所允许的所有这种改进和等同结构。
权利要求
1. 一种用于包括发动机和马达-发电机的车辆的混合动力车辆驱动控制装置，该装置包括控制器，该控制器用以控制所述马达-发电机的马达-发电机扭矩以得到目标驱动扭矩，其中，所述目标驱动扭矩等于所述发动机的发动机扭矩与所述马达-发电机扭矩之和；用以确定驾驶员所要求的驱动模式是否是更侧重加速性能而非燃料消耗效率的动力模式；以及当所述驾驶员所要求的所述驱动模式是所述动力模式时，使用大于最优燃料消耗发动机扭矩的动力模式发动机扭矩作为所述发动机的目标发动机扭矩。
2、 根据权利要求1所述的装置，其中，当所述目标驱动扭矩小于所述 动力模式发动机扭矩时，所述马达-发电机扭矩是负值。
3、 根据权利要求1所述的装置，其中，当所述目标驱动扭矩大于所述 动力模式发动机扭矩时，所述马达-发电机扭矩是正值。
4、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述动力模式发动机扭矩等于 最大节气门开度发动机扭矩，该最大节气门开度发动机扭矩是所述发动机最 大节气门开度下的发动机扭矩。
5、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步用以根据用充电状态确定所述动力模式发动机扭矩。
6、 根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器还用以 计算所述发动机的所述最大节气门开度下的所述马达-发电机的发电电力；力的电源的最大电力；以及在所述最大电力小于所述发电电力的情况下，将所述动力模式发动机扭 矩确定为实现输出所述最大电力的马达-发电机扭矩和所述目标驱动扭矩二 者的发动机保护扭矩。
7、 根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器还用以在所述动力 模式下的操作期间、当所述最大电力变得小于所述发电电力时，使所述动力 模式发动机扭矩从所述最大节气门开度发动机扭矩逐渐地向所述发动机保护扭矩改变。
8、 根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器还用以在所述驾驶 员所要求的驱动模式更侧重所述燃料消耗效率的通常操作期间，使所述最大 电力大于所述电源的最大电力。
9、 一种用于包括发动机和马达-发电机的车辆的混合动力车辆驱动控制 装置，该装置包括电机扭矩之和；以及当加速性能优先于燃料消耗效率时，使用大于最优燃料消耗发动机扭矩
10、 一种用于控制包括发动机和马达-发电机的混合动力车辆的方法， 该方法包4舌所述目标驱动扭矩等于所述发动机的发动机扭矩与所述马达-发电机扭矩之 和；以及当加速性能优先于燃料消耗效率时，使用大于最优燃料消耗发动机扭矩 的动力模式发动机扭矩作为所述发动机的目标发动机扭矩。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，当所述目标驱动扭矩小于所 述动力模式发动机扭矩时，所述马达-发电机扭矩是负值。
12、 根据权利要求11所述的方法，其中，当所述目标驱动扭矩大于所 述动力模式发动机扭矩时，所述马达-发电机扭矩是正值。
13、 根据权利要求10所述的方法，其中，当所述目标驱动扭矩大于所 述动力模式发动机扭矩时，所述马达-发电机扭矩是正值。
14、 根据权利要求10所述的方法，其中，所述动力模式发动机扭矩等 于最大节气门开度发动机扭矩，该最大节气门开度发动机扭矩是所述发动机 最大节气门开度下的发动机扭矩。
15、 才艮据权利要求IO所述的方法，还包括力的电源的充电状态确定所述动力模式发动机扭矩。
16、 根据权利要求14所述的方法，还包括计算所述发动机的所述最大节气门开度下的所述马达-发电机的发电电力；力的电源的最大电力；以及在所述最大电力小于所述发电电力的情况下，将所述动力模式发动机扭 矩确定为实现输出所述最大电力的马达-发电机扭矩和所述目标驱动扭矩二 者的发动机保护扭矩。
17、 根据权利要求16所述的方法，还包括在所述动力模式下的操作期间、当所述最大电力变得小于所述发电电力 时，使所述动力模式发动机扭矩从所述最大节气门开度发动机扭矩逐渐地向 所述发动机保护扭矩改变。
18、 根据权利要求16所述的方法，还包括在所述驾驶员所要求的驱动模式更侧重所述燃料消耗效率的通常操作 期间，使所述最大电力大于所述电源的最大电力。
全文摘要
本发明涉及一种用于包括发动机和马达/发电机的车辆的混合动力车辆驱动控制装置和方法。当由驾驶员所要求的驱动模式是相比于燃料消耗效率更侧重加速性能的动力模式时，使用大于最优燃料消耗发动机扭矩的动力模式发动机扭矩作为发动机的目标发动机扭矩。
文档编号B60W10/06GK101301888SQ20081009595
公开日2008年11月12日 申请日期2008年4月30日 优先权日2007年5月2日
发明者上野宗利, 中野渡顺, 齐藤克行 申请人:日产自动车株式会社