混合动力车辆的制作方法
【专利摘要】混合动力车辆。控制装置（24，40，70）构造成在加速期间：根据发动机输出功率和高转矩约束设定第一运转点，根据发动机输出功率和高效率约束设定第二运转点，设定目标运转点使得发动机（22）的目标转速从第一运转转速朝向第二运转转速变化并且由发动机输出所述发动机输出功率，在此之后根据行驶所需功率和高效率约束设定第三运转点，并且使目标转速从第二运转转速朝向第三运转转速变化，并且设定目标运转点，使得发动机以目标运转点运转，以便根据高效率约束运转发动机。
【专利说明】混合动力车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力车辆。具体地,本发明涉及一种这样的混合动力车辆,所述混合动力车辆包括发动机、第一电动机、行星齿轮单元、第二电动机、电池和控制装置。
【背景技术】
[0002]已有按照常规提出的一种混合动力车辆的示例，其包括发动机、第一电动机、行星齿轮单元、第二电动机和电池。在行星齿轮单元中，齿圈、承载架和太阳齿轮分别连接到与车轴相连的驱动轴、发动机的输出轴和第一电动机的旋转轴。另外，第二电动机的旋转轴连接到所述驱动轴，并且电池与第一电动机和第二电动机交换电力。在混合动力车辆中，当电池的状态落在可允许的输入/输出范围内的状态之外时，通过使用运转线来设定发动机的由目标转速和目标转矩指示的运转点，沿着所述运转线相对于功率变化量的转速变化量由于所述设定而变得比平常小，使得发动机转速相对于常规功率线在低功率侧更高。然后，发动机、第一电动机和第二电动机被控制成使得混合动力车辆以所需功率行进，同时发动机以设定的运转点运转(例如，参见日本专利申请公报N0.2006-77600( JP2006-77600A))。由此构造的车辆能够通过经由上述控制提高发动机针对所需功率的响应性而向驱动轴平稳输出所需驱动力。
[0003]通常，对于上述混合动力车辆中的情况，作为响应于发动机所需功率改变运转线的车辆，存在这样一种车辆，当驾驶员请求较大的加速时，所述车辆改变运转线，以使发动机从发动机有效运转的常规运转线运转至能够提高所需功率的响应性的运转线。在由此构造的混合动力车辆中，尽管提高了发动机针对所需功率的响应性，但是发动机却不能以使得发动机的燃料经济性良好的方式运转，因此车辆的整体能源效率降低。另外，如果发动机根据常规运转线运转而没有如上所述改变运转线，则加速请求和驾驶员期望的发动机转速的变化之间产生偏差，因此驾驶性能可能下降。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种混合动力车辆，所述混合动力车辆在已经发出加速请求时在抑制驾驶性能降低的同时抑制能源效率降低。
[0005]根据本发明的一方面的混合动力车辆包括发动机、第一电动机、行星齿轮单元、第二电动机、电池和控制装置。行星齿轮单元包括:连接到与车轮相连的驱动轴的齿圈；连接到发动机的输出轴的承载架；和连接到第一电动机的旋转轴的太阳齿轮。第二电动机的旋转轴连接到所述驱动轴。电池构造成与第一电动机和第二电动机交换电力。控制装置构造成控制发动机、第一电动机和第二电动机，使得在所述发动机以设定的目标运转点运转的同时所述混合动力车辆以行驶所需功率行驶，所述行驶所需功率通过把所述电池所需要的充电量和所述混合动力车辆行驶所需的功率相加而获得。此外，所述控制装置构造成在需要加速时:根据发动机输出功率和所述发动机输出高转矩被给予比所述发动机以高效率运转更高的优先级的高转矩约束来设定第一运转点，所述第一运转点由第一运转转速和第一运转转矩指示，所述发动机输出功率通过从所述行驶所需功率中减去所述电池的输出极限而获得；根据所述发动机输出功率和允许所述发动机以高效率运转的预定约束设定第二运转点，所述第二运转点由第二运转转速和第二运转转矩指示；以及设定所述目标运转点，使得所述发动机的目标转速以预定时间变化从所述第一运转转速朝向所述第二运转转速变化并且所述发动机输出所述发动机输出功率。然后，所述控制装置构造成在所述发动机的转速在所述发动机的所述目标转速已经以所述预定时间变化从所述第一运转转速朝向所述第二运转转速变化之后达到所述第二运转转速时，根据所述行驶所需功率和所述预定约束设定第三运转点，所述第三运转点由第三运转转速和第三运转转矩指示；以及使所述目标转速以所述预定时间变化从所述第二运转转速朝向所述第三运转转速变化并且设定所述目标运转点，使得所述发动机以所述目标运转点运转，以便使所述发动机根据所述预定约束运转。
[0006]在根据本发明的所述方面的混合动力车辆中，控制发动机、第一电动机和第二电动机，使得混合动力车辆以行驶所需功率行驶，并且同时发动机以如上所述设定的目标运转点运转。目标转速被设定为以预定时间变化从第一运转转速朝向第二运转转速变化，因此在要求加速时能够抑制驾驶性能下降。此后，当发动机的转速已经达到第二运转转速时，根据行驶所需功率和预定约束设定由第三运转转速和第三运转转矩表示的第三运转点。目标运转点被设定为使得目标转速以预定时间变化从第二运转转速朝向第三运转转速变化，并且发动机根据预定约束运转。然后，控制发动机、第一电动机和第二电动机，使得混合动力车辆以行驶所需功率行驶，并且同时发动机以设定的目标运转点运转。发动机的转速以预定时间变化从第二运转转速朝向第三运转转速变化，因此能够抑制驾驶性能下降，并且能够使发动机按照预定约束运转。因此，能够提高能源效率。从而，能够在要求加速时抑制驾驶性能下降，并提高能源效率。
[0007]在根据本发明的所述方面的混合动力车辆中，预定时间变化可以设定为随着电池中贮存的电量的增大而增大。预定时间变化可以设定为随着路面倾斜度的增大而增大。利用这种构造，能够更快速地提高发动机转速。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]参照附图将在下文中描述本发明的示例性实施例的特征、优势和技术以及工业意义，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:
[0009]图1是示意性示出了根据本发明的实施例的混合动力车辆20的构造的构造视图；
[0010]图2是示出了由根据所述实施例的混合动力控制单元70执行的加速驱动控制规程的的示例的流程图；
[0011]图3是图解了电池温度Tb和电池50的输入/输出极限Win、Wout之间的相关性的示例的图；
[0012]图4是图解了电池50的充电状态(SOC)和用于输入/输出极限WiruWout的修正系数之间的相关性的示例的图；
[0013]图5是图解了所需转矩设定图的示例的图；
[0014]图6是图解了发动机22常规运转期间的运转线和高转矩线的示例以及中间转速Nmidl、中间转矩Tmidl、控制开始转速Nst、控制开始转矩Tst、控制结束转速Nstop和控制结束转矩Tstop的设定的示例的图；
[0015]图7是示出了用于机械图解动力分配/整合机构30的旋转元件的计算图表的示例的图；
[0016]图8是示出了发动机22的目标转速Ne *的时间变化的示例的图；
[0017]图9是示出了根据替代实施例的混合动力车辆120的示意性构造的构造视图；和
[0018]图10是示出了根据替代实施例的混合动力车辆220的示意性构造的构造视图。
【具体实施方式】
[0019]接下来，将参照实施例来描述用于实施本发明的模式。
[0020]图1是示出了根据本发明的实施例的混合动力车辆20的示意性构造的构造视图。如图所示，根据所述实施例的混合动力车辆20包括发动机22、三轴动力分配/整合机构30、电动机MGl、齿轮减速器35、电动机MG2和混合动力电子控制单元70。动力分配/整合机构30经由阻尼器28连接到曲柄轴26。曲柄轴26用作发动机22的输出轴。电动机MGl连接到动力分配/整合机构30并且能够产生电力。齿轮减速器35连接到齿圈轴32a。齿圈轴32a连接到动力分配/整合机构30，并且用作驱动轴。电动机MG2连接到齿轮减速器35。混合动力电子控制单元70控制整个系统。
[0021]发动机22是内燃机，所述内燃机通过使用诸如汽油和轻油的烃基燃料来输出驱动力。发动机22经受由发动机电子控制单元(在下文中，称作发动机ECU)所实施的运转控制，例如燃料喷射控制、点火控制和进气量控制。发动机ECU24接收来自多个传感器的信号，所述传感器检测发动机22的运转状态。发动机ECU24与混合动力电子控制单元70通信，并且根据来自混合动力电子控制单元70的控制信号执行针对发动机22的运转控制。另夕卜，发动机ECU24根据需要向混合动力电子控制单元70输出关于发动机22的运转状态的数据。
[0022]动力分配/整合机构30包括太阳齿轮31、齿圈32、多个小齿轮33和承载架34。太阳齿轮31由外齿轮形成。齿圈32由内齿轮形成，并且布置成与太阳齿轮31同心。多个小齿轮33与太阳齿轮31相啮合并且与齿圈32相啮合。承载架34保持所述多个小齿轮33，使得小齿轮33能够旋转和公转。动力分配/整合机构30构造成为行星齿轮机构，所述行星齿轮机构通过使用太阳齿轮31、齿圈32和承载架34作为旋转元件来实施差动作用。在动力分配/整合机构30中，发动机22的曲柄轴26连接到承载架34，电动机MGl连接到太阳齿轮31，齿轮减速器35经由齿圈轴32a连接到齿圈32。当电动机MGl用作发电机时，从承载架34输入的发动机22的驱动力根据所述太阳齿轮31和所述齿圈32的齿数比而在太阳齿轮31侧和齿圈32侧之间分配。当电动机MGl用作电动机时，从承载架34输入的发动机22的驱动力和从太阳齿轮31输入的电动机MGl的驱动力被整合，并且被输出到齿圈32侦U。输出到齿圈32的驱动力最终从齿圈轴32a经由齿轮机构60和差动齿轮62输出到车辆的驱动轮63a、63b。
[0023]电动机MGl和电动机MG2中的每一个均构造成已知的同步发电电动机(generator-motor),其能够作为发电机驱动，也能够作为电动机驱动。电动机MGl和电动机MG2经由对应的换流器41、42与电池50交换电力。连接换流器41、42与电池50的输电线54分别构造成为在换流器41、42之间共用的正电极汇流条和负电极汇流条，并且构造成使得由电动机MG1、MG2中的一个产生的电力被电动机中的另一个消耗。因此，用由电动机MGU MG2中的任意一个产生的电力为电池50充电，或者电池50根据电动机MG1、MG2中的任意一个中的不充足的电力来放电。如果电力的输入和输出通过电动机MG1、MG2平衡,贝Ij电池50不充电或放电。电动机MGl、MG2中的每一个均通过电动机电子控制单元40 (在下文中，称作电动机ECU) 40进行驱动控制。对电动机MG1、MG2实施驱动控制所需的信号被输入到电动机ECU40。所需的信号例如是来自旋转位置检测传感器43、44的信号相电流等。检测传感器43、44分别检测电动机MG1、MG2的转子的旋转位置。相电流分别施加到电动机MGl、MG2，并且由电流传感器(未示出)检测。另外，切换控制信号被从电动机ECU40输出到换流器41、42。电动机E⑶40与混合动力电子控制单元70相通信。电动机E⑶40根据来自混合动力电子控制单元70的控制信号对电动机MGl、MG2实施驱动控制，并且根据需要将关于电动机MG1、MG2的运转状态的数据输出到混合动力控制单元70。
[0024]通过电池电子控制单元(在下文中，称作电池E⑶)52管理电池50。管理电池50所需的信号被输入到电池ECU52。所需的信号例如是来自设置在电池50的端子之间的电压传感器(未示出)的端子电压、来自电流传感器(未示出)的充电/放电电流、来自设置在电池50处的温度传感器51的电池温度Tb等。电流传感器设置在连接到电池50的输出端子的输电线54中。根据需要，电池ECU52将关于电池50的状态的数据输出到混合动力电子控制单元70。在电池ECU52中，还根据由电流传感器检测到的充电/放电电流的累计值来计算充电状态(SOC)，以管理电池50。
[0025]混合动力电子控制单元(在下文中，称作HVE⑶70) 70构造成主要包括CPU72的微处理器。除了 CPU72之外，HVE⑶70还包括贮存处理程序的R0M74、暂时贮存数据的RAM76、输入/输出端口(未示出)和通信端口。点火信号、换档位置(shift position) SP、加速器操作量Acc、制动踏板位置BP、车速V等经由输入端口输入到HVE⑶70。点火信号由点火开关80提供。换档位置SP由换档位置传感器82提供，所述换档位置传感器82检测换档杆81的操作位置。加速器操作量Acc由加速器踏板位置传感器84提供，所述加速器踏板位置传感器84检测加速器踏板83的下压量。制动踏板位置BP由制动踏板位置传感器86提供，所述制动踏板位置传感器86检测制动踏板85的下压量。车速V由车速传感器88提供。如上所述，HVE⑶70经由通信端口连接到发动机E⑶24、电动机E⑶40和电池E⑶52，并且与发动机ECU24、电动机ECU40和电池ECU52交换多种控制信号或数据。
[0026]根据所述实施例如此构造的混合动力车辆20基于车速V和对应于驾驶员对加速器踏板83的下压量的加速器操作量Acc计算应输出到作为驱动轴的齿圈轴32a的所需转矩。然后，混合动力车辆20执行针对发动机22、电动机MGl和电动机MG2的运转控制，使得对应于所需转矩的所需驱动力被输出到齿圈轴32a。针对发动机22、电动机MGl和电动机MG2的运转控制包括转矩转换运转模式、充电/放电运转模式、电动机运转模式等。在转矩转换运转模式中，发动机22受到运转控制，使得发动机22输出对应于所需驱动力的驱动力。另外，在转矩转换运转模式中，电动机MGl和电动机MG2受到驱动控制，使得由发动机22输出的全部驱动力通过动力分配/整合机构30、电动机MGl和电动机MG2转换成转矩，并且输出到齿圈轴32a。在充电/放电运转模式中，发动机22受到运转控制，使得发动机22输出与所需驱动力和电池50充电或者放电所需的电力的总和相对应的驱动力。另外，在充电/放电运转模式中，电动机MGl和电动机MG2受到驱动控制，使得在电池50充电或者放电的同时由发动机22输出的全部或者部分驱动力通过动力分配/整合机构30、电动机MG1、电动机MG2转换成转矩，并且然后将所需的驱动力输出到齿圈轴32a。在电动机运转模式中，运转被控制成使得发动机22停止运转并且对应于电动机MG2的所需驱动力的驱动力被输出到齿圈轴32a。
[0027]接下来，将描述根据所述实施例的由此构造的混合动力车辆20的运转，尤其是混合动力车辆20在需要加速时的运转。图2是示出了由HVECU70执行的加速驱动控制规程的示例的流程图。当加速器踏板83被压下并且加速器操作量Acc变为预定操作量(例如，大于或者等于50%等)时，以预定的时间间隔(例如若干毫秒的间隔)重复执行所述规程。
[0028]当执行加速驱动控制规程时，HVE⑶70的CPU72 —开始执行输入控制所需的数据的处理，所述数据例如是来自加速器踏板位置传感器84的加速器操作量Acc、来自车速传感器88的车速V、电动机MGl的转速Nml、电动机MG2的转速Nm2和输入/输出极限Win、Wout (正值表示从电池50输出的电力)(步骤S100)。输入/输出极限WiruWout分别是允许输入到电池50或者从电池50输出的电力的极限值。这里，CPU72构造成响应于来自电动机ECU40的通信接收电动机MGl的转速Nml和电动机MG2的转速Nm2。电动机MGl的转速Nml和电动机MG2的转速Nm2分别由旋转位置检测传感器43、44来检测。另外，按照如下方式设定电池50的输入/输出极限Win、Wout。根据电池50的由温度传感器51检测到的电池温度Tb来设定输入/输出极限WiruWout的基值，根据作为贮存的电力与电池50中能够贮存的电力的最大值之间的比的充电状态(SOC)来设定输出极限修正系数和输入极限修正系数，然后，已设定的输入/输出极限WiruWout的基值分别乘以对应的修正系数，以由此获得输入/输出极限W in、Wout。通过来自电池E⑶52的通信来输入所设定的输入/输出极限Win、Wout。图3示出了电池温度Tb和输入/输出极限Win、Wout之间的相关性的示例。图4示出了电池50的充电状态(SOC)和用于输入/输出极限WiruWout的修正系数之间的相关性的示例。
[0029]当以这种方式输入数据时，根据输入的加速器操作量Acc和车速V来设定所需转矩Tr *和行驶所需功率Pdrv ~k (步骤S110)。所需转矩Tr *是应被作为车辆所需的转矩输出到用作连接到驱动轮63a、63b的驱动轴的齿圈轴32a的转矩。行驶所需功率Pdrv *是致使车辆行驶所需的功率。在这个实施例中，预先确定加速器操作量Acc、车速V和所需转矩Tr *之间的相关性，并且预先确定的所述相关性作为所需转矩设定图贮存在R0M74中。当给定加速器操作量Acc和车速V时，由所贮存的图推导出并设定对应的所需转矩Tr *。图5示出了所需转矩设定图的示例。行驶所需功率Pdrv *能够计算为通过将所设定的所需转矩Tr *乘以齿圈轴32a的转速Nr所获得动力、电池50所需的充电/放电功率Pb ~k和动力损耗(损耗)的总和。齿圈轴32a的转速Nr可以通过车速V乘以转换系数k获得，或者可以通过将电动机MG2的转速Nm2除以齿轮减速器35的齿数比Gr获得。
[0030]随后，通过从行驶所需功率Pdrv ★中减去输出极限Wout获得的功率被设定为需要从发动机22输出的所需功率Pe *(步骤S120)。根据所设定的所需功率Pe *和发动机22有效运转所沿着的常规运转线来设定中间转速Nmidl和中间转矩Tmidl(步骤S130)。根据所设定的所需功率Pe *和高转矩线来设定控制开始转速Nst和控制开始转矩Tst，其中，沿着所述高转矩线，所述发动机22输出高转矩被给予比所述发动机22有效运转更高的优先级(步骤140)。根据所设定的行驶所需动力Pdrv *和发动机22有效运转所沿着的常规运转线来设定控制结束转速Nstop和控制结束转矩Tstop (步骤S150)。这里,常规运转线被预先确定为这样的线，所述线通过确定发动机22输出相同功率的多个运转点中的最有效运转点并且连续布置不同输出功率的最有效运转点而获得。另外，高转矩线被预先确定为这样的线，所述线通过确定发动机22输出相同功率的多个运转点中的允许发动机22以最高转矩运转的高转矩运转点并且连续布置不同输出功率的高转矩运转点获得。图6示出了发动机22的常规运转线和高转矩线的示例和设定中间转速Nmidl、中间转矩Tmidl、控制开始转速Nst、控制开始转矩Tst、控制结束转速Nstop和控制结束转矩Tstop的示例。在图中，能够由高转矩线和这样的曲线(由虚线I表示)的交点获得控制开始转速Nst和控制开始转矩Tst，沿着所述曲线，通过从行驶所需功率Pdrv *中减去输出极限Wout获得的所需功率Pe *不变。另外，能够由常规运转线和这样的曲线(由虚线I表示)的交点获得中间转速Nmidl和中间转矩Tmidl，沿着所述曲线，通过从行驶所需功率Pdrv *中减去输出极限Wout获得的所需功率Pe *不变。另外，能够由常规运转线和这样的曲线(由虚线2表示)的交点获得控制结束转速Nstop和控制结束转矩Tstop，沿着所述曲线，所需功率Pe *(行驶所需功率Pdrv *被设定为所述所需功率Pe *)不变。
[0031]这样，中间转速Nmidl、中间转矩Tmidl、控制开始转速Nst、控制开始转矩Tst、控制结束转速Nstop和控制结束转矩Tstop被设定，随后，比较发动机22的转速Ne和中间转速Nmidl (步骤S160)。当转速Ne低于中间转速Nmidl时，发动机22的目标转速Ne *被设定为使得转速从控制开始转速Tst以预定速率R在一段时间向中间转速Nmidl增大(步骤S170)。通过将所需功率Pe *除以目标转速Ne *设定发动机22的目标转矩Te ~k (步骤S180)。这里，预定速率R是作为发动机22的转速的时间变化量的预定值，所述预定值不会使乘客在需要加速时乘客体验到奇怪感觉。通常，当驾驶员需要加速时，驾驶员期望发动机22输出的转矩增大并且转速增大。在步骤S170和步骤S180的处理的情况下，通过设定发动机22的目标转速Ne *和目标转矩Te *，能够致使车辆根据驾驶员期望的特性行驶。
[0032]随后，通过使用所设定的目标转速Ne *，齿圈轴32a的转速Nr (Nm2/Gr)和动力分配/整合机构30的齿数比，通过以下数学表达式(I)计算电动机MGl的目标转速Nml十。然后，通过数学表达式(2 )根据计算得出的目标转速Nml *和当前转速Nml计算电动机MGl的转矩指令Tml *(步骤S210)。这里，数学表达式(I)是动力分配/整合机构30的旋转元件的机械关系式。图7是示出了动力分配/整合机构30的旋转元件之间的转速和转矩的机械相关性的计算图表。在图表中，左侧S轴表示太阳齿轮31的转速(其为电动机MGl的转速Nml )，C轴表示承载架34的转速(其为发动机22的转速)，R轴表示齿圈32的转速Nr，所述转速Nr通过将电动机MG2的转速Nm2乘以齿轮减速器35的齿数比Gr获得。当使用计算图表时，能够容易地推导出数学表达式(I)。R轴上的两个宽线箭头分别表示在发动机22以由目标转速Ne *和目标转矩Te *表示的运转点稳定运转时通过将从发动机22输出的转矩Te *传递到齿圈轴32获得的转矩和通过将由电动机MG2输出的转矩Tm2 *经由齿轮减速器35施加到齿圈轴32a获得的转矩。另外，数学表达式(2)是用于致使电动机MGl以目标转速Nml *旋转的反馈控制中的关系式。在数学表达式(2)中，右手侧的第二项“kl”是比例增益，并且右手侧的第三项“k2”是积分增益。
[0033]Nml * =Ne *.(1+ p ) / p -Nm2/ (Gr.P ) (I)[0034]Tml * =上一次的 Tml * +kl (Nml * _Nml)+k2 f (Nml * -Nml) dt (2)
[0035]根据数学表达式(2)计算电动机MGl的目标转速Nml *和转矩指令Tml ~k，并且通过以下数学表达式(3)和(4)通过将电池50的输入/输出极限WiruWout中的每一个和由电动机MGl消耗的电力(产生的电力)之间的偏差除以电动机MG2的转速Nm2来计算转矩极限Tmin、Tmax,所述转矩极限Tmin、Tmax是允许从电动机MG2输出的转矩的上限和下限(步骤S220)。电动机MGl消耗的电力(产生的电力)通过将计算出的电动机MGl的转矩指令Tml *乘以电动机MGl的当前转速Nml获得。另外，经由数学表达式(5)，通过使用所需转矩Tr *、转矩指令Tml *和动力分配/整合机构30的齿数比P，计算作为应当由电动机MG2输出的转矩的临时电动机转矩Tm2tmp (步骤S230)。临时电动机转矩Tm2tmp通过电动机MG2的计算得出的转矩极限TmiruTmax和转矩指令Tm2 -k限制(步骤240)。通过以这样的方式设定电动机MG2的转矩指令Tm2 *，能够设定所需转矩Tr *，所述所需转矩Tr ~k作为被限制在电池50的输入/输出极限WiruWout的范围内的转矩输出到用作驱动轴的齿圈轴32a。可以由上述图7的计算图表容易地推导出数学表达式(5)。
[0036]Tmin= (Win-Tml *.Nml)/Nm2 (3)
[0037]Tmax= (Wout-Tml *.Nml)/Nm2 (4)
[0038]Tm2tmp= (Tr * +Tml */p)/Gr (5)
[0039]当以这种方式设定发动机22的目标转速Ne *和目标转矩Te ~k、电动机MGl的转矩指令Tml ★和电动机MG2的转矩指令Tm2 *时，发动机22的目标转速Ne *和目标转矩Te *被输送到发动机E⑶24，并且电动机MGl的转矩指令Tml *和电动机MG2的转矩指令Tm2 被输送到电动机E⑶40 (步骤S250)，此后所述规程结束。已经接收到目标转速Ne *和目标转矩Te *的发动机ECU24对发动机22执行诸如燃料喷射控制和点火控制的控制，使得发动机22在由目标转速Ne *和目标转矩Te *表示的运转点运转。另外，已经接收到转矩指令Tml *、Tm2 *的电动机E⑶40对换流器41、42的开关元件进行切换控制，使得以转矩指令Tml *驱动电动机MGl并且以转矩指令Tm2 *驱动电动机MG2。通过这种控制，能够致使车辆使用基于行驶所需功率Pdrv *的功率行驶，并且同时使发动机22的转速以预定速率R从控制开始转速Nst增大至中间转速Nmidl。因此，在加速时能够致使车辆以驾驶员期望的特性行驶，并且能够抑制驾驶性能下降。此时，发动机22运转以便输出通过从行驶所需功率Pdrv ★中减去输出极限Wout获得的所需功率Pe ★。因而，车辆行驶，并且同时从电池50释放对应于输出极限Wout的电量，所以电池50的充电状态(SOC)逐渐下降。
[0040]当发动机22的转速Ne以这样的方式增大至中间转速Nmidl或者更高时，发动机22的目标转速Ne *被设定为使得转速在一段时间内以预定速率R从中间转速Nmidl朝向控制结束转速Nstop增大(步骤S190)。另外，发动机22的目标转矩Te *被设定为图6中图解的常规运转线与这样的线的交点处的值:沿着所述线，目标转速Ne *不变(步骤S200)。执行上述步骤S210至步骤S250的处理，此后，规程结束。通过上述处理，能够使发动机22的转速朝向控制结束转速Nstop增大，同时沿着常规运转线移动发动机22的由目标转速Ne*和目标转矩Te *表示的运转点。因此，能够增大发动机22的转速并且同时使发动机22有效地运转，所以能够提高能量效率并且抑制驾驶性能降低。此时，发动机22输出的功率增大为行驶所需功率Pdrv *，所以能够恢复电池50的充电状态(SOC)(所述电池50的充电状态已经在步骤SlOO至步骤S180以及步骤S210至步骤S250的处理中下降)。因此，能够适当地管理电池50。图8示出了发动机22的目标转速Ne *的时间变化量的示例。通过上述控制，能够以预定速率R增大发动机22的转速Ne，所以能够抑制驾驶性能下降，并且能够致使车辆以行驶所需功率Pdrv *行驶。
[0041]在根据所述实施例的上述混合动力车辆20中，当要求加速时，发动机22和电动机MGU MG2被控制成使得致使车辆以根据行驶所需功率Pdrv *的功率行驶并且同时发动机22的转速以预定速率R从控制开始转速Nst增大到中间转速Nmidl。之后，发动机22和电动机MGl、MG2被控制成使得车辆以根据行驶所需功率Pdrv *的功率行驶并且同时运转发动机22使得发动机22的转速以预定速率R从中间转速Nmidl增大至控制结束转速Nstop并且发动机22的运转点沿着常规运转线移动。因此，当发布加速要求时，能够致使车辆以驾驶员期望的特性行驶，所以能够抑制驾驶性能下降并且能够抑制能量效率下降。
[0042]在根据所述实施例的混合动力车辆20中，在步骤S170和步骤S190的处理中使用的预定速率R是预先确定为发动机22的转速的时间变化量的值，在所述值的条件下，乘客在要求加速时不会感觉到奇怪的感觉。替代地，预定速率R可以设定成随着电池50的充电状态(SOC)的增大而增大。可替代地,预定速率R可以设定成随着路面倾斜度的增大而增大。利用这种构造，能够更加快速地提高发动机22的转速。
[0043]在根据所述实施例的混合动力车辆20中，为了判定电池50的状态，使用根据电池50的电池温度Tb设定的电池50的输入/输出极限WiruWout和电池50的充电状态(SOC)。替代地，可以使用电池50的电池温度Tb或者可以使用电池50的充电状态(SOC)。
[0044]在根据所述实施例的混合动力车辆20中，电动机MG2的驱动力通过齿轮减速器35变速并且被输出到齿圈轴32a。替代地，如根据在图9中示出的替代实施例的混合动力车辆120中所图解的那样，电动机MG2的驱动力可以输出到与连接有齿圈轴32a的车轴(与驱动车轮63a、63b连接的车轴 )不同的车轴(在图9中分别连接到车轮64a、64b的车轴)。
[0045]在根据所述实施例的混合动力车辆20中，发动机22的驱动力经由动力分配/整合机构30输出到用作连接到驱动轮63a、63b的驱动轴的齿圈轴32a。本发明并不局限于上述实施例。本发明可以实施为根据图10中图解的替代性实施例的混合动力车辆220。混合动力车辆220包括双转子电动机230，所述双转子电动机230包括内转子232和外转子234。内转子232连接到发动机22的曲柄轴26。外转子234连接到将驱动力输出到驱动轮63a、63b的驱动轴。双转子电动机230将发动机22的驱动力的一部分传递到驱动轴，并且将剩余的驱动力转换成电力。
[0046]在所述实施例中，可以把发动机22看作是“发动机”，可以把电动机MGl看作是“第一电动机”，可以把动力分配/整合机构30看作是“行星齿轮单元”，可以把电动机MG2看作是“第二电动机”，并且可以把电池50看作是“电池”。另外，在所述实施例中，可以把执行图2中图解的加速驱动控制规程的HVE⑶70、通过接收来自HVE⑶70的发动机22的目标转速Ne *和目标转矩Te ★控制发动机22的发动机E⑶24和通过接收来自HVE⑶70的电动机MGl、MG2的转矩指令Tml *、Tm2 *控制电动机MGl、MG2的电动机ECU40看作是“控制
盤晋”
目.ο
[0047]参照上述实施例描述了用于实施本发明的方式；然而，本发明并不局限于所述实施例,并且可以以多种形式实施本发明。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆(20，120，220)，其特征在于，所述混合动力车辆包括: 发动机(22)； 第一电动机(MGl)； 行星齿轮单元(30)，所述行星齿轮单元包括:齿圈，所述齿圈连接到驱动轴，所述驱动轴连接到车轮；承载架，所述承载架连接到所述发动机的输出轴；和太阳齿轮，所述太阳齿轮连接到所述第一电动机的旋转轴； 第二电动机(MG2)，所述第二电动机的旋转轴连接到所述驱动轴；电池(50)，所述电池构造成与所述第一电动机和所述第二电动机交换电力；和控制装置(24，40，70)，所述控制装置构造成控制所述发动机、所述第一电动机和所述第二电动机，使得在所述发动机以设定的目标运转点运转的同时所述混合动力车辆以行驶所需功率行驶，所述行驶所需功率通过把所述电池所需要的充电量和所述混合动力车辆行驶所需的功率相加而获得， 其中，所述控制装置构造成在需要加速时:根据发动机输出功率和所述发动机输出高转矩被给予比所述发动机以高效率运转更高的优先级的高转矩约束来设定第一运转点，所述第一运转点由第一运转转速和第一运转转矩指示，所述发动机输出功率通过从所述行驶所需功率中减去所述电池的输出极限而获得；根据所述发动机输出功率和允许所述发动机以高效率运转的预定约束设定第二运转点，所述第二运转点由第二运转转速和第二运转转矩指示；以及设定所述目标运转点，使得所述发动机的目标转速以预定时间变化从所述第一运转转速朝向所述第二运转转速变化并且所述发动机输出所述发动机输出功率，并且其中，所述控制装置构造成在所述发动机的转速在所述发动机的所述目标转速已经以所述预定时间变化从所述第一运转转速朝向所述第二运转转速变化之后达到所述第二运转转速时，根据所述行驶所需功率和所述预定约束设定第三运转点，所述第三运转点由第三运转转速和第三运转转矩指示；以及使所述目标转速以所述预定时间变化从所述第二运转转速朝向所述第三运转转速变化并且设定所述目标运转点，使得所述发动机以所述目标运转点运转，以便使所述发动机根据所述预定约束运转。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中 所述预定时间变化被设定为随着贮存在所述电池中的电量的增大而增大。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中 所述预定时间变化被设定为随着路面倾斜度的增大而增大。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中 根据所述预定约束，所述发动机沿着运转线运转，所述运转线通过在改变从所述发动机输出的功率的同时连续布置所述发动机的最有效运转点而获得，并且 从所述发动机输出相同功率的多个运转点中设定每一个所述最有效运转点。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中 根据所述高转矩约束，所述发动机沿着运转线运转，所述运转线通过在改变从所述发动机输出的功率的同时连续布置所述发动机的最高转矩运转点而获得，并且 从所述发动机输出相同功率的多个运转点中设定每一个所述最高转矩运转点。
【文档编号】B60W10/06GK103935358SQ201410017443
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】马场正幸 申请人:丰田自动车株式会社