专利名称：混合动力输出装置以及控制方法
技术领域：
本发明涉及动力输出装置、动力输出装置的控制方法以及相应的汽车。
背景技术：
一种已提出的动力输出装置具有发动机、包括与发动机的曲轴相连的行星架和与机械连接到车轴的驱动轴相连的齿圈的行星齿轮装置、从行星齿轮装置的太阳齿轮输入动力和向该太阳齿轮输出动力的第一电机、从驱动轴输入动力和向驱动轴输出动力的第二电机以及向第一电机及第二电机提供电力和从第一电机及第二电机接收电力的蓄电池(例如，见日本专利特开No.2001-317385)。该现有技术的动力输出装置响应操作者所要求的要求动力设定将从发动机输出的动力和将输出至驱动轴的动力，并基于所述设定控制发动机、第一电机以及第二电机。在操作者所要求的要求动力突然减小的情况下，该现有技术的动力输出装置的控制估计能够成功地响应操作者随后所要求的要求动力的可能性。当预料到失效的响应(不能响应)时，将比对应于操作者随后的要求动力所要求的水平大的动力设定为将从发动机输出的动力。这旨在提高输出至驱动轴的动力对操作者所要求的要求动力的响应。
在该现有技术的动力输出装置、尤其是安装在有限的空间例如汽车上的动力输出装置中，由于要求减小蓄电池的尺寸，典型的控制程序响应操作者所要求的要求动力的突然减小迅速减小将从发动机输出的动力以便保持动力平衡。发动机不能够如同电气装置例如电机那样迅速地改变其驱动点(工作点)。因此，担心在完成驱动点的改变之前蓄电池过充电。一种抵制蓄电池潜在的过充电的可行措施是切断对发动机的燃料供给。然而，突然切断燃料供给会导致发动机转矩急剧变化，从而可能造成转矩冲击。突然切断燃料供给还可能造成对操作者随后的要求的响应很差。
发明内容
本发明的动力输出装置配备有通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变内燃机的驱动状态并将来自内燃机的动力的至少一部分输出至驱动轴的电力-机械动力输入-输出单元。本发明的动力输出装置、动力输出装置的控制方法以及相应的汽车旨在防止响应操作者所要求的要求动力的突然减小而造成蓄电器例如二次电池的潜在的过充电。本发明还旨在确保响应操作者所要求的要求动力的突然减小根据蓄电器的充电状态平稳地改变内燃机的驱动状态。本发明还旨在减小由于操作者所要求的要求动力突然减小而造成的潜在的转矩冲击。本发明还旨在提高在操作者所要求的要求动力突然减小之后对操作者随后的要求的响应。
为实现上述目的的至少一部分，动力输出装置、动力输出装置的控制方法以及相应的汽车构造为如下。
本发明涉及一种向驱动轴输出动力的动力输出装置，该动力输出装置包括内燃机；与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴相连、以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变所述内燃机的驱动状态并将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力的电机；能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池(蓄电池)；设定所述二次电池的输入限制的输入限制设定单元；测量用以对所述二次电池充电或由所述二次电池放电获得的充电-放电电力的充电-放电电力测量单元；响应操作者的操作设定所述驱动轴所要求的要求动力的要求动力设定单元；驱动状态改变模式转换单元，该驱动状态改变模式转换单元响应所述要求动力设定单元突然减小的要求动力的设定，基于由所述充电-放电电力测量单元测量的充电-放电电力和由所述输入限制设定单元设定的输入限制，选择驱动状态改变模式以改变所述内燃机的驱动状态；以及控制器，该控制器控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保所述内燃机的驱动状态以所选定的驱动状态改变模式改变和对应于要求动力的设定的动力输出至所述驱动轴。
响应通过操作者的操作设定的要求动力的突然减小，本发明的动力输出装置基于所测量的用以对二次电池充电或由二次电池放电获得的充电-放电电力和二次电池的输入限制的设定，选择内燃机的驱动状态改变模式。该动力输出装置控制内燃机、电力-机械动力输入输出单元以及电机，以使得以所选定的驱动状态改变模式改变内燃机的驱动状态和将对应于要求动力的设定的动力输出至驱动轴。这种控制根据二次电池的充电状态平稳地改变内燃机的驱动状态。该布置可有效地防止二次电池过充电，同时减小由于要求动力突然减小造成的潜在的转矩冲击。适当选择内燃机的驱动状态改变模式能提高对驾驶员随后的需求的响应。此处，突然减小的要求动力的设定可以是向驱动轴施加制动力的要求动力的设定。
在本发明的动力输出装置的一个优选应用中，当所测量的充电-放电电力小于基于输入限制设定的预定的第一电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择普通状态改变模式，以逐渐改变内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第一电力但小于基于输入限制设定的预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择独立状态改变模式，以使内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择燃料供给切断状态改变模式，以切断对内燃机的燃料供给，从而改变内燃机的驱动状态。以普通状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地减小潜在的转矩冲击并提高对驾驶员随后的需求的响应。以独立状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地防止二次电池的过充电，同时确保潜在的转矩冲击有一定程度的减小和对驾驶员随后的需求有较快速响应。以燃料供给切断状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地防止由于潜在的二次电池过充电造成的二次电池的恶化。此处，所述预定的第二电力可设定为低于所述输入限制的水平或高于所述输入限制的水平。所述预定的第一电力可设定为低于所述输入限制的水平。
在本发明的动力输出装置的另一个优选应用中，所述驱动状态改变模式转换单元根据所测量的已达到基于所述输入限制设定的预定的第一电力的充电-放电电力的改变程度选择内燃机的驱动状态改变模式。该应用基于所观测的充电-放电电力的改变程度估计在不久的将来的充电-放电电力。从而根据所估计的充电-放电电力改变内燃机的驱动状态。该布置能更有效地防止蓄电器的过充电。在该应用中，当所测量的充电-放电电力的改变程度小于预定的第一水平时，所述驱动状态改变模式转换单元可选择普通状态改变模式，以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第一水平但小于预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元可选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元可选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。以普通状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地减小潜在的转矩冲击并提高对驾驶员随后的需求的响应。以独立状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能更有效地防止二次电池的过充电，同时确保潜在的转矩冲击有一定程度的减小和对驾驶员随后的需求有较快速响应。以燃料供给停止状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地防止由于潜在的二次电池过充电造成的二次电池的恶化。作为一个变形例的结构，在所测量的充电-放电电力不小于基于所述输入限制设定的、大于所述预定的第一电力的预定的第二电力的条件下，无论当所测量的充电-放电电力达到所述预定的第一电力时选择的驱动状态改变模式如何，所述驱动状态改变模式转换单元都采取燃料供给停止状态改变模式。该布置能更有效地防止蓄电器的过充电。此处，所述预定的第二电力可设定为低于所述输入限制的水平或高于所述输入限制的水平。所述预定的第一电力可设定为低于所述输入限制的水平。
在本发明的动力输出装置中，所述电力-机械动力输入输出单元可包括三轴动力输入输出组件，该组件与三个轴即内燃机的输出轴、驱动轴以及第三轴相连，并基于从所述三个轴中的两个轴输入的动力和输出至所述两个轴的动力，规定来自所述三个轴中剩余的一个剩余轴的动力输入和至该剩余轴的动力输出；以及从所述第三轴输入动力或向所述第三轴输出动力的发电机。在本发明的动力输出装置中，所述电力-机械动力输入输出单元可包括具有第一转子和第二转子的双转子发电机，该第一转子与内燃机的输出轴相连，该第二转子与驱动轴相连并相对于第一转子转动，所述双转子发电机通过第一转子与第二转子之间的电磁相互作用产生的电力的输入和输出将来自内燃机的动力的至少一部分输出至驱动轴。
本发明还涉及一种汽车，该汽车包括内燃机；与所述内燃机的输出轴相连并与和车轴连接的驱动轴相连、以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变所述内燃机的驱动状态并将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力的电机；能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池；设定所述二次电池的输入限制的输入限制设定单元；测量用以对所述二次电池充电或由所述二次电池放电获得的充电-放电电力的充电-放电电力测量单元；响应操作者的操作设定所述驱动轴所要求的要求动力的要求动力设定单元；驱动状态改变模式转换单元，该驱动状态改变模式转换单元响应所述要求动力设定单元突然减小的要求动力的设定，基于由所述充电-放电电力测量单元测量的充电-放电电力和由所述输入限制设定单元设定的输入限制，选择驱动状态改变模式以改变所述内燃机的驱动状态；以及控制器，该控制器控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保所述内燃机的驱动状态以所选定的驱动状态改变模式改变和对应于要求动力的设定的动力输出至所述驱动轴。本发明的汽车可配备具有上述任何布置的本发明的动力输出装置，其中车轴与驱动轴相连。
本发明的汽车具有上述任何应用的本发明的动力输出装置。因此，本发明的汽车发挥与上面说明的本发明的动力输出装置相同的效用例如，确保根据二次电池的充电状态平稳地改变内燃机的驱动状态；防止二次电池过充电；减小由于要求动力的突然减小造成的潜在的转矩冲击；以及通过适当选择内燃机的驱动状态改变模式提高对驾驶员随后的需求的响应。
本发明还涉及一种向驱动轴输出动力的动力输出装置的控制方法，所述动力输出装置包括内燃机；与内燃机的输出轴和驱动轴相连以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变内燃机的驱动状态并将来自内燃机的动力的至少一部分输出至驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从驱动轴输入动力和向驱动轴输出动力的电机；以及能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池，所述控制方法包括以下步骤(a)设定二次电池的输入限制；(b)测量用以对二次电池充电或由二次电池放电获得的充电-放电电力；(c)响应操作者的操作设定驱动轴所要求的要求动力；(d)响应所述步骤(c)突然减小的要求动力的设定，基于所测量的充电-放电电力和所述输入限制的设定，选择驱动状态改变模式以改变内燃机的驱动状态；以及(e)控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保内燃机的驱动状态以所选定的驱动状态改变模式改变和对应于要求动力的设定的动力输出至驱动轴。
响应通过操作者的操作设定的要求动力的突然减小，本发明的动力输出装置的控制方法基于所测量的用以对二次电池充电或由二次电池放电获得的充电-放电电力和二次电池的输入限制的设定，选择内燃机的驱动状态改变模式。该方法控制内燃机、电力-机械动力输入输出单元以及电机，以使得以所选定的驱动状态改变模式改变内燃机的驱动状态和将对应于要求动力的设定的动力输出至驱动轴。这种控制根据二次电池的充电状态平稳地改变内燃机的驱动状态。该布置可有效地防止二次电池过充电，同时减小由于要求动力的突然减小造成的潜在的转矩冲击。适当选择内燃机的驱动状态改变模式能提高对驾驶员随后的需求的响应。此处，突然减小的要求动力的设定可以是向驱动轴施加制动力的要求动力的设定。
在本发明的控制方法的一个优选应用中，当所测量的充电-放电电力小于基于输入限制设定的预定的第一电力时，所述步骤(d)选择普通状态改变模式，以逐渐改变内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第一电力但小于基于输入限制设定的预定的第二电力时，所述步骤(d)选择独立状态改变模式，以使内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第二电力时，所述步骤(d)选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对内燃机的燃料供给，从而改变内燃机的驱动状态。以普通状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地减小潜在的转矩冲击并提高对驾驶员随后的需求的响应。以独立状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地防止二次电池的过充电，同时确保潜在的转矩冲击有一定程度的减小和对驾驶员随后的需求有较快速响应。以燃料供给停止状态改变模式改变内燃机的驱动状态的控制能有效地防止由于潜在的二次电池过充电造成的二次电池的恶化。
在本发明的控制方法的另一个优选应用中，当所测量的已达到基于所述输入限制设定的预定的第一电力的充电-放电电力的改变程度小于预定的第一水平时，所述步骤(d)选择普通状态改变模式，以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第一水平但小于预定的第二水平时，所述步骤(d)选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第二水平时，所述步骤(d)选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。该应用基于所观测的充电-放电电力的改变程度估计在不久的将来的充电-放电电力。从而根据所估计的充电-放电电力改变内燃机的驱动状态。该布置能更有效地防止蓄电器的过充电。
图1示意性示出本发明的一个实施例中混合动力车辆20的构造；图2是示出由混合动力电子控制单元70执行的减速控制例程的流程图；图3示出输入限制Win和输出限制Wout随蓄电池50的蓄电池温度Tb的变化；图4示出输入限制Win和输出限制Wout的校正系数随蓄电池50的充电状态(SOC)的变化；图5示出要求转矩设定图(map)的一个示例；图6示出在发动机22的驱动线(driving line)上对应于目标转速Ne*设定目标转矩Te*的过程；图7示出动力分配综合机构30中的转动部件的动力学关系的列线图；图8是示出一个变形例的结构中的减速控制例程的流程图；图9示意性示出一个变形例的结构中混合动力车辆20的构造；图10示意性示出另一个变形例的结构中混合动力车辆20的构造。
具体实施例方式
下面作为优选实施例说明实施本发明的一种方式。图1示意性示出本发明的一个实施例中的安装有动力输出装置的混合动力车辆20的构造。如所示出的，本实施例的混合动力车辆20包括发动机22，经由减振器28与用作发动机22的输出轴的曲轴26相连的三轴型动力分配综合机构30，与动力分配综合机构30相连并能够产生电力的电机MG1，连接到用作与动力分配综合机构30相连的驱动轴的齿圈轴32a的减速器35，与减速器35相连的另一个电机MG2，以及控制整个动力输出装置的混合动力电子控制单元70。
发动机22是消耗碳氢燃料-例如汽油或轻油以输出动力的内燃机，并处于发动机电子控制单元(下文称为发动机ECU)24的控制之下。发动机ECU 24从检测发动机22的驱动状况的各种传感器接收输入信号并实施包括燃料喷射控制、点火控制以及进气量调节的操作控制。发动机ECU 24与混合动力电子控制单元70通信并接收来自混合动力电子控制单元70的控制信号以控制发动机22的运转，同时根据要求向混合动力电子控制单元70输出有关发动机22的运转状况的数据。
动力分配综合机构30具有为外齿轮的太阳齿轮31，为内齿轮并与太阳齿轮31同心地设置的齿圈32，多个与太阳齿轮31和齿圈32啮合的行星齿轮33，以及以允许行星齿轮自由公转和在其各自的轴上自由自转的方式保持多个行星齿轮33的行星架34。即，动力分配综合机构30构造成允许作为转动部件的太阳齿轮31、齿圈32以及行星架34差动的行星齿轮机构。动力分配综合机构30中的行星架34、太阳齿轮31以及齿圈32分别连接到发动机22的曲轴26、电机MG1以及经由齿圈轴32a连接到减速器35。在电机MG1用作发电机时，从发动机22输出并通过行星架34输入的动力根据传动比分配给太阳齿轮31和齿圈32。另一方面，在电机MG1用作电动机时，从发动机22输出并通过行星架34输入的动力与从电机MG1输出并通过太阳齿轮31输入的动力结合，该结合后的复合动力输出至齿圈32。输出至齿圈32的动力最终从齿圈轴32a经由减速机构60和差速器62传递到驱动轮63a、63b。
电机MG1和MG2都构造成公知的可被驱动作为发电机和电动机的同步发电电动机。电机MG1和MG2经由逆变器41和42从蓄电池50获得电力和向蓄电池50传递电力。连接逆变器41和42与蓄电池50的电力线54包括被两个逆变器41和42共用的正极母线和负极母线。这种布置使得由电机MG1和MG2中的一个产生的电力可被另一个电机消耗。蓄电池50用电机MG1或电机MG2的过量的电力充电，或者放电以补充电机MG1或电机MG2的不足的电力。当电机MG1和MG2的电力平衡时，蓄电池50既不充电也不放电。电机MG1和MG2都由电机电子控制单元(下文称为电机ECU)40驱动和控制。电机ECU 40接收用于驱动和控制电机MG1和MG2所需的信号，例如来自检测电机MG1和MG2中转子的转动位置的转动位置检测传感器43和44的信号以及提供给电机MG1和MG2并由未示出的电流传感器检测的相电流的值。电机ECU 40向逆变器41和42输出开关(切换)控制信号。电机ECU 40与混合动力电子控制单元70通信并响应来自混合动力电子控制单元70的控制信号驱动和控制电机MG1和MG2，同时根据要求向混合动力电子控制单元70输出有关电机MG1和MG2的驱动状况的数据。
蓄电池50由蓄电池电子控制单元(下文称为蓄电池ECU)52控制。蓄电池ECU 52接收用于控制蓄电池50所需的信号，例如由设置在蓄电池50的端子之间的电压传感器51a检测的端子间电压Vb的值，由连接到与蓄电池50的输出端子相连的电力线54的电流传感器51b检测的充电放电电流Ib的值，以及由连接到蓄电池50的温度传感器51c检测的蓄电池温度Tb。蓄电池ECU 52根据要求经由通信向混合动力电子控制单元70输出有关蓄电池50的状况的数据。蓄电池ECU 52从由电流传感器51b检测的充电放电电流Ib的累积值计算充电状态(SOC)，以用于控制蓄电池50。
混合动力电子控制单元70构造成包括CPU 72、存储处理程序的ROM74、临时存储数据的RAM 76、未示出的输入-输出端口以及未示出的通信端口的微处理器。混合动力电子控制单元70经由输入端口接收各种输入来自点火开关80的点火信号，来自检测换档杆81的当前位置的换档位置传感器82的换档位置SP，来自检测加速踏板83的踩下量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc，来自检测制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP，以及来自车速传感器88的车速V。混合动力电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52通信，以便如上文提及的那样向发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52传递各种控制信号并从发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52获得各种数据。
这样构造的实施例的混合动力车辆20基于对应于驾驶员对加速踏板83的踩下量的加速器开度Acc和车速V计算将输出至齿圈轴32a或驱动轴的所要求的转矩(即要求转矩)。发动机22以及电机MG1和MG2处于运转控制下，以能够将对应于所计算的要求转矩的动力实际输出至齿圈轴32a。发动机22以及电机MG1和MG2的运转控制具有多种模式转矩转换驱动模式、充电-放电驱动模式以及电机驱动模式。在转矩转换驱动模式中，发动机22处于运转控制下，以输出等于要求动力(所要求的动力)的动力。电机MG1和MG2被驱动和控制，以使从发动机22输出的总动力经受通过动力分配综合机构30以及电机MG1和MG2的转矩转换并输出至齿圈轴32a。在充电-放电驱动模式中，发动机22处于运转控制下，以输出等于要求动力与用于蓄电池50的充电和放电的电力之和的动力。电机MG1和MG2被驱动和控制，以随着蓄电池50的充电或放电使从发动机22输出的动力的全部或部分经受通过动力分配综合机构30以及电机MG1和MG2的转矩转换并作为要求动力输出至齿圈轴32a。在电机驱动模式中，发动机22的运转停止，而驱动和控制电机MG2以向齿圈轴32a输出等于要求动力的动力。
下面说明如上所述构造的实施例的混合动力车辆20的操作，尤其是响应加速踏板83的释放的减速操作。图2是示出由混合动力电子控制单元70执行的减速控制例程的流程图。在释放加速器之后，该例程以预先设定的时间间隔(例如，每隔8毫秒)重复执行。
当减速控制例程开始时，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先输入用于控制所需的各种数据，即，来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V、发动机22的转速Ne、电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2、蓄电池50的充电-放电电力Wb以及蓄电池50的输入限制Win和输出限制Wout(步骤S100)。发动机22的转速Ne基于来自未示出的连接到曲轴26上的曲轴位置传感器的信号计算出，并经由通信从发动机ECU24输入。电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2由通过转动位置检测传感器43和44所检测出的电机MG1和MG2中转子的转动位置计算出，并经由通信从电机ECU 40输入。蓄电池50的充电-放电电力Wb计算为在预设的时间段内(例如，在24毫秒内)由电压传感器51a所检测的蓄电池50的电压Vb的平均值与由电流传感器51b所检测的充电-放电电流Ib的平均值的乘积，并经由通信从蓄电池ECU 52输入。使用在预设的时间段内的电压Vb的平均值和充电-放电电流Ib的平均值可满意地使充电-放电电力Wb稳定。蓄电池50的输入限制Win和输出限制Wout根据由温度传感器51c所检测的蓄电池50的蓄电池温度Tb和蓄电池50的充电状态(SOC)设定，并经由通信从蓄电池ECU 52输入。一个具体的程序根据所观测的蓄电池温度Tb规定输入限制Win和输出限制Wout的基准值，根据蓄电池50的充电状态(SOC)确定输入限制校正系数和输出限制校正系数，并将所规定的输入限制Win和输出限制Wout的基准值乘以各自的校正系数以设定蓄电池50的输入限制Win和输出限制Wout。图3示出输入限制Win和输出限制Wout随蓄电池温度Tb的变化。图4示出输入限制Win和输出限制Wout的校正系数随蓄电池50的充电状态(SOC)的变化。
在输入这些数据之后，该例程基于加速器开度Acc、制动踏板位置BP以及车速V的输入，设定将作为车辆所需的转矩输出至作为与驱动轮63a和63b相连的驱动轴的齿圈轴32a的要求转矩Tr*(步骤S110)。在此实施例的结构中，要求转矩Tr*随加速器开度Acc和车速V的变化被预先规定并作为要求转矩设定图谱存储于ROM 74中。对应于给定的加速器开度Acc和给定的车速V，该实施例的程序从所存储的要求转矩设定图读取并设定要求转矩Tr*。图5示出要求转矩设定图的示例。此减速控制例程在加速器关闭(不加速)状态下执行。因此，根据设定为等于0的加速器开度Acc或制动踏板位置BP，要求转矩Tr*被设定为制动转矩(负的转矩)。
在设定要求转矩Tr*之后，例程从输入限制Win减去预定值W1和W2以规定怠速基准值Wr1和燃料供给停止基准值Wr2(步骤S120)。预定值W1表示使发动机22的转速Ne不能够随着电机MG1的发电而较缓慢地降低的蓄电池50的一些剩余电力。预定值W2表示蓄电池50的极小的剩余电力。在输入限制Win的设定根本不考虑蓄电池50的余量的情况下，预定值W1和W2都可以设定为正值。另一方面，在输入限制Win的设定考虑蓄电池50的余量的情况下，可仅将预定值W2或者将预定值W1和W2两者都设定为负值。
在规定怠速基准值Wr1和燃料供给停止基准值Wr2之后，例程比较所输入的充电-放电电力Wb与所规定的燃料供给停止基准值Wr2(步骤S130)。当充电-放电电力Wb小于燃料供给停止基准值Wr2时，例程将从输入的发动机22的转速Ne减去预定的转速Nrt所获得的值设定为发动机22的目标转速Ne*，以通过速率处理(rate process)降低发动机22的转速Ne(步骤S140)。然后例程比较所输入的充电-放电电力Wb与怠速基准值Wr1(步骤S150)。
当充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1时，例程判定蓄电池50具有足够的余量，并基于所设定的目标转速Ne*设定发动机22的目标转矩Te*(步骤S160)。在此实施例中，目标转矩Te*被设定为对应于用于有效地驱动发动机22的驱动线上的有效的驱动点的目标转速Ne*的转矩。图6中示出对应于在发动机22的驱动线上的目标转速Ne*设定目标转矩Te*的过程。
在设定目标转速Ne*和目标转矩Te*之后，例程根据下面给出的方程式(1)由所设定的目标转速Ne*、齿圈轴32a的转速Nr(＝Nm2/Gr)、以及动力分配综合机构30的传动比ρ计算电机MG1的目标转速Nm1*，并根据下面给出的方程式(2)由计算出的目标转速Nm1*和电机MG1当前的转速Nm1计算电机MG1的转矩指令Tm1*(步骤S170)。方程式(1)示出动力分配综合机构30中的转动部件的动力学关系。图7是示出动力分配综合机构30中的转动部件的转速与转矩之间的动力学关系的列线图。轴线S示出等于电机MG1的转速Nm1的太阳齿轮31的转速。轴线C示出等于发动机22的转速Ne的行星架34的转速。轴线R示出由电机MG2的转速Nm2乘以减速器35的传动比Gr所得的齿圈32的转速Nr。方程式(1)容易从此列线图中推出。轴线R上的两个粗箭头分别表示当发动机22在由目标转矩Te*和目标转速Ne*限定的具体驱动点稳定地驱动时从发动机22输出的转矩Te*经由动力分配综合机构30传递而作用在齿圈轴32a上的转矩，以及从电机MG2输出的转矩Tm2*经由减速器35传递而作用在齿圈轴32a上的转矩。在减速过程中，从电机MG2输出的转矩Tm2*具有负的方向(图中向下的方向)。因此，电机MG1和MG2都用作发电机。方程式(2)示出使电机MG1以目标转速Nm1*转动的反馈控制中的关系。在方程式(2)中，右侧第二项中的k1表示比例项的增益，右侧第三项中的k2表示积分项的增益。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ) (1)Tm1*＝前一Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)在计算电机MG1的目标转速Nm1*和转矩指令Tm1*之后，例程根据下面给出的方程式(3)，用电机MG2的当前转速Nm2除蓄电池50的输入限制Win与电机MG1产生的电力(电力消耗)之差，以计算作为从电机MG2输出的可允许的下限转矩的转矩限制Tmin(步骤S180)，其中电机MG1产生的电力(功率)为计算出的电机MG1的转矩指令Tm1*与电机MG1的当前转速Nm1的乘积。例程还根据下面给出的方程式(4)，由要求转矩Tr*、转矩指令Tm1*以及动力分配综合机构30的传动比ρ，计算作为将从电机MG2输出的转矩的假定电机转矩Tm2tmp(步骤S190)，并将计算出的转矩限制Tmin与计算出的假定电机转矩Tm2tmp中较大的一个设定为电机MG2的转矩指令Tm2*(步骤S200)。以这种方式设定电机MG2的转矩指令Tm2*，可使得将输出至作为驱动轴的齿圈轴32a的要求转矩Tr*(制动转矩)被设定为在蓄电池50的输入限制Win范围之内的受限制转矩。方程式(4)很容易从上述图7的列线图推出。
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (3)Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr(4)在设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及电机MG1和MG2的转矩指令Tm1*和Tm2*之后，例程在终止前将发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*发送到发动机ECU 24并将电机MG1和MG2的转矩指令Tm1*和Tm2*发送到电机ECU 40(步骤S210)。发动机ECU 24接收目标转速Ne*和目标转矩Te*并执行发动机22的燃料喷射控制和点火控制，以在由目标转速Ne*和目标转矩Te*限定的驱动点处驱动发动机22。电机ECU 40接收转矩指令Tm1*和Tm2*并执行包括在逆变器41和42中的开关部件的开关控制，以利用转矩指令Tm1*驱动电机MG1并利用转矩指令Tm2*驱动电机MG2。
在充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1的持续状态，如上所述，例程设定通过速率处理逐渐降低的目标转速Ne*以及对应的目标转矩Te*(步骤S140和S160)。从而发动机22被控制为在由所设定的目标转速Ne*和目标转矩Te*限定的驱动点处被驱动。电机MG1被控制为输出消除响应发动机22的输出转矩作用在太阳齿轮31上的转矩并使发动机22的转速Ne接近目标转速Ne*的消除转矩(offset torque)。电机MG2被控制为输出通过用减速器35的传动比Gr除要求转矩Tr*(制动转矩)与用于消除响应电机MG1的输出转矩作用在齿圈轴32a上的转矩的消除转矩之和计算出的、并被限制在输入限制Win的范围之内的转矩。从而，随着电机MG1的发电，发动机22的转速Ne逐渐降低。相应地，蓄电池50利用电机MG1产生的电力和电机MG2的再生动力充电。在此减速状态，随着从发动机22输出转矩，控制程序逐渐降低发动机22的转速Ne。这种控制确保响应驾驶员对加速踏板83的突然踩踏动作迅速向作为驱动轴的齿圈轴32a输出转矩。因此，该布置实现了对驾驶员动作的快速响应。
当在步骤S150判定蓄电池50的充电-放电电力Wb不小于怠速基准值Wr1时，例程判定蓄电池50具有微小的余量，并向发动机ECU 24发送控制信号以使发动机22在目标转速Ne*下怠速运转(步骤S220)。然后，例程根据上面给出的方程式(1)由所设定的目标转速Ne*、齿圈轴32a的转速Nr(＝Nm2/Gr)以及动力分配综合机构30的传动比ρ计算电机MG1的目标转速Nm1*，并根据上面给出的方程式(2)由计算出的目标转速Nm1*和电机MG1当前的转速Nm1计算电机MG1的转矩指令Tm1*(步骤S170)。在这种状态下，由于发动机22被控制为输出转矩或在目标转速Ne*下被驱动，因此仅需从电机MG1输出很小的转矩。从而，与充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1的状态相比，对于用以设定转矩指令Tm1*的反馈控制的关系式中的比例项(方程式(2)中右侧第二项)的增益k1，较小的设定值就足够。因此，此实施例的程序将较小的值设定为用于使发动机22怠速运转的控制的比例项的增益k1。然后，例程执行步骤S180及之后的处理。
在充电-放电电力Wb不小于怠速基准值Wr1但是小于燃料供给停止基准值Wr2的持续状态，减速控制例程的每一循环从在设定发动机22的目标转速Ne*的时刻观察到的发动机22的转速Ne减去预定的转速Nrt(步骤S140)。然后，发动机22被控制为以所设定的目标转速Ne*怠速运转(步骤S220)。电机MG1被控制为输出利用小的增益k1设定的较小水平的转矩指令Tm1*，以使发动机22的转速Ne接近目标转速Ne*。电机MG2被控制为输出通过用减速器35的传动比Gr除要求转矩Tr*(制动转矩)与用于消除响应电机MG1的输出转矩作用在齿圈轴32a上的较小水平的转矩的消除转矩之和计算出的、并被限制在输入限制Win的范围之内的转矩。从而，随着电机MG1产生微小的电力，发动机22的转速Ne逐渐降低。因此，蓄电池50利用电机MG1产生的微小的电力和电机MG2的再生电力充电。在此减速状态，控制例程在使发动机22怠速运转的同时逐渐降低发动机22的转速Ne。这种控制确保响应驾驶员对加速踏板83的突然踩踏动作较迅速地向作为驱动轴的齿圈轴32a输出转矩，尽管转矩输出响应不如在随着发动机22输出转矩而逐渐降低转速Ne的状态下那样迅速。因此，该布置实现了对驾驶员动作的较快的响应。
当在步骤S130判定充电-放电电力Wb不小于燃料供给停止基准值Wr2时，例程判定蓄电池50仅具有极小的余量，并向发动机ECU 24发送控制信号以停止对发动机22的燃料供给(步骤S230)。然后，例程将值0设定给电机MG1的转矩指令Tm1*(步骤S240)并执行步骤S180及之后的处理。由于转矩指令Tm1*被设定为等于0，因此步骤S180及之后的处理将用减速器35的传动比Gr除要求转矩Tr*所得到的并被限制在输入限制Win的范围之内的值设定为电机MG2的转矩指令Tm2*。在这种状态下，对发动机22的燃料供给被突然停止。这导致处于不会对车辆的驱动操作产生不利影响的水平的轻微的转矩冲击。这种轻微的转矩冲击对于保护蓄电池50是不可避免的。
在充电-放电电力Wb不小于燃料供给停止基准值Wr2的持续状态，对发动机22的燃料供给的停止持续。因此，发动机22停止运转，电机MG1被控制为不输出转矩。电机MG2被控制为输出用减速器35的传动比Gr除要求转矩Tr*(制动转矩)所得到的并被限制在输入限制Win的范围之内的转矩。因此，蓄电池50仅利用电机MG2的再生电力充电。在此减速状态，响应驾驶员对加速踏板83的突然踩踏动作，这种控制确保对应于可由电机MG2提供的水平的要求转矩Tr*的快速转矩输出。然而，需要发动机22的燃料喷射控制和点火控制，以完成在可由电机MG2提供的水平的要求转矩Tr*。这样导致的转矩输出的延迟对于保护蓄电池50是不可避免的。
如图3和图4所示，蓄电池50的输入限制Win取决于蓄电池温度Tb和充电状态(SOC)。即使在紧接着松开加速器之后充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1时，充电-放电电力Wb也可随输入限制Win的变化而增加至不小于怠速基准值Wr1但仍小于燃料供给停止基准值Wr2的水平。在这种情况下，在逐渐降低发动机22的转速Ne的过程中开始使发动机22怠速运转的控制。在充电-放电电力Wb随输入限制Win的变化而增加至不小于燃料供给停止基准值Wr2的水平的情况下，在逐渐降低发动机22的转速Ne的过程中开始停止对发动机22的燃料供给的控制。这种布置有效地防止随着蓄电池50的输入限制Win的变化蓄电池50被充以过量的电力。
如上所述，本实施例的混合动力车辆20响应加速器的松开，将蓄电池50的充电-放电电力Wb与基于蓄电池50的输入限制Win设定的怠速基准值Wr1和燃料供给停止基准值Wr2进行比较。基于比较的结果，混合动力车辆20在随着发动机22输出转矩而逐渐降低发动机22的转速Ne的普通状态改变控制、在使发动机22怠速运转的同时逐渐降低发动机22的转速Ne的怠速状态改变控制以及停止对发动机22的燃料供给的燃料供给停止状态改变控制中转换控制模式。这种布置能有效地防止蓄电池50被充以过量的电力。当充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1时，执行普通状态改变控制以平稳地降低发动机22的转速Ne并确保对驾驶员随后对加速踏板83的踩踏动作的快速响应。在这种情况下，对发动机22的燃料供给继续，从而没有由于发动机22的燃料供给停止造成的潜在的转矩冲击。当充电-放电电力Wb不小于怠速基准值Wr1但是小于燃料供给停止基准值Wr2时，执行怠速状态改变控制以平稳地降低发动机22的转速Ne并减小由电机MG1产生的电力。这在确保对驾驶员随后对加速踏板83的踩踏动作的较快速响应的同时，有效地防止了蓄电池50被充以过量的电力。在这种情况下，对发动机22的燃料供给仍继续，从而没有由于发动机22的燃料供给停止造成的潜在的转矩冲击。当充电-放电电力Wb不小于燃料供给停止基准值Wr2时，执行燃料供给停止状态改变控制以有效地防止蓄电池50被充以过量的电力。
当充电-放电电力Wb小于燃料供给停止基准值Wr2时，本实施例的混合动力车辆20通过速率处理逐渐降低发动机22的目标转速Ne*。然而，该速率处理不是必需的，而是也可应用其它技术来降低发动机22的目标转速Ne*。
本实施例的混合动力车辆20在充电-放电电力Wb小于怠速基准值Wr1的条件下执行普通状态改变控制，在充电-放电电力Wb不小于怠速基准值Wr1但是小于燃料供给停止基准值Wr2的条件下执行怠速状态改变控制，在充电-放电电力Wb不小于燃料供给停止基准值Wr2的条件下执行燃料供给停止状态改变控制。一个变形例的程序可基于已达到怠速基准值Wr1的充电-放电电力Wb的变化程度从普通状态改变控制、怠速状态改变控制以及燃料供给停止状态改变控制中选择控制模式。在该变形例的设置中，代替图2的减速控制例程，执行图8中所示的另一减速控制例程。图8的该变形例的减速控制例程中步骤S100至S140的处理以及步骤S160及之后的处理与图2的减速控制例程中相同步骤号的处理相同。因此，此处简要说明步骤S142及之后的不同的处理流程。
参照图8的流程图，当充电-放电电力Wb已达到怠速基准值Wr1时(步骤S142)，该变形例的减速控制例程从当前充电-放电电力Wb中减去该例程的前一循环中使用的前一充电-放电电力Wb(表示为前一Wb)，以计算电力变化ΔW(步骤S144)。该例程将所计算的电力变化ΔW与阈值Wr3和Wr4进行比较(步骤S146)。阈值Wr3用作判断继续或终止普通状态改变控制的标准，并具有较小的设定值。阈值Wr4用作判断执行或不执行燃料供给停止状态改变控制的标准，并具有比阈值Wr3的设定值大的设定值。电力变化ΔW表示充电-放电电力Wb随减速控制例程的执行频率的变化，可认为是在极限下的充电-放电电力Wb的微分值。因此，通过对电力变化ΔW与阈值Wr3和Wr4进行比较可判断充电-放电电力Wb的变化是否缓和(适度)或突然。当电力变化ΔW小于阈值Wr3时，预计充电-放电电力Wb仅有很小的变化且不会突然达到或超过燃料供给停止基准值Wr2。因此，推荐继续普通状态改变控制。另一方面，当电力变化ΔW不小于阈值Wr4时，预计充电-放电电力Wb具有非常大的变化且将很快达到或超过燃料供给停止基准值Wr2。因此，推荐立即执行燃料供给停止状态改变控制。该变形例的程序基于比较的结果转换控制模式。当电力变化ΔW小于阈值Wr3时，例程设定对应于目标转速Ne*的目标转矩Te*(步骤S160)，并执行普通状态改变控制以随着发动机22输出转矩而逐渐降低发动机22的转速Ne。当电力变化ΔW不小于阈值Wr3但是小于阈值Wr4时，例程向发动机ECU 24发送用于使发动机22在目标转速Ne*下怠速运转的指令，并执行怠速状态改变控制以在使发动机22怠速运转的同时逐渐降低发动机22的转速Ne。当电力变化ΔW不小于阈值Wr4时，例程停止对发动机22的燃料供给，将值0设定给电机MG1的转矩指令Tm1*(步骤S230和S240)，并执行燃料供给停止状态改变控制以停止对发动机22的燃料供给。当充电-放电电力Wb变得不小于燃料供给停止基准值Wr2时，图8的变形例的减速控制例程以与图2的减速控制例程相同的方式执行燃料供给停止状态改变控制。
混合动力车辆执行该变形例的减速控制例程(图8)，以根据已达到基于输入限制Win设定的怠速基准值Wr1的充电-放电电力Wb的改变程度，在普通状态改变控制、怠速状态改变控制以及燃料供给停止状态改变控制中转换控制模式。基于所估计的不久的将来的充电-放电电力Wb转换控制模式。因此，该变形例的布置能有效地防止蓄电池50被充以过量的电力。普通状态改变控制和怠速状态改变控制平稳地降低发动机22的转速Ne，同时确保对驾驶员随后对加速踏板83的踩踏动作的充分或较快速的响应。
当充电-放电电力Wb不小于燃料供给停止基准值Wr2时，该变形例的减速控制例程(图8)将控制模式转换为燃料供给停止状态改变控制。另一可行的变形例可不比较充电-放电电力Wb与燃料供给停止基准值Wr2。该变形例的程序基于充电-放电电力Wb与怠速基准值Wr1的比较结果以及随后对电力变化ΔW与阈值Wr3和Wr4的比较结果转换控制模式。
变形例的减速控制例程(图8)将电力变化ΔW与阈值Wr3和Wr4进行比较。当电力变化ΔW小于阈值Wr3时，例程选择普通状态改变控制，当电力变化ΔW不小于阈值Wr3但是小于阈值Wr4时，例程选择怠速状态改变控制，当电力变化ΔW不小于阈值Wr4时，例程选择燃料供给停止状态改变控制。另一可行的变形例可仅将电力变化ΔW与阈值Wr4进行比较。当电力变化ΔW小于阈值Wr4时，该变形例的程序执行怠速状态改变控制，而当电力变化ΔW不小于阈值Wr4时执行燃料供给停止状态改变控制。即，当充电-放电电力Wb变得不小于怠速基准值Wr1时，普通状态改变控制终止。
在本实施例的混合动力车辆20中，电机MG2的动力经受减速器35的变速并输出至齿圈轴32a。在如图9的混合动力车辆120所示的一个可行的变形例中，电机MG2的动力可输出至不同于与齿圈轴32a相连的车轴(即，与车轮63a和63b相连的车轴)的另一车轴(即，与车轮64a和64b相连的车轴)。
在本实施例的混合动力车辆20中，发动机22的动力经由动力分配综合机构30输出至用作与驱动轮63a和63b相连的驱动轴的齿圈轴32a。在图10的另一可行的变形例中，混合动力车辆220可具有双转子电机230，该双转子电机具有与发动机22的曲轴26相连的内转子232和与用于将动力输出至驱动轮63a、63b的驱动轴相连的外转子234，并将从发动机22输出的动力的一部分传递至驱动轴，而将动力的剩余部分转换为电力。
以上讨论的实施例在所有方面应认为是示例性的而不是限制性的。在不脱离本发明的主要特征的精神和范围的条件下可存在很多变形、改变和变化。本发明的精神和范围通过所附权利要求而不是上述说明指出。
工业应用性本发明的技术可应用于汽车以及其它制造工业。
权利要求
1.一种向驱动轴输出动力的动力输出装置，所述动力输出装置包括内燃机；与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴相连、以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变所述内燃机的驱动状态并将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力的电机；能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池；设定所述二次电池的输入限制的输入限制设定单元；测量用以对所述二次电池充电或由所述二次电池放电获得的充电-放电电力的充电-放电电力测量单元；响应操作者的操作设定所述驱动轴所要求的要求动力的要求动力设定单元；驱动状态改变模式转换单元，该驱动状态改变模式转换单元响应所述要求动力设定单元突然减小的要求动力的设定，基于由所述充电-放电电力测量单元测量的充电-放电电力和由所述输入限制设定单元设定的输入限制，选择驱动状态改变模式以改变所述内燃机的驱动状态；以及控制器，该控制器控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保所述内燃机的驱动状态在所选定的驱动状态改变模式下改变和对应于要求动力的设定的动力输出至所述驱动轴。
2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，当所测量的充电-放电电力小于基于输入限制设定的预定的第一电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第一电力但小于基于输入限制设定的预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
3.根据权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第二电力设定为低于所述输入限制的水平。
4.根据权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第二电力设定为高于所述输入限制的水平。
5.根据权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第一电力设定为低于所述输入限制的水平。
6.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述驱动状态改变模式转换单元根据所测量的已达到基于所述输入限制设定的预定的第一电力的充电-放电电力的改变程度，选择所述内燃机的驱动状态改变模式。
7.根据权利要求6所述的动力输出装置，其特征在于，当所测量的充电-放电电力的改变程度小于预定的第一水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第一水平但小于预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
8.根据权利要求7所述的动力输出装置，其特征在于，在所测量的充电-放电电力不小于基于所述输入限制设定的、大于所述预定的第一电力的预定的第二电力的条件下，无论当所测量的充电-放电电力达到所述预定的第一电力时选择的驱动状态改变模式如何，所述驱动状态改变模式转换单元都采取燃料供给停止状态改变模式。
9.根据权利要求8所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第二电力设定为低于所述输入限制的水平。
10.根据权利要求8所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第二电力设定为高于所述输入限制的水平。
11.根据权利要求6所述的动力输出装置，其特征在于，所述预定的第一电力设定为低于所述输入限制的水平。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的动力输出装置，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括三轴动力输入输出组件，该组件与三个轴即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴以及第三轴相连，并基于从所述三个轴中的两个轴输入的动力和输出至所述两个轴的动力，规定来自所述三个轴中剩余的一个剩余轴的动力输入和至该剩余轴的动力输出；以及从所述第三轴输入动力或向所述第三轴输出动力的发电机。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的动力输出装置，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括具有第一转子和第二转子的双转子发电机，该第一转子与所述内燃机的输出轴相连，该第二转子与所述驱动轴相连并相对于第一转子转动，所述双转子发电机通过第一转子与第二转子之间的电磁相互作用产生的电力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴。
14.一种汽车，包括内燃机；与所述内燃机的输出轴相连并与和车轴连接的驱动轴相连、以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变所述内燃机的驱动状态并将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力的电机；能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池；设定所述二次电池的输入限制的输入限制设定单元；测量用以对所述二次电池充电或由所述二次电池放电获得的充电-放电电力的充电-放电电力测量单元；响应操作者的操作设定所述驱动轴所要求的要求动力的要求动力设定单元；驱动状态改变模式转换单元，该驱动状态改变模式转换单元响应所述要求动力设定单元突然减小的要求动力的设定，基于由所述充电-放电电力测量单元测量的充电-放电电力和由所述输入限制设定单元设定的输入限制，选择驱动状态改变模式以改变所述内燃机的驱动状态；以及控制器，该控制器控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保所述内燃机的驱动状态在所选定的驱动状态改变模式下改变和对应于要求动力的设定的动力输出至所述驱动轴。
15.根据权利要求14所述的汽车，其特征在于，当所测量的充电-放电电力小于基于输入限制设定的预定的第一电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第一电力但小于基于输入限制设定的预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第二电力时，所述驱动状态改变模式转换单元选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
16.根据权利要求14所述的汽车，其特征在于，所述驱动状态改变模式转换单元根据所测量的已达到基于所述输入限制设定的预定的第一电力的充电-放电电力的改变程度，选择所述内燃机的驱动状态改变模式。
17.根据权利要求16所述的汽车，其特征在于，当所测量的充电-放电电力的改变程度小于预定的第一水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第一水平但小于预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第二水平时，所述驱动状态改变模式转换单元选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
18.根据权利要求17所述的汽车，其特征在于，在所测量的充电-放电电力不小于基于所述输入限制设定的、大于所述预定的第一电力的预定的第二电力的条件下，无论当所测量的充电-放电电力达到所述预定的第一电力时选择的驱动状态改变模式如何，所述驱动状态改变模式转换单元都采取燃料供给停止状态改变模式。
19.根据权利要求14或18所述的汽车，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括三轴动力输入输出组件，该组件与三个轴即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴以及第三轴相连，并基于从所述三个轴中的两个轴输入的动力和输出至所述两个轴的动力，规定来自所述三个轴中剩余的一个剩余轴的动力输入和至该剩余轴的动力输出；以及从所述第三轴输入动力或向所述第三轴输出动力的发电机。
20.根据权利要求14或18所述的汽车，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括具有第一转子和第二转子的双转子发电机，该第一转子与所述内燃机的输出轴相连，该第二转子与所述驱动轴相连并相对于第一转子转动，所述双转子发电机通过第一转子与第二转子之间的电磁相互作用产生的电力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴。
21.一种动力输出装置的控制方法，所述动力输出装置包括内燃机；与所述内燃机的输出轴和驱动轴相连以通过电力和机械动力的输入和输出保持或改变所述内燃机的驱动状态并将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴的电力-机械动力输入输出单元；能够从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力的电机；以及能够向所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机提供电力和从所述电力-机械动力输入输出单元及所述电机接收电力的二次电池，所述控制方法包括以下步骤(a)设定所述二次电池的输入限制；(b)测量用以对所述二次电池充电或由所述二次电池放电获得的充电-放电电力；(c)响应操作者的操作设定所述驱动轴所要求的要求动力；(d)响应所述步骤(c)突然减小的要求动力的设定，基于所测量的充电-放电电力和所述输入限制的设定，选择驱动状态改变模式以改变所述内燃机的驱动状态；以及(e)控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出单元以及所述电机，以确保所述内燃机的驱动状态在所选定的驱动状态改变模式下改变和对应于要求动力的设定的动力输出至所述驱动轴。
22.根据权利要求21所述的控制方法，其特征在于，当所测量的充电-放电电力小于基于输入限制设定的预定的第一电力时，所述步骤(d)选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第一电力但小于基于输入限制设定的预定的第二电力时，所述步骤(d)选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力不小于所述预定的第二电力时，所述步骤(d)选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
23.根据权利要求21所述的控制方法，其特征在于，当所测量的已达到基于所述输入限制设定的预定的第一电力的充电-放电电力的改变程度小于预定的第一水平时，所述步骤(d)选择普通状态改变模式以逐渐改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第一水平但小于预定的第二水平时，所述步骤(d)选择独立状态改变模式，以使所述内燃机无转矩输出地在规定的转速下怠速运转，从而改变所述内燃机的驱动状态；当所测量的充电-放电电力的改变程度不小于所述预定的第二水平时，所述步骤(d)选择燃料供给停止状态改变模式，以停止对所述内燃机的燃料供给，从而改变所述内燃机的驱动状态。
全文摘要
本发明涉及混合动力输出装置以及控制方法。响应驾驶员对加速器的松开，本发明的程序随后对所观测的蓄电池的充电－放电电力Wb与基于蓄电池的输入限制Win设定的两个基准值Wr1和Wr2进行比较。程序在随着输出转矩而逐渐降低发动机(22)的转速Ne的普通状态改变控制(步骤S160及之后的处理)、在使发动机(22)怠速运转的同时逐渐降低发动机(22)的转速Ne的怠速状态改变控制(步骤S220)以及停止对发动机(22)的燃料供给的燃料供给停止状态改变控制(步骤S220)中转换控制模式。
文档编号H02J7/14GK1826243SQ20048002072
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月13日 优先权日2003年7月30日
发明者滩光博 申请人:丰田自动车株式会社