CN100592990C

CN100592990C - 动力输出装置及其控制方法和装备有该装置的混合动力车辆

Info

Publication number: CN100592990C
Application number: CN200580018061A
Authority: CN
Inventors: 菊池义晃
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: DE112005001279B4; DE112005001279T5; US20070240922A1; JP4259403B2; WO2005118322A1; US8136617B2; JP2005348559A; CN1964863A

Abstract

在发动机的运行期间，电池的输入限制(Swin)和输出限制(Swout)被设定为取决于动力需求(P^*)的基于动力需求的输入限制(Wp^*)，和取决于加速器开度(Acc)的基于加速器开度的输出限制(Wacc)(步骤S400至S420)。此控制技术有效地防止电池在由基准输入限制(Bwin)和基准输出限制(Bwout)界定的允许功率范围内被频繁地充电或放电到相对高的功率水平，从而抑制了电池的过早劣化。

Description

动力输出装置及其控制方法和装备有该装置的混合动力车辆

技术领域

本发明涉及动力输出装置和装备有该动力输出装置的混合动力车辆，以及该动力输出装置的控制方法。

背景技术

一种已经提出的动力输出装置根据所观察的二次电池的状况设定二次电池的输入限制和输出限制(例如，见日本专利早期公开No.11-187577)现有技术的装置根据所观察的二次电池的温度和电量的当前状态来设定二次电池的输入限制和输出限制，并在该输入限制和输出限制的范围内驱动电动机和发电机。这避免二次电池被充电和放电到过高水平的功率，并防止二次电池的劣化。

发明内容

禁止二次电池充电和放电到过高水平的功率当然可以防止二次电池的劣化。即使在根据所观察的二次电池的状况设定的输入限制和输出限制的范围内，二次电池的频繁充电和放电可以加速二次电池的劣化。

于是，本发明的动力输出装置、装备有该动力输出装置的混合动力车辆、以及该动力输出装置的控制方法的目标是防止结合在动力输出装置中的诸如二次电池之类的蓄能单元的过早劣化。本发明的动力输出装置、装备有该动力输出装置的混合动力车辆、以及该动力输出装置的控制方法的目标还在于所需的动力输出到驱动轴。

通过具有以下讨论的构造的本发明的动力输出装置、装备有该动力输出装置的混合动力车辆、以及该动力输出装置的控制方法，实现了以上和其他相关目的的至少一部分。

本发明针对一种动力输出装置，其将动力输出到驱动轴，所述动力输出装置包括：内燃机；能量转换机构，其将所述内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能；电机，其将动力输出到所述驱动轴；蓄能单元，其将电能传输到所述能量转换机构和所述电机，并从所述能量转换机构和所述电机传输电能；输入输出限制设定模组，其基于所述内燃机的运行或停止，设定作为输入和输出所述蓄能单元的允许功率范围的下限和上限的、所述蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个；动力需求规定模组，其规定待输出到所述驱动轴的动力需求；及控制模组，其控制所述内燃机、所述能量转换机构和所述电机，以在保持所述蓄能单元的所述输入限制和所述输出限制的同时，将与所述规定的动力需求相对应的所需动力输出到所述驱动轴。

本发明的动力输出装置基于内燃机的运行或停止设定蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个。动力输出装置控制内燃机、能量转换机构和电机，以在保持蓄能单元的输入限制和输出限制的同时，将与规定的动力需求相对应的所需动力输出到驱动轴。这里，能量转换机构和电机分别被设计为将内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能和将动力输出到驱动轴。即，本发明的动力输出装置在将所需动力输出到驱动轴的同时，保持蓄能单元的输入限制和输出限制，该输入限制和输出限制基于内燃机的运行或停止。本发明的结构与不基于内燃机的运行或停止来设定蓄能单元的输入限制或输出限制的现有技术的结构相比，确保了蓄能单元的合适的充电和放电。此布置在确保了将与规定的动力需求相对应的所需动力输出到驱动轴的同时，有效地抑制了蓄能单元的过早劣化。

在本发明的动力输出装置中，所述输入输出限制设定模组可以设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以相较于所述内燃机的停止期间的所述允许功率范围，使得在所述内燃机的运行期间的所述允许功率范围变窄。此布置有效地降低了内燃机的运行期间蓄能单元的充电和放电水平，从而如所期望地抑制了蓄能单元的过早劣化。在此情况下，输入输出限制设定模组在内燃机的停止期间可以根据所观察的蓄能单元的状况设定输入限制和输出限制中的至少任意一个，并在内燃机的运行期间设定输入限制和输出限制中的至少任意一个，以在蓄能单元的连续充电或连续放电的状况下将蓄能单元的温度保持在可允许温度范围内的预设基准水平或以下。此布置有效地防止蓄能单元在内燃机的运行期间的温度升高，于是如所期望地抑制了蓄能单元的过早劣化。

在本发明的动力输出装置中，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，直到从所述内燃机的启动经过了预定时间段。即使紧接着内燃机的启动之后较差的响应性，此布置有效地确保了到驱动轴的输出动力的快速改变。

此外，在本发明的动力输出装置中，在所述内燃机的运行期间当所述驱动轴处于制动情况时，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。而且，在所述内燃机的运行期间当所述驱动轴处于制动情况时，所述输入输出限制设定模组根据所述驱动轴的制动状态设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。此布置能够在制动情况下利用由电机的再生控制产生的电能对蓄能单元有效地充电。

在根据本发明的动力输出装置中，在所述内燃机的运行期间当所述内燃机的排气转换单元预热时，所述输入输出限制设定模组可以在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。此布置在内燃机的排气转换单元的预热期间有效地确保了对驱动轴的输出动力的快速改变，而不会劣化排放。

在本发明的动力输出装置中，所述动力输出装置还包括：加速器操作检测单元，其检测操作者的加速器操作，且所述动力需求规定模组规定与由所述加速器操作检测单元检测的所述加速器操作相对应的所述动力需求，并且在所述内燃机的运行期间当由所述加速器操作检测单元检测的所述加速器操作不小于预定水平时，所述输入输出限制设定模组根据检测的所述加速器操作设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。此布置响应于操作者的加速器操作设定蓄能单元的输入限制和输出限制。在此情况下，所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以随着检测的所述加速器操作水平的增大而使所述允许功率范围变宽。

在本发明的动力输出装置中，在所述内燃机的运行期间，所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以随着所规定的动力需求的增大而使所述允许功率范围变宽。此布置与规定的动力需求相对应地设定蓄能单元的输入限制和输出限制。

在本发明的动力输出装置中，所述动力输出装置还包括：变速器单元，其连接到所述电机的转轴并连接到所述驱动轴，且以可变的变速比将所述电机的所述转轴的输出动力传递到所述驱动轴；且在所述内燃机的运行期间当改变所述变速器单元的所述变速比时，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。此布置确保了变速器单元改变速比的平滑改变。

在本发明的动力输出装置中，所述输入输出限制设定模组可用设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以使所述允许功率范围变窄并获得所述允许功率范围的平滑时间变化。此布置有效地防止在输入限制或输出限制的突然改变的情况下对驱动轴的输出动力的突然改变。

在本发明的动力输出装置中，所述能量转换机构可以连接到所述内燃机的输出轴并连接到所述驱动轴，且通过机械能和电能的输入和输出将来自所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴。此外，所述能量转换机构可以包括：三轴式动力输入输出模组，其连接到三个轴，即，所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和转轴，并基于所述三个轴中任意两个轴所输入和输出的动力，自动地确定剩余一个轴所输入和输出的动力；及发电机，其从所述转轴输入动力并将动力输出到所述转轴。所述能量转换机构还可以包括转子对电机，所述转子对电机具有连接到所述内燃机的输出轴的第一转子和连接到所述驱动轴的第二转子，并通过所述第一转子对于所述第二转子的相对旋转被驱动。

本发明的另一个应用是装备有上述讨论的布置中的任一种的本发明的动力输出装置的混合动力车辆。本发明的混合动力车辆具有连接到所述驱动轴的车轴，并装备有将动力输出到驱动轴的动力输出装置。该动力输出装置基本包括：内燃机；能量转换机构，其将所述内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能；电机，其将动力输出到所述驱动轴；蓄能单元，其将电能传输到所述能量转换机构和所述电机，并从所述能量转换机构和所述电机传输电能；输入输出限制设定模组，其基于所述内燃机的运行或停止，设定作为输入和输出所述蓄能单元的允许功率范围的下限和上限的、所述蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个；动力需求规定模组，其规定待输出到所述驱动轴的动力需求；及控制模组，其控制所述内燃机、所述能量转换机构和所述电机，以在保持所述蓄能单元的所述输入限制和所述输出限制的同时，将与所述规定的动力需求相对应的所需动力输出到所述驱动轴。

本发明的混合动力车辆装备有具有以上布置的任一个的动力输出装置，并因此实现与这些动力输出装置的效果相似的效果。即，该混合动力车辆与不基于内燃机的运行或停止来设定蓄能单元的输入限制或输出限制的现有技术的结构相比，确保蓄能单元的合适的充电和放电。此布置有效地抑制了蓄能单元的过早劣化，同时确保了将与规定的动力需求相对应的所需动力输出到驱动轴。

本发明还针对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；能量转换机构，其将所述内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能；电机，其将动力输出到驱动轴；以及蓄能单元，其将电能传输到所述能量转换机构和所述电机，并从所述能量转换机构和所述电机传输电能，所述控制方法包括以下步骤：(a)基于所述内燃机的运行或停止，设定作为输入和输出所述蓄能单元的允许功率范围的下限和上限的、所述蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个；(b)规定待输出到所述驱动轴的动力需求；及(c)控制所述内燃机、所述能量转换机构和所述电机，以在保持所述蓄能单元的所述输入限制和所述输出限制的同时，将与所述规定的动力需求相对应的所需动力输出到所述驱动轴。

本发明的动力输出装置的控制方法基于内燃机的运行或停止设定蓄能单元的输入限制和输出限制的至少任意一个。动力输出装置的控制方法控制内燃机、能量转换机构和电机，以在保持蓄能单元的输入限制和输出限制的同时，将与规定的动力需求相对应的所需动力输出到驱动轴。这里，能量转换机构和电机分别被设计为将内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能和将动力输出到驱动轴。即，本发明的动力输出装置的控制方法在将所需动力输出到驱动轴的同时，保持蓄能单元的输入限制和输出限制，该输入限制和输出限制基于内燃机的运行或停止。本发明的结构与不基于内燃机的运行或停止来设定蓄能单元的输入限制或输出限制的现有技术的结构相比，确保了蓄能单元的合适的充电和放电。此布置在确保了将与规定的动力需求相对应的所需动力输出到驱动轴的同时，有效地抑制了蓄能单元的过早劣化。

在本发明的控制方法中，所述步骤(a)可以设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以使得相较于所述内燃机的停止期间的所述允许功率范围，使得在所述内燃机的运行期间的所述允许功率范围变窄。此布置有效地降低了内燃机的运行期间蓄能单元的充电和放电水平，从而如所期望地抑制了蓄能单元的过早劣化。

附图说明

图1示意性地图示了本发明的一个实施例中装备有动力输出装置的混合动力车辆20的构造；

图2示出了该实施例的混合动力车辆中包含的变速器的典型结构；

图3是示出由混合动力电子控制单元70执行的驱动控制例程的流程图；

图4是该实施例的混合动力车辆中由电池ECU执行的输入输出限制设定例程的流程图；

图5示出了转矩需求设定图的一个示例；

图6示出了发动机22的设定目标转速Ne^*和目标转矩Te^*的有效运行线；

图7是示出动力分配集成机构中包含的各个旋转元件的转矩-转速动力学关系的列线图；

图8示出了档位设定图的一个示例；

图9示出由混合动力电子控制单元70执行的换档处理的流程图；

图10示出了输入基础值Bwis和输出基础值Bwos随电池的温度Tb的变化；

图11示出了输入限制修正系数b1和输出限制修正系数b2随电池50的当前充电状态(SOC)的变化；

图12示出了基于动力需求的输入限制设定图；

图13示出了基于加速器开度的输出限制设定图；

图14示意性地图示了在本发明的一个修改示例中另一个混合动力车辆的构造；

图15示意性地图示了在本发明的一个修改示例中另一个混合动力车辆的构造。

具体实施方式

以下说明作为优选实施例的实现本发明的一种模式。图1示意性地图示了本发明一个实施例中的装备有动力输出装置的混合动力车辆20的构造。如图所示，该实施例的混合动力车辆20包括发动机22、经由减震器28连接到发动机22的曲轴26或输出轴的三轴式动力分配集成机构30、连接到动力分配集成机构30并能够产生电能的电机MG1、经由变速器60连接到动力分配机构30的电机MG2、和控制混合动力车辆20的整个驱动系统的混合动力电子控制单元70。

发动机22是消耗烃燃料(例如汽油或轻油)以输出动力的内燃机。通过空气滤清器23a的进气和从喷油器喷射的燃油的空气燃油混合物被引入到燃烧室中。空气燃油混合物的爆燃能量被转换为旋转运动。从燃烧室排放的排气经过填充有用于转换未反应的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的催化剂的排气转换器23b，接着释放到大气。发动机控制单元(此后称作发动机ECU)24从各个传感器接收表示发动机22的驱动状况的信号并控制发动机22的运行，以实现例如燃油喷射控制、点火控制、和进气流调节。发动机ECU 24与混合动力控制单元70建立通信，以响应于从混合动力电子控制单元70接收的控制信号驱动并控制发动机22，同时根据需要将与发动机22的驱动状况相关的数据输出到混合动力电子控制单元70。

动力分配集成机构30包括作为外齿轮的太阳轮31、与太阳轮同心布置的作为内齿轮的齿圈32、与太阳轮31啮合并与齿圈32啮合的多个行星齿轮33、以及夹持多个行星齿轮33以允许它们绕其轴线的公转和自转两者的行星轮架34。因此，动力分配集成机构30被构造为包括作为差速运动的旋转元件的太阳轮31、齿圈32和行星轮架34的行星齿轮机构。动力分配集成机构30的行星轮架34、太阳轮31和齿圈32分别连接到发动机22的曲轴26、连接到电机MG1和经由变速器60连接到电机MG2。当电机MG1用作发电机时，通过行星轮架34输入的发动机22的动力被与其速比相应地分配到太阳轮31和齿圈32。在另一方面，当电机MG1用作电动机时，通过行星轮架34输入的发动机22的动力与通过太阳轮31输入的电机MG1的动力结合并被输入到齿圈32。齿圈32经由齿轮机构37和差速齿轮38机械地连接到混合动力车辆20的前驱动轮39a和39b。因此，输出到齿圈32的动力经由齿轮机构37和差速齿轮38传输到驱动轮39a和39b。在混合动力车辆20的驱动系统中，动力分配集成机构30连接到三个轴(即，与行星轮架34连接的发动机22的曲轴26或输出轴、太阳轮轴31a或与太阳轮31连接的电机MG1的旋转轴、以及齿圈轴32a或与齿圈32连接的驱动轴)并机械地连接到驱动轮39a和39b。

电机MG1和MG2构造为能够被驱使作为发电机和电动机两者的公知的同步电动发电机。电机MG1和MG2经由变换器41和42将电能传输到电池50和从电池50传输电能。将电池50与变换器41和42连接的电线54构造为由变换器41和42共用的公共正总线和负总线。这样连接能够使由电机MG1和MG2中的一个产生的电能被电机MG1和MG2中的另一个消耗。因此，电池50可以用由电机MG1和MG2的任一个产生的剩余电能充电，同时放电以补充不足的电能。当电机MG1和MG2之间的电能输入和输出平衡时，电池50既不充电也不放电。电机MG1和MG2被电机电子控制单元(此后称作电机ECU)40驱动并控制。电机ECU 40输入为驱动和控制电机MG1和MG2所需的信号，例如，来自旋转位置检测传感器43和44的表示电机MG1和MG2中转子的旋转位置的信号，和来自电流传感器(未示出)的表示供应到电机MG1和MG2的相电流的信号。电机ECU 40将切换控制信号输出到变换器41和42。电机ECU 40执行转速计算例程(未示出)以由来自旋转位置检测传感器43和44的输入信号计算电机MG1和MG2的转子的转速Nm1和Nm2。电机ECU 40与混合动力电子控制单元70建立通信以响应于从混合动力电子控制单元70接收的控制信号来驱动和控制电机MG1和MG2，同时根据需要将与电机MG1和MG2的驱动状况相关的数据输出到混合动力电子控制单元70。

变速器60用于将电机MG2的转轴48与齿圈轴32a连接和断开。在连接状态下，变速器60以两种不同的减速比减小电机MG2的转轴48的转速，并将减小后的转速传递到齿圈轴32a。图2中示出了变速器60的一种典型结构。图2所示的变速器60具有双级行星齿轮式行星齿轮机构60a、单级行星齿轮式行星齿轮机构60b、以及两个制动器B1和B2。双级行星齿轮式行星齿轮机构60a包括作为外齿轮的太阳轮61、与太阳轮61同心布置的作为内齿轮的齿圈62、与太阳轮61啮合的多个第一行星齿轮63a、与多个第一行星齿轮63a啮合并与齿圈62啮合的多个第二行星齿轮63b、以及将多个第一行星齿轮63a与多个第二行星齿轮63b啮合以允许它们绕其轴线的公转和自转两者的行星轮架64。制动器B1的啮合和松开停止和允许太阳轮61的旋转。单级行星齿轮式行星齿轮机构60b包括作为外齿轮的太阳轮65、与太阳轮65同心布置的作为内齿轮的齿圈66、与太阳轮65啮合并与齿圈66啮合的多个行星齿轮67、以及夹持多个行星齿轮67以允许它们绕其轴线的公转和自转两者的行星轮架68。太阳轮65和行星轮架68分别连接到电机MG2的转轴48和齿圈轴32a。制动器B2的啮合和松开停止和允许齿圈66的旋转。双级行星齿轮式行星齿轮机构60a和单级行星齿轮式行星齿轮机构60b经由各个齿圈62和66的连接以及各个行星轮架64和68的连接而互相耦合。在变速器60中，松开的制动器B1和B2的组合使电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开。松开的制动器B1和啮合的制动器B2的组合以相对高的减速比使电机MG2的转轴48的旋转减速，并将减速后的旋转传递到齿圈轴32a。此状态称作Lo档位。啮合的制动器B1和松开的制动器B2的组合以相对低的减速比使电机MG2的的转轴48的旋转减速并将减速后的旋转传递到齿圈轴32a。此状态称作Hi档位。啮合的制动器B1和B2的组合禁止转轴48和齿圈轴32a的旋转。

电池50处于电池电子控制单元(此后称作电池ECU)52的控制下。电池ECU 52输入为管理电池50所需的信号，例如，来自位于电池50的端子之间的电压传感器(未示出)的端子间电压、来自位于与电池50的输出端子连接的电线54中的电流传感器(未示出)的充放电电流、以及来自附装到电池50的温度传感器51的电池温度Tb。电池ECU 52根据需要通过通信来将与电池50的状况相关的数据输出到混合动力电子控制单元70。为管理电池50，电池ECU 52通过对由电流传感器(未示出)测量的充放电电流进行积分来计算电池50的剩余电量水平或当前充电状态(SOC)。

混合动力电子控制单元70构造为微处理器，其包括CPU 72、存储处理程序的ROM 74、临时存储数据的RAM 76、输入和输出端口(未示出)、以及通信端口(未示出)。混合动力电子控制单元70经由其输入端口接收：来自点火开关80的点火信号、来自档位传感器82的档位SP或换档杆81的当前设定位置、来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc或驾驶员对加速踏板83的按压量、来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP或驾驶员对制动踏板85的按压量、以及来自车速传感器88的车速V。混合动力车辆70将驱动信号输出到致动器(未示出)以调节变速器60中的制动器B1和B2。如上所述，混合动力电子控制单元70经由其通信端口与发动机ECU 24、电机ECU 40和电池ECU 52建立通信，以对发动机ECU 24、电机ECU 40和电池ECU 52接收和发送各种控制信号和数据。

具有以上构造的本实施例的混合动力车辆20设定与给定的车速V和给定的加速器开度Acc(等同于驾驶员对加速踏板83的按压量)相对应的、待输出到齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求，驱动并控制发动机22以及电机MG1和MG2以确保与对于齿圈轴32a的与预先设定的转矩需求相当的动力需求的输出。存在对发动机22以及电机MG1和MG2的数个驱动控制模式。在转矩转换驱动模式下，当发动机22被驱动和控制以输出与动力需求相对应的所需动力水平时，电机MG1和MG2被驱动和控制以使发动机22的全部输出动力能够经历由动力分配集成机构30以及电机MG1和MG2进行的转矩转换，并被输出到齿圈轴32a。在充放电驱动模式下，发动机22被驱动和控制以输出与动力需求和用于对电池50充电或从电池50放电的功率的总和相对应的所需动力水平。电机MG1和MG2被驱动和控制以使发动机22的输出动力的全部或部分(其与动力需求以及电池50的充电或放电相当)能够经历由动力分配集成机构30以及电机MG1和MG2进行的转矩转换，并被输出到齿圈轴32a。在电机驱动模式下，在发动机22停止的同时，电机MG2被驱动和控制以确保对于齿圈轴32a的与所需动力水平相当的动力需求的输出。

现在，说明将涉及具有以上所讨论的构造的本实施例的混合动力车辆20的运行。图3是示出由混合动力电子控制单元70执行的驱动控制例程的流程图。此例程以预定时间间隔(例如，每8毫秒)重复执行。

在该驱动控制例程中，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先输入为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、变速器60中的档位、以及电池50的充放电功率需求Pb^*、输入限制Swin、和输出限制Swout(步骤S100)。通过由附装到曲轴26的曲轴位置传感器(未示出)检测的表示曲轴位置的信号来计算发动机22的转速Ne，并通过通信从发动机ECU 24接收发动机22的转速Ne。通过由旋转位置检测传感器43和44检测的电机MG1和MG2中各个转子的旋转位置来计算电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2，并通过通信从电机ECU40接收电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2。根据变速器60的档位设定的标记作为变速器60中的档位输入。通过电池ECU 52基于电池52的剩余电量或当前充电状态(SOC)设定电池50的充放电功率需求Pb^*，来作为将对电池50充电或将从电池50放电的功率水平，并通过通信从电池ECU 52发送电池50的充放电功率需求Pb^*。根据如图4的流程图所示的由电池ECU 52执行的输入输出限制设定例程来设定电池50的输入限制Swin和输出限制Swout，并通过通信从电池ECU 52发送输入限制Swin和输出限制Swout。输入输出限制设定例程将在下文详细讨论。

在数据输入之后，CPU 72基于输入加速器开度Acc、输入制动踏板位置BP和输入车速V来设定待输出到连接至驱动轮39a和39b的齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求Tr^*作为车辆所需的转矩，并设定为驱动混合动力车辆20所需的动力需求P^*(步骤S110)。在此实施例中设定转矩需求Tr^*的具体进程将转矩需求Tr^*随着加速器开度Acc、制动踏板位置BP和车速V的变化作为转矩需求设定图事先存储在ROM 74中，并从该图读取与给定的加速器开度Acc、给定的制动踏板位置BP和给定的车速V相对应的转矩需求Tr^*。图5示出了转矩需求设定图的一个示例。动力需求P^*计算为齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求Tr^*与转速Nr的乘积、电池50的充放电功率需求Pb^*、以及潜在损耗的总和。通过将车速V乘以转换系数k或通过将电机MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的速比Gr来获得齿圈轴32a的转速Nr。

在步骤S110处设定了转矩需求Tr^*和动力需求P^*之后，将设定动力需求P^*与预定阀值Pref进行比较(步骤S120)。阀值Pref用作判断发动机22的运行是否被停止和是否被设定到从发动机22输出的足够动力的下限附近的标准。当动力需求P^*不小于预定阀值Pref时，CPU 72设定与动力需求P^*相对应的发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*(步骤S130)。根据确保发动机22的有效运行的有效运行线以及动力需求P^*来确定发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*。图6示出了发动机22的有效运行线以设定目标转速Ne^*和目标转矩Te^*。如图6清楚示出的，目标转速Ne^*和目标转矩Te^*被给定为有效运行线与恒定动力需求线P^*(＝Ne^*×Te^*)的交点。

CPU 72根据以下给出的等式(1)，由发动机22的目标转速Ne^*、齿圈轴32a的转速Nr(＝Nm2/Gr)、以及动力分配集成机构30的速比ρ计算电机MG1的目标转速Nm1^*，同时根据以下给出的等式(2)，由电机MG1的所计算的目标转速Nm1^*和当前转速Nm1计算电机MG1的转矩命令Tm1^*(步骤S140)：

Nm1^*＝Ne^*·(1+ρ)/ρ-Nm 2/(Gr·ρ) (1)

Tm1^*＝先前Tm1^*+k1(Nm1^*-Nm1)+k2∫(Nm1^*-Nm1)dt (2)

等式(1)是动力分配集成机构30中包括的旋转元件的动态旋转表达式。图7是示出动力分配集成机构30中包括的各个旋转元件的转矩-转速动态的列线图。左轴‘S’表示与电机MG1的转速Nm1相等的太阳轮31的转速。中间轴‘C’表示与发动机22的转速Ne相等的行星轮架34的转速。右轴‘R’表示由电机MG2的转速Nm2乘以减速齿轮35的速比Gr获得的齿圈32(齿圈轴32a)的转速Nr。从图7的此列线图容易地推导等式(1)。轴‘R’上的两个粗箭头分别示出了当从处于稳定运行的发动机22在目标转速Ne^*和目标转矩Te^*的具体驱动点处输出转矩Te^*时传递到齿圈轴32a的转矩，和当从电机MG2输出转矩Tm2^*时经由减速齿轮35施加到齿圈轴32a的转矩。等式(2)是驱动并使电机MG1以目标转速Nm1^*旋转的反馈控制的关系表达式。在以上给定的等式(2)中，右边的第二项中的‘k1’和第三项中的‘k2’分别表示比例项的增益和积分项的增益。

在电机MG1的目标转速Nm1^*和转矩命令Tm1^*的计算之后，CPU 72根据以下给出的等式(3)和(4)计算转矩下限Tmin和转矩上限Tmax作为从电机MG2输出的最小和最大转矩(步骤S170)：

Tmin＝(Swin-Tm1^*·Nm1)/Nm2 (3)

Tmax＝(Swout-Tm1^*·Nm1)/Nm2 (4)

通过分别将电池50的输入限制Swin与电机MG1的电能消耗(电能产生)(其是电机MG1的转矩命令Tm1^*与输入当前转数Nm1的乘积)之间的差以及电池50的输出限制Swout与电机MG1的电能消耗(电能产生)之间的差除以电机MG2的输入电流转速Nm2得到转矩下限Tmin和转矩上限Tmax。CPU 72接着根据以下给出的等式(5)，由转矩需求Tr^*、电机MG1的转矩命令Tm1^*、动力分配集成机构30的变速比ρ、减速齿轮35的变速比Gr计算将从电机MG2输出的暂时电机转矩Tm2tmp(步骤S180)：

Tm2tmp＝(Tr^*+Tm1^*/ρ)/Gr (5)

CPU 72将暂时电机转矩Tm2tmp限制在所计算的转矩下限Tmin和转矩上限Tmax之间以设定电机MG2的转矩命令Tm2^*(步骤S190)。这样设定电机MG2的转矩命令Tm2^*将待输出到齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求Tr^*限制在电池50的输入限制Swin和输出限制Swout之间。等式(5)容易由图7的列线图推出。

CPU 72接着根据车速V和转矩需求Tr^*规定变速器60中的换档需求(步骤S200)。在此实施例中，档位随转矩需求和车速V的变化作为档位设定图事先存储在ROM 74中。规定的过程是：从图读取与给定的转矩需求Tr^*和给定的车速V相对应的档位，并将读取的档位与当前档位比较。图8示出了档位设定图的一个示例。在此实施例中，变速线的轮廓设定为最大化变速器60中的Lo档位并在正车速V时将电机MG2的输出转矩设定为接近零。这在有效减小换档振动的同时确保了电机MG2的有效运行。以不小于预设上限的转速驱动电机MG2。当车速V不小于规定速度水平Vhi(其与略小于此上限转速的规定转速相对应)时，不论转矩需求Tr^*如何，变速器60被设定为Hi档位。

当不需要变速器60中的换档(步骤S210)时，CPU 72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，同时将电机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*发送到电机ECU 40(步骤S230)。CPU 72接着从此驱动控制例程退出。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的燃油喷射控制和点火控制，从而以目标转速Ne^*和目标转矩Te^*的规定驱动点来驱动发动机22。电机ECU 40接收转矩命令Tm1^*和Tm2^*，并执行包括在各个变换器41和42中的切换元件的切换控制，从而以转矩命令Tm1^*驱动电机MG1，并以转矩命令Tm2^*驱动电机MG2。在另一方面，当需要变速器60中的换档(步骤S210)时，CPU 72输出换档启动命令以启动变速器60中的换档(步骤S220)。CPU接着将发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*发送到发动机ECU 24，同时将电机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和TM2^*发送到电机ECU 40(步骤S230)。这结束了驱动控制例程。响应于换档启动命令的输出，混合动力电子控制单元70启动如图9的流程图中所示的换档处理，其与驱动控制例程并行。在换档的执行期间不输出换档启动命令。这防止对于一个相同的换档需求输出多个启动命令。将简单地说明换档处理。

换档处理首先规定变速器60中的换档方向(步骤S500)。响应于从Lo档位到Hi档位的转换，根据以下给出的等式(6)由电机MG2的当前转速Nm2以及变速器60的低变速比Glo和高变速比Ghi计算电机MG2的换档转速Nm2^*(步骤S510)：

Nm2^*＝Nm2·Ghi/Glo (6)

换档处理相继地松开制动器B2(步骤S520)，进行制动器B1的摩擦啮合(步骤S530)，并等待直到电机MG2的当前转速Nm2足够接近换档转速Nm2^*(步骤S540和S550)。换档处理完全啮合制动器B1(步骤S560)并将高变速比Ghi设定为变速器60的变速比Gr以用于驱动控制(步骤S570)。这结束了换档处理。在另一方面，响应于从Hi档位到Lo档位的转换，根据以下给出的等式(7)由电机MG2的当前转速Nm2和变速器60的低档位Glo和高档位Ghi计算电机MG2的换档转速Nm2^*(步骤S580)：

Nm2^*＝Nm2·Glo/Ghi (7)

换档处理相继地松开制动器B1(步骤S590)并等待直到电机MG2的当前转速Nm2足够接近换档转速Nm2^*(步骤S600和S610)。换档处理完全啮合制动器B2(步骤S620)并将低变速比Glo设定为变速器60的变速比Gr以用于驱动控制(步骤S630)。这结束了换档处理。

再参考图3的驱动控制例程，当在步骤S120，动力需求P^*小于预定阀值Pref时，发动机22的运行将停止。CPU 72于此将发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*两者都设定为零(步骤S150)，将电机MG1的转矩命令Tm1^*设定为零(步骤S160)，设定电机MG2的转矩命令Tm2^*(步骤S170至S190)，并规定变速器60中的换档需求(步骤S200至S220)。CPU 72将发动机22的目标转速Ne^*和目标转角Te^*发动到发动机ECU 24，并将电机MG1和MG2的转矩命令Tm1^*和Tm2^*发送到电机ECU 40(步骤S230)，并从驱动控制例程退出。发动机ECU 24接收被设定等于零的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*，并停止发动机22的运行。

现在说明将涉及设定电池50的输入限制Swin和输出限制Swout的处理，其由电池ECU 52根据如前所述的图4的输入输出限制设定例程来执行。在输入输出限制设定例程中，电池ECU 52首先输入为设定输入和输出限制Swin和Swout所需的各种数据，即，电池50的电池温度Tb和当前充电状态(SOC)、加速器开度Acc、制动踏板位置BP、动力需求P^*、发动机22的驱动状况、排气转换器23b中催化剂的预热状态、和变速器60中的档位(步骤S300)。加速器开度Acc、制动踏板位置BP、动力需求P^*、发动机22的驱动状况、排气转换器23b中催化剂的预热状态、和变速器60中的档位通过通信从混合动力电子控制单元70接收。发动机ECU 24基于发动机22启动时的外部温度和发动机22启动后的累积进气流计算排气转换器23b的催化剂温度。所计算的催化剂温度作为排气转换器23b中催化剂的预热状态，通过发动机ECU 24和混合动力电子控制单元70之间的通信被输入到混合动力电子控制单元70中。

在数据输入之后，电池ECU 52设定与电池50的输入电池温度Tb和输入充电状态(SOC)相对应的基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout。一个具体的处理规定与电池温度Tb相对应的输入基础值Bwis和输出基础值Bwos，根据电池50的当前充电状态(SOC)规定输入限制修正系数b1和输出限制修正系数b2，将规定输入和输出基础值Bwis和Bwos乘以各个修正系数b1和b2以设定基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout。图10示出了输入和输出基础值Bwis和Bwos随着电池温度Tb的变化，图11示出了输入限制修正系数b1和输出限制修正系数b2随着电池50的当前充电状态(SOC)的变化。

电池ECU 52相继地判断发动机22是否处于运行中(步骤S320)，从发动机22的启动开始是否已经经历了预设时间段(步骤S330)，制动器是否松开(步骤S340)，在排气转换器23b中是否完成了催化剂的预热(步骤S350)，以及变速器60中是否正在改变档位(即，变速器60是否处于换档状态)(步骤S360)。步骤S330中的预设时间段表示为允许发动机22正常改变其驱动点所需的时间，并取决于发动机22的性能。制动器的打开-关闭(啮合/松开)由输入制动踏板位置BP来规定。当相继判断的结果表明满足以下条件的任何一个时，基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout被设定为电池50的输入限制Swin和输出限制Swout(步骤S370)。这些条件是发动机22停止，从发动机22的启动开始还没有经历预设时间段，制动器啮合，在排气转换器23b中未完成催化剂的预热，以及变速器60处于换档状态。在发动机22的启动时，电池50的输出限制Bwout被修正为基准输出限制Bwout和临时输出增量Bi的和(步骤S380和S390)。然后结束输入输出限制设定例程。因为以下给出的原因，取决于电池50的状况(电池温度Tb和充电状态(SOC))的基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout被分别设定为电池50的输入限制Swin和输出限制Swout。当发动机22停止时，或当从发动机22的启动开始还未经历预设时间段时，仅以电机MG2的输出动力驱动混合动力车辆20。于是，需要扩大电池50的输入和输出限制以更大可能范围地将电能供应到电机MG2。在制动器打开位置时，需要电机MG2的再生控制以对电池50充电并将动能的大部分恢复。当在排气转换器23b中催化剂的预热未完成时，排放控制防止发动机22产生足够打的输出动力。于是，需要电机MG2的大输出动力以驱动混合动力车辆20。在变速器60的换档状态下，可以根据需要驱动电机MG1和MG2。在发动机22的启动时，基准输出限制Swout和临时输出增量Bi的和被设定未电池50的输出限制Swout。发动机22的启动可以临时地需要大电功率。从电池50的甚至超过基准输出限制Bwout的大电功率的输出不会严重地劣化电池50，只要这样增强的功率输出仅持续短时间段即可。

在满足从发动机22的启动开始已经经历了预设时间段，在排气转换器23b中完成了催化剂的预热，且变速器60未处于换档状态的全部条件时，电池ECU 52设定与输入动力需求P^*相对应的基于动力需求的输入限制Wp^*(步骤S400)，设定与输入加速器开度Acc相对应的基于加速器开度的输出限制Wacc(步骤S410)，并设定分别与电池的输入限制Swin和输出限制Swout相对应的基于动力需求的输入限制Wp^*和基于加速器开度的输出限制Wacc(步骤S420)。在此实施例中设定基于动力需求的输入限制Wp^*的过程事先将基于动力需求的输入限制Wp^*随着动力需求P^*的变化作为基于动力需求的输入限制设定图存储在ROM(未示出)中，并从该图读取与给定的动力需求P^*相对应的基于动力需求的输入限制Wp^*。在此实施例中设定基于加速器开度的输出限制Wacc的过程实现将基于加速器开度的输出限制Wacc随着加速器开度Acc的变化作为基于加速器开度的输出限制设定图存储在ROM(未示出)中，并从该图读取与给定的加速器开度Acc相对应的基于加速器开度的输出限制Wacc。图12给出了基于动力需求的输入限制设定图的一个示例，而图13给出了基于加速器开度的输出限制设定图。在图12所图示的示例中，基于动力需求的输入限制Wp^*对于正动力需求P^*保持在温度维持输入功率Wc1处。温度维持输入功率Wc1表示即使在对电池50连续充电的状态下也不会使电池50的温度升高的电功率水平。基于动力需求的输入限制Wp^*随着负动力需求P^*的减小(同时动力需求P^*的绝对值增大)而成比例地减小到基准输入限制Bwin，并对于不高于值P1的动力需求P^*保持在基准输入限制Bwin。基于动力需求的输入限制Wp^*被设定为输入限制Swin。对于正动力需求P^*，输入限制Swin因此保持在高于基准输入限制Bwin的温度维持输入功率Wc1。输入限制Swin设定为电池50的充电功率和温度维持输入功率Wc1的和，其随着负动力需求P^*的减小而减小到基准输入限制Bwin，同时对于不高于值P1的动力需求P^*保持在基准输入限制Bwin。在图13所图示的示例中，基于加速器开度的输出限制Wacc保持在温度维持输出功率Wc2，直到加速器开度Acc达到中间开度A1％。温度维持输出功率Wc2表示即使在电池50的连续放电状态下也不会使电池50的温度升高的电功率水平。基于加速器开度的输出限制Wacc随着加速器开度Acc从中间开度A1％升高到大开度A2％而增大到临时最大输出功率Wmax。临时最大输出功率Wmax等于基准输出限制Bwout和临时输出增量Bi的和。对于大于大开度A2％的加速器开度Acc，基于加速器开度的输出限制Wacc保持在临时最大输出功率Wmax。基于加速器开度的输出限制Wacc设定为输出限制Swout。对于不高于中间开度A1％的加速器开度Acc，输出限制Swout因此保持在低于基准输出限制Bwout的温度维持输出功率Wc2。输出限制Swout随着加速器开度Acc从中间开度A1％增大到大开度A2％而增大到临时最大输出功率Wmax，同时对于不大于大开度A2％的加速器开度保持在临时最大输出功率Wmax。在发动机22的运行期间，输入限制Swin和输出限制Swout基本被设定高于基准输入限制Bwin的温度维持输入功率Wc1和低于基准输出限制Bwout的温度维持输出功率Wc2。这与在发动机22的停止期间的限制相比，确保了在发动机22的运行期间对电池50的输入和输出的更严格限制。对输入限制Swin和输出限制Swout的这种设定将电池50的输入和输出限制到为从电机MG2输出需求动力来补偿发动机22的响应延迟所需要的水平。即，混合动力车辆20的所需动力(动力需求P^*)基本由发动机22提供。这样的设定有效地防止了电池50被频繁地充电或放电到超过温度维持输入功率Wc1或超过温度维持输出功率Wc2的水平，于是抑制了电池50的过早劣化。在负动力需求P^*时，输入限制Swin减小，从而将更多部分的动能恢复为电能的形式。对于大于中间开度A％的加速器开度Acc，输出限制Swout增大以响应于驾驶员的需求。这获得了防止电池50的过早劣化、增强能量效率以及对驾驶员需求的高响应性之间的良好平衡。

在输入限制Swin和输出限制Swout在步骤S420(图4的流程图中)被分别设定为基于动力需求的输入限制Wp^*和基于加速器开度的输出限制Wacc时，输入输出限制设定例程进行到步骤S430至S460。响应于对电池50的输入和输出改变到更严格的限制的发生，即，响应于输入限制Swin的增大趋势(输入限制Swin的绝对值的减小趋势)和输出限制Swout的减小趋势，电池ECU 52通过加入或减去预设修正值ΔS1来修正输入限制Swin和输出限制Swout(步骤S430至S460)。此修正防止了输入限制Swin和输出限制Swout的突然改变，并因此抑制了由于输入限制Swin和输出限制Swout的改变引起的潜在转矩振动。然后输入输出限制设定例程结束。

如上所述，该实施例的混合动力车辆20在发动机22的运行期间将电池50的输入限制Swin和输出限制Swout基本设定为温度维持输入功率Wc1和温度维持输出功率Wc2。温度维持输入功率Wc1和温度维持输出功率Wc2表示比基准输入限制Bwin和基准输出限制Bout更严格的输入和输出限制的水平，基准输入限制Bwin和基准输出限制Bout取决于所观察的电池50的状况并在发动机22的停止期间被设定为输入限制Swin和输出限制Swout。这样的设定有效地防止了电池50被充电或放电到超过温度维持输入功率Wc1或超过温度维持输出功率Wc2的水平，于是抑制了电池50的过早劣化。即使在发动机22的运行期间，输入限制Swin对于负动力需求P^*而减小以将更多部分的动能恢复为电能的形式。即使在发动机22的运行期间，输出限制Swout对于大于中间开度A1％的加速器开度Acc而增大以响应驾驶员的需求。这获得了防止电池50的过早劣化、增强能量效率以及对驾驶员需求的高响应性之间的良好平衡。即使在发动机22的运行期间，当从发动机22的启动开始未经历预设时间段时，当排气转换器23b中未完成催化剂的预热时，或当变速器60中正在进行换档时，输入限制Swin和输出限制Swout被设定为基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout，其取决于所观察的电池50的状况。这能够响应于驾驶员的操作进行混合动力车辆20的驱动，将较大部分的动能恢复，并在不劣化排放的情况下进行变速器60的平滑换档。响应于电池50的输入和输出改变到更严格的限制的发生，本实施例的混合动力车辆20通过加入和减去预设修正值ΔS1来修正输入限制Swin和输出限制Swout。此修正防止了输入限制Swin和输出限制Swout的突然改变，并因此抑制了由于输入限制Swin和输出限制Swout的改变引起的潜在转矩振动。当发动机22停止时，输入限制Swin和输出限制Swout被设定为基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout，其取决于所观察的电池50的状况。这确保了电池50的充分运行。无论发动机22运行或停止，本发明的混合动力车辆20都在与动力需求P^*相对应的驾驶员的所需动力输出到齿圈轴32a或驱动轴的情况下被驱动。

即使在发动机22的运行期间，当从发动机22的启动开始未经历预设时间段时，当在排气转换器23b中未完成催化剂的预热时，当制动器啮合时，或当变速器60中正在改变档位时，本实施例的混合动力车辆20将输入限制Swin和输出限制Swout设定为基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout，其取决于所观察的电池50的状况。在发动机22的运行期间在任何条件下，输入限制Swin和输出限制Swout都可以设定为基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout。在另一个可能的修改方案中，可以从用于将输入限制Swin和输出限制Swout设定未基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout的条件中省去以下条件中的任一个：从发动机的启动开始未经历预定时间段，在排气转换器23b中未完成催化剂的预热，制动器啮合，以及在变速器60中正在改变档位。在所省去的条件的情况下，输入限制Swin和输出限制Swout可以可选地设定为基于动力需求的输入限制Wp^*和基于加速器开度的输出限制Wacc。输入限制Swin和输出限制Swout可以根据各种测量结果(例如，从发动机22的启动开始经历的时间，排气转换器23b中催化剂的预热水平，以及制动力的数量)另外地设定为比基准输入限制Bwin和基准输出限制Bwout更严格的输入和输出限制的水平。

当发动机22运行时，本实施例的混合动力车辆20将输入限制Swin基本设定为基于动力需求的输入限制Wp^*，其取决于动力需求P^*。一个可能的修改方案是，与动力需求P^*相独立地将固定值，例如，温度维持输入功率Wc1设定为输入限制Swin。该固定值不限制于温度维持输入功率Wc1，而可以大于或小于温度维持输入功率Wc1。基于动力需求的输入限制Wp^*可以对于正动力需求P^*而被设定为温度维持输入功率Wc1，并对于负动力需求P^*而被设定为基准输入限制Bwin。

当发动机22运行时，本实施例的混合动力车辆20将输出限制Swout基本设定为基于加速器开度的输出限制Wacc，其取决于加速器开度Acc。一个可能的修改方案是，与加速器开度Acc相独立地将固定值，例如，温度维持输出功率Wc2设定为输出限制Swout。该固定值不限制于温度维持输出功率Wc2，而可以大于或小于温度维持输出功率Wc2。基于加速器开度的输出限制Wacc可以对于不大于中间开度A1％的加速器开度Acc而被设定为温度维持输出功率Wc2，并对于大于中间开度A1％的加速器开度Acc而被设定为基准输出限制Bwout或临时最大输出功率Wmax。

在发动机22的运行期间，本实施例的混合动力车辆20将输入限制Swin设定为基于动力需求的输入限制Wp^*，其取决于动力需求P^*。输入限制Swin可以设定为取决于动力需求P^*和车速V两者的基于动力需求的输入限制Wp^*。在发动机22的运行期间，本实施例的混合动力车辆20将输出限制Swout基本设定为基于加速器开度的输出限制Wacc，其取决于加速器开度Acc。输出限制Swout可以设定为取决于加速器开度Acc和车速V两者的基于加速器开度的输出限制Wacc。即，基于动力需求输入限制Wp^*和基于加速器开度的输出限制Wacc可以具有车速相关性。

响应于对电池50的输入和输出的更严格限制的发生，本实施例的混合动力车辆20通过加入和减去预设修正值ΔS1来修正输入限制Swin和输出限制Swout，以防止输入限制Swin和输出限制Swout的突然改变。在不需要时，可以从控制过程省去这样的修正。

本实施例的混合动力车辆20通过在发动机22的启动时加入临时输出增量Bi来修正输出限制Swout。在不需要时，可以从控制过程省去这样的修正。

在本发明的混合动力车辆20中，变速器60被设计为在Hi和Lo的两个速度档位之间改变。但是，变速器不限于两种速度，而可以具有三种或更多种速度。在本实施例的混合动力车辆20的构造中，变速器60置于电机MG2和齿圈轴32a之间。但是，变速器60可以从此构造的混合动力车辆20省去。此修改结构不需要图4的输入输出限制设定例程中的步骤S360。

在本实施例的混合动力车辆20中，电池ECU 52执行如图4的流程图中所示的输入输出限制设定例程。可选地，混合动力电子控制单元70可以执行输入输出限制设定例程以设定输入限制Swin和输出限制Swout。

在本实施例的混合动力车辆20中，电机MG2的动力经过变速器60的变速，而被输出到齿圈轴32a。但是，本发明的技术不限于此构造，而可以应用于如图14所示的一种修改示例的混合动力车辆120。在此修改构造的混合动力车辆120中，电机MG2的动力经过变速器60的变速并连接到与连接至齿圈轴32a的轴不同的车轴(连接到车轮39c和39d的车轴)。变速器60可以从此修改构造的混合动力车辆120省去。

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集成机构30输出到连接至驱动轮39a和39b的齿圈轴32a或驱动轴。但是，本发明的技术不限于此构造，而可以应用于如图15所示的另一个修改示例的混合动力车辆220。此修改构造的混合动力车辆220包括转子对电机230，其包括连接到发动机22的曲轴的内转子232和连接到驱动轴以将动力输出到驱动轮39a和39b的外转子234。转子对电机230将发动机22的输出动力的一部分传输到驱动轴，同时将输出动力的剩余部分转换为电能。变速器60可以从此修改构造的混合动力车辆220省去。

以上所讨论的实施例及其修改示例在全部方面都应被认为是解释性的而非限制性的。可以存在许多其他修改、改变、和替换，而不偏离本发明的主要特征的范围或精神。

工业应用性

本发明的技术可应用于动力输出装置和电机车辆的制造工业。

Claims

1.一种动力输出装置，其将动力输出到驱动轴，所述动力输出装置包括：

内燃机；

能量转换机构，其将所述内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能；

电机，其将动力输出到所述驱动轴；

蓄能单元，其将电能传输到所述能量转换机构和所述电机，并从所述能量转换机构和所述电机传输电能；

输入输出限制设定模组，其基于所述内燃机的运行或停止，设定作为输入和输出所述蓄能单元的允许功率范围的下限和上限的、所述蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个；

动力需求规定模组，其规定待输出到所述驱动轴的动力需求；及

控制模组，其控制所述内燃机、所述能量转换机构和所述电机，以在保持所述蓄能单元的所述输入限制和所述输出限制的同时，将与所述规定的动力需求相对应的所需动力输出到所述驱动轴。

2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以相较于所述内燃机的停止期间的所述允许功率范围，使得在所述内燃机的运行期间的所述允许功率范围变窄。

3.根据权利要求2所述的动力输出装置，其中在所述内燃机的停止期间，所述输入输出限制设定模组根据所观察的所述蓄能单元的状况来设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，

在所述内燃机的运行期间，所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以在所述蓄能单元连续充电或连续放电的情况下将所述蓄能单元的温度保持在允许温度范围内的预定参考水平或所述预定参考水平以下。

4.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，直到从所述内燃机的启动经过了预定时间段。

5.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述内燃机的运行期间当所述驱动轴处于制动情况时，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。

6.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述内燃机的运行期间当所述驱动轴处于制动情况时，所述输入输出限制设定模组根据所述驱动轴的制动状态设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。

7.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述内燃机的运行期间当所述内燃机的排气转换单元预热时，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。

8.根据权利要求1所述的动力输出装置，所述动力输出装置还包括：

加速器操作检测单元，其检测操作者的加速器操作，

其中所述动力需求规定模组规定与由所述加速器操作检测单元检测的所述加速器操作相对应的所述动力需求，且

在所述内燃机的运行期间当由所述加速器操作检测单元检测的所述加速器操作不小于预定水平时，所述输入输出限制设定模组根据检测的所述加速器操作设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。

9.根据权利要求8所述的动力输出装置，其中所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以随着检测的所述加速器操作水平的增大而使所述允许功率范围变宽。

10.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中在所述内燃机的运行期间，所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以随着所规定的动力需求的增大而使所述允许功率范围变宽。

11.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中所述输入输出限制设定模组设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以使所述允许功率范围变窄并获得所述允许功率范围的平滑时间变化。

12.根据权利要求1所述的动力输出装置，所述动力输出装置还包括：

变速器单元，其连接到所述电机的转轴并连接到所述驱动轴，且以可变的变速比将所述电机的所述转轴的输出动力传递到所述驱动轴；

其中在所述内燃机的运行期间当改变所述变速器单元的所述变速比时，所述输入输出限制设定模组在假定所述内燃机的停止的情况下设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的动力输出装置，其中所述能量转换机构连接到所述内燃机的输出轴并连接到所述驱动轴，且通过机械能和电能的输入和输出将来自所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴。

14.根据权利要求1至12中的任一项所述的动力输出装置，其中所述能量转换机构包括：

三轴式动力输入输出模组，其连接到三个轴，即，所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和转轴，并基于所述三个轴中任意两个轴所输入和输出的动力，自动地确定剩余一个轴所输入和输出的动力；及

发电机，其从所述转轴输入动力并将动力输出到所述转轴。

15.根据权利要求1至12中的任一项所述的动力输出装置，其中所述能量转换机构包括转子对电机，所述转子对电机具有连接到所述内燃机的输出轴的第一转子和连接到所述驱动轴的第二转子，并通过所述第一转子对于所述第二转子的相对旋转被驱动。

16.一种混合动力车辆，装备有根据权利要求1至15中任一项所述的动力输出装置，并具有连接到所述驱动轴的车轴。

17.一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；能量转换机构，其将所述内燃机的输出动力的至少一部分转换为电能；电机，其将动力输出到驱动轴；以及蓄能单元，其将电能传输到所述能量转换机构和所述电机，并从所述能量转换机构和所述电机传输电能，

所述控制方法包括以下步骤：

(a)基于所述内燃机的运行或停止，设定作为输入和输出所述蓄能单元的允许功率范围的下限和上限的、所述蓄能单元的输入限制和输出限制中的至少任意一个；

(b)规定待输出到所述驱动轴的动力需求；并

(c)控制所述内燃机、所述能量转换机构和所述电机，以在保持所述蓄能单元的所述输入限制和所述输出限制的同时，将与所述规定的动力需求相对应的所需动力输出到所述驱动轴。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其中所述步骤(a)设定所述输入限制和所述输出限制中的至少任意一个，以使得相较于所述内燃机的停止期间的所述允许功率范围，使得在所述内燃机的运行期间的所述允许功率范围变窄。