CN101010499A - 动力输出装置、安装有该装置的汽车及该装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

电池的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，通过将功率比通常时的工作线低的一侧设为高旋转，使用相对于功率的变化的转速的变化比通常时的工作线小的电池限制时的工作线，设定目标转速Ne*和目标扭矩Te*，并使用设定后的目标转速Ne*、目标扭矩Te*控制发动机和电机MG1、电机MG2。能够提高发动机相对于要求功率Pe*的变化的响应性，减小伴随着发动机的响应延迟的动力不足，在电池的输入输出限制Win、Wout的范围内进行为了用来自电机MG2的动力供应该动力不足所必需的电力的输入输出。其结果，能够向驱动轴顺利地输出所要求的扭矩。

Description

动力输出装置、安装有该装置的汽车 及该装置的控制方法
技术领域
本发明涉及动力输出装置以及安装有该装置的汽车以及动力输出装置的控制方法。
背景技术
以往，作为这种动力输出装置，提出了一种方案，其包括：发动机，行星架和齿圈分别连接在发动机的曲轴和驱动轴上的行星齿轮，连接在行星齿轮的太阳齿轮上的第一电机，连接在驱动轴上的第二电机，和能够与第一电机以及第二电机进行电力交换的电池(例如，参照特开2004-144041号公报)。在该动力输出装置中，将发动机在最佳效率下运行时的输出设定为下限值，以使发动机目标功率(动力)不低于下限制的方式进行控制，由此谋求装置的能量效率的提高。
发明内容
在上述的动力输出装置中，当在对电池施加比较大的输入输出限制期间，要求的动力急剧变化时，会产生无法向驱动轴迅速地输出要求的动力的情况。一般发动机比电机响应性低，所以伴随着发动机的响应延迟的动力不足量通过来自电机的动力供应，其中所述发动机的响应延迟是相对于要求的动力的变化的响应延迟。当在电池的输入输出限制的范围内能够供应这样的动力不足时，能够向驱动轴迅速地输出要求的动力；但在要求的动力急剧变化、在电池的输入输出限制的范围内无法供应动力不足时，则无法向驱动轴迅速地输出要求的动力。
本发明的动力输出装置以及安装该装置的汽车以及动力输出装置的控制方法，其目的在于即使当在二次电池等蓄电装置中产生输出低下时，也能够向驱动轴迅速地输出要求的动力。
本发明的动力输出装置，是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其特征在于，包括：内燃机；动力传递器，该动力传递器连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，能够将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴传递；电动机，该电动机能够从所述驱动轴输入和向所述驱动轴输出动力；蓄电器，该蓄电器能够与所述电动机进行电力的交换；和控制装置，该控制装置包括：要求动力设定部，其对所述驱动轴所要求的要求动力进行设定；目标运行点设定部，其在所述蓄电器的状态处于由该蓄电器的额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点，在所述蓄电器的状态不处于所述允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比所述第1制约小的第2制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；和运行控制部，其对所述内燃机、所述动力传递器和所述电动机进行运行控制，使得所述内燃机在所述设定的目标运行点运行，同时使基于所述设定的要求动力的动力向所述驱动轴输出。
在该本发明的动力输出装置中，在蓄电器的状态处于由其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和驱动轴所要求的要求动力来设定内燃机的目标运行点，并对内燃机、动力传递器和电动机进行控制，使得内燃机在设定的目标运行点运行，同时使基于要求动力的动力向驱动轴输出。在蓄电器的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比第1制约小的第2制约和要求动力来设定内燃机的目标运行点，并对内燃机、动力传递器和电动机进行控制，使得内燃机在目标运行点运行，同时使基于要求动力的动力向驱动轴输出。一般来说，对于内燃机，通过使输出扭矩增加从而使动力增加的时候，与通过使转速增加从而使动力增加的时候相比，能够以更短的时间使动力增加。因此，通过基于与动力的变化相对的转速的变化较小的第2制约和要求动力来设定目标运行点，能够迅速地相对于要求动力的变化来进行内燃机的运行点的变更。因此，能够减小要求动力中由内燃机的响应延迟引起的动力不足，即使在蓄电器的状态不处于其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，也能够使用来自蓄电器的电力、通过电动机供应动力不足量。其结果，能够向驱动轴平滑顺利地输出所要求的动力。
在这样的本发明的动力输出装置中，可以设置为，所述目标运行点设定部，将低动力侧的转速比所述第1制约高的制约作为所述第2制约使用，来设定所述目标运行点。这样一来，在要求制动力时，由于使内燃机在高转速下运行，所以能够从内燃机输出更大的制动力，能够增大可以从内燃机和电动机输出的制动力的和。其结果，即使在由于蓄电器的输入限制使得能够从电动机输出的制动力低下时，也能够从内燃机和电动机输出所要求的制动力。
另外，在本发明的动力输出装置中，也可以设置为，所述目标运行点设定部，将所述内燃机的效率较高的制约作为所述第1制约使用，来设定所述目标运行点。这样一来，在蓄电器的状态处于其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，能够实现燃料消耗性能(利用率，燃费)的提高，能够使动力输出装置整体的能量效率提高。
进而，在本发明的动力输出装置中，可以设置为，所述目标运行点设定部，将所述蓄电器的输入输出限制、所述蓄电器的温度和所述蓄电器的蓄电残余量中的至少之一作为所述蓄电器的状态使用，来设定所述目标运行点。
在本发明的动力输出装置中，可以设置为，所述动力传递器，能够伴随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴输出；所述蓄电器，能够与所述动力传递器进行电力的交换。此时，可以设置为，所述动力传递器包括：3轴式动力输入输出器，其连接在所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这3根轴上，基于从该3根轴中的任意2根轴输入和向所述任意2根轴输出的动力来从剩余的1根轴输入和向该剩余的1根轴输出动力；和发电机，其能够从所述旋转轴输入和向所述旋转轴输出动力。也可以设置为，所述动力传递器是，具有连接在所述内燃机的输出轴上的第1转子和连接在所述驱动轴上的第2转子、通过该第1转子和该第2转子的相对旋转而旋转的成对(双)转子电动机。
另外，在本发明的动力输出装置中，可以设置为，所述动力传递器是，能够对所述内燃机的输出轴侧的动力进行包括无级的多级变速而向所述驱动轴输出的变速机。
本发明的汽车，其特征在于，安装上述的任意一种技术方案所述的本发明的动力输出装置，车桥(车轴)机械性地连结在所述驱动轴上，其中，所述动力输出装置基本上是向驱动轴输出动力的动力输出装置，其中包括：内燃机；动力传递器，该动力传递器连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，能够将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴传递；电动机，该电动机能够从所述驱动轴输入和向所述驱动轴输出动力；蓄电器，该蓄电器能够与所述电动机进行电力的交换；和控制装置，该控制装置包括：要求动力设定部，其对所述驱动轴所要求的要求动力进行设定；目标运行点设定部，其在所述蓄电器的状态处于由该蓄电器的额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点，在所述蓄电器的状态不处于所述允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比所述第1制约小的第2制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；和运行控制部，其对所述内燃机、所述动力传递器和所述电动机进行运行控制，使得所述内燃机在所述设定的目标运行点运行，同时使基于所述设定的要求动力的动力向所述驱动轴输出。
在该本发明的汽车中，安装有上述的任意一种技术方案所述的本发明的动力输出装置，所以能够起到与本发明的动力输出装置所起到的效果相同的效果，例如，即使在蓄电器的状态不处于其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，也能够向驱动轴平稳顺利地输出所要求的动力。
本发明的动力输出装置的控制方法，是对包括内燃机、连接在该内燃机的输出轴和驱动轴上能够将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴传递的动力传递器、能够从所述驱动轴输入和向所述驱动轴输出动力的电动机、和能够与所述电动机进行电力的交换的蓄电器的动力输出装置进行控制的控制方法，其特征在于：(a)对所述驱动轴所要求的要求动力进行设定；(b)在所述蓄电器的状态处于由该蓄电器的额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；在所述蓄电器的状态不处于所述允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比所述第1制约小的第2制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；(c)对所述内燃机、所述动力传递器和所述电动机进行控制，以使得所述内燃机在所述设定的目标运行点运行，同时使基于所述设定的要求动力的动力向所述驱动轴输出。
在该本发明的动力输出装置的控制方法中，在蓄电器的状态处于由其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和驱动轴所要求的要求动力来设定内燃机的目标运行点，并对内燃机、动力传递器和电动机进行控制，使得内燃机在设定的目标运行点运行，同时使基于要求动力的动力向驱动轴输出。而且，在蓄电器的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比第1制约小的第2制约和要求动力来设定内燃机的目标运行点。如上所述，对于内燃机，通过使输出扭矩增加从而使动力增加的时候，与通过使转速增加从而使动力增加的时候相比，能够以更短的时间使动力增加。因此，通过基于与动力的变化相对的转速的变化较小的第2制约和要求动力来设定目标运行点，能够迅速地相对于要求动力的变化来进行内燃机的运行点的变更。因此，能够减小在电动机供应要求动力之中的由内燃机的响应延迟引起的动力不足时的、从电动机输出的动力，所以即使在蓄电器的状态不处于其额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，也能够向驱动轴平稳顺利地输出所要求的动力。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图；
图2是表示由实施例的混合动力用电子控制单元70执行的驱动控制程序(例程)的一例的流程图；
图3是表示电池50的电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的关系的一例的说明图；
图4是表示电池50的剩余容量(充电状态，SOC)与输入输出限制Win、Wout的关系的一例的说明图；
图5是表示要求扭矩设定用图表的一例的说明图；
图6是表示发动机22的通常时的工作线的一例和设定目标转速Ne*以及目标扭矩Te*的样子的说明图；
图7是表示用于力学性地说明动力分配综合机构30的旋转要素的列线图的一例的说明图；
图8是表示发动机22的电池限制时的工作线的一例和设定目标转速Ne*以及目标扭矩Te*的样子的说明图；
图9是与要求功率Pe*一起表示发动机22的目标转速Ne*的变化的说明图；
图10是表示变形例的混合动力汽车120的结构的概略的结构图；
图11是表示变形例的混合动力汽车220的结构的概略的结构图。
具体实施方式
接下来，用实施例说明本发明的最佳实施方式。图1是表示作为本发明的一个实施例的安装了动力输出装置的混合动力汽车20的结构的概略的结构图。实施例的混合动力汽车20，如图所示，包括：发动机22，经由减震器28连接在作为发动机22的输出轴的曲轴26上的3轴式动力分配综合机构30，连接在动力分配综合机构30上的能够发电的电机MG1，安装在作为连接在动力分配综合机构30上的驱动轴的齿圈轴32a上的减速器35，连接在该减速器35上的电机MG2，和控制动力输出装置整体的混合动力用电子控制单元70。
发动机22，是通过汽油或轻油等烃类燃料输出动力的内燃机，通过从检测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号的发动机用电子控制单元(以下简称为发动机ECU)24，接受燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运行控制。发动机ECU24，与混合动力用电子控制单元70进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号运行控制发动机22，同时根据需要，向混合动力用电子控制单元70输出与发动机22的运行状态有关的数据。
动力分配综合机构30，包括：外齿齿轮的太阳齿轮31，配置在与该太阳齿轮31同心的圆上的内齿齿轮的齿圈32，与太阳齿轮31啮合同时与齿圈32啮合的多个小齿轮33，和将多个小齿轮33保持得自转以及公转自如的行星架34；以太阳齿轮31、齿圈32和行星架34为旋转要素构成进行差动作用的行星齿轮机构。动力分配综合机构30，在行星架34上连结有发动机22的曲轴26，在太阳齿轮31上连结有电机MG1，在齿圈32上经由齿圈轴32a连结有减速器35；在电机MG1作为发电机而工作时，将从行星架34输入的来自发动机22的动力根据其传动比分配到太阳齿轮31侧和齿圈32侧；在电机MG1作为电动机而工作时，将从行星架34输入的来自发动机22的动力和从太阳齿轮31输入的来自电机MG1的动力综合并向齿圈32侧输出。向齿圈32输出的动力，从齿圈轴32a经由齿轮机构60和差速器62，最终向车辆的驱动轮63a、63b输出。
电机MG1以及电机MG2，都由能够作为发电机而驱动同时能够作为电动机而驱动的周知的同步发电电动机构成，经由逆变器41、42与电池50进行电力的交换。连接逆变器41、42与电池50的电力线54，由各逆变器41、42共用的正极母线和负极母线构成，电机MG1、MG2之一发电的电力能够由另一电机消耗。因此，电池50根据电机MG1、MG2任意一个产生的电力或电力不足而充放电。另外，如果通过电机MG1、MG2能够获取电力收支的平衡，则电池50就不进行充放电。电机MG1、MG2都被电机用电子控制单元(以下称作电机ECU)40驱动控制。向电机ECU40输入驱动控制电机MG1、MG2所必须的信号，例如来自检测电机MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的信号或者由未图示的电流传感器检测出的、施加到电机MG1、MG2上的相电流等，从电机ECU40输出给逆变器41、42的开关控制信号。电机ECU40与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号驱动控制电机MG1、MG2，同时，根据需要将与电机MG1、MG2的运行状态有关的数据向混合动力用电子控制单元70输出。
电池50由电池用电子控制单元(以下称作电池ECU)52管理。向电池ECU52输入管理电池50所必须的信号，例如来自设置在电池50的端子间的未图示的电压传感器的端子间电压、来自安装在与电池50的输出端子连接的电力线54上的电流传感器的充放电电流、来自安装在电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等，并根据需要，通过通信将与电池50的状态有关的数据向混合动力用电子控制单元70输出。另外，为了管理电池50，电池ECU52还基于由电流传感器检测出的充放电电流的累计值运算剩余容量(SOC)。
混合动力用电子控制单元70由以CPU72为中心的微处理器构成，除CPU72之外还包括：储存处理程序的ROM74、暂时储存数据的RAM76、未图示的输入输出端口以及通信端口。通过输入端口向混合动力用电子控制单元70输入有：来自点火开关80的点火信号，来自检测变速杆81的操作位置的变速位置传感器82的变速位置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，和来自车速传感器88的车速V等。如上所述，混合动力用电子控制单元70，通过通信端口与发动机ECU24、电机ECU40和电池ECU52连接在一起，与发动机ECU24、电机ECU40和电池ECU52进行各种控制信号、数据的交换。
这样构成的实施例的混合动力汽车20，基于与驾驶者对加速踏板83的踩下量相对应的加速器开度Acc和车速V，计算应当向作为驱动轴的齿圈轴32a输出的要求扭矩，对发动机22、电机MG1和电机MG2进行运行控制，以将与该要求扭矩相对应的要求动力向齿圈轴32a输出。作为发动机22、电机MG1和电机MG2的运行控制，具有下述模式等：扭矩变换运行模式，其中，以从发动机22输出与要求动力相称的动力的方式，对发动机22进行运行控制，同时以从发动机22输出的动力的全部都通过动力分配综合机构30、电机MG1和电机MG2进行扭矩变换后向齿圈轴32a输出的方式，对电机MG1和电机MG2进行驱动控制；充放电运行模式，其中，以从发动机22输出与要求动力和电池50的充放电所需的电力之和相称的动力的方式，对发动机22进行运行控制，同时以下述方式对电机MG1和电机MG2进行驱动控制，即，随着从电池50的充放电，随着从发动机22输出的动力的全部或者其一部分由动力分配综合机构30、电机MG1和电机MG2进行扭矩变换，向齿圈轴32a输出要求动力；和电机运行模式，其中，以停止发动机22的运行并向齿圈轴32a输出与来自电机MG2的要求动力相称的动力的方式，进行运行控制。
接下来，对这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作进行说明。图2是表示由混合动力用电子控制单元70执行的驱动控制程序的一例的流程图。该程序每隔规定时间(例如每隔数毫秒)反复执行。
在执行驱动控制程序时，混合动力用电子控制单元70的CPU72首先执行输入控制所必须的数据的处理(步骤S100)，其中所述数据有：来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc，来自车速传感器88的车速V，电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2，和电池50的输入输出限制Win、Wout等。这里，电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2，是将基于由旋转位置传感器43、44所检测到的电机MG1、MG2的转子的旋转位置进行计算后的值，通过通信从电机ECU40输入而获得的。另外，电池50的输入输出限制Win、Wout，是基于由温度传感器51检测出的电池50的电池温度Tb从而设定输入输出限制Win、Wout的基本值，基于电池50的剩余容量(SOC)设定输出限制用补正系数和输入限制用补正系数，并在设定的输入输出限制Win、Wout的基本值上乘以补正系数从而设定输入输出限制Win、Wout的值，通过通信从电池ECU52输入而获得的。在图3中表示电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的关系的一例，在图4中表示电池50的剩余容量(SOC)与输入输出限制Win、Wout的补正系数的关系的一例。
在如此输入数据后，基于所输入的加速器开度Acc和车速V，设定作为车辆所要求的扭矩而应该向齿圈轴32a输出的要求扭矩Tr*和发动机22所要求的要求功率Pe*，其中所述齿圈轴32a作为连结在驱动轮63a、63b上的驱动轴(步骤S110)。在实施例中，要求扭矩Tr*是这样设定的：预先设定加速器开度Acc、车速V和要求扭矩Tr*之间的关系，作为要求扭矩设定用图存储在ROM74中，在给出加速器开度Acc和车速V时，从存储的图中导出对应的要求扭矩Tr*。图5表示要求扭矩设定用图的一例。要求功率Pe*可以由在设定的要求扭矩Tr*上乘以齿圈轴32a的转速Nr得到的值、电池50所要求的充放电要求功率Pb*与损失loss的和进行计算。另外，齿圈轴32a的转速Nr能够通过在车速V上乘以换算系数k而求得，也能够通过用电机MG2的转速Nm2除以减速器35的传动比Gr而求得。
接下来，将电池50的输入输出限制Win、Wout与阈值Wref1、Wref2相比较，从而判断电池50的能够输入输出的状态是否处于其额定值所允许的能够输入输出的范围(下面称作允许输入输出范围)内的状态(步骤S120)。这里，阈值Wref1，是对电池50的额定最大输入值所允许的能够输入的范围的下限进行设定的阈值，例如可以设定为额定最大输入值的95％或90％等。另外，阈值Wref2，是对电池的额定最大输出值所允许的能够输出的范围的下限进行设定的阈值，例如可以设定为额定最大输出值的95％或90％等。因此，如果考虑符号，允许输入输出范围内的状态成为处于电池50的输入限制Win为阈值Wref1以下、并且电池50的输出限制Wout为阈值Wref2以上的状态。当在步骤S120中判断为电池50的状态为允许输入输出范围内的状态时，基于设定的要求功率Pe*和使发动机22高效工作的通常时的工作线，设定发动机22的目标转速Ne*、目标扭矩Te*(步骤S130)。这里，通常时的工作线，是将能够输出相同功率的发动机22的运行点中，将效率最高的运行点相对于输出的功率(动力)的变化连接起来而成的线。在图6中表示发动机22的通常时的工作线的一例和设定目标转速Ne*以及目标扭矩Te*的样子。在图中，由要求功率Pe*为一定的曲线(虚线)与通常时的工作线的交点，能够求出发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*。
接下来，使用设定的目标转速Ne*、齿圈轴32a的转速Nr(Nm2/Gr)和动力分配综合机构30的传动比ρ，通过下述式(1)计算电机MG1的目标转速Nm1*，同时基于计算出的目标转速Nm1*和现在的转速Nm1，通过下述式(2)计算电机MG1的扭矩指令Tm1*(步骤S150)。这里，式(1)是相对于动力分配综合机构30的旋转要素的力学性的关系式。在图7中表示动力分配综合机构30的旋转要素中的转速和扭矩的力学性关系的列线图。在图中，左边的S轴表示作为电机MG1的转速Nm1的太阳齿轮31的转速，C轴表示作为发动机22的转速Ne的行星架34的转速，R轴表示在电机MG2的转速Nm2上乘以减速器35的传动比Gr而得到的齿圈32的转速Nr。式(1)使用该列线图能够很容易地导出。另外，R轴上的两个粗箭头表示：当在目标转速Ne*以及目标扭矩Te*的运行点使发动机22额定运行时，从发动机22输出的扭矩Te*传递到齿圈轴32a上的扭矩，和从电机MG2输出的扭矩Tm2*经由减速器35作用到齿圈轴32a上的扭矩。另外，式(2)是用于在目标转速Nm1*下使电机MG1旋转的反馈控制的关系式，在式(2)中，右边第二项“k1”是比例项的增益，右边第三项“k2”是积分项的增益。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)    (1)
Tm1*＝上次Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
在计算电机MG1的目标转速Nm1*和扭矩指令Tm1*之后，用电池50的输出限制Wout与电机MG1的消耗电力(发电电力)的差，除以电机MG2的转速Nm2，其中所述电机MG1的消耗电力是在计算出的电机MG1的目标转速Nm1*上乘以现在的电机MG1的转速Nm1而得到的，由此通过式(3)以及式(4)计算作为能够从电机MG2输出的扭矩的上下限的扭矩限制Tmin、Tmax(步骤S160)；同时，使用要求扭矩Tr*、扭矩指令Tm1*和动力分配综合机构30的传动比ρ，通过式(5)计算作为应该从电机MG2输出的扭矩的暂时电机扭矩Tm2tmp(步骤S170)；然后通过计算出的扭矩限制Tmin、Tmax来限制暂时电机扭矩Tm2tmp，从而设定电机MG2的扭矩指令Tm2*(步骤S180)。通过这样地设定电机MG2的扭矩指令Tm2*，能够由限制在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内的扭矩，设定输出到作为驱动轴的齿圈轴32a上的要求扭矩Tr*。另外，式(5)从上述的图7的列线图能够容易地导出。
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2     (3)
Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2    (4)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr      (5)
在这样地设定了发动机22的目标转速Ne*、目标扭矩Te*和电机MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*之后，分别将发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*发送到发动机ECU24，将电机MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*发送到电机ECU40(步骤S190)，然后结束驱动控制程序。接收了目标转速Ne*和目标扭矩Te*的发动机ECU24，以使发动机22在由目标转速Ne*和目标扭矩Te*所示的运行点运行的方式，进行发动机22的燃料喷射控制、点火控制等控制。另外，接收了扭矩指令Tm1*、Tm2*的电机ECU40，以用扭矩指令Tm1*控制电机MG1、用扭矩指令Tm2*控制电机MG2的方式，进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。
另一方面，当在步骤S120中判断为电池50的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，通过将功率比通常时的工作线低的一侧设为高旋转，使用相对于功率的变化的转速的变化比通常时的工作线小的电池限制时的工作线，设定目标转速Ne*和目标扭矩Te*(步骤S140)，然后进行步骤S150～S190的处理，结束本程序。在图8中与通常时的工作线(虚线)一起表示电池限制时的工作线的一例(实线)，在图9中与通常时的要求功率Pe*与目标转速Ne*的关系(虚线)一起表示电池限制时的要求功率Pe*与目标转速Ne*的关系的一例(实线)。如图所示，电池限制时的工作线，通过使功率比通常时的工作线低的一侧的转速增大，从而相对于功率的变化使转速的变化减小，所以相对于要求功率Pe*的变化，目标转速Ne*的变化也变小。由于对于发动机22，一般地转速的变更比扭矩的变更更需要时间，所以通过相对于要求功率Pe*的变化减小转速的变化，能够提高发动机22的相对于要求功率Pe*的变化的响应性。因此，能够减小伴随着发动机22的响应延迟的动力不足，所以即使在电池50的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，也能够在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内进行为了使用来自电机MG2的动力供应该动力不足所必需的电力的输入输出。其结果，即使在电池50的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，也能够向作为驱动轴的齿圈轴32a平滑顺利地输出要求扭矩Tr*。另外，由于将发动机22的目标转速Ne*设定得比通常时的工作线更高，所以，即使在要求扭矩Tr*变为负值的制动时，也能够迅速地作用与转速相对应的发动机制动，能够抑制以过大的电力对电池50充电。
在上面说明的实施例的混合动力汽车20中，在电池50的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，使用相对于功率的变化的转速的变化比通常时小的工作线设定目标转速Ne*，进行发动机22和电机MG1、MG2的控制，由此能够提高发动机22的相对于要求功率Pe*的变化的响应性，从而减小伴随着发动机22的响应延迟的动力不足，并在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内进行为了用来自电机MG2的动力供应该动力不足所必需的电力的输入输出。其结果，即使在电池50的状态不处于允许输入输出范围内的状态时，也能够向作为驱动轴的齿圈轴32a平稳顺利地输出要求扭矩Tr*。而且，由于对于电池限制时的工作线，将相对于功率的转速设定得比通常时的工作线更高，所以，即使在要求扭矩Tr*变为负值的制动时，也能够迅速地作用比通常时大的发动机制动，能够抑制以过大的电力对电池50充电。
在实施例的混合动力汽车20中，通过将功率比通常时的工作线低的一侧设为高旋转，使用了相对于功率的变化的转速的变化比通常时的工作线小的电池限制时的工作线，但也可以使用将功率比通常时的工作线高的一侧设为低旋转的电池限制时的工作线。
在实施例的混合动力汽车20中，为了判断电池50的状态是否处于允许输入输出范围内的状态，使用了额定值所允许的能够输入输出的范围的下限，例如被设定为额定最大输入输出值的95％或90％等的阈值Wref1、Wref2，但也可以将阈值Wref1、Wref2设定为比这样的能够输入输出的范围稍广的范围的下限，另外也可以将阈值Wref1、Wref2设定为比这样的能够输入输出的范围稍窄的范围的下限。
在实施例的混合动力汽车20中，为了判断电池50的状态，使用了基于电池50的电池温度Tb和电池50的剩余容量(SOC)而设定的电池50的输入输出限制Win、Wout的值，但也可以使用电池50的电池温度Tb，另外也可以使用电池50的剩余容量(SOC)。
在实施例的混合动力汽车20中，通过减速器35对电机MG2的动力进行变速然后向齿圈轴32a输出，但如图10的变形例的混合动力汽车120所例示，也可以将电机MG2的动力连接于与连接齿圈轴32a的车桥(连接驱动轮63a、63b的车桥)不同的车桥(图10中的连接在驱动轮64a、64b上的车桥)上。
在实施例的混合动力汽车20中，是经由动力分配综合机构30从而将发动机22的动力向作为连接在驱动轮63a、63b上的驱动轴的齿圈轴32a输出的，但如图11的变形例的混合动力汽车220所例示，也可以包括成对转子电动机230，其具有连接在发动机22的曲轴26上的内转子232和连接在向驱动轮63a、63b输出动力的驱动轴上的外转子234，将发动机22的动力的一部分向驱动轴传递，同时将剩余的动力转换成电力。
在实施例的混合动力汽车20中，是包括发动机22、动力分配综合机构30和两个电机MG1、MG2的结构，但只要是能够相对于要求功率使发动机在任意的运行点运行、同时能够从电机输出由发动机的响应延迟引起的不足动力的结构，可以是任意的结构。例如，也可以设置为下述的结构，其包括：发动机；将发动机的曲轴作为输入轴、将连接在车桥(车轴)上的驱动轴作为输出轴从而进行无级变速的无级变速机(例如，CVT等)；和以能够从/向发动机的曲轴或驱动轴中的任意之一输入/输出动力的方式连结的电机。另外，也可以是虽然为有级、但是能够在某种程度的范围内改变发动机的运行点的结构，所以也可以代替上述的无级变速机而使用有级变速机。
上面，使用实施例对本发明的具体实施方式进行了说明。但本发明并不局限于上述的实施例，在不脱离本发明的要旨的范围内，当然可以以各种方式实施。
本发明能够应用于动力输出装置、车辆的制造工业等。

Claims (10)

1.一种动力输出装置，该动力输出装置向驱动轴输出动力，其特征在于，包括：
内燃机；
动力传递器，该动力传递器连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，能够将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴传递；
电动机，该电动机能够从所述驱动轴输入和向所述驱动轴输出动力；
蓄电器，该蓄电器能够与所述电动机进行电力的交换；和
控制装置，该控制装置包括：要求动力设定部，其对所述驱动轴所要求的要求动力进行设定；目标运行点设定部，其在所述蓄电器的状态处于由该蓄电器的额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点，在所述蓄电器的状态不处于所述允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比所述第1制约小的第2制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；和运行控制部，其对所述内燃机、所述动力传递器和所述电动机进行运行控制，使得所述内燃机在所述设定的目标运行点运行，同时使基于所述设定的要求动力的动力向所述驱动轴输出。
2.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述目标运行点设定部，将低动力侧的转速比所述第1制约高的制约作为所述第2制约使用，来设定所述目标运行点。
3.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述目标运行点设定部，将所述内燃机的效率较高的制约作为所述笫1制约使用，来设定所述目标运行点。
4.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述目标运行点设定部，将所述蓄电器的输入输出限制、所述蓄电器的温度和所述蓄电器的蓄电残余量中的至少之一作为所述蓄电器的状态使用，来设定所述目标运行点。
5.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于：
所述动力传递器，能够伴随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴输出；
所述蓄电器，能够与所述动力传递器进行电力的交换。
6.如权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，所述动力传递器包括：3轴式动力输入输出器，其连接在所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这3根轴上，基于从该3根轴中的任意2根轴输入和向所述任意2根轴输出的动力来从剩余的1根轴输入和向该剩余的1根轴输出动力；和发电机，其能够从所述旋转轴输入和向所述旋转轴输出动力。
7.如权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，所述动力传递器是，具有连接在所述内燃机的输出轴上的第1转子和连接在所述驱动轴上的第2转子、通过该第1转子和该第2转子的相对旋转而旋转的成对转子电动机。
8.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述动力传递器是，能够对所述内燃机的输出轴侧的动力进行包括无级的多级变速而向所述驱动轴输出的变速机。
9.一种汽车，其特征在于，装备权利要求1～8中的任意一项所述的动力输出装置，车桥机械性地连结在所述驱动轴上。
10.一种动力输出装置的控制方法，它是对包括内燃机、连接在该内燃机的输出轴和驱动轴上能够将来自所述内燃机的动力的至少一部分向所述驱动轴传递的动力传递器、能够从所述驱动轴输入和向所述驱动轴输出动力的电动机、和能够与所述电动机进行电力的交换的蓄电器的动力输出装置进行控制的控制方法，其特征在于：
(a)对所述驱动轴所要求的要求动力进行设定；
(b)在所述蓄电器的状态处于由该蓄电器的额定值所允许的允许输入输出范围内的状态时，基于第1制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；在所述蓄电器的状态不处于所述允许输入输出范围内的状态时，基于与动力的变化相对的转速的变化比所述第1制约小的第2制约和所述设定的要求动力来设定所述内燃机的目标运行点；
(c)对所述内燃机、所述动力传递器和所述电动机进行控制，以使得所述内燃机在所述设定的目标运行点运行，同时使基于所述设定的要求动力的动力向所述驱动轴输出。
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