CN101384447A - 动力输出设备、其控制方法及装有动力输出设备的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力输出设备、其控制方法及装有动力输出设备的车辆。本发明的动力输出设备在根据设在排放物控制催化剂下游的氧传感器的输出变化来对排放物控制催化剂执行劣化检测的催化剂劣化检测时间期间(步骤S120：是)增大发动机所需的暂定发动机动力需求(Petmp)。增大暂定发动机动力需求(Petmp)所得的增大动力需求(Peu)与电池的可充电范围上限之间较小者被设定为发动机的发动机动力需求(Pe*)(步骤S190)。在发动机动力需求(Pe*)降低到预设基准动力(Pref)以下的自动发动机停机条件满足时(步骤S200：否)将发动机控制为在怠速下受到驱动(步骤S210)。

Description

动力输出设备、其控制方法及装有动力输出设备的车辆
技术领域
本发明涉及动力输出设备、动力输出设备的控制方法、以及装有动力输出设备的车辆。
背景技术
在传统上提出的动力输出设备中，发电机和电动机被连接到与发动机曲轴相连的行星齿轮机构的各个旋转元件，同时设置了电池来允许向发电机和电动机传递电能或从其传递电能。例如，日本专利公开公报No.2001-304032中公开的一种现有技术动力输出设备在正常状态下来自电动机的动力输出不足的情况下主要使用电动机的输出动力并消耗发动机的输出动力，而不需要对发动机排气系统中设置的排放控制装置中所包括的催化剂进行劣化检测。这种动力输出设备在催化剂的劣化检测过程中改变电动机的输出动力，同时将发动机的输出动力水平保持基本恒定。这种控制意在实现对催化剂劣化的快速检测。
发明内容
这种现有技术的动力输出设备在催化剂的劣化检测过程中并不自动停止发动机工作，而是使发动机的载荷工作持续进行。催化剂的劣化检测过程中发动机的持续载荷工作可能使驾驶员感到不便。在发动机的载荷工作过程中，电池可能被发电机产生的电能过度充电。但是，发动机在催化剂的劣化检测过程中自动停机不利地延长了催化剂的劣化检测所需的时间。
因此，本发明的动力输出设备、动力输出设备的控制方法以及装有动力输出设备的车辆针对使催化剂的劣化检测加速以及防止操作者在催化剂劣化检测过程中感到不便。本发明的动力输出设备、动力输出设备的控制方法以及装有动力输出设备的车辆可以应用于由内燃机的输出动力对蓄电池(accumulator)单元进行充电的系统。本发明在该系统中的目的是防止催化剂劣化检测过程中蓄电池单元的过度充电。
为了实现上述的以及其他有关的目的中的至少一部分，本发明的动力输出设备、动力输出设备的控制方法以及装有动力输出设备的车辆具有如下所述构造。
本发明还针对向驱动轴输出动力的第一动力输出设备。这种第一动力输出设备包括：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自内燃机的排气进行处理；氧浓度测量单元，其设在排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的排气中的氧浓度变化而变化的输出；控制模块，其在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，将内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，本发明的第一动力输出设备将内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。与在催化剂劣化检测时间期间响应于内燃机自动停机条件的满足而自动停止发动机操作的传统驱动控制相比，本发明的这种驱动控制有利地加速了排放物控制催化剂的劣化检测。与在催化剂劣化检测时间期间不管内燃机的自动停机条件是否满足都在载荷下驱动内燃机的传统驱动控制相比，本发明的这种控制还有效地防止了操作者感到不适。因此，本发明的第一动力输出设备有利地能够对催化剂劣化进行高速检测，并防止了催化剂劣化检测过程中操作者感到不适。
自动停机条件表示自动地停止内燃机操作的基于计算的控制条件。自动停机条件例如可以是在效率较差的操作范围中对内燃机进行驱动的很小动力需求，或者对内燃机没有动力需求。
在本发明的第一动力输出设备的一种优选实施例中，控制模块在催化剂劣化检测时间期间使内燃机所需的动力需求比除了催化剂劣化检测时间之外的其余时间期间的动力需求增大，并控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机以确保输出与经过增大的动力需求相等的动力。这种驱动控制使得响应于内燃机所需动力需求的增大，更高的排气流能够经过排放物控制催化剂，从而进一步加速了排放物控制催化剂的劣化检测。例如，排放物控制催化剂的劣化检测可以基于排放物控制催化剂的氧储存能力。在这种应用中，这种驱动控制加速了将氧吸收到排放物控制催化剂中。在另一种示例中，排放物控制催化剂的劣化检测可以基于排放物控制催化剂的活性起始温度。在这种应用中，这种驱动控制加速了排气流使排放物控制催化剂的升温。
在这种优选实施例的第一动力输出设备中，在动力需求不小于预设载荷水平时，控制模块可以不增大内燃机所需的动力需求。这种控制不会在经过排放物控制催化剂传送的排气量对于排放物控制催化剂的劣化检测已经足够的时候，不必要地增大内燃机的载荷。
本发明还针对一种向驱动轴输出动力的第二动力输出设备。第二动力输出设备包括：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自内燃机的排气进行处理；氧浓度测量单元，其设在排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的排气中的氧浓度变化而变化的输出；电能—机械能输入输出机构，其与内燃机的输出轴并与驱动轴相连，并通过输入和输出电能和机械能来向驱动轴输出内燃机的至少部分输出动力；电动机，其从驱动轴输入动力和向驱动轴输出动力；蓄电池单元，其与电能—机械能输入输出机构以及电动机互送电力；驱动动力需求设定模块，其设定要向驱动轴输出的驱动动力需求；控制模块，其控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动内燃机并确保从内燃机向驱动轴输出与由驱动动力需求设定模块所设定的驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
本发明的第二动力输出设备控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动内燃机并确保从内燃机向驱动轴输出与由驱动动力需求设定模块所设定的驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。与在催化剂劣化检测时间期间响应于内燃机自动停机条件的满足而自动停止发动机操作的传统驱动控制相比，本发明的这种驱动控制有利地加速了排放物控制催化剂的劣化检测。与在催化剂劣化检测时间期间不管内燃机的自动停机条件是否满足都在载荷下驱动内燃机的传统驱动控制相比，本发明的这种控制还有效地防止了操作者感到不适，并保护了蓄电池单元免于过度充电。因此，本发明的第二动力输出设备有利地能够对催化剂劣化进行高速检测，同时防止了催化剂劣化检测过程中操作者感到不适并保护了蓄电池单元免于过度充电。
在本发明的第二动力输出设备的一种优选实施例中，控制模块在催化剂劣化检测时间期间使内燃机所需的动力需求比除了催化剂劣化检测时间之外的其余时间期间的动力需求增大，并控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机以确保从内燃机输出与增大后的动力需求相等的动力。这种驱动控制使得响应于从内燃机输出的动力增大，更高的排气流能够经过排放物控制催化剂，从而进一步加速了排放物控制催化剂的劣化检测。例如，排放物控制催化剂的劣化检测可以基于排放物控制催化剂的氧储存能力。在这种应用中，这种驱动控制加速了将氧吸收到排放物控制催化剂中。在另一种示例中，排放物控制催化剂的劣化检测可以基于排放物控制催化剂的活性起始温度。在这种应用中，这种驱动控制加速了排气流使排放物控制催化剂的升温。
在这种优选实施例的第二动力输出设备中，在动力需求不小于预设载荷水平时，控制模块可以不增大内燃机所需的动力需求。这种控制不会在经过排放物控制催化剂传送的排气量对于排放物控制催化剂的劣化检测已经足够的时候，不必要地增大内燃机的载荷。
在本发明的一种优选应用中，上述优选实施例的第二动力输出设备还包括可充电范围检测模块，其检测蓄电池单元的可充电范围。控制模块将内燃机所需的动力需求的增大水平设定在检测得到的蓄电池单元的可充电范围中。这种设置进一步降低了蓄电池单元过度充电的可能性。
在本发明的第二动力输出设备的另一种优选实施例中，电能—机械能输入输出机构具有：三轴式动力输入输出模块，其连接到三根轴，即内燃机的输出轴、驱动轴、以及旋转轴，并根据从三根轴中任意两根轴输入的动力和向三根轴中任意两根轴输出的动力来从其余一根轴输入动力和向其余一根轴输出动力；发电机，其从旋转轴输入动力和向旋转轴输出动力。
本发明的另一种应用是一种车辆，其配备有具有上述应用和设置中任一种的第一动力输出设备或者第二动力输出设备。本发明的车辆由其与驱动轴相连的车轴驱动。配备有上述构造的第一动力输出设备或第二动力输出设备的车辆发挥了与上述相同的效果。即，本发明的车辆有利地能够进行催化剂劣化的高速检测，并防止了操作者在催化剂劣化检测过程中感到不适。
本发明还针对与上述第一动力输出设备对应的动力输出设备的第一控制方法。所述动力输出设备具有：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自内燃机的排气进行处理；氧浓度测量单元，其设在排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的排气中的氧浓度变化而变化的输出。第一控制方法在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，将内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
本发明的第一控制方法在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，将内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。与在催化剂劣化检测时间期间响应于内燃机自动停机条件的满足而自动停止发动机操作的传统驱动控制相比，本发明的这种驱动控制有利地加速了排放物控制催化剂的劣化检测。与在催化剂劣化检测时间期间不管内燃机的自动停机条件是否满足都在载荷下驱动内燃机的传统驱动控制相比，本发明的这种控制还有效地防止了操作者感到不适。因此，本发明的第一控制方法有利地能够对催化剂劣化进行高速检测，并防止了催化剂劣化检测过程中操作者感到不适。本发明的第一控制方法还可以额外具有实现上述第一动力输出设备的应用和设置中任一种所用的步骤。
本发明还针对与上述第二动力输出设备对应的动力输出设备的第二控制方法。所述动力输出设备具有：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自内燃机的排气进行处理；氧浓度测量单元，其设在排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的排气中的氧浓度变化而变化的输出；电能—机械能输入输出机构，其与内燃机的输出轴并与驱动轴相连，并通过输入和输出电能和机械能来向驱动轴输出内燃机的至少部分输出动力；电动机，其从驱动轴输入动力和向驱动轴输出动力；蓄电池单元，其与电能—机械能输入输出机构以及电动机互送电力，
所述控制方法包括下列步骤：
(a)设定要向驱动轴输出的驱动动力需求；并且
(b)控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动内燃机并确保从内燃机向驱动轴输出与由驱动动力需求设定模块所设定的驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
本发明的第二控制方法控制内燃机、电能—机械能输入输出机构和电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动内燃机并确保从内燃机向驱动轴输出与由驱动动力需求设定模块所设定的驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据氧浓度测量单元的输出变化来执行对排放物控制催化剂的劣化检测的时间。与在催化剂劣化检测时间期间响应于内燃机自动停机条件的满足而自动停止发动机操作的传统驱动控制相比，本发明的这种驱动控制有利地加速了排放物控制催化剂的劣化检测。与在催化剂劣化检测时间期间不管内燃机的自动停机条件是否满足都在载荷下驱动内燃机的传统驱动控制相比，本发明的这种控制还有效地防止了操作者感到不适，并保护了蓄电池单元免于过度充电。因此，本发明的第二控制方法有利地能够对催化剂劣化进行高速检测，同时防止了催化剂劣化检测过程中操作者感到不适并保护了蓄电池单元免于过度充电。本发明的第二控制方法还可以额外具有实现上述第二动力输出设备的应用和设置中任一种所用的步骤。
附图说明
图1示意性图示了本发明一种实施例中配备有动力输出设备的混合动力车辆的构造；
图2示意性示出了该实施例的混合动力车辆上安装的发动机的结构；
图3的流程图示出了由该实施例的混合动力车辆上安装的混合动力电子控制单元执行的驱动控制例程；
图4示出了输入限制Win和输出限制Wout随着电池的电池温度Tb的变化；
图5示出了输入限制校正因子和输出限制校正因子随着电池的充电状态SOC的变化；
图6示出了转矩需求设定对照图的一种示例；
图7示出了对目标转速Ne*和目标转矩Te*进行设定的发动机的有效操作曲线；
图8的列线图示出了本实施例的混合动力车辆中包含的动力分配集成机构的各个旋转元件的转矩—转速动态特性；
图9的流程图示出了由本实施例的混合动力车辆上安装的发动机ECU执行的催化剂劣化检测例程；
图10是用于空燃比反馈控制的信号的时序图；
图11示出了劣化检测基准值设定对照图的一种示例；
图12是图9的催化剂劣化检测例程中应用的劣化检测计数器CT的时序图；
图13示意性图示了一种变更示例中另一种混合动力车辆的构造；
图14示意性图示了另一种变更示例中再一种混合动力车辆的构造。
具体实施方式
下面将参考附图说明实施本发明的一种模式，作为一种优选实施例。
图1示意性图示了本发明一种实施例中装有动力输出设备的混合动力车辆20的构造。如图所示，本实施例的混合动力车辆20包括：发动机22；三轴式动力分配集成机构30，其通过阻尼器28连接到曲轴26(即发动机22的输出轴)；电动机MG1，其连接到动力分配集成机构30并具有动力分配能力；减速齿轮35，其附装到齿圈轴32a(即与动力分配集成机构30相连的驱动轴)；电动机MG2，其连接到减速齿轮35；以及混合动力电子控制单元70，其对混合动力车辆20上整个动力输出设备的工作进行控制。
发动机22是消耗碳氢化合物燃料(例如汽油或轻油)以输出动力的内燃机。如图2所示，由空气滤清器122过滤并经过节气门124吸入的空气与从燃料喷射阀126喷射的雾化燃料混合成空气燃料混合物。空气燃料混合物通过进气门128被引入燃烧室中。被引入的空气燃料混合物被火花塞130造成的火花点火以爆炸性燃烧。燃烧能量造成活塞132的往复运动被转化成曲轴26的旋转运动。来自发动机22的排气经过排放物控制催化剂134，将排气中包括的有毒成分(即一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)转化成无害成分，并被排放到外部空气。空燃比传感器160设在排放物控制催化剂134的上游。空燃比传感器160具有大体上根据发动机22中消耗的空气燃料混合物的空燃比而线性改变的输出电压。氧传感器162设在排放物控制催化剂134的下游。氧传感器162是氧浓度单元，并具有根据经过排放物控制催化剂134传输的排气中所包括的氧浓度而剧烈改变的输出电压。
发动机22处于发动机电子控制单元24(下文中称为发动机ECU 24)的控制之下。发动机ECU 24被构造为微处理器，该微处理器包括CPU24a、储存了处理程序的ROM 24b、临时储存数据的RAM 24c、输入输出端口(未示出)以及通信端口(未示出)。发动机ECU 24经过其输入端口接收来自各个传感器的信号，这些传感器测量及检测发动机22的状况。输入发动机ECU 24的信号包括：来自曲轴位置传感器140的曲轴位置，被以曲轴26的旋转位置的形式检测；来自冷却水温度传感142的冷却水温度，被以发动机22中冷却水的温度形式测量；来自压力传感器143的缸内压力Pin，压力传感器143位于燃烧室内侧；来自凸轮位置传感器144的凸轮位置，被以凸轮轴的旋转位置形式检测，所述凸轮轴被驱动以开启和关闭进气门128和排气门以将气体吸入和排出燃烧室；来自节气门位置传感器146的节气门位置，被以节气门124的开度或位置的形式检测。输入信号还包括：空气流量计信号，来自附装到进气导管的空气流量计148；进气温度，来自附装到进气导管的温度传感器149；来自空燃比传感器160的输出电压，空燃比传感器160设在排放物控制催化剂134的上游；来自氧传感器162的输出电压，氧传感器162设在排放物控制催化剂134的下游；催化剂床温，来自安装在排放物控制催化剂134上的温度传感器135。发动机ECU 24经过其输出端口输出各种控制信号和驱动信号来驱动和控制发动机32，这些信号例如：给燃料喷射阀126的驱动信号、给用于对节气门124的位置进行调节的节气门电动机136的驱动信号、给集成有点火器的点火线圈138的控制信号、以及给可变阀正时机构150以使进气门128的开启和关闭正时改变的控制信号。发动机ECU 24与混合动力电子控制单元70通信。发动机ECU 24从混合动力电子控制单元70接收控制信号以驱动和控制发动机22，并根据需要向混合动力电子控制单元70输出与发动机22的驱动状况有关的数据。
动力分配集成机构10包括：太阳轮31，作为外齿轮；齿圈32，作为与太阳轮31同心地布置的内齿轮；多个小齿轮33，与太阳轮31和齿圈32啮合；以及行星架34，保持多个小齿轮33以使之既能公转也能绕其轴线自转。动力分配集成机构10这样构造成行星齿轮机构，该机构包括太阳轮31、齿圈32和行星架34作为差动运动的旋转元件。动力分配集成机构的行星架34、太阳轮31和齿圈32分别连接到发动机22的曲轴26、连接到电动机MG1以及通过齿圈轴32连接到减速齿轮35。在电动机MG1用作发电机时，经过齿圈23输入的发动机22的动力被对应于太阳轮31和齿圈23的齿轮比而分配到这二者。另一方面，在电动机MG1用作电动机时，经过行星架34输入的发动机22的动力与经过太阳轮31输入的电动机MG1的动力进行集成并输出到齿圈32。输出到齿圈32的动力从齿圈轴32a经过齿轮机构60和差动齿轮62传递，并最终输出到混合动力车辆20的驱动轮63a和63b。
电动机MG1和MG2被构造成公知的同步电动发电机，这种发电机既可以用作电动机也可以用作发电机。电动机MG1和MG2经过逆变器41和42向电池50传递电能和从电池50传递电能。将电池50与逆变器41和42相连的电源线54构造成由逆变器41和42共用的公共正总线(bus)和负总线。这种连接使得由电动机MG1和MG2之一产生的电能能够被另一电动机MG2或MG1消耗。电池50可以这样由电动机MG1和MG2中任一者产生的过剩电能进行充电，同时被放电以补充不足的电能。在电动机MG1和MG2之间的电能输入和输出平衡时，电池50既不被充电也不被放电。电动机MG1和MG2都由电动机电子控制单元40(下文中称为电动机ECU 40)驱动和控制。电动机ECU 40输入用于驱动和控制电动机MG1和MG2所需的信号，例如来自旋转位置检测传感器43和44的表示电动机MG1和MG2中转子旋转位置的信号以及来自电流传感器(未示出)的表示要向电动机MG1和MG2施加的相电流的信号。电动机ECU 40向逆变器41和42输出开关控制信号。电动机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动机MG1和MG2，同时根据需要向混合动力电子控制单元70输出与电动机MG1和MG2的驱动状况有关的数据。
电池50处于电池电子控制单元52(下文中称为电池ECU 52)的控制和管理之下。电池ECU 52输入用于对电池50进行管理和控制所需的信号，例如：来自电压传感器(未示出)的端子间电压，所述电压传感器位于电池50的端子之间；来自电流传感器(未示出)的充电放电电流，所述电流传感器位于与电池50的输出端子相连的电源线54中；以及来自温度传感器51的电池温度Tb，温度传感器51附装到电池50。电池ECU 52通过通信，根据需要向混合动力电子控制单元70输出与电池50的工作状况有关的数据。为了对电池50进行管理和控制，电池ECU 52根据由电流传感器测得的充电—放电电流的积分，来计算电池50的剩余充电水平或当前充电状态(SOC)。
混合动力电子控制单元70构造成微处理器，该微处理器包括CPU72、储存处理程序的ROM 74、临时储存数据的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经过其输入端口接收来自点火开关80的点火信号、来自换档位置传感器82的换档位置SP(即换档杆81的当前设定位置)、来自加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc(即驾驶员对加速器踏板83的下压量)、来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP(即驾驶员对制动踏板85的下压量)、以及来自车辆速度传感器88的车辆速度V。混合动力电子控制单元70经过其通信端口与发动机ECU 24、电动机ECU 40和电池ECU 52建立通信，从而如上所述从/向发动机ECU 24、电动机ECU 40和电池ECU 52接收/发送各种控制信号和数据。
如上所述构造的本实施例的混合动力车辆20根据车辆速度V和加速器开度Acc(对应于驾驶员对加速器踏板83的下压量)，来设定要向齿圈轴32(即驱动轴)输出的转矩需求，并驱动和控制发动机22以及电动机MG1和MG2以确保向齿圈轴32a输出与预设转矩需求相等的动力需求。发动机22以及电动机MG1和MG2有多种驱动控制模式。在转矩转换驱动模式下，在发动机22被驱动和控制以输出与动力需求对应的所需动力水平的同时，但电动机MG1和MG2被驱动和控制以使发动机22的全部输出动力受到动力分配集成机构30及电动机MG1和MG2的转矩转换以输出到齿圈轴32a。在充电—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进行充电或从电池50进行放电的电能之和对应的所需动力水平。电动机MG1和MG2被驱动和控制以使发动机22的与对电池50进行充电或放电的电能需求相等的全部或部分输出动力受到动力分配集成机构30及电动机MG1和MG2的转矩转换以输出到齿圈轴32a。在电动机驱动模式下，电动机MG2被驱动和控制以确保向齿圈轴32a输出与动力需求对应的所需动力水平，而发动机22停止其工作。
这里的说明与具有本实施例中上述结构的混合动力车辆20的工作有关，特别是通过偶尔执行排放物控制催化剂134的劣化检测进行的一系列操作控制。图3的流程图示出本实施例的混合动力车辆20中由混合动力电子控制单元70执行的驱动控制例程。这种驱动控制例程以预设时间间隔(例如每隔几毫秒)重复地执行。
在图3的驱动控制例程中，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先输入控制所需的各种数据，即来自车辆速度传感器88的车辆速度V、电动机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2、发动机22的转速Ne、劣化检测执行标志Fdeg以及电池50的输入限制Win和输出限制Wout(步骤S100)，其中劣化检测执行标志表示执行还是不执行排放物控制催化剂134的劣化检测。发动机22的转速Ne根据附装到曲轴26的曲轴位置传感器140的输出信号计算并通过通信从发动机ECU 24接收。劣化检测执行标志Fdeg在由发动机ECU 24执行的催化剂劣化检测例程(下文中说明)中设定和复位成开启和关闭，并通过通信从发动机ECU 24接收。电动机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2根据由旋转位置检测传感器43和44检测到的电动机MG1和MG2中各个转子的旋转位置来计算，并通过通信从电动机ECU40接收。电池50的输入限制Win和输出限制Wout根据温度传感器51测得的电池50的电池温度Tb以及电池50的充电状态SOC来设定，并通过通信从电池ECU 52接收。对电池50的输入和输出限制Win和Wout进行设定的具体例程设定与电池温度Tb对应的输入限制Win和输出限制Wout的基础值，确定与电池50的充电状态SOC对应的输入限制校正因子和输出限制校正因子，并将输入限制Win和输出限制Wout的基础值乘以所确定的输入限制校正因子和输出限制校正因子来确定电池50的输入限制Win和输出限制Wout。图4示出了输入限制Win和输出限制Wout随电池温度Tb的变化。图5示出了输入限制校正因子和输出限制校正因子随电池50的充电状态SOC的变化。
在数据输入之后，CPU 72根据输入的加速器开度Acc和输入的车速V，来设定要作为混合动力车辆20所需转矩而向与驱动轮63a和63b相连的齿圈轴32a(即驱动轴)输出的转矩需求Tr*以及要从发动机22输出的暂定发动机动力需求Petmp(步骤S110)。本实施例中设定转矩需求Tr*的具体例程预先在ROM 74中以转矩需求设定对照图的形式储存了转矩需求Tr*随着加速器开度Acc和车辆速度V的变化，并从该转矩需求设定对照图读取与给定的加速器开度Acc和给定的车辆速度V对应的转矩需求Tr*。转矩需求设定对照图的一种示例如图6所示。根据图3的流程图中步骤S110所示，暂定发动机动力需求Petmp被计算为驱动动力需求Pr*、要向电池50充电或从电池50放电的充电—放电动力需求Pb*(负值表示充电，正值表示放电)、以及潜在损耗的总和，其中驱动动力需求Pr*被给定为转矩需求Tr*与齿圈轴32a的转速Nr的乘积。齿圈轴32a的转速Nr是通过将车辆速度V乘以预设转换因子k、或者将电动机MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比Gr而获得的。
然后，CPU 72参照输入的劣化检测执行标志Fdeg来识别发动机ECU24目前是否执行排放物控制催化剂134的劣化检测(步骤S120)。在劣化检测执行标志Fdeg等于0时，即在发动机ECU 24当前并不执行排放物控制催化剂134的劣化检测时(步骤S120：否)，暂定发动机动力需求Petmp被设定为发动机动力需求Pe*(步骤S130)。随后，将发动机动力需求Pe*0与预设基准动力Pref进行比较(步骤S140)。基准动力Pref是用于判定要在载荷下驱动发动机22还是要自动停止发动机22的判据。基准动力Pref被设定为与发动机22相对有效的工作范围的动力下限接近。例如，即使电池50的充电状态(SOC)处于较为充足的水平的情况下响应于驾驶员对加速器踏板83的重度下压、即使在驾驶员没有下压加速器踏板83并且电池50的充电状态(SOC)处于相对充足的水平的情况下响应于车辆速度V的显著增大以使齿圈轴32a的转速Nr增大、或者即使在车辆速度V较低和齿圈轴32a的转速Nr较低并且驾驶员没有下压加速器踏板83的清下响应于电池50的充电状态(SOC)和充电—放电需求Pb*的设定的下降以增大充电电能，发动机动力需求Pe*也增大到预设基准动力Pref或大于预设基准动力Pref。
在发动机动力需求Pe*不小于预设基准动力ref时(步骤S140：是)，CPU 72设定与发动机动力需求Pe*对应的发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*(步骤S240)。发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*是根据确保发动机22有效操作的有效操作线以及发动机动力需求Pe*的曲线来确定的。图7示出了发动机22的有效操作曲线来设定目标转速Ne*和目标转矩Te*。在图7的曲线图中，最佳燃料消耗的有效操作曲线与以发动机转速Ne和发动机转矩Te的乘积形式给出的恒定发动机动力需求Pe*的曲线(实线)的交点处的发动机转速和发动机转矩被确定为目标转速Ne*和目标转矩Te*。
CPU 72根据下面给出的式子(1)，从发动机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的齿轮比ρ来计算电动机MG1的目标转速Nm1*，同时根据下面给出的式子(2)，从计算出的目标发动机转速Nm1*和电动机MG1的当前转速Nm1来计算电动机MG1的转矩命令Tm1*(步骤S250)：
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)(1)
Tm1*＝此前的Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt(2)
式子(1)是动力分配集成机构30中包括的旋转元件的动态关系式。图8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—转速动态关系的列线图。左边的轴线“S”代表太阳轮31的转速，它等于电动机MG1的转速Nm1。中间的轴线“C”代表行星架34的转速，它等于发动机22的转速Ne。右边的轴线“R”代表齿圈32的转速Nr，它是通过将电动机MG2的转速Nm2乘以减速齿轮35的齿轮比Gr而获得的。式子(1)容易从图8的列线图引入。图8中轴线“R”上两个向上的粗箭头分别示出了在目标转速Ne*和目标转矩Te*的具体驱动点处当从处于稳态工作的发动机22输出转矩Te*时向齿圈轴32a传递的转矩，以及在从电动机MG2输出转矩Tm2*时经过减速齿轮35向齿圈轴32a施加的转矩。式子(2)是驱动电动机MG1并使之以目标转速Nm1*旋转的反馈控制的关系式。在上述式子(2)中，右侧第二项中的“k1”和第三项中的“k2”分别代表比例项和积分项的增益。
在计算电动机MG1的目标转速Nm1*和转矩命令Tm1*之后，CPU 72根据下面给出的式子(3)和(4)，来计算转矩下限Tmin和转矩上限max，作为可以从电动机MG2输出的最小和最大转矩(步骤S260).
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2  (3)
Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2 (4)
转矩下限Tmin是通过用电池50的输入限制Win与电动机MG1的功率消耗(发电)之间的差除以电动机MG2的输入当前转速Nm2而给出的，所述功率消耗是电动机MG1的转矩命令Tm1*与输入当前转速Nm1的乘积。转矩上限Tmax是通过用电池50的输出限制Wout与电动机MG1的耗电(发电)之间的差除以电动机MG2的输入当前转速Nm2而给出的。然后，CPU 72根据下面给出的式子(5)，由转矩需求Tr*、电动机MG1的转矩命令Tm1*、动力分配集成机构30的齿轮比ρ以及减速齿轮35的齿轮比Gr，来计算要从电动机MG2输出的暂定电动机转矩Tm2tmp(步骤S270)：
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr(5)
CPU 72将暂定电动机转矩Tm2tmp限制在所计算出的转矩下限Tmin与转矩上限Tmax之间的范围，以设定电动机MG2的转矩命令Tm2*(步骤S280)。以此方式设定电动机MG2的转矩命令Tm2*将要向齿圈轴32a或驱动轴输出的转矩命令Tr*限制在电池50的输入限制Win与输出限制wout的范围内。式子(5)容易由图8的列线图得到。
在设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1*和Tm2*之后，CPU 72向发动机ECU 24和发送发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*，并向电动机ECU 40发送电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1*和Tm2*(步骤S290)，并从图3的驱动控制例程退出。发动机ECU 24接收目标转速Ne*和目标转矩Te*的设定，并执行发动机22的燃料喷射控制和点火控制，从而以所指定的目标转速Ne*和目标转矩Te*的驱动点来驱动发动机22。电动机ECU 40接收转矩命令Tm1*和Tm2*的设定，并执行各个逆变器41和42中包括的开关元件的开关控制，从而以转矩命令Tm1*来驱动电动机MG1并以转矩命令Tm2*来驱动电动机MG2。
在发动机ECU 24当前没有执行排放物控制催化剂134的劣化检测时(S120：否)并且发动机动力需求Pe*小于预设基准动力Pref时(步骤S140.否)，CPU 72将发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*都设定为0以停止发动机22的操作，并将电动机MG1的转矩命令Tm1*设定为0。随后，CPU 72执行上述步骤S270至S290的处理。在此状态下，只用电动机MG2的输出动力来驱动混合动力车辆20，而发动机22停止其操作。电动机MG1随着电动机MG2怠速。
另一方面，在劣化检测执行标志Fdeg等于1时，即在发动机ECU 24当前执行排放物控制催化剂134的劣化检测时，暂定发动机动力需求Petmp被与预设载荷水平Pload进行比较(步骤S160)。载荷水平Pload代表足以执行排放物控制催化剂134的劣化检测的发动机22的载荷量。载荷水平Pload的一种示例示于图7的曲线图中。在暂定发动机动力需求Petmp不小于预设载荷水平Pload时(步骤S160：否)，不需要增大暂定发动机动力需求Petmp。因此，暂定发动机动力需求Petmp被设定为发动机动力需求Pe*(步骤S170)。随后，CPU 72在从图3的驱动控制例程退出之前，执行上述步骤S240至S290的处理，以设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1*和Tm2*，并向有关的ECU(即发动机ECU 24和电动机ECU 40)发送这些设定。
另一方面，在暂定发动机动力需求Petmp小于预设载荷水平Pload时(步骤S160：是)，CPU 72将暂定发动机动力需求Petmp增大，并将增大的暂定发动机动力需求Petmp设定为增大的动力需求Peu(步骤S180)。增大的动力需求Peu被设定为超过了执行排放物控制催化剂134的劣化检测所需的发动机22的最小载荷。增大的动力需求Peu例如可以通过将暂定发动机动力需求Petmp乘以校正因子(>1)或给暂定发动机动力需求Petmp加上预设量(>0)来确定。然后，CPU 72将增大的动力需求Peu与警戒值进行比较并将较小者设定为发动机动力需求Pe*(步骤S190)，所述警戒值是通过从驱动动力需求Pr*减去电池50的输入限制win而获得的。电池50的输入限制Win是负值。因此，越小的输入限制Win(即输入限制Win越大的绝对值)表示电池50的可允许充电水平越大。然后，发动机动力需求Pe*被与预设基准动力Pref进行比较(步骤S200)。在发动机动力需求Pe*不小于预设基准动力Pref时(步骤S200：是)，CPU 72在从3的驱动控制例程退出之前，执行上述步骤S240至S290的处理，以设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1*和Tm2*，并向有关的ECU(即发动机ECU 24和电动机ECU 40)发送这些设定。在由发动机ECU 24执行排放物控制催化剂134的劣化检测过程中，这一系列控制使得当增大暂定发动机动力需求Petmp之后设定的发动机动力需求Pe*不小于预设基准动力Pref时，发动机22能够被在载荷下驱动。这种控制提高了排放物控制催化剂134的劣化检测不间断地持续的潜力。
另一方面，当发动机动力需求Pe*小于预设基准动力Pref时(步骤S200：否)，CPU 72将发动机22的目标转速Ne*设定为预定怠速转速Nidl(例如800rpm或1000rpm)，并将电动机MG1的转矩命令Tm1*设定为0(步骤S120)。然后，CPU 72与前述情况一样在从图3的驱动控制例程退出之前，在步骤S270和S280设定电动机MG2的转矩命令Tm2*并向有关的ECU(即发动机ECU 24和电动机ECU 40)发送发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*的设定以及电动机MG1和MG2的转矩命令Tm1*和Tm2*(步骤S290)。发动机ECU 24接收目标转速Ne*和目标转矩Te*的设定并控制发动机22以怠速转速Nidl被驱动。由于此时电动机MG1的转矩命令Tm1*等于0，所以发动机22被独立驱动。在由发动机ECU 24执行排放物控制催化剂134的劣化检测过程中，这一系列控制使得即使发动机动力需求Pe*不小于预设基准动力Pref，发动机22也能够不停机而是在无载荷情况下受到驱动。
下面将详细说明排放物控制催化剂134的劣化检测。图9是示出由发动机ECU 24的CPU 24a执行的催化剂劣化检测例程的流程图。这种劣化检测例程以预设时间间隔(例如每隔几毫秒)被重复执行。
在催化剂劣化检测例程中，发动机ECU 24的CPU 24a首先输入排放物控制催化剂134的劣化检测所需的数据，即，来自曲轴位置传感器140的曲轴位置，来自空燃比传感器160的输出电压，来自氧传感器162的输出电压，以及有关标志的当前设定情况(步骤S500)。CPU 24a还由输入的曲轴位置以及输入曲轴位置的时间间隔来计算发动机22的转速Ne。
在数据输入之后，发动机ECU 24的CPU 24a识别劣化检测完成标志Fend是否等于0(步骤S510)。在混合动力车辆20上设置的系统激活开关(未示出)的开通操作与断开操作之间的时间周期内，劣化检测完成标志Fend在排放物控制催化剂134的劣化检测未完成时被设定为0，并在排放物控制催化剂134的劣化检测完成时被设定为1。在步骤S510劣化检测完成标志Fend等于1时，劣化检测已经完成。因此CPU 24a立即从图9的催化剂劣化检测例程退出而不进行进一步处理。另一方面，在步骤S510劣化检测完成标志Fend等于0时，劣化检测尚未完成，而是继续，因此，CPU 24a读取劣化检测执行标志Fdeg的当前设定，以识别排放物控制催化剂134的劣化检测是否正在处理中(步骤S520)。在劣化检测执行标志Fdeg的当前设定等于0时，随后对是否满足劣化检测条件进行判定(步骤S530)。在这种实施例中，劣化检测条件是发动机22的暖机已经完成以及空燃比反馈控制正在处理中。在满足劣化检测条件时，劣化检测执行标志Fdeg被设定为等于1，这表示执行劣化检测(步骤S540)。在步骤S540将劣化检测执行标志Fdeg设定为1之后或在步骤S520将劣化检测执行标志Fdeg识别为1之后，CPU 24a识别是否从混合动力电子控制单元70接收到怠速操作命令(步骤S550)。怠速操作命令表示通过将目标转速Ne*设定为怠速转速Nild并将目标转矩Te*设定为0而对于发动机22的无载荷操作的无载荷操作命令。这些值是如前所述在图3的驱动控制例程中步骤S210设定的。在由发动机ECU 24执行催化剂劣化检测例程的过程中，在图3的驱动控制例程中判定为排放物控制催化剂134的劣化检测正在处理中。在这种状态下，混合动力电子控制单元70发送发动机22的无载荷操作命令或载荷操作命令。
在没有从混合动力电子控制单元70接收到怠速操作命令的情况下，即，在载荷操作命令的情况下，RAM 24b中设置的劣化检测计数器CT的值被加一(步骤S560)。然后判定当前时间是否是目标空燃比改变正时(步骤S580)。在当前时间不是目标空燃比改变正时的时候，CPU 24a从图9的催化剂劣化检测例程退出。另一方面，在当前时间是目标空燃比改变正时的时候，CPU 24a测量目标空燃比的改变与氧传感器162的输出实际转换之间的响应延迟时间TL和TR(步骤S590)并计算测得响应延迟时间TL和TR的平均响应延迟时间AVT(＝(TL+TR)/2)(步骤S600)。响应于系统激活开关(未示出)的开通操作，劣化检测计数器CT的值被复位为0。
下面参照图10来说明响应延迟时间TL和TR。图10是示出空燃比反馈控制中发动机22的目标空燃比随时间的变化以及氧传感器162的输出电压随时间的变化的时序图。在排放物控制催化剂134的催化转化之后的经处理排气中剩余了未燃烧成分(例如碳氢化合物和一氧化碳)时，使这些未燃烧的成分在氧传感器162的检测电极附近燃烧。这降低了氧浓度，因而氧传感器162输出高于指定电压水平(例如0.45V)的电压。相反，在排放物控制催化剂134的催化转化之后的经处理排气中未剩余未燃烧成分时，在氧传感器162的检测电极附近，氧浓度保持较高。因而氧传感器162输出不高于指定电压水平的电压。在所供应的空气燃料混合物较稀的空燃比情况下，排放物控制催化剂134从排气吸收氧。空燃比从稀向稠的改变可能造成给排放物控制催化剂134引入包含较大量未燃烧成分的排气。所引入的排气中所包括的未燃烧成分与排放物控制催化剂134中吸收的氧一起燃烧。因此，由排放物控制催化剂134进行催化转化之后的经处理排气几乎没有未燃烧成分。在目标空燃比从稀向稠改变时，氧传感器162的输出电压被保持在指定电压水平(例如0.45V)或其之下，直到排放物控制催化剂134中吸收的氧被消耗。只有在排放物控制催化剂134中吸收的氧完全消耗之后，氧传感器162的输出电压才超过指定电压水平。因此，从空燃比的改变至氧传感器162的输出电压从稀到稠的实际改变存在响应延迟时间TR。另一方面，当目标空燃比从稠向稀改变时，氧传感器162的输出电压保持为高于指定电压水平，直到可允许的最大量氧被吸收到排放物控制催化剂134中。只有在可允许的最大量氧被吸收到排放物控制催化剂134中之后，氧传感器162的输出电压才降低到指定电压水平或其之下。因此，从空燃比的改变至氧传感器162的输出电压从稠到稀的实际改变存在响应延迟时间TL。如本领域所知，排放物控制催化剂134可允许吸收的氧的最大量随着其劣化而逐渐减少。排放物控制催化剂134的劣化缩短了响应延迟时间TR和TL。因此根据测得的响应延迟时间TR和TL，可检测排放物控制催化剂134的劣化程度。
在步骤S600计算了平均响应延迟时间AVT之后，对劣化检测计数器CT的值是否已经达到预设基准值CTC进行判定(步骤S610)。在劣化检测计数器CT的值尚未达到预设基准值CTC时，CPU 24a从图9的催化剂劣化检测例程退出。另一方面，在劣化检测计数器CT的值已经达到预设基准值CTC时，CPU 24a对劣化检测计数器CT从0至预设基准值CTC的变化时间期间中计算出的平均响应延迟时间AVT进行积分以计算积分响应时间TSUM(步骤S620)。然后与该时间期间中的目标空燃比逆转的频率对应地设定劣化检测基准值Tdeg(步骤S630)。根据由实验或其他方式确定的催化剂劣化检测的精度与催化剂劣化检测的时间器件的关系来将基准值CTC设定到确保了精确进行劣化检测的水平。图11示出了劣化检测基准值设定对照图的一种示例。目标空燃比逆转频率越高，图11的对照图就设定越大的劣化检测基准值Tdeg。在设定劣化检测基准值Tdeg之后，将积分延迟时间TSUM与劣化检测基准值Tdeg进行比较(步骤S640)。当积分延迟时间TSUM达到或超过了劣化检测基准值Tdeg时，排放物控制催化剂134的劣化被识别为处于可允许范围内。这样，在此状态下不给出催化剂劣化的警告。当积分延迟时间TSUM小于劣化检测基准值Tdeg时，排放物控制催化剂134的劣化被识别为处于可允许范围之外。因此在此状态下，例如通过点亮警告灯(未示出)的方式来给出催化剂劣化的警告(步骤S650)。CPU 24a将劣化检测完成标志Fend设定为1并将劣化检测执行标志Fdeg设定为0(步骤S660)，并终止图9的催化剂劣化检测例程。
在执行劣化检测过程中从混合动力控制单元70接收到怠速操作命令的情况下，在步骤S550给出肯定的结果。然后，不增大劣化检测计数器CT的值而是使之保持不变(步骤S570)。然后终止催化剂劣化检测例程。在发动机22的怠速操作或无载荷操作状态下，排放物控制催化剂134中吸收的氧量没有显著改变。因此不管是否执行劣化检测，都不增大劣化检测计数器CT的值，而是使之保持不变。
再参照图3的驱动控制例程，比预设基准动力Pref小的发动机动力需求Pe*表示满足用于使发动机22的操作停止的自动发动机停机条件。在执行排放物控制催化剂134的劣化检测过程中满足了自动发动机停机条件的情况下，本实施例的混合动力电子控制单元70向发动机ECU 24发送怠速操作命令，不使发动机22的操作停止，而是在无载荷或怠速情况下驱动发动机22。在执行排放物控制催化剂134的劣化检测过程中满足了自动发动机停机条件的情况下，可以向发动机ECU 24发送发动机停机命令以停止发动机22的操作。参照图12的曲线图来说明在此状态下发动机怠速操作的优点，图12示出了劣化检测计数器CT的值随时间的变化。在满足了自动发动机停机条件时输出无载荷操作命令的情况下，即使在随后响应于不满足自动发动机停机条件而使发动机操作模式转换到发动机22的载荷操作之后，空燃比传感器160以及氧传感器162的输出也是稳定的。但是，在满足自动发动机停机条件时输出发动机停机命令的情况下，响应于随后不满足自动发动机停机条件，需要一定的时间长度来重新起动发动机22。发动机22的重新起动和载荷操作造成了空燃比传感器160和氧传感器162有一段时间输出不稳定。只有在输出不稳定的时间经过之后才允许劣化检测计数器CT的值增大。这不利地加长了催化剂劣化检测所需的时间。
在上述混合动力车辆20中，与在执行催化剂劣化检测过程中响应于自动发动机停机条件的满足而自动地停止发动机操作的传统驱动控制相比，本实施例的驱动控制有利地加速了排放物控制催化剂134的劣化检测。与在执行催化剂劣化检测过程中不管是否满足自动发动机停机条件都在载荷条件下驱动发动机的传统驱动控制相比，本实施例的驱动控制还有利地防止了驾驶员感到不适并且不必担心电池50的过度充电。本实施例的驱动控制可以通过将暂定发动机动力需求Petmp设定为发动机22的发动机动力需求Pe*来设定增大的动力需求Peu。这增大了排气经过排放物控制催化剂134的流动并因而进一步加速了催化剂劣化的检测。在暂定发动机动力需求Petmp增大到预设载荷水平Pload或更高的时候，用于催化剂劣化检测的足够排气流已经经过了排放物控制催化剂134。因此不使暂定发动机动力需求Petmp增大而是使之保持不变。这不会不必要地增加发动机22的载荷，并防止了燃料消耗变差。在电池50的可充电范围内，通过考虑电池50的输入限制Win来增大暂定发动机动力需求Petmp。这进一步降低了对电池50过度充电的担心。
本实施例的发动机22、排放物控制催化剂134以及氧传感器162分别对应于本发明的内燃机、排放物控制催化剂以及氧浓度测量单元。动力分配集成机构30和电动机MG1的组合相当于本发明的电能—机械能输入输出机构。本实施例的电动机MG2和电池50分别对应于本发明的电动机和蓄电池单元。本实施例的混合动力电子控制单元70、发动机ECY 24和电动机ECU 40实现本发明的驱动动力需求设定模块和控制模块的功能。电池ECU 52实现可充电范围检测模块的功能。上述实施例描述了混合动力车辆20的操作来阐述本发明的动力输出设备以及动力输出设备的控制方法。
上述实施例在任何方面都应认为是示意性而非限制性的。在不脱离本发明主要特征的范围或精神的情况下可以存在多种改动、变化和替换形式。
本实施例的催化剂劣化检测处理利用了排放物控制催化剂134的劣化程度与氧吸收能力之间的关系。也可以给催化剂劣化的检测采用另外的技术。例如，催化剂劣化检测可以基于催化剂劣化程度与催化剂活性起始温度之间的关系。如日本专利公开公报No.H11-229854中所述，具体的过程对氧传感器的输出特性的Z曲线改变(氧传感器的输出跨过理论空燃比的急剧改变)的时间点进行检测，并将所检测到的时间点的催化剂温度设定为催化剂活性起始温度。比预设水平高的催化剂活性起始温度被识别为催化剂的劣化。这种过程可望具有与本实施例的催化剂劣化检测处理类似的效果。
本实施例的催化剂劣化检测处理基于劣化检测计数器CT从0至预设基准值CTC变化的时间期间中目标空燃比逆转的频率来设定劣化检测基准值Tdeg。一种变更的过程可以对目标空燃比逆转频率增大到预定值之前的平均响应延迟时间AVT进行积分以计算积分延迟时间TSUM，并将积分延迟时间TSUM与固定的劣化检测基准值Tdeg进行比较来检测催化剂劣化。这种变更形式确保了与本实施例类似的效果。这种变更过程不需要劣化检测计数器CT。
本实施例的动力输出设备具有可充放电的二次电池50作为蓄电池单元。但是，二次电池并非必要的，也可以由等同的装置(例如电容器)来代替，以施加与本实施例类似的效果。
在上述实施例的混合动力车辆20中，电动机MG2的动力经受减速齿轮35的齿轮改变，并被输出到齿圈轴32a。但是本发明的技术不限于这种构造，而是可以应用到图13所示变更构造的另一种混合动力车辆120中。在图13的混合动力车辆120中，电动机MG2的输出动力被连接到另一车轴(与车轮64a和64b连接的车轴)，该车轴并非与齿圈轴32a相连的车轴(连接到驱动轮63a和63b的车轴)。
在本实施例的混合动力车辆20中，发动机22的动力经过动力分配集成机构30传送并被输出到与驱动轮63a和63b相连的齿圈轴32a或驱动轴。本发明的原理也适用于图14所示另一种变更构造的混合动力车辆220，该车辆装有对转子(pair-rotor)电动机230。对转子电动机230包括内转子232和外转子234，内转子232连接到发动机22的曲轴26，外转子234连接到用于向驱动轮63a和63b输出动力的驱动轴。对转子电动机230将发动机22的部分输出动力传送到驱动轴，而将其余的发动机输出动力转换成电能。
上述实施例涉及将本发明应用于混合动力车辆20。本发明的技术适用于具有发动机自动停机和发动机自动重新起动功能的任何车辆，例如具有怠速停机功能的机动车辆。本发明要求2006年2月14日提交的日本专利申请No.2006-36464的优先权，该申请的内容通过引用而包含在本申请中。
工业应用性
本发明的技术优选地应用于与机动车辆有关的产业，包括载客车辆、公共汽车和商用车辆，以及与运输车辆有关的产业，包括火车车厢、船艇和飞行器。

Claims (11)

1.一种向驱动轴输出动力的动力输出设备，所述动力输出设备包括：
内燃机，其具有连接到所述驱动轴的输出轴；
排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自所述内燃机的排气进行处理；
氧浓度测量单元，其设在所述排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由所述排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的所述排气中的氧浓度变化而变化的输出；以及
控制模块，其在催化剂劣化检测时间期间当满足所述内燃机的预定自动停机条件时，将所述内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据所述氧浓度测量单元的所述输出变化来执行对所述排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
2.根据权利要求1所述的动力输出设备，其中，所述控制模块在所述催化剂劣化检测时间期间使所述内燃机所需的动力需求比除了所述催化剂劣化检测时间之外的其余时间期间的动力需求增大，并控制所述内燃机输出与经过所述增大的动力需求相等的动力。
3.根据权利要求2所述的动力输出设备，其中，在所述动力需求不小于预设载荷水平时，所述控制模块不增大所述内燃机所需的所述动力需求。
4.一种向驱动轴输出动力的动力输出设备，所述动力输出设备包括：
内燃机，其具有连接到所述驱动轴的输出轴；
排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自所述内燃机的排气进行处理；
氧浓度测量单元，其设在所述排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由所述排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的所述排气中的氧浓度变化而变化的输出；
电能—机械能输入输出机构，其与所述内燃机的所述输出轴并与所述驱动轴相连，并通过输入和输出电能和机械能来向所述驱动轴输出所述内燃机的至少部分输出动力；
电动机，其从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力；
蓄电池单元，其与所述电能—机械能输入输出机构以及所述电动机互送电力；
驱动动力需求设定模块，其设定要向所述驱动轴输出的驱动动力需求；以及
控制模块，其控制所述内燃机、所述电能—机械能输入输出机构和所述电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足所述内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动所述内燃机并确保从所述内燃机向所述驱动轴输出与由所述驱动动力需求设定模块所设定的所述驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据所述氧浓度测量单元的所述输出变化来执行对所述排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
5.根据权利要求4所述的动力输出设备，其中，所述控制模块在所述催化剂劣化检测时间期间使所述内燃机所需的动力需求比除了所述催化剂劣化检测时间之外的其余时间期间的动力需求增大，并控制所述内燃机、所述电能—机械能输入输出机构和所述电动机以确保从所述内燃机输出与增大后的所述动力需求相等的动力。
6.根据权利要求5所述的动力输出设备，其中，在所述动力需求不小于预设载荷水平时，所述控制模块不增大所述内燃机所需的所述动力需求。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的动力输出设备，所述动力输出设备还包括：
可充电范围检测模块，其检测所述蓄电池单元的可充电范围，
其中，所述控制模块将所述内燃机所需的所述动力需求的增大水平设定在检测得到的所述蓄电池单元的所述可充电范围中。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的动力输出设备，其中，所述电能—机械能输入输出机构包括：
三轴式动力输入输出模块，其连接到三根轴，即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴、以及旋转轴，并根据从所述三根轴中任意两根轴输入的动力和向所述三根轴中任意两根轴输出的动力来从其余一根轴输入动力和向其余一根轴输出动力；以及
发电机，其从所述旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力。
9.一种车辆，其配备有根据权利要求1至8中任一项所述的动力输出设备，并由连接到所述驱动轴的车轴驱动。
10.一种动力输出设备的控制方法，所述动力输出设备具有：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自所述内燃机的排气进行处理；以及氧浓度测量单元，其设在所述排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由所述排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的所述排气中的氧浓度变化而变化的输出，
所述控制方法在催化剂劣化检测时间期间当满足所述内燃机的预定自动停机条件时，将所述内燃机控制成在无载荷情况下被驱动，所述催化剂劣化检测时间是根据所述氧浓度测量单元的所述输出变化来执行对所述排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
11.一种动力输出设备的控制方法，所述动力输出设备具有：内燃机，其具有连接到驱动轴的输出轴；排放物控制催化剂，其通过催化转换对来自所述内燃机的排气进行处理；氧浓度测量单元，其设在所述排放物控制催化剂的下游，并具有随着包含在由所述排放物控制催化剂进行催化转换之后的经处理的所述排气中的氧浓度变化而变化的输出；电能—机械能输入输出机构，其与所述内燃机的所述输出轴并与所述驱动轴相连，并通过输入和输出电能和机械能来向所述驱动轴输出所述内燃机的至少部分输出动力；电动机，其从所述驱动轴输入动力和向所述驱动轴输出动力；以及蓄电池单元，其与所述电能—机械能输入输出机构以及所述电动机互送电力；
所述控制方法包括下列步骤：
(a)设定要向所述驱动轴输出的驱动动力需求；并且
(b)控制所述内燃机、所述电能—机械能输入输出机构和所述电动机，从而在催化剂劣化检测时间期间当满足所述内燃机的预定自动停机条件时，在无载荷情况下驱动所述内燃机并确保从所述内燃机向所述驱动轴输出与由驱动动力需求设定模块所设定的所述驱动动力需求相等的动力，所述催化剂劣化检测时间是根据所述氧浓度测量单元的所述输出变化来执行对所述排放物控制催化剂的劣化检测的时间。
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