CN103347759B - 对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置以及混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

发动机、第一电动发电机和第二电动发电机通过以下方式来控制：根据车辆所需的驱动功率目标计算发动机输出功率目标，并且在对应于发动机输出功率目标确定的目标工作线上求出与一组发动机转速目标和发动机转矩目标对应的目标发动机工作点。当所求出的目标发动机工作点与先前求出的目标发动机工作点不同时，将发动机转速目标的变化按照预定变化量进行限制，并且根据所述目标工作线重新设定与变化量被限制的发动机转速目标对应的发动机转矩目标。结果，确保了发动机输出功率目标，因而确保了驱动功率目标，以便约束或者防止发动机转速的突然或者频繁变化且效率保持得高。

Description

对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置以及混合动力车辆

技术领域

本发明涉及一种用于包括发动机和电动机作为动力源的混合动力车辆的驱动控制装置以及混合动力车辆，尤其涉及一种适合于控制多个动力源以将驱动转矩维持在给定目标的驱动控制装置。

背景技术

例如，下面列出的专利文献1描述了一种除了发动机还包括作为另一个动力源的电动机的混合动力车辆。在该专利文献1公开的混合动力车辆中，当作为发动机转速的目标值的发动机转速目标和作为发动机转矩的目标值的发动机转矩目标是每个发动机工作点目标的坐标时，依次连接有效发动机工作点目标以提供目标工作线并且使其映射化，并且通过以目标工作线上的发动机转速目标和发动机转矩目标来运转发动机来改善燃料效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A2008-12992

发明内容

发明要解决的问题

但是，由发动机工作点目标的变化引起的发动机转速的突然或者频繁变化是烦人的。在设定了目标工作线上的发动机转速目标以及发动机转矩目标之后降低发动机转速目标的变化量值，对于约束或者防止发动机转速的突然或者频繁变化可能是有效的，但是，即使约束了突然或者频繁变化，由于实现的发动机转矩偏离所述有效目标工作线，这也会引起燃料效率的恶化。

关注于上述问题，本发明的目的是提供用于对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置和混合动力车辆，其在约束或者防止发动机转速的突然或者频繁变化方面是有效。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，根据本发明一个实施例子提供了混合动力车辆的驱动控制装置，所述混合动力车辆通过使用发动机的输出和电动机的输出被驱动，所述电动机能够由电池供给电力而工作，所述驱动控制装置包括：加速踏板位置传感器，其用于检测加速踏板的位置；行驶速度传感器，其用于检测所述混合动力车辆的车速；电池充电状态传感器，其用于检测所述电池内的电能量；以及驱动控制部，其用于控制所述发动机的运转和所述电动机的运转，其中所述驱动控制部基于检测到的所述加速踏板的位置和检测到的车速设定驱动功率目标；基于检测到的所述电池内的电能量设定充放电电量目标；基于设定的驱动功率目标和设定的充放电电量目标计算发动机输出功率目标；根据计算出的发动机输出功率目标和包含基于发动机效率的最佳工作点的映射来计算发动机转速目标；通过按照预定的变化限制量对计算出的发动机转速目标的变化进行限制来计算被限制的发动机转速目标；通过利用计算出的被限制的发动机转速目标检索所述包含基于发动机效率的最佳工作点的映射来设定被限制的发动机转矩目标；并且基于计算出的被限制的发动机转速目标和所设定的被限制的发动机转矩目标来调节所述发动机的运转。

此外，所述驱动控制部包括发动机输出功率目标设定部，所述发动机输出功率目标设定部用于根据车辆所需的驱动功率目标计算发动机输出功率目标；以及所述发动机控制部在对应于所述发动机输出功率目标确定的所述目标工作线上求出与一组发动机转速目标和发动机转矩目标对应的目标发动机工作点，当所求出的所述目标发动机工作点与先前求出的目标发动机工作点不同时，将发动机转速目标的变化按照预定变化量进行限制，并且根据所述目标工作线重新设定与变化量被限制的发动机转速目标对应的发动机转矩目标。

此外，提供了动力分配与合成系统，所述动力分配与合成系统具有2个行星齿轮组的各自的旋转元件分别连接的4个轴；将所述电动机和另一电动机连接到电池；并且所述动力分配与合成系统的所述4个轴分别连接到所述另一电动机、所述发动机、连接到驱动轮的驱动轴、以及所述电动机，使得所述另一电动机、所述发动机、所述驱动轴以及所述电动机在列线图上从一侧以该顺序设置；以及所述驱动控制部对应于所述发动机输出功率目标控制所述发动机的运转，并且对应于从所述驱动功率目标减去发动机输出功率目标后得出的充放电电量目标控制所述电动机的运转和所述另一电动机的运转。

发明效果

根据本发明的实施例，通过如下方式来控制发动机、第一电动发电机和第二电动发电机的运转：在发动机转速目标发生变化时将发动机转速目标的变化按照预定变化量进行限制，并且根据预先确定的目标工作线设定与变化量被限定的发动机转速目标对应的发动机转矩目标。结果，这约束或者防止了发动机转速的突然或者频繁变化且效率保持得高。

而且，根据车辆所需的驱动功率计算目标发动机输出功率目标，并且在对应于发动机输出功率目标确定的目标工作线上求出与一组发动机转速目标和发动机转矩目标对应的目标发动机工作点。当所求出的目标发动机工作点与先前求出的目标发动机工作点不同时，将发动机转速目标的变化按照预定变化量进行限制，并且根据所述目标工作线重新设定与变化量被限制的发动机转速目标对应的的发动机转矩目标。结果，确保了发动机输出功率目标，因而确保了驱动功率目标，以便约束或者防止发动机转速的突然或者频繁变化且效率保持得高。

此外，提供了动力分配与合成系统，所述动力分配与合成系统具有2个行星齿轮组的各自的旋转元件分别连接的4个轴。将所述电动机和另一电动机连接到电池。所述动力分配与合成系统的所述4个轴分别连接到所述另一电动机、所述发动机、连接到驱动轮的驱动轴、以及所述电动机，使得所述另一电动机、所述发动机、所述驱动轴以及所述电动机在列线图上从一侧以该顺序设置。对应于发动机输出功率目标控制所述发动机，而对应于从驱动功率目标减去发动机输出功率目标后得出的充放电电量目标控制电动机和另一电动机。因此，能够实现简单和紧凑的混合系统，具有高效率和低损失。

附图说明

图1是示出根据本发明的用于对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置的一个实施例的系统配置图。

图2是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图3是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图4是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图5是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图6是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图7是用于描述工作点和工作线的发动机特性图。

图8是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图9是示出发动机转速和效率之间的关系的说明图。

图10是图1中的动力分配与合成系统的列线图。

图11是作为用于工作线检索的控制映射的发动机特性图。

图12是代表图1的驱动-控制控制器执行的处理的流程图。

图13是用于图12的处理的控制映射。

图14是用于图12的处理的控制映射。

图15是代表图1的驱动-控制控制器执行的处理的流程图。

图16是代表图1的驱动-控制控制器执行的处理的流程图。

图17是描述了图15示出的处理的操作的发动机特性图。

具体实施方式

接下来，参考附图描述根据本发明的用于对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置的一个实施例。

图1示出根据本发明的用于对混合动力车辆提供驱动控制的驱动控制装置的实施例的系统配置图。根据该实施例的混合动力车辆在动力传动系中包括：发动机2，其用于通过提供燃料的内部燃烧来输送发动机输出功率；第一电动发电机（或电动机）4和第二电动发电机（或电动机）5，其分别用于通过接收电能（在电动机驱动模式下）输送功率或者在再生模式下生成电能；驱动轴7，其连接到车辆的驱动轮6；第一行星齿轮组8和第二行星齿轮组9，其作为动力分配与合成系统，用于合成或者分配从所述发动机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5输送的驱动力和从驱动轮6输送的地面反作用力；以及输出传动装置31，其用于在动力分配与合成系统和驱动轴7之间提供驱动连接。

发动机2包括：质量型空气流量调节单元10，诸如节气阀，其用于根据未示出的加速踏板的位置调节进入空气的状况；燃料供给系统11，诸如燃料喷射系统，其用于根据进入空气的状况调节供给燃料的状况；以及点火管理器12，诸如点火系统，其用于调节对燃料点火的状况。因此，通过操作质量型空气流量调节单元10来协调进入空气的状况、通过操作燃料供给系统11来协调喷射燃料的状况以及通过操作点火管理器12来协调燃料点火的状况，可以控制发动机2内的燃料的燃烧，因而调节来自发动机2的发动机输出功率，特别是可调节转速和转矩，该转速和转矩在下面可以被描述为发动机转速和发动机转矩。将单向离合器1设置为发动机旋转限制机构，以使发动机2的发动机输出轴3仅在一个方向上旋转并且限制其在相反方向上的旋转。

第一电动发电机4具有第一转子轴13、第一转子14和第一定子15。第二电动发电机5具有第二转子轴16、第二转子17和第二定子18。第一电动发电机4的第一定子15电连接到第一逆变器19，第二电动发电机5的第二定子18电连接到第二逆变器20。第一和第二逆变器19和20电连接到电池21。第一和第二逆变器19和20通过调节例如场电流来调节从电池21输送到第一和第二定子15和18的电能，从而调节来自第一电动发电机4的电动机功率和来自第二电动发电机5的电动机功率，具体地，就是调节转速和驱动转矩（在下文它们还可以被描述为电动发电机转速和电动发电机转矩）。而且，第一和第二电动发电机4和5都可以在再生模式下工作，以当转矩指向与旋转方向相反的方向时，产生电力，以使产生的电能可以用于对电池21充电。

在本技术领域内众所周知，第一行星齿轮组8包括：第一太阳齿轮22、用于承载第一行星齿轮23的第一齿轮架24、以及第一齿圈25。第二行星齿轮组9包括：第二太阳齿轮26、用于承载第二行星齿轮27的第二齿轮架28、以及第二齿圈29。在该实施例中，发动机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5、第一行星齿轮组8以及第二行星齿轮组9都设置在同一轴线上。第一行星齿轮组8的第一齿轮架24和第二行星齿轮组9的第二太阳齿轮26连接在一起，并且可驱动地连接到发动机2的发动机输出轴3。第一行星齿轮组8的第一太阳齿轮22可驱动地连接到第一电动发电机4的第一转子轴13。第二行星齿轮组9的第二齿圈29可驱动地连接到第二电动发电机5的第二转子轴16。第一行星齿轮组8的第一齿圈25和第二行星齿轮组9的第二齿轮架28连接在一起并且连接到驱动轮6的驱动轴7。通过利用输出传动装置31将诸如形成于第一行星齿轮组8的第一齿圈25的外周上的齿轮的输出部30连接到驱动轴7，实现与驱动轴7的驱动连接。直接实现第一行星齿轮组8的一部分旋转元件中的每个与第二行星齿轮组9的旋转元件中的相应旋转元件的驱动连接，而无需在它们之间具有功率传递齿轮，并且同样实现每个剩余旋转元件与第一电动发电机4、第二电动发电机5和发动机2中的相应一个的驱动连接。

用于调节进入所述发动机2的进入空气的状况的质量型空气流量调节单元10、用于调节供给燃料的状况的燃料供给系统11、用于调节对燃料点火的状况的点火管理器12、用于调节输送到第一电动发电机4的第一定子15的电能的第一逆变器19、用于调节输送到第二电动发电机5的第二定子18的电能的第二逆变器20都连接到驱动-控制控制器（驱动控制部）32。驱动-控制控制器32包括：驱动转矩目标设定部37，其用于设定推进车辆所需的驱动转矩；驱动功率目标设定部38，其用于在车辆以某个车速行驶的情况下设定获得驱动转矩的驱动功率目标；充放电电量目标设定部39，其用于对所述电池21设定根据电池21的充电状态判定的充放电电量；发动机输出功率目标设定部40，其用于设定发动机输出功率目标，以在实现充放电电量目标的同时获得驱动功率目标；发动机控制部41，其用于根据发动机输出功率目标设定有效发动机转速和发动机转矩；以及电动发电机控制部42，其用于控制第一逆变器19和第二逆变器20，以使第一电动发电机4和第二电动发电机5的总电力变成充放电电量目标。驱动-控制控制器32包括诸如微型计算机的处理控制器，并且利用所述驱动-控制控制器32内执行的数据处理，建立所述设定部和控制部。

车辆包括：加速踏板位置传感器33，其用于检测加速踏板的位置作为加速器位置Acc；行驶速度传感器34，其用于检测车速Vc；发动机转速传感器35，其用于检测发动机2的转速作为发动机转速Neng；以及电池充电状态传感器36，其用于检测电池21内的电能量SOC。驱动-控制控制器32从这些传感器读取检测到的信号，并且根据下面描述的处理，通过协调质量型空气流量调节单元10、燃料供给系统11、点火管理器12、以及第一和第二逆变器19和20，控制发动机2、第一和第二电动发电机4和5的运转状况。

如上所述，根据本实施例，第一行星齿轮组8的第一齿轮架24和第二行星齿轮组9的第二太阳齿轮26直接连接在一起，并且第一行星齿轮组8的第一齿圈25和第二行星齿轮组9的第二齿轮架28直接连接在一起。因此，在两个行星齿轮组8和9的列线图上第一齿轮架24和第二太阳齿轮26以相同的速度旋转，并且第一齿圈25和第二齿轮架28也以相同的速度旋转。现在，将行星齿轮组8和9的两个列线图重叠形成图2所示的列线图，该列线图总共有4个纵轴代表4个旋转元件，即，从左侧开始，为第一行星齿轮组8的第一太阳齿轮22的轴（在图2中表示为“MG1”的轴：第一太阳齿轮22等同于第一电动发电机4的第一转子轴13）、第一行星齿轮组8的第一齿轮架24和第二行星齿轮组9的第二太阳齿轮26的轴（在图2中表示为“ENG”的轴：第一齿轮架24和第二太阳齿轮26等同于发动机2的发动机输出轴3）、第一行星齿轮组8的第一齿圈25和第二行星齿轮组9的第二齿轮架28的轴（在图2中标表示为“OUT”的轴：第一齿圈25和第二齿轮架28等同于第一齿圈25的输出部30，即驱动轮6的驱动轴7）、以及第二行星齿轮组9的第二齿圈29的轴（在图2中表示为“MG2”的轴：第二齿圈29等同于第二电动发电机5的第二转子轴16）。然后，推导出表示纵轴中每两个相邻纵轴之间的距离关系的杠杆比：假定轴ENG和OUT之间的距离是1，则轴ENG和MG1的之间的距离取值k1，该值k1是通过将第一行星齿轮组8的第一齿圈25的齿数除以第一太阳齿轮22的齿数获得的，轴OUT和MG2之间的距离取值k2，该值k2是通过将第二行星齿轮组9的第二太阳齿轮26的齿数除以第二齿圈29的齿数获得的。

动力分配与合成系统的该列线图等同于此前申请人在日本专利No.3852562中建议的列线图。动力分配与合成系统的特性是第一电动发电机4和第二电动发电机5位于4个纵轴中最远的2个轴所在的一点和另一点。第一和第二电动发电机4和5处于4个纵轴中最远的2个纵轴所在的地方的关系不仅提供如上述日本专利所述没有诸如增加部件数量、增大系统尺寸、增加机械损失等等缺点的配置，而且提供如下所述在以高齿轮比正常行驶情况下减小电能转换的数量，这样反过来提高燃料效率。

下面将参考几个列线图描述发动机2的转速和转矩、车辆的行驶速度、第一和第二电动发电机4和5的转速和转矩之间的关系。在每个列线图中，Tmg1是第一电动发电机4的第一转子轴13提供的第一电动发电机转矩，Tmg2是第二电动发电机5的第二转子轴16提供的第二电动发电机转矩，Teng是发动机2的发动机输出轴3提供的发动机转矩，Tout是来自输出部30的输出驱动转矩，即，传递到驱动轴7的驱动转矩。在每个列线图中，定义为：转速在方向与发动机2的方向相同时具有正向，转矩作为沿着4个轴中的每个轴的输入在方向与发动机转矩Teng的方向相同时具有正向。因此，来自输出部30的驱动转矩Tout在具有正向时使车辆向后移动，当其具有负向时使车辆向前移动。假定在下面的描述中不存在机械、电和物理损失。

图2示出车速Vc较低，并且发动机（ENG）2以正旋转方向旋转从而提供正发动机转矩Teng的低速行驶状态。尽管第一电动发电机（MG1）4在正旋转方向以高速旋转，但是第一电动发电机转矩Tmg1保持为0。尽管第二电动发电机（MG2）提供正第二电动发动机转矩Tmg2，但是第二电动发电机（MG2）5不消耗电力，因为第二电动发电机的转速Nmg2是0（非拖动模式下工作）。在这种情况下，由于称为“齿轮比”的发动机2的发动机转速Neng与输出部30的转速即车速Vc之比表示为(1+k2)/k2，所以出现低齿轮比的状态，因为变速比大于1。

图3示出车速Vc较高并且发动机2以正旋转方向旋转以提供正发动机转矩Teng的高速行驶状态。尽管第一电动发电机（MG1）4提供负第一电动发电机转矩Tmg1，但是第一电动发电机（MG1）4不产生电力，因为第一电动发电机转速Nmg1是0（非再生模式下工作）。尽管第二电动发电机（MG2）5在正旋转方向以高速旋转，但是第二电动发电机转矩Tmg2仍为0。在这种情况下，由于称为“齿轮比”的发动机2的发动机转速Neng与输出部30的转速即车速Vc之比表示为k1/(1+k1)，所以出现高齿轮比的状态，因为变速比小于1。

图4示出例如所示状态中的中速行驶状态，该中速行驶状态对应于处于图2的低齿轮比状态与图3的高齿轮比状态之间的中齿轮比的状态，在该中速行驶状态下，车速Vc中等并且发动机2以正旋转方向旋转从而提供正发动机转矩Teng。第一电动发电机4以正旋转方向旋转以提供负第一电动发电机转矩Tmg1。实际上，第一电动发电机4产生电力（发电模式下工作）。另一方面，第二电动发电机5尽管以正旋转方向旋转但是仍产生正第二电动发动机转矩Tmg2。实际上，第二电动发电机5消耗电力（拖动模式下工作）。当不对电池21充电，或不从电池21放电时，通过利用第一电动发电机4产生的电力对第二电动发电机5供电，可以使电能的交换很好地平衡。

因而，根据本实施例的动力分配与合成系统能够通过在从低速到高速的大速度范围内控制第一和第二电动发电机4和5能够对各种运转状况中任何一个状况下的发动机提供合适的驱动转矩Tout。原则上，根据该实施例的混合动力车辆实际上不需要任何变速器。此外，即使当发动机2保持运转时，仍可以向后驱动车辆。也可以在发动机2停机后仅利用第一电动发电机4和第二电动发电机5二者或者其中的一个向前或者向后驱动车辆。

图5是表示当发动机2停机时仅通过操作第一和第二电动发电机4和5中的一个或者两个而使车辆向前行驶的列线图。在这种情况下，正如第3852562号日本专利所述，发动机2的转速应该保持0，因此，如果以负向对发动机输出轴3施加转矩，则该转矩将被单向离合器1吸收。图6是表示当发动机2停机时通过操作第一和第二电动发电机4和5中的一个或者两个而使车辆向后行驶的列线图。在仅通过操作第一和第二电动发电机4和5中的一个或者两个而使车辆向前或者向后行驶时，基本上只操作第二电动发电机5就可以提供足以向前或者向后行驶的驱动转矩，因为发动机转速Neng是0。然而，在这种情况下，作为电动机的性能，随着电动机转速升高，在车速高时转矩降低，并且存在这样的情况，即，因为反电动势，而不能达到预定转矩。此外，还存在这样的情况，即，如果当车辆要停止时仅由电动发电机驱动车辆，则在极低车速下，车辆可能因为转矩变动而发生共振。因此，根据下面描述的车辆的行驶状况和第二电动发电机5的转速（第二电动发电机转速目标Nmg2t）设定第一电动发电机分配比“cf”，并且根据第一电动发电机分配比“cf”设定并且控制第一电动发电机4的转矩和第二电动发电机5的转矩。

从这些列线图可以看出，第一电动发电机转速Nmg1由下面的公式（1）给出，而第二电动发电机转速Nmg2由下面的公式（2）给出。在每个公式中，Neng是发动机转速，而Nout是输出部30的输出转速，其中输出转速Nout由车速Vc、最终减速比、输出传动装置31的减速比推导出。

Nmg1=(Neng–Nout)×k1+Neng……(1)

Nmg2=(Nout–Neng)×k2+Nout……(2)

当下面的等式（3）成立时，对行星齿轮组施加的输入转矩平衡。当下面的等式（4）成立时，第一和第二电动发电机4和5产生的或者消耗的电力等于对电池21输入的/从电池21输出的电力（充放电电量）Pbat。以rpm为表示转速Nmg1和Nmg2（每分钟转数或者每分钟旋转数）。

Teng+(1+k1)×Tmg1=k2×Tmg2……(3)

Nmg1×Tmg1×2π/60+Nmg2×Tmg2×2π/60=Pbat……(4)

如下所述，描述了一种设定能有效工作的发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt的方法。在本实施例中，正如本申请人以前提出的JP-A2008-12992中所述，设定为：对于给定的发动机输出功率请求，车速越高，则发动机转速目标Nengt越高，而发动机转矩目标Tengt越低。

例如，设横轴表示发动机转速，而纵轴表示发动机转矩，如图7所示，则在图解表示中，一族恒定发动机输出功率线取一组反比例的形式，因为发动机输出功率是发动机转速与发动机转矩的乘积。发动机特性图含有一族恒定效率线，每个恒定效率线将发动机功能测试后的恒定效率点相连。如果例如对于作为目标的给定发动机输出功率，将构成在给定发动机输出功率的发动机输出功率线上的所有点中认为实现发动机最高效工作的工作点的发动机转速和发动机转矩设定为发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt，则可以实现至少因为发动机的高效能工作而达到低燃料消耗行驶。连接这些点形成最佳发动机工作效率线，如图7所示。现在，在上述例子中已经设定的发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt被示为工作点C。

在以这种方式设定并且固定发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt的情况下，假定车速Vc，即，输出转速Nout如图8所示变化。在这种情况下，当车速Vc低并且输出转速Nout同样低时，第一电动发电机转速Nmg1和第二电动发电机转速Nmg2都为正，而第一电动发电机转矩Tmg1取负值，并且第二电动发电机Tmg2取正值，如图8的列线图中的杠杆A所示。在这种情况下，第一电动发电机4在发电模式下工作，而第二电动发电机5在拖动模式下工作，但是它们以相同的正旋转方向旋转，因此，不存在功率（动力）循环。

同样，当车速Vc变得稍高（例如，40km/h）并且输出转速Nout也变得稍高时，第一电动发电机转速Nmg1变成0，第一电动发电机转矩Tmg1变成负，第二电动发电机转速Nmg2变成正，第二电动发动机转矩Tmg2变成0，如图8所示列线图中的杠杆B所示（与图3所示高齿轮比的状态相同）。在这种情况下，也不存在功率（动力）循环。

然而，当车速Vc变得更高（例如，80km/h）并且输出转速Nout同样变得更高时，第一电动发电机转速Nmg1变成负，第一电动发电机转矩Tmg1为负值，第二电动发电机转速Nmg2为正值，第二电动发动机转矩Tmg2为负值，如图8所示的列线图中的杠杆C所示。该状态的特点在于：第一电动发电机4在拖动模式下以负向工作、第二电动发电机5在发电模式下工作、以及功率（动力）循环，导致动力传动系效率降低。如图9所示，尽管发动机效率高，但是动力传动系效率的这种降低仍导致总体效率降低，因此，在总效率中，工作点C比工作点D低。

如图10所示的列线图中的杠杆E所示，将第一电动发电机转速Nmg1提高到等于或者大于0的水平可以看作是在以这种高速（例如，80km/h）行驶时防止功率循环的一种方法，但是这种方法导致发动机转速升高。尽管动力传动系效率高，但是发动机转速的这种升高也导致总效率降低，如图9中的点E所示。

因此，将以这种高速（例如，80km/h）行驶的发动机转速设置到位于图9所示的点C与E之间的点D（请参见图10所示的列线图中的杠杆D），位于该工作点D的该发动机转速用作发动机转速目标Nengt，并且根据给定发动机输出功率目标对发动机速度目标Nengt的恒定功率线推导出的发动机转矩用作发动机转矩目标Tengt。因为这些原因，如图11所示，当例如给定发动机输出功率目标时，给定发动机输出功率目标的目标工作线以这样的方式根据车速变化，即，达到这样的设定，即，在总体上，车速Vc越高，则发动机转速目标Nengt变得越高，而发动机转矩目标Tengt变得越低。

在通过在计算机系统中进行离散化设定该发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt的情况下，如果这种控制输出是在发动机2中实际获得的，则考虑到控制输出，即，发动机速度目标Nengt和发动机转矩目标Tengt，根据在以规则间隔抽样时读出的每个控制输入的变化而发生突然变化或者频繁变化，导致发动机转速和转矩突然变化或者频繁变化。因此，通过对发动机转速目标Nengt的变化设定限制变化量，以当发动机转速目标Nengt的变化超过限制变化量时，限制发动机转速目标变化有效变化量，可以利用一次延迟滤波器遏制发动机转速Nengt突然和频繁变化。在特定环境下，可以变化发动机转速目标Nengt的限制变化量。

参考图12示出的流程图，描述所述驱动-控制控制器32执行的例程，该例程建立所述驱动转矩目标设定部37、驱动功率目标设定部38和充放电电量目标设定部39的部分。

例如，根据处理策略，诸如利用定时器产生周期性中断，即，经过预定抽样时间（例如，10毫秒）的周期性中断的中断驱动，执行该例程，并且该例程以在步骤S1从所述加速踏板位置传感器33、行驶速度传感器34、发动机转速传感器35和电池充电状态传感器36读取到检测信号而启动。

然后，该例程进入步骤S2，在步骤S2，通过检索例如图13所示的映射，计算对应于车速Vc和加速踏板位置Acc的驱动转矩目标Tdvt（指定驱动转矩目标设定部37）。

然后，该例程进入步骤S3，在步骤S3，通过将在所述步骤S2计算的驱动转矩目标Tdvt乘以车速Vc，计算驱动功率目标Pdvt（指定驱动功率目标设定部38）。

然后，该例程进入步骤S4，在步骤S4，通过检索例如图14所示的与电池充电状态SOC的关系的映射，计算临时充放电电量Pcdbt，然后，返回主程序。

参考图15所示的流程图描述所述驱动-控制控制器32执行的例程，该例程建立所述充放电电量目标设定部39、发动机输出功率目标设定部40和发动机控制部41。该例程可以在实施图12所示的例程之后立即实施，例如，根据处理策略，诸如利用定时器产生周期性中断，即，经过预定取样时间（例如，10毫秒）的周期性中断的中断驱动，执行该例程；并且该例程以在步骤S11确定车辆是否在只有第一电动发电机4和第二电动发电机5中的一个或者两个驱动车辆的驱动模式（在该图中的“EV模式”示出，下面称为“电动发电机驱动模式”，）下工作而启动；并且如果车辆在电动发电机驱动模式下工作，则该例程进入步骤S12，否则，该例程进入步骤S13。当发动机输出功率目标Pengt是0时，例如，当电池21几乎被充满电，使得根据电池充电状态SOC计算的临时充放电电量Pcdbt大于或者等于驱动功率目标Pdvt时，或者当除非电池21几乎充满电，否则随着加速踏板被释放，车辆就爬行或者滑行或者减速时，建立只有第一电动发电机4和第二电动发电机5中的一个或者两个被激活的驱动模式，即，电动发电机驱动模式。

在上述步骤S12，车辆处于电动发电机驱动模式，因此，电动发电机功率目标设定为0，充放电电量目标Pbatt设定为驱动功率目标Pdvt，发动机转矩目标Tengt设定为0，并且发动机速度目标Nengt设定为0，然后，该例程返回主程序。甚至在这种情况下，可以利用滤波器通过限制发动机转速目标Nengt的变化量处理发动机速度Neng。

另一方面，在上述步骤S13，通过将在所述步骤S3计算的驱动功率目标Pdvt减去在步骤S4计算的临时充放电电量Pcdbt，计算发动机输出功率目标Pengt（构成发动机输出功率目标设定部40）。

接下来，该例程进入步骤S14，在步骤S14，对发动机输出功率目标Pengt执行上限截止处理（构成发动机输出功率目标设定部40）。该上限是发动机2可以提供的最高发动机输出功率。

接下来，该例程进入步骤S15，在步骤S15，利用在上述步骤S14执行了上限截止处理的发动机输出功率目标Pengt检索图11所示的映射，以计算目标发动机工作点，即，发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt（下面，构成发动机控制部41）。

接下来，该例程进入步骤S16，在步骤S16，判断在所述步骤S15求出的当前目标发动机工作点是否与在先前处理中求出的先前目标发动机工作点不同，如果当前目标发动机工作点与先前目标发动机工作点不同，则该例程进入步骤S17，否则该例程进入步骤S18。

在步骤S18，在所述步骤15求出的当前目标发动机工作点与在先前处理中求出的先前目标发动机工作点相同，从而判断是否已经达到目标发动机工作点，如果已经达到目标工作点，则该例程进入步骤S26，否则该例程进入步骤S17。

在所述步骤S17，在该例程进入步骤S19之前，使用一次延迟滤波器处理在所述步骤S15计算出的发动机转速目标Nengt，如以下等式（7）中所示，以计算过滤后发动机转速目标Nengf。在等式中，α是预定系数。

Nengf=(Nengt–Neng)×α+Neng……(7)

在所述步骤S19，判断在所述步骤S17计算出的过滤后发动机转速目标Nengf是否示出了从当前发动机转速Neng增加的趋势，当过滤后发动机转速目标Nengf示出了从当前发动机转速Neng增加的趋势时，该例程进入步骤S20，否则该例程进入步骤S21。

在所述步骤S20，发动机转速目标Nengt被设定为：在所述步骤S17计算出的过滤后发动机转速目标Nengf与“当前发动机转速Neng和预定发动机转速变量Neng0的总和”中的较小者，该例程进入步骤S25。

随着发动机转速目标Nengt与当前发动机转速Neng的偏差增加，所述步骤S17计算出的过滤后发动机转速目标Nengf增加。因此，在该步骤S20，当所述总和小于过滤后发动机转速目标Nengf时，发动机转速目标Nengt被设定为预定发动机转速变量Neng0和当前发动机转速Neng的总和，保持发动机转速目标的变量小于或者等于预定量的变量。另一方面，当预定发动机转速变量Neng0和当前发动机转速Neng的总和不小于过滤后发动机转速目标Nengf时，发动机转速目标Nengt被设定为过滤后发动机转速目标Nengf，使得当当前发动机转速Neng充分靠近发动机转速目标Nengt时，当前发动机转速Neng逐渐接近发动机转速目标Nengt。这防止车辆驾驶员感到不舒适。

在所述步骤S21，发动机转速目标Nengt被设定为在所述步骤S17计算出的过滤后发动机转速目标Nengf和“当前发动机转速Neng减去预定发动机转速变量Neng0的差）中的较大者，该例程进入步骤S25。

随着发动机转速目标Nengt与当前发动机转速Neng的偏差增加，所述步骤S17计算出的过滤后发动机转速目标Nengf降低。因此，在该步骤S21，当所述差大于过滤后发动机转速目标Nengf时，发动机转速目标Nengt被设定为当前发动机转速Neng减去预定发动机转速变量Neng0的差，保持发动机转速目标的变量小于或者等于预定量的变量。另一方面，在当前发动机转速Neng减去预定发动机转速变量Neng0的差不大于过滤后发动机转速目标Nengf时，发动机转速目标Nengt被设定为过滤后发动机转速目标Nengf，使得在当前发动机转速Neng充分靠近发动机转速目标Nengt时，当前发动机转速Neng逐渐接近发动机转速目标Nengt。这防止车辆驾驶员感到不舒适。

在所述步骤S25，通过使用在所述步骤S20或者步骤S21已经重新设定的发动机转速目标Nengt重新检索图11示出的映射，将发动机转矩目标Tengt重新设定为发动机输出功率目标Pengt的合适值。

接下来，该例程进入步骤S26，在步骤S26，通过将驱动功率目标Pdvt减去发动机输出功率目标Pengt来计算充放电电量目标Pbatt，然后，该例程返回主程序。

另外，发动机控制部41经由质量型空气流量调节单元10控制进入空气的状况、经由燃料供给系统11控制燃料供给的状况，以及经由点火管理器12控制对燃料点火的状况，从而实现已经设定的发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt。

参考图16示出的流程图，描述所述驱动-控制控制器32的例程，该例程构成所述电动发电机控制部42。该例程可以在实施图15所示的例程之后立即实施，例如，根据处理策略，诸如利用定时器产生周期性中断，即，经过预定取样时间（例如，10毫秒）的周期性中断的中断驱动，执行该例程；并且该例程以在步骤S41从车速Vc和发动机转速目标Nengt来计算第一电动发电机转速目标Nmg1t和第二电动发电机转速目标Nmg2t而启动。为了该计算，使用分别从等式1和2推导的以下等式1’和2’。如上所述，在等式中使用的输出转速Nout由车速Vc、最终减速比和输出传动装置31的减速比推导出。

Nmg1t=(Nengt–Nout)×k1+Nengt……(1′)

Nmg2t=(Nout–Nengt)×k2+Nout……(2′)

接下来，该例程进入步骤S42，在步骤S42，判断车辆是否在所述电动发电机驱动模式（在图中为“EV驱动”）下工作，如果车辆在电动发电机驱动模式下工作，该例程进入步骤S43，否则该例程进入步骤S46。车辆是否在电动发电机驱动模式下工作的判断与所述图15示出的步骤S11的处理相同。

在步骤S43，根据车辆的行驶状态和第二电动发电机转速目标Nmg2t来设定第一电动发电机分配比“cf”，如上所述，该例程接下来进入步骤S44。

在步骤S44，根据以下等式9，从驱动功率目标Pdvt、第一电动发电机分配比“cf”和第一电动发电机转速目标Nmg1t，计算第一电动发电机转矩目标Tmg1t，然后，该例程进入步骤S45。

Tmg1t=(Pdvt×cf)/(3600×Nmg1t)……(9)

在步骤S45，根据以下等式10，从驱动功率目标Pdvt、第一电动发电机分配比“cf”和第二电动发电机转速目标Nmg2t，计算第二电动发电机转矩目标Tmg2t，然后，该例程返回主程序。

Tmg2t=(Pdvt×(1-cf))/(3600×Nmg2t)……(10)

另一方面，在步骤S46，根据以下等式11，从第一电动发电机转速目标Nmg1t、第二电动发电机转速目标Nmg2t、充放电电量目标Pbatt和发动机转矩目标Tengt，计算第一电动发电机转矩目标Tmg1t，然后，该例程进入步骤S47。以下等式11由修改等式3和4推导出。

Tmg1t=(Pbatt×60/2π–Nmg2t×Tengt/k2)/(Nmg1t+Nmg2t×(1+k1)/k2)……(11)

在步骤S47，根据以下等式12，从第一电动发电机转矩目标Tmg1t和发动机转矩目标Tengt，计算第二电动发电机转矩目标Tmg2t，然后，该例程返回主程序。以下等式12由所述等式3推导出。

Tmg2t=(Tengt+(1+k1)×Tmg1t)/k2……(12)

根据所述图12示出的例程，根据车速Vc和加速踏板位置Acc来设定驱动转矩目标Tdvt，驱动转矩目标Tdvt反映了驾驶员需求和行驶状态，通过将驱动转矩目标Tdvt乘以车速Vc来计算驱动功率目标Pdvt，另一方面，设定了暂时充放电电量Pcdbt，充放电电量Pcdbt对应于电池21的充电状态SOC。

现在，转到所述图15示出的例程，在车辆不以电动发电机驱动模式行驶的情况下，通过将驱动功率目标Pdvt减去暂时充放电电量Pcdbt来计算发动机输出功率目标Pengt，并且通过使用已经经过上限截止处理的发动机输出功率目标Pengt重新检索所述图11示出的映射，以计算发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt。在该发动机工作点目标与在先前处理中求出的发动机工作点目标相同的情况下或者在已经达到先前处理中求出的发动机工作点的情况下，通过将驱动功率目标Pdvt减去已经经过上限截止处理的发动机输出功率目标Pengt来计算充放电电量目标Pbatt。

在通过使发动机控制部41通过质量型空气流量调节单元10控制进入空气的状况、通过燃料供给系统11控制燃料供给的状况和通过点火管理器12控制对燃料点火的状况获得了发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt的情况下，可以实现可获得良好车辆总体效率的发动机运转状态。

因为在上述运转状态下，发动机2正在运转，所以图16示出的例程从步骤S41进入步骤S46；并且根据车速Vc和发动机转速目标Nengt来设定第一电动发电机转速目标Nmg1和第二电动发电机转速目标Nmg2t。在步骤S46和步骤S47，第一电动发电机转矩目标Tmg1t和第二电动发电机转矩目标Tmg2t被设定为使得它们可以满足所述等式（3）表示的转矩平衡等式和所述等式（4）表示的电力平衡等式。因此，电动发电机控制部42控制第一逆变器19和第二逆变器20，使得第一电动发电机4以第一电动发电机转速目标Nmg1转动，以生成第一电动发电机转矩目标Tmg1t的转矩，使得第二电动发电机5以第二电动发电机转速目标Nmg2转动，以生成第二电动发电机转矩Tmg2t的转矩。这实现了电动发电机的运转状态具有良好的转矩平衡和电力平衡以及具有良好的总体车辆效率。

相反，在发动机2不工作时的车辆的行驶状态下，因为选择了电动发电机驱动模式，仅需要第一和第二电动发电机4和5中一者或两者来驱动车辆。因为发动机输出功率目标Pengt在该时间是0，所以需要第一和第二电动发电机4和5中一者或两者整体上来补偿驱动功率目标Pdvt。在该情况下，根据车辆行驶状态和第二电动发电机转速目标Nmg2t来设定第一电动发电机分配比“cf”，从而，使用该分配比，在步骤S44和步骤S45计算并且设定第一电动发电机转矩目标Tmg1t和第二电动发电机转矩目标Tmg2t。因此，电动发电机控制部42控制第一逆变器19和第二逆变器20，使得第一电动发电机4以第一电动发电机转速目标Nmg1转动，以生成第一电动发电机转矩目标Tmg1t的转矩，使得第二电动发电机5以第二电动发电机转速目标Nmg2转动，以生成第二电动发电机转矩Tmg2t的转矩。这实现了电动发电机的运转状态具有良好的转矩平衡和电力平衡以及具有良好的总体车辆效率。

另一方面，在发动机2工作的情况下，根据控制映射求出的有效目标工作线上的目标发动机工作点与先前处理中求出的先前目标发动机工作点不同，或者即使发动机工作点目标与先前处理中求出的先前目标发动机工作点相同，未达到该目标发动机工作点的情况下，发动机转速目标Nengt的变化量被发动机转速Neng0的预定变化量限制。以这种方式重新设定发动机转速目标Nengt，根据发动机输出功率目标Pengt所已经选择的相同目标工作线、使用重新设定的发动机转速目标Nengt来重新设定发动机转矩目标Tengt。之后，例如参考图17，假定点P是目标工作线上的当前发动机工作点，点S是目标发动机工作点Pengt，它们的发动机转速Neng之间的差大于发动机转速Neng0的预定变化量，发动机转速目标Nengt被发动机转速Neng0的预定变化量限制，所以发动机工作点经由点Q和点R而达到作为目标发动机工作点的点S，如图17所示。因为，在该情况下，发动机工作点是目标工作线上的所有点，所以发动机有效运转并且燃料消耗良好。

相反，如果在对于目标发动机工作点S已经设定发动机转速目标Nengt和发动机转矩目标Tengt之后，仅发动机转速目标Nengt被发动机转速Neng0的预定变化量限制，那么所实现的发动机转矩保持为与用于目标发动机工作点S的发动机转矩目标Tengt一样高，尽管发动机转速Neng的变化被按照图17的点Q’和R’所示的假定值进行限制。结果，燃料消耗变坏，因为图17的点Q’和R’指示的发动机工作点偏离有效工作线。

根据用于混合动力车辆的驱动控制装置的实施例，通过在发动机转速目标Nengt发生变化时将发动机转速目标Nengt的变化按照发动机转速Neng0的预定变化量进行限制，并且根据预先确定的目标工作线设定与变化量被限定的发动机转速目标Nengt对应的发动机转矩目标Tengt，来控制发动机2、第一和第二电动发电机4和5的运转。结果，这约束或者防止了发动机转速Neng的突然或者频繁变化且效率保持得高。

而且，从车辆所需的驱动功率目标Pdvt和与一组发动机转速目标Nengt对应的目标发动机工作点来计算发动机输出功率目标Pengt，并且在对应于发动机输出功率目标Pengt确定的目标工作线上求出发动机转矩目标Tengt。当所求出的目标发动机工作点与先前求出的目标发动机工作点不同时，将发动机转速目标Nengt的变化按照发动机转速Neng0的预定变化量进行限制，并且根据目标工作线重新设定与变化量被限制的发动机转速目标Nengt对应的发动机转矩目标Tengt。结果，确保了发动机输出功率目标Pengt因而确保了驱动功率目标Pdvt，以约束或者防止发动机转速Neng的突然或者频繁变化且效率保持得高。

在动力分配与合成系统中连接四个旋转元件（轴）的形式并不限于上述一种形式，变型可以为申请人先前提出的所述日本专利No.3852562中提到的各种连接形式。根据本发明的用于混合动力车辆的驱动控制装置，具有这种变型的混合动力车辆能够获得相同操作和效果。

此外，用于发动机、第一和第二电动发电机的驱动控制的形式并不限于上述一种形式，能够使用各种形式的混合控制系统，本发明的驱动控制装置在发动机和电动发电机同时操作的驱动模式下能够获得相同操作和效果。

此外，本发明的混合动力车辆的驱动控制装置可以对具有不作为发电机的车载电动机和发动机的混合动力车辆实现相同的操作和效果。在该情况下，车载电动机的数量应该多于一个。

附图标记说明

1:单向离合器；

2:发动机；

3:发动机输出轴；

4:第一电动发电机；

5:第二电动发电机；

6:驱动轮；

7:驱动轴；

8:第一行星齿轮组；

9:第二行星齿轮组；

19:第一逆变器；

20:第二逆变器；

21:电池；

32:驱动-控制控制器（驱动控制部）；

37:驱动转矩目标设定部；

38:驱动功率目标设定部；

39:充放电电量目标设定部；

40:发动机输出功率目标设定部；

41:发动机控制部；

42:电动发电机控制部。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆的驱动控制装置，所述混合动力车辆通过使用发动机的输出和电动机的输出被驱动，所述电动机能够由电池供给电力而工作，所述驱动控制装置包括：

加速踏板位置传感器，其用于检测加速踏板的位置；

行驶速度传感器，其用于检测所述混合动力车辆的车速；

电池充电状态传感器，其用于检测所述电池内的电能量；以及

驱动控制部，其用于控制所述发动机的运转和所述电动机的运转，

其中所述驱动控制部

基于检测到的所述加速踏板的位置和检测到的车速设定驱动功率目标；

基于检测到的所述电池内的电能量设定充放电电量目标；

基于设定的驱动功率目标和设定的充放电电量目标计算发动机输出功率目标；

根据计算出的发动机输出功率目标和包含基于发动机效率的最佳工作点的映射来计算发动机转速目标；

通过按照预定的变化限制量对计算出的发动机转速目标的变化进行限制来计算被限制的发动机转速目标；

通过利用计算出的被限制的发动机转速目标检索所述包含基于发动机效率的最佳工作点的映射来设定被限制的发动机转矩目标；并且

基于计算出的被限制的发动机转速目标和所设定的被限制的发动机转矩目标来调节所述发动机的运转。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动控制装置，其特征在于，

包括动力分配与合成系统，所述动力分配与合成系统具有2个行星齿轮组的各自的旋转元件分别连接的4个轴；

将所述电动机和另一电动机连接到电池；并且

所述动力分配与合成系统的所述4个轴分别连接到所述另一电动机、所述发动机、连接到驱动轮的驱动轴、以及所述电动机，使得所述另一电动机、所述发动机、所述驱动轴以及所述电动机在列线图上从一侧以该顺序设置；以及

所述驱动控制部对应于所述发动机输出功率目标控制所述发动机的运转，并且对应于从所述驱动功率目标减去发动机输出功率目标后得出的充放电电量目标控制所述电动机的运转和所述另一电动机的运转。

3.一种混合动力车辆，包括根据权利要求1所述的驱动控制装置。