CN103380047B - 混合动力车辆的驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

在混合动力车辆的驱动控制装置（1）中，预先设定基于车速所设定的目标发动机旋转速度的变化率限制值，并且根据该变化率限制值和上次目标发动机旋转速度算出目标发动机旋转速度的限制值，且基于该目标发动机旋转速度的限制值和暂定目标发动机旋转速度设定决定目标发动机旋转速度和目标发动机转矩的目标发动机动作点，根据从该目标发动机动作点算出的目标发动机功率和目标驱动功率之差算出目标电力，并且用包括根据目标发动机动作点求出的目标发动机转矩的转矩平衡式和包括目标电力的电力平衡式算出多个电动发电机（4、5）各自的转矩指令值。由此在改变内燃机（2）的动作点的过渡状态中也追踪目标动作点线，因此能够实现燃料效率的提高。

Description

混合动力车辆的驱动控制装置

技术领域

本发明涉及混合动力车辆的驱动控制装置，特别是涉及在具备多个动力源、通过动力传递机构来合成动力并对驱动轴进行输入输出的混合动力车辆中，对用于进行基于电池的电力的功率辅助的内燃机的动作点（发动机动作点）和电动机转矩进行控制的混合动力车辆的驱动控制装置。

背景技术

在车辆中，作为驱动源，有用来自内燃机和多个电动发电机（电动机）的输出来驱动控制车辆的混合动力车辆。

在该混合动力车辆中，有串联方式（内燃机仅用于使发电机转动，全部由电动发电机进行驱动的方式：串联方式）、并联方式（内燃机和电动发电机并排配置，各自的动力被用于驱动的方式：并联方式）。

另外，在混合动力车辆中，除了这些串联方式、并联方式以外，还有如下方式（专利第3050125号公报、专利第3050138号公报、专利第3050141号公报、专利第3097572号公报）：作为3轴式动力传递机构，用1个行星齿轮机构（具有3个旋转构件的差动齿轮机构）和作为电动发电机的2个电动发电机（第一电动发电机：MG1、第二电动发电机：MG2）来将内燃机的动力分割到发电机和驱动轴，用由发电机发出的电力来驱动设于驱动轴的电动发电机，由此对内燃机的动力进行转矩变换。

由此在混合动力车辆中，能够将内燃机的动作点（发动机动作点）设定为包括停止的任意的点，提高燃料效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008－12992号公报

专利文献1所涉及的混合动力车辆的驱动控制装置是在相同的发动机功率下，车速越快，则越提高目标发动机动作点的发动机旋转速度。

发明内容

发明要解决的问题

但是，以往在混合动力车辆中，不及串联方式，为了得到充分的驱动轴转矩，需要具有比较大的转矩的电动发电机，以及在低齿轮速比区域内发电机和电动发电机之间的电力的交接量增加，因此电损失变大，还有改善的余地。

作为解决该问题点的方法，有4轴式动力传递机构，其结构是具有4个旋转构件的动力传递机构（差动齿轮机构）的各旋转构件连接着内燃机的输出轴、第一电动发电机、第二电动发电机以及与驱动轮连接的驱动轴，将内燃机的动力和第一电动发电机及第二电动发电机的动力合成后输出到驱动轴。并且，在共线图上在内侧的旋转构件处配置内燃机的输出轴和驱动轴，在共线图上在外侧的旋转构件处配置内燃机侧的第一电动发电机和驱动轴侧的第二电动发电机，由此减少从内燃机向驱动轴传递的动力中的第一电动发电机和第二电动发电机所持比例，使第一电动发电机和第二电动发电机小型化，并且改善作为驱动装置的传递效率（特开2004－15982号公报、特开2002－281607号公报）。

另外，有如下结构（专利第3578451号公报）：在4轴式动力传递机构中，以与上述结构同样的方法，再增加第5个旋转构件，设有使该第5个旋转构件的旋转停止的制动机构。

在上述专利第3050125号公报所记载的3轴式动力传递机构中，将车辆所需的驱动力和电池充电所需的电力相加来算出内燃机应输出的功率，从成为该功率的转矩和发动机旋转速度的组合中算出效率尽量良好的点作为目标发动机动作点。并且，驱动控制第一电动发电机并控制发动机旋转速度，使得发动机动作点成为目标发动机动作点。

但是，在3轴式动力传递机构的情况下，第二电动发电机的转矩不对转矩平衡带来影响，因此如果根据以发动机旋转速度接近目标值的方式对第一电动发电机的转矩进行了反馈控制的第一电动发电机的转矩来计算通过内燃机和第一电动发电机输出到驱动轴的转矩，将第二电动发电机的转矩控制为从目标驱动力减去该值所得的值，则即使发动机转矩发生变动，也能够从驱动轴输出设为目标的驱动力。

但是，在4轴式动力传递机构的情况下，驱动轴和第二电动发电机为不同的轴，第二电动发电机的转矩也会影响转矩平衡而影响发动机旋转速度的控制，因此无法使用上述3轴式动力传递机构的控制方法。

另外，在上述特开2004－15982号公报所记载的4轴式动力传递机构的情况下，根据转矩平衡式算出在没有向电池的充放电的状态下行驶时的第一电动发电机、第二电动发电机的转矩，对旋转速度进行反馈控制，控制发动机旋转速度和驱动力，但没有提到在有向电池的充放电的情况下，例如进行基于电池的电力的功率辅助的情况下的控制。

而且，可以考虑如下方法：在将内燃机的输出、第一电动发电机、第二电动发电机的动力合成来驱动与驱动轮连接的驱动轴的混合动力车辆中，将加上了基于电力的功率辅助量的驱动力的值预先设定为目标驱动力的最大值，根据将加速器开度和车速设为参数的目标驱动力和车速来求出目标驱动功率，基于电池的充电状态（SOC）求出目标充放电功率，将其与目标驱动功率相加，将所得的值和发动机能够输出的最大输出进行比较，求出较小的值作为目标发动机功率，根据该目标发动机功率求出目标发动机动作点，根据目标驱动功率和目标发动机功率之差求出作为来自电池的输入输出电力的目标值的目标电力，根据包括目标发动机转矩的转矩平衡式和包括目标电力的电力平衡式来运算第一电动发电机和第二电动发电机的控制指令值（电动机转矩指令值）。

但是，虽然根据该方法在4轴式中也能够进行基于电池的电力的功率辅助，但在发动机动作点正在变更的过渡状态中，需要避免由频繁的发动机旋转速度的较大变化带来的麻烦。在为了避免这种麻烦，抑制发动机旋转速度的变化的情况下，内燃机的输出成为必要输出以下，因此在这种情况下，实际的驱动功率小于驾驶员所请求的目标驱动功率，因此还有改善的余地。

因此本发明的目的在于提供混合动力车辆的驱动控制装置，其实现兼顾通过限制发动机旋转速度来保护内燃机和通过使用了电池的电力的功率辅助来满足驾驶员所请求的驱动力。

用于解决问题的方案

本发明是混合动力车辆的驱动控制装置，其用来自内燃机和多个电动发电机的输出来驱动控制车辆，设有检测加速器开度的加速器开度检测单元，设有检测车速的车速检测单元，设有检测电池的充电状态的电池充电状态检测单元，设有控制单元，上述控制单元具备：目标驱动功率设定单元，其基于由上述加速器开度检测单元检测出的加速器开度和由上述车速检测单元检测出的车速来设定目标驱动功率；目标充放电功率设定单元，其至少基于由上述电池充电状态检测单元检测出的上述电池的充电状态来设定目标充放电功率；以及电动机转矩指令值运算单元，其设定上述多个电动发电机各自的转矩指令值，上述混合动力车辆的驱动控制装置的特征在于，上述控制单元具备：暂定目标发动机功率算出单元，其根据由上述目标驱动功率设定单元设定的目标驱动功率和由上述目标充放电功率设定单元设定的目标充放电功率算出暂定目标发动机功率；暂定目标发动机动作点设定单元，其根据由该暂定目标发动机功率算出单元算出的暂定目标发动机功率和基于包含动力传递系统的整体的效率变得良好的每个发动机功率的点的动作线来设定暂定目标发动机动作点，上述动力传递系统包括上述内燃机和上述多个电动发电机，上述暂定目标发动机动作点决定暂定目标发动机旋转速度和暂定目标发动机转矩；目标发动机动作点设定单元，其预先设定基于由上述车速检测单元检测出的车速所设定的目标发动机旋转速度的变化率限制值，并且根据该变化率限制值和上次目标发动机旋转速度算出目标发动机旋转速度的限制值，且基于该目标发动机旋转速度的限制值和上述暂定目标发动机旋转速度来设定目标发动机动作点，上述目标发动机动作点决定目标发动机旋转速度和目标发动机转矩；以及目标电力算出单元，其根据目标发动机功率和目标驱动功率之差算出目标电力，上述目标发动机功率根据由该目标发动机动作点设定单元设定的目标发动机动作点算出，上述目标驱动功率由上述目标驱动功率设定单元设定，上述电动机转矩指令值运算单元用包括根据上述目标发动机动作点求出的目标发动机转矩的转矩平衡式和包括上述目标电力的电力平衡式来算出上述多个电动发电机各自的转矩指令值。

发明效果

本发明的混合动力车辆的驱动控制装置通过在改变发动机动作点的过渡状态中也追踪目标动作点线，能够实现燃料效率的提高。另外，能够考虑到内燃机的动作点而改变设为目标的电力来确保设为目标的驱动力，以满足驾驶员的请求。

附图说明

图1是混合动力车辆的驱动控制装置的系统构成图。(实施例)

图2是算出目标发动机动作点和目标电力的控制框图。(实施例)

图3是算出转矩指令值的控制框图。(实施例)

图4是算出目标发动机动作点和目标电力的流程图。(实施例)

图5是接续图4的算出目标发动机动作点和目标电力的流程图。(实施例)

图6是在图4中算出目标发动机旋转速度的流程图。(实施例)

图7是算出转矩指令值的流程图。(实施例)

图8是表示过渡状态的目标发动机动作点的图。(实施例)

图9是表示目标驱动力检索映射的图。(实施例)

图10是表示目标充放电功率检索表的图。(实施例)

图11是表示目标动作点检索映射的图。(实施例)

图12是在同一发动机动作点使车辆变化的情况下的共线图。(实施例)

图13是表示等功率线上的各效率状态的图。(实施例)

图14是表示等功率线上的各点（D、E、F）的共线图。（实施例）

图15是表示发动机效率的最优线和整体效率的最优线的图。（实施例）

图16是低齿轮速比状态的共线图。（实施例）

图17是中间齿轮速比状态的共线图。（实施例）

图18是高齿轮速比状态的共线图。（实施例）

图19是发生动力循环状态的共线图。（实施例）

具体实施方式

本发明在改变发动机动作点的过渡状态中也追踪目标动作点线或者改变设为目标的电力来实现如下目的：兼顾通过限制发动机旋转速度来保护内燃机和通过使用了电池的电力的功率辅助来满足驾驶员所请求的驱动力。

实施例

图1～图19表示本发明的实施例。

在图1中，1是作为电动车辆的混合动力车辆的驱动控制装置。

驱动控制装置1具备：作为驱动源的内燃机（在附图上记为“ENG”）2的输出轴3，其输出转矩；作为多个电动发电机（电动机）的第一电动发电机（在附图上记为“MG1”）4及第二电动发电机（在附图上记为“MG2”）5；驱动轴（在附图上记为“OUT”）8，其经由输出传递机构7与驱动轮6连接；以及动力传递机构（差动齿轮机构）9，其与内燃机2的输出轴3、第一电动发电机4、第二电动发电机5、驱动轴8分别联接。

在内燃机2的输出轴3的中途，在内燃机2侧具备单向离合器10。该单向离合器10使内燃机2不反转，另外，在EV（电动车辆）行驶时，接受第二电动发电机5的转矩反作用力。

第一电动发电机4包括第一转子11和第一定子12。第二电动发电机5包括第二转子13和第二定子14。

另外，驱动控制装置1具备：第一逆变器15，其对第一电动发电机4进行工作控制；第二逆变器16，其对第二电动发电机5进行工作控制；以及控制单元（驱动控制部：ECU）17，其与第一逆变器15和第二逆变器16联络。

第一逆变器15与第一电动发电机4的第一定子12连接。第二逆变器16与第二电动发电机5的第二定子14连接。

第一逆变器15和第二逆变器16的各电源端子与电池（驱动用高电压电池）18连接。该电池18能够与第一电动发电机4及第二电动发电机5进行电力交换。

在该驱动控制装置1中，用来自内燃机2和第一电动发电机4、第二电动发电机5的输出来驱动控制混合动力车辆。

动力传递机构9是所谓的4轴式动力输入输出装置，配置有内燃机2的输出轴3和驱动轴8，另外，配置有内燃机2侧的第一电动发电机4和驱动轴8侧的第二电动发电机5，将内燃机2的动力和第一电动发电机4的动力以及第二电动发电机5的动力合成后输出到驱动轴8，在内燃机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5以及驱动轴8之间进行动力的交接。

如图12的共线图所示，该动力传递机构9的4个旋转构件按照与第一电动发电机（MG1）4联接的旋转构件、与内燃机（ENG）2联接的旋转构件、与驱动轴（OUT）8联接的旋转构件、与第二电动发电机（MG2）5联接的旋转构件的顺序并排，并且将这些构件之间的相互的杠杆比按照相同的顺序设为k1：1：k2。

在此是，

k1：将内燃机（ENG）－驱动轴（OUT）之间设为“1”的情况下的第一电动发电机（MG1）－内燃机（ENG）之间的杠杆比

k2：将内燃机（ENG）－驱动轴（OUT）之间设为“1”的情况下的驱动轴（OUT）－第二电动发电机（MG2）之间的杠杆比。

动力传递机构9构成为将彼此的2个旋转构件联接的第一行星齿轮机构19和第二行星齿轮机构20并排设置。

第一行星齿轮机构19具备：第一太阳轮21；与该第一太阳轮21啮合的第一小齿轮22；与该第一小齿轮22啮合的第一环形齿轮23；与第一小齿轮22联接的第一齿轮架24；以及与第一环形齿轮23联接的输出齿轮25。

第二行星齿轮机构20具备：第二太阳轮26；与该第二太阳轮26啮合的第二小齿轮27；与该第二小齿轮27啮合的第二环形齿轮28；以及与第二小齿轮27联接的第二齿轮架29。

在动力传递机构9中，第一行星齿轮机构19的第一齿轮架24与内燃机2的输出轴3联接。另外，第二行星齿轮机构20的第二齿轮架29与第一行星齿轮机构19的第一环形齿轮23和输出齿轮25联接。

第一太阳轮21经由第一转动输出轴30连接着第一电动发电机4的第一转子11。第一齿轮架24、第二太阳轮26连接着内燃机2的输出轴3。第一环形齿轮23、第二齿轮架29经由输出齿轮25和输出传递机构7连接着驱动轴8。第二环形齿轮28经由第二转动输出轴31连接着第二电动发电机5的第二转子13。

第二电动发电机5能经由第二转动输出轴31、第二环形齿轮28、第二齿轮架29、第一环形齿轮23、输出齿轮25、输出传递机构7、驱动轴8与驱动轮6直接联接，具备仅靠单独输出就能够使车辆行驶的性能。

即，在动力传递机构9中，将第一行星齿轮机构19的第一齿轮架24和第二行星齿轮机构20的第二太阳轮26结合后与内燃机2的输出轴3连接，将第一行星齿轮机构19的第一环形齿轮23和第二行星齿轮机构20的第二齿轮架29结合后与驱动轴8连接，将第一电动发电机4与第一行星齿轮机构19的第一太阳轮21连接，将第二电动发电机5与第二行星齿轮机构20的第二环形齿轮28连接，在内燃机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5以及驱动轴8之间进行动力的交接。

控制单元17与将加速踏板的踏入量检测为加速器开度的加速器开度检测单元32、检测车速的车速检测单元33、检测电池18的充电状态（SOC）的电池充电状态检测单元34、检测发动机旋转速度的发动机旋转速度检测单元35联络。

另外，为了控制内燃机2，控制单元17与空气量调整机构36、燃料提供机构37、点火时期调整机构38联络。

如图1、图2所示，控制单元17具备：目标驱动力设定单元17A、目标驱动功率设定单元17B、目标充放电功率设定单元17C、暂定目标发动机功率算出单元17D、暂定目标发动机动作点设定单元17E、目标发动机动作点设定单元17F、目标发动机功率设定单元17G、目标电力算出单元17H、电动机转矩指令值运算单元17I。

目标驱动力设定单元17A基于由加速器开度检测单元32检测出的加速器开度和由车速检测单元33检测出的车速来设定目标驱动力。

目标驱动功率设定单元17B基于由加速器开度检测单元32检测出的加速器开度和由车速检测单元33检测出的车速来设定目标驱动功率。

目标充放电功率设定单元17C至少基于由电池充电状态检测单元34检测出的电池18的充电状态（SOC）来设定目标充放电功率。

暂定目标发动机功率算出单元17D根据由目标驱动功率设定单元17B设定的目标驱动功率和由目标充放电功率设定单元17C设定的目标充放电功率算出暂定目标发动机功率。

另外，该暂定目标发动机功率算出单元17E预先设定有目标发动机功率最大值（限制值），上述目标发动机功率最大值（限制值）相当于目标驱动功率接受基于电池18的电力的功率辅助的状态，并且将由目标驱动功率设定单元17B和目标充放电功率设定单元17C算出的暂定目标发动机功率和目标发动机功率最大值比较后，将其中较小的值更新为暂定目标发动机功率。由此能够将发动机动作点控制为与目标值一致并将电池18的充电状态（SOC）设为规定范围内，并且能够设置使用了电池18的电力的功率辅助区域。另外，可以根据驾驶员的请求，利用功率辅助区域，进行使用了电池18的电力的驱动。而且，能够进行有向电池18的充放电的情况下的第一电动发电机4、第二电动发电机5的控制。

暂定目标发动机动作点设定单元17E根据由暂定目标发动机功率算出单元17D算出的暂定目标发动机功率和系统整体效率的检索映射M来设定暂定目标发动机动作点，上述暂定目标发动机动作点决定暂定目标发动机旋转速度和暂定目标发动机转矩。

目标发动机动作点设定单元17F预先设定基于由车速检测单元33检测出的车速所设定的目标发动机旋转速度的变化率限制值，并且根据该变化率限制值和上次目标发动机旋转速度算出目标发动机旋转速度限制值，且基于该目标发动机旋转速度限制值和上述暂定目标发动机旋转速度设定目标发动机动作点，上述目标发动机动作点决定目标发动机旋转速度和目标发动机转矩。

目标发动机功率设定单元17G根据由目标发动机旋转速度算出单元17F算出的目标发动机旋转速度和由目标发动机转矩算出单元17E算出的目标发动机转矩算出目标发动机功率。

目标电力算出单元17H根据目标发动机功率和目标驱动功率之差算出目标电力，上述目标发动机功率根据由目标发动机动作点设定单元17F设定的目标发动机动作点算出，上述目标驱动功率由目标驱动功率设定单元17B设定。

电动机转矩指令值运算单元17I设定第一电动发电机4、第二电动发电机5各自的转矩指令值，用包括根据上述目标发动机动作点求出的目标发动机转矩的转矩平衡式和包括上述目标电力的电力平衡式来算出第一电动发电机4、第二电动发电机5各自的转矩指令值。

另外，该电动机转矩指令值运算单元17I在第一电动发电机4、第二电动发电机5的转矩指令值中设定各自的反馈校正量，使实际的发动机旋转速度收敛于根据目标发动机动作点求出的目标发动机旋转速度。由此分别细致地校正第一电动发电机4、第二电动发电机5的转矩指令值，由此能够迅速地使发动机旋转速度收敛于目标值。能够使发动机动作点与设为目标的动作点一致，因此能够设为适当的运转状态。

而且，该电动机转矩指令值运算单元17I根据目标发动机旋转速度和车速算出第一电动发电机4、第二电动发电机5各自的旋转速度，上述目标发动机旋转速度根据目标发动机动作点求出。基于这些第一电动发电机4、第二电动发电机5的旋转速度、目标电力、目标发动机转矩算出第一电动发电机4的转矩指令值。另一方面，基于该第一电动发电机4的转矩指令值和目标发动机转矩算出第二电动发电机5的转矩指令值。由于分别算出第一电动发电机4、第二电动发电机5的转矩指令值，因此单独地进行反馈校正也成为可能。

即，在该实施例中，在将内燃机2的输出、第一电动发电机4、第二电动发电机5的动力合成后驱动与驱动轮6连接的驱动轴8的混合动力车辆中，将加上了基于电力的功率辅助量所得的驱动力的值预先设定为目标驱动力的最大值，根据将加速器开度和车速设为参数的目标驱动力和车速求出目标驱动功率，基于充电状态（SOC）求出目标充放电功率，将其与目标驱动功率相加，将所得的值作为暂定目标发动机功率来求出，根据该暂定目标发动机功率求出暂定目标发动机动作点，使其变更为与暂定目标发动机动作点中的发动机旋转速度对应的值而作为目标发动机动作点，根据该目标发动机动作点计算目标发动机功率，根据目标驱动功率和目标发动机功率之差求出作为电池18的输入输出电力的目标值的目标电力，根据包括目标发动机转矩的转矩平衡式和包括目标电力的电力平衡式来运算第一电动发电机4、第二电动发电机5的控制指令值（转矩指令值）。

图8为该实施例中的发动机动作点的变化。如图8所示，在使发动机动作点从A点变更为D点的情况下，发动机动作点一边追踪A点→B点→C点→D点一边被变更。因此，能够根据目标发动机旋转速度的变化率限制，即根据每单位时间的变化量限制来抑制发动机旋转速度的骤变。

下面，基于图2的控制框图和图4、图5的流程图说明根据加速器开度和车速来运算目标发动机动作点（目标发动机旋转速度、目标发动机转矩）和目标电力。

如图4所示，如果控制单元17的程序开始（步骤101），首先，获取控制所用的各种信号（加速器开度、车速、充电状态（SOC））（步骤102），根据图9所示的目标驱动力检索映射算出与加速器开度和车速相应的目标驱动力（步骤103）。在这种情况下，在加速器开度为零（0）的高车速区域内设定为负的值，以成为与发动机制动相当的减速方向的驱动力，另一方面，在车速低的区域内设定为正的值，以能进行爬行行驶。

并且，将目标驱动力和车速相乘来设定以目标驱动力驱动车辆所需的目标驱动功率（步骤104）。

而且，为了将电池18的充电状态（SOC）控制在通常使用范围内，根据图10所示的目标充放电量检索表算出设为目标的充放电功率（步骤105）。在这种情况下，在电池18的充电状态（SOC）较低的情况下，增大充电功率来防止电池18的过放电，在电池18的充电状态（SOC）较高的情况下，增大放电功率来防止过充电。为了方便，在处理中，将放电侧设为正的值，将充电侧设为负的值。

根据目标驱动功率和目标充放电功率计算内燃机2应输出的暂定目标发动机功率（步骤106）。该内燃机2应输出的暂定目标发动机功率成为对混合动力车辆的驱动所需的功率加上（在放电的情况下减去）使电池18充电的功率所得的值。在此，在处理中，将充电侧设为负的值，因此从目标驱动功率减去目标充放电功率，算出暂定目标发动机功率。

并且，判断暂定目标发动机功率是否超过了上限功率（步骤107）。

在该步骤107为“是”的情况下，为了进行暂定目标发动机功率的上限保护，将上限功率设为暂定目标发动机功率（步骤108）。

在上述步骤107为“否”的情况下，或者在上述步骤108的处理后，根据图11所示的目标发动机动作点检索映射算出与暂定目标发动机功率和车速相应的暂定目标发动机动作点（目标发动机旋转速度、目标发动机转矩）（步骤109）。

如图11所示，在上述目标发动机动作点检索映射中，在等功率线上分别按各功率选择将对内燃机2的效率加上动力传递系统的效率后的整体效率变得良好的点，并且将所选择的点连接后的线设定为目标动作点线，上述动力传递系统包括动力传递机构9和第一电动发电机4以及第二电动发电机5。并且，该目标动作点线按照各车速分别设定。该设定值可以实验性地求出，也可以根据内燃机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5的效率计算而求出。

此外，目标动作点线采用以下设定：随着车速变快而移动到高旋转侧。这是由以下原因造成的。

在不根据车速而将同一发动机动作点设为目标发动机动作点的情况下，如图12所示，在车速较低的情况下，第一电动发电机4的旋转速度为正，第一电动发电机4为发电机，第二电动发电机5为电动机（图12的A的状态）。并且，随着车速变快，第一电动发电机4的旋转速度接近零（0）（图12的B的状态），如果车速进一步变快，则第一电动发电机4的旋转速度为负，如果成为这种状态，则第一电动发电机4作为电动机工作，第二电动发电机5作为发电机工作（图12的C的状态）。

在车辆速度较低的情况下（图12的A的状态和B的状态），不发生功率的循环，因此目标动作点如图11所示的车速＝40km/h的目标动作点线所示，大致接近发动机的效率良好的点。

但是，如果成为车速较快的情况（图12C的状态），则第一电动发电机4作为电动机工作，第二电动发电机5作为发电机工作，发生功率循环，因此动力传递系统的效率降低。

因此，如图13的点C所示，即使发动机的效率良好，动力传递系统的效率也会降低，因此作为整体的效率降低。

因此为了在高车速区域内不发生功率循环，只要如图14所示的共线图的点E所示那样，将第一电动发电机4的旋转速度设为零（0）以上即可，但是，这样的话，发动机动作点向发动机旋转速度变快的一方移动，因此如图13的点E所示，即使动力传递系统的效率变得良好，发动机的效率也会较大地降低，因此作为整体的效率降低。

因此，如图13所示，作为整体的发动机效率良好的点成为两者之间的点D，如果将该点D设为目标发动机动作点，则能够进行效率最佳的运转。

图15将上述点C、点D、点E的3个动作点示出在目标动作点检索映射上，在该图15中，可知在车速较快的情况下，整体效率为最佳的发动机动作点比发动机效率为最佳的动作点向高旋转侧移动。

下面，转移到图5的流程图来说明该目标发动机动作点和目标电力的运算。

如图5所示，在图4的上述步骤109的处理后，对暂定目标发动机旋转速度的变化率施加限制，算出目标发动机旋转速度（步骤110）。

具体地，在该目标发动机旋转速度的算出中使用图6的子流程。

如图6所示，如果程序开始（步骤201），则根据上次（当前）的目标发动机旋转速度算出直至变化了与规定的变化率相应的量为止时的目标发动机旋转速度的变化率上限限制值和目标发动机旋转速度的变化率下限限制值（步骤202），并且判断暂定目标发动机旋转速度是否是上次（当前）的目标发动机旋转速度以上（步骤203）。

在该步骤203为“是”的情况下，判断暂定目标发动机旋转速度是否是目标发动机旋转速度的变化率上限限制值以上（步骤204）。

在上述步骤203为“否”的情况下，判断暂定目标发动机旋转速度是否不到目标发动机旋转速度的变化率上限限制值（步骤205）。

在上述步骤204为“是”的情况下，将目标发动机旋转速度的变化率上限限制值设为目标发动机旋转速度（步骤206）。

在上述步骤204为“否”的情况下，将暂定目标发动机旋转速度设为目标发动机旋转速度（步骤207）。

在上述步骤205为“是”的情况下，将目标发动机旋转速度的变化率下限限制值设为目标发动机旋转速度（步骤208）。

在上述步骤205为“否”的情况下，将暂定目标发动机旋转速度设为目标发动机旋转速度（步骤209）。

在上述步骤206或上述步骤207或上述步骤208或上述步骤209的处理后，使程序结束（步骤210）。

然后，回到图5的流程图，根据图8的过渡状态中的目标发动机动作点检索映射算出上述目标发动机旋转速度的目标发动机转矩（步骤111）。

该实施例中的目标发动机动作点如图8所示，在将发动机动作点从点A变更为点D的情况下，由于目标发动机旋转速度的变化率限制，发动机动作点一边按顺序追踪点A、点B、点C以及点D一边被变更。此外，该发动机动作点变更中的点B、点C与作为最终目标值的点D相比，从发动机2输出的功率变小。

下面，根据上述算出的目标发动机动作点（目标发动机旋转速度和目标发动机转矩）计算目标发动机功率（步骤112）。

然后，从目标驱动功率减去目标发动机功率，算出目标电力（步骤113）。在该目标驱动功率比目标发动机功率大的情况下，目标电力成为意味着基于电池电力的辅助功率的值。另外，在目标发动机功率比目标驱动功率大的情况下，目标电力成为意味着向电池的充电电力的值。

在此，目标发动机功率是实际上能够输出的值，因此如果以在此算出的目标电力进行功率辅助，则能够得到驾驶员所请求的驱动力。

然后，使程序返回（步骤114）。

下面，基于图3的控制框图和图7的流程图说明输出设为目标的驱动力并用于将电池18的充放电量设为目标值的第一电动发电机4和第二电动发电机5的目标转矩的运算。

如图7所示，如果控制单元17的程序开始（步骤301），首先，根据车速算出第一行星齿轮机构19、第二行星齿轮机构20的旋转速度No，并且算出在发动机旋转速度成为了目标发动机旋转速度Net的情况下的第一电动发电机4的旋转速度Nmg1t和第二电动发电机5的旋转速度Nmg2t（步骤302）。该旋转速度Nmg1t和旋转速度Nmg2t根据以下的（式1）、（式2）算出。该运算式根据第一行星齿轮机构19、第二行星齿轮机构20的旋转速度的关系求出。

Nmg1t＝（Net－No）×k1＋Net···（式1）

Nmg2t＝（No－Net）×k2＋No···（式2）

在此，在上述（式1）、（式2）中，如图12所示，

k1：将发动机（ENG）－驱动轴（OUT）之间设为“1”的情况下的第一电动发电机（MG1）－发动机（ENG）之间的杠杆比

k2：将发动机（ENG）－驱动轴（OUT）之间设为“1”的情况下的驱动轴（OUT）－第二电动发电机（MG2）之间的杠杆比。即，该k1、k2是根据第一行星齿轮机构19、第二行星齿轮机构20的齿轮速比来决定的值。

然后，根据旋转速度Nmg1t、旋转速度Nmg2t、目标电力Pbatt、目标发动机转矩Tet算出第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i（步骤303）。该基本转矩Tmg1i通过以下的计算式（3）算出。

Tmg1i＝（Pbatt×60/2π－Nmg2t×Tet/k2）/（Nmg1t＋Nmg2t×（1＋k1）/k2）···（式3）

该（式3）通过求解联立方程式而导出，上述联立方程式包括：表示输入到以下所示的第一行星齿轮机构19、第二行星齿轮机构20的转矩的平衡的等式（用以下的“（式4）”表示）；以及表示由第一电动发电机4和第二电动发电机5发出或消耗的电力与对电池18的输入输出电力（Pbatt）相等的等式（用以下的“（式5）”表示）。

Tet＋（1＋k1）×Tmg1＝k2×Tmg2···（式4）

即，在转矩平衡式中，如上述（式4）所示，将第一电动发电机4、第二电动发电机5各自的目标转矩和目标发动机转矩基于杠杆比进行平衡，上述杠杆比基于将第一电动发电机4、第二电动发电机5与内燃机2的工作以机械方式联接的动力传递机构9的齿轮速比。

Nmg1×Tmg1×2π/60＋Nmg2×Tmg2×2π/60＝Pbatt···（式5）

然后，根据基本转矩Tmg1i和目标发动机转矩，通过以下的（式6）算出第二电动发电机5的基本转矩Tmg2i（步骤304）。

Tmg2i＝（Tet＋（1＋k1）×Tmg1i）/k2···（式6）

该（式6）是由上述式（4）导出的。

下面，为了使发动机旋转速度接近目标，将发动机旋转速度与目标值的偏差乘以预先设定的规定的反馈增益，算出第一电动发电机4的反馈校正转矩Tmg1fb和第二电动发电机5的反馈校正转矩Tmg2fb（步骤305）。

第一电动发电机4的反馈校正转矩Tmg1fb通过

Tmg1fb＝－ΔTe/（1＋K1）

算出。

在此，ΔTe是基于转矩平衡式、发动机转矩相对于目标转矩的变化量。

第二电动发电机5的反馈校正转矩Tmg2fb通过

Tmg2fb＝（K1/（1＋K2））×Tmg1fb

算出。

在该第一电动发电机4、第二电动发电机5的转矩指令值中分别设定的反馈校正量基于动力传递机构9的齿轮速比或者杠杆比建立关联而设定，上述动力传递机构9具有与第一电动发电机4、第二电动发电机5、驱动轴8、内燃机2分别联接的4个旋转构件。

然后，将各反馈校正转矩Tmg1fb、Tmg2fb与各基本转矩Tmg1i、Tmg2i相加，算出第一电动发电机4的转矩指令值Tmg1和第二电动发电机5的转矩指令值Tmg2（步骤306）。

第一电动发电机4的转矩指令值Tmg1通过

Tmg1＝Tmg1i＋Tmg1fb

算出。

第二电动发电机5的转矩指令值Tmg2通过

Tmg2＝Tmg2i＋Tmg2fb

算出。

并且，根据该算出的转矩指令值Tmg1、Tmg2来驱动控制第一电动发电机4、第二电动发电机5，由此能够输出设为目标的驱动力并将向电池18的充放电设为目标值。

之后，使程序返回（步骤307）。

在图16～图19中，表示有代表性的动作状态下的共线图。

在此，如下所述定义k1、k2。

k1＝ZR1/ZSl

k2＝ZS2/ZR2

在此是，

ZS1：第一太阳轮齿数

ZR1：第一环形齿轮齿数

ZS2：第二太阳轮齿数

ZR2：第二环形齿轮齿数

用图16～图19的共线图说明各动作状态。

此外，在该图16～图19的共线图中，旋转速度是将内燃机2的旋转方向定义为正方向，对各轴输入输出的转矩是将输入与内燃机2的转矩为相同方向的转矩的方向定义为正。因此，驱动轴转矩为正的情况是输出要使车辆向后方驱动的转矩的状态（前进时为减速，后退时为驱动），另一方面，驱动轴转矩为负的情况是输出要使车辆向前方驱动的转矩的状态（前进时为驱动，后退时为减速）。

在第一电动发电机4和第二电动发电机5进行发电、动力运转（将动力传递到车轮(驱动轮)来加速，或者上坡时保持均衡速度）的情况下，发生由第1逆变器15、第2逆变器16、第一电动发电机4、第二电动发电机5的发热造成的损失，因此在电能和机械能之间进行转换的情况下的效率不是100%，但为了简化说明，假定没有损失来说明。

在现实中考虑损失的情况下，只要控制为多发出由于损失而失去的能量的量的电即可。

（1）、低齿轮速比状态（参照图16）

这是利用内燃机2行驶且第二电动发电机5的旋转速度为零（0）的状态。将此时的共线图在图16中示出。第二电动发电机5的旋转速度是零（0），因此电力没有消耗。因此，在没有向电池18的充放电的情况下，无需用第一电动发电机4进行发电，因此第一电动发电机4的转矩指令值Tmg1为零（0）。另外，发动机旋转速度和驱动轴旋转速度之比为（1＋k2）/k2。

（2）、中间齿轮速比状态（参照图17）

这是利用内燃机2行驶且第一电动发电机4和第二电动发电机5的旋转速度为正的状态。将此时的共线图在图17中示出。在这种情况下，当没有向电池18的充放电时，第一电动发电机4再生，用该再生电力使第二电动发电机5进行动力运转。

（3）、高齿轮速比状态（参照图18）

这是利用内燃机2行驶且第一电动发电机4的旋转速度为零（0）的状态。将此时的共线图在图18中示出。第一电动发电机4的旋转速度为零（0），因此不会再生。因此，在没有向电池18的充放电的情况下，不由第二电动发电机5进行动力运转、再生，第二电动发电机5的转矩指令值Tmg2为零（0）。另外，发动机旋转速度和驱动轴旋转速度之比为k1/（1＋k1）。

（4）、发生了动力循环的状态（参照图19）

在车速进一步快于图18的高齿轮速比状态的状态下，第一电动发电机4成为反转状态。在该状态下，第一电动发电机4成为动力运转，消耗电力。因此，在没有向电池18的充放电的情况下，第二电动发电机5进行再生而发电。

其结果是，在权利要求1所记载的发明中，控制单元17具备：暂定目标发动机功率算出单元17D，其根据由目标驱动功率设定单元17B设定的目标驱动功率和由目标充放电功率设定单元17C设定的目标充放电功率算出暂定目标发动机功率；暂定目标发动机动作点设定单元17E，其根据暂定目标发动机功率和系统整体效率的检索映射M来设定暂定目标发动机动作点，上述暂定目标发动机动作点决定暂定目标发动机旋转速度和暂定目标发动机转矩；目标发动机动作点设定单元17F，其预先设定基于车速所设定的目标发动机旋转速度的变化率限制值，并且根据该变化率限制值和上次目标发动机旋转速度算出目标发动机旋转速度的限制值，且基于该目标发动机旋转速度的限制值和暂定目标发动机旋转速度设定目标发动机动作点，上述目标发动机动作点决定目标发动机旋转速度和目标发动机转矩；以及目标电力算出单元17H，其根据目标发动机功率和目标驱动功率之差算出目标电力，上述目标发动机功率根据由该目标发动机动作点设定单元17F设定的目标发动机动作点算出，上述目标驱动功率由目标驱动功率设定单元17B设定。

另外，电动机转矩指令值运算单元17I用包括根据目标发动机动作点求出的目标发动机转矩的转矩平衡式和包括目标电力的电力平衡式算出第一电动发电机4、第二电动发电机5各自的转矩指令值。

由此在改变内燃机2的动作点的过渡状态中也追踪目标动作点线，因此能够实现燃料效率的提高。

另外，能够考虑到内燃机2的动作点（发动机动作点）并改变设为目标的电力来确保设为目标的驱动力，以满足驾驶员的请求。

而且，在将目标发动机旋转速度重新设定为不超过基于变化率限制值所设定的目标发动机旋转速度的限制值后，基于此设定不同于目标充放电功率的目标电力，之后，设定基于该目标发动机动作点和目标电力的第一电动发电机4、第二电动发电机5的驱动力，因此能够限制发动机旋转速度而使内燃机2维持在效率良好的状态，确保燃料消耗性能，并且能够通过使用了电池18的电力的功率辅助来满足驾驶员所请求的驱动力。

工业上的可利用性

本发明所涉及的驱动控制装置不仅能够应用于混合动力车辆，还能够应用于电动汽车等其它电动车辆。

附图标记说明

1混合动力车辆的驱动控制装置

2内燃机（ENG）

4第一电动发电机（MG1）

5第二电动发电机（MG2）

6驱动轮

8驱动轴（OUT）

9动力传递机构

15第一逆变器

16第二逆变器

17控制单元

17A目标驱动力设定单元

17B目标驱动功率设定单元

17C目标充放电功率设定单元

17D暂定目标发动机功率算出单元

17E暂定目标发动机动作点设定单元

17F目标发动机动作点设定单元

17G目标发动机功率设定单元

17H目标电力算出单元

17I电动机转矩指令值运算单元

18电池

32加速器开度检测单元

33车速检测单元

34电池充电状态检测单元

35发动机旋转速度检测单元

Claims (1)

1.一种混合动力车辆的驱动控制装置，其用来自内燃机和多个电动发电机的输出来驱动控制车辆，设有检测加速器开度的加速器开度检测单元，设有检测车速的车速检测单元，设有检测电池的充电状态的电池充电状态检测单元，设有控制单元，上述控制单元具备：目标驱动功率设定单元，其基于由上述加速器开度检测单元检测出的加速器开度和由上述车速检测单元检测出的车速来设定目标驱动功率；目标充放电功率设定单元，其至少基于由上述电池充电状态检测单元检测出的上述电池的充电状态来设定目标充放电功率；以及电动机转矩指令值运算单元，其设定上述多个电动发电机各自的转矩指令值，上述混合动力车辆的驱动控制装置的特征在于，上述控制单元具备：暂定目标发动机功率算出单元，其根据由上述目标驱动功率设定单元设定的目标驱动功率和由上述目标充放电功率设定单元设定的目标充放电功率算出暂定目标发动机功率；暂定目标发动机动作点设定单元，其根据由该暂定目标发动机功率算出单元算出的暂定目标发动机功率和基于包含动力传递系统的整体的效率变得良好的每个发动机功率的点的动作线来设定暂定目标发动机动作点，上述动力传递系统包括上述内燃机和上述多个电动发电机，上述暂定目标发动机动作点决定暂定目标发动机旋转速度和暂定目标发动机转矩；目标发动机动作点设定单元，其预先设定基于由上述车速检测单元检测出的车速所设定的目标发动机旋转速度的变化率限制值，并且根据该变化率限制值和上次目标发动机旋转速度算出目标发动机旋转速度的限制值，且基于该目标发动机旋转速度的限制值和上述暂定目标发动机旋转速度来设定目标发动机动作点，上述目标发动机动作点决定目标发动机旋转速度和目标发动机转矩；以及目标电力算出单元，其根据目标发动机功率和目标驱动功率之差算出目标电力，上述目标发动机功率根据由该目标发动机动作点设定单元设定的目标发动机动作点算出，上述目标驱动功率由上述目标驱动功率设定单元设定，上述电动机转矩指令值运算单元用包括根据上述目标发动机动作点求出的目标发动机转矩的转矩平衡式和包括上述目标电力的电力平衡式来算出上述多个电动发电机各自的转矩指令值。