CN103476653B - 混合动力车辆的驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于考虑到多个电动发电机的电力损失，提高电池的充电状态的控制精度。本发明是一种混合动力车辆的驱动控制装置，具备：目标驱动力设定单元、车目标驱动功率设定单元、目标充放电功率设定单元、目标发动机功率算出单元、目标发动机动作点设定单元以及电动机转矩指令值运算单元，电动机转矩指令值运算单元利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充放电功率的电力平衡式算出多个电动发电机各自的转矩指令值，在混合动力车辆的驱动控制装置中设有基于车辆速度和目标驱动力算出作为电力损失的推定功率的电力损失推测单元，上述目标发动机功率算出单元基于目标驱动功率、目标充放电功率以及作为电力损失的推定功率算出目标发动机功率。

Description

混合动力车辆的驱动控制装置

技术领域

本发明涉及具备多个动力源，将它们的动力利用差动齿轮机构合成而对驱动轴进行输入输出的混合动力车辆的驱动控制装置，特别涉及能考虑到电动发电机的电力损失而通过控制内燃机的发动机动作点和电动发电机的转矩来提高电池的充电状态的控制精度的混合动力车辆的驱动控制装置。

背景技术

以往，作为具备电动机和内燃机的混合动力车辆的方式，除了串联方式、并联方式以外，如专利第3050125号公报、专利第3050138号公报、专利第3050141号公报、专利第3097572号公报等公开的那样，还有如下方式：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2个电动机将内燃机的动力分割给发电机和驱动轴，用由发电机发出的电力来驱动设于驱动轴的电动机，由此对内燃机的动力进行转矩变换。将其称为“3轴式”。

在该现有技术中，能将上述内燃机的发动机动作点设定为包括停止的任意的点，因此能提高燃料效率。但是，不及串联方式，为了得到足够的驱动轴转矩，需要具有比较大的转矩的电动机，并且在低齿轮速比范围中在发电机和电动机之间的电力交接量增加，因此电损失会变大，还有改善的余地。

专利第3578451号公报、特开2004-15982号公报公开的方案、本发明的申请人的特开2002-281607号公报、特开2008-12992号公报公开了解决这一点的方法。

特开2002-281607号公报的方法为：对具有4个旋转构件的差动齿轮机构的各旋转构件连接有与内燃机的输出轴、第一电动发电机(以下记为“MG1”)、第二电动发电机(以下记为“MG2”)和驱动轮连接的驱动轴，将内燃机的动力和MG1、MG2的动力合成输出到驱动轴。

并且，特开2002-281607号公报的方法为：在共线图上对内侧的旋转构件配置有与内燃机的输出轴和驱动轮连接的驱动轴，在共线图上对外侧的旋转构件配置有MG1(内燃机侧)和MG2(驱动轴侧)，由此能使从内燃机向驱动轴传递的动力中的由MG1和MG2承担的比例变少，因此能使MG1、MG2小型化并且能改善驱动装置的传递效率。将其称为“4轴式”。

另外，专利第3578451号公报也与上述方法同样，还提出了如下方法：进一步具有第5个旋转构件，设有使该旋转构件的旋转停止的制动器。

上述特开2008-12992号公报公开了如下内燃机的控制技术：在具备内燃机和多个电动发电机的混合动力车辆的驱动控制装置中，在内燃机的发动机动作点方面将发动机旋转速度设定得高。

在上述现有技术中，如专利第3050125号公报公开的那样，将车辆所需的驱动力和电池的充电所需的电力相加来算出内燃机应输出的功率，从作为该功率的发动机转矩和发动机旋转速度的组合中算出效率尽可能高的点作为目标发动机动作点。然后，以使内燃机的发动机动作点成为目标动作点的方式控制MG1来控制发动机旋转速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第3050125号公报

专利文献2：专利第3050138号公报

专利文献3：专利第3050141号公报

专利文献4：专利第3097572号公报

专利文献5：专利第3578451号公报

专利文献6：特开2004-15982号公报

专利文献7：特开2002-281607号公报

专利文献8：特开2008-12992号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在现有的混合动力车辆的驱动控制装置中，在“3轴式”的情况下，MG2的转矩不会对转矩平衡造成影响，因此只要从以使发动机旋转速度接近目标值的方式对MG1的转矩进行反馈控制的MG1的转矩算出由内燃机和MG1对驱动轴输出的转矩，控制MG2的转矩使其为从目标驱动力减去该值的值即可，即使发动机转矩发生变动也能从驱动轴输出作为目标的驱动力。

但是，在“4轴式”的情况下，驱动轴和MG2为不同的轴，MG2的转矩也会影响到转矩平衡从而影响到发动机旋转速度控制，因此存在无法使用上述“3轴式”的控制方法的问题。另外，在作为“4轴式”的上述特开2004-15982号公报中公开了如下方法：从转矩平衡式算出在没有对电池的充放电的状态下行驶的情况下的MG1、MG2的转矩，对MG1、MG2的旋转速度进行反馈控制来控制发动机旋转速度和驱动力。

但是，在上述特开2004-15982号公报中，没有提到有对电池的充放电的情况、发动机转矩发生变动的情况。

在上述特开2008-12992号公报中公开了如下内燃机的控制技术：与内燃机的动作点相关地将发动机旋转速度设定得高，但是多个电动发电机的控制不明确，而且对电池进行充放电的情况下的多个电动发电机的控制不明确。

在上述特开2008-12992号公报中，需要将内燃机和多个电动发电机的动作以机械方式联接，将内燃机的动作点维持为目标值，并且使多个电动发电机相互相关地取得转矩平衡来进行控制，而且在对电池进行充放电的情况下，电力收支也需要平衡。也就是说，需要进行控制以兼顾该多个电动发电机的转矩平衡和电力收支的平衡。

而且，在上述特开2008-12992号公报中存在如下问题：在使多个电动发电机相互相关地取得转矩平衡来进行控制时，即使进行反馈控制，也会由于其控制内容而导致内燃机的转矩变动对驱动转矩造成影响。

因此，本发明的申请人在将内燃机的输出、MG1、MG2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，想到了如下驱动控制装置：根据以加速器操作量和车辆速度作为参数的目标驱动力和车辆速度求出目标驱动功率，基于电池的充电状态SOC求出目标充放电功率而与目标驱动功率相加算出目标发动机功率，根据目标发动机功率求出目标发动机动作点，从目标驱动功率与目标发动机功率的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运算MG1的转矩和MG2的转矩的控制指令值(转矩指令值)。

根据该方法，能输出作为目标的驱动力并且进行用于将电池的充电状态SOC控制在规定范围的发电。

但是，在电力平衡式中，没有考虑MG1、MG2的损失，因此存在如下问题：只有到多发出该损失量的电的充电状态SOC才会到达充电状态SOC，作为目标的充电状态SOC会比实际的充电状态SOC低。该问题在MG1、MG2的损失增加的高速行驶时、高负荷行驶时特别显著。

本发明的目的在于，考虑多个电动发电机的电力损失，提高电池的充电状态的控制精度。

用于解决问题的方案

本发明是一种混合动力车辆的驱动控制装置，具备：内燃机，其具有输出轴；驱动轴，其与驱动轮连接；第一电动发电机和第二电动发电机；差动齿轮机构，其具有与上述第一电动发电机和上述第二电动发电机、上述驱动轴以及上述内燃机分别联接的4个旋转构件；加速器开度检测单元，其检测加速器开度；车辆速度检测单元，其检测车辆速度；电池充电状态检测单元，其检测电池的充电状态；目标驱动力设定单元，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辆速度检测单元检测出的车辆速度设定目标驱动力；目标驱动功率设定单元，其基于由上述车辆速度检测单元检测出的车辆速度和由上述目标驱动力设定单元设定的目标驱动力设定目标驱动功率；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电池的充电状态设定目标充放电功率；目标发动机功率算出单元，其根据上述目标驱动功率设定单元的上述目标驱动功率和上述目标充放电功率设定单元的上述目标充放电功率算出目标发动机功率；目标发动机动作点设定单元，其根据目标发动机功率和系统整体效率设定目标发动机动作点；以及电动机转矩指令值运算单元，其设定上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值，上述电动机转矩指令值运算单元利用转矩平衡式和包括上述目标充放电功率的电力平衡式算出上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值，上述转矩平衡式根据基于上述差动齿轮机构的齿轮比的杠杆比来平衡上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值和由上述目标发动机动作点求出的目标发动机转矩，上述混合动力车辆的驱动控制装置的特征在于，设有电力损失推测单元，其基于上述车辆速度和上述目标驱动力算出作为电力损失的推定功率，上述电力平衡式是表示由上述第一电动发电机和上述第二电动发电机发出或者消耗的电力与上述目标充放电功率加上上述电力损失的值相等的算式，上述目标发动机功率算出单元基于上述目标驱动功率、上述目标充放电功率以及作为该电力损失的推定功率算出上述目标发动机功率。

发明效果

本发明能考虑到多个电动发电机的电力损失，提高电池的充电状态的控制精度。

本发明基于考虑到电力损失而算出的目标发动机功率，算出目标发动机动作点和目标电力，从而算出多个电动发电机各自的转矩指令值，因此使车辆速度、目标驱动力的不同带来的电力损失的差别造成的误差变少，能提高电池的充电状态的控制精度来确保作为目标的充放电，并且确保兼顾作为目标的驱动力。

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。

图2是目标发动机动作点和目标电力运算的控制框图。

图3是电动发电机的转矩指令值运算的控制框图。

图4是算出目标发动机动作点的控制流程图。

图5是算出电动发电机的转矩指令值的控制流程图。

图6是车辆速度和加速器开度所涉及的目标驱动力检索映射。

图7是电池的充电状态所涉及的目标充放电功率检索表。

图8是包括发动机转矩和发动机旋转速度的目标发动机动作点检索映射。

图9是在相同发动机动作点处使车辆速度变化的情况下的共线图。

图10是示出包括发动机转矩和发动机旋转速度的目标发动机动作点检索映射的发动机效率的最优线和整体效率的最优线的图。

图11是示出包括效率和发动机旋转速度的等功率线上的各效率的图。

图12是等功率线上的各点(D、E、F)的共线图。

图13是低齿轮速比状态下的共线图。

图14是中齿轮速比状态下的共线图。

图15是高齿轮速比状态下的共线图。

图16是发生了动力循环的状态下的共线图。

图17是车辆速度和目标驱动力所涉及的电力损失检索映射。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施例。

实施例

图1～图17示出本发明的实施例。在图1中，1是混合动力车辆的驱动控制装置。混合动力车辆的驱动控制装置1作为驱动系统具备：利用燃料的燃烧而产生驱动力的内燃机2的输出轴3；利用电产生驱动力并且通过驱动来产生电能的第一电动发电机4和第二电动发电机5；与混合动力车辆的驱动轮6连接的驱动轴7；以及作为与输出轴3、第一电动发电机4、第二电动发电机5和驱动轴7分别联接的动力传递机构的差动齿轮机构8。

上述内燃机2具备：与加速器开度(加速踏板的踏入量)对应地调整吸入的空气量的节流阀等空气量调整单元9；提供与吸入的空气量对应的燃料的燃料喷射阀等燃料提供单元10；以及使燃料点火的点火装置等点火单元11。内燃机2利用空气量调整单元9、燃料提供单元10以及点火单元11来控制燃料的燃烧状态，通过燃料的燃烧来产生驱动力。

上述第一电动发电机4具备第1电动机转动轴12、第1电动机转子13以及第1电动机定子14。上述第二电动发电机5具备第2电动机转动轴15、第2电动机转子16、第2电动机定子17。第一电动发电机4的第1电动机定子14与第1逆变器18连接。第二电动发电机5的第2电动机定子17与第2逆变器19连接。

第1逆变器18和第2逆变器19的电源端子与电池20连接。电池20是能在第一电动发电机4和第二电动发电机5之间进行电力交换的蓄电单元。第一电动发电机4和第二电动发电机5分别利用第1逆变器18和第2逆变器19控制从电池20提供的电量，利用所提供的电来产生驱动力，并且用再生时来自驱动轮6的驱动力产生电能，用产生的电能对电池20充电。

上述差动齿轮机构8具备第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22。第1行星齿轮机构21具备：第1太阳轮23；支撑与该第1太阳轮23啮合的第1行星齿轮24的第1行星齿轮架25；以及与第1行星齿轮24啮合的第1环形齿轮26。上述第2行星齿轮机构22具备：第2太阳轮27；支撑与该第2太阳轮27啮合的第2行星齿轮28的第2行星齿轮架29；以及与第2行星齿轮28啮合的第2环形齿轮30。

在差动齿轮机构8中，将第1行星齿轮机构21、第2行星齿轮机构22的各旋转构件的旋转中心线配置在同一轴上，将第一电动发电机4配置在内燃机2和第1行星齿轮机构21之间，将第二电动发电机5配置在第2行星齿轮机构22的远离内燃机2侧。第二电动发电机5具备仅通过单独输出就能使车辆行驶的性能。

第1行星齿轮机构21的第1太阳轮23连接着第一电动发电机4的第1电动机转动轴12。第1行星齿轮机构21的第1行星齿轮架25和第2行星齿轮机构22的第2太阳轮27结合而通过单向离合器31与内燃机2的输出轴3连接。第1行星齿轮机构21的第1环形齿轮26和第2行星齿轮机构22的第2行星齿轮架29结合而与输出部32联接。输出部32通过齿轮、链等输出传递机构33与上述驱动轴7连接。第2行星齿轮机构9的第2环形齿轮30连接着第二电动发电机5的第2电动机转动轴15。

上述单向离合器31是以内燃机2的输出轴3仅向输出方向旋转的方式进行固定的机构，防止内燃机2的输出轴3反转。第二电动发电机5的驱动功率通过单向离合器31的反作用力作为输出部32的驱动功率而被传递。

在混合动力车辆中，将内燃机2、第一电动发电机4、第二电动发电机5产生的动力通过第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构21输出到驱动轴7，来驱动驱动轮6。另外，在混合动力车辆中，将来自驱动轮6的驱动力通过第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22传递到第一电动发电机4和第二电动发电机5，产生电能来对电池20充电。

上述差动齿轮机构8设定有4个旋转构件34～37。第1旋转构件34包括第1行星齿轮机构21的第1恒星齿轮23。第2旋转构件35包括由第1行星齿轮机构21的第1行星齿轮架25和第2行星齿轮机构22的第2恒星齿轮27结合而成的构件。第3旋转构件36包括由第1行星齿轮机构21的第1环形齿轮26和第2行星齿轮机构22的第2行星齿轮架29结合而成的构件。第4旋转构件37包括第2行星齿轮机构22的第2环形齿轮30。

如图9、图12～图16所示，差动齿轮机构8在能用直线表示4个旋转构件34～37的旋转速度的共线图上，将4个旋转构件34～37从一端(各图的左侧)向另一端(各图的右侧)按顺序设定为第1旋转构件34、第2旋转构件35、第3旋转构件36和第4旋转构件37。4个旋转构件34～37间的距离比用k1：1：k2表示。此外，在各图的记载中，MG1表示第一电动发电机4，MG2表示第二电动发电机5，ENG表示内燃机2，OUT表示输出部32。

第1旋转构件34连接着第一电动发电机4的第1电动机转动轴12。第2旋转构件35通过单向离合器31连接着内燃机2的输出轴3。第3旋转构件36连接着输出部32。该输出部32通过输出传递机构33连接着驱动轴7。第4旋转构件37连接着第二电动发电机5的第2电动机转动轴15。

由此，差动齿轮机构8具有与输出轴3、第一电动发电机4、第二电动发电机5和驱动轴7分别联接的4个旋转构件34～37，在内燃机2的输出轴3、第一电动发电机4、第二电动发电机5和驱动轴7之间进行动力的交接。因此，驱动控制装置1是“4轴式”的控制方式。

在上述混合动力车辆1中，将空气量调整单元9、燃料提供单元10、点火单元11、第1逆变器18、第2逆变器19连接到驱动控制部38。驱动控制部38连接着加速器开度检测单元39、车辆速度检测单元40、发动机旋转速度检测单元41、以及电池充电状态检测单元42。

上述加速器开度检测单元39检测作为加速踏板的踏入量的加速器开度。上述车辆速度检测单元40检测混合动力车辆的车辆速度(车速)。上述发动机转数检测单元41检测内燃机2的发动机旋转速度。电池充电状态检测单元42检测电池20的充电状态SOC。

另外，驱动控制部38具备：目标驱动力设定单元43、目标驱动功率设定单元44、目标充放电功率设定单元45、电力损失推测单元46、目标发动机功率算出单元47、目标发动机动作点设定单元48、目标电力设定单元49以及电动机转矩指令值运算单元50。

如图2所示，上述目标驱动力设定单元43基于由加速器开度检测单元39检测出的加速器开度和由车辆速度检测单元40检测出的车辆速度，利用图6示出的目标驱动力检索映射检索决定用于驱动混合动力车辆的目标驱动力。目标驱动力在加速器开度＝0的高车速区域中设定为负值以成为相当于发动机制动的减速方向的驱动力，在车速低的区域设定为正值以能进行爬行行驶。

上述目标驱动功率设定单元44基于由车辆速度检测单元40检测出的车辆速度和由目标驱动力设定单元43设定的目标驱动力设定目标驱动功率。

上述目标充放电功率设定单元45至少基于由电池充电状态检测单元42检测出的电池20的充电状态SOC设定目标充放电功率。在本实施例中，与电池20的充电状态SOC和车辆速度相应地利用图7所示的目标充放电功率检索表检索、设定目标充放电功率。目标充放电功率按车辆速度越低则绝对值越小的方式设定。

上述电力损失推测单元46基于由车辆速度检测单元40检测出的车辆速度和由目标驱动力设定单元43设定的目标驱动力算出作为电力损失的推定功率。电力损失推定单元46具备设定作为电力损失的推定功率的电力损失检索映射(图17)。如图17所示，作为电力损失的推定功率随着目标驱动力增大而增加，其增加率随着目标驱动力增大而增加。另外，作为电力损失的推定功率是车辆速度越高则越大，并且取其最大值的目标驱动力是车辆速度越高则越小。

上述目标发动机功率算出单元47基于由目标驱动功率设定单元44设定的目标驱动功率、由目标充放电功率设定单元45设定的目标充放电功率以及由电力损失推测单元46算出的作为电力损失的推定功率，算出目标发动机功率。在本实施例中，从目标驱动功率减去目标充放电功率再加上推定功率，由此得到目标发动机功率。

上述目标发动机动作点设定单元48根据目标发动机功率和驱动控制装置1的系统整体效率设定目标发动机动作点(目标发动机旋转速度和目标发动机转矩)。在本实施例中，利用图8示出的目标发动机动作点检索映射，考虑车辆速度，进行检索，从而设定。

上述目标电力设定单元49基于由目标驱动功率设定单元44设定的目标驱动功率和由目标发动机功率算出单元46设定的目标发动机功率，设定作为电池20的输入输出电力的目标值的目标电力。

上述电动机转矩指令值运算单元50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。

如图3所示，上述电动机转矩指令值运算单元50所设置的第一电动发电机4的转矩指令值、第二电动发电机5的转矩指令值由第1～第7算出部51～57算出。此外，在图3的记载中，MG1表示第一电动发电机4，MG2表示第二电动发电机5。

上述第1算出部51根据由目标发动机动作点设定单元48设定的目标发动机旋转速度和由车辆速度检测单元40检测出的车辆速度算出在发动机旋转速度为目标发动机旋转速度的情况下的第一电动发电机4的目标旋转速度Nmg1t和第二电动发电机5的目标旋转速度Nmg2t。

上述第2算出部52根据由第1算出部51算出的第一电动发电机4的目标旋转速度Nmg1t和第二电动发电机5的目标旋转速度Nmg2t以及由目标电力设定单元49设定的目标电力和由目标发动机动作点设定单元48设定的目标发动机转矩算出第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i。

上述第3算出部53根据由第2算出部52算出的第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i和由目标发动机动作点设定单元48设定的目标发动机转矩算出第二电动发电机6的基本转矩Tmg2i。

上述第4算出部54根据由发动机旋转速度检测单元41检测出的发动机旋转速度和由目标发动机动作点设定单元48设定的目标发动机旋转速度算出第一电动发电机4的反馈校正转矩Tmg1fb。

上述第5算出部55根据由发动机旋转速度检测单元41检测出的发动机旋转速度和由目标发动机动作点设定单元48设定的目标发动机旋转速度算出第二电动发电机5的反馈校正转矩Tmg2fb。

上述第6算出部56根据由第2算出部52算出的第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i和由第4算出部54算出的第一电动发电机4的反馈校正转矩Tmg1fb算出第一电动发电机4的转矩指令值Tmg1。

上述第7算出部57根据由第3算出部53算出的第二电动发电机5的基本转矩Tmg2i和由第5算出部55算出的第二电动发电机5的反馈校正转矩Tmg2fb算出第二电动发电机6的转矩指令值Tmg2。

混合动力车辆的驱动控制装置1利用驱动控制部38控制空气量调整单元9、燃料提供单元10和点火单元11的驱动状态，使得内燃机2在由目标发动机动作点设定单元48设定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)进行动作。另外，驱动控制部38用由电动机转矩指令值运算单元50设定的转矩指令值控制第一电动发电机4和第二电动发电机5的驱动状态，使得电池20的充电状态(SOC)为由目标电力设定单元49设定的目标电力。

如图4的算出目标发动机动作点的控制流程图所示，该混合动力车辆的驱动控制装置1根据驾驶员的加速器操作量和车辆速度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)，如图5的算出电动机转矩指令值的控制流程图所示，基于目标发动机动作点运算第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值。

如图4所示，在上述目标发动机动作点的算出中，当控制程序开始时(100)，获取加速器开度检测单元39检测出的加速器开度、车辆速度检测单元40检测出的车辆速度、发动机旋转速度检测单元41检测出的发动机旋转速度、电池充电状态检测单元42检测出的电池20的充电状态SOC的各种信号(101)，从目标驱动力检测映射(参照图6)算出与车辆速度和加速器开度相应的目标驱动力(102)。

目标驱动力在加速器开度＝0的高车速区域中设定为负值以成为相当于发动机制动的减速方向的驱动力，在车速低的区域中设定为正值以能进行爬行行驶。

然后，将在步骤102中算出的目标驱动力和车辆速度相乘，算出用目标驱动力驱动混合动力车辆所需的目标驱动功率(103)，从目标充放电功率检索表(参照图7)算出目标充放电功率(104)。

在步骤104中，为了将电池20的充电状态SOC控制在通常使用范围内，从图7示出的目标充放电功率检索表算出作为目标的充放电量。在电池20的充电状态SOC低的情况下，使目标充放电功率在充电侧变大以防止电池20的过放电。在电池20的充电状态SOC高的情况下，使目标充放电功率在放电侧变大以防止过充电。为了方便，目标充放电功率是将放电侧设为正值，将充电侧设为负值来处理。

在步骤105中，从图17所示的电力损失检索映射检索第一电动发电机4和第二电动发电机5中的电力损失的推定功率值。该时点在决定第一电动发电机4和第二电动发电机5的动作点之前，因此无法从第一电动发电机4和第二电动发电机5的电力损失检索映射算出电力损失。因此，将车辆速度和目标驱动力作为参数预先设定电力损失的概算值，通过电力损失检索映射的检索来算出。

进而，根据目标驱动功率、目标充放电功率和电力损失的推定功率算出内燃机2应输出的目标发动机功率(106)。内燃机2应输出的功率是对混合动力车辆的驱动所需的功率加上电池20的充电所需的功率(在放电的情况下为减去)的值。在此，充电侧处理为负值，因此从目标驱动功率减去目标充放电功率并加上电力损失，算出目标发动机功率。

然后，判断在步骤106中算出的目标发动机功率是否超过上限值(107)。在该判断(107)为“是”的情况下，将上限值置换为目标发动机功率(108)，进入步骤109。在该判断(107)为“否”的情况下，进入步骤109。在步骤107、步骤108中，进行目标发动机功率的上限值的限制。上限值是内燃机2能输出的输出最大值。

在步骤109中，从目标驱动功率减去目标发动机功率来算出目标电力。在目标驱动功率比目标发动机功率大的情况下，目标电力为意味着电池20的电力作为辅助功率的值。另外，在目标发动机功率比目标驱动功率大的情况下，目标电力为意味着对电池20的充电电力的值。

在步骤109的目标电力的算出后，根据图8所示的目标发动机动作点检索映射算出与车辆速度相应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)(110)，返回(111)。

在上述目标发动机动作点检索映射(图8)中，将在等功率线上按每个功率选定、连接整体效率良好的点所得的线设定为目标发动机动作点线，整体效率是将内燃机2的效率加上包括差动齿轮机构8、第一电动发电机4和第二电动发电机5的动力传递系统的效率得到的效率。各目标发动机动作点线按每个车辆速度(在图8中为40km/h、80km/h、120km/h)设定。目标发动机动作点线的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和第二电动发电机5的效率计算而求出。此外，目标发动机动作点线设定为随着车辆速度升高而向高转速侧移动。

其理由如下。

如图9所示，在与车辆速度无关地将相同的发动机动作点设为目标发动机动作点的情况下，在车辆速度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(A)。并且，随着车辆速度升高，第一电动发电机4的旋转速度接近0(B)，当车辆速度再升高时第一电动发电机4的旋转速度为负。当达到该状态时，第一电动发电机4作为电动机工作，并且第二电动发电机5作为发电机工作(C)。

在车辆速度低的情况下(A、B的状态)，不会引起功率的循环，因此目标发动机动作点如图8的车辆速度＝40km/h的目标发动机动作点线那样大体接近内燃机2的效率良好点。

但是，当在车辆速度高的情况(C的状态)下，第一电动发电机4作为电动机工作，并且第二电动发电机5作为发电机工作，发生了功率循环从而动力传递系统的效率降低。因此，如图11的C的点所示，即使内燃机2的效率良好，动力传递系统的效率也会降低，因此会导致整体的效率降低。

因此，为了在高车速区域不发生功率循环，如图12所示的共线图的E那样使第一电动发电机4的旋转速度为0以上即可。但是，这样，发动机动作点会向内燃机2的发动机旋转速度变高的方向移动，因此如图11的E的点所示，即使动力传递系统的效率良好，内燃机2的效率也会大大降低，因此会导致整体的效率降低。

因此，如图11所示，整体效率良好的点为两者之间的D，只要将该点作为目标发动机动作点就能进行效率最高的运转。

综上所述，图10是将C、D、E这3个发动机动作点表示在目标发动机动作点检索映射上的表，可知在车辆速度高的情况下整体效率最优的动作点比发动机效率最优的动作点向高转速侧移动。

下面按照图5的算出电动机转矩指令值的控制流程图说明用于输出作为目标的驱动力并且使电池20的充放电量为目标值的第一电动发电机4和第二电动发电机5的目标转矩即转矩指令值运算。此外，在图5的记载中，MG1表示第一电动发电机4，MG2表示第二电动发电机5。

如图5所示，在电动机转矩指令值的算出中，当控制程序开始(200)时，首先在步骤201中根据车辆速度算出第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22所连接的驱动轴7的驱动轴旋转速度No。然后，利用下式(1)、(2)算出在发动机旋转速度Ne为目标发动机旋转速度Net的情况下的第一电动发电机4的目标旋转速度Nmg1t和第二电动发电机5的目标旋转速度Nmg2t。该运算式(1)、(2)由第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22的旋转速度的关系求出。

·Nmg1t＝(Net-No)×k1+Net………(1)

·Nmg2t＝(No-Net)×k2+No………(2)

在此，k1、k2是如后述那样由第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22的齿轮速比决定的值。

然后，在步骤202中，根据在步骤201中求出的第一电动发电机4的目标旋转速度Nmg1t和第二电动发电机5的目标旋转速度Nmg2t以及对目标充放电功率加上电力损失的值Pbatt、目标发动机转矩Tet，利用以下计算式(3)算出第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i。

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

该运算式(3)是解出包括以下示出的表示输入到第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22的转矩的平衡的转矩平衡式(4)以及表示由第一电动发电机4和第二电动发电机5发出或者消耗的电力与对电池20输入输出的电力加上电力损失的值(Pbatt)相等的电力平衡式(5)的连立方程式而导出的。

·Te+(1+k1)×Tmg1＝k2×Tmg2………(4)

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

然后，在步骤203中，根据第一电动发电机4的基本转矩Tmg1i、目标发动机转矩Tet利用下式(6)算出第二电动发电机5的基本转矩Tmg2i。

·Tmg2i＝(Te+(1+k1)×Tmg1i)/k2………(6)

该式是从上述式(4)导出的。

然后，在步骤204中，为了使发动机旋转速度接近目标，将发动机旋转速度Ne与目标发动机旋转速度Net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、第二电动发电机5的反馈校正转矩Tmg2fb。

在步骤205中，将第一电动发电机4和第二电动发电机5的各反馈校正转矩Tmg1fb、Tmg2fb加上各基本转矩Tmg1i、Tmg2i，算出作为第一电动发电机4和第二电动发电机5的控制指令值的各转矩指令值Tmg1、Tmg2，返回(206)。

驱动控制部38根据该转矩指令值Tmg1、Tmg2控制第一电动发电机4和第二电动发电机5，由此输出作为目标的驱动力并且使对电池20的充放电成为目标值。

图13～16示出代表性的动作状态的共线图。在共线图中，将包括第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22的差动齿轮机构8的4个旋转构件34～37在共线图中按与第一电动发电机4(MG1)联接的第1旋转构件34、与内燃机2(ENG)联接的第2旋转构件35、与驱动轴7(OUT)联接的第3旋转构件36、与第二电动发电机5(MG2)联接的第4旋转构件37的顺序排列，并且将上述各旋转构件34～37间的相互的杠杆比按该顺序设为k1：1：k2。

在此，由包括第1行星齿轮机构21和第2行星齿轮机构22的差动齿轮机构8的齿轮速比决定的值k1、k2如下述这样定义。

k1＝ZR1/ZS1

k2＝ZS2/ZR2

ZS1：第1太阳轮齿数

ZR1：第1环形齿轮齿数

ZS2：第2太阳轮齿数

ZR2：第2环形齿轮齿数

下面利用共线图说明各动作状态。此外，关于旋转速度，设内燃机2的输出轴3的旋转方向为正方向，关于对各轴输入输出的转矩，将输入与内燃机2的输出轴3的转矩相同方向的转矩的方向定义为正。因此，驱动轴7的转矩为正的情况是输出要向后方驱动混合动力车辆的转矩的状态(前进时为减速，后退时为驱动)，驱动轴7的转矩为负的情况是输出要向前方驱动混合动力车辆的转矩的状态(前进时为驱动，后退时为减速)。

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(将动力传递到驱动轮7来进行加速或者在上坡时保持均衡速度)的情况下，第1逆变器18和第2逆变器19、第一电动发电机4和第二电动发电机5的发热会造成损失，因此在电能与机械能之间进行变换的情况下的效率不是100％，但是为了简化说明而假设无损失来进行说明。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(图13)

这是利用内燃机2行驶，第二电动发电机5的旋转速度为0的状态。图13示出此时的共线图。第二电动发电机5的旋转速度为0，因此不会消耗电力。因此，在不对电池20进行充放电的情况下，不需要用第一电动发电机4进行发电，因此第一电动发电机4的转矩指令值Tmg1为0。

另外，输出轴3的发动机旋转速度与驱动轴7的驱动轴旋转速度之比为(1+k2)/k2。

(2)中齿轮速比状态(图14)

这是利用内燃机2行驶，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。图14示出此时的共线图。在这种情况下，在不对电池20进行充放电的情况下，第一电动发电机4进行再生，用该再生电力来使第二电动发电机5进行动力运转。

(3)高齿轮速比状态(图15)

这是利用内燃机2行驶，第一电动发电机4的旋转速度为0的状态。图15示出此时的共线图。第一电动发电机4的旋转速度为0，因此不进行再生。因此，在不对电池20进行充放电的情况下，不进行第二电动发电机5的动力运转、再生，第二电动发电机5的转矩指令值Tmg2为0。

另外，输出轴3的发动机旋转速度与驱动轴7的驱动轴旋转速度之比为k1/(1+k1)。

(4)发生动力循环的状态(图16)

这是在车辆速度比高齿轮速比状态还高的状态下，第一电动发电机4反转的状态。在该状态下，第一电动发电机4进行动力运转，消耗电力。因此，在不对电池20进行充放电的情况下，第二电动发电机5再生而进行发电。

如以上那样，混合动力车辆的驱动控制装置1具备：基于加速器开度和车辆速度设定目标驱动力的目标驱动力设定单元43；基于车辆速度和目标驱动力设定目标驱动功率的目标驱动功率设定单元44；至少基于电池20的充电状态设定目标充放电功率的目标充放电功率设定单元45；根据目标驱动功率和目标充放电功率算出目标发动机功率的目标发动机功率算出单元47；根据目标发动机功率和系统整体效率设定目标发动机动作点的目标发动机动作点设定单元48；以及设定第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值的电动机转矩指令值运算单元49，上述电动机转矩指令值运算单元49利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充放电功率的电力平衡式算出多个第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值。

上述电动机转矩指令值运算单元50在进行反馈校正时，基于实际的发动机旋转速度与目标发动机旋转速度的偏差算出多个第一电动发电机4的转矩校正值(反馈校正转矩)和第二电动发电机5的转矩校正值(反馈校正转矩)，并且将该第一电动发电机4的转矩校正值与第二电动发电机5的转矩校正值之比设定为基于动力输入输出装置的差动齿轮机构8的杠杆比的规定的比。

由此，混合动力车辆的驱动控制装置1利用将驱动轴7作为支点而关注转矩的变化的转矩平衡式，抵消内燃机2的转矩变动，因此即使内燃机2发生转矩变动也能使其不会对驱动轴7的转矩造成影响。

作为动力输入输出装置的上述差动齿轮机构8将4个旋转构件34～37在共线图中按顺序排列为与第一电动发电机4联接的第1旋转构件34、与内燃机2联接的第2旋转构件35、与驱动轴7联接的第3旋转构件36、与第二电动发电机5联接的第4旋转构件37，并且将该各旋转构件间的相互的杠杆比按照相同的顺序设为k1：1：k2，将第一电动发电机4的转矩校正值和第二电动发电机5的转矩校正值设定为维持对第一电动发电机4的转矩校正值乘以k1的值等于对第二电动发电机5的转矩校正值乘以1+k2的值的关系。在构成具有同样的4个旋转构件34～37的杠杆比不同的差动齿轮机构8的情况下，能适于采用转矩平衡式。

另外，在驱动控制装置1中，基于具有与多个第一电动发电机4和第二电动发电机5、驱动轴7以及内燃机2分别联接的4个旋转构件34～37的差动齿轮机构8的齿轮比或者杠杆比，相关联地设定对多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的转矩指令值分别设定的反馈校正量。

在上述转矩平衡式中，如上述(4)式所示，根据基于作为与多个第一电动发电机4和第二电动发电机5以及内燃机2的工作以机械方式联接的动力输入输出装置的差动齿轮机构8的齿轮速比的杠杆比来平衡多个第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的目标转矩(转矩指令值)和内燃机2的目标发动机转矩。

上述电动机转矩指令值运算单元50利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充放电功率的电力平衡式算出多个第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值，并且能对多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的转矩指令值分别进行反馈校正，使得实际的发动机旋转速度收敛到根据目标发动机动作点求出的目标发动机旋转速度。

由此，利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充放电功率的电力平衡式来算出多个第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值的混合动力车辆的驱动控制装置1能进行对电池20进行充放电的情况下的多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的控制。能考虑到内燃机2的发动机动作点，确保兼顾作为目标的驱动力和作为目标的充放电。能分别细致地校正多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的转矩指令值，由此能使发动机旋转速度迅速收敛到目标值。能使发动机动作点与作为目标的动作点一致，因此能成为适当的运转状态。

另外，在该混合动力车辆的驱动控制装置1中，作为具备内燃机2以及多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的混合动力系统中的对电池20进行充放电的情况下的多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的控制，在考虑到内燃机2的发动机动作点，进行确保兼顾作为目标的驱动力和作为目标的充放电的控制的情况下，使内燃机2的转矩变动为最佳而不影响驱动转矩，能提高驱动性能、行驶感受。

并且，在该混合动力车辆的驱动控制装置1中，设有基于车辆速度和目标驱动力算出作为电力损失的推定功率的电力损失推测单元46，目标发动机功率算出单元47基于目标驱动功率、目标充放电功率以及电力损失推测单元46算出的作为该电力损失的推定功率来算出目标发动机功率。由此，该混合动力车辆的驱动控制装置1能考虑多个第一电动发电机4和第二电动发电机5的电力损失，提高电池20的充电状态SOC的控制精度。另外，该混合动力车辆的驱动控制装置1基于考虑到电力损失而算出的目标发动机功率，算出目标发动机动作点和目标电力，算出多个第一电动发电机4和第二电动发电机5各自的转矩指令值，因此车辆速度、目标驱动力的不同带来的电力损失的差别导致的误差变少，能提高电池20的充电状态SOC的控制精度，能确保兼顾作为目标的充放电和作为目标的驱动力。

工业上的可利用性

本发明能考虑到多个电动发电机的电力损失，提高电池的充电状态的控制精度，能应用于混合动力车辆的驱动力控制。

附图标记说明

1混合动力车辆的驱动控制装置

2内燃机

3输出轴

4第一电动发电机

5第二电动发电机

7驱动轴

8差动齿轮机构

18第1逆变器

19第2逆变器

20电池

21第1行星齿轮机构

22第2行星齿轮机构

31单向离合器

32输出部

34第1旋转构件

35第2旋转构件

36第3旋转构件

37第4旋转构件

38驱动控制部

39加速器开度检测单元

40车辆速度检测单元

41发动机旋转速度检测单元

42电池充电状态检测单元

43目标驱动力设定单元

44目标驱动功率设定单元

45目标充放电功率设定单元

46电力损失推测单元

47目标发动机功率算出单元

48目标发动机动作点设定单元

49目标电力设定单元

50电动机转矩指令值运算单元

Claims (1)

1.一种混合动力车辆的驱动控制装置，具备：

内燃机，其具有输出轴；

驱动轴，其与驱动轮连接；

第一电动发电机和第二电动发电机；

差动齿轮机构，其具有与上述第一电动发电机和上述第二电动发电机、上述驱动轴以及上述内燃机分别联接的4个旋转构件；

加速器开度检测单元，其检测加速器开度；

车辆速度检测单元，其检测车辆速度；

电池充电状态检测单元，其检测电池的充电状态；

目标驱动力设定单元，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辆速度检测单元检测出的车辆速度设定目标驱动力；

目标驱动功率设定单元，其基于由上述车辆速度检测单元检测出的车辆速度和由上述目标驱动力设定单元设定的目标驱动力设定目标驱动功率；

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电池的充电状态设定目标充放电功率；

目标发动机功率算出单元，其根据上述目标驱动功率设定单元的上述目标驱动功率和上述目标充放电功率设定单元的上述目标充放电功率算出目标发动机功率；

目标发动机动作点设定单元，其根据目标发动机功率和系统整体效率设定目标发动机动作点；以及

电动机转矩指令值运算单元，其设定上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值，

上述电动机转矩指令值运算单元利用转矩平衡式和包括上述目标充放电功率的电力平衡式算出上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值，上述转矩平衡式根据基于上述差动齿轮机构的齿轮比的杠杆比来平衡上述第一电动发电机和上述第二电动发电机各自的转矩指令值和由上述目标发动机动作点求出的目标发动机转矩，

上述混合动力车辆的驱动控制装置的特征在于，

设有电力损失推测单元，其基于上述车辆速度和上述目标驱动力算出作为电力损失的推定功率，

上述电力平衡式是表示由上述第一电动发电机和上述第二电动发电机发出或者消耗的电力与上述目标充放电功率加上上述电力损失的值相等的算式，

上述目标发动机功率算出单元基于上述目标驱动功率、上述目标充放电功率以及作为该电力损失的推定功率算出上述目标发动机功率。