CN1809486B - 混合动力车辆及混合动力车辆控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆及混合动力车辆控制方法。在恒速行驶(自动巡航)时，本发明的程序执行比例控制以对应于所观察到的车速和目标车速设定加速器开度Acc。当加速器开度Acc小于包含在要求转矩Tr＊保持等于0的死区中的预设开度A2时，该程序校正加速器开度Acc以具有包含在要求转矩Tr＊为负值并线性增加的负区中的相应的要求转矩Tr＊。与通常行驶时的线性相比，这种设置增大了恒速行驶时要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图的线性。

Description

混合动力车辆及混合动力车辆控制方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆和一种混合动力车辆的控制方法。更具体地，本发明涉及一种由电机和内燃机的动力驱动的混合动力车辆和一种控制该混合动力车辆的方法，其中该电机能够向与车轴相连的驱动轴输出动力。
背景技术
一种已提出的混合动力车辆具有离合式电动机和辅助电机，该离合式电动机包括与发动机的曲轴相连的内转子以及和与车轴相连的驱动轴相连的外转子，该辅助电机向驱动轴输出动力(例如，见日本专利早期公开公报No.9-207622)。当为恒定速度行驶(自动巡航)设定目标车速时，该混合动力车辆计算消除目标车速与所检测到的车速之间差值的能量，使从发动机输出的能量增大所计算的能量，并使辅助电机的转矩增大对应于所增加的输出能量的转矩。从而混合动力车辆以目标车速稳定行驶。由于响应从发动机输出的能量的增加的迟滞造成的能量不足，即，增大辅助电机的转矩所需的能量，由蓄电池供给。
汽车以及混合动力车辆通常使用图(map)来设定对应于反映驾驶员对加速器踩踏作用的加速器开度的车辆驱动力。即使汽车以驾驶员设定的目标车速恒速行驶，也可根据所检测到的车速和目标车速来设定加速器开度。由此，在通常(standard)行驶下的控制可应用于在恒速行驶下设定加速器开度后的控制。混合动力车辆基于加速器开度控制内燃机和电机。因此，希望在恒速行驶下的控制与在通常行驶下的控制的共用部分更大。用以根据加速器开度设定车辆驱动力的图通常包括一个死区，在该死区随着加速器开度的变化车辆驱动力保持为零不变。这防止了车辆驱动力在正值与负值之间频繁波动。利用包括死区的图在下坡恒速行驶时，加速器开度根据所检测到的车速改变，而目标车速会进入图的死区。在这种情况下，车速并不稳定在目标车速。
发明内容
本发明的混合动力车辆和相应的混合动力车辆控制方法的目的是，即使在下坡行驶时也将车速稳定在目标车速，同时确保恒速行驶时的控制与通常行驶时的控制很大的共用部分。
为了实现至少部分上述目的，混合动力车辆和相应的混合动力车辆控制方法如下构造。
本发明的混合动力车辆是一种使用来自电机和内燃机的动力驱动的混合动力车辆，其中所述电机能够向与车轴相连的驱动轴输出动力，所述混合动力车辆包括：测量车速的车速传感器；目标车速设定单元，该单元响应于驾驶员的设定动作设定用于恒速行驶的目标车速；以及驱动控制单元，在没有由所述目标车速设定单元设定目标车速的情况下，该驱动控制单元响应于驾驶员对加速器的踩踏动作设定车辆驱动指令值，参照非线性设定图设定对应于所述车辆驱动指令值的车辆驱动力，并驱动和控制所述电机和所述内燃机以利用设定的车辆驱动力驱动所述混合动力车辆，而在由所述目标车速设定单元设定目标车速的情况下，所述驱动控制单元根据由所述车速传感器测量到的车速和目标车速设定车辆驱动指令值、以便以目标车速驱动所述混合动力车辆，设定对应于所述车辆驱动指令值的车辆驱动力、以使得相对于和非线性设定图的非线性部分相当的车辆驱动指令值的至少一部分具有比由所述非线性部分设定的车辆驱动力的线性高的线性，并驱动和控制所述电机和所述内燃机以利用设定的车辆驱动力驱动所述混合动力车辆.
当响应于驾驶员对加速器的踩踏动作设定车辆驱动指令值时，本发明的混合动力车参照非线性设定图设定对应于设定的车辆驱动指令值的车辆驱动力。当基于为恒速行驶设定的目标车速和所检测到的车速设定车辆驱动指令值以便以目标车速驱动混合动力车辆时，本发明的混合动力车辆设定车辆驱动力、以使得相对于和非线性设定图的非线性部分对应的车辆驱动指令值的至少一部分具有比由所述非线性部分设定的车辆驱动力的线性高的线性。驱动和控制能够向驱动轴输出动力的电机和内燃机以利用设定的车辆驱动力驱动混合动力车辆。在恒速行驶时，将车辆驱动力设定为相对于车辆驱动指令值具有更高的线性。恒速行驶时的控制设定车辆驱动力以使得相对于非线性设定图的非线性部分中的车辆驱动指令值的部分具有更高的线性，而其它部分与通常行驶时的控制相同。即使混合动力车辆在下坡行驶，恒速行驶时增强的线性也令人满意地将车速稳定在目标车速。
在本发明的混合动力车辆的一个优选实施例中，所述非线性设定图具有相对于车辆驱动指令值的负区、保持基本等于零的死区和正区；以及所述驱动控制单元，响应于目标车速的设定，根据非线性设定图和不低于包含在非线性设定图的死区中的预设开度的车辆驱动指令值来设定车辆驱动力，并且，校正低于预设开度的车辆驱动指令值以使到预设开度的区域相当于负区，并根据该非线性设定图和校正的车辆驱动指令值设定车辆驱动力。在该实施例中，校正低于预设开度的车辆驱动指令值以使到预设开度的区域相当于非线性设定图的负区。这种校正确保通常行驶时的控制可应用于恒速行驶时的控制。在这里，随着在负区和正区中车辆驱动指令值的增加，所述非线性设定图可线性地增加车辆驱动力。
在本发明的混合动力车辆的另一优选实施例中，响应于目标车速的设定，所述驱动控制单元采用比所述非线性设定图的线性高的线性设定图，以设定对应于所述车辆驱动指令值的车辆驱动力。这确保了：通过将被参照的车辆驱动指令值的图的简单变换，使通常行驶时的控制可应用于恒速行驶时的控制。在该实施例中，所述非线性设定图可以具有相对于车辆驱动指令值的负区、保持基本等于零的死区和正区，所述线性设定图可具有与所述非线性设定图中的负区及死区的比例相比占较高比例的负区、保持基本等于零并具有较低比例的死区、和正区。在这里，随着在所述负区和所述正区中车辆驱动指令值的增加，所述非线性设定图和所述线性设定图可线性地增加车辆驱动力。
作为一个优选的结构，本发明的混合动力车辆还可包括电力-机械动力输入输出单元，该单元与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴相连，并通过电力和机械动力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴。在这种结构中，所述电力-机械动力输入输出单元可包括：
三轴(式)动力输入输出组件，该组件与三个轴即所述内燃机的输出轴、所述驱动轴以及第三轴相连，并基于从所述三个轴中的两个轴输入的动力和输出至所述两个轴的动力从剩余的一个剩余轴输入动力和向该剩余轴输出动力；以及从所述第三轴输入动力或向所述第三轴输出动力的发电机.此外，在该结构中，所述电力-机械动力输入输出单元可包括双转子电机，该双转子电机包括与所述内燃机的输出轴相连的第一转子和与所述驱动轴相连的第二转子，并通过所述第一转子与所述第二转子之间的电磁相互作用所产生的电力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴.
本发明的技术并不限于上述混合动力车辆，而是还可应用于混合动力车辆控制方法。
附图说明
图1示意性地示出在本发明的一个实施例中安装有动力输出装置的混合动力车辆20的构造；
图2是示出由混合动力电子控制单元70执行的驱动控制例程的流程图；
图3示出在通常行驶时和以预设车速恒速行驶时相对于加速器开度Acc的要求转矩Tr＊的变化；
图4示出要求转矩设定图的例子；
图5示出发动机22的有效驱动线(动作线，drive line)的一个示例以及设定目标转速Ne＊和目标转矩Te＊的过程；
图6是示出关于动力分配综合机构30中转动部件的转速和转矩之间的动力学关系的列线图；
图7示意性示出一个变形例的实施例中混合动力车辆120的构造；
图8示意性示出另一个变形例的实施例中混合动力车辆220的构造。
具体实施方式
下面作为优选实施例说明实施本发明的一种方式。图1示意性示出本发明的一个实施例中安装有动力输出装置的混合动力车辆20的构造。如所示出的，本实施例的混合动力车辆20包括发动机22，经由减振器28与用作发动机22的输出轴的曲轴26相连的三轴型动力分配综合机构30，与动力分配综合机构30相连并能够产生电力的电机MG1，连接到用作与动力分配综合机构30相连的驱动轴的齿圈轴32a的减速器35，与减速器35相连的另一个电机MG2，以及控制整个动力输出装置的混合动力电子控制单元70。
发动机22是消耗碳氢燃料例如汽油或轻油以输出动力的内燃机。发动机电子控制单元(下文称为发动机ECU)24从检测发动机22的运转状况的各种传感器接收信号并负责包括燃料喷射控制、点火控制以及进气量调节的发动机22的运转控制。发动机ECU 24与混合动力电子控制单元70通信以响应于从混合动力电子控制单元70传递的控制信号控制发动机22的运转，同时根据要求向混合动力电子控制单元70输出有关发动机22的运转状况的数据。
动力分配综合机构30具有太阳齿轮或外齿轮31，与太阳齿轮31同心地设置的齿圈或内齿轮32，多个与太阳齿轮31和齿圈32啮合的行星齿轮33，以及保持多个行星齿轮33以允许行星齿轮公转和在其轴上自转的行星架34.动力分配综合机构30构造成允许作为转动部件的太阳齿轮31、齿圈32以及行星架34的差动的行星齿轮机构.在动力分配综合机构30中，行星架34与发动机22的曲轴26相连，太阳齿轮31与电机MG1相连，齿圈32经由齿圈轴32a与减速器35相连.在电机MG1用作发电机时，从发动机22输出并通过行星架34传递的动力以太阳齿轮31和齿圈32的齿轮比分配给太阳齿轮31和齿圈32.另一方面，在电机MG1用作电动机时，从发动机22输出并通过行星架34传递的动力与从电机MG1输出并通过太阳齿轮31传递的动力结合，并输出至齿圈32.输出至齿圈32的动力最终经由齿圈轴32a、齿轮机构60和差速器62传递到车辆的驱动轮63a和63b.
电机MG1和MG2都是公知的同步电动发电机，可被驱动作为发电机以及电动机。电机MG1和MG2经由逆变器41和42从蓄电池50获得电力或向蓄电池50传递电力。连接逆变器41和42与蓄电池50的电力线54构造为被两个逆变器41和42共用的正极母线和负极母线。这种布置允许由电机MG1和MG2中的一个产生的电力被另一个电机消耗。蓄电池50用电机MG1或电机MG2产生的过量的电力充电，或者放电以补充电机MG1或电机MG2的不足的电力。当电机MG1与MG2之间达到电力平衡时，蓄电池50既不充电也不放电。电机MG1和MG2的运转都由电机电子控制单元(下文称为电机ECU)40控制。电机ECU 40接收用于控制电机MG1和MG2的运转所需的信号，例如来自检测电机MG1和MG2中转子的转动位置的转动位置检测传感器43和44的信号以及提供给电机MG1和MG2并由电流传感器(未示出)检测的相电流。电机ECU 40向逆变器41和42输出开关(切换)控制信号。电机ECU 40与混合动力电子控制单元70通信并响应从混合动力电子控制单元70传递的控制信号控制电机MG1和MG2的运转，同时根据要求向混合动力电子控制单元70输出有关电机MG1和MG2的运转状况的数据。
蓄电池50由蓄电池电子控制单元(下文称为蓄电池ECU)52控制。蓄电池ECU 52接收控制蓄电池50所需的各种信号，例如由设置在蓄电池50的端子之间的电压传感器(未示出)检测的端子间电压，由连接到与蓄电池50的输出端子相连的电力线54的电流传感器(未示出)检测的充电放电电流，以及由连接到蓄电池50的温度传感器(未示出)检测的蓄电池温度。蓄电池ECU 52根据要求向混合动力电子控制单元70输出有关蓄电池50的状态的数据。蓄电池ECU 52基于由电流传感器检测的累积的充电放电电流计算蓄电池50的充电状态(SOC)用于控制蓄电池50。
混合动力电子控制单元70构造成包括CPU 72、存储处理程序的ROM74、临时存储数据的RAM 76、未示出的输入-输出端口、以及未示出的通信端口的微处理器。混合动力电子控制单元70经由输入端口接收各种信号：来自点火开关80的点火信号，来自检测换档杆81的当前位置的换档位置传感器82的换档位置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，来自车速传感器88的车速V，以及来自位于转向盘附近的巡航控制开关90的用于恒速行驶的设定信号和取消信号。响应于来自巡航控制开关90的设定信号的输入，混合动力电子控制单元70将当前车速设定为目标车速V＊并启动恒速行驶模式(自动巡航模式)。响应于根据来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP对制动踏板85的踩踏的检测，或者响应于来自巡航控制开关90的取消信号的输入，混合动力电子控制单元70取消对目标车速V＊的设定并撤销自动巡航模式。混合动力电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52相连，以便如上文提及的那样向发动机ECU24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52传递各种控制信号并从发动机ECU24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52获得各种数据。
这样构造的实施例的混合动力车辆20，基于检测的车速V和对应于驾驶员对加速踏板83的踩下量的加速器开度Acc，计算将输出至用作驱动轴的齿圈轴32a的要求转矩.发动机22以及电机MG1和MG2经受运转控制以将对应于所计算的要求转矩的所需水平的动力(要求动力)输出至齿圈轴32a.发动机22以及电机MG1和MG2的运转控制选择性地执行转矩转换驱动模式、充电-放电驱动模式以及电机驱动模式之一.转矩转换驱动模式控制发动机22的运转以输出等于所需水平的动力的动力量，同时驱动和控制电机MG1和MG2以使来自发动机22的总动力输出经受通过动力分配综合机构30以及电机MG1和MG2的转矩转换并输出至齿圈轴32a.充电-放电驱动模式控制发动机22的运转，以输出等于所需水平的动力与通过蓄电池50的充电所消耗的或通过蓄电池50的放电所提供的电力之和的动力量，同时驱动和控制电机MG1和MG2以随着蓄电池50的充电或放电使从发动机22输出的等于要求动力(所需水平的动力)的动力的全部或部分经受通过动力分配综合机构30以及电机MG1和MG2的转矩转换并输出至齿圈轴32a.电机驱动模式停止发动机22的运转，并驱动和控制电机MG2以向齿圈轴32a输出等于所需水平动力的动力量.
下面说明如上所述构造的实施例的混合动力车辆20的操作，尤其是响应恒速行驶的操作。图2是示出由混合动力电子控制单元70执行的驱动控制例程的流程图。该例程以预先设定的时间间隔(例如，每隔8毫秒)重复执行。为说明恒速行驶(自动巡航)中的操作，假定在转矩转换驱动模式或充电-放电驱动模式下驱动混合动力车辆20。
当驱动控制例程开始时，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先输入用于控制所需的数据，即，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的当前车速V、设定的目标车速V＊以及电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2(步骤S100)。该实施例的程序响应来自巡航控制开关90的设定信号的输入，读取并输入已经设定并存储于RAM76中的特定地址的目标车速V＊。该实施例的程序经由通信从电机ECU 40接收已根据由转动位置检测传感器43和44检测出的电机MG1和MG2中转子的转动位置而计算出的电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2。
在输入各种所需数据之后，CPU 72基于目标车速V＊的设定或自动巡航模式的设定标志判断自动巡航模式是否启动(步骤S110)。当自动巡航模式启动时，CPU 72随后判断驾驶员是否踩下加速踏板83(步骤S120)。当自动巡航模式没有启动或在自动巡航模式下驾驶员踩下加速踏板83时，该程序基于由驾驶员对加速踏板83的踩踏设定的加速器开度Acc进行随后的一系列处理(如下文所述步骤S160及之后的处理)。另一方面，当自动巡航模式启动且驾驶员未踩下加速踏板83时，该程序执行一系列处理以设定加速器开度Acc(步骤S120至S150)，然后基于加速器开度Acc的设定执行随后的处理(步骤S160至S220)。首先说明在自动巡航模式下设定加速器开度Acc的一系列处理，然后说明基于加速器开度Acc的设定的随后一系列处理。
当自动巡航模式启动且驾驶员未踩下加速踏板83时，CPU 72根据下面给出的方程式(1)由输入的目标车速V＊、输入的当前车速V、在时间tp前该例程的前一循环中读取的先前车速V(tp前的先前V)以及在时间tp前该例程的前一循环中所用的先前加速器开度Acc(tp前的先前Acc)计算加速器开度Acc(步骤S130)。在方程式(1)中，“t”表示用于基于当前车速V和时间tp前的先前车速V之差计算预设时间后(例如，2秒或3秒后)车速变化的系数，“k”表示比例项的增益。从而，方程式(1)应认为是利用预设时间后的估计车速的比例控制。
Acc←tp前的先前Acc+k{V＊-V+t(V-tp前的先前V)}(1)
在计算加速器开度Acc之后，将计算出的加速器开度Acc与预设开度A2进行比较(步骤S140)。图3示出在通常行驶时和以预先设定的车速(例如以50km/h)恒速行驶时相对于加速器开度Acc的作为混合动力车辆20(齿圈轴32a)所需的转矩的要求转矩Tr＊的变化。通常行驶时要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图包括：加速器开度Acc小于开度A1且要求转矩Tr＊为负值并线性增加的负区；加速器开度Acc不小于开度A1但小于另一开度A3且要求转矩Tr＊保持等于0的死区；以及加速器开度不小于A3且要求转矩Tr＊为正值并线性增加的正区。死区的存在防止要求转矩Tr＊在正值与负值之间频繁波动。考虑到允许驾驶员对加速踏板83的踩踏，将死区设定成占据较宽的区域。通常行驶时，在死区中预设开度A2接近开度A3。下文说明恒速行驶时要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图。
当计算出的加速器开度Acc小于预设开度A2时，根据下面给出的方程式(2)校正计算出的加速器开度Acc(步骤S150)。方程式(2)将在“0”值与预设开度A2之间的加速器开度Acc按比例转换成在“0”值与开度A1之间的加速器开度Acc。从而，校正后的加速器开度Acc小于开度A1。
Acc←Acc·A1/A2 (2)
由图3所示的通常行驶中要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图导出对应于校正后的加速器开度Acc的要求转矩Tr＊。校正后的加速器开度Acc小于开度A1，从而从负区中导出要求转矩Tr＊。校正后的加速器开度Acc与要求转矩Tr＊之间的关系可由校正前的加速器开度Acc与要求转矩Tr＊之间的关系获得。即，校正后的加速器开度Acc与要求转矩Tr＊之间的关系可以表示成图3所示的恒速行驶时要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图。预设开度A2不等于开度A3。这种差异形成恒速行驶时的死区，以便防止要求转矩Tr＊在正值与负值之间频繁波动。从通常行驶时的曲线图和恒速行驶时的曲线图之间的比较可清楚地理解，恒速行驶时加速器开度Acc的校正增大了要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图的线性。通常行驶时负区(小于开度A1)和死区(开度A1与A3之间)的比例变成恒速行驶时负区(小于预设开度A2)占更高比例。这种控制使得恒速行驶时的曲线图比通常行驶时的曲线图具有更高的线性。
在校正加速器开度Acc之后，当在步骤S140中计算出的加速器开度Acc不小于预设开度A2时，在步骤S110中判定自动巡航模式没有启动时，或在步骤S120中判定在自动巡航模式下驾驶员踩下加速踏板83时，CPU72基于校正后的加速器开度Acc、设定的加速器开度Acc或来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc和当前车速V设定将从发动机22输出的要求转矩Tr＊和要求动力(功率)Pe＊(步骤S160)。本实施例的程序预先规定要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc和车速V的变化，并将该规定的变化作为要求转矩设定图存储于ROM 74中。该程序从所存储的要求转矩设定图读取并设定对应于给定的加速器开度Acc和给定的车速V的要求转矩Tr＊。图4示出要求转矩设定图的一个实例。要求动力Pe＊被计算为所设定的要求转矩Tr＊与齿圈轴32a的转速Nr的乘积、蓄电池50的充电-放电要求Pb＊、以及潜在的损失(Loss)之和。齿圈轴32a的转速Nr可通过车速V乘以转换系数k或通过减速器35的传动比Gr除电机MG2的转速Nm2而获得。根据蓄电池50的充电状态(SOC)和加速器开度Acc设定充电-放电要求Pb＊。
在设定要求转矩Tr＊和要求动力Pe＊后，根据所设定的要求动力Pe＊设定发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊(步骤S170)。当将要求转矩Tr＊设定成要求动力Pe＊时，目标转速Ne＊和目标转矩Te＊根据用于有效地驱动发动机22的有效驱动线和所设定的要求动力Pe＊而设定。图5示出发动机22的有效驱动线的一个示例以及设定目标转速Ne＊和目标转矩Te＊的过程(处理)。如图所示，目标转速Ne＊和目标转矩Te＊作为有效驱动线与恒定要求动力Pe＊(＝Ne＊`×Te＊)的曲线的交点而获得。
CPU 72根据下面给出的方程式(3)由所设定的目标转速Ne＊、齿圈轴32a的转速Nr(＝Nm2/Gr)、以及动力分配综合机构30的传动比ρ计算电机MG1的目标转速Nm1＊，并根据下面给出的方程式(4)由计算出的目标转速Nm1＊和当前的转速Nm1计算电机MG1的转矩指令Tm1＊(步骤S180)。方程式(3)示出动力分配综合机构30中的转动部件的动力学关系。图6是示出关于动力分配综合机构30中的转动部件的转速与转矩之间的动力学关系的列线图。轴线S示出等于电机MG1的转速Nm1的太阳齿轮31的转速。轴线C示出等于发动机22的转速Ne的行星架34的转速。轴线R示出由电机MG2的转速Nm2乘以减速器35的传动比Gr所得的齿圈32的转速Nr。方程式(3)容易从此列线图中推出。轴线R上的两个粗箭头分别表示当发动机22在由目标转矩Te＊和目标转速Ne＊限定的具体驱动点稳定地驱动时从发动机22输出的转矩Te＊经由动力分配综合机构30传递而作用在齿圈轴32a上的转矩，以及从电机MG2输出的转矩Tm2＊经由减速器35传递而作用在齿圈轴32a上的转矩。方程式(4)示出使电机MG1以目标转速Nm1＊转动的反馈控制中的关系。在方程式(4)中，右侧第二项中的“k1”表示比例项的增益，右侧第三项中的“k2”表示积分项的增益。
Nm1＊＝Ne＊·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)  (3)
Tm1＊＝先前Tm1＊+k1(Nm1＊-Nm1)+k2∫(Nm1＊-Nm1)dt    (4)
在计算电机MG1的目标转速Nm1＊和转矩指令Tm1＊之后，CPU 72根据下面给出的方程式(5)，用电机MG2的当前转速Nm2除蓄电池50的输出限制Wout与电机MG1的电力消耗(产生的电力)之差，以计算作为从电机MG2输出的上限转矩的转矩限制Tmax(步骤S190)，其中电机MG1的电力消耗为计算出的电机MG1的转矩指令Tm1＊与电机MG1的当前转速Nm1的乘积。CPU 72还根据下面给出的方程式(6)，由要求转矩Tr＊、转矩指令Tm1＊以及动力分配综合机构30的传动比ρ，计算作为将从电机MG2输出的转矩的暂定电机转矩Tm2tmp(步骤S200)，并将计算出的转矩限制Tmax与计算出的暂定电机转矩Tm2tmp中较小的一个设定为电机MG2的转矩指令Tm2＊(步骤S210)。以这种方式设定电机MG2的转矩指令Tm2＊使得将输出至作为驱动轴的齿圈轴32a的要求转矩Tr＊被设定为在蓄电池50的输出限制范围之内的受限制转矩。方程式(5)很容易从上述图6的列线图推出。
Tmax＝(Wout-Tm1＊·Nm1)/Nm2        (5)
Tm2tmp＝(Tr＊+Tm1＊/ρ)/Gr         (6)
在设定发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊、电机MG1的目标转速Nm1＊和转矩指令Tm1＊以及电机MG2的转矩指令Tm2＊之后，CPU72将发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊发送到发动机ECU 24，并将电机MG1的目标转速Nm1＊和转矩指令Tm1＊以及电机MG2的转矩指令Tm2＊发送到电机ECU 40(步骤S220)，然后退出该驱动控制例程。发动机ECU 24接收目标转速Ne＊和目标转矩Te＊并执行发动机22的燃料喷射控制和点火控制，以在由目标转速Ne＊和目标转矩Te＊限定的驱动点处驱动发动机22。电机ECU 40接收目标转速Nm1＊以及转矩指令Tm1＊和Tm2＊，并执行逆变器41和42中的开关部件的开关控制，以利用转矩指令Tm1＊驱动电机MG1并利用转矩指令Tm2＊驱动电机MG2。
如上所述，本实施例的混合动力车辆20在恒速行驶时由先前加速器开度Acc、目标车速V＊以及当前车速V计算加速器开度Acc。当计算出的加速器开度Acc小于预设开度A2时，将计算出的加速器开度Acc校正为处于小于开度A1的范围内。从而通常行驶时的加速器开度Acc与要求转矩Tr＊之间的关系可应用于恒速行驶时的控制。与通常行驶时的曲线图相比，恒速行驶时要求转矩Tr＊相对于校正前的加速器开度Acc的曲线图具有较小比例的死区和较大比例的负区以增大线性。这令人满意地将车速V稳定在目标车速V＊。当混合动力车辆20以自动巡航模式在下坡上行驶时，这种设置确保了要求转矩Tr＊的平稳变化从而将车速V稳定在目标车速V＊。在恒速行驶时，要求转矩Tr＊相对于校正前的加速器开度Acc的曲线图具有死区。这有效地防止了要求转矩Tr＊在正值与负值之间频繁波动。
本实施例的混合动力车辆20利用预定时间后的估计车速执行比例控制以设定恒速行驶时的加速器开度Acc。可以通过基于目标车速V＊与当前车速V的差值的一般比例控制，或者通过除比例项之外还考虑积分项，来设定恒速行驶时的加速器开度Acc。
本实施例的混合动力车辆20在通常驱动时采用具有线性增加的负区和正区的要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc的曲线图。要求转矩Tr＊也可沿曲线或阶梯状增加。
当在恒速行驶时设定的加速器开度Acc小于预设开度A2时，本实施例的混合动力车辆20按比例分配将加速器开度Acc校正到比开度A1小的范围内。按比例分配并不是限定性的，可以采用任何其它合适的技术将加速器开度Acc校正到比开度A1小的范围内。
当恒速行驶时设定的加速器开度Acc小于预设开度A2时，本实施例的混合动力车辆20按比例分配将加速器开度Acc校正到比开度A1小的范围内。从图4的图中导出对应于校正的加速器开度Acc和车速V的要求转矩Tr＊。另一可利用的程序利用示于图3的下曲线图的恒速行驶时加速器开度Acc与要求转矩Tr＊之间的关系修改示于图4中的要求转矩Tr＊相对于加速器开度Acc和车速V的图，并将修改后的图作为恒速行驶图存储于ROM 74中。该程序从恒速行驶图中读取对应于设定的加速器开度Acc(校正前的加速器开度Acc)和车速V的要求转矩Tr＊。
本实施例的混合动力车辆20基于加速器开度Acc和车速V设定要求转矩Tr＊和要求动力Pe＊，并基于要求动力Pe＊设定发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊。也可基于加速器开度Acc、车速V以及来自蓄电池50的要求以其它方式设定发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊。
在本实施例的混合动力车辆20中，电机MG2的动力经受减速器35的变速并输出至齿圈轴32a。在如图7的混合动力车辆120所示的一个可行的变形例中，电机MG2的动力可输出至不同于与齿圈轴32a相连的车轴(即，与驱动轮63a和63b相连的车轴)的另一车轴(即，与车轮64a和64b相连的车轴)。
在本实施例的混合动力车辆20中，发动机22的动力经由动力分配综合机构30输出至用作与驱动轮63a和63b相连的驱动轴的齿圈轴32a.在图8的另一可行的变形例中，混合动力车辆220可具有双转子电机230，该双转子电机具有与发动机22的曲轴26相连的内转子232和与用于将动力输出至驱动轮63a、63b的驱动轴相连的外转子234，并将从发动机22输出的动力的一部分传递至驱动轴，而将动力的剩余部分转换为电力.
在本实施例的混合动力车辆20以及变形例示例的混合动力车辆120和220中，通过电力和机械动力的输入和输出将来自发动机22的动力输出至用作与车轴相连的驱动轴的齿圈轴32a上。可选地，来自发动机22的动力也可不输出到与车轴相连的驱动轴上。
以上讨论的实施例在所有方面应认为是示例性的而不是限制性的。在不脱离本发明的主要特征的精神和范围的条件下可存在很多变形例、改变和变化。因而，在权利要求的等效的含义和范围内的任何改变都应当被涵盖在本发明中。
工业应用性
本发明的技术可应用于汽车制造。

Claims (7)

1.一种混合动力车辆，其使用来自电机和内燃机的动力行驶，所述电机能够向与车轴相连的驱动轴输出动力，所述混合动力车辆包括：
检测车速的车速传感器；
目标车速设定单元，该单元响应于驾驶员的设定动作设定用于恒速行驶的目标车速；和
驱动控制单元，该驱动控制单元在没有由所述目标车速设定单元设定目标车速的情况下即在通常行驶时响应于驾驶员的加速踏板的踩踏操作设定加速器开度，在由所述目标车速设定单元设定了目标车速时，该驱动控制单元基于由所述车速传感器检测的车速和该设定的目标车速，来设定加速器开度以使得以该目标车速驱动该混合动力车辆；
该驱动控制单元，在所述通常行驶时，参照表示所述通常行驶时的要求转矩相对于加速器开度的曲线图，响应于在所述通常行驶时所设定的加速器开度来设定要求转矩，控制所述电机和所述内燃机以利用该设定的要求转矩驱动所述混合动力车辆，该曲线图包括：所述加速器开度在小于第1加速器开度的范围内越比该第1加速器开度小则所述车辆所需的要求转矩作为负值越线性变小的负区；所述加速器开度在为大于所述第1加速器开度的第2加速器开度以上的范围内越比该第2加速器开度大则所述要求转矩作为正值越线性变大的正区；所述加速器开度在为所述第1加速器开度以上但小于所述第2加速器开度的范围内所述要求转矩大致为零的死区，
在由所述目标车速设定单元设定了所述目标车速时且当所述驱动控制单元所设定的加速器开度在预设开度以上时，基于所述驱动控制单元所设定的加速器开度参照所述曲线图设定要求转矩，所述预设开度比所述曲线图的死区所包含的所述第1加速器开度大但小于所述第2加速器开度，
在由所述目标车速设定单元设定了所述目标车速时且当所述驱动控制单元所设定的加速器开度小于所述预设开度时，将在设定了所述目标车速时所设定的加速器开度越比所述预设开度小则越线性变小的负值设定为要求转矩；
该驱动控制单元驱动控制所述电机和所述内燃机以利用该设定的要求转矩驱动所述混合动力车辆。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，所述驱动控制单元，
在所述目标车速设定单元设定了所述目标车速时且当所述驱动控制单元所设定的加速器开度小于所述预设开度时，通过将所述第1加速器开度除以所述预设开度的比值乘以所述驱动控制单元所设定的加速器开度，来对所述加速器开度进行修正，并且响应于该修正的加速器开度参照所述曲线图设定要求转矩。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其特征在于，所述混合动力车辆还包括：
电力-机械动力输入输出单元，该输入输出单元与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴相连，并通过电力和机械动力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括：
三轴动力输入输出组件，该组件与三个轴即所述内燃机的输出轴、所述驱动轴以及第三轴相连，并且，将从所述三个轴之中的两个轴输入的动力输出至该三个轴之中的剩余轴，并且将从剩余轴输入的动力输出至所述三个轴之中的两个轴；以及
从所述第三轴输入动力或向所述第三轴输出动力的发电机。
5.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于，所述电力-机械动力输入输出单元包括双转子电机，该双转子电机包括与所述内燃机的输出轴相连的第一转子和与所述驱动轴相连的第二转子，并通过所述第一转子与所述第二转子之间的电磁相互作用所产生的电力的输入和输出将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴。
6.一种控制混合动力车辆的混合动力车辆控制方法，所述混合动力车辆使用来自电机和内燃机的动力驱动并包括驱动控制单元，其中所述电机能够向与车轴相连的驱动轴输出动力，所述混合动力车辆控制方法包括以下步骤：
(a)在没有设定目标车速的情况下即在通常行驶时响应于驾驶员对加速器的踩踏动作设定加速器开度；
(b)响应于驾驶员的设定动作设定用于恒速行驶的目标车速，并且由所述驱动控制单元设定加速器开度以在设定的目标车速下驱动所述混合动力车辆；
(c)在由所述步骤(a)设定了加速器开度时，参照表示所述通常行驶时的要求转矩相对于加速器开度的曲线图响应于由所述步骤(a)设定的加速器开度来设定要求转矩，控制所述电机和所述内燃机以利用该设定的要求转矩驱动所述混合动力车辆，该曲线图包括：所述加速器开度在小于第1加速器开度的范围内越比该第1加速器开度小则所述车辆所需的要求转矩作为负值越线性变小的负区；所述加速器开度在为大于所述第1加速器开度的第2加速器开度以上的范围内越比该第2加速器开度大则所述要求转矩作为正值越线性变大的正区；所述加速器开度在为所述第1加速器开度以上但小于所述第2加速器开度的范围内所述要求转矩大致为零的死区，
在由所述步骤(b)设定了加速器开度时，由所述步骤(b)设定的加速器开度在预设开度以上时，响应于由所述步骤(b)设定的加速器开度参照所述曲线图设定要求转矩，在由所述步骤(b)设定了加速器开度时由所述步骤(b)设定的加速器开度小于所述预设开度时，将由所述步骤(b)设定的加速器开度越比所述预设开度小则越线性变小的负值设定为要求转矩，所述预设开度比所述曲线图的死区所包含的所述第1加速器开度大但小于所述第2加速器开度；以及
(d)驱动和控制所述电机和所述内燃机以利用在所述步骤(c)中设定的要求转矩驱动所述混合动力车辆。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，
在由所述步骤(b)设定了加速器开度时当由所述步骤(b)设定的加速器开度小于所述预设开度时，通过将所述第1加速器开度除以所述预设开度的比值乘以由所述步骤(b)设定的加速器开度，来对所述加速器开度进行修正，并且响应于该修正的加速器开度参照所述曲线图设定要求转矩。
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