CN1954139A - 混合动力车辆的动力输出装置 - Google Patents

Abstract

在EGR阀从关到开或从开到关的切换操作中，本发明的控制程序保持发动机动力需要量Pe^*不变为前次动力级(前次Pe^*)(步骤S120)，发动机动力需要量Pe^*将从发动机输出，并且对应于要输出到驱动轴转矩需要量Tr^*设定，前次Pe^*紧接在EGR阀的切换操作之前设定。设定电动机MG2的转矩指令Tm2^*来确保转矩需要量Tr^*输出到驱动轴(步骤S126)。接着用预设目标值和转矩指令驱动和控制发动机和电动机MG1和MG2。这样的控制合意地防止与EGR阀的切换操作同时发生的发动机负载变化，因而，确保有利的排放控制性能，同时实现转矩需要量Tr^*输出到驱动轴。

Description

混合动力车辆的动力输出装置

技术领域

本发明涉及动力输出装置、装备有动力输出装置的机动车和动力输出装置的输出方法。更具体地，本发明涉及将动力输出到驱动轴的动力输出装置、装备有这种动力输出装置并且具有连接到驱动轴的轴的机动车和控制这样一种动力输出装置的方法。

背景技术

已提出的动力输出装置安装在装备有发电机和发动机的混合动力车辆上，其中该发动机用供应到进气管的供给率(EGR率或排气再循环率)变化的排气可驱动(参见特开2000-282910号公报)。该现有技术的动力输出装置用目标EGR率驱动发动机，该目标EGR率是根据发动机的转速、燃料喷射量和发动机的冷却水温度设定的。这种控制预期能确保一定水平的排放控制性能和使毒性成分(Nox)的排放量最小。

发明内容

然而，现有技术的动力输出装置不能在一些条件下确保足够水平的排放控制性能。例如，在排气的供给率变化的情况下，发动机负载的变化不需要地使供给发动机的空气燃料混合气的空燃比偏离使毒性成分(NOx)的排放量最小的化学计算空燃比，因而，恶化排放控制性能。

因而，动力输出装置、装备有动力输出装置的机动车和本发明的动力输出装置的控制方法目的在于消除现有技术的缺点，并且甚至在排气供给切换操作中，确保内燃机足够水平的排放控制性能。动力输出装置、装备有动力输出装置的电动机和本发明的动力输出装置的控制方法还目的在于甚至在排气供给切换操作中，确保所需驱动力输出到驱动轴，同时获得内燃机一定水平的排放控制性能，该内燃机可以用排气供给到其进气系统而驱动。

为了实现至少部分上述或其它有关目的，动力输出装置、装备有动力输出装置的电动机和本发明动力输出装置的控制方法具有下面讨论的配置。

本发明涉及将来自内燃机的动力和来自电动机的动力输出到驱动轴的动力输出装置，内然机用可变化地供给到内燃机的进气系统的排气驱动，动力输出装置包括切换状态控制模块，在排气供给切换操作中，切换状态控制模块控制内燃机防止内燃机的负载变化，直到切换完成，同时控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。

在排气供给的切换操作中，本发明的动力输出装置控制内燃机防止内燃机负载的变化直到切换操作完成，同时控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。这样的控制合意地防止与排气供给切换操作同时发生的内燃机负载变化，同时调整电动机的输出动力级来确保所需驱动力输出到驱动轴。因而，这种布置实现有利的排放控制性能，同时具有对所需驱动力的有效响应。

在本发明的一个优选实施例中，动力输出装置包括：蓄电单元和发动机目标动力设定模块，蓄电单元用从电动机接收的电力充电，并且放电来供应电动机；发动机目标动力设定模块对应于所需驱动力设定将从内燃机输出的目标动力，切换状态控制模块执行特定控制程序，特定控制程序不变为保持前次目标动力，前次目标动力由发动机目标动力设定模块紧接在排气供给的切换之前设定，并且控制内燃机用未变化的前次动力驱动，同时伴随着蓄电单元的充电和放电调整电动机的输出动力级来补偿前次目标动力和等于所需驱动力的动力之间的差。在本实施例中，即使在排气供给状态切换操作中，特定控制程序控制内燃机用未变化的前次动力驱动，并且调整电动机的输出动力级来确保所需驱动力输出到驱动轴，当特定控制程序使电动机的输出动力级超过容许动力输出范围时，切换状态控制模块控制内燃机用对应于所需驱动力通过发动机目标动力设定模块设定的当前目标动力驱动，并且控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。进一步地，即使在排气供给状态切换操作中，当前次目标动力和对应于所需驱动力通过发动机目标动力设定模块设定的当前目标动力之间的差不小于预设参考值时，切换状态控制模块控制要用当前目标动力驱动的内燃机，并且控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。这种布置确保所需驱动力输出到驱动轴，同时获得一定水平的排放控制性能。

在本发明的动力输出装置中，排气供给切换操作可以从排气的未供给状态切换至排气的供给状态或从排气的供给状态切换至排气的未供给状态。

本发明的动力输出装置进一步包括：三轴式动力输出模块和发电机，三轴式动力输出模块连接到三个轴，即，内燃机的输出轴、驱动轴和第三旋转轴，并且基于从三个轴中任何两个轴输入和输出的动力自动地确定从其余一个轴输入和输出的动力；发电机连接到第三旋转轴。而且，本发明的动力输出装置可以包括：一对转子电动机，一对转子电动机具有连接到内燃机的输出轴的第一转子和连接到驱动轴的第二转子，并且通过电磁作用使第一转子和第二转子相对于彼此转动。

本发明还涉及一种机动车，该机动车装备有以上任何一种布置的动力输出装置，即，基本上将来自内燃机的动力和来自电动机的动力输出到驱动轴的动力输出装置，其中内燃机用可变化地供给内燃机的进气系统的排气驱动。驱动轴连接到机动车的轴来驱动机动车。动力输出装置包括切换状态控制模块，在排气供给切换操作中，切换状态控制模块控制内燃机防止内燃机的负载变化，直到切换完成，同时控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。

本发明的机动车装备有以上任何一种布置的动力输出装置，因而具有与上述的本发明动力输出装置类似的效果。因而，本发明的机动车获得有利的排放控制性能，同时具有对所需驱动力有效的响应。

进一步地，本发明涉及一种动力输出装置的控制方法，动力输出装置将来自内燃机的动力和来自电动机的动力输出到驱动轴，其中内燃机可以通过可变化地供给内燃机的进气系统的排气驱动，动力输出方法包括下面步骤：在排气供给切换操作中，控制内燃机以防止内燃机的负载变化直到切换完成，同时控制电机来确保所需驱动力输出到驱动轴。

在排气供给切换操作中，本发明的动力输出装置的控制方法控制内燃机防止内燃机负载的变化直到完成切换操作，同时控制电动机确保所需驱动力输出到驱动轴。这样一种控制合意地防止在排气供给切换操作的同时发生内燃机负载变化，同时调整电动机的输出动力级，确保所需驱动力输出到驱动轴。这种布置获得有利的排放控制性能，同时具有对所需驱动力有效的响应。

附图说明

图1示意性地示出在本发明的一个实施例中装备有动力输出装置的混合动力车辆的配置；

图2示意性示出安装在图1的混合动力车辆的发动机结构；

图3是示出由该实施例的混合动力车辆中的混合动力电子控制单元执行的驱动控制程序流程图；

图4示出转矩需要量设定图的一个示例；

图5示出发动机的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*的设定；

图6是示出包括在动力分配综合机构中的各旋转元件的转矩-转速动态性的定线图；

图7示出在EGR阀从关到开的切换操作中加速器开度Acc、车速V、动力需要量Pr^*、EGR阀的开度、发动机动力需要量Pe^*和电动机MG2的转矩指令Tm2^*的时间变化；

图8是示出变形的驱动控制程序流程图；

图9是示意性示出在一个变形示例中另一个混合动力车辆的配置；

图10示意性地示出在另一个变形示例中的另一个混合动力车辆的配置；

图11示意性示出在另一个变形示例中另一个混合车辆配置。

具体实施方式

在下面，论述作为优选实施例的实现本发明的一个模式。

图1示意性地示出装备有根据本发明一个实施例的动力输出装置的混合动力车辆20的配置。图2示意性地示出安装在混合动力车辆20上的发动机22的配置。如所示，本实施例的混合动力车辆20包括发动机22、经由减振器28连接到曲轴26或发动机22输出轴的三轴式动力分配综合机构30、连接到动力分配综合机构30并且能产生电力的电动机MG1、附着于连接到动力分配综合机构30的齿圈轴32a或驱动轴的减速齿轮35，与减速齿轮30连接的电动机MG2、和控制动力输出装置各组件的混合动力电子控制单元70。

发动机22是能输出通过燃烧诸如汽油或轻油的碳氢化合物燃料产生的动力的内燃机。如在图2中所示，发动机22接收由空气滤清器122净化的并且经由节流阀124吸入的空气供应，同时接收由燃料喷射阀126喷射的汽油供应。所供应的空气和汽油混合成空气燃料混合气，该混合气经由进气阀128引入到燃烧室中，并且用火花塞130的电火花点燃以爆炸燃烧。借助于爆炸燃烧的能量，活塞132的往复运动转换成曲轴26的旋转运动。来自发动机22的排气流经催化转化器(三元催化剂)134以将含在排气中的毒性成分(即，一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx))除去，并且排出到外面的空气中。位于催化转化器134下游的EGR(排气再循环)管152使排气流到发动机22的进气系统。未燃烧的排气经由设置在EGR管152中的EGR阀154流到进气系统，并且与空气燃料混合气流相混合以引入到燃烧室中。

发动机22是在发动机电子控制单元(以下称为发动机ECU)24的控制下。发动机ECU24从各种传感器经由输入端口(未示出)输入表示发动机22当前状态的信号。例如，发动机ECU24经由其输入端口从曲轴位置传感器140接收曲轴26的曲柄位置或旋转位置和曲轴26的转速，从水温度传感器142接收发动机22的冷却水温度、从凸轮位置传感器144接收凸轮轴的凸轮位置或旋转位置，该凸轮轴开启和关闭供气体进入和排出燃烧室的进气阀128和排气阀、从节流阀位置传感器146接收节流位置或节流阀124的位置、从真空传感器148接收作为发动机22负荷的吸入空气量、从开度传感器156接收EGR阀开度或EGR阀154的开度。发动机ECU24经由其输出端口(未示出)输出各种驱动信号和控制信号驱动和控制发动机22。例如，发动机ECU24经由输出端口将驱动信号输出到燃料喷射阀126、用于调节节流阀124位置的节流阀电机136和用于调节引入到进气系统的排气供给量的EGR阀154，将控制信号输出到与点火器集成的点火线圈、用于改变进气阀128的开启和闭合时间的可变阀定时机构150。发动机ECU24与混合动力电子控制单元70建立通信，并且从混合动力电子控制单元70接收控制信号驱动和控制发动机22，同时根据需要向混合动力电子控制单元输出关于发动机22的驱动状态的数据。

动力分配综合机构30具有为外齿轮的太阳轮31、为内齿轮并且与太阳轮31同心布置的齿圈、与太阳轮31和齿圈32接合的多个小齿轮和以这样一种方式保持多个小齿轮33使得允许在各自的轴线自由旋转和自由回转的托架34。即，动力分配综合机构30构造成允许作为旋转元件的太阳轮31、齿圈32和托架34差动的行星齿轮机构。动力分配综合机构30的托架34、太阳轮31和齿圈32分别经由齿圈轴32a与发动机22的曲轴26、电动机MG1和减速齿轮35耦合。当电动机MG1起着发电机的作用时，从发动机22输出并且通过托架34的输入的动力根据变速比分配到太阳轮31和齿圈32。另一方面，当电动机MG1起着电动机的作用时，从发动机22输出并且通过托架34的输入的动力与从电动机MG1输出并且通过太阳轮31输入的动力相组合，复合的动力输出到齿圈32。输出到齿圈32的动力因而最终经由齿轮机构60和差动齿轮62从齿圈轴32a传输到驱动轮63a和63b。

电动机MG1和MG2是已知的作为发电机和作为电动机而被驱动的同步的电动发电机。电动机MG1和MG2经由逆变器41和42将电力传输进出电池50。电力线将逆变器41和42与电池50相连接，电力线构造成逆变器41和42共用的正电极总线和负电极总线。这种布置使由电动机MG1和MG2中一个电动机产生的电力能被其它电动机消耗。电池50用由电动机MG1或MG2产生的过剩电力充电，并且放电以补充不足的电力。当在电机MG1和MG2之间获得电力平衡时，电池50既不被充电也不放电。电动机MG1或MG2的运转由电动机电子控制单元9(以下称为电动机ECU)40控制。电动机ECU40接收各种控制电动机MG1或MG2所需信号，例如，来自检测电动机MG1或MG2的转子旋转位置的旋转位置检测传感器43和44的信号，和由电流传感器(未示出)测量的施加到电动机MG1或MG2的相电流。电动机ECU输出切换控制信号到逆变器41和42。电动机ECU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传输的控制信号而控制电动机MG1或MG2的运转，同时根据要求将关于电动机MG1或MG2工况数据输出到混合动力电子控制单元70。

电池50在电池电子控制单元(以下称为电池ECU)的控制下。电池ECU52接收各种用于控制电池50所需信号，例如，由设置在电池50端子之间的电压传感器(未示出)所测端子间电压、由附着于与电池50的输出端子连接的电力线54的电流传感器(未示出)测量的充放电电流和附着于电池50的温度传感器(未示出)测量的电池温度。电池ECU52根据要求向混合电子控制单元70输出关于电池50状态的数据。为了控制电池50，电池ECU52基于由电流传感器所测累积充放电电流计算电池50的充电状态(SOC)。

混合动力电子控制单元70构造成包括CPU70、存储处理程序的ROM74、暂时存储数据的RAM76、未示出的输入输出端口和未示出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输入：来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的当前位置的换档位置传感器82的换档位置SP、来自测量加速器踏板83的踩踏量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自测量制动器踏板85的踩踏量的制动器檀板位置传感器86的制动器踏板位置BP和来自车速传感器88的车速V。如之前提及，混合动力电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU24、电动机ECU40和电池ECU52通信以将各种控制信号和数据传输进出发动机ECU24、电动机ECU40和电池ECU52。

这样构造的本实施例混合动力车辆20基于车速V和对应于加速器踏板83的驾驶员踩踏量的加速器开度Acc的观察值，计算要输出到起着驱动轴作用的齿圈轴32a的转矩需要量。发动机22和电动机MG1或MG2经受操作控制来向齿圈轴32a输出对应于所计算的转矩需要量的所需级动力。发动机22和电动机MG1和MG2的操作控制有选择地实现转矩转换驱动模式、充放电驱动模式和电动机驱动模式中一个模式。转矩转换模式控制发动机22运转，以输出等于所需级动力的一定量的动力，同时驱动和控制电动机MG1和MG2使从发动机22输出的所有动力借助于动力分配综合机构30和电动机MG1和MG2经受转矩转换，并且向齿圈轴32a输出。充放电驱动模式控制发动机22运转来输出等于所需要级的动力与由对电池50充电所消耗的或被对电池50放电所供应的一定量电力之和的一定量的动力，同时驱动和控制电动机MG1和MG2使从发动机22输出的等于所需级动力的所有或部分动力借助于动力分配综合机构30和电动机MG1和MG2经受转矩转换，并且向齿圈轴32a输出，同时对电磁50进行充电或放电。电动机驱动模式使发动机22的运转停机，驱动和控制电动机MG2向齿圈轴32a输出等于所需级动力的一定量的动力。

现在描述关于按以上论述构造的实施例的混合动力车辆20的运转，尤其是发动机22和电动机MG1和MG2响应于EGR阀154从关到开和从开到关的切换操作的运转。图3是示出由本实施例混合动力车辆20的混合动力电子控制单元70执行的驱动控制程序流程图。该程序以预设的间隔(例如，8msec每)反复执行。

在驱动控制程序中，混合动力电子控制单元70的CPU72首先输入各种控制所需数据，即，来自加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自车速传感器88的车速V、电池50的充放电需要量Pch^*、电池50的输入和输出极限Win和Wout、和电动机MG2的转矩上限Tmin和下限Tmax(步骤S100)。此处输入的电池50的充放电需要量Pch^*已基于由电池ECU52计算并且通过通信发送的残余容量和充电状态(SOC)设定。此处输入的电池50的输入和输出极限Win和Wout已基于从电池ECU52通过通信发送的电池50的充电状态(SOC)和电池温度Tb。此处输入的电动机MG2的转矩上限Tmin和下限Tmax已例如通过电动机MG2在所测转速Nm2下的额定转矩乘以对应于所测电动机温度和所测逆变器温度所规定的校正系数而设定。

随后，CPU72基于所输入的加速器开度Acc和所输入的车速V设定要输出到驱动轴或齿圈轴32a的转矩需要量Tr^*和动力需要量Pr^*(步骤S102)。本实施例中设定转矩需要量Tr^*的具体程序预先在ROM74中存储转矩需要量Tr^*相对于加速器开度Acc和车速V的变化关系作为转矩需要量设定图，并且从该图中读取对应于给定加速器开度Acc和给定车速V的转矩需要量Tr^*。转矩需要量设定图的一个示例在图4中示出。通过将转矩需要量Tr^*乘以车速V与换算系数k的积计算动力需要量Pr^*。换算系数k用来将车速V换算成齿圈轴32a的转速。

然后，CPU72检测EGR阀154的当前状态(步骤S104)。EGR阀154的当前状态基于来自曲柄位置传感器140(转速传感器)的发动机22的转速Ne和来自真空传感器148的吸入空气量Qa，通过发动机ECU24确定EGR阀154当前是否在从开到关或从关到开的切换操作中来检测。切换操作状态的确定取决于例如来自开度传感器154的EGR阀开度和EGR阀154的开度是否达到目标开度或者从EGR阀154的切换操作开始预设时间段是否过去了。

当在步骤S104判定EGR阀154的当前状态没有在切换操作中时，选择标准的控制流程，将要从发动机22输出的发动机动力需要量Pe^*设定为在步骤S102设定的动力需要量Pr^*、在步骤S100输入的充放电需要量Pch^*和潜在损失之和(步骤S106)。接着将确保发动机动力需要量Pe^*从发动机22有效率输出的有效驱动点(由转速和转矩限定)设定成发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*(步骤S108)。图5示出发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*设定。目标转速Ne^*和目标转矩Te^*在连续地连接发动机22的有效率驱动点的有效率运转线和发动机动力需要量Pe^*的恒定动力需求线的交点处给定。

接着，CPU72从发动机22的目标转速Ne^*、齿圈轴32a的转速Nr(＝k·v)和动力分配综合机构30的变速比ρ根据下面给出的公式(1)计算电动机MG1的目标转速Nm1^*，同时从电动机MG1所计算的目标转速Nm1^*和当前转速Nm1根据以下给出的公式(2)计算电动机MG1的转矩指令(步骤S110)：

Nm1^*＝(Ne^*·(1+ρ)-k·v)/ρ                  (1)

Tm1^*＝前次Tm1^*+KP(Nm1^*-Nm1)+KI∫(Nm1^*-Nm1)dt          (2)

图6是示出包括在动力分配综合机构30中的各旋转元件的转矩-转速动态性的定线图。左边轴线′S′、中央轴线′C′和右边轴线′ R ′分别表示太阳轮31的转速、托架34的转速和齿圈32(齿圈轴32a)的转速Nr。如以上所说明，太阳轮31的转速等于电动机MG1的转速Nm1，而托架34的转速等于发动机22的转速Ne。电动机MG1的目标转速Nm1^*因而可由齿圈轴32a的转速Nr(＝k·v)、发动机22的目标转速Ne^*和动力分配综合机构30的变速比ρ根据公式(1)计算。然后，设定电动机MG1的转矩指令Tm1^*使电动机MG1在目标转速Nm1^*下转动，因而在目标转速Ne^*下驱动发动机22。公式(2)是在目标转速Nm1^*下驱动和转动电动机的反馈控制的关系式。在上面给定的公式(2)中，右边的第二项的′KP′和第三项的′KI′分别表示比例项的增益和积分项的增益。

在计算电动机MG1的目标转速Nm1^*和转矩指令Tm1^*之后，CPU72从转矩需要量Tr^*、电动机MG1的转矩指令Tm1^*、动力分配综合机构30的变速比ρ和减速齿轮35的变速比Gr根据下面给出的公式(3)计算要从电动机MG2输出到齿圈轴32a来获得对应于转矩需要量Tr^*的转矩输出的试用电动机转矩Tm2tmp。(步骤S112)

Tm2tmp＝(Tr^*+Tm1^*/ρ)/Gr

从图6的定线图中的转矩平衡引入公式(3)。CPU72接着从电池50的输入和输出极限Win和Wout、电动机MG1的转矩指令Tm1^*和当前转速Nm1以及电动机MG2的当前转速Nm2根据下面给出的公式(4)和公式(5)计算转矩下限Tmin2和转矩上限Tmax2作为从电动机MG2输出的最小转矩和最大转矩(步骤S114)：

Twin2＝(Win-Tm1^*·Nm1)/Nm2           (4)

Tmax2＝(Wout-Tm1^*·Nm1)/Nm2          (5)

将在步骤S112计算的试用电动机转矩Tm2tmp、在步骤S114输入的转矩下限Tmin和在步骤S114计算的转矩下限Tmin2中的最大值设定为值T，而值T、在步骤S100输入的转矩上限Tmax和在步骤S114计算的转矩上限Tmax2中的最小值设定为电动机MG2的转矩指令Tm2^*(步骤S116)。这样的设定将电动机MG2的转矩指令Tm2^*限制在所输入的转矩下限Tmin和所输入的转矩上限Tmax之间的范围和在所计算的转矩下限Tmin2和所计算的转矩上限Tmax2之间的范围内。转矩指令Tm2^*因而设定在由电池50的输入和输出极限Win和Wout和电动机MG2和逆变器42的极限温度确定的容许范围内。

CPU72将发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*发送到发动机ECU24，同时将电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*发送到电动机ECU40(步骤S118)之后，驱动控制程序结束。发动机ECU24接收目标转速Ne^*和目标转矩Te^*，并且执行发动机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^*限定的所需驱动点处驱动发动机22。电动机ECU40接收电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*，并且执行包括在各逆变器41和42中的切换元件的切换控制以用转矩指令Tm1^*驱动电动机MG1，用转矩指令Tm2^*驱动电动机MG2。

另一方面，当在步骤S104判定EGR阀154的当前状态在切换操作中时，控制流程保持要从发动机22输出的发动机动力需要量Pe^*不变为在本程序的前次循环中设定的前次动力级(前次Pe^*)(步骤S120)，并且随后，用发动机动力需要量Pe^*执行上述的步骤S106和S114的处理，来设定和计算发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*、电动机MG1的目标转速Nm1^*和转矩指令Tm1^*、电动机MG2的试用电动机转矩Tm2tmp和转矩上限Tmin2和下限Tmax2(步骤S122)。控制流程判断试用电动机转矩Tm2tmp是否在步骤S100输入的转矩下限Tmin和转矩上限Tmax之间的范围内和在步骤S122计算的转矩下限Tmin2和转矩上限Tmax2之间的范围内(步骤S124)。响应于肯定答复，将试用电动机转矩Tm2tmp设定为电动机MG2的转矩指令Tm2^*(步骤S126)。CPU72接着将发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*发送到发动机ECU24，同时将电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*发送到电动机ECU40(步骤S118)，之后驱动控制程序结束。在EGR阀154的切换操作中，控制流程保持发动机动力需要量Pe^*不变为在本程序的前次循环中设定的前次动力级(前次Pe^*)。这保持发动机22的转矩和转速不变。这样的控制合意地防止在EGR阀154的供应流量(开-关)变化的同时发生发动机22负载的变化，这种负载的变化会导致空燃比偏离使毒性成分(NOx)的排放量最小的化学计算空燃比，因而确保有利的排放控制性能。

当在步骤S124判定试用电动机转矩Tm2tmp在所输入的转矩下限Tmin和转矩下限Tmax之间的范围外或在所计算的转矩下限Tmin2和上限Tmax2之间的范围外时，控制流程返回步骤S106处理来重新设定发动机动力需要量Pe^*作为动力需要量Pr^*、充放电需要量Pch^*和潜在损失之和。控制流程接着继续地计算和设定发动机22的转速Ne^*和目标转矩Te^*以及电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*来控制发动机22和电动机MG1和MG2(步骤S108至S116)。在这情况下，通过保持发动机动力需要量Pe^*不变为前次动力级不能获得转矩需要量Tr^*到齿圈轴32a的输出。因而，为了保持良好的可驱动性，优选给定在排放控制性能方面的转矩需要量Tr^*的输出。

图7示出在EGR阀154从关到开的切换操作中，加速器开度Acc、车速V、动力需要量Pr^*、EGR阀154的开度、发动机动力需要量Pe^*和电动机MG2的转矩指令Tm2^*随时间的变化。在图7所示的示例中，EGR阀154从关到开的切换操作在时间点t1开始，同时伴随有驾驶员对加速器踏板83附加踩踏。驾驶员对加速器踏板83附加踩踏增加了要输出到齿圈轴32a的动力需要量Pr^*。然而，直到当EGR阀的154的实际开度达到预设的目标开度的时刻点t2时，发动机动力需要量Pe^*不随动力需要量Pr^*的增加而变化，而保持不变为在附加踩踏加速器踏板83之前设定的前次动力级。电动机MG2的转矩指令Tm2^*设定成使电动机MG2的输出动力级伴随电池50的放电来补偿由于未变化的发动机动力需要量Pe^*的发动机22的输出动力级的不足。

在上述的本实施例的混合动力车辆20中，在EGR阀154的切换操作中，控制程序保持对应于要输出到齿圈轴32a的转矩需要量Tr^*设定的发动机动力需要量Pe^*不变为紧接在EGR阀154的切换操作之前设定的前次动力级(前次Pe^*)，直到切换操作完成。电动机MG2的转矩指令Tm2^*设定成使电动机MG2的输出动力级伴随有电池50的充电和放电，来补偿由于未变化的发动机动力需要量Pe^*的发动机22的输出动力级的过剩或不足。接着用预设的目标值和转矩指令驱动和控制发动机22和电动机MG1和MG2。这样的控制合意地防止发动机在EGR阀154的切换操作中负载的变化，即，与EGR阀154的切换操作同时发生的发动机22的负载变化，因而确保有利的排放控制性能，同时实现转矩需要量Tr^*输出到齿圈轴32a。

在本实施例的混合动力车辆20中，当电动机MG2的输出动力级不能完全地补偿由于发动机动力需要量Pe^*保持不变为紧接之在EGR阀154的切换操作之前设定的前次动力级(前次Pe^*)的发动机22的输出动力级的不足，即，在图3的流程图中，当电动机MG2不能符合用于将转矩需要量Tr^*输出到齿圈轴32a所需输出转矩水平时，控制流程不会保持发动机动力需要量Pe^*不变，而是在步骤S106重新设定发动机动力需要量Pe^*来确保转矩需要量Tr^*输出到齿圈轴32a。这种布置有效地响应于驾驶员的需要。

在本实施例的混合动力车辆20中，当在图3中的流程图中步骤S124处判定由于发动机动力需要量Pe^*保持不变为紧接在EGR阀154切换操作之前设定的前次动力级(前次Pe^*)，试用电动机转矩Tm2tmp在所输入的转矩下限Tmin和转矩下限Tmax之间的范围外或在所计算的转矩下限Tmin2和上限Tmax2之间的范围外(在否定答复的情况下)时，控制流程返回步骤S106的处理来重新设定发动机动力需要量Pe^*作为动力需要量Pr^*、充放电需要量Pch^*和潜在损失之和。控制流程接着继续地设定发动机22的目标转速Ne^*和目标转矩Te^*以及电动机MG1和MG2的转矩指令Tm1^*和Tm2^*。一个可行的变形可以设定上限和下限来将试用电动机转矩Tm2tmp限制在输出转矩下限Tmin和上限Tmax之间的范围内和在所计算的转矩下限Tmin2和上限Tmax2之间的范围内。所变形的控制流程省略步骤S124和S126的处理，而在步骤S122之后立即执行步骤S116的处理。

本实施例的混合动力车辆20执行图3的驱动控制程序，以防止在EGR阀154的切换操作中的发动机22负载的变化。图3的驱动控制程序可以用图8流程图所示的变形驱动控制程序代替。图8的变形驱动控制程序基于在步骤S200(步骤S202)输入的加速器开度Acc和车速V设定要输出到齿圈轴32a的转矩需要量Tr^*和动力需要量Pr^*、设定发动机动力需要量Pe^*作为动力需要量Pr^*、电池50的充放电需要量Pch^*和潜在损失之和，并且检测EGR阀154的切换操作。(步骤S206)。在EGR阀154的切换操作中，发动机动力变化ΔPe通过在本程序当前循环步骤S204设定的当前发动机动力需要量Pe^*减去在本程序前次循环中设定的前次发动机动力需要量(前次Pe^*)而计算。(步骤S208)。所计算的发动机动力变化ΔPe绝对值接着与预设参考值相比较(步骤S210)。当所计算的发动机动力变化ΔPe的绝对值不大于预设的参考值Peref时，在步骤S204设定的当前发动机动力需要量Pe^*改为在本程序前次循环中设定的前次发动机动力需要量(前次Pe^*)，即，紧接在EGR阀154的切换操作之前设定的前次动力级(步骤S212)。驱动控制程序接着执行步骤S214至S224的处理来控制发动机22和电动机MG1和MG2，该处理与在图3的驱动控制程序的步骤S108至S118的处理相同。另一方面，在步骤S210，当所计算的发动机动力变化ΔPe的绝对值大于预设参考值Peref时，用在步骤S204设定的当前发动机动力需要量Pe^*控制发动机22和电动机MG1和MG2(步骤S214至S224)。当所计算的发动机动力变化ΔPe的绝对值大于预设的参考值Peref时，即使在EGR阀154的切换操作中，该控制程序采用在步骤S204对应于齿圈轴32a的动力需要量Pr^*设定的发动机动力需要量Pe^*。这确保迅时对驾驶员要求做出响应。图8变形驱动控制程序确保动力需要量Pr^*输出到齿圈轴32a，同时获得一定水平的排放控制性能。

在EGR阀154从开到关或从关到开的切换操作中，本实施例的混合动力车辆20保持发动机动力需要量Pe^*不变为切换之前的前次动力级。然而，本发明的技术不限于开关或关开的切换操作。本发明的控制技术应用到EGR率的任何变形，例如从15％增加到20％或从15％减少到5％，来保持发动机动力需要量Pe^*不变为紧接在EGR率的变形之前的前次动力级，因而防止发动机22的负载同时发生的变化。

在EGR阀154切换操作中，本实施例的混合动力车辆20保持发动机动力需要量Pe^*不变为紧接在切换之前的前次动力级。当发动机22的一些负载变化是可容许时，发动机动力需要量Pe^*可以在容许范围内变化。

在本实施例的混合车辆20中，电动机MG2的动力经受减速齿轮35的变速，并且输出到齿圈轴32a。以图9的混合车辆220所示的可行的变形示例中，电动机MG2的动力可以输出到另一个轴(即，与车轮64a和64b连接的轴)，该轴不同于与齿圈轴32a相连接的轴(即，与驱动轮63a和63b连接的轴)。

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输出到起着与驱动轮63a和63b连接的驱动轴作用的齿圈轴32a。在另一个可行的变形示例图10中，混合动力车辆320可以具有一对转子电动机330，电动机330具有与发动机22的曲轴26连接的内转子332和与用于将动力输出到驱动轮63a、63b的驱动轴连接的外转子334，电动机330将动力的一部分从发动机22输出到驱动轴，同时将动力的其余部分转换成电力。该技术还可以应用到图11的混合动力车辆，图11的混合动力车辆包括经由变速器432与连接到驱动轴63a和63b的驱动轴连接的电动机22，和经由离合器CL与电动机430的旋转轴连接的发动机22。

上述的实施例在所有方面应当作为示例性而不是限制性来考虑。在不脱离本发明要旨的范围情况下，可以有许多变形、更改和代替。本发明的范围和要旨由权利要求限定，而不是由前述的描述限定。

产业可应用性

本发明的技术可应用于汽车产业。

Claims (10)

1.一种动力输出装置，其将来自内燃机的动力和来自电动机的动力输出到驱动轴，所述内燃机可通过可变化地供给所述内燃机的进气系统的排气驱动，所述动力输出装置包括：

切换状态控制模块，在所述排气供给切换操作中，在控制所述电动机以确保向所述驱动轴输出需求驱动力的同时，所述切换状态控制模块控制所述内燃机以防止所述内燃机的负载变化直到所述切换操作完成。

2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其中，在调整所述电动机的输出动力水平以补偿由于所述未变化的动力水平导致的所述内燃机的所述输出动力水平的过剩或不足的同时，所述切换状态控制模块控制所述内燃机以保持所述内燃机的输出动力水平不变。

3.根据权利要求1或2所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括：

蓄电单元，所述蓄电单元用从所述电动机接收的电能充电，并且释放电能以供应所述电动机；及

发动机目标动力设定模块，所述发动机目标动力设定模块对应于所述需求驱动力设定要从所述内燃机输出的目标动力，

其中，在伴随着所述蓄电单元的充电和放电调整所述电动机的输出动力水平以补偿所述上一次目标动力与等于所述需求驱动力的动力之间的差的同时，所述切换状态控制模块执行特定控制程序，所述特定控制程序保持上一次目标动力不变，并控制所述内燃机以通过所述不变的上一次目标动力驱动，其中所述上一次目标动力已经由所述发动机目标动力设定模块紧接在所述排气供给切换之前设定。

4.根据权利要求3所述的动力输出装置，其中，即使在所述排气供给状态切换操作中，当控制所述内燃机通过所述不变的上一次目标动力驱动并且调整所述电动机的所述输出动力水平以确保向所述驱动轴输出所述需求驱动力的所述特定控制程序使所述电动机的所述输出动力水平超过容许动力输出范围时，所述切换状态控制模块控制将通过由所述发动机目标动力设定模块设定的、对应于所述需求驱动力的当前目标动力驱动的所述内燃机，并控制所述电动机以确保向所述驱动轴输出所述需求驱动力。

5.根据权利要求3所述的动力输出装置，其中，即使在所述排气供给状态切换操作中，当所述上一次目标动力与由所述发动机目标动力设定模块设定的、对应于所述需求驱动力的当前目标动力之间的差不小于预设参考值时，所述切换状态控制模块控制将通过所述当前目标动力驱动的所述内燃机，并控制所述电动机以确保向所述驱动轴输出所述需求驱动力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的动力输出装置，其中，所述排气供给切换操作从所述排气的未供给状态切换至所述排气的供给状态或从所述排气的供给状态切换至所述排气的未供给状态。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括：

三轴式动力输入输出模块，所述三轴式动力输入输出模块连接到三个轴，即，所述内燃机的输出轴、所述驱动轴、以及第三旋转轴，并且基于从所述三个轴中任何两个轴输入和输出的动力自动地确定剩余的一个轴输入和输出的动力；及

发电机，所述发电机连接到所述第三旋转轴。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的动力输出装置，所述动力输出装置进一步包括：

成对转子电动机，所述成对转子电动机具有连接到所述内燃机的输出轴的第一转子以及连接到所述驱动轴的第二转子，并通过电磁作用使所述第一转子和所述第二转子彼此相对转动。

9.一种机动车，装备有根据权利要求1至8中任一项所述的动力输出装置，其中，所述驱动轴连接到所述机动车的车轴。

10.一种动力输出装置的控制方法，所述动力输出装置将来自内燃机的动力和来自电动机的动力输出到驱动轴，所述内燃机可以通过可变化地供给所述内燃机的进气系统的排气驱动，所述动力输出方法包括下面步骤：

在排气供给切换操作中，在控制所述电机以确保向所述驱动轴输出需求驱动力的同时，控制所述内燃机以防止所述内燃机的负载变化直到所述切换操作完成。

Images