CN103339007B - 混合动力车辆的驱动控制设备和控制方法及混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提供一种用于混合动力车辆的驱动控制设备，其用于方便控制内燃发动机的转速，结果可防止电动发电机超速。用于混合动力车辆的该驱动控制设备用于使用发动机和电动发电机的输出对车辆进行驱动控制，并且包括：目标发动机运转点设定单元，其用于根据目标发动机功率和系统整体的效率来设定目标发动机运转点以确定发动机的目标发动机扭矩和目标发动机转速；电动机扭矩命令值计算器，其用于设定电动发电机各自的扭矩命令值；以及发动机扭矩校正器，其用于通过根据电动发电机的扭矩命令值和电动发电机的容许输出扭矩设定的目标发动机扭矩校正值校正目标发动机扭矩。

Description

混合动力车辆的驱动控制设备和控制方法及混合动力车辆

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的驱动控制技术，其可防止电动发电机超速。

背景技术

对于除包括内燃发动机（本文有时称为发动机）之外还包括牵引用的电动发电机的混合动力车辆已经提出了许多建议。在这些混合动力车辆中，电动发电机具有由固有特性确定的容许输出扭矩，该容许输出扭矩能够诸如在驱动时或者在发电时输出。该容许输出扭矩在构成电动发电机的正常服务范围的预定转数范围（作为转速范围）内基本恒定。

当内燃发动机由于环境变化（例如，吸入空气的温度或者大气压力的变化）等干扰而具有变化的输出特性时，正被驱动旋转的电动发电机可能具有超过转数的特定上限的转数，达到高转数范围，进入超速状态。与此类似，当电动发电机超速时，电动发电机的容许输出扭矩趋向于更接近零，而不是正常服务范围内的恒定值。也即，电动发电机具有减小的扭矩绝对值。如果向电动发电机给出扭矩绝对值小于其容许输出扭矩绝对值的命令，则其可以产生与命令扭矩匹配的扭矩值。但是，如果向电动发电机给出扭矩绝对值大于其容许输出扭矩绝对值的命令，则其无法产生与命令扭矩匹配的扭矩值。电动发电机产生的扭矩局限于容许输出扭矩以下，所以当容许输出扭矩的绝对值变小而接近零时，产生的扭矩变得非常有限。在这种情况下，存在的情形包括：电动发电机无法产生必要的扭矩，导致无法在包括电动发电机的驱动系统中进行控制，这成为构成车辆行驶障碍的不便。

已经知道用于控制内燃发动机的输出扭矩以防止电动发电机的这种超速的技术（例如，参见以下专利文献1和2）。专利文献1公开了如下技术：根据设定给电动发电机的最大输出的最大输出校正值进行控制，给出可以实现防止电动发电机超速的容许值。专利文献2公开了如下技术：当发动机控制单元（ECU）确定出与用于混合动力的控制单元的通信异常时进行校正，方式是根据内燃发动机的输出扭矩，使用内燃发动机的转数反馈控制来减小目标转数。换句话说，根据专利文献2公开的技术，内燃发动机具有被控制为保持电动发电机不超速的转数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-304010号公报

专利文献2：日本特开2007-55287号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1公开的技术具有始终受容限值的一部分限制的范围，这成为存在改进空间的问题。此外，专利文献2公开的技术是当通信异常时执行独立的控制，这成为不考虑对电动发电机命令的扭矩量值的控制。

鉴于前述问题设计了本发明。本发明的目的是方便控制内燃发动机的转速，防止电动发电机超速。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一方面，提供一种驱动控制设备，其用于使用内燃发动机和电动发电机的输出对混合动力车辆进行驱动控制。该驱动控制设备包括目标发动机扭矩设定单元、电动机扭矩命令值计算器和发动机扭矩校正器。该目标发动机扭矩设定单元根据目标发动机功率和系统整体的效率设定内燃发动机的目标发动机扭矩。该电动机扭矩命令值计算器设定电动发电机的扭矩命令值。该发动机扭矩校正器利用根据电动发电机的容许输出扭矩和扭矩命令值设定的目标发动机扭矩校正值对目标发动机扭矩进行校正。

根据第一方面，该发动机扭矩校正器用于当电动发电机的容许输出扭矩的绝对值小于扭矩命令值的绝对值时对目标发动机扭矩进行校正。

根据第一方面，该发动机扭矩校正器可以包括容许输出扭矩计算器、扭矩差计算器、发动机扭矩校正成分计算器、合成扭矩计算器和目标发动机扭矩校正值设定单元。该容许输出扭矩计算器可以根据电动发电机的转数来计算电动发电机的容许输出扭矩。该扭矩差计算器可以计算电动发电机的容许输出扭矩和扭矩命令值之间的扭矩差。该发动机扭矩校正成分计算器可以对该扭矩差进行转换以计算发动机扭矩校正成分。该合成扭矩计算器可以将目标发动机扭矩和发动机扭矩校正成分相加以计算合成扭矩。该目标发动机扭矩校正值设定单元可以根据该合成扭矩设定目标发动机扭矩校正值。

根据第一方面，该发动机扭矩校正器可以对目标发动机扭矩设定最小发动机扭矩，并且该目标发动机扭矩校正值设定单元可以在比较该最小发动机扭矩和该合成扭矩之后，采用该最小发动机扭矩和该合成扭矩中的较大者，对该目标发动机扭矩校正值进行设定。

第一方面可以包括：所述电动发电机，其包括成对的第一电动发电机和第二电动发电机组成；行星齿轮机构，其与内燃发动机、第一电动发电机、第二电动发电机和输出部这四个元件在共线图上，按照第一电动发电机、内燃发动机、输出部和第二电动发电机的顺序连接；以及所述发动机扭矩校正器，其用于根据第一电动发电机的容许输出扭矩和第一电动发电机的扭矩命令值来设定用于校正目标发动机扭矩的目标发动机扭矩校正值。

根据第一方面，可以存在如下配置：所述目标发动机扭矩设定单元包括在目标发动机运转点设定单元中，所述目标发动机运转点设定单元用于根据系统整体的效率和目标发动机功率来设定目标发动机运转点，所述目标发动机运转点用于确定所述内燃发动机的目标发动机转速和所述目标发动机扭矩。

第一方面可以包括：目标发动机功率计算器，其用于根据目标驱动功率和目标充放电功率计算目标发动机功率。可以存在这样的配置：包括目标驱动功率计算器，其用于根据加速器开度和车辆速度设定所述目标驱动功率。

第一方面可以包括：目标充放电功率计算器，其用于根据电池的充电状态计算所述目标充放电功率。可以存在这样的配置：包括加速器开度检测器，其用于检测所述加速器开度。

第一方面可以包括：车辆速度检测器，其用于检测所述车辆速度。可以存在这样的配置：包括电池充电状态检测器，其用于检测所述电池的充电状态。

根据本发明的第二方面，提供一种用于混合动力车辆的驱动控制方法，该方法用于使用内燃发动机和电动发电机的输出对车辆进行驱动控制。用于混合动力车辆的该驱动控制方法包括：当电动发电机的容许输出扭矩的绝对值小于扭矩命令值时，进行控制以减小根据目标发动机功率和系统整体的效率设定的所述内燃发动机的目标发动机扭矩。

优选地，第二方面包括：对目标发动机扭矩设定最小发动机扭矩，并且当目标发动机扭矩减小时进行控制以使目标发动机扭矩不低于最小发动机扭矩。

根据本发明的第三方面，提供一种混合动力车辆，其安装有根据第一方面的驱动控制设备。

发明效果

根据本发明的第一方面，提供一种用于混合动力车辆的驱动控制设备，其用于根据电动发电机的扭矩命令值和容许输出扭矩之间的关系通过校正目标发动机扭矩来抑制发动机扭矩，能方便地控制发动机转速，作为有益效果，防止了电动发电机超速。

而且，根据本发明的第一方面，存在电动发电机的容许输出扭矩的绝对值已经变得小于扭矩命令值的绝对值的时间点，该时间点可以作为进行控制的触发。这能在一些情况下在电动发电机进入超速状态之前对目标发动机扭矩进行校正，以快速方式减小发动机转数。结果，能够防止电动发电机超速。另外，根据第一方面，当电动发电机的容许输出扭矩的绝对值已经变得小于扭矩命令值的绝对值时，该时间点被作为进行控制的触发，使得用于防止电动发电机超速的控制不会多于所需，从而可以减少对内燃发动机的输出扭矩的不必要的抑制。

此外，根据本发明的第一方面，在电动发电机的转数达到转数上限的情况下，即使在由于电动发电机的扭矩命令值和容许输出扭矩之间的关系需要重度抑制目标发动机扭矩的条件下，也可以保留必要的最小目标发动机扭矩。根据第一方面，发动机扭矩能够稳定，从而确保系统的可靠性。

根据本发明的第二方面，提供一种驱动控制方法，其采用电动发电机的容许输出扭矩的绝对值已经变得小于扭矩命令值的时间点作为触发。这能使得用于防止电动发电机超速的控制不会进行得多于所需，从而能减少对内燃发动机的输出扭矩的不必要的抑制。

此外，根据本发明的第二方面，即使在需要重度抑制目标发动机扭矩的条件下，也可以保留必要的最小目标发动机扭矩。根据第二方面，发动机扭矩能够稳定，从而确保系统可靠性。

根据本发明的第三方面，提供一种混合动力车辆，其用于防止电动发电机超速，使得驱动系统不会不受控制，作为有益效果，能确保稳定的驾驶。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的用于混合动力车辆的驱动控制设备的系统配置图。

图2是示出当目标驱动力设定单元设定目标驱动力时要参考的目标驱动力检索映射的曲线图。

图3是示出当目标充放电功率设定单元设定目标充放电功率时要参考的目标充放电功率检索映射的曲线图。

图4是示出当目标发动机运转点设定单元设定目标发动机运转点时要参考的目标发动机运转点检索映射的曲线图。

图5是目标发动机运转点设定单元的控制块图。

图6是示出目标发动机运转点设定单元的控制流程的流程图。

图7是电动机扭矩命令值计算器的控制块图。

图8是示出电动机扭矩命令值计算器的控制流程的流程图。

图9是发动机扭矩校正器的控制块图。

图10是示出根据本发明的实施方式的驱动控制设备的控制流程的流程图。

图11是示出根据本发明的实施方式由驱动控制设备进行的在正常状态下伴随超速防止控制的相应扭矩和转数的转变的时序图。

图12是示出根据本发明的实施方式由驱动控制设备进行的伴随正常超速防止控制的相应扭矩和转数的转变的时序图。

图13是示出根据本发明的实施方式的在驱动控制设备校正发动机扭矩之前和之后的第一电动机、发动机、输出部和第二电动机的状态的共线图。

具体实施方式

根据本发明的实施方式，提供一种混合动力车辆，其用于在驱动控制下使用内燃发动机和电动发电机的输出行驶。该混合动力车辆上安装有驱动控制设备，该驱动控制设备包括目标发动机运转点设定单元和电动机扭矩命令值计算器。该目标发动机运转点设定单元设定使用的目标发动机运转点，以根据系统整体的效率和目标发动机功率来确定该内燃发动机的目标发动机转速和目标发动机扭矩。该电动机扭矩命令值计算器为成对的电动发电机工作，用于设定该对电动发动机各自的扭矩命令值。安装在该混合动力车辆上的该驱动控制设备控制该目标发动机扭矩，以通过使用目标发动机扭矩校正值对其校正来减小该扭矩，该目标发动机扭矩校正值是根据电动发电机的扭矩命令值和电动发电机的容许输出扭矩设定的。

参考图1至图13描述根据本发明的实施方式的混合动力车辆的细节以及安装在其上的驱动控制设备。

图1是该混合动力车辆上的驱动控制设备的系统配置图，图2是示出当目标驱动力设定单元设定目标驱动力时要参考的目标驱动力检索映射的曲线图，图3是示出当目标充放电功率设定单元设定目标充放电功率时要参考的目标充放电功率检索映射的曲线图，图4是示出当目标发动机运转点设定单元设定目标发动机运转点时要参考的目标发动机运转点检索映射的曲线图，图5是目标发动机运转点设定单元的控制块图，图6是示出目标发动机运转点设定单元的控制流程的流程图，图7是电动机扭矩命令值计算器的控制块图，图8是示出电动机扭矩命令值计算器的控制流程的流程图，图9是发动机扭矩校正器的控制块图，图10是示出根据本实施方式的驱动控制设备的控制流程的流程图，图11是示出在正常状态下伴随超速防止控制的相应扭矩和转数的转变的时序图，图12是示出在对防止超速响应延迟的情况下相应扭矩和转数的转变的时序图，图13是覆盖第一电动机、发动机、输出部和第二电动机的共线图，示出了它们在发动机扭矩校正之前和之后的状态。

[混合动力车辆的系统配置]

现在参考图1说明根据本实施方式的混合动力车辆100的系统配置。混合动力车辆100包括驱动机构1和驱动控制设备32。

[驱动机构的配置]

现在说明驱动机构1。如图1中所示，驱动机构1包括发动机2的输出轴3、第一电动机4（有时称为MG1）和第二电动机5（有时称为MG2）的组合、驱动轴7和第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的组合。第一电动机4和第二电动机5分别用作第一电动发电机和第二电动发电机，以在加电时产生驱动力，并且当被驱动时产生电能。驱动轴7连接至混合动力车辆100的驱动轮6。第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9分别与输出轴3、第一电动机4、第二电动机5和驱动轴7互联。

发动机2设置有：空气流控制器10，诸如节流阀；燃料供给器11，诸如燃料喷射阀；以及点火器12，诸如点火装置。空气流控制器10对应于加速器开度（作为加速器踏板的踩踏量）调节进气空气的流量。燃料供给器11供给与进气空气的流量相称的燃料量。点火器12点燃燃料。发动机2使用空气流控制器10、燃料供给器11和点火器12来保持燃料燃烧的受控状态。燃料的燃烧产生驱动力。

第一电动机4具有第一电动机定子15、第一电动机转子14和第一电动机转子轴13。第二电动机5具有第二电动机定子18、第二电动机转子17和第二电动机转子轴16。

在第一电动机4处，第一电动机定子15连接至第一逆变器19。在第二电动机5处，第二电动机定子18连接至第二逆变器20。当从作为电存储装置的电池21向第一电动机4和第二电动机5提供电功率时，第一电动机4和第二电动机5可以运转以产生驱动力，并且当被驱动用于再生时，第一电动机4和第二电动机5可以产生电能以对电池21充电。分别通过第一逆变器19和第二逆变器20来控制对第一电动机4和第二电动机5的电功率供给。

第一行星齿轮机构8包括第一太阳齿轮22、第一环形齿轮25和支撑第一行星齿轮23的第一行星齿轮架24。第一行星齿轮23与第一太阳齿轮22啮合。第一行星齿轮23与第一环形齿轮25啮合。第二行星齿轮机构9包括第二太阳齿轮26、第二环形齿轮29和支撑第二行星齿轮27的第二行星齿轮架28。第二行星齿轮27与第二太阳齿轮26啮合。第二行星齿轮27与第二环形齿轮29啮合。

对于第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9，各转动元件的转动中心线共轴布置。第一电动机4布置在第一行星齿轮机构8和发动机2之间的位置。第二电动机5布置在第二行星齿轮机构9相对于发动机2的远侧的位置。应指出的是，第二电动机5具有足够性能，仅用其自己的输出就可以使混合动力车辆100行驶。

在第一行星齿轮机构8处，第一太阳齿轮22连接至第一电动机4的第一电动机转子轴13。第一行星齿轮机构8的第一行星齿轮架24和第二行星齿轮机构9的第二太阳齿轮26相互耦接，并且连接至发动机2的输出轴3。第一行星齿轮机构8的第一环形齿轮25和第二行星齿轮机构9的第二行星齿轮架28相互耦接，并且连接至输出部30。输出部30通过使用链条、齿轮等的输出变速器31连接至驱动轴7。在第二行星齿轮机构9处，第二环形齿轮29连接至第二电动机5的第二电动机转子轴16。在这种驱动机构1A的该配置中，驱动力在发动机2、第一电动机4、第二电动机5和驱动轴7之间传递。

驱动控制设备32连接于空气流控制器10、燃料供给器11和发动机2的点火器12、第一电动机4的第一电动机定子15以及第二电动机5的第二电动机定子18。

[驱动控制设备的配置]

如图1中所示，驱动控制设备32连接至加速器开度检测器33、车辆速度检测器34、发动机转数检测器35和电池充电状态检测器36。

驱动控制设备32包括目标驱动力设定单元37、目标驱动功率设定单元38、目标充放电功率设定单元39、目标发动机功率计算器40、目标发动机运转点设定单元41、电动机扭矩命令值计算器42、内燃发动机控制器43以及发动机扭矩校正器44。

加速器开度检测器33检测作为加速器踏板的踩踏量的加速器开度tvo。车辆速度检测器34检测混合动力车辆的车辆速度（作为车辆速度）Vs。发动机转数检测器35检测发动机2的发动机转数Ne。电池充电状态检测器36检测电池21的充电状态SOC。

图5是示出目标驱动力计算器37、目标驱动功率计算器38、目标充放电功率计算器39、目标发动机功率计算器40和目标发动机运转点计算器41（包括目标发动机扭矩计算器41A）的功能的控制块图。

目标驱动力计算器37可以利用如图2中所示的目标驱动力检索映射，以例如根据加速器开度检测器33检测到的加速器开度（作为踩踏量）tvo和车辆速度检测器34检测到的车辆速度Vs的组合来检索目标驱动力Fdrv，以进行用于驱动混合动力车辆100的设定。

目标驱动功率计算器38可以根据加速器开度检测器33检测到的加速器开度tvo和车辆速度检测器34检测到的车辆速度Vs的组合设定目标驱动功率Pdrv。在本实施方式中，通过将目标驱动力Fdrv乘以车辆速度Vs来设定目标驱动功率Pdrv。

目标充放电功率计算器39可以至少根据其中的电池充电状态检测器36检测到的电池21的充电状态SOC设定目标充放电功率Pbat。例如，在本实施方式中，用于利用如图3中所示的目标充放电功率检索映射，以例如根据电池21的充电状态SOC和车辆速度Vs检索并设定目标充放电功率Pbat。

目标发动机功率计算器40可以根据由目标驱动功率设定单元38设定的目标驱动功率Pdrv和由目标充放电功率计算器39设定的目标充放电功率Pbat的组合计算目标发动机功率Peg。在本实施方式中，目标驱动功率Pdrv减去目标充放电功率Pbat以获得目标发动机功率Peg。

目标发动机运转点计算器41可以利用如图4中所示的目标发动机运转点检索映射，以例如根据上述目标发动机功率Peg和车辆速度检索并设定目标发动机运转点（作为目标发动机转速和目标发动机扭矩的组合）。应指出的是，目标发动机运转点设定单元41包括目标发动机扭矩计算器41A。

同时，内燃发动机控制器43用于在根据由目标发动机功率计算器40计算出的目标发动机功率Peg进行的驱动控制下管理空气流控制器10、燃料供给器11和点火器12，使得发动机2在如图4中所示的运转点（作为发动机转速和发动机扭矩的组合）运转，在这种运转点发动机2能够以很好的效率操作。

[计算目标发动机扭矩运转点的方法]

图6是示出驱动控制设备32进行的用于根据驾驶员对加速器踏板的踩踏量和车辆速度的组合计算目标发动机运转点（目标发动机转速、目标发动机扭矩）的控制过程的流程图。现在参考图6说明直到计算目标发动机运转点的控制行为。该例程以规定时间间隔重复执行。

首先（在步骤S1），输入各种信号，包括加速器开度tvo和车辆速度Vs。

接下来（在步骤S2），使用如图2中所示的目标驱动力检索映射，例如根据其中的加速器开度（作为踩踏量）tvo和车辆速度Vs计算目标驱动力。对于加速器开度=0的高车辆速度区域，驱动力设定具有负值以用作等同于发动机制动的减速驱动力。对于加速器开度=0的低速度区域，其具有正值，用于蠕动行驶。

接下来（在步骤S3），为了以步骤S2计算出的目标驱动力驱动车辆，通过将目标驱动力乘以车辆速度来计算必要的功率（作为目标驱动功率）。

接下来（在步骤S4），使用如图3中所示的目标充放电量检索映射，例如通过在其上检索来计算充放电量，作为用于在正常服务范围内控制电池21的充电状态SOC的目标。对于低充电状态SOC，增加充电功率以防止电池21的过放电状态。对于高SOC状态，增加放电功率以防止电池21的过充电状态。如图3中所示，用于方便处理，在放电侧它们被限定为正值，在充电侧被限定为负值。

接下来（在步骤S5），根据目标驱动功率和目标充放电功率计算发动机要输出的功率（作为目标发动机功率）。在步骤S5，发动机要输出的功率的值等于驱动车辆所必要的功率加上对电池21充电（或负放电）的功率。此处，其在充电侧定义为负值，所以从目标驱动功率减去目标充放电功率，计算出目标发动机功率。

接下来（在步骤S6），使用如图4中所示的目标发动机运转点检索映射，例如根据目标发动机功率和车辆速度来计算目标发动机运转点，然后返回。

目标发动机运转点检索映射具有目标运转点线，该目标运转点线被设定为将等功率线上的每个功率选择的对于整体效率来说高效的点连接起来的线，所述整体效率是发动机2的效率加上由第一行星齿轮23、第二行星齿轮27、第一电动机4和第二电动机5组成的动力传送系统的效率。针对每个车辆速度设定该目标运转点线。如此设定的值可以是根据经验确定的，或者根据发动机2、第一电动机4和第二电动机5的效率通过计算确定的。

[计算电动机扭矩命令的方法]

现在参考图7和图8说明用于计算第一电动机4和第二电动机5的电动机扭矩命令值的电动机扭矩命令值部42的配置和计算方法。图7是示出在电动机扭矩命令值计算器42执行的一部分电动机扭矩命令值计算功能的控制块图，图8是其流程图。

电动机扭矩命令值计算器42可以使用涉及目标充放电功率的电功率平衡表达式以及涉及根据上述目标发动机运转点确定的目标发动机扭矩的扭矩平衡表达式，分别计算第一电动机4（MG1）和第二电动机5（MG2）的扭矩命令值。稍后描述扭矩平衡表达式和电功率平衡表达式。

如图7中所示，存在使用车辆速度分别计算出的第一电动机4和第二电动机5的转速（Nmg1，Nmg2）和根据在目标发动机运转点设定单元41计算出的目标发动机运转点确定的目标发动机转速（参考图5）的组合。对于第一电动机4，根据第一电动机4和第二电动机5的转速（Nmg1，Nmg2）、目标充放电功率和目标发动机扭矩计算扭矩命令值（Tmg1i）。

然后，对于第二电动机5，根据第一电动机4的扭矩命令值（Tmg1i）和目标发动机扭矩计算扭矩命令值（Tmg2i）。此外，电动机扭矩命令值计算器42操作以分别对第一电动机4和第二电动机5的扭矩命令设定反馈校正量（Tmg1fb，Tmg2fb），从而使实际发动机转速在根据目标发动机运转点确定的目标发动机转速上收敛。相应地，存在根据第一电动机4的扭矩命令值（Tmg1i）和反馈校正量（Tmg1fb）计算出的第一电动机4的扭矩命令值（Tmg1）和扭矩命令值（Tmg1）和根据第二电动机5的扭矩命令值（Tmg2i）和反馈校正量（Tmg2fb）计算出的第二电动机5的扭矩命令值（Tmg2）的组合。

现在参照图8中所示的流程图进行说明。该例程以规定的时间间隔重复执行。在图8中所示的步骤S11，首先，根据车辆速度计算第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的驱动轴转速No。然后，当发动机转速已经变成目标发动机转速Net时，使用以下限定的表达式（1）和（2）计算第一电动机4的旋速Nmg1和第二电动机5的转速Nmg2。根据第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的转速之间的关系确定用于计算的表达式。

Nmg1＝(Net–No)×k1+Net…(1)

Nmg2=(No–Net)×k2+No…(2)

此处，k1和k2具有图13的共线图中示出的取决于第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的齿轮比的值。更具体来说，在本实施方式中，k1和k2定义如下：

k1=ZR1/ZS1

k2=ZR2/ZS2

ZS1=第一行星齿轮机构8的第一太阳齿轮22的齿数

ZR1=第一行星齿轮机构8的第一环形齿轮25的齿数

ZS2=第二行星齿轮机构8的第二太阳齿轮26的齿数

ZR2=第二行星齿轮机构8的第二环形齿轮29的齿数

接下来，在步骤S12，根据在步骤S11确定的第一电动机4的转速Nmg1和第二电动机5的Nmg2以及目标充放电功率Pbat和目标发动机扭矩Tet的组合，使用用于计算的表达式（3），计算第一电动机4的基本扭矩Tmg1i，使得：

Tmg1i=(Pbat×60/2π–Nmg2×Tet/k2)/(Nmg1+Nmg2×(1+k1)/k2…（3）。

通过求解由如下文所述的代表输入到行星齿轮机构的扭矩的平衡的扭矩平衡表达式（4）和代表第一电动机4和第二电动机5生成或消耗的等于输入电池21或从电池21输出的电功率（Pbat）的电功率平衡表达式（5）组成的联立方程能够推导出用于计算的表达式（3）。

Tet＋(1＋k1)×Tmg1=k2×Tmg2…（4）

Nmg1×Tmg1×2π/60＋Nmg2×Tmg2×2π/60=Pbat…（5）

接下来，在步骤S13，根据Tmg1i和目标发动机扭矩，使用表达式（6），计算第二电动机5的基本扭矩Tmg2i。

Tmg2i=(Tet＋(1＋k1)×Tmg1i)/k2…（6）

应指出的是，该表达式（6）是从上面的表达式（4）推导出来的。

接下来，在步骤S14，为了获得接近该目标的发动机转速，将发动机转速相对于该目标的偏差乘以预先设定的预设的反馈增益，计算出第一电动机4和第二电动机5的反馈校正扭矩Tmg1fb和Tmg2fb。

接下来，在步骤S15，将第一电动机4和第二电动机5的反馈校正扭矩Tmg1fb和Tmg2fb与基本扭矩Tmg1i和Tmg2i相加，分别计算出第一电动机4和第二电动机5的扭矩命令值Tmg1和Tmg2。第一电动机4和第二电动机5被控制遵循这种控制命令以输出目标驱动力，从而作为目标值进行对电池21的充电和放电。

[发动机扭矩校正器的配置]

现在参考图9说明发动机扭矩校正器44。图9是示出发动机扭矩校正器44的控制块的图。发动机扭矩校正器44用于设定用于校正发动机扭矩的目标发动机扭矩。

如图9中所示，发动机扭矩校正器44包括容许输出扭矩计算器44A、扭矩差计算器44B、发动机扭矩校正成分计算器44C、合成扭矩计算器44D和目标发动机扭矩校正值计算器44E。

容许输出扭矩计算器44A根据第一电动机4（MG1）的转数Nmg1计算容许输出扭矩（作为最小值）。

扭矩差计算器44B计算容许输出扭矩计算器44A计算出的容许输出扭矩和通过上述电动机扭矩命令值计算方法确定的第一电动机4（MG1）的扭矩命令值之间的扭矩差ΔT。

在发动机扭矩校正成分计算器44C处，通过包括行星齿轮机构的齿轮比的常数（（1+k1）的倒数：1/（1+k1））转换（乘以）扭矩差计算器44B计算出的扭矩差ΔT，计算发动机扭矩校正成分。

合成扭矩计算器44D根据目标发动机扭矩和发动机扭矩校正成分计算合成扭矩。

目标发动机扭矩校正值计算器44E用于输出根据合成扭矩和最小发动机扭矩确定的用于校正发动机扭矩的目标发动机扭矩校正值。应指出的是，最小发动机扭矩是根据发动机2的固有特性设定的发动机扭矩（发动机2的固有动力扭矩）以保证旋转不会减小，保持必需的最小旋转驱动。

[用于防止超速的控制]

图10是示出使用发动机扭矩校正器44计算出的目标发动机扭矩校正值以防止第一电动机4超速的控制行为的流程图。现在参考图10的流程图说明用于防止第一电动机4超速的控制内容。该例程以规定时间间隔重复执行。

如图10中所示，首先，在步骤S21，输入各种信号，包括发动机扭矩校正之前的基本目标发动机扭矩、用于第一电动机4（MG1）的扭矩命令值、第一电动机4的容许输出扭矩（作为最小值）、最小发动机扭矩（作为电动机扭矩）等。

接下来（在步骤S22），在发动机扭矩校正器44处，判断第一电动机4的扭矩命令值是否小于容许输出扭矩（作为最小值）。

在步骤S22（如果是‘否’，即）如果第一电动机4的扭矩命令值大于容许输出扭矩（作为最小值），则目标发动机扭矩应该等于基本目标发动机扭矩。不对发动机扭矩进行校正（在步骤S23），然后返回（沿着流程图中的流程F1）。

在步骤S22（如果是“是”，即）如果第一电动机4的扭矩命令值小于容许输出扭矩（作为最小值）（即，如果扭矩命令值的绝对值大于容许输出扭矩），则（在步骤S24）计算第一电动机4的扭矩命令值和第一电动机4的容许输出扭矩之间的扭矩差ΔT（参考图11）。

接下来（在步骤S25），步骤S24计算出的扭矩差ΔT被包括齿轮比的常数转换（它们之间进行乘法计算）后与基本目标发动机扭矩相加，获得合成扭矩。

接下来（在步骤S26），判断合成扭矩是否大于最小发动机扭矩。

如果在步骤S26合成扭矩大于最小发动机扭矩（“是”），则该合成扭矩被设定为目标发动机扭矩（在步骤S27），然后返回（沿着流程图中的流程F2）。

如果在步骤S26合成扭矩不大于发动机最小扭矩（“否”），则最小发动机扭矩被设定为目标发动机扭矩（在步骤S28），然后返回（沿着流程图中的流程F3）。

现在参考图11和图12说明在根据本实施方式的驱动控制设备32和驱动控制方法实施控制以防止第一电动机4超速的例子中，第一电动机4的扭矩和转数的转变以及发动机2的扭矩和转数的转变。图11是示出在正常状态下伴随防止超速控制的相应扭矩和转数的转变的时序图。图12是示出在对防止超速响应延迟的情况下相应扭矩和转数的转变时序图。

[正常状态下防止超速的控制的例子]

图11中所示的时序图描述了在发动机2由于环境变化（如进气空气的温度或者大气压力的变化）等而具有变化的输出特性的情况下，例如正被驱动旋转的第一电动机4的转数可能超过转数的特定上限，达到高转数范围，进入超速状态时，根据本实施方式的驱动控制设备32和驱动控制方法执行的控制。

在图11中所示的时间t0和t1之间的间隔，第一电动机4（MG1）的扭矩命令值（MG1扭矩命令值）保持恒定。而且，第一电动机4的容许输出扭矩（MG1容许最小输出扭矩）的值（作为在负侧绝对值较大的值）小于扭矩命令值。换句话说，第一电动机4的扭矩命令值和容许输出扭矩二者都被产生为负扭矩，它们作为可以具有正符号或者负符号的扭矩的值来处理，正号或负号都被用于控制目的而采用，所以绝对值大的值作为用于控制的值而变小。

而且，图1中所示的加速器开度检测器33具有的值在正常状态下为规定开度（作为踩踏量）。在作为正常状态的该状态中，如图11所示，目标发动机扭矩（基本目标发动机扭矩）恒定。此外，例如由于伴随环境等的变化的干扰，第一电动机4的转数和发动机转数倾向于增加。在时间t0和t1之间的间隔期间，在对应于图10的流程图中的流程F1的控制状态下，不对目标发动机扭矩施加校正。

接下来，在图11中所示的时间t1和t2之间的间隔，指出的状态可以包括这样的情形：当发动机的输出特性由于上述环境变化等干扰而改变时，被驱动旋转的第一电动机4可能具有超过转数的特定上限的转数，达到高转数范围，走向超速状态。即，这是状态朝向可能引起第一电动机4超速的方向移动的间隔。（应该注意的是，在本实施方式中，发动机扭矩被校正，从而防止超速）。

在t1和t2之间的间隔，容许输出扭矩被产生为负扭矩，所以容许负输出扭矩具有降低的绝对值，开始变得更接近扭矩命令值。也就是说，第一电动机4具有接近上限范围的转数，并且容许最小输出扭矩的绝对值开始降低，朝向零（0）。另一方面，当与第一电动机4的容许输出扭矩比较时，恒定的扭矩命令值仍是大的，作为可以具有被采用的正号或负号的扭矩的数值（应该注意的是，容许最小输出扭矩的绝对值大于扭矩命令值）。在t1和t2之间的间隔，第一电动机4的扭矩等于扭矩命令值。在t1和t2之间的间隔期间，与t0和t1之间的间隔类似，控制状态遵循图10中的流程图中的流程F1。

然后，在图11中所示的时间点t2，第一电动机4具有与容许输出扭矩一致的扭矩命令值。在t2和t3之间的间隔，作为可采用正号或者负号的第一电动机4的扭矩的数值，容许输出扭矩超过扭矩命令值（即，绝对值变小），所以实际扭矩命令值成为容许输出扭矩。在扭矩命令值和实际扭矩命令值（容许输出扭矩）之间产生偏差。

此处，类似于图10中所示的流程图中步骤S25的计算，第一电动机4的扭矩差ΔT被包括齿轮比的常数转换，并且基本目标发动机扭矩被如此转换后的扭矩校正，以提供合成扭矩作为最终目标发动机扭矩命令值。应指出的是，如图9中所示，在发动机扭矩校正器44中的目标发动机扭矩校正值设定单元44E处执行最终目标发动机扭矩命令值的这种计算。

在t2和t3之间的间隔，扭矩命令值和容许输出扭矩之间的差逐渐增加，从而根据步骤S27的发动机扭矩的校正提供了具有逐渐下降趋势的目标发动机扭矩（作为合成扭矩）。结果，目标发动机扭矩趋向于减小，抑制了第一电动机4的转数和发动机转数的突然增加。与此类似，当不执行发动机扭矩校正控制时，第一电动机4（MG1）的负扭矩大幅度损失，伴随的是发动机转数的激增，导致如图11中的点划线示出的转数升高。与此关联，如图11的点划线示出的，第一电动机4（MG1）的转数也升高。因此，通过发动机扭矩校正控制，能够防止第一电动机4（MG1）超速。在这种情况下，在t2和t3之间的间隔期间，控制状态遵循图10的流程图中的流程F2。

在图11中所示的时间点t3，目标发动机扭矩与最小发动机扭矩一致（作为发动机2的特定动力扭矩）。在t3和t4之间的间隔，目标发动机扭矩仅采用正值，降到最小发动机扭矩之下，所以实际目标发动机扭矩成为最小发动机扭矩。也就是说，最小发动机扭矩用作下限值，以保证目标发动机扭矩不会低于最小发动机扭矩。发动机扭矩在低值具有平衡状态，所以发动机2的转数以及第一电动机4的转数具有在任意转数收敛的趋势，根据该趋势向减小变化。这种情形下，在t3和t4之间的间隔期间，控制状态遵循图10的流程图中的流程F3。应指出的是，在t3和t4之间的间隔，如果目标发动机扭矩没有降低到最小发动机扭矩，那么它就不会被最小发动机扭矩保护，但是目标发动机扭矩会与规定扭矩值平衡。

在图11中所示的时间点t4，加速器开度检测器33检测加速器关闭状态，这用作发动机扭矩校正的触发，以开始向恢复目标发动机扭矩改变。响应于该触发，发动机2的转数以及第一电动机4（MG1）的转数开始降低，由此第一电动机4（MG1）具有的容许输出扭矩（负侧的最大输出扭矩）的绝对值逐渐增加，扭矩差ΔT降低。与此同时，发动机2的扭矩校正控制中的减小量也逐渐变小，直到在时间点t5完全恢复。在t4和t5之间的间隔期间，控制状态遵循图10的流程图中的流程F2。

在t5和t6之间的间隔，类似于t1和t2之间的间隔，当与第一电动机4的容许最小输出扭矩比较时，恒定的扭矩命令值是大的，作为可采用正号或负号的扭矩的数值。因此，没有产生偏差，导致不对发动机扭矩施加校正。发动机扭矩具有取决于防止超速的过程中的行驶变化的降低趋势，直到恢复，同时第一电动机4的转数和发动机转数也具有降低的趋势。在t5和t6之间的间隔期间，控制状态遵循图10的流程图中的流程F1。

[在对防止旋转响应延迟的情况下防止超速的控制的例子]

如果伴随发动机扭矩校正的防止超速具有响应延迟，则应该采用如图12中的时序图所示的用于防止超速的控制例子。

如图中12中所示，发动机2的扭矩校正控制（扭矩减小控制）可被延迟，引起发动机2的旋转大增，导致过冲。应指出的是，在图12中所示的时间点t2之前的状态历史类似于图11中所示的时间点t2之前的状态历史。在t2和t3之间的间隔，第一电动机4（MG1）的扭矩命令值和容许输出扭矩之间的差被包括齿轮比的常数转换，并且转换后的值与目标发动机扭矩相加，以提供用于控制目标发动机扭矩的合成扭矩，同时在第一电动机4（MG1）的初始阶段，随着转速增加，扭矩差ΔT因响应延迟等而增加。

因此，如图12中所示，通过校正发动机扭矩，发动机2的扭矩连续减小，总会达到下限扭矩（动力扭矩）。下限扭矩（动力扭矩）是发动机2的不能改变的本征值。根据一些原因转速可以增加。但是，当不供给驱动力时，转速的增加也逐渐变得缓和。在适当阶段，转速开始降低（在时间点t4）。与此同时，第一电动机4（MG1）的扭矩命令值和容许输出扭矩之间的差变小，并且发动机2的扭矩校正控制量（减小控制）也变小。应指出的是，在图11和图12中，目标发动机转数用沿着发动机转数的双点划线描述。

发动机2的扭矩校正控制中的减小量（减小控制）逐渐变小，在适当阶段消除了过冲的出现，从而达到平衡，这类似于图11中所示的用于防止超速的控制。然后，类似于图11中所示的用于防止超速的控制，驾驶员对加速器的稍微返回被采用作触发，以进行用于恢复的目标发动机扭矩校正。

图13是示出目标发动机扭矩校正之前和之后的状态的共线图。应指出的是，图13中所示的k1和k2是取决于第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9的齿轮比的值。

如图13中所示，在发动机扭矩校正之前，发动机2的转数和第一电动机4的转数都高，并且第一电动机4的扭矩命令值Tmg1大于容许最小输出扭矩Tmg1min。在发动机扭矩校正之后，目标发动机扭矩被校正作为合成扭矩，由此发动机扭矩Te被减小至Te’。随着发动机扭矩的减小，发动机2的转数和第一电动机4的转数也减小。这种发动机扭矩校正能防止第一电动机4超速。

根据所描述的混合动力车辆100的驱动控制设备32，通过第一电动机4的容许最小输出扭矩和扭矩命令值之间的关系校正目标发动机扭矩，从而能提前抑制发动机扭矩，能方便控制发动机2的转速。结果，能够防止第一电动机4超速。

而且，在根据本实施方式的用于混合动力车辆的驱动控制设备1中，如图11中所示，对发动机2的目标发动机扭矩设定最小发动机扭矩，并且将最小发动机扭矩与校正之后的目标发动机扭矩比较，采用两者中的较大者作为最终目标发动机扭矩。因此，即使在目标发动机扭矩通过第一电动机4的容许输出扭矩和扭矩命令值之间的关系被显著抑制的情况下，仍可以保留最小发动机扭矩作为所需的最小值。因此，发动机扭矩稳定，能确保系统可靠性。

此外，在根据本实施方式的用于混合动力车辆的驱动控制设备1中，当第一电动机4具有大于容许输出扭矩的扭矩命令值时，不对目标发动机扭矩进行校正。在该情况下，不限制发动机扭矩，因而防止对发动机扭矩的限制多于所需。

[其他实施方式]

尽管已经描述了本发明的实施方式，但是构成公开的一部分的对这些实施方式的讨论和附图不应被视为限制本发明，并且本发明覆盖与本发明的目的具有等同效果的任何和所有实施方式。此外，本发明的范围并不限于所附权利要求限定的本发明各方面的组合，而是可以由所有公开的特性之中的具体特性的任何和所有期望的组合来限定。

例如，根据本实施方式的驱动控制设备32和混合动力车辆100除了具有发动机扭矩校正控制之外还可以具有同时采用的控制，从而当第一电动机4（MG1）的实际转数已经达到转数的上限时以减少的方式改变发动机2的目标发动机转数。在该情况下，例如，被设定的转数可以从目标发动机转数降低规定的转数。

虽然如图1中所示，所描述的实施方式包括由第一行星齿轮机构8和第二行星齿轮机构9组成的行星齿轮机构，用于在发动机2的输出轴3、第一电动机4（MG1）、第二电动机5（MG2）和驱动轴7这四个元件之间互联，但是在本发明的范围内还可以采用其他任何行星齿轮机构以用于在这四个元件之间互连。

附图标记说明

1驱动机构

2发动机（内燃发动机）

3输出轴

4第一电动机

5第二电动机

6车轮

7驱动轴

8第一行星齿轮机构

9第二行星齿轮机构

30输出部

32驱动控制设备

33加速器开度检测器

34车辆速度检测器

35发动机转数检测器

37目标驱动力设定单元

41A目标发动机扭矩设定单元

44发动机扭矩校正器

44A容许输出扭矩计算器

44B扭矩差计算器

44C发动机扭矩校正成分计算器

44D合成扭矩计算器

44F目标发动机扭矩校正值设定单元

100混合动力车辆

Claims (14)

1.一种用于使用内燃发动机和电动发电机的输出的混合动力车辆的驱动控制设备，所述驱动控制设备包括：

目标发动机扭矩设定单元，其用于设定所述内燃发动机的目标发动机扭矩；

电动机扭矩命令值计算器，其用于设定所述电动发电机的扭矩命令值；以及

发动机扭矩校正器，其用于利用根据所述电动发电机的容许输出扭矩和所述电动发电机的所述扭矩命令值设定的目标发动机扭矩校正值对所述目标发动机扭矩进行校正，

其中，所述发动机扭矩校正器用于比较所述电动发电机的所述扭矩命令值与所述电动发电机的所述容许输出扭矩，并且当所述电动发电机的所述容许输出扭矩的绝对值小于所述电动发电机的所述扭矩命令值的绝对值时，仅减小所述目标发动机扭矩以进行所述校正。

2.根据权利要求1所述的驱动控制设备，其中，所述发动机扭矩校正器包括：

容许输出扭矩计算器，其用于根据所述电动发电机的转数计算所述电动发电机的所述容许输出扭矩；

扭矩差计算器，其用于计算所述电动发电机的所述容许输出扭矩和所述电动发电机的所述扭矩命令值之间的扭矩差；

发动机扭矩校正成分计算器，其用于对所述扭矩差进行转换以计算发动机扭矩校正成分；

合成扭矩计算器，其用于将所述目标发动机扭矩和所述发动机扭矩校正成分相加以计算合成扭矩；以及

目标发动机扭矩校正值设定单元，其用于根据所述合成扭矩设定所述目标发动机扭矩校正值。

3.根据权利要求2所述的驱动控制设备，其中，所述发动机扭矩校正器用于对所述目标发动机扭矩设定最小发动机扭矩，并且在比较所述最小发动机扭矩和所述合成扭矩之后，将所述最小发动机扭矩和所述合成扭矩中的较大者，设定为所述目标发动机扭矩校正值。

4.根据权利要求1或2所述的驱动控制设备，

其中，所述电动发电机是第一电动发电机；

其中，所述驱动控制设备还包括第二电动发电机和行星齿轮机构，所述行星齿轮机构具有连接到所述第一电动发电机、所述内燃发动机、输出部和所述第二电动发电机的四个元件；并且

其中，所述电动发电机的所述容许输出扭矩是所述第一电动发电机的容许输出扭矩，并且所述电动发电机的所述扭矩命令值是所述第一电动发动机的扭矩命令值。

5.根据权利要求1或2所述的驱动控制设备，进一步包括目标发动机运转点设定单元，所述目标发动机运转点设定单元包括所述目标发动机扭矩设定单元，所述目标发动机运转点设定单元用于根据系统整体的效率和目标发动机功率来设定目标发动机运转点，所述目标发动机运转点用于确定所述内燃发动机的目标发动机转速和所述目标发动机扭矩。

6.根据权利要求5所述的驱动控制设备，进一步包括：目标发动机功率计算器，其用于根据目标驱动功率和目标充放电功率计算所述目标发动机功率。

7.根据权利要求6所述的驱动控制设备，进一步包括：目标驱动功率计算器，其用于根据加速器开度和车辆速度设定所述目标驱动功率。

8.根据权利要求6所述的驱动控制设备，进一步包括：目标充放电功率计算器，其用于根据电池的充电状态计算所述目标充放电功率。

9.根据权利要求7所述的驱动控制设备，进一步包括：加速器开度检测器，其用于检测所述加速器开度。

10.根据权利要求7所述的驱动控制设备，进一步包括：车辆速度检测器，其用于检测所述车辆速度。

11.根据权利要求8所述的驱动控制设备，进一步包括：电池充电状态检测器，其用于检测所述电池的所述充电状态。

12.一种用于使用内燃发动机和电动发电机的输出的混合动力车辆的驱动控制方法，所述驱动控制方法包括：

根据系统整体的效率和目标发动机功率，确定所述内燃发动机的目标发动机扭矩；

比较所述电动发电机的扭矩命令值与所述电动发电机的容许输出扭矩；并且

当所述电动发电机的所述容许输出扭矩的绝对值小于所述电动发电机的所述扭矩命令值的绝对值时，减小所述内燃发动机的所述目标发动机扭矩。

13.根据权利要求12所述的用于混合动力车辆的驱动控制方法，进一步包括：对所述目标发动机扭矩设定最小发动机扭矩，并且当所述目标发动机扭矩减小时，使所述目标发动机扭矩不会低于所述最小发动机扭矩。

14.一种混合动力车辆，其安装有根据权利要求1或2所述的驱动控制设备。