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动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆及其控制方法

动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆及其控制方法

混合动力电子控制单元(70)设定发动机(22)的运行点和马达(MG1)、(MG2)的转矩指令Tm1*、Tm2*以使得车辆根据所要求的动力来行驶且处于电池(50)的输入输出限制的范围内,并将上述设定的信息与输入输出限制一起发送给发动机ECU(24)和马达ECU(40)。马达ECU(40)在根据转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达(MG1)、(MG2)时检验车辆是否处于输入输出限制的范围内,当处于该范围以外时对转矩指令Tm1*、Tm2*进行再次设定以使得变成输入输出限制的范围内,对马达(MG1)、(MG2)进行驱动控制。由此,即使由于通信延迟而造成电力平衡不同,也能够抑制电池因过大的电力而被充放电。

电池50由电池用电子控制单元(以下,称为电池E⑶)52管理。向电池E⑶52输入管理电池50所需的信号,例如:来自设置在电池50的端子之间的、图中未示出的电压传感器的端子间电压;来自安装在与电池50的输出端子连接的电线54上的、图中未示出的电流传感器的充放电电流;以及来自安装在电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等,从而对电池50的剩余容量(SOC)、充放电要求量Pb'输入输出限制WiruWout等进行计算。这里,可以根据由电流传感器检测的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)。并且,可以根据电池温度Tb来设定电池50的输入输出限制Win、Wout的基本值,根据电池50的剩余量(SOC)来设定输出限制用校正系数和输入限制用校正系数,并通过使设定的输入输出限制WiruWout的基本值与校正系数相乘来进行计算。图2示出了电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的基本值的关系的ー个示例,图3示出了电池50的剩余容量(SOC)与输入输出限制Win、Wout的校正系数的关系的ー个示例。电池E⑶52与混合动カ用电子控制单元70进行通信,根据来自混合动カ用电子控制単元70的控制信号,将剩余容量(SOC)、充放电要求量Pb'输入输出限制WiruWout等与电池50的状态相关的数据输出给混合动カ用电子控制单元70。

本发明第三方面的控制程序是以下动カ输出装置中的所述第一控制部的控制程序,该动カ输出装置具有:作为动カ源的内燃机;电动机,可以输出驱动用的动カ;蓄电单元,可以与所述电动机进行电力的交換;以及控制単元,具有包括第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部,控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元;所述控制程序的特征在于,包括以下模块:设定驱动所要求的要求动カ的模块;从所述第二控制部输入所述电动机的运行状态的模块;根据所述设定的要求动カ和所述输入的所述电动机的运行状态,在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述内燃机的运行指令和所述电动机的运行指令的模块;以及将所述生成的所述电动机的运行指令发送给所述第二控制部的模块。

在发电单元具有内燃机的方式的本发明第一方面的动カ输出装置中,所述发电单元也可以具有电カ动カ输入输出单元,该电カ动カ输入输出单元与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接,并且随着电カ和动カ的输入输出而将来自所述内燃机的动カ的至少一部分输出给所述驱动轴。此时,所述电カ动カ输入输出单元还可以包括:与所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这三个轴连接,根据向该3个轴中的某2个轴输入输出的动カ而向剩余的轴输入输出动力的3轴式动力输入输出单元;和能够向所述旋转轴输入输出动カ的发电机。所述电カ动力输入输出单元也可以是对转子电动机,该对转子电动机具有与所述内燃机的输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子,通过该第一转子和该第二转子的相对旋转而进行旋转。

在上述本发明第二方面的动カ输出装置中,所述运行控制单元也可以是:输入所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令检验该运行指令下的所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内,当该运行指令下的所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围以外吋,对该运行指令进行修正以使所述电动机的运行变为该输入输出限制的范围以内。这样ー来,可以使电动机在蓄电单元的输入输出限制的范围内运行,从而能够抑制蓄电单元由于过大的电カ而被充放电。

在实施例的混合动カ汽车20中,当电池50的输入输出电カPio比输入限制Win小吋,是再次设定马达MGl的转矩指令ΤπιΓ以使得输入输出电カPio变为电池50的输入限制Win的范围内的,但也可以再次设定马达MGl的转矩指令ΤπιΓ和马达MG2的转矩指令Tm2*以使得输入输出电カPio变为电池50的输入限制Win的范围内,或者也可以仅对马达MG2的转矩指令Tm2*进行再次设定以使得输入输出电カPio变为电池50的输入限制Win的范围内。

本发明第二方面的控制程序是以下动カ输出装置中的所述第二控制部的控制程序,所述动カ输出装置具有:发电单元,接受燃料的供应而进行发电;电动机,可以输出驱动用的动カ;蓄电单元,可以与所述发电単元和所述电动机进行电力的交換;以及控制单元,具有包括生成所述发电単元和所述电动机的运行指令的第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部,控制所述发电単元、所述电动机、以及所述蓄电単元;所述控制程序的特征在于,包括以下模块:从所述第一控制部输入所述发电単元和所述电动机的运行指令的模块;输入所述发电単元和所述电动机的运行状态的模块;以及根据所述输入的所述发电単元和所述电动机的运行指令、以及所述输入的所述发电単元和所述电动机的运行状态,将所述发电単元和所述电动机的运行控制在所述蓄电単元的输入输出限制的范围内的模块。

Tmin=(ffin-Tml*·Nml-Lset)/Nm2(3)

可以使用在动カ输出装置的制造产业或车辆的制造产业中。

图7是示出共线图的一个示例的说明图,该共线图用于从力学角度说明动力分配合并机构30的旋转构件;

如上所述输入了数据之后,使转矩指令Tml'Tm2*与转数Nml、Nm2相乘来计算作为根据转矩指令Tml'Tm2*来驱动马达MG1、MG2时由马达MG1、MG2消耗或发出的电カ的马达电カPml、Pm2(步骤S210),将计算出的马达电力Pml、Pm2之和与损失Lset相加而计算出电池50的输入输出电カPio(步骤S220),并比较计算出的输入输出电カPio和电池50的输入输出限制WiruWout(步骤S230)。这里,由于转矩指令ΤπιΓ、Τπι2*被混合动カ用电子控制单元70设定在电池50的输入输出限制WiruWout的范围内,因此如果不考虑马达E⑶40的马达控制程序的启动频率比混合动カ用电子控制単元70的驱动控制程序(參照图4)的启动频率多的情况、或混合动カ用电子控制単元70和马达ECU40的通信时间所造成的延迟(通信延迟),计算出的输入输出电カPoi会处于输入输出限制Win、Wout的范围内。但是,如果考虑马达ECU40的马达控制程序的启动频率或通信延迟的话,有时由混合动カ用电子控制单元70设定转矩指令Tml'Tm2*时的马达MG1、MG2的转数Nml、Nm2会与由马达ECU40控制马达MG1、MG2时的马达MG1、MG2的转数Nml、Nm2不同。此时,计算出的电池50的输入输出电カPio会处于输入输出限制Win、Wout的范围之外。

发动机22是通过汽油或柴油等碳氢化合物类燃料而输出动カ的内燃机,接受发动机用电子控制単元(以下,称为发动机ECU)24的燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运行控制,所述发动机用电子控制単元24从检测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号。发动机ECU24与混合动カ用电子控制単元70进行通信,根据来自混合动力用电子控制単元70的控制信号控制发动机22的运行,同时根据需要将与发动机22的运行状态相关的数据输出给混合动カ用电子控制単元70。

根据以上说明的实施例的混合动カ汽车20,即使会在混合动カ用电子控制単元70和马达E⑶40之间产生通信延迟、或者混合动カ用电子控制単元70的驱动控制程序的启动频率与马达E⑶40的马达控制程序的启动频率不同,由于通过马达E⑶40设定马达MGUMG2的转矩指令ΤιήΓ、Τπι2*以使得处于电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内,所以可以在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内驱动马达MG1、MG2。其结果是,能够抑制过大的电カ所造成的电池50的充放电。但是,当电池50的输入输出电カPio比输入限制Win小吋,由于对被正常发电(再生)控制的马达MGl的转矩指令ΤπιΓ进行再次设定而使得输入输出电カPio变为电池50的输入限制Win的范围内,因此可以容易地在电池50的输入输出限制WiruWout的范围内驱动马达MG1、MG2。此时,将再次设定的转矩指令ΤπιΓ发送给混合动カ用电子控制単元70并从混合动カ用电子控制単元70向发动机ECU24发送控制信号以使发动机22的转数Ne不会急速増加,因此能够抑制发动机22的转数Ne随着转矩指令ΤπιΓ的再次设定而变成没预计到的高转数。另外,当电池50的输入输出电カPio比输出限制Wout大时,对被正常驱动控制(牵引)的马达MG2的转矩指令Tm2*进行再次设定以使得输入输出电カPio变为电池50的输出限制Wout的范围内,因此可以容易地在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内驱动马达MG1、MG2。此时,当再次设定的转矩指令Tm2*不足O值时,将转矩指令Tm2*设定为O值并再次设定马达MGl的转矩指令ΤπιΓ以使得输入输出电カPio变为电池50的输出限制Wout的范围内,因此可以避免由于将转矩指令Tm2*设定为不足O的值而可能产生的车辆的没预计到的状况等。

另外,对于本发明第一方面的动カ输出装置,所述运行控制单元还可以:输入所述发电单元和所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令来检验该运行指令下的所述发电単元和所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内,当该运行指令下的所述发电単元和所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围之外吋,对该运行指令进行修正以使所述发电単元和所述电动机的运行处于该输入输出限制的范围内,并使用该修正后的运行指令来控制所述发电単元和所述电动机的运行。如此ー来,可以使发电単元和电动机在蓄电单元的输入输出限制的范围内运行,从而能够抑制蓄电单元由于过大的电カ而被充放电。

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