CN101247978B - 动力输出装置及其控制方法和车辆 - Google Patents

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CN101247978B CN2006800310764A CN200680031076A CN101247978B CN 101247978 B CN101247978 B CN 101247978B CN 2006800310764 A CN2006800310764 A CN 2006800310764A CN 200680031076 A CN200680031076 A CN 200680031076A CN 101247978 B CN101247978 B CN 101247978B
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combustion
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上地健介
木村秋广
安藤大吾
牟田浩一郎
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Toyota Motor Corp
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/44—Series-parallel type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/16—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
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Abstract

本发明提供一种动力输出装置及其控制方法和车辆，当催化剂老化抑制标记(Fc)被置为值1而要求催化剂老化抑制控制，并踩下制动踏板时，为了在继续发动机的爆发燃烧(点火)的同时将该转速Ne达到目标转速(Ne*)，而对可以调节发动机的转速的电动机进行控制(S180、S190)。结果，可以使发动机的转速(Ne)迅速变为目标转速(Ne*)，抑制因发动机以高转旋转而引起的无用的燃料消耗。从而，能够提高车辆的能效。

Description

动力输出装置及其控制方法和车辆
技术领域
本发明涉及动力输出装置及其控制方法和车辆。
背景技术
以往，作为这种动力输出装置，有人提出了一种车载装置，包括：内燃机；在内燃机的输出轴和车轴上连结有行星齿轮架和内啮合齿轮的行星齿轮；向行星齿轮的太阳齿轮输出动力的第一电动机；向内啮合齿轮输出动力的第二电动机(例如，参照专利文献1)。在该装置中，当净化内燃机废气的催化装置为设定温度以上时，为了抑制催化剂的老化，而禁止内燃机的断油。当在这种禁止了断油的期间需要制动力时，进行节流控制以使得来自内燃机的输出转矩值为0，并且通过第一电动机来维持内燃机的转速，对第二电动机进行再生控制而输出制动力。
专利文献1：日本专利文献特开2004-340102号公报。
发明内容
在上述的动力输出装置中，当在禁止断油的期间需要制动力时，由于通过第一电动机来维持内燃机的转速，因此当内燃机以高转进行旋转时，会消耗很多能量，从而恶化耗油率。另外，当之后驾驶员踩下加速踏板时，由于以高转、低转矩运转内燃机，因此会降低能效。并且，如果将内燃机的转速保持在高转并减小车速，则第一电动机以高转进行旋转，有时会产生超速。
本发明的动力输出装置及其控制方法和车辆的目的在于，当禁止切断向内燃机供应燃料的期间需要制动力时，在维持内燃机运转的同时，可以迅速地降低内燃机的转速。另外，本发明的动力输出装置及其控制方法和车辆的目的还在于，当禁止切断向内燃机供应燃料时，可以提高能效。
为了达到上述目的的至少一部分，本发明的动力输出装置及其控制方法和车辆采用以下的方法。
本发明提供下述的动力输出装置，
一种动力输出装置，向驱动轴输出动力，所述动力输出装置的特征在于，包括：
内燃机；
电力动力输入输出单元，连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，伴随着电力和动力的输入输出，将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；
电动机，可以向所述驱动轴输入输出动力；
蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力交换；
要求驱动力设定单元，设定应该输出给所述驱动轴的要求驱动力；
目标运转状态设定单元，当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据所述设定的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述设定的要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态；
控制单元，在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴，当处于所述规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着所述内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。
在本发明的动力输出装置中，当继续内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据应该输出给驱动轴的要求驱动力，在包含内燃机的间歇运转的情况下设定内燃机的目标运转状态，当爆发燃烧继续条件成立时，根据要求驱动力，在保持内燃机继续运转的情况下设定内燃机的目标运转状态。并且，在爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得内燃机以设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于要求驱动力的驱动力被输出给驱动轴。由此，可以在保持内燃机的间歇运转以所设定的目标运转状态运转内燃机的同时将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴。另一方面，当处于规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以所设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于要求驱动力的驱动力被输出给驱动轴。由此，可以在保持内燃机的间歇运转的同时以目标运转状态运转内燃机，并且将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴。这里，当将爆发燃烧继续条件成立时的内燃机的目标运转状态变为转速相对较小的运转状态时，可以在继续内燃机的爆发燃烧的同时降低内燃机的转速，以目标运转状态运转内燃机，从而抑制无用的燃料消耗。结果，能够提高装置的能效。
在上述本发明的动力输出装置中，所述目标运转状态设定单元也可以是当处于所述规定的驱动状态时将所述内燃机以规定的转速进行独立运转的运转状态设定为所述目标运转状态的单元。这样一来，当以目标运转状态运转内燃机时，可以不通过电力动力输出单元将动力输出给驱动轴。结果，无需从电动机输出多余的制动力。
在本发明的动力输出装置中，所述控制单元也可以是当处于所述规定的驱动状态时进行控制使得在所述内燃机的爆发燃烧继续的范围内改变该内燃机的运转状态以使所述内燃机的运转状态达到所述设定的目标运转状态的单元。这样一来，可以在继续内燃机的爆发燃烧的同时将内燃机的运转状态达到目标运转状态。此时，所述控制单元也可以是当处于所述规定的驱动状态时进行控制以使得所述内燃机的运转状态每单位时间改变规定转速并达到所述设定的目标运转状态的单元。
并且，在本发明的动力输出装置中，也可以包括：输入限度设定单元，根据所述蓄电单元的状态来设定作为该蓄电单元允许充电的最大电力的输入限度，所述控制单元是在所述设定的输入限度的范围内对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制的单元。这样一来，可以避免以过度的电力对蓄电单元充电。此时，也可以包括：充放电电力检测单元，检测对所述蓄电单元进行充放电的电力，所述控制单元是当处于所述规定的驱动状态时为使所述检测出的充放电电力处于所述设定的输入限度的范围内而执行所述低负荷燃烧继续控制时，在不能以所述设定的目标运转状态运转所述内燃机的时候，进行控制以停止所述内燃机的燃料喷射并使该内燃机以所述目标运转状态运转的单元。这样一来，能够以目标运转状态运转内燃机。并且，此时，所述控制单元也可以是为了停止所述内燃机的燃料喷射使该内燃机以所述目标运转状态运转而进行控制时，进行控制以使得该内燃机的转速每单位时间变化规定转速的单元。这样一来，可以避免内燃机的转速骤变，抑制因内燃机的转速骤变而引起的不良情况，例如转矩冲击等。
并且，在本发明的动力输出装置中，所述内燃机安装有使用催化剂净化废气的废气净化装置，所述爆发燃烧继续条件是执行抑制所述废气净化装置的催化剂的老化的催化剂老化抑制控制的条件。这样一来，可以抑制废气净化装置的催化剂的老化。
或者，在本发明的动力输出装置中，所述电力动力输入输出单元也可以是包括三轴式动力输入输出单元和发电机的单元，所述三轴式动力输入输出单元输入输出给连接在所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这三根轴上，根据输入输出给该三轴中的任二轴的动力而向剩余的轴输入输出动力，所述发电机可以向所述旋转轴输入输出动力。
本发明提供一种车辆，所述车辆装载有上述任一方式的本发明的动力输出装置，且车轴连结在所述驱动轴上。大体上讲，所述动力输出装置为下述装置，即，一种动力输出装置，向驱动轴输出动力，包括：内燃机；电力动力输入输出单元，连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，伴随着电力和动力的输入输出，将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以向所述驱动轴输入输出动力；蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力交换；要求驱动力设定单元，设定应该输出给所述驱动轴的要求驱动力；目标运转状态设定单元，当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据所述设定的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述设定的要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态；控制单元，在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴，当处于所述规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着所述内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。
在本发明的车辆中，由于装载有上述任一方式的本发明的动力输出装置，因此本发明的动力输出装置起到下述效果：例如，可以在保持内燃机的间歇运转以所设定的目标运转状态运转内燃机的同时，将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴；可以在继续内燃机的爆发燃烧的同时，以目标运转状态运转内燃机，并且将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴；可以在继续内燃机的爆发燃烧的同时，降低内燃机的转速，以目标运转状态运转内燃机；可以抑制无用的燃料的消耗，提高装置的能效等。
本发明还提供了下述的动力输出装置的控制方法：
所述动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，伴随着电力和动力的输入输出，将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以向所述驱动轴输入输出动力；蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力交换，所述动力输出装置的控制方法包括如下步骤：
(a)当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据应该输出给所述驱动轴的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态；
(b)在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴，当处于所述规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着所述内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。
在本发明的动力输出装置的控制方法中，当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据应该输出给所述驱动轴的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态。并且在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。由此，可以在保持内燃机的间歇运转以所设定的目标运转状态运转内燃机的同时将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴。另一方面，当处于所述规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着所述内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以所述设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。由此，可以在保持内燃机的间歇运转的同时以目标运转状态运转内燃机，并且将基于要求驱动力的驱动力输出给驱动轴。这里，当将爆发燃烧继续条件成立时的内燃机的目标运转状态变为转速相对较小的运转状态时，可以在继续内燃机的爆发燃烧的同时降低内燃机的转速，以目标运转状态运转内燃机，从而抑制无用的燃料消耗。结果，能够提高装置的能效。
在上述本发明的动力输出装置的控制方法，所述步骤(b)也可以是当在处于所述规定的驱动状态时为使对所述蓄电单元进行充放电的充放电电力位于所述蓄电单元的输入限度的范围内，而执行所述低负荷燃烧继续控制时，在不能以所述设定的目标运转状态运转所述内燃机的时候，进行控制以停止所述内燃机的燃料喷射并使该内燃机以所述目标运转状态运转的步骤。这样一来，可以在避免了用过度的电力对蓄电单元充电的状态下将内燃机作为目标运转状态进行运转。
附图说明
图1是简要表示装载有作为本发明的一个实施例的动力输出装置的混合动力汽车20的结构的构成图；
图2是简要表示发动机22的结构的构成图；
图3是表示通过混合动力用电子控制单元70来执行的制动时控制程序的一个例子的流程图；
图4表示要求制动转矩设定用映射图的一个例子的说明图；
图5是表示代表伴随着发动机22的断油而制动时的动力分配统合机构30的旋转部件的转速和转矩的力学关系的共线图的一个例子的说明图；
图6是表示代表伴随着发动机22的断油而制动时的动力分配统合机构30的旋转部件的转速和转矩的力学关系的共线图的一个例子的说明图；
图7是表示当对催化剂老化抑制标记Fc置为值1时驾驶员踩下制动踏板85的制动时的发动机22和马达MG1、MG2的状态等的时间变化的一个例子的说明图；
图8是简要表示装载作为第二实施例的动力输出装置的混合动力汽车20B的构成图；
图9是表示通过第二实施例的混合动力用电子控制单元70来执行的制动时控制程序的一个例子的流程图；
图10是简要表示变形例的发动机120的结构的构成图；
图11是简要表示变形例的发动机220的结构的构成图。
具体实施方式
下面，使用实施例对本发明的具体实施方式进行说明。图1是简要表示装载有作为本发明的一个实施例的动力输出装置的混合动力汽车20的结构的构成图。如图所示，实施例的混合动力汽车20包括：发动机22；动力分配统合机构30，将使小齿轮33旋转的行星齿轮架34经由减震器28连接在作为发动机22的输出轴的曲轴26上；马达MG1，连接在行星齿轮30的太阳齿轮31上，可以发电；马达MG2，经由减速齿轮35连接在内啮合齿轮轴32a上，该内啮合齿轮轴32a作为驱动轴被连接在行星齿轮30的内啮合齿轮32上；混合动力用电子控制单元70，对混合动力汽车20整体进行控制。其中，作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a通过齿轮机构60和差速器齿轮62连接在驱动轮63a、63b上，其输出给内啮合齿轮轴32a的动力被用作行驶用的动力。
发动机22例如可以是通过汽油或轻油等碳氢化合物类的燃料输出动力的内燃机，如图2所示，通过空气滤清器122清洁的空气经由节流阀124进入，同时从燃料喷射阀126喷射汽油，进入的空气和汽油进行混合，该混合气体经由进气阀128进入至燃料室中，通过火花塞130的电火花使其爆发燃烧，并将通过该能量按压的活塞132的往复运动转换为曲轴26的旋转运动。来自发动机22的排气经由净化一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)的有害成分的净化装置(三元催化剂)134排出至外部空气中。
发动机22通过发动机用电子控制单元(以下，称为发动机ECU)24来进行控制。发动机ECU 24是以CPU 24a为中心的微处理器，除了CPU24a以外，还包括：存储处理程序的ROM 24b；暂时存储数据的RAM24c；以及未图示的输入输出端口和通信端口。经由输入端口向发动机ECU 24输入来自对发动机22的状态进行检测的各种传感器的信号，例如：来自检测曲轴26的旋转位置的曲轴位置传感器140的曲轴位置、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142的冷却水温、来自安装在净化装置134上的温度传感器135的催化剂层的温度、来自安装在燃烧室内的压力传感器143的气缸压力、来自检测打开关闭向燃烧室进行进排气的进气阀128和排气阀的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮位置、来自检测节流阀124的位置的节流阀位置传感器146的节流阀位置、来自安装在进气管上的空气流量计148的空气流量计信号、来自同样安装在进气管上的温度传感器149的进气温度等。另外，经由输出端口从发动机ECU 24输出用于驱动发动机22的各种控制信号，例如：燃料喷射阀126的驱动信号、调节节流阀124的位置的节流阀马达136的驱动信号、与点火器一体化的点火线圈138的控制信号、可以改变进气阀128的开闭正时的可变阀正时机构150的控制信号等。其中，发动机ECU 24与混合动力用电子控制单元70进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号对发动机22进行运转控制，同时根据需要输出与发动机22的运转状态相关的数据。
动力分配统合机构30包括：外齿齿轮的太阳齿轮31；与太阳齿轮31配置在同心圆上的内齿齿轮的内啮合齿轮32；与太阳齿轮31啮合，且与内啮合齿轮32啮合的多个小齿轮33；以自由自转且公转的方式保持多个小齿轮33的行星齿轮架34，该动力分配统合机构30被构成为将太阳齿轮31、内啮合齿轮32以及行星齿轮架34作为旋转部件进行差动作用的行星齿轮机构。对于动力分配统合机构30，在行星齿轮架34上连结有发动机22的曲轴26，在太阳齿轮31上连结有马达MG1，在内啮合齿轮32上经由内啮合齿轮轴32a连结有减速齿轮35，当马达MG1起着发电机的作用时，将从行星齿轮架34输入的来自发动机22的动力根据其齿轮比分配给太阳齿轮31侧和内啮合齿轮32侧，当马达MG1起着电动机的作用时，将从行星齿轮架34输入的来自发动机22的动力和从太阳齿轮31输入的来自马达MG1的动力进行统合，输出给内啮合齿轮32侧。输出给内啮合齿轮32的动力从内啮合齿轮轴32a经由齿轮机构60和差速器齿轮62最终被输出给车辆的驱动轮63a、63b。
马达MG1和马达MG2均是可以作为发电机进行驱动并且可以作为电动机进行驱动的公知的同步发电电动机，通过逆变器41、42与电池50进行电力的交换。马达MG1、MG2均通过马达用电子控制单元(以下，称为马达ECU)40来进行驱动控制。向马达ECU 40输入用于驱动控制马达MG1、MG2所需要的信号，例如来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的信号和通过未图示的电流传感器检测的施加给马达MG1、MG2的相电流等，从马达ECU 40输出对逆变器41、42的开关控制信号。马达ECU 40与混合动力用电子控制单元70进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来驱动控制马达MG1、MG2，并且根据需要将与马达MG1、MG2的运转状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
电池50通过电池用电子控制单元(以下，称为电池ECU)52来进行管理。向电池ECU 52输入管理电池50所需要的信号，例如来自设置在电池50的端子间上的未图示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力线54上的未图示的电流传感器的充放电电流、来自安装在电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等，该电池ECU 52计算用于管理电池50的残余容量(SOC)，并且基于该计算出的残余容量(SOC)、电池温度Tb及其输入输出限度Win、Wout计算出作为用于对电池50进行充放电的要求值的充放电要求功率Pb*等，根据需要通过通信将数据输出给混合动力用电子控制单元70。
混合动力用电子控制单元70是以CPU 72为中心的微处理器，除了CPU 72以外，还包括：存储处理程序的ROM 74；暂时存储数据的RAM76；以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自点火开关80的点火信号、来自检测换档杆81的操纵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的踩入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的踩入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、来自安装在驱动轮63a、63b和未图示的从动轮63c、63d上的车轮速度传感器65a～65d的车轮速度Vwa～Vwd等经由输入端口被输入给混合动力用电子控制单元70。如上所述，混合动力用电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU 24、马达ECU 40以及电池ECU 52连接，并与发动机ECU 24、马达ECU 40以及电池ECU 52进行各种控制信号和数据的交换。
如此构成的实施例的混合动力汽车20根据与驾驶员对加速踏板83的踏入量相对应的加速器开度Acc和车速V来计算应该输出给作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a的要求转矩，对发动机22、马达MG1以及马达MG2进行运转控制，以使得向内啮合齿轮轴32a输出与该要求转矩相对应的要求动力。发动机22、马达MG1以及马达MG2的运转控制具有如下模式等：转矩转换运转模式，对发动机22进行运转控制以使得从发动机22输出与要求动力相应的动力，并对马达MG1和马达MG2进行驱动控制以使得从发动机22输出的全部动力通过行星齿轮30、马达MG1以及马达MG2进行转矩转换并被输出给内啮合齿轮轴32a；充放电运转模式，对发动机22进行运转控制以使得从发动机22输出与要求动力和电池50的充放电所需要的电力之和相应的动力，并且对马达MG1和马达MG2进行驱动控制，伴随着电池50的充放电，将从发动机22输出的动力的全部或一部分经由行星齿轮30、马达MG1以及马达MG2进行转矩转换，将要求动力输出给内啮合齿轮轴32a；马达运转模式，进行运转控制以停止发动机22的运转并将来自马达MG2的与要求动力相应的动力输出给内啮合齿轮轴32a。
下面，对实施例的混合动力汽车20的动作，特别是当净化装置134的催化剂层温度变高、进行催化剂老化抑制控制时，驾驶员松开加速踏板83或者通过踩下制动踏板85等来作用制动力而形成轻负荷时的动作进行说明。这里，在实施例中，催化剂老化抑制控制执行的是如下控制，即：通过禁止发动机22断油，使大量的空气供应给净化装置134，从而抑制催化剂层进一步升温。即，执行即使在车辆处于制动中等车辆要求较小的动力而不需要来自发动机22的动力时，也向发动机22供应燃料并进行点火的控制。通过由发动机ECU执行未图示的催化剂老化抑制标记设定程序，并且当来自安装在净化装置134上的温度传感器135的催化剂层温度达到规定温度以上时将催化剂老化抑制标记Fc置为值1，由此根据该催化剂老化抑制标记Fc，通过混合动力用电子控制单元70来执行该催化剂老化抑制控制。图3是表示作为包括该催化剂老化抑制控制的车辆的制动时的驱动控制的一个例子，通过混合动力用电子控制单元70执行的制动时控制程序的流程图。该程序每隔规定时间(例如每隔数毫秒)反复执行。
当执行制动时控制程序时，首先，混合动力用电子控制单元70的CPU 72执行输入控制所需数据的处理(步骤S100)，所述数据有：来自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、发动机22的转速Ne、马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、催化剂老化抑制控制标记Fc、电池50的输入限度Win等。这里，发动机22的转速Ne为通过通信从发动机ECU 24输入的、根据来自安装在曲轴26上的曲轴位置传感器140的信号计算出的数据。另外，马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2为通过通信从马达ECU 40输入的、根据由旋转位置检测传感器43、44检测出的马达MG1、MG2的转子的旋转位置计算的数据。并且，催化剂老化抑制标记Fc输入的是通过发动机ECU 24设定的数据。电池50的输入限度Win为通过通信从电池ECU52输入的、根据电池50的残余容量(SOC)设定的数据。
当如此地输入数据时，作为车辆所要求的制动转矩，根据输入的制动踏板位置BP和车速V来设定应该输出给连结在驱动轮63a、63b上的作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a的要求制动转矩Tr*(步骤S110)。在实施例中，要求制动转矩Tr*按照下述设定，即：预先规定制动踏板位置BP和车速V与要求制动转矩Tr*的关系并作为要求制动转矩设定用映射图而存储在ROM 74内，当提供了制动踏板位置BP和车速V时，从存储的映射图中导出相应的要求制动转矩Tr*。图4表示要求制动转矩设定用映射图的一个例子。
接着，根据催化剂老化抑制标记Fc和车速V来设定发动机22的目标转速Ne*(步骤S120)。虽然在实施例中由于是处于制动当中而不需要来自发动机22的动力，但是为了在接着踩下加速踏板83时迅速地输出动力，还是根据车速V来规定目标转速Ne*。例如，对于目标转速Ne*，可以如下进行设定，即：当催化剂老化抑制标记Fc为值0(不需要催化剂老化抑制控制)而不足规定车速(10km/h或20km/h)时，为了停止发动机22而设定为值0，当为规定车速以上时，设定为规定转速(例如，800rpm或1000rpm等)，当催化剂老化抑制标记Fc为值1(需要催化剂老化抑制控制)时，设定为规定转速(例如，800rpm或1000rpm等)。
然后，对输入的发动机22的转速Ne和设定的发动机22的目标转速Ne*的转速差ΔN进行计算(步骤S130)，将计算出的转速差ΔN与阈值Nref进行比较(步骤S140)。这里，阈值Nref是即使不通过马达MG1进行转速的积极控制也可以容易地以目标转速Ne*独立运转发动机22的那种程度的、与目标转速Ne*之间的转速差，并被设定为相对较小的值。
这里，考虑如下情形：驾驶员踩下加速踏板83以相对高转来运转发动机22，在车速V相对较大的状态下，松开踩下的加速踏板83，轻轻地踩下制动踏板85。此时，由于目标转速Ne*设定为相对较小的规定转速，因此转速差ΔN大于阈值Nref。此时，接着对催化剂老化抑制标记Fc是否为值1进行判断(步骤S150)。当催化剂老化抑制标记Fc为值0时，即，不需要催化剂老化抑制控制时，对发动机ECU 24给予指示以执行断油，暂时地停止向发动机22供应燃料(步骤S160)，对马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0(步骤S170)。具体地说，将进行断油的控制信号发送给发动机ECU 24，接收到该控制信号的发动机ECU 24停止燃料喷射，同时停止点火，由此进行断油。当如此地计算马达MG1的转矩指令Tm1*时，将电池50的输入限度Win和马达MG1的消耗电力(发电电力)之间的偏差除以马达MG2的转速Nm2，其中马达MG1的消耗电力是对计算出的马达MG1的转矩指令Tm1*(此时，为值0)乘以当时的马达MG1的转速Nm1而得到的，由此，由下式(1)来计算可以从马达MG2输出的作为转矩下限的转矩限度Tmin(步骤S250)，同时使用要求制动转矩Tr*、转矩指令Tm1以及动力分配统合机构的齿轮比ρ，由式(2)来计算应该从马达MG2输出的作为转矩的假定马达转矩Tm2tmp(步骤S260)，将马达MG2的转矩指令Tm2*设定为用计算出的转矩限度Tmin限制假定马达转矩Tm2tmp的值(步骤S270)，将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S280)，从而结束本程序。接收到转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU 40为了用转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2，而对逆变器41、42的开关元件进行开关控制。将表示伴随着发动机22的断油而制动时的动力分配统合机构30的旋转部件的转速和转矩之间的力学关系的共线图的一个例子表示在图5中。图中，左侧的S轴表示马达MG1的转速Nm1、即为太阳齿轮31的转速，C轴表示发动机22的转速Ne、即为行星齿轮架34的转速，R轴表示马达MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比Gr所得的内啮合齿轮32的转速Nr。R轴上的粗线箭头表示当使用后述的转矩指令Tm2*驱动马达MG2时作用在内啮合齿轮轴32a上的转矩。另外，图中，实线为踩下制动踏板85时的共线，虚线表示共线的时间变化。如图所示，通过断油，发动机22的转速Ne渐渐变小。其中，式(2)可以从该共线图容易地导出。
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2    (1)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (2)
当在步骤S150中判断出催化剂老化抑制标记Fc为值1时，即，需要催化剂老化抑制控制时，对发动机ECU 24给予指示以继续发动机22的爆发燃烧(点火)(步骤S180)，为了在继续该爆发燃烧的状态下使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*，通过下式(3)设定马达MG1的转矩指令Tm1*(步骤S190)，使用设定的马达MG1的转矩指令Tm1*来设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S250～S270)，并将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S280)，从而结束本程序。这里，具体地说，将表示该意图的控制信号发送给发动机ECU 24，接收到该控制信号的发动机ECU 24进行燃料喷射控制以喷射与以该转速Ne独立运转发动机22时相比稍多的燃料，并且进行点火控制，由此进行继续发动机22的爆发燃烧。因此，从发动机22输出若干的转矩。式(3)是伴随着发动机22的爆发燃烧的继续用于将发动机22的转速Ne作为目标转速Ne*的反馈控制中的关系式，右边第一项的“k1”为比例项的增益，右边第2项的“k2”为积分项的增益。从需要继续发动机22的爆发燃烧考虑，该增益“k1”“k2”被设定为与从发动机22输出相对较大的转矩时相比小的值。将表示此时的动力分配统合机构30的旋转部件的转速和转矩的力学关系的共线图的一个例子表示在图6中。如上所述，由于在继续发动机22的爆发燃烧的状态下通过马达MG1的驱动控制将发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*，因此可以迅速地使发动机22的转速Ne降低到目标转速Ne*。其中，在该状态下，从发动机22输出若干转矩后，与该部分相应的转矩作用在内啮合齿轮轴32a上，从马达MG2将对其进行抵消的转矩附加到要求制动转矩Tr*上。
Tm1＝k1·ΔN+k2∫ΔN·dt(3)
在步骤S140中，不管是否进行催化剂老化抑制控制，当判断为发动机22的转速Ne为阈值Nref以下时，对目标转速Ne*(步骤S200)进行检查，当目标转速Ne*不为值0时，对发动机ECU 24进行指示以使得发动机22成为在不进行转矩输出的情况下以目标转速Ne*进行运转的独立运转的状态(步骤S210)，当目标转速Ne*为值0时，向发动机ECU 24发出发动机22的运转停止的指示(步骤S230)。然后，对马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0(步骤S240)，同时使用设定的马达MG1的转矩指令Tm1*来设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S250～S270)，并将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S280)，从而结束本程序。由此，当目标转速Ne不为值0时，发动机22以该转速进行独立运转。
图7是表示当对催化剂老化抑制标记Fc置为值1时驾驶员踩下制动踏板85进行制动时发动机22和马达MG1、MG2的状态等随时间变化的一个例子的说明图。如图所示，当驾驶员在净化装置134的催化剂层的温度上升、催化剂老化抑制标记Fc被置为值1的时间T1以后的时间T2踩下制动踏板85时，为了伴随着发动机22的爆发燃烧(点火)的继续将发动机22的转速Ne降低到目标转速Ne*，而对马达MG1的转矩指令Tm1*设定基于发动机22的转速Ne和目标转速Ne*的转速差ΔN的转矩，因此发动机22会在输出若干转矩的情况下降低其转速Ne。此时，通过从马达MG1输出转矩来抵消作用在内啮合齿轮轴32a上的转矩，同时从马达MG2输出要求制动转矩Tr*，因此车速V变小。在发动机22的转速Ne和目标转速Ne*的转速差ΔN达到阈值Nref的时间T3内，发动机22独立运转，对马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0。然后，从马达MG2输出与要求制动转矩Tr*相对应的转矩。
根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，当对催化剂老化抑制标记Fc置为值1而要求催化剂老化抑制控制时，并当关闭加速器踩下制动踏板85时，控制马达MG1以使得在继续发动机22的爆发燃烧(点火)的同时使其转速Ne达到目标转速Ne*，因此可以迅速地将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*。结果，可以抑制无用的燃料消耗，从而能够提高车辆的能效。
在实施例的混合动力汽车20中，当对催化剂老化抑制标记Fc置为值1并踩下制动踏板85时，使用反馈控制的关系式设定马达MG1的转矩指令Tm1*以使得伴随着发动机22的爆发燃烧(点火)的继续使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*，但是，也可以控制马达MG1，使得发动机22的转速Ne以每单位时间改变规定转速的方式向目标转速Ne*变化。
在实施例的混合动力汽车20中，当催化剂老化抑制标记Fc置为值1并踩下制动踏板85时，设定MG1的转矩指令Tm1*以使得伴随着发动机22的爆发燃烧(点火)的继续使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*，然后在电池50的输入限度Win的范围内设定MG2的转矩指令Tm2*。但是，也可以根据要求制动转矩Tr*在电池50的输入限度Win的范围内设定马达MG2的转矩指令Tm2，然后设定MG1的转矩指令Tm1*以使得伴随着发动机22的爆发燃烧(点火)的继续使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*。此时，马达MG2的转矩指令Tm2*通过电池50的输入限度Win进行限制而设定时或不接受输入限度Win的限制作为其附近值而设定时，通过马达MG1发电的电力部分即超过电池50的输入限度Win。此时，由于电池50老化，催化剂的老化也轻微进行，但是，也可以暂时地停止发动机22的燃料喷射，使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*。以下，将上述处理作为第二实施例的混合动力汽车20B进行说明。
图8是简要表示装载作为第二实施例的动力输出装置的混合动力汽车20B的构成图。如图所示，第二实施例的混合动力汽车20B仅在电池50的输出端子附近明示了检测对电池50进行充放电的充放电电流Ib的电流传感器53a和检测电池50的端子间电压(电池电压)Vb的电压传感器53b，并且与第一实施例的混合动力汽车20的构成相同。为了避免重复说明，第二实施例的混合动力汽车20B的构成也标记与第一实施例的混合动力汽车20的构成相同的标号，并省略其详细的说明。
在第二实施例的混合动力汽车20B中，执行图9的制动时控制程序以代替图3的制动时控制程序。在图9的制动时控制程序中，首先，输入控制所需要的数据(步骤S300)，例如：来自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、发动机22的转速Ne、马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、催化剂老化抑制标记Fc、电池50的输入限度Win、电池50的充放电电流Ib、电池电压Vb等。根据输入的制动踏板位置BP和车速V，使用图4所示的要求制动转矩设定用映射图，作为车辆所要求的制动转矩来设定应该输出给连结在驱动轮63a、63b上的作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a的要求制动转矩Tr*(步骤S310)。这里，电池50的充放电电流Ib和电池电压Vb为将由电流传感器53a检测出的充放电电流In和由电压传感器53b检测出的电池电压Vb通过通信从电池ECU 52输入的数据。其中，关于发动机22的转速Ne、马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、催化剂老化抑制标记Fc、电池50的输入限度Win的输入，在第一实施例中已进行了说明。
接着，将电池50的输入限度Win除以马达MG2的转速Nm2，来计算可以从马达MG2输出的作为转矩下限的转矩限度Tmin(步骤S320)，并且将要求制动转矩Tr*除以减速齿轮35的齿轮比Gr，计算假定马达转矩Tm2tmp(步骤S330)，作为用计算出的转矩限度Tmin限制假定马达转矩Tm2tmp的值来设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S340)。然后，与图3的制动时控制程序的步骤S120～S140相同，根据催化剂老化抑制标记Fc和车速V来设定发动机22的目标转速Ne(步骤S350)，同时对输入的发动机22的转速Ne和设定的发动机22的目标转速Ne*的转速差ΔN进行计算(步骤S360)，将计算出的转速差ΔN与阈值Nref进行比较(步骤S370)。当转速差ΔN大于值Nref时，对催化剂老化抑制标记Fc是否为值1进行判断(步骤S380)，当催化剂老化抑制标记Fc为值0时，判断为不需要催化剂老化抑制控制，对发动机ECU 24指示执行断油，以暂时停止向发动机22供应燃料(步骤S400)，同时由下式(4)计算设定马达MG1的转矩指令Tm1*，以使使发动机22的转速Ne向目标转速Ne*侧变化转速Nrt(步骤S410)。这里，转速Nrt是为了不使发动机22的转速Ne骤变而使转速Ne变化的量的转速，可以通过制动时控制程序的起动频率等来规定。另外，式(4)是伴随着发动机22的断油，每单位时间仅将发动机22的转速Ne改变转速Nrt的反馈控制的关系式，右边第一项的“k3”为比例项的增益，右边第2项的“k4”是积分项的增益。如上所述，通过每单位时间将发动机22的转速Ne向目标转速Ne*侧改变转速Nrt，可以抑制发动机22的转速Ne的骤变。并且，如果考虑在以相对高转运转发动机22的状态下关闭加速器时和轻轻踩下制动踏板85时，则由于慢慢降低被断油的发动机22的转速Ne，因此作为马达MG1的转矩指令Tm1*的方向变成抑制发动机22的转速Ne的减少，当发动机22的转速Ne较高时，由马达MG1进行电力消耗，当发动机22的转速Ne较低时，由马达MG1进行电力再生。
Tm1*＝k3·Nr+k4∫Nr·dt(4)
当如上地设定马达MG1的转矩指令Tm1*时，检查转矩指令Tm1*是否为值0(步骤S480)，当转矩指令Tm1*不为值0时，在马达MG2的转矩指令Tm2*上，加上将由于从马达MG1输出转矩作用在内啮合齿轮轴32a上的转矩(Tm1*/ρ)除以减速齿轮35的齿轮比Gr所得的值，由此将其设定为新的转矩指令Tm2*(步骤S490)。通过如此地设定马达MG2的转矩指令Tm2*，可以抑制因驱动马达MG1引起的转矩变动。然后，将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S500)，从而结束本程序。
当在步骤S380中判断为催化剂老化抑制标记Fc为值1时，即，需要进行催化剂老化抑制控制时，将电池50的充放电电流Ib和电池电压Vb之积、即电池50的充放电电力Pb与电池50的输入限度Win进行比较(步骤S390)。当电池50的输入限度Win足够小时(绝对值较大时)，充放电电力Pb大于输入限度Win(绝对值较小)，当电池50的输入限度Win较大时(绝对值较小时)，通过马达MG1的转矩指令Tm1*的设定和与此相应的马达MG2的转矩指令Tm2*的重新设定，充放电电力Pb小于输入限度Win(绝对值较大)。在步骤S390中，对是否达到这样的状态进行判断。对此后面将进一步叙述。
当电池50的充放电电力Pb大于电池50的输入限度Win(绝对值较小)时，对发动机ECU 24给予指示以继续发动机22的爆发燃烧(点火)(步骤S420)，通过上述式(3)设定马达MG1的转矩指令Tm1*，以使得在继续该爆发燃烧的状态下使发动机22的转速Ne达到目标转速Ne*(步骤S430)，使用设定的马达MG1的转矩指令Tm1*重新设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S480、S490)，将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S500)，从而结束本程序。下面将对这些处理进行详细叙述。
当电池50的充放电电力Pb小于电池50的输入限度Win时(绝对值较大)，判断为在继续发动机22的爆发燃烧的状态下不能使发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*，对发动机ECU 24指示执行断油，暂时地停止向发动机22供应燃料(步骤S400)，同时通过上述的式(4)计算设定马达MG1的转矩指令Tm1*，使得发动机22的转速Ne向目标转速Ne*一侧变化转速Nrt(步骤S410)，使用设定的马达MG1的转矩指令Tm1*，对马达MG2的转矩指令Tm2*进行重新设定(步骤S480、S490)，将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S500)，从而结束本程序。在以继续发动机22的爆发燃烧的状态将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*的控制中，当发动机22的转速Ne较高时，通过马达MG1进行电力再生，当发动机22的转速Ne较低时在马达MG1中进行电力消耗，因此电池50的充放电电力Pb小于电池50的输入限度Win的时候为通过马达MG1进行电力再生的发动机22的转速Ne较高的时候。此时，如果停止马达MG1的电力再生，则可以避免电池50的充放电电力Pb小于电池50的输入限度Win，发动机22成为以高转速Ne运转的状态。在实施例中，即使产生某些催化剂老化，也不会以过大的电力给电池50充电，为了将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*，可以执行暂时地停止向发动机22供应燃料的断油。并且，为了不会使发动机22的转速Ne产生骤变，而通过执行断油来驱动控制马达MG1。如上所述，由于在发动机22的转速Ne变低之前在马达MG1中进行电力消耗，因此可以避免以过大的电力给电池50充电。
另一方面，在步骤S370中，不管是否进行催化剂老化抑制控制，当判断为发动机22的转速Ne为阈值Nref以下时，对目标转速Ne*(步骤S440)进行检查，当目标转速Ne*不为值0时，对发动机ECU 24给予指示，使发动机22成为在不进行转矩输出的情况下以目标转速Ne*进行运转的独立运转的状态(步骤S450)，当目标转速Ne*为值0时，向发动机ECU 24发出发动机22的运转停止的指示(步骤S460)。然后，对马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0(步骤S470)，并将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU 40(步骤S500)，从而结束本程序。由此，当目标转速Ne*不为值0时，发动机22以该转速进行独立运转。
根据以上说明的第二实施例的混合动力汽车20B，当以继续发动机22的爆发燃烧的状态执行将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*的控制，电池50的充放电电力Pb小于电池50的输入限度Win(绝对值较大)时，判断为在继续发动机22的爆发燃烧的状态下不能使发动机22的转速Ne成为目标转速Ne*，通过执行暂时地停止向发动机22供应燃料的断油，可以在不会以过大的电力给电池50充电的情况下将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*。并且，控制马达MG1以使发动机22的转速Ne每单位时间仅变化转速Nrt，可以抑制发动机22的转速Ne骤变，从而能够避免因发动机22的转速Ne骤变引起的不良情况，例如，产生转矩冲击等不良情况。当然，当对催化剂老化抑制标记Fc置为值1要求催化剂老化抑制控制时，并关闭加速器踩下制动踏板85时，控制马达MG1以使得在继续发动机22的爆发燃烧(点火)的同时使其转速Ne达到目标转速Ne*，因此可以在不老化催化剂的情况下，迅速地将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*。结果，可以抑制无用的燃料消耗，从而能够提高车辆的能效。
在第二实施例的混合动力汽车20B中，当以继续发动机22的爆发燃烧的状态执行将发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*的控制时电池50的充放电电力Pb小于电池50的输入限度Win而对发动机22执行断油时，控制马达MG1使得发动机22的转速Ne每单位时间仅变化转速Nrt，但是，也可以对马达MG1的转矩指令Tm1*设定为值0而不进行上述马达MG1的控制。
在第一实施例和第二实施例的混合动力汽车20、20B中，将马达MG2的动力通过减速齿轮35变速输出给内啮合齿轮轴32a，但是，如图8的变形例的混合动力汽车120所示，也可以将马达MG2的动力连接在与连接有内啮合齿轮轴32a的车轴(连接有驱动轮63a、63b的车轴)不同的车轴上(图8中的连接在车轮64a、64b的车轴)。
在第一实施例和第二实施例的混合动力汽车20、20B中，将发动机22的动力通过动力分配统合机构30输出给连接在驱动轮63a、63b上的作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a，但是，如图9的变形例的混合动力汽车220所示，也可以具有连接在发动机22的曲轴26上的内转子232和连接在将动力输出给驱动轮63a、63b的驱动轴的外转子234，并可以具有将发动机22的动力的一部分传递给驱动轴同时将剩余的动力转换为电力的一对转子电动机230。
在实施例中，对混合动力汽车20、20B进行了说明，但是如果作为执行上述催化剂老化抑制控制的动力输出装置，也可以装载在除汽车以外的车辆、船舶、航空器等移动体上，还可以装入建设设备等非移动设备上。另外，也可以作为上述动力输出装置的控制方法的方式。
以上，使用实施例对本发明的具体实施方式进行了说明，但是，勿庸置疑，本发明丝毫不限于上述实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以以各种方式实施。
工业实用性
本发明可以利用在动力输出装置和汽车的制造产业等上。

Claims (12)

1.一种动力输出装置，向驱动轴输出动力，所述动力输出装置包括：
内燃机；
电力动力输入输出单元，连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，伴随着电力和动力的输入输出，将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；
电动机，可以向所述驱动轴输入输出动力；
蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力交换；
要求驱动力设定单元，设定应该输出给所述驱动轴的要求驱动力；
目标运转状态设定单元，当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据所述设定的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述设定的要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态；以及
控制单元，在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴，当处于所述规定的驱动状态时，执行低负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得伴随着所述内燃机的爆发燃烧的继续，该内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。
2.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
当处于所述规定的驱动状态时，所述目标运转状态设定单元将所述内燃机以规定的转速进行独立运转的运转状态设定为当所述爆发燃烧继续条件成立时的目标运转状态。
3.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
当处于所述规定的驱动状态时，所述控制单元进行控制以在所述内燃机的爆发燃烧可继续的范围内改变该内燃机的运转状态，使得所述内燃机的运转状态达到当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态。
4.如权利要求3所述的动力输出装置，其特征在于，
当处于所述规定的驱动状态时，所述控制单元进行控制以将所述内燃机的运转状态每单位时间改变规定转速，并达到当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态。
5.如权利要求1所述的动力输出装置，包括：
输入限度设定单元，根据所述蓄电单元的状态来设定作为该蓄电单元允许充电的最大电力的输入限度，
所述控制单元在所述设定的输入限度的范围内对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制。
6.如权利要求5所述的动力输出装置，包括：
充放电电力检测单元，检测对所述蓄电单元进行充放电的电力，
当所述控制单元是在处于所述规定的驱动状态时为使所述检测出的充放电电力处于所述设定的输入限度的范围内而执行所述低负荷燃烧继续控制时，在不能以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态运转所述内燃机的时候，所述控制单元进行控制以停止所述内燃机的燃料喷射并使该内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态运转。
7.如权利要求6所述的动力输出装置，其特征在于，
当所述控制单元为了停止所述内燃机的燃料喷射并使该内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态运转而进行控制时，所述控制单元按照使该内燃机的转速每单位时间变化规定转速的方式来进行控制。
8.如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
所述内燃机安装有使用催化剂净化废气的废气净化装置，
所述爆发燃烧继续条件是执行抑制所述废气净化装置的催化剂老化的催化剂老化抑制控制的条件。
9.如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
所述电力动力输入输出单元包括三轴式动力输入输出单元和发电机，所述三轴式动力输入输出单元连接在所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这三根轴上，根据输入输出给该三轴中的任二轴的动力而向剩余的轴输入输出动力，所述发电机可以向所述旋转轴输入输出动力。
10.一种车辆，其特征在于，
装载有如权利要求1至9任一项所述的动力输出装置，并且，
车轴连结在所述驱动轴上。
11.一种动力输出装置的控制方法，所述动力输出装置包括：内燃机；电力动力输入输出单元，连接在该内燃机的输出轴和所述驱动轴上，伴随着电力和动力的输入输出，将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴；电动机，可以向所述驱动轴输入输出动力；蓄电单元，可以与所述电力动力输入输出单元和所述电动机进行电力交换，所述动力输出装置的控制方法包括如下步骤：
(a)当继续所述内燃机的爆发燃烧的爆发燃烧继续条件不成立时，根据应该输出给所述驱动轴的要求驱动力，在包含所述内燃机的间歇运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态，当所述爆发燃烧继续条件成立时，根据所述要求驱动力，在保持所述内燃机继续运转的情况下设定该内燃机的目标运转状态；
(b)在所述爆发燃烧继续条件成立的期间，当不处于向所述驱动轴输出制动力或轻负荷的规定的驱动状态时，执行中高负荷燃烧继续控制，对所述内燃机、所述电力动力输入输出单元以及所述电动机进行控制，使得所述内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态进行运转，并且使得基于所述设定的要求驱动力的驱动力被输出给所述驱动轴。
12.如权利要求11所述的动力输出装置的控制方法，其中，
在所述步骤(b)中，当在处于所述规定的驱动状态时为使对所述蓄电单元进行充放电的充放电电力位于所述蓄电单元的输入限度的范围内而执行所述低负荷燃烧继续控制时，在不能以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态运转所述内燃机的时候，进行控制以停止所述内燃机的燃料喷射并使该内燃机以当所述爆发燃烧继续条件成立时设定的目标运转状态运转。
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