CN103987600B - 混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

马达的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1的超过条件成立后，针对马达，以转矩限制Tlim1限制暂时转矩Tm1tmp而设定转矩指令Tm1*(S140)，针对发动机，将换算功率Pesh与值0中的大的一方设定为第2修正功率Pemo2(S220、S240)，从要求功率Pe*减去第1修正功率Pemo1和第2修正功率Pemo2而再计算发动机的要求功率Pe*(S250)。然后，使用再计算后的要求功率Pe*来控制发动机，并且，使用转矩指令Tm1*来控制马达。

Description

混合动力汽车
技术领域
本发明涉及混合动力汽车。
背景技术
以往，作为这种混合动力汽车提出了如下方案，具备：发动机；发电机；行星齿轮单元，其行星架(齿轮架)、太阳轮以及齿圈与发动机的输出轴、发电机的旋转轴、与驱动轮连结的输出轴连接；旋转轴与行星齿轮单元的齿圈连接的驱动马达；以及能够与发电机、驱动马达进行电力交换的电池，当发电机的温度升高时减小发电机转矩，随着发电机转矩减小而发电机旋转速度升高时，减小发动机转矩(例如参照专利文献1)。在该混合动力汽车中，通过这样的控制，能够利用发电机转矩充分地支持发动机转矩，从而抑制发电机旋转速度变得过高。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2003-111206号公报
发明内容
一般来说，在这种混合动力汽车中，为了控制发动机的旋转速度，在作为应从发电机输出的转矩的、旋转速度控制用转矩超过额定转矩时，考虑了以额定转矩驱动发电机并且根据旋转速度控制用转矩超过额定转矩的量来减小发动机的输出，从而抑制发电机旋转速度过度上升。在一旦开始这种控制之后以某种程度进行继续时，在旋转速度控制用转矩相对于额定转矩产生了富余时，若使发动机的输出转矩增加，则有时发动机的输出会在短时间内发生比较大的变化，发动机的转速会产生比较大的变动。
本发明的混合动力汽车的主目的在于，抑制用于使发动机以目标转速旋转的旋转调整用转矩超过马达的转矩限制后的发动机的转速变动。
为了实现上述主目的，本发明的混合动力汽车采用了以下技术方案。
本发明的混合动力汽车的构思为一种混合动力汽车，具备能够输出行驶用动力的发动机、能够相对于所述发动机的输出轴输入输出动力的马达以及能够与所述马达交换电力的电池，所述混合动力汽车具备控制单元，所述控制单元根据车辆所要求的要求功率来设定所述发动机的目标转速，并且设定用于使所述发动机以所述目标转速旋转的旋转调整用转矩，所述控制单元控制所述发动机和所述马达以使得从所述发动机输出基于所述要求功率的功率、且从所述马达输出用转矩限制来限制所述旋转调整用转矩而得到的转矩，在所述旋转调整用转矩超过所述转矩限制的超过条件成立之后，在处于所述旋转调整用转矩超过所述转矩限制的超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以输出比所述要求功率小第1功率与第2功率之和的功率，在处于所述旋转调整用转矩未超过所述转矩限制的非超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以输出比所述要求功率小所述第1功率的功率，所述第2功率对应于所述转矩限制相对于所述旋转调整用转矩的不足量。
在本发明的混合动力汽车中，根据车辆要求的要求功率来设定发动机的目标转速，并且，设定用于使发动机以目标转速旋转的旋转调整用转矩，并控制发动机和马达以使得从发动机输出基于要求功率的功率、并且从马达输出以转矩限制来限制旋转调整用转矩而得到的转矩，其中，在旋转调整用转矩超过转矩限制的超过条件成立之后，在处于旋转调整用转矩超过转矩限制的超过状态时，控制发动机以输出比要求功率小第1功率与第2功率之和的功率，在处于旋转调整用转矩未超过转矩限制的非超过状态时，控制发动机以输出比要求功率小第1功率的功率，所述第2功率对应于转矩限制相对于旋转调整用转矩的不足量。由此，在超过条件成立之后，与控制发动机以使得无论是超过状态还是非超过状态均从发动机输出比要求功率小第1功率与第2功率之和的情形相比，能够抑制来自发动机的输出(功率、转矩)的变动。其结果，能够抑制发动机的转速的变动。当然，能够抑制马达转速的过度上升。
在这样的本发明的混合动力汽车中，也可以为：在所述超过条件成立之后，在处于所述非超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以使得从所述发动机输出比所述要求功率小所述第1功率的功率直到该非超过状态持续预定时间，在所述非超过状态持续了所述预定时间之后，所述控制单元控制所述发动机以使得从所述发动机输出的输出功率从比所述要求功率小所述第1功率的功率开始接近比所述要求功率小与所述旋转调整用转矩相对于所述转矩限制的富余量对应的功率的功率。
另外，在本发明的混合动力汽车中，也可以为：所述第1功率在所述超过条件成立之后随着所述非超过状态的持续而变小。另外，也可以为：所述第1功率具有将所述超过条件成立时的所述要求功率除以所述超过条件成立时的所述目标转速而得到的值越大、则该第1功率越大的倾向。
进一步，在本发明的混合动力汽车中，也可以为：在所述超过条件成立之后，在处于所述超过状态时，所述控制装置控制所述发动机以使得输出从所述要求功率减去所述第1功率和所述第2功率而得到的修正后功率，在处于所述非超过状态时，所述控制装置控制所述发动机以使得输出从所述要求功率减去所述第1功率而得到的所述修正后功率，进一步，所述控制装置在所述修正后功率成为了所述要求功率以上时，结束控制该发动机以使得从所述发动机输出比所述要求功率小的功率的控制。
进一步，在本发明的混合动力汽车中，也可以为还具备：行星齿轮，其与所述发动机的输出轴、所述马达的旋转轴以及连结于车轴的驱动轴连接；和第2马达，其能够与所述电池交换电力，且旋转轴与所述驱动轴连接。
附图说明
图1是表示作为本发明一实施例的混合动力汽车20的结构概略的结构图。
图2是表示由实施例的HVECU70执行的驱动控制例程的一例的流程图。
图3是表示要求转矩设定用映射(map)的一例的说明图。
图4是表示发动机22的工作线的一例和设定目标转速Ne*的状况的说明图。
图5是表示一边从发动机22输出功率、一边行驶时的行星齿轮30的旋转元件的转速与转矩的力学关系的共线图的一例的说明图。
图6是表示第1修正功率设定用映射的一例的说明图。
图7是表示超过条件成立时的马达MG1的转矩指令Tm1*、要求功率Pe*、发动机22的目标转速Ne*、不足转矩Tm1sh、第2修正功率Pemo2的时间变化状况的一例的说明图。
图8是表示变形例的驱动控制例程的一例的一部分的流程图。
图9是表示变形例的混合动力汽车120的结构概略的结构图。
图10是表示变形例的混合动力汽车120的结构概略的结构图。
图11是表示变形例的混合动力汽车120的结构概略的结构图。
具体实施方式
接着，使用实施例说明用于实施本发明的方式。
图1是表示作为本发明一实施例的混合动力汽车20的结构概略的结构图。如图所示，实施例的混合动力汽车20具备：以汽油、轻油等作为燃料而输出动力的发动机22；驱动控制发动机22的发动机用电子控制单元(以下称为发动机ECU)24；行星架与发动机22的曲轴26连接、且齿圈与驱动轴36连接的行星齿轮30，所述驱动轴36经由差动齿轮37与驱动轮38a、38b连结；例如构成作为同步发电电动机而转子与行星齿轮30的太阳轮连接的马达MG1；例如构成作为同步发电电动机而转子与驱动轴36连接的马达MG2；用于驱动马达MG1、MG2的变换器(inverter)41、42；通过开关控制变换器41、42的未图示的开关元件而驱动控制马达MG1、MG2的马达用电子控制单元(以下称为马达ECU)40；例如构成作为锂离子二次电池而经由变换器41、42与马达MG1、MG2交换电力的电池50；管理电池50的电池用电子控制单元(以下称为电池ECU)52；以及控制车辆整体的混合动力用电子控制单元(以下称为HVECU)70。
虽然未图示，但发动机ECU24构成作为以CPU为中心的微处理器，除CPU外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。来自检测发动机22的运转状态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的曲轴位置θcr、来自检测发动机22的冷却水温度的水温传感器的冷却水温Tw、来自安装于燃烧室内的压力传感器的缸内压力Pin、来自检测开闭进气门和排气门的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器的凸轮位置θca、来自检测节气门位置的节气门位置传感器的节气门位置TP、来自安装于进气管的空气流量计的吸入空气量Qa、来自同样安装于进气管的温度传感器的进气温度Ta、来自安装于排气***的空燃比传感器的空燃比AF、来自同样安装于排气***的氧传感器的氧信号O2等经由输入端口输入发动机ECU24，所述进气门、排气门向燃烧室进行进排气，从发动机ECU24经由输出端口输出用于驱动发动机22的各种控制信号、例如向燃料喷射阀的驱动信号、向调节节气门位置的节气门马达的驱动信号、向与点火器一体化的点火线圈的控制信号、向能够变更进气门的开闭正时的可变气门正时机构的控制信号等。另外，发动机ECU24与HVECU70通信，通过来自HVECU70的控制信号对发动机22进行运转控制，并且根据需要将涉及发动机22的运转状态的数据输出给HVECU70。此外，发动机ECU24也基于来自安装于曲轴26的未图示的曲轴位置传感器的信号，运算曲轴26的转速即发动机22的转速Ne。
虽然未图示，但马达ECU40构成作为以CPU为中心的微处理器，除CPU外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。为驱动控制马达MG1、MG2所需的信号、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的旋转位置θm1、θm2、由未图示的电流传感器检测的施加于马达MG1、MG2的相电流等经由输入端口输入马达ECU40，从马达ECU40经由输出端口输出向变换器41、42的未图示的开关元件的开关控制信号等。另外，马达ECU40与HVECU70通信，通过来自HVECU70的控制信号对马达MG1、MG2进行驱动控制，并且根据需要将涉及马达MG1、MG2的运转状态的数据输出给HVECU70。此外，马达ECU40也基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2运算马达MG1、MG2的旋转角速度ωm1、ωm2、转速Nm1、Nm2。
虽然未图示，但电池ECU52构成作为以CPU为中心的微处理器，除CPU外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。管理电池50所需的信号、例如来自设置于电池50的端子间的未图示的电压传感器的端子间电压Vb、来自安装于与电池50的输出端子连接的电力线上的未图示的电流传感器的充放电电流Ib、来自安装于电池50的未图示的温度传感器的电池温度Tb等被输入到电池ECU52，并根据需要通过通信将涉及电池50状态的数据发送给HVECU70。另外，为了管理电池50，电池ECU52基于由电流传感器检测出的充放电电流Ib的累计值来运算此时的蓄电比例SOC，基于运算的蓄电比例SOC和电池温度Tb来运算输入输出限制Win、Wout，所述蓄电比例SOC是能够从电池50放电的电力容量相对于全部容量的比例，所述输入输出限制Win、Wout是能够对电池50进行充放电的最大容许电力。此外，电池50的输入输出限制Win、Wout可通过如下方式设定：基于电池温度Tb设定输入输出限制Win、Wout的基本值，基于电池50的蓄电比例SOC设定输出限制用修正系数和输入限制用修正系数，并将设定的输入输出限制Win、Wout的基本值乘以修正系数。
虽然未图示，但HVECU70构成作为以CPU为中心的微处理器，除CPU外还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。来自点火开关80的点火信号、来自检测换挡杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP、来自检测加速踏板83的踏入量的加速踏板位置传感器84的加速开度Acc、来自检测制动踏板85的踏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等经由输入端口输入到HVECU70。如上所述，HVECU70经由通信端口与发动机ECU24、马达ECU40以及电池ECU52连接而与发动机ECU24、马达ECU40、电池ECU52进行各种控制信号、数据的交换。此外，作为档位SP，包括驻车档、空档、前进行驶用的驱动档、后进行驶用的倒档等。
在如此构成的实施例的混合动力汽车20中，基于与驾驶员对加速踏板的踏入量对应的加速开度Acc和车速V来计算应输出给驱动轴36的要求转矩Tr*，并运转控制发动机22、马达MG1以及马达MG2，以使得与该要求转矩Tr*对应的要求动力被输出给驱动轴36。作为发动机22、马达MG1以及马达MG2的运转控制，包括转矩转换运转模式、充放电运转模式、马达运转模式等，转矩转换运转模式中，运转控制发动机22以从发动机22输出与要求动力相应的动力，并且驱动控制马达MG1和马达MG2以使得从发动机22输出的全部动力由行星齿轮30、马达MG1以及马达MG2进行转矩转换而输出给驱动轴36；充放电运转模式中，运转控制发动机22以从发动机22输出与要求动力、电池50的充放电所需电力之和相应的动力，并且驱动控制马达MG1和马达MG2以使得伴随着电池50的充放电而从发动机22输出的全部动力或其一部分伴随着由行星齿轮30、马达MG1以及马达MG2进行的转矩转换而向驱动轴36输出要求动力；马达运转模式中，停止发动机22的运转，进行运转控制以使得将来自马达MG2的与要求动力相应的动力输出给驱动轴36。此外，转矩转换运转模式、充放电运转模式均为控制发动机22、马达MG1以及马达MG2以使得伴随着发动机22的运转而向驱动轴36输出要求动力的模式，由于没有实质性的控制中的差异，以下，将两者并称为发动机运转模式。
接着，说明如此构成的实施例的混合动力汽车20的动作。图2是表示由实施例的HVECU70执行的驱动控制例程的一例的流程图。每隔预定时间(例如每数毫秒)重复执行该例程。
当执行驱动控制例程时，HVECU70首先执行如下处理(步骤S100)，输入来自加速踏板位置传感器84的加速开度Acc、来自车速传感器88的车速V、马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、电池50的输入输出限制Win、Wout等控制所需的数据。在此，马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2设为通过通信从马达ECU40输入基于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θm1、θm2而运算出的转速。另外，电池50的输入输出限制Win、Wout设为通过通信从电池ECU52输入基于电池50的电池温度Tb和电池50的蓄电比例SOC而设定的输入输出限制。
当按这种方式输入数据时，基于输入的加速开度Acc和车速V设定应输出给驱动轴36的要求转矩Tr*，将设定的要求转矩Tr*乘以驱动轴36的转速Nr而计算行驶所要求的行驶用功率Pdrv*，从行驶用功率Pdrv*减去基于电池50的蓄电比例SOC得到的电池50的充放电要求功率Pb*(从电池50放电时为正值)而计算作为车辆所要求的功率(应从发动机22输出的功率)的要求功率Pe*(步骤S110)。在此，在实施例中，预先确定加速开度Acc、车速V以及要求转矩Tr*的关系并预先存储于未图示的ROM中作为要求转矩设定用映射，当被提供加速开度Acc和车速V时，从存储的映射导出并设定对应的要求转矩Tr*。在图3中示出要求转矩设定用映射的一例。另外，驱动轴36的转速Nr可以使用将马达MG2的转速Nm2或车速V乘以换算系数而得到的转速等。以下，有时将在该步骤110中计算出的要求功率Pe*称为修正前要求功率Pebase*。
接着，基于作为能够效率良好地从发动机22输出要求功率Pe*的、发动机22的转速与转矩的关系的工作线(例如燃油效率最佳动作线)和要求功率Pe*，设定作为应使发动机22进行运转的目标运转点处的转速的目标转速Ne*(步骤S120)。图4是表示发动机22的工作线的一例和设定目标转速Ne*的状况的说明图。如图所示，发动机22的目标转速Ne*可以作为发动机22的工作线与要求功率Pe*为一定的曲线的交点来求出。
接着，使用设定的发动机22的目标转速Ne*、马达MG2的转速Nm2以及行星齿轮30的变速比ρ(太阳轮的齿数/齿圈的齿数)，通过以下的式(1)计算马达MG1的目标转速Nm1*，并且，使用要求功率Pe*、目标转速Ne*、行星齿轮30的变速比ρ、马达MG1的目标转速Nm1*以及转速Nm1，通过式(2)计算作为应从马达MG1输出的转矩的暂时值的暂时转矩Tm1tmp(步骤S130)。在此，式(1)是相对于行星齿轮30的旋转元件的力学关系式。图5是表示一边从发动机22输出功率、一边行驶时行星齿轮30的旋转元件的转速与转矩的力学关系的共线图的一例的说明图。图中，左边的S轴表示作为马达MG1的转速Nm1的太阳轮的转速，C轴表示作为发动机22的转速Ne的行星架的转速，R轴表示作为马达MG2的转速Nm2的驱动轴36的转速Nr。此外，R轴上的两个粗线箭头表示从马达MG1输出并经由行星齿轮30作用于驱动轴36的转矩(-Tm1/ρ)和从马达MG2输出给驱动轴36的转矩Tm2。另外，在实施例中，将图中向上的箭头作为正转矩，将图中向下的箭头作为负转矩来进行说明。使用该共线图能够容易地导出式(1)。另外，式(2)是用于使马达MG1的转速Nm1成为目标转速Nm1*(使发动机22的转速Ne成为目标转速Ne*)的反馈控制的关系式，式(2)中，右边第1项是前馈项，右边第2项是反馈的比例项，右边第3项是反馈的积分项。右边第1项是用于对从发动机22输出并经由曲轴26、行星齿轮30的行星架作用于行星齿轮30的太阳轮的转矩进行承受(receive)的转矩。另外，右边第2项的“k1”是比例项的增益，右边第3项的“k2”是积分项的增益。此外，在一边从发动机22输出功率、一边行驶时，由于使用来自发动机22的功率而通过马达MG1进行发电(图5中，参照S轴的向下箭头)，所以马达MG1的暂时转矩Tm1tmp通常成为负的转矩(抑制发动机22的转速Ne的方向的转矩)。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ
(1)
Tm1tmp＝-ρ·Pe*/((1+ρ)·Ne*)+k1·(Nm1*-Nm1)+k2，∫(Nm1*-Nm1)dt
(2)
这样，当设定马达MG1的暂时转矩Tm1tmp时，通过式(3)，以转矩限制Tlim1(＜0)和转矩限制Tlim2(＞0)来限制暂时转矩Tm1tmp，并设定作为应从马达MG1输出的转矩的转矩指令Tm1*(步骤S140)。在此，转矩限制Tlim1、Tlim2表示马达MG1的转速Nm1下的额定最大转矩的负侧、正侧的值。
Tm1*＝min(max(Tm1tmp,Tlim1),Tlim2) (3)
接着，调查超过条件标志F的值(步骤150)，所述超过条件标志F作为其初始值被设定为值0，并且，在马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1(小于转矩限制Tlim1)的超过条件成立时被设定为值1，在超过条件标志F为值0时，将马达MG1的暂时转矩Tm1tmp与转矩限制Tlim1进行比较(步骤S160)。步骤S150的处理是判定是否为超过条件的成立后的处理，步骤S160的处理是判定超过条件是否成立的处理。此外，作为超过条件容易成立的时期，可认为是：如发动机22的进气温度Ta低时、大气压Pa大时等那样，吸入到发动机22的空气的密度(空气密度)大，所以来自发动机22的输出(功率、转矩)相对于要求值容易变大的时期；如在上坡路的行驶期间驾驶员较大地踏入加速踏板83时那样，对发动机22要求大的输出的时期等。
当在步骤S150中超过条件标志F为值0、且在步骤S160中马达MG1的暂时转矩Tm1tmp为转矩限制Tlim1以上时，判断为不是超过条件的成立后、且超过条件未成立，如以下的式(4)所示，将马达MG1的转矩指令Tm1*除以行星齿轮30的变速比ρ而得到的值与要求转矩Tr*相加，从而计算作为应从马达MG2输出的转矩的暂时值的暂时转矩Tm2tmp(步骤S280)，如式(5)和式(6)所示，将电池50的输入输出限制Win、Wout与马达MG1的转矩指令Tm1*乘以转速Nm1而得到的马达MG1的功耗(发电电力)之差除以马达MG2的转速Nm2，计算作为可以从马达MG2输出的转矩上下限的转矩限制Tm2min、Tm2max(步骤S290)，如式(7)所示，以转矩限制Tm2min、Tm2max限制暂时转矩Tm2tmp而设定作为应从马达MG2输出的转矩的转矩指令Tm2*(步骤S300)。在此，能够从图5的共线图容易地导出式(4)。
Tm2tmp＝Tr*+Tm1*/ρ (4)
Tm2min＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (5)
Tm2max＝(Wout-Tm1*·Ｎm1)/Nm2 (6)
Tm2*＝max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (7)
当这样设定要求功率Pe*、发动机22的目标转速Ne*以及马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*后，将要求功率Pe*、发动机22的目标转速Ne*发送给发动机ECU24，将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*发送给马达ECU40(步骤S310)，结束本例程。接收到要求功率Pe*和发动机22的目标转速Ne*的发动机ECU24将要求功率Pe*除以发动机22的目标转速Ne*而计算发动机22的目标转矩Te*，并进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制以及点火控制等以使得发动机22在由目标转速Ne*和目标转矩Te*构成的运转点(目标运转点)运转。另外，接收到马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU40进行变换器41、42的开关元件的开关控制以使得以转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2。
当在步骤S150中超过条件标志F为值0、且在步骤S160中马达MG1的暂时转矩Tm1tmp比转矩限制Tlim1小时，判断为超过条件成立，将值1设定为超过条件标志F(步骤S170)，设定在对修正前要求功率Pebase*(在步骤S110计算的要求功率Pe*)进行修正时所使用的第1修正功率Pemo1(步骤S180)。在此，在实施例中，预先确定将超过条件成立时的修正前要求功率Pebase*除以同样地超过条件成立时的发动机22的目标转速Ne*而得到的值(超过条件成立时的发动机22的目标转矩Te*)与第1修正功率Pemo1的关系，并预先存储在未图示的ROM中作为第1修正功率设定用映射，当被提供修正前要求功率Pebase*和目标转速Ne*时，根据存储的映射导出并设定为第1修正功率Pemo1。在图6中示出第1修正功率设定用映射的一例。如图所示，在大于值0的范围内，第1修正功率Pemo1被以发动机22的目标转矩Te*(＝Pe*/Ne*)越大、则该第1修正功率Pemo1越大的倾向加以设定。这基于如下理由，由于发动机22的目标转矩Te*越大，马达MG1的转速Nm1越容易上升，可认为为了抑制马达MG1的转速Nm1过度上升，目标转矩Te*越大，越需要较大地限制要求功率Pe*(目标转矩Te*)。
在这样执行步骤S170、S180的处理后或者在步骤S150中超过条件标志F为值1时，接着，从马达MG1的转矩限制Tlim1减去马达MG1的暂时转矩Tm1tmp，计算作为马达MG1的转矩限制Tlim1(＝Tm1*)相对于暂时转矩Tm1tmp不足的量(暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1的超过量)的不足转矩Tm1sh(步骤S190)，使用计算出的不足转矩Tm1sh、发动机22的目标转速Ne*以及行星齿轮30的变速比ρ，通过以下的式(8)计算换算功率Pesh(步骤S200)。在此，换算功率Pesh是将马达MG1的不足转矩Tm1sh换算成发动机22的曲轴26的转矩、并进一步将其换算成功率的值，式(8)能够容易地从图5的共线图导出。该换算功率Pesh与不足转矩Tm1sh符号相同。即，在不足转矩Tm1sh大于值0时(暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时)，换算功率Pesh大于值0；在不足转矩Tm1sh为值0以下时(暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时)，换算功率Pesh为值0以下。
Pesh＝Ne*·Tm1sh·(1+ρ)/ρ (8)
当这样计算出换算功率Pesh后，将计算出的换算功率Pesh与值0比较(步骤S210)，在换算功率Pesh大于值0时，将换算功率Pesh设定为对修正前要求功率Pebase*(在步骤S110计算出的要求功率Pe*)进行修正时所使用的第2修正功率Pemo2(步骤S220)，从修正前要求功率Pebase*减去第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2而再计算发动机22的要求功率Pe*(步骤S250)。以下，有时将再计算后的要求功率Pe*称为修正后要求功率Pemo*。通过这样的步骤S220、S250的处理，在超过条件成立后在换算功率Pesh大于值0时(暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时)，例如在超过条件刚成立后等，修正后要求功率Pemo*成为比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2(换算功率Pesh)之和的功率。
然后，将修正后要求功率Pemo*(在步骤S250中再计算出的要求功率Pe*)与修正前要求功率Pebase*(在步骤S110计算出的要求功率Pe*)进行比较(步骤S260)，在修正后要求功率Pemo*小于修正前要求功率Pebase*时，将超过条件标志F保持为值1，执行步骤S280～S310的处理并结束本例程。
通过这样的控制，在超过条件成立后在换算功率Pesh大于值0时(暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时)，从发动机22输出比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2(换算功率Pesh)之和的功率来作为修正后要求功率Pemo*，具体而言，如果考虑不以修正前要求功率Pebase*和修正后要求功率Pemo*变更目标转速Ne*，则从发动机22输出比与修正前要求功率Pebase*对应的修正前功率对应转矩(Pebase*/Ne*)小与第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2之和对应的修正功率对应转矩((Pemo1+Pemo2)/Ne*)的转矩，并且，从马达MG1输出转矩限制Tlim1的转矩，所以能够抑制马达MG1的转速Nm1的过度上升。
另一方面，当在步骤S210中换算功率Pesh为值0以下时，将从前一次的第1修正功率(前一次Pemo1)减去预定值ΔPemo1而得到的值与值0中的大值设定为第1修正功率Pemo1(步骤S230)，并且，将值0设定为第2修正功率Pemo2(步骤S240)，从修正前要求功率Pebase*减去第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2而计算修正后要求功率Pemo*(步骤S250)。在此，预定值ΔPemo1决定换算功率Pesh为值0以下的状态时的第1修正功率Pemo1的每单位时间的下降程度，可以在假设为要求功率Pe*的变动、进而发动机22的转速Ne的变动不会给驾驶员带来不适感的范围内加以确定。通过这样的步骤S230～S250的处理，在超过条件的成立后在换算功率Pesh为值0以下时(暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时)，修正后要求功率Pemo*成为比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与被设定为值0的第2修正功率Pemo2之和的功率，所述第1修正功率Pemo1随着换算功率Pesh为值0以下的状态持续而逐渐变小。
然后，将修正后要求功率Pemo*与修正前要求功率Pebase*进行比较(步骤S260)，在修正后要求功率Pemo*小于修正前要求功率Pebase*时，将超过条件标志F保持为值1，执行步骤S280～S310的处理并结束本例程。
通过这样的控制，在超过条件的成立后在换算功率Pesh为值0以下时(暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时)，从发动机22输出比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1的功率来作为修正后要求功率Pemo*，具体而言，如果考虑不以修正前要求功率Pebase*和修正后要求功率Pemo*变更目标转速Ne*，则从发动机22输出比与修正前要求功率Pebase*对应的修正前功率对应转矩(Pebase*/Ne*)小与第1修正功率Pemo1对应的修正功率对应转矩(Pemo1/Ne*)的转矩，并且，从马达MG1输出暂时转矩Tm1tmp的转矩。
在此，在超过条件的成立后考虑将与不足转矩Tm1sh对应的换算功率Pesh按原样作为第2修正功率Pemo2来使用的比较例。在该比较例中，在超过条件的成立后，由于在马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时(将转矩限制Tlim1设定为转矩指令Tm1*时)、具有富余时(将暂时转矩Tm1tmp设定为转矩指令Tm1*时)均将对应于该不足量或富余量的换算功率Pesh用作第2修正功率Pemo2，所以修正后要求功率Pemo*会与马达MG1的转矩指令Tm1*的变动相应地，相对于比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1的功率(Pebase*-Pemo1)而向减少侧、增加侧变动。因此，存在如下情况，修正后要求功率Pemo*变动较大，由于该变动，发动机22的转矩Te变动较大，且发动机22的转速Ne变动较大。与此相对，在实施例中，在超过条件的成立后，由于在马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时，使用换算功率Pesh来作为第2修正功率Pemo2；在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时，使用值0作为第2修正功率Pemo2，所以修正后要求功率Pemo*与马达MG1的转矩指令Tm1*的变动相应地，相对于功率(Pebase*-Pemo1)仅向减少侧变动。由此，由于能够抑制修正后要求功率Pemo*的变动，所以能够抑制发动机22的转矩Te的变动，并能够抑制发动机22的转速Ne的变动。另外，如上所述，由于在马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时，将换算功率Pesh用作第2修正功率Pemo2，并从修正前要求功率Pebase*减去第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2之和而计算修正后要求功率Pemo*，所以能够抑制马达MG1的转速Nm1过度上升。
在这样重复执行本例程时，当在步骤S260判定为修正后要求功率Pemo*为修正前要求功率Pebase*以上时，将值0设定为超过条件标志F(步骤S270)，执行步骤S280～S310的处理并结束本例程。此外，在实施例中，由于第1修正功率Pemo1和第2修正功率Pemo2均成为值0以上，所以换算功率Pesh为值0以下的状态持续而第1修正功率Pemo1逐渐减小，在第1修正功率Pemo1和第2修正功率Pemo2均成为值0时，在步骤S260判定为修正后要求功率Pemo*为修正前要求功率Pebase*以上。
图7是表示超过条件成立时的马达MG1的转矩指令Tm1*、要求功率Pe*、发动机22的目标转速Ne*、不足转矩Tm1sh、第2修正功率Pemo2的时间变化状况的一例的说明图。在实施例中，如图所示，马达MG1的暂时转矩Tm1tmp变得小于转矩限制Tlim1而超过条件成立的时刻t1之后，将与不足转矩Tm1sh对应的换算功率Pesh与值0中的大值设定为第2修正功率Pemo2，使用比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2之和的功率来作为修正后要求功率Pemo*而控制发动机22。因此，在时刻t1后，与无论换算功率Pesh的值如何均将换算功率Pesh按原样设定为第2修正功率Pemo2而使用比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2之和的功率作为修正后要求功率Pemo*来控制发动机22相比，能够抑制要求功率Pe*的变动，进而能够抑制发动机22的转速Ne的变动。
根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，根据要求功率Pe*设定发动机22的目标转速Ne*，并且，为了使发动机22以目标转速Ne*旋转而设定马达MG1的暂时转矩Tm1tmp，并控制发动机22和马达MG1使得从发动机22输出基于要求功率Pe*的功率、且从马达MG1输出以转矩限制Tlim1限制暂时转矩Tm1tmp而得到的转矩指令Tm1*的转矩，其中，马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1的超过条件成立后，在暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时(与转矩限制Tlim1相对于暂时转矩Tm1tmp的不足转矩Tm1sh对应的换算功率Pesh大于值0时)，将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时(换算功率Pesh为值0以下时)，将值0设定为第2修正功率Pemo2，控制发动机22使得输出比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2之和的功率，所以与无论换算功率Pesh的值如何都将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2相比，能够抑制要求功率Pe*的变动，进而能够抑制发动机22的转速Ne的变动。当然，能够抑制马达MG1的转速Nm1的过度上升。
在实施例的混合动力汽车20中，超过条件成立后，从马达MG1的转矩限制Tlim1减去马达MG1的暂时转矩Tm1tmp而计算不足转矩Tm1sh，并使用计算出的不足转矩Tm1sh计算换算功率Pesh，将计算出的换算功率Pesh与值0中大的一方设定为第2修正功率Pemo2，但也可以使用不足转矩Tm1sh与值0中大的一方来计算换算功率Pesh，将计算出的换算功率Pesh设定为第2修正功率Pesh。
在实施例的混合动力汽车20中，超过条件成立后，在暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时(换算功率Pesh大于值0时)，将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时(换算功率Pesh为值0以下时)，将值0设定为第2修正功率Pemo2，但也可以在暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，并在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时根据其持续时间来设定第2修正功率Pemo2。在图8中示出该情况下的驱动控制例程的一例的一部分。图8的驱动控制例程除了追加步骤S232、S242的处理外，与图2的驱动控制例程相同。在图8的驱动控制程序中，在步骤S210中在换算功率Pesh大于值0时，将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2(步骤S220)，从修正前要求功率Pebase*减去第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2而计算修正后要求功率Pemo*(步骤S250)，执行步骤S260以后的处理。另一方面，在换算功率Pesh为值0以下时，将从前一次的第1修正功率(前一次Pemo1)减去预定值ΔPemo1得到的值与值0中的大的一方设定为第1修正功率Pemo1(步骤S230)，并且判定其持续时间是否为预定时间以上(步骤S232)，在其持续时间小于预定时间时，将值0设定为第2修正功率Pemo2(步骤S240)，在其持续时间为预定时间以上时，使用比例处理(rating process)、平滑处理(smoothing process)等缓变化处理，以从值0起逐渐接近换算功率Pech(＜0)的方式设定第2修正功率Pemo2(步骤S242)，从修正前要求功率Pebase*减去第1修正功率Pemo1、第2修正功率Pemo2而计算修正后要求功率Pemo*(步骤S250)，执行步骤S260以后的处理。在此，预定时间用于使驾驶员感觉不到发动机22的转速Ne变动引起的不适感，例如，为了使发动机22的转速Ne的变动周期成为500msec～1000msec左右，可以使用500msec、700msec、1000msec等。通过这样的控制，在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余的状态(换算功率Pesh小于值0的状态)持续时，能够使第2修正功率Pemo2平滑地接近换算功率Pesh，并能够使修正后要求功率Pemo*平滑地接近修正前要求功率Pebase*，所以与实施例相比，能够缩短将超过条件标志F从值1直到切换成值0为止的时间。
在该变形例中，超过条件成立后，从马达MG1的转矩限制Tlim1减去马达MG1的暂时转矩Tm1tmp而计算不足转矩Tm1sh，并且使用计算出的不足转矩Tm1sh计算换算功率Pesh，在计算出的换算功率Pesh大于值0时将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在换算功率Pesh为值0以下且其持续时间小于预定时间时，将值0设定为第2修正功率Pemo2，在换算功率Pesh为值0以下且其持续时间为预定时间以上时，以从值0起逐渐接近换算功率Pesh的方式设定第2修正功率Pemo2，但也可以在不足转矩Tm1sh大于值0时使用不足转矩Tm1sh来计算换算功率Pesh，并且，将计算出的换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在不足转矩Tm1sh为值0以下且其持续时间小于预定时间时，使用值0来代替不足转矩Tm1sh而计算换算功率Pesh，并且，将计算出的换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在不足转矩Tm1sh为值0以下且其持续时间为预定时间以上时，使用从值0起逐渐向不足转矩Tm1sh变化的缓变化后不足转矩Tm1shsmo来代替不足转矩Tm1sh而计算换算功率Pesh，并且，将计算出的换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2。
在实施例的混合动力汽车20中，第1修正功率Pemo1在超过条件成立时根据此时的发动机22的目标转矩Te*(＝Pe*/Ne*)来设定，之后，随着换算功率Pesh为值0以下的状态持续而逐渐变小，但也可以在超过条件成立时设定固定值，之后，随着换算功率Pesh为值0以下的状态持续而逐渐变小。另外，第1修正功率Pemo1在超过条件成立时设定为与此时的目标转矩Te*对应的值或固定值，之后使之不变化(保持)。在该情况下，也可在关闭点火装置时、档位SP被换档为非行驶档(驻车档、空档)时等，将超过条件标志F从值1切换为值0。
在实施例的混合动力汽车20中，将来自马达MG2的动力输出给驱动轴36，但也可以如图9的变形例的混合动力汽车120所例示的那样，将来自马达MG2的动力连接到与连接有驱动轴36的车轴(连接有驱动轮38a、38b的车轴)不同的车轴(图9中的与车轮39a、39b连接的车轴)。
在实施例的混合动力汽车20中，经由行星齿轮30将来自发动机22的动力输出给与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36，但也可以如图10的变形例的混合动力汽车220所例示的那样，具备双转子马达230，该双转子马达230具有与发动机22的曲轴连接的内转子232、和与将动力输出给驱动轮38a、38b的驱动轴36连接的外转子234，并将来自发动机22的动力的一部分传递给驱动轴36，并且，将剩余的动力转换成电力。
在实施例的混合动力汽车20中，经由行星齿轮30将来自发动机22的动力输出给与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36，并且将来自马达MG2的动力输出给驱动轴36，但也可以如图11的变形例的混合动力汽车320所例示的那样，设为如下结构，经由无级变速器330将马达MG安装于与驱动轮38a、38b连接的驱动轴36，并且经由离合器329将发动机22与马达MG的旋转轴，经由马达MG的旋转轴和无级变速器330将来自发动机22的动力输出给驱动轴36，并且，经由无级变速器330将来自马达MG的动力输出给驱动轴。
对实施例的主要要素与记载于发明内容部分的发明的主要要素的对应关系进行说明。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，马达MG1相当于“马达”，电池50相当于“电池”，由执行图2的驱动控制程序的HVECU70、控制发动机22的发动机ECU24以及控制马达MG1的马达ECU40构成的组合相当于“控制单元”。
在此，作为发动机22，不限定于将汽油、轻油等作为燃料输出动力的发动机22，也可以是氢发动机等，只要能够输出行驶用动力，可以是任何类型的发动机。作为“马达”，不限定于构成作为同步发电马达的马达MG1，只要能够向发动机的输出轴输入输出动力，可以是任何类型的马达。作为“电池”，不限定于构成作为锂离子二次电池的电池50，也可以是镍氢二次电池、镍镉二次电池、铅蓄电池等，只要能够与马达进行电力交换，可以是任何类型的电池。作为“控制单元”，不限定于由HVECU70、发动机ECU24以及马达ECU40构成的组合，也可以是由单一的电子控制单元构成的部件等。另外，作为“控制单元”，不限定于在根据要求功率Pe*设定发动机22的目标转速Ne*，并且，为了使发动机22以目标转速Ne*旋转而设定马达MG1的暂时转矩Tm1tmp，并控制发动机22和马达MG1以使得从发动机22输出基于要求功率Pe*的功率、并且从马达MG1输出以转矩限制Tlim1限制暂时转矩Tm1tmp而得到的转矩指令Tm1*的转矩的控制中，在马达MG1的暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1的超过条件成立后，在暂时转矩Tm1tmp超过转矩限制Tlim1时(对应于转矩限制Tlim1相对于暂时转矩Tm1tmp的不足转矩Tm1sh的换算功率Pesh大于值0时)将换算功率Pesh设定为第2修正功率Pemo2，在暂时转矩Tm1tmp相对于转矩限制Tlim1具有富余时(换算功率Pesh为值0以下时)将值0设定为第2修正功率Pemo2，控制发动机22以使得输出比修正前要求功率Pebase*小第1修正功率Pemo1与第2修正功率Pemo2之和的功率，只要是如下控制，可以为任何控制，即根据车辆要求的要求功率设定发动机的目标转速，并且设定用于使发动机以目标转速旋转的旋转调整用转矩，并控制发动机和马达以使得从发动机输出基于要求功率的功率、并且从马达输出以转矩限制来限制旋转调整用转矩而得到的转矩，其中，旋转调整用转矩超过转矩限制的超过条件成立后，针对发动机，在旋转调整用转矩超过转矩限制的超过状态时，控制为输出比要求功率小第1功率与第2功率之和的功率，所述第2功率对应于转矩限制相对于旋转调整用转矩的不足量；在旋转调整用转矩未超过转矩限制的非超过状态时，控制为输出比要求功率小第1功率的功率。
此外，就实施例的主要要素与记载于发明内容部分的发明的主要要素的对应关系而言，实施例为用于具体地说明用于实施记载于发明内容部分的技术方案的方式的一个例子，而不是对记载于发明内容部分的技术方案的要素的限定。即，对记载于发明内容部分的技术方案的解释，应该是基于记载于该部分的内容来进行解释，实施例不过是记载于发明内容部分的技术方案的具体的一个例子。
以上，使用实施例说明了用于实施本发明的方式，但本发明不受这些实施例的任何限定，在不脱离本发明的构思的范围内，当然能够以各种方式来实施。
产业上的可利用性
本发明可利用于混合动力汽车的制造产业等。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车，具备能够输出行驶用动力的发动机、能够相对于所述发动机的输出轴输入输出动力的马达以及能够与所述马达交换电力的电池，
所述混合动力汽车具备控制单元，所述控制单元根据车辆所要求的要求功率来设定所述发动机的目标转速，并且设定用于使所述发动机以所述目标转速旋转的旋转调整用转矩，所述控制单元控制所述发动机和所述马达以使得从所述发动机输出基于所述要求功率的功率、且从所述马达输出用转矩限制来限制所述旋转调整用转矩而得到的转矩，
在所述旋转调整用转矩超过所述转矩限制的超过条件成立之后，在处于所述旋转调整用转矩超过所述转矩限制的超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以输出比所述要求功率小第1功率与第2功率之和的功率，在处于所述旋转调整用转矩未超过所述转矩限制的非超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以输出比所述要求功率小所述第1功率的功率，所述第2功率对应于所述转矩限制相对于所述旋转调整用转矩的不足量。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车，其中，
在所述超过条件成立之后，在处于所述非超过状态时，所述控制单元控制所述发动机以使得从所述发动机输出比所述要求功率小所述第1功率的功率直到该非超过状态持续预定时间，在所述非超过状态持续了所述预定时间之后，所述控制单元控制所述发动机以使得从所述发动机输出的输出功率从比所述要求功率小所述第1功率的功率开始接近比所述要求功率小与所述旋转调整用转矩相对于所述转矩限制的富余量对应的功率的功率。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车，其中，
所述第1功率在所述超过条件成立之后随着所述非超过状态的持续而变小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力汽车，其中，
所述第1功率具有将所述超过条件成立时的所述要求功率除以所述超过条件成立时的所述目标转速而得到的值越大、则该第1功率越大的倾向。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车，其中，
所述混合动力汽车还具备：
行星齿轮，其与所述发动机的输出轴、所述马达的旋转轴以及连结于车轴的驱动轴连接；和
第2马达，其能够与所述电池交换电力，且旋转轴与所述驱动轴连接。
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