专利名称：最大输出设定装置及具有该最大输出设定装置的驱动装置以及具有该驱动装置的动力输 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及最大输出设定装置及具有该最大输出设定装置的驱动装 置、以及具有该驱动装置的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、 最大输出设定方法，具体而言涉及设定电容器的最大输出的最大输出设定 装置及具有该最大输出设定装置的驱动装置以及具有该驱动装置的动力输 出装置、装载有该动力输出装置的汽车、设定电容器的最大输出的最大输出i殳定方法。
技术背景一直以来，作为这种最大输出设定装置，提出有基于电容器的开路电 压、下限电压和内电阻来设定电容器的最大输出的装置(例如参照专利文 献1)。而且，在具有能向驱动轴输出和从驱动轴输入动力的电机、与该 电机互换电力的电容器和最大输出设定装置的驱动装置中，在由最大输出 设定装置设定的电容器的最大输出的范围内，利用从电容器输出的电力来 驱动电机，由此抑制从电容器输出过大电力。专利文献1:日本特开2003-346919号爿>才艮发明内容如上所述，抑制从电容器输出过大的电流，这在采用电容器的装置中 作为i果题之一来考虑，希望能更适当地计算或设定电容器的最大输出。因 此，如上所述，不仅基于从开路电压、下限电压和内电阻所计算的电容器的最大输出来设定最大输出，还考虑通过其他方法所计算的电容器的最大 输出，这是优选的。本发明的最大输出设定装置及具有该最大输出设定装置的驱动装置以 及具有该驱动装置的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、最大 输出设定方法的目的之一，是更适当地设定电容器的执行用的最大输出。 此外，本发明的驱动装置以及具有该驱动装置的动力输出装置、装载有该 动力输出装置的汽车的目的之一是抑制从电容器输出过大的电力。本发明的最大输出设定装置及具有该最大输出设定装置的驱动装置以 及具有该驱动装置的动力输出装置、装载有该动力输出装置的汽车、最大 输出设定方法，为了实现上述目的的至少一部分采用以下办法。本发明的最大输出设定装置是设定电容器的最大输出的最大输出设定装置，该最大输出设定装置的要点是包括状态检测单元，该状态检测单元对包含上述电容器的电压、电流和温 度的该电容器的状态进行检测；电压电阻计算单元，该电压电阻计算单元基于上述被检测出的电容器的状态所包含的至少电压、电流和温度，来计算该电容器的开路电压和内 电阻；最大输出计算单元，该最大输出计算单元计算多个最大输出中的至少 两个最大输出，上述多个最大输出包括由基于上述计算出的开路电压和 内电阻以及上述电容器的允许下限电压所允许的该容器的最大电流而计算 的、可从该电容器输出的最大电流引起的最大输出，由基于上述计算出的 开路电压及上述电容器所负担的开路下限电压而计算的、可从该电容器输 出的开路电压引起的最大输出，以及由基于上述检测出的电容器的电压和 上述电容器的允许下限电压而计算的、可从该电容器输出的电容器电压引 起的最大输出；以及执行用最大输出设定单元，该执行用最大输出设定单元将上述计算出 的至少两个最大输出中最小的最大输出设定为上述电容器的执行用的最大 输出。在该本发明的最大输出设定装置中，计算多个最大输出中的至少两个最大输出，该多个最大输出包括基于电容器的状态所包含的至少电压、 电流和温度来设定电容器的开路电压和内电阻，从而基于该开路电压、内 电阻和允许下限电压所允许的容器的最大电流而计算的可从电容器输出的 由最大电流引起的最大输出；基于电容器的开路电压、电容器所负担的开 路下限电压而计算的可从电容器输出的由开路电压引起的最大输出；以及 基于电容器的电压和允许下限电压而计算的可从电容器输出的由电容器电 压引起的最大输出，并且，将计算出的至少两个最大输出中最小的最大输 出设定为电容器的执行用的最大输出。即，计算包含由最大电流引起的最 大输出和由开路电压引起的最大输出以及由电容器电压引起的最大输出的 多个最大输出中的至少两个最大输出，并且将计算出的至少两个最大输出 中最小的最大输出设定为电容器的执行用的最大输出。由此，能够更适当 地设定电容器执行用的最大输出。在这样的本发明的最大输出设定装置中，上述最大输出计算单元是进 行多个最大输出的计算中的至少两个计算的单元，上述多个最大输出的计 算包括如下所述的计算将上述计算出的开路电压与上述允许下限电压的 差除以上述计算出的内电阻所得到的电流，作为上述最大电流，并且将该 最大电流乘以上述允许下限电压而计算出的输出，作为由上述最大电流引 起的最大输出；将上述计算出的开路电压的平方与上述开路下限电压的平 方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述开路电压引 起的最大输出；以及，将上述检测出的电容器电压的平方与上述允许下限 电压的平方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述电 容器电压引起的最大输出。如此，可以更适当地计算由最大电流引起的最 大输出、由开路电压引起的最大输出以及由电容器电压引起的最大输出。此外，在本发明的最大输出设定装置中，上述电压电阻计算单元是这 样的单元，即，该电压电阻计算单元将该电容器的内电阻设定为上述检测 出的电容器的温度越高则该电容器的内电阻越小，并且基于该设定的内电 阻和上述检测出的电容器的电压和电流来计算该电容器的开路电压。这样，能够更适当地设定电容器的内电阻和开路电压。本发明的驱动装置是对驱动轴进行驱动的驱动装置，该驱动装置的要旨是包括电动机，该电动机可向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力； 电容器，该电容器可与上述电动机交换电力；蓄电装置，该蓄电装置以可与上述电动机交换电力的方式相对于该电 动机与上述电容器并联连接；根据以上所述任一方案的最大输出设定装置，该最大输出设定装置设 定上述电容器的最大输出；要求驱动力设定单元，该要求驱动力设定单元设定上述驱动轴所要求 的要求驱动力；以及控制单元，该控制单元控制上述电动机，使得基于该被设定的要求驱 动力的驱动力输出给上述驱动轴并且在上述被设定的电容器的执行用最大 输出范围内从该电容器输出电力。在该本发明的驱动装置中，由于具有上述的任一方案的本发明的最大 输出设定装置，能够实现本发明的最大输出设定装置所起的效果，例如能 够实现与更适当地设定电容器的执行用最大输出的效果等相同的效果。而 且，控制电动机，使得在由最大输出设定装置设定的电容器执行用最大输 出的范围内从电容器进行输出，因此能够抑制从电容器输出过大的电力。 进而，能够将基于驱动轴所要求的要求驱动力的驱动力输出给驱动轴。本发明的动力输出装置是向驱动轴输出动力的动力输出装置，该动力 输出装置包括可向上述驱动轴输出动力的内燃机；和上述本发明的驱动 装置，其中上述控制单元是控制上述内燃机和上述电动机的单元。在本发 明的动力输出装置中，由于具有上述的本发明的驱动装置，因此能够实现 本发明的驱动装置所起的效果，例如能够实现与可更适当地设定电容器执 行用最大输出的效果、可抑制从电容器输出过大的电力效果等相同的效果。在这样的本发明的动力输出装置中，该动力输出装置包括3轴式动 力输入输出单元，该3轴式动力输入输出单元与上述内燃机的输出轴、上述驱动轴和旋转轴这3个轴相连接，并基于向这3个轴中的任2个轴输出 和从这3个轴中的任2个轴输入的动力，从剩余的轴输入和向剩余的轴输 出动力；和发电才几，该发电机向上述旋转轴输出动力和从上述4t转轴输入 动力，其中，上述电容器是可与上述发电机和上述电动机交换电力的电容 器，上述蓄电装置以可与上述发电机和上述电动机交换电力的方式相对于 该发电机和该电动机与上述电容器并联连接，上述控制单元是控制上述内 燃机、上述发电机和上述电动机的单元。本发明的汽车的要旨在于装载有上述任一种方案的本发明的动力输出 装置，并且车轴与上述驱动轴相连接。在本发明的汽车中，由于装载有上 述任一种方案的本发明的动力输出装置，因此能够实现本发明的动力输出 装置所起的效果，例如能够实现与可更适当地设定电容器执行用最大输出 的效果、可抑制从电容器输出过大的电力效果等相同的效果。本发明的最大输出设定方法是设定电容器的最大输出的最大输出设定 方法，该最大输出设定方法的要旨是包括如下步骤(a) 、基于上述电容器的状态所包含的至少电压、电流和温度，来计 算该电容器的开路电压和内电阻；(b) 、计算多个最大输出中的至少两个最大输出，上述多个最大输出 包括由基于上述计算出的开路电压和内电阻以及上述电容器的允许下限 电压所允许的该容器的最大电流而计算的、可从该电容器输出的最大电流 引起的最大输出，由基于上述计算出的开路电压和上述电容器所负担的开 路下限电压而计算的、可从该电容器输出的开路电压引起的最大输出，以 及由基于上述电容器的电压和上述电容器的允许下限电压而计算的、可从 该电容器输出的电容器电压引起的最大输出；(c) 、将上述计算出的至少两个最大输出中最小的最大输出设定为上 述电容器的执行用的最大输出。根据该本发明的最大输出设定方法，计算多个最大输出中的至少两个 最大输出，该多个最大输出包括基于电容器的状态所包含的至少电压、电流和温度来设定电容器的开路电压和内电阻，从而基于该开路电压、内 电阻和允许下限电压所允许的容器的最大电流而计算的可从电容器输出的由最大电流引起的最大输出；基于电容器的开路电压、电容器所负担的开 路下限电压而计算的可从电容器输出的由开路电压引起的最大输出；以及 基于电容器的电压和允许下限电压而计算的可从电容器输出的由电容器电 压引起的最大输出，并且，将计算出的至少两个最大输出中最小的最大输 出设定为电容器的执行用的最大输出。即，计算包含由最大电流引起的最 大输出和由开路电压引起的最大输出以及由电容器电压引起的最大输出的 多个最大输出中的至少两个最大输出，并且将计算出的至少两个最大输出 中最小的最大输出设定为电容器的执行用的最大输出。由此，能够更适当 地设定电容器执行用的最大输出。在这样的本发明的最大输出设定方法中，上述步骤(b)是进行多个最 大输出的计算中的至少两个计算的步骤，上述多个最大输出的计算包括如 下所述的计算将上述计算出的开路电压与上述允许下限电压的差除以上 述计算出的内电阻所得到的电流，设为上述最大电流，并且将该最大电流 乘以上述允许下限电压而计算出的输出，作为由上述最大电流引起的最大以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述开路电压引起的最大 输出；以及，将上述检测出的电容器电压的平方与上述允许下限电压的平 方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述电容器电压 引起的最大输出。这样，能够更适当地计算由最大电流引起的最大输出和 由开路电压引起的最大输出以及由电容器电压引起的最大输出。
图1是表示作为本发明的一个实施例的装载有动力输出装置的混合动 力汽车20的概要结构的结构图；程的一个例子的流程图；图3是表示实施例的电源用ECU 56所执行的执行用最大输出设定例程的一个例子的流程图；图4是表示内电阻设定用图的一个例子的说明图；图5是表示要求扭矩设定用图的一个例子的说明图；图6是表示发动机22的工作线的一个例子和设定目标转速NeA和目标扭矩TeA的状态的说明图；图7是表示用于从力学上说明动力分配集成机构30的旋转要素的列线 图的一个例子的说明图；图8是表示变形例的混合动力汽车120的概要结构的结构图； 闺9是表示变形例的混合动力汽车220的概要结构的结构图。
具体实施方式
下面，利用实施例来说明用于实施本发明的最佳方式。图l是表示作 为本发明的一个实施例的装载有动力输出装置的混合动力汽车20的概要 结构的结构图。如图所示，实施例的混合动力汽车20包括发动机22; 3 轴式动力分配集成机构30 ，其通过减振器28与作为发动机22输出轴的曲 轴26相连接；与动力分配集成机构30相连接的可发电的电机MG1;减速 器35，其安装在与动力分配集成结构30相连接的作为驱动轴的齿圏轴32a 上；与该减速器35相连接的电机MG2;以及控制车辆整体的混合动力用 电子控制单元70。发动机22构成为可通过例如汽油或者轻油等碳氢化合物类的燃料而 输出动力的内燃才几，发动机22通过从检测发动机22的运行状态的各种传 感器输入信号的发动机用电子控制单元(以下称为发动机ECU) 24,接收 燃料喷射控制、点火控制、进气量调节控制等的运行控制。发动机ECU24 与混合动力用电子控制单元70通信，根据来自混合动力用电子控制单元 70的控制信号对发动机22进行运行控制，并且根据需要将有关发动机22 的运行状态的数据输出给混合动力用电子控制单元70。动力分配集成机构30包括作为外齿轮的太阳齿轮31;配置在与该太阳齿轮31同心圆上的作为内齿轮的齿圏32;与太阳齿轮31啮合且与齿 圏32啮合的多个小齿轮33;以及自转且公转自如地保持多个小齿轮33的 行星架34，使太阳齿轮31、齿圏32和行星架34作为旋转要素构成为进行 差动作用的行星齿轮机构。在动力分配集成机构30中，行星架34与发动 机22的曲轴26相连接，太阳齿轮31与电机MG1相连接，齿圈32经由 齿圏轴32a与减速器35相连接，当电机MG1作为发电机发挥功能时，动 力分配集成机构30将从行星架34输入的来自发动机22的动力，根据太阳 齿轮31侧和齿圏32侧的传动比，分配给太阳齿轮31侧和齿圏32侧；当 电机MG1作为电动机发挥功能时，将从行星架34输入的来自发动机22 的动力和从太阳齿轮31输入的来自电机MG1的动力集合(統合，综合)并 输出给齿圏32侧。输出给齿圏32的动力从齿圏轴32a经由齿轮机构60 和差速器62最终输出给车辆的驱动轮63a、 63b。电机MG1、 MG2都构成为公知的同步发电电动机，即可作为发电机 进行驱动并可作为电动机进行驱动，电机MG1和电机MG2经由逆变器 41、 42与DC/DC转换器50 (蓄电池52)和电容器55交换电力。与逆变 器41、 42、 DC/DC转换器50和电容器55相连接的电线54,构成为各逆 变器41、 42共用的正极母线和负极母线，电机MG1、 MG2中任一个发电 的电力能够被另一电机消耗。因此，蓄电池52 (电池)和电容器55根据 电机MG1、 MG2中任一个生成的电力或不足的电力进行充》文电。若通过 电机MG1、 MG2实现电力收支平衡，则蓄电池52和电容器55不进行充 放电。电机MG1、 MG2都受电机用电子控制单元(以下称为电机ECU) 40驱动控制。向电机ECU40输入为了驱动控制电机MG1、 MG2所必需 的信号，例如来自检测电机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，和利用未图示的电流传感器检测的施加给电机 MG1、 MG2的相电流等，从电机ECU40输出针对逆变器41、 42的开关 控制信号。电机ECU40与混合动力用电子控制单元70通信，根据来自混 合动力用电子控制单元70的控制信号来驱动控制电机MG1、 MG2，并根 据需要将与电机MG1、 MG2的运行状态有关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。DC/DC转换器50、蓄电池52和电容器55受电源用电子控制单元(以 下称为电源ECU) 56管理。向电源ECU 56输入管理蓄电池52所必需的 信号和管理电容器55所必需的信号，其中管理蓄电池52所必需的信号有例如，来自在蓄电池52的端子间设置的未图示的电压传感器的端子间电压 Vb，来自在蓄电池52的输出端子上安装的未图示的电流传感器的充;^文电 电流Ib，来自在蓄电池52上安装的温度传感器58的蓄电池温度Tb;管 理电容器55所必需的信号有例如，来自在电容器55的端子间设置的电 压传感器59a的电容器电压Vcap，来自在电容器55的输出端子上安装的 电流传感器59b的电容器电流Icap，来自在电容器55上安装的温度传感 器59c的电容器温度Tcap等。从电源ECU56输出针对DC/DC转换器50 的开关元件的开关控制信号等。并且，电源ECU 56与混合动力用电子控 制单元70通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来驱动 控制DC/DC转换器50，并根据需要将与蓄电池52的状态和电容器55的 状态有关的数据利用通信输出给混合动力用电子控制单元70。另外，在电 源ECU 56中，基于由电流传感器检测出的充放电电流Ib的累计值，还计 算蓄电池52的剩余容量SOC。混合动力用电子控制单元70构成为以CPU72为中心的微处理器，除 CPU72之外还包括存储处理程序的ROM 74、暂时存储数据的RAM 76、 和未图示的输入输出端口和通信端口 。向混合动力用电子控制单元70中经 由输入端口输入如下信号来自点火开关80的点火信号；来自检测换档杆 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的踩下 量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc;来自检测制动踏板85 的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP;以及来自车速传 感器88的车速V等。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、电机ECU 40和电源ECU 56相连接，并与发动机 ECU 24、电机ECU 40和电源ECU 56进行各种控制信号和数据的交换。这样构成的实施例的混合动力汽车2 0，基于与驾驶者对加速踏板83的踩下量相对应的加速器开度Acc和车速V来计算应输出给作为驱动轴的 齿圏轴32a的要求扭矩，对发动机22、电机MG1和电机MG2进行运行 控制，以便将与该要求扭矩相对应的要求动力输出给齿圈轴32a。发动机 22、电机MG1和电机MG2的运行控制具有如下等模式扭矩变换运行模 式，即、对发动机22进行运行控制，以便与要求动力相当的动力从发动机 22输出，并且对电机MG1及电机MG2进行驱动控制，以^更从发动机22 输出的全部动力通过动力分配集成机构30、电机MG1和电机MG2进行 扭矩变换并输出给齿圏轴32a;充放电运行模式，即、对发动机22进行运 行控制，使得与要求动力和蓄电池52、电容器55充放电所必需的电力之 和相当的动力从发动才几22输出，并且对电机MG1及电机MG2进行驱动 控制，以便伴随蓄电池52和电容器55的充放电，从发动机22输出的全部 动力或一部分动力伴随通过动力分配集成才几构30、电才几MG1和电才几MG2 进行的扭矩变换而将要求动力输出给齿圏轴32a;以及电机运行模式，即、 进行运行控制使得将发动机22的运行停止下来，将来自电机MG2的与要 求动力相当的动力输出给齿圏轴32a。下面，对这样构成的混合动力汽车20的动作进行说明。图2是表示混 合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制例程的一个例子的流程图。该 例禾呈是每隔预定时间(例如每P鬲数msec )反复执行。当执行驱动控制例程时，混合动力用电子控制单元70的CPU72，首 先执行如下的处理(步骤S100):输入来自加速踏板位置传感器84的加 速器开度Acc和来自车速传感器88的车速V、电机MG1、 MG2的转速 Nml、 Nm2、蓄电池52的输出限制Wbout、电容器55的执行用最大输出 Wcout等控制所必需的数据。这里，电机MG1、 MG2的转速Nml、 Nm2 是将基于由旋转位置检测传感器43、 44检测的电机MG1、 MG2的转子旋 转位置所计算出的结果从电机ECU 40借助于通信而输入的。此外，蓄电 池52的输出限制Wbout是将基于由温度传感器58检测出的蓄电池52的 电池温度Tb和蓄电池52的剩余容量SOC所设定的结杲从电源ECU 56 借助于通信而输入的。进而，电容器55的执行用最大输出Wcout是通过图3例示的执行用最大输出设定例程所设定的结果从电源ECU 56借助于 通信而输入的。下面，暂时中断对图2的驱动控制例程的说明，对电源用 ECU56执行的图3的执行用最大输出设定例程进行说明。该执行用最大输 出例程与驱动控制例程一样，也是每隔预定时间(例如每隔数msec)反复 执行。当执行用最大输出设定例程被执行时，电源ECU56的未图示的CPU, 首先执行如下的处理(步骤S200):输入来自电压传感器59a的电容器电 压Vcap、来自电流传感器59b的电容器电流Icap、来自温度传感器59c 的电容器温度Tcap等控制所必需的数据；基于所输入的电容器温度Tc叩 设定电容器55的内电阻Reap (步骤S210 )，并且计算电容器55的开路 电压Voc (步骤S220 )。这里，内电阻Rcap在实施例中这样设定预先 确定电容器温度Tcap和内电阻Reap的关系并作为内电阻设定用图预先存 储在未图示的ROM中，当被给定了电容器温度Tcap时从存储的图导出 相对应的内电阻Rcap。内电阻设定用图的一个例子表示在图4中。如图所 示，内电阻Reap设定为电容器温度Tcap越高则越小的趋势。电容器55 的开路电压Voc可基于电容器电压Vcap、电容器电流leap和内电阻Reap 通过下式(1)进行计算。Voc=Vcap+Icap'Rcap (1)接下来，通过将所计算的电容器55的开路电压Voc和电容器55所允 许的允许下限电压Vcapmin之差除以内电阻Reap来计算电容器55的最 大电流Imax (步骤S230);并且，通过所计算的最大电流Imax乘以允许 下限电压Vcapmin来计算由可从电容器55输出的最大电流引起的最大输 出Wcouttmpl (步骤S240 );通过开路电压Voc的平方与作为电容器55 的开路电压的下限给出的开路下限电压Vocmin的平方之差除以内电阻 Reap,来计算由可从电容器55输出的开路电压引起的最大输出 Wcouttmp2 (步骤S250);用电容器电压Vcap的平方与容许下限电压 Vcapmin的平方的差除以内电阻Rcap，来计算由可从电容器55输出的电 容器电压引起的最大输出Wcouttmp3 (步骤S260);将计算出的由最大电流引起的最大输出Wcouttmpl、由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2 和由电容器电压引起的最大输出之中最小的最大输出，设定为电容器55 的执行用最大输出Wcout (步骤S270);结束执行用最大输出设定例程。 这样，由于计算三个最大输出Wcouttmpl、 Wcouttmp2、 Wcouttmp3，并 将所计算的三个最大输出Wcouttmpl、 Wcouttmp2、 Wcouttmp3中最小 的最大输出设定为电容器55的执行用最大输出Wcout,因此与只基于1 种计算方法计算出的最大输出来设定电容器55的执行用最大输出Wcout 相比，能够更加适当地设定执行用最大输出Wcout。返回对图2的驱动控制例程的说明，在步骤S100中输入数据后，基于 输入的加速器开度Acc和车速V,作为车辆所要求的扭矩设定应输出给与 驱动轮63a、 63b相连接的作为驱动轴的齿圏轴32a的要求扭矩Tr、并设 定发动机22所要求的要求功率Pr* (步骤S110)。在本实施例中，要求 扭矩1>*是预先确定加速器开度Acc、车速V和要求扭矩1>*的关系并作 为要求扭矩设定用图存储在ROM 74内，若给定了加速器开度Acc和车速 V，则从存储的图导出并设定相对应的要求扭矩T"。图5表示要求扭矩设 定用图的一个例子。要求功率P泸可以计算为将设定的要求扭矩T"乘以 齿圏轴32a的转速Nr所得的值加上蓄电池52的充放电要求功率PM和电 容器55的充放电要求功率Pcap"斤得到的值。这里，齿圏轴32a的转速 Nr可通过将车速V乘以换算系数k求得，或者通过用电机MG2的转速 Nm2除以减速器35的传动比Gr而求得。此外，蓄电池52的充方欠电要求 功率Pb4殳定为从电源ECU 56输入基于蓄电池52的剩余容量SOC等而 设定的值，电容器55的充放电要求功率Pcap^殳定为从电源ECU56输 入基于由图3的执行用最大输出设定例程计算出的电容器55的开路电压 Voc等而设定的值。接下来，基于电容器55的充放电要求功率Pcap^殳定DC/DC转换器 50的电压指令Vc* (步骤S120 ),基于要求功率Pb^殳定发动机22的目 标转速NeA和目标扭矩Te* (步骤S130 )。该设定M于使发动机22有效 地工作的工作线和要求功率PeH殳定目标转速NeA和目标扭矩Te*。图6表示发动机22的工作线的一个例子和设定目标转速 6*和目标扭矩丁6*的状态。如图所示，目标转速New和目标扭矩Telfe够通过工作线与要求功 率PeA (NexTe*)为恒定值的曲线的交点而求得。接下来，利用设定后的目标转速Ne*、齿圏轴32a的转速Nr ( -Nm2/Gr)和动力分配集成机构30的传动比p通过下面的式(2 )来计算电 机MG1的目标转速Nml、并且基于计算出的目标转速NmP和当前的转 速Nml利用式(3 )计算电机MG1的扭矩指令Tml* (步骤S140 )。这 里，式(2)是针对动力分配集成机构30的旋转要素的力学关系式。图7 表示动力分配集成机构30的旋转要素中的转速和扭矩的力学关系。图中， 左边的S轴表示作为电机MG1的转速Nml的太阳齿轮31的转速，C轴 表示作为发动机22的转速Ne的行星架34的转速，R轴表示用电机MG2 的转速Nm2除以减速器35的传动比Gr的齿圏32的转速Nr。式(2)利 用该列线图能够容易地导出。而且，R轴上的两个粗线箭头表示当使发 动机22以目标转速NeA和目标扭矩TeA的运行点稳定运行时从发动机22 输出的扭矩TeA被传递给齿圏轴32a的扭矩，和从电机MG2输出的扭矩 Tm2A经由减速器35而作用于齿圏轴32a的扭矩。此外，式(3 )是用于使 电机MG1以目标转速NmP旋转的反馈控制下的关系式，式(3)中右边 第2项的"kl"是比例项的增益，右边第3项的"k2"是积分项的增益。 Nml*=Ne*' (l+p ) /p-Nm2/ ( Gr.p ) ( 2 )TmP-前一次Tml*+kl ( Nml、Nml) +k2_f ( Nml*-Nml) dt (3 ) 这样，在计算电机MG1的目标转速NmP和扭矩指令TmP时，用蓄 电池52的输出限制Wbout及电容器55的执行用最大输出Wcout、与计算 出的电机MG1的扭矩指令Tm"乘以当前的电机MGl的转速Nml所得 到的电机MG1的消耗电力(发电电力)的偏差，除以电机MG2的转速 Nm2，从而通过下式(4)计算出作为可从电机MG2输出的扭矩的上限的 扭矩限制Tmax (步骤S150);利用要求扭矩Tr*、扭矩指令TmP和动 力分配集成机构30的传动比p ，通过式(5)计算出作为应从电机MG2 输出的扭矩的暂定电机扭矩Tm2tmp (步骤S160 );设定电机MG2的扭矩指令Tm2w作为利用计算出的扭矩限制Tmin、 Tmax限制暂定电机扭矩 Tm2tmp的值(步骤S170)。这样，通过设定电机MG2的扭矩指令Tm2*， 能够将输出给作为驱动轴的齿圏轴32a的要求扭矩Tr*，作为被限制在蓄 电池52的输出限制Wbout和电容器55的执行用最大输出Wcout的范围 内的扭矩。此外，如上所述，由于能够更适当地设定电容器55的执行用最 大输出Wcout，因此通过这样设定电机MG2的扭矩指令Tm2、从而能够 抑制从电容器55输出过大的电力。而且，式(5)能够容易地从前述的图 7的列线图导出。Tmax=(Wbout+Wcout- Tml*.Nml ) / Nm2 (4) Tm2tmp=( Tr*+ Tml*/p ) / Gr (5) 当这样"i殳定发动机22的目标转速NeA和目标扭矩Te*，电机MGl、 MG2的扭矩指令TmP和扭矩指令Tm2*， DC/DC转换器50的电压指令 V一时，发动机22的目标转速NeA和目标扭矩TeA发送给发动机ECU 24， 电机MG1、 MG2的扭矩指令Tml、 Tm2六发送给电机ECU 40， DC/DC 转换器50的电压指令V"发送给电源ECU 56 (步骤S180 )，结束驱动控 制例程。接收到目标转速NeA和目标扭矩TeA的发动机ECU 24进行发动 机22的燃料喷射控制和点火控制等控制，以便使发动机22以目标转速NeA 和目标扭矩TeW斤示的运行点进行运行。接收到扭矩指令Tml、 Tm2A的 电机ECU40，进行逆变器41、 42的开关元件的开关控制，以便以扭矩指 令TmP驱动电机MGl，并且以扭矩指令Tm2A驱动电机MG2。而且，接 收到电压指令V一的电源ECU 56进行DC/DC转换器50的开关元件的开 关控制，以便使作用于电线54的电压成为电压指令Vc^。根据以上说明的实施例的混合动力汽车20,基于电容器电压Vcap、 电容器电流leap和电容器温度Tcap，来设定电容器55的内电阻Reap和 开路电压Voc;基于设定的开路电压Voc和电容器55的下限电压Vcapmin 和内电阻Rcap，来计算最大电流Imax;并且基于计算出的最大电流Imax 和下限电压Vcapmin,来计算由最大电流引起的最大输出Wcouttmpl;基 于开路电压Voc、开路下限电压Vocmin和内电阻Rcap,来计算由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2;基于电容器电压Vcap、下限电压Vcapmin 和内电阻Rcap，来计算由电容器电压引起的最大输出Wcouttmp3;将计 算出的最大输出Wcouttmpl、 Wcouttmp2和Wcouttmp3中最小的最大输 出，设定为电容器55的执行用最大输出Wcout,因此能够更适当地计算电 容器55的执行用最大输出Wcout。而且，在这样设定的执行用最大输出 Wcout和蓄电池52的输出限制Wbout的范围内驱动控制电机MG1 、MG2， 因此能够抑制从电容器55输出过大的电力。在本实施例的混合动力汽车20中，计算由最大电流引起的最大输出 Wcouttmpl、由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2和由电容器电压引 起的最大输出Wcouttmp3，并且，将计算出的3个最大输出Wcouttmpl、 Wcouttmp2和Wcouttmp3中最小的最大输出，设定为电容器55的执行用 最大输出Wcout，但还可以计算包含由最大电流引起的最大输出 Wcouttmpl、由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2和由电容器电压引 起的最大输出Wcouttmp3的多个最大输出中的至少2个最大输出，并且将 所计算的至少2个最大输出中的最小的最大输出设定为电容器55的执行用 最大输出Wcout。例如，不计算由最大电流引起的最大输出Wcouttmpl、 由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2和由电容器电压引起的最大输出 Wcouttmp3中任意1个，即计算由最大电流引起的最大输出Wcouttmpl、 由开路电压引起的最大输出Wcouttmp2和由电容器电压引起的最大输出 Wcouttmp3中任意2个最大输出，并且将所计算的2个最大输出中的最小 的最大输出设定为电容器55的执行用最大输出Wcout。此外，还可以计算 包含由最大电流引起的最大输出Wcouttmpl、由开路电压引起的最大输出 Wcouttmp2和由电容器电压引起的最大输出Wcouttmp3的4个以上的最 大输出，并且将计算出的最大输出中的最小的最大输出设定为电容器55 的执行用最大输出。在实施例的混合动力汽车20中，通过混合动力用电子控制单元70执 行驱动控制例程，通过电源ECU 56执行执行用最大输出设定例程，但执 行用最大输出设定例程也可以通过混合动力用电子控制单元70执行。在实施例的混合动力汽车20中，具有电容器55和蓄电池52,但也可 以只具有电容器55而不具有蓄电池52。在实施例的混合动力汽车20中，将电机MG2的动力通过减速器35 变速并输出给齿圏轴32a，但还可以如图8的变形例的混合动力汽车120 所例示的那样，将电机MG2的动力输出到和与齿圏轴32a相连接的车轴 (驱动轮63a、 63b所连接的车轴)不同的车轴(图8中车轮64a、 64b所 连接的车轴)上。在实施例的混合动力汽车20中，将发动机22的动力经由动力分配集 成机构30输出到驱动轮63a、 63b所连接的作为驱动轴的齿圏轴32a上， 但也可以如在图9的变形例的混合动力汽车220所例示那样，具有双转子 电动机230,该双转子电动机230具有与发动机22的曲轴26相连接的内 转子232和与向驱动轮63a、 63b输出动力的驱动轴相连接的外转子234， 将发动才几22的动力的一部分传递给驱动轴并且将剩佘的动力变换为电力。在实施例中，对装载有动力输出装置的混合动力汽车20进行了说明， 其中该动力输出装置具有发动机22、动力分配集成才几构30、电机MG1、 MG2、蓄电池52、电容器55,但这样的动力输出装置还可以装载在除了 汽车外的车辆、船舶、飞机等移动体上，还可以装配在除移动体外的建设 设备等中。可以作为动力输出装置的方式及其控制方法的方式利用。进而， 还可以用作具有电机、蓄电池和电容器的驱动装置的方式和其控制方法的 方式。或者，还可以用作设定电容器的最大输出的最大输出设定装置的方 式和设定电容器的最大输出的最大输出设定方法的方式。以上，利用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不受 这样的实施例的限定，在不脱离本发明要旨的范围内，当然能以各种方式 实施。
权利要求
1、一种最大输出设定装置，该最大输出设定装置设定电容器的最大输出，包括状态检测单元，该状态检测单元对包含上述电容器的电压、电流和温度的该电容器的状态进行检测；电压电阻计算单元，该电压电阻计算单元基于上述被检测出的电容器的状态所包含的至少电压、电流和温度，来计算该电容器的开路电压和内电阻；最大输出计算单元，该最大输出计算单元计算多个最大输出中的至少两个最大输出，上述多个最大输出包括由基于上述计算出的开路电压和内电阻以及上述电容器的允许下限电压所允许的该容器的最大电流而计算的、可从该电容器输出的最大电流引起的最大输出，由基于上述计算出的开路电压和上述电容器所负担的开路下限电压而计算的、可从该电容器输出的开路电压引起的最大输出，以及由基于上述检测出的电容器的电压和上述电容器的允许下限电压而计算的、可从该电容器输出的电容器电压引起的最大输出；以及执行用最大输出设定单元，该执行用最大输出设定单元将上述计算出的至少两个最大输出中最小的最大输出设定为上述电容器的执行用的最大输出。
2、 根据权利要求l所述的最大输出设定装置，其中，上述最大输出计 算单元是进行多个最大输出的计算中的至少两个计算的单元，上述多个最 大输出的计算包括如下所述的计算将上述计算出的开路电压与上述允许 下限电压的差除以上述计算出的内电阻所得到的电流，作为上述最大电流， 并且将该最大电流乘以上述允许下限电压而计算出的输出，作为由上述最 大电流引起的最大输出；将上述计算出的开路电压的平方与上述开路下限 电压的平方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述开 路电压引起的最大输出；以及，将上述检测出的电容器电压的平方与上述允许下限电压的平方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为 由上述电容器电压引起的最大输出。
3、 根据权利要求l所述的最大输出设定装置，其中，上述电压电阻计 算单元是这样的单元，其将该电容器的内电阻设定为上述检测出的电容 器的温度越高则该电容器的内电阻越小；并且基于该设定的内电阻和上述 检测出的电容器的电压和电流来计算该电容器的开路电压。
4、 一种驱动装置，该驱动装置对驱动轴进行驱动，包括电动机，该电动机可向上述驱动轴输出动力和从上述驱动轴输入动力； 电容器，该电容器可与上述电动机交换电力；蓄电装置，该蓄电装置可与上述电动机交换电力并且与上述电容器并 联地连接于该电动机；根据权利要求1所述的最大输出设定装置，该最大输出设定装置设定 上述电容器的最大输出；要求驱动力设定单元，该要求驱动力设定单元设定上述驱动轴所要求 的要求驱动力；以及控制单元，该控制单元控制上述电动机，使得基于该被设定的要求驱 动力的驱动力输出给上述驱动轴并且在上述被设定的电容器的执行用的最 大输出范围内从该电容器输出电力。
5、 一种动力输出装置，该动力输出装置向驱动轴输出动力，包括 可向上述驱动轴输出动力的内燃机；和权利要求4所述的驱动装置，上述控制单元是控制上述内燃机和上述电动机的单元。
6、 根据权利要求5所述的动力输出装置，其中，包括3轴式动力输入输出单元，该3轴式动力输入输出单元与上述内燃机 的输出轴、上述驱动轴和旋转轴这3个轴相连接，并基于向这3个轴中的 任2个轴输出和从这3个轴中的任2个轴输入的动力，从剩余的轴输入和 向剩余的轴输出动力；和发电机，该发电机向上述旋转轴输出动力和从上述旋转轴输入动力，上述电容器是可与上述发电机和上述电动机交换电力的电容器， 上述蓄电装置可与上述发电机和上述电动机交换电力并且与上述电容 器并联地连接于该发电机和该电动机，上述控制单元是控制上述内燃机、上述发电机和上述电动机的单元。
7、 一种汽车，其装载有权利要求5所述的动力输出装置，并且车轴与 上述驱动轴相连接。
8、 一种最大输出设定方法，该最大输出设定方法设定电容器的最大输 出，包括如下步骤(a) 、基于上述电容器的状态所包含的至少电压、电流和温度，来计 算该电容器的开路电压和内电阻；(b) 、计算多个最大输出中的至少两个最大输出，上述多个最大输出 包括由基于上述计算出的开路电压和内电阻以及上述电容器的允许下限 电压所允许的该容器的最大电流而计算的、可从该电容器输出的最大电流 引起的最大输出，由基于上述计算出的开路电压和上述电容器所负担的开 路下限电压而计算的、可从该电容器输出的开路电压引起的最大输出，以 及由基于上述电容器的电压和上述电容器的允许下限电压而计算的、可从 该电容器输出的电容器电压引起的最大输出；(c) 、将上述计算出的至少两个最大输出中最小的最大输出设定为上 述电容器的执行用的最大输出。
9、 根据权利要求8所述的最大输出设定方法，其中，上述步骤(b)是进行多个最大输出的计算中的至少两个计算的步骤， 上述多个最大输出的计算包括如下所述的计算将上述计算出的开路电压 与上述允许下限电压的差除以上述计算出的内电阻所得到的电流，作为上 述最大电流，并且将该最大电流乘以上述允许下限电压而计算出的输出， 作为由上述最大电流引起的最大输出；将上述计算出的开路电压的平方与 上述开路下限电压的平方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出， 作为由上述开路电压引起的最大输出；以及，将上述检测出的电容器电压 的平方与上述允许下限电压的平方之差除以上述计算出的内电阻而计算出的输出，作为由上述电容器电压引起的最大输出。
全文摘要
基于电容器的开路电压Voc、下限电压Vcapmin和内电阻Rcap来计算最大电流Imax，并且，基于最大电流Imax和下限电压Vcapmin来计算第1最大输出Wcouttmp1(S230、S240)；基于开路电压Voc、开路下限电压Vocmin来计算第2最大输出Wcouttmp2(S250)；基于电容器电压Vcap和下限电压Vcapmin来计算第3最大输出Wcouttmp3(S260)；将计算出的3个最大输出中的最小值设定为电容器的执行用最大输出Wcout(S270)，这样在该执行用最大输出Wcout的范围内对电机进行驱动控制。
文档编号B60L11/14GK101218125SQ20068002453
公开日2008年7月9日 申请日期2006年8月1日 优先权日2005年8月9日
发明者吉田宽史, 相马贵也, 茂刈武志, 铃木崇广 申请人:丰田自动车株式会社