专利名称：用于车辆的驱动力输出装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及车辆的驱动力输出装置。
背景技术：
近来，由于公众对低耗油量和低排放的增长需求，具有内燃机和电动发电机作为车辆驱动源的混合动力车辆吸引了人们的注意。例如，JPH07-135701教导了具有内燃机和第一与第二电动发电机的混合动力车辆。发动机的驱动力通过行星齿轮机构分为两个系统。一个系统的输出用于驱动驱动轴以驱动车辆的车轮。此外，另一系统的输出用于驱动第一电动发电机来产生电功率。由第一电动发电机产生的电功率和/或由电池供应的电功率用于驱动第二电动发电机以允许使用由第二电动发电机供应的功率来驱动该驱动轴。在具有发动机和两个电动发电机的混合动力车辆中，需求实现三个目标，S卩，(I)控制发动机的转速，(2)控制输出扭矩和(3)限制电池处电功率的输入和输出。然而，即使控制第一电动发电机的扭矩和第二电动发电机的扭矩以实现上文讨论的三个目标，也可能出现以下事件。具体而言，在第一和第二电动发电机中的一个的扭矩受到限制(例如，由防护进程的防护值(guard value)限制)来防止第一和第二电动发电机中的一个出现过热的情况下，不会输出第一和第二电动发电机中的一个的期望扭矩(需求扭矩或指定扭矩)。在这种情况下，不会实现上文讨论的全部三个目标。
发明内容
鉴于以上缺点提出本公开。因此，本公开的目标在于提供一种车辆驱动力输出装置，其即使在两个电动发电机中的一个的扭矩受到限制的情况，也能够实现三个目标中的至少一个，三个目标即，控制内燃机的转速、控制输出扭矩和限制电池处电功率的输入和输出。根据本公开，提供一种用于车辆的驱动力输出装置，包括内燃机、第一电动发电机、第二电动发电机、驱动力传输装置、电池、扭矩控制部和扭矩校正部。驱动力传输装置包括至少一个驱动力分割机构。内燃机的发动机轴、第一电动发电机的可旋转轴、第二电动发电机的可旋转轴和驱动力输出轴通过驱动力传输装置以使得驱动力能够通过驱动力传输装置传输的方式彼此互相连接，驱动力输出轴连接至车辆的多个车轮以传输驱动力。电池连接至第一电动发电机和第二电动发电机以相对于第一电动发电机和第二电动发电机输出和接收电功率。扭矩控制部控制第一电动发电机的扭矩和第二电动发电机的扭矩以控制发动机轴的扭矩和驱动力输出轴的扭矩。扭矩校正部校正第一电动发电机的扭矩和第二电动发电机的扭矩中的至少一个。当第一电动发电机和第二电动发电机中的一个的扭矩受到限制并由此低于第一电动发电机和第二电动发电机中的所述一个的期望扭矩时，扭矩校正部以限制发动机轴的扭矩的变化、驱动力输出轴的扭矩的变化和电池的输出的变化中的至少一个的方式，基于第一电动发电机和第二电动发电机中的所述一个的扭矩限制量，来计算第一电动发电机和第二电动发电机中的另一个的扭矩校正量并且通过使用第一电动发电机和第二电动发电机中的所述另一个的扭矩校正量来校正第一电动发电机和第二电动发电机中的所述另一个的扭矩。
在此描述的附图仅用于说明目的，并不以任何方式限制本公开的范围。图1是示出根据本公开第一实施例的车辆的驱动系统的结构的示意图；图2是示出根据第一实施例的计算每个电动发电机的扭矩指令值的功能的框图(部分I)；图3是示出根据第一实施例的计算每个电动发电机的扭矩指令值的功能的框图(部分2)；图4是示出第一实施例的发动机轴需求MG扭矩计算例程的流程的流程图；图5是示出第一实施例的输出轴需求MG扭矩计算例程的流程的流程图；图6是示出第一实施例的驱动源分配例程的流程图；图7是示出第一实施例的输出轴扭矩限制量计算例程的流程图；图8是示出第一实施例的机械制动协作控制例程的流程图；图9是示出第一实施例的MG扭矩指令值计算例程的流程的流程图；图10是示出第一实施例的MG扭矩校正例程的流程的流程图；图11是示出根据本公开第二实施例的驱动力传输装置及其周边的结构的示意图；图12是示出根据本公开第三实施例的驱动力传输装置及其周边的结构的示意图；图13是示出根据本公开第四实施例的驱动力传输装置及其周边的结构的示意图；以及图14是示出根据本公开第五实施例的驱动力传输装置及其周边的结构的示意图。
具体实施例方式将参照附图描述本公开的各个实施例。(第一实施例)将参照图1至图10描述本公开的第一实施例。首先，将参照图1描述本实施例的车辆(更具体地，汽车)的驱动系统(驱动力输出装置)的整体结构。内燃机10、第一电动发电机(在下文中称为第一 MG) 11、第二电动发电机(在下文中称为第二 MG)和驱动力传输装置15安装于车辆。在以下描述中，为了简洁，将术语“电动发电机”简称为“MG”。驱动力传输装置15包括第一行星齿轮机构(驱动力分割机构)13和第二行星齿轮机构(驱动力分割机构)14。第一MGll主要用作发电机(electric generator)(功率发电机)但也用作电动机(electric motor)。相反地,第二 MG12主要用作电动机但也用作发电机(功率发电机)。第一和第二行星齿轮机构13、14中的每一个包括中心齿轮S、多个行星齿轮、行星齿轮架C和环形齿轮R。在每个行星齿轮机构13、14中，中心齿轮S绕其中心轴旋转，每一个行星齿轮绕其中心轴旋转并绕中心齿轮S公转。此外，行星齿轮架C与行星齿轮整体旋转，而环形齿轮R布置于行星齿轮的径向外侧并绕行星齿轮旋转。在驱动力传输装置15中，发动机10的发动机轴16 (输出轴)和第一行星齿轮机构13的行星齿轮架C以允许驱动力在其间传送的方式彼此互相连接。第一行星齿轮机构13的中心齿轮S、第二行星齿轮机构14的中心齿轮S和第一 MGll的可旋转轴Ila以实现驱动力在其间的传送的方式彼此互相连接。此外，第一行星齿轮机构13的环形齿轮R、第二行星齿轮机构14的行星齿轮架C和驱动力输出轴17以允许驱动力在其间传送的方式彼此互相连接，并且第二行星齿轮机构14的环形齿轮R和第二 MG12的可旋转轴12a以允许驱动力在其间传送的方式彼此互相连接。驱动力输出轴17的驱动力通过差动齿轮机构18和轮轴19传送至车辆的车轮20。此外，提供了驱动第一 MGll的第一逆变器21和驱动第二 MG12的第二逆变器22。第一 MGll和第二 MG12各自通过逆变器21、22连接至电池23来相对于电池23输出和接收电功率，g卩，输出电功率至电池23和从电池23接收电功率。此外，第一 MGll和第二 MG12彼此互相连接以通过逆变器21、22在其间输出和接收电功率。混合动力E⑶24是控制整个车辆的计算机。混合动力E⑶24接收来自各个传感器和开关的输出信号来感测车辆的驱动状态。这些传感器和开关包括，例如加速传感器25、变速(shift)开关26、制动传感器27和车速传感器28。加速传感器25感测加速踏板的下压程度(也被称为加速踏板的下压量或加速器开度)。变速开关26感测变速位置(变速杆的操作位置)。制动传感器27感测制动踏板的下压程度(也被称为制动踏板的下压量或制动器开度)。车速传感器28感测车辆的行进速度。混合动力E⑶24相对于发动机E⑶29、第一MG E⑶30和第二 MG E⑶31传输并接收控制信号和数据信号。发动机E⑶29控制发动机10的操作。第一 MG E⑶30控制第一逆变器21来控制第一 MGlI。第二 MG E⑶31控制第二逆变器22来控制第二 MG12。发动机E⑶29、第一 MG E⑶30和第二 MG E⑶31基于车辆的驱动状态(驱动条件)分别控制发动机10、第一 MGll和第二 MG12。例如，在以正常驱动模式驱动车辆时，发动机10的驱动力分为两个系统，即，环形齿轮R的可旋转轴和第一行星齿轮机构13的中心齿轮S的可旋转轴。另外，此时，第一行星齿轮机构13的中心齿轮S的可旋转轴的驱动力被分割并传送至第二行星齿轮机构14的中心齿轮S的可旋转轴和第一 MG11。以这种方式，驱动第一 MGll来产生电功率。另外，此时，由第一 MGll产生的电功率用于驱动第二 MG12，以使得第二 MG12的驱动力传送至第二行星齿轮机构14的环形齿轮R的可旋转轴。第一行星齿轮机构13的环形齿轮R的可旋转轴的驱动力和第二行星齿轮机构14的行星齿轮架C的可旋转轴的驱动力都被传送至驱动力输出轴17以通过驱动力输出轴17驱动车轮20并由此驱动车辆。此外，在迅速加速车辆时，除在第一 MGll处产生的电功率，还从电池23供应电功率至第二 MG12，以使得供应至第二 MG12用于驱动相同车辆的电功率增加。在车辆开始行进时或车辆低负载驱动状态(发动机10的燃料效率低的操作范围)时，发动机保持在发动机停止状态，并且利用从电池23供应的电功率驱动第一 MGll和/或第二 MG12以利用第一 MGll和/或第二 MG12的驱动力来驱动车轮20，从而以EV驱动模式(仅利用第一 MGll和第二 MG12提供的电动机功率驱动车辆的驱动模式，第一 MGll和第二MG12由电池23的电池输出提供动力)驱动车辆。在对车辆减速时，利用车轮20的驱动力驱动第二 MG12，由此第二 MG12作为发电机操作。因此，车辆的动能通过第二 MG12转化成电功率，并且因此产生的电功率存储在电池23中。以这种方式，恢复车辆的动能。在具有发动机10和两个MGl1、12的混合动力车辆中，需要实现三个目标，即，(I)控制发动机的转速，(2)控制输出扭矩(S卩，驱动力输出轴17的扭矩)和(3)通过控制两个MGl1、12限制电池23处电功率的输入和输出。因此，根据第一实施例，随后将描述由混合动力E⑶24执行的图4至图9的各个例程。图4至图9的这些例程用作混合动力ECU24的扭矩控制部(扭矩控制模块)。具体而言，混合动力E⑶24计算:发动机轴16所需的并由第一 MGll和第二 MG12提供以控制发动机转速的扭矩(在下文中称为发动机轴需求MG扭矩)，以及驱动力输出轴17所需的并由第
一MGll和第二 MG12提供以提供车辆的所需驱动力并限制电池23处电功率的输入和输出的扭矩(在下文中称为输出轴需求MG扭矩)。然后，基于以上讨论的发动机轴需求MG扭矩和输出轴需求MG扭矩，混合动力ECU24通过使用对应于驱动力传输装置15的扭矩平衡等式(随后描述的等式(I))计算第一 MGll的扭矩指令值和第二 MG12的扭矩指令值。以这种方式，能够相对容易地设定实现三个目标所需的第一 MGll的扭矩指令值和第二 MG12的扭矩指令值，由此能够协作地控制第一 MGll的扭矩和第二 MG12的扭矩，所述三个目标即，控制发动机的转速、控制输出扭矩以及限制电池处电功率的输入和输出。现在，将参照图2和图3中示出的框图，示意性地描述计算第一 MGll的扭矩指令值和第二 MG12的扭矩指令值的方法。如图2中所示，目标驱动输出轴扭矩计算单元32基于例如车速(使用车速传感器28感测的车速)、加速踏板的下压程度(更具体地，信息，即，直接或间接指示由加速度传感器25感测的加速踏板的下压程度的对应值)、变速位置(使用变速开关26感测的变速位置)和制动踏板的下压程度(更具体地，信息，即，直接或间接指示由制动传感器27感测的制动踏板的下压程度的对应值)，通过使用例如映射来计算目标驱动输出轴扭矩。目标驱动输出轴扭矩是驱动力输出轴17的目标驱动扭矩。当扭矩施加在驱动力输出轴17的驱动方向时目标驱动输出轴扭矩为正值。相反地，当扭矩施加在驱动力输出轴17的制动方向时目标驱动输出轴扭矩为负值。此外，转速计算单元33基于车速来计算驱动力输出轴转速Np (驱动力输出轴17的转速)。然后，目标驱动功率计算单元34通过将目标驱动输出扭矩乘以驱动力输出轴转速Np获得目标驱动功率。此外，驱动源分配计算单元35如下计算发动机10的目标发动机输出Ped和电池23的目标电池输出Pbd。首先，在驱动源分配计算单元35处，基于目标驱动输出轴扭矩，例如参照映射来计算总的车辆损失功率。此后,通过将总的车辆损失功率增加至目标驱动功率来计算总的需求功率Ptotal。此外，根据车辆的状态计算目标电池输出Pbd。然后，通过从总的需求功率Ptotal减去目标电池输出Pbd来计算目标发动机输出PecL此外，目标发动机转速计算单元(也简称为目标发动机速度计算单元)36基于目标发动机输出Ped，通过使用例如映射来计算发动机10(更具体地为发动机轴16)的目标发动机转速Ned。此后，反馈(F/B)控制单元37以减小(或最小化)发动机10 (更具体地为发动机轴16)的目标发动机转速Ned与实际发动机转速Ne之间差值的方式计算发动机10的发动机轴需求MG扭矩Tem。以这种方式,能够精确地计算控制实际发动机转速Ne达到目标发动机转速Ned所需的发动机轴需求MG扭矩Tem。此后，实际发动机输出估计单元38在F/B控制操作的执行之后通过将发动机轴需求MG扭矩Tem乘以实际发动机转速Ne来计算发动机10的实际发动机输出Pe (估计值)。此外，机械制动扭矩计算单元39基于例如车速和/或制动踏板的下压程度(更具体地，直接或间接指示制动踏板的下压程度的信息)，通过使用例如映射来计算机械制动扭矩(或简称为制动扭矩)。此后，输出轴需求扭矩计算单元40通过从目标驱动输出轴扭矩减去机械制动扭矩来计算输出轴需求扭矩Tp。以这种方式，能够精确地计算输出轴需求扭矩Tp,该输出轴需求扭矩Tp是驱动力输出轴17确保供应车辆的所需驱动力所需的扭矩。此夕卜，电系统损失计算单元41计算与车辆的状态一致的例如第一和第二 MG11、12、第一和第二逆变器21、22和电池23的电系统损失。此外，电池输出估计值计算单元42通过将电系统损失和目标发动机输出Ped与实际发动机输出Pe之间的差值(即，Ped-Pe)增加至目标电池输出Pbd来计算电池输出估计值Pb。电池输出估计值Pb为电池23的输出估计值。另外，电池限制单元43如下计算输出轴功率限制量Ppg。首先，基于电池23的状态，通过使用例如映射来计算作为电池23 (例如，电池23的充电状态和/或温度)的输出限制值的电池输出限制值。在这种情况下，放电侧输出限制值(正值)和充电侧输出限制值(负值)被计算作为电池输出限制值。然后，电池输出估计值Pb相对于电池输出限制值(放电侧输出限制值或充电侧输出限制值)的超出量被计算作为输出轴功率限制量Ppg。此后，输出轴扭矩限制量计算单元44通过将输出轴功率限制量Ppg除以驱动力输出轴转速Np来计算输出轴扭矩限制量Tpg。以这种方式，能够精确的计算输出轴扭矩限制量Tpg，该输出轴扭矩限制量Tpg为驱动力输出轴17的扭矩限制量并被需要用于限制对电池23的电功率的输入和输出。然后,输出轴需求MG扭矩计算单元45通过从输出轴需求扭矩Tp中减去输出轴扭矩限制量 Tpg来计算输出轴需求MG扭矩Tpm。以这种方式，在提供车辆的所需驱动力的同时，精确地计算限制对电池23的电功率的输入和输出所需的输出轴需求MG扭矩Tpm。此外，在输出轴扭矩限制量Tpg小于零的情况下(即，Tpg < O,)，机械制动扭矩校正单元46通过将输出轴扭矩限制量Tpg增加至机械制动扭矩来计算指令机械制动扭矩。当输出轴扭矩限制量Tpg等于或大于零(Tpg ^ 0)，机械制动扭矩校正单元46将指令机械扭矩设定为机械扭矩的值。基于该指令机械制动扭矩来控制机械制动器。在计算发动机轴需求MG扭矩Tem和输出轴需求MG扭矩Tpm之后，在以下情况下直接使用在F/B控制单元37处计算的发动机轴需求MG扭矩Tem:通过开关单元(用作设定部)47基于EV驱动标志确定车辆不处于EV驱动模式；以及通过开关单元(用作设定部)48基于起动(cranking)标志确定发动机10不处于起动状态，即，发动机10正在起动的发动机启动(starting)状态。相对地，当通过开关单元47确定车辆处于EV驱动模式时，发动机轴需求MG扭矩Tem在开关单元47处被设定为零(S卩，Tem=0)。以这种方式，在以EV驱动模式驱动车辆时，能够限制由通过第一和第二 MG11、12提供的驱动力驱动处于发动机停止状态(燃烧停止状态)的发动机10引起的损失的增加。
此外,在通过开关单元48确定发动机10处于起动状态，即，发动机启动状态的情况下，发动机轴需求MG扭矩Tem在开关单元48处被设定为起动扭矩Tcr (即，Tem=Tcr)的值。该起动扭矩(也被称为所需起动扭矩)Tcr是发动机10起动所需的扭矩。起动扭矩计算单元49基于实际发动机转速Ne,通过使用例如映射来计算起动扭矩Ter。由此,能够通过使用由第一和第二 MG11、12提供的驱动力起动发动机来可靠地启动发动机10。此后，基于发动机轴需求MG扭矩Tem和输出轴需求MG扭矩TpmMG，扭矩指令值计算单元50通过使用对应于驱动力传输装置15的扭矩平衡等式(即，扭矩平衡等式，其定义由第一和第二 MG11、12提供的扭矩、发动机轴16的扭矩和驱动力输出轴17的扭矩之间的关系)，计算第一 MGll的扭矩指令值Tmgl和第二 MG12的扭矩指令值Tmg2。在该情况下，以下等式(I)用作对应于驱动力传输装置15的扭矩平衡等式。
权利要求
1.一种用于车辆的驱动力输出装置，包括: 内燃机(10)； 第一电动发电机(11)和第二电动发电机(12)； 包括至少一个驱动力分割机构(13，14)的驱动力传输装置(15，51-54)，其中所述内燃机(10)的发动机轴(16)、所述第一电动发电机(11)的可旋转轴(11a)、所述第二电动发电机(12)的可旋转轴(12a)和驱动力输出轴(17)通过所述驱动力传输装置(15，51-54)以使得驱动力能够通过所述驱动力传输装置(15，51-54)传输的方式彼此互相连接，并且所述驱动力输出轴(17)连接至所述车辆的多个车轮(20)以传输驱动力； 电池(23)，连接至所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)以相对于所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)输出和接收电功率； 扭矩控制部(101-112，201-210，301-305，401-407，501-504，601-603)，控制所述第一电动发电机(11)的扭矩和所述第二电动发电机(12)的扭矩以控制所述发动机轴(16)的扭矩和所述驱动力输出轴(17)的扭矩；以及 扭矩校正部(701-706)，校正所述第一电动发电机(11)的扭矩和所述第二电动发电机(12)的扭矩中的至少一个，其中当所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的一个的扭矩受到限制并由此低于所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机 (12)中的所述一个的期望扭矩时，所述扭矩校正部(701-706)以限制所述发动机轴(16)的扭矩的变化、所述驱动力输出轴(17)的扭矩的变化和所述电池(23)的输出的变化中的至少一个的方式，基于所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述一个的扭矩限制量(ATGmgl，Λ TGmg2)，来计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的另一个的扭矩校正量(ATHmgl，Δ THmg2)并且通过使用所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl，Δ THmg2)来校正所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩。
2.根据权利要求1所述的驱动力输出装置，其中当所述扭矩校正部(701-706)以限制所述驱动力输出轴(17)的扭矩的变化的方式计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl，ATHmg2)时，所述扭矩校正部(701-706)基于扭矩平衡等式中的所述发动机轴(16)的扭矩的系数以及所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述一个的扭矩限制量(ATGmgl, Δ TGmg2)来计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl, Δ THmg2)，所述扭矩平衡等式定义所述第一电动发电机(11)的扭矩、所述第二电动发电机(12)的扭矩、所述发动机轴(16)的扭矩和所述驱动力输出轴(17)的扭矩之间的关系。
3.根据权利要求1或2所述的驱动力输出装置，其中当所述扭矩校正部(701-706)以限制所述发动机轴(16)的扭矩的变化的方式计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl，ATHmg2)时，所述扭矩校正部(701-706)基于扭矩平衡等式中的所述驱动力输出轴(17)的扭矩的系数以及所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述一个的扭矩限制量(ATGmgl, Δ TGmg2)来计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12 )中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl，ATHmg2)，所述扭矩平衡等式定义所述第一电动发电机(11)的扭矩、所述第二电动发电机(12)的扭矩、所述发动机轴(16)的扭矩和所述驱动力输出轴(17)的扭矩之间的关系。
4.根据权利要求1或2所述的驱动力输出装置，其中当所述扭矩校正部(701-706)以限制所述电池(23)的输出的变化的方式计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量(ATHmgl，ATHmg2)时，所述扭矩校正部(701-706)基于所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述一个的转速与所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的转速的比率以及所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述一个的扭矩限制量(ATGmgl, ATGmg2)来计算所述第一电动发电机(11)和所述第二电动发电机(12)中的所述另一个的扭矩校正量( ATHmgl，Δ THmg2)
全文摘要
发动机(10)的发动机轴(16)、两个电动发电机(11，12)的可旋转轴(11a，12a)和驱动力输出轴(17)通过驱动力传输装置(15)彼此互相连接。当电动发电机(11，12)中的一个的扭矩受到限制时，ECU(24)以限制发动机轴(16)的扭矩的变化、驱动力输出轴(17)的扭矩的变化和电池(23)的输出的变化中的至少一个的方式，基于电动发电机(11，12)中的所述一个的扭矩限制量(ΔTGmg1，ΔTGmg2)来计算电动发电机(11，12)中的另一个的扭矩校正量(ΔTHmg1，ΔTHmg2)并且使用所计算的扭矩校正量(ΔTHmg1，ΔTHmg2)来校正电动发电机(11，12)中的所述另一个的扭矩。
文档编号B60L15/00GK103204070SQ201310010268
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者森本洋平 申请人:株式会社电装