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动力输出装置、具有该动力输出装置的混合动力汽车、以及动力输出装置的控制方法

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在混合动力汽车(20)中,如果在通过变速器(60)连结了行星齿轮架(45)与驱动轴(67)时预定的变速状态切换条件成立了,则执行使马达MG1的转速与基于变速器(60)的齿轮比和驱动轴(67)的转速的目标转速Nm1*相一致的转速调整处理、通过变速器(60)的与目标变速级数n*相对应的齿轮系实现的太阳齿轮(41)与驱动轴(67)的连结、在同时结合状态下在马达MG1与MG2之间移换转矩并使得马达MG1、MG2分别输出在与目标变速级数n*相对应的变速后状态下各自应输出的转矩的动力移换处理、以及行星齿轮架45与驱动轴67的连结的解除。

图21是表示能够应用于混合动カ车辆20等的其他变速器100的简要构成图;

图18是例示出能够在上述混合动カ汽车20中执行的其他的同时结合时驱动控制例程的流程图。该例程也是通过图13的步骤S350在以与当前变速级数n相对应的齿轮系连结了行星齿轮架轴45a或第一马达轴46与驱动轴67的状态下以与目标级数n*相对应的齿轮系连结了第一马达轴46或行星齿轮架轴45a与驱动轴67之后由混合动カECU70来执行。图18所示的同时结合时驱动控制例程与图17的例程同样地也包括步骤S500〜S545、S600〜S630的处理,但是代替图17的步骤S550、S570、S590的处理而在步骤S545与S600之间包括目标变速级数n*的判别处理(步骤S555)和以下步骤S575、S595的处理:基于在步骤S545中设定、保持的起始点转矩Tmla、Tm2a、以及变速前状态和变速后状态下的通过变速器60实现的行星齿轮架45(行星齿轮架轴45a)或太阳齿轮41(第一马达轴46)与驱动轴67之间的变速比(与当前变速级数n相对应的齿轮系的齿轮比G(n)和与目标变速级数n*相对应的齿轮系的齿轮比GOO)来设定马达MG1、MG2的终点转矩Tmlb、Tm2b。根据图18可知,一旦在步骤S540中将标记Fx设定为值I,则在本例程的下一次执行时之后,在步骤S530中作出否定判断并跳过步骤S540〜S555、以及S575或S595的处理。因此,步骤S540〜S555、以及S575或S595的处理仅在本例程刚开始后执行一次。由此,如果开始了图18的同时结合时驱动控制例程,则在经过了步骤S500〜S540的处理之后,将转矩指令TmlMm2*的上一次值、即根据在即将通过变速器60将行星齿轮架45(行星齿轮架轴45)和太阳齿轮41(第一马达轴46)这两者与驱动轴67连结之前被设定了的要求转矩TZ和基于该要求转矩Tr*的发动机22的目标转矩(要求内燃机转矩)Te*确定的对马达MG1、MG2的要求马达转矩作为起始点转矩Tmla、Tm2a来设定、保持(步骤S545)。并且,根据目标变速级数ピ的值,基于在步骤S545中设定了的起始点转矩Tmla和Tm2a、与当前变速级数n相对应的齿轮系的齿轮比G(n)、以及与目标变速级数n*相对应的齿轮系的齿轮比G(rO来设定马达MG1、MG2的终点转矩Tmlb、Tm2b(步骤S575或S595)。并且,在执行动力移换处理期间、即重复执行本例程期间,控制发动机22、马达MGl和MG2,以使得发动机22输出基于在步骤S520中逐一设定的目标转矩Te*的转矩,并且由马达MG1、MG2输出的转矩在转矩移换时间ts内从通过仅在本例程刚开始之后执行一次的步骤S545、以及S575或S595设定、保持的起始点转矩Tmla、Tm2a逐渐地改变为终点转矩Tmlb、Tm2b(步骤S600〜S620)。如果采用这样的图18的同时结合时驱动控制例程,则虽然对要求转矩TZ的变动的应对稍微变差,但是能够在进一步减轻了伴随着动力移换处理而产生的运算负担并抑制了伴随着输出给驱动轴67的转矩的变动而产生的冲击的同时在马达MG1、MG2之间移换转矩。

并且,在实施例的混合动カ车辆20中,如果选择了离合器断开ー马达行驶模式,则能够容易地改变变速器60的变速状态(变速比)以将动力高效率地传递给驱动轴67。例如,当在离合器断开ー马达行驶模式下将变速器60的一档齿轮系的第一齿轮61a或三档齿轮系的第三齿轮63a固定在行星齿轮架轴45a上并仅使马达MG2输出动カ时,如果使停止了的马达MGl的转速与ニ档齿轮系的第二齿轮62a或四档齿轮系的第四齿轮64a的转速同步并通过离合器C2将第二齿轮62a或第四齿轮64a固定在第一马达轴46上,则能够转换到上述ー档-ニ档同时结合状态、ニ档-三档同时结合状态、三档-四档同时结合状态中的一者,即两马达行驶模式。并且,如果在该状态下使变速器60的离合器Cl成为断开状态并仅使马达MGl输出动力,则能够经由变速器60的ニ档齿轮系或四档齿轮系将由马达MGl输出的动カ传递给驱动轴67。结果,在实施例的混合动カ车辆20中,在马达行驶模式下也能够使用变速器60对行星齿轮架轴45a、第一马达轴46的转速进行变速并増大转矩等,因此能够降低对马达MG1、MG2要求的最大转矩,从而能够实现马达MG1、MG2的小型化。另外,当这样在马达行驶期间改变变速器60的变速比时也暂时地执行变速器60的同时结合状态、即两马达行驶模式,因此在改变变速比时不会产生所谓的转矩缺失,从而能够非常顺畅且无冲击地执行变速比的改变。另外,当在这些马达行驶模式下要求动カ増大或者蓄电池35的剩余容量SOC降低了时,通过根据变速器60的变速比而不输出动カ的马达MGl或MG2来带动(cranking)发动机22,由此使发动机22起动。

发动机22是接受汽油或轻油等烃系燃料的供应而输出动カ的内燃机,从发动机用电子控制単元(以下称为“发动机ECU”)24接受燃料喷射量、点火正时、吸入空气量等的控制。向发动机ECU24输入来自对发动机22设置的、检测该发动机22的运行状态的各种传感器的信号,所述各种传感器例如为安装在曲轴26上的未图示的曲轴位置传感器。并且,发动机E⑶24与混合动カE⑶70进行通信,基于来自混合动カE⑶70的控制信号和来自上述传感器的信号等来控制发动机22的运转,并根据需要将与发动机22的运转状态相关的数据输出给混合动カE⑶70。

另外,在当前变速级数n为值2或4的情况下,判断预定的标记F是否为值0(步骤S360),如果标记F为值0,则将标记F设定为值I(步骤S370),并如图所示那样基于动カ分配统合机构40的齿轮比P、与当前变速级数n相对应的齿轮系的齿轮比G(n)、以及与目标变速级数n*相对应的齿轮系的齿轮比G(rO计算出第N固定变速比Y(N)(步骤S380)。并且,在步骤S360或S380的处理之后,设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*(步骤S390)。在步骤S390中,根据当前变速级数n为值2或4、与马达MGl相对应的太阳齿轮41(第一马达轴46)与驱动轴67通过变速器60而连结的情况,将与驱动轴67的转速(车速V)相对应的第N同时结合状态下的发动机22的转速设定为目标转速Ne*。S卩,在步骤S390中,将在步骤SlOO中输入了的马达MGl的转速除以与当前变速级数n相对应的齿轮系的齿轮比G(n)而得到的值(驱动轴67的转速)与在步骤S380中计算出的第N固定变速比Y(N)的积值设定为发动机22的目标转速Ne'并且,在步骤S390中,将在步骤SllO中设定了的要求功率P,除以目标转速N,而得到的值和发动机22的额定转矩Temax中的较小的一者设定为发动机22的目标转矩Te'

另外,在伴随着发动机22的运转而使混合动カ车辆20行驶时,如果将变速器60设定为第二或第四变速状态,则能够控制马达MG1、MG2的驱动,使得动カ分配统合机构40的太阳齿轮41成为输出元件,与该太阳齿轮41连接的马达MGl作为电动机而发挥功能,并且与作为反カ元件的行星齿轮架45连接的马达MG2作为发电机而发挥功能。此时,动カ分配统合机构40将经由内啮合齿轮42输入的来自发动机22的动カ根据太阳齿轮41侧和行星齿轮架45侧的齿轮比P分配给太阳齿轮41侧和行星齿轮架45侧,并且将来自发动机22的动カ和来自作为电动机发挥功能的马达MGl的动カ合并而输出给太阳齿轮41侧。以下,将马达MG2作为发电机而发挥功能、并且马达MGl作为电动机而发挥功能的模式称为“第二转矩变换模式”。在该第二转矩变换模式下,来自发动机22的动カ通过动カ分配统合机构40、马达MGl和MG2进行转矩变换后被输出给太阳齿轮41,通过控制马达MG2的转速,能够使发动机22的转速Ne与作为输出元件的太阳齿轮41的转速之比无级且连续地变化。将表示第二转矩变换模式下的动カ分配统合机构40的各元件的转速和转矩的关系的共线图的ー个例子表不在图10中。

Tm2a=-(l_p)•Te* ...(11)

图12是表示在伴随着离合器CO的结合和发动机22的运转而使混合动カ车辆20行驶时由混合动カECU70执行的驱动控制例程的一个例子的流程图;

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