專利名稱：車輛及車輛的控制方法
技術領域：
本發明涉及車輛以及車輛的控制方法。
技術背景一種提出的車輛結構配備有發動機、具有與發動機連接的行星輪架以 及經由自動多級變速器連接至驅動車輪的齒圈的行星齒輪機構、與行星齒 輪機構的太陽輪連接的第一電機、以及與行星齒輪機構的齒圈連接的第二 電機(例如參見專利文獻l)。專利文獻l:日本專利早期公開公報號2005-264762發明內容在具有現有技術結構的車輛中，在將換檔位置設定為駐車檔位時，多 級變速器工作以使齒圈與驅動車輪斷開。在將換檔位置設定為驅動檔位 (例如前進檔)時，多級變速器工作以使齒圈與驅動車輪連接。在該結構 的車輛中，在響應于換檔位置從駐車檔位到前進檔位的改變將齒圈與驅動 車輪連接的過程中，從發動機或第二電機向齒圈輸出的轉矩會使齒圈旋轉 并引起沖擊。特別在車輛駐車期間駕駛員會非常容易察覺到這種沖擊。因 此希望防止因齒圈的旋轉導致的沖擊。在該車輛中，例如在齒圈與驅動車 輪未完全連接的狀態或在齒圈與驅動車輪斷開的狀態下，齒圈可旋轉。在 齒圈可旋轉的狀態下，可能需要對齒圈旋轉進行限制以通過第一電機驅動 發動機或用于使發動機運轉。在本發明的配備有變速器(其能夠在動力軸與車軸之間在變速情況下 傳遞動力并能夠將動力軸與車軸斷開)的車輛中，需要防止將換檔位置從 駐車檔位改變至驅動檔位時產生沖擊。在配備有該變速器的本發明的車輛 以及對這種車輛的控制方法中，還需要在動力軸可旋轉狀態下限制動力軸
的旋轉。通過具有下述設置的本發明的車輛以及車輛控制方法來實現上述以及 其他相關需求的至少一部分。根據一個方面，本發明涉及第一車輛，其包括 驅動動力源，其向動力軸輸出動力； 電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；變速器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力， 并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開；以及控制器，所述控制器響應于換檔位置從駐車檔位到驅動檔位的改變， 在通過所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行 限制的情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸 連接。響應于換檔位置從駐車檔位到驅動檔位的改變，本發明的第一車輛通 過驅動動力源及電機中任一者來限制動力軸的旋轉的情況下控制變速器將 動力軸與車軸連接。在將換檔位置設定為驅動檔位時，變速器工作以將動 力軸與車軸連接。另一方面，在將換檔位置設定至駐車檔位時，變速器工作以將動力軸與車軸斷開。在本發明的第一車輛中，響應于換檔位置從駐 車檔位至驅動檔位的改變，變速器工作以將動力軸與車軸連接，同時驅動 動力源及電機中的至少任一者工作以限制動力軸的旋轉。這種設置有效地 限制了動力軸的旋轉，并防止了通過變速器在將動力軸與車軸連接的過程 中產生沖擊。在本發明的第一車輛的一個優選實施例中，所述電機具有連接至所述 動力軸的轉子，并通過在定子上形成的旋轉磁場來驅動并旋轉所述轉子， 從而可以向所述動力軸輸入和輸出動力。所述控制器響應于所述換檔位置 從所述駐車檔位到所述驅動檔位的改變，在執行旋轉限制控制的情況下進 行控制以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接，所述旋轉限制控 制對所述電機進行控制以使得在所述定子上形成的所述磁場的方向固定， 由此限制所述動力軸的旋轉。在本實施例的第一車輛中，旋轉限制控制有 效地防止了在將動力軸與車軸連接的過 在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器將動力軸與車軸連接的本實 施例的第一車輛中，優選地，所述控制器在將所述換檔位置設定為所述駐 車檔位時從所述驅動動力源向所述動力軸輸出動力的狀態下，執行所述旋 轉限制控制。所述控制器在執行所述旋轉限制控制期間，響應于所述換檔 位置從所述駐車檔位到所述驅動檔位的改變進行控制，以在所述旋轉限制 控制持續的情況下通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接。上述設 置有利地避免了在通過變速器將動力軸與車軸連接過程中對旋轉限制控制 的解除。即使在將換檔位置設定至駐車檔位的情況下動力軸可旋轉時，上 述設置也能夠使得在執行旋轉限制控制的情況下對驅動動力源進行驅動。 在一種應用中，即使在將換檔位置設定至駐車檔位時，在沒有動力從驅動 動力源輸出至動力軸的情況下，控制器不執行旋轉限制控制。在此應用 中，在沒有動力從驅動動力源輸出至動力軸的狀態下，在換檔位置從駐車 檔位改變至驅動檔位時，控制器在不執行旋轉限制控制的情況下控制變速 器以將動力軸與車軸連接而。上述設置不需要驅動電機來執行旋轉限制控 制，由此有利地節省了電機消耗的能量。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接的本 實施例的第一車輛中，優選地，所述車輛還包括車速傳感器，其測量車 速，其中，在響應于所述換檔位置從所述駐車檔位到所述驅動檔位的改變 而在執行所述旋轉限制控制的情況下通過所述變速器將所述動力軸與所述 車軸連接的過程期間，在測量的車速增大超過預設基準速度的情況下，所 述控制器解除所述旋轉限制控制。在一種應用中，其中驅動動力源具備調 節動力軸轉速的性能，且在執行旋轉限制控制的情況下通過變速器使得動 力軸與車軸連接過程中，在解除旋轉限制控制的情況下，控制器至少控制 驅動動力源及電機中的任一者以使得測量車速以及動力軸轉速滿足預定關 系。在車輛駐車于坡道期間換檔位置從駐車檔位改變至驅動檔位時，沿車 輛長度方向施加的力會抵抗駕駛員對制動器的下壓而使車輛向前或向后運 動。上述設置使得能夠通過變速器連接動力軸及車軸，同時調節動力軸的 轉速以滿足車速與動力軸的轉速之間的預定關系。在換檔位置從駐車檔位 改變至驅動檔位的情況下，上述預定關系可取決于變速器的可選速度檔中
的目標速度檔的變速比。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接的本 實施例的第一車輛中，優選地，所述控制器響應于所述換檔位置從所述驅 動檔位到所述駐車檔位的改變，在執行所述旋轉限制控制的情況下控制所 述變速器以將所述動力軸與所述車軸斷開。上述設置有效地防止了在通過 變速器將動力軸與車軸斷開的過程中動力軸的旋轉。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接或斷 開的本實施例的第一車輛中，優選地，所述驅動動力源具有調節所述動力 軸的轉速的能力，并且在不能執行需求的所述旋轉限制控制的狀態下，所 述控制器進行控制以使得伴隨著來自所述驅動動力源的動力輸出，所述動 力軸的轉速成為大致為0的水平。即使在不能執行旋轉限制控制的狀態 下，上述設置也有效地防止了動力軸的旋轉。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接或斷 開的本實施例的第一車輛中，優選地，所述車輛還具有旋轉位置檢測器， 其檢測所述電機的所述轉子的旋轉位置，其中，所述控制器通過在開始執 行所述旋轉限制控制時將所述檢測的旋轉位置設定為控制旋轉位置，基于 所述設定的控制旋轉位置向所述電機供應電流，并固定在所述定子上形成 的所述磁場的方向，由此來執行所述旋轉限制控制。上述設置能夠使得基 于在開始旋轉限制控制時電機的旋轉位置來執行旋轉限制控制。在本發明的第一車輛的一個優選實施例中，優選地，所述變速器具有 多個離合器，并通過改變所述多個離合器的嚙合狀態，能夠在所述動力軸 與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸與所述車軸斷 開。本說明書中的術語"離合器"不僅包括連接兩個旋轉系統的常規離合 器，還包括將一個旋轉系統固定至非旋轉系統(例如箱體)的制動器。在本發明的第一車輛的另一優選實施例中，所述驅動動力源具有內 燃機；以及電力-機械動力輸入輸出結構，其連接至所述內燃機的輸出軸并 連接至所述動力軸，并且通過電力和機械動力的輸入和輸出來對所述輸出 軸以及所述動力軸輸入和輸出動力。在本應用中，所述電力-機械動力輸入 輸出結構具有三軸式動力輸入輸出機構，其連接至三根軸，即所述內燃
機的所述輸出軸、所述動力軸、以及第三軸，并基于對所述三根軸中任意 兩根軸的動力輸入和輸出來確定對剩余一根軸的動力輸入和輸出；以及發 電機，其對所述第三軸輸入和輸出動力。根據另一方面，本發明涉及第二車輛，包括驅動動力源，其向動力軸輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；變速器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力， 并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開；以及控制器，所述控制器響應于換檔位置從驅動檔位到駐車檔位的改變， 在通過所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行 限制的情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸 斷開。本發明的第二車輛響應于換檔位置從驅動檔位至駐車檔位的改變在通 過驅動動力源以及電機中的至少任一者限制動力軸旋轉的情況下控制變速 器以將動力軸從車軸斷開。在將換檔位置設定至驅動檔位時，變速器工作 以將動力軸與車軸連接。另一方面，在將換檔位置設定至駐車檔位時，變 速器工作以將動力軸與車軸斷開。在本發明的第二車輛中，響應于換檔位 置從驅動檔位至駐車檔位的改變，在驅動動力源及電機中至少任一者工作 以限制動力軸的旋轉的同時，變速器工作以將動力軸從車軸斷開。在通過 變速器將動力軸從車軸斷開的過程中，上述設置有效地限制了動力軸的旋 轉。在一種情況下，在將換檔位置設定至駐車檔位時執行旋轉限制控制。 在另一種情況下，類似于本發明的第一車輛，在響應于換檔位置從駐車檔 位至驅動檔位的改變將動力軸與車軸連接的過程中執行旋轉限制控制。在 上述情況下，在執行旋轉限制控制的情況下將動力軸與車軸斷開有利地防 止了在動力軸的旋轉狀態下開始旋轉限制控制。在本發明的第二車輛的一個優選實施例中，所述電機具有連接至所述 動力軸的轉子，并通過在定子上形成的旋轉磁場來驅動并旋轉所述轉子， 從而可以向所述動力軸輸入和輸出動力，并且所述控制器響應于所述換檔 位置從所述驅動檔位到所述駐車檔位的改變，在執行旋轉限制控制的情況
下進行控制以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸斷開，所述旋轉限 制控制對所述電機進行控制以使得在所述定子上形成的所述磁場的方向固 定，由此限制所述動力軸的旋轉。在本實施例的第二車輛中，旋轉限制控 制有效地防止了在動力軸與車軸斷開過程中動力軸的旋轉。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接或斷 開的本實施例的第二車輛中，優選地，所述驅動動力源具有調節所述動力 軸的轉速的能力，并且在不能執行需求的所述旋轉限制控制的狀態下，所 述控制器進行控制以使得隨著來自所述驅動動力源的動力輸出，所述動力 軸的轉速成為大致為0的水平。即使在不能執行需求的所述旋轉限制控制 的狀態下，上述設置也有效地防止了動力軸的旋轉。在執行旋轉限制控制的情況下控制變速器以將動力軸與車軸連接或斷 開的本實施例的第一和第二車輛中，優選地，旋轉位置檢測器，其檢測所 述電機的所述轉子的旋轉位置，其中，所述控制器通過在開始執行所述旋 轉限制控制時將所述檢測的旋轉位置設定為控制旋轉位置，基于所述設定 的控制旋轉位置向所述電機供應電流，并固定在所述定子上形成的所述磁 場的方向，由此來執行所述旋轉限制控制。上述設置能夠基于在開始旋轉 限制控制時電機的旋轉位置來執行旋轉限制控制。在本發明的第一和第二車輛的一個優選實施例中，所述變速器具有多 個離合器，通過改變所述多個離合器的嚙合狀態，能夠在所述動力軸與車 軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開。 本說明書中的術語"離合器"不僅包括連接兩個旋轉系統的常規離合器， 還包括將一個旋轉系統固定至非旋轉系統(例如箱體)的制動器。在本發明的第一和第二車輛的另一個優選實施例中，所述驅動動力源 包括內燃機；以及電力-機械動力輸入輸出結構，其連接至所述內燃機的 輸出軸并連接至所述動力軸，并且通過電力和機械動力的輸入和輸出來對 所述輸出軸以及所述動力軸輸入和輸出動力。在該應用中，所述電力-機械 動力輸入輸出結構包括三軸式動力輸入輸出機構，其連接至三根軸，即 所述內燃機的所述輸出軸、所述動力軸、以及第三軸，并基于對所述三根 軸中任意兩根軸的動力輸入和輸出來確定對剩余一根軸的動力輸入和輸
出；以及發電機，其對所述第三軸輸入和輸出動力。本發明涉及一種第一車輛的控制方法，所述車輛配備有驅動動力源，其向動力軸輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；以及變速 器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將 所述動力軸與所述車軸斷開，所述控制方法響應于換檔位置從駐車檔位到驅動檔位的改變，在通過 所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行限制的 情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接。本發明的第一車輛的控制方法響應于換檔位置從駐車檔位至驅動檔位 的改變，在通過驅動動力源及電機中的至少任一者限制動力軸的旋轉的情 況下控制變速器以將動力軸與車軸連接。在將換檔位置設定至驅動檔位 時，變速器工作以將動力軸與車軸連接。另一方面，在將換檔位置設定至 駐車檔位時，變速器工作以將動力軸從車軸斷開。在本發明的第一車輛的 控制方法中，響應于換檔位置從駐車檔位至驅動檔位的改變，在驅動動力 源以及電機中的至少任一者工作以限制動力軸的旋轉的同時，變速器工作 以將動力軸與車軸連接。上述設置有效地限制了動力軸的旋轉并防止了通 過變速器將動力軸連接至車軸的過程中產生沖擊。本發明涉及一種第二車輛的控制方法，所述車輛配備有驅動動力源， 其向動力軸輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；以及變速 器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將 所述動力軸與所述車軸斷開，所述控制方法響應于換檔位置從驅動檔位到駐車檔位的改變，在通過 所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行限制的 情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸斷開。本發明的第二車輛的控制方法響應于換檔位置從驅動檔位至駐車檔位 的改變，在通過驅動動力源及電機中的至少任一者限制動力軸的旋轉的情 況下控制變速器以將動力軸與車軸斷開。在將換檔位置設定至驅動檔位 時，變速器工作以將動力軸與車軸連接。另一方面，在將換檔位置設定至 駐車檔位時，變速器工作以將動力軸與車軸斷開。在本發明的第二車輛的 控制方法中，響應于換檔位置從驅動檔位至駐車檔位的改變，在驅動動力 源以及電機中的至少任一者工作以限制動力軸的旋轉的同時，變速器工作 以將動力軸與車軸斷開。上述設置有效地限制了在通過變速器將動力軸與 車軸斷開的過程中動力軸的旋轉。在一種情況下，在將換檔位置設定至駐 車檔位時執行旋轉限制控制。在另一種情況下，類似于本發明的第一車 輛，在響應于換檔位置從駐車檔位至驅動檔位的改變將動力軸與車軸連接 的過程中執行旋轉限制控制。在上述情況下，在執行旋轉限制控制的情況 下將動力軸與車軸斷開有利地防止了在動力軸的旋轉狀態下開始旋轉限制 控制。


圖1示意性地示出了在本發明的一個實施例中的混合動力車輛的結構；圖2示出了在混合動力車輛上包括電機MG1及MG2的電驅動系統的 示意性結構；圖3示意性地示出了安裝在混合動力車輛上的變速器的結構；圖4是流程圖，示出了由包括在本實施例的混合動力車輛中的混合動 力電子控制單元執行的在駐車檔位設定旋轉限制控制標志的例程；圖5是流程圖，示出了由包括在本實施例的混合動力車輛中的電機 ECU執行的第二電機控制例程；圖6示出旋轉限制控制的一個示例；圖7是流程圖，示出了由混合動力電子控制單元執行的駐車至驅動檔 位改變處理例程；圖8示出了在發動機負載運轉期間響應于換檔位置SP從駐車檔位至 前進檔位的改變，對應于變速器中的目標速度檔施加至離合器及制動器的 液壓的動作，旋轉限制控制的動作，以及齒圈軸或動力軸的轉速Nr的動 作；圖9示出了響應于換檔位置SP從駐車檔位至前進檔位的改變，在齒 圈軸與驅動軸連接期間驅動軸開始旋轉的情況下，對應于變速器中的目標 速度檔施加至離合器及制動器的液壓的動作，旋轉限制控制和轉矩控制的動作，以及齒圈軸或動力軸的轉速Nr的動作；圖10是流程圖，示出了由混合動力電子控制單元執行的驅動至駐車 檔位改變處理例程；圖11示出了在發動機負載運轉期間響應于換檔位置SP從前進檔位至駐車檔位的改變，施加至變速器中當前嚙合的離合器及制動器的液壓的動作，旋轉限制控制的動作，以及齒圈軸或動力軸的轉速Nr的動作；并且 圖12示意性地示出了在一個修改示例中另一種混合動力車輛的結構。
具體實施方式
以下將描述作為優選實施例的實現本發明的一種模式。圖1示意性地 示出了在本發明的一個實施例中的混合動力車輛20的結構。如圖所示， 本實施例的混合動力車輛20包括發動機22、經由阻尼器28連接至發動機 22的曲軸26 (或輸出軸)的三軸式動力分配集成機構30、連接至動力分 配集成機構30并具備發電能力的電機MG1、連接至與動力分配集成機構 30連接的齒圈軸32a (或動力軸)的電機MG2、轉換齒圈軸32a的動力并 將轉換后的動力輸出至與驅動車輪39a和39b連接的驅動軸36、鎖止驅動 車輪39a及3%的駐車鎖止機構90、以及控制混合動力車輛20的工作的 混合動力電子控制單元70。發動機22是使用諸如汽油或輕油的烴燃料輸出動力的內燃機。發動 機電子控制單元(以下稱為發動機ECU) 24從檢測發動機22的運轉狀態 的各個不同傳感器接收信號，并負責發動機22的運轉控制，例如燃料噴 射控制、點火控制、以及進氣氣流調節。發動機ECU24與混合動力電子 控制單元70通信以響應于從混合動力電子控制單元70發出的控制信號來 控制發動機22的運轉，同時根據需求向混合動力電子控制單元70輸出與 發動機22的運轉狀態相關的數據。動力分配集成機構30具有作為外齒輪的太陽輪31、作為內齒輪并與 太陽輪31同心布置的齒圈32、與太陽輪31并與齒圈32嚙合的多個行星
齒輪33、以及保持多個行星齒輪33使得允許其自由公轉并繞各自軸線自 由旋轉的行星輪架34。即，將動力分配集成機構30構造為允許作為旋轉 元件的太陽輪31、齒圈32及行星輪架34的差速運動的行星齒輪機構。在 動力分配集成機構30中的行星輪架34、太陽輪31及齒圈32分別與發動 機22的曲軸26、電機MG1以及作為動力軸的齒圈軸32a耦合。在電機 MG1起發電機作用時，從發動機22輸出并通過行星輪架34輸入的動力根 據傳動比被分配至太陽輪31及齒圈32。另一方面，在電機MG1起電動機 作用時，從發動機22輸出并通過行星輪架34輸入的動力與從電機MG1 輸出并通過太陽輪31輸入的動力結合，且該合成動力被輸出至齒圈32。 由此，向齒圈32輸出的動力從齒圈軸32a經由變速器60、驅動軸36以及 差速齒輪38被最終傳遞至驅動車輪39a及39b。圖2示出了在混合動力車輛20上包括電機MG1及MG2的電子驅動 系統的示意性結構。如圖1及圖2所示，電機MG1及MG2分別具有其上 安裝有永磁體的轉子45a及46a，以及其上纏繞有三相線圈的定子45b及 46b。將電機MG1及MG2構造為可作為發電機及電動機兩者來致動的公 知同步電動發電機。電機MG1及MG2經由逆變器41及42對蓄電池50 輸入和輸出電力。逆變器41及42每個均包括六個晶體管Tl至T6或者T7 至T12以及與晶體管Tl至T6或者T7至T12反向并聯連接的六個二極管 Dl至D6或者D7至D12。成對布置六個晶體管Tl至T6或者T7至T12， 作為對于與蓄電池50的負極連接的正母線以及與蓄電池50的正極連接的 負母線的源極及漏極。電機MG1或MG2的三相線圈(U相、V相及W 相)連接至各個成對晶體管Tl至T6或者T7至T12的連接點。對各個成 對晶體管Tl至T6或者T7至T12的接通時間的比率的調節在三相線圈中 形成旋轉磁場以驅動并旋轉電機MG1或MG2。將蓄電池50與逆變器41 及42連接的電線54被構造為由逆變器41及42共用的共用正母線及負母 線。這種連接使得由電機MG1及MG2中一者產生的電力可以被另一電機 MG2或MG1消耗。由此蓄電池50可利用由電機MG1及MG2中任一者 產生的電力進行充電，同時進行放電以補充電力的不足。當電機MG1與 MG2之間的電力輸入及輸出達到平衡時，蓄電池50既不充電也不放電。電機MG1及MG2兩者的運轉均由電機電子控制單元(電機ECU) 40進 行控制。將電機ECU 40構造為包括CPU 40a、用于存儲處理程序的ROM 40b、用于臨時存儲數據的RAM40c、輸入端口、輸出端口、以及通信端 口 (未示出)的微處理器。電機ECU 40輸入驅動并控制電機MG1及 MG2所需的信號，例如，來自旋轉位置檢測傳感器43及44的表示電機 MG1及MG2中轉子45a及46a的旋轉位置0ml及6>m2的信號，以及來自 電流傳感器(未示出)的表示流經電機MG1及MG2中三相線圈的各相的 相電流的信號。電機ECU40向包括在逆變器41中的晶體管T1至T6以及 包括在逆變器42中的晶體管T7至T12輸出開關控制信號。電機ECU 40 建立與混合動力電子控制單元70的通信以響應于從混合動力電子控制單 元70接收到的控制信號來驅動并控制電機MG1及MG2，并根據需求向混 合動力電子控制單元70輸出與電機MG1及MG2的運轉狀態相關的數 據。變速器60被構造成在配備有驅動車輪39a及39b以及差速齒輪38的 車軸一側將作為動力軸的齒圈軸32a連接至驅動軸36以及與驅動軸36斷 開。變速器60以四種不同速比來轉換齒圈軸32a的轉速，并在齒圈軸32a 與驅動軸36耦合的狀態下將轉換后的速度傳遞至驅動軸36。在圖3中示 出了變速器60的結構的一個示例。圖3的變速器60包括單級行星齒輪式 行星齒輪機構60a及60b，三個離合器Cl、 C2、 C3，兩個制動器Bl及 B2、以及一個單向離合器F1。行星齒輪機構60a包括作為外齒輪的太陽輪 61、作為與太陽輪61同心布置的內齒輪的齒圈62、與太陽輪61以及齒圈 62嚙合的多個行星齒輪63、以及保持多個行星齒輪63以允許其公轉和繞 其軸線旋轉兩者的行星輪架64。太陽輪61經由離合器Cl連接至齒圈軸 32a。制動器Bl的嚙合和松開停止和允許太陽輪61的旋轉。行星輪架64 經由離合器C2連接至齒圈軸32a。行星齒輪機構60b包括作為外齒輪的外 齒輪65、作為與太陽輪65同心布置的內齒輪的齒圈66、與太陽輪65并 與齒圈66嚙合的多個行星齒輪67、以及保持多個行星齒輪67以允許其公 轉和繞其軸線旋轉兩者的行星輪架68。太陽輪65經由轉軸69及離合器 C3連接至齒圈軸32a。齒圈66連接至行星齒輪機構60a的行星輪架64。 制動器B2的嚙合和松開停止和允許齒圈66的旋轉。單向離合器Fl允許 齒圈66在預定方向上的旋轉，同時禁止齒圈66在與預定方向相反的相反 方向上的旋轉。輪架68連接至驅動軸36及行星齒輪機構60a的齒圈62。 通過離合器Cl、 C2、 C3以及制動器Bl及B2的嚙合及松開，變速器60 以四種不同速度檔(第一速度檔至第四速度檔)來轉換齒圈軸32a的旋 轉，并將轉換后的速度傳遞至驅動軸36，同時將齒圈軸32a與驅動軸36 斷開。液壓致動器100 (參見圖1)被驅動以調節施加至離合器C1、 C2、 C3以及制動器Bl及B2的液壓，由此控制離合器Cl、 C2、 C3以及制動 器B1及B2的嚙合及松開。駐車鎖止機構90具有安裝至驅動軸36的駐車齒輪92以及與駐車齒輪 92配合以將駐車齒輪92鎖止在其旋轉停止狀態的駐車鎖止桿94。由致動 器(未示出)來致動駐車鎖止桿94，響應于從其他檔位至駐車檔位的換檔 信號或者從駐車檔位至其他檔位的換檔信號的輸入由混合動力電子控制單 元70來驅動并控制上述致動器。駐車鎖止桿94與駐車齒輪92嚙合和松開 以進行或解除駐車鎖止。驅動軸36機械地連接至驅動車輪39a及39b。駐 車鎖止機構90因此間接地鎖止驅動車輪39a及39b。蓄電池50處于蓄電池電子控制單元(此后稱為蓄電池ECU) 52的控 制之下。蓄電池ECU 52接收控制蓄電池50所需的各種信號，例如，由布 置在蓄電池50的端子之間的電壓傳感器(未示出)測量的端子間電壓、 由安裝至與蓄電池50的輸出端子相連的電線54的電流傳感器(未示出) 測量的充放電電流、以及由安裝至蓄電池50的溫度傳感器51測量的蓄電 池溫度Tb。根據需求，蓄電池ECU 52經由通信向混合動力電子控制單元 70輸出與蓄電池50的狀態相關的數據。為了控制蓄電池50，基于由電流 傳感器檢測到的累積充放電電流，蓄電池ECU 52計算蓄電池50的充電狀 態(SOC)。將混合動力電子控制單元70構造為包括CPU 72、存儲處理程序的 ROM 74、臨時存儲數據的RAM76、未示出的輸入輸出端口、以及未示出 的通信端口的微處理器。混合動力電子控制單元70經由輸入端口接收各 種輸入來自點火開關80的點火信號、來自對換檔桿81的當前位置進行
檢測的換檔位置傳感器82的換檔位置SP、來自對加速踏板83的下壓量進行測量的加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc、來自對制動踏板85 的下壓量進行測量的制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置BP、以及來 自對車輛持續的車速進行檢測的車速傳感器88的車速V。混合動力電子 控制單元70經由其輸出端口向用于變速器60的離合器Cl、 C2、 C3以及 制動器Bl及B2的致動器100輸出驅動信號，并向用于駐車鎖止機構90 的致動器(未示出)輸出驅動信號。如上所述，混合動力電子控制單元70 經由通信端口與發動機ECU 24、電機ECU 40以及蓄電池ECU 52通信， 以對發動機ECU 24、電機ECU 40以及蓄電池ECU 52輸入和輸出各種控 制信號及數據。在本實施例的混合動力車輛20中，由換檔位置傳感器82檢測的換檔 桿81的換檔位置SP包括多種不同選擇駐車檔位(P檔位)、空檔檔位 (N檔位)、用于向前驅動車輛的前進檔位(D檔位)、以及用于向后驅 動車輛的倒車檔位(R檔位)。在將換檔位置SP設定至駐車檔位時，松 開變速器60的制動器B1及B2以及離合器C1、 C2、 C3，以將齒圈軸32a 與驅動軸36斷開。如上設置的本實施例的混合動力車輛20基于車速V以及加速器開度 Acc的觀測值來計算待向起動力軸作用的齒圈軸32a輸出的轉矩需求，其 對應于駕駛員對加速踏板83的下壓量。發動機22以及電機MGl及MG2 受到運轉控制以向齒圈軸32a輸出與計算的轉矩需求對應的動力需求水 平。對發動機22以及電機MGl及MG2的運轉控制選擇性地實現轉矩轉 換驅動模式、充放電驅動模式以及電機驅動模式中的一種模式。轉矩轉換 驅動模式控制發動機22的運轉以輸出與動力需求水平相同的動力量，同 時驅動并控制電機MGl及MG2以使得從發動機22輸出的全部動力將利 用動力分配集成機構30以及電機MGl及MG2經歷轉矩轉換并輸出至齒 圈軸32a。充放電驅動模式控制發動機22的運轉以輸出與動力需求水平以 及通過使蓄電池50充電而消耗或者通過使蓄電池50放電而供應的電力的 總和相同的動力量，而且在對蓄電池50充電或放電的同時，驅動并控制 電機MGl及MG2以使得從發動機22輸出的動力的全部或一部分與利用
動力分配集成機構30以及電機MG1及電機MG2經歷轉矩轉換并輸出至 齒圈軸32a的動力需求水平相同。電機驅動模式停止發動機22的運轉并驅 動控制電機MG2以向齒圈軸32a輸出與動力需求水平相同的動力量。以下描述具有上述結構的本實施例的混合動力車輛20的運轉，特別 是響應于換檔桿81的換檔位置SP的改變進行的一系列運轉控制。描述依 次涉及將換檔位置SP設定至駐車檔位時的運轉控制、響應于換檔位置SP 從駐車檔位至任何驅動檔位(例如，前進檔位或倒車檔位)的改變的運轉 控制、以及響應于換檔位置SP從任何驅動檔位(例如，前進檔位或倒車 檔位)至駐車檔位的改變的運轉控制。圖4是流程圖，示出了由混合動力 電子控制單元70執行的在駐車檔位設定旋轉限制控制標志的例程。在將 換檔位置SP設定為駐車檔位時，以預設時間間隔(例如，每數毫秒)重 復執行該例程。在圖4的駐車檔位旋轉限制控制標志設定例程中，混合動力電子控制 單元70的CPU 72首先判定是否從混合動力車輛20的包括發動機22以及 電機MGl在內的驅動動力源向齒圈軸32a (即動力軸)輸出了轉矩(步驟 S110及S110)。基于對從電機MG1輸出的轉矩的檢測(步驟S100)以 及對發動機22的負荷運轉的檢測(步驟S110)的結果來進行上述判定。 響應于檢測到發動機22的負載運轉或者為了起動或停止而由電機MG1帶 動發動機22的情況，判定從驅動動力源向齒圈軸32a輸出了轉矩。響應于 沒有轉矩從電機MG1輸出以及發動機22的停止或怠速運轉，判定沒有轉 矩從驅動動力源輸出至齒圈軸32a。基于從驅動動力源向齒圈軸32a輸出了轉矩的判定，CPU 72將旋轉限 制控制標志F設定為1并向電機ECU 40發送對旋轉限制控制標志F的上 述設定(步驟S120)，并退出該標志設定例程。另一方面，基于沒有轉矩 從驅動動力源輸出至齒圈軸32a的判定，CPU 72將旋轉限制控制標志F設 定為0并向電機ECU 40發送對旋轉限制控制標志F的上述設定(步驟 S130) 。 CPU 72還將作為待從電機MG2輸出的轉矩的轉矩命令1^2*設 定為0并將對轉矩命令1^2*的上述設定發送至電機ECU 40 (步驟 S140)，并退出該標志設定例程。旋轉限制控制標志F表示是否需要通過
電機ECU 40來控制電機MG2，以固定電機MG2的定子46b上的磁場方 向，并禁止電機MG2的轉子46a的旋轉(即，齒圈軸32a (或動力軸)的 旋轉)。隨后將這種控制稱為旋轉限制控制。電機ECU 40接收對旋轉限 制控制標志F以及轉矩命令1^2*的設定，并執行圖5的流程圖所示的第 二電機控制例程以控制電機MG2的運轉。參考圖5的流程圖來描述第二 電機控制例程的細節。例如以每數毫秒的預設時間間隔來重復執行該第二 電機控制例程。在圖5的第二電機控制例程中，電機ECU 40的CPU 40a首先從混合 動力電子控制單元70輸入旋轉限制控制標志F以及轉矩命令Tm2*，以及 由旋轉位置檢測傳感器44檢測到的電機MG2的轉子46a的旋轉位置0m2 (步驟S200)，并根據電機MG2的轉子46a的旋轉位置0m2來計算電角 度0e2 (步驟S210)。在將換檔位置SP設定為駐車檔位時，如上所述將 電機MG2的轉矩命令Tm2H交定等于0。CPU40a然后識別對旋轉限制控制標志F的設定(步驟S220)。響應 于將旋轉限制控制標志F設定為0， CPU 40a不執行旋轉限制控制，但利 用計算得到電角度0e2來執行對包括在逆變器42中的晶體管T7至T12的 開關控制，以利用轉矩命令丁1112*來驅動電機^^2 (步驟S230)。然后結 束第二電機控制例程。在沒有轉矩從驅動動力源輸出至齒圈軸32a的情況 下，利用轉矩命令1^2*來控制電機MG2。在以下描述中，將這種控制稱 為轉矩控制。另一方面，響應于將旋轉限制控制標志F設定為1， CPU40a進一步 識別對旋轉限制控制標志F的先前設定，即先前F (步驟S240)。當對旋 轉限制控制標志F的先前設定(即先前F)等于0時，S卩，當對旋轉限制 控制標志F的設定從0改變為1時，CPU 40a將計算得到的電角度0e2設 定為控制電角度0eset (步驟S250)，并進行旋轉限制控制(步驟 S260)。當對旋轉限制控制標志F的先前設定(即先前F)等于1時， CPU 40a略過對步驟S250的執行，并執行旋轉限制控制(步驟S260)。 步驟S260的旋轉限制控制執行對包括在逆變器42中的晶體管T7至T12 的開關控制，以在控制電角度0eset的情況下形成處于軸線"d"方向上的
磁場。因為在控制電角度0eset的情況下軸線"d"的方向固定，故以下將 在此情況下形成的磁場稱為固定磁場。在旋轉限制控制之后，電機ECU 40退出該第二電機控制例程。在從驅動動力源向齒圈軸32a輸出轉矩的情 況下，以控制電角度0eset (在將對旋轉限制控制標志F的設定從0變為1 的情況下將其設定等于電角度0e2)將電流供應至電機MG2。由此在電機 MG2的定子46b上形成固定磁場，由此禁止齒圈軸32a的旋轉。在將換檔 位置SP設定至駐車檔位時，上述控制使得用于通過電機MG1的起動或停 止的發動機22的運轉以及發動機22的空轉成為可能。參考圖6的示例來詳細描述旋轉限制控制。如圖6所示，作為當施加 電流時分別在U相、V相及W相上形成的磁場的結合，在定子46b上形 成合成磁場(如實線箭頭所示)。旋轉限制控制對電機MG2進行控制以 禁止合成磁場的旋轉，并在定子46b上形成固定磁場。當固定磁場的方向 與由電機MG2的轉子46a上的永磁體所形成的磁通量的方向相同時(即，在d-q坐標系中軸線"d"的方向)，沒有轉矩從電機MG2輸出至 齒圈軸32a。從包括發動機22以及電機MG1的驅動動力源輸出至齒圈軸 32a的轉矩(以下將該轉矩稱為軸向轉矩)使電機MG2的轉子46a旋轉， 并使在定子46b上形成的固定磁場方向(在本實施例中為在控制電角度 0eset的情況下的軸線"d"的方向)與當前軸線"d"的方向偏離。然后將 轉矩施加至轉子46a以使得在定子46b上形成的固定磁場方向大致與軸線"d"的當前方向匹配(以下將該轉矩稱為吸引轉矩)。轉子46a在軸向轉 矩與吸引轉矩平衡的位置處停止。以此方式本實施例的旋轉限制控制禁止 電機MG2中轉子46a的旋轉。在d-q坐標系中，軸線"d"表示由安裝至 轉子46a的永磁體形成的磁通量的方向，而軸線"q"表示從軸線"d"前進電角度7T/2的方向。響應于在上述旋轉限制控制或轉矩控制期間換檔位置SP從駐車檔位 至任意驅動檔位的改變來執行下述一系列處理。圖7是流程圖，示出了由 混合動力電子控制單元70執行的駐車至驅動檔位改變處理例程。響應于 換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位的改變來引發該例程。在此情況下， 松開由駐車鎖止機構90對驅動車輪39a及39b的鎖止。
在駐車至驅動檔位改變處理例程中，混合動力電子控制單元70的CPU 72首先將旋轉限制控制標志F設定為1，并將對旋轉限制控制標志F 的上述設定發送至電機ECU 40 (步驟S300)。響應于對設定為1的旋轉 限制控制標志F的接收，電機ECU 40啟動圖5的流程圖中所示的第二電 機控制例程以執行旋轉限制控制。CPU 72然后致動用于變速器60的致動器100以將作為動力軸的齒圈 軸32a連接至驅動軸36 (步驟S310)。在本實施例的結構中，驅動致動 器100以根據目標速度檔(例如，第三速度檔)逐漸增大施加至變速器60 的離合器Cl、 C2、 C3以及制動器Bl及B2中的離合器及制動器的液壓。 液壓的增大使相應的離合器及制動器嚙合，由此將齒圈軸32a與驅動軸36 連接。CPU 72輸入車速V (步驟S320)并將輸入車速V與預設基準值Vref 進行比較(步驟S330)。基準值Vref是用于識別車輛是否停止的閾值。 例如，假定車輛在坡道上駐車。響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔 位的改變，駐車鎖止機構90松開對驅動車輪39a及3%的鎖止。在此情況 下，因坡道坡度而沿車輛長度方向作用的力會對抗駕駛員對制動踏板85 的下壓而使車輛向前或向后移動。由此使與驅動車輪39a及39b連接的驅 動軸36旋轉。在步驟S330處車速V與基準值Vref之間的比較判定驅動 軸36是否處于未旋轉而停止的狀態。當車速V不高于基準值Vref時(步驟S330:否)，判定驅動軸36并 未旋轉而是停止。CPU 72然后識別作為動力軸的齒圈軸32a與驅動軸36 的連接是完成還是未完成(步驟S380)。在識別到未完成齒圈軸32a與驅 動軸36的連接時，上述例程返回至步驟S310，并重復步驟S310至S380 的處理。另一方面，在識別到完成了齒圈軸32a與驅動軸36的連接時， CPU 72將旋轉限制控制標志F設定為0，并將對旋轉限制控制標志F的上 述設定發送至電機ECU 40 (步驟S390)。駐車至驅動檔位改變處理例程 在這里結束。以此方式，響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位的改 變，本實施例的處理通過執行旋轉限制控制，將作為動力軸的齒圈軸32a 與驅動軸36進行連接。上述控制禁止在將齒圈軸32a與驅動軸36連接的 過程中齒圈軸32a的旋轉，由此有效地防止了連接過程中震動的發生。在齒圈軸32a與驅動軸36的連接完成之后，將旋轉限制控制標志F設定為0 以將電機MG2的控制模式從旋轉限制控制改變為轉矩控制。然后利用從 齒圈軸32a經由變速器60及驅動軸36向驅動車輪39a及39b的動力輸出 來驅動混合動力車輛20。在對電機MG2的控制模式改變至轉矩控制之 后，混合動力電子控制單元70執行驅動控制例程(未示出)以確保向齒 圈軸32a輸出需求轉矩。驅動控制例程設定發動機22的目標驅動點(由目 標轉速Ne^^以及目標轉矩丁6*界定)以及電機MG1及MG2的Tm"及 Tm2*，并將上述設定發送至發動機ECU24及電機ECU40。發動機ECU 24接收目標轉速Ne*以及目標轉矩Te* ，并執行發動機22的燃料噴射控制 以及點火控制，由此以目標轉速N^及目標轉矩T^來驅動發動機22。響 應于接收到轉矩命令TmP及Tm2*，電機ECU 40執行第一電機控制例程 (未示出)以執行對包括在逆變器41中的晶體管Tl至T6的開關控制并 以轉矩命令TmP來驅動電機MG1，同時執行圖5所示的第二電機控制例 程以執行對包括在逆變器42中的晶體管T7至T12的開關控制，并以轉矩 命令丁1112*來驅動電機MG2。圖8示出了在發動機22負載運轉期間響應于換檔位置SP從駐車檔位 至驅動檔位的改變，在變速器60中對應于目標速度檔施加至離合器及制 動器的液壓的動作、旋轉限制控制的動作、以及作為動力軸的齒圈軸32a 的轉速Nr(即，電機MG2的轉速Nm2)的動作。實線的曲線示出了在執 行旋轉限制控制時(在限制齒圈軸32a的旋轉時)齒圈軸32a與驅動軸36 連接的情況下的動作。虛線的曲線示出了在沒有進行旋轉限制控制時(沒 有限制齒圈軸32a的旋轉)齒圈軸32a與驅動軸36連接的情況下的動作。 如圖所示，在將換檔位置SP設定至駐車檔位時(在時間點tl之前)，執 行旋轉限制控制以使得齒圈軸32a (或動力軸)的轉速Nr大致等于0。如 虛線的曲線所示，當換檔位置SP從駐車檔位改變至前進檔位時的時間點 tl解除旋轉限制控制的情況下，在為了使齒圈軸32a與驅動軸36連接而在 變速器60中對應于目標速度檔施加至離合器及制動器的液壓逐漸增大期 間，從電機MG1輸出并施加至齒圈軸32a的轉矩將會使齒圈軸32a旋轉。
當在齒圈軸32a與驅動軸36的連接完成時的時間點t2附近，齒圈軸32a 的旋轉會引起沖擊。但是，如實線的曲線所示，即使在當換檔位置SP從 駐車檔位改變至前進檔位時的時間點tl之后，對應于變速器60中目標速 度檔而施加至離合器及制動器的液壓逐漸增大期間繼續執行旋轉限制控制(以限制齒圈軸32a的旋轉)，仍可將齒圈軸32a的轉速Nr保持為大致0 的水平。上述控制有效地防止了當在齒圈軸32a與驅動軸36的連接完成時 的時間點t2附近沖擊的產生。返回參考圖7的駐車至驅動檔位改變處理例程，當車速V高于預設基 準值Vref時(步驟S330:是)，判定驅動軸36旋轉。CPU 72然后將旋 轉限制控制標志F設定為0，并將對旋轉限制控制標志F的上述設定發送 至電機ECU 40 (步驟S340) 。 CPU 72隨后將車速V與預定轉換系數"k"相乘來計算驅動軸36的轉速Nd (步驟S350)，并輸入電機MG2的 轉速Nm2 (步驟S360)。基于電機MG2的輸入轉速Nm2、驅動軸36的 計算轉速Nd、以及變速器60中目標速度檔的變速比Gr*，根據以下給出 的公式(1)來計算電機MG2的轉矩命令Tm2*，并將轉矩命令丁1112*發送 給電機ECU40 (步驟S370):Tm2* = kl (Nd-Gr*-Nm2) +k2 {(Nd-Gr*-Nm2) dt (1) 公式(1)代表使齒圈軸32a (電機MG2)以(Nd'Gr*)的轉速旋轉或者 使齒圈軸32a及驅動軸36以變速器60中目標轉速的變速比Gr"定轉的反 饋控制的關系式。在公式(1)中，右側第一項中的"kl"以及第二項中 的"k2"分別表示比例項及積分項。CPU72然后識別齒圈軸32a與驅動軸 36的連接是完成還是未完成(步驟S380)。在識別到齒圈軸32a與驅動 軸36未完成連接時，例程返回至步驟S310并重復步驟S310至S380的處 理。另一方面，在識別到齒圈軸32a與驅動軸36完成連接時，CPU 72將 旋轉限制控制標志F設定為0并將對旋轉限制控制標志F的上述設定發送 至電機ECU 40 (步驟S390)。駐車至驅動檔位改變處理例程就此結束。 如上所述，本實施例的控制處理在齒圈軸32a與驅動軸36的連接期間在驅 動軸36開始旋轉時解除旋轉限制控制。該處理完成齒圈軸32a與驅動軸 36的連接，同時使齒圈軸32a以與驅動軸36的轉速Nd及變速器60中的
目標速度檔的變速比Gi^對應的轉速(Nd'Gr*)旋轉。上述設置有效地防 止了在齒圈軸32a與驅動軸36的連接期間沖擊的產生。圖9示出了在車輛駐車于下坡期間，響應于換檔位置SP從駐車檔位 至前進檔位的改變，在齒圈軸32a與驅動軸36連接期間在車速V增大超 過預設基準速度Vref的情況下，對應于變速器60中的目標速度檔施加至 離合器及制動器的液壓的動作、旋轉限制控制及轉矩控制的動作、以及作 為動力軸的齒圈軸32a的轉速Nr (即，電機MG2的轉速Nm2)的動作。 在圖9示出的示例中，與變速器60中的目標速度檔對應施加至離合器及 制動器的液壓從當換檔位置SP從駐車檔位改變至前進檔位的時間點t3被 逐漸增大。下坡的坡度施加向車輛前方的力，并在施加至相應離合器及制 動器的液壓逐漸減小期間使車輛向前運動。當車速V在時間點t4超過預 設基準速度Vref時，控制處理解除旋轉限制控制，并在對電機MG2進行 控制的情況下對應于變速器60中的目標速度檔進一步增大施加至離合器 及制動器的液壓以使得齒圈軸32a的轉速Nr達到驅動軸36的轉速Nd與 變速器60中的目標速度檔的變速比Gi^的乘積(參見點劃線的曲線)。在 時間點t5完成齒圈軸32a與驅動軸36的連接。即使在驅動軸36的旋轉狀 態下，上述控制也有效地防止了齒圈軸32a與驅動軸36的連接過程中沖擊 的產生。響應于換檔位置SP從任意驅動檔位至駐車檔位的改變執行以下描述 的一系列處理。圖IO是流程圖，示出由混合動力電子控制單元70執行的 驅動至駐車檔位改變處理例程的流程圖。響應于換檔位置SP從驅動檔位 至駐車檔位的改變而觸發該例程。如上所述，在將換檔位置SP設定至驅 動檔位時不執行旋轉限制控制。在驅動至駐車檔位改變處理例程中，混合動力電子控制單元70的 CPU72首先將旋轉限制控制標志F設定為1，并將對旋轉限制控制標志F 的上述設定發送至電機ECU 40 (步驟S400)。響應于接收到設定為1的 旋轉限制控制標志F，電機ECU 40執行旋轉限制控制。CPU 72然后致動用于變速器60的致動器100以將作為動力軸的齒圈 軸32a與驅動軸36斷開(步驟S410) 。 CPU 72等待齒圈軸32a與驅動軸36的斷開完成(步驟S420)，并退出驅動至駐車檔位改變處理例程。在 本實施例的結構中，驅動致動器100以逐漸減小施加至變速器60中離合 器Cl、 C2、 C3以及制動器Bl及B2中的當前嚙合的離合器及制動器的液 壓。液壓的減小使全部當前嚙合的離合器及制動器松開，由此將齒圈軸 32a與驅動軸36斷開。以此方式，響應于換檔位置SP從驅動檔位至駐車 檔位的改變，本實施例的控制處理通過執行旋轉限制控制來松開齒圈軸 32a與驅動軸36的連接。這種設置有利地防止了在將齒圈軸32a與驅動軸 36斷開的過程中齒圈軸32a的旋轉。圖11示出了在發動機22的負載運轉期間，響應于換檔位置SP從驅 動檔位至駐車檔位的改變，施加至變速器60中當前嚙合離合器及制動器 的液壓的動作、旋轉限制控制的動作、以及作為動力軸的齒圈軸32a的轉 速Nr(即，電機MG2的轉速Nm2)的動作。實線的曲線示出了在執行旋 轉限制控制(限制齒圈軸32a的旋轉)時將齒圈軸32a與驅動軸36斷開的 情況下的動作。虛線的曲線示出了在沒有進行旋轉限制控制(沒有限制齒 圈軸32a的旋轉)時將齒圈軸32a與驅動軸36斷開的情況下的動作。響應 于在時間點t6換檔位置SP從前進檔位至駐車檔位的改變，控制處理逐漸 減小施加至變速器60中的離合器Cl、 C2、 C3以及制動器Bl及B2中的 當前嚙合離合器及制動器的液壓，以將齒圈軸32a與驅動軸36斷開。如虛 線的曲線所示，在未執行旋轉限制控制的情況下，從電機MG1輸出并施 加至齒圈軸32a的轉矩可在液壓逐漸減小期間使齒圈軸32a旋轉。隨后當 齒圈軸32a與驅動軸36的斷開完成時，在時間點t7開始的旋轉限制控制 會在將齒圈軸32a的轉速Nr強制減小至大致0的水平之前引起齒圈軸32a 的旋轉的波動。但是，如實線的曲線所示，從當換檔位置SP從前進檔位 改變至駐車檔位的時間點t6起持續執行的旋轉限制控制(以限制齒圈軸 32a的旋轉)在施加至變速器60中的離合器Cl、 C2、 C3以及制動器Bl 及B2中的當前嚙合離合器及制動器的液壓逐漸減小的過程中仍然將齒圈 軸32a的轉速Nr保持在大致0的水平。g卩，這種控制有效地防止了在齒圈 軸32a與驅動軸36斷開過程中齒圈軸32a的旋轉。在時間點t7，齒圈軸 32a與驅動軸36的斷開完成。在時間點t7之后持續執行旋轉限制控制不會
引起齒圈軸32a的旋轉的任何波動。如上所述，響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位(例如前進檔位或倒車檔位)的改變，本實施例的混合動力車輛20驅動用于變速器60 的致動器100以在執行旋轉限制控制的同時將齒圈軸32a與驅動軸36連 接。旋轉限制控制對電機MG2進行控制以固定形成在電機MG2的定子 46b上的磁場的方向，并禁止齒圈軸32a旋轉。上述設置有效地防止了齒 圈軸32a的旋轉，以及在將齒圈軸32a與驅動軸36連接過程中沖擊的產 生。在齒圈軸32a與驅動軸36連接過程中在驅動軸36開始旋轉時，上述 控制處理在對應于驅動軸36的轉速Nd以及變速器60中目標速度檔的變 速比G^來使齒圈軸32a以(Nd，Gr*)的轉速旋轉時將齒圈軸32a與驅動 軸36連接。即使在驅動軸36的旋轉狀態下，上述設置也有利地防止了在 齒圈軸32a與驅動軸36連接過程中沖擊的產生。響應于換檔位置SP從驅動檔位至駐車檔位的改變，本實施例的混合 動力車輛20驅動用于變速器60的致動器100以在執行旋轉限制控制的同 時將齒圈軸32a與驅動軸36斷開。上述設置有效地防止了在將齒圈軸32a 從驅動軸36斷開過程中齒圈軸32a的旋轉。本實施例的混合動力車輛20在將換檔位置SP設定至駐車檔位時在發 動機22怠速運轉情況下并不執行旋轉限制控制。但是，在發動機22的怠 速狀態下存在由于干擾而向齒圈軸32a輸出轉矩的可能性。因此，即使在 發動機22的怠速狀態下，也可執行旋轉限制控制。本實施例的混合動力車輛20響應于將旋轉限制控制標志F設定為1 來執行旋轉限制控制。在不能進行旋轉限制控制的情況下，例如，在電機 MG2或逆變器42的溫度上升超過允許溫度范圍的情況下或在電機MG2或 逆變器42存在某些故障的情況下，會控制從電機MG1輸出的轉矩以防止 齒圈軸32a的旋轉。例如，控制處理基于發動機22的轉速Ne、電機MG1 的轉速Nml、以及齒圈軸32a的目標轉速Nr* (=0)來執行電機MG1的 反饋控制，同時發動機22處于自維持運轉或停止。上述控制將齒圈軸32a 的轉速Nr (即，電機MG2的轉速Nm2)降低至大致0的水平。響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位的改變，本實施例的混合
動力車輛20在執行旋轉限制控制的情況下將作為動力軸的齒圈軸32a與驅 動軸36連接。在沒有轉矩從包括發動機22及電機MG1的驅動動力源輸 出至齒圈軸32a的情況下，例如，在發動機22停止狀態中，換檔位置SP 從駐車檔位改變至驅動檔位時， 一個修改示例處理可不進行旋轉限制控制 將齒圈軸32a與驅動軸36連接。上述設置有利地節約了電機MG2的能量 消耗。因為在齒圈軸32a與驅動軸36連接的過程中齒圈軸32a旋轉的可能 性極小，故在此情況下允許不執行旋轉限制控制進行齒圈軸32a與驅動軸 36的連接。在響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位的改變而完成齒圈軸32a 與驅動軸36的連接之前，當車速V超過預設基準速度Vref時，本實施例 的混合動力車輛20在將電機MG2控制為對應于驅動軸36的轉速Nd以及 變速器60中目標速度檔的變速比G一來使齒圈軸32a以(Nd，Gr*)的轉速 旋轉的情況下，解除旋轉限制控制并將齒圈軸32a與驅動軸36進行連接。 一個修改示例處理會在持續旋轉限制控制的同時將齒圈軸32a與驅動軸36 連接。在響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位的改變而完成作為動力 軸的齒圈軸32a與驅動軸36的連接之前，當車速V超過預設基準速度 Vref時，將電機MG2控制為以對應于驅動軸36的轉速Nd以及變速器60 中目標速度檔的變速比G^來使齒圈軸32a以(Nd'Gr*)的轉速旋轉。補 充或替代對電機MG2的上述控制，可對電機MG1進行控制。在替代電機 MG2控制電機MG1的情況下，例如，控制處理可將發動機22控制為處于 自維持運轉或停止，并執行對電機MG1的反饋控制以基于發動機22的轉 速Ne、電機MG1的轉速Nml、以及齒圈軸32a的目標轉速Nr* (=Nd'Gr"使齒圈軸32a以(Nd-Gr"的目標轉速旋轉。本實施例的混合動力車輛20在響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動 檔位的改變而通過變速器60使齒圈軸32a與驅動軸36的連接過程中以及 在響應于換檔位置SP從驅動檔位至駐車檔位的改變使齒圈軸32a與驅動 軸36斷開的過程中均執行旋轉限制控制。可僅在上述過程的一者中執行 上述旋轉限制控制。 本實施例的混合動力車輛20采用具有用于換檔的四種速度檔的變速 器60。但是，用于換檔的速度檔的數量并不限于四種速度檔。變速器可具有用于換檔的不小于2的任意數量的速度檔。在本實施例的混合動力車輛20中，用于變速器60的致動器100使用 液壓。但是，液壓并不是關鍵的，例如可用氣壓等其他類型的壓力進行替 換。在本實施例的混合動力車輛20中，經由動力分配集成機構30將發動 機22的動力輸出至經由變速器60連接至驅動軸36 (其連接至驅動車輪 39a及39b)的齒圈軸32a (或動力軸)。本發明的技術還可應用于具有圖 12所示另一修改示例結構的混合動力車輛120，其配備有轉子對電機 130。轉子對電機130包括連接至發動機22的曲軸26的內轉子132以及連 接至動力軸32b (其經由變速器60連接至驅動軸36以向驅動車輪39a及 39b輸出動力)的外轉子134。轉子對電機130將發動機22的一部分輸出 動力經由動力軸32b、變速器60以及驅動軸36傳遞至驅動車輪39a及 39b，同時將剩余發動機輸出動力轉換為電力。本實施例的混合動力車輛20配備有作為驅動動力源的發動機22、 動力分配集成機構30以及電機MG1。但是，驅動動力源也可僅是發動機 或僅是電動機。本實施例中以及其他改變示例的主要元件對應于如下所述本發明權利 要求中的主要構成部分。本實施例的發動機22、動力分配集成機構30以 及電機MG1對應于本發明的"驅動動力源"。動力分配集成機構30包括 連接至發動機22的曲軸26的行星輪架34，以及連接至齒圈軸32a (或動 力軸)的齒圈32。電機MG1連接至動力分配集成機構30的太陽輪31。 本實施例的電機MG2對應于本發明的"電機"。電機MG2具有連接至齒 圈軸32a(或動力軸)的轉子46a，并通過形成在定子46b上的旋轉磁場來 驅動并旋轉轉子46a，以對齒圈軸32a輸入和輸出動力。本實施例的變速 器60對應于本發明的"變速器"。變速器60具有離合器Cl、 C2、 C3以 及制動器Bl及B2，并改變這些離合器及制動器的嚙合狀態以能夠在作為 動力軸的齒圈軸32a與包括驅動車輪39a及3%以及差速齒輪38的車軸一
側的驅動軸36之間在變速的同時傳遞動力，并能夠將齒圈軸32a與驅動軸 36斷開。本實施例的電機ECU 40及混合動力電子控制單元70對應于本發 明的"控制器"。響應于換檔位置SP從駐車檔位至驅動檔位(例如前進 檔位或倒車檔位)的改變，電機ECU 40執行旋轉限制控制，其控制電機 MG2以在電機MG2的定子46b上形成固定磁場并由此禁止齒圈軸32a (即，電機MG2的轉子46a)的旋轉，同時混合動力電子控制單元70驅 動用于變速器60的致動器100，以將作為動力軸的齒圈軸32a與驅動軸36 連接。響應于換檔位置SP從驅動檔位至駐車檔位的改變，電機ECU40執 行旋轉限制控制，同時混合動力電子控制單元70驅動用于變速器60的致 動器100，以將齒圈軸32a與驅動軸36斷開。使本實施例及其修改示例中 的主要元件與本發明權利要求中的主要構成部分的對應并不受到任何限制 而僅是用于具體描述實現本發明的一些模式的說明。即，在全部方面都應 將上述實施例及其修改示例視為說明性而非限制性。本發明的范圍及精神 由所附權利要求而非上述描述來界定。上述實施例及其修改示例涉及將本發明對混合動力車輛的應用。但 是，這并非限制而僅是示例。本發明的技術可應用于除了機動車之外的任 何車輛以及對車輛的控制方法。上述實施例在各個方面都應被視為示例而非限制。不脫離本發明主要 特征的范圍或精神，可以存在很多變更、改變及替換。本發明的范圍及精 神由所附權利要求而非上述描述表明。通過引用2006年9月19日遞交的日本專利申請號2006-252476所揭 示的全部內容(包括說明書、附圖以及權利要求書)而將其包含于本說明 書中。
權利要求
1.一種車輛，包括驅動動力源，其向動力軸輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；變速器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開；以及控制器，所述控制器響應于換檔位置從駐車檔位到驅動檔位的改變，在通過所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行限制的情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接。
2. 根據權利要求1所述的車輛，其中，所述電機具有連接至所述動力 軸的轉子，并通過在定子上形成的旋轉磁場來驅動并旋轉所述轉子，從而 可以向所述動力軸輸入和輸出動力，并且所述控制器響應于所述換檔位置從所述駐車檔位到所述驅動檔位的改 變，在執行旋轉限制控制的情況下進行控制以通過所述變速器將所述動力 軸與所述車軸連接，所述旋轉限制控制對所述電機進行控制以使得在所述 定子上形成的所述磁場的方向固定，由此限制所述動力軸的旋轉。
3. 根據權利要求2所述的車輛，其中，所述控制器在將所述換檔位置 設定為所述駐車檔位時從所述驅動動力源向所述動力軸輸出動力的狀態 下，執行所述旋轉限制控制，所述控制器在執行所述旋轉限制控制期間，響應于所述換檔位置從所 述駐車檔位到所述驅動檔位的改變進行控制，以在所述旋轉限制控制持續 的情況下通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接。
4. 根據權利要求2所述的車輛，所述車輛還包括 車速傳感器，其測量車速，其中，在響應于所述換檔位置從所述駐車檔位到所述驅動檔位的改變 而在執行所述旋轉限制控制的情況下通過所述變速器將所述動力軸與所述 車軸連接的過程期間，在測量的車速增大超過預設基準速度的情況下，所 述控制器解除所述旋轉限制控制。
5. 根據權利要求4所述的車輛，其中，所述驅動動力源具有調節所述 動力軸的轉速的能力，并且在執行所述旋轉限制控制的情況下通過所述變速器將所述動力軸與所 述車軸連接的過程期間解除所述旋轉限制控制時，所述控制器控制所述驅 動動力源和所述電機中的至少任一者，以使得所述測量的車速與所述動力 軸的轉速滿足預定關系。
6. 根據權利要求2所述的車輛，其中，所述控制器響應于所述換檔位置從所述驅動檔位到所述駐車檔位的改變，在執行所述旋轉限制控制的情 況下控制所述變速器以將所述動力軸與所述車軸斷開。
7. 根據權利要求2所述的車輛，其中，所述驅動動力源具有調節所述 動力軸的轉速的能力，并且在不能執行需求的所述旋轉限制控制的狀態下，所述控制器進行控制 以使得伴隨著來自所述驅動動力源的動力輸出，所述動力軸的轉速成為大 致為0的水平。
8. 根據權利要求2所述的車輛，所述車輛還具有旋轉位置檢測器，其檢測所述電機的所述轉子的旋轉位置， 其中，所述控制器通過在開始執行所述旋轉限制控制時將所述檢測的 旋轉位置設定為控制旋轉位置，基于所述設定的控制旋轉位置向所述電機 供應電流，并固定在所述定子上形成的所述磁場的方向，由此來執行所述 旋轉限制控制。
9. 根據權利要求1所述的車輛，其中，所述變速器具有多個離合器， 并通過改變所述多個離合器的嚙合狀態，能夠在所述動力軸與車軸之間在 變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開。
10. 根據權利要求1所述的車輛，其中，所述驅動動力源具有內燃 機；以及電力-機械動力輸入輸出結構，其連接至所述內燃機的輸出軸并連 接至所述動力軸，并且通過電力和機械動力的輸入和輸出來對所述輸出軸 以及所述動力軸輸入和輸出動力。
11. 根據權利要求10所述的車輛，其中，所述電力-機械動力輸入輸出結構具有三軸式動力輸入輸出機構，其連接至三根軸，即所述內燃機的 所述輸出軸、所述動力軸、以及第三軸，并基于對所述三根軸中任意兩根 軸的動力輸入和輸出來確定對剩余一根軸的動力輸入和輸出；以及發電 機，其對所述第三軸輸入和輸出動力。
12. —種車輛，包括 驅動動力源，其向動力軸輸出動力； 電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；變速器，其能夠在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力， 并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開；以及控制器，所述控制器響應于換檔位置從驅動檔位到駐車檔位的改變， 在通過所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行 限制的情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸 斷開。
13. 根據權利要求12所述的車輛，其中，所述電機具有連接至所述動 力軸的轉子，并通過在定子上形成的旋轉磁場來驅動并旋轉所述轉子，從 而可以向所述動力軸輸入和輸出動力，并且所述控制器響應于所述換檔位置從所述驅動檔位到所述駐車檔位的改 變，在執行旋轉限制控制的情況下進行控制以通過所述變速器將所述動力 軸與所述車軸斷開，所述旋轉限制控制對所述電機進行控制以使得在所述 定子上形成的所述磁場的方向固定，由此限制所述動力軸的旋轉。
14. 根據權利要求13所述的車輛，其中，所述驅動動力源具有調節所 述動力軸的轉速的能力，并且在不能執行需求的所述旋轉限制控制的狀態下，所述控制器進行控制 以使得隨著來自所述驅動動力源的動力輸出，所述動力軸的轉速成為大致 為0的水平。
15. 根據權利要求13所述的車輛，所述車輛還具有 旋轉位置檢測器，其檢測所述電機的所述轉子的旋轉位置，其中，所述控制器通過在開始執行所述旋轉限制控制時將所述檢測的 旋轉位置設定為控制旋轉位置，基于所述設定的控制旋轉位置向所述電機供應電流，并固定在所述定子上形成的所述磁場的方向，由此來執行所述 旋轉限制控制。
16. 根據權利要求12所述的車輛，其中，所述變速器具有多個離合 器，通過改變所述多個離合器的嚙合狀態，能夠在所述動力軸與車軸之間 在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸與所述車軸斷開。
17. 根據權利要求12所述的車輛，其中，所述驅動動力源包括內燃 機；以及電力-機械動力輸入輸出結構，其連接至所述內燃機的輸出軸并連 接至所述動力軸，并且通過電力和機械動力的輸入和輸出來對所述輸出軸 以及所述動力軸輸入和輸出動力。
18. 根據權利要求17所述的車輛，其中，所述電力-機械動力輸入輸出 結構包括三軸式動力輸入輸出機構，其連接至三根軸，即所述內燃機的 所述輸出軸、所述動力軸、以及第三軸，并基于對所述三根軸中任意兩根 軸的動力輸入和輸出來確定對剩余一根軸的動力輸入和輸出；以及發電 機，其對所述第三軸輸入和輸出動力。
19. 一種車輛的控制方法，所述車輛配備有驅動動力源，其向動力軸 輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；以及變速器，其能夠 在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸 與所述車軸斷開，所述控制方法響應于換檔位置從駐車檔位到驅動檔位的改變，在通過 所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行限制的 情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸連接。
20. —種車輛的控制方法，所述車輛配備有驅動動力源，其向動力軸 輸出動力；電機，其對所述動力軸輸入和輸出動力；以及變速器，其能夠 在所述動力軸與車軸之間在變速的情況下傳遞動力，并能夠將所述動力軸 與所述車軸斷開，所述控制方法響應于換檔位置從驅動檔位到駐車檔位的改變，在通過 所述驅動動力源和所述電機中的至少一者對所述動力軸的旋轉進行限制的 情況下控制所述變速器以通過所述變速器將所述動力軸與所述車軸斷開。
全文摘要
本發明公開了車輛及車輛的控制方法。響應于換檔位置從駐車檔位至驅動檔位的改變，本發明的控制系統在執行旋轉限制控制以在第二電機的定子上形成固定磁場從而禁止第二電機中轉子的旋轉(步驟S300)的同時，將動力軸與連接至驅動車輪的驅動軸相連接(步驟S310及S380)。上述設置有利地限制了動力軸的旋轉，由此防止了在動力軸與車軸連接的過程中產生的沖擊。
文檔編號B60W10/06GK101149115SQ20071015416
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月19日 優先權日2006年9月19日
發明者林和仁, 須貝信一 申請人:豐田自動車株式會社