用于混合动力车辆的控制装置的制作方法

专利名称：用于混合动力车辆的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在混合动力车辆中的控制装置，所述混合动力车辆具有 作为驱动源的发动机和电动机(电机)。混合动力车辆安装有行星齿轮式 动力分配机构，以便将利用发动机、电动机或者两者产生的驱动力输出到 驱动轮。
背景技术：
就常规技术而言，已提出了装备有例如两台电动发电机的混合动力车 辆，每个电动发电机都能够可选择性地用作电动机或用作发电机(例如， 参见JP2005-212494A、日本专利No.3585121和JP2005-232993A)。
在混合动力车辆中，从发动机延伸至驱动轮的动力传递路径中配置有 第一电动发电机、动力分配机构、第二电动发电机和减速机构(或变速机 构)。
利用如此构造的混合动力车辆，能够可选择性地选择发动机驱动模式、 电动车辆模式或混合动力模式。
在发动机驱动才莫式中，发动机单独驱动混合动力车辆。在电动车辆才莫 式中，第二电动发电机仅作为电动机工作并驱动混合动力车辆。在混合动 力模式中，发动机和第二电动发电机两者都驱动混合动力车辆。
这种类型的混合动力车辆中配置有 一种适当类型的行星齿轮机构例如 用作动力分配4几构和减速机构。
应该注意到，第 一 电动发电机例如用作经由动力分配机构从发动机接 收驱动力并将电力供给至第二电动发电机的发电机，另外，当通过起转发 动机而起动发动才几时，第一电动发电机被用作电动机。同时，控制第二电 动发电机以便实现其中正驱动力被施加于输出轴的动力行驶模式和其中负 驱动力被施加于输出轴的再生模式。
在上述常规才支术中，配置在第一电动发电机和第二电动发电机之间的 动力分配机构包括行星齿轮机构，并且，例如为了维持这种行星齿轮式动 力分配机构中的运转平滑性， 一般需要在齿轮(即，太阳齿轮、齿圏和小 齿轮)之间的啮合部分设置适当大小的间隙。
由于行星齿轮式动力分配机构中的间隙的存在是不可避免的，因此在 车辆以混合动力模式行驶期间发动机停止或起动等的条件下可能从行星齿 轮机构发出打齿噪声。
也就是说，在车辆以混合动力模式行驶期间发动机起动或停止等时， 可能发生动力分配机构的各齿轮(即，太阳齿轮、齿圏和行星齿轮)的啮 合位置的反转(即，间隙反转)现象，啮合位置的反转被认为会产生打齿 噪声。
应注意到，尽管在例如背景噪声大的情况下任何打齿噪声都不会明显， 但在没有背景噪声时产生的打齿噪声就会很明显。因此，在需要彻底安静 的情况下，可以说存在改进的余地。
注意到，尽管根据上述日本专利]\0.3585121和犯2005-232993厶的常规
技术的目的是通过消除动力分配机构的松度(对应于间隙)而抑制或防止 打齿噪声的发生，但是，其中没有公开本申请中所公开的协调利用第二电 动机的驱动力控制和利用车辆制动器的制动力控制的技术思想。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于混合动力车辆的控制装置，该控制 装置能够抑制或防止由行星齿轮式动力分配机构中的间隙引起打齿噪声的 发生。
本发明是一种用于混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆包括 至少在起动发动机时使所述发动机起转的第一电动机，和用于将由所述发 动机、第二电动机或者这两者产生的驱动力输出至驱动轮的行星齿轮式动 力分配机构，并且除了发动机停止控制和发动机起动控制外，在执行所述 发动机停止控制或所述发动机起动控制时还以关联(联动)的方式执行协 调控制。
第 一 电动机产生的负驱动力施加到所述发动机上，
所述第 一 电动机产生的正驱动力施加到所述发动机上来执行起转。
在所述协调控制中，每当在执行所述发动机停止控制或所述发动机起 动控制时，基于行驶所要求的驱动力算出要求由所述第二电动机产生的目 标驱动力，向所述目标驱动力加上消除在所述动力分配机构的齿轮的相互 啮合部分沿特定旋转方向的间隙所要求的正驱动力，算出用于取消所加的 正驱动力以免将所加的正驱动力传递至所述驱动轮所要求的车辆制动器的 制动力，以及基于计算结果以协调方式操作所述第二电动^L和所述车辆制动器。
应注意到，例如为了维持行星齿轮式动力分配机构中的运转平滑性， 一般在齿轮之间的啮合部分设置有适当大小的间隙。
在其中动力分配机构的齿轮的相互啮合位置能够反转的状况下，例如 在起动或停止发动机时，所述协调控制利用第二电动机以消除沿特定旋转 方向的间隙。
结果，在发动才几停止或起动时所述动力分配机构的齿轮的相互啮合位 置反转的可能性更小，抑制或防止打齿噪声的发生变得可能。另外，由于 在协调控制中利用制动器取消了用于消除间隙的正驱动力，因此没有出现 违背驾驶员意愿的车速增大。这些特征能够提高安静性而不会妨害混合动 力车辆的驱动性能。此外，由于釆用与本发明有关的控制装置的混合动力车辆中设置有两 个电动机，在执行所述发动机起动控制、所述发动机停止控制或所述协调 控制时，利用与本发明有关的控制装置的控制系统被简化，这对抑制控制 系统的设计费用的增大是有利的。
优选地，所述第一电动机配置在所述发动机和所述动力分配机构之间， 所述第二电动机比所述动力分配机构更靠近驱动力输出侧配置，所述动力
分配机构为单行星齿轮式的行星齿轮机构，所述第一电动机的转子与所述 行星齿轮机构的太阳齿轮连接，所述发动机的曲轴经由输入轴与所述行星 齿轮机构的行星架连接，并且所述输出轴与所述行星齿轮机构的齿圈连接。 这样，能通过特定的各组成部分明确地限定动力传递路径等。
优选地，在执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制时，首先 作出关于是否有必要执行所述协调控制的推定判断(判定)，在所述协调 控制被推定为有必要的情况下，以与所述发动机停止控制或所述发动机起
动控制关联的方式执行所述协调控制；在所述协调控制被推定为没有必要 的情况下，不执行所述协调控制，仅执行所述发动机停止控制或所述发动 才几起动控制。
根据这种结构，在执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制时， 仅在需要时才执行所述协调控制，因此，能避免无用的实施等，并且能防 止控制的过度复杂化。
优选地，在执行所迷协调控制时，执行判定所述车辆制动器是否异常 的调查，在所述车辆制动器正常的情况下，以与所述发动机停止控制或所 述发动机起动控制关联的方式执行所述协调控制；在所述车辆制动器异常 的情况下，禁止所述发动机停止控制或所述发动机起动控制中的一个，并 禁止所述协调控制。
依据这种结构，仅当所述协调控制所需要的车辆制动器被确认为正常 时，才在执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制时，执行所述协 调控制，因此，所述协调控制与所述发动机停止控制或所述发动机起动控 制的正常关联性的可靠性得到提高。
优选地，在已执行所述协调控制之后且在执行所述协调控制所关联的 所述发动机停止控制或所述发动机起动控制之前的情况下，如果需要执行 所述发动机停止控制或所述发动机起动控制中的另 一个，则不执行所述协 调控制所关联的控制而结束所述协调控制，然后执行所需要的控制。
具有这种结构，为了优先考虑驾驶员的要求，即使在所述协调控制执 行期间也能解除所述协调控制。因此，能维持根据驾驶员意图的驱动性能。
根据与本发明有关的混合动力车辆控制装置，能抑制或防止由混合动 力车辆的行星齿轮式动力分配机构中的间隙引起的打齿噪声的发生。因此， 本发明对于改进混合动力车辆的安静性是有利的。


图l是示出应用本发明的混合动力车辆的示意性结构的视图； 图2是示出图1的混合动力车辆的齿轮系的示意图的视图； 图3是用于说明与本发明相关的混合动力车辆控制装置的实施例中发 动机停止时的操作的流程图4 (a)至4 (f)是用于说明图3的发动机停止时各部分的操作的时间
图5是图3的发动机停止时的动力分配机构的共线图6是示出图l的动力分配机构从第一电动发电机看时的示意图和示出 与发动机停止关联的协调控制期间每个齿轮的旋转方向的视图7是示出图1的动力分配机构从第一电动发电机看时的示意图和示出 发动机停止时每个齿轮的旋转方向的视图8是用于说明与本发明相关的混合动力车辆控制装置的实施例中发 动机起动时的操作的流程图9 ( a)至9 ( g)是用于说明图8的发动机起动时各部分的操作的时间
图10是图8的发动机起动时动力分配机构的共线图ll是示出图l的动力分配机构从第一电动发电机看时的示意图和示
出与发动机起动关联的协调控制期间每个齿轮的旋转方向的视图；以及 图12是示出图1的动力分配机构从笫一电动发电机看时的示意图和示 出发动机起动时每个齿轮的旋转方向的视图。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1至12示出本发明的实施例。本实施例以发动机前置后驱(FR) 型混合动力车辆为例。
以下，在说明其中应用本发明的特征的部分之前，参照图1和2对应 用本发明的混合动力车辆的概要进行说明。图l是示出混合动力车辆的示 意性结构的视图，图2是示出混合动力车辆的齿轮系的示意图的视图。
图示的混合动力车辆主要包括发动机1、主要起发电机作用的第一电 动发电机4 (MG1)、动力分配机构5、主要起电动机作用的第二电动发 电机6 ( MG2 )以及减速机构7。
第一电动发电机4、动力分配机构5、第二电动发电机6和减速机构7 以所列的顺序配置在从发动机1延伸至驱动轮93的动力传递路径内，并容 纳在壳体3内。
应注意到，第一电动发电机4对应于权利要求中所述的第一电动机， 第二电动发电机6对应于权利要求中所述的第二电动机。
混合动力车辆的每个上述元件(4至7)的基本结构和操作都是已知地， 因此对与本发明的特征有关的部分做详细说明，而对与本发明的特征无关 的部分做简单说明。
在一室内燃烧包括燃料和空气的燃料空气混合物、将热能转换成旋转 动能并输出旋转动能的任意汽油机、柴油机或LPG发动机等都能用作发 动机1。发动机1的运转由E-ECU100控制。
构成发动机1的输出轴的曲轴11沿车辆的纵向配置，在曲轴11的后 端设置有飞轮12。输入轴2经由减振机构13与飞轮12连接。曲轴ll和输入轴2配置在一条直线上，或换句话说，同轴配置。输入轴2穿过第一 电动发电机4的转子42 (以下说明)以便能在其中相对旋转。
提供将电能转换成动能的动力运转功能和将动能转换成电能的再生功 能的同步电动机用作第一电动发电机4和第二电动发电机6。
具体地，第一电动发电机4经由动力分配机构5接受发动机1的驱动 力并产生电力以将电力提供给第二电动发电机6，并且另外，第一电动发 电机4用作在发动机1起动和停止或车辆出发等时的驱动力源。同时，第 二电动发电机6以作为用于车辆的驱动力源的辅助作用运行，并且另外， 第二电动发电机6具有经由制动和减速时的再生作用发电的发电机的功 能。
第一电动发电机4包括定子41和转子42,第二电动发电机6包括定 子61和转子62。此外，第一电动发电机4和第二电动发电机6中的每一 个配置成通过利用MG-ECU101控制逆变器81来实现动力运转功能和再 生功能的控制以及对应于动力运转功能和再生功能每一个的驱动力的控 制。定子41、 61固定到壳体3的内壁上。
另外，第一电动发电机4和第二电动发电机6经由逆变器81连接到能 够接受和供给电力的蓄电装置8上。
动力分配机构5由单小齿轮型行星齿轮机构构成，主要包括太阳齿轮 52、齿圏53、多个小齿轮54和行星架55。
太阳齿轮52与中空轴51 —体形成，中空轴51与第一电动发电机4 的转子42连接以便能一体旋转。
齿圈53配置在太阳齿轮52的外侧并与太阳齿轮52同轴，并与输出轴 9连接以便能与其一体旋转。
多个小齿轮54配置在太阳齿轮52和齿圏53之间以便互相啮合。
行星架55以周向等间隔的结构保持并支承多个小齿轮54以便能自由 地旋转，另外，行星架55与输入轴2连接以便能与其一体旋转。输入轴2 插入中空轴51中以便能相对旋转。
减速机构7由拉维列奥克斯型行星齿轮机构构成，主要包括前太阳齿
轮71、后太阳齿轮72、长小齿轮73、短小齿轮74、齿圏75和行星架76, 其中，后太阳齿轮72的直径比前太阳齿轮71的直径大。
前太阳齿轮71与允许或限制前太阳齿轮71的旋转的第一制动器Bl 连接。第一制动器Bl例如为液压控制式摩擦接合装置。
后太阳齿轮72经由中空轴77与第二电动发电机6的转子62相连以便 与其一体旋转。
长小齿轮73经由短小齿轮74与前太阳齿轮71啮合。也就是说，短小 齿轮74与长小齿轮73和前太阳齿轮71都啮合。此外，长小齿轮73与后 太阳齿轮72和齿圏75都啮合。
齿圏75在其内周侧与长小齿轮73啮合，另外齿圏75与允许或限制齿 圏75的旋转的第二制动器B2连接。第二制动器B2例如为液压控制式摩 擦接合装置。
行星架76以周向等间隔的结构保持并支承多个长小齿轮73和多个短 小齿轮74以便能自由地旋转，另外，输出轴9与行星架76连接以便能与 其一体旋转。
输出轴9穿过中空轴77以便能在其中相对旋转并与输入轴2同轴配 置。此外，输出轴9的前端(即，动力传递方向的上游侧)与动力分配机 构5的齿圏53连接以便与其一体旋转。中空轴77与第二电动发电机6的 转子62连接以便能与其一体旋转。
应注意到，在减速机构7内，后太阳齿轮72构成输入元件，行星架 76构成输出元件。
此外，齿轮系配置成，通过接合第一制动器Bl设定具有变速比大于 'T，的高速段，并通过代替第一制动器B1接合第二制动器B2设定具有 比高速段更大的变速比的低速段。
基于行驶状况例如车速或要求驱动力(或加速器开度)，执行各变速 段之间的变化。更具体地，预先以映射图(即，变速线图)的形式设定变 速段区域，并由T-ECU102执行控制以便根据运转状态设定一个变速段。
同时，输出轴9经由传动轴(未示出)与差速器91连接， 一对驱动轮
93经由左右一对驱动轴92安装在差速器91上。
车辆制动器20 (以下简称为"制动器")设置在每一个驱动轮93上。 制动器20由例如电子控制制动器(ECB)系统构成，并包括制动机构部 22、助力器23、主缸24和制动器致动器25等。
制动机构部22为包括盘式转子(附图标记省略)和制动衬块(附图标 记省略)的盘式制动器。然而，尽管在附图未示出，制动机构部22可以是 包括制动蹄和制动鼓的鼓式制动器。
制动器20的操作如下，当驾驶员对配置在车辆客厢内的制动踏板21 执行脚踏操作时，相应的操作力(或踏力)由主缸24转换为制动流体压力， 制动器流体压力纟皮施加于制动机构部22以在驱动轮93上执行制动操作； 另外，为了执行公知的制动辅助控制和公知的防抱死控制等，由 ECB-ECU103例如基于行驶信息(例如踏力或车速)等通过调整从制动器 致动器25施加到制动机构部22的制动流体压力能够控制驱动轮93的制动 力。
应注意到，如已知的，上述ECUIOO、 101、 102、 103中的每一个都 包括CPU、 ROM、 RAM和备用RAM等，能在其间进行必要信息的双向 交换。执行时所参照的各种控制程序和映射图等存储在ROM中。CPU基 于存储在ROM中的各种控制程序和映射图等执行各种运算处理。此外， RAM构成用于暂存CPU运算处理结果和从传感器输入数据等的存储器， 备用RAM为非易失性存储器，用于存储例如当发动机l停止时需要保存 的数据。
以下对动力分配机构5的操作进行说明。
当相对于输入行星架55的发动机1的驱动力的第一电动发电机4的反 力驱动力输入太阳齿轮52时，能从齿圏53输出比从发动机1输入的驱动 力大的驱动力。
在这种情况下，第一电动发电机4具有发电机的功能。此外，如果齿 圏53的回转数(即，输出回转数)保持恒定，能通过增大和减小第一电动 发电机4的回转数以连续(即，无级)的方式改变发动机l的回转数。因
此，通过控制第一电动发电机4，能控制发动机l的回转数，以例如获得 最佳燃料效率。
以下对减速才几构7的操作作说明。
如果齿圏75^ 皮第二制动器B2固定，则低速段"L"被设定，由第二 电动发电机6输出的驱动力根据变速比被增大，并被施加于输出轴9上。
相反，如果前太阳齿轮71被第一制动器Bl固定，则具有比低速段"L，， 小的变速比的高速段"H"被设定。
由于对应于高速段"H"的变速比还大于'T，，所以由第二电动发电 机6输出的驱动力根据变速比被增大并被施加于输出轴9上。
应注意到，当低速段"L"或高速段"H，，被设定在定常(稳定)状态 下时，施加于输出轴9的驱动力为根据变速比被增大的第二电动发电机6 的输出驱动力；但是，当变速比处于过渡状态时，施加于输出轴9的驱动 力受以下因素的影响，例如每个制动器B1、 B2的驱动力容量以(能力) 及依照回转数的变化的惯性驱动力。
此外，施加于输出轴9的驱动力在第二电动发电机6的驱动状态下为 正驱动力，而在被驱动状态下为负驱动力。
上述混合动力车辆通过尽可能有效地运转发动机1而同时减小排气的 量和改进燃料效率，并且另外执行能量再生以便进一步改进燃料效率。
因此，在要求大驱动力的情况下，在发动机l的驱动力被传递至输出 轴9的同时第二电动发电机6被驱动，第二电动发电机6的驱动力被施加 于输出轴9。
在这种情况下，当车速低时，减速机构7被设定为低速段"L，，，以 便增大所施加的驱动力，如果车速随后增大，则减速机构7被设定为高速 段"H，，且第二电动发电机6的回转数减小。执行该操作是为了将第二电 动发电机6的驱动效率保持在良好的状态以防止燃料效率恶化。
因此，在第二电动发电机6运转的情况下混合动力车辆行驶期间，可 以利用减速机构7执行变速操作。
通过切换每个上述制动器B1、 B2的接合和脱开状态执行变速操作。
例如，通过4吏第二制动器B2从其接合状态脱开，同时接合第一制动 器Bl，执行从低速段"L"到高速段"H"的切换。此外，通过使第一制 动器B1从其接合状态脱开，同时接合第二制动器B2，执行从高速段"H" 到低速段"L"的切换。
应注意到，在上述混合动力车辆中，能可选择性地选择发动机驱动模 式、电动车辆(EV)模式或混合动力模式。
发动机驱动模式
在发动机驱动模式中，向发动机1供给燃料以使发动机1自主地旋转， 另外，停止向第二电动发电机6供给电力。
当发动机l自主地旋转时，发动机驱动力经由输入轴2、行星架55和 齿圏53传递至输出轴9。输出轴9的驱动力经由传动轴、差速器91和一 对驱动轴92传递至一对驱动轮93。
电动车辆才莫式
在电动车辆模式中，第二电动发电机6作为电动机运转，第二电动发 电机6的驱动力经由减速机构7、输出轴9、差速器91和一对驱动轴92 传递至一对驱动轮93。在电动车辆模式中不向发动机l供给燃料。
混合动力模式
在混合动力模式中，发动机l自主地旋转并且向第二电动发电机6供 给电力，发动机l的驱动力和第二电动发电机6的驱动力都传递至该对驱 动轮93。
这样，车辆能将利用发动机l产生的驱动力经由动力分配机构5机械 地分配至该对驱动轮93和第一电动发电机4，并且另外能利用发动机1、 第二电动发电机6或者这两者作为驱动源。
此外，如果在向动力分配机构5传递发动机驱动力的同时，利用动力 分配机构5的太阳齿轮52、行星架55和齿圏53的差速功能控制第一电动
发电机4的转速，则能以无级(即，连续)的方式控制发动机l的回转数， 并且因此，动力分配机构5具有无级变速器的功能。
此外，在选择上述电动车辆模式或混合动力模式中的一种的情况下， 根据减速机构7的控制可选择以下说明的变速模式。
基于车速和要求驱动力等能选择低速变速模式(即，低速模式)或高
速变速模式(即，高速模式)中任何一个。基于例如来自加速器开度传感 器等的信号确定要求驱动力。
例如，当车速等于或小于规定速度并且加速器开度等于或大于规定值 时，选择低速模式，当车速大于规定速度并且加速器开度小于规定值时， 选择高速才莫式。
当选择低速模式时，第一制动器B1脱开，第二制动器B2接合。当已 选择低速^f莫式，并且另外第二电动发电机6的驱动力被传递至后太阳齿轮 72时，齿圏75变为反力元件，并且后太阳齿轮72的驱动力经由行星架76、 输出轴9和差速器91传递至一对驱动轮93。应注意到，输出轴9的转速 比第二电动发电机6的转速慢。
当已选择低速模式时，减速机构7的变速比变为"低"(即，最大变 速比)。
同时，当选择高速模式时，第二制动器B2脱开，第一制动器B1接合。 此外，第二电动发电机6作为电动机被驱动，前太阳齿轮71变为反力元件， 后太阳齿轮72的驱动力经由行星架76、输出轴9和差速器91传递至一对 驱动轮93。应注意到，输出轴9的转速比第二电动发电机6的转速慢。
当已选择高速才莫式时，减速机构7的变速比变为"高"(即，最小变 速比)，并且对应的变速比低于上述低速^=莫式的变速比。
此外，当车辆靠惯性行驶时，其动能从一对驱动轮93传递至第二电动 发电机6，另外，第二电动发电机6中产生的电力能存储在蓄电装置8中。
应注意到，当随着此时第二电动发电才几6反向旋转而车辆后退时，可 获得驱动力。
以下参照图3至12对本发明的特征做详细说明。简单的说，本发明已优化以便抑制或防止由设置在混合动力车辆中的
行星齿轮式动力分配机构5的齿轮(即，太阳齿轮52、齿圏53和小齿轮 54)之间啮合部分存在的间隙所引起打齿噪声的发生。
在本实施例中，特别是在打齿噪声容易发生的情况下，例如在混合动 力车辆以混合动力模式行驶的同时执行发动机1的停止控制或起动控制 时，以关联的方式执行第二电动发电机6和制动器20的协调控制以便消除 上述的沿特定旋转方向的间隙并防止齿轮(即，太阳齿轮52、齿圏53和 小齿轮54)的相互啮合位置的反转(即间隙反转)。
以下对已适用本发明的特征的实施例的操作进行说明。
首先，参照图3对车辆在混合动力模式下行驶期间停止发动机1时执 行的控制进行说明。图3的流程图主要包括由E-ECU100执行的操作，控 制以固定周期开始流程图。
在步骤Sl中，判定车辆在混合动力模式下行驶期间是否已满足适合 的发动机l停止条件。例如，当加速器开度例如由于驾驶员释放加速踏板 (未示出)而达到0%或在0%附近时，考虑到燃料效率和行驶性能等，利 用确定发动机1和第二电动发电机6的使用比率的(预先根据实验作出的) 数据执行是否已满足发动机1停止条件的调查。
如果不满足发动机停止条件，在步骤Sl中作出否定判定，则控制退 出流程图。但是，如果满足发动机停止条件，在步骤Sl作出肯定判定， 则控制前进至步骤S2。
在步骤S2，推定发动机1停止时由于动力分配机构5的间隙引起的发 生打齿噪声的可能性，并且判定是否需要打齿噪声对策。通过对当前车速、 加速器开度为0%时车辆所要求的目标驱动力以及由第二电动发电机6产 生的驱动力与基于实验预先作出的数据进行对比，可执行上述间隙反转是 否可能发生，或换句话说，打齿噪声是否可能发生的调查。
如果不需要打齿噪声对策，在步骤S2作出否定判定，则执行步骤S3 的发动机停止控制之后，控制退出流程图。以下详细说明发动机停止控制。
同时，如果需要打齿噪声对策，在步骤S2作出肯定判定，则控制前进至步骤S4，在此判定制动器20是否异常。关于制动器20的异常的判定， 例如可通过与ECB-ECU103的双向通信来调查制动失效标志为'T，或"0" 而执行。
应注意到，ECB-ECU103配置成，在制动踏板21的每次操作时，依 照基于例如装配于主缸24的压力传感器(未示出)的输出值或在制动操作 时的车速与之后的车速之间的变化等作出的制动器20是否正常运转的调 查结果，将制动失效标志设定为"1"或"0"。
如果制动器20不正常，在步骤S4作出否定判定，则在步骤S5禁止 发动机停止控制之后，控制退出流程图。
同时，如果制动器20正常，在步骤S4作出肯定判定，则控制前进至 步骤S6，在此执^f亍第二电动发电机6和制动器20的协调控制。
通过与MG-ECU101和ECB-ECU103的双向通信，E-ECU100执行协 调控制，由此利用MG-ECU101控制第二电动发电才几6并利用 ECB-ECU103控制制动器20。协调控制将在以下作详细说明。
下一步，在步骤S7判定是否需要起动发动机1。简言之，执行驾驶员 是否已作出加速踏板(未示出)的脚踏操作的调查。
如果不需要起动，在步骤S7作出否定判定，则在步骤S8执行发动机 停止控制，控制前进至步骤S9。
但是，如果需要起动，在步骤S7作出肯定判定，控制绕过步骤S8和 步骤S9前进至步骤S10;此外，在步骤S10结束协调控制，然后控制退出 流程图。在以这种方式从步骤S7前进至步骤S10之后，控制前进至对应 于加速踏板的脚踏操作的加速控制程序(未示出)。
在步骤S9，判定发动机l是否已停止。具体地，通过调查发动机回转 数是否已变为零作出该判定。
如果发动机l已停止，在步骤S9作出肯定判定，并且在步骤S10停 止协调控制之后，控制退出流程图。
但是，如果发动机l尚未停止，在步骤S9作出否定判定，并且控制 不执行步骤S10而退出流程图。 以下参照图4 (a)至4 (f)的时间图，对车辆在混合动力模式下行驶 期间满足发动机l的停止条件时各部分的操作进行说明。为便于说明，假 定需要打齿噪声对策而且制动器20正常。
也就是说，当由于例如驾驶员释放加速踏板导致加速器开度下降到 0。/。附近的阈值X或0。/。附近的阈值X以下时，判定在图4 (a)的时刻tl 要求停止发动机，并且执行协调控制。应注意到，随着加速器开度的下降， 如图4 (b)所示，在时刻tl车速开始逐渐降低。
在协调控制中，首先，基于行驶所要求的驱动力算出要求由第二电动 发电机6产生的目标驱动力To (由图4(e)中虚线示出)，通过向目标驱 动力T。加上消除在行星齿轮式动力分配机构5的齿轮(即，太阳齿轮52、 齿圏53和小齿轮54)的相互啮合部分沿特定旋转方向的间隙所要求的正 驱动力Ta (如图4 (e)所示)算出实际目标驱动力1\ (由图4 (e)中实 线示出)；同时，算出用于取消所加的正驱动力Ta以免将所加的正驱动 力Ta传递至驱动轮93所要求的制动器20的制动力Tb(如图4(f)所示)， 接着，基于计算结果，第二电动发电机6和制动器20以协调方式运转。
制动器20的制动力Tb为用于使驱动轮93减速的负驱动力，并且因 此表示在图4(f)中的负的一侧。
应注意到，协调控制之前，发动机l被驱动，动力分配机构5的齿圈 53以与曲轴ll的旋转方向相同的方向旋转，因此，当齿圏53由第二电动 发电机6依照协调控制以由图6箭头所示的实际目标驱动力T尸To+Ta驱 动时，齿圏53的转速变得比由发动机1的曲轴11驱动而旋转的行星架55 和由行星架55驱动而公转的小齿轮54的转速快。
因此，如图6的放大图所示，以齿圏53的旋转方向作为基准，齿圏 53的内齿的相对于旋转方向的前表面与小齿轮54的外齿的相对于旋转方 向的后表面接触，间隙被消除。这种间隙消除还发生在小齿轮54和太阳齿 轮52之间。
此外，为了使所述间隙消除更平緩，在本实施例中协调控制的初始起 动阶段执行渐增处理。
具体地，渐增处理包括从如图4 (e)和4 (f)所示的时刻tl至时刻 t2逐渐地增大第二电动发电机6的驱动力变化和制动器20的制动力变化。 由于渐增处理的执行，在时刻t2开始执行发动机停止控制。
如图5的共线图所示，在发动机停止控制中，除停止燃料供给和点火 之外，第一电动发电机4作为电动机运转以驱动动力分配机构5的太阳齿 轮52沿适当的方向旋转(即，图中的逆时针方向)，如图4 (d)和图7 所示，因此，沿反向(即，图中的逆时针方向)的负驱动力经由小齿轮54 和行星架55输入发动机1的曲轴11。由于负驱动力构成相对于发动机1 的曲轴11的旋转阻力，所以，如图4 (c)所示，发动机回转数在较短的 时间内下降。
如图4 (c)所示，当由于发动机停止控制发动机回转数已达到零之后 达到具有特定时滞的时刻t3时，发动机停止控制结束，或者换句话说，第 一电动发电机4的驱动被停止。
以下说明如上所述的发动机停止控制的强制停止的原因。
为了防止发动机1怠速时由动力分配机构5中的间隙引起的打齿噪声 的发生，首先，对混合动力车辆进行调整，使得打齿噪声容易发生的发动 机回转数(即，共振回转数)被调整至怠速回转数以下。例如，如果发动 机1的强制停止没有被如上所述地执行，存在发动机回转数的下降率变低、 在发动机停止过程期间通过共振回转数的过渡时间变迟以及因此在较长的 时间段内发生打齿噪声的危险。但是，例如在发动机l的强制停止被如上 所述地执行的情况下，如图5的共线图所示，发动机回转数的下降率变高， 在发动机停止过程期间通过共振回转数的过渡时间被最小化，并且因此能 使得打齿噪声的发生时间段尽可能的短。
但是，由于上述协调控制的执行，打齿噪声被抑制或防止。也就是说， 尽管在发动机停止时太阳齿轮52、齿圏53、小齿轮54和行星架55按图7 中箭头所示旋转，在从发动机l停止前到其停止之后的时间段期间，通过 以与发动机停止控制关联的方式执行所述协调控制，在如图6所示的特定 旋转方向上消除了动力分配机构5的间隙，因此，太阳齿轮52、齿圏53
和小齿轮54每个的位置不可能反转，并且能抑制或防止打齿噪声的发生。 此外，在停止发动机停止控制之前，作为停止发动机停止控制的结果 发动机回转数达到零之后提供时滞的理由是，为了防止由于随着向发动机
1施加负驱动力而产生的发动机停止惯性力使曲轴11反向旋转，执行在发 动机回转数即将达到零时向发动机1施加适当的正驱动力的过程(未示 出)。
此外，为了从结束发动机停止控制的时刻(即，时刻t3)起维持间隙 消除，执行协调控制的渐减处理，并且在达到时刻t4时结束协调控制。
具体地，渐减处理包括从如图4 (a)和4 (f)所示的时刻t3至时刻 t4逐渐地减小第二电动发电机6的驱动力变化和制动器20的制动力变化。
如上所述，当在以混合动力模式行驶期间执行发动机1停止控制时， 以与发动机停止控制关联的方式执行协调控制，以便利用第二电动发电机 6消除动力分配机构5在特定旋转方向上的间隙。因此，动力分配机构5 的齿轮(即，太阳齿轮52、齿圏53和小齿轮54)的相互啮合位置的反转 的可能性很小，并且抑制或防止打齿噪声的发生变得可行。
另外，由于利用制动器20取消了用于消除间隙的正驱动力Ta,因此 不会出现违背驾驶员意愿的车速增大。就在不妨害混合动力车辆的行驶性 能的情况下改进安静性而言，上述特征是有利的。
以下，参照图8的流程图说明在车辆以混合动力模式行驶期间起动发 动机1时执行的控制。图8的流程图主要包括由E-ECU100执行的操作， 控制以固定周期开始流程图。
在步骤S21，判定在车辆行驶期间是否需要起动发动机1。简言之， 执行调查以判定是否有必要利用发动机1为蓄电装置8充电。
如果不需要起动，在步骤S21作出否定判定，控制退出本流程图。或 者，如果需要起动，在步骤S21作出肯定判定，控制前进至步骤S22。
在步骤S22中，推定发动机1起动时由于动力分配机构5的间隙引起 的打齿噪声发生的可能性，并且判定是否需要打齿噪声对策。通过对当前 车速、加速器开度为0%时车辆所要求的目标驅动力以及由第二电动发电机6产生的驱动力与基于实验预先作出的数据进行对比，可执行上述间隙 反转是否可能发生，或换句话说，打齿噪声是否可能发生的调查。
如果不需要打齿噪声对策，在步骤S22作出否定判定，执行步骤S23 的发动机起动控制之后，控制退出本流程图。以下详细说明发动机起动控 制。
同时，如果需要打齿噪声对策，在步骤S22作出肯定判定，控制前进 至步骤S24，在此判定制动器20是否异常。关于制动器20的异常的判定， 例如可通过与ECB-ECU103的双向通信调查制动失效标志为"1"或"0" 来执行。
应注意到，ECB-ECU103配置成，在制动踏板21的每次操作时，依 照基于例如装配于主缸24的压力传感器(未示出)的输出值或在制动操作 时的车速与之后的车速之间的变化等作出的制动器20是否正常运转的调
查结果，将制动失效标志设定为"1"或"0"。
如果制动器20不正常，在步骤S24中作出否定判定，在步骤S25禁 止发动机起动控制之后，控制退出本流程图。
但是，如果制动器20正常，在步骤S24作出肯定判定，控制前进至 步骤S26,在此执行第二电动发电机6和制动器20的协调控制。
通过与MG-ECU101和ECB-ECU103的双向通信，E-ECU100执行协 调控制，由此利用MG-ECU101控制第二电动发电4几6并利用 ECB-ECU103控制制动器20。协调控制将在以下作详细说明。
下一步，在步骤S27判定是否需要停止发动机1。简言之，执行驾驶 员是否已作出对制动踏板21的脚踏操作的调查。
如果不需要停止，在步骤S27作出否定判定，在步骤S28执行发动机 起动控制，控制前进至步骤S29。
但是，如果需要停止，在步骤S27作出肯定判定，控制绕过步骤S28 和步骤S29前进至步骤S30;此外，在步骤S30结束协调控制，然后控制 退出本流程图。
在步骤S29,判定发动机l是否已起动。具体地，通过调查发动机l
是否已采用其中能够独立4t转的状态而作出该判定。
如果发动机l已起动，在步骤S29作出肯定判定，在步骤S30停止协 调控制之后，控制退出流程图。
但是，如果发动机l尚未起动，在步骤S29作出否定判定，控制不执 行步骤S30而退出流程图。
以下参照图9 U)至9 (g)的时间图，对车辆在混合动力模式下行驶 期间收到发动机l的起动要求时各部分的操作进行说明。为便于说明，假 定需要打齿噪声对策而且制动器20正常。
图9 (a)至9 (g)对应于其中由于蓄电装置8的充电要求而不是由于 驾驶员执行加速踏板的脚踏操作而起动发动机l的例子。
也就是说，如图9 (a)所示，在收到发动机起动要求之前加速器开度 为0%，如图9 (f)所示，第二电动发电机6作为发电机运转时执行再生 控制。但是，在从以下说明的协调控制的开始(在时刻tl)到其结束(在 时刻t4 )的周期K期间再生控制被禁止。
在图9 (a)至9 (g)中的时刻tl收到起动要求时执行协调控制。
在协调控制中，首先，基于行驶所要求的驱动力算出要求由第二电动 发电机6产生的目标驱动力T0 (由图9 (f)中虚线示出)，通过向目标驱 动力T。加上消除在行星齿轮式动力分配机构5的齿轮(即，太阳齿轮52、 齿圏53和小齿轮54)的相互啮合部分沿特定旋转方向的间隙所要求的正 驱动力Ta (如图9 (f)所示)算出实际目标驱动力T\ (由图9 (f)中实 线示出)；同时，算出用于取消所加的正驱动力Ta以免将所加的正驱动 力Ta传递至驱动轮93所要求的制动器20的制动力Tb(如图9( g )所示)， 接着，基于计算结果，第二电动发电机6和制动器20以协调方式运转。
制动器20的制动力Tb为用于使驱动轮93减速的负驱动力，并且因 此表示在图9(g)中的负的一侧。
应注意到，在协调控制之前停止发动机1并且曲轴11和行星架55没 有旋转时，小齿轮54不公转而能够自由旋转。因此，当齿圏53由第二电 动发电机6依据协调控制以如图11箭头所示的实际目标驱动力T产T。+Ta
驱动时，如图11中放大图所示，以齿圏53的旋转方向作为基准，齿圏53 的内齿的相对于旋转方向的前表面与小齿轮54的外齿的相对于旋转方向 的后表面接触，间隙被消除。这种间隙消除还发生在小齿轮54和太阳齿轮 52之间。
此外，为了使所迷间隙消除平緩，在本实施例中协调控制的初始起动 阶段执行渐增处理。
具体地，渐增处理包括从如图9 (f)和9 (g)所示的时刻tl至时刻 t2逐渐地增大第二电动发电机6的驱动力变化和制动器20的制动力变化。 由于渐增处理的执行，在时刻t2开始执行发动机起动控制。
如图IO的共线图所示，在发动机起动控制中，第一电动发电机4作为 电动枳逸转以沿适当的方向(即，图中的顺时4t方向)驱动动力分配才几构 5的太阳齿轮52,如图9 (e)和图12所示，因此，沿正向(即，图中的 顺时针方向)的正驱动力经由小齿轮54和行星架55输入发动机1的曲轴 11。因此，执行发动机l的起转。也通过同时为起转供给燃料并执行点火 起动发动机l。此外，如图9(d)所示，当发动机回转数增大到能够自主 旋转的回转数时(例如，对应于完爆时的回转数)，停止利用第一电动发 电才/L4的起转。
尽管在执行发动机起动控制时，通常会更容易出现动力分配机构5的 齿轮(即，太阳齿轮52、齿圏53和小齿轮54)的相互啮合位置的反转(即， 间隙反转)现象，但是能通过执行协调控制防止反转。也就是说，尽管太 阳齿轮52、齿圏53、小齿轮54和行星架55在起转时如图12中箭头所示 进行旋转，但是在从起转之前直到起转之后的时间段期间，通过以与发动 机起动控制关联的方式执行协调控制，在特定旋转方向上消除了动力分配 机构5的间隙，因此，太阳齿轮52、齿圏53和小齿轮54每个的位置不可 能反转，并且能抑制或防止打齿噪声的发生。
如图9(d)所示，当由于发动机起动控制在时刻t3发动机回转数达 到或超过特定阈值时，结束发动机起动控制，或换句话说，停止第一电动 发电机4的驱动。
此外，为了从结束发动机起动控制的时刻(即，时刻t3)起维持间隙 消除，执行所述协调控制的渐减处理，当达到时刻t4时结束协调控制。
具体地，所述渐减处理包括从如图9 (a)和9 (g)所示的时刻t3至 时刻t4逐渐地减小第二电动发电机6的驱动力变化和制动器20的制动力 变化。
在上述发动机起动控制中，执行协调控制的周期K被设定为再生禁止 周期，因此例如如果驾驶员在再生禁止周期K内的图9 (b)的时刻tn执 行制动踏板21的脚踏操作，如图9 (g)的阴影区域所示，对应于制动器 踏力的制动力被加到协调控制中的制动器20的目标制动力Tb上。
如上所述，当在以混合动力模式行驶期间执行发动机1起动控制时， 以与发动机起动控制关联的方式执行协调控制，以便利用第二电动发电机 6消除动力分配机构5在特定旋转方向上的间隙。因此，动力分配机构5 的齿轮(即，太阳齿轮52、齿圏53和小齿轮54)的相互啮合位置的反转 的可能性很小，并且抑制或防止打齿噪声的发生变得可行。
另外，由于利用制动器20取消了用于消除间隙的第二电动发电机6 正驱动力Ta，因此没有出现违背驾驶员意愿的车速增大。就在不妨害混合 动力车辆的行驶性能的情况下改进安静性而言，上述特征是有利的。
应注意到，如通过上述操作的说明更加清楚的，当在停止或起动发动 机1时执行第二电动发电机6和制动器20的协调控制时，E-ECU100、 MG-ECU101和ECB-ECU103能够相互协作，因此，与本发明有关的混合 动力车辆控制装置能被视为包括E-ECUIOO、 MG-ECU101和 ECB-ECU103。
但是，在E-ECtJlOO、 MG-ECU101和ECB-ECU103不是独立部件而 是被集成形成为单个总控制装置的情况下，总控制装置构成与本发明有关 的混合动力车辆控制装置。
另夕卜，E-ECUIOO、 MG-ECUIOI、 T-ECU102和ECB-ECU103能被 集成形成为上述实施例中的单个总控制装置。
应注意到，本发明不局限于上述实施例，在权利要求范围内的所有改
进和变型以及与权利要求等同的范围都在本发明的范围内。以下介绍本发 明的其它实施例的例子。
(1) 在上述实施例中，介绍了本发明应用到装备有两个电动发电机4、 6的混合动力车辆上的例子。但是，本发明不限于此，本发明还可以应用 到将三个或更多个电动机或电动发电机与发动机组合的混合动力车辆。
(2) 在上述实施例中，介绍了本发明应用到发动机前置后驱(FR) 式混合动力车辆的例子。但是，本发明还能应用于采用行星齿轮式动力分 配机构的发动机前置前驱(FF)式、发动机中置后驱(MR)式、发动机 后置后驱(RR)式，或四轮驱动(4WD)式的任意混合动力车辆。
(3 )在上述实施例中，介绍了动力分配机构5的行星齿轮机构为单行 星齿轮式的例子。但是，存在动力分配机构5采用双行星齿轮式或其它类 型齿轮机构的行星齿轮机构的情况，由于齿轮相互啮合部分中的间隙在这 些类型中也被认为是不可避免地，因此本发明也能应用其中。
(4)在上述实施例中，说明了减速机构7为两段变速类型的例子。但 是，本发明甚至能应用于设置有单段变速类型的减速机构7和没有设置减 速机构7的情况中。
应注意到，本发明能够在不脱离其要旨和主要特征的情况下具有很多 其它实施例。因此，上述实施例仅仅作为例子而不应该被解释为限制方式。 本发明的范围由权利要求的范围限定，而且说明书决不能用于约束。此外， 所有在与权利要求等同的范围内的改进和变型都在本发明的范围之内。
权利要求
1、一种用于混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆包括至少在起动发动机时使所述发动机起转的第一电动机，和用于将由所述发动机和第二电动机中至少一方产生的驱动力输出至驱动轮的行星齿轮式动力分配机构，其中执行发动机停止控制和发动机起动控制，其中所述发动机停止控制在所述车辆行驶期间停止所述发动机时将由所述第一电动机产生的负驱动力施加到所述发动机上，所述发动机起动控制在所述车辆行驶期间起动所述发动机时通过将由所述第一电动机产生的正驱动力施加到所述发动机上来执行起转，并且在执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制时，以关联的方式执行协调控制，所述协调控制基于行驶所要求的驱动力算出要求由所述第二电动机产生的目标驱动力，向所述目标驱动力加上消除在所述动力分配机构的齿轮的相互啮合部分沿特定旋转方向的间隙所要求的正驱动力，还算出用于取消所加的正驱动力以免将所加的正驱动力传递至所述驱动轮所要求的车辆制动器的制动力，以及基于计算结果以协调方式操作所述第二电动机和所述车辆制动器。
2、 根据权利要求l所述的用于混合动力车辆的控制装置，其中 所述第一电动机配置在所述发动机和所述动力分配机构之间， 所述第二电动机比所述动力分配机构更靠近驱动力输出侧配置，以及所述动力分配机构是单行星齿轮式的行星齿轮机构，所述行星齿轮机 构包括与所述第一电动机的转子连接的太阳齿轮、经由输入轴与所述发动 机的曲轴连接的行星架，以及与输出轴连接的齿圏。
3 、根据权利要求1或权利要求2所述的用于混合动力车辆的控制装置， 其中在执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制时，首先作出关于 是否有必要执行所述协调控制的推定判断，在所述协调控制被推定为有必要的情况下，以与所述发动机停止控制或所述发动机起动控制关联的方式执行所述协调控制；在所述协调控制被推定为没有必要的情况下，不执行 所述协调控制，仅执行所述发动机停止控制或所述发动机起动控制。
4 、根据权利要求1或权利要求2所述的用于混合动力车辆的控制装置， 其中在执行所述协调控制时，执行判定所述车辆制动器是否异常的调查， 在所述车辆制动器正常的情况下，以与所述发动机停止控制或所述发动机 起动控制关联的方式执行所述协调控制；在所述车辆制动器异常的情况下， 禁止所述发动机停止控制或所述发动机起动控制中的一个，并禁止所述协 调控制。
5 、根据权利要求1或权利要求2所述的用于混合动力车辆的控制装置， 其中机停止控制或所述发动机起动控制之前的情况下，如果需要执行所述发动 机停止控制或所述发动机起动控制中的另 一个，则不执行所述协调控制所 关联的控制而结束所述协调控制，然后执行所需要的控制。
全文摘要
本发明涉及用于混合动力车辆的控制装置。在一个实施例中，在车辆驱动期间停止或起动发动机时使用第一电动机。当执行发动机的停止控制或起动控制时，基于驱动所要求的驱动力算出要求由第二电动机产生的目标驱动力。将消除在动力分配机构的齿轮的相互啮合部分存在的沿特定旋转方向的间隙所要求的正驱动力加到目标驱动力上。同时，算出为了取消所加的正驱动力以防止将所加的正驱动力传递到驱动轮的制动器的所要求的制动力。基于计算结果，执行所述第二电动机和所述制动器以关联的方式运转的协调控制。
文档编号B60L11/14GK101342905SQ200810128009
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者金山武司 申请人:丰田自动车株式会社