通过电动机转矩制动的车辆和控制车辆的方法

专利名称：通过电动机转矩制动的车辆和控制车辆的方法
技术领域：
本发明涉及可通过电动机和利用摩擦力的机械制动进行制动的车辆，并且还涉及控制这种车辆的方法。更具体地，本发明涉及通过电动机制动以获得可任意调整的速度下降率的车辆，并且还涉及实现这种制动的控制方法。
背景技术：
已建议了一种将带有作为动力源的发动机和电动机的混合车辆的车辆。例如，在日本专利公报No.9-37407中公开的混合车辆还具有一电动机，该电动机串联置于通常车辆动力系统中的发动机和变速箱之间，其中发动机的输出轴通过变速箱与传动轴连接。这种布置方式使得混合汽车可由作为动力源的发动机和电动机驱动。通常在车辆起动时发动机燃料消耗量太大。为避免这种燃料消耗量大的驱动，混合车辆利用电动机的动力起动。当车辆的速度达到预定水平时，混合车辆起动其发动机，随后利用发动机的动力进行驱动。从而混合车辆改善了起动时的燃料消耗。混合车辆使电动机将传动轴的旋转再生为电能，这种情况可用于制动(后面将这种制动称为再生制动)。混合车辆进行再生制动并从而使动能可被没有明显损失地利用。这种特性可取地改善了混合车辆的燃料消耗。
在车辆中有两种不同型式的制动。一种制动过程是根据制动踏板的启动将制动衬片压在传动轴上，以向轴施加摩擦力(后面称为车轮制动)。另一种制动过程使动力源向传动轴施加载荷，象发动机制动(后面称为动力源制动)。混合车辆利用作为动力源制动的发动机制动和再生制动，其中发动机制动是基于发动机泵动损失的，再生制动是由电动机再生载荷产生的。动力源制动不需要驾驶员将脚位置从加速踏板转换到减速踏板以进行制动。为增强动力源制动的有效性，可取的是能任意设置驾驶员要求的速度下降率。
发动机制动根据发动机速度产生基本固定的速度下降率，除非改变了进气阀和排气阀的开关正时。为通过发动机制动获得希望的速度下降率，要求驾驶员操纵变速杆以改变变速箱的传动比并从而改变动力源转矩与输出到传动轴的转矩输出的比率。另一方面，电动机再生制动的优点是能够较容易地控制再生载荷，这就导致可较容易地控制速度下降率。从这个观点看，在日本专利公报No.9-37407中公开的混合车辆控制电动机的再生速度下降率，以获得由驾驶员设置的希望的速度下降率。
但是，现有技术的混合车辆要求特定的操作以改变速度下降率的设置。动力源制动不能很容易地获得驾驶员希望的速度下降率，从而没有被足够有效地使用。根据车辆的行驶状态要求的速度下降率是经常变化的。在现有技术的混合车辆中，实现速度下降率的变化不能充分地跟随要求的速度下降率的变化。即现有技术混合车辆难以精细调整速度下降率。
在现有技术混合车辆中，速度下降率只有被设置在电动机再生载荷的可变范围内。在某些情况下，混合车辆不能充分地获得驾驶员要求的速度下降率。不足的速度下降率特别是出现在车辆高速行驶时。
利用车轮制动补偿不足的速度下降率破坏了动力源制动的优点，即在不改变脚位置的情况下所进行的制动。车轮制动使车辆的动能被以热能形式消耗掉，从而破坏了混合车辆有效利用能源的优点。
在现有技术的车辆中，可通过操纵变速杆以改变变速箱传动比来获得高的速度下降率。但是在这种情况下，速度下降率随变速杆的操作剧烈变化，这会导致行驶状况变差。
上述问题不仅出现在用发动机和电动机作为动力源的混合车辆中，而且还出现在任何利用电动机转矩制动的车辆中。该问题还存在于这样的车辆中，即车辆的电动机在行驶中不是作为动力源，而是用于进行再生制动。
本发明的公开因此，本发明的一个目的是提供一车辆和控制这种车辆的方法，该车辆在利用电动机转矩制动过程中通过相容的操作容易地调整速度下降率，这不会使驾驶员感觉不适。本发明的另一个目的是提供一种车辆，该车辆能根据驾驶员的指令在大的可能设置范围内平滑调整速度下降率，以及获得这种制动的控制方法。
本发明采用下列布置方式以获得至少一部分上述目的及其它相关目的。
因此，本发明涉及这样一种车辆，即其在行驶时通过操作加速器单元调整从动力源向传动轴的动力输出。车辆包括能够向传动轴施加制动力的电动机；测量加速器单元操作量的减速单元；目标速度下降率设置单元，当观察到的加速器单元操作量不大于预定水平时，该单元根据操作量和速度下降率之间的预设关系，设置对应于观察到的操作量的车辆目标速度下降率；电动机驱动状态规定单元，其规定电动机目标驱动状态以向传动轴施加需要的制动力，以获得速度下降率的设置；控制单元，其控制要被以目标驱动状态驱动的电动机，以制动车辆。
电动机的目标驱动状态是用各种不同的驱动状态相关参数规定的，例如，目标转矩，电动机再生的电能量，流经电动机的电流值。
在本发明的车辆中，目标速度下降率是相应于观察到的加速器单元操作量来设置的。车辆是用目标速度下降率设置值进行制动控制的。操纵加速器单元以规定需要从动力源输出的动力的大小。加速器单元通常具有称为间隙的操纵容限。当加速器单元的操作量足够小到位于间隙范围内时，加速器单元不起作用去规定输出动力的大小。本发明的车辆使驾驶员能够根据在该间隙范围内的加速器单元操作量设置目标速度下降率。因此，该布置方式允许驾驶员在行驶过程中容易地调整速度下降率而不会感到任何不相容性。加速器单元是在行驶过程中被常常操作的操纵单元。因此，本发明的车辆确保对目标速度下降率的调整，其很好地跟随随车辆行驶状态变化改变的要求的速度下降率，同时有利地允许精细调整目标速度下降率。
本发明的原理不局限于根据在间隙范围内的加速器单元操作量设置目标速度下降率。操作量的预定水平可设置为超过间隙范围的值。在本发明的车辆中，被操纵以规定所需动力的变化的加速器单元也用于设置目标速度下降率。对使冲突的指令能相容，根据加速器单元的操作范围，在所需输出动力大小的规定值和目标速度下降率设置值之间改变被实施的指令。这种布置方式保证了上述本发明的效果。因此，操作量的预定水平不局限于间隙的范围，而是可以被设置在适合所需动力规定值和目标速度下降率设置值的任何范围内。
下面详细地解释了布置方式的优点，即允许根据加速器单元的操作设置目标速度下降率。加速器单元通常构造为加速踏板。根据加速踏板下压量的减少实现利用电动机转矩的制动控制。当下压量的减少不能提供相应于驾驶员要求的希望的速度下降时，驾驶员踩制动踏板以实现车轮制动并从而提高速度下降率。这需要将脚的位置从加速踏板移到制动踏板上。减速后的加速需要再一次将脚的位置从制动踏板移到加速踏板上。这种脚位置的频繁移动使车辆可操纵性变坏。
但是，在本发明的车辆中，如上所述，对应驾驶员要求的希望的速度下降率是根据加速踏板减少的下压量获得的。因此，驾驶员可使车辆制动并在减速后立即使车辆重新加速，而不用在加速踏板和制动踏板之间移动脚的位置。改变加速踏板的踩踏量允许精细调整速度下降率。因此，本发明的布置方式明显地改善了车辆的可操作性。上面的描述是关于构造成加速踏板的加速器单元的。但是，上述优点不局限于如踏板的这种构造。
发动机制动施加对应车辆速度的几乎明确固定的速度下降率。需要特殊的机构以改变动力源制动的速度下降率；例如，改变车辆进气阀和排气阀开关正时的机械。另一方面，通过电动机获得的速度下降率可相当容易地进行调整并具有较高的响应。基于电动机制动制动控制的这些优点，本发明的车辆获得了对应驾驶员要求的希望的速度下降率。
本发明的车辆还在能量效率方面具有优点。车轮制动通常通过传动轴与制动垫片之间的摩擦将车辆的动能转换热能并将热能排放到外部，从而实现制动控制。从能量效率观点看，这是不可取的。另一方面，通过电动机实现的再生制动将车辆的动能再生为电能，从而允许能量被有效地应用于随后的驱动。本发明的车辆允许通过电动机进行很大范围的再生制动控制，从而可取地提高了车辆的能量效率。
在这里的说明书中，速度下降率代表与车辆减速有关的参数；例如，减速度，即单位时间内车辆速度的下降，或制动力。
在这里的说明书中，术语“车辆”代表各种型式的车辆。第一种型式包括仅使用电动机作为动力源的车辆，即纯电动车辆。第二种型式包括使用发动机和电动机作为动力源的混合车辆。混合车辆分成两组并联混合车辆，其中发动机输出的动力可直接传递给传动轴；串联混合车辆，其中发动机的输出动力不是直接传递给传动轴，而是仅用于发电。本发明的原理适合于这两种混合车辆。本发明还可应用于带有包括电动机在内的三个或更多原动力作为动力源的车辆。第三种型式包括利用发动机作为驱动动力源，但利用电动机作为再生制动控制的车辆。
除电动机外，本发明的车辆还可备有其它的制动力源以施加制动转矩。在仅用电动机作为制动力源的结构中，电动机驱动状态规定单元规定电动机的目标转矩以实现所有希望的速度下降率。目标转矩通常为负值，电动机进行再生操作。另一方面，在具有包括电动机在内的许多不同制动力源的结构中，电动机驱动状态规定单元通过考虑由电动机以外的其它单独制动力源实现的速度下降率来规定电动机的目标转矩。在后者的结构中，由其它制动力源获得的速度下降率可作为预定值处理。作为另外一种选择，电动机的转矩可受反馈控制，以总速度下降率达到预定水平。
在本发明的车辆中，各种不同的设置都可应用于由目标速度下降率设置单元参考的预定关系。
特别可取的是，目标速度下降率设置单元参考的预定关系随操作量的减少增加速度下降率。这种设置的一个实例是与操作量成反比地增加速度下降率的关系。
加速器单元通常设计为响应较大的操作量增加从动力源的动力输出。换句话说，加速器单元通常结构为响应较小的操作量减少需要的动力并降低车辆的加速度。承加速器单元操作量的减少增加速度下降率的布置方式很好地符合驾驶员的感觉。因此，具有上述预定关系设置的车辆使驾驶员能够调整目标速度下降率而不会感到任何不相容，从而保证了良好的可操作性。
同样可取的是，目标速度下降率设置参考的预定关系在基本对应零操作量的特定状态给予比残余状态的速度下降率明显更大的速度下降率。
这种预定关系的设置获得更适合驾驶员感觉的速度下降率。当需要更突然地制动控制时，驾驶员设置加速器单元操作量等于零，即将加速器单元设置在关闭位置。加速器单元在关闭状态时的速度下降率明显高于其它状态的速度下降率，以这种速度下降率的制动控制很好地符合了驾驶员的要求。因此，上述布置方式的车辆保证了通过电动机进行有效的制动控制。
根据操作量连接改变速度下降率的设置也可适用于本发明的车辆，其中参考速度下降率设置在加速器单元的关闭状态。但是，在这种情况下，加速器单元每单位操作量的速度下降率变化，即速度下降率的变化率，较陡以保证足够的参考速度下降率水平。速度下降率的大变化率使得难以精细调整速度下降率。上述预定关系的设置保证在加速器单元关闭状态的足够的参考速度下降率水平，同时规定能够在其它状态精细调整速度下降率的速度下降率和操作量在特定变化率时的关系。
在上述预定关系的设置中，基本对应零操作量的特定状态是通过考虑测量加速器单元操作量的传感器的分辨能力而限定的。特定状态不局限于设置操作量严格等于零的状态，而是包括一个范围，在该范围内通过考虑传感器的分辨能力操作量被确定为基本为零。
当本发明的车辆具有利用机械摩擦力的制动机构，即车轮制动机构时，加速器单元操作量和速度下降率之间的关系可根据车轮制动的开关状态而改变。一种可能的应用是设置车轮制动为开状态时的电动机速度下降率大于车轮制动为关状态时的速度下降率。通常在车轮制动为开状态时驾驶员需要较大的速度下降率。因此，这种设置实现了很好符合驾驶员感觉的制动控制。
根据各种不同参数，可以综合规定加速器单元操作量和速度下降率之间的关系。
例如，当车辆备有测量车辆速度的车辆速度检测单元时，目标速度下降率设置单元可根据观察到的操作量和观察到的车辆速度设置目标速度下降率。
根据本发明的一个优选实施例，车辆还包括一变速箱，其能够在施加制动力时在许多不同的传动比之间选择一个传动比，并且布置在电动机的传动轴之间；一选择单元，其选择一目标传动比以通过电动机的转矩获得目标速度下降率；一变速控制单元，其控制变速箱以实现目标传动比。
这种构造的车辆通过选择单元获得对应于由驾驶员规定的速度下降率和电动机转矩大小的足够的传动比。在足够的传动比时控制电动机的驱动状态产生了由驾驶员规定的速度下降率。这种布置方式的车辆完全控制了变速箱和电动机，从而保证了很好符合驾驶员要求的宽范围的制动控制。
在这种布置方式的车辆中，可以根据当前用于驱动的传动比改变加速器单元操作量和目标速度下降率之间的关系。
在带有变速箱的车辆中，有利的是将目标速度下降率设置单元参考的预定关系规定为允许在固定的变速箱传动比中有对应操作量的可变速度下降率范围。
预定关系的这种设置使得即使通过改变加速器单元操作量来调整速度下降率时，变速箱的传动比也保持在固定值。即速度下降率的变化是通过控制电动机实现的。这种布置方式在不改变传动比的情况下调整速度下降率，从而保证了平稳的行驶。
本发明的原理可应用于具有各种结构的动力源的各种不同的车辆中。
特别有利的是将本发明的技术应用于用电动机和发动机作用动力源的车辆。
可取的是将本发明应用于安装有电动机和发动机的混合车辆，其中电动机用作电源，发动机的输出动力传递给轴。如前面所述，在仅用发动机作为动力源的车辆中通过发动机制动调整速度下降率是相当困难的。另一方面，在用发动机和电动机作为动力源的混合车辆中，通过调整电动机的制动转矩可以相当容易地调整车辆的总速度下降率。将本发明应用于用发动机作为主动力源的混合车辆明显增强了动力源制动的有效性。
混合车辆最好备有上述变速箱。上述构造的混合车辆通常用电动机作为次于发动机的辅助动力源。发动机用于，例如，起动车辆时或在低速行驶时，并且还用于补充发动机的转矩不足。为此并联混合车辆通常具有较低输出率的小尺寸电动机。电动机单独不具有驾驶员所需的足够的再生制动控制能力。组合使用变速箱使得能够进行大范围的制动控制，并保证特别有效地应用本发明。
根据本发明的另一个优选实施例，车辆还包括一操纵单元，其独立于加速器单元并使车辆驾驶员能够在用电动机进行制动控制时规定希望的速度下降率；一改变单元，其响应操纵单元的操作，根据加速器单元的操作量改变车辆目标速度下降率的设置范围。
在该实施例的车辆中，驾驶员操作操纵单元以改变目标速度下降率的设置范围。可以根据加速器单元的操作量精细调整目标速度下降率。这种布置方式使驾驶员能够在较宽范围内利用电动机的制动控制，从而明显提高了车辆的可操作性。
在需要较大的速度下降率时，例如喜欢在好的路面上轻快行驶时，驾驶员操作操纵单元以向较高一侧改变目标速度下降率的设置范围。在这种改变之后操纵加速器单元允许围绕较大的参考速度下降率精细调整速度下降率。当路面具有较低的摩擦系数时，例如雪覆盖的路面，驾驶员操作操纵单元向较低一侧改变目标速度下降率的设置范围，以防止出现打滑。在这种改变之后操纵加速器单元允许围绕较小的参考速度下降率精细调整速度下降率。可以不操作操纵单元而仅通过操作加速器单元来设置驾驶员要求的整个速度下降率范围。通过操作操纵单元设置速度下降率和通过操作加速器单元进行调整的组合有利地使速度下降率的精细调整更容易。
在具有独立于加速器单元设置速度下降率的操纵单元的车辆中，可以响应操纵单元的操作改变目标速度下降率的设置范围，根据加速器单元的操作量调整目标速度下降率。可以通过不同的应用获得相同的效果。一种可应用的方法响应操纵单元的操作设置目标速度下降率，然后根据加速器单元的操作量修正目标速度下降率。另一种可应用的方法响应操纵单元的操作设置目标速度下降率，然后根据加速器单元的操作量修正电动机的目标转矩。这种方法仅仅是处理的变型并且基本上等同于上述布置方式。
许多不同的结构可应用于操纵单元。
例如，操纵单元可包括第一开关和第二开关，其中第一开关以步进式在增加速度下降率的方向上转换设置范围，第二开关以步进式以减少速度下降率的方向上转换设置范围。第一开关和第二开关可安装在车辆的方向盘上。这种布置方式有利地保证了高的可操作性。
操纵单元可具有允许驾驶员通过沿预先形成的滑槽滑动控制杆来规定希望的速度下降率的机构。特别是通过滑动控制杆连续改变速度下降率的设置的机构有可取地提高了速度下降率设置的自由度。
如果车辆还包括一变速箱，其能够为动力源的动力输出在许多不同的传动比中选择一个传动比；一换档杆，其被操作以输入选定的变速位置，该位置代表车辆行驶中的可选择的传动比范围，有利的是，操纵单元和换档杆具有共同的机构。这种布置方式不需要单独的操纵单元，并且可取地提供了具有极高可操作性的操纵单元。
在另一个优选实例中，操纵单元具有一滑槽和另一个滑槽，在车辆行驶过程中换档杆沿前一滑槽滑动，换档杆沿后一滑槽滑动以规定希望的速度下降率，这两个滑槽是串联的。这提高了在规定速度下降率过程中的可操作性。
有利的是，带有用于改变速度下降率设置范围的操纵单元的车辆具有信息单元，该信息单元向驾驶员提供关于速度下降率设置状态的信息。信息单元允许驾驶员容易地认识到响应驾驶员自己的操作的速度下降率设置范围。信息单元可构造为显示速度下降率设置范围的显示单元形式，或者构造为通过声音方法通知驾驶员速度下降率设置范围的声音单元。这里提供的信息可以是任何适合的一条信息；例如，代表速度下降率设置范围的信息或代表与参考速度下降率的偏差的信息。
根据本发明的另一个优选实施例，车辆还包括一液力变矩器，其具有通过利用两个旋转件之间的滑动将输出动力转换成另一种转矩和转速组合并传递被转换的转矩的机构，以及锁止两个旋转件之间的相对转动以允许直接传递输出动力的锁止机构，机构和锁止机构位于向传动轴传递电动机的制动力的路径上；一锁止机构调整单元，当观察到的加速器单元操作量不大于预定值时，该单元调整锁止机构，使其进入限制液力变矩器两个旋转件之间的滑动的特定状态。
在制动控制过程中调整锁止机构限制液力变矩器两个旋转件之间的相对滑动。因此，电动机的制动力被以较小损失地传递给传动轴。
液力变矩器可具有利用流体的已知机构。
在调整锁止机构时，特定状态可能锁止两个旋转件之间的相对转动。预定值可设置在比特定操作量小的范围内以启动制动控制。这种布置方式保证制动控制很好地符合驾驶员的感觉。但是，本发明不局限于这种设置，而是可以应用于许多不同的其它布置方式。
带有液力变矩器的车辆还可包括一变速箱，其能够在许多不同的传动比中选择一个传动比以将电动机的制动力传递给传动轴；一换档位置输入单元，其被操纵以规定变速箱传动比的可选择范围；一机械制动机构，其被操作以通过机械摩擦力向传动轴施加制动力；在该应用中，当机械制动机构被操作时，控制单元调整传动比以允许选择大于换档位置输入单元规定的可选择范围的传动比。
调整传动比与控制电动机结合起来获得了目标速度下降率。在该实施例中，传动比的调整可以超过由换档位置设置的限制。该布置方式更有利于实现目标速度下降率。控制单元可构造为这样一个单元，该单元在机械制动机构被操作时通过单步仅增加传动比，而与换档位置输入单元的规定无关。
除了具有任何上述布置方式的车辆外，本发明可由控制这种车辆的方法实施。
附图简要描述

图1示意性地展示了本发明一个实施例中的混合车辆；图2展示了变速箱100的内部结构；图3展示了各个离合器、制动器、单向离合器的联接状态和变速齿轮位置之间的关系；图4展示了用于在实施例的混合车辆中选择换档位置的操纵单元160；图5展示了安装在方向盘上的操作件；图6展示了具有改变的结构的另一个操纵单元160A；图7展示了实施例混合车辆的仪表板；图8展示了在实施例混合车辆中向控制单元70输入和从控制单元70输出的输入和输出信号的连接；图9为展示车辆行驶状态和动力源之间关系的图；图10为展示变速箱100内的变速齿轮位置和车辆行驶状态之间关系的图；图11为展示在实施例混合车辆中车辆速度、减速度和变速齿轮位置的组合的图；图12为在某车辆速度Vs时减速度和变速齿轮位置之间关系的图；图13为展示在固定的变速齿轮位置减速度变化的图；图14示意性地展示了电动机20进行再生操作时的制动转矩和电动机20进行功率操作时的制动转矩之间的比较；图15为展示减速控制例程的流程图；图16展示了加速踏板的位置；
图17为展示初始设置过程例程的流程图；图18为展示减速设置过程例程的流程图；图19为展示减速设置第一实例的时序图；图20为展示减速设置第二实例的时序图；图21为展示减速设置第三实例的时序图；图22为展示减速设置第四实例的时序图；图23为展示变速齿轮位置选择例程的流程图；图24为展示制动控制过程例程的流程图；图25展示了加速位置修正系数的设置；图26展示了根据加速位置的减速度可变范围和变速齿轮位置之间的关系；图27示意性地展示了在本发明第二实施例中的串联混合车辆的构造；图28示意性地展示了在本发明第三实施例中的车辆的构造；图29为展示在本发明第四实施例中进行的减速控制例程的流程图；图30展示了在第四实施例中的制动转矩；图31展示了锁止离合器的联接状态；图32展示了锁止离合器的联接力和电动机制动转矩之间的关系。
实施本发明的最佳方式下面作为实施例来描述实施本发明的某些方式。
(1)系统构造图1示意性地展示了在本发明一个实施例中的混合车辆的构造。实施例的混合车辆具有作为其动力源的发动机10和电动机20。该实施例的混合车辆的动力系统包括发动机10、电动机20、液力变矩器30和变速箱100，它们以所述顺序从上游侧连接在一起。更具体地，电动机20与发动机10的曲轴12连接，而电动机20的转动轴与液力变矩器30连接。液力变矩器30的输出轴14与变速箱100连接。变速箱100的输出轴15通过差速齿轮16与轴17连接。
发动机10为通常的汽油发动机。发动机10具有相对活塞的垂直运动调整进气阀和排气阀开关正时的机构(下面将这种机构称为VVT机构)，其中进气阀使汽油和空气的气态混合物被吸到气缸内，排气阀使热的燃烧废气从气缸排出。VVT机构的结构对该技术领域的普通技术人员来说是公知的，因此这里不再详细描述了。发动机10的VVT机构调整进气阀和排气阀的开关正时以推迟各个阀门相对活塞垂直运动的实际的关闭操作，从而减少泵动损失。其结果是减少了发动机制动的制动力。VVT机构还减少在使用发动机10驱动的过程中由电动机20输出的转矩。在通过燃烧汽油输出动力的过程中，VVT机构根据发动机10的速度控制各个阀门的开关正时以获得最高的燃烧效率。
电动机20为三相同步电动机，其包括转子22和定子24，其中转子22的圆周面上附着有许多永磁铁，定子24上缠绕有三相线圈以产生旋转磁场。由附着在转子22上的永磁铁产生的磁场和由缠绕在定子24上的三相线圈产生的磁场之间的相互作用驱动电动机20转动。当用外力使转子22旋转时，这些磁场之间的相互作用在三相线圈的两极之间产生电动势。正弦波极化的电动机可用作电动机20，在这种电动机中转子22和定子24之间有磁通密度在圆周方向上为正弦分布。但是，可输出较大转矩的非正弦波极化的电动机也可用作该实施例的电动机。
定子24通过驱动电路40与电池50电连接。驱动电路40构造为晶体管变流器，其包括分别为电动机20的三相提供了许多对晶体管，一个作为源极，另一个作为接收器。如图所示，驱动电路40与控制单元70电连接。控制单元70对包括在驱动电路40内的各个晶体管的开关定时进行PWM(脉冲宽度调制)控制。PWM控制使准三相交流电从电池50输出作为电源并流过定子24的三相线圈，以产生旋转磁场。电动机20通过旋转磁场起作用或者作为电动机或者作为发电机。
液力变矩器30是公知的利用液体进行动力传递的机构。液力变矩器30的输入轴，即电动机20的输出轴13，没有与液力变矩器30的输出轴14机械连接，所以液力变矩器30的输入轴13和输出轴14可在存在打滑时旋转。带有许多叶片的涡轮32分别附着在液力变矩器30的输入轴13和输出轴14上。设置在电动机20输出轴13上的涡轮和设置在液力变矩器30输出轴14上的涡轮布置为在液力变矩器30内相互面对。液力变矩器30具有密封的结构，结构内充满传动油。传动油作用在各个涡轮上，这样动力从一个转动轴传递到另一个转动轴上。由于这些转动轴可在存在打滑时转动，所以从一个转动轴的动力输入被转换成不同的转速和转矩组合并被传递到另一个转动轴上。液力变矩器30备有锁止离合器31，其锁止传递动力的涡轮的转动。在预定条件下，例如，在将涡轮32的滑动减少到较小水平的条件下联接锁止离合器31允许在涡轮不存在滑动的条件下传递动力。这种布置方式有利地减少了动力传递过程中的潜在损失。
变速箱100包括许多齿轮单元、离合器、单向离合器，并且制动和改变传动比，以使液力变矩器30输出轴14的动力输入被转换成不同的转矩和转速组合并传递到变速箱100的输出轴15。图2展示了变速箱100的内部结构。该实施例的变速箱100主要包括辅助传递单元(位于图2虚线左侧的部分)和主传递单元120(虚线右侧部分)。该结构保证了五个前进档和一个倒档。
从转动轴14开始顺序描述变速箱100的详细结构。如图2中所示，构造为超速传动单元辅助传递单元110在预定的传动比转换来自转动轴14的动力输入并将转换后的动力传递给转动轴119。辅助传递单元110包括单个小齿轮型的第一行星齿轮单元112，离合器C0，单向离合器F0，和制动器B0。第一行星齿轮单元112包括三个不同的齿轮，即在中心旋转的太阳轮114，既绕太阳轮114也绕其轴线旋转的行星小齿轮115，绕行星小齿轮115旋转的齿圈118。行星小齿轮115支撑在称为行星齿轮架的转动部分116上。
在行星齿轮单元中，当三个齿轮中的两个齿轮的旋转条件确定后，剩下齿轮的旋转条件也自动确定了。行星齿轮单元中各个齿轮的旋转条件用方程(1)表达，该方程在力学领域是公知的，即Ns＝(1+ρ)/ρ×Nc-Nr/ρNc＝ρ/(1+ρ)×Ns+Nr/(1+ρ)Nr＝(1+ρ)Nc-ρNsTs＝Tc×ρ/(1+ρ)＝ρTrTr＝Tc/(1+ρ) (1)其中ρ表示太阳轮齿数与齿圈齿数之比，Ns代表太阳轮转速，Ts代表太阳轮转矩，Nc代表行星齿轮支架转速，Tc行星齿轮支架转矩，Nr代表齿圈转速，Tr代表齿圈转矩。
在辅助传递单元110内，对于变速箱100输入轴旋转轴14与行星齿轮支架116连接。单向离合器F0和离合器C0在行星齿轮支架116和太阳轮114之间平行布置。单向离合器F0设置在特定的方向，当太阳轮114相对行星齿轮支架116具有正常转动时，即当太阳轮114与变速箱100的输入轴114同向转动时，该离合器实现联接。太阳轮114与多盘制动器B0连接，该制动器可使太阳轮114停止转动。对于辅助传递单元110输出的齿圈118与旋转轴119连接，旋转轴119对应主传递单元120的输入轴。
在上述构造的辅助传递单元110中，当或者离合器C0或者单向离合器F0联接时，行星齿轮支架116与太阳轮114一体旋转。根据前面给出的方程(1)，当太阳轮114和行星齿轮支架116具有相同转速时，齿圈118的转速也等于该相同的转速。这时，旋转轴119的转速与输入轴14的转速相同。另一方面，当联接制动器B0以使太阳轮114停止旋转时，根据方程(1)，用值’0’代替太阳轮114的转速Ns使齿圈118的转速Nr比行星齿轮支架116的转速Nc高。即旋转轴14的旋转被加速并随后传递到旋转轴119。辅助传递单元110有选择地实现两个功能，即将旋转轴14的动力输入直接传递给旋转轴119和使输入动力加速并随后将加速后的动力传递给旋转轴119。
主传递单元120包括三个行星齿轮单元130，140和150，两个离合器C1和C2，两个单向离合器F1和F2，以及四个制动器B1到B4。与包括在辅助传递单元110内的第一行星齿轮单元112类似，每个行星齿轮单元130，140和150都包括太阳轮，行星齿轮支架，行星小齿轮和齿圈。三个行星齿轮单元130，140和150按下述方式连接。
第二行星齿轮单元130的太阳轮132与第三行星齿轮单元140的太阳轮142连接成一体。太阳轮132和142可通过离合器C2与输入轴119连接。与太阳轮132和142一起的旋转轴与制动器B1连接以使旋转轴停止旋转。单向离合器F1设置在特定方向上以当该旋转轴反转时实现联接。还有另一个制动器B2来使单向离合器F1停止旋转。
第二行星齿轮单元130的行星齿轮支架134与制动器B3连接以使行星齿轮支架134停止旋转。第二行星齿轮单元130的齿圈136与第三行星齿轮单元140的行星齿轮支架144和第四行星齿轮单元150的行星齿轮支架154连成一体。齿圈136和行星齿轮支架144和154还与变速箱100的输出轴15连接。
第三行星齿轮单元140的齿圈146与第四行星齿轮单元150的太阳轮152以及旋转轴122连接。旋转轴122可通过离合器C1与主传递单元120的输入轴119连接。第四行星齿轮单元150的齿圈156与制动器B4连接以使齿圈156停止旋转，并且还与单向离合器F2连接，单向离合器F2设置在特定方向上以当齿圈156反转时实现联接。
包括在变速箱100内的离合器C0到C2和制动器B0到B4通过液压联接和脱开。各个离合器和制动器与液压管路连接在实现这种联接和脱开操作，而且还与包括用于调整液压的电磁阀在内的元件连接，但在图中没有明确示出这些组成部分。在实施例的混合车辆中，控制单元70向这些电磁阀和其它相关元件输出控制信号，以控制各个离合器和制动器的操作。
通过组合离合器C0到C2和制动器B0到B4的联接与脱开，实施例的变速箱100可以将变速齿轮设置在从五个前进档和一个倒档中选出的一个位置上。变速箱100还具有空档和驻车档。图3展示了各个离合器、制动器、单向离合器的联接状态和变速齿轮位置之间的关系。在图3所示图表中，圆圈代表正常联接状态，双圆圈代表在动力源制动时联接，三角形代表在传递动力时不涉及的特殊联接状态。这里的动力源制动意味着通过发动机10和电动机20进行制动。单向离合器F0到F2的联接不是响应控制单元70输出的控制信号，而是根据每个相应齿轮的旋转方向。
如图3中所示，如果是驻车(P)位置或空档(N)位置，由离合器C0和单向离合器F0联接。由于离合器C2和C1都脱开，所以动力没有从主传递单元120的输入轴119传递给下游的元件。
如果是第一档(1st)，则离合器C0和C1以及单向离合器F0和F2联接。在施加发动机制动时，制动器B4也联接。这等同于这样的情况，即变速箱100的输入轴14与第四行星齿轮单元150的太阳轮152直接连接。从而，动力以对应于第四行星齿轮单元150的传动比的某一传动比传递到输出轴15。单向离合器F2起作用限制齿圈156不能反转。因此，齿圈156的转速基本为零。在这样的条件下，根据前面给出的方程(1)，输入轴14的转速Nin和转矩Tin与输出轴15的转速Nout和转矩Tout之间的关系可由下面的方程(2)表达Nout＝Nin/k1Tout＝k1*Tin
k1＝(1+ρ4)/ρ4 (2)其中ρ4表示第四行星齿轮单元150的传动比。
在第二档(2nd)，离合器C1，制动器B3和单向离合器F0都联接。在施加发动机制动时，离合器C0也联接。这等同于这样的情况，即变速箱100的输入轴14与第四行星齿轮单元150的太阳轮152和第三行星齿轮单元140的齿圈146直接连接。此时，第二行星齿轮单元130的行星齿轮支架134被固定。第二行星齿轮单元130的太阳轮132和第三行星齿轮单元140的太阳轮142具有相同的转速。齿圈136和行星齿轮支架144具有相同的转速。在这种条件下，根据上面给出的方程(1)，第二和第三行星齿轮单元130和140的旋转条件明确确定。输入轴14的转速Nin和转矩Tin与输出轴15的转速Nout和转矩Tout之间的关系可由下面的方程(3)表达。在第二档(2nd)输出轴15的转速Nout比在第一档(1st)的转速高，而在第二档(2nd)输出轴15的转矩Tout比在第一档(1st)的转矩低。
Nout＝Nin/k2Tout＝k2*Tink2＝{ρ2(1+ρ3)+ρ3}/ρ2(3)其中ρ2和ρ3分别代表第二行星齿轮单元130和第三行星齿轮单元140的传动比。
在第三档(3rd)，离合器C0和C1，制动器B2，单向离合器F0和F1联接。在施加发动机制动时，制动器B1也联接。在等同于这样的情况，即变速箱100的输入轴14与第四行星齿轮单元150的太阳轮152和第三行星齿轮单元140的齿圈146直接连接。制动器B2和单向离合器F1起作用限制第二和第三行星齿轮单元130和140的太阳轮132和142不能反转。因此，太阳轮132和142的转速基本为零。与在第二档(2nd)一样，在这样的条件下，根据前面给出的方程(1)，第二和第三行星齿轮单元130和140的旋转条件明确确定，而且输出轴15的转速也明确确定。输入轴14的转速Nin和转矩Tin与输出轴15的转速Nout和转矩Tout之间的关系可由下面的方程(4)表达。在第三档(3rd)输出轴15的转速Nout比在第二档(2nd)的转速高，而在第三档(3rd)输出轴15的转矩Tout比在第二档(2nd)的转矩低。
Nout＝Nin/k3
Tout＝k3*Tink3＝1+ρ3(4)在第四档(4th)，离合器C0到C2和单向离合器F0联接。制动器B2同时也联接，但不参与动力传递。此时，离合器C1和C2同时联接，这样输入轴14与第二行星齿轮单元130的太阳轮132、第三行星齿轮单元140的太阳轮142和齿圈146、第四行星齿轮单元150的太阳轮152直接连接。从而第三行星齿轮单元140与输入轴14以相同转速一体旋转。输出轴15也与输入轴14以相同转速一体旋转。在第四档(4th)输出轴15以比在第三档(3rd)更高的转速旋转。输入轴14的转速Nin和转矩Tin与输出轴15的转速Nout和转矩Tout之间的关系可由下面的方程(5)表达。在第四档(4th)输出轴15的转速Nout比在第三档(3rd)的转速高，而在第四档(4th)输出轴15的转矩Tout比在第三档(3rd)的转矩低。
Nout＝Nin/k4Tout＝k4*TinK4＝1(5)在第五档(5th)，离合器C1和C2以及制动器B0联接。制动器B2同时也联接但不参与动力传递。此时，离合器C0脱开，使辅助传递单元110内的转速提高。变速箱100的输入轴14的转速被提高并传递到主传递单元120的输入轴119。如在第四档(4th)中一样，离合器C1和C2同时联接，使得输入轴119与输出轴115以相同转速旋转。根据前面给出的方程(1)，获得了输入轴14和辅助传递单元110输出轴119的转速和转矩之间的关系，以确定输出轴15的转速和转矩。输入轴14的转速Nin和转矩Tin与输出轴15的转速Nout和转矩Tout之间的关系可由下面的方程(6)表达。在第五档(5th)输出轴15的转速Nout比在第四档(4th)的转速高，而在第五档(5th)输出轴15的转矩Tout比在第四档(4th)的转矩低。
Nout＝Nin/k5Tout＝k5*Tink5＝1/(1+ρ1) (6)其中ρ1表示第一行星齿轮单元112的传动比。
在倒档(R)，离合器C2和制动器B0和B4联接。此时，输入轴14的转速在辅助传递装置110中被提高并连接到第二行星齿轮单元130的太阳轮132和第三行星齿轮单元140的太阳轮142。如前面所述，齿圈136和行星齿轮支架144和154具有相同的转速。齿圈146和太阳轮152也具有相同的转速。通过制动器B4的作用，第四行星齿轮单元150的齿圈156的转速基本为零。在这种条件下，根据前面给出的方程(1)，各个行星齿轮单元130，140和150的旋转条件明确确定。此时，输出轴15反向旋转以允许向后运动。
如上所述，实施例的变速箱100可在五个前进档和一个倒档之间设置变速齿轮位置。输入轴14的动力输入被转换成不同的转速和转矩组合并输出到输出轴15。输出动力是由从第一档(1st)到第五档(5th)增加转速和减少转矩限定的。当向输入轴14施加负转矩，即制动力时，这也是正确的。上面给出的方程(2)到(6)中的变量k1到k5表示变速齿轮各个位置的传动比。当通过发动机10和电动机20向输入轴14施加固定的制动力时，从第一档(1st)到第五档(5th)施加到输出轴15制动力减少。除了在该实施例中采用的结构外，变速箱100还可具有任何各种已知的结构。例如，变速箱100可具有更多或更少的前进档。
控制单元70根据车速和其它条件设置变速齿轮在变速箱100中的位置。驾驶员手动操作在车辆中提供的变速杆并选择希望的换档位置，以改变变速齿轮可应用的范围。图4展示了用于在该实施例的混合车辆中选择换档位置的操纵单元160。操纵单元160沿车辆纵轴线布置在驾驶员座椅旁边的地板上。
如图4中所示，操纵单元160包括换档杆162。驾驶员沿车辆纵轴线滑动换档杆以在可用的换档位置中选择一个位置。可用的换档位置包括驻车(P)位置，倒档(R)位置，空档(N)位置，驱动(D)位置，第四位置(4)，第三位置(3)，第二位置(2)，和低速位置(L)，这些位置从车辆前部开始按上述顺序布置。
驻车(P)，倒档(R)和空档(N)位置分别对应图3中所示的联接状态。在驱动位置(D)，选定的模式允许驾驶员使用图3中所示的第一档(1st)到第五档(5th)。在第四位置(4)，选定的模式允许驾驶员使用第一档(1st)到第四档(4th)。类似地，第三位置(3)，第二位置(2)和低速位置(L)的选定模式分别允许驾驶员使用第一档(1st)到第三档(3rd)，第一档(1st)到第二档(2nd)，和仅使用第一档(1st)。
在实施例的混合车辆中，如下所述，驾驶员可任意设置通过动力源制动获得的减速度。用于选择换档位置的操纵单元160具有用于设置减速度的机构。
如图4中所示，在实施例的混合车辆中，在驱动(D)位置换档杆162可向侧向滑动，以及在纵向滑动选择换档位置。用这种方式选择的位置称为E位置。当换档杆162处于E位置时，如下所述，通过在纵向上操作换档杆162可改变由动力源制动获得的减速度的设置。操纵单元160包括传感器和E位置开关，其中传感器用于检测选择的换档位置，当换档杆162处于E位置时开关打开。如下所述，这些传感器和开关的信号传递给控制单元70并作用车辆中的各种控制操作。
下面描述当换档杆162处于E位置时的操作系列。当驾驶员没有握住换档杆162时，换档杆162保持在E位置中部，即空档状态。当驾驶员想增加减速度时，即需要突然制动时，驾驶员向后压换档杆162(向Decel侧)。另一方面，当驾驶员想减少减速度时，即需要轻微制动时，驾驶员向前压换档杆162(向Can-Decel侧)。在E位置换档杆162不是在纵向连续滑动，而是步进式运动。即在E位置换档杆162可设置在三个状态之一，即空档状态，向前压的Can-Decel状态，和向后压的Decel状态。当驾驶员释放施加在换档杆162上的力时，换档杆162立即返回到空档状态。根据换档杆162在纵向上的操纵步骤，由动力源制动获得的减速度以步进方式变化。
除上面描述的操作换档杆162外，实施例的混合车辆具有安装在方向盘上的操作元件以改变通过动力源制动获得的减速度。图5展示了安装在方向盘上的操作元件。图5(a)展示了方向盘164的表面，即面向驾驶员一侧。一对Decel开关166L和166R布置在方向盘164的轮辐上以增加减速度。这些开关166L和166R的位置是这样规定的，即当驾驶员操作方向盘时，能被用左右拇指容易地手动操作。在该实施例中，两个开关166L和166R具有相同的功能以保证即使在转动方向盘164时也能没有任何混淆的足够操作。
图5(b)展示了方向盘164有背面。一对Can-Decel开关168L和168R安装在基本Decel开关166L和166R的背面位置以减少加速度。这些开关168L和168R的位置也是这样规定的，即当驾驶员操纵方向盘时，能够用左食指和右食指容易地手动操作。由于与上面关于Decel开关166L和166R所述的相同的原因，两个Can-Decel开关168L和168R具有相同的功能。
当驾驶员压Decel开关166L或166R时，减速度根据压开关的频率增加。另一方面，当驾驶员压Can-Decel开关168L或168R时，减速度根据压开关的频率减少。这些开关166L，166R，168L和168R只有当换档杆162处于E位置(见图4)时才有效。这种布置方式有效地防止了当驾驶员操纵方向盘164时意外压到这些开关而改变了目标减速度的设置。
操纵单元160还具有雪地模式开关163。当路面摩擦系数低或处于打滑状态时，例如，当路面被雪覆盖时，驾驶员压雪地模式开关163。在雪地模式开关163的ON位置，目标减速度的上限被限制在不大于如下所述的预设水平。当在低摩擦系数路面上行驶时，以大减速度减速可能会使车辆打滑或侧滑。在雪地模式开关163的ON位置，减速度被限制在不大于预设水平，以防止车辆打滑或侧滑。在雪地模式开关163的ON位置，可以在不会引起车辆打滑或侧滑的一定范围内改变减速度。
用于选择换档位置和设置目标减速度的操纵单元不局限于实施例的结构(图4中所示)，而是可以具有任何合适的结构。图6展示了具有改进结构的另一个操纵单元160A。操纵单元160A沿车辆纵轴线布置在驾驶员座椅旁边。驾驶员在纵向上滑动换档杆162以在各种换档位置中选择一个位置。尽管在图6所示的图中去掉了下面的四分之一，改进结构的操纵单元160A可以和图4中所示的操纵单元160一样具有这些换档位置。改进结构的操纵单元160A在正常活动范围的后部具有用于选择换档位置的E位置。驾驶员在E位置沿车辆纵轴线滑动换档杆162，以连续改变减速度的设置。在该实例中，减速度随换档杆162向后滑动而增加，随换档杆162向前滑动而减少。该改进结构仅仅为一示例，有许多各种不同的其它结构都可以应用于选择减速度的机构。
减速度的设置显示在车辆的仪表板上。图7展示了在该实施例车辆内的仪表板。和标准的车辆一样，仪表板位于驾驶员前面。从驾驶员方向看，燃油表202和速度表203位于仪表板左侧。发动机温度表208和转速表206布置的仪表板右侧。换档位置指示器220布置在仪表板中间以显示换档位置。方向指示器210L和210R设置在换档位置指示器220的两侧。在标准的车辆中也有这些仪表。在该实施例的混合车辆中，除了这些仪表外，在换档位置指示器220上方还提供了E位置指示器222。在E位置指示器222的右侧还设置了减速度指示器224以显示当前的减速度设置。
当换档杆162设置在E位置时E位置指示器222就亮起来。当驾驶员压Decel开关和Can-Decel开关以设置减速度时，在减速度指示器224上用车辆符号显示了向后箭头(图7中的向右箭头)的长度变化以敏感地表示减速度的设置。在实施例的混合车辆中，如下所述，根据各种条件可以限制减速度的设置。当减速度的设置受到限制时，E位置指示器222和减速度指示器224闪烁或以不同方式显示，以通知驾驶员受到限制的减速度设置。
在实施例的混合车辆中，控制单元70控制发动机10，电动机20，液力变矩器30和变速箱100(见图1)的操作。控制单元构造为一单片微处理器，包括CPU，RAM，ROM。根据ROM中记录的程度，COU执行下面讨论的各种控制操作。各种输入和输出信号连接到控制单元70以实现控制操作。和典型示例一样，图1的示图包括用于测量加速踏板74的踩踏量，即加速器位置的来自带换档杆的操纵单元160的信号输出和来自加速踏板位置传感器72的信号输出。图8中所示的各种其它信号也输入到控制单元70或从控制单元70输出。图8展示了向控制单元70输入和从控制单元70输出的输入和输出信号的连接。图8左侧展示了输入到控制单元70的信号，而右侧展示了从控制单元70输出的信号。
输入到控制单元70的信号是从各种开关和传感器接收来的。输入信号代表，例如，用于设置仅利用发动机作为动力源行驶的混合取消开关的开-关状态，利用加速度传感器测量的车辆加速度，发动机10的速度，发动机10内的水温，点火开关的开-关状态，电池50的充电或剩余充电SOC状态，发动机10的曲轴位置，除雾器的开-关状态，空调的驱动条件，车速，液力变矩器30内的油温，换档位置(图4)，驻车制动器的开-关状态，制动踏板的活动量，用于转换发动机10的废气的催化剂温度，加速器位置或行程，自动巡航开关的开-关状态，E位置开关的开-关状态(图4)，用于改变目标减速度设置的Decel开关和Can-Decel开关的操作状态，增压器的涡轮速度，用于设置在低摩擦系数路面，例如被雪覆盖的路面上的行驶模式的雪地模式开关的开-关状态，以及通过油量计测量的油位。
从控制单元70输出的信号用于控制发动机10，电动机20，液力变矩器30和变速箱100。输出信号包括，例如，调整发动机10的点火正时的点火信号，控制燃油喷射的燃油喷射信号，起动发动机10的起动机信号，用于执行在驱动电路40中的转换和控制电动机20的操作的MG控制信号，用于改变变速箱100内的变速齿轮位置的变速箱控制信号，用于调整变速箱100内液压的AT螺线管信号和AT管路压力控制螺线管信号，用于调整防抱死系统(ABS)致动器的信号，显示驱动力源的驱动源指示器信号，空调的控制信号，各种警报器的控制信号，发动机10的电节流阀的控制信号，显示选择雪地模式的雪地模式指示器信号，调整发动机10的进气阀和排气阀开关正时的VVT信号，显示车辆行驶状态的系统指示器信号，显示当前减速度设置的减速度指示器信号。
(2)基本操作下面描述该实施例混合车辆的基本操作。如前面关于图1所示，该实施例的混合车辆具有作为动力源的发动机10和电动机20。控制单元70根据车辆的行驶状态，即根据车速和转矩的组合有选择地使用发动机10和电动机20。足够的选择已经事先以图的形式设置好并存储在控制单元70内的ROM中。
图9为展示车辆行驶状态和动力源之间关系的图。曲线LIM代表车辆可行驶区域的界限。区域MG表示车辆利用电动机20作为动力源行驶的行驶区域，区域EG表示车辆利用发动机10作为动力源行驶的行驶区域。以后将前者称为EV行驶，将后者称为标准行驶。图1的布置方式允许混合车辆利用发动机10和电动机20作为动力源行驶，但该实施例没有设置这样的行驶区域。
如该图中所示，该实施例的混合车辆以EV行驶起动。如前面所述(见图1)，在实施例的混合车辆中，发动机10和电动机20一起一体旋转。即使在EV行驶过程中，发动机10也相应地旋转，但没有燃油喷射和点火。如上所述，发动机10具有VVT机构。在EV行驶时，控制单元70控制VVT机构并使进气阀和排气阀的开关正时延迟，以减少施加在电动机20上的载荷并使电动机20输出的动力能被有效地用于驱动车辆。
当在EV行驶中起动的车辆达到接近图9图中的区域MG和区域EG边界的行驶状态时，控制单元70发动发动机10。由于电动机20已经使发动机10以预定的速度旋转，控制单元70只需要执行向发动机10喷射燃油并在预设的正时点火就行了。控制单元70还控制VVT机构以将进气阀和排气阀的开关正时改变到适合驱动发动机10的正时。
发动机10起动后，在EG区域仅利用发动机10作为动力源来驱动车辆。作为对开始在区域EG行驶的响应，控制单元70关闭在驱动电路40内包括的所有晶体管。这使电动机20空转。
控制单元70根据车辆行驶状态执行控制程序以改变动力源和改变变速箱100内的变速齿轮位置。和改变动力源一样，基于事先设置好的图，根据车辆行驶状态改变变速齿轮的位置。图10为展示变速箱100内的变速齿轮位置和车辆行驶状态之间关系的图。如该图中所示，控制单元70改变变速齿轮的位置，以随车辆的增加获得较小的传动比。
变速齿轮位置的改变受到换档位置的限制。在驱动(D)位置，车辆可利用一直到图10的图中所示的第五档(5th)的变速齿轮进行驱动。在第四位置(4)，车辆可利用一直到第四档(4th)的变速齿轮驱动。在后者情况下，即使在图10图的5th区域，也使用第四档(4th)。变速齿轮位置的改变按该图进行，并且还通过换低档控制实现。当驾驶员猛踩下加速踏板时，换低档控制使变速齿轮位置向较大传动比的位置变化一档。改变位置的控制程序和在仅使用发动机作为动力源并且备有自动变速箱的传统车辆中所执行的一样。在EV行驶(即在区域MG)中，该实施例的混合车辆执行类似的控制程序。变速齿轮位置和车辆行驶状态之间的关系不局限于图10的图，根据变速箱100的传动比各种其它的设置也可以应用于该关系。
图9和10的图对应于根据车辆行驶状态选择或者EV行驶或者标准行驶的布置方式。实施例的控制单元70还具有为在车辆全部行驶状态中仅进行标准行驶的布置方式提供的图。这些图从图9和10的图中去掉了EV行驶区域(即MG区域)。EV行驶要求电池50贮存一定水平的电能。这样控制单元70根据电池50的充电状态选择正确的图并执行对车辆的控制。当电池50的充电SOC状态不低于预设水平时，控制单元70根据图9和10的图进行控制以选定的状态或者EV行驶或者标准行驶驱动车辆。另一方面，当电池50的充电SOC状态低于预设水平时，控制单元70进行控制以仅利用发动机10作为动力源的标准行驶状态驱动车辆，即使在起动时和低速行驶时也是这样。选择正确的图是以预定的时间间隔重复进行的。在某些情况下，电池50的充电SOC状态不低于预定水平并且车辆以EV行驶起动，但起动后电能的消耗使充电SOC状态低于预设水平。在这种情况下，即使车辆行驶状态位于区域MG，控制单元70也将EV行驶改变为标准行驶。
下面描述实施例混合车辆内的制动操作。实施例的混合车辆可采用两种制动形式，即响应制动踏板活动施加的车轮制动和通过发动机10和电动机20的加载转矩进行动力源制动。当加速踏板释放时，动力源制动生效。图9展示了通过动力源制动获得的制动力变化，即负转矩变化。动力源制动相对车速的变化按照图9的直线L1。当驾驶员踩制动踏板时，施加到车辆上的制动力是动力源制动和车轮制动之和。
在施加动力源制动时，通常控制液力变矩器30的锁止离合器31，将其设置在联接状态。但是，某些行驶条件，例如液力变矩器30中的油温低和车辆低，不适合联接锁止离合器31。在这种情况下，在保持锁止离合器31脱开的同时，可施加动力源制动。一种改进的应用可根据各种条件，例如，车速和发动机速度调整锁止离合器31的联接程度。下面基于锁止离合器31被设置在联接状态的假设来描述通过动力源制动实现的制动操作。
在实施例的混合车辆中，如前面所述，驾驶员可通过在E位置的操作设置通过动力源制动获得的减速度。即减速度可如图9中折线所示以步进方式变化。在E位置操作Decel开关使动力源制动在图9的直线L1和L2方向上变化，以按步进方式增强动力源制动。另一方面，操作Can-Decel开关以步进方式减弱动力源制动。
实施例的混合车辆执行以步进方式设置的作为变速箱100内变速齿轮位置变化和电动机20的制动力组合的动力源制动。图11为展示实施例混合车辆内车速，减速度，变速齿轮位置组合的图。在图11的图中，减速度以绝对值表示。操作Decel开关和Can-Decel开关使车辆减速度以步进方式在图11中所示的直线BL和BU之间的范围内变化。
通过调整电动机20的转矩使通过动力源制动获得的减速度在一定范围内变化。变速齿轮的位置变化改变动力源转矩与输出到轴17的转矩的比率。这使得能够根据变速齿轮的位置改变车辆的减速度。当变速齿轮的位置处于第二档(2nd)时，调整电动机20的转矩获得的减速度位于由图11的短划线限定的范围内。在第三档(3rd)，调整转矩获得的减速度位于由图11实线限定的范围内。在第四档(4th)，调整转矩获得的减速度位于由图11的单点划线限定的范围内。在第五档(5th)，调整转矩获得的减速度位于由图11的长划线限定的范围内。
控制单元70根据图11的图选择变速齿轮的位置以获得预设减速度并执行制动控制。例如，当减速度设置在图11的直线BL上，位于比值Vc高的车速区域内时，在第五档(5th)进行制动控制。另一方面，在比值Vc低的车速区域，在变速齿轮位置改变到第四档(4th)以后进行制动控制。在该区域，在第五档(5th)不能获得希望的减速度。在该实施例的布置方式中，在每个变速齿轮位置获得的减速度范围与在相邻变速齿轮位置获得的减速度范围重叠。在比值Vc高的车速区域，对应直线BL的减速度可在第四档(4th)和第五档(5th)获得。在该区域，控制单元70根据各种条件在第四档(4th)和第五档(5th)之间为制动选择合适的变速齿轮位置并执行制动控制。
下面更详细地描述实施例各个变速齿轮位置的设置。图12为展示在某车速Vs时减速度和变速齿轮位置之间关系的图。图12的图对应沿图11的图中直线Vs的减速度和变速齿轮位置之间的关系。如图12的图中所示，在减速度较低的部分D1，仅在第五档(5th)获得目标减速度。在减速度较高的部分D2，在第五档(5th)和第四档(4th)获得目标减速度。类似地，在部分D3仅在第四档(4th)，在部分D4在第三档(3rd)和第四档(4th)，在部分D5仅在第三档(3rd)，在部分D6在第二档(2nd)和第三档(3rd)，在部分D7仅在第二档(2nd)获得各个目标减速度，其中减速度按从部分D3到部分D7的顺序增加。尽管这里所述的图是用于直到第二档(2nd)的制动控制，该图还可以包括在第一档(1st)的设置。
下面给出在每个变速齿轮位置获得的减速度范围与相邻减速度范围重叠的原因。图13为展示在第二档(2nd)减速度的变化的图。虚线TL和TU分别代表在第二档(2nd)获得的减速度的下限和上限。实线TE代表仅通过发动机10的发动机制动获得的减速度。在实施例的混合车辆中，对VVT机构的控制使得能够改变通过发动机制动获得的减速度。但是这种制动响应差并且精确度低。因此实施例的技术在制动过程中不控制VVT机构。因此，根据图13中所示的车速可明确确定由发动机制动获得的减速度。
在该实施例的混合车辆中，通过调整电动机20的转矩改变减速度。在图13的画阴影线区域Bg，电动机20进行再生操作并施加附加的制动力，从而获得比仅通过发动机制动高的减速度。在由直线TE和虚线TL限定的另一个区域Bp，电动机20进行功率操作并输出驱动力，从而获得比仅通过发动机制动低的减速度。
图14示意性地展示了电动机20进行再生操作时的制动转矩和电动机20进行功率操作时的制动转矩之间的比较。图中左侧竖条表示电动机20进行功率操作(即区域Bp内的状态)时的制动转矩。由发动机制动获得的转矩表达为竖条BE。在区域Bp，电动机20输出驱动力，该驱动力表示为与由发动机制动获得的制动转矩BE方向相反的竖条BM。作为由发动机制动获得的制动转矩和电动机20的驱动力之和的总的制动转矩输出到轴17。从而，如阴影线区域所述，输出的制动转矩比发动机制动获得的制动转矩BE小。
图中右侧竖条表示电动机20进行再生操作(即在区域Bg的状态)时的制动转矩。假定在区域Bg发动机制动获得的制动转矩BE与在区域Gp的制动转矩BE相同。在区域Bp，电动机20输出附加的制动转矩，该转矩表示为与发动机制动获得的制动转矩方向相同的竖条BM。作为由发动机制动获得的制动转矩和电动机20的附加制动转矩之和的总的制动转矩输出到轴17。从而，如阴影线区域所述，输出的制动转矩比发动机制动获得的制动转矩BE大。
实施例的混合车辆在再生操作和功率操作之间改变电动机20的驱动状态，以获得比仅通过发动机制动获得的减速度高的减速度和低的减速度。图11的图是这样设置的，即使在具有较大传动比的变速齿轮特定位置通过电动机20的功率操作获得的减速度区域与在具有较小传动比的变速齿轮特定位置通过电动机20的再生操作获得的减速度区域重叠。例如，在第二档(2nd)通过电动机20功率操作获得的制动区域与在第三档(3rd)通过电动机20再生操作获得的制动区域重叠。
这种布置方式保证根据电池50的充电SOC状态进行制动控制。当电池50处于允许进一步充电状态时，选择具有较小传动比的变速齿轮位置以通过电动机20的再生操作获得希望的减速度。另一方面，当电池50接近充满电的状态时，选择具有较大传动比的变速齿轮位置以通过电动机20的功率操作获得希望的减速度。实施例的技术以重叠方式设置两个相邻变速齿轮位置的减速度区域，从而获得希望的减速度，而与电池50的充电SOC状态无关。
上面的设置仅仅为示例，如图11的图中所示，其中每个变速齿轮位置的减速度区域与相邻变速齿轮位置的减速度区域重叠。一种可能的变型方案是以非重叠方式设置在每个变速齿轮位置获得的减速度。另一个可能的变型方案是部分以重叠方式设置在每个变速齿轮位置获得的减速度区域。
减速度的设置对应施加在车辆上的动力源制动下限。这里假定减速度的设置位于直线BL上。当变速齿轮的位置位于比Vc高的车速区域的第三档(3rd)时，实际的减速度始终大于对应直线BL的减速度。在实施例的混合车辆中设置了减速度的下限。从而在这种情况下获得了希望的减速度。即，在上述情况下，控制程序没有将变速齿轮位置改变到第四档(4th)或第五档(5th)以获得对应直线BL的较低减速度。但是，当驾驶员压Can-Decel开关以降低减速度的设置时，则应该改变变速齿轮位置以获得驾驶员所需要的减速度。
如上所述，该实施例的技术以根据驾驶员设置的减速度实行制动控制。当换档杆处于E位置时进行这种制动控制(后面称为E位置制动控制)。当换档杆处于E位置以外时进行标准制动控制。与E位置制动控制不同，标准制动控制不改变变速齿轮位置。从而标准制动控制以动力源制动开始作用时使用的当前变速齿轮位置实行制动。当换档杆设置在驱动位置(D)时，车辆通常以第五档(5th)行驶。因此，以在第五档(5th)可获得的较低减速度进行制动。当换档杆设置在第四档(4)时，车辆以一直到第四档(4th)行驶。因此，以比驱动位置(D)减速度稍大的减速度进行制动。在标准制动控制情况下，电动机20进行再生操作，此时制动力产生一定的载荷。标准制动控制不允许如图11中所示的在每个变速齿轮位置的大减速度范围，而是在每个变速齿轮位置仅获得沿一条直线的减速度。
(3)驱动控制过程在实施例的混合车辆中，控制单元70控制发动机10和电动机20的操作，以使能进行上述驱动。下面描述制动操作过程中的减速控制的细节，这是实施例混合车辆的特征。
图15为展示减速控制的例程的流程图，其由控制单元70内的CPU以预定时间间隔执行。当程序进入图15的减速控制例程时，CPU首先执行初始设置过程(步骤10)。初始设置过程设置减速控制需要的目标减速度的初始值，并取消当前的目标减速度设置。初始设置过程不是仅在减速控制例程的第一循环才执行，而是在减速控制例程的每个相互作用的循环都执行。
图17为展示初始设置过程细节的流程图。在初始设置过程例程中，CPU首先从各种开关接收信号(步骤S15)。这里输入的信号是在图8中列举的信号。与初始设置过程例程直接相关的信号仅仅是换档位置信号和E位置开关信号。因此步骤S15的程序可仅输入换档位置信号和E位置开关信号。
然后CPU根据输入信号确定换档位置是否从D位置转换到E位置(步骤S20)。如果当前输入的换档位置是E位置并且前面输入的换档位置是D位置，则CPU确定执行了上述转换。作为另外一种选择，可根据E位置开关的状态从OFF位置转换到ON位置进行上述确定。
当确定了换档位置从D位置转换到E位置时，E位置指示器(见图7)被打开(步骤S40)。如图8中所示，用于打开E位置指示器的信号被输出作为系统指示器信号。E位置指示器响应该ON信号亮起来。在E位置指示器亮起来的同时，CPU将对应D位置的初始值设置给目标减速度(步骤S45)。
当动力源制动在第五档(5th)开始作用，而换档杆设置在D位置时，步骤S45的程序将在第五档(5th)获得的减速度设置给目标减速度的初始值。在该实施例中，如图11的图所示，在低车速区域，减速度的最小可能设置(由直线BL限定)可能大于在第五档(5th)获得的减速度。尽管在流程图中没有具体示出，但在步骤S45的目标减速度设置仅在E位置可能的减速度范围内进行。当在D位置获得的减速度小于E位置的最小可能减速度设置时，对于直线BL的值设置给目标减速度。从而，目标减速度的初始设置取决于在D位置使用的变速齿轮位置。在较高车速区域，目标减速度的初始设置等于在D位置获得的减速度。但是，在车速较低区域，目标减速度的初始设置可以大于在D位置获得的减速度。
步骤S45的一个改进程序无条件地将比在D位置获得的减速度大的初始值设置给目标减速度。在很多情况下，当感到在D位置获得的减速度不足时，驾驶员希望改变在E位置的减速度。在步骤S45将比D位置减速度大的初始值设置给目标减速度使得能够快速获得驾驶员所需的减速度。步骤S45的处理的目的是根据在D位置获得的减速度设置E位置的目标减速度初始值。该布置方式使驾驶员在将换档位置改变到E位置后能够马上容易地估计出减速度的值。这使E位置减速度设置更容易，并且在改变到E位置时减少了驾驶员的不相容感觉。
然后CPU将在D位置使用的变速齿轮位置设置到变速齿轮初始位置(步骤50)。如上所述，实施例的混合车辆结合在E位置变速齿轮位置的改变调整电动机20的转矩，从而以目标减速度的设置进行制动。这里的目标减速度的设置代表驾驶员要求的减速度的最小水平。当将对应图11的图中直线BL的减速度设置给目标减速度时，在车速为Vs时获得希望的减速度的变速齿轮位置可在第二档(2nd)到第五档(5th)中间选择。步骤S50的处理在初始设置的可能替代值中选择当前在D位置使用的变速齿轮位置。这种布置方式防止变速齿轮位置随换档位置改变到E位置而同时发生变化。这有利地减少了在改变到E位置时可能发生的冲击。
另一方面，当在步骤S20确定换档位置没有从D位置改变到E位置时，CPU随后确定换档位置是否从E位置改变到D位置(步骤S25)。如果当前输入的换档位置是D位置并且前面输入的换档位置是E位置，则CPU确定执行了上述改变。作为另外一种选择，可根据E位置开关状态从ON位置改变到OFF位置来做出上述确定。
当确定换档位置从E位置改变到D位置时，E位置指示器(见图7)被关闭(步骤S30)。用于关闭E位置指示器的OFF信号作为图8中所示的系统信号被输出。E位置指示器响应该OFF信号关闭。在E位置指示器关闭的同时，CPU取消当前的目标减速度设置(步骤S35)。如下所述，在E位置的行驶过程中，驾驶员操作Decel开关和Can-Decel开关以设置希望的减速度。步骤S35的处理取消希望减速度的这种设置。
在许多情况下，驾驶员要求的减速度根据车辆行驶状态而变化。因此，贮存当前目标减速度的设置作为下次选择E位置的准备的必要性就很小。驾驶员很少记得前面设置的目标减速度当前值。在换档位置转换到E位置的同时，不取消当前的目标减速度设置而是在下次选择E位置时利用当前的设置的布置方式可能会使执行制动控制的减速度违反驾驶员的期望。为防止出现这种问题，该实施例的技术在每次换档位置从E位置转换到D位置时都取消当前的目标减速度设置。
除上述程序外，各种其它的技术也可用于取消当前的减速度设置。一种可用的技术不是在从E位置转换到D位置时，而是在每次换档位置从D位置转换到E位置时取消当前的目标减速度设置。在转换到E位置时，该实施例的程序设置目标减速度的初始值，与前面的设置无关。因此可以去掉步骤S35的取消当前设置的处理。取消目标减速度当前设置的操作可单独提供。在这种情况下，当前目标减速度的设置不是在换档位置从E位置转换到D位置时被取消，而是响应特殊的操作，例如，取消开关的操作而被取消。
如上所述，当换档位置转换到E位置或者D位置时，CPU执行目标减速度和变速齿轮位置的初始设置或取消当前的目标减速度设置，并从初始设置过程例程中退出。当在步骤S25确定换档位置没有从E位置转换到D位置时，即当换档位置保持在E位置或D位置时，初始设置过程不要求改变目标减速度和变速齿轮位置的设置。从而CPU从初始设置过程例程退出，不进行任何其它处理。
参考图15和流程图，初始设置过程例程结束后，CPU执行减速度设置过程(步骤S100)。减速度设置过程响应Decel开关和Can-Decel开关的操作设置要在E位置获得的减速度。下面参考图18描述减速度设置过程的细节。
图18为展示减速度设置过程例程的流程图。当程序进入减速度设置过程例程时，CPU首先接收来自各种开关的信号(步骤105)。这里输入的信号是图8列举的各种信号中的Decel开关信号，Can-Decel开关信号，E位置开关信号和雪地模式开关信号，但是也可以附加地输入其它信号。
根据输入信号，CPU确定当前是否选择了E位置(步骤S110)。更具体地，根据E位置开关的状态进行上述确定。如果目前没有选择E位置，则CPU确定没有必要改变减速度的当前设置并从减速度设置过程例程中退出，不进行任何其它处理。
当在步骤S110确定目前选择了E位置时，CPU随后确定对于Decel开关和Can-Decel开关是否存在任何失效(步骤S115)。有许多技术可用于检测可能的失效。例如，如果开关接触失效，则出现振动以在ON位置和OFF位置之间引起极频繁的转换。预设时间内达到或超过预定水平的频繁的开关转换导致对开关失效的检测。相反地，持续时间比标准操作所预期的时间长的连续开状态也导致对开关失效的检测。
如果检测到任何开关失效，CPU取消目标减速度的当前设置(步骤S170)，以防止减速度设置成违反驾驶员的意愿。作为另外一种选择，处理也可以保持当前的目标减速度设置不变。在该实施例中采用的程序还考虑到了这种可能性，即当驾驶员修正了设置为违反驾驶员意愿的减速度，并且取消了当前的目标减速度设置时存在开关失效。取消目标减速度的当前设置后，CPU给出失效显示以通知驾驶员开关失效(步骤S175)。各种技术都可用于失效显示。在该实施例中采用的技术在闪烁E位置指示器(见图7)的同时给出声音警报。这些警报通过输出足够的信号作为警报信号和图8中所示的系统指示器信号来实现。
然后CPU阻止E位置制动控制(步骤S180)。在该实施例中，具体的阻止程序设置阻止标志，其用于防止E位置的制动。如下面所述，在实际的制动控制过程中，通过设置或重新设置阻止标志来阻止或允许E位置制动。这种布置方式使得能够进行对应D位置的制动控制，无论换档杆是否处于E位置。如果开关失效，CPU执行上面的一系列处理，然后从减速度设置过程例程退出。
如果在步骤S115确定没有开关失效，则CPU转到随后的一系列处理以改变目标减速度的设置。CPU首先确定是否同时操作了Decel开关和Can-Decel开关(步骤S120)。如果同时操作了两个开关，就无法知道对两个开关的操作中哪个是优先的。因此，CPU跳过随后的改变目标减速度设置的过程并保持当前的目标减速度设置不变。
如图4和5中所示，实施例的混合车辆允许驾驶员通过操作换档杆和操作安装在方向盘上的开关设置目标减速度。因此就存在这样的可能性，即驾驶员操作换档杆打开Decel开关或Can-Decel开关，同时意外地或错误地操作了方向盘上的Decel开关或Can-Decel开关。还存在这样的可能性，即驾驶员意外地或错误地同时操作了安装在方向盘上的Decel开关和Can-Decel开关。更可能的是，在操作方向盘进行转向时，驾驶员意外地压到了Decel开关或Can-Decel开关，但却不想改变减速度的设置。实施例的技术在同时操作了Decel开关和Can-Decel开关的情况下保持目标减速度的当前设置不变。这旨在防止目标减速度的设置被违反驾驶员意愿的错误操作改变。
另一方面，如果没有同时操作Decel开关或Can-Decel开关，则响应相关的开关操作改变目标减速度的设置。当确定Decel开关被打开时(步骤S125)，CPU增加目标减速度的设置(步骤S130)。相反地，当确定Can-Decel开关被打开时，CPU减少目标减速度的设置(步骤S140)。在该实施例的程序中，根据相应开关的操作次数，以步进方式改变目标减速度的设置。如果没有操作任何开关，目标减速度的当前设置当然保持不变。
通过上述一系列处理设置了目标减速度后(步骤S120到S140)，CPU确定当前的减速度设置是否处于拒绝范围内(步骤S145)。该实施例的技术根据雪地模式开关的开-关状态改变减速度的上限(见图8)。当车辆在低摩擦系数路面上，例如被雪覆盖的路面上行驶时，驾驶员压下雪地模式开关。在低摩擦系数路面上行驶时突然的制动操作会使车辆打滑或侧滑。驾驶员将雪地模式开关打开的操作将减速度的上限限制在防止车辆发生这种打滑或侧滑的一定水平上。
如果当前的减速度设置超过了上限，就确定了当前的减速度设置处于拒绝范围内。如果确定了当前的减速度设置处于拒绝范围内，CPU将当前的减速度设置限制为允许的上限(步骤S150)。然后CPU通知驾驶员被限制的目标减速度设置(步骤S155)。在该实施例中采用的技术使减速度指示器224闪烁约一秒，同时带有声音警报。这些警报是通过输出足够的信号作为警报信号和图8中所示的减速度指示器信号实现的。另一方面，如果在步骤S145确定当前的减速度设置不处于拒绝范围，则CPU跳过该一系列处理。CPU在减速度指示器224上显示刚刚由上面一系列处理设置的减速度，并从减速度设置过程例程中退出。
参考图19到22的具体实例描述通过上面一系列处理改变目标减速度设置的详细过程(步骤S120到S140)。图19为展示设置的第一实例的时间图。在图19的时间图中，以时间为横座标画出了改变Decel开关和Can-Decel开关的开-关状态，改变目标减速度设置，改变电动机20的转矩和变速齿轮位置以获得目标减速度设置。在图19的实例中车速被设置为固定值。
在时间点a1Decel开关被打开。尽管在图18的流程图中未具体示出，该实施例的技术仅当开关保持连续打开预定的时限时才接收设置的变化。根据开关是否保持连续打开预定时限的确定结果，CPU在减速度设置过程例程的步骤(S105)输入开关的操作(图18)。通常，由于称为振动的现象，当开关的状态转换到ON位置或OFF位置时，在非常短的周期内交替检测ON信号和OFF信号。只在经过预定时限才接收设置变化的布置方式有效地防止了由振动造成的减速度违反驾驶员意愿的显著变化。
仅在其连续活动预定时限后才接收开关操作的输入有利地防止了当驾驶员无意地触动了开关时，目标减速度的设置被改变。在该实施例中Decel开关和Can-Decel开关位于方向盘上，因此很可能发生驾驶员意外触动任何一个开关的情况。因此，防止目标减速度设置被驾驶员意外触动或操作开关而改变的装置在实施例的结构中特别有效。
预定时限(以后称作ON-决定参考时间)设置为用于确定驾驶员是有意还是无意地操作开关。将过小的值设置给ON-决定参考时间提高了这样的可能性，即即使驾驶员意外地操作了开关也会改变目标减速度的设置。另一方面，将过大的值设置给ON-决定参考时间会使Decel开关和Can-Decel开关的响应变坏。因此，考虑到这些条件，应当设置适当的值，例如，用实验的方法，给ON-决定参考时间。作为另外一种选择，驾驶员也可以设置希望的值给ON-决定参考时间。
在图19的实例中，时间点a1和时间点a2之间的时限超过了ON-决定参考时间。从而在时间点a2通过一个步骤增加目标减速度。如前面参考图11所述，实施例的技术结合变速齿轮位置的改变执行转矩控制，以在大范围内获得任意的减速度。如图11的图所清楚地展示的，减速度的允许范围通过改变变速齿轮位置大规模变化，通过调整电动机转矩小规模变化。在该实施例中，目标减速度以步进方式小规模变化。在图19时间点a2目标减速度的变化步骤处于这样的范围内，即该范围可在不改变变速齿轮位置的情况下变化，但是是通过调整电动机转矩获得的。在该实施例中，第五档(5th)设置成变速齿轮初始位置。
当Decel开关保持连续打开时间点a3和a4之间的时限时，该时限超过了ON-决定参考时间，如图19中所示，通过另一个步骤进一步增加目标减速度。第二次改变目标减速度不需要改变变速齿轮位置，而是通过调整电动机转矩获得的。在该实施例中，目标减速度的各个变化步骤都是在小范围上的。这种布置方式在不改变变速齿轮位置的情况下，有利地加大了目标减速度设置的可选择范围。因此，驾驶员可容易地设置希望的减速度。如图19中所示，在时间点a4改变了电动机转矩，但是变速齿轮位置保持在第五档(5th)。
在实施例的技术中，除了ON-决定参考时间外，还设置了与开关连续操作间隔有关的操作间隔参考时间作为接收开关操作输入的另一个条件。在连续操作开关时，只有时间间隔等于或超过第一操作和第二操作之间的操作间隔参考时间时，才认为第二操作是有效的。根据从前一操作开始经过的时间间隔是否等于或超过操作间隔参考时间的确定结果，CPU在减速度设置过程例程的步骤S105输入开关的操作(图18)。
在图19的实例中，和第三操作一样，Decel开关保持连续打开时间点a5和a6之间的时限。操作时间超过ON-决定参考时间。但是，第二操作和第三操作之间的时间间隔，即时间点a4和a5之间的时间间隔太短。这里时间间隔比操作间隔参考时间短。尽管开关的操作时间超过了ON-决定参考时间，但也不认为第三操作是有效的，而且不改变目标减速度的设置，电动机转矩和变速齿轮位置。
使用操作间隔参考时间的布置方式有效地防止了目标减速度的设置响应驾驶员的操作变化得太突然。当驾驶员执行某一操作以将减速度改变到新设置时，在新的减速度设置实际的速度下降通常有一定的时间延迟。如果不使用操作间隔参考时间就接受目标减速度设置的变化，则会出现这样的可能性，即在不检查由连续设置获得的实际减速度情况下连续改变目标减速度的设置。这可能导致减速度的突然变得超过了驾驶员的意愿。该实施例的布置方式设置了操作间隔参考时间以防止发生这种问题。
可通过试验或其它方式设置操作间隔参考时间以满足上述目的。将过小的值设置给操作间隔参考时间不允许目标减速度的设置发生足够柔和的变化。另一方面，将过大的值设置给操作间隔参考时间则需要不合要求的长的时间以改变目标减速度的设置，从而降低了可操作性。因此，通过考虑这些条件，应该例如通过试验将适当的值设置给操作间隔参考时间。作为另外一种选择，驾驶员可将希望的值设置给操作间隔参考时间。
在图19的实例中，和第四操作一样，Decel开关保持连接打开时间点a7和a8之间的时限，该时限超过了ON-决定参考时间。因此，响应第四操作使目标减速度再增加一档。因此，从对Decel开关进行任何操作之前的参考水平开始以三个步骤增加了目标减速度。在该实施例中，仅通过调整电动机转矩是不能获得该水平的减速度变化的。响应第四操作，随着目标减速度设置的增加，变速齿轮位置从第五档(5th)转换到第四档(4th)。如上所述，变速齿轮位置的改变是根据图11的图进行的。将变速齿轮位置转换到第四档(4th)加大了减速度的可能范围。电动机转矩响应第四操作相应减少，以获得从参考水平以三个步骤增加的减速度水平。根据图11的图，对照目标减速度的设置和变速齿轮位置规定电动机转矩。
随着减速度的增加改变变速齿轮位置有利地实现了快的加速度和要求的减速度。在以高减速度进行制动操作之后，通常需要快的加速度以使车速返回到制动控制之前的水平。随减速度的增加将变速齿轮位置改变到较大的传动比保证了在制动控制后的新变速齿轮位置位置具有快的加速度。因此，根据目标减速度设置改变变速齿轮位置的布置方式改善了减速和加速时的车辆响应。
下面的描述涉及增加减速度的一系列操作。执行类似的一系列操作以减少减速度。在图19的实例中，Can-Decel开关保持连续打开作为第五操作持续时间点a9和a10之间的时限。该时限超过了ON-决定参考时间。响应该操作，目标减速度降低一档到达在时间点a4设置的水平。同时改变变速齿轮位置和电动机转矩以获得该减速度。
在第六操作，Can-Decel开关保持连续打开时间点a11和a12之间的时限，但该时限比ON-决定参考时间短。因此，第六操作是无效的，而且不改变目标减速度设置，电动机转矩或变速齿轮位置。尽管在图19的实例中未具体示出，当Can-Decel开关的两个连续操作之间的时间间隔比操作间隔参考时间短时，第二操作被确定为无效，并且不改变减速度或其它相关因素。
下面描述设置目标减速度的第二实例。图20为展示设置减速度的第二实例的时间表。在该实例中，Decel开关保持连续打开时间点b1和b2之间的时限，该时限超过了ON-决定参考时间。如在设置的第一实例中所述，响应该操作目标减速度增加一档。电动机转矩也增加以获得目标减速度。
然后Decel开关保持连续打开作为第二操作持续时间点b3和b6之间的时限，该时限也超过了ON-决定参考时间。但是在这种情况下，在操作Decel开关的同时，Can-Decel开关也保持打开时间点b4和b6之间的时限。开始操作Decel开关的时间点b3和开始操作Can-Decel开关的时间点b4之间的时限比ON-决定参考时间短。因此，在开始操作Can-Decel开关的时间点b4不认为Decel开关的操作是有效的。
如前面在减速度设置过程例程中所述，在同时操作Decel开关和Can-Decel开关的情况下，控制单元70的CPU不改变目标减速度的设置(见图18的步骤S120)。在图20的实例中，尽管Decel开关保持连续打开时间点b3和b5之间的时限，并且该时限也超过了ON-决定参考时间。该操作也不改变目标减速度设置，电动机转矩和变速齿轮位置。这是因为Decel开关的操作时限(时间点b3和b4之间的时限)和Can-Decel开关的操作时限(时间点b5和b6之间的时限)都比ON-决定参考时间短。如果时间点b3和b4之间的时限超过了ON-决定参考时间，则响应Decel开关的操作使目标减速度增加一档。另一方面，如果时间点b5和b6之间的时限超过了ON-决定参考时间，则响应Can-Decel开关的操作使目标减速度减少一档。
经过了等于或超过操作间隔参考时间的时间间隔后，Decel开关保持连续打开作为第三操作持续时间点b7和b8之间的时限，该时限超过了ON-决定参考时间。第三操作被认为是有效的，并且使目标减速度的设置再增加一档，同时提高电动机转矩。
上述第二操作涉及这样的情况，即在Decel开关保持连续打开的同时开始操作Can-Decel开关。在同时操作Decel开关和Can-Decel开关的过程中如果Can-Decel开关的操作是首先开始的，也不改变目标减速度的设置。在图20的实例中，Can-Decel开关保持连续打开作为第四操作持续时间点b9和b11之间的时限。在Can-Decel开关的操作过程中，Decel开关也保持打开时间点b10和b12之间的时限。即两个开关都同时在ON位置持续时间点b10和b11之间的时限。如前面在第二操作情况下所述，第四操作不改变目标减速度设置，电动机转矩和变速齿轮位置。
在同时操作Decel开关和Can-Decel开关的情况下，非常可能的是驾驶员错误地操作了这些开关。如在图20的具体实例中所示，当同时操作Decel开关和Can-Decel开关时，目标减速度的设置保持不变。这种布置方式有效地防止了违反驾驶员意愿地错误地或意外地改变了目标减速度的设置。这种布置方式还防止了在Decel开关和Can-Decel开关的各自压下时刻频繁地改变目标减速度的设置。
在设置的第一和第二实例中(图19和20)，根据Decel开关和Can-Decel开关的操作次数以步进方式改变目标减速度的设置。这种布置方式能够清楚地设置目标减速度。步进变化使得能够通过较短时间的操作在大范围内改变目标减速度，从而获得了良好的可操作性。作为另外一种选择，目标减速度的设置也可根据开关的操作时间连续变化。图21的时间图展示了设置目标减速度的第三实例，其根据操作时间来变化。
在该实例中，Decel开关连续保持打开作为第一操作持续时间点c1和c3之间的时限。和设置的第一和第二实例一样，当开关操作的时限超过ON-决定参考时间时，就认为开关操作有效。在图21的实例中，时间点c1和c2之间的时限对应ON-决定参考时间。在第一操作中，目标减速度与时间点c2和b3之间的Decel开关操作时间成比例地提高。同时也改变电动机转矩以获得目标减速度。
当Decel开关连续保持打开作为第二操作持续时间点c4和c6之间的时限时，在时限c5从开关操作开始已经过去了ON-决定参考时间，目标减速度与时限c5以后的Decel开关操作时间成比例地提高。同时也随目标减速度的提高改变电动机转矩。在设置的第三实例中，仅通过改变电动机转矩就能获得由第一和第二操作设置的目标减速度，因此变速齿轮位置不变。当仅通过改变电动机转矩不能获得目标减速度的设置时，就根据图11的图改变变速齿轮位置。
Decel开关再次连续保持打开作为第三操作持续时间点c7和c8之间的时限。但在这种情况下，第二操作终止的时间点c6和开始第三操作的时间点c7之间的时间间隔比操作间隔参考时间短。如前面在设置的第一和第二实例中所述，不认为第三操作有效，并且不改变目标减速度。
作为第四操作，Decel开关连接保持打开时间点c9和c10之间的时限，该时限比ON-决定参考时间短。从而不认为第四操作有效，并且不改变目标减速度。
在设置的第三实例中，和提高目标减速度的情况一样，根据Can-Decel开关的操作时间降低减速度。当Can-Decel开关连续保持打开作为第五操作持续时间点c11和c13之间的时限时，在时限c12已经过去了ON-决定参考时间，目标减速度的设置与时限c12以后的Can-Decel开关操作时间成比例地减少。
作为第六操作，Can-Decel开关连续保持打开时间点c14和c15之间的时限，该时限比ON-决定参考时间短。从而，不认为第六操作是有效的，并且不改变目标减速度。
如在设置的第三实例中所述，根据开关的操作时间连续改变目标减速度的布置方式使驾驶员能在不需要操作开关许多次的情况下获得希望的减速度。这种连续改变目标减速度的另一个优点是保证根据驾驶员意愿精细调整目标减速度。尽管在设置的第三实例中目标减速度与开关操作时间成比例地变化，但目标减速度也可相对开关操作时间成非线性变化。这种变型的一个示例性过程是在开关操作的开始以较缓的斜率改变目标减速度，而随着操作时间的经过以更陡的斜率改变目标减速度。
图22的时间图展示了设置的第四实例，其中目标减速度的设置进入了拒绝范围。在设置的第四实例中，Decel开关连续保持打开作为第一操作持续时间点d1和d3之间的时限。时间点d2从开关操作开始已经过去了ON-决定参考时间，此时认为Decel开关的操作有效。从而，第一操作使目标减速度的设置增加一档，同时提高电动机转矩。
当Decel开关再次连续保持打开作为第二操作持续时间点d4和d6之间的时限时，在时间点d5已经过去了ON-决定参考时间，此时认为Decel开关的操作有效。第二操作使目标减速度设置再增加一档，同时提高电动机转矩。
Decel开关再次连续保持打开作为第三操作持续时间点d7和d9之间的时限。在时间点d8已经过去了ON-决定参考时间，此时在认为Decel开关的操作有效。第三操作也增加目标减速度的设置。当目标减速度的上限不受限制时，如图22的单点划线所示，目标减速度增加一档。在这种情况下，和设置和第一实例一样(图19)，如单点划线所示，操作不仅需要改变电动机转矩，而且还需要改变变速齿轮位置。
但是在设置的第四实例中，目标减速度的上限被限制为值DClim。响应第三操作将目标减速度的设置改变到由单点划线限定的值使目标减速度超过了上限DClim。在这种情况下，目标减速度的设置进入了拒绝范围。如前面所述(见图18步骤S150)，目标减速度被限制为上限DClim，即由图22实线限定的值。这种限制导致电动机转矩和变速齿轮位置的设置分别由实线限定。在图22的实例中，电动机转矩提高到比限制之前高的水平，而变速齿轮位置在第五档(5th)保持不变。这些设置是按照图11的图的，以获得减速度DClim。但是，变速齿轮位置和电动机转矩在限制之前和之后的差别不局限于这种设置。
如上面通过某些具体实例所述，在该实施例的混合车辆内，驾驶员操作Decel开关和Can-Decel开关以设置希望的减速度。实施例的布置方式有效地防止了目标减速度的设置被违反驾驶员意愿地意外地或极其频繁地改变。
在减速度设置过程例程结束后，程序返回到减速控制例程(图15)。CPU确定作为执行动力源制动的标准，加速器位置是否处于有效范围内(步骤S200)。决定是根据加速器位置输入信号做出的。图16展示了加速器位置的有效范围。驾驶员踩加速器踏板74以改变踏板位置。在该实施例的构造中，加速器踏板位置传感器72检测加速器踏板74的踩踏量，该踩踏量以从完全关闭位置踩下的角度θ表示。完全关闭位置代表这样的特殊状态，即没有对加速器踏板74进行任何操作。
加速器踏板74是要求发动机10和电动机20动力输入变化的机构。当驾驶员将加速器踏板74踩下显著深度时，来自动力源的动力输出增加。加速器踏板74具有一定的间隙。在从完全关闭位置到角度θf的踩踏角度范围内，对加速器踏板74的踩踏操作不会使需要的动力产生变化。在超过间隙的范围内，即在比值θf大但比最大可能的角度θmax小的踩踏角度θ范围内，需要的动力根据踩踏角度θ变化。在这里的说明书中，导致需要的动力变化的踩踏量范围称为有效加速器位置范围。
在该实施例的结构中，加速器踏板位置传感器72检测包括间隙范围在内的加速器踏板74的踩踏量。从而步骤S200的程序根据加速器踏板位置传感器72的观察值和值θf的比较，确定加速器位置是否在有效范围内。
如果加速器踏板74的踩踏量处于有效范围内，则需要动力源制动控制。因此，CPU立即从减速控制例程中退出，不进行任何其它操作。
另一方面，如果加速器踏板74的踩踏量不处于有效范围，即加速器踏板74的踩踏量处于间隙范围内，则CPU随后确定是否允许E位置制动控制(步骤S205)。如前面在减速度设置过程例程中所述(图18)，如果开关失效，则设置阻止标志以防止E位置制动控制(见图18的步骤S180)。如果设置了防止标志，则CPU确定E位置制动控制是不允许的。当换档杆不在E位置时，也不允许E位置制动控制。
如果在步骤S205确定E位置制动控制是不允许的，则CPU执行标准制动控制并将预定负值Tm0设置给电动机20的目标转矩Tm(步骤S210)。预定值Tm0可在电动机20的额定转矩范围内任意设定。在该实施例中，预定值Tm0设置为保证在D位置通过动力源制动刚好获得足够减速度的水平。
另一方面，如果在步骤S205确定允许E位置制动控制，则CPU执行E位置制动控制。具体的E位置制动控制程序首先根据图23的程序选择变速齿轮位置(步骤S215)。
图23为展示变速齿轮位置选择过程的流程图。在变速齿轮位置选择例程中，CPU首先确定是否刚刚选择E位置(步骤S220)。和初始设置过程例程中的步骤S20一样(图17)，程序确定变速位置是否刚刚从D位置转换到E位置。术语“刚刚”表示在变速位置转换到E位置和改变目标减速度设置之间的时间间隔内。
如果确定刚刚选择了E位置，则CPU随后确定在D位置中使用的变速齿轮位置是否获得了目标减速度的设置(步骤S222)。如前面在初始设置过程例程中所述(图17)，当变速位置从D位置刚刚转换到E位置时，在D位置中使用的变速齿轮位置设置给变速齿轮的初始位置。因此，在步骤S222CPU确定在变速齿轮初始位置是否获得了目标减速度的设置。如果在步骤S222答案是肯定的，则CPU将变速齿轮初始位置，即在D位置中使用的变速齿轮位置，设置给变速齿轮当前位置(步骤S224)。如上所述，目标减速度的设置代表所需要的最小减速度。如果在D位置中使用的变速齿轮位置获得的最大减速度不小于目标减速度的设置，则CPU在步骤S222确定在D位置中使用的变速齿轮位置获得了目标减速度的设置。
如果在步骤S220确定没有刚刚选择E位置或者在步骤S224确定在D位置中使用的变速齿轮位置没有获得目标减速度的设置，则根据图11的图设置变速齿轮位置。在这种情况下，CPU参考图并确定是否有许多不同的变速齿轮位置绘制给目标减速度设置(步骤S226)。如果只有一个变速齿轮位置绘制给目标减速度设置，则将图中的变速齿轮位置设置给变速齿轮的当前位置(步骤S228)。
另一方面，如果有两个不同的变速齿轮位置绘制给目标减速度设置，则CPU将电池50的充电SOC状态与预定值H比较(步骤S230)。如前面结合图13的图所述，在每个变速齿轮位置获得两个不同的减速度，即通过电动机20的再生操作获得的减速度和通过电动机20的功率操作获得的减速度。如果有两个不同的变速齿轮位置绘制给目标减速度设置，则在一个变速齿轮位置通过电动机20的再生操作获得目标减速度的设置，而在另一个变速齿轮位置通过电动机20的功率操作获得目标减速度的设置。如果有两个不同的变速齿轮位置绘制给目标减速度的设置，则根据电池50的充电SOC状态选择变速齿轮的适当位置。
如果电池50的充电SOC状态不小于预定值H，则可取的是消耗在电池50内积聚的电能，以防止电池50被过充电。从而CPU选择通过电动机20功率操作获得目标减速度设置的变速齿轮位置位置，即两个替代方案中的具有较大传动比的变速齿轮位置(步骤S232)。另一方面，如果电池50的充电SOC状态小于预定值H，则可取的是给电池50充电。从而CPU选择通过电动机20再生操作获得目标减速度设置的变速齿轮位置，即两个替代方案中的具有较小传动比的变速齿轮位置(步骤S234)。为防止根据充电SOC状态在两个替代方案之间步骤转换变速齿轮位置，可取的是为步骤S230的确定设置一定的滞后现象。
如果通过上面一系列处理选择了适当的变速齿轮位置，程序返回到减速控制例程。然后CPU实际上改变变速齿轮位置(步骤S240)。变速齿轮位置的实际改变是通过输出适当的信号作为变速箱控制信号(见图8)并根据对应选择的变速齿轮位置的图3的表格控制变速箱100内的离合器和制动器的开-关状态实现的。
实际上改变了变速齿轮位置后，CPU计算要从电动机20输出的目标转矩Tm(步骤S245)。用作动力源要从发动机10和电动机20输出的总转矩，即要输出到轴17的转矩，是根据传动比为k1到k5的方程(2)到(6)从在选定的变速齿轮位置的目标减速度设置计算出来的。根据曲轴12的转速可明确确定从发动机10输出的制动力，即发动机制动动力。因此，通过从要从动力源输出的总转矩中减去发动机的转矩，就获得了要从电动机20输出的转矩。
在该实施例中，通过上面的方式计算出电动机20的目标转矩。作为另外一种选择，和图11的图一起可提供一用于规定电动机20的目标转矩的图。另一种可能的程序用加速度传感器测量车辆减速度并反馈控制电动机20的转矩，以获得目标减速度的设置。尽管在图15的流程图中是在实际改变了变速齿轮位置之后才进行电动机转矩计算的，但这只是为了展示的方便。计算可与变速齿轮位置的实际改变平行进行。
上面一系列操作使电动机20的目标转矩被设置在标准制动控制或E位置制动控制之下。然后CPU执行制动控制过程(步骤S250)。
图24为展示制动控制过程例程的流程图。当程序进入制动控制过程流程时，CPU首先确定制动踏板是否处于ON状态，即是否踩下制动踏板(步骤S262)。该决定是根据图8中所示的制动踏板信号输入做出的。如果制动踏板处于ON状态，则CPU将电动机20的目标转矩Tm乘以系数BK以修正目标转矩Tm(步骤S264)。另一方面，如果制动踏板处于OFF状态，则程序跳过这一过程。
在电动机20的再生操作条件下，系数BK设为1.1，在电动机20功率操作条件下，系数BK设为0.9。在制动踏板的ON状态，驾驶员需要更大的减速度。在这种情况下，将电动机20的目标转矩乘以系数BK提高了车辆的减速度。如从上面结合图3所讨论的原理中清楚地看到的，乘以比1大的值提高了在电动机20的再生操作条件下的减速度。另一方面，乘以比0(或1)小的值提高了在电动机20的功率操作条件下的减速度。根据要在制动踏板的ON状态获得的减速度，例如，可通过试验方法将足够的值设置给系数BK。
CPU随后输入加速器位置或行程(步骤S266)并根据输入的加速器位置设置加速器位置修正系数AK(步骤S268)。加速器位置修正系数AK用于调整通过修正的电动机20目标转矩Tm获得的减速度。修正系数AK是根据预设的表格规定的。图25展示了这种表格的一个实例。在实施例的构造中，表格存储在控制单元70的ROM中。
在该实施例中，修正系数AK是根据加速器位置按如下方式设置的加速器位置＝0 AK＝1.00％＜加速器位置≤0.5％ AK＝0.50.5％＜加速器位置≤1.0％AK＝0.31.0％＜加速器位置≤2.0％AK＝0.1加速器位置(％)表达为加速器踏板74的实际踩下角度θ/最大可能的踩下量θmax(见图16)。
该实施例的程序设置修正系数AK随加速器位置的减小而增加。在加速器位置＝0％的条件下，即加速器踏板完全关闭位置，设置了分立的大修正系数。在加速器位置大于±％的范围内没有设置修正系数AK。这是因为在该实施例中，在间隙范围内的极限角θf对应加速器位置2％。修正系数AK不局限于图25中所示的设置。一种可能的改型是在更多的不同阶段设置更多的不同值。另一种可能的改型是如图25中的虚线所示，可设置连续变化的修正系数AK。
设置完加速器位置修正系数AK之后，CPU确定电动机20的目标转矩Tm是否对应功率操作(步骤S270)。如果电动机20的目标转矩Tm不对应功率操作但对应再生操作，则程序跳过对下一步骤S272的处理并用修正系数AK乘以电动机20的目标转矩Tm以修正目标转矩Tm(步骤S274)。这种修正使电动机20的制动转矩随加速器位置的增加以阶梯式减少。
另一方面，如果电动机20的目标转矩Tm对应功率操作，则CPU将’1-AK’设置给加速器位置修正系数AK(步骤S272)并用新的修正系数AK乘以电动机20的目标转矩Tm以修正目标转矩Tm(步骤S274)。在电动机20的功率操作条件下，设置’1-AK’之后修正电动机20的目标减速度使电动机20的制动转矩随加速器位置的增加以阶梯方式减少。加速器位置修正系数AK的设置不局限于上述方程(步骤S272)，而是可采用任何的设置以保证随加速器位置的增加修正系数AK要增加。根据这种趋势，可单独提供在功率操作条件下用于规定修正系数AK的表格。
当根据制动踏板的开-关状态和加速器位置修正了电动机20的目标转矩之后，CPU调整电动机20和发动机10的操作以进行制动控制(步骤S276)。在调整发动机10的过程中，CPU停止向发动机10喷射燃油和点燃燃油，以实现发动机制动。CPU也可同时调整安装在发动机10上的VVT机构。但在该实施例中，由于可通过电动机20的转矩控制通过动力源制动获得的减速度，所以CPU不调整VVT机构。
电动机20由PWM控制驱动。CPU设置要施加到定子24的线圈上的电压。电压是根据预设表格，对应电动机20的转速和转矩进行规定的。在电动机20的再生操作条件下，电压的设置为负值，而在电动机20的功率操作条件下，电压的设置为正值。CPU调整包括在驱动电路40中的每一个晶体管的开-关状态以保证向线圈施加规定的电压。PWM是公知的技术，因此这里就不再具体讨论了。
实施例的混合车辆反复执行上述减速控制，以实现通过动力源制动获得的制动控制。混合车辆还可结合通过动力源制动获得的制动控制执行通过车轮制动获得的制动控制。
上述实施例的混合车辆根据图11中所示的图改变变速箱100内的变速齿轮位置并调整电动机20的转矩，从而在对应驾驶员要求的大范围内在可取的减速度获得制动控制。这种布置方式保证以脚位置在加速器踏板和制动器踏板之间最小频率的转换实现车辆的制动和加速，从而明显地改善了车辆的可操作性。可在大范围内施加动力源制动保证了可有效地回收车辆动能，从而改善了车辆的能量效率。
如前面结合图24和25所述，实施例的混合车辆根据加速器位置改变电动机20的目标转矩并借此调整要实现的减速度。这种布置方式使驾驶员能容易地通过动力源制动对减速度进行精细调整。在很多情况下，根据车辆的行驶状态需要的减速度是常常变化的。在实施例的混合车辆中，根据加速器踏板74的操作可容易地调整通过动力源制动获得的减速度。因此，可根据所需制动力的变化快速调整减速度。实施例的混合车辆明显地增强了动力源制动的效果。
图26展示了通过改变加速器位置调整减速度。要实现的减速度画为横座标，变速箱100内的变速齿轮位置画为纵座标。首先讨论图中的区域A。根据初始设置过程例程由驾驶员设置的减速度(见图17)由区域A右端的直线LA规定。这对应加速器位置修正系数AK等于1的参考减速度。电动机20的制动转矩根据加速器位置变化，使得在对应图26带阴影线区域A的特定范围内实现减速度。在制动控制过程中驾驶员改变加速器踏板74的踩下量，从而对区域A范围内的减速度进行精细调整。
如果需要比区域A中的减速度更大的减速度或更小的减速度，驾驶员操作Decel开关或Can-Decel开关以改变参考减速度。例如，如果需要更大的减速度，操作Decel开关将参考减速度从区域A的直线LA转换到另一个区域B的直线LB。在这种条件下改变加速器踏板74的踩下量在区域B的范围内改变减速度。减速度通过操作Decel开关和Can-Decel开关粗设置，而根据加速器位置精细调整。这种布置方式使驾驶员能够容易地设置希望的减速度。因此实施例的混合车辆增强了动力源制动的效果并明显改善了车辆的可操作性。
在实施例的混合车辆中，即使在减速度根据加速器位置改变时，参考减速度的设置也不需要改变变速齿轮位置。在图26的图中，在第三档(3rd)可获得区域A内的全部减速度，而在第二档(2nd)可获得区域B内的全部减速度。如果根据加速器位置允许的减速度设置范围和图26的图中的区域C一样较宽，假定通过操作Decel开关和Can-Decel开关设置的参考减速度由直线LC1规定。对应直线LC1的减速度在第四档(4th)获得，而对应直线LC2的最小减速度在第五档(5th)获得。根据加速器位置在区域C内调整目标减速度要求改变变速齿轮位置。变速齿轮位置的改变在制动控制过程中可能造成冲击并使车辆的行驶变坏。实施例的布置方式通过考虑根据加速器位置的减速度可变范围在设置参考减速度时不需要在制动控制过程中改变变速齿轮位置。因此实施例的混合车辆在不使行驶变坏的情况下获得了制动控制。
在实施例的混合车辆内，如图25中所示，修正系数AK设置为在加速器踏板完全关闭位置获得分立的大减速度。当需要较突然的制动时，驾驶员通常将加速器踏板的操作量设置为零，即将加速器踏板设置在OFF位置。在加速器踏板完全关闭位置以大加速度进行制动控制保证了减速度符合驾驶员的感觉。
图25的设置可改变为随加速器位置的变化从在加速器踏板完全关闭位置的值’1.0’连续改变修正系数。但在这种情况下，修正系数的变化率较陡并使减速度的精细调整相当困难。在该实施例中的修正系数设置保证了在加速器踏板完全关闭位置的足够的减速度水平，同时允许在其它加速器位置精细调整减速度。
在该实施例中采用的技术根据参考减速度规定了电动机20的目标转矩Tm并随后根据加速器位置修正了目标转矩Tm。另一个可用的程序根据参考减速度和加速器位置设置目标减速度并随后计算电动机20的目标转矩Tm。
实施例涉及驾驶员可通过操作Dece和Can-Decel开关调整减速度的混合车辆。本发明的原理也可应用于不带这种用于调整的操纵单元的混合车辆。实施例的混合车辆结合电动机20的转矩调整变速箱100内的变速齿轮位置，从而在大范围内获得动力源制动。但本发明的技术还可应用于不带变速箱100的混合车辆。
上面实施例涉及并联的混合车辆，在这种车辆中发动机10与电动机20直接连接并通过变速箱100与轴17连接。但本发明的原理可应用于各种构造的任何并联的混合车辆，在这些车辆中发动机的输出直接传递给轴。
(4)第二实施例第一实施例描述的并联混合车辆，在这种车辆中发动机10与电动机20直接连接并通过变速箱100与轴17连接。但本发明的原理也可应用于各种构造的串联混合车辆，在这种车辆中发动机的输出不是直接传递给驱动轴，而是仅用于发电。下面作为第二实施例讨论这种应用的一个实例。
图27展示了串联混合车辆的结构。在串联混合车辆中，电动机20A作为动力源通过液力变矩器30A和变速箱100A与轴17A连接。发动机10A不与轴17A连接，而与发电机G连接。电动机20A通过驱动电路40A与电池50A连接。发电机G通过驱动电路41与电池50A连接。和第一实施例的驱动电路一样，驱动电路40A和41构造为晶体管转换器。这些驱动电路40A和41的操作由控制单元70A控制。
在这种构造的串联混合车辆中，发动机10A的动力输出通过发电机G转换成电能。电能在用于驱动电动机20A的同时，也积聚在电池50A内。车辆由电动机20A的动力驱动。电动机20A输出负转矩作为制动力，以实现动力源制动。和第一实施例的并联混合车辆一样，带变速箱100A的该实施例串联混合车辆结合电动机20A的转矩调整变速齿轮位置，从而大范围内获得在根据驾驶员要求设置的减速度。
在第一实施例的混合车辆内，电动机20的目标减速度是通过从要从轴17输出的总转矩中减去由发动机制动获得的制动转矩计算出来的。另一方面，在第二实施例的混合车辆中，通过发动机制动获得的制动力等于零，所以要输出到轴17A的制动转矩与电动机20A的目标转矩是一致的。
本发明的原理可应用于仅利用电动机作为动力源的车辆。这种车辆的结构与图27中所示的串联混合车辆结构相对应，但缺少了发动机10A，发电机G，和驱动电路41。同第一和第二实施例的混合车辆一样，可通过结合与该车辆的轴连接的电动机20A的转矩调整变速齿轮位置在大范围内获得根据驾驶员要求设置的减速度。
(5)第三实施例上面的实施例涉及用发动机和电动机作为用于驱动的可用能量输出源的混合车辆。本发明的原理可用于能通过电动机进行再生制动的各种构造的各种不同车辆。例如，本发明的技术可应用于这样的车辆，即在发动机停转时利用电动机主要驱动辅助机器以起动发动机和实现再生制动，并且基本上不利用电动机作为驱动动力源。下面作为本发明的第三实施例描述这种应用的一个实例。
图28示意性地展示了第三实施例车辆的结构。该车辆用发动机310作为驱动动力源。发动机310的动力以顺序液力变矩器330，变速箱335，驱动轴15，差速齿轮16和轴17传递以进行驱动。液力变矩器330和变速箱335的结构与第一实施例中液力变矩器30和变速箱100的结构相同。
在第三实施例的车辆中，皮带轮316通过离合器314与发动机310的曲轴连接。皮带轮316还通过允许相互动力传递的动力传递带318与辅助机器312和电动机320连接。辅助机器312包括空调的压缩机和用于动力转向的油泵。电动机320是同步电动机，通过转换作为驱动电路的转换器340的操作可用电池350驱动电动机作为电源。电动机320还由外力驱动旋转作为发电机。
包括在第三实施例车辆中的各个组成部分的操作由控制单元370控制。尽管没有具体展示，使驾驶员能够规定减速度的来自各种开关和传感器，例如，加速器踏板位置传感器的信号以与在第一实施例中所述的相同的方式输入到控制单元370。
下面描述第三实施例车辆的基本操作。如上所述，车辆通过发动机310的动力驱动。在驱动过程中，离合器314联接，以使辅助机器312被发动机310的动力驱动。
当离合器314联接时，电动机320通过动力传递带318被驱动旋转，这样车辆被电动机320的再生操作制动。
当，例如，在红绿灯处车辆即使临时停下时，控制单元370停止发动机310的操作。同时，控制单元370释放离合器314，以使电动机320进行功率操作并用电动机320的动力驱动辅助机器320。为使刚刚停下的车辆开始行驶，控制单元370联接离合器314以用电动机320的动力转动发动机310的曲轴并起动发动机310。在行驶过程中，电动机320的动力通常仅用于转动发动机310的曲轴。一种可能的变型是在起动车辆时继续电动机320的操作以增加动力，直到车辆达到预设的车速。
当车辆停止时，第三实施例的车辆停止发动机310的操作。这种布置方式有效地节省了燃油消耗。
和第一实施例一样，第三实施例的车辆能够通过电动机320进行再生制动并且因此可容易地获得对应加速器踏板踩下量的速度下降。从施加制动力的角度看，电动机320，发动机310，液力变矩器330和变速箱335在离合器314联接条件下的连接等同于在第一实施例中的连接。因此，在第一实施例中所述的一系列控制处理适用于在第三实施例车辆中进行的制动控制。通过电动机320再生制动获得的转矩通过变速箱335传递到驱动轴15。和第一实施例一样，结合电动机320的转矩调整变速箱335使得可在大范围内调整减速度。
如上所述，本发明不局限于安装电动机进行驱动的车辆。第三实施例涉及这样的结构，即在这种结构中电动机320的制动转矩通过变速箱335传递到驱动轴15。但是，车辆可具有与驱动轴15直接连接的用于再生制动的电动机。
(6)第四实施例在上述各个实施例中，加速器位置和减速度或制动转矩之间的关系是确定的，与制动踏板的操作无关。作为另外一种选择，可根据制动踏板的操作改变这种关系。在上述实施例中，制动控制是在锁止离合器31的联接位置执行的。如上所述，可根据车辆的行驶状态控制锁止离合器31的联接状态。下面作为本发明的第四实施例描述这种控制。
图29为展示在本发明第四实施例中进行的减速控制例程的流程图。第四实施例的车辆具有和第一实施例相同的结构。和第一实施例一样，控制单元70执行减速控制例程以实现车辆的动力源制动。
当程序进入减速控制例程时，CPU首先接收输入信号(步骤S310)。和第一实施例的方式相同，在预设初始化过程之后，程序输入进行减速控制所需要的各种信号。第四实施例中的信号输入包括代表制动踏板踩下量的信号，以及代表加速器位置，车速和换档位置的信号。第四实施例的程序根据制动踏板的开关状态改变制动控制过程(步骤S312)。
如果制动踏板处于ON状态，制动控制按照步骤S316到S320进行处理。该过程规定制动修正系数BK，通过考虑修正系数BK设置目标减速度αT，并控制电动机20的转矩，传动比和锁止离合器31以获得目标减速度αT的设置。
在第四实施例的程序中，按下面的方式设置制动修正系数BK以在制动踏板的ON状态获得比制动踏板的OFF状态更大的减速度。图30展示了在第四实施例中设置制动转矩的一个实例。当加速器踏板处于间隙范围内时，根据区域AP范围内加速器位置设置制动转矩。在加速器踏板的完全关闭位置，制动转矩的设置比区域AP大得多。在所示实例中，换档位置设置在第五档。在加速器踏板的完全关闭位置，制动转矩的设置在实线5th上的制动转矩附近的范围内，该范围由虚线限定。如在上面实施例中所述，可通过操作Decel和Can-Decel开关改变制动转矩。踩制动踏板增强了电动机的再生制动力以将制动转矩从实线5th转换到另一个直线Bon。直线Bon上的制动转矩不包括通过车轮制动获得的转矩，车轮制动是通过操作制动踏板实现的。因此，实际上施加在车辆上的制动转矩根据制动踏板的踩踏量进一步增加。当踩制动踏板时，驾驶员通常需要增加减速度。如图30所示，根据制动踏板的操作改变动力源制动的制动力的布置方式获得了适合驾驶员感觉的制动控制。这里所述的程序根据制动踏板的操作改变制动转矩的设置。一种可能的变型可通过考虑各种其它参数，例如车速和换档位置以多元方式设置制动转矩。
目标减速度αT是通过把减速度乘以制动修正系数BK来设置的，其中所述减速度是通过考虑了包括第一实施例中所述的换档位置和车速在内的各种因素而规定的。在第四实施例的程序中，在制动踏板的OFF状态，目标减速度αT是通过把减速度乘以制动修正系数BK＝1设置的，而在制动踏板的ON状态是通过乘以制动修正系数BK＝1.1设置的。
获得目标减速度设置的控制过程(步骤S320)与第一实施例的过程类似。与第一实施例的不同之处在于，第四实施例的程序调整锁止离合器31的联接状态。下面描述对锁止离合器31的调整。图31为展示相对加速器位置的车辆加速度的图。在该图中仅画出了通过动力源制动获得的加速度。
和第一实施例的车辆一样，当加速器位置不大于预定值θA时，第四实施例的车辆受到动力源制动的制动控制，即受到负加速度的制动控制。如上所述，通过动力源制动获得的负加速度根据车速变化并由图31的带阴影线区域限定。上限VL为低速时的加速度，下限VH是高速时的加速度。
当加速器位置达到比θA稍小的预设水平θB时，控制程序使锁止离合器31联接。在比预设水平θB稍小的加速器位置范围内，锁止离合器31保持在完全联接状态。在行驶过程中随加速器位置的减少开始用动力源制动进行制动控制之后立即设置加速器位置θB以联接锁止离合器31的布置方式使通过动力源制动获得的制动控制能够很好地符合驾驶员的想象。在制动踏板的ON状态，加速器位置通常设置为等于零。因此，根据图30的图，控制程序使锁止离合器31联接。
步骤S320的控制是在传动比的调整具有最低优先权的条件下执行的。控制程序首先根据加速器位置调整锁止离合器31，然后根据锁止离合器31的联接状态调整电动机20的转矩以获得目标减速度αT。仅当通过电动机20获得的最大制动转矩不能获得目标减速度αT时，控制程序才使传动比增加一档。具有这种优先权顺序的控制过程有效地防止了传动比的频繁改变。
另一方面，如果制动踏板处于OFF状态，程序执行与第一实施例类似的控制过程。如果加速器位置处于有效范围内，即在图30的图中不小于预定值θA(步骤S314)，则不需要通过动力源制动进行制动控制。因此，程序立即从减速控制例程中退出，不进行任何其它处理。另一方面，如果加速器位置小于有效范围(步骤S314)，则程序按照从步骤S322到S326的处理以通过动力源制动实现制动控制。
以与第一实施例类似的方式，过程根据加速器位置规定修正系数AK(步骤S322)并通过考虑修正系数AK来设置目标减速度αT(步骤S324)。这一系列处理与第一实施例的相同并且在这里不再具体描述了。
然后过程调整电动机20的转矩和锁止离合器31以获得目标减速度αT的设置(步骤S326)。传动比不是在制动踏板OFF状态的调整目标。和制动踏板ON状态一样(步骤S320)，根据图30的图调整锁止离合器31并在不大于θB的加速器位置范围内使其锁止。
在该状态不调整传动比，原因如下。在制动踏板的OFF状态进行制动控制的情况下，通常制动控制之后需要立即使车辆加速。因此，非常可能存在这样的情况，即要求再次将在制动控制过程中改变了的传动比改变到适合加速的水平。在制动踏板OFF状态进行制动控制时不调整传动比的布置方式有利地防止了频繁改变传动比。和在制动踏板ON状态进行制动控制的情况一样，程序可给予传动比调整最低的优先权。
上述第四实施例的车辆根据制动踏板的开-关状态改变减速度，从而获得了适合驾驶员感觉的制动控制。以上述方式调整锁止离合器31还增强了对驾驶员感觉的适应性。根据制动踏板的开-关状态有选择地执行传动比调整还保证了符合驾驶员感觉的制动控制。
第四实施例的程序执行二元控制，即联接或释放锁止离合器31。在液力变矩器30打滑条件下可联接锁止离合器31。联接力的强度可根据某些参数，例如车速，进行调整。在这种情况下，控制程序根据锁止离合器31的联接力调整电动机20的制动转矩，以获得目标减速度。在图32中展示了调整电动机20转矩的一个实例。
图32展示了加速器位置和电动机转矩之间的关系。在不大于θA的特定加速器位置范围内动力源制动是有效的。因此电动机20在该范围内输出负转矩。这里假定锁止离合器31的联接力是可灵活地调整的。当锁止离合器31完全联接时，电动机20的转矩作为制动力传递给驱动轴，没有任何损失。因此，要求电动机20的制动转矩具有较小的绝对值。另一方面，当锁止离合器31处于脱开状态时，要求电动机20的制动转矩具有较大的绝对值。因此，电动机20的输出转矩根据锁止离合器31联接状态在带阴影线的区域内变化。转矩上限UL对应锁止离合器31的完全联接状态，下限LL对应释放状态。应用根据锁止离合器31的联接状态规定电动机20的制动转矩的图能够更容易地获得目标减速度。
(7)其它变型在上述实施例中，驾驶员规定目标减速度的设置。但是，速度下降率不局限于减速度，而是可以将施加到车轮的制动力或制动率设置给速度下降率。上面的实施例涉及以目标转矩为参数控制通过电动机获得的再生制动。但是可以使用许多其它的与制动力有关的参数代替目标转矩。例如，可用再生制动获得的电力或流过电动机的电流作为控制参数。
上面描述的实施例使用以阶梯方式改变传动比的变速箱100。任何其它合适的结构，例如连续改变传动比的机构，都可用作变速箱100。
本发明不局限于上述实施例及其变型，在不偏离本发明主要特点的范围或精神的情况下，可以有许多其它的变型，改变和替代方案。在一种可能的变型中，在上面实施例中描述的各种控制处理可通过硬件构造实现。另一种变型只执行在上面实施例中描述的各种控制处理的一部分。
工业实用性本发明的技术应用于在用发动机转矩进行制动的车辆的制动控制过程中任意调整速度下降率。
权利要求
1.一种车辆，该车辆在行驶的同时，通过操作加速器单元调整从动力源向驱动轴输出的动力，所述车辆包括一电动机，其能够向所述驱动轴施加制动力；一检测单元，其测量所述加速器单元的操作量；一目标速度下降率设置单元，当观察到的所述加速器单元的操作量不大于预定水平时，其根据操作量和速度下降率之间的关系设置对应观察到的操作量的所述车辆的目标速度下降率；一电动机驱动状态规定单元，其规定所述电动机的目标驱动状态以向所述驱动轴施加需要的制动力，以获得目标速度下降率的设置；一控制单元，其控制要被以目标驱动状态驱动的所述电动机，以制动所述车辆。
2.根据权利要求1中所述的车辆，其特征在于，由所述目标速度下降率设置单元参考的预定关系随操作量的减少增加速度下降率。
3.根据权利要求2中所述的车辆，其特征在于，由所述目标速度下降率设置单元参考的预定关系与操作量成反比地减少速度下降率。
4.根据权利要求1中所述的车辆，其特征在于，在基本对应零操作量的特殊状态所述目标速度下降率设置单元参考的预定关系给出的速度下降率明显大于其它状态的速度下降率。
5.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆还包括一制动机构，其利用机械摩擦力，其中，由所述目标速度下降率设置单元参考的预定关系是根据所述制动机构的操作状态规定的，这样在所述制动机构的操作状态通过所述电动机获得的速度下降率大于非操作状态的速度下降率。
6.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆还包括一车速检测单元，其测量所述车辆的车速，其中，所述目标速度下降率设置单元根据观察到的操作量和观察到的车速设置目标速度下降率。
7.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆还包括一变速箱，其能够在施加制动力的过程中从多个不同传动比中选择一个传动比，并且置于所述电动机和所述驱动轴之间；一选择单元，其选择目标传动比以通过所述电动机的转矩获得目标速度下降率；一变速控制单元，其控制所述变速箱以实现目标传动比。
8.根据权利要求7中所述的车辆，其特征在于，所述目标速度下降率设置单元根据观察到的操作量和目标传动比设置目标速度下降率。
9.根据权利要求8中所述的车辆，其特征在于，由所述目标速度下降率设置单元参考的预定关系是这样规定的，即使得在所述变速箱的固定传动比可以有对应操作量的可变速度下降率范围。
10.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆备有所述电动机和发动机作为动力源。
11.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆还包括一操纵单元，其独立于所述加速器单元，并在利用所述电动机进行制动控制的过程中允许所述车辆的驾驶员规定希望的速度下降率；一改变单元，其响应所述操纵单元的操作，根据所述加速器单元的操作量改变所述车辆的目标速度下降率的设置范围。
12.根据权利要求11中所述的车辆，其特征在于，所述操纵单元包括第一开关和第二开关，其中第一开关在增加速度下降率的方向上以阶梯方式转换设置范围，第二开关在减少速度下降率的方向上以阶梯方式转换设置范围。
13.根据权利要求12中所述的车辆，其特征在于，所述第一和第二开关安装在所述车辆的方向盘上。
14.根据权利要求11中所述的车辆，其特征在于，所述操纵单元包括一机构，该机构允许驾驶员通过沿预先形成的滑槽滑动操纵杆来规定希望的速度下降率。
15.根据权利要求14中所述的车辆，其特征在于，所述操纵单元包括一机构，该机构使得能够通过滑动所述操纵杆连续改变速度下降率的设置。
16.根据权利要求11中所述的车辆，所述车辆还包括一变速箱，其能够为动力源的动力输出从许多不同的传动比中选择一个传动比；一换档杆，其被操作以输入选择的换档位置，该位置代表所述车辆行驶过程中可选择的传动比范围，其中，所述操纵单元和所述换档杆具有共同的机构。
17.根据权利要求16中所述的车辆，其特征在于，所述操纵单元包括一个滑槽和另一个滑槽，在所述车辆行驶过程中所述换档杆沿前一滑槽滑动，所述换档杆沿另一个滑槽滑动以规定希望的速度下降率，这些滑槽是串联的。
18.根据权利要求11中所述的车辆，所述车辆还包括一信息单元，该信息单元为驾驶员提供关于速度下降率的设置状态的信息。
19.根据权利要求1中所述的车辆，所述车辆还包括一液力变矩器，其具有通过利用两个旋转件之间的滑动将输出动力转换成另一种转矩和转速组合并传递被转换的转矩的机构，以及锁止两个旋转件之间的相对转动以允许直接传递输出动力的锁止机构，机构和锁止机构位于向所述传动轴传递所述电动机的制动力的路径上；一锁止机构调整单元，当观察到的所述加速器单元操作量不大于预定值时，该单元调整锁止机构，使其进入限制所述液力变矩器两个旋转件之间的滑动的特定状态。
20.根据权利要求19中所述的车辆，其特征在于，特定状态锁止两个旋转件之间的相对转动。
21.根据权利要求19中所述的车辆，其特征在于，预定值设置在比特定操作量小的范围内以起动制动控制。
22.根据权利要求19中所述的车辆，所述车辆还包括一变速箱，其能够在多个不同的传动比中选择一个传动比以将所述电动机的制动力传递给所述驱动轴；一换档位置输入单元，其被操纵以规定所述变速箱传动比的可选择范围；一机械制动机构，其被操作以通过机械摩擦力向所述驱动轴施加制动力，其中，当所述机械制动机构被操作时，所述控制单元调整传动比以允许选择超过由所述换档位置输入单元规定的可选择范围的更大的传动比。
23.一种用于控制车辆行驶的方法，其中该车辆在行驶的同时，通过操作加速器单元调整从动力源向驱动轴输出的动力，所述车辆用电动机的转矩进行制动，所述方法包括如下步骤(a)测量所述加速器单元的操作量；(b)当观察到的所述加速器单元的操作量不大于预定水平时，根据操作量和速度下降率之间的预设关系，设置对应观察到的操作量的所述车辆的目标速度下降率；(c)规定所述电动机的目标驱动状态，以获得目标速度下降率的设置；(d)在目标驱动状态起动所述电动机，以制动所述车辆。
全文摘要
一种在制动时能够通过电动机转矩容易地控制速度下降率的车辆,其中车辆动力系统包括,例如,发动机(10),电动机(20),液力变矩器(30),变速箱(100),和轴(17),它们全部串联,变速箱是能够通过控制控制单元(70)转换传动比来改变传递的转矩的机构。操作者可通过操作位于驾驶室内的变速杆来指示通过动力源的速度下降率,控制单元参照规定的图设置电动机转矩和传动比的组合以使得能够实现指示的速度下降率,并且在制动时根据部分等于加速踏板间隙的下压量修正速度下降率。从而,可容易地精确控制通过动力源制动获得的速度下降率。
文档编号B60W20/00GK1340009SQ00803572
公开日2002年3月13日 申请日期2000年1月31日 优先权日1999年2月8日
发明者田端淳, 多贺丰, 中村诚志, 天野正弥 申请人:丰田自动车株式会社