专利名称：操纵控制装置及操纵控制方法
技术领域：
本发明涉及一种操纵控制装置以及一种操纵控制方法，具体地说，本发明涉及一种安装于车辆之上的、用于控制车辆行驶状态的控制装置和一种用于控制车辆行驶状态的控制方法。
通常，安装在车辆上、用于产生车辆驱动力的驱动力发生装置在输入从多个传感器检测到的信号的同时，对驱动力的发生过程进行控制；这些传感器用于检测车辆的操纵状态，动力发生装置的驱动状态等。如果其中某个不能正常工作的传感器输出了检测信号，那么，动力发生装置就不能使用该检测信号来正常地执行产生驱动力的控制动作。
例如，日本专利公开号昭64-24145专利申请的资料中就提到了一项和本发明相关的技术。在上述专利申请中，提供了多种使用多元传感器系统以检测车辆预定动作特征量的方法。如果某一传感器发生异常的话，仍然可以使用从另一个传感器获得的检测信号来驱动动力发生装置，此外，还通过更改动力发生装置的输出特性以使得驾驶员能感觉到异常情况。例如，对于汽油发动机这种动力发生装置而言，可以通过由气流传感器检测发动机空气吸入量所传来的检测信号来控制发动机的油气比和点火时间。如果气流传感器工作异常，可以使用从节气阀传感器检测节气阀的打开角度所传来的信号代替从气流传感器传来的信号以实施上述控制。除此以外，在气流传感器工作异常时，发动机的输出特性和正常状态下的不一样，也就是说，对油气比和点火时间的控制和正常状态下相比会有所变化，这样，驾驶员能够感觉到异常状况。这种结构使得车辆能够继续行驶，同时通知驾驶员有异常情况发生。
然而，就算是驾驶员感觉到发生了异常情况，由于使用了来自一个和在正常状态下不一样的传感器的输出信号，仍然能够确保对车辆行驶性能进行控制，这样，驾驶员可以继续行驶车辆。从安全性的角度来看，这种在对动力发生装置，如发动机或类似装置，实施控制的传感器出现异常的情况下，仍然继续行驶的做法是不合适的，这是因为，如果此时车辆再发生另一种异常情况，车辆可能会不对该异常情况做出适当的反应。
作为在对车辆实施驱动控制的传感器发生异常的情况下实施的对策，一种很自然的想法是，既然不能进行正常的控制，就应该阻止车辆的行驶。然而，如果在车辆行驶状态下检测到异常情况的话，强行阻止车辆行驶有可能使得车辆失控。
基于上述原因，本发明的目的是提供一种操纵控制装置和操纵控制方法，使得车辆即使是在发生某种特定的异常，例如驱动力发生装置的控制发生异常的情况下，仍然能够确保车辆具有足够的安全性。
对应于本发明第一种模式的操纵控制装置和操纵控制方法是和车辆合为一体的，通过对驱动力发生装置进行控制，使其能够按照增加驱动力的要求产生驱动力增量通过车轴输出，实现了对车辆行驶状态的控制。当检测到车辆运行发生异常时，依据具体异常情况，驱动力发生装置进入相应的异常期间控制模式。
依照本发明的第一种模式，当检测到车辆发生某种特定类型的异常情况时，在一组预先设定的“异常情况”控制模式中执行与该种被检测到的异常情况对应的控制模式。这样，即使在发生异常情况时，仍然可以依据所发生的异常情况的类型，保证车辆的驱动力。
异常期间控制模式的特点是，和正常情况下的控制模式相比，这种控制模式可以限制对应于增加驱动力要求的驱动力改变。
采用上述结构的结果是，在发生异常的情况下，车辆的加速性能将比正常水平低。因此，这种机制防止了车辆在发生异常的情况下可能出现的过度加速现象，同时也改善了车辆在异常情况下继续行驶的安全性。
此外，异常期间控制模式将会在车辆速度到达一定值之后，阻止车辆继续加速无视增加驱动力要求的存在。
因此，在发生异常的情况下，车辆速度将不会超过上述特定的速度值，于是，这种结构能够防止我们所不愿看到的，车辆在发生异常时高速行驶的现象，也就改善了异常情况下车辆行驶的安全性。
而且，只要车速在检测到异常时处于预定以上速度，异常期间控制模式仍可以允许响应增加驱动力要求而产生驱动力，直到车速达到特定速度。
这种构造改善了车辆高速行驶中发生异常时的安全性。
此外，只要满足下列条件之一在检测到异常后经过的一段时间或在检测到异常后通过的一段距离内，异常期间控制模式可以允许车辆响应增加驱动力要求而继续行驶，直到车速达到一个大于车辆特定速度的预定速度。
因此，在检测到异常之后的一段预定时间或预定距离内，车辆仍然能在反映驾驶员意图的情况下行驶，直到车速达到超过车辆特定速度的预定车速为止。这样，驾驶员可以采取充分的保护措施。
再者，异常期间控制模式是一种能够利用一部分异常发生时的正常驱动能力并根据增加驱动力要求改变驱动力的，在驱动力产生装置中产生驱动力的控制模式。
这种结构使得利用部分正常驱动能力来产生驱动力，并在反映驾驶员意图的情况下操纵车辆行驶成为可能。这样，就确保了用于实施保护措施的最可能获取的驱动力，改善了发生异常情况下的安全性。
此外，依据检测到异常经过的一段时间或检测到异常后通过的一段距离，异常期间控制模式可以分段地限制车辆驱动力。
这种结构保证了在检测到异常之后预定的一段时间内或检测到异常后车辆行驶的一段预定距离内车辆仍然具有足够的驱动力。因此，驾驶员可以很容易采取保护措施，由此也就改善了异常发生时的安全性。此外，通过分段限制车辆驱动力这种方式，可以阻止车辆在存在异常的情况下没有必要地长时间持续行驶，因而这种结构可改善车辆的安全性。
另外，可以在车辆上安装多个用于测量车辆某一特定位移量的检测器，而且，对应于以分段方式限制驱动力的异常期间控制模式的异常是一种至少在一个检测器上发生的异常，如果至少另外一个检测器也发生异常的话，这个异常将不可能被检测到。
于是，如果所检测到的异常情况发生在至少一个用于检测车辆特定位移量的检测器上，那么至少在另一个检测器上也发生异常时将再不可能检测到异常，这样，车辆驱动力便以分段的方式得到了限制。这样，基本上能够防止当其它检测器发生异常时，驾驶员仍不能感觉到异常的发生而继续驾驶车辆。因此，车辆的安全性得到了改善。
再者，异常期间控制模式可能是这样一种模式，在这种模式下，输出足够小量的驱动力以使得车辆能够利用驱动力发生的装置产生的驱动力移动，而无视驾驶员的增加驱动力要求。
这种结构能够保证足够的移动车辆的驱动力。即使在发生异常的情况下，根据异常的种类，操纵装置已经很难实施反映驾驶员意图的操作，车辆仍然能被移动到安全的地方。这样，车辆的安全性也得到了改善。
对应于本发明第二种模式的与车辆合为一体的操纵控制装置和操纵控制方法，在控制车辆行驶状态的同时，控制安装在车辆上的驱动力发生装置(以产生车辆所需的驱动力)，检测车辆是否发生某种异常，并在检测到异常发生后以分段方式限制车辆驱动力。
依据本发明的第二种模式，在检测到异常发生后，以分段方式对驱动力实施限制。于是，当发生异常时，仍能够保证具有足够的驱动力。这样，在发生异常时仍能够更安全地采取保护措施。
对应于第二种模式的操纵控制装置还包括多个检测车辆某一特定位移量的检测器。而且，特定种类的异常有可能发生在至少一个检测器上，此时发生在其它至少一个传感器上的异常将不能被检测到。
因此，如果检测到的异常发生在至少一个检测器上，而使得此时发生在其它至少一个传感器上的异常将不能被检测到的话，车辆的驱动力将以分段方式得以限制。这样的话，基本上可能防止如果其它检测器出现异常，而驾驶员并未感觉到异常并继续驾驶车辆行驶的情况发生。于是，车辆的安全性得到了改善。
此外，驱动力也可在下述的条件下被加以限制，即在检测到异常之后经过的一段时间内或在检测到异常后通过的一段距离内。
这种结构保证了在检测到异常后一段预定时间内或车辆继续行驶的一段预定距离内，车辆仍具有足够的驱动力。因此，驾驶员可以很容易采取某种保护措施，车辆发生异常时的安全性也得到了改善。
本发明的模式并不仅局限于上述操纵控制装置。本发明的另一种模式是装有本发明所述的一套操纵控制装置的车辆。这种车辆具有上述各种优点，例如，保证在发生异常的情况下仍然具有足够的驱动力，这使得采取保护措施更容易，而且也阻止了发生异常时车辆不必要地长时间继续行驶的情况。
通过下面优选实施例的描述并参照附图，前面所述和另外的有关本发明的各种目的、特点以及优点将会更加明朗，图中相同的元件用相同的标号来表示，其中
图1为对应于本发明的第一实施例的混合动力车辆整体结构图；图2为说明控制系统200详细结构的示意图；图3为示意说明发生各种异常情况时所实施的各种控制的输出特性的简图；图4为说明与处理加速器传感器输出信号相关的电路结构的示意图；图5A说明了加速器传感器165上的一个加速器传感器输入—输出特性曲线图；图5B说明了加速器传感器165上的一个加速器位置信号变化特性曲线图；图6为说明加速器传感器上的异常事件#1的曲线图；图7为说明加速器传感器上的异常事件#2的曲线图；图8为说明加速器传感器上的异常事件#3的曲线图；图9为说明加速器传感器上的异常事件#4的曲线图；图10为说明加速器传感器上的异常事件#5的曲线图；图11为加速器传感器异常事件处理过程的流程图；图12为从档位传感器167所输出的信号的状态的曲线图；图13为发动机异常事件处理程序的流程图；图14为用以说明实施例中的驱动力发生装置的工作原理的列线图；为了进一步说明上述结构和本发明的原理，参考优选实施例，下面将给出本发明的几种具体实施形式。
首先，作为本发明的一个实施例，本文将给出一种混合动力车辆的结构加以说明。图1为作为本发明实施例之一的一种混合动力车辆的整体结构图。该车辆有三个驱动发动机，即发动机150和两个马达—发电机MG1和MG2。此处，“马达—发电机”指的是一台既用作电动机(驱动马达)又用作发电机(电力发电机)的驱动马达，后面将简称其为“马达”。该车辆由控制系统200进行控制。
控制系统200包括一个主ECU210，一个制动ECU220，一个电池ECU230和一个发动机ECU240。每个ECU实际上包括一个由CPU、ROM、RAM等组成的微型计算机，以及许多电路单元，其中包括一个输入接口和一个输出接口，它们都放置在电路板上。在每一ECU中，CUP按照记录在ROM中的程序执行各种控制指令。主ECU210包括一个马达控制部分260和一个主控部分270。主控部分270的作用是确定控制量，比如发动机150和马达MG1与MG2及其他部件的输出分配。
发动机150可以是一台普通的汽油发动机，它转动曲轴156。发动机150的运行由发动机ECU240控制。发动机ECU240按照主控部分270的指令控制发动机150的燃油喷射量等。
MG1与MG2均为同步电动机，各有一个转子(132与142，转子的外周表面装有一组永磁铁)和一个定子(133与143，定子上有三相线圈131、141，用来产生旋转磁场)。马达MG1、MG2的定子133、143固定在机箱119上。三相线圈131、141绕在马达MG1、MG2的定子133、143上，并且通过驱动电路191、192各自和蓄电池194相连。驱动电路191、192实际上是晶体管倒相器，由一对用作各个相位的转换器件的晶体管组成。驱动电路191、192由马达控制部分260控制。当驱动电路191、192中的晶体管被从马达控制部分260所传来的控制信号转换时，电流在蓄电池194和马达MG1、MG2之间流动。此时，只要加电，马达MG1、MG2的就像转动的电动机那样运行(后面，称这种运行状态为“电动机状态”)，当转子132、142由外力转动时，马达MG1、MG2就用作发电机，它能在三相线圈131、141的两端之间产生电动势，给备用电池194充电(后面，称这种运行状态为“发电机状态”)。
发动机150的转轴和马达MG1、MG2通过行星齿轮系120以机械方式相连。行星齿轮系120由一个恒星齿轮121，一个环形齿轮122以及一个带有行星小齿轮123的行星齿轮架组成。在本实施例的混合动力车辆上，发动机150的曲轴156和行星齿轮架转轴127通过一个减振器130相连。减振器130用于吸收曲轴156上的扭转振动。马达MG1的转子132和恒星齿轮轴125相连。马达MG2的转子142和环形齿轮轴126相连。环形齿轮122的转动经链带129和差动齿轮114传递给车轴112和车轮116R、116L。
控制系统200使用不同的传感器来实现对整个车辆的控制。例如，系统200采用一个加速器传感器156来检测由驾驶员所引起的加速器踏板的踩踏量，一个档位传感器167来检测档位，一个制动传感器163来检测制动踏板上的压力，一个电池传感器196来检测蓄电池194的充电状态，一个转速传感器144来测量马达MG2的转速，等等。由于环形齿轮轴126和车轴112通过链带129以机械方式互联，环形齿轮轴126和车轴112的转速比保持恒定。因此，在环形齿轮轴上126安装一个转速传感器就可以同时测出车轴112和马达MG2的转速。
下面描述本实施例即混合动力车辆的工作过程。为了更好地说明车辆的基本动作，首先讲述行星齿轮系120的工作过程。行星齿轮系120具有一个特性，即如果前面所述的三个转轴的转速中有两个已经确定，那么另外一个转轴的转速也可以确定。三转轴的转速之间的关系可以用方程(1)来表述。
Nc＝Ns×ρ/(1＋ρ)＋Nr×1/(1＋ρ)(1)在方程(1)中，Nc表示行星齿轮架轴127的转速；Ns表示恒星齿轮轴125的转速；Nr表示环形齿轮轴126的转速。此外，ρ表示恒星齿轮121和环形齿轮122之间的传动比，它由下面的方程决定ρ＝[恒星齿轮121的齿数]/[环形齿轮122的齿数]三转轴上的扭矩关系由方程(2)和(3)给出，与它们的转速无关。
Ts＝Tc×ρ/(1＋ρ)(2)Tr＝Tc×1/(1＋ρ)＝Ts/ρ(3)在上面的方程中，Tc表示行星齿轮架轴127上的扭矩，Ts表示恒星齿轮轴125上的扭矩，Tr表示环形齿轮轴126上的扭矩。
由于行星齿轮系所具有的功能，实施例混合动力车辆能在不同的状态下运行。例如，在车辆启动后，若车速相对较低，马达MG2会开动并将驱动力传递给车轴112，发动机150并不启动。类似的道理，混合动力车辆能够在发动机150保持怠速状态下行驶。
在混合动力车辆开始行驶后达到一个预定速度时，控制系统200使用由马达MG1输出的扭矩启动发动机150。此时，马达MG1的反扭矩也通过行星齿轮系120输出到环形齿轮122。
当发动机150带动行星齿轮架轴127转动时，恒星齿轮轴125和环形齿轮轴126也一起转动，三轴之间的转动关系满足方程(1)-(3)。环形齿轮轴126的转动产生的驱动力传递给车轮116R，116L。同样，恒星齿轮轴125的转动产生的驱动力由第一马达MG1转化为电能。如果发动第二马达MG2的话，马达MG2将通过环形齿轮轴126把驱动力输出到车轮116R，116L。
在稳定行驶期间，发动机150的输出设定为一个与车轴112的要求驱动力(即车轴112的扭矩×转速)基本相等的值。在这种情况下，发动机150的一部分输出直接通过环形齿轮轴126传递给车轴112，余下的那部分输出由第一马达MG1重新转化为电能。再生的电能用来在第二马达上产生用于转动环形齿轮轴126的扭矩。其结果是，车轴112能够以所希望的转速和扭矩被驱动。
如果传递给车轴112的扭矩不够，第二马达MG2可被用于提供辅助扭矩。产生辅助扭矩的电能是由第一马达MG1再生的电能和贮存在电池194中的电能联合提供的。这样，控制系统200就能根据需要通过车轴112输出的驱动力的要求来控制两个马达MG1、MG2的运行。
在不间断地运转发动机150情况下，本实施例混合动力车辆还能向后移动。在发动机150转动时，行星齿轮轴127与车辆前行时相一致地转动。如果在这种状态下，控制马达MG1使恒星齿轮轴125的转速比行星齿轮架轴127的转速高，环形齿轮轴126将反向旋转，这一点可以从方程(1)看出。通过反向运转第二马达MG2并同时控制其输出转矩，控制系统200能够使混合动力车后向移动。
行星齿轮系120，在环形齿轮不转的情况下，仍然能使行星齿轮架124和恒星齿轮121转动。因此，即使车辆处于停止状态，仍然能运转发动机150。例如，如果蓄电池194的剩余电量不够，可以通过发动发动机150给蓄电池充电，从而以充电方式运转第一马达MG1。如果第一马达在车辆处于停止状态时被发动的话，第一马达MG1产生的扭矩能被作用于发动机150，来启动发动机150。
图2为本实施例控制系统200的更详细的结构示意图。主控部分270包括一个主控CPU272和一个供电控制电路274。马达控制部分260包括一个马达主控CPU262，两个独立的马达控制CPU264、266，它们分别用于对马达MG1，MG2实施控制。其每个CPU都包括一个CPU，一个ROM，一个RAM以及一个输入和输出接口(图中没有画出)，这些部件组成了一个单片微型计算机。
主控CPU272具有确定控制量的功能，例如在发动机150和马达MG1，MG2之间分配转速和扭矩，为其它CPU和ECU提供不同的要求值，控制各个驱动马达的驱动等。对应于这种控制，主控CPU272需要得到表示加速器操纵量的加速器位置信号AP1、AP2、换档位置的档位信号SP1、SP2、电池194的输出电压值VB、电池194的输出电流值IB、车速等信息。加速器传感器165和档位传感器各由两个传感器系统组成，输出两个加速器位置信号AP1、AP2以及两个档位信号SP1、SP2给马达主控CPU262。
供电控制电路274将从电池194输出的高直流电压转换为主ECU210各个电路所需的低直流电压。供电控制电路274还具有监控主控CPU272上的异常情况的功能。
发动机ECU240按照由主控CPU272提供的发动机输出要求值PEreq来对发动机150实施控制。发动机ECU240还将发动机150的转速值REVen反馈给主控CPU272。
马达主控CPU262根据由主控CPU272给出的关于马达MG1、MG2的扭矩要求值T1req、T2req，向两个马达控制CPU264、266提供电流要求值I1req、I2req。根据电流要求值I1req、I2req，马达控制CPU264、266控制驱动电路191、192以驱动马达MG1、MG2。马达MG1、MG2的转速传感器将马达转速REV1、REV2反馈给马达主控CPU262。而马达主控CPU将马达MG1、MG2的转速REV1、REV2以及实际测量电流值I1det、I2det(图2中集中表示为Idet，该电流值也就是由电池194提供给驱动电路191、192的电流值)反馈至主控CPU272。此外，电池194的输出电压值VB也输入给马达主控CPU262。
电池ECU230监控电池194的充电状态SOC，并在必要的时候向主控CPU272提供电池194的充电要求值CHreq。主控CPU基于该要求值Chreq确定每个驱动马达的输出。也就是说，如果电池194需要充电，就让发动机150输出比行驶车辆所需更大的功率，这样，发动机150输出的一部分功率就被分配给第一马达MG1充电。
制动ECU220的控制作用表现为在液压制动装置(未画出)和MG2产生的充电制动效应之间保持平衡。实施这种控制的原因是，在对本实施例的混合动力车辆实施制动过程中，马达MG2会处于“发电机状态”，从而对电池194充电。特别地，制动ECU220根据由制动传感器163获得的制动压力BP，将充电要求值REGreq输入主控CPU272。主控CPU272在REGreq值的基础上确定马达MG1、MG2的运行，并将实际充电值REGprac反馈给制动ECU220。在制动压力BP以及REGreq值和REGprac值的差值的基础上，制动ECU220把由液压制动装置引起的制动量控制到一个适当的值。
通过上述方式，主控CPU272确定发动机150和马达MG1、MG2的输出，并为发动机ECU240、第一马达控制CPU264、第二马达控制CPU266提供要求值，以分别对发动机150、第一马达MG1、第二马达MG2进行控制。根据要求值，发动机ECU240、第一马达控制CPU264和第二马达控制CPU266控制各自的驱动马达。于是，混合动力车辆能根据行驶条件的要求，通过车轴输入适当的驱动力行驶。此外，在制动过程中，制动ECU220和主控CPU272联合控制液压制动装置和驱动马达的运行。因此，有可能在不使驾驶员感觉不舒服的情况下实现制动，同时还能充电。
CPU272、262、264、266使用所谓的监视脉冲WDP来互相监视异常情况。如果某一CPU发生异常，它就会停止发出监视脉冲，此时，另外一个CPU就会向有异常情况出现的CPU发出一个复位信号RES，使该CPU重新复位。主控CPU272由供电控制电路274监视其异常情况。
异常经历寄存电路280中有一个EEPROM282用于寄存异常发生的历史过程。在EEPROM282中，保存了发生在不同部分，如加速器传感器165、档位传感器167上异常的发生历史。此外，在主控CPU272和马达主控CPU262之间接受和发送的复位信号RES1、RES2被输入到异常经历寄存电路280的输入端口。在产生复位信号RES1、RES2时，异常历史电路280将电路中的复位信号RES1、RES2存入其内部的EEPROM282。
主控CPU272和异常经历寄存电路能通过双向通信线214互给出各种要求和通知信号。另一双向通信线212连接在主控CPU272和马达主控CPU262之间。
下面，描述在本实施例的混合动力车辆上检测到异常情况时的工作过程。在本实施例的混合动力车辆上出现的有关驱动力发生的异常包括在发动机150、第二马达MG2、电池194等产生驱动力的各部分发生的异常，在用于检测由驾驶员发出的用于控制车辆行驶状态的输入信号的传感器上发生的异常，在用于控制各个部分运行状态的ECU上发生的异常，以及在ECU之间通信时发生的异常等。
当本实施例的混合动力车辆出现上述异常中的一种情况时，控制系统仍允许采取保护措施，以免此时发生危险。所以，根据所发生的异常的种类，能确保更充分的行驶性能，而且，通过限制输出，可以阻止在检测到异常发生后，车辆长期继续行驶。
为了确保具有允许采取保护措施的行驶性能，针对预期会发生的各种异常情况，本实施例的混合动力车辆采用了避免使用被检测到异常的部件的控制方法。更具体的说，如果某个传感器发生异常，控制方法将避免使用由已经检测到异常的传感器所传来的信号。如果ECU之间的通信发生异常，控制方法会避免使用已经检测到异常的ECU之间交换的信息。上述控制方法保证了即使是发生异常的情况下，车辆仍然具有预定的行驶性能。
因此，在本实施例的混合动力车辆中，针对各种预期可能发生的异常情况，设定了各种不同的在发生异常时的控制方法。各个ECU，例如发动机ECU240，电池ECU230等，存储了在发动机150、电池194等上检测到异常时由各自ECU控制的应该执行的控制过程。主控CPU272存储了在发生各种异常的情况下应该执行的控制。因此，当检测到一个异常时，相应的ECU就会根据异常的种类改变控制状态，执行一个预存的控制。当在车辆上检测到一种特定的异常时，对应于这种异常的控制模式就会被执行。因此，就有可能在异常发生时保证车辆的驱动力。所以，如果发生了某种异常，这种异常对驱动力发生装置产生驱动力的过程仅有较小影响的话，就能够避免对车辆的驱动力施加额外的限制，从而避免驾驶员感觉到操纵性能明显下降。
此外，由于在发生异常时能根据异常的种类保证驱动力，在发生异常后采取某种保护措施时的安全性便能得到改善。后面将详细描述各种异常时的具体动作。
在本实施例的混合动力车辆中，根据由检测到的异常判断得的危险程度，以及该异常是否有引起其它异常的风险，来设定针对各种预期异常的预设控制状态，尤其是，对发生异常时能输出的驱动力的大小进行设置。图3为说明发生各种异常情况时所实施的各种预先设定的控制的输出特性的概念简图。在图3中，横轴代表加速器踏板的踩踏程度，纵轴代表最大车速。当车辆未检测到任何异常时，车辆的输出特性为图3中的(A)。当检测到异常时，根据检测到的异常的种类执行某种控制，输出特性为(B)、(C)、(D)其中之一(这取决于所检测到的异常的种类，在下面的描述中，输出特性也有可能是(A))。根据检测到的异常的种类(在发生异常时也选择了合适的驱动控制方法)，施加实际的输出限制，例如，通过限制最大车速，或者延缓对驾驶员的车辆扭矩需求响应。结果，输出特性将如图3中的(B)、(C)、(D)所示得到不同程度的限制，所以，此时踩踏加速器踏板(这种增加扭矩要求)将不会增加像正常时那样多的速度。也就是说，由于和正常时相比，异常时的加速性和车速减小了，这将有可能防止发生异常时所不希望的加速性或车辆高速行驶，从而改善了异常时车辆行驶的安全性。此外，对加速性和车速进行限制将允许驾驶员能感觉到异常情况的发生，从而防止驾驶员在发生异常的情况下继续行驶，促使驾驶员采取某种更安全的保护措施。
如图3所示，和正常情况下的输出特性相比，检测到异常时所执行的控制的输出特性处于受限的状态。然而，图3只是说明发生异常执行控制时的行驶性能程度的示意图，并不意味着在检测到异常时，如图3所示的输出限制被强制执行了。也就是说，在对应于某些异常的控制中，会施加某种限制以降低车辆的行驶性能，而在对应于另外一些异常的控制中，和正常情况相比，由于控制将不可避免地降低行驶性能(输出性能)，而未作特别的输出限制。尽管图3说明了最大车速和加速器踏板踩踏程度之间的关系，以便从概念上阐述发生各种异常时的输出特性，然而，如果纵轴表示的是通过转轴输出的驱动力(扭矩)或扭矩的变化量，而不是最大车速，特性曲线基本上是一样的。在发生异常时所实际实施的控制中，实际输出功率(最大车速或扭矩)和驾驶员的驱动力增加要求(加速器踏板的踩踏程度)之间并不总是需要保持线性关系。然而，当发生异常并对输出进行限制时，维持这种线性相关性，就能根据驾驶员的要求保证一定程度的加速性能，同时，保持某种和正常情况下类似的响应能力，这种情形是较为理想的。也就是说，即使发生异常时加速性能降低了，仍然能实施对应于驾驶员加速器踏板操作的驾驶员能感觉到的加速，这样，就能避免在发生异常时使驾驶员感觉到某种不必要的危险，也能够保证采取保护措施所需的行驶性能。
例如，如果检测到的异常是这样一种异常，这种异常不会阻止与混合动力车辆驱动力产生相关的任何设备(发动机150，马达MG1、MG2，电池194)的运行，并且此时有可能执行输出的驱动力和正常情况时基本相同的控制，而继续驾驶车辆又有可能引发其它异常(例如，两个加速器传感器中的一个出现异常的情况)，在这种场合将根据所预期的异常的种类实行限制输出的控制，以实现图3中(B)、(C)、(D)线所示的输出特性。限制输出的控制可以通过下述方式实现，例如，设定一个最大车速，或者抑制上述每个驱动力发生装置的性能到(或低于)正常状态性能的某个预定的比例份额。
另外，如果出现某种预定的异常时所执行的控制是这样一种控制，这种控制会停止或者限制驱动力发生装置的运行，从而和正常状态时的输出驱动力相比，不可避免地减少输出驱动力(比如，如果由于在电池194或电池ECU230或类似装置上发生异常，一个并未用到电池194的控制必须执行的情况)，就会出现这样一种情况，控制过程根据是否存在目前的异常引起其它异常的危险，对输出加以充分的限制如图3(B)、(C)、(D)线所示。此时，就不必提供额外的输出限制了。在这种情况下，和正常状态下相比，控制过程能够对输出实施足够的限制，这个过程是通过使用现成的驱动力发生装置，并且，在车辆的性能范围内，保证其具有和正常状态尽可能相近的反映驾驶员增/减驱动力意图的行驶性能的方式实现的。
在发生异常的时候，系统将决定目前的异常是否有引起另一个异常的危险。至于如(B)、(C)、(D)线所示的发生异常时所执行的控制的输出特性，在系统已决定该异常有可能会引起其它异常发生的时候，最好是通过降低输出特性至不同程度(和正常情况下相比)，来保证行驶性能在一允许的范围之内(也有可能是执行一种不可避免会显著降低输出的控制，这取决于异常的种类)。现以在本实施例的混合动力车辆中马达MG2的电流传感器上的异常为例，来说明为什么此类异常发生时，输出特性和正常情况下相比应该稍作限制，如图3中(B)线所示的那样。此外，图3中(C)线所示应限制输出的异常情况例子有电池194的电压信号异常，加速器传感器发生异常(两个系统中的一个)，电池ECU230发生异常，主控部分270和电池ECU230之间的通信发生异常，等等。
另外，下面引用一个比上述异常更有可能引起其它异常发生，从而使得输出特性应按照图3(D)线的要求进行限制的异常，例如，车辆需要通过使用电动机才能行驶的异常(发动机150或发动机ECU240发生异常)，或类似情况。尽管图3中(A)线所示为正常状态下的输出特性，依据所发生异常的种类，异常情况下也可以具有和正常情况下基本一致的输出特性。在本实施例中，如果由于档位传感器167发生异常，至少一个档位不能被识别，实施控制时只能确定可被正常检测的档位，而在可被正常检测的档位上驱动力输出方式和正常情况下类似(如图3中(A)线所示)。
因此，如果发生异常的话，本实施例的混合动力车辆将根据异常的种类，相应降低输出性能以保证车辆的行驶性能。依据所发生的异常的种类，存在一种异常引起其它异常的危险，也就是说，继续行驶车辆将可能引起某种能预料到的危险。反过来说，依据所发生异常的种类，允许车辆具有一定程度的行驶性能将可能保证足够的安全性。可以想象得到，如果在检测到异常时，突然猛烈地降低车辆的行驶性能(限制输出)将会更危险。如本实施例所做的那样，根据所检测到的异常的种类，保证一定程度的行驶性能，而不是不顾异常的种类或程度一检测到异常就突然停止车辆的行驶，发生异常时将可能充分避免可能由异常所引起的危险，并采取某种更安全的保护措施。特别地，本实施例混合动力车辆具有一套驱动车辆所需的驱动力发生装置，它们由发动机150，马达MG1、MG2以及驱动马达MG1、MG2的电池194组成，如果驱动力发生装置中的任一设备发生异常，通过使用正常功能仍能保证一定程度的行驶性能。
此外，依据本实施例混合动力车辆，如果车速至少为一预定值，并且车辆处于这样一种状态，在这种状态下，检测到异常后所执行的控制将限制输出，尽管此时能输出更大的驱动力，此时，在检测到异常之后，车辆的行驶性能并不立即减弱，而是保证继续以足够的车速行驶(或一定的加速性能)，直到行驶了一段预定距离为止。这就使得在高速行驶检测到异常时的安全性得到进一步改善。换句话说，如果在高速行驶的情况下，一检测到异常就立即对输出特性实施控制，车速就会急剧下降，这可能会给在该车辆周围行驶的车辆上的驾驶员造成紧张，从而存在危险性。此外，在那种情况下，实际输出的驱动力和驾驶员所意图输出的值之间有很大差别，这将引起驾驶员的过度警觉。因此，如果发生异常时车速至少达到预定值，系统将保证车辆具有一定速度和加速性，直到车速达到超过特定车速的预定车速为止。在此期间内，可采取保护措施脱离高速行驶的状态。如果检测到异常时的车速足够低(包括车辆处于停止状态)；最好是能立即将输出限制到充分的程度，以保证异常情况下的安全性。后面，结合在加速器传感器发生异常时所执行的对最大车速的控制，将详细讨论这种机制。
另外，除了如上述情况中，根据异常的种类允许车辆以受限的输出性能(和正常情况下相比)继续行驶外，本实施例中的车辆还能逐渐增加对输出的限制从而抑制车辆的输出。也就是说，如果检测到异常情况，根据异常的种类，以预定的输出限制(如图3所示)实施操纵控制。对某些种类的异常，根据检测到异常后经过的时间或行驶的距离等，分段地增加对输出的限制程度。另一种可供选择的方式是，在允许车辆依照当时的运行状态(如车速或类似参数)继续运行的情况下，根据检测到异常后经过的时间或行驶的距离等，进一步实施一种分段地增加对输出的限制程度的控制，从而可依照异常的种类以一预定的输出限制实施如图3所示的操纵控制。而增加输出限制程度的控制可以如下方式实现，例如，将最大车速设定为一较小值，或控制某一驱动力发生装置，进一步减弱其对驾驶员发出的转矩要求的响应程度。
通过这种结构，本实施能根据异常的种类在发生异常之后保证车辆具有一定的输出特性。因此，除了上述允许安全地采取某种安全措施的好处外，本实施例还具有下述优点。由于对输出的限制逐渐增加，本实施例能充分防止在异常发生后，车辆长时间不必要地继续行驶，并能促使驾驶员采取补救措施。因此，本实施例能阻止驾驶员在车辆发生异常后长时间继续驾驶车辆，从而改善了发生异常时的安全性。特别地，如果所检测到的异常在车辆继续行驶的情况下可能会引起其它异常的发生，最好采用一种可实现上述分段增加输出限制的控制结构，以阻止车辆在发生异常的情况下长时间行驶。
至于在发生异常情况下所实施的输出限制方法，也有可能将通过车辆驱动轴所输出的功率值设定为一足够小的预定值(或范围)。例如，如果在异常情况下，不允许对驾驶员的输入需求实施控制，从而也就不允许对驱动力发生装置的驱动实施控制，也不允许对通过转轴输出对应转矩要求的预定驱动力实施控制，就不可能输出反映驾驶员意图的驱动力。然而，如果在发生异常时，实施某种能通过转轴持续输出预定驱动力的控制，驾驶员就能将车辆开到更安全的地方。通过转轴输出的预定驱动力可以设定得充分小，如可以小到一台自动换档汽车爬行所需的功率。尽管本实施例混合动力车辆不同于自动换档汽车，通过使用由电池194所提供的电能，驱动马达MG2，该车仍能经过转轴输出上述预定驱动力。另一种可供选择的方式是，通过驱动发动机150并运行第一马达MG1来发电(使第一马达输出一反作用扭矩以抵消从发动机150所传来的扭矩)，从而使发动机150直接将转矩传给马达MG2再经车轴输出，这样也可以获得上述对应于爬行所需的足够小的驱动力。后面，将选取加速器传感器异常(两套系统的传感器均不能正常工作)作为例子，来描述上述控制过程。
本实施例混合动力车辆，在检测到异常时，将实施限制输出的控制，因此，驾驶员能感觉到车辆的加速性能或类似性能有所降低而发现有异常发生。为了让驾驶员更迅速而清醒地意识到异常的发生，在本实施例混合动力车辆中，在检测到异常时，设置于驾驶员易见预定的显示区域的报警装置可以发出显示或报警信号，以提醒驾驶员。
然而，如果输出某种显示信号，行驶中驾驶员有可能不能察觉到。因此，为了在发生异常时尽可能快地通知驾驶员从而采取预定的安全保护措施，本实施例中的车辆采用了某种装置，在检测到异常时，可以发出警报声或者发出人为的振动，促使驾驶员采取预定的保护措施以确保安全。
在本实施例混合动力车辆中，通过由马达MG2来控制驱动力发生装置，实现连续的变速传动。因此，在驱动电路191中使用一个开关控制(例如，在与马达MG2相联系的目标扭矩中加入一定的噪声)，可以停止连续变速传动的平滑控制，这样就很容易地在行驶过程中产生所希望的振动。由上述方式所产生的振动最好被设定为一个不会使驾驶员感觉到危险但是足够使其警觉到有异常发生的量。
下面，根据在有代表性的异常情况下分别实施的具体操纵，来说明上述异常时期所实施的输出限制。
首先，就加速器传感器异常的情况下所实施的控制进行描述。
如上所述，安装在加速器踏板上的加速器传感器165用于检测加速器踏板的踩踏程度，它由两套传感器系统组成，为主控CPU272提供两组加速器位置信号AP1、AP2。图4为说明与处理加速器传感器165的输出信号相关的电路结构的示意图。加速器传感器由具有不同特性的两个传感器165a、165b组成。传感器165a、165b可以是电位计等器件。传感器165a、165b的输出信号AP1、AP2被传输给主控CPU272进行处理。
主控CPU272分为异常检测部分272a与控制输入确定部分272b。异常检测部分272a检测加速器传感器165是否异常。控制输入确定部分272b通常根据正常传感器输出来确定控制输入(加速器踏板的压下程度)。然而，当两个传感器之一工作异常时，控制输入确定部分272b的作用将变为仅使用发生异常的那个传感器的输出来确定控制输入。272a、272b的功能通过贮存在一个ROM内的主控CPU272执行程序来实现。
图5A说明了加速器传感器165的一个输入-输出特性，其中，横轴表示加速器踏板的踩踏量，纵轴表示加速器的位置信号量。在本实施例中，由传感器165a、165b输出的信号AP1、AP2具有相等的梯度，而偏移量却不同。也可以将输出信号AP1、AP2设为不同的梯度值。在传感器的正常输出范围R1、R2内，两个传感器的输出信号AP1、AP2和加速器操纵程度(加速器踏板的踩踏量)之间保持唯一确定的关系。图5中，在正常输出范围R1、R2内，两个传感器的输出信号AP1、AP2和加速器操纵程度之间的关系均表示为直线。
图5B示出了两个传感器都正常时加速器位置信号的变化。在本实施例中，当两个传感器都工作正常时，控制输入确定部分272b(图4)将根据第一输出信号AP1来决定控制输入量(加速器操纵量)。实际上根据第二输出信号AP2来决定加速器操纵量也是可行的。
异常检测部分272a(图2)检测加速器传感器165a、165b是否有异常。在本实施例中，异常检测部分272a根据传感器信号AP1、AP2的时间变化模式是否与多个预设的异常事件模式相符来决定传感器是否发生异常。这些预设的异常事件模式存储在主控CPU272的一个ROM上(图中未画出)。图6至图10给出了用于进行异常检测所预设的检测信号模式的示例。
图6所示为第一加速器传感器165a发生异常事件#1(传感器地线断路)时输出信号的变化。如果第一加速器传感器165a的地线断路，输出信号AP1就会急剧下降到预定的断路电平LB之下，而在正常输出范围R1之外。如果检测信号具有这种模式特性，控制系统就认为该传感器发生了异常事件#1。
图7所示为第一加速器传感器165a发生异常事件#2(锁住)时输出信号的变化。“锁住”的意思是输出信号值保持固定不变。当加速器传感器正常工作时，将加速器踏板保持在一固定位置不变从而使得传感器的输出信号也保持固定不变，这对于驾驶员来说是很困难的。因此，如果某一加速器传感器的输出信号值保持固定不变，控制系统就认为该传感器发生了异常。
图8所示为第一加速器传感器165a发生异常事件#3(方波振动)时输出信号的变化。当加速器传感器正常工作时，对驾驶员来说，压缩加速器踏板并使传感器输出信号以方波规律进行变化是很困难的。因此，如果某一加速器传感器的输出信号以方波规律进行变化，控制系统就认为该传感器发生了异常。
图9所示为第一加速器传感器165a发生异常事件#4(不规则振动)时输出信号的变化。当加速器传感器正常工作时，对驾驶员来说，压缩加速器踏板并使传感器输出信号以不规则波形急剧变化是很困难的。因此，如果某一加速器传感器的输出信号以不规则波形急剧变化，控制系统就认为该传感器发生了异常。
图10所示为两个加速器传感器165a、165b发生异常事件#5(差值异常)时输出信号的变化。当两个传感器都正常工作时，输出信号AP1、AP2之间的差别值保持在一大体恒定的合适范围内。例如，如果图5A中所示的两条输入-输出线的梯度相等，输出信号AP1、AP2之间的差值应该基本恒定。因此，如果输出信号AP1、AP2之间的差别值偏离了某个适当的恒定范围，控制系统就判定两个传感器之一发生了异常。如果发生了异常事件#5，输出信号AP1的变化使得两个输出信号之间的差别值达到了一预定的临界值，异常检测部分272a将认为传感器165a、165b之一发生了异常。此时，可以确定，在发生差值异常的t0时刻，输出信号发生急剧变化的那个传感器工作异常(例如，图10中的传感器165a)。
图11所示为本实施例混合动力车辆所执行的加速器传感器异常处理程序的流程图。在每一个预定的时刻，主控CPU272都会执行该程序。虽然加速器传感器165中的传感器165a、165b都有可能被检测到发生异常，下面描述一个检测到传感器165a发生异常并将控制改变为使用传感器165b的输出量的过程由于在本实施例混合动力车辆中，控制输入(加速器操纵量)通常是依据第一输出信号AP1确定的。
在执行程序时，主控CPU272首先访问异常经历寄存电路280中的EEPEOM282(图4)，以决定是否曾发生过加速器传感器异常(步骤S100)。如果检测到加速器传感器异常，主控CPU272将对异常经历寄存电路280(图4)中的EEPEOM282上所存储的哪个传感器发生异常、异常的种类等信息进行登记，该过程如下所述。因此，通过访问寄存电路280中的EEPROM282，主控CPU272就能确认是否已经发生加速器传感器异常。另一种可供选择的方案是，将异常事件的发生存储在独立于异常经历寄存电路280的EEPROM282而为主控CPU272服务的一个ROM上(图中未画出)，并从该ROM中读取内容。
如果异常事件没有存储到异常经历寄存电路280的EEPROM282上，主控CPU272输入由加速器传感器165a所输出的信号模式(步骤S110)，并根据该信号模式是否和上面所述的预先存入的种种异常模式相符，判断传感器165a是否发生异常(步骤S120)。
如果在步骤120中检测到传感器165a发生异常，主控CPU272就把输入确定部分272b用于确定加速器操纵量的信号，由传感器165a所输出的AP1切换到由传感器165b所输出的AP2。此外，主控CPU272还将读入检测到异常发生时的车速Sp，并将传感器165a发生异常、以及异常的种类等信息存入异常经历寄存电路280的EEPEOM282。另外，在发生异常后，主控CPU272重新设置经过时间t为“0”并开始计数，同时输出警报信号，如显示、响声/语音、人为振动等，以通知驾驶员发生了异常(上述操作在步骤S130中执行)。
可根据马达MG2的转速REV2获得车速Sp。异常事件的寄存就是异常检测部分272a把哪一个传感器(本例子中指传感器165a)发生异常的信息存入异常经历寄存电路280的EEPROM282中(如图4)。由于以上述方式在EEPROM282中存储了异常经历，若将一台计算机和控制系统200相连，从EEPROM282中读出异常经历数据并进行分析，就可以知道车辆行驶时发生了什么样的异常情况。
此后，主控CPU272判断所获得的车速Sp是否大于一预定值(本实施例中为60公里/小时)(步骤140)。若车速Sp大于该预定值，就把车辆所能达到的最大速度设定为(Sp＋10)公里/小时。若此时加速器踏板受压，请求输入更多的扭矩的话，主控CPU272仍然执行正常状态下的控制，直到车速超过最大车速为止。也就是说，在车速达到最大车速之后，主控CPU272将实施限制加速的控制(步骤S150)。
上述设定了最大车速的控制仍将继续，直到测得异常后的经过时间t达到一个预设的预定时间t1为止(步骤S160)。当经过时间达到该预定时间t1时，主控CPU272把设定的最大车速由(Sp＋10)公里/小时降低为Sp(步骤S170)。也就是说，在检测到异常后经过时间t1，主控CPU272把车辆的允许最大车速重设为一个较小的值。
以减小最大车速控制设定为连续控制(步骤S180)，直到异常发生占用时间达到预定时间t2(其中t2＞t1)。当经过时间达到预定时间t2时，主控CPU272将最大车速从Sp设为60公里/小时(步骤S190)，然后结束程序。即在异常发生后经过预定时间t2，主控CPU272改变最大车速，使车辆进一步降低车速设定值。
如果在步骤S140中已判定车速Sp不大于60公里/小时，主控CPU272立即执行步骤S190。在该步骤中，主控CPU272将最大车速设为60公里/小时以限制车速。如果在步骤S100中已经确定异常经历寄存电路280的EEPROM282中存储有异常的发生，也就是说，正在实施最大车速为60公里/小时的限制，那么，主控CPU272仍将继续实行最大车速为60公里/小时的控制(步骤S195)，然后程序结束。如果在步骤S120中未检测到传感器165a发生异常，主控CPU272立即结束程序。
根据上述结构，如果加速器传感器之一发生异常，将实施控制，把最大车速限制到一预定值(本实施例中为60公里/小时)。因此，这就有可能防止驾驶员长时间不必要地持续驾驶，同时保证车辆具有一定的行驶性能，驾驶车辆的安全性也就得到了改善。此外，关于如何设定最大车速的问题，本实施例混合动力车辆采取了这样一种机制，如果发生异常时车速大于某一预定值，允许车辆以大于最大限制车速的速度继续行驶，因为该最大车速是在车速低于上述预定值时设定的，这样车速限制量被分段地得到加强。车辆高速行驶时的安全性由此得到了改善。如果在高速行驶时，车辆一检测到异常就立即强制性限制车速，有可能使驾驶员产生不必要的不安全感，或者使在该车辆周围行驶的车辆上的驾驶员产生不安全感。依据本实施例，如果在高速行驶时有一加速器传感器发生异常，驱动力发生装置将使用由另一个能正常工作的加速器传感器所输出的信号来驱动，并且在限定时间范围内保证车辆有足够的行驶性能(即一定的加速性能)。因此，驾驶员有可能在车辆高速行驶的状态下更安全地采取保护措施。
如上所述，本实施例混合动力车辆依照所发生的异常的种类，在对输出实施如图3所示的限制的同时保证车辆具有一定的行驶性能。由于上述加速器传感器异常并不是一种直接削弱驱动力发生装置的驱动力输出的异常，因而在该情况下，通过设定一最大车速值来强制性地对输出量加以限制。
在可能出现在车辆上的所有异常中事件中，上述发生在加速器传感器上的异常是一种具有相对较高危险性的异常(它有很大可能引起其它异常事件的发生)，因此，该情况下对输出量实施如图3中输出特性线C所示的限制。这是因为，如果车辆使用剩余加速器传感器继续行驶，预期可能发生在该剩余的正常传感器上的异常中有些可能检测不到。图6到图10所示的不同的加速器传感器异常中，根据两个传感器的输出信号差值判断的异常事件#5(差值异常，如图10所示)，就有可能检测不出来。也就是说，如果某一异常发生在一个传感器上，之后，另一个传感器又发生了类似异常，那么，后一个异常就可能检测不出来。因此，如果加速器传感器的两套系统之一发生异常，考虑到此后存在发生了异常而检测不到的可能性，通过施加足够的输出限制的办法来保证车辆的安全性。限制输出时所设定的最大车速并不仅仅限于本实施例中所用的值(60公里/小时)，而可以在满足上述情况的范围内对该值进行调整。
此外，对于本实施例，在检测到异常之后，通过设定一最大车速来实行输出限制的问题，如果检测到异常发生时的车速大于或等于某一预定值，车辆将在发生异常后的一段预定时间内，被允许以更高车速继续行驶。所使用的基准车速并不限于实施例中所设的值，可以是任何合适的值。在检测到异常后允许最大车速增加的时间范围值的选取原则为，在该时间范围内，可以在车辆高速运行的情况下获得足够的安全性(采取充分的安全措施)。另外，依据上述实施例，如果发生异常时车速大于或等于某一预定值，因而设定了更大的最大车速，随着时间推移，而后最大车速将分段地减小。可根据预期的车辆行驶情况或类似条件，在一定满足车辆高速行驶时的安全性要求的范围内，对上述情况下所设定的最大车速(本实施例中为“所测车速Sp＋10”公里/小时)，以及最大车速的减小量进行适当的选择。
根据本实施例，如果测得异常时的车速并不高于某一预定值(如60公里/小时)，那么，发生异常后的最大车速限制立即被设定为该预定值(60公里/小时)。如果发生异常时车速高于上述预定值(60公里/小时)，则最大车速被设定为更大的值，随后，最大车速又分段地被减小，直到最后设回上述预定值为止(60公里/小时)(如图11所示)。然而，为了更快地阻止车辆在发生异常后长时间不必要地持续行使，在车速设回上述预定值(60公里/小时)之后，可进一步以分段地减小最大车速设定值。这种结构能够在某一传感器发生异常，而在其它传感器上若发生异常将检测不到的情况下，充分防止车辆继续不必要地继续行驶。此外，尽管在上述实施例中，不管发生异常时的车速是多少，最终的最大车速仍设置在同一个预定值(60公里/小时)。实际上，最终的最大车速的设定方式可以根据车辆的行驶状态而不同。例如，如果车辆发生异常时处于停止状态，最初就可将最大车速值可以设为一个更小的值。
另外，尽管在上述实施例中，最大车速值的设定是以随着发生异常后的经过时间逐渐减小的方式进行的，实际上，也可以使用不同的基准，如以发生异常后车辆的行驶距离为基准逐渐加强输出限制。只要发生异常时的行驶性能足以保证采取某种保护措施，并分段地实施输出限制以防止驾驶员在发生异常后继续驾驶，前例中所述的优点基本上都能实现。
在上述内容中，结合本实施例描述了两套加速器传感器系统中的一套发生异常的情况下的控制实施过程，然而，两套系统都工作异常的情况也是可以想见的。下面，描述这种情况下所实施的控制。
判断一个加速器传感器是否工作异常的基础，是各传感器的输出信号的模式(参见图6到图10)，前面，本实施例以传感器165a为例描述了这种机制。如果两套传感器系统都工作异常，驾驶员对驱动力的要求就不能形成控制指令。因此，根据加速器操纵量对车辆的加速进行控制将不能实施。为了解决这个问题，本实施例混合动力车辆采取了这样的机制，如果两套加速器传感器系统都工作异常，则通过车轴输出充分小的预定驱动力以允许车辆被移动。
更具体地说，如果检测到两套加速器传感器都工作异常，一个基本上相当于自动换档汽车的爬行功率的将被输出。这样，就能允许驾驶员把车辆移动到安全的地方。因此，即使在发生使加速器传感器完全不可用的异常的情况下，仍能保证车辆具有一定的安全性。这样，就算是两个加速器传感器都发生异常，从而不可能输入驱动力要求，本实施例混合动力车辆仍能尽可能地保证最高的行驶性能，从而使发生异常时的安全性得到改善。
在本实施例混合动力车辆中，通过使用由电池194提供的电能来驱动第二马达MG2，可以实现汽车爬行所需的预定驱动力。另一种方法是，驱动发动机150并运转第一马达MG1进行发电(使马达MG1输出一个用于抵消由发动机传来的扭矩的反作用扭矩)，从而使扭矩直接由发动机150通过车轴传递给马达MG2。
下面，描述发生档位传感器异常时所实施的动作。
安装于变速杆之上并用于检测变速杆的位置的档位传感器167由两套传感器系统组成，为主控CPU272提供两路档位信号SP1、SP2。如图4所示，和加速器传感器相关的电路结构相类似，档位传感器167由两个传感器167a、167b组成，它们有不同的特性。传感器167a、167b的输出信号SP1、SP2被输入主控CPU272中进行处理。正如在上述加速器传感器异常的处理机制中一样，主控CPU272中的异常检测部件272a检查档位传感器167是否工作异常，并将检查结果提供给输入确定部件272b。
图12为说明由档位传感器167所输出的信号的状态图。在档位传感器167的两套传感器中，传感器167a输出一个对应于变速杆位置(档位)的电压信号(模拟信号)。在本实施例混合动力车辆中，由变速杆位置所决定的档位有停车档(P)，倒车档(R)，空档(N)，驱动档(D)及B档(B)等。B档对应于一种和驱动档(D)相类似的前行状态，但和驱动档相比，该档位允许发动机有更强的制动效果。
另一传感器167b输出一个“开/关”信号，用于检查当前变速杆在哪一个档位。当变速杆处于某一档位时，档位传感器167b输出一个对应于每一档位的“开”信号。当变速杆处于两个档位之间时，传感器167b输出一个“关”信号。如果由传感器167b传来的一个“开”信号持续了一段预定时间(如100毫秒)，并且在该段时间内，由传感器167a输出了一个对应于该“开”状态的电压信号，对应于该“开”信号和电压信号的一个档位就得到了确认。在图12中，横轴代表变速杆的行程，纵轴代表传感器167a输出信号的电压值。横轴下所示为由传感器167b输出的“开”信号(SW信号)，其位置对应于“开”信号被输出时的行程。
依据上述方式，在档位传感器167中，根据两套传感器系统167a、167b的输出信号来判定档位。本实施例混合动力车辆具有这样的机制，如果传感器之一发生异常而不能确定某些档位的话，档位的确定过程会依照那些未受到异常影响的档位来实施。例如，如果传感器167b发生部分失灵而导致P档位的“开”信号不能输出的话，就不能确定P档位。然而，在这种情况下，只要其它档位的“开”信号仍能正确输出，且由主控CPU272在传感器输出信号的基础上所执行的预定的算法运算也不出现矛盾的前提下，系统仍然能确定其它的档位。
如果由传感器167a所输出的信号的电压是一个对应于某一档位的值，而此时传感器167b并没有输出一个对应于该电压信号的“开”信号，异常检测部件272a将认为传感器167b发生了异常，并根据异常的种类改变输出特性，如图3所示。这时，混合动力车辆将产生某种显示、声响/语音、或振动等告警信号来提醒驾驶员档位传感器发生异常，系统不能识别具体的档位。
在档位传感器中发生异常时，本实施例混合动力车辆选择和正常状态下一样的输出特性(图3中的线A)，这样，车辆的输出特性基本不变。也就是说，档位传感器异常并不直接影响驱动力发生装置。尽管由传感器167a所输出的“开”信号中的一个或多个可能异常，但这种异常并不直接引起其它异常的发生。因此，在本实施例所实施的控制中，对应于能被正常检测到的档位的行驶性能不被降低。
这样，依据本实施例混合动力车辆，即使在发生档位传感器异常而使某些档位不能确定的情况下，其它档位仍能被正常确定，而且，仍能保证与所发生的异常相应的充分的行驶性能。因此，该车辆允许采取某种保护措施并保证车辆的安全性。实际上，也可以采用另外一种结构，在该结构中，如果档位传感器发生异常而不能确定某些档位，系统将采取某种减弱行驶性能的控制，而不管车辆是否处于能被正常确定的档位。例如，可以象前面所述的发生加速器传感器异常的情况下那样，设定一个最大车速。这种结构将促使驾驶员意识到发生了异常，并防止驾驶员在发生异常的情况下仍持续驾驶车辆。
另一种以采用的结构是，在检测到档位传感器之一发生异常而允许对那些仍能正常检测到的档位进行判定，以保证车辆的行驶性能，的前提下检测到异常之后，逐步加强输出限制，以防止车辆在发生档位传感器异常的情况下长时间行驶。例如，可在检测到异常发生后一段时间或行驶一段距离值后，设置一最大车速限制，而该最大车速限制可随异常发生之后的时间或行驶距离而逐步加强。
如果档位传感器由输出模拟信号的传感器167a以及输出“开/关”信号的传感器167b组成(如本实施例混合动力车辆的情形)，在输出模拟信号的传感器上发生异常将会带来下面的问题。当输出“开/关”信号的传感器的输出为“关”时，将不可能确定传感器输出的“关”信号是由于变速杆处于中间位置的结果，还是该传感器已发生异常。因此，本实施例混合动力车辆中，如果输出模拟信号的传感器167a发生异常，档位判定过程将避免只使用由输出“开/关”信号的传感器167b所获得的信息。这样的话，如果发生了妨碍档位判定的异常，最好尽可能保证车辆的行驶性能，以允许采取某种保护措施，考虑到当前异常可能引发其它异常的情况，如前面所述的两套加速器传感器均工作异常的那种情况。如果档位传感器由两套传感器组成，其中每套都能独立地检测档位(如前面所述的加速器传感器那样)，也可以在某套传感器发生异常时，使用另一套能正常工作的传感器来完成档位判定和限制输出，以继续行驶车辆。
下面，描述马达电流传感器发生异常时控制动作。
如上所述，马达MG2和车轴以机械方式相连，它能给车轴直接施加驱动力。马达MG2是一个三相同步马达，在其定子之上安装有三相线圈，预定电流经过该线圈就会形成预定磁场，在转子永久磁铁形成的磁场和三相线圈形成的磁场的相互作用下，驱动转子旋转。如上所述，马达主控CPU262提供给第二马达控制CPU266一个要求电流值I2req，该电流值对应于由主控CPU272所提供的对马达MG2的要求扭矩值T2req。第二马达控制CPU266根据要求电流值I2req控制驱动电路192，并向马达MG2的三相线圈提供预定电流，从而驱动马达MG2。驱动电路192装有一个电流传感器，用于测量三相线圈上的电流值。实测电流值I2det由传感器进行检测并被提供给第二马达控制CPU266(如图2所示)。第二马达控制CPU266实施的控制是，将实测的三相线圈中的电流值进行反馈，并校正实测电流值和需求电流值之间的差异。
若驱动电路192中的电流传感器检测到异常，本实施例混合动力车辆将停止在电流传感器所测电流值的基础上实施的校正三相线圈中的需用电流值的控制过程，并向驾驶员发出警报(如上所述)。电流传感器上的异常检测过程可以以一种和前面所述的加速器传感器的异常检测过程相类似的方法来完成。也就是说，把在传感器正常工作的情况下不会发生的信号模式预先存入提供给第二马达控制CPU266使用的一个ROM(图中未画出)中。如果电流传感器的输出特性和预先存储的任一异常模式一致，系统就判定电流传感器发生了异常。
在以上述方式检测到电流传感器发生异常时，不可能实施前面所述的将流经马达MG2的三相线圈的电流值进行反馈的控制。因此，在电流传感器发生异常之后，仅根据要求电流值I2req，对驱动电路192实施一种方式的控制，于是，即使实际电流与需求电流有偏离，车辆仍然继续行使。
电流传感器异常不是一种直接削弱由驱动力发生装置的驱动力输出的异常，因此，尽管在上述控制中，在不反馈实际电流值的前提下，仍有可能根据和使用正常情况下一样的方法算出的需求电流值I2req来控制驱动电路192，和正常情况下相比，本实施例通过控制减弱由电池194所输出的用于驱动马达MG2的电能(例如，可以是正常水平的80％)的方法，限制异常情况下的输出。在电流传感器发生异常时，通过设定最大车辆速度的方法(和前面所述的加速器传感器异常时一样)，也能限制输出。然而，由于电流传感器不太可能引起其它异常的发生(尽管由于对马达MG2的控制精度会减弱，能量效率可能轻微降低，对有关行驶性能的操纵的反应性也可能稍微变坏，电流传感器异常仍可被认为是一种只有很小可能引起其它异常发生的异常)，本实施例混合动力车辆没有采用最大车速限制，而是抑制由电池194输出给马达MG2的电能，从而轻微地降低了车辆的加速性能，以此来控制输出。此外，由于把电池194输出的用于驱动马达MG2的电能从正常水平稍稍降低，本实施例混合动力车辆能显著防止在发生减弱马达MG2的控制精度的异常时，向马达MG2供给非所希望的电流量。
因此，根据本实施例混合动力车辆，即使在检测到电流传感器异常的情况下，仍然能根据所发生的异常的种类保证足够的行驶性能，以便采取保护措施。此外，通过抑制电池194输出给马达MG2的电能以轻微降低车辆的加速性，混合动力车辆保证了在输出给马达MG2的驱动信号精度较低的情况下，车辆仍具有足够的安全性。
如上所述，电流传感器异常是一种不太可能引发其它异常的异常。因此，本实施例混合动力车辆没有实行基于最大车速的限制，而实行了降低加速性能的限制。然而，为了防止车辆在出现异常的情况下长时间不必要地持续行驶，也可以以分段方式进一步对输出实行限制。例如，可以象前面的实施例中所提到的那样，在检测到电流传感器异常经过一段预定时间或行驶一段预定距离之后，分段地设置车辆的最大车速限制。
下面，描述电池电压信号异常的情况下的控制动作。
将电能由电池194供给驱动电路191、192的电路中安装有一个电压传感器，用来检测电池194的输出电压。如上文所述，所测得的电压值VB被提供给主控CPU272和马达主控CPU262。主控CPU272在确定如发动机150和马达MG1、MG2的转速以及扭矩分配等的控制量时，会用到输出电压值VB。马达主控CPU262在根据由主控CPU272所提供的对马达MG1、MG2的转矩要求值T1req、T2req，确定输出给马达控制CPU264、266的电流要求值I1req、I2req时，也需要使用输出电压VB。于是，输出电压值VB被提供给主控CPU22和马达主控CPU262，用于马达MG1、MG2的驱动控制。
若检测到电池194的电压值VB信号异常，本实施例混合动力车辆将停止采用前述电压传感器所测得的电压值的控制过程，并向驾驶员发出上述的警报信息。电压值VB的信号异常的检测过程可以按和上述加速器传感器异常的检测过程类似的方式来实现。也就是说，把在传感器正常工作的情况下不可能发生的信号模式预先存入一个提供给主控CPU272的ROM(图中未画出)，如果输出电压值VB的信号和预先存储的任一异常模式一致，系统就判定电压值VB的信号发生了异常。
如上所述，当检测到电压值VB的信号异常时，主控CPU272和马达主控CPU262就不可能使用实测的电池194的输出电压值来确定如发动机和马达MG1、MG2的控制量。因此，一旦检测到电压值VB的信号异常，主控CPU272就算出电池194的输出电压的一个估计值，并使用该估计值取代实测值来确定控制量，并将该估计值提供给马达主控CPU262，用于确定需求电流值I1req、I2req。这样，车辆得以继续行驶。
电池194输出电压的估计值是基于混合动力车辆的电能平衡方程确定的。从电池194所输出的电功率以及被车辆各部件所消耗的电功率应该相等，满足方程4输出电流(IB)×输出电压(VB)＝MG1所消耗的功率＋MG2所消耗的功率＋电源控制电路所消耗的功率……(4)由电池194供电的部件包括马达MG1、MG2，主ECU210中的各个电路，这些电路由电源控制电路274直接提供降压电能。马达MG1、MG2消耗的电能可由马达MG1、MG2所输出的扭矩值和其转速的乘积来确定。在实际计算消耗功率时，主控CPU272将由主控CPU272提供给马达主控CPU262的马达MG1、MG2的扭矩要求值T1req、T2req，同由马达MG1、MG2的转速传感器测量并通过马达主控CPU262反馈回来的马达MG1、MG2的转速值REV1、REV相乘。在计算由电源控制电路274所消耗的电能时，把电源控制电路降低的电压值作为预定电压值(本实施例混合动力车辆中为12伏)和电源控制电路274中用于测量降压后供给各电路的电流值的预定电流传感器(未示出)所测得的电流值相乘即可。
如上所述，电池194所输出的电流值IB被输入给主控CPU272。尽管在图2中，没有标示由电池194提供给电源控制电路274的输出，由一预定电流传感器测得的输出电流值IB实际上是电池194的总的输出电流值，其中包括供给电源控制电路274，以及驱动控制电路191、192的电能。主控CPU根据上述方程(4)计算出一个输出电压的估计值，并使用该值来确定马达MG1、MG2的控制量和其它类似参数。
上述电压传感器异常并不是一种直接削弱由驱动力发生装置所产生的驱动力的异常，因此，尽管可以实施和正常情况下相似的不限制输出的控制，然而，和正常情况下相比，本实施例仍然减弱了由电池194提供的用于驱动马达MG2的电能，以限制输出，如前面所述的电流传感器发生异常时那样。在电压传感器发生异常时，通过设定最大车辆速度的方法(和前面所述的加速器传感器异常时一样)，也能限制输出。然而，由于电压传感器异常不太可能引起其它异常的发生，(尽管由于与实测值相比估计值的精度较低对马达MG2的控制精度会减弱，能量效率也可能轻微降低，有关车辆行驶操作的反应性也可能稍微变坏，电压传感器异常仍可被认为是一种很少可能会引起其它异常发生的异常)，本实施例混合动力车辆没有采用最大车速限制，而是采用抑制由电池194输出给马达MG2的电能，从而轻微地降低了车辆的加速性能的控制输出方式。
因此，根据本实施例混合动力车辆，就算是在电压传感器检测到异常的情况下，仍然能根据所发生的异常的种类保证足够的行驶性能，以便采取保护措施。此外，通过抑制电池194输出给马达MG2的电能以轻微降低车辆的加速性，混合动力车辆保证了在输出给马达MG2的驱动信号的精度较低的情况下，车辆仍具有足够的安全性。
如上所述，电压传感器异常是一种不太可能引发其它异常的异常。因此，本实施例混合动力车辆没有实行基于最大车速的限制，而实行了降低加速性能的限制。然而，为了防止车辆在出现异常的情况下长时间不必要地持续行驶，也可以分段地进一步对输出实行限制。例如，可以象前面的实施例中所提到的那样，在检测到电压传感器异常后经过一段预定时间或行驶一段预定距离之后，分段地设置车辆的最大车速限制。
下面，描述发动机系统工作异常时的控制动作。
根据本实施例混合动力车辆，即使在发动机1 50或发动机ECU240发生异常而不能由发动机150输出驱动力的情况下，通过使用存储在电池194中的电力驱动马达MG2亦可使车辆行驶得以持续。在这种不能由发动机150输出驱动力的状态下，行驶性能与正常情况相比以一种预定方式受限。此外，如果当发动机150发生异常，而电池194中存储的功率又在发生其它异常时消耗殆尽的情况下，就不可能驱动车辆。因此，如果发动机150发生异常而使用电池194作为驱动车辆的唯一能源的话，本实施例混合动力车辆将实施下面的操作。也就是说，当电池194的剩余电量(SOC)充足时，能够根据驾驶员的加速要求保证一定程度的行驶性能，从而允许采取必要的保护措施。在电池194的剩余电量减弱或低于某一预定值时，实施输出限制(限制车速)，从而保证尽可能长的行驶距离。
发动机150上所发生的异常由发动机ECU240根据发动机150上的各个传感器所输入的检测信号模式来进行检测。若发生异常，发动机ECU240会输出一个“检测到异常”的信号给主控CPU272，以通知有某一异常发生并停止发动机150的运行。
图13给出了发动机异常处理程序的流程图。该程序在每个预定时刻由主控CPU272执行。在执行该程序时，主控CPU272首先参考异常历史过程寄存电路280的EEPROM282中的内容(如图4)，确定是否发生过异常(步骤S200)。如果检测到发动机150工作异常，有关该异常发生的信息会被寄存到异常历史过程寄存电路280的EEPROM282(图4)中，如下所述。因此，通过访问异常经历寄存电路280的EEPROM282中的内容，主控CPU272能判别发动机150是否发生异常。另一种可供选择的方案是，将异常事件的发生存储在独立于异常经历寄存电路280的EEPROM282而为主控CPU272服务的一个ROM上(图中未画出)，并从该ROM中读取内容。
如果异常发生没存储在异常经历寄存电路280的EEPROM282中，主控CPU272根据有否来自发动机ECU240的异常检测信号输入，来确定发动机150是否出现异常(步骤S210)。如果在步骤S210检测到发动机150异常时，主控CPU272切换控制，以避免使用发动机150，而仅用马达MG2来输出功率，作为车辆驱动功率，并将最大车速没定为100公里/小时。主控CPU272进而将发动机150异常发生存储在异常经历寄存电路280的EEPROM282中，并发出如显示、声音/音响、人为振动等报警信号，以便通知驾驶员异常发生(在步骤S220执行上述动作)。
在发动机150停止工作而仅使用马达MG2所提供的驱动力驱动车辆的情况下，将基于当时车速和加速操纵量，确定通过车轴输出的转矩要求值(和正常状态时一样)。然而，在实施停止发动机150的控制时，实行由第二马达MG2输出所有转矩要求值的控制，而不再确定控制量，如发动机150和马达MG1、MG2的转速以及扭矩分布等控制量，同时为各CPU和ECU提供各个种要求值。在使用马达MG2产生所需驱动力时，驱动力受限于马达MG2的工作能力。在本实施例中，由于行星齿轮系中恒星齿轮121的机械限制，在发动机150停止工作时的最大车速被限制到100公里/小时。下面会详细解释因恒星齿轮121的机械制约导致的车速限制。也就是说，在车速达到最大车速后，不管加速器操作程度如何，从马达MG2输出的转矩将被阻断。
此后，主控CPU272读入电池194的剩余电能(SOC)(步骤S230)。异常经历寄存电路280对输入和输出电池194的电量实施总许运算，从而获得电池194的SOC值。运算得到的SOC值由电池ECU230输入到主控CPU272中。
在读入电池194的剩余电能之后，主控CPU272确定剩余电能是否大于或等于80％(步骤S240)。如果剩余电能大于或等于80％，主控CPU272将继续最大车速设为100公里/小时的控制，同时重复步骤S230和S240的处理过程，直到剩余电能少于80％为止。若在步骤S240中已确定剩余电能少于80％，主控CPU272就把最大车速设为60公里/小时(步骤S250)。
随后，主控CPU272再次读入电池194的剩余电能(步骤S260)，并判断剩余电能是否大于或等于70％(步骤S270)，若大于或等于70％，主控CPU272继续最大车速值设为60公里/小时的控制，并重复执行步骤S260和S270直到剩余电能小于70％为止。若在步骤S270中检测到剩余电能已小于70％，主控CPU272将最大车速重设为45公里/小时(步骤280)。
随后，主控CPU272再次读入电池194的剩余电能(步骤S290)，并判断剩余电能是否大于或等于50％(步骤S300)，若大于或等于50％，主控CPU272继续最大车速值设为45公里/小时的控制，并重复执行步骤S290和S300直到剩余电能小于50％为止。若在步骤S300中检测到剩余电能已小于50％，主控CPU272将最大车速重设为20公里/小时(步骤310)。此后，主控CPU272结束本程序。
若在该程序的步骤S210中未检测到电池194异常，主控CPU272立即结束程序。若在步骤S200中判定电池194异常已被存储，主控CPU272继续执行由马达MG2获得驱动力的控制同时保持发动机停止，并继续进行最大车速设为20公里/小时的控制(步骤S320)。此后，主控CPU272结束程序。
下面解释恒星齿轮121的机械限制。行星齿轮系有三个转轴，即行星齿轮架轴127、恒星齿轮轴125和环形齿轮轴126。其特点是，如果已知三转轴中二转轴的转速和一个转轴的扭矩，其余转轴的转动状态就可以确定(此后，转轴的转速和扭矩统称为“转动状态”)。三转轴的转速之间的关系满足方程(1)，转轴之间的扭矩关系满足方程(2)、(3)。于是，三转轴的转动状态可以用机械学中常见的数学表达式来确定。转轴的转动状态之间的关系也可以用一种称为“列线线”的工具，用几何方法确定。
图14即给出了一列线图，图中纵轴表示各转轴的转速，而横轴以距离关系表示齿轮之间的齿轮传动比。恒星齿轮轴125(图14中的S)和环形齿轮轴126(图14中的R)位于相对的两端，而行星齿轮架轴127的位置定义在C点，并将位置S和位置R之间的距离以比率1ρ分为两部分。如上所述，ρ为恒星齿轮121的齿数和环形齿轮122的齿数之比。相对于横轴上的S、C、R，画出了齿轮转速Ns、Nc、Nr。行星齿轮系120的特性保证了用这种方法画出的表示转速的三点总是在一条直线上。该直线被称为“工作公线”。由于两点就能确定一条直线，使用这样一条工作公线，就能在已知两个转轴的转速的前提下，确定第三转轴的转速。如上所述，发动机150的曲轴156和行星齿轮架轴127相连，马达MG1的转子132和恒星齿轮轴125相连，马达MG2的转子142和环形齿轮轴126相连(环形齿轮126以机械方式与车轴相连)，于是，各齿轮转轴的转速分别对应于发动机150、马达MG1和MG2的转速。
列线图14对应于发动机150停止运行，车辆由马达MG2进行驱动的状态。当发动机150停止时，行星齿轮架轴127的转速(Nc)为“0”。在这种情况下，马达MG2输出预定的驱动力，而和马达MG2相连的环形齿轮轴126以一对应于车速的转速(Nr)转动。马达MG1并不输出扭矩，和MG1相连的恒星齿轮轴125的转速由上述二转轴的转速确定。这样，当发动机停止运行而行星齿轮架轴127转速为“0”时增加车速，即增加马达MG2的转速(也即增加环形齿轮轴126的转速Nr)将会使得恒星齿轮轴125的转速也增加。由于机械强度的原因，构成行星齿轮系120的各个齿轮均有一个最高转速限制。在本实施例混合动力车辆中，在发动机150停止运行的情况下，对应于环形齿轮轴126的转速极限值的车速为100公里/小时，在该速度下，恒星齿轮轴125不会超过其极限值。在图13所示的发动机异常处理程序的步骤S220中，当控制过程发生改变而使发动机停止运行时，最大车速设为100公里/小时。
根据本实施例混合动力车辆的上述结构，如果发动机150异常，通过使用马达MG2并设定一对应于前述的齿轮机械强度极限的车速，可以让车辆继续行驶。因此，即使发动机150检测到异常，仍能依据所发生异常的种类保证足够的行驶性能，以采取保护措施。也就是说，即使在高速行驶时，本实施例混合动力车辆仍能在发生异常时，使得采取充分的保护措施成为可能，并可通过上述最大车速的设定，改善车辆的安全性。
另外如上所述，在发动机150工作异常时，由于受到电池194所存电能的限制，车辆仅被允许在一定距离范围内继续行驶。因此，在发动机工作异常时，本实施例混合动力车辆根据电池194的剩余电能来限制输出(限制最大车速设定)，以确保可能的行驶距离，以便采取保护措施。当异常发生时，混合动力车辆能够保证一定的行驶性能，从而也就确保了高速行驶时采取保护措施的安全性。此后，逐步限制车辆的行驶性能，以促使驾驶员尽快针对当时的异常采取必要的措施，并保证将车辆移动到安全的地方所需的行驶距离。通过最终将最大车速设为20公里/小时，可确保尽可能久地使用电池194的剩余电能获得移动车辆的能力。由于发动机异常能导致车辆最终不可移动(在电池194的电能消耗完时)，本实施例在发生这种异常之后，首先保证车辆充分的行驶性能，然后分段地将行驶性能充分减弱至图3中(D)线所示的程度，以保证车辆具有尽可能长的行驶距离，以便移动到安全的地方。
在图13所示的发动机异常处理程序中，在确定电池194的剩余电能(SOC)是否已减少到预定值(80％、70％、50％)的基础上，设定最大车速(60、45、20公里/小时)。用作基准的SOC值和最大车速的设定值并不仅限于图13中所示的值，可以根据车辆所允许的行驶性能的需要，在不同步骤设定为不同的值。随着剩余电能的减少，逐步收紧最大车速限制，用这种方式可以实现前面所述的预期的优点。
此外，根据前面所述的实施例，当检测到发动机150异常时，在满足恒星齿轮121的机械强度要求的基础上，设置最大车速。然而，也可以设置一个比由机械强度限定的车速更低的车速作为异常发生时的最高车速。如果齿轮和马达的工作能力足够，车辆就能高速行驶，最大车速还可根据发动机异常发生时所测得的车速来设定，加速器传感器异常时的情况就是如此。因此，在发生异常时，可确保采取保护措施所需的行驶性能，并充分地避免不必要的功率消耗。
在前面的实施例中，输出限制(最大车速限制)是被分段地逐步加严的。可以以发动机发生异常之后所经历的时间或行驶的距离作为考虑因素，来实行分段加严的输出限制，正如前面所述的发生加速器传感器异常时一样。
此外，根据上述实施例，若检测到异常，系统将不管发生异常时所测得的车速而将最大车速设置为100公里/小时。然而，也可以根据发生异常时的车速来设置最大车速。这种结构也能保证发生异常后的充分的行驶性能，从而允许采取更安全的保护措施。
尽管上文描述了发生各种异常时所实施的控制，在本实施例混合动力车辆上，发生其它别的异常也是可以想见的情况。例如，前面未涉及的某一传感器发生异常，车辆的某个ECU发生异常，ECU和/或CPU之间的通信上发生异常，电池194或某一马达发生异常等等，这些异常都是可能的。应用本发明的原理，可以使系统根据异常的种类来确定其输出，从而使得采取保护措施成为可能。如果发生的异常并不直接削弱驱动力发生装置的运行，根据异常的种类设置最大车速，就能限制输出保证车辆的安全行驶。此外，如果所发生的异常直接影响到驱动力发生装置的运行，控制方式将不再使用已发生异常的部件来进行控制。如果这种控制方式的改变涉及到降低输出的水平，这种输出的减少是改变控制方式的结果，却也保证了车辆的安全行驶。此外，通过使用余下的正常功能，可确保采取保护措施所需的尽可能好的行驶性能。在发生异常并改变控制方式，以及根据异常的种类降低行驶性能之后，进一步分段地降低行驶性能可以阻止车辆在发生异常的情况下长时间不必要地持续行驶，从而改善了安全性。如果在发生异常时就限制输出，最好是在考虑到车辆的行驶状态的前提下确定适当的输出限制。例如，如车辆高速行驶，而此时又发生了异常，可以在发生异常后短时间内，确保车辆具有超过通常所设定的输出限制的行驶性能，并改善此时采取保护措施的安全性。
尽管本发明使用其优选实施例进行说明，须知，本发明并不受限于本发明申请公开的实施例或其结构。相反，本发明可以通过各种不同的方式在不偏离本发明要旨的范围内实施。
权利要求
1.一种安装在车辆上用于控制该车辆的行驶状态的控制装置，其特征在于该装置包括一个驱动力发生装置(150，194)；一个控制器(260，270)，其构造适用于在第一工作模式和第二工作模式下控制该驱动力发生装置(150，194)，在第一工作模式下，该控制器(260，270)根据驾驶员的增加驱动力要求改变该驱动力发生装置(150，194)产生的驱动力，并且当检测到车辆的某种异常时，该控制器(260，270)将在第二种工作模式下针对所检测的异常的类型来控制该驱动力发生装置(150，194)。
2.一种根据权利要求1的控制装置，其特征在于，该控制器(260，270)中存储有包括该第二种模式的多种预定的异常期间控制模式。
3.一种根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，在该第二种模式下，与没有检测到该异常时的根据增加驱动力要求所作的驱动力改变相比，该控制器(260，270)将依照增加驱动力请求对驱动力变化进行限制。
4.一种根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，在该第二种模式下，当车辆达到特定的速度之后，该控制器(260，270)将无视增加驱动力要求的存在阻止车辆继续加速。
5.一种根据权利要求4的控制装置，其特征在于，在该第二种模式下，在发现异常时车辆的速度至少为一预定速度的前提下，控制器(260，270)允许驱动力应增加驱动力要求而增加，直到车速达到特定速度为止。
6.一种根据权利要求5的控制装置，其特征在于，在该第二种操纵模式下，假如至少下述的某一条件得到满足，即检测到异常后的经过时间少于预定时间，或者检测到异常后的通过距离小于预定的距离，该控制器(260，270)将允许驱动力应增加驱动力要求而增加，直到车速超过车辆的特定速度为止。
7.一种根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，在该第二种操纵模式下，当异常发生时，该控制器(260，270)通过用正常工作中的一部分功能来控制驱动力发生装置(150，194)以产生驱动力，并且该控制器(260，270)可根据增加驱动力要求改变驱动力。
8.一种根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，在该第二种模式下，该控制器(260，270)基于检测到异常后经过的一段时间或检测到异常后通过的一段距离，以分段的方式限制车辆的驱动力。
9.一种根据权利要求8的控制装置，其特征在于该装置还包括一套用来检测关于车辆特定位移量的检测器(165a，165b，167a，167b)，其作用是如果至少这些检测器中的一个(165a，167a)发生异常，则如果另有至少一个检测器(165b，167b)也发生异常就可使该特定的位移量不可能检测到。
10.一种根据权利要求1或2的控制装置，其特征在于，在该第二种模式下，该控制器(260，270)致使驱动力发生装置(150，194)输出一个小驱动力，让该车辆仅依靠该驱动力发生装置(150，195)移动，而无视增加驱动力要求的存在。
11.一种包含有一套控制车辆行驶状态的操纵控制装置的车辆，其中包括一个驱动力发生装置(150，194)；一个控制器(260，270)，其构造适用于在第一工作模式和第二工作模式下控制该驱动力发生装置(150，194)，其特征在于，在第一工作模式下，该控制器(260，270)可根据驾驶员的增加驱动力要求改变该驱动力发生装置(150，194)产生的驱动力的大小，并且当检测到车辆异常时，根据检测到的异常的类型，该控制器(260，270)将在第二种工作模式下针对检测到的异常的类型来控制该驱动力发生装置(150，194)产生的驱动力。
12.一种装于车辆上用来控制该车辆行驶状态的操纵控制装置，其中包括一个驱动力发生装置(150，194)；一个控制器(260，270)，其设置适合于对驱动力发生装置(150，194)实施驱动控制；一个异常检测器，它能检测到车辆上发生的某种特定的异常情况，在异常检测器检测到异常的情况下，该控制器(260，270)以分段方式对车辆的驱动力进行限制。
13.一种根据权利要求12的操纵控制装置，其特征在于还包括一套用来检测关于车辆特定位移量的检测器(165a，165b，167a，167b)，其作用是即至少在这些检测器中的一个检测器(165a，167a)中检测到异常的情况下，则至少如果另一个检测器(165b，167b)也出现异常，就可使该特定的位移量不可能检测到。
14.一种根据权利要求12或13的操纵控制装置，其特征在于，在第二种工作模式下，控制器(260，270)基于检测到异常后经过的一段时间或检测到异常后通过的一段距离以一种分段方式限制车辆驱动力。
15.一种具有控制车辆行驶状态的操纵控制装置的车辆，其中包括一个驱动力发生装置(150，194)；一个控制器(260，270)，它适合于对驱动力发生装置(150，194)实施驱动控制；一个异常检测器，它能检测到车辆上发生的某种特定的异常情况，在异常检测器检测到异常的情况下，其控制器(260，270)以分段方式对车辆的驱动力进行限制。
16.一种用于控制车辆行驶状态的操纵控制方法，该车辆使用驱动力发生装置(150，194)提供驱动力，其特征在于包含下列步骤检测请求增加车辆驱动力的驱动力增量需求信号，控制驱动力发生装置(150，194)以便按照增加驱动力要求来改变驱动力，检测(S210)车辆上发生的某种特定的异常情况；并且在检测到异常情况的时候，根据所检测到的异常的类型，相应改变(S140至S190)对驱动力发生装置(150至190)的控制程序。
17.一种用于控制车辆行驶状态的操纵控制方法，该车辆使用驱动力装置(150，194)提供驱动力，其特征在于包含下列步骤检测(S120)车辆上发生的某种特定的异常情况，当检测到异常情况的时候，控制(S230到S310)驱动力发生装置(150，194)，以便以一种分段方式限制车辆驱动力。
全文摘要
如果在车辆上有异常发生,则依据异常的类型实施异常检出时控制。根据异常的类型选择车辆的输出特性,以使异常发生时的安全性得到改善。在实施这种输出限制时,限制量是分段加严的,于是,进一步改善了异常发生时的安全性。
文档编号B60K6/445GK1332095SQ0112486
公开日2002年1月23日 申请日期2001年5月10日 优先权日2000年5月10日
发明者滩光博 申请人:丰田自动车株式会社