车辆及车辆的控制方法

专利名称：车辆及车辆的控制方法
技术领域：
本发明涉及车辆以及车辆的控制方法。
技术背景一种提出的车辆结构配备有发动机、具有与发动机连接的行星轮架以 及经由自动多级变速器连接至驱动车轮的齿圈的行星齿轮机构、与行星齿 轮机构的太阳轮连接的第一电机、以及与行星齿轮机构的齿圈连接的第二 电机(例如参见专利文献l)。专利文献l:日本专利早期公开公报号2005-264762发明内容在具有现有技术结构的车辆中，在将换档位置设定为驻车档位时，多 级变速器工作以使齿圈与驱动车轮断开。在将换档位置设定为驱动档位 (例如前进档)时，多级变速器工作以使齿圈与驱动车轮连接。在该结构 的车辆中，在响应于换档位置从驻车档位到前进档位的改变将齿圈与驱动 车轮连接的过程中，从发动机或第二电机向齿圈输出的转矩会使齿圈旋转 并引起冲击。特别在车辆驻车期间驾驶员会非常容易察觉到这种冲击。因 此希望防止因齿圈的旋转导致的冲击。在该车辆中，例如在齿圈与驱动车 轮未完全连接的状态或在齿圈与驱动车轮断开的状态下，齿圈可旋转。在 齿圈可旋转的状态下，可能需要对齿圈旋转进行限制以通过第一电机驱动 发动机或用于使发动机运转。在本发明的配备有变速器(其能够在动力轴与车轴之间在变速情况下 传递动力并能够将动力轴与车轴断开)的车辆中，需要防止将换档位置从 驻车档位改变至驱动档位时产生冲击。在配备有该变速器的本发明的车辆 以及对这种车辆的控制方法中，还需要在动力轴可旋转状态下限制动力轴
的旋转。通过具有下述设置的本发明的车辆以及车辆控制方法来实现上述以及 其他相关需求的至少一部分。根据一个方面，本发明涉及第一车辆，其包括 驱动动力源，其向动力轴输出动力； 电机，其对所述动力轴输入和输出动力；变速器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力， 并能够将所述动力轴与所述车轴断开；以及控制器，所述控制器响应于换档位置从驻车档位到驱动档位的改变， 在通过所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行 限制的情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴 连接。响应于换档位置从驻车档位到驱动档位的改变，本发明的第一车辆通 过驱动动力源及电机中任一者来限制动力轴的旋转的情况下控制变速器将 动力轴与车轴连接。在将换档位置设定为驱动档位时，变速器工作以将动 力轴与车轴连接。另一方面，在将换档位置设定至驻车档位时，变速器工作以将动力轴与车轴断开。在本发明的第一车辆中，响应于换档位置从驻 车档位至驱动档位的改变，变速器工作以将动力轴与车轴连接，同时驱动 动力源及电机中的至少任一者工作以限制动力轴的旋转。这种设置有效地 限制了动力轴的旋转，并防止了通过变速器在将动力轴与车轴连接的过程 中产生冲击。在本发明的第一车辆的一个优选实施例中，所述电机具有连接至所述 动力轴的转子，并通过在定子上形成的旋转磁场来驱动并旋转所述转子， 从而可以向所述动力轴输入和输出动力。所述控制器响应于所述换档位置 从所述驻车档位到所述驱动档位的改变，在执行旋转限制控制的情况下进 行控制以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接，所述旋转限制控 制对所述电机进行控制以使得在所述定子上形成的所述磁场的方向固定， 由此限制所述动力轴的旋转。在本实施例的第一车辆中，旋转限制控制有 效地防止了在将动力轴与车轴连接的过 在执行旋转限制控制的情况下控制变速器将动力轴与车轴连接的本实 施例的第一车辆中，优选地，所述控制器在将所述换档位置设定为所述驻 车档位时从所述驱动动力源向所述动力轴输出动力的状态下，执行所述旋 转限制控制。所述控制器在执行所述旋转限制控制期间，响应于所述换档 位置从所述驻车档位到所述驱动档位的改变进行控制，以在所述旋转限制 控制持续的情况下通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接。上述设 置有利地避免了在通过变速器将动力轴与车轴连接过程中对旋转限制控制 的解除。即使在将换档位置设定至驻车档位的情况下动力轴可旋转时，上 述设置也能够使得在执行旋转限制控制的情况下对驱动动力源进行驱动。 在一种应用中，即使在将换档位置设定至驻车档位时，在没有动力从驱动 动力源输出至动力轴的情况下，控制器不执行旋转限制控制。在此应用 中，在没有动力从驱动动力源输出至动力轴的状态下，在换档位置从驻车 档位改变至驱动档位时，控制器在不执行旋转限制控制的情况下控制变速 器以将动力轴与车轴连接而。上述设置不需要驱动电机来执行旋转限制控 制，由此有利地节省了电机消耗的能量。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接的本 实施例的第一车辆中，优选地，所述车辆还包括车速传感器，其测量车 速，其中，在响应于所述换档位置从所述驻车档位到所述驱动档位的改变 而在执行所述旋转限制控制的情况下通过所述变速器将所述动力轴与所述 车轴连接的过程期间，在测量的车速增大超过预设基准速度的情况下，所 述控制器解除所述旋转限制控制。在一种应用中，其中驱动动力源具备调 节动力轴转速的性能，且在执行旋转限制控制的情况下通过变速器使得动 力轴与车轴连接过程中，在解除旋转限制控制的情况下，控制器至少控制 驱动动力源及电机中的任一者以使得测量车速以及动力轴转速满足预定关 系。在车辆驻车于坡道期间换档位置从驻车档位改变至驱动档位时，沿车 辆长度方向施加的力会抵抗驾驶员对制动器的下压而使车辆向前或向后运 动。上述设置使得能够通过变速器连接动力轴及车轴，同时调节动力轴的 转速以满足车速与动力轴的转速之间的预定关系。在换档位置从驻车档位 改变至驱动档位的情况下，上述预定关系可取决于变速器的可选速度档中
的目标速度档的变速比。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接的本 实施例的第一车辆中，优选地，所述控制器响应于所述换档位置从所述驱 动档位到所述驻车档位的改变，在执行所述旋转限制控制的情况下控制所 述变速器以将所述动力轴与所述车轴断开。上述设置有效地防止了在通过 变速器将动力轴与车轴断开的过程中动力轴的旋转。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接或断 开的本实施例的第一车辆中，优选地，所述驱动动力源具有调节所述动力 轴的转速的能力，并且在不能执行需求的所述旋转限制控制的状态下，所 述控制器进行控制以使得伴随着来自所述驱动动力源的动力输出，所述动 力轴的转速成为大致为0的水平。即使在不能执行旋转限制控制的状态 下，上述设置也有效地防止了动力轴的旋转。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接或断 开的本实施例的第一车辆中，优选地，所述车辆还具有旋转位置检测器， 其检测所述电机的所述转子的旋转位置，其中，所述控制器通过在开始执 行所述旋转限制控制时将所述检测的旋转位置设定为控制旋转位置，基于 所述设定的控制旋转位置向所述电机供应电流，并固定在所述定子上形成 的所述磁场的方向，由此来执行所述旋转限制控制。上述设置能够使得基 于在开始旋转限制控制时电机的旋转位置来执行旋转限制控制。在本发明的第一车辆的一个优选实施例中，优选地，所述变速器具有 多个离合器，并通过改变所述多个离合器的啮合状态，能够在所述动力轴 与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴与所述车轴断 开。本说明书中的术语"离合器"不仅包括连接两个旋转系统的常规离合 器，还包括将一个旋转系统固定至非旋转系统(例如箱体)的制动器。在本发明的第一车辆的另一优选实施例中，所述驱动动力源具有内 燃机；以及电力-机械动力输入输出结构，其连接至所述内燃机的输出轴并 连接至所述动力轴，并且通过电力和机械动力的输入和输出来对所述输出 轴以及所述动力轴输入和输出动力。在本应用中，所述电力-机械动力输入 输出结构具有三轴式动力输入输出机构，其连接至三根轴，即所述内燃
机的所述输出轴、所述动力轴、以及第三轴，并基于对所述三根轴中任意 两根轴的动力输入和输出来确定对剩余一根轴的动力输入和输出；以及发 电机，其对所述第三轴输入和输出动力。根据另一方面，本发明涉及第二车辆，包括驱动动力源，其向动力轴输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；变速器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力， 并能够将所述动力轴与所述车轴断开；以及控制器，所述控制器响应于换档位置从驱动档位到驻车档位的改变， 在通过所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行 限制的情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴 断开。本发明的第二车辆响应于换档位置从驱动档位至驻车档位的改变在通 过驱动动力源以及电机中的至少任一者限制动力轴旋转的情况下控制变速 器以将动力轴从车轴断开。在将换档位置设定至驱动档位时，变速器工作 以将动力轴与车轴连接。另一方面，在将换档位置设定至驻车档位时，变 速器工作以将动力轴与车轴断开。在本发明的第二车辆中，响应于换档位 置从驱动档位至驻车档位的改变，在驱动动力源及电机中至少任一者工作 以限制动力轴的旋转的同时，变速器工作以将动力轴从车轴断开。在通过 变速器将动力轴从车轴断开的过程中，上述设置有效地限制了动力轴的旋 转。在一种情况下，在将换档位置设定至驻车档位时执行旋转限制控制。 在另一种情况下，类似于本发明的第一车辆，在响应于换档位置从驻车档 位至驱动档位的改变将动力轴与车轴连接的过程中执行旋转限制控制。在 上述情况下，在执行旋转限制控制的情况下将动力轴与车轴断开有利地防 止了在动力轴的旋转状态下开始旋转限制控制。在本发明的第二车辆的一个优选实施例中，所述电机具有连接至所述 动力轴的转子，并通过在定子上形成的旋转磁场来驱动并旋转所述转子， 从而可以向所述动力轴输入和输出动力，并且所述控制器响应于所述换档 位置从所述驱动档位到所述驻车档位的改变，在执行旋转限制控制的情况
下进行控制以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴断开，所述旋转限 制控制对所述电机进行控制以使得在所述定子上形成的所述磁场的方向固 定，由此限制所述动力轴的旋转。在本实施例的第二车辆中，旋转限制控 制有效地防止了在动力轴与车轴断开过程中动力轴的旋转。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接或断 开的本实施例的第二车辆中，优选地，所述驱动动力源具有调节所述动力 轴的转速的能力，并且在不能执行需求的所述旋转限制控制的状态下，所 述控制器进行控制以使得随着来自所述驱动动力源的动力输出，所述动力 轴的转速成为大致为0的水平。即使在不能执行需求的所述旋转限制控制 的状态下，上述设置也有效地防止了动力轴的旋转。在执行旋转限制控制的情况下控制变速器以将动力轴与车轴连接或断 开的本实施例的第一和第二车辆中，优选地，旋转位置检测器，其检测所 述电机的所述转子的旋转位置，其中，所述控制器通过在开始执行所述旋 转限制控制时将所述检测的旋转位置设定为控制旋转位置，基于所述设定 的控制旋转位置向所述电机供应电流，并固定在所述定子上形成的所述磁 场的方向，由此来执行所述旋转限制控制。上述设置能够基于在开始旋转 限制控制时电机的旋转位置来执行旋转限制控制。在本发明的第一和第二车辆的一个优选实施例中，所述变速器具有多 个离合器，通过改变所述多个离合器的啮合状态，能够在所述动力轴与车 轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴与所述车轴断开。 本说明书中的术语"离合器"不仅包括连接两个旋转系统的常规离合器， 还包括将一个旋转系统固定至非旋转系统(例如箱体)的制动器。在本发明的第一和第二车辆的另一个优选实施例中，所述驱动动力源 包括内燃机；以及电力-机械动力输入输出结构，其连接至所述内燃机的 输出轴并连接至所述动力轴，并且通过电力和机械动力的输入和输出来对 所述输出轴以及所述动力轴输入和输出动力。在该应用中，所述电力-机械 动力输入输出结构包括三轴式动力输入输出机构，其连接至三根轴，即 所述内燃机的所述输出轴、所述动力轴、以及第三轴，并基于对所述三根 轴中任意两根轴的动力输入和输出来确定对剩余一根轴的动力输入和输
出；以及发电机，其对所述第三轴输入和输出动力。本发明涉及一种第一车辆的控制方法，所述车辆配备有驱动动力源，其向动力轴输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；以及变速 器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将 所述动力轴与所述车轴断开，所述控制方法响应于换档位置从驻车档位到驱动档位的改变，在通过 所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行限制的 情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接。本发明的第一车辆的控制方法响应于换档位置从驻车档位至驱动档位 的改变，在通过驱动动力源及电机中的至少任一者限制动力轴的旋转的情 况下控制变速器以将动力轴与车轴连接。在将换档位置设定至驱动档位 时，变速器工作以将动力轴与车轴连接。另一方面，在将换档位置设定至 驻车档位时，变速器工作以将动力轴从车轴断开。在本发明的第一车辆的 控制方法中，响应于换档位置从驻车档位至驱动档位的改变，在驱动动力 源以及电机中的至少任一者工作以限制动力轴的旋转的同时，变速器工作 以将动力轴与车轴连接。上述设置有效地限制了动力轴的旋转并防止了通 过变速器将动力轴连接至车轴的过程中产生冲击。本发明涉及一种第二车辆的控制方法，所述车辆配备有驱动动力源， 其向动力轴输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；以及变速 器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将 所述动力轴与所述车轴断开，所述控制方法响应于换档位置从驱动档位到驻车档位的改变，在通过 所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行限制的 情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴断开。本发明的第二车辆的控制方法响应于换档位置从驱动档位至驻车档位 的改变，在通过驱动动力源及电机中的至少任一者限制动力轴的旋转的情 况下控制变速器以将动力轴与车轴断开。在将换档位置设定至驱动档位 时，变速器工作以将动力轴与车轴连接。另一方面，在将换档位置设定至 驻车档位时，变速器工作以将动力轴与车轴断开。在本发明的第二车辆的 控制方法中，响应于换档位置从驱动档位至驻车档位的改变，在驱动动力 源以及电机中的至少任一者工作以限制动力轴的旋转的同时，变速器工作 以将动力轴与车轴断开。上述设置有效地限制了在通过变速器将动力轴与 车轴断开的过程中动力轴的旋转。在一种情况下，在将换档位置设定至驻 车档位时执行旋转限制控制。在另一种情况下，类似于本发明的第一车 辆，在响应于换档位置从驻车档位至驱动档位的改变将动力轴与车轴连接 的过程中执行旋转限制控制。在上述情况下，在执行旋转限制控制的情况 下将动力轴与车轴断开有利地防止了在动力轴的旋转状态下开始旋转限制 控制。


图1示意性地示出了在本发明的一个实施例中的混合动力车辆的结构；图2示出了在混合动力车辆上包括电机MG1及MG2的电驱动系统的 示意性结构；图3示意性地示出了安装在混合动力车辆上的变速器的结构；图4是流程图，示出了由包括在本实施例的混合动力车辆中的混合动 力电子控制单元执行的在驻车档位设定旋转限制控制标志的例程；图5是流程图，示出了由包括在本实施例的混合动力车辆中的电机 ECU执行的第二电机控制例程；图6示出旋转限制控制的一个示例；图7是流程图，示出了由混合动力电子控制单元执行的驻车至驱动档 位改变处理例程；图8示出了在发动机负载运转期间响应于换档位置SP从驻车档位至 前进档位的改变，对应于变速器中的目标速度档施加至离合器及制动器的 液压的动作，旋转限制控制的动作，以及齿圈轴或动力轴的转速Nr的动 作；图9示出了响应于换档位置SP从驻车档位至前进档位的改变，在齿 圈轴与驱动轴连接期间驱动轴开始旋转的情况下，对应于变速器中的目标 速度档施加至离合器及制动器的液压的动作，旋转限制控制和转矩控制的动作，以及齿圈轴或动力轴的转速Nr的动作；图10是流程图，示出了由混合动力电子控制单元执行的驱动至驻车 档位改变处理例程；图11示出了在发动机负载运转期间响应于换档位置SP从前进档位至驻车档位的改变，施加至变速器中当前啮合的离合器及制动器的液压的动作，旋转限制控制的动作，以及齿圈轴或动力轴的转速Nr的动作；并且 图12示意性地示出了在一个修改示例中另一种混合动力车辆的结构。
具体实施方式
以下将描述作为优选实施例的实现本发明的一种模式。图1示意性地 示出了在本发明的一个实施例中的混合动力车辆20的结构。如图所示， 本实施例的混合动力车辆20包括发动机22、经由阻尼器28连接至发动机 22的曲轴26 (或输出轴)的三轴式动力分配集成机构30、连接至动力分 配集成机构30并具备发电能力的电机MG1、连接至与动力分配集成机构 30连接的齿圈轴32a (或动力轴)的电机MG2、转换齿圈轴32a的动力并 将转换后的动力输出至与驱动车轮39a和39b连接的驱动轴36、锁止驱动 车轮39a及3%的驻车锁止机构90、以及控制混合动力车辆20的工作的 混合动力电子控制单元70。发动机22是使用诸如汽油或轻油的烃燃料输出动力的内燃机。发动 机电子控制单元(以下称为发动机ECU) 24从检测发动机22的运转状态 的各个不同传感器接收信号，并负责发动机22的运转控制，例如燃料喷 射控制、点火控制、以及进气气流调节。发动机ECU24与混合动力电子 控制单元70通信以响应于从混合动力电子控制单元70发出的控制信号来 控制发动机22的运转，同时根据需求向混合动力电子控制单元70输出与 发动机22的运转状态相关的数据。动力分配集成机构30具有作为外齿轮的太阳轮31、作为内齿轮并与 太阳轮31同心布置的齿圈32、与太阳轮31并与齿圈32啮合的多个行星
齿轮33、以及保持多个行星齿轮33使得允许其自由公转并绕各自轴线自 由旋转的行星轮架34。即，将动力分配集成机构30构造为允许作为旋转 元件的太阳轮31、齿圈32及行星轮架34的差速运动的行星齿轮机构。在 动力分配集成机构30中的行星轮架34、太阳轮31及齿圈32分别与发动 机22的曲轴26、电机MG1以及作为动力轴的齿圈轴32a耦合。在电机 MG1起发电机作用时，从发动机22输出并通过行星轮架34输入的动力根 据传动比被分配至太阳轮31及齿圈32。另一方面，在电机MG1起电动机 作用时，从发动机22输出并通过行星轮架34输入的动力与从电机MG1 输出并通过太阳轮31输入的动力结合，且该合成动力被输出至齿圈32。 由此，向齿圈32输出的动力从齿圈轴32a经由变速器60、驱动轴36以及 差速齿轮38被最终传递至驱动车轮39a及39b。图2示出了在混合动力车辆20上包括电机MG1及MG2的电子驱动 系统的示意性结构。如图1及图2所示，电机MG1及MG2分别具有其上 安装有永磁体的转子45a及46a，以及其上缠绕有三相线圈的定子45b及 46b。将电机MG1及MG2构造为可作为发电机及电动机两者来致动的公 知同步电动发电机。电机MG1及MG2经由逆变器41及42对蓄电池50 输入和输出电力。逆变器41及42每个均包括六个晶体管Tl至T6或者T7 至T12以及与晶体管Tl至T6或者T7至T12反向并联连接的六个二极管 Dl至D6或者D7至D12。成对布置六个晶体管Tl至T6或者T7至T12， 作为对于与蓄电池50的负极连接的正母线以及与蓄电池50的正极连接的 负母线的源极及漏极。电机MG1或MG2的三相线圈(U相、V相及W 相)连接至各个成对晶体管Tl至T6或者T7至T12的连接点。对各个成 对晶体管Tl至T6或者T7至T12的接通时间的比率的调节在三相线圈中 形成旋转磁场以驱动并旋转电机MG1或MG2。将蓄电池50与逆变器41 及42连接的电线54被构造为由逆变器41及42共用的共用正母线及负母 线。这种连接使得由电机MG1及MG2中一者产生的电力可以被另一电机 MG2或MG1消耗。由此蓄电池50可利用由电机MG1及MG2中任一者 产生的电力进行充电，同时进行放电以补充电力的不足。当电机MG1与 MG2之间的电力输入及输出达到平衡时，蓄电池50既不充电也不放电。电机MG1及MG2两者的运转均由电机电子控制单元(电机ECU) 40进 行控制。将电机ECU 40构造为包括CPU 40a、用于存储处理程序的ROM 40b、用于临时存储数据的RAM40c、输入端口、输出端口、以及通信端 口 (未示出)的微处理器。电机ECU 40输入驱动并控制电机MG1及 MG2所需的信号，例如，来自旋转位置检测传感器43及44的表示电机 MG1及MG2中转子45a及46a的旋转位置0ml及6>m2的信号，以及来自 电流传感器(未示出)的表示流经电机MG1及MG2中三相线圈的各相的 相电流的信号。电机ECU40向包括在逆变器41中的晶体管T1至T6以及 包括在逆变器42中的晶体管T7至T12输出开关控制信号。电机ECU 40 建立与混合动力电子控制单元70的通信以响应于从混合动力电子控制单 元70接收到的控制信号来驱动并控制电机MG1及MG2，并根据需求向混 合动力电子控制单元70输出与电机MG1及MG2的运转状态相关的数 据。变速器60被构造成在配备有驱动车轮39a及39b以及差速齿轮38的 车轴一侧将作为动力轴的齿圈轴32a连接至驱动轴36以及与驱动轴36断 开。变速器60以四种不同速比来转换齿圈轴32a的转速，并在齿圈轴32a 与驱动轴36耦合的状态下将转换后的速度传递至驱动轴36。在图3中示 出了变速器60的结构的一个示例。图3的变速器60包括单级行星齿轮式 行星齿轮机构60a及60b，三个离合器Cl、 C2、 C3，两个制动器Bl及 B2、以及一个单向离合器F1。行星齿轮机构60a包括作为外齿轮的太阳轮 61、作为与太阳轮61同心布置的内齿轮的齿圈62、与太阳轮61以及齿圈 62啮合的多个行星齿轮63、以及保持多个行星齿轮63以允许其公转和绕 其轴线旋转两者的行星轮架64。太阳轮61经由离合器Cl连接至齿圈轴 32a。制动器Bl的啮合和松开停止和允许太阳轮61的旋转。行星轮架64 经由离合器C2连接至齿圈轴32a。行星齿轮机构60b包括作为外齿轮的外 齿轮65、作为与太阳轮65同心布置的内齿轮的齿圈66、与太阳轮65并 与齿圈66啮合的多个行星齿轮67、以及保持多个行星齿轮67以允许其公 转和绕其轴线旋转两者的行星轮架68。太阳轮65经由转轴69及离合器 C3连接至齿圈轴32a。齿圈66连接至行星齿轮机构60a的行星轮架64。 制动器B2的啮合和松开停止和允许齿圈66的旋转。单向离合器Fl允许 齿圈66在预定方向上的旋转，同时禁止齿圈66在与预定方向相反的相反 方向上的旋转。轮架68连接至驱动轴36及行星齿轮机构60a的齿圈62。 通过离合器Cl、 C2、 C3以及制动器Bl及B2的啮合及松开，变速器60 以四种不同速度档(第一速度档至第四速度档)来转换齿圈轴32a的旋 转，并将转换后的速度传递至驱动轴36，同时将齿圈轴32a与驱动轴36 断开。液压致动器100 (参见图1)被驱动以调节施加至离合器C1、 C2、 C3以及制动器Bl及B2的液压，由此控制离合器Cl、 C2、 C3以及制动 器B1及B2的啮合及松开。驻车锁止机构90具有安装至驱动轴36的驻车齿轮92以及与驻车齿轮 92配合以将驻车齿轮92锁止在其旋转停止状态的驻车锁止杆94。由致动 器(未示出)来致动驻车锁止杆94，响应于从其他档位至驻车档位的换档 信号或者从驻车档位至其他档位的换档信号的输入由混合动力电子控制单 元70来驱动并控制上述致动器。驻车锁止杆94与驻车齿轮92啮合和松开 以进行或解除驻车锁止。驱动轴36机械地连接至驱动车轮39a及39b。驻 车锁止机构90因此间接地锁止驱动车轮39a及39b。蓄电池50处于蓄电池电子控制单元(此后称为蓄电池ECU) 52的控 制之下。蓄电池ECU 52接收控制蓄电池50所需的各种信号，例如，由布 置在蓄电池50的端子之间的电压传感器(未示出)测量的端子间电压、 由安装至与蓄电池50的输出端子相连的电线54的电流传感器(未示出) 测量的充放电电流、以及由安装至蓄电池50的温度传感器51测量的蓄电 池温度Tb。根据需求，蓄电池ECU 52经由通信向混合动力电子控制单元 70输出与蓄电池50的状态相关的数据。为了控制蓄电池50，基于由电流 传感器检测到的累积充放电电流，蓄电池ECU 52计算蓄电池50的充电状 态(SOC)。将混合动力电子控制单元70构造为包括CPU 72、存储处理程序的 ROM 74、临时存储数据的RAM76、未示出的输入输出端口、以及未示出 的通信端口的微处理器。混合动力电子控制单元70经由输入端口接收各 种输入来自点火开关80的点火信号、来自对换档杆81的当前位置进行
检测的换档位置传感器82的换档位置SP、来自对加速踏板83的下压量进行测量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自对制动踏板85 的下压量进行测量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、以及来 自对车辆持续的车速进行检测的车速传感器88的车速V。混合动力电子 控制单元70经由其输出端口向用于变速器60的离合器Cl、 C2、 C3以及 制动器Bl及B2的致动器100输出驱动信号，并向用于驻车锁止机构90 的致动器(未示出)输出驱动信号。如上所述，混合动力电子控制单元70 经由通信端口与发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52通信， 以对发动机ECU 24、电机ECU 40以及蓄电池ECU 52输入和输出各种控 制信号及数据。在本实施例的混合动力车辆20中，由换档位置传感器82检测的换档 杆81的换档位置SP包括多种不同选择驻车档位(P档位)、空档档位 (N档位)、用于向前驱动车辆的前进档位(D档位)、以及用于向后驱 动车辆的倒车档位(R档位)。在将换档位置SP设定至驻车档位时，松 开变速器60的制动器B1及B2以及离合器C1、 C2、 C3，以将齿圈轴32a 与驱动轴36断开。如上设置的本实施例的混合动力车辆20基于车速V以及加速器开度 Acc的观测值来计算待向起动力轴作用的齿圈轴32a输出的转矩需求，其 对应于驾驶员对加速踏板83的下压量。发动机22以及电机MGl及MG2 受到运转控制以向齿圈轴32a输出与计算的转矩需求对应的动力需求水 平。对发动机22以及电机MGl及MG2的运转控制选择性地实现转矩转 换驱动模式、充放电驱动模式以及电机驱动模式中的一种模式。转矩转换 驱动模式控制发动机22的运转以输出与动力需求水平相同的动力量，同 时驱动并控制电机MGl及MG2以使得从发动机22输出的全部动力将利 用动力分配集成机构30以及电机MGl及MG2经历转矩转换并输出至齿 圈轴32a。充放电驱动模式控制发动机22的运转以输出与动力需求水平以 及通过使蓄电池50充电而消耗或者通过使蓄电池50放电而供应的电力的 总和相同的动力量，而且在对蓄电池50充电或放电的同时，驱动并控制 电机MGl及MG2以使得从发动机22输出的动力的全部或一部分与利用
动力分配集成机构30以及电机MG1及电机MG2经历转矩转换并输出至 齿圈轴32a的动力需求水平相同。电机驱动模式停止发动机22的运转并驱 动控制电机MG2以向齿圈轴32a输出与动力需求水平相同的动力量。以下描述具有上述结构的本实施例的混合动力车辆20的运转，特别 是响应于换档杆81的换档位置SP的改变进行的一系列运转控制。描述依 次涉及将换档位置SP设定至驻车档位时的运转控制、响应于换档位置SP 从驻车档位至任何驱动档位(例如，前进档位或倒车档位)的改变的运转 控制、以及响应于换档位置SP从任何驱动档位(例如，前进档位或倒车 档位)至驻车档位的改变的运转控制。图4是流程图，示出了由混合动力 电子控制单元70执行的在驻车档位设定旋转限制控制标志的例程。在将 换档位置SP设定为驻车档位时，以预设时间间隔(例如，每数毫秒)重 复执行该例程。在图4的驻车档位旋转限制控制标志设定例程中，混合动力电子控制 单元70的CPU 72首先判定是否从混合动力车辆20的包括发动机22以及 电机MGl在内的驱动动力源向齿圈轴32a (即动力轴)输出了转矩(步骤 S110及S110)。基于对从电机MG1输出的转矩的检测(步骤S100)以 及对发动机22的负荷运转的检测(步骤S110)的结果来进行上述判定。 响应于检测到发动机22的负载运转或者为了起动或停止而由电机MG1带 动发动机22的情况，判定从驱动动力源向齿圈轴32a输出了转矩。响应于 没有转矩从电机MG1输出以及发动机22的停止或怠速运转，判定没有转 矩从驱动动力源输出至齿圈轴32a。基于从驱动动力源向齿圈轴32a输出了转矩的判定，CPU 72将旋转限 制控制标志F设定为1并向电机ECU 40发送对旋转限制控制标志F的上 述设定(步骤S120)，并退出该标志设定例程。另一方面，基于没有转矩 从驱动动力源输出至齿圈轴32a的判定，CPU 72将旋转限制控制标志F设 定为0并向电机ECU 40发送对旋转限制控制标志F的上述设定(步骤 S130) 。 CPU 72还将作为待从电机MG2输出的转矩的转矩命令1^2*设 定为0并将对转矩命令1^2*的上述设定发送至电机ECU 40 (步骤 S140)，并退出该标志设定例程。旋转限制控制标志F表示是否需要通过
电机ECU 40来控制电机MG2，以固定电机MG2的定子46b上的磁场方 向，并禁止电机MG2的转子46a的旋转(即，齿圈轴32a (或动力轴)的 旋转)。随后将这种控制称为旋转限制控制。电机ECU 40接收对旋转限 制控制标志F以及转矩命令1^2*的设定，并执行图5的流程图所示的第 二电机控制例程以控制电机MG2的运转。参考图5的流程图来描述第二 电机控制例程的细节。例如以每数毫秒的预设时间间隔来重复执行该第二 电机控制例程。在图5的第二电机控制例程中，电机ECU 40的CPU 40a首先从混合 动力电子控制单元70输入旋转限制控制标志F以及转矩命令Tm2*，以及 由旋转位置检测传感器44检测到的电机MG2的转子46a的旋转位置0m2 (步骤S200)，并根据电机MG2的转子46a的旋转位置0m2来计算电角 度0e2 (步骤S210)。在将换档位置SP设定为驻车档位时，如上所述将 电机MG2的转矩命令Tm2H交定等于0。CPU40a然后识别对旋转限制控制标志F的设定(步骤S220)。响应 于将旋转限制控制标志F设定为0， CPU 40a不执行旋转限制控制，但利 用计算得到电角度0e2来执行对包括在逆变器42中的晶体管T7至T12的 开关控制，以利用转矩命令丁1112*来驱动电机^^2 (步骤S230)。然后结 束第二电机控制例程。在没有转矩从驱动动力源输出至齿圈轴32a的情况 下，利用转矩命令1^2*来控制电机MG2。在以下描述中，将这种控制称 为转矩控制。另一方面，响应于将旋转限制控制标志F设定为1， CPU40a进一步 识别对旋转限制控制标志F的先前设定，即先前F (步骤S240)。当对旋 转限制控制标志F的先前设定(即先前F)等于0时，S卩，当对旋转限制 控制标志F的设定从0改变为1时，CPU 40a将计算得到的电角度0e2设 定为控制电角度0eset (步骤S250)，并进行旋转限制控制(步骤 S260)。当对旋转限制控制标志F的先前设定(即先前F)等于1时， CPU 40a略过对步骤S250的执行，并执行旋转限制控制(步骤S260)。 步骤S260的旋转限制控制执行对包括在逆变器42中的晶体管T7至T12 的开关控制，以在控制电角度0eset的情况下形成处于轴线"d"方向上的
磁场。因为在控制电角度0eset的情况下轴线"d"的方向固定，故以下将 在此情况下形成的磁场称为固定磁场。在旋转限制控制之后，电机ECU 40退出该第二电机控制例程。在从驱动动力源向齿圈轴32a输出转矩的情 况下，以控制电角度0eset (在将对旋转限制控制标志F的设定从0变为1 的情况下将其设定等于电角度0e2)将电流供应至电机MG2。由此在电机 MG2的定子46b上形成固定磁场，由此禁止齿圈轴32a的旋转。在将换档 位置SP设定至驻车档位时，上述控制使得用于通过电机MG1的起动或停 止的发动机22的运转以及发动机22的空转成为可能。参考图6的示例来详细描述旋转限制控制。如图6所示，作为当施加 电流时分别在U相、V相及W相上形成的磁场的结合，在定子46b上形 成合成磁场(如实线箭头所示)。旋转限制控制对电机MG2进行控制以 禁止合成磁场的旋转，并在定子46b上形成固定磁场。当固定磁场的方向 与由电机MG2的转子46a上的永磁体所形成的磁通量的方向相同时(即，在d-q坐标系中轴线"d"的方向)，没有转矩从电机MG2输出至 齿圈轴32a。从包括发动机22以及电机MG1的驱动动力源输出至齿圈轴 32a的转矩(以下将该转矩称为轴向转矩)使电机MG2的转子46a旋转， 并使在定子46b上形成的固定磁场方向(在本实施例中为在控制电角度 0eset的情况下的轴线"d"的方向)与当前轴线"d"的方向偏离。然后将 转矩施加至转子46a以使得在定子46b上形成的固定磁场方向大致与轴线"d"的当前方向匹配(以下将该转矩称为吸引转矩)。转子46a在轴向转 矩与吸引转矩平衡的位置处停止。以此方式本实施例的旋转限制控制禁止 电机MG2中转子46a的旋转。在d-q坐标系中，轴线"d"表示由安装至 转子46a的永磁体形成的磁通量的方向，而轴线"q"表示从轴线"d"前进电角度7T/2的方向。响应于在上述旋转限制控制或转矩控制期间换档位置SP从驻车档位 至任意驱动档位的改变来执行下述一系列处理。图7是流程图，示出了由 混合动力电子控制单元70执行的驻车至驱动档位改变处理例程。响应于 换档位置SP从驻车档位至驱动档位的改变来引发该例程。在此情况下， 松开由驻车锁止机构90对驱动车轮39a及39b的锁止。
在驻车至驱动档位改变处理例程中，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先将旋转限制控制标志F设定为1，并将对旋转限制控制标志F 的上述设定发送至电机ECU 40 (步骤S300)。响应于对设定为1的旋转 限制控制标志F的接收，电机ECU 40启动图5的流程图中所示的第二电 机控制例程以执行旋转限制控制。CPU 72然后致动用于变速器60的致动器100以将作为动力轴的齿圈 轴32a连接至驱动轴36 (步骤S310)。在本实施例的结构中，驱动致动 器100以根据目标速度档(例如，第三速度档)逐渐增大施加至变速器60 的离合器Cl、 C2、 C3以及制动器Bl及B2中的离合器及制动器的液压。 液压的增大使相应的离合器及制动器啮合，由此将齿圈轴32a与驱动轴36 连接。CPU 72输入车速V (步骤S320)并将输入车速V与预设基准值Vref 进行比较(步骤S330)。基准值Vref是用于识别车辆是否停止的阈值。 例如，假定车辆在坡道上驻车。响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档 位的改变，驻车锁止机构90松开对驱动车轮39a及3%的锁止。在此情况 下，因坡道坡度而沿车辆长度方向作用的力会对抗驾驶员对制动踏板85 的下压而使车辆向前或向后移动。由此使与驱动车轮39a及39b连接的驱 动轴36旋转。在步骤S330处车速V与基准值Vref之间的比较判定驱动 轴36是否处于未旋转而停止的状态。当车速V不高于基准值Vref时(步骤S330:否)，判定驱动轴36并 未旋转而是停止。CPU 72然后识别作为动力轴的齿圈轴32a与驱动轴36 的连接是完成还是未完成(步骤S380)。在识别到未完成齿圈轴32a与驱 动轴36的连接时，上述例程返回至步骤S310，并重复步骤S310至S380 的处理。另一方面，在识别到完成了齿圈轴32a与驱动轴36的连接时， CPU 72将旋转限制控制标志F设定为0，并将对旋转限制控制标志F的上 述设定发送至电机ECU 40 (步骤S390)。驻车至驱动档位改变处理例程 在这里结束。以此方式，响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位的改 变，本实施例的处理通过执行旋转限制控制，将作为动力轴的齿圈轴32a 与驱动轴36进行连接。上述控制禁止在将齿圈轴32a与驱动轴36连接的 过程中齿圈轴32a的旋转，由此有效地防止了连接过程中震动的发生。在齿圈轴32a与驱动轴36的连接完成之后，将旋转限制控制标志F设定为0 以将电机MG2的控制模式从旋转限制控制改变为转矩控制。然后利用从 齿圈轴32a经由变速器60及驱动轴36向驱动车轮39a及39b的动力输出 来驱动混合动力车辆20。在对电机MG2的控制模式改变至转矩控制之 后，混合动力电子控制单元70执行驱动控制例程(未示出)以确保向齿 圈轴32a输出需求转矩。驱动控制例程设定发动机22的目标驱动点(由目 标转速Ne^^以及目标转矩丁6*界定)以及电机MG1及MG2的Tm"及 Tm2*，并将上述设定发送至发动机ECU24及电机ECU40。发动机ECU 24接收目标转速Ne*以及目标转矩Te* ，并执行发动机22的燃料喷射控制 以及点火控制，由此以目标转速N^及目标转矩T^来驱动发动机22。响 应于接收到转矩命令TmP及Tm2*，电机ECU 40执行第一电机控制例程 (未示出)以执行对包括在逆变器41中的晶体管Tl至T6的开关控制并 以转矩命令TmP来驱动电机MG1，同时执行图5所示的第二电机控制例 程以执行对包括在逆变器42中的晶体管T7至T12的开关控制，并以转矩 命令丁1112*来驱动电机MG2。图8示出了在发动机22负载运转期间响应于换档位置SP从驻车档位 至驱动档位的改变，在变速器60中对应于目标速度档施加至离合器及制 动器的液压的动作、旋转限制控制的动作、以及作为动力轴的齿圈轴32a 的转速Nr(即，电机MG2的转速Nm2)的动作。实线的曲线示出了在执 行旋转限制控制时(在限制齿圈轴32a的旋转时)齿圈轴32a与驱动轴36 连接的情况下的动作。虚线的曲线示出了在没有进行旋转限制控制时(没 有限制齿圈轴32a的旋转)齿圈轴32a与驱动轴36连接的情况下的动作。 如图所示，在将换档位置SP设定至驻车档位时(在时间点tl之前)，执 行旋转限制控制以使得齿圈轴32a (或动力轴)的转速Nr大致等于0。如 虚线的曲线所示，当换档位置SP从驻车档位改变至前进档位时的时间点 tl解除旋转限制控制的情况下，在为了使齿圈轴32a与驱动轴36连接而在 变速器60中对应于目标速度档施加至离合器及制动器的液压逐渐增大期 间，从电机MG1输出并施加至齿圈轴32a的转矩将会使齿圈轴32a旋转。
当在齿圈轴32a与驱动轴36的连接完成时的时间点t2附近，齿圈轴32a 的旋转会引起冲击。但是，如实线的曲线所示，即使在当换档位置SP从 驻车档位改变至前进档位时的时间点tl之后，对应于变速器60中目标速 度档而施加至离合器及制动器的液压逐渐增大期间继续执行旋转限制控制(以限制齿圈轴32a的旋转)，仍可将齿圈轴32a的转速Nr保持为大致0 的水平。上述控制有效地防止了当在齿圈轴32a与驱动轴36的连接完成时 的时间点t2附近冲击的产生。返回参考图7的驻车至驱动档位改变处理例程，当车速V高于预设基 准值Vref时(步骤S330:是)，判定驱动轴36旋转。CPU 72然后将旋 转限制控制标志F设定为0，并将对旋转限制控制标志F的上述设定发送 至电机ECU 40 (步骤S340) 。 CPU 72随后将车速V与预定转换系数"k"相乘来计算驱动轴36的转速Nd (步骤S350)，并输入电机MG2的 转速Nm2 (步骤S360)。基于电机MG2的输入转速Nm2、驱动轴36的 计算转速Nd、以及变速器60中目标速度档的变速比Gr*，根据以下给出 的公式(1)来计算电机MG2的转矩命令Tm2*，并将转矩命令丁1112*发送 给电机ECU40 (步骤S370):Tm2* = kl (Nd-Gr*-Nm2) +k2 {(Nd-Gr*-Nm2) dt (1) 公式(1)代表使齿圈轴32a (电机MG2)以(Nd'Gr*)的转速旋转或者 使齿圈轴32a及驱动轴36以变速器60中目标转速的变速比Gr"定转的反 馈控制的关系式。在公式(1)中，右侧第一项中的"kl"以及第二项中 的"k2"分别表示比例项及积分项。CPU72然后识别齿圈轴32a与驱动轴 36的连接是完成还是未完成(步骤S380)。在识别到齿圈轴32a与驱动 轴36未完成连接时，例程返回至步骤S310并重复步骤S310至S380的处 理。另一方面，在识别到齿圈轴32a与驱动轴36完成连接时，CPU 72将 旋转限制控制标志F设定为0并将对旋转限制控制标志F的上述设定发送 至电机ECU 40 (步骤S390)。驻车至驱动档位改变处理例程就此结束。 如上所述，本实施例的控制处理在齿圈轴32a与驱动轴36的连接期间在驱 动轴36开始旋转时解除旋转限制控制。该处理完成齿圈轴32a与驱动轴 36的连接，同时使齿圈轴32a以与驱动轴36的转速Nd及变速器60中的
目标速度档的变速比Gi^对应的转速(Nd'Gr*)旋转。上述设置有效地防 止了在齿圈轴32a与驱动轴36的连接期间冲击的产生。图9示出了在车辆驻车于下坡期间，响应于换档位置SP从驻车档位 至前进档位的改变，在齿圈轴32a与驱动轴36连接期间在车速V增大超 过预设基准速度Vref的情况下，对应于变速器60中的目标速度档施加至 离合器及制动器的液压的动作、旋转限制控制及转矩控制的动作、以及作 为动力轴的齿圈轴32a的转速Nr (即，电机MG2的转速Nm2)的动作。 在图9示出的示例中，与变速器60中的目标速度档对应施加至离合器及 制动器的液压从当换档位置SP从驻车档位改变至前进档位的时间点t3被 逐渐增大。下坡的坡度施加向车辆前方的力，并在施加至相应离合器及制 动器的液压逐渐减小期间使车辆向前运动。当车速V在时间点t4超过预 设基准速度Vref时，控制处理解除旋转限制控制，并在对电机MG2进行 控制的情况下对应于变速器60中的目标速度档进一步增大施加至离合器 及制动器的液压以使得齿圈轴32a的转速Nr达到驱动轴36的转速Nd与 变速器60中的目标速度档的变速比Gi^的乘积(参见点划线的曲线)。在 时间点t5完成齿圈轴32a与驱动轴36的连接。即使在驱动轴36的旋转状 态下，上述控制也有效地防止了齿圈轴32a与驱动轴36的连接过程中冲击 的产生。响应于换档位置SP从任意驱动档位至驻车档位的改变执行以下描述 的一系列处理。图IO是流程图，示出由混合动力电子控制单元70执行的 驱动至驻车档位改变处理例程的流程图。响应于换档位置SP从驱动档位 至驻车档位的改变而触发该例程。如上所述，在将换档位置SP设定至驱 动档位时不执行旋转限制控制。在驱动至驻车档位改变处理例程中，混合动力电子控制单元70的 CPU72首先将旋转限制控制标志F设定为1，并将对旋转限制控制标志F 的上述设定发送至电机ECU 40 (步骤S400)。响应于接收到设定为1的 旋转限制控制标志F，电机ECU 40执行旋转限制控制。CPU 72然后致动用于变速器60的致动器100以将作为动力轴的齿圈 轴32a与驱动轴36断开(步骤S410) 。 CPU 72等待齿圈轴32a与驱动轴36的断开完成(步骤S420)，并退出驱动至驻车档位改变处理例程。在 本实施例的结构中，驱动致动器100以逐渐减小施加至变速器60中离合 器Cl、 C2、 C3以及制动器Bl及B2中的当前啮合的离合器及制动器的液 压。液压的减小使全部当前啮合的离合器及制动器松开，由此将齿圈轴 32a与驱动轴36断开。以此方式，响应于换档位置SP从驱动档位至驻车 档位的改变，本实施例的控制处理通过执行旋转限制控制来松开齿圈轴 32a与驱动轴36的连接。这种设置有利地防止了在将齿圈轴32a与驱动轴 36断开的过程中齿圈轴32a的旋转。图11示出了在发动机22的负载运转期间，响应于换档位置SP从驱 动档位至驻车档位的改变，施加至变速器60中当前啮合离合器及制动器 的液压的动作、旋转限制控制的动作、以及作为动力轴的齿圈轴32a的转 速Nr(即，电机MG2的转速Nm2)的动作。实线的曲线示出了在执行旋 转限制控制(限制齿圈轴32a的旋转)时将齿圈轴32a与驱动轴36断开的 情况下的动作。虚线的曲线示出了在没有进行旋转限制控制(没有限制齿 圈轴32a的旋转)时将齿圈轴32a与驱动轴36断开的情况下的动作。响应 于在时间点t6换档位置SP从前进档位至驻车档位的改变，控制处理逐渐 减小施加至变速器60中的离合器Cl、 C2、 C3以及制动器Bl及B2中的 当前啮合离合器及制动器的液压，以将齿圈轴32a与驱动轴36断开。如虚 线的曲线所示，在未执行旋转限制控制的情况下，从电机MG1输出并施 加至齿圈轴32a的转矩可在液压逐渐减小期间使齿圈轴32a旋转。随后当 齿圈轴32a与驱动轴36的断开完成时，在时间点t7开始的旋转限制控制 会在将齿圈轴32a的转速Nr强制减小至大致0的水平之前引起齿圈轴32a 的旋转的波动。但是，如实线的曲线所示，从当换档位置SP从前进档位 改变至驻车档位的时间点t6起持续执行的旋转限制控制(以限制齿圈轴 32a的旋转)在施加至变速器60中的离合器Cl、 C2、 C3以及制动器Bl 及B2中的当前啮合离合器及制动器的液压逐渐减小的过程中仍然将齿圈 轴32a的转速Nr保持在大致0的水平。g卩，这种控制有效地防止了在齿圈 轴32a与驱动轴36断开过程中齿圈轴32a的旋转。在时间点t7，齿圈轴 32a与驱动轴36的断开完成。在时间点t7之后持续执行旋转限制控制不会
引起齿圈轴32a的旋转的任何波动。如上所述，响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位(例如前进档位或倒车档位)的改变，本实施例的混合动力车辆20驱动用于变速器60 的致动器100以在执行旋转限制控制的同时将齿圈轴32a与驱动轴36连 接。旋转限制控制对电机MG2进行控制以固定形成在电机MG2的定子 46b上的磁场的方向，并禁止齿圈轴32a旋转。上述设置有效地防止了齿 圈轴32a的旋转，以及在将齿圈轴32a与驱动轴36连接过程中冲击的产 生。在齿圈轴32a与驱动轴36连接过程中在驱动轴36开始旋转时，上述 控制处理在对应于驱动轴36的转速Nd以及变速器60中目标速度档的变 速比G^来使齿圈轴32a以(Nd，Gr*)的转速旋转时将齿圈轴32a与驱动 轴36连接。即使在驱动轴36的旋转状态下，上述设置也有利地防止了在 齿圈轴32a与驱动轴36连接过程中冲击的产生。响应于换档位置SP从驱动档位至驻车档位的改变，本实施例的混合 动力车辆20驱动用于变速器60的致动器100以在执行旋转限制控制的同 时将齿圈轴32a与驱动轴36断开。上述设置有效地防止了在将齿圈轴32a 从驱动轴36断开过程中齿圈轴32a的旋转。本实施例的混合动力车辆20在将换档位置SP设定至驻车档位时在发 动机22怠速运转情况下并不执行旋转限制控制。但是，在发动机22的怠 速状态下存在由于干扰而向齿圈轴32a输出转矩的可能性。因此，即使在 发动机22的怠速状态下，也可执行旋转限制控制。本实施例的混合动力车辆20响应于将旋转限制控制标志F设定为1 来执行旋转限制控制。在不能进行旋转限制控制的情况下，例如，在电机 MG2或逆变器42的温度上升超过允许温度范围的情况下或在电机MG2或 逆变器42存在某些故障的情况下，会控制从电机MG1输出的转矩以防止 齿圈轴32a的旋转。例如，控制处理基于发动机22的转速Ne、电机MG1 的转速Nml、以及齿圈轴32a的目标转速Nr* (=0)来执行电机MG1的 反馈控制，同时发动机22处于自维持运转或停止。上述控制将齿圈轴32a 的转速Nr (即，电机MG2的转速Nm2)降低至大致0的水平。响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位的改变，本实施例的混合
动力车辆20在执行旋转限制控制的情况下将作为动力轴的齿圈轴32a与驱 动轴36连接。在没有转矩从包括发动机22及电机MG1的驱动动力源输 出至齿圈轴32a的情况下，例如，在发动机22停止状态中，换档位置SP 从驻车档位改变至驱动档位时， 一个修改示例处理可不进行旋转限制控制 将齿圈轴32a与驱动轴36连接。上述设置有利地节约了电机MG2的能量 消耗。因为在齿圈轴32a与驱动轴36连接的过程中齿圈轴32a旋转的可能 性极小，故在此情况下允许不执行旋转限制控制进行齿圈轴32a与驱动轴 36的连接。在响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位的改变而完成齿圈轴32a 与驱动轴36的连接之前，当车速V超过预设基准速度Vref时，本实施例 的混合动力车辆20在将电机MG2控制为对应于驱动轴36的转速Nd以及 变速器60中目标速度档的变速比G一来使齿圈轴32a以(Nd，Gr*)的转速 旋转的情况下，解除旋转限制控制并将齿圈轴32a与驱动轴36进行连接。 一个修改示例处理会在持续旋转限制控制的同时将齿圈轴32a与驱动轴36 连接。在响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位的改变而完成作为动力 轴的齿圈轴32a与驱动轴36的连接之前，当车速V超过预设基准速度 Vref时，将电机MG2控制为以对应于驱动轴36的转速Nd以及变速器60 中目标速度档的变速比G^来使齿圈轴32a以(Nd'Gr*)的转速旋转。补 充或替代对电机MG2的上述控制，可对电机MG1进行控制。在替代电机 MG2控制电机MG1的情况下，例如，控制处理可将发动机22控制为处于 自维持运转或停止，并执行对电机MG1的反馈控制以基于发动机22的转 速Ne、电机MG1的转速Nml、以及齿圈轴32a的目标转速Nr* (=Nd'Gr"使齿圈轴32a以(Nd-Gr"的目标转速旋转。本实施例的混合动力车辆20在响应于换档位置SP从驻车档位至驱动 档位的改变而通过变速器60使齿圈轴32a与驱动轴36的连接过程中以及 在响应于换档位置SP从驱动档位至驻车档位的改变使齿圈轴32a与驱动 轴36断开的过程中均执行旋转限制控制。可仅在上述过程的一者中执行 上述旋转限制控制。 本实施例的混合动力车辆20采用具有用于换档的四种速度档的变速 器60。但是，用于换档的速度档的数量并不限于四种速度档。变速器可具有用于换档的不小于2的任意数量的速度档。在本实施例的混合动力车辆20中，用于变速器60的致动器100使用 液压。但是，液压并不是关键的，例如可用气压等其他类型的压力进行替 换。在本实施例的混合动力车辆20中，经由动力分配集成机构30将发动 机22的动力输出至经由变速器60连接至驱动轴36 (其连接至驱动车轮 39a及39b)的齿圈轴32a (或动力轴)。本发明的技术还可应用于具有图 12所示另一修改示例结构的混合动力车辆120，其配备有转子对电机 130。转子对电机130包括连接至发动机22的曲轴26的内转子132以及连 接至动力轴32b (其经由变速器60连接至驱动轴36以向驱动车轮39a及 39b输出动力)的外转子134。转子对电机130将发动机22的一部分输出 动力经由动力轴32b、变速器60以及驱动轴36传递至驱动车轮39a及 39b，同时将剩余发动机输出动力转换为电力。本实施例的混合动力车辆20配备有作为驱动动力源的发动机22、 动力分配集成机构30以及电机MG1。但是，驱动动力源也可仅是发动机 或仅是电动机。本实施例中以及其他改变示例的主要元件对应于如下所述本发明权利 要求中的主要构成部分。本实施例的发动机22、动力分配集成机构30以 及电机MG1对应于本发明的"驱动动力源"。动力分配集成机构30包括 连接至发动机22的曲轴26的行星轮架34，以及连接至齿圈轴32a (或动 力轴)的齿圈32。电机MG1连接至动力分配集成机构30的太阳轮31。 本实施例的电机MG2对应于本发明的"电机"。电机MG2具有连接至齿 圈轴32a(或动力轴)的转子46a，并通过形成在定子46b上的旋转磁场来 驱动并旋转转子46a，以对齿圈轴32a输入和输出动力。本实施例的变速 器60对应于本发明的"变速器"。变速器60具有离合器Cl、 C2、 C3以 及制动器Bl及B2，并改变这些离合器及制动器的啮合状态以能够在作为 动力轴的齿圈轴32a与包括驱动车轮39a及3%以及差速齿轮38的车轴一
侧的驱动轴36之间在变速的同时传递动力，并能够将齿圈轴32a与驱动轴 36断开。本实施例的电机ECU 40及混合动力电子控制单元70对应于本发 明的"控制器"。响应于换档位置SP从驻车档位至驱动档位(例如前进 档位或倒车档位)的改变，电机ECU 40执行旋转限制控制，其控制电机 MG2以在电机MG2的定子46b上形成固定磁场并由此禁止齿圈轴32a (即，电机MG2的转子46a)的旋转，同时混合动力电子控制单元70驱 动用于变速器60的致动器100，以将作为动力轴的齿圈轴32a与驱动轴36 连接。响应于换档位置SP从驱动档位至驻车档位的改变，电机ECU40执 行旋转限制控制，同时混合动力电子控制单元70驱动用于变速器60的致 动器100，以将齿圈轴32a与驱动轴36断开。使本实施例及其修改示例中 的主要元件与本发明权利要求中的主要构成部分的对应并不受到任何限制 而仅是用于具体描述实现本发明的一些模式的说明。即，在全部方面都应 将上述实施例及其修改示例视为说明性而非限制性。本发明的范围及精神 由所附权利要求而非上述描述来界定。上述实施例及其修改示例涉及将本发明对混合动力车辆的应用。但 是，这并非限制而仅是示例。本发明的技术可应用于除了机动车之外的任 何车辆以及对车辆的控制方法。上述实施例在各个方面都应被视为示例而非限制。不脱离本发明主要 特征的范围或精神，可以存在很多变更、改变及替换。本发明的范围及精 神由所附权利要求而非上述描述表明。通过引用2006年9月19日递交的日本专利申请号2006-252476所揭 示的全部内容(包括说明书、附图以及权利要求书)而将其包含于本说明 书中。
权利要求
1.一种车辆，包括驱动动力源，其向动力轴输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；变速器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴与所述车轴断开；以及控制器，所述控制器响应于换档位置从驻车档位到驱动档位的改变，在通过所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行限制的情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接。
2. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述电机具有连接至所述动力 轴的转子，并通过在定子上形成的旋转磁场来驱动并旋转所述转子，从而 可以向所述动力轴输入和输出动力，并且所述控制器响应于所述换档位置从所述驻车档位到所述驱动档位的改 变，在执行旋转限制控制的情况下进行控制以通过所述变速器将所述动力 轴与所述车轴连接，所述旋转限制控制对所述电机进行控制以使得在所述 定子上形成的所述磁场的方向固定，由此限制所述动力轴的旋转。
3. 根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器在将所述换档位置 设定为所述驻车档位时从所述驱动动力源向所述动力轴输出动力的状态 下，执行所述旋转限制控制，所述控制器在执行所述旋转限制控制期间，响应于所述换档位置从所 述驻车档位到所述驱动档位的改变进行控制，以在所述旋转限制控制持续 的情况下通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接。
4. 根据权利要求2所述的车辆，所述车辆还包括 车速传感器，其测量车速，其中，在响应于所述换档位置从所述驻车档位到所述驱动档位的改变 而在执行所述旋转限制控制的情况下通过所述变速器将所述动力轴与所述 车轴连接的过程期间，在测量的车速增大超过预设基准速度的情况下，所 述控制器解除所述旋转限制控制。
5. 根据权利要求4所述的车辆，其中，所述驱动动力源具有调节所述 动力轴的转速的能力，并且在执行所述旋转限制控制的情况下通过所述变速器将所述动力轴与所 述车轴连接的过程期间解除所述旋转限制控制时，所述控制器控制所述驱 动动力源和所述电机中的至少任一者，以使得所述测量的车速与所述动力 轴的转速满足预定关系。
6. 根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器响应于所述换档位置从所述驱动档位到所述驻车档位的改变，在执行所述旋转限制控制的情 况下控制所述变速器以将所述动力轴与所述车轴断开。
7. 根据权利要求2所述的车辆，其中，所述驱动动力源具有调节所述 动力轴的转速的能力，并且在不能执行需求的所述旋转限制控制的状态下，所述控制器进行控制 以使得伴随着来自所述驱动动力源的动力输出，所述动力轴的转速成为大 致为0的水平。
8. 根据权利要求2所述的车辆，所述车辆还具有旋转位置检测器，其检测所述电机的所述转子的旋转位置， 其中，所述控制器通过在开始执行所述旋转限制控制时将所述检测的 旋转位置设定为控制旋转位置，基于所述设定的控制旋转位置向所述电机 供应电流，并固定在所述定子上形成的所述磁场的方向，由此来执行所述 旋转限制控制。
9. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述变速器具有多个离合器， 并通过改变所述多个离合器的啮合状态，能够在所述动力轴与车轴之间在 变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴与所述车轴断开。
10. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述驱动动力源具有内燃 机；以及电力-机械动力输入输出结构，其连接至所述内燃机的输出轴并连 接至所述动力轴，并且通过电力和机械动力的输入和输出来对所述输出轴 以及所述动力轴输入和输出动力。
11. 根据权利要求10所述的车辆，其中，所述电力-机械动力输入输出结构具有三轴式动力输入输出机构，其连接至三根轴，即所述内燃机的 所述输出轴、所述动力轴、以及第三轴，并基于对所述三根轴中任意两根 轴的动力输入和输出来确定对剩余一根轴的动力输入和输出；以及发电 机，其对所述第三轴输入和输出动力。
12. —种车辆，包括 驱动动力源，其向动力轴输出动力； 电机，其对所述动力轴输入和输出动力；变速器，其能够在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力， 并能够将所述动力轴与所述车轴断开；以及控制器，所述控制器响应于换档位置从驱动档位到驻车档位的改变， 在通过所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行 限制的情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴 断开。
13. 根据权利要求12所述的车辆，其中，所述电机具有连接至所述动 力轴的转子，并通过在定子上形成的旋转磁场来驱动并旋转所述转子，从 而可以向所述动力轴输入和输出动力，并且所述控制器响应于所述换档位置从所述驱动档位到所述驻车档位的改 变，在执行旋转限制控制的情况下进行控制以通过所述变速器将所述动力 轴与所述车轴断开，所述旋转限制控制对所述电机进行控制以使得在所述 定子上形成的所述磁场的方向固定，由此限制所述动力轴的旋转。
14. 根据权利要求13所述的车辆，其中，所述驱动动力源具有调节所 述动力轴的转速的能力，并且在不能执行需求的所述旋转限制控制的状态下，所述控制器进行控制 以使得随着来自所述驱动动力源的动力输出，所述动力轴的转速成为大致 为0的水平。
15. 根据权利要求13所述的车辆，所述车辆还具有 旋转位置检测器，其检测所述电机的所述转子的旋转位置，其中，所述控制器通过在开始执行所述旋转限制控制时将所述检测的 旋转位置设定为控制旋转位置，基于所述设定的控制旋转位置向所述电机供应电流，并固定在所述定子上形成的所述磁场的方向，由此来执行所述 旋转限制控制。
16. 根据权利要求12所述的车辆，其中，所述变速器具有多个离合 器，通过改变所述多个离合器的啮合状态，能够在所述动力轴与车轴之间 在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴与所述车轴断开。
17. 根据权利要求12所述的车辆，其中，所述驱动动力源包括内燃 机；以及电力-机械动力输入输出结构，其连接至所述内燃机的输出轴并连 接至所述动力轴，并且通过电力和机械动力的输入和输出来对所述输出轴 以及所述动力轴输入和输出动力。
18. 根据权利要求17所述的车辆，其中，所述电力-机械动力输入输出 结构包括三轴式动力输入输出机构，其连接至三根轴，即所述内燃机的 所述输出轴、所述动力轴、以及第三轴，并基于对所述三根轴中任意两根 轴的动力输入和输出来确定对剩余一根轴的动力输入和输出；以及发电 机，其对所述第三轴输入和输出动力。
19. 一种车辆的控制方法，所述车辆配备有驱动动力源，其向动力轴 输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；以及变速器，其能够 在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴 与所述车轴断开，所述控制方法响应于换档位置从驻车档位到驱动档位的改变，在通过 所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行限制的 情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴连接。
20. —种车辆的控制方法，所述车辆配备有驱动动力源，其向动力轴 输出动力；电机，其对所述动力轴输入和输出动力；以及变速器，其能够 在所述动力轴与车轴之间在变速的情况下传递动力，并能够将所述动力轴 与所述车轴断开，所述控制方法响应于换档位置从驱动档位到驻车档位的改变，在通过 所述驱动动力源和所述电机中的至少一者对所述动力轴的旋转进行限制的 情况下控制所述变速器以通过所述变速器将所述动力轴与所述车轴断开。
全文摘要
本发明公开了车辆及车辆的控制方法。响应于换档位置从驻车档位至驱动档位的改变，本发明的控制系统在执行旋转限制控制以在第二电机的定子上形成固定磁场从而禁止第二电机中转子的旋转(步骤S300)的同时，将动力轴与连接至驱动车轮的驱动轴相连接(步骤S310及S380)。上述设置有利地限制了动力轴的旋转，由此防止了在动力轴与车轴连接的过程中产生的冲击。
文档编号B60W10/06GK101149115SQ20071015416
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月19日 优先权日2006年9月19日
发明者林和仁, 须贝信一 申请人:丰田自动车株式会社