混合动力车辆及用于混合动力车辆的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括作为驱动力源的发动机和电机或电动发电机的混合动力车辆，以及一种用于该混合动力车辆的控制方法。具体地，本发明涉及一种能够将发动机从驱动力传递系统分离开的混合动力车辆，以及一种用于该混合动力车辆的控制方法。
【背景技术】
[0002]包括作为驱动力源的电机或电动发电机(此后，这些可以总称为电机)连同发动机的混合动力车辆具有多种优势。例如，混合动力车辆能够使发动机停止(在怠速时使发动机停止)，能够在减速期间使用电机来再生能量，并且能够在能量效率高时的操作点处操作发动机。具体地，通过延长混合动力车辆利用电机行驶的时间，增加了整体上提升混合动力车辆的燃料经济性的效果。这是因为在电机运行的情况下发动机停止从而不消耗燃料。在这种情况下，为了减少与发动机一同旋转而引起的动力损失，期望将发动机与输出用于推进车辆的驱动力的电机分离开，或者是将发动机与传递驱动力至车轮的动力传递系统分离开。当提供了这种用于将发动机分离的离合器时，在电机行驶期间选择发动机停止或被驱动的操作模式。日本专利申请公开第08-295140 (JP 08-295140 A)号描述了包括用于将发动机分离的离合器的混合动力车辆。
[0003]将简单地描述上述构造。发电机被联接至诸如行星齿轮机构的差动机构中的第一旋转元件，该差动机构包括三个旋转元件，第二旋转元件用作输出元件，并且第三旋转元件联接至制动装置。发动机经由离合器联接至第三旋转元件。因此，在JP 08-295140 A中描述的构造的情况下，当第三旋转元件由发动机或制动装置固定时，差动机构用作减速器或加速器，因此可以导致联接至第一旋转元件的发电机用作电机并且将转矩传递至输出元件。也就是说，混合动力车辆能够通过使用从发电机和电机输出的动力行驶。当采用如下的单向离合器作为制动装置时，在电机行驶期间允许第三旋转元件不通过发动机固定而是通过单向离合器固定，并且还允许该离合器与第三旋转元件分离开:当沿着将第三旋转元件以反向旋转的方向的转矩作用在第三旋转元件上时，该单向离合器接合以固定第三旋转元件。因此，可以持续驱动发动机或者使发动机停止。在发动机行驶期间，也就是说，当混合动力车辆通过传递发动机的输出转矩作为驱动力而行驶时，通过控制联接至第一旋转元件的发电机的旋转速度，可以经由离合器控制联接至第三旋转元件的发动机的旋转速度。也就是说，允许差动机构用作无级变速器。
[0004]日本专利申请公开第2013-023024(JP 2013-023024 A)号描述了一种包括差动机构的混合动力车辆，该差动机构具有发动机联接的一个旋转元件和电动发电机联接的另一旋转元件。混合动力车辆构造成通过使用电动发电机的输出转矩而转动曲柄以使发动机发动并且控制电动发电机的输出转矩，使得发动机起动之后输出转矩作为反作用力作用在差动机构上。具体地，当所需的驱动力在发动机起动之后相对小时，发动机的目标旋转速度同样低。因此，为了使发动机旋转速度在发动机起动之后快速跟上目标旋转速度，电动发电机的输出转矩构造成快速增加。当所需驱动力在发动机起动之后相对大时，发动机的目标旋转速度同样高。因此，电动发电机的输出转矩构造成慢慢地增加。
[0005]日本专利申请公开第2012-228961 (JP 2012-228961 A)号描述了一种混合动力车辆，其中，发动机和变速器经由离合器彼此联接并且电动发电机联接至变速器的输入轴。在从发动机停止的电机行驶向发动机行驶改变时，通过变速器调高档，通过以离合器的输入侧旋转构件和输出侧旋转构件之间的小的转速差接合离合器，发动机构造为转动曲柄而被发动。具体地，离合器的输出侧的惯性转矩通过换挡而产生，并且离合器的接合压力基于该惯性转矩进行控制。JP 2012-228961 A描述了以下内容:通过以这种方式进行控制，可以转动曲柄以使发动机发动并且抑制或防止惯性转矩向驱动轮的传递。
【发明内容】
[0006]如JP 08-295140 A中描述的那样构造的混合动力车辆基于改变成发动机行驶的要求起动发动机并接合离合器，而同时混合动力车辆在发动机停止的情况下实施电机行驶。在发动机行驶期间，发动机的操作点基于要求驱动力和设定成使得发动机的燃料经济性高的最优燃料经济性线确定。因此，在因为大的要求驱动力而改变成发动机行驶时，在发动机起动且离合器接合后，发动机被控制成高转速。因此，发动机转速得以通过控制联接至第一旋转元件的发电机的转速进行控制。因此，为了增加发动机转速，发电机可以被像电机一样驱动并且沿着与发动机的输出转矩的方向相同的方向输出转矩。如果从发电机输出的转矩沿着与发动机的输出转矩的方向相同的方向，那么发电机并不用以输出反作用力，直到发动机转速变成目标转速。因此，发动机的输出转矩可能不传递至驱动轮。因此，可能出现响应于用于从发动机停止的电机行驶向发动机行驶的改变的控制的延迟。
[0007]如JP 2013-023024 A中描述的那样构造的混合动力车辆基于要求驱动力控制电动发电机的输出转矩，因此可以在发动机起动之后传递作为驱动力的发动机的输出转矩。然而，当离合器设置在发动机和差动机构之间时，可以推测，离合器接合，使曲柄旋转以使发动机发动，并且然后发动机启动，之后，控制电动发电机的输出转矩以作为反作用力作用在差动机构上。因此，在从电机行驶向发动机行驶改变时，需要时间来接合离合器。因此，在从发动机停止的电机行驶向发动机行驶改变时，会作为响应而发生延迟，直到发动机的输出转矩作为驱动力而输出。
[0008]本发明提供了一种在从发动机停止的电机行驶向发动机行驶改变时能够快速地传递作为驱动力的发动机的输出转矩的混合动力车辆，以及用于这种混合动力车辆的控制方法。
[0009]本发明的第一方案提供了一种混合动力车辆。所述混合动力车辆包括:发动机；驱动轮；第一电机；第二电机，其向所述驱动轮传递转矩；差动机构，包括:第一旋转元件，其传递所述发动机的转矩，第二旋转元件，其传递所述第一电机的转矩，以及第三旋转元件，其向所述驱动轮传递转矩；离合器，其控制作用在所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的任一个上的转矩的容量；以及控制单元，其构造成以如下的方式从EV模式改变成HV模式，在所述EV模式下，所述混合动力车辆在所述离合器被释放且所述第二电机的输出转矩被传递至所述驱动轮的状态下行驶，在所述HV模式下，所述混合动力车辆在所述离合器被接合且所述发动机的输出转矩被传递至所述驱动轮的状态下行驶，(a)在所述离合器打滑的状态下起动所述发动机；(b)在从所述发动机传递转矩且同时所述第一旋转元件的旋转速度在所述离合器打滑的状态下升高时，通过从所述第一电机输出转矩来增加所述驱动轮的旋转速度，使得从所述第一旋转元件输入至所述差动机构的转矩被从所述第三旋转元件输出。
[0010]所述控制单元可以构造成当所述发动机的旋转速度变得大于或等于所述第一旋转元件的所述旋转速度时，所述控制单元通过从所述第一电机输出转矩来增加所述驱动轮的所述旋转速度，使得从所述第一旋转元件输入至所述差动机构的转矩被从所述第三旋转兀件输出。
[0011]所述控制单元可以构造成当所述控制单元起动所述发动机时将所述第一电机的输出转矩控制到零。
[0012]本发明的第二方案提供了一种用于混合动力车辆的控制方法。所述混合动力车辆包括:发动机；驱动轮；第一电机；第二电机，其向所述驱动轮传递转矩；差动机构，包括:第一旋转元件，其传递所述发动机的转矩，第二旋转元件，其传递所述第一电机的转矩，以及第三旋转元件，其向所述驱动轮传递转矩；离合器，其控制作用在所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的任一个上的转矩的容量；以及控制单元。所述控制方法包括:由所述控制单元以如下的方式从EV模式改变成HV模式，在所述EV模式下，所述混合动力车辆在所述离合器被释放且所述第二电机的输出转矩被传递至所述驱动轮的状态下行驶，在所述HV模式下，所述混合动力车辆在所述离合器被接合且所述发动机的输出转矩被传递至所述驱动轮的状态下行驶，(a)在所述离合器打滑的状态下起动所述发动机；(b)在从所述发动机传递转矩且同时所述第一旋转元件的旋转速度在所述离合器打滑的状态下升高时，通过从所述第一电机输出转矩来增加所述驱动轮的旋转速度，使得从所述第一旋转元件输入至所述差动机构的转矩被从所述第三旋转元件输出。
[0013]根据本发明的方案，发动机在离合器打滑的状态下起动。因此，可以减小在发动机起动时沿着降低发动机转速的方向起作用的转矩，其结果是可以通过由发动机的初始燃烧引起的转矩或发动机起动之后产生的转矩快速增加发动机的转速。当转矩开始从发动机传递以便增加第一旋转元件的转速而同时离合器打滑时，转矩开始从第一电机输出使得转矩沿着增加驱动轮的转速的方向从差动机构的第三旋转元件输出。因此，可以将发动机的输出转矩快速传递至驱动轮，因此可以提升用于从EV模式向HV模式改变的控制的响应。
[0014]当发动机转速变得高于或等于第一旋转元件的转速时，转矩开始被从第一电机输出，使得转矩沿着增加驱动轮的转速的方向被从差动机构的第三旋转元件输出。因此，除发动机的输出转矩外，发动机的惯性转矩经由第一旋转元件传递至差动机构。因此，可以增加经由第一旋转元件输入至差动机构的转矩。因此，可以增加在从EV模式改变至HV模式时传递至驱动轮的转矩，因此可以提升用于从EV模式向HV模式改变的控制的响应。