CN100484793C - 驻车止动爪啮合控制 - Google Patents

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Abstract

响应于换档杆切换至驻车位置的换档操作之后驾驶员的制动关闭操作，马达(MG2)被控制为依次输出在车辆向后方向上的转矩和在车辆向前方向上的转矩。在驻车齿轮在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度期间或者随后在车辆向前的方向上转动与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构中的驻车止动爪(94)啮合。该布置有效地确保了驻车锁止机构中的齿轮啮合，同时有利地减小了在驻车锁止机构中的齿轮啮合之前从车辆停止位置移动的距离。

Description

驻车止动爪啮合控制
技术领域
本发明涉及机动车辆和机动车辆控制方法。
背景技术
在一种已提出的机动车辆中，发动机、第一电动发电机、和经由减速齿轮单元连接至驱动轮的第二电动发电机连接至动力分配机构的三个旋转元件。该机动车辆装有驻车锁止机构，该驻车锁止机构包括安装至减速齿轮单元的转轴的驻车锁止齿轮和与驻车锁止齿轮啮合并将驱动轮锁止在不可旋转状态的驻车锁止杆(例如见日本专利早期公开公报No.H09-170533)。在该提出的机动车辆中，响应于驾驶员使换档杆切换至驻车位置的操作，机械驻车锁止机构中的齿轮啮合以锁止驱动轮。在此状态下响应于发动机的起动命令，第一电动发电机被控制以输出转矩并曲柄起动发动机。
发明内容
在此提出的机动车辆中，驻车锁止齿轮的一些旋转位置可能与机械驻车锁止机构中响应于换档杆切换至驻车位置的换挡操作而进行的齿轮啮合发生干涉。在这种情况下，在车辆的纵向上施加至与驱动轮连接的驱动轴的力不可预料地在车辆向前或向后的方向上移动车辆，直到机械驻车锁止机构中的齿轮啮合。在发动机起动时具有施加至驱动轴的反作用力的机动车辆中，在机械驻车锁止机构的齿轮松脱状态下起动发动机可能引起车辆的不希望的运动。
因此，本发明的机动车辆和机动车辆的控制方法的目的在于确保驻车锁止机构中的齿轮啮合。机动车辆和机动车辆的控制方法的目的还在于减小在驻车锁止机构中的齿轮啮合之前从车辆停止位置移动的距离。在内燃机起动时具有施加至驱动轴的反作用力的本发明的机动车辆的目的在于在内燃机起动时防止车辆的不希望的运动。
上述和其它相关目的的至少一部分是通过本发明的具有下述构造的机动车辆和机动车辆的控制方法来获得的。
本发明针对一种机动车辆。所述机动车辆包括：马达，其输出动力以驱动所述机动车辆；锁止机构，所述锁止机构包括直接或间接连接至所述机动车辆的特定车轴并随着所述特定车轴的旋转而旋转的第一齿轮，和与所述第一齿轮啮合并将所述特定车轴锁止在不可旋转状态的第二齿轮，所述锁止机构响应于驾驶员使换档杆切换至驻车位置的换挡操作，使所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；和驻车控制模组，其在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的所述换挡操作之后执行驻车控制，所述驻车控制用于控制所述马达以依次输出用于在向前和向后方向中的一个上使所述机动车辆移动第一距离或更远的转矩和用于在所述向前和向后方向中的另一个上使所述机动车辆移动第二距离或更远的转矩。
在本发明的机动车辆中，驾驶员的使换档杆切换至驻车位置的换档操作引起第二齿轮与第一齿轮啮合，并由此将特定车轴锁止在不可转动状态，其中第一齿轮连接至所述特定车轴并随所述特定车轴的旋转而旋转。在此切换至驻车位置的换档操作之后，马达被控制为依次输出用于使机动车辆在向前和向后方向中的一个上移动第一距离或更远的转矩和用于使机动车辆在向前和向后方向中的另一个上移动第二距离或更远的转矩。用于使机动车辆在向前和向后方向中的一个上移动第一距离或更远的转矩和用于使机动车辆在向前和向后方向中的另一个上移动第二距离或更远的转矩的依次输出利用车辆在车辆纵向上的一定运动有效地确保了第二齿轮与第一齿轮的啮合。即，该布置有效地确保了锁止机构中的齿轮啮合。
在本发明的机动车辆中，例如，可以在将与所述第一齿轮的半个齿相对应的距离和与所述第一齿轮的一个齿相对应的距离设置为所述第一距离和所述第二距离的情况下，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。在另一个示例中，可以在将用于预定的第一时间段的预设转矩和用于预定的第二时间段的预设转矩设置为用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的转矩和用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的转矩的情况下，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。该布置有利地减小了在锁止机构中的齿轮啮合之前从车辆停止位置移动的距离。
在本发明的机动车辆的一个优选实施例中，所述驻车控制模组通过在所述驻车控制的执行期间所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合来检测所述特定车轴的锁止，并响应于对所述特定车轴的锁止的检测来结束所述驻车控制。该布置有利地防止了在检测到特定车轴的锁止之后从马达输出任何不需要的转矩。在这种情况下，所述机动车辆还可以包括：车速测量单元，其测量所述机动车辆的车速；而且，在用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的所述转矩的输出期间或者在用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的所述转矩的输出期间，当由所述车速测量单元测量的所述车速降低到预设的基准水平以下时，所述驻车控制模组检测到所述特定车轴的所述锁止。此外，所述机动车辆还可以包括：转角检测单元，其检测驱动轴的转角，所述驱动轴连接至所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴，而且，可以在用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的所述转矩的输出期间或者在用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的所述转矩的输出期间，当由所述转角检测单元检测的所述驱动轴的所述转角保持在预设的角度范围内不变时，所述驻车控制模组检测到所述特定车轴的所述锁止。
在本发明的机动车辆的另一个优选实施例中，可以在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的换挡操作后的驾驶员的制动关闭操作之后，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。所述机动车辆还可以包括：第二马达，其将动力输出至与接收从所述马达输出的动力的所述特定车轴不同的车轴，而且，代替所述马达，所述驻车控制模组可以执行所述驻车控制以控制所述第二马达。此外，所述机动车辆还可以包括：第二马达，其将动力输出至与接收从所述马达输出的动力的特定车轴不同的车轴，并且，除了所述马达之外，所述驻车控制模组还执行所述驻车控制以控制所述第二马达。
在本发明的机动车辆的另一个优选实施例中，所述机动车辆还可以包括：内燃机；电能-机械能输入输出机构，其连接至所述内燃机的输出轴，并连接至与所述机动车辆的所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴相连的驱动轴，并且通过电能和机械能的输入和输出将所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴；和起动控制模组，其响应于所述内燃机的起动命令，控制所述电能-机械能输入输出机构和所述内燃机，以用来自所述电能-机械能输入输出机的动力输出来起动所述内燃机，而且，在由所述起动控制模组起动所述内燃机之前，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。在这种情况下，所述电能-机械能输入输出机构可以包括：三轴式动力输入输出模组，其连接至三根轴，即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴、和第三轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴输入和输出的动力来自动地确定对剩余的一根轴输入和输出的动力；和发电机，其对所述第三轴输入和输出动力。此外，所述电功率-机械功率输入输出机构可以包括转子对式马达，所述转子对式马达具有连接至所述内燃机的所述输出轴的第一转子和连接至所述驱动轴的第二转子，并且所述转子对式马达通过所述第一转子和所述第二转子的相对旋转而被驱动。
在本发明的机动车辆的另一个优选实施例中，所述机动车辆还可以包括：内燃机；电能-机械能输入输出机构，其连接至所述内燃机的输出轴，并连接至与所述机动车辆的所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴相连的驱动轴，并且通过电能和机械能的输入和输出将所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴；和起动控制模组，其响应于所述内燃机的起动命令，指示所述驻车控制模组执行所述驻车控制并在所述驻车控制结束之后控制所述电能-机械能输入输出机构和所述内燃机，以用来自所述电能-机械能输入输出机构的动力输出来起动所述内燃机。在这种情况下，所述电能-机械能输入输出机构可以包括：三轴式动力输入输出模组，其连接至三根轴，即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴、和第三轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴输入和输出的动力来自动地确定对剩余的一根轴输入和输出的动力；和发电机，其对所述第三轴输入和输出动力。此外，所述电能-机械能输入输出机构可以包括转子对式马达，所述转子对式马达具有连接至所述内燃机的所述输出轴的第一转子和连接至所述驱动轴的第二转子，并且所述转子对式马达通过所述第一转子和所述第二转子的相对旋转而被驱动。
本发明还针对一种机动车辆的控制方法。所述机动车辆包括：马达，其输出动力以驱动所述机动车辆；和锁止机构，所述锁止机构包括直接或间接连接至所述机动车辆的特定车轴并随着所述特定车轴的旋转而旋转的第一齿轮，和与所述第一齿轮啮合并将所述特定车轴锁止在不可旋转状态的第二齿轮，所述锁止机构响应于驾驶员使换档杆切换至驻车位置的换挡操作，使所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合。所述控制方法在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的所述换挡操作之后执行驻车控制，且所述驻车控制用于控制所述马达以依次输出用于在向前和向后方向中的一个上使所述机动车辆移动第一距离或更远的转矩和用于在所述向前和向后方向中的另一个上使所述机动车辆移动第二距离或更远的转矩。
在本发明的机动车辆的控制方法中，驾驶员的使换档杆切换至驻车位置的换档操作引起第二齿轮与第一齿轮啮合，并由此将特定车轴锁止在不可旋转状态，其中第一齿轮连接至所述特定车轴并随所述特定车轴的旋转而旋转。在此切换至驻车位置的换档操作之后，马达被控制为依次输出用于使机动车辆在向前和向后方向中的一个上移动第一距离或更远的转矩和用于使机动车辆在向前和向后方向中的另一个上移动第二距离或更远的转矩。用于使机动车辆在向前和向后方向中的一个上移动第一距离或更远的转矩和用于使机动车辆在向前和向后方向中的另一个上移动第二距离或更远的转矩的依次输出利用车辆在车辆纵向上的一定运动有效地确保了第二齿轮与第一齿轮的啮合。即，该布置有效地确保了锁止机构中的齿轮啮合。
在本发明的机动车辆的控制方法中，例如，可以在将与所述第一齿轮的半个齿相对应的距离和与所述第一齿轮的一个齿相对应的距离设置为所述第一距离和所述第二距离的情况下执行所述驻车控制。在另一个示例中，在将用于预定的第一时间段的预设转矩和用于预定的第二时间段的预设转矩设置为用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的转矩和用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的转矩的情况下执行所述驻车控制。在本发明的一个优选实施例中，所述控制方法可以包括以下步骤：通过在所述驻车控制的执行期间所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合来检测所述特定车轴的锁止，并响应于检测到的所述特定车轴的锁止来结束所述驻车控制。
附图说明
图1示意性地示出本发明一个实施例中的混合动力车辆的构造；
图2的流程图示出由包含在图1的混合动力车辆中的混合动力电子控制单元执行的驻车控制例程；
图3示出驻车锁止机构中的齿轮啮合；
图4示出驻车锁止机构中的齿轮啮合；
图5的流程图示出修改的驻车控制程序；
图6示出马达MG2的转矩命令Tm2*和齿圈轴的转角α随时间的变化；
图7的流程图示出由混合动力电子控制单元执行的起动控制例程；且
图8示意性地图示了一个修改示例中的另一种混合动力车辆的构造。
具体实施方式
以下，将作为优选实施例来讨论实现本发明的一种模式。图1示意性地示出本发明一个实施例中的混合动力车辆20的构造。如图所示，实施例的混合动力车辆20包括发动机22；三轴式动力分配集成机构30，其经由减震器28连接至曲轴26或发动机22的输出轴；马达MG1，其连接至动力分配集成机构30并能够产生电能；马达MG2，其连接至动力分配集成机构30并经由差速齿轮62连接至前轮63a和63b；马达MG3，其经由差速齿轮65连接至后轮66a和66b；和混合动力电子控制单元70，其控制整个混合动力车辆20的操作。
发动机22是内燃机，其使用碳氢燃料(例如汽油或轻油)来输出动力。发动机电子控制单元(以下称作发动机ECU)24从各个传感器接收表示发动机22的驱动状况的信号，并控制发动机22的运行以进行例如燃料喷射控制、点火控制和进气流量调节。发动机ECU 24与混合动力电子控制单元70进行通讯，以响应于从混合动力电子控制单元70接收的控制信号来驱动并控制发动机22，同时根据需求将与发动机22的运行状况相关的数据输出至混合动力电子控制单元70。
动力分配集成机构30包括作为外齿轮的太阳轮31、作为与太阳轮31同心布置的内齿轮的齿圈32、与太阳轮31和齿圈32啮合的多个小齿轮33、以及保持多个小齿轮33以允许多个小齿轮33的公转和绕各自的轴自转的行星轮架34。由此，动力分配集成机构30被构造为包括太阳轮31、齿圈32和行星轮架34(它们作为差速运动的旋转元件)的行星齿轮机构。动力分配集成机构30的行星轮架34、太阳轮31和齿圈32分别连接至发动机22的曲轴26、连接至马达MG1和经由齿圈轴32a连接至马达MG2。当马达MG1起发电机的作用时，通过行星轮架34输入的发动机22的动力根据其速比被分配到太阳轮31和齿圈32。另一方面，当马达MG1起电动机的作用时，通过行星轮架34输入的发动机22的动力与通过太阳轮31输入的马达MG1的动力结合，并输出到齿圈32。输出至齿圈32的动力经由齿圈轴32a、齿轮机构60和差速齿轮62传递至前轮63a和63b。
齿轮机构60与驻车锁止机构90相连，驻车锁止机构90包括安装至末端齿轮60a的驻车齿轮92、与驻车齿轮92啮合以将驻车齿轮92锁止在不可旋转状态下的驻车锁止杆94。当响应于对从其它换档位置切换至驻车位置(P位置)的换档信号或者从P位置切换至其它换档位置的换档信号的检测，混合动力电子控制单元70致动并控制致动器(未示出)时，驻车锁止杆94被致动。驻车锁止杆94与驻车齿轮92啮合和与其松开以致动和释放驻车锁止。末端齿轮60a机械地连接至前轮63a和63b。由此，驻车锁止机构90间接地锁止前轮63a和63b。
马达MG1、MG2和MG3都构造为公知的同步电动发电机，它们可以被用作发电机也可以被用作电动机。马达MG1、MG2和MG3经由逆变器41、42和43将电能传输至电池50以及从电池50传输电能。连接电池50和逆变器41、42、43的电力线54被构造为由逆变器41、42和43共享的共用正极总线和负极总线。这样的连接使得由马达MG1、MG2和MG3中的任一个产生的电能可以被其它马达消耗。由此，电池50可以用由马达MG1、MG2和MG3中的任一个产生的过剩电能来充电，同时进行放电以补充不足的电能。当在马达MG1、MG2和MG3之间电能的输入和输出达到平衡时，电池50既不充电也不放电。所有的马达MG1、MG2和MG3都由马达电子控制单元(以下称作马达ECU)40来驱动和控制。马达ECU40输入为了驱动和控制马达MG1、MG2、MG3所需的信号，例如，来自旋转位置检测传感器44、45和46的表示马达MG1、MG2和MG3中转子的旋转位置θ1、θ2和θ3的信号、以及来自电流传感器(未示出)的表示将施加至马达MG1、MG2和MG3的相电流的信号。马达ECU 40将切换控制信号输出至逆变器41、42和43。马达ECU 40执行转速计算例程(未示出)以根据从旋转位置检测传感器44、45和46输入的信号来计算马达MG1、MG2和MG3的转子的转速Nm1、Nm2和Nm3以及齿圈轴32a的转速Nr。马达ECU 40与混合动力电子控制单元70进行通讯，以响应于从混合动力电子控制单元70接收的控制信号来驱动并控制马达MG1、MG2和MG3，同时根据需要将与马达MG1、MG2和MG3的驱动状况相关的数据输出至混合动力电子控制单元70。
电池50在电池电子控制单元(以下称作电池ECU)52的控制之下。电池ECU 52输入为了管理电池50所需的信号，例如，来自位于电池50的端子之间的电压传感器(未示出)的端子间电压Vb、来自位于与电池50的输出端子相连的电力线54中的电流传感器(未示出)的充放电电流Ib、以及来自安装至电池50的温度传感器(未示出)的电池温度Tb。电池ECU 52根据需要通过通讯输出与电池50的状况相关的数据。为了电池50的管理，电池ECU 52根据由电流传感器(未示出)测量的充放电电流的积分来计算电池50的剩余电荷水平或当前充电状态(SOC)。
混合动力电子控制单元70被构造为微处理器，该微处理器包括CPU72、储存处理程序的ROM 74、临时储存数据的RAM 76、输入和输出端口(未示出)以及通讯端口(未示出)。混合动力电子控制单元70经由其输入端口接收来自点火开关80的点火信号、来自换档位置传感器82的由换档杆81当前设定的换档位置SP、来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc或者驾驶员对加速踏板83的下压量、来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP或者驾驶员对制动踏板85的下压量、来自车速传感器88的在混合动力车辆20纵向上的车速V。混合动力电子控制单元70经由其通讯端口与发动机ECU 24、马达ECU 40和电池ECU 52建立通讯，以对发动机ECU 24、马达ECU 40和电池ECU 52接收和发送如上所述的各种控制信号和数据。
以下的描述涉及如上所述构造的实施例的混合动力车辆20的操作，特别是驻车锁止机构90中的齿轮啮合时的一系列控制。图2的流程图示出由混合动力电子控制单元70执行的驻车控制例程。该控制例程是通过在车辆停止后换档杆81的切换至P位置的换档操作来触发的。
在该驻车控制例程中，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先输入来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP(步骤S100)，并等待制动关闭操作，其中制动关闭操作使得输入的制动踏板位置BP等于0％(步骤S110)。
响应于制动关闭操作，马达MG2被驱动并控制，以输出预设的负转矩T1(步骤S120)。在驱动并控制MG2的具体过程中，CPU 72将预设的负转矩T1作为马达MG2的转矩命令Tm2*发送至马达ECU 40。马达ECU 40执行对逆变器42的切换元件的切换控制，以使用接收的转矩命令Tm2*来驱动马达MG2。负转矩T1被设定为在混合动力车辆20向后的方向上转动齿圈轴32a和驻车齿轮92的转矩，其中驻车齿轮92间接地连接至齿圈轴32a。负转矩T1被设定至不会使驾驶员感觉到车辆运动的水平，并且其依赖于马达MG2的特性。步骤S102的处理控制马达MG2以输出预设的负转矩T1并且由此在车辆向后的方向上转动齿圈轴32a和驻车齿轮92。
在经过预设的基准时间tref(步骤S130)之后，CPU72输入来自车速传感器88的车速V和齿圈轴32a相对于车辆停止时的位置的转角α(步骤S140)。基准时间tref被设定为等于或略长于在从马达MG2开始输出预设的负转矩T1之后由车速传感器88检测车速V所需的时间段。基准时间tref例如被设定为几十或几百毫秒。齿圈轴32a的转角α根据马达MG2的转子的当前旋转位置θ2(由旋转位置检测传感器45检测)和在车辆停止时检测的车辆停止时旋转位置θ2来计算，并通过通讯从马达ECU 40接收。齿圈轴32a的转角α在车辆向前的方向上具有正值，并在车辆向后的方向上具有负值。
然后，ECU 72比较输入的车速V的绝对值与预设的基准速度Vref(步骤S150)。当输入的车速V的绝对值不小于预设的基准速度Vref时，CPU 72随后比较齿圈轴32a的输入的转角α与预设的基准角度α1ref(步骤S160)。当输入的转角α不小于预设的基准角度α1ref时，驻车控制例程返回至步骤S140。基准速度Vref被用作判定驻车锁止机构90中的齿轮是否被啮合以停止车辆的标准，并被设定为接近零的正值。基准角度α1ref被用作判定齿圈轴32a相对于车辆停止时的位置是否在车辆向后的方向上转过与驻车齿轮92的半个齿相对应的角度的标准。基准角度α1ref依赖于驻车齿轮92的齿的尺寸和齿数以及齿轮机构60的齿轮比。步骤S120至S160的处理使得马达MG2输出预设的负转矩T1，以在车辆向后的方向上转动驻车齿轮92并啮合驻车锁止机构90中的齿轮。在齿圈轴32a的转角α变得小于预设的基准角度α1ref之前，当车速V的绝对值减小到预设的基准速度Vref之下时，CPU 72判定驻车锁止机构90中的齿轮被啮合以停止混合动力车辆20。由此，驻车控制例程在结束之前撤消马达MG2的转矩命令Tm2*(步骤S220)。这种情况下驻车锁止机构90中的齿轮啮合如图3所示。图3的(a)示出当驾驶员停止车辆并将换档杆81操作至P位置时驻车锁止机构90的状态。图3的(b)示出驻车锁止机构90的状态，其中驻车齿轮92从图3的(a)的状态在车辆向后的方向上旋转以与驻车锁止杆94啮合。在图3的(a)的状态下，响应于驾驶员的使换档杆81切换至P位置的换挡操作，驻车锁止机构90中的齿轮未啮合。在制动关闭操作之后，马达MG2被控制为输出预设的负转矩T1，并在车辆向后的方向上转动驻车齿轮92。这如图3的(b)所示，实现了驻车锁止机构90中的齿轮啮合。当响应于驾驶员的使换档杆81切换至P位置的换挡操作，实现驻车锁止机构90中的齿轮啮合时，即使在从马达MG2开始输出预设的负转矩T1起经过预设的基准时间tref之后，车辆也保持停止。由此，车速V基本等于零，并且控制例程撤消马达MG2的转矩命令Tm2*。
在车速V的绝对值减小到预设的基准速度Vref之前，当齿圈轴32a的转角α变得小于预设的基准角度α1ref时，驻车锁止机构90中的齿轮未啮合。齿圈轴32a相对于车辆停止时的位置在车辆向后的方向上旋转与驻车齿轮92的半个齿相对应的角度。在这种情况下，CPU 72驱动并控制马达MG2以输出预设的正转矩T2(步骤S170)并执行步骤S180至S210的处理，步骤S180至S210的处理与步骤S130至S160的处理相同。在经过预设的基准时间tref之后(步骤S180)，CPU 72输入车速V和齿圈轴32a的转角α(步骤S190)，比较输入的车速V的绝对值与预设的基准速度Vref(步骤S200)，并且在车速V的绝对值不小于预设的基准速度Vref时进一步比较输入的转角α与预设的基准角度α2ref(步骤S210)。当转角α不小于预设的基准角度α2ref时，驻车控制例程返回到步骤S190。正转矩T2被设定为在混合动力车辆20向前的方向上转动齿圈轴32a和驻车齿轮92的转矩，与负转矩T1相反。在此实施例中，正转矩T2被设定为与预设的负转矩T1的负数的值(—T1)相等。基准角度α2ref被用作判定齿圈轴32a相对于步骤S170的处理时的位置是否在车辆向前的方向上转过与驻车齿轮92的一个齿相对应的角度的标准。这判定了齿圈轴32a相对于车辆停止时的位置是否在车辆向前的方向上转过与驻车齿轮92的半个齿相对应的角度。在此实施例中，基准角度α2ref被设定与预设的基准角度α1ref的负数的值(—α1ref)相等。步骤S170至S210的处理使得马达MG2输出预设的正转矩T2，以在车辆向前的方向上转动驻车齿轮92并使驻车锁止机构90中的齿轮啮合。在齿圈轴32a的转角α变得大于预设的基准角度α2ref之前，当车速V的绝对值减小到预设的基准速度Vref之下时，CPU 72判定驻车锁止机构90中的齿轮被啮合以停止混合动力车辆20。由此，驻车控制例程在结束之前撤消马达MG2的转矩命令Tm2*(步骤S220)。这种情况下驻车锁止机构90中的齿轮啮合如图4所示。图4的(a)示出当驾驶员停止车辆并将换档杆81操作至P位置时驻车锁止机构90的状态。图4的(b)示出驻车锁止机构90的状态，其中驻车齿轮92从图4的(a)的状态在车辆向后的方向上转过与半个齿相对应的角度。图4的(c)示出驻车锁止机构90的状态，其中驻车齿轮92从图4的(b)的状态在车辆向前的方向上转动以与驻车锁止杆94啮合。在图4的(b)的状态下，即使当马达MG2被控制以输出预设的负转矩T1并使驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度时，驻车锁止机构90中的齿轮未啮合(步骤S120至S160)。然后，马达MG2被控制以输出预设的正转矩T2并在车辆向前的方向上转动驻车齿轮92。这实现了如图4的(c)所示的驻车锁止机构90中的齿轮啮合(步骤S170至S210)。由此，当车辆从车辆停止位置在车辆纵向上移动与驻车齿轮92的半个齿相对应的距离时，实现了驻车锁止机构90中的齿轮啮合。与仅在车辆向前或向后方向中的一个方向上转动驻车齿轮92以实现驻车锁止机构90中的齿轮啮合的传统结构相比，该实施例的结构有利地减小了从车辆停止位置的移动距离。在驻车锁止机构90中的齿轮啮合时，撤消马达MG2的转矩命令Tm2*。这样的撤消有利地防止了马达MG2在驻车锁止机构90中的齿轮啮合之后输出任何不必要的转矩。在驻车齿轮92在车辆向前和向后方向之一上转动与一个齿相对应的角度的过程中，实现了驻车锁止机构90的齿轮啮合。由此，在转角α变得大于预设的基准角度α2ref之前，车速V的绝对值降低到预设的基准速度Vref之下。
在上述实施例的混合动力车辆20中，响应于在换档杆81的切换至P位置的换挡操作之后的制动关闭操作，马达MG2被控制为依次输出预设的负转矩T1和预设的正转矩T2。由此，在驻车齿轮92在车辆向后的方向上旋转与半个齿相对应的角度期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上旋转与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。该布置确保了驻车锁止机构90中有效的齿轮啮合。在车辆从车辆停止位置在车辆纵向上移动与驻车齿轮92的半个齿相对应的距离时，实现了驻车锁止机构90中的齿轮啮合。该布置有利地减小了从车辆停止位置的移动距离。在本实施例的混合动力车辆20中，当驻车锁止机构90中的齿轮啮合时，撤消马达MG2的转矩命令Tm2*。这样的撤消有利地防止了马达MG2在驻车锁止机构90中的齿轮啮合以停止车辆之后输出任何不需要的转矩。
在本实施例的混合动力车辆20中，马达MG2被控制为响应于在换档杆81的切换至P位置的换挡操作之后驾驶员的制动关闭操作来开始转矩输出。当驾驶员对制动踏板85的下压量变得小于预设水平(例如制动踏板位置BP＝50％)时，可以开始从马达MG2输出转矩。另外，也可以不管制动踏板85的下压量，而响应于驾驶员使换档杆切换至P位置的换挡操作，开始从马达MG2输出转矩。
在本实施例的混合动力车辆20中，马达MG2被控制为依次输出预设的负转矩T1和预设的正转矩T2。由此，在驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上转动与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。在一种可能的修改方案中，马达MG2可以被控制为依次输出预设的正转矩T2和预设的负转矩T1。在该修改的结构中，在驻车齿轮92在车辆向前的方向上转动与半个齿相对应的角度期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向后的方向上转动与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。
在本实施例的混合动力车辆20中，马达MG2被控制为依次输出预设的负转矩T1和预设的正转矩T2。由此，在驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上转动与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。该转角不限于半个齿或一个齿。可以在驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动半个齿或更多期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上转动一个齿或更多期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。
在本实施例的混合动力车辆20中，预设的负转矩T1和预设的正转矩T2具有相等的大小。但是，预设的负转矩T1和预设的正转矩T2可以具有不同的大小。
在本实施例的混合动力车辆20中，在图2的驻车控制例程中，步骤S130处的预设基准时间tref与步骤S180处的预设基准时间tref相等。但是，这些基准时间可以被设定为不同的值。
在本实施例的混合动力车辆20中，在驾驶员的制动关闭操作之后，马达MG2被控制为输出预设的负转矩T1，直到齿圈轴32a的转角α变得小于预设的基准角度α1ref。然后，马达MG2被控制为输出预设的正转矩T2，直到转角α变得大于预设的基准角度α2ref。一个修改的过程可以控制马达MG2，以在驾驶员的制动关闭操作之后输出预设的负转矩T1达预定时间段t1ref，并且随后输出预设的正转矩T2达另一个预定时间段t2ref。该修改通过图5的流程图中所示的修改驻车控制例程来描述。在图5的此修改驻车控制程序中，图2的驻车控制例程中在步骤S160处转角α与预设的基准角度α1ref之间的比较被步骤S160b处等待预定时间段t1ref的经过所代替。类似地，图2的驻车控制例程中在步骤S210处转角α与预设的基准角度α2ref之间的比较被步骤S210b处等待预定时间段t2ref的经过所代替。伴随着这些改变，CPU 72在步骤S140b和S190b处仅输入车速V，并在步骤S150a和S200a处比较车速V与预设的基准速度Vref。时间段t1ref被设定为从马达MG2输出预设的负转矩T1并且由此使驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度。时间段t1ref取决于预设的负转矩T1、驻车齿轮92的尺寸和齿数以及齿轮机构90的齿轮比。时间段t2ref被设定为从马达MG2输出预设的正转矩T2并且由此使驻车齿轮92在车辆向前的方向上转动与一个齿相对应的角度。时间段t2ref取决于预设的负转矩T1、驻车齿轮92的尺寸和齿数以及齿轮机构90的齿轮比。在此修改的示例中，可以通过进一步考虑车辆停止位置处的路面坡度和车重来设定时间段t1ref和t2ref。
在本实施例的混合动力车辆20中，驻车锁止机构90中的齿轮啮合与松脱是根据车速V的绝对值来判定的。当不需要时，也可以排除对齿轮啮合的判定。在此修改方案中，从图5的驻车控制例程省略步骤S130至S150的处理以及步骤S180至S200的处理。在修改的流程中，响应于驾驶员的制动关闭操作(步骤S110)，马达MG2被驱动并控制以输出预设的负转矩T1达预定的时间段t1ref(步骤S120和S160b)。随后，马达MG2被驱动并控制以输出预设的正转矩T2达预定的时间段t2ref(步骤S170和S210b)。然后，修改的驻车控制例程撤消马达MG2的转矩命令Tm2*(步骤S220)，并且该修改的驻车控制例程结束。图6示出马达MG2的转矩命令Tm2*和齿圈轴32a的转角α随时间的变化。在图6的(a)的状态下，马达MG2被控制为在时间点t1处开始输出负转矩。然后，齿圈轴32a在车辆向后的方向上转动，并在时间点t2处驻车锁止机构90中的齿轮啮合时停止其转动。在时间点t2之后，即使在马达MG2输出正转矩或负转矩时，齿圈轴32a仍然保持停止其转动。另一方面，在图6的(b)的状态下，在时间点t1处开始从马达MG2输出负转矩之后的预定时间段t1ref期间，没有实现驻车锁止机构90中的齿轮啮合。然后，马达MG2被控制以在时间点t3处开始输出正转矩。因此，齿圈轴32a在车辆向前的方向上转动，并在时间点t4处驻车锁止机构90中的齿轮啮合时停止其转动。在另一种情况下，在驻车锁止机构90中的齿轮啮合之后，在时间点t5处终止从马达MG2输出转矩。在此修改的示例中，马达MG2被控制为在如下的时间段上输出预设的负转矩T1：该时间段允许驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度；并且随后在如下的时间段上输出预设的正转矩T2：该时间段允许驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上旋转与一个齿相对应的角度。该布置有效地确保了驻车锁止机构90中的齿轮啮合，并有利地减小了在驻车锁止机构90中的齿轮啮合之前从车辆停止位置的移动距离。
在本实施例的混合动力车辆20中，驻车锁止机构90中的齿轮啮合或松脱是根据车速V来确定的。一个修改的过程可以根据作为驱动轴的齿圈轴32a的转角α或根据驻车齿轮92的转轴的转角αp来确定齿轮啮合或松脱。在前一种情况下，一个可应用的过程可以在齿圈轴32a的转角α的变化Δα变得小于预设的基准水平Δαref时判定齿轮啮合，预设的基准水平Δαref被用作判定驻车锁止机构90中的齿轮是否啮合的标准。另一个可应用的过程可以在齿圈轴32a的转角α在一定角度保持不变或者接近一定角度时判定齿轮啮合，前述一定角度是能够预期驻车锁止机构90中的齿轮啮合的角度。在后一种情况下，一个可应用的过程可以根据由旋转位置检测传感器(未示出)检测的驻车齿轮92的转轴的旋转位置θp来计算转角αp，并在计算的转角αp在一定角度保持不变或者接近一定角度时判定齿轮啮合，前述一定角度是能够预期驻车锁止机构90中的齿轮啮合的角度。
在本实施例的混合动力车辆20中，响应于驾驶员使换档杆81切换至P位置的换挡操作，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。例如响应于发动机22的起动命令或者在发动机22的起动命令之前，在驾驶员使换档杆81切换至P位置的换挡操作之后的所期望的时刻处，可以实现驻车锁止机构90中的齿轮啮合。以下将参考图7的流程图中的起动控制例程，描述响应于发动机22的起动命令来实现驻车锁止机构90中的齿轮啮合的发动机起动控制。图7的起动控制例程由发动机22的起动命令来触发。在该起动控制例程中，混合动力电子控制单元70的CPU 72首先从制动踏板位置传感器86输入制动踏板位置BP(步骤S300)，并基于输入的制动踏板位置BP来判定是否满足制动关闭条件(步骤S310)。在制动关闭条件下，CPU 72开始图2的驻车控制例程中的步骤S120及之后的处理(步骤S320)。在图2的驻车控制例程的结束(步骤S330)时，CPU 72控制马达MG1以输出转矩命令Tm1*并起动发动机22(步骤S340)，并且等待发动机22中完成的点火和燃料燃烧(步骤S350)。发动机起动控制例程撤消马达MG1的转矩命令Tm1*(步骤S360)并且例程结束。图2的驻车控制例程的结束是根据标记的设定来判定的。标记的初始值为0，并在驻车控制例程结束时设置为1。在驻车锁止机构90的齿轮啮合状态下(其通过驻车控制例程实现)，发动机22起动。齿轮啮合有利地防止了从马达MG1输出的发动机起动转矩的反作用力施加至齿圈轴32a或驱动轴并使其旋转。该布置有效地防止了在发动机22起动时车辆的不期望的运动。在步骤S310处的制动打开状况下，就是说，当驾驶员踩踏制动踏板85时，判定发动机22起动时车辆没有不期望的运动。然后，起动控制例程省略驻车控制例程并立即进行步骤S340至S360的处理以起动发动机22。
在本实施例的混合动力车辆20中，马达MG2被控制为依次输出预设的负转矩T1和预设的正转矩T2。由此，在驻车齿轮92在车辆向后的方向上转动与半个齿相对应的角度期间或者在驻车齿轮92随后在车辆向前的方向上转动与一个齿相对应的角度期间，驻车锁止机构90中的齿轮啮合。在一种可能的修改中，与马达MG2结合的马达MG3被控制为依次输出预设的负转矩T1和预设的正转矩T2。
本实施例的混合动力车辆20包括输出动力至后轮66a和66b的马达MG3。但是，可以从混合动力车辆的构造中省略马达MG3。
在本实施例的混合动力车辆20中，发动机22的输出动力经由动力分配集成机构30传递至前轮63a和63b。本发明的技术也可应用于图8所示的修改结构的混合动力车辆120。混合动力车辆120装备有转子对式马达130，转子对式马达130包括与发动机22的曲轴26相连的内转子132和机械地连接至前轮63a和63b的外转子134。该转子对式马达130将发动机22的输出动力的一部分传递至前轮63a和63b，同时将剩余的发动机动力转换成电能。在本实施例的混合动力车辆20及其修改示例中，发动机22的动力输出至前轮63a和63b。本发明的技术还可以应用至混合动力车辆的另一个修改的结构，其中发动机22的动力输出至后轮66a和66b。
本实施例考虑了其中内燃机的动力和第一马达的动力输出至第一车轴、而第二马达的功率输出至第二车轴的混合动力车辆。本发明的技术不限于这种构造的混合动力车辆，而是可以应用至没有内燃机的电动车辆。例如在电动车辆的应用中，第一马达的动力可以输出至第一车轴，而第二马达的动力可以输出至第二车轴。在另一个示例中，一个马达的动力可以输出至第一车轴或第二车轴。
上述实施例及其修改方案在各方面应当被认为是示例性的而非限制性的。在不脱离本发明的主要特征的范围或精神的情况下，可以存在许多修改、改变和替换。
工业应用性
本发明优选应用于汽车制造产业。

Claims (19)

1.一种机动车辆，包括：
马达，其输出动力以驱动所述机动车辆；
锁止机构，所述锁止机构包括直接或间接连接至所述机动车辆的特定车轴并随着所述特定车轴的旋转而旋转的第一齿轮，和与所述第一齿轮啮合并将所述特定车轴锁止在不可旋转状态的第二齿轮，所述锁止机构响应于驾驶员使换档杆切换至驻车位置的换挡操作，使所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；和
驻车控制模组，其在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的所述换挡操作之后执行驻车控制，所述驻车控制用于控制所述马达以依次输出用于在向前和向后方向中的一个上使所述机动车辆移动第一距离或更远的转矩和用于在所述向前和向后方向中的另一个上使所述机动车辆移动第二距离或更远的转矩。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，在将与所述第一齿轮的半个齿相对应的距离和与所述第一齿轮的一个齿相对应的距离分别设置为所述第一距离和所述第二距离的情况下，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。
3.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，在将持续预定的第一时间段的预设转矩和持续预定的第二时间段的预设转矩分别设置为用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的转矩和用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的转矩的情况下，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。
4.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，所述驻车控制模组通过在所述驻车控制的执行期间所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合来检测所述特定车轴的锁止，并响应于检测到的所述特定车轴的锁止来结束所述驻车控制。
5.根据权利要求4所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
车速测量单元，其测量所述机动车辆的车速；
其中，在用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的所述转矩的输出期间或者在用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的所述转矩的输出期间，当由所述车速测量单元测量的所述车速的绝对值降低到预设的基准速度以下时，所述驻车控制模组检测到所述特定车轴的所述锁止。
6.根据权利要求4所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
转角检测单元，其检测驱动轴的转角，所述驱动轴连接至所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴，
其中，在用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的所述转矩的输出期间或者在用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的所述转矩的输出期间，当由所述转角检测单元检测的所述驱动轴的所述转角保持在预设的角度范围内不变时，所述驻车控制模组检测到所述特定车轴的所述锁止。
7.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的换挡操作后的驾驶员的制动关闭操作之后，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。
8.根据权利要求1所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
第二马达，其将动力输出至与接收从所述马达输出的动力的所述特定车轴不同的车轴，
其中，代替所述马达，所述驻车控制模组执行所述驻车控制以控制所述第二马达。
9.根据权利要求1所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
第二马达，其将动力输出至与接收从所述马达输出的动力的特定车轴不同的车轴，
其中，除了所述马达之外，所述驻车控制模组还执行所述驻车控制以控制所述第二马达。
10.根据权利要求1所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
内燃机；
电能-机械能输入输出机构，其连接至所述内燃机的输出轴，并连接至与所述机动车辆的所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴相连的驱动轴，并且通过电能和机械能的输入和输出将所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴；和
起动控制模组，其响应于所述内燃机的起动命令，控制所述电能-机械能输入输出机构和所述内燃机，以用来自所述电能-机械能输入输出机构的动力输出来起动所述内燃机，
其中，在由所述起动控制模组起动所述内燃机之前，所述驻车控制模组执行所述驻车控制。
11.根据权利要求10所述的机动车辆，其中，所述电能-机械能输入输出机构包括：
三轴式动力输入输出模组，其连接至三根轴，即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴、和第三轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴输入和输出的动力来自动地确定对剩余的一根轴输入和输出的动力；和
发电机，其对所述第三轴输入和输出动力。
12.根据权利要求10所述的机动车辆，其中，所述电能-机械能输入输出机构包括转子对式马达，所述转子对式马达具有连接至所述内燃机的所述输出轴的第一转子和连接至所述驱动轴的第二转子，并且所述转子对式马达通过所述第一转子和所述第二转子的相对旋转而被驱动。
13.根据权利要求1所述的机动车辆，所述机动车辆还包括：
内燃机；
电能-机械能输入输出机构，其连接至所述内燃机的输出轴，并连接至与所述机动车辆的所述特定车轴或者与所述特定车轴不同的车轴相连的驱动轴，并且通过电能和机械能的输入和输出将所述内燃机的动力的至少一部分输出至所述驱动轴；和
起动控制模组，其响应于所述内燃机的起动命令，指示所述驻车控制模组执行所述驻车控制并在所述驻车控制结束之后控制所述电能-机械能输入输出机构和所述内燃机，以用来自所述电能-机械能输入输出机构的动力输出来起动所述内燃机。
14.根据权利要求13所述的机动车辆，其中，所述电能-机械能输入输出机构包括：
三轴式动力输入输出模组，其连接至三根轴，即所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴、和第三轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴输入和输出的动力来自动地确定对剩余的一根轴输入和输出的动力；和
发电机，其对所述第三轴输入和输出动力。
15.根据权利要求14所述的机动车辆，其中，所述电能-机械能输入输出机构包括转子对式马达，所述转子对式马达具有连接至所述内燃机的所述输出轴的第一转子和连接至所述驱动轴的第二转子，并且所述转子对式马达通过所述第一转子和所述第二转子的相对旋转而被驱动。
16.一种机动车辆的控制方法，所述机动车辆包括：马达，其输出动力以驱动所述机动车辆；和锁止机构，所述锁止机构包括直接或间接连接至所述机动车辆的特定车轴并随着所述特定车轴的旋转而旋转的第一齿轮，和与所述第一齿轮啮合并将所述特定车轴锁止在不可旋转状态的第二齿轮，所述锁止机构响应于驾驶员使换档杆切换至驻车位置的换挡操作，使所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；
所述控制方法在驾驶员使所述换档杆切换至所述驻车位置的所述换挡操作之后执行驻车控制，所述驻车控制用于控制所述马达以依次输出用于在向前和向后方向中的一个上使所述机动车辆移动第一距离或更远的转矩和用于在所述向前和向后方向中的另一个上使所述机动车辆移动第二距离或更远的转矩。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其中，在将与所述第一齿轮的半个齿相对应的距离和与所述第一齿轮的一个齿相对应的距离分别设置为所述第一距离和所述第二距离的情况下执行所述驻车控制。
18.根据权利要求16所述的控制方法，其中，在将持续预定的第一时间段的预设转矩和持续预定的第二时间段的预设转矩分别设置为用于使所述机动车辆移动所述第一距离或更远的转矩和用于使所述机动车辆移动所述第二距离或更远的转矩的情况下执行所述驻车控制。
19.根据权利要求16所述的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
通过在所述驻车控制的执行期间所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合来检测所述特定车轴的锁止，并响应于检测到的所述特定车轴的锁止来结束所述驻车控制。
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