CN101056775A - 车辆以及车辆的控制方法，特别是在减档期间 - Google Patents

车辆以及车辆的控制方法，特别是在减档期间 Download PDF

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Abstract

本发明涉及控制车辆的转矩，优选是装有内燃机(22)和一个或多个电动发电机(MG1、MG2)的混合动力车辆。当驾驶员松开加速器踏板(83)时，控制单元(70)计算预期减速转矩以提供从普通车辆中已知的减速感觉，所述普通车辆尤其是装有有级变速器的车辆。在驾驶员使用变速杆(81)减档的情况下，调节减速转矩。在实施例中，当计算预期减速转矩时也考虑车辆速度。

Description

车辆以及车辆的控制方法，特别是在减档期间
技术领域
本发明涉及由具有发电能力的电机驱动的车辆，以及涉及这样的车辆的控制方法。
背景技术
由具有发电能力的电机驱动的车辆的典型实例是混合动力车辆，其中，发电机、发动机和连接于驱动轮的驱动轴分别与行星齿轮机构的太阳齿轮、行星架和齿圈相连接，并且电机与驱动轴相连接(例如，见日本专利待审公开公报No.H10-295003)。在该混合动力车辆的减速驱动中，电机通过驱动轮的转动而处于发电控制下，以产生再生电力并为蓄电池(电池组)充以所产生的再生电力。
发明内容
当装有用于发动机的输出动力的转矩转变的有级自动变速器的传统车辆在加速器松开状态下行驶时，响应于驾驶员的换档操作，转矩改变值(转矩变动，torque variation)随着自动变速器的相应档位改变被临时施加于驱动轮。接着，处于与所改变的档位相对应的发动机的改变转速下的发动机制动，被施加于驱动轮以使得车辆减速。另一方面，在混合动力车辆中，通过电机的再生控制产生的减速转矩被施加于驱动轮。因此，在加速器松开状态下，响应于驾驶员在行驶着的混合动力车辆中的换档操作，基本上相当于发动机制动的减速转矩可被施加于驱动轮。然而，没有考虑通常给具有有级自动变速器的传统车辆的驾驶员带来的换档感觉，会使得混合动力车辆的驾驶员感觉到不舒服。
因此本发明的目的是，使得由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。本发明的目的还在于，使得由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的驾驶员具有的换档感觉，相当于装有有级自动变速器的传统车辆中的换档感觉，所述有级自动变速器用于内燃机的输出动力的转矩转变。本发明的目的还在于，使得由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的驾驶员具有改进的换档感觉，同时确保高车辆速度范围内的车辆行驶稳定性。
为了实现上述和其他相关目的的至少部分，本发明的车辆及其控制方法具有以下所述的结构和设置。
本发明的第一车辆涉及由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆，所述车辆包括：控制组件，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中检测的换档位置，所述控制组件设定减速转矩需求值。在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制组件通过设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件设定换档位置改变时的转矩改变值，以在改变的换档位置中随着档位越低提供越大的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
根据在驾驶员选择的加速器松开(不加速)状态下行驶的车辆中检测的换档位置，本发明的第一车辆设定减速转矩需求值。在其中驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，电机被控制以通过设定的减速转矩需求值使得车辆减速。在其中驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，换档位置改变时的转矩改变值被设定为在改变的换档位置中相对于越低的档位提供越大的转矩改变值。之后，控制电机以用作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩使得车辆减速。这种设置能够使得车辆的驾驶员具有的换档感觉相当于响应于有级自动变速器的减档(换低档)操作的换档感觉，所述有级自动变速器用于内燃机的输出动力的转矩转变。也就是说这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。可通过设定转矩改变值的峰值或通过设定转矩改变值的倾斜度而限定“换档位置改变时的转矩改变值”。
本发明的第二车辆涉及一种由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆，所述车辆包括：控制组件，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中的测得的车辆速度和检测的换档位置，所述控制组件设定减速转矩需求值。在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制组件通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；在驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，所述控制组件根据所述测得的车辆速度设定换档位置改变时的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
根据在驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的车辆中测得的车辆速度和检测的换档位置，本发明的第二控制组件设定减速转矩需求值。在其中驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，控制组件通过设定的减速转矩需求值控制电机以使得车辆减速。在其中驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，控制组件根据测得的车辆速度设定换档位置改变时的转矩改变值，并控制电机以通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩使得车辆减速。也就是说，这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。可通过设定转矩改变值的峰值或通过设定转矩改变值的倾斜度而限定“换档位置改变时的转矩改变值”。
在本发明第二车辆的一个优选实施例中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，设定换档位置改变时的转矩改变值以随着车辆速度越高给出越小的转矩改变值，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。这种设置确保在高车辆速度范围内、通过作为减速转矩需求值和转矩改变值的合计的总减速转矩被减速的车辆的行驶稳定性。
在本发明第二车辆中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，可设定换档位置改变时的转矩改变值以随着车辆速度越高而具有越缓和的倾斜度，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。这种设置确保在高车辆速度范围内、通过作为减速转矩需求值和转矩改变值的合计的总减速转矩被减速的车辆的行驶稳定性。
在本发明第二车辆中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，可设定换档位置改变时的转矩改变值以在改变的换档位置中随着档位越低给出越大的转矩改变值，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改善的换档感觉。
在本发明第一和第二车辆的一个优选实施例中，所述控制组件识别所述换档位置改变条件为从换档位置的改变开始直到经过了预定时间，以设定所述转矩改变值并控制所述电机。在本实施例中，控制组件可根据改变的换档位置改变所述预定时间。此外，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件可改变所述预定时间以使得在改变的换档位置中随着档位越低而具有越长的时间。在这些情况中，控制组件可根据测得的车辆速度改变所述预定时间。这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。而且，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件可改变所述预定时间以使得随着车辆速度越高时间越长。
本发明的第一和第二车辆还可包括：内燃机；以及电力-机械动力输入输出机构，所述电力-机械动力输入输出机构连接到所述内燃机的输出轴以及连接到与所述车辆的驱动轮相连的驱动轴，并通过电力和机械动力的输入和输出将所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴；并且，所述控制组件可控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出机构、以及所述电机以使得所述车辆减速。在该实施例中，控制组件可通过所述内燃机的转动阻力产生的减速转矩和所述电机的再生控制产生的减速转矩，控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出机构以及所述电机，以使所述车辆减速。电力-机械动力输入输出机构可包括：三轴式动力输入输出组件，所述三轴式动力输入输出组件连接到三个轴，即，所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和第三旋转轴，并基于从所述三个轴之中任意两个轴输入和向该任意两个轴输出的动力，自动确定从剩下的一个轴输入的动力和向该剩下的一个轴输出的动力；以及发电机，所述发电机能够从所述第三旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力。所述电力-机械动力输入输出机构可包括：双转子电机，所述双转子电机具有与所述内燃机的输出轴相连的第一转子和与所述驱动轴相连的第二转子，并通过借助于所述第一转子相对于所述第二转子的电磁作用的电力和机械动力的输入和输出将所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴。
本发明涉及由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的第一控制方法，所述控制方法，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中检测的换档位置，设定减速转矩需求值。在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制方法通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制方法设定换档位置改变时的转矩改变值以在改变的换档位置中随着档位越低提供越大的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
根据在驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的车辆中检测的换档位置，本发明车辆的第一控制方法设定减速转矩需求值。在其中驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，电机被控制以通过设定的减速转矩需求值使得车辆减速。在其中驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，换档位置改变时的转矩改变值被设定为在改变的换档位置中相对于越低档位提供越大的转矩改变值。之后，控制电机以用作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩使得车辆减速。这种设置能够使得车辆的驾驶员具有的换档感觉相当于响应于有级自动变速器的减档操作的换档感觉，所述有级自动变速器用于内燃机的输出动力的转矩转变。也就是说这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。
本发明还涉及由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的第二控制方法，该控制方法，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中的测得的车辆速度和检测的换档位置，设定减速转矩需求值。在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制方法通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；在驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，所述控制方法根据所测得的车辆速度设定换档位置改变时的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
根据在驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的车辆中测得的车辆速度和检测的换档位置，本发明的车辆的第二控制方法设定减速转矩需求值。在其中驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，控制方法通过设定的减速转矩需求值控制电机以使得车辆减速。在其中驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，控制方法根据测得的车辆速度设定换档位置改变的情况下的转矩改变值，并控制电机以通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩使得车辆减速。也就是说，这种设置能够使得车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。
附图说明
图1示意性地示出了本发明一个实施例中混和动力车辆的结构；
图2是示出了由包含在本实施例的混和动力车辆中的混合电子控制单元执行的加速器松开(不加速)状态驱动控制程序(例程)的流程图；
图3示出了转矩需求值设定图的一个实例；
图4示出了转矩需求校正值设定图的一个实例；
图5是包含在图1的混合动力车辆中的动力分配集中机构的各个转动元件的转矩转速动力学关系的列线图；
图6示出了加速器松开状态下行驶的混和动力车辆中的换档位置SP和转矩需求值Tr*的时间变化；
图7示出了转矩需求校正值设定图的另一个实例；
图8示出了转矩需求校正值设定图的另一个实例；
图9示出了转矩需求校正值设定图的另一个实例；
图10示出了转矩需求校正值设定图的另一个实例；
图11示出了转矩需求校正值设定图的另一个实例；
图12示出了，在加速器松开状态下行驶的混和动力车辆中变速杆从“B4”到“B3”的减档操作时，基于图11的转矩需求校正值设定图的转矩需求值Tr*的时间变化；
图13示意性地示出了一个修正实例中另一混和动力车辆的结构；
图14示意性地示出了另一个修正实例中另一混和动力车辆的结构；和
图15示意性地示出了另一个修正实例中另一混和动力车辆的结构。
具体实施方式
下面将作为优选实施例描述实现本发明的一个模式。图1示意性地示出了本发明一个实施例中混和动力车辆20的结构。如所示的，该实施例的混合动力车辆20包括发动机22、通过缓冲器28与发动机22的曲轴26或输出轴的相连接的三轴型动力分配集中机构30、与动力分配集中机构30相连接并且能够产生电力的电机MG1、安装于与动力分配集中机构30相连接的齿圈轴32a或驱动轴的减速器35、与减速器35相连接的另一个电机MG2、以及控制混合车辆20的整个驱动系统的混合电子控制单元70。
发动机22是使用碳氢化合物燃料，诸如汽油或轻油，以输出动力的内燃机。发动机电子控制单元(在下文中称之为发动机ECU)24接收来自于用于检测发动机22的运行状态的各种传感器的信号，并负责发动机22的运行控制，例如，燃料喷射控制、点火控制、以及吸入空气流量调节。发动机ECU24与混合电子控制单元70相通信以响应于从混合电子控制单元70传输的控制信号来控制发动机22的运行，同时根据要求向混合电子控制单元70输出与发动机22的运行状态相关的数据。
动力分配集中机构30具有作为外部齿轮的太阳齿轮31、作为内部齿轮并被设置得与太阳齿轮31同心的齿圈32、与太阳齿轮31以及与齿圈32相接合的多个小齿轮33、以及以允许多个小齿轮33自由公转以及在相应轴上自由转动的这样一种方式支撑多个小齿轮33的行星架34。也就是说，动力分配集中机构30被构成为可允许作为转动元件的太阳齿轮31、齿圈32以及行星架34的差速运动的行星齿轮机构。动力分配集中机构30中的行星架34、太阳齿轮31、以及齿圈32分别与发动机22的曲轴26、电机MG1、以及通过齿圈轴32a与减速器35相连接。当电机MG1用作发电机时，从发动机22中输出以及通过行星架34输入的动力根据传动比(gear ratio)被分配到太阳齿轮31和齿圈32。另一方面，当电机MG1用作电机时，从发动机22中输出以及通过行星架34输入的动力与从电机MG1中输出以及通过太阳齿轮31输入的动力相组合，并且所组合的动力被输出到齿圈32。因此输出到齿圈32的动力最终通过齿轮机构60和差速齿轮62从齿圈轴32a中被传输到驱动轮63a和63b。
电机MG1和电机MG2两者都是已知的作为发电机以及作为电机被驱动的同步电动发电机。电机MG1和电机MG2通过逆变器41和42向蓄电池50中以及从蓄电池50中传输电力。将逆变器41和42与蓄电池50相连接的电力线54被构成为由逆变器41和42共用的正电极总线和负电极总线。这种设置能够使得电机MG1和电机MG2中之一所产生的电力可由另一个电机消耗。蓄电池50被充以电机MG1或MG2所产生的电力的剩余部分并被放电以补充电力的不足。当在电机MG1和电机MG2之间达到电力平衡时，蓄电池50既不充电也不放电。这两个电机MG1和MG2的运行都由电机电子控制单元(在下文中称之为电机ECU)40控制。电机ECU40接收控制电机MG1和MG2的运行所需的各种信号，例如，来自于用于检测在电机MG1和MG2中转子的转动位置的转动位置检测传感器43和44的信号，以及施加于电机MG1和MG2并由电流传感器(未示出)测量的相电流。电机ECU40向逆变器41和42输出开关(切换)控制信号。电机ECU40与混合电子控制单元70相通信，以响应于从混合电子控制单元70中传输的控制信号控制电机MG1和MG2的运行，同时根据要求向混合电子控制单元70输出与电机MG1和MG2的运行状态相关的数据。
蓄电池50处于蓄电池电子控制单元(在下文中称之为蓄电池ECU)52的控制下。蓄电池ECU52接收用于蓄电池50的控制所需的各种信号，例如，由设置在蓄电池50的终端之间的电压传感器(未示出)测量的终端间电压、由安装于与蓄电池50的输出终端相连接的电力线54的电流传感器(未示出)测量的充放电电流、以及由安装于蓄电池50的温度传感器51测量的蓄电池温度Tb。蓄电池ECU52根据要求通过通信向混合电子控制单元70输出与蓄电池50的状态相关的数据。蓄电池ECU52基于电流传感器所测量的累积充放电电流计算蓄电池50的充电状态(SOC)，用于蓄电池50的控制。
混合电子控制单元70被构成为包括CPU72、储存处理程序的ROM74、临时储存数据的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。混合电子控制单元70通过输入端口接收各种输入：来自于点火开关80的点火信号、来自于用于检测变速杆81的当前位置的换档位置传感器82的换档位置SP、来自于测量加速器踏板83的踩踏量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自于测量制动器踏板85的踩踏量的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BP、以及来自于车辆速度传感器88的车辆速度V。混合电子控制单元70通过通信端口与发动机ECU24、电机ECU40、以及蓄电池ECU52相通信以向发动机ECU24、电机ECU40、以及蓄电池ECU52中以及从发动机ECU24、电机ECU40、以及蓄电池ECU52中传输各种控制信号和数据，如前面所述的。
如此构成的本实施例的混合动力车辆20，基于车辆速度V和相当于驾驶员对加速器踏板83的踩踏量的加速器开度Acc的观测值，计算将被输出到用作驱动轴的齿圈轴32a的转矩需求值。对发动机22和电机MG1和MG2进行运行控制，以向齿圈轴32a输出与所计算的转矩需求值相对应的所需动力值。发动机22和电机MG1和MG2的运行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个。转矩转换驱动模式控制发动机22的运行以输出与所需动力值相当的动力量，同时驱动和控制电机MG1和MG2以使得从发动机22中输出的所有动力借助于动力分配集中机构30和电机MG1和MG2经受转矩转变并输出到齿圈轴32a。充放电驱动模式控制发动机22的运行，以输出与所需动力值和通过为蓄电池50充电所消耗的或通过使得蓄电池50放电所供应的电力量的合计相当的动力量，同时伴随着蓄电池50的充电或放电，驱动和控制电机MG1和MG2，以使得从发动机22中输出的与所需动力值相当的所有或部分动力借助于动力分配集中机构30和电机MG1和MG2经受转矩转变并输出到齿圈轴32a。电机驱动模式停止发动机22的运行并驱动和控制电机MG2以向齿圈轴32a输出与所需动力值相当的动力量。
下面将针对具有上述结构的本实施例的混合动力车辆20的操作进行描述，尤其是与行驶的混和动力车辆20中驾驶员对加速器踏板83的松开相对应的一系列控制操作。图2是示出了由本实施例的混和动力车辆20中的混合电子控制单元70执行的加速器松开状态驱动控制程序的流程图。在加速器松开状态中在预定时间间隔(例如每8毫秒)下重复地执行该程序。
在加速器松开状态驱动控制程序中，混合电子控制单元70的CPU72首先输入控制所需的各种数据，即，来自于换档位置传感器82的换档位置SP、来自于车辆速度传感器88的车辆速度V、电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2(步骤S100)。电机MG1和MG2的转速Nm1和Nm2是从由转动位置检测传感器43和44所检测的电机MG1和MG2中各个转子的转动位置计算出的、并通过通信从电机ECU40中被接收。
在数据输入之后，CPU72基于输入的换档位置SP和输入的车辆速度V设定待输出到齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求值Tr*(步骤S110)。本实施例中设定转矩需求值Tr*的具体程序，预先将转矩需求值Tr*相对于换档位置SP和车辆速度V的变化作为转矩需求值设定图储存在ROM74中，并且从转矩需求值设定图中读出与给定换档位置SP和给定车辆速度V相对应的转矩需求值Tr*。在图3中示出了转矩需求值设定图的一个示例。转矩需求值设定图被设计成，在加速中将转矩需求值Tr*设定为正值，而在减速中将转矩需求值Tr*设定为负值。图3的图中的曲线“D”示出了换档位置SP在D(驱动)范围中时转矩需求值Tr*相对于车辆速度V的变化。曲线“B1”至“B5”分别示出了换档位置SP在B(制动)范围中时转矩需求值Tr*相对于车辆速度V的变化。在本实施例的结构中，B范围具有5档顺序变速(sequential shift，逐级换档)。设定转矩需求值Tr*与车辆速度V之间的关系，以使得在B(制动)范围中相对于越低的档位给出越小的转矩需求值Tr*(即，越大的减速转矩)。
CPU72识别当前换档位置SP(步骤S120)。在当前换档位置SP处于D(驱动)范围中时，CPU72将发动机22的目标转速Ne*设定为0(步骤S130)，以在发动机22的停止状态下驱动混和动力车辆20，并将电机MG1的转矩指令值Tm1*设定为0(步骤S140)。
另一方面，当当前换档位置SP处于B(制动)范围中时，CPU72检查标记F的值(步骤S150)。该标记F最初被设定为0，并通过随后步骤S170的处理被设定为1。在该加速器松开状态驱动控制程序的第一循环中，标记F被设定得等于0。响应于标记F的值等于0的设定，CPU72判定换档位置SP是从D范围改变为B范围还是在B(制动)范围中减档为更低档位，例如，从“B4”减档为“B3”(步骤S160)。该实施例的具体程序将所输入的换档位置SP的当前设定值与换档位置SP的先前设定值相比较，并判定换档位置SP是从D范围改变为B范围还是在B范围中减档为更低档位。当在步骤S160判定换档位置SP是从D范围改变为B范围或是在B范围中减档为更低档位时，CPU72将标记F1设定为1并开始计时器T(步骤S170)。之后CPU72基于输入的换档位置SP和输入的车辆速度V指定转矩需求校正值Tα(T)(步骤S180)，其中该校正值随计时器T上计数的时间而改变；并通过将指定转矩需求校正值Tα(T)加到在步骤S110所设定的转矩需求值Tr*上而更新转矩需求值Tr*(步骤S190)。在本实施例中指定转矩需求校正值Tα(T)的具体程序，预先将转矩需求校正值Tα(T)相对于换档位置SP和车辆速度V的变化作为转矩需求校正值设定图储存在ROM74中，并从转矩需求校正值设定图中读出与给定换档位置SP和给定车辆速度V相对应的转矩需求校正值Tα(T)。在图4中示出了转矩需求校正值设定图的一个实例。转矩需求校正值设定图被设计为随着在计时器T上的时间计数以V形状改变转矩需求校正值Tα(T)，直到经过了预定时间ΔT。B(制动)范围中的越低档位和越低车辆速度V给出转矩需求校正值Tα(T)的越大的V形状改变量。B范围中的越高档位和越高车辆速度V给出转矩需求校正值Tα(T)的越小的V形状改变量。V形状改变量由转矩需求校正值Tα(T)的峰值和倾斜度限定。假定装有用于发动机输出动力的转矩转换的有级自动变速器的传统车辆在加速器松开状态下被减速。在紧接减速中的车辆的减档之后，伴随发动机转速中的改变，将转矩改变值临时应用于驱动轮。之后改变的发动机转速下的发动机制动被施加于驱动轮。在本实施例的驱动控制中通过增加转矩需求校正值Tα(T)而进行的转矩需求值Tr*的更新，实现了与传统车辆中紧接减档操作之后实行的该临时转矩改变值相似的转矩改变值。因此所述校正能够使得混合动力车辆20的驾驶员具有的换档感觉相当于装有有级自动变速器的传统车辆的换档感觉。在图4的转矩需求校正值设定图中，转矩需求校正值Tα(T)被设定为相对于越高的车辆速度V具有越小的转矩改变值，即，越小的峰值绝对值和越缓和的倾斜度。这种设定归因于图3的转矩需求设定图的特征，图3的转矩需求设定图相对于越高的车辆速度V给出了越小的转矩需求值Tr*(转矩需求值Tr*的越大绝对值)。将具有越大的峰值绝对值和越陡的倾斜度的转矩需求校正值Tα(T)加到转矩需求值Tr*上导致过度减小的转矩被施加于齿圈轴32a。过度减小转矩的施加可导致在某些路面条件下(例如，低μ路面)车辆的不稳定行为(运行状态)。当在步骤S160判定换档位置SP既没有从D范围改变为B范围也没有在B范围中减档为更低档位时，程序跳过步骤S170至S190的处理，并立刻进入步骤S220。
接着CPU72将发动机22的目标摩擦功率Pe*计算为转矩需求值Tr*、齿圈轴32a的转速Nr以及预定因数k(例如，0.5)的乘积(步骤S220)，并将发动机22的目标转速Ne*设定得满足所计算的目标摩擦功率Pe*(步骤S230)。本实施例中设定发动机22的目标转速Ne*的具体程序，预先将目标转速Ne*相对于目标摩擦功率Pe*的变化作为图(未示出)储存在ROM74中，并从图中读出与给定的目标摩擦功率Pe*相对应的目标转速Ne*。
之后CPU72根据下面给出的公式(1)，由发动机22的目标转速Ne*、齿圈轴32a的转速Nr(＝Nm2/Gr)、以及动力分配集中机构30的传动比ρ(即，太阳齿轮31的齿数与齿圈32的齿数的比率)，来计算电机MG1的目标转速Nm1*，同时根据下面给出的公式(2)由所计算的目标转速Nm1*和电机MG1的当前转速Nm1来计算电机MG1的转矩指令Tm1*(步骤S240)：
Nm1*＝(Ne*·(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ                    (1)
Tm1*＝先前的Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt   (2)
图5是示出了包含在动力分配集中机构30中的各个转动元件的转矩-转速动力学关系的列线图。左面的轴“S”表示与电机MG1的转速Nm1相当的太阳齿轮31的转速。中间的轴“C”表示与发动机22的转速Ne相当的行星架34的转速。右面的轴“R”表示齿圈32(齿圈轴32a)的转速Nr。因此根据上面给出的公式(1)从齿圈轴32a的转速Nr、发动机22的目标转速Ne*以及动力分配集中机构30的传动比ρ中计算出电机MG1的目标转速Nm1*。电机MG1的转矩指令Tm1*被设定为用于确保电机MG1在目标转速Nm1*下的转动。电机MG1的所述驱动控制能够使得发动机22在目标转速Ne*下转动。公式(2)是用于在目标转速Nm1*下驱动并转动电机MG1的反馈控制的关系式。在以上给出的关系式(2)中，右侧第二项中的“KP”和第三项中的“KI”分别表示比例项增益和积分项的增益。图5列线图中轴“R”上的两个粗箭头分别示出了当在由电机MG1使发动机22处于目标转速Ne*下的稳定运行状态中的燃料切断条件下、从发动机22中输出摩擦转矩Te*(＝Pe*/Ne*)时传输到齿圈轴32a的转矩，以及当从电机MG2中输出转矩Tm2*时施加到齿圈轴32a的转矩。
在步骤S140或在步骤S240设定了电机MG1的转矩指令Tm1*之后，CPU72计算待从电机MG2输出的转矩指令Tm2*，以确保转矩需求值Tr*施加于齿圈轴32a(步骤S250)。电机MG2的转矩指令Tm2*是根据下面给出的公式(3)从转矩需求值Tr*、电机MG1的转矩指令Tm1*、动力分配集中机构30的传动比ρ、以及减速器35的传动比Gr中计算出来的：
Tm2*＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr   (3)
公式(3)取决于图5列线图的轴线“R”上的转矩平衡。
在设定发动机22的目标转速Ne*以及电机MG1和MG2的转矩指令Tm1*和Tm2*之后，CPU72将燃料切断指令输送到发动机ECU24，同时将电机MG1和MG2的转矩指令Tm1*和Tm2*输送到电机ECU40(步骤S260)。之后CPU72从该加速器松开状态驱动控制程序中退出。发动机ECU24接收燃料切断指令并在燃料切断状态下控制发动机22。电机ECU40接收转矩指令Tm1*和Tm2*并执行包含在各个逆变器41和42中的开关元件的开关控制，以用转矩指令Tm1*驱动电机MG1以及用转矩指令Tm2*驱动电机MG2。
在加速器松开状态驱动控制程序的重复期间，在步骤S150确定标记F的值等于1。此时CPU72就判定从计时器T的开始算起是否经过了预定时间ΔT(步骤S200)。当还未经过预定时间ΔT时，通过加入转矩需求校正值Tα(T)—如图4的转矩需求校正值设定图所示的，该校正值随计时器T上计数的时间而改变—而将转矩需求值Tr*更新为在步骤S110设定的转矩需求值Tr*。之后CPU72执行步骤S220的处理及其后面步骤的处理。当已经过了预定时间ΔT时，CPU72不通过加入转矩需求校正值Tα(T)来更新转矩需求值Tr*，而是将标记F的值设定为0以及将计时器T复位为0(步骤S210)。之后CPU220进行步骤S220及其后面的步骤。
图6示出了加速器松开状态下行驶的混和动力车辆20中的换档位置SP和转矩需求值Tr*的时间变化。在图6中的所示实例中，在时刻t1，在加速器松开状态下行驶的混和动力车辆20中换档位置SP在B(制动)范围中从“B4”减档为“B3”。直到从减档操作算起经过了预定时间ΔT的时刻t2，通过加入转矩需求校正值Tα(T)而更新待输出到齿圈轴32a的转矩需求值Tr*，以相对于减档至B范围中越低的档位以及相对于越低车辆速度V而获得越大的转矩改变值。通过加入转矩需求校正值Tα(T)而进行的转矩需求值Tr*的更新，实现了与响应于传统车辆中的减档操作从而伴随发动机转速上的改变施加于驱动轴的临时转矩改变值相似的转矩改变值，其中该传统车辆中装有用于发动机输出动力的转矩转换的有级自动变速器。因此所述校正能够使得混合动力车辆20的驾驶员具有的换档感觉相当于装有有级自动变速器的传统车辆的换档感觉。
如上所述的，响应于在加速器松开状态下在行驶的车辆中换档位置SP从D范围改变为B范围或响应于换档位置SP在B范围中调低档为较低档位，本实施例的混合动力车辆20基于换档位置SP(或B范围中的档位)和车辆速度V指定转矩需求校正值Tα(T)。通过将指定的转矩需求校正值Tα(T)加入到先前设定的转矩需求值Tr*而更新待输出到齿圈轴32a或驱动轴的转矩需求值Tr*。之后发动机22和电机MG1和MG2被控制以确保更新的转矩需求值Tr*输出到齿圈轴32a。本实施例的所述驱动控制能够使得混合动力车辆20的驾驶员具有的换档感觉相当于在装有用于发动机输出动力的转矩转换的有级自动变速器的传统车辆中减档操作时的换档感觉。也就是说，本实施例的技术能够使得混合动力车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。转矩需求校正值Tα(T)被设定为相对于越高车辆速度V提供越小转矩改变值。这种设定有效地防止高车辆速度范围中混合动力车辆—该混合动力车辆以包含转矩需求校正值Tα(T)的、更新后的转矩需求值Tr*进行减速—的不稳定行为(运行状态)。这能够使得混合动力车辆的驾驶员具有改进的换档感觉，同时确保在高车辆速度范围中混合动力车辆的行驶稳定性。
响应于在加速器松开状态下在行驶的车辆中换档位置SP在B范围中的调低档，本实施例的混合动力车辆20通过加入指定转矩需求校正值Tα(T)而更新转矩需求值Tr*。一种可行修正可响应于换档位置SP在B范围中的调高档(升档)，通过加入指定转矩需求校正值Tα(T)而更新转矩需求值Tr*。
响应于在加速器松开状态下在行驶的车辆中换档位置SP从D范围改变为B范围或响应于换档位置SP在B范围中调低档为较低档位，本实施例的混合动力车辆20将转矩需求校正值Tα(T)设定得相对于B范围中越低档位以及相对于越低车辆速度V提供越大转矩改变值。然而，这种设定不是本质上的。例如，可将转矩需求校正值Tα(T)设定得相对于越高车辆速度V提供越大转矩改变值，如图7中所示的。在另一实例中，可将转矩需求校正值Tα(T)设定得相对于预定车辆速度(例如，70km/小时或80km/小时)达到峰值并从预定车辆速度开始随着距离的增加而提供越小转矩改变值，如图8中所示的。在另一实例中，可仅根据B范围中的档位而与车辆速度V无关地设定转矩需求校正值Tα(T)。这些修正设定中的任一个都能够使得混合动力车辆的驾驶员具有符合车辆的特征的换档感觉。
响应于在加速器松开状态下在行驶的车辆中换档位置SP从D范围改变为B范围或响应于换档位置SP在B范围中调低档为较低档位，本实施例的混合动力车辆20通过在预定时间ΔT—其为固定的，与B范围中的档位和车辆速度V无关—经过之前加入指定的转矩需求校正值Tα(T)而更新转矩需求值Tr*。然而，时间ΔT也可随B范围中的档位和车辆速度V而改变。在该修正设置中，在图2的加速器松开状态驱动控制程序中，在步骤180中为了设定转矩需求校正值Tα(T)而引用的图4的转矩需求校正值设定图由图9的转矩需求校正值设定图或图10的转矩需求校正值设定图取代。这种修正设置能够使得混合动力车辆的驾驶员具有改进的换档感觉。在图9的转矩需求校正值设定图中，转矩需求校正值Tα(T)被设定为相对于B范围中的越低档位和相对于越高车辆速度V在较长时间ΔT上具有转矩改变值。在图10的转矩需求校正值设定图中，转矩需求校正值Tα(T)被设定为相对于B范围中的越低档位和相对于越低车辆速度V在较长时间ΔT上具有转矩改变值。这些实例不是限制性的而仅是示例性的。时间ΔT可根据B范围中的档位和车辆速度V两者或两者中任一个以其他各种形式改变。在该修正设置中，随着改变的时间ΔT，转矩需求校正值Tα(T)可被设定为具有固定的转矩改变值，而与车辆速度V和换档位置SP无关。
在图9的转矩需求校正值设定图中，时间ΔT的调节使得转矩需求校正值Tα(T)相对于越高车辆速度V具有越小的峰值绝对值和越缓和的倾斜度。在转矩需求校正值设定图的另一个实例中，时间ΔT的调节可使得转矩需求校正值Tα(T)相对于越高车辆速度V具有越大的峰值绝对值和越缓和的倾斜度。在图11中示出了转矩需求校正值设定图的该修正实例。在转矩需求校正值设定图的另一个实例中，转矩需求校正值Tα(T)可被设定为相对于越高车辆速度V具有固定的峰值绝对值和越缓和的倾斜度。转矩需求校正值Tα(T)的这些设定中的任一个有效地防止高车辆速度范围内转矩需求值Tr*的急剧变化。这防止高车辆速度范围中混合动力车辆—该混合动力车辆以包含转矩需求校正值Tα(T)的、更新后的转矩需求值Tr*进行减速—的不稳定行为(运行状态)。图12示出了在加速器松开状态下行驶的混合动力车辆中响应于变速杆81从“B4”到“B3”的减档操作，基于图11的转矩需求校正值设定图的转矩需求值Tr*的时间变化。
在本实施例的混合动力车辆20中，在换档位置SP设定于B范围内的情况下，通过发动机22的摩擦产生的减速转矩和电机MG2的再生控制产生的减速转矩满足转矩需求值Tr*。然而，也可仅通过电机MG2的再生控制产生的减速转矩满足转矩需求值Tr*。
在本实施例的混合动力车辆20及其修正实例中，变速杆81的换档位置SP的可用选项包括B(制动)范围。变速杆81的换档位置SP的可用选项除B范围以外或取代B范围，还可包括运动(S)范围。在S范围中，发动机22被控制以独立地被驱动，同时电机MG1被驱动和控制以停止转矩输出。电机MG2处于再生控制下以输出这样的转矩，该转矩相当于通过用减速器35的传动比Gr除转矩需求值Tr*所设定的转矩指令Tm2*。
在上述实施例的混合动力车辆20中，电机MG2的动力通过减速器35中的变速被转换并被输出到齿圈轴32a。然而，本发明的技术不局限于该结构，而是也可应用于图13中所示的修正结构的混合动力车辆120或可应用于图14中所示的另一个修正结构的混合动力车辆120B。在图13的混合动力车辆120中，电机MG2的动力连接于另一个车轴(即，与车轮64a和64b相连接的车轴)，所述车轴不同于与齿圈轴32a相连接的车轴(即，与车轮63a和63b相连接的车轴)。在图14的混合动力车辆120B中，电机MG2的动力连接于与驱动轮63a和63b相连的车轴，而另一电机MG3连接于与轮64a和64b相连的车轴(桥)。
在上述实施例的混合动力车辆20中，发动机22的输出动力通过动力分配集中机构30被输出到齿圈轴32a或与驱动轮63a和63b相连接的驱动轴。本发明的技术也可应用于图15中所示的修正结构的混合动力车辆220。图15的混合动力车辆220具有双转子电机230，所述双转子电机230包括连接于发动机22的曲轴的内转子232和连接于用于向驱动轮63a和63b输出动力的驱动轴的外转子234。双转子电机230将发动机22的部分输出动力传输到驱动轴，同时将剩余的发动机动力转化为电力。
本发明的技术不局限于装有发动机和电机两者作为动力源的这些混合动力车辆，而是也可适用于不具有发动机而仅装有电机作为动力源的混合动力车辆。
应认为上述实施例及其修正在所有方面都是例证性的而不是限制性的。在不脱离本发明主要特征的范围和精神的前提下可存在许多其他修正、改变、和替换。
工业实用性
优选地，本发明的技术应用于汽车工业。

Claims (16)

1.一种由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆，所述车辆包括：
控制组件，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中检测的换档位置，所述控制组件设定减速转矩需求值；
其中，在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制组件通过设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；
在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件设定换档位置改变时的转矩改变值，以在改变的换档位置中随着档位越低提供越大的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
2.一种由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆，所述车辆包括：
控制组件，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中的测得的车辆速度和检测的换档位置，所述控制组件设定减速转矩需求值；
其中，在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制组件通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；
在驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，所述控制组件根据所述测得的车辆速度设定换档位置改变时的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，设定换档位置改变时的转矩改变值以随着车辆速度越高给出越小的转矩改变值，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。
4.根据权利要求2或3所述的车辆，其中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，设定换档位置改变时的转矩改变值以随着车辆速度越高而具有越缓和的倾斜度，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的车辆，其中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件，设定换档位置改变时的转矩改变值以在改变的换档位置中随着档位越低给出越大的转矩改变值，并通过包含所设定的转矩改变值的总减速转矩控制所述电机。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆，其中，所述控制组件识别所述换档位置改变条件为从换档位置的改变开始直到经过了预定时间，以设定所述转矩改变值并控制所述电机。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述控制组件根据改变的换档位置改变所述预定时间。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件改变所述预定时间以使得在改变的换档位置中随着档位越低而具有越长的时间。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的车辆，其中，所述控制组件根据测得的车辆速度改变所述预定时间。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制组件改变所述预定时间以使得随着车辆速度越高时间越长。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的车辆，所述车辆还包括：
内燃机；以及
电力-机械动力输入输出机构，所述电力-机械动力输入输出机构连接到所述内燃机的输出轴以及连接到与所述车辆的驱动轮相连的驱动轴，并通过电力和机械动力的输入和输出将所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴；
其中，所述控制组件控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出机构、以及所述电机以使得所述车辆减速。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述控制组件，通过所述内燃机的转动阻力产生的减速转矩和所述电机的再生控制产生的减速转矩，控制所述内燃机、所述电力-机械动力输入输出机构以及所述电机，以使所述车辆减速。
13.根据权利要求11和12任一项所述的车辆，其中，所述电力-机械动力输入输出机构包括：
三轴式动力输入输出组件，所述三轴式动力输入输出组件连接到三个轴，即，所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和第三旋转轴，并基于从所述三个轴之中任意两个轴输入和向该任意两个轴输出的动力，自动确定从剩下的一个轴输入的动力和向该剩下的一个轴输出的动力；以及
发电机，所述发电机能够从所述第三旋转轴输入动力和向所述旋转轴输出动力。
14.根据权利要求11和12任一项所述的车辆，其中，所述电力-机械动力输入输出机构包括：
双转子电机，所述双转子电机具有与所述内燃机的输出轴相连的第一转子和与所述驱动轴相连的第二转子，并通过由所述第一转子相对于所述第二转子的电磁作用导致的电力和机械动力的输入和输出，将所述内燃机的输出动力的至少一部分输出到所述驱动轴。
15.一种由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的控制方法，
所述控制方法，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中检测的换档位置，设定减速转矩需求值；
在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制方法通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；
在驾驶员将换档位置减档的换档位置改变条件下，所述控制方法设定换档位置改变时的转矩改变值以在改变的换档位置中随着档位越低提供越大的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
16.一种由具有发电能力的电机的输出动力驱动的车辆的控制方法，
所述控制方法，根据在由驾驶员选择的加速器松开状态下行驶的所述车辆中的测得的车辆速度和检测的换档位置，设定减速转矩需求值；
在驾驶员不改变换档位置的换档位置固定条件下，所述控制方法通过所设定的减速转矩需求值控制所述电机以使所述车辆减速；
在驾驶员改变换档位置的换档位置改变条件下，所述控制方法根据所测得的车辆速度设定换档位置改变时的转矩改变值，并通过作为所设定的减速转矩需求值和所设定的转矩改变值的合计的总减速转矩控制所述电机以使所述车辆减速。
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