CN101346252A - 动力输出设备及其控制单元和方法、以及包括其的车辆 - Google Patents

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Abstract

当驱动轴转速检测部分(36)或者转轴转速检测部分(44)中不存在故障时，执行内燃机(22)、动力分配装置(30、MG1)、电机(MG2)和换档部分(60)的控制，同时改变换档部分(60)的变速比并执行内燃机(22)的间歇运转，使得为驱动轴(32a)所需的驱动力输出至轴(32a)。当驱动轴转速检测部分(36)和/或转轴转速检测部分(44)中发生故障时，执行控制，同时限制变速比的改变、间歇运转、和将轴(32a)所需的驱动力到轴(32a)的输出中的至少一项，使得将尽可能接近需求驱动力的动力输出到驱动轴(32a)。

Description

动力输出设备及其控制单元和方法、以及包括其的车辆
技术领域
本发明涉及动力输出设备、包括动力输出设备的车辆，以及用于动力输出设备的控制单元和方法。
背景技术
例如，日本专利申请公开No.JP-A-2004-255901描述了一种安装在车辆中的动力输出设备。在该动力输出设备中，第一电机、发动机和连接到车轮的输出轴分别连接到行星齿轮组的太阳轮、行星轮架和齿圈，并且第二电机经由包括两个制动器的变速器连接到输出轴。当上述车辆的发动机在车辆处于停止的情况下起动时，在两个制动器两者都啮合以将输出轴的转速固定为零的同时在将反作用转矩输出到输出轴的情况下由第一电机启动发动机。因此，当发动机启动时防止车辆移动。
这种动力输出设备中的一些基于输出轴的转速和第二电机的转速进行对平滑地改变变速器的档位的同步判定和对第二电机与输出轴是否互相断开(即，变速器的两个制动器是否都松开)的判定。如果在检测输出轴转速的传感器或者检测第二电机的转速的传感器中发生故障，则可能不能正确地进行同步判定和对第二电机与输出轴是否互相断开的判定。在此情况下，因为变速器的档位不能平滑地改变，所以变速器的部件(例如制动器)可能损坏。因为在第二电机与输出轴互相断开时在将反作用转矩输出到输出轴的情况下由第一电机启动发动机，所以输出轴的旋转可能不期望地改变。因为在第二电机与输出轴互相断开时从第二电机输出转矩，所以第二电机的转速可能突然增大。但是，应该将这样的不方便最小化。
发明内容
本发明在检测驱动轴转速的驱动轴转速传感器和检测转轴转速的转轴转速传感器中的至少一个发生故障时抑制变速器的部件的损坏。本发明还在驱动轴转速传感器和转轴转速传感器中的至少一个发生故障时，抑制驱动轴转速中不期望的变化。此外，本发明在驱动轴转速传感器和转轴转速传感器中的至少一个发生故障时，抑制转轴转速的突然增大。
采用以下构造用于动力输出设备，包括该动力输出设备的车辆以及用于控制该动力输出设备的控制单元和方法
本发明的第一方面涉及一种动力输出设备，其将动力输出到驱动轴。该动力输出设备包括：内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；需求驱动力设定装置，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和控制装置。当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴。但是，当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
利用根据本发明第一方面的动力输出设备，当用于检测驱动轴的转速的驱动轴转速检测装置或者用于检测电机的转轴的转速的转轴转速检测装置中不存在故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时改变换档装置的速比，换档装置用于在改变基于转轴的转速与驱动轴的转速的变速比来在转轴与驱动轴之间传输动力，并执行内燃机的间歇运转使得与需求驱动力相对应的驱动力输出到驱动轴。在另一方面，当发生故障时，即当驱动轴转速检测装置和转轴转速检测装置中的至少一个发生故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近需求驱动力的动力输出到驱动轴。即，当发生故障时，限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项。因此，可以在故障发生时抑制换档装置的部件的损坏，以及驱动轴的转速中不期望的变化。此外，即使发生故障时，也可以将尽可能接近需求驱动力的驱动力输出到驱动轴。
在根据本发明第一方面的动力输出设备中，当所述驱动轴转速检测装置中发生故障并且所述驱动轴转速检测装置不能正常检测所述驱动轴的转速时，所述控制装置可以判定发生故障并执行控制。
在根据本发明第一方面的动力输出设备中，当发生故障时，所述控制装置执行控制，使得所述换档装置的所述变速比不改变。因此，可以抑制换档装置的部件的损坏，其时在不能合适地进行用于平滑改变换档装置的变速比的同步判定时通过改变变速比引起的。
在根据本发明第一方面的动力输出设备中，当发生故障时，所述控制装置执行控制，使得所述内燃机的间歇运转不执行。换档装置能够通过改变多个离合器的啮合/松开状态来改变变速比并将电机的转轴和驱动轴互相断开，并包括断开判定装置，用于基于由转轴转速检测装置检测的转轴转速和由驱动轴转速检测装置检测的驱动轴转速来判定电机的转轴和驱动轴是否互相断开。动力分配装置能够在将反作用力输出到驱动轴的情况下驱动内燃机。在此情况下，当发生故障时，不能基于转轴的转速和驱动轴的转速来对电机的转轴和驱动轴是否互相断开进行合适判定。但是，执行控制使得不执行内燃机的间歇运转。于是，执行控制使得内燃机的间歇运转能够抑制在电机的转轴和驱动轴互相连接时使用动力分配装置用对驱动轴的反作用的情况下驱动内燃机。结果，可以抑制驱动轴的转速中不期望的变化。术语“离合器”包括将一个旋转元件连接到诸如壳体之类的非旋转元件的离合器以及将两个旋转元件互相连接的通用离合器。
在根据本发明第一方面的动力输出设备中，当发生故障时，所述控制装置限制从所述电机输出的驱动力。换档装置能够通过改变多个离合器的啮合/松开状态来改变变速比并将电机的转轴和驱动轴互相断开，并包括断开判定装置，用于基于由转轴转速检测装置检测的转轴转速和由驱动轴转速检测装置检测的驱动轴转速来判定电机的转轴和驱动轴是否互相断开。动力分配装置能够在将反作用力输出到驱动轴的情况下驱动内燃机。在此情况下，当发生故障时，不能基于转轴的转速和驱动轴的转速来对电机的转轴和驱动轴是否互相断开进行合适判定。但是，执行控制使得限制从所述电机输出的驱动力。于是，可以在电机的转轴和驱动轴互相断开时抑制从电机输出大驱动力。结果，可以抑制转轴的转速的突然增大。
在根据本发明第一方面的动力输出设备中，所述动力分配装置包括：三轴式动力接收/输出装置，其连接到作为所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴和第三轴的三根轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴接收/输出的动力对剩余轴接收或输出动力；和电机，其对所述第三轴接收和输出动力。
本发明的第二方面涉及一种设置有根据本发明第一方面的上述形式中任一项的动力输出设备的车辆。在该车辆中，车轴连接到所述驱动轴。基本上，根据本发明第二方面的车辆设置有动力输出设备，其将动力输出到驱动轴，并包括：内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；需求驱动力设定装置，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和控制装置。当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴。但是，当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
在根据本发明第二方面的车辆中，因为该车辆设置有根据本发明第一方面的形式中的任一项的动力输出设备，所以可以获得与根据本发明第一方面的动力输出设备所产生的相同效果。例如，在发生故障时，可以抑制换档装置的部件的损坏和驱动轴的转速中不期望的变化。
本发明的第三方面涉及一种用于动力输出设备的控制单元，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速。所述控制单元包括：需求驱动力设定装置，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和控制装置。当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴。但是，当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，所述控制装置控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
利用根据本发明第一方面的动力输出设备，当用于检测驱动轴的转速的驱动轴转速检测装置或者用于检测电机的转轴的转速的转轴转速检测装置中不存在故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时改变换档装置的速比，换档装置用于在改变基于转轴的转速与驱动轴的转速的变速比来在转轴与驱动轴之间传输动力，并执行内燃机的间歇运转使得与需求驱动力相对应的驱动力输出到驱动轴。在另一方面，当驱动轴转速检测装置和转轴转速检测装置中的至少一个发生故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近需求驱动力的动力输出到驱动轴。即，当发生故障时，限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项。因此，可以在故障发生时抑制换档装置的部件的损坏，以及驱动轴的转速中不期望的变化。此外，即使发生故障时，也可以将尽可能接近需求驱动力的驱动力输出到驱动轴。
本发明的第四方面涉及一种用于动力输出设备的控制方法，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速。根据所述控制方法，当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴。在另一方面，当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置同时限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
利用根据本发明第四方面的动力输出设备，当用于检测驱动轴的转速的驱动轴转速检测装置或者用于检测电机的转轴的转速的转轴转速检测装置中不存在故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时改变换档装置的速比，换档装置用于在改变基于转轴的转速与驱动轴的转速的变速比来在转轴与驱动轴之间传输动力，并执行内燃机的间歇运转使得与需求驱动力相对应的驱动力输出到驱动轴。在另一方面，当驱动轴转速检测装置和转轴转速检测装置中的至少一个发生故障时，控制内燃机、动力分配装置、电机和换档装置，同时限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近需求驱动力的动力输出到驱动轴。即，当发生故障时，限制换档装置的变速比的改变、内燃机的间歇运转以及对驱动轴的需求驱动力的输出中的至少一项。因此，可以在故障发生时抑制换档装置的部件的损坏，以及驱动轴的转速中不期望的变化。此外，即使发生故障时，也可以将尽可能接近需求驱动力的驱动力输出到驱动轴。
附图说明
通过结合附图根据对本发明示例性实施例的以下说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得清楚，附图中相同或相应部分由相同标号表示，其中：
图1是示意性地示出包括根据本发明实施例的动力输出设备的混合动力车辆20的结构的视图；
图2是示意性地示出变速器60的结构的视图；
图3是示意性地示出液压回路100的结构的视图；
图4A和图4B是示出由根据本发明实施例安装在混合动力车辆20中的电子控制单元70执行的驱动控制例程的示例的流程图；
图5是示出制动器两者均松开判定标记设定例程的示例的流程图；
图6是示出用于设定需求转矩的图的示例的视图；
图7是示出发动机22的运转线，以及设定目标转速Ne*和目标转矩Te*的方式的示例的图；
图8是示出从动力学角度描述动力分配/集成机构30的旋转元件的共线图的示例的视图；
图9是示出换档操作例程的示例的流程图；
图10是示意性地示出根据本发明实施例的修改示例的混合动力车辆320的结构的视图；并且
图11是示意性地示出根据本发明实施例的另一个修改示例的混合动力车辆220的结构的视图。
具体实施方式
此后，将参考附图描述本发明的示例性实施例。
图1是示意性地示出包括根据本发明实施例的动力输出设备的混合动力车辆20的视图。如图1所示，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，其经由阻尼器28连接到用作发动机22的输出轴的曲轴26；电机MG1，其连接到动力分配/集成机构30并产生电力；电机MG2，其经由变速器60连接到动力分配/集成机构30；和用于混合动力车辆的电子控制单元(此后，简称为“混合动力ECU”)70，其控制混合动力车辆20的整个驱动系统。
发动机22是使用诸如汽油和柴油之类的烃燃料输出动力的内燃机。用于发动机的电子控制单元(此后，简称为“发动机ECU”)24对发动机22执行运转控制，例如，燃料喷射控制、点火控制和进气量调节控制。发动机ECU 24从检测发动机22的运转状态的各种传感器接收信号。发动机ECU 24从例如附装至曲轴26的曲轴位置传感器23接收信号。发动机ECU 24与混合动力ECU 70通信。发动机ECU 24基于来自混合动力ECU 70的控制信号控制发动机22的运转。在需要时发动机ECU 24将与发动机22的运转状态相关的数据传输到混合动力ECU 70。
动力分配/集成机构30由行星齿轮组形成，该行星齿轮组包括：由外齿形成的太阳轮31；由内齿形成并与太阳轮31同轴布置的齿圈32；与太阳轮31和齿圈32啮合的多个行星齿轮33；以及支撑行星齿轮33使得行星齿轮33可以绕其轴自转并绕太阳轮31公转的行星轮架34。行星齿轮组改变旋转元件(即，太阳轮31、齿圈32和行星轮架34)之间的转速。
在动力分配/集成机构30中，发动机22的曲轴26连接到行星轮架34，电机MG1连接太阳轮31，而电机MG2经由变速器60连接到齿圈32。当电机MG1用作发电机时，动力分配/集成机构30根据配太阳轮31与齿圈32之间的速比将从发动机22输出到行星轮架34的动力分配在太阳轮31与齿圈32之间。当电机MG1用作电动机时，动力分配/集成机构30将从发动机22输出到行星轮架34的动力和从电机MG1输出到太阳轮31的动力集成。然后，动力分配/集成机构30将集成动力输出到齿圈32。齿圈32经由差速齿轮单元38机械地连接到驱动轮39a、39b。
电机MG1和电机MG2每个都由公知的同步电动发电机形成，其可以用作发电机以及电动机。电机MG1、MG2分别经由逆变器41、42与电池50进行电力交换。将逆变器41、42连接到电池50的电力线54由被逆变器41、42共用的正极母线和负极母线形成。由电机MG1、MG2中一者产生的电力可以被电机MG1、MG2中的另一者消耗。因此，电机MG1、MG2可以产生供应到电池50的电力，或者，电池可以排出电力以补偿电机MG1、MG2电力的不足。
如果在电机MG1和电机MG2之间保持电力平衡，则既不需要对电池50供应电力也不需要电池50将电力排出到电机MG1、MG2。由用于电机的电子控制单元(此后，称为“电机ECU”)40控制电机MG1、MG2两者。电机ECU 40接收为控制电机MG1、MG2所需的信号，例如，来自分别检测电机MG1、MG2的转子旋转位置的旋转位置传感器43、44的信号，以及由电流传感器(未示出)检测的、表示施加到电机MG1、MG2的相电流的信号。电机ECU 40将开关控制信号传输到逆变器41、42。
电机ECU 40根据转速计算例程(未示出)，基于分别从旋转位置传感器43、44接收的信号来计算电机MG1、MG2的转子的转速Nm1、Nm2。电机ECU 40与混合动力ECU 70通信。电机ECU 40基于来自混合动力ECU 70的控制信号控制电机MG1、MG2，并在需要时将与电机MG1、MG2的运转状态相关的数据传输到混合动力ECU 70。
变速器60布置在电机MG2的转轴48和齿圈轴32a之间并将转轴48和齿圈32互相连接/断开。当转轴48和齿圈32经由变速器60互相连接时，变速器60可以将电机MG2的转轴48的转速减小为两个转速之一，并将具有减小后转速的旋转输出到齿圈轴32a。图2示出了变速器60的结构的示例。
如图2所示的变速器60包括双级行星齿轮式行星齿轮组60a、单级行星齿轮式行星齿轮组60b、以及两个制动器B1、B2。双级行星齿轮式行星齿轮组60a包括由外齿形成的太阳轮61；由与太阳轮61同轴设置的内齿形成的齿圈62；与太阳轮61啮合的多个第一行星齿轮63a；与第一行星齿轮63a以及齿圈62啮合的多个第二行星齿轮63b；支撑第一行星齿轮63a和第二行星齿轮63b使得第一行星齿轮63a与第二行星齿轮63b啮合并能够绕其轴线自转和绕太阳轮61公转的行星轮架64。通过松开/啮合制动器B1来允许/停止太阳轮61的旋转。
单级行星齿轮式行星齿轮组60b包括由外齿形成的太阳轮65；由与太阳轮65同轴设置的内齿形成的齿圈66；与太阳轮65以及齿圈66啮合的多个行星齿轮67；支撑行星齿轮67使得行星齿轮67能够绕其轴线自转和绕太阳轮65公转的行星轮架68。太阳轮65连接到电机MG2的转轴48。行星轮架68连接到齿圈轴32a。通过松开/啮合制动器B2来允许/停止齿圈66的旋转。
双级行星齿轮式行星齿轮组60a和单级行星齿轮式行星齿轮组60b经由齿圈62、齿圈66、行星轮架64和行星轮架68互相连接。在变速器60中，通过松开制动器B1、B2两者来将电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开。当B1松开且B2啮合时，以相对大的减速比减小电机MG2的转轴48的转速，并将具有减小后转速的旋转输出到齿圈轴32a(此后，称为“低速档”)。当制动器B1啮合且制动器B2松开时，以相对小的减速比减小电机MG2的转轴48的转速，并将具有减小后转速的旋转输出到齿圈轴32a(此后，称为“高速档”)。
当制动器B1、B2两者都啮合时，禁止转轴48和齿圈轴32a的旋转。
如图3所示，通过来自液压回路100的液压来啮合/松开制动器B1、B2。如图3所示，液压回路100包括使用来自发动机22的动力在压力下输送油的机械泵102；使用来自嵌入在电动泵104中的电机104a的动力在压力下输送油的电动泵104；控制从机械泵102和电动泵104在压力下输送的油的管路压力的大小(管路压力)的三通电磁阀105和压力控制阀106；在调节管路压力的同时分别将管路压力供应到制动器B1、B2的线性电磁阀110、111和控制阀112、114；降低管路压力并将降低后管路压力供应到三通电磁阀105和线性电磁阀110、111的输入端口的调节阀108；分别布置在控制阀112、113与制动器B1、B2之间的保障阀114、115；和分别布置在保障阀114、115与制动器B1、B2之间的蓄积器116、117。当从控制阀112、113之一供应液压时，保障阀114、115打开对于相应制动器的油路，并堵塞对于另一个制动器的油路。当故障发生时，例如当从控制阀112、113两者供应液压时，保障阀114、115堵塞对于制动器B1、B2的油路两者。
通过用于电池的电子控制单元(此后，称为“电池ECU”)52来控制电池50。电池ECU 52接收为控制电池50所需的信号，例如从设置在电池50的端子之间的电压传感器(未示出)传输的、表示在电池50的端子之间检测的电压的信号，从附装到电力线54(其连接至电池50的输出端子)的电流传感器(未示出)传输的、表示供应到电池50/从电池50排出的电流的信号，以及从附装到电池50的温度传感器(未示出)传输的、表示电池温度的信号。电池ECU 52在需要时将与电池50的状况相关的数据传输到混合动力ECU 70。为了控制电池50，电池ECU 52基于通过将由电路传感器检测的、供应到电池50/从电池50排出的电流量累计得到的值来计算充电状态(SOC)。
混合动力ECU 70由主要包括CPU 72微处理器形成。除了CPU 72之外，混合动力ECU 70还包括存储处理程序的ROM 74、临时存储数据的RAM 76、输入端口(未示出)、输出端口(未示出)、和通信端口(未示出)。
混合动力ECU 70经由输入端口接收从转速传感器36传输的、表示作为驱动轴的齿圈轴32a的转速Nr的信号，来自点火开关80的点火信号，来自检测换档杆81的位置的换档位置传感器82的换档位置SP的信号，由加速踏板位置传感器84检测的表示加速踏板操作量(其与加速踏板83被按压的量相对应)的信号，由制动踏板位置传感器86检测的表示制动踏板位置BP(其与制动踏板85被按压的量相对应)的信号，来自车速传感器88的表示车速V的信号，来自液压开关120(其由液压回路100中的管路压力致动/解除致动)的表示管路压力PL的信号，来自油温传感器121(其检测由机械泵102和电动泵104在压力下输送的油的温度)的表示油温Toil的信号，来自液压开关122(其由施加到制动器B1的液压致动/解除致动)的表示制动压力Pb1的信号，来自液压开关123(其由施加到制动器B2的液压致动/解除致动)的表示制动压力Pb2的信号等。
混合动力ECU 70将例如驱动信号传输到三通电磁阀105和线性电磁阀110、111。如上所述，混合动力ECU 70经由通信端口连接到发动机ECU 24、电机ECU 40和电池ECU 52。混合动力ECU 70与发动机ECU24、电机ECU 40和电池ECU 52交换控制信号和数据。
在这样构造的混合动力车辆20中，基于与驾驶员按压加速踏板83的量相对应的加速踏板操作量Acc以及车速V来计算应该输出到齿圈轴32a的需求转矩。然后，控制发动机22、电机MG1和电机MG2使得与需求转矩相对应的需求动力被输出到齿圈轴32a。
对发动机22、电机MG1和电机MG2的运转控制包括转矩转换运转模式、电力供应/排出运转模式、以及电机运转模式。在转矩转换运转模式中，控制发动机22使得从发动机22输出与需求动力相对应的动力，并控制电机MG1、MG2使得从发动机22输出的全部动力通过动力分配/集成机构30、电机MG1和电机MG2经历转矩转换，并接着输出到齿圈轴32a。在电力供应/排出运转模式中，控制发动机22使得从发动机22输出与通过将待供应至电池50的电力加到需求动力获得的值或者通过将从需求动力减去电池50排出的电力获得的值相对应的动力。此外，控制电机MG1、MG2使得基于供应到电池50或从电池50排出的电力量而从发动机22输出的动力的全部或部分通过动力分配/集成机构30、电机MG1和电机MG2经历转矩转换，并将需求动力输出到齿圈轴32a。在电机运转模式下，执行运转控制，使得发动机22停止并将来自电机MG2的与需求动力相对应的动力输出到齿圈轴32a。
接着，将描述这样构造的混合动力车辆20的运转。图4是示出由混合动力ECU 70执行的驱动控制例程的示例的流程图。该例程以例如数毫秒的预定时间间隔执行。
在该驱动控制例程中，首先，混合动力ECU 70的CPU 72接收为执行该驱动控制所需的数据。即，CPU 72接收来自加速踏板位置传感器84的表示加速踏板操作量Acc的信号，来自车速传感器88的车速V的信号，来自转速传感器36的表示齿圈轴32a的转速Ne的信号，表示电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2的信号，表示转速传感器36是否正常工作不能够检测齿圈轴32a的转速Nr的转速传感器状况判定标记F1，表示旋转位置传感器44是否正常工作并能够检测电机MG2的转子的旋转位置的旋转位置传感器状况判定标记F2，表示是否存在变速器60的制动器B1、B2两者均被松开的可能性的制动器两者均松开判定标记F3等(步骤S100)。基于来自附装至曲轴26的曲轴位置传感器23的信号计算发动机22的转速Ne，并将计算的转速Ne从发动机ECU 24传输到混合动力ECU 70。
基于分别由旋转位置传感器43、44检测的电机MG1、MG2的转子的旋转位置来计算电机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2，并将计算的转速Nm1、Nm2从电机ECU 40传输到混合动力ECU 70。此外，基于由温度传感器(未示出)检测的电池温度Tb设定对于电池50的输入限制Win和输出限制Wout，并将输入限制Win和输出限制Wout从电池ECU 52传输到混合动力ECU 70。
由混合动力ECU 70执行转速传感器状况判定例程(未示出)以判定例如来自转速传感器36的信号到混合动力ECU 70的传输是否已经停止达到预定时段。如果判定转速传感器36正常工作，则将转速传感器状况判定标记F1的值设定为“0”。在另一方面，如果判定转速传感器36中发生故障，则将转速传感器状况判定标记F1的值设定为“1”。混合动力ECU 70的CPU 72通过读取被写入RAM 76的预定地址中的转速传感器状况判定标记F1来获得表示“0”或“1”的转速传感器状况判定标记F1、
由电机ECU 40执行旋转位置传感器状况判定例程(未示出)以判定例如来自旋转位置传感器44的信号到电机ECU 40的传输是否已经停止达预定时段。如果判定旋转位置传感器44正常工作，则旋转位置传感器状况判定标记F2的值被设定为“0”。在另一方面，如果判定旋转位置传感器44中发生故障，则旋转位置传感器状况判定标记F2的值被设定为“1”。将表示“0”或“1”的旋转位置传感器状况判定标记F2从电机ECU 40传输到混合动力ECU 70。执图5中的制动器两者均松开判定标记设定例程来判定是否存在制动器B1、B2两者均松开的可能性。如果判定变速器60的制动器B1、B2之一啮合，则将制动器两者均松开判定标记F3的值设定为“0”。在另一方面，如果判定由于例如液压回路100中的故障导致存在制动器B1、B2两者均松开的可能性，即，存在电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开的可能性，则将制动器两者均松开判定标记F3的值设定为“1”。混合动力ECU 70的CPU 72通过读取被写入RAM 76的预定地址中的制动器两者均松开判定标记F3来获得表示“0”或“1”的制动器两者均松开判定标记F3。
将暂时停止对图4中的驱动控制例程的描述，以下将描述图5中的制动器两者均松开判定标记设定例程。该例程以例如数毫秒的预定时间间隔执行。
在制动器两者均松开判定标记设定例程中，混合动力ECU 70的CPU72如在图4的驱动控制例程中的步骤S100那样接收转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2，。然后，混合动力ECU 70的CPU 72检查转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2的值(步骤S410)。如果转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2两者均表示“0”，则混合动力ECU 70的CPU 72判定转速传感器36和旋转位置传感器44两者均正常工作，并如在图4的驱动控制例程中的步骤S100那样接收表示电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr的信号(步骤S420)。接着，混合动力ECU 70的CPU 72通过将电机MG2的转速Nm2除以齿圈轴32a的转速Nr来计算变速器60中的当前速比Gr(步骤S430)。
混合动力ECU 70的CPU 72判定变速器60中选定的档位(步骤S440)。如果判定变速器60处于高速档，则混合动力ECU 70的CPU 72将通过从当前速比Gr(＝Nm2/Nr)减去高速档中的速比Ghi获得的值的绝对值与阀值Gref进行比较(步骤S450)。当该值(Gr-Ghi)的绝对值小于阀值Gref时，制动器两者均松开判定标记F3的值被设定为“0”(步骤S460)。在另一方面，当该值(Gr-Ghi)的绝对值等于或大于阀值Gref时，制动器两者均松开判定标记F3的值被设定为“1”(步骤S470)。然后，制动器两者均松开判定标记设定例程结束。在另一方面，如果在步骤S440中判定变速器60处于低速档，则CPU 72将当前速比Gr(＝Nm2/Nr)减去低速档中的速比Glo获得的值的绝对值与阀值Gref进行比较(步骤S480)。当该值(Gr-Glo)的绝对值小于阀值Gref时，制动器两者均松开判定标记F3的值被设定为“0”(步骤S490)。在另一方面，当该值(Gr-Glo)的绝对值等于或大于阀值Gref时，制动器两者均松开判定标记F3的值被设定为“1”(步骤S500)。然后，制动器两者均松开判定标记设定例程结束。
阀值Gref用于判定计算的当前速比Gr是否可以被认为等于高速档中的速比Ghi或者低速档中的速比Glo。基于例如旋转位置传感器44的精度和转速传感器36的精度来设定阀值Gref。在制动器两者均松开判定标记设定例程中，基于电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr来判定是否存在变速器60的制动器B1、B2两者均松开的可能性。
如果当变速器60应该处于高速档时速比Gr偏离速比Ghi或者如果当变速器60应该处于低速档时速比Gr偏离速比Glo，则判定由于例如液压回路100中的故障而使得存在制动器B1、B2两者均松开的可能性。然后，CPU 72将制动器两者均松开判定标记F3的值设定为“1”。
如果在步骤S410判定转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2中的至少一个表示“1”，则判定转速传感器36和旋转位置传感器44的至少一个中发生故障。在此情况下，因为不能基于电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr判定是否存在变速器60的制动器B1、B2两者均松开的可能性，所以在不设定制动器两者均松开判定标记F3的情况下制动器两者均松开判定标记设定例程结束。
现在将再次描述图4中的驱动控制例程。在步骤S100中接收数据之后，混合动力ECU 70检查转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2(步骤S110)。当转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2两者均表示“0”时，混合动力ECU 70判定转速传感器36和旋转位置传感器44两者均正常工作，并且将待输出到连接至驱动轮39a、39b的齿圈轴32a的需求转矩Tr*设定为车辆所需的转矩，并基于加速踏板操作量Acc、车速V和需求转矩Tr*设定车辆所需的需求动力Pe*(步骤S120)。加速踏板操作量Acc、车速V和需求转矩Tr*之间的关系被预先设定并作为需求转矩设定图被存储在ROM 74中。基于加速踏板操作量Acc和车速V从该图获得需求转矩Tr*。
图6示出了需求转矩设定图的示例。通过将需求转矩Tr*乘以齿圈轴32a的转速Nr获得的值加上电池50所需的需求供应/排出电力Pb*以及损耗Loss获得需求动力Pe*。代替获得由转速传感器36检测的值，可以通过将车速V乘以转换系数“k”来获得齿圈轴32a的转速Nr。
接着，混合动力ECU 70判定是否发出了改变变速器60的档位的指令(步骤S130)。需求转矩Tr*和车速V在预先设定的时刻发出改变变速器60的档位的指令。如果判定尚未发出改变变速器60的档位的指令，则混合动力ECU 70检查制动器两者均松开判定标记F3的值(步骤S140)。如果制动器两者均松开判定标记F3表示“0”，则混合动力ECU 70判定变速器60的制动器B1、B2之一啮合，并将需求动力Pe*与阀值Pref比较(步骤S170)。基于例如发动机22的属性设定阀值Pref。Pref例如被设定为使发动机22有效运转时的动力下限。
当需求动力Pe*等于或大于阀值Pref时，混合动力ECU 70判定发动机22是否正在运转(步骤S180)。如果发动机22正在运转，则混合动力ECU 70基于需求动力Pe*设定用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*(步骤S190)。基于发动机22有效运转的运转线和需求动力Pe*设定目标转速Ne*和目标转矩Te*。
图7示出了用于发动机22的运转线以及设定目标转速Ne*和目标转矩Te*的方式的示例。如图7所示，使用运转线与其中需求动力Pe*(Ne*×Te*)保持常数的曲线的交点来获得目标转速Ne*和目标转矩Te*。
在设定发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*之后，基于用于发动机22的目标转速Ne*、齿圈轴32a的转速Nr和动力分配/集成机构30的速比ρ，根据以下等式(1)计算用于电机MG1的目标转速Nm1*。并且，基于目标转速Nm1*和当前转速Nm1，根据等式(2)计算用于电机MG1的转矩命令值Tm1*(步骤S200)。等式(1)是与动力分配/集成机构30的旋转元件相关的动力学方程。
图8示出了表示动力分配/集成机构30的旋转元件中转速与转矩之间的动力学关系的共线图。在图8中，S轴表示作为电机MG1的转速Nm1的太阳轮31的转速，C轴表示作为发动机22的转速Ne的行星轮架34的转速，而R轴表示齿圈32(齿圈轴32a)的转速Nr。可以很容易从该共线图得到等式(1)。
R轴上的两个粗箭头中的一个粗箭头表示当发动机22在实现用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*处的运转点正常运转时，从发动机22输出的转矩Te*中被输出到齿圈轴32a的转矩。R轴上的另一个粗箭头表示从电机MG2输出的转矩中经由变速器60被施加到齿圈轴32a的转矩。等式(2)被用在用于使MG1以目标转速Nm1*旋转的反馈控制中。在等式(2)中，右侧第二项中的“k1”是比例项中的增益，右侧第三项中的“k2”是积分项中的增益。
Nm1*＝Ne*×(1+ρ)/ρ-Nr/ρ    (1)
Tm1*＝先前Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2(∫m1*-Nm1)dt(2)
在计算了用于电机MG1的目标转速Nm1*和转矩命令值Tm1*之后，分别根据以下所示的等式(3)和(4)计算作为转矩的下限和上限的转矩限制Tmin和Tmax。在等式(3)和(4)中，通过分别将用于电池50的输入限制Win和输出限制Wout与由电机MG1消耗(产生)的电力(其通过将用于电机MG1的转矩命令值Tm1*乘以电机MG1的当前转速Nm1计算得到)的差除以电机MG2的转速Nm2，来计算转矩限制Tmin和Tmax(步骤S210)。然后，通过将电机MG2的转速Nm2除以齿圈轴32a的转速Nr，来计算变速器60中当前使用的速比Gr(步骤S220)。基于当前速比Gr、需求转矩Tr*、转矩命令值Tm1*和动力分配/集成机构30的速比ρ，根据等式(5)计算作为待从电机MG2输出的转矩的临时电机转矩Tm2tmp(步骤S230)。用于电机MG2的转矩命令值Tm2*被设定为通过使用转矩限制Tmin、Tmax限制临时电机转矩Tm2tmp获得的值(步骤S240)。设定用于电机MG2的转矩命令值Tm2*使得可以将待输出到齿圈轴32a的需求转矩Te*设定为被限制在用于电池50的输入限制Win和输出限制Wout之间的范围内的转矩。可以由图8中的共线图容易地获得等式(5)。
Tmin＝(Win-Tm1*×Nm1)/Nm2    (3)
Tmax＝(Wout-Tm1*×Nm1)/Nm2   (4)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr     (5)
在设定用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及用于电机MG1、MG2的转矩命令值Tm1*、Tm2*之后，将表示用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*的信号传输到发动机ECU 24，并将表示用于电机MG1、MG2的转矩命令值Tm1*、Tm2*的信号传输到电机ECU 40(步骤S250)，此后驱动控制例程结束。
在接收到表示目标转速Ne*和目标转矩Te*的信号之后，发动机ECU24执行对发动机22的控制，例如燃料喷射控制和点火控制，使得发动机22在实现目标转速Ne*和目标转矩Te*的运转点处运转。在接收到表示转矩命令值Tm1*、Tm2*的信号之后，电机ECU 40执行对逆变器41、42的开关元件的开关控制，使得基于转矩命令值Tm1*驱动电机MG1，并基于转矩命令值Tm2*驱动电机MG2。
如果在步骤S180判定发动机22未在运转，则混合动力ECU 70将用于利用电机MG1来驱动发动机22的发动转矩Tcr设定为用于电机MG1的转矩命令值Tm1*(步骤S260)。然后，混合动力ECU 70将发动机22的转速Ne与阀值Nref比较(步骤S270)。如果发动机22的转速Ne等于或低于阀值Nref，则混合动力ECU 70执行步骤S210值S250，此后驱动控制例程结束。在另一方面，如果发动机22的转速Ne高于阀值Nref，则混合动力ECU 70指示发动机ECU 24以执行燃料喷射控制和点火控制(步骤S280)，并执行步骤S210至S250，此后驱动控制例程结束。
即，如果当需求动力Pe*等于或大于阀值Pref时发动机22未在运转，则由电机MG1驱动发动机22，同时由电机MG2产生在由齿圈轴32a侧上的反作用力。发动转矩Tcr可以是预定值，或者可以基于发动机22的转速Ne和由电机MG1进行对发动机22的驱动起已经经过的时间来设定。阀值Nref是可以开始燃料喷射控制和点火控制时发动机22的转速。阀值Nref可以被设定为例如1000rpm或1200rpm。
如果在S170判定需求动力Pe*小于阀值Pref，混合动力ECU 70将用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*设定为“0”，使得发动机22停止(步骤S290)。然后，混合动力ECU 70将用于电机MG1的转矩命令值Tm1*设定为“0”(步骤S300)，并执行步骤S210至S250，此后驱动控制例程结束。发动机ECU 24接收表示目标转速Ne*和目标转矩Te*为“0”的信号。当发动机22未在运转时，发动机ECU 24维持发动机22未在运转的状态。在另一方面，当发动机22正在运转时，发动机ECU 24停止发动机22。
如果在步骤S130判定发出改变变速器60的档位的指令，则混合动力ECU 70判定是否正在执行换档操作(步骤S150)。如果判定未在执行换档操作，则混合动力ECU 70发出开始用于改变变速器60的档位的换档操作的指令(步骤S160)。当发出开始换档操作的指令时，混合动力ECU70在执行如图4所示的驱动控制例程的同时开始如图9所示的换档操作。对图4的驱动控制例程的描述将暂时停止，以下将描述如图9所示的换档操作例程。
在换档操作例程中，混合动力ECU 70的CPU 72判定变速器是升档还是降档(步骤S610)，并且制动器B1啮合(步骤S620)。然后，混合动力ECU 70如在图4的驱动控制例程中的步骤S100那样接收表示电机MG2的转速Nm2的信号和表示齿圈轴32a的转速Nr的信号(步骤S630)。然后混合动力ECU 70判定电机MG2的转速Nm2是否在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*(＝Nr×Ghi，其通过将齿圈轴32a的转速Nr乘以变速器60中高速档的速比Ghi计算得到)附近(步骤S640、S650)。如果判定电机MG2的转速Nm2不在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*附近，则混合动力ECU 70执行步骤S630至S650，直到电机MG2的转速Nm2接近电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*。当电机MG2的转速Nm2在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*附近，则制动器B1完全啮合(步骤S660)，此后换档操作例程结束。
在另一方面，如果判定变速器正在降档，则制动器B1松开(步骤S670)。混合动力ECU 70接收表示电机MG2的转速Nm2的信号和表示齿圈轴32a的转速Nr的信号(步骤S680)，并判定电机MG2的转速Nm2是否在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*(＝Nr×Glo，由于从电机MG2输出的正转矩，其通过将齿圈轴32a的转速Nr乘以变速器60中低速档的速比Glo计算得到)(步骤S690、S700)。如果判定电机MG2的转速Nm2不在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*附近，则混合动力ECU 70执行步骤S680至S700，直到电机MG2的转速Nm2接近电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*。当电机MG2的转速Nm2在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*附近，则制动器B1完全啮合(步骤S660)，此后换档操作例程结束。
至此所述，基于电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr进行同步判定以平滑地改变变速器60的档位。当变速器升档时，B1啮合且B2松开。当变速器降档时，B1松开且B2啮合。
在这样完成换档操作操作之后，在图4中的随后驱动控制例程的步骤S130中判定未发出改变变速器60的档位的指令。
将再次描述图4中的驱动控制例程。如果在步骤S140判定制动器两者均松开判定标记F3表示“1”，则混合动力ECU 70判定由于例如液压回路100中的故障而存在变速器60的制动器B1、B2两者均松开的可能性。然后混合动力ECU 70如同上述步骤S190、S200中那样设定用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*以及用于电机MG1的转矩命令值Tm1*(步骤S320、S330)，将用于电机MG2的转矩命令值Tm2*设定为“0”(步骤S340)，并将表示用于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*的信号传输到发动机ECU 24，将表示用于电机MG1、MG2的转矩命令值Tm1*、Tm2*的信号传输到电机ECU 40(步骤S250)，此后驱动控制例程结束。
即，当存在变速器60的制动器B1、B2两者均松开的可能性时，发动机22的运转继续，并将用于电机MG2的转矩命令值Tm2*设定为“0”。
以下将基于由于变速器60的故障而导致制动器B1、B2两者均松开(即，电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开)的假设提供描述。如上所述，当发动机22起动时，通常由电机MG1驱动发动机22，同时由电机MG2产生齿圈轴32a侧上的反作用力。但是，当电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开时，不能由电机MG2产生齿圈轴32a侧上的反作用。因此，如果由电机MG1驱动发动机22，将在齿圈轴32a的转速Nr中发生不期望的变化，其对车辆带来震动。此外，当电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开时，如果以与当制动器B1、B2之一啮合时相同的方式设定用于电机MG2的转矩命令值Tm2，则电机MG2的转速Nm2将突然增大。
为了最小化这种不方便，根据本实施例，当存在变速器60的制动器B1、B2两者都松开的可能性时，发动机22的运转继续并将用于电机MG2的转矩命令值Tm2*设定为“0”。于是，车辆可以使用从发动机22经由动力分配/集成机构30输出到齿圈轴32a的转矩来行驶。即，车辆使用通过限制需求转矩Tr*获得的、输出到齿圈轴32a的转矩来行驶。
如果在步骤S130判定发出了改变变速器60的档位的请求，则电机MG2的转速Nm2接近换档操作之后的转速Nm2*。于是，在图5的制动器两者均松开判定标记设定例程中，制动器两者均松开判定标记F3的值被设定为“1”。但是，换档操作执行达例如200至400毫秒。因此，在本实施例中，当发出改变变速器60的档位的请求时，在不检查制动器两者均松开判定标记F3的情况下执行步骤S150及其后的步骤。
如果在步骤S130判定发出了改变变速器60的档位的请求，则不需要在图5的制动器两者均松开判定标记设定例程中设定制动器两者均松开判定标记F3的值。
如果在步骤S110判定转速传感器状况判定标记F1和旋转位置传感器状况判定标记F2中的至少一个表示“1”，则判定转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障，即，不能检测齿圈轴32a的转速Nr和电机MG2的转子的旋转位置中的至少一项。然后，如上述步骤S120中那样，基于加速踏板操作量Acc和车速V设定需求转矩Tr*，并通过将齿圈轴32a的转速Nr(其通过将车速V乘以转换系数k得到)乘以需求转矩Tr*获得的值加上为电池50所需的需求供应/排出电力Pb*以及损耗Loss，来计算需求动力Pe*(步骤S310)。然后，执行步骤S320至S340以及步骤S250，此后驱动控制例程结束。
即，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，发动机22的运转继续，限制从电机MG2输出的转矩，并且不改变变速器60的档位。
以下将描述原因。首先，将描述发动机22的运转继续的原因和限制从电机MG2输出的转矩的原因。当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，可以在图5中的制动器两者均松开判定标记设定例程中基于电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr来判定变速器60的制动器B1、B2两者是否均松开。
如果此时发动机22间歇运转，如上所述，当在制动器B1、B2两者均松开的情况下由电机MG1驱动发动机22时，齿圈轴32a的转速Nr中将发生不期望的变化，由于这种不期望的变化将可能对车辆带来震动。如上所述，如果此时从电机MG2是输出大转矩，电机MG2的转速Nm2会突然增大。为了最小化这种不方便，根据本实施例，当转速传感器36和旋转位置传感器44的至少一个中发生故障时，发动机22的运转继续，并限制从电机MG2输出的转矩。
接着，将描述不改变变速器60的档位的原因。当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，不可以在图9的换档操作例程中基于电机MG2的转速Nm2和齿圈轴32a的转速Nr对电机MG2的转速Nm2是否在电机MG2在换档操作之后的转速Nm2*附近进行判定。
因此，如果在此状态下改变变速器60的档位，变速器60的档位不能平滑地改变，并且变速器60的诸如制动器B1、B2之类的部件可能由于制动器B1、B2之一的突然啮合而损坏。为了最小化这种不方便，根据本实施例，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，不改变变速器60的档位。
当转速传感器状况判定标记F1表示“0”时，由转速传感器36检测的值可以用于步骤S310中齿圈轴32a的转速Nr。
在根据上述实施例的混合动力车辆20中，当转速传感器36和电机ECU 40中的至少一个发生故障时，不改变变速器60的档位。因此，可以抑制由在不能进行用于平滑改变变速器60档位的同步判定时改变档位造成的变速器60的诸如制动器B1、B2之类的部件的损坏。
在根据上述事实力度混合动力车辆20中，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，发动机22的运转继续。因此，可以抑制齿圈轴32a的转速Nr中不期望的变化，该变化是由在电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开时因为不能判定电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开而使用电机MG1驱动发动机22引起的。此外，可以抑制由于齿圈轴32a的转速Nr中这种不期望的变化引起的对车辆的震动。
在根据上述实施例的混合动力车辆20中，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个发生故障时，限制从电机MG2输出的转矩。因此，可以抑制从电机MG2输出大转矩，其在电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开时由于不能判定电机MG2的转轴48是否与齿圈轴32a断开而发生。此外，可以抑制电机MG2的转速Nm2的突然增大。
在根据上述实施例的混合动力车辆20中，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个中发生故障时，执行对从电机MG2输出的转矩的限制和对变速器60的档位的维持。可选地，可以执行这些控制中的一者或两者。
在根据上述实施例的混合动力车辆20中，当转速传感器36和旋转位置传感器44中的至少一个中发生故障时，发动机22的运转继续。可选地，可以继续发动机22不运转的状态。在此情况下，也可以抑制由于齿圈轴32a的转速Nr中不期望的变化引起的对车辆的震动，其可能在电机MG2的转轴48与齿圈轴32a断开时通过使用电机MG1来驱动发动机22引起。
在根据上述实施例的混合动力车辆中，判定发动机22的运转是否应该继续，是否应该限制从电机MG2输出的转矩，是否应该基于转速传感器36和旋转位置传感器44的状况维持变速器60的档位。可选地，可以仅基于转速传感器36和旋转位置传感器44之一的状况来进行该判定。
在根据上述实施例的混合动力车辆20中，在由减速齿轮35减小电机MG2的转速的同时将来自电机MG2的动力输出到齿圈轴32a。可选地，根据如图10所示的实施例的修改示例的混合动力车辆320所示，来自电机MG2的动力可以输出到与齿圈轴32a所连接的车轴(连接到驱动轮39a、39b的车轴)不同的车轴。
在根据上述实施例所述的混合动力车辆20中，来自发动机发动机22的动力经由动力分配/集成机构30输出到连接至驱动轮39a、39b的齿圈轴32a。可选地，根据如图11所示的实施例的另一个修改示例的混合动力车辆220所示，可以设置转子电机230。转子电机230包括连接到发动机22的曲轴26的内转子232和连接到将动力输出到驱动轮39a、39b的驱动轴的外转子234。转子电机230将来自发动机的动力一部分输出到驱动轴，并将剩余动力转化为电力。
在上述本发明的实施例中，动力输出设备安装在混合动力车辆上。但是，这种动力输出设备可以安装在除了车辆之外的可移动体上，例如船体、航空器和诸如施工设备之类的可移动设备。而且，本发明可以应用于动力输出设备、用于动力输出设备的控制装置、或者用于动力输出设备的控制方法。
虽然以及参考本发明的实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明意图涵盖各种修改方案和等同设置。此外，虽然以各种组合和构造示出了示例实施例的各种元件，但是这是示例性的，包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也落在本发明的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种动力输出设备，其将动力输出到驱动轴，其特征在于包括：
内燃机；
蓄电装置；
电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；
动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；
换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；
驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；
转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；
需求驱动力设定装置，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和
控制装置，其用于控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置，其中
当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，所述控制装置改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且
当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，所述控制装置限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
2.根据权利要求1所述的动力输出设备，其中，
当所述驱动轴转速检测装置中发生故障并且所述驱动轴转速检测装置不能正常检测所述驱动轴的转速时，所述控制装置判定发生故障并执行控制。
3.根据权利要求1或2所述的动力输出设备，其中，
当发生故障时，所述控制装置执行控制，使得所述换档装置的所述变速比不改变。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的动力输出设备，其中，
当发生故障时，所述控制装置执行控制，使得所述内燃机的间歇运转不执行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动力输出设备，其中，
当发生故障时，所述控制装置限制从所述电机输出的驱动力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的动力输出设备，其中，
所述动力分配装置包括：三轴式动力接收/输出装置，其连接到作为所述内燃机的所述输出轴、所述驱动轴和第三轴的三根轴，并基于对所述三根轴中的任意两根轴接收/输出的动力对剩余轴接收或输出动力；和电机，其对所述第三轴接收和输出动力。
7.一种设置有根据权利要求1至6中任一项所述的动力输出设备的车辆，其特征在于
车轴连接到所述驱动轴。
8.一种用于动力输出设备的控制单元，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；所述控制单元的特征在于包括：
需求驱动力设定装置，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和
控制装置，其用于控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置，其中
当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，所述控制装置改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且
当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，所述控制装置限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
9.一种用于动力输出设备的控制方法，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电装置；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电装置交换电力；动力分配装置，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电装置交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档装置，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测装置，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测装置，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；所述控制方法的特征在于包括：
控制所述内燃机、所述动力分配装置、所述电机和所述换档装置，并且当所述驱动轴转速检测装置或者所述转轴转速检测装置中不存在故障时，
改变所述换档装置的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且当所述驱动轴转速检测装置和所述转轴转速检测装置的至少一个中发生故障时，
限制所述换档装置的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
10.一种动力输出设备，其将动力输出到驱动轴，其特征在于包括：
内燃机；
蓄电部分；
电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电部分交换电力；
动力分配器，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电部分交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；
换档部分，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；
驱动轴转速检测部分，其用于检测所述驱动轴的转速；
转轴转速检测部分，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；
需求驱动力设定部分，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和
控制部分，其用于控制所述内燃机、所述动力分配器、所述电机和所述换档部分，其中
当所述驱动轴转速检测部分或者所述转轴转速检测部分中不存在故障时，所述控制部分改变所述换档部分的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且
当所述驱动轴转速检测部分和所述转轴转速检测部分的至少一个中发生故障时，所述控制部分限制所述换档部分的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
11.一种设置有根据权利要求1所述的动力输出设备的车辆，其特征在于
车轴连接到所述驱动轴。
12.一种用于动力输出设备的控制单元，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电部分；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电部分交换电力；动力分配器，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电部分交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档部分，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测部分，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测部分，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；所述控制单元的特征在于包括：
需求驱动力设定部分，其用于设定所述驱动轴所需的需求驱动力；和
控制部分，其用于控制所述内燃机、所述动力分配器、所述电机和所述换档部分，其中
当所述驱动轴转速检测部分或者所述转轴转速检测部分中不存在故障时，所述控制部分改变所述换档部分的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且
当所述驱动轴转速检测部分和所述转轴转速检测部分的至少一个中发生故障时，所述控制部分限制所述换档部分的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
13.一种用于动力输出设备的控制方法，所述动力输出设备包括内燃机；蓄电部分；电机，其接收和输出动力，并与所述蓄电部分交换电力；动力分配器，其连接到所述内燃机的输出轴和所述驱动轴，并且其在与所述蓄电部分交换电力并与所述内燃机交换动力的同时，从所述输出轴接收动力并将动力输出到所述驱动轴，或者从所述驱动轴接收动力并将动力输出到所述输出轴；换档部分，其用于在改变基于所述电机的转轴的转速与所述驱动轴的转速的变速比来在所述电机的所述转轴与所述驱动轴之间传输动力；驱动轴转速检测部分，其用于检测所述驱动轴的转速；和转轴转速检测部分，其用于检测所述电机的所述转轴的转速；所述控制方法的特征在于包括：
控制所述内燃机、所述动力分配器、所述电机和所述换档部分，并且当所述驱动轴转速检测部分或者所述转轴转速检测部分中不存在故障时，
改变所述换档部分的所述变速比并执行所述内燃机的间歇运转，使得将与所述需求驱动力相对应的驱动力输出到所述驱动轴，并且当所述驱动轴转速检测部分和所述转轴转速检测部分的至少一个中发生故障时，
限制所述换档部分的所述变速比的改变、所述内燃机的间歇运转以及对所述驱动轴的所述需求驱动力的输出中的至少一项，使得将尽可能接近所述需求驱动力的动力输出到所述驱动轴。
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