CN101348072A - 用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置 - Google Patents

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岩濑雄二
田端淳
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Abstract

本发明涉及一种用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置。当差速部分(11)被置于非差速状态以及变速机构(10)的温度低于给定的传递装置温度判定值TEMP11时，执行发热控制以增加电动机(M1)的发热量。这使得该电动机(M1)可产生使变速机构(10)的温度迅速升高的热量，从而迅速完成变速机构(10)的暖机以实现改善的燃料消耗。

Description

用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用在具有内燃机和电动机的混合动力车辆中的混合动力车辆动力传递装置用控制装置。更具体地，涉及一种促进混合动力车辆动力传递装置暖机的技术。
背景技术
已知的混合动力车辆动力传递装置包括用于将发动机如内燃机的输出分配给第一电动机和驱动轮之间的动力传递路径的差速机构、限制或取消差速机构的差速作用的差速作用限制装置、以及连接到从差速机构延伸至驱动轮的动力传递装置的第二电动机。例如，专利文献1(日本专利申请特开No.2006-46386)在图1中公开了这样一种混合动力车辆动力传递装置。在用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置中，如果判定为需要使排气系统(例如发动机的催化剂)暖机，则发动机以给定的发动机暖机转速运行，同时差速机构置于能激活差速作用的差速状态。
在专利文献1公开的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置中，由于差速机构的差速作用，发动机转速能够不受车速的约束。这对于促进发动机及其排气系统的暖机是有效的。然而，除包括发动机及其排气系统的部件之外的其它部件，例如混合动力车辆动力传递装置的涉及差速机构的部件也需要暖机，以便使得润滑油能具有适当的粘度等。加速这种暖机操作整体上会带来燃料消耗的改善。然而，专利文献1公开的控制装置不必具有这种促进混合动力车辆动力传递装置暖机的效果。
发明内容
本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的在于提供一种应用在具有内燃机和电动机的混合动力车辆中的混合动力车辆动力传递装置用控制装置，该控制装置能够促进混合动力车辆动力传递装置的暧机。
本发明的第一方面涉及一种用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置。混合动力车辆动力传递装置包括：(i)电控差速部分，所述电控差速部分具有差速机构以及至少一个电动机，所述差速机构连接在内燃机与驱动轮之间，所述至少一个电动机在可传递动力状态下连接到所述差速机构，以通过控制所述电动机的工作状态来控制所述差速机构的差速状态；(ii)变速部分，所述变速部分形成动力传递路径的一部分；以及(iii)差速状态切换机构，所述差速状态切换机构用于将所述电控差速部分切换到可工作以建立差速作用的差速状态和所述差速作用被禁止的非差速状态。
当所述电控差速部分被置于所述非差速状态以及所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的非差速状态温度判定值时，所述控制装置执行发热控制，以增加所述至少一个电动机的发热量。
在本发明的第二方面，当所述电控差速部分被置于所述差速状态以及所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的差速状态温度判定值时，所述控制装置改变所述电控差速部分的工作点，以便升高所述至少一个电动机的温度，所述工作点代表用于确定形成所述差速机构的旋转元件之间的相对转速的条件。
在本发明的第三方面，所述电控差速部分包括形成所述电动机的第一电动机和第二电动机；所述差速机构包括在可传递动力状态下连接至所述内燃机的第一旋转元件、在可传递动力状态下连接至所述第一电动机的第二旋转元件以及在可传递动力状态下连接至所述第二电动机的第三旋转元件；并且所述控制装置通过增加所述第一电动机和所述第二电动机中至少一者的发热量来执行所述发热控制。
在本发明的第四方面，所述电控差速部分工作以通过控制所述第一电动机的工作状态来起无级变速机构的作用。
本发明的第五方面涉及一种用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置。所述混合动力车辆动力传递装置具有：至少一个电动机，所述至少一个电动机连接到从内燃机延伸至驱动轮的动力传递路径；以及变速部分，所述变速部分形成所述动力传递路径的一部分。当所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的传递装置温度判定值时，所述控制装置执行发热控制，以增加所述至少一个电动机的发热量。
在本发明的第六方面，所述控制装置执行所述发热控制，使得所述混合动力车辆动力传递装置的温度越低，所述至少一个电动机的发热量就越大。
在本发明的第七方面，所述控制装置基于在所述混合动力车辆动力传递装置内的液体的温度来确定所述混合动力车辆动力传递装置的温度。
在本发明的第八方面，当所述至少一个电动机的温度超过给定的电动机温度判定值时，与所述混合动力车辆动力传递装置的温度无关，所述控制装置取消使用处于所述电动机温度判定值之上的温度的电动机进行的所述发热控制。
在本发明的第九方面，所述变速部分包括速比自动地变化的有级自动变速部分。
根据本发明的第一方面，当电控差速部分被置于非差速状态以及混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的非差速状态温度判定值时，执行发热控制以增加至少一个电动机的发热量。这能够迅速升高混合动力车辆动力传递装置的温度。另外，随着混合动力车辆动力传递装置迅速完成暖机，能用混合动力车辆动力传递装置总体上实现改进的燃料消耗。
根据本发明的第二方面，电控差速部分被置于差速状态以及混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的差速状态温度判定值。当这种情况发生时，改变电控差速部分的工作点，以便升高所述至少一个电动机的温度，所述工作点代表用于确定形成差速机构的旋转元件之间的相对转速的条件。因此，在电控差速部分被置于差速状态的状态下，升高电动机的温度促进了混合动力车辆动力传递装置的暖机。
根据本发明的第三方面，电控差速部分包括形成所述电动机的第一电动机和第二电动机。通过增加第一电动机和第二电动机中至少一者的发热量来执行发热控制。这使得第一电动机和/或第二电动机能够发热。这迅速升高了混合动力车辆动力传递装置的温度，从而促进了混合动力车辆动力传递装置的暖机。
根据本发明的第四方面，使电控差速部分工作以通过控制第一电动机的工作状态来起无级变速机构的作用。这能平滑地改变电控差速部分的驱动转矩输出。另外，电控差速部分不仅通过连续地改变速比即变速比来用作电控无级变速机构，而且通过逐级地改变速比来用作有级变速机构。
根据本发明的第五方面，当混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的传递装置温度判定值时，执行发热控制，以增加至少一个电动机的发热量。于是，电动机的热使混合动力车辆动力传递装置的温度迅速升高。这使得混合动力车辆动力传递装置能够迅速完成暖机，整体上可实现改善的燃料消耗。
根据本发明的第六方面，执行发热控制，使得混合动力车辆动力传递装置的温度越低，至少一个电动机的发热量就越大。即使混合动力车辆动力传递装置的温度处于低的水平，这也防止了混合动力车辆动力传递装置暖机的延迟。
根据本发明的第七方面，基于在混合动力车辆动力传递装置内的液体的温度来确定混合动力车辆动力传递装置的温度。于是，检测这种液体的温度能容易地确定混合动力车辆动力传递装置的温度。
根据本发明的第八方面，当至少一个电动机的温度超过给定的电动机温度判定值时，与混合动力车辆动力传递装置的温度无关，取消使用处于电动机温度判定值之上的温度的电动机进行的发热控制。这防止了电动机的温度超过预设的上限值，从而排除了这样的温度不利地影响电动机的耐久性。
根据本发明的第九方面，变速部分包括速比自动地变化的有级自动变速部分。这能够使变速部分具有在宽的范围内变化并减小驾驶员操作负荷的速比。
优选地，这里所用的术语“发热控制”是指至少一个电动机的输出转矩增加从而伴随有这种电动机的发热量增大的控制。
更优选地，至少一个电动机具有发电功能。术语“发热控制”是指通过增加由具有这种发电功能的电动机产生的电力量来增大电动机发热量的控制。
更优选地，根据用在发热控制中的电动机的输出转矩或旋转负荷的波动来改变内燃机的输出转矩，使得混合动力车辆动力传递装置的输出转矩接近于不执行发热控制时混合动力车辆动力传递装置的输出转矩。在这种改变中，即使发热控制被执行，车辆乘员也几乎不会感觉到该发热控制，从而排除了车辆乘员有不适的感觉。
更优选地，在执行发热控制时使用的电动机由混合动力车辆动力传递装置内的液体来冷却。在这种结构中，如果电动机发热量增大，则混合动力车辆动力传递装置内的液体的温度也升高，从而促进了混合动力车辆动力传递装置的暖机。
更优选地，在执行发热控制时使用的电动机容纳于混合动力车辆动力传递装置的壳体内。
附图说明
图1是说明本发明的控制装置所应用的混合动力车辆动力传递装置的结构的示意图。
图2是接合工作表，示出将图1所示混合动力车辆动力传递装置置于无级或有级变速状态的变速操作与液压式摩擦接合装置的组合操作之间的关系。
图3是示出当使图1所示混合动力车辆驱动装置在有级变速状态下工作时各个不同档位下旋转元件的相对转速的共线图。
图4的视图示出输入到图1所示混合动力车辆动力传递装置中所包含的电子控制装置的输入信号和从其输出的输出信号。
图5的视图示出设有工作以选择多种变速位置之一的变速杆的变速操作装置的一个示例。
图6的功能框图示出由图4所示的电子控制装置执行的主要控制功能。
图7的视图按照包括车速和输出转矩的参数在二维坐标系统上绘出：预先存储的变速图的一个示例，基于该变速图来确定自动变速部分的变速；基于其来确定切换机构的变速状态切换的预先存储的切换图的一个示例；以及预先存储的驱动力源切换图的一个示例，该图具有位于发动机驱动区域和电动机驱动区域之间的边界线，基于该图来切换发动机驱动模式和电动机驱动模式；
图8的概念图示出无级控制区域和有级控制区域之间涉及边界线的预先存储的关系，其适合于映射图7中虚线所示的无级控制区域和有级控制区域之间的边界。
图9的视图示出在图1所示混合动力车辆动力传递装置中第一电机转速、第一电机转矩和第一电动机M1的消耗能量之间关系的一个示例，该视图按照诸如第一电机转速和第一电机转矩之类的参数以二维坐标的形式绘制。
图10的视图示出在自动变速部分的工作油温度和用第一电动机产生的电力量之间的关系。
图11的流程图示出由在图4中所示的电子控制装置执行的控制工作的主要部分，即用于促进变速机构的暖机的控制工作。
图12是对应于图1的示意图，示出混合动力车辆动力传递装置的第二实施例的结构。
图13是对应于图2的功能框图，示出液压操作摩擦接合装置的组合工作，所述液压操作摩擦接合装置用在设置在如图12所示的混合动力车辆动力传递装置中的自动变速部分中。
图14是对应于图3的共线图，示出在如图12所示的混合动力车辆动力传递装置中建立不同档位的旋转元件相互间的相对转速。
图15的功能框图示出在第二实施例中图4的电子控制单元的主要控制功能。
图16的视图表示：按照包括车速和输出转矩的参数在常见的二维坐标系统上绘出的预先存储的变速图的一个示例，基于该变速图来确定是否在图12所示混合动力车辆动力传递装置的自动变速部分中进行变速操作；以及预先存储的驱动力源切换图的另一个示例。该驱动力源切换图具有位于发动机驱动区域和电动机驱动区域之间的边界线，以用于切换发动机驱动模式和电机驱动运行模式。表示这些示例间的关系的图16是与图7相对应的视图。
图17的共线图示出差速部分不同旋转元件的相对转速，用于示出改变图12所示混合动力车辆动力传递装置的差速部分的工作点的一个示例，其中图17中的竖直线Y1、Y2和Y3对应于图12中的竖直线Y1、Y2和Y3。
图18的视图示出由在图4中所示的电子控制装置执行的控制工作的主要部分的流程图，该图表示与在图11中所示实施例不同的第二实施例的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的各个实施例。
第一实施例
图1是示出形成根据本发明一个实施例的控制装置所应用的混合动力车辆动力传递装置一部分的变速机构10的示意图。如图1中所示，变速机构10包括：用作输入旋转部件的输入轴14；直接连接至输入轴14或通过未示出的脉冲吸收阻尼器(减振装置)间接连接至输入轴14的差速部分11；自动变速部分20，其经由动力传递部件(动力传递轴)18通过差速机构11和驱动轮38(参见图6)之间的动力传递路径串联连接以用作有级变速器；以及连接至自动变速部分20并作为输出旋转部件的输出轴22。所有这些部件都配置在用作连接安装在车身上的非旋转部件的变速器壳体12(下文简称为“壳体12”)内。
变速机构10优选可应用于FR(发动机前置后轮驱动)车辆，并且配置在纵向安装的发动机8和一对驱动轮38(图6)之间，该发动机8是诸如汽油发动机或柴油发动机的内燃机，并用作直接连接至输入轴14或通过脉冲吸收阻尼器间接连接至输入轴14的驱动力源。这允许车辆驱动力顺序通过差速齿轮装置36(末级减速齿轮)和一对驱动半轴传递至左右两侧的一对驱动轮38。
在本实施例的变速机构10中，发动机8和差速部分11彼此直接连接。这里所用的术语“直接连接”可以指其间没有布置诸如变矩器或流体联接器之类的任何流体式传递装置而建立的连接，该连接包括利用减振装置建立的连接。变速机构10的上半部和下半部相对于变速机构10的轴线对称构造，因此在图1的示意图中省略了下半部。
差速部分11在工作方面可以认为是利用第一电动机改变差速状态的电控差速部分。差速部分11包括：第一电动机M1；用作类似于差速机构的机械机构的动力分配机构16，输入到输入轴14的发动机8的输出通过该动力分配机构16传递至第一电动机M1和动力传递部件18；以及可与动力传递部件18一起旋转的第二电动机M2。
另外，第二电动机M2可以配置在从动力传递部件18延伸至驱动轮38的动力传递路径的任何部分处。而且，第一电动机M1和第二电动机M2是每个都具有作为发电机的功能的所谓电动/发电机。第一电动机M1至少具有用作产生反作用力的发电机的功能，而第二电动机M2至少具有用作产生使车辆行驶的驱动力的驱动力源的电动机的功能。
对应于本发明的差速机构的动力分配机构16主要包括具有例如约0.418的给定传动比ρ0的单个小齿轮类型的差速部分行星齿轮单元24、切换离合器C0以及切换制动器B0。差速部分行星齿轮单元24包括旋转元件，例如：差速部分太阳齿轮S0；差速部分行星齿轮P0；支承差速部分行星齿轮P0使其可以绕自身轴线旋转并且可绕差速部分太阳齿轮S0的轴线旋转的差速部分行星架CA0；以及经差速部分行星齿轮P0与差速部分太阳齿轮S0啮合的差速部分齿圈R0。在差速部分太阳齿轮S0和差速部分齿圈R0的齿数分别由ZS0和ZR0表示的情况下，传动比ρ0由ZS0/ZR0表示。
在这种结构的动力分配机构16中，差速部分行星架CA0连接至输入轴14，即连接至发动机8；差速部分太阳齿轮S0连接至第一电动机M1；而差速部分齿圈R0连接至动力传递部件18。切换制动器B0配置在差速部分太阳齿轮S0和壳体12之间，而切换离合器C0配置在差速部分太阳齿轮S0和差速部分行星架CA0之间。在切换离合器C0和切换制动器B0都分离的情况下，动力分配机构16可工作以使得形成差速部分行星齿轮单元24三个元件的差速部分太阳齿轮S0、差速部分行星架CA0和差速部分齿圈R0相对于彼此可旋转，从而能够在差速作用即差速状态下工作，在该差速状态下实现差速作用。
于是，发动机8的输出被分配到第一电动机M1和动力传递部件18，分配到第一电动机M1的发动机输出的一部分被用来产生电能，该电能将被储存在电池中或者用来驱动旋转第二电动机M2。这使得差速部分11(动力分配机构16)用作电控差速装置。于是，差速部分11被置于所谓的无级变速状态(电控CVT状态)下，其中动力传递部件18的转速以连续方式变化，而不受在给定转速下工作的发动机8的约束。
就是说，当动力分配机构16置于差速状态时，差速部分11也置于差速状态下。在此情况下，差速部分11被置于无级变速状态下而用作电控无级变速器，其速比即变速比γ0(驱动装置输入轴14的转速与动力传递部件18的转速的比值)在从最小值γ0min到最大值γ0max的范围中连续变化。
在此状态下，当切换离合器C0或制动器B0被接合时，禁止动力分配机构16执行差速作用，即将其置于不实现差速作用的非差速状态。具体地，当接合切换离合器C0而将差速部分太阳齿轮S0和差速部分行星架CA0成一体地彼此联接时，动力分配机构16被置于锁止(锁定)状态下，在此状态下使作为差速部分行星齿轮单元24三个元件的差速部分太阳齿轮S0、差速部分行星架CA0和差速部分齿圈R0一起旋转，即处于其中不实现差速作用的非差速状态下的成一体旋转状态。
于是，差速部分11被置于非差速状态。因此，发动机8和动力传递部件18的转速彼此相等，从而差速部分11(动力分配机构16)被置于固定变速状态，即用作具有固定为1的速比γ0的变速器的有级变速状态。
然后，如果切换制动器B0代替切换离合器C0被接合以将差速部分太阳齿轮S0与壳体12连接，则动力分配机构16被置于锁止状态。于是，差速部分太阳齿轮S0被置于不启动差速作用的非差速状态下的不可旋转状态，使得差速部分11被置于非差速状态。由于差速部分齿圈R0的转速高于差速部分行星架CA0的转速，所以动力分配机构16用作增速机构。于是，差速部分11(动力分配机构16)被置于固定变速状态，即用作增速变速器的有级变速状态，其中速比γ0固定为小于1的值，例如约0.7。
在本实施例中，切换离合器C0和切换制动器B0将差速部分11(动力分配机构16)的变速状态选择性地置于差速状态(即非锁止状态)或非差速状态(即锁止状态)。就是说，切换离合器C0和切换制动器B0用作将差速部分11(动力分配机构16)选择性地切换到以下状态之一的差速状态切换装置：(i)可工作以执行电控无级变速操作的无级变速状态，在此状态下差速部分11(动力分配机构16)置于差速状态(联接状态)中，以执行作为可工作以用作无级变速器的电控差速装置的功能，该无级变速器的变速比例如可连续变化；以及(ii)固定变速状态，在该状态下差速部分11(动力分配机构16)置于禁止电控无级变速工作功能的变速状态，例如禁止无级变速器功能的锁止状态，其中不执行无级变速工作而将速比锁定在固定水平。
在锁止状态下，使差速部分11(动力分配机构16)作为具有1个或多于2个速比的单级或多级变速器在固定变速状态(非差速状态)下工作，而禁止电控无级变速工作，在该状态下差速部分11(动力分配机构16)用作速比保持在固定水平的单级或多级变速器。
对应于本发明的变速部分的自动变速部分20是用作有级自动变速器的变速部分，其变速比(＝动力传递部件18的转速N18/输出轴22的转速NOUT)能有级地改变。该自动变速部分包括单个小齿轮式第一行星齿轮单元26、单个小齿轮式第二行星齿轮单元28以及单个小齿轮式第三行星齿轮单元30。具有例如约0.562的传动比ρ1的第一行星齿轮单元26包括：第一太阳齿轮S1；第一行星齿轮P1；第一行星架CA1，其支承第一行星齿轮P1使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第一太阳齿轮S1的轴线旋转；以及经第一行星齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合的第一齿圈R1。
具有例如约0.425的传动比ρ2的第二行星齿轮单元28包括：第二太阳齿轮S2；第二行星齿轮P2；第二行星架CA2，其支承第二行星齿轮P2使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第二太阳齿轮S2的轴线旋转；以及经第二行星齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合的第二齿圈R2。具有例如约0.421的传动比ρ3的第三行星齿轮单元30包括：第三太阳齿轮S3；第三行星齿轮P3；第三行星架CA3，其支承第三行星齿轮P3使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第三太阳齿轮S3的轴线旋转；以及经第三行星齿轮P3与第三太阳齿轮S3啮合的第三齿圈R3。在第一太阳齿轮S1、第一齿圈R1、第二太阳齿轮S2、第二齿圈R2、第三太阳齿轮S3和第三齿圈R3的齿数分别由ZS1、ZR1、ZS2、ZR2、ZS3和ZR3表示的情况下，传动比ρ1、ρ2和ρ3分别由ZS1/ZR1、ZS2/ZR2和ZS3/ZR3表示。
在自动变速部分20中，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2成一体地彼此连接，并通过第二离合器C2选择性地连接至动力传递部件18，同时通过第一制动器B1选择性地连接到壳体12。第一行星架CA1通过第二制动器B2选择性地连接到壳体12，并且第三齿圈R3通过第三制动器B3选择性地连接到壳体12。第一齿圈R1、第二行星架CA2和第三行星架CA3一体地彼此连接并还连接到输出轴22。第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3一体地彼此连接并通过第一离合器C1选择性地连接至动力传递部件18。
因而，自动变速部分20和动力传递部件18通过用于建立自动变速部分20中的档位的第一离合器C1或第二离合器C2而选择性地彼此连接。换言之，第一离合器C1和第二离合器C2一起用作切换动力传递部件18和自动变速部分20的工作的接合装置。就是说，这种接合装置将差速部分11(传递部件18)和驱动轮38之间的动力传递路径选择性地切换到允许通过动力传递路径传递动力的动力传递状态和中断通过动力传递路径的动力传递的动力中断状态。就是说，在第一离合器C1和第二离合器C2中至少一个接合时，动力传递路径被置于动力传递状态。相反，在第一离合器C1和第二离合器C2两者都分离时，动力传递路径被置于动力中断状态。
切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3是相关现有技术的车辆有级式自动变速器中使用的液压式摩擦接合装置。摩擦接合装置的示例包括：湿式多片摩擦接合装置，其包括多个由液压致动器彼此压紧的叠置摩擦片；或者包括转鼓的带式制动器，在转鼓的外周表面上缠绕一条带或两条带以在一端由液压致动器张紧，从而允许转鼓置于其间的相关部件选择性地彼此连接。
在这种结构的变速机构10中，如图2的接合工作表所示，切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3在工作中被选择性地接合。这就选择性地建立第一档位(第一速位置)至第五档位(第五速位置)中之一或者倒车档位(向后驱动变速位置)和空档位置之一，其速比γ(输入轴转速NIN/输出轴转速NOUT)对于各个档位几乎成相等比例变化。具体地，对于本实施例，动力分配机构16包括切换离合器C0和切换制动器B0，其中任一个在工作中被接合。这使得可以将差速部分11置于允许作为无级变速器工作的无级变速状态中，同时建立允许变速器将速比保持在固定水平而工作的固定变速状态。
因此，在切换离合器C0和切换制动器B0中任一个在工作中被接合时，差速部分11被置于固定变速状态，以与自动变速部分20协作来允许变速机构10作为置于有级变速状态的有级变速器工作。在切换离合器C0和切换制动器B0两者都在工作中被分离时，差速部分11被置于无级变速状态，以与自动变速部分20协作来允许变速机构10作为置于无级变速状态的电控无级变速器工作。换言之，在切换离合器C0和切换制动器B0中任一个接合时变速机构10被切换到有级变速状态，而在切换离合器C0和切换制动器B0都分离时变速机构10被切换到无级变速状态。此外，可以认为差速部分11是也可以切换到有级变速状态和无级变速状态的变速器。
例如，如图2所示，当使变速机构10用作有级变速器时，接合切换离合器C0、第一离合器C1和第三制动器B3导致具有例如约3.357的最高速比γ1的一档。接合切换离合器C0、第一离合器C1和第二制动器B2导致具有小于一档速比的、例如约2.180的速比γ2的二档。接合切换离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1导致具有小于二档速比的、例如约1.424的速比γ3的三档。接合切换离合器C0、第一离合器C1和第二离合器C2导致具有小于三档速比的、例如约1.000的速比γ4的四档。
在第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0被接合的情况下，建立具有小于四档速比的、例如约0.705的速比γ5的五档。另外，在第二离合器C2和第三制动器B3被接合的情况下，建立具有介于一档速比和二档速比之间的、例如约3.209的速比γR的倒档。例如，为建立空档状态“N”，所有的离合器和制动器C0、C1、C2、B0、B1、B2和B3都被分离。此外，在自动变速部分20中所包含的离合器和制动器C1、C2、B1、B2和B3用作使得从差速部分11到驱动轮38的动力传递路径连接或断开的离合器接合元件，所以，这些部件一起对应于动力断开装置。于是，可以认为自动变速部分20也用作这样的动力断开装置。
但是，为使变速机构10用作无级变速器，如图2的接合工作表所示，切换离合器C0和切换制动器B0被分离。利用这样的操作，使差速部分11可工作以用作无级变速器，而使与其串联连接的自动变速部分20可工作以用作有级变速器。这使得输入到自动变速部分20的转速，即动力传递部件18的转速，对于一档、二档、三档和四档中的每个都连续变化。这使得能够以无级可变的变速比建立各个不同档位。所以，速比可以在相邻档位之间连续变化，使得变速机构10整体上可以获得无级可变的总速比(整体速比)γT。
图3示出用直线绘出的共线图，其可以表示各个旋转元件的转速之间的关系，这些旋转元件可用于根据变速机构10的档位实现不同模式下的离合器接合状态，变速机构10由用作无级变速部分或第一变速部分的差速部分11和用作有级变速部分或第二变速部分的自动变速部分20构成。图3的共线图是二维坐标系统，其横轴表示行星齿轮单元24、26、28、30建立的传动比ρ之间的关系，而纵轴表示旋转元件的相对转速。三条水平线中最下方的直线X1表示值为0的转速。靠上的水平线X2表示值为1.0的转速，即与输入轴14相连的发动机8的转速NE。最上方的水平线XG表示动力传递部件18的转速。
与形成差速部分11的三个元件对应的三条竖直线Y1、Y2和Y3从左到右分别表示与第二旋转元件(第二元件)RE2对应的差速部分太阳齿轮S0、与第一旋转元件(第一元件)RE1对应的差速部分行星架CA0和与第三旋转元件(第三元件)RE3对应的差速部分齿圈R0的相对转速。竖直线Y1、Y2和Y3中相邻竖直线之间的距离根据差速部分行星齿轮单元24的传动比ρ0确定。
用于自动变速部分20的五条竖直线Y4、Y5、Y6、Y7和Y8从左到右分别表示彼此连接且对应于第四旋转元件(第四元件)RE4的第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2、对应于第五旋转元件(第五元件)RE5的第一行星架CA1、对应于第六旋转元件(第六元件)RE6的第三齿圈R3、彼此连接且对应于第七旋转元件(第七元件)RE7的第一齿圈R1及第二行星架CA2和第三行星架CA3、以及彼此连接且对应于第八旋转元件(第八元件)RE8的第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3的相对转速。这些竖直线Y4至Y8中相邻竖直线之间的距离基于第一、第二和第三行星齿轮单元26、28、30的传动比ρ1、ρ2和ρ3确定。
在共线图上的竖直线之间的关系中，如果太阳齿轮和行星架之间的间距对应于值“1”的距离，则行星架和齿圈之间的间距对应于行星齿轮单元的传动比ρ的距离。就是说，对于差速部分11，竖直线Y1和Y2之间的间距对应于值“1”的距离，而竖直线Y2和Y3之间的间距对应于传动比ρ0的距离。另外，对于自动变速部分20中的第一、第二和第三行星齿轮单元26、28、30中的各个，太阳齿轮和行星架之间的间距对应于值“1”的距离，而行星架和齿圈之间的间距对应于传动比ρ的距离。
使用图3的共线图表示结构，本实施例的变速机构10采用包括动力分配机构16(无级变速部分11)的结构形式。对于动力分配机构16，差速部分行星齿轮单元24具有：第一旋转元件RE1(差速部分行星架CA0)，其连接到输入轴14即连接到发动机8，同时通过切换离合器C0选择性地连接到第二旋转元件RE2(差速部分太阳齿轮S0)；第二旋转元件RE2，其连接到第一电动机M1，同时通过切换制动器B0选择性地连接到壳体12；以及第三旋转元件RE3(差速部分齿圈R0)，其连接到动力传递部件18和第二电动机M2。于是，输入轴14的旋转通过动力传递部件18传递(输入)到自动变速部分(有级变速部分)20。经过线Y2和X2之间交点的倾斜直线L0表示差速部分太阳齿轮S0和差速部分齿圈R0的转速之间的关系。
例如，当切换离合器C0和切换制动器B0分离时，变速机构10被切换到无级变速状态(差速状态)。在此情况下，控制第一电动机M1的转速使得由直线L0和竖直线Y1之间交点表示的差速部分太阳齿轮S0的转速升高或降低。在这种状态下，如果受车速V限制的差速部分齿圈R0的转速保持在几乎固定水平，则由直线L0和竖直线Y2之间交点表示的差速部分行星架CA0的转速升高或降低。
在切换离合器C0被接合以将差速部分太阳齿轮S0和差速部分行星架CA0彼此接合时，动力分配机构16进入非差速状态，其中使三个旋转元件作为一个单元成一体地旋转。于是，直线L0与水平线X2一致(重合)，使得动力传递部件18以与发动机转速NE相同的转速旋转。相反，在切换制动器B0被接合以停止差速部分太阳齿轮S0的旋转时，动力分配机构16进入非差速状态以用作增速机构。于是，直线L0呈现如图3所示的状态，在该状态下由直线L0和竖直线Y3之间交点表示的差速部分齿圈R0的旋转(即动力传递部件18的旋转)在高于发动机转速NE的转速下被输入到自动变速部分20。
在自动变速部分20中，第四旋转元件RE4通过第二离合器C2选择性地连接至动力传递部件18，并且通过第一制动器B1选择性地连接到壳体12。第五旋转元件RE5通过第二制动器B2选择性地连接到壳体12，而第六旋转元件RE6通过第三制动器B3选择性地连接到壳体12。第七旋转元件RE7连接到输出轴22，而第八旋转元件RE8通过第一离合器C1选择性地连接至动力传递部件18。
如图3所示，对于自动变速部分20，在第一离合器C1和第三制动器B3接合时，一档下输出轴22的转速由倾斜直线L1和表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。在此，倾斜直线L1经过表示第八旋转元件RE8转速的竖直线Y8和水平线X2之间的交点、以及表示第六旋转元件RE6转速的竖直线Y6和水平线X1之间的交点。
类似地，二档下输出轴22的转速由在第一离合器C1和第二制动器B2接合时确定的倾斜直线L2和表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。三档下输出轴22的转速由在第一离合器C1和第一制动器B1接合时所确定的倾斜直线L3和表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。四档下输出轴22的转速由第一离合器C1和第二离合器C2接合时所确定的水平直线L4和表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。
对于一档至四档，切换离合器C0保持接合。因此，驱动力从差速部分11(即动力分配机构16)施加到以与发动机转速NE相同的转速旋转的第八旋转元件RE8。但是，如果切换制动器B0代替切换离合器C0被接合，则驱动力从差速部分11施加到以高于发动机转速NE的转速旋转的第八旋转元件RE8。于是，水平线L5和竖直线Y7之间的交点表示五档下输出轴22的转速。在此，水平线L5是在第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0接合时确定的，而竖直线Y7表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。
图4示例性示出了施加到电子控制装置40的各种输入信号以及从电子控制装置40获得的各种输出信号，该电子控制装置40用作根据本发明的用于控制形成混合动力车辆驱动装置一部分的变速机构10的控制装置。电子控制装置40包括具有CPU、ROM、RAM和输入/输出接口的所谓微计算机。在微计算机利用RAM的临时数据存储功能根据预先存储在ROM中的程序来执行信号处理时，进行混合动力驱动控制以控制发动机8以及第一电动机M1和第二电动机M2，同时进行诸如自动变速部分20的变速控制之类的驱动控制。
对电子控制装置40施加如图4中所示来自各种传感器和开关的各种输入信号。这些输入信号包括：表示发动机冷却水温度TEMPW的信号；表示所选变速位置PSH的信号；表示第一电动机M1的转速NM1(下文称作“第一电动机转速NM1”)的信号；表示第二电动机M2的转速NM2(下文称作“第二电动机转速NM2”)的信号；表示发动机8的转速的发动机转速NE的信号；表示传动比列的设定值的信号；指示M模式(手动变速驱动模式)的信号；以及表示空调等工作的空调信号。
除上述输入信号外，还对电子控制装置40施加各种其它输入信号。这些输入信号包括：表示与输出轴22转速NOUT相对应的车速V的信号；表示自动变速部分20的工作油温度的工作油温度信号；表示驻车制动器被操作的信号；表示脚踏制动器被操作的信号；表示催化剂温度的催化剂温度信号；表示与驾驶员所需输出需求值相对应的加速踏板位移值Acc的加速器开度信号；凸轮角度信号；表示所设定雪地模式的雪地模式设定信号；表示车辆的纵向加速度的加速度信号；表示车辆在自动巡航模式下行驶的自动巡航信号；表示车辆重量的车辆重量信号；表示各驱动轮的轮速的驱动轮速度信号；表示发动机8的空燃比A/F的信号；以及表示节气门开度θTH的信号等。
电子控制装置40产生施加到发动机输出控制设备43(参见图6)的各种控制信号，以控制发动机输出。这些控制信号包括例如：施加到节气门致动器97以控制配置在发动机8进气歧管95中的节气门96的开度θTH的驱动信号、施加到燃料喷射装置98以控制供应到发动机8的各个气缸的燃料量的燃料供应量信号、施加到点火装置99以指示发动机8的点火正时的点火信号、用于调节增压器压力水平的增压器压力调节信号；用于致动电动空调的电动空调驱动信号；以及用于指示第一电动机M1和第二电动机M2工作的指令信号。
除上述控制信号之外，电子控制装置40产生各种输出信号。这些输出信号包括：用于激活变速指示器的变速位置(所选操作位置)显示信号；用于提供传动比显示的传动比显示信号；提供雪地模式工作下的显示的雪地模式显示信号；用于致动防止驱动轮在制动作用期间打滑的ABS致动器的ABS致动信号；用于显示M模式被选择的M模式显示信号；用于致动液压控制回路42(参见图6)中所包含的电磁阀以控制差速部分11和自动变速部分20的液压操作摩擦接合装置的液压致动器的阀指令信号；用于致动用作液压控制回路42的液压源的液压泵的驱动指令信号；用于驱动电动加热器的信号；以及施加到巡航控制计算机的信号等。
图5的视图示出作为切换装置的变速操作装置48的一个示例，其可手动操作以选择多个变速位置PSH中的一个。变速操作装置48包括变速杆49，该变速杆例如安装在驾驶员座椅旁边以被手动地操作来选择多个变速位置中的一个。
变速杆49的结构布置成选择性地在手动操作中变速，以设定到以下位置之一：驻车位置P(驻车)，在此位置下将变速机构10(即，自动变速部分20)置于空档状态下以中断变速机构10(即自动变速部分20)的动力传递路径；反向驱动行驶位置R(倒档)，用于使车辆在反向驱动模式下行驶；空档位置N(空档)，用于建立中断变速机构10的动力传递路径的空档状态；向前驱动自动变速位置D(驱动)，用于在可以利用变速机构10变速的总速比γT的变化范围内执行自动变速控制；以及向前驱动手动变速位置M(手动)，在此位置下建立手动变速行驶模式(手动模式)以设定所谓的变速范围，其限制在执行自动变速控制期间高速范围中的变速档位。
例如，与变速杆49被手动操作到各个变速位置PSH相关联，液压控制回路42被电气地切换，以建立图2的接合工作表中所示的各个档位，例如反向驱动位置R、空档位置N和向前驱动位置D。
在覆盖P到M位置的各个变速位置PSH之中，P和N位置表示在不希望车辆行驶时所选择的非行驶位置。为选择P和N位置，例如如图2的接合工作表中所示，第一离合器C1和第二离合器C2都分离，并选择非驱动位置以将动力传递路径置于动力切断状态。这导致自动变速部分20的动力传递路径被中断，从而禁止车辆被驱动。
R、D和M位置表示在使车辆行驶时所选择的行驶位置。这些变速位置还表示当将动力传递路径切换到动力传递状态时所选择的驱动位置，在该动力传递状态下，例如如图2的接合工作表中所示，第一离合器C1和第二离合器C2中至少一个被接合。在选择了这些变速位置的情况下，自动变速部分20的动力传递路径被连接以使得车辆能够被驱动。
更具体而言，在变速杆49从P位置或N位置手动操作到R位置时，第二离合器C2接合，使得自动变速部分20的动力传递路径从动力切断状态切换到动力传递状态。在变速杆49从N位置手动操作到D位置时，至少第一离合器C1接合，使得自动变速部分20的动力传递路径从动力切断状态切换到动力传递状态。
在变速杆49从R位置手动操作到P位置或N位置时，第二离合器C2分离，使得自动变速部分20的动力传递路径从动力传递状态切换到动力切断状态。在变速杆49从D位置手动操作到N位置时，第一离合器C1和第二离合器C2分离，使得自动变速部分20的动力传递路径从动力传递状态切换到动力切断状态。
图6是示出由电子控制装置40执行的控制功能的主要部分的功能框图。在图6中，有级变速控制装置54用作使自动变速部分20变速的变速控制装置。例如，有级变速控制装置54基于由车速V和自动变速部分20的需求输出转矩TOUT所表示的车辆状况，参考预先存储在存储装置56中如图7中所示用实线和单点划线所绘出的关系(包括变速图和变速映射)，来判断是否执行自动变速部分20的变速。就是说，有级变速控制装置54判断自动变速部分20应该换至的变速位置，由此使自动变速部分20进行变速以获得所判断出的变速位置。当这发生时，有级变速控制装置54输出指令(变速输出指令)到液压控制回路42，以接合和/或分离除切换离合器C0和切换制动器B0之外的液压操作摩擦接合装置，从而按照例如图2所示接合工作表实现期望的变速位置。
在变速机构10的无级变速状态即差速部分11的差速状态下，混合动力控制装置52使发动机8在高效率工作区域中运行。同时，混合动力控制装置52使发动机8和第二电动机M2以变化的分配比例输送驱动力，并使第一电动机M1以变化的比例产生电力从而以优化值产生反作用力，由此控制布置在电控无级变速器中的差速部分11的速比γ0。例如，在车辆以当前车速行驶时，混合动力控制装置52参考一起表示驾驶员所期望的输出需求值的加速踏板位移量Acc和车速V来计算车辆的目标(需求)输出。然后，混合动力控制装置52基于该目标输出和车辆的充电请求值来计算需求总目标输出。为了获得总目标输出，混合动力控制装置52在考虑动力传递损失、作用在辅机上的负载以及第二电动机M2的辅助转矩等的情况下，计算目标发动机输出。
然后，混合动力控制装置52控制发动机8以提供能够获得目标发动机输出的发动机转速NE和发动机转矩TE，同时控制第一电动机M1来以合适的动力比例产生电力。
混合动力控制装置52考虑到自动变速部分20的档位来执行混合动力控制，以获得动力性能和改进的燃料消耗。在这种混合动力控制期间，使差速部分11用作电控无级变速器，以便使得为了使发动机8高效工作而确定的发动机转速NE与基于车速V和自动变速部分20的所选择档位所确定的动力传递部件18的转速相匹配。为此，混合动力控制装置52中预先存储有在实验基础上预先确定的发动机8的最优燃料经济性曲线(包括燃料经济性映射和相关关系)，从而当车辆在无级变速状态下行驶时，在以包括例如发动机转速NE和发动机8的输出转矩(发动机转矩)TE为参数的二维坐标上具有折中的驱动性和燃料经济性性能。
为了使发动机8在这种最优燃料经济性曲线上工作，确定变速机构10的总速比γT的目标值以获得产生需求发动机输出的发动机转矩TE和发动机转速NE，从而满足例如目标输出(总目标输出和需求驱动力)。为实现这样的目标值，混合动力控制装置52控制差速部分11的速比γ0，同时将总速比γT控制在例如从13到0.5的可变变速范围内。
在这样的混合动力控制中，混合动力控制装置52使得由第一电动机M1产生的电能能够经逆变器58供应到电池60和第二电动机M2。这使得从发动机8输送的驱动力的主要部分被机械地传递到动力传递部件18，而发动机驱动力的其余部分被输送到第一电动机M1并被其消耗以转换成电力。所得到的电能经逆变器58供应到第二电动机M2，从而第二电动机M2被驱动以提供将要输送到动力传递部件18的驱动力。在产生电能的操作和使第二电动机M2消耗电能的操作中涉及的设备建立了一个电气路径，其中从发动机8输送的驱动力的一部分被转换成电能，该电能又被转换成机械能。
混合动力控制装置52在功能上包括发动机输出控制装置，用于执行发动机8的输出控制以提供需求发动机输出。该发动机输出控制装置使得节气门致动器97能够执行节气门控制以可控地打开或关闭电子节气门96。此外，该发动机输出控制装置输出指令到发动机输出控制设备43，以使燃料喷射装置98控制燃料喷射量和燃料喷射正时来执行燃料喷射控制，同时允许点火装置99(例如点火器等)控制点火正时以进行点火正时控制。这些指令以单一模式或组合模式输出。例如，混合动力控制装置52基本上参考未示出的预先存储的关系响应于加速器开度信号Acc来驱动节气门致动器97，以执行节气门控制，使得加速器开度Acc越大，节气门开度θTH就越大。
图7中所示实线A表示发动机驱动区域和电动机驱动区域之间的边界线，该边界线用以选择性地切换发动机8和电动机(例如第二电动机M2)作为驱动力源来使车辆起动/行驶(以下称为“行驶”)。换言之，该边界线用于切换所谓的发动机驱动模式和所谓的电动机驱动模式，在前一模式中使用发动机8作为使车辆起动/行驶(以下称为“行驶”)的行驶驱动力源，在后一模式中使用第二电动机M2作为使车辆行驶的驱动力源。具有用于在发动机驱动区域和电动机驱动区域之间切换的图7中所示的边界线(实线A)的预先存储的关系表示二维坐标系上形成的驱动力源切换图(驱动力源映射)的一个示例，该二维坐标系包括诸如车速V和代表驱动力相关值的输出转矩TOUT的参数。存储装置56预先存储此驱动力源切换图以及例如由图7中的实线和单点划线表示的变速图(变速映射)。
混合动力控制装置52参考例如图7中所示驱动力源切换图基于由车速V和需求转矩输出TOUT表示的车辆状况来确定应该选择电动机驱动区域和发动机驱动区域中的哪一个区域，由此执行电动机驱动模式或发动机驱动模式。于是，从图7清楚可见，混合动力控制装置52在较低输出转矩TOUT即低发动机转矩TE时执行电动机驱动模式，此时一般认为发动机效率低于高转矩区域或者车速V的相对较低车速范围(即在低负载区域下)的效率。
在这样的电动机驱动模式期间，混合动力控制装置52使差速部分11执行电控CVT功能(差速功能)以控制第一电动机转速NM1为负转速即怠速，以将发动机转速NE保持为零或接近于零的水平，由此最小化保持在停机状态下的发动机8的拖滞以提供改进的燃料经济性。
混合动力控制装置52包括发动机起动停止控制装置66，该发动机起动停止控制装置66将发动机8的工作状态在驱动状态和停止状态之间切换，以选择发动机驱动模式和电动机驱动模式之一。这里所使用的术语“切换”指起动或停止发动机8工作的操作。当混合动力控制装置52参考例如图7所示的驱动力源切换图基于车辆状况进行工作以确定需要切换电动机驱动模式和发动机驱动模式时，发动机起动停止控制装置66工作以起动或停止发动机8。
如果加速踏板在工作中被压下而导致需求发动机输出转矩TOUT增大，则车辆状况如图7中实线B上点“a”→点“b”所示的变化而从电动机驱动区域变到发动机驱动区域。当这发生时，发动机起动停止控制装置66打开第一电动机M1以提高第一电动机转速NM1。就是说，使第一电动机M1作为起动机工作。这使得发动机8能够在发动机转速NE增大的情况下起动。在这种操作期间，发动机起动停止控制装置66使点火装置99在给定的发动机转速NE′处(例如在允许自主旋转的发动机转速NE处)开始点火，之后混合动力控制装置52将电动机驱动模式切换到发动机驱动模式。
在这种操作期间，发动机起动停止控制装置66可以使第一电动机转速NM1立即升高以增大发动机转速NE直到给定发动机转速NE′。这可以立即避免从保持在公知怠速转速NIDLE之下的发动机转速区域的谐振区域的出现，由此抑制发动机8在其起动时振动的可能性。
如果松开加速踏板而使需求发动机输出转矩TOUT降低，则车辆状况如图7中实线B上点“b”→点“a”所示的另一变化而从发动机驱动区域变到电动机驱动区域。当这发生时，发动机起动停止控制装置66使燃料喷射装置98中断对发动机8的燃料供应。就是说，执行燃料切断操作以停止发动机8。这样，混合动力控制装置52将发动机驱动模式切换到电动机驱动模式。在这种操作期间，发动机起动停止控制装置66可以进行工作来立即降低第一电动机转速NM1，以立即将发动机转速NE降低到零或接近于零的水平。这立即避免发动机8进入谐振区域，由此抑制发动机8在其起动时振动的可能性。作为替代，发动机起动停止控制装置66可以在进行降低第一电动机转速NM1的工作时停止发动机8，以在为了在给定发动机转速NE′处实现燃料切断操作而执行的燃料切断操作之前的阶段降低发动机转速NE。
另外，即使在发动机驱动区域中，混合动力控制装置52也可以进行工作以使得能够向第二电动机M2供应由第一电动机M1产生的电能和/或经由上述电气路径从电池60输送的电能。这导致第二电动机M2被驱动来执行转矩辅助操作以辅助发动机8的驱动力。于是，对于所示实施例，术语“发动机驱动模式”可以指组合覆盖发动机驱动模式和电动机驱动模式的工作。
另外，混合动力控制装置52可以使差速部分11执行电控CVT功能，通过该功能可以将发动机8保持在工作状态下，而不受车辆处于停止状态或低速状态的约束。例如，如果在车辆静止期间电池60的充电状态SOC降低从而需要第一电动机M1产生电力，则发动机8的驱动力驱动第一电动机M1以在第一电动机M1转速增大的状态下产生电力。于是，即使由车速V唯一确定的第二电动机转速NM2由于车辆的静止状态而为零(接近于零)，动力分配机构16也执行差速作用，这使得发动机转速NE保持在超出自主转速之上的水平。
混合动力控制装置52进行工作来使差速部分11执行电控CVT功能，以控制第一电动机转速NM1和第二电动机转速NM2来将发动机转速NE保持在任意水平，而不受车辆保持在停止或行驶状态下的约束。从图3所示共线图将理解到，例如，当升高发动机转速NE时，混合动力控制装置52进行工作来将受车速V限制的第二电动机转速NM2保持在几乎固定的水平，同时提高第一电动机转速NM1。
在将变速机构10置于有级变速状态时，增速档位判定装置62判定切换离合器C0和切换制动器B0中哪一个应当被接合。为此，增速档位判定装置62基于例如车辆状况并且根据预先存储在存储装置56中的图7所示变速图进行工作，以判定变速机构10应当换到的档位是否是增速档位(例如五档)。
切换控制装置50基于车辆状况切换差速状态切换装置(切换离合器C0和切换制动器B0)的接合/分离状态，由此在无级变速状态和有级变速状态之间，即在差速状态和锁止状态之间，选择性地进行切换。例如，切换控制装置50基于由车速V和需求输出转矩TOUT表示的车辆状况并参考预先存储在存储装置56中且在图7中由虚线和双点划线示出的关系(变速图和变速映射)来进行工作，由此判定是否应该切换变速机构10(差速部分11)的变速状态。就是说，进行工作以判定处于将变速机构10置于无级变速状态的无级变速控制区域还是处于将变速机构10置于有级变速状态的有级变速控制区域。这允许进行工作以确定待在变速机构10中切换的变速状态，由此将变速状态选择性地切换到无级变速状态和有级变速状态之一。
更具体而言，如果判定出变速机构10处于有级变速控制区域，则切换控制装置50输出信号到混合动力控制装置52以禁止或中断混合动力控制或者无级变速控制，同时允许有级变速控制装置54执行用于预先确定的有级变速操作的变速。当这发生时，有级变速控制装置54允许自动变速部分20根据例如预先存储在存储装置56中且如图7所示的变速图进行自动变速。例如，图2所示预先存储在存储装置56中的接合工作表表示在这种变速操作中选择的液压操作摩擦接合装置(即离合器C0、C1、C2以及制动器B0、B1、B2和B3)的工作组合。就是说，变速机构10(即差速部分11和自动变速部分20)整体上用作所谓的有级自动变速器，由此根据图2所示的接合工作表来建立档位。
例如，如果增速档位判定装置62判定出应选择第五档位，则变速机构10整体上可以获得在整体上具有低于1.0速比的增速档位上的所谓超速档位。为此，切换控制装置50输出指令到液压控制回路42以分离切换离合器C0并接合切换制动器B0，从而使差速部分11用作具有固定速比γ0(例如等于0.7的速比γ0)的辅助动力变速器。
如果增速档位判定装置62判定出不应选择第五档位，则变速机构10整体上可以获得具有1.0或更大速比的减速档位。为此，切换控制装置50输出另一指令到液压控制回路42以接合切换离合器C0并分离切换制动器B0，从而使差速部分11用作具有固定速比γ0(例如等于1的速比γ0)的辅助动力变速器。因而，切换控制装置50将变速机构10切换到有级变速状态，在该有级变速状态下进行工作以将两种档位选择性地切换到任一个档位。在使差速部分11用作辅助动力变速器，并使与差速部分11串联连接的自动变速部分20用作有级变速器的情况下，变速机构10整体上用作所谓的有级自动变速器。
相反，如果切换控制装置50判定出变速机构10保持在需要切换到无级变速状态的无级变速控制区域中，则变速机构10整体上可以获得无级变速状态。为此，切换控制装置50输出指令到液压控制回路42以分离切换离合器C0和切换制动器B0两者，以便将差速部分11置于无级变速状态，从而能够执行无级变速操作。同时，切换控制装置50输出信号到混合动力控制装置52以允许执行混合动力控制，同时输出给定信号到有级变速控制装置54。这里所使用的术语“给定信号”指将变速机构10固定到用于预定无级变速状态的档位的信号，或者允许自动变速部分20根据例如预先存储在存储装置56中的图7中所示变速图进行自动变速的信号。在此情况下，有级变速控制装置54通过执行图2的接合工作表中所示的除了接合切换离合器C0和切换制动器B0的操作之外的操作来进行自动变速。
这使得切换控制装置50将差速部分11切换到无级变速状态而用作无级变速器，同时使与差速部分11串联连接的自动变速部分20用作有级变速器。这使得能够获得具有合适大小的驱动力。同时，输入到自动变速部分20的转速(即动力传递部件18的转速)对于自动变速部分20的一档、二档、三档和四档中每个档位连续地改变，从而能够在无级变化速比范围中获得相应档位。因此，由于速比在相邻档位上可连续变化，所以变速机构10整体上可以获得无级变化模式下的总速比γT。
现在，将更详细说明图7。图7的视图示出预先存储在存储装置56中的关系(变速图和变速映射)，基于该关系确定自动变速部分20的变速，该视图示出在二维坐标系上绘制的变速图的一个示例，该二维坐标系具有包括车速V和表示驱动力相关值的需求输出转矩TOUT的参数。在图7中，实线表示升档线，而单点划线表示降档线。
在图7中，虚线表示用于由切换控制装置50判定有级控制区域和无级控制区域的判定车速V1和判定输出转矩T1。就是说，虚线表示：高车速判定线，其形成表示用于判定混合动力车辆的高速行驶状态的预定高速驱动判定线的一系列判定车速V1；以及高输出驱动判定线，其形成表示预定高输出驱动判定线的一系列判定输出转矩T1，该预定高输出驱动判定线用于判定与混合动力车辆的驱动力相关的驱动力相关值。这里所用的术语“驱动力相关值”指为确定自动变速部分20的高输出驱动以在高输出下提供输出转矩而预设的判定输出转矩T1。如图7的双点划线所示，与虚线不同地，提供了对于有级变速控制区域和无级变速控制区域进行判定的滞后。
就是说，图7表示按照包括车速V和输出转矩TOUT(包括判定车速V1和判定输出转矩T1)的参数的预先存储的变速图(切换图和关系)，切换控制装置50基于该变速图对于变速机构10属于有级变速控制区域和无级变速控制区域中哪一个区域进行判定。存储装置56可以预先存储包括这种变速图的变速映射。而且，变速图可以是包括判定车速V1和判定输出转矩T1中至少一个的类型，并且可以包括取车速V和输出转矩TOUT中的任一个作为参数的预先存储的变速图。
变速图、切换图或驱动力源切换图等可以不以映射的形式存储，而以在当前车速V与判定车速V1之间进行比较的判定公式以及在输出转矩TOUT与判定输出转矩T1之间进行比较的另一判定公式等形式存储。在此情况下，当车辆状况例如实际车速超过判定车速V1时，切换控制装置50将变速机构10置于有级变速状态。此外，当车辆状况例如自动变速部分20的输出转矩TOUT超过判定输出转矩T1时，切换控制装置50将变速机构10置于有级变速状态。
当用于使差速部分11作为电控无级变速器工作的诸如电动机等之类的电子控制设备中出现故障或功能降低时，切换控制装置50可以构造成优先将变速机构10置于有级变速状态，从而即使变速机构10保持在无级控制区域中仍确保车辆行驶。这里所用的术语“电子控制设备中出现故障或功能降低”指以下车辆状况：在与从第一电动机M1产生电能的工作和将这样的电能转换成机械能的工作中涉及的电气路径相关联的设备中出现功能降低；就是说，在第一电动机M1、第二电动机M2、逆变器58、电池60和将这些部件互连的传递路径中出现由损坏或低温引起的故障或功能降低。
这里所用的上述术语“驱动力相关值”指与车辆的驱动力以一对一的关系相对应的参数。这样的参数可以不仅包括输送到驱动轮38的驱动转矩或驱动力，也可以是：自动变速部分20的输出转矩TOUT；发动机输出转矩TE；车辆加速度值；基于例如加速器操作量或节气门开度θTH(或进气量、空燃比或燃料喷射量)和发动机转速NE计算出的实际值(例如发动机输出转矩TE)；或者基于由驾驶员致动的加速踏板位移值或节气门开度计算出的估计值(例如发动机输出转矩TE或需求车辆驱动力)等。此外，驱动转矩可以参考输出转矩TOUT等考虑差速比和各驱动轮38的半径计算出，或者可以由转矩传感器等直接检测出。这对于上述其它转矩都是适用的。
例如，在车辆以高速行驶期间变速机构10在无级变速状态下工作会导致燃料经济性的恶化。为解决这样的问题，将判定车速V1确定为在车辆高速行驶时可以使得变速机构10在有级变速状态下工作的值。另外，将判定转矩T1确定为防止第一电动机M1的反作用转矩在车辆以高输出行驶期间覆盖发动机高输出区域的值。就是说，根据例如第一电动机M1的特性将判定转矩T1确定为可能使最大电能输出减小从而使第一电动机M1小型化的值。
图8表示预先存储在存储装置56中的切换图(切换映射和关系)，该切换图具有边界线形式的发动机输出线，以允许切换控制装置50使用包括发动机转速NE和发动机转矩TE的参数判定基于有级控制区域和无级控制区域的区域。切换控制装置50可以参考图8所示的切换图代替图7所示的切换图，基于发动机转速NE和发动机转矩TE来进行工作。就是说，切换控制装置50可以判定由发动机转速NE和发动机转矩TE表示的车辆状况是处于有级控制区域还是处于无级控制区域。另外，图8也是概念图，基于该图产生如图7中所示的虚线。换言之，图7中的虚线也是基于图8所示关系图(映射)在按照包括车速V和输出转矩TOUT的参数的二维坐标系上重绘的切换线。
如图7所示关系示出的，将有级控制区域设定为位于其中输出转矩TOUT大于预定的判定输出转矩T1的高转矩区域中，或者其中车速V大于预定的判定车速V1的高车速区域中。因此，在发动机8在较高转矩下运行的高驱动转矩区域中或车速保持在较高车速区域时，实现有级变速驱动模式。另外，在发动机8在较低转矩下运行的低驱动转矩区域中或车速保持在较低车速区域时，即在发动机8在通常使用的输出区域中工作期间，实现无级变速驱动模式。
类似地，如图8所示的关系所示，有级控制区域被设定为位于其中发动机转矩TE超过预定的给定值TE1的高转矩区域、其中发动机转速NE超过预定的给定值NE1的高转速区域、或者其中基于发动机转矩TE和发动机转速NE计算出的发动机输出大于给定值的高输出区域中。因此，在发动机8的较高转矩、较高转速或较高输出下，实现有级变速驱动模式。在发动机8的较低转矩、较低转速或较低输出下，即在发动机8的通常使用的输出区域中，实现无级变速驱动模式。图8中所示的有级控制区域和无级控制区域之间的边界线对应于作为一系列高车速判定值的高车速判定线和作为一系列高输出行驶判定值的高输出行驶判定线。
利用这样的边界线，例如当车辆在低/中速和低/中输出下行驶期间，将变速机构10置于无级变速状态以确保车辆具有改进的燃料经济性能。在实际车速V超出判定车速V1的车辆高速行驶期间，将变速机构10置于作为有级变速器工作的有级变速状态。此时，发动机8的输出主要经机械动力传递路径传递到驱动轮38。这抑制了当使变速机构10用作电控无级变速器时所产生的驱动力与电能之间的转换损失，从而改善了燃料消耗。
当车辆在诸如输出转矩TOUT等之类的驱动力相关值超出判定转矩T1的高输出驱动模式下行驶期间，变速机构10被置于用作有级变速器的有级变速状态。此时，发动机8的输出主要经机械动力传递路径传递到驱动轮38。在此情况下，在车辆的低/中速行驶区域和低/中输出行驶区域中使电控无级变速器工作。这使得能够减小由第一电动机M1产生的电能的最大值，即减小由第一电动机M1传递的电能，由此使第一电动机M1自身或包括这种部件的车辆动力传递装置在结构上进一步小型化。
另外，根据另一观点，当车辆在这种高输出驱动模式下行驶时，驾驶员更多地关注对驱动力的需求而较少关注对里程数的需求，于是将变速机构10切换到有级变速状态(固定变速状态)，而不是无级变速状态。利用这样的切换操作，驾驶员能够享受发动机转速NE的波动，即由有级自动变速行驶模式中的升档引起的发动机转速NE的节奏性变化。
这样，本实施例的差速部分11(变速机构10)可以选择性地切换到无级变速状态和有级变速状态(固定变速状态)之一。切换控制装置50基于车辆状况来判定差速部分11待切换到的变速状态，由此使得变速状态选择性地切换到无级变速状态和有级变速状态中的任一个。对于第一实施例，发动机起动停止控制装置66起动或停止发动机8，使得混合动力控制装置52可以基于车辆状况工作以切换发动机驱动模式和电动机驱动模式。
这里，包含在变速机构10中的自动变速部分20的工作油是在混合动力车辆动力传递装置内存在的液体，用于冷却第一电动机M1和第二电动机M2以及润滑驱动系统例如差速部分11的差速部分行星齿轮单元24及自动变速部分20的第一至第三行星齿轮单元26、28和30。表示这种液体温度的工作油的温度TEMPATF(工作油温度)很可能低于稳态值，即变速机构10未暖机。在这种可能性中，认为工作油具有高的粘度使得齿轮等的旋转阻力增加，结果动力传递路径的传递效率降低同时燃料消耗恶化。
换言之，可以认为迅速完成变速机构10的暖机导致燃料消耗整体上增加。例如，增加易受工作油冷却影响的第一电动机M1或第二电动机M2的发热量，引起工作油温度TEMPATF增加，从而促进了变速机构10的暖机。另外，如图6所示，第一电动机M1或第二电动机M2包含在用作变速机构10的底盘的壳体12内，因而第一电动机M1或第二电动机M2的发热量的增加直接促进了变速机构10的暖机。
为使燃料消耗率最小化，即为了改善燃料消耗，执行控制以促使完成变速机构10的暖机。在此情况下，说明这样一种控制工作。
回到图6，差速状态判定装置78判定差速部分11是否处于非差速状态。如果切换制动器B0或切换离合器C0接合而将动力分配机构16置于非差速状态，则差速部分11被置于非差速状态。因此，通过检测可操作以切换供给至例如切换制动器B0或切换离合器C0的液压压力的电磁阀的切换状态，差速状态判定装置78能判定差速部分11是否被置于非差速状态。
温度判定装置80判定对应于混合动力车辆动力传递装置温度的变速机构10的温度是否低于给定的传递装置温度判定值TEMP11。通过使用例如温度传感器检测工作油温度TEMPAFT，可确定变速机构10的温度以响应于引起的工作油温度TEMPAFT。就是说，工作油温度TEMPAFT可被完全处理用作变速机构10的温度。在一替代方案中，变速机构10的温度可包括通过将预先在经验试验等中得到的给定修正值加到工作油温度TEMPAFT上而获得的计算值。
传递装置温度判定值TEMP11对应于在本发明中使用的非差速状态温度判定值，其表示在通过经验试验获得的处于给定值的阈值，该阈值在温度判定装置80中预先存储为例如0℃。假设变速机构10的温度超过传递装置温度判定值TEMP11。从而，判定出不需要为了改善燃料消耗而特别地促进变速机构的暖机，或者不需要利用下面将说明的发热控制装置88来促进变速机构10的暖机。此外，在表示变速机构10暖机已完成状态的预定暖机条件下，传递装置温度判定值TEMP11低于变速机构10的温度。
电动机温度判定装置86判定第一电动机M1的温度是否低于给定的电动机温度判定值TEMP12。用安装在第一电动机M1上的温度传感器检测第一电动机M1的温度。如果第一电动机M1的温度超过给定的电动机温度判定值TEMP12，则第一电动机M1的温度不利地影响第一电动机M1的耐久性。为避免这种不利的影响，给定的电动机温度判定值TEMP12是能够判定第一电动机M1的温度是否超过给定电动机温度判定值TEMP12的阈值，然后无需通过操作第一电动机M1来促进变速机构10的暖机。该阈值是根据经验试验获得的给定值并且在电动机温度判定装置86中预先存储为例如150℃。
图9的视图示出第一电动机转速NM1、第一电动机转矩TM1和第一电动机M1的消耗能量之间关系的一个示例，该视图按照诸如第一电动机转速NM1和第一电动机M1的输出转矩TM1(以下称为“第一电动机转矩TM1”)的参数绘制在二维坐标系上。第一电动机M1具有主要由第一电动机M1的发热引起的并与第一电动机M1有关的能量损失，该第一电动机M1的消耗能量具有随着第一电动机M1发热量的增加而增大。
在图9中，例如在第一电动机M1具有处于基于其判定第一电动机转速NM1和第一电动机转速TM1的工作点XA的工作状态的情况下，如果第一电动机转矩TM1增加而第一电动机转速NM1不变，则第一电动机M1的工作状态改变到工作点XB。在此情况下，从图9得出：第一电动机M1的消耗能量从约5.5kW增加到8kW。另外，在使不受载而空转的第一电动机M1用作发电机的另一种情形下，第一电动机M1承受负转矩，即旋转载荷。在这种情况下，即使第一电动机M1的工作点XA在例如图9所示的图表上改变到工作点XC，第一电动机M1的消耗能量也增加。
另外，这里所用的术语“对应于第一电动机M1消耗能量的发热量”是指按照单位时间产生的发热量，如将从消耗能量在图9中具有单位“kW”的事实所知的那样。
差速状态判定装置78判定差速部分11(动力分配装置16)被置于非差速状态，而温度判定装置80判定变速机构10的温度低于传递装置温度判定值TEMP11。一接收到这种判定，发热控制装置88便执行发热控制以增加变速机构10的发热量(即消耗能量)。然而，电动机温度判定装置86很可能判定出变速机构10的温度不低于给定的电动机温度判定值TEMP12，就是说，变速机构10的温度高于给定的电动机温度判定值TEMP12。在这种可能性下，与存在的差速状态判定装置78和温度判定装置80的判定结果无关，取消发热控制。于是，不用发热控制装置88执行发热控制。
为了整体上改善车辆的燃料消耗以促进变速机构10的暖机，执行发热控制。为此，对第一电动机M1的消耗能量的增加和由变速机构10的促进的暖机而引起的燃料消耗改善效果进行比较，根据该比较基于变速机构10的温度在根据经验试验等预先确定的控制例程上执行发热控制，以允许车辆整体上实现改善的燃料消耗。
因此，如图10中的示例所示，可这样执行控制，使得基于自动变速部分20的工作油温度TEMPATF确定的变速机构10的温度越低，第一电动机M1的发热量将越大。另外，随着变速机构10的温度升高，第一电动机M1对第一电动机M1的热阻的允许度增加。因而，如图10示例性所示，变速机构10的温度(工作油温度TEMPATF)和第一电动机M1的发热量之间的关系可被改变到使第一电动机M1的发热量增大的一侧。
更具体地，用发热控制装置88执行的“发热控制”指当切换离合器C0被接合而将差速部分11(动力分配机构16)置于非差速状态时执行的控制。在这种状态下，通过使第一电动机M1用作电动机以增加第一电动机转矩TM1来执行发热控制，从而增加第一电动机M1的发热量。为参考图9说明这种控制，通过使第一电动机M1的工作状态例如从工作点XA改变到工作点XB来执行发热控制。
相反，可通过使第一电动机M1用作发电机以增加产生的电力的比例来执行发热控制，从而增加第一电动机M1的发热量。为参考图9说明这种控制，通过使第一电动机M1的工作状态例如从工作点XA改变到工作点XC来执行发热控制。
因此，当为发热控制而操作第一电动机M1时，在该发热控制期间，使第一电动机M1用作电动机并使第一电动机转矩TM1增大，或者使第一电动机M1用作发电机并伴随旋转载荷的增大。因此，发热控制装置88在发热控制期间可根据第一电动机转矩TM1或第一电动机M1旋转载荷的波动来改变发动机转矩TE，使得变速机构10的输出转矩接近于其在未执行发热控制时产生的输出转矩。
此外，尽管使用第一电动机M1执行发热控制，但可使用第二电动机M2来代替第一电动机M1或者与其组合来执行发热控制。就是说，可通过增大设置在差速部分11中的至少一个电动机的发热量(即第一电动机M1和第二电动机M2中至少一者的发热量)来执行发热控制。当使用第二电动机M2执行发热控制时，电动机温度判定装置86判定第二电动机M2的温度。而当使用第一电动机M1和第二电动机M2二者执行发热控制时，电动机温度判定装置86分别判定第一电动机M1和第二电动机M2的温度。
此外，即使切换离合器C0保持分离同时切换制动器B0接合而使差速部分(动力分配机构16)置于非差速状态，发热控制装置88也可执行发热控制。在此情况下，原则上使用可旋转的第二电动机M2执行发热控制。然而，如果使由于切换制动器B0被接合而不能旋转的第一电动机M1的输出转矩TM1增大，则第一电动机M1在其不旋转的情况下的发热量增大。因此，第一电动机M1可用于在未超过其热阻上限的范围内执行发热控制。
图11的流程图示出由电子控制装置40执行的控制工作的主要部分，即用于促进变速机构10暖机的控制操作，该控制操作可以极短的、量级为例如大约几毫秒或几十毫秒的周期重复执行。
首先，在对应于差速状态判定装置78的步骤(以下将省略“步骤”二字)SA1，查询差速部分11是否被置于非差速状态。在此方面，如果动力分配机构16由于切换制动器B0或切换离合器C0中的任一个被接合而进入非差速状态，则差速部分11被置于非差速状态。因此，通过检测用于切换供给至切换制动器B0或切换离合器C0的液压压力的电磁阀的切换状态，能判定差速部分11是否被置于非差速状态。如果回答为“是”，即如果差速部分11被置于非差速状态，则控制例程转到SA2。相反，如果回答为“否”，则控制例程转到SA6。
在对应于温度判定装置80的SA2，查询对应于混合动力车辆动力传递装置温度的变速机构10的温度是否低于给定的传递装置温度判定值TEMP11。例如，温度传感器检测工作油温度TEMPATF，并基于被认为是变速机构10的温度的该工作油温度TEMPATF进行查询。在此方面，传递装置温度判定值TEMP11预先在电子控制装置40中确定在例如为0℃的值。如果对该查询的回答为“是”，就是说，如果混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的传递装置温度判定值TEMP11，则控制例程转到SA3。相反，如果回答为“否”，则控制例程转到SA5。
在对应于电动机温度判定装置86的SA3，查询第一电动机M1的温度是否低于给定的电动机温度判定值TEMP12。用例如设置在第一电动机M1内的温度传感器来检测第一电动机M1的温度。在此方面，给定的电动机温度判定值TEMP12预先在电子控制装置40中确定在例如为150℃的值。如果对该查询的回答为“是”，就是说，如果第一电动机M1的温度低于给定的电动机温度判定值TEMP12，则控制例程转到SA4。相反，如果回答为“否”，则控制例程转到SA5。
在SA4，执行发热控制以增大第一电动机M1的发热量。当例如切换离合器C0被接合同时差速部分11(动力分配机构16)被置于非差速装置时，第一电动机M1用作电动机。这增大了第一电动机转矩TM1，结果第一电动机M1的发热量增大，从而执行发热控制。
在SA5，不执行发热控制。另外，SA4和SA5一起对应于发热控制装置88。在SA6，针对被置于差速状态的差速部分11执行控制。
本实施例的电子控制装置40具有如下所列的各种有利效果(A1)至(A9)。
(A1)当差速部分11被置于非差速状态并且变速机构10的温度低于对应于本发明的非差速状态温度判定值的给定的传递装置温度判定值TEMP11时，执行发热控制以增加第一电动机M1的发热量。因此，由于第一电动机M1的发热使变速机构10的温度能迅速升高，并且由于变速机构10的暖机迅速完成而改善了燃料消耗。
(A2)可执行发热控制，使得变速机构10的温度越低，第一电动机M1的发热量就越大。通过以这种方式执行发热控制，即使变速机构10保持在低的温度也可能避免变速机构10的暖机延迟。
(A3)可基于自动变速部分20的工作油温度TEMPATF确定变速机构10的温度。因此，检测工作油温度TEMPATF使得能够容易地确定变速机构10的温度。
(A4)当电动机温度判定装置86判定出第一电动机M1的温度变得高于电动机温度判定值TEMP12时，与温度判定装置80的判定结果(即变速机构10的温度)无关地取消发热控制。这防止了第一电动机M1的温度超过预先假设的上限温度，从而避免这种温度不利地影响第一电动机M1的耐久性。
(A5)自动变速部分20包括提供可自动变化的速比类型的有级自动变速部分。这使得自动变速部分20能在宽的范围内改变速比，同时减轻驾驶员的操作载荷。
(A6)可通过增加第一电动机M1和第二电动机M2中至少一者的发热量来执行发热控制。在此情况下，由于第一电动机M1和/或第二电动机M2发热，变速机构10的温度可迅速升高，从而促进了变速机构10的暖机。
(A7)通过控制第一电动机M1的工作状态，差速部分11用作无级变速器(无级变速机构)。这可使差速部分11以平滑的方式提供驱动转矩。另外，差速部分11不仅可用作能够连续地改变速比的电控无级变速器，而且可用作有级地改变速比的有级变速器。
(A8)可根据在发热控制中使用的第一电动机M1的输出转矩TM1或旋转载荷的波动来改变发动机转矩TE，使得变速机构10的输出转矩接近于变速机构10在未执行发热控制时获得的输出转矩。在此情况下，即使执行发热控制，车辆乘员也几乎不会感觉到这种控制，从而避免车辆乘员有不适的感觉。
(A9)用自动变速部分20的工作油冷却第一电动机M1，其中工作油由填充在混合动力车辆动力传递装置内的液体构成。因此，第一电动机M1热值的增大会伴随有自动变速部分20的工作油温度TEMPATF的升高，从而促进了变速机构10的暖机。
接着，下面将说明本发明的另一实施例。在以下说明中，对各个实施例共同的零部件用相似标号表示，并省略多余的描述。
<第二实施例>
在第二实施例中，第一实施例的变速机构10由如图12所示的变速机构210代替。图12的示意图示出形成本发明所应用的混合动力车辆动力传递装置一部分的变速机构210，除了省去了切换离合器C0和切换制动器B0外，该示意图示出基本上对应于如图1所示的第一实施例的结构。
如图12所示，变速机构210包括：用作同轴配置在安装在车身上且用作非旋转部件的变速器壳体(下文简称为“壳体12”)内的输入旋转部件的输入轴14；直接连接至输入轴14或经脉冲吸收阻尼器(减振装置)(未示出)间接连接至输入轴14的、用作无级变速部分的差速部分211；自动变速部分20，其经由动力传递部件(动力传递轴)18通过差速机构211和驱动轮38(参见图15)之间的动力传递路径串联连接至差速部分211以用作动力传递部分；以及连接至自动变速部分20作为输出旋转部件的输出轴22。
变速机构210可应用于例如FR(发动机前置后轮驱动)车辆，配置在该车辆的纵向方向上。变速机构210设置在发动机8和一对驱动轮38之间，该发动机8是诸如汽油发动机或柴油发动机之类的内燃机。汽油机等用作直接连接至输入轴14或经脉冲吸收阻尼器间接连接至输入轴14的行驶驱动力源。发动机8输出驱动力，该驱动力被相继经过形成动力传递路径一部分的差速齿轮单元(末级减速齿轮)36(见图15)和一对半轴传递到一对驱动轮38。
在第二实施例的变速器机构即变速机构210中，发动机8和差速部分11彼此直接连接。这里所用的术语“彼此直接连接”指其间没有布置诸如变矩器或流体联接器之类的任何流体式动力传递装置而在相关部件之间建立直接连接的结构，包括例如脉冲吸收阻尼器的连接包含在这种直接连接中。应注意，在图12中省略了关于其轴线对称构造的变速机构210的下半部。对于下述的本发明其它实施例也是如此。
对应于电控差速部分的差速部分211包括：第一电动机M1；构造在机械机构中用于机械式分配发动机8施加到输入轴14上的输出的动力分配机构216，其用作将发动机输出分配给第一电动机M1和动力传递部件18的差速机构；以及可连接至动力传递部件18并与之一起旋转的第二电动机M2。在第二实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2都是各自具有发电功能的所谓电动机/发电机。第一电动机M1至少具有用作产生反作用力的发电机的功能。第二电动机M2至少具有用作输出车辆驱动力的行驶驱动力源的电动机的功能。
对应于本发明的差速机构的动力分配机构216主要包括具有例如约0.418的给定传动比ρ0的单个小齿轮类型的差速部分行星齿轮单元24。差速部分行星齿轮单元24包括旋转元件(元件)，例如：差速部分太阳齿轮S0；差速部分行星齿轮P0；支承差速部分行星齿轮P0使其可以绕自身轴线旋转并且可绕差速部分太阳齿轮S0的轴线旋转的差速部分行星架CA0；以及经差速部分行星齿轮P0与差速部分太阳齿轮S0保持啮合的差速部分齿圈R0。在差速部分太阳齿轮S0和差速部分齿圈R0的齿数分别由ZS0和ZR0表示的情况下，传动比ρ0由ZS0/ZR0表示。
在该动力分配机构216中，差速部分行星架CA0连接至输入轴14，即连接至发动机8；差速部分太阳齿轮S0连接至第一电动机M1；而差速部分齿圈R0连接至动力传递部件18。在这种结构的动力分配机构216中，差速部分行星齿轮单元24的三个元件，即差速部分太阳齿轮S0、差速部分行星架CA0和差速部分齿圈R0布置成相对于彼此旋转以开始差速作用，就是说，处于开始差速作用的差速状态下。这使得发动机输出能够被分配到第一电动机M1和动力传递机构18。然后，分配的发动机输出的一部分驱动第一电动机M1产生电能，该电能被储存并用于旋转驱动第二电动机M2。于是，差速部分11(动力传递机构16)用作电差速装置，使得例如将差速部分11置于所谓的无级变速状态(电建立的CVT状态)以连续改变动力传递部件18的旋转，而不受在给定转速下工作的发动机8约束。
就是说，差速部分211用作电控无级变速器，以提供从最小值γ0min到最大值γ0max连续变化的速比γ0(输入轴14的转速NIN/动力传递部件18的转速N18)。这样，通过控制均连接至动力分配机构216(差速部分211)的第一电动机M1和第二电动机M2以及发动机8的驱动条件，控制输入轴14和传递部件18的转速之间的差速状态。
对应于要求保护的变速部分的自动变速部分20形成从差速部分211延伸至驱动轮38的动力传递路径的一部分，并且包括单个小齿轮式第一行星齿轮组26、单个小齿轮式第二行星齿轮组28以及单个小齿轮式第三行星齿轮组30。自动变速部分20是可用作有级变速器的行星齿轮式多级变速器。
第一行星齿轮组26具有：第一太阳齿轮S1；第一行星齿轮P1；第一行星架CA1，其支承第一行星齿轮P1使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第一太阳齿轮S1的轴线旋转；以及经第一行星齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合的第一齿圈R1。例如，第一行星齿轮组26具有约0.562的给定传动比ρ1。第二行星齿轮组28具有：第二太阳齿轮S2；第二行星齿轮P2；第二行星架CA2，其支承第二行星齿轮P2使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第二太阳齿轮S2的轴线旋转；以及经第二行星齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合的第二齿圈R2。例如，第二行星齿轮组28具有约0.425的给定传动比ρ2。
第三行星齿轮组30具有：第三太阳齿轮S3；第三行星齿轮P3；第三行星架CA3，其支承第三行星齿轮P3使之可以绕自身轴线旋转并且可绕第三太阳齿轮S3的轴线旋转；以及经第三行星齿轮P3与第三太阳齿轮S3啮合的第三齿圈R3。例如，第三行星齿轮组30具有例如约0.421的给定传动比ρ3。在第一太阳齿轮S1、第一齿圈R1、第二太阳齿轮S2、第二齿圈R2、第三太阳齿轮S3和第三齿圈R3的齿数分别由ZS1、ZR1、ZS2、ZR2、ZS3和ZR3表示的情况下，传动比ρ1、ρ2和ρ3分别由ZS1/ZR1、ZS2/ZR2和ZS3/ZR3表示。
在自动变速部分20中，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2成一体地彼此连接，通过第二离合器C2选择性地连接至动力传递部件18，并通过第一制动器B1选择性地连接至壳体12。第一行星架CA1通过第二制动器B2选择性地连接至壳体12，并且第三齿圈R3通过第三制动器B3选择性地连接至壳体12。第一齿圈R1、第二行星架CA2和第三行星架CA3一体地彼此连接并还连接至输出轴22。第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3一体地彼此连接，并通过第一离合器C1选择性地连接至动力传递部件18。
因而，自动变速部分20和差速部分211(动力传递部件18)通过用于建立自动变速部分20中的各档位(变速档位)的第一离合器C1或第二离合器C2而选择性地彼此连接。换言之，第一离合器C1和第二离合器C2用作联接装置即接合装置，其可工作以将动力传递部件18和自动变速部分20之间的动力传递路径，亦即差速部分211(动力传递部件18)和驱动轮34之间的动力传递路径选择性地置于能通过动力传递路径传递车辆驱动力的动力传递状态和不能通过动力传递路径传递车辆驱动力的动力中断状态之一。就是说，在第一离合器C1和第二离合器C2中至少一者接合时，动力传递路径被置于动力传递状态。相反，在第一离合器C1和第二离合器C2两者都被分离时，动力传递路径被置于动力中断状态。
另外，在自动变速部分20中，使分离侧的联接装置分离同时使接合侧的联接装置接合允许执行所谓的“离合器对离合器”变速作用，以选择性地建立各变速档位。这使得可以获得对于各变速档位等变化比例的速比γ(动力传递部件18的转速N18/输出轴22的转速NOUT)。
如图13所示的接合工作表中所示，接合第一离合器C1和第三制动器B3建立速比γ1约为例如3.357的一档。当第一离合器C1和第二制动器B2接合时，建立速比γ2低于速比γ1、例如约为2.180的二档。当第一离合器C1和第一制动器B1接合时，建立速比γ3低于速比γ2、例如约为1.424的三档。接合第一离合器C1和第二离合器C2，建立速比γ4低于速比γ3、例如约为1.000的四档。
接合第二离合器C2和第三制动器B3，建立速比γR介于一档和二档速比之间、例如约为3.209的倒车档位(反向行驶变速位置)。另外，脱开即分离或松脱第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3允许建立空档N。
第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3(以下一起称为离合器C和制动器B，除非另有说明)是在相关现有技术的车辆自动变速器中使用的液压式摩擦接合装置。所述摩擦接合装置中的每个可包括：湿式多片摩擦离合器，其包括多个由液压致动器彼此压紧的叠置摩擦片；或者包括转鼓的带式制动器，在转鼓的外周表面上缠绕一条带或两条带以在终端由液压致动器张紧。因而，摩擦式接合装置用于选择性地在其间配置有离合器或制动器的两个部件之间提供传动连接。
在这种结构的变速机构210中，用作无级变速器的差速部分211和自动变速部分20构成无级变速器。此外，在控制差速部分211以提供保持在固定水平的速比时，差速部分211和自动变速部分20能提供与有级变速器相同的状态。
更具体地，差速部分211用作无级变速器，而串联连接至差速部分211的自动变速部分20用作有级变速器。于是，使输入到置于至少一个档位M的自动变速部分20的转速(以下称为“自动变速部分20的输入转速”)，即动力传递部件18的转速(以下称为“传递部件转速N18”)连续变化，从而使档位M具有连续变化的速度范围。因此，变速机构10提供在连续变化范围内的整个速比γT(输入轴14的转速NIN/输出轴22的转速NOUT)。从而，在变速机构210中建立无级变速器。变速机构210的综合速比γT是基于差速部分211的速比γ0和自动变速部分20的速比γ建立的整个变速机构210的总速比γT。
对于诸如例如在图13的接合工作表中所示的自动变速部分20的一档至四档和倒车档中的各个档位，传递部件转速N18在获得的各档位下在连续变化速度范围内连续变化。因此，在相邻档位之间存在连续变化的速比，从而使得整个变速机构210具有在连续变化范围内的总速比γT。
此外，控制差速部分211的速比γ0使其处于固定水平，并且选择性地接合离合器C和制动器B，从而选择性地建立一档至四档或倒档(反向行驶变速位置)中的任一个。这使得为各个档位获得变速机构210的几乎等比变化的总速比γT。因此，变速机构210可建立与有级变速器相同的状态。
如果例如控制差速部分211以提供为固定值1的速比γ0，则变速机构210为如在图13中的接合工作表所示的自动变速部分20的一档至四档和倒档的各个档位提供总速比γT。此外，如果在四档下控制自动变速部分20以使差速部分211具有例如小于值1的、约为0.7的速比γ0，则自动变速部分20具有例如小于四档值的、约为0.7的总速比γT。
图14示出用于包括差速部分211和自动变速部分20的变速机构210的共线图，其中对于各个档位处于不同接合状态下的各个旋转元件的转速之间的相对运动关系能绘制在直线上。图14的共线图是二维坐标系统，其横轴表示行星齿轮组24、26、28、30的传动比ρ，而纵轴表示旋转元件的相对转速。水平线X1表示值为0的转速；水平线X2表示值为1.0的转速，即与输入轴14相连的发动机8的转速NE；水平线XG表示动力传递部件18的转速。
与形成差速部分211的动力分配机构216的三个元件相关的三条竖直线Y1、Y2和Y3从左到右分别表示与第二旋转元件(第二元件)RE2对应的差速部分太阳齿轮S0、与第一旋转元件(第一元件)RE1对应的差速部分行星架CA0和与第三旋转元件(第三元件)RE3对应的差速部分齿圈R0的相对转速。相邻竖直线之间的距离根据差速部分行星齿轮组24的传动比ρ0确定。
用于自动变速部分20的五条竖直线Y4、Y5、Y6、Y7和Y8从左到右分别表示彼此连接且对应于第四旋转元件(第四元件)RE4的第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2、对应于第五旋转元件(第五元件)RE5的第一行星架CA1、对应于第六旋转元件(第六元件)RE6的第三齿圈R3、彼此连接且对应于第七旋转元件(第七元件)RE7的第一齿圈R1、第二行星架CA2和第三行星架CA3、以及彼此连接且对应于第八旋转元件(第八元件)RE8的第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3的相对转速。相邻竖直线之间的各个距离基于第一、第二和第三行星齿轮组26、28、30的传动比ρ1、ρ2和ρ3确定。
在共线图上的竖直线之间的关系中，如果太阳齿轮和行星架之间的间距设定为对应于值“1”的距离，则行星架和齿圈之间的间距为对应于行星齿轮组的传动比ρ的距离。就是说，对于差速部分11，竖直线Y1和Y2之间的间距设定为对应于值“1”的距离，而竖直线Y2和Y3之间的间距设定为对应于传动比ρ0的距离。另外，对于自动变速部分20中的第一、第二和第三行星齿轮单元26、28、30中的各个，太阳齿轮和行星架之间的间距设定为对应于值“1”的距离，而行星架和齿圈之间的间距设定为对应于传动比ρ的距离。
参照图14的共线图，变速机构210的动力分配机构216(差速部分211)布置成：差速部分行星齿轮组24的第一旋转元件RE1(差速部分行星架CA0)连接到输入轴14，即连接到发动机8；而第二旋转元件RE2连接到第一电动机M1。第三旋转元件RE3(差速部分齿圈R0)连接到动力传递部件18和第二电动机M2。于是，输入轴14的旋转运动通过动力传递部件18传递(输入)到自动变速部分20。经过线Y2和X2之间交点的倾斜直线L0表示差速部分太阳齿轮S0和差速部分齿圈R0的转速之间的关系。
现在说明例如差速部分211置于差速状态的情况，其中第一至第三旋转元件RE1至RE3能相对彼此旋转同时由直线L0和竖直线Y3之间的交点表示的差速部分齿圈R0的转速由车速V决定并保持在近似恒定的水平。在此情况下，如果用由直线L0和竖直线Y2之间的交点表示的差速部分行星架CA0的转速控制发动机转速NE，使之升高或减低，则由直线L0和竖直线Y1之间的交点表示的差速部分太阳齿轮S0的转速即第一电动机M1的转速升高或降低。
控制第一电动机M1的转速，以使差速部分11具有值为1的速比γ0，其中差速部分太阳齿轮S0以与发动机转速NE相同的转速旋转，直线L0与水平线X2重合。当这种情况发生时，差速部分齿圈R0即动力传递部件18以与发动机转速NE相同的转速旋转。相反，如果控制第一电动机M1的转速以使差速部分211具有值小于1、例如约为0.7的速比γ0，同时差速部分太阳齿轮S0的转速为0，则动力传递部件18以比发动机转速NE高的增大的传递部件转速N18旋转。
在自动变速部分20中，第四旋转元件RE4经第二离合器C2选择性地连接至动力传递部件18并经第一制动器B1选择性地连接至壳体12，而第五旋转元件RE5经第二制动器B2选择性地连接至壳体12。第六旋转元件RE6经第三制动器B3选择性地连接至壳体12，第七旋转元件RE7连接至输出轴22，而第八旋转元件RE8经第一离合器C1选择性地连接至动力传部件18。
然后说明以下这种情况：对于自动变速部分20，如图14所示，差速部分11被置于作为输出旋转部件的传递部件18的旋转输入第八旋转元件RE8的状态，其中第一离合器C1接合，第一离合器C1和第三制动器B3接合。在此情况下，如图14所示，一档下输出轴22的转速由倾斜直线L1与表示连接至输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示，倾斜直线L1经过表示第八旋转元RE8转速的竖直线Y8与水平线X2之间的交点和表示第六旋转元件RE6转速的竖直线Y6与水平线X1之间的交点的。
类似地，二档下输出轴22的转速由当第一离合器C1和第二制动器B2接合时确定的倾斜直线L2与表示连接至输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。三档下输出轴22的转速由当第一离合器C1和第一制动器B1接合时确定的倾斜直线L3与表示连接至输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。四档下输出轴22的转速由当第一离合器C1和第二离合器C2接合时确定的水平直线L4与表示连接至输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7之间的交点表示。
图15的功能框图示出由电子控制单元280执行的主要控制功能。有级变速控制装置282基于输出轴转速相关值和驾驶员要求来确定对自动变速部分20的变速需求，以使自动变速部分执行自动变速控制从而响应于该变速需求获得要求的变速档位。例如，有级变速控制装置282基于由实际车速V和自动变速部分20的需求输出转矩TOUT所表示的车辆状况，参考如图16所示预先存储为车速V和自动变速器20的输出转矩TOUT的参数的、涉及升档线(以实线表示)和降档线(以单点划线表示)的关系(变速线和变速映射)来确定是否执行自动变速部分20的变速，即改变档位来使自动变速部分执行自动变速控制。
当这种情况发生时，有级变速控制装置282输出指令(变速输出指令和液压压力指令)给液压控制回路270来接合和/或分离在自动变速部分20的变速中涉及的液压式摩擦接合装置，以根据图13所示的接合表建立档位。就是说，有级变速控制装置282输出指令给液压控制回路270，来使变速操作所涉及的分离侧接合装置分离，同时使接合侧接合装置接合，以执行离合器对离合器变速。一收到这种指令，液压控制回路270就使自动变速部分20的线性电磁阀SL致动。这使得相关变速操作所涉及的液压式摩擦接合装置的液压操作致动器致动。于是，例如分离侧接合装置被分离而接合侧接合装置被接合，使得自动变速部分20进行变速。
混合动力控制装置284使发动机8在最优的工作范围内高效工作，同时以最优的比例分配发动机8和第二电动机M2的驱动力并在第一电动机M1工作期间最优地改变其反作用力以产生电力，从而可控地操作差速部分211使其处于电控无级变速器下以控制速比γ0。当车辆行驶期间车速为V时，例如基于均表示驾驶员的输出要求变量的加速器开度Acc和车速V来计算车辆的目标(需求)输出，之后基于该车辆的目标输出和电池充电要求值来计算需求的总目标输出。而后，考虑到动力传递的损失、辅机的负载、第二电动机M2的辅助转矩等计算目标发动机输出，以获得总目标输出。然后，混合动力控制装置284控制发动机8，同时控制由第一电动机M1产生的电力的比例，从而获得发动机转速NE和发动机转矩TE，由此获得目标发动机输出。
混合动力控制装置284考虑到例如自动变速部分20的档位来执行这种控制，以增强动力性并改善燃料消耗。在这种混合动力控制期间，差速部分211用作电控无级变速器，因此为使发动机8高效地在工作范围内工作而确定的发动机转速NE和车速V与用自动变速部分20中的档位确定的动力传递部件18的转速和车速匹配。
就是说，混合动力控制装置284确定变速机构210的总速比γT的目标值，使得发动机8可沿着发动机8的预先根据经验获得并存储的最优燃料效率曲线(燃料效率映射和关系)工作。在以发动机转速NE和发动机8的输出转矩(发动机转矩)TE建立的二维坐标系上，这实现了车辆在无级变速模式下行驶期间驱动性和燃料消耗之间的折中。
例如，确定变速机构10的总速比γT的目标值，以获得发动机转矩TE和发动机转速NE来产生满足目标输出(总目标输出和需求的驱动转矩)所需的发动机输出。然后，考虑自动变速机构20中的档位来控制差速部分211的速比γ0以获得相关的目标值，从而在可连续变化的变速范围内控制总速比γT。
当此情况发生时，混合动力控制装置284允许由第一电动机M1产生的电能经逆变器58供应到蓄电装置60和第二电动机M2。于是，发动机8的驱动力的大部分被机械地传递给动力传递部件18。然而，发动机8的驱动力的一部分被第一电动机M1消耗来产生电力和转化成电能。得到的电能经逆变器58供应到第二电动机M2，从而驱动该第二电动机。因此，驱动力的该部分经第二电动机M2传递给动力传递部件18。在从产生电力的步骤到使第二电动机M2消耗所得电能的步骤的操作中涉及的设备建立了将发动机8的驱动力的一部分转化成电能和将所得电能转化成机械能的电力路径。
混合动力控制装置284允许差速部分211执行电控CVT功能来控制例如第一电动机转速NM1和/或第二电动机转速NM2，以将发动机转速NE保持在几乎恒定的水平或将转速控制在任意水平，而与车辆是处于停止状态还是行驶状态无关。换言之，混合动力控制装置284将第一电动机转速NM1和/或第二电动机转速NM2控制在任意水平，同时将发动机转速NE保持在几乎恒定的水平或任意转速。
从图14所示的共线图可以看到，例如当发动机转速NE在车辆行驶期间增大时，混合动力控制装置284增大第一电动机转速NM1而将第二电动机转速NM2保持在由车速V(由驱动轮34表示)限定的几乎固定的水平。另外，当在自动变速部分20变速期间发动机转速NE保持在几乎固定的水平时，混合动力控制装置284沿与在自动变速部分20变速而发动机转速NE保持在几乎固定的水平时第二电动机转速NM2的改变方向相反的方向改变第一电动机转速NM1。
混合动力控制装置284使节气门致动器97可控地打开或关闭电子节气门97，以执行节气门控制。另外，混合动力控制装置284在功能上包括单独或组合地向发动机输出控制设备258输出指令的发动机输出控制装置。这使得燃料喷射装置98控制燃料喷射量和燃料喷射正时以进行燃料喷射控制，同时使得点火装置99控制点火装置99如点火器等的点火正时以进行点火正时控制。一收到这种指令，发动机输出控制设备258就执行发动机8的输出控制以提供所需的发动机输出。
例如，混合动力控制装置284基本上响应于加速器开度Acc，参考预先存储的关系(未示出)驱动节气门制动器97。执行节气门控制，使得加速器开度Acc越大，节气门开度θTH就越大。此外，一从混合动力控制装置284收到指令，发动机输出控制设备258就使节气门致动器97可控地打开或关闭电子节气门96来进行节气门控制，同时控制点火装置99如点火器等的点火正时来进行点火正时控制，从而执行发动机转矩控制。
此外，混合动力控制装置284使差速部分211执行电控CVT功能(差速作用)来实现使用第二电动机转速M2作为驱动力源的电机驱动模式，而与发动机8是处于停止状态还是怠速状态无关。例如，混合动力控制装置284在较低的转矩区域TOUT即低的发动机转矩区域TE或较低的车速区域即较低负荷区域内实现电动机驱动模式。为了在这种电动机驱动行驶模式期间抑制处于停止状态的发动机8的拖滞以改善燃料消耗，混合动力控制装置284将第一电动机转速NM1控制在负的转速，以使例如第一电动机在无载状态下工作，从而实现怠速状态。用这种方式，由于差速部分211的电控CVT功能(差速作用)，根据需要而使发动机转速NE为0或近似为0。
即使处于发动机8用作驱动力源的发动机驱动行驶区域，混合动力控制装置284也允许第一电动机M1和/或蓄电装置60使用上述电力路径向第二电动机M2供应电能。这驱动第二电动机M2向驱动轮38施加转矩，提供了用于辅助发动机8驱动力的所谓转矩辅助。
混合动力控制装置284使第一电动机M1在无载条件下工作，以在怠速状态下自由旋转。这使差速部分211中断转矩传递；就是说，使差速部分211协作，在与动力传递路径在差速部分211中断开的状态相同的状态下不提供输出。就是说，混合动力控制装置284将第一电动机M1置于无载条件，将差速部分11置于动力传递路径被电断开的空档条件(空档状态)。
另外，在加速踏板松开时车辆滑行行驶(在滑行行驶状态)期间，或者在脚制动器被致动时车辆制动模式期间，混合动力控制装置284具有用作再生控制装置的功能。在此再生控制中，第二电动机M2用作发电机，并用车辆的动能即从驱动轮38传递到发动机8的反向驱动力驱动来产生电能，以实现节省燃料。得到的电能，即第二电动机产生的电流经逆变器58供应到电池60，从而该电池被充电。执行这种再生控制，使得在基于电池60的充电状态SOC确定的电能比率和根据制动踏板的下压行程为获得制动力而致动的液压制动器制动力的制动力分配比率下实现再生。
接下来说明为了实现改善的燃料消耗而迅速完成变速机构210的暖机的控制工作。
温度判定装置290判定对应于混合动力车辆动力传递装置的变速机构210的温度是否低于给定的第一温度判定值TEMP21。通过例如温度传感器检测自动变速部分20的工作油温度TEMPATF，使得可以基于这种工作油温度TEMPATF确定变速机构210的温度。就是说，工作油温度TEMPATF可原封不动地被用作变速机构210的温度，或者变速机构210的温度可由通过将预先通过经验试验得到的给定修正值加到工作油温度TEMPATF上而得到。
对应于本发明的差速状态温度判定值的第一温度判定值TEMP21表示阈值。该阈值是如果变速机构210的温度超过第一温度判定值TEMP21，则判定为不需要为了改善燃料消耗而特别地促进变速机构210暖机或不需要使用差动条件改变装置促进变速机构210暖机的值。第一温度判定值TEMP21根据经验试验获得并在温度判定装置290内预先存储为例如35℃。此外，第一温度判定值TEMP21低于变速机构210在表示变速机构210的暖机已完成的状态的预定暖机条件下的温度。
另外，温度判定装置290判定变速机构210的温度是否低于给定的第二温度判定值TEMP22。这里，第二温度判定值TEMP22是低于第一温度判定值TEMP21的值。需要促进变速机构210的暖机，而与变速机构210的温度即例如工作油温度TEMPATF是否超过第二温度判定值TEMP22无关。因而，第二温度判定值TEMP22表示一阈值，基于该阈值如果变速机构210的温度低于第二温度判定值TEMP22，则判定为需要为了改善燃料消耗而进一步强烈地促进变速机构210的暖机。该阈值根据经验试验获得并在温度判定装置290中预先存储为例如0℃。
电动机温度判定装置296判定第一电动机M1的温度是否低于给定的第三温度判定值TEMP23。用例如内置在第一电动机M1中的温度传感器检测第一电动机M1的温度。如果第一电动机M1的温度超过第三电动机温度判定值TEMP23，则第一电动机M1的温度不利地影响第一电动机M1的耐久性。因此，第三电动机温度判定值TEMP23是能判定为了避免这种不利影响而通过操作第一电动机M1不进一步强烈地促进变速机构210暖机的阈值。该阈值根据经验试验获得并在电动机温度判定装置296中预先存储为例如150℃。
这里，电动机温度判定装置296判定第一电动机M1的温度。然而，例如可根据判定对象来确定第三电动机温度判定值TEMP23，并且可判定第二电动机M2的温度。在另一可选形式中，可判定第一电动机M1和第二电动机M2的温度的平均温度。
如果温度判定装置290判定出变速机构210的温度超过第一温度判定值TEMP21，则不需要特别地促进变速机构210的暖机。因此，差动条件改变装置298确定差速部分211的工作点以使得车辆总体上实现最优的燃料消耗。为此，差动条件改变装置298致动第一电动机M1和第二电动机M2以实现这种最优的燃料消耗。换言之，差动条件改变装置298不特别地改变混合动力控制装置284对差速部分211的控制。
另外，温度判定装置290判定变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21。在此情况下，差动条件改变装置298改变差速部分211的工作点以实现升高第一电动机M1和第二电动机M2中至少一者的温度，并操作第一电动机M1和第二电动机M2以实现这种改变后的工作点。在此操作期间，可改变工作点使得由这种改变后的工作点得到的发动机转速NE和自动变速部分20的速比γ对车辆的行驶具有减弱的不利作用。
下面将详细说明差速部分211的工作点的改变。如果温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21，则差动条件改变装置298改变差速部分211的工作点，使得变速机构210的温度越低，第一电动机M1和第二电动机M2中的一者或二者的总热值就越高。
更具体地，在一个阶段，温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21但超过第二温度判定值TEMP22。在此判定下，差动条件改变装置298进行较小的工作点改变来改变差速部分211的工作点，以允许第一电动机M1和第二电动机M2之一的发热量或二者的总发热量为第一热目标值H1。在另一阶段，温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第二温度判定值TEMP22。在此判定下，差动条件改变装置298进行较大的工作点改变来将差速部分211的工作点改变到增加的点，以允许第一电动机M1和第二电动机M2之一的发热量或二者的总发热量为比第一热目标值H1高的第二热目标值H2。
如例如图17所示的差速部分211共线图所示，差速部分211具有工作点(图17中实线所示的最优燃料消耗工作点)。如果基于此工作点来进行较小的工作点改变，则工作点变换至用作如图17中单点划线所示的较小改变后的工作点的工作点。如果基于此工作点进行较大的工作点改变，则工作点变换至用作如图17中双点划线所示的较大改变后的工作点的另一工作点。这里，第一热目标值H1和第二热目标值H2都表示通过比较第一电动机M1和第二电动机M2的消耗能量的增加和由差速机构210的促进的暖机得到的燃料消耗改善效果而获得的目标值，以整体上实现改善车辆的燃料消耗。这些目标值预先根据经验试验获得并存储在差速作用改变装置298中。
另外，电动机温度判定装置296判定即否定第一电动机M1的温度低于第三温度判定值TEMP23。在此情况下，即使在温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第二温度判定值TEMP22的情形下，差速作用改变装置298也不进行较大的工作点改变，而是进行较小的工作点改变。换言之，查询第一电动机M1的温度是否低于第三温度判定值TEMP23表示查询第一电动机M1的温度是否超过第三温度判定值TEMP23。
图18的流程图示出用电子控制装置280执行的控制工作的主要部分，即为了促进变速机构210的暖机而被执行的控制工作，该控制工作可在量级约为例如几毫秒或几十毫秒的极短周期内重复执行。图18示出对应于图11的另一实施例。
首先，在SB1，查询变速机构210的温度是否低于第一温度判定值TEMP21。用例如温度传感器检测自动变速部分20的工作油温度TEMPATF，以使得可以将工作油温度TEMPATF认为是变速机构210的温度来进行上述查询。这里，第一温度判定值TEMP21在电子控制装置280中预先确定为例如35℃。如果对该查询的回答为“是”，就是说，如果变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21，则控制例程转到SB2。另一方面，如果回答为“否”，则控制例程转到SB6。
在SB2，查询变速机构210的温度是否低于第二温度判定值TEMP22。这里，第二温度判定值TEMP22在电子控制装置280中预先确定为例如0℃。如果对该查询的回答为“是”，即，如果变速机构210的温度低于第二温度判定值TEMP22，则控制例程转到SB3。另一方面，如果回答为“否”，则控制例程转到SB5。另外，SB1和SB2一起对应于温度判定装置290。
在对应于电动机温度判定装置296的SB3，查询电动机的温度(通常为第一电动机M1的温度)是否低于第三温度判定值TEMP23。这里，第三温度判定值TEMP23在电子控制装置280中预先确定为例如150℃。如果对该查询的回答为“是”，就是说，如果变速机构210的温度低于第三温度判定值TEMP23，则控制例程转到SB4。另一方面，如果回答为“否”，则控制例程转到SB5。另外，尽管在SB3，对第一电动机M1的温度进行查询，但也可以查询第二电动机M2的温度。在另一可选形式中，查询第一电动机M1和第二电动机M2的平均温度。
在SB4，进行较大的工作点改变，以改变差速部分211的工作点，使得第一电动机M1和第二电动机M2中一者的发热量或这两个电动机二者的总发热量为第二热目标值H2。
在SB5，进行较小的工作点改变，以改变差速部分211的工作点，使得第一电动机M1和第二电动机M2中一者的发热量或这两个电动机二者的总发热量为第一热目标值H1。
在SB6，确定差速部分211的工作点以使得车辆总体上实现最优燃料消耗，并使第一电动机M1和第二电动机M2工作以实现这种最优燃料消耗。另外，SB4至SB6一起对应于差动条件改变装置298。
除了有利效果(A3)、(A5)、(A7)和(A9)外，第二实施例的电子控制装置280还具有如下所述其它的有利效果(B1)至(B4)。
(B1)如果变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21，则差动条件改变装置298改变差速部分211的工作点，使得内置在差速部分211中的电动机中至少一者(即第一电动机M1和第二电动机M2中的至少一者)的温度升高。因此，由于第一电动机M1和第二电动机M2中至少一者的温度的升高，能促进变速机构210的暖机。
(B2)如果温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第一温度判定值TEMP21，则差动条件改变装置298改变差速部分211的工作点，使得变速机构210的温度越低，第一电动机M1和第二电动机M2中至少一者的发热量或这两个电动机的总发热量就越大。这样，即使变速机构210的温度很低，也能够避免变速机构210的暖机延迟。
(B3)如果电动机温度判定装置296判定出第一电动机M1的温度超过第三温度判定值TEMP23，则即使温度判定装置290判定出变速机构210的温度低于第二温度判定值TEMP22，也不对差速部分211进行较大的工作点改变。这防止了促进的第一电动机M1暖机不利地影响第一电动机的耐久性。
(B4)可改变差速部分11的工作点，使得由改变后的工作点得到的发动机转速NE和自动变速部分20的速比γ对车辆行驶的不利影响减弱。在此情况下，即使差速部分11的工作点改变，车辆乘员也几乎不会感觉到工作点的改变，从而使车辆乘员具有不适感觉的影响减弱。
尽管上面参考附图所示实施例已详细说明了本发明，但所公开的具体实施例仅仅是示例，本领域技术人员应用其知识能在各种其它变型和改进中实施本发明。
例如，在第一和第二实施例中，电动机温度判定装置86和296设置成防止第一电动机M1的温度不利地影响第一电动机M1的耐久性。因此，即使在没有电动机温度判定装置86和296的情况下也能实施本发明。
另外，在第一和第二实施例中，如果电池60的充电状态SOC低于下限值，则可与变速机构10和210的温度无关地取消第一实施例的发热控制和第二实施例的第一电动机M1的工作点改变。因此，可避免发生充电状态SOC的不足。
此外，在第一实施例中，在切换离合器C0接合而使差速部分11(动力分配机构16)置于非差速状态的情况下进行发热控制。在这种发热控制中，第一电动机M1可用作发电机，以根据得到的电力量增加第二电动机M2的输出转矩。在这种控制中，如果由第一电动机M1产生的电力量和第二电动机M2的电力消耗彼此相等，则可执行发热控制，而几乎不会不利地影响电池60的充电状态SOC。此时，可根据表示第二电动机M2的输出转矩与第一电动机M1的旋转载荷之间差值的电动机转矩下降来增加发动机转矩TE。
当使得第一电动机M1的旋转载荷和第二电动机M2的输出转矩彼此相等时，可执行发热控制而几乎不会不利地影响变速机构10的输出转矩，不改变发动机转矩TE。此时，电池60足以覆盖在第一电动机M1和第二电动机M2之间的电力路径中引起的能量损失。
此外，在第二实施例中，电动机温度判定装置296判定即否定第一电动机M1的温度低于第三温度判定值TEMP23，就是说，第一电动机M1的温度高于第三温度判定值TEMP23。在此情况下，差速作用改变装置298很可能对第一电动机M1的工作点进行较小的改变。然而，例如，甚至可以不对工作点进行较小的改变。换言之，如果第一电动机M1的温度高于第三温度判定值TEMP23，则可执行操作来取消由差速作用改变装置298执行的对第一电动机M1工作点的改变。
另外，在第一和第二实施例中，变速机构10和210的温度基于自动变速部分20的工作油温度TEMPATF来确定。然而，可基于用例如安装在壳体12内的多个温度传感器检测到的温度的平均值来确定变速机构10和210的温度。
此外，在第一和第二实施例中，差速作用齿轮单元36可用自动变速部分20的工作油来润滑。在此情况下，执行如图11所示的第一实施例的控制工作和如图18所示的第二实施例的控制工作促进了差速作用齿轮单元36的暖机。
此外，在第一和第二实施例中，差速部分11和211中的每个都包括第二电动机M2；可考虑利用不包括第二电动机M2的结构。
另外，在第一实施例中，变速机构10包括用作变速机构的动力分配机构16和第一电动机M1；可设置所谓的并行混合动力车辆，其中例如，不设置第一电动机M1和动力分配机构16，发动机8、离合器、第二电动机M2、自动变速部分20和驱动轮直接连接。在此情况下，如果温度判定装置80判定出变速机构10的温度低于传递装置温度判定值TEMP11，则发热控制装置80使用第二电动机M2执行发热控制。
如果电动机温度判定装置86判定出第二电动机M2的温度低于给定的电动机温度判定值TEMP12，则取消发热控制而不受温度判定装置80的判定结果的约束，并且发热控制装置88不执行发热控制。另外，离合器根据需要而设置在发动机8与第二电动机M2之间。因此，可考虑并行混合动力车辆不具有这种离合器的情况。
在第一和第二实施例中，差速部分11、211(动力分配机构16、216)构造成用作电控无级变速器，其中速比从最小值γ0min到最大值γ0max连续变化；本发明甚至可用于差速部分11、211的速比γ0不是连续变化而是利用差速作用呈现有级变化的情况。
在第一和第二实施例中，尽管发动机8和差速部分11彼此直接连接，但这种连接不是必须的。发动机8和差速部分11可以经离合器等连接。
在第一和第二实施例的变速机构10、210中，第一电动机M1和第二旋转元件RE2直接连接，第二电动机M2和第三旋转元件RE3直接连接。然而，第二电动机M2和第三旋转元件RE3可经接合元件如离合器间接连接。
在第一和第二实施例中的从发动机8延伸至驱动轮38的动力传递路径中，自动变速部分20配置在差速部分11、211之后，但差速部分11、211可配置在自动变速部分20之后。总之，自动变速部分20充分地设置成形成从发动机8延伸至驱动轮38的动力传递路径的一部分。
在图1、12所示的结构中，差速部分11、211和自动变速部分20彼此串联连接。然而，假设变速机构10、210具有实现能电改变差速状态的电控差速作用的功能和根据与电控差速作用不同的原理执行变速操作的功能，本发明能用于甚至差速部分11、211和自动变速部分20彼此机械独立的结构中。总之，自动变速部分20充分地设置成形成从发动机8延伸至驱动轮38的动力传递路径的动力传递路径的一部分。
在差速部分行星齿轮单元24中，发动机8以可传递动力的状态连接至第一旋转元件RE1，第一电动机M1以可传递动力的状态连接至第二旋转元件RE2，而延伸至驱动轮38的动力传递路径连接至第三旋转元件RE3。然而，当两个行星齿轮单元通过形成它们的一部分旋转元件彼此连接时，本发明能用于其中发动机、电动机和驱动轮分别以可传递动力的状态连接至各行星齿轮单元的旋转元件的结构中，控制与行星齿轮单元的旋转元件相连的离合器或制动器以将该结构改变至有级变速状态或无级变速状态。
在第一和第二实施例中用作有级自动变速器的自动变速部分20可包括无级变速的CVT。
在第一和第二实施例中，尽管第二电动机M2直接连接至动力传递部件18，但第二电动机M2的连接位置不限制于这种模式。就是说，第二电动机M2能够直接地或间接地经变速器、行星齿轮单元、接合装置等连接至从发动机8或动力传递部件18延伸至驱动轮38的动力传递路径。
在第一和第二实施例的动力分配机构16、216中，差速部分行星架CA0连接至发动机8；差速部分太阳齿轮S0连接至第一电动机M1；以及差速部分齿圈R0连接至动力传递部件18。然而，本发明不必限于这种连接布置形式，发动机8、第一电动机M1和动力传递部件18能连接至差速部分行星齿轮组24的三个元件CA0、S0、R0中的任一个。
在第一和第二实施例中，尽管发动机8直接连接至输入轴14，但这些部件可经例如齿轮、带等可操作地连接。发动机8和输入轴14不必设置在同一轴线上。
另外，在第一和第二实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2与输入轴14同轴设置，第一电动机M1连接至差速部分太阳齿轮S0，而第二电动机M2连接至动力传递部件18。然而，这些部件不必设置在这种连接布置形式中。例如，第一电动机M1可经齿轮、带等连接至差速部分太阳齿轮S0，第二电动机M2可连接至动力传递部件18。
上述第一和第二实施例的动力分配机构16、216包括一组行星齿轮单元，但其可包括两组或更多组布置成用作在非差速状态(固定变速状态)下具有三个或更多档位的变速器的行星齿轮单元。另外，行星齿轮单元不限于单个小齿轮类型，也可是双小齿轮类型。
在第一和第二实施例中，第二电动机M2直接连接至在第一和第二实施例中形成从发动机8延伸至驱动轮38的动力传递路径一部分的动力传递部件18。然而，它可经变速器等间接连接至动力传递部件18。在变速机构10中，第二电动机M2连接至动力传递部件18，并可经接合装置如离合器连接至动力分配机构16、216。因此，变速机构10、210能构造成使得第二电动机M2代替第一电动机M1控制动力分配机构16、216的差速状态。
第一和第二实施例能通过设置例如优先顺序以相互组合的形式实施。

Claims (13)

1.一种用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，
所述混合动力车辆动力传递装置包括：(i)电控差速部分(11)，所述电控差速部分具有差速机构(16)以及至少一个电动机(M1)，所述差速机构连接在内燃机(8)与驱动轮(38)之间，所述至少一个电动机在可传递动力状态下连接到所述差速机构，以通过控制所述电动机的工作状态来控制所述差速机构的差速状态；(ii)变速部分(20)，所述变速部分形成动力传递路径的一部分；以及(iii)差速状态切换机构(C0，B0)，所述差速状态切换机构用于将所述电控差速部分切换到可工作以建立差速作用的差速状态和所述差速作用被禁止的非差速状态，所述控制装置的特征在于：
当所述电控差速部分(11)被置于所述非差速状态以及所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的非差速状态温度判定值时，所述控制装置(40)执行发热控制，以增加所述至少一个电动机(M1)的发热量。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，当所述电控差速部分被置于所述差速状态以及所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的差速状态温度判定值时，所述控制装置(40)改变所述电控差速部分(11)的工作点，以便升高所述至少一个电动机(M1)的温度，所述工作点代表用于确定形成所述差速机构(16)的旋转元件之间的相对转速的条件。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述电控差速部分(11)包括形成所述电动机的第一电动机(M1)和第二电动机(M2)；所述差速机构(16)包括在可传递动力状态下连接至所述内燃机(8)的第一旋转元件(RE1)、在可传递动力状态下连接至所述第一电动机的第二旋转元件(RE2)以及在可传递动力状态下连接至所述第二电动机的第三旋转元件(RE3)；并且所述控制装置(40)通过增加所述第一电动机和所述第二电动机中至少一者的发热量来执行所述发热控制。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述电控差速部分(11)工作以通过控制所述第一电动机(M1)的工作状态来起无级变速机构的作用。
5.一种用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，
所述混合动力车辆动力传递装置具有：至少一个电动机(M1)，所述至少一个电动机连接到从内燃机(8)延伸至驱动轮(38)的动力传递路径；以及变速部分(20)，所述变速部分形成所述动力传递路径的一部分，所述控制装置的特征在于：
当所述混合动力车辆动力传递装置的温度低于给定的传递装置温度判定值时，所述控制装置(280)执行发热控制，以增加所述至少一个电动机(M1)的发热量。
6.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述控制装置(40，280)执行所述发热控制，使得所述混合动力车辆动力传递装置的温度越低，所述至少一个电动机(M1)的发热量就越大。
7.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述控制装置(40，280)基于在所述混合动力车辆动力传递装置内的液体的温度来确定所述混合动力车辆动力传递装置的温度。
8.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，当所述至少一个电动机的温度超过给定的电动机温度判定值时，与所述混合动力车辆动力传递装置的温度无关，所述控制装置(40，280)取消使用处于所述电动机温度判定值之上的温度的电动机(M1)进行的所述发热控制。
9.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述变速部分(20)包括速比自动地变化的有级自动变速部分。
10.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述控制装置(40，280)工作以增加所述电动机的输出转矩，从而增加所述至少一个电动机的发热量。
11.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，至少一个电动机(M1)具有发电功能，并且所述控制装置(40，280)工作以增加由所述具有发电功能的电动机的发电量，从而增加所述电动机的发热量。
12.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，所述控制装置(40，280)工作以根据在所述发热控制中使用的所述电动机(M1)的输出转矩或旋转载荷的波动来改变所述内燃机(8)的输出转矩，使得所述混合动力车辆动力传递装置的输出转矩接近于所述混合动力车辆动力传递装置在不执行所述发热控制时的输出转矩。
13.根据权利要求1或5所述的用于混合动力车辆动力传递装置的控制装置，其中，在执行所述发热控制时使用的所述电动机(M1)由在所述混合动力车辆动力传递装置内的液体来冷却。
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