CN101687462A - 用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置 - Google Patents

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Abstract

停止区域改变单元(88)基于在发动机(8)中燃烧并由燃料种类确定单元(86)确定的燃料的种类来改变发动机停止区域，该发动机停止区域是发动机(8)的运转停止的行驶区域。因此，发动机(8)在适合于燃料种类的行驶条件下停止或启动。因此，即使发动机(8)的启动性能由于燃料种类的变化而发生变化，也能减轻发动机(8)的启动性能的变化对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。

Description

用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置。更具体地，本发明涉及一种用于减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响的技术，该启动性能变差是由于供给到内燃机的燃料的种类的变化而引起的。
背景技术
存在一种用于混合动力车辆的动力传递系统，其中从内燃机输出的驱动动力在第一电动机和连接到驱动轮的输出部件之间分配。当车辆使用从内燃机输出的驱动动力来行驶时，一蓄电单元被充以由第一电动机产生的电力。混合动力车辆能够使用第二电动机作为驱动动力源来行驶。在日本专利申请特开No.2006-321466(JP-A-2006-321466)、日本专利申请特开No.2004-104740(JP-A-2004-104740)和日本专利申请特开No.2003-262141(JP-A-2003-262141)中都记载有这种类型的动力传递系统。对于用于根据例如JP-A-2006-321466的动力传递系统的控制装置，基于车辆运动时的需求转矩和车速来确定内燃机是应当停止还是应当被驱动。
即使是在使用例如石油产品(下文中称作“汽油”)来驱动的内燃机中，也可使用除汽油之外的燃料，例如生物燃料。因此，已存在开发能够使用多种燃料来行驶的车辆的需求。向内燃机供给具有不同特性如挥发性的多种燃料会影响在内燃机中点燃燃料的便易性，即内燃机的启动性能。乙醇点燃起来较不容易，因为其挥发性比汽油弱。当通过以预定混合比率混合汽油和乙醇而形成的混有乙醇的燃料在内燃机中燃烧时，随着乙醇与混有乙醇的燃料的比率增大，内燃机的启动性能更显著地变差。当内燃机的温度低时，内燃机的启动性能尤其重要。
当内燃机的启动性能由于燃料种类的变化而变差时，在内燃机中被压缩和膨胀的燃料的温度需要通过例如快速升高内燃机的转速而快速升高到燃料能被点燃的温度，以便平稳地启动内燃机。这样，需要减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。随着内燃机的启动性能变差，启动时的内燃机转速需要升高。因此，用于升高内燃机转速的由第一电动机产生的转矩和由第二电动机产生的转矩需要升高。
通常，能从电动机输出的最大转矩即额定转矩随着电动机转速的升高而降低。在JP-A-2006-321466中记载的用于动力传递系统的控制装置在设计上并未考虑燃料种类可改变的可能性。因此，在JP-A-2006-321466中记载的控制装置并不基于燃料种类来改变用于启动或停止内燃机的条件。因此，即使用于启动内燃机的由第一电动机产生的转矩和由第二电动机产生的转矩由于内燃机的启动性能变差而需要升高，该控制装置也不改变用于启动或停止内燃机的条件。因此，例如，当内燃机在车速高时启动时，第一电动机的转速和第二电动机的转速根据车速而升高，并且第一电动机的额定转矩和第二电动机的额定转矩降低。因此，内燃机有时启动不平稳，因为用于升高内燃机转速的由第一电动机产生的转矩和由第二电动机产生的转矩不足。这会不利地影响车辆的平稳运动。
发明内容
本发明提供一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置，该控制装置能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响，该启动性能变差是由于供给到内燃机的燃料的特性的变化而引起的。
本发明的第一方面涉及一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置，所述混合动力车辆包括内燃机和用于驱动所述混合动力车辆的电动机。对于根据本发明第一方面的控制装置，基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。
根据本发明的上述方面，基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。因此，内燃机在适合于燃料特性的行驶条件下停止或启动。因此，即使内燃机的启动性能由于燃料特性的变化而发生变化，也能减轻内燃机的启动性能的变化对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的上述方面中，基于所述燃料的特性来改变所述内燃机的所述运转停止区域可以是在所述内燃机的启动性能变差时缩小所述内燃机的所述运转停止区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的所述运转停止区域改变时，用于驱动所述混合动力车辆的所述电动机的运转区域可以保持不变，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的所述运转停止区域改变时，可以根据所述内燃机的所述运转停止区域的变化来改变用于驱动所述混合动力车辆的所述电动机的运转区域，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的所述运转停止区域缩小时，用于驱动所述混合动力车辆的所述电动机的所述运转区域可以缩小。
根据本发明的上述方面，基于所述燃料特性来改变所述内燃机的所述运转停止区域是在所述内燃机的启动性能变差时缩小所述内燃机的所述运转停止区域。因此，在推定为由于内燃机的启动性能变差而难以平稳启动内燃机的行驶区域内，内燃机不停止。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
优选地，基于所述燃料特性来改变所述内燃机的所述运转停止区域是随着所述内燃机的启动性能由于燃料特性改变而不断变差来缩小所述内燃机的所述运转停止区域。随着内燃机的启动性能不断变差，推定为难以平稳启动内燃机的行驶区域扩大。但是，内燃机在这样的行驶区域内不停止，这能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的上述方面中，所述内燃机的所述运转停止区域可以是基于车速确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的启动性能变差时，可以将确定使所述内燃机的运转停止时的所述车速降低。
随着车速升高，用于驱动混合动力车辆的电动机的转速升高。当使用该电动机来启动内燃机时，随着该电动机的转速升高，由该电动机产生并能用于启动内燃机的转矩降低。但是，根据本发明的上述方面，所述内燃机的所述运转停止区域是基于车速确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。因此，内燃机在推定为难以平稳启动内燃机的车速范围内不停止，因为由用于驱动混合动力车辆的电动机产生的转矩由于由燃料特性变化引起的内燃机启动性能的变化而不足。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
优选地，随着内燃机的启动性能不断变差，通过降低与内燃机的运转停止区域对应的车速范围的上限来缩小内燃机的运转停止区域。这样，当车速高时，也就是当来自用于驱动混合动力车辆的电动机并能用于启动内燃机的转矩降低时，内燃机不停止。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的上述方面中，所述内燃机的所述运转停止区域可以是基于加速踏板操作量确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的启动性能变差时，可以将确定使所述内燃机的运转停止时的所述加速踏板操作量减小。
随着加速踏板操作量增大，混合动力车辆需求的输出转矩升高。当内燃机停止时，输出转矩从用于驱动混合动力车辆的电动机输出。因此，当使用用于驱动混合动力车辆的电动机来启动内燃机时，通过从用于驱动混合动力车辆的电动机的额定转矩中减去用于驱动混合动力车辆的转矩而计算出的能用于启动内燃机的转矩随着加速踏板操作量的增大而降低。但是，根据本发明的上述方面，所述内燃机的所述运转停止区域是基于加速踏板操作量确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。因此，内燃机在推定为难以平稳启动内燃机的加速踏板操作量范围内不停止，因为由用于驱动混合动力车辆的电动机产生的转矩由于由燃料特性变化引起的内燃机启动性能的变化而不足。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
优选地，随着内燃机的启动性能不断变差，通过降低与内燃机的运转停止区域对应的加速踏板操作量范围的上限来缩小内燃机的运转停止区域。这样，当加速踏板操作量大时，也就是当来自用于驱动混合动力车辆的电动机并能用于启动内燃机的转矩降低时，内燃机不停止。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的上述方面中，所述内燃机的所述运转停止区域可以是基于所述内燃机的温度确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
在本发明的上述方面中，当所述内燃机的启动性能变差时，可以将确定使所述内燃机的运转停止时的所述温度降低。
内燃机的启动性能随着内燃机的温度降低而不断变差。但是，根据本发明的上述方面，所述内燃机的所述运转停止区域是基于所述内燃机的温度确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。因此，内燃机在推定为难以平稳启动内燃机的内燃机温度范围内不停止，因为由用于驱动混合动力车辆的电动机产生的转矩由于由燃料特性变化引起的内燃机启动性能的变化而不足。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
优选地，随着内燃机的温度降低，通过降低与内燃机的运转停止区域对应的车速范围的上限和加速踏板操作量范围的上限中的至少一者来缩小内燃机的运转停止区域。这样，当内燃机的温度低时，也就是当内燃机的启动性能由于燃料特性的变化而尤其显著地变差时，内燃机不停止。结果，能减轻内燃机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的上述方面中，可以在设于所述混合动力车辆中的燃料箱内的燃料的量增大时，确定所述燃料的特性。
根据本发明的上述方面，当设于所述混合动力车辆中的燃料箱内的燃料的量已增大时，确定所述燃料特性。因此，所述确定并非总是进行而是根据需要进行，这减轻了加在控制装置上的负荷。
在本发明的上述方面中，可以在检测到设于所述混合动力车辆中的燃料箱的燃料入口的盖打开时，确定所述燃料的特性。
根据本发明的上述方面，当检测到设于所述混合动力车辆中的燃料箱的燃料入口的盖打开时，确定所述燃料的特性。因此，所述确定并非总是进行而是根据需要进行，这减轻了加在控制装置上的负荷。
在本发明的上述方面中，所述燃料可以是汽油，以及可以通过检测乙醇在掺有乙醇的汽油中的比率来确定所述燃料的特性。
在本发明的上述方面中，所述动力传递系统可包括电动差动单元，所述电动差动单元具有差动机构和差动电动机，所述差动机构布置在所述内燃机和驱动轮之间，所述差动电动机以驱动动力能在所述差动机构和所述差动电动机之间传递的方式连接到所述差动机构，以及在所述电动差动单元中通过控制所述差动电动机的运转状态来控制所述差动机构的差动状态。
根据本发明的上述方面，所述动力传递系统包括电动差动单元，所述电动差动单元具有差动机构和差动电动机，所述差动机构布置在所述内燃机和驱动轮之间，所述差动电动机以驱动动力能在所述差动机构和所述差动电动机之间传递的方式连接到所述差动机构，以及在所述电动差动单元中通过控制所述差动电动机的运转状态来控制所述差动机构的差动状态。因此，内燃机独立于车速即驱动轮的转速被驱动。结果，车辆的燃料效率提高。另外，使差动电动机怠速运转使得车辆能够在内燃机停止的情况下行驶。
优选地，内燃机的启动性能变差意味着乙醇的质量与全体燃料的质量之比增大。优选地，燃料特性的变化意味着乙醇在全体燃料中的混合比率的变化。
当内燃机的转速升高以启动内燃机时，优选地，用于驱动车辆的电动机产生抵抗内燃机的旋转阻力的反作用转矩。
在本发明的上述方面中，所述内燃机的所述停止区域可以包括所述电动机的运转区域以及所述内燃机和所述电动机两者都停止的行驶区域，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
本发明的第二方面涉及一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制方法，所述混合动力车辆包括内燃机和用于驱动所述混合动力车辆的电动机。根据所述控制方法，基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。
附图说明
从下面参照附图对示例性实施例的说明中将清楚看到本发明的上述和其它特征及优点，在附图中相同或相应的部分将用相同的附图标记表示，并且其中：
图1的视图示意性地示出作为本发明的示例性实施例所应用的混合动力车辆的动力传递系统的变速机构的结构；
图2的工作表示出在使图1所示的混合动力车辆动力传递系统以连续可变的方式或有级的方式换档时执行的变速操作与在执行变速操作时接合的液压摩擦接合装置的组合之间的关系；
图3的共线图示出在使图1所示的混合动力车辆动力传递系统以有级的方式换档时各档位下的相对转速；
图4的视图示出输入到设在图1所示的混合动力车辆动力传递系统中的电子控制单元和从该电子控制单元输出的信号；
图5的视图示出变速操作装置的示例，该变速操作装置被操作以选择多个变速位置之一并且具有变速杆；
图6的功能框图示出由图4所示的电子控制单元执行的控制工作的主要部分；
图7的曲线图示出被预先存储并用于判定自动变速单元的档位是否应当改变的变速图、被预先存储并用于判定变速机构的变速模式是否应当改变的切换图、以及被预先存储的包括发动机动力行驶区域和电机动力行驶区域之间的边界并用于判定驱动动力源是否应当改变的驱动动力源切换图的示例，所有这些图都形成在使用车速和输出转矩作为参数的同一个二维坐标系中，并且图7还示出变速图、切换图和驱动动力源切换图之间的关系；
图8的曲线图示出具有无级控制区域和有级控制区域之间的边界的、被预先存储的关系图，并且图8还是用于绘出由图7中的虚线示出的无级控制区域和有级控制区域之间的边界的概念图；
图9的曲线图示出在使用汽油作为供给到发动机的燃料时发动机转矩和加速踏板操作量之间的关系；
图10的曲线图示出用于描绘发动机停止区域的改变方式的驱动动力源切换图的示例，除了图10包括实线A’以外，图10大部分与图7相同；
图11的流程图示出由图4中的电子控制单元执行的控制的主要部分，即用于减轻发动机的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响的控制例程，该启动性能变差是由于燃料特性的变化而引起的。
具体实施方式
图1的视图示意性地示出构成根据本发明的示例性实施例的控制装置所应用的混合动力车辆的一部分的变速机构10。如图1所示，用作根据本发明的动力传递系统的变速机构10包括输入轴14、差动单元11、自动变速单元20和输出轴22，所有这些串联地共轴布置在变速器壳体12(下文中简称为“壳体12”)中，壳体12是附装在车身上的非旋转部件。输入轴14用作输入旋转部件。差动单元11直接连接到输入轴14或经由未示出的脉动吸收阻尼器(减振装置)连接到输入轴14。自动变速单元20布置在差动单元11和一对驱动轮38(见图6)之间的动力传递路径中，并且经由传递部件(传递轴)18连接到差动单元11。输出轴22是连接到自动变速单元20的输出旋转部件。变速机构10例如用在发动机纵向设置的FR(发动机前置，后轮驱动)车辆中。变速机构10设置在驱动轮38和发动机8之间；发动机8是内燃机，例如汽油机或柴油机，用作产生用于驱动车辆的驱动动力的驱动动力源。发动机8直接连接到输入轴14或经由未示出的脉动吸收阻尼器连接到输入轴14。该变速机构10将来自发动机8的驱动动力依次经例如差动齿轮单元(最终减速装置)36和一对车轴(它们构成动力传递路径的一部分)传递到驱动轮38。
如上所述，在本发明实施例的变速机构10中，发动机8和差动单元11彼此直接连接。也就是说，发动机8连接到差动单元11而在发动机8和差动单元11之间没有设置诸如变矩器或流体联接器(液力偶合器)之类的流体传动装置。因此，例如，当发动机8经上述脉动吸收阻尼器连接到差动单元11时，可认为发动机8直接连接到差动单元11。由于变速机构10的构造关于其轴线对称，因而在图1中未示出变速机构10的下部。
差动单元11包括第一电动机M1、动力分配机构16和第二电动机M2。动力分配机构16是将从发动机8输出的驱动动力分配到第一电动机M1和传递部件18的差动机构。第二电动机M2设置成与传递部件18一起旋转。第一电动机M1可用作根据本发明的差动电动机。第二电动机M2可用作根据本发明的用于驱动混合动力车辆的电动机。本发明实施例中的第一电动机M1和第二电动机M2都是也用作发电机的所谓的电动发电机。第一电动机M1至少用作产生反作用力的发电机(能够发电)，第二电动机M2至少用作输出驱动动力的电机(电动机)。第二电动机M2用作产生用于驱动车辆的驱动动力的驱动动力源。
动力分配机构16主要包括具有例如约0.418的预定传动比ρ0的单小齿轮式的差动行星齿轮单元24、切换离合器C0和切换制动器B0。差动行星齿轮单元24包括旋转元件，即差动太阳齿轮S0、差动小齿轮(行星齿轮)P0、差动行星架CA0和差动齿圈R0，差动行星架CA0以允许差动小齿轮P0绕它们的轴线旋转(自转)和绕差动太阳齿轮S0回转(公转)的方式支承差动小齿轮P0，差动齿圈R0经差动小齿轮P0与差动太阳齿轮S0啮合。在差动太阳齿轮S0的齿数为ZS0而差动齿圈R0的齿数为ZR0时，传动比ρ0表示为ZS0/ZR0。动力分配机构16可用作根据本发明的差动机构。
在动力分配机构16中，差动行星架CA0经输入轴14连接到发动机8，差动太阳齿轮S0连接到第一电动机M1，差动齿圈R0连接到传递部件18。切换制动器B0设置在差动太阳齿轮S0和壳体12之间，切换离合器C0设置在差动太阳齿轮S0和差动行星架CA0之间。释放切换离合器C0和切换制动器B0两者使得差动行星齿轮单元24的三个旋转元件即差动太阳齿轮S0、差动行星架CA0和差动齿圈R0能够相对于彼此旋转，从而将动力分配机构16置于动力分配机构16执行差动作用的差动模式。因此，从发动机8输出的驱动动力分配到第一电动机M1和传递部件18。从发动机8输出的驱动动力的分配给第一电动机M1的部分用于使第一电动机M1运行而发电。所产生的电力被储存或用于使第二电动机M2运行。因此，差动单元11(动力分配机构16)用作电动差动装置。例如，差动单元11可被置于所谓的无级变速模式(电动CVT模式)，即使在发动机8以恒定转速运转时，传递部件18的转速也连续变化。当动力分配机构16被置于差动模式时，差动单元11也被置于差动模式。因此，差动单元11被置于无级变速模式，其中差动单元11用作传动比γ0(输入轴14的转速/传递部件18的转速)在从最小值γ0min到最大值γ0max的传动比范围内连续变化的电动无级变速器。当动力分配机构16被置于差动模式时，以动力能在第一电动机M1和动力分配机构16之间传递的方式连接到动力分配机构16(差动单元11)的第一电动机M1、第二电动机M2和发动机8的运转状态被控制，从而动力分配机构16的差动状态亦即输入轴14的转速与传递部件18的转速之间的比率被控制。
当切换离合器C0或切换制动器B0被接合时，动力分配机构16被置于非差动模式，其中动力分配机构16不能执行差动作用。下面将给出更具体的说明。当切换离合器C0被接合且因此差动太阳齿轮S0和差动行星架CA0彼此连接时，动力分配机构16被置于锁定模式，其中行星齿轮单元24的三个旋转元件即差动太阳齿轮S0、差动行星架CA0和差动齿圈R0一起旋转，换言之，动力分配机构16被置于其不能执行差动作用的非差动模式。结果，差动单元11也被置于非差动模式。另外，发动机8的转速与传递部件18的转速一致。因此，差动单元11(动力分配机构16)被置于固定变速模式，亦即有级变速模式，其中差动单元11用作传动比γ0固定为1的变速器。当切换制动器B0代替切换离合器C0被接合且因此差动太阳齿轮S0被锁定在壳体12上时，动力分配机构16被置于不允许差动太阳齿轮S0旋转的锁定模式，换言之，动力分配机构16被置于其不能执行差动作用的非差动模式。结果，差动单元11也被置于非差动模式。差动齿圈R0旋转得比差动行星架CA0快。因此，动力分配机构16用作增速机构，且差动单元11(动力分配机构16)被置于固定变速模式，亦即有级变速模式，其中差动单元11用作传动比γ0固定为小于1的值、例如约0.7的增速变速器。
如上所述，本发明实施例中的切换离合器C0和切换制动器B0用作使差动单元11(动力分配机构16)的变速模式在差动模式即非锁定模式与非差动模式即锁定模式之间选择性地切换的差动模式切换装置。更具体地，切换离合器C0和切换制动器B0用作使差动单元11(动力分配机构16)的变速模式在以下模式之间选择性地切换的差动模式切换装置：i)差动单元11(动力分配机构16)用作电动差动装置的差动模式，例如，差动单元11(动力分配机构16)用作传动比连续变化的电动无级变速器的无级变速模式；和ii)差动单元11(动力分配机构16)不执行电动无级变速操作的变速模式，例如，差动单元11(动力分配机构16)不用作无级变速器且传动比固定在预定值的锁定模式，即，差动单元11(动力分配机构16)用作不能执行电控无级变速操作的具有一个传动比的单速变速器或具有多个传动比的多速变速器的固定变速模式(非差动模式)。
自动变速单元20是用作能够以有级方式改变传动比(＝传递部件18的转速N18/输出轴22的转速NOUT)的有级自动变速器的变速单元。自动变速单元20包括单小齿轮式的第一行星齿轮单元26、单小齿轮式的第二行星齿轮单元28和单小齿轮式的第三行星齿轮单元30。第一行星齿轮单元26包括第一太阳齿轮S1、第一小齿轮(行星齿轮)P1、第一行星架CA1和第一齿圈R1，第一行星架CA1以允许第一小齿轮P1绕它们的轴线旋转(自转)和绕第一太阳齿轮S1回转(公转)的方式支承第一小齿轮P1，第一齿圈R1经第一小齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合。第一行星齿轮单元26具有例如约0.562的预定传动比ρ1。第二行星齿轮单元28包括第二太阳齿轮S2、第二小齿轮(行星齿轮)P2、第二行星架CA2和第二齿圈R2，第二行星架CA2以允许第二小齿轮P2绕它们的轴线旋转(自转)和绕第二太阳齿轮S2回转(公转)的方式支承第二小齿轮P2，第二齿圈R2经第二小齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合。第二行星齿轮单元28具有例如约0.425的预定传动比ρ2。第三行星齿轮单元30包括第三太阳齿轮S3、第三小齿轮(行星齿轮)P3、第三行星架CA3和第三齿圈R3，第三行星架CA3以允许第三小齿轮P3绕它们的轴线旋转(自转)和绕第三太阳齿轮S3回转(公转)的方式支承第三小齿轮P3，第三齿圈R3经第三小齿轮P3与第三太阳齿轮S3啮合。第三行星齿轮单元30具有例如约0.421的预定传动比ρ3。在第一太阳齿轮S1的齿数为ZS1、第一齿圈R1的齿数为ZR1、第二太阳齿轮S2的齿数为ZS2、第二齿圈R2的齿数为ZR2、第三太阳齿轮S3的齿数为ZS3、第三齿圈R3的齿数为ZR3时，传动比ρ1表示为ZS1/ZR1，传动比ρ2表示为ZS2/ZR2，传动比ρ3表示为ZS3/ZR3。
在自动变速单元20中，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2彼此连接，并经第二离合器C2选择性地连接到传递部件18。另外，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2经第一制动器B1选择性地连接到壳体12。第一行星架CA1经第二制动器B2选择性地连接到壳体12。第三齿圈R3经第三制动器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彼此连接，并且选择性地连接到输出轴22。第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3彼此连接，并且经第一离合器C1选择性地连接到传递部件18。这样，自动变速单元20和传递部件18经由用以选择自动变速单元20的档位的第一离合器C1和第二离合器C2之一彼此连接。换言之，第一离合器C1和第二离合器C2用作改变在传递部件18和自动变速单元20之间延伸、即在差动单元11(传递部件18)和驱动轮38之间延伸的动力传递路径的状态的接合装置。动力传递路径的状态在驱动动力能沿该动力传递路径传递的动力可传递状态和驱动动力沿该动力传递路径的传递被中断的动力传递中断状态之间改变。就是说，使第一离合器C1和第二离合器C2中的至少一个接合将动力传递路径置于动力可传递状态。反之，使第一离合器C1和第二离合器C2两者都释放将动力传递路径置于动力传递中断状态。
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是用在车辆有级自动变速器中的液压摩擦接合装置。离合器可以是湿式多片型离合器，其中多个叠置的摩擦片由液力致动器压在一起，制动器可以是带式制动器，其中缠绕在转鼓的外周面上的一条或两条带的一端由液力致动器拉紧。各个液压摩擦接合装置使位于该液压摩擦接合装置两侧的部件选择性地彼此连接。
在如上所述地构造的变速机构10中，档位选自从第一档位至第五档位的前进档、倒档和空档。通过以图2的工作表所示的组合选择性地接合切换离合器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来选择期望的档位。这样，可获得各档位下的传动比γ(＝输入轴的转速NIN/输出轴的转速NOUT)。相邻档位的传动比γ之间的比率彼此基本相等。在本发明的实施例中，动力分配机构16具有切换离合器C0和切换制动器B0。差动单元11可被置于其用作无级变速器的无级变速模式。或者，通过接合切换离合器C0和切换制动器B0之一，差动单元11可被置于其用作具有固定传动比的变速器的固定变速模式。因此，变速机构10可被置于有级变速模式，其中变速机构10作为使用自动变速单元20和通过接合切换离合器C0和切换制动器B0之一而被置于固定变速模式的差动单元11的有级变速器工作。或者，变速机构10可被置于无级变速模式，其中变速机构10作为使用自动变速单元20和通过保持切换离合器C0和切换制动器B0两者被释放而被置于无级变速模式的差动单元11的电动无级变速器工作。换言之，变速机构10通过接合切换离合器C0和切换制动器B0之一而被置于有级变速模式，以及通过保持切换离合器C0和切换制动器B0两者被释放而被置于无级变速模式。差动单元11也可被看作在有级变速模式和无级变速模式之间切换的变速器。
例如，当变速机构10用作有级变速器时，下述档位之一如图2的工作表所示地被选择。通过接合切换离合器C0、第一离合器C1和第三制动器B3，选择具有例如约3.357的最大传动比γ1的第一档位。通过接合切换离合器C0、第一离合器C1和第二制动器B2，选择具有小于第一档位的传动比的、例如约2.180的传动比γ2的第二档位。通过接合切换离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1，选择具有小于第二档位的传动比的、例如约1.424的传动比γ3的第三档位。通过接合切换离合器C0、第一离合器C1和第二离合器C2，选择具有小于第三档位的传动比的、例如约1.000的传动比γ4的第四档位。通过接合第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0，选择具有小于第四档位的传动比的、例如约0.705的传动比γ5的第五档位。通过接合第二离合器C2和三制动器B3，选择具有介于第一档位的传动比和第二档位的传动比之间的、例如约3.209的传动比γR的倒档。当自动变速单元20被置于空档时，离合器C0、C1和C2以及制动器B0、B1、B2和B3全都被释放。
但是，当变速机构10用作无级变速器时，如图2的工作表所示，切换离合器C0和切换制动器B0两者都被释放。这样，当差动单元11用作无级变速器且与差动单元11串联布置的自动变速单元20用作有级变速器时，传递部件18的转速亦即输入到处于第一档位、第二档位、第三档位和第四档位之一的自动变速单元20的转速连续改变，从而允许各档位的传动比连续变化。因此，档位在传动比连续变化的同时改变。结果，由整个变速机构10获得的总传动比γT连续变化。在图2的“步进比”部分中示出了一个档位的传动比与相邻较高档位的传动比之比(即，步进比)。如图2的“总幅”部分所示，第一档位的传动比与第五档位的传动比之比为4.76。
图3的共线图利用直线示出变速机构10的各个旋转元件的转速之间的相关关系。旋转元件的连接状态根据所选档位而改变。变速机构10包括用作无级变速器或第一变速单元的差动单元11和用作有级变速器或第二变速单元的自动变速单元20。图3的共线图是二维坐标系统，其中横轴表示行星齿轮单元24、26、28和30的传动比ρ之间的关系，纵轴表示相对转速。在三条水平线中，靠下的水平线X1表示零转速，靠上的水平线X2表示1.0的转速，即连接到输入轴14的发动机8的转速NE，水平线XG表示传递部件18的转速。
另外，对应于构成差动单元11的动力分配机构16的三个元件的三条竖直线Y1、Y2和Y3按从左到右的顺序表示被看作第二旋转元件(第二元件)RE2的差动太阳齿轮S0、被看作第一旋转元件(第一元件)RE1的差动行星架CA0及被看作第三旋转元件(第三元件)RE3的差动齿圈R0的相对转速。竖直线Y1和Y2之间的间隔以及竖直线Y2和Y3之间的间隔基于差动行星齿轮单元24的传动比ρ0来确定。此外，自动变速单元20的五条竖直线Y4、Y5、Y6、Y7和Y8按从左到右的顺序表示彼此连接且被看作第四旋转元件(第四元件)RE4的第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2、被看作第五旋转元件(第五元件)RE5的第一行星架CA1、被看作第六旋转元件(第六元件)RE6的第三齿圈R3、彼此连接且被看作第七旋转元件(第七元件)RE7的第一齿圈R1、第二行星架CA2和第三行星架CA3、以及彼此连接且被看作第八旋转元件(第八元件)RE8的第二齿圈R2和第三太阳齿轮S3的相对转速。竖直线Y4和Y5之间的间隔、竖直线Y5和Y6之间的间隔、竖直线Y6和Y7之间的间隔以及竖直线Y7和Y8之间的间隔基于第一行星齿轮单元26的传动比ρ1、第二行星齿轮单元28的传动比ρ2和第三行星齿轮单元30的传动比ρ3来确定。在共线图中的竖直线间的间隔之间的关系中，当对应于太阳齿轮的竖直线和对应于行星架的竖直线之间的间隔表示为“1”时，对应于行星架的竖直线和对应于齿圈的竖直线之间的间隔表示为行星齿轮单元的传动比ρ。就是说，在差动单元11的坐标系中，竖直线Y1和Y2之间的间隔被设定为对应于1的间隔，而竖直线Y2和Y3之间的间隔被设定为对应于传动比ρ0的间隔。类似地，在自动变速单元20的坐标系中，对于第一、第二和第三行星齿轮单元26、28和30中的各个，对应于太阳齿轮的竖直线和对应于行星架的竖直线之间的间隔被设定为对应于1的间隔，而对应于行星架的竖直线和对应于齿圈的竖直线之间的间隔被设定为对应于传动比ρ的间隔。
如图3的共线图所示，本发明实施例中的变速机构10如此构造，使得当差动行星齿轮单元24的第一旋转元件RE1(差动行星架CA0)经输入轴14连接到发动机8并经切换离合器C0选择性地连接到第二旋转元件RE2(差动太阳齿轮S0)、第二旋转元件RE2连接到第一电动机M1并经切换制动器B0选择性地连接到壳体12、而第三旋转元件(差动齿圈R0)RE3连接到传递部件18和第二电动机M2时，动力分配机构16(差动单元11)将输入轴14的旋转经传递部件18传递到自动变速单元(有级变速器)20。此时差动太阳齿轮S0的转速和差动齿圈R0的转速之间的关系由经过Y2与X2的交点的倾斜直线L0示出。
当切换离合器C0和切换制动器B0两者都被释放时，动力分配机构16被置于无级变速模式(差动模式)。在这种情况下，当通过控制第一电动机M1的转速而升高或降低由直线L0和竖直线Y1的交点表示的差动太阳齿轮S0的转速时，如果取决于车速V的差动齿圈R0的转速基本恒定，则由直线L0和竖直线Y2的交点表示的差动行星架CA0的转速升高或降低。当通过接合切换离合器C0而使差动太阳齿轮S0和差动行星架CA0彼此连接时，动力分配机构16被置于三个旋转元件RE1、RE2和RE3一起旋转的非差动模式。因此，直线L0与水平线X2匹配，而传递部件18以与发动机转速NE相同的转速旋转。或者，当通过接合切换制动器B0而使差动太阳齿轮S0的旋转停止时，动力分配机构16被置于其用作增速机构的非差动模式。因此，直线L0到达图3所示的状态，且由直线L0和竖直线Y3的交点表示的差动齿圈R0的转速、即传递部件18的转速被输入到自动变速单元20中。此时，传递部件18的转速高于发动机转速NE。
在自动变速单元20中，第四旋转元件RE4经第二离合器C2选择性地连接到传递部件18，并且经第一制动器B1选择性地连接到壳体12。第五旋转元件RE5经第二制动器B2选择性地连接到壳体12。第六旋转元件RE6经第三制动器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。第八旋转元件RE8经第一离合器C1选择性地连接到传递部件18。
当切换离合器C0、第一离合器C1和第三制动器B3被接合时，第一档位被选定。如图3所示，在自动变速单元20的坐标系中，第一档位下的输出轴22的转速被示出为以下直线的交点：i)倾斜直线L1，该倾斜直线L1由第一离合器C1和第三制动器B3两者的接合限定，并且经过水平线X2与表示第八旋转元件RE8转速的竖直线Y8的交点以及水平线X1与表示第六旋转元件RE6转速的竖直线Y6的交点；和ii)表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7。当切换离合器C0、第一离合器C1和第二制动器R2被接合时，第二档位被选定。第二档位下的输出轴22的转速被示出为由第一离合器C1和第二制动器B2两者的接合限定的倾斜直线L2与表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7的交点。当切换离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1被接合时，第三档位被选定。第三档位下的输出轴22的转速被示出为由第一离合器C1和第一制动器B1两者的接合限定的倾斜直线L3与表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7的交点。当切换离合器C0、第一离合器C1和第二离合器C2被接合时，第四档位被选定。第四档位下的输出轴22的转速被示出为由第一离合器C1和第二离合器C2两者的接合限定的水平直线L4与表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7的交点。当第一档位、第二档位、第三档位和第四档位中的每一个被选定时，切换离合器C0被接合。因此，具有与发动机转速NE相同的速度的旋转从差动单元11即动力分配机构16传递到第八旋转元件RE8。但是，如果切换制动器B0代替切换离合器C0被接合，则具有比发动机转速NE高的速度的旋转从差动单元11传递到第八旋转元件RE8。因此，第五档位下的输出轴22的转速被示出为由第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0全部的接合限定的水平直线L5与表示连接到输出轴22的第七旋转元件RE7转速的竖直线Y7的交点。
图4示出输入到电子控制单元40中(由电子控制单元40接收)和从电子控制单元40输出的信号的示例，电子控制单元40是控制构成根据本发明实施例的用于混合动力车辆的动力传递系统的一部分的变速机构10的控制单元。电子控制单元40包括具有CPU、ROM、RAM、输入接口、输出接口等的所谓微计算机。电子控制单元40通过在利用RAM的临时存储功能的同时根据预存储在ROM中的程序处理信号，来执行驱动控制，例如对自动变速单元20的变速控制，以及与发动机8及第一和第二电动机M1和M2相关的混合动力驱动控制。
各种信号从图4所示的各种传感器和开关传递到电子控制单元40。这些信号包括：表示发动机冷却剂温度TEMPW的信号；表示变速位置PSH的信号；表示由转速传感器如转速计检测出的第一电动机M1的转速NM1(下文中称作“第一电动机转速NM1”)和第一电动机M1的旋转方向的信号；表示由转速传感器44(见图1)如转速计检测出的第二电动机M2的转速NM2(下文中称作“第二电动机转速NM2”)和第二电动机M2的旋转方向的信号；表示发动机8的转速即发动机转速NE的信号；表示传动比组合设定值的信号；表示选择M模式(手动变速运行模式)的指令的信号；表示空调的运转的信号；表示与输出轴22的转速NOUT对应的、由车速传感器46(见图1)检测出的车速V和车辆的行驶方向的信号；表示自动变速单元20中的液压流体的温度的信号；表示紧急制动器的操作的信号；表示脚踏制动器的操作的信号；表示催化剂温度的催化剂温度信号；表示加速踏板操作量Acc的加速踏板操作量信号，该加速踏板操作量对应于驾驶员所要求的驱动动力的量；凸轮角度信号；表示雪地模式设定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；表示自动巡航运行的自动巡航信号；表示车辆重量的车重信号；表示车轮速度的轮速信号；和表示发动机8中的空燃比A/F的信号。转速传感器44和车速传感器46的各个都是能够既检测转速又检测旋转方向的传感器。当自动变速单元20在车辆行驶时处于空档时，车辆的行驶方向由车速传感器46检测。
电子控制单元40向发动机输出控制装置43(见图6)传递各种控制信号以控制从发动机8输出的驱动动力。这些控制信号包括：提供给控制设在发动机8的进气管95中的电子控制式节气门96的开度θTH的节气门致动器97的驱动信号；燃料供给量信号，从燃料喷射装置98供给到发动机8的气缸中的燃料量基于该燃料供给量信号被控制；表示空气-燃料混合物在发动机8中由点火装置99点燃的点火正时的点火信号；增压压力调节信号，增压压力基于该增压压力调节信号被调节；电动空调驱动信号，电动空调基于该电动空调驱动信号被操作；指令信号，电动机M1和M2基于该指令信号被操作；变速位置(操作位置)指示信号，变速范围指示器基于该变速位置指示信号被操作；传动比指示信号，传动比基于该传动比指示信号被指示；雪地模式指示信号，车辆在雪地模式下运行基于该雪地模式指示信号被指示；ABS致动信号，防止车轮在制动器接合时打滑的ABS致动器基于该ABS致动信号被致动；指示M模式已被选择的M模式指示信号；阀指令信号，液压控制回路42(见图6)中的电磁控制阀基于该阀指令信号被致动以控制差动单元11和自动变速单元20中的液压摩擦接合装置的液压致动器；驱动指令信号，作为液压控制回路42的液压源的电动油泵44基于该驱动指令信号被操作；电加热器基于其被驱动的信号；和提供给用于执行巡航控制的计算机的信号。
图5示出用作用于从多个变速位置PSH中手动选择变速装置的切换装置的变速操作装置48的示例。该变速操作装置48例如布置在驾驶员座椅的侧面，并且设有变速杆49，变速杆49被操作以从多个变速位置PSH中选择期望的变速位置。
变速杆49被手动地操作到以下位置中的期望位置。这些位置包括驻车位置“Park”、倒档位置“Reverse”、空档位置“Neutral”、自动变速向前行驶位置“Drive”和手动变速向前行驶位置“Manual”。当变速杆49处于Park时，获得变速机构10的自动变速单元20中的动力传递路径被中断的空档状态，并且自动变速单元20的输出轴22被锁定。当变速杆49处于Reverse时，车辆能反向行驶。当变速杆49处于Neutral时，变速机构10处于其中动力传递路径被中断的空档状态。当变速杆49处于Drive时，获得执行自动变速控制的自动变速模式。在自动变速控制中，总传动比γT在一定范围内改变。总传动比γT基于各档位下的差动单元11的传动比和自动变速单元20的传动比来确定。差动单元11的传动比在一定范围内连续改变。自动变速单元20的档位由自动变速控制从第一档位至第五档位中选择。当变速杆49处于Manual时，手动变速模式(手动模式)被选择以通过限制在自动变速控制中使用的自动变速单元20的高档位的使用来设定所谓的变速范围。
当变速杆49被手动地切换至上述位置中被选定的变速位置PSH时，例如，液压控制回路42的状态被电气地切换，以选择图2的工作表所示的Reverse、Neutral和Drive之一。
在从Park到Manual的位置中，Park位置和Neutral位置都是被选择以使车辆停止行驶的非行驶位置。当变速杆49处于Park或Neutral时，如图2的工作表所示，第一离合器C1和第二离合器C2两者都被释放。也就是说，Park和Neutral都是非驱动位置。当变速杆49处于Park或Neutral时，通过释放第一离合器C1和第二离合器C2，自动变速单元20中的动力传递路径被置于动力传递中断状态，从而经动力传递路径的动力传递被中断，且因此车辆不能行驶。Reverse、Drive和Manual都是被选择以使车辆行驶的行驶位置。当变速杆49处于Reverse、Drive或Manual时，如图2的工作表所示，第一离合器C1和第二离合器C2中的至少一个被接合。也就是说，Reverse、Drive和Manual都是驱动位置。当变速杆49处于Reverse、Drive或Manual时，通过接合第一离合器C1和/或第二离合器C2，自动变速单元20中的动力传递路径被置于动力传递允许状态，从而经动力传递路径的动力传递被允许，并且允许车辆行驶。
更具体地，当变速杆49从Park或Neutral被手动地切换到Reverse时，通过接合第二离合器C2，自动变速单元20中的动力传递路径的状态从动力传递中断状态切换为动力传递允许状态。当变速杆49从Neutral被手动地切换到Drive时，通过至少接合第一离合器C1，自动变速单元20中的动力传递路径的状态从动力传递中断状态切换为动力传递允许状态。当变速杆49从Reverse被手动地切换到Park或Neutral时，通过释放第二离合器C2，自动变速单元20中的动力传递路径的状态从动力传递允许状态切换为动力传递中断状态。当变速杆49从Drive被手动地切换到Neutral时，通过释放第一离合器C1和第二离合器C2，自动变速单元20中的动力传递路径的状态从动力传递允许状态切换为动力传递中断状态。
图6是示出由电子控制单元40执行的控制工作的主要部分的功能性框图。如图6所示，有级变速控制单元54用作改变自动变速单元20的档位的变速控制单元。例如，有级变速控制单元54使用预存储在存储单元56中的由图7中的实线和点划线表示的关系(变速图，变速脉谱图)基于由车速V和应当从自动变速单元20输出的需求转矩TOUT表示的车辆状况来判定自动变速单元20的档位是否应当改变。也就是说，有级变速控制单元54使用变速图基于车辆状况确定自动变速单元20应当变速到的档位。然后，有级变速控制单元54执行自动变速控制以使自动变速单元20变速到所确定的档位。此时，有级变速控制单元54向液压控制回路42提供指令以接合和/或释放除切换离合器C0和切换制动器B0之外的液压摩擦接合装置，以便例如根据图2的工作表将自动变速单元20变速到所确定的档位。
当变速机构10处于无级变速模式时，即当差动单元11处于差动模式时，混合动力控制单元52使发动机8高效运转，并通过优化从发动机8供给的驱动动力和从第二电动机M2供给的驱动动力之间的比率，以及优化在第一电动机M1发电时由第一电动机M1承受的反作用力，来控制用作电控无级变速器的差动单元11的传动比γ0。例如，混合动力控制单元52基于加速踏板操作量Acc(表示驾驶员要求的输出量)和车速V计算用于驱动车辆的目标(需求)驱动动力；基于用于驱动车辆的目标驱动动力和蓄电装置的充电要求值计算总目标驱动动力；考虑传递损失、加在辅助机器上的负载、从第二电动机M2供给的辅助转矩等计算从发动机输出的目标驱动动力，以从发动机输出总目标驱动动力；以及控制发动机8的发动机转速NE和发动机转矩TE以获得目标驱动动力，并控制由第一电动机M1产生的电力量。
混合动力控制单元52考虑自动变速单元20的档位来执行混合动力控制，以提高动力性能、燃料效率等。在该混合动力控制中，差动单元11用作电动无级变速器以使发动机转速NE和车速V(设定成使发动机8高效运转)与由自动变速单元20的档位设定的传递部件18的转速协调。就是说，混合动力控制单元52设定变速机构10的总传动比γT的目标值，以使发动机8根据最佳燃料效率曲线(燃料效率脉谱图，关系图)运转。最佳燃料效率曲线是在使用发动机转速NE和从发动机8输出的转矩TE(发动机转矩TE)作为参数的二维坐标系统中通过实验预先确定的，从而当车辆在无级变速模式下被驱动时实现高的驾驶性能和高的燃料效率。最佳燃料效率曲线存储在混合动力控制单元52中。例如，混合动力控制单元52设定变速机构10的总传动比γT的目标值，以获得使从发动机输出的驱动动力与目标驱动动力(总目标驱动动力，或需求驱动动力)匹配的发动机转矩TE和发动机转速NE。然后，混合动力控制单元52控制差动单元11的传动比γ0以获得目标驱动动力，由此将总传动比γT控制在例如从0.5到13的范围内，在该范围内允许总传动比γT变化。
此时，混合动力控制单元52将由第一电动机M1产生的电能经逆变器58供给到蓄电装置60和第二电动机M2。因此，尽管从发动机8输出的驱动动力的大部分机械地传递到传递部件18，但从发动机8输出的驱动动力的其它部分被第一电动机M1消耗来发电。就是说，从发动机8输出的驱动动力的其它部分在第一电动机M1中被转换成电能。该电能经逆变器58供给到第二电动机M2，并且第二电动机M2被驱动。这样，机械能从第二电动机M2传递到传递部件18。与从发电到在第二电动机M2中耗电的过程相关的装置构成电气路径，在该电气路径中从发动机8输出的动力的一部分转换为电能，且电能转换为机械能。
另外，混合动力控制单元52具有发动机输出控制单元的功能，其通过向发动机输出控制装置43输出用于使用节气门致动器97控制电控式节气门96的打开/关闭的指令、用于控制由燃料喷射装置98喷射的燃料量和燃料喷射装置98喷射燃料的正时的指令、和用于控制点火装置99如点火器点燃空气-燃料混合物的正时的指令中的至少一种，来执行对发动机8的输出控制，以使发动机8产生需求量的驱动动力。例如，混合动力控制单元52基本上根据预存储的关系图(未示出)基于加速踏板操作量Acc来执行节气门控制以驱动节气门致动器97。就是说，混合动力控制单元52基本上执行节气门控制以随着加速踏板操作量Acc的增大而增大节气门开度θTH。
图7中的实线A是发动机动力行驶区域和电机动力行驶区域之间的边界。该边界用于判定产生用于启动和驱动车辆的驱动动力的驱动动力源是否应当在发动机8和电机如第二电动机M2之间改变。换言之，该边界用于判定行驶模式是否应当在所谓的发动机动力行驶模式(其中使用发动机8作为驱动动力源启动和驱动车辆)和所谓的电机动力行驶模式(其中使用第二电动机M2作为驱动动力源驱动车辆)之间改变。包括用于判定行驶模式是否应当在发动机动力行驶模式和电机动力行驶模式之间改变的边界(由实线A表示)的、图7所示的预存储的关系图是由使用车速V和输出转矩TOUT(与驱动动力相关的值)作为参数的二维坐标系形成的驱动动力源切换图(驱动动力源脉谱图)的示例。该驱动动力源切换图例如与由图7中的实线和点划线表示的变速图(变速脉谱图)一起被预存储在存储单元56中。
例如，混合动力控制单元52使用图7所示的驱动动力源切换图判定由车速V和需求转矩TOUT表示的车辆状况是处于电机动力行驶区域还是发动机动力行驶区域内。然后，混合动力控制单元52以电机动力行驶模式或发动机动力行驶模式驱动车辆。如从图7可见，例如，在低输出转矩TOUT范围即低发动机转矩TE范围(其中发动机效率一般比在高转矩范围内低)内、或在车速V较低的低车速范围即低负荷范围内，混合动力控制单元52以电机动力行驶模式驱动车辆。
当车辆以电机动力行驶模式被驱动时，混合动力控制单元52执行控制以抑制停止的发动机8的拖滞(drag)和提高燃料效率。就是说，当车辆以电机动力行驶模式被驱动时，混合动力控制单元52使用差动部11的电控CVT功能(差动作用)控制第一电动机M1，使得第一电动机转速NM1为负值，例如，使第一电动机M1怠速，由此使用差动部11的差动作用将发动机转速NE保持为零或基本为零。
混合动力控制单元52使发动机8的运转状态在工作状态和停止状态之间改变，以使行驶模式在发动机动力行驶模式和电机动力行驶模式之间改变。就是说，混合动力控制单元52包括启动或停止发动机8的发动机启动/停止控制单元66。当混合动力控制单元52根据例如图7中的驱动动力源切换图基于车辆状态判定为行驶模式应当在电机动力行驶模式和发动机动力行驶模式之间改变时，发动机启动/停止控制单元66启动或停止发动机8。
例如，如图7中实线B上从点“a”到点“b”的运动所示，当需求输出转矩TOUT由于加速踏板的下压而升高且车辆状态从电机动力行驶区域切换到发动机动力行驶区域时，发动机启动/停止控制单元66向第一电动机M1供给电力以升高第一电动机转速NM1，即，使第一电动机M1用作启动器。这样，发动机转速NE升高，且发动机8以如此方式启动，即，空气-燃料混合物由点火装置99在预定的发动机转速NE’(例如，能实现发动机8的自维持运转的发动机转速NE)点燃。这样，混合动力控制单元52将行驶模式从电机动力行驶模式切换到发动机动力行驶模式。在这种情况下，发动机启动/停止控制单元66可通过快速升高第一电动机转速NM1来将发动机转速NE快速升高到预定的发动机转速NE’。这样，能快速避免发动机转速范围(其上限是怠速NEIDL)内的共振范围，从而抑制发动机启动时发生共振。在适当运转时，第二电动机M2能只沿一个方向旋转，而第一电动机M1能沿正转方向和反转方向旋转。因此，与第二电动机M2的旋转方向相同的第一电动机M1的旋转方向被看作第一电动机M1的正转方向。当第一电动机M1的转速NM1在第一电动机M1沿反转方向旋转时变得接近于零时，如果考虑旋转方向(转速为正值还是负值)，则转速的值升高。因此，第一电动机转速NM1升高。
如图7中实线B上从点“b”到点“a”的运动所示，当需求输出转矩TOUT由于加速踏板的松开而降低且车辆状态从发动机动力行驶区域切换到电机动力行驶区域时，发动机启动/停止控制单元66停止来自燃料喷射装置98的燃料供给，即，切断燃料供给，以停止发动机8。这样，混合动力控制单元52将行驶模式从发动机动力行驶模式切换到电机动力行驶模式。在这种情况下，发动机启动/停止控制单元66可通过快速降低第一电动机转速NM1来将发动机转速NE快速降低到零或基本等于零的值。这样，能快速避免共振范围，从而抑制发动机启动时产生振动。或者，发动机启动/停止控制单元66可在燃料供给被切断前通过降低第一电动机转速NM1来降低发动机转速NE。这样，当发动机转速NE为预定的发动机转速NE’时，燃料供给被切断以停止发动机8。
即使在车辆以发动机动力行驶模式被驱动时，混合动力控制单元52也能通过经由电气路径从第一电动机M1和/或从蓄电装置60向第二电动机M2供给电能以及通过驱动第二电动机M2来执行所谓的转矩辅助操作以辅助发动机8。因此，在本发明的实施例中，发动机8和第二电动机M2两者都被用作车辆的驱动动力源的行驶模式不是包括在电机动力行驶模式中而是包括在发动机动力行驶模式中。
另外，即使在车辆停止或以低速行驶时，混合动力控制单元52也使用差动单元11的电控CVT功能来维持发动机8的运转状态。例如，如果在车辆静止时蓄电装置60的充电状态水平(SOC)降低且需要第一电动机M1发电，则发动机8驱动第一电动机M1发电且第一电动机M1的转速升高。因此，即使由车速V确定的第二电动机转速NM2由于车辆静止而变为零(或基本等于零的值)，发动机转速NE也通过使用动力分配机构16的差动作用而维持在能实现发动机8的自维持运转的发动机转速或高于该发动机转速。
混合动力控制单元52能通过利用差动部11的电控CVT功能和通过控制第一电动机转速NM1和/或第二电动机转速NM2而将发动机转速NE维持在任意给定值，而与车辆是静止还是行驶无关。例如，如从图3的共线图可见，当发动机转速NE升高时，混合动力控制单元52在维持取决于车速V的第二电动机转速NM2的同时升高第一电动机转速NM1。
增速档位判定单元62基于例如车辆状况根据预存储在存储单元56中的、图7所示的变速图判定变速机构10应当变换到的档位是否为增速档位如第五档位，以便确定在将变速机构10置于有级变速模式时切换离合器C0和切换制动器B0中的哪一个应当被接合。
切换控制单元50通过基于车辆状况切换差动模式切换装置(C0，B0)的接合/释放状态使变速模式在无级变速模式即差动模式和有级变速模式即锁定模式之间选择性地切换。例如，切换控制单元50使用预存储在存储单元56中的由图7中的虚线和双点划线表示的关系(变速图，变速脉谱图)基于由需求输出转矩TOUT和车速V表示的车辆状况判定是否要切换变速机构10(差动单元11)的变速模式。就是说，切换控制单元50通过判定车辆状况是处于无级控制区域(其中变速机构10应当被置于无级变速模式)还是处于有级控制区域(其中变速机构10应当被置于有级变速模式)内来确定变速机构10应当被变换到的变速模式。然后，切换控制单元50基于判定的结果切换变速模式以将变速机构10置于无级变速模式或有级变速模式。
更具体地，如果判定为车辆状况处于有级控制区域内，则切换控制单元50向混合动力控制单元52传递一信号，基于该信号，混合动力控制或无级变速控制不被允许，即被禁止。同时，切换控制单元50向有级变速控制单元54传递一信号，基于该信号，自动变速单元20的档位被允许改变。然后，有级变速控制单元54例如根据预存储在存储单元56中的图7所示的变速图执行对自动变速单元20的自动变速控制。例如，预存储在存储单元56中的图2中的工作表示出选择性地接合以改变自动变速单元20的档位的液压摩擦接合装置即C0、C1、C2、B0、B1、B2和B3的组合。就是说，整个变速机构10即差动单元11和自动变速单元20用作所谓的有级自动变速器，并且根据图2所示的工作表变换到选定的档位。
例如，当增速档位判定单元62判定为变速机构10应当变换到第五档位时，整个变速机构10应当选择传动比低于1.0的增速档位，即所谓的超速档。因此，切换控制单元50向液压控制回路42传递指令以释放切换离合器C0和接合切换制动器B0，从而差动单元11用作具有例如为0.7的固定传动比γ0的辅助变速器。另一方面，当增速档位判定单元62判定为变速机构10应当变换到除第五档位之外的档位时，整个变速机构10应当选择具有等于或高于1.0的传动比的减速档位或速度维持档位。因此，切换控制单元50向液压控制回路42传递指令以接合切换离合器C0和释放切换制动器B0，从而差动单元11用作具有例如为1的固定传动比γ0的辅助变速器。以此方式，切换控制单元50将变速机构10置于有级变速模式，并且改变切换离合器C0和切换制动器B0的工作状态，从而选择该有级变速模式下的增速档位或减速档位(速度维持档位)。这样，差动单元11用作辅助变速器。此外，与差动单元11串联连接的自动变速单元20用作有级变速器。结果，整个变速机构10用作所谓的有级自动变速器。
但是，如果判定为车辆状况处于无级变速控制区域(其中变速机构10应当被切换到无级变速模式)内，则切换控制单元50向液压控制回路42传递指令以释放切换离合器C0和切换制动器B0两者。如果切换离合器C0和切换制动器B0两者都被释放，则差动单元11被切换到无级变速模式且整个变速机构10被切换到无级变速模式。同时，切换控制单元50向混合动力控制单元52传递信号以允许混合动力控制单元52执行混合动力控制。另外，切换控制单元50为有级变速控制单元54提供信号以将档位固定在用于无级变速模式的预定档位，或者提供信号以允许有级变速控制单元54例如根据预存储在存储单元56中的图7所示的变速图自动改变自动变速单元20的档位。在这种情况下，有级变速控制单元54通过根据图2所示的工作表接合或释放除切换离合器C0和切换制动器B0之外的离合器和制动器来执行自动变速控制。当由切换控制单元50切换到无级变速模式的差动单元11用作无级变速器而与差动单元11串联布置的自动变速单元20用作有级变速器时，可获得适当量的驱动动力。此外，输入到处于第一档位、第二档位、第三档位和第四档位之一的自动变速单元20的转速连续改变，从而各个档位的传动比能连续改变。因此，档位在传动比连续改变的同时改变。结果，由整个变速机构10获得的总传动比γT连续改变。
下面详细描述图7。图7示出预存储在存储单元56中的关系图(变速图，变速脉谱图)，基于该关系图判定自动变速单元20的档位是否应当改变。该变速图由使用车速V和需求输出转矩TOUT(与驱动动力有关的值)作为参数的二维坐标系构成。图7中的实线是升档线，点划线是降档线。
图7中的虚线表示由切换控制单元50用来判定车辆状况是处于无级控制区域还是处于有级控制区域的基准车速V1和基准输出转矩T1。就是说，图7中的虚线包括高车速判定线和高输出判定线两者。高车速判定线表示基准车速V1，其是用于判定车辆是否以高车速行驶的预定值。高输出判定线表示基准输出转矩T1，其是用于判定与混合动力车辆需求的驱动动力有关的值是否高、例如来自自动变速单元20的输出转矩TOUT是否应当高的预定值。此外，还具有由图7中的双点划线和虚线表示的迟滞区域。该迟滞区域位于有级控制区域和无级控制区域之间。因此，在关于车辆状况是处于有级控制区域还是无级控制区域内的判定中产生迟滞效应。就是说，图7示出预存储的切换图(切换脉谱图，关系图)，其包括基准车速V1和基准输出转矩T1，使用车速V和输出转矩TOUT作为参数，并且在切换控制单元50判定车辆状况是处于有级控制区域还是无级控制区域内时被使用。包括该切换图的变速脉谱图可预存储在存储单元56中。切换图可包括基准车速V1和基准输出转矩T1中的至少一个，或者可包括使用车速V或输出转矩TOUT作为参数的预存储切换线。
上述变速图、切换图、驱动动力源切换图等可以以用于将实际车速V与基准车速V1进行比较的判定表达式和用于将输出转矩TOUT与基准输出转矩T1进行比较的判定表达式的形式而非脉谱图的形式被存储。在这种情况下，例如，当实际车速V(表示车辆状况的值)已超过基准车速V1时，切换控制单元50将变速机构10置于有级变速模式。另外，当应当从自动变速单元20输出的输出转矩TOUT(表示车辆状况的值)已超过基准输出转矩T1时，切换控制单元50将变速机构10置于有级变速模式。
用于使差动单元11用作电动无级变速器的电子控制设备如电动机的功能可能会出故障或降低。例如，与从在第一电动机M1中产生电能到将电能转换为机械能的电气路径有关的设备的功能可能降低。就是说，第一电动机M1、第二电动机M2、逆变器58、蓄电装置60或使这些装置彼此连接的传递路径可能出故障。另外，车辆的功能可能由于故障或低温而降低。在这些情况下，即使车辆状况处于无级控制区域内，切换控制单元50也会优选地将变速机构10置于有级变速模式以便可靠地保持车辆运行。
上述的与驱动动力有关的值是与车辆需求的驱动动力一一对应的参数。该值不限于驱动轮38需求的驱动转矩或驱动动力，而是也可以是例如来自自动变速单元20的输出转矩TOUT、车辆加速度或基于加速踏板操作量或节气门开度θTH(或进气量、空燃比或燃料喷射量)计算出的发动机转矩TE和发动机转速NE的实际值，或者例如需求驱动动力、来自自动变速单元20的需求(目标)输出转矩TOUT或基于例如由驾驶员实现的加速踏板操作量或节气门开度计算出的需求(目标)发动机转矩TE的推定值。驱动转矩可在考虑差动比、驱动轮38的半径等的情况下基于例如输出转矩TOUT来计算，或者可使用例如转矩传感器来直接检测。其它值也可这样计算或检测。
如果当车辆以高车速行驶时变速机构10被置于无级变速模式，则燃料效率降低。为了避免这种情况，基准车速V1被设定。如果车速高于基准车速V1，则变速机构10被置于有级变速模式。基准输出转矩T1例如基于在电能的最大值适当地降低时显现出的第一电动机M1的特性被设定。这样，当需要大量的驱动动力来驱动车辆时，对于高转矩范围内的发动机转矩无需来自第一电动机M1的反作用转矩。结果，第一电动机M1的尺寸减小。
图8是预存储在存储单元56中的切换图(切换脉谱图，关系图)。该切换脉谱图使用发动机转速NE和发动机转矩TE作为参数，并且包括发动机输出线，该发动机输出线是在切换控制单元50判定车辆状况是处于有级控制区域还是无级控制区域内时使用的边界。切换控制单元50可根据图8中的切换图而非图7中的切换图，基于发动机转速NE和发动机转矩TE来判定由发动机转速NE和发动机转矩TE表示的车辆状况是处于无级控制区域还是有级控制区域内。图8也是用于形成图7中的虚线的概念图。换言之，图7中的虚线是基于图8中的关系图(脉谱图)形成在使用车速V和输出转矩TOUT作为参数的二维坐标系中的切换线。
如图7所示，输出转矩TOUT等于或高于预定的基准输出转矩T1的高转矩区域以及车速V等于或高于预定的基准车速V1的高车速区域被用作有级控制区域。因此，当来自发动机8的转矩较高以及当车速较高时，变速机构10被置于有级变速模式。另一方面，当来自发动机8的转矩较低以及当车速较低时，即当发动机8需要产生常规驱动动力范围内的驱动动力时，变速机构10被置于无级变速模式。
类似地，如图8所示，发动机转矩TE等于或高于预定的基准值TEH的高转矩区域、发动机转速NE等于或高于预定的基准值NEH的高转速区域以及基于发动机转矩TE和发动机转速NE计算出的从发动机输出的驱动动力等于或大于预定的基准值的高驱动动力区域被用作有级控制区域。因此，当从发动机8输出的转矩较高、当发动机8的转速较高以及当从发动机8输出的驱动动力较大时，变速机构10被置于有级变速模式。另一方面，当从发动机8输出的转矩较低、当发动机8的转速较低以及当从发动机8输出的驱动动力较小时，即当发动机8需要产生常规驱动动力范围内的驱动动力时，变速机构10被置于无级变速模式。图8中的有级控制区域和无级控制区域之间的边界对应于高车速基准线和高输出基准线，该高车速基准线表示用于判定车辆是否以高速行驶的值，该高输出基准线用于判定是否需要输出高发动机转矩。
因此，例如，当车辆以低速或中速行驶时以及当驱动车辆需要少量或中量的驱动动力时，变速机构10被置于无级变速模式以维持有利的燃料效率。但是，当车辆以高速行驶时，例如，当实际车速V高于基准车速V1时，变速机构10被置于其作为有级变速器工作的有级变速模式。在这种情况下，从发动机8输出的驱动动力沿机械动力传递路径传递到驱动轮38。因此，能抑制由于驱动动力和电能之间的转换引起的损失，当变速机构10作为电动无级变速器工作时会产生这种损失。结果，燃料效率提高。当驱动车辆需要大量驱动动力时，例如，当与驱动动力有关的值如输出转矩TOUT超过基准输出转矩T1时，变速机构10被置于其作为有级变速器工作的有级变速模式。在这种情况下，从发动机8输出的驱动动力沿机械动力传递路径传递到驱动轮38。因此，只有当车辆以低速或中速行驶时以及当驱动车辆需要少量或中量的驱动动力时，变速机构10才作为电动无级变速器工作。因此，能降低应当由第一电动机M1产生的电力的最大值，即，应当从第一电动机M1供给的电力的最大值。结果，能进一步减小第一电动机M1或包括该第一电动机M1的车辆动力传递系统的尺寸。从另一个角度说，当驱动车辆需要大量的驱动动力时，相比于对燃料效率的需求，更多的重点放在驾驶员对驱动动力的需求上。因此，变速模式从无级变速模式切换到有级变速模式(固定变速模式)。这样，使用者能享受到由于在车辆以有级自动变速模式行驶时引起的升档而带来的发动机转速NE的变化，即由于换档而带来的发动机转速NE的令人愉悦的变化。
如上所述，根据本发明实施例的差动单元11(变速机构10)在无级变速模式和有级变速模式(固定变速模式)之间选择性地切换。切换控制单元50基于车辆状态确定差动单元11应当被置于的变速模式，并且差动单元11被置于无级变速模式和有级变速模式之一。在本发明的实施例中，混合动力控制单元52基于车辆状态选择电机动力行驶模式或发动机动力行驶模式。为了在发动机动力行驶模式和电机动力行驶模式之间改变行驶模式，发动机启动/停止控制单元66启动或停止发动机8。
基本上，汽油被用作发动机8中的燃料。但是，乙醇和汽油燃料能以预定的混合比率相互混合。在这种情况下，这些燃料的特性如挥发性的变化会对发动机8的启动性能产生不利影响。为了减轻发动机8的启动性能的波动对车辆的平稳运动的不利影响，例如，当发动机转速NE升高以启动发动机时的发动机转速加速度AE(每单位时间的发动机转速NE的升高率)需要增大以便随着发动机8的启动性能变差而更快地升高发动机转速NE。为了增大发动机转速加速度AE，有利的是从第一电动机M1和第二电动机M2获得能用于升高发动机转速NE的更高转矩。但是，作为能从电动机输出的最大转矩的额定转矩随着电动机的转速越高而越低。因此，当发动机8的启动性能变差时，第一电动机转速NM1和第二电动机转速NM2降低以在发动机启动时升高第一电动机M1的额定转矩和第二电动机M2的额定转矩，或者由第一电动机M1和第二电动机M2产生并用于除发动机启动之外的其它目的如车辆行驶的转矩降低以相对升高能用于启动发动机的转矩。这样，可认为能减轻发动机的启动性能变差对车辆的平稳运动的不利影响。
当发动机8的启动性能由于在发动机8的燃料中掺有乙醇而变差时，考虑发动机启动性能与由第一电动机M1和第二电动机M2产生并用于启动发动机的转矩之间的关系来执行用于减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响的控制。在下文中将对该控制进行详细说明。
再参照图6，燃料供给判定单元80判定混合动力车辆的燃料箱70中的燃料量是否已增大。这是因为，只有当燃料箱70中的燃料量增大时，乙醇与全体燃料的混合比率才会改变，以改变燃料特性。更具体地，基于来自检测燃料箱70中的燃料量的燃料计72的信号来判定燃料箱70中的燃料量是否已增大。当燃料供给到燃料箱70时，用于封闭燃料箱70的燃料入口的燃料入口盖74打开。因此，燃料供给判定单元80可在燃料入口盖74打开时判定为燃料箱70中的燃料量已增大。
传递部件18、第一电动机M1和发动机8经差动行星齿轮单元24彼此连接。因此，当发动机动力行驶模式下的变速机构10处于无级变速模式时，从第一电动机M1输出抵抗发动机转矩TE的反作用转矩，使得传递部件18以预定的转速旋转。因此，如果确定了反作用转矩，则发动机转矩TE也得以确定。因此，转矩检测单元82基于从第一电动机M1输出的反作用转矩来检测发动机转矩TE。更具体地，转矩检测单元82基于供给到第一电动机M1的电流值(该电流值基于提供给逆变器58的控制量来确定)来检测作为反作用转矩的来自第一电动机M1的输出转矩TM1(下文中称作“第一电动机转矩TM1”)。然后，转矩检测单元82基于第一电动机转矩TM1、传动比ρ0等计算发动机转矩TE。例如，当发动机转矩TE和第一电动机转矩TM1不为零且保持平衡时，即当车辆处于稳定行驶模式时，由方程1计算发动机转矩TE。在方程1的右侧具有负号，因为第一电动机转矩TM1的方向与发动机转矩TE的方向相反。
TE＝-TM1×(1+ρ0)/ρ0    方程1
图9的曲线图示出在使用汽油作为燃料时发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间的关系。变速机构10在设计时考虑这样的事实，即，表示发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点可在图9中的容许变动范围内改变，该容许变动范围是基于由图9中的粗实线表示的基准特性来设定的。当燃料的特性改变时，例如，当乙醇混入供给到发动机8的汽油时，表示发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点偏离表示基准特性的线。燃料变化判定单元84预先存储图9中的基准特性作为在例如只有汽油被用作燃料时获得的特性。如果表示由转矩检测单元82检测出的发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点偏离表示基准特性的线达落在考虑例如汽油特性的变化而设定的预定范围之外的量，则判定为乙醇与汽油混合，并且判定为燃料的特性改变。例如，当预定量的乙醇与汽油混合时，燃料的辛烷值趋于增大。如果辛烷值增大，则发动机8中的点火正时提前，因为较不太可能发生爆震。当加速踏板操作量Acc恒定时，发动机转矩TE变得高于与沿着表示基准特性的线的加速踏板操作量Acc相关的发动机转矩。
表示发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间的实际关系的点偏离表示基准特性的线的量与燃料的特性即乙醇在全体燃料中的混合比率之间的关系通过实验预先确定。燃料特性确定单元86预先存储燃料特性和发动机转矩TE之间的通过实验确定的关系。当燃料改变判定单元84判定为燃料特性已改变时，燃料特性确定单元86基于由转矩检测单元82检测到的发动机转矩TE来推测和确定燃料特性、更具体地为乙醇在全体燃料中的混合比率。更具体地，燃料特性确定单元86基于表示发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点从表示基准特性的线的偏离来推测和确定燃料特性、更具体地为乙醇在全体燃料中的混合比率。在对本发明实施例的说明中，除非另外指明，乙醇在全体燃料中的混合比率是指乙醇的质量与全体燃料的质量的比率。
当燃料改变判定单元84判定为燃料特性已改变时，停止区域改变单元88基于由燃料特性确定单元86确定的、在发动机8中燃烧的燃料的特性来改变发动机8的运转停止区域，该运转停止区域是发动机8的运转停止的运转区域。更具体地，在上述情况下，当发动机8的启动性能由于燃料特性的变化、更具体地由于乙醇在全体燃料中的混合比率增大而变差时，停止区域改变单元88缩小发动机8的运转停止区域，即发动机停止区域。更具体地，在上述情况下，随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，停止区域改变单元88进一步缩小发动机停止区域。
图10是用于描述发动机停止区域改变的方式的驱动动力源切换图的示例。除了图10具有实线A’之外，图10大部分与图7相同。与在图7中一样，在图10中，横轴表示车速V，纵轴表示需要从自动变速单元20(变速机构10)输出的需求输出转矩TOUT。需求输出转矩TOUT对应于加速踏板操作量Acc，且在图10中需求输出转矩TOUT可用加速踏板操作量Acc来替换。图7和10中的电机动力行驶区域是发动机8停止而第二电动机M2用作产生驱动车辆的驱动动力的驱动动力源的行驶区域。因此，上述发动机停止区域是通过使发动机8和第二电动机M2都不用作驱动动力源而车辆滑行的行驶区域与上述电机动力行驶区域结合而获得的行驶区域。如果电机动力行驶区域缩小，则发动机停止区域也缩小。在本发明中，即使发动机停止区域缩小，电机动力行驶区域也不必总是缩小。
参照图10详细描述发动机停止区域改变的方式。当发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而变差时，停止区域改变单元88改变图10中的对应于发动机停止区域的电机动力行驶区域和发动机动力行驶区域之间的边界，使得车速V和需求输出转矩TOUT降低，就是说，停止区域改变单元88将所述边界从实线A移动到实线A’以缩小电机动力行驶区域(发动机停止区域)。参照图10以不同的方式描述发动机停止区域改变的方式。如果关注图10中的横轴表示车速V这一事实，则对应于图10中的电机动力行驶区域的发动机停止区域是基于车速V判定为发动机8停止的行驶区域。因此，随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，停止区域改变单元88降低对应于发动机停止区域(电机动力行驶区域)的车速区域的上限以缩小发动机停止区域。例如，在图10中，如果所述边界从实线A移动到实线A’，则在图10中的横轴上车速区域的上限从VL1降低到VL2。如果关注图10中的纵轴表示需求输出转矩TOUT这一事实，则对应于电机动力行驶区域的发动机停止区域是基于对应于需求输出转矩TOUT的加速踏板操作量Acc判定为发动机8停止的行驶区域。因此，随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，停止区域改变单元88降低对应于发动机停止区域(电机动力行驶区域)的加速踏板操作量Acc区域的上限以缩小发动机停止区域。例如，在图10中，如果所述边界从实线A移动到实线A’，则在图10中的纵轴上加速踏板操作量Acc区域的上限从TL1降低到TL2。
如果燃料改变判定单元84判定为燃料特性尚未改变，则停止区域改变单元88不改变发动机停止区域。
转矩检测单元82、燃料改变判定单元84、燃料特性确定单元86和停止区域改变单元88可独立于由燃料供给判定单元80作出的判定来执行控制。但是，优选地，只有当燃料供给判定单元80判定为燃料箱70中的燃料量已增大时，转矩检测单元82、燃料改变判定单元84、燃料特性确定单元86和停止区域改变单元88才执行控制，以便减轻加在电子控制单元40上的控制负荷。
图11的流程图示出由电子控制单元40执行的控制的主要部分，即用于减轻发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响的控制例程。该控制例程以例如数毫秒到数十毫秒的极短周期执行。
首先，在对应于燃料供给判定单元80的步骤(下文中省略“步骤”)SA1中，电子控制单元40判定混合动力车辆的燃料箱70中的燃料量是否已增大。如果作出肯定的判定(在SA1中为“是”)，即，如果判定为燃料箱70中的燃料量已增大，则执行SA2。另一方面，如果作出否定的判定(在SA1中为“否”)，则流程图中的控制例程结束。更具体地，基于来自检测燃料箱70中的燃料量的燃料计72的信号来判定燃料箱70中的燃料量是否已增大。当燃料供给到燃料箱70中时，燃料箱70的燃料入口盖74打开。因此，如果检测到燃料入口盖74打开，则可判定为燃料箱70中的燃料量已增大。
在对应于转矩检测单元82的SA2中，电子控制单元40基于供给到第一电动机M1的电流值(该电流值基于提供给逆变器58的控制量而确定)来检测作为反作用转矩的第一电动机转矩TM1，并基于第一电动机转矩TM1、传动比ρ0等来计算发动机转矩TE。更具体地，当发动机转矩TE和第一电动机转矩TM1不为零且保持平衡时，即当车辆处于稳定行驶模式时，由方程1计算发动机转矩TE。
在对应于燃料改变判定单元84和燃料特性确定单元86的SA3中，电子控制单元40判定表示在SA2中计算出的发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点是否偏离表示图9中的、被预先存储的基准特性的线达落在考虑例如汽油特性的变化而设定的预定范围之外的量。如果表示所述关系的点偏离表示所述基准特性的线达落在所述预定范围之外的量(在SA3中为“是”)，则电子控制单元40判定为在汽油中混有乙醇且判定为燃料特性已改变。电子控制单元40基于表示在SA2中计算出的发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间关系的点偏离表示基准特性的线的量来推测和确定燃料的特性，即乙醇在全体燃料中的混合比率。例如，如果表示发动机转矩TE和加速踏板操作量Acc之间的实际关系的点偏离表示基准特性的线的量与乙醇在全体燃料中的混合比率之间的关系通过实验确定并且该通过实验确定的关系被预先存储，则基于所存储的关系推测乙醇在全体燃料中的混合比率。
如果在SA3中作出肯定的判定(在SA3中为“是”)，即，如果判定为燃料特性已改变，则电子控制单元40基于在SA3中确定和在发动机8的运转中使用的燃料特性来改变发动机8的运转停止区域(其中发动机8的运转停止)，即发动机停止区域。更具体地，当发动机8的启动性能由于燃料特性的变化、即由于乙醇在全体燃料中的混合比率的增大而变差时，电子控制单元40在SA4中缩小发动机停止区域。
如果在SA3中作出否定的判定，则电子控制单元40在SA5中保持发动机停止区域不变。SA4和SA5对应于停止区域改变单元88。
本发明的实施例产生了以下效果A1)至A11)。A1)基于在发动机8中燃烧的燃料的特性来改变发动机停止区域，该发动机停止区域是发动机8的运转停止的行驶区域。因此，发动机8在适合于燃料特性的行驶条件下停止或启动。即使发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而发生变化，也能减轻启动性能的变化对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A2)如果燃料改变判定单元84作出肯定的判定，则停止区域改变单元88基于在发动机8中燃烧的燃料的特性来改变发动机停止区域。更具体地，当发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而变差时，发动机停止区域缩小。因此，在推测为由于发动机8的启动性能变差而难以平稳地启动发动机8的行驶区域内，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A3)当燃料改变判定单元84作出肯定的判定时，停止区域改变单元88基于燃料特性来改变发动机停止区域。更具体地，随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，发动机停止区域进一步缩小。随着发动机8的启动性能不断变差，推测为难以平稳地启动发动机8的行驶区域增大。但是，根据本发明的实施例，在这样的行驶区域内，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A4)在本发明的实施例中，当发动机8启动时，第一电动机M1以与第二电动机M2相同的旋转方向以较高的第一电动机转速NM1旋转，并且发动机转速NE升高。此时，第一电动机转矩TM1和来自第二电动机M2的输出转矩TM2(下文中称作“第二电动机转矩TM2”)抵抗发动机8的旋转阻力。因此，为了更快地升高发动机转速NE以平稳地启动发动机(因为发动机8的启动性能已变差)，用于升高发动机转速NE的第一电动机转矩TM1和第二电动机转矩TM2需要升高。但是，如果自动变速单元20的传动比恒定，则随着车速V升高，第二电动机转速NM2升高，且第二电动机M2的额定转矩降低。当发动机转速NE恒定时，例如，当发动机转速NE为零时，随着第二电动机转速NM2升高，第一电动机M1在与第二电动机M2旋转的方向相反的方向上以较高的转速NM1旋转，并且第一电动机M1的额定转矩如图3的共线图所示地降低。发动机停止区域是基于车速V判定为发动机8停止的行驶区域。因此，在推测为由于发动机8的启动性能因燃料特性的变化而发生变化使得用于升高发动机转速NE的第一电动机转矩TM1和第二电动机转矩TM2不足且难以平稳地启动发动机8的行驶区域内，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A5)随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，停止区域改变单元88降低对应于发动机停止区域(电机动力行驶区域)的车速区域的上限以缩小发动机停止区域。因此，当车速高时，即，当用以在发动机启动时升高发动机转速NE的第一电动机转矩TM1和第二电动机转矩TM2降低时，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A6)随着加速踏板操作量Acc增大，需要从自动变速单元20输出的需求输出转矩TOUT升高。在这种情况下，当发动机8启动时，通过从第二电动机M2的额定转矩中减去用于驱动车辆的转矩而获得的能用于启动发动机的转矩随着加速踏板操作量Acc增大而降低。但是，发动机停止区域是基于加速踏板操作量Acc而判定为发动机8停止的行驶区域。因此，在推测为由于发动机8的启动性能因燃料特性的变化而发生变化使得能用于启动发动机的第二电动机转矩TM2不足且难以平稳地启动发动机的加速踏板操作量Acc的区域内，发动机不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A7)随着发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而不断变差，停止区域改变单元88降低对应于发动机停止区域(电机动力行驶区域)的加速踏板操作量Acc的上限以缩小发动机停止区域。因此，当加速踏板操作量Acc大时，即，当用以在发动机启动时升高发动机转速NE的第一电动机转矩TM1和第二电动机转矩TM2降低时，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
A8)当燃料供给判定单元80判定为燃料箱70中的燃料量已增大时，转矩检测单元82、燃料改变判定单元84、燃料特性确定单元86和停止区域改变单元88执行控制。因此，这些单元根据需要执行控制，这能减轻加在电子控制单元40上的控制负荷。
A9)根据本发明的实施例，当检测到燃料入口盖74打开时，燃料供给判定单元80可判定为燃料箱70中的燃料量已增大。在这种情况下，转矩检测单元82、燃料改变判定单元84、燃料特性确定单元86和停止区域改变单元88根据需要执行控制。因此，能减轻加在电子控制单元40上的控制负荷。
A10)变速机构10包括具有布置在发动机8与驱动轮38之间的动力分配机构16的差动单元11，和连接到动力分配机构16的第一电动机M1。在差动单元11中，通过控制第一电动机M1来控制动力分配机构16的差动状态。因此，发动机8独立于车速V、即驱动轮38的转速被驱动，这提高了混合动力车辆的燃料效率。另外，使第一电动机M1怠速运转能够使车辆在发动机8停止的情况下行驶。
A11)发动机8的输出特性根据供给到发动机8的燃料的特性、更具体而言是根据乙醇在全体燃料中的混合比率而发生变化。但是，根据本发明的实施例，基于抵抗发动机转矩TE的第一电动机转矩TM1来检测发动机转矩TE，并且基于发动机转矩TE来推测和确定燃料特性、更具体而言是乙醇在全体燃料中的混合比率。因此，能通过检测第一电动机转矩TM1容易地确定燃料特性。
尽管已参照本发明的示例性实施例说明了本发明，但应当理解本发明不限于所述的实施例或构造。相反，本发明意图覆盖各种变型和等同布置。此外，尽管以各种示例性的组合和构型示出了所述发明的各种要素，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在所附权利要求的范围内。
例如，随着发动机8的温度(被检测为发动机8中的冷却剂的温度)变低，发动机8的启动性能变差。因此，发动机停止区域可以是基于发动机8的温度判定为发动机8停止的行驶区域。例如，通常在发动机8的温度等于或高于0℃时给予停止发动机8的许可。但是，如果乙醇在全体燃料中的混合比率超过预定值，则可以在发动机8的温度等于或高于40℃时给予停止发动机8的许可。当发动机8的温度低于40℃时，发动机停止区域可以设定为零。因此，不给予停止发动机8的许可，并且行驶模式不从发动机动力行驶模式切换到电机动力行驶模式。在这种情况下，在推测为由于发动机8的启动性能因燃料特性的变化而发生变化使得难以平稳地启动发动机8的发动机8的温度区域内，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
随着发动机8的温度降低，停止区域改变单元88可通过降低对应于发动机停止区域的车速V的范围的上限和加速踏板操作量Acc的范围的上限中的至少一者来进一步缩小发动机停止区域。在这种情况下，当发动机8的温度低时，即，当发动机8的启动性能由于燃料特性的变化而显著变差时，发动机8不停止，这能减轻发动机8的启动性能变差对混合动力车辆的平稳运动的不利影响。
在本发明的实施例中，变速机构10包括用作差动机构的动力分配机构16，和第一电动机M1。但是，本发明可应用于所谓的并联式混合动力车辆，其中未设置第一电动机M1和动力分配机构16，且发动机8、离合器、第二电动机M2、自动变速单元20以及驱动轮38彼此串联连接。当在这种并联式混合动力车辆中启动发动机时，发动机8和第二电动机M2之间的离合器被接合以升高第二电动机转矩TM2。当来自驱动轮38的反向驱动动力可用时，其也被用于升高发动机转速NE。发动机8和第二电动机M2之间的离合器根据需要设置。因此，本发明可应用于不具有这种离合器的并联式混合动力车辆。
当燃料改变判定单元84作出肯定的判定时，停止区域改变单元88改变发动机停止区域。但是，由于停止区域改变单元88基于燃料特性改变发动机停止区域，所以停止区域改变单元88可独立于由燃料改变判定单元84作出的判定来改变发动机停止区域。
在本发明的实施例中，在供给到发动机8的汽油燃料中混有乙醇。但是，燃料的主要成分也可以是轻油或氢。燃料特性不限于掺有乙醇的燃料。因此，燃料特性确定单元86不仅推测乙醇在全体燃料中的混合比率，还推测和确定燃料特性。
在本发明的实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2包括在差动单元11中。作为替代方案，第一电动机M1和第二电动机M2也可与差动单元11分开地设置。
在本发明的实施例中，当第一电动机M1的运转状态被控制时，差动单元11(动力分配机构16)用作传动比γ0在从最小值γ0min到最大值γ0max的范围内连续变化的电控无级变速器。作为替代方案，差动单元11的传动比γ0也可不连续变化而是使用差动作用以有级方式变化。
在根据本发明实施例的变速机构10中，发动机8和差动单元11彼此直接连接。作为替代方案，发动机8也可经由接合元件如离合器连接到差动单元11。
在根据本发明实施例的变速机构10中，第一电动机M1和第二旋转元件RE2彼此直接连接，第二电动机M2和第三旋转元件RE3彼此直接连接。作为替代方案，第一电动机M2可经由接合元件如离合器连接到第二旋转元件RE2，第二电动机M2可经由接合元件如离合器连接到第三旋转元件RE3。
在本发明实施例中的从发动机8延伸到驱动轮8的动力传递路径中，自动变速单元20紧邻差动单元11布置在差动单元11的下游。作为替代方案，差动单元11可紧邻自动变速单元20布置在自动变速单元20的下游。就是说，自动变速单元20可布置在任意位置，只要自动变速单元20构成从发动机8延伸到驱动轮38的动力传递路径的一部分即可。
在本发明的实施例中，在图1中，差动单元11和自动变速单元20彼此串联连接。但是，即使是在差动单元11和自动变速单元20不彼此机械独立的情况下，只要变速机构10具有电气地改变差动状态的电差动功能和基于与使用电差动功能进行换档的原理不同的原理改变档位的功能，则本发明也可适用。
在本发明的实施例中，动力分配机构16是单个行星齿轮单元。作为替代方案，动力分配机构16也可以是两个行星齿轮单元。
在本发明的实施例中，发动机8连接到构成差动行星齿轮单元24的第一旋转元件RE1，从而来自发动机8的驱动动力可传递到第一旋转元件RE1；第一电动机M1连接到第二旋转元件RE2，从而来自第一电动机M1的驱动动力可传递到第二旋转元件RE2；并且通向驱动轮38的动力传递路径连接到第三旋转元件RE3。但是，本发明也可应用于例如这样的结构：两个行星齿轮单元在构成这两个行星齿轮单元的旋转元件的一部分彼此连接；发动机、电动机和驱动轮连接到行星齿轮单元的旋转元件，使得驱动动力可在这些元件之间传递；以及通过控制连接到行星齿轮单元的旋转元件的离合器或制动器使变速模式在无级变速模式和有级变速模式之间切换。
在本发明的实施例中，自动变速单元20是用作有级自动变速器的变速单元。作为替代方案，自动变速单元20也可以是无级变速器。另外，本发明还可应用于没有自动变速单元20的结构。
在本发明的实施例中，第二电动机M2直接连接到传递部件18。但是，第二电动机M2的位置不限于此。例如，第二电动机M2可直接或经由例如变速器、行星齿轮单元或接合装置在从差动单元11到驱动轮38的任意位置连接到动力传递路径。
在根据本发明实施例的动力分配机构16中，差动行星架CA0连接到发动机8，差动太阳齿轮S0连接到第一电动机M1，差动齿圈R0连接到传递部件18。但是，这些部件彼此连接的方式不限于此。发动机8、第一电动机M1和传递部件18也可连接到差动行星齿轮单元24的三个旋转元件CA0、S0和R0中的任意元件。
在本发明的实施例中，发动机8与输入轴14直接连接。但是，发动机不必与输入轴14直接连接。例如，发动机8可经由齿轮或带操作性地连接到输入轴14。此外，发动机8不必与输入轴14共轴设置。
在本发明的实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2与输入轴14共轴设置，第一电动机M1连接到差动太阳齿轮S0，第二电动机M2连接到传递部件18。但是，这些部件不必这样布置。例如，第一电动机M1可经由齿轮、带或减速器操作性地连接到差动太阳齿轮S0，第二电动机M2可经由齿轮、带或减速器连接到传递部件18。
在本发明的实施例中，自动变速单元20经由传递部件18与差动单元11串联连接。作为替代方案，可与输入轴14并行地设置中间轴，并且自动变速单元20可与该中间轴共轴设置。在这种情况下，差动单元11和自动变速单元20可经由用作传递部件18的成对的中间齿轮、由链轮和链条构成的成对的传递部件彼此连接，从而驱动动力从差动单元11传递到自动变速单元20。
根据本发明实施例的动力分配机构16由一组行星齿轮单元构成。作为替代方案，动力分配机构16也可由两组或更多组行星齿轮单元构成，并且可用作在非差动模式(固定变速模式)下具有三个或更多个档位的变速器。
在本发明的实施例中，第二电动机M2连接到构成从发动机8延伸到驱动轮38的动力传递路径的一部分的传递部件18。作为替代方案，变速机构10也可被构造成：第二电动机M2连接到动力传递路径，并且可经由接合元件如离合器连接到动力分配机构16；且动力分配机构16的差动状态由第二电动机M2而非第一电动机M1来控制。

Claims (18)

1.一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置，所述混合动力车辆包括内燃机和用于驱动所述混合动力车辆的电动机，所述控制装置的特征在于：
基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，基于所述燃料的特性来改变所述内燃机的所述运转停止区域是在所述内燃机的启动性能变差时缩小所述内燃机的所述运转停止区域。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，当所述内燃机的所述运转停止区域改变时，所述电动机的运转区域保持不变，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，当所述内燃机的所述运转停止区域改变时，根据所述内燃机的所述运转停止区域的变化来改变所述电动机的运转区域，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，当所述内燃机的所述运转停止区域缩小时，所述电动机的所述运转区域缩小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中，所述内燃机的所述运转停止区域是基于车速确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，当所述内燃机的启动性能变差时，将确定使所述内燃机的运转停止时的所述车速降低。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中，所述内燃机的所述运转停止区域是基于加速踏板操作量确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其中，当所述内燃机的启动性能变差时，将确定使所述内燃机8的运转停止时的所述加速踏板操作量减小。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制装置，其中，所述内燃机的所述运转停止区域是基于所述内燃机的温度确定使所述内燃机的运转停止的行驶区域。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其中，当所述内燃机的启动性能变差时，将确定使所述内燃机的运转停止时的所述温度降低。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的控制装置，其中，当设于所述混合动力车辆中的燃料箱内的燃料的量增大时，确定所述燃料的特性。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的控制装置，其中，当检测到设于所述混合动力车辆中的燃料箱的燃料入口的盖打开时，确定所述燃料的特性。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的控制装置，其中：
所述燃料是汽油；以及
通过检测乙醇在掺有乙醇的汽油中的比率来确定所述燃料的特性。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的控制装置，其中，所述动力传递系统包括电动差动单元，所述电动差动单元具有差动机构和差动电动机，所述差动机构布置在所述内燃机和驱动轮之间，所述差动电动机以驱动动力能在所述差动机构和所述差动电动机之间传递的方式连接到所述差动机构，以及在所述电动差动单元中通过控制所述差动电动机的运转状态来控制所述差动机构的差动状态。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的控制装置，其中，所述内燃机的所述停止区域包括所述电动机的运转区域以及所述内燃机和所述电动机两者都停止的行驶区域，所述电动机的所述运转区域是所述电动机运转的行驶区域。
17.一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制装置，所述混合动力车辆包括内燃机和用于驱动所述混合动力车辆的电动机，所述控制装置包括：
运转停止区域改变单元，所述运转停止区域改变单元基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。
18.一种用于混合动力车辆的动力传递系统的控制方法，所述混合动力车辆包括内燃机和用于驱动所述混合动力车辆的电动机，所述控制方法的特征在于包括：
基于在所述内燃机中燃烧的燃料的特性来改变所述内燃机的运转停止区域，所述内燃机的所述运转停止区域是所述内燃机的运转停止的行驶区域。
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