CN103958306A - 混合动力系统的控制装置 - Google Patents

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Abstract

混合动力系统(1)包括：发动机(10)、电动机/发电机(20)、被输入发动机转矩的自动离合器(30)、将被输入的转矩传递给驱动轮(W)侧的齿轮组(50)、以及配备有多个旋转部件的差动装置(60)，其中，该齿轮组(50)的转矩输入侧、电动机/发电机(20)的旋转轴(21)和自动离合器(30)的输出侧各自分别连接到所述多个旋转部件上，在所述混合动力系统中，使电动机/发电机(20)承受发动机转矩的反作用力，在通过将发动机转矩经由差动装置(60)和齿轮组(50)传递给驱动轮(W)而使车辆起步时，在半卡合状态滑动控制自动离合器(30)。

Description

混合动力系统的控制装置
技术领域
本发明涉及混合动力系统的控制装置，所述混合动力系统具有：发动机；电动机；自动离合器，该发动机的输出转矩被输入给所述自动离合器；齿轮组，所述齿轮组将被输入的转矩传递到驱动轮侧；以及差动装置，所述差动装置具有多个旋转部件，该齿轮组的转矩输入侧、电动机的旋转轴和自动离合器的转矩输出侧被各自分别连接到各个所述多个旋转部件上。
背景技术
过去，在这种混合动力系统中，已知一种在自动离合器的输出侧和驱动轮侧之间进一步配备有所谓的自动控制式的手动变速器的混合动力系统。该手动变速器的输入轴与自动离合器的输出侧同样地连接到差动装置的旋转部件上。该混合动力系统，通过经由差动装置和齿轮组将发动机的输出转矩传递给驱动轮，可以使车辆起步，在该车辆起步时，由电动机承受发动机的输出转矩的反作用力。另外，该混合动力系统，在变速器中的变速级之间的变速过程中，通过由电动机承受发动机的输出转矩的反作用力，经由差动装置和齿轮组将发动机的输出转矩传递给驱动轮。例如，在下述专利文献1中公开了这样构成的混合动力系统。
另外，在下述专利文献2及3中，公开了一种混合动力系统，所述混合动力系统具有：发动机；电动机；介于该发动机和驱动轮之间的自动控制式的手动变速器；将被入的转矩传递到驱动轮侧的齿轮组；以及配备有多个旋转部件的差动装置，其中，该齿轮组的转矩输入侧、电动机的旋转轴、发动机的输出轴侧及变速器的输入轴侧被各自分别连接到所述多个旋转部件上。在这种混合动力系统中，利用电动机产生的转矩进行变速时的转矩变动，另外，利用电动机的转速控制进行惯性阶段的转速变动，由此，不依赖于自动离合器的摩擦控制顺畅地进行响应性良好的变速控制。从而，在该专利文献2及3记载的混合动力系统中，不设置一方的卡合构件被连接到发动机的输出轴、并且另一方的卡合构件被连接到差动装置的旋转部件上的上述自动离合器。另外，在下面所述的专利文献4中公开了一种技术，其中，在混合动力系统中，二次电池的充电状态越高，越增大进行动力运行驱动的电动机的目标转矩。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－036354号公报
专利文献2：日本特开2004－293795号公报
专利文献3：日本特开2004－190705号公报
专利文献4：日本特开2005－278293号公报
发明内容
发明所要解决的课题
不过，在过去的混合动力系统中，如上所述，在车辆起步时(也在变速时)由电动机承受发动机的输出转矩的反作用力。从而，在这种混合动力系统中，随着该反作用力变大(即，随着发动机的输出转矩变大)，二次电池的输出也不得不加大。
因此，本发明的目的是提供一种能够改进这种现有技术例的不当之处，能够使车辆起步时的二次电池的输出降低的混合动力系统的控制装置。
解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的混合动力系统的控制装置，所述混合动力系统具有：发动机；电动机/发电机；自动离合器，所述发动机的输出转矩被输入给所述自动离合器；齿轮组，所述齿轮组将被输入的转矩传递到驱动轮侧；以及差动装置，所述差动装置具有多个旋转部件，所述齿轮组的转矩输入侧、所述电动机/发电机的旋转轴和所述自动离合器的输出侧被各自分别连接到所述多个旋转部件上，其特征在于，使所述电动机/发电机承受所述发动机的输出转矩的反作用力，将该发动机的输出转矩经由所述差动装置和所述齿轮组传递给所述驱动轮，由此使车辆起步时，以半卡合状态对所述自动离合器进行滑动控制。
这里，优选地，在二次电池的充电禁止条件成立时，在以半卡合状态对所述自动离合器进行了滑动控制的状态下，将所述发动机的输出转矩和所述电动机/发电机的动力运行驱动时的输出转矩传递给所述驱动轮，由此使车辆起步。
另外，优选地，在二次电池的放电禁止条件成立时，执行一边对所述自动离合器进行滑动控制一边进行的、将所述差动装置及所述齿轮组作为动力传递路径的起步控制，另一方面，在该二次电池的充电禁止条件成立时，在以半卡合状态对所述自动离合器进行了滑动控制的状态下，将所述发动机的输出转矩和所述电动机/发电机的动力运行驱动时的输出转矩传递给所述驱动轮，由此使车辆起步，进而，在二次电池的充电禁止条件及放电禁止条件不成立、该二次电池处于可充电也可放电的状态的情况下，对所述充电禁止条件成立时的起步控制中的所述自动离合器的负荷和所述放电禁止条件成立时的起步控制中的所述自动离合器的负荷进行比较，执行该负荷小的一方的起步控制。
另外，优选地，在对输入轴被连接到所述自动离合器的输出侧且输出轴被连接到所述驱动轮侧的主变速器的变速级进行切换的情况下，通过使所述电动机/发电机承受所述发动机的输出转矩的反作用力，将动力传递路径从所述主变速器的变速前的变速级向所述齿轮组中的变速用的齿轮对进行切换，并且，将所述主变速器控制在空挡状态，当在通过所述电动机/发电机的转速控制对所述发动机的转速进行了控制之后，将所述主变速器接到要求变速级以进行变速时，如果所述电动机/发电机的输出超过二次电池的输出限制，则该电动机/发电机的转速越高，就越使所述发动机的输出转矩减小。
发明的效果
根据本发明的混合动力系统的控制装置，通过使电动机/发电机承受发动机的输出转矩的反作用力，产生差动装置的发动机侧和齿轮组侧的转速差，进而，通过使自动离合器半卡合，在该自动离合器的发动机侧与差动装置侧之间也产生转速差。从而，在这种混合动力系统中，在使车辆起步时，可以利用所述各个转速差吸收驱动轮与发动机的转速之差。并且，借此，在这种混合动力系统中，由于在使车辆起步时，可以使差动装置的发动机侧的旋转部件的转速降低，与此相伴，使差动装置的电动机/发电机侧的旋转部件的转速也降低，所以，通过利用差动装置的发动机侧和副变速器侧的转速差吸收驱动轮与发动机转速之差，可以降低二次电池的输出。
附图说明
图1是表示根据本发明的混合动力系统的控制装置与成为其应用对象的混合动力系统的图。
图2是实施例的混合动力系统的差动装置的列线图，是表示现有技术中的车辆起步时的图。
图3是表示实施例的车辆起步时的动力传递路径的图。
图4是表示实施例中的车辆起步时的差动装置的列线图。
图5是表示实施例中的车辆起步开始时的差动装置的列线图。
图6是在实施例的混合动力系统中切换成车辆起步用的主变速级时的差动装置的列线图。
图7是在实施例的车辆起步时将动力传递路径切换成车辆起步用的主变速级时的图。
图8是表示向主变速级切换之后，加上电动机转矩作为辅助转矩的实施例的车辆起步时的动力传递路径、加上电动机转矩作为辅助转矩使车辆起步时的变形例1的动力传递路径的图。
图9是向主变速级切换之后，加上电动机转矩作为辅助转矩时的实施例的差动装置的列线图、和变形例1中的车辆起步时的差动装置的列线图。
图10是说明变形例2的控制装置的运算处理动作的流程图。
图11是表示变形例3的混合动力系统的变速前的动力传递路径的图。
图12是变形例3的变速之前的差动装置的列线图。
图13是在变形例3中将动力传递路径从变速之前的主变速级向副变速级切换了时的图。
图14是在变形例3中将动力传递路径从变速之前的主变速级向副变速级切换了时的差动装置的列线图。
图15是表示在变形例3中将主变速器控制在空挡状态、并且使发动机转速降低了时的动力传递路径的图。
图16是表示在变形例3中将主变速器控制在空挡状态、并且使发动机转速降低了时的差动装置的列线图。
图17是在变形例3中将动力传递路径从副变速级向要求主变速级切换了时的图示。
图18是在变形例3中将动力传递路径从副变速级向要求主变速级切换了时的差动装置的列线图。
图19是表示在变形例3中使发动机转速降低了时的差动装置的列线图的具体例子的图。
图20是表示在变速时的过去的电动机输出变化的图。
图21是表示在各个主变速级的车速和发动机转速的关系，并且对于加速踏板开度的升挡时的变速线的一个例子的图。
图22是表示在变形例3中的变速时的电动机输出变化的图。
图23是表示电动机转速、电动机转矩和电动机输出的关系的图。
图24是将主变速器和副变速器机构置换成双作用离合器式变速器的图。
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明根据本发明的混合动力系统的控制装置的实施例。成为根据本发明的控制装置的应用对象的混合动力系统具有：发动机；电动机；自动离合器，该发动机的输出转矩被输入给所述自动离合器；齿轮组，所述齿轮组将被入的转矩传递到驱动轮侧；以及差动装置，所述差动装置配备有多个旋转部件，该齿轮组的转矩输入侧、电动机的输出轴以及自动离合器的输出侧被各自分别连接到所述多个旋转部件上，在车辆起步时或变速时，通过使电动机承受发动机的输出转矩的反作用力，经由差动装置和齿轮组将发动机的输出转矩传递给驱动轮。另外，本发明并不被该实施例所限制。
[实施例]
下面，基于图1至图24说明根据本发明的混合动力系统的控制装置的实施例。
图1的附图标记1表示本实施例的混合动力系统。
该混合动力系统1配备有机械动力源和电动力源。所谓机械动力源，是从输出轴(曲轴)11输出机械动力(发动机转矩)的内燃机或外燃机等发动机10。该发动机10的动作由发动机控制用的电子控制装置(下面，称之为“发动机ECU(ENGECU)”)101控制。另外，所谓电动力源，是电动机、能够进行动力运行驱动的发电机或者能够进行动力运行及再生两种驱动的电动机/发电机。这里，作为例子列举电动机/发电机20进行说明。该电动机/发电机20在动力运行驱动时作为电动机起作用，将从二次电池25供应的电能变换成机械能，从旋转轴21输出机械动力(电动机转矩)。另一方面，在再生驱动时，作为发电机起作用，在从后面描述的差动装置60向旋转轴21输入了机械动力(电动机转矩)时，将机械能变换成电能，将其作为电力储存在二次电池25中。该电动机/发电机20由电动机/发电机控制用的电子控制装置(下面，称之为“MGECU”)102控制。
另外，该混合动力系统1配备有被输入发动机转矩的自动离合器30。该自动离合器30，其转矩(发动机转矩)输入侧的卡合构件31被连接到发动机10的输出轴11侧，转矩输出侧的卡合构件32被连接到后面描述的变速器40的输入轴41上。该自动离合器30是摩擦离合器，通过控制转矩输入侧和转矩输出侧的各个卡合构件31、32之间的间隙，形成释放状态、完全卡合状态或者半卡合状态。所谓释放状态，指的是各个卡合构件31、32不相互接触，在转矩输入侧和转矩输出侧之间不进行转矩传递的状态。另一方面，完全卡合状态和半卡合状态指的是各个卡合构件31、32相互接触，在转矩输入侧和转矩输出侧之间进行转矩传递的状态。其中，完全卡合状态是各个卡合构件31、32成一体地以同一转速旋转的状态。半卡合状态是各个卡合构件31、32一边相互滑动一边进行旋转的状态，表示在释放状态和完全卡合状态之间的转换期间的卡合状态。
这里，该自动离合器30，在完全卡合状态或者半卡合状态时，可以将发动机转矩传递给变速器40的输入轴41。进而，在这里所例示的变速器40的输入轴41上，经由差动装置60还连接有电动机/发电机20的旋转轴21，在将该变速器(主变速器)40和后面描述的副变速器50的啮合离合器一起卡合了时，可以将动力运行驱动时的电动机转矩传递给输出轴42。在该变速器40中，从输出轴42输出发动机转矩或电动机转矩，向驱动轮侧传递。
该变速器40是所谓的自动控制式的自动变速器，由变速控制用的电子控制装置(下面称之为“变速ECU(TMECU)”)103执行与发动机10之间相联系的自动离合器30的卡合或者释放控制。例如，该变速器40具有与一般的手动变速器同样的结构(对应于变速级的齿轮对、多个啮合离合器或多个套筒等)，但配备有移动该套筒用的促动器43。变速ECU103，当检测到目标变速级时，利用促动器43适当地移动对应于该目标变速级的套筒，通过根据目标变速级使各个啮合离合器完全卡合或者释放，向目标变速级变速。另外，该变速ECU103控制促动器43，通过移动套筒以使各个啮合离合器释放，将变速器40变成空挡状态。这里，对应于变速级的齿轮对包括安装在输入轴41上的一方的齿轮、和安装在输出轴42上且与该一方的齿轮啮合的另一方的齿轮。
另外，在该混合动力系统1中设置有车辆起步时使用的齿轮组50。该齿轮组50包括：转矩输入侧的齿轮和转矩输出侧的齿轮，所述转矩输入侧的齿轮经由输入轴51进行发动机转矩或电动机转矩的输入，所述转矩输出侧的齿轮处于和该转矩输入侧的齿轮的啮合的状态，经由输出轴52进行向驱动轮W侧的转矩传递。在该混合动力系统1中，其输入轴51经由差动装置60连接到发动机10或电动机/发电机20上，其输出轴52连接到驱动轮W侧。
这里，该齿轮组50可以是作为由转矩输入侧的齿轮和转矩输出侧的齿轮形成的一个齿轮对而构成的齿轮组，也可以是作为具有多组这样的由转矩输入侧和转矩输出侧的两个齿轮形成的齿轮对而构成的齿轮组。
在与前者一样由一对齿轮形成的情况下，形成与变速器40的车辆起步用的变速级相当的齿轮对。例如，该齿轮对的齿轮比设定成与变速器40的车辆起步用的变速级的齿轮比相同或者与该齿轮比接近的齿轮比。从而，在这种情况下的齿轮组50，例如，只要被设定成与变速器40的一挡相同的齿轮比的齿轮对即可。
另一方面，在与后者一样由多个齿轮对形成的情况下，至少设置与变速器40的车辆起步用的变速级相当的齿轮对。例如，在这种情况下，至少设置与前者一样的与变速器40的一挡相同的齿轮比的齿轮对。另外，例如，在冰雪等低μ道路上，有时，驾驶员会选择二挡起步。因此，该后者的齿轮组50，除了与变速器40的一挡相同的齿轮比的齿轮对之外，还可以设置与该变速器40的二挡相同的齿轮比的齿轮对。另外，该齿轮组50，不仅在车辆起步时，而且也可以在变速器40的变速动作时使用。从而，后者的齿轮组50，除了与变速器40的车辆起步用的变速级相当的齿轮对之外，还可以设置能够在变速级之间的变速动作时使用的齿轮比的齿轮对。下面，举例说明后者的设置有多组齿轮对的齿轮组50。
这里，将后者的齿轮组50称为副变速器50。从而，对于所述变速器40，为了与该副变速器50相区分，称之为主变速器40。另外，对于该主变速器40的变速级，称之为主变速级，对于副变速器50的变速级，称之为副变速级。
这里所例示的副变速器50具有：由与主变速器40的一挡相同的齿轮比构成的车辆起步用的副变速级、和与该主变速器40的主变速级的级数相对应的多个变速用的副变速级。该变速用的副变速级的齿轮比由主变速级的齿轮比或差动装置60的结构等决定。下面，例如，将在主变速器40的一挡和二挡之间变速时的副变速级的齿轮比称为1.5挡。与该车辆起步用及变速用的副变速级相对应的齿轮对包括：安装在输入轴51上的一方的齿轮、和安装在输出轴52上且与该一方的齿轮啮合的另一方的齿轮。
该副变速器50是与主变速器40具有同样结构的变速器，配备有移动套筒用的促动器53。变速ECU103在车辆起步时或者变速器40的变速动作时设定目标副变速级，利用促动器53适当地移动对应于该目标副变速级的套筒，使各个啮合离合器与目标副变速级相对应地完全卡合或者释放，由此，向目标副变速级变速。
在这样构成的副变速器50中，其输出轴52可以连接到主变速器40的输出轴42上，也可以谋求共用该输出轴42。另外，在后者的情况下，输出轴42、52不仅彼此共用化，而且也可以谋求主变速器40的另一方的齿轮和副变速器50的另一方的齿轮彼此共用化。
差动装置60配备有相互卡合的多个旋转部件，在各个旋转部件之间进行差动作用。在该混合动力系统1的差动装置60中，至少配备有连接到电动机/发电机20的旋转轴21上的第一旋转部件、连接到副变速器50的输入轴51侧的第二旋转部件、以及连接到自动离合器30的转矩输出侧(卡合构件32)和主变速器40的输入轴41侧的第三旋转部件。如果举出具体的例子，则例如该差动装置60配备有所谓的行星齿轮机构。例如，在该差动装置60中，在具有单一小齿轮式的行星齿轮机构的情况下，将太阳齿轮作为第一旋转部件，将齿圈作为第二旋转部件，将行星齿轮架作为第三旋转部件。
在该混合动力系统1中，设置有总体控制发动机ECU101、MGECU102及变速ECU103的综合ECU(下面，称之为“HVECU”)100，由它们构成控制装置。
不过，在该混合动力系统1中，通过将主变速器40控制在空挡状态，经由差动装置60和副变速器50将发动机转矩传递给驱动轮W，可以使车辆起步。为此，该混合动力系统1的控制装置，在使车辆起步时，执行主变速器40的向空挡状态的控制和副变速器50的向车辆起步用的副变速级(一挡)的变速控制。
这里，在车辆起步时，车速为0或者低速，驱动轮W的转速为0或者低旋转。另一方面，为了使车辆起步，发动机转速最低也要在怠速转速以上，否则不能使驱动轮W产生使车辆起步的转矩。因此，在使车辆起步时，有必要吸收该驱动轮W与发动机10转速之差。
在该混合动力系统1中，可以象下面那样做来吸收驱动轮W与发动机10的转速之差。例如，在使车辆起步时，将自动离合器30完全卡合，使自动离合器30的前后(转矩输入侧和转矩输出侧)与差动装置60的行星齿轮架以发动机转速进行旋转，并且，使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，由此在差动装置60的行星齿轮架与齿圈产生转速差即可。即，在这种情况下，利用差动装置60中的行星齿轮架和齿圈的转速差(发动机转速和副变速器50的输入轴51的转速之差)，吸收驱动轮W与发动机10的转速之差。在该混合动力系统1中，当上升到能够经由主变速器40而行驶的车速时，将主变速器40的主变速级与一挡相关联，控制成使得电动机/发电机20不承受发动机转矩的反作用力，只经由主变速器40将发动机转矩传递给驱动轮W。
如果举具体的例子，则例如，在用于使车辆起步的驱动轮W的转矩在0rpm时需要6000Nm的情况下，在副变速器50的输入轴51和差动装置60齿圈中，若副变速器50的车辆起步用的一挡的齿轮比为25，则在0rpm时需要产生240Nm的转矩(图2)。并且，在差动装置60的齿轮比ρ(＝太阳齿轮的齿数/齿圈的齿数)为1/3的情况下，差动装置60的行星齿轮架上需要的转矩(＝发动机转矩)为320Nm，差动装置60的太阳齿轮上需要的转矩(电动机转矩)变成80Nm。在该发动机10为了输出320Nm的发动机转矩而需要的发动机转速为2000rpm的情况下，在该发动机转矩被输出时，行星齿轮架的转速用也变成2000rpm，电动机/发电机20的转速变成8000rpm。从而，在这样的车辆起步的控制形式中，由电动机/发电机20再生的输出(电力)为约67kW(＝8000rpm×80Nm×2π÷1000÷60)，所以，例如，在从油耗性能的观点出发，优选的二次电池25的输出为30kW的情况下，为了使车辆起步，有必要使二次电池25的输出大37kW(＝67kW－30kW)的量。因此，在实施这样的车辆起步的控制形式的情况下，必须准备由二次电池25的温度等决定的输出限制高、容量大的二次电池25，涉及到成本的增加。
因此，在本实施例的混合动力系统1中，在使车辆起步时，通过由电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力(即，通过电动机/发电机20或二次电池25的输出)，使差动装置60的发动机10侧与副变速器50侧之间(即，行星齿轮架与齿圈之间)产生转速差，进而，滑动控制自动离合器30使之处于半卡合状态，使该自动离合器30的发动机10侧与差动装置60侧之间也产生转速差(即，在发动机转速与差动装置60的行星齿轮架的转速之间也形成转速差)，由此，吸收驱动轮W与发动机10的转速之差。即，在该混合动力系统1中，形成自动离合器30的前后的转速差及差动装置60的发动机10侧与副变速器50侧之间的转速差，将发动机转矩作为动力，使车辆起步。从而，在吸收驱动轮W与发动机10的转速之差时，控制装置进行电动机/发电机20的控制，以承受发动机转矩的反作用力，并且，滑动控制自动离合器30，由此，使差动装置60中的发动机10侧与副变速器50侧之间产生转速差，并且，使自动离合器30中的发动机10侧与差动装置60侧之间产生转速差。下面，对该车辆起步，也称为“利用自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步”。
这时，控制装置基于为了使车辆起步所需要的要求电动机转矩和从油耗性能的观点出发优选的二次电池25的输出(＝由电动机/发电机20再生的输出(电力))，求出能够进行该要求电动机转矩的输出的电动机/发电机20的要求转速(要求电动机转速)。另外，控制装置基于该要求电动机转速和差动装置60的齿轮比ρ，求出这时的差动装置60的行星齿轮架要求转速(自动离合器30的转矩输出侧的卡合构件32的要求转速)。进而，控制装置求出自动离合器30的前后的要求转速差，即，其卡合构件32的要求转速与另一方的个卡合构件31的要求转速之差。该卡合构件31的要求转速，根据产生车辆的起步所需要的要求发动机转矩的要求发动机转速来决定。这里，该要求发动机转速变成卡合构件31的要求转速。该控制装置以半卡合状态滑动控制自动离合器30，以便产生该要求转速差，并且，以要求电动机转速控制电动机/发电机20，使该电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力。借此，在该混合动力系统1中，可以吸收驱动轮W与发动机10的转速之差，使车辆起步。
这时，如前面所述，执行主变速器40的向空挡状态的控制和副变速器50的向车辆起步用的副变速级(一挡)的变速控制。从而，使车辆起步时的动力(发动机转矩)经由自动离合器30、差动装置60、副变速器50传递给驱动轮W(图3)。
这里，列举这种情况下的具体的例子。为了与以前的现有技术的具体例子进行比较，这里，用于使车辆起步的驱动轮W的转矩在0rpm时为6000Nm是必要的，使副变速器50的起步时用的副变速级的齿轮比为25，差动装置60的齿轮比ρ为1/3。另外，为了使车辆起步，320Nm(以2000rpm的要求发动机转速产生)的要求发动机转矩和80Nm的要求电动机转矩(差动装置60的太阳齿轮的要求转矩)是必要的。
与以前的具体的例子相符地，当从油耗性能的观点出发优选的二次电池25的输出(＝由电动机/发电机20再生的输出(电力))为30kW时，能够允许80Nm的要求电动机转矩的要求电动机转速变成约3600rpm(＝30kW×1000×60÷2π÷80Nm)(图4)。即，要求电动机转速由二次电池25的输出(电动机/发电机20的输出)和要求电动机转矩决定。从而，在以该要求电动机转速使电动机/发电机20旋转时，差动装置60的行星齿轮架的要求转速(卡合构件32的要求转速)变成900rpm。借此，在该混合动力系统1中，通过在自动离合器30的前后(卡合构件31与卡合构件32之间)形成要求发动机转速(＝2000rpm)和卡合构件32的要求转速(＝900rpm)的转速差(＝1100rpm)，作为其结果，可以判明驱动轮W与发动机10的转速差被吸收。从而，控制装置以半卡合状态滑动控制自动离合器30，以产生该要求转速差(＝1100rpm)，并且将电动机/发电机20控制在要求电动机转速(＝3600rpm)，由该电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力。通过这样使车辆起步，在该混合动力系统1中，与以前的具体例子相比，可以将二次电池25的输出减少37kW(＝67kW－30kW)。在该混合动力系统1中，与以前的具体例子相比，可以将二次电池25的输出减少37kW(＝67kW－30kW)。
这里，由于二次电池25的输出(严格地说，输入输出比Win/Wout)受到二次电池25的温度或输出时间的制约而变化，所以，优选地，与该变化相一致地改变自动离合器30中的转速差和差动装置60中的行星齿轮架(发动机10侧)与齿圈(副变速器50的输入轴51侧)的转速差的比例。
在这种混合动力系统1中，伴随着车辆的起步，驱动轮W的转速上升，即，副变速器50的输入轴51、并且差动装置60的齿圈的转速上升(图5)。之后，为了从副变速器50的车辆起步用的副变速级(一挡)顺畅地向主变速器40的车辆起步用的主变速级(一挡)切换，控制装置通过使电动机转速降低，降低主变速器40的输入轴41的转速，即，降低自动离合器30的转矩输出侧的卡合构件32或差动装置60的行星齿轮架的转速。这里，为了抑制从副变速级(一挡)向车辆起步用的主变速级(一挡)的冲击，将差动装置60的行星齿轮架的转速降低到齿圈的转速(图6)。在进行该转速的同步控制之后，控制装置将主变速器40与车辆起步用的主变速级(一挡)相关联，控制电动机/发电机20，以便不承受发动机转矩的反作用力。借此，在该混合动力系统1中，从发动机10向驱动轮W的动力传递路径只经过主变速器40(图7)。
如上所述，这种混合动力系统1的控制装置，在使车辆起步时，通过使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，形成差动装置60中的发动机10侧的旋转部件与副变速器50侧的旋转部件的转速差，并且，将自动离合器30控制成半卡合，形成发动机转速与差动装置60的发动机10侧的转速差，由此，吸收驱动轮W与发动机10的转速差。因此，在该混合动力系统1中，由于可以降低差动装置60的发动机10侧的旋转部件的转速，并且与此相伴，使差动装置60的电动机/发电机20侧的旋转部件的转速也降低，所以，与利用差动装置60的发动机10侧与副变速器50侧的转速差吸收驱动轮W与发动机10的转速之差相比，可以降低二次电池25的输出。从而，根据该混合动力系统1，由于伴随着使车辆起步时的二次电池25的输出的降低，能够抑制该二次电池25的容量的大型化，所以，可以抑制系统的成本的增加。另外，在该混合动力系统1中，与只通过自动离合器30的滑动控制吸收驱动轮W与发动机10的转速之差的现有技术相比，由于可以减小自动离合器30的前后(卡合构件31与卡合构件32之间)的转速差，所以，该自动离合器30的耐久性提高。进而，在该混合动力系统1中，由于为了使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，再生驱动该电动机/发电机20，所以，可以将二次电池25充电，如果二次电池25充电不足，也可以避免这种充电不足。
这里，在该车辆起步时，由于自动离合器30以半卡合状态滑动，所以，为了提高自动离合器30的耐久性，优选减少发动机转矩。因此，例如，优选地，对于控制装置，在结束了上述的向车辆起步用的主变速级(一挡)的切换和副变速器50的向车辆起步用的副变速级(一挡)的切换之后，使电动机/发电机20动力运行驱动，经由差动装置60、主变速器40和副变速器50，将电动机转矩传递给驱动轮W，并且，减少与由该电动机转矩产生的驱动轮W的驱动力增加的量相当的发动机转矩(图8、9)。在这时的混合动力系统1中，从主变速器40输出的电动机转矩的一部分不传递给驱动轮W，而是传递给副变速器50，引起经由齿圈输入到差动装置60的所谓动力循环。
另外，如果只用发动机转矩就能够完成车辆的起步动作，则只执行上述控制即可，但是，在这样做有困难时，利用电动机转矩作为对驱动轮W的辅助转矩即可。例如，也可以在结束向上述车辆起步用的主变速级(一挡)的切换之后，将副变速器50与车辆起步用的副变速级(一挡)相关联，在控制装置中，使电动机/发电机20动力运行驱动，经由差动装置60、主变速器40和副变速器50将电动机转矩传递给驱动轮W。
[变形例1]
不过，上述实施例的控制装置，在使车辆起步时，为了使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，使该电动机/发电机20再生驱动。从而，在表示二次电池25的充电状态(SOC：state of charge)的值(下面称之为“SOC值”)超过规定值而变成充满电的情况下，由于不能使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，所以，不能采用利用像本实施例这样的自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步。
因此，在本变形例中，经由半卡合状态的自动离合器30和与车辆起步用的主变速级(一挡)相关联的主变速器40，将发动机转矩传递给驱动轮W，并且，将动力运行驱动时的电动机转矩经由差动装置60、与车辆起步用的主变速级(一挡)相关联的主变速器40和副变速器50传递给驱动轮W(图8、9)。这时，相关联的副变速器50的副变速级越处于高速挡，则电动机/发电机20与驱动轮W之间的齿轮比变得越大。即，在本变形例中，控制成从发动机10向驱动轮W的动力传递路径和从电动机/发电机20向驱动轮W的动力传递路径并列的所谓平行驱动式复合动力状态，使车辆起步。
在此，该变形例的混合动力系统1的控制装置，在使车辆起步时，将主变速器40与车辆起步用的主变速级(一挡)相关联，并且，将副变速器50关联起来，并且，使电动机/发电机20动力运行驱动，不使该电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力。因此，在这时的混合动力系统1中，从主变速器40输出的电动机转矩的一部分不传递给驱动轮W，而是传递给副变速器50，引起经由齿圈输入到差动装置60的所谓动力循环。从而，这时，通过该电动机转矩的一部分传递给差动装置60，承受电动机转矩的反作用力。
这样，该控制装置，在使车辆起步时，利用发动机转矩和电动机转矩使驱动轮W产生驱动力。即，在该混合动力系统1中，利用电动机转矩辅助驱动轮W的驱动力。从而，根据该控制装置，可以避免二次电池25的过度充电，并且，减轻传递发动机转矩的半卡合状态的自动离合器30的负荷，提高该自动离合器30的耐久性。
另外，在所述实施例中，以图3→图7→图8的顺序，即，在滑动控制了自动离合器30的状态下以车辆起步用的副变速级开始起步，在使该自动离合器30的卡合构件32的转速降低到与车辆起步用的主变速级相对应之后，进行向该主变速级的切换，还利用电动机转矩进行起步动作。在该变形例中，也可以按照和该实施例相反的顺序使车辆起步。即，在本变形例中，如上所述，在滑动控制了自动离合器30的状态下，借助发动机转矩和动力运行驱动时的电动机转矩，以车辆起步用的主变速级开始起步，之后，一边用发动机转矩辅助驱动轮W的驱动力一边向再生驱动电动机/发电机20进行切换。并且，这里，使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力，并且，在使副变速器50的输入轴51的转速上升到与车辆起步用的副变速级相对应之后，进行向该副变速级的切换。据此，在使车辆起步时，可以将二次电池25对电动机/发电机20的电力供应量抑制得较低。
[变形例2]
所述变形例1的控制装置，能够进行在二次电池25充满电时的车辆起步，但是，当该二次电池25的SOC值变小时，不能采用像变形例1那样与发动机转矩一起利用电动机/发电机20的动力运行驱动产生的辅助转矩的车辆起步(下面，称之为“MG辅助起步”)。因此，本变形例的控制装置，根据二次电池25的SOC值，分开使用利用像实施例那样的自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步、和像变形例1那样的MG辅助起步。
下面，利用图10的流程图，对于本变形例的控制装置的运算处理动作进行说明。
控制装置判定是否进行利用发动机转矩的车辆起步(发动机起步)(步骤ST1)，如果不是进行发动机起步，则重复该判定。该步骤ST1的判定，例如，从检测到点火接通信号之后开始。并且，在判定为没有进行发动机起步的情况下，至少一直执行到车辆起步结束为止。
在进行发动机起步的情况下，控制装置判定二次电池25的SOC值是否变成规定值(第一阈值)以上(步骤ST2)。该第一阈值是为了避免二次电池25的过度充电用的值，在该混合动力系统1中，设定为了禁止二次电池25的过度充电而设定的阈值。例如，作为该第一阈值，设定表示充满电的SOC值或者存在着伴随着实施例的车辆起步进行的充电而变成充满电的担忧的SOC值。这里，如果SOC值变成第一阈值以上，则二次电池25的充电禁止条件成立。
在控制装置判断为SOC值在第一阈值以上，存在着二次电池25变成过度充电的担忧的情况下，执行所述变形例1的车辆起步，即，执行由发动机转矩和通过动力运行驱动获得的电动机转矩进行的MG辅助起步(步骤ST3)。借此，该控制装置可以获得避免二次电池25的过度充电和伴随着自动离合器30的负荷减轻的耐久性的提高的变形例1所述的效果。
另一方面，控制装置在判断为SOC值小于第一阈值，能够避免二次电池25的过度充电的情况下，接着判定该SOC值是否变成规定值{第二阈值(<第一阈值)}以下(步骤ST4)。该第二阈值是用于避免二次电池25的充电不足用的值，在该混合动力系统1中，设定为了进行二次电池25的充电有必要的判断而设定的阈值。例如，作为该第二阈值，设定在从二次电池25向包括电动机/发电机20在内的各种电力机器进行了电力供应时，存在着该电力机器变成电力不足的担忧的SOC值。这里，如果SOC值变成第二阈值以下，则二次电池25的放电禁止条件成立。
控制装置在判断为SOC值在第二阈值以下，二次电池25的充电有必要的情况下，执行所述实施例的车辆起步，即，执行利用自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步(步骤ST5)。借此，该控制装置可以获得避免二次电池25的充电不足和伴随着自动离合器30的负荷减轻的耐久性提高等的实施例所示的效果。
这里，在二次电池25处于能够充电也能够放电的状态时，如果也可以通过像实施例那样的利用自动离合器30和差动装置60的转速差的发动机起步使车辆起步，则也可以像变形例1那样的通过MG辅助起步使车辆起步。因此，在这样的时候，判断哪一种的车辆起步的自动离合器30的负荷小，利用负荷小的形式使车辆起步。
从而，控制装置在步骤ST4做出否定判定、判断为SOC值比第一阈值小并且比第二阈值大的情况下，计算利用自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步(这里，为方便其间，称之为“A起步”)时的自动离合器30的负荷、和MG辅助起步(这里，为方便起见，称之为“B起步”)时的自动离合器30的负荷(步骤ST6)，判定哪一种车辆起步可以降低自动离合器30的负荷(步骤ST7)。
例如，A起步与B起步比较，自动离合器30的卡合构件31、32的转速差小，但是，由于只用发动机转矩使车辆起步，所以，传递给自动离合器30的转矩大。与此相对，B起步与A起步比较，自动离合器30的前后的转速差大，但是，由于可以将发动机转矩减小相当于由动力运行驱动产生的电动机转矩的量而使车辆起步，所以，传递给自动离合器30的转矩小。因此，在例示中，例如，通过各种预先的实验或模拟掌握由自动离合器30的转速差引起的对自动离合器30的负荷的影响、由卡合构件31的输入转矩的大小引起的对自动离合器30的负荷的影响，将它们指数化后作为映射进行准备。在由自动离合器30的转速差形成的映射中，该转速差变得越大，与自动离合器30的负荷相关的指数值变得越大。另外，在由卡合构件31的输入转矩形成的映射中，该输入转矩变得越大，则与自动离合器30的负荷相关的指数值变得越大。
在步骤ST6、ST7中，推定进行A起步的情况和进行B起步的情况的各个卡合构件31的转速(也可以用发动机转速代替)和卡合构件32的转速(也可用主变速器40的输入轴41或差动装置60的行星齿轮架的转速代替)，将这些转速差当作映射，求出与自动离合器30的负荷相关的指数值。另外，在该步骤ST6、ST7中，推定进行A起步的情况和进行B起步的情况的各个发动机转矩，将其当作映射，求出与自动离合器30的负荷相关的指数值。例如，这里，对于每一种起步形式将各个指数值相加，比较A起步中的各个指数值的合计值和B起步中的各个指数值的合计值，将合计值小的起步形式判断为可以降低自动离合器30的负荷的起步形式。
在该步骤ST7中判定为A起步可以降低自动离合器30的负荷的情况下，控制装置进入步骤ST5，进行利用自动离合器30与差动装置60的转速差的发动机起步。另一方面，在判定为B起步可以降低自动离合器30的负荷的情况下，控制装置进入步骤ST3，进行MG辅助起步。
这样，根据该变形例的控制装置，可以抑制自动离合器30的负荷并提高耐久性，并且，使二次电池25的SOC值稳定，并且使车辆起步。
[变形例3]
在所述实施例及变形例1、2中，对于混合动力系统1在车辆起步时的动作进行了说明，但是，该实施例及变形例1、2的控制装置，对于用于抑制使车辆起步时的二次电池25的输出的技术，在使主变速器40变速时也可以采用。
例如，在该混合动力系统1中，在使主变速器40升挡时，在将从发动机10到驱动轮W的动力传递路径暂时切换到副变速器50的副变速级之后，升挡到要求主变速级。例如，在从一挡向二挡升挡的情况下，在经过副变速器50的1.5挡之后，使主变速器40向二挡变速。
这里，列举通过在发动机转速为3000rpm的状态下进行从一挡向二挡的升挡，使该发动机转速降低到2000rpm的例子进行说明。另外，该2000rpm的发动机转速是用于抑制切换到作为要求主变速级的二挡时的变速冲击的发生的同步转速。
图11是表示在利用发动机转矩行驶时的混合动力系统1的动力传递路径的图示，表示主变速级为一挡时的行驶状态。图12是该行驶状态时的差动装置60的列线图。这里，3000rpm的发动机转速时的发动机转矩经由完全卡合状态的自动离合器30被传递。另外，在副变速器50中，1.5挡的副变速级的齿轮对处于啮合状态，将该副变速级相关联起来。在这时的混合动力系统1中，由于以电动机/发电机20不承受发动机转矩的反作用力的方式进行控制，所以，经过自动离合器30的发动机转矩不是经由副变速器50的1.5挡，而是经由主变速器40的一挡向驱动轮W侧传递。
在检测出向二挡的升挡要求的情况下，控制装置以使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力的方式进行控制，将经由自动离合器30的发动机转矩的传递路径从主变速器40的一挡切换到副变速器50的1.5挡(图13、14)。并且，该控制装置将主变速器40控制到空挡状态，并且，一边使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力、一边控制电动机转速，使发动机转速从3000rpm降低到2000rpm(图15、16)。这时，一边将差动装置60的齿圈的转速、即驱动轮W的转速保持恒定，一边使电动机转速变化。控制装置在使发动机转速降低到2000rpm时，将主变速器40与二挡相关联，通过以不使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力的方式进行控制，将经由自动离合器30的发动机转矩的传递路径从副变速器50的1.5挡切换到主变速器40的二挡(图17、18)。
这样，当在该混合动力系统1中进行主变速器40的变速时，在利用副变速级进行向驱动轮W的动力传递时，使主变速器40处于空挡状态，并且，使电动机/发电机20承受发动机转矩的反作用力。从而，在电动机/发电机20或二次电池25中，发动机转矩越大(即，加速器开度越大)越需要大的输出。
这里，列举这样的例子，即，在变速动作中利用副变速级进行向驱动轮W的动力传递的状态下，一边传递400Nm的发动机转矩，一边使发动机转速从5000rpm降低到3500rpm(图19)。这里，差动装置60的齿圈的转速、即副变速器50的输入轴51的转速为5000rpm。在这种情况下，因为发动机转矩为400Nm，并且差动装置60的齿轮比ρ为1/3，所以，计算出该齿圈或输入轴51的转矩为300Nm，电动机转矩为100Nm。这时，由于电动机/发电机20以100Nm的电动机转矩使电动机转速从+3500rpm(再生)向-2500rpm(动力运行)变化，所以，该电动机输出如图20所示那样变化。根据该图，在一边传递400Nm的发动机转矩一边使发动机转速从5000rpm降低到3500rpm时，判断为电动机/发电机20所需要的最大输出为以+3500rpm的电动机转速再生100Nm的电动机转矩时的37kW。即，作为该变速动作所需要的二次电池25，要求输出限制至少在37kW以上的容量大的二次电池。
图21表示各个主变速级的车速和发动机转速的关系，并且，表示相对于加速器开度的升挡时的变速线的一个例子。如可以从该图看出的那样，加速器开度越大(发动机转矩越大)，变速前后的发动机转速之差变得越大。从而，在该混合动力系统1中，由于加速器开度越大，则由越大的电动机转速的变化来形成变速用的发动机转速的变化，所以，输出限制高的二次电池25成为必要的。
在该混合动力系统1中，如果在进行这样的变速动作时，可以降低电动机/发电机20或二次电池25的输出，则可以抑制二次电池25的大容量化，可以谋求系统的低成本化。因此，在这种混合动力系统1的控制装置中，在二次电池25超过输出限制的情况下，通过减少发动机转矩，降低二次电池25的输出。即，在这种情况下，通过减少发动机转矩，减小电动机/发电机20承受的发动机转矩的反作用力，使电动机/发电机20的输出(即，二次电池25的输出)降低。在该控制装置中，以二次电池25的输出不超过输出限制的方式减少发动机转矩。
例如，这里，使二次电池25的输出限制为20kW(再生侧：20kW，动力运行侧：－20kW)。在这种情况下，当进行上述变速控制时，在获得电动机/发电机20或二次电池25的输出超过20kW时的运算结果时，使发动机转矩减少，以使该输出在20kW以内(图22)。在该图22中，通过发动机转矩的减少，将电动机/发电机20的输出抑制到20kW(再生侧：20kW，动力运行侧：－20kW)。另外，该图22的单点划线表示在不使发动机转矩减少的情况下的图20的电动机/发电机20的输出变化。
这里，为了使电动机/发电机20输出20kW，有必要电动机转速越高，越减少电动机转矩(图23)。该图23表示电动机/发电机20的输出为20kW时的电动机转速和电动机转矩的关系。如上面的例子所示，当一边传递400Nm的发动机转矩一边使发动机转速从5000rpm降低到3500rpm时，电动机/发电机20产生100Nm的电动机转矩。从该图23可以判明，在电动机/发电机20的输出为20kW时，在1900rpm的电动机转速产生100Nm的电动机转矩。从而，该例示的控制装置，在电动机转速比1900rpm低地旋转时，将发动机转矩保持在400Nm不变，产生100Nm的电动机转矩。借此，二次电池25的输出可以抑制得比作为输出限制的20kW低。另外，该控制装置，在电动机转速在1900rpm以上的情况下，电动机转速越高越使发动机转矩比400Nm减小，以使得电动机/发电机20的输出不超过图23的20kW线(使得电动机/发电机20的工作点不移动到比图23的20kW线更靠纸面右侧)，由此，以使电动机转矩减小、电动机/发电机20或二次电池25的输出不超过20kW的方式进行控制。借此，二次电池25的输出降低到作为输出限制的20kW以下。
如上所述，该变形例的控制装置不仅可以获得和实施例及变形例1、2所示的车辆起步时的二次电池25的输出降低这样的效果，而且，在使主变速器40变速时，也可以使二次电池25的输出降低。从而，该控制装置能够抑制该二次电池的大容量化，可以抑制系统的成本的增加。
不过，所述实施例及变形例1－3的混合动力系统1，例示了具有主变速器40和副变速器50的混合动力系统的例子，但是，也可以将该主变速器40和副变速器50置换成所谓的双作用离合器式变速器(DCT：双作用离合器式变速器)。即，将主变速器40作为双作用离合器式变速器的偶数挡，将副变速器50作为双作用离合器式变速器的奇数挡。
在图24中，表示这样的混合动力系统2。在该混合动力系统2的双作用离合器式变速器70中，奇数挡71例如配备有一挡、三挡、五挡。另一方面，偶数挡72配备有二挡、四挡、六挡。这里，一挡作为奇数挡71中的车辆起步用的变速级，二挡作为偶数挡72中的车辆起步用的变速级。在这种混合动力系统2中，相对于混合动力系统1，其不同点在于，自动离合器30的卡合构件32经由爪式离合器(犬牙式离合器，dog clutch)81连接到奇数挡71的输入轴73上，并且，经由爪式离合器82连接到偶数挡72的输入轴74上。另外，差动装置60，相对于混合动力系统1，其不同点在于，奇数挡71侧的旋转部件经由爪式离合器81连接到卡合构件32上，并且，偶数挡72侧的旋转部件经由爪式离合器82连接到卡合构件32上。
该混合动力系统2的控制装置，在所述实施例或变形例1－3中，也可以考虑将主变速器40和副变速器50分别置换成双作用离合器式变速器70的变速级，它们各自可以获得和实施例同样的效果。
附图标记说明
1、2    混合动力系统
10      发动机
11      输出轴
20      电动机/发电机
21      旋转轴
25      二次电池
30      自动离合器
31、32  卡合构件
40      变速器(主变速器)
41      输入轴
50      副变速器(齿轮组)
51      输入轴
60      差动装置
70      双作用离合器式变速器
71      奇数挡
72      偶数挡
73      输入轴
74      输入轴
100     HVECU
101     发动机ECU(ENGECU)
102     MGECVU
103     变速ECU(TMECU)
W       驱动轮

Claims (4)

1.一种混合动力系统的控制装置，所述混合动力系统具有：发动机；电动机/发电机；自动离合器，所述发动机的输出转矩被输入给所述自动离合器；齿轮组，所述齿轮组将被输入的转矩传递到驱动轮侧；以及差动装置，所述差动装置具有多个旋转部件，所述齿轮组的转矩输入侧、所述电动机/发电机的旋转轴和所述自动离合器的输出侧被各自分别连接到所述多个旋转部件上，所述混合动力系统的控制装置的特征在于，
使所述电动机/发电机承受所述发动机的输出转矩的反作用力，将该发动机的输出转矩经由所述差动装置和所述齿轮组传递给所述驱动轮，由此使车辆起步时，以半卡合状态对所述自动离合器进行滑动控制。
2.如权利要求1所述的混合动力系统的控制装置，其特征在于，在二次电池的充电禁止条件成立时，在以半卡合状态对所述自动离合器进行了滑动控制的状态下，将所述发动机的输出转矩和所述电动机/发电机的动力运行驱动时的输出转矩传递给所述驱动轮，由此使车辆起步。
3.如权利要求1所述的混合动力系统的控制装置，其特征在于，
在二次电池的放电禁止条件成立时，执行一边对所述自动离合器进行滑动控制一边进行的、将所述差动装置及所述齿轮组作为动力传递路径的起步控制，另一方面，在该二次电池的充电禁止条件成立时，在以半卡合状态对所述自动离合器进行了滑动控制的状态下，将所述发动机的输出转矩和所述电动机/发电机的动力运行驱动时的输出转矩传递给所述驱动轮，由此使车辆起步，
进而，在二次电池的充电禁止条件及放电禁止条件不成立、该二次电池处于可充电也可放电的状态的情况下，对所述充电禁止条件成立时的起步控制中的所述自动离合器的负荷和所述放电禁止条件成立时的起步控制中的所述自动离合器的负荷进行比较，执行该负荷小的一方的起步控制。
4.如权利要求1、2或3所述的混合动力系统的控制装置，其特征在于，在对输入轴被连接到所述自动离合器的输出侧且输出轴被连接到所述驱动轮侧的主变速器的变速级进行切换的情况下，通过使所述电动机/发电机承受所述发动机的输出转矩的反作用力，将动力传递路径从所述主变速器的变速前的变速级向所述齿轮组中的变速用的齿轮对进行切换，并且，将所述主变速器控制在空挡状态，当在通过所述电动机/发电机的转速控制对所述发动机的转速进行了控制之后，将所述主变速器接到要求变速级以进行变速时，如果所述电动机/发电机的输出超过二次电池的输出限制，则该电动机/发电机的转速越高，就越使所述发动机的输出转矩减小。
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