CN105452078A - 用于混合动力车辆的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于混合动力车辆的控制系统，混合动力车辆包括发动机、第一电动机、第二电动机、差动机构和离合器。控制系统包含电子控制单元。电子控制单元被配置为：(a)设置车辆在发动机停止的状态下至少通过第一电动机和第二电动机中的第二电动机的驱动力来行进的EV模式；(b)当车辆速度至少等于预定的第一车辆速度阈值时，禁止完全接合离合器的状态下的EV模式的设置；以及(c)当在EV模式下行进的车辆的车辆速度至多等于预定的第二车辆速度阈值时，禁止放开离合器的状态下的EV模式的设置。

Description

用于混合动力车辆的控制系统

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的控制系统，混合动力车辆包含发动机和电动机或电动机发电机作为驱动力源，并且，特别地，涉及被配置为能够从驱动力传送系统断开发动机的混合动力车辆中的行进模式控制系统。

背景技术

作为一种类型的混合动力驱动装置，通过第一电动机或电动机发电机(以下，可统称为电动机)控制发动机速度并且通过由第一电动机产生的电力驱动第二电动机的所谓的二电动机混合动力类型是已知的。在这种类型的装置中，发动机速度可由第一电动机控制，而发动机输出保持为恒定。因此，为了允许这种控制，通过差动机构连接发动机和第一电动机。其例子在日本专利申请公布No.08-295140(JP08-295140A)中被公开。

将简要描述该例子的配置。作为差动机构的行星齿轮系中的第一旋转元件与发电机连接，第二旋转元件用作输出元件，第三旋转元件与制动装置连接。然后，发动机经由离合器与第三旋转元件连接。电动机与第二旋转元件连接。因此，在JP08-295140A所公开的配置中，在第一电动机在发动机被驱动以运行车辆的状态中用作发电机时，发动机速度被设置为与第一电动机的旋转速度对应的速度。在这种情况下，由第一电动机产生的电力被供给到第二电动机。由第二电动机输出的力矩与从发动机传送的力矩组合并且被传送到驱动轮。另外，由于在第三旋转元件通过发动机或制动装置被固定时差动机构用作减速齿轮或增速齿轮，因此，与第一旋转元件连接的第一电动机的力矩可被传送到输出元件。换句话说，车辆可通过从第一和第二电动机输出的动力而行进。然后，作为制动装置，如果采用单向离合器，那么，在车辆通过电动机行进时，第三旋转元件可不通过发动机被固定而是通过单向离合器被固定，其中该单向离合器在沿反向旋转第三旋转元件的方向向第三旋转元件施加力矩时被接合以固定第三旋转元件。另外，发动机可在这种情况下从第三旋转元件断开。因此，能够保持驱动或停止发动机。

发明内容

在上述JP08-295140A所公开的混合动力车辆中，当车辆通过第二电动机行进时，离合器可保持接合。但是，如果车辆速度在这种状态下变为高的车辆速度，那么作为反作用力元件的太阳齿轮或与太阳齿轮(sungear)连接的第一电动机沿相反方向(与发动机旋转方向相反的旋转方向)高速旋转，因此，小齿轮(piniongear)的旋转速度变为高的旋转速度。同时，离合器被接合且车辆通过电动机行进的行进模式或离合器放开以通过电动机使车辆行进的另一行进模式可根据诸如请求的驱动力或车辆速度之类的车辆行进状态而被选择。但是，如果离合器放开操作所需要的时间由于随接合和放开离合器的操作机构的寿命等的劣化而延长，那么存在太阳齿轮或第一电动机的旋转速度由于放开操作期间的车辆速度的增加而增加的可能性。由于第一电动机可用作发电机，因此，它可在反向旋转的同时产生电力，因此可再生能量。但是，如果电力存储装置的充电状态(SOC)已达到饱和，那么产生的电力不能在该状态下被充电并因此不能被有利地利用。因此，电力消耗率(所谓的电气效率)或燃料消耗率(所谓的燃料经济性)变差。

此外，由于以上的离合器可在行进期间保持放开，因此，存在以下这样的情况：车辆停止，主开关关断，而离合器完全放开或部分放开。替代性地，当离合器放开且车辆通过电动机行进时，存在离合器由于某种异常而不能接合的可能性。在这种情况下，不仅发动机不能被重新启动，而且还存在电力存储装置的SOC的下降妨碍疏散(evacuation)行进(跛行回家(limp-home)行进)或到达修理店的行进的可能性。另外，例如，如果离合器是用于配有手动变速器(manualtransmission)的车辆中的干式(dry)离合器，那么，该离合器在暴露于车辆外面的同时保留在完全放开状态或部分放开状态。因此，以下这样的可能性增大：其摩擦特性由于外物或水入侵到摩擦表面而改变或者摩擦表面的磨损加大。

而且，如果发动机被启动以在离合器完全放开或部分放开的同时使停止的车辆开始运行，那么可在传送力矩能力不充分增加的状态下向离合器施加发动机力矩。在这种情况下，开始加速度会由于驱动力矩升高时的延迟而变差，离合器的磨损会被加大，离合器的耐久性会由于离合器的滑动旋转速度的增大而减弱，或者动力损失会增加。

本发明提供用于混合动力车辆的控制系统，该控制系统可防止或抑制与发动机连接的差动机构或连接发动机与差动机构的离合器的异常或耐久性的减弱。

根据本发明的一个方面，提供一种混合动力车辆的控制系统，混合动力车辆包括发动机、第一电动机、第二电动机、差动机构和离合器。第二电动机被配置为向驱动轮输出驱动力矩。差动机构被配置为通过至少三个旋转元件执行差动作用。差动机构中的旋转元件中的任一个用作输入元件，从发动机向该输入元件传送驱动力。差动机构中的旋转元件中的另一个与第一电动机连接并且用作反作用力元件。差动机构中的旋转元件中的剩下的一个用作用于向驱动轮输出力矩的输出元件。离合器被配置为连接发动机与输入元件以及使发动机从输入元件断开。电子控制单元被配置为：(a)设置车辆在发动机停止的状态下至少通过第一电动机和第二电动机中的第二电动机的驱动力来行进的EV模式；(b)当车辆速度至少等于预定的第一车辆速度阈值时，禁止完全接合离合器的状态下的EV模式的设置；以及(c)当在EV模式下行进的车辆的车辆速度至多等于预定的第二车辆速度阈值时，禁止放开离合器的状态下的EV模式的设置，所述第二车辆速度阈值小于所述第一车辆速度阈值。

在根据本发明的一个方面的控制系统中，差动机构可由行星齿轮系构成，输入元件可以是由行星齿轮系的共线图中的中心处的直线代表的旋转元件，反作用力元件可以是由共线图中的另一直线代表的旋转元件，在所述共线图中，所述三个旋转元件由相互平行的直线代表。

另外，在根据本发明的一个方面的控制系统中，在放开离合器所需要的时间至多等于预定的基准值以及车辆速度至少等于第一车辆速度阈值且小于第三车辆速度阈值的条件下，可解除对于完全接合离合器的状态下的设置EV模式的禁止以及可允许完全接合离合器的状态下的EV模式的设置。第三车辆速度阈值比第一车辆速度阈值大。

根据本发明，在车辆至少通过第二电动机的驱动力行进的EV模式中，发动机停止。因此，差动机构中的输入元件可在离合器完全放开或具有滑移(slippage)的半放开的状态中旋转。相反，如果离合器完全接合，那么输入元件与发动机一起停止旋转。如果EV模式中的车辆速度至少等于第一车辆速度阈值，那么禁止上述的离合器完全接合的EV模式。因此，即使当差动机构中的输出元件的旋转速度为高的旋转速度时，也能够防止或抑制反作用力元件的旋转速度和与反作用力元件连接的第一电动机的旋转速度中的每一个变为过高的旋转速度。另外，例如，在差动机构由包含小齿轮的行星齿轮系构成的情况下，能够防止或抑制小齿轮的旋转速度变为过高的旋转速度。

此外，如果车辆速度至多等于第二车辆速度阈值，那么离合器放开的EV模式被禁止，并且，离合器的接合状态被保持。在这种情况下，由于输出元件的旋转速度因低的车辆速度而为低的旋转速度，因此，能够防止或抑制反作用力元件的旋转速度、与反作用力元件连接的第一电动机的旋转速度、以及小齿轮的旋转速度中的每一个变为过高的旋转速度。另外，即使当车辆在维持上述状况时停止时，发动机也可至少通过第一电动机被重新启动，或者第一电动机被发动机驱动以产生电力。这是由于离合器被接合且发动机与输入元件连接。此外，即使离合器被配置为暴露于车辆的外面，也能够防止或抑制外物或水入侵到摩擦表面。这是由于离合器在车辆停止时被接合并且由于离合器的摩擦表面是封闭的。

此外，在本发明中，如果车辆速度至多等于第三车辆速度阈值，那么，在放开离合器所需要的时间短的条件下，解除对于接合离合器的EV模式的设置的禁止，因此，允许接合离合器的EV模式的设置。结果，设置接合离合器的EV模式的时机的频率增加。因此，能够例如在提出加速请求的情况下提高发动机启动的响应性或者向驱动轮传送发动机的驱动力的控制的响应性。另外，由于发动机与差动机构连接，因此，传动系(powertrain)的惯性力矩总体上增大，因此，NV(噪声和振动)特性改善。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业重要性，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，其中：

图1是用于示出由根据本发明的控制装置执行的控制的例子的流程图；

图2是用于表示行进模式与第一车辆速度阈值和第二车辆速度阈值两者之间的关系的示图；

图3是用于示出由本发明的控制装置执行的控制的另一例子的流程图；

图4是用于表示可应用本发明的混合动力车辆中的齿轮系的例子的构架(skeleton)图；

图5是用于对各行进模式一并示出接合或放开状态的表格；以及

图6是用于示出各行进模式中的操作状态的共线图。

具体实施方式

本发明所应用于的混合动力车辆是以下这样的车辆：在该车辆中，经由差动机构连接发动机和电动机，以使得发动机速度由电动机或电动机发电机(以下，可统称为电动机)控制，并且在发动机与差动机构之间进一步设置离合器以使得发动机能够从差动机构断开。差动机构具有分割由发动机输出的动力(power)的功能，并且，设置第二电动机，以将在上述电动机用作发电机时产生的电力转换成机械动力且向驱动轮输出机械动力。这种类型的混合动力驱动系统有时被称为二电动机混合动力驱动装置，图4中示出了其例子。

图4是示出包括上述离合器的混合动力车辆中的齿轮系的例子的示意图。这里示出的例子被配置为使得由发动机(ENG)1输出的动力的一部分通过动力分割机构3被传送到驱动轮2，在由发动机1输出的动力的另一部分被转换成电力之后，电力被反向转换成机械动力并且被传送到驱动轮2。动力分割机构3具有与常规上已知的二电动机混合动力驱动装置中的动力分割机构相同的配置。在图4所示的例子中，动力分割机构3由通过三个旋转元件导致差动作用的行星齿轮系构成，并且，例如，由单个小齿轮类型的行星齿轮系构成。单个小齿轮类型的行星齿轮系由太阳齿轮4、关于太阳齿轮4同心地布置的环形齿轮5、以及保持小齿轮P以允许其旋转和公转(revolution)的齿轮架(carrier)6构成，小齿轮P与太阳齿轮4和环形齿轮5啮合(meshing)。

齿轮架6用作输入元件，输入轴7与齿轮架6连接。另外，离合器K0被设置在发动机1的输入轴7与输出轴(曲轴(crankshaft))8之间。离合器K0连接/断开发动机1与诸如动力分割机构3的动力传送系统9，并且由摩擦离合器构成，摩擦离合器的传送力矩能力从传送力矩能力为“0”的完全断开状态连续地变为没有滑移的完全接合状态。摩擦离合器可以是常规上已知的干式类型或湿式类型，并且，可以是单板类型或多板类型。此外，用于在接合状态和放开状态之间切换的致动器(未示出)可以是液压致动器或电磁致动器等。如果例如，离合器是在常规的车辆中采用的干式单板离合器，那么，当致动器进入非操作状态中时，离合器的接合状态由诸如膜片弹簧的所谓的返回机构(没有示出任意部件)保持。因此，离合器K0的传送力矩能力根据用于接合或放开离合器K0的致动器的操作量而改变，并且，在离合器K0与致动器之间建立相关的(correlative)关系。更具体而言，在传送力矩能力与致动器的液压压力、电流值或冲程(stroke)量之间建立大致成比例的关系。因此，传送力矩能力可被预先确定为与致动器的操作量(诸如冲程量或液压压力)关联的值，并且，可以按地图(map)等的形式被准备。应当注意，如果摩擦系数随时间改变，那么传送力矩能力与上述操作量之间的关系改变。

同时，太阳齿轮4用作反作用力元件，并且，第一电动机发电机(MG1)与太阳齿轮4连接。第一电动机发电机10是具有电力产生功能的电动机，由永磁体类型或其它类型的同步电动机构成。并且，它被配置为，使得环形齿轮5用作输出元件，作为输出部件的输出齿轮11与环形齿轮5一体化，并且，输出齿轮11向驱动轮2输出驱动力。这里，由于用于从输出齿轮11向驱动轮2传送驱动力的机构包括差动齿轮和驱动轴且与常规车辆中的机构相同，因此，将不对其进行详细的描述。

上述的发动机1、动力分割机构3和第一电动机发电机10在同一轴上对准，第二电动机发电机12被布置于该轴的延长线上。第二电动机发电机12产生用于行进的驱动力、再生能量并且如上述的第一电动机发电机10那样，由永磁体类型的同步电动机构成。第二电动机发电机12和输出齿轮11通过减速机构13被连接。在图4所示的例子中，减速机构13由单个小齿轮类型的行星齿轮系构成，其中，太阳齿轮14与第二电动机发电机12连接，齿轮架15与诸如外壳的固定部分16固定地连接，并且，环形齿轮17与输出齿轮11一体化。

上述的电动机发电机10、12中的每一个与包含电力存储装置和逆变器等的控制器18电气连接。设置控制控制器18的用于电动机发电机的电子控制单元(MG-ECU)19。电子控制单元19由作为主部件的微计算机构成，以基于输入数据、存储的数据或命令信号等计算且向控制器18输出作为控制命令信号的计算结果。然后，它被配置为使得，电动机发电机10、12中的每一个基于来自控制器18的控制信号用作电动机或发电机，并且，在任一情况下的力矩被控制。

上述的发动机1被配置为使得其输出、启动和停止被电气地控制。例如，在汽油发动机的情况下，发动机1被配置为使得节气门(throttle)打开量、燃料供给量、燃料供给停止、点火的执行和停止、以及点火定时等被电气地控制。用于发动机的电子控制单元(E/G-ECU)20被设置以执行这种控制。电子控制单元20由作为主部件的微计算机构成，以基于输入数据或命令信号来计算、向发动机1输出作为控制信号的计算结果，并因此执行上述的各种类型的控制。

上述的发动机1、电动机发电机10、12中的每一个、离合器K0以及动力分割机构3等构成驱动力源21，并且，用于混合动力的电子控制单元(HV-ECU)22被设置以控制驱动力源21。电子控制单元22由作为主部件的微计算机构成，以向上述的用于电动机发电机的电子控制单元19和用于发动机的电子控制单元20输出命令信号，并且执行后面将描述的各种类型的控制。

在图4所示的混合动力驱动系统中，可以设置车辆通过发动机1的动力行进的混合动力(HV)模式或车辆通过电力行进的电气车辆(EV)模式。而且，作为EV模式，可以设置发动机1从动力传送系统9断开的断开EV模式或发动机1与动力传送系统9连接的正常EV模式。在图5中一并地示出设置这些模式时的离合器K0的接合和放开状态。更具体而言，离合器K0在断开EV模式中断开。相反，离合器K0在正常EV模式和HV模式中接合。这里，“离合器K0的放开”指的是滑移状态中的离合器K0传送力矩的状态，即，包括半接合状态和半放开状态。同时，“离合器K0的接合”指的是没有滑移的完全接合状态。这些行进模式根据如加速器踏板操作量那样的请求驱动量、车辆速度、或电力存储装置的充电状态(SOC)等的车辆行进状态被选择。例如，在车辆以快到一定程度的速度行进且加速器踏板操作量大到一定程度以保持车辆速度的情况下，设置HV模式。同时，在SOC足够大且加速器踏板操作量相对小的情况下，或在车辆处于自动停止的发动机1很可能重新启动的情况下，或者在其它的情况下，设置正常EV模式。此外，在通过驾驶员的操作手动地选择EV模式的情况下，例如，在车辆可仅通过电力行进且需要抑制由第一电动机发电机10的拖动导致的动力损失的情况下，或者在其它的情况下，设置断开EV模式。

这里将简要描述各行进模式中的混合动力驱动系统的操作状态。图6是关于上述的动力分割机构3的共线图。在该共线图中，太阳齿轮4、齿轮架6、环形齿轮5和小齿轮P由竖线表示，并且，它们中的每两个之间的间隙与构成动力分割机构3的行星齿轮系的齿轮比(gearratio)对应。此外，各竖线的垂直方向被设置为旋转方向，并且，垂直方向的位置被设置为旋转速度。因此，在图6的共线图中，齿轮架6由位于中心的线代表，发动机1与其连接。另外，在图6的共线图中，太阳齿轮4由左端线代表，第一电动机发电机10与其连接。在图6中表示为“断开”的线表示断开EV模式中的操作状态。在该行进模式中，第二电动机发电机12用作其动力被用于使车辆运行的电动机，发动机1从动力传送系统9断开并且由于离合器K0的放开而停止，第一电动机发电机10也停止。因此，太阳齿轮4的旋转停止，环形齿轮5随输出齿轮11正向(forwardly)旋转，齿轮架6以关于环形齿轮5的旋转速度、根据行星齿轮系的齿轮比而减小的旋转速度正向旋转。

另外，在图6中表示为“正常”的线表示正常EV模式中的操作状态。在该行进模式中，由于车辆通过第二电动机发电机12的动力行进且发动机1停止，因此，在齿轮架6被固定的状态下，环形齿轮5正向旋转而太阳齿轮4反向旋转。在这种情况下，第一电动机发电机10可用作发电机。此外，在图6中表示为“HV”的线表示HV模式中的行进状态。由于发动机1在离合器K0被接合的状态下输出驱动力，因此，沿导致齿轮架6的正向旋转的方向对齿轮架6施加力矩。由于第一电动机发电机10在这种状态下用作发电机，因此，向太阳齿轮4施加反向旋转方向的力矩。结果，通过环形齿轮5产生导致环形齿轮5的正向旋转的力矩。同样，在这种情况下，由第一电动机发电机10产生的电力被施加到第二电动机发电机12，第二电动机发电机12因此用作电动机，其驱动力被传送到输出齿轮11。因此，在HV模式中，由发动机1输出的动力的一部分通过动力分割机构3被传送到输出齿轮11。同时，该动力的剩余部分通过第一电动机发电机10被转换成电力、传送到第二电动机发电机12、通过第二电动机发电机12又被进一步转换成机械动力并被传送到输出齿轮11。在任一行进模式中，当不需要主动输出驱动力时，诸如在减速期间，电动机发电机10、12中的任一个用作用于再生能量的发电机。

可在车辆通过第二电动机发电机12的驱动力行进的EV模式中设置应用本发明的混合动力车辆。此外，由于混合动力车辆包括离合器K0，因此也可在发动机1与动力分割机构3连接的正常EV模式中以及在发动机1从动力分割机构3断开的断开EV模式中设置它。在这些EV模式中，与发动机1连接的齿轮架6在正常EV模式中被固定。因此，如图6的共线图所示，太阳齿轮4和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10反向旋转，小齿轮P以比环形齿轮5高的速度正向旋转。同时，在断开EV模式中，虽然发动机1停止，但齿轮架6仍能旋转。因此，可以停止太阳齿轮4和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转。但是，当行进模式从断开EV模式切换到另一行进模式时，必须执行控制以接合离合器K0。

鉴于以上的情况，为了防止或抑制第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度的过度增加以及为了在不导致任何不便的情况下保持离合器K0的接合，根据本发明的控制装置被配置为执行以下的控制。图1是用于示出这种控制的例子的流程图，并且，在混合动力车辆行进时，在每个规定的短时间间隔重复执行该例程。

在图1中，首先确定车辆速度V是否至少等于规定的阈值V1(步骤S1)。在本发明中，该阈值与第一车辆速度阈值对应。在齿轮架6如上面所述的那样固定时车辆向前行进的情况下，该阈值还与关于设计而设置的旋转速度对应，以防止与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转速度或小齿轮P的旋转速度变为过高的旋转速度。而且，该阈值可基于使用的第一电动机发电机10或行星齿轮系、在第一电动机发电机10或行星齿轮系中使用的轴承、或第一电动机发电机10或行星齿轮系的保证服务寿命等被确定。应当注意，可从一般设置在车辆中的传感器获得车辆速度V。

如果车辆速度V是至少等于第一车辆速度阈值的高的车辆速度并且因此步骤S1中的确定为肯定的，那么确定是否设置正常EV模式(步骤S2)。正常EV模式是车辆在离合器K0被接合且齿轮架6与发动机1一起被固定的状态下通过第二电动机发电机12的驱动力行进的所谓的电动机行进模式。因此，当满足电力存储装置的SOC足够大、以及请求的驱动力(加速器踏板操作量)不是特别大等这样的条件下，基于来自上述的用于混合动力的电子控制单元22的控制信号设置正常EV模式。

如果设置了正常EV模式并且因此步骤S2中的确定为肯定的，那么执行向断开EV模式或混合动力(HV)模式的迁移控制(步骤S3)，并且，例程返回。即，行进模式切换到断开EV模式或HV模式，并且，禁止设置正常EV模式。换句话说，禁止在EV模式中接合离合器K0。如上所述，在离合器K0在正常EV模式中被接合时，离合器K0在断开EV模式中放开。因此，即使当环形齿轮5的旋转速度结合高的车辆速度变为高的旋转速度时，太阳齿轮4的旋转速度和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转速度也可降低，或者太阳齿轮4和第一电动机发电机10可停止旋转。而且，小齿轮P的旋转速度不变得过高。同时，离合器K0在HV模式中被接合，并且，发动机1和与发动机1连接的齿轮架6正向地旋转。因此，即使当环形齿轮5的旋转速度结合高的车辆速度变为高的旋转速度时，太阳齿轮4的旋转速度和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转速度也可降低。而且，小齿轮P的旋转速度不变得过高。

另一方面，如果正常EV模式还没有被设置并且因此步骤S2中的确定为否定的，那么确定是否进行向正常EV模式的迁移(切换)的确定(步骤S4)。例如，在满足以下条件的情况下确定成立：加速器踏板操作量在车辆通过发动机1的驱动力行进的状态下减小；电力存储装置的SOC足够大。在与以上相反的、车辆在断开EV模式中行进的状态中加速器踏板操作量增加或者电力存储装置的SOC减小，因此必须启动发动机1的情况下，这种确定也成立。如果步骤S4中的确定为否定的，那么只需要保持当前的行进模式。因此，不特别执行控制并且例程返回。另一方面，如果确定迁移到正常EV模式，并且因此步骤S4中的确定为肯定的，那么禁止行进模式的迁移(切换)(步骤S5)。换句话说，正常EV模式被禁止，这基本上与执行以上的步骤S3中的控制的情况相同。因此，在这种情况下也能够减小太阳齿轮4的旋转速度和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转速度，并且进一步能够避免或抑制小齿轮P的旋转速度变得过高。

而且，如果车辆速度V比上述的第一车辆速度阈值V1低并且因此步骤S1中的确定为否定的，那么确定车辆速度V是否至多等于第二车辆速度阈值V2(步骤S6)。步骤S6提供预测或估计车辆的停止的处理。因此，采用小于上述的第一车辆速度阈值V1并且接近“0”的值作为第二车辆速度阈值V2。如果可通过导航系统或雷达巡航系统等获得道路状况或行进环境，那么可基于由此获得的数据和车辆行进状态预测或估计车辆的停止。在图2中的示图中示出第一车辆速度阈值V1与第二车辆速度阈值V2的关系。

如果车辆速度V高到一定程度并且因此步骤S6中的确定为否定的，那么不特别执行控制，并且，例程返回。另一方面，如果车辆速度V至多等于第二车辆速度阈值V2并且因此步骤S6中的确定为肯定的，那么确定断开EV模式是否被设置(步骤S7)。断开EV模式是所谓的电动机行进模式，在该电动机行进模式中，离合器K0放开，发动机1由此从动力分割机构3断开，并且，齿轮架6进入到即使发动机1停止时也能够旋转的状态，使得车辆通过第二电动机发电机12的驱动力行进。因此，当满足以下这样的条件时基于来自上述的用于混合动力的电子控制单元22的控制信号设置断开EV模式：电力存储装置的SOC足够大；请求的驱动力(加速器踏板操作量)不是特别大；发动机1不可能被重新启动；由第一电动机发电机10的拖动导致的动力损失被抑制；以及不特别要求通过第一电动机发电机10发电等。

如果断开EV模式被设置并且因此步骤S7中的确定为肯定的，那么执行向正常EV模式或HV模式的迁移控制(步骤S8)，并且，例程返回。即，行进模式切换到正常EV模式或HV模式，并且，禁止设置断开EV模式。换句话说，禁止在EV模式中放开离合器K0。如上所述，当离合器K0在断开EV模式中放开时，离合器K0在正常EV模式中被接合。因此，太阳齿轮4、与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10和小齿轮P分别以与环形齿轮5与用于构成动力分割机构3的行星齿轮系之间的齿轮比(环形齿轮5的齿数与太阳齿轮4的齿数的比)对应的旋转速度即与车辆速度V对应的旋转速度旋转。这里，如步骤S6中的肯定确定所示，这种情况下的车辆速度V为紧挨在停止之前车辆行进的低车辆速度。因此，第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度不变得过高。另外，如上所述，第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度在HV模式中不变得过高。

另一方面，如果断开EV模式还没有被设置并且因此步骤S7中的确定为否定的，那么确定是否作出以下确定：进行向断开EV模式的迁移(切换)(步骤S9)。例如，在满足以下条件的情况下该确定成立：加速器踏板操作量在车辆通过发动机1的驱动力行进的状态下减小；电力存储装置的SOC足够大；车辆速度V至少等于第二车辆速度阈值V2。在车辆速度V在车辆在正常EV模式中行进的状态下增加的情况下，或者在变得必须抑制由第一电动机发电机10的拖动导致的动力损失的情况下，该确定也成立。如果步骤S9中的确定为否定的，那么只需要保持当前的行进模式。因此，不特别执行控制，并且，例程返回。另一方面，如果确定要迁移到断开EV模式并且因此步骤S9中的确定为肯定的，那么禁止行进模式的迁移(切换)(步骤S10)。换句话说，断开EV模式被禁止，并且，这基本上与执行以上的步骤S8中的控制的情况相同。

因此，当车辆速度V至多等于第二车辆速度阈值V2时，离合器K0的放开被禁止，并因此保持发动机1与动力分割机构3连接的状态。在这种情况下，即使发动机1停止且齿轮架6的旋转由此停止，环形齿轮5的旋转速度也由于低的车辆速度而为低的旋转速度，因此，第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度可分别被抑制到低的旋转速度。另外，即使在车辆停止并且由于某种类型的异常而不能执行离合器K0的切换操作的情况下，发动机1的驱动力也可被传送到第一电动机发电机10以供发电，或者，发动机1的驱动力可通过动力分割机构3被传送到驱动轮2。这是由于已接合离合器K0。因此，即使当出现这种异常时，也可保证混合动力车辆的运行。此外，在车辆停止时接合离合器K0。因此，即使当离合器K0被安装为暴露于车辆的外面时，也能够防止或抑制外物或水等对摩擦表面的入侵。

上述的具体例子被配置为使得当车辆速度V至少等于第一车辆速度阈值V1时，一致地禁止正常EV模式。但是，在本发明中，如果车辆速度V在一定程度上为高的车辆速度，那么能够通过设置条件来禁止或允许正常EV模式。在图3中的流程图中示出这种例子。如图1所示和上面所描述的例程中那样，在车辆行进时或者在主开关接通时，在每个规定的短时间间隔重复执行图3所示的例程。在该例程中，首先确定车辆速度是否至少等于第一车辆速度阈值V11(步骤S21)。第一车辆速度阈值V11可与在图1所示的上述的控制中设置的第一车辆速度阈值V1相等，或者可以是小于或大于第一车辆速度阈值V1的值。另外，第一车辆速度阈值V11可被事先设置为这样的车辆速度的下限值：在该车辆速度处，当设置了正常EV模式时第一电动机发电机10的旋转速度或小齿轮P的旋转速度变得过高。因此，第一车辆速度阈值V11是比上述的第二车辆速度阈值V2大的阈值。

如果车辆速度V至少等于第一车辆速度阈值V11并且因此步骤S21中的确定为肯定的，那么确定正常EV模式是否被设置(步骤S22)。步骤S22中的控制与图1中的例程的步骤S2中的上述控制相同。如果步骤S22中的确定为肯定的，那么确定车辆速度V是否至少等于第三车辆速度阈值V12(步骤S23)。第三车辆速度阈值V12是关于设计而事先设置为这样的车辆速度的下限值的阈值：在该车辆速度处，当在发动机1停止时接合离合器K0时第一电动机发电机10的旋转速度和小齿轮P的旋转速度均变为高的旋转速度。考虑到耐久性或动力损失等，该高的旋转速度应被避免。因此，如果步骤S23中的确定为肯定的，那么执行向断开EV模式或混合动力(HV)模式的迁移控制(步骤S24)，并且，例程返回。步骤S24的控制与在图1中示出并且在以上描述的步骤S3中的控制相同。因此，能够避免或抑制第一电动机发电机10和小齿轮P中的每一个以过高的旋转速度旋转。

另一方面，如果步骤S23中的确定为否定的，那么车辆速度V至少等于第一车辆速度阈值V11并且小于第三车辆速度阈值V12。在这种情况下，确定放开接合状态中的离合器K0所需要的时间(放开时间)是否至多等于预定基准值(步骤S25)。作为例子，放开时间为从输出放开命令信号到将离合器K0的传送力矩能力减小到预定规定值所需要的时间。虽然离合器K0及其控制系统的放开时间被配置为落在关于设计而设置的范围内，但存在放开时间由于伴随摩擦材料、用于执行接合或放开操作的链接机构或致动器等的寿命的劣化(或改变)而延长的情况。如果放开时间延长，那么在接合操作期间接合离合器直到没有滑移的状态所需要的时间也延长。换句话说，当离合器K0被接合或放开时，作为离合器K0的过渡状态出现滑移的时间可能延长。可通过在输出接合命令或放开命令之后检测离合器K0的滑移旋转速度(差动旋转速度)，计算放开时间。

因此，如果离合器K0的放开时间比基准值长并且步骤S25中的确定因此为否定，那么例程前进到上述的步骤S24，并且，禁止设置正常EV模式。更具体而言，在发动机1停止并且车辆通过第二电动机发电机12的驱动力行进的所谓的EV行进期间，离合器K0的接合被禁止，因此保持离合器K0的放开状态。因此，在车辆在正常EV模式中行进的状态中车辆速度V落入在高速侧至少等于第一阈值且在高速侧低于第二阈值的范围的情况下，即使当不满足切换到断开EV模式的另一条件时，离合器K0也放开以设置断开EV模式或者发动机1被启动以设置HV模式。在满足诸如减小车辆速度V之类的设置断开EV模式的条件的时间，离合器K0已放开。因此，在满足设置断开EV模式的条件之后，能够缩短离合器K0保持接合且第一电动机发电机10和小齿轮P均以高的旋转速度旋转的时间。因此，能够防止或抑制电气效率或燃料经济性变差。

将进一步描述执行这种控制的原因。车辆速度V变得至少等于第三车辆速度阈值，并且，离合器K0的放开控制被启动。此时，如果离合器K0的放开所需要的时间长，那么车辆速度在离合器K0完全放开之前增加，因此，小齿轮P的旋转速度结合车辆速度的增加而过量增加的可能性变高。为了避免这种情况，可以执行这样的控制：即使车辆速度V在离合器K0放开所需要的时间期间增加，离合器K0也已在该时间消逝的时刻放开。为了实现这一点，如上所述，提供比第三车辆速度阈值小的第一车辆速度阈值作为用于确定是否执行离合器K0的放开控制的阈值。换句话说，在车辆速度低的早期，进行关于离合器K0的放开的确定。因此，即使当离合器K0的放开所需要的时间长时，离合器K0的传送力矩能力也在车辆速度V达到第三车辆速度阈值的时刻充分降低，并且小齿轮P的旋转速度不变为过高的旋转速度。因此，如果车辆速度V至少等于第三车辆速度阈值，那么立即执行离合器K0的放开控制。另外，如果车辆速度V未达到第三车辆速度阈值而是变得至少等于第一车辆速度阈值，那么离合器K0的放开控制被启动。

如果离合器K0的放开时间至多等于基准值(如果步骤S25中的确定为肯定的)，那么关于进行向断开EV模式的迁移时的电气效率或燃料经济性的变差方面不用太担心。因此，不特别执行控制，并且，例程返回。即，保持正常EV模式。在这种情况下，由于发动机1与动力分割机构3连接，因此该模式中的振动特性与断开EV模式中的不同，使得驱动力源21的惯性力矩总体上增加。因此，能够改善NV特性。

另一方面，如果正常EV模式未被设置并且因此步骤S22中的确定为否定的，那么确定是否作出以下确定：进行向正常EV模式的迁移(切换)(步骤S26)。这是与在图1中示出并且在上面描述的例程的步骤S4中的控制相同的控制。如果步骤S26中的确定为否定的，那么只需要保持当前的行进模式。因此，不特别执行控制，并且，例程返回。另一方面，如果确定进行向正常EV模式的迁移并且因此步骤S26中的确定为肯定的，那么确定车辆速度V是否至少等于第三车辆速度阈值V12(步骤S27)。这是与上述的步骤S23中的控制相同的控制。如果步骤S27中的确定为肯定的，那么禁止行进模式的迁移(切换)(步骤S28)。换句话说，正常EV模式被禁止，并且，它是基本上与执行以上的步骤S24中的控制的情况相同的状态。因此，在这种情况下也能够减小太阳齿轮4的旋转速度和与太阳齿轮4连接的第一电动机发电机10的旋转速度，并且，进一步能够避免或抑制小齿轮P的旋转速度变得过高。

另一方面，如果步骤S27中的确定为否定的，那么车辆速度V至少等于第一车辆速度阈值V11但小于第三车辆速度阈值V12。在这种情况下，确定放开接合状态中的离合器K0所需要的时间(放开时间)是否至多等于预定基准值(步骤S29)。这是与上述的步骤S25中的控制相同的控制。因此，如果离合器K0的放开时间比基准值长并且因此步骤S29中的确定为否定的，那么例程前进到上述的步骤S28，并且，禁止向正常EV模式的迁移。更具体而言，在发动机1停止且车辆通过第二电动机发电机12的驱动力行进的所谓的EV行进期间，离合器K0的接合被禁止，并且因此，离合器K0的放开状态被保持。因此，在车辆在正常EV模式中行进的状态下，车辆速度V落入上述的至少等于第一车辆速度阈值V11且低于第三车辆速度阈值V12的范围的情况下，即使当满足切换到正常EV模式的条件时，切换条件也被禁止，并且，在断开EV模式或HV模式中保持行进模式。

换句话说，如果离合器K0的放开时间足够长而超过基准值，那么保持离合器K0的放开状态。因此，当车辆速度V高到一定程度时，离合器K0不从放开状态切换到接合状态或者不从接合状态切换到放开状态。另外，避免或抑制作为离合器K0的过渡状态的滑移状态长时间继续。因此，能够抑制电气效率或燃料经济性变差。

如果车辆速度V比第一车辆速度阈值V11低并且因此步骤S21中的确定为否定的，那么执行与在图1中所示并且在以上描述的控制例子中的控制相同的控制。因此，相同的步骤号在图3中的相应的步骤中被表示，并且，其描述将不被重复。

因此，当被配置为执行图3所示的控制时，可以执行用于执行或禁止正常EV模式的进一步的详细的控制。因此，能够通过设置适于混合动力车辆的行进状态的振动特性来改善NV特性，并且还能够防止离合器K0的延迟的接合或者由离合器K0的延迟的接合导致的加速度响应变差。

在上述的具体例子中，单个小齿轮类型的行星齿轮系被用作差动机构。但是，也可对于以下这样的混合动力车辆的控制装置采用本发明：该混合动力车辆包括差动机构由双小齿轮类型的行星齿轮系构成的齿轮系。并且，在这种情况下，可以获得在以上的具体例子中描述的相同的优点和效果。

Claims (3)

1.一种用于混合动力车辆的控制系统，所述混合动力车辆包括发动机、第一电动机、第二电动机、差动机构和离合器，所述第二电动机被配置为向驱动轮输出驱动力矩，所述差动机构被配置为通过至少三个旋转元件执行差动作用，所述差动机构中的旋转元件中的任一个用作输入元件，从发动机向所述输入元件传送驱动力，所述差动机构中的旋转元件中的另一个与第一电动机连接并且用作反作用力元件，所述差动机构中的旋转元件中的剩下的一个用作用于向驱动轮输出力矩的输出元件，所述离合器被配置为将所述发动机连接到所述输入元件以及将所述发动机从所述输入元件断开，所述控制系统包括：

电子控制单元，被配置为：

(a)设置车辆在发动机停止的状态下至少通过第一电动机和第二电动机中的第二电动机的驱动力来行进的EV模式；

(b)当车辆速度至少等于预定的第一车辆速度阈值时，禁止完全接合离合器的状态下的EV模式的设置；以及

(c)当在EV模式下行进的车辆的车辆速度至多等于预定的第二车辆速度阈值时，禁止放开离合器的状态下的EV模式的设置，所述第二车辆速度阈值小于所述第一车辆速度阈值。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，

所述差动机构由行星齿轮系构成，所述输入元件是由所述行星齿轮系的共线图中的中心处的直线代表的旋转元件，所述反作用力元件是由所述共线图中的另一直线代表的旋转元件，在所述共线图中，由相互平行的直线代表所述三个旋转元件。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，

所述电子控制单元被配置为，在放开离合器所需要的时间至多等于预定的基准值以及车辆速度至少等于所述第一车辆速度阈值并且小于比所述第一车辆速度阈值大的第三车辆速度阈值时，解除对于完全接合离合器的状态下的设置EV模式的禁止并且允许完全接合离合器的状态下的EV模式的设置。