CN107206886B - 混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

混合动力车辆(1)包括离合器(CS)和被构造为能够切换到空档状态的传动单元(40)。混合动力车辆(1)能够通过第一路径和第二路径中的任一个来传递发动机(10)的动力，通过所述第一路径，动力从发动机(10)经由传动单元(40)和差动单元(50)传递到第一MG(20)，通过所述第二路径，动力从发动机(10)传递到第一MG(20)。离合器(CS)设置在第二路径中，并且在接合状态与释放状态之间切换。控制器(100)控制发动机(10)、第一MG(20)、传动单元(40)和离合器(CS)。控制器(100)将传动单元(40)设定到非空档状态，将离合器(CS)设定到接合状态，然后通过使用来自第一MG(20)的驱动力和来自第二MG(30)的驱动力使车辆行驶。

Description

混合动力车辆
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆，并且更具体地，涉及一种包括第一和第二旋转电机以及传动单元的混合动力车辆。
背景技术
已知一种不仅包括发动机、两个旋转电机以及分动机构，还在发动机与分动机构之间包括传动机构的混合动力车辆。
国际申请公开第2013/114594号中描述的混合动力车辆采用串并行混合动力系统。在所述具有串并行混合动力系统的车辆中，发动机的动力传递到第一旋转电机(第一电动发电机)，并且用于发电，而发动机的一部分动力经由分动机构也被传递到驱动轮。
在国际申请公开第2013/114594号中描述的车辆通过在停止发动机的同时将第一旋转电机和第二旋转电机都设定在电动回转状态下来允许行驶。在这种情况下，两个电动发电机中的每个的转矩用作用于使驱动轮旋转的转矩。但是，利用国际申请公开第2013/114594号中描述的车辆的构造，只有当发动机的转速为零时才允许这种驱动方法。当发动机旋转时，车辆在上述串并行混合动力模式下运行，所以第一旋转电机用于发电。由于第一旋转电机处于再生状态，所以第一旋转电机的在电动回转期间的转矩不能直接使用来使驱动轮旋转。
即使当发动机的转速不为零时，但是当第一旋转电机的转矩被允许直接用于使驱动轮旋转时，由于可以增大车辆的驱动转矩，因此是期望的。
发明内容
本发明提供了一种两个电动发电机中的每个的转矩都具有更多的用于驱动车轮的机会的混合动力车辆。
本发明的方案提供了一种混合动力车辆。所述混合动力车辆包括内燃机、第一旋转电机、第二旋转电机、动力传递单元、差动单元、离合器以及控制器。
所述第二旋转电机被构造为向驱动轮输出动力。所述动力传递单元包括输入元件和输出元件。所述输入元件被构造为从所述内燃机接收动力。所述输出元件被构造为将输入到所述输入元件的动力输出。所述动力传递单元被构造为在非空档状态与空档状态之间切换，在所述非空档状态下，动力在所述输入元件与输出元件之间传递，在所述空档状态下，在所述输入元件与所述输出元件之间不传递动力。
所述差动单元包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件。所述第一旋转元件连接到所述第一旋转电机。所述第二旋转元件连接到所述第二旋转电机和所述驱动轮。所述第三旋转元件连接到所述动力传递单元的所述输出元件。所述差动单元被构造成使得：当确定所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的任两个的转速时，确定所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的其余一个的转速。
所述离合器被构造为在接合状态与释放状态之间切换，在所述接合状态下，动力从所述内燃机向所述第一旋转电机传递，在所述释放状态下，中断动力从所述内燃机向所述第一旋转电机的传递。来自所述内燃机的动力经过第一路径或第二路径中的至少一个被传递到第一旋转电机。所述第一路径是动力从所述内燃机经由所述动力传递单元和所述差动单元传递到所述第一旋转电机所经过的路径，并且所述第二路径是动力从所述内燃机经由与所述第一路径不同的路径传递到所述第一旋转电机所经过的路径。所述离合器设置在所述第二路径中。
所述控制器被配置为：(i)控制所述内燃机、所述第一旋转电机、所述动力传递单元和所述离合器，并且(ii)将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶。
利用上述混合动力车辆，如上所述地配置车辆，并且如上所述地控制动力传递单元、离合器、第一旋转电机和第二旋转电机。因而，即使在内燃机的转速不为零的状态下，仍然可以通过使第一旋转电机和第二旋转电机运行来实施电动回转以允许车辆推进。因此，可以增加两个旋转电机的转矩用作车辆的驱动转矩的机会，因此在行驶期间需要大驱动力的情况下，对车辆的控制的灵活性增大。
在混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为响应于车速在第一模式与第二模式之间切换所述车辆的驱动模式。所述第一模式是所述内燃机的转速被固定为零，所述离合器被设定到所述释放状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶的驱动模式。所述第二模式是所述动力传递单元被设定到所述非空档状态，所述离合器被设定到所述接合状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶的驱动模式。
利用上述混合动力车辆，因为提供了作为驱动模式的第二模式，所以即使如当从发动机运行的状态转换到EV模式时那样发动机的转速不为零，仍然允许使用来自第一旋转电机的驱动力和来自第二旋转电机的驱动力以大驱动力使车辆行驶。
在混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为：(i)当所述车速低于判定阈值时，将所述驱动模式设定到所述第一模式，并且(ii)当所述车速高于所述判定阈值时，将所述驱动模式设定到所述第二模式。
利用上述混合动力车辆，当如上所述选择驱动模式时，即使当车速增大以及由于第一旋转电机的转速的限制而不允许车辆在第一模式下行驶时，仍然允许车辆当使用第二模式时使用来自第一旋转电机的驱动力和来自第二旋转电机的驱动力以大驱动力行驶。
在混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为：(i)在作为所述车辆的所述驱动模式的第三模式下，将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述释放状态，然后使所述第一旋转电机在所述内燃机运行的状态下发电，并且使所述第二旋转电机产生用于推进所述车辆的驱动力，并且(ii)当所述驱动模式从所述第三模式改变到所述第一模式时，经由所述第二模式改变所述驱动模式。
利用上述混合动力车辆，当驱动模式从第三模式变为第一模式时，通过经由第二模式改变驱动模式，可不使驾驶员体验输出转矩损失的感觉。
在所述混合动力车辆中，所述控制器可以被配置成：在使所述车辆在所述第二模式下行驶的情况下，当未向所述内燃机供给燃料时，改变进气门或排气门中的至少一个的开关时机，使得在所述内燃机的旋转期间的阻力减小。
当使车辆在第二模式下行驶并且未向内燃机供给燃料时，内燃机通过第一旋转电机和第二旋转电机强制地旋转。在这种情况下，当内燃机的旋转阻力小时，能量损失小。为了减小内燃机的旋转阻力，期望气缸中的空气的压缩性和膨胀系数要小。因此，通过上述混合动力车辆，控制器通过改变进气门或排气门的开/关时机来减小内燃机的旋转阻力，从而减小了能量损失。
在所述混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为：将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后除了使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力之外，还通过使用来自所述内燃机的驱动力使所述车辆行驶。
利用上述混合动力车辆，通过上述控制，与内燃机停止并且使第一旋转电机和第二旋转电机运行来实施电动回转的EV模式相比，可以进一步增大车辆的最大驱动力。
在所述混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为：在作为所述车辆的所述驱动模式的第四模式下，将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后在不使所述第一旋转电机和所述第二旋转电机产生转矩的状态下通过使用来自所述内燃机的驱动力使所述车辆行驶。
利用上述混合动力车辆，通过上述控制，在内燃机能够有效运行的运行范围内，允许内燃机的动力不被转换为电力而直接传递到驱动轮，所以可以提高燃料经济性。
在所述混合动力车辆中，所述控制器可以被配置为：在作为所述车辆的所述驱动模式的第五模式下，将所述动力传递单元设定到所述空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后通过使用所述内燃机的动力使所述第一旋转电机发电，并且使所述第二旋转电机产生用于推进所述车辆的驱动力。
利用上述混合动力车辆，在上述的串行HV模式下，内燃机起动时的冲击通过处于空档状态的动力传递单元中断，并且没有传递到驱动轮。因而，可以减小内燃机起动时用户所体验到的冲击。
在所述混合动力车辆中，所述动力传递单元可以被构造为能够改变所述输入元件的转速与所述输出元件的转速的比。
利用上述混合动力车辆，在可以通过运行两个旋转电机两者实施电动回转来设定产生大驱动力的EV模式的情况下，可以增加车辆状态。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出包括根据本发明的实施例的驱动系统的混合动力车辆的整体构造的视图；
图2是示意性地示出图1中的车辆的部件的动力传递路径的框图；
图3是示出用于图1中的车辆的控制器的构造的框图；
图4是示意性地示出安装在图1所示的混合动力车辆上的液压回路的构造的视图；
图5是示出混合动力车辆中的每个驱动模式以及在每个驱动模式下传动单元的离合器和制动器的受控状态的图表；
图6是用于图示混合动力车辆中的单电动机EV模式的运行(图5中的E1行)的列线图；
图7是用于图示混合动力车辆中的双电动机EV模式的运行(图5中的E3行)的列线图；
图8是用于图示混合动力车辆中的(串并行)HV模式的运行(图5中的H1，H2行)的列线图；
图9是用于图示混合动力车辆中的(串行)HV模式的运行(图5中的H4行)的列线图；
图10是用于图示混合动力车辆中的双电动机EV模式的运行(图5中的E4，E5行)的列线图；
图11是用于图示混合动力车辆中的(并行)HV模式的运行(图5中的H7，H9行)的列线图；
图12是用于图示混合动力车辆中的发动机驱动模式的运行(图5中的Z1行)的列线图；
图13是用于图示混合动力车辆中的发动机驱动模式的运行(图5中的Z2行)的列线图；
图14是示出混合动力车辆中的每个驱动模式下的车速与最大驱动力之间的关系的曲线图；
图15是用于图示混合动力车辆中的双电动机EV模式下对离合器和制动器的控制的流程图；
图16是示出用于确定混合动力车辆中的驱动模式的映射图的示例的视图；以及
图17是示出混合动力车辆中的从(串并行)HV模式向双电动机EV模式改变的示例的运行波形图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。在以下实施例中，相同的附图标记表示相同或对应的部分，并且将不重复其描述。
图1是示出包括根据本发明的实施例的驱动系统的混合动力车辆的整体构造的视图。
如图1所示，混合动力车辆1(以下也称为车辆1)包括发动机10、驱动系统2、驱动轮90和控制器100。驱动系统2包括作为第一旋转电机的第一电动发电机(以下称为第一MG)20、作为第二旋转电机的第二电动发电机(以下称为第二MG)30、传动单元40、差动单元50、离合器CS、输入轴21、作为驱动系统2的输出轴的副轴70、差动齿轮组80以及液压回路500。
混合动力车辆1是通过使用发动机10、第一MG20或第二MG30中的至少任一个的动力行驶的前置发动机前轮驱动(FF)混合动力车辆。混合动力车辆1可以是车载电池(未示出)可从外部电源充电的插电式混合动力车辆。
发动机10例如是内燃机，诸如汽油机和柴油机。第一MG20和第二MG30中的每个例如是包括嵌入有永磁体的转子的永磁体同步电动机。驱动系统2是双轴驱动系统，其中第一MG20沿着第一轴线12与发动机10的曲轴同轴设置，并且第二MG30沿着与第一轴线12不同的第二轴线14设置。第一轴12和第二轴14彼此平行。
传动单元40、差动单元50和离合器CS进一步沿着第一轴线12设置。传动单元40、差动单元50、第一MG20和离合器CS从靠近发动机10的那侧依次布置。
第一MG20设置成使得能够从发动机10接收动力。更具体地，驱动系统2的输入轴21连接到发动机10的曲轴。输入轴21沿着第一轴线12在远离发动机10的方向上延伸。输入轴21在其从发动机10延伸的远端处连接到离合器CS。第一MG20的旋转轴22沿着第一轴线12以圆柱形延伸。输入轴21的一部分在输入轴21连接到离合器CS之前经过旋转轴22的内部。输入轴21经由离合器CS连接到第一MG20的旋转轴22。
离合器CS设置在从发动机10到第一MG20的动力传递路径中。离合器CS是能够将输入轴21联接到第一MG20的旋转轴22的液压摩擦接合元件。当离合器CS置于接合状态时，输入轴21和旋转轴22彼此联接，并且允许从发动机10到第一MG20的动力传递。当离合器CS置于释放状态时，释放了输入轴21与旋转轴22的联接，并且中断了动力从发动机10经由离合器CS到第一MG20的传递。
传动单元40将来自发动机10的动力变速，然后将动力输出到差动单元50。传动单元40包括单小齿轮型行星齿轮机构、离合器C1和制动器B1。单小齿轮型行星齿轮机构包括太阳轮S1、小齿轮P1、齿圈R1和行星齿轮架CA1。
太阳轮S1设置成使得太阳轮S1的旋转中心与第一轴线12重合。齿圈R1在太阳轮S1的径向外侧与太阳轮S1同轴地设置。小齿轮P1布置在太阳轮S1与齿圈R1之间，并与太阳轮S1和齿圈R1啮合。小齿轮P1由行星齿轮架CA1可旋转地支撑。行星齿轮架CA1连接到输入轴21，并随输入轴21一体地旋转。每个小齿轮P1设置成使得可绕第一轴线12公转，并可绕小齿轮P1的中心轴线自转。
如图6至图13(稍后所述)所示，太阳轮S1的转速、行星齿轮架CA1的转速(即，发动机10的转速)以及齿圈R1的转速处于由在每个列线图中由直线连接的点所表示的关系(即，当确定任两个转速时确定了其余一个转速的关系)。
在本实施例中，行星齿轮架CA1设置为从发动机10输入动力的输入元件，并且齿圈R1设置为将输入到行星齿轮架CA1的动力输出的输出元件。通过使用包括太阳轮S1、小齿轮P1、齿圈R1和行星齿轮架CA1的行星齿轮机构，输入到行星齿轮架CA1的动力被变速，并从齿圈R1输出。
离合器C1是能够将太阳轮S1联接到行星齿轮架CA1的液压摩擦接合元件。当离合器C1置于接合状态时，太阳轮S1和行星齿轮架CA1彼此联接，并且彼此一体地旋转。当离合器C1置于释放状态时，太阳轮S1和行星齿轮架CA1的一体旋转被解除。
制动器B1是能够限制(锁定)太阳轮S1的旋转的液压摩擦接合元件。当制动器B1置于接合状态时，太阳轮S1固定到驱动系统的壳体，并且太阳轮S1的旋转受到限制。当制动器B1置于释放状态(分离状态)时，太阳轮S1与驱动系统的壳体分开，并允许太阳轮S1的旋转。
在行星齿轮机构与制动器B1之间设有分隔壁W1。优选在该位置设置分隔壁W1，因为可以在分隔壁W1中设置油路，以便供给制动器B1和离合器C1的启动油。此外，通过以依次设置分隔壁W1、制动器B1、离合器C1和发动机10，并且通过使行星齿轮架CA1用作内旋转元件并使太阳轮S1用作外旋转元件，设置在分隔壁W1中的孔可以较小。
传动单元40的速比(作为输入元件的行星齿轮架CA1的转速与作为输出元件的齿圈R1的转速的比，具体而言，行星齿轮架CA1的转速/齿圈R1的转速)响应于离合器C1和制动器B1的接合/释放状态的组合而改变。当离合器C1被接合并且制动器B1被释放时，建立速比为1.0(直接联接状态)的低档位Lo。当离合器C1被释放并且制动器B1被接合时，建立变速比小于1.0(例如0.7，所谓的过驱动状态)的高档位Hi。当离合器C1被接合并且制动器B1被接合时，太阳轮S1的旋转和行星齿轮架CA1的旋转受到限制，因此齿圈R1的旋转也受到限制。
传动单元40能够在非空档状态与空档状态之间切换。在非空档状态下，动力被传递。在空档状态下，动力不传递。在本实施例中，上述的直接联接状态和过驱动状态对应于非空档状态。另一方面，当离合器C1和制动器B1两者都被释放时，允许行星齿轮架CA1绕第一轴线12空转。因而，获得了从发动机10传递到行星齿轮架CA1的动力不从行星齿轮架CA1被传递到齿圈R1的空档状态。
差动单元50包括单小齿轮型行星齿轮机构和副轴驱动齿轮51。单小齿轮型行星齿轮机构包括太阳轮S2、小齿轮P2、齿圈R2和行星齿轮架CA2。
太阳轮S2设置成使得太阳轮S2的旋转中心与第一轴线12重合。齿圈R2在太阳轮S2的径向外侧与太阳轮S2同轴地设置。小齿轮P2布置在太阳轮S2与齿圈R2之间，并且与太阳轮S2和齿圈R2啮合。小齿轮P2由行星齿轮架CA2可旋转地支撑。行星齿轮架CA2连接到传动单元40的齿圈R1，并且与齿圈R1一体地旋转。每个小齿轮P2被设置成使得可绕第一轴线12公转并可绕小齿轮P2的中心轴线自转。
第一MG20的旋转轴22连接到太阳轮S2。第一MG20的旋转轴22随太阳轮S2一体地旋转。副轴驱动齿轮51连接到齿圈R2。副轴驱动齿轮51是差动单元50的输出齿轮。输出齿轮与齿圈R2一体地旋转。
如图6至图13(稍后描述)所示，太阳轮S2的转速(即，第一MG20的转速)、行星齿轮架CA2的转速和齿圈R2的转速处于在每个列线图中由直线连接的点所表示的关系(即，当确定任两个转速时确定了其余一个转速的关系)。因此，当行星齿轮架CA2的转速为预定值时，可以通过调整第一MG20的转速来无级地改变齿圈R2的转速。
副轴70平行于第一轴线12和第二轴线14延伸。副轴70平行于第一MG20的旋转轴22和第二MG30的旋转轴31布置。从动齿轮71和驱动齿轮72设置在副轴70上。从动齿轮71与差动单元50的副轴驱动齿轮51啮合。即，发动机10的动力和第一MG20的动力经由差动单元50的副轴驱动齿轮51被传递到副轴70。
传动单元40和差动单元50在从发动机10到副轴70的动力传递路径中彼此串行连接。因此，来自发动机10的动力在传动单元40和差动单元50中变速，然后传递到副轴70。
从动齿轮71与连接到第二MG30的旋转轴31的减速齿轮32啮合。即，第二MG30的动力经由减速齿轮32传递到副轴70。
驱动齿轮72与差动齿轮组80的差动齿圈81啮合。差动齿轮组80经由对应的左、右驱动轴82连接到左右驱动轮90。即，副轴70的旋转经由差动齿轮组80传递到左、右驱动轴82。
利用设置有离合器CS的上述构造，混合动力车辆1被允许在使用串并行系统的模式(以下称为串并行模式)下运行，并且也允许在使用串行系统的模式(以下称为串行模式)下允许。关于这一点，将参照图2所示的示意图来描述在每个模式下如何从发动机传递动力。
图2是示意性地示出图1中的车辆的部件的动力传递路径的框图。如图2所示，混合动力车辆1包括发动机10、第一MG20、第二MG30、传动单元40、差动单元50、电池60和离合器CS。
第二MG30被设置成使得能够向驱动轮90输出动力。传动单元40包括输入元件和输出元件。发动机10的动力被输入到输入元件。输出元件将输入到输入元件的动力输出。传动单元40能够在非空档状态与空档状态之间切换。在非空档状态下，在输入元件与输出元件之间传递动力。在空档状态下，输入元件与输出元件之间不传递动力。
电池60在第一MG20和第二MG30中的对应的一个电动回转期间向第一MG20或第二MG30供电，并且在第一MG20和第二MG30中的对应的一个的再生期间存储由第一MG20或第二MG30产生的电力。
差动单元50包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件。第一旋转元件连接到第一MG20。第二旋转元件连接到第二MG30和驱动轮90。第三旋转元件连接到传动单元40的输出元件。差动单元50在例如行星齿轮机构等的情况下被构造成使得：当确定第一至第三旋转元件中的任两个的转速时，第一至第三旋转元件中的其余一个转速被确定。
混合动力车辆1被构造为使得能够使用传递动力的两个路径K1，K2中的至少一个来将发动机10的动力传递到第一MG20。路径K1是动力从发动机10经由传动单元40和差动单元50传递到第一MG20所经过的路径。路径K2与路径K1不同，是动力从发动机10传递到第一MG20所经过的路径。离合器CS设置在路径K2中，并且能够在接合状态与释放状态之间切换。在接合状态下，动力从发动机10向第一MG20传递。在释放状态下，中断从发动机10向第一MG20的动力传递。
在发动机运行的HV模式下，离合器C1和制动器B1中的任一个置于接合状态，并且离合器C1和制动器B1中的另一个置于释放状态。因而，当传动单元40被控制到非空档状态时，从发动机10通过路径K1向第一MG20传递动力。此时，当离合器CS置于释放状态以同时中断路径K2时，车辆以串并行模式运行。
另一方面，在发动机运行的HV模式下，当经由用离合器CS直接将发动机10联接到第一MG20的路径K2传递动力，并且通过将离合器C1和制动器B1两者置于释放状态而控制传动单元40使传动单元40置于空档状态来中断路径K1时，车辆可以在串行模式下运行。此时，在差动单元50中，连接到传动单元40的旋转元件可自由地旋转，因此其他两个旋转元件不会相互影响并且可旋转。因此，可以独立地执行通过利用发动机10的旋转使第一MG20旋转来发电的操作以及通过使用产生的电力或在电池60中所充的电力驱动第二MG30来使驱动轮旋转的操作。
在发动机10运行的状态下，当发动机10和第一MG20通过离合器CS直接联接并且传动单元40被控制到非空档状态时，发动机10的旋转以固定的传动比被传递到驱动轮。此时，动力不经由诸如路径K1，K2的路线来传递，而是经由差动单元50从发动机10传递到驱动轮90。
传动单元40并不总是需要能够改变速比。只要可以在路径K1中中断动力在发动机10与差动单元50之间的传递，仅离合器就可以适用。
图3是示出图1所示的车辆的控制器100的构造的框图。如图3所示，控制器100包括HV ECU 150、MG ECU 160和发动机ECU 170。HV ECU 150、MG ECU 160和发动机ECU 170中的每个都为包括计算机的电子控制单元。ECU的数量不限于三个。可以以整体提供集成的单个ECU，或者可以设置两个或四个以上的分离的ECU。
MG ECU 160控制第一MG20和第二MG30。例如，MG ECU 160通过调整供给到第一MG20的电流值来控制第一MG20的输出转矩，并且通过调整供给到第二MG30的电流值来控制第二MG30的输出转矩。
发动机ECU 170控制发动机10。例如，发动机ECU 170控制发动机10的电子节气门的开度，通过输出点火信号来控制发动机的点火，或者控制向发动机10的燃料喷射。发动机ECU 170通过对电子节气门的开度控制、喷射控制、点火控制等来控制发动机10的输出转矩。
HV ECU 150全面地控制整个车辆。HV ECU 150连接有车速传感器、加速器操作量传感器、MG1转速传感器、MG2转速传感器、输出轴转速传感器、电池传感器等等。利用这些传感器，HV ECU 150获取车速、加速器操作量、第一MG20的转速、第二MG30的转速、动力传递系统的输出轴的转速、电池状态SOC等等。
HV ECU 150基于获取的信息计算针对车辆的要求驱动力、要求动力、要求转矩等。HV ECU 150基于所计算出的要求值来确定第一MG20的输出转矩(以下也称为MG1转矩)、第二MG30的输出转矩(以下也称为MG2转矩)以及发动机10的输出转矩(以下也称为发动机转矩)。HV ECU 150向MG ECU 160输出MG1转矩的命令值和MG2转矩的命令值。HV ECU 150向发动机ECU 170输出发动机转矩的命令值。
HV ECU 150基于驱动模式(稍后描述)等来控制离合器C1、CS和制动器B1等。HVECU 150向图1所示的液压回路500输出供给到离合器C1的液压的命令值(PbC1)、供给到离合器CS的液压的命令值(PbCS)和供给到制动器B1的液压的命令值(PbB1)。HV ECU 150向图1所示的液压回路500输出控制信号NM和控制信号S/C。
图1所示的液压回路500响应于命令值PbC1，PbB1控制分别供给到离合器C1和制动器B1的液压，响应于控制信号NM控制电动油泵，并且响应于控制信号S/C控制允许还是禁止离合器C1、制动器B1和离合器CS的同时接合。
接下来，对液压回路的构造进行描述。图4是示意性地示出安装在混合动力车辆1上的液压回路500的构造的视图。液压回路500包括机械油泵(以下也称为MOP)501、电动油泵(以下也称为EOP)502、压力调节阀510，520、线性电磁阀SL1，SL2，SL3、同时供给防止阀530，540，550、电磁换向阀560、止回阀570以及油路LM，LE，L1，L2，L3，L4。
MOP 501通过差动单元50的行星齿轮架CA2的旋转所驱动，以产生液压。因此，当行星齿轮架CA2通过例如驱动发动机10而旋转时，也驱动了MOP 501；相反，当行星齿轮架CA2停止时，MOP 501也停止。MOP 501向油路LM输出产生的液压。
通过压力调节阀510将油路LM中的液压调节(降低)至预定压力。以下，由压力调节阀510调节的油路LM中的液压也称为管路压力PL。管路压力PL被供给到线性电磁阀SL1，SL2，SL3中的每个。
线性电磁阀SL1通过响应于来自控制器100的液压命令值PbC1调节管路压力PL来产生用于接合离合器C1的液压(以下称为C1压力)。C1压力经由油路L1被供给到离合器C1。
线性电磁阀SL2通过响应于来自控制器100的液压命令值PbB1调节管路压力PL来产生用于接合制动器B1的液压(以下称为B1压力)。B1压力经由油路L2被供给到制动器B1。
线性电磁阀SL3通过响应于来自控制器100的液压命令值PbCS调节管路压力PL来产生用于接合离合器CS的液压(以下称为CS压力)。CS压力经由油路L3被供给到离合器CS。
同时供油防止阀530设置在油路L1中，并且被构造成防止离合器C1与制动器B1或离合器CS中的至少一个同时接合。具体地，油路L2，L3连接到同时供给防止阀530。同时供给防止阀530通过使用经过油路L2，L3的B1压力和CS压力作为信号压力来运行。
当作为B1压力和CS压力的两个信号压力都不输入到同时供给防止阀530时(即，当制动器B1和离合器CS都被释放时)，同时供给防止阀530处于将C1压力供给到离合器C1的正常状态。图4图示了同时供给防止阀530处于正常状态的情况。
另一方面，当将作为B1压力和CS压力的信号压力中的至少一个输入到同时供给防止阀530时(即，当制动器B1或离合器CS中的至少一个接合时)，即使离合器C1被接合时，同时供给防止阀530仍然切换到C1压力向离合器C1的供给被切断并且离合器C1中的液压被释放到外部的排出状态。因而，离合器C1被释放，所以防止了离合器C1与制动器B1或离合器CS中的至少一个同时接合。
类似地，同时供给防止阀540响应于作为信号压力的C1压力和CS压力而运行，以防止制动器B1与离合器C1或离合器CS中的至少一个同时接合。具体地，当作为C1压力和CS压力的两个信号压力均未输入到同时供给防止阀540时，同时供给防止阀540处于将B1压力供给到制动器B1的正常状态。另一方面，当作为C1压力和CS压力的信号压力中的至少一个被输入到同时供给防止阀540时，同时供给防止阀540切换到B1压力向制动器B1的供给被切断并且制动器B1中的液压被释放到外部的排出状态。图4图示了当C1压力作为信号压力被输入到同时供给防止阀540并且同时供给防止阀540处于排出状态的情况。
类似地，同时供给防止阀550通过使用C1压力和B1压力作为信号压力来运行，以防止离合器CS与离合器C1或制动器B1中的至少一个同时接合。具体地，当作为C1压力和B1压力的两个信号压力均未输入到同时供给防止阀550时，同时供给防止阀550处于CS压力被供给到离合器CS的正常状态。另一方面，当作为C1压力和B1压力的信号压力中的至少一个被输入到同时供给防止阀550时，同时供给防止阀550切换到CS压力向离合器CS的供给被切断并且离合器CS中的液压被释放到外部的排出状态。图4图示了C1压力输入到同时供给防止阀550并且同时供给防止阀550处于排出状态的情况。
EOP 502由设置在内部的电动机(以下也称为内部电动机)502A驱动以产生液压。内部电动机502A由来自控制器100的控制信号NM控制。因此，无论行星齿轮架CA2是否正在旋转，EOP 502都是可运行的。EOP 502向油路LE输出产生的液压。
油路LE中的液压通过压力调节阀520调节(降低)至预定压力。油路LE经由止回阀570连接到油路LM。当油路LE中的液压比油路LM中的液压高预定压力以上时，止回阀570打开，并且油路LE中的液压经由止回阀570供给到油路LM。因而，同样在MOP 501的停止期间，可以通过驱动EOP 502向油路LM供给液压。
响应于来自控制器100的控制信号S/C，电磁换向阀560切换到接通状态和关断状态中的任一个。在接通状态下，电磁换向阀560将油路LE与油路L4连通。在关断状态下，电磁换向阀560将油路LE与油路L4中断，并且将油路L4中的液压释放到外部。图4图示了电磁换向阀560处于关断状态的情况。
油路L4连接到同时供给防止阀530，540。当电磁换向阀560处于接通状态时，油路LE中的液压作为信号压力经由油路L4被输入到同时供给防止阀530，540。当来自油路L4的信号压力被输入到同时供给防止阀530时，无论从油路L2是否输入了信号压力(B1压力)，同时供给防止阀530都被强制地固定到正常状态。类似地，当信号压力从油路L4输入到同时供给防止阀540时，无论信号压力(C1压力)是否从油路L1输入，同时供给防止阀540都被强制地固定到正常状态。因此，通过驱动EOP 502并将电磁换向阀560切换到接通状态，同时供给防止阀530，540同时被固定到正常状态。因而，允许离合器C1和制动器B1同时接合，并且能够实现双电动机模式(稍后描述)。
在下文中，将参照运行接合表和列线图来描述混合动力车辆1的控制模式的细节。
图5是示出了每个驱动模式以及在每个驱动模式下的传动单元40的离合器C1和制动器B1的受控状态的图表。
控制器100使混合动力车辆1在电动机驱动模式(以下称为EV模式)、混合动力模式(以下称为HV模式)或发动机驱动模式下行驶。EV模式是使发动机10停止并通过使用第一MG20或第二MG30中的至少一个的动力使混合动力车辆1行驶的控制模式。HV模式是通过使用发动机10的动力和第二MG30的动力使混合动力车辆1行驶的控制模式。发动机驱动模式是不使用第一MG20和第二MG30而通过使用发动机10的驱动力使车辆行驶的控制模式。EV模式、HV模式和发动机驱动模式中的每个被进一步分为一些控制模式。
在图5中，C1、B1、CS、MG1和MG2分别表示离合器C1、制动器B1、离合器CS、第一MG20和第二MG30。C1、B1、CS栏中的每栏中的圆圈标记(O)表示接合状态，十字标记(×)表示释放状态，并且三角标记(Δ)表示在发动机制动期间离合器C1和制动器B1中的任一个接合。MG1栏和MG2栏中的每栏中的符号G表示MG1或MG2主要作为发电机运行。MG1栏和MG2栏中的每栏中的符号M表示MG1或MG2主要作为电动机运行。
在EV模式下，控制器100响应于用户的要求转矩等而选择性地在单电动机模式与双电动机模式之间切换。在单电动机模式下，仅使用第二MG30的动力使混合动力车辆1行驶。在双电动机模式下，通过使用第一MG20和第二MG30两者的动力使混合动力车辆1行驶。
当驱动系统2的负载低时，使用单电动机模式。当驱动系统2的负载变高时，将驱动模式变为双电动机模式。
如图5的E1线所示，当混合动力车辆1在单电动机EV模式下被驱动(前进或倒车)时，控制器100通过释放离合器C1并释放制动器B1将传动单元40置于空档状态(没有动力传递的状态)。此时，控制器100使第一MG20主要作为用于将太阳轮S2的转速固定为零的固定装置来运行，并且使第二MG30主要作为电动机运行(参见图6(稍后描述))。为了使第一MG20作为固定装置运行，可以通过反馈第一MG20的转速使得转速变为零来控制第一MG20的电流。当第一MG20的转速保持为零时，甚至当转矩为零时，仍然可以不增加电流而利用齿槽转矩。当传动单元40置于空档状态时，发动机10在再生制动期间不共转，所以损示减小了该量，并且可以恢复大的再生电力。
如图5的E2行所示，当混合动力车辆1在单电动机EV模式下制动并且要求发动机制动时，控制器100接合离合器C1和制动器B1中的任一个。例如，当仅通过再生制动而制动力不足时，发动机制动与再生制动一起使用。例如，当电池60的SOC接近满充电状态时，再生电力不能被充电，因此可以考虑建立发动机制动状态。
通过接合离合器C1和制动器B1中的任一个，建立了所谓的发动机制动状态。在发动机制动状态下，驱动轮90的旋转被传递到发动机10，并且发动机10旋转。此时，控制器100使第一MG20主要作为电动机运行，并且使第二MG30主要作为发电机运行。
另一方面，如图5的E3行所示，当混合动力车辆1在双电动机EV模式下被驱动(前进或倒车)时，控制器100通过接合离合器C1并且接合制动器B1来限制(锁定)传动单元40的齿圈R1的旋转。因而，差动单元50的联接到传动单元40的齿圈R1的行星齿轮架CA2的旋转也受到限制(锁定)，因此差动单元50的行星齿轮架CA2保持在停止状态(发动机转速Ne＝0)。控制器100使第一MG20和第二MG30主要作为电动机运行(参见图7(稍后描述))。
在EV模式(单电动机模式或双电动机模式)下，发动机10停止，所以MOP 501也停止。因此，在EV模式下，离合器C1或制动器B1通过使用由EOP 502产生的液压来接合。
将描述EV模式下的E4和E5行。这些模式以及E3行是双电动机模式，并且与E3行不同，因此即使当发动机转速Ne不为零(图5中的Ne自由)时，这些模式也是可运行的。这些模式的细节将稍后参照图10的列线图进行描述。
HV模式可以分为三种模式，即串并行模式、串行模式和并行模式。在串并行模式或串行模式下，控制器100使第一MG20作为发电机运行，并使第二MG30作为电动机运行。在并行模式下，控制器100仅使第二MG30作为电动机(单电动机模式)运行，或者使第一MG20和第二MG30两者作为电动机(双电动机模式)运行。
在HV模式下，控制器100将控制模式设置为串并行模式、串行模式和并行模式中的任何一种。
在串并行模式下，使用发动机10的一部分动力来驱动驱动轮90，并且将发动机10的其余部分动力用作在第一MG20中发电的动力。第二MG30通过使用由第一MG20产生的电力来驱动驱动轮90。在串并行模式下，控制器100响应于车速来改变传动单元40的速比。
当混合动力车辆1以中速档或低速档前进时，控制器100如图5中的H2行所示通过接合离合器C1并释放制动器B1来建立低档位Lo(参见图8中的实线(稍后描述))。另一方面，当使混合动力车辆1以高速档前进时，控制器100如图5的H1行所示通过释放离合器C1并接合制动器B1来建立高档位Hi(参见图8中的虚线(稍后描述))。无论当建立高档位时还是当建立低档位时，传动单元40和差动单元50整体作为无级变速器运行。
当混合动力车辆1倒车时，控制器100如图5中的H3行所示接合离合器C1并释放制动器B1。当电池的SOC存在余量时，控制器100将第二MG30单独在反向上旋转；而当电池的SOC不存在余量时，控制器100通过使发动机10运行而使用第一MG20发电并使第二MG30在反向上旋转。
在串行模式下，发动机10的全部动力被用作利用第一MG20发电的动力。第二MG30通过使用由第一MG20产生的电力驱动驱动轮90。在串行模式下，当混合动力车辆1前进或者当混合动力车辆1倒车时，控制器100如图5中的H4行和H5行释放离合器C1和制动器B1两者，并接合离合器CS(参见图9(稍后描述))。
在HV模式下，发动机10运行，因此MOP 501也运行。因此，在HV模式下，离合器C1、离合器CS或制动器B1主要通过使用由MOP 501产生的液压来接合。
并行HV模式下的受控状态如H6至H9行所示。这些也是HV模式；但是，第一MG20不作为发电机运行。双电动机(并行)HV模式与串并行模式或串行模式的显著不同在于，第一MG20作为电动机运行以实施电动回转并输出用于使驱动轮旋转的转矩。在并行模式下，离合器C1和制动器B1中的任一个被接合，离合器C1和制动器B1中的另一个被释放，并且离合器CS被接合。这些模式的细节稍后将参照图13的列线图来描述。
车辆1能够在发动机驱动模式下行驶，其中车辆1不使用第一MG20或第二MG30行驶。在发动机的效率高的情况下，当车辆的行驶状态与转速和转矩一致时，当发动机的动力直接用于使驱动轮旋转而不使用发动机的动力发电等时，效率较高。发动机驱动模式下的受控状态如图5中的Z1和Z2行所示。在发动机驱动模式以及并行HV模式下，离合器C1和制动器B1中的任一个被接合，离合器C1和制动器B1中的另一个被释放，并且离合器CS被接合。这些模式的细节将稍后参照图12和图13的列线图来描述。
在下文中，将参照列线图来描述图5所示的各运行模式中的典型模式下的旋转元件的状态。
图6是用于图示单电动机EV模式(图5中的E1行)的运行的列线图。图7是用于图示双电动机EV模式(图5中的E3行)的运行的列线图。图8是用于图示串并行HV模式(图5中的H1，H2行)的运行的列线图。图9是用于图示串行HV模式(图5中的H4行)的运行的列线图。
在图6至图9中，S1、CA1和R1分别表示传动单元40的太阳轮S1、行星齿轮架CA1和齿圈R1，S2、CA2和R2分别表示差动单元50的太阳轮S2、行星齿轮架CA2和齿圈R2。
将参考图6描述单电动机EV模式下的受控状态(图5中的E1行)。在单电动机EV模式下，控制器100释放传动单元40的离合器CS，制动器B1和离合器C1，停止发动机10，并使第二MG30主要作为电动机运行。因此，在单电动机EV模式下，混合动力车辆1通过使用第二MG30的转矩(以下称为MG2转矩Tm2)行驶。
此时，控制器100进行对第一MG20的转矩(以下称为MG1转矩Tm1)的反馈控制，使得太阳轮S2的转速变为零。因此，太阳轮S2不旋转。但是，由于传动单元40的离合器C1和制动器B1被释放，因此差动单元50的行星齿轮架CA2的旋转不受限制。因此，差动单元50的齿圈R2和行星齿轮架CA2与传动单元40的齿圈R1与第二MG30的旋转联锁地在与第二MG30相同的方向上旋转(空转)。
另一方面，由于发动机10停止，所以传动单元40的行星齿轮架CA1保持在停止状态。传动单元40的太阳轮S1与齿圈R1的旋转联锁地在与齿圈R1的旋转方向相反的方向上旋转(空转)。
为了在单电动机EV模式下使车辆减速，除了使用第二MG30的再生制动之外，允许启动发动机制动。在这种情况下(图5中的E2行)，通过接合离合器C1和制动器B1中的任一个，在从驱动轮90侧驱动行星齿轮架CA2时，发动机10也旋转，因此启动发动机制动。
接下来，将参照图7描述双电动机EV模式下的受控状态(图5中的E3行)。在双电动机EV模式下，控制器100接合离合器C1和制动器B1，释放离合器CS，并使发动机10停止。因此，传动单元40的太阳轮S1、行星齿轮架CA1和齿圈R1中每个的旋转被限制使得转速变为零。
由于传动单元40的齿圈R1的旋转受到限制，所以差动单元50的行星齿轮架CA2的旋转也受到限制(锁定)。在这种状态下，控制器100使第一MG20和第二MG30主要作为电动机运行。具体地，通过将MG2转矩Tm2设定为正转矩而使第二MG30在正向上旋转，并且通过将MG1转矩Tm1设定为负转矩而使第一MG20在负向上旋转。
当通过接合离合器C1来限制行星齿轮架CA2的旋转时，通过使用行星齿轮架CA2作为支撑点将MG1转矩Tm1传递到齿圈R2。传递给齿圈R2的MG1转矩Tm1(以下称为MG1传递转矩Tm1c)作用于正向，并被传递到副轴70。因此，在双电动机EV模式下，混合动力车辆1通过使用MG1传递转矩Tm1c和MG2转矩Tm2来行驶。控制器100调整MG1转矩Tm1与MG2转矩Tm2之间的分配比，使得MG1传递转矩Tm1c和MG2转矩Tm2的和满足用户的要求转矩。
将参照图8描述串并行HV模式(图5中的H1至H3行)下的受控状态。图8图示了车辆正以低档位Lo前进行驶的情况(参见图5中的H2行，以及图8中的S1、CA1和R1的列线图所示的实线的共线)以及车辆正以高档位Hi前进行驶的情况(参见图5中的H1行，以及图8中的S1、CA1和R1的列线图所示的虚线的共线)。为了便于描述，认为无论当车辆正以低档位Lo前进行驶时还是当车辆正以高档位Hi前进行驶时，齿圈R1的转速都相同。
当在串并行HV模式下建立低档位Lo时，控制器100接合离合器C1，并释放制动器B1和离合器CS。因此，旋转元件(太阳轮S1、行星齿轮架CA1和齿圈R1)彼此一体地旋转。因而，传动单元40的齿圈R1也以与行星齿轮架CA1相同的转速旋转，并且发动机10的旋转以相同的转速从齿圈R1传递到差动器单元50的行星齿轮架CA2。即，向传动单元40的行星齿轮架CA1输入的发动机10的转矩(以下称为发动机转矩Te)从传动单元40的齿圈R1传递到差动单元50的行星齿轮架CA2。当建立低档位Lo时，从齿圈R1传递的转矩(以下称为传动单元输出转矩Tr1)等于发动机转矩Te(Te＝Tr1)。
传递到差动单元50的行星齿轮架CA2的发动机10的旋转通过使用太阳轮S2的转速(第一MG20的转速)无级地变速，并被传递到差动单元50的齿圈R2。此时，控制器100基本上使第一MG20作为发电机运行，以在负向上施加MG1转矩Tm1。因而，MG1转矩Tm1用作将输入到行星齿轮架CA2的发动机转矩Te传递到齿圈R2的反作用力。
传递到齿圈R2的发动机转矩Te(以下称为发动机传递转矩Tec)从副轴驱动齿轮51传递到副轴70，并且充当混合动力车辆1的驱动力。
在串并行HV模式下，控制器100使第二MG30主要作为电动机运行。MG2转矩Tm2从减速齿轮32传递到副轴70，并且充当混合动力车辆1的驱动力。即，在串并行HV模式下，混合动力车辆1通过使用发动机传递转矩Tec和MG2转矩Tm2来行驶。
另一方面，当在串并行HV模式下建立高档位Hi时，控制器100接合制动器B1，并且释放离合器C1和离合器CS。由于制动器B1被接合，所以太阳轮S1的旋转受到限制。因而，向传动单元40的行星齿轮架CA1输入的发动机10的转速增大，并且从传动单元40的齿圈R1传递到差动单元50的行星齿轮架CA2。因此，当高档位Hi建立时，传动单元输出转矩Tr1小于发动机转矩Te(Te>Tr1)。
将参照图9描述串行HV模式(图5中的H4行)下的受控状态。在串行HV模式下，控制器100释放离合器C1和制动器B1，并接合离合器CS。因此，当离合器CS被接合时，差动单元50的太阳轮S2与传动单元40的行星齿轮架CA1以相同的转速旋转，并且发动机10的旋转以相同的转速从离合器CS传递到第一MG20。因而，通过使用发动机10作为动力源，允许通过使用第一MG20来发电。
另一方面，由于离合器C1和制动器B1都被释放，所以传动单元40的太阳轮S1和齿圈R1中的每个的旋转以及差动单元50的行星齿轮架CA2的旋转不受限制。即，由于传动单元40处于空档状态并且差动器单元50的行星齿轮架CA2的旋转没有受到限制，所以第一MG20的动力和发动机10的动力不会传递到副轴70。因此，第二MG30的MG2转矩Tm2被传递到副轴70。于是，在串行HV模式下，尽管通过使用发动机10作为动力源而利用第一MG20发电，但混合动力车辆1仍然通过使用利用部分或全部所产生的电力产生的MG2转矩Tm2来行驶。
由于可以实现串行模式，因此可以选择发动机的运行点，而不用担心当车辆以低车速行驶在串并行模式下行驶时需要注意的由于发动机转矩波动引起的齿轮机构的齿接触噪声的出现。因而，增加了实现车辆的安静性和改善燃料消耗两者的车辆状态。
在串行HV模式下，控制器100将传动单元40设定为空档状态，并将离合器CS设定为接合状态，然后通过使用发动机10的动力使第一MG20发电，并且使第二MG30产生用于推进车辆的驱动力。在上述的串行HV模式下，发动机10的起动时的冲击被在空档状态下的传动单元40中断，并且不会传递到驱动轮90。因而，可以减少发动机10起动时用户体验到的冲击。
图10是用于图示双电动机EV模式(图5中的E4，E5行)下的运行的列线图。将参照图10描述双电动机EV模式下的受控状态。图10图示了车辆正以低档位Lo前进行驶的情况(参见实线共线)以及车辆正以高档位Hi前进行驶的情况(参见虚线共线)。为了便于描述，认为无论当车辆正以低档位Lo前进行驶时还是当车辆正以高档位Hi前进行驶时，齿圈R1的转速都相同。
当在双电动机EV模式(图5中的E5行)下建立低档位Lo时，控制器100接合离合器C1和离合器CS并释放制动器B1。因此，传动单元40的旋转元件(太阳轮S1、行星齿轮架CA1和齿圈R1)彼此一体地旋转。当离合器CS被接合时，传动单元40的行星齿轮架CA1和差动单元50的太阳轮S2彼此一体地旋转。因而，传动单元40和差动单元50的所有旋转元件以相同的转速一体地旋转。因此，当通过第一MG20与第二MG30一起在正旋转方向上产生MG1转矩Tm1时，也可以使混合动力车辆1通过使用两个电动机来行驶。由于发动机10不是在EV模式下自主地驱动，所以发动机10处于发动机10由第一MG20和第二MG30两者的转矩来驱动的从动状态。因此，期望操作每个节气门的开/关时机，使得发动机旋转期间的阻力减小。
传递到齿圈R2的MG1传递转矩Tm1c从副轴驱动齿轮51传递到副轴70，并且充当混合动力车辆1的驱动力。同时，MG2转矩Tm2从减速齿轮32传递到副轴70，并且充当混合动力车辆1的驱动力。即，当在双电动机EV模式下建立低速档Lo时，混合动力车辆1通过使用传递到齿圈R2的MG2转矩Tm2和MG1转矩Tm1来行驶。
另一方面，当在双电动机EV模式(图5中的E4行)下建立高档位时，控制器100接合制动器B1和离合器CS，并释放离合器C1。由于制动器B1被接合，所以太阳轮S1的旋转受到限制。
由于离合器CS被接合，传动单元40的行星齿轮架CA1和差动单元50的太阳轮S2彼此一体地旋转。因此，太阳轮S2的转速等于发动机10的转速。
图11是用于图示并行HV模式(图5中的H7，H9行)下的运行的列线图。将参照图11描述双电动机并行有级HV模式下的受控状态。图11图示了车辆正以低档位Lo前进行驶的情况(参见实线共线)以及车辆正以高档位Hi行驶的情况(参见虚线共线)。
从图10与图11的比较可以看出，在双电动机并行有级HV模式下，发动机10被自主地驱动，因此发动机转矩Te如图1所示那样施加到行星齿轮架CA1。因此，发动机转矩Te也加到齿圈R2。图11所示的列线图中的其余点与图10相同，所以不再重复描述。
在双电动机并行有级HV模式下，允许发动机转矩Te、MG1转矩Tm1和MG2转矩Tm2用于驱动轮的正向转矩，因此在驱动轮需要大转矩时特别有效。
单电动机并行有级HV模式(图5中的H6，H8行)下的受控状态对应于图1中的Tm1＝0的情况。在并行有级HV模式下，通过设定Tm1＝0并且Tm2＝0并且仅使用发动机转矩来允许车辆行驶(发动机驱动模式)。
图12是用于图示发动机驱动模式(图5中的Z1)的运行的列线图。图13是用于图示发动机驱动模式(图5中的Z2)的运行的列线图。图12的列线图对应于在图11中的实线所示的列线图中Tm1＝0和Tm2＝0时的列线图。图13的列线图对应于图11中的虚线所示的列线图中的Tm1＝0和Tm2＝0时的列线图。
如图12和图13所示，混合动力车辆1进一步具有发动机驱动模式(图5中的Z1，Z2行)。在发动机驱动模式(图5中的Z1，Z2行)下，控制器100将传动单元40设定为非空档状态，并将离合器CS设定为接合状态，然后在第一MG20或第二MG30不产生转矩的状态下通过使用发动机10使车辆行驶。
以这种方式，通过将传动单元40设定为高固定档位或低固定档位，并接合离合器CS，可以将发动机10的转矩直接传递到驱动轴。在发动机10的能量效率高的条件下，当使用发动机驱动模式时，燃料经济性高。
利用上述控制，在发动机10有效地运行的状态下，允许发动机10的动力直接传递到驱动轮90而无需转换为电力，因此可以提高燃料经济性。
接下来，将描述各驱动模式的驱动力的差异。如上所述，根据本实施例的混合动力车辆1能够以诸如单电动机EV模式、双电动机EV模式、双电动机HV模式和发动机驱动模式的多种驱动模式行驶。为此，需要研究在哪种情形下使用哪种驱动模式。
图14是示出各驱动模式下的车速与最大驱动力之间的关系的曲线图。在图14中，线L1表示发动机驱动模式下的最大驱动力，线L2表示单电动机EV模式下的最大驱动力，线L3表示双电动机EV模式下的最大驱动力，并且线L4表示双电动机并行HV模式下的最大驱动力。
线L1表示在如图12所示发动机直接联接到输出轴(档位为Lo)的同时车辆在发动机驱动模式下行驶的情况下，发动机被设定为最大动力时的驱动力。线L2表示如图6所示仅由第二MG30的转矩产生的驱动力。
线L3表示由第一MG20和第二MG30两者的转矩产生的驱动力，如图7所示。但是，当车速超过V1时，最大驱动力一下子减小。这是因为，当车速为V1时，第一MG20的转速在图7的负向上下降，然后达到极限值，于是，运行状态改变。具体地，当车速大于V1时，离合器CS被接合，并且离合器C1和制动器B1中的任一个被接合，并且离合器C1和制动器B1中的另一个被释放，如图10所示。因而，改变第一MG20的状态，使得第一MG20产生正转矩，并且转速比图7的状态中的小。在这种状态下，由于行星齿轮机构不增大第一MG20的转矩并且存在发动机10的怠速引起的损失，所以驱动力以车速V1以逐级的方式显著减小。
当需要比线L3表示的双电动机模式大的驱动力时，除了第一MG20和第二MG30两者的转矩之外，还使用发动机10的转矩，如线L4所示。
在这种情况下，控制器100将传动单元40设定为非空档状态，并将离合器CS设定为接合状态，然后除了使用来自第一MG20的驱动力和来自第二MG30的驱动力之外，还通过使用来自发动机10的驱动力使车辆行驶，(图5中的H7，H9行)。
通过上述控制，与发动机10停止并且第一MG20和第二MG30运行以实施电动回转的EV模式(图14中的线L3)相比，可以进一步增大车辆的最大驱动力(图14中的线L4)。
当在车速V1下切换档位时，当车速低于V1时使用由图11中的实线表示的Lo档，当车速高于V1时使用图11中的虚线所示的Hi档，于是，驱动力以逐级方式减小。
接下来，将描述在驱动模式改变为双电动机EV模式的情况下对离合器和制动器的控制。在上面的描述中，主要描述了每个驱动模式下的离合器C1、CS和制动器B1的受控状态。在下文中，将描述在驱动模式被改变的情况下切换驱动模式时的控制。
图15是用于图示由控制器100执行的对双电动机EV模式下的离合器和制动器的控制的流程图。如图15所示，当开始该流程图的处理时，首先在步骤S10中判定驱动模式是否切换到双电动机模式。
例如，根据基于车速和车辆负载确定范围的映射图来实施关于驱动模式的切换的判定。图16是示出用于判定驱动模式的这种映射图的示例的视图。如图16所示，在正、负低负载范围内，使用单电动机EV模式。基本上，不需要假定发动机10的起动，不需要由于发动机10的起动而要进行的反作用力补偿转矩，从而可以给单电动机EV模式分配相对宽的范围。
在高负载范围中，在单电动机模式下转矩不足，因此选择双电动机模式。即，在车速低于预定值并且负载小的范围内，选择单电动机EV模式；相反，当负载大于预定值时，选择双电动机EV模式。
当在双速电动机模式下车速超过预定值V1时，由于第一MG20和小齿轮中的每个的转速都具有上限，所以车辆的状态从发动机转速Ne为零的双电动机模式(图7)变到发动机转速Ne不为零的双电动机模式(图10)。
当车速超过V2时，由于通过使用电池的电力使车辆行驶时的能量效率趋于变差，所以选择串并行HV模式(Lo)、串并行HV模式(Hi)和串行HV模式中的任一种。
当在步骤S10中驱动模式未切换到双电动机模式时，处理进行到步骤S60，并且控制返回到主例程。另一方面，当在步骤S10中将驱动模式切换到双电动机模式时，处理进行到步骤S20。
在步骤S20中，判定驱动模式是否从串并行模式变为双电动机EV模式。例如，当状态从如图6所示的单电动机EV模式改变到双电动机EV模式时，由于发动机转速为零，因此相对容易直接变为图7所示的状态。但是，在图8所示的串并行模式下，发动机转速不为零。因此，为了从图8所示的状态变化到图7所示的状态，需要通过惯性力将发动机的转速减小到零。因此，在步骤S20中，当变更前的驱动模式为串并行模式时(S20中为“是”)，处理进入步骤S50，离合器CS被接合，设定一次图10所示的状态，并且驱动模式置于发动机转速Ne不为零的双电动机EV模式。
即使在步骤S20中当变更之前的驱动模式不是串并行模式(S20中为“是”)，但是当在步骤S30中需要将发动机转速Ne设定到预定转速以上时，由于类似的原因处理进行到步骤S50。在步骤S50中，离合器CS被接合，设定一次图10所示的状态，并且驱动模式置于发动机转速Ne不为零的双电动机EV模式下。例如，当需要驱动MOP 501用来润滑时，或者当需要避免由于共振而使车辆的振动增大的转速范围时，判定为需要将发动机转速Ne设定到预定转速或更高。
当在步骤S30中不需要增大发动机转速Ne时(S30中为“否”)，处理进入到步骤S40。在步骤S40中，通过接合离合器C1和制动器B1将驱动模式切换到双电动机EV模式。
当在步骤S40或步骤S50中判定离合器C1、CS和制动器B1的状态时，处理进行到步骤S60，并且控制返回到主例程。
如上所述，如图14至图16所示，当车速低于判定阈值V1时，控制器100将驱动模式设定为第一模式(图5中的E3行：双电动机EV模式(Ne＝0))，并且当车速高于判定阈值时，控制器100将驱动模式设定为第二模式(图5中的E5行：双电动机EV模式(Ne自由))。
当如上所述选择驱动模式时，由于对第一MG20的转速的限制，即使当车速增大并且车辆不能在第一模式下行驶时，车辆仍然被允许在使用第二模式的同时使用第一MG20和第二MG30以大驱动力行驶。
优选地，混合动力车辆1进一步具有作为驱动模式的第三模式(图5中的H7，H9行：双电动机并行HV模式)。在第三模式下，控制器100将传动单元40设定为非空档状态，并且将离合器CS设定为释放状态，然后使第一MG20在发动机10运行的状态下发电，并且使第二MG30产生用于推进车辆的驱动力。当控制器100将驱动模式从第三模式改变为第一模式时，控制器100经由第二模式改变驱动模式。
以这种方式，当驱动模式从第三模式改变到第一模式时，通过经由第二模式改变驱动模式，可以不使驾驶员体验到输出转矩损失的感觉。
随后，参照运行波形图描述驱动模式变化时的示例。图17是示出从串并行HV模式向双电动机EV模式的变化的示例的运行波形图。
如图17所示，在时刻t0的初始状态下，混合动力车辆正在串并行HV模式下行驶。此时，离合器C1被控制到接合状态，制动器B1被控制到释放状态，并且传动单元40建立Lo档位。离合器CS被控制到释放状态。
从时刻t0到时刻t1，第二MG30以正转速输出正转矩，并运行以实施电动回转。第一MG20以负转速输出负转矩，并通过再生运行进行发电。发动机10以正转矩和正转速运行。
在时刻t1，响应于车速低于阈值V2的事实，判定将驱动模式改变为双电动机模式。此时，第一MG20的转速低于发动机10的转速，如图8的实线所表示的列线图所示。当在存在转速差的状态下开始离合器CS的接合时，接合时的冲击大，所以从时刻t1到时刻t2进行使发动机10的转速与第一MG20的转速同步的处理。
在时刻t2，当发动机10的转速和第一MG20的转速基本上彼此相等时，CS压力从零开始增大。从时刻t2到时刻t3，CS压力增大，发动机转矩减小，并且第一MG20的转矩(MG1转矩)从负值变为正值。
在时刻t3，离合器CS完成接合，并且发动机10、第一MG20和第二MG30的转速彼此相等(图10中的实线所表示的状态)。在时刻t3之后，车辆在双电动机模式下行驶。此时，发动机10由第一MG20和第二MG30旋转，并且负转矩被表示为旋转阻力。在时刻t3之后，当在第二模式(图5中的E5行：双电动机EV模式(Ne自由))下使车辆行驶的情况下不向发动机10供给燃料时，控制器100改变进气门或排气门的开/关时机，使得发动机10旋转期间的阻力减小。
当使车辆在第二模式下行驶并且没有向发动机10供给燃料时，发动机10由第一MG20和第二MG30强制地旋转。在这种情况下，当发动机10的旋转阻力小时，能量损失小。为了减小发动机10的旋转阻力，期望气缸中的空气的压缩性和膨胀系数小。因此，控制器100通过改变进气门或排气门的开/关时机来减小发动机10的旋转阻力，从而减少能量损失。
最后，参照图1等再次总结根据本实施例的混合动力车辆1。如图1所示，混合动力车辆1包括发动机10、第一MG20、第二MG30、传动单元40、差动单元50、离合器CS和控制器100。控制器100控制发动机10、第一MG20、传动单元40和离合器CS。控制器100将传动单元40设定为非空档状态，将离合器CS设定为接合状态，然后通过同时使用来自第一MG20的驱动力和来自第二MG30的驱动力使车辆行驶(图10)。
通过提供这样的驱动模式，即使在发动机10的转速不为零的状态下，仍然允许通过同时使第一MG20和第二MG30两者运行来实施电动回转来推进车辆(如图5中的E4、E5行的Ne自由所表示)。因此，可以增大允许使用两个旋转电机的机会，因此在EV模式下需要大驱动力的情况下，对车辆的控制的灵活性增加。
优选地，控制器100响应于车速在第一模式(图5中的E3行)和第二模式(图5中的E4，E5行)之间切换车辆的驱动模式。第一模式是将发动机10的转速固定为零并将离合器CS设定为释放状态然后通过同时使用来自第一MG20的驱动力和第二MG30的驱动力使车辆行驶的驱动模式。第二模式是将传动单元40设定为非空档状态并将离合器CS设定为接合状态然后通过同时使用来自第一MG20的驱动力和第二MG30的驱动力使车辆行驶的驱动模式。
由于第二模式被提供为如上所述的驱动模式，所以即使如从发动机正在运行的状态改变为EV模式的时那样发动机的转速不为零时，车辆能够同时使用第一MG20和第二MG30以大驱动力行驶。
上述实施例在所有方面都是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是上述描述来限定。本发明的范围旨在涵盖所附权利要求及其等同形式的范围内的所有变型。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆，其特征在于，包括：
内燃机；
第一旋转电机；
第二旋转电机，其被构造为向驱动轮输出动力；
动力传递单元，其包括输入元件和输出元件，所述输入元件被构造为从所述内燃机接收动力，所述输出元件被构造为将输入到所述输入元件的动力输出，并且所述动力传递单元被构造为在非空档状态与空档状态之间切换，在所述非空档状态下，动力在所述输入元件与输出元件之间传递，在所述空档状态下，在所述输入元件与所述输出元件之间不传递动力；
差动单元，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件，所述第一旋转元件连接到所述第一旋转电机，所述第二旋转元件连接到所述第二旋转电机和所述驱动轮，所述第三旋转元件连接到所述输出元件，并且所述差动单元被构造成使得：当确定所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的任两个的转速时，确定所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件中的其余一个的转速；
离合器，其被构造为在接合状态与释放状态之间切换，在所述接合状态下，动力从所述内燃机向所述第一旋转电机传递，在所述释放状态下，中断动力从所述内燃机向所述第一旋转电机的传递，来自所述内燃机的动力经过第一路径或第二路径中的至少一个被传递到所述第一旋转电机，所述第一路径是动力从所述内燃机经由所述动力传递单元和所述差动单元传递到所述第一旋转电机所经过的路径，并且所述第二路径是动力从所述内燃机传递到所述第一旋转电机所经过的路径，所述第二路径与所述第一路径不同并且不包括所述差动单元，并且所述离合器设置在所述第二路径中；以及
控制器，其被配置为：
(i)控制所述内燃机、所述第一旋转电机、所述动力传递单元和所述离合器，并且
(ii)将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶，
所述控制器被配置为响应于车速在第一模式与第二模式之间切换所述车辆的驱动模式，
所述第一模式是所述内燃机的转速被固定为零，所述离合器被设定到所述释放状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶的驱动模式，并且
所述第二模式是所述动力传递单元被设定到所述非空档状态，所述离合器被设定到所述接合状态，然后通过使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力使所述车辆行驶的驱动模式。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置为：
(i)当所述车速低于判定阈值时，将所述驱动模式设定到所述第一模式，并且
(ii)当所述车速高于所述判定阈值时，将所述驱动模式设定到所述第二模式。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置为：
(i)在作为所述车辆的所述驱动模式的第三模式下，将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述释放状态，然后使所述第一旋转电机在所述内燃机运行的状态下发电，并且使所述第二旋转电机产生用于推进所述车辆的驱动力，并且
(ii)当所述驱动模式从所述第三模式改变到所述第一模式时，经由所述第二模式改变所述驱动模式。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置成：在使所述车辆在所述第二模式下行驶的情况下，当未向所述内燃机供给燃料时，改变进气门或排气门中的至少一个的开关时机，使得在所述内燃机的旋转期间的阻力减小。
5.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置为：将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后除了使用来自所述第一旋转电机的驱动力和来自所述第二旋转电机的驱动力之外，还通过使用来自所述内燃机的驱动力使所述车辆行驶。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置为：在作为所述车辆的所述驱动模式的第四模式下，将所述动力传递单元设定到所述非空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后在不使所述第一旋转电机和所述第二旋转电机产生转矩的状态下通过使用来自所述内燃机的驱动力使所述车辆行驶。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制器被配置为：在作为所述车辆的所述驱动模式的第五模式下，将所述动力传递单元设定到所述空档状态，将所述离合器设定到所述接合状态，然后通过使用所述内燃机的动力使所述第一旋转电机发电，并且使所述第二旋转电机产生用于推进所述车辆的驱动力。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述动力传递单元被构造为改变所述输入元件的转速与所述输出元件的转速的比。
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