CN107539309A - 混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆的控制方法 - Google Patents

混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆的控制方法 Download PDF

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CN107539309A
CN107539309A CN201710499664.0A CN201710499664A CN107539309A CN 107539309 A CN107539309 A CN 107539309A CN 201710499664 A CN201710499664 A CN 201710499664A CN 107539309 A CN107539309 A CN 107539309A
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大庭秀洋
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆的控制方法。电子控制单元被构造成选择串联模式、串并联模式和并联模式中的一个模式作为行驶模式。混合动力车辆的负荷水平被设定成一个值，该值按照选择并联模式的负荷水平、选择串并联模式的负荷水平和选择串联模式的负荷水平的顺序变低。即，电子控制单元在中间负荷区域中选择串并联模式，在低负荷区域中选择串联模式，并且在高负荷区域中选择并联模式。

Description

混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆的控制装置以及用于混合动力车辆的控制方法，该混合动力车辆被构造成选择串联模式、串并联模式和并联模式中的一个模式作为行驶模式。
背景技术
混合动力车辆配备有发动机和马达作为驱动力源。常规地，串联行驶、串并联行驶以及并联行驶作为混合动力车辆使用发动机的动力和马达的动力两者行驶的方法是已知的。这三种行驶方法在发动机的动力传递路径方面彼此不同。
串联行驶是发动机被联接到发电机、发动机的动力被传递到发电机并且被暂时转换成电力并且马达被所述电力驱动的方法。即，在串联模式中，发动机的动力被传递到发电机并且被转换成电力。
串并联行驶是发动机经由动力分配机构(行星齿轮机构等)被连接到发电机和驱动轮并且发动机的动力被分配且传递到发电机和驱动轮的方法。即，在串并联模式中，发动机的动力的一部分被传递到发电机并且转换成电力，并且剩余的动力被机械地传递到驱动轮。
并联行驶是发动机和马达与驱动轮并联地连接并且发动机的动力和马达的动力两者被传递到驱动轮的方法。因此，在并联行驶中，发动机的动力被机械地传递到驱动轮。
在例如日本专利申请公报No.2012-86725(JP2012-86725A)中公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆被构造成在需要时能够在前述三个行驶模式(串联行驶、串并联行驶和并联行驶)当中进行转换。
发明内容
然而，在日本专利申请公报No.2012-86725(JP2012-86725A)中，没有公开如何选择前述三个行驶方法中的一个行驶方法。由于发动机的动力传递路径的差异，前述三个行驶方法在诸如发动机热效率和动力传递效率(发动机的动力和马达的动力被传递到驱动轮的比)等的特性方面彼此不同。然而，在日本专利申请公报No.2012-86725(JP2012-86725A)中，没有公开任何关于在各行驶方法当中的特性的差异以及考虑到该差异选择行驶方法的方法。
本公开考虑到在混合动力车辆中的串联模式、串并联模式和并联模式当中的特性的差异选择最佳行驶模式，该混合动力车辆被构造成选择各行驶模式之一。
本发明的第一方面是用于混合动力车辆的控制装置。该混合动力车辆包括发动机、第一旋转电机、输出轴、第二旋转电机、行星齿轮机构、转换装置和电子控制单元。输出轴被连接到驱动轮。第二旋转电机被连接到输出轴。行星齿轮机构将发动机、第一旋转电机和输出轴彼此机械地联接。转换装置被构造成改变行星齿轮机构相对于发动机和输出轴的联接状态。电子控制单元被构造成控制转换装置，使得行星齿轮机构的联接状态被改变。电子控制单元被构造成通过根据混合动力车辆的负荷水平改变行星齿轮机构的联接状态来选择三个行驶模式中的一个行驶模式。所述三个行驶模式是串联模式、串并联模式和并联模式。串联模式是发动机的动力被传递到第一旋转电机并且被转换成电力的模式。串并联模式是利用第一旋转电机的转矩所述发动机的动力的一部分被机械地传递到输出轴并且发动机的剩余动力被传递到第一旋转电机和第二旋转电机中的一个旋转电机并且被转换成电力的模式。并联模式是在减速比被机械地固定到预定比的情况下所述发动机的动力被机械地传递到输出轴的模式。所述减速比是发动机的旋转速度对输出轴的旋转速度的比。混合动力车辆的负荷水平按照第一负荷水平、第二负荷水平和第三负荷水平的顺序变低。第一负荷水平是选择并联模式的水平。第二负荷水平是选择串并联模式的水平。第三负荷水平是选择串联模式的水平。
根据前述的构造，通过经由对于转换装置的控制改变行星齿轮机构的联接状态，行驶模式能够被转换成串联模式、串并联模式以及并联模式之一。前述三个行驶模式彼此共同在于混合动力车辆在发动机在运转中的情况下行驶。另一方面，如将在下面描述的，由于动力传递路径的差异，三个行驶模式在特性(发动机热效率和动力传递效率)方面彼此不同。
串联模式是由于行星齿轮机构的联接状态的变化而发动机和输出轴之间的动力的机械传递被切断的模式。因此，发动机的旋转速度能够在不被车速约束的情况下被调节到最佳值。另一方面，串联模式以通过由第一旋转电机产生的电力驱动第二旋转电机为前提。因此，在串联模式中，在每个旋转电机中导致一定百分比的电转换损失。因此，串联模式具有在发动机热效率能够被最优化的同时动力传递效率由于电转换损失而下降的这种特性。
串并联模式是通过根据车速(输出轴的旋转速度)适当地调节第一旋转电机的旋转速度，发动机的旋转速度能够在不被车速约束的情况下被调节到最佳值的模式。另一方面，在串并联模式中，动力传递效率根据车辆的负荷水平而改变。具体而言，减速比(发动机的旋转速度对输出轴的旋转速度的比)当负荷低时是小的。然后，当第一旋转电机由于小的减速比而采取负值时，发动机的动力通过第二旋转电机被转换成电力。然后，发生所述电力被供应到第一旋转电机的现象(在下文这将被称作“动力循环”)，并且由于该动力循环导致大的损失。因此，与在中间负荷区域中相比，在低负荷区域中，动力传递效率较低。另一方面，在高负荷区域中减速比是大的。然后，当由于大的减速比而第一旋转电机采取高旋转状态时，电转换损失变大。因此，当负荷高时动力传递效率与当负荷处于中间时相比低电转换损失。因此，串并联模式具有在发动机热效率能够以与串联模式中相同的方式被最优化的同时动力传递效率根据车辆的负荷水平是山状(在中间负荷区域中高，而在低负荷区域和高负荷区域中低)的特性。
在并联模式中，减速比被机械地固定到预定比，并且发动机和输出轴彼此直接连接，从而与在其它模式中相比，发动机的动力能够被更有效地传递到输出轴。此外，并联模式不以每个旋转电机的电力转换为前提。因此，在并联模式中电转换损失也是小的。因此，并联模式与其它模式相比在动力传递效率方面更加良好。另一方面，在并联模式中，由于减速比被固定到预定比，所以发动机的旋转速度被车速约束，从而可能不能够使发动机在最佳燃料消耗操作线上运转。然而，当负荷是高的时，发动机热效率最初是高的。如至此描述的，并联模式在动力传递效率方面与其它模式相比更加良好，但是另一方面，可能在发动机热效率方面与其它模式相比较不良好。然而，应注意，当负荷高时，发动机热效率能够被保持在相当高的值。
考虑到如上所述特性的差异，根据前述的构造，以按照选择并联模式的负荷水平、选择串并联模式的负荷水平和选择串联模式的负荷水平的顺序下降的这种方式，设定混合动力车辆的负荷水平。即，在中间负荷区域中，选择在发动机热效率和动力传递效率方面良好的串并联模式。在低负荷区域中，选择串联模式，从而能够限制动力传递效率下降，同时维持在发动机热效率方面良好的优点。在高负荷区域中，选择与其它模式相比在动力传递效率方面良好并且在发动机热效率方面也相当高的并联模式。
前述的构造使得能够考虑到在混合动力车辆中的串联模式、串并联模式和并联模式的特性来选择最佳行驶模式，该混合动力车辆被构造成能够选择各行驶模式之一。
在用于混合动力车辆的控制装置中，电子控制单元可以被构造成当假定在串并联模式中发动机在最佳燃料消耗操作线上运转时使用第一预测值作为参数来确定负荷水平。第一预测值可以是由电子控制单元从驾驶员的要求驱动力和车速确定的减速比的预测值。电子控制单元被可以构造成当第一预测值小于第一阈值时选择串联模式。电子控制单元可以被构造成当第一预测值大于第一阈值而小于第二阈值时选择串并联模式。电子控制单元可以被构造成当第一预测值大于第二阈值时选择并联模式。
根据前述的构造，当假定在串并联模式中发动机在最佳燃料消耗操作线(通过将最大热效率点相对于发动机的旋转速度彼此关联获得的线)上运转时，电子控制单元使用减速比的预测值作为参数来确定负荷水平，其中从驾驶员的要求驱动力和车速来确定该减速比的预测值。当减速比的预测值小于第一阈值时，确定负荷水平处于在串并联模式中能够发生动力循环的低负荷区域中，并且选择串联模式。当减速比的预测值大于第一阈值而小于第二阈值时，确定负荷水平处于中间负荷区域中，并且选择最适合于中间负荷区域的串并联模式。当减速比的预测值大于第二阈值时，确定负荷水平处于高负荷区域中，并且选择最适合于高负荷区域的并联模式。由此，能够选择与负荷水平对应的最佳行驶模式。
在用于混合动力车辆的控制装置中，第一阈值可以被设定成比最佳减速比小第一预定值的值。最佳减速比可以是当假定在串并联模式中发动机在最佳燃料消耗操作线上运转并且假定第一旋转电机的旋转速度是0时的减速比。第二阈值可以被设定成比最佳减速比大第二预定值的值。
在串并联模式中，当发动机在最佳燃料消耗操作线上运转并且第一旋转电机的旋转速度等于0时，发动机热效率被最优化，第一旋转电机的电转换损失被最小化，并且动力传递效率被最大化。因此，根据前述的构造，第一阈值被设定成比最佳减速比(当发动机在最佳燃料消耗线操作上运转并且第一旋转电机的旋转速度等于0时的减速比)小第一预定值的值。然后，第二阈值被设定成比最佳减速比大第二预定值的值。由此，选择串并联模式的区域包括减速比等于最佳减速比的区域。作为结果，当选择串并联模式时，通过使减速比等于或接近最佳减速比能够提高动力传递效率，同时使发动机热效率最优化。
在用于混合动力车辆的控制装置中，电子控制单元可以被构造成使用第二预测值作为参数来确定负荷水平。第二预测值可以是第一旋转电机的旋转速度的预测值，并且当在串并联模式中发动机在最佳燃料消耗操作线上运转时将获得第二预测值。电子控制单元可以被构造成当第二预测值小于第三阈值时选择串联模式。电子控制单元可以被构造成当第二预测值高于第三阈值而低于第四阈值时选择串并联模式。电子控制单元可以被构造成当第二预测值高于第四阈值时选择并联模式。
根据前述的构造，电子控制单元使用第一旋转电机的旋转速度的预测值作为参数来确定负荷水平，并且当在串并联模式中发动机在最佳燃料消耗操作线上运转时将获得该第一旋转电机的旋转速度的预测值。然后，当旋转速度的预测值低于第一阈值时，确定负荷水平处于在串并联模式中能够发生动力循环的低负荷区域中，并且选择串联模式。当旋转速度的预测值高于第三阈值而低于第四阈值时，确定负荷水平处于中间负荷区域中，并且选择最适合于中间负荷区域的串并联模式。当旋转速度的预测值高于第四阈值时，确定负荷水平处于高负荷区域中，并且选择最适合于高负荷区域的并联模式。由此，能够选择与负荷水平对应的最佳行驶模式。
在用于混合动力车辆的控制装置中，第三阈值可以被设定成比0低第三预定值的负值。第四阈值可以被设定成比0高第四预定值的正值。
在串并联模式中，当发动机在最佳燃料消耗操作线上运转并且第一旋转电机的旋转速度等于0时，发动机热效率被最优化，并且第一旋转电机的电转换损失被最小化，并且动力传递效率被最大化。因此，根据前述的构造，第三阈值被设定成比0小第三预定值的值，并且第四阈值被设定成比0大第四预定值的值。由此，选择串并联模式的区域包括第一旋转电机的旋转速度等于0的区域。作为结果，当选择串并联模式时，通过使第一旋转电机的旋转速度等于或接近0能够提高动力传递效率，同时使发动机热效率最优化。
在用于混合动力车辆的控制装置中，电子控制单元可以被构造成使用混合动力车辆的要求驱动力作为参数来确定负荷水平。电子控制单元可以被构造成当要求驱动转矩小于第三阈值时选择串联模式。电子控制单元可以被构造成当要求驱动转矩大于第三阈值而小于第四阈值时选择串并联模式。电子控制单元可以被构造成当要求驱动转矩大于第四阈值时选择并联模式。
根据前述的构造，电子控制单元使用混合动力车辆的要求驱动转矩作为参数来确定负荷水平。然后，当要求驱动转矩小于第三阈值时，确定负荷水平处于在串并联模式中发生动力循环的低负荷区域中，并且选择串联模式。当要求驱动转矩大于第三阈值而小于第四阈值时，确定负荷水平处于中间负荷区域中，并且选择最适合于中间负荷区域的串并联模式。当要求驱动转矩大于第三阈值时，确定负荷水平处于高负荷区域中，并且选择最适合于高负荷区域的并联模式。由此，能够选择与负荷水平对应的最佳行驶模式。
本发明的第二方面是用于混合动力车辆的控制方法。混合动力车辆包括发动机、第一旋转电机、输出轴、第二旋转电机、行星齿轮机构、转换装置和电子控制单元。输出轴被连接到驱动轮。第二旋转电机被连接到输出轴。行星齿轮机构将发动机、第一旋转电机和输出轴彼此机械地联接。转换装置被构造成改变行星齿轮机构相对于发动机和输出轴的联接状态。所述控制方法包括：由电子控制单元控制转换装置，使得行星齿轮机构的联接状态被改变，并且通过根据混合动力车辆的负荷水平改变行星齿轮机构的联接状态，由电子控制单元选择三个行驶模式中的一个行驶模式。所述三个行驶模式是串联模式、串并联模式和并联模式。串联模式是发动机的动力被传递到第一旋转电机并且被转换成电力的模式。串并联模式是利用第一旋转电机的转矩所述发动机的动力的一部分被机械地传递到输出轴并且发动机的剩余动力被传递到第一旋转电机和第二旋转电机中的一个旋转电机并且被转换成电力的模式。并联模式是在减速比被机械地固定到预定比的情况下所述发动机的动力被机械地传递到输出轴的模式。减速比是发动机的旋转速度对输出轴的旋转速度的比。混合动力车辆的负荷水平按照第一负荷水平、第二负荷水平和第三负荷水平的顺序变低。第一负荷水平是选择并联模式的负荷水平。第二负荷水平是选择串并联模式的负荷水平。第三负荷水平是选择串联模式的负荷水平。
前述的构造使得能够考虑到混合动力车辆中的串联模式、串并联模式以及并联模式的特性来选择最佳行驶模式，该混合动力车辆被构造成选择各行驶模式中的一个。
附图说明
以下，将参考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意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示意性地示出混合动力车辆的全体构造的实例的视图；
图2是示出控制装置的构造的实例的框图；
图3是示出在各行驶模式中的控制状态的接合表；
图4是示意性地示出发动机的等温效率曲线和最佳燃料消耗操作线的视图；
图5是示出选择每个行驶模式的负荷水平的图像的视图；
图6是示意性地示出在负荷水平和每个行驶模式中的动力传递效率之间的对应关系的视图；
图7示出在串并联模式期间减速比γ等于最佳减速比γc的情形中的列线图；
图8示出在串并联模式期间减速比γ小于最佳减速比γc的情形中的列线图；
图9是示出控制装置的示例性处理程序的流程图(部分1)；
图10是示出控制装置的示例性处理程序的流程图(部分2)；
图11是示出控制装置的示例性处理程序的流程图(部分3)；
图12是示意性地示出驱动装置的视图(部分1)；
图13是示意性地示出驱动装置的视图(部分2)；
图14是示意性地示出驱动装置的视图(部分3)；并且
图15是示意性地示出驱动装置的视图(部分4)。
具体实施方式
以下将参考附图详细地描述本发明的实施例。顺便提及，在图中相同或等同的部件由相同的附图标记表示，并且将不重复其描述。
图1是示意性地示出根据本发明的本实施例的车辆1的全体构造的实例的视图。车辆1包括驱动装置2、驱动轮90、电子控制单元100和液压回路500。驱动装置2包括发动机10、第一电动发电机(第一MG)20、第二电动发电机(第二MG)30、第一行星齿轮装置(动力分配装置)40、第二行星齿轮装置50、离合器C1、离合器C2和制动器B1。第二行星齿轮装置50、离合器C1和C2、制动器B1以及液压回路500功能用作转换装置。如稍后将描述的，转换装置转换发动机10和第一行星齿轮装置40的连接状态。
车辆1是混合动力车辆，该混合动力车辆使用发动机10、第一MG20和第二MG30中的至少一个的动力行驶。发动机10例如是内燃机，诸如，汽油发动机、柴油发动机等。第一MG20和第二MG30中的每个是旋转电机(例如永磁体型三相交流旋转电机)，该旋转电机功能用作马达和发电机两者。第一MG20和第二MG30被电连接到用于驱动的电池(未示出)。第一MG20由第二MG30发电的电力以及从用于驱动的电池供应的电力中的至少一个驱动。第二MG30由第一MG20发电的电力以及从用于驱动的电池供应的电力中的至少一个驱动。
旋转轴22被固定到第一MG20的转子，并且旋转轴31被固定到第二MG30的转子。顺便提及，旋转轴22被布置在第一轴线12上，并且旋转轴31被布置在第二轴线14上，该第二轴线14与第一轴线12平行。
第一MG20、第二行星齿轮装置50、第一行星齿轮装置40、离合器C2、离合器C1和发动机10被顺序地布置在第一轴线12上。
第二行星齿轮装置50包括太阳齿轮S2、多个小齿轮P2、齿轮架CA2以及环形齿轮R2，该齿轮架CA2将各小齿轮P2彼此连接。第二行星齿轮装置50是单行星齿轮。
太阳齿轮S2被固定到旋转轴22。环形齿轮R2被设置在太阳齿轮S2的外周侧上，并且被布置成使得其旋转中心与第一轴线12同轴。齿轮架CA2绕第一轴线12可旋转地设置，并且可旋转地支撑各小齿轮P2。各小齿轮P2被布置在太阳齿轮S2和环形齿轮R2之间。小齿轮P2绕太阳齿轮S2可旋转地设置并且绕它们自身的中心轴线可旋转地设置。
如稍后将描述的，建立太阳齿轮S2的旋转速度、齿轮架CA2的旋转速度以及环形齿轮R2的旋转速度通过列线图上的直线彼此关联的关系(如果确定了旋转元件中的任何两个旋转元件的旋转速度则也确定了其它旋转元件的旋转速度的关系，在下文这还将被称作“列线图的关系”)。
第一行星齿轮装置40包括太阳齿轮S1、多个小齿轮P1、齿轮架CA1和环形齿轮R1，该齿轮架CA1将各小齿轮P1彼此连接。第一行星齿轮装置40是单行星齿轮。
太阳齿轮S1被固定到旋转轴22，并且绕第一轴线12可旋转地设置。因此，旋转轴22、太阳齿轮S1和太阳齿轮S2彼此一体地旋转。
环形齿轮R1被布置在太阳齿轮S1的外周侧上，并且绕第一轴线12可旋转地设置。齿轮架CA2被连接到环形齿轮R1。环形齿轮R1和齿轮架CA2彼此一体地旋转。
各小齿轮P1被布置在太阳齿轮S1和环形齿轮R1之间，并且与太阳齿轮S1和环形齿轮R1啮合。小齿轮P1绕太阳齿轮S1可旋转地设置，并且绕它们自身的轴线可旋转地设置。齿轮架CA1可旋转地支撑各小齿轮P1，并且绕第一轴线12可旋转地设置。
如稍后将描述的，建立太阳齿轮S1的旋转速度、齿轮架CA1的旋转速度和环形齿轮R1的旋转速度通过在列线图上的直线彼此关联的关系(列线图的关系)。
制动器B1被设置在环形齿轮R2的外周侧上，并且被设置在驱动装置2的壳体25中。制动器B1是液压摩擦接合元件，该液压摩擦接合元件能够阻止环形齿轮R2旋转。当制动器B1被接合时，环形齿轮R2被固定到壳体25，并且被阻止旋转。当制动器B1被释放时，允许环形齿轮R2旋转。
离合器C2是液压摩擦接合元件，该液压摩擦接合元件能够将发动机10的曲轴21和齿轮架CA1彼此联接。当离合器C2被接合时，曲轴21和齿轮架CA1彼此联接，并且彼此一体地旋转。当离合器C2被释放时，齿轮架CA1与曲轴21分离。
离合器C1是液压摩擦接合元件，该液压摩擦接合元件能够将旋转轴22(太阳齿轮S1和太阳齿轮S2)与曲轴21彼此联接。当离合器C1被接合时，旋转轴22和曲轴21被彼此联接，并且发动机10的动力能够被直接传递到第一MG20。另一方面，当离合器C1被释放时，发动机10的曲轴21与旋转轴22分离。
与从动齿轮71啮合的外周齿形成在环形齿轮R1的外周面上。从动齿轮71被固定到中间轴(在下文这还将被称作“输出轴”)70的一端侧。来自发动机10的动力和来自第一MG20的动力通过环形齿轮R1和从动齿轮71被传递到输出轴70。
输出轴70被布置成与第一轴线12和第二轴线14平行。驱动齿轮72被设置在输出轴70的另一端侧上。驱动齿轮72与差速齿轮80的差速环形齿轮81啮合。驱动轴82被连接到差速齿轮80。驱动轮90被连接到驱动轴82。因此，输出轴70的旋转通过差速齿轮80被传递到驱动轮90。
减速齿轮32被固定到第二MG30的旋转轴31。减速齿轮32与从动齿轮71啮合。因此，来自第二MG30的动力通过减速齿轮32被传递到输出轴70。
图2是示出在图1中示出的电子控制单元100的构造的实例的框图。电子控制单元100包括HV电子控制单元(ECU)150、MGECU160和发动机ECU170。HVECU150、MGECU160和发动机ECU170中的每个均被构造成包括计算机。
MGECU160基于来自HVECU150的MG1转矩指令调节被供应到第一MG20的电流的值，并且控制第一MG20的输出。此外，MGECU160基于来自HVECU150的MG2转矩指令调节被供应到第二MG30的电流的值，并且控制第二MG30的输出。
发动机ECU170通过基于来自HVECU150的发动机转矩指令控制发动机10的电子节气门的开度、发动机10的点火正时、发动机10的燃料喷射量等来控制发动机10的输出。
HVECU150全面地控制整个车辆。车速传感器、加速器下压量传感器、发动机旋转速度传感器、MG1旋转速度传感器、MG2旋转速度传感器、输出轴旋转速度传感器、电池监视单元等被连接到HVECU150。通过使用这些传感器，HVECU150获取车速、加速器下压量、发动机10的旋转速度、第一MG20的旋转速度、第二MG30的旋转速度、输出轴70的旋转速度、用于驱动的电池(未示出)的状态等。
HVECU150基于获取的信息，计算车辆的要求驱动力、车辆的要求功率、车辆的要求转矩等。HVECU150基于由此计算出的要求值来确定第一MG20的输出转矩、第二MG30的输出转矩以及发动机10的输出转矩。HVECU150将MG1转矩的指令值以及MG2转矩的指令值输出到MGECU160。此外，HVECU150将发动机转矩的指令值输出到发动机ECU170。
HVECU150将分别被供应到离合器C1和C2的油压的指令值(PbC1、PbC2)以及供应到制动器B1的油压的指令值(PbB1)输出到图1的液压回路500。液压回路500分别将与指令值PbC1、PbC2和PbB1对应的油压供应到离合器C1和C2以及制动器B1。由此，转换离合器C1和C2以及制动器B1的状态(接合/释放)。
顺便提及，图1示出ECU被分成三个ECU，即，HVECU150、MGECU160和发动机ECU170的实例，但是ECU的数目应该不一定是三个。ECU可以被划分成两个、四个或更多个ECU。
此外，这些ECU可以作为整体综合为单个ECU。在下文将HVECU150、MGECU160和发动机ECU170描述为电子控制单元100，而不是彼此区别。
车辆1的行驶模式包括马达行驶模式(在下文这将被称作“EV行驶模式”)以及混合动力行驶(在下文这将被称作“HV行驶”)模式。
EV行驶模式是发动机10停止并且通过第一MG20和第二MG30中的至少一个的动力使车辆1行驶的模式。在本发明的本实施例中，EV行驶模式包括“MG2单独驱动模式”和“双驱动模式”，在该MG2单独驱动模式中，使用第二MG30单独的动力，并且在该双驱动模式中，使用第一MG20的动力和第二MG30的动力两者。
HV行驶模式是发动机10运转并且通过发动机10的动力以及第一MG20和第二MG30中的至少一个的动力使车辆1行驶的模式。在本发明的本实施例中，HV行驶模式包括串联行驶模式(在下文这还将被简单地称作“串联模式”)，串并联行驶模式(在下文这还将被简单地称作“串并联模式”)，以及并联行驶模式(在下文这还将被简单地称作“并联模式”)。
在串联模式中，发动机10的全部动力被传递到第一MG20，并且被转换成电力，并且第二MG30由该电力驱动。
在串并联模式中，发动机10的动力的部分被机械地传递到输出轴70，并且剩余的动力被传递到第一MG20并且被转换成电力。第二MG30由所述电力驱动。
在并联模式中，发动机10的动力被机械地传递到输出轴70，并且在需要时第一MG20和第二MG30中的至少一个的动力被传递到输出轴70。
顺便提及，在串联模式、串并联模式和并联模式中的任一个中，需要时能够通过第一MG20和第二MG30中的至少一个产生电力，并且用于驱动的电池能够利用该电力充电。
电子控制单元100通过控制离合器C1和C2以及制动器B1的控制状态(接合/释放)以及发动机10、第一MG20和第二MG30的驱动来选择前述多个行驶模式中的一个行驶模式。
图3是示出在各行驶模式中离合器C1和C2以及制动器B1的控制状态的接合表。在图3中，“C1”、“C2”、“B1”、“MG1”和“MG2”表示离合器C1、离合器C2、制动器B1、第一MG20和第二MG30。在C1、C2和B1的各部分中的每个圆圈表示“接合”，并且每个空白表示“释放”。
在MG2单独驱动模式中，离合器C1被接合，并且离合器C2和制动器B1被释放。在该状态中，电子控制单元100使发动机10停止，并且使第二MG30作为马达运转。由此，被联接到发动机10的太阳齿轮S1和S2不旋转。另一方面，阻止环形齿轮R2旋转，因此输出轴70根据第二MG30的转矩旋转。
在双驱动模式中，制动器B1被接合，并且离合器C1和C2被释放。在该状态中，电子控制单元100使发动机10停止，并且使第一MG20和第二MG30作为马达运转。制动器B1被接合，并且阻止环形齿轮R2旋转，因此在环形齿轮R2用作支点的情况下第一MG20的转矩被传递到输出轴70。此外，第二MG30的转矩还被传递到输出轴70。
在串联模式中，离合器C1被接合，并且离合器C2和制动器B1被释放。由此，发动机10被联接到第一MG20，并且阻止环形齿轮R2旋转，因此发动机10能够在不被车速(输出轴70的旋转速度)约束的情况下自由地旋转。在该状态中，电子控制单元100使发动机10运转，使第一MG20作为发电机运转，并且使第二MG30作为马达运转。因此，发动机10的动力被传递到第一MG20并且暂时被转换成电力，并且第二MG30由该电力驱动。
在串并联模式中，离合器C2被接合，并且另一个离合器C1和制动器B1被释放。由此，发动机10被联接到第一行星齿轮装置40的齿轮架CA1。因此，发动机10经由第一行星齿轮装置40被联接到第一MG20(太阳齿轮S1)和输出轴70(环形齿轮R1)。在该状态中，电子控制单元100使发动机10运转，并且使第二MG30作为马达运转。在该情形中，电子控制单元100使第一MG20运转使得第一MG20的转矩在负方向上作用。由此，在第一MG20的转矩用作反作用力的情况下发动机10的转矩被传递到环形齿轮R1(输出轴70)。由此，在串并联模式中，发动机10的动力的部分被传递到第一MG20并且转换成电力，并且通过使用第一MG20的转矩，剩余的动力被机械地传递到输出轴70。
在并联模式中，换挡速度、即在减速比γ(发动机10的旋转速度对输出轴70的旋转速度的比)方面彼此不同的第一速度至第四速度中的一个根据离合器C1和C2以及制动器B1的控制状态的组合而形成。当形成第一速度时，离合器C1和制动器B1被接合，并且离合器C2被释放。当形成第二速度时，离合器C2和制动器B1被接合，并且离合器C1被释放。当形成第三速度时，离合器C1和离合器C2被接合，并且制动器B1被释放。
当形成第四速度时，离合器C2被接合，并且离合器C1和制动器B1被释放。此外，当形成第四速度时，第一MG20的电流经受反馈控制，使得第一MG20的旋转速度被固定到零(在下文该控制还将被称作“电气锁”)。
如至此描述的，在并联模式中，形成换挡速度、即第一速度至第四速度中的一个，并且由此减速比γ被机械地固定到与换挡速度中的每个对应的预定值。在该状态中，电子控制单元100使发动机10运转。因此，发动机10的动力能够被机械地有效地传递到输出轴70。此外，需要时，通过使用用于驱动的电池的电力，电子控制单元100使第一MG20和第二MG30中的至少一个作为马达运转。由此，第一MG20的动力和第二MG30的动力以及发动机10的动力能够被机械地传递到输出轴70。
图4是示意性地示出发动机10的等温效率线和最佳燃料消耗操作线的视图。在图4中，横坐标的轴线表示发动机10的旋转速度，并且纵坐标的轴线表示发动机10的转矩。在图4中，等温效率线由大致椭圆的虚线表示，并且最佳燃料消耗操作线由实线表示。
等温效率曲线(虚线)表示随着形成每个等温效率曲线的椭圆的面积减小而发动机10的热效率(在下文这还将被称作“发动机热效率”)改善并且燃料消耗率(每单位工作的燃料的消耗)减小(改善)。因此，由最内部的椭圆形成的等温效率曲线围绕的区域是具有最好的发动机热效率的区域(具有最好的燃料消耗率的区域)。
最佳燃料消耗操作线(实线)是发动机10的操作线，由设计者作为参考使用通过将就发动机10的旋转速度而言发动机热效率最大化(燃料消耗率最小化)的操作点关联获得的线来预先确定该发动机10的操作线。因此，当发动机10在最佳燃料消耗操作线上运转时，发动机热效率良好。
如上所述，车辆1能够进行EV行驶模式和HV行驶模式之间的转换，在该EV行驶模式中，车辆1在发动机10停止的情况下行驶，在该HV行驶模式中，车辆1在发动机10在运转中的情况下行驶。此外，在HV行驶模式中，能够进行在串联模式、串并联模式和并联模式当中的转换。根据本发明的本实施例的电子控制单元100根据车辆1的负荷水平选择这些行驶模式中的一个行驶模式。
图5是示出选择各行驶模式的负荷水平的图像的视图。顺便提及，纵坐标的轴线表示作为表示负荷水平的参数的车辆1的要求驱动转矩。图5的横坐标的轴线表示车速。线K1表示负荷水平等于第一水平值L1。线K2表示负荷水平等于第二水平值L2。线K3表示负荷水平等于第三水平值L3。如在图5中示出的，水平值L1至L3中的每个是可变值，该可变值随着车速上升而以减小方式变化。
如在图5中示出的，在负荷水平(要求驱动转矩)低于第一水平值L1的区域中，发动机热效率低，所以选择EV行驶模式。在负荷水平高于第一水平值L1的区域中，选择车辆在发动机10在运转中的情况下行驶的HV行驶模式。
在HV行驶模式中，选择串联模式、串并联模式和并联模式之一。在本发明的本实施例中，如在图5中示出的，车辆1的负荷水平按照如下顺序下降，选择并联模式的负荷水平、选择串并联模式的负荷水平以及选择串联模式的负荷水平。即，在负荷水平高于第一水平值L1并且低于第二水平值L2(L2>L1)的低负荷区域中，选择串联模式。在负荷水平高于第二水平值L2并且低于第三水平值L3(L3>L2)的中间负荷区域中，选择串并联模式。在负荷水平高于第三水平值L3的高负荷区域中，选择并联模式。
如至此描述的，在选择HV行驶模式的情形中，根据本发明的本实施例的电子控制单元100当负荷低时选择串联模式，当负荷处于中间时选择串并联模式，并且当负荷高时选择并联模式。由此，能够考虑到各行驶模式当中的特性的差异来选择最佳行驶模式。在下文将详细描述这样的原因。
在三个行驶模式、即串联模式、串并联模式和并联模式彼此相同在于车辆在发动机10在运转中的情况下行驶时，它们彼此不同在于动力传递效率(发动机10的动力、MG20的动力和MG30的动力被传递到输出轴70的比)以及发动机热效率(发动机10的燃料消耗率)。由此，将描述在各行驶模式当中的动力传递效率和发动机热效率的差异。
首先，将描述在各行驶模式当中的动力传递效率的差异。
图6是示意性地示出在车速恒定地等于预定值V0(见图5)的情形中在负荷水平和每个行驶模式中的动力传递效率之间的对应关系的视图。顺便提及，在图6中，横坐标的轴线表示作为表示负荷水平的参数的减速比γ，并且纵坐标的轴线表示理论传递效率η(理论动力传递效率)。顺便提及，这意味着负荷水平随着减速比γ增加而升高。在图6中，在串并联模式中的理论传递效率η由虚线表示，在串联模式中的理论传递效率η由点划线表示，并且在并联模式中的理论传递效率η由双点划线表示。在图6中示出的各阈值γ1和γ2(这将稍后被描述)分别与当车速等于预定值V0时的第二水平值L2和第三水平值L3对应，如在图5中示出。因此，各阈值γ1和γ2是随着车速升高而以减小方式变化的可变值。
当减速比γ等于最佳减速比γc时，(由虚线表示的)在串并联模式中的理论传递效率η被最大化。然后，在减速比γ小于最佳减速比γc的区域中，随着减速比γ减小，在串并联模式中的理论传递效率η减小。此外，在减速比γ大于最佳减速比γc的区域中，随着减速比γ增加，在串并联模式中的理论传递效率η减小。这里应注意，最佳减速比γc是在第一MG20的旋转速度(在下文这也将被称作“第一MG旋转速度Nm1”)等于0时的减速比γ。
图7示出在串并联模式中减速比γ等于最佳减速比γc的情形中的列线图。图8示出在串并联模式中减速比γ小于最佳减速比γc的情形中的列线图。在图7和图8中示出的列线图中的每幅图中，第一行星齿轮装置40和第二行星齿轮装置50中的每个的旋转元件(太阳齿轮S1和S2、齿轮架CA1和CA2以及环形齿轮R1和R2)的旋转速度分别由竖直线表示。此外，在竖直线当中的间隔分别与第一行星齿轮装置40和第二行星齿轮装置50中的每个的齿轮比对应。然后，竖直线中的每条竖直线的上下方向是旋转方向(竖直线中的每条竖直线的向上方向是正方向，并且竖直线中的每条竖直线的向下方向是负方向)，并且在上下方向上的位置是旋转速度。在图7和图8中，“Sun1”表示太阳齿轮S1，“Sun2”表示太阳齿轮S2，“Car1”表示齿轮架CA1，“Car2”表示齿轮架CA2，“Ring1”表示环形齿轮R1，并且“Ring2”表示环形齿轮R2。此外，“C2”表示离合器C2，并且C2的黑圆圈表示“接合”。“ENG”表示发动机20，“MG1”表示第一MG20，“MG2”表示第二MG30，并且“OUT”表示输出轴70。“Te”表示发动机10的转矩(在下文这将被称作“发动机转矩”)，“Tm1”表示第一MG20的转矩(在下文这将被称作“第一MG转矩”)，并且“Tm2”表示第二MG30的转矩(在下文这将被称作“第二MG转矩”)。
在串并联模式中，如上所述，离合器C2被接合，并且另一个离合器C1和制动器B1被释放。由此，发动机20被联接到第一行星齿轮装置40的齿轮架CA1。
如在图7中示出的，当减速比γ等于最佳减速比γc时，第一MG旋转速度Nm1等于0，并且第一MG20的电转换损失被最小化，所以动力传递效率被最大化。
如在图8中示出的，当在串并联模式中减速比γ小于最佳减速比γc时，由于列线图的关系，第一MG20处于负旋转状态(Nm1<0)。在该状态中，为了在负方向上施加第一MG转矩Tm1以将发动机10的动力传递到输出轴70，第一MG20需要通过被供应以电力而被驱动。此外，当从发动机10传递到输出轴70的动力过量时，第二MG30需要产生电力以在负方向上施加第二MG转矩Tm2。即，作为反作用力使用通过第一MG20的驱动获得的第一MG转矩Tm1，传递到输出轴70的发动机10的动力通过第二MG30被转换成电力。然后，可能出现所述电力返回到第一MG20并且被用于驱动第一MG20的现象(在下文这将被称作“动力循环”)。该动力循转导致大的损失，所以理论传递效率变低。
另一方面，在高负荷区域中，当减速比γ变大并且由于该影响第一MG20的旋转速度采取正的高值时，电转换损失变大。因此，与当负荷处于中间时相比，当负荷高时动力传递效率较低。
因此，在串并联模式中的理论传递效率η具有根据减速比γ(负荷水平)的山状的(在中间负荷区域中是高的，而在低负荷区域和高负荷区域中是低的)特性，如在图6中示出的。
顺便提及，在串并联模式中，在减速比γ大于最佳减速比γc的情形中的理论传递效率η由以下示出的表达式(1)表示，并且在减速比γ小于最佳减速比γc的情形中的理论传递效率η由以下示出的表达式(2)表示。
η＝{γc/γ+(1-γc/γ)η1η2}ηm…(1)
η＝{γc/γ+(1-γc/γ)/η1η2}ηm…(2)
在前述表达式(1)和(2)中，“η1”和“η2”分别表示第一MG20的效率和第二MG30的效率。“ηm”表示第一行星齿轮装置40的机械效率。最佳减速比γc由以下示出的表达式(3)表示。
γc＝1/1+ρ…(3)
在前述表达式(3)中，“ρ”表示第一行星齿轮装置40的齿轮比(＝太阳齿轮S1的齿数/环形齿轮R1的齿数)。
串联模式以通过由第一MG20产生的电力驱动第二MG30为前提。在串联模式中，因此，在MG20和MG30中的每个中导致一定百分比的电转换损失。因此，在串联模式中的理论传递效率η(由点划线表示)比在串并联模式中的理论传递效率η的峰值低第一MG20的电转换损失。
在并联模式中，减速比γ固定，并且发动机10和输出轴70被直接彼此连接，从而与在其它模式中相比发动机10的动力能够被更有效地传递到输出轴70。此外，并联模式不以MG20和MG30中的每个的电力转换为前提。在并联模式中，因此，电转换损失也是小的。因此，在并联模式中的理论传递效率η(由双点划线表示)与在串并联模式中的理论传递效率η的峰值一样高。
由于如上所述差异，如在图6中示出的，在减速比γ小于阈值γ1的低负荷区域中，阈值γ1比最佳减速比γc小预定值，在串联模式中的理论传递效率η(由点划线表示)高于在串并联模式中的理论传递效率η(由虚线表示)。在减速比γ在阈值γ1和阈值γ2之间的中间负荷区域中，在串并联模式中的理论传递效率η(由虚线表示)高于在串联模式中的理论传递效率η(由点划线表示)。此外，在减速比γ大于阈值γ2的高负荷区域中，阈值γ2比最佳减速比γc大预定值，在并联模式中的理论传递效率η(由双点划线表示)高于在串并联模式中的理论传递效率η(由虚线表示)。
接下来，将描述在各行驶模式当中的发动机热效率的差异。
在串并联模式中，发动机10被连接到第一行星齿轮装置40的齿轮架CA1。因此，通过根据车速(环形齿轮R1的旋转速度)适当地调节第一MG20的旋转速度(太阳齿轮S1的旋转速度)，发动机10的旋转速度(齿轮架CA1的旋转速度)能够在不被车速约束的情况下被调节到最佳值。因此，在串并联模式中能够使发动机热效率等于最佳值。
此外，在串联模式中，离合器C1被接合，发动机10被联接到第一MG20，并且离合器C2和制动器B1被释放。因此，发动机10的旋转速度能够在不被车速约束的情况下被调节到最佳值。因此，在串联模式以及串并联模式中，能够使发动机热效率等于最佳值。
另一方面，在并联模式中，减速比γ被机械地固定到与换挡速度对应的预定值，从而发动机10的旋转速度被车速约束。因此，可能不能够使发动机热效率最优化。然而，当负荷高时，发动机热效率最初是高的，并且与在其它模式中的每个模式中的发动机热效率没有显著差异。
鉴于如上所述特性的差异，如在图5中示出的，在根据本发明的本实施例的车辆1中，负荷水平被设定成以下值，该值按照并联模式被选择的负荷水平、串并联模式被选择的负荷水平和串联模式被选择的负荷水平的顺序下降。即，在中间负荷区域中，选择在发动机热效率和动力传递效率方面良好的串并联模式。在低负荷区域中，选择串联模式。因此，在存在能够使发动机热效率等于最佳值的优点的同时，与选择串并联模式的情形相比能够更多地限制动力传递效率下降。在高负荷区域中，选择与其它模式相比在动力传递效率方面更良好并且与其它模式在发动机热效率方面没有显著差异的并联模式。因此，能够考虑到各行驶模式的特性(发动机热效率和动力传递效率)选择最佳行驶模式。
图9是示出在电子控制单元100选择行驶模式时的示例性处理程序的流程图。该流程图以预定循环重复地执行。
在步骤(词语“步骤”在下文将被缩写成“S”)10中，电子控制单元100确定负荷水平是否低于第一水平值L1。在进行该确定中，要求驱动转矩被用作负荷水平。即，电子控制单元100从加速器下压量(驾驶员的加速器踏板的操作量)等计算要求驱动转矩，从车速计算第一水平值L1，并且确定要求驱动转矩是否小于第一水平值L1(见图5)。
如果负荷水平低于第一水平值L1(在S10中为是)，则在S11中电子控制单元100选择EV行驶模式。顺便提及，在EV行驶模式中，如上所述，选择MG2单独驱动模式和双驱动模式之一。
另一方面，如果负荷水平高于第一水平值L1(在S10中为否)，则电子控制单元100选择HV行驶模式，并且执行从S20开始的处理。
在S20中，电子控制单元100确定负荷水平是否是比第二水平值L2低的低负荷水平。在进行该确定中，减速比γ的预测值被用作负荷水平，在假定在串并联模式中发动机10在最佳燃料消耗操作线上运转的情形中，从驾驶员的要求驱动力和车速来确定该减速比γ的预测值(在下文这也将被简单地称作“减速比γ的预测值”)。电子控制单元100计算满足要求驱动力的发动机10的最佳旋转速度(在最佳燃料消耗操作线上输出要求驱动力的发动机10的旋转速度)，并且通过将发动机10的最佳旋转速度除以与当前车速对应的输出轴70的旋转速度来计算减速比γ的预测值。然后，电子控制单元100从车速来计算阈值γ1，并且确定减速比γ的预测值是否小于阈值γ1(见图6)。
如果负荷水平是低负荷水平(在S20中为是)，也就是说，如果减速比γ的预测值小于阈值γ1，则在S21中，电子控制单元100选择串联模式，该串联模式能够使发动机热效率最优化并且与并联模式相比在动力传递效率方面更良好。
如果负荷水平不是低负荷水平(在S20中为否)，则在S22中，电子控制单元100确定负荷水平是否是中间负荷水平，该中间负荷水平高于第二水平值L2并且低于第三水平值L3。顺便提及，在S22的确定以及S20的确定中，减速比γ的预测值被用作负荷水平。电子控制单元100从车速来计算阈值γ2，并且确定减速比γ的预测值是否大于阈值γ1并且小于阈值γ2(见图6)。
如果负荷水平是中间负荷水平(在S22中为是)，也就是说，如果减速比γ的预测值大于阈值γ1并且小于阈值γ2，则在S23中，电子控制单元100选择串并联模式，该串并联模式能够使发动机热效率最优化并且与串联模式相比在动力传递效率方面更良好。
如果负荷水平不是中间负荷水平(在S22中为否)，则减速比γ的预测值大于阈值γ2并且因此处于高负荷水平(见图6)。因此，在S24中，电子控制单元100选择并联模式，该并联模式与其它模式相比在动力传递效率方面更良好并且与其它模式在发动机热效率方面没有显著差异。顺便提及，在并联模式中，如上所述，换挡速度，即，第一速度至第四速度中的一个根据加速器下压量、车速等形成。
如上所述，在根据本发明的本实施例的车辆1中，选择并联模式的负荷水平、选择串并联模式的负荷水平以及选择串联模式的负荷水平按照以该顺序下降的方式设定。即，在中间负荷区域中，选择串并联模式，该串并联模式在发动机热效率和动力传递效率方面良好。在低负荷区域中，选择串联模式，该串联模式能够在维持在发动机热效率方面良好的优点的同时限制动力传递效率下降。在高负荷区域中，选择并联模式，该并联模式与其它模式相比在动力传递效率方面更良好并且与其它模式在发动机热效率方面没有显著差异。因此，能够考虑到各行驶模式的特性(发动机热效率和动力传递效率)选择最佳行驶模式。
此外，在本发明的本实施例中，减速比γ的预测值被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。因此，能够选择考虑到减速比γ和动力传递效率之间的对应关系(见图6)的最佳行驶模式。
此外，在本发明的本实施例中，当减速比γ的预测值大于阈值γ1并且小于阈值γ2时，选择串并联模式。然后，考虑到在串并联模式中的动力传递效率在最佳减速比γc处被最大化的事实(见图6)，“阈值γ1”被设定成比最佳减速比γc小预定值的值，并且“阈值γ2”被设定成比最佳减速比γc大预定值的值。由此，选择串并联模式的区域包括减速比γ等于最佳减速比γc的区域。作为结果，当选择串并联模式时，通过在使发动机热效率最优化的同时使减速比γ等于或接近最佳减速比γc，能够将动力传递效率保持在高水平。
本发明的上述实施例例如能够如下地变化。在本发明的上述实施例中，减速比γ的预测值被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。然而，代替减速比γ的预测值，在假定在串并联模式中发动机10在最佳燃料消耗操作线上运转的情形中的第一MG旋转速度Nm1的预测值(在下文这也将被简单地称作“第一MG旋转速度Nm1的预测值”)可以被用作表示负荷水平的参数。顺便提及，当车速恒定时，建立第一MG旋转速度Nm1随着减速比γ减小而下降的关系。即，在本第一变型实例中，与减速比γ关联的第一MG旋转速度Nm1被用作表示负荷水平的参数。
图10是示出在根据本第一变型实例的电子控制单元100选择行驶模式时的示例性处理程序的流程图。通过分别以S20A和S22A代替在图9的流程图中的S20和S22来获得该流程图。其它步骤(分配了与图9中相同的附图标记的步骤)与在图9中相同，从而这里将不重复其详细描述。
如果要求驱动转矩大于第一水平值L1(在S10中为否)，则在S20A中，电子控制单元100确定负荷水平是否是低负荷水平。在进行该确定中，电子控制单元100使用上述“第一MG旋转速度Nm1的预测值”作为负荷水平。电子控制单元100计算满足要求驱动力的发动机10的最佳旋转速度，并且使用列线图的关系从发动机10的最佳旋转速度和与当前车速对应的输出轴70的旋转速度来计算第一MG旋转速度Nm1的预测值。
然后，如果第一MG旋转速度Nm1的预测值低于阈值N1，则电子控制单元100确定负荷水平是低负荷水平。这里应注意，阈值N1被设定成比“0”小预定值的负值。即，在串并联模式中的动力传递效率当减速比γ等于最佳减速比γc时，也就是，当第一MG旋转速度Nm1等于0时被最大化(见图7)。当减速比γ小于最佳减速比γc时，也就是，当第一MG旋转速度Nm1采取负值时，在串并联模式中的动力传递效率由于动力循环的发生而下降(见图8)。鉴于此，阈值N1被设定成比“0”小预定值的负值。
此外，电子控制单元100在S22A中确定负荷水平是否是中间负荷水平。同样在进行该确定中，电子控制单元100使用上述“第一MG旋转速度Nm1的预测值”作为负荷水平。当第一MG旋转速度Nm1的预测值高于阈值N1并且低于阈值N2时，电子控制单元100确定负荷水平是中间负荷水平。这里应注意，阈值N2被设定成比“0”大预定值的正值。即，当减速比γ大于最佳减速比γc时，即，当第一MG旋转速度Nm1采取高的正值时，在串并联模式中的动力传递效率由于大的电力转换损失而下降。鉴于此，阈值N2被设定成比“0”大预定值的正值。
如上所述，在本变型实例中，第一MG旋转速度Nm1的预测值被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。同样以该方式，能够以与本发明的上述实施例中相同的方式选择最佳行驶模式。
特别地在本变型实例中，当第一MG旋转速度Nm1的预测值高于阈值N1并且低于阈值N2时选择串并联模式。然后，鉴于当第一MG旋转速度Nm1等于“0”时在串并联模式中的动力传递效率被最大化的事实(见图7)，“阈值N1”被设定成比0小预定值的负值，并且“阈值N2”被设定成比0大预定值的正值。由此，选择串并联模式的区域包括第一MG旋转速度Nm1等于0的区域。作为结果，当选择串并联模式时，通过在使发动机热效率最优化的同时使第一MG旋转速度Nm1等于或接近0，能够将动力传递效率保持在高水平。
在本发明的上述实施例中，减速比γ的预测值被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。代替减速比γ的预测值，然而，车辆1的要求驱动转矩可以被用作表示负荷水平的参数。
图11是示出在根据本第二变型实例的电子控制单元100选择行驶模式时的示例性处理程序的流程图。通过分别以S20B和S22B代替图9的流程图中的S20和S22来获得该流程图。其它步骤(分配了与图9中相同的附图标记的步骤)与在图9中相同，从而在这里将不重复其详细描述。
如果要求驱动转矩大于第一水平值L1(在S10中为否)，则电子控制单元100在S20B中确定要求驱动转矩是否处于比第二水平值L2低的低负荷水平(见图5)。此外，电子控制单元100在S22B中确定要求驱动转矩是否处于比第二水平值L2高并且比第三水平值L3低的中间负荷水平(见图5)。
如上所述，在本变型实例中，车辆1的要求驱动转矩(相对于车速而言的要求驱动转矩)被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。同样以该方式，能够以与本发明的上述实施例中相同的方式选择最佳行驶模式。
顺便提及，代替要求驱动转矩，要求驱动动功率或相对于车速而言的要求驱动功率也能够被用作表示在HV行驶模式中的负荷水平的参数。
例如，根据本发明的上述实施例的驱动装置2的构造可以如下地变型。图12至图15是示意性地示出能够选择串联模式、串并联模式和并联模式的驱动装置的不同构造的视图。
通过对于图1中示出的驱动装置2向输出轴70提供从动齿轮71A和71B而不是从动齿轮71并且添加离合器C3来获得在图12中示出的驱动装置2A。通过进一步将制动器B2添加到在图12中示出的驱动装置2A来获得在图13中示出的驱动装置2B。
通过改变图1的驱动装置2的布置使得发动机10、第一MG20和第二MG30按照该顺序彼此同轴地布置，来获得图14中示出的驱动装置2C。通过改变图12的驱动装置2A的布置使得发动机10、第一MG20和第二MG30按照该顺序彼此同轴地布置来获得图15中示出的驱动装置2D。
在本发明的上述实施例中，可以向将与负荷水平比较的每个标准水平(第一水平值L1、第二水平值L2和第三水平值L3等)提供滞后。由此，能够防止行驶模式由于负荷水平的波动频繁地转换。
此外，本发明的上述实施例及其变型实例也能够在从技术的观点没有产生矛盾的这种范围内适当地彼此组合。
本文公开的本发明的实施例应被认为在所有方面均是示例性的并且非限制性的。本发明的范围不是由前面的说明书而是由权利要求书限定。本发明旨在包含与权利要求书在意义和范围上等同的所有变更。

Claims (7)

1.一种用于混合动力车辆的控制装置，
所述混合动力车辆包括发动机、第一旋转电机、输出轴、第二旋转电机、行星齿轮机构和转换装置，
所述输出轴被连接到驱动轮，
所述第二旋转电机被连接到所述输出轴，
所述行星齿轮机构将所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴彼此机械地联接，并且
所述转换装置被构造成改变所述行星齿轮机构相对于所述发动机和所述输出轴的联接状态，
所述控制装置的特征在于包括：
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
控制所述转换装置，使得所述行星齿轮机构的联接状态被改变；并且
通过根据所述混合动力车辆的负荷水平改变所述行星齿轮机构的联接状态来选择三个行驶模式中的一个行驶模式，
所述三个行驶模式是串联模式、串并联模式和并联模式，
所述串联模式是所述发动机的动力被传递到所述第一旋转电机并且被转换成电力的模式，
所述串并联模式是所述发动机的动力的一部分利用所述第一旋转电机的转矩被机械地传递到所述输出轴并且所述发动机的剩余动力被传递到所述第一旋转电机和所述第二旋转电机中的一个旋转电机并且被转换成电力的模式，
所述并联模式是在减速比被机械地固定到预定比的情况下所述发动机的动力被机械地传递到所述输出轴的模式，
所述减速比是所述发动机的旋转速度对所述输出轴的旋转速度的比，
所述混合动力车辆的负荷水平按照第一负荷水平、第二负荷水平和第三负荷水平的顺序变低，
所述第一负荷水平是选择所述并联模式的负荷水平，
所述第二负荷水平是选择所述串并联模式的负荷水平，并且
所述第三负荷水平是选择所述串联模式的负荷水平。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的控制装置，其特征在于：
所述电子控制单元被构造成当假定在所述串并联模式中所述发动机在最佳燃料消耗操作线上运转时使用第一预测值作为参数来确定所述负荷水平，所述第一预测值是由所述电子控制单元从驾驶员的要求驱动力和车速确定的减速比的预测值，
所述电子控制单元被构造成当所述第一预测值小于第一阈值时选择所述串联模式，
所述电子控制单元被构造成当所述第一预测值大于所述第一阈值而小于第二阈值时选择所述串并联模式，并且
所述电子控制单元被构造成当所述第一预测值大于所述第二阈值时选择所述并联模式。
3.根据权利要求2所述的用于混合动力车辆的控制装置，其特征在于：
所述第一阈值被设定成比最佳减速比小第一预定值的值，
所述最佳减速比是当假定在所述串并联模式中所述发动机在所述最佳燃料消耗操作线上运转并且假定所述第一旋转电机的旋转速度是0时的减速比，并且
所述第二阈值被设定成比所述最佳减速比大第二预定值的值。
4.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的控制装置，其特征在于：
所述电子控制单元被构造成使用第二预测值作为参数来确定所述负荷水平，
所述第二预测值是所述第一旋转电机的旋转速度的预测值，并且当在所述串并联模式中所述发动机在最佳燃料消耗操作线上运转时将获得所述第二预测值，
所述电子控制单元被构造成当所述第二预测值小于第三阈值时选择所述串联模式，
所述电子控制单元被构造成当所述第二预测值高于所述第三阈值而低于第四阈值时选择所述串并联模式，并且
所述电子控制单元被构造成当所述第二预测值高于所述第四阈值时选择所述并联模式。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力车辆的控制装置，其特征在于：
所述第三阈值被设定成比0低第三预定值的负值，并且
所述第四阈值被设定成比0高第四预定值的正值。
6.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的控制装置，其特征在于：
所述电子控制单元被构造成使用所述混合动力车辆的要求驱动转矩作为参数来确定所述负荷水平，
所述电子控制单元被构造成当所述要求驱动转矩小于第三阈值时选择所述串联模式，
所述电子控制单元被构造成当所述要求驱动转矩大于所述第三阈值而小于第四阈值时选择所述串并联模式，并且
所述电子控制单元被构造成当所述要求驱动转矩大于所述第四阈值时选择所述并联模式。
7.一种用于混合动力车辆的控制方法，
所述混合动力车辆包括发动机、第一旋转电机、输出轴、第二旋转电机、行星齿轮机构、转换装置和电子控制单元，
所述输出轴被连接到驱动轮，
所述第二旋转电机被连接到所述输出轴，
所述行星齿轮机构将所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴彼此机械地联接，并且
所述转换装置被构造成改变所述行星齿轮机构相对于所述发动机和所述输出轴的联接状态，
所述控制方法的特征在于包括：
由所述电子控制单元控制所述转换装置，使得所述行星齿轮机构的联接状态被改变；并且
通过根据所述混合动力车辆的负荷水平改变所述行星齿轮机构的联接状态，由所述电子控制单元来选择三个行驶模式中的一个行驶模式，
所述三个行进模式是串联模式、串并联模式和并联模式，
所述串联模式是所述发动机的动力被传递到所述第一旋转电机并且被转换成电力的模式，
所述串并联模式是所述发动机的动力的一部分利用所述第一旋转电机的转矩被机械地传递到所述输出轴并且所述发动机的剩余动力被传递到所述第一旋转电机和所述第二旋转电机中的一个旋转电机并且被转换成电力的模式，
所述并联模式是在减速比被机械地固定到预定比的情况下所述发动机的动力被机械地传递到所述输出轴的模式，
所述减速比是所述发动机的旋转速度对所述输出轴的旋转速度的比，
所述混合动力车辆的负荷水平按照第一负荷水平、第二负荷水平和第三负荷水平的顺序变低，
所述第一负荷水平是选择所述并联模式的负荷水平，
所述第二负荷水平是选择所述串并联模式的负荷水平，并且
所述第三负荷水平是选择所述串联模式的负荷水平。
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