专利名称：混合电动车辆的驱动控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于混合电动车辆(hybrid electric vehicle)的驱动装置背景技术第3045063号日本专利公开了一种用于混合电动车辆的驱动装置，其中第一电动机/发电机和发动机中的一个与行星齿轮组的太阳轮相连，而第一电动机/发电机和发动机中的另一个与行星齿轮组的行星齿轮架相连。第二电动机/发电机与环形齿轮的输出轴相连。第一电动机/发电机主要用作发电机，而第二电动机/发电机主要用于使车辆行驶。所连接的行星齿轮组用作差动机构。发动机输出功率的一部分用于发电，并且由发电机所产生的电力从电动机被输出。因此，行星齿轮组用作连续可变传动装置或用作用于增加和减少输出转矩的机构。
发明内容
当在驱动装置中的任何电动机/发电机中出现故障时，将出现下列问题。
首先，当在第一电动机/发电机中出现故障时，发动机的输出转矩不能被传送到环形齿轮，并且仅来自第二电动机/发电机的转矩被传送到环形齿轮。当靠电动机运行时，在一定量的运行后运行必须被停止以防止电池过充电。词句“在第一电动机/发电机中出现故障”表示即使电力被提供时第一电动机/发电机根本不旋转或不充分旋转的状态，而是在从外部输入旋转转矩时才旋转。
当第一电动机/发电机出现故障时，发动机转矩既不被传送到第一电动机/发电机，也不被传送到第二电动机/发电机，并且第一电动机/发电机和第二电动机/发电机均不执行发电。
此外，当发动机怠速运转或处于停止状态时，当由于电动机运行第一电动机/发电机出现故障时，此后第一电动机/发电机不能提供起动发动机的转矩。
下面将说明第二电动机/发电机的故障。词句“第二电动机/发电机有故障”表示一种状态，即，尽管当旋转转矩从外部被输入到第二电动机/发电机时，第二电动机/发电机也可旋转，但其没有发电或发电不足。
当第二电动机/发电机出现故障时，根据第一电动机/发电机传送到太阳轮的转矩和发动机传送到行星齿轮架的转矩之间的相关性，传送到环形齿轮的转矩被确定。第一电动机/发电机必须进行发电以使太阳轮产生转矩。在该状态下以及在一定量的运行后，运行必须被停止以防止电池过充电。
此外，当在控制第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的控制器中出现故障时，第一电动机/发电机和第二电动机/发电机空转运转，并且发动机的输出转矩不能被传送到环形齿轮作为驱动力。
因此，本发明的一个目的是当混合电动车辆的电动机/发电机出现某些故障时，使混合电动车辆能够利用发动机输出转矩行驶，其中两个电动机/发电机和内燃机通过差动机构相连。
为了实现以上目的，本发明提供了一种混合电动车辆的驱动装置。该驱动装置包括差动(differential)装置，其包括第一旋转部件、第二旋转部件和根据第一旋转部件和第二旋转部件的相对旋转旋转的第三旋转部件；内燃机，与包括第三旋转部件的两个旋转部件中的一个相连；第一电动机/发电机和驱动轮，与两个旋转部件中的另一个相连；第二电动机/发电机，与除两个旋转部件之外的旋转部件相连；电池，与第一电动机/发电机并与第二电动机/发电机电连接；限制部件，限制第二电动机/发电机的旋转；和可编程控制器。
控制器被编程成检测第一电动机/发电机和第二电动机/发电机中的其中一个的故障，并且当检测到故障时，通过限制部件限制第二电动机/发电机的旋转。
本发明也提供了一种驱动装置的控制方法，该驱动装置包括差动装置，其包括第一旋转部件、第二旋转部件和根据第一旋转部件和第二旋转部件的相对旋转旋转的第三旋转部件；内燃机，与包括第三旋转部件的两个旋转部件中的一个相连；第一电动机/发电机和驱动轮，与两个旋转部件中的另一个相连；第二电动机/发电机，与除两个旋转部件之外的旋转部件相连；电池，与第一电动机/发电机并与第二电动机/发电机电连接；限制部件，限制第二电动机/发电机的旋转。
控制方法包括检测第一电动机/发电机和第二电动机/发电机中的其中一个的故障；当检测到故障时，通过限制部件，限制第二电动机/发电机的旋转。
本发明也提供了一种如上所述的驱动装置，其还包括混合控制器，被编程成控制从电池提供的电力和控制充电到电池的电力；发动机控制器，被编程成控制发动机输出的转矩；和第三控制器，被编程成检测混合控制器的故障。
发动机控制器还被编程成当检测到混合控制器有故障时，通过限制部件，限制第二电动机/发电机的旋转。
在其余的说明书中，本发明的细节以及其它的特征和优点被列出并在附图中被示出。
图1是说明根据本发明的混合电动车辆的驱动装置的配置的示意图；图2是应用于驱动装置的行星齿轮组的共线图；图3是说明驱动装置的控制系统的配置的方框图；图4A和4B是说明在电动机出现故障期间控制器执行故障安全控制例程的流程图，图4C-4J是对应于根据本发明的图4A和图4B的流程图中的处理的共线图；
图5A-5J是与图4A-4J类似的，说明在发电机出现故障期间的控制的示图；图6A是说明当控制器出现故障时所执行的故障安全控制例程的流程图，图6B-6G是对应于根据本发明的图6A的流程图中的处理的共线图；图7A-7C是说明根据图6A-6G所执行的控制结果的时序图。
具体实施例方式
参照图1，混合电动车辆的驱动装置包括行星齿轮组1、内燃机2、第一电动机/发电机3和第二电动机/发电机4。
第一电动机/发电机3主要用于为车辆行驶和为再生发电提供驱动力。第二电动机/发电机4主要用作发电机和发动机起动电动机。
行星齿轮组1包括太阳轮(sun gear)S、行星齿轮架(planetcarrier)C和环形齿轮(ring gear)R。
发动机2的旋转轴2S与行星齿轮架C相连，第一电动机/发电机3的旋转轴3S与环形齿轮R相连，以及第二电动机/发电机4的旋转轴4S与太阳轮S相连。太阳轮S对应于如在后附的权利要求中所述的第一旋转部件，环形齿轮R对应于如在后附的权利要求中所述的第二旋转部件和行星齿轮架C对应于如在后附的权利要求中所述的第三旋转部件。
第一电动机/发电机3的旋转轴3S通过减速齿轮单元5、差速器6和驱动轴7与驱动轮8相连。在车辆行驶期间，旋转轴3S总是与驱动轴8一起旋转。
将太阳轮S固定到固定部分9上的电磁离合器11被设置到驱动装置。当被供电时电磁离合器11接合，限制太阳轮S和第二电动机/发电机4的旋转，固定部分9由支承第二电动机/发电机4的旋转轴4S的部件配置。电磁离合器11对应于如在后附的权利要求中所述的约束部件。
参照图2，下面将对电磁离合器11被释放状态下的在太阳轮S、行星齿轮架C和环形齿轮R之间的转矩关系进行说明。图2中的在水平轴上的每一部件之间的间隔对应于部件之间的传动比(gear ratio)。换句话说，在太阳轮S、行星齿轮架C和环形齿轮R之间的转矩关系为在第二电动机/发电机4、发动机2和第一电动机/发电机3之间的关系。在图2中，每一箭头的长度表示转矩的大小。向上箭头表示输出轴转矩，而向下箭头表示输入轴转矩。图2表示发动机2和第一电动机/发电机3输出转矩的状态，输出轴转矩部分用于驱动车辆，剩余的输出轴转矩用于利用第二电动机/发电机4发电。
因此车辆的驱动转矩为部分发动机转矩和部分第一电动机/发电机3的输出转矩的和。这些输出转矩的分配比取决于车辆所需的驱动转矩和第二电动机/发电机4的发电负荷的平衡。
参照图3，下面将说明根据本发明的驱动装置的控制系统。
控制系统包括混合控制器21和发动机控制器22。混合控制器21和发动机控制器22分别由微计算机配置，该微计算机包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入-输出接口(I/O接口)。控制器21也可以由多个微计算机配置，也可以控制器22由多个微计算机配置，可以将两个控制器21和22整合成一个控制单元。
来自检测车辆加速踏板压下量的加速踏板压下传感器23A和检测车辆速度的车辆速度传感器23B的检测数据作为信号被输入到混合控制器21和发动机控制器22。
混合控制器21根据加速踏板被压下的量设置车辆的目标驱动力。从发动机2和第一电动机/发电机3所输出的转矩根据事先设置的模式并根据车辆速度被控制，使得目标驱动力可被获得。此外，电池24的充电状态(SOC)被输入到混合控制器21。混合控制器21根据SOC确定是否需要对电池24进行充电。当需要充电时，考虑充电所需的第二电动机/发电机4的驱动转矩，设置目标驱动力。上述的输出转矩控制传统上是已知的，相应地这里对其的说明将被省略。
控制系统还包括电动机控制部分25，其响应来自混合控制器21的输出控制信号，控制从电池24提供到第一电动机/发电机3的电力；和发电机控制部分26，其响应来自混合控制器21的输出控制信号控制从第二电动机/发电机4提供到电池的电力。电动机控制部分25和发电机控制部分26分别由变换器或转换器配置。
另一方面，发动机控制器22根据来自混合控制器21的转矩控制命令执行发动机2的输出控制。发动机2的输出控制例如通过控制设置到发动机2的电子节气门被执行，并且该控制也是公知的。发动机控制器22根据来自混合控制器21的离合器控制命令控制电磁离合器11的接合和释放。
当混合控制器21有故障时，发动机控制器22根据来自加速踏板压下传感器23A的信号计算目标驱动力，并且控制发动机2的输出转矩以获得目标驱动力。
同时，发动机控制器22释放电磁离合器11。
自诊断装置27被置入混合控制器21以诊断混合器21是否有故障。自诊断装置27由与上述的微计算机独立的微计算机配置。当混合控制器21被确定为已有故障时，自诊断装置27将表示混合控制器21有故障的信号输出到发动机控制器22。词句“混合控制器21有故障”表示混合控制器21不能实现控制的状态，换句话说，响应输入信号应当被返回的输出信号的状态没有被输出。
参照图4A-4J，下面将说明与第一电动机/发电机3的故障有关的驱动装置控制系统的控制。应当注意，图4A和4B示出了由混合控制器21所实现的控制例程，图4C-4J示出了通过执行控制例程的每一过程所获得的每一齿轮的旋转速度和转矩。与混合电动车辆开始移动同时开始执行该例程，并且继续直到混合电动车辆停止行驶为止。
在步骤S1中，通过将控制命令输出到电动机控制部分25，发电机控制部分26和发动机控制器22，混合控制器21执行驱动装置的正常运行控制。词句“正常运行”表示发动机2和第一电动机/发电机3输出转矩的状态，部分转矩用于驱动车辆，剩余的转矩由第二电动机/发电机4用于发电。电磁离合器11被释放。根据该控制，转矩被分配，如图4C中所示。这与图2中的关系相同。
在步骤S2中，混合控制器21确定第一电动机/发电机是否有故障。具体地说，当响应输入电力由第一电动机/发电机3输出的转矩在所设置的额定输出转矩的±20％的范围以外时，第一电动机/发电机3被确定为有故障。当输出转矩在该范围内时，第一电动机/发电机3被确定为正常工作。应当注意，与混合控制器21并行，自诊断装置27也执行由第一电动机/发电机3所输出的转矩的监视。
当发现第一电动机/发电机3运行没有故障时，混合控制器21继续步骤S1的正常运行控制。
参照图4D，另一方面，当第一电动机/发电机3有故障并且由第一电动机/发电机3所输出的转矩变为零时，车辆仅靠传送到环形齿轮R的发动机转矩行驶，该发动机转矩等于在发动机2的输出转矩和由第二电动机/发电机4所使用的转矩之间的差。
当第一电动机/发电机3被确定为有故障时，在步骤S3中，混合控制器21确定电池24的SOC是否大于预定量。这里预定量被设置为完全充电的80％。
当步骤S3的确定为肯定的时，混合控制器21执行步骤S4的处理。当步骤S3的确定为否定的时，执行步骤S10的处理。
在步骤S4中，通过将控制信号输出到发电机控制部分26，混合控制器21将第二电动机/发电机4的旋转速度设置为零。
接下来，在步骤S5中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，并且发动机控制器22接合电磁离合器11。因此，太阳轮S被固定到固定部分9，并且此后，如图4E中所示，由发动机2所输出的转矩的全部量通过环形齿轮R被输出到驱动轮8。
接下来，在步骤S6中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，使发动机控制器22根据加速踏板压下量和车辆速度执行发动机2的输出控制。因此，车辆仅靠由发动机2所输出的转矩行驶。
接下来，在步骤S7中，混合控制器21确定车辆是否处于在其要停止前的状态。具体地说，进行车辆行驶速度是否小于预定速度进行确定。这里该预定速度被设置为4公里/小时。
当车辆行驶速度小于预定速度时，混合控制器21执行图4B中的步骤S13的处理。当车辆行驶速度不低于预定速度时，混合控制器21在步骤S8中，确定SOC是否显示下降。
当SOC显示不下降时，混合控制器21重复从步骤S4往下的处理。当SOC显示下降时，在步骤S9中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，使发动机控制器22释放电磁离合器11。因此，已被固定的太阳轮S变为自由旋转。
接下来，在步骤S10中，混合控制器21将控制信号输出到发电机控制部分26，使第二电动机/发电机4执行发电，由此执行电池24的充电。参照图4F，因此，由发动机2所输出的转矩被再次分配给车辆行驶和第二电动机/发电机4的发电，并且与车辆行驶并行执行电池24的充电。
接下来，在步骤S11中，混合控制器21确定车辆是否处于要停止前的状态。具体地说，进行车辆行驶速度是否小于预定速度的确定。这里的确定与步骤S7的确定相同。当车辆行驶速度小于预定速度时，混合控制器21执行图4B中的步骤S13的处理。当车辆行驶速度不小于预定速度时，在步骤S12中，混合控制器21确定电池24的SOC是否大于预定量。该确定与步骤S3的确定相同。当电池的SOC大于预定量时，混合控制器21执行从步骤S4往下的处理。换句话说，第二电动机/发电机4的发电被停止，并且由发动机所输出的转矩的全部量用于使车辆行驶。
另一方面，当电池24的SOC不大于预定量时，混合控制器21重复从步骤S10往下的处理。换句话说，与车辆的行驶并行，电池24的充电被执行。
因此，当第一电动机/发电机3出现故障时，混合控制器21使用发动机2的输出唯一用于车辆行驶，或根据电池24的SOC用于车辆行驶和电池24的充电。
参照图4B，当确定在步骤S7或在步骤S11的上述过程中车辆行驶速度小于预定速度时，在步骤S13中，混合控制器21确定电磁离合器11是否处于接合位置。当电磁离合器11处于接合位置时，在步骤S14中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，释放电磁离合器11。
当太阳轮S被固定时，在减速期间从驱动轮8输入到环形齿轮R的旋转转矩通过行星齿轮架C被专门输入到发动机2，并且发动机2的旋转阻力(resistance)用作对环形齿轮R的发动机制动。换句话说，得到根据固定传动比驱动轮8和发动机2被直接连接的状态。
当车辆行驶速度减少到等于或小于预定速度时，发动机2的旋转速度因此下降到低于怠速旋转速度，由此可能发生发动机失速(stall)。在步骤S14中，执行电磁离合器11的释放，以避免这样的发动机失速。参照图4G，当电磁离合器被释放时，环形齿轮R的部分旋转转矩被传送到第二电动机/发电机4，并且第二电动机/发电机4执行再生发电。
接下来，在步骤S15中，在发动机2保持怠速旋转速度时，通过将控制信号输出到发电机控制部分26，混合控制器21控制第二电动机/发电机4的再生发电，由此通过环形齿轮R由于伴随第二电动机/发电机4的再生发电的旋转阻力减小驱动轮8的旋转。在步骤S13中，当电磁离合器11未处于接合位置时，即当电磁离合器11已被释放时，混合控制器21略过步骤S14的处理并执行步骤S15的处理。
接下来，在步骤S16中，混合控制器21确认车辆行驶速度已变为零。
接下来，在步骤S17中，混合控制器21停止第二电动机/发电机4的再生发电，并且将信号输出到发动机控制器22，停止发动机2的旋转。参照图4H，因此，环形齿轮R、行星齿轮架C和太阳轮S均停止旋转。
接下来，在步骤S18中，混合控制器21确定重新起动车辆的操作是否在进行。具体地说，混合控制器21根据加速踏板压下量确定加速踏板是否已被压下。
当在步骤S18中所进行的确定为否定时，混合控制器21结束该例程。
当在步骤S18中所进行的确定为肯定时，在步骤S19中，混合控制器21将控制信号输出到发电机控制部分26，通过电池24的电力使第二电动机/发电机4作为电动机工作。参照图4I，通过行星齿轮架C，从太阳轮R，执行发动机2的起动。
接下来，在步骤S20中，混合控制器21将信号输出到发动机控制器22，起动发动机。
当发动机2起动时，在步骤S21中，混合控制器21将第二电动机/发电机4的操作从电动机转换到发电机，使第二电动机/发电机4利用发动机2从行星齿轮架C传送的转矩通过太阳轮S执行发电。
同时，发动机2通过环形齿轮R将转矩从行星齿轮架C传送到驱动轮8，使车辆开始移动。因此，由发动机2所输出的转矩被分配到太阳轮S和环形齿轮R，如图4J所示。
在完成步骤S21的处理之后，混合控制器21重复从步骤S3往下的处理。
通过执行该例程，当第一电动机/发电机3有故障时，第二电动机/发电机4的旋转通过电磁离合器11被固定，发动机2所输出的转矩用于使车辆行驶。此外，当电池24的SOC下降时，电磁离合器11被释放，并且通过使用发动机2所输出的转矩执行第二电动机/发电机4的发电可对电池24进行充电。
参照图5A-5J，下面将说明与第二电动机/发电机4的故障有关的控制系统的驱动装置控制。应当注意，图5A和5B示出了由混合控制器21所执行的控制例程，图5C-5J示出了通过执行每一过程所获得的每一齿轮的旋转速度和转矩。该例程的执行也与混合电动车辆开始移动时同时开始，并且继续到混合电动车辆停止行驶。
在步骤S101中，通过将控制命令输出到电动机控制部分25、发电机控制部分26和发动机控制器22，混合控制器21执行驱动装置的正常运行控制。正常运行控制涉及与图4中的步骤S1的处理相同的处理。根据该控制，转矩被分配，如图5C中所示，并且第二电动机/发电机4执行发电。
在步骤S102中，混合控制器21确定第二电动机/发电机4是否有故障。具体地说，当由第二电动机/发电机4所输出的电流在根据转速设置的第二电动机/发电机4的额定电流的±20％的范围以外时，混合控制器21确定已出现故障。
当输出电流在该范围内时，确定第二电动机/发电机4正没有故障地工作。应当注意，自诊断装置27与混合控制器21并行地执行对第二电动机/发电机4所输出的电流的监视。
当发现第二电动机/发电机4正没有故障地工作，混合控制器21继续步骤S101的正常运行控制。
参照图5D，应当注意即使当第二电动机/发电机4没有故障时，转速关系也不从其正常关系改变，但由第二电动机/发电机4所输出的电流变为零。
在确定第二电动机/发电机4有故障时，在步骤S103中，混合控制器21确定电池24的SOC是否小于预定量。这里预定量被设置为完全充电的30％。
当步骤S103的确定为肯定时，混合器执行步骤S104的处理。当步骤S103的确定为否定时，混合控制器21执行步骤S110的处理。
在步骤S104中通过将控制信号输出到发电机控制部分26，混合控制器21将第二电动机/发电机4的转速设置为零。
接下来，在步骤S105中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，并且发动机控制器22使电磁离合器11接合。因此，太阳轮S被固定到固定部分9。由发动机2所输出的转矩的全部量因而被传送到环形齿轮R。
接下来，在步骤S106中，混合控制器21将控制信号输出到电动机控制部分25，因此驱动作为发电机的第一电动机/发电机3。参照图5E，因此由发动机2输出的转矩用于驱动驱动轮8和用于第一电动机/发电机3的发电。
接下来，在步骤S107中，混合控制器21确定车辆是否处于要停止前的状态。具体地说，混合控制器21确定车辆行驶速度是否小于预定速度。这里该预定速度被设置为4公里/小时。
当车辆行驶速度小于预定速度时，混合控制器21执行图5B中的步骤S113的处理。当车辆行驶速度不小于预定速度时，在步骤S108中，混合控制器21确定电池24的SOC是否已达到预定量。这里该预定量被设置为完全充电的80％。
当SOC还未达到预定量时，混合控制器21重复从步骤S104往下的处理。当SOC已达到预定量时，在步骤S109中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，使发动机控制器22释放电磁离合器11。因此，已被固定的太阳轮S的旋转变为自由旋转。
接下来，在步骤S110中，混合控制器21将控制信号输出到电动机控制部分25，因此仅靠第一电动机/发电机3的输出执行驱动轮8的驱动。发动机2以怠速状态旋转。太阳轮S的旋转变为自由旋转，并且第二电动机/发电机4随后空转运行。
接下来，在步骤S111中，混合控制器21确定车辆是否处于要停止前的状态。具体地说，混合控制器21确定车辆行驶速度是否小于预定速度。这里的确定与步骤S107的确定相同。
当车辆行驶速度小于预定速度时，混合控制器21执行图5B中的步骤S113的处理。当车辆行驶速度不小于预定速度时，在步骤S112中，混合控制器21确定电池24的SOC是否小于预定值。这里的确定与步骤S103的确定相同。
当电池24的SOC小于预定值时，混合控制器21执行从步骤S104往下的处理。换句话说，第二电动机/发电机4的旋转被固定为零，并且由发动机2所输出的转矩用于驱动驱动轮8和用于第一电动机/发电机3的发电。
另一方面，当电池24的SOC不小于预定量时，混合控制器21重复从步骤S110往下的处理。换句话说，仅通过第一电动机/发电机3的输出执行驱动轮8的驱动。
因此，当第二电动机/发电机4出现故障时，混合控制器21使用发动机2的输出唯一用于车辆行驶，或根据电池24的SOC使用发动机2的输出共同用于车辆行驶和电池24的充电。
接下来，参照图5B，当在步骤S107或在步骤S111的上述过程中确定车辆行驶速度小于预定速度时，在步骤S113中，混合控制器21确定电磁离合器11是否处于接合位置。当电磁离合器11处于接合位置时，在步骤S114中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，释放电磁离合器11。
当太阳轮S被固定时，在减速期间从驱动轮8输入到环形齿轮R的旋转转矩通过行星齿轮架C专门被输入到发动机2。换句话说，得到根据固定传动比驱动轮8和发动机2被直接连接的状态。
因此当车辆行驶速度减小到等于或小于预定速度时，发动机2的转速下降到低于怠速转速，因此，可能发生发动机失速。在步骤S114中，执行电磁离合器11的释放以避免这样的发动机失速。
接下来，在步骤S115中，通过将控制信号输出到电动机控制部分25，混合控制器21使第一电动机/发电机3执行再生发电。如图5中所示，当发动机2保持怠速转速时，由于伴随第一电动机/发电机3的再生发电的旋转阻力通过环形齿轮R减小驱动轮8的旋转在步骤S113中，当电磁离合器11未处于接合位置时，即当电磁离合器11已被释放时，混合控制器21略过步骤S114的处理并执行步骤S115的处理。
接下来，在步骤S116中，混合控制器21确认车辆行驶速度已变为零。
接下来，在步骤S117中，混合控制器21将信号输出到发动机控制器22，因此停止发动机2的旋转。参照图5H，在这种状态下，环形齿轮R的旋转、行星齿轮架C的旋转和太阳轮S的旋转均停止。
接下来，在步骤S118中，混合控制器21确定重新起动车辆的操作是否在进行。具体地说，根据加速踏板压下量混合控制器21确定加速踏板是否已被压下。
当步骤S118的确定为否定时，混合控制器21结束该例程。
当步骤S118的确定为肯定时，在步骤S119中，混合控制器21将控制请求输出到发动机控制器22，因此接合离合器11。
接下来，在步骤S120中，混合控制器21将控制信号输出到电动机控制部分25，由此操作第一发电机/电动机3。参照图5I，由第一发电机/电动机3输出的转矩单独驱动驱动轮8并执行发动机2的起动。
接下来，在步骤S121中，混合控制器21将信号输出到发动机控制器22，起动发动机2。
在发动机2起动之后，混合控制器21重复从步骤S103往下的处理。
通过执行该例程，即使当第二电动机/发电机4有故障时，使用发动机2和第一电动机/发电机3也可使车辆行驶。此外，当电池24的SOC下降时，使用由发动机2输出的转矩也可使第一电动机/发电机3执行发电。因此，电池24的充电可被执行。
参照图6A-6G，下面将说明与混合控制器21的故障有关的控制系统的驱动装置控制。图6A示出了发动机控制器22和自诊断装置27执行的例程。图6B-6G示出了通过执行控制例程的每一过程所获得的每一齿轮的转速和转矩。例程的执行也与混合电动车辆开始移动同时开始，并且该例程继续被执行直到混合电动车辆停止行驶。
图4A和4B的例程和图5A和5B的例程均由混合控制器21执行。然而与混合控制器21的故障有关的图6的控制例程主要由发动机控制器22执行。
在步骤S201中，通过将控制命令输出到电动机控制部分25、发电机控制部分26和发动机控制器22，混合控制器21执行驱动装置的正常行驶控制。这与图4A中的步骤S1的处理相同，并且根据该控制，转矩被分配，如图6B中所示。第二电动机/发电机4执行发电。
在步骤S202中，自诊断装置27确定混合控制器21是否有故障。为了确定混合控制器21是否有故障，自诊断装置进行与驱动装置的正常运行控制有关的计算，该计算与由混合控制器21所进行的计算部分相同。当在计算结果中有偏差时，确定混合控制器21有故障。
在步骤S202中，当自诊断装置27的确定为否定时，在混合控制器21的控制下正常运行继续。
当步骤S202的确定为肯定时，在步骤S203中，自诊断装置27将运行(running)控制转移到发动机控制器22。然而，发动机控制器22只能够控制发动机2的操作和电磁离合器11的接合和释放。发动机控制器22不能够控制第一电动机/发电机3或第二电动机/发电机4。
参照图6C，在控制已被转移到发动机控制器22的阶段，发动机2怠速旋转和车辆在其自己的冲量(momentum)下行驶，并且第一电动机/发电机3和第二电动机/发电机4响应旋转转矩输入空转运行。
接下来，在步骤S204中，发动机控制器22接合电磁离合器11，并且发动机2和驱动轮8以固定传动比被接合。
接下来，在步骤S205中，发动机控制器22根据加速踏板压下量执行发动机2的输出控制。参照图6D，响应加速踏板压下发动机2所输出的转矩被传递到驱动轮8，并且之后车辆靠发动机2所输出的转矩行驶。此外，参照图6E，当在该种状态下加速踏板被释放时，发动机2引起驱动轮8的发动机制动。
接下来，在步骤S206中，发动机控制器22确定车辆是否处于要停止前的状态。具体地说，发动机控制器22确定车辆行驶速度是否小于预定速度。这里预定速度被设置为4公里/小时。
当车辆行驶速度小于预定速度时，发动机控制器22执行从步骤S207往下的处理。当车辆行驶速度不小于预定速度时，发动机控制器22靠在步骤S205中发动机2所输出的转矩继续车辆行驶。
在步骤S207中，发动机控制器22释放电磁离合器11。当电磁离合器11被接合时，驱动轮8和发动机2以固定传动比被直接接合。因此，当车辆行驶速度降到低于预定速度时，发动机2将失速。为了防止发动机失速，步骤S207的处理被执行。
参照图6F，通过释放电磁离合器11太阳轮S变为能够自由旋转，并且发动机2从被直接接合到环形齿轮R被释放。因此即使车辆行驶速度仍下降并且车辆停止时，发动机2也可以继续怠速旋转。
接下来，在步骤S208中，发动机控制器22确认车辆行驶速度已达到零。
接下来，在步骤S209中，确定重新起动车辆的操作是否在进行。具体地说，根据加速踏板压下量确定加速踏板是否已压下。
当步骤S209的确定为肯定时，发动机控制器22重复从步骤S204往下的处理，使车辆行驶。
在步骤S209中所进行的确定为否定时，发动机控制器22结束该例程。
应当注意当发动机2在混合控制器21有故障的状态下停止运行时，发动机2不能再次被起动。因此，在该例程中，停止发动机运行处理不被执行。通过设置在车辆上的点火开关，发动机2的停止运行被执行。
参照图7A-7C，在混合控制器21有故障的状态下，在步骤S204中，通过执行该例程第一电磁离合器11被接合。因此，如图7C中所示，第二电动机/发电机4的转速变为零。在该状态下，在步骤S205中，由发动机2所输出的转矩根据加速踏板压下量被控制，如图7B中所示。在图7B中，当驾驶员已释放加速踏板并且发动机制动为有效时，输出转矩变为负。
如图7A中所示，当车辆速度由于发动机制动下降到低于预置速度时，在步骤S207中，电磁离合器11被释放。因此，第二电动机/发电机4变为自由旋转，发动机2的转速的减小被避免，并且怠速旋转状态可被保持。
因此根据该例程，当混合控制器21有故障时，无论电池24的SOC如何，仅通过发动机2所输出的转矩，也可使车辆行驶。此外，即使当车辆停止行驶时，也可防止发动机失速。
于2004年2月25日在日本申请的Tokugan 2004-050046号专利申请的内容以参照的方式被包含在这里。
尽管以上参照本发明的某些实施例已描述了本发明，但本发明不限于上述的实施例。在权利要求的范围内，本领域的技术人员可对上述实施例进行各种修改和变化。
例如，上述的实施例涉及混合电动车辆的驱动装置，其包括用于电动机/发电机3出现故障的控制例程，用于第二电动机/发电机4出现故障的控制例程和用于混合控制器21出现故障的控制例程。
然而，本发明的主题可被理解为不限于上述的控制例程。换句话说，本发明的技术范围也包括仅实现上述三种控制例程中的任何一种的驱动装置。
在以上实施例的每一个中，控制所需的参数使用传感器被检测，但本发明可被应用于任何驱动装置，该驱动装置使用要求的参数执行要求的控制，而与参数如何获取无关。
要求了专有权或专用权的本发明的实施例被限定如下。
权利要求
1.一种用于混合电动车辆的驱动装置，该驱动装置包括差动装置(1)，其包括第一旋转部件(S)、第二旋转部件(R)和根据第一旋转部件(S)和第二旋转部件(R)的相对旋转旋转的第三旋转部件(C)；内燃机(2)，与包括第三旋转部件的两个旋转部件(R、C)中的一个(C)相连；第一电动机/发电机(3)和驱动轮(8)，与所述两个旋转部件(R、C)中的另一个(R)相连；第二电动机/发电机(4)，与除所述两个旋转部件(R、C)之外的旋转部件(S)相连；电池(24)，与第一电动机/发电机(3)并与第二电动机/发电机(4)电连接；限制部件(11)，限制第二电动机/发电机(4)的旋转；可编程控制器(21)，被编程成检测第一电动机/发电机(3)和第二电动机/发电机(4)的其中一个的故障(S2、S102)；当故障被检测到时，通过限制部件(11)限制第二电动机/发电机(4)的旋转(S5、S105)。
2.如权利要求1中所述的驱动装置，可编程控制器(21)还被编程成在检测到第一电动机/发电机(3)有故障的情况下，当电池(24)的充电状态低于预定状态时，不执行限制部件(11)对第二电动机/发电机(4)的旋转的限制(S103、S110)。
3.如权利要求1中所述的驱动装置，其中可编程控制器(21)还被编程成在限制部件(11)限制第二电动机/发电机(4)的旋转的状态下，当混合电动车辆的速度减小到小于预定速度时，释放限制部件(11)对第二电动机/发电机(4)的旋转的限制(S7、S11、S14)。
4.如权利要求1中所述的驱动装置，其中可编程控制器(21)还被编程成在通过限制部件(11)限制第二电动机/发电机(4)的旋转之前，停止第二电动机/发电机(4)的操作(S4、S104)。
5.如权利要求1中所述的驱动装置，其中差动装置(1)包括行星齿轮组(1)，该行星齿轮组(1)包括太阳轮(S)、环形齿轮(R)和作为第三旋转部件的行星齿轮架(C)。
6.如权利要求5中所述的驱动装置，其中第一电动机/发电机(3)和驱动轮(8)与环形齿轮(R)相连，第二电动机/发电机(4)与太阳轮(S)相连，发动机(2)与行星齿轮架(C)相连。
7.如权利要求1-6中的任何一个所述的驱动装置，其中限制部件(11)包括设置在第二电动机/发电机(4)的旋转轴(4S)和支承旋转轴(4S)的固定部件(9)之间的电磁离合器(11)。
8.如权利要求1-6中的任何一个所述的驱动装置，其中可编程控制器(21)还被编程成在检测到第二电动机/发电机(4)有故障的情况下，当电池(24)的充电状态超过预定状态时，不执行限制部件(11)对第二电动机/发电机(4)的旋转的限制(S103、S110)。
9.如权利要求1-6中的任何一个所述的驱动装置，其中可编程控制器(21)还被编程成控制从电池(24)提供的电力和充电到电池(24)的电力，所述驱动装置还包括发动机控制器(22)，其被编程成控制发动机(2)所输出的转矩，和第三控制器(27)，其被编程成检测混合控制器(21)的故障；并且其中发动机控制器(22)还被编程成当检测到混合控制器(21)有故障时，通过限制部件(11)限制第二电动机/发电机(4)的旋转(S204)。
10.一种用于混合电动车辆的驱动装置的控制方法，该驱动装置包括差动装置(1)，其包括第一旋转部件(S)、第二旋转部件(R)和根据第一旋转部件(S)和第二旋转部件(R)的相对旋转旋转的第三旋转部件(C)；内燃机(2)，与包括第三旋转部件的两个旋转部件(R、C)中的一个(C)相连；第一电动机/发电机(3)和驱动轮(8)，与所述两个旋转部件(R、C)中的另一个(R)相连；第二电动机/发电机(4)，与除所述两个旋转部件(R、C)之外的旋转部件(S)相连；电池(24)，与第一电动机/发电机(3)并与第二电动机/发电机(4)电连接；限制部件(11)，限制第二电动机/发电机(4)的旋转，该方法包括检测第一电动机/发电机(3)和第二电动机/发电机(4)中的其中一个的故障(S2、S102)；当检测到故障时，通过限制部件(11)，限制第二电动机/发电机(4)的旋转(S5、S105)。
11.一种用于混合电动车辆的驱动装置，包括差动装置(1)，其包括第一旋转部件(S)、第二旋转部件(R)和第三旋转部件(C)，所述第三旋转部件(C)与第一旋转部件(S)和第二旋转部件(R)接合；内燃机(2)，与包括第三旋转部件的两个旋转部件(R、C)中的一个(C)相连；第一电动机/发电机(3)和驱动轮(8)，与所述两个旋转部件(R、C)中的另一个(R)相连；第二电动机/发电机(4)，与除所述两个旋转部件(R、C)之外的旋转部件(S)相连；电池(24)，与第一电动机/发电机(3)并与第二电动机/发电机(4)电连接；限制部件(11)，限制第二电动机/发电机(4)的旋转；混合控制器(21)，被编程成控制从电池(24)提供的电力和充电到电池(24)的电力；发动机控制器(22)，被编程成控制发动机(2)所输出的转矩；第三控制器(27)，被编程成检测混合控制器(21)的故障；其中发动机控制器(22)还被编程成当检测到混合控制器(21)的故障时，通过限制部件(11)，限制第二电动机/发电机(4)的旋转(S204)。
全文摘要
一种混合电动车辆的驱动装置设置有与行星齿轮组(1)的行星齿轮架(C)相连的发动机(2)、与环形齿轮(R)相连的第一电动机/发电机(3)和驱动轮(8)、与太阳轮(S)相连的第二电动机/发电机(4)以及与第一电动机/发电机(3)和第二电动机/发电机(4)电连接的电池(24)。当检测到第一电动机/发电机(3)或第二电动机/发电机(4)有故障时，控制器(21)通过离合器(11)限制第二电动机/发电机(4)的旋转(S5、S105)，从而通过发动机输出确保车辆的行驶和电池(24)的充电。
文档编号B60W10/10GK1660622SQ200510052159
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者上田英雄 申请人:日产自动车株式会社