用于车辆驱动系统的控制装置的制作方法

专利名称：用于车辆驱动系统的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有包括差动部分和有级变速部分的两个变速机构的车辆 驱动系统，更具体地，本发明涉及用于防止源自于有级变速部分的变速的 变速沖击的控制。
背景技术：
迄今为止，已知一种具有包括无级变速器和有级变速部分的两个变速 机构的车辆驱动系统，驱动力源的输出通过该车辆驱动系统被_传递到驱动 轮。通常，通过这样一种车辆驱动系统，根据变速机构的速比建立驱动系 统的总速比。作为无级变速器的一个示例，迄今为止已知一种驱动系统，该驱动系 统包括用于将发动机输出分配到第 一 电动机和输出轴的差动W^J ，以及设 置在差动机构的输出轴与驱动轮之间的第二电动机，该驱动系统用作无级变速器。例如，日本公开文献1 (日本专利申请No.2003-301731)公开了 一种与以上所述的这种驱动系统相对应的混合动力车辆驱动系统。对于这样一种混合动力车辆驱动系统，差动机构例如包括行星齿轮组， 该行星齿轮组执行差动作用以便 地将来自于发动机的大部分驱动力传 递到驱动轮，同时使用电路径将来自于发动机的剩余驱动力从第一电动机 传递到第二电动机。这使得控制装置允许差动机构用作电力控制的无级变 速器，以便电力且连续地改变速比。这允许发动机在最优工作状态下操作 同时使车辆能够行驶，从而能够实现燃料消耗方面的改进。作为具有两个变速机构的车辆驱动系统的一个示例，迄今为止，已知 一种驱动系统，该驱动系统例如包括有级自动变速器(在下文中称之为"有 级变速器")，该有级变速器作为包含在电力控制的无级变速器与驱动轮
之间的动力传递路径中的变速器。例如，专利文献2 (日本专利申请 No.2003-130203 )公开了 一种与以上所述的这种驱动系统相对应的混合动 力车辆驱动系统。对于这样一种混合动力车辆驱动系统，驱动系统具有基于电力控制无 级变速器的速比和有级变速器的速比确定的总速比。对于独立控制的电力 控制无级变速器的变速，像仅装有电力控制无级变速器的驱动系统一样， 使得整个驱动系统都用作电力控制无级变速器，从而允许车辆在发动机在 最优工作状态下被控制的情况下行驶。在电力控制无级变速器的变速期间或在有级变速器独立执行变速的操 作期间，发动机转速在速比有级变化的同时逐级变化。这导致这样一种可 能性，即，驱动系统作为整体难以在有级变速器变速之前和之后的阶段确 保速比的连续性。换句话说，在有级变速器变速之前和之后的阶段驱动系 统可能不能整体作为无级变速器操作。因此，存在这样一种可能性，即， 随着燃料消耗方面的作为结果的恶化，难以控制发动机转速以使其遵循产 生所需发动机转矩时的最优燃料消耗曲线。为了解决这样的问题，专利文献3(日本专利申请No.2005-337491号) 公开了下面所述的一种技术。也就是说，在有级变速器的变速期间，即使 所得到的速比逐级改变，也使得电力控制无级变速器改变速比，以抑制这 种速比有级变化。这使得驱动系统具有基于电力控制无级变速器的速比和 有级变速器的速比建立的连续改变的总速比。这样的操作导致在有级变速 器变速之前和之后的阶段使得发动机转速的有级变化最小化的能力，从而 抑制变速冲击的发生。像如上所述的专利文献3中7>开的结构那样，在使得电力控制无级变 速器的速比改变以抑制有级变速器的速比有级变化由此使驱动系统的总速 比无级变化的情况下，会遭遇如下所述的问题。也就是说，尽管没有导致 发动机转速改变或者相关改变最小，但有级变速器和电力控制无级变速器 具有其转速随必然出现的惯性转矩而改变的旋转元件。因此，驱动系统的 输出转矩会波动与惯性转矩相对应的数值。
专利文献3提出了一种在驱动系统的总速比减小的情况下(即，当进 行升档时)通过从由构成电力控制无级变速器的电动机所产生的转矩中减 去相当于上述惯性转矩的转矩分量而解决所述问题的方法。然而，专利文献3没有公开具体确定相当于上述惯性转矩的(转矩分 量)数值的方法。而且，专利文献3但7iHf了在驱动系统的总速比减小的情况下进行升 档的情况，并且没有提出在驱动系统的总速比增大的情况下进行降档时导 致的问题的解决方法。此外，在与所谓的滑行降档(coast downshift)相对应的降档(即， 车辆在加速器开度为零或近似为零的情况下行驶时的降档)的情况下，至 少一个电动机被置于混合动力车辆驱动系统的再生状态中，导致易于发生 发动机拖滞的问题。发明内容在上述背景技术下完成了本发明，本发明的目的是提供一种用于具有 无级变速器和有级变速器的车辆驱动系统的控制装置，即使在变速器中执 行降档从而^f吏得变速冲击最小化时，所述控制装置也能够抑制发动机转速 的变化。权利要求l中所述的本发明的特征在于， 一种用于车辆驱动系统的控 制装置，所述车辆驱动系统包括电作动的(电动)差动部分，所述差动 部分设置在发动机与驱动轮之间的动力传递路径中，用于控制与差动部分 的旋转元件连接的电动机的工作状态，由此控制输入轴转速与输出轴转速 之间的差动状态；以及变速部分，所述变速部分形成所述动力传递路径的 一部分并用作有级自动变速部分；所述控制装置在所述有级变速部分的降 档期间执行对所述电动机的输出转矩的控制，以便抑制所述发动机的转速 中的波动，其中，对于所述电动机的输出转矩的所述控制，所述控制装置 使所述输出转矩增加所述电动机的惯性转矩。在这样的结构下，在有级变速部分执行降档的操作期间，车辆驱动系
统的控制装置可控地使电动机的输出转矩增加电动机的惯性转矩的分量， 以便抑制发动机转速的变化。因此，可在不产生任何发动机惯性转矩的情 况下使得变速沖击最小化。优选地，所述差动部分包括差动机构和第二电动机，所述差动机构 包括连接至所述发动机的第 一元件、连接至第 一 电动机的第二元件和连接 至动力传递部件的第三元件，所述第二电动机设置在所述动力传递部件与 所述驱动轮之间的所述动力传递路径中；所述控制装置控制所述第一电动 机的输出转矩，以便在所述有级变速部分的降档期间抑制所述发动机的转 速；以及对于所述第一电动机的所述控制，所述输出转矩被增加了所述第 一电动机的惯性转矩。在这样的结构下，在有级变速部分执行降档的操作期间，车辆驱动系 统的控制装置可控地使第一电动机的输出转矩增加第一电动机的惯性转矩 的分量，以便抑制发动机转速的变化。因此，可在不产生任何发动机惯性 转矩的情况下使得变速冲击最小化。优选地，所述控制装置基于所述降档完成时出现的所述第二电动机的 目标转速、所述降档完成时出现的所述发动机的目标转速、变速开始之前 的所述第二电动机的转速以及目标变速时间，来计算所述第一电动机的惯 性转矩。在这样的结构下，可基于降档完成时出现的第二电动机的目标转 速、降档完成时出现的发动机的目标转速、变速开始之前的第二电动机的 转速，以及目标变速时间，计算第一电动机的惯性转矩。优选地，所述控制装置基于所述第二电动机的实际转速的变化率以及 所述降档完成时的所述发动机的目标转速，来计算所述第一电动机的惯性 转矩。在这样的结构下，可基于降档完成时的第二电动机的实际转速的变 化率以及发动机的目标转速，计算所述第一电动机的惯性转矩。优选地，当所述发动机的转速的变化率超出给定值时，所述控制装置 执行对所述第一电动机的输出转矩的所述控制。在这样的结构下，当发动 机的转速超出给定值时，控制第一电动机的输出转矩。因此，当发动机的 转速处于较小值时，控制第一电动机的输出转矩，由此防止发动机曲轴沿 相反方向旋转。优选地，在所述降档执行期间在惯性阶段开始之前，所述控制装置使 所述第一电动机的输出转矩增加给定值。在这样的结构下，在执行降档期 间在惯性阶段开始之前，所述第一电动机的输出转矩增加了给定量。这能 够抑制由于发动机转速的波动范围的增大而导致的变速冲击的恶化和音质 的变化。优选地，所述控制装置通过控制所述电动机的工作状态使得所述电作 动的差动部分作为无级变速才几构工作。在这样的结构下，电作动的差动部 分用作无级变速器，导致所得到的速比无级地变化。这j吏得整个车辆驱动 系统的速比无级地变化。


图1是示出用在根据本发明一个实施例的混合动力车辆中的车辆驱动系统的概略图；图2是示出当车辆驱动系统经历无级变速或有级变速时用在图1混合装置之间的组合操作的操作图；图3是示出当用在图l所示的混合动力车辆中使用的车辆驱动系统经 历有级变速时每个档位的相对转速的共线图；图4是示出设在用在图l所示混合动力车辆中的车辆驱动系统中的具 有与之相关的输入和输出信号的电子控制单元的视图；图5是示出包括用于选择多个变速位置中一个的变速杆的手动变速装 置的一个示例的视图；图6是示出图4中所示的电子控制单元的主要部分的操作图；图7是绘制在二维座标上的视图例，所述视图例是根据包括车速和输 出转矩的参数绘制的；其中示出预存储变速线的一个示例，其用作确定 有级变速部分中的变速的基础；预存储变速图的一个示例，其用作确定变 速才几构中的变速状态的基础；预存储驱动力源切换图的一个示例，其在用
于待切换的发动机驱动模式和电动机驱动模式的发动机驱动区域和电动机驱动区域之间具有边界线；以及这些示例之中的关系；图8是示出表示发动机8的最优燃料消耗曲线的燃料消耗图的一个示 例的^L图；图9是示出待由图6中所示的电子控制单元执行的控制操作的基^F呈 序的流程图，即，当执行有级变速部分的变速控制时第一电动机的转矩控 制操作的基本程序的流程图；图IO是示出图9中所示的控制操作的时间图，其是表示当变速机构布置在无级变速状态下且在有级变速部分中执行滑行降档3rd—2nd时待执 行的控制操作的视图；图ll是与图9相对应的示出待由图6中所示的电子控制单元执行的控 制操作的基本程序的流程图，即，待由第一电动机执行的另一实施例的转 矩控制操作的基本程序的流程图；图12是与图IO相对应的示出图11中所示的控制操作的时间图，其是 表示当变速机构布置在无级变速状态下且在有级变速部分中执行滑行降档 3rd—2nd时待执行的控制操作的视图；图13是与图9相对应的示出待由图6中所示的电子控制单元执行的控 制操作的基本程序的流程图，即，待由第一电动机执行的另一实施例的转 矩控制操作的基本程序的流程图；图14是与图IO相对应的示出图13中所示的控制操作的时间图，其是 表示当变速机构布置在无级变速状态下且在有级变速部分中执行滑行降档 3rd—2nd时待执行的控制操作的视图；以及图15是示出形成本发明所适用的另一实施例的车辆驱动系统的一部 分的动力分配机构的结构的概略图，与图1中所示的结构的一部分相对应。
具体实施方式
现在，将参照附图详细说明根据本发明的各个实施例。 <实施例1> 图l是用于示出变速机构，即，构成本发明所适用的混合动力车辆的驱动系统一部分的变速机构IO的概略图。如图l所示，变速机构，即，变 速机构10包括安装在车体上作为非旋转元件的变速器壳体12 (下文中 称之为"壳体12");设置在壳体12内部作为与之同轴的输入旋转元件 的输入轴14;通过用于吸收发动机(未示出)的转矩振动的振动吸收緩冲 器13和转矩限制器15间接地同轴连接于输入轴14的差动部分11，并且 差动部分11用作无级变速部分；自动变速部分，即，通过动力传递部件 18 (动力传递轴)串连地连接在差动部分11与驱动轮(未示出)之间的动 力传递路径中的变速部分20;以及连接于自动变速部分20并用作输出旋 转元件的输出轴22。变速机构10适用于FR (前发动机后轮驱动)型车辆并沿车辆的前后 方向安装在车辆上。变速机构10被设在通过振动吸收緩冲器13和转矩限 制器15间接地连接于输入轴14的发动机(未示出)与一对驱动轮(未示 出)之间。发动机8包括诸如汽油机或柴油机等内燃机并用作驱动力源。 这允许通过差动齿轮装置(末级减速齿轮)和一对驱动车轴顺序地将车辆 驱动力从发动机传递到这对驱动轮。通过所示实施例的变速机构10,发动机和差动部分11直接相互连接。 当用在文中时，术语"直接连接"是指在没有流体操纵动力传递装置(诸 如变矩器或流体偶合器等)的情况下在相关组成部分之间建立的直接连接。 应该注意的是，在图1中省略掉了相对于轴线对称构成的变速机构10的下 半部。差动部分ll包括第一电动机M1;机械地构成为用于将连接于输入 轴14的发动机的输出机械地分配给第一电动机M1和动力传递部件18的 动力分配机构16;以及可操作地连接于动力传递部件18以便与之一起旋 转的第二电动机M2。在所示的实施例中，第一电动机M1和第二电动机 M2都是具有发电功能的所谓电机/发电机。然而，第一电动机M1具有至 少用作用于产生反作用力的电动发电机的功能。动力分配机构16包括单小齿轮型的第一行星齿轮组24，具有例如约
"0.418"的齿数比pl。第一行星齿轮组24具有由第一太阳齿轮S1、第一 行星齿轮P1、支承第一行星齿轮P1以使第一行星齿轮P1可绕其轴线以及 绕第一太阳齿轮Sl的轴线旋转的第一行星架CA1,以及通过第一行星齿 轮P1与第一太阳齿轮S1啮合的第一齿圏Rl构成的旋转元件。当第一太 阳齿轮Sl和第一齿圏Rl的齿数分别由ZS1和ZR1表示时，上述齿数比 pl由ZS1/ZR1表示。在动力分配机构16中，第一行星架CA1连接于输入轴14，即，发动 机(未示出)；第一太阳齿轮Sl连接于第一电动机Ml;并且第一齿圏 Rl连接于动力传递部件18。通过这种结构的动力分配枳i构16，第一行星 齿轮组24的三个元件即，第一太阳齿轮S1、第一行星架CA1和第一齿圏 Rl被布置成相对于彼此旋转，即，被置于其中差动作用被启动的差动状态 下，以启动差动作用。这使得发动机输出被分配到第一电动机M1和动力 传递部件18。之后， 一部分所分配的发动机输出驱动第一电动机M1以产 生电能，该电能被储存并用于旋转地驱动第二电动机M2。因此，使得差动部分11(动力分配机构16)用作电差动装置，以使得 例如差动部分11被布置在所谓的无级变速状态下以便与给定转速下操作 的发动机无关地，连续地改变动力传递部件18的旋转。也就是说，差动部 分11用作提供速比y0(输入轴14的转速NW动力传递部件18的转速N18) 的电力控制无级变速器，该速比y0从最小值yOmin连续改变为最大值 y0max。自动变速部分20包括单小齿轮型第二行星齿轮组26，以及单小齿轮 型第三行星齿轮组28。它是用作有级(正向行驶中的三个档位)自动变速 器的行星齿轮型多级变速器。第二行星齿轮组26具有第二太阳齿轮S2; 第二行星齿轮P2;支承第二行星齿轮P2以使第二行星齿轮P2可绕其轴线 以及绕第二太阳齿轮S2的轴线旋转的第二行星架CA2;以及通过第二行 星齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合的第二齿圏R2。例如，第二行星齿轮 组26具有约"0.532"的给定齿数比p2。第三行星齿轮组28具有第三太阳齿轮S3;第三行星齿轮P3;支承
第三行星齿轮P3以使第三行星齿轮P3可绕其轴线以及绕第三太阳齿轮S3 的轴线旋转的第三行星架CA3;以及通过第三行星齿轮P3与第三太阳齿 轮S3啮合的第三齿圏R3。例如，第三行星齿轮组28具有约"0.418"的 给定齿数比p3。在第二太阳齿轮S2、第二齿圏R2、第三太阳齿轮S3和第 三齿圏R3分别具有表示为ZS2、 ZR2、 ZS3和ZR3的齿轮齿数的情况下， 齿数比p2和p3分别表示为ZS2/ZR2和ZS3/ZR3。在自动变速部分20中，第二和第三太阳齿轮S2、 S3—体连接于彼此， 通过第二离合器C2选择性地连接于动力传递部件18，以及通过第一制动 器Bl选择性地连接于壳体12。 一体连接的笫二行星架CA2和第三齿圏 R3连接于输出轴22。第二齿圏R2通过第一离合器Cl选择性地连接于传 递部件18，并且第三行星架CA3通过第二制动器B2连接于壳体12。因此，自动变速部分20和差动部分11 (动力传递部件18)通过第一 离合器Cl或第二离合器C2选择性地连接于彼此，第一离合器Cl或第二 离合器C2用以在自动变速部分20中建立每个档位。换句话说，第一离合 器C1和第二离合器C2用作接合装置，即，用于选择性地将动力传递部件 18与自动变速部分20之间的动力传递路径(即，从差动部分ll (动力传 递部件18)到驱动轮的动力传递路径)布置在通过其传递车辆驱动力的动 力传递状态和不通过其传递车辆驱动力的动力切断状态中的一个状态下的 接合装置。也就是说，在第一离合器C1和第二离合器C2中的至少一个处 于接合状态的情况下，动力传递路径被布置于动力传递状态中。与W目反， 第一离合器C1和第二离合器C2两者的脱开将动力传递路径布置于动力切 断状态中。另外，通过自动变速部分20,使得脱开侧上的接合装置脱开同时使得 接合侧上的接合装置接合允许选择性地建立对于各个档位执行的所谓"离 合器至离合器，，变速作用。这可获得同等地改变(即，对于每个档位几何 学地改变)的速比y(动力传递部件18的转速N18/输出轴22的转速NOUT)。 如图2中所示的M操作表所示出的，接合第一离合器Cl和第二制动器 B2建 在第一离合器Cl和第一制动器Bl操作接合的状态下，建立了具有例 如约"1.531"速比y2 (其低于速比yl的数值)的2nd-速度档位(二档)。 在第一离合器C1和第二离合器C2操作接合的状态下，建立了具有例如约 "1.000"速比y3 (其低于速比y2的数值)的3rd-速度档位(三档)。* 第二离合器C2和第二制动器B2建立具有例如约"2.393"速比丫R的反向 驱动档位(倒档，反向驱动变速位置)，速比yR处于lst-速度档位和2nd-速度档位的速比中间。另夕卜，脱开即，断开或放松第一离合器C1、第二离 合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2可建立空档位置N。图2中所 示的接合操作表中所示的4th-速度档位(四档)中的自动变速部分20的接 合装置的接合操作与3rd-速度档位相同。第一离合器Cl、第二离合器C2、第一制动器Bl和笫二制动器B2(除 非另外指明，否则下文中统称为"离合器C"和"制动器B")是用在现 有技术车辆自动变速器中的液压操,擦接合装置。这些摩 合装置中 的每个均可包括具有多个适合于通过液压致动器压在彼此上的相互重叠摩 擦盘的湿式多盘离合器，或包括具有外圆周表面的转动鼓的带式制动器， 一条带或两条带缠绕在该外圓周表面上，所述带的末端适合于由液压致动 器拉紧。因此，摩擦接合装置用于在两个组成部分之间选择性地提供驱动 连接，在所述两个组成部分之间设有每个离合器或致动器。通过这种结构的变速机构10,差动部分11用作无级变速器，自动变 速部分20构成无级变速器。更具体地，差动部分ll用作无级变速器，并 且串连地连接于差动部分ll的自动变速部分20用作有级变速器。因此， 使得输入到布置得用于至少一个档位M的自动变速部分20中的转速(在 下文中称之为"自动变速部分20的输入转速")，即，动力传递部件18 的转速(在下文中称之为"传递部件转速N18")连续地改变，从而使得 档位M具有可连续改变的速度范围即，宽度或总幅。因此，变速机构10提供了连续改变范围内的总速比yT (输入轴14的 转速NW输出轴22的转速NouT)。因此，在变速机构10中建立了无级变 速器。变速机构10的总速比YT是基于差动部分11的速比yO和自动变速部
分20的速比y建立的整个变速部分20的总速比yT。对于各个档位来说，例如图2所示的M操作表中示出的自动变速部 分20的1st速度至3rd速度档位以及反向驱动档位，传递部件转速N18随 连续改变速度范围内获得的每个档位而连续改变。因此，在相邻档位之间 存在可连续改变的速比，能够使得整个变速机构10在连续改变速度范围内 具有总速比YT。而且，差动部分11的速比yO被控制为处于固定值并且离合器C和制 动器B被选择性地接合，从而使得可选择性地建立1st速度至3rd速度档 位或反向驱动档位(反向驱动变速位置)中的任一个。这使得对于每个档 位来说都可获得变速机构10的在基本同等或几何比率下改变的总速比yT。 因此，可在与有级变速器相同的状态下建立变速机构10。例如，如果差动部分11被控制为提供固定值"1"的速比y0,则变速 机构10为图2所示的接合操作表中示出的自动变速部分20的1st速度至 3rd速度档位以及反向驱动档位中的每个档位提供总速比"/T。此外，如果 自动变速部分20在3rd速度档位下^皮控制，以使得差动部分11具有例如 近似为"0.7"(小于数值"1")的速比y0，则自动变速部分20具有例如 近似为"0.705"的总速比yT,其小于4th速度档位的数值。图3是用于包括差动部分11和自动变速部分20的变速机构10的共线 图，其中每个档位在不同接合状态中的各个旋转元件的转速之间的相对运 动关系可绘制在直线上。图3的共线图采用二维坐标系的形式，其具有以 行星齿轮组24、 26和28的齿数比p绘出的横坐标轴，以及以旋转元件的相 对转速绘出的纵坐标轴。在三条横线之中，下面的横线XI表示为零的转 速；上部横线X2表示"1.0"的转速，即，连接至输入轴14的发动机的转 速；以及横线XG表示动力传递部件18的转速。从左开始，与构成差动部分11的动力分配机构16的三个元件相关的 三条竖线Yl、 Y2和Y3分别表示与第二旋转元件(第二元件)RE2相对 应的第一太阳齿轮S1、与第一旋转元件(第一元件)RE1相对应的第一行 星架CA1,以及与第三旋转元件(第三元件)RE3相对应的第一齿圏Rl 的相对转速。基于第一行星齿轮组24的齿数比pl确定相邻竖线之间的距 离。另外，从左开始，用于自动变速部分20的四条竖线Y4、 Y5、 Y6和 Y7分别表示与第四旋转元件(第四元件)RE4相对应的彼此连接的第 二和第三太阳齿轮S2、 S3;与第五旋转元件(第五元件)RE5相对应的第 三行星架CA3;与第六旋转元件(第六元件)RE6相对应的彼此连接的第 二行星架CA2和第三齿圈R3;以及与第七旋转元件(第七元件)RE7相 对应的第二齿圏R2的相对转速。基于第二和第三行星齿轮组26和28的 齿数比p2和p3确定相邻竖线之间的每个距离。在共线图上的竖线之间的关系中，如果太阳齿轮与行星架之间的间隙 被设为对应于数值'T，的距离，则行星架与齿圏之间的间隙处于与行星齿 轮组的齿数比p相对应的距离下。也就是说，对于差动部分11，竖线Yl 和Y2之间的间隙被设为对应于数值'T，的距离、竖线Y2和Y3之间的 间隙,皮i殳为对应于齿数比pl的距离。另外，对于自动变速部分20来说， 对于第二和第三行星齿轮组26和28中的每个，太阳齿轮与行星架之间的 间隙被设为对应于数值"1"的距离，为此行星架与齿圏之间的间隙祐:i殳为 与齿数比p相对应的距离下。参照图3的共线图，本实施例的变速机构10的动力分配机构16 (差 动机构11)被布置成使得第一行星齿轮组24的第一旋转元件RE1 (第一 行星架CA1)连接于输入轴(即发动机)，并使得第二旋转元件RE2连接 于第一电动机M1。第三旋转元件RE3 (第一齿圏Rl)连接于动力传递部 件18和第二电动机M2。因此，输入轴14的旋转通过动力传递部件18被 传递(输入)到自动变速部分20。第一太阳齿轮S1的转速与第一齿圏Rl 的转速之间的关系由穿过线Y2和X2之间交叉点的倾斜直线LO表示。下面，将说明这样一种情况，其中例如差动部分ll被布置在差动状态 下，第一至第三旋转元件RE1至RE3能够相对于彼此旋转，同时在直线 LO与竖线Y3之间的交叉点处示出的第一齿圏Rl的转速由车速限定并保 持在基本恒定值下。在这种情况下，当发动机转速NE由第一行星架CA1
的转速(由直线L0与竖线Y2之间的交叉点表示)控制为升高或降低时， 第一太阳齿轮Sl的转速，即第一电动机Ml的转速(由直线L0与竖线 Yl之间的交叉点表示)升高或降低。通过控制第一电动机M1的转速以使得差动部分ll具有'T，的速比 同时第一太阳齿轮Sl在与发动机转速NE相同的速度下旋转，直线LO 与横线X2对齐。当发生这种情况时，导致第一齿圏R1，即，动力传递部 件18在与发动机转速相同的速度下旋转。相反，如果第一电动机M1的转 速被控制为4吏得差动部分11具有小于'T，的数值的速比y0 (例如大约为 "0.7"的数值)同时第一太阳齿轮S1的转速为零，导致动力传递部件18 在高于发动机转速NE的增加的传递部件转速N18下旋转。在自动变速部分20中，第四旋转元件RE4通过第二离合器C2选择 性地连接于动力传递部件18并通过第一制动器Bl选择性地连接于壳体 12，第五旋转元件RE5通过第二制动器B2选择性地连接于壳体12。第六 旋转元件RE6连接于自动变速部分20的输出轴22，第七旋转元件RE7 通过第一离合器Cl选择性地连接于动力传递部件18。接下来，将说明这样的情况，其中对于自动变速部分20来说，差动部 分11被布置在直线L0与横线X2重合的状态下，以使得差动部分11在与 发动机转速NE相同的速度下将车辆驱动力传递到第七旋转元件RE7，在 这种情况下，离合器Cl和第二制动器B2如图3中所示的那样备^。在这 种情况下，用于lst速度档位的输出轴22的转速由穿it^示第七旋转元件 RE7 (R2)转速的竖线Y7与横线X2之间的交叉点和表示第五旋转元件 RE5 ( CA3 )转速的竖线Y5与横线XI之间的交叉点的倾斜线Ll与表示 连接于输出轴22的第六旋转元件RE6 ( CA2、 R3 )转速的竖线Y6之间的 交叉点表示，如图3中所示的。相似地，用于2nd速度档位的输出轴22的转速由第一离合器Cl和笫 一制动器Bl接合时所确定的倾斜直线L2与表示连接于输出轴22的第六 旋转元件RE6转速的竖线Y6之间的交叉点表示。用于3rd速度档位的输 出轴22的转速由第一离合器Cl和第二离合器C2接合时所确定的水平直
线L3与表示连接于输出轴22的第六旋转元件RE6转速的竖线Y6之间的交叉点表示o对于差动部分11，如果直线L0采取图3中所示的状态，同时差动部 分11在高于发动机转速的转速下向第七旋转元件RE7输入驱动力，则用 于4th速度档位的输出轴22的转速由第一离合器Cl和第二离合器C2接 合时所确定的水平直线L4与表示连接于输出轴22的第六旋转元件RE6 转速的竖线Y6之间的交叉点表示。图4示出用于控制本发明的变速机构10的电子控制单元40，用于响 应于各种输入信号而产生各种输出信号。电子控制单元40包括具有CPU、 ROM、 RAM和输入/输出接口的所谓的微电脑，并被布置成根据储存在 ROM中的程序处理信号，同时利用ROM的临时数据储存功能执行发动 机以及第一和第二电动机M1、 M2的混合动力驱动控制，以及诸如自动变 速部分20的变速控制的驱动控制。如图4中所示的连接于各种传感器和开关的电子控制单元40接收各种 信号，诸如表示发动机冷却剂温度的信号；表示变速位置的信号；表示 窗户的打开/关闭的信号；表示第一电动机M1的转速N組的信号；表示第 二电动机M2的转速NM2的信号；表示发动机转速的信号；以及指令M模 式(手动变速行驶模式)的信号。电子控制单元40还接收表示空调操作的空调信号；表示车速的车速 信号；表示自动变速部分20的操作油的温度的油温信号；表示处于操作下 的驻车制动器的信号；表示处于操作下的脚踏制动器的信号；表示催化剂 温度的信号；表示加速器开度的信号；表示凸轮角度的信号；表示处于所 设定的雪地模式的信号；表示车辆的纵向加速度的信号；表示自动巡航驱 动模式的信号；以M示车重的信号。电子控制单元40产生各种信号，包括施加于节气门致动器以控制节 气门的节气门开度的驱动信号；用于调节增压器压力的增压器压力调节信 号；用于驱动空调的电动空调驱动信号；用于控制发动机的点火定时的点 火信号；用于指令第一和第二电动机M1、 M2的操作的指令信号；用于显 示齿数比的齿数比指示信号；用于显示雪地模式的存在的雪地模式显示信号；以及用于操纵ABS致动器以便在制动阶段期间阻止驱动轮滑动的ABS致动信号。电子控制单元40还产生用于显示M模式被选择的M模式显示信号； 阀指令信号，用于启动包含在液压控制单元70中的电磁阀(线性电磁阀)， 以控制自动变速部分20和动力分配机构16的^a操^^擦M装置的液 压致动器；驱动指令信号，用于启动电动液压泵，该电动液压泵用作待调 节的液压控制单元的液压原始压力源；用于驱动电动加热器的信号；以及 施加于巡航控制电脑的信号。图5示出变速操作装置46的一个示例，该变速操作装置46是一种通 过手动操作被切换为多种变速位置中一种的手动变速操作装置。变速操作 装置46包括变速杆48，即，例如设置在驾驶员座椅横向侧并手动操作以 选择多种变速位置中一种的切换杆。变速杆48被选择性地移动到驻车位置 "P (驻车档)"、用于向后行驶的向后行驶位置"R (倒档)"、空档位 置"N (空档)"、正向自动变速行驶驱动位置"D (驱动档)"，以及正 向手动变速行驶驱动位置"M (手动档)"中的一个。在"P (驻车档)"中，没有一个接合装置(诸如第一离合器C1和第 二离合器C2)是非接合的，如图2的接合操作表所示，以便设定变速机构 10 (即自动变速部分20)中的动力传递路径的中断状态，以及锁定输出轴 22的旋转。在"N(空档)"中，变速机构10中的动力传递路径中断。在各个变速位置"P"至"M"之中，位置"P"和"N"是当使得车 辆不行驶时选择的非驱动位置。位置"R" 、 "D"和"M"是当使得车辆 行驶时选择的驱动位置。位置"D"是最大速度下的行驶位置，并且"M" 位置中的"4档范围"至"L范围"是用于获得发动机制动效果的发动机 制动范围。"M"位置位于沿车辆纵向方向与"D"位置相同的位置处，并且沿 车辆的横向方向与"D"位置相邻。变速杆48被操纵到"M"位置，用于 手动地选择上述"D范围"到"L范围"(位置)中的一个。具体地，对
于"M"位置，沿车辆的前后位置i殳有升档位置"+，，和降档位置"-"。 变速杆48被操纵到升档位置"+，，和降档位置"-"以选择"D"范围到"L" 范围中的任一个。例如，在可自动地控制变速机构10的总速比yT的可变范围内，在"M" 位置选择的"D"范围到"L"范围的五个变速范围对应于不同种类的变速 范围，其中较高速度侧的总速比yT (最小齿数比侧)是不同的。另外，这 五个变速范围限制了变速范围，即，变速位置(档位)的范围，以4吏得可 控制自动变速部分20的变速的最大侧变速位置不同。变速杆48由诸如弹簧的推动装置从升档位置"+"和降档位置"-"推 动以便自动地返回到"M"位置。另外，变速操作装置46装有用于检测变 速杆48的每个变速位置的变速位置传感器(未示出)。表示变速杆48的 变速位置的信号和"M"位置处的操作次数^皮输出到电子控制单元40。图6是示出待由电子控制单元40执行的基#制操作的基本程序的功 能框图，即，用于在滑行降档期间执行转矩控制的控制操作的基本程序的 功能框图。变速控制装置50根据车速V和有级变速部分20的要求输出转 矩TouT表示的车辆状况，判定是否执行有级变速部分20中的变速，即， 是否要在有级变速部分20中切换档位。在判定时，对预存储在存储装置 56中的图7中所示的例如实线和单点线表示的变速线(关系和变速图)进 行参照。有级变速部分20执行自动变速控制以获得确定的档位。当发生这 种情况时，变速控制装置50向^a操纵控制回路42输出指令(变速输出 指令)以使得^i操纵摩擦装置接合和/或脱开以便根据例如图2中所示的 接合操作表建立档位。变速控制装置50用作无级变速控制装置。在变速机构10布置在无级 变速状态下的情况中，即，在无级变速部分11布置在差动状态下的情况中， 使得发动才几8在具有高效率的操作范围内操作。另外，变速控制装置50 使得驱动力在最优比率下从良动机8和第二电动机M2中分配，同时使得 第一电动机M1产生的反作用力最佳。这使得无级变速部分11用作用于提 供受控速比yO的电力控制无级变速器。
对于此时在给定速度下行驶的车辆，变速控制装置50根据例如加速踏 板操作量Acc和表示驾驶员要求输出值的车速V计算车辆的目标(要求) 输出，同时基于车辆的目标输出和要求电池充电值计算要求总目标输出。 之后，变速控制装置50计算目标发动机输出以获得考虑了动力传递损失、 辅助单元的负荷以及第二电动机M2的辅助转矩后的作为结果的总目标输 出。这使得发动机8被控制以提供发动机转速NE和发动机转矩TE，从而 获得相关目标发动机输，同时控制由第一电动机Ml产生的电力的比率。变速控制装置50结合考虑有级变速部分20的档位执行控制以便改进 动力性能和燃料消耗。当发生这种情况时，使得无级变速部分ll用作电力 控制无级变速器，以使得为在高效率操作范围内操作的发动机8所确定的 发动机转速NE与通过车速V和有级变速部分20的档位确定的动力传递 部件18的转速协调。也即，变速控制装置50确定变速机构10的总速比yT的目标值以使得 发动机8沿图9的点划线所示的最优燃料效率曲线，即最优燃料消耗曲线 (燃料效率图和关系)||作，该最优燃料效率曲线是预先通过实验获得并预先储存的。这当车辆在无级变速模式下的行-驶期间，在由发动机8的发 动机转速NE和输出转矩(发动机转矩)TE建立的二维坐标系上在驱动能 力与燃料消耗之间实现折衷。例如，确定变速机构IO的总速比YT的目标值，以获得用于产生满足目标输出(总目标输出和要求驱动转矩)要求的发动机输出的发动机转矩TE和发动机转速NE。之后，结合考虑有级变速部分20中的档位控制无级变速部分11的速比y0以获得相关目标值，从而 将总速比yT控制在无级变速范围内，例如13至0.5。当发生这种情况时，变速控制装置50使得第 一电动机Ml产生的电能 通过逆变器57被供应到电池59和第二电动机M2。因此，从发动机8输 送的大部分驱动力被机械地传递到动力传递部件18。发动机8的一部分驱 动力被第一电动机M1消耗以发电，该电力转而转换为电能。所形成的电 能通过逆变器57被供应到第二电动机M2，之后该第二电动机M2被驱动 以产生驱动力。因此该部分驱动力通过第二电动机M2 ^皮传递到动力传递
部件18。涉及从发电的步骤开始到使得第二电动机M2消耗所产生电能的 步骤的操作的装置建立了电路径，其中从发动机8中输出的驱动力部分被 转换为电能，该电能转换为机械能。特别是，对于执行变速控制的有级变速部分20，有级变速部分20伴 随在变速之前和之后的阶段变速机构10的总速比YT的有级变化而逐步改 变速比。与总速比"/T中的连续改变相反，总速比yT有级地改变，即，速 比以不连续的方式离散地改变，从而可立刻改变驱动转矩。相反，伴随难以控制发动机转速以使之遵循最优燃料消耗曲线，易于出现变速沖击，同 时燃料消耗恶化。为了抑制总速比yr的有级变化，变速控制装置50迫使无级变速部分 11与有级变速部分20的变速同步地执行变速，以使得速比沿与速比随有 级变速部分20改变的方向相反的方向改变。换句话说，变速控制装置50与有级变速部分20的变速控制同步地执 行无级变速部分11的变速控制，以^更在有级变速部分20的变速之前和之 后的阶段连续地改变变速机构10的总速比YT。变速机构10在有级变速部 分20的变速之前和之后的阶段在总速比yT中不具有瞬时变化。因此，例 如，变速控制装置50与有级变速部分20的变速控制同步地执行无级变速 部分11的变速控制，以便沿与有级变速部分20的速比有级变化的方向相 反的方向j吏速比有级地改变与有级变速部分20的速比的有级变化相对应 的变化量或部分。从另一个观点来看，通常，有级式自动变速器允许发动机8沿图8中 所示的点划线操作，而对于无级变速器来说，使得发动机8沿图8中的虚 线表示的最优燃料消耗曲线操作，或与通过有级式自动变速器操作的发动 机8的燃料消耗曲线相比较，以更接近于最优燃料消耗曲线的方式操作。 因此，当在无级变速器与有级式自动变速器之间进行比较时，与通过有级 式自动变速器所实现的燃料消耗曲线相比，无级变速器使得可在更接近于 最优燃料消耗曲线的方式在发动机转速NE下实现可用来获得要求驱动转 矩(车辆驱动力)的发动机转矩TE。
因此，无级变速器可提供比有级式自动变速器所获得的更加改进的燃 料消耗。即使有级式自动变速器执行变速以逐步地改变速比，为了防止燃料消耗恶化，变速控制装置50控制无级变速部分11的速比y0以使得发动 机8沿例如图8中虛线所示的最优燃料消耗曲线操作。变速控制装置50使得节气门致动器可控地打开或关闭电子节气门98 以执行节气门控制。另外，变速控制装置50在功能上包括发动机输出控制 装置，该发动机输出控制装置单独或组合地输出指令以允许燃料喷射装置 (未示出)控制燃料喷射质量和燃料喷射定时，从而在允许发动机8执行 输出控制以提供要求发动机输出的同时执行燃料喷射控制。例如，变速控 制装置50基本地操作以响应于加速器开度Acc参照预储存关系(未示出) 驱动节气门致动器，以便执行节气门控制，从而使得加速器开度Acc越大， 节气门开度eTH越大。由于无级变速部分11的电力控制CVT功能，变速控制装置50能够 使得车辆在电动机驱动模式下行驶，而与保持在暂停或保持在怠速下的发 动机8无关。例如，图8中的实线A表示发动机驱动区域与电动机驱动区 域之间的分界线，基于该分界线用于车辆开始启动/行驶(在下文中称之为 "用于行驶")的驱动力源在发动机8与诸如第二电动机M2的电动机之 间切换。换句话说，实线A表示用于切换所谓的发动机驱动模式和所谓的 电动机驱动模式的边界线，在发动机驱动模式中，使得发动机8用作用于 使车辆启动或行驶(在下文中称之为"行驶")的行驶驱动力源，在电动 机驱动模式中，使得第二电动机M2用于使车辆行驶。具有用于在图8中所示的发动机驱动模式和电动机驱动模式之间切换 的边界线(实线A)的预储存关系表示了形成在二维坐标系中的驱动力源 切换图(驱动力源图)的一个示例，所述二维坐标系是有关于包括表示驱 动力源相关值的车速V和输出转矩TOUT的参数的。驱动力源切换图与图 8中所示的用实线和单点划线绘制的变速线(变速图) 一起被预储存在例 如存储装置中。变速控制装置50通过参照例如图8中所示的驱动力源切换图，基于由车速V和要求输出转矩TOUT表示的车辆状况判定涉及电动机驱动模式和 发动机驱动模式中的哪一个，从而执行电动机驱动模式和发动机驱动模式 中的任一个。如从图8中可明白的，变速控制装置50在较低输出转矩TOUT 区域下(即，在较低发动机转矩TE区域中)，或在车速V的较低车速范 围下(即，在低负荷区域中)，执行电动机驱动模式，在低负荷区域中， 发动机效率通常低于发动机8在高转矩范围内操作时的发动机效率。因此，在正常作业中，优先于启动发动机而执行电动机启动。相反， 取决于其中在车辆启动期间加速踏板被深深地压下以使得要求输出转矩 NOUT (即，要求发动机转矩TE )超过图8中所示的驱动力源切换图中的 电动才几驱动模式的车辆状况，执行发动机启动。即使车辆处于发动机驱动区域中，变速控制装置50也允许第二电动机 M2通过如上所述的电路径,皮供以来自第一电动机Ml的电能和/或来自电 池59的电能。驱动第二电动机M2以向驱动轮38施加转矩使得可提供用 于辅助发动机8的驱动力的所谓转矩辅助。因此，本发明的发动机驱动才莫 式被认为包括"发动机驱动模式加电动机驱动模式"方式。由于无级变速部分11的电力控制CVT功能，变速控制装置50能够 使得发动机8保持在工作状态下，而与保持在暂停状态下或保持在低车速 条件下的车辆无关。例如，在车辆处于暂停期间，电池59的充电状态SOC 下降，从而需要第一电动机M1产生电能的情况下，发动机8的驱动力被 施加给第一电动机M1以产生电能，同时增加第一电动机M1的转速。即 使唯一地通过车速V确定的第二电动机转速NM2由于车辆的暂停状态而 为零，由于无级变速部分11的差动作用，也使得发动机转速NE也保持在 高于独立(自发)转速的数值下。由于无级变速部分11的电力控制CVT功能，变速控制装置50控制 第一电动机转速NM1和/或第二电动机转速NM2，而与保持在暂停状态下 或保持在低车速条件下的车辆无关，从而将发动机转速NE保持在固定值 下或可旋转地将发动机转速控制在任意值下。换句话说，变速控制装置50 将发动机转速NE保持在固定值下或可旋转地将发动机转速控制在任意值
下，同时在任意转速下可旋转地控制第一电动机转速NM1和/或第二电动 机转速NM2。例如，如从图3的共线图中可明白的，当在车辆行驶期间升 高发动机转速NE时，变速控制装置50执行第一电动机转速NM1的升高 同时将由车速v (驱动轮)限制的第二电动机转速NM2保持在基本固定 值下。在变速控制装置50判定出存在伴随有级变速部分20的降档的变速的 情况下，Ml转速变化率推定装置52计算第一电动机M1的转速变化率推 定值ANMlp。更具体地，基于降档开始之后的目标发动机转速NEtgt、紧 接降档开始之前的笫二电动机M2的转速NM2b,以及降档开始之后的第 二电动机M2的转速的推定值NM2a，如以下式所表示的那样计算第一电 动机M1的转速变化率推定值ANMlp:ANMlp = ( (1/pl) x匪2a- ( (l+pl) /pl) x NEtgt)画((1/pl) x匪2b- ( (l+pl) /pl x聽gt)……(1)上述式以以下条件为前提。首先，第一电动机M1的转速NM1、第二 电动机M2的转速NM2，和发动机转速NE具有由使用基于第一行星齿轮 组24的接合状态的齿数比pl的式(2)表示的关系。第二，在变速之前和 之后的阶M动机转速NE基本不会出现变化，同时变速所需的时间为极 短的时间段。也就是说，变速之后的目标发动机转速NEtgt等于变速开始 之前的发动机转速。匪l-(l/pl) x匪2-( (l+pl)/pl) xNE...... (2)另外，在计算第一电动机M1的转速变化率时，Ml转速变化率推定 装置52使用变速之后的第二电动机M2的转速的推定值NM2a。因此，源 自于所述计算的第一电动机转速变化率表示推定值。另外，例如通过安装 在电动机附近的分解器(未示出)检测第二电动机M2的实际转速。在变速控制装置50判定出存在伴随有级变速部分20的降档的变速的 情况下，第一电动机(Ml)转速变化率计算装置54计算第一电动机Ml 的转速变化率ANM1。更具体地，通过使用降档之后的目标发动机转速 NEtgt、当前第二电动机M2的实际转速NM2，以及比当前时间早极小时
间(最小时间)At2的定时的第二电动机M2的另一个实际转速NM2 (t-At2)，如以下式(3)所表示的那样计算第一电动机M1的转速变化率 ANM1:<formula>formula see original document page 25</formula>3 )另外，像M1转速变化率推定装置52—样，甚至M1转速变化率计算 装置54也是基于以下前提的，即，在变速之前和之后的阶段发动机转速 NE不会发生改变，即，变速之后的目标发动机转速NEtgt基本等于变速 之前的发动机转速。在第一电动机(Ml)转矩控制装置62 (下面说明)的用于计算由转 矩增加装置64施加于第一电动机Ml的转矩的操作期间，切换装置56执 行切换以选择由Ml转速变化率推定装置52推定的推定值ANMlp和由 Ml转速变化率计算装置54计算的值ANM1中的任一个。更具体地，在变速控制装置50执行的降档期间，变速级数计算装置 58以接近用于计算施加于第一电动机Ml的转矩的给定级H CO的级数 度C (%)为基础切换推定值ANMlp和计算值ANMl。这里，术语"给定 级数度C0"是指基于预先的实验测试而获得或基于模拟而计算的数值，其 表示适合于切换装置执行切换的数值。在变速控制装置50执行的降档期间变速级数计算装置58计算级M C (%),同时判定该级ML是否已达到预定给定级亂复CO。具体地，例 如，通过参照动力传递部件18 (其用作变速控制装置50执行降档紧前自 动变速部分20的输入轴)的转速N18b、在降档完成时自动变速部分20 的动力传递部件18的转速N18a，以及在执行变速期间自动变速部分20的 动力传递部件18的当前转速N18n之间的关系，例如以下列式(4)执行 计算<formula>formula see original document page 25</formula>(4)这里，在动力传递部件18连接于第二电动机M2的情况下，转速N18 等于第二电动机M2的转速NM2。因此，使用例如由设在第二电动机M2
上的分解器(未示出)检测的第二电动机M2的转速NM2就足够了。在 这种情况下，在上述式(4 )下，该关系支持N18a - NM2a和N18b = NM2b。包括转矩增加装置64和恢复装置66的第一电动机转矩控制装置62 例如指令逆变器57使得第一电动机M1的工作状态改变，以使得第一电动 机M1在改变的动力比下输出转矩TM1。在这种操作中，作为转矩增加装 置64向逆变器57输出指令以允许第一电动机Ml输出转矩TM1的结果， 转矩增加装置64计算第一电动机M1的转矩输出的增量ATM1 (Nm)。 以如下所述的式(5)计算转矩增量ATM1:△TMl = IM1 x ANM1/Atl……(5)这里，"IM1 (kg.m2)"表示惯性力矩，其表示根据设计计算的值。 另外，"Atl"表示目标变速时间，表示从变速控制装置50判定出将执行 变速的定时开始到变速实际完成的定时的时间，其是由设计者预先设定的。此时，将目标变速时间Atl设定为缩短的值能够使得第一电动机Ml 的转速变化率ANM1增加，从而导致转矩增量ATM1的增加。这抑制了上 述降档开始时第一电动机M1在转速改变上的响应延迟。恢复装置66指令逆变器57以使得第一电动机Ml在由转矩增加装置 64增加了转矩增量ATM1的增量下输出的转矩TM1与执行降档之后的行 驶状态下的转矩TMla—致。也就是说，这允许第一电动机M1从转矩升 高的状态恢复。这里，表示在完成了降档之后在变速状态下车辆行驶期间 在第一电动才几Ml工作状态下产生的转矩的转矩TMla是根据变速执行前 或变速执行期间的加速器开度Acc、节气门开度GTH和车速V预测的。基于当前时间的自动变速部分20的动力传递部件18的实际转速N18n 的变化率dN18n/dt,同步定时预测装置70预测时间"tf (在该时间下执 行的降档同步)，即降档完成时的时间"tf",同时判定经过了预测同步 时间"tf'的时间间隔是否变得小于给定时间间隔"tr"。更具体地，动力 传递部件18的实际转速N18n的变化率dN18n/dt和自动变速部分20的变 速完成期间预测的转速18a与这种情况下结束变速所需的时间之间的关系 是基于预先实验获得的并且是根据储存在图中的模拟而计算的。之后，使
用所述图执行操作，以预测结束相关变速所需的时间，其对应于作为当前时间的动力传递部件18的实际转速N18n的变化率dN18n/dt而预测的变 速结束期间的转速N18a。当在电脑上执行预测时，通过使用实践中的某一时间(t)下的转速 N18N (t)和比时间t经过了极小时间At的转速N18n (t-At)，通过以下 所述的式(6 )计算动力传递部件18的实际转速N18n的变化率dN18n/dt:dN18n/dt= (dN18n (t) -N18n "-At) ) /At…...(6)另外，结合考虑第一电动机的响应延迟确定的给定时间"tr"等于或 基本等于恢复装置66指令第一电动机M1以使得第一电动机在TMla下产 生输出转矩以及所述转矩被实际输出所需的时间。此时间是根据预先实验 获得或根据模拟而计算的。图9是示出待由电子控制单元40执行的基#制操作的流程图，即， 当执行降档时执行第一电动机M1的转矩控制操作的基本程序。在大约例 如几毫秒至几十毫秒的极短周期时间内重复地执行该基本程序。图10是说 明控制操作的时间图，示出有级变速部分20执行3rd—2nd速比的升档同 时变速机构10被布置在有级变速状态的情况下执行的控制操作。首先在对应于变速控制装置50的步骤(下文中，将省略词语"步骤") SA1中，通过参照例如基于车速V和自动变速器的输出轴22的输出转矩 TOUT的图7中所示的变速线判定是否执行变速。如果在当前步骤中作出 将执行滑行降档的判定，则当前步骤的判定是肯定的，在此基础上执行SA2 之后的操作。同时，如果没作出执行变速的判定或者如果作出除执行滑行 降档以外的变速的判定，则当前流程立刻结束。图10中的时间tll表示作 出这样的判定，即，将在有级变速部分20中执行从3rd速度到2nd速度 档位的滑行降档。相似地，在SA2中，对应于变速控制装置50,在有级变速部分20的 液压操,擦接合装置中，与相关变速有关的相关液压操,擦接合装置 通过液压操纵控制回路42被切换为接合或脱开状态以便执行SA1中判定 要执行的变速。在从图10的时间tlO到时间t12的时间间隔期间，在有级
变速部分20中执行变速期间，表示接合元件被脱开的保持在离合器C2(见 图2)的液压油压力PC2下的放油压力被降低。与W目反，表示接合元件 被接合的保持在制动器Bl的液压油压力PB1下的供油压力从时间tll开 始被增加。在与Ml转速变化率推定装置52和转矩增加装置64对应的SA3中， 首先，通过^f吏用降档开始之后的目标发动机转速NEtgt、紧接降档开始之 前的第二电动机M2的转速NM2b以及降档开始之后的第二电动机M2的 转速的推定值NM2a，计算第一电动机M1的转速变化率ANMlp。之后， 基于第一电动机M1的转速变化率推定值ANMlp、第一电动机M1的惯性 力矩IM1和目标变速时间Atl计算第一电动机Ml的转矩输出的增量 ATM1。因此，第一电动机M1提供了需要被输出的转矩TM1 (即，变速 之前的第一电动机M1的输出转矩增加增量ATM1)。在图10的时间t12，反作用转矩被增加了数值ATM1。这里，注意发 动机转速NE ，结果是随着第 一 电动机Ml的转矩在比没有实施控制下的发 动机转速的变化率(如虚线所示的)大的更高比率下增加，由于惯性转矩 的出现而导致的发动机旋转上的拖滞被抑制，从而使得发动机转速NE的 改变范围最小化。在与切换装置56和变速级数计算装置58相对应的SA4中，执行操作 以基于紧接变速之前的阶段的自动变速部分20的动力传递部件18的转速 N18b、在降档完成的阶段时动力传递部件18的转速N18a,以及在执行变 速期间动力传递部件18的当前转速N18n计算表示变速中级数程度的级数 度C。同时，执行操作以判定级数度C是否达到预定给定级数度C0。如果 在变速中计算的级ltJL C超过给定级M C0，则在当前步骤中作出肯定 的判定，之后将执行SA5之后的操作。另夕卜，在执行SA4之前阶段的操作 期间，基于Ml转速变化率推定装置52计算第一电动机M1的转矩控制(在 SA3中)。此外，在SA4中作出肯定的判定之后，基于Ml转速变化率计算装置
54执行第一电动机M1的转矩控制(在SA5中)。因此，如果在当前步骤 中作出肯定的判定，那么可以说执行了这些切换步骤。如果M1转速变化 率计算装置54使用紧接执行变速开始之后的第一电动机转速执行转矩增 加，则由于防止了诸如响应延迟等不利影响，所述切换步骤被实施。与之 相反，如果在变速中计算的级数度C未超过给定级数度C0，则在当前步 骤中作出否定的判定，之后操作返回到SA3，并重复执行SA3和SA4中的 操作直到在当前步骤中作出肯定的判定，即，直到变速超过给定级lib^ C0。 在图10中，在时间tl3下在SA4中作出肯定的判定。在与Ml转速变化率计算装置54和转矩增加装置64相对应的SA5中， 首先，通过使用降档之后的目标发动机转速NEtgt、当前时间下第二电动 机M2的实际转速NM2 (t)，以及比当前时间早极小时间At2的时间下的 第二电动机M2的实际转速NM2 (t-At)，计算第一电动机M1的转速变 化率ANM1。之后，基于第一电动机M1的惯性转矩IM1和目标变速时间 Atl计算第一电动机M1的转矩输出的增量ATM1。因此，第一电动机M1 输出转矩TMl(即，变速之前第二电动机M2的输出转矩加上增量ATM1 )。 在图10中，在时间tl3下反作用转矩增加了ATMl。在与同步定时预测装置70相对应的SA6，预测出待执行降档的时间 "tf，。参照预先获得的变速部分20的动力传递部件18的实际转速N18n 的变化率dN18n/dt、在变速完成时的阶段预测的转速N18a，以及基于自 动变速部分20的动力传递部件18的实际转速N18n的变化率dN18n/dt完 成变速所需的时间作出该预测。另外，判定直到预测同步时间"tf'的时 间是否小于给定时间"tr"。在与恢复装置66相对应的SA7中，指令逆变器57使得第一电动机 Ml在SA3和SA5中输出具有增量ATM1的转矩TM1，以使得在执行降档 之后输出转矩处于用于行驶状态的转矩TMla下。在图10中，在SA6中 作出肯定判定，并且在时间tl4使得笫一电动机Ml的输出转矩处于TMla 下。在所示的实施例1中，用作用于车辆驱动系统的控制装置的电子控制 单元40以以下所述的方式控制第一电动机Ml的输出转矩TM1。也就是 说，在由有级变速部分20执行的降档期间，电子控制单元40控制第一电 动机M1 (用作用于构成电力控制差动机构的电动机)的输出转矩TM1， 以便将输出转矩TOUT增加第一电动机Ml的惯性转矩的数值，以抑制发 动机8转速NE的改变。因此，不会出现发动机惯性转矩，从而减少变速 冲击。在所示的实施例1中，可基于完成降档时的阶段第二电动机M2的目 标转速NM2a、发动机8的目标转速NEtgt、在变速开始之前的阶段第二 电动机M2的目标转速NM2b，以及目标变速时间At计算第一电动机Ml 的惯性转矩。因此，可以适合的方式计算第一电动机M1的惯性转矩。在所示的第一实施例中，可基于第二电动机M2 (t)的实际转速NM2 的变量NM2 (t) -NM2 (t-At2 )和完成降档时的阶段的发动机8的目标转 速NEtgt计算第一电动机Ml的惯性转矩。因此，可以适合的方式计算第 一电动机M1的惯性转矩。在所示的第一实施例中，在第一和第二电动机M1、 M2 4皮控制在工作 状态中的情况下，差动部分ll可执行差动作用以用作无级变速器，该无级 变速器能4吏速比连续改变，同时可连续地改变作为整体的车辆驱动系统的 总速比yT。之后，将说明本发明的另一实施例。在以下的说明中，与前述实施例 共有的组成部分用相同的参考标号表示，并省略对于相同组成部分的说明。<实施例2>对于实施例2，除图6中所示的各种装置以外，控制装置还包括发动 机转速变化率判定装置60。发动机转速变化率判定装置60判定例如由发 动机转速传感器94检测的每极小时间发动机转速NE的变化率ANE/At是 否超过预定给定值"d"。在文中使用时，术语"给定值d"是指发动机速 度变化率ANE/At的上P艮值或接近上限值，不必担心第一电动机M1过度地 产生反作用转矩而使得发动机8沿相反方向旋转。这里上限是指当基于
Ml转速变化率计算装置54计算的第一电动机M1的转速变化率ANM1执 行增加转矩的步骤时的数值。该数值是根据实验或模拟而预先计算的。图11是示出由第二实施例的电子控制单元40执行的控制操作的程序 的流程图，即，在第一电动机中为了开始降档而执行的转矩控制操作的基 本程序。在大约例如几毫秒至几十亳秒的极短周期时间内重复地执行该基 ;^f呈序。另外，图12是说明控制^Mt的时间图，示出当有级变速部分20 开始3rd—2nd档位中的升档同时变速机构10被布置在无级变速状态时执 行的控制操作。在图11所示的流程图中，步骤SB1至SB3和步骤SB5至SB7分别对 应于图9的SA1至SA3和SA5至SA7，其中在这些步骤中执行相似的控 制操作。因此，文中省略了这些步骤的详细说明。也就是说，图ll的流程 图不同于图9中所示流程图之处在于，SB4新设在与SA3相对应的SB3 和与SA5相对应的SB5之间，同时省略了与SA4相对应的步骤。在与发动机转速变化率判定装置60相对应的SB5中，执行操作以判 定每极小时间发动机转速NE的变化率ANE/At是否超过预定给定值"d"。 这里，通过使用由例如发动机转速传感器94分别在当前时间和从当前时间 经过了极小时间At的另 一时间所检测的发动机转速NE (t)和NE (t-At), 以下述式计算每极小时间的发动机转速NE的变化率ANE/At:<formula>formula see original document page 31</formula>如果在SB5中作出肯定判定，在执行SB6之后的操作。与^M目反，如 果在SB5中作出否定判定，则重复执行当前步骤，之后操作保持在备用状 态直到在当前步骤中作出肯定判定。在图12中，如果在时间t21存在用于降档的变速输出(在SB1中)， 则有级变速部分20在时间t21执行变速。也就是说，使得离合器M液压 PB1增加以使得液压操,M合元件Bl接合以便变速。同时，使得离 合器接合液压PC2减小以使得、妙操,擦接合元件C2脱开以便变速(在 SB2中)。在时间t22,使得第一和第二电动机M1、 M2的转速NM1和 NM2改变。 因此，在其中基于发动机转速NE计算的变速级数超过给定值并且发 动机转速变化率ANE/At超过给定值"d"的时间t23 (在SB4)中，使得第 一电动机M1产生增加的输出转矩TM1 (在SB5中)。另外，在表示比对 应于同步定时预测时间"tf，的时间t25早给定时间"td，，的时间t24(在 SB6 )中，结束输出转矩TM1的增加(在SB7中)。对于实施例2，当发动机8的发动机转速NE的变化率ANE/At超过给 定值"d"时，第一电动机M1的输出转矩TM1受控制。因此，发动机转 速NE保持在高于零旋转的目标值，也就是说，执行该操作以防止发动机 曲轴沿相反方向4t转。<实施例3>对于实施例3，除图6中所示的各种装置以外，控制装置还包括前一 转矩增加装置68。前一转矩增加装置68使得第一电动机Ml在从比有级 变速部分20开始变速早给定时间"tp"的时间到有级变速部分20开始执 行变速的时间的时期(时间段)内转矩增加给定值ATMlp。在文中使用时， 术语"变速开始"是指有效变速开始的操作，并且特别是，基于惯性阶段 是否开始而确定变速开始。这里，给定时间"tp，，和增加转矩的给定值ATMlp的数值是根据实验 和模拟预先确定的，以便补偿从变速输出开始到惯性阶段开始发生的响应 延迟。具体地，给定时间"tp"用于补偿第一电动机M1中的响应延迟， 并且使得该给定时间"tp，，等于或基本等于输出转矩的指令值将被设定为 TMlp和待实际输出的转矩所需的时间周期。图13是示出由第三实施例的电子控制单元40执行的控制操作的程序 的流程图，即，在第一电动机M1中为了开始降档而执行的转矩控制操作 的基本程序。在大约例如几亳秒至几十亳秒的极短周期时间内重复地执行 该基^^呈序。另外，图14是说明控制操作的时间图，示出当有级变速部分 20开始3rd—2nd档位中的升档同时变速机构10被布置在无级变速状态时 执行的控制操作。
在图13所示的流程图中，步骤SC1和SC3至SC8分别对应于图9的 SA1和SA2至SA7，其中在这些步骤中执行相似的控制操作。因此，文中 省略了这些步骤的详细说明。也就是说，图13的流程图不同于图9中所示 流程图之处在于，SC2新设在与SA1相对应的SC1和与SA2相对应的SC3 之间。图13的SC2对应于前一转矩增加装置68。在滑行降档被输出之后， 使得第一电动机Ml在从其中有效变速开始的惯性阶段开始到比惯性阶段 开始早给定时间"tp"的时间的时间段内产生增加了给定值ATMlp的转矩 TM1。当发生这种情况时，在从滑行降档的输出到惯性阶段开始的时间段 中，使用例如源自于通过预先实验或模拟算出的数值。如果图14在时间t31 (在SC1)存在变速输出时，基于时间t33下源 自于在通过预先实验或模拟算出的数值，预测在机械变速部分(有级变速 部分20)中开始有效变速。之后，在比时间t33早给定时间"tp"的时间 t32下，使得第一电动机Ml产生增加了给定值ATMlp的转矩TM1 (在 SC2)。在其中机械变速部分(有级变速部分20)开始执行有效变速的时 间t33，基于Ml转速变化率推定装置52计算的第一电动机Ml的转速变 化率ANMlp执行第一电动机Ml的转矩控制(在SC4)。另外，该步骤之 后的操作与图IO所示的时间tl2之后的那些操作相似，因此将省略其说明。对于实施例3，在执行降档期间以及在惯性阶段开始之前，使得第一 电动机Ml产生增加了给定值ATMlp的转矩TM1。因此，这导致抑制了 变速冲击恶化或由于发动机转速NE的波动范围的增加而导致的音质变 化。对于实施例3,特别地，可结合考虑第一电动机M1操作期间出现的 响应延迟执行控制。这使得可满足执行变速期间与发动机转速的波动相对 的更苛刻的条件。在例如发动机转速充分地高于零值的变速期间，出现发 动机沿相反方向旋转的危险更小。因此，实施例3能够使得减小发动机转 速波动优于抑制变速冲击恶化或音质变化。在前面的说明中，虽然上面已参照图中所示的实施例l至3说明了本 发明，但本发明可以其它模式执行。 虽然在以上所述的各个示例性实施例中，例如，差动部分ll与第一和第二电动机M1、 M2相连，以便被布置在电力控制差动状态下以使其用作 能够使得速比连续改变的无级变速器，但本发明不局限于这个概念。控制 第一和第二电动机Ml、 M2的工作状态还使得差动部分11用作电力控制 多级变速器，其中以精细改变的有级方式建立了多个固定速比。在所示的 本发明中，语句"使得差动部分ll用作无级变速器"是指还包括这样一种 情况，其中差动部分ll可用作电力控制多级变速器。另外，虽然已参照其中用作差动部分11的动力分配机构16采取图1 中所示结构形式说明了各个示例性实施例，但本发明不局限于这样的结构。 如图15所示，例如，动力分配才几构16可采取如下结构的形式，所述结构 包括设置在形成第一行星齿轮组24的旋转元件的第一行星架CA1与第一 太阳齿轮Sl之间的切换离合器CO,以及设置在第一太阳齿轮Sl与壳体 12之间的切换制动器B0。甚至在切换离合器CO和切换制动器BO设置在图15中所示的结构中 的情况下，保持在脱开状态下的所述构成元件的存在实际上不同于图1中 所示的状态，并且动力分配机构16执行差动作用。与^目反，在切换离合 器CO和切换制动器B0保持接合的情况下，动力分配机构16处于没有实 行差动作用的非差动状态下。因此，由布置于非差动状态中的差动部分ll 和有级变速部分20组合构成的整个车辆驱动系统用作有级变速器。虽然已参照当变速级ibl C达到给定级数度CO时执行切换的结构说 明了切换装置56,但给定级数度CO可具有用于待切换的档位的彼此不同 的数值。虽然变速级数计算装置58基于根据存在于执行变速之前出现的发动 机转速与完成变速之后出现的发动机转速之间的线性关系(见式(4))的 当前发动机转速计算变速级数，但本发明不局限于这个概念。可基于例如 非线性关系执行所述计算。在备选例中，在通过实验获得了变速之前和之 后阶段实际发动机转速中的波动之后，所得到的数据可被绘制在图上以使 得可根据需要从所述图中适当地取得相关数据。
虽然在使用由分解器检测的第二电动机M2的转速NM2的基础上操 作变速级数计算装置58，但是也可使用另一种方法计算第二电动机M2的 转速匪2。虽然当在同步定时预测装置7o预测的同步完成预测时间"tr中已经过了给定时间"tr"时使得恢复装置66生效，但本发明不局限于这个概念。 例如，当切换装置56 (变速级数计算装置58 )确定换档实现了某一级数时 可执行该操作。已参照其中使用图预测同步定时的情况说明了同步定时预测装置70， 但本发明不局限于这个概念。图12中参照执行自动变速器的换档期间发动机转速NE升高的情况示 例性地示出实施例2。然而，本发明不局限于这个特征，并且还可包括其 中在执行变速期间发动机转速NE降低的情况。虽然如图10和14所示， 已参照执行变速期间发动机转速NE处于零转速附近数值的情况例证了实 施例1至3。但是本发明不局限于这个概念，并且本发明可包括执行变速 期间发动机转速NE升高的情况。虽然在图11中所示的流程图中，执行SB3中的操作以判定出变速级 M过了某一级数，之后，在SB4中执行操作以判定出发动机转速变化率 超过给定值，但是本发明不局限于所述程序并且所述操作也可在相反的程 序中执行。已在各个实施例中分别提供了实施例1至3中的控制方法。然而，也 可组合地执行这些控制方法，或者可根据行驶条件的改变和发动机转速NE 具有阈值的工作点切换这些控制方法。虽然上面已参照滑行降档的情况说明了示例性实施例，但是本发明不 局限于这种概念，并且即使在执行正常降档时本发明也具有一定有利效果。虽然上面已参照其中差动部分11用作速比可连续改变的所谓无级变 速器的情况说明了示例性实施例，但是本发明不局限于这种概念。例如， 差动部分11可用作有级变速器，其中改变设在差动部分中的电动机的工作 状态可使得速比在多档位中改变，所述多档位在速比方面彼此不同。
权利要求
1.一种用于车辆驱动系统的控制装置，所述车辆驱动系统包括电作动的差动部分，所述差动部分设置在发动机(8)与驱动轮(38)之间的动力传递路径中，用于控制与差动部分(16)的旋转元件连接的电动机(M)的工作状态，由此控制输入轴转速与输出轴转速之间的差动状态；以及变速部分(20)，所述变速部分形成所述动力传递路径的一部分并用作有级自动变速部分；所述控制装置(40)的特征在于，在所述有级变速部分(20)的降档期间执行对所述电动机(M)的输出转矩的控制，以便抑制所述发动机(8)的转速中的波动，其中，对于所述电动机(M)的输出转矩的所述控制，所述控制装置(40)使所述输出转矩增加所述电动机(M)的惯性转矩。
2. 根据权利要求l所述的用于车辆驱动系统的控制装置，其中， 所迷差动部分(16)包括差动机构(11)和第二电动机(M2)，所述差动机构包括连接至所述发动机(8)的第一元件(CA1)、连接至笫一 电动机(Ml)的第二元件(Sl)和连接至动力传递部件(18 )的第三元件 (Rl)，所述第二电动机i殳置在所述动力传递部件与所述驱动轮之间的所 述动力传递路径中；所述控制装置(40)控制所述笫一电动机(Ml)的输出转矩，以便在 所述有级变速部分(20)的降档期间抑制所述发动机(8)的转速；以及对于所述第一电动机(M1)的所述控制，所述输出转矩被增加了所述 第一电动机的惯性转矩。
3. 根据权利要求2所述的用于车辆驱动系统的控制装置，其中，所述 控制装置U0)基于所述降档完成时出现的所述第二电动机(M2)的目标 转速、所述降档完成时出现的所述发动机(8)的目标转速、变速开始之前 的所述第二电动机(M2)的转速以及目标变速时间，来计算所述第一电动 机(Ml)的惯性转矩。
4. 根据权利要求2所述的用于车辆驱动系统的控制装置，其中，所述 控制装置(40)基于所述第二电动机(M2)的实际转速的变化率以及所述 降档完成时的所述发动机(8)的目标转速，来计算所述第一电动机(M1) 的惯性转矩。
5. 根据权利要求3所迷的用于车辆驱动系统的控制装置，其中，所述 控制装置(40)基于所述第二电动机(M2)的实际转速的变化率以及所述 降档完成时的所述发动机(8)的目标转速，来计算所述第一电动机(M1) 的惯性转矩。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的用于车辆驱动系统的控制装 置，其中，当所M动机(8)的转速的变化率超出给定值时，所述控制装 置(40)执行对所述第一电动机(Ml)的输出转矩的所述控制。
7. 根据权利要求2至5中任一项所述的用于车辆驱动系统的控制装 置，其中，在所述降档执行期间在惯性阶段开始之前，所述控制装置(40) 使所述第一电动机(Ml)的输出转矩增加给定值。
8. 根据权利要求1至5中任一项所述的用于车辆驱动系统的控制装 置，其中，所述控制装置(40)通过控制所述电动机(M)的工作状态使 得所述电作动的差动部分作为无级变速机构工作。
全文摘要
本发明涉及用于车辆驱动系统的控制装置，所述车辆驱动系统包括电作动的差动部分，所述差动部分设置在发动机(8)与驱动轮(38)之间的动力传递路径中，用于控制与差动部分(16)的旋转元件连接的电动机(M)的工作状态，由此控制输入轴转速与输出轴转速之间的差动状态；以及变速部分(20)，所述变速部分形成所述动力传递路径的一部分并用作有级自动变速部分。所述控制装置(40)在所述有级变速部分(20)的降档期间执行对所述电动机(M)的输出转矩的控制，以便抑制所述发动机(8)的转速中的波动。执行输出转矩的控制以使得输出转矩增加电动机的惯性转矩，由此实现降低变速冲击。
文档编号F16H61/688GK101210617SQ20071016053
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月25日 优先权日2006年12月25日
发明者松原亨, 柴田宽之, 秋田拓 申请人:丰田自动车株式会社