混合動力車輛的制作方法

本發明涉及一種混合動力車輛。

背景技術：

傳統上，作為這種混合動力車輛，已經提出下列混合動力車輛，其中電動發電機被連接到行星齒輪的太陽齒輪，發動機被連接到齒輪架，驅動軸被連接到齒圈，推進馬達被連接到驅動軸，并且設置防止發動機逆向旋轉(負旋轉)的單向離合器(例如，參見日本專利申請公開no.2003-201880(jp2003-201880a))。在這種混合動力車輛中，當在發動機停止期間要求最大加速度，并且推進馬達和電動發電機的估計總扭矩小于推進馬達和發動機的最大總扭矩時，發動機起動。

在上述硬件構造的混合動力車輛中，能夠在將發動機設定為旋轉限制狀態的同時選擇所謂的雙驅動模式，在雙驅動模式中，車輛通過來自推進馬達的扭矩和來自電動發電機的扭矩(電動發電機的負旋轉方向的扭矩)來行駛。當發動機起動時，發動機被來自電動發電機的扭矩(電動發電機的正旋轉方向的扭矩)啟動，以便被起動。因此，當從雙驅動模式起動發動機時，由于來自電動發電機的扭矩的方向反向，所以從電動發電機輸出并且作用在驅動軸上的扭矩的方向反向，所以存在被輸出至驅動軸的總扭矩可能稍微大量減小的可能性。如果在執行加速器踏板的快速踏下時發生這種現象，則駕駛員可能感覺到遲鈍。

技術實現要素：

因此，考慮到上述問題，本發明提供一種在執行加速器踏板的快速踏下時抑制駕駛員感覺到遲鈍的混合動力車輛。

根據本發明的一方面，提供一種混合動力車輛，包括發動機、第一馬達、行星齒輪組、第二馬達、旋轉限制機構、電池和電子控制單元。行星齒輪組包括至少一個行星齒輪，該至少一個行星齒輪的至少部分旋轉元件被連接到發動機、第一馬達和驅動軸，使得第一馬達、發動機和驅動軸被以這種順序布置在列線圖中，驅動軸被聯接到車軸。第二馬達被機械地聯接到驅動軸。旋轉限制機構被構造成限制發動機的旋轉。電池被構造成與第一馬達及第二馬達交換電力。電子控制單元被構造成：(i)以包括混合動力驅動模式和電動驅動模式的多個驅動模式中的任何驅動模式控制發動機、第一馬達和第二馬達，以便通過使用驅動軸響應于加速器操作量而要求的要求扭矩使混合動力車輛行駛，混合動力驅動模式是在發動機置于旋轉狀態從而使發動機運轉的同時混合動力車輛行駛的模式，并且電動驅動模式是在發動機置于旋轉停止狀態以使發動機不運轉的同時混合動力車輛通過使用來自至少第二馬達的扭矩來行駛的模式，(ii)當要求扭矩小于或者等于選擇閾值時，在電動驅動模式中選擇單驅動模式，并且當要求扭矩大于選擇閾值時，在電動驅動模式中選擇雙驅動模式，所述選擇閾值小于等于在單驅動模式時可輸出至驅動軸的第一最大扭矩，單驅動模式是混合動力車輛通過使用來自僅僅第二馬達的扭矩來行駛的模式，并且雙驅動模式是混合動力車輛通過使用來自第一馬達和第二馬達的扭矩來行駛的模式，(iii)控制混合動力車輛，以便在電動驅動模式要求扭矩變成大于起動閾值時，通過使用來自第一馬達的扭矩轉動發動機的曲柄從而起動來啟動待被起動的發動機，并且(iv)當作為加速器操作量的每單位時間的增加量的加速器操作速度大于預定速度時，將起動閾值設定成小于或者等于選擇閾值的值。

在上述本發明的混合動力車輛中，在電動驅動模式中，當驅動軸根據加速器操作量而要求的要求扭矩小于或者等于選擇閾值時，則在單驅動模式和雙驅動模式之間選擇單驅動模式，而當要求扭矩大于選擇閾值時，選擇雙驅動模式，所述選擇閾值小于或者等于在單驅動模式下能夠輸出至驅動軸的第一最大扭矩，在單驅動模式中，混合動力車輛通過使用來自僅僅第二馬達的扭矩來行駛，并且在雙驅動模式中，混合動力車輛通過使用來自第一馬達的扭矩(負扭矩)和來自第二馬達的扭矩來行駛。當在電動驅動模式(單驅動模式或者雙驅動模式)中要求扭矩變得比起動閾值大時，則執行控制，使得通過來自第一馬達的扭矩(正扭矩)啟動發動機以便起動發動機。當作為加速器操作量的每單位時間的增加量的加速器操作速度大于預定速度(執行加速器踏板的快速踏下)時，起動閾值被設定成小于或者等于選擇閾值的值。因此，在當前驅動模式為單驅動模式時，當要求扭矩變得大于起動閾值時從單驅動模式起動發動機。因此，與從雙驅動模式起動發動機的情況相比，能夠在起動發動機時抑制被輸出至驅動軸的總扭矩的減小。結果，能夠在執行加速器踏板的快速踏下時抑制駕駛員感覺到遲鈍。

在本文中，“行星齒輪組”可以包括行星齒輪，行星齒輪具有連接到第一馬達的太陽齒輪、連接到發動機的齒輪架和連接到驅動軸的齒圈。“第二馬達”可以被直接地連接到驅動軸。“行星齒輪組”可以包括行星齒輪和減速齒輪，行星齒輪包括連接到第一馬達的太陽齒輪、連接到發動機的齒輪架和連接到驅動軸的齒圈，減速齒輪連接到齒圈。“第二馬達”可以通過經減速齒輪連接到齒圈而機械地聯接到驅動軸。“行星齒輪組”可以包括第一行星齒輪、第二行星齒輪、離合器和制動器，第一行星齒輪包括第一太陽齒輪、連接到驅動軸的第一齒輪架和連接到發動機的第一齒圈，第二行星齒輪包括連接到第一馬達的第二太陽齒輪、連接到驅動軸和第一齒輪架的第二齒輪架以及第二齒圈，離合器用于在第一太陽齒輪和第二齒圈之間建立連接或者釋放兩者之間的連接，制動器用于不可旋轉地固定第二齒圈和可旋轉地釋放第二齒圈，并且“第二馬達”可以通過連接到第一太陽齒輪而機械地連接到驅動軸。

“旋轉限制機構”可以是單向離合器，單向離合器允許發動機在正旋轉，并且限制(阻止)發動機的負旋轉，或者可以使用制動器，制動器用于不可旋轉地固定發動機和可旋轉地釋放發動機。

在上述混合動力車輛中，電子控制單元可以被構造成在加速器操作速度小于或者等于預定速度時將起動閾值設定成大于選擇閾值的值。通過這種構造，能夠抑制發動機的起動。

此外，在上述混合動力車輛中，電子控制單元可以被構造成在加速器操作速度小于或者等于預定速度時，將起動閾值設定成大于在雙驅動模式中被輸出至驅動軸的第二最大扭矩的值。通過這種構造，能夠進一步抑制發動機的起動。

附圖說明

下面將參考附圖描述本發明的例證性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，其中相同參考標記指示相同元件，并且其中：

圖1是示意性地示出根據作為本發明的示例的第一實施例的混合動力車輛構造的構造圖；

圖2是示出第一實施例中的單驅動模式中的行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖；

圖3是示出第一實施例中的雙驅動模式中的行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖；

圖4是示出由第一實施例的混合動力電子控制單元執行的起動判定例程的一個示例的流程圖；

圖5是示出當起動第一實施例中的發動機時的行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖；

圖6是示出在第一實施例的混合動力車輛中單驅動最大扭矩、雙驅動最大扭矩、單驅動模式與雙驅動模式之間的選擇閾值以及起動閾值之間的關系的一個示例的解釋圖；

圖7是示意性地示出本發明的第二實施例的混合動力車輛構造的構造圖；

圖8是示意性地示出本發明的第三實施例的混合動力車輛構造的構造圖；

圖9是示出在第三實施例中當離合器處于接合狀態并且制動器處于釋放狀態時的單驅動模式中的兩個行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖；

圖10是示出在第三實施例中當離合器處于接合狀態并且制動器處于釋放狀態時的雙驅動模式中的兩個行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖；并且

圖11是示出在第三實施例中在離合器處于接合狀態并且制動器處于釋放狀態的同時起動發動機時的兩個行星齒輪的列線圖的一個示例的解釋圖。

具體實施方式

現在將參考實施例描述用于執行本發明的模式。

圖1是示意性地示出本發明的第一實施例的混合動力車輛20構造的構造圖。如圖1中所示，第一實施例的混合動力車輛20包括發動機22、用作行星齒輪組的行星齒輪30、單向離合器cl1、馬達mg1和mg2、逆變器41和42、電池50、電池充電器60和混合動力電子控制單元(下文稱為hv-ecu)70。

發動機22被構造成使用燃料諸如汽油或者柴油燃料以輸出動力的內燃機。發動機22的運轉由發動機電子控制單元(下文稱為發動機ecu)24控制。

雖然未示出，但是發動機ecu24被構造成包括作為其主要元件的cpu的微處理器，并且除了cpu之外還包括存儲處理程序的rom、臨時地存儲數據的ram、輸入和輸出端口以及通信端口。

控制發動機22的運轉必要的來自各種傳感器的信號被經由輸入端口輸入至發動機ecu24。作為被輸入至發動機ecu24的信號，能給出下列信號：來自檢測發動機22的曲軸26的旋轉位置的曲柄位置傳感器23的曲柄角θcr；和來自檢測節氣門位置的節氣門位置傳感器的節氣門開度th。

經由輸出端口從發動機ecu24輸出用于控制發動機22的運轉的各種控制信號。作為從發動機ecu24輸出的信號，能給出下列信號：輸出至節氣門馬達的調節節氣門位置的驅動控制信號；輸出至燃料噴射閥的驅動控制信號；以及輸出至與點火器一體的點火線圈的驅動控制信號。

發動機ecu24經由通信端口連接到hvecu70。發動機ecu24基于來自hvecu70的控制信號控制發動機22的運轉，并且視需要將關于發動機22的運轉狀態的數據輸出至hvecu70。發動機24基于來自曲柄位置傳感器23的曲柄角θcr計算曲軸26的轉速，即發動機22的轉速ne。

行星齒輪30被構造成單小齒輪型行星齒輪，并且包括外齒式太陽齒輪31、內齒式齒圈32、與太陽齒輪31及齒圈32嚙合的多個小齒輪33以及齒輪架34，齒輪架34以允許小齒輪33在它們的軸線上旋轉并且繞太陽齒輪31旋轉的方式保持小齒輪33。馬達mg1的轉子被連接到太陽齒輪31。經由差動齒輪38和齒輪機構37聯接到驅動輪39a和39b的驅動軸36被連接到齒圈32。發動機22的曲軸26被連接到齒輪架34。

單向離合器cl1附接至發動機22的曲軸26(行星齒輪30的齒輪架34)并且附接至固定至車輛本體的殼體21。單向離合器cl1允許發動機22相對于殼體21正旋轉，以及限制(阻止)發動機22相對于殼體22的負旋轉。

馬達mg1例如被構造為同步電動發電機，并且如上所述，馬達mg1的轉子被連接到行星齒輪30的太陽齒輪31。馬達mg2例如被構造為同步電動發電機，并且馬達mg2的轉子經由減速齒輪35連接到驅動軸36。逆變器41和42經由電力線54連接到電池50。平滑電容器57連接到電力線54。當逆變器41和42的多個切換元件(未示出)由馬達電子控制單元(下文稱為“馬達ecu”)40切換控制時，馬達mg1和mg2分別被逆變器41和42可旋轉地驅動。

雖然未示出，但是馬達ecu40被構造成包括作為其主要元件的cpu的微處理器，并且除了cpu之外還包括存儲處理程序的rom、臨時地存儲數據的ram、輸入和輸出端口以及通信端口。

驅動控制馬達mg1和mg2必需的來自各種傳感器的信號經由輸入端口輸入至馬達ecu40。作為被輸入馬達ecu40的信號，能夠給出下列信號：來自分別檢測馬達mg1和mg2的轉子的旋轉位置的旋轉位置檢測傳感器43和44的旋轉位置θm1和θm2；和來自檢測流過馬達mg1和mg2的相應相的電流的電流傳感器的相電流。

經由輸出端口從馬達ecu40輸出的逆變器41和42的切換元件(未示出)的切換控制信號等。

馬達ecu40經由通信端口連接到hvecu70。馬達ecu40基于來自hvecu70的控制信號驅動地控制馬達mg1和mg2，并且在必要時向hvecu70輸出關于馬達mg1和mg2的驅動狀態的數據。馬達ecu40基于來自旋轉位置檢測傳感器43和44的馬達mg1和mg2的轉子的旋轉位置θm1和θm2來計算馬達mg1和mg2的轉速nm1和nm2。

電池50例如被構造為鋰離子二次電池或者鎳氫二次電池，并且如上所述，經由電力線54連接到逆變器41和42。電池50由電池電子控制單元(下文稱為“電池ecu”)52管理。

雖然圖中未示出，但是電池ecu52被構造成包括作為其主要元件的cpu的微處理器，并且除了cpu之外還包括存儲處理程序的rom、臨時地存儲數據的ram、輸入和輸出端口以及通信端口。

管理電池50必需的來自各種傳感器的信號經由輸入端口輸入至電池ecu52。作為被輸入電池ecu52的信號，能給出下列信號：來自被布置在電池50的端子之間的電壓傳感器51a的電池電壓vb；來自附接至電池50的輸出端子的電流傳感器51b的電池電流ib(當從電池50放電時為正值)；以及來自附接至電池50的溫度傳感器51c的電池溫度tb。

電池ecu52經由通信端口連接到hvecu70，并且視需要向hvecu70輸出關于電池50的狀態的數據。電池ecu52基于來自電流傳感器51b的電池電流ib的積分值計算荷電狀態soc。荷電狀態soc是能夠從電池50放電的電力的容量對電池50的總容量的比。此外，電池ecu52基于計算出的荷電狀態soc和來自溫度傳感器51c的電池溫度tb計算輸入和輸出限值win和wout。輸入限值win是能夠被充給電池50的可允許充電電力，而輸出限值wout是能夠從電池50放電的可允許放電電力。

電池充電器60被連接到電力線54，并且包括ac/dc變換器和dc/dc變換器。ac/dc變換器將經由電源插頭61從外部電源供應的ac電力變換為dc電力。dc/dc變換器變換來自ac/dc變換器的dc電力的電壓，并且將具有變換后的電壓的dc電力供應至電池50側。當電源插頭61連接到外部電源，諸如商用電源時，電池充電器60的ac/dc變換器和dc/dc變換器由hvecu70控制，使得來自外部電源的電力被供應給電池50。

雖然未示出，但是hvecu70被構造成包括作為其主要元件的cpu的微處理器，并且除了cpu之外還包括存儲處理程序的rom、臨時地存儲數據的ram、輸入和輸出端口以及通信端口。

經由輸入端口將來自各種傳感器的信號輸入至hvecu70。作為被輸入hvecu70的信號，能給出下列信號：來自點火開關80的點火信號；來自檢測換擋桿81的操作位置的檔位傳感器82的檔位sp；來自檢測加速器踏板83的踏下量的加速器踏板位置傳感器84的加速器開度acc；來自檢測制動踏板85的踏下量的制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置bp；和來自車速傳感器88的車速v。

經由輸出端口從hvecu70輸出用于電池充電器60的控制信號等。

如上所述，hvecu70經由通信端口連接到發動機ecu24、馬達ecu40和電池ecu52，并且與發動機ecu24、馬達ecu40和電池ecu52交換各種控制信號和數據。

在按上文所述構造的第一實施例的混合動力車輛20中，發動機22以及馬達mg1和mg2被控制成使得在cd(電量耗盡)模式或者cs(電量維持)模式中，車輛在包括混合動力驅動(hv驅動)模式和電動驅動(ev驅動)模式的多種驅動模式中的一種模式中，使用基于加速器開度acc和車速v的驅動軸36的要求扭矩tp*來行駛。

在本文中，cd模式是與cs模式相比，在hv驅動模式和hv驅動模式之間向ev驅動模式賦予更高優先級的模式。在第一實施例中，當電池50的荷電狀態soc大于系統起動時的閾值shv1(例如，45％、50％、55％等)時，車輛以cd模式行駛，直到電池50的荷電狀態soc達到閾值shv2(例如，25％、30％、35％等)或者更低為止，而在電池50的荷電狀態soc達到等于閾值shv2或者更低時，車輛以cs模式行駛，直到系統停止為止。另一方面，當電池50的荷電狀態soc低于或者等于系統起動時的閾值shv1時，車輛以cs模式行駛，直到系統停止為止。順便提及，當電源插頭61在系統停止在充電點諸如家中的同時連接到外部電源時，電池充電器60被控制成使用來自外部電源的電力對電池50充電。

hv驅動模式是在行星齒輪30的齒輪架34(發動機22)被設定在可旋轉狀態的同時車輛通過使發動機22運轉而行駛的模式。ev驅動模式是在行星齒輪30的齒輪架34(發動機22)被設定成旋轉限制狀態的同時車輛20通過使用來自至少馬達mg2的扭矩來行駛而不使發動機22運轉的模式。ev驅動模式包括單驅動模式和雙驅動模式，在單驅動模式中，車輛通過來自僅僅馬達mg2的扭矩來行駛，并且在雙驅動模式中，車輛通過來自馬達mg1和馬達mg2的扭矩來行駛。

在hv驅動模式和ev驅動模式(單驅動模式、雙驅動模式)中，發動機22以及馬達mg1和mg2由hvecu70、發動機ecu24和馬達ecu40之間的協同控制而控制。下面將以這種順序描述ev驅動模式(單驅動模式、雙驅動模式)和hv驅動模式。

圖2和3是分別示出單驅動模式和雙驅動模式中的行星齒輪30的列線圖的示例的解釋圖。在圖2和3中，s軸線代表也為太陽齒輪31的轉速的馬達mg1的轉速nm1，c軸線代表也為齒輪架34的轉速的發動機22的轉速ne，r軸線代表也為齒圈32的轉速的驅動軸36的轉速np，并且m軸線代表也為減速齒輪35的轉速降低之前的齒輪的轉速的馬達mg2的轉速nm2。“ρ”代表行星齒輪30的傳動比(太陽齒輪31的齒數/齒圈32的齒數)，并且“gr”代表減速齒輪35的減速比。在圖2中，m軸線上的粗線箭頭表示從馬達mg2輸出的扭矩tm2，并且r軸線上的粗線箭頭指示在從馬達mg2輸出扭矩tm2時作用在驅動軸36上的扭矩(tm2×gr)。在圖3中，s軸線上的粗線箭頭表示從馬達mg1輸出的扭矩tm1，并且m軸線上的粗線箭頭表示從馬達mg2輸出的扭矩tm2，并且r軸線上的兩個粗線箭頭表示在從馬達mg1和mg2輸出扭矩tm1和tm2時作用在驅動軸36上的扭矩(-tm1/ρ+tm2×gr)。

下面，在列線圖中，假定關于轉速，圖2和圖3中值0上方的一側代表正旋轉，而圖2和圖3中值0下方的一側代表負旋轉，并且關于扭矩，圖2和3中的向上方向代表正扭矩，而圖2和3中的向下方向代表負扭矩。在這種情況下，由于馬達mg2的轉速nm2和驅動軸36的轉速np的符號彼此相反，所以減速齒輪35的減速比gr采取負值。

在單驅動模式中，hv-ecu70首先基于加速器開度acc和車速v設定行駛要求的要求扭矩tp*。然后，馬達mg1的扭矩指令值tm1*被設為零，并且馬達mg2的扭矩指令值tm2*被設定成使得在電池50的輸入和輸出限值win、wout范圍以及馬達mg2的負側(圖2中的向下側)上額定扭矩tm2rt1范圍內將要求扭矩tp*輸出至驅動軸36。這里，馬達mg2的負側額定扭矩tm2rt1的絕對值隨著馬達mg2的轉速nm2的絕對值增大而減小。然后，hvecu70將馬達mg1和mg2的扭矩指令值tm1*和tm2*發送至馬達ecu40。馬達ecu40執行逆變器41和42的切換元件的切換控制，使得以扭矩指令值tm1*和tm2*驅動馬達mg1和mg2。

因此，如圖2中所示，車輛能夠通過從馬達mg2輸出負扭矩tm2以使正扭矩(tm2×gr)作用在驅動軸36上來行駛。能夠在單驅動模式中輸出至驅動軸36的單驅動最大扭矩tpmax1等于通過將馬達mg2的負側額定扭矩tm2rt1乘以減速齒輪35的減速比gr獲得的值(tm2rt1×gr)。這易于從圖2的列線圖導出。隨著驅動軸36的轉速np增大，單驅動最大扭矩tpmax1減小。

在雙驅動模式中，hv-ecu70首先基于加速器開度acc和車速v設定行駛要求的要求扭矩tp*。然后，馬達mg1、mg2的扭矩指令值tm1*、tm2*被設定成使得在電池50的輸入和輸出限值win、wout的范圍以及馬達mg1和mg2的負側(圖3中的向下側)上的額定扭矩tm1rt1和tm2rt1的范圍中將要求扭矩tp*輸出至驅動軸36。這里，馬達mg1的負側額定扭矩tm1rt1的絕對值隨著馬達mg1的轉速nm1的絕對值增大而減小。然后，hvecu70將馬達mg1和mg2的扭矩指令值tm1*和tm2*發送至馬達ecu40。馬達ecu40以上述方式執行逆變器41、42的切換元件的切換控制。

因此，如圖3中所示，車輛能夠通過從馬達mg1和mg2輸出負扭矩tm1和tm2以使正扭矩(-tm1/ρ+tm2×gr)作用在驅動軸36上來行駛。能夠在雙驅動模式中輸出至驅動軸36的雙驅動最大扭矩tpmax2等于通過將馬達mg1的負側額定扭矩tm1rt1乘以行星齒輪30的傳動比ρ的倒數和(-1)獲得的值與通過將馬達mg2的負側額定扭矩tm2rt1乘以減速齒輪35的減速比gr獲得的值的和(-tm1rt1/ρ+tm2rt1×gr)。這易于從圖3的列線圖導出。雙驅動最大扭矩tpmax2隨著驅動軸36的轉速np增大而減小。

在第一實施例中，在ev驅動模式下，當要求扭矩tp*小于或者等于比單驅動最大扭矩tpmax1小的選擇閾值tpref時，選擇單驅動模式，而當要求扭矩tp*大于選擇閾值tpref時，選擇雙驅動模式。選擇閾值tpref隨著驅動軸36的轉速np增大而減小。

在第一實施例中，在雙驅動模式中，在被輸出至驅動軸36的總扭矩中，從馬達mg1輸出的作用在驅動軸36上的扭矩和從馬達mg2輸出的作用在驅動軸36上的扭矩的分配比被調節成使得來自馬達mg2的扭矩變得接近值(tpref/gr)或負側額定扭矩tm2rt1，值(tpref/gr)是通過將單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref除以減速齒輪35的減速比gr獲得的。

在hv驅動模式中，hv-ecu70首先基于加速器開度acc和車速v設定車輛行駛要求的要求扭矩tp*。然后，通過將設定的要求扭矩tp*乘以驅動軸36的轉速np來計算行駛要求的要求功率pp*。這里，作為驅動軸36的轉速np，能使用通過將馬達mg2的轉速nm2除以減速齒輪35的減速比gr獲得的轉速，或者是通過將車速v乘以換算系數獲得的轉速。然后，通過從要求功率pp*減去電池50的充電/放電要求功率pb*(當從電池50放電時為正值)計算車輛要求的要求功率pe*。然后，發動機22的目標轉速ne*和目標扭矩te*以及馬達mg1和mg2的扭矩指令值tm1*和tm2*被設定成使得從發動機22輸出要求功率pe*，并且使得在電池50的輸入和輸出限值win和wout的范圍以及馬達mg1和mg2的負側額定扭矩tm1rt1和tm2rt1的范圍中將要求扭矩tp*輸出至驅動軸36。然后，hvecu70將發動機22的目標轉速ne*和目標扭矩te*發送至發動機ecu24，并且將馬達mg1和mg2的扭矩指令值tm1*和tm2*發送至馬達ecu40。響應于從hvecu70接收目標轉速ne*和目標扭矩te*，發動機ecu24對發動機22執行進氣量控制、燃料噴射控制、點火控制等，使得發動機22基于目標轉速ne*和目標扭矩te*運轉。響應于從hvecu70接收扭矩指令值tm1*和tm2*，馬達ecu40以上述方式執行逆變器41、42的切換元件的切換控制。

接下來，將描述按上文所述構造的第一實施例的混合動力車輛20的操作，特別是判定是否以cd模式中的ev驅動模式起動發動機22的操作。圖4是示出由第一實施例的hvecu70執行的起動判定例程的一個示例的流程圖。在ev驅動模式中重復地執行這個例程(當未做出發動機22的起動判定時)。

當執行圖4的起動判定例程時，hvecu70首先接收數據，諸如加速器開度acc、車速v、電池50的輸出限值wout以及要求扭矩tp*(步驟s100)。這里，由加速器踏板位置傳感器84檢測到的值被作為加速器開度acc輸入，由車速傳感器88檢測到的值被作為車速v輸入，由電池ecu52計算出的值被作為電池50的輸出限值wout輸入，并且通過上述控制設定的值被作為要求扭矩tp*輸入。

在按上文所述地輸入數據之后，基于輸入的車速v和輸入的電池50的輸出限值wout設定針對加速器開度acc的發動機22的起動閾值ast(步驟s110)。這里，在第一實施例中，起動閾值ast關于車速v和電池50的輸出限值wout的關系被提前確定并且作為映射存儲，使得當給出車速v和電池50的輸出限值wout時，從映射和設定導出相應的起動閾值ast。起動閾值ast被設定成當車速v高時比車速v低時小，并且被設定成當電池50的輸出限值wout小時比電池50的輸出限值wout大時小。特別地，起動閾值ast被設定成使得其趨向于隨著車速v增大而減小，并且隨著電池50的輸出限值wout減小而減小。也能夠使用例如約60％至80％的值作為起動閾值ast。

然后，加速器開度acc和起動閾值ast被彼此比較(步驟s120)，并且當加速器開度acc大于起動閾值ast時，判定起動發動機22(步驟s190)，并且該例程終止。

當判定起動發動機22時，通過hvecu70、發動機ecu24和馬達ecu40之間的協同控制起動發動機22。圖5是示出當起動發動機22時的行星齒輪30的列線圖的一個示例的解釋圖。如圖5中所示，當啟動發動機22時，在電池50的輸入和輸出限值win和wout的范圍以及馬達mg1的正側額定扭矩tm1rt2和馬達mg2的負側額定扭矩tm2rt1的范圍內將用于啟動發動機22的正扭矩tm1從馬達mg1輸出，并且通過將作為用于抵消從馬達mg1輸出并且作用在驅動軸36上的扭矩(-tm1/ρ)的抵消扭矩tcr和要求扭矩tp*的和的正扭矩(tcr+tp*)除以減速齒輪35的減速比gr獲得的扭矩被從馬達mg2輸出。當發動機22被以這種方式啟動使得發動機22的轉速ne變得大于預定轉速(例如，800rpm或者1000rpm)時，則開始發動機22的操作控制(燃料噴射控制、點火控制等)。然后，當發動機22的起動完成時，驅動模式變為hv驅動模式。

當在步驟s120加速器開度acc小于或者等于起動閾值ast時，通過從加速器開度acc減去前次加速器開度(前次acc)獲得的值除以該例程的執行間隔δt，由此計算加速器操作速度δacc作為每單位時間的加速器開度acc增加量(步驟s130)。

然后，基于車速v和電池50的輸出限值wout設定用于判定是否發生加速器踏板83的快速踏下的快速踏下閾值δaref(步驟s140)。這里，在第一實施例中，快速踏下閾值δaref關于車速v和電池50的輸出限值wout的關系被提前確定，并且作為映射存儲在rom(未示出)中，使得當給出車速v和電池50的輸出限值wout時，從映射和設定導出相應的快速踏下閾值δaref。快速踏下閾值δaref被設定成當車速v高時比車速v低時小，并且被設定成當電池50的輸出限值wout小時比電池50的輸出限值wout大時小。特別地，快速踏下閾值δaref被設定成使得其趨向于隨著車速v增大而減小，并且隨著電池50的輸出限值wout減小而減小。例如能夠使用例如約0.5％/10msec至1.5％/10msec的值作為快速踏下閾值δaref。

在按上文所述地設定加速器操作速度δacc和快速踏下閾值δaref之后，加速器操作速度δacc和快速踏下閾值δaref被彼此比較(步驟s150)。當加速器操作速度δacc小于或者等于快速踏下閾值δaref時，判定未發生加速器踏板83的快速踏下，并且發動機22的用于要求扭矩tp*的起動閾值tst被設為值tst1(步驟s160)。這里，在第一實施例中，稍微大于雙驅動最大扭矩tpmax2的值被用作值tst1。值tst1隨著驅動軸36的轉速np增大而減小。

然后，要求扭矩tp*被與起動閾值tst比較(步驟s180)，并且當要求扭矩tp*小于或者等于起動閾值tst時，判定繼續ev驅動模式，并且例程終止，而當要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst時，判定起動發動機22(步驟s190)，并且例程終止。由于現在正在考慮其中起動閾值tst被設為值tst的情況，所以當在雙驅動模式中要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst(＝tst1)時，發動機22起動，使得驅動模式變為hv驅動模式。

當在步驟s150中加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時，則判定發生加速器踏板83的快速踏下，并且起動閾值tst被設為值tst2(步驟s170)。然后，執行步驟s180和之后的處理。這里，在第一實施例中，稍微小于單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref的值被用作值tst2。與值tst1相同，值tst2隨著驅動軸36的轉速np增大而減小。因此，當在單驅動模式中要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst(＝tst2)時，發動機22起動，使得驅動模式變為hv驅動模式。

在本文中，將描述當加速器操作速度δacc小于或者等于快速踏下閾值δaref時將起動閾值tst設定為大于雙驅動最大扭矩tpmax2的原因，以及當加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時將起動閾值tst設定為小于單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref的值tst2的原因。

圖6是示出單驅動最大扭矩tpmax1、雙驅動最大扭矩tpmax2、單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref以及起動閾值tst(值tst1或者值tst2)之間的關系的一個示例的解釋圖。如圖6中所示，從更大值側開始的值的順序為值tst1、雙驅動最大扭矩tpmax2、單驅動最大扭矩tpmax1、選擇閾值tpref以及值tst2。

由于現在考慮cd模式中的ev驅動模式的情況，所以與cs模式中相比，需要賦予ev驅動模式更高優先級。當加速器操作速度δacc小于或者等于快速踏下閾值δaref時，由于大于雙驅動最大扭矩tpmax2的值tst1被設定為起動閾值tst，所以能夠抑制發動機22的起動，即抑制從ev驅動模式至hv驅動模式的轉變。

然而，當值tst1被用作起動閾值tst時，從雙驅動模式起動發動機22。如圖3和5所示，當從雙驅動模式起動發動機22時，由于來自馬達mg1的扭矩從負變為正，所以從馬達mg1輸出并且作用在驅動軸36上的扭矩從正變為負，使得存在被輸出至驅動軸36的總正扭矩可能稍微大量降低的可能性。如果當執行加速器踏板83的快速踏下時發生這種現象，則駕駛員可能感覺遲鈍。此外，在雙驅動模式下，由于來自馬達mg2的扭矩接近于通過將單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref除以減速齒輪35的減速比gr獲得的值(tpref/gr)，或者接近于負側額定扭矩tm2rt1，所以存在不可能使抵消扭矩tcr從馬達mg2作用在驅動軸36上的情況。在這種情況下，存在使駕駛員更多地感覺到遲鈍(使駕駛員感覺到遲鈍更長時間)的可能性。

在第一實施例中，當加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時，判定發生加速器踏板83的快速踏下，并且起動閾值tst被設定為值tst2。因此，在當前驅動模式為單驅動模式時，發動機22在要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst時從單驅動模式起動。如圖2和5中所示，當從單驅動模式起動發動機22時，來自馬達mg1的扭矩從值0變為正。因而，與來自馬達mg1的扭矩從負變為正的情況相比，能夠在起動發動機22時抑制被輸出至驅動軸36的總正扭矩的減小。結果，能夠在執行加速器踏板83的快速踏下時抑制使駕駛員感覺到遲鈍。如果值tst2被設定為小于單驅動最大扭矩tpmax1達到能夠引使抵消扭矩tcr從馬達mg2作用在驅動軸36上的程度，則能夠更充分地抑制被輸出至驅動軸36的總正扭矩的減小，因而能夠進一步抑制使駕駛員感覺到遲鈍。

在上述第一實施例的混合動力車輛20中，當加速器操作速度δacc在cd模式中的ev驅動模式中大于快速踏下閾值δaref時，起動閾值tst被設定成比單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref小的值tst2。因此，在當前驅動模式為單驅動模式時，發動機22在要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst時從單驅動模式起動。結果，與從雙驅動模式起動發動機22的情況相比，能夠在執行加速器踏板83的快速踏下時抑制使駕駛員感覺到遲鈍。

在第一實施例的混合動力車輛20中，已經給出了對當判定是否以cd模式中的ev驅動模式起動發動機22的操作的說明。在起動發動機22以變為hv驅動模式之后，可以構造成例如當要求扭矩tp*變得小于或者等于值tst2時，發動機22停止以變為ev驅動模式。通過這種構造，取決于之后加速器操作速度δacc是否大于快速踏下閾值δaref，能夠通過切換起動閾值tst來應對。

在第一實施例的混合動力車輛20中，已經給出對在判定是否以cd模式中的ev驅動模式起動發動機22的操作的說明。在cs模式中的ev驅動模式中，可以構造成例如起動閾值tst被與加速器操作速度δacc和快速踏下閾值δaref之間的大小關系無關地設定成值tst2，并且當要求扭矩tp*變得大于起動閾值tst時，則發動機22起動以變為hv驅動模式。電池50的荷電狀態soc通常在cs模式中比cd模式中低。因此，通過以這種方式設定起動閾值tst，能夠抑制電池50的荷電狀態soc的降低。

在第一實施例的混合動力車輛20中，已經給出對在判定是否以cd模式中的ev驅動模式起動發動機22的操作的說明。在不存在cd模式和cs模式之間的選擇的情況下(例如，混合動力車輛不包括電池充電器60)，可以構造成與第一實施例中相同，在ev驅動模式中持續地判定是否起動發動機22。

在第一實施例的混合動力車輛20中，單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref被設訂為比單驅動最大扭矩tpmax1小的值。然而，選擇閾值tpref可以被設定成等于單驅動最大扭矩tpmax1的值。

在第一實施例的混合動力車輛20中，基于車速v和電池50的輸出限值wout設定起動閾值ast。然而，起動閾值ast可以僅基于車速v設定，或者可以僅基于電池50的輸出限值wout設定，或者固定值可以被用作起動閾值ast。

在第一實施例的混合動力車輛20中，在ev驅動模式中，當加速器開度acc大于起動閾值ast時，判定起動發動機22，而在加速器開度acc小于或者等于起動閾值ast時，根據加速器操作速度δacc和快速踏下閾值δaref之間的大小關系設定起動閾值tst，并且當要求扭矩tp*大于起動閾值tst時，判定起動發動機22。然而，可以與加速器開度acc無關地，根據加速器操作速度δacc和快速踏下閾值δaref之間的大小關系設定起動閾值tst(甚至在加速器開度acc大于起動閾值tst時)，并且可以在要求扭矩tp*大于起動閾值tst時，判定起動發動機22。

在第一實施例的混合動力車輛20中，基于車速v和電池50的輸出限值wout設定快速踏下閾值δaref。然而，快速踏下閾值δaref可以僅基于車速設定，或者可以僅基于電池50的輸出限值wout設定，或者固定值可以被用作快速踏下閾值δaref。

在第一實施例的混合動力車輛20中，當加速器操作速度δacc小于或者等于快速踏下閾值δaref時，起動閾值tst被設定為大于雙驅動最大扭矩tpmax2的值tst1。然而，當加速器操作速度δacc小于或者等于快速踏下閾值δaref時，起動閾值tst可以被設定為等于雙驅動最大扭矩tpmax2的值，或者可以被設定為小于雙驅動最大扭矩tpmax2并且大于單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref的值。

在第一實施例的混合動力車輛20中，當加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時，起動閾值tst被設定為小于單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref的值。然而，當加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時，起動閾值tst可以被設定為等于選擇閾值tpref的值。

在第一實施例的混合動力車輛20中，單向離合器cl1附接至發動機22的曲軸26(行星齒輪30的齒輪架34)。然而，如圖7的第二實施例的混合動力車輛120中所示，可以設置制動器br1，制動器br1用于相對于殼體21不可旋轉地固定發動機22的曲軸26，以及相對于殼體21可旋轉地釋放發動機22的曲軸26。在這種情況下，在ev驅動模式中，制動器br1可以被置于接合狀態，以將發動機22設定在旋轉限制狀態中。另一方面，在hv驅動模式中，制動器br1可以被置于釋放狀態，以將發動機22設定在可旋轉狀態中。

在第一實施例的混合動力車輛20中，馬達mg2經由減速齒輪35連接到驅動軸36。然而，馬達mg2可以直接連接到驅動軸36。可替選地，馬達mg2可以經由變速箱連接到驅動軸36。

在第一實施例的混合動力車輛20中，行星齒輪組包括單行星齒輪30。然而，行星齒輪組可以包括多個行星齒輪。在這種情況下，可以采用圖8的第三實施例的混合動力車輛220中所示的構造。

圖8的第三實施例的混合動力車輛220包括行星齒輪230和240(作為行星齒輪組代替混合動力車輛20的行星齒輪30)、離合器cl2和制動器br2。

行星齒輪230被構造成單小齒輪型行星齒輪，并且包括外齒式太陽齒輪231、內齒式齒圈232、與太陽齒輪231和齒圈232嚙合的多個小齒輪233以及齒輪架234，齒輪架234以允許小齒輪233在它們的軸線上旋轉并且繞太陽齒輪231旋轉的方式保持小齒輪233。馬達mg2的轉子連接到太陽齒輪231。發動機22的曲軸26連接到齒圈232。經由差動齒輪38和齒輪機構37聯接到驅動輪39a和39b的驅動軸236被連接到齒輪架234。

行星齒輪240被構造成單小齒輪型行星齒輪，并且包括外齒式太陽齒輪241、內齒式齒圈242、與太陽齒輪241和齒圈242嚙合的多個小齒輪243以及齒輪架24，齒輪架24以允許小齒輪243在它們的軸線上旋轉并且繞太陽齒輪241旋轉的方式保持小齒輪2434。馬達mg1的轉子連接到太陽齒輪241。驅動軸236連接到齒輪架244。

離合器cl2用于在行星齒輪230的太陽齒輪231/馬達mg2的轉子與行星齒輪240的齒圈242之間建立連接，以及釋放它們之間的連接。制動器br2用于相對于殼體21不可旋轉地固定(連接)行星齒輪240的齒圈242，以及相對于殼體21可旋轉地釋放齒圈242。

圖9至11是分別示出在第三實施例的混合動力車輛220中處于單驅動模式、雙驅動模式的行星齒輪230和240的列線圖示例的解釋圖以及當在離合器cl2置于接合狀態并且制動器br2置于釋放狀態的同時起動發動機22時的行星齒輪230和240的列線圖示例的解釋圖。

在圖9至圖11中，s1-r2軸線代表也為行星齒輪230的太陽齒輪231的轉速以及行星齒輪240的齒圈242的轉速的馬達mg2的轉速nm2，c1-c2軸線代表也為行星齒輪230和240的齒輪架234和244的轉速的驅動軸236的轉速np，r1軸線代表也為行星齒輪230的齒圈232的轉速的發動機22的轉速ne，并且s2軸線代表也為行星齒輪240的太陽齒輪241的轉速的馬達mg1的轉速nm1。

在圖9中，s1-r2軸線上的粗線箭頭代表從馬達mg2輸出的扭矩tm2，并且c1-c2軸線上的粗線箭頭代表從馬達mg2輸出并且作用在驅動軸236上的扭矩(tm2×k2)。換算系數k2是用于將馬達mg2的扭矩tm2變換為驅動軸236的扭矩的系數。在圖10和圖11中，s2軸線上的粗線箭頭代表從馬達mg1輸出的扭矩tm1，s1-r2軸線上的粗線箭頭代表從馬達mg2輸出的扭矩tm2，并且c1-c2軸線上的兩個粗線箭頭代表從馬達mg1和mg2輸出并且作用在驅動軸236上的扭矩(tm1×k1+tm2×k2)。換算系數k1是用于將馬達mg1的扭矩tm1變換為驅動軸236的扭矩的系數。

在圖9至圖11的情況下，由于離合器cl2置于接合狀態，所以行星齒輪230的太陽齒輪231的轉速、馬達mg2的轉速nm2與行星齒輪240的齒圈242的轉速彼此相等。因此，行星齒輪230、240起所謂的四元件行星齒輪組的作用。

在單驅動模式中，如圖9中所示，車輛能夠通過從馬達mg2輸出正扭矩tm2以使正扭矩(tm2×k2)作用在驅動軸236上來行駛。單驅動最大扭矩tpmax1等于通過將馬達mg2的正側額定扭矩tm2rt2乘以換算系數k2獲得的值(tm2rt2×k2)。這易于從圖9的列線圖導出。

在雙驅動模式中，如圖10中所示，車輛能夠通過從馬達mg1輸出負扭矩tm1并且從馬達mg2輸出正扭矩tm2以使正扭矩(tm1×k1+tm2×k2)作用在驅動軸236上來行駛。雙驅動最大扭矩tpmax2等于通過將馬達mg1的負側額定扭矩tm1rt1乘以換算系數k1獲得的值與通過將馬達mg2的正側額定扭矩tm2rt2乘以換算系數k2獲得的值的和(tm1rt1×k1+tm2rt2×k2)。這易于從圖10的列線圖導出。

在起動發動機22時，如圖11中所示，從馬達mg1輸出正扭矩tm1以啟動發動機22。通過圖10和圖11應明白，在從雙驅動模式起動發動機22時，來自馬達mg1的扭矩從負扭矩變為正扭矩，并且從馬達mg1輸出并且作用在驅動軸236上的扭矩從正變為負。因此，存在被輸出至驅動軸236的總正扭矩稍微大量地降低的可能性。因此，與第一實施例的情況相同，通過在加速器操作速度δacc大于快速踏下閾值δaref時執行圖4的判定例程，以將起動閾值tst設定為小于單驅動模式和雙驅動模式之間的選擇閾值tpref的值tst2，能夠獲得與第一實施例類似的有利效果。

將描述實施例的主要元件和發明內容中所述的本發明的主要元件之間的對應關系。在第一實施例中，發動機22是“發動機”的一個示例。馬達mg1是“第一馬達”的一個示例。行星齒輪30是“行星齒輪組”的一個示例。馬達mg2是“第二馬達”的一個示例。單向離合器cl1是“旋轉限制機構”的一個示例。電池50是“電池”的一個示例。hvecu70、發動機ecu24和馬達ecu40是“電子控制單元”的一個示例。此外，執行圖4中的起動判定例程的hvecu70也是“電子控制單元”的一個示例。

第一實施例的主要元件和發明內容中所述的本發明的主要元件之間的對應關系僅是特別解釋用于執行發明內容中所述的本發明的第一實施例的模式的一個實例，無意限制發明內容中所述的本發明的元件。也就是說，應基于發明內容中的說明解釋發明內容中所述的本發明，并且第一實施例僅是發明內容中所述的本發明的一個特定示例。

雖然已經參考實施例描述了用于執行本發明的模式，但是本發明決不限于那些實施例，并且在不偏離本發明的范圍內當然能夠被以各種模式執行。

本發明適用于混合動力車輛20的制造行業等。