專利名稱：混合電動車輛的驅動控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于混合電動車輛(hybrid electric vehicle)的驅動裝置背景技術第3045063號日本專利公開了一種用于混合電動車輛的驅動裝置，其中第一電動機/發(fā)電機和發(fā)動機中的一個與行星齒輪組的太陽輪相連，而第一電動機/發(fā)電機和發(fā)動機中的另一個與行星齒輪組的行星齒輪架相連。第二電動機/發(fā)電機與環(huán)形齒輪的輸出軸相連。第一電動機/發(fā)電機主要用作發(fā)電機，而第二電動機/發(fā)電機主要用于使車輛行駛。所連接的行星齒輪組用作差動機構。發(fā)動機輸出功率的一部分用于發(fā)電，并且由發(fā)電機所產生的電力從電動機被輸出。因此，行星齒輪組用作連續(xù)可變傳動裝置或用作用于增加和減少輸出轉矩的機構。

發(fā)明內容
當在驅動裝置中的任何電動機/發(fā)電機中出現(xiàn)故障時，將出現(xiàn)下列問題。
首先，當在第一電動機/發(fā)電機中出現(xiàn)故障時，發(fā)動機的輸出轉矩不能被傳送到環(huán)形齒輪，并且僅來自第二電動機/發(fā)電機的轉矩被傳送到環(huán)形齒輪。當靠電動機運行時，在一定量的運行后運行必須被停止以防止電池過充電。詞句“在第一電動機/發(fā)電機中出現(xiàn)故障”表示即使電力被提供時第一電動機/發(fā)電機根本不旋轉或不充分旋轉的狀態(tài)，而是在從外部輸入旋轉轉矩時才旋轉。
當第一電動機/發(fā)電機出現(xiàn)故障時，發(fā)動機轉矩既不被傳送到第一電動機/發(fā)電機，也不被傳送到第二電動機/發(fā)電機，并且第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機均不執(zhí)行發(fā)電。
此外，當發(fā)動機怠速運轉或處于停止狀態(tài)時，當由于電動機運行第一電動機/發(fā)電機出現(xiàn)故障時，此后第一電動機/發(fā)電機不能提供起動發(fā)動機的轉矩。
下面將說明第二電動機/發(fā)電機的故障。詞句“第二電動機/發(fā)電機有故障”表示一種狀態(tài)，即，盡管當旋轉轉矩從外部被輸入到第二電動機/發(fā)電機時，第二電動機/發(fā)電機也可旋轉，但其沒有發(fā)電或發(fā)電不足。
當第二電動機/發(fā)電機出現(xiàn)故障時，根據第一電動機/發(fā)電機傳送到太陽輪的轉矩和發(fā)動機傳送到行星齒輪架的轉矩之間的相關性，傳送到環(huán)形齒輪的轉矩被確定。第一電動機/發(fā)電機必須進行發(fā)電以使太陽輪產生轉矩。在該狀態(tài)下以及在一定量的運行后，運行必須被停止以防止電池過充電。
此外，當在控制第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機的控制器中出現(xiàn)故障時，第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機空轉運轉，并且發(fā)動機的輸出轉矩不能被傳送到環(huán)形齒輪作為驅動力。
因此，本發(fā)明的一個目的是當混合電動車輛的電動機/發(fā)電機出現(xiàn)某些故障時，使混合電動車輛能夠利用發(fā)動機輸出轉矩行駛，其中兩個電動機/發(fā)電機和內燃機通過差動機構相連。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種混合電動車輛的驅動裝置。該驅動裝置包括差動(differential)裝置，其包括第一旋轉部件、第二旋轉部件和根據第一旋轉部件和第二旋轉部件的相對旋轉旋轉的第三旋轉部件；內燃機，與包括第三旋轉部件的兩個旋轉部件中的一個相連；第一電動機/發(fā)電機和驅動輪，與兩個旋轉部件中的另一個相連；第二電動機/發(fā)電機，與除兩個旋轉部件之外的旋轉部件相連；電池，與第一電動機/發(fā)電機并與第二電動機/發(fā)電機電連接；限制部件，限制第二電動機/發(fā)電機的旋轉；和可編程控制器。
控制器被編程成檢測第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機中的其中一個的故障，并且當檢測到故障時，通過限制部件限制第二電動機/發(fā)電機的旋轉。
本發(fā)明也提供了一種驅動裝置的控制方法，該驅動裝置包括差動裝置，其包括第一旋轉部件、第二旋轉部件和根據第一旋轉部件和第二旋轉部件的相對旋轉旋轉的第三旋轉部件；內燃機，與包括第三旋轉部件的兩個旋轉部件中的一個相連；第一電動機/發(fā)電機和驅動輪，與兩個旋轉部件中的另一個相連；第二電動機/發(fā)電機，與除兩個旋轉部件之外的旋轉部件相連；電池，與第一電動機/發(fā)電機并與第二電動機/發(fā)電機電連接；限制部件，限制第二電動機/發(fā)電機的旋轉。
控制方法包括檢測第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機中的其中一個的故障；當檢測到故障時，通過限制部件，限制第二電動機/發(fā)電機的旋轉。
本發(fā)明也提供了一種如上所述的驅動裝置，其還包括混合控制器，被編程成控制從電池提供的電力和控制充電到電池的電力；發(fā)動機控制器，被編程成控制發(fā)動機輸出的轉矩；和第三控制器，被編程成檢測混合控制器的故障。
發(fā)動機控制器還被編程成當檢測到混合控制器有故障時，通過限制部件，限制第二電動機/發(fā)電機的旋轉。
在其余的說明書中，本發(fā)明的細節(jié)以及其它的特征和優(yōu)點被列出并在附圖中被示出。


圖1是說明根據本發(fā)明的混合電動車輛的驅動裝置的配置的示意圖；圖2是應用于驅動裝置的行星齒輪組的共線圖；圖3是說明驅動裝置的控制系統(tǒng)的配置的方框圖；圖4A和4B是說明在電動機出現(xiàn)故障期間控制器執(zhí)行故障安全控制例程的流程圖，圖4C-4J是對應于根據本發(fā)明的圖4A和圖4B的流程圖中的處理的共線圖；
圖5A-5J是與圖4A-4J類似的，說明在發(fā)電機出現(xiàn)故障期間的控制的示圖；圖6A是說明當控制器出現(xiàn)故障時所執(zhí)行的故障安全控制例程的流程圖，圖6B-6G是對應于根據本發(fā)明的圖6A的流程圖中的處理的共線圖；圖7A-7C是說明根據圖6A-6G所執(zhí)行的控制結果的時序圖。
具體實施例方式
參照圖1，混合電動車輛的驅動裝置包括行星齒輪組1、內燃機2、第一電動機/發(fā)電機3和第二電動機/發(fā)電機4。
第一電動機/發(fā)電機3主要用于為車輛行駛和為再生發(fā)電提供驅動力。第二電動機/發(fā)電機4主要用作發(fā)電機和發(fā)動機起動電動機。
行星齒輪組1包括太陽輪(sun gear)S、行星齒輪架(planetcarrier)C和環(huán)形齒輪(ring gear)R。
發(fā)動機2的旋轉軸2S與行星齒輪架C相連，第一電動機/發(fā)電機3的旋轉軸3S與環(huán)形齒輪R相連，以及第二電動機/發(fā)電機4的旋轉軸4S與太陽輪S相連。太陽輪S對應于如在后附的權利要求中所述的第一旋轉部件，環(huán)形齒輪R對應于如在后附的權利要求中所述的第二旋轉部件和行星齒輪架C對應于如在后附的權利要求中所述的第三旋轉部件。
第一電動機/發(fā)電機3的旋轉軸3S通過減速齒輪單元5、差速器6和驅動軸7與驅動輪8相連。在車輛行駛期間，旋轉軸3S總是與驅動軸8一起旋轉。
將太陽輪S固定到固定部分9上的電磁離合器11被設置到驅動裝置。當被供電時電磁離合器11接合，限制太陽輪S和第二電動機/發(fā)電機4的旋轉，固定部分9由支承第二電動機/發(fā)電機4的旋轉軸4S的部件配置。電磁離合器11對應于如在后附的權利要求中所述的約束部件。
參照圖2，下面將對電磁離合器11被釋放狀態(tài)下的在太陽輪S、行星齒輪架C和環(huán)形齒輪R之間的轉矩關系進行說明。圖2中的在水平軸上的每一部件之間的間隔對應于部件之間的傳動比(gear ratio)。換句話說，在太陽輪S、行星齒輪架C和環(huán)形齒輪R之間的轉矩關系為在第二電動機/發(fā)電機4、發(fā)動機2和第一電動機/發(fā)電機3之間的關系。在圖2中，每一箭頭的長度表示轉矩的大小。向上箭頭表示輸出軸轉矩，而向下箭頭表示輸入軸轉矩。圖2表示發(fā)動機2和第一電動機/發(fā)電機3輸出轉矩的狀態(tài)，輸出軸轉矩部分用于驅動車輛，剩余的輸出軸轉矩用于利用第二電動機/發(fā)電機4發(fā)電。
因此車輛的驅動轉矩為部分發(fā)動機轉矩和部分第一電動機/發(fā)電機3的輸出轉矩的和。這些輸出轉矩的分配比取決于車輛所需的驅動轉矩和第二電動機/發(fā)電機4的發(fā)電負荷的平衡。
參照圖3，下面將說明根據本發(fā)明的驅動裝置的控制系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)包括混合控制器21和發(fā)動機控制器22?；旌峡刂破?1和發(fā)動機控制器22分別由微計算機配置，該微計算機包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和輸入-輸出接口(I/O接口)?？刂破?1也可以由多個微計算機配置，也可以控制器22由多個微計算機配置，可以將兩個控制器21和22整合成一個控制單元。
來自檢測車輛加速踏板壓下量的加速踏板壓下傳感器23A和檢測車輛速度的車輛速度傳感器23B的檢測數據作為信號被輸入到混合控制器21和發(fā)動機控制器22。
混合控制器21根據加速踏板被壓下的量設置車輛的目標驅動力。從發(fā)動機2和第一電動機/發(fā)電機3所輸出的轉矩根據事先設置的模式并根據車輛速度被控制，使得目標驅動力可被獲得。此外，電池24的充電狀態(tài)(SOC)被輸入到混合控制器21?；旌峡刂破?1根據SOC確定是否需要對電池24進行充電。當需要充電時，考慮充電所需的第二電動機/發(fā)電機4的驅動轉矩，設置目標驅動力。上述的輸出轉矩控制傳統(tǒng)上是已知的，相應地這里對其的說明將被省略。
控制系統(tǒng)還包括電動機控制部分25，其響應來自混合控制器21的輸出控制信號，控制從電池24提供到第一電動機/發(fā)電機3的電力；和發(fā)電機控制部分26，其響應來自混合控制器21的輸出控制信號控制從第二電動機/發(fā)電機4提供到電池的電力。電動機控制部分25和發(fā)電機控制部分26分別由變換器或轉換器配置。
另一方面，發(fā)動機控制器22根據來自混合控制器21的轉矩控制命令執(zhí)行發(fā)動機2的輸出控制。發(fā)動機2的輸出控制例如通過控制設置到發(fā)動機2的電子節(jié)氣門被執(zhí)行，并且該控制也是公知的。發(fā)動機控制器22根據來自混合控制器21的離合器控制命令控制電磁離合器11的接合和釋放。
當混合控制器21有故障時，發(fā)動機控制器22根據來自加速踏板壓下傳感器23A的信號計算目標驅動力，并且控制發(fā)動機2的輸出轉矩以獲得目標驅動力。
同時，發(fā)動機控制器22釋放電磁離合器11。
自診斷裝置27被置入混合控制器21以診斷混合器21是否有故障。自診斷裝置27由與上述的微計算機獨立的微計算機配置。當混合控制器21被確定為已有故障時，自診斷裝置27將表示混合控制器21有故障的信號輸出到發(fā)動機控制器22。詞句“混合控制器21有故障”表示混合控制器21不能實現(xiàn)控制的狀態(tài)，換句話說，響應輸入信號應當被返回的輸出信號的狀態(tài)沒有被輸出。
參照圖4A-4J，下面將說明與第一電動機/發(fā)電機3的故障有關的驅動裝置控制系統(tǒng)的控制。應當注意，圖4A和4B示出了由混合控制器21所實現(xiàn)的控制例程，圖4C-4J示出了通過執(zhí)行控制例程的每一過程所獲得的每一齒輪的旋轉速度和轉矩。與混合電動車輛開始移動同時開始執(zhí)行該例程，并且繼續(xù)直到混合電動車輛停止行駛為止。
在步驟S1中，通過將控制命令輸出到電動機控制部分25，發(fā)電機控制部分26和發(fā)動機控制器22，混合控制器21執(zhí)行驅動裝置的正常運行控制。詞句“正常運行”表示發(fā)動機2和第一電動機/發(fā)電機3輸出轉矩的狀態(tài)，部分轉矩用于驅動車輛，剩余的轉矩由第二電動機/發(fā)電機4用于發(fā)電。電磁離合器11被釋放。根據該控制，轉矩被分配，如圖4C中所示。這與圖2中的關系相同。
在步驟S2中，混合控制器21確定第一電動機/發(fā)電機是否有故障。具體地說，當響應輸入電力由第一電動機/發(fā)電機3輸出的轉矩在所設置的額定輸出轉矩的±20％的范圍以外時，第一電動機/發(fā)電機3被確定為有故障。當輸出轉矩在該范圍內時，第一電動機/發(fā)電機3被確定為正常工作。應當注意，與混合控制器21并行，自診斷裝置27也執(zhí)行由第一電動機/發(fā)電機3所輸出的轉矩的監(jiān)視。
當發(fā)現(xiàn)第一電動機/發(fā)電機3運行沒有故障時，混合控制器21繼續(xù)步驟S1的正常運行控制。
參照圖4D，另一方面，當第一電動機/發(fā)電機3有故障并且由第一電動機/發(fā)電機3所輸出的轉矩變?yōu)榱銜r，車輛僅靠傳送到環(huán)形齒輪R的發(fā)動機轉矩行駛，該發(fā)動機轉矩等于在發(fā)動機2的輸出轉矩和由第二電動機/發(fā)電機4所使用的轉矩之間的差。
當第一電動機/發(fā)電機3被確定為有故障時，在步驟S3中，混合控制器21確定電池24的SOC是否大于預定量。這里預定量被設置為完全充電的80％。
當步驟S3的確定為肯定的時，混合控制器21執(zhí)行步驟S4的處理。當步驟S3的確定為否定的時，執(zhí)行步驟S10的處理。
在步驟S4中，通過將控制信號輸出到發(fā)電機控制部分26，混合控制器21將第二電動機/發(fā)電機4的旋轉速度設置為零。
接下來，在步驟S5中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，并且發(fā)動機控制器22接合電磁離合器11。因此，太陽輪S被固定到固定部分9，并且此后，如圖4E中所示，由發(fā)動機2所輸出的轉矩的全部量通過環(huán)形齒輪R被輸出到驅動輪8。
接下來，在步驟S6中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，使發(fā)動機控制器22根據加速踏板壓下量和車輛速度執(zhí)行發(fā)動機2的輸出控制。因此，車輛僅靠由發(fā)動機2所輸出的轉矩行駛。
接下來，在步驟S7中，混合控制器21確定車輛是否處于在其要停止前的狀態(tài)。具體地說，進行車輛行駛速度是否小于預定速度進行確定。這里該預定速度被設置為4公里/小時。
當車輛行駛速度小于預定速度時，混合控制器21執(zhí)行圖4B中的步驟S13的處理。當車輛行駛速度不低于預定速度時，混合控制器21在步驟S8中，確定SOC是否顯示下降。
當SOC顯示不下降時，混合控制器21重復從步驟S4往下的處理。當SOC顯示下降時，在步驟S9中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，使發(fā)動機控制器22釋放電磁離合器11。因此，已被固定的太陽輪S變?yōu)樽杂尚D。
接下來，在步驟S10中，混合控制器21將控制信號輸出到發(fā)電機控制部分26，使第二電動機/發(fā)電機4執(zhí)行發(fā)電，由此執(zhí)行電池24的充電。參照圖4F，因此，由發(fā)動機2所輸出的轉矩被再次分配給車輛行駛和第二電動機/發(fā)電機4的發(fā)電，并且與車輛行駛并行執(zhí)行電池24的充電。
接下來，在步驟S11中，混合控制器21確定車輛是否處于要停止前的狀態(tài)。具體地說，進行車輛行駛速度是否小于預定速度的確定。這里的確定與步驟S7的確定相同。當車輛行駛速度小于預定速度時，混合控制器21執(zhí)行圖4B中的步驟S13的處理。當車輛行駛速度不小于預定速度時，在步驟S12中，混合控制器21確定電池24的SOC是否大于預定量。該確定與步驟S3的確定相同。當電池的SOC大于預定量時，混合控制器21執(zhí)行從步驟S4往下的處理。換句話說，第二電動機/發(fā)電機4的發(fā)電被停止，并且由發(fā)動機所輸出的轉矩的全部量用于使車輛行駛。
另一方面，當電池24的SOC不大于預定量時，混合控制器21重復從步驟S10往下的處理。換句話說，與車輛的行駛并行，電池24的充電被執(zhí)行。
因此，當第一電動機/發(fā)電機3出現(xiàn)故障時，混合控制器21使用發(fā)動機2的輸出唯一用于車輛行駛，或根據電池24的SOC用于車輛行駛和電池24的充電。
參照圖4B，當確定在步驟S7或在步驟S11的上述過程中車輛行駛速度小于預定速度時，在步驟S13中，混合控制器21確定電磁離合器11是否處于接合位置。當電磁離合器11處于接合位置時，在步驟S14中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，釋放電磁離合器11。
當太陽輪S被固定時，在減速期間從驅動輪8輸入到環(huán)形齒輪R的旋轉轉矩通過行星齒輪架C被專門輸入到發(fā)動機2，并且發(fā)動機2的旋轉阻力(resistance)用作對環(huán)形齒輪R的發(fā)動機制動。換句話說，得到根據固定傳動比驅動輪8和發(fā)動機2被直接連接的狀態(tài)。
當車輛行駛速度減少到等于或小于預定速度時，發(fā)動機2的旋轉速度因此下降到低于怠速旋轉速度，由此可能發(fā)生發(fā)動機失速(stall)。在步驟S14中，執(zhí)行電磁離合器11的釋放，以避免這樣的發(fā)動機失速。參照圖4G，當電磁離合器被釋放時，環(huán)形齒輪R的部分旋轉轉矩被傳送到第二電動機/發(fā)電機4，并且第二電動機/發(fā)電機4執(zhí)行再生發(fā)電。
接下來，在步驟S15中，在發(fā)動機2保持怠速旋轉速度時，通過將控制信號輸出到發(fā)電機控制部分26，混合控制器21控制第二電動機/發(fā)電機4的再生發(fā)電，由此通過環(huán)形齒輪R由于伴隨第二電動機/發(fā)電機4的再生發(fā)電的旋轉阻力減小驅動輪8的旋轉。在步驟S13中，當電磁離合器11未處于接合位置時，即當電磁離合器11已被釋放時，混合控制器21略過步驟S14的處理并執(zhí)行步驟S15的處理。
接下來，在步驟S16中，混合控制器21確認車輛行駛速度已變?yōu)榱恪?br> 接下來，在步驟S17中，混合控制器21停止第二電動機/發(fā)電機4的再生發(fā)電，并且將信號輸出到發(fā)動機控制器22，停止發(fā)動機2的旋轉。參照圖4H，因此，環(huán)形齒輪R、行星齒輪架C和太陽輪S均停止旋轉。
接下來，在步驟S18中，混合控制器21確定重新起動車輛的操作是否在進行。具體地說，混合控制器21根據加速踏板壓下量確定加速踏板是否已被壓下。
當在步驟S18中所進行的確定為否定時，混合控制器21結束該例程。
當在步驟S18中所進行的確定為肯定時，在步驟S19中，混合控制器21將控制信號輸出到發(fā)電機控制部分26，通過電池24的電力使第二電動機/發(fā)電機4作為電動機工作。參照圖4I，通過行星齒輪架C，從太陽輪R，執(zhí)行發(fā)動機2的起動。
接下來，在步驟S20中，混合控制器21將信號輸出到發(fā)動機控制器22，起動發(fā)動機。
當發(fā)動機2起動時，在步驟S21中，混合控制器21將第二電動機/發(fā)電機4的操作從電動機轉換到發(fā)電機，使第二電動機/發(fā)電機4利用發(fā)動機2從行星齒輪架C傳送的轉矩通過太陽輪S執(zhí)行發(fā)電。
同時，發(fā)動機2通過環(huán)形齒輪R將轉矩從行星齒輪架C傳送到驅動輪8，使車輛開始移動。因此，由發(fā)動機2所輸出的轉矩被分配到太陽輪S和環(huán)形齒輪R，如圖4J所示。
在完成步驟S21的處理之后，混合控制器21重復從步驟S3往下的處理。
通過執(zhí)行該例程，當第一電動機/發(fā)電機3有故障時，第二電動機/發(fā)電機4的旋轉通過電磁離合器11被固定，發(fā)動機2所輸出的轉矩用于使車輛行駛。此外，當電池24的SOC下降時，電磁離合器11被釋放，并且通過使用發(fā)動機2所輸出的轉矩執(zhí)行第二電動機/發(fā)電機4的發(fā)電可對電池24進行充電。
參照圖5A-5J，下面將說明與第二電動機/發(fā)電機4的故障有關的控制系統(tǒng)的驅動裝置控制。應當注意，圖5A和5B示出了由混合控制器21所執(zhí)行的控制例程，圖5C-5J示出了通過執(zhí)行每一過程所獲得的每一齒輪的旋轉速度和轉矩。該例程的執(zhí)行也與混合電動車輛開始移動時同時開始，并且繼續(xù)到混合電動車輛停止行駛。
在步驟S101中，通過將控制命令輸出到電動機控制部分25、發(fā)電機控制部分26和發(fā)動機控制器22，混合控制器21執(zhí)行驅動裝置的正常運行控制。正常運行控制涉及與圖4中的步驟S1的處理相同的處理。根據該控制，轉矩被分配，如圖5C中所示，并且第二電動機/發(fā)電機4執(zhí)行發(fā)電。
在步驟S102中，混合控制器21確定第二電動機/發(fā)電機4是否有故障。具體地說，當由第二電動機/發(fā)電機4所輸出的電流在根據轉速設置的第二電動機/發(fā)電機4的額定電流的±20％的范圍以外時，混合控制器21確定已出現(xiàn)故障。
當輸出電流在該范圍內時，確定第二電動機/發(fā)電機4正沒有故障地工作。應當注意，自診斷裝置27與混合控制器21并行地執(zhí)行對第二電動機/發(fā)電機4所輸出的電流的監(jiān)視。
當發(fā)現(xiàn)第二電動機/發(fā)電機4正沒有故障地工作，混合控制器21繼續(xù)步驟S101的正常運行控制。
參照圖5D，應當注意即使當第二電動機/發(fā)電機4沒有故障時，轉速關系也不從其正常關系改變，但由第二電動機/發(fā)電機4所輸出的電流變?yōu)榱恪?br> 在確定第二電動機/發(fā)電機4有故障時，在步驟S103中，混合控制器21確定電池24的SOC是否小于預定量。這里預定量被設置為完全充電的30％。
當步驟S103的確定為肯定時，混合器執(zhí)行步驟S104的處理。當步驟S103的確定為否定時，混合控制器21執(zhí)行步驟S110的處理。
在步驟S104中通過將控制信號輸出到發(fā)電機控制部分26，混合控制器21將第二電動機/發(fā)電機4的轉速設置為零。
接下來，在步驟S105中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，并且發(fā)動機控制器22使電磁離合器11接合。因此，太陽輪S被固定到固定部分9。由發(fā)動機2所輸出的轉矩的全部量因而被傳送到環(huán)形齒輪R。
接下來，在步驟S106中，混合控制器21將控制信號輸出到電動機控制部分25，因此驅動作為發(fā)電機的第一電動機/發(fā)電機3。參照圖5E，因此由發(fā)動機2輸出的轉矩用于驅動驅動輪8和用于第一電動機/發(fā)電機3的發(fā)電。
接下來，在步驟S107中，混合控制器21確定車輛是否處于要停止前的狀態(tài)。具體地說，混合控制器21確定車輛行駛速度是否小于預定速度。這里該預定速度被設置為4公里/小時。
當車輛行駛速度小于預定速度時，混合控制器21執(zhí)行圖5B中的步驟S113的處理。當車輛行駛速度不小于預定速度時，在步驟S108中，混合控制器21確定電池24的SOC是否已達到預定量。這里該預定量被設置為完全充電的80％。
當SOC還未達到預定量時，混合控制器21重復從步驟S104往下的處理。當SOC已達到預定量時，在步驟S109中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，使發(fā)動機控制器22釋放電磁離合器11。因此，已被固定的太陽輪S的旋轉變?yōu)樽杂尚D。
接下來，在步驟S110中，混合控制器21將控制信號輸出到電動機控制部分25，因此僅靠第一電動機/發(fā)電機3的輸出執(zhí)行驅動輪8的驅動。發(fā)動機2以怠速狀態(tài)旋轉。太陽輪S的旋轉變?yōu)樽杂尚D，并且第二電動機/發(fā)電機4隨后空轉運行。
接下來，在步驟S111中，混合控制器21確定車輛是否處于要停止前的狀態(tài)。具體地說，混合控制器21確定車輛行駛速度是否小于預定速度。這里的確定與步驟S107的確定相同。
當車輛行駛速度小于預定速度時，混合控制器21執(zhí)行圖5B中的步驟S113的處理。當車輛行駛速度不小于預定速度時，在步驟S112中，混合控制器21確定電池24的SOC是否小于預定值。這里的確定與步驟S103的確定相同。
當電池24的SOC小于預定值時，混合控制器21執(zhí)行從步驟S104往下的處理。換句話說，第二電動機/發(fā)電機4的旋轉被固定為零，并且由發(fā)動機2所輸出的轉矩用于驅動驅動輪8和用于第一電動機/發(fā)電機3的發(fā)電。
另一方面，當電池24的SOC不小于預定量時，混合控制器21重復從步驟S110往下的處理。換句話說，僅通過第一電動機/發(fā)電機3的輸出執(zhí)行驅動輪8的驅動。
因此，當第二電動機/發(fā)電機4出現(xiàn)故障時，混合控制器21使用發(fā)動機2的輸出唯一用于車輛行駛，或根據電池24的SOC使用發(fā)動機2的輸出共同用于車輛行駛和電池24的充電。
接下來，參照圖5B，當在步驟S107或在步驟S111的上述過程中確定車輛行駛速度小于預定速度時，在步驟S113中，混合控制器21確定電磁離合器11是否處于接合位置。當電磁離合器11處于接合位置時，在步驟S114中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，釋放電磁離合器11。
當太陽輪S被固定時，在減速期間從驅動輪8輸入到環(huán)形齒輪R的旋轉轉矩通過行星齒輪架C專門被輸入到發(fā)動機2。換句話說，得到根據固定傳動比驅動輪8和發(fā)動機2被直接連接的狀態(tài)。
因此當車輛行駛速度減小到等于或小于預定速度時，發(fā)動機2的轉速下降到低于怠速轉速，因此，可能發(fā)生發(fā)動機失速。在步驟S114中，執(zhí)行電磁離合器11的釋放以避免這樣的發(fā)動機失速。
接下來，在步驟S115中，通過將控制信號輸出到電動機控制部分25，混合控制器21使第一電動機/發(fā)電機3執(zhí)行再生發(fā)電。如圖5中所示，當發(fā)動機2保持怠速轉速時，由于伴隨第一電動機/發(fā)電機3的再生發(fā)電的旋轉阻力通過環(huán)形齒輪R減小驅動輪8的旋轉在步驟S113中，當電磁離合器11未處于接合位置時，即當電磁離合器11已被釋放時，混合控制器21略過步驟S114的處理并執(zhí)行步驟S115的處理。
接下來，在步驟S116中，混合控制器21確認車輛行駛速度已變?yōu)榱恪?br> 接下來，在步驟S117中，混合控制器21將信號輸出到發(fā)動機控制器22，因此停止發(fā)動機2的旋轉。參照圖5H，在這種狀態(tài)下，環(huán)形齒輪R的旋轉、行星齒輪架C的旋轉和太陽輪S的旋轉均停止。
接下來，在步驟S118中，混合控制器21確定重新起動車輛的操作是否在進行。具體地說，根據加速踏板壓下量混合控制器21確定加速踏板是否已被壓下。
當步驟S118的確定為否定時，混合控制器21結束該例程。
當步驟S118的確定為肯定時，在步驟S119中，混合控制器21將控制請求輸出到發(fā)動機控制器22，因此接合離合器11。
接下來，在步驟S120中，混合控制器21將控制信號輸出到電動機控制部分25，由此操作第一發(fā)電機/電動機3。參照圖5I，由第一發(fā)電機/電動機3輸出的轉矩單獨驅動驅動輪8并執(zhí)行發(fā)動機2的起動。
接下來，在步驟S121中，混合控制器21將信號輸出到發(fā)動機控制器22，起動發(fā)動機2。
在發(fā)動機2起動之后，混合控制器21重復從步驟S103往下的處理。
通過執(zhí)行該例程，即使當第二電動機/發(fā)電機4有故障時，使用發(fā)動機2和第一電動機/發(fā)電機3也可使車輛行駛。此外，當電池24的SOC下降時，使用由發(fā)動機2輸出的轉矩也可使第一電動機/發(fā)電機3執(zhí)行發(fā)電。因此，電池24的充電可被執(zhí)行。
參照圖6A-6G，下面將說明與混合控制器21的故障有關的控制系統(tǒng)的驅動裝置控制。圖6A示出了發(fā)動機控制器22和自診斷裝置27執(zhí)行的例程。圖6B-6G示出了通過執(zhí)行控制例程的每一過程所獲得的每一齒輪的轉速和轉矩。例程的執(zhí)行也與混合電動車輛開始移動同時開始，并且該例程繼續(xù)被執(zhí)行直到混合電動車輛停止行駛。
圖4A和4B的例程和圖5A和5B的例程均由混合控制器21執(zhí)行。然而與混合控制器21的故障有關的圖6的控制例程主要由發(fā)動機控制器22執(zhí)行。
在步驟S201中，通過將控制命令輸出到電動機控制部分25、發(fā)電機控制部分26和發(fā)動機控制器22，混合控制器21執(zhí)行驅動裝置的正常行駛控制。這與圖4A中的步驟S1的處理相同，并且根據該控制，轉矩被分配，如圖6B中所示。第二電動機/發(fā)電機4執(zhí)行發(fā)電。
在步驟S202中，自診斷裝置27確定混合控制器21是否有故障。為了確定混合控制器21是否有故障，自診斷裝置進行與驅動裝置的正常運行控制有關的計算，該計算與由混合控制器21所進行的計算部分相同。當在計算結果中有偏差時，確定混合控制器21有故障。
在步驟S202中，當自診斷裝置27的確定為否定時，在混合控制器21的控制下正常運行繼續(xù)。
當步驟S202的確定為肯定時，在步驟S203中，自診斷裝置27將運行(running)控制轉移到發(fā)動機控制器22。然而，發(fā)動機控制器22只能夠控制發(fā)動機2的操作和電磁離合器11的接合和釋放。發(fā)動機控制器22不能夠控制第一電動機/發(fā)電機3或第二電動機/發(fā)電機4。
參照圖6C，在控制已被轉移到發(fā)動機控制器22的階段，發(fā)動機2怠速旋轉和車輛在其自己的沖量(momentum)下行駛，并且第一電動機/發(fā)電機3和第二電動機/發(fā)電機4響應旋轉轉矩輸入空轉運行。
接下來，在步驟S204中，發(fā)動機控制器22接合電磁離合器11，并且發(fā)動機2和驅動輪8以固定傳動比被接合。
接下來，在步驟S205中，發(fā)動機控制器22根據加速踏板壓下量執(zhí)行發(fā)動機2的輸出控制。參照圖6D，響應加速踏板壓下發(fā)動機2所輸出的轉矩被傳遞到驅動輪8，并且之后車輛靠發(fā)動機2所輸出的轉矩行駛。此外，參照圖6E，當在該種狀態(tài)下加速踏板被釋放時，發(fā)動機2引起驅動輪8的發(fā)動機制動。
接下來，在步驟S206中，發(fā)動機控制器22確定車輛是否處于要停止前的狀態(tài)。具體地說，發(fā)動機控制器22確定車輛行駛速度是否小于預定速度。這里預定速度被設置為4公里/小時。
當車輛行駛速度小于預定速度時，發(fā)動機控制器22執(zhí)行從步驟S207往下的處理。當車輛行駛速度不小于預定速度時，發(fā)動機控制器22靠在步驟S205中發(fā)動機2所輸出的轉矩繼續(xù)車輛行駛。
在步驟S207中，發(fā)動機控制器22釋放電磁離合器11。當電磁離合器11被接合時，驅動輪8和發(fā)動機2以固定傳動比被直接接合。因此，當車輛行駛速度降到低于預定速度時，發(fā)動機2將失速。為了防止發(fā)動機失速，步驟S207的處理被執(zhí)行。
參照圖6F，通過釋放電磁離合器11太陽輪S變?yōu)槟軌蜃杂尚D，并且發(fā)動機2從被直接接合到環(huán)形齒輪R被釋放。因此即使車輛行駛速度仍下降并且車輛停止時，發(fā)動機2也可以繼續(xù)怠速旋轉。
接下來，在步驟S208中，發(fā)動機控制器22確認車輛行駛速度已達到零。
接下來，在步驟S209中，確定重新起動車輛的操作是否在進行。具體地說，根據加速踏板壓下量確定加速踏板是否已壓下。
當步驟S209的確定為肯定時，發(fā)動機控制器22重復從步驟S204往下的處理，使車輛行駛。
在步驟S209中所進行的確定為否定時，發(fā)動機控制器22結束該例程。
應當注意當發(fā)動機2在混合控制器21有故障的狀態(tài)下停止運行時，發(fā)動機2不能再次被起動。因此，在該例程中，停止發(fā)動機運行處理不被執(zhí)行。通過設置在車輛上的點火開關，發(fā)動機2的停止運行被執(zhí)行。
參照圖7A-7C，在混合控制器21有故障的狀態(tài)下，在步驟S204中，通過執(zhí)行該例程第一電磁離合器11被接合。因此，如圖7C中所示，第二電動機/發(fā)電機4的轉速變?yōu)榱?。在該狀態(tài)下，在步驟S205中，由發(fā)動機2所輸出的轉矩根據加速踏板壓下量被控制，如圖7B中所示。在圖7B中，當駕駛員已釋放加速踏板并且發(fā)動機制動為有效時，輸出轉矩變?yōu)樨摗?br> 如圖7A中所示，當車輛速度由于發(fā)動機制動下降到低于預置速度時，在步驟S207中，電磁離合器11被釋放。因此，第二電動機/發(fā)電機4變?yōu)樽杂尚D，發(fā)動機2的轉速的減小被避免，并且怠速旋轉狀態(tài)可被保持。
因此根據該例程，當混合控制器21有故障時，無論電池24的SOC如何，僅通過發(fā)動機2所輸出的轉矩，也可使車輛行駛。此外，即使當車輛停止行駛時，也可防止發(fā)動機失速。
于2004年2月25日在日本申請的Tokugan 2004-050046號專利申請的內容以參照的方式被包含在這里。
盡管以上參照本發(fā)明的某些實施例已描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述的實施例。在權利要求的范圍內，本領域的技術人員可對上述實施例進行各種修改和變化。
例如，上述的實施例涉及混合電動車輛的驅動裝置，其包括用于電動機/發(fā)電機3出現(xiàn)故障的控制例程，用于第二電動機/發(fā)電機4出現(xiàn)故障的控制例程和用于混合控制器21出現(xiàn)故障的控制例程。
然而，本發(fā)明的主題可被理解為不限于上述的控制例程。換句話說，本發(fā)明的技術范圍也包括僅實現(xiàn)上述三種控制例程中的任何一種的驅動裝置。
在以上實施例的每一個中，控制所需的參數使用傳感器被檢測，但本發(fā)明可被應用于任何驅動裝置，該驅動裝置使用要求的參數執(zhí)行要求的控制，而與參數如何獲取無關。
要求了專有權或專用權的本發(fā)明的實施例被限定如下。
權利要求
1.一種用于混合電動車輛的驅動裝置，該驅動裝置包括差動裝置(1)，其包括第一旋轉部件(S)、第二旋轉部件(R)和根據第一旋轉部件(S)和第二旋轉部件(R)的相對旋轉旋轉的第三旋轉部件(C)；內燃機(2)，與包括第三旋轉部件的兩個旋轉部件(R、C)中的一個(C)相連；第一電動機/發(fā)電機(3)和驅動輪(8)，與所述兩個旋轉部件(R、C)中的另一個(R)相連；第二電動機/發(fā)電機(4)，與除所述兩個旋轉部件(R、C)之外的旋轉部件(S)相連；電池(24)，與第一電動機/發(fā)電機(3)并與第二電動機/發(fā)電機(4)電連接；限制部件(11)，限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉；可編程控制器(21)，被編程成檢測第一電動機/發(fā)電機(3)和第二電動機/發(fā)電機(4)的其中一個的故障(S2、S102)；當故障被檢測到時，通過限制部件(11)限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉(S5、S105)。
2.如權利要求1中所述的驅動裝置，可編程控制器(21)還被編程成在檢測到第一電動機/發(fā)電機(3)有故障的情況下，當電池(24)的充電狀態(tài)低于預定狀態(tài)時，不執(zhí)行限制部件(11)對第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉的限制(S103、S110)。
3.如權利要求1中所述的驅動裝置，其中可編程控制器(21)還被編程成在限制部件(11)限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉的狀態(tài)下，當混合電動車輛的速度減小到小于預定速度時，釋放限制部件(11)對第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉的限制(S7、S11、S14)。
4.如權利要求1中所述的驅動裝置，其中可編程控制器(21)還被編程成在通過限制部件(11)限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉之前，停止第二電動機/發(fā)電機(4)的操作(S4、S104)。
5.如權利要求1中所述的驅動裝置，其中差動裝置(1)包括行星齒輪組(1)，該行星齒輪組(1)包括太陽輪(S)、環(huán)形齒輪(R)和作為第三旋轉部件的行星齒輪架(C)。
6.如權利要求5中所述的驅動裝置，其中第一電動機/發(fā)電機(3)和驅動輪(8)與環(huán)形齒輪(R)相連，第二電動機/發(fā)電機(4)與太陽輪(S)相連，發(fā)動機(2)與行星齒輪架(C)相連。
7.如權利要求1-6中的任何一個所述的驅動裝置，其中限制部件(11)包括設置在第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉軸(4S)和支承旋轉軸(4S)的固定部件(9)之間的電磁離合器(11)。
8.如權利要求1-6中的任何一個所述的驅動裝置，其中可編程控制器(21)還被編程成在檢測到第二電動機/發(fā)電機(4)有故障的情況下，當電池(24)的充電狀態(tài)超過預定狀態(tài)時，不執(zhí)行限制部件(11)對第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉的限制(S103、S110)。
9.如權利要求1-6中的任何一個所述的驅動裝置，其中可編程控制器(21)還被編程成控制從電池(24)提供的電力和充電到電池(24)的電力，所述驅動裝置還包括發(fā)動機控制器(22)，其被編程成控制發(fā)動機(2)所輸出的轉矩，和第三控制器(27)，其被編程成檢測混合控制器(21)的故障；并且其中發(fā)動機控制器(22)還被編程成當檢測到混合控制器(21)有故障時，通過限制部件(11)限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉(S204)。
10.一種用于混合電動車輛的驅動裝置的控制方法，該驅動裝置包括差動裝置(1)，其包括第一旋轉部件(S)、第二旋轉部件(R)和根據第一旋轉部件(S)和第二旋轉部件(R)的相對旋轉旋轉的第三旋轉部件(C)；內燃機(2)，與包括第三旋轉部件的兩個旋轉部件(R、C)中的一個(C)相連；第一電動機/發(fā)電機(3)和驅動輪(8)，與所述兩個旋轉部件(R、C)中的另一個(R)相連；第二電動機/發(fā)電機(4)，與除所述兩個旋轉部件(R、C)之外的旋轉部件(S)相連；電池(24)，與第一電動機/發(fā)電機(3)并與第二電動機/發(fā)電機(4)電連接；限制部件(11)，限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉，該方法包括檢測第一電動機/發(fā)電機(3)和第二電動機/發(fā)電機(4)中的其中一個的故障(S2、S102)；當檢測到故障時，通過限制部件(11)，限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉(S5、S105)。
11.一種用于混合電動車輛的驅動裝置，包括差動裝置(1)，其包括第一旋轉部件(S)、第二旋轉部件(R)和第三旋轉部件(C)，所述第三旋轉部件(C)與第一旋轉部件(S)和第二旋轉部件(R)接合；內燃機(2)，與包括第三旋轉部件的兩個旋轉部件(R、C)中的一個(C)相連；第一電動機/發(fā)電機(3)和驅動輪(8)，與所述兩個旋轉部件(R、C)中的另一個(R)相連；第二電動機/發(fā)電機(4)，與除所述兩個旋轉部件(R、C)之外的旋轉部件(S)相連；電池(24)，與第一電動機/發(fā)電機(3)并與第二電動機/發(fā)電機(4)電連接；限制部件(11)，限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉；混合控制器(21)，被編程成控制從電池(24)提供的電力和充電到電池(24)的電力；發(fā)動機控制器(22)，被編程成控制發(fā)動機(2)所輸出的轉矩；第三控制器(27)，被編程成檢測混合控制器(21)的故障；其中發(fā)動機控制器(22)還被編程成當檢測到混合控制器(21)的故障時，通過限制部件(11)，限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉(S204)。
全文摘要
一種混合電動車輛的驅動裝置設置有與行星齒輪組(1)的行星齒輪架(C)相連的發(fā)動機(2)、與環(huán)形齒輪(R)相連的第一電動機/發(fā)電機(3)和驅動輪(8)、與太陽輪(S)相連的第二電動機/發(fā)電機(4)以及與第一電動機/發(fā)電機(3)和第二電動機/發(fā)電機(4)電連接的電池(24)。當檢測到第一電動機/發(fā)電機(3)或第二電動機/發(fā)電機(4)有故障時，控制器(21)通過離合器(11)限制第二電動機/發(fā)電機(4)的旋轉(S5、S105)，從而通過發(fā)動機輸出確保車輛的行駛和電池(24)的充電。
文檔編號B60W10/10GK1660622SQ200510052159
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權日2004年2月25日
發(fā)明者上田英雄 申請人:日產自動車株式會社