CN105216783B - 混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力汽车，在HV行驶模式下的前进行驶中，当进行了将档位SP从D档向N档操作的DN操作时，当加速器开度Acc为开度阈值Aref以上时(S130)，执行通过利用有级变速器(60)解除中间轴(32)与驱动轴(36)之间的动力的传递而形成空档状态的机械空档控制(S230、S270)，控制发动机与两个马达，以使发动机与两个马达以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转(S250、S270、S2S0)。

Description

混合动力汽车
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车，详细地说，涉及一种混合动力汽车，具备：发动机，能够向中间轴输出动力；马达，能够向中间轴输出动力或者从中间轴输入动力；逆变器，用于驱动马达；蓄电池，能够经由逆变器而与马达进行电力的接收和供给；及动力传递单元，机械性地进行中间轴与连接于车轴的驱动轴之间的动力的传递及传递的解除。
背景技术
以往，作为这种混合动力汽车，进行有如下提案：该混合动力汽车具备：发动机；第一电动机；齿圈连接于传递部件、行星轮架连接于发动机及太阳轮连接于第一电动机的动力分配机构；连接于传递部件的第二电动机；用于驱动第一电动机、第二电动机的逆变器；在与第一电动机、第二电动机之间经由逆变器进行充放电的蓄电装置(蓄电池)；及介于传递部件与驱动轮之间的自动变速部(多级变速器)，当变速杆处于非驱动位置时，进行将第一电动机设为无负荷的控制(例如，参照专利文献1)。在该混合动力汽车中，当变速杆处于非驱动位置时，进行将第一电动机设为无负荷的控制，且不利用自动变速部解除传递部件与驱动轮之间的连接，从而提高之后变速杆切换为驱动位置时的向驱动轮的输出响应性。
专利文献
专利文献1：PTL1：JP2010-149538
发明内容
发明要解决的课题
在这样的混合动力汽车中，通常，当档位为空档位置时，使发动机独立运转、或停止运转。在一边从发动机输出动力(转矩)一边行驶的期间变速杆从驱动位置切换为空档位置时，考虑在此之后发动机的动力存在某种程度的残留。若进行将第一电动机设为无负荷的控制，则无法通过第一电动机控制住发动机的转速，因此根据发动机的动力的大小而存在因发动机的增速而导致发动机、第一电动机过度旋转的隐患。
本发明的混合动力汽车的主要目的在于当将档位从行驶用位置操作为空档位置时抑制发动机、马达过度旋转。
用于解决课题的手段
本发明的混合动力汽车为了实现上述主要目的而采用了以下技术方案。
本发明的混合动力汽车具备：发动机，能够向中间轴输出动力；马达，能够向所述中间轴输出动力或者从所述中间轴输入动力；逆变器，用于驱动所述马达；蓄电池，能够经由所述逆变器而与所述马达进行电力的接收和供给；及动力传递单元，机械性地进行所述中间轴与连接于车轴的驱动轴之间的动力的传递及传递的解除，所述混合动力汽车的特征在于，所述混合动力汽车具备控制单元，在档位为空档位置时，所述控制单元执行电气空档控制及机械空档控制中的至少一方，所述电气空档控制是通过所述逆变器的门极关断而形成空档状态的控制，所述机械空档控制是通过由所述动力传递单元解除所述中间轴与所述驱动轴之间的动力的传递而形成空档状态的控制，在进行了将档位从行驶用位置操作为空档位置的空档操作时，当与发动机的输出相关的参数为阈值以上时，所述控制单元执行所述机械空档控制，当所述参数小于所述阈值时，所述控制单元执行所述电气空档控制。
在本发明的混合动力汽车中，当档位为空档位置时，执行电气空档控制及机械空档控制中的至少一方，该电气空档控制是通过逆变器的门极关断而形成空档状态的控制，该机械空档控制是通过由动力传递单元解除中间轴与驱动轮之间的动力的传递而形成空档状态的控制。而且，当进行了将档位从行驶用位置操作为空档位置的空档操作时，当与发动机的输出相关的参数为阈值以上时，执行机械空档控制，当参数小于阈值时，执行电气空档控制。在此，“与发动机的输出相关的参数”能够考虑：加速器开度；基于加速器开度的驱动轴、中间轴的要求转矩；基于驱动轴、中间轴的要求转矩的驱动轴、中间轴的要求动力；基于驱动轴、中间轴的要求动力的发动机的要求动力；从发动机输出的转矩、动力；及发动机的吸入空气量、燃料喷射量等。并且，参数与发动机的输出具有参数越大则发动机的输出越大、或者发动机的输出越大则参数越大的倾向的关系。在本发明的混合动力汽车中，当参数为阈值以上时，执行机械空档控制，因此以在逆变器未门极关断的情况下抑制发动机、马达的转速的增加的方式控制发动机、马达，从而能够抑制发动机、马达的过度旋转。另外，当参数小于阈值时，执行电气空档控制，因此通过将动力传递单元设为能够进行中间轴与驱动轴之间的动力的传递的状态，仅需恢复逆变器的控制(结束门极关断)即可将动力向驱动轴输出，能够提高之后将档位操作为行驶用位置时的对驱动轴的输出响应性。
在这样的本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述控制单元是如下的单元：在进行了所述空档操作而执行所述机械空档控制的期间所述发动机的转速达到转速阈值以下时切换为所述电气空档控制。如此一来，在切换为电气空档控制之后，将动力传递单元设为能够进行中间轴与驱动轴之间的动力的传递的状态，从而能够提高之后将档位操作为行驶用位置时的对驱动轴的输出响应性。
另外，在本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述混合动力汽车具备：三个旋转要素连接于所述发动机的输出轴、所述马达的旋转轴及所述中间轴的行星齿轮；能够向所述驱动轴输出动力或者从所述驱动轴输入动力的第二马达；及用于驱动所述第二马达的第二逆变器，所述蓄电池能够经由所述逆变器而与所述马达进行电力的接收和供给，并且能够经由所述第二逆变器而与所述第二马达进行电力的接收和供给，所述控制单元是以下的单元：在执行所述电气空档控制时通过所述逆变器及所述第二逆变器的门极关断来形成空档状态。
在除了该发动机、马达、逆变器及蓄电池以外还具备行星齿轮、第二马达及第二逆变器的技术方案的本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述阈值被设定为如下倾向：所述中间轴的转速越小则所述阈值越小。其依据在于，在将发动机、马达及中间轴以在共线图中发动机位于马达与中间轴之间的方式连接于行星齿轮的情况下，中间轴的转速越低，则第一马达的转速越大(易于过度旋转)。
另外，在除了发动机、马达、逆变器及蓄电池以外还具备行星齿轮、第二马达及第二逆变器的技术方案的本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述控制单元是如下的单元：在进行了所述空档操作而执行所述机械空档控制的期间所述发动机的转速达到转速阈值以下时切换为所述电气空档控制，所述转速阈值被设定为如下倾向：所述中间轴的转速越小则所述转速阈值越小。其依据在于，在将发动机、马达及中间轴以在共线图中发动机位于马达与中间轴之间的方式连接于行星齿轮的情况下，中间轴的转速越低，则第一马达的转速越大。
在本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述控制单元是如下的单元：在执行所述机械空档控制时进行控制使得所述发动机和所述马达保持为进行了所述空档操作时的转速。如此一来，在执行机械空档控制时，能够抑制发动机、马达过度旋转。在这种情况下，也可以是，所述控制单元是如下的单元：从开始执行所述机械空档控制起经过了预定时间后，该控制单元进行控制使得所述发动机以空转转速旋转并且所述中间轴的转速成为能够通过所述动力传递单元进行所述中间轴与所述驱动轴之间的动力的传递时所设想的转速。如此一来，能够抑制从机械空档控制切换为电气空档控制时、将档位操作为行驶用位置时、即将动力传递单元设为能够进行中间轴与驱动轴之间的动力的传递的状态时的冲击。
另外，在本发明的混合动力汽车中，也可以是，所述动力传递单元是具有接合要素且介于所述中间轴与所述驱动轴之间的有级变速器。另外，也可以是，所述动力传递单元是介于所述中间轴与所述驱动轴之间的离合器。进而，也可以是，所述动力传递单元是介于所述中间轴与所述驱动轴之间的、具有接合要素的前进后退切换机构及无级变速器的单元。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图。
图2是表示混合动力汽车20的各结构要素的连接关系的连接关系图。
图3是表示共线图的一个例子的说明图，该共线图表示行星齿轮30及有级变速器60的各旋转要素的转速的关系。
图4是表示有级变速器60的各变速档与离合器C1、C2及制动器B1、B2的工作状态之间的关系的工作表。
图5是表示变速映射的一个例子的说明图。
图6是表示由实施例的HVECU70所执行的N档时控制程序的一个例子的流程图。
图7是表示开度阈值设定用映射的一个例子的说明图。
图8是表示转速阈值设定用映射的一个例子的说明图。
图9是表示进行了DN操作时加速器开度Acc为阈值Aref以上的情况下的发动机22的动力Pe及转速Ne与空档控制(电气空档控制或机械空档控制)的时间变化的情况的一个例子的说明图。
图10是表示变形例的混合动力汽车120的结构的概略的结构图。
图11是表示变形例的混合动力汽车220的结构的概略的结构图。
图12是表示变形例的混合动力汽车320的结构的概略的结构图。
图13是表示变形例的混合动力汽车420的结构的概略的结构图。
图14是表示变形例的混合动力汽车520的结构的概略的结构图。
具体实施方式
接下来，使用实施例说明用于实施本发明的实施方式。
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图，图2是表示混合动力汽车20的各结构要素的连接关系的连接关系图。如图1、图2所示，实施例的混合动力汽车20具备：发动机22，将汽油、轻油等作为燃料来输出动力；马达MG1，构成为例如同步发电电动机；行星齿轮30，连接于发动机22的曲轴26、马达MG1的转子(旋转轴)及中间轴32；马达MG2，构成为例如同步发电电动机，且转子(旋转轴)连接于中间轴32；有级变速器60，对中间轴32的动力进行变速并向经由差动齿轮37连接于驱动轮38a、38b的驱动轴36传递；逆变器41、42，用于驱动马达MG1、MG2；蓄电池50，构成为例如锂离子二次电池，经由逆变器41、42而与马达MG1、MG2进行电力的接收和供给；发动机用电子控制单元(以下，称作“发动机ECU”)24，对发动机22进行驱动控制；马达用电子控制单元(以下，称作“马达ECU”)40，通过对逆变器41、42的未图示的开关元件进行开关控制而对马达MG1、MG2进行驱动控制；蓄电池用电子控制单元(以下，称作“蓄电池ECU”)52，用于管理蓄电池50；及混合动力用电子控制单元(以下，称作“HVECU”)70，对有级变速器60进行驱动控制，并且管理车辆整体的控制。以下，将有级变速器60的上游侧、即发动机22、行星齿轮30、马达MG1、MG2、逆变器41、42、蓄电池50等称作“混合动力部”。
行星齿轮30具有：作为外齿齿轮的太阳轮30s；作为内齿齿轮的齿圈30r，配置于与太阳轮30s同心的圆上；多个主动齿轮30p，分别与太阳轮30s及齿圈30r啮合；及行星轮架30c，将多个主动齿轮30p保持为自转(旋转)且公转自如。太阳轮30s连接于马达MG1的转子，齿圈30r连接于中间轴32(有级变速器60的输入轴)，行星轮架30c连接于发动机22的曲轴26。
有级变速器60构成为四段变速式的变速器，将中间轴32(有级变速器60的输入轴)的动力变速为四段并向驱动轴36(有级变速器60的输出轴)传递，并且解除中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递，如图2所示，有级变速器60具备：单一小齿轮式的两个行星齿轮62、64；及作为多个接合要素的两个离合器C1、C2及两个制动器B1、B2。
行星齿轮62具有：作为外齿齿轮的太阳轮62s；作为内齿齿轮的齿圈62r，配置于与太阳轮62s同心的圆上；多个小齿轮62p，分别与太阳轮62s及齿圈62r啮合；及行星轮架62c，将多个小齿轮62p保持为自转(旋转)且公转自如。
行星齿轮64具有：作为外齿齿轮的太阳轮64s；作为内齿齿轮的齿圈64r，配置于与太阳轮64s同心的圆上；多个小齿轮64p，分别与太阳轮64s及齿圈64r啮合；及行星轮架64c，将多个小齿轮64p保持为自转(旋转)且公转自如。
行星齿轮62的行星轮架62c与行星齿轮64的齿圈64r连接(固定)，并且行星齿轮62的齿圈62r与行星齿轮64的行星轮架64c连接。因此，行星齿轮62及行星齿轮64作为所谓的四要素型的机构发挥功能，即将行星齿轮62的太阳轮62s、行星齿轮62的行星轮架62c及行星齿轮64的齿圈64r、行星齿轮62的齿圈62r及行星齿轮64的行星轮架64c、行星齿轮64的太阳轮64s设为四个旋转要素。另外，行星齿轮62的齿圈62r与行星齿轮64的行星轮架64c连接于驱动轴36(有级变速器60的输出轴)。
离合器C1用于使中间轴32与行星齿轮64的太阳轮64s相互连接并且解除两者之间的连接。离合器C2用于使中间轴32与行星齿轮62的行星轮架62c及与行星齿轮64的齿圈64r相互连接并且解除两者之间的连接。制动器B1以无法相对于作为静止部件的变速器箱29旋转的方式固定(连接)行星齿轮62的太阳轮62s，并且以相对于变速器箱29旋转自如的方式使该太阳轮62s分离。制动器B2以无法相对于变速器箱29旋转的方式固定(连接)行星齿轮62的行星轮架62c及行星齿轮64的齿圈64r，并且以相对于变速器箱29旋转自如的方式使该行星轮架62c及齿圈64r分离。离合器C1、C2及制动器B1、B2通过未图示的液压控制装置接收工作液的给排而动作。
图3是表示共线图的一个例子的说明图，该共线图表示行星齿轮30及有级变速器60的各旋转要素的转速的关系，图4是表示有级变速器60的各变速档与离合器C1、C2及制动器B1、B2的工作状态之间的关系的工作表。有级变速器60通过接合离合器C1与制动器B2并且使离合器C2与制动器B1分离来形成前进第一档及后退档，通过接合离合器C1与制动器B1并且使离合器C2与制动器B2分离来形成前进第二档，通过接合离合器C1与离合器C2并且使制动器B1、B2分离来形成前进第三档，通过接合离合器C2与制动器B1并且使制动器C1与制动器B2分离来形成前进第四档。另外，有级变速器60通过接合离合器C1、C2与制动器B 1、B2中的任一个并且使剩余三个分离来形成空档状态(解除中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递)。
虽未图示，但是发动机ECU24构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入输出端口及通信端口。在发动机ECU24中，经由输入端口输入有对发动机22进行运转控制所需的来自各种传感器的信号，并从发动机ECU24经由输出端口输出有用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号。发动机ECU24基于来自安装于发动机22的曲轴26的曲轴位置传感器23的信号来计算发动机22的转速Ne。
虽未图示，但是马达ECU40构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入输出端口及通信端口。在马达ECU40中，经由输入端口输入有对马达MG1、MG2进行驱动控制所需的来自各种传感器的信号，并从马达ECU40经由输出端口输出有逆变器41、42的未图示的开关元件的开关控制信号等。马达ECU40基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2来计算马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2，该旋转位置检测传感器43、44用于检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置。
虽未图示，但是蓄电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入输出端口及通信端口。在蓄电池ECU52中，经由输入端口输入有管理蓄电池50所需的来自各种传感器的信号。蓄电池ECU52为了管理蓄电池50，基于由未图示的电流传感器检测出的蓄电池50的充放电电流Ib的累计值来计算能够从此时的蓄电池50放出的电力的容量与整个容量之比即蓄电比例SOC、或基于算出的蓄电比例SOC与电池温度Tb来计算能够使蓄电池50充放电的容许输入输出电力即输入输出限制Win、Wout。
虽未图示，但是HVECU70构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入输出端口及通信端口。在HVECU70中，经由输入端口输入有来自检测驱动轴36的转速的转速传感器69的驱动轴36的转速Nout、来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP、来自检测加速踏板83的踩下量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP及来自车速传感器88的车速V等。从HVECU70经由输出端口输出有对有级变速器60(液压控制装置)的控制信号等。HVECU70以能够通信的方式与发动机ECU24、马达ECU40及蓄电池ECU52连接，进行发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52与各种控制信号、数据的交换。
此外，在实施例的混合动力汽车20中，作为变速杆81的操作位置(由档位传感器82检测出的档位SP)，准备有停车时所使用的停车位置(P档)、后退行驶用的反向位置(R档)、中立的空档位置(N档)、前进行驶用的驱动器位置(D档)等。
在如此构成的实施例的混合动力汽车20中，当档位SP为行驶用位置(D档、R档)时，以伴随着发动机22的运转而行驶的混合动力行驶模式(HV行驶模式)、停止发动机22的运转而行驶的电动行驶模式(EV行驶模式)来行驶。在HV行驶模式、EV模式中，对混合动力部(发动机22、马达MG1、MG2)和有级变速器60进行控制。
作为HV行驶模式中的混合动力部的控制，HVECU70基于加速器开度Acc与车速V来设定驱动轴36(有级变速器60的输出轴)所要求的要求转矩Tout*，将马达MG2的转速Nm2(中间轴32即有级变速器60的输入轴的转速)除以驱动轴36的转速Nout来计算有级变速器60的传动比Gr，将驱动轴36的要求转矩Tout*除以有级变速器60的传动比Gr来计算中间轴32所要求的要求转矩Tin*。接着，对中间轴32的要求转矩Tin*乘以马达MG2的转速Nm2(中间轴32的转速)来计算中间轴32所要求的要求动力Pin*，从算出的要求动力Pin*减去基于蓄电池50的蓄电比例SOC的充放电要求动力Pb*(从蓄电池50放电时为正值)来计算发动机22所要求的要求动力Pe*。并且，设定发动机22的目标转速Ne*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*，以使从发动机22输出发动机22的要求动力Pe*，并且在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内将要求转矩Tin*向中间轴32输出，将发动机22的目标转速Ne*、目标转矩Te*向发动机ECU24发送，将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*向马达ECU40发送。并且，接收到目标转速Ne*、目标转矩Te*的发动机ECU24以基于目标转速Ne*与目标转矩Te*来使发动机22运转的方式进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。另外，接收到转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU40以通过转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。
作为EV行驶模式中的混合动力部的控制，HVECU70与HV行驶模式相同地设定驱动轴36的要求转矩Tout*、有级变速器60的传动比Gr、中间轴32的要求转矩Tin*，并设定马达MG2的转矩指令Tm2*，以使将值0设定为马达MG1的转矩指令Tm1*，并且在蓄电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内将要求转矩Tin*向中间轴32输出，将所设定的转矩指令Tm1*、Tm2*向马达ECU40发送。并且，接收到转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU40以通过转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的开关元件的开关控制。
作为档位SP为D档时的有级变速器60的控制，HVECU70首先基于加速器开度Acc与车速V来设定驱动轴36所要求的要求转矩Tout*，基于车速V、驱动轴36的要求转矩Tout*及图5的变速映射来设定有级变速器60的目标变速档Gs*。此外，在图5中，实线的“1-2”、“2-3”、“3-4”线表示有级变速器60的升档线(在左侧数字以下的变速档的情况下从左侧超过右侧时升档至右侧数字的变速档的线)，虚线的“2-1”、“3-2”、“4-3”线表示有级变速器60的降档线(在左侧数字以上的变速档的情况下从右侧超过左侧时降档至右侧数字的变速档的线)。若如上所述地设定有级变速器60的目标变速档Gs*，则当有级变速器60的当前的变速档与目标变速档Gs*一致时，以保持有级变速器60的变速档的方式控制有级变速器60(液压控制装置)，当有级变速器60的当前的变速档与目标变速档Gs*不同时，以使有级变速器60的变速档成为目标变速档Gs*的方式控制有级变速器60。
作为档位SP为R档时的有级变速器60的控制，HVECU70以保持后退档的方式控制有级变速器60。
另外，在实施例的混合动力汽车20中，为了当档位SP为N档时不向驱动轴36输出动力，执行通过逆变器41、42的门极关断(所有开关元件断开)而形成空档状态的电气空档控制及通过由有级变速器60解除中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递而形成空档状态的机械空档控制中的至少一方。在此，电气空档控制是通过如下方式来进行的：从HVECU70向马达ECU40发送逆变器41、42的门极关断指令，接收到该门极关断指令的马达ECU40对逆变器41、42进行门极关断。另外，机械空档控制是通过如下方式来进行的：HVECU70以接合有级变速器60的离合器C1、C2与制动器B1、B2中的任一个并且使剩余三个分离的方式控制有级变速器60(液压控制装置)。此外，在实施例中，当档位SP为N档时，为了抑制动力从发动机22输出，将值0设定为上述驱动轴36的要求转矩Tout*、中间轴32的要求转矩Tin*、中间轴32的要求动力Pin*、发动机22的要求动力Pe*。
接下来，说明如此构成的实施例的混合动力汽车20的动作，特别是在HV行驶模式下的前进行驶中进行了将档位SP从D档操作为N档的DN操作时的动作。图6是表示由实施例的HVECU70所执行的N档时控制程序的一个例子的流程图。该程序在档位SP为N档时被反复执行。如上所述，当档位SP为N档时，将值0设定为发动机22的要求动力Pe*，因此在进行了DN操作后，发动机22的动力向值0降低，发动机22的运转状态从负荷运转转移至无负荷运转(独立运转)。
当执行N档时控制程序时，HVECU70首先输入来自加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、发动机22的转速Ne、马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、来自转速传感器69的驱动轴36的转速Nout、有级变速器60的传动比Gr及进行DN操作后的DN操作后时间t等数据(步骤S100)。在此，发动机22的转速Ne是通过通信从发动机ECU24输入基于来自曲轴位置传感器23的信号算出的值所获得的。另外，马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2是通过通信从马达ECU40输入基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置算出的值所获得的。进而，有级变速器60的传动比Gr是输入将马达MG2的转速Nm2除以来自转速传感器69的驱动轴36的转速Nout所得的值所获得的。DN操作后时间t是通过未图示的计时器读取并输入在进行了DN操作时开始计时的值所获得的。
当如上所述地输入数据时，判定是否为进行了DN操作之后(该程序的初次执行时)(步骤S110)，若判定为进行了DN操作之后，则基于马达MG2的转速Nm2设定开度阈值Aref(步骤S120)，将加速器开度Acc与开度阈值Aref相比较(步骤S130)。此时，由于考虑到是进行了DN操作之后，因此认为发动机22的动力在某种程度上残留。当进行电气空档控制时，无法通过马达MG1控制住发动机22的转速Ne，因此根据发动机22的动力的大小而存在发动机22大幅增速而导致发动机22、马达MG1过度旋转的隐患。在实施例中，由图3的行星齿轮30的共线图可知，尤其是马达MG1存在过度旋转的隐患。开度阈值Aref是为了判定是否存在这样的隐患而使用的阈值，在实施例中，预先设定马达MG2的转速Nm2与开度阈值Aref之间的关系并作为开度阈值设定用映射预先储存于未图示的ROM中，当被赋予马达MG2的转速Nm2时，从存储的映射中导出相对应的开度阈值Aref并进行设定。在图7中示出开度阈值设定用映射的一个例子。如图所示，开度阈值Aref被设定为如下倾向：马达MG2的转速Nm2越小则开度阈值Aref越小。其理由在于，由图3的行星齿轮30的共线图可知，当发动机22以某转速旋转时，马达MG2的转速Nm2(中间轴32的转速)越小，则马达MG1的转速越大，马达MG1易于过度旋转。
在步骤S130中，当加速器开度Acc小于开度阈值Aref时，选择电气空档控制与机械空档控制中的电气空档控制(步骤S140)，将发动机22的空转转速Nidl(例如，1000rpm、1200rpm等)设定为发动机22的目标转速Ne*(步骤S150)，将发动机22的目标转速Ne*、独立运转指令、逆变器41、42的门极关断指令(用于执行电气空档控制的指令)向发动机ECU24、马达ECU40发送(步骤S160)，基于车速V设定有级变速器60的目标变速档Gs*(步骤S170)，以使有级变速器60的变速档成为目标变速档Gs*的方式控制有级变速器60(液压控制装置)(步骤S180)，结束本程序。接受到目标转速Ne*、独立运转指令的发动机ECU24以使发动机22以目标转速Ne*独立运转的方式控制发动机22。另外，接受到门极关断指令的马达ECU40对逆变器41、42进行门极关断(将所有开关元件设为断开)。进而，该情况下的目标变速档Gs*是在图5的变速映射中应用车速V和驱动轴36的要求转矩Tont*(值0)进行设定而成的。
在该情况下，关于有级变速器60，通过预先形成目标变速档Gs*，仅需恢复逆变器41、42的控制(结束门极关断)即可向驱动轴36输出动力，因此与执行机械空档控制的情况相比，能够在之后进行了将档位SP从N档切换为D档的ND操作时通过驱动轴36迅速地输出动力(提高输出响应性)。
在步骤S130中，当加速器开度Acc为开度阈值Aref以上时，将在步骤S100中输入的发动机22、马达MG1、MG2的转速Ne、Nm1、Nm2设定为DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn、(步骤S190)，选择电气空档控制与机械空档控制中的机械空档控制(步骤S230)，将DN操作后时间t与阈值tref相比较(步骤S240)。在此，阈值tref被设定为进行了DN操作之后发动机22的动力达到值0为止所需的时间(例如，进行了DN操作之后发动机22的动力从最大动力至值0为止所需的时间)，例如，能够使用0.2秒、0.3秒、0.5秒等。
此时，由于考虑到是进行了DN操作之后，因此DN操作后时间t小于阈值tref，将DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn设定为发动机22、马达MG1、MG2的目标转速Ne*、Nm1*、Nm2*(步骤S250)，使用所设定的马达MG1、MG2的目标转速Nm1、Nm2*与当前的马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2，通过下式(1)、(2)来设定马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*(步骤S270)，将发动机22的目标转速Ne*、独立运转指令、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*向发动机ECU24、马达ECU40发送(步骤S280)，作为机械空档控制的执行，以解除中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递的方式控制有级变速器60(液压控制装置)(步骤S290)，结束本程序。接受到目标转速Ne*、独立速转指令的发动机ECU24以使发动机22以目标转速Ne*独立运转的方式控制发动机22。另外，接受到转矩指令Tm1*、Tm2*的马达ECU40以通过转矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2的方式控制马达MG1、MG2(对逆变器41、42的开关元件进行开关控制)。如此一来，通过控制发动机22、马达MG1、MG2，能够使发动机22、马达MG1、MG2以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转，因此能够抑制因发动机22增速而导致发动机22、马达MG1(特别是马达MG1)过度旋转。
Tm1*＝kp1·(Nm1*-Nm1)+ki1·∫(Nm1*-Nm1)dt(1)
Tm2*＝kp2·(Nm2*-Nm2)+ki2·∫(Nm2*-Nm2)dt(2)
在步骤S110中，当判定为不是进行了DN操作之后时，判定是正在执行机械空档控制还是正在执行电气空档控制(步骤S200)，当判定为正在执行电气空档控制时，选择电气空档控制与机械空档控制中的电气空档控制(步骤S140)，执行上述步骤S150～S180的处理，结束本程序。
在步骤S200中，当判定为正在执行机械空档控制时，基于马达MG2的转速Nm2设定阈值Neref(步骤S210)，将发动机22的转速Ne与阈值Neref相比较(步骤S220)。在此，阈值Neref是为了判定是否适合从机械空档控制切换为电气空档控制而使用的阈值，在实施例中，预先设定马达MG2的转速Nm2与阈值Neref之间的关系并作为转速阈值设定用映射预先存储于未图示的ROM中，当被赋予马达MG2的转速Nm2时，从所存储的映射中导出相对应的转速阈值Neref并进行设定。在图8中示出转速阈值设定用映射的一个例子。如图所示，转速阈值Neref被设定为如下倾向：马达MG2的转速Nm2越小则转速阈值Neref越小。其理由在于，与开度阈值Aref相同，当发动机2以某转速旋转时，马达MG2的转速Nm2(中间轴32的旋转速)越小，则马达MG1的转速越大。
在步骤S220中，当发动机22的转速Ne为转速阈值Neref以上时，选择电气空档控制与机械空档控制中的机械空档控制(步骤S230)，将DN操作后时间t与阈值tref相比较(步骤S240)，当DN操作时间t小于阈值tref时，执行上述步骤S250、S270～S290的处理，结束本程序。通过如此控制发动机22、马达MG1、MG2，能够使发动机22、马达MG1、MG2以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转。
在步骤S240中，当DN操作后时间t为阈值tref以上时，将发动机22的空转转速Nidl设定为发动机22的目标转速Ne*，将中间轴32(有级变速器60的输入轴)的预定转速(Nout·Grest)设定为马达MG2的目标转速Nm2*，上述中间轴32(有级变速器60的输入轴)的预定转速(Nout·Grest)是通过将与切换为电气空档控制时、进行了ND操作时所形成的预定的有级变速器60的预定变速档Gsest相对应的传动比Grest乘以驱动轴36的转速Nout所获得的，使用发动机22的目标转速Ne*、马达MG2的目标转速Nm2*及行星齿轮30的传动比ρ(太阳轮30s的齿数/齿圈30r的齿数)，通过下式(3)来设定马达MG1的目标转速Nm1*(步骤S260)，执行上述步骤S270～S290的处理，结束本程序。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2*/ρ
在此，有级变速器60的预定变速档Gsest是在图5的变速映射中应用车速V和驱动轴36的要求转矩Tout*(值0)进行设定而成的。另外，就式(3)而言，若使用图3的行星齿轮30的共线图，则能够容易地导出。通过如此控制发动机22、马达MG1、MG2，能够使发动机22的转速Ne从DN操作时的转速Nedn接近空转转速Nidl(降低)，并且能够使马达MG2的转速Nm2从DN操作时的转速Nm2dn接近中间轴32的预定转速(Nout·Grest)。此外，由于开始执行机械空档控制后，并未向驱动轴36输出转矩，驱动轴36的转速Nout(车速V)逐渐降低，因此中间轴32的预定转速(Nout·Grest)在预定变速档Gsest恒定的过程中逐渐降低，当预定变速档Gsest切换为低车速侧的变速档时，暂时增加。另外，在实施例中，上述转速阈值Neref是使用比假定为加速器开度Acc是开度阈值Aref以上的情况下的DN操作时的转速Nedn的转速范围小的值、即使用以如下方式通过实验、分析等预先确定的值(在实施例中为与马达MG2的转速Nm2对应的值)，该方式为当使发动机22以DN操作时的转速Nedn附近旋转时在转速Ne不小于转速阈值Neref而使发动机22向空转转速Nidl降低的期间转速Ne超越转速阈值Neref。
在步骤S220中，当发动机22的转速Ne小于阈值Neref时，选择电气空档控制与机械空档控制中的电气空档控制(步骤S140)，执行上述步骤S150～S180的处理，结束本程序。由此，从机械空档控制切换为电气空档控制。在实施例中，由于在发动机22的转速Ne小于转速阈值Neref时，预先使马达MG2的转速Nm2接近中间轴32(有级变速器60的输入轴)的预定转速(Nout·Grest)，因此能够抑制从机械空档控制切换为电气空档控制时(以使有级变速器60的变速档成为目标变速档Gs*的方式接合离合器C1、C2、制动器B1、B2中的一部分时)的冲击。
当如上所述地从机械空档控制切换为电气空档控制时，若在之后执行了本程序时，在步骤S110中判定为并不是进行了DN操作之后，并且在步骤S200中判定为正在执行电气空档控制，则选择电气空档控制与机械空档控制中的电气空档控制(步骤S140)，执行上述步骤S150～S180的处理，结束本程序。即，在实施例中，在从机械空档控制切换为电气空档控制之后，不会再次切换为机械空档控制。其理由在于，在将档位SP保持于N档的过程中，未从发动机22输出动力，不存在发动机22、马达MG1过度旋转的隐患，及确保了之后进行了ND操作时的对驱动轴36的输出响应性。
图9是表示进行了DN操作时加速器开度Acc为阈值Aref以上的情况下的发动机22的动力Pe及转速Ne与空档控制(电气空档控制或机械空档控制)之间的时间变化的情况的一个例子的说明图。如图所示，当进行了DN操作时(时刻t1)，在加速器开度Acc为阈值Aref以上的情况下，执行机械空档控制，并且使发动机22以DN操作时的转速Nedn附近旋转。由此，能够抑制因发动机22增速而导致发动机22、马达MG1(特别是马达MG1)过度旋转。而且，若在进行了DN操作后经过阈值tref的时间(时刻t2)，则判断为发动机22的动力Pe降低至值0，使发动机22的转速Ne降低至空转转速Nidl，在该期间转速Ne达到小于转速阈值Neref时(时刻t3)，从机械空档控制切换为电气空档控制。由此，能够在之后进行了ND操作时，通过驱动轴36迅速地输出动力。
根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，在HV行驶模式下的前进行驶中，当进行了将档位SP从D档操作为N档的DN操作时，当加速器开度Acc为开度阈值Aref以上时，执行通过由有级变速器60解除中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递而形成空档状态的机械空档控制，以使发动机22、马达MG1、MG2以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转的方式控制发动机22、马达MG1、MG2，因此能够抑制因发动机22增速而导致发动机22、马达MG1(特别是马达MG1)过度旋转。另外，当加速器开度Acc小于开度阈值Aref时，执行通过逆变器41、42的门极关断而形成空档状态的电气空档控制，因此通过将有级变速器60设为能够进行中间轴32与驱动轴36之间的动力的传递的状态，仅需恢复逆变器41、42的控制(结束门极关断)即可向驱动轴36输出动力，能够在之后进行了将档位SP从N档切换至D档的ND操作时，通过驱动轴36迅速地输出动力(提高输出响应性)。
在实施例的混合动力汽车20中进行了DN操作时，使用进行了DN操作时(进行DN操作之前)的加速器开度Acc来判定执行机械空档控制与电气空档控制中的哪一者，但是也可以取代加速器开度Acc，使用基于加速器开度Acc的驱动轴36的要求转矩Tout*、将驱动轴36的转速Nout乘以要求转矩Tout*所获得的驱动轴36的要求动力Pout*、将要求转矩Tout*除以有级变速器60的传动比Gr所获得的中间轴32的要求转矩Tin*、对要求转矩Tin*乘以马达MG2的转速Nm2(中间轴32的转速)所获得的中间轴32的要求动力Pin*、基于要求动力Pin*与高电压蓄电池50的充放电要求动力Pb*的发动机22的要求动力Pe*、从发动机22输出的转矩、动力、发动机22的吸入空气量、燃料喷射量等中的任一者来进行判定。此外，加速器开度Acc、要求转矩Tout*等参数(与发动机22的输出相关的参数)与发动机22的输出之间具有参数越大则发动机22的输出越大、或者发动机22的输出越大则参数越大的倾向的关系。
在实施例的混合动力汽车20中，开度阈值Aref被设定为马达MG2的转速Nm2(中间轴32的转速)越小则开度阈值Aref越小的倾向，但是也可以使用固定值。
在实施例的混合动力汽车20中，转速阈值Neref被设定为马达MG2的转速Nm2(中间轴32的转速)越小则转速阈值Neref越小的倾向，但是也可以使用固定值。
在实施例的混合动力汽车20中，在执行机械空档控制时，当DN操作后时间t小于阈值tref时，以使发动机22、马达MG1、MG2以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转的方式控制发动机22及马达MG1、MG2，当DN操作后时间t为阈值tref以上时，控制发动机22及马达MG1、MG2，以使发动机22的转速Ne从DN操作时的转速Nedn接近空转转速Nidl，并且使马达MG2的转速Nm2从DN操作时的转速Nm2dn接近中间轴32(有级变速器60的输入轴)的预定转速(Nout·Grest)，但是也可以不局限于DN操作后时间t，以使发动机22、马达MG1、MG2以DN操作时的转速Nedn、Nm1dn、Nm2dn附近旋转的方式控制发动机22及马达MG1、MG2。另外，也可以不局限于DN操作后时间t，控制发动机22及马达MG1、MG2，以使发动机22的转速Ne接近空转转速Nidl，并且使马达MG2的转速Nm2接近中间轴32的预定转速(Nout·Grest)。此外，只要是用于抑制发动机22、马达MG1的转速的增加的对发动机22及马达MG1、MG2的控制，则并不局限于这些控制，也可以进行其他控制。
在实施例的混合动力汽车20中，在执行机械空档控制时，当发动机22的转速Ne达到小于转速阈值Neref时，从机械空档控制切换为电气空档控制，但是也可以是当DN操作后时间t达到阈值tref以上时(发动机22的动力Pe降低至值0时)，从机械空档控制切换为电气空档控制。另外，也可以是无论发动机22的转速Ne等如何都不进行从机械空档控制向电气空档控制的切换。
在实施例的混合动力汽车20中，说明了在HV行驶模式下的前进行驶过程中进行了DN操作时的动作，具体地说，当加速器开度Acc为阈值Aref以上时，执行机械空档控制，当加速器开度Acc小于阈值Aref时，执行电气空档控制，但是也可以是在伴随着发动机22的独立运转、运转停止的前进行驶过程中进行了DN操作时，无论加速器开度Acc如何都执行电气空档控制。其理由在于，当使发动机22独立运转或停止运转时，即使在加速器开度Acc较大的状态下执行电气空档控制，发动机22、马达MG1过度旋转的隐患也较低。
在实施例的混合动力汽车20中，说明了进行DN操作时的动作，但是关于在后退行驶过程中进行将档位SP从R档操作为N档的RN操作，也能够认为与实施例相同。在此，考虑有如下形式：前进行驶过程中的档位SP的从N档向R档的切换的容许上限车速比图5的变速映射的“1-2”线低，并且，在后退行驶过程中档位SP从N档切换为D档时，形成前进第一档。在实施例中，如上所述，前进第一档与后退档是通过相同的接合要素(离合器C1及制动器B2)之间的接合而形成的。由此，在该结构中，在有级变速器60形成前进第一档、后退档，并且以加速器开度Acc较小的状态进行DN操作、RN操作，并进行电气空档控制(关于有级变速器60，持续离合器C1及制动器B2的接合)的情况下，即使在之后将档位SP操作为D档与R档中的任一者时，也能够迅速地向驱动轴36输出动力。其结果是，在进入车库时等，在以加速器开度Acc较小的状态使档位SP从D档经由N档操作为R档时、从R档经由N档操作为D档时，能够迅速地响应该操作。
在实施例的混合动力汽车20中，有级变速器60使用了四级变速式，但是也可以使用三级变速式、五级变速式、六级变速式等。
在实施例的混合动力汽车20中，使有级变速器60介于中间轴32与驱动轴36之间，并且将马达MG2连接于中间轴32，但是也可以是如图10的变形例的混合动力汽车120所示例的那样，使有级变速器60介于中间轴32与驱动轴36之间，并且将马达MG2连接于驱动轴36，也可以是如图11的变形例的混合动力汽车220所示例的那样，使离合器260介于中间轴32与驱动轴36之间，并且将马达MG2连接于中间轴32，也可以是如图12的变形例的混合动力汽车320所示例的那样，使离合器360介于中间轴32与驱动轴36之间，并且将马达MG2连接于驱动输36。
在实施例的混合动力汽车20中，将来自发动机22的动力经由行星齿轮30向中间轴32(有级变速器60的输入轴)输出，并且将来自马达MG2的动力向中间轴32输出，但是也可以是如图13的变形例的混合动力汽车420所示例的那样，设为将马达MG连接于中间轴32，并且经由离合器429将发动机22连接于马达MG的旋转轴的结构，将来自发动机22的动力经由马达MG的旋转轴和有级变速器60向驱动轴36输出，并且将来自马达MG的动力经由有级变速器60向驱动轴36输出。在该结构中，在执行机械空档控制时，将离合器429设为接通，通过马达MG来抑制发动机22、马达MG的过度旋转即可。另外，在执行电气空档控制时，将离合器429设为断开，机械性地进行发动机22与驱动轴36之间的连接的解除即可。
在实施例的混合动力汽车20中，使有级变速器60介于中间轴32与驱动轴36之间，但是也可以是如图14的变形例的混合动力汽车520所示例的那样，使无级变速器560和具有接合要素的前进后退切换单元562介于中间轴32与驱动轴36之间。在该结构中，能够通过使前进后退切换单元562的接合要素分离来执行机械空档控制。此外，在图14中，设为将图13的混合动力汽车420的有级变速器60置换为无级变速器560及前进后退切换单元562的结构，但是也可以是将图1、图10的混合动力汽车20、120的有级变速器60置换为无级变速器560及前进后退切换单元562的结构。
说明实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏所记载的发明的主要要素之间的对应关系。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，马达MG1相当于“马达”，逆变器41相当于“逆变器”，蓄电池50相当于“蓄电池”，有级变速器60相当于“动力传递单元”，执行图6的N档时控制程序的HVECU70、基于来自HVECU70的指令控制发动机22的发动机ECU24、基于来自HVECU70的指令控制马达MG1(逆变器41)的马达ECU40相当于“控制单元”。
此外，对于实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏所记载的发明的主要要素之间的对应关系，实施例是具体地说明用于实施用于解决课题的手段一栏所记载的发明的实施方式所使用的一个例子，因此并不局限于用于解决课题的手段一栏所记载的发明的要素。即，关于用于解决课题的手段一栏所记载的发明的解释应为基于该栏的记载而进行的，实施例只是用于解决课题的手段一栏所记载的发明的具体的一个例子。
以上，使用实施例说明了用于实施本发明的实施方式，但是本发明并未限定于这样的实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够以各种形式来实施，这是不言而喻的。
工业实用性
本发明能够应用于混合动力汽车的制造工业等。

Claims (12)

1.一种混合动力汽车，具备：
发动机，能够向中间轴输出动力；
马达，能够向所述中间轴输出动力或者从所述中间轴输入动力；
逆变器，用于驱动所述马达；
蓄电池，能够经由所述逆变器而与所述马达进行电力的接收和供给；及
动力传递单元，机械性地进行所述中间轴与连接于车轴的驱动轴之间的动力的传递及传递的解除，
所述混合动力汽车的特征在于，
所述混合动力汽车具备控制单元，在档位为空档位置时，所述控制单元执行电气空档控制及机械空档控制中的至少一方，所述电气空档控制是通过所述逆变器的门极关断而形成空档状态的控制，所述机械空档控制是通过由所述动力传递单元解除所述中间轴与所述驱动轴之间的动力的传递而形成空档状态的控制，
在进行了将档位从行驶用位置操作为空档位置的空档操作时，当与发动机的输出相关的参数为阈值以上时，所述控制单元执行所述机械空档控制，当所述参数小于所述阈值时，所述控制单元执行所述电气空档控制。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：在进行了所述空档操作而执行所述机械空档控制的期间所述发动机的转速达到转速阈值以下时切换为所述电气空档控制。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车，其中，
所述混合动力汽车具备：
三个旋转要素连接于所述发动机的输出轴、所述马达的旋转轴及所述中间轴的行星齿轮；
能够向所述驱动轴输出动力或者从所述驱动轴输入动力的第二马达；及
用于驱动所述第二马达的第二逆变器，
所述蓄电池能够经由所述逆变器而与所述马达进行电力的接收和供给，并且能够经由所述第二逆变器而与所述第二马达进行电力的接收和供给，
所述控制单元是以下的单元：在执行所述电气空档控制时通过所述逆变器及所述第二逆变器的门极关断来形成空档状态。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车，其中，
所述阈值被设定为如下倾向：所述中间轴的转速越小则所述阈值越小。
5.根据权利要求3或4所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：在进行了所述空档操作而执行所述机械空档控制的期间所述发动机的转速达到转速阈值以下时切换为所述电气空档控制，
所述转速阈值被设定为如下倾向：所述中间轴的转速越小则所述转速阈值越小。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：在执行所述机械空档控制时进行控制使得所述发动机和所述马达保持为进行了所述空档操作时的转速。
7.根据权利要求5所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：在执行所述机械空档控制时进行控制使得所述发动机和所述马达保持为进行了所述空档操作时的转速。
8.根据权利要求6所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：从开始执行所述机械空档控制起经过了预定时间后，该控制单元进行控制使得所述发动机以空转转速旋转并且所述中间轴的转速成为能够通过所述动力传递单元进行所述中间轴与所述驱动轴之间的动力的传递时所设想的转速。
9.根据权利要求7所述的混合动力汽车，其中，
所述控制单元是如下的单元：从开始执行所述机械空档控制起经过了预定时间后，该控制单元进行控制使得所述发动机以空转转速旋转并且所述中间轴的转速成为能够通过所述动力传递单元进行所述中间轴与所述驱动轴之间的动力的传递时所设想的转速。
10.根据权利要求1～4、7～9中任一项所述的混合动力汽车，其中，
所述动力传递单元是具有接合要素且介于所述中间轴与所述驱动轴之间的有级变速器。
11.根据权利要求5所述的混合动力汽车，其中，
所述动力传递单元是具有接合要素且介于所述中间轴与所述驱动轴之间的有级变速器。
12.根据权利要求6所述的混合动力汽车，其中，
所述动力传递单元是具有接合要素且介于所述中间轴与所述驱动轴之间的有级变速器。
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