公知有一种车辆，设置有用于控制驱动系统的控制设备，驱动系统包 括布置为将发动机的输出分配到第一电机和输出轴的动力分配机构，以及 布置在动力分配机构的输出轴和车辆的驱动轮之间的第二电机。此控制设 备的示例包括如专利文献1所公开的用于混合动力车辆的控制设备。在该 专利文献所公开的混合动力车辆驱动系统中，动力分配机构由三个旋转元 件组成，第一元件连接到发动机，第二元件连接到第一电机，而第三元件 连接到第二电机，使得由发动机产生的驱动力的主要部分机械地直接传递 到驱动轮，同时驱动力的其余部分从第一电机通过形成在其的电路电气地 传递到第二电机，且驱动系统被控制为使得发动机保持最优运行状态，允 许车辆以提高的燃油经济性来行驶。
专利文献1：JP-2003-130202A
专利文献2：JP-2003-130203A
专利文献3：JP-2003-127681A
专利文献4：JP-11-19868A
专利文献5：JP-11-198670A
专利文献6：JP-11-217025A
专利文献7：WO 03/016749A1

本发明解决的问题
通常，无级变速器公知是用于提高车辆的燃油经济性的设备，而在另 一方面，诸如有级变速器之类的行星齿轮式动力传递设备公知是具有较高 动力传递效率的设备。但是，已知没有任何适用于提高燃油经济性和动力 传递效率两者的动力传递机构。例如，如在上述文献中公开的传统混合动 力车辆驱动系统具有电能可以通过其从第一电机传递到第二电机的电路， 即，车辆驱动力的一部分作为电能通过其传递的动力传递路径。这些驱动 系统在对发动机的需求输出增大的情况下要求第一电机大尺寸化，由此利 用从第一电机产生的电能运行的第二电机也被要求大尺寸化，这导致驱动 系统趋向于不利地大尺寸化。可选地，其发动机输出的一部分被一次转换 为电能并接着传递到驱动轮的传统车用驱动系统具有在车辆的一些行驶状 况下(例如，车辆以相对高速行驶期间)燃油经济性劣化的风险。
作为努力解决上述问题的扩展研究的结果，本发明人发现在发动机以 常态或相对低的输出范围运行的情况下第一和第二电机不需要具有大尺 寸，但在发动机以高输出范围运行以例如提供最大输出来用于车辆的高输 出行驶的情况下，电机的需求尺寸取决于需求容量或输出而增大。基于此 事实，本发明人还发现，通过控制驱动系统使得当发动机以高输出范围运 行时发动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮，可以减小第 一和第二电机的需求尺寸以使得驱动系统紧凑。发明人还发现在车辆的高 速行驶期间，主要通过机械动力传递路径将发动机输出传递到驱动轮使得 可以通过减小由第一电机进行的从发动机输出的一部分到电能的能量转换 的损失来进一步提高燃油经济性，所述电能通过电路供应到第二电机并由 第二电机转换为机械能以传递到驱动轮。于是，驱动系统可以小尺寸化， 并可以通过取决于车辆的具体状况，将驱动系统在无级变速换档状态和有 级变速换档状态之间合适地切换来提高燃油经济性。驱动系统包括可操作 以连接动力分配机构的第一至第三元件中的任意两个元件的耦合设备，和/ 或可操作以将第二元件固定到静止构件的耦合设备。动力分配机构在通过 松开一个或多个耦合设备建立的无级变速换档状态中可作为电控无级变速 器操作，并在通过啮合耦合设备或多个耦合设备之一建立的有级变速换档 状态中可作为有级变速器操作。
驱动系统通过松开或啮合耦合设备而在无级变速和有级变速换档状态 之间切换。例如，驱动系统通过松开耦合设备而从有级变速换档状态切换 到无级变速换档状态。在此情况下，正被讨论的耦合设备的反作用转矩在 其松开动作的过程中逐渐减小，同时电机的反作用转矩逐渐增大。驱动系 统遭受在动力分配机构的切换动作时切换震动发生的风险，这取决于切换 动作时耦合设备和电机的反作用转矩改变的时机，或者反作用转矩的大 小。即，如果切换动作时反作用转矩改变的时机或者电机的反作用转矩的 大小未被合适地控制，则驱动系统具有切换震动发生的风险。换言之，耦 合设备的反作用转矩是在其松开动作的过程中通过耦合设备传递的发动机 的转矩，因此如果通过耦合设备传递的发动机转矩未被电机的反作用转矩 迅速地代替，则驱动系统可能遭受由于传递到驱动轮的发动机转矩的暂时 改变引起的切换震动。此外，耦合设备在其松开动作的过程中(即，在耦 合设备的部分滑移动作期间)的输入和输出速度之间的较大的差，可能导 致耦合设备上的过载，这带来了耦合设备耐久度劣化的风险。
当驱动系统通过啮合耦合设备而从无级变速换档状态切换到有级变速 换档状态时，耦合设备可能遭受由于通过耦合设备的啮合动作而互相连接 的两个旋转元件之间的较大速度差引起的啮合震动，该速度差在啮合动作 完成来建立有级变速换档状态时成为零。此外，耦合设备在其啮合动作的 过程中(即，在耦合设备的部分滑移动作期间)的输入和输出速度之间较 大的差可能导致耦合设备上的过载，这也带来了此耦合设备耐久度劣化的 风险。
考虑到上述背景进行了本发明。因此本发明的目的是提供一种用于车 用驱动系统的控制设备，其设置为减小在无级变速换档状态和有级变速换 档状态之间切换时驱动系统的切换震动，或者提供一种用于该驱动系统的 控制设备，其设置为提高用于将驱动系统在两种换档状态之间切换而设置 的耦合设备的耐久度，在无级变速换档状中驱动系统可作为电控无级变速 器操作，在有级变速换档状态中驱动系统可作为有级变速器操作。
解决问题的手段
根据第1方面的本发明，提供了一种用于车用驱动系统的控制设备， 所述车用驱动系统设置为将发动机的输出传递到车辆的驱动轮，所述控制 设备包括(a)包括动力分配机构和耦合设备的可切换式变速机构，所述 动力分配机构具有固定到所述发动机的第一元件、固定到第一电动机的第 二元件以及固定到第二电机和动力传递构件的第三元件，所述耦合设备可 操作以将所述第一至第三元件中的任意两个互相连接并/或将所述第二元件 固定到静止构件，所述可切换式变速机构可在无级变速换档状态和有级变 速换档状态之间切换，在所述无级变速换档状态中所述可切换式变速机构 可作为电控无级变速器工作，在所述有级变速换档状态中所述可切换式变 速机构可作为有级变速器工作；(b)切换控制装置，所述切换控制装置 用于基于所述车辆的预定状态将所述耦合设备在松开状态和啮合状态之间 切换，以将所述可切换式变速机构选择性地置于所述无级变速换档状态和 所述有级变速换档状态之一；和(c)电机控制装置，所述电机控制装置 用于控制所述第一电机以在所述耦合设备的松开时产生反作用转矩，并/或 在所述耦合设备的啮合时减小所述第一元件、所述第二元件和所述第三元 件之间的速度差或所述第二元件与所述静止构件之间的速度差。
在本控制设备中，电机控制装置设置为控制包括动力分配机构和耦合 设备的可切换式变速机构的第一电机，所述动力分配机构具有固定到发动 机的第一元件、固定到第一电动机的第二元件以及固定到第二电机和动力 传递构件的第三元件，所述耦合设备可操作以将第一至第三元件中的任意 两个互相连接并/或将第二元件固定到静止构件。可切换式变速机构可在无 级变速换档状态和有级变速换档状态之间切换，在无级变速换档状态中可 切换式变速机构可作为电控无级变速器工作，在有级变速换档状态中可切 换式变速机构可作为有级变速器工作。电机控制装置控制第一电机以在耦 合设备的松开时产生反作用转矩，并/或在耦合设备的啮合时减小第一、第 二和第三元件之间的速度差或第二元件和静止构件之间的速度差。因此， 耦合设备的反作用转矩被第一电机的反作用转矩合适地代替，由此减小了 可切换式变速机构切换时的切换震动。此外，由第一电机的反作用转矩补 偿耦合设备的反作用转矩的减小，如同耦合设备仍保持在啮合状态，由此 减小了耦合设备的输入和输出速度之间的差，从而减小了耦合设备上在其 部分啮合状态下的负载，结果提高了耦合设备的耐久度。可选地，旋转元 件的速度改变到将在切换到有级变速换档状态之后建立的值，由此减小由 于耦合设备的啮合时的速度差引起的切换震动，并减小耦合设备在其部分 啮合状态下的输入和输出速度之间的差，从而减小耦合设备上的负载，结 果改善了耦合设备。还应注意，动力分配机构由三个元件和耦合设备简单 地构成，且通过耦合设备在切换控制装置的控制下将可切换式变速机构容 易地在无级变速换档状态和有级变速换档状态之间切换。
在根据第2方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置可工作以 松开所述耦合设备，来将所述可切换式变速机构置于其中所述第一、第二 和第三元件相对于彼此旋转的无级变速换档状态，并可工作以啮合所述耦 合设备，来将所述可切换式变速机构置于其中所述第一、第二和第三元件 中任意两个元件彼此连接或所述第二元件保持静止的所述有级变速换档状 态。切换控制装置的此设置允许可切换式变速机构容易地在无级变速换档 状态和有级变速换档状态之间切换。
在根据第3方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述可 切换式变速机构从所述有级变速换档状态切换到所述无级变速换档状态时 可工作，以在由所述第一电机在所述电机控制装置的控制下产生了反作用 转矩之后开始所述耦合设备的松开动作。根据此设置，耦合设备的反作用 转矩被第一电机的反作用转矩合适地代替，由此减小了在可切换式变速机 构的切换时的切换震动。此外，由第一电机产生的反作用转矩允许不管耦 合设备的反作用转矩的减小而合适地控制第二元件的速度，由此提高了耦 合设备的耐久度。
在根据第4方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述可 切换式变速机构从所述有级变速换档状态切换到所述无级变速换档状态时 可工作，且所述电机控制装置在所述耦合设备在所述切换控制装置的控制 下的松开动作的过程中控制所述第一电机，使得所述第一电机的反作用转 矩随着耦合设备松开而增大。根据此设置，耦合设备的反作用转矩被第一 电机的反作用转矩适当地代替，由此减小了可切换式变速机构切换时的切 换震动。此外，由第一电机产生的反作用转矩允许不管耦合设备的反作用 转矩的减小而适当地控制第二元件的速度，由此提高耦合设备的耐久度。
在根据第5方面的本发明的优选形式中，所述电机控制装置反馈控制 所述第一电机的速度，以减小所述第一、第二和第三元件之间的速度差或 所述第二元件和所述静止构件之间的速度差。根据此设置，在耦合设备的 松开动作的过程中，减小第一、第二和第三元件之间的速度差或第二元件 和静止构件之间的速度差，由此耦合设备的反作用转矩被第一电机的反作 用转矩迅速地代替。
在根据第6方面的本发明的优选形式中，所述电机控制装置控制所述 第一电机的速度，使得所述第一、第二和第三元件之间的速度差或所述第 二元件和所述静止构件之间的速度差维持在所述耦合设备的松开动作开始 之前的值，直到由所述切换控制装置控制的所述松开动作完成。根据此设 置，耦合设备在其部分啮合状态中的输入和输出速度之间的差减小，直到 由松开动作完成，由此减小了耦合设备上由于打滑现象引起的负载，结果 提高了耦合设备的耐久度。
在根据第7方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述可 切换式变速机构从所述无级变速换档状态切换到所述有级变速换档状态时 可工作，以在所述第一电机的速度已经被所述电机控制装置控制而减小所 述第一、第二和第三元件之间的速度差或所述第二元件和所述静止构件之 间的速度差之后，开始所述耦合设备的啮合动作。根据此设置，每个旋转 元件的速度被控制以改变到将在切换到有级变速换档状态之后建立的值， 由此减小了耦合设备的啮合时的速度差引起的切换震动，并减小了耦合设 备的输入和输出速度之间的差，从而减小了耦合设备上的负载，结果提高 了耦合设备的耐久度。
在根据第8方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述可 切换式变速机构从所述无级变速换档状态切换到所述有级变速换档状态时 可工作，以在由所述电机控制装置对所述第一电机的速度进行控制以减小 所述第一、第二和第三元件之间的速度差或所述第二元件和所述静止构件 之间的速度差的过程中，能够进行所述耦合设备的啮合动作。根据此设 置，每个旋转元件的速度被控制以改变到将在切换到有级变速换档状态之 后建立的值，由此减小了耦合设备的啮合时由于速度差引起的切换震动， 并减小了耦合设备在其部分啮合状态下的输入和输出速度之间的差，从而 减小了耦合设备上的负载，结果提高了耦合设备的耐久度。
在根据第9方面的本发明的优选形式中，控制设备还包括用于控制所 述发动机的转矩或输出的发动机输出控制装置，且所述发动机输出控制装 置限制所述发动机的转矩或输出，以防止所述发动机的转矩或输出超过由 所述第一电机的额定值确定的上限，直到由所述切换控制装置控制的所述 耦合设备的啮合动作完成。根据此设置，例如，在可切换式变速机构响应 于车辆高输出行驶的需求从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态 时，即使第一电机不具有与发动机的高输出范围对应的容量或输出，可切 换式变速机构也在切换到有级变速换档状态之前被适当地保持在其无级变 速换档状态。
在根据第10方面的本发明的优选形式中，基于所述车辆的行驶速度 的预定上限值判断所述车辆的所述预定状况，且所述切换控制装置在所述 车辆的行驶速度的实际值高于所述预定上限值时将所述可切换式变速机构 置于所述有级变速换档状态。因此，在车辆的其中实际车速高于上限值的 高速形式状态下，发动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动 轮，由此与无级变速换档状态下的情况相比，在有级变速换档状态下由于 机械能和电能之间转换损失的减少而提高了燃油经济性。
优选地，基于车辆的行驶速度的预定上限值判断车辆的预定状况，并 且切换控制装置在车辆行驶速度的实际值高于预定上限值时禁止可切换式 变速机构置于无级变速换档状态。因此，在车辆的其中实际车速高于上限 值的高速行驶状态下，防止可切换式变速机构置于无级变速换档状态，由 此发动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮，并与无级变速 换档状态下的情况相比，在有级变速换档状态下由于机械能和电能之间转 换损失的减少而提高了燃油经济性。
在根据第11方面的本发明的预定形式中，基于所述车辆的驱动力相 关值的预定上限值判断所述车辆的所述预定状况，且所述切换控制装置在 所述车辆的所述驱动力相关值高于所述预定上限值时将所述可切换式变速 机构置于所述有级变速换档状态。根据此设置，当诸如车辆驾驶员所期望 的车辆驱动力或实际车辆驱动力之类的驱动力相关值高于预定上限时，发 动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮。因此，可以减少应 该由第一电机产生的电能的最大量，由此可以减小第一电机的需求尺寸， 从而可以减小包括第一电机的车用驱动系统的需求尺寸。驱动力相关值是 与车辆的驱动力直接或间接相关的参数，例如发动机的输出转矩、可切换 式变速机构的输出转矩、驱动轮的驱动转矩、动力传递路径中的任何其他 转矩或旋转驱动力、以及表示这些转矩值的发动机的节气门的打开角度。 确定车辆输出的上述预定上限值来判断车辆是否处于高输出行驶状态。
优选地，基于车辆的驱动力相关值的预定上限值判断车辆的预定状 况，并且切换控制装置在车辆的驱动力相关值的实际值高于预定上限值时 禁止可切换式变速机构置于有级变速换档状态。根据此设置，当诸如车辆 驾驶员所期望的车辆驱动力或实际驱动力之类的车辆的驱动力相关值高于 预定上限值的高输出行驶状态下，防止可切换式变速机构置于无级变速换 档状态，可以减少应该由第一电机产生的电能的最大需求量，且发动机的 输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮，由此可以减小第一电机的 需求尺寸，从而可以减小包括第一电机的车用驱动系统的需求尺寸。
在根据第12方面的本发明的优选形式中，基于所述车辆的行驶速度 的实际值和所述车辆的驱动力相关值的实际值，并根据所存储的切换边界 线图来判断所述车辆的所述预定状况，所述切换边界线图包括由所述车辆 的所述行驶速度和所述驱动力相关值形式的参数界定的高速行驶边界线和 高输出行驶边界线。根据此设置，可以帮助对车辆是否处于高速行驶状态 或高输出行驶状态的判断。
在根据第13方面的本发明的优选形式中，所述车辆的预定状况是功 能劣化判断条件，当用于将所述可切换式变速机构置于电控建立的无级变 速换档状态的控制部件中的任一个的功能劣化时，所述功能劣化判断条件 就得以满足，且所述切换控制装置在所述功能劣化判断条件满足时将所述 可切换式变速机构置于所述有级变速换档状态。根据此布置，在判断出功 能劣化的事件(其将禁止将可切换式变速机构置于无级变速换档状态) 时，变速机构被置于有级变速换档状态，使得即使存在功能劣化的情况 下，车辆也可以在有级变速换档状态下行驶。
优选地，车辆的预定状况是功能劣化判断条件，该条件在用于将可切 换式变速机构置于电控建立的无级变速换档状态的控制部件中的任一个功 能劣化时得以满足，且切换控制装置在功能劣化判断条件满足时禁止可切 换式变速机构置于有级变速换档状态。根据此设置，在判断出用于将可切 换式变速机构置于电控建立的无级变速换档状态中的任何控制部件的功能 劣化的事件时，防止可切换式变速机构被置于无级变速换档状态，由此即 使在存在功能劣化的情况(其使得可切换式变速机构不能被置于无级变速 换档状态)下，变速机构被置于有级变速换档状态以使得车辆在有级变速 换档状态下行驶。
在根据第14方面的本发明的优选形式中，所述动力分配机构是行星 齿轮组，且所述第一元件是所述行星齿轮组的行星轮架，所述第二元件是 所述行星齿轮组的太阳轮，而所述第三元件是所述行星齿轮组的齿圈，且 其中所述耦合设备包括离合器和/或制动器，所述离合器可工作以将所述行 星轮架、所述太阳轮和所述齿圈中的任意两个元件互相连接，所述制动器 可工作以将所述太阳轮固定到所述静止构件。根据此设置，可以减小动力 分配机构的轴向尺寸，并可以由一个行星齿轮组简单地构成动力分配机 构。
在根据第15方面的本发明的优选形式中，所述行星齿轮组是单级行 星齿轮式。根据此设置，可以减小动力分配机构的轴向尺寸，并可以由一 个行星齿轮组简单地构成动力分配机构。
在根据第16方面的本发明的优选形式中，所述动力分配机构是差速 齿轮设备，且所述耦合设备包括离合器和/或制动器，所述离合器可工作以 将所述第一、第二和第三元件中的任意两个元件互相连接，所述制动器可 工作以将所述第二元件固定到所述静止构件。根据此设置，可以减小动力 分配机构的轴向尺寸，并可以由一个行星齿轮组简单地构成动力分配机 构。
在根据第17方面的本发明的优选形式中，所述差速齿轮设备是锥齿 轮式。根据此设置，可以减小动力分配机构的轴向尺寸，并可以由一个行 星齿轮组简单地构成动力分配机构。
在根据第18方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置啮合所 述离合器以使所述动力分配机构能够作为速比为1的变速器工作，或者啮 合所述制动器以使所述动力分配机构能够作为具有低于1的速比的增速变 速器工作。根据此设置，由切换控制装置容易地控制动力分配机构，以选 择性地作为具有单个固定速比的变速器或具有多个固定速比的变速器来工 作。
在根据第19方面的本发明的优选形式中，所述可切换式变速机构包 括自动变速器并具有由所述自动变速器的速比确定的速比，所述自动变速 器布置在所述动力传递构件和所述驱动轮之间并串联连接到所述动力分配 机构。根据此设置，通过利用自动变速器的速比，可以获得在较宽范围的 速比上的车辆驱动力。
在根据第20方面的本发明的优选形式中，所述可切换式变速机构具 有由所述动力分配机构的速比和所述自动变速器的速比界定的总速比。根 据此设置，通过利用自动变速器的速比，可以获得在较宽范围的速比上的 车辆驱动力，由此可以提高动力分配机构的无级变速换档控制的效率。优 选地，自动变速器是有级自动变速器。在此情况下，动力分配机构和有级 自动变速器协作以建立无级变速换档状态和有级变速器换档状态，在无级 变速换档状态中可切换式变速机构可作为无级变速器工作，在有级变速换 档状态中变速机构作为有级自动变速器工作。
在根据第21方面的本发明的优选形式中，所述自动变速器是根据所 存储的换档边界线图换档的有级变速自动变速器。根据此设置，容易地执 行有级自动变速器的换档。
切换控制装置优选地设置为基于车辆的预定状况将可切换式变速机构 选择性地置于无级变速换档状态和有级变速换档状态之一。即，切换控制 装置基于车辆状况控制耦合设备以用于将可切换式变速机构在无级变速换 档状态和有级变速换档状态之间选择性地切换，该耦合设备结合于可切换 式变速机构的动力分配机构中并设置为连接动力分配机构的第一至第三元 件中的任意两个，或将第二元件固定到静止构件。因此，驱动系统不仅具 有由于电控无级变速器的功能带来的燃油经济性提高的优点，还具有由于 能够机械传递车辆驱动力的有级变速器功能带来的高动力传递效率的优 点。例如，当车辆处于低速或中速行驶状态时，或处于低输出或中输出行 驶状态时，可切换式变速机构被置于无级变速换档状态，由此提高车辆的 燃油经济性。在另一方面，当车辆处于高速行驶状态时，可切换式变速机 构被置于其中变速机构可作为有级变速器工作的有级变速换档状态，且发 动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮，由此由于在机械能 和电能之间能量转换损失的减少而提高燃油经济性，当变速机构作为电控 无级变速器时将发生机械能和电能之间的能量转换。当车辆处于高输出行 驶状态时，可切换式变速机构被置于有级变速换档状态。于是，变速机构 仅在车辆处于低速或中速行驶状态或处于低输出或中输出行驶状态时才作 为电控无级变速器工作，由此可以减少由电机产生电能的需求量，即，必 需从电机传递的电能的最大量，使得其可以最小化电机的需求尺寸，并最 小化包括电机的驱动系统的需求尺寸。
优选地，可切换式变速机构设置为使得第二电机直接连接到动机传递 构件。根据此设置，动力分配机构的需求输出转矩可以相对于上述自动变 速器的输出轴的转矩减小，由此可以减小第二电机的需求尺寸。
根据第22方面的本发明，提供了一种用于车用驱动系统的控制设 备，所述车用驱动系统包括差速部分和布置在动力传递构件和车辆的驱动 轮之间的动力传递路径中的第二电机，所述差速部分可作为电控差速设备 工作，并且包括可工作以将发动机的输出分配到第一电机和动力传递构件 并具有多个旋转元件的差速机构，所述控制设备的特征在于包括：(a) 耦合设备，所述耦合设备设置在所述差速机构中并可工作以将所述差速部 分在差速状态和锁止状态之间切换，在所述差速状态中所述差速部分可作 为电控差速设备工作并能够执行差速功能，在所述锁止状态中所述差速部 分不能执行所述差速功能，(b)切换控制装置，所述切换控制装置用于 基于所述车辆的预定状况将所述耦合设备在松开状态和啮合状态之间切 换，以将所述差速部分选择性地置于所述无级变速换档状态和所述有级变 速换档状态之一，和(c)电机控制装置，所述电机控制装置用于控制所 述第一电机以在所述耦合设备松开时产生反作用转矩，并/或在所述耦合设 备啮合时减小所述多个旋转元件之间的速度差或所述多个旋转元件之中所 述第一电机固定到其上的一个旋转元件与静止构件之间的速度差。
根据本控制设备，切换控制装置设置为基于车辆的预定状况将耦合设 备在松开状态和啮合状态之间切换，以用于将差速部分选择性地置于所述 无级变速换档状态和所述有级变速换档状态之一，在差速状态中差速部分 可作为电控差速设备工作并能够执行差速功能，在锁止状态中差速部分不 能执行差速功能。
由于在切换控制装置的控制下基于车辆的预定状况将差速部分选择性 地置于差速状态和锁止状态之一，所以驱动系统不仅具有由于其速比电学 地改变的变速器功能带来的燃油经济性提高的优点，还具有由于能够机械 传递车辆驱动力的齿轮式动力传递设备的功能带来的高动力传递效率的优 点。例如，当在发动机处于常态输出范围的情况下，车辆处于低速或中速 行驶状态时，或处于低输出或中输出行驶状态时，差速部分被置于差速状 态，由此提高车辆的燃油经济性。在另一方面，当车辆处于高速行驶状态 时，差速部分被置于其中发动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到 驱动轮的锁止状态，由此由于在机械能和电能之间能量转换损失的减少而 提高燃油经济性，当变速机构作为电控无级变速器时将发生机械能和电能 之间的能量转换。当车辆处于高输出行驶状态时，差速部分被置于锁止状 态。于是，差速部分仅在车辆处于低速或中速行驶状态或处于低输出或中 输出行驶状态时才作为其速比可电学地改变的变速器工作，由此可以减少 由电机产生的电能的需求量，即，必需从电机传递的电能的最大量，使得 其可以最小化电机的需求尺寸，并最小化包括电机的驱动系统的需求尺 寸。
在用于控制包括可在差速状态和锁止状态之间切换的差速部分的驱动 系统的本控制设备中，电机控制装置设置为控制第一电机，以在耦合设备 的松开时产生反作用转矩，并/或以在耦合设备的啮合时减小第一、第二和 第三元件之间的速度差或第二元件和静止构件之间的速度差。因此，当耦 合设备松开时，耦合设备的反作用转矩被第一电机的反作用转矩适当地代 替，由此减小了差速部分在切换控制装置控制下的切换时的切换震动。此 外，由第一电机的反作用转矩补偿耦合设备的反作用转矩的减小，如同耦 合设备仍保持在啮合状态，由此减小耦合设备的输入和输出速度之间的 差，从而减小耦合设备在其部分啮合状态下的负载，结果提高耦合设备的 耐久度。当耦合设备啮合时，多个旋转元件的速度被改变到将在耦合设备 的啮合动作完成之后(即，在差速部分切换到锁止状态之后)建立的值， 由此减少了在耦合设备的啮合时由于速度差引起的切换震动，并减小了耦 合设备在其部分啮合状态下的输入和输出速度之间的差，从而减小了耦合 设备上的负载，结果改善了耦合设备。
在根据第23方面的本发明的优选形式中，所述差速机构的所述多个 旋转元件包括固定到所述发动机的第一元件、固定到所述第一电机的第二 元件和固定到所述动力传递构件的第三元件，且所述耦合设备可工作以连 接所述第一至第三元件中任意两个元件，并/或将所述第二元件固定到所述 静止构件。根据此设置，由三个元件和耦合设备简单地构成使差速部分能 够在差速状态和锁止状态之间切换的差速机构。
在根据第24方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置可操作 以松开所述耦合设备来将所述差速部分置于所述差速状态，并可操作以啮 合所述耦合设备来将所述差速部分置于所述锁止状态，在所述差速状态中 所述第一、第二和第三元件可相对于彼此旋转，在所述锁止状态下所述第 一、第二和第三元件作为一个单元旋转或者所述第二元件保持静止。根据 此设置，通过由切换控制装置控制的耦合设备，差速部分可以容易地在差 速状态和锁止状态之间切换。
优选地，切换控制装置可操作以基于车辆的预定状况将耦合设备在松 开和啮合状态之间切换，以将差速机构选择性地置于差速状态和锁止状 态，由此当差速机构置于差速状态时，差速部分置于差速状态，而当差速 机构置于锁止状态时，差速部分置于锁止状态。在此情况下，差速部分容 易地在差速状态和锁止状态之间切换。
在根据第25方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述 差速部分从所述锁止状态切换到所述差速状态时可工作，以在由所述第一 电机在所述电机控制装置的控制下产生反作用转矩之后开始所述耦合设备 的松开动作。根据此设置，耦合设备的反作用转矩被第一电机的反作用转 矩合适地代替，由此减小了在差速部分的切换时的切换震动。此外，由第 一电机产生的反作用转矩允许不管耦合设备的反作用转矩的减小而合适地 控制第二元件的速度，由此提高了耦合设备的耐久度。
在根据第26方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述 差速部分从所述锁止状态切换到所述差速状态时可工作，且所述电机控制 装置在所述耦合设备在所述切换控制装置的控制下的松开动作的过程中控 制所述第一电机，使得所述第一电机的反作用转矩随着耦合设备松开而增 大。根据此设置，耦合设备的反作用转矩被第一电机的反作用转矩适当地 代替，由此减小了差速部分切换时的切换震动。此外，由第一电机产生的 反作用转矩允许不管耦合设备的反作用转矩的减小而适当地控制第二元件 的速度，由此提高耦合设备的耐久度。
在根据第27方面的本发明的优选形式中，所述电机控制装置反馈控 制所述第一电机的速度，以减小所述第一、第二和第三元件之间的速度差 或所述第二元件和所述静止构件之间的速度差。根据此设置，在耦合设备 的松开动作的过程中，减小第一、第二和第三元件之间的速度差或第二元 件和静止构件之间的速度差，由此耦合设备的反作用转矩被第一电机的反 作用转矩迅速地代替。
在根据第28方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置控制所 述第一电机的速度，使得所述第一、第二和第三元件之间的速度差或所述 第二元件和所述静止构件之间的速度差维持在所述耦合设备的松开动作开 始之前的值，直到由所述切换控制装置控制的所述松开动作完成。根据此 设置，耦合设备在其部分啮合状态中的输入和输出速度之间的差减小，直 到由松开动作完成，由此减小了耦合设备上由于打滑现象引起的负载，结 果提高了耦合设备的耐久度。
在根据第29方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述 差速部分从所述差速状态切换到所述锁止状态时可工作，以在所述第一电 机的速度已经被所述电机控制装置控制而减小所述第一、第二和第三元件 之间的速度差或所述第二元件和所述静止构件之间的速度差之后，开始所 述耦合设备的啮合动作。根据此设置，每个旋转元件的速度被控制以改变 到将在切换到有级变速换档状态之后建立的值，由此减小了耦合设备的啮 合时的速度差引起的切换震动，并减小了耦合设备在其部分啮合状态下的 输入和输出速度之间的差，从而减小了耦合设备上的负载，结果提高了耦 合设备的耐久度。
在根据第30方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置在所述 差速部分从所述差速状态切换到所述锁止状态时可工作，以在由所述电机 控制装置对所述第一电机的速度进行控制以减小所述第一、第二和第三元 件之间的速度差或所述第二元件和所述静止构件之间的速度差的过程中， 能够进行所述耦合设备的啮合动作。根据此设置，每个旋转元件的速度被 控制以改变到将在切换到有级变速换档状态之后建立的值，由此减小了耦 合设备的啮合时由于速度差引起的切换震动，并减小了耦合设备在其部分 啮合状态下的输入和输出速度之间的差，从而减小了耦合设备上的负载， 结果提高了耦合设备的耐久度。
在根据第31方面的本发明的优选形式中，控制设备还包括用于控制 所述发动机的转矩或输出的发动机输出控制装置，且其中所述发动机输出 控制装置限制所述发动机的转矩或输出，以防止所述发动机的转矩或输出 超过由所述第一电机的额定值确定的上限，直到由所述切换控制装置控制 的所述耦合设备的啮合动作完成。根据此设置，例如，在差速部分响应于 车辆高输出行驶的需求从差速状态切换到锁止状态时，即使第一电机不具 有与发动机的高输出范围对应的容量或输出，差速部分也在切换到有级变 速换档状态之前被适当地保持在其差速状态。
在根据第32方面的本发明的优选形式中，基于所述车辆的行驶速度 的预定上限值判断所述车辆的所述预定状况，且所述切换控制装置在所述 车辆的行驶速度的实际值高于所述预定上限值时将所述差速部分置于所述 锁止状态。因此，在车辆的其中实际车速高于上限值的高速形式状态下， 发动机的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮，由此与无级变速 换档状态下的情况相比，在有级变速换档状态下由于机械能和电能之间转 换损失的减少而提高了燃油经济性。
优选地，基于车辆的行驶速度的预定上限值判断车辆的预定状况，并 且切换控制装置在车辆行驶速度的实际值高于预定上限值时禁止差速部分 置于差速状态。因此，在车辆的其中实际车速高于上限值的高速行驶状态 下，防止差速部分置于差速状态，由此发动机的输出主要通过机械动力传 递路径传递到驱动轮，并与差速状态下的情况相比，在锁止状态下由于机 械能和电能之间转换损失的减少而提高了燃油经济性。
在根据第33方面的本发明的优选形式中，基于所述车辆的驱动力相 关值的预定上限值判断所述车辆的所述预定状况，且所述切换控制装置在 所述车辆的所述驱动力相关值高于所述预定上限值时将所述差速部分置于 所述锁止状态。根据此设置，当诸如车辆驾驶员所期望的车辆驱动力或实 际车辆驱动力之类的驱动力相关值高于预定上限时，发动机的输出主要通 过机械动力传递路径传递到驱动轮。因此，可以减少应该由第一电机产生 的电能的最大量，由此可以减小第一电机的需求尺寸，从而可以减小包括 第一电机的车用驱动系统的需求尺寸。驱动力相关值是与车辆的驱动力直 接或间接相关的参数，例如发动机的输出转矩、可切换式变速机构的输出 转矩、驱动轮的驱动转矩、动力传递路径中的任何其他转矩或旋转驱动 力、以及表示这些转矩值的发动机的节气门的打开角度。确定车辆输出的 上述预定上限值来判断车辆是否处于高输出行驶状态。
优选地，基于车辆的驱动力相关值的预定上限值判断车辆的预定状 况，并且切换控制装置在车辆的驱动力相关值的实际值高于预定上限值时 禁止差速部分置于锁止状态。根据此设置，当诸如车辆驾驶员所期望的车 辆驱动力或实际驱动力之类的车辆的驱动力相关值高于预定上限值的高输 出行驶状态下，防止可切换式变速机构置于差速状态，可以减少应该由第 一电机产生的电能的最大需求量，且发动机的输出主要通过机械动力传递 路径传递到驱动轮，由此可以减小第一电机的需求尺寸，从而可以减小包 括第一电机的车用驱动系统的需求尺寸。
在根据第34方面的本发明的优选形式中，基于所述车辆的行驶速度 的实际值和所述车辆的驱动力相关值的实际值，并根据所存储的切换边界 线图来判断所述车辆的所述预定状况，所述切换边界线图包括由所述车辆 的所述行驶速度和所述驱动力相关值形式的参数界定的高速行驶边界线和 高输出行驶边界线。根据此设置，可以帮助对车辆是否处于高速行驶状态 或高输出行驶状态的判断。
在根据第35方面的本发明的优选形式中，所述车辆的预定状况是功 能劣化判断条件，当用于使所述差速部分能够作为电控差速设备工作的控 制部件中的任一个的功能劣化时，所述功能劣化判断条件就得以满足，且 所述切换控制装置在所述功能劣化判断条件满足时将所述差速部分置于所 述锁止状态。根据此布置，在判断出功能劣化的事件(其将禁止将可切换 式变速机构置于无级变速换档状态)时，变速机构被置于锁止状态，使得 即使存在功能劣化的情况下，车辆也可以在锁止状态下行驶。
优选地，车辆的预定状况是功能劣化判断条件，该条件在用于将可切 换式变速机构置于电控建立的无级变速换档状态的控制部件中的任一个的 功能劣化时满足，且切换控制装置在功能劣化判断条件满足时将禁止差速 部分置于有级变速换档状态。根据此设置，在判断出用于将差速部分置于 差速状态中的任何控制部件的功能劣化的事件时，防止可切换式变速机构 被置于差速状态，由此即使在存在功能劣化的情况(其使得差速部分不能 被置于差速状态)下，差速部分被置于锁止状态以使得车辆在锁止状态下 行驶。
在根据第36方面的本发明的优选形式中，所述差速机构是行星齿轮 组，且所述第一元件是所述行星齿轮组的行星轮架，所述第二元件是所述 行星齿轮组的太阳轮，而所述第三元件是所述行星齿轮组的齿圈，且所述 耦合设备包括离合器和/或制动器，所述离合器可工作以将所述行星轮架、 所述太阳轮和所述齿圈中的任意两个元件互相连接，所述制动器可工作以 将所述太阳轮固定到所述静止构件。根据此设置，可以减小差速机构的轴 向尺寸，并可以由一个行星齿轮组简单地构成差速机构。
在根据第37方面的本发明的优选形式中，所述行星齿轮组是单级行 星齿轮式。根据此设置，可以减小差速机构的轴向尺寸，并可以由一个行 星齿轮组简单地构成差速机构。
在根据第38方面的本发明的优选形式中，所述差速机构是差速齿轮 设备，且所述耦合设备包括离合器和/或制动器，所述离合器可工作以将所 述第一、第二和第三元件中的任意两个元件互相连接，所述制动器可工作 以将所述第二元件固定到所述静止构件。根据此设置，可以减小动力分配 机构，并可以由一个差速齿轮设备简单地构成动力分配机构。
在根据第39方面的本发明的优选形式中，所述差速齿轮设备是锥齿 轮式。根据此设置，可以减小差速机构的轴向尺寸，并可以由一个锥齿轮 式差速齿轮设备简单地构成差速机构。
在根据第40方面的本发明的优选形式中，所述切换控制装置啮合所 述离合器以使所述差速机构能够作为速比为1的变速器工作，或者啮合所 述制动器以使所述差速机构能够作为具有低于1的速比的增速变速器工 作。根据此设置，由切换控制装置容易地控制差速机构，以选择性地作为 具有单个固定速比的变速器或具有多个固定速比的变速器来工作。
在根据第41方面的本发明的优选形式中，所述动力传递路径包括自 动变速器部分，且所述车用驱动系统具有由所述自动变速器部分的速比和 所述差速部分的速比界定的总速比。根据此设置，通过利用自动变速器的 速比，可以获得在较宽范围的速比上的车辆驱动力。
在根据第42方面的本发明的优选形式中，所述自动变速器部分是根 据所存储的换档边界线图换档的有级变速自动变速器。根据此设置，容易 地执行有级自动变速器的换档。
优选地，第二电机直接可工作地连接到动力传递构件。根据此设置， 差速部分的需求输出转矩可以相对于自动变速器部分的输出轴的转矩减 小，由此可以减小第二电机的需求尺寸。
附图说明
图1是用于解释根据本发明的一个实施例的混合动力车辆驱动系统的 布置的示意图。
图2是表示图1的实施例的混合动力车辆驱动系统的换档动作的表， 该混合动力车辆驱动系统可以与实现各个换档动作的液压操作摩擦耦合设 备的操作状态的不同组合相关地、以无级变速换档状态和有级变速换档状 态操作。
图3是共线图，表示在有级变速换档状态下操作的图1实施例的混合 动力车辆驱动系统的旋转元件在不同档位下的相对转速。
图4是表示电子控制设备的输入和输出信号的图，设置该电子控制设 备以控制图1的实施例的驱动系统。
图5是解释由图4的电子控制设备执行的主要控制功能的功能框图。
图6是解释由图5的实施例中的电子控制设备的切换控制装置执行的 切换操作的视图。
图7是表示所存储图的视图，该表示界定了无级变速换档区域和有级 变速换档区域的边界线，其用于图示由图6的虚线表示并界定了无级变速 换档区域和有级变速换档区域的边界线。
图8是作为有级变速器的升档动作的结果的发动机速度变化的示例的 视图。
图9是解释当作为加速踏板的松开动作的结果，变速机构从有级变速 换档状态切换到无级变速换档状态时，由图4的电子控制设备执行的主要 控制操作的流程图。
图10是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换离 合器的松开动作而从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时执行的 图9的控制操作的时序图。
图11是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换制 动器的松开动作而从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时执行的 图9的控制操作的时序图。
图12是解释当作为加速踏板的松开动作的结果，可切换式变速器部 分从锁止状态切换到非锁止状态时，由图4的电子控制设备执行的主要控 制操作的流程图。
图13是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换离 合器的松开动作而从锁止状态切换到非锁止状态时执行的图12的控制操 作的时序图。
图14是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换离 合器的松开动作从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时，在作为 对图10的实施例是可选方案的实施例中执行的图9的控制操作的时序 图。
图15是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换制 动器的松开动作从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时，在作为 对图10的实施例是可选方案的实施例中执行的图9的控制操作的时序 图。
图16是用于解释当变速机构在加速踏板的松开的情况下通过切换离 合器的松开动作从锁止状态切换到非锁止状态时，在作为对图13的实施 例是可选方案的实施例中执行的图12的控制操作的时序图。
图17是解释当作为加速踏板的按压动作的结果，可切换式变速器部 分从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时，由图4的电子控制设 备执行的主要控制操作的流程图。
图18是用于解释代替图6所示的切换操作的，由图5的实施例的电子 控制设备的切换控制装置执行的切换操作的视图。
图19是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换离 合器的啮合动作而从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时执行的 图17的控制操作的时序图。
图20是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换制 动器的啮合动作而从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时执行的 图17的控制操作的时序图。
图21是解释当作为加速踏板的按压动作的结果，可切换式变速器部 分从非锁止状态切换到锁止状态时，由图4的电子控制设备执行的主要控 制操作的流程图。
图22是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换离 合器的啮合动作而从非锁止状态切换到锁止状态时执行的图21的控制操 作的时序图。
图23是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换离 合器的松开动作从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时，在作为 对图19的实施例是可选方案的实施例中执行的图17的控制操作的时序 图。
图24是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换制 动器的啮合动作从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时，在作为 对图20的实施例是可选方案的实施例中执行的图17的控制操作的时序 图。
图25是用于解释当变速机构在加速踏板的按压的情况下通过切换离 合器的啮合动作从非锁止状态切换到锁止状态时，在作为对图22的实施 例是可选方案的实施例中执行的图21的控制操作的时序图。
图26是与图1对应的示意图，示出了根据本发明另一个实施例的混 合动力车辆驱动系统的布置。
图27是与图2对应的表，表示图26的实施例的混合动力车辆驱动系 统的换档动作，该混合动力车辆驱动系统可以与实现各个换档动作的液压 操作摩擦耦合设备的操作状态的不同组合相关地、以无级变速换档状态和 有级变速换档状态操作。
图28是与图3对应的共线图，表示在有级变速换档状态下操作的图 26实施例的混合动力车辆驱动系统的旋转元件在不同档位下的相对转速。
图29是用于解释根据本发明的又一个实施例的设置在可切换式变速 器部分中的动力分配机构的示意图，该动力分配机构代替图1的实施例中 的可切换式变速器部分的动力分配机构。
图30是示出采用交互转换式开关44形式的手动操作的换档状态选择 设备的视图，该换档状态选择设备设置作为用于选择换档状态的切换设 备。

将参照附图详细说明本发明的优选实施例。
第一实施例
图1是设置为用于混合动力车的变速机构的可切换式变速机构10(以 下称作变速机构10)，此变速机构由根据本发明一个实施例的控制设备控 制。如图1所示，变速机构10包括：采用输入轴14形式的输入旋转构 件，其布置在变速器箱体12中的公共轴上，箱体12用作安装到车身上的 静止构件；采用可切换式变速器部分11形式的差速部分，其直接地或经 由未示出的脉动吸收阻尼器(减振设备)间接地连接到输入轴14；用作有 级自动变速器的自动变速器部分20，其布置在车辆的可切换式变速器部分 11和驱动轮38(如图5所示)之间，并通过动力传递机构18串联连接到 可切换式变速器部分11和驱动轮38；以及采用输出轴22形式的输出旋转 构件，其连接到自动变速器部分20。输入轴12、可切换式变速器部分 11、自动变速器部分20和输出轴22彼此串联连接。如图5所示，此变速 机构10适合用于横置FR车辆(发动机前置后驱车辆)，并且布置在发动 机8形式的驱动动力源和该对驱动轮38之间，以通过差速齿轮设备36 (最终减速齿轮)和一对驱动轴将车辆驱动力从发动机8传递到该对驱动 轮38。注意，在图1中省略了相对于其轴线对称构造的变速机构10的下 半部分。在下面说明的每个其他实施例中也同样如此。
可切换式变速器部分11包括：第一电机M1；用作差速机构的动力分 配机构16，其可操作来将由输入轴14接收的发动机8的输出机械地分配 到第一电机M1和动力传递构件18；以及其轴出轴可随动力传递构件18 一起旋转的第二电机M2。第二电机M2可以布置在动力传递构件18和驱 动轮38之间的动力传递路径的任何位置。用于本实施例的第一电机M1和 第二电机M2中的每个都是具有电动机功能和发电机功能的所谓电动/发电 机。但是，第一电机M1应当至少用作可操作以产生电能和反作用力的发 电机，而第二电机M2应当至少用作可操作来产生车辆驱动力的驱动动力 源。
动力分配机构16包括作为主要部件的以下部件，具有例如约0.418的 传动比ρ1的单级行星齿轮式的第一行星齿轮组24、切换离合器C0和切换 制动器B0。第一行星齿轮组24具有旋转元件，包括：第一太阳轮S1；第 一行星齿轮P1；第一行星轮架CA1，其支撑第一行星齿轮P1使得第一行 星齿轮P1可以绕其轴线旋转并且可绕第一太阳轮S1的轴线旋转；和通过 第一行星齿轮P1与第一太阳轮S1啮合的第一齿圈R1。在第一太阳轮S1 和第一齿圈R1的齿数分别由ZS1和ZR1表示的情况下，上述传动比ρ1 由ZS1/ZR1表示。
在动力分配机构16中，第一行星轮架CA1连接到输入轴14，即连接 到发动机8，并且第一太阳轮S1连接到第一电机M1，而第一齿圈R1连 接到动力传递构件18。切换制动器B0布置在第一太阳轮S1和变速器箱体 12之间，而切换离合器C0布置在第一太阳轮S1和第一行星轮架CA1之 间。当切换离合器C0和制动器B0都松开时，动力分配机构16被置于差 速状态，在此差速状态中，作为第一行星齿轮组24的三个旋转元件(三 个元件)的第一太阳轮S1、第一行星轮架CA1和第一齿圈R1相对于彼此 可旋转，以执行差速功能，使得发动机8的输出被分配到第一电机M1和 动力传递构件18，由此发动机8的一部分输出被用来驱动第一电机M1而 产生电能，此电能被存储或者用来驱动第二电机M2。所以，可切换式变 速器部分11被置于无级变速换档状态(电控建立的CVT状态)，在此无 级变速换档状态中，变速器部分11起电控差速设备的作用，且动力传递 构件18的转速可连续变化而无论发动机8的转速如何。即，当动力分配 机构16被置于差速状态时，可切换式变速器部分11也被置于差速状态， 以就是说被置于无级变速换档状态，在该无级变速换档状态中变速器部分 11用作其速比γ0(输入轴14的转速/动力传递构件18的转速)可以从最 小值γ0min连续变化到最大值γ0max的电控无级变速器。
在车辆随着发动机的输出而行驶期间，当可切换式变速器部分11被 置于无级变速换档状态的同时使切换离合器C0或制动器B0啮合时，动力 分配机构16进入非差速状态或锁止状态，在此状态中差速功能不可用。 更具体而言，当切换离合器C0啮合时，第一太阳轮S1和第一行星轮架 CA1连接到一起，使得动力分配机构16被置于锁止状态或者非差速状 态，其中第一行星齿轮组24的包括第一太阳轮S1、第一行星轮架CA1和 第一齿圈R1的三个旋转元件可作为一个单元旋转，使得可切换式变速器 部分11也被置于非差速状态。在此非差速状态下，发动机8的转速和动 力传递构件18的转速彼此相等，因此可切换式变速器部分11被置于固定 速比换档状态或者有级变速换档状态，其中变速器部分11用作具有等于1 的固定速比γ0的变速器。当切换制动器B0代替切换离合器C0被啮合 时，第一太阳轮S1固定到变速器箱体12，使得动力分配机构16被置于其 中第一太阳轮S1不可旋转的锁止或者非差速状态，且可切换式变速器部 分11也被置于非差速状态。因为使得第一齿圈R1的转速高于第一行星轮 架CA1的转速，所以动力分配机构16用作增速机构，且可切换式变速器 部分11被置于固定速比换档状态或者有级变速换档状态，其中变速器部 分11用作具有比1小的固定速比γ0(例如约0.7)的增速变速器。
于是，切换离合器C0和切换制动器B0用作充当差速状态切换装置的 耦合设备，其可操作来选择性地将动力分配机构16置于差速状态(非锁 止状态)和锁止状态(非差速状态)。即，切换离合器C0和切换制动器 B0充当耦合设备，该耦合设备可操作以将可切换式变速器部分11在差速 状态(非锁止状态)和锁止状态(非差速状态)之间选择性地切换，在差 速状态下变速器部分11可以作为具有差速功能的电控差速装置来工作， 而在锁止状态下该差速功能不可用。例如，切换离合器C0和制动器B0形 式的耦合设备布置为将可切换式变速器部分11在差速状态和锁止状态之 间选择性地切换，在该差速状态下变速器部分11可以作为其速比可连续 变化的无级变速器工作，而在该锁止状态下变速器部分11不能作为电控 无级变速器工作且速比恒定保持在固定值。换言之，切换离合器C0和制 动器B0布置为将变速器部分11在无级变速换档状态和固定速比换档状态 之间选择性地切换，在无级变速换档状态下速比可电控地连续变化，在固 定速比换档状态下变速器11可以作为包括具有一个速比的单个档位或者 具有各自速比的多个档位的变速器来工作。
自动变速器部分20包括单级行星齿轮式第二行星齿轮组26、单级行 星齿轮式第三行星齿轮组28和单级行星齿轮式第四行星齿轮组30。第二 行星齿轮组26具有：第二太阳轮S2；第二行星齿轮P2；第二行星轮架 CA2，其支撑第二行星齿轮P2使得第二行星齿轮P2可以绕其轴线旋转并 且可绕第二太阳轮S2的轴线旋转；和通过第二行星齿轮P2与第二太阳轮 S2啮合的第二齿圈R2。例如，第二行星齿轮组26具有约0.562的传动比 ρ2。第三行星齿轮组28具有：第三太阳轮S3；第三行星齿轮P3；第三行 星轮架CA3，其支撑第三行星齿轮P3使得第三行星齿轮P3可以绕其轴线 旋转并且可绕第三太阳轮S3的轴线旋转；和通过第三行星齿轮P3与第三 太阳轮S3啮合的第三齿圈R3。例如，第三行星齿轮组28具有约0.425的 传动比ρ3。第四行星齿轮组30具有：第四太阳轮S4；第四行星齿轮P4； 第四行星轮架CA4，其支撑第四行星齿轮P4使得第四行星齿轮P4可以绕 其轴线旋转并且可绕第四太阳轮S4的轴线旋转；和通过第四行星齿轮P4 与第四太阳轮S4啮合的第四齿圈R4。例如，第四行星齿轮组30具有约 0.421的传动比ρ4。在第二太阳轮S2、第二齿圈R2、第三太阳轮S3、第 三齿圈R3、第四太阳轮S4和第四齿圈R4的齿数分别由ZS2、ZR2、 ZS3、ZR3、ZS4和ZR4表示的情况下，上述传动比ρ2、ρ3和ρ4分别由 ZS2/ZR2、ZS 3/ZR3和ZS4/ZR4表示。
在自动变速器部分20中，第二太阳轮S2和第三太阳轮S3作为一个 单元一体地彼此固定，通过第二离合器C2选择性地连接到动力传递构件 18，并且通过第一制动器B1选择性地固定到箱体12。第二行星轮架CA2 通过第二制动器B2选择性地固定到变速器箱体12，且第四齿圈R4通过 第三制动器B3选择性地固定到变速器箱体12。第二齿圈R2、第三行星轮 架CA3和第四行星轮架CA4一体地彼此固定并且固定到输出轴22。第三 齿圈R3和第四太阳轮S4一体地彼此固定，并且通过第一离合器C1选择 性地连接到动力传递构件18。
上述切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器 B0、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3是传统车用自动变 速器中使用的液压操作摩擦耦合设备。这些摩擦耦合设备中的每一个都由 包括多个摩擦盘的湿式多片离合器构成，所述多个摩擦盘通过液压致动器 而彼此压紧，或者由包括转鼓和一条带或两条带的带式制动器构成，所述 带缠绕在转鼓的外周表面上并且在一端由液压致动器张紧。离合器C0-C2 和制动器B0-B3中的每一个被选择性地啮合，以连接将每个离合器或制动 器置于其间的两个构件。
如图2的表中所示，在如上所述构造的变速机构10中，通过从上述 切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一 制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3中选择的摩擦耦合设备的相 应组合的啮合动作，选择性地建立第一档位(第一速位置)至第五档位 (第五速位置)、倒车档位(向后驱动位置)和空档位置其中之一。这些 档位具有成几何级数变化的不同速比γ(输入轴速度NIN/输出轴速度 NOUT)。特别地，注意动力分配机构16设置有切换离合器C0和制动器 B0，因此如上所述，可切换式变速器部分11可以通过切换离合器C0和切 换制动器B0的啮合而被选择性地置于固定速比换档状态以及无级变速换 档状态，在固定速比换档状态下机构16可以作为其速比保持恒定的变速 器来工作，在无级变速换档状态下机构16可以作为无级变速器来工作。 因此，在本变速机构10中，由自动变速器部分20以及通过啮合切换离合 器C0或切换制动器B0而被置于固定速比换档状态的无级变速器部分11 来构成有级变速器。此外，由自动变速器部分20以及在切换离合器C0和 制动器B0均未被啮合时而被置于无级变速换档状态的无级变速器部分11 来构成无级变速器。换言之，变速机构10通过啮合切换离合器C0和切换 制动器B0中的一个而被切换到有级变速换档状态，并且通过松开切换离 合器C0和制动器B0两者而被切换到无级变速换档状态。可切换式变速器 部分11也被视为可在有级变速换档状态和无级变速换档状态之间切换的 变速器。
在变速机构10用作有级变速器的情况下，例如，如图2所示，通过 切换离合器C0、第一离合器C1和第三制动器B3的啮合动作建立具有例 如约3.357的最高速比γ1的第一档位，并通过切换离合器C0、第一离合 器C1和第二制动器B2的啮合动作来建立具有例如约2.180的速比γ2(低 于速比γ1)的第二档位。此外，通过切换离合器C0、第一离合器C1和第 一制动器B1的啮合动作来建立具有例如约1.424的速比γ3(低于速比 γ2)的第三档位，并通过切换离合器C0、第一离合器C1和第二离合器C2 的啮合动作来建立具有例如约1.000的速比γ4(低于速比γ3)的第四档 位。通过第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0的啮合动作建 立具有例如约0.705的速比γ5(低于速比γ4)的第五档位。此外，通过第 二离合器C2和第三制动器B3的啮合动作建立具有例如约3.209的速比γR (其介于速比γ1和γ2之间)的倒车档位。通过仅啮合切换离合器C0来 建立空档位置N。
另一方面，在变速机构10用作无级变速器的情况下，如图2所示，切 换离合器C0和切换制动器B0两者都被松开，使得无级变速器部分11用 作无级变速器，同时串联连接到可切换式变速器部分11的自动变速器部 分20用作有级变速器，由此传递到被置于第一到第四档位之一的自动变 速器部分20的旋转运动的速度(即动力传递构件18的转速)被连续地改 变，使得当自动变速器部分20被置于这些档位之一时驱动系统的速比在 预定范围上可连续变化。所以，自动变速器部分20的速比在整个相邻档 位上可连续变化，由此变速机构10的总速比γT可连续变化。
图3的共线图用直线表示在变速机构10的每个档位中旋转元件的转 速之间的关系，变速机构10由用作无级变速换档部分或第一换档部分的 可切换式变速器部分11以及用作有级变速换档部分或第二换档部分的自 动变速器部分20构成。图3的共线图是矩形二维坐标系统，其中行星齿 轮组24、26、28、30的传动比ρ被取为沿着横轴，而旋转元件的相对转 速被取为沿着纵轴。三条水平线X1、X2、XG中较低的一条，即水平线 X1表示0的转速，而三条水平线中靠上的一条，即水平线X2表示1.0的 转速，即连接到输入轴14的发动机8的运行速度NE。水平线XG表示动 力传递构件18的转速。对应于可切换式变速器部分11的动力分配机构16 的三条垂直线Y1、Y2和Y3分别表示第一太阳轮S1形式的第二旋转元件 (第二元件)RE2、第一行星轮架CA1形式的第一旋转元件(第一元件) RE1、和第一齿圈R1形式的第三旋转元件(第三元件)RE3的相对转速。 相邻垂直线Y1、Y2和Y3之间的距离由第一行星齿轮组24的传动比ρ1 确定。即，竖直线Y1和Y2之间的距离对应于“1”，同时竖直线Y2和 Y3之间的距离对应于传动比ρ1。此外，对应于自动变速器部分20的五条 垂直线Y4、Y5、Y6、Y7和Y8分别表示采用一体地彼此固定的第二和第 三太阳轮S2、S3形式的第四旋转元件(第四元件)RE4、第二行星轮架 CA2形式的第五旋转元件(第五元件)RE5、第四齿圈R4形式的第六旋 转元件(第六元件)RE6、采用一体地彼此固定的第二齿圈R2以及第三和 第四行星轮架CA3、CA4形式的第七旋转元件(第七元件)RE7、以及采 用一体地彼此固定的第三齿圈R3和第四太阳轮S4形式的第八旋转元件 (第八元件)RE8的相对转速。相邻垂直线Y4-Y8之间的距离由第二、第 三和第四行星齿轮组26、28、30的传动比ρ2、ρ3和ρ4确定。即，第二、 第三和第四行星齿轮组26、28、30中每一个的太阳轮和行星轮架之间的 距离对应于“1”，而这些行星齿轮组26、28、30中每一个的行星轮架和 齿圈之间的距离对应于传动比ρ。
参照图3的共线图，变速机构10的动力分配机构16被布置成：作为 第一行星齿轮组24的三个旋转元件之一的第一行星轮架CA1被一体地固 定到输入轴14，并且通过切换离合器C0选择性地连接到第一太阳轮S1形 式的另一个旋转元件，并且此第一太阳轮S1形式的旋转元件连接到第一 电机M1，并通过切换制动器B0选择性地固定到变速器箱体驱动轮12， 而第一齿圈R1形式的第三旋转元件固定到动力传递构件18和第二电机 M2，使得输入轴14的旋转运动通过动力传递构件18传递到自动变速器 20(有级变速器部分)。第一太阳轮S1和第一齿圈R1的转速之间的关系 由经过线Y2和X2之间的交点的倾斜直线L0表示。例如，当动力分配机 构16通过切换离合器C0和制动器B0的松开动作而进入无级变速换档状 态时，通过控制由第一电机M1的产生电能的运转而产生的反作用力，来 提高或降低由线L0和竖直线Y1之间的交点所表示的第一太阳轮S1的转 速，使得由线L0和竖直线Y3之间的交点所表示的第一齿圈R1的转速降 低或升高。当切换离合器C0啮合时，第一太阳轮S1和第一行星轮架CA1 彼此连接，且动力分配机构16被置于其中上述三个旋转元件作为一个单 元旋转的非差速状态，由此线L0与水平线X2对准，使得动力传递机构 18以与发动机速度NE相等的速度旋转。在另一方面，当切换制动器B0 啮合时，第一太阳轮S1的旋转停止，且动力分配机构16被置于非差速状 态并用作增速机构，使得线L0以如图3所示的状态倾斜，由此，使得由 线L0和Y3之间的交点所表示的第一齿环R1的转速(即动力传递构件18 的转速)高于发动机速度NE并传递到自动变速器部分20。
当第一离合器C1和第三制动器B3啮合时，自动变速器部分20被置 于第一档位。如图3所示，第一档位中输出轴22的转速由表示固定到输 出轴22的第七旋转元件RE7的转速的垂直线Y7和倾斜直线L1之间的交 点表示，倾斜直线L1经过表示第八旋转元件RE8转速的垂直线Y8和水 平线X2之间的交点以及表示第六旋转元件RE6转速的垂直线Y6和水平 线X1之间的交点。类似地，通过第一离合器C1和第二制动器B2的啮合 动作建立的第二档位中的输出轴22的转速，由通过这些啮合动作所确定 的倾斜直线L2和表示固定到输出轴22的第七旋转元件RE7的转速的垂直 线Y7之间的交点表示。通过第一离合器C1和第一制动器B1的啮合动作 建立的第三档位中的输出轴22的转速，由通过这些啮合动作所确定的倾 斜直线L3和表示固定到输出轴22的第七旋转元件RE7的转速的垂直线 Y7之间的交点表示。通过第一离合器C1和第二离合器C2的啮合动作建 立的第四档位中的输出轴22的转速，由通过这些啮合动作所确定的水平 线L4和表示固定到输出轴22的第七旋转元件RE7的转速的垂直线Y7之 间的交点表示。在切换离合器C0被置于啮合状态的第一档位至第四档位 中，在从动力分配机构16接收的驱动力的情况下，第八旋转元件RE8以 与发动机速度NE相同的速度旋转。当切换制动器B0代替切换离合器C0 啮合时，在从动力分配机构16接收的驱动力的情况下，第八旋转元件 RE8以高于发动机速度NE的速度旋转。通过第一离合器C1、第二离合器 C2和切换制动器B0的啮合动作建立的第五档位中的输出轴22的转速， 由通过这些啮合动作所确定的水平线L5和表示固定到输出轴22的第七旋 转元件RE7的转速的垂直线Y7之间的交点表示。
图4图示了由设置用于控制变速机构10的电子控制设备40所接收的 信号以及由电子控制设备40所产生的信号。此电子控制设备40包括具有 CPU、ROM、RAM和输入/输出接口的所谓微计算机，并且被设置成在利 用RAM的临时数据存储功能的同时根据存储在ROM中的程序来处理这 些信号，以实现发动机8以及电机M1和M2的混合动力驱动控制，以及 例如自动变速器部分20的换档控制之类的驱动控制。
电子控制设备40被设置成从图4所示的各种传感器和开关接收各种 信号，例如：表示发动机的冷却水温度的信号；表示换档手柄的当前所选 择操作位置的输出信号；表示发动机8的运行速度NE的信号；表示代表 变速机构10的前驱位置的所选择组的值的信号；表示M模式(电机驱动 模式)的信号；表示空调操作状态的信号；表示与输出轴22的转速相对 应的车速的信号；表示自动变速器部分20的工作油的温度的信号；表示 驻车制动器的操作状态的信号；表示脚踏制动器的操作状态的信号；表示 催化剂温度的信号；表示加速踏板的操作角度的信号；表示凸轮角度的信 号；表示对雪地驱动模式的选择的信号；表示车辆的纵向加速度值的信 号；表示对自动巡航驱动模式的选择的信号；表示车辆重量的信号；表示 车辆的驱动轮速度的信号；表示有级变速换档开关的操作状态的信号，该 有级变速换档开关被设置来将变速机构10置于其中变速机构10用作有级 变速器的固定速比换档状态；表示无级变速换档开关的操作状态的信号， 该无级变速换档开关被设置来将变速机构10置于其中变速机构10用作无 级变速器的无级变速换档状态；表示第一电机M1的转速NM1的信号； 表示第二电机M2的转速NM2的信号。电子控制设备40还被设置成产生 各种信号，例如：驱动节气门致动器以控制节气门开度的信号；调节增压 器的压力的信号；操作电力空调的信号；控制发动机8的点火正时的点火 装置的信号；操作电机M1和M2的信号；操作用于表示换档手柄的所选 择操作位置的换档范围指示器的信号；操作用于表示传动比的传动比指示 器的信号；操作用于表示对雪地驱动模式的选择的雪地模式指示器的信 号；操作用于车轮的防抱死制动的ABS致动器的信号；操作用于表示对 M模式的选择的M模式指示器的信号；操作液压控制单元42中包括的电 磁操作阀的信号，液压控制单元42被设置来控制动力分配机构16和自动 变速器部分20的液压操作摩擦耦合设备的液压致动器；操作被用作液压 控制单元42的液压源的电动油泵的信号；驱动电热器的信号；以及被施 加到巡航控制计算机的信号。
图5是用于解释由电子控制设备40执行的主要控制功能的功能框 图。如图5所示，切换控制装置50包括高速行驶判断装置62、高输出行 驶判断装置64和电路功能诊断装置66，并设置为基于车辆的状况将可切 换式变速器部分11(即动力分配机构16)在差速状态和锁止状态之间切 换。即，切换控制装置50设置为基于车辆的状况将变速机构10在无级变 速换档状态和有机变速换档状态之间切换。混合动力控制装置52设置为 控制发动机8以高效率运行，并控制第一电机M1和/或第二电机M2以优 化由发动机8和第二电机M2所产生的驱动力的比例，从而在变速机构10 被置于无级变速换档状态的同时(即在可切换式变速器部分11被置于差 速状态的同时)，控制作为电控无级变速器工作的可切换式变速器部分11 的速比γ0。有级变速换档控制装置54被设置来基于由车速V和自动变速 器部分20的输出Tout所表示的车辆状况，并且根据存储在图存储装置56 中且如图6所示的换档边界线图，来判断自动变速器部分20的换档动作 是否应当发生。有级变速换档控制装置54根据上述判断来命令自动变速 器部分20以自动换档。
上述高速行驶判断装置62设置为判断实际车速V是否已经达到作为 上限值的预定速度值V1，当超过该上限值时判断车辆处于高速行驶状 态。上述高输出行驶判断装置64设置为判断与混合动力车辆的驱动力相 关的、诸如自动变速器20的输出转矩Tout之类的驱动力相关值是否已经达 到作为上限值的预定输出转矩值T1，当超过该上限值时判断车辆处于高输 出行驶状态。上述电路功能诊断装置66设置为判断可操作以建立无级变 速换档状态的变速机构10的部件是否具有功能劣化。由诊断装置66进行 的此判断是根据与电路相关的部件的功能劣化，由第一电机M1所产生的 电能通过该电路被转换为机械能。例如，基于第一电机M1、第二电机 M2、逆变器58、电能存储装置60和连接这些部件的电导线中的任一个部 件的失效、或者由于失效或低温引起的功能劣化或缺陷，来进行判断。
上述驱动力相关值是对应于车辆的驱动力的参数，其可以是自动变速 器部分20的输出转矩Tout、发动机8的输出转矩TE或车辆的加速度值， 以及驱动轮38的驱动转矩或驱动力。发动机转矩TE可以是基于加速踏板 的操作量或节气门的打开角度(或进气量、空燃比或燃油喷射量)以及发 动机速度NE所计算的实际值、或可以是基于由车辆驾驶员进行的对加速 踏板的操作量或节气门的打开角度所计算的发动机转矩TE或所需求的车辆 驱动力的估计值。车辆驱动转矩可以不仅基于输出转矩Tout等来计算，还 可以基于差速齿轮装置36的速比和驱动轮38的半径来计算，也可以由转 矩检测器等直接检测。即，高输出行驶判断装置64基于直接或间接地表 示车辆驱动力的驱动力相关参数来检测车辆的高输出状态。
高速档位判断装置68被设置成判断基于车辆状况并根据存储在图存 储器56中并如图6所示的换档边界线图的变速机构10应当换档到的档位 是否是高速档位，例如，第五档位。进行此判断，以判断切换离合器C0 和制动器B0中应当被啮合的一个，以将变速机构10置于有级变速换档状 态。当变速机构10整体被置于有级变速换档状态时，切换离合器C0啮合 以将变速机构10置于第一档位到第四档位中的任一个，而切换制动器B0 啮合以将变速机构10置于第五档位。
切换控制装置50在以下预定条件或情况下判断车辆状况处于有级变 速换档区域，所述条件或情况是：高速行驶判断装置62已经判断车辆处 于高速行驶状态；高输出行驶判断装置64已经判断车辆处于高输出行驶 状态；和电路功能诊断装置66已经判断电路功能劣化。在此情况下，切 换控制装置50使混合动力控制装置52不能工作，即禁止混合动力控制装 置52进行混合动力控制或无级变速换档控制，并命令有级变速换档控制 装置54进行预定的有级变速换档控制操作，例如，命令自动变速器20自 动地切换到根据存储在换档图存储装置56中并如图6所示的换档边界线 图所选择的档位的操作。图2的表格表示液压操作摩擦耦合设备，即C0、 C1、C2、B0、B1、B2和B3的与各个档位对应的操作状态的组合。因 此，在此情况下，由可切换式变速器部分11和自动变速器20组成的变速 机构10整体上用作所谓有级变速自动变速器，并实现如图2的表格所示 的自动切换动作。
在高速档位判断装置68判断所选择的速度是第五档位的情况下，当 高速行驶判断装置62判断车辆处于高速行驶状态时或当高输出行驶判断 装置64判断车辆处于高输出行驶状态时，切换控制装置50命令液压控制 单元42松开切换离合器C0并啮合切换制动器B0，以使得可切换式变速 器部分11能够用作例如具有为0.7的固定速比γ0的辅助变速器，由此变 速机构10整体上被置于高速档位，该高速档位是具有低于1.0速比的所谓 “超速档位”。在高输出行驶判断装置64判断车辆处于高输出行驶状态 的情况下，且在高速档位判断装置68判断所选择的档位不是第五档位的 情况下，切换控制部分50命令液压控制单元42啮合切换离合器C0并松 开切换制动器B0，使得可切换式变速器部分11用作例如具有为1的固定 速比γ0的辅助变速器，由此变速机构10整体上被置于其速比不低于1.0 的低档位。于是，在上述预定条件的任何一个条件下，切换控制装置50 将变速机构10置于有级变速换档状态，并选择性地将用作辅助变速器的 可切换式变速器部分11置于高档位和低档位，同时使串联连接到可切换 式变速器部分11的自动变速器部分20能够用作有级变速器，由此变速机 构10整体上用作所谓的有级自动变速器。
例如，车速的车速上限V1被确定为使得当车速V高于限值V1时变 速机构10被置于有级变速换档状态。如果变速机构10在相对较高的车辆 行驶速度下被置于无级变速换档状态，则确定为这样对最小化车辆燃油经 济性恶化的可能性很有效。根据第一电机M1的操作特性来确定输出转矩 上限T1，第一电机M1是小型的并且使得其最大电能输出相对较小，以使 得当在车辆的高输出行驶状态中发动机输出相对较高时第一电机M1的反 作用转矩不会很大。可选地，当车辆处于高输出行驶状态时，变速机构10 被置于有级变速换档状态(固定速比换档状态)而不是无级变速换档状 态，使得发动机速度NE随着自动变速器部分20的升档动作而改变，以确 保在自动变速器20升档时令人舒适的发动机速度NE的节律性改变，如图 8所示。在此方面，注意，当发动机处于高输出状态时，比满足提高燃油 经济性的需求更重要的是满足车辆驾驶员的提高车辆可驾驶性的需求。
但是，当变速机构10整体上在其无级变速换档状态下常态操作时， 即，当高速行驶判断装置62判断车辆未处于高速行驶状态时，当高输出 行驶判断装置64判断车辆未处于高输出行驶状态时，且当电路功能诊断 装置66判断电路功能未劣化时，切换控制部分50命令液压控制单元42松 开切换离合器C0和切换制动器B0两者以将可切换式变速器部分11置于 无级变速换档状态。在此情况下，切换控制部分50使混合动力控制装置 52能够实现混合动力控制，并且命令有级变速换档控制装置54将自动变 速器部分20保持在为无级变速换档控制所选择的预定档位，或者允许自 动变速器部分20自动地换档到根据存储在换档图存储器56中并如图6所 示的换档边界线图所选择的档位。在此情况下，自动变速器20根据图2 的表格中所表示的摩擦耦合设备的啮合状态的组合中合适的一个(切换离 合器C0和制动器B0的啮合状态的组合除外)，在有级变速换档控制装置 50的控制下自动地换档。于是，在车辆的预定状况下，切换控制装置50 使得可切换式变速器部分11以无级变速换档状态操作，以用作无级变速 器，而串联连接到可切换式变速器部分11的自动变速器部分20用作有级 变速器，因此驱动系统提供足够的车辆驱动力，使得传递到置于第一档 位、第二档位、第三档位和第四档位之一的自动变速器部分20的旋转运 动的速度(即动力传递构件18的转速)被连续地改变，因此当自动变速 器部分20被置于上述档位之一中时，驱动系统的速比在预定范围上可连 续变化。所以，自动变速器部分20的速比在整个相邻档位上可连续变 化，由此变速机构10的总速比γT可连续地变化。
混合动力控制装置52控制发动机8以高效率运行，并且控制第一电 机M1和/或第二电机M2，以最优化由发动机8与第一电机M1和/或第二 电机M2所产生的驱动力的比例。例如，混合动力控制装置52基于加速踏 板的操作量和车辆行驶速度计算在车辆的当前行驶速度下车辆驾驶员所要 求的输出，并且基于计算得出的所要求输出和要求由第一电机产生的电能 产生量来计算所要求的车辆驱动力。基于计算得出的所要求车辆驱动力， 混合动力控制装置52计算所期望的发动机8的速度NE和总输出，并且根 据计算出的所期望的发动机8的速度NE和总输出，来控制发动机8的实际 输出和电机的电能产生量。混合动力控制装置52被设置成在考虑自动变 速器部分20的当前所选择档位的同时实现上述混合动力控制，以提高车 辆的可驾驶性和发动机8的燃油经济性。在混合动力控制中，可切换式变 速器部分11被控制以用作电控无级变速器，以使得为发动机8高效工作 的发动机速度NE和车速V、以及由自动变速器部分20的所选择档位确定 的动力传递构件18的转速具有最优化协作。也就是说，混合动力控制装 置52确定变速机构10的总速比γT的目标值，使得发动机8根据所存储的 最高燃油经济性曲线而运行。所存储的最高燃油经济性曲线满足发动机8 的期望工作效率和最高燃油经济性两者。混合动力控制装置52控制可切 换式变速器部分11的速比γ0，以获得总速比γT的目标值，使得可以将总 速比γT控制在预定范围内，例如在13和0.5之间。
在混合动力控制中，混合动力控制装置52控制逆变器58，使得由第 一电机M1产生的电能通过逆变器58供应到电能存储装置60和第二电机 M2，从而使由发动机8产生的驱动力的主要部分被机械地传递到动力传递 构件18，而驱动力的其余部分被第一电机M1消耗以将此部分转换成电 能，此电能通过逆变器58供应到第二电机M2或第一电机M1使得第二电 机M2或第一电机M1用所供应的电能运行，以产生传递到动力传递构件 18的机械能。于是，驱动系统设置有电路，由发动机8的驱动力的一部分 转换所产生的电能通过此电路被转换成机械能。此电路包括与电能的产生 和由第二电机M2对所产生电能的消耗相关的部件。
注意，混合动力控制装置52能够建立所谓“电机启动和驱动”模 式，其中通过利用可切换式变速器部分11的电控CVT功能(差速功 能)，而无论发动机8是处于非运行状态还是怠速状态，车辆仅通过用作 驱动动力源的电机(例如，第二电机M2)来启动和驱动。当输出转矩 TOUT处于相对低的范围(其中发动机效率相对低)时，或当发动机处于低 负载范围(其中车速V相对低)时，通常选择电机启动和驱动模式。
图6示出了存储在换档图存储装置56中并用于判断自动变速器部分 20是否应该换档的换档边界线图。此换档边界线图界定在矩形二维坐标系 统中，该矩形二维坐标系统具有对应于各个参数，即车速V和采用自动变 速器部分20的输出转矩TOUT的形式的驱动力相关值的两个轴。在图6 中，实线是升档边界线，而点划线是降档边界线。图6中的虚线是界定被 切换控制部分50所使用的有级变速换档区域和无级变速换档区域的边界 线。这些边界线表示车速上限V1和输出转矩上限T1，并分别充当用于判 断车辆状况是否处于高速行驶状态的高速行驶边界线和用于判断车辆状况 是否处于高输出行驶状态的高输出行驶边界线。图6还示出了双点划线， 它们是相对于虚线偏离适当的控制滞后量的边界线，使得选择性地使用虚 线和双点划线作为边界线。于是，图6还示出了所存储的切换边界线图 (关系)，其被切换控制装置50使用以根据车速V和输出转矩TOUT是否 高于预定上限值V1、T1，来判断车辆是否处于有级变速换档状态或无级 变速换档状态。因此，可以根据此切换边界线图并基于车速V和输出转矩 TOUT的实际值来判断车辆状况。此切换边界线图以及换档边界线图可以存 储在换档图存储器56中。切换边界线图可以包括表示车速上限V1和输出 转矩上限T1的边界线中的至少一个，并且可以仅使用两个参数V和TOUT 中的一个。换档边界线图和切换边界线图可以被用于将实际车速V与限值 V1进行比较和将实际输出转矩TOUT与限值T1进行比较的存储方程式所替 代。
图6中叠加在用于自动变速器部分20的换档边界线图上的由虚线表 示的切换边界线是基于图7所示的所存储的换档区域切换图(关系)，图 7表示了在具有对应于发动机速度NE和发动机转矩Te形式的参数的两个 轴的二维坐标系统中界定了有级变速换档区域和无级变速换档区域的边界 线。换言之，基于图7的换档区域切换图获得图6的切换边界线图。切换 控制装置50可以使用图7的换档区域切换图代替图6的切换边界线图，以 判断所检测的车辆状况是否处于无级变速或有级变速区域。
由图6的切换边界线图所界定的有级变速换档区域被界定为其中输出 转矩TOUT不低于预定上限T1的高转矩区域，或其中车速V不低于预定上 限V1的高速区域。因此，当发动机8的转矩TE相对高时或当车速V相对 高时，使有级变速换档控制有效，而当发动机8的转矩TE相对低时或当车 速V相对低时，即当发动机8处于常态输出状态时，使无级变速换档控制 有效。类似地，由图7的换档区域切换图界定的有级变速换档区域被界定 为其中发动机转矩Te不低于预定上限TE1的高转矩区域，或其中发动机速 度NE不低于预定上限NE1的高速区域，或者可选地界定为其中基于发动 机转矩Te和速度NE计算的发动机8的输出不低于预定限度的高输出区 域。因此，当发动机8的转矩TE、速度NE或输出相对高时，使有级变速 换档控制有效，而当发动机8的转矩TE、速度NE或输出相对低时，即当 发动机8处于常态输出状态时，使无级变速换档控制有效。图7的换档区 域切换图的边界线可以被认为是高速阀值线或高发动机输出阀值线，其界 定了车速V或发动机输出的上限。
切换控制装置50还包括车辆状况判断装置88。此车辆状况判断装置 88被设置成判断由实际的车速V和输出转矩TOUT表示的车辆状况或者由 发动机速度NE和发动机转矩Te表示的车辆状况是否需要切换控制装置 50来切换变速机构10的换档状态，或者是否需要有级变速换档控制装置 54使自动变速器部分20换档。例如，基于车辆状况的改变并根据图6的 切换边界线图和换档边界线图进行此判断。换言之，车辆状况判断装置88 可以被认为充当用于判断变速机构10是否应该选择性地从无级变速和有 级变速换档状态中的一个换档状态切换到另一个换档状态的装置。在本实 施例中，切换控制装置50和有级变速换档控制装置54可以执行重叠的切 换和换档控制，其中由切换控制装置50进行的切换控制和由有级变速换 档控制装置54进行的换档控制基本互相重叠。重叠的切换和换档控制可 以基本同时初始化，或至少部分地互相重叠，使得切换控制的处理的一部 分和换档控制的处理的一部分基本同时发生。
图6中的向下箭头线表示基本同时发生的升档动作和切换动作的示 例，而图18中的向上箭头线表示基本同时发生的降档动作和切换动作。 在这些示例中，输出转矩TOUT是基于由车辆驾驶员对加速踏板的操作量计 算的需求输出转矩TOUT。更具体而言，当变速机构10置于有级变速换档 状态时，进行如图6中的向下箭头线所表示的加速踏板的松开操作。在此 情况下，将变速机构10从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态的 切换操作和自动变速器部分20的从第一档位到第二档位的升档动作基本 同时发生。即，在没有任何一个由高速行驶判断装置62、高输出行驶判断 装置64和电路功能诊断装置66正在获得的肯定判断或决定的情况下，确 定变速机构10应该从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态，同时 由于车辆状况已经改变以移动越过第一到第二升档边界线，基本同时判断 自动变速器部分20应该由变速换档控制装置54从第一档位升档到第二档 位。在另一方面，当变速机构10置于无级变速换档状态时，进行如图18 中的向上箭头线所表示的加速踏板的按压操作。在此情况下，将变速机构 10从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态的切换操作和自动变速器 部分20的从第二档位到第一档位的降档动作基本同时发生。即，在由高 输出行驶判断装置64获得的肯定决定的情况下，确定变速机构10应该从 无级变速换档状态切换到有级变速换档状态，同时由于车辆状况已经改变 以移动越过第二到第一降档边界线而基本同时地判断自动变速器部分20 应该由变速换档控制装置54从第二档位降档到第一档位。在本实施例 中，基本同时发生的由切换控制装置50进行的切换控制和由有级变速换 档控制装置54进行的降档控制被合称作“降档换档/切换重叠控制”，而 基本同时发生的由切换控制装置50进行的切换控制和由有级变速换档控 制装置54进行的升档控制被合称作“升档换档/切换重叠控制”。
从图6和图18可以理解，加速踏板的操作量的改变，即基于加速踏 板的操作量计算的需求输出转矩TOUT的改变将引发用于切换变速机构10 的换档状态的切换控制。车辆状况判断装置80基于加速踏板的松开和按 压操作来判断车辆状况。在此方面，注意，可以基于除加速踏板的操作量 之外的任何驱动力相关值(例如节气门的打开角度)来判断车辆状况。
变速机构10可在无级变速换档状态和有级变速换档状态之间切换。 例如，在通过啮合切换离合器C0建立有级变速换档状态的情况下，第一 行星齿轮组24的第一太阳轮S1和第一齿圈R1作为一个单元以与发动机 速度NE相等的速度旋转。在此状态下，固定到第一太阳轮S1的第一电机 M1的速度和固定到第一齿圈R1的第二电机M2的速度与发动机速度NE 同步，但第一电机M1不一定提供输出转矩。当变速机构10通过松开切换 离合器C0而切换到无级变速换档状态时，切换离合器C0在其松开动作的 过程中的反作用转矩逐渐地减小，同时第一电机M1的反作用转矩逐渐地 增大。如果切换离合器C0和第一电机M1的反作用转矩减小和增大的时 机未被合适地控制，则变速机构11将遭受切换震动发生的风险。换言 之，耦合设备的反作用转矩是在其松开动作的过程中通过耦合设备传递的 发动机的转矩，因此如果通过耦合设备传递的发动机转矩未被迅速地减 小，则驱动系统可能遭受由于传递到驱动轮的发动机转矩的暂时改变引起 的切换震动。
为降低上述切换震动发生的风险，设置电机控制装置82以控制第一 电机M1，使得第一和第二电机M1、M2中的至少第一电机M1产生反作 用转矩，以在切换离合器C0或制动器B0松开时，即在变速机构10处于 切换控制装置50的控制下从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态 时，将变速机构10维持在与通过切换离合器C0或制动器B0的啮合动作 所建立的有级变速换档状态基本相同的状态，即将第一元件RE1、第二元 件RE2和第三元件RE3维持在相同的转速。对第一电机M1的此控制减少 了变速机构10从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时的切换震 动。当在判断变速机构10应该从有级变速换档状态切换到无级变速换档 状态时，在电机控制装置82的控制下已经产生了第一电机M1的反作用转 矩之后，切换控制装置50开始切换离合器C0或制动器B0的松开动作。
更具体而言，电机控制装置82在切换离合器C0松开时命令混合动力 控制装置52控制第一电机M1以产生与将由切换离合器C0的啮合动作所 产生的反作用转矩相等的反作用转矩。在对第一电机M1的此控制状态 下，第一太阳轮S1暂时地接收两种不同的转矩。例如，混合动力控制装 置52控制由第一电机M1产生的电能的产生量，使得由第一电机M1产生 的反作用转矩将第一电机的速度NM1和发动机速度NE维持在相同值。换 言之，在通过切换离合器C0的松开动作从有级变速换档状态切换到无级 变速换档状态时，由电机控制装置82控制第一电机的速度NM1，使得速 度NM1被维持为与发动机速度NE基本相等。即，通过在电机控制装置 82的控制下控制第一电机M1，来控制第一太阳轮S1的转速使得第一太阳 轮S1的转速保持与发动机速度NE基本相等。
在由切换制动器B0的啮合动作建立的有级变速换档状态下，第一太 阳轮S1保持静止，即，第一太阳轮S1的转速保持为零。在此状态下，固 定到第一太阳轮S1的第一电机M1的速度也保持为零，但第一电机M1不 一定产生转矩。当通过啮合切换制动器B0，变速机构10切换到无级变速 换档状态时，处于啮合状态下的切换制动器B0的反作用转矩逐渐地减 小，而同时第一电机M1的反作用转矩逐渐地增大。如果切换制动器B0 和第一电机M1的反作用转矩增大和减小的时机未被合适地控制，则变速 器11会遭受在从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时的切换震 动发生的风险。
为降低上述切换震动发生的风险，电机控制装置82在切换制动器B0 松开时命令混合动力控制装置52控制第一电机M1以产生与将由切换制动 器B0的啮合动作所产生的反作用转矩相等的反作用转矩。在对第一电机 M1的此控制状态下，第一太阳轮S1暂时地接收两种不同的转矩。例如， 混合动力控制装置52控制第一电机M1使得由第一电机M1产生的电能的 产生量基本为零，从而使得由第一电机M1产生的反作用转矩将第一太阳 轮S1维持静止。换言之，在通过切换离合器C0的松开动作从有级变速换 档状态切换到无级变速换档状态时，由电机控制装置82控制第一电机的 速度NM1，使得速度NM1被维持为基本为零。即，通过在电机控制装置 82的控制下控制第一电机M1，来控制第一太阳轮S 1的转速使得第一太阳 轮S1的转速保持基本为零。
设置同步控制完成判断装置84来判断在确定变速机构10应该从有级 变速换档状态切换到无级变速换档状态时在电机控制装置82的控制下是 否已经由第一电机M1产生了与将由切换离合器C0或制动器B0的啮合动 作产生的反作用转矩相等的预定反作用转矩。例如，通过判断由第一电机 M1产生并供应到电能存储装置60的电能的量是否对应于上述预定反作用 转矩，来由同步控制完成判断装置84进行此判断。
当同步控制完成判断装置84已判断第一电机M1的预定反作用转矩已 经产生时，上述切换控制装置50开始切换离合器C0或制动器B0的松开 动作。基于松开动作的开始，切换离合器C0或制动器B0不需要产生反作 用转矩，这是因为已经由第一电机M1产生预定的反作用转矩。因此，切 换离合器C0或制动器B0的液压不需要逐渐减小，而可以迅速减小以用于 相对迅速地切换到无级变速换档状态。
在切换离合器C0的松开动作开始之前，电机控制装置82继续控制第 一电机的速度NM1以维持第一、第二和第三元件RE1、RE2和RE3的速 度差，即将第一太阳轮S1和发动机速度NE维持在相同速度，直到在切换 控制装置50的控制下的切换离合器C0的松开动作完成。在切换离合器 C0的松开动作完成之后，通过混合动力控制装置52控制由第一电机M1 产生的反作用转矩使得所产生的反作用转矩对应于实际发动机转矩Te。
可选地，在切换制动器B0的松开动作开始之前，电机控制装置82继 续控制第一电机的速度NM1以维持上述第二元件和上述变速器箱体12的 速度差，即，将第一太阳轮S1维持在其速度保持为零的静止状态，直到 在切换控制装置50的控制下的切换制动器B0的松开动作完成。
图9是解释由电子控制设备40执行的主要控制操作的流程图，即， 在变速机构10从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态时执行的控 制例程。此控制例程以例如约数毫秒至数十毫秒的非常短的周期时间重复 执行。图10和图11是用于解释图9的流程图中所示的控制操作的示例的 时序图。图10的时序图示出了当由切换离合器C0的啮合动作建立的有级 变速换档状态被切换到由切换离合器C0的松开动作建立的无级变速换档 状态时执行的控制操作，而图11的时序图示出了当由切换制动器B0的啮 合状态建立的有级变速换档状态被切换到由切换制动器B0的松开动作建 立的无级变速换档状态时执行的控制操作。
切换控制例程以对应于车辆状况判断装置80的步骤SA1(此后将省 略“步骤”这个词)开始，来判断加速踏板是否已经松开。基于加速踏板 的操作量来进行此判断。当在SA1中获得肯定的结果时，控制流程进行到 还对应于车辆状况判断装置80的SA2，来判断由实际车速V和基于加速 踏板的操作量计算的需求输出转矩TOUT所表示的车辆状况是否已经改变， 以至于要求变速机构10从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态。 例如，根据图6的图进行与车辆状况改变相关的该判断。如果在SA1或 SA2获得否定的结果，则控制流程进行到SA8以维持车辆的当前行驶状 态。这些步骤SA1和SA2可以修改为单个步骤来判断变速机构10是否应 该从有级变速换档状态切换到无级变速换档状态。此判断可以通过如下判 断来进行，即，通过判断是否未判断出高输出车辆行驶、高速车辆行驶和 电路功能劣化中的任一个，或者通过判断要求有级变速换档状态的电路的 功能劣化的判断已经改变到未判断出电路的功能劣化(即，电路是否从功 能劣化得到恢复)。
当在SA1和SA2两者中都得到肯定的结果时(在如图10和11所示的 时间点t1处)，控制流程进行到对应于电机控制装置82的SA3，来控制 第一电机M1使得在如图10和11所示的时间点t2处由第一电机M1产生 与切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩相等的预定反作用转矩，由此 第一太阳轮S1暂时地接收两种不同的转矩。然后，控制流程进行到与同 步控制完成判断装置84对应的SA4，来判断是否已经由第一电机M1产生 与切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩相等的预定转矩。例如，通过 判断由第一电机M1产生并供应到电能存储装置60的电能的量是否对应于 上述预定反作用转矩来进行该判断。重复执行SA3直到在此步骤中得到肯 定的结果。当在SA4中得到肯定的结果时，控制流程进行到与切换控制装 置50对应的SA5，来开始切换离合器C0或制动器B0的松开动作(在如 图10和11所示的时间点t2处)。由于在此状态下已经由第一电机M1产 生了预定的反作用转矩，则不需要切换离合器C0或制动器B0产生反作用 转矩，因此切换离合器C0或制动器B0的液压不需要逐渐减小，并因此可 以在如图10所示的时间点t2到时间点t3的时间段迅速的减小，因此可以 在较短的时间内完成切换到无级变速换档状态。
然后，控制流程进行到也对应于电机控制装置82的SA6，其中在由 切换离合器C0的啮合动作建立有级变速换档状态的情况下，继续对第一 电机M1的控制使得第一太阳轮S1的速度保持与发动机速度NE相等。在 由切换制动器B0的啮合动作建立有级变速换档状态的情况下，继续对第 一电机M1的控制使得第一太阳轮S1以其速度保持为零的状态保持静止。 然后，控制流程进行到对应于混合动力控制装置52的SA7，来用置于无 级变速换档状态的变速机构10开始车辆控制，其中在最优化由发动机8 与第一电机M1和/或第二电机M2产生的车辆驱动力的比例的同时，发动 机8高效运行。此无级变速换档状态下的车辆控制在图10和11所示的时 间点t3开始。结果，切换离合器C0或制动器B0在其啮合状态下产生的反 作用转矩被第一电机M1产生的反作用转矩迅速代替，使得可以减小切换 震动。此外，可以降低切换离合器C0或制动器B0在其松开动作或其部分 啮合状态的过程中(在从如图10和11所示的时间点t2到时间点t3的时间 段期间)的输入和输出速度之间的差，从而可以减小切换离合器C0或制 动器B0上由于其打滑现象产生的负载，带来其耐久度的提高。
如上所述，电机控制装置82(SA3、SA6)控制变速机构10的第一电 机，控制变速机构10包括动力分配机构16，动力分配机构16具有固定到 发动机8的第一元件RE1(第一行星轮架CA1)、固定到第一电机M1的 第二元件RE2(第一太阳轮S1)以及固定到第二电机M2和动力传递构件 18的第三元件RE3(第一齿圈R1)，并包括用于将第一和第二元件 RE1、RE2互相连接的切换离合器C0以及用于将第二元件RE2固定到箱 体12的切换制动器B0，并且动力分配机构16可在其中动力分配机构16 作为电控无级变速器工作的无级变速换档状态和其中动力分配机构16作 为有级变速器工作的有级变速换档状态之间切换。电机控制装置82控制 第一电机M1以在切换离合器C0或制动器B0松开时产生预定的反作用转 矩，使得切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩被第一电机M1的反作 用转矩适当地代替，以减小在变速机构的切换时的切换震动。此外，切换 离合器C0或制动器B0的反作用转矩的减小由第一电机M1的预定反作用 转矩来补偿，如同切换离合器C0或制动器B0仍保持在啮合状态，使得切 换离合器C0或制动器B0的输入和输出速度之间的差减小，从而减小切换 离合器C0或制动器B0上在其部分啮合状态下的负载，带来离合器C0或 制动器B0耐久度的提高。此外，动力分配机构16由三个元件以及切换离 合器C0和制动器B0简单地构成，且在切换控制装置50的控制下通过切 换离合器C0或制动器B0，变速机构10容易地在无级变速和有级变速换 档状态之间切换。
根据本发明的控制设备还设置为使得在变速机构10从有级变速换档 状态切换到无级变速换档状态时切换控制装置50可操作以在电机控制装 置82的控制下由第一电机M1产生了预定反作用转矩之后开始切换离合器 C0或制动器B0的松开动作。根据此设置，切换离合器C0或制动器B0的 反作用转矩被第一电机M1的反作用转矩合适地代替，使得在变速机构10 的切换时的切换震动减小。此外，由第一电机M1产生的反作用转矩允许 不管切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩的减小，被合适控制的第二 元件RE2(第一太阳轮S1)的转速减小，使得提高切换离合器C0或制动 器B0的耐久度。
根据本实施例的控制设备还设置为使得电机控制装置82第一电机M1 的速度，以至于第一元件RE1、第二元件RE2和第三元件RE3之间的速 度差或第二元件RE2和箱体12之间的速度差在切换离合器C0或制动器 B0的松开动作之前保持在一个值，指导由切换控制装置50控制的切换离 合器C0或制动器B0的松开动作完成。因此，切换离合器C0或制动器B0 在其松开动作的过程中或其部分啮合状态下的输入和输出速度降低直到松 开动作完成，使得切换离合器C0或制动器B0上的由于其打滑现象产生的 负载减小，结果提高其耐久度。
在本实施例中，基于车辆的行驶速度的预定上限值V1判断车辆的预 定状况，并且当车辆的实际行驶速度V高于预定上限值V1时，切换控制 装置50将变速机构10置于有级变速换档状态。在其中车速V高于上限值 V1的车辆的高速行驶状态下，发动机8的输出主要通过机械动力传递路径 传递到驱动轮38，使得与无级变速换档状态相比，因在有级变速换档状态 中机械能和电能之间的转换损失的减少而提高了燃油经济性。
在本实施例中，基于车辆的输出的预定上限值T1判断车辆的预定状 况，并且当实际输出值TOUT高于预定上限值T1时，切换控制装置50将变 速机构10置于有级变速换档状态，因此，发动机8的输出主要通过机械 动力传递路径传递到驱动轮38。但是，当车辆处于中输出或低输出行驶状 态时，变速机构10作为电控无级变速器操作。因此，可以减少应该由第 一电机M1产生的所需最大电能量，即，可以减少第一电机M1的需求输 出容量，因此可以减小第一电机M1和第二电机M2的需求尺寸，从而可 以减少包括第一和第二电机M1、M2在内的车用驱动系统的需求尺寸。
根据本实施例的控制设备还设置为使得切换控制装置50可以基于实 际车速和输出转矩TOUT并根据由车速V的上限V1和输出转矩TOUT的上 限T1界定的所存储的切换边界线图来容易地判断车辆是否处于高速或高 输出行驶状态。
根据本实施例的控制设备还设置为使得切换控制装置50在功能劣化 判断条件满足时确定变速机构10应该切换到有级变速换档状态，当用于 将变速机构10置于无级变速换档状态的控制部件中的任一个的功能劣化 时，满足功能劣化判断条件。因此，在判断功能劣化使得将要被置于无级 变速换档状态的变速机构10无效的情况下，变速机构10被置于有级变速 换档状态，因此即使在功能劣化存在的情况下，车辆也可以以有级变速换 档状态行驶。
此外，由根据本实施例的控制设备控制的动力分配机构16简单地由 单级行星齿轮式的第一行星齿轮组24(其具有包括第一行星轮架CA1、第 一太阳轮S1和第一齿圈R1的三个元件)构成，使得动力分配机构16的 轴向尺度较小。此外，通过切换控制装置50，动力分配机构16可以在无 级变速换档状态和有级变速换档状态之间切换，切换控制装置50被设置 为控制切换离合器C0和切换制动器B0形式的液压操作摩擦耦合设备，切 换离合器C0用于将第一太阳轮S1和第一行星轮架CA1互相连接，切换 制动器B0用于将第一太阳轮S1固定到变速器箱体12。
此外，由根据本实施例的控制设备控制的变速机构10的自动变速器 部分20串联连接并插入在动力分配机构16和驱动轮38之间，且由动力分 配机构16的速比，即由可切换式变速器部分11的速比和自动变速器部分 20的速比来确定变速机构10的总速比。因此，通过利用自动变速器部分 20的速比，可以在相对宽的速比范围上获得车辆驱动力，使得可以提高可 切换式变速器部分11的无级变速控制效率，即混合动力控制效率。
此外，由本控制设备控制的可切换式变速器部分11可在如同其是自 动变速器部分20的一部分的状态下来操作，并当变速机构10置于有级变 速换档状态时具有速比小于1的采用第五档位形式的超速档位。
本控制设备的切换控制装置50设置为根据车辆状况将变速机构10在 无级变速和有级变速换档状态之间自动地切换，因此车用驱动系统不仅具 有提高电控无级变速器的燃油经济性的优点，还具有有级变速器的较高机 械动力传递效率的优点。因此，当发动机处于常态输出状态时，例如，处 于其中车辆V不高于上限V1而输出转矩TOUT不低于上限T1的如图7所 示的无级变速换档区域或如图6所示的无级变速换档区域时，变速机构10 被置于无级变速换档状态，使得在混合动力车辆的常态市区行驶(即，在 车辆的中速和低速行驶且中输出和低输出行驶中)中提高燃油经济性。当 发动机处于高速行驶状态时，例如，处于其中车速V高于上限V1的如图 6所示的无级变速换档区域中时，变速机构10被置于其中发动机8的输出 主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮38的有级变速换档状态，使得 与无级变速换档状态相比，在有级变速换档状态中由于机械能和电能之间 的转换损失的减少而提高燃油经济性。当发动机8处于高输出行驶状态 时，例如处于其中输出转矩TOUT不低于上限T1的如图6所示的无级变速 换档区域中时，变速机构10被置于其中发动机8的输出主要通过机械动 力传递路径传递到驱动轮38的有级变速换档状态。于是，仅当车辆处于 中速或低速行驶状态或者处于中输出或低输出状态时，变速机构10才被 置于无级变速换档状态，以至于可以减少由第一电机M1产生的需求电能 量(即必须从第一电机M1传递的最大电能量)，使得可以减少第一和第 二电机M1、M2的需求尺寸，和包括这些电机的车用驱动系统的需求尺 寸。
在本实施例中，第二电机M2固定到作为自动变速器部分20的输入旋 转元件的动力传递构件18，因此相对于变速器部分20的输出轴22的转 矩，可以减小第二电机M2的输出转矩，从而可以减小第二电机M2的需 求尺寸。
将说明本发明的其他实施例。在以下说明中，在本实施例中所用的相 同标号将用于标识对应的元件，将不再对其说明。
第二实施例
图12是解释电子控制设备40的主要控制操作的流程图，即，在可切 换式变速器部分11(即，动力分配机构16)从锁止状态切换到差速状态 (非锁止状态)时执行的例程。此控制例程以例如约数毫秒至数十毫秒的 非常短的周期时间重复执行。图13是用于解释如图12的流程图所示的控 制操作的示例的时序图，该控制操作在由切换离合器C0的啮合动作建立 的锁止状态切换到由切换离合器C0的松开动作建立的非锁止状态时执 行。
图12的流程图的控制例程与图9的流程图的不同之处在于，在图12 的流程图中，图12的控制例程应用于可切换式变速器部分11通过松开可 切换式离合器C0或制动器B0进行的从锁止状态到非锁止状态的切换，以 减少切换震动。在此方面，注意，变速机构10从有级变速换档状态到无 级变速换档状态的切换可以认为等同于可切换式变速器部分11从锁止状 态到非锁止状态的切换。
控制例程以对应于车辆状况判断装置80的SA1′开始，来判断加速 踏板是否已经松开。基于加速踏板的操作量来进行此判断。当在SA1′中 获得肯定的结果时，控制流程进行到还对应于车辆状况判断装置80的 SA2′，来判断车辆状况是否已经改变，以至于要求可切换式变速器部分 11从锁止状态切换到非锁止状态。例如，根据图6的图进行与车辆状况改 变相关的该判断。如果在SA1′或SA2′获得否定的结果，则控制流程进 行到SA8′以维持车辆的当前行驶状态。这些步骤SA1′和SA2′可以修 改为单个步骤来判断可切换式变速器部分11是否应该从锁止状态切换到 非锁止状态。此判断可以通过如下判断来进行，即，通过判断是否未判断 出高输出车辆行驶、高速车辆行驶和电路功能劣化中的任一个，或者通过 判断要求锁止状态的电路的功能劣化的判断已经改变到未判断出电路的功 能劣化(即，电路是否从功能劣化得到恢复)。
当SA1′和SA2′两者中都得到肯定的结果时(在如图13所示的时 间点t1处)，控制流程进行到对应于电机控制装置82的SA3′，来控制 第一电机M1使得在如图13所示的时间点t2处由第一电机M1产生与切换 离合器C0或制动器B0的反作用转矩相等的预定反作用转矩，由此第一太 阳轮S1暂时地接收两种不同的转矩。然后，控制流程进行到与同步控制 完成判断装置84对应的SA4′，来判断是否已经由第一电机M1产生与切 换离合器C0或制动器B0相等的预定转矩。例如，通过判断由第一电机 M1产生并供应到电能存储装置60的电能的量是否对应于上述预定反作用 转矩来进行该判断。重复执行SA3′直到在此步骤中得到肯定的结果。当 SA4′中得到肯定的结果时，控制流程进行到与切换控制装置50对应的 SA5′，来起动切换离合器C0或制动器B0的松开动作(在如图13所示 的时间点t2处)。由于在此状态下已经由第一电机M1产生了预定的反作 用转矩，故不需要切换离合器C0或制动器B0产生反作用转矩，因此切换 离合器C0或制动器B0的液压不需要逐渐减小，并因此可以在如图13所 示的时间点t2到时间点t3的时间段迅速的减小，从而可以在更短时间内完 成到非锁止状态的切换。
然后，控制流程进行到也对应于电机控制装置82的SA6′，其中在 由切换离合器C0的啮合动作建立锁止状态的情况下，继续对第一电机M1 的控制使得第一太阳轮S1的速度保持与发动机速度NE相等。在由切换制 动器B0的啮合动作建立锁止状态的情况下，继续对第一电机M1的控制 使得第一太阳轮S1以其速度保持为零的状态保持静止。然后，控制流程 进行到对应于混合动力控制装置52的SA7′，来在可切换式变速器部分 11的差速状态下开始车辆控制，其中在最优化由发动机8与第一电机M1 和/或第二电机M2产生的车辆驱动力的比例的同时，发动机8高效运行。 结果，切换离合器C0或制动器B0在其啮合状态下产生的反作用转矩被第 一电机M1产生的反作用转矩迅速代替，使得可以减小切换震动。此外， 可以降低切换离合器C0或制动器B0在其松开动作或其部分啮合状态的过 程中(在从如图13所示的时间点t2到时间点t3的时间段期间)的输入速 度和输出速度之间的差，从而可以减小切换离合器C0或制动器B0上由于 其打滑现象产生的负载，带来其耐久度的提高。
关于在变速机构10通过松开切换离合器C0或制动器B0进行的换档 状态的切换时的切换控制，根据本实施例的控制设备具有与根据先前实施 例的控制设备相同的优点，这是因为变速机构10从有级变速换档状态到 无级变速换档状态的切换等同于可切换式变速器部分11从锁止状态到非 锁止状态的切换。
第三实施例
在先前实施例中，仅在电机控制装置82的控制下已经产生了第一电 机M1的预定反作用转矩之后，才通过切换控制装置50松开切换离合器 C0或制动器B0。本实施例与先前实施例的不同之处在于本实施例中的电 机控制装置82被设置为命令混合动力控制装置52以控制第一电机M1， 使得在切换控制装置50的控制下切换离合器C0或制动器B0的松开动作 的过程中产生第一电机M1的预定反作用转矩，以便于减小切换离合器C0 或制动器B0松开以将变速机构10从有级变速换档状态切换到无级变速换 档状态或将可切换式变速器部分11(动力分配机构16)从锁止状态切换 到非锁止状态时的切换震动。
具体而言，切换控制装置50慢慢松开切换离合器C0，同时电机控制 装置82在切换离合器C0的松开动作中控制第一电机的速度NM1使得第 一太阳轮S1的速度(即第一电机的速度NM1)保持与发动机速度NE相 等。即，本实施例设置为能进行所谓“重叠切换和电机控制”，其中由切 换控制装置50进行的对切换离合器C0的松开动作的控制与由电机控制装 置82进行的对第一电机M1的速度的控制(即，通过控制其速度对第一电 机M1的转矩的控制，更精确地说，对第一电机M1的转矩的控制以使电 机速度NM1保持与发动机速度NE相等)同时进行。
结果，随着切换离合器C0在其松开动作的过程中的反作用转矩逐渐 减小，由在电机控制装置82的控制下的第一电机M1产生的反作用转矩逐 渐增大，使得切换离合器C0在其啮合状态下的反作用转矩逐渐被第一电 机M1的反作用转矩代替。例如，电机控制装置82反馈控制第一电机的速 度NM1，使得速度NM1和发动机速度NE之间的差基本为零，以减小在 上述第一元件RE1、第二元件RE2和第三元件RE3之间的速度差。
可选地，切换控制装置50慢慢地松开切换制动器B0，同时电机控制 装置82在切换离合器C0的松开动作的过程中控制第一电机的速度 NM1，使得第一电机的速度NM1保持与发动机速度NE相等。即，本实 施例设置为能进行所谓“重叠切换和电机控制”，其中由切换控制装置50 进行的对切换离合器C0的松开动作的控制与由电机控制装置82进行的对 第一电机M1的转矩的控制(该控制使得电机速度NM1等于发动机转速 NE)同时发生。
结果，随着切换制动器B0在其松开动作的过程中的反作用转矩逐渐 减小，在电机控制装置82的控制下由第一电机M1产生的反作用转矩逐渐 增大，使得切换制动器B0在其啮合状态下的反作用转矩逐渐被第一电机 M1的反作用转矩代替。例如，电机控制装置82反馈控制第一电机的速度 NM1，以减小在上述第二元件RE2和箱体12的速度之间的速度差。
图14是用于解释变速机构10从由切换离合器C0的啮合动作建立的 有级变速换档状态切换到由切换离合器C0的松开动作建立的无级变速换 档状态时的控制操作的时序图。图14的时序图所示的示例是对于图10的 时序图所示的示例的可选方案。图15是用于解释变速机构10从由切换制 动器B0的啮合动作建立的有级变速换档状态切换到由切换制动器B0的松 开动作建立的无级变速换档状态时的控制操作的时序图。图15的时序图 所示的示例是对于图11的时序图所示的示例的可选方案。图16是用于解 释变速机构11从由切换离合器C0的啮合动作建立的锁止状态切换到由切 换离合器C0的松开动作建立的非锁止状态时的控制操作的时序图。图16 的时序图所示的示例是对于图13的时序图所示的示例的可选方案。
在图10、11和13的示例中，仅在已经产生第一电机M1的预定反作 用转矩之后，切换离合器C0或制动器B0的液压才迅速地降低。图14-16 的示例与图10、11和13的对应示例的不同之处主要在于，在图14-16的 示例中能够进行所谓重叠切换和电机控制，使得对切换离合器C0或制动 器B0的松开动作的控制以及对第一电机M1的速度控制(即，通过其速 度控制进行对第一电机的转矩控制)彼此同时发生。因此，图14和15的 示例与图10和11的示例不同之处在于，在图14和15的示例中，步骤 SA3和SA4与步骤SA5同时执行，而图16的示例与图13的示例不同之处 在于，步骤SA3′和SA4′与图16的示例中的步骤SA5′同时执行。
详细地说明，在切换离合器C0的松开动作的过程中，当第一太阳轮 S1的速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持与发动机速度NE 相等的同时，图14的示例中切换离合器C0在从时间点t2到时间点t3′的 时间段期间以比图10的示例中以更低的速度松开，在图10的示例中切换 离合器C0在从时间点t2到时间点t3的时间段期间迅速地松开。即，在切 换离合器C0的松开动作的过程中控制第一电机M1的转矩，使得第一电 机的速度NM1保持与发动机速度NE相等。在图14所示的时间点t3′之 后，执行在变速机构10的无级变速换档状态下的车辆控制。
类似地，在切换制动器B0的松开动作的过程中，当第一太阳轮S1的 速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持为零的同时，图15的示 例中切换制动器B0在从时间点t2到时间点t3′的时间段期间以比图11的 示例更低的速度松开，在图11的示例中切换制动器B0在从时间点t2到时 间点t3的时间段期间迅速地松开。即，在切换制动器B0的松开动作的过 程中控制第一电机M1的转矩，使得第一电机的速度NM1保持为零。在 图15所示的时间点t3′之后，执行在变速机构10的无级变速换档状态下 的车辆控制。
类似地，在切换离合器C0的松开动作的过程中，当第一太阳轮S1的 速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持与发动机速度NE相等的 同时，图16的示例中切换离合器C0在从时间点t2到时间点t3′的时间段 期间以比图13的示例中以更低的速度松开，在图13的示例中切换离合器 C0在从时间点t2到时间点t3的时间段期间迅速地松开。即，在切换离合器 C0的松开动作的过程中控制第一电机M1的转矩，使得第一电机的速度 NM1保持与发动机速度NE相等。在图16所示的时间点t3′之后，执行在 可切换式变速器部分11的差速状态下的车辆控制。
结果，随着切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩在其松开动作的 过程中逐渐减小，由第一电机M1产生的反作用转矩逐渐增大，使得切换 离合器C0或制动器B0在其啮合状态下的反作用转矩逐渐被第一电机M1 的反作用转矩代替，从而减少了切换震动。此外，减小了切换离合器C0 或制动器B0在其松开动作时或其部分啮合状态下(在从图14-16所示的 时间点t2到时间点t3′的时间段期间)的输入和输出速度之间的差，结果 减小了切换离合器或制动器上由于打滑现象产生的负载，因此提高了切换 离合器或制动器的耐久度。
在图14、15和16的示例中，可以取决于车速V或发动机转矩Tc来 控制第一电机M1的转矩的增大率或者切换离合器C0或制动器B0的液压 的减小率，以能够进行所谓重叠切换和电机控制，使得在切换离合器C0 或制动器B0松开的同时增大电机转矩。
如上所述，根据本实施例的控制设备设置为使得在变速机构10从有 级变速换档状态切换到无级变速换档状态时(即，在可切换式变速器部分 11(动力分配机构16)从锁止状态切换到非锁止状态时)电机控制装置 82可操作，且在切换控制装置50的控制下切换离合器C0或制动器B0的 松开动作的过程中，电机控制装置82控制第一电机M1，使得第一电机 M1的反作用转矩随着切换离合器C0或制动器B0松开而增大。根据此设 置，切换离合器C0或制动器B0的反作用转矩被第一电机M1的反作用转 矩适当地代替，使得减小在变速机构切换时的切换震动。此外，由第一电 机M1产生的反作用转矩允许不管切换离合器C0或制动器B0的反作用转 矩的减小，第二元件RE2(第一太阳轮S1)的转速都被合适地控制，由此 提高了切换离合器C0或制动器B0的耐久度。
根据本实施例的控制设备还设置为使得在切换离合器C0或制动器B0 的松开动作的过程中，电机控制装置82反馈控制第一电机M1的速度以减 小第一元件RE1、第二元件RE2和第三元件RE3之间的速度差或第二元 件RE2和箱体12之间的速度差。因此，切换离合器C0或制动器B0的反 作用转矩在更短的时间段内被第一电机M1的反作用转矩代替。
与其中在第一电机M1的预定反作用转矩产生之后开始切换离合器C0 或制动器B0的松开动作的先前实施例不同，本实施例设置为随着切换离 合器C0或制动器B0松开而产生第一电机M1的反作用转矩。除了上述控 制的差别之外，本实施例具有与先前实施例相同的优点。
第四实施例
如上所述，变速机构10可在无级变速换档状态和有级变速换档状态 之间切换。例如，在无级变速换档状态下，变速机构10处于其中第一太 阳轮S1和第一齿圈R1的速度不受固定到第一太阳轮S1的第一电机M1 和固定到第一齿圈R1的第二电机M2的影响或支配的自由状态。即，置 于无级变速换档状态的变速机构11的速比相对于发动机速度NE不保持固 定。在另一方面，例如在由切换离合器C0的啮合动作所建立的有级变速 换档状态下，第一行星齿轮组24的旋转元件作为一个单元旋转，且第一 太阳轮S1的速度和第一齿圈R1的速度保持与发动机速度NE相等，即与 第一行星轮架CA1的速度相等。当变速机构10通过啮合切换离合器C0 而切换到有级变速换档状态时第一行星轮架CA1和第一太阳轮S1不互相 同步的情况下，切换离合器具有由于第一行星轮架CA1和第一太阳轮S1 之间的速度差引起啮合震动的风险。换言之，变速机构10具有在变速机 构10从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时发生切换震动的风 险。
为减小此切换震动，本实施例中的电机控制装置82被设置为在切换 离合器C0或制动器B0的啮合时(即，变速机构10从无级变速换档状态 切换到有级变速换档状态时)控制第一电机M1的速度，以减小第一元件 RE1、第二元件RE2和第三元件RE3之间的速度差或第二元件RE2和箱 体12之间的速度差，使得第一、第二和第三元件RE1、RE2、RE3具有与 切换到有级变速换档状态之后所建立的速度基本相等的速度。换言之，电 机控制装置82控制第一电机M1使得预定的反作用转矩控制第一电机M1 使得由第一和第二电机M1、M2中的至少第一电机M1产生与由切换离合 器C0或制动器B0的啮合迪纳个作产生的反作用转矩相等的预定反作用转 矩，以便减小在变速机构10从无级变速换档状态切换到有级变速换档状 态时的切换震动。在另一方面，切换控制装置50开始切换离合器C0或制 动器B0的啮合动作，以仅在电机控制装置82的控制下对第一电机M1的 速度进行控制以减小第一、第二和第三元件RE1、RE2和RE3之间的速度 差或第二元件RE2和箱体12之间的速度差之后，将变速机构10从无级变 速换档状态切换到有级变速换档状态。
详细地说明，电机控制装置82在切换离合器C0的啮合时命令混合动 力控制装置52控制第一电机M1，使得第一太阳轮S1的速度，即第一电 机的速度NM1朝向发动机速度NE改变，换言之，控制第一电机M1的转 矩使得第一电机的速度NM1等于发动机转速NE。控制在切换离合器C0 的松开动作的过程中的切换使得第一太阳轮S1的速度，即第一电机的速 度NM1保持与发动机速度NE相等。混合动力控制装置52通过控制由第 一电机M1的电能产生量来控制第一电机M1以产生与切换离合器C0的反 作用转矩相等的预定转矩。
在变速机构10通过切换离合器C0的啮合动作从无级变速换档状态切 换到有级变速换档状态时，同步控制完成判断装置84可操作以判断第一 太阳轮S1的速度是否已经等于发动机速度NE。例如，通过判断在电机控 制装置82的控制下第一电机的速度NM1是否已经等于发动机速度NE， 来进行此判断。在变速机构10通过切换制动器B0的啮合动作从无级变速 换档状态切换到有级变速换档状态时，同步控制完成判断装置84可操作 以判断第一太阳轮S1的速度是否已经为零。例如，通过判断第一电机的 速度NM1在电机控制装置82的控制下是否已经为零来进行此判断。
在同步控制完成判断装置84进行的第一太阳轮S1的速度是否已经等 于发动机速度NE或者是否已经为零的判断时可操作的切换控制装置50开 始切换离合器C0或制动器B0的啮合动作。在啮合动作开始时，由于已经 由第一电机M1产生预定反作用转矩，所以不需要切换离合器C0或制动 器B0产生反作用转矩。因此，切换离合器C0或制动器B0的液压不需要 逐渐减小，而可以迅速减小，以用于相对迅速地切换到有级变速换档状 态。
当变速机构10在切换控制装置50的控制下从无级变速换档状态切换 到有级变速换档状态时，电机控制装置82继续第一电机M1的控制，直到 切换离合器C0或制动器B0的啮合动作完成的时刻，以用于维持预定反作 用转矩，以使得第一太阳轮S1的速度保持与发动机速度NE相等从而减小 切换离合器C0的啮合震动，或使得第一太阳轮S1的速度保持为零从而减 小切换制动器B0的啮合震动。在切换离合器C0或制动器B0的啮合动作 完成时，切换离合器或制动器暂时地接收两种不同的转矩。例如，通过混 合动力控制装置52控制由第一电机M1产生的反作用转矩，使得所产生的 转矩等于实际发动机转矩Te。
设置发动机输出控制必需性判断装置86来判断在变速机构切换到有 级变速换档状态的过程中是否必需暂时地减小发动机转矩Te或发动机输 出的增大率，或者将发动机转矩Te或发动机输出的增大率限制到不高于 预定限度的值，以防止由第一电机M1产生和供应的电能超过由第一电机 M1的额定值确定的预定上限。
设置发动机输出控制装置88以在由发动机输出控制必需性判断装置 86得到肯定的判断时，暂时地减小发动机转矩Te或发动机输出的增大 率，或者限制发动机转矩Te或发动机输出的增大率。
图17是解释由电子控制设备40执行的主要控制操作的流程图，即， 在变速机构10从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时执行的控 制例程。此控制例程以例如约数毫秒至数十毫秒的非常短的周期时间重复 执行。图19和20是用于解释如图17所示的控制操作的示例的时序图。图 19的时序图示出了当切换离合器C0啮合以用于从无级变速换档状态切换 到有级变速换档状态时的控制操作，而图20的时序图示出了当切换制动 器啮合以用于从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态时的控制操 作。
切换控制例程以对应于车辆状况判断装置80的步骤SB1(此后将省 略“步骤”这个词)开始，来判断加速踏板是否已经松开。基于加速踏板 的操作量来进行此判断。当在SB1中获得肯定的结果时，控制流程进行到 还对应于车辆状况判断装置80的SB2，来判断由实际车速V和基于加速 踏板的操作量计算的需求输出转矩TOUT所表示的车辆状况是否已经改变， 以要求变速机构10从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态。例 如，根据图18的图进行与车辆状况改变相关的该判断。如果在SB1或 SB2获得否定的结果，则控制流程进行到SB8以维持车辆的当前行驶状 态。这些步骤SB1和SB2可以修改为单个步骤来判断变速机构10是否应 该从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态。此判断可以通过如下判 断来进行，即，通过判断是否判断出高输出车辆行驶、高速车辆行驶和电 路功能劣化中的任一个。
当SB1和SB2两者中都得到肯定的结果时(在如图19和20所示的时 间点t1处)，控制流程进行到对应于电机控制装置82的SB3，来控制第 一电机M1以例如在通过啮合切换离合器C0来建立有级变速换档状态的 情况下，使得第一太阳轮S1的速度(即第一电机M1的速度NM1)与发 动机速度NE相等。即，第一电机M1被控制以产生为使速度NM1保持与 发动机速度NE相等所需的预定反作用转矩。在通过啮合切换制动器B0 来建立有级变速换档状态的情况下，控制第一太阳轮S1的速度(即第一 电机的速度NM1)以成为零。即，控制第一电机M1以产生为使第一太阳 轮S1保持静止所需的预定反作用转矩。在从如图19和20所示的时间点 t1到时间点t3的时间段期间发生对反作用转矩的这种控制。然后，控制流 程进行到与同步控制完成判断装置84对应的SB4，来判断在由切换离合 器C0的啮合建立有级变速换档状态的情况下，第一太阳轮S1的速度是否 已经等于发动机速度NE。例如，通过判断由第一电机M1的速度NM1是 否已经等于发动机速度NE来进行该判断。例如在通过啮合切换制动器B0 来建立有级变速换档状态的情况下，通过判断第一电机的速度NM1是否 已经为零来对第一太阳轮S1的速度是否已经为零进行判断。
重复执行SB3直到在SB4中得到肯定的结果。当在SB4中获得否定 的结果时，控制流程进行到对应于发动机输出控制必需性判断装置86的 SB6，来判断是否必需暂时地减小发动机转矩Te或发动机输出的增大率， 或者将发动机转矩Te或发动机输出的增大率限制到不高于预定限度的 值，直到切换离合器C0或制动器B0的啮合动作完成。如果在SB6得到 肯定的结果，则控制流程进行到对应于发动机输出控制装置88的SB7， 通过例如减小节气门的打开角度或供应到发动机8的燃油量，或者延迟发 动机点火正时，来减小发动机转矩(在从如图19和20所示的时间点t3到 时间点t4的时间段期间)。如果在SB6得到否定的结果，或在执行SB7之 后，控制流程回到SB3。
如果在SB4得到肯定的结果，则控制流程进行到对应于切换控制装置 50的SB5，来开始切换离合器C0或制动器B0的啮合动作(在如图19和 20所示的时间点t3处)。由于当在SB4得到肯定的结果时已经由第一电机 M1产生了预定反作用转矩，所以在啮合动作的过程中不需要切换离合器 C0或制动器B0产生反作用转矩，由此切换离合器C0或制动器B0的液压 不需要逐渐增大，因此可以迅速增大。在如图19和20所示的从时间点t3 到时间点t4的时间段期间发生此液压的迅速增大。在切换离合器C0或制 动器B0的啮合动作完成之后，第一电机M1不需要产生反作用转矩，因 此对产生反作用转矩的第一电机的控制停止。虽然图17的流程图未示出 此停止，图19和20示出了在时间点t4处停止由第一电机M1产生反作用 转矩，此后在变速机构置于有级变速换档状态下的情况下控制车辆。
作为该控制例程的执行结果，在第一太阳轮S1的速度等于发动机速 度NE的同时啮合切换离合器C0，由此减小切换离合器C0的啮合震动。 可选地，在第一太阳轮S1在其速度为零的情况下静止的同时啮合切换制 动器B0，由此减小切换制动器B0的啮合震动。此外，切换离合器C0或 制动器B0在其啮合动作的过程中或在其部分啮合状态下(如图19和20 所示的从时间点t3到时间点t4的时间段期间)的输入和输出速度之间的速 度差减小，由此减小了切换离合器C0或制动器B0上由于打滑现象产生的 负载，从而提高了切换离合器或制动器的耐久度。
如上所述，电机控制装置82(SB3)控制变速机构10的第一电机 M1，变速机构10包括动力分配机构16，动力分配机构16具有固定到发 动机8的第一元件RE1(第一行星轮架CA1)、固定到第一电机M1的第 二元件RE2(第一太阳轮S1)以及固定到第二电机M2和动力传递构件 18的第三元件RE3(第一齿圈R1)，并包括用于将第一和第二元件 RE1、RE2互相连接的切换离合器C0以及用于将第二元件RE2固定到箱 体12的切换制动器B0，并且动力分配机构16可在其中动力分配机构16 作为电控无级变速器工作的无级变速换档状态和其中动力分配机构16作 为有级变速器工作的有级变速换档状态之间切换。在切换离合器C0或制 动器的啮合时，电机控制装置82控制第一电机M1以减小第二元件RE2 和第一元件RE1之间的速度差或第二元件RE2和箱体12之间的速度差， 使得减小了由于上述速度差引起的啮合震动，结果减小了切换震动，并且 减小切换离合器C0或制动器B0的输入和输出速度之间的速度差，结果减 小了切换离合器或制动器上在其部分啮合状态时的负载，并由此提高了切 换离合器C0或制动器B0的耐久度。还应注意，动力分配机构16由三个 元件以及切换离合器C0和制动器B0简单地构成，且在切换控制装置50 的控制下由切换离合器C0或制动器B0容易地将变速机构10在无级变速 和有级变速换档状态之间切换。
根据本发明的控制设备还设置为使得在变速机构10从无级变速换档 状态切换到有级变速换档状态时切换控制装置可操作以在由电机控制装置 82控制第一电机M1的速度来减小第一、第二和第三元件RE1、RE2、 RE3之间的速度差或第二元件RE2和箱体12之间的速度差之后开始切换 离合器C0或制动器B0的啮合动作。因此，每个旋转元件的速度被控制以 改变到将在切换至有级变速换档状态之后建立的值，使得切换离合器C0 或制动器B0在啮合时由于速度差引起的切换震动减小，并且切换离合器 C0或制动器B0在其部分啮合状态下的输入和输出速度之间的差减小，从 而减小切换离合器或制动器上的负载，这带来了切换离合器C0或制动器 B0的耐久度的提高。
根据本实施例的控制设备还包括发动机输出控制装置88(SB7)，其 用于控制发动机8的转矩Te或输出，使得发动机转矩Te或输出被限制以 防止其超过由第一电机M1的额定值确定的预定上限，直到由切换控制装 置50控制的切换离合器C0的啮合动作完成。例如，在变速机构10响应 于车辆高输出行驶的需求从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态 时，即使在第一电机M1不具有与发动机8的高输出范围对应的容量或输 出，变速机构10也在切换到有级变速换档状态之前被适当地保持在其无 级变速换档状态。
第五实施例
图21是解释电子控制设备40的主要控制操作的流程图，即，在可切 换式变速器部分11(即，动力分配机构16)从差速状态(非锁止状态) 切换到锁止状态时执行的例程。此控制例程以例如约数毫秒至数十毫秒的 非常短的周期时间重复执行。图22是用于解释如图21的流程图所示的控 制操作的示例的时序图，该控制操作非锁止状态切换到由切换离合器C0 的啮合动作建立的锁止状态时执行。
图21的流程图的控制例程与图17的流程图的不同之处在于，图21的 控制例程应用于可切换式变速器部分11通过啮合可切换式离合器C0或制 动器B0进行的从非锁止状态到非锁止状态的切换，以减少切换震动。在 此方面，注意，变速机构10从无级变速换档状态到有级变速换档状态的 切换可以认为等同于可切换式变速器部分11从非锁止状态到锁止状态的 切换。
控制例程以对应于车辆状况判断装置80的SB1′开始，来判断加速 踏板是否已经被按压。基于加速踏板的操作量来进行此判断。当在SB1′ 中获得肯定的结果时，控制流程进行到还对应于车辆状况判断装置80的 SB2′，来判断由实际车速V和基于加速踏板的操作计算的需求输出转矩 TOUT表示的车辆状况是否已经改变，以至于要求可切换式变速器部分11 从非锁止状态切换到锁止状态。例如，根据图18的图进行与车辆状况改 变相关的该判断。如果在SB1′或SB2′获得否定的结果，则控制流程进 行到SB8′以维持车辆的当前行驶状态。这些步骤SB1′和SB2′可以修 改为单个步骤来判断可切换式变速器部分11是否应该从非锁止状态切换 到锁止状态。此判断可以通过如下判断来进行，即，通过判断是否判断出 高输出车辆行驶、高速车辆行驶和电路功能劣化中的任一个。
当SB1′和SB2′两者中都得到肯定的结果时(在如图22所示的时 间点t1处)，在例如由啮合切换离合器C0建立锁止状态的情况下，控制 流程进行到对应于电机控制装置82的SB3′，来控制第一电机M1使得第 一太阳轮S1的速度(即第一电机M1的速度NM1)等于发动机速度NE。 即，第一电机M1被控制以产生为使速度NM1保持与发动机速度NE相等 所需的预定反作用转矩。在由啮合切换制动器B0建立锁止状态的情况 下，第一太阳轮S1的速度(即第一电机的速度NM1)被控制为零。即， 第一电机M1被控制以产生为使第一太阳轮S1静止所需的预定反作用转 矩。在如图22所示的从时间点t1到时间点t3的时间段期间发生对反作用 转矩的此控制。然后，控制流程进行到与同步控制完成判断装置84对应 的SB4′，来判断在通过啮合切换离合器C0建立锁止状态的情况下第一 太阳轮S1的速度是否已经等于发动机速度NE。例如，通过判断第一电机 M1的速度NM1是否已经等于发动机速度NE来进行该判断。例如在通过 啮合切换制动器B0建立锁止状态的情况下，通过判断第一电机的转速 NM1是否已经为零来进行对第一太阳轮S1的速度是否已经为零的判断。
重复执行SB3′直到在SB4′中得到肯定的结果。当SB4′中得到否 定的结果时，控制流程进行到与发动机输出控制必需性判断装置86对应 的SB6′，来判断是否必需暂时地减小发动机转矩Te或发动机输出的增 大率，或者将发动机转矩Te或发动机输出的增大率限制到不高于预定限 度的值，直到切换离合器C0或制动器B0的啮合动作完成。如果在SB6′ 得到肯定的结果，则控制流程进行到对应于发动机输出控制装置88的 SB7′，通过例如减小节气门的打开角度或供应到发动机8的燃油量，或 者延迟发动机点火正时，来减小发动机转矩(在如图22所示的从时间点t3 到时间点t4的时间段期间)。如果在SB6′得到否定的结果，或在执行 SB7′之后，控制流程回到SB3′。
如果在SB4′得到肯定的结果，则控制流程进行到对应于切换控制装 置50的SB5′，来开始切换离合器C0或制动器B0的啮合动作(在如图 22所示的时间点t3处)。由于当在SB4′得到肯定的结果时已经由第一电 机M1产生了预定反作用转矩，所以在啮合动作的过程中不需要切换离合 器C0或制动器B0产生反作用转矩，由此切换离合器C0或制动器B0的 液压不需要逐渐增大，而因此可以迅速增大。在如图22所示的从时间点t3 到时间点t4的时间段期间发生此液压的迅速增大。在切换离合器C0或制 动器B0的啮合动作完成之后，第一电机M1不需要产生反作用转矩，因 此对产生反作用转矩的第一电机的控制停止。虽然图21的流程图未示出 此停止，图22示出了在时间点t4处停止由第一电机M1产生反作用转矩， 此后在可切换式变速器部分置于锁止状态下的情况下控制车辆。
作为该控制例程的执行结果，在第一太阳轮S1的速度等于发动机速 度NE的同时啮合切换离合器C0，由此减小切换离合器C0的啮合震动。 可选地，在第一太阳轮S1在其速度为零的情况下静止的同时啮合切换制 动器B0，由此减小切换制动器B0的啮合震动。此外，切换离合器C0或 制动器B0在其啮合动作的过程中或在其部分啮合状态下(如图22所示的 从时间点t3到时间点t4的时间段期间)的输入速度和输出速度之间的速度 差减小，由此减小了切换离合器C0或制动器B0上由于打滑现象产生的负 载，从而提高了切换离合器或制动器的耐久度。
关于在变速机构10通过松开切换离合器C0或制动器B0进行的换档 状态的切换时的切换控制，根据本实施例的控制设备具有与根据先前实施 例的控制设备相同的优点，这是因为变速机构10从无级变速换档状态到 有级变速换档状态的切换等同于可切换式变速器部分11从非锁止状态到 锁止状态的切换。
第六实施例
在先前实施例中，仅在由电机控制装置82控制第一电机M1的速度的 情况下第一元件RE1、第二元件RE2和第三元件RE3之间的速度差或者 第二元件RE2和箱体12之间的速度差减小以减小切换离合器C0或制动器 B0啮合时的切换震动之后，才通过切换控制装置50开始切换离合器C0 或制动器B0的啮合动作。本实施例与先前实施例的不同之处在于本实施 例中的切换控制装置50在由电机控制装置82对第一电机M1的速度控制 的过程中控制切换离合器C0或制动器B0的啮合动作，该速度控制是为了 减小第一、第二和第三元件RE1、RE2和RE3之间的速度差或者第二元件 RE2和箱体12之间的速度差，来使切换离合器C0或制动器B0在切换控 制装置50的控制下啮合，以便于减小在将变速机构10从无级变速换档状 态切换到有级变速换档状态或将可切换式变速器部分11(动力分配机构 16)从非锁止状态切换到锁止状态时的切换震动。此外，本实施例中的电 机控制装置82被设置为在切换离合器C0或制动器B0处于切换控制装置 50的控制下的啮合动作的过程中减小第一电机M1的反作用转矩。
具体而言，在切换控制装置50控制切换离合器C0使得切换离合器 C0慢慢啮合的同时，电机控制装置82控制第一电机使得第一太阳轮S1的 速度等于发动机速度NE，以减小切换离合器C0的啮合震动。即，本实施 例设置为能进行所谓“重叠切换和电机控制”，其中在切换控制装置50 的控制下的切换离合器C0的啮合动作与由电机控制装置82进行的对第一 电机M1的速度的控制(即，对第一电机M1的转矩的控制以使电机速度 NM1保持与发动机速度NE相等)同时进行。
结果，在切换离合器C0在其松开动作的过程中的反作用转矩逐渐增 大的同时，在电机控制装置82的控制下由第一电机M1产生的反作用转矩 逐渐减小，使得第一电机M1的反作用转矩在切换离合器C0的啮合动作 的过程中被切换离合器C0的反作用转矩代替。例如，在切换离合器C0慢 慢啮合的同时，第一太阳轮S1的速度，即第一电机的速度NM1被反馈控 制以保持与发动机速度NE相等。
可选地，当切换控制装置50控制切换制动器B0使得切换制动器B0 慢慢啮合时，电机控制装置82控制第一电机M1使得第一太阳轮S1的速 度为零，以减少切换制动器B0的啮合震动。即，本实施例设置为执行所 谓“重叠切换和电机控制”，其中切换制动器B0在切换控制装置50的控 制下的啮合动作与由电机控制装置82对第一电机M1的转矩控制以使得第 一电机M1的速度NM1为零同时发生。
结果，随着切换制动器B0在其啮合动作的过程中的反作用转矩逐渐 增大，由第一电机M1产生的反作用转矩逐渐减小，使得第一电机M1的 反作用转矩逐渐被切换制动器B0在其啮合动作的过程中的反作用转矩代 替。例如，在切换制动器B0慢慢啮合的同时，第一电机的速度NM1被反 馈控制以保持为零。
图23是用于解释通过切换离合器C0的啮合动作从无级变速换档状态 切换到有级变速换档状态时的控制操作的时序图。图23的时序图所示的 示例是对于图19的时序图所示的示例的可选方案。图24是用于解释通过 切换制动器B0的啮合动作从无级变速换档状态切换到有级变速换档状态 时的控制操作的时序图。图24的时序图所示的示例是对于图20的时序图 所示的示例的可选方案。图25是用于解释通过切换离合器C0的啮合动作 从非锁止状态切换到锁止状态时的控制操作的时序图。图25的时序图所 示的示例是对于图22的时序图所示的示例的可选方案。
虽然图19、20和22的示例设置为在产生第一电机M1的预定反作用 转矩的同时迅速增大切换离合器C0或制动器B0的液压，但是图23-25的 示例设置为执行重叠切换和电机控制，其中切换离合器C0或制动器B0的 啮合动作与第一电机M1的速度控制同时发生以产生预定的反作用转矩。 由此，图23和24的示例与图19和20的示例的不同之处在于图17的步骤 SB3和SB4与图23和24的示例中的步骤SB5同时执行。类似地，图25 的示例与图22的示例的不同之处在于图21的步骤SB3′和SB4′与图25 的示例中的步骤SB5′同时执行。
详细地说明，在切换离合器C0的啮合动作的过程中，当第一太阳轮 S1的速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持与发动机速度NE 相等的同时，在图23的示例中切换离合器C0在从时间点t3到时间点t4的 时间段期间以比图19的示例更低的速度啮合，在图11的示例中切换离合 器C0在从时间点t2到时间点t4的时间段期间迅速地啮合。即，在切换离 合器C0的啮合动作的过程中控制第一电机M1的转矩，使得第一电机的 速度NM1保持与发动机速度NE相等。在图23所示的时间点t4之后，执 行在变速机构10的有级变速换档状态下的车辆控制。
类似地，在切换制动器B0的啮合动作的过程中，当第一太阳轮S1的 速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持为零的同时，图24的示 例中切换制动器B0在从时间点t3到时间点t4的时间段期间以比图20的示 例更低的速度啮合，在图20的示例中切换制动器B0在从时间点t3到时间 点t4的时间段期间迅速地啮合。即，在切换制动器B0的啮合动作的过程 中控制第一电机M1的转矩，使得第一电机的速度NM1保持为零。在图 24所示的时间点t4之后，执行在变速机构10的有级变速换档状态下的车 辆控制。
类似地，在切换离合器C0的啮合动作的过程中，当第一太阳轮S1的 速度，即第一电机的速度NM1被反馈控制以保持与发动机速度NE相等的 同时，图25的示例中切换离合器C0在从时间点t3到时间点t4的时间段期 间以比图22的示例中以更低的速度啮合，在图22的示例中切换离合器C0 在从时间点t3到时间点t4的时间段期间迅速地啮合。即，在切换离合器C0 的啮合动作的过程中第一电机M1的转矩逐渐减小，使得第一电机的速度 NM1保持与发动机速度NE相等。在图25所示的时间点t4之后，执行在 可切换式变速器部分11的锁止状态下的车辆控制。
结果，在第一太阳轮S1的速度被控制以与发动机速度NE相等的同时 啮合切换离合器C0，使得减少切换离合器C0的啮合震动。可选地，在第 一太阳轮S1的速度被控制为零的同时啮合切换制动器B0，使得减少切换 制动器B0的啮合震动。此外，减小了切换离合器C0或制动器B0在其啮 合动作时或其部分啮合状态下(在图23-35所示的从时间点t3到时间点t4 的时间段期间)的输入和输出速度之间的差，结果减小了切换离合器或制 动器上由于打滑现象产生的负载，因此提高了切换离合器或制动器的耐久 度。
在图23、24和25的示例中，可以取决于车速V或发动机转矩Te来 控制第一电机M1的转矩的逐渐增大率或者切换离合器C0或制动器B0的 液压的增大率，以能够进行所谓重叠切换和电机控制，使得在切换离合器 C0或制动器B0啮合的同时减小电机转矩。
如上所述，根据本实施例的控制设备设置为使得在变速机构10从无 级变速换档状态切换到有级变速换档状态时(即，在可切换式变速器部分 11(动力分配机构16)从非锁止状态切换到锁止状态时)切换控制装置 50可操作，以能够在由电机控制装置82对第一电机M1的速度控制以减 小第一、第二和第三元件RE1、RE2、RE3之间的速度差或第二元件RE2 和箱体12之间的速度差的过程中进行切换离合器C0或制动器B0的啮合 动作。根据此设置，每个旋转元件的速度被控制以改变到在切换到有级变 速换档状态之后建立的值，由此减小由于耦合设备的啮合时的速度差引起 的切换震动，并且减小了耦合设备在其部分啮合状态下的输入和输出速度 之间的差，从而减小了耦合设备上的负载，结果提高了耦合设备的耐久 度。
根据本实施例的控制设备还设置为使得在变速机构10从无级变速换 档状态切换到有级变速换档状态时，或在可切换式变速器部分11(动力分 配机构16)从非锁止状态切换到锁止状态时，在由电机控制装置82对第 一电机M1的速度控制以减小第一元件RE1、第二元件RE2和第三元件 RE3之间的速度差或第二元件RE2和箱体12之间的速度差的过程中进行 切换离合器C0或制动器B0的啮合动作。因此，每个旋转元件的速度被控 制成为在切换离合器C0或制动器B0的啮合动作完成时切换到有级变速换 档状态之后建立的值，由此减小由于切换离合器C0或制动器B0的啮合时 的速度差引起的切换震动。此外，减小了切换离合器C0或制动器B0在其 部分啮合状态下的输入和输出速度之间的差，从而减小了切换离合器或制 动器上的负载，结果提高了切换离合器C0或制动器B0的耐久度。
与其中在第一、第二和第三元件RE1、RE2和RE3之间的速度差或者 第二元件RE2和箱体12之间的速度差减小之后开始切换离合器C0或制动 器B0的啮合动作，以减小切换离合器C0或制动器B0的啮合时的切换震 动的先前实施例不同，本实施例设置为在第一、第二和第三元件RE1、 RE2和RE3之间的上述速度差或者第二元件RE2和箱体12之间的上述速 度差减小的过程中开始切换离合器C0或制动器B0的啮合动作。除了上述 控制的差别之外，本实施例具有与先前实施例相同的优点。
第七实施例
图26是可由根据本发明的控制设备控制的变速机构70的布置的示意 图，且图27是表示变速机构70的档位和用于分别建立这些档位的液压操 作摩擦耦合设备的操作状态的不同组合的表，而图28是用于解释变速机 构70的换档操作的共线图。
变速机构70包括可切换式变速器部分11，与第一实施例中相同，其 具有第一电动机M1、动力分配机构16和第二电动机M2。变速机构70还 包括具有三个前驱位置的自动变速器部分72。自动变速器部分72布置在 可切换式变速器部分11和输出轴22之间，并且通过动力传递构件18串联 连接到可切换式变速器部分11和输出轴22。与第一实施例相同，动力分 配机构16包括具有例如约0.418的传动比ρ1的单级行星齿轮式的第一行 星齿轮组24、切换离合器C0和切换制动器B0。自动变速器部分72包括 具有例如约0.532的传动比ρ2的单级行星齿轮式的第二行星齿轮组26、 以及具有例如约0.418的传动比ρ3的单级行星齿轮式的第三行星齿轮组 28。第二行星齿轮组26的第二太阳轮S2和第三行星齿轮组28的第三太 阳轮S3作为一个单元一体地彼此固定，通过第二离合器C2选择性地连接 到动力传递构件18，并且通过第一制动器B1选择性地固定到变速器箱体 12。第二行星齿轮组26的第二行星轮架CA2和第三行星齿轮组28的第三 齿圈R3一体地彼此固定并且固定到输出轴22。第二齿圈R2通过第一离 合器C1选择性地连接到动力传递构件18，并且第三行星轮架CA3通过第 二制动器B2选择性地固定到壳体12。
在如上构造的变速机构70中，通过从上述切换离合器C0、第一离合 器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一制动器B1和第二制动器B2 中选择的摩擦耦合设备的相应组合的啮合动作，选择性地建立第一档位 (第一速位置)至第四档位(第四速位置)、倒车档位(向后驱动位置) 和空档位置之一。这些档位具有成几何级数变化的不同速比γ(输入轴速 度NIN/输出轴速度NOUT)。特别地，注意设置有切换离合器C0和制动器 B0的动力分配机构16可以通过切换离合器C0或切换制动器B0的啮合而 被选择性地置于固定速比换档状态以及无级变速换档状态，在固定速比换 档状态中机构16可用作具有一个或多个固定速比的变速器，在无级变速 换档状态中机构16如上所述地可用作无级变速器。所以在本变速机构70 中，由自动变速器部分20和通过切换离合器C0或切换制动器B0的啮合 而被置于固定速比换档状态的可切换式变速器部分11来构成有级变速 器。此外，由自动变速器部分20和当切换离合器C0和制动器B0中均未 被啮合时而置于无级变速换档状态的可切换式变速器部分11来构成无级 变速器。换言之，变速机构70通过啮合切换离合器C0和切换制动器B0 中的一个而被切换到有级变速换档状态，并且通过松开切换离合器C0和 制动器B0两者而被切换到无级变速换档状态。
在变速机构70用作有级变速器的情况下，例如，通过切换离合器 C0、第一离合器C1和第二制动器B2的啮合动作建立具有例如约2.804的 最高速比γ1的第一档位，并通过切换离合器C0、第一离合器C1和第一 制动器B1的啮合动作来建立具有例如约1.531的速比γ2(低于速比γ1) 的第二档位，如图23所示。此外，通过切换离合器C0、第一离合器C1 和第二离合器C2的啮合动作来建立具有例如约1.000的速比γ3(低于速 比γ2)的第三档位，并通过第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器 B0的啮合动作建立具有例如约0.705的速比γ4(低于速比γ3)的第四档 位。此外，通过第二离合器C2和第二制动器B2的啮合动作建立具有例如 约2.393的速比γR(其介于速比γ1和γ2之间)的倒车档位。通过仅啮合 切换离合器C0来建立空档位置N。
另一方面，在变速机构70用作无级变速器时，如图27所示。切换离 合器C0和切换制动器B0两者都被松开，使得可切换式变速器部分11用 作无级变速器，同时串联连接到可切换式变速器部分11的自动变速器部 分72用作有级变速器，由此被传递到置于第一至第三档位之一的自动变 速器部分72的旋转运动的速度，即动力传递构件18的转速被连续地改 变，使得当自动变速器部分72被置于上述档位之一时变速机构10的速比 在预定范围上可连续变化。所以，自动变速器部分72的速比在相邻档位 上可连续变化，由此变速机构70的总速比γT可连续变化。
图28的共线图用直线表示旋转元件在变速机构70的每个档位中的转 速之间的关系，变速机构70由用作无级变速换档部分或第一换档部分的 可切换式变速器部分11和用作有级变速换档部分或第二换档部分的自动 变速器部分72构成。图28的共线图表示当切换离合器C0和制动器B0两 者都松开时动力分配机构16的各个元件的转速、以及当切换离合器C0或 切换制动器B0啮合时这些元件的转速，这与先前实施例中相同。
当第一离合器C1和第二制动器B2啮合时，自动变速器部分72被置 于第一档位。第一档位中输出轴22的转速由表示固定到输出轴22的第六 旋转元件RE6的转速的垂直线Y6和倾斜直线L1之间的交点表示，倾斜 直线L1经过表示第七旋转元件RE7(R2)转速的垂直线Y7和水平线X2 的交点以及表示第五旋转元件RE5(CA3)转速的垂直线Y5和水平线X1 之间的交点，如图28所示。类似地，通过第一离合器C1和第一制动器 B1的啮合动作建立的第二档位中的输出轴22的转速，由通过这些啮合动 作所确定的倾斜直线L2和表示固定到输出轴22的第六旋转元件RE6 (CA2、R3)的转速的垂直线Y6之间的交点表示。通过第一离合器C1和 第二离合器C2的啮合动作建立的第三档位中的输出轴22的转速，由通过 这些啮合动作所确定的倾斜直线L3和表示固定到输出轴22的第六旋转元 件RE6的转速的垂直线Y6之间的交点表示。在切换离合器C0被置于啮 合状态的第一档位至第三档位中，在从可切换式变速器部分11接收驱动 力的情况下，第七旋转元件RE7以与发动机速度NE相同的速度旋转。当 切换制动器B0代替切换离合器C0被啮合时，在从可切换式变速器部分 11接收驱动力的情况下，第六旋转元件RE6以高于发动机速度NE的速度 旋转。通过第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0的啮合动作 建立的第四档位中的输出轴22的转速，由通过这些啮合动作所确定的水 平线L4和表示固定到输出轴22的第六旋转元件RE6的转速的垂直线Y6 之间的交点表示。
变速机构70还由用作无级变速换档部分或第一换档部分的可切换式 变速器部分11和用作有级变速换档部分或第二换档部分的自动变速器部 分72构成，因此本变速机构70具有与第一实施例类似的优点。
第八实施例
图29是用于解释可切换式变速器部分90的动力分配机构92的示意 图，动力分配机构92是对于先前实施例中的动力分配机构16的可选方 案。
动力分配机构92包括作为主要部分见的如下部件，公知的锥齿轮式 差速齿轮设备94、切换离合器C0和切换制动器B0。此差速齿轮设备94 包括：第一锥齿轮BE1；齿轮箱98，其支撑第一锥齿轮BE1使得第一锥 齿轮BE1可绕其轴线并绕差速齿轮设备94的轴线旋转；第二锥齿轮 BE2；和第三锥齿轮BE3，其通过第一锥齿轮BE1与第二锥齿轮BE2啮 合。齿轮箱92对应于第一元件RE1，第二锥齿轮BE2对应于第二元件 RE2，而第三锥齿轮BE3对应于第三元件RE3。
在此动力分配机构92中，齿轮箱92可操作地连接到一对中间轴齿轮 96，其对应于输入轴14并具有例如1.0的传动比。即，齿轮箱92通过一 对中间轴齿轮96可操作地连接到发动机8。第二锥齿轮BE2固定到第一 电机M1，而第三锥齿轮BE3固定到动力传递构件18。切换制动器B0布 置在第二锥齿轮BE2和齿轮箱92之间，而切换离合器C0布置在第二锥齿 轮BE2和齿轮箱92之间。当这些切换离合器C0和制动器B0处于松开状 态时，齿轮箱92以及第二和第三锥齿轮BE2、BE3可相对于彼此旋转， 使得发动机8的输出被分配到第一电机M1和动力传递构件18，且分配到 第一电机M1的发动机8输出的一部分被转换为电能，该电能被存储或供 应到第二电机M2。于是，动力分配机构92置于所谓无级变速换档状态 (电控CVT状态)，其中不论发动机8的速度如何，动力传递构件18的 速度都无级可变。即，可切换式变速器部分11置于无级变速换档状态， 其中变速器部分11用作速比(中间轴齿轮对96的速度/动力传递机构件 18的速度)从最小值γ0min到最大值γ0max无级可变的电控无级变速器。
当车辆在发动机8的输出下以可切换式变速器部分90的无级变速换 档状态下行驶期间啮合切换离合器C0时，第二锥齿轮BE2和齿轮箱92互 相连接，使得作为差速齿轮设备94的三个元件的齿轮箱92以及第二和第 三锥齿轮BE2、BE3作为一个单元一起旋转，由此使得发动机8的速度和 动力传递构件18的速度彼此相等。结果，可切换式变速器部分90置于固 定速比换档状态，其中变速器部分90用作具有1.0的固定速比的变速器。 当切换制动器B0代替切换离合器C0啮合时，第二锥齿轮BE2保持静 止，使得第三锥齿轮BE3的速度高于齿轮箱92的速度，即，高于发动机 速度NE，由此可切换式变速器部分90置于固定速比换档状态，其中变速 器部分90用作具有低于1.0(例如，0.7)的传动比的增速变速器。于是， 本实施例设置的切换离合器C0和切换制动器B0用作差速状态切换设备， 其可操作以将可切换式变速器部分90选择性地置于无级变速换档状态和 锁止状态之一，在无级变速换档状态中变速器部分90作为速比可连续变 化的无级变速器操作，在锁止状态中变速器部分90作为无级变速器操作 且其速比保持在固定值，即，变速器部分90作为具有一个速比的单档位 或具有不同速比的多档位的变速器操作的固定速比换档状态。
本实施例的可切换式变速器部分90还包括第一电机M1，动力分配机 构92形式的差速机构，和与动力传递构件18一起旋转的第二电机M2， 差速机构可操作以将传递到输入轴14的发动机8的输出分配到第一电机 M1和动力传递机构。因此，本发明的原理可等同有效地应用于包括了代 替先前实施例中使用的可切换式变速器部分11的此可切换式变速器部分 90的车用驱动系统。
第九实施例
图30示出了用作换档状态选择设备的交互转换式开关44(此后称作 “开关44”)，其可手动操作来选择动力分配机构16的差速状态或非差 速状态，即选择变速机构10的无级变速换档状态或有级变速换档状态。 如图30所示，开关44具有标为“有级变速”的第一部分和标为“无级变 速”的第二部分，并通过在其第一部分按压开关44而被置于有级变速换 档位置，并通过在其第二部分按压开关44而被置于无级变速换档位置。
在先前实施例中，基于所检测的车辆状况并根据图6或图18的切换 边界线图自动地切换变速机构10、70的换档状态。但是，变速机构10、 70的换档状态可以通过交互转换式开关44的手动操作来手动切换。即， 切换控制装置50可以设置为取决于开关44是否置于其无级变速换档位置 或有级变速换档位置而选择性地将变速机构10、70置于无级变速换档状 态或有级变速换档状态。例如，当用户希望变速机构10、70作为无级变 速器操作或希望提高发动机的燃油经济性时，车辆的用户操作开关44以 将变速机构10、70置于无级变速换档状态，或可选地当用户希望发动机 速度的节律性变化(作为以有级变速器操作的自动变速器部分20的换档 动作的结果)时将变速机构10、70置于有级变速换档状态。
除了无级变速换档位置和有级变速换档位置之外，开关44还可以具 有中间位置。当用户不选择所期望的换档状态等或希望变速机构10、70 自动地置于无级变速和有级变速换档状态之一时，开关44可以置于其中 间位置。
即使当变速机构10的换档状态由开关44来手动选择时，根据本发明 的控制设备也可应用于该变速机构10。
虽然以上已经参考附图详细说明了本发明的优选实施例，但是应理解 本发明还可以以其他方式实施。
在先前实施例中，电机控制装置82设置为使第一太阳轮S1的转速和 发动机速度NE同步。但是，电机控制装置82不需要设置为能够使第一太 阳轮S1的速度和发动机速度NE完全同步，而可以设置为使得第一太阳轮 S1的速度朝向发动机速度NE改变。虽然电机控制装置82也设置为使第一 太阳轮S1保持静止，电机控制装置82可以设置为将第一太阳轮S1的速 度朝向零减小。这些修改方案也使得切换震动减小，并提高耦合设备的耐 久度。
在所解释的实施例中，当可切换式变速器部分11(动力分配部分 16)被选择性地置于其差速状态和非差速状态时，变速机构10、70被选 择性地置于无级变速和有级变速换档状态之一，在差速状态中可切换式变 速器部分11作为电控无级变速器操作，在非差速状态中可切换式变速器 部分11不作为电控无级变速器操作。但是，当此变速器部分11保持在差 速状态中时，变速机构10、70可以用作有级变速器，此时可切换式变速 器部分11是有级变速的而不是无级变速的。换言之，可切换式变速器部 分11的差速和非差速状态不一定分别对应于变速机构10、70的无级变速 和有级变速换档状态，且可切换式变速器部分11不一定在无级变速和有 级变速换档状态之间可切换。本发明的原理可应用于可在差速状态和非差 速状态之间切换的任何变速机构(它的可切换式变速器部分11或动力分 配机构16)。
在所解释实施例中的动力分配机构16中，第一行星轮架CA1固定到 发动机8，第一太阳轮S1固定到第一电机M1而第一齿圈R1固定到动力 传递构件18。但是，此布置不是必需的。发动机8、第一电机M1和动力 传递构件18可以固定到从第一行星齿轮组24的三个元件CA1、S1和R1 选择的任何其他元件。
在所解释实施例中的动力分配机构92中，齿轮箱98固定到发动机 8，第二锥齿轮BE2固定到第一电机M1而第三锥齿轮BE3固定到动力传 递构件18。但是，此布置不是必需的。发动机8、第一电机M1和动力传 递构件18可以固定到从差速齿轮设备94的三个元件(包括齿轮箱92、第 二锥齿轮BE2和第三锥齿轮BE3)选择的任何其他元件。
虽然在所解释实施例中发动机8直接固定到输入轴14，但是发动机8 可以通过诸如齿轮或带之类的任何合适构件可操作地连接到输入轴14，并 且不一定与输入轴14共轴布置。
在所解释的实施例中，第一电机M1和第二电机M2与输入轴14共轴 布置，并分别固定到第一太阳轮S1和动力传递构件18。但是，此布置不 是必需的。例如，第一和第二电机M1和M2可以通过齿轮或带分别可操 作地连接到第一太阳轮S1和动力传递构件18。
虽然上述动力分配机构16设置有切换离合器C0和切换制动器B0， 但是动力分配机构16不一定设置有切换离合器C0和切换制动器B0两 者。虽然切换离合器C0设置为选择性地将第一太阳轮S1和第一行星轮架 CA1互相连接，但是切换离合器C0可以设置为选择性地将第一太阳轮S1 和第一齿圈R1互相连接，或选择性地将第一行星轮架CA1和第一齿圈R1 互相连接。即，切换离合器C0可以设置为连接第一行星齿轮组24的三个 元件中的任何两个元件。
虽然上述动力分配机构92设置有切换离合器C0和切换制动器B0， 但是动力分配机构92不一定设置有切换离合器C0和制动器B0两者。当 切换离合器C0设置为选择性地连接第二锥齿轮BE2和齿轮箱92时，切换 离合器C0可以设置为选择性地将将第二锥齿轮BE2和第三锥齿轮BE3互 相连接，或选择性地将齿轮箱92和第三锥齿轮BE3互相连接。即，切换 离合器C0可以设置连接差速齿轮设备94的三个元件中的任意两个元件。
虽然在所解释的实施例中啮合切换离合器C0来建立空档位置N，但 是切换离合器C0不一定啮合以建立空档位置N。
在所解释的实施例中用作切换离合器C0、切换制动器B0等的液压操 作摩擦耦合设备可以被磁动力式、电磁式或机械是的耦合设备代替，例如 粉末离合器(磁粉离合器)、电磁离合器和啮合式爪形离合器。
在所解释的实施例中，第二电机M2固定到动力传递构件18。但是， 第二电机M2可以固定到输出轴22或固定到自动变速器部分20、72的旋 转构件。
在所解释的实施例中，自动变速器部分20、72布置在驱动轮38与作 为可切换式变速器部分11、90或动力分配机构16、92的输出构件的动力 传递构件18之间的动力传递路径中。但是，自动变速器部分20、72可以 被任何其他类型的动力传递设备代替，例如作为一种自动变速器的无级变 速器(CVT)，或在构造上与公知的手动平行双轴常啮合式变速器基本相 似但设置有用于自动换档动作的选择缸或换档缸的自动变速器。在设置无 级变速器(CVT)的情况下，当动力分配机构16被置于固定速比换档状 态时，变速机构整体上被置于有级变速换档状态。固定速比换档状态界定 为其中动力主要通过机械动力传递路径传递，而没有通过电路的动力传递 的状态。
在所解释的实施例中，变速机构10、70用于混合动力车辆，其中驱 动轮38可以不仅由发动机8驱动而且可以由第一或第二电机M1、M2的 转矩驱动。但是，本发明的原理可应用于非混合动力车用驱动系统，其中 可切换式变速器部分11、90可以仅作为具有电控CVT功能的无级变速器 操作。
虽然在所解释的实施例中自动变速器部分20、72通过动力传递构件 18串联连接到可切换式变速器部分11，但是自动变速器部分20、72可以 安装在与输入轴14平行的中间轴上并与中间轴共轴布置。在此情况下， 可切换式变速器部分11和自动变速器部分20、72通过动力传递构件18可 操作地互相连接，该动力传递构件18采用一组两个动力传递构件的形 式，例如一对中间轴齿轮，或者链轮和链的组合。
虽然在所解释的实施例中动力分配机构16由一个行星齿轮组构成， 但是动力分配机构16可以由两个或更多行星齿轮组构成并设置为当置于 其固定速比换档状态时作为具有两个或更多档位的变速器操作。
虽然上述开关44是交互转换式，但是开关44可以由单个按钮式开 关、可选择性地按压为多个操作位置的两个按钮式开关、杠杆式开关、滑 动式开关、或者可操作以选择无级变速换档状态(差速状态)和有级变速 换档状态(非差速状态)中所期望的一个的任何其他类型的开关或开关设 备代替。开关44可以具有或不具有中间位置。在开关44不具有中间位置 的情况下，可以设置附加的开关来启用和禁用交互转换式开关44。此附加 开关的功能对应于交互转换式开关44的中间位置。开关44可以由可操作 以选择无级变速换档状态(差速状态)和有级变速换档状态(非差速状 态)中的一个的任何其他设备代替，例如响应于车辆驾驶员声音的设备， 或者可由车辆驾驶员的脚控制的设备。
虽然以上仅出于解释目的已经说明了本发明的优选实施例，但是应理 解本发明可以以本领域的技术人员可以进行的各种改变和修改来实施。