CN103895522A - 混合动力车辆和用于其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆（20）和用于其的控制方法。所述混合动力车辆（20）包括控制器，该控制器执行控制以使得当充电电力小于与输出行驶用的动力的第二电机（MG2）交换电力的高电压电池（50）的输入极限并且EV行驶优先模式被设定时第二电机（MG2）在不利用第一电机（MG1）使发动机（22）运行的情况下在高电压电池（50）的输入极限和输出极限的范围内被再生驱动。

Description

混合动力车辆和用于其的控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆。具体地，本发明涉及这样一种混合动力车辆，其包括：发动机，所述发动机构造成输出行驶用的动力；第一电机，所述第一电机构造成使所述发动机运行；第二电机，所述第二电机构造成输出行驶用的动力；电池，所述电池构造成与所述第一电机和所述第二电机交换电力；和控制器，所述控制器构造成当所述第二电机被再生驱动时将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得在所述车辆上作用有要求制动力。本发明还涉及一种用于混合动力车辆的控制方法。

背景技术

作为该种类型的混合动力车辆，提出了一种混合动力车辆，其包括发动机、作为驱动源的第一电动发电机、设置在发动机中的第二电动发电机、以及被供给以来自第一和第二电动发电机的电力的电池（例如，参见日本专利申请公报No.2011-201394（JP 2011-201394 A））。在该混合动力车辆中，在发动机起动之前仅通过第一电动发电机行驶期间，当在发动机的冷却水温度低于暖机完成温度的情况下车辆减速时，结合因向电池再生进行的制动，发动机被第二电动发电机强制旋转并且电池的电力被第二电动发电机消耗，藉此防止电池的过充电。

发明内容

然而，尽管在上述混合动力车辆中防止了电池的过充电，但由于发动机被第二电动发电机强制旋转，故会产生由发动机的旋转引起的振动。此类振动给驾驶者以不舒适的感觉，从而优选地是抑制这些振动。特别地，当发动机的运转停止的电机行驶优先于车辆利用来自发动机和电机的动力行驶的混合动力行驶时，驾驶者未预料到由发动机的旋转引起的此类振动，因而优选地尽可能抑制这些振动。

本发明提供了当电机行驶优先于混合动力行驶时防止电池以过大的电力被充电并抑制由发动机的旋转引起的振动的混合动力车辆。

本发明的第一方面的混合动力车辆是这样一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机，所述发动机构造成输出行驶用的动力；第一电机，所述第一电机构造成使所述发动机运行；第二电机，所述第二电机构造成输出行驶用的动力；电池，所述电池构造成与所述第一电机和所述第二电机交换电力；和控制器，所述控制器构造成当所述第二电机被再生驱动时将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得在所述混合动力车辆上作用有要求制动力。所述控制器构造成当来自所述第二电机的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得所述第二电机在所述发动机的旋转被限制为比来自所述第二电机的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动。这里，所述最大充电电力是能用于对所述电池充电的电力的最大值。在所述电机行驶中，所述发动机的运转停止且所述混合动力车辆利用来自所述第二电机的动力行驶。在所述混合动力行驶中，所述混合动力车辆利用来自所述发动机的动力和来自所述第二电机的动力行驶。

在本发明的该方面的混合动力车辆中，当来自第二电机的再生电力超过作为能用于对电池充电的电力的最大值的最大充电电力并且发动机的运转停止且混合动力车辆利用来自第二电机的动力行驶的电机行驶优先于混合动力车辆利用来自发动机的动力和来自第二电机的动力行驶的混合动力行驶时，发动机、第一电机和第二电机被控制成使得第二电机在发动机的旋转被限制为比来自第二电机的再生电力不超过最大充电电力时的水平低的水平的情况下在最大充电电力的范围内被再生驱动。因此，可防止电池以过大的电力被充电，并抑制由发动机的旋转引起的振动。

在本发明的该方面的混合动力车辆中，当所述电池的蓄电量大于预定值时或者当发出用于所述电机行驶的指令的电机行驶开关打开时，所述控制器可使所述电机行驶优先于所述混合动力行驶。因此，当电池的蓄电量大于或等于预定值时或者当电机行驶开关打开时可防止电池以过大的电力被充电。

此外，本发明的该方面的混合动力车辆还可包括构造成显示信息的显示装置，并且当充电电力超过所述最大充电电力时，所述控制器可将所述显示装置控制成使得指示所述发动机的旋转被限制的信息被显示。因此，可防止驾驶者由于对发动机旋转的限制而感觉不舒服的状况。

此外，本发明的该方面的混合动力车辆还可包括构造成通过摩擦力向所述混合动力车辆施加制动的摩擦制动装置，并且当充电电力超过所述最大充电电力时，所述控制器可将所述发动机、所述第一电机、所述第二电机和所述摩擦制动装置控制成使得在所述混合动力车辆上作用有所述要求制动力。因此，即使当充电电力超过最大充电电力时，也可向车辆施加充分的制动力。

此外，本发明的该方面的混合动力车辆还可包括具有三个旋转元件的行星齿轮组，所述三个旋转元件分别连接到与车轴联接的驱动轴、所述发动机的输出轴和所述第一电机的旋转轴。所述第二电机的旋转轴可连接到所述驱动轴。在这种情况下，本发明的该方面的混合动力车辆还可包括充电装置，所述充电装置连接到外部电源并且构造成利用来自所述外部电源的电力对所述电池充电。

本发明的第二方面的混合动力车辆是这样一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机，所述发动机构造成输出行驶用的动力；第一电机，所述第一电机构造成使所述发动机运行；第二电机，所述第二电机构造成输出行驶用的动力；电池，所述电池构造成与所述第一电机和所述第二电机交换电力；和控制装置，所述控制装置用于当所述第二电机被再生驱动时将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得在所述混合动力车辆上作用有要求制动力。当来自所述第二电机的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时，所述控制装置将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得所述第二电机在所述发动机的旋转被限制为比来自所述第二电机的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动。这里，所述最大充电电力是能用于对所述电池充电的电力的最大值。在所述电机行驶中，所述发动机的运转停止且所述混合动力车辆利用来自所述第二电机的动力行驶。在所述混合动力行驶中，所述混合动力车辆利用来自所述发动机的动力和来自所述第二电机的动力行驶。

本发明的第三方面是一种用于混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括：构造成输出行驶用的动力的发动机、构造成使所述发动机运行的第一电机、构造成输出行驶用的动力的第二电机、以及构造成与所述第一电机和所述第二电机交换电力的电池。所述控制方法包括：i）当所述第二电机被再生驱动时将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得在所述混合动力车辆上作用有要求制动力；ii）当来自所述第二电机的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时，将所述发动机、所述第一电机和所述第二电机控制成使得所述第二电机在所述发动机的旋转被限制为比来自所述第二电机的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动。这里，所述最大充电电力是能用于对所述电池充电的电力的最大值。在所述电机行驶中，所述发动机的运转停止且所述混合动力车辆利用来自所述第二电机的动力行驶。在所述混合动力行驶中，所述混合动力车辆利用来自所述发动机的动力和来自所述第二电机的动力行驶。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示出作为本发明的一个实施例的混合动力车辆20的构型概要的构型图；

图2是示出由HVECU70执行的加速器关闭时驱动控制程序的一个示例的流程图；

图3是示出要求转矩设定图谱的一个示例的说明图；

图4是示出目标转速设定图谱的一个示例的说明图；

图5是示出显示当加速器被释放时转矩和行星齿轮组30的旋转元件的转速之间的动力学关系的共线图的一个示例的说明图；

图6是示出显示当加速器被释放时转矩和行星齿轮组30的旋转元件的转速之间的动力学关系的共线图的一个示例的说明图；

图7是示出在当电动车辆（EV）行驶优先模式被设定时执行利用第一电动发电机MG1来使发动机22运行的情况下目标转速设定图谱的一个示例的说明图；

图8是示出第一改型的混合动力车辆120的构型概要的构型图；

图9是示出第二改型的混合动力车辆220的构型概要的构型图；以及

图10是示出第三改型的混合动力车辆320的构型概要的构型图。

具体实施方式

接下来，将对利用一个实施例实施本发明的模式进行说明。

图1是示出作为本发明的一个实施例的混合动力车辆20的构型概要的构型图。如图所示，该实施例的混合动力车辆20包括发动机22、发动机电子控制单元（下文称为发动机ECU）24、行星齿轮组30、第一电机MG1、第二电机MG2、逆变器41和42、电机电子控制单元（下文称为电机ECU）40、高电压电池50、电池电子控制单元（下文称为电池ECU）52、低电压电池58、直流-直流（DC/DC）变换器57、充电装置60、制动致动器92、混合动力电子控制单元（下文称为HVECU）70、以及显示装置98。发动机22利用汽油或轻油作为燃料来输出动力。发动机ECU24执行发动机22的驱动控制。在行星齿轮组30中，行星架连接到发动机22的曲轴26，齿圈连接到经由差动齿轮37与驱动轮38a和38b联接的驱动轴36。第一电机MG1被构造为例如同步发电电动机并具有连接到行星齿轮组30的太阳齿轮的转子。第二电机MG2被构造为例如同步发电电动机并具有连接到驱动轴36的转子。逆变器41和42驱动第一电机MG1和第二电机MG2。电机ECU40通过执行逆变器41和42的开关元件（未示出）的开关控制来执行第一电机MG1和第二电机MG2的驱动控制。高电压电池50被构造为具有例如200V的额定电压的锂离子二次电池，并经由系统主继电器56以及逆变器41和42与第一电机MG1和第二电机MG2交换电力。电池ECU52管理高电压电池50。低电压电池58连接到各个ECU和辅助设备59所连接的电力线（下文称为低电压电力线）54b，并且低电压电池58被构造为具有例如12V的额定电压的铅酸电池。直流-直流（DC/DC）变换器57降低来自将逆变器41和42与高电压电池50连接的电力线（下文称为高电压电力线）54a的电力的电压，并且将该电力供给到低电压电力线54b。充电装置60连接到诸如家用电源等的外部电源，并且充电装置60能够对高电压电池50充电。制动致动器92控制驱动轮38a和38b以及不同于驱动轮38a和38b的车轮39a和39b的制动器。HVECU70控制整个车辆。显示装置98显示与车辆的行驶有关的各种信息，以使得驾驶者能从视觉上识别出所述信息。

尽管未示出，但发动机ECU24被构造为具有中央处理单元（CPU）作为主要部件的微处理器。发动机ECU24除CPU外还包括存储处理程序的只读存储器（ROM）、临时存储数据的随机存取存储器（RAM）、输入/输出端口和通信端口。来自检测发动机22的状态的各种传感器的信号经由输入端口输入到发动机ECU24。输入到发动机ECU24的信号例如包括曲柄位置、冷却水温度Tw、节气门位置、进气量Qa。曲柄位置由检测曲轴26的旋转位置的曲柄位置传感器检测。冷却水温度Tw由检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器检测。节气门位置由检测节气门的位置的节气门位置传感器检测。进气量Qa由安装在进气管上的空气流量计检测。此外，用于驱动发动机22的各种控制信号从发动机ECU24经由输出端口输出。来自发动机ECU24的各种控制信号例如包括输出到燃料喷射阀的驱动信号、输出到调节节气门的位置的节气门电机的驱动信号和输出到点火线圈的控制信号。发动机ECU24与HVECU70通信，利用来自HVECU70的控制信号控制发动机22的运转，并且按需输出关于发动机22的运转状态的数据。注意，发动机ECU24还基于来自曲柄位置传感器的曲柄位置计算曲轴26的转速，即发动机22的转速Ne。

尽管未示出，但电机ECU40被构造为具有CPU作为主要部件的微处理器。电机ECU40除CPU外还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入/输出端口和通信端口。执行第一电机MG1和第二电机MG2的驱动控制所需的信号经由输入端口输入到电机ECU40。输入到ECU40的信号例如包括旋转位置θm1和θm2以及相电流。旋转位置θm1和θm2由检测第一电机MG1和第二电机MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43和44检测。施加于第一电机MG1和第二电机MG2的相电流由电流传感器（未示出）检测。另一方面，给逆变器41和42的开关元件（未示出）的开关控制信号从电机ECU40经由输出端口输出。电机ECU40与HVECU70通信，利用来自HVECU70的控制信号执行第一电机MG1和第二电机MG2的驱动控制，并且按需向HVECU70输出关于第一电机MG1和第二电机MG2的运转状态的数据。注意，电机ECU40还基于由旋转位置检测传感器43和44检测出的第一电机MG1和第二电机MG2的转子的旋转位置θm1和θm2来计算转速Nm1和Nm2。

尽管未示出，但电池ECU52被构造为具有CPU作为主要部件的微处理器。电池ECU52除CPU外还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入/输出端口和通信端口。管理高电压电池50所需的信号输入到电池ECU52。输入到电池ECU52的信号例如包括端子间电压Vb、充/放电电流Ib和电池温度Tb。端子间电压Vb由电压传感器51a检测。电压传感器51a配置在高电压电池50的端子之间。充/放电电流Ib由电流传感器51b检测。电流传感器51b安装在连接到高电压电池50的输出端子的电力线上。电池温度Tb由温度传感器51c检测。温度传感器51c安装在高电压电池50上。电池ECU52按需通过通信向HVECU70传送关于高电压电池50的状态的数据。此外，为了管理高电压电池50，电池ECU52基于由电流传感器51b检测出的充/放电电流Ib的总值计算作为能从高电压电池50放电的电力的容量与总容量的比率的蓄电比率SOC，并且电池ECU52基于计算出的蓄电比率SOC和电池温度Tb计算作为用于高电压电池50的充/放电的最大容许电力的输入极限Win和输出极限Wout。注意，在该实施例中，假设用于高电压电池50的放电的电力的值为正，用于高电压电池50的充电的电力的值为负，输出极限Wout的值为正，并且输入极限Win的值为负。

充电装置60经由继电器62连接到高电压电力线54a。充电装置60包括交流-直流（AC/DC）变换器66和DC/DC变换器64。AC/DC变换器66将从外部电源经由电源插头68供给的AC电力变换为DC电力。DC/DC变换器64变换来自AC/DC变换器66的DC电力的电压并将该DC电力供给到高电压电力线54a侧。

制动致动器92构造成能够将用于各制动轮缸96a至96d的液压压力调节成使得在各车轮（驱动轮38a和38b以及车轮39a和39b）上作用有对应于制动器的制动力份额和车速V的制动力。被致使作用在车辆上的制动力由制动主缸90响应于制动踏板的下压的压力（制动压力）产生。制动致动器92还构造成能够将用于各制动轮缸96a至96d的液压压力调节成使得不论制动踏板是否被下压都在各车轮上作用有制动力。在下文中，通过制动致动器92的操作被致使作用在车轮上的制动力有时被称为“液压制动”。制动致动器92由制动器电子控制单元（下文称为制动器ECU）94控制。诸如制动器下压力BPF、右轮和左轮速度（下文称为驱动轮速度）Vdr和Vdl、右轮和左轮速度（下文称为从动轮速度）Vnr和Vnl、转向角之类的信号输入到制动器ECU94。制动器下压力BPF由主缸压力传感器（未示出）检测。主缸压力传感器安装在制动主缸90上。驱动轮速度Vdr和Vdl由安装在驱动轮38a和38b上的车轮速度传感器（未示出）检测。从动轮速度Vnr和Vnl由安装在车轮39a和39b上的车轮速度传感器（未示出）检测。转向角由转向角传感器（未示出）检测。制动器ECU94还执行防抱死制动系统（ABS）控制、牵引力控制（TRC）和车辆稳定性控制（VSC）。防抱死制动系统（ABS）控制防止驱动轮38a和38b以及车轮39a和39b中的任一个在驾驶者下压制动踏板时被抱死和打滑。牵引力控制（TRC）防止驱动轮38a和38b中的任一个在驾驶者下压加速器踏板时由于车轮滑转而打滑。车辆稳定性控制（VSC）在车辆转弯时保持车辆的姿势。制动器ECU94与HVECU70通信，利用来自HVECU70的控制信号执行制动致动器92的驱动控制，并且按需向HVECU70输出关于制动致动器92的状态的数据。

HVECU70被构造为具有CPU72作为主要部件的微处理器。HVECU70除CPU外还包括存储处理程序的ROM74、临时存储数据的RAM76以及未示出的输入/输出端口和通信端口。按压信号、档位SP、加速器下压量Acc、制动踏板位置BP、车速V、连接检测信号和行驶指令信号经由输入端口输入到HVECU70。按压信号响应于电源开关80而输出。档位SP由检测变速杆81的操作位置的档位传感器82检测。加速器下压量Acc由检测加速器踏板83的下压量的加速器踏板位置传感器84检测。制动踏板位置BP由检测制动踏板85的下压量的制动踏板位置传感器86检测。车速V由车速传感器88检测。连接检测信号由检测电源插头68与外部电源的连接的连接检测传感器69检测。行驶指令信号响应于HV行驶指令开关99而输出。HV行驶指令开关99能够发出用于其中车辆伴随发动机22的间歇运转利用来自发动机22的动力和来自第二电机MG2的动力来行驶的混合动力行驶的指令和解除用于混合动力行驶的该指令。各种信号经由输出端口从HVECU70输出。来自HVECU70的信号包括输出到系统主继电器56和继电器62的驱动信号、输出到DC/DC变换器64和AC/DC变换器66的开关控制信号、输出到DC/DC变换器57的开关控制信号、和输出到显示装置98的显示信号。如上所述，HVECU70经由通信端口连接到发动机ECU24、电机ECU40和电池ECU52，并与发动机ECU24、电机ECU40和电池ECU52交换各种控制信号和数据。

在该实施例的这样构造的混合动力车辆20中，基于与驾驶者对加速器踏板的下压量对应的加速器下压量Acc来计算要输出到驱动轴36的要求转矩Tr*，并且发动机22以及第一电机MG1和第二电机MG2各者的运转被控制成使得与要求转矩Tr*对应的要求动力被输出到驱动轴36。发动机22以及第一电机MG1和第二电机MG2的运转控制包括转矩变换运转模式、充/放电运转模式、和电机运转模式。在转矩变换运转模式下，发动机22的运转被控制成使得与要求动力对应的动力从发动机22输出，并且第一电机MG1和第二电机MG2各者的驱动被控制成使得从发动机22输出的全部动力由行星齿轮组30以及第一电机MG1和第二电机MG2变换为转矩并且该转矩输出到驱动轴36。在充/放电运转模式下，发动机22的运转被控制成使得与要求动力和高电压电池50的充/放电所需的电力之和对应的动力从发动机22输出，并且第一电机MG1和第二电机MG2各者的驱动被控制成使得要求动力伴随由行星齿轮组30以及第一电机MG1和第二电机MG2对从发动机22输出的全部或一部分动力的转矩变换并且伴随高电压电池50的充/放电被输出到驱动轴36。在电机运转模式下，发动机22的运转停止并且与来自第二电机MG2的要求动力对应的动力被输出到驱动轴36。注意，由于转矩变换运转模式和充/放电运转模式都是发动机22、第一电机MG1和第二电机MG2被控制成使得要求动力伴随发动机22的运转被输出到驱动轴36的模式并且各模式之间在控制上不存在明显的差别，故它们在下文中被称为发动机运转模式。

此外，在该实施例的混合动力车辆20中，在车辆停在家里或停在预定充电处的状态下，当电源插头68连接到外部电源并且连接检测传感器69检测到该连接时，判定系统主继电器56和继电器62是否接通。在系统主继电器56和继电器62未接通的情况下，使它们接通，并且通过控制充电装置60用来自外部电源的电力对高电压电池50充电。在对高电压电池50充电之后，车辆以EV行驶优先模式行驶，直至高电压电池50的蓄电比率SOC达到被设定为允许发动机22起动的阈值Shv（例如，20%或30%）。在EV行驶优先模式下，车辆仅利用来自第二电机MG2的动力行驶的EV行驶优先于车辆利用来自发动机22的动力和来自第二电机MG2的动力行驶的混合动力行驶。在高电压电池50的蓄电比率SOC达到阈值Shv之后，车辆以混合动力行驶优先模式行驶。在混合动力行驶优先模式下，混合动力行驶优先于EV行驶。在混合动力行驶中，发动机22以及第一电机MG1和第二电机MG2被控制成使得车辆在蓄电比率SOC被保持在以预定控制中心比率Sref（Sref1）作为其中心的预定范围内的情况下以要求动力行驶。

接下来，将对该实施例的这样构造的混合动力车辆20的操作、特别是当在车辆以EV行驶优先模式行驶的情况下加速器被释放时混合动力车辆20的操作进行说明。图2是示出由HVECU70执行的加速器关闭时驱动控制程序的一个示例的流程图。该程序在加速器被释放时每段预定时间（例如，每数毫秒）被反复执行。注意，当加速器被释放并且发动机22运转时，HVECU70与该程序同时向发动机ECU24传送燃料切断指令，并且已接收到燃料切断指令的发动机ECU24停止发动机22的燃料喷射和点火。

在执行加速器关闭时驱动控制程序时，首先，HVECU70的CPU72在步骤S100中执行输入控制所需的数据（例如，来自车速传感器88的车速V以及第一电机MG1和第二电机MG2的转速Nm1和Nm2）的处理。这里，第一电机MG1和第二电机MG2的转速Nm1和Nm2是基于第一电机MG1和第二电机MG2的转子的旋转位置而计算出的并且通过通信从电机ECU40输入。第一电机MG1和第二电机MG2的转子的旋转位置由旋转位置检测传感器43和44检测。

当数据输入时，在步骤S110中基于车速V将要输出到与驱动轮38a和38b联接的驱动轴36的要求转矩Tr*设定为车辆所要求的转矩。在该实施例中，加速器被释放时车速V和要求转矩Tr*之间的关系被预先确定并存储在ROM74中作为要求转矩设定图谱。当给定车速V时，由所存储的图谱得出并设定对应的要求转矩Tr*。图3示出要求转矩设定图谱的一个示例。如图所示，要求转矩Tr*被设定成随着车速V增大而减小（作为制动力则增大）。

随后，在步骤S120中判定车辆是否以EV行驶优先模式行驶，并且当车辆未以EV行驶优先模式行驶时，在步骤S130中基于车速V设定发动机22的目标转速Ne*。在该实施例中，车速V和目标转速Ne*之间的关系被预先确定并存储在ROM74中作为目标转速设定图谱，并且当给定车速V时，由所存储的图谱得出并设定发动机22的对应目标转速Ne*。图4示出目标转速设定图谱的一个示例。如图所示，目标转速Ne*被设定成随着车速V增大而增大。

因而，当设定了发动机22的目标转速Ne*时，在步骤S140中，利用发动机22的目标转速Ne*、第二电机MG2的转速Nm2、行星齿轮组30的传动比ρ和减速齿轮（未示出）的传动比Gr由下式（1）计算第一电机MG1的目标转速Nm1*，并且基于计算出的目标转速Nm1*和第一电机MG1的输入转速Nm1由下式（2）计算第一电机MG1的转矩指令Tm1*。这里，式（1）是相对于行星齿轮组30的旋转元件的动力学关系式。图5示出显示当加速器被释放时转矩和行星齿轮组30的旋转元件的转速之间的动力学关系的共线图的一个示例。注意，R轴上的两个粗箭头表示从第一电机MG1输出的转矩Tm1作用在驱动轴36上的情况下的转矩和从第二电机MG2输出的转矩Tm2经由减速齿轮（未示出）作用在驱动轴36上的情况下的转矩。式（1）能利用该共线图容易地得出。此外，式（2）是用于使第一电机MG1以目标转矩Nm1*旋转的反馈控制中的关系式。在式（2）中，右边的第一项中的“k1”是比例项的增益，而右边的第二项中的“k2”是积分项的增益。

Nm1*=Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)···(1)

Tm1*=k1·(Nm1*-Nm1)+k2·∫(Nm1*-Nm1)dt···(2)

因而，当设定了电机转矩指令Tm1*时，在步骤S150中通过将用所设定的转矩指令Tm1*除以行星齿轮组30的传动比ρ而获得的值加上要求转矩Tr*来由下式（3）计算第二电机MG2的转矩指令Tm2*，在步骤S160中将第一电机MG1和第二电机MG2的转矩指令Tm1*和Tm2*传送到电机ECU40，并且结束当前程序。已接收到转矩指令Tm1*和Tm2*的电机ECU40执行逆变器41和42的开关元件的开关控制，使得第一电机MG1以转矩指令Tm1*被驱动并且第二电机MG2以转矩指令Tm2*被驱动。对于上述控制，当车辆未以EV行驶优先模式行驶时，可通过利用第一电机MG1使燃料喷射停止的发动机22运行而作用在驱动轴36上的制动力（称为发动机制动）和通过第二电机MG2的再生驱动作用在驱动轴36上的制动力向驱动轴36输出要求转矩Tr*。

Tm2*=Tr*+Tm1*/ρ···(3)

当在步骤S120中车辆以EV行驶优先模式行驶时，随后，在步骤S125中判定用于在上述步骤S130至S160中的处理被执行时通过第二电机MG2的再生驱动对高电压电池50充电的充电电力Pin是否小于输入极限Win（高电压电池50是否以过大的电力被充电）。这里，充电电力Pin是通过将用与步骤S130至S150的处理类似的方法获得的电机转矩指令Tm2*乘以电机转速Nm2而获得的电力。

在充电电力Pin大于或等于输入极限Win（亦即，即使当第二电机MG2在利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下被再生驱动时，高电压电池50也未以过大的电力被充电）的情况下，执行步骤S130至S160中的处理并且结束当前程序。对于以上控制，通过利用第一电机MG1使燃料喷射停止的发动机22运行而作用在驱动轴36上的制动力和通过第二电机MG2的再生驱动作用在驱动轴36上的制动力，可向驱动轴36输出要求转矩Tr*。

在充电电力Pin小于输入极限Win（亦即，当第二电机MG2在利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下被再生驱动时，高电压电池50以过大的电力被充电）的情况下，在步骤S170中将值0设定为第一电机MG1的转矩指令Tm1*。在步骤S180中，将通过从要求转矩Tr*减去第一电机MG1利用转矩指令Tm1*被驱动时经由行星齿轮组30作用在驱动轴36上的转矩（-Tm1*/ρ）所获得的转矩设定成作为要从第二电机MG2输出的转矩的临时值的临时转矩Tm2tmp。接下来，如式（5）和（6）所示，在步骤S190中通过将高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout与通过将第一电机MG1的转矩指令Tm1*乘以当前转速Nm1所获得的第一电机MG1的消耗电力（发电电力）之间的差除以第二电机MG2的转速Nm2来计算作为可从第二电机MG2输出的转矩的上限和下限的转矩极限Tm2min和Tm2max。随后，如式（7）所示，在步骤S200中通过以转矩极限Tm2min和Tm2max限制临时转矩Tm2tmp来设定第二电机MG2的转矩指令Tm2*。然后，在步骤S210中将第一电机MG1和第二电机MG2的所设定的转矩指令Tm1*和Tm2*传送到电机ECU40。图6是示出显示转矩和行星齿轮组30的旋转元件的转速之间的动力学关系的共线图的一个示例的说明图。式（4）能利用该共线图容易地得出。对于以上控制，可在不利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内通过第二电机MG2的再生驱动使制动力作用在驱动轴36上。

Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ···(4)

Tm2min=(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2···(5)

Tm2max=(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2···(6)

Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min)···(7)

将描述为何执行以上控制的原因。当利用第一电机MG1使发动机22运行时，驾驶者有时因由发动机22的旋转引起的振动而感觉不舒服。特别是在EV行驶优先模式被设定时，由于驾驶者未预料到由发动机的旋转引起的振动，故此类振动给驾驶者以更大的不舒服感觉。在该实施例中，由于在EV行驶优先模式被设定时不执行利用第一电机MG1使发动机22运行，故可抑制由发动机22的旋转引起的振动，并防止驾驶者由于这些振动而感觉不舒服。此外，由于第二电机MG2在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被再生驱动，故可防止高电压电池50以过大的电力被充电。因此，可抑制由发动机22的旋转引起的振动，同时防止高电压电池50以过大的电力被充电。

在上述控制被执行之后，在步骤S220中将指示“发动机制动的效力变低”的信息显示在显示装置98上，并且结束当前程序。当在不利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内通过第二电机MG2的再生驱动来使制动力作用在驱动轴36上时，在高电压电池50的输入极限Win作为充电电力为小（由于充电电力是负值，故输入极限Win作为值则变大）的情况下，存在由第二电机MG2的再生驱动获得的制动力变得小于作为制动力的要求转矩Tr*（由于制动力是负值，故由第二电机MG2的再生驱动获得的制动力变得大于作为值的要求转矩T）的情况。在这些情况下，制动力变得小于驾驶者的预期，并且驾驶者有时感觉不舒服。然而，通过将指示“发动机制动的效力变低”的信息显示在显示装置98上，驾驶者能可视地识别出制动力变小，并且可防止在车辆上未作用有驾驶者预期的制动力而使得驾驶者感觉不舒服的状况。

在上述实施例的混合动力车辆20中，在当EV行驶优先模式被设定时充电电力Pin小于高电压电池50的输入极限Win的情况下，由于第二电机MG2在不利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被再生驱动，故可抑制由发动机22的旋转引起的振动，同时防止高电压电池50以过大的电力被充电。

此外，通过将指示“发动机制动的效力变低”的信息显示在显示装置98上，可防止在车辆上未作用有驾驶者预期的制动力而使得驾驶者感觉不舒服的状况。

在该实施例的混合动力车辆20中，在当EV行驶优先模式被设定时充电电力Pin小于高电压电池50的输入极限Win的情况下，在步骤S170中的处理中转矩指令Tm1*被设定为值0，并且不利用第一电机MG1使发动机22运行。然而，可基于车速V来设定发动机22的目标转速Ne*，可类似于步骤S140中的处理由上式（1）来计算第一电机MG1的目标转速Nm1*，可基于计算出的目标转速Nm1*和第一电机MG1的输入转速Nm1由上式（2）来计算第一电机MG1的转矩指令Tm1*，并且可通过利用计算出的转矩指令Tm1*以步骤S180中及之后的处理来设定转矩指令Tm2*。此时，如图7所示，发动机22的目标转速Ne*优选地被设定成使得在EV行驶优先模式被设定时发动机22相对于车速V的转速比在EV行驶优先模式未被设定时发动机22的转速低。因此，在EV行驶优先模式被设定的情况下，与EV行驶优先模式未被设定的情况相比，可限制发动机22的旋转并抑制由发动机22的旋转引起的振动。此外，可向车辆施加由发动机22的旋转引起的制动力，且因此可通过第二电机MG2的再生驱动来防止制动力变得大于（作为制动力变得小于）要求转矩Tr*。

在该实施例的混合动力车辆20中，在高电压电池50的蓄电比率SOC达到阈值Shv之前，当EV行驶优先模式被设定时第二电机MG2在不利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被再生驱动。然而，当发出用于EV行驶的指令的EV行驶指令开关（未示出）打开并且EV行驶被执行时第二电机MG2也可在不利用第一电机MG1使发动机22运行的情况下在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被再生驱动。

在该实施例的混合动力车辆20中，在步骤S220中的处理中指示发动机22的旋转被限制并且发动机制动的效力变低的信息被显示在显示装置98上。然而，在不执行步骤S220中的处理的情况下可不执行以上显示。在这种情况下，制动致动器92可被控制成使得在车辆上作用有通过从要求转矩Tr*减去由第二电机MG2的再生驱动获得的制动力（Tm2*）所获得的制动力（=Tr*-Tm2*）。因此，可使要求转矩Tr*作用在车辆上并使驾驶者预期的制动力作用在车辆上。

在该实施例的混合动力车辆20中，来自第二电机MG2的动力输出到驱动轴36。然而，如图8的第一改型的混合动力车辆120中所示，来自第二电机MG2的动力也可输出到不同于驱动轴36所连接的车轴（驱动轮38a和38b所连接的车轴）的车轴（图1中与车轮39a和39b连接的车轴）。

在该实施例的混合动力车辆20中，来自发动机22的动力经由行星齿轮组30输出到与驱动轮38a和38b连接的驱动轴36。然而，如图9的第二改型的混合动力车辆220中所示，可设置双转子电机230，该双转子电机具有与发动机22的曲轴连接的内转子232和与向驱动轮38a和38b输出动力的驱动轴36连接的外转子234，并且将来自发动机22的动力的一部分传递到驱动轴36，以及将剩余的动力转换成电力。

在该实施例的混合动力车辆20中，设置有连接到诸如家用电源等的外部电源并且能够对高电压电池50充电的充电装置60。然而，如图10的第三改型的混合动力车辆320中所示，可不设置充电装置60。

将对该实施例的主要要素和本发明的主要要素之间的对应关系进行说明。在该实施例中，发动机22对应于“发动机”，第一电机MG1对应于“第一电机”，第二电机MG2对应于“第二电机”，高电压电池50对应于“电池”，并且发动机ECU24、电机ECU40以及当第二电机MG2被再生驱动时将发动机22、第一电机MG1和第二电机MG2控制成使得在车辆上作用有要求转矩Tr*并且当EV行驶优先模式被设定时将发动机22、第一电机MG1和第二电机MG2控制成使得第二电机MG2在充电电力Pin小于高电压电池50的输入极限Win的情况下不利用第一电机MG1使发动机22运行而在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被驱动的HVECU70中的各者对应于“控制器”。

这里，“发动机”并不限于利用诸如汽油或轻油等的烃基燃料来输出动力的发动机，并且“发动机”可以是诸如氢发动机等的任意类型的发动机。“第一电机”并不限于被构造为同步发电电动机的第一电机MG1，并且“第一电机”可以是任意类型的电机，只要该电机能够使发动机运行即可，例如感应电机等。“第二电机”并不限于被构造为同步发电电动机的第二电机MG2，并且“第二电机”可以是任意类型的电机，只要该电机能够输出行驶用的动力即可，例如感应电机等。“电池”并不限于被构造为锂离子二次电池的高电压电池50，并且“电池”可以是任意类型的电池，例如镍金属氢化物二次电池、镍镉二次电池或铅蓄电池。“控制器”并不限于发动机ECU24、电机ECU40以及当第二电机MG2被再生驱动时将发动机22、第一电机MG1和第二电机MG2控制成使得在车辆上作用有要求转矩Tr*并且当EV行驶优先模式被设定时将发动机22、第一电机MG1和第二电机MG2控制成使得第二电机MG2在充电电力Pin小于高电压电池50的输入极限Win的情况下不利用第一电机MG1使发动机22运行而在高电压电池50的输入极限Win和输出极限Wout的范围内被驱动的HVECU70中的各者，并且“控制器”可以是任意控制器，只要该控制器在第二电机被再生驱动时将发动机、第一电机和第二电机控制成使得在车辆上作用有要求制动力、以及在来自第二电机的再生电力超过作为能用于对电池充电的电力的最大值的最大充电电力并且其中发动机的运转停止且车辆利用来自第二电机的动力行驶的电机行驶优先于其中车辆利用来自发动机的动力和来自第二电机的动力行驶的混合动力行驶时将发动机、第一电机和第二电机控制成使得第二电机在发动机的旋转被限制为比再生电力不超过最大充电电力时发动机的旋转水平低的水平的情况下在最大充电电力的范围内被再生驱动即可。

尽管已对示例性实施例进行了说明，但应该理解的是，本发明并不限于所述示例性实施例或构造。相反，本发明意图涵盖各种改型和等同布置。此外，虽然以各种组合和构型示出了所述示例性实施例的各种要素，但包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在本发明的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆（20），包括：

发动机（22），所述发动机构造成输出行驶用的动力；

第一电机（MG1），所述第一电机构造成使所述发动机（22）运行；

第二电机（MG2），所述第二电机构造成输出行驶用的动力；

电池（50），所述电池构造成与所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）交换电力；和

控制器，所述控制器构造成当所述第二电机（MG2）被再生驱动时将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得在所述混合动力车辆（20）上作用有要求制动力，

所述混合动力车辆的特征在于，所述控制器构造成当来自所述第二电机（MG2）的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得所述第二电机（MG2）在所述发动机（22）的旋转被限制为比来自所述第二电机（MG2）的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动，

其中，所述最大充电电力是能用于对所述电池（50）充电的电力的最大值，在所述电机行驶中所述发动机（22）的运转停止且所述混合动力车辆（20）利用来自所述第二电机（MG2）的动力行驶，在所述混合动力行驶中所述混合动力车辆（20）利用来自所述发动机（22）的动力和来自所述第二电机（MG2）的动力行驶。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆（20），其中

所述控制器构造成当所述电池（50）的蓄电量大于或等于预定值时或者当发出用于所述电机行驶的指令的电机行驶开关（99）打开时使所述电机行驶优先于所述混合动力行驶。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆（20），还包括：

显示装置（98），所述显示装置构造成显示信息，

其中，所述控制器构造成当充电电力超过所述最大充电电力时将所述显示装置（98）控制成使得指示所述发动机（22）的旋转被限制的信息被显示。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力车辆（20），还包括：

摩擦制动装置（92），所述摩擦制动装置构造成通过摩擦力向所述混合动力车辆（20）施加制动，

其中，所述控制器构造成当充电电力超过所述最大充电电力时将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）、所述第二电机（MG2）和所述摩擦制动装置（92）控制成使得在所述混合动力车辆（20）上作用有所述要求制动力。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的混合动力车辆（20），还包括：

具有三个旋转元件的行星齿轮组（30），所述三个旋转元件分别连接到与车轴联接的驱动轴（36）、所述发动机（22）的输出轴和所述第一电机（MG1）的旋转轴，

其中，所述第二电机（MG2）的旋转轴连接到所述驱动轴（36）。

6.根据权利要求5所述的混合动力车辆（20），还包括：

充电装置（60），所述充电装置连接到外部电源并且能够利用来自所述外部电源的电力对所述电池（50）充电。

7.一种混合动力车辆（20），包括：

发动机（22），所述发动机构造成输出行驶用的动力；

第一电机（MG1），所述第一电机构造成使所述发动机（22）运行；

第二电机（MG2），所述第二电机构造成输出行驶用的动力；

电池（50），所述电池构造成与所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）交换电力；和

控制装置，所述控制装置用于当所述第二电机（MG2）被再生驱动时将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得在所述混合动力车辆（20）上作用有要求制动力，

所述混合动力车辆的特征在于，当来自所述第二电机（MG2）的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时，所述控制装置将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得所述第二电机（MG2）在所述发动机（22）的旋转被限制为比来自所述第二电机（MG2）的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动，

其中，所述最大充电电力是能用于对所述电池（50）充电的电力的最大值，在所述电机行驶中所述发动机（22）的运转停止且所述混合动力车辆（20）利用来自所述第二电机（MG2）的动力行驶，在所述混合动力行驶中所述混合动力车辆（20）利用来自所述发动机（22）的动力和来自所述第二电机（MG2）的动力行驶。

8.一种用于混合动力车辆（20）的控制方法，所述混合动力车辆包括构造成输出行驶用的动力的发动机（22）、构造成使所述发动机（22）运行的第一电机（MG1）、构造成输出行驶用的动力的第二电机（MG2）、以及构造成与所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）交换电力的电池（50），所述控制方法包括：

当所述第二电机（MG2）被再生驱动时将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得在所述混合动力车辆（20）上作用有要求制动力；

所述控制方法的特征在于包括：

当来自所述第二电机（MG2）的再生电力超过最大充电电力且电机行驶优先于混合动力行驶时，将所述发动机（22）、所述第一电机（MG1）和所述第二电机（MG2）控制成使得所述第二电机（MG2）在所述发动机（22）的旋转被限制为比来自所述第二电机（MG2）的再生电力不超过所述最大充电电力时的水平低的水平的情况下在所述最大充电电力的范围内被再生驱动，

其中，所述最大充电电力是能用于对所述电池（50）充电的电力的最大值，在所述电机行驶中所述发动机（22）的运转停止且所述混合动力车辆（20）利用来自所述第二电机（MG2）的动力行驶，在所述混合动力行驶中所述混合动力车辆（20）利用来自所述发动机（22）的动力和来自所述第二电机（MG2）的动力行驶。

Images