CN105539155A

CN105539155A - 混合动力车辆

Info

Publication number: CN105539155A
Application number: CN201510707123.3A
Authority: CN
Inventors: 镰谷英辉; 相马贵也; 伊藤隆生; 田口悦司
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: DE102015118272A1; US9545916B2; JP2016084088A; US20160114788A1; JP6172114B2; CN105539155B

Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆。当用于增加再生量的所有条件均成立时，并且当电动机温度Tmg低于预定温度并且电动机MG1的转速Nm1低于预定转速时，通过施加用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机需求上限值VHlimmg(S130)。这样做，能通过抑制升压转换器的下臂的二极管的发热，增加再生量。另一方面，当电动机温度Tmg等于或超出预定温度或电动机MG1的转速Nm1等于或超出预定转速时，通过缓和或解除用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机需求上限值VHlimmg(S130)。

Description

混合动力车辆

技术领域

本发明涉及混合动力车辆，更具体地说，涉及具有内燃机、发电机、电动机、行星齿轮、电池和升压/降压转换器(升降压转换器)的混合动力车辆。

背景技术

在相关技术中提出的这种混合动力车辆包括具有切换元件、二极管和电抗器的升压转换器和冷却该转换器的冷却装置(例如，见日本专利申请公开No.2014-23263(JP2014-23263A))。当在该混合动力车辆中执行再生制动时，使用随在切换控制增加和冷却装置的冷却温度升高期间采用的占空比稳定减小的极限值，限制诸如切换元件和二极管的电力元件的输入电流。因此，能防止电力元件过热，并且能获得大量再生电力。

发明内容

在上述混合动力车辆中，期望增加在制动期间再生并且向电池充电的电力量以便提高燃料效率。为此目的，可以降低高压侧电压以便获得更大再生电流。在再生期间，在升压转换器上执行的切换控制中使用的占空比的导通占空(ONduty)根据升压比(高压侧电压/低压侧电压)改变，使得由下臂的二极管产生的热量随高压侧电压增加而稳定增加。因此，通过降低高压侧电压，能抑制由下臂的二极管产生的热量，导致再生量增加。然而，当在由行星齿轮连接内燃机、发电机和电动机的混合动力车辆中降低高压侧电压时，限制发电机的转矩输出，因此，用于抑制内燃机的转速的转矩可能不足。因此，空转可能发生在内燃机中，导致发电机过速。此外，当降低高压侧电压时，发电机和电动机很可能温度增加，因此，很可能受去磁影响。

通过根据本发明的混合动力车辆，在制动期间，能增加再生量，同时保护电动机和发电机。

根据本发明的第一方面的混合动力车辆包括：内燃机；发电机，被配置为接收和输出动力；包括三个旋转元件的行星齿轮，三个旋转元件分别连接到内燃机的输出轴、发电机的旋转轴和联接到车轴的驱动轴；电动机，被配置为i)从驱动轴接收动力，以及ii)将动力输出到驱动轴；驱动电路，被配置为驱动发电机和电动机；电池；包括切换元件、二极管和电抗器的升降压转换器，通过切换该切换元件，升降压转换器被连接到电池侧的低压电力线和驱动电路侧的高压电力线，升降压转换器被配置为升压低压电力线上的电力并且将所升压的电力供给高压电力线，升降压转换器被配置为降压高压电力线上的电力并且将降压的电力供给低压电力线；以及至少一个电子控制单元，被配置为：i)控制升降压转换器，使得高压电力线的电压达到a)等于或小于上限电压并且b)基于施加到发电机和电动机的转矩命令的电压；ii)控制内燃机、发电机和电动机，使得对应于来自驾驶员的请求的所需转矩被输出并且被使用来使混合动力车辆行驶，iii)在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机的转速低于预定转速时，将上限电压限制到制动极限；以及iv)在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机的转速等于或超出预定转速时，与制动极限相比，缓和对上限电压的限制。

在根据本发明的第一方面的混合动力车辆中，在车辆的再生制动期间，当发电机的转速低于预定旋转时，将上限电压限制到制动极限。换句话说，在车辆的再生制动期间，降低高压电力线的电压。因此，能抑制升压/降压转换器的下臂的二极管的发热，因此，能增加再生量。此外，在根据本发明的第一方面的混合动力车辆中，当在混合动力车辆的再生制动期间，发电机的转速等于或超出预定转速时，与当转速低于预定转速时施加的制动极限相比，缓和对上限电压的限制。换句话说，当在车辆的再生制动期间，发电机的转速等于或超出预定转速时，与当转速低于预定转速时的电压相比，增加高压电力线的电压。因此，缓和对发电机的转矩限制，以便能从发电机输出用于抑制内燃机的转速的足够转矩，因此，能抑制由于发电机的转矩不足而导致的发电机过速。因此，通过依据在车辆的再生制动期间，发电机的转速是否等于或超出预定转速，修改对上限电压的限制，能增加再生量，同时保护电动机和发电机。其中，缓和对上限电压的限制包括解除对上限电压的限制。

根据本发明的第二方面的一种混合动力车辆包括内燃机；发电机，被配置为接收和输出动力；包括三个旋转元件的行星齿轮，三个旋转元件分别连接到内燃机的输出轴、发电机的旋转轴和联接到车轴的驱动轴；电动机，被配置为i)从驱动轴接收动力，以及ii)将动力输出到驱动轴；驱动电路，被配置为驱动发电机和电动机；电池；包括切换元件、二极管和电抗器的升降压转换器，通过切换该切换元件，升降压转换器被连接到电池侧的低压电力线和驱动电路侧的高压电力线，升降压转换器被配置为升压低压电力线上的电力并且将所升压的电力供给高压电力线，升降压转换器被配置为降压高压电力线上的电力并且将降压的电力供给低压电力线；以及至少一个电子控制单元，被配置为：i)控制升降压转换器，使得高压电力线的电压达到a)等于或小于上限电压并且b)基于施加到发电机和电动机的转矩命令的电压；ii)控制内燃机、发电机和电动机，使得对应于来自驾驶员的请求的所需转矩被输出并且被使用来使混合动力车辆行驶，iii)在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机或电动机的温度低于预定温度时，将上限电压限制到制动极限；以及iv)在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与制动极限相比，缓和对上限电压的限制。

在根据本发明的第二方面的混合动力车辆中，当在车辆的再生制动期间，发电机或电动机的温度低于预定温度时，将上限电压限制到制动极限。换句话说，在车辆的再生制动期间，降低高压电力线的电压。因此，能抑制升压/降压转换器的下臂的二极管的发热，因此，能增加再生量。此外，在根据本发明的第二方面的混合动力车辆中，在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与当温度低于预定温度时施加的制动限制相比，缓和对上限电压的限制。换句话说中，当在车辆的再生制动期间，发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与当温度低于预定温度时的电压相比，能增加高压电力线的电压。因此，能降低流过发电机或电动机的电流，结果在于能抑制发电机或电动机的温度增加。因此，通过在车辆的再生制动期间，取决于发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，修改对上限电压的限制，增加再生量，同时保护电动机和发电机。其中，缓和对上限电压的限制包括解除对上限电压的限制。

根据本发明的第三方面的一种混合动力车辆包括内燃机；发电机，被配置为接收和输出动力；包括三个旋转元件的行星齿轮，三个旋转元件分别连接到内燃机的输出轴、发电机的旋转轴和联接到车轴的驱动轴；电动机，被配置为i)从驱动轴接收动力，以及ii)将动力输出到驱动轴；驱动电路，被配置为驱动发电机和电动机；电池；包括切换元件、二极管和电抗器的升降压转换器，通过切换该切换元件，升降压转换器被连接到电池侧的低压电力线和驱动电路侧的高压电力线，升降压转换器被配置为升压低压电力线上的电力并且将所升压的电力供给高压电力线，升降压转换器被配置为降压高压电力线上的电力并且将降压的电力供给低压电力线；以及至少一个电子控制单元，被配置为：i)控制升降压转换器，使得高压电力线的电压达到a)等于或小于上限电压并且b)基于施加到发电机和电动机的转矩命令的电压；ii)控制内燃机、发电机和电动机，使得对应于来自驾驶员的请求的所需转矩被输出并且被使用来使混合动力车辆行驶，iii)在混合动力车辆的再生制动期间，当a)发电机的转速低于预定转速并且b)发电机或电动机的温度低于预定温度时，将上限电压限制到制动极限；以及iv)在混合动力车辆的再生制动期间，当c)发电机的转速等于或超出预定转速或d)发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与制动极限相比，缓和对上限电压的限制。

在本发明的第三方面的混合动力车辆中，在车辆的再生制动期间，当发电机的转速低于预定转速并且发电机或电动机的温度低于预定温度时，将上限电压限制到制动极限。换句话说，在车辆的再生制动期间，降低高压电力线的电压。因此，能抑制由升压/降压转换器的下臂的二极管的发热，因此，能增加再生量。此外，在根据本发明的第三方面的混合动力车辆中，在混合动力车辆的再生制动期间，当发电机的转速等于或超出预定转速或发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与制动极限相比，缓和对上限电压的限制。换句话说，在车辆的再生制动期间，当发电机的转速等于或超出预定转速并且发电机或电动机的温度等于或超出预定温度时，与当发电机的转速低于预定转速并且发电机和电动机的温度均低于预定温度时的电压相比，能增加高压电力线的电压。因此，能缓和对发电机的转矩限制，使得能从发电机输出用于抑制内燃机的转速的足够转矩，结果在于能抑制由于发电机的转矩不足而导致的发电机过速，并且随着抑制由于发电机或电动机的温度增加的结果，降低流动发电机或电动机的电流。因此，通过在车辆的再生制动期间，取决于发电机的转速是否等于或超出预定转速以及发电机或电动机的温度是否等于或超出预定温度，修改对上限电压的限制，能增加再生量，同时保护电动机和发电机。因此，缓和对上限电压的限制包括解除对上限电压的限制。

在上述混合动力车辆的任何一个中，电子控制单元可以被配置为当电池的可充电电力小于预定电力时，避免限制上限电压。为此的原因在于当未充分充电电池时，不必增加再生量。

此外，在上述混合动力车辆的任何一个中，可以提供冷却装置来冷却驱动电路，并且电子控制单元被配置为当在冷却装置中出现异常时，避免限制上限电压。为此的原因在于当在冷却装置中出现异常时，必须抑制驱动电路的发热，因此，能认为部件保护优先于增加再生量。

附图说明

在下文中，参考附图，将描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，以及其中：

图1是示出用作本发明的实施例的混合动力车辆的构造的示意图；

图2是示出包括电动机MG1,MG2的电气系统的构造的示意图；

图3是示出由电动机电子控制单元(ECU)执行的VH上限值设定例程的实例的流程图；

图4是示出第一上限值设定映射的实例的示例图；

图5是示出第二上限值设定映射的实例的示例图；

图6是示出由电动机ECU执行的电动机再生电力计算处理的实例的流程图；

图7是示出电压因数限制设定映射的实例的示例图；以及

图8是示出电流限制设定映射的实例的示例图。

具体实施方式

接着，将描述本发明的实施例。

图1是示出用作本发明的实施例的混合动力车辆20的构造的示意图。如图所示，根据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30、电动机MG1、电动机MG2、逆变器41,42、电动机电子控制单元(在下文中称为(电动机ECU)40、电池50、电池电子控制单元(在下文中称为电池ECU)52、升压转换器56、HV单元冷却装置60和混合动力电子控制单元(在下文中称为HVECU)70。

发动机22由将通用汽油、轻油等等用作燃料，输出动力的内燃机构成，并且由发动机ECU24驱动控制。发动机ECU24由以CPU为中心，并且除CPU外，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的图中未示出的微处理器。来自检测发动机22的操作条件的各种传感器的信号，例如，来自检测曲轴26的旋转位置的曲柄位置传感器的曲柄位置θcr、来自检测发动机22中的冷却水的温度的水温传感器的冷却水温Twe、来自检测打开和关闭进气阀和排气阀的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器的凸轮位置θca、来自检测节流阀的位置的节流阀位置传感器的节流阀位置TP、来自附接到进气管的空气流量计的进气量Qa、来自同样附接到进气管的温度传感器的进气温度Ta等等经输入端口被输入到发动机ECU24。用于驱动发动机22的各种控制信号，例如，经输出端口，从发动机ECU24输出用于燃料喷射阀的驱动信号、用于调整节流阀的位置的节流阀电动机的驱动信号、用于与点火器集成形成的点火线圈的控制信号、用于VVT23的控制信号等等。此外，发动机ECU24与HVECU70通信，以便响应来自HVECU70的控制信号，控制发动机22的操作，并且如所需，将与发动机22的操作条件有关的数据输出到HVECU70。注意，发动机ECU24还在来自附接到曲轴26、未示出的曲柄位置传感器的信号，计算曲轴26的转速，或换句话说，发动机22的转速Ne。

行星齿轮30由单一小行星齿轮机构构成。电动机MG1的转子、经差动齿轮37联接到驱动轮38a,38b的驱动轴36以及发动机22的曲轴26分别连接到太阳齿轮、环形齿轮和行星齿轮30的支架。

电动机MG1由具有嵌入永久磁体的转子和缠绕三相线圈的常规同步电动机/发电机构成。如上所述，转子连接到行星齿轮30的太阳齿轮。电动机MG2由与电动机MG1类似的同步电动机/发电机构成，并且电动机MG2的转子连接到驱动轴36。电动机MG1,MG2，通过逆变器41,42的控制，由电动机ECU40驱动。逆变器41,42通过电力线(在下文中称为驱动电压电力线)54a，连接到升压转换器56，升压转换器56连接到与电池50和系统主继电器55连接的电力线(在下文中称为电池电压系统电力线)54b。如图2所示，逆变器41,42分别由6个晶体管T11至T16,T21至T26，以及反方向中，并联连接到晶体管T11至T16,T21至T26的6个晶体管D11至D16,D21至D26构成。晶体管T11至T16,T21至T26成对设置以便相对于驱动电压系统电力线54a的正电极总线和负电极总线，形成源侧和吸收侧，以及电动机MG1,MG2的三相(U相，V相和W相)的线圈分别连接到各个晶体管对之间的连接点。其中，通过调整成对设置的晶体管T11至T16,T21至T26的导通时间的比例，同时将电压施加到逆变器41,42，能在三相的线圈中形成旋转磁场，因此，能驱动电动机MG1,MG2旋转。逆变器41,42共用驱动电压系统电力线54a的正极总线和负极总线，因此，能将由电动机MG1,MG2的任何一个产生的电力供给其他电动机。

如图2所示，升压转换器56由两个晶体管T51,T52、在反方向中与晶体管T51,T52并联连接的两个二极管D51，D52和电抗器L构成的升压转换器构成。两个晶体管T51,T52分别连接到驱动电压系统电力线54a的正极总线以及驱动电压系统电力线54a以及电池电压系统电力线54b的负极总线，而电抗器L连接到T51,T52和电池电压系统电力线54b的正极总线之间的连接点。因此，通过接通和断开T51,T52，能使电池电压系统电力线54b上的电力升压并且供给驱动电压系统电力线54a，而使驱动电压系统电力线54a上的电力降压并且供给电池电压系统电力线54b。

用于平滑的平滑电容器54和用于放电的放电电阻58并联连接到驱动电压系统电力线54a。此外，由正极侧继电器SB、负极侧继电器SG、预充电继电器SP和预充电电阻RP构成的系统主继电器55附接到电池50的输出端子侧附近的电池电压系统电力线54b侧，而平滑滤波电容器59连接到升压转换器56附近的电池电压系统电力线54b侧。

电动机ECU40由以CPU为中心并且除CPU外，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的图中未示出的微处理器构成。驱动控制电动机MG1,MG2所需的信号被经输入端口输入到电动机ECU40中。来自检测电动机MG1,MG2的各自的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43,44的旋转位置θm1,θm2、来自分别附接到电动机MG1,MG2的温度传感器45,46的电动机温度、施加到电动机MG1,MG2并且由图中未示出的电流传感器检测的相电流、由附接在电容器57的两端子之间的电压传感器57a检测的平滑电容器57的电压(驱动电压系统电力线54a的电压，在下文中称为驱动电压系统电压)VH、由附接在滤波电容器59的两端子之间的电压传感器59a检测的滤波电容器59的电压(电池电压系统电力线54b的电压，在下文中称为电池电压系统电压)VL等等可以作为经输入端口输入的信号的示例。经输出端口，从电动机ECU40输出施加到逆变器41,42的晶体管T11至T16、T21至T26的切换控制信号、施加到升压转换器56的晶体管T51,T52的切换控制信号等等。此外，电动机ECU40与HVECU70通信，使得响应来自HVECU70的控制信号，驱动控制电动机MG1,MG2，并且根据需要，将有关电动机MG1,MG2的操作条件的数据输出到HVECU70。注意，电动机ECU40还在从旋转位置检测传感器43,44获得的电动机MG1,MG2的转子的旋转位置θm1,θm2的基础上，计算电动机MG1,MG2的各自的转速Nm1,Nm2。

在该实施例中，逆变器41,42、升压转换器56和发动机ECU24容纳为单一壳体中的主要部件，并且一起构成动力控制单元(在下文中，称为PCU)48。

电池50能由例如，经逆变器41,42，与电动机MG1,MG2交换电力的锂离子二次电池构成。管理电池50的电池ECU52由以CPU为中心，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的未示出的微处理器构成。经输入端口，将管理电池50所需的信号输入到电池ECU52，并且当必要时，电池ECU52通过相互通信，将与电池50的状况有关的数据传送到HVECU70。来自设置在电池50的两端子之间的电压传感器51a的电池电压Vb、来自附接到与电池50的输出端子连接的电力线的电流传感器51b的电池电流Ib、来自附接到电池50的图中未示出的温度传感器的电池温度Tb等等可以作为经输入端口输入的信号的示例。此外，电池ECU52通过在此时由电流传感器检测的充电/放电电流Ib的积分值的基础上，计算作为能够从电池50放电的电力量与其整体容量的比的充电状态SOC，以及通过在所计算的充电状态SOC和电池温度Tb的基础上，计算能够从电池50充电/或放电的最大容许电力量，计算输入/输出极限Win,Wout，来管理电池50。

HV单元冷却装置60包括冷却水(长寿命冷却液(LLC))与外部空气交换热的散热器62，通过按散热器62、PCU48和MG1,MG2的顺序循环冷却水的循环流路64，以及泵送冷却水的电动泵66。散热器62设置在图中未示出的发动机室的最前部中。冷却水流路设置在PCU48中来将冷却水供给逆变器41,42和升压转换器56以便冷却逆变器41,42和升压转换器56。

HVECU70由以CPU为中心，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的图中未示出的微处理器构成。将来自检测HV单元冷却装置60的电动泵66的转速的转速传感器66a的泵转速Np、来自检测HV单元冷却装置60中的冷却水温的温度传感器69的HV单元水温Thv、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、来自检测加速器踏板83的下压量的加速器位置传感器84的加速器下压量Acc、来自检测制动踏板85的下压量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V等等经输入端口输入到HVECU70中。此外，经输出端口，从HVECU70输出用于系统主继电器55的驱动信号、用于HV单元冷却装置60的电动泵66的驱动信号和控制信号等等。如上所述，HVECU70经通信端口，连接到发动机ECU24、电动机ECU40和电池ECU52以便与发动机ECU24、电动机ECU40和电池ECU52交换各种控制信号和数据。

在如上所述构成的根据该实施例的混合动力车辆20中，在对应于驾驶员下压加速器踏板83的量的加速器下压量Acc和车速V的基础上，计算输出到驱动轴36的所需转矩，由此，控制发动机22、电动机MG1和电动机MG2的操作，使得将对应于所需转矩的所需动力输出到驱动轴36。在下述操作模式(1)至(3)中，控制发动机22、电动机MG1和电动机MG2的操作。(1)在转矩变换操作模式中，控制发动机22的操作，使得从发动机22输出对应于所需动力的动力，而驱动控制电动机MG1和电动机MG2，使得通过行星齿轮30、电动机MG1和电动机MG2，转矩变换从发动机22输出的全部动力并且输出到驱动轴36。(2)在充电/放电操作模式中，控制发动机22的操作，使得从发动机22输出对应于所需动力和充电/放电电池50所需的电力量的和的动力，而驱动控制电动机MG1和电动机MG2，使得在充电/放电电池50时，由行星齿轮30、电动机MG1和电动机MG2转矩变换从发动机22输出的全部或部分动力，由此将所需动力输出到驱动轴36。(3)在电动机操作模式中，停止发动机22的操作，将对应于所需动力的动力从电动机MG2输出到驱动轴36。

接着，将描述如上所述构成的根据本实施例的混合动力车辆20的操作，特别是设定上限值VHlim而执行的操作，上限值VHlim用作在制动期间，驱动电压系统电压VH能被升压转换器56升压到的最大电压。图3是由电动机ECU40执行的VH上限值设定例程的实例的流程图。以预定时间间隔(例如每隔100msec等等)，重复地执行该例程。

当执行VH上限值设定例程时，首先，电动机ECU40确定用于增加再生量的条件是否成立(步骤S100)。设定三个条件，即，已经发出再生请求、无异常存在于HV单元冷却装置60中，并且电池50的输入极限Win的绝对值大。将发出再生请求设定为条件的原因在于在再生期间，将再生量设定为目标，并且当不发出再生请求时，不执行再生，意指不需要增加再生量。将HV单元冷却装置60中不存在异常设定为条件的原因在于当HV单元冷却装置60中出现异常时，不能在PCU48(逆变器41，42和升压转换器56)上适当地实现温度管理，因此，不可能适当地抑制随着再生量增加而导致的发热。将电池50的输入极限Win的大绝对值设定为条件的原因在于当电池50的输入极限Win的绝对值小时，不能由再生电力充电电池50。就各个条件，执行确定如下。由HVECU70设定再生请求以便提高燃料效率，因此，能通过与HVECU70通信，请求再生请求，确定有关是否已经发出再生请求的确定。能通过从例如HVECU70，读取当HV单元冷却装置60中出现异常时被设定为值1的异常确定标志，做出有关在HV单元冷却装置60中是否出现异常的确定。能通过通信，接收由电池ECU52设定的输入极限Win并且将其绝对值与预定阈值比较，做出有关电池50的输入极限Win的绝对值是否大的确定。

当用于增加再生量的条件的任何一个均不成立时，确定不增加再生量，并且将预置的预定值VHset设定为电动机需求上限值VHlimmg(步骤S110)。另一方面，当用于增加再生量的所有条件均成立时，输入来自温度传感器45,46的电动机温度Tmg和电动机MG1的转速Nm1(步骤S120)，由此在电动机温度Tmg和电动机MG1的转速Nm1的基础上，设定电动机需求上限值VHlimmg(步骤S130)。在该实施例中，将从温度传感器45获得的电动机MG1的温度和从温度传感器46获得的电动机MG2的温度中的较高值用作电动机温度Tmg。在该实施例中，将从电动机温度Tmg得出的第一上限值VHlim1和从电动机MG1的转速Nm1得出的第二上限值VHlim2中的较小值用作电动机需求上限值VHlimmg。通过实验等等，预先确定电动机温度Tmg和第一上限值VHlim1之间的关系，并且将该关系存储为第一上限值设定映射，然后，当给出电动机温度Tmg时，从该映射抽取相应的第一上限值VHlim1，获得第一上限值VHlim1。此外，通过实验等等，预先确定电动机MG1的转速Nm1和第二上限值VHlim2之间的关系并且将该关系存储为第二上限值设定映射，然后，当给出电动机MG1的转速Nm1时，从该映射抽取相应的第二上限值VHlim2，获得第二上限值VHlim2。图4和5分别示出第一上限值设定映射和第二上限值设定映射的例子。

在第一上限值设定映射上，如图4所示，当电动机温度Tmg在低于预定温度Tmgset的相对低温度范围内时，将第一上限值VHlim1设定为小，使得使驱动电压系统电压VH限制到低压，以便通过抑制升压转换器56的下臂的D52的发热，增加再生期间的再生量。另一方面，当电动机温度Tmg在位于或高于预定温度Tmgset的相对高温度范围内时，缓和然后解除为降低驱动电压系统电压VH而强加的限制。当电动机温度Tmg高时，必须降低流过电动机MG1,MG2的电流以便抑制电动机温度Tmg增加，为此目的，必须增加驱动电压系统电压VH。因此，当电动机温度Tmg等于或大于预定温度Tmgset时，缓和或解除为降低驱动电压系统电压VH而强加的限制。

在第二上限值设定映射上，如图5所示，当电动机MG1的转速Nm1在低于预定转速Nm1set的相对低旋转范围内时，将第二上限值VHlim2设定为小，使得使驱动电压系统电压VH限制到低压，以便通过抑制由升压转换器56的下臂的二极管D52的发热，增加再生期间的再生量。另一方面，当电动机MG1的转速Nm1在处于或高于预定转速Nm1set的相对高转速范围内时，缓和然后解除为降低驱动电压系统电压VH而强加的限制。当电动机MG1的转速Nm1高时，必须从电动机MG1输出用于抑制发动机22的转速Ne的转矩，由此防止发动机22空转和电动机MG1过速。为抑制电动机MG1过速，必须增加驱动电压系统电压VH，使得能从电动机MG1输出足够的转矩。因此，当电动机MG1的转速Nm1等于或超出预定转速Nm1set时，缓和或解除为降低驱动电压系统电压VH而强加的限制。

当以这种方式设定电动机需求上限值VHlimmg时，执行用于缓慢地改变在前设定的电动机需求上限值VHlimmg(在下文中，称为在前上限值VHlimmg)的速率限制处理(步骤S140)。更具体地说，当新电动机需求上限值VHlimmg大于在前上限值VHlimmg时，通过与小速率值VHrt相加，使在前上限值VHlimmg增加。此外，当新电动机需求上限值VHlimmg小于在前上限值VHlimmg时(至增加侧)，通过从其减去小速率值VHrt，降低(至下降侧)在前上限值VHlimmg。

接着，做出是否已经设定对应于部件保护需求的上限值VHlimmg的确定(步骤S150)。例如，将用于增加驱动电压系统电压VH以便抑制升压转换器56的上臂的二极管D51的发热的上限值、用于降低驱动电压系统电压VH以便通过锁定电动机MG2抑制逆变器42的发热的上限值、用于当HV单元冷却装置60中的冷却水的温度Tw高时降低驱动电压系统电压VH的上限值等等用作对应于部件保护需求的上限值VHlimpt。

当还未设定对应于部件保护需求的上限值VHlimpt时，将电动机需求上限值VHlimmg设定为VH上限值VHlim(步骤S160)，由此，终止该例程。当已经设定对应于部件保护需求的上限值VHlimpt时，做出有关对应于部件保护需求的所设定的上限值VHlimpt是增加驱动电压系统电压VH的上限值还是降低驱动电压系统电压VH的上限值的确定(步骤S170)。当对应于部件保护需求的上限值VHlimpt是增加驱动电压系统电压VH的上限值时，将对应于部件保护需求的上限值VHlimpt和电动机需求上限值VHlimmg中的较大值设定为VH上限值VHlim(步骤S180)，由此终止该例程。当对应于部件保护需求的上限值VHlimpt是降低驱动电压系统电压的上限值时，将对应于部件保护需求的上限值VHlimpt和电动机需求上限值VHlimmg中的较小值设定为VH上限值VHlim(步骤S190)，由此终止该例程。

使用以此方式设定的VH上限值VHlim来使用电池50的输入极限Win，计算电动机再生电力。图6是示出由电动机ECU40执行的电动机再生电力计算处理的例子的流程图。在再生期间，执行该处理。注意，电动机再生电力计算处理不形成本发明的核心部分，因此，将仅简单地描述。

当执行电动机再生电力计算处理时，首先，电动机ECU40接收计算所需的数据，诸如驱动电压系统电压VH、VH上限值VHlim、电抗器电流IL、HV单元水温Thv和电池50的输入极限Win(步骤S200)。当拉高VH下限值以便保护升压转换器56的上臂的二极管D51时，将VH上限值VHlim的绝对值和电动机需求上限值VHlimmg的绝对值中的较大值选择为计算上限值VHlimw以确保电池50的输入极限Win不扩大(步骤S210)。然后，通过执行步骤S220至S280的处理，计算第三可再生电力Wint3，由此，能通过执行步骤S290和S300的处理，计算校正值Winadj。然后，将这些值的和计算为可再生电力Wint4(步骤S310)，由此，终止电动机再生电力计算处理。然后，根据所计算的可再生电力Wint4，在电动机MG1和电动机MG2上执行再生控制。

在用于计算第三可再生电力Wint3的处理中(步骤S220至S280)，首先，在HV单元水温Thv和计算上限值VHlimw的基础上，设定电压因数极限Wintv(步骤S220)。通过预先确定HV单元水温Thv、计算上限值VHlimw与电压因数极限Wintv之间的关系，并且将该关系存储为电压因数极限设定映射，然后，当给出HV单元水温Thv和计算上限值VHlimw时，从该映射抽取对应的电压因数极限Wintv，设定电压因数极限Wintv。图7示出电压因数极限设定映射的例子。在该图中，实线表示当计算上限值VHlimw高时获得的映射的例子，而虚线表示当计算上限值VHlimw低时获得的映射的例子。如图所示，与当HV单元水温Thv低于预定温度Thvset时相比，当HV单元水温Thv等于或超出预定温度thvset时，由更大的量限制电压因数极限Wintv，并且当计算上限值VHlimw增加时，由逐渐更大的值来限制。接着，将所设定的电压因数极限Wintv的绝对值和电池50的输入极限Win的绝对值的较小值被设定为基本极限Wins(步骤S230)，由此通过使用速率值Winrt，通过速率限制处理改变在前基本极限Wins，确定基本极限Wins(步骤S240)。接着，通过从基本极限Wins减去由用于对乘客室空气调节的、图中未示出的空调装置所需的电力和用于向辅机等等供电、图中未示出的DC/DC转换器的损耗，计算基本第一可再生电力Wint1(步骤S250)。然后，通过从第一可再生电力Wint1减去实际再生电力(实际电力)和对应于命令值的再生电力(命令电力)以便消除命令值和实际值之间的偏差，计算第二可再生电力Wint2(步骤S260)。同时，通过从电压因数极限Wintv减去图中未示出的DC/DC转换器的损耗，计算电流导出极限Winf(步骤S270)，由此，将第二可再生电力Wint2的绝对值和电流导出极限Winf的绝对值的较小值设定为第三可再生电力Wint3，其用作对应于前馈项的下限保护(步骤S280)。因此，使用从在图3的VH上限值设定例程中设定的VH上限值VHlim获得的计算上限值VHlimw来计算第三可再生电力Wint3。因此，当强加用于降低驱动电压系统电压VH的极限以便增加再生量时，计算上限值VHlimw减小，导致电压因数极限Wintv的绝对值增加。使用电压因数极限Wintv的绝对值，设定第三可再生电力Wint3，因此，当强加用于降低驱动电力系统电压VH的极限以便增加再生量时，第三可再生电力Wint3也扩大(其绝对值增加)。

在用于设定校正值Winadj的处理中(步骤S290和S300)，首先，在HV单元水温Thv和计算上限值VHlimw的基础上，设定用作电抗器电流IL的极限值的电流极限ILlimtv(步骤S290)。通过预先确定HV单元水温Thv、计算上限值VHlimw和电流极限ILlimtv之间的关系并且将该关系存储为电流极限设定映射，然后，当给出HV单元水温Thv和计算上限值VHlimw时，从该映射抽取相应的电流极限ILlimtv，能设定电流极限ILlimtv。图8示出电流极限设定映射的实例。在该图中，实线示出当计算上限值VHlimw高时获得的映射的实例，以及虚线示出当计算上限值VHlimw低时获得的映射的实例。如图所示，与当HV单元水温Thv低于预定温度Thvset时相比，当HV单元水温Thv等于或超出预定温度Thvset时，通过更大的量限制电流极限ILlimtv，并且当计算上限值VHlimw增加时，通过逐渐更大的量来限制。接着，在当电抗器电流IL超出电流极限ILlimtv时生成的过量电流ΔIL、当电池50的电压(电池电压)Vb超出容许电压时生成的过量电压ΔVb以及当电池50的充电电力Wb超出输入极限Win时生成的过量电力ΔWb的基础上，设定校正值Winadj(步骤S300)。使用下文示出的等式(1)，计算校正值Winadj，其中，从预定基本校正值Winset，减去过量电流ΔIL和增益k1的积(k1×ΔIL)、过量电压ΔVb和增益k2的积(k2×ΔVb)和过量电力ΔWb和增益k3的积(k3×ΔWb)的总和，计算校正值Winadj。因此，使用从在图3的VH上限值设定例程中设定的VH上限值VHlim获得的计算上限值VHlimw来计算校正值Winadj。因此，当强加用于降低驱动电压系统电压VH的限制来增加再生量时，计算上限值VHlimw减小，导致电流极限ILlimtv的绝对值增加。使用电流极限ILlimtv的绝对值，设定校正值Winadj，因此，当强加用于降低驱动电压系统电压VH的极限以便增加再生量时，校正值Winadj也扩大(绝对值增加)。

Winadj＝Winset–(k1×ΔIL+k2×ΔVb+k3×ΔWb)(1)

如上所述，当强加用于降低驱动电压系统电压VH的极限以便增加再生量时，第三可再生电力Wint3和校正值Winadj均扩大(其绝对值增加)，导致作为其和获得的可再生电力Wint4也同样增加。因此，能增加再生量。

在上述根据该实施例的混合动力车辆20中，当用于增加再生量的所有条件均成立时，并且当电动机温度Tmg低于预定温度Tmgset，以及电动机MG1的转速Nm1低于预定转速Nm1set时，通过强加用于降低驱动电压系统电压VH的极限，设定电动机需求上限值VHlimmg，由此，使用所设定的电动机需求上限值VHlimmg，设定VH上限值VHlim。这样做，能通过抑制升压转换器56的下臂的二极管D52的发热，增加再生量，因此，能提高燃料效率。此外，当用于增加再生量的所有条件均成立，但电动机温度Tmg等于或超出预定温度Tmgset或电动机MG1的转速Nm1等于或超出预定转速Nm1set时，通过缓和或解除用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机上限值VHlimmg，由此使用所设定的电动机需求上限值VHlimmg，设定VH上限值VHlim。这样做，能抑制电动机MG1和电动机MG2的温度的增加和逆变器41,42的温度的增加，并且能抑制电动机MG1过速。因此，在制动期间，能增加再生量，同时保护电动机MG1和电动机MG2。

在根据该实施例的混合动力车辆20中，通过在电动机温度Tmg和电动机MG1的转速Nm1的基础上，强加用于降低驱动电压系统电压VH的限制或通过缓和或解除用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机需求上限值VHlimmg。然而，相反，也可以通过仅在电动机温度Tmg的基础上，强加用于降低驱动电压系统电压VH的限制或通过缓和或解除用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机需求上限值VHlimmg。换句话说，在步骤S130的处理中，可以通过将电动机温度Tmg应用于图4所示的第一上限值设定映射，设定电动机需求上限值VHlimmg。此外，可以仅在电动机MG1的转速Nm1的基础上，通过强加用于降低驱动电压系统电压VH的限制，或通过缓和或解除用于降低驱动电压系统电压VH的限制，设定电动机需求上限值VHlimmg。换句话说，在步骤S130的处理中，可以通过将电动机MG1的转速Nm1应用于图5所示的第二上限值设定映射，设定电动机需求上限值VHlimmg。

在根据该实施例的混合动力车辆20中，三个条件，即已经发出再生请求、在HV单元冷却装置60中不存在异常和电池50的输入极限Win的绝对值大被设定为用于增加再生量的条件，但也可以仅使用这些条件的任意一个或任何两个。此外，可以将另一条件添加到这三个条件。此外，也可以将另一条件添加到三个条件的任何一个或两个。

上文描述了本发明的实施例，但本发明绝不限于该实施例，在不背离本发明的精神的范围内，当然可以在不同实施例中实现。

本发明可以用在混合动力车辆制造行业等等中。

Claims

1.一种混合动力车辆，其特征在于：

内燃机；

发电机，所述发电机被配置为接收和输出动力；

行星齿轮，所述行星齿轮包括三个旋转元件，所述三个旋转元件被分别连接到所述内燃机的输出轴、所述发电机的旋转轴和被联接到车轴的驱动轴；

电动机，所述电动机被配置为i)从所述驱动轴接收动力，以及ii)将动力输出到所述驱动轴；

驱动电路，所述驱动电路被配置为驱动所述发电机和所述电动机；

电池；

升降压转换器，所述升降压转换器包括切换元件、二极管和电抗器，通过切换所述切换元件，所述升降压转换器被连接到所述电池侧的低压电力线和所述驱动电路侧的高压电力线，所述升降压转换器被配置为升压所述低压电力线上的电力并且将所升压的电力供给所述高压电力线，并且所述升降压转换器被配置为降压所述高压电力线上的电力并且将所降压的电力供给所述低压电力线；以及

至少一个电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：

i)控制所述升降压转换器，使得所述高压电力线的电压达到a)等于或小于上限电压并且b)基于施加到所述发电机和所述电动机的转矩命令的电压，

ii)控制所述内燃机、所述发电机和所述电动机，使得对应于来自驾驶员的请求的所需转矩被输出并且被用于使所述混合动力车辆行驶，

iii)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当所述发电机的转速低于预定转速时，将所述上限电压限制到制动极限，以及

iv)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当所述发电机的转速等于或超出所述预定转速时，与所述制动极限相比，缓和对所述上限电压的限制。

2.一种混合动力车辆，其特征在于：

内燃机；

发电机，所述发电机被配置为接收和输出动力；

电池；

至少一个电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：

iii)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当所述发电机或所述电动机的温度低于预定温度时，将所述上限电压限制到制动极限，以及

iv)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当所述发电机或所述电动机的温度等于或超出所述预定温度时，与所述制动极限相比，缓和对所述上限电压的限制。

3.一种混合动力车辆，其特征在于：

内燃机；

发电机，所述发电机被配置为接收和输出动力；

电池；

至少一个电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：

iii)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当a)所述发电机的转速低于预定转速并且b)所述发电机或所述电动机的温度低于预定温度时，将所述上限电压限制到制动极限，以及

iv)在所述混合动力车辆的再生制动期间，当c)所述发电机的转速等于或超出所述预定转速或d)所述发电机或所述电动机的温度等于或超出所述预定温度时，与所述制动极限相比，缓和对所述上限电压的限制。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合动力车辆，其特征在于，所述电子控制单元被配置为当所述电池的可充电电力小于预定电力时，将预定上限电压设定为所述上限电压。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的混合动力车辆，进一步特征在于，被配置为冷却所述驱动电路的冷却装置，

其中，所述电子控制单元被配置为当所述冷却装置中出现异常时，将预定上限电压设定为所述上限电压。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的混合动力车辆，其特征在于，所述电子控制单元被配置为通过解除对所述上限电压的限制，来缓和对所述上限电压的限制。