CN106476808A - 混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆。行星齿轮机构机械地联接发动机、第一电动发电机和驱动轴。第二逆变器被构造成控制对联接到驱动轴的第二电动发电机的供电，第二逆变器是在每个相位中具有上臂和下臂的多相和全桥式逆变器。当混合动力车辆处于停止状态中并且在第二电动发电机中出现异常时，控制器执行用于启动发动机的特定控制(S101)。特定控制包括：(i)第一控制(S114)，该第一控制用于将发动机控制成使用第一电动发电机来起动；以及(ii)第二控制(S113)，该第二控制用于控制第二逆变器的每个相位的上臂或每个相位的下臂以变成接通状态。

Description

混合动力车辆
本非临时申请是基于在2015年8月28日向日本专利局提交的日本专利申请2015-169210，在此通过引用将其全部内容并入。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆。
背景技术
在传统的混合动力车辆中，为了吸收在发动机起动期间传输到驱动轮侧的起动转矩中的波动，执行特定控制，以通过在与由马达传输的波动转矩相反的方向上施加转矩来消除波动转矩(例如见PCT国际公开第WO02/04806号)。
发明内容
然而，在存在不能通过马达(电动发电机)控制波动转矩的消除的异常的情况下，并且特别是在车辆处于停止状态的状态下，在发动机启动时传输到驱动轮侧的转矩不能被抵消，使得驾驶性能劣化。
已经做出了本发明以解决上述问题。本发明的目的在于提供一种即使在电动马达中出现异常的情况下在发动机启动时能够抵消传输到驱动轮侧的转矩的混合动力车辆。
根据本发明的混合动力车辆包括：发动机；第一电动发电机；驱动轴，驱动轴被连接到驱动轮；行星齿轮机构，行星齿轮机构机械地联接发动机、第一电动发电机和驱动轴；第二电动发电机，第二电动发电机被联接到驱动轴；第一逆变器；第二逆变器；以及控制器。第一逆变器被构造成控制对第一电动发电机的供电。第二逆变器被构造成控制对第二电动发电机的供电，第二逆变器是在每个相位中具有上臂和下臂的多相和全桥式逆变器。控制器被构造成控制第一电动发电机、第二电动发电机和发动机的输出。
控制器被构造成在混合动力车辆处于停止状态并且在第二电动发电机中出现异常时执行用于启动发动机的特定控制。该特定控制包括：(i)第一控制，所述第一控制用于将发动机控制成使用第一电动发电机来起动；以及(ii)第二控制，所述第二控制用于控制第二逆变器的每个相位的上臂或每个相位的下臂以变成接通状态。
根据本发明，即使在混合动力车辆处于停止状态并且在第二电动发电机中出现异常的情况下，当执行第一控制以将启动转矩从第一电动发电机传输到发动机时，从第一电动发电机传输到驱动轮侧的转矩由通过执行第二控制而从第二电动发电机产生的阻力矩抵消。因此，能提供一种即使在电动发电机中出现异常的情况下在启动发动机时抵消传输到驱动轮侧的转矩的混合动力车辆。
优选地，在当在第二电动发电机中出现异常时并且当换挡范围在停车范围中时启动发动机的情况下，控制器被构造成停止所述第二逆变器并使用所述第一电动发电机来启动发动机。
根据本发明，在当换挡范围在停车范围中时启动发动机的情况下，第二电动发电机的旋转被机械地锁定。因此，无需使第二电动发电机产生用于抵消传输到驱动轮侧的转矩的转矩。因此，能在消除了第二逆变器中的浪费的电力消耗的状态下启动发动机。
优选地，行星齿轮机构包括被联接到第一电动发电机的输出轴的太阳齿轮、被联接到第二电动发电机的输出轴的环形齿轮以及被联接到发动机的输出轴的行星齿轮架。在当在第二电动发电机中出现异常时启动发动机的情况下，当换挡范围未在停车范围中时、当车速为零时并且当使用者所要求的驱动力为零时，控制器被构造成机械地锁定环形齿轮，并且使用第一电动发电机来启动发动机。
根据本发明，当满足规定条件时，环形齿轮被锁定，并且第二电动发电机的旋转被机械地锁定。这消除了使第二电动发电机产生用于抵消传输到驱动轮侧的转矩的转矩的需要。因此，能在消除了第二逆变器中的浪费的电力消耗的状态下启动发动机。
当结合附图时，从本发明的下面的详细描述中，将使得本发明的前述的和其它目的、特征、方面以及优点变得更加显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的混合动力车辆的示意性构造图。
图2是用于示出图1所示的混合动力车辆中的传动系的细节的示意图。
图3是示出了电动发电机MG1和MG2的控制构造的示意框图。
图4是示出了当发动机在正常情况下启动时动力分配装置中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。
图5是示出了在执行三相接通控制期间电动发电机MG2的转矩与转速之间的关系的视图。
图6是示出了当在对电动发电机MG2执行三相接通控制期间发动机启动时动力分配装置中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。
图7是示意性地示出了在根据本实施例的电动发电机MG2中出现异常时用于执行启动发动机的控制的构造的功能框图。
图8是示出了在电动发电机MG2中出现异常时用于启动发动机的控制的处理流程的流程图。
图9是示出了当发动机在停车范围的情况下启动时动力分配装置中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。
图10是示出了当在电动发电机MG2中出现异常时用于启动发动机的控制的修改的处理流程的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图详细地描述本发明的实施例，在附图中，相同或对应的部件用相同的参考标号表示，并且将不会重复其描述。
[构造]
图1是根据本发明的实施例的混合动力车辆5的示意性构造图。参考图1，混合动力车辆5包括发动机ENG、电动发电机MG1和MG2、电池10、电力转换单元(PCU)20、动力分配装置PSD、减速齿轮RD、前轮70L和70R、后轮80L和80R以及电子控制单元(ECU)30。根据本发明的控制器例如通过由ECU30执行的程序实现。虽然图1示出了混合动力车辆5，该混合动力车辆包括用作驱动轮的前轮70L和70R，但是后轮80L和80R可代替前轮70L和70R被用作驱动轮，或者后轮80L和80R可代替前轮70L和70R被用作驱动轮。
由发动机ENG产生的驱动力被动力分配装置PSD分到两个路径中。一个路径用于通过减速齿轮RD驱动前轮70L和70R，而另一个路径用于驱动电动发电机MG1以产生电力。
电动发电机MG1代表性地由三相交流(AC)同步电动发电机形成。电动发电机MG1用作使用由动力分配装置PSD分配的来自发动机ENG的驱动力来产生电力的电动发电机。而且，电动发电机MG1不仅具有作为电动发电机的功能，而且具有作为用于控制发动机ENG的转速的致动器的功能。
由电动发电机MG1产生的电力根据车辆的驾驶状态、电池10的SOC(荷电状态)等而被不同地使用。例如，在车辆的正常行驶或突然加速期间，由电动发电机MG1产生的电力变成用于驱动作为马达的电动发电机MG2的原动力。另一方面，当电池10的SOC小于预定值时，由电动发电机MG1产生的电力被PCU20从AC电力转换成直流(DC)电力。然后，转换的DC电力被存储在电池10中。
该电动发电机MG1在发动机ENG启动时也用作启动器。当发动机ENG启动时，电动发电机MG1接收来自电池10的电力，并且作为电动马达执行驱动操作。然后，电动发电机MG1用于起动发电机ENG从而发电机ENG被启动。
电动发电机MG2示意性地由三相AC同步电动发电机形成。在电动发电机MG2被驱动为电动马达的情况下，该电动发电机MG2由存储在电池10中的电力和由电动发电机MG1产生的电力中的至少一种电力驱动。电动发电机MG2的驱动力通过减速齿轮RD被传输到前轮70L和70R。由此，电动发电机MG2协助发电机ENG以使车辆行驶，或者仅使用来自电动发电机MG2的驱动力来使车辆行驶。
在车辆的再生制动期间，电动发电机MG2通过减速齿轮RD而被前轮70L和70R驱动，使得该电动发电机MG2被操作为电动发电机。由此，电动发电机MG2用作将制动能转换成电能的再生制动器。由电动发电机MG2产生的电力通过PCU20被存储在电池10中。
电池10是可充电的蓄电部件，并被构造成包括例如二次电池，诸如，镍氢电池或锂离子电池。在本发明的实施例中，电池10被示出为“蓄电装置”的代表性实例。换言之，也可使用其他的蓄电装置(诸如，双电层电容器)来代替电池10。电池10将DC电压供应到PCU20并且也由来自PCU20的DC电压充电。
PCU20执行由电池10供应的DC电力与用于驱动控制马达的AC电力和由发电机产生的AC电力中的每个之间的双向电力转换。
混合动力车辆5还包括检测换挡位置SP的换挡位置传感器48。
ECU30被电连接到发动机ENG、PCU20和电池10。基于来自各种传感器中每个的检测信号，ECU30以集成方式控制发动机ENG的操作状态、电动发电机MG1和MG2的驱动状态以及电池10的充电状态，从而使混合动力车辆5进入期望的行驶状态。
图2是用于示出图1中的混合动力车辆5中的传动系的细节的示意图。参考图2，混合动力车辆5的传动系(混合动力系统)包括电动发电机MG2、与电动发电机MG2的输出轴160连接的减速齿轮RD、发动机ENG、电动发电机MG1以及动力分配装置PSD。
在图2所示的实例中，动力分配装置PSD由行星齿轮机构形成。动力分配装置PSD包括：太阳齿轮151，其被联接到中空太阳齿轮轴，该中空太阳齿轮轴具有供曲轴150穿过的轴中心；环形齿轮，其被可旋转地支撑在与曲轴150相同的轴线上；小齿轮153，其被布置在太阳齿轮151与环形齿轮152之间并围绕太阳齿轮151的外周转动同时在其本身的轴线上旋转；以及行星齿轮架154，其被联接到曲轴150的端部部分并支撑每个小齿轮153的旋转轴。
在动力分配装置PSD中，三个轴(包括被联接到太阳齿轮151的太阳齿轮轴、被联接到环形齿轮152的环形齿轮外壳155以及被联接到行星齿轮架154的曲轴150)用作动力输入/输出轴。当输入到这三个轴中的两个轴或从这三个轴中的两个轴输出的动力被确定时，输入到剩余一个轴或从剩余一个轴输出的动力基于输入到另两个轴或从另两个轴输出的动力而被确定。
用于得到原动力的反驱动齿轮170设置在环形齿轮外壳155外部，并且与环形齿轮152一体地旋转。反驱动齿轮170被连接到动力传输减速齿轮RG。这样，动力分配装置PSD操作成根据输入到电动发电机MG1或从电动发电机MG1输出的电力和原动力将来自发动机ENG的输出的至少一部分输出到环形齿轮外壳155。
此外，原动力在反驱动齿轮170与动力传输减速齿轮RG之间传递。动力传输减速齿轮RG驱动与用作驱动轮的前轮70L和70R联接的差速齿轮DEF。此外，在下山路等上，驱动轮的旋转被传输到差速齿轮DEF，并且动力传输减速齿轮RG由差速齿轮DEF驱动。
电动发电机MG1包括：定子131，定子131形成旋转磁场；以及转子132，转子132被布置在定子131内，并且具有嵌在其中的多个永磁体。定子131包括定子芯133和缠绕在定子芯133上的三相线圈134。转子132被联接到与动力分配装置PSD的太阳齿轮151一体地旋转的太阳齿轮轴。定子芯133通过堆叠薄电磁钢板而形成并且被固定在未示出的壳体中。
上述作为电动马达的电动发电机MG1的操作由驱动旋转转子132通过由嵌入转子132中的永磁体形成的磁场与由三相线圈134形成的磁场之间的相互作用而执行。而且，上述作为发电机的电动发电机MG1的操作由通过由永磁体形成的磁场与转子132的旋转之间的相互作用而在三相线圈134的相反端部产生电动势而执行。
电动发电机MG2包括：定子136，定子136形成旋转磁场；以及转子137，转子137被布置在定子136内，并且具有嵌入其中的多个永磁体。定子136包括定子芯138和缠绕在定子芯138上的三相线圈139。
转子137经由减速齿轮RD被联接到环形齿轮外壳155，该环形齿轮外壳与动力分配装置PSD的环形齿轮152一体地旋转。定子芯138例如通过堆叠薄电磁钢板而形成并且被固定在未示出的壳体中。
上述作为发电机的电动发电机MG2的操作由通过由永磁体形成的磁场与转子137的旋转之间的相互作用而在三相线圈139的相反端产生电动势而执行。而且，上述作为电动马达的电动发电机MG2的操作通过由永磁体形成的磁场与由三相线圈139形成的磁场之间的相互作用而由驱动旋转转子137执行。
减速齿轮RD通过作为行星齿轮的一个旋转元件的行星齿轮架166固定在外壳中的结构而提供减速。换言之，减速齿轮RD包括：太阳齿轮162，其被联接到转子137的输出轴160；环形齿轮168，其与环形齿轮152一体地旋转；以及小齿轮164，其与环形齿轮168和太阳齿轮162啮合以将太阳齿轮162的旋转传输到环形齿轮168。例如，可通过将环形齿轮168的齿的数量设定为太阳齿轮162的齿的数量的两倍或更多倍而将减速比增大两倍或更多倍。
这样，电动发电机MG2的旋转力通过减速齿轮RD传输到环形齿轮外壳155，该环形齿轮外壳与环形齿轮152和168一体地旋转。换言之，电动发电机MG2被构造成将动力供应到从环形齿轮外壳155到驱动轮的路径。此外，在未布置减速齿轮RD的状态中，即，在不提供减速齿轮比的情况中，电动发电机MG2的输出轴160和环形齿轮外壳155可彼此联接。
PCU20包括转换器12和逆变器14、22。转换器12转换来自电池10的DC电压Vb并在正电极线PL与负电极线GL之间输出DC电压VH。而且，转换器12被构造成能够双向地转换电压，并且用于将正电极线PL与负电极线GL之间的DC电压VH转换成用于电池10的充电电压Vb。将参考图3详细描述转换器12。
逆变器14和22每个均由通常使用的三相逆变器形成，并且将在正电极线PL与负电极线GL之间的DC电压VH转换成AC电压。然后，逆变器14和22将转换的AC电压分别输出到电动发电机MG2和MG1。而且，逆变器14和22将由电动发电机MG2和MG1产生的AC电压转换成DC电压VH，并在正电极线PL与负电极线GL之间输出转换的DC电压。将参考图3详细描述逆变器14和22。
图3是示出了电动发电机MG1和MG2的控制构造的示意框图。参考图3，除了转换器12以及逆变器14和22以外，PCU20还包括电容器C1、C2、电压传感器11、13以及电流传感器24、28。
图1和图2中所示的ECU30包括：HV-ECU 32，HV-ECU 32产生用于操作电动发电机MG1和MG2中每个的指令以及用于转换器12的电压指令值VHref(未示出)；以及MG-ECU 35，MG-ECU 35用于控制转换器12、逆变器14和22，从而使来自转换器12的输出电压VH遵循电压指令值VHref并且使电动发电机MG1和MG2根据每个操作指令而操作。
转换器12包括：电抗器L1；开关元件Q1和Q2，开关元件Q1和Q2例如由IGBT(绝缘栅双极型晶体管)元件形成；以及二极管D1和D2。电抗器L1的一个端部被连接到电池10的正电极线PL，并且另一端连接在开关元件Q1和Q2之间，即，被连接到开关元件Q1的发射极与开关元件Q2的集电极之间的连接节点。开关元件Q1和Q2串联连接在正电极线PL与负电极线GL之间。开关元件Q1的集电极被连接到正电极线PL，而开关元件Q2的发射极被连接到负电极线GL。而且，反平行二极管D1连接在开关元件Q1的集电极与发射极之间，而反平行二极管D2连接在开关元件Q2的集电极与发射极之间。
逆变器14包括U相位臂15、V相位臂16和W相位臂17。U相位臂15、V相位臂16和W相位臂17并联地设置在正电极线PL与负电极线GL之间。U相位臂15包括串联连接的开关元件Q3和Q4，V相位臂16包括串联连接的开关元件Q5和Q6，并且W相位臂17包括串联连接的开关元件Q7和Q8。而且，反平行二极管D3至D8分别被连接到开关元件Q3至Q8。
每个相位臂中的上臂与下臂之间的连接节点被连接到电动发电机MG2的每个相位线圈的每个相位端。具体地，具有U相位、V相位和W相位的三个线圈均具有通常被连接到中性点的一个端部。U相位线圈的另一端部被连接到开关元件Q3和Q4之间的连接节点；V相位线圈的另一端部被连接到开关元件Q5和Q6之间的连接节点；并且W相位线圈的另一端部被连接到开关元件Q7和Q8之间的连接节点。逆变器22具有与逆变器14相同的构造。
电压传感器11检测从电池10输出的DC电压Vb，并将检测的DC电压Vb输出到MG-ECU35。电容器C1使从电池10供应的DC电压Vb平稳，并将平稳的DC电压Vb供应到转换器12。
转换器12使从电容器C1供应的DC电压Vb升压，并将升压的DC电压Vb供应到电容器C2。具体地，当转换器接收来自MG-ECU 35的信号PWMC时，其根据通过信号PWMC使开关元件Q2接通的时间段而使DC电压Vb升压，并将升压的DC电压供应到电容器C2。在电动发电机MG1和MG2的再生期间，通过电容器C2从逆变器14和/或逆变器22供应的DC电压降低以用于为电池10充电。
电容器C2使来自转换器12的DC电压平稳，并将平稳的DC电压通过正电极线PL和负电极线GL供应到逆变器14和22。电压传感器13检测跨过电容器C2的电压，即，来自转换器12的输出电压VH(对应于每个逆变器14和22的输入电压；这适用于下文)，并将检测的输出电压VH输出到MG-ECU 35。
基于来自MG-ECU 35的信号PWMI2，逆变器14将来自电容器C2的DC电压VH转换成AC电压以用于驱动电动发电机MG2。由此，驱动电动发电机MG2以便产生由转矩指令TR2指定的转矩。
而且，在混合动力车辆5的再生制动期间，逆变器14基于来自MG-ECU 35的信号PWMI2将由电动发电机MG2产生的AC电压转换成DC电压，并将转换的DC电压通过电容器C2供应到转换器12。应注意，这里描述的再生制动包括涉及在由驾驶员操作混合动力车辆5的脚刹操作的情况下的再生制动的制动操作，以及在不进行脚刹操作的车辆行驶期间通过释放加速踏板来执行再生发电时使车辆减速(或停止加速)的操作。
基于来自MG-ECU 35的信号PWMI1，逆变器22将来自电容器C2的DC电压转换成用于驱动电动发电机MG1的AC电压。由此，驱动电动发电机MG1以便产生由转矩指令TR1指定的转矩。
此外，从HV-ECU 32发出的操作指令包括用于电动发电机MG1和MG2的操作许可指令/操作禁止指令(栅断路指令)、转矩指令TR1和TR2、转速指令等。从HV-ECU 32发出的操作指令包括示出了发动机ENG的输出请求(发动机功率和发动机目标转速)的发动机控制指令。根据这个发动机控制指令，控制用于发动机ENG的燃料喷射、点火正时、气门正时等。
然后，基于输出电压VH、马达电流MCRT2和转矩指令TR2，MG-ECU 35产生用于执行逆变器14的开关元件Q3至Q8的切换控制的信号PWMI2。然后，MG-ECU 35将产生的信号PWMI2输出到逆变器14。而且，基于输出电压VH，马达电流MCRT1和转矩指令TR1，MG-ECU 35产生用于执行逆变器22的开关元件Q3至Q8的切换控制的信号PWMI1。然后，MG-ECU 35将产生的信号PWMI1输出到逆变器22。在这种情况下，例如根据已知的PWM控制方案通过使用传感器检测值的反馈控制而产生信号PWMI1和PWMI2。
另一方面，在HV-ECU 32发出用于电动发电机MG2的栅断路指令的情况下，MG-ECU35产生栅断路信号SDN，使得构成逆变器14的开关元件Q3至Q8中的每个停止切换操作(所有均关闭)。而且，在HV-ECU 32发出用于电动发电机MG1的栅断路指令的情况下，MG-ECU 35产生栅断路信号SDN，使得构成逆变器22的开关元件Q3至Q8中的每个停止切换操作(所有均关闭)。
而且，基于电压指令值VHref、DC电压Vb和输出电压VH，MG-ECU 35产生用于在转换器12中执行开关元件Q1和Q2的切换控制的信号PWMC，并且将产生的信号PWMC输出到转换器12。
与由MG-ECU 35检测的在电动发电机MG1和MG2中出现的异常有关的信息被发出至HV-ECU 32。HV-ECU 32被构造成使得这些异常信息可被反映在用于电动发电机MG1和MG2的操作指令中。
在图1至图3中的每个所示的构造中，电动发电机MG1对应于本发明中的“第一电动发电机”，并且电动发电机MG2对应于本发明中的“第二电动发电机”。HV-ECU 32和MG-ECU35均形成本发明中的“控制器”。
图4是示出了当发动机在正常情况下启动时动力分配装置PSD中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。在这种情况下，在如上述构造的混合动力车辆5中，通过由动力分配装置PSD引导的差速操作，电动发电机MG1的转速、发动机ENG的转速和环形齿轮外壳155的转速被改变成使得相对于环形齿轮外壳155的电动发电机MG1和发动机ENG之间的转速差被维持在恒定比值，如在图4中的列线图所示。在下面的描述中，电动发电机MG2的转矩和转速被分别表示为Tm和Nm，而电动发电机MG1的转矩和转速被分别表示为Tg和Ng。而且，在驱动混合动力车辆5的方向上作用的电动发电机MG2的转矩Tm的方向被定义为“正”。
在当车辆停止时起动发动机ENG的情况下，电动发电机MG1的逆变器22由ECU30控制，使得电动发电机MG1产生起动转矩，该起动转矩允许超过发动机ENG的摩擦力的转矩被传输到发动机ENG。
在这种情况下，动力分配装置PSD的环形齿轮152接收由在起动期间产生的反作用力引起的转矩。因此，在引起混合动力车辆5在向后方向上行驶的方向上的驱动力从环形齿轮152施加到用作驱动轮的前轮70L和70R上。如果这种驱动力未抵消，则引起混合动力车辆5在向后方向上行驶。为了防止这种向后运动，ECU30控制电动发电机MG2的逆变器14，从而产生用于抵消来自电动发电机MG2的这种反作用力的反作用力抵消转矩。
然而，在例如电动发电机MG2进入不可控状态时出现异常的情况下，如上所述，由用于驱动轮的起动转矩引起的转矩波动需要被防止。为此，传统地，当换挡位置落在P范围以外时并且当车速为零时禁止发动机ENG的起动。因此，车辆行驶模式不能变换到使用发动机ENG的驱动力的行驶模式，使得车辆不能在故障-安全模式中行驶。
使用发动机ENG的驱动力的行驶模式指的是这样一种行驶模式，在该行驶模式中，在电动发动机MG2失效期间在通过电动发电机MG1产生电力的同时，车辆仅使用从发动机ENG通过动力分配装置PSD直接传输到驱动轮的转矩而行驶。
因此，在本实施例中，当在电动发电机MG2中出现异常的情况下启动发动机ENG时，ECU30执行用于逆变器14的三相接通控制，以使电动发电机MG2产生阻力矩，从而抵消从电动发电机MG1传输到驱动轮侧的转矩。
在下文中将描述三相接通控制。具体地，在所具有的每个相位均包括上臂和下臂的多相和全桥式逆变器14中，相位中的所有上臂和所有下臂被控制为处于接通状态。
当电动发电机MG2随着发动机ENG旋转而旋转时，附接至转子137的永磁体旋转。因此，在电动发电机MG2的三相线圈绕组中产生感应电压。此外，在线圈绕组中产生的感应电压与电动发电机MG2的转速成比例。因此，当电动发电机MG2的转速升高时，在电动发电机MG2中产生的感应电压也升高。
在电动发电机MG1和MG2中出现异常的情况下，总体上，构成逆变器14和22的开关元件Q3至Q8中的每个响应于栅断路信号SDN而停止切换操作(所有都关闭)，从而停止向电动发电机MG1和MG2的供电。当执行三相接通控制时，用于控制对电动发电机MG2的供电的逆变器14被控制为使得U相位臂15、V相位臂16和W相位臂17中的上臂和下臂同时变成接通状态。例如，U相位臂中的开关元件Q3、V相位臂中的开关元件Q5和W相位臂中的开关元件Q7同时变成接通状态。注意到，用于将逆变器中的多相位臂的上臂和下臂同时变成接通状态的控制被称为“多相位接通控制”。
通过执行用于逆变器14的三相接通控制，当电动发电机MG2的磁体旋转时在开关元件Q3、开关元件Q5和开关元件Q7之间形成电流路径。由此，分别在电动发电机MG2的U相位线圈绕组、V相位线圈绕组和W相位线圈绕组中感应出示出了具有大约相同大小的交流电流波形的马达电流Iu、Iv和Iw。然后，这些感应出的马达电流使旋转磁场形成，使得在电动发电机MG2中产生阻力矩(阻尼转矩)。
换言之，当在电动发电机MG2中出现异常时，不能执行基于正常PWM控制的切换控制。然而，如果逆变器14的开关元件Q3至Q8不能变成接通状态或关闭状态时，具有栅断路的逆变器14被切换到三相接通控制，使得在电动发电机MG2中可产生阻力矩。
图5是示出了在执行三相接通控制期间电动发电机MG2的转矩与转速之间的关系的视图。如图5所示，在三相接通控制期间从电动发电机MG2输出阻力矩(负转矩)。这种阻力矩在电动发电机MG2的低旋转范围内的规定转速变成最大转矩。
图6是示出了当在对电动发电机MG2执行三相接通控制期间发动机ENG启动时动力分配装置PSD中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。参考图6，在起动期间产生的反作用力由从电动发电机MG2产生的阻力矩抵消，而不是在正常情况下由图4所示的电动发电机MG2产生的反作用力抵消转矩抵消。由此，在电动发电机MG2中出现异常的情况下，即使车速为零并且换挡范围未处于P范围中，在起动期间也可防止混合动力车辆5在向后方向上行驶。
而且，在这种情况下，从电动发电机MG1产生的起动转矩可被控制成使得在起动期间产生的反作用力落在阻力矩的范围内。而且，即使在仅在起动期间出现的反作用力不能被完全抵消的水平产生阻力矩的情况下，可防止混合动力车辆5在向后方向上行驶，只要通过将阻力矩减去由起动期间的反作用力产生的转矩所得到的转矩落在未超过用于混合动力车辆5从其停止状态启动的行驶阻力的范围内。
这样，即使在电动发电机MG2中出现异常的情况下，在启动转矩从电动发电机MG1传输到发动机ENG时，从电动发电机MG1传输到驱动轮侧的转矩由从电动发电机MG2产生的阻力矩抵消。因此，即使在电动发电机MG2中出现异常的情况下，在发动机ENG启动时能抵消传输到驱动轮侧的转矩。
具体地，当在电动发电机MG2中出现异常时，可如下文描述地执行用于启动发动机ENG的控制。图7是示意性地示出了在根据本实施例的电动发电机MG2中出现异常时用于执行启动发动机的控制的构造的功能框图。参考图7，控制器包括：判断单元301，其被构造成判断在电动发电机MG2中是否出现异常；判断单元302，其被构造成判断发动机ENG是否已启动；判断单元303，其被构造成判断是否满足三相接通条件；控制单元304，其被构造成执行用于电动发电机MG2的逆变器14的三相接通控制；控制单元305，其被构造成执行用于停止电动发电机MG2的逆变器14的控制；以及控制单元306，其被构造成执行用于电动发电机MG1的起动控制。
判断单元301判断在电压传感器13、电流传感器28、旋转角传感器52等中是否出现异常。判断单元302判断发动机ENG是否已启动。
在判断单元301判断在电动发电机MG2中出现异常并且判断单元302判断发动机ENG未启动的情况下，判断单元303判断是否满足用于执行电动发电机MG2的三相接通控制的条件，例如，判断车速是否为零，以及换挡位置是否在P范围中。如果车速为零并且换挡位置未在P范围中，则判断单元303判断已满足用于执行三相接通控制的条件。
当判断单元303判断已满足用于执行三相接通控制的条件时，控制单元304执行用于电动发电机MG2的逆变器14的三相接通控制。
当判断单元303判断未满足用于执行三相接通控制的条件时，控制单元305执行用于停止(关闭)电动发电机MG2的逆变器14的控制。
在通过控制单元304或控制单元305执行控制之后或者在执行这种控制的同时，控制单元306将发动机ENG控制成使用电动发电机MG1来起动。判断单元302根据由控制单元306执行的控制来判断发动机ENG是否已启动。
这些判断单元301至303和控制单元304至306可由用作控制器的ECU内的硬件电路形成，或者可由ECU30执行的计算机程序(软件)实现，如下面提出的图8中所示。
图8是示出了在电动发电机MG2中出现异常时用于启动发动机ENG的控制的处理流程的流程图。参考图8，对于ECU30的每个控制周期执行这种处理。
首先，ECU30判断在电动发电机MG2中是否出现异常(步骤(在下文中将简单地缩写为“S”)101)。
当ECU30判断在电动发电机MG2中不出现异常(步骤S101为否)并且电动发电机MG2正常操作时，ECU30保持电动发电机MG1和MG2以与应用到该时间点的相同方式控制(S103)。当ECU30判断出现异常(S101为是)时，判断发动机ENG是否已启动(S102)。
当ECU30判断发动机ENG未启动(S102为是)时，判断车速是否为零(S111)。当ECU30判断车速为零(S111为是)时，判断换挡位置是否处于停车范围(P范围)(S112)。
当ECU30判断换挡位置未在P范围中(S112为否)时，这个ECU30执行用于电动发电机MG2的逆变器14的三相接通控制(S113)。ECU30控制电动发电机MG1的逆变器22以使通过电动发电机MG1来起动发动机ENG(S114)。
当ECU30判断车速不为零(S111为否)时或者当ECU30判断换挡位置在P范围中(S112为是)时，ECU30使电动发电机MG2的逆变器14关闭(停止)(S115)。然后，ECU控制电动发电机MG1的逆变器22以使通过电动发电机MG1来起动发动机ENG(S116)。
图9是示出了当发动机ENG在停车范围的情况下启动时动力分配装置PSD中的每个部件的转速与转矩之间的关系的列线图。参考图9，环形齿轮168和电动发电机MG2中每个的旋转由通过将换挡位置改变到停车范围实现的停车锁而被机械地锁定，而不是在正常情况下由图4所示的从电动发电机MG2产生的反作用力抵消转矩锁定。因此，在起动期间产生的反作用力被抵消。由此，当在电动发电机MG2中出现异常的状态下换挡位置在P范围中时，在起动期间可防止混合动力车辆5在向后方向上行驶。
而且，当车速不为零时，即，在车辆行驶期间，混合动力车辆5的惯性力被施加到环形齿轮168，使得在起动期间出现的反作用力被这个惯性力抵消。由此，当在电动发电机MG2中出现异常的状态中车速不为零时，在起动期间可防止混合动力车辆5的车速显著改变。
在S114和S116之后，ECU30判断发动机ENG是否已启动(S117)。当ECU30判断发动机ENG未启动(S117为否)时，将处理返回到S111。
当ECU30判断发动机ENG未启动(S102为否)，即，发动机正在被操作，并且判断已完成发动机ENG的启动(S117为是)时，ECU30将电动发电机MG1变换到以使用发动机ENG的驱动力的行驶模式控制(S131)。然后，如果电动发电机MG2的逆变器14未关闭，则ECU30关闭这个逆变器14(S132)。
在图7中由判断单元301作出的判断与在图8中的S101的处理中由ECU30作出的判断对应。在图7中由判断单元302作出的判断与在图8中的S102和S117的处理中由ECU30作出的判断对应。在图7中由判断单元303作出的判断与在图8中的S111和S112的处理中由ECU30作出的判断对应。
在图7中由控制单元304执行的控制与在图8中的S113的处理中由ECU30执行的控制对应。在图7中由控制单元305执行的控制与在图8中的S115的处理中由ECU30执行的控制对应。在图7中由控制单元306执行的控制与在图8中的S144和S116的处理中由ECU30执行的控制对应。
在下文中将总结上述实施例。
(1)上述实施例中的混合动力车辆5包括发动机ENG、电动发电机MG1、三相电动发电机MG2、动力分配装置PSD、逆变器14和22以及ECU30。
动力分配装置PSD包括：太阳齿轮151，太阳齿轮151被联接到电动发电机MG1的输出轴；环形齿轮152，环形齿轮152被联接到电动发电机MG2的输出轴；以及行星齿轮架154，行星齿轮架154被联接到发动机ENG的输出轴，并且通过被连接到与太阳齿轮151和环形齿轮152两者接合的多个小齿轮153的旋转轴线而获得多个小齿轮153中每个的轨道运动。根据通过太阳齿轮151、环形齿轮152和行星齿轮架154中的两个输入/输出的原动力，由此，动力分配装置PSD通过太阳齿轮151、环形齿轮152和行星齿轮架154中的剩余一个接收/输出原动力。
逆变器22用于控制对电动发电机MG1的供电。逆变器14是多相和全桥式逆变器，其所具有的每个相位均包括上臂和下臂，并且该逆变器用于控制对电动发电机MG2的供电。ECU30用于控制电动发电机MG1、MG2和发动机ENG的输出。
当在电动发电机MG2中出现异常时，ECU30执行控制A以启动发动机ENG。控制A包括：控制a1，该控制a1用于使发动机ENG通过电动发电机MG1来起动；以及控制a2，该控制a2用于将逆变器14的每个相位中的上臂和下臂控制成变成接通状态。
这样，即使在电动发电机MG2中出现异常，当执行控制a1以将起动转矩从电动发电机MG1传输到发动机ENG时，从电动发电机MG1传输到驱动轮侧的转矩被通过执行控制a2从电动发电机MG2产生的阻力矩抵消。因此，即使在电动发电机MG2中出现异常，也能在发动机ENG启动时抵消传输到驱动轮侧的转矩。
(2)当在电动发电机MG2中出现异常并且换挡范围未在停车范围中时，ECU30执行控制A以启动发动机ENG。另一方面，当在电动发电机MG2中出现异常并且换挡范围在停车范围中时，ECU30执行控制a1以停止逆变器14并启动发动机ENG。
这样，当换挡范围未在停车范围中时，执行上述控制A以启动发动机ENG。另一方面，当换挡范围在停车范围中时，电动发电机MG2的旋转被机械地锁定。因此，无需使电动发电机MG2产生用于抵消传输到驱动轮侧的转矩的转矩。因此，能在消除逆变器14中的浪费的电力消耗的状态下启动发动机ENG。
[变型]
在下文中将描述上述实施例的变型。
(1)在上述的图8中的控制流程中，在车速为零、换挡范围在P范围中并且不存在由使用者所要求的驱动力的情况下，ECU30可执行用于使换挡范围强行地进入P范围中的控制。图10是示出了当在电动发电机MG2中出现异常时用于启动发动机ENG的控制的修改的处理流程的流程图。参考图10，除了S118至S120和S130以外，图10中的控制流程与图8中的控制流程相同。
当ECU30判断车速为零(S111为是)并且换挡范围未在P范围中(S112为否)时，这个ECU30基于由加速器位置传感器44检测的加速踏板位置AP判断是否操作加速踏板，从而判断使用者所要求的驱动力是否大约为零(S118)。当ECU30判断驱动力不是大约零(S118为否)，即，加速踏板被下压时，这个ECU30执行用于电动发电机MG2的逆变器14的三相接通控制，以使发动机通过电动发电机MG1来起动，如在上文参考图8的S113和S114所描述的。
当ECU30判断使用者所要求的驱动力大约为零(S118为是)，即，判断加速踏板未被下压时，这个ECU30使电动停车锁定机构来锁定环形齿轮152，从而将换挡范围强行地控制在P范围中。然后，ECU30控制电动发电机MG1的逆变器22，使得使用电动发电机MG1来起动发动机ENG(S120)。在S120之后，ECU30使处理前进到上述S117。
当ECU30判断发动机已启动(S117为是)并且换挡位置未在P范围中时，在S119中，ECU30解除换挡范围被强行地进入P范围中的状态。在S130之后，ECU30使处理前进到上述S131。
由此，即使在电动发电机MG2中出现异常，车速为零并且换挡位置未在P范围中，但如果使用者所要求的驱动力为零，则当启动转矩从电动发电机MG1传输到发动机ENG时换挡范围被强行地控制在P范围中，从而锁定电动发电机MG2的旋转，因此，传输到驱动轮侧的转矩可被更可靠地抵消。
在电动发电机MG2中出现异常的状态下，并且当满足规定的条件时，例如，当换挡范围未在停车范围中，车速为零并且使用者所要求的驱动力为零时，ECU30使环形齿轮152被机械地锁定并且将发动机ENG控制成使用电动发电机MG1来起动，从而起动发动机ENG。另一方面，在电动发电机MG2中出现异常的状态下，并且当未满足上述规定条件时，ECU30将发动机ENG控制成使用电动发电机MG1来起动，并且控制逆变器14中的每个相位的上臂和下臂处于接通状态，从而启动发动机ENG。
这样，当不满足规定条件时，执行上述控制A以启动发动机ENG。另一方面，当满足规定条件时，环形齿轮152被锁定，并且电动发电机MG2的旋转被机械地锁定。因此，不需要使电动发电机MG2产生用于抵消传输到驱动轮侧的转矩的转矩。因此，能在消除逆变器14中的浪费的电力消耗的状态下启动发动机ENG。
虽然上面已经描述了本发明的实施例，但应该理解的是，本文中公开的实施例是在每个方面都是示意性的且非限制性的。本发明的范围由权利要求的术语限定，并且旨在包括落在与所附权利要求的术语等同的意义和范围内的任何变型。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆(5)，包括：
发动机(ENG)；
第一电动发电机(MG1)；
驱动轴(160)，所述驱动轴被连接到驱动轮(70L、70R)；
行星齿轮机构(PSD)，所述行星齿轮机构机械地联接所述发动机、所述第一电动发电机和所述驱动轴；
第二电动发电机(MG2)，所述第二电动发电机被联接到所述驱动轴；
第一逆变器(22)，所述第一逆变器被构造成控制对所述第一电动发电机的供电；
第二逆变器(14)，所述第二逆变器被构造成控制对所述第二电动发电机的供电，所述第二逆变器是在每个相位中具有上臂和下臂的多相和全桥式逆变器；以及
控制器，所述控制器被构造成控制所述第一电动发电机、所述第二电动发电机和所述发动机的输出，
所述控制器被构造成当所述混合动力车辆处于停止状态并且所述第二电动发电机中出现异常时执行用于启动所述发动机的特定控制，所述特定控制包括：
(i)第一控制(S114)，所述第一控制用于将所述发动机控制成使用所述第一电动发电机来起动，以及
(ii)第二控制(S113)，所述第二控制用于控制所述第二逆变器的每个相位的所述上臂或每个相位的所述下臂以变成接通状态。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中：
在当所述第二电动发电机中出现异常时并且当换挡范围在停车范围中时启动所述发动机的情况下，所述控制器被构造成停止所述第二逆变器(S115)，并且使用所述第一电动发电机来启动所述发动机(S116)。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中：
所述行星齿轮机构包括太阳齿轮(151)、环形齿轮(152)和行星齿轮架(154)，所述太阳齿轮(151)被联接到所述第一电动发电机的输出轴，所述环形齿轮(152)被联接到所述第二电动发电机的输出轴，所述行星齿轮架(154)被联接到所述发动机的输出轴，并且
在当所述第二电动发电机中出现异常时、当换挡范围未在停车范围中时、当车速为零时并且当使用者所要求的驱动力为零时启动所述发动机的情况下，所述控制器被构造成机械地锁定所述环形齿轮(S119)，并且使用所述第一电动发电机来启动所述发动机(S120)。
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