CN107031615A - 混合动力车辆和用于控制混合动力车辆的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种混合动力车辆和用于控制混合动力车辆的方法，包括控制器，其被构造成当不能通过所述逆变器正常驱动所述第一旋转电机和所述第二旋转电机时执行无逆变器行驶控制。无逆变器行驶控制是如下控制：逆变器(221、222)被设定到栅极切断状态，发动机(100)被驱动以机械地旋转电动发电机(10)并且根据电动发电机(10)的反电动势电压(Vc)与系统电压(VH)之间的差在电动发电机(10)中产生反电动势扭矩(Tc)，并且车辆(1)利用作为反电动势扭矩(Tc)的反作用力被施加到输出轴(60)的驱动扭矩(Tep)来行驶。在无逆变器行驶控制期间，ECU(300)通过升高或降低系统电压(VH)来控制驱动扭矩(Tep)以产生通过加速器位置(Acc)确定的驱动力。

Description

混合动力车辆和用于控制混合动力车辆的方法

本非临时申请基于2015年11月2日在日本专利局提交的日本专利申请No.2015-215610，该日本专利申请的全部内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆以及一种用于控制该混合动力车辆的方法，并且更具体地，涉及一种能够利用来自发动机和旋转电机中的至少一个的原动力来行驶的混合动力车辆以及一种用于控制该混合动力车辆的方法。

背景技术

已经知道包括发动机、第一电动发电机和第二电动发电机以及行星齿轮机构的混合动力车辆的构造。行星齿轮机构包括联接到第一电动发电机的太阳齿轮、联接到第二电动发电机的环形齿轮和联接到发动机的齿轮架。混合动力车辆的电系统包括电池和逆变器。逆变器被构造成在电池、第一电动发电机和第二电动发电机之间变换电力。

在像这样构造的混合动力车辆中，当不能通过逆变器正常地电驱动第一电动发电机和第二电动发电机时，应采取适当的措施以便保护装置。例如，日本专利特开No.2013-203116公开了当不能通过逆变器正常电驱动第一电动发电机和第二电动发电机时用于切断逆变器的栅极的控制。

发明内容

当不能如上文所描述通过逆变器正常地电驱动第一电动发电机和第二电动发电机时在逆变器被设定到栅极切断状态并且发动机被驱动的状态下车辆利用跛行回家功能行驶的控制在本文中被称为“无逆变器行驶控制”。在无逆变器行驶控制期间，通过在将逆变器设定到栅极切断状态的同时使第一电动发电机利用发动机的旋转力机械地旋转，在第一电动发电机中产生反电动势电压。在此处，第一电动发电机产生在干扰第一电动发电机的旋转的方向上施加的制动扭矩(反电动势扭矩)。由于反电动势扭矩从第一电动发电机施加到太阳齿轮，所以在环形齿轮中产生在正方向上施加的作为反电动势扭矩的反作用力的驱动扭矩。利用驱动扭矩，通过跛行回家功能的行驶得以实现。

例如，日本专利特开No.2013-203116公开了根据在无逆变器行驶控制期间加速器位置来计算要求发动机功率以及在基于要求发动机功率确定的发动机运行点处驱动发动机。虽然将在稍后描述细节，但是通过控制发动机转速能够产生期望的驱动扭矩。

一般而言，机械控制在响应性方面常常不如电控制或电子控制。因为由机械控制引起的发动机运行点的改变(在此处发动机转速的改变)伴随发动机中燃烧状态的改变，这样的改变相对而言是逐步的。因此，当调节发动机运行点使得在响应于用户进行的操作由加速器位置确定的驱动力(要求驱动力)在无逆变器行驶控制期间改变时，在驱动扭矩达到根据要求驱动力的值时，可能不能获得足够的响应性。

完成本发明以解决上面的问题，并且本发明的目的是改进对被构造成执行无逆变器行驶控制的混合动力车辆中的要求驱动力的响应性。

根据本发明的一个方面的混合动力车辆包括发动机、第一旋转电机(包括转子中的永磁体)、连接到驱动轮的输出轴、行星齿轮机构、连接到输出轴的第二旋转电机、电池、变换器、逆变器和控制器。行星齿轮机构被构造成将发动机、第一旋转电机和输出轴机械地彼此联接并在发动机、第一旋转电机和输出轴之间传输扭矩。变换器被构造成输出升压电压，所述升压电压源自对从电池输入的电压的升压。逆变器被构造成在变换器、第一旋转电机和第二旋转电机之间变换电力。控制器被构造成当不能通过逆变器正常驱动第一旋转电机和第二旋转电机时执行无逆变器行驶控制。无逆变器行驶控制是如下控制：逆变器被设定到栅极切断状态，发动机被驱动以使第一旋转电机机械地旋转并且根据第一旋转电机的反电动势电压和所述升压电压之间的差在第一旋转电机中产生制动扭矩，并且混合动力车辆利用作为制动扭矩的反作用力被施加到输出轴的驱动扭矩行驶。控制器在无逆变器行驶控制期间通过升高或降低所述升压电压来控制驱动扭矩以产生通过加速器位置确定的驱动力。

在根据本发明的另一方面的用于控制混合动力车辆的方法中，该混合动力车辆包括：发动机；第一旋转电机，所述第一旋转电机包括在转子中的永磁体；输出轴，所述输出轴连接到驱动轮；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构被构造成将所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴机械地彼此联接并且在所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴之间传输扭矩；第二旋转电机，所述第二旋转电机连接到所述输出轴；电池；变换器，所述变换器被构造成输出升压电压，所述升压电压源自对从所述电池输入的电压的升压；和逆变器，所述逆变器被构造成在所述变换器、所述第一旋转电机和所述第二旋转电机之间变换电力。该方法包括：当不能通过所述逆变器正常驱动所述第一和第二旋转电机时，执行无逆变器行驶控制。无逆变器行驶控制是如下控制：逆变器被设定到栅极切断状态，发动机被驱动以使第一旋转电机机械地旋转并且根据第一旋转电机的反电动势电压和所述升压电压之间的差在第一旋转电机中产生制动扭矩，并且混合动力车辆利用作为制动扭矩的反作用力被施加到输出轴的驱动扭矩来行驶。执行无逆变器行驶控制包括通过升高或降低所述升压电压来控制驱动扭矩以产生通过加速器位置确定的驱动力。

在第一旋转电机中，产生根据反电动势电压与升压电压之间的差的电力(反电动势)，并且产生根据反电动势的制动扭矩(反电动势扭矩)。然后，作为反电动势扭矩的反作用力的驱动扭矩被施加到输出轴。驱动扭矩的大小通过电压差来确定。根据这样的构造，通过调节升压电压来调节电压差，使得驱动扭矩的大小能够受到控制。一般而言，变换器等的电控制在响应性方面高于发动机等的机械控制。因此，能够通过控制变换器来控制驱动扭矩的大小而改进对要求驱动力的响应性。

控制器包括被构造成控制发动机的第一控制单元和被构造成控制变换器的第二控制单元。在无逆变器行驶控制期间，当在第一控制单元与第二控制单元之间的通信正常时，第二控制单元通过升高或降低升压电压来控制驱动扭矩以产生通过加速器位置确定的驱动力，而当通信不正常时，第一控制单元通过调节发动机的运行点来控制驱动扭矩以产生由加速器位置确定的驱动力。

根据该构造，当第一和第二旋转电机不能正常被驱动并且无逆变器行驶控制被执行时，取决于通信是否正常，驱动扭矩的控制被切换。当通信正常时，通过调节升压电压来控制驱动扭矩，并且因此对要求驱动力的响应性能够被改进。因为第一控制单元能够在不建立通信的情况下控制发动机，所以当通信不正常时，通过第一控制单元调节发动机的转速来控制驱动扭矩。因为无论出现通信错误与否无逆变器行驶都能因此继续，所以混合动力车辆能够通过跛行回家功能更可靠地到达用户期望的位置。

附图说明

本发明的前述和其它目的、特征、方面以及优点将从本发明的结合附图的下列详细描述变得更加明显。

图1是示意性地示出根据第一实施例的混合动力车辆的整体构造的框图。

图2是用于示出混合动力车辆的电系统的构造的电路框图。

图3是示意性地示出在无逆变器行驶控制期间电系统的构造的图示。

图4是用于示出在无逆变器行驶控制期间每个旋转元件的行为的列线图。

图5是用于示出反电动势扭矩特性对系统电压的依赖性的图示。

图6是用于进一步详细地示出反电动势扭矩和基于反电动势扭矩产生驱动扭矩的机理的图示。

图7是用于示出基于发动机的转速对驱动扭矩的控制的图示。

图8是用于示出基于区域R1中的系统电压对驱动扭矩的控制的图示。

图9是用于示出根据第一实施例的混合动力车辆的行驶的控制的流程图。

图10是用于示出通过调节区域R2中的系统电压来控制驱动扭矩的图示。

图11是用于示出根据第二实施例的混合动力车辆的行驶的控制的流程图。

图12是示出第二实施例的变型中的ECU的示例性构造的图示。

具体实施方式

在下文中将参照附图详细地描述本发明的实施例。将不重复附图中的以相同参考标记指示的相同或对应的元件及其描述。

[第一实施例]

<混合动力车辆的整体构造>

图1是示意性地示出根据本实施例的混合动力车辆的整体构造的框图。车辆1包括发动机100、电动发电机10和20、行星齿轮机构30、驱动轮50、连接到驱动轮50的输出轴60、电池150、系统主继电器(SMR)160、电力控制单元(PCU)200、电子控制单元(ECU)300、和加速器踏板500。

车辆1利用于来自发动机100和电动发电机20中的至少一个的原动力来行驶。车辆1能够在电动车辆行驶(EV行驶)与混合动力车辆行驶(HV行驶)之间切换车辆1的行驶方式，在电动车辆行驶中，使用来自电动发电机20的原动力而不使用来自发动机100的原动力，在混合动力车辆行驶中，在稍后将描述的正常行驶期间，使用来自发动机100和电动发电机20两者的原动力。

发动机100是内燃机，诸如汽油发动机或柴油发动机。响应于来自ECU 300的控制信号，发动机100产生原动力以便车辆1行驶。由发动机100产生的原动力被输出至行星齿轮机构30。

发动机100设置有发动机转速传感器410。发动机转速传感器410检测发动机100的转速Ne并且将指示检测结果的信号输出至ECU 300。

电动发电机10和20中的每一个电动发电机是例如三相交流(AC)永磁同步马达。在起动发动机100中，电动发电机(第一旋转电机)10利用来自电池150的电力使发动机100的曲轴110旋转。电动发电机10还能够通过使用来自发动机100的原动力发电。由电动发电机10产生的AC电力被PCU200变换成直流(DC)电力，并且电池150被填充DC电力。由电动发电机10产生的AC电力可以被供给至电动发电机20。

电动发电机(第二旋转电机)20的转子联接到输出轴60。电动发电机20利用从电池150供给的电力和由电动发电机10产生的电力中的至少一种电力使输出轴60旋转。电动发电机20还能够通过再生制动来发电。由电动发电机20产生的AC电力被PCU200变换成DC电力，并且电池150被以该DC电力充电。

电动发电机10设置有旋转变压器421。旋转变压器421检测电动发电机10的转速Nm1并且将指示检测结果的信号输出至ECU 300。类似地，电动发电机20设置有旋转变压器422。旋转变压器422检测电动发电机20的转速Nm2并且将指示检测结果的信号输出至ECU300。ECU 300基于转速Nm2计算车辆1的速度V(车速)。

行星齿轮机构30被构造为将发动机100、电动发电机10和输出轴60机械地彼此联接并且在发动机100、电动发电机10和输出轴60之间传输扭矩。具体地，行星齿轮机构30包括太阳齿轮S、环形齿轮R、齿轮架CA和小齿轮P作为旋转元件。太阳齿轮S联接到电动发电机10的转子。环形齿轮R联接到输出轴60。小齿轮P与太阳齿轮S和环形齿轮R相接合。齿轮架CA联接到发动机100的曲轴110并且保持小齿轮P使得小齿轮P能够自转和公转。

电池150是被构造成可再充电的蓄电装置。电池150典型地包括诸如镍金属氢化物二次电池或锂离子二次电池的二次电池或诸如双电层电容器的电容器。

SMR 160连接到电力线，所述电力线将电池150和PCU 200彼此连接。响应于来自ECU 300的控制信号，SMR160被打开或关闭。因此实现电池150和PCU200之间的电连接状态和断开状态之间的切换。

PCU200将存储在电池150中的DC电力升压，将升压电压变换成AC电压，并且将最终AC电压供给至电动发电机10和20。PCU200将由电动发电机10和20产生的AC电力变换成DC电力并且将最终的DC电力供应至电池150。将参照图2详细地描述PCU200的构造。

虽然未示出，但是ECU 300包括中央处理器(CPU)、存储器以及输入和输出缓冲器。ECU 300控制每个装置，使得车辆1基于来自每个传感器和装置信号以及存储在存储器中的映射和程序实现期望的行驶状态。各种类型的控制并不限制于由软件处理而是还能够由专用硬件(电子电路)处理。

加速器位置传感器430被设置用于加速器踏板500。加速器位置传感器430响应于用户的操作检测加速器踏板500的操作量(加速器位置)Acc，并且将检测结果输出至ECU300。ECU 300基于加速器位置Acc和车速V来计算车辆1中要求驱动力。

<电系统的构造>

图2是用于示出车辆1的电系统的构造的电路框图。PCU 200包括电容器C1、变换器210、电容器C2、逆变器221和222、电压传感器230和电流传感器241和242。ECU 300包括HV-ECU 310和MG-ECU 320。

监测单元440被设置用于电池150。监测单元440检测电池150的电压VB、输入到电池150以及从电池150输出的电流IB和电池150的温度TB，并且将指示检测结果的信号输出至HV-ECU 310。

电容器C1与电池150并联连接。电容器C1使电池150的电压VB平滑并且将平滑后的电压供给至变换器210。

变换器210包括电抗器L1、切换元件Q1和Q2以及二极管D1和D2。将在稍后描述的切换元件Q1和Q2以及切换元件Q3至Q14中的每一个是例如绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)。切换元件Q1和Q2在将变换器210和逆变器221彼此连接的电力线PL和电力线NL之间彼此串联。二极管D1和D2分别在切换元件Q1和Q2的集电极和发射极之间反向并联连接。电抗器L1的一端连接到电池150的高电势侧并且另一端连接到切换元件Q1和切换元件Q2之间的中间点(切换元件Q1的发射极和切换元件Q2的集电极之间的连接点)。

在令切换元件Q1和Q2中的每一个执行切换操作的脉冲宽度调制(PWM)方案下，变换器210响应于控制信号PWMC，将电池150的电压VB升压，并且将升压电压供给至电力线PL和NL。响应于控制信号PWMC，变换器210将从逆变器221和逆变器222中的一者或两者供给的电力线PL和NL的DC电压降压，使得电池150被充电。

电容器C2与变换器210并联连接。电容器C2使从变换器210供给的DC电压平滑并且将最终DC电压供给至逆变器221和222。

电压传感器230检测跨电容器C2的相对端的电压，也就是电力线PL和电力线NL之间的电压VH(在下文中也被指示为“系统电压”)并且将指示检测结果的信号输出至MG-ECU320。根据本发明，系统电压VH对应于“升压电压”。

逆变器221包括U-相臂1U、V-相臂1V、和W-相臂1W。这些相的臂在电力线PL和电力线NL之间彼此并联连接。U相臂1U包括彼此彼此串联连接的切换元件Q3和Q4。V相臂1V包括彼此串联的切换元件Q5和Q6。W相臂1W包括彼此串联连接的切换元件Q7和Q8。二极管D3至D8分别在切换元件Q3至Q8的集电极和发射极之间反向并联连接。每个相的臂的中间点连接到电动发电机10的每个相的线圈。电动发电机10的U-相、V-相和W-相的三个线圈的一个端部共同地连接到中性点。U相线圈的另一端连接到切换元件Q3和Q4之间的中间点。V相位线圈的另一端连接到切换元件Q5和Q6之间的中间点。W相线圈的另一端连接到切换元件Q7和Q8之间的中间点。

当逆变器221被供给系统电压VH时，在令切换元件Q3至Q8中的一个执行切换操作的PWM方案下，响应于控制信号PWM1，逆变器221将DC电压变换成AC电压，并且驱动电动发电机10。因此，电动发电机10被驱动以产生由扭矩指令值指定的扭矩。当逆变器221接收栅极切断信号SDN1，逆变器221致使切换元件Q3至Q8中的每一个不导电。逆变器221因此被设定到栅极切断状态。因为逆变器222在构造上基本上等同于逆变器221，所以将不重复详细描述。

电流传感器241检测流向电动发电机10的电流(在下文中也被指示为马达电流)IM1，并且将指示检测结果的信号输出至MG-ECU 320。从电动发电机10朝电池150的方向在本文中被定义为马达电流IM1的正方向。类似于电流传感器241，电流传感器242检测流向电动发电机20的电流IM2，并且将指示检测结果的信号输出至MG-ECU 320。

HV-ECU 310接收来自发动机转速传感器410的信号(被指示为Ne)，接收来自旋转变压器421和422的信号(分别被指示为Nm1和Nm2)，以及接收来自加速器位置传感器430的信号(被指示为Acc)。

HV-ECU 310产生用于电动发电机10和20的操作指令，并且将指令输出至MG-ECU320。操作指令包括用于电动发电机10和20中的每一个电动发电机的操作允许指令和操作禁止指令(也就是，切断逆变器221和222的栅极的指令)、用于电动发电机10和20中的每一个电动发电机的扭矩指令值和用于转速Nm1和Nm2中的每一个转速的指令值。HV-ECU 310设定用于来自变换器210的输出电压VHtag(在下文中，也被称为“目标系统电压”)的目标值并且将指示该值的信号输出至MG-ECU 320。

HV-ECU 310基于加速器位置Acc和车速V来计算要求驱动力并且基于要求驱动力判定要求发动机功率Pe*。HV-ECU 310控制发动机100的燃料喷射、点火正时和气门正时，使得发动机100在基于要求发动机功率Pe*(发动机100的目标转速Netag和目标扭矩)确定的运行点被驱动。

MG-ECU 320从HV-ECU 310接收用于电动发电机10和20的操作指令和目标系统电压VHtag。MG-ECU 320接收来自电压传感器230的信号(被指示为VH)，接收来自电流传感器241和242的信号(分别被指示为IM1和IM2)，以及接收来自旋转变压器421和422的信号(分别被指示为Nm1和Nm2)。

MG-ECU 320控制变换器210，使得系统电压VH基于每个指令值、目标系统电压VHtag和每个信号跟随目标系统电压VHtag。更具体地，MG-ECU 320通过根据控制信号PWMC调节来自变换器210的输出电压的占空比(duty)来执行控制系统电压VH到目标系统电压VHtag的反馈控制。来自变换器210的输出电压的占空比能够通过改变变换器210的切换元件Q1和Q2的操作正时来调节。

MG-ECU 320控制逆变器221和222使得电动发电机10和20响应于从HV-ECU 310接收的操作指令而操作。当MG-ECU 320从HV-ECU 310接收用于电动发电机10的操作允许指令时，MG-ECU 320基于系统电压VH、马达电流IM1和扭矩指令值产生控制信号PWM1，并且将控制信号输出至逆变器221。当MG-ECU 320从HV-ECU 310接收指令以切断逆变器221的栅极时，MG-ECU 320产生栅极切断信号SDN1并且将栅极切断信号输出至逆变器221。因为逆变器222的控制也是类似的，所以将不重复描述。

虽然ECU 300在图2中所示的示例中被划分成2个单元(HV-ECU 310和MG-ECU320)，但是两个单元也能够被集成为一个单元。当HV-ECU 310和MG-ECU 320彼此未区分开来时，它们在下文中简单地被指示为“ECU 300”。

<正常模式和跛行回家模式>

ECU 300能够允许车辆1以正常模式和跛行回家模式中的任一控制模式行驶。正常模式是车辆1在必要时以在EV行驶与HV行驶之间切换进行行驶的模式。换言之，正常模式是通过逆变器221和222的电动发电机10和20的电驱动被允许的模式。在正常模式下行驶被称为“正常行驶”。

跛行回家模式是如下模式：当电动发电机10和20由于部件(诸如，旋转变压器421和422或电流传感器241和242)的故障不能被逆变器221和222正常电驱动时，车辆1利用跛行回家功能通过发动机100行驶而逆变器221和222被设定到栅极切断状态。换言之，跛行回家模式是通过逆变器221和222的电动发电机10和20的电驱动被禁止的模式。在跛行回家模式下行驶被称为“无逆变器行驶”并且对无逆变器行驶的控制也被称为“无逆变器行驶控制”。

图3是示意性地示出在无逆变器行驶控制期间电系统的构造的图示。在无逆变器行驶控制期间，响应于栅极切断信号SDN1，使被包含在逆变器221中的所有切换元件Q3至Q8不导电。因此，被包含在逆变器221内的二极管D3至D8实现三相全波整流器电路。类似地，虽然未示出，但是响应于栅极切断信号SDN2，使被包括在逆变器222内的所有的切换元件Q9至Q14(参见图2)不导电。因此，被包括在逆变器222中的二极管D9至D14实现三相全波整流器电路。在变换器210中，响应于控制信号PWMC，切换元件Q1和Q2的切换操作(PWM操作)继续。

在无逆变器行驶控制期间，发动机100被驱动并且因此发动机扭矩Te从发动机100输出。电动发电机10利用发动机扭矩Te机械地(动态地)旋转。因为电动发电机10是永磁同步电动机，所以永磁体12被设置在电动发电机10的转子中。因此，由于永磁体12利用发动机扭矩Te旋转，所以产生反电动势电压Vc。当反电动势电压Vc高于系统电压VH时，马达电流IM1从电动发电机10流到电池150，并且电动发电机10产生电力。在电动发电机10中，产生在干扰电动发电机10的旋转的方向上所施加的反电动势扭矩Tc。

图4是用于示出在无逆变器行驶控制期间每个旋转元件的行为的列线图。由于行星齿轮机构30被构造为参照图1所描述的那样，所以太阳齿轮S的转速(＝转速Nm1)、齿轮架CA的转速(＝转速Ne)、和环形齿轮R的转速(＝转速Nm2)具有与列线图中的直线连接的关系。

如上所述，当在无逆变器行驶控制期间电动发电机10利用发动机扭矩Te机械地旋转时，电动发电机10在干扰电动发电机10的旋转的方向(负方向)上产生反电动势扭矩Tc。由于反电动势扭矩Tc从电动发电机10被施加到太阳齿轮S，所以在环形齿轮R中产生在正方向施加的驱动扭矩Tep作为反电动势扭矩Tc的反作用力。利用驱动扭矩Tep，实现车辆1的无逆变器行驶。

<反电动势扭矩Tc对系统电压VH的依赖性>

图5是示出反电动势扭矩Tc对系统电压VH的依赖性的图示。在将在稍后描述的图5和图7、图8以及图10中，横坐标表示转速Nm1，并且纵坐标表示反电动势扭矩Tc。曲线L1示出当设定系统电压VH＝V1的条件时反电动势扭矩Tc的特征。曲线L2示出当设定系统电压VH＝V2的条件(V1<V2)时反电动势扭矩Tc的特征。曲线L3示出当设定系统电压VH＝V3的条件(V1<V2<V3)时反电动势扭矩Tc的特征。

如曲线L1至L3所示的，反电动势扭矩Tc具有这样的特征：随着系统电压VH的增大，所述特征在转速Nm1的正方向上移动。在曲线L1至L3中的任一曲线中，当转速Nm1高于规定值时，反电动势扭矩Tc的绝对值随着转速Nm1的增大而增大，并且当转速Nm1达到某一值时，反电动势扭矩Tc的绝对值被最大化。随着转速Nm1进一步增大，反电动势扭矩Tc的绝对值随着转速Nm1的增大而减小。

下文的图6至图8示出如下示例：其中，设定系统电压VH＝V2的条件并且电动发电机10在区域R1中运行，在区域R1中，反电动势扭矩Tc的绝对值随着转速Nm1的增大而增大，如图5中的点P所示。

图6是用于进一步详细地示出反电动势扭矩Tc和基于反电动势扭矩Tc产生驱动扭矩Tep的机理的图示。在图6中，横坐标表示转速Nm1。纵坐标从上至下表示反电动势电压Vc、马达电流IM1、反电动势扭矩Tc和驱动扭矩Tep。

如图6中所示，反电动势电压Vc具有这样的特征：随着转速Nm1增大，反电动势电压Vc的值变高。在转速Nm1低于Nth的区域中，反电动势电压Vc低于系统电压VH。当反电动势电压Vc与系统电压VH之间的电压差被指示为ΔV(＝Vc-VH)时，电压差ΔV是负的。在这种情况下，马达电流IM1不从电动发电机10流向电池150，并且电动发电机10不产生电力。因此，也不产生反电动势扭矩Tc，并且作为反电动势扭矩Tc的反作用力的驱动扭矩Tep也不产生。

在转速Nm1高于Nth的区域R1中，反电动势电压Vc高于系统电压VH。因此，电压差ΔV是正的，并且马达电流IM1流动。随着电压差ΔV越来越大，马达电流IM1越来越高。在电动发电机10中，产生根据电压差ΔV的反电动势扭矩Tc，并且作为反电动势扭矩Tc的反作用力的驱动扭矩Tep被施加到输出轴60。

通过使用反电动势扭矩Tc的这样的特征，在无逆变器行驶控制期间，响应于用户对加速器的操作，当车辆1中的要求驱动力改变时，通过控制发动机100改变转速Ne能够控制驱动扭矩，如将在下文中描述的。在下文中，这样的控制也被称为“基于转速Ne对驱动扭矩的控制”。

图7是用于示出基于转速Ne对驱动扭矩的控制的图示。当发动机100的转速Ne随着被假设为等同于当前值的电动发电机20的转速Nm2(换言之，车速V)增大时，电动发电机10的转速Nm1基于列线图中的关系(参见图4)从N2增大到N4。那么，反电动势扭矩Tc的绝对值从T2增大到T4(反电动势扭矩Tc在负方向上变化)。因此，作为反电动势扭矩Tc的反作用力的驱动力Tep也增大。虽然图7示出转速Nm1增大的示例，但是相反地，通过降低转速Nm1也能够使驱动扭矩Tep下降。

因此，在无逆变器行驶控制期间，当响应于用户对加速器的操作，车辆1中的要求驱动力改变时，通过控制发动机100改变转速Ne，并且转速Nm1因此变化，由此使得能够调节反电动势扭矩Tc的大小。因此，还能够调节作为反电动势扭矩Tc的反作用力的驱动扭矩Tep。

一般而言，机械控制在响应性方面常常不如电控制或电子控制。因为转速Ne的变化通过机械控制并伴随发动机100中的燃烧状态的改变而产生，所以它是相对渐进的。因此，在无逆变器行驶控制期间，响应于用户对加速器的操作，当车辆1中的要求驱动力变化时，当基于转速Ne控制驱动扭矩(也就是，调节转速Ne，使得驱动扭矩Tep受到控制以产生要求驱动力)时不能够获得足够的响应性。

在第一实施例中，采用这样的构造：通过控制变换器210来调节反电动势扭矩Tc以改变系统电压VH，并且由此将期望的驱动扭矩Tep施加到输出轴60。这样的控制在下文中被称为“基于系统电压VH对驱动扭矩的控制”。

图8是用于示出基于区域R1中的系统电压VH对驱动扭矩的控制的图示。例如，当在转速Nm1在N2处是恒定的同时控制变换器210而将系统电压VH从V2降低到V5(参见曲线L5)时，反电动势扭矩Tc的绝对值从T2增大到T5。因此，作为反电动势扭矩Tc的反作用力的驱动扭矩Tep也能够增大。虽然未示出，当系统电压VH反向增大时，反电动势扭矩Tc的绝对值减小(反电动势扭矩Tc在正方向上变化)。因此，驱动扭矩Te会下降。

因此，根据第一实施例，在无逆变器行驶控制期间，当响应于用户对加速器的操作，车辆1中的要求驱动力变化时，通过控制变换器210来升高或降低系统电压VH能够调节反电动势扭矩Tc的大小。当调节反电动势扭矩Tc时，驱动扭矩Tep也相应地被调节。因此，能够控制驱动扭矩Tep以产生要求驱动力。这种控制(基于系统电压VH对驱动扭矩的控制)是电控制并且在响应性方面比如参照图6所描述的发动机100的机械控制(基于转速对驱动扭矩的控制)高。因此，对要求驱动力的响应性能够得到改进。

图9是用于示出根据第一实施例的车辆1的行驶的控制的流程图。当满足规定的条件或每次规定的期间经过时，将在稍后描述的图9和图11中所示的流程图将被从主程序调用而被执行。虽然在流程图中的每个步骤(在下文中缩写为S)主要由ECU 300通过软件处理执行，但是它可以通过使用在ECU 300中制造的电子电路通过硬件处理执行。

在S110中，ECU 300判定电动发电机10和20是否能够通过逆变器221和222被正常地电驱动。更具体地，ECU 300判定诸如旋转变压器421和422或电流传感器241和242的部件是否已经发生故障。当电动发电机10和20能够被正常驱动(在S110中，是)时，处理进入S120，并且ECU 300将控制模式设定到正常模式并且使车辆1执行正常行驶。之后，处理返回到主例程。

当电动发电机10和20不能正常被驱动(在S110中，否)，ECU300将控制模式设定到跛行回家模式并且使车辆1在S130至S 180中执行无逆变器行驶。

在S130中，ECU 300通过输出栅极切断信号SDN1和SDN2将逆变器221和222设定到栅极切断状态(可替代地，当逆变器221和222已经处于栅极切断状态时，该状态被维持)。逆变器221和222能够因此受到保护。

在S140中，ECU 300驱动发动机100(可替代地，当发动机100已经被驱动时，状态被维持)。调节转速Ne，使得电动发电机10的转速Nm1是恒定的。

在S150中，ECU 300基于来自加速器位置传感器430的信号获得加速器位置Acc。

在S160中，ECU 300基于加速器位置Acc和车速V计算车辆1中的要求驱动力。更具体地，ECU 300在未示出的存储器中保持示出对于每个车速V的加速器位置Acc和要求驱动力之间的对应性的映射(或函数)。ECU 300通过参照映射基于加速器位置Acc来计算要求驱动力。

在S170中，ECU 300基于在S160中计算出的要求驱动力来设定目标系统电压VHtag。更具体地，ECU 300计算驱动扭矩Tep以便产生要求驱动力并且通过使用列线图中的关系(参见图4)进一步计算用于产生驱动扭矩Tep的反电动势扭矩Tc的大小。然后，ECU 300使用如图8中所示的关系基于系统电压VH的当前值计算用于产生反电动势扭矩Tc所需的目标系统电压VHtag。

当要求驱动力是0时，目标系统电压VHtag被设定为等于反电动势电压Vc的值。因此，当朝目标系统电压VHtag将系统电压VH控制成为等于反电动势电压Vc时，电压差ΔV变为0。因此，反电动势扭矩Tc变为0并且作为其反作用力的驱动扭矩Tep也变为0。

当在区域R1中运行电动发电机10时，随着要求驱动力越来越高，目标系统电压VHtag被设定成越来越低。因此，例如，当在朝目标系统电压VHtag控制系统电压VH中降低系统电压VH时，反电动势扭矩Tc的绝对值如参照图8所描述的那样增大，并且驱动扭矩Tep因此也增大。

这样的关系作为映射或函数预先存储在ECU 300的存储器中，使得ECU 300能够计算产生要求驱动力的系统电压VH作为目标系统电压VHtag。

在S180中，ECU 300控制变换器210使得系统电压VH达到目标系统电压VHtag。更具体地，ECU 300通过根据目标系统电压VHtag输出占空比的控制信号PWMC来使变换器210执行PWM操作。当S180中的处理结束时，处理返回到主例程。S150至S180中的处理对应于基于系统电压VH对驱动扭矩的控制。

如上文所阐述的，根据第一实施例，目标系统电压VHtag被设定为产生要求驱动力，并且变换器210受到电控制，使得系统电压VH达到目标系统电压VHtag。因此，驱动扭矩Tep的大小能够根据加速器位置Acc可变地受到控制。通过控制变换器210来控制驱动扭矩Tep，与通过控制发动机100来控制驱动扭矩Tep(参见图7)相比，对要求驱动力的响应性能够得到改进。

虽然图6至图8示出举例来说反电动势扭矩Tc的绝对值随着转速Nm1的增大而增大的区域R1(参见图5)，但是驱动扭矩可以基于区域R2中的系统电压VH受到控制，在区域R2中，反电动势扭矩Tc的绝对值随着转速Nm1的增大而减小。

图10是用于示出基于区域R2中的系统电压VH对驱动扭矩的控制的图示。如在参照区域R1(参见图8)的描述中，设定系统电压VH＝V2的条件。在区域R2中，例如，当系统电压VH从V2上升到V7而转速Nm1在N6处是恒定的时，反电动势扭矩Tc的绝对值从T6增大到T7。因此，驱动扭矩Tep能够增大。虽然未示出，当系统电压VH相反地下降时，反电动势扭矩Tc的绝对值减小，并且因此驱动扭矩Tep能够减小。

当在区域R2中运行电动发电机10时，随着要求驱动力越来越高，目标系统电压VHtag被设定成越来越高。这样的关系作为映射或函数预先存储在ECU 300的存储器中，使得ECU 300能够计算产生要求驱动力的系统电压VH作为目标系统电压VHtag。

[第二实施例]

在第一实施例中，已经通过举例描述了如图2中所示的构造：其中，目标系统电压VHtag从HV-ECU 310传输至MG-ECU 320，并且MG-ECU 320控制变换器210，使得系统电压VH达到目标系统电压VHtag。然而，当在HV-ECU 310和MG-ECU 320之间产生通信错误时，目标系统电压VHtag不能从HV-ECU 310被传输至MG-ECU 320。

在第二实施例中，将描述如下构造：其中，当电动发电机10和20不能正常被驱动并且无逆变器行驶被执行时，取决于这样的有缺陷状况是否由通信错误引起，控制驱动扭矩的内容被切换。因为根据第二实施例的混合动力车辆的整体构造和电系统的构造分别等同于根据第一实施例的车辆1的整体构造和电系统的构造(参见图1和图2)，所以将不重复描述。

图11是用于示出根据第二实施例的混合动力车辆的行驶的控制的流程图。因为S210和S220中的处理等同于在第一实施例中S110和S120(参见图9)中的处理，所以将不重复描述。

当电动发电机10和20不能通过逆变器221和222正常被驱动(在S210中，否)时，HV-ECU 310判定这样的缺陷状况是否由HV-ECU 310和MG-ECU 320之间的通信错误引起(S225)。

当电动发电机10和20不能正常被驱动而且这样的缺陷状况不是由通信错误引起时，也就是，当由于诸如旋转变压器421和422或电流传感器241和242的部件的故障而执行无逆变器行驶控制时(在S225中，否)，处理进入S330。在S330至S380中，驱动扭矩如在第一实施例中基于系统电压VH受到控制。

更具体地，在S330中，HV-ECU 310将栅极切断指令输出至MG-ECU 320。响应于栅极切断指令，MG-ECU 320通过将栅极切断信号SDN1和SDN2分别输出至逆变器221和222将逆变器221和222设定到栅极切断状态(或将逆变器维持在栅极切断状态下)。在S340中，HV-ECU310驱动发动机100(将发动机维持在驱动状态下)。

在S350中，HV-ECU 310基于来自加速器位置传感器430的信号获得加速器位置Acc。HV-ECU 310基于加速器位置Acc和车速V来计算车辆1中的要求驱动力(S360)。

在S370中，HV-ECU 310基于计算出的要求驱动力来设定目标系统电压VHtag。设定的目标系统电压VHtag被传输至MG-ECU 320。MG-ECU 320控制变换器210，使得系统电压VH的当前值达到目标系统电压VHtag(S380)。之后，处理返回到主例程。

当电动发电机10和20不能正常被驱动并且这样的缺陷状况由通信错误引起时(在S225中，是)，处理进入S430。在S430至S480中，驱动扭矩基于转速Ne受到控制。在因为发生通信错误而开始无逆变器行驶控制时以及在无逆变器行驶控制期间由于旋转变压器421和422故障而另外发生通信错误时的两种情况下，在S225中的处理中做出“是”的判定。

当发生通信错误时，在不从HV-ECU 310接收栅极切断指令的情况下，MG-ECU 320在S430中通过将栅极切断信号SDN1和SDN2分别输出至逆变器221和222而将逆变器221和222设定到栅极切断状态(或将逆变器维持在栅极切断状态下)。

在S440中，MG-ECU 320驱动变换器210(或将变换器维持在驱动状态下)。虽然MG-ECU 320不能从HV-ECU 310接收目标系统电压VHtag，但是它将系统电压VH维持在低于反电动势电压Vc的恒定值。

在S450中，HV-ECU 310基于来自加速器位置传感器430的信号获得加速器位置Acc。HV-ECU 310基于加速器位置Acc和车速V来进一步计算车辆1中的要求驱动力(S460)。

在S470中，HV-ECU 310基于在S460中计算出的要求驱动力来设定电动发电机10的目标转速Nm1tag。更具体地，HV-ECU 310计算用于产生要求驱动力的驱动扭矩Tep并且基于列线图中的关系(参见图4)进一步计算用于产生驱动扭矩Tep的反电动势扭矩Tc的大小。然后，ECU 300例如通过使用如图7中所示的关系来计算用于产生反电动势扭矩Tc所需的电动发电机10的转速Nm1。

在S480中，HV-ECU 310通过使用列线图中的关系控制发动机100的运行点(更具体地，转速Ne)，使得转速Nm1达到目标转速Nm1tag。

更具体地，如参照图5和图6所描述的，在区域R1中，随电动发电机10的目标转速Nm1tag增大(当车速V是恒定的时，随发动机100的目标转速Netag增大)，反电动势扭矩Tc的绝对值增大并且因此驱动扭矩Tep也增大。在区域R2中，随电动发电机10的目标转速Nm1tag增大，反电动势扭矩Tc的绝对值减小并且因此驱动扭矩Tep也减小。

这样的关系作为映射或函数预先存储在HV-ECU 310的存储器中，使得HV-ECU 310能够计算产生要求驱动力的目标转速Nm1tag。

如上文所阐明的，根据第二实施例，当电动发电机10和20不能正常被驱动并且无逆变器行驶被执行时，取决于是否已经产生通信错误，控制驱动扭矩的内容被切换。当未出现通信错误时，驱动扭矩VH基于系统电压VH受到控制，并且因此对要求驱动力的响应性能够被改进。当已经出现通信错误时，驱动扭矩基于转速Ne受到控制。因此，因为无逆变器行驶能够继续而不管是否出现通信错误，所以车辆能够利用跛行回家功能比在第一实施例中更可靠地到达用户期望的位置。

[第二实施例的变型]

虽然图2示出ECU 300包括两个单元的构造，该构造仅仅只是举例并且也能够采用另外的构造。在第二实施例的变型中，将描述用于控制发动机100的发动机ECU被分开地提供的构造。

图12是示出第二实施例的变型中的ECU示例性构造的图示。ECU300A包括HV-ECU310A、MG-ECU 320A和发动机ECU 330A。MG-ECU 320A等同于第二实施例中的MG-ECU 320。

HV-ECU 310A基于加速器位置Acc和车速V来计算车辆1中的要求驱动力。HV-ECU310A基于要求驱动力确定要求发动机功率Pe*，并且将指示该值的信号输出至发动机ECU330A。

在从发动机转速传感器410接收转速Ne之后，发动机ECU 330A将其值输出至HV-ECU 310A。发动机ECU 330A控制发动机100的燃料喷射、点火正时和气门正时，使得发动机100在基于由HV-ECU 310A确定的要求发动机功率Pe*的运行点下被驱动。

当同样地如上述那样构造ECU300A时，通过如在图11中所示的流程图中那样执行处理，即使出现通信错误，无逆变器行驶也能够继续。

在第二实施例中，HV-ECU 310对应于根据本发明的“第一控制单元”，并且MG-ECU320对应于根据本发明的“第二控制单元”。在第二实施例的变型中，HV-ECU 310A和发动机ECU330A对应于根据本发明的“第一控制单元”，并且MG-ECU 320A对应于根据本发明的“第二控制单元”。

虽然已经描述了本发明的实施例，但是应理解，本文公开的实施例在每一个方面是说明性而非限制性的。本发明的范围由权利要求项限定并且预期包括在与权利要求项等同的范围和意义内的任何修改。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆，包括：

发动机；

第一旋转电机，所述第一旋转电机包括在转子中的永磁体；

输出轴，所述输出轴被连接到驱动轮；

行星齿轮机构，所述行星齿轮机构被构造成将所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴彼此机械地联接并且在所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴之间传输扭矩；

第二旋转电机，所述第二旋转电机被连接到所述输出轴；

电池；

变换器，所述变换器被构造成输出升压电压，所述升压电压源自对从所述电池输入的电压的升压；

逆变器，所述逆变器被构造成在所述变换器、所述第一旋转电机和所述第二旋转电机之间变换电力；和

控制器，所述控制器被构造成当不能通过所述逆变器正常驱动所述第一旋转电机和所述第二旋转电机时执行无逆变器行驶控制，

所述无逆变器行驶控制是如下控制：其中，所述逆变器被设定到栅极切断状态，所述发动机被驱动以机械地旋转所述第一旋转电机并且根据所述升压电压和所述第一旋转电机的反电动势电压之间的差在所述第一旋转电机中产生制动扭矩，并且所述混合动力车辆利用作为所述制动扭矩的反作用力被施加到所述输出轴的驱动扭矩来行驶，

在所述无逆变器行驶控制期间，所述控制器通过升高或降低所述升压电压来控制所述驱动扭矩以产生通过加速器位置确定的驱动力。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中

所述控制器包括被构造成控制所述发动机的第一控制单元和被构造成控制所述变换器的第二控制单元，并且

在所述无逆变器行驶控制期间，当所述第一控制单元与所述第二控制单元之间的通信正常时，所述第二控制单元通过升高或降低所述升压电压来控制所述驱动扭矩以产生通过所述加速器位置确定的驱动力，而当所述通信不正常时，所述第一控制单元通过调节所述发动机的运行点来控制所述驱动扭矩以产生通过所述加速器位置确定的驱动力。

3.一种用于控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括：发动机；第一旋转电机，所述第一旋转电机包括在转子中的永磁体；输出轴，所述输出轴被连接到驱动轮；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构被构造成将所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴彼此机械地联接并且在所述发动机、所述第一旋转电机和所述输出轴之间传输扭矩；第二旋转电机，所述第二旋转电机被连接到所述输出轴；电池；变换器，所述变换器被构造成输出升压电压，所述升压电压源自对从所述电池输入的电压的升压；和逆变器，所述逆变器被构造成在所述变换器、所述第一旋转电机和所述第二旋转电机之间变换电力，

所述方法包括：

当不能通过所述逆变器正常驱动所述第一旋转电机和所述第二旋转电机时，执行无逆变器行驶控制；

所述无逆变器行驶控制是如下控制：其中，所述逆变器被设定到栅极切断状态，所述发动机被驱动以机械地旋转所述第一旋转电机并且根据所述升压电压和所述第一旋转电机的反电动势电压之间的差在所述第一旋转电机中产生制动扭矩，并且所述混合动力车辆利用作为所述制动扭矩的反作用力被施加到所述输出轴的驱动扭矩来行驶，并且

执行无逆变器行驶控制包括：通过升高或降低所述升压电压来控制所述驱动扭矩以产生通过加速器位置确定的驱动力。