CN108621777A - 混合动力车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力车辆及其控制方法。控制发动机和升降压转换器，使得在第一逆变器和第二逆变器的栅极切断并且发动机运转的特定行驶期间当加速器开启时，第一马达的反电动势电压变得高于第一逆变器和第二逆变器的直流侧电压，由此通过行星齿轮组将用于向前行驶的转矩从第一马达输出到驱动轴。控制发动机和升降压转换器，使得在特定行驶期间当加速器关闭时，与当加速器开启时相比，第一马达的转速变小，并且高电压侧电力线的电压变低。

Description

混合动力车辆及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆及其控制方法。

背景技术

作为这种类型的混合动力车辆，已经提出了一种车辆，该车辆包括发动机；第一马达；行星齿轮机构，其包括连接到发动机、第一马达和与驱动轮耦接的输出构件的行星齿轮架、太阳齿轮和环形齿轮。该混合动力车辆还包括连接到输出构件的第二马达、驱动第一马达和第二马达的逆变器、以及通过电力线连接到逆变器的电池(例如参见日本专利申请公开号2013-203116)。当加速器开启，而混合动力车辆在逆变器的栅极被切断并且发动机运转的情况下行驶时，混合动力车辆基于逆变器的直流侧电压、输出构件的转速和加速器操作量来控制发动机，使得随着第一马达的旋转而产生的反电动势电压变得高于逆变器的直流侧电压。通过这样的控制，混合动力车辆基于第一马达的反电动势电压来调节制动转矩，并且调节制动转矩的反力矩(在输出构件中产生的驱动转矩)。

发明内容

混合动力车辆的问题在于，与当加速器开启时的驱动转矩相比，当混合动力车辆伴随逆变器的栅极切断并且发动机运转而行驶的同时加速器关闭时，如何使得输出构件的转矩足够低。

因此，本发明提供一种混合动力车辆及其控制方法，用于使得与当加速器开启时相比，当混合动力车辆伴随逆变器的栅极切断并且发动机运转而行驶的同时加速器关闭时，驱动轴的转矩足够低。

根据本发明的方面，提供一种混合动力车辆，包括：发动机、第一马达、第二马达、行星齿轮组、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置、升降压转换器和电子控制单元。第一马达被配置成通过所述第一马达的旋转而产生反电动势电压。第二马达连接到与所述混合动力车辆的驱动轮耦接的驱动轴，所述第二马达被配置成通过所述第二马达的旋转产生反电动势电压。行星齿轮组包括连接到三个轴的三个旋转元件，所述轴包括所述第一马达的轴、所述发动机的轴以及所述驱动轴，所述三个旋转元件被连接成使得在共线图中按所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴的顺序排列所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴。所述第一逆变器被配置为驱动所述第一马达。所述第二逆变器被配置为驱动所述第二马达。所述升降压转换器被连接到低电压侧电力线和高电压侧电力线。所述低电压侧电力线与所述蓄电装置连接。所述高电压侧电力线与所述第一逆变器和所述第二逆变器连接。所述升降压转换器被配置成在所述低电压侧电力线与所述高电压侧电力线之间传输电力，同时改变所述电力的电压。电子控制单元被配置为：(i)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述第一逆变器和所述第二逆变器的栅极切断并且所述发动机运转的所述混合动力车辆的特定行驶期间当加速器开启时，所述第一马达的反电动势电压变得高于所述第一逆变器的直流侧电压和所述第二逆变器的直流侧电压，并且通过所述行星齿轮组将转矩从所述第一马达输出到所述驱动轴，以及(ii)控制发动机和升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，与当所述加速器开启时相比，所述第一马达的转速变得更小，并且所述高电压侧电力线的电压变得更低。

本发明的混合动力车辆控制发动机和升降压转换器，使得在第一逆变器和第二逆变器的栅极切断并且发动机运转的特定行驶期间当加速器开启时，第一马达的反电动势电压变得高于第一逆变器和第二逆变器的直流侧电压，并且通过行星齿轮组将该转矩从第一马达输出到驱动轴。当第一马达旋转时，在第一马达中产生拖曳阻力矩(机械损耗)。当第一马达的反电动势电压高于第一逆变器的直流侧电压时，除了第一马达的拖曳阻力矩之外，还产生基于反电动势电压的再生转矩。因此，当致使第一马达的反电动势电压高于第一逆变器的直流侧电压时，混合动力车辆能够基于第一马达中的再生转矩和拖曳阻力矩，利用驱动轴的驱动转矩行驶。当第二马达旋转时，在第二马达中产生拖曳阻力矩(机械损耗)。当第二马达的反电动势电压高于第二逆变器的直流侧电压时，除了第二马达的拖曳阻力矩之外，还产生基于反电动势电压的再生转矩。所产生的转矩被输出到驱动轴作为制动转矩。控制发动机和升降压转换器，使得与在特定行驶期间当加速器开启时相比，当加速器关闭时第一马达的转速变小，并且高电压侧电力线的电压变低。当使第一马达的转速更小时，可以使第一马达中的再生转矩和拖曳阻力矩更小。从而可以减小基于再生转矩和拖曳阻力矩的驱动轴的转矩(驱动转矩)。当使高电压侧电力线的电压更低时，可以在第二马达中产生和增加再生转矩，同时可以减小驱动轴的转矩(增加为制动转矩。从而与简单地降低第一马达的转速的情形相比，能充分地减小驱动轴的总转矩(增加为制动转矩)。结果，可以确保混合动力车辆的足够的制动力。

在混合动力车辆中，电子控制单元可以被配置为：(i)设定所述高电压侧电力线的目标电压，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，所述驱动轴的总转矩作为制动转矩最大化，以及(ii)控制所述升降压转换器，使得所述高电压侧电力线的电压变为所述目标电压。这种混合动力车辆能使得驱动轴的总转矩作为制动转矩最大化。因此，能确保混合动力车辆的更足够的制动力。

在混合动力车辆中，电子控制单元被配置成：(i)控制所述升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时并且当车速处于指定范围中时，所述高电压侧电力线的电压变得低于当所述加速器开启时的电压，以及(ii)控制所述升降压转换器，使得当所述车速超出指定范围时，所述高电压侧电力线的电压变得等于当所述加速器开启时的电压。这类混合动力车辆可以根据车速选择是否使高电压侧电力线的电压低于当加速器开启时的电压。其中，“指定范围”的下限可以是用于确定是否要求混合动力车辆确保一定程度的制动力(即，特定大小的制动力)的阈值(极限)。“指定范围”的上限可以是用于当使高电压侧电力线的电压低于加速器开启时的电压时确定是否存在大电流(即，等于或大于指定值的电流)流至第二逆变器、长降压转换器或电池的可能性的阈值(极限)。

在本发明的混合动力车辆中，电子控制单元可以控制发动机，使得在特定行驶期间当加速器关闭时，发动机以可容许下限转速旋转。这类混合动力车辆可以充分地减小，通过行星齿轮组从第一马达输出到驱动轴的作为驱动转矩的转矩，或者充分地增加作为制动扭矩的输出扭矩。

根据本发明的另一方面，提供一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括：发动机、第一马达、第二马达、行星齿轮组、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置和升降压转换器。第一马达被配置成伴随所述第一马达的旋转而产生反电动势电压。第二马达连接到与所述混合动力车辆的驱动轮耦接的驱动轴，所述第二马达被配置成伴随所述第二马达的旋转产生反电动势电压。行星齿轮组包括连接到三个轴的三个旋转元件，所述轴包括所述第一马达的轴、所述发动机的轴以及所述驱动轴，所述三个旋转元件被连接成使得在共线图中按所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴的顺序排列所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴。所述第一逆变器被配置为驱动所述第一马达。所述第二逆变器被配置为驱动所述第二马达。所述升降压转换器被连接到低电压侧电力线和高电压侧电力线。所述低电压侧电力线与所述蓄电装置连接。所述高电压侧电力线与所述第一逆变器和所述第二逆变器连接。所述升降压转换器被配置为在所述低电压侧电力线与所述高电压侧电力线之间传输电力，同时改变所述电力的电压。控制方法被配置如下。即，控制方法包括(i)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述第一逆变器和所述第二逆变器的栅极切断并且所述发动机运转的所述混合动力车辆的特定行驶期间当加速器开启时，所述第一马达的反电动势电压变得高于所述第二逆变器的直流侧电压和所述第二逆变器的直流侧电压，并且通过所述行星齿轮组将转矩从所述第一马达输出到所述驱动轴。该方法还包括(ii)控制发动机和升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，与所述加速器开启时相比，所述第一马达的转速变小，并且所述高电压侧电力线的电压变低。

根据上文所述的用于混合动力车辆的控制方法，当使第一马达的反电动势电压高于第一逆变器的直流侧电压时，该混合动力可以基于第一马达中的再生转矩和拖曳阻力矩，利用驱动轴的驱动转矩行驶。当第二马达旋转时，在第二马达中产生拖曳阻力矩(机械损耗)。当第二马达的反电动势电压高于第二逆变器的直流侧电压时，除了第二马达的拖曳阻力矩之外，还产生基于反电动势电压的再生转矩。所产生的转矩被输出到驱动轴作为制动转矩。控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在特定行驶期间，与当加速器开启时相比，当加速器关闭时，第一马达的转速变小，并且高电压侧电力线的电压变低。当使第一马达的转速更小时，可以使第一马达中的再生转矩和拖曳阻力矩更小。从而可以减小基于再生转矩和拖曳阻力矩的驱动轴的转矩(驱动转矩)。当使高电压侧电力线的电压更低时，可以在第二马达中产生和增加再生转矩，同时可以减小驱动轴的转矩(增加为制动转矩。从而与简单地降低第一马达的转速的情形相比，能充分地减小驱动轴的总转矩(增加为制动转矩)。结果，可以确保混合动力车辆的足够的制动力。

附图说明

在下文中，将参考附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的数字表示相同的元件，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的概略构成的框图；

图2是示出包括图1所示的第一马达和第二马达的电驱动系统的概略构成的框图；

图3是示出当第一马达的反电动势电压高于高电压侧电力线的电压，同时图1所示的第一逆变器和第二逆变器的栅极切断时，行星齿轮组的共线图的一个示例的说明图；

图4是示出由图1所示的混合动力电子控制单元(HVECU)执行的控制例程的一个示例的流程图；

图5是示出在无逆变器行驶中当加速器开启或关闭时，本发明的混合动力车辆中的行星齿轮组的共线图的一个示例的说明图；

图6是示出在无逆变器行驶中当加速器开启或关闭时，本发明的混合动力车辆中的行星齿轮组的共线图的一个示例的说明图；以及

图7是示出本发明的实施例的混合动力车辆的变型的控制例程的一个示例的流程图。

具体实施方式

现在，将基于实施例，详细描述用于执行本发明的模式。

图1是示出作为本发明的一个实施例的混合动力车辆20的概略构成的框图。图2是示出包括第一马达MG1和第二马达MG2的电驱动系统的概略构成的框图。如图所示，本实施例的混合动力车辆20具有发动机22、行星齿轮组30、第一马达MG1、第二马达MG2、第一逆变器41、第二逆变器42、升降压转换器55、作为蓄电装置的蓄电池50、系统主继电器(也简称为“SMR”)56以及混合动力电子控制单元(下文称为“HVECU”)70。

发动机22被构造为通过使用诸如汽油和柴油的燃料来输出动力的内燃机。发动机22的运转受发动机电子控制单元(在下文中称为“发动机ECU”)24控制。

尽管未示出，但是发动机ECU 24被配置为具有作为主要部件的CPU的微处理器。除CPU之外，发动机ECU 24还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口以及通信端口。发动机ECU 24通过输入端口，从各个传感器接收发动机22的运转控制所需的信号的输入，信号包括例如来自检测发动机22的曲轴26的旋转位置的曲柄位置传感器23的曲柄角θcr。发动机ECU 24通过输出端口输出用于发动机22的运转控制的各种控制信号。发动机ECU 24通过通信端口与HVECU 70连接。发动机ECU24基于来自曲柄位置传感器23的曲柄角θcr计算发动机22的转速Ne。

行星齿轮组30被配置为单一小齿轮型行星齿轮机构。行星齿轮组30具有连接到第一马达MG1的转子的太阳齿轮。行星齿轮组30具有连接到通过差速齿轮组38与驱动轮39a,39b耦接的驱动轴36的环形齿轮。行星齿轮组30具有通过减振器28连接到发动机22的曲轴26的行星齿轮架。

第一马达MG1被配置为同步发电机-马达，包括嵌入有永磁体的转子和绕有三相线圈的定子。如前所述，转子连接到行星齿轮组30的太阳轮。第二马达MG2被配置为如在第一马达MG1的情形下的同步发电机-马达。第二马达MG2具有连接到驱动轴36的转子。

第一逆变器41和第二逆变器42被用于驱动第一马达MG1和第二马达MG2。如图2所示，第一逆变器41连接到高电压侧电力线54a。第一逆变器41具有六个晶体管T11至T16以及分别与六个晶体管T11至T16并联连接的六个二极管D11至D16。晶体管T11至T16成对设置，使得它们的源侧和阱侧分别连接到高电压侧电力线54a的正极侧线和负极侧线。由晶体管T11至T16形成的对之间的结点分别连接至第一马达MG1的三相线圈(U相、V相、W相)的线圈。当电压作用于第一逆变器41时，马达电子控制单元(在下文中，称为“马达ECU”)调节晶体管对T21至T26的导通时间的比率。因此，在三相线圈中形成旋转场，从而可旋转地驱动第一马达MG1。与第一逆变器41一样，第二逆变器42连接到高电压侧电力线54a。第二逆变器42也具有六个晶体管T21至T26以及六个二极管D21至D26。当电压作用于第二逆变器42时，马达ECU调节晶体管对T21至T26的导通时间的比率。因此，在三相线圈中形成旋转场，从而可旋转地驱动第二马达MG2。

升降压转换器55连接到高电压侧电力线54a和低电压侧电力线54b。升降压转换器55具有两个晶体管T31,T32、与晶体管T31,T32并联连接的两个二极管D31,D32以及电抗器L。晶体管T31连接到高电压侧电力线54a的正极侧线。晶体管T32连接到晶体管T31、高电压侧电力线54a的负极侧线、以及低电压侧电力线54b的负极侧线。电抗器L连接到晶体管T31和晶体管T32之间的结点以及低电压侧电力线54b的正极侧线。由于由马达ECU 40调节晶体管T31,T32的导通时间的比率，所以第一升降压转换器55升压低电压侧电力线54b的电力的电压并且将电力供给高电压侧电力线54a，或者降低高电压侧电力线54a的电力的电压并且将电力供给低电压侧电力线54b。高电压侧电力线54a的正极侧线和负极侧线配备有平滑电容器57。低电压侧电力线54b的正极侧线和负极侧线配备有平滑电容器58。

尽管未示出，但是马达ECU 40被配置为具有作为主要部件的CPU的微处理器。除CPU之外，马达ECU 40还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口以及通信端口。如图1所示，马达ECU 40通过输入端口从各个传感器接收第一马达MG1、第二马达MG2和升降压转换器55的驱动控制所需的信号的输入。输入到马达ECU 40中的信号的示例可以包括来自检测第一马达MG1和第二马达MG2的转子的旋转位置的第一旋转位置检测传感器43和第二旋转位置检测传感器44的旋转位置θm1,θm2，以及来自检测在第一马达MG1和第二马达MG2的各相中流动的电流的电流传感器45u,45v,46u,46v的相电流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2。信号的示例还可以包括来自跨电容器57的端子骨戒的电压传感器57a的电容器57(高电压侧电力线54a)的电压(高电压侧电压)VH，以及来自跨电容器58的端子附接的电压传感器58a的电容器58(低电压侧电力线54b)的电压(低电压侧电压)VL。马达ECU 40通过输出端口，输出用于执行第一马达MG1、第二马达MG2和升降压转换器55的驱动控制的各种控制信号。从马达ECU 40输出的信号的示例可以包括到第一逆变器41的晶体管T11到T16和到第二逆变器42的晶体管T21至T26的开关控制信号，以及到升降压转换器55的晶体管T31,T32的开关控制信号。马达ECU 40通过通信端口与HVECU 70连接。马达ECU 40基于来自第一旋转位置检测传感器43和第二旋转位置检测传感器44的第一马达MG1和第二马达MG2的转子的旋转位置θm1,θm2，计算第一马达MG1和第二马达MG2的电气角θe1,θe2、角速度ωm1,ωm2以及转速Nm1,Nm2。

例如，电池50被配置为锂离子二次电池或镍氢二次电池。电池50连接到低电压侧电力线54b。电池50由电池电子控制单元(在下文中，称为“电池ECU”)52管理。

尽管未示出，但是电池ECU 52被配置为具有作为主要部件的CPU的微处理器。除了CPU之外，电池ECU 52还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口以及通信端口。电池ECU 52通过输入端口从各种传感器接收管理电池50所需的信号的输入。输入到电池ECU 52中的信号的示例可以包括来自跨电池50的端子附接的电压传感器51a的电压Vb、来自附接到电池50的输出端子的电流传感器51b的电池50的电流Ib，以及来自附接到电池50的温度传感器51c的电池50的温度Tb。电池ECU52通过通信端口与HVECU 70连接。电池ECU 52基于来自电流传感器51b的电池50的电流Ib的积分值来计算充电状态SOC。充电状态SOC是指从电池50放电的电力的容量与电池50的总容量的比率。

系统主继电器56被提供与电容器58相比更接近电池50侧的低电压侧电力线54b的一部分中。当通过HVECU 70执行系统主继电器56的开关控制时，系统主继电器56在电池50与升降压转换器55之间连接和断开。

尽管未示出，但HVECU 70被配置为具有作为主要部件的CPU的微处理器。除了CPU之外，HVECU 70还包括存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM、输入和输出端口以及通信端口。HVECU 70通过输入端口从各种传感器接收信号。输入到HVECU 70中的信号的示例可以包括来自点火开关80的点火信号，以及来自检测换挡杆81的操作位置的换挡位置传感器82的换挡位置SP。信号的示例还可以包括来自检测加速器踏板83的踏入量的加速器踏板位置传感器84的加速器操作量Acc、来自检测制动踏板85的踏入量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP，以及来自车速传感器88的车速V。换档位置SP包括停车位置(P位置)、倒挡位置(R位置)、空档位置(N位置)和行驶位置(D位置)。如前所述，HVECU 70通过通信端口与发动机ECU24、马达ECU 40以及电池ECU52连接。

实施例的如此配置的混合动力车辆20基于加速器操作量Acc和车速V来设置驱动轴36的请求驱动力，并且执行发动机22、第一马达MG1和第二马达MG2的操作控制，使得对应于请求驱动力的请求动力被输出到驱动轴36。发动机22、第一马达MG1和第二马达MG2的操作模式可以包括下述模式(1)至(3)。(1)转矩转换运转模式和(2)充放电运转模式都是用于控制发动机22、第一马达MG1和第二马达MG2的模式，使得通过发动机22的操作，请求动力被输出到驱动轴36。由于在模式(1)和模式(2)之间的控制没有实质性的差异，所以将它们统称为发动机运转模式。(1)转矩转换运转模式：用于执行发动机22的运转控制，使得从发动机22输出对应于请求动力的动力，以及用于执行第一马达MG1和马达MG2的驱动控制，使得从发动机22输出的所有动力由行星齿轮组30、第一马达MG1和第二马达MG2转换成转矩并且将请求动力输出到驱动轴36的模式。(2)充放电运转模式：用于执行发动机22的运转控制，使得从发动机22输出对应于请求动力和充放电电池50所需的电力的总和的动力，以及用于执行第一马达MG1和第二马达MG2的驱动控制，使得从发动机22输出的动力的全部或一部分由行星齿轮组30、第一马达MG1和第二马达MG2转换成转矩，同时实施电池50的充放电，并且将请求动力输出到驱动轴56的模式。(3)马达运转模式：用于执行第二马达MG2的驱动控制，使得停止发动机22的运转，并且将请求动力输出到驱动轴36的模式。

在发动机22的运转(旋转)期间，当异常出现在第一逆变器41以及第二逆变器42中，或出现在用于控制第一逆变器的传感器(诸如第一旋转位置检测传感器43和第二旋转位置检测传感器44)中时，本实施例的混合动力车辆20执行无逆变器行驶(跛行回家操作)，其中第一逆变器41和第二逆变器42的栅极切断(切断所有晶体管T11至T16、T21至T26)并且发动机22运转。

在无逆变器行驶中当加速器开启时，HVECU 70将指定转速Nm1set设定为第一马达MG1的目标转速Nm1*，并且设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*，使得伴随第一马达MG1的旋转而产生的反电动势电压Vcef1变得高于高电压侧电力线54a的电压VH。其中，第一马达MG1的反电动势电压Vcef1对应于第一马达MG1的角速度ωm1和反电动势电压常数Km1的乘积。作为指定转速Nm1set，可以使用诸如4000rpm,5000rpm和6000rpm的值。作为指定电压VHset，例如可以使用诸如330V,350V和370V的值。

图3是示出当第一马达MG1的反电动势电压Vcef1高于高电压侧电力线54a的电压VH，同时第一逆变器41和第二逆变器42的栅极切断时，行星齿轮组30的共线图的一个示例的说明图。在图3中，左S轴表示作为第一马达MG1的转速Nm1的行星齿轮组30的太阳齿轮的转速，C轴表示作为发动机22的转速Ne的行星齿轮组30的行星齿轮架的转速，以及R轴表示作为第二马达MG2的转速Nm2(以及驱动轴36的转速Nd)的行星齿轮组30的环形齿轮的转速。在图3中，值“ρ”表示行星齿轮组30的齿轮比(太阳齿轮的齿数/环形齿轮的齿数)。如图3所示，当第一马达MG1旋转时，在第一马达MG1中产生拖曳阻力矩(机械损耗)Tdrg1。当第一马达MG1的反电动势电压Vcef1高于高电压侧电力线54a的电压VH时，在第一马达MG1中产生拖曳阻力矩Tdrg1以及基于反电动势电压Vcef1的再生转矩Tcef1。因此，当第一马达MG1的反电动势电压Vcef1高于高电压侧电力线54a的电压VH时，使第一马达MG1的再生转矩Tcef1和拖曳阻力矩Tdrg1的反力矩(-(Tdrg1+Tcef1)/ρ)作为驱动转矩(用于向前行驶的转矩)输出到驱动轴36。随着第一马达MG1的转速Nm1的绝对值更大，第一马达MG1的拖曳阻力矩Tdrg1的绝对值变得更大。更具体地说，当通过发动机22的运转来旋转第一马达MG1时，产生第一马达MG1的再生转矩Tcef1，并且基于第一马达MG1的反电动势电压Vcef1的电力被第一逆变器41的二极管D11至D16整流，并且通过高电压侧电力线54a、升降压转换器55和低电压侧电力线54b供给到电池50。尽管在图3中未示出，但当第二马达MG2旋转时，在第二马达MG2中产生拖曳阻力矩Tdrg2并且作为制动转矩输出到驱动轴36。当第二马达MG2的反电动势电压Vcef2高于高电压侧电力线54a的电压VH时，在第二马达MG2中不仅产生拖曳阻力矩Tdrg2，而且还产生基于反电动势电压Vcef2的再生转矩Tcef2。转矩(Tdrg2+Tcef2)被作为制动转矩输出到驱动轴36。随着第二马达MG2的转速Nm2的绝对值更大，第二马达MG2的拖曳阻力矩Tdrg2的绝对值变得更大。第二马达MG2的反电动势电压Vcef2对应于第二马达MG2的角速度ωm2和反电动势电压常数Km2的乘积。更具体地，当通过第二逆变器42的二极管D21至D26整流基于第二马达MG2的反电动势电压Vcef2的电力时，产生第二马达MG2的再生转矩Tcef2，并且通过高电压侧电力线54a、升降压转换器55以及低电压侧电力线54b供给到电池50。

一旦以这种方式设定第一马达MG1的目标转速Nm1*，则通过使用第一马达MG1的目标转速Nm1*、第二马达MG2的转速Nm2(驱动轴36的转速Nd)、以及行星齿轮组30的齿轮比ρ，通过表达式(1)来计算发动机22的目标转速Ne*。将所计算的目标转速Ne*传送到发动机ECU 24。其中，参考图3，可以易于导出公式(1)。当接收到发动机22的目标转速Ne*时，发动机ECU 24执行发动机22的进气量控制、燃料喷射控制和点火控制，使得发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*。

Ne*＝(Nm1*×ρ+Nm2)/(1+ρ)(1)

由此，当加速器开启时，使第一马达MG1的反电动势电压Vcef1高于高电压侧电力线54a的电压VH。结果，混合动力车辆20基于第一马达MG1的再生转矩Tcef1和拖曳阻力矩Tdrg1，利用驱动轴36的驱动转矩行驶。随着车速V(第二马达MG2的转速Nm2)更高，第二马达MG2的拖曳阻力矩Tdrg2变得更大。当第二马达MG2的反电动势电压Vcef2高于高电压侧电力线54a的电压VH时，使第二马达MG2的再生转矩Tcef作为制动转矩输出到驱动轴36。因此，随着车速V更高，作为驱动转矩的驱动轴36的总转矩变得更小。

现在描述以这种方式构成的本实施例的混合动力车辆20的操作，特别是在无逆变器行驶中当加速器开启时的操作。图4是示出在上述情况下，由HVECU 70执行的控制例程的一个示例的流程图。当加速器关闭时，在无逆变器行驶中重复执行例程。

当执行图4的控制例程时，HVECU 70输入数据，诸如车速V、第一马达MG1的转速Nm1，以及第二马达MG2的转速Nm2(步骤S100)。其中，作为车速V，输入由车速传感器88检测的值。作为第一马达MG1和第二马达MG2的转速Nm1,Nm2，通过通信，从马达ECU 40输入基于由第一旋转位置检测传感器43和第二旋转位置检测传感器44检测的第一马达MG1和第二马达MG2的转子的旋转位置计算的值，或输入通过将由车速传感器88检测的车速V乘以转换系数而获得的值。

一旦以这种方式输入数据，HVECU 70将发动机22的目标转速Ne*设定为可容许下限转速Nemin，并且将目标转速Ne*传送到发动机ECU 24(步骤S110)。其中，发动机22的可容许下限转速Nemin是发动机22的自主运转可能的转速范围的下限。作为可容许下限转速Nemin，例如可以使用诸如900rpm,1000rpm和1100rpm的值。当接收到发动机22的目标转速Ne*时，发动机ECU 24控制发动机22，使得发动机22的转速Ne变为目标转速Ne*。当以这种方式，以可容许下限转速Nemin旋转发动机22时，可以使第一马达MG1的转速Nm1足够低于于加速器开启时的转速(指定转速Neset)。图5和图6是示出在无逆变器行驶中当加速器开启或关闭时，行星齿轮组30的共线图的示例的说明图。图5示出当加速器关闭的同时，发动机22的转速Ne等于可容许下限转速Nemin时，第一马达MG1的转速Nm1为正旋转的转速的情形。图6示出在加速器关闭的同时，发动机22的转速Ne等于可容许下限转速Nemin时，第一马达MG1的转速Nm1为负旋转的转速的情形。在图5和6中，虚线表示加速器开启的情形，而实线表示加速器关闭的情形。在图5和图6中，R轴上的粗箭头线表示当加速器关闭时，基于第一马达MG1的拖曳阻力矩Tcef1的转矩(-Tcef1/ρ)，该转矩被输出到驱动轴36。在图5和6中，如在图3中，未示出第二马达MG2的再生转矩Tcef2和拖曳阻力矩Tdrg2。在图5中，当加速器关闭时，能够防止在第一马达MG1中产生再生转矩Tcef1，并且能够减小第一马达MG1的拖曳阻力矩Tdrg1。因此，通过行星齿轮组30从第一马达MG1输出到驱动轴36的拖曳阻力矩作为驱动转矩可以减小。在图6中，当加速器关闭时，能够防止在第一马达MG1中产生再生转矩Tcef1，或者能够产生具有与当加速器开启时的再生转矩Tcef1的方向相反的方向的再生转矩Tcef1。当加速器开启时，也可以在与拖曳阻力矩Tdrg1的方向相反的方向中产生第一马达MG1的拖曳阻力矩Tdrg1。因此，可以使通过行星齿轮组30从第一马达MG1输出到驱动轴36的转矩成为制动转矩。

接着，HVECU 70将车速V与阈值Vlo进行比较(步骤S120)。此处，阈值Vlo是用于确定是否要求混合动力车辆确保一定程度的制动力的阈值。例如，阈值Vlo可以采用诸如40km/h,50km/h和60km/h的值。

在步骤S120当车速V等于或高于阈值Vlo时，HVECU 70确定要求混合动力车辆确保一定程度上的制动力。因此，HVECU 70将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为低于指定电压VHset的电压，将目标电压VH*传送到马达ECU 40(步骤S130)，并且结束本例程。当接收高电压侧电力线54a的目标电压VH*时，马达ECU 40控制升降压转换器55，使得高电压侧电力线54a的电压VH变为目标电压VH*。

假定足够地降低第一马达MG1的转速Nm1，使得通过行星齿轮组30从第一马达MG1施加到驱动轴36的转矩作为驱动转矩变得足够小，或变为制动转矩的情形。在这种情况下，使高电压侧电力线54a的电压VH低于当加速器开启时获得的电压(指定电压VHset)，使得能够产生并且增加第二马达MG2的再生转矩Tcef2。因此，与简单地降低第一马达MG1的转速Nm1的情形相比，能够充分地降低驱动轴36的总转矩(通过行星齿轮组30从第一马达MG1输出到驱动轴36的转矩和从第二马达MG2输出到驱动轴36的转矩的总和)(可以充分地增加为制动转矩)。结果，可以确保混合动力车辆的足够的制动力。在实施例中，将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为高电压侧电力线54a的目标电压VH*，使得最小化驱动轴36的总转矩(作为制动转矩，被最大化)。具体地，通过实验或分析，预设第一马达MG1和第二马达MG2的转速Nm1,Nm2两者与最小化驱动轴36的总转矩的高电压侧电力线54a的目标电压VH*之间的关系，并且在未示出的ROM中存储为映射。当给定第一马达MG1和第二马达MG2的转速Nm1,Nm2时，从映射导出并且设定高电压侧电力线54a的相应目标电压VH*。当以这种方式设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*时，作为制动转矩的驱动轴36的转矩可以被最大化。结果，可以确保混合动力车辆的更充分的制动力。

在步骤S120当车速V小于阈值Vlo时，HVECU 70确定不要求混合动力车辆确保一定程度上大的制动力。由此，HVECU 70将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为指定电压VHset，将目标电压VH*传送到马达ECU 40(步骤S140)，并且结束本例程。因此，能够抑制在相对低的车速将相对大的制动力输出到混合动力车辆。

在上文所述的实施例的混合动力车辆20中，在无逆变器行驶中加速器开启时，控制发动机22和升降压转换器55，使得第一马达MG1的反电动势电压Vcef1变得高于高电压侧电力线54a的电压VH，以及基于第一马达MG1的再生转矩Tcef1和拖曳阻力矩Tdrg1的驱动转矩被输出到驱动轴36。在无逆变器行驶中加速器关闭时，使第一马达MG1的转速Nm1变小，并且使高电压侧电力线54a的电压VH低于当加速器开启时的电压。结果，与简单地降低第一马达MG1的转速Nm1的情形相比，能够充分地降低驱动轴36的总转矩(可以充分增加为制动转矩)。由此，可以确保混合动力车辆的足够的制动力。另外，设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*，使得最小化驱动轴36的总转矩(作为制动转矩，被最大化)。这使得可以最大化作为制动转矩的驱动轴36的转矩。由此，可以确保混合动力车辆的更足够的制动力。

在本实施例的混合动力车辆20中，根据在无逆变器行驶中当加速器关闭时的车速V与阈值Vlo之间的大小关系，设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*。然而，除车速V和阈值Vlo之间的大小关系外，还可以根据车速V和大于阈值Vlo的阈值Vhi之间的大小关系来设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*。在图7中示出在这种情况下的控制例程的一个示例。图7的控制例程除了添加了步骤S125的处理外，与图4的控制程序类似。因此，由相同的步骤编号表示相同的处理，并且省略其详细描述。

在图7的控制程序中，在步骤S120，当车速V等于或大于阈值Vlo时，HVECU 70将车速V与阈值Vhi比较(步骤S125)。当车速V为等于或小于阈值Vhi时，HVECU 70将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为比指定电压VHset更低的电压，将目标电压VH*传送到马达ECU 40(步骤S130)，并且结束本例程。当车速V高于阈值Vhi时，HVECU 70将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为指定电压VHset，将目标电压VH*传送到马达ECU 40(步骤S140)，并且结束本例程。

此处，阈值Vhi是用于确定当使高电压侧电力线54a的电压VH低于当加速器开启时的电压(指定电压VHset)时，大电流是否可能流入第二逆变器42、升降压转换器55以及电池50的阈值。例如，可以将诸如80km/h,90km/h和100km/h的值用作阈值Vhi。当降低高电压侧电力线54a的电压VH时，通过从第二马达MG2的反电动势电压Vcef2减去高电压侧电力线54a的电压VH得到的值(Vcef2-VH)增加。相应地，流入第二逆变器42、升降压转换器55和电池50的电流增加。由于随着车速V更高，第二马达MG2的反电动势电压Vcef2变得越大，因此该电流增加。考虑到保护第二逆变器42、升降压转换器55和电池50，最好抑制在其中流动的大电流。在变型中，当车速V等于或大于阈值Vlo时，高电压侧电力线54a的电压VH不会从当加速器开启时获得的电压下降。因此，能够更充分地保护第二逆变器42、升降压转换器55以及电池50。

在无逆变器行驶中当加速器关闭时车速V等于或大于阈值Vlo时，实施例的混合动力车辆20使高电压侧电力线54a的电压VH低于当加速器开启时的电压VH。当车速V小于阈值Vlo时，使高电压侧电力线54a的电压VH与加速器开启时的电压VH相同。然而，无论车速V与阈值Vlo之间的大小关系如何，可以使高电压侧电力线54a的电压VH低于当加速器开启时的电压VH。

在本实施例的混合动力车辆20中，在无逆变器行驶中当加速器关闭时车速V等于或大于阈值Vlo时，设定高电压侧电力线54a的目标电压VH*，使得驱动轴36的总转矩被最小化(作为制动转矩，被最大化)。然而，当高电压侧电力线54a的目标电压VH*被设定在低于当加速器开启时获得的电压(指定电压VHset)的限制内时，驱动轴36的总转矩不被最小化。在这种情况下，不管第一马达MG1和第二马达MG2的转速Nm1,Nm2如何，可以将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为比指定电压VHset低几十电压的电压或电池50的电压Vb。

在本实施例的混合动力车辆20中，将发动机22的目标转速Ne*设定到在无逆变器行驶中当加速器开启时的可容许下限转速Nemin。然而，也可以将发动机22的目标转速Ne*设定为稍微大于可容许下限转速Nemin的转速，诸如200rpm,300rpm和400rpm。

在本实施例的混合动力车辆20中，在无逆变器行驶中当加速器开启时，将高电压侧电力线54a的目标电压VH*设定为指定电压VHset，并且将第一马达MG1的目标转速Nm1*设定为指定的Nm1set。然而，第一马达MG1的目标转速Nm1*和高电压侧电力线54a的目标电压VH*可以被设定为使得随着加速器操作量Acc更大，第一马达MG1的再生转矩Tcef1和拖曳阻力矩Tdrg1的绝对值MG1以及从而驱动轴36的驱动转矩的绝对值增加越多。例如，考虑将第一马达MG1的目标转速Nm1*设定为随着加速器操作量Acc更大而趋向于变得更大的值。

尽管本实施例的混合动力车辆20使用电池50作为蓄电装置，但是可以使用诸如电容器的任何装置，只要该装置可以存储电力即可。

尽管本实施例的混合动力车辆20包括发动机ECU 24、马达ECU40、电池ECU 52和HVECU70，但是可以将至少两个ECU配置为单一电子控制单元。

描述实施例的主要元件与在发明内容中所述的本发明的主要元件之间的对应关系。在该实施例中，发动机22是“发动机”的一个示例。第一马达MG1对应于“第一马达”，以及行星齿轮组30是“行星齿轮组”的一个示例。第二马达MG2是“第二马达”的一个示例。第一逆变器41是“第一逆变器”的一个示例。第二逆变器42是“第二逆变器”的一个示例。电池50是“蓄电装置”的一个示例。升降压转换器55是“升降压转换器”的一个示例。HVECU 70、发动机ECU24和马达ECU 40是“电子控制单元”的示例。

由于本实施例的主要元件和发明内容中所述的本发明的主要元件之间的对应关系是提供用于执行在发明内容中所述的本发明的模式的具体描述的一个示例，因此，该对应关系不旨在限制在发明内容所述的发明的要素。更具体而言，应该基于其中的描述来解释在发明内容中所公开的发明，并且这些实施例仅仅是在发明内容中所公开的发明的具体示例。

尽管已经使用实施例描述了用于执行本发明的模式，但是本发明不以任何方式限于所公开的实施例。当然，应当理解到，在不脱离本发明范围的情况下，可以以各种方式实施本发明。

本发明适用于诸如制造混合动力车辆的领域。

Claims (7)

1.一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机；第一马达，所述第一马达被配置成伴随所述第一马达的旋转而产生反电动势电压；第二马达，所述第二马达连接到与所述混合动力车辆的驱动轮耦接的驱动轴，所述第二马达被配置成伴随所述第二马达的旋转产生反电动势电压；行星齿轮组，所述行星齿轮组包括连接到三个轴的三个旋转元件，所述轴包括所述第一马达的轴、所述发动机的轴以及所述驱动轴，所述三个旋转元件被连接成使得在共线图中按所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴的顺序排列所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴；第一逆变器，所述第一逆变器被配置为驱动所述第一马达；第二逆变器，所述第二逆变器被配置为驱动所述第二马达；蓄电装置；以及升降压转换器，所述升降压转换器被连接到低电压侧电力线和高电压侧电力线，所述低电压侧电力线与所述蓄电装置连接，所述高电压侧电力线与所述第一逆变器和所述第二逆变器连接，所述升降压转换器被配置成在所述低电压侧电力线与所述高电压侧电力线之间传输电力，同时改变所述电力的电压，

所述混合动力车辆的特征在于进一步包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：

(i)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述第一逆变器和所述第二逆变器的栅极切断并且所述发动机运转的所述混合动力车辆的特定行驶期间当加速器开启时，所述第一马达的反电动势电压变得高于所述第一逆变器的直流侧电压和所述第二逆变器的直流侧电压，并且通过所述行星齿轮组将转矩从所述第一马达输出到所述驱动轴，以及

(ii)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，与当所述加速器开启时相比，所述第一马达的转速变得更小并且所述高电压侧电力线的电压变得更低。

2.根据权利要求1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成：

(i)设定所述高电压侧电力线的目标电压，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，所述驱动轴的总转矩作为制动转矩最大化，以及

(ii)控制所述升降压转换器，使得所述高电压侧电力线的电压变为所述目标电压。

3.根据权利要求1或2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成：

(i)控制所述升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，并且当车速处于指定范围中时，所述高电压侧电力线的电压变得低于当所述加速器开启时的电压，以及

(ii)控制所述升降压转换器，使得当所述车速超出所述指定范围时，所述高电压侧电力线的电压变得等于当所述加速器开启时的电压。

4.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于：

所述车速的所述指定范围具有下限，所述下限是用于确定所述混合动力车辆是否需要确保指定大小的制动力的阈值。

5.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于：

所述车速的所述指定范围具有上限，所述上限是用于当使所述高电压侧电力线的电压低于当所述加速器开启时的电压时，确定指定值以上的电流是否可能流至所述第二逆变器、所述升降压转换器和所述蓄电装置的阈值。

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成控制所述发动机，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，所述发动机以可容许下限转速旋转。

7.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括：发动机；第一马达，所述第一马达被配置成伴随所述第一马达的旋转而产生反电动势电压；第二马达，所述第二马达连接到与所述混合动力车辆的驱动轮耦接的驱动轴，所述第二马达被配置成伴随所述第二马达的旋转产生反电动势电压；行星齿轮组，所述行星齿轮组包括连接到三个轴的三个旋转元件，所述轴包括所述第一马达的轴、所述发动机的轴以及所述驱动轴，所述三个旋转元件被连接成使得在共线图中按所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴的顺序排列所述第一马达、所述发动机和所述驱动轴；第一逆变器，所述第一逆变器被配置为驱动所述第一马达；第二逆变器，所述第二逆变器被配置为驱动所述第二马达；蓄电装置；以及升降压转换器，所述升降压转换器被连接到低电压侧电力线和高电压侧电力线，所述低电压侧电力线与所述蓄电装置连接，所述高电压侧电力线与所述第一逆变器和所述第二逆变器连接，所述升降压转换器被配置成在所述低电压侧电力线与所述高电压侧电力线之间传输电力，同时改变所述电力的电压，所述控制方法的特征在于，包括：

(i)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述第一逆变器和所述第二逆变器的栅极切断并且所述发动机运转的所述混合动力车辆的特定行驶期间当加速器开启时，所述第一马达的反电动势电压变得高于所述第一逆变器的直流侧电压和所述第二逆变器的直流侧电压，并且通过所述行星齿轮组将转矩从所述第一马达输出到所述驱动轴，以及

(ii)控制所述发动机和所述升降压转换器，使得在所述特定行驶期间当所述加速器关闭时，与当所述加速器开启时相比，所述第一马达的转速变得更小并且所述高电压侧电力线的电压变得更低。