CN108688650A - 混合动力车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种混合动力车辆及其控制方法。该混合动力车辆的电子控制单元控制引擎和逆变器以执行无逆变器行驶。无逆变器行驶下述行驶状态：逆变器被设定为栅极阻断状态，并且当要通过引擎的输出进行旋转的旋转电气装置生成电力时，由该旋转电气装置输出的转矩的反作用力被施加至输出轴。当在无逆变器行驶期间混合动力车辆的排档从向前档位切换到非向前档位时，电子控制单元控制转换器以将电力线的电压调整为预定最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压。

Description

混合动力车辆及其控制方法

技术领域

本公开内容涉及混合动力车辆及其控制方法，并且具体地涉及混合动力车辆的跛行回家模式，在该跛行回家模式中，引擎、旋转电气装置和输出轴通过行星齿轮机构彼此连接。

背景技术

在日本未审查专利申请公开第2013-203116(JP 2013-203116A)号等中公开的混合动力车辆的动力系统配置的一个方面是其中引擎以及第一电动机和第二电动机通过行星齿轮机构彼此连接的配置。混合动力车辆被配置成包括驱动第一电动机和第二电动机的逆变器以及将逆变器的输入电压升高至等于或大于电池的输出电压的转换器。

在混合动力车辆中，当逆变器中发生故障时，执行将逆变器维持在栅极阻断状态(gate blocking state)下的跛行回家模式(在下文中，跛行回家模式将被称为“无逆变器行驶”，并且用于跛行回家模式的控制将被称为“无逆变器行驶控制”)。具体地，在逆变器的每个开关元件被维持在关断状态(栅极阻断状态)的状态下，通过利用引擎的输出机械地(动态地)旋转第一电动机，第一电动机生成反电动势。通过将从第一电动机生成的转矩(反转矩)经由行星齿轮机构沿正方向(向前)施加至输出轴(行星齿轮机构的齿圈)来确保行驶转矩(参照JP2013-203116A)。

发明内容

例如，在无逆变器行驶控制期间，在当混合动力车辆停止时排档(shift range)从向前档位(D档位等)切换到非向前档位(N档位、P档位等)的情况下，认为引擎可能停止以不向输出轴输出转矩。然而，由于在无逆变器行驶控制期间逆变器处于栅极阻断状态，所以在无逆变器行驶控制中暂时停止引擎造成以下问题：不能使用逆变器和电动机启动引擎，并且不能执行无逆变器行驶。

因此，例如，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，认为可以通过将设置在电力存储装置与逆变器之间的转换器设定为栅极阻断状态以阻断从第一电动机至电力存储装置的电流的流动，来抑制在第一电动机中生成反转矩以及伴随着反转矩的驱动转矩。然而，当排档从向前档位切换到非向前档位时，通过立即阻断从第一电动机至电力存储装置的电流的流动来切断由第一电动机生成的转矩(反转矩)可能会造成以下问题。即，通过接收还没有根据排档的切换而减小的引擎的转矩，第一电动机的旋转速度可能迅速增加，以及伴随着第一电动机的旋转速度的迅速增加的反向电压的迅速增加可能引起系统电压(转换器与逆变器之间的电压)的过电压。

本公开内容提供了一种混合动力车辆及其控制方法，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换至非向前档位时，该混合动力车辆及其控制方法可以继续无逆变器行驶并且抑制系统电压的过电压。

本公开内容的第一方面涉及一种混合动力车辆。混合动力车辆包括引擎、旋转电气装置、输出轴、行星齿轮机构、电力存储装置、转换器、逆变器以及电子控制单元。旋转电气装置包括设置有永磁体的转子。输出轴连接至混合动力车辆的驱动轮。行星齿轮机构将引擎、旋转电气装置的转子和输出轴彼此机械地连接。行星齿轮机构被配置成在旋转电气装置、引擎和输出轴之间传递转矩。电力存储装置被配置成是可再充电的。转换器被设置在电力存储装置与电力线之间。转换器被配置成将电力线的电压(系统电压)调整至等于或大于电力存储装置的电压。逆变器连接在电力线与旋转电气装置之间。逆变器被配置成在电力线与旋转电气装置之间转换电力。电子控制单元被配置成控制引擎和逆变器以执行无逆变器行驶。无逆变器行驶是下述行驶状态：逆变器被设定为栅极阻断状态，并且当要通过引擎的输出进行旋转的旋转电气装置生成电力时由旋转电气装置输出的转矩的反作用力被施加至输出轴。电子控制单元被配置成当在无逆变器行驶期间混合动力车辆的排档从向前档位切换到非向前档位时，控制转换器以将电力线的电压调整为预定最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压。

本公开内容的第二方面涉及一种控制混合动力车辆的方法。混合动力车辆包括引擎、旋转电气装置、输出轴、行星齿轮机构、电力存储装置、转换器、逆变器和电子控制单元。旋转电气装置包括设置有永磁体的转子。输出轴连接至混合动力车辆的驱动轮。行星齿轮机构将引擎、旋转电气装置的转子和输出轴彼此机械地连接。行星齿轮机构被配置成在旋转电气装置、引擎和输出轴之间传递转矩。电力存储装置被配置成是可再充电的。转换器被设置在电力存储装置与电力线之间。转换器被配置成将电力线的电压(系统电压)调整至等于或大于电力存储装置的电压。逆变器连接在电力线与旋转电气装置之间。逆变器被配置成在电力线与旋转电气装置之间转换电力。电子控制单元被配置成控制引擎、转换器和逆变器。该方法包括：通过电子控制单元执行无逆变器行驶。无逆变器行驶是下述行驶状态：逆变器被设定为栅极阻断状态，并且当要通过引擎的输出进行旋转的旋转电气装置生成电力时由旋转电气装置输出的转矩(反转矩)的反作用力被施加至输出轴。该方法包括：当在执行无逆变器行驶期间混合动力车辆的排档从向前档位切换到非向前档位时，由电子控制单元将电力线的电压调整为预定最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压。

在混合动力车辆及其控制方法中，当在无逆变器行驶期间排档从向前档位切换到非向前档位时，控制转换器以将系统电压调整为预定最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压。因此，旋转电气装置的旋转速度被限制在旋转电气装置的反向电压变得等于最大电压电平时的旋转速度水平。因此，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，混合动力车辆及其控制方法可以继续无逆变器行驶并且抑制系统电压的过电压。

在根据本公开内容的第一方面的混合动力车辆中，电子控制单元被配置成：在电力线的电压被调整为最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压之后，当旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下时，将转换器控制在栅极阻断状态。

根据本公开内容的第一方面，可以通过将转换器设定为栅极阻断状态来将旋转电气装置的转矩设定为零。由于在旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下之后转换器被控制在栅极阻断状态，所以不发生系统电压的过电压。

例如，可以基于在引擎的转矩由于排档从向前档位切换到非向前档位而减小之后的时间处的旋转电气装置的旋转速度来设定预定旋转速度。

在根据本公开内容的第一方面的混合动力车辆中，电子控制单元可以被配置成：当在电力线的电压被调整为最大电压或在距最大电压预定范围内的电压之后经过了预定时间段时，将转换器控制在栅极阻断状态。

根据本公开内容的第一方面，可以在不获取旋转电气装置的旋转速度的情况下用简单的配置来抑制系统电压的过电压。

根据本公开内容的第一方面所述的混合动力车辆可以还包括设置在电力存储装置与转换器之间的继电器。电子控制单元可以被配置成：在电力线的电压被调整为最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压之后，当旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下时，将继电器控制在断开状态。

根据本公开内容的第一方面，可以通过将继电器控制在断开状态来将旋转电气装置的转矩设定为零。由于在旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下之后继电器被控制在断开状态，所以不发生系统电压的过电压。

根据本公开内容的第一方面的混合动力车辆可以还包括设置在电力存储装置与转换器之间的继电器。电子控制单元可以被配置成：当在电力线的电压被调整为最大电压或者在距最大电压预定范围内的电压之后经过了预定时间段时，将继电器控制在断开状态。

根据本公开内容的第一方面，可以在不获取旋转电气装置的旋转速度的情况下用简单的配置来抑制系统电压的过电压。

根据本公开内容的方面，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，可以继续无逆变器行驶，并且可以抑制系统电压的过电压。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且在附图中：

图1是示意性地示出根据本公开内容的第一实施方式的混合动力车辆的整体配置的框图；

图2是描述图1中所示的车辆的电气系统的配置的电路框图；

图3是示意性地示出在无逆变器行驶期间电气系统的配置的图；

图4是用于描述无逆变器行驶期间每个旋转元件的行为的共线图(collineardiagram)；

图5是用于描述电动发电机(motor generator)的旋转速度、系统电压、反向电压、在电动发电机中流动的电流以及反转矩之间的关系的曲线图。

图6是示意性地示出当在无逆变器行驶控制期间沿着电流路径流动的电流被阻断时电气系统的配置的图；

图7是作为描述在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位的情况下、转换器的栅极被立即阻断时电动发电机的行为等的参考示例的时序图；

图8是描述在第一实施方式中、当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时电动发电机的行为等的时序图；

图9是用于描述根据第一实施方式的混合动力车辆中的行驶控制的流程图；

图10是用于描述逆变器的三相接通控制的图；

图11是用于描述修改示例的混合动力车辆中的行驶控制的流程图；

图12是示意性地示出在第二实施方式中、当在无逆变器行驶控制期间沿着电流路径流动的电流被阻断时电气系统的配置的图；

图13是用于描述根据第二实施方式的混合动力车辆中的行驶控制的流程图；以及

图14是示出行星齿轮机构的另一配置示例的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的实施方式。附图中的相同或相应的部分将用相同的附图标记指代，并且将不重复对这样的部分的描述。

第一实施方式

混合动力车辆的整体配置

图1是示意性地示出根据本公开内容的第一实施方式的混合动力车辆的整体配置的框图。参照图1，车辆1包括引擎100、电动发电机10、20、行星齿轮机构30、驱动轮50、连接至驱动轮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和电子控制单元(ECU)300。

车辆1使用引擎100和电动发电机20中的至少一个的动力行驶。在下面描述的车辆1的正常行驶中，车辆1的行驶状态可以在电动车辆行驶(EV行驶)与混合动力车辆行驶(HV行驶)之间切换。EV行驶不使用引擎100的动力而使用电动发电机20的动力。HV行驶使用引擎100和电动发电机20两者的动力。

引擎100是诸如汽油引擎或柴油引擎的内燃引擎。引擎100根据来自ECU 300的控制信号生成用于车辆1行驶的动力。由引擎100生成的动力输出到行星齿轮机构30。

引擎旋转速度传感器410被设置在引擎100中。引擎旋转速度传感器410检测引擎100的旋转速度Ne，并且将指示旋转速度Ne的检测结果的信号输出到ECU 300。

例如，电动发电机10、20中的每个都是三相交流永磁同步电机。当引擎100启动时，电动发电机10(旋转电气装置：MG1)使用电池150的电力使引擎100的曲轴(crankshaft)110旋转。电动发电机10可以使用引擎100的动力来生成电力。由电动发电机10生成的交流电力由PCU200转换为直流电力以对电池150进行充电。由电动发电机10生成的交流电力可以提供给电动发电机20。

电动发电机20(旋转电气装置：MG2)的转子机械地连接至输出轴60。电动发电机20使用从电池150供给的电力和由电动发电机10生成的电力中的至少一个来使输出轴60旋转。电动发电机20可以通过再生制动来生成电力。由电动发电机20生成的交流电力由PCU200转换为直流电力以对电池150进行充电。虽然在图1中的示例中电动发电机20的转子直接连接至输出轴60，但是也可以通过变速器(减速齿轮)将转子机械地连接至输出轴60。

分解器(resolver)421被设置在电动发电机10中。分解器421检测电动发电机10的旋转速度Nm1并且将指示旋转速度Nm1的检测结果的信号输出到ECU 300。类似地，分解器422被设置在电动发电机20中。分解器422检测电动发电机20的旋转速度Nm2并且将指示旋转速度Nm2的检测结果的信号输出到ECU 300。

行星齿轮机构30被配置成将引擎100、电动发电机10和输出轴60彼此机械连接，以在引擎100、电动发电机10和输出轴60之间传递转矩。具体地，行星齿轮机构30包括作为旋转元件的太阳齿轮S、齿圈R、行星架CA和小齿轮P。太阳齿轮S连接至电动发电机10的转子。齿圈R连接至输出轴60。小齿轮P与太阳齿轮S和齿圈R啮合。行星架CA连接至引擎100的曲轴110并且保持小齿轮P，使得小齿轮P可以自转和公转。

电池150被示出作为被配置成可充电的电力存储装置的代表性示例。电池150代表性地配置有诸如镍氢二次电池或锂离子二次电池的二次电池。可以使用诸如双电层电容器的电容器作为电力存储装置。

SMR 160连接至电池150与PCU 200之间的电力线。SMR 160根据来自ECU 300的控制信号SE在电池150与PCU 200之间的导通状态(接通)与阻断状态(关断)之间切换。

PCU 200使从电池150输出的直流电力升压。PCU 200将升压后的电压转换成交流电压并且将该交流电压提供给电动发电机10、20。PCU 200将由电动发电机10、20生成的交流电力转换为直流电力并且将该直流电力供给至电池150。将参照图2描述PCU 200的详细配置。

车辆1还包括换档杆500和位置传感器510。换档杆500是用于使得用户能够选择车辆1的排档的装置。当用户操作换档杆500时，位置传感器510检测换档杆500的位置(换档位置)SFT并且将指示换档位置SFT的检测结果的信号输出至ECU 300。ECU 300设定与换档位置SFT对应的排档。排档包括诸如驱动(D)档位和制动(B)档位的向前档位，以及诸如停车(P)档位、倒档(R)档位和空(N)档位的非向前档位。

ECU 300被配置成包括中央处理单元(CPU)、存储器、输入和输出缓冲器等(未示出)。ECU 300基于存储在存储器中的地图和程序以及来自每个传感器和装置的信号，来控制每个装置以将车辆1设定为期望的行驶状态。不仅可以使用软件而且可以使用专用硬件(电子电路)来处理各种控制。虽然在图1中将ECU 300示出为单个元件，但是ECU 300可以被设置成划分为每个相关功能多个单元。

当在引擎100停止期间(在燃料供应停止期间)存在启动引擎100的请求时，ECU300控制PCU 200(更具体地，下面描述的逆变器221)，使得电动发电机10生成用于起动(crank)引擎100的转矩。当引擎100的旋转速度Ne通过起动而达到预定旋转速度时，开始对引擎100的燃料喷射控制和点火控制。因此，引擎100被启动。

电气系统配置

图2是描述车辆1的电气系统的配置的电路框图。参照图2，监测单元440被设置在电池150中。监测单元440检测电池150的输出电压(电池电压)VB、相对于电池150的输入/输出电流IB以及电池150的温度TB。监测单元440将指示检测结果的信号输出到ECU 300。

PCU 200包括电容器C1、转换器210、电容器C2、逆变器221、222、电压传感器230以及电流传感器241、242。电容器C1与电池150并联连接。电容器C1使转换器210的低电压侧(电池150侧)的电压波动平滑。

转换器210配置有可逆电流升压斩波器电路并且包括电抗器L1、开关元件Q1、Q2以及二极管D1、D2。例如，开关元件Q1、Q2和下面描述的逆变器221、222的开关元件Q3至Q14中的每一个均是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。开关元件Q1、Q2在电力线PL与电力线NL之间彼此串联连接。二极管D1、D2分别与开关元件Q1、Q2反向并联连接。电抗器L1的第一端连接至电池150的高电势侧。电抗器L1的第二端连接至开关元件Q1与开关元件Q2之间的连接点。

转换器210根据用于开关元件Q1、Q2中的每个的开关操作的脉冲宽度调制(PWM)控制信号PWMC将电力线PL、NL之间的电压(在下文中，称为“系统电压”)VH升高至等于或大于电池150的输出电压VB。当系统电压VH低于目标电压VH*时，转换器210对来自电池150的电力进行升压并且将升压后的电力提供给电力线PL。当系统电压VH高于目标电压VH*时，转换器210使来自电力线PL的电流流动至电池150。当转换器210从ECU 300接收到栅极阻断信号SDNC时，转换器210将开关元件Q1、Q2中的每个设定为非导通状态。因此，将转换器210设定成栅极阻断状态。

电容器C2连接在电力线PL与电力线NL之间。电容器C2使电力线PL与电力线NL之间的电压、即系统电压VH的波动平滑。电压传感器230检测电容器C2两端之间的电压、即系统电压VH，并且将指示系统电压VH的检测结果的信号输出到ECU 300。

逆变器221包括U相臂1U、V相臂1V和W相臂1W。每个相臂在电力线PL、NL之间彼此并联连接。U相臂1U包括彼此串联连接的开关元件Q3、Q4。V相臂1V包括彼此串联连接的开关元件Q5、Q6。W相臂1W包括彼此串联连接的开关元件Q7、Q8。二极管D3至D8分别与开关元件Q3至Q8反向并联连接。

每个相臂的中点连接至与电动发电机10对应的线圈。即，U相线圈的第一端连接至开关元件Q3、Q4之间的中点。V相线圈的第一端连接至开关元件Q5、Q6之间的中点。W相线圈的第一端连接至开关元件Q7、Q8之间的中点。每个相线圈的第二端彼此连接以构成中性点。

当逆变器221被供给系统电压VH时，逆变器221将直流电压转换成交流电压，并且根据用于开关元件Q3至Q8中的每个的开关操作的PWM控制信号PWMI驱动电动发电机10。因此，电动发电机10被驱动以生成由转矩指令值指定的转矩。当逆变器221从ECU 300接收到栅极阻断信号SDN1时，逆变器221将开关元件Q3至Q8中的每个设定为非导通状态。因此，将逆变器221设定为栅极阻断状态。逆变器222的配置与逆变器221的配置等同。因此，将不会重复对该配置的描述。

电流传感器241检测在电动发电机10中流动的电流(在下文中，称为“电机电流”)IM1。电流传感器241将指示电机电流IM1的检测结果的信号输出到ECU 300。在下文中，将从电动发电机10至电池150的方向称为电机电流IM1的正方向。以与电流传感器241的方式相同的方式，电流传感器242检测在电动发电机20中流动的电机电流IM2。电流传感器242将指示电机电流IM2的检测结果的信号输出到ECU 300。

正常行驶和无逆变器行驶

ECU 300可以使车辆1以正常模式和跛行回家模式中的任何控制模式行驶。正常模式是车辆1在需要时在EV行驶与HV行驶之间切换的情况下行驶的模式。换言之，正常模式是允许使用逆变器221、222来电驱动电动发电机10、20的模式。在下文中，正常模式下的行驶将被称为“正常行驶”。

当出现故障使得不能使用逆变器221、222来正常地电驱动电动发电机10、20时，应用跛行回家模式。在跛行回家模式下，如JP2013-203116A中所公开的那样，车辆1通过无逆变器行驶来行驶。代表性地，当诸如电流传感器241、242的由逆变器221、222执行的控制所需的部件中出现故障时，车辆1在逆变器221、222被设定为栅极阻断状态的情况下通过驱动引擎100来行驶。换言之，跛行回家模式是禁止使用逆变器221、222来电驱动电动发电机10、20的模式。

图3是示意性地示出在无逆变器行驶期间电气系统的配置的图。参照图3，在无逆变器行驶期间，包括在逆变器221中的全部开关元件Q3至Q8响应于栅极阻断信号SDN1而被设定为非导通状态。因此，包括在逆变器221中的二极管D3至D8构成三相全波整流电路。类似地，虽然在图3中未示出，但是包括在逆变器222中的全部开关元件Q9至Q14(图2)响应于栅极阻断信号SDN2而被设定为非导通状态。因此，包括在逆变器222中的二极管D9至D14构成三相全波整流电路。开关元件Q1、Q2中的每个的开关操作(PWM操作)根据转换器210中的控制信号PWMC来继续。

引擎100在无逆变器行驶期间被驱动。因此，从引擎100输出引擎转矩Te。引擎转矩Te机械地(动态地)使电动发电机10旋转。永磁体12被设置在电动发电机10的转子中。因此，由引擎转矩Te引起的永磁体12的旋转生成反向电压Vc。当反向电压Vc变得高于系统电压VH时，二极管D3、D5、D7被设定为导通状态。因此，电机电流IM1沿着电动发电机10与电池150之间的电流路径CP流动，并且电动发电机10生成电力。此时，在电动发电机10中生成沿着阻止电动发电机10的旋转的方向施加的转矩(反转矩Tc)。

图4是用于描述在无逆变器行驶期间每个旋转元件的行为的共线图。参照图4，通过图1描述的行星齿轮机构30的配置引起太阳齿轮S的旋转速度(＝旋转速度Nm1)、行星架CA的旋转速度(＝引擎旋转速度Ne)以及齿圈R的旋转速度(＝旋转速度Nm2)之间的在共线图上的线性关系。

如以上所述，当在无逆变器行驶期间通过引擎转矩Te机械地使电动发电机10旋转时，电动发电机10生成沿阻止电动发电机10旋转的方向(负方向)的反转矩Tc。当反转矩Tc从电动发电机10施加到太阳齿轮S时，在齿圈R中生成作为反转矩Tc的反作用力的沿正方向(向前方向)施加的驱动转矩Tep。利用驱动转矩Tep实现车辆1的无逆变器行驶。

在电动发电机10的旋转速度Nm1、系统电压VH、反向电压Vc、电机电流IM1和反转矩Tc之间存在下面描述的关系。

图5是用于描述电动发电机10的旋转速度Nm1、系统电压VH、反向电压Vc、电机电流IM1和反转矩Tc之间的关系的曲线图。在图5中，横轴表示电动发电机10的旋转速度Nm1，并且纵轴从顶部起表示电动发电机10的反向电压Vc、电机电流IM1和反转矩Tc。

参照图5，在电动发电机10中生成的反向电压Vc具有随着旋转速度Nm1的增加而具有更高值的特性。在旋转速度Nm1低于Nth的区域中，反向电压Vc低于系统电压VH。即，当反向电压Vc与系统电压VH之间的电压差由ΔV(＝Vc－VH)表示时，电压差ΔV具有负值。在这样的情况下，由于二极管D3、D5、D7处于非导通状态，所以电机电流IM1不沿电流路径CP从电动发电机10流向电池150，并且电动发电机10不生成电力。因此，不生成反转矩Tc。

在旋转速度Nm1高于Nth的区域中，反向电压Vc高于系统电压VH，并且电压差ΔV具有正值。因此，二极管D3、D5、D7被设定为导通状态，并且电机电流IM1沿着电流路径CP流动。电机电流IM1随着电压差ΔV的增加而增加。在电动发电机10中生成反转矩Tc，并且生成作为反转矩Tc的反作用力的驱动转矩Tep(图4)。

例如，在无逆变器行驶控制期间，在当车辆1暂时停止时车辆1的排档被操作为非向前档位(P档位、R档位或N档位)的情况下，可能出现以下问题。

例如，在无逆变器行驶控制期间，在当车辆1暂时停止时车辆1的排档从向前档位切换到非向前档位的情况下，可以通过使引擎100停止来抑制反转矩Tc和伴随着反转矩Tc的驱动转矩Tep的生成。然而，由于逆变器221在无逆变器行驶控制期间处于栅极阻断状态，所以当引擎100暂时停止时，不能通过使用电动发电机10起动引擎100来再次启动引擎100。结果，无法继续无逆变器行驶。

如以上所述，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，需要通过将引擎100维持在驱动状态并且抑制由作为不需要的转矩的反转矩Tc引起的驱动转矩Tep的生成来继续无逆变器行驶。

因此，认为当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，可以通过阻断在电动发电机10与电池150之间流动的电机电流IM1并且将引擎100维持在驱动状态，来抑制电动发电机10生成反力矩Tc。因此，可以在不停止引擎100的情况下抑制反转矩Tc和驱动转矩Tep的生成，并且可以继续无逆变器行驶。

图6是示意性地示出当在无逆变器行驶控制期间沿着电流路径CP流动的电机电流IM1被阻断时电气系统的配置的图。参照图6，可以通过使用栅极阻断信号SDNC将转换器210设定为栅极阻断状态来阻断电机电流IM1。由于逆变器221(222)和转换器210两者均处于栅极阻断状态，所以电流不沿从电动发电机10(20)至电池150的方向以及从电池150至电动发电机10(20)的方向中的任何方向流动。

然而，当排档从向前档位切换到非向前档位时，通过立即阻断从电动发电机10向电池150的电流的流动来切断由电动发电机10生成的反转矩Tc可能会造成以下问题。即，通过接收还没有根据排档的切换而减小的引擎100的转矩Te，电动发电机10的旋转速度Nm1可能迅速增加，并且伴随着电动发电机10的旋转速度Nm1的迅速增加的反向电压Vc的迅速增加可能引起系统电压VH的过电压。

图7是作为描述在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位的情况下、转换器210的栅极被立即阻断时电动发电机10的行为等的参考示例的时序图。在图7中，横轴表示经过的时间段，并且纵轴从顶部起表示排档、转换器210的操作、引擎转矩Te以及电动发电机10的反转矩Tc和旋转速度Nm1。

参照图7，在时刻t1之前执行无逆变器行驶。在时刻t1之前，排档被选择为D档位，并且转换器210执行正常控制。正常控制是如下控制：通过根据来自ECU 300的控制信号PWMC执行开关元件Q1、Q2中的每一个的开关操作，来将电力线PL、NL之间的电压升高到等于或大于电池150的输出电压VB。在无逆变器行驶期间，降低系统电压VH有助于确保反转矩Tc。因此，例如，优选地将无逆变器行驶期间的系统电压VH调整为比电池150的输出电压(额定电压)稍高的电压V0。

在时刻t1之前，从引擎100输出用于无逆变器行驶的引擎转矩Te，并且在电动发电机10(MG1)中生成反转矩Tc。

例如，在时刻t1处，当车辆1暂时停止时排档从D档位切换到作为非向前档位的N档位，并且根据排档的切换立即关断转换器210(栅极阻断状态)。当转换器210关断时，在电动发电机10与电池150之间流动的电机电流IM1被阻断，并且电动发电机10的反转矩Tc立即变为零。

当排档从D档位切换到N档位时，引擎100的转矩Te减小。然而，引擎100的转矩响应性低于电动发电机10的转矩响应性。因此，当电动发电机10的反转矩Tc根据转换器210的关断立即变为零时，引擎100的转矩Te还没有减小，并且电动发电机10的旋转速度Nm1迅速增加。于是，电动发电机10的反向电压Vc也随着旋转速度Nm1的迅速增加而迅速增加，并且可能导致系统电压VH的过电压。

因此，当在根据第一实施方式的混合动力车辆中的无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换至非向前档位时，转换器210不被立即设定为栅极阻断状态，并且转换器210被控制以将系统电压VH调整为最大电压。例如，最大电压是可以由转换器210调整的系统电压VH的最大设计值。因此，电动发电机10的旋转速度Nm1被限制在电动发电机10的反向电压Vc变为等于系统电压VH的最大电压电平时的旋转速度水平。因此，抑制了系统电压VH的过电压。当在引擎100的转矩Te减小之后旋转速度Nm1减小时，转换器210被设定为栅极阻断状态。

因此，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，根据第一实施方式的混合动力车辆可以继续无逆变器行驶并且抑制系统电压VH的过电压。在紧接着排档从向前档位切换到非向前档位之后的系统电压VH不需要恰好是最大电压，并且可以是在距最大电压预定范围内的电压。

图8是描述在第一实施方式中、当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时电动发电机10的行为等的时序图。图8与图7对应。

参照图8，在图8中的示例中，在时刻t1之前也执行无逆变器行驶。在时刻t1之前的情况与在图7中所示的参考示例中的情况相同。

例如，在时刻t1处，在当车辆1暂时停止时排档从D档位切换到作为非向前档位的N档位的情况下，在第一实施方式中，转换器210如上面所述的那样不是立即关断，并且系统电压VH被调整为最大电压。因此，电动发电机10的旋转速度Nm1被限制在电动发电机10的反向电压Vc变为等于系统电压VH的最大电压电平时的旋转速度Nh的水平。原因是，当反向电压超过系统电压VH的最大电压时，电流通过转换器210流动至电池150。因此，在电动发电机10中生成反转矩，并且限制旋转速度Nm1。

当电动发电机10的旋转速度Nm1根据引擎100的转矩Te和旋转速度Ne的减小而减小时，转换器210被关断(栅极阻断状态)，因为即使在转换器210被关断时，反向电压Vc也不迅速增大(因为引擎100的转矩Te减小)。

图9是用于描述根据第一实施方式的混合动力车辆中的行驶控制的流程图。与流程图对应的控制处理由ECU 300反复执行。

参照图9，ECU 300确定是否可以使用逆变器221、222来正常地电驱动电动发电机10、20(步骤S10)。当电动发电机10、20可以被正常驱动(在S10中为“是”)时，ECU 300通过将控制模式设定为正常模式来使车辆1进行正常行驶(步骤S20)。然后，ECU 300转换至返回处理。

当电动发电机10、20不能被正常驱动时(在S10中为“否”)，ECU 300通过输出栅极阻断信号SDN1、SDN2将逆变器221、222设定为栅极阻断状态(步骤S30)。因此，可以保护逆变器221、222。

ECU 300确定引擎100是否正在工作(步骤S40)。当引擎100已经在工作时(在步骤S40中为“是”)，ECU 300维持引擎100的工作并且执行无逆变器行驶控制(步骤S95)。

具体地，转换器210执行PWM操作以将电流路径CP维持在电连接状态(导通状态)下，并且来自电动发电机10的电机电流IM1可以流动至电池150。ECU 300控制引擎100以调整旋转速度Ne，从而将旋转速度Nm1维持在反向电压Vc高于系统电压VH的区域(图5中旋转速度Nm1高于Nth的区域)中。因此，电机电流IM1继续沿着电流路径CP流动，并且可以生成反转矩Tc和驱动转矩Tep。

当ECU 300在步骤S40中确定引擎100停止时(在步骤S40中为“否”)，ECU 300确定车速V是否高于或等于预定值(步骤S50)。如下面将描述的，这样的处理用于确定引擎100是否可以通过逆变器221的三相接通控制而起动。车速V的预定值是预先被设定为用于确定引擎100是否可以被起动的阈值的值。

当车速V高于或等于预定值时，即，当车辆1正在以高于预定值的车速V进行EV行驶时(在步骤S50中为“是”)，ECU 300执行逆变器221的三相接通控制以起动引擎100(步骤S60)。

图10是用于描述逆变器221的三相接通控制的图。参照图10，在三相接通控制中，构成逆变器221的上臂的全部开关元件Q3、Q5、Q7被切换到导通状态。替选地，尽管未示出，但是构成下臂的全部开关元件Q4、Q6、Q8可以被切换为导通状态。例如，在通过执行三相接通控制来使电流如箭头AR1、AR2所示那样地流动时，在电动发电机10中生成沿阻止电动发电机10的旋转的方向施加的转矩(拖曳转矩(drag torque))。引擎100可以使用拖拽转矩来起动。

再次参照图9，当通过基于三相接通控制的起动来使引擎100的旋转速度Ne达到参考值时，ECU 300通过执行燃料喷射和点火来启动引擎100(步骤S70)。然后，ECU 300再次将逆变器221设定为栅极阻断状态(步骤S80)，并且转换到步骤S95的处理以执行无逆变器行驶控制。

随着电动发电机10的旋转速度Nm1减小，通过三相接通控制生成的拖拽转矩减小。例如，当在车辆1停止时引擎100停止的情况下(即，在电动发电机20的旋转速度Nm2等于零的情况下)，根据共线图上的关系旋转速度Nm1也等于零。因此，即使在执行三相接通控制时，电流也不流动，并且不生成拖拽转矩。因此，不能起动引擎100，并且不能启动引擎100。因此，当车速V低于预定值时(在步骤S50中为“否”)，即，在引擎100的停止的情况下车辆1停止时或者车辆1以低速进行EV行驶时，ECU 300使车辆1转换到因车辆1的电气系统停止而不能行驶的状态(未就绪状态)(步骤S90)。

在无逆变器行驶的执行期间，ECU 300基于来自位置传感器510的信号来检测与换档位置SFT对应的排档(步骤S100)。ECU 300确定检测的排档是否是非向前档位(步骤S110)。

当ECU 300确定排档是向前档位、即D档位或B档位(在步骤S110中为“否”)时，ECU300将系统电压VH的目标电压VH*设定为预定电压V0，并且控制转换器210以将系统电压VH调整到预定电压V0(步骤S120)。预定电压V0是低于反向电压Vc并且高于电池150的输出电压VB的电压。因此，维持生成反转矩Tc的状态，并且车辆1可以从作为反转矩Tc的反作用力的驱动转矩Tep获取沿向前方向的驱动力(无逆变器行驶)。

当ECU 300在步骤S110中确定排档是非向前档位、即P档位、N档位或R档位(在步骤S110中为“是”)时，即，当排档从向前档位切换到非向前档位时，ECU 300将系统电压VH的目标电压VH*设定为最大电压VHmax(可以是在距最大电压预定范围内的电压)，并且控制转换器210以将系统电压VH调整为最大电压VHmax(步骤S130)。因此，可以抑制系统电压VH的过电压。

ECU 300确定电动发电机10的旋转速度Nm1是否减小到等于或小于阈值(步骤S140)。例如，可以将阈值设定为可以确定引擎100的转矩Te减小时的旋转速度。当ECU 300确定旋转速度Nm1减小到等于或小于阈值(在步骤S140中为“是”)时，ECU 300将转换器210设定为栅极阻断状态(步骤S150)。因此，沿着电动发电机10与电池150之间的电流路径CP流动的电机电流IM1被阻断。

当ECU 300在步骤S140中确定旋转速度Nm1高于阈值(在步骤S140中为“否”)时，ECU 300转换到返回处理，而不执行步骤S150的处理。

如目前为止所描述的，在第一实施方式中，当在无逆变器行驶期间排档从向前档位切换至非向前档位时，转换器210不被立即设定为栅极阻断状态，并且转换器210被控制以将系统电压VH调整为最大电压VHmax(可以是在距最大电压预定范围内的电压)。因此，电动发电机10的旋转速度Nm1被限制在电动发电机10的反向电压Vc变为等于最大电压电平时的旋转速度水平。因此，抑制了系统电压VH的过电压。当在引擎100的转矩Te减小之后旋转速度Nm1减小时，转换器210被设定为栅极阻断状态。因此，根据第一实施方式，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，可以继续无逆变器行驶，并且可以抑制系统电压VH的过电压。

修改示例

在第一实施方式中，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，系统电压VH被调整为最大电压VHmax。于是，当电动发电机10的旋转速度Nm1减小到等于或小于阈值时，转换器210的栅极被阻断。然而，阻断转换器210的栅极的条件不限于此。例如，可以在从在排档从向前档位切换到非向前档位之后将系统电压VH控制为最大电压VHmax的时刻起经过预定时间段时，阻断转换器210的栅极。例如，可以将预定时间段设定为可以确定引擎100的转矩Te减小的时间段。

图11是用于描述修改示例的混合动力车辆中的行驶控制的流程图。与流程图对应的控制处理由ECU 300反复执行。

参照图11，流程图包括代替在图9中所示的流程图中的步骤S140的步骤S145。即，当排档从向前档位切换到非向前档位(在步骤S110中为“是”)并且在步骤S130中系统电压VH被调整为最大电压VHmax时，ECU 300确定是否从调整起经过了预定时间段(步骤S145)。当ECU 300确定经过了预定时间段(在步骤S145中为“是”)时，ECU 300转换到步骤S150的处理以阻断转换器210的栅极。

该修改示例实现了与第一实施方式的效果相同的效果。根据该修改示例，可以在不需要获取电动发电机10的旋转速度Nm1的情况下用简单的配置确定用于阻断转换器210的栅极的条件。

第二实施方式

在第一实施方式和修改示例中，当在无逆变器行驶控制期间排档是非向前档位时，通过将转换器210设定为栅极阻断状态来阻断电机电流IM1。然而，在第二实施方式中，通过断开SMR 160来阻断电机电流IM1。

根据第二实施方式的混合动力车辆的整体配置和电气系统的配置等同于根据第一实施方式的车辆1的整体配置(图1)和电气系统的配置(图2)。因此，将不会重复对这些配置的描述。

图12是示意性地示出在第二实施方式中、当在无逆变器行驶控制期间沿着电流路径CP流动的电机电流IM1被阻断时电气系统的配置的图。参照图12，可以通过断开SMR 160来阻断电机电流IM1。

即使在第二实施方式中，当在无逆变器行驶期间排档从向前档位切换到非向前档位时，SMR 160也不立即被断开，并且控制转换器210以将系统电压VH调整为最大电压(可以是在距最大电压预定范围内的电压)。当在引擎100的转矩Te减小之后旋转速度Nm1减小时，SMR 160被断开。即使在这样的配置下，当在无逆变器行驶控制期间排档从向前档位切换到非向前档位时，也可以继续无逆变器行驶，并且可以抑制系统电压VH的过电压。

于是，当排档从非向前档位切换到向前档位时，可以通过闭合SMR160来恢复无逆变器行驶，以再次生成反转矩Tc以及由反转矩Tc引起的驱动转矩Tep。

图13是用于描述根据第二实施方式的混合动力车辆中的行驶控制的流程图。与流程图对应的控制处理由ECU 300反复执行。

参照图13，流程图包括代替在图9中所示的流程图中的步骤S150的步骤S155。即，当排档从向前档位切换到非向前档位(在步骤S110中为“是”)时，系统电压VH被调整为最大电压VHmax(步骤130)。当电动发电机10的旋转速度Nm1减小到等于或小于阈值(在步骤S140为“是”)时，ECU 300断开SMR 160(步骤S155)。因此，沿着电动发电机10与电池150之间的电流路径CP流动的电机电流IM1被阻断。

尽管没有具体示出，但是第二实施方式可以与第一实施方式的修改示例的方式相同的方式包括代替步骤S140的图11中示出的步骤S145。即，当排档从向前档位切换到非向前档位并且系统电压VH被调整为最大电压VHmax时，ECU 300确定是否从调整起经过了预定时间段。当ECU 300确定经过了预定时间段时，ECU 300转换到步骤S155的处理以断开SMR160。

该第二示例可以实现与第一实施方式的效果相同的效果。第一实施方式和第二实施方式以及修改示例描述了如下示例，其中行星齿轮机构30的配置包括与电动发电机10的转子连接的太阳齿轮S、与引擎100的曲轴110连接的行星架CA以及与输出轴60连接的齿圈R。然而，根据本公开内容的“行星齿轮机构”不限于此，只要行星齿轮机构被配置成将电动发电机10的转矩的反作用力施加到输出轴即可。“行星齿轮机构”可以是代替行星齿轮机构30的图14中所示的行星齿轮机构30A。例如，行星齿轮机构30A被配置成包括与输出轴60连接的太阳齿轮S、与引擎100的曲轴110连接的行星架CA以及与电动发电机10的转子连接的齿圈R。

从每个角度来看，本文中公开的实施方式均不被认为是限制性的，并且其均是说明性的。本公开内容的范围不是通过对实施方式的描述来公开，而是由权利要求书公开，并且本公开内容的范围包括在权利要求书的等同意义和范围内做出的全部修改。

Claims (6)

1.一种混合动力车辆，其特征在于包括：

引擎；

旋转电气装置，其包括设置有永磁体的转子；

输出轴，其连接至所述混合动力车辆的驱动轮；

行星齿轮机构，其将所述引擎、所述旋转电气装置的转子以及所述输出轴彼此机械地连接，所述行星齿轮机构被配置成在所述旋转电气装置、所述引擎和所述输出轴之间传递转矩；

电力存储装置，其被配置成是可再充电的；

转换器，其被设置在所述电力存储装置与电力线之间，所述转换器被配置成将所述电力线的电压调整至等于或大于所述电力存储装置的电压；

逆变器，其连接在所述电力线与所述旋转电气装置之间，所述逆变器被配置成在所述电力线与所述旋转电气装置之间转换电力；以及

电子控制单元，其被配置成

控制所述引擎和所述逆变器以执行无逆变器行驶，所述无逆变器行驶是下述行驶状态：所述逆变器被设定为栅极阻断状态，并且当要通过所述引擎的输出进行旋转的所述旋转电气装置生成电力时，由所述旋转电气装置输出的转矩的反作用力被施加至所述输出轴，以及

当在所述无逆变器行驶期间所述混合动力车辆的排档从向前档位切换到非向前档位时，控制所述转换器以将所述电力线的电压调整为预定最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压。

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：当在所述电力线的电压被调整为所述最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压之后、所述旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下时，将所述转换器控制在所述栅极阻断状态。

3.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：当在所述电力线的电压被调整为所述最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压之后、经过了预定时间段时，将所述转换器控制在所述栅极阻断状态。

4.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，还包括设置在所述电力存储装置与所述转换器之间的继电器，

其中，所述电子控制单元被配置成：当在所述电力线的电压被调整为所述最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压之后、所述旋转电气装置的旋转速度减小到预定旋转速度以下时，将所述继电器控制在断开状态。

5.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，还包括设置在所述电力存储装置与所述转换器之间的继电器，

其中，所述电子控制单元被配置成：当在所述电力线的电压被调整为所述最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压之后、经过了预定时间段时，将所述继电器控制在断开状态。

6.一种控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括：引擎、旋转电气装置、输出轴、行星齿轮机构、电力存储装置、转换器、逆变器以及电子控制单元，所述旋转电气装置包括设置有永磁体的转子，所述输出轴连接至所述混合动力车辆的驱动轮，所述行星齿轮机构将所述引擎、所述旋转电气装置的转子和所述输出轴彼此机械地连接，所述行星齿轮机构被配置成在所述旋转电气装置、所述引擎和所述输出轴之间传递转矩，所述电力存储装置被配置成是可再充电的，所述转换器被设置在所述电力存储装置与电力线之间，所述转换器被配置成将所述电力线的电压调整至等于或大于所述电力存储装置的电压，所述逆变器连接在所述电力线与所述旋转电气装置之间，所述逆变器被配置成在所述电力线与所述旋转电气装置之间转换电力，所述电子控制单元被配置成控制所述引擎、所述转换器和所述逆变器，所述方法的特征在于包括：

由所述电子控制单元执行无逆变器行驶，所述无逆变器行驶是下述行驶状态：所述逆变器被设定为栅极阻断状态，并且当要通过所述引擎的输出进行旋转的所述旋转电气装置生成电力时，由所述旋转电气装置输出的转矩的反作用力被施加至所述输出轴；以及

当在执行所述无逆变器行驶期间所述混合动力车辆的排档从向前档位切换到非向前档位时，由所述电子控制单元将所述电力线的电压调整为预定最大电压或者在距所述最大电压预定范围内的电压。