CN103917391B - 车辆和车辆控制方法 - Google Patents

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Abstract

在包括发动机、电动机、发电机以及与电动机和发电机电连接的电池的混合动力车辆中，ECU通过使电池与包括电动机和发电机的电气***断开并且利用由发电机利用发动机的动力产生的电力驱动电动机来进行使车辆在电池中发生故障时能够行驶的“无电池行驶控制”。当正在进行无电池行驶控制(S20中为“是”)并且车速V超过限制车速Vsh(S21中为“是”)时，ECU实行车速限制(S22)。结果，在无电池行驶控制期间电动机的控制模式不太容易转入矩形控制模式。

Description

车辆和车辆控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆，并且更具体地涉及一种利用来自发动机和电动机中的至少一者的电力来行驶的车辆。
背景技术
近来，利用来自发动机和电动机中的至少一者的驱动力来行驶的混合动力车辆变得越来越普遍。混合动力车辆可包括与电动机分开设置的发电机，以利用发动机的动力来产生电力。
日本专利申请公报No.2007-196733(JP-2007-196733A)公开了一种在包括发动机、电动机和发电机的混合动力车辆中用于进行控制(下文也称为“无电池行驶控制”)的技术。在储存用于驱动电动机的电力的电池中发生异常时，该混合动力车辆使电池与包括电动机和发电机的电气***断开并且利用由发电机利用发动机的动力产生的电力来驱动电动机以使车辆行驶。
顺便说一下，混合动力车辆搭载有用于驱动电动机的逆变器。控制该逆变器的主要方法包括脉宽调制(下文也称为“PWM”)控制方法和矩形波电压控制(下文也简称为“矩形控制”)方法。在矩形控制中，电压变换的调制率(对应于输出电压与输入电压的比率的值)比在PWM控制中获得的大，并且因此能提高电动机输出。然而，控制精度(控制响应性)趋于不良，从而引起逆变器输出电压的不稳定。因此，矩形控制典型地仅用在高车速区域内，而PWM控制用在低于高车速区域的通常速度区域内。
同时，在无电池行驶控制期间，电池不能被用作电力缓存器，并且因此必须在电动机与发电机之间实现精确的电力平衡。然而，当在无电池行驶控制期间车速达到高车速区域时，逆变器控制方法从PWM控制转入控制精度不良的矩形控制。因此，当要求驱动力急剧变化时电力平衡可能崩溃，并且结果施加于电动机的电压(逆变器输出电压)可能变得不稳定。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而设计的，并且其一个目的是在无电池行驶控制期间抑制施加于电动机的电压的不稳定。
根据本发明的第一方面的车辆通过利用来自发动机和电动机中的至少一者的驱动力使与驱动轮连结的输出轴旋转而行驶，并且包括：发电机，所述发电机利用所述发动机的动力发电；电池，所述电池构造成可与所述电动机和所述发电机连接；和控制装置，所述控制装置控制所述电动机和所述发电机。所述控制装置在车速低于阈值时通过脉宽调制控制来驱动所述电动机，并且在车速超过所述阈值时通过与所述脉宽调制控制相比所述电动机能输出更大转矩但可控制性不良的矩形控制来驱动所述电动机。所述控制装置在所述电池中发生异常时进行无电池行驶控制，在所述无电池行驶控制中所述电池与所述电动机和所述发电机断开且利用由所述发电机产生的电力来驱动所述电动机。在所述无电池行驶控制期间，所述控制装置通过实行车速限制来抑制所述矩形控制的执行。
在所述无电池行驶控制期间，所述控制装置可将车速控制在与所述阈值对应的限值以下。
所述车辆还可包括设置在所述电动机与所述输出轴之间的变速器。所述控制装置可根据所述变速器的变速比来修改所述限值。
所述变速器的档位可被设定为低速档或具有比所述低速档小的变速比的高速档。所述控制装置可将所述阈值和所述限值控制为在所述档位被设定为所述高速档时比在所述档位被设定为所述低速档时大。
所述控制装置可通过限制所述发动机或所述电动机的转矩来限制车速。
所述车辆还可包括行星齿轮装置，所述行星齿轮装置包括与所述电动机连结的齿圈、与所述发电机连结的太阳齿轮、与所述太阳齿轮和所述齿圈接合的小齿轮以及与所述发动机连结并且可旋转地支承所述小齿轮的行星架。
根据本发明第二方面的车辆控制方法是一种用于车辆的控制方法，所述车辆通过利用来自发动机和电动机中的至少一者的驱动力使与驱动轮连结的输出轴旋转而行驶。所述车辆包括：发电机，所述发电机利用所述发动机的动力发电；电池，所述电池构造成可与所述电动机和所述发电机连接；和控制装置，所述控制装置控制所述电动机和所述发电机。所述控制方法包括以下步骤：在车速低于阈值时通过脉宽调制控制来驱动所述电动机，并且在车速超过所述阈值时通过与所述脉宽调制控制相比所述电动机能输出更大转矩但可控制性不良的矩形控制来驱动所述电动机；在所述电池中发生异常时进行无电池行驶控制，在所述无电池行驶控制中所述电池与所述电动机和所述发电机断开且利用由所述发电机产生的电力来驱动所述电动机；以及在所述无电池行驶控制期间通过实行车速限制来抑制所述矩形控制的执行。
根据本发明的这些方面，能抑制在无电池行驶控制期间施加于电动机的电压的不稳定。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是车辆的第一总框图；
图2是示出动力分割机构的共线图；
图3是示出用于驱动控制第一电动机/发电机(MG)和第二MG的电气***的电路图；
图4是说明第二MG的控制模式的示意图；
图5是示出车辆操作点与第二MG的控制模式之间的对应关系的第一视图；
图6是示出电子控制单元(ECU)的处理程序的第一流程图；
图7是ECU的第一功能框图；
图8是示出限制车速Vsh与控制边界线L之间的对应关系的一个示例的视图；
图9是示出ECU的处理程序的第二流程图；
图10是车辆的第二总框图；
图11是示出动力分割机构和变速器的共线图；
图12是示出车辆操作点与第二MG的控制模式之间的对应关系的第二视图；
图13是ECU的第二功能框图；以及
图14是示出ECU的处理程序的第三流程图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的实施例。在以下说明中，对相同的部件分配相同的附图标记。其名称和功能也相同。因此，将不重复其详细说明。
[第一实施例]
图1是根据本实施例的车辆1的总框图。车辆1包括发动机100、第一MG200、动力分割机构300、第二MG400、传动轴(输出轴)560、电力控制单元(PCU)600、电池700、***主继电器(SMR)710和ECU1000。
发动机100是通过燃烧燃料而输出动力的内燃发动机。发动机100的动力被输入动力分割机构300。
动力分割机构300将从发动机100输入的动力分割成用于输出轴560的动力和用于第一MG200的动力。
动力分割机构300是行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有太阳齿轮(S)310、齿圈(R)320、与太阳齿轮(S)310和齿圈(R)320啮合的小齿轮(P)340以及保持小齿轮(P)340自转和公转自如的行星架(C)330。
行星架(C)330与发动机100的曲轴连结。太阳齿轮(S)310与第一MG200的转子连结。齿圈(R)320与输出轴560连结。
第一MG200和第二MG400是分别均用作电动机和发电机两者的交流旋转电机。第二MG400的转子与输出轴560连结。
输出轴560通过从发动机100经由动力分割机构300传递的动力和第二MG400的动力中的至少一者旋转。输出轴560的旋转力经由减速齿轮81传递到左、右驱动轮82。结果，使车辆1行驶。
图2是示出动力分割机构300的共线图。通过如上所述构成动力分割机构300，太阳齿轮(S)310的转速(＝第一MG转速Nm1)、行星架(C)330的转速(＝发动机转速Ne)和齿圈(R)320的转速(＝第二MG转速Nm2，或者换言之车速V)具有在动力分割机构300的共线图上通过相连的直线表示的关系(即这样的关系：根据该关系，当任何两个转速被确定时，剩下的一个转速也被确定)。
返回图1，PCU600将从电池700供给的高电压直流电力变换成交流电力并且将该交流电力输出到第一MG200和/或第二MG400。结果，第一MG200和/或第二MG400被驱动。此外，PCU600将由第一MG200和/或第二MG400产生的交流电力变换成直流电力并且将该直流电力输出到电池700。结果，使电池700充电。
电池700是储存用于驱动第一MG200和/或第二MG400的高电压(例如，大约200V)直流电力的二次电池。电池700典型地构造成包含镍氢化物或锂离子。注意，可采用大容量电容器代替电池700。
SMR710是用于切换电池700与包括PCU600的电气***之间的连接状态的继电器。
发动机转速传感器10、输出轴转速传感器15、旋转变压器(resolver)21、22、加速器位置传感器31等与ECU1000连接。发动机转速传感器10检测发动机转速Ne(发动机100的转速)。输出轴转速传感器15检测输出轴560的转速Np作为车速V。旋转变压器21、22分别检测第一MG转速Nm1(第一MG200的转速)和第二MG转速Nm2(第二MG400的转速)。加速器位置传感器31检测加速器踏板操作量A(使用者对加速器踏板的操作量)。各个传感器将检测结果输出到ECU1000。
ECU1000具有图中未示出的内置的中央处理单元(CPU)和内置的存储器，并且基于存储在存储器中的信息和来自各个传感器的信息而执行预定的计算处理。ECU1000基于计算处理的结果而控制安装在车辆1中的各个装置。
图3是示出用于驱动控制第一MG200和第二MG400的电气***的电路图。该电气***由第一MG200、第二MG400、PCU600、电池700、SMR710和ECU1000构成。
当SMR710关闭(OFF)时，电池700与电气***断开。当SMR710开启(ON)时，电池700与电气***连接。SMR710响应于来自ECU1000的控制信号而被控制(切换为开启和关闭)。例如，当使用者进行操作以开始驱动使得发出启动电气***的要求时，ECU1000将SMR710切换为开启。
PCU600包括变换器610和逆变器620、630。变换器610具有由反应器和两个开关元件构成的典型升压斩波电路构型。逆并联二极管与每个开关元件连接。
逆变器620、630并联连接到变换器610。逆变器620连接在变换器610与第一MG200之间。逆变器620包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂、V相臂和W相臂并联连接。U相臂、V相臂和W相臂分别包括串联连接的两个开关元件(上臂和下臂)。每个开关元件都设置有逆并联二极管。
逆变器630连接在变换器610与第二MG400之间。与逆变器620相似，逆变器630具有典型的三相逆变器构型。换言之，逆变器630包括用于三相(U相、V相和W相)的上臂和下臂，以及设置在每个臂上的逆并联二极管。
变换器610与逆变器620、630之间的电力线54上的直流电压(下文也称为“***电压VH”)由电压传感器180检测。来自电压传感器180的检测结果输出到ECU1000。
变换器610执行***电压VH与电池700的电压Vb之间的双向直流电压变换。当要将电池700的放电电力供给到第一MG200或第二MG400时，通过变换器610使电压升压。相反地，当要用由第一MG200或第二MG400产生的电力对电池700充电时，通过变换器610使电压降压。
逆变器620通过切换开关元件开启和关闭而将***电压VH变换成交流电压。变换后的交流电压被供给到第一MG200。逆变器620还将由第一MG200产生的交流电力变换成直流电力。
类似地，逆变器630将***电压VH变换成交流电压并且将该交流电压供给到第二MG400。逆变器630还将由第二MG400产生的交流电力变换成直流电力。
将变换器610与逆变器620、630电连接的电力线54因此用作各个逆变器620、630共用的正极汇流条和负极汇流条。电力线54与第一MG200和第二MG400两者电连接，并且因此由第一MG200和第二MG400中的一者产生的电力能由另一者消耗。
因此，在SMR710开启以使得电池700与电气***连接的状态下，电池700通过由第一MG200和第二MG400中的一者产生的电力充电和放电以补偿其中的电力不足。相反，在SMR710关闭以使得电池700与电气***断开的状态下，电池700不能被用作电力缓存器，并且因此必须在第一MG200与第二MG400之间实现电力平衡。
ECU1000通过控制逆变器620、630的相应开关操作而驱动控制第一MG200和第二MG400。更具体地，ECU1000根据加速器踏板操作量A和车速V而设定第一MG转矩指令值T1com和第二MG转矩指令值T2com，并且将开关控制信号输出到逆变器620、630以使得第一MG200的实际转矩和第二MG400的实际转矩分别与第一MG转矩指令值T1com和第二MG转矩指令值T2com匹配(一致)。
图4是说明第二MG400的控制模式(即，逆变器630的控制模式)的示意图。在根据本实施例的车辆1中，逆变器630的控制模式切换为PWM控制模式或矩形控制模式。
在PWM控制模式下，进行正弦波PWM控制或过调制PWM控制。
正弦波PWM控制被用作典型的PWM控制方法，其中根据正弦波形的电压指令值与载波(载波信号)之间的电压比较而控制各相的臂中的开关元件的开闭。结果，在一定期间内由逆变器630施加于第二MG400的线间电压(下文也称为“逆变器输出电压”)的基本波成分形成准正弦波。如众所周知的，在正弦波PWM控制中，基本波成分的振幅只能提高到逆变器输入电压的大约0.61倍(调制率只能提高到0.61)。
过调制PWM控制与上述正弦波PWM控制的相似之处在于载波的振幅通过被扭曲而缩小。结果，调制率能提高到0.61至0.78的范围。
同时，在矩形控制方法中，进行矩形控制。在矩形控制中，一旦处在上述一定期间内，便进行开关操作。结果，该一定期间内的逆变器输出电压形成与一次脉冲对应的矩形波电压。因此，矩形控制与PWM控制相比具有不良的控制精度(控制响应性)，但调制率能提高到0.78。
因此，尽管矩形控制与PWM控制相比具有不良的控制精度(控制响应性)，但调制率能提高，从而能实现电动机输出的提高。
考虑控制模式的特征的这些差异，ECU1000根据由车辆驱动转矩(输出轴560的驱动转矩)和车速V(输出轴560的转速Np，或者换言之第二MG转速Nm2)所确定的车辆操作点所属的区域来选择控制模式。
图5是示出车辆操作点与第二MG400(逆变器630)的控制模式之间的对应关系的视图。基本上，在位于控制线L的低转速侧的区域A1内选择具有比较有利的可控制性的PWM控制模式以减小转矩变化，而在位于控制边界线L的高转速侧的区域A2内选择矩形控制模式以提高第二MG400的输出。在下文中，区域A1和区域A2将分别被称为“PWM控制区域A1”和“矩形控制区域A2”。
接下来，将说明无电池行驶控制。当电池700中发生异常而使得充放电被禁止时，ECU1000通过将SMR710切换为关闭以使得车辆1在电池700与电气***断开的状态下行驶来进行故障安全控制。该故障安全控制是“无电池行驶控制”。
在无电池行驶控制期间，电池700不能被用作电力缓存器，并且因此必须在第一MG200与第二MG400之间实现电力平衡。换言之，在无电池行驶控制期间，必须利用由第一MG200产生的电力驱动第二MG400，并且因此必须将第一MG200的发电量和第二MG400的电力消耗量控制为同样的值。
图6是示出在无电池行驶控制期间由ECU1000执行的处理程序的流程图。
在S10中，ECU1000根据加速器踏板操作量A和车速V而计算车辆要求转矩Treq。例如，限定车辆要求转矩Treq与加速器踏板操作量A和车速V之间的对应关系的脉谱图提前存储在ECU1000中，并且ECU1000利用该脉谱图计算与实际加速器踏板操作量A和车速V对应的车辆要求转矩Treq。
在S11中，ECU1000由车辆要求转矩Treq计算发动机要求功率Pereq。更具体地，ECU1000计算车辆要求转矩Treq和输出轴转速Np的乘积(＝车辆要求功率)作为发动机要求功率Pereq。
在S12中，ECU1000计算用于满足发动机要求功率Pereq的发动机转速目标值Nereq和发动机转矩目标值Tereq。例如，由发动机转速Ne和发动机转矩Te决定的最佳发动机操作线被提前设定在ECU1000中，并且ECU1000利用该最佳发动机操作线计算用于满足发动机要求功率Pereq的发动机转速目标值Nereq和发动机转矩目标值Tereq。
在S13中，ECU1000由发动机要求功率Pereq和发动机转速目标值Nereq计算用于承受发动机转矩Te的反作用力的第一MG转矩目标值T1req。当动力分割机构300的行星齿轮传动比被设定为“ρ”时，第一MG转矩T1与发动机转矩Te之间的机械关系使关系T1＝ρ/(1+ρ)×Te成立。发动机转矩Te采取通过将发动机功率Pe除以发动机转矩Ne而获得的值，并且因此ECU1000利用下式(1)计算第一MG转矩目标值T1req。
T1req＝ρ/(1+ρ)×Tereq＝ρ/(1+ρ)×(Pereq/Nereq)(1)
注意，在无电池行驶控制期间，第一MG转矩目标值T1req被设定为负值(T1req＜0)，以将第一MG200设定在发电状态下。
在S14中，ECU1000计算第二MG转矩目标值T2req，使得第一MG目标功率(＝第一MG200的发电量的目标值)和第二MG目标功率(＝第二MG400的电力消耗量的目标)采取同样的值。更具体地，ECU1000利用下式(2)计算第二MG转矩目标值T2req。
T2req＝(T1req×Nm1)/Nm2(2)
在S15中，ECU1000将计算出的发动机转矩目标值Tereq、第一MG转矩目标值T1req和第二MG转矩目标值T2req分别设定为发动机转矩指令值Tecom、第一MG转矩指令值T1com和第二MG转矩指令值T2com。
因此，为了在无电池行驶控制期间实现第一MG200与第二MG400之间的电力平衡，各个转矩指令值被设定成使得第一MG200的发电量和第二MG400的电力消耗量采取同样的值。然而，当第二MG400的控制模式被切换为具有比较不良的可控制性的矩形控制模式时，第二MG转矩T2的控制精度恶化。因此，第一MG200的发电量与第二MG40的电力消耗量不匹配，并且结果逆变器输出电压可能变得不稳定。
逆变器输出电压在车辆要求功率急剧变化的模式、典型地在高车速下加速器反复切换为开启(加速器踏板操作量A＞0)和关闭(加速器踏板操作量A＝0)的模式下变得特别不稳定。当加速器切换为开启时，第一MG200的负转矩增加以增加第一MG200的发电量(＝第二MG400的输出功率)。为了防止第一MG200的负转矩的增加引起的发动机转速Ne的降低，发动机转矩Te增大。然而，事实上，发动机转速Ne由于发动机100的控制延迟而暂时降低。发动机转速Ne的该暂时降低引起第一MG转速Nm1的暂时降低(参看图2中的共线图)。结果，第一MG200的发电量降低，并且因此第二MG400的输出功率必须以与第一MG200的发电量的降低对应的量降低以维持电力平衡。然而，在具有比较不良的可控制性的矩形控制模式下，在第二MG400的输出功率降低期间发生延迟，导致***电压VH降低，并且结果逆变器输出电压降低。因此，当在高车速下加速器反复切换为开启和关闭时，逆变器输出电压会反复降低，从而导致其中的不稳定。在当***电压VH下降到预定值以下时实行故障安全以切断(停止)逆变器620、630的车辆中，***电压VH的降低可能引起车辆无法继续行驶。
因此，在本实施例中，通过加入降低在无电池行驶控制期间转入矩形控制的可能性的控制(更具体地，车速限制)来防止在无电池行驶控制期间逆变器输出电压变得不稳定。这一点是本实施例的主要特征。
图7是在无电池行驶控制期间实行车速限制的情况下ECU1000的功能框图。图7所示的各个功能框可通过硬件或软件来实现。
ECU1000包括第一判定单元1010、第二判定单元1020和车速限制单元1030。
第一判定单元1010判定是否正在进行无电池行驶控制。第二判定单元1020判定车速V是否已超过根据控制边界线L(PWM控制区域A1与矩形控制区域A2之间的边界)而设定的限制车速Vsh。
图8是示出限制车速Vsh与控制边界线L之间的对应关系的一个示例的视图。如图8所示，限制车速Vsh被设定为处于控制边界线L的最低速侧的值。
当在无电池行驶控制期间车速V超过限制车速Vsh时，车速限制单元1030实行车速限制。更具体地，车速限制单元1030限制发动机转矩Te或第二MG转矩T2以使得车速V低于限制车速Vsh。
图9是示出由ECU1000执行以实现上述功能的处理程序的流程图。
在S20中，ECU1000判定是否正在进行无电池行驶控制。当正在进行无电池行驶控制(S20中为“是”)时，处理转入S21。当未在进行无电池行驶控制(S20中为“否”)时，处理转入S23。
在S21中，ECU1000判定车速V是否已超过限制车速Vsh。当车速V超过限制车速Vsh(S21中为“是”)时，处理转入S22。当车速V未超过限制车速Vsh(S21中为“否”)时，处理转入S23。
在S22中，ECU1000实行车速限制。换言之，ECU1000将发动机转矩Te或第二MG转矩T2限制成使得车速V低于限制车速Vsh。
在S23中，ECU1000不实行车速限制。换言之，ECU1000不限制发动机转矩Te或第二MG转矩T2。
因此，在本实施例中，通过在无电池行驶控制期间实行车速限制，在无电池行驶控制期间转入矩形控制的可能性降低。因此，能抑制在无电池行驶控制期间逆变器输出电压的不稳定，并且结果车辆能行驶到安全区域。
[第二实施例]
图10是根据本实施例的车辆1a的总框图。车辆1a与图1所示的车辆1的不同之处在于在第二MG400与输出轴560之间设置有变速器500。所有其它结构与图1所示的车辆1相同，并且因此将不重复其详细说明。
变速器500使第二MG400的转速变速并且将变速后的旋转传递到输出轴560。变速器500由一组拉维娜式(Ravigneaux)行星齿轮机构构成。更具体地，变速器500包括第一太阳齿轮(S1)510、第二太阳齿轮(S2)520、与第一太阳齿轮(S1)510啮合的第一小齿轮(P1)531、与第一小齿轮(P1)531和第二太阳齿轮(S2)520啮合的第二小齿轮(P2)532、与第二小齿轮(P2)532啮合的齿圈(R1)540以及保持各个小齿轮531、532自转和公转自如的行星架(C1)550。因此，第一太阳齿轮(S1)510和齿圈(R1)540连同各个小齿轮531、532一起构成与双小齿轮行星齿轮机构对应的机构，而第二太阳齿轮(S2)520和齿圈(R1)540连同第二小齿轮(P2)532一起构成与单小齿轮行星齿轮机构对应的机构。
行星架(C1)550与输出轴560连结。第二太阳齿轮(S2)520与第二MG400的转子连结。
变速器500还设置有选择性地固定第一太阳齿轮(S1)510的B1制动器561和选择性地固定齿圈(R1)540的B2制动器562。
B1制动器561由固定在变速器500的壳体侧的摩擦材料与固定在第一太阳齿轮(S1)510侧的摩擦材料之间的摩擦力产生接合力。B2制动器562由固定在变速器500的壳体侧的摩擦材料与固定在齿圈(R1)540侧的摩擦材料之间的摩擦力产生接合力。制动器561、562与输出与来自ECU1000的控制信号对应的油压的变速用液压回路(未示出)连接，并且通过从变速用液压回路输出的油压而接合和分离。
当B1制动器561接合而使得第一太阳齿轮(S1)510被固定并且B2制动器562分离而使得齿圈(R1)540未被固定时，变速器500的档位被设定为高速档Hi。另一方面，当B2制动器562接合而使得齿圈(R1)540被固定并且B1制动器561分离而使得第一太阳齿轮(S1)510未被固定时，变速器500的档位被设定为具有比高速档Hi大的变速比的低速档Lo。注意，变速比是变速器500的输入轴转速(＝第二MG转速Nm2)与输出轴转速(＝输出轴560的转速Np)的比率。
输出轴560通过经由动力分割机构300传递的发动机100的动力和经由变速器500传递的第二MG400的动力中的至少一者而旋转。输出轴560的旋转力经由减速齿轮传递到左、右驱动轮82。结果，使车辆1a行驶。
图11是示出动力分割机构300和变速器500的共线图。通过如上所述构成动力分割机构300，太阳齿轮(S)310的转速(＝第一MG转速Nm1)、行星架(C)330的转速(＝发动机转速Ne)和齿圈(R)320的转速具有在动力分割机构300的共线图上通过相连的直线表示的关系(即这样的关系：根据该关系，当任何两个转速被确定时，剩下的一个转速也被确定)。
此外，通过如上所述构成动力变速器500，第一太阳齿轮(S1)510的转速、齿圈(R1)540的转速、行星架(C1)550的转速和第二太阳齿轮(S2)520的转速(＝第二MG转速Nm2)具有在变速器500的共线图上通过相连的直线表示的关系(即这样的关系：根据该关系，当任何两个转速被确定时，剩下的两个转速也被确定)。
变速器500的行星架(C1)550与输出轴560连接，并且因此行星架(C1)550的转速与输出轴560的转速(即，车速V)匹配。动力分割机构300的齿圈(R)320也与输出轴560连接，并且因此齿圈(R)320的转速也与输出轴560的转速匹配(即，车速V)。
在低速档Lo下，B2制动器562接合以使得齿圈(R1)540被固定，并且因此齿圈(R1)540的转速为零。此外，在高速档Hi下，B1制动器561接合以使得第一太阳齿轮(S1)510被固定，并且因此第一太阳齿轮(S1)510的转速为零。因此，如图11所示，当第二MG转速Nm2恒定时，根据高速档Hi的线(点划线)与低速档Lo的线(实线)之间的关系，高速档Hi形成期间的车速V比低速档Lo形成期间的车速V高。相反，如图11所示，当车速V恒定时，根据高速档Hi的线(双点划线)与低速档Lo的线(实线)之间的关系，高速档Hi形成期间的第二MG转速Nm2比低速档Lo形成期间的第二MG转速Nm2低。
图12是示出根据本实施例的车辆操作点与第二MG400(逆变器630)的控制模式之间的对应关系的视图。该对应关系与上述第一实施例的对应关系基本上相同，但在本实施例中，在高速档Hi和低速档Lo形成期间控制边界线L被设定为不同的值。更具体地，如图11所示，当车速V恒定时，第二MG转速Nm2在高速档Hi的形成期间比在低速挡Lo的形成期间低。考虑到这一点，ECU1000将在高速档Hi形成期间使用的控制边界线L2设定在比在低速档Lo形成期间使用的控制边界线L1高的车速侧。结果，控制模式在高速档Hi形成期间比在低速档Lo形成期间更不易转入矩形控制模式。
在本实施例中，考虑到这一点，根据变速器500的变速比来修改“限制车速Vsh”(＝在无电池行驶控制期间开始转矩限制的车速)。更具体地，如图12所示，在低速档Lo形成期间，限制车速Vsh被设定为“Vsh1”，而在具有比低速档Lo小的变速比的高速档Hi形成期间，限制车速Vsh被设定为比Vsh1高的“Vsh2”。
如图12所示，在低速档Lo形成期间使用的车速限制Vsh1被设定为处于在低速档Lo形成期间使用的控制边界线L1的最低速侧的值。在高速档Hi形成期间使用的限制车速Vsh2被设定为处于在高速档Hi形成期间使用的控制边界线L2的最低速侧的值。
图13是根据本实施例的ECU1000的功能框图。ECU1000包括第一判定单元1010、第二判定单元1020、车速限制单元1030和切换单元1040。注意，由于第一判定单元1010、第二判定单元1020和车速限制单元1030已经利用图7在第一实施例中说明，故在此将不重复其详细说明。
当正在进行无电池行驶控制时，切换单元1040根据变速器500形成的档位(变速器500的变速比)而切换限制车速Vsh。如上所述，切换单元1040在低速档Lo形成期间将限制车速Vsh设定为“Vsh1”，而在具有比低速档Lo小的变速比的高速档Hi形成期间将限制车速Vsh设为比Vsh1高的“Vsh2”。
图14是示出由ECU1000执行以实现切换单元1040的功能的处理程序的流程图。
在S30中，ECU1000判定是否正在进行无电池行驶控制。在S31中，ECU1000判定由变速器500形成的档位是否为低速档Lo。
当形成低速档Lo(S31中为“是”)时，ECU1000在S32中将限制车速Vsh设定为“Vsh1”。
另一方面，当形成高速档Hi(S31中为“否”)时，ECU1000在S33中将车速限制Vsh设定为“Vsh2”。
在本实施例中，如上所述，在无电池行驶控制期间形成低速档Lo(其中控制模式在比较低的车速下转入矩形控制)的情况下，当车速V超过比较低的“Vsh1”时实行车速限制。另一方面，在形成高速档Hi(控制模式在比较高的车速下转入矩形控制)的情况下，当车速V超过比较高的“Vsh2”时实行车速限制，但在车速V超过“Vsh2”之前不实行车速限制。因此，通过车速限制能降低在无电池行驶控制期间转入矩形控制的可能性，并且同时能最大限度地减少由于车速限制而引起的车辆行驶性能的恶化。
本文中公开的实施例在所有方面都仅仅是示例且不应该被认为是限制性的。本发明的范围由权利要求而不是以上说明来表示，并且包括与权利要求相当的含义和该范围内的所有变型。

Claims (7)

1.一种车辆，所述车辆通过利用由发动机(100)和电动机(400)中的至少一者产生的驱动力使与驱动轮连结的输出轴(560)旋转而行驶，其特征在于所述车辆包括：
发电机(200)，所述发电机利用所述发动机的动力发电；
电池(700)，所述电池构造成可与所述电动机(400)和所述发电机(200)连接；和
控制装置(1000)，所述控制装置控制所述电动机(400)和所述发电机(200)，
其中，所述控制装置在车速低于阈值(Vsh)时通过脉宽调制控制来驱动所述电动机，并且
其中，所述控制装置在车速超过所述阈值时通过矩形控制来驱动所述电动机，与所述脉宽调制控制相比，在所述矩形控制中所述电动机能输出更大转矩但可控制性不良，
所述控制装置在所述电池中发生异常时进行无电池行驶控制，在所述无电池行驶控制中所述电池与所述电动机和所述发电机断开且利用由所述发电机产生的电力来驱动所述电动机，并且
在所述无电池行驶控制期间，所述控制装置通过实行车速限制来抑制所述矩形控制的执行。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，在所述无电池行驶控制期间，所述控制装置将车速控制在与所述阈值对应的限值以下。
3.根据权利要求2所述的车辆，还包括设置在所述电动机(400)与所述输出轴(560)之间的变速器(500)，
其中，所述控制装置根据所述变速器的变速比来修改所述限值。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述变速器的档位被设定为低速档或具有比所述低速档小的变速比的高速档，并且
所述控制装置将所述阈值和所述限值控制为在所述档位被设定为所述高速档时比在所述档位被设定为所述低速档时大。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制装置通过限制所述发动机或所述电动机的转矩来实行所述车速限制。
6.根据权利要求1所述的车辆，还包括行星齿轮装置(300)，所述行星齿轮装置包括与所述电动机连结的齿圈(320)、与所述发电机连结的太阳齿轮(310)、与所述太阳齿轮和所述齿圈接合的小齿轮(340)以及与所述发动机连结并且可旋转地支承所述小齿轮的行星架(330)。
7.一种用于车辆的控制方法，所述车辆通过利用由发动机(100)和电动机(400)中的至少一者产生的驱动力使与驱动轮连结的输出轴(560)旋转而行驶，所述车辆包括：
发电机(200)，所述发电机利用所述发动机的动力发电；和
电池(700)，所述电池构造成可与所述电动机和所述发电机连接；
所述控制方法的特征在于包括以下步骤：
在车速低于阈值(Vsh)时通过脉宽调制控制来驱动所述电动机，并且在车速超过所述阈值时通过矩形控制来驱动所述电动机，与所述脉宽调制控制相比，在所述矩形控制中所述电动机能输出更大转矩但可控制性不良；
在所述电池中发生异常时进行无电池行驶控制，在所述无电池行驶控制中所述电池与所述电动机和所述发电机断开且利用由所述发电机产生的电力来驱动所述电动机；以及
在所述无电池行驶控制期间通过实行车速限制来抑制所述矩形控制的执行。
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