CN105644342A - 混合动力汽车 - Google Patents

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CN105644342A
CN105644342A CN201510870845.0A CN201510870845A CN105644342A CN 105644342 A CN105644342 A CN 105644342A CN 201510870845 A CN201510870845 A CN 201510870845A CN 105644342 A CN105644342 A CN 105644342A
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torque
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峰岸进郎
峰岸进一郎
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Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及混合动力汽车。在发动机的运转停止中，在通过***主继电器解除了电动机MG1、MG2侧与蓄电池侧的连接时，以通过电动机MG1使发动机起转而起动的方式控制发动机和电动机MG1(S250、S270～S290)，并且以使驱动电压***电力线(电容器)的电压VH成为目标电压VH*的方式控制电动机MG2(S120、S260)。

Description

混合动力汽车
技术领域
本发明涉及混合动力汽车，详细而言，涉及具备发动机、行星齿轮、第一、第二电动机、蓄电池、电容器及继电器的混合动力汽车。
背景技术
以往，作为这种混合动力汽车，提出了具备发动机、行星齿轮、第一、第二电动机、蓄电池、电容器及SMR(SystemMainRelay：***主继电器)的结构(例如，参照专利文献1)。在此，在行星齿轮的太阳轮上连接有第一电动机的转子。在行星齿轮的行星轮架上连接有发动机的曲轴。在行星齿轮的齿圈上连接有与驱动轮连结的驱动轴。第二电动机的转子与驱动轴连接。电容器安装在将第一、第二电动机与蓄电池连接的电力线上。继电器设置在电力线的比电容器靠蓄电池侧处。在该混合动力汽车中，在蓄电池异常时，将SMR断开而执行无电池行驶。在无电池行驶时，首先，设定用于将电力线的电压控制成电压指令值的第一、第二电动机的输出转矩(电力控制转矩)。接着，根据以保留输出电力控制转矩的余地的方式设定的第一、第二电动机的转矩上下限范围，来设定驱动轴能够产生的驱动转矩的转矩上下限范围。然后，在转矩上下限范围内以使驱动轴产生最接近要求转矩的转矩的方式设定第一、第二电动机的转矩指令值，使用这些转矩指令值来控制第一、第二电动机。通过这样的控制，将第一、第二电动机的驱动所使用的直流电压控制成恒定，并且确保了车辆行驶用的要求转矩。
发明内容
发明要解决的课题
在上述的混合动力汽车中，在将SMR断开时发动机的运转停止的情况下，无法使第一、第二电动机的直流电压恒定，无法充分继续行驶。因此，虽然要求能够使发动机运转，但是如何使发动机起动成为课题。
本发明的混合动力汽车的主要目的是在通过继电器解除了第一、第二电动机与蓄电池的连接时发动机的运转停止的情况下，能够使发动机运转。
用于解决课题的手段
本发明的混合动力汽车为了实现上述的主要目的而采用以下的手段。
本发明的混合动力汽车具备：
发动机；
第一电动机，能够被输入动力且能够输出动力；
行星齿轮，其三个旋转要素以在共线图中按照所述第一电动机的旋转轴、所述发动机的输出轴、连结于驱动轮的驱动轴的顺序排列的方式与所述旋转轴、所述输出轴、所述驱动轴连接；
第二电动机，能够被从所述驱动轴输入动力且能够向所述驱动轴输出动力；
蓄电池；
电容器，安装于将所述第一、第二电动机与所述蓄电池连接的电力线；
继电器，设于所述电力线的比所述电容器靠所述蓄电池侧处；及
控制单元，以在通过所述继电器将所述第一、第二电动机与所述蓄电池连接后的状态下以要求转矩进行行驶的方式控制所述发动机和所述第一、第二电动机，
所述混合动力汽车的特征在于，
所述控制单元是在通过所述继电器将所述第一、第二电动机与所述蓄电池的连接解除后的无电池时所述发动机的运转停止的情况下，执行如下的规定起动控制的单元：以通过所述第一电动机使所述发动机起转而起动的方式控制所述发动机和所述第一电动机，并且以使所述电容器的电压成为目标电压的方式控制所述第二电动机。
在本发明的混合动力汽车中，以在通过继电器将第一、第二电动机与蓄电池连接后的状态下以要求转矩进行行驶的方式控制发动机和第一、第二电动机。并且，在通过继电器解除了第一、第二电动机与蓄电池的连接的无电池时发动机的运转停止的情况下，执行规定起动控制。在此，规定起动控制是以通过第一电动机使发动机起转而起动的方式控制发动机和第一电动机并且以使电容器的电压成为目标电压的方式控制第二电动机的控制。通过该规定起动控制的执行，能够一边使电容器的电压在目标电压附近推移，一边通过第一电动机使发动机起转而起动(使运转开始)。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图。
图2是表示包含电动机MG1、MG2的电机驱动***的结构的概略的结构图。
图3是表示通过实施例的HVECU70执行的无电池时控制例程的一例的流程图。
图4是表示要求转矩设定用映射的一例的说明图。
图5是表示行星齿轮30的旋转要素的转速与转矩的力学性的关系的共线图的一例的说明图。
图6是示意性地说明在发动机22的运转停止中向无电池转变时的电动机MG1、MG2的转矩Tm1、Tm2、驱动电压***电力线54a的电压VH的时间变化的情况的说明图。
具体实施方式
接下来，使用实施例，说明用于实施本发明的方式。
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图，图2是表示包含电动机MG1、MG2的电机驱动***的结构的概略的结构图。如图1所示，实施例的混合动力汽车20具备发动机22、行星齿轮30、电动机MG1、MG2、逆变器41、42、升压转换器55、蓄电池50、***主继电器56、混合动力用电子控制单元(以下，称为HVECU)70。
发动机22构成为以汽油或轻油等为燃料而输出动力的内燃机。该发动机22由发动机用电子控制单元(以下，称为发动机ECU)24进行运转控制。
虽然未图示，但是发动机ECU24构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU之外，还具备存储处理程序的ROM或暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。对发动机22进行运转控制所需的来自各种传感器的信号，例如来自检测曲轴26的旋转位置的曲轴位置传感器23的曲轴角θcr等经由输入端口向发动机ECU24输入。而且，从发动机ECU24经由输出端口输出用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号，例如向调节节气门的位置的节气门电动机的驱动信号、向燃料喷射阀的驱动信号、向与点火器一体化的点火线圈的控制信号等。发动机ECU24经由通信端口而与HVECU70连接，通过来自HVECU70的控制信号对发动机22进行运转控制，并根据需要向HVECU70输出与发动机22的运转状态相关的数据。需要说明的是，发动机ECU24基于由曲轴位置传感器23检测到的曲轴角θcr来运算曲轴26的转速即发动机22的转速Ne。
行星齿轮30构成为单小齿轮式的行星齿轮机构。在行星齿轮30的太阳轮上连接有电动机MG1的转子。在行星齿轮30的齿圈上连接有经由差动齿轮37与驱动轮38a、38b连结的驱动轴36。在行星齿轮30的行星轮架上连接有发动机22的曲轴26。
电动机MG1构成为同步发电电动机，具有埋入了永久磁铁的转子和卷绕有三相线圈的定子，如上所述，转子与行星齿轮30的太阳轮连接。电动机MG2构成为与电动机MG1同样的同步发电电动机，转子与驱动轴36连接。
如图1、图2所示，逆变器41与驱动电压***电力线54a连接。该逆变器41具有6个晶体管T11～T16和与晶体管T11～T16反向地并联连接的6个二极管D11～D16。晶体管T11～T16以分别相对于驱动电压***电力线54a的正极母线和负极母线而成为源极侧和漏极(sink)侧的方式各2个地成对配置。而且，在晶体管T11～T16的成对的晶体管彼此的连接点上分别连接电动机MG1的三相线圈(U相、V相、W相)。因此，在电压作用于逆变器41时，通过电动机用电子控制单元(以下，称为电动机ECU)40，调节成对的晶体管T11～T16的接通时间的比例，由此在三相线圈形成旋转磁场，从而驱动电动机MG1旋转。
逆变器42与逆变器41一样，具有6个晶体管T21～T26和6个二极管D21～D26。并且，在电压作用于逆变器42时，通过电动机ECU40来调节成对的晶体管T21～T26的接通时间的比例，由此在三相线圈形成旋转磁场，从而驱动电动机MG2旋转。
升压转换器55与连接有逆变器41、42的驱动电压***电力线54a和连接有蓄电池50的电池电压***电力线54b连接，将驱动电压***电力线54a的电压在电池电压***电力线54b的电压VL以上且容许上限电压VHmax以下的范围内进行调节。该升压转换器55具有2个晶体管T31、T32、与晶体管T31、T32反向地并联连接的2个二极管D31、D32、电抗器L1。晶体管T31与驱动电压***电力线54a的正极母线连接。晶体管T32与晶体管T31、驱动电压***电力线54a及电池电压***电力线54b的负极母线连接。电抗器L1与晶体管T31、T32彼此的连接点、电池电压***电力线54b的正极母线连接。升压转换器55通过电动机ECU40来调节晶体管T31、T32的接通时间的比例，由此对电池电压***电力线54b的电力进行升压并向驱动电压***电力线54a供给，或者对驱动电压***电力线54a的电力进行降压并向电池电压***电力线54b供给。在驱动电压***电力线54a的正极侧线和负极侧线上安装有平滑用的电容器57，在电池电压***电力线54b的正极侧线和负极侧线上安装有平滑用的电容器58。
虽然未图示，但是电动机ECU40构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。如图1所示，对电动机MG1、MG2或升压转换器55进行驱动控制所需的来自各种传感器的信号经由输入端口向电动机ECU40输入。例如，有来自旋转变压器等旋转位置检测传感器43、44的电动机MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2、来自电流传感器45u、45v、46u、46v的电动机MG1、MG2的各相的相电流Iu1、Iv1、Iu2、Iv2、来自安装在电容器57的端子间的电压传感器57a的电容器57的电压VH、来自安装于电容器58的端子间的电压传感器58a的电容器58的电压VL等。电容器57的电压VH相当于驱动电压***电力线54a的电压，电容器58的电压VL相当于电池电压***电力线54b的电压。而且，从电动机ECU40经由输出端口输出向逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制信号、向升压转换器55的晶体管T31、T32的开关控制信号等。电动机ECU40经由通信端口而与HVECU70连接，按照来自HVECU70的控制信号，对电动机MG1、MG2、升压转换器55进行驱动控制，并根据需要向HVECU70输出与电动机MG1、MG2、升压转换器55的驱动状态相关的数据。
蓄电池50构成为例如锂离子二次电池或镍氢二次电池，如上所述，与电池电压***电力线54b连接。该蓄电池50由蓄电池用电子控制单元(以下，称为蓄电池ECU)52管理。
虽然未图示，但是蓄电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。管理蓄电池50所需的信号，例如来自设置于蓄电池50的端子间的电压传感器的电池电压Vb、来自安装于蓄电池50的输出端子上的电流传感器的电池电流Ib、来自安装于蓄电池50的温度传感器的电池温度Tb等经由输入端口向蓄电池ECU52输入。而且，蓄电池ECU52经由通信端口而与HVECU70连接，根据需要向HVECU70输出与蓄电池50的状态相关的数据。蓄电池ECU52为了管理蓄电池50，基于由电流传感器检测到的电池电流Ib的累计值来运算能够从此时的蓄电池50放电的电力的容量相对于全部容量的比例即蓄电比例SOC。
***主继电器56设置在电池电压***电力线54b上的比电容器58靠蓄电池50侧处。
虽然未图示，但是HVECU70构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口、通信端口。来自点火开关80的点火信号、来自检测换档杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP、来自检测油门踏板83的踏入量的油门踏板位置传感器84的油门开度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、来自车速传感器88的车速V等经由输入端口向HVECU70输入。从HVECU70经由输出端口输出向***主继电器56的控制信号等。如上所述，HVECU70经由通信端口而与发动机ECU24、电动机ECU40、蓄电池ECU52连接，与发动机ECU24、电动机ECU40、蓄电池ECU52进行各种控制信号或数据的交接。
如此构成的实施例的混合动力汽车20以伴着发动机22的运转而行驶的混合动力行驶模式(HV行驶模式)或使发动机22的运转停止而行驶的电动行驶模式(EV行驶模式)进行行驶。
在HV行驶模式下的行驶时，HVECU70首先基于来自油门踏板位置传感器84的油门开度Acc和来自车速传感器88的车速V来设定行驶所要求(应向驱动轴36输出)的要求转矩Tr*。接着，将设定的要求转矩Tr*乘以驱动轴36的转速Nr，来计算行驶所要求的行驶用功率Pdrv*。在此，驱动轴36的转速Nr使用电动机MG2的转速Nm2。并且，从计算出的行驶用功率Pdrv*减去蓄电池50的充放电要求功率Pb*(从蓄电池50放电时为正值)，来设定车辆所要求(应从发动机22输出)的要求功率Pe*。接着，以从发动机22输出要求功率Pe*并且向驱动轴36输出要求转矩Tr*的方式，设定发动机22的目标转速Ne*、目标转矩Te*、电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*。接着，将驱动电压***电力线54a(电容器57)的目标电压VH*设定为电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的绝对值或转速Nm1、Nm2的绝对值越大而越增大的倾向。并且，将发动机22的目标转速Ne*、目标转矩Te*向发动机ECU24发送，将电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、驱动电压***电力线54a的目标电压VH*向电动机ECU40发送。接收到发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*的发动机ECU24以基于目标转速Ne*和目标转矩Te*使发动机22运转的方式进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。而且，接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、驱动电压***电力线54a的目标电压VH*的电动机ECU40以按照转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制，并且以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*的方式进行升压转换器55的晶体管T31、T32的开关控制。在该HV行驶模式下的行驶时，在要求功率Pe*达到停止用阈值Pstop以下时等发动机22的停止条件成立时，使发动机22的运转停止而向EV行驶模式下的行驶转变。
在EV行驶模式下的行驶时，HVECU70首先基于来自油门踏板位置传感器84的油门开度Acc和来自车速传感器88的车速V来设定要求转矩Tr*。接着，将电动机MG1的转矩指令Tm1*设定为0值，并且以向驱动轴36输出要求转矩Tr*的方式设定电动机MG2的转矩指令Tm2*。并且，基于电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的绝对值、转速Nm1、Nm2的绝对值来设定驱动电压***电力线54a(电容器57)的目标电压VH*。而后，将电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、驱动电压***电力线54a的目标电压VH*向电动机ECU40发送。接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、驱动电压***电力线54a的目标电压VH*的电动机ECU40以按照转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制，并且以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*的方式进行升压转换器55的晶体管T31、T32的开关控制。在该EV行驶模式下的行驶时，在与HV行驶模式下的行驶时同样地计算出的要求动力Pe*比停止用阈值Pstop大的发动机22的起动条件成立时，使发动机22起动而向HV行驶模式下的行驶转变。
在此，发动机22的起动基本上如下进行：从电动机MG1输出用于使发动机22起转的起转转矩，并且从电动机MG2输出用于消除伴随于该起转转矩的输出而作用于驱动轴36的转矩的消除转矩，由此使发动机22起转，在发动机22的转速Ne达到规定转速(例如，800rpm或1000rpm等)以上时，开始发动机22的运转控制(燃料喷射控制、点火控制)。需要说明的是，在该发动机22正起动时也以将要求转矩Tr*向驱动轴36输出的方式进行电动机MG2的驱动控制。即，应从电动机MG2输出的转矩成为要求转矩Tr*与消除转矩之和的转矩。
而且，在实施例的混合动力汽车20中，在HV行驶模式或EV行驶模式下升压转换器55或蓄电池50等产生异常时，如下控制发动机22、逆变器41、42、升压转换器55。关于发动机22，在HV行驶模式时进行自行运转，在EV行驶模式时使运转停止继续。关于逆变器41、42、升压转换器55，进行栅极隔断(将晶体管T11～T16、T21～T26、T31、T32全部断开)。并且，在此状态下，将***主继电器56断开，解除升压转换器55侧与蓄电池50侧的连接。以下，将通过***主继电器56解除了升压转换器55侧与蓄电池50侧的连接的状态称为无电池。
接下来，说明如此构成的实施例的混合动力汽车20的动作，尤其是无电池时的动作。图3是表示通过实施例的HVECU70执行的无电池时控制例程的一例的流程图。该例程在无电池时，每规定时间(例如，每几msec)反复执行。
当执行无电池时控制例程时，HVECU70首先输入油门开度Acc、车速V、发动机22的转速Ne、电动机MG1、MG2的转速Nm1、Nm2、驱动电压***电力线54a(电容器57)的电压VH等数据(步骤S100)。在此，油门开度Acc设为输入由油门踏板位置传感器84检测到的值。车速V设为输入由车速传感器88检测到的值。发动机22的转速Ne设为输入基于由曲轴位置传感器23检测到的曲轴角θcr而运算的值。电动机MG1、MG2的转速Nm2设为从电动机ECU40通过通信来输入基于由旋转位置检测传感器43、44检测到的电动机MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2而运算的值。驱动电压***电力线54a(电容器57)的电压VH设为从电动机ECU40通过通信来输入由电压传感器57a检测到的值。
当这样输入数据时，基于输入的油门开度Acc和车速V，设定行驶所要求的要求转矩Tr*(步骤S110)。在此，在实施例中，预先确定油门开度Acc、车速V、要求转矩Tr*之间的关系作为要求转矩设定用映射并存储于未图示的ROM，当被给予油门开度Acc和车速V时，根据存储的映射导出对应的要求转矩Tr*来设定要求转矩Tr*。要求转矩设定用映射的一例如图4所示。
接下来，使用驱动电压***电力线54a(电容器57)的电压VH和目标电压VH*，通过下式(1)，计算电压调节用电力Ph(步骤S120)。在此，驱动电压***电力线54a的目标电压VH*例如在容许上限电压VHmax为650V的情况下，可以使用450V、500V、550V等。这是为了同时实现对电动机MG1、MG2进行驱动控制时从电动机MG1、MG2能够输出绝对值比较大的转矩的情况和抑制驱动电压***电力线54a的电压VH超过容许上限电压VHmax的情况。在此，式(1)是用于将驱动电压***电力线54a的电压VH设为目标电压VH*的反馈控制中的关系式。式(1)中，右边第一项的“kp”是比例项的增益，右边第二项的“ki”是积分项的增益。
Ph＝kp·(VH-VH*)+ki·∫(VH-VH*)dt(1)
接下来，判定是否为本例程的初次执行时(刚转变为无电池之后)(步骤S130)，在判定为是本例程的初次执行时的情况下，将发动机22的转速Ne与阈值Nref进行比较(步骤S140)。在发动机22的转速Ne为阈值Nref以上时，将标志F设定为值1(步骤S150)。另一方面，在发动机22的转速Ne小于阈值Nref时，将标志F设定为值0(步骤S160)，开始本例程的初次执行时起的时间ta的计时(步骤S170)。在此，阈值Nref为了判定发动机22是否以一定程度的转速旋转而使用，例如，可以使用700rpm、800rpm等。在步骤S130中，在判定为不是本例程的初次执行时即是第二次以后的执行时的情况下，不执行步骤S140～S170的处理。在发动机22的运转中转变为无电池时，发动机22的转速Ne为阈值Nref以上，将标志F设定为值1。而且，在发动机22的运转停止中转变为无电池时，发动机22的转速Ne小于阈值Nref，将标志F设定为值0。
接下来，检查标志F的值(步骤S180)。在标志F为值1时，设定发动机22的目标转速Ne*并向发动机ECU24发送(步骤S190)。接收到发动机22的目标转速Ne*的发动机ECU24以使发动机22以目标转速Ne*旋转的方式进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。在此，发动机22的目标转速Ne*在实施例中，设定成油门开度Acc越大而越增大的倾向，且车速V越大而越增大的倾向。需要说明的是，目标转速Ne*也可以使用预先确定的转速。
并且，以同时满足下式(2)、(3)的方式设定电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*，并将设定的转矩指令Tm1*、Tm2*向电动机ECU40发送(步骤S200)，结束本例程。接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的电动机ECU40以按照转矩指令Tm1*、Tm2*驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制。在此，式(2)是电动机MG1的电力Pm1(＝Tm1*·Nm1)与电动机MG2的电力Pm2(＝Tm2*·Nm2)之和成为电压调节用电力Ph的关系。电动机MG1、MG2的电力Pm1、Pm2在为正值时表示消耗电力，在为负值时表示发电电力。式(3)是从电动机MG1经由行星齿轮30向驱动轴36输出的转矩(-Tm1*/ρ)与从电动机MG2向驱动轴36输出的转矩Tm2*之和成为要求转矩Tr*的关系。
Ph＝Tm1*·Nm1+Tm2*·Nm2(2)
Tr*＝-Tm1*/ρ+Tm2*(3)
图5是表示此时的行星齿轮30的行星齿轮30的旋转要素的转速与转矩的力学性的关系的共线图的一例的说明图。图中，左侧的S轴表示电动机MG1的转速Nm1即太阳轮的转速，C轴表示发动机22的转速Ne即行星轮架的转速，R轴表示电动机MG2的转速Nm2即齿圈(驱动轴36)的转速Nr。式(3)只要使用该共线图就能够容易导出。图中，R轴的2个粗线箭头表示从电动机MG1输出而经由行星齿轮30作用于驱动轴36的转矩、从电动机MG2输出而作用于驱动轴36的转矩。需要说明的是，这种情况下，从电动机MG1输出将发动机22的转速Ne控制住的方向的转矩，因此发动机22以一边输出与该转矩和行星齿轮30的齿轮比ρ对应的转矩一边以目标转速Ne*旋转的方式运转。在发动机22的运转中转变为无电池时，通过这样控制发动机22和逆变器41、42，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并以要求转矩Tr*行驶。
在步骤S180中标志F为值0时，将时间ta与规定时间taref进行比较(步骤S210)。在此，规定时间taref可以使用例如2秒或3秒等。关于该规定时间taref的详情在后文叙述。
在时间ta小于规定时间taref时，将逆变器41的栅极隔断指令向电动机ECU40发送(步骤S220)。接着，将电压调节用功率Ph除以电动机MG2的转速Nm2来计算电动机MG2的转矩指令Tm2*，并将该转矩指令Tm2*向电动机ECU40发送(步骤S230)，结束本例程。接收到逆变器41的栅极隔断指令和电动机MG2的转矩指令Tm2*的电动机ECU40进行逆变器41的栅极隔断(晶体管T11～T16的全部的断开)，并且以按照转矩指令Tm2*驱动电动机MG2的方式进行逆变器42的晶体管T21～T26的开关控制。在发动机22的运转停止中转变为无电池时，在时间ta小于规定时间taref时，通过这样控制逆变器41、42，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH接近目标电压VH*。需要说明的是，这种情况下，无论要求转矩Tr*如何，都从电动机MG2向驱动轴36输出与电压调节用电力Ph对应的转矩。而且，上述的规定时间taref可以通过实验或解析等预先确定从本例程的初次执行时起到驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近稳定为止所需的时间或比之稍长的时间等来使用。
在步骤S210中时间ta为规定时间taref以上时，将发动机22的转速Ne与上述的阈值Nref进行比较(步骤S240)。并且，在发动机22的转速Ne小于阈值Nref时，将用于使发动机22起转的起转转矩Tcr设定为电动机MG1的转矩指令Tm1*而向电动机ECU40发送(步骤S250)。在此，起转转矩Tcr在实施例中，如下式(4)所示，通过使用了比率值ΔTcr的比率处理而从值0朝向比较大的规定值Tcr1变化并保持为规定值Tcr1。接下来，如下式(5)所示，将电动机MG1的转矩指令Tm1*乘以转速Nm1而得到的电动机MG1的功率Pm1从电压调节用功率Ph减去所得到的值除以电动机MG2的转速Nm2来设定电动机MG2的转矩指令Tm2*，并将该转矩指令Tm2*向电动机ECU40发送(步骤S260)。接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的电动机ECU40以按照转矩指令Tm1*、Tm2*驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制。在发动机22的运转停止中转变为无电池时，在时间ta为规定时间taref以上且发动机22的转速Ne小于阈值Nref时，通过这样控制逆变器41、42，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并通过电动机MG1使发动机22起转。
Tcr＝min(上次Tcr+ΔTcr,Tcr1)(4)
Tm2*＝(Ph-Tm1*·Nm1)/Nm2(5)
接着，将发动机22的转速Ne与比上述的阈值Nref低的阈值Nst进行比较(步骤S270)。在此，阈值Nst可以通过实验或解析等而预先确定能够通过开始发动机22的运转控制(燃料喷射控制、点火控制)而使发动机22的转速Ne增加为上述的阈值Nref以上的最低转速或比之稍大的转速等来使用，可以使用例如200rpm、300rpm等。
在发动机22的转速Ne小于阈值Nst时，直接结束本例程。在发动机22的转速Ne为阈值Nst以上时，判定发动机22的运转控制是否已经开始(步骤S280)。在发动机22的运转控制还未开始时，将发动机22的运转控制开始信号向发动机ECU24发送(步骤S290)，结束本例程，在发动机22的运转控制已经开始时，直接结束本例程。接收到发动机22的运转控制开始信号的发动机ECU24开始发动机22的燃料喷射控制、点火控制。这样开始发动机22的运转控制时，通过来自电动机MG1的起转转矩Tcr和来自发动机22的转矩，能够使发动机22的转速Ne增加为阈值Nref以上。
在步骤S240中发动机22的转速Ne为阈值Nref以上时，将上次的发动机22的转速(上次Ne)与阈值Nref进行比较(步骤S300)。该处理是判定发动机22的转速Ne是否刚达到阈值Nref以上之后的处理。
在上次的发动机22的转速(上次Ne)小于阈值Nref时，判断为发动机22的转速Ne刚达到阈值Nref以上之后，开始发动机22的转速Ne达到阈值Nref以上起的时间tb的计时(步骤S310)。在上次的发动机22的转速(上次Ne)为阈值Nref以上时，判断为发动机22的转速Ne不是刚达到阈值Nref以上之后，不执行步骤S310的处理。
接下来，将时间tb与规定时间tbref进行比较(步骤S320)。在此，规定时间tbref可以使用例如2秒或3秒等。关于该规定时间tbref的详情在后文叙述。
在步骤S320中时间tb小于规定时间tbref时，设定发动机22的目标转速Ne*并向发动机ECU24发送(步骤S330)。接收到发动机22的目标转速Ne*的发动机ECU24以使发动机22以目标转速Ne*旋转的方式进行发动机22的吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等。在此，发动机22的目标转速Ne*在实施例中设定成油门开度Acc越大而越大的倾向，且车速V越大而越大的倾向。需要说明的是，目标转速Ne*也可以使用预先确定的转速。
接下来，设定电动机MG1的转矩指令Tm1*并向电动机ECU40发送(步骤S340)。这种情况下的电动机MG1的转矩指令Tm1*在实施例中，通过下式(6)，通过使用了比率值ΔTdn的比率处理而从值Tcr1朝向值0变化并保持为值0。并且，通过上述的式(5)来计算电动机MG2的转矩指令Tm2*，并将该转矩指令Tm2*向电动机ECU40发送(步骤S350)，结束本例程。接收到电动机MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*的电动机ECU40以按照转矩指令Tm1*、Tm2*驱动电动机MG1、MG2的方式进行逆变器41、42的晶体管T11～T16、T21～T26的开关控制。在发动机22的运转停止中转变为无电池时，在时间ta为规定时间taref以上且发动机22的转速Ne为阈值Nref以上且时间tb小于时间tbref时，通过这样控制发动机22、逆变器41、42，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并使电动机MG1的转矩指令Tm1*为值0。需要说明的是，上述的规定时间tbref可以通过实验或解析等而预先确定从发动机22的转速Ne达到阈值Nref以上起至电动机MG1的转矩为值0的状态下驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近稳定为止所需的时间或比其稍长的时间等来使用。
Tm1*＝max(上次Tm1*-ΔTdn,0)(6)
在步骤S320中时间tb为规定时间tbref以上时，将标志F设定为值1(步骤S150)。这种情况下，在步骤S180中将标志F判定为值1，执行步骤S190、S200的处理，结束本例程。由此，与在HV行驶模式下转变为无电池时一样，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并以要求转矩Tr*进行行驶。而且，在电动机MG1的转矩为值0之后，进行步骤S190、S200的处理，由此能够使电动机MG1的转矩顺畅地变化。若这样将标志F设定为值1，则在下次以后执行本例程时，在步骤S180中将标志F判定为值1，执行步骤S190、S200的处理，结束本例程。
图6是示意性地表示在EV行驶模式下(发动机22的运转停止中)转变成无电池时的电动机MG1、MG2的转矩Tm1、Tm2、驱动电压***电力线54a的电压VH的时间变化的情况的说明图。如图示那样，若在EV行驶模式下升压转换器55或蓄电池50等发生异常(t1时刻)，则继续发动机22的运转停止，对逆变器41、42或升压转换器55进行栅极隔断，将***主继电器56断开，转变为无电池(t2时刻)。
当转变为无电池时，使逆变器41的栅极隔断继续，并且从电动机MG2输出转矩(Ph/Nm2)(图3的例程的步骤S220、S230)。以下，将该控制称为规定准备控制。通过该规定准备控制的执行，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH接近目标电压VH*并在目标电压VH*的附近推移。当上述的规定时间taref从t2时刻起继续时(t3时刻)，从电动机MG1输出起转转矩Tcr并从电动机MG2输出转矩(Ph-Tm1*·Nm1)/Nm2(步骤S250、S260)，在发动机22的转速Ne达到阈值Nst以上时，开始发动机22的运转控制(步骤S270～S290)。以下，将该控制称为规定起动控制。通过该规定起动控制的执行，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并通过电动机MG1使发动机22起转而起动。而且，在执行了规定准备控制之后执行规定起动控制，由此能够在发动机22起动时抑制驱动电压***电力线54a的电压VH的变动，使发动机22顺畅地起动。
当发动机22的转速Ne达到阈值Nref以上时(t4时刻)，一边使发动机22运转而以目标转速Ne*旋转，一边使电动机MG1的转矩为值0并且从电动机MG2输出转矩(Ph/Nm2)(步骤S330～S350)。以下，将该控制称为规定待机控制。当从t4时刻起经过规定时间tbref时(t5时刻)，一边使发动机22运转而以目标转速Ne*旋转，一边以使电动机MG1、MG2的电力Pm1、Pm2之和成为电压调节用电力Ph并且向驱动轴36输出要求转矩Tr*的方式从电动机MG1、MG2输出转矩Tm1、Tm2(步骤S190、S220)。以下，将该控制称为规定行驶控制。通过该规定行驶控制的执行，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并以要求转矩Tr*进行行驶。而且，通过在执行规定准备控制之后执行规定行驶控制，能够使电动机MG1的转矩Tm1顺畅地变化。
在以上说明的实施例的混合动力汽车中，在发动机22的运转停止中将***主继电器56断开时，执行规定起动控制。在此，规定起动控制是以通过电动机MG1使发动机22起转而起动的方式控制发动机22和电动机MG1并且以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*的方式控制电动机MG2的控制。由此，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并通过电动机MG1使发动机22起转而起动。
而且，在实施例的混合动力汽车20中，在基于规定起动控制进行的发动机22的起动后，执行规定行驶控制。在此，规定行驶控制是以使发动机22以目标转速Ne*旋转的方式控制发动机22并且以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*且以要求转矩Tr*进行行驶的方式控制电动机MG1、MG2的控制。由此，能够使驱动电压***电力线54a的电压VH在目标电压VH*附近推移，并以要求转矩Tr*进行行驶。并且，这种情况下，在基于规定起动控制进行的发动机22的起动后，在执行规定待机控制之后执行规定行驶控制。在此，规定待机控制是以使发动机22以目标转速Ne*旋转的方式进行控制且以使电动机MG1的转矩成为值0的方式进行控制且以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*的方式控制电动机MG2的控制。由此，能够使电动机MG1的转矩顺畅地变化。
而且，在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的运转停止中断开了***主继电器56时，在执行规定起动控制之前，执行规定准备控制。在此，规定准备控制是对逆变器41进行栅极隔断并以使驱动电压***电力线54a的电压VH成为目标电压VH*的方式控制电动机MG2的控制。由此，能够抑制在通过电动机MG1使发动机22起转而起动时驱动电压***电力线54a的电压VH的变动。
在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的运转停止中断开了***主继电器56时，在通过规定起动控制使发动机22起动之后，在执行规定待机控制后执行规定行驶控制，但也可以不执行规定待机控制地执行规定行驶控制。
在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的运转停止中断开了***主继电器56时，在执行规定准备控制后执行规定起动控制，但也可以不执行规定准备控制地执行规定起动控制。
在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的运转停止中断开了***主继电器56时，不管车速V如何，都执行规定准备控制及规定起动控制，但是在车速V比阈值Vref高时，可以当作准备完成。在此，阈值Vref可以使用例如20km/h、30km/h等。
在实施例的混合动力汽车20中，具备升压转换器55，但也可以不具备转换器55。
在这样的本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述控制单元是如下的单元：在执行所述规定起动控制时，以从所述第二电动机输出与用于抵消所述电容器的电压和所述目标电压之间的差分的功率和所述第一电动机的功率相对应的功率的方式控制所述第二电动机。
另外，在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述控制单元是如下的单元：在执行所述规定起动控制时，不考虑所述要求转矩地设定所述第一、第二电动机的转矩指令而进行控制。
此外，在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述控制单元是在通过所述规定起动控制使所述发动机起动之后，执行如下的规定行驶控制的单元：以使所述发动机以目标转速旋转的方式控制所述发动机，并且以使所述电容器的电压成为所述目标电压且以所述要求转矩进行行驶的方式控制所述第一、第二电动机。这样的话，能够使电容器的电压在目标电压附近推移，并以要求转矩进行行驶。
在通过规定起动控制使发动机起动之后执行规定行驶控制的方式的本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述控制单元是在通过所述规定起动控制使所述发动机起动之后，在执行所述规定行驶控制之前执行如下的规定待机控制的单元：以使所述发动机以目标转速旋转的方式控制所述发动机，并且以使来自所述第一电动机的转矩成为0值的方式控制所述第一电动机，并且以使所述电容器的电压成为所述目标电压的方式控制所述第二电动机。这样的话，能够使来自第一电动机的转矩顺畅地变化。
在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述控制单元是在所述无电池时所述发动机的运转停止的情况下，在执行所述规定起动控制之前执行如下的规定准备控制的单元：以使所述电容器的电压成为所述目标电压的方式控制所述第二电动机。这样的话，能够在使电容器的电压处于目标电压附近之后执行规定起动控制。其结果是，能够抑制使发动机起动时的电容器的电压的变动，并使发动机顺畅地起动。
说明实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏记载的发明的主要要素之间的对应关系。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，电动机MG1相当于“第一电动机”，行星齿轮30相当于“行星齿轮”，电动机MG2相当于“第二电动机”，蓄电池50相当于“蓄电池”，电容器57相当于“电容器”，***主继电器56相当于“继电器”，执行图3的无电池时控制例程的HVECU70、基于来自HVECU70的指令而控制发动机22的发动机ECU24、基于来自HVECU70的指令而控制逆变器41、42的电动机ECU40相当于“控制单元”。
需要说明的是，实施例的主要要素与用于解决课题的手段一栏记载的发明的主要要素之间的对应关系是为了实施例具体说明用于解决课题的手段一栏记载的发明的方式的一例，因此并不限定用于解决课题的手段一栏记载的发明的要素。即，用于解决课题的手段一栏载的发明的解释应基于该栏的记载进行，实施例只不过是用于解决课题的手段一栏记载的发明的具体的一例。
以上，使用实施例说明了用于实施本发明的方式，但是本发明不受这样的实施例的任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能以各种方式实施。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-153221号公报

Claims (6)

1.一种混合动力汽车，具备：
发动机；
第一电动机，能够被输入动力且能够输出动力；
行星齿轮，其三个旋转要素以在共线图中按照所述第一电动机的旋转轴、所述发动机的输出轴、连结于驱动轮的驱动轴的顺序排列的方式与所述旋转轴、所述输出轴、所述驱动轴连接；
第二电动机，能够被从所述驱动轴输入动力且能够向所述驱动轴输出动力；
蓄电池；
电容器，安装于将所述第一、第二电动机与所述蓄电池连接的电力线；
继电器，设于所述电力线的比所述电容器靠所述蓄电池侧处；及
控制单元，以在通过所述继电器将所述第一、第二电动机与所述蓄电池连接后的状态下以要求转矩进行行驶的方式控制所述发动机和所述第一、第二电动机，
所述混合动力汽车的特征在于，
所述控制单元是在通过所述继电器将所述第一、第二电动机与所述蓄电池的连接解除后的无电池时所述发动机的运转停止的情况下，执行如下的规定起动控制的单元：以通过所述第一电动机使所述发动机起转而起动的方式控制所述发动机和所述第一电动机，并且以使所述电容器的电压成为目标电压的方式控制所述第二电动机。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车，其特征在于，
所述控制单元是如下的单元：在执行所述规定起动控制时，以从所述第二电动机输出与用于抵消所述电容器的电压和所述目标电压之间的差分的功率和所述第一电动机的功率相对应的功率的方式控制所述第二电动机。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车，其特征在于，
所述控制单元是如下的单元：在执行所述规定起动控制时，不考虑所述要求转矩地设定所述第一、第二电动机的转矩指令而进行控制。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的混合动力汽车，其特征在于，
所述控制单元是在通过所述规定起动控制使所述发动机起动之后，执行如下的规定行驶控制的单元：以使所述发动机以目标转速旋转的方式控制所述发动机，并且以使所述电容器的电压成为所述目标电压且以所述要求转矩进行行驶的方式控制所述第一、第二电动机。
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车，其特征在于，
所述控制单元是在通过所述规定起动控制使所述发动机起动之后，在执行所述规定行驶控制之前执行如下的规定待机控制的单元：以使所述发动机以目标转速旋转的方式控制所述发动机，并且以使来自所述第一电动机的转矩成为0值的方式控制所述第一电动机，并且以使所述电容器的电压成为所述目标电压的方式控制所述第二电动机。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合动力汽车，其特征在于，
所述控制单元是在所述无电池时所述发动机的运转停止的情况下，在执行所述规定起动控制之前执行如下的规定准备控制的单元：以使所述电容器的电压成为所述目标电压的方式控制所述第二电动机。
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