混合动力车辆及其控制装置和控制方法与流程

本发明涉及一种混合动力车辆，并且更具体地，涉及如下一种混合动力车辆、用于该混合动力车辆的控制装置以及用于该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、行星齿轮机构、第二马达、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置和升压变换器。

背景技术：

作为包括用于行驶的马达、用于驱动马达的逆变器、连接到逆变器的平滑电容器和被连接到电池和逆变器的升压变换器的混合动力车辆，提出了一种判定升压变换器的上臂的故障的混合动力车辆(例如，参见日本专利申请公开No.2008-312306)。混合动力车辆基于电容器的电压是否超过阈值来判定升压变换器的上臂是否具有切断故障(打开故障)。当判定上臂具有切断故障时，混合动力车辆阻止电池的充电，并且在该状态下，通过电池的电力来驱动马达从而以跛行回家模式行驶。

技术实现要素：

然而，对于上述混合动力车辆，虽然描述了升压变换器的上臂是否具有打开故障的判定，但是还未提及上臂是否具有短路故障的判定。由于如上所述当升压变换器的上臂具有打开故障时不能够对电池进行充电，所以仅能够利用马达在所保持的电池的充电量的范围中执行跛行回家模式。然而，在升压变换器的上臂的短路故障的情形中，在上臂已经被短路的状态下，下臂被关断。由此，虽然不能够执行电压的升压，但是能够执行电池的充电和放电，并且因此，能够在长距离上以跛行回家模式行驶。因此，期望能够适当地判定升压变换器的上臂的短路故障。

在本发明中的混合动力车辆、用于混合动力车辆的控制装置和用于混合动力车辆的控制方法具有更适当地判定升压变换器的上臂的短路故障的主要目的。

在本发明中的混合动力车辆、用于混合动力车辆的控制装置和用于混合动力车辆的控制方法采用用于实现上述主要目的的以下措施。

本发明的第一方面是一种混合动力车辆。该混合动力车辆包括：发动机；第一马达；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括三个旋转元件，所述三个旋转元件被连接到所述发动机、所述第一马达和被连结到车轴的驱动轴；第二马达，所述第二马达被构造成与所述驱动轴交换驱动力；第一逆变器，所述第一逆变器被构造成驱动所述第一马达；第二逆变器，所述第二逆变器被构造成驱动所述第二马达，所述第二逆变器包括与所述第一逆变器共通的正极母线和负极母线；蓄电装置，所述蓄电装置包括被连接到所述负极母线的负极端子；升压变换器，所述升压变换器包括第一晶体管、第一二极管、第二晶体管、第二二极管和电抗器，所述第一晶体管被连接到所述正极母线并且用作上臂，所述第一二极管在反方向上与所述第一晶体管并联连接，所述第二晶体管被连接到所述第一晶体管和所述负极母线并且用作下臂，所述第二二极管在反方向上与所述第二晶体管并联连接，所述电抗器被连接到所述蓄电装置的正极端子以及在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的连接点，所述升压变换器被构造成将第一逆变器和第二逆变器一侧上的电压调整成等于或高于在所述蓄电装置一侧上的电压；平滑电容器，所述平滑电容器被连接到所述正极母线和所述负极母线；以及电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：当所述电子控制单元判定所述升压变换器具有异常时执行无电池行驶，所述无电池行驶如下的行驶，其中在所述升压变换器被切断并且所述第一马达和所述第二马达被驱动使得所述电容器的电压高于所述蓄电装置的电压的同时，混合动力车辆行驶。所述电子控制单元被构造成：在所述电子控制单元正在执行所述无电池行驶的同时，当所述电子控制单元作出所述蓄电装置已经被充电的判定和所述电容器的电压已经接近所述蓄电装置的电压的判定中的至少一个判定时，判定所述升压变换器的所述上臂已经被短路。

利用以上构造，混合动力车辆包括发动机、第一马达、行星齿轮机构、第二马达、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置和升压变换器。当升压变换器具有异常时，电子控制单元执行如下的无电池行驶，其中，在升压变换器被切断并且第一马达和第二马达被驱动使得电容器的电压高于蓄电装置的电压的同时，混合动力车辆行驶。当升压变换器的门被切断时，如果上臂没有被短路，则上臂打开并且蓄电装置与第一马达和第二马达分离。因此，通过执行无电池行驶，电容器的电压变得高于蓄电装置的电压。另一方面，如果上臂已经被短路，即使当升压变换器的门被切断时，上臂也不打开。因此，即使当执行无电池行驶，使得电容器的电压高于蓄电装置的电压时，基于在第一马达和第二马达中的至少一个马达中产生的反向电压的电力也通过升压变换器的上臂被供应到蓄电装置，使得蓄电装置被充电并且电容器的电压接近蓄电装置的电压。因此，在正在执行无电池行驶的同时，当蓄电装置已经被充电或者当电容器的电压已经接近蓄电装置的电压时，判定升压变换器的上臂已经被短路，并且由此，能够更适当地判定上臂的短路。

在混合动力车辆中，所述电子控制单元可以被构造成：当所述电子控制单元判定所述升压变换器的上臂已经被短路时，将所述混合动力车辆控制成上臂接通行驶，所述上臂接通行驶是如下的行驶，其中在所述升压变换器的上臂处于接通状态的同时，所述混合动力车辆在所述蓄电装置的充电和放电的情况下行驶。利用以上构造，即使当升压变换器具有异常时，在蓄电装置的充电和放电情况下，通过上臂接通行驶，混合动力车辆仍能够在相对长的距离上以跛行回家模式行驶。

在混合动力车辆中，所述电子控制单元可以被构造成：当所述电子控制单元判定所述升压变换器的上臂已经被短路时，通过其中所述第一逆变器和所述第二逆变器的门被切断并且所述发动机以自持方式运转的行驶状态，将所述混合动力车辆控制成所述上臂接通行驶。利用以上构造，在从无电池行驶过渡到上臂接通行驶时，能够防止不期望的驱动力被输出到驱动轴以及第一马达、第二马达和蓄电装置之间的动力管理故障。

在混合动力车辆中，所述电子控制单元可以被构造成：当所述电子控制单元判定所述第一马达和所述第二马达中的至少一个马达的反向电压高于所述蓄电装置的电压时，基于所述电容器的电压和所述反向电压之间的电压差，判定所述升压变换器的上臂是否已经被短路。所述电子控制单元可以被构造成：当所述电子控制单元判定所述反向电压等于或低于所述蓄电装置的电压时，执行所述无电池行驶并且基于所述蓄电装置已经被充电的判定和所述电容器的电压已经接近所述蓄电装置的电压的判定中的至少一个判定来判定所述升压变换器的所述上臂是否已经被短路。利用以上构造，当第一马达和第二马达中的至少一个马达的反向电压高于蓄电装置的电压时，能够在不执行无电池行驶的情况下判定升压变换器的上臂是否已经被短路。当反向电压等于或低于蓄电装置的电压时，能够通过执行无电池行驶来判定升压变换器的上臂是否已经被短路。

混合动力车辆可以进一步包括：变速器，所述变速器包括输入轴，所述输入轴被连接到所述行星齿轮机构的旋转元件，并且所述变速器被构造成在变速比变化的情况下在所述输入轴和所述驱动轴之间传递驱动力。所述变速器的输入轴可以被连接到所述第二马达。利用以上构造，通过将变速器的变速比改变到高速侧，第一马达和第二马达中的至少一个马达的反向电压变低，并且反向电压易于变成等于或低于蓄电装置的电压。因此，本发明的应用变得更有意义。

本发明的第二方面是一种用于混合动力车辆的控制装置。所述混合动力车辆包括：发动机；第一马达；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括三个旋转元件，所述三个旋转元件被连接到所述发动机、所述第一马达和被连结到车轴的驱动轴；第二马达，所述第二马达被构造成与所述驱动轴交换驱动力；第一逆变器，所述第一逆变器被构造成驱动所述第一马达；第二逆变器，所述第二逆变器被构造成驱动所述第二马达，所述第二逆变器包括与所述第一逆变器共通的正极母线和负极母线；蓄电装置，所述蓄电装置包括被连接到所述负极母线的负极端子；升压变换器，所述升压变换器包括第一晶体管、第一二极管、第二晶体管、第二二极管和电抗器，所述第一晶体管被连接到所述正极母线并且用作上臂，所述第一二极管在反方向上与所述第一晶体管并联连接，所述第二晶体管被连接到所述第一晶体管和所述负极母线并且用作下臂，所述第二二极管在反方向上与所述第二晶体管并联连接，所述电抗器被连接到所述蓄电装置的正极端子以及所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的连接点，所述升压变换器被构造成将第一逆变器和第二逆变器一侧上的电压调整成等于或高于在蓄电装置一侧上的电压；平滑电容器，所述平滑电容器被连接到所述正极母线和所述负极母线；以及电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：当所述电子控制单元判定所述升压变换器具有异常时执行无电池行驶，所述无电池行驶是如下的行驶，其中所述升压变换器被切断并且所述第一马达和所述第二马达被驱动使得所述电容器的电压高于所述蓄电装置的电压的同时，混合动力车辆行驶。所述电子控制单元被构造成：在所述电子控制单元正在执行所述无电池行驶的同时，当所述电子控制单元作出所述蓄电装置已经被充电的判定和所述电容器的电压已经接近所述蓄电装置的电压的判定中的至少一个判定时，判定所述升压变换器的上臂已经被短路。

利用以上构造，混合动力车辆包括发动机、第一马达、行星齿轮机构、第二马达、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置和升压变换器。当升压变换器具有异常时，电子控制单元执行无电池行驶，其中在升压变换器被切断并且第一马达和第二马达被驱动使得电容器的电压高于蓄电装置的电压时，混合动力车辆行驶。如果上臂还未被短路，则当升压变换器的门被切断时，上臂打开并且蓄电装置与第一马达和第二马达分离。由此，通过执行无电池行驶，电容器的电压变得高于蓄电装置的电压。另一方面，如果上臂已经被短路，则即使当升压变换器的门被切断时，上臂也不打开。因此，即使当执行无电池行驶使得电容器的电压高于蓄电装置的电压时，基于在第一马达或第二马达中产生的反向电压的电力仍通过升压变换器的上臂被供应到蓄电装置，使得蓄电装置被充电并且电容器的电压接近蓄电装置的电压。因此，在正在执行无电池行驶的同时，当蓄电装置已经被充电或者当电容器的电压已经接近蓄电装置的电压时，判定升压变换器的上臂已经被短路，并且因此，能够更适当地判定上臂的短路。

本发明的第三方面是一种用于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；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括三个旋转元件，所述三个旋转元件被连接到所述发动机、所述第一马达和被连结到车轴的驱动轴；第二马达，所述第二马达被构造成与所述驱动轴交换驱动力；第一逆变器，所述第一逆变器被构造成驱动所述第一马达；第二逆变器，所述第二逆变器被构造成驱动所述第二马达，所述第二逆变器包括与所述第一逆变器共通的正极母线和负极母线；蓄电装置，所述蓄电装置包括被连接到所述负极母线的负极端子；升压变换器，所述升压变换器包括第一晶体管、第一二极管、第二晶体管、第二二极管和电抗器，所述第一晶体管被连接到所述正极母线并且用作上臂，所述第一二极管在反方向上与所述第一晶体管并联连接，所述第二晶体管被连接到所述第一晶体管和所述负极母线并且用作下臂，所述第二二极管在反方向上与所述第二晶体管并联连接，所述电抗器被连接到所述蓄电装置的正极端子以及所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的连接点，所述升压变换器被构造成将第一逆变器和第二逆变器一侧上的电压调整成等于或高于在蓄电装置一侧上的电压；平滑电容器，所述平滑电容器被连接到所述正极母线和所述负极母线；以及电子控制单元。所述控制方法包括：当所述电子控制单元判定所述升压变换器具有异常时，通过所述电子控制单元来执行无电池行驶，所述无电池行驶是如下的行驶，其中在所述升压变换器被切断并且所述第一马达和所述第二马达被驱动使得所述电容器的电压高于所述蓄电装置的电压的同时，混合动力车辆行驶；并且在所述电子控制单元正在执行所述无电池行驶的同时，当所述电子控制单元作出所述蓄电装置正在被充电的判定和所述电容器的电压接近所述蓄电装置的电压的判定中的至少一个判定时，通过所述电子控制单元判定所述升压变换器的上臂已经被短路。

利用以上构造，混合动力车辆包括发动机、第一马达、行星齿轮机构、第二马达、第一逆变器、第二逆变器、蓄电装置和升压变换器。当升压变换器具有异常时，电子控制单元执行无电池行驶，其中在升压变换器被切断并且第一马达和第二马达被驱动使得电容器的电压高于蓄电装置的电压的同时，混合动力车辆行驶。如果上臂还未被短路，则当升压变换器的门被切断时，上臂打开并且蓄电装置与第一马达和第二马达分离。因此，通过执行无电池行驶，电容器的电压变得高于蓄电装置的电压。另一方面，如果上臂已经被短路，则即使当升压变换器的门被切断时，上臂也不打开。因此，即使当执行无电池行驶使得电容器的电压高于蓄电装置的电压时，基于在第一马达和第二马达中产生的反向电压的电力通过升压变换器的上臂被供应到蓄电装置，使得蓄电装置被充电并且电容器的电压接近蓄电装置的电压。因此，在正在执行无电池行驶的同时，当蓄电装置已经被充电或者当电容器的电压接近蓄电装置的电压时，判定升压变换器的上臂已经被短路，并且因此，能够更适当地判定上臂的短路。

附图说明

以下将参考附图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，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆20的概略构造的构造图；

图2是电子驱动系统的构造图，该电子驱动系统包括马达MG1、MG2、逆变器41、42和升压变换器55；

图3A是示出在升压变换器异常时的示例性控制程序的流程图；

图3B是示出在升压变换器异常时的示例性控制程序的流程图；

图4是示出在无电池行驶时的示例性控制程序的流程图；

图5A是示出在无电池行驶时当升压变换器55的上臂还未被短路时基于马达MG1、MG2的反向电压的电力的流动的解释图；

图5B是示出当在无电池行驶时升压变换器55的上臂已经被短路时基于马达MG1、MG2的反向电压的电力的流动的解释图；

图6是示出在有利行驶时的示例性控制程序的流程图；并且

图7是示出在相应的跛行回家模式中的用于马达MG1、MG2和发动机的控制方法的解释图。

具体实施方式

接下来，将利用实施例来描述用于实施本发明的模式。

图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆20的概略构造的构造图，并且图2是电子驱动系统的构造图，该电子驱动系统包括马达MG1、MG2、逆变器41、42和升压变换器55。如示出的，根据本实施例的混合动力车辆20包括发动机22、行星齿轮30、马达MG1、MG2、逆变器41、42、电池50、升压变换器55、变速器60和混合动力车辆电子控制单元(此后，称作“HV ECU”)70。

发动机22被构造成内燃机，所述内燃机使用汽油、柴油等作为燃料输出驱动力。通过发动机电子控制单元(此后，“发动机ECU”)24来操作并且控制发动机22。发动机ECU 24基于来自曲柄位置传感器23的曲柄角度θcr计算曲轴26的转速，即，发动机22的转速Ne。

行星齿轮30被构造成单个小齿轮型行星齿轮机构。马达MG1的转子被连接到行星齿轮30的太阳齿轮。变速器60的输入轴61被连接到行星齿轮30的环形齿轮。发动机22的曲轴26通过阻尼器28被连接到行星齿轮30的行星架。

变速器60包括输入轴61和输出轴(驱动轴36)，该输入轴61被连接到行星齿轮30的环形齿轮，该输出轴通过差速齿轮38被连结到驱动轮39a、39b，并且该变速器被构造成有级变速器(例如，四速有级变速器)，所述有级变速器通过变速比的变化在输入轴61和输出轴之间传递驱动力。

马达MG1被构造成同步发电电动机，该同步发电电动机包括转子和定子，在转子中埋入永磁体，并且三相线圈缠绕在定子上。如上所述，马达MG1的转子被连接到行星齿轮30的太阳齿轮。马达MG2被构造成与马达MG1相同的同步发电电动机。马达MG2的转子被连接到变速器60的输入轴61。

逆变器41被连接到马达MG1和高压系统电力线54。如在图2中示出的，逆变器42包括六个晶体管T11至T16和六个二极管D11至D16。晶体管T11至T16成对地布置。在每对中，相对于高电压系统电力线54的正极母线和负极母线，一个晶体管是源极侧并且另一个晶体管的漏极侧。六个二极管D11至D16分别在反方向上与晶体管T11至T16并联连接。马达MG1的三相线圈的各项(U相、V相、W相)分别与晶体管T11至T16的晶体管对的连接点连接。因此，当电压被施加到逆变器41时，由马达电子控制单元(此后，称作马达ECU)40调整晶体管T11至T16对的接通时间比，并且因此，在三相线圈中形成旋转磁场，使得马达MG1被驱动以旋转。此外，平滑电容器57被连接到高压系统电力线54的正极母线和负极母线。

与逆变器41相似，逆变器42包括六个晶体管T21至T26和六个二极管D21至D26。当电压被施加到逆变器42时，由马达ECU 40调整晶体管T21至T26对的接通时间比，并且因此，在三相线圈中形成旋转磁场，使得马达MG2被驱动以旋转。

升压变换器55被连接到高压系统电力线54和低压系统电力线59，逆变器41、42被连接到该高压系统电力线54，并且电池50通过系统主继电器56被连接到该低压系统电力线59。升压变换器55包括两个晶体管T31、T32、两个二极管D31、D32和电抗器L。晶体管T31被连接到高压系统电力线54的正极母线。晶体管T32被连接到晶体管T31以及高压系统电力线54和低压系统电力线59的负极母线。两个二极管D31、D32分别在反方向上与晶体管T31、T32并联连接。电抗器L被连接到晶体管T31、T32和低压系统电力线59的正极母线之间的连接点Cn1。在升压变换器55中，由马达ECU 40调整晶体管T31、T32的接通时间比。因此，低压系统电力线59的电力的电压增加并且该电力被供应到高压系统电力线54，或者高压系统电力线54的电力的电压减小并且该电力被供应到低压系统电力线59。此外，平滑电容器58被连接到低压系统电力线59的正极母线和负极母线。

马达ECU 40被构造成主要由未示出的CPU构成的微处理器，并且该马达ECU 40除了CPU之外还包括：ROM，处理程序被存储在该ROM中；RAM，数据被暂时存储在该RAM中；输入和输出端口；以及通信端口。来自各传感器的驱动和控制马达MG1、MG2所需的信号通过输入端口被输入到马达ECU 40。被输入到马达ECU 40的信号的实例包括：来自旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2，所述旋转位置检测传感器43、44检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置；来自电流传感器45V、45W、46V、46W的相电流，所述电流传感器45V、45W、46V、46W检测在马达MG1、MG2的相中流动的电流；来自电流传感器55a的变换器电流，所述电流传感器55a被附接到连接高压系统电力线54的正极母线和升压变换器55的连接点Cn1的电力线；来自电流传感器55b的变换器电流，所述电流传感器55b被附接到将连接点Cn1和高压系统电力线54的负极母线连接的电力线；来自电压传感器57a的电容器电压(高压系统电力线54的电压，此后，称作高压系统电压)VH，所述电压传感器57a被附接在电容器57的端子之间；以及来自电压传感器58a的电容器电压(低压系统电力线59的电压，此后，称作低压系统电压)VL，所述电压传感器58a被附接在电容器58的端子之间。通过输出端口从马达ECU 40输出对于逆变器41、42的晶体管T11至T16、T21至T26的开关控制信号、对于升压变换器55的晶体管T31、T32的开关控制信号等。通过通信端口被连接到HV ECU 70的马达ECU 40基于来自HV ECU 70的控制信号驱动并且控制马达MG1、MG2，并且视需要将与马达MG1、MG2的驱动状态有关的数据输出到HV ECU 70。马达ECU 40基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2计算马达MG1、MG2的转速Nm1、Nm2。

电池50被构造成镍氢二次电池或锂离子二次电池，并且如上所述通过系统主继电器56被连接到低压系统电力线59。通过电池电子控制单元(此后，称作电池ECU)52来管理电池50。

电池ECU 52被构造成主要由未示出的CPU构成的微处理器，并且该电池ECU 52除了CPU之外还包括：ROM，处理程序被存储在所述ROM中；RAM，数据被暂时存储在所述RAM中；输入和输出端口；以及通信端口。来自各传感器的管理电池50所需的信号通过输入端口被输入到电池ECU 52。来自各传感器的信号的实例包括：来自电压传感器51a的电池电压VB，所述电压传感器51a被设置在电池50的端子之间；来自电流传感器51b的电池电流IB(当电池50被充电时为负)，所述电流传感器51b被附接到电池50的输出端子；以及来自温度传感器51c的电池温度TB，所述温度传感器51c被附接到电池50。电池ECU 52通过通信端口被连接到HV ECU 70。电池ECU 52视需要将与电池50的状态有关的数据输出到HV ECU 70。为了管理电池50，电池ECU 52基于电池电流IB的积分值计算荷电状态SOC。荷电状态SOC是电池50的可放电电力的量与总容量的比。此外，电池ECU 52基于荷电状态SOC和电池温度TB计算输入和输出极限Win、Wout，该输入和输出极限Win、Wout是电池50能够充电和放电的电力的最大值。

HV ECU 70被构造成主要由CPU 72构成的微处理器，并且该HV ECU 70除了CPU 72之外还包括：ROM 74，处理程序被存储在所述ROM74中；RAM76，数据被暂时存储在所述RAM76中；计时器78，所述计时器78测量时间；输入和输出端口；以及通信端口。来自各传感器的信号通过输入端口被输入到HV ECU 70。来自各传感器的信号的实例包括：来自点火开关80的点火信号；来自档位传感器82的档位SP，所述档位传感器82检测档杆81的操作位置；来自加速器踏板位置传感器84的加速器操作量Acc，所述加速器踏板位置传感器84检测加速器踏板83的踩踏量；来自制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BP，所述制动器踏板位置传感器86检测制动器踏板85的踩踏量；以及来自速度传感器88的车速V。通过输出端口从HV ECU 70输出各种控制信号。各种控制信号的实例包括对于变速器60的控制信号以及对于系统主继电器56的驱动信号。

在该实施例中的如此构造的混合动力车辆20具有作为行驶模式的混合动力行驶模式(HV行驶模式)和电动行驶模式(EV行驶模式)，在所述混合动力行驶模式中，混合动力车辆20在发动机22运转的情况下行驶，并且在所述电动行驶模式中，混合动力车辆20在发动机22的运转停止的情况下行驶。

当混合动力车辆20以EV行驶模式行驶时，HV ECU 70首先基于加速器操作量Acc和车速V设定被输出到驱动轴36的要求扭矩Tout*。随后，通过将马达MG2的转速Nm2(变速器60的输入轴61的转速)除以驱动轴36的转速Nout来计算变速器60的变速比Gr，并且通过将驱动轴36的要求扭矩Tout*除以变速器60的变速比Gr来计算变速器60的输入轴61所需的要求扭矩Tin*。能够通过将车速V乘以换算因数k来计算驱动轴36的转速Nout。然后，马达MG1的扭矩指令Tm1*被设定成零。此后，通过将电池50的输入和输出极限Win、Wout除以马达MG2的转速Nm2来计算可以从马达MG2输入和输出的作为扭矩的上限值和下限值的扭矩极限Tmax、Tmin。随后，马达MG2的扭矩指令Tm2*被设定成利用扭矩极限Tmin、Tmax对变速器60的输入轴61执行要求扭矩Tin*的极限而得到的扭矩。然后，设定在扭矩指令Tm1*、Tm2*以及转速Nm1、Nm2下驱动马达MG1、MG2所需的高压系统电力线54(电容器57)的电压指令VH*。在以该方式设定相应的指令值之后，马达MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*以及设定的电压指令VH*被发送到马达ECU 40。马达ECU 40执行逆变器41的晶体管T11至T16、T21至T26的开关控制，使得以扭矩指令Tm1*、Tm2*驱动马达MG1、MG2。此外，马达ECU 40执行升压变换器55的晶体管T31、T32的开关控制，使得电容器57的电压(高压系统电压)VH变成电压指令VH*。

当混合动力车辆20在HV行驶模式中行驶时，与在EV行驶模式中的驱动类似，HV ECU 70的CPU72首先执行对于驱动轴36(变速器60的输出轴)的要求扭矩Tout*、变速器60的齿轮比Gr以及变速器60的输入轴61的要求扭矩Tin*的计算和设定。随后，通过将用于变速器60的输入轴61的要求扭矩Tin*乘以马达MG2的转速Nm2(变速器60的输入轴61的转速)来计算变速器60的输入轴61所需的要求动力Pin*。然后，通过从计算出的要求动力Pin*减去电池50的要求充放电电力Pb*(当电池50放电时为正值)来计算发动机22所需的要求动力Pe*。接下来，使用要求动力Pe*和发动机22的运转线(例如，燃料效率运转线)来设定发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*。随后，通过用于将发动机22的转速Ne调整到目标转速Ne*的转速反馈控制来设定马达MG1的扭矩指令Tm1*。然后，通过将马达MG1的设定的扭矩指令Tm1*和转速Nm1相乘来计算输入到马达MG1以及从马达MG1输出的动力，通过将从电池50的输入和输出极限Win、Wout减去马达MG1的动力获得的动力除以马达MG2的转速Nm2来计算可以被输入到马达MG2以及从马达MG2输出的作为扭矩的上限值和下限值的扭矩极限Tmax、Tmin。接下来，通过从用于变速器60的输入轴61的要求扭矩Tin*减去当马达MG1以扭矩指令Tm1*驱动时从马达MG1输出的并且通过行星齿轮30被施加到变速器60的输入轴61的扭矩(直接扭矩)来计算马达MG2的暂时扭矩Tm2tmp。随后，马达MG2的扭矩指令Tm2*被设定成利用扭矩极限Tmin、Tmax执行马达MG2的暂时扭矩Tm2tmp的极限获得的扭矩。然后，设定在扭矩指令Tm1*、Tm2*和转速Nm1、Nm2下驱动马达MG1、MG2所需的高压系统电力线54(电容器57)的电压指令VH*。在以该方式设定相应的指令值之后，发动机22的目标转速Ne*和目标扭矩Te*被发送到发动机ECU 24，并且马达MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*和电压指令VH*被发送到马达ECU 40。发动机ECU 24对于发动机22执行吸气量控制、燃料喷射控制、点火控制等，使得发动机22基于目标转速Ne*和目标扭矩Te*运转。马达ECU 40执行逆变器的晶体管T11至T16、T21至T26的开关控制，使得以扭矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2。此外，马达ECU 40执行升压变换器55的晶体管T31、T32的开关控制，使得电容器57的电压(高压系统电压)VH变成电压指令VH*。

通过使用加速器操作量Acc、车速V和未示出的换档图来设定变速级并且控制未示出的致动器，使得建立设定的变速级来执行对于变速器60的换档控制。在换档图中，基本上，在车速V较高时，较高速度侧的变速级(变速比)被设定成使得减速比较低。然而，当加速器操作量Acc高时，即使车速V高，仍设定减速比高的低速侧变速级，并且当加速器操作量Acc低时，即使车速V低，仍设定减速比低的高速侧变速级。在根据该实施例的变速器60中，在一些变速级处，设定具有低于1.0的值的减速比，即，输入轴61的转速相对低于驱动轴36的转速Nout的变速比。

接下来，将描述当升压变换器55具有异常时混合动力车辆20的运转。图3A和图3B是示出在升压变换器异常时的示例性控制程序的流程图，并且在该实施例中由HV ECU 70执行所述程序。当判定来自电流传感器55a或电流传感器55b的变换器电流超过阈值时，判定执行该程序并且过量的电流已经流过升压变换器55。

当执行在升压变换器异常时的控制程序时，HV ECU 70的CPU 72首先执行输入控制所需的数据的处理，该数据诸如是，马达转速Nm1、Nm2、高压系统电压VH、电池电压VB和低压系统电压VL(步骤S100)。接下来，计算马达反向电压Vm(步骤S110)。通过基于马达转速Nm1估算马达MG1的反向电压、基于马达转速Nm2估算马达MG2的反向电压，以及采用马达MG1的估算的反向电压和马达MG2的估算的反向电压中的较高的一个作为马达反向电压Vm来执行步骤S110的处理。然后，判定马达反向电压Vm是否等于或低于电池电压VB(步骤S120)。如果判定马达反向电压Vm不等于或低于电池电压VB，即，马达反向电压Vm高于电池电压VB，则判定马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)是否大于阈值Vref(步骤S130)。这里，阈值Vref是用于判定是升压变换器55的上臂的晶体管T31是否具有短路故障的阈值。这里，假设在马达MG1、MG2中产生反向电压(马达反向电压Vm)。当反向电压高于电池电压VB时，如果升压变换器55的上臂(晶体管T31)没有被短路，则基于马达MG1、MG2的反向电压的电力被储存在高压系统电力线54上的电容器57中，并且因此，电容器57的电压(高压系统电压)VH接近马达反向电压Vm。然而，如果升压变换器55的上臂被短路，则基于马达MG1、MG2的反向电压的电力通过升压变换器55的上臂被供应到电池50一侧，使得电池50被充电。因此，电容器57的电压(高压系统电压)VH接近低压系统电压VL，并且远离马达反向电压Vm移动。因此，当马达反向电压Vm高于电池电压VB时，能够基于马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)来判定升压变换器55是否已经被短路。另一方面，当马达反向电压Vm等于或低于电池电压VB时，即使升压变换器55的上臂已经被短路，基于马达MG1、MG2的反向电压的电路也不被供应到电池50一侧，并且因此，不能够基于马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)来判定升压变换器55的短路故障。这里，在根据该实施例的混合动力车辆20中，变速器60介于行星齿轮30的环形齿轮和驱动轴36之间，并且马达MG2的转子被连接到变速器60的输入轴61。当加速器操作量Acc低时，变速器60通常设定输入轴61的转速(马达MG2的转速Nm2)低于驱动轴36的转速Nout的变速比。因此，在根据实施例的混合动力车辆20中，除非驾驶员很大程度地踩踏加速器踏板83，否则马达MG1、MG2可能在低转速区域中旋转并且马达反向电压Vm可能等于或低于电池电压VB。因此，当升压变换器55具有异常时，难以基于马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)来判定升压变换器55的短路故障。

当在步骤S120、S130中判定马达反向电压Vm高于电池电压VB并且马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)大于阈值Vref时，判定升压变换器55的上臂具有短路故障，并且执行上臂接通行驶(步骤S140)。这里，通过将升压变换器55的上臂(晶体管T31)保持在接通状态使得电池50被直接连接到高压系统电力线54并且控制发动机22、马达MG1、MG2和变速器60使得基于加速器操作量Acc的要求扭矩Tout*被输出到驱动轴36来执行上臂接通行驶。除了升压变换器55的上臂被保持在接通状态以及电池50的输入和输出极限Win、Wout与在通常时间时相比被更严格地控制之外，通过与上述通常时间控制(在EV行驶模式或HV行驶模式中的控制)相同的控制来执行上臂接通行驶。

当在步骤S120中判定马达反向电压Vm等于或低于电池电压VB或者当在步骤S130中判定在马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)等于或小于阈值Vref时，判定低压系统电压VL是否低于电池50的下限电压阈值VBmin(步骤S150)。当低压系统电压VL低于下限电压阈值VBmin时，判定升压变换器55的下臂已经被短路，系统主继电器56被关断(步骤S160)，并且在升压变换器异常时的控制程序结束。

另一方面，当低压系统电压VL等于或高于下限电压阈值VBmin时，用于切断升压变换器55的门的门切断指令被发送到马达ECU 40(步骤S170)，高压系统电力线54(电容器57)的电压指令VH*被设定成高于电池电压VB的预定电压VHset(步骤S180)，并且执行无电池行驶(步骤S190)。通过切断升压变换器55的门使得电池50与高压系统电力线54(马达MG1、MG2)分离以及控制发动机22、马达MG1、MG2和变速器60使得在不对电池50进行充电和放电的情况下，基于加速器操作量Acc的要求扭矩Tout*被输出到驱动轴36来执行无电池行驶。

图4是示出在无电池行驶时的示例性控制程序的流程图，并且由HV ECU 70的CPU 72来执行该程序。在无电池行驶时的控制程序中，HV ECU 70的CPU 72输入例如加速器操作量Acc、车速V、发动机速度Ne、马达转速Nm1、Nm2和高压系统电压VH的控制所需的数据(步骤S300)。随后，基于输入的加速器操作量Acc和车速V来设定输出到驱动轴36的要求扭矩Tout*(步骤S310)。然后，通过将要求扭矩Tout*除以变速器60的变速比Gr来计算输出到变速器60的输入轴61的要求扭矩Tin*(步骤S320)。如上所述，能够通过将变速器60的输入轴61的转速，即，马达MG2的转速Nm2除以驱动轴36的转速Nout来计算变速器60的齿轮比Gr。能够通过将车速V乘以换算因数k来计算驱动轴36的转速Nout。

接下来，通过反馈控制来设定高压系统电力线54的电容器57应该充电和放电的要求电容器电力Pc*，使得高压系统电压VH变成电压指令VH*(步骤S330)。这里，在升压变换器异常时的控制程序的步骤S180中，电压指令VH*被设定成高于电池电压VB的预定电压VHset。因此，要求电容器动力Pc*被设定成使高压系统电压VH高于电池电压VB所需的电力。

随后，马达MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*被设定成使得满足以下公式(1)的关系和以下公式(2)的关系两者(步骤S340)。这里，公式(1)的关系是如下关系，其中，要求扭矩Tin*是当马达MG1以扭矩指令Tm1*被驱动时从马达MG1输出的并且通过行星齿轮30被施加到变速器60的输入轴61的扭矩(直接扭矩)以及从马达MG2输出的扭矩的和。公式(2)的关系是如下关系，其中，要求电容器电力Pc*是由马达MG1产生(或消耗)的电力与由马达MG2消耗(或产生)的电力的和。

Tin*＝-Tm1*/ρ+Tm2* (1)

Pc*＝Tm1*·Nm1+Tm2*·Nm2 (2)

然后，发动机22的目标转速Ne*被设定成预定转速Nefs(例如，2000rpm)(步骤S350)，并且通过反馈控制来设定发动机22的目标扭矩Te*，使得发动机22的转速Ne变成目转速Ne*(步骤S360)。在以该方式设定目标转速Ne*、目标扭矩Te*和扭矩指令Tm1*、Tm2*之后，目标转速Ne*、目标扭矩Te*和自动运转指令被发送到发动机ECU 24，并且扭矩指令Tm1*、Tm2*被发送到马达ECU 40(步骤S370)。然后，在无电池行驶时的控制程序结束。发动机ECU 24对于发动机22执行吸气量控制、燃料喷射控制和点火控制，使得发动机22通过基于反馈控制的目标扭矩Te*的输出以自动方式以预定转速Nefs运转。由此，即使输入到马达马达MG1以及从马达MG1输出的扭矩变化，发动机22也能够保持在预定转速Nefs。以上，已经描述了在无电池行驶时的控制程序。

回到在升压变换器异常时的控制程序的步骤S190，当以该方式执行无电池行驶时，输入高压系统电压VH、电池电压VB和电池电流IB(步骤S200)，并且判定输入的电池电流IB是否是负值，即，充电电流是否流过电池50(步骤S210)，以及高压系统电压VH是否近似与电池电压VB一致(步骤S220)。该处理是用于判定升压变换器55的上臂(晶体管T31)是否具有短路故障的处理。

图5A和图5B是示出在无电池行驶时基于马达MG1、MG2的反向电压的电力的流动的解释图。图5A示出当升压变换器55的上臂还未被短路时基于反向电压的电力的流动，并且图5B示出当升压变换器55的上臂已经被短路时基于反向电压的电力的流动。当升压变换器55的上臂(晶体管T31)还未被短路时，通过升压变换器55的门的切断来打开上臂，并且因此，电池50与高压系统电力线54(马达MG1、MG2)分离。由此，当高压系统电力线54的电容器57的电压指令VH*被设定成高于电池电压VB并且执行无电池行驶时，基于在马达MG1、MG2中产生的反向电压的电力被供应到电容器57，使得电容器57被充电。因此，电容器57的电压变得高于电池电压VB。另一方面，当升压变换器55的上臂已经被短路时，不通过门的切断来打开上臂，并且因此，电池50保持通过升压变换器55的上臂连接到高压系统电力线54。在该情形中，即使高压系统电力线54的电容器57的电压指令VH*被设定成高于电池电压VB，基于在马达MG1、MG2中产生的反向电压的电力也被供应到电池50。因此，电池50被充电，并且电容器57的电压近似与电池电压VB一致。因此，在无电池行驶期间，判定充电电流流过电池50，并且判定电容器57的电压(高电压系统电压)VH是否近似与电池电压VB一致。由此，能够判定升压变换器55的上臂是否具有短路故障。

当在步骤S210中判定电池电流IB不是负值或者当在步骤S220中判定高压系统电压VH不与电池电压VB近似一致时，程序返回到步骤S190并且继续无电池行驶。另一方面，当判定电池电流IB是负值或者当判定高压系统电压VH与电池电压VB近似一致时，判定升压变换器55的上臂具有短路故障，并且执行有利行驶直到逝去预定时间(步骤S230、S240)。然后，执行与在步骤S140中的上述上臂接通行驶相同的上臂接通行驶(步骤S250)。这里，执行有利行驶以重置由于无电池行驶导致的发动机22的运转状态以及马达MG1、MG2的驱动状态。

图6是示出在有利行驶时的示例性控制程序的流程图，并且通过HV ECU 70的CPU 72来执行该程序。在有利行驶时的控制程序中，HV ECU 70的CPU 72首先将用于切断驱动马达MG1的逆变器41的门的门切断指令发送到马达ECU 40(步骤S400)，并且将用于切断驱动马达MG2的逆变器42的门的门切断指令发送到马达ECU 40(步骤S410)。然后，发动机22的目标转速Ne被设定成预定转速Neidle(例如，800rpm)(步骤S420)，并且目标转速Ne和自持运转指令被发送到发动机ECU 24(步骤S430)。然后，在有利行驶时的控制程序结束。由此，在扭矩不被输入到马达MG1、MG2并且不从马达MG1、MG2输出扭矩并且发动机22以自持方式(无负载运转)以预定转速Neidle运转的同时，混合动力车辆20行驶。

图7是示出用于马达MG1、MG2的控制方式以及在相应的跛行回家模式中的发动机的解释图。如所示出的，在无电池行驶中，通过反馈控制来控制马达MG1、MG2使得电容器57的电压(高压系统电压)VH变成电压指令VH*，并且通过反馈控制来控制发动机22，使得发动机22以自动方式以预定转速Nefs运转。在有利行驶中，用于马达MG1、MG2的逆变器41、42的门被切断，并且发动机22被控制，使得发动机22以自持方式(无负载运转)以预定转速Neidle运转。在上臂接通行驶中，类似于通常时间，通过反馈控制来控制马达MG1使得发动机22的转速Ne变成目标转速Ne*，马达MG2被控制使得要求扭矩Tin*被输出到输入轴61，并且控制发动机22以便输出考虑了用于输入轴61的要求动力Pin*和电池50的要求充放电电力Pb*的动力。因此，在马达MG1、MG2的驱动控制和发动机22的运转控制中，无电池行驶和上臂接通行驶彼此极大地不同。由此，在从无电池行驶向上臂接通行驶的直接过渡的情形中，存在马达扭矩或发动机动力在过渡的过程中突然改变的可能性，使得不期望的高驱动力被输出到驱动轴36，或者在马达MG1、MG2和电池50之间的动力管理故障。在该实施例中，混合动力车辆20从无电池行驶通过有利行驶过渡到上臂接通行驶，并且因此，能够防止上述不利条件的出现。

回到在升压变换器异常时的控制程序的步骤S250，当以该方式执行上臂接通行驶时，输入高压系统电压VH和电池电压VB(步骤S260)，并且判定高压系统电压VH是否高于电池电压VB(步骤S270)。当判定高压系统电压VH等于或低于电池电压VB时，程序返回到步骤S250，并且继续上臂接通行驶。当判定高压系统电压VH高于电池电压VB时，程序过渡到仅放电的马达行驶(步骤S280)。除了电池50的输入极限Win被设定成零，能够通过与在EV行驶模式中的控制相同的控制执行仅放电的马达行驶。由此，即使当在执行无电池行驶和上臂接通行驶期间判定升压变换器55的上臂(晶体管T31)的短路故障时，如果高压系统电压VH变得高于电池电压VB，其后，判定升压变换器55的上臂不具有短路故障而是具有打开故障，并且进行向仅放电的马达行驶的过渡。

当升压变换器55具有异常时，根据该实施例的上述混合动力车辆20通过切断升压变换器55的门并且将电容器57(高压系统电力线54)的电压指令VH*设定成高于电池电压VB的预定电压VHset来执行无电池行驶。当升压变换器55的门被切断时，如果上臂(晶体管T31)还未被短路，则上臂打开并且电池50与马达MG1和马达MG2分离。因此，通过执行无电池行驶，电容器57的电压(高电压系统电压)VH变得高于电池电压VB。另一方面，如果上臂被短路，则即使通过升压变换器55的门的切断也不将上臂打开。因此，即使执行无电池行驶使得电容器57的电压变得高于电池电压VB，基于在马达MG1或马达MG2中产生的反向电压的电力通过升压变换器55的上臂被供应到电池50，使得电池50被充电并且电容器57的电压接近电池电压VH。因此，在无电池行驶期间，当判定充电电流已经流过电池50或者当判定电容器57的电压(高压系统电压)VH已经接近电池电压VB时，判定升压变换器55的上臂具有短路故障。由此，能够更适当地判定上臂的短路故障。

此外，当在无电池行驶期间判定升压变换器55的上臂具有短路故障时，根据实施例的混合动力车辆20过渡到电池50充电和放电的上臂接通行驶。由此，当混合动力车辆20以跛行回家模式行驶时，能够通过上臂接通行驶确保充足的行驶距离。

此外，当在无电池行驶期间判定升压变换器55的上臂具有短路故障时，在有利行驶之后根据该实施例的混合动力车辆20过渡到上臂接通行驶，在所述有利行驶中，用于马达MG1、MG2的逆变器41、42的门被切断并且发动机22以自持方式以预定转速Neidle运转。由此，在从无电池行驶向有利行驶过渡时，能够防止不期望的高驱动力被输出到驱动轴36以及马达MG1、MG2和电池50之间的动力管理故障。

此外，当马达反向电压Vm高于电池电压VB时，根据该实施例的混合动力车辆20基于马达反向电压Vm和高压系统电压VH之间的偏差(Vm-VH)是否高于阈值Vref来判定升压变换器55的上臂是否具有短路故障。由此，当马达反向电压Vm高于电池电压VB时，能够在不执行无电池行驶的情况下判定升压变换器55的上臂的短路故障。

在该实施例中，在无电池行驶期间通过执行电池电流IB是否是负值的判定以及高压系统电压VH是否近似与电池电压VB一致的判定来判定升压变换器55的上臂(晶体管T31)是否具有短路故障。然而，可以基于该判定中的仅一个判定来判定上臂是否具有短路故障。

在该实施例中，在从无电池行驶向上臂接通行驶过渡时，混合动力车辆20经过有利行驶。然而，混合动力车辆20可以在不经过有利行驶的情况下直接从无电池行驶过渡到上臂接通行驶。

在该实施例中，即使在无电池行驶期间基于升压变换器55的上臂已经被短路的判定过渡到上臂接通行驶之后，当判定高压系统电压VH高于电池电压VB时，在升压变换器异常时的控制程序也过渡到仅放电的马达行驶。然而，在无电池行驶期间允许不在基于升压变换器55的上臂已经被短路的判定过渡到上臂接通行驶之后执行该判定并且过渡到仅放电的马达行驶。

在该实施例中，行星齿轮30的环形齿轮通过变速器60被连接到驱动轴36。然而，行星齿轮30的环形齿轮可以被直接连接到驱动轴36。此外，在该情形中，在马达MG1或马达MG2的转速低的低速区域中，马达反向电压Vm能够等于或低于电池电压VB，并且因此，通过当升压变换器55具有异常时向无电池行驶的过渡能够适当地判定升压变换器55的上臂是否具有短路故障。

将描述实施例的主要元件和在发明内容中描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”的实例，马达MG1是“第一马达”的实例，马达MG2是“第二马达”的实例，行星齿轮30是“行星齿轮机构”的实例，逆变器41是“第一逆变器”的实例，逆变器42是“第二逆变器”的实例，电池50是“蓄电装置”的实例，升压变换器55是“升压变换器”的实例，晶体管T31是“第一晶体管”的实例，晶体管T32是“第二晶体管”的实例，电抗器L是“电抗器”的实例，电容器57是“电容器”的实例，并且发动机ECU 24、马达ECU 40和HV ECU 70是“电子控制单元”的实例。

这里，实施例的主要元件和在发明内容中描述的发明的主要元件之间的对应关系不限制在发明内容中描述的本发明的元件，这是因为实施例是用于具体描述实施在发明内容中描述的发明的一个模式的一个实例。即，在发明内容中描述的发明应该基于在发明内容中的描述来理解，并且实施例仅是在发明内容中描述的发明的一个具体实例。

由此，已经利用实施例描述了用于实施本发明的一个模式。自然，本发明根本不受实施例的限制，并且能够在不脱离本发明的精神的情况下执行各种模式。

能够在用于混合动力车辆的制造业中利用本发明。