CN100417796C

CN100417796C - 混合动力车及其控制方法

Info

Publication number: CN100417796C
Application number: CNB2005100934708A
Authority: CN
Inventors: 富田诚; 大岛啓次郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: CN1746473A; JP2006081324A

Abstract

本发明提供一种混合动力车及其控制方法，目的是抑制启动内燃机时车辆上产生冲击或摇晃的情况。其中，当停车时请求启动发动机(22)时，根据与连结在前轮(38a、38b)的齿圈轴(32a)相连的三相交流同步电动机的电机(MG2)的转子的旋转位置，将其旋转移动最小的位置设为锁定位置，并对反相器(42)进行切换控制以便在三相线圈中与所设定的锁定位置对应的两相上施加直流电流，从而以电机(MG2)锁定齿圈轴(32a)，并在锁定齿圈轴(32a)后通过电机(MG1)启动发动机(22)来进行起动。由此能够以电机(MG2)承受通过电机(MG1)启动发动机(22)时作用的齿圈轴(32a)侧的反作用力，因而可抑制停车时启动发动机时车辆上产生的冲击或摇晃。

Description

混合动力车及其控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力车及其控制方法。

背景技术

以往，作为这种混合动力车，公知有这样的，即：在行星齿轮的太阳轮、行星轮架、齿圈上分别连接第一电机的旋转轴、发动机的曲柄轴、驱动轴，并在驱动轴上连接第二电机的旋转轴(例如，参照日本专利文献特开2000-324607号公报)。在该混合动力车中，当发动机启动或者停止时，从第一电机向发动机的曲柄轴输出驱动力或从发动机的曲柄轴向第一电机输入驱动力，并与之相伴地从第二电机输出用于消除作用在驱动轴一侧的反作用力所必需的驱动力，由此可以启动或者停止发动机而不使车辆产生冲击或者摇晃。

在上述混合动力车中，通过从第二电机输出用于消除作用在驱动轴一侧的反作用力所必需的驱动力，来抑制在车辆上产生冲击，但是难以正确地掌握用于消除反作用力所需的驱动力，有时也会产生些许冲击或者摇晃。由于这样的冲击或摇晃在停车过程中容易感觉到，所以希望能够抑制停车过程中的冲击和摇晃。

发明内容

本发明的混合动力车及其控制方法的一个目的在于，更加可靠地抑制当停车过程中启动或者停止内燃机时在车辆上产生冲击或者摇晃的情况。此外，本发明的混合动力车及其控制方法的另一个目的还在于，更加可靠地抑制当停车过程中启动或者停止内燃机时在车辆上产生冲击或者摇晃的情况，而不使电气驱动系统产生故障。

为了达成上述目的的至少一部分，本发明的混合动力车及其控制方法采用了如下装置。

本发明的混合动力车的特征在于，包括：内燃机；电力动力输入输出装置，与所述内燃机的输出轴及车轴相连，并且通过电力与动力的输入输出，并利用所述车轴一侧的反作用力而可以从所述内燃机的输出轴输入动力，或可以向内燃机的输出轴输出动力；第一电动机，其转子被机械地连接在所述车轴上，并通过定子的旋转磁场而旋转驱动所述转子，从而可从所述车轴输入动力，或向所述车轴输出动力；启动停止控制装置，用于控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，并用于控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。

在本发明的混合动力车中，控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，并控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。由于是在锁定了转子被机械地连接于车轴的第一电动机之后启动或者停止内燃机，所以当在停车过程中启动或者停止内燃机时能够可靠地抑制在车辆上产生冲击或者摇晃。此外，由于锁定了第一电动机的转子，所以不必为了在启动或停止内燃机时承受车轴侧的反作用力而设置新的锁定机构。

在所述本发明的混合动力车中，还可以包括对所述第一电动机的转子的旋转位置进行检测的旋转位置检测装置，并且，所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机，以便在包括所述检测到的旋转位置的预定范围内的锁定位置上锁定所述转子。如此，由于在锁定第一电动机的转子时可以抑制其旋转移动，所以可以缩小车辆的移动距离。

此外，在本发明的混合动力车中，还可以包括：制动装置，能够根据操作人员对制动踏板的踩压状态来直接或间接地向所述车轴输出制动力，并且，所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述电力动力输入输出装置，以便在所述制动踏板的踩压量比预定的踩压状态大时，利用所述制动装置在所述车轴侧的反作用力来启动或停止所述内燃机。如此，当制动踏板被踩下时，可以利用制动装置在车轴侧的反作用力来启动或者停止内燃机。

另外，在本发明的混合动力车中，还可以所述第一电动机是交流同步电动机，并且，所述启动停止控制装置是这样的装置：其通过向所述交流同步电动机施加直流电流来固定所述定子的磁场方向，从而锁定所述转子。

或者，在本发明的混合动力车辆中，还可以包括：第二电动机，其转子机械地连接在与所述车轴不同的车轴上，并通过定子的旋转磁场来旋转驱动所述转子，从而能够从不同于所述车轴的车轴输入动力，或向不同于所述车轴的车轴输出动力，并且，所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便所述第一电动机的转子以及所述第二电动机的转子中的至少一个被锁定。如此，在配有分别连接到不同车轴上的第一电动机与第二电动机的类型的混合动力车中，当在停车过程中启动或者停止内燃机时，能够可靠地抑制在车辆上产生冲击或者摇晃。

在配有第一电动机与第二电动机的方式的本发明的混合动力车中，还可以包括：状态检测装置，用于检测包括所述第一电动机在内的电气驱动系统的状态，并且，所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便基于所述检测到的电气驱动系统的状态，来锁定所述第一电动机的转子与所述第二电动机的转子中的至少一个。如此，可以不使电气驱动系统产生故障地锁定车轴。这里，在“电气驱动系统”中除了第一电动机之外，还包含对其进行驱动的驱动电路等。此外，“状态检测装置”可以是检测所述电气驱动系统的温度的温度检测装置。这种方式的本发明的混合动力车中，所述启动停止控制装置还可以是这样的装置：用于控制所述第一电动机，以便在所述检测到的电气驱动系统的状态处于预定的合适范围内时，锁定所述第一电动机的转子；并用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便在所述检测到的电气驱动系统的状态不在所述合适范围内时，锁定所述第一电动机的转子与所述第二电动机的转子。

此外，在配有第一电动机与第二电动机的方式的本发明的混合动力车中，所述第二电动机还可以是交流同步电动机，所述启动停止控制装置还可以是这样的装置，其通过向所述交流同步电动机施加直流电流来固定所述定子的磁场方向，从而锁定所述转子。

在本发明的混合动力车中，所述电力动力输入输出装置还可以是这样的装置：包括：三轴式的动力输入输出装置，连接到所述内燃机的输出轴、与所述车轴相连的驱动轴、以及第三个旋转轴这三个轴上，并使根据从该三个轴中任意两轴输入的动力或向该三个轴中任意两轴输出的动力，从剩余的一个轴输入或向剩余的一个轴输出动力；发电机，可从所述第三个旋转轴输入动力，或向所述第三个旋转轴输出动力，并且，所述电力动力输入输出装置还可以是具有连接在所述内燃机的输出轴上的第一转子以及与连接在所述车轴上的驱动轴相连的第二转子，并通过电磁作用而使所述第一转子与第二转子相对旋转的双转子电动机。

本发明的混合动力车的控制方法中，所述混合动力车包括：内燃机；电力动力输入输出装置，与所述内燃机的输出轴及车轴相连，并且通过电力与动力的输入输出，并利用所述车轴一侧的反作用力而可以从所述内燃机的输出轴输入动力，或向所述内燃机的输出轴输出动力；第一电动机，其转子被机械地连接在所述车轴上，并通过定子的旋转磁场而旋转驱动所述转子，从而可从所述车轴输入动力，或向所述车轴输出动力，所述混和动力车的控制方法的特征在于，(a)控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，(b)控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。

根据本发明的混合动力车的控制方法，控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，并控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。由于是在锁定了转子被机械地连接于车轴的第一电动机之后启动或者停止内燃机，所以当在停车过程中启动或者停止内燃机时能够可靠地抑制在车辆上产生冲击或者摇晃。此外，由于锁定了第一电动机的转子，所以不必为了在启动或停止内燃机时承受车轴侧的反作用力而设置新的锁定机构。

附图说明

图1是表示作为本发明一个实施方式的混合动力车20的简要结构的结构图；

图2是表示以电机为中心的电气驱动系统的简要结构的结构图；

图3是表示由实施例的混合动力车20的混合型电子控制单元70执行的停车时启动处理例程的一个例子的流程图；

图4是表示电机锁定的状态的说明图；

图5是表示启动发动机22时动力分配总成机构30的各旋转部件的转数与力矩之间的力学关系的说明图；

图6是表示变形例的混合动力车120的简要结构的结构图。

具体实施方式

下面，利用实施例对本发明的具体实施方式进行说明。图1是表示作为本发明一个实施方式的混合动力车20的简要结构的结构图。如图所示，实施例中的混合动力车20包括：发动机22；经由减震器28连接到作为发动机22输出轴的曲柄轴26上的三轴式动力分配总成机构30；连接在动力分配总成机构30上的可发电的电机MG1；连接在动力分配总成机构30上，并通过齿轮机构35及差速齿轮36连接到前轮38a、38b(前轴)上的电机MG2；通过差速齿轮37连接到后轮39a、39b(后轴)上的电机MG3；以及控制整个驱动系统的混合型电子控制单元70。

发动机22是通过汽油或者柴油等碳氢类的燃料而输出动力的内燃机，其通过发动机用电子控制单元(以下称为发动机ECU)而接受燃料喷射控制、点火控制、进气量调节控制等的运转控制，其中所述发动机用电子控制单元从图中未示出的曲轴位置传感器等的用于检测发动机22的运转状态的各种传感器输入信号。发动机ECU 24与混合型电子控制单元70进行通信，并通过来自混合型电子控制单元70的控制信号对发动机22进行运转控制，并根据需要将有关发动机22的运转状态的数据输出到混合型电子控制单元70。

动力分配总成机构30包括：外齿轮的太阳轮31；与该太阳轮配置在同心圆上的内齿轮的齿圈32；与太阳轮31啮合并与齿圈32啮合的多个行星小齿轮33；将多个行星小齿轮33保持成可自由进行自转与公转的行星轮架34，并且动力分配总成机构30被构成是以太阳轮31、齿圈32和行星轮架34为旋转部件进行差动作用的行星齿轮机构。动力分配总成机构30分别将行星轮架34与发动机22的曲柄轴26连接，将太阳轮31与电机MG1连接，将齿圈32通过作为驱动轴的齿圈轴32a而与电机MG2连接；并当电机MG1作为发电机起作用时，将从行星轮架34输入的、来自发动机22的动力按照它们的齿数比分配给太阳轮31一侧以及齿圈32一侧；当电机MG1作为电动机起作用时，将从行星轮架34输入的、来自发动机22的动力和从太阳轮31输入的、来自电机MG1的动力进行合成并输出到齿圈32一侧。输出到齿圈32一侧的动力从齿圈轴32a通过齿轮机构35及差速齿轮36最终输出给车辆的前轮38a、38b。

图2是表示以电机为中心的电气驱动系统的简要结构的结构图。另外，电机MG1、MG2、MG3以及反相器41、42、43都是相同的结构，因而只示出了电机MG1、MG2、MG3及反相器41、42、43中的一个，对其他的电机或反相器省略了图示。如图所示，电机MG1、MG2、MG3都是作为PM型同步发电电动机而构成的，其中所述PM型同步发电电动机配有粘贴了永久性磁铁的转子和卷绕了三相线圈的定子。反相器41、42、43都由六个晶体管T1～T6以及与晶体管T1～T6反并联连接的二极管D1～D6构成。晶体管T1～T6被相对于与电池50的正极连接的正极母线和与电池50的负极连接的负极母线，每两个一对地进行配置以形成供应(source)侧和汲入(sink)侧，成对的晶体管之间的各个连接点与各个三相线圈(U相、V相、W相)连接。因此，通过调节成对的晶体管的导通时间的比例，可以在三相线圈中形成旋转磁场，从而可以旋转驱动电机MG1、MG2、MG3。连接反相器41、42、43与电池50的电力线54被构成为各反相器41、42、43所共用的正极母线与负极母线，从而电机MG1、MG2、MG3中任一个所发电的电力可以被其他电机所消耗。因此，电池50由于从电机MG1、MG2、MG3中任一个所产生的电力或不足的电力而被充放电。另外，如果通过电机MG1、MG2、MG3而取得电力收支的平衡，则电池50不会进行充放电。电机MG1、MG2、MG3都由电机电子控制单元(以下称为电机ECU)40驱动控制。向电机ECU 40输入用于驱动控制电机MG1、MG2、MG3所需的信号，例如来自检测电机MG1、MG2、MG3的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器44、45、46的信号；或通过图中未示出的电流传感器而检测出的施加到电机MG1、MG2、MG3上的相电流；来自用于检测电机MG2的温度的温度传感器47的电机温度Tm；来自用于检测与电机MG2对应的反相器42的温度的温度传感器48的反相温度Tinv等，并从电机ECU 40输出对反相器41、42、43的开关控制信号。电机ECU 40与混合型电子控制单元70进行通信，并通过来自混合型电子控制单元70的控制信号来驱动控制电机MG1、MG2、MG3，并根据需要将有关电机MG1、MG2、MG3的运转状态的数据输出给混合型电子控制单元70。

电池50由电池电子控制单元(以下称为电池ECU)52来管理。向电池ECU 52输入用于管理电池50所需的信号，例如来自设置于电池50的端子之间的图中未示出的电压传感器的端子间电压；来自安装在与电池50的输出端子相连的电力线54上的、图中未示出的电流传感器的充放电电流；来自安装在电池50上的图中未示出的温度传感器的电池温度等，并根据需要通过通信而将有关电池50的状态的数据输出给混合型电子控制单元70。另外，在电池ECU 52中，为了管理电池50，还基于由电流传感器检测出的充放电电流的积分值计算剩余容量(SOC)。

在前轮38a、38b以及后轮39a、39b上安装有由来自制动致动器64的液压驱动的液压制动器60a、60b、62a、62b。制动致动器64通过制动器ECU 66来进行驱动控制，其中所述制动器ECU 66输入来自对液压制动器60a、60b、62a、62b的工作状态进行检测的各种传感器的信号。制动器ECU 66与混合型电子控制单元70进行通信，并通过来自混合型电子控制单元70的控制信号来驱动控制制动致动器64，并根据需要将有关液压制动器60a、60b、62a、62b的工作状态的数据输出给混合型电子控制单元70。

混合型电子控制单元70被构成是以CPU 72为中心的微型处理器，除CPU 72之外还包括：存储处理程序的ROM 74、临时存储数据的RAM76、图中未示出的输入输出端口以及通信端口。通过输入端口向混合型电子控制单元70输入来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的档位传感器82的档位SP、来自对油门踏板83的踩压量进行检测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的踩压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。如上所述，混合型电子控制单元70通过通信端口与发动机ECU24、电机ECU 40、电池ECU 52、制动器ECU 66相连接，从而与发动机ECU 24、电机ECU 40、电池ECU 52、制动器ECU 66进行各种控制信号或数据的交换。

如此构成的实施例的混合动力车20基于与驾驶员对油门踏板83的踩压量相对应的油门开度Acc与车速V来计算应向作为驱动轴的齿圈轴32a输出的所需转矩，并对发动机22与电机MG1、MG2、MG3进行运转控制以输出与该所需转矩相对应的所需动力。作为发动机22与电机MG1、MG2、MG3的运转控制，具有转矩变换运转模式、充放电运转模式、电机运转模式等，其中所述转矩变换运转模式是指，对发动机22进行运转控制以便从发动机22输出与所需动力相当的动力，并对电机MG1、电机MG2、电机MG3进行驱动控制，以使得所有从发动机22输出的动力由动力分配总成机构30和电机MG1、电机MG2及电机MG3中的某一个或两个进行转矩变换并输出给齿圈轴32a；所述充放电运转模式是指，对发动机22进行控制以便从发动机22输出与所需动力以及电池50的充放电所需电力之和相当的动力，并对电机MG1、电机MG2、电机MG3进行驱动控制，以使得随着电池50的充放电而从发动机22输出的动力的全部或者其一部分由动力分配总成机构30与电机MG1、电机MG2及电机MG3中的某一个或两个进行转矩变换，并随之输出给齿圈轴32a；所述电机运转模式是指进行运转控制，以停止发动机22的运转并从电机MG2及电机MG3中的某一个或两个向齿圈轴32a输出与所需动力相当的动力。

接着，对如此构成的实施例中的混合动力车20的动作、特别是当停车时启动发动机22之际的动作进行说明。图3是表示实施例的混合动力车20的混合型电子控制单元70所执行的停车时启动处理例程的一个例子的流程图。当车速传感器88检测出的车速V不足被视为停车的预定车速Vref时，在请求启动发动机22时执行该例程。

在执行停车时启动处理例程后，混合型电子控制单元70的CPU 72首先输入进行控制所需的数据(步骤S100)，例如来自制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP或发动机22的转数Ne、电机MG2、MG3的各旋转位置θm2、θm3、电机MG2的电机温度Tm、反相器42的反相器温度Tinv等。这里，发动机22的转数Ne是根据由曲轴位置传感器检测出的旋转位置而计算出，并通过通信而从发动机ECU 24输入的。此外，电机MG2、MG3的旋转位置θm2、θm3是由旋转位置传感器45、46检测出，并通过通信而从电机ECU 40输入的。电机温度Tm或反相器温度Tinv是由温度传感器47、48检测出，并通过通信而从电机ECU 40输入的。

如此输入数据后，判定输入的制动踏板位置BP是否不足预定值BPref(步骤S110)。当踩下制动踏板85后，制动器ECU 66根据来自混合型电子控制单元70的控制指令对制动致动器64进行驱动控制，以使得与制动踏板位置BP相应的制动力从液压制动器60a、60b、62a、62b而作用。预定值BPref被预先设定为通过液压制动器60a、60b、62a、62b使作为驱动轴的齿圈轴32a锁定所必需的制动踏板位置。因此，对制动踏板位置BP是否不足预定值BPref的判定，就是对齿圈轴32a是否被液压制动器60a、60b、62a、62b充分锁定的判定。

若判定出制动踏板位置BP不足预定值BPref，则判断在液压制动器60a、60b、62a、62b中齿圈轴32a是没有被锁定还是齿圈轴32a的锁定不充分，并比较电机温度Tm与预定温度Tmref(步骤S120)，比较反相器温度Tinv与预定温度Tiref(步骤S130)。这里，预定温度Tmref或预定温度Tiref用于确定能够以电机MG2单独锁定作为驱动轴的齿圈轴32a的、电机MG2或反相器42的温度范围，是由电机MG2的性能或反相器42的性能等而确定的。

若判断出电机温度Tm不足预定温度Tmref且反相器温度Tinv不足预定温度Tiref，则根据输入的旋转位置θm2而将电机MG2的旋转移动最小的位置设为锁定位置(步骤S150)，并向电机ECU 40指示电机锁定，以使得在三相线圈中与所设定的锁定位置相对应的两相上施加直流电流，从而锁定电机MG2(步骤S160)。图4中示出了电机锁定的状态。如图所示，如果在U相、V相、W相中的两相上施加直流电流，则在定子上形成由在施加了直流电流的两相上分别形成的磁场(参照图中虚线箭头)合成所得的固定磁场(参照图中实线箭头)，因而粘贴有永久磁铁的转子被该固定磁场吸引从而被锁定。由于形成在定子上的固定磁场的方向通过晶体管T1～T6的导通关断的组合而全部共有六个，因而锁定位置也是与六个固定磁场相对应的六个位置。因此，通过设定该六个锁定位置中最接近旋转位置θm2的锁定位置，可以在锁定电机MG2时使得电机MG2的旋转移动最小，从而可以将车辆的移动距离抑制到最小限度。在本实施例中，锁定位置如下设定的：，即：通过求出旋转位置θm2与锁定位置之间的关系并作为映射而预先存储到ROM 74中，当得到旋转位置θm2后从映射导出对应的锁定位置。

另一方面，当判断出电机温度Tm为预定温度Tmref以上、或判断出反相器温度Tinv为预定温度Tiref以上时，根据输入的旋转位置9m3将电机MG3的旋转移动最小的位置设为锁定位置(步骤S140)，并根据输入的旋转位置θm2将电机MG2的旋转移动最小的位置设为锁定位置(步骤S150)，向电机ECU 40指示电机锁定，以使得在电机MG2与电机MG3的各自的三相线圈中与设定的各锁定位置相对应的两相上分别施加直流电流，从而锁定电机MG2与电机MG3(步骤S160)。由此，即使当电机MG2或反相器42处于高温状态而无法以电机MG2单独锁定作为驱动轴的齿圈轴32a时，也可以利用电机MG2与电机MG3双方来可靠地锁定齿圈轴32a。上面已经叙述了电机MG2的锁定。另外，电机MG3的锁定是通过与电机MG2的锁定相同的处理来进行的，因而省去对电机MG3的锁定的说明。

如此，在通过电机MG2或电机MG3锁定齿圈轴32a后，将作为发动机22启动所需转矩的启动转矩Tcr设为应从电机MG1输出的转矩指令Tm1^*(步骤S170)，并将所设定的转矩指令Tm1^*发送至电机ECU 40(步骤S180)。接收到转矩指令Tm1^*的电机ECU 40对反相器41的晶体管T1～T6进行切换控制，以通过转矩指令Tm1*来驱动电机MG1。图5示出了表示启动发动机2时动力分配总成机构30的各旋转部件的转数与转矩之间的力学关系的共线图。图中的S轴表示作为电机MG1的转数Nm1的太阳轮31的转数，C轴表示作为发动机22的转数Ne的行星轮架34的转数，R轴表示作为电机MG2的转数Nm2的齿圈轴32a(齿圈32)的转数。如图所示，发动机22的启动是通过从电机MG1向图中S轴输出向上的转矩来进行的，但随之作为反作用力而在图中R轴(齿圈轴32a)上作用向下的转矩(＝-Tm1^*/ρ)。此时，由于齿圈轴32a被电机MG2或电机MG3锁定，所以发动机22启动时的反作用力被电机MG2或电机MG3挡住。因此，即使在启动发动机22时也不会在车辆上产生冲击或者摇晃。

当在步骤S110中判定出制动踏板位置BP没有不足预定值BPref、即为预定值BPref以上时，不使电机MG2或电机MG3进行锁定，而是将作为发动机22启动所需转矩的启动转矩Tcr设为应从电机MG1输出的转矩指令Tm1^*(步骤S170)，并将设定的转矩指令Tm1^*发送至电机ECU 40(步骤S180)。此时，由于作为驱动轴的齿圈轴32a由液压制动器60a、60b、62a、62b锁定，因而随着发动机22的启动而作用在齿圈轴32a上的反作用力被液压制动器60a、60b、62a、62b挡住。

如此启动发动机22后，将在步骤S100中输入的发动机22的转数Ne与作为燃料喷射开始转数的预定转数Neref(例如1000rpm等)进行比较(步骤S190)，并返回步骤S100重复步骤S100～S180的处理直至判定出发动机22的转数Ne大于预定转数Neref。另外，存在下述情况：在单独以电机MG2锁定齿圈轴32a的过程中，当电机MG2或反相器42的温度上升时，通过电机MG3辅助齿圈轴32a的锁定。当判定出发动机22的转数Ne大于预定转数Neref时，指示发动机ECU 24开始燃料喷射或点火(步骤S200)，并等到发动机22完全爆发(步骤S210)，在发动机22完全爆发时结束本例程。

根据以上说明的实施例的混合动力车20，当在停车当中请求发动机22的启动时，在与连结到前轮38a、38b的齿圈轴32a相连的电机MG2的定子上形成固定磁场，并通过锁定粘贴了永久磁铁的转子来锁定齿圈轴32a，并在锁定齿圈轴32a之后通过电机MG1启动发动机22来进行起动，因而可以通过电机MG2挡住随着发动机22的启动而作用在齿圈轴32a一侧的反作用力。其结果是，当在停车时启动发动机22之际，可以抑制在车辆上产生冲击或者摇晃。并且，当作为电机MG2的温度的电机温度Tm为预定温度Tmref以上，或者作为反相器42的温度的反相器温度Tinv为预定温度Tiref以上，从而不能单独以电机MG2锁定齿圈轴32a时，通过连结到后轮39a、39b上的电机MG3来辅助锁定齿圈轴32a，因而可以不管电机MG2或反相器42的温度，而在更可靠地锁定了齿圈轴32a的状态下启动发动机22。

此外，根据本实施例中的混合动力车20，根据旋转位置θm2、θm3而将电机MG2、MG3的旋转移动最小的位置设为锁定位置从而来锁定电机MG2、MG3的转子，因而可以进一步减小锁定电机MG2、MG3的转子时车辆的移动距离。

另外，根据本实施例中的混合动力车20，当制动踏板位置BP为预定值BPref以上时，通过来自液压制动器60a、60b、62a、62b制动力挡住齿圈轴32a一侧的反作用力并启动发动机22来进行起动，因而可以抑制电机MG2或电机MG3的电力消耗。

在本实施例的混合动力车20中，当请求启动发动机22时，在通过电机MG2或电机MG3锁定作为驱动轴的齿圈轴32a之后，通过电机MG1启动发动机22来进行起动，但是在请求停止运转中的发动机22的情况下，例如当为了尽快通过产生共振现象的转数区域，随着电机MG1的再生而强制停止发动机22的旋转时，也与启动发动机22的情况同样地在齿圈轴32a一侧作用反作用力，因而也可以在通过电机MG2或电机MG3锁定了作为驱动轴的齿圈轴32a之后，由电机MG1停止发动机22的旋转。

在实施例的混合动力车20中，当制动踏板位置BP在预定值Bpref以上时，不锁定电机MG2和电机MG3而是利用来自液压制动器60a、60b、62a、62b的制动力挡住齿圈轴32a一侧的反作用力，并通过电机MG1启动发动机22从而进行起动，但是也可以不管制动踏板位置BP而锁定电机MG2和MG3。

在本实施例的混合动力车20中，当电机温度Tm不足预定温度Tmref且反相器温度Tinv不足预定温度Tiref时，通过电机MG2锁定齿圈轴32a，而在电机温度Tm为预定温度Tmref以上时或者反相器温度Tinv为预定温度Tiref以上时，通过电机MG2与电机MG3来锁定齿圈轴32a，但也可以不管电机温度Tm或反相器温度Tinv而通过电机MG2与电机MG3来锁定齿圈轴32a，并且根据情况的不同，还可以单独以电机MG3来锁定齿圈轴32a。

在本实施例的混合动力车20中，通过仅在三相线圈中的两相上施加直流电流，来将定子形成的磁场方向固定从而锁定电机MG2或电机MG3的转子，但也可以通过在三相线圈中所有相上施加直流电流，来将定子形成的磁场方向固定从而锁定电机MG2或电机MG3。此时，与仅在三相线圈中的两相上施加直流电流相比起来，定子形成的磁场强度要稍微弱些，但当将二者组合使用时，定子所形成的磁场方向可以有12个，因而可以进一步减小锁定电机MG2或电机MG3时的车辆的移动距离。

在本实施例的混合动力车20中，将发动机22、动力分配总成机构30、电机MG1、MG2与前轮38a、38b相连，并将电机MG3与后轮39a、39b相连，但也可以将发动机22、动力分配总成机构30、电机MG1、MG2与后轮39a、39b相连，将电机MG3与前轮38a、38b相连。

在本实施例中，是应用在如下的混合动力汽车中进行的说明，即：所述混合动力汽车可通过来自电机MG1的动力的输入输出，将来自发动机22的动力经由动力分配总成机构30而输出到连结在前轮38a、38b上的、作为驱动轴的齿圈轴32a上，但并不仅限于此，如图6的变形例中的混合动力车120所示，可代替动力分配总成机构30和电机MG1，而配有双转子电动机130，所述双转子电动机130具有连接在发动机22的曲柄轴26上的内转子132和与连结在前轮38a、38b上的驱动轴相连的外转子134，并且所述双转子电动机130通过电磁作用，随着电力与动力的输入输出而将发动机22的动力的一部分输出到前轮38a、38b。

在本实施例中，是应用在具有与前轮38a、38b相连的电机MG2和与后轮39a、39b相连的电机MG3的四轮驱动式混合动力车中而进行说明的，但也可以是应用在不具备电机MG3的两轮驱动式混合动力车中的结构。此时，虽然无法由电机MG3来进行驱动轴的锁定，但可以由电机MG2来进行驱动轴的锁定。

以上，利用实施例对用于实施本发明的最佳实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于所述实施例，而是可以在不脱离本发明精神的范围内，以各种方式进行实施。

Claims

1. 一种混合动力车，包括：内燃机；电力动力输入输出装置，与所述内燃机的输出轴及车轴相连，并且通过电力与动力的输入输出，并利用所述车轴一侧的反作用力而可以从所述内燃机的输出轴输入动力，或可以向所述内燃机的输出轴输出动力；第一电动机，其转子被机械地连接在所述车轴上，并通过定子的旋转磁场而旋转驱动所述转子，从而可从所述车轴输入动力，或向所述车轴输出动力，

所述混合动力车还包括：

启动停止控制装置，用于控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，并用于控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。

2. 如权利要求1所述的混合动力车，

还包括对所述第一电动机的转子的旋转位置进行检测的旋转位置检测装置，其中，

所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机，以便在包括所述检测到的旋转位置的预定范围内的锁定位置上锁定所述转子。

3. 如权利要求1所述的混合动力车，

还包括：制动装置，能够根据操作人员对制动踏板的踩压状态来直接或间接地向所述车轴输出制动力，其中，

所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述电力动力输入输出装置，以便在所述制动踏板的踩压量比预定的踩压状态大时，利用所述制动装置在所述车轴侧的反作用力来启动或停止所述内燃机。

4. 如权利要求1所述的混合动力车，其中，

所述第一电动机是交流同步电动机，

所述启动停止控制装置是这样的装置：其通过向所述交流同步电动机施加直流电流来固定所述定子的磁场方向，从而锁定所述转子。

5. 如权利要求1所述的混合动力车，

还包括：第二电动机，其转子机械地连接在与所述车轴不同的车轴上，并通过定子的旋转磁场来旋转驱动所述转子，从而能够从不同于所述车轴的车轴输入动力，或向不同于所述车轴的车轴输出动力，其中，

所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便所述第一电动机的转子以及所述第二电动机的转子中的至少一个被锁定。

6. 如权利要求5所述的混合动力车，

还包括：状态检测装置，用于检测包括所述第一电动机在内的电气驱动系统的状态，其中，

所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便基于所述检测到的电气驱动系统的状态，来锁定所述第一电动机的转子与所述第二电动机的转子中的至少一个。

7. 如权利要求6所述的混合动力车，其中，

所述启动停止控制装置是这样的装置：用于控制所述第一电动机，以便在所述检测到的电气驱动系统的状态处于预定的合适范围内时，锁定所述第一电动机的转子；并用于控制所述第一电动机与所述第二电动机，以便在所述检测到的电气驱动系统的状态不在所述合适范围内时，锁定所述第一电动机的转子与所述第二电动机的转子。

8. 如权利要求6所述的混合动力车，其中，

所述状态检测装置是用于检测所述电气驱动系统的温度的温度检测装置。

9. 如权利要求5所述的混合动力车，其中，

所述第二电动机是交流同步电动机，

所述启动停止控制装置是这样的装置，其通过向所述交流同步电动机施加直流电流来固定所述定子的磁场方向，从而锁定所述转子。

10. 如权利要求1所述的混合动力车，其中，

所述电力动力输入输出装置是这样的装置：包括：三轴式的动力输入输出装置，连接到所述内燃机的输出轴、与所述车轴相连的驱动轴、以及第三个旋转轴这三个轴上，并使根据从该三个轴中任意两轴输入的动力或向该三个轴中任意两轴输出的动力，从剩余的一个轴输入或向剩余的一个轴输出动力；发电机，可从所述第三个旋转轴输入动力，或向所述第三个旋转轴输出动力。

11. 如权利要求1所述的混合动力车，其中，

所述电力动力输入输出装置是具有连接在所述内燃机的输出轴上的第一转子以及与连接在所述车轴上的驱动轴相连的第二转子，并通过电磁作用而使所述第一转子与第二转子相对旋转的双转子电动机。

12. 一种混合动力车的控制方法，所述混合动力车包括：内燃机；电力动力输入输出装置，与所述内燃机的输出轴及车轴相连，并且通过电力与动力的输入输出，并利用所述车轴一侧的反作用力而可以从所述内燃机的输出轴输入动力，或向所述内燃机的输出轴输出动力；第一电动机，其转子被机械地连接在所述车轴上，并通过定子的旋转磁场而旋转驱动所述转子，从而可从所述车轴输入动力，或向所述车轴输出动力，在所述混和动力车的控制方法中，

(a)控制所述第一电动机，以便当在停车过程中请求启动或者停止所述内燃机时，固定所述定子的磁场方向从而锁定所述转子，

(b)控制所述电力动力输入输出装置，以便在锁定了所述转子之后启动或者停止所述内燃机。