專利名稱：驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對驅(qū)動軸進行驅(qū)動的驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的、將車軸與上述驅(qū)動軸連接而行駛的汽車。
背景技術(shù)：
一直以來，作為這種驅(qū)動裝置，提出了將電容器和蓄電池通過各自的繼電器A、B而并列連接在對向驅(qū)動車輪輸出動力的電動機進行驅(qū)動的逆變器上的技術(shù)方案(例如參考特開平9-98514號公報)。在這種裝置中，當電容器端子之間的電壓比蓄電池端子之間電壓大時，僅打開繼電器A，僅從電容器向電動機供電，一旦電容器端子之間的電壓小于等于蓄電池端子之間電壓，則關(guān)閉繼電器A，同時打開繼電器B，僅由蓄電池向電動機供電，當電容器端子之間的電壓大于等于蓄電池端子之間電壓且要求電動機高輸出時，同時打開繼電器A、B，由電容器和蓄電池兩者向電動機供電。

發(fā)明內(nèi)容
在包括為了對應于電動機高輸出化而能夠提高蓄電池電壓并向逆變器供給的DC/DC變換器類型的驅(qū)動裝置中，能夠自由地對由DC/DC變換器而作用在逆變器輸入側(cè)上的電壓進行調(diào)節(jié)。在使用將電容器和蓄電池組合在這種驅(qū)動裝置上的電源系統(tǒng)時，為了使電容器性能充分發(fā)揮而使驅(qū)動性能提高，必須使蓄電池和電容器之間的連接關(guān)系適當，更適當?shù)貙C/DC變換器進行驅(qū)動控制。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的汽車的一個目的在于，利用將通過電壓變換器與電動機的驅(qū)動電路連接的二次電池(蓄電池)和電容器組裝在一起的驅(qū)動裝置，來更可靠地應對要求動力。此外，本發(fā)明的驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的汽車的一個目的在于，利用將通過電壓變換器與電動機的驅(qū)動電路連接的二次電池和電容器組裝在一起的驅(qū)動裝置，使得由電動機所再生的電力更為適當?shù)貙﹄娙萜鬟M行充電。此外，本發(fā)明的驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的汽車的一個目的在于，利用將通過電壓變換器與電動機的驅(qū)動電路連接的二次電池和電容器組裝在一起的驅(qū)動裝置，不使用性能過剩的電容器而使得驅(qū)動性能提高。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置和安裝有該驅(qū)動裝置的汽車為了實現(xiàn)上述目的的至少一部分而采用了下述技術(shù)方案。
本發(fā)明的驅(qū)動裝置是一種對驅(qū)動軸進行驅(qū)動的驅(qū)動裝置，其包括相對上述驅(qū)動軸輸入輸出動力且能夠發(fā)電的電動機；對上述電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路；電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器與上述驅(qū)動電路連接的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和該驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于該電力系統(tǒng)和該電容器之間的連接開關(guān)；和以將基于所述驅(qū)動軸所要求動力的動力輸出到該驅(qū)動軸的方式對上述驅(qū)動電路、上述電壓變換器和上述連接開關(guān)進行驅(qū)動控制的驅(qū)動控制部。
在該本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，安裝有電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器而連接在對電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路上的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于電力系統(tǒng)和電容器之間的連接開關(guān)；以將基于驅(qū)動軸所述要求動力的動力輸出到驅(qū)動軸的方式對驅(qū)動電路、電壓變換器和連接開關(guān)進行驅(qū)動控制。因而，在將電容器與通過電壓變換器而連接在驅(qū)動電路上的二次電池組裝在一起的驅(qū)動裝置中，由電壓變換器和連接開關(guān)的驅(qū)動控制，能夠更可靠地對應于要求動力。
在上述本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，包括對上述電容器的端子之間的電壓進行檢測的電壓檢測器；上述驅(qū)動控制部，在上述連接開關(guān)被斷開且要求上述電動機的再生控制時，能夠以上述電動機被再生控制的方式對上述驅(qū)動電路進行驅(qū)動控制，并且以使作用在上述電力系統(tǒng)上的電壓接近上述所檢測到的電容器的端子之間的電壓的方式對上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，在上述驅(qū)動控制后，以上述連接開關(guān)被連接并且能夠以上述電動機再生的電力對上述電容器進行充電的方式對上述連接開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制。如此，在通過由電動機再生的電力對電容器進行充電時，能夠遏制沖擊電流的產(chǎn)生。在該種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制部也能夠?qū)ι鲜鲭妷鹤儞Q器進行驅(qū)動控制以使作用在上述電力系統(tǒng)上的電壓與上述所檢測到的電容器的端子之間的電壓大致一致。
而且在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述連接開關(guān)可以由安裝在對上述電容器進行充電方向上的半導體開關(guān)，和與該半導體開關(guān)在逆向上并列連接的二極管構(gòu)成。
在由半導體開關(guān)和二極管構(gòu)成連接開關(guān)的這種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制部也可以根據(jù)上述要求動力對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以從上述二次電池和上述電容器中至少之一向上述驅(qū)動電路供電。如此，則能夠根據(jù)要求動力，從電容器向驅(qū)動電路供電。在這種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制部，當能夠在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，能夠以從上述二次電池向上述驅(qū)動電路供電并且不從上述電容器向上述驅(qū)動電路供電的方式對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，當不能在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，能夠以從上述二次電池和上述電容器向上述驅(qū)動電路供電的方式對上述電壓變換器進行驅(qū)動控制。一旦如此，即使在要求動力比較大的場合下，也能夠更可靠地對應，同時，能夠避免電容器的使用浪費。因此，不使用性能過剩的電容器而能夠進一步提高驅(qū)動性能。
而且，在由半導體開關(guān)和二極管構(gòu)成連接開關(guān)的這種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制部，在上述電容器的端子之間的電壓小于規(guī)定電壓時，可對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以使電容器與上述電力系統(tǒng)斷電。一旦如此，由于將電容器斷電，將來自二次電池的電壓由電壓變換器變換到所希望的電壓，并供應到驅(qū)動電路，因而能夠避免伴隨著電容器電壓下降而供應到驅(qū)動電路的電壓下降，能夠從電動機輸出的動力減小。
在本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，也可以包括內(nèi)燃機、能夠由來自該內(nèi)燃機的動力發(fā)電并向上述驅(qū)動電路供電的發(fā)電部。在這種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述連接開關(guān)由安裝在對上述電容器進行充電方向上的半導體開關(guān)、與該半導體開關(guān)在逆向上并列連接的二極管構(gòu)成；上述驅(qū)動控制部，在上述要求動力大于等于規(guī)定動力時，為了輸出該要求動力對上述內(nèi)燃機和上述發(fā)電部進行運轉(zhuǎn)控制，根據(jù)該內(nèi)燃機所輸出的動力和上述要求動力以從上述二次電池和上述電容器中至少一個向上述驅(qū)動電路供電的方式對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以將根據(jù)上述要求動力的動力輸出到上述驅(qū)動軸的方式對上述驅(qū)動電路進行驅(qū)動控制。一旦如此，能夠根據(jù)要求動力從電容器向驅(qū)動電路供電。在該種形態(tài)的本發(fā)明的驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制部，當能夠在所述內(nèi)燃機輸出的動力的范圍內(nèi)和在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸時，以從上述二次電池向上述驅(qū)動電路供電并且不從上述電容器向上述驅(qū)動電路供電的方式對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制，當不能在所述內(nèi)燃機輸出的動力的范圍內(nèi)和在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，以從上述二次電池和上述電容器向上述驅(qū)動電路供電的方式對上述半導體開關(guān)和上述電壓變換器進行驅(qū)動控制。一旦如此，即使例如在由要求動力的急增而產(chǎn)生內(nèi)燃機響應延遲的場合下，能夠更可靠地對應于要求動力，同時可以避免電容器的使用浪費。因而，不使用性能過剩的電容器，能夠提高驅(qū)動性能。此時，所述發(fā)電部包括與所述內(nèi)燃機的輸出軸和所述驅(qū)動軸以及第3旋轉(zhuǎn)軸這3軸連接、將基于相對該3軸中的任意2軸輸入和輸出的動力的動力相對剩余的1軸輸入和輸出的3軸式動力輸入輸出器，和可相對所述第3旋轉(zhuǎn)軸輸入和輸出動力的發(fā)電機。上述發(fā)電部是具有與上述內(nèi)燃機的輸出軸連接的第1轉(zhuǎn)子以及與上述驅(qū)動軸連接的第2轉(zhuǎn)子，并由該第1轉(zhuǎn)子和該第2轉(zhuǎn)子的電磁作用使這兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)動的成對轉(zhuǎn)子電動機。
本發(fā)明的汽車是這樣一種汽車，其包括能夠相對與車軸連接的驅(qū)動軸輸入輸出動力且能夠發(fā)電的電動機；對上述電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路；電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器與上述驅(qū)動電路連接的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和所述驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于該電力系統(tǒng)和該電容器之間的連接開關(guān)；和以將基于所述驅(qū)動軸所述要求動力的動力輸出到該驅(qū)動軸的方式對上述驅(qū)動電路、上述電壓變換器和上述連接開關(guān)進行驅(qū)動控制的驅(qū)動控制部。
在該本發(fā)明的汽車中，安裝有電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器而連接在對電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路上的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于電力系統(tǒng)和電容器之間的連接開關(guān)；以將基于驅(qū)動軸所述要求動力的動力輸出到驅(qū)動軸的方式對驅(qū)動電路、電壓變換器和連接開關(guān)進行驅(qū)動控制。因而，在將電容器與通過電壓變換器而連接在驅(qū)動電路上的二次電池組裝在一起的系統(tǒng)中，由電壓變換器和連接開關(guān)的驅(qū)動控制，能夠更可靠地對應于要求動力。


圖1是示意性示出安裝了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動裝置的混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是示意性示出電源系統(tǒng)50的結(jié)構(gòu)的視圖；圖3是示出由實施例的混合動力汽車20的混合動力用電子控制單元70所實施的驅(qū)動控制例程的一個示例的說明圖；圖4是示出要求扭矩設(shè)定用圖的一個示例的說明圖；圖5是示出晶體管驅(qū)動處理的一個示例的流程圖；圖6是示出通常時處理的一個示例的流程圖；圖7是示出發(fā)動機22的動作線(動作ライン)的一個示例以及設(shè)定目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*的狀態(tài)的說明圖；
圖8是示出動力分配綜合(統(tǒng)合)機構(gòu)30的各個轉(zhuǎn)動要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學關(guān)系的說明圖；圖9是示出再生時處理的一個示例的流程圖；圖10是示出再生要求狀態(tài)、系統(tǒng)電壓Vsys和電容器電壓Vcap、晶體管TR的狀態(tài)的時間變化狀態(tài)的說明圖；圖11是示出大功率輸出處理時的一個示例的流程圖；圖12是示出加速踏板開度Acc、系統(tǒng)電壓Vsys和電容器電壓Vcap、晶體管TR的狀態(tài)的時間變化狀態(tài)的說明圖；圖13是示意性示出變形例的混合動力汽車120的結(jié)構(gòu)的視圖；圖14是示意性示出變形例的混合動力汽車220的結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實施例方式
下文對本發(fā)明優(yōu)選實施例進行說明。圖1是示意性示出安裝了作為本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動裝置的混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的視圖。如圖所示，該實施例的混合動力汽車20包括發(fā)動機22、通過減震器28而連接到作為發(fā)動機22輸出軸的曲軸26上的3軸式動力分配綜合機構(gòu)30、與動力分配綜合機構(gòu)30相連且能夠發(fā)電的電機MG1、安裝在與動力分配綜合機構(gòu)30相連的作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a上的減速齒輪35、與該減速齒輪35相連的電機MG2、與電機MG1和MG2進行電力交換的電源系統(tǒng)50、對車輛驅(qū)動系整體進行控制的混合動力用電子控制單元70。
發(fā)動機22是通過汽油或輕油等碳氫化合物燃料而輸出動力的內(nèi)燃機，通過輸入來自對發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行檢測的各種傳感器的信號的發(fā)動機用電子控制單元(下文簡稱為發(fā)動機ECU)24接受燃料噴射控制、點火控制、吸入空氣量調(diào)節(jié)控制等運轉(zhuǎn)控制。發(fā)動機ECU24與混合動力用電子控制單元70通信，由來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對發(fā)動機22進行運轉(zhuǎn)控制，同時根據(jù)需要，將與發(fā)動機22的運行狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)輸出到混合動力用電子控制單元70。
動力分配綜合機構(gòu)30具有外齒齒輪的太陽齒輪31、與該太陽齒輪31同軸設(shè)置的內(nèi)齒齒輪的齒圈32、與太陽齒輪31嚙合的同時與齒圈32嚙合的多個小齒輪33、將多個小齒輪33保持可自由地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的行星齒輪架34，太陽齒輪31和齒圈32以及行星齒輪架34作為旋轉(zhuǎn)要素而構(gòu)成進行差動作用的行星齒輪裝置。對于動力分配綜合機構(gòu)30，行星齒輪架34與發(fā)動機22的曲軸26連接，太陽齒輪31與電機MG1連接，減速齒輪35通過齒圈軸32a而與齒圈32連接，電機MG1作為發(fā)電機發(fā)揮功能時，從行星齒輪架34輸入的、來自發(fā)動機22的動力根據(jù)其齒輪比分配于太陽齒輪31側(cè)和齒圈32側(cè)，而在電機MG1作為電動機發(fā)揮功能時，從行星齒輪架34輸入的、來自發(fā)動機22的動力和從太陽齒輪31輸入的、來自電機MG1的動力綜合后向齒圈32側(cè)輸出。向齒圈32輸出的動力從齒圈32開始、通過齒輪機構(gòu)60和差動齒輪62，最終向車輛的驅(qū)動輪63a、63b輸出。
電機MG1和電機MG2任意一個具有可作為發(fā)電機驅(qū)動的同時可作為電動機驅(qū)動的公知的同步發(fā)電電動機的結(jié)構(gòu)，通過逆變器41、42與電源系統(tǒng)50進行電力的交換。將逆變器41、42與電源系統(tǒng)50連接的電力線51由各逆變器41、42共用的正極母線和負極母線構(gòu)成，電機MG1、MG2之一發(fā)電的電力能夠由另一電機消耗。因此，電源系統(tǒng)50根據(jù)電機MG1、MG2任意一個發(fā)生的電力或電力不足而充放電。另外，如通過電機MG1、MG2獲取電力收支的平衡，則電源系統(tǒng)50就不進行充放電。電機MG1、MG2每一個均由電機用電子控制單元(以下稱作電機ECU)40驅(qū)動控制。向電機ECU40輸入驅(qū)動控制電機MG1、MG2用的必要信號，例如從檢測出電機MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置用的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器43、44來的信號或者輸入由未圖示的電流傳感器檢測出的、施加到電機MG1、MG2上的相電流等，由電機ECU40向逆變器41、42輸出開關(guān)控制信號。電機ECU40與混合動力用電子控制單元70通信連通，根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號，驅(qū)動控制電機MG1、MG2的同時，根據(jù)需要，將與電機MG1、MG2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)向混合動力用電子控制單元70輸出。
圖2是示意性示出電源系統(tǒng)50結(jié)構(gòu)的視圖。如圖所示，電源系統(tǒng)50包括通過DC/DC變換器53而連接到作為逆變器41、42公用的正極母線和負極母線的電力線51上的蓄電池52、能夠與電力線51進行電力交換的電容器54(例如電雙層電容器等)、由位于電力線51和電容器54之間并安裝在對電容器54進行充電方向上的晶體管TR(例如，IGBT等)以及與該晶體管TR逆向并聯(lián)的二極管DI組成的連接開關(guān)55。通過DC/DC變換器53和晶體管TR的驅(qū)動控制，能夠?qū)碜孕铍姵?2的電壓變換到所希望的電壓并輸出到電力線51上，同時能夠?qū)﹄娙萜?4進行充放電調(diào)整。電源系統(tǒng)50由電源用電子控制單元(下文簡稱為電源ECU)59管理。將對電源系統(tǒng)50進行管理所必需的信號，例如來自設(shè)置在蓄電池52端子之間的電壓傳感器56a的蓄電池電壓Vbat、來自連接在蓄電池52輸出端子上的電流傳感器56b的蓄電池電流Ibat、來自安裝在蓄電池52上的溫度傳感器56c的蓄電池溫度Tbat、來自設(shè)置在電容器54端子之間的電壓傳感器57a的電容器電壓Vcap、來自連接在電容器54輸出端子上的電流傳感器57b的電容器電流Icap、來自安裝在電容器54上的溫度傳感器57c的電容器溫度Tcap、來自設(shè)置在與電力線51相連的平滑(濾波)電容器的端子之間的電壓傳感器58的系統(tǒng)電壓Vsys等輸入到該電源ECU59中，從電源ECU59向DC/DC變換器53輸出開關(guān)(轉(zhuǎn)換)控制信號，向晶體管TR輸出驅(qū)動信號等。而且，電源ECU59通過通信端口與混合動力用電子控制單元70通信，由來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對DC/DC變換器53和晶體管TR進行驅(qū)動控制，同時根據(jù)需要，將與電源系統(tǒng)50的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)輸出到混合動力用電子控制單元70內(nèi)。
混合動力用電子控制單元70構(gòu)成為以CPU72為中心的微處理器，除了CPU72，還具有存儲處理程序的ROM74，暫時存儲數(shù)據(jù)的RAM76，未圖示的輸入和輸出端口和通信端口。來自點火開關(guān)80的點火信號，從檢測出變速桿81的操作位置的變速位置傳感器82來的變速位置SP，從檢測出加速踏板83的踩下量的加速踏板位置傳感器84來的加速踏板開度Acc，從檢測出制動踏板85的踩下量的制動踏板位置傳感器86來的制動踏板位置BP，來自車速傳感器88的車速V等通過輸入端口向混合動力用電子控制單元70輸入?；旌蟿恿τ秒娮涌刂茊卧?0正如前述，通過通信端口與發(fā)動機ECU24、電機ECU40、電源ECU59連接，與發(fā)動機ECU24、電機ECU40、電源ECU59進行各種控制信號或數(shù)據(jù)的交換。
如此結(jié)構(gòu)的實施例的混合動力汽車20基于與駕駛員對加速踏板83的踩下量相對應的加速踏板開度Acc和車速V，計算應當向作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩，對發(fā)動機22和電機MG1以及電機MG2進行運轉(zhuǎn)控制，以將與該要求扭矩相對應的要求動力向齒圈軸32a輸出。作為發(fā)動機22和電機MG1以及電機MG2的運轉(zhuǎn)控制，具有扭矩變換運轉(zhuǎn)模式，其中，以與要求動力相稱的動力從發(fā)動機22輸出的方式運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22的同時，以從發(fā)動機22輸出的動力的全部通過動力分配綜合機構(gòu)30與電機MG1和電機MG2進行扭矩變換而向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動控制電機MG1和電機MG2；充放電運轉(zhuǎn)模式，其中，以與要求動力和電源系統(tǒng)50充放電所需的電力之和相稱的動力從發(fā)動機22輸出的方式運轉(zhuǎn)控制發(fā)動機22的同時，隨著電源系統(tǒng)50的充放電，隨著從發(fā)動機22輸出的動力的全部或其一部分由動力分配綜合機構(gòu)30與電機MG1和電機MG2所致的扭矩變換，以要求動力向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動控制電機MG1和電機MG2；和電機運轉(zhuǎn)模式，其中，以停止發(fā)動機22的運轉(zhuǎn)并將與來自電機MG2的要求動力相稱的動力向齒圈軸32a輸出的方式進行運轉(zhuǎn)控制等。
下面，對如此構(gòu)成的實施例的混合動力汽車20的動作進行說明。圖3是示出實由施例的混合動力汽車20的混合動力用電子控制單元70所實施的驅(qū)動控制例程一個示例的流程圖。該例程每隔規(guī)定時間(例如8毫秒)往復執(zhí)行。
執(zhí)行驅(qū)動控制例程時，混合動力用電子控制單元70的CPU72首先執(zhí)行對來自加速踏板位置傳感器84的加速踏板開度Acc、來自制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置BP、來自車速傳感器88的車速V、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速Ne、電機MG1和MG2的轉(zhuǎn)速Nm1、Nm2、蓄電池52的剩余容量SOC、蓄電池溫度Tbat、蓄電池輸入限制Wbi、Wbo、電容器電壓Vcap、電容器電流Icap、電容器溫度Tcap、電容器輸入輸出限制Wci、Wco、系統(tǒng)電壓Vsys等數(shù)據(jù)的輸入處理(步驟S100)。此時，發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne是將由圖中未示出的轉(zhuǎn)速傳感器所檢測的信號通過通信傳遞從發(fā)動機ECU24輸入而獲得。電機MG1、MG2的轉(zhuǎn)速Nm1、Nm2是根據(jù)由旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器43、44檢測出的電機MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置計算出的結(jié)果通過通信傳遞從電機ECU40輸入而獲得的。剩余容量SOC是將根據(jù)電流傳感器56b所檢測到的蓄電池電流Ibat的累計值而設(shè)定的數(shù)值通過通信傳遞而從電源ECU59輸入的。蓄電池溫度Tbat是將由溫度傳感器56c所檢測到的信號通過通信傳遞而從電源ECU59輸入的。蓄電池輸入輸出限制Wbi、Wbo是將根據(jù)蓄電池溫度Tbat和剩余容量SOC所設(shè)定的數(shù)值通過通信傳遞而從電源ECU59輸入的。電容器電壓Vcap、電容器電流Icap、電容器溫度Tcap、系統(tǒng)電壓Vsys分別是由電壓傳感器57a、電流傳感器57b、溫度傳感器57c、電壓傳感器58所檢測到的數(shù)值通過通信傳遞而從電源ECU59輸入的。電容器輸入輸出限制Wci、Wco是將根據(jù)電容器電流Icap、電容器電壓Vcap、電容器溫度Tcap而設(shè)定的數(shù)值通過通信傳遞而從電源ECU59輸入。
在如此輸入數(shù)據(jù)后，根據(jù)所輸入的加速踏板開度Acc、制動踏板位置BP和車速V，設(shè)定作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a所要求的扭矩Tdrv*和要求功率Pdrv*(步驟S110)。此時，要求扭矩Tdrv*在實施例中采用下述方式設(shè)定，即預先求取加速踏板開度Acc、制動踏板位置BP、車速V和要求扭矩Tdrv*的關(guān)系，并作為要求扭矩設(shè)定用圖而存儲在ROM74中，一旦給予了加速踏板開度Acc、制動踏板位置BP和車速V，則通過從所述圖將對應要求扭矩Tdrv*導出。圖4示出了要求扭矩設(shè)定用圖的一個示例。而且，要求功率Pdrv*設(shè)定為將所設(shè)定的要求扭矩Tdrv*與齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr相乘的結(jié)果。此時，可以采用下述方式計算齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr，即用電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2除以減速齒輪35的齒輪比Gr，或?qū)④囁賄與換算系數(shù)相乘。
然后判斷要求功率Pdrv*的數(shù)值是否小于0(步驟S120)、要求功率Pdrv*是否大于等于規(guī)定功率Pref(步驟S130)。此時，規(guī)定功率Pref是用于判斷為了將要求扭矩Tdrv*輸出到齒圈軸32a而僅來自發(fā)動機22的功率是否不足(是否需要來自電源系統(tǒng)50的輔助)的數(shù)值，由發(fā)動機22的性能等確定。一旦斷定要求功率Pdrv*的數(shù)值不小于0且要求功率Pdrv*不大于等于規(guī)定功率Pref時，執(zhí)行圖6所示通常時處理(步驟S140)，當斷定要求功率Pdrv*的數(shù)值小于0時，執(zhí)行圖9所示再生時處理(步驟S150)，當斷定要求功率Pdrv*大于等于規(guī)定功率Pref時，執(zhí)行圖11所示大功率輸出時處理(步驟S160)。下文中斷對圖3的驅(qū)動控制例程的說明，按順序說明通常時處理、再生時處理、大功率輸出時處理。首先，對作為前提的電源系統(tǒng)50所包括的晶體管TR的動作進行說明。圖5是示出每隔規(guī)定時間(例如每隔8毫秒)往復執(zhí)行的晶體管驅(qū)動處理的一個示例的流程圖。在該晶體管驅(qū)動處理中，混合動力用電子控制單元70的CPU72判斷電容器54的充電要求是否存在(形成)(步驟S200)，當存在充電要求時，接通晶體管TR(步驟S210)，當沒有充電要求時，關(guān)閉晶體管TR(步驟S220)。也就是僅在對電容器54進行充電時才接通晶體管TR，除此之外，關(guān)閉晶體管TR。而且，下文將對電容器54的充電要求進行說明。
在圖6所例示的通常時處理中，混合動力用電子控制單元70的CPU72根據(jù)電容器電壓Vcap、電容器電流Icap和電容器溫度Tcap而進行對電容器要求功率Pcap*的設(shè)定處理(步驟S300)。在實施例中通過下述方式進行該設(shè)定處理，也就是根據(jù)電容器溫度Tcap，由圖導出電容器54內(nèi)部阻抗Rcap，根據(jù)所導出的內(nèi)部阻抗Rcap、電容器電壓Vcap和電容器電流Icap，由下式(1)計算電容器的開放電壓Voc，根據(jù)所計算的電容器的開放電壓Voc，由以下述方式預定的圖設(shè)定電容器要求功率Pcap*，即電容器開放電壓Voc比基準值大時，則電容器開放電壓Voc越比基準值大，放電用功率就越大，而且，電容器開放電壓Voc比基準值小時，電容器開放電壓Voc越比基準值小，則充電用功率變大。而且，作為電容器要求功率Pcap設(shè)定充電用功率時，存在電容器54的充電要求，在上述圖5的晶體管驅(qū)動處理中，接通晶體管TR。在設(shè)定了電容器要求功率Pcap*后，由所設(shè)定的電容器要求功率Pcap*以電容器54充放電的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S310)。
Voc＝Vcap+Icap·Rcap...(1)
根據(jù)剩余容量SOC，設(shè)定蓄電池52應該充放電的蓄電池要求功率Pbat*(步驟S320)。此時，蓄電池要求功率Pbat*由下述那樣預定的圖而設(shè)定，即在剩余容量SOC比基準值大時，剩余容量SOC越比基準值大，放電用功率增大，而且，在剩余容量SOC比基準值小時，剩余容量SOC越比基準值小，則充電用功率增大。
在設(shè)定了蓄電池要求功率Pbat*后，由在圖3的步驟S110所設(shè)定的要求功率Pdrv*、電容器要求功率Pcap*、蓄電池要求功率Pbat*以及損失Loss之和，設(shè)定應該從發(fā)動機22輸出的發(fā)動機要求功率Pe*(步驟S330)。根據(jù)所設(shè)定的發(fā)動機要求功率Pe*，設(shè)定作為發(fā)動機22工作點的目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*(步驟S340)。通過基于使發(fā)動機22高效地動作的動作線和發(fā)動機要求功率Pe*而設(shè)定目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*來進行上述設(shè)定。圖7示出了發(fā)動機22的動作線的一個示例以及設(shè)定目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*狀態(tài)。如圖所示，目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*能夠由動作線和發(fā)動機要求功率Pe*(Ne*×Te*)為常數(shù)的曲線交點確定。
設(shè)定了發(fā)動機22的目標轉(zhuǎn)速Ne*后，根據(jù)所設(shè)定的目標轉(zhuǎn)速Ne*、齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr(＝Nm2/Gr)和動力分配綜合機構(gòu)30的齒輪比ρ(＝太陽齒輪31的齒數(shù)/齒圈32的齒數(shù))，由下式(2)計算電機MG1的目標轉(zhuǎn)速Nm1*，同時根據(jù)所計算的目標轉(zhuǎn)速Nm1*以及輸入的當前轉(zhuǎn)速Nm1，由下式(3)設(shè)定電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S350)。圖8示出了表示動力分配綜合機構(gòu)30的各個轉(zhuǎn)動要素的轉(zhuǎn)速和扭矩的力學關(guān)系的共線圖。圖中左邊的S軸表示太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速，C軸表示行星齒輪架34的轉(zhuǎn)速，R軸表示齒圈32(齒圈軸32a)的轉(zhuǎn)速Nr。如上所述，由于太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速就是電機MG1的轉(zhuǎn)速Nm1，行星齒輪架34的轉(zhuǎn)速就是發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne，所以電機MG1的目標轉(zhuǎn)速Nm1*能夠根據(jù)齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr、發(fā)動機22的目標轉(zhuǎn)速Ne*和動力分配綜合機構(gòu)30的齒輪比ρ由式(2)計算。因而，通過以電機MG1以目標轉(zhuǎn)速Nm1*轉(zhuǎn)動的方式設(shè)定扭矩指令Tm1*并對電機MG1進行驅(qū)動控制，能夠使發(fā)動機22以目標轉(zhuǎn)速Ne*轉(zhuǎn)動。此時式(3)是用于使電機MG1以目標轉(zhuǎn)速Nm1*轉(zhuǎn)動的反饋控制中的關(guān)系式。在式(3)中，右邊第2項“KP”是比例項的增益，右邊第3項“KI”是積分項的增益。而且在圖8中R軸上的2個粗線箭頭表示在目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*的工作點下使發(fā)動機22正常(穩(wěn)定)運轉(zhuǎn)時，從發(fā)動機22輸出的扭矩Te*向齒圈軸32a傳遞的扭矩和從電機MG2輸出的扭矩Tm2*作用于齒圈軸32a上的扭矩。
Nm1*＝(Ne*·(1+ρ)-k·V)/ρ ...(2)Tm1*＝前次Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt...(3)計算電機MG1的目標轉(zhuǎn)速Nm1*和扭矩指令Tm1*后，根據(jù)要求扭矩Tdrv*、扭矩指令Tm1*、動力分配綜合機構(gòu)30的齒輪比ρ和減速齒輪35的齒輪比Gr，作為為了使要求扭矩Tdrv*作用在齒圈軸32a上而應該從電機MG2輸出的扭矩，扭矩指令Tm2*由從圖8所例示共線圖的R軸上的扭矩關(guān)系而確定的下式(4)設(shè)定(步驟S360)，結(jié)束處理。
Tm2*＝(Tdrv*+Tm1*/ρ)/Gr ...(4)返回圖3的步驟S140，在如上述那樣設(shè)定電壓指令V*、發(fā)動機22的目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*、電機MG1和MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*后，則分別將電壓指令V*輸送到電源ECU59，將發(fā)動機22的目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*輸送到發(fā)動機ECU24中，將電機MG1和MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*輸送到電機ECU40中(步驟S170)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。為了使作用在電力線51上的電壓成為電壓指令V*，接收了電壓指令V*的電源ECU59進行DC/DC變換器53的開關(guān)元件的開關(guān)控制。而且，為了使發(fā)動機22在由目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*所示的工作點運行，接收了目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*的發(fā)動機ECU24進行發(fā)動機22的燃料噴射控制和點火控制等控制。此外，為了使電機MG1以扭矩指令Tm1*被驅(qū)動，同時電機MG2以扭矩指令Tm2*被驅(qū)動，接收了扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機ECU40進行逆變器41、42的開關(guān)元件的開關(guān)控制。
下文對圖9所示的再生時處理進行說明。在再生時處理中，混合動力用電子控制單元70的CPU72根據(jù)電容器電壓Vcap、電容器電流Icap、電容器溫度Tcap由上式(1)計算電容器開放電壓Voc(步驟S400)，根據(jù)所計算的開放電壓Voc，判斷電容器54是否能夠充電(步驟S410)，該判斷能夠通過判斷電容器開放電壓Voc是否比充電用基準值(比電容器54的使用電壓范圍上限值小的數(shù)值)小而進行。一旦斷定電容器54不能充電，不進行向電容器54的充電要求，將發(fā)動機22的目標扭矩Te*設(shè)定為0(步驟S450)，同時將電機MG1的扭矩指令Tm1*設(shè)定為0(步驟S460)，如下式(5)所示，將在圖3的步驟S110所設(shè)定的要求扭矩Tdrv*由減速齒輪35的齒輪比Gr相除后的結(jié)果設(shè)定為作為應該從電機MG2輸出扭矩的臨時電機扭矩Tm2tmp(步驟S470)，同時如下式(6)所示，將蓄電池輸入限制Wbi由電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2相除后的數(shù)值設(shè)定為作為也可以從電機MG2輸出的扭矩下限的扭矩限制Tm2min(步驟S480)。將臨時電機扭矩Tm2tmp和扭矩限制Tm2min中較大的一個設(shè)定為電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S490)，結(jié)束處理。然后，返回圖3的驅(qū)動控制例程，將各個設(shè)定值向?qū)腅CU輸送(步驟S170)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。此時，由于不進行向電容器54的充電要求，晶體管TR原封不動地保持關(guān)閉，由電機MG2所再生的電力都對蓄電池52充電。此時，來自電機MG2的再生電力被限制在蓄電池輸入限制Wbi的范圍內(nèi)。
Tm2tmp＝Tdrv*/Gr ...(5)Tm2min＝Wbi/Nm2 ...(6)當在步驟S410斷定電容器54能夠充電時，接著，判斷系統(tǒng)電壓Vsys減去電容器電壓Vcap后的電壓差(＝Vsys-Vcap)是否比規(guī)定值β大(步驟S420)。此時，規(guī)定值β是用于遏制在系統(tǒng)電壓Vsys和電容器電壓Vcap的電壓差大的狀態(tài)下由接通晶體管TR而產(chǎn)生沖擊電流的預定閾值。當斷定電壓差比規(guī)定值β大時，以使系統(tǒng)電壓Vsys與電容器電壓Vcap一致的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S430)，執(zhí)行上述步驟S450之后的處理。然后，當系統(tǒng)電壓Vsys與電容器電壓Vcap的電壓差變得小于或等于規(guī)定值β時(步驟S420)，以進行向電容器54的充電要求同時對電容器54進行充電的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S440)，執(zhí)行上述步驟S450之后的處理。由于由該向電容器54的充電要求，在圖5的晶體管處理中，晶體管TR接通，所以由在電機MG2所再生的電力開始對電容器54進行充電。此時，能夠通過對電壓指令V*進行調(diào)節(jié)，而進行向蓄電池52的充電電力和向電容器54的充電電力的分配。而且，一旦開始電容器54的充電，在步驟S480中，由下式(7)代替上式(6)，將蓄電池輸入限制Wbi和電容器輸入限制Wci之和由電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2相除后的結(jié)果設(shè)定為扭矩限制Tm2min。因而，當電容器54充電時，由電機MG2所再生的電力被限制在蓄電池輸入限制Wbi和電容器輸入限制Wci的范圍內(nèi)。
Tm2min＝(Wbi+Wci)/Nm2...(7)圖10是示出再生要求的狀態(tài)、系統(tǒng)電壓Vsys、電容器電壓Vcap和晶體管TR的狀態(tài)隨時間變化狀態(tài)的說明圖。如圖10所示，在時刻t1，要求功率Pdrv*變得小于0而進行再生時處理(再生要求)時，首先，以電力線51的系統(tǒng)電壓Vsys與電容器電壓Vcap一致的方式對DC/DC變換器53進行驅(qū)動控制。此時，由于晶體管TR原封不動地保持關(guān)閉，電機MG2所再生的所有電力都對蓄電池52進行充電。當系統(tǒng)電壓Vsys與電容器電壓Vcap接近，它們的電壓差變得小于等于規(guī)定值β時，則接通晶體管TR，開始向電容器54進行充電。因而，在對電容器54進行充電時，不會發(fā)生在系統(tǒng)電壓Vsys和電容器電壓Vcap之間的電壓差大的狀態(tài)下由接通晶體管TR而產(chǎn)生的沖擊電流。
下文將對圖11所示大功率輸出時處理進行說明。在大功率輸出時處理中，混合動力用電子控制單元70的CPU72根據(jù)電容器電壓Vcap、電容器電流Icap和電容器溫度Tcap，由上式(1)計算電容器的開放電壓Voc(步驟S500)，根據(jù)計算出的電容器開放電壓Voc，判斷電容器54是否能夠放電(步驟S510)?？梢酝ㄟ^判斷電容器開放電壓Voc是否比放電用基準值(比電容器54的使用電壓范圍的下限值大的值)大而進行上述判斷。當斷定電容器54不能放電時，以電容器54與電力線51斷電的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S520)。因為二極管DI僅允許電流從電容器54向電力線51流動，而不允許逆向電流流動，在晶體管TR關(guān)閉時，通過成為系統(tǒng)電壓Vsys比電容器電壓Vcap高的狀態(tài)，能夠?qū)㈦娙萜?4與電力線51斷電。因而，一旦設(shè)定了將電容器54與電力線51斷電的電壓指令V*，則將來自發(fā)動機22的能夠輸出的最大功率Pemax設(shè)定為發(fā)動機要求功率Pe*(步驟S580)。由與圖6的步驟S340、S350相同的處理，對發(fā)動機22的目標轉(zhuǎn)速Ne*和目標扭矩Te*進行設(shè)定(步驟S590)，同時對電機MG1的目標轉(zhuǎn)速Nm1*和扭矩指令Tm1*進行設(shè)定(步驟S600)。因而根據(jù)要求扭矩Tdrv*、扭矩指令Tm1*、動力分配綜合機構(gòu)30的齒輪比ρ以及減速齒輪35的齒輪比Gr，由將上式(4)的“扭矩指令Tm2*”替換為“臨時扭矩Tm2tmp”的下式(8)來計算作為應該從電機MG2輸出的扭矩的臨時扭矩Tm2tmp(步驟S610)，同時也可以如下式(9)那樣，由電容器輸出限制Wbo減去電機MG1的扭矩指令Tm1*和轉(zhuǎn)速Nm1的乘積，將計算結(jié)果除以電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2，而計算作為可以從電機MG2輸出的扭矩的上限的扭矩限制Tm2max(步驟S620)，將臨時扭矩Tm2tmp和扭矩限制Tm2max中小的一個設(shè)定為電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S630)，結(jié)束處理。然后返回圖3的驅(qū)動控制例程，將各個設(shè)定值向?qū)腅CU送信(步驟S170)，結(jié)束驅(qū)動控制例程。此時，雖然電容器54不放電，伴隨著來自蓄電池52的放電，從電機MG2輸出扭矩，但是該從電機MG2輸出的扭矩被限制在蓄電池輸出限制Wbo的范圍內(nèi)。
Tm2tmp＝(Tdrv*+Tm1*/ρ)/Gr...(8)Tm2max＝(Wbo-Tm1*·Nm1)/Nm2 ...(9)一旦在步驟S510斷定電容器54能夠放電，根據(jù)電機MG1的扭矩指令Tm1*的前次值和發(fā)動機22的轉(zhuǎn)速Ne，由下式(10)計算作為實際上從發(fā)動機22輸出的功率的實際發(fā)動機功率Pe(步驟S530)，將從圖3的步驟S110中所設(shè)定的要求功率Pdrv*減去所設(shè)定的實際發(fā)動機功率Pe的結(jié)果設(shè)定為電源系統(tǒng)50應該放電的放電要求功率Pdchg*(步驟S540)。
Pe＝(前次Tm1*·(1+ρ)/ρ)×Ne ...(10)一旦設(shè)定了放電要求功率Pdchg*，對所設(shè)定的放電要求功率Pdchg*和蓄電池輸出限制Wbo進行比較(步驟S550)，當放電要求功率Pdchg*比蓄電池輸出限制Wbo大時，將從放電要求功率Pdchg*減去蓄電池輸出限制Wbo的結(jié)果設(shè)定為電容器要求功率Pcap*(步驟S560)，以電容器要求功率Pcap*使電容器54放電的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S570)，當放電要求功率Pdchg*小于等于蓄電池輸出限制Wbo時，為了不使電容器54放電，以使電容器54與電力線51斷電的方式設(shè)定電壓指令V*(步驟S520)，進行上述步驟S580之后的處理。而且，當使電容器54放電時，由下式(11)代替上式(9)那樣，從蓄電池輸出限制Wbo和電容器輸出限制Wco之和減去電機MG1的扭矩指令Tm1*與轉(zhuǎn)速Nm1的乘積，并將其結(jié)果除以電機MG2的轉(zhuǎn)速Nm2，將該除算結(jié)果設(shè)定為步驟S620的扭矩限制Tm2max。因而，此時從電機MG2輸出的扭矩被限制在蓄電池輸出限制Wbo和電容器輸出限制Wco的范圍內(nèi)。
Tm2max＝(Wbo+Wco-Tm1*·Nm1)/Nm2...(11)圖12是示出加速踏板開度Acc、系統(tǒng)電壓Vsys和電容器Vcap、晶體管TR狀態(tài)的時間變化狀態(tài)的說明圖。如圖所示，當在時刻t1，急劇踩下加速踏板83時，從圖6的通常時處理轉(zhuǎn)變到圖11的大功率輸出時處理，雖然伴隨著要求功率Pdrv*的急增，發(fā)動機要求功率Pe*也急增，但是由發(fā)動機22的響應延遲，實際上由發(fā)動機22輸出的功率只是緩慢地增加。此時，因為將來自電容器54的放電附加在來自蓄電池52的放電而對電機MG2進行驅(qū)動，即使從發(fā)動機22不輸出發(fā)動機要求功率Pe*那樣的功率，也可以輸出要求功率Pdrv*。一旦在時刻t2，從電容器54獲取電力，電容器電壓Vcap下降，則在步驟S510斷定電容器54不能放電，將電容器54從電力線51斷開。
根據(jù)上述實施例的混合動力汽車20，由于將電容器54連接到通過DC/DC變換器53與蓄電池52相連的逆變器41、42公用的電力線51上，晶體管TR位于電力線51和電容器54之間并安裝在對電容器54進行充電的方向上，同時逆并聯(lián)地將二極管DI連接在該晶體管TR上，構(gòu)成系統(tǒng)電源50，因而，由晶體管TR和DC/DC變換器53的驅(qū)動控制，能夠適當?shù)貙﹄娙萜?4的充放電進行管理，同時可將要求扭矩Tdrv*輸出到作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a上，因而，能夠使行駛性能提高。
而且，根據(jù)實施例的混合動力用汽車20，在要求功率Pdrv*小于0而產(chǎn)生再生要求時，對電機MG2進行再生控制，同時，由于系統(tǒng)電壓Vsys接近電容器電壓Vcap，接通晶體管TR，開始向電容器54的充電，從而能夠遏制在使電容器54充電時沖擊電流的產(chǎn)生。
而且，根據(jù)實施例的混合動力用汽車20，當要求功率Pdrv*大于或等于規(guī)定功率Pref時，在從要求功率Pdrv*減去實際發(fā)動機功率Pe*后的放電要求功率Pdchg*小于或等于蓄電池輸出限制Wbo時，為了將要求功率Pdrv*輸出到齒圈軸32a上，僅由蓄電池52的放電就能供應發(fā)動機22輸出功率所不足的部分。當放電要求功率Pdchg*比蓄電池輸出限制Wbo大時，由于將電容器54的放電附加在蓄電池52的放電上，即使由伴隨著要求功率Pdrv*的急增但發(fā)動機22的響應延遲而不能從發(fā)動機22輸出充分的功率時，也可以輸出要求功率Pdrv*。而且，由于將電容器54的使用限制在僅由蓄電池52的放電供應不了的場合，所以能夠?qū)谝蠊β蔖drv*而不使用性能過剩的電容器54。而且當電容器開放電壓Voc變小并斷定電容器54不能放電時，由于將電容器54從電力線51斷電，伴隨著系統(tǒng)電壓Vsys下降，由于系統(tǒng)電壓Vsys下降，能夠避免不能從電機MG2輸出扭矩的狀態(tài)。
在實施例的混合動力汽車20中，是由減速齒輪35將電機MG2的動力變速后向齒圈軸32a輸出的，但也可如圖13的變形例的混合動力汽車120所例示的，也可將電機MG2的動力同與連接齒圈軸32a的車軸(與驅(qū)動輪63a、63b連接的車軸)不同的車軸(圖13中與車輪64a、64b連接的車軸)連接。
在實施例的混合動力汽車20中，是將發(fā)動機22的動力通過動力分配綜合機構(gòu)30向與驅(qū)動輪63a、63b連接的、作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a輸出的，但也可如圖14的變形例的混合動力汽車220所例示的，可包括具有與發(fā)動機22的曲軸26連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子232和與將動力向驅(qū)動輪63a、63b輸出的驅(qū)動軸連接的外轉(zhuǎn)子234，將發(fā)動機22的動力的一部分向驅(qū)動軸傳遞的同時、將剩余的動力變換為電力的成對轉(zhuǎn)子電動機230。
在實施例中，雖然說明了將本發(fā)明的驅(qū)動裝置安裝在混合動力汽車上，但是只要伴隨著電源系統(tǒng)50的充放電能夠由電機對驅(qū)動軸進行驅(qū)動，也可以將本發(fā)明的驅(qū)動裝置安裝在其它結(jié)構(gòu)的汽車例如不包括發(fā)動機的電動汽車上，而且，也可以將本發(fā)明的驅(qū)動裝置安裝在汽車之外的列車等車輛或船舶、飛機等移動體上，也可以作為建筑機械的驅(qū)動裝置而使用等，組裝在移動體之外的機器中。
上文雖然使用實施例對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不局限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，不言而喻，能夠以各種實施方式實施。
權(quán)利要求
1一種對驅(qū)動軸進行驅(qū)動的驅(qū)動裝置，包括相對所述驅(qū)動軸輸入輸出動力且能夠發(fā)電的電動機；對所述電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路；電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器與所述驅(qū)動電路連接的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和該驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于該電力系統(tǒng)和該電容器之間的連接開關(guān)；和以將基于所述驅(qū)動軸所要求動力的動力輸出到該驅(qū)動軸的方式對所述驅(qū)動電路、所述電壓變換器和所述連接開關(guān)進行驅(qū)動控制的驅(qū)動控制部。
2如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于包括對所述電容器的端子之間的電壓進行檢測的電壓檢測器；所述驅(qū)動控制部，在所述連接開關(guān)被斷開且要求所述電動機的再生控制時，以所述電動機被再生控制的方式對所述驅(qū)動電路進行驅(qū)動控制，并且以使作用在所述電力系統(tǒng)上的電壓接近所述所檢測到的電容器的端子之間的電壓的方式對所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，在所述驅(qū)動控制后，以所述連接開關(guān)被連接并且用所述電動機再生的電力對所述電容器進行充電的方式對所述連接開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制。
3如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制部對所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以使作用在所述電力系統(tǒng)上的電壓與所述檢測到的電容器的端子之間的電壓大致一致。
4如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述連接開關(guān)由安裝在對所述電容器進行充電方向上的半導體開關(guān)、和與該半導體開關(guān)在逆向上并列連接的二極管構(gòu)成。
5如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制部根據(jù)所述要求動力對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以從所述二次電池和所述電容器中至少之一向所述驅(qū)動電路供電。
6如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制部，當能夠在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，以從所述二次電池向所述驅(qū)動電路供電并且不從所述電容器向所述驅(qū)動電路供電的方式對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，當不能在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，以從所述二次電池和所述電容器向所述驅(qū)動電路供電的方式對所述電壓變換器進行驅(qū)動控制。
7如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制部，在所述電容器的端子之間的電壓小于規(guī)定電壓時，對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以使該電容器與所述電力系統(tǒng)斷電。
8如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于包括內(nèi)燃機和能夠由來自該內(nèi)燃機的動力發(fā)電并向所述驅(qū)動電路供電的發(fā)電部。
9如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述連接開關(guān)由安裝在對所述電容器進行充電方向上的半導體開關(guān)、與該半導體開關(guān)在逆向上并列連接的二極管構(gòu)成；所述驅(qū)動控制部，在所述要求動力大于等于規(guī)定動力時，為了輸出該要求動力對所述內(nèi)燃機和所述發(fā)電部進行運轉(zhuǎn)控制，根據(jù)該內(nèi)燃機所輸出的動力和所述要求動力以從所述二次電池和所述電容器中至少一個向所述驅(qū)動電路供電的方式對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，以將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸的方式對所述驅(qū)動電路進行驅(qū)動控制。
10如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制部，當能夠在所述內(nèi)燃機輸出的動力的范圍內(nèi)和在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸時，以從所述二次電池向所述驅(qū)動電路供電并且不從所述電容器向所述驅(qū)動電路供電的方式對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制，當不能在所述內(nèi)燃機輸出的動力的范圍內(nèi)和在所述二次電池的輸出限制的范圍內(nèi)將基于所述要求動力的動力輸出到所述驅(qū)動軸上時，以從所述二次電池和所述電容器向所述驅(qū)動電路供電的方式對所述半導體開關(guān)和所述電壓變換器進行驅(qū)動控制。
11如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述發(fā)電部包括與所述內(nèi)燃機的輸出軸和所述驅(qū)動軸以及第3旋轉(zhuǎn)軸這3軸連接、將基于相對該3軸中的任意2軸輸入和輸出的動力的動力相對剩余的1軸輸入和輸出的3軸式動力輸入輸出器，和可相對所述第3旋轉(zhuǎn)軸輸入和輸出動力的發(fā)電機。
12如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動裝置，其特征在于所述發(fā)電部是具有與所述內(nèi)燃機的輸出軸連接的第1轉(zhuǎn)子以及與所述驅(qū)動軸連接的第2轉(zhuǎn)子，并由該第1轉(zhuǎn)子和該第2轉(zhuǎn)子的電磁作用使這兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)動的成對轉(zhuǎn)子電動機。
13一種汽車，包括能夠相對與車軸連接的驅(qū)動軸輸入輸出動力且能夠發(fā)電的電動機；對所述電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動電路；電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)具有通過電壓變換器與所述驅(qū)動電路連接的二次電池、能夠與連接該電壓變換器和所述驅(qū)動電路的電力系統(tǒng)進行電力交換的電容器、位于該電力系統(tǒng)和該電容器之間的連接開關(guān)；和以將基于所述驅(qū)動軸所述要求動力的動力輸出到該驅(qū)動軸的方式對所述驅(qū)動電路、所述電壓變換器和所述連接開關(guān)進行驅(qū)動控制的驅(qū)動控制部。
全文摘要
在分別將電機(MG1)、發(fā)動機、驅(qū)動軸和電機(MG2)連接到行星齒輪機構(gòu)的太陽齒輪、行星齒輪架和齒圈上的汽車中，通過DC/DC變換器(53)將蓄電池(52)連接到電機(MG1、MG2)的逆變器(41、42)公用的電力線(51)上，同時將電容器(54)連接到電力線(51)上，晶體管(TR)位于電力線(51)和電容器(54)之間并安裝在對電容器(54)進行充電的方向上，同時逆并聯(lián)地將二極管(DI)連接在晶體管(TR)上。由于通過晶體管(TR)和DC/DC變換器(53)的驅(qū)動控制，能夠?qū)碜孕铍姵?52)的電壓變換到所希望電壓并輸出到電力線(51)上，同時能夠?qū)﹄娙萜?54)的充放電進行調(diào)整，可以適當?shù)厥闺娙萜?54)進行充放電，更可靠地對應于要求動力，從而能夠使行駛性能提高。
文檔編號B60K6/445GK1772530SQ20051011569
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者吉田寬史 申請人:豐田自動車株式會社