專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及混合動(dòng)力車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及混合動(dòng)力車輛，特別涉及控制發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制裝置及具有它的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及混合動(dòng)力車輛。
背景技術(shù)：
作為混合動(dòng)力車輛的控制裝置，例如在特開平11-332007號(hào)公報(bào)所述的那種系列型混合動(dòng)力車輛的示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸和車輛驅(qū)動(dòng)軸采用機(jī)械性分離的結(jié)構(gòu)，將用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能，供給驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，利用其輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)車輛的技術(shù)，已廣為人知。
另外，如特開平11-332007號(hào)公報(bào)所述，在混合動(dòng)力汽車中，具備能夠暫時(shí)保存發(fā)電電力或者儲(chǔ)存再生時(shí)產(chǎn)生的電力的電池的情況，也廣為人知。在控制車輛速度之際及制動(dòng)車輛之際，作為有效利用減速控制時(shí)的能量的手段，使驅(qū)動(dòng)用發(fā)電機(jī)進(jìn)行再生動(dòng)作，產(chǎn)生制動(dòng)力，將這時(shí)產(chǎn)生的再生能量，存入電池。由于吸收再生能量，電池的充電狀態(tài)處于接近滿充電狀態(tài)時(shí)，如果使驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)繼續(xù)再生，電池就會(huì)成為過充電狀態(tài)，因此就使發(fā)電用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行牽引，將發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)阻力作為負(fù)荷，從而消耗再生電流。這種技術(shù)，也廣為人知。
此外，作為即使發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電用電動(dòng)機(jī)處于不連接的狀態(tài)也能消耗剩余的再生能量的控制方法，如特開2003-134602號(hào)公報(bào)所述，在混合動(dòng)力車輛中，在電池不能吸收再生能量時(shí)，控制發(fā)電用電動(dòng)機(jī)，以便不給發(fā)電用電動(dòng)機(jī)帶來?yè)p失地消耗剩余的再生能量的技術(shù)，也廣為人知。
特開平11-332007號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2003-134602號(hào)公報(bào)在這里，特開平11-332007號(hào)公報(bào)及特開2003-134602號(hào)公報(bào)所述的技術(shù)，在將驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)再生運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的再生能量存入電池的同時(shí)，為了消耗剩余的再生能量，還控制發(fā)電用電動(dòng)機(jī)。可是，在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用交流發(fā)電機(jī)的那種混合動(dòng)力車輛時(shí)，卻不可能如特開平11-332007號(hào)公報(bào)及特開2003-134602號(hào)公報(bào)所述的那樣，用發(fā)電機(jī)消耗剩余的再生能量。另外，在沒有搭載電池的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，其本身也不能進(jìn)行再生動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及采用在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛中也能夠應(yīng)用的、能夠消耗剩余的再生能量的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及具有它的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及混合動(dòng)力車輛。
(1)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在具有輸出直流電力的車載電源、接受該車載電源輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器以及被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)的車輛用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，包含按照對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(2)在上述(1)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(3)在上述(2)中，所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，根據(jù)所述車載電源向所述逆變器輸出的剩余電力決定。
(4)另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在具有被驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)而輸出直流電力的發(fā)電機(jī)、直接接受該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器以及被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)的多輪驅(qū)動(dòng)車用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(5)在上述(4)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(6)在上述(5)中，所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，根據(jù)所述發(fā)電機(jī)向所述逆變器輸出的剩余電力決定。
(7)進(jìn)而，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在具有可以充放直流電力的蓄電器、接受該蓄電器放出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器以及被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(8)在上述(7)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(9)在上述(8)中，所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，根據(jù)所述蓄電器向所述逆變器輸出的剩余電力決定。
(10)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在利用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的被驅(qū)動(dòng)體的車輛的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中，具有輸出直流電力的車載電源、接受該車載電源輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器、被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生所述電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)以及包含按照對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器后控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出，作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述車載電源供給所述逆變器剩余電力。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(11)在上述(10)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(12)在上述(11)中，所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好根據(jù)所述剩余電力決定。
(13)進(jìn)而，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)、用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的多輪驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中，具有被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)而輸出直流電力的發(fā)電機(jī)，直接接受該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器，被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)，和包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩、控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述發(fā)電機(jī)供給所述逆變器剩余電力。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(14)在上述(13)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(15)在上述(14)中，所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好根據(jù)所述剩余電力決定。
(16)另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中，具有可以充放直流電力的蓄電器，接受該蓄電器放出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器，被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生所述電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)，和包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩、控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述蓄電器供給所述逆變器剩余電力。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，也能夠消耗剩余的再生能量。
(17)在上述(16)中，所述控制單元，最好在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
(18)在上述(17)中，18、所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，最好根據(jù)所述剩余電力決定。
(19)進(jìn)而，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在多輪驅(qū)動(dòng)車輛中，具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，被該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、輸出直流電力的發(fā)電機(jī)，直接接受該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器，被該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)，和包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述發(fā)電機(jī)供給所述逆變器剩余電力。
(20)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是在混合動(dòng)力車輛中，具有產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)電機(jī)，構(gòu)成該發(fā)電機(jī)的電源的蓄電器，接受該蓄電器放出的所述直流電力后將其變換成交流電力、供給所述交流電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器，和包含按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩、控制所述逆變器后、控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元在內(nèi)的控制裝置；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述蓄電器供給所述逆變器剩余電力。
采用這種結(jié)構(gòu)后，在混合動(dòng)力車輛中，也能夠消耗剩余的再生能量。
采用本發(fā)明后，在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛中，也能夠消耗剩余的再生能量。


圖1是表示在使用交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中應(yīng)用采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。
圖2是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置——電動(dòng)機(jī)控制器的構(gòu)成的方框圖。
圖3是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部的構(gòu)成的方框圖。
圖4是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部的動(dòng)作的流程圖。
圖5是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的反轉(zhuǎn)用N-T特性的說明圖。
圖6是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部的動(dòng)作的流程圖。
圖7是表發(fā)電機(jī)的特性的說明圖。
圖8是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的發(fā)電控制部17的構(gòu)成的方框圖。
圖9是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的發(fā)電控制部的動(dòng)作的流程圖。
圖10是表示使用了采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1的控制動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖11是表示在使用交流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)易的混合車中應(yīng)用采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。
圖12是表示在使用交流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力車輛中應(yīng)用采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，使用圖1～圖10，講述采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置及具有它的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
首先，使用圖1，講述在使用交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中應(yīng)用采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖1是表示在使用交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中應(yīng)用采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的系統(tǒng)方框圖。
電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1，具有發(fā)動(dòng)機(jī)3和交流電動(dòng)機(jī)6。發(fā)動(dòng)機(jī)3的驅(qū)動(dòng)力，通過變速器(傳動(dòng)裝置)30和車軸13A，傳遞給前輪2，驅(qū)動(dòng)前輪2。發(fā)動(dòng)機(jī)3的輸出，受被來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制組件(ECU)15的指令驅(qū)動(dòng)的電子控制節(jié)流閥11的控制。在電子控制節(jié)流閥11中，設(shè)置著節(jié)流閥開度傳感器12。檢出電子控制節(jié)流閥11的節(jié)流閥開度。檢出的節(jié)流閥開度，輸入ECU15。另外，ECU15還控制變速器30。
交流電動(dòng)機(jī)6的驅(qū)動(dòng)力，通過離合器9、差動(dòng)齒輪7及車軸13B，傳遞給后輪5，驅(qū)動(dòng)后輪5。差動(dòng)齒輪7和離合器9耦合后，交流電動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)力，就被差動(dòng)齒輪7左右分配，傳遞給車軸13B，驅(qū)動(dòng)后輪。離合器9開放后，交流電動(dòng)機(jī)6與后輪5機(jī)械性分離，后輪5不能將驅(qū)動(dòng)力傳遞給路面。
此外，在圖1的示例中，示出通過離合器9等開閉機(jī)構(gòu)，與交流電動(dòng)機(jī)6進(jìn)行連接的結(jié)構(gòu)的例子。但也可以采用直接連接的結(jié)構(gòu)。在這里，作為電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車，要求交流電動(dòng)機(jī)6具有從低速到高速的動(dòng)作點(diǎn)(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))寬廣的性能。例如在從深雪及泥濘中駛出時(shí)，能夠只用后輪的轉(zhuǎn)矩起步至關(guān)重要，需要在低速區(qū)域輸出大轉(zhuǎn)矩。進(jìn)而，在直到中速行駛區(qū)域?yàn)橹估^續(xù)進(jìn)行4輪驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)，作為電動(dòng)機(jī)，非常需要高速旋轉(zhuǎn)。因此，作為普通混合車的驅(qū)動(dòng)用而使用的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)以及勵(lì)磁繞組型的同步電動(dòng)機(jī)，是有效的。勵(lì)磁繞組型的同步電動(dòng)機(jī)，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，通過抑制勵(lì)磁電流，能夠減小磁通，抑制感應(yīng)電壓后，能夠驅(qū)動(dòng)到高旋轉(zhuǎn)為止。
另外，在交流電動(dòng)機(jī)6中，設(shè)置著逆變器8，從而能夠任意控制所需的動(dòng)力，將發(fā)電機(jī)4輸出的直流電力，變換成交流電力，供給交流電動(dòng)機(jī)6。在這里，逆變器8的輸入部分，是在功率元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)具有非常大的脈動(dòng)的電力，所以在逆變器8中，設(shè)置著將其平滑的電容器31。此外，電容器31內(nèi)置于逆變器8。
專用的發(fā)電機(jī)4，與發(fā)動(dòng)機(jī)3連接。用發(fā)電機(jī)4發(fā)出的交流電力，被二極管電橋10變換成直流電力。將該直流電力作為電源，通過逆變器8獲得交流電力，使交流電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生動(dòng)力。這時(shí)，為了使交流電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩而必須的電壓，可以通過控制發(fā)電機(jī)4獲得。因此，交流電動(dòng)機(jī)6就被發(fā)電機(jī)4的輸出驅(qū)動(dòng)。在這里，在本實(shí)施例中使用的發(fā)電機(jī)4，是交流發(fā)電機(jī)，控制流入勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流后，可以控制其發(fā)電。通常將這種發(fā)電機(jī)4和二極管電橋10一起稱作“交流發(fā)電機(jī)”。
四輪驅(qū)動(dòng)控制器32，用ECU15和CAN等通信單元連接，是根據(jù)車輛信息，計(jì)算后輪用的交流電動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)矩指令等對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制器。電動(dòng)機(jī)控制器14，根據(jù)從四輪驅(qū)動(dòng)控制器32獲得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩指令、電容器31的電壓及交流電動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速及磁極位置，控制發(fā)電機(jī)4、逆變器8和交流電動(dòng)機(jī)6。
下面，使用圖2，講述采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置——電動(dòng)機(jī)控制器14的構(gòu)成及動(dòng)作。
圖2是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置——電動(dòng)機(jī)控制器14的構(gòu)成的方框圖。
如圖2所示，電動(dòng)機(jī)控制器ECU14，由控制交流電動(dòng)機(jī)6及逆變器8的電動(dòng)機(jī)控制部16，和控制發(fā)電機(jī)4的發(fā)電機(jī)控制部17構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)控制部16，是按照從上位的四輪驅(qū)動(dòng)控制器32接收的轉(zhuǎn)矩指令控制交流電動(dòng)機(jī)6的部分。電動(dòng)機(jī)控制部16，具備反轉(zhuǎn)判定部18、電流指令運(yùn)算部50和電容器電壓指令運(yùn)算部51。發(fā)電機(jī)控制部17，是對(duì)發(fā)電機(jī)4的發(fā)電進(jìn)行控制，以便發(fā)出應(yīng)該輸入逆變器8·交流電動(dòng)機(jī)6的電力的部分。發(fā)電機(jī)控制部17，是反饋控制發(fā)電機(jī)4的勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電壓指令C1(Vgf*)，從而使電容器31的兩端的電容器電壓Vdc與電動(dòng)機(jī)控制部16輸出的電容器電壓指令值Vdc*一致的電容器電壓控制部，另外還是電壓反饋控制部。此外，關(guān)于電動(dòng)機(jī)控制部16和發(fā)電機(jī)控制部17的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，將使用圖3～圖9詳述。
在圖2所示的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，由于沒有吸收電力的電池，所以需要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以便使由發(fā)動(dòng)機(jī)給予旋轉(zhuǎn)、由發(fā)電機(jī)輸出的發(fā)電能量和輸入逆變器·電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能量相等。發(fā)電能量和驅(qū)動(dòng)能量失衡時(shí)，例如發(fā)電能量比驅(qū)動(dòng)能量大時(shí)，剩余的電力就流入電容器31，致使DC總線的電壓上升。DC總線的電壓超過容許值時(shí)，電容器31及逆變器8的功率元件就有受損的危險(xiǎn)。另外，發(fā)電能量比驅(qū)動(dòng)能量小時(shí)，由于電容器31的儲(chǔ)存的微小的電力被逆變器·電動(dòng)機(jī)使用，所以電壓下降，不能輸出所需的轉(zhuǎn)矩。因此，在沒有電池的系統(tǒng)中，精確控制發(fā)電能量和驅(qū)動(dòng)能量的平衡，十分重要。另外，不僅電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車，在有電池的混合動(dòng)力汽車中，在電池的充電狀態(tài)接近滿充電時(shí)，也要進(jìn)行控制以便不產(chǎn)生再生。
下面，講述電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1中，車輛向與驅(qū)動(dòng)方向相反的方向前進(jìn)等反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的控制處理。
接著，使用圖3，講述采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部16的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖3是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部的結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖2所示，電動(dòng)機(jī)控制部16由反轉(zhuǎn)判定部18、計(jì)算旨在控制AC電動(dòng)機(jī)6及逆變器8等的指令值的電流指令運(yùn)算部50和計(jì)算旨在控制電容器電壓的指令值的電容器電壓指令運(yùn)算部51構(gòu)成。
反轉(zhuǎn)判定部18，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωm和轉(zhuǎn)矩指令Tr*，判定車輛的狀態(tài)。在對(duì)轉(zhuǎn)矩指令Tr*為正而言電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm為負(fù)、或?qū)D(zhuǎn)矩指令Tr*為負(fù)而言電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm為正時(shí)，電動(dòng)機(jī)與運(yùn)行方向反向運(yùn)轉(zhuǎn)，判定處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
電流指令運(yùn)算部50，具備電流指令運(yùn)算部19、電壓指令運(yùn)算部20、3相電壓指令運(yùn)算部21和PWM/矩形波信號(hào)處理部22。電流指令運(yùn)算部19，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令Tr*和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm，計(jì)算對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)而言的d軸電流指令I(lǐng)d*、q軸電流指令I(lǐng)q*、勵(lì)磁電流指令I(lǐng)mf*。例如，在正常時(shí)和反轉(zhuǎn)時(shí)分別在內(nèi)部保持與轉(zhuǎn)矩指令Tr*和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的各動(dòng)作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的d軸電流Id的表格和q軸電流Iq的表格，按照各動(dòng)作點(diǎn)，決定Id*、Iq*指令值。正常時(shí)和反轉(zhuǎn)時(shí)的切換，按照來自反轉(zhuǎn)判定部18的判定結(jié)果進(jìn)行。
在這里，使用圖4，講述采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部16的控制動(dòng)作。
圖4是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部的動(dòng)作的流程圖。
首先，在步驟s101中，電動(dòng)機(jī)控制部16輸入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωm。另外，在步驟s102中，電動(dòng)機(jī)控制部16輸入轉(zhuǎn)矩指令Tr*。
接著，在步驟s103中，反轉(zhuǎn)判定部18根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωm和轉(zhuǎn)矩指令Tr*，判定車輛的狀態(tài)。在這里，在轉(zhuǎn)矩指令Tr*和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm是不同的符號(hào)時(shí)，反轉(zhuǎn)判定部18判定是反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在步驟s103中，沒有判定是反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入步驟s104，電流指令運(yùn)算部19計(jì)算開始通常的電動(dòng)機(jī)及交流發(fā)電機(jī)的控制的電流指令值(Id*、Iq*、Imf*)，進(jìn)入電壓指令運(yùn)算部20。
另一方面，在步驟s103中，判定是反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入步驟s105。反轉(zhuǎn)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)，所以出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行的發(fā)電，被再生。因此，在判定反轉(zhuǎn)時(shí)，需要進(jìn)行防止再生動(dòng)作的那種與平常時(shí)不同的控制。首先，在步驟s105中，電流指令運(yùn)算部19判定是否在反轉(zhuǎn)用N-T特性的范圍內(nèi)。
在這里，使用圖5，講述采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的反轉(zhuǎn)用N-T特性。
圖5是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的反轉(zhuǎn)用N-T特性的說明圖。
圖5示出了對(duì)電動(dòng)機(jī)頻率(Hz)而言的轉(zhuǎn)矩(Nm)的特性的一個(gè)例子。斜線部分相當(dāng)于反轉(zhuǎn)的動(dòng)作范圍。在圖5的那種電動(dòng)機(jī)特性中，動(dòng)作點(diǎn)即轉(zhuǎn)矩指令Tr*和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm(電動(dòng)機(jī)頻率)在反轉(zhuǎn)范圍外時(shí)，進(jìn)入步驟s106，四輪驅(qū)動(dòng)控制器32停止四輪驅(qū)動(dòng)。
在步驟s105中，判定動(dòng)作點(diǎn)在反轉(zhuǎn)的動(dòng)作范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)入步驟s107，考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ωg)，決定發(fā)電機(jī)4的輸出(損失剩余部分)。具體地說，在決定從發(fā)動(dòng)機(jī)獲取多少的功率為宜之際，決定發(fā)電機(jī)4的輸出，以便在具有特性因轉(zhuǎn)速而異的發(fā)電機(jī)(交流發(fā)電機(jī)4)的效率最佳的動(dòng)作點(diǎn)中，滿足如下要求。在反轉(zhuǎn)時(shí)，用下述方法決定發(fā)電機(jī)4的輸出，以便使電動(dòng)機(jī)損失大于電動(dòng)機(jī)輸出。在這里，如果設(shè)電動(dòng)機(jī)的電流實(shí)行值為I、繞組電阻為R，那么電動(dòng)機(jī)損失就可以用((I^2)×R×3)表示。另外，如果設(shè)電動(dòng)機(jī)速度為ωm、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩為Tm，那么電動(dòng)機(jī)輸出就可以用(ωm×Tm)表示。在這里，如果使用d軸電流Id和q軸電流Iq，電動(dòng)機(jī)電流實(shí)行值I，就可以用下列公式(1)表示。
I=((Id^2+Iq^2))/3---(1)]]>在這里，講述反轉(zhuǎn)時(shí)的能量狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)輸出超過電動(dòng)機(jī)損失時(shí)，其相差的電能，就成為再生能。這相當(dāng)于通常的混合系統(tǒng)中使用的再生方式。如本實(shí)施例這樣，在無電池系統(tǒng)中，只能吸收一點(diǎn)點(diǎn)的電容器的容量的電能。因此，沒有電力的輸出入、電能成為0的狀態(tài)，即電動(dòng)機(jī)損失和電動(dòng)機(jī)輸出的大小相等，就是最佳狀態(tài)。可是，在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等干擾的影響下，難以將電動(dòng)機(jī)損失和電動(dòng)機(jī)輸出的大小控制得完全一致。因此，在本實(shí)施例中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令決定q軸電流指令值Iq*之際，決定發(fā)電機(jī)4的輸出(剩余損失部分)，決定與之相伴的d軸電流指令值Id*，以便使電動(dòng)機(jī)損失((I^2)×R×3)大于電動(dòng)機(jī)輸出(|ωm×Tm|)。在這里，對(duì)于各發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速中的反轉(zhuǎn)的動(dòng)作點(diǎn)，預(yù)先編制Id、Iq表格，計(jì)算d軸電流指令I(lǐng)d*、q軸電流指令I(lǐng)q*、勵(lì)磁電流指令I(lǐng)mf*。勵(lì)磁電流指令I(lǐng)mf*，在考慮車輛的行駛性能和電動(dòng)機(jī)效率后決定。這時(shí)，發(fā)電機(jī)4的輸出Pg，用下列公式(2)表示，滿足Pg＞0地決定。滿足該條件后，決定Id*、Iq*、Imf*，以便從發(fā)電機(jī)獲得的功率例如成為250[W]。
Pg＝((I^2)×R×3)-|ωm×Tm| …(2)該結(jié)果使相當(dāng)于發(fā)電機(jī)4的輸出Pg的剩余的電能，作為交流電動(dòng)機(jī)6的發(fā)熱而消耗。因此，上述的Id、Iq表格，作為將該剩余的電能作為無功部分的電流流過的Id、Iq后設(shè)定。具體地說，所謂“無功部分的電流”，是朝AC電動(dòng)機(jī)6的磁通方向流過的電流。決定剩余能后，進(jìn)入步驟s108，對(duì)于決定的電流指令值，為了開始電動(dòng)機(jī)控制及發(fā)電控制，而向電壓指令運(yùn)算部20前進(jìn)。
在圖3中，電壓指令運(yùn)算部20根據(jù)電流指令運(yùn)算部19計(jì)算出的d軸電流指令I(lǐng)d*、q軸電流指令I(lǐng)q*，計(jì)算d軸電壓指令Vd*、q軸電壓指令Vq*。3相電壓指令運(yùn)算部21，對(duì)電壓指令運(yùn)算部20計(jì)算出的d軸電壓指令Vd*、q軸電壓指令Vq*，使用交流電動(dòng)機(jī)6具備的磁極位置傳感器檢出的磁極位置θ，計(jì)算對(duì)交流電動(dòng)機(jī)6而言的交流電壓指令Vu*、Vv*、Vw*。PWM/矩形波信號(hào)處理部22根據(jù)3相電壓指令運(yùn)算部21計(jì)算出的交流電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，生成逆變器內(nèi)部的開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向逆變器8輸出，以便對(duì)逆變器8進(jìn)行PWM控制或矩形波控制。
接著，電容器電壓指令運(yùn)算部51是計(jì)算電容器31的電壓指令值的部分，由DC電壓Vdc1運(yùn)算部23和電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24構(gòu)成。
DC電壓Vdc1運(yùn)算部23，根據(jù)電壓指令運(yùn)算部20計(jì)算出的d軸電壓指令Vd*、q軸電壓指令Vq*，通過下述步驟，計(jì)算發(fā)電機(jī)4的輸出電壓、即電容器的兩端電壓Vdc1。首先，根據(jù)下述的公式(3)，求出交流電動(dòng)機(jī)6的相電壓V。
V=((Vd*^2+Vq*^2))/3---(3)]]>進(jìn)而，DC電壓Vdc1運(yùn)算部23在PWM控制時(shí)，利用下列公式(4)，根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)6的相電壓V，求出DC電壓指令值Vdc1。
Vdc1=(22)·V---(4)]]>在矩形波控制時(shí)，則利用下列公式(5)求出。
Vdc1=((22)·V)/1.27---(5)]]>接著，使用圖6，講述采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24的動(dòng)作。
圖6是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24的動(dòng)作的流程圖。
首先，在步驟s120中，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24抽出發(fā)動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速ωg中的發(fā)電機(jī)4的輸出電壓成為Vdc1的動(dòng)作點(diǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)3和發(fā)電機(jī)4之間，具備減速機(jī)構(gòu)，如果設(shè)減速比例如為2.5，那么發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωg＝600rpm，就相當(dāng)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ωg’＝1500rpm。
在這里，使用圖7，講述發(fā)電機(jī)4的特性(在轉(zhuǎn)速ωg’時(shí)的特性)。
圖7是發(fā)電機(jī)的特性的說明圖。
例如根據(jù)圖7所示的發(fā)電機(jī)4的特性(在轉(zhuǎn)速ωg’時(shí)的特性)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為ωg(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為ωg’)時(shí)，抽出發(fā)電機(jī)4的輸出電壓成為Vdc1的動(dòng)作點(diǎn)、即發(fā)電機(jī)4的輸出電流Idc1。
接著，在圖6的步驟s121中，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24判定在抽出的動(dòng)作點(diǎn)、即用發(fā)電機(jī)4的輸出電壓為Vdc1、輸出電流為Idc1驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)6時(shí)，是否滿足電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求的功率Pm(＝電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωm×轉(zhuǎn)矩指令Tr*)。
發(fā)電機(jī)4的動(dòng)作點(diǎn)滿足要求功率時(shí)，進(jìn)入步驟s122，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24重新計(jì)算對(duì)于DC電壓指令值Vdc1而言，能夠使交流電動(dòng)機(jī)6和發(fā)電機(jī)4效率最佳地動(dòng)作的電壓指令值Vdc2。接著，在步驟s123中，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24將該電壓指令值Vdc2，作為電壓指令值Vdc*，向圖2的發(fā)電機(jī)控制部17輸出。
另外，在步驟s121中，發(fā)電機(jī)4的動(dòng)作點(diǎn)不能滿足要求功率時(shí)，在步驟s124中，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24在能夠獲取必要的功率的范圍內(nèi)，重新計(jì)算電壓指令值Vdc3和轉(zhuǎn)矩指令值Tr*。接著，在步驟s125中，電容器電壓指令值Vdc*運(yùn)算部24將該電壓指令值Vdc3，作為電壓指令值Vdc*，向圖2的發(fā)電機(jī)控制部17輸出。
接著，使用圖8及圖9，講述采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的發(fā)電機(jī)4的發(fā)電控制方法。在這里，作為一個(gè)例子，講述對(duì)DC總線電壓進(jìn)行反饋控制的控制方式。
圖8是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的發(fā)電控制部17的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖9是表示采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的發(fā)電控制部的動(dòng)作的流程圖。
如圖8所示，發(fā)電控制部17具備差值運(yùn)算單元27、電壓反饋控制部25和Duty(C1)運(yùn)算部26。
在圖9的步驟s111中，差值運(yùn)算單元27根據(jù)電動(dòng)機(jī)控制部16輸出的電容器電壓指令值Vdc*和電容器的兩端電壓——電容器電壓Vdc，求出偏差ΔVdc。
接著，步驟s112中，電壓反饋控制部25對(duì)在步驟s111中求出的偏差ΔVdc進(jìn)行比例積分(P1)，輸出勵(lì)磁電壓指令Vgf*。此外，雖然將控制作為P1控制，但并不局限于此。另外，只利用反饋控制系統(tǒng)在應(yīng)答上有問題時(shí)，還可以進(jìn)行前饋補(bǔ)償。
接著，步驟s113中，Duty(C1)運(yùn)算部26根據(jù)電壓反饋控制部25輸出的勵(lì)磁電壓指令Vgf*，將占空比C1(Vgf*)作為Vgf*/Vdc求出。Duty(C1)運(yùn)算部26求出的占空比C1(Vgf*)信號(hào)，被供給發(fā)電機(jī)4的勵(lì)磁繞組，進(jìn)行反饋控制，以便使電容器31的兩端電壓——電容器電壓Vdc與電容器電壓指令值Vdc*一致。
這樣，如果對(duì)于電壓指令Vdc*而言，能夠穩(wěn)定地控制電容器電壓Vdc，就能在發(fā)電機(jī)4和電動(dòng)機(jī)·逆變器之間進(jìn)行功率的協(xié)調(diào)控制。在這里，按照交流電動(dòng)機(jī)6的動(dòng)作點(diǎn)(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)功率)決定電壓指令Vdc*。
下面，使用圖10，講述使用采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1的控制動(dòng)作。在這里，講述反轉(zhuǎn)時(shí)的控制動(dòng)作。
圖10是表示使用了采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1的控制動(dòng)作的時(shí)序圖。圖10(A)表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm，圖10(B)表示電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm，圖10(C)表示電容器電壓Vdc，各圖的橫軸都是時(shí)間(sec)。
如圖10(A)、(B)所示，反轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩為正而言，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度為負(fù)。如上所述，在使電動(dòng)機(jī)損失((I^2)×R×3)大于電動(dòng)機(jī)輸出(|ωm×Tm|)地決定發(fā)電機(jī)4的輸出之際，由于反轉(zhuǎn)時(shí)必要的剩余能量，被作為損失消耗，所以原本應(yīng)該作為最低的必要值決定，以便盡量減少損失?？墒?，在反轉(zhuǎn)中發(fā)電機(jī)4的輸出，只能輸出必要的最低電力的情況下，在反轉(zhuǎn)結(jié)束后成為通常的動(dòng)作時(shí)，就沒有足夠的電力用來輸出轉(zhuǎn)矩。因此，采取在反轉(zhuǎn)時(shí)，預(yù)先輸出比必要的最低限度的電力多一些的電力的措施。這樣，從反轉(zhuǎn)恢復(fù)，返回通常的牽引時(shí)，也能輸出必要的轉(zhuǎn)矩。這樣求出的電力Pg，輸入交流電動(dòng)機(jī)6成為損失電力，就能夠如圖10(C)所示，在反轉(zhuǎn)時(shí)以及反轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，都能夠穩(wěn)定地控制電容器電壓Vdc。
另外，在圖10(B)中，在反轉(zhuǎn)結(jié)束之際，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度由負(fù)向正變化，成為通常的牽引動(dòng)作。可是，其后，在短暫的期間，由于脈動(dòng)的緣故，有時(shí)如圖10(B)所示，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度瞬時(shí)性地由正返回負(fù)。因此，在從反轉(zhuǎn)狀態(tài)恢復(fù)到牽引狀態(tài)之際，檢知圖10(B)的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的脈動(dòng)ωa(＜0)，在|ωa|＜ωaX時(shí)，使反轉(zhuǎn)判定部18不再將其認(rèn)作反轉(zhuǎn)。例如設(shè)定ωaX＝50[rpm]。這樣，在圖4的步驟s103中，在反轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，如上所述，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度滿足|ωa|＜ωaX時(shí)，向步驟s104進(jìn)行。
綜上所述，采用本實(shí)施方式后，在沒有電池的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車中，在產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，也能抑制再生，不損壞電容器31及逆變器8的功率元件地輸出所需的轉(zhuǎn)矩。另外，作為交流電動(dòng)機(jī)，使用勵(lì)磁繞組型的同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，也能一邊控制勵(lì)磁電流，一邊效率良好地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制和發(fā)電控制。此外，采用本實(shí)施方式的控制，不僅在反轉(zhuǎn)時(shí)，而且在換檔時(shí)，以及駛出泥濘之際等發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)矩變動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)的電能變動(dòng)之際，也十分有效。
接著，使用圖11，講述在使用交流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)易的混合車中應(yīng)用采用本發(fā)明的其它實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖11是表示在使用交流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)易的混合車中應(yīng)用采用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。此外，與圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。
圖1所示的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1，是沒有電池的系統(tǒng)，需要控制逆變器8內(nèi)置的電容器31儲(chǔ)存的微小的電力。與此不同，在本實(shí)施方式中，如圖11所示，搭載電池200后，能夠?qū)l(fā)電機(jī)4發(fā)出的電力存入電池200。因此，電池200能夠暫時(shí)保存發(fā)電機(jī)4發(fā)出的電力，或者儲(chǔ)存再生的電力。在上述的車輛的反轉(zhuǎn)狀態(tài)中，將再生電力存入電池200。
這時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器14A，監(jiān)視電池200的充電狀態(tài)，判斷電池200不能全部回收交流電動(dòng)機(jī)6的再生能量時(shí)，使其不產(chǎn)生再生地控制。就是說，如前所述，在再生困難時(shí)，可以用交流電動(dòng)機(jī)消耗剩余的再生能量。這樣，就基本上成為電動(dòng)機(jī)輸出＝電動(dòng)機(jī)損失，這時(shí)在公式(2)中Pg＝0?？墒牵蛨D1所示的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車1一樣，在電池200一點(diǎn)也不能儲(chǔ)存再生電力時(shí)，仍要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωg，使電動(dòng)機(jī)損失大于電動(dòng)機(jī)輸出地決定電動(dòng)機(jī)4的輸出(剩余損失部分)。其結(jié)果能夠?qū)㈦姵?00不能回收的剩余的電能作為交流電動(dòng)機(jī)6的發(fā)熱進(jìn)行消耗。這樣，本實(shí)施方式也能在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛中應(yīng)用，在消耗剩余的再生能量之際十分有效。
接著，使用圖12，講述在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用電動(dòng)機(jī)交流發(fā)電機(jī)4B的混合動(dòng)力車輛中應(yīng)用采用本發(fā)明的其它實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖12是表示在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用電動(dòng)機(jī)交流發(fā)電機(jī)4B的混合動(dòng)力車輛中應(yīng)用采用本發(fā)明的其它實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。此外，與圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。
電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)4B，和交流發(fā)電機(jī)不同，具備發(fā)電功能和驅(qū)動(dòng)功能等兩種功能。因此，具備逆變器等電力變換裝置10B。此外，與圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。這種結(jié)構(gòu)的混合車，也同樣在上述的車輛的反轉(zhuǎn)狀態(tài)中，將再生電力存入電池200。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器14A監(jiān)視電池200的充電狀態(tài)，在判斷電池200不能完全回收交流電動(dòng)機(jī)6的再生能量時(shí)，使其不產(chǎn)生再生地進(jìn)行控制。就是說，如前所述，在再生困難時(shí)，可以用交流電動(dòng)機(jī)消耗剩余的再生能量。這樣，就基本上成為電動(dòng)機(jī)輸出＝電動(dòng)機(jī)損失，這時(shí)在公式(2)中，Pg＝0。
此外，在電池200充電時(shí)，如上所述，在電池200不是滿充電或接近滿充電的狀態(tài)時(shí)，瞬間流入大電流時(shí)，有時(shí)也能判斷為電池200是滿充電。這時(shí)，也能采用本實(shí)施方式。例如在光滑的坡道上起步時(shí)，或從深雪及泥濘中駛出之際等，在盡管想朝著進(jìn)行方向前進(jìn)卻滑得不能前進(jìn)的狀態(tài)中，司機(jī)踏下油門，其結(jié)果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩指令就變大。這時(shí)，作為再生電力，也會(huì)產(chǎn)生剩余的能量，再生的電力比電池充電之際的電流大，所以有可能判斷成不能向電池200充電。因此，在向電池200充電時(shí)，不使再生電力全部充電，而是一邊將一部分作為交流電動(dòng)機(jī)6的發(fā)熱消耗掉，一邊進(jìn)行充電，從而能夠有效地控制電池200的充放電。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于是在具有輸出直流電力的車載電源、取得由該車載電源輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器、以及被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)并產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)體的電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)的車輛用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置包含控制單元，該控制單元按照對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失的、由所述車載電源向所述逆變器輸出的剩余電力來決定。
4.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于是在具有由驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)所驅(qū)動(dòng)并輸出直流電力的發(fā)電機(jī)、直接取得由該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器、以及被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)的多輪驅(qū)動(dòng)車用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置包含控制單元，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失的、由所述發(fā)電機(jī)向所述逆變器輸出的剩余電力來決定。
7.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于是在具有可充放直流電力的蓄電器、取得由該蓄電器放出的所述直流電力并將其變換成交流電力的逆變器、以及被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)并產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置中具備的，所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置包含控制單元，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
9.如權(quán)利要求8所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置用控制裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失的、由所述蓄電器向所述逆變器輸出的剩余電力來決定。
10.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，用于利用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的被驅(qū)動(dòng)體的車輛中，其特征在于具有輸出直流電力的車載電源，取得由該車載電源輸出的所述直流電力并將其變換成交流電力的逆變器，被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生所述電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)，和包含控制單元在內(nèi)的控制裝置，其中，該控制單元按照對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述車載電源供給所述逆變器剩余電力。
11.如權(quán)利要求10所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
12.如權(quán)利要求11所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)所述剩余電力來決定。
13.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，用于利用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)、利用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的多輪驅(qū)動(dòng)車輛中，其特征在于具有被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)而輸出直流電力的發(fā)電機(jī)，直接取得由該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力并將其變換成交流電力的逆變器，被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)，和包含控制單元在內(nèi)的控制裝置，其中，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述發(fā)電機(jī)供給所述逆變器剩余電力。
14.如權(quán)利要求13所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
15.如權(quán)利要求14所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)所述剩余電力來決定。
16.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛，其特征在于具有可充放直流電力的蓄電器，取得由該蓄電器放出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器，被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生所述電動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)，和包含控制單元在內(nèi)的控制裝置，其中，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述蓄電器供給所述逆變器剩余電力。
17.如權(quán)利要求16所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而增加所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流。
18.如權(quán)利要求17所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述交流電動(dòng)機(jī)的無功電流，根據(jù)所述剩余電力來決定。
19.一種多輪驅(qū)動(dòng)車輛，其特征在于具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的至少一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，被該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、輸出直流電力的發(fā)電機(jī)，直接取得由該發(fā)電機(jī)輸出的所述直流電力后將其變換成交流電力的逆變器，被由該逆變器輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)、并驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)車輪中的剩余的至少一個(gè)的交流電動(dòng)機(jī)，和包含控制單元在內(nèi)的控制裝置，其中，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述發(fā)電機(jī)供給所述逆變器剩余電力。
20.一種混合動(dòng)力車輛，其特征在于具有產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成該交流電動(dòng)機(jī)的電源的蓄電器，取得由該蓄電器放出的所述直流電力后將其變換成交流電力，供給所述交流電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器，和包含控制單元在內(nèi)的控制裝置，其中，該控制單元按照來自車輛的對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩，通過控制所述逆變器控制所述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述控制單元，在所述交流電動(dòng)機(jī)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制所述交流電動(dòng)機(jī)的電流，從而使所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，超過所述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)的輸出；作為所述交流電動(dòng)機(jī)的損失，由所述蓄電器供給所述逆變器剩余電力。
全文摘要
一種電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車(1)，具有內(nèi)燃機(jī)(3)、輸出直流電力的發(fā)電機(jī)(4)、將發(fā)電機(jī)(4)發(fā)出的直流電變換成交流電的逆變器(8)以及被逆變器(8)驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)后輪的交流電動(dòng)機(jī)(6)。電動(dòng)機(jī)控制器(14)，按照車輛的要求轉(zhuǎn)矩，控制逆變器(8)、交流電動(dòng)機(jī)(6)及發(fā)電機(jī)(4)，并在交流電動(dòng)機(jī)(6)的輸出為負(fù)、產(chǎn)生剩余的電能時(shí)，控制交流電動(dòng)機(jī)的電流，使交流電動(dòng)機(jī)的損失超過交流電動(dòng)機(jī)的輸出，并吸收作為交流電動(dòng)機(jī)的熱損失的剩余電能。提供在無電池系統(tǒng)的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及采用在發(fā)電用電動(dòng)機(jī)中使用交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛中也能夠應(yīng)用的、能夠消耗剩余的再生能量的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及具有它的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車及混合動(dòng)力車輛。
文檔編號(hào)B60L7/20GK1841918SQ20061000645
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者泉枝穗, 金子悟, 山本立行, 勝濱健太, 茂木一也, 宮崎英樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所