專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)和車輛驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)電機，其用于驅(qū)動車輛；頻率變 換部，其介于直流電源與旋轉(zhuǎn)電機之間，在旋轉(zhuǎn)電機為動力運行時將直流電源的輸出變換 為交流，在旋轉(zhuǎn)電機為再生時將來自旋轉(zhuǎn)電機的輸出變換為直流；電壓變換部，其介于直 流電源與上述頻率變換部之間，基于根據(jù)對上述旋轉(zhuǎn)電機要求的要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定的升壓指令 值，使上述直流電源的輸出升壓；轉(zhuǎn)矩限制部，其限制旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
這樣的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，應(yīng)用在設(shè)置于電動汽車的電動機(旋轉(zhuǎn)電機的一例) 的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制中，并且還應(yīng)用在所謂的混合動力車輛中，該混合動力車輛在旋轉(zhuǎn)電機 之外還具有發(fā)動機等其它的驅(qū)動源，從旋轉(zhuǎn)電機和其它的驅(qū)動源獲得適當(dāng)?shù)尿?qū)動力而行 駛。在專利文獻1中，提出了在這樣的電動汽車或混合動力車輛中應(yīng)用的電壓變換裝 置的方案。在該文獻中，圖1表示電動汽車的例子，圖5等表示混合動力車輛的例子。在該文獻所公開的技術(shù)中，控制裝置30基于來自電壓傳感器10的直流電流Vb、來 自電壓傳感器13的輸出電壓Vm、開關(guān)控制NPN晶體管Q1、Q2時的占空比，檢測升壓轉(zhuǎn)換器 12是否發(fā)生故障。而且，控制裝置30如果檢測出升壓轉(zhuǎn)換器12的故障，則控制逆變器14 和交流電動機M1，以便禁止交流電動機Ml的再生發(fā)電(
、
) 0結(jié)果，能夠得到 不使插入逆變器的輸入側(cè)的平滑電容器的耐壓性能提高來進行升壓轉(zhuǎn)換器的故障處理的 電壓變換裝置。此處，關(guān)于再生的判斷，參考W129]的記錄，能夠理解的是，基于加速器開 度和電動機轉(zhuǎn)數(shù)(旋轉(zhuǎn)速度)運算交流電動機Ml中的能量，基于運算出的能量，判斷交流 電動機Ml是動力運行模式還是再生模式。專利文獻1 日本特開2004-222362號公報但是，在上述文獻所公開的技術(shù)中，關(guān)于動力運行和再生的判斷，是基于加速器開 度和電動機轉(zhuǎn)數(shù)來運算能量，基于該能量判定是動力運行還是再生，因此，基于能量的正負 判定動力運行和再生，在能量為負的情況下限制再生。在以旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為橫軸、以 轉(zhuǎn)矩為縱軸的相關(guān)圖(圖7所示的圖是該相關(guān)圖的一個例子)中，限制再生的區(qū)域，是在旋 轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為0以下的第二象限的區(qū)域，在旋轉(zhuǎn)電 機產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，則成為旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為0以上的第四象限的區(qū)域。但是，可 知如果采用這種方法，則在上坡中的起動、下坡中的起動時產(chǎn)生下述問題。上坡中的起動問題在上坡中的起動時，有時產(chǎn)生所謂的溜車(后退)。在該狀態(tài)下，需要在作為電動 機工作的旋轉(zhuǎn)電機(在上述專利文獻1的記載中為交流電動機Ml)為負旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下產(chǎn)生 正轉(zhuǎn)矩(前進轉(zhuǎn)矩)，但依據(jù)上述的判定方法，因為電動機旋轉(zhuǎn)為負，所以判定為再生模式， 不能夠在前進方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，不能夠起動。下坡中的起動問題
在下坡中的起動時，有時產(chǎn)生所謂的溜車(前進)。在該狀態(tài)下，需要在作為電 動機工作的旋轉(zhuǎn)電機為正旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下產(chǎn)生作為負轉(zhuǎn)矩的制動轉(zhuǎn)矩，但依據(jù)上述的判定方 法，在制動方向不能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在起動初期不能夠進行一邊施加制動一邊起動的順利的 起動。而且，在下坡中需要在后退狀態(tài)下起動的情況下，也同樣不能夠起動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的是得到一種旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，例如，其在檢 測出電壓變換部的故障的情況下，為了保護平滑電容器，限制作為電動機工作的旋轉(zhuǎn)電機 所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，例如能夠產(chǎn)生起動時需要的轉(zhuǎn)矩。為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)電機，其用于驅(qū)動車輛；頻率變換部，其介于直流電源與上述旋轉(zhuǎn)電機之間，在上述旋轉(zhuǎn)電機動力運行時 將上述直流電源的輸出變換為交流，在上述旋轉(zhuǎn)電機再生時將來自上述旋轉(zhuǎn)電機的輸出變 換為直流；電壓變換部，其介于上述直流電源與上述頻率變換部之間，基于根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)電 機要求的要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定的升壓指令值，對上述直流電源的輸出進行升壓；以及轉(zhuǎn)矩限制部，其限制上述旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩，該旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)的特征結(jié)構(gòu)是具有異常檢測部，其對需要停止上述電壓變換部的異常進行檢測，在該異常檢測 部檢測出異常的情況下，上述轉(zhuǎn)矩限制部在上述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度低于比0小的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值的 區(qū)域中限制正轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域被設(shè)定為上述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上的 區(qū)域，上述轉(zhuǎn)矩限制部在上述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度大于比0大的旋轉(zhuǎn)速度上限閾值的 區(qū)域中限制負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的區(qū)域被設(shè)定為上述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值以下的 區(qū)域。在該旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)中，不實施轉(zhuǎn)矩限制而令旋轉(zhuǎn)電機能夠產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域 為比0小的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上的區(qū)域，令能夠產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的區(qū)域為比0大的旋轉(zhuǎn)速度 上限閾值以下的區(qū)域。于是，即使在旋轉(zhuǎn)速度為負的行駛狀態(tài)下，在旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上 的區(qū)域中也允許產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，即使在旋轉(zhuǎn)速度為正的行駛狀態(tài)下，在旋轉(zhuǎn)速度上限閾值以 下的區(qū)域中也允許產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩。即，在包含旋轉(zhuǎn)速度為0的區(qū)域的一定程度的區(qū)域中，允許 旋轉(zhuǎn)電機的再生。結(jié)果，例如，在檢測出電壓變換部的故障的情況下，也能夠產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn) 矩，能夠解決坡道起動的問題，并且能夠得到作為平滑電容器不需要采用特別規(guī)格的產(chǎn)品 的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)。作為旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值的設(shè)定方法，將它們設(shè)定為，在電壓 變換部已停止的狀態(tài)下，在應(yīng)該從旋轉(zhuǎn)電機回到直流電源側(cè)的電力在平滑電容器中被蓄電 的情況下，能夠?qū)⑵交娙萜鞯碾妷壕S持在耐壓電壓以下的閾值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使旋轉(zhuǎn)電機再生，產(chǎn)生的電力全部在平滑電容器中被蓄電，平滑電 容器的電壓也為耐壓電壓以下，因此能夠保持該電容器良好。
進一步，作為旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值的設(shè)定方法，優(yōu)選將它們設(shè) 定為，通過再生，旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生與由旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由頻率變換部 的頻率變換產(chǎn)生的頻率變換損失的合計損失相抵的電力的閾值。通過采用該結(jié)構(gòu)，由旋轉(zhuǎn)電機的再生所產(chǎn)生的電力全部作為損失被消耗，因此不 會在平滑電容器中積蓄電力，能夠保持該電容器良好。能夠使此前說明的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值為固定值。通過使閾值為固定值，能夠預(yù)先求取這些閾值，能夠容易地執(zhí)行進行轉(zhuǎn)矩限制的 區(qū)域，和在基于來自車輛側(cè)的要求所決定的旋轉(zhuǎn)電機的動作點，使旋轉(zhuǎn)電機保持該動作點 的原狀而動作的非限制區(qū)域的判別。此外，在設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值時，優(yōu)選基于由旋轉(zhuǎn)電機的 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由頻率變換部的頻率變換產(chǎn)生的頻率變換損失的合計損失與 行駛所要求的要求轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，可變地設(shè)定這些閾值。如先前所說明的那樣，本發(fā)明的允許再生的區(qū)域范圍中，如果由再生產(chǎn)生的電力 全部作為損失被消耗，則不會產(chǎn)生問題。另一方面，對旋轉(zhuǎn)電機要求的要求轉(zhuǎn)矩依據(jù)坡道的 傾斜度、加速踏板的踏下量等的不同而變化。于是，通過依據(jù)要求轉(zhuǎn)矩的值可變地設(shè)定這些 閾值，能夠在保護平滑電容器的同時產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩。此外，作為允許的一側(cè)的轉(zhuǎn)矩的范圍，優(yōu)選構(gòu)成為在旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上的狀態(tài) 下，允許旋轉(zhuǎn)電機輸出從0到正側(cè)最大轉(zhuǎn)矩，在旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩，旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為旋轉(zhuǎn)速度上限閾值以下的狀態(tài) 下，允許旋轉(zhuǎn)電機輸出從0到負側(cè)最大轉(zhuǎn)矩。通過采用該結(jié)構(gòu)，在不實施轉(zhuǎn)矩限制的區(qū)域 中，能夠保持原樣地實現(xiàn)電壓變換部沒有停止的狀態(tài)下的行駛狀態(tài)。進一步，此前說明的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)能夠應(yīng)用于車輛驅(qū)動系統(tǒng)。即，能夠應(yīng)用于 下述車輛驅(qū)動系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)電機具有第一旋轉(zhuǎn)電機和第二旋轉(zhuǎn)電機，具有對從這些第一 旋轉(zhuǎn)電機和第二旋轉(zhuǎn)電機以外的驅(qū)動源產(chǎn)生的驅(qū)動力進行分配的動力分配機構(gòu)，由動力分 配機構(gòu)分配的一方的驅(qū)動力被傳遞至車輪，另一方的驅(qū)動力被傳遞至上述第一旋轉(zhuǎn)電機， 并且，由第二旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的驅(qū)動力被傳遞至上述車輪。通過在所謂的分離方式的混合動力車輛中應(yīng)用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，能夠 以該混合動力車輛進行良好的坡道起動等。此外，動力分配機構(gòu)，優(yōu)選采用下述結(jié)構(gòu)包括依據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的順序具有第一旋轉(zhuǎn) 部件、第二旋轉(zhuǎn)部件和第三旋轉(zhuǎn)部件的差動齒輪裝置，第一旋轉(zhuǎn)電機與第一旋轉(zhuǎn)部件連接，旋轉(zhuǎn)電機以外的驅(qū)動源與第二旋轉(zhuǎn)部件連 接，第二旋轉(zhuǎn)電機和第三旋轉(zhuǎn)部件與車輪連接。通過采用該結(jié)構(gòu)的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，能夠使用最為簡單的差動齒輪裝置實現(xiàn)混合動 力車輛。進一步，在這樣的混合動力車輛中，以電動行駛模式(EV模式)進行起動，但是，通 過采用在僅由第二旋轉(zhuǎn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩行駛的EV模式中，隨著異常檢測部檢測出異常，執(zhí) 行轉(zhuǎn)矩限制部的轉(zhuǎn)矩限制的結(jié)構(gòu)，能夠在保護平滑電容器的同時進行良好的起動。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的混合動力驅(qū)動裝置的機械結(jié)構(gòu)的概要圖；圖2是表示該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是表示該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖4是該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的混合動力行駛模式下的速度線圖；圖5是該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的EV行駛模式下的速度線圖；圖6是表示發(fā)動機動作點圖的一個例子的圖；圖7是表示旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖((a)正常時的圖，(b)異常 時的圖)；圖8是該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的控制方法的流程圖；圖9是表示第二實施方式的混合動力車輛用驅(qū)動裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖10是表示第二實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖；以及圖11是該混合動力車輛用驅(qū)動裝置的控制方法的流程圖。
具體實施例方式以下，基于

本申請的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)應(yīng)用于分離(split)形式的混合 動力驅(qū)動裝置H的情況。1.混合動力驅(qū)動裝置圖1是表示混合動力驅(qū)動裝置H的機械結(jié)構(gòu)的概要圖。圖2是表示混合動力車輛 用驅(qū)動裝置H的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。另外，在圖2中，虛線表示電力的傳遞路徑，實線箭頭表 示各種信息的傳遞路徑。圖3是表示該混合動力驅(qū)動裝置H的旋轉(zhuǎn)電機控制電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 的說明圖。如圖1所示，該混合動力驅(qū)動裝置H具有作為驅(qū)動力源的發(fā)動機E和兩個電動 機-發(fā)電機MGl、MG2，并且，設(shè)置有動力分配用的行星齒輪裝置PG，該行星齒輪裝置PG將發(fā) 動機E的輸出分配至第一電動機-發(fā)電機MGl側(cè)，以及車輪和第二電動機-發(fā)電機MG2側(cè)， 構(gòu)成為所謂的兩電動機分離方式的混合動力驅(qū)動裝置H。S卩，該混合動力驅(qū)動裝置H作為機械結(jié)構(gòu)，具有與發(fā)動機E連接的輸入軸I、第一 電動機_發(fā)電機MGl、第二電動機-發(fā)電機MG2、動力分配用的行星齒輪裝置PG、反轉(zhuǎn)齒輪 (counter gear)機構(gòu)C、對多個車輪W分配驅(qū)動力的差動裝置D。此處，行星齒輪裝置PG將 發(fā)動機E的輸出(驅(qū)動力)分配給第一電動機-發(fā)電機MGl和反向主動齒輪0。反向主動 齒輪0經(jīng)由反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C和差動裝置D與車輪W連接。第二電動機-發(fā)電機MG2與從反 向主動齒輪0到差動裝置D的動力傳遞系統(tǒng)連接，使得能夠傳遞輸出轉(zhuǎn)矩。具體地說，第二 電動機_發(fā)電機MG2與反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C連接，經(jīng)由該反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C與反向主動齒輪0和 差動裝置D連接。在本實施方式中，第一電動機-發(fā)電機MGl相當(dāng)于本發(fā)明的“第一旋轉(zhuǎn)電 機”，第二電動機_發(fā)電機MG2相當(dāng)于本發(fā)明的“第二旋轉(zhuǎn)電機”。此外，該混合動力驅(qū)動裝置H作為電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有用于驅(qū)動控制第一電動機_發(fā) 電機MGl的第一逆變器II、用于驅(qū)動控制第二電動機_發(fā)電機MG2的第二逆變器12、經(jīng)由 第一逆變器Il或第二逆變器12向第一電動機-發(fā)電機MGl和第二電動機-發(fā)電機MG2供 給電力的電池B、進行混合動力驅(qū)動裝置H的各部分的控制的控制單元10。電池B相當(dāng)于本發(fā)明的“直流電源”。以下，依次說明該混合動力驅(qū)動裝置H的各部分的結(jié)構(gòu)。1-1機構(gòu)結(jié)構(gòu)首先，說明混合動力驅(qū)動裝置H的機構(gòu)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在該混合動力驅(qū)動裝置 H中，與發(fā)動機E連接的輸入軸I、第一電動機_發(fā)電機MG1和動力分配用的行星齒輪裝置 PG配置在同一軸上。而且，第二電動機_發(fā)電機MG2、反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C和差動裝置D分別配 置在與輸入軸I平行的軸上。此處，作為發(fā)動機E，能夠使用汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機等公 知的各種內(nèi)燃機。在反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C的軸(副軸)上，從第一電動機-發(fā)電機MG1和第二 電動機_發(fā)電機MG2側(cè)開始，依次固定有第一反向從動齒輪cl、第二反向從動齒輪c2和差 動小齒輪c3。此處，差動小齒輪c3與差動裝置D的差動環(huán)形齒輪dr嚙合，反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C 的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由差動裝置D傳遞至車輪W。差動裝置D是一般所使用的結(jié)構(gòu)，例如具有使用相互 嚙合的多個錐齒輪的差動齒輪機構(gòu)而構(gòu)成。第一電動機-發(fā)電機MG1具有固定在未圖示的殼體的定子Stl，和旋轉(zhuǎn)自由地支承 在該定子Stl的徑方向內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子Rol。該第一電動機_發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)子Rol與行星齒 輪裝置PG的太陽齒輪s以一體旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)。此外，第二電動機-發(fā)電機MG2具有固定 在未圖示的殼體的定子St2，和旋轉(zhuǎn)自由地支承在該定子St2的徑方向內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子Ro2。該 第二電動機_發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)子Ro2與第二電動機-發(fā)電機輸出齒輪d2(以下稱為“MG2 輸出齒輪”)以一體旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)。該MG2輸出齒輪d2與固定在反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C上的第 一反向從動齒輪cl嚙合，第二電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)被傳遞至反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C。由此， 第二電動機-發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)子Ro2以與反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C和反向主動齒輪0的旋轉(zhuǎn)速度成 比例的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在該混合動力驅(qū)動裝置H中，第一電動機-發(fā)電機MG1和第二電動 機_發(fā)電機MG2是交流電動機，分別由第一逆變器II或第二逆變器12驅(qū)動控制。在本例中，第一電動機_發(fā)電機MG1主要利用經(jīng)由太陽齒輪s輸入的驅(qū)動力進行 發(fā)電，對電池B進行充電，或者作為供給用于驅(qū)動第二電動機_發(fā)電機MG2的電力的發(fā)電機 起作用。但是，在車輛的高速行駛時或發(fā)動機E的起動等時，第一電動機-發(fā)電機MG1也 往往進行動力運行，作為輸出驅(qū)動力的電動機起作用。另一方面，第二電動機-發(fā)電機MG2 主要作為輔助車輛的行駛用的驅(qū)動力的電動機起作用。但是，在車輛減速等時，第二電動 機-發(fā)電機MG2也往往作為發(fā)電機起作用，作為將車輛的慣性力再生為電能的發(fā)電機起作 用。這些第一電動機-發(fā)電機MG1和第二電動機-發(fā)電機MG2的動作，由依據(jù)來自控制單 元10的控制指令而動作的第一逆變器II或第二逆變器12控制。在本發(fā)明作為問題的起動時，該第二電動機-發(fā)電機MG2作為電動機動作。于是， 該第二電動機-發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩控制以及再生許可成為問題。如圖1所示，行星齒輪裝置PG由與輸入軸I同軸狀地配置的單小齒輪型的行星齒 輪機構(gòu)構(gòu)成。即，行星齒輪裝置PG具有支承多個小齒輪的支架ca、與上述小齒輪分別嚙合 的太陽齒輪s和環(huán)形齒輪r作為旋轉(zhuǎn)部件。太陽齒輪s與第一電動機_發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)子 Rol以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接。支架ca與輸入軸I以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接。環(huán)形齒輪r與 反向主動齒輪0以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接。該反向主動齒輪0與固定在反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C的第 二反向從動齒輪c2嚙合，行星齒輪裝置PG的環(huán)形齒輪r的旋轉(zhuǎn)被傳遞至該反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu) C。在本實施方式中，該行星齒輪裝置PG相當(dāng)于本發(fā)明的“差動齒輪裝置”，太陽齒輪s、支架ca和環(huán)形齒輪r分別相當(dāng)于本發(fā)明的差動齒輪裝置的“第一旋轉(zhuǎn)部件”、“第二旋轉(zhuǎn)部件” 和“第三旋轉(zhuǎn)部件”。1-2混合動力驅(qū)動裝置的基本動作接著，說明本實施方式的混合動力驅(qū)動裝置H的基本動作。圖4、圖5是表示動力 分配用的行星齒輪裝置PG的動作狀態(tài)的速度線圖。在這些速度線圖中，并列配置的多根縱 線分別與行星齒輪裝置PG的各旋轉(zhuǎn)部件對應(yīng)，在各縱軸的上側(cè)記載的“s”“ca”“r”分別與 太陽齒輪s、支架ca、環(huán)形齒輪r對應(yīng)。而且，這些縱軸上的位置與各旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速度 對應(yīng)。此處，橫軸上的旋轉(zhuǎn)速度為零，上側(cè)為正，下側(cè)為負。此外，與各旋轉(zhuǎn)部件對應(yīng)的縱線 的間隔與行星齒輪裝置PG的齒輪比λ (太陽齒輪與環(huán)形齒輪的齒數(shù)比=(太陽齒輪的齒 數(shù))/ (環(huán)形齒輪的齒數(shù)))對應(yīng)。此處，在行星齒輪裝置PG中，支架ca與發(fā)動機E和輸入 軸I以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接，太陽齒輪s與第一電動機-發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn)子Rol以一體旋 轉(zhuǎn)的方式連接，環(huán)形齒輪r與作為輸出部件的反向主動齒輪0以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接。由 此，支架ca的旋轉(zhuǎn)速度與作為發(fā)動機E和輸入軸I的旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE —致， 太陽齒輪s的旋轉(zhuǎn)速度與作為第一電動機-發(fā)電機MGl的旋轉(zhuǎn)速度的MGl旋轉(zhuǎn)速度m — 致，環(huán)形齒輪r的旋轉(zhuǎn)速度與作為反向主動齒輪0的旋轉(zhuǎn)速度的輸出旋轉(zhuǎn)速度No —致。由 此，使用該行星齒輪裝置PG的齒輪比λ，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE、MG1旋轉(zhuǎn)速度m、輸出旋轉(zhuǎn) 速度No之間，以下的旋轉(zhuǎn)速度關(guān)系式(式1)成立。NE = (No+ λ · Ni) / ( λ +1)......(式 1)在圖4、圖5的速度線圖上，“Δ”表示發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度ΝΕ，“〇”表示MGl旋轉(zhuǎn)速度 m，“☆”表示輸出旋轉(zhuǎn)速度No。此外，與各旋轉(zhuǎn)部件相鄰表示的箭頭，分別表示作用于支架 ca的發(fā)動機E的轉(zhuǎn)矩即發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE、作用于太陽齒輪s的第一電動機-發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn) 矩即MGl轉(zhuǎn)矩Tl、作用于環(huán)形齒輪r的第二電動機-發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩即MG2轉(zhuǎn)矩T2和作 用于環(huán)形齒輪r的來自車輪W的轉(zhuǎn)矩(車輛行駛所需的轉(zhuǎn)矩)即行駛轉(zhuǎn)矩To。另外，向上 的箭頭表示正方向的轉(zhuǎn)矩，向下的箭頭表示負方向的轉(zhuǎn)矩。如圖所示，在由“☆”表示的反 向主動齒輪0(環(huán)形齒輪r)上，不僅作用從車輪W經(jīng)由差動裝置D和反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C作用 的行駛轉(zhuǎn)矩To，經(jīng)由反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C還作用第二電動機-發(fā)電機MG2的輸出轉(zhuǎn)矩。此處，使 用行星齒輪裝置PG的齒輪比λ，在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE、MGl轉(zhuǎn)矩Tl、MG2轉(zhuǎn)矩Τ2、行駛轉(zhuǎn)矩To 之間，以下的轉(zhuǎn)矩關(guān)系式(式2)成立。TE Tl (Τ2+Το) = (1+入)(-λ) (-1)......(式 2)圖4表示利用發(fā)動機E和兩個電動機_發(fā)電機MG1、MG2兩者的輸出轉(zhuǎn)矩行駛的混 合動力行駛模式下的速度線圖。在該模式下，發(fā)動機E被控制為維持效率高且排氣少的狀 態(tài)(一般依據(jù)最佳燃燒消耗率特性)，并且根據(jù)來自車輛側(cè)的要求驅(qū)動力(后述的車輛要求 轉(zhuǎn)矩TC和車輛要求輸出PC)輸出正方向的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE，該發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE經(jīng)由輸入軸I 傳遞至支架ca。第一電動機-發(fā)電機MGl輸出負方向的MGl轉(zhuǎn)矩Tl，該MGl轉(zhuǎn)矩Tl被傳 遞至太陽齒輪s，作為支持發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE的反作用的反作用承受轉(zhuǎn)矩起作用。由此，行星 齒輪裝置PG將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE分配至第一電動機-發(fā)電機MGl和車輪W側(cè)的反向主動齒輪 0。第二電動機_發(fā)電機MG2根據(jù)要求驅(qū)動力、車輛的行駛狀態(tài)等，輸出用于輔助分配至反 向主動齒輪0的驅(qū)動力的適合的正方向或負方向的MG2轉(zhuǎn)矩T2。圖5表示僅利用第二電動機_發(fā)電機MG2的輸出轉(zhuǎn)矩行駛的EV (電動)行駛模式下的速度線圖。在該模式下，第二電動機-發(fā)電機MG2根據(jù)來自車輛側(cè)的要求驅(qū)動力輸出 MG2轉(zhuǎn)矩T2。S卩，第二電動機-發(fā)電機MG2，在使車輛加速或要求巡航方向的驅(qū)動力時，如 圖5的實線箭頭所示，為了抵抗對反向主動齒輪0在負方向上作用的相當(dāng)于行駛抵抗的行 駛轉(zhuǎn)矩To而使車輛加速，在向正方向旋轉(zhuǎn)的同時進行動力運行，輸出正方向的MG2轉(zhuǎn)矩T2。 另一方面，第二電動機-發(fā)電機MG2，在要求使車輛減速的方向的驅(qū)動力時，如圖5的虛線箭 頭所示，為了抵抗對反向主動齒輪0在正方向上作用的相當(dāng)于車輛的慣性力的行駛轉(zhuǎn)矩To 而使車輛減速，在向正方向旋轉(zhuǎn)的同時進行再生(發(fā)電)，輸出負方向的MG2轉(zhuǎn)矩T2。在起 動時，基本上在該狀態(tài)下進行混合動力驅(qū)動裝置H的動作。在該EV行駛模式中，第一電動機-發(fā)電機MG1被控制為MG1轉(zhuǎn)矩T1為零，是不妨 礙由MG2轉(zhuǎn)矩T2引起的太陽齒輪s的旋轉(zhuǎn)而能夠自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由此第一電動機_發(fā) 電機MG1的MG1旋轉(zhuǎn)速度m為負(向負方向旋轉(zhuǎn))。此外，發(fā)動機E為停止燃料供給的停 止?fàn)顟B(tài)，而且，由于發(fā)動機E的內(nèi)部的摩擦力，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE也為零。即，在EV行駛模 式中，行星齒輪裝置PG中，以支架ca為支點，連接有反向主動齒輪0和第二電動機-發(fā)電 機MG2的環(huán)形齒輪r向正方向旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)速度為正)，連接有第一電動機_發(fā)電機MG1的太 陽齒輪s向負方向旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)速度為負)。1-3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接著，說明混合動力驅(qū)動裝置H的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖2和圖3所示，在該混合動力驅(qū) 動裝置H中，用于驅(qū)動控制第一電動機_發(fā)電機MG1的第一逆變器II (更詳細地說，電壓變 換部4和頻率變換部51 (5))與第一電動機_發(fā)電機MG1的定子Stl的線圈電連接。此外， 用于驅(qū)動控制第二電動機_發(fā)電機MG2的第二逆變器12 (更詳細地說，電壓變換部4和頻 率變換部52(5))與第二電動機-發(fā)電機MG2的定子St2的線圈電連接。第一逆變器II和 第二逆變器12相互電連接，并且與電池B電連接。第一逆變器II將從電池B供給的直流 電力，或者由第二電動機-發(fā)電機MG2發(fā)電并由第二逆變器12變換為直流而供給的直流電 力，變換為交流電力并供給第一電動機-發(fā)電機MG1。此外，第一逆變器II，將由第一電動 機_發(fā)電機MG1產(chǎn)生的電力從交流變換為直流，并供給電池B或第二逆變器12。同樣的，第 二逆變器12將從電池B供給的直流電力，或者由第一電動機-發(fā)電機MG1發(fā)電并由第一逆 變器II變換為直流而供給的直流電力，變換為交流電力并供給第二電動機-發(fā)電機MG2。 此外，第二逆變器12，將由第二電動機-發(fā)電機MG2產(chǎn)生的電力從交流變換為直流，并供給 電池B或第一逆變器II。此處，如圖2所示，在第一逆變器II和第二逆變器12設(shè)置有電 壓變換部4 (轉(zhuǎn)換器)，在由于與各電動機-發(fā)電機MG1、MG2要求的旋轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，需 要電壓變換部4的升壓時，構(gòu)成為對來自電池B的電壓進行升壓后再向頻率變換部5 (逆變 器)側(cè)供給。電動機_發(fā)電機MG1、MG2進行再生，對電池B進行蓄電時，相反地進行降壓。第一逆變器II和第二逆變器12依據(jù)來自控制單元10的控制信號，控制分別供給 第一電動機_發(fā)電機MG1和第二電動機-發(fā)電機MG2的電流值、交流波形的頻率、相位等。 由此，第一逆變器II和第二逆變器12驅(qū)動控制第一電動機-發(fā)電機MG1和第二電動機-發(fā) 電機MG2，使得成為與來自控制單元10的控制信號對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)數(shù)。電壓變換部4也依據(jù)來自控制單元10的控制信號，控制從電池B施加于頻率變換 部5的電壓值。該電壓值是，設(shè)定并控制向頻率變換部5施加的電壓值，使其在第一電動 機_發(fā)電機MG1和第二電動機-發(fā)電機MG2的各自的動作點下，能夠確保各電動機-發(fā)電機MG1、MG2的動作的較高一側(cè)的電壓值。電池B與第一逆變器Il和第二逆變器12電連接。電池B例如由鎳氫二次電池或 鋰離子二次電池等構(gòu)成。電池B向第一逆變器Il和第二逆變器12供給直流電力，并且利 用由第一電動機-發(fā)電機MGl或第二電動機-發(fā)電機MG2發(fā)電并經(jīng)由第一逆變器Il或第 二逆變器12供給來的直流電力被充電。混合動力驅(qū)動裝置H具有作為檢測電池B的狀態(tài) 的電池狀態(tài)檢測單元的電池狀態(tài)檢測部30。此處，電池狀態(tài)檢測部30除了具有檢測電池B 的正負極間電壓的電壓傳感器Se7之外，還具有電流傳感器、溫度傳感器等各種傳感器，檢 測電池電壓和電池充電量(SOC，state of charge) 0由電池狀態(tài)檢測部30檢測出的結(jié)果 的信息，向控制單元10輸出。此外，混合動力驅(qū)動裝置H具有第一電動機-發(fā)電機旋轉(zhuǎn)速度傳感器Sel (以下稱 為“MG1旋轉(zhuǎn)速度傳感器”)、第二電動機-發(fā)電機旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se2 (以下稱為“MG2旋轉(zhuǎn) 速度傳感器”)、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se3和車速傳感器Se4。而且，在第一逆變器II、第 二逆變器12分別具有電流傳感器Se5、Se6，在電池狀態(tài)檢測部30具有電壓傳感器Se7，而 且在電壓變換部5具有電壓傳感器SeS。MGl旋轉(zhuǎn)速度傳感器Sel是檢測作為第一電動機-發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn)子Rol的旋轉(zhuǎn) 速度的MGl旋轉(zhuǎn)速度m的傳感器。MG2旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se2是檢測作為第二電動機-發(fā)電 機MG2的轉(zhuǎn)子Ro2的旋轉(zhuǎn)速度的MG2旋轉(zhuǎn)速度N2的傳感器。發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度傳感器Se3 是檢測作為發(fā)動機E的曲軸或輸入軸I的旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE的傳感器。車速 傳感器Se4是檢測車輪W的旋轉(zhuǎn)速度即車速的傳感器。電流傳感器Se5、Se6是分別檢測在 第一電動機_發(fā)電機MGl、第二電動機-發(fā)電機MG2流動的電流的傳感器。電壓傳感器Se7 是檢測電池B兩端間的電壓Vb的傳感器。電壓傳感器SeS是檢測施加于平滑電容器4f的 電壓Vc的傳感器。這些旋轉(zhuǎn)速度傳感器Sel Se4例如由解算器或霍爾IC等構(gòu)成。各傳 感器Sel SeS的檢測結(jié)果向控制單元10輸出。圖3是示意性地表示旋轉(zhuǎn)電機控制電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所說明的那樣，該旋轉(zhuǎn)電機控制電系統(tǒng)從電池B側(cè)開始設(shè)置有電壓變換部 4、頻率變換部5。在本實施方式中，作為頻率變換部5，對于一對電動機-發(fā)電機MG1、MG2 分別設(shè)置有頻率變換部51和52.在頻率變換部5與各電動機-發(fā)電機MG1、MG2之間，設(shè)置 有用于檢測流過電動機_發(fā)電機的電流的電流傳感器Se5、Se6。另外，電池B能夠向電動 機_發(fā)電機MG1、MG2供給電力，并且能夠從電動機-發(fā)電機MG1、MG2接受電力供給而進行 蓄電。電壓變換部4具有電抗器4a、濾波電容器4b、上下一對開關(guān)元件4c、4d、放電用電 阻器4e、平滑電容器4f。在該平滑電容器4f設(shè)置有檢測施加于其端子間的電壓的電壓傳 感器 Se8。作為開關(guān)元件 4c、4d，能夠應(yīng)用 IGBT (insulated gate bipolar transistor，絕 緣柵雙極型晶體管)JOSi7ET (metal oxide semiconductor field effect transistor，金 屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。在本實施方式中，以使用IGBT構(gòu)成的情況為例進行說明。電壓變換部4的上段的開關(guān)元件4c的源極與下段的開關(guān)元件4d的漏極連接，并 且，經(jīng)由電抗器4a與電池B的正極側(cè)連接。上段的開關(guān)元件4c的漏極與頻率變換部5的 輸入正極側(cè)連接。下段的開關(guān)元件4d的源極與電池B的負極側(cè)(地)連接。頻率變換部 5的輸入負極側(cè)也為地，因此，下段開關(guān)元件4d的源極與頻率變換部5的輸入負極側(cè)連接。
11
上段的開關(guān)元件4c和下段的開關(guān)元件4d的柵極，經(jīng)由驅(qū)動電路7 (7C)與控制單 元10連接。開關(guān)元件4c、4d被控制單元10控制，使來自電池B的電壓升壓并供向頻率變 換部5?？刂茊卧?0基于根據(jù)電動機-發(fā)電機要求的要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定的升壓指令值，控制開 關(guān)元件4c、4d。具體地說，控制單元10使上段的開關(guān)元件4c為斷開狀態(tài)，例如通過PWM控 制將下段的開關(guān)元件4d切換為導(dǎo)通/斷開，使電池B的電壓升壓并輸出。另一方面，在電 動機-發(fā)電機為再生運轉(zhuǎn)時，電壓變換部4將由電動機-發(fā)電機產(chǎn)生的電力向電池B再生。 例如，控制單元10使下段的開關(guān)元件4d為斷開狀態(tài)，將上段開關(guān)元件4c控制為導(dǎo)通狀態(tài)， 由此經(jīng)由電壓變換部4使電力再生。另外，在使由電動機-發(fā)電機產(chǎn)生的電力降壓而使電 池B再生的情況下，上段的開關(guān)元件4c也可以被實施PWM控制。頻率變換部5由橋式電路構(gòu)成。在頻率變換部5的輸入正極側(cè)與輸入負極側(cè)之 間串聯(lián)連接有兩個開關(guān)元件，該串聯(lián)電路并聯(lián)連接有三路。即，構(gòu)成一組串聯(lián)電路與電動 機-發(fā)電機MG1、MG2的定子線圈U相、V相、W相的各個對應(yīng)的橋式電路。在圖3中，符號8a是U相的上段側(cè)開關(guān)元件，符號8b是V相的上段側(cè)開關(guān)元件，符號8c是W相的上段側(cè)開關(guān)元件，符號8d是U相的下段側(cè)開關(guān)元件，符號8e是V相的下段側(cè)開關(guān)元件，符號8f 是W相的下段側(cè)開關(guān)元件。另外，頻率變換部5的開關(guān)元件8a 8f也能 夠應(yīng)用IGBT、M0SFET。在本實施方式中，舉例表示使用IGBT的情況。如圖3所示，各相的上段側(cè)開關(guān)元件8a、8b、8c的漏極與電壓變換部4的輸出正極 側(cè)(頻率變換部5的輸入正極側(cè))連接，源極與各相的下段側(cè)開關(guān)元件8d、8e、8f 的漏極連 接。此外，各相的下段側(cè)開關(guān)元件8d、8e、8f的源極與電壓變換部4的輸出負極側(cè)(頻率變 換部5的輸入負極側(cè))，即電池B的負極側(cè)(地)連接。各開關(guān)元件8a 8f的柵極經(jīng)由驅(qū) 動電路7(7A、7B)與控制單元10連接，分別被進行開關(guān)控制。成對的各相的開關(guān)元件(8a、8d)、(8b、8e)、(8C、8f)的串聯(lián)電路的中間點(開關(guān)元 件的連接點)9u.9v.9w與電動機-發(fā)電機MG1和MG2的U相、V相、W相的定子繞組分別連 接。向各繞組供給的驅(qū)動電流由電流傳感器Se5、Se6檢測。控制單元10接收電流傳感器 Se5、Se6的檢測值，用于反饋控制。此外，在電動機-發(fā)電機MG1、MG2設(shè)置有作為旋轉(zhuǎn)檢測部的一部分起作用的解算 器等旋轉(zhuǎn)速度傳感器Sel、Se2，檢測轉(zhuǎn)子Rol、Ro2的旋轉(zhuǎn)角(機械角)。旋轉(zhuǎn)速度傳感器 Sel、Se2根據(jù)轉(zhuǎn)子Rol、Ro2的極數(shù)(極對數(shù))設(shè)定，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子Rol、Ro2的旋轉(zhuǎn)角變換為 電角9，輸出與電角e對應(yīng)的信號?？刂茊卧?0基于該旋轉(zhuǎn)角運算電動機-發(fā)電機MG1 和MG2的旋轉(zhuǎn)數(shù)(角速度《)、頻率變換部5的各開關(guān)元件8a 8f的控制定時。控制單元10基于對電動機_發(fā)電機MG1和MG2的控制動作點(作為控制目標(biāo)的 控制旋轉(zhuǎn)數(shù)和控制轉(zhuǎn)矩)，對這些開關(guān)元件8a 8f進行PWM控制，由此向各電動機-發(fā)電 機MG1、MG2供給三相的交流驅(qū)動電流。由此，各電動機-發(fā)電機MG1、MG2根據(jù)作為目標(biāo)的 旋轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)矩進行動力運行。在電動機_發(fā)電機MG1和MG2作為發(fā)電機工作，從電動機-發(fā) 電機側(cè)接受電力時，控制單元10控制頻率變換部5，使得將規(guī)定頻率的交流變換為直流。1-4控制單元的結(jié)構(gòu)
回到圖2，控制單元10進行混合動力驅(qū)動裝置H的各部分的動作控制。在本實施方 式中，控制單元10具有發(fā)動機動作點決定部11、第一電動機-發(fā)電機動作點決定部12(以 下稱為“MG1動作點決定部”)、第二電動機-發(fā)電機動作點決定部13(以下稱為“MG2動作 點決定部”)、存儲部14、異常檢測部15、轉(zhuǎn)矩限制部16。該控制單元10具有1個或2個以上的運算處理裝置，和用于存儲軟件(程序)、數(shù) 據(jù)等的RAM、ROM等存儲介質(zhì)等。而且，控制單元10的上述各功能部11 16，以上述運算 處理裝置作為核心部件，對輸入的數(shù)據(jù)進行各種處理的功能部通過硬件或軟件或這兩者而 實現(xiàn)。此外，該控制單元10與進行發(fā)動機E的動作控制的發(fā)動機控制單元20以能夠通 信的方式連接。而且，如上所述，對控制單元10輸入電池狀態(tài)檢測部30的檢測結(jié)果的信息， 和其它各傳感器Sel Se8的檢測結(jié)果的信息。在本實施方式中，對控制單元10輸入來自車輛側(cè)的車輛要求轉(zhuǎn)矩TC、車輛要求輸 出PC和輸輛信息IC。此處，車輛要求轉(zhuǎn)矩TC是為了根據(jù)駕駛者的操作適當(dāng)?shù)厥管囕v行駛而要求傳遞 至車輪W的轉(zhuǎn)矩。由此，該車輛要求轉(zhuǎn)矩TC根據(jù)車輛的加速踏板和制動踏板的操作量以及 由車速傳感器Se4檢測出的車速，依據(jù)預(yù)先決定的圖表等進行決定。此外，車輛要求輸出PC是也考慮電池B的充電狀態(tài)，要求發(fā)動機E產(chǎn)生的輸出(功 率)。由此，該車輛要求輸出PC根據(jù)車輛要求轉(zhuǎn)矩TC、由車速傳感器Se4檢測出的車速、由 電池狀態(tài)檢測部30檢測出的電池B的充電量，依據(jù)預(yù)先決定的圖表等進行決定。在本實施 方式中，這些車輛要求轉(zhuǎn)矩TC和車輛要求輸出PC作為應(yīng)該向作為混合動力驅(qū)動裝置H的 輸出部件的反向主動齒輪0傳遞的轉(zhuǎn)矩或輸出而決定。車輛信息IC是表示車輛的狀態(tài)的各種信息，例如，包含表示由自動變速機的選擇 桿選擇的檔位(“p” “D” “R”等各檔位)、停車制動的工作狀態(tài)、常用制動的工作狀態(tài)等的
fn息o發(fā)動機動作點決定部11進行決定作為發(fā)動機E的動作點的發(fā)動機動作點的處理。 此處，發(fā)動機動作點由作為表示發(fā)動機E的控制動作點的控制指令值的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩決 定。此外，發(fā)動機動作點決定部11也進行使發(fā)動機E動作或停止的發(fā)動機動作/停止的決 定。該發(fā)動機動作/停止的決定是，根據(jù)車輛要求轉(zhuǎn)矩TC和由車速傳感器Se4檢測出的車 速，依據(jù)預(yù)先決定的圖表等進行的。而且，在決定使發(fā)動機E動作的情況下，發(fā)動機動作點 決定部11決定發(fā)動機動作點。發(fā)動機動作點決定部11將決定的發(fā)動機動作點的信息向發(fā) 動機控制單元20輸出。發(fā)動機控制單元20進行控制，使得以發(fā)動機動作點所示的轉(zhuǎn)矩和 旋轉(zhuǎn)速度使發(fā)動機E動作。另一方面，發(fā)動機動作點決定部11決定在決定使發(fā)動機E停止 的情況下，將該指令向發(fā)動機控制單元20輸出。另外，該發(fā)動機E的停止指令也可以是發(fā) 動機旋轉(zhuǎn)速度指令值和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令值均為零的發(fā)動機動作點的指令。發(fā)動機動作點是表示考慮車輛要求輸出PC和最佳燃燒消耗率而決定的發(fā)動機E 的控制動作點的指令值，由發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度指令值和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令值決定。該發(fā)動機動 作點的決定基于發(fā)動機動作點圖表進行。圖6是表示該發(fā)動機動作點圖表的一個例子的 圖。該圖表中縱軸為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE，橫軸為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE。此外，在該圖表中，細實線 表示等燃燒消耗率線，越向外側(cè)去表示燃料消耗率越高(燃燒消耗率越差)。此外，虛線表示等輸出線PCi(i = 1、2、3......)。此外，粗實線表示最佳燃燒消耗率線Le，是在等輸出
線PCi上燃料消耗率最低(燃燒消耗率好)的點連結(jié)而成的線。由此，發(fā)動機動作點決定 部11將表示與車輛要求輸出PC為相同輸出的等輸出線PCi與最佳燃燒消耗率線Le的交 點的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE，決定為發(fā)動機動作點的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度指令值 和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令值。另外，在圖6中，為了簡化，等輸出線PCi僅表示了 7根，但是在實際 的發(fā)動機動作點圖表中，以更細的間隔記錄多個等輸出線PCi是合適的。MGl動作點決定部12進行決定作為第一電動機-發(fā)電機MGl的動作點的MGl動 作點的處理。此處，MGl動作點由作為表示第一電動機-發(fā)電機MGl的控制動作點的控制 指令值的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩決定?？刂茊卧?0控制第一逆變器II，使得以由MGl動作點決 定部12決定的MGl動作點所表示的轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)速度使第一電動機-發(fā)電機MGl動作。MGl 動作點由MGl旋轉(zhuǎn)速度指令值和MGl轉(zhuǎn)矩指令值決定，該MGl旋轉(zhuǎn)速度指令值和MGl轉(zhuǎn)矩 指令值是表示基于上述決定的發(fā)動機動作點和連接于動力分配用的行星齒輪裝置PG的車 輛W側(cè)的旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速度決定的第一電動機_發(fā)電機MGl的控制動作點的指令值。在本例中，MGl動作點決定部12基于由車速傳感器Se4檢測出的車速和從反向主 動齒輪0到車輪W之間的旋轉(zhuǎn)部件的齒輪比，計算該車速下的作為反向主動齒輪0的旋轉(zhuǎn) 速度的輸出旋轉(zhuǎn)速度No。然后，MGl動作點決定部12令發(fā)動機動作點的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度指 令值為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE，將其和輸出旋轉(zhuǎn)速度No代入，將利用上述旋轉(zhuǎn)速度關(guān)系式(式 1)計算出的MGl旋轉(zhuǎn)速度m決定為MGl旋轉(zhuǎn)速度指令值。此外，MGl動作點決定部12基 于決定的MGl旋轉(zhuǎn)速度指令值與由MGl旋轉(zhuǎn)速度傳感器Sel檢測出的第一電動機-發(fā)電機 MGl的MGl旋轉(zhuǎn)速度m的旋轉(zhuǎn)速度的差，通過比例積分控制(PL控制)等反饋控制，決定 MGl轉(zhuǎn)矩指令值。這樣決定的MGl旋轉(zhuǎn)速度指令值和MGl轉(zhuǎn)矩指令值成為MGl動作點。圖 8、圖11所示的流程中，將這樣由MGl動作點決定部12決定的MGl動作點記載為“決定動作
點 οMG2動作點決定部13進行決定作為第二電動機-發(fā)電機MG2的動作點的MG2動 作點的處理。此處，MG2動作點由作為表示第二電動機-發(fā)電機MG2的控制動作點的控制 指令值的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩決定?？刂茊卧?0控制第二逆變器12，使得以由MG2動作點決 定部13決定的MG2動作點所表示的轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)速度使第二電動機-發(fā)電機MG2動作。MG2 動作點由MG2旋轉(zhuǎn)速度指令值和MG2轉(zhuǎn)矩指令值決定，該MG2旋轉(zhuǎn)速度指令值和MG2轉(zhuǎn)矩 指令值是表示基于車輛要求轉(zhuǎn)矩TC、發(fā)動機動作點和MGl動作點決定的第二電動機-發(fā)電 機MG2的控制動作點的控制指令值。于是，對上述轉(zhuǎn)矩關(guān)系式(式2)進行變形，得到以下 的轉(zhuǎn)矩關(guān)系式(式3)。T2 = -To-TE/(1+λ )......(式 3)于是，MG2動作點決定部13，在該(式3)中，令車輛要求轉(zhuǎn)矩TC為行駛轉(zhuǎn)矩To相 反方向的轉(zhuǎn)矩“-To”、令發(fā)動機動作點的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指令值為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE而進行代入， 將由此計算出的MG2轉(zhuǎn)矩T2決定為MG2轉(zhuǎn)矩指令值。由此，能夠使第二電動機-發(fā)電機 MG2產(chǎn)生對從發(fā)動機E傳遞至反向主動齒輪0的轉(zhuǎn)矩相對車輛要求轉(zhuǎn)矩超過的量或不足的 量進行補充的轉(zhuǎn)矩。此外，作為第二電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)速度的MG2旋轉(zhuǎn)速度N2總 是與車速成比例，因此，MG2旋轉(zhuǎn)速度指令值根據(jù)由車速傳感器Se4檢測出的車速而自動決 定。利用這樣決定的MG2旋轉(zhuǎn)速度指令值和MG2轉(zhuǎn)矩指令值決定MG2動作點。另外，如上所述，MG2旋轉(zhuǎn)速度指令值根據(jù)車速自動決定，因此，第二電動機_發(fā)電機MG2基本上依據(jù) MG2動作點的MG2轉(zhuǎn)矩指令值進行轉(zhuǎn)矩控制。在圖8、圖11所示的流程中，將這樣由MG2動 作點決定部13決定的MG2動作點記載為“決定動作點”。在該混合動力驅(qū)動裝置H中，第一電動機-發(fā)電機MG1作為主發(fā)電機起作用。另 外，如圖4所示，發(fā)動機E動作中的混合動力行駛模式中，第一電動機-發(fā)電機MG1受到發(fā) 動機轉(zhuǎn)矩TE的反作用，為了向環(huán)形齒輪r和反向主動齒輪0傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TE而輸出負 方向的轉(zhuǎn)矩。此時，在MG1旋轉(zhuǎn)速度m為正(正方向旋轉(zhuǎn))的情況下，第一電動機-發(fā)電 機MG1進行再生(發(fā)電)，作為發(fā)電機起作用，在MG1旋轉(zhuǎn)速度m為負(負方向旋轉(zhuǎn))的情 況下，第一電動機_發(fā)電機MG1進行動力運行，作為電動機起作用，但是，在任一種情況下， 第一電動機_發(fā)電機MG1均輸出負方向的轉(zhuǎn)矩。此外，如圖5所示，在發(fā)動機E為停止?fàn)顟B(tài) 的EV行駛模式中，第一電動機-發(fā)電機MG1被控制為MG1轉(zhuǎn)矩T1為零，為能夠自由旋轉(zhuǎn)的 狀態(tài)。在存儲部14存儲有圖7所示的旋轉(zhuǎn)電機控制圖表Mapl、Map2。這些旋轉(zhuǎn)電機控 制圖表Mapl、Map2是表示電動機-發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)矩的相關(guān)性的相關(guān)圖表，表示電 動機_發(fā)電機MG1、MG2的旋轉(zhuǎn)速度與能夠以該旋轉(zhuǎn)速度輸出的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，在圖7所示的 實線范圍內(nèi)電動機_發(fā)電機MG1、MG2能夠動作。構(gòu)成混合動力驅(qū)動裝置H，使得這之前所 說明的電動機_發(fā)電機MG1、MG2的動作點也包含在該范圍內(nèi)。此處，圖7(a)所示的旋轉(zhuǎn)電機控制圖表Mapl是表示在混合動力驅(qū)動裝置H正常 工作的狀態(tài)下，電動機-發(fā)電機MG1、MG2能夠動作的區(qū)域的控制圖表。圖7(b)所示的旋 轉(zhuǎn)電機控制圖表Map2是表示電壓變換部4產(chǎn)生某些異常，在該異常狀態(tài)下電動機_發(fā)電機 MGUMG2能夠動作的區(qū)域的控制圖表。后者的圖表Map2在后面詳細敘述?；氐叫D(zhuǎn)電機控制圖表Mapl，進一步說明正常狀態(tài)。在本發(fā)明的混合動力驅(qū)動裝置H中設(shè)置有電壓變換部4，能夠使向電動機-發(fā)電 機MG1、MG2供給驅(qū)動電力的電池B的電壓升壓，使向弱磁控制轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)移至更高的 旋轉(zhuǎn)數(shù)。在本實施方式中，使電池B的電壓從低值升壓至V2、VI。圖7(a)中V2的線表示 產(chǎn)生使由電壓變換部4升壓后的電壓為V2的需要的邊界。即，表示設(shè)定V2作為升壓指令 值的邊界。同樣，VI的線表示產(chǎn)生使由電壓變換部4升壓后的電壓分別為VI的需要的邊 界。由此，在電壓變換部4和頻率變換部5正常工作的狀態(tài)下，在實線的區(qū)域內(nèi)，設(shè)定各電 動機-發(fā)電機MG1、MG2的控制動作點(旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩)并使其動作。此時，在升壓控制 中需要的電壓值基于該圖表決定。根據(jù)圖7 (a)可知，在從電動機-發(fā)電機MG1、MG2所允許的旋轉(zhuǎn)速度的下限值RSL 直至上限值RSH的范圍中，轉(zhuǎn)矩在負側(cè)最大轉(zhuǎn)矩NTmax到正側(cè)最大轉(zhuǎn)矩PTmax間可變。如 果以與動力運行、再生的關(guān)系進行說明，則在第一象限、第三象限為動力運行，在第二象限、 第四象限為再生。回到圖2，異常檢測部15對先前所說明的需要停止電壓變換部4的異常進行檢測。 這樣的異常的代表例是，與先前在現(xiàn)有技術(shù)中所說明的內(nèi)容同樣，根據(jù)來自電壓傳感器Se8 的升壓電壓Vc與由與第一電動機-發(fā)電機MG1、第二電動機-發(fā)電機MG2的動作點的關(guān)系 求出的升壓值(在從電壓傳感器Se7得到的電池電壓Vb上乘以用于升壓的PWM控制的占 空比的值)是否一致而檢測該異常。即，在一致的情況下檢測為電壓變換部4正常工作，在不一致的情況下檢測為異常(故障)。利用這樣的異常檢測部15，在檢測出電壓變換部4 的異常時，停止電壓變換部4的動作。以上所說明的是作為電動機-發(fā)電機，涉及第一電動機-發(fā)電機MG1、第二電動 機_發(fā)電機MG2這兩者的內(nèi)容。與此相對，本發(fā)明作為問題的起動時的問題，例如在EV模 式下要進行電動機起動時，在第二電動機_發(fā)電機MG2處產(chǎn)生。于是，在以下的說明中，作 為電動機_發(fā)電機，以成為問題的第二電動機_發(fā)電機MG2為中心進行說明。轉(zhuǎn)矩限制部16，在異常檢測部15檢測到需要停止電壓變換部4的異常時，限制電 動機_發(fā)電機MG2的輸出轉(zhuǎn)矩。具體地說，在電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)速度低于比0小 的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl的區(qū)域中，限制正轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，將產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域限制在該旋 轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl以上的區(qū)域。另一方面，在電動機_發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)速度大于比0 大的旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2的區(qū)域中，限制負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，將產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的區(qū)域限制在上 述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2以下的區(qū)域。換言之，在電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)速度為不足 旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl的負值的區(qū)域中，禁止正轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，禁止再生。在電動機-發(fā)電 機MG2的旋轉(zhuǎn)速度為大于旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2的正值的區(qū)域中，禁止負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，同 樣禁止再生。如圖7 (b)所示，先前說明的旋轉(zhuǎn)電機控制圖表Map2中，該旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl 和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2由粗虛線表示。在該實施方式中，旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSL2均為固定值。 于是，在電動機-發(fā)電機MG2產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)速度能夠從旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl 變化至旋轉(zhuǎn)速度的最大值RSH，在該狀態(tài)下，允許轉(zhuǎn)矩從0到正側(cè)最大轉(zhuǎn)矩PTmax。另一方 面，在電動機_發(fā)電機MG2產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)速度能夠從旋轉(zhuǎn)速度的最小值RSL變 化至旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2，在該狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩允許是從0到負側(cè)最大轉(zhuǎn)矩NTmax。以下，關(guān)于上述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2的意義，以電動 機-發(fā)電機MG2進行再生動作的情況為例進行說明。在該狀態(tài)下，對應(yīng)下坡時的制動起動。 在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在電壓變換部4與頻率變換部5之間設(shè)置有平滑電容器4。于是，在電 壓變換部4的動作停止的狀態(tài)下，由于制動動作應(yīng)該從電動機_發(fā)電機MG2回到電池B側(cè) 的電力在平滑電容器4f中積蓄的情況下，如果在平滑電容器4f中積蓄的電量過大，則平滑 電容器4f的電壓可能超過耐壓電壓。于是，作為能夠維持該電壓在耐壓電壓以下的閾值， 設(shè)定先前說明的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2。具體地說，即使在電動機-發(fā)電機MG2進行規(guī)定的再生動作而發(fā)電的狀態(tài)下，由于 電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由于頻率變換部5的頻率變換而產(chǎn)生 的頻率變換損失的合計損失作為該損失被消耗，在平滑電容器4f中實際上不會積蓄再生 電力。于是，能夠預(yù)先設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2，使得通過再 生，電動機_發(fā)電機MG2產(chǎn)生與由于電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和 由于頻率變換部5的頻率變換而產(chǎn)生的頻率變換損失的合計損失相抵的電力。圖7 (b)中將實施轉(zhuǎn)矩限制的區(qū)域表示為AL，將不實施轉(zhuǎn)矩限制的區(qū)域表示為AF。 在后述的圖10中也是同樣。例如，令合計損失為IKW左右，使起動時需要的爬行(ere印ing)轉(zhuǎn)矩為60N ·πι，則 能夠使上述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl為_150rpm，使旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2為+150rpm。
控制單元10，如上所述，在異常檢測部15檢測出異常，電壓變換部4實質(zhì)上停止的 狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩限制部16限制MG2動作點決定部13所決定的MG2動作點的MG2轉(zhuǎn)矩指令值。 由此，即使在上坡的前進起動時車輛產(chǎn)生溜車(后退)，實質(zhì)上能夠允許再生，產(chǎn)生規(guī)定的 正轉(zhuǎn)矩，因此能夠良好地起動。同樣的，在下坡的后退起動時也能夠良好地應(yīng)對。1-5混合動力驅(qū)動裝置的控制方法以下，基于圖8的流程圖，說明本實施方式的混合動力驅(qū)動裝置H的控制方法。該混合動力驅(qū)動裝置H的控制處理，利用構(gòu)成控制單元10的各功能部分11 16 的硬件或軟件(程序)或這兩者而進行。在上述各功能部分由程序構(gòu)成的情況下，控制單 元10所具有的運算處理裝置作為執(zhí)行構(gòu)成上述各功能部分的程序的計算機而動作?？刂茊卧?0，首先取得從車輛側(cè)輸入的車輛要求轉(zhuǎn)矩TC和車輛要求輸出PC的信 息(步驟#01)。此外，控制單元10取得由車速傳感器Se4檢測出的車速信息(步驟#02)。 之后，控制單元10利用發(fā)動機動作點決定部11決定發(fā)動機動作點(步驟#03)。此外，控制單元10利用MGl動作點決定部12決定MGl動作點(步驟#04)，利用 MG2動作點決定部13決定MG2動作點(步驟#05)。此處，在進行先前說明的EV模式下的 起動時，MG2動作點成為有意義的值。接著，檢查異常檢測部15中的檢測狀態(tài)(步驟#06)。然后，在異常檢測部15中為 沒有檢測出異常的正常狀態(tài)時(步驟#06，否)，作為先前決定的動作點的決定動作點直接 作為控制動作點(步驟#8-3)。即，對于電動機-發(fā)電機MG2在正常狀態(tài)下被允許的全部動 作點被允許，當(dāng)然也允許再生。另一方面，在異常檢測部15中為檢測出異常的狀態(tài)時(步驟#06，是)，判斷決定 動作點是否是在旋轉(zhuǎn)電機控制圖表中轉(zhuǎn)矩限制區(qū)域AL內(nèi)的動作點(步驟#07)。然后，在決 定動作點位于轉(zhuǎn)矩限制范圍AL內(nèi)的情況下(步驟#07，是)，對決定動作點進行了轉(zhuǎn)矩限制 (使轉(zhuǎn)矩為0)的限制動作點成為控制動作點(步驟#8-2)。結(jié)果，作為電動機工作的電動 機_發(fā)電機MG2的再生被禁止。在決定動作點不位于轉(zhuǎn)矩限制范圍AL內(nèi)的情況下(步驟#07，否)，先前決定的決 定動作點直接成為控制動作點(步驟#8-1)。結(jié)果，作為電動機工作的電動機-發(fā)電機MG2 的再生被允許。在這些處理結(jié)果后，控制單元10對上述發(fā)動機和電動機-發(fā)電機MGl、MG2以求得 的控制動作點實施控制。如上所述，在與電壓變換部4有關(guān)的部件發(fā)生異常，實際上電壓變換部4停止的狀 態(tài)下，僅在旋轉(zhuǎn)速度極低的區(qū)域允許第二電動機_發(fā)電機MG2的再生，由此能夠良好地進行 坡道起動。2.第二實施方式接著，說明本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式的混合動力驅(qū)動裝置H，也是在一 定的條件下，允許混合動力驅(qū)動裝置MG2的再生動作。圖9中表示該第二實施方式的混合 動力車輛用驅(qū)動裝置H的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。進一步，圖10中表示的是表示該第二實施方式的電動 機-發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表，圖11表示該混合動力車輛用驅(qū)動裝置H的控 制方法的流程圖，這些附圖與第一實施方式的圖2、圖7(b)、圖8分別相當(dāng)。在以下的說明中，主要說明與第一實施方式的不同點。
在第一實施方式中，如先前基于圖7(b)等所說明的那樣，旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSLl 和旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2均為同一固定值。即，無論對電動機-發(fā)電機MG2要求的轉(zhuǎn)矩的 大小是多少，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度閾值，決定能夠產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域和能夠產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩的區(qū) 域。但是，本發(fā)明，為了防止施加于平滑電容器4f的電壓超過耐壓，如先前所說明的 那樣，如果通過電動機_發(fā)電機進行再生動作而產(chǎn)生的發(fā)電量，與由電動機_發(fā)電機MG2的 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由頻率變換部5的頻率變換產(chǎn)生的頻率變換損失的合計損失 相抵，則能夠保護平滑電容器4f。另一方面，考慮再生時的情況，則在電動機-發(fā)電機MG2 中，旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩的積為電量。于是，在特定的動作狀態(tài)下能夠允許的再生允許旋轉(zhuǎn)速度 N，在令該時刻所要求的轉(zhuǎn)矩為要求轉(zhuǎn)矩T，并且令合計損失為P時，能夠根據(jù)N = P/T而求 出。在該情況下，要求轉(zhuǎn)矩越大再生允許旋轉(zhuǎn)速度越小。此處，根據(jù)加速踏板的踏下量、制 動的踏下量等的不同，當(dāng)然要求轉(zhuǎn)矩也不同。于是，在該第二實施方式中，根據(jù)預(yù)先明確的合計損失和要求轉(zhuǎn)矩求取再生允許 旋轉(zhuǎn)速度。如圖9所示，在本實施方式的混合動力驅(qū)動裝置H中，在控制單元10內(nèi)，代替第一 實施方式的存儲部14，設(shè)置有再生允許旋轉(zhuǎn)速度計算部14’。該再生允許旋轉(zhuǎn)速度計算部 14’，基于由電動機-發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由頻率變換部5的頻率變換 產(chǎn)生的頻率變換損失的合計損失P以及要求轉(zhuǎn)矩T，求取再生允許旋轉(zhuǎn)速度N。此處，合計 損失P是預(yù)先求得的值。而且，作為要求轉(zhuǎn)矩T，使用對于電動機_發(fā)電機MG2作為控制動 作點被求出的指令值，能夠求取再生允許旋轉(zhuǎn)速度N。在控制單元10內(nèi)設(shè)置的其它功能部11、12、13、15、16與先前說明的部件相同。在圖10中示意性地以同樣的虛線表示將如上所述求得的再生允許旋轉(zhuǎn)速度N用 作旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSL1、旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2時的圖表。結(jié)果，隨著轉(zhuǎn)矩的絕對值變 大，這些旋轉(zhuǎn)速度下限閾值RSL1、旋轉(zhuǎn)速度上限閾值RSH2成為接近0的值。圖11中表示采用該結(jié)構(gòu)時的流程圖。該流程與圖8所說明的流程相比較，步驟 #7-1、#7-2不同。在步驟#7-1中，再生允許旋轉(zhuǎn)速度計算部14’使用要求轉(zhuǎn)矩T、合計損失 P求取再生允許旋轉(zhuǎn)速度N。在圖11所示的例子中，將要求轉(zhuǎn)矩記為“電動機轉(zhuǎn)矩指令”，將 合計損失記為“電動機逆變損失”。對于這樣求得的再生允許旋轉(zhuǎn)速度N，與該要求轉(zhuǎn)矩對 應(yīng)的低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)的區(qū)域(要求轉(zhuǎn)矩為正的情況)、高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)的區(qū)域(要求轉(zhuǎn)矩為負的 情況)被決定為轉(zhuǎn)矩限制區(qū)域。于是，在步驟#7-2中，進行在該轉(zhuǎn)矩限制區(qū)域內(nèi)是否存在動作點的判斷，能夠?qū)?現(xiàn)良好的行駛狀態(tài)。3.其它實施方式(1)在之前說明的第一實施方式和第二實施方式中，表示了本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機控 制系統(tǒng)的應(yīng)用對象為具有旋轉(zhuǎn)電機和其它驅(qū)動源(例如發(fā)動機)的混合動力驅(qū)動裝置的例子。但是，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用于具有下述部分的裝置直流電源；旋轉(zhuǎn)電機，其用 于驅(qū)動車輛；頻率變換部，介于直流電源與旋轉(zhuǎn)電機之間，在旋轉(zhuǎn)電機動力運行時將直流電 源的輸出變換為交流，在旋轉(zhuǎn)電機再生時將來自旋轉(zhuǎn)電機的輸出變換為直流；以及電壓變換部，其介于直流電源與頻率變換部之間，基于根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機要求的要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定的升壓 指令值，對直流電源的輸出進行升壓。代表性的能夠舉出電動汽車。此外，也能夠應(yīng)用于一 電動機串聯(lián)方式、并聯(lián)方式的混合動力車輛。(2)在上述實施方式中，表示了下述情況異常檢測部，在基于升壓指令對直流電 源的電壓進行升壓而得到的升壓電壓沒有成為期望的電壓的情況下，檢測為發(fā)生需要停止 電壓變換部的異常，但是，電壓變換部的停止也可以基于頻率變換部的故障、升壓控制用的 控制單元內(nèi)的處理部的故障、包含檢測升壓后的電壓的電壓傳感器Se8的電路的異常、電 抗器的過熱、升壓電路上臂的溫度的異常等而執(zhí)行。(3)在上述實施方式中，依據(jù)預(yù)先保存的圖表判斷允許再生的區(qū)域或限制轉(zhuǎn)矩的 區(qū)域，但是，旋轉(zhuǎn)速度上限閾值和旋轉(zhuǎn)速度下限閾值是依據(jù)車輛狀態(tài)的值，因此，也可以采 用作為預(yù)先求得的數(shù)值或運算出的數(shù)值而得到旋轉(zhuǎn)速度上限閾值和旋轉(zhuǎn)速度下限閾值，從 而完成再生的允許和轉(zhuǎn)矩的限制的結(jié)構(gòu)。另一方面，使旋轉(zhuǎn)速度上限閾值和旋轉(zhuǎn)速度下限閾值為絕對值相同的值，但是如 先前所述，也能夠使其成為固定值或依據(jù)要求轉(zhuǎn)矩可變的值，因此能夠以不同的設(shè)定方法 設(shè)定兩閾值。(4)在上述實施方式中，舉例表示了差動齒輪裝置為具有太陽齒輪s、支架ca和環(huán) 形齒輪r這3個旋轉(zhuǎn)部件的單小齒輪型的行星齒輪機構(gòu)的情況。但是，本發(fā)明的差動齒輪 裝置的結(jié)構(gòu)并不限定于此。于是，例如，差動齒輪裝置為雙小齒輪型的行星齒輪機構(gòu)或使用 相互嚙合的多個錐齒輪的差動齒輪機構(gòu)等的其它差動齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)也是合適的。此外， 差動齒輪裝置并不限定于具有3個旋轉(zhuǎn)部件，具有4個以上的旋轉(zhuǎn)部件的結(jié)構(gòu)也是合適的。 在該情況下，采用下述結(jié)構(gòu)對于從4個以上的旋轉(zhuǎn)部件中選擇的3個旋轉(zhuǎn)部件，依據(jù)旋轉(zhuǎn) 速度的順序稱為第一旋轉(zhuǎn)部件、第二旋轉(zhuǎn)部件和第三旋轉(zhuǎn)部件，第一旋轉(zhuǎn)電機與第一旋轉(zhuǎn) 部件連接，輸入部件與第二旋轉(zhuǎn)部件連接，輸出部件和第二旋轉(zhuǎn)電機與第三旋轉(zhuǎn)部件連接。 另外，作為具有4個以上旋轉(zhuǎn)部件的差動齒輪裝置，例如能夠使用使2組以上的行星齒輪機 構(gòu)的一部分的旋轉(zhuǎn)部件間相互連結(jié)等的結(jié)構(gòu)。(5)在上述實施方式中，如圖1所示，以下述結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動裝置H為例進行 了說明作為與差動齒輪裝置的第三旋轉(zhuǎn)部件(行星齒輪裝置PG的環(huán)形齒輪r) 一體旋轉(zhuǎn) 的輸出部件的反向主動齒輪0，介于反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C和差動裝置D之間并與車輪W連接，第 二電動機_發(fā)電機MG2經(jīng)由反轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)C與反向主動齒輪0和差動裝置D連接。這樣 構(gòu)成的混合動力驅(qū)動裝置H在與發(fā)動機E連接的輸入軸I的方向能夠為較短的結(jié)構(gòu)，因此 能夠適用于FF車輛、MR車輛、RR車輛等。但是，上述實施方式的混合動力驅(qū)動裝置H的機 構(gòu)結(jié)構(gòu)僅是一個例子，當(dāng)然對于具有其它機構(gòu)結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動裝置H也能夠應(yīng)用本發(fā) 明。由此，例如，對于與發(fā)動機E連接的輸入軸I、第一電動機-發(fā)電機MG1、作為差動齒輪 裝置的行星齒輪裝置PG和第二電動機-發(fā)電機MG2配置在同軸上的FR車輛所適用的配置 結(jié)構(gòu)的混合動力驅(qū)動裝置，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于電動汽車、作為驅(qū)動力源具有發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)電機的混合動力車 輛用的驅(qū)動裝置。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)電機，其用于驅(qū)動車輛；頻率變換部，其介于直流電源與所述旋轉(zhuǎn)電機之間，在所述旋轉(zhuǎn)電機動力運行時將所述直流電源的輸出變換為交流，在所述旋轉(zhuǎn)電機再生時將來自所述旋轉(zhuǎn)電機的輸出變換為直流；電壓變換部，其介于所述直流電源與所述頻率變換部之間，基于根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機要求的要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定的升壓指令值，對所述直流電源的輸出進行升壓；以及轉(zhuǎn)矩限制部，其限制所述旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩，所述旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)其特征在于具有異常檢測部，其對需要停止所述電壓變換部的異常進行檢測，在該異常檢測部檢測出異常的情況下，所述轉(zhuǎn)矩限制部在所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度低于比0小的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值的區(qū)域中限制正轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生所述正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域被設(shè)定為所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上的區(qū)域，所述轉(zhuǎn)矩限制部在所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度大于比0大的旋轉(zhuǎn)速度上限閾值的區(qū)域中限制負轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生所述負轉(zhuǎn)矩的區(qū)域被設(shè)定為所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值以下的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其中，關(guān)于設(shè)置在所述電壓變換部與所述頻率變換部之間的平滑電容器， 將所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值設(shè)定為，在所述電壓變換部已停止 的狀態(tài)下，在應(yīng)該從所述旋轉(zhuǎn)電機回到所述直流電源側(cè)的電力在所述平滑電容器中被蓄電 的情況下，能夠?qū)⑺銎交娙萜鞯碾妷壕S持在耐壓電壓以下的閾值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)，其中，將所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值設(shè)定為，通過再生，所述旋轉(zhuǎn)電機 產(chǎn)生與由所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由所述頻率變換部的頻率變換產(chǎn)生 的頻率變換損失的合計損失相抵的電力的閾值。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)，其中， 所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值和所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值為固定值。
5.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其中，基于由所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電機損失和由所述頻率變換部的頻率變換產(chǎn) 生的頻率變換損失的合計損失與所述要求轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，可變地設(shè)定所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值 和所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其中，在所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為所述旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上 的狀態(tài)下，允許所述旋轉(zhuǎn)電機輸出從O到正側(cè)最大轉(zhuǎn)矩，在所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩，所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度為所述旋轉(zhuǎn)速度上限閾值以下 的狀態(tài)下，允許所述旋轉(zhuǎn)電機輸出從O到負側(cè)最大轉(zhuǎn)矩。
7.—種車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其具有權(quán)利要求1 6中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，并且作為所述旋轉(zhuǎn)電機具有第一旋轉(zhuǎn)電機和第二旋轉(zhuǎn)電機，具有對從所述第一旋轉(zhuǎn)電機和所述第二旋轉(zhuǎn)電機以外的驅(qū)動源產(chǎn)生的驅(qū)動力進行分 配的動力分配機構(gòu)，由所述動力分配機構(gòu)分配的一方的驅(qū)動力被傳遞至車輪，另一方的驅(qū) 動力被傳遞至所述第一旋轉(zhuǎn)電機，并且，由所述第二旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的驅(qū)動力被傳遞至所述 車輪。
8.如權(quán)利要求7所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述動力分配機構(gòu)包括依據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的順序具有第一旋轉(zhuǎn)部件、第二旋轉(zhuǎn)部件和第三 旋轉(zhuǎn)部件的差動齒輪裝置，所述第一旋轉(zhuǎn)電機與所述第一旋轉(zhuǎn)部件連接，所述旋轉(zhuǎn)電機以外的驅(qū)動源與所述第二 旋轉(zhuǎn)部件連接，所述第二旋轉(zhuǎn)電機和所述第三旋轉(zhuǎn)部件與車輪連接。
9.如權(quán)利要求7或8所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中，在僅由所述第二旋轉(zhuǎn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩行駛的電動行駛模式中，隨著所述異常檢測部檢 測出異常，執(zhí)行所述轉(zhuǎn)矩限制部的轉(zhuǎn)矩限制。
全文摘要
本發(fā)明提供旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)和車輛驅(qū)動系統(tǒng)。在檢測出電壓變換部的故障的情況下，得到一種旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)，其為了保護平滑電容器，限制作為電動機工作的旋轉(zhuǎn)電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，例如能夠產(chǎn)生起動時需要的轉(zhuǎn)矩。該旋轉(zhuǎn)電機控制系統(tǒng)包括直流電源、旋轉(zhuǎn)電機、頻率變換部、電壓變換部和轉(zhuǎn)矩限制部，并具有異常檢測部，其對需要停止電壓變換部的異常進行檢測，在該異常檢測部檢測出異常的情況下，轉(zhuǎn)矩限制部在上述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度低于比0小的旋轉(zhuǎn)速度下限閾值的區(qū)域中限制正轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，將產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的區(qū)域設(shè)定為旋轉(zhuǎn)速度下限閾值以上的區(qū)域。
文檔編號B60W20/00GK101873947SQ20098010111
公開日2010年10月27日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者伊澤仁, 大野佳紀(jì), 田中和宏, 青木一男 申請人:愛信艾達株式會社