專利名稱:能夠可靠驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置，更具體而言，涉及即使在輔助電池失效時也能夠可靠驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
近年來，混合動力車輛和電動車輛作為環(huán)境有利車輛，已經(jīng)引起了許多注意?；旌蟿恿囕v是除了具有常規(guī)的發(fā)動機(jī)之外，還具有作為動力源的DC電源、逆變器、和由逆變器驅(qū)動的電機(jī)的車輛。具體而言，通過驅(qū)動電機(jī)獲得動力源，并且來自DC電源的DC電壓通過逆變器轉(zhuǎn)換為AC電壓，通過已轉(zhuǎn)換的AC電壓使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而獲得動力源。
電動車輛是具有作為動力源的DC電源、逆變器、和由逆變器驅(qū)動的電機(jī)的車輛。
在這樣的混合動力車輛或電動車輛中，已經(jīng)研究了這樣的構(gòu)造，其中通過升壓轉(zhuǎn)換器升高來自DC電源的DC電壓，并將升壓的DC電壓供應(yīng)到逆變器以驅(qū)動電機(jī)。
圖6是示出傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動裝置的示例的示意性框圖。
參考圖6，電機(jī)驅(qū)動裝置包括主電池MB，系統(tǒng)繼電器SR1、SR2，升壓轉(zhuǎn)換器101，逆變器102，DC/DC轉(zhuǎn)換器110，輔助電池SB、以及控制單元120。
主電池MB輸出DC電壓。系統(tǒng)繼電器SR1、SR2在被來自控制單元120的信號SE打開時將來自主電池MB的DC電壓供應(yīng)到DC/DC轉(zhuǎn)換器。
升壓轉(zhuǎn)換器101通過來自控制單元120的控制升高從主電池MB供應(yīng)的DC電壓，并將升壓的DC電壓供應(yīng)到逆變器102。
逆變器102接收從升壓轉(zhuǎn)換器101供應(yīng)的DC電壓，在控制單元120的控制下將該DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG。因此，電動發(fā)電機(jī)MG被驅(qū)動以產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩命令值TR指定的轉(zhuǎn)矩。電流傳感器104檢測在電動發(fā)電機(jī)MG的每相中流動的電機(jī)電流MCRT，并將檢測的電機(jī)電流MCRT輸出到控制單元120。
DC/DC轉(zhuǎn)換器110響應(yīng)于來自控制單元120的信號，降低從主電池MB通過系統(tǒng)繼電器SR1和SR2供應(yīng)的DC電壓，并將降低的DC電壓供應(yīng)到輔助電池SB。輔助電池儲存所供應(yīng)的DC電壓，并輸出用于驅(qū)動未示出的輔助電部件的DC電壓。
基于主電池MB的DC電壓、來自電流傳感器104的電機(jī)電流MCRT等，控制單元產(chǎn)生用于控制升壓轉(zhuǎn)換器101和逆變器102的信號PWC、PWM，并將所產(chǎn)生的信號PWC和PWM分別輸出到升壓轉(zhuǎn)換器101和逆變器102。此外，控制單元120產(chǎn)生用于控制DC/DC轉(zhuǎn)換器110的控制信號，并將該信號輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器110。
這樣，安裝在混合動力車輛或電動車輛上的電機(jī)驅(qū)動裝置升高來自主電池MB的DC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG以產(chǎn)生規(guī)定轉(zhuǎn)矩，并降低來自主電池MB的DC電壓以對輔助電池SB充電。
雖然未示出，但是從輔助電池SB接收電能供應(yīng)并從而被驅(qū)動的輔助電部件包括控制車輛的行駛、照明、空調(diào)、電動車窗和音頻系統(tǒng)的電子控制單元(ECU)。
在其上安裝有如圖6所示的電機(jī)驅(qū)動裝置的車輛中，尤其是在混合動力車輛中，存儲在主電池MB中的電能用于啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行。具體而言，電能從主電池MB供應(yīng)到耦合至發(fā)動機(jī)(未示出)的電動發(fā)電機(jī)MG，并通過將電動發(fā)電機(jī)MG作為電動機(jī)驅(qū)動，來啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行。
此外，對于安裝在混合動力車輛上的電機(jī)驅(qū)動裝置，已經(jīng)公開了通過在啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行時使用輔助電池來驅(qū)動啟動電機(jī)的構(gòu)造(例如，日本專利早期公開No.11-332012、No.10-75502和No.8-93517)。
圖7是示出具有日本專利早期公開No.11-332012中所述的傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動裝置的另一個示例的示意性框圖。
參考圖7，發(fā)動機(jī)210通過變速器212和車軸214連接到前輪216。通過發(fā)動機(jī)210的輸出，來驅(qū)動前輪216。
發(fā)動機(jī)210由啟動電機(jī)230驅(qū)動，而啟動電機(jī)230通過輔助電池220的電能驅(qū)動。輔助電池220由通過發(fā)動機(jī)210的輸出驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)219產(chǎn)生的電能來充電。
輔助電池220的電能通過DC/DC轉(zhuǎn)換器升壓，且升壓的電能被儲存在電容器(或蓄電器)224中。電能從電容器224通過逆變器234供應(yīng)到左右車輪電機(jī)226。于是，驅(qū)動后輪228。
在如上所述的構(gòu)造中，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)(未示出)被打開且系統(tǒng)ECU 236被激活時，執(zhí)行發(fā)動機(jī)啟動控制。具體而言，電能從輔助電池220供應(yīng)到啟動電機(jī)230，啟動電機(jī)230旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)力引起發(fā)動機(jī)210的曲軸轉(zhuǎn)動。此外，當(dāng)確認(rèn)發(fā)動機(jī)210運(yùn)行的啟動時，與車輪電機(jī)226相關(guān)的系統(tǒng)被激活并執(zhí)行行駛控制。
但是，對于這樣的用于控制發(fā)動機(jī)運(yùn)行的控制，如果儲存在附裝電池220中的電量在寒冷天氣時或者由于電池性能劣化而減少，則不能將足夠的電能供應(yīng)到啟動電機(jī)230，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)啟動性能的降低。
因此，在圖7的電機(jī)驅(qū)動裝置中，設(shè)置了連接切換裝置238以選擇性地將啟動電機(jī)230連接到輔助電池220或電容器224。這能夠?qū)㈦娔芄?yīng)到啟動電機(jī)230的電源在輔助電池220和電容器224之間進(jìn)行切換，從而確保發(fā)動機(jī)運(yùn)行的可靠啟動。連接切換裝置238由系統(tǒng)ECU 236控制。
在安裝了如上所述的傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動裝置的混合動力車輛中，可能出現(xiàn)這樣的問題，當(dāng)儲存在輔助電池中的電量顯著減少(即，當(dāng)輔助電池失效)時不能激活車輛系統(tǒng)。
具體而言，在如圖6所示的電機(jī)驅(qū)動裝置中，通過將電動發(fā)電機(jī)MG作為電動機(jī)驅(qū)動來啟動發(fā)動機(jī)。但是，由于控制電機(jī)驅(qū)動裝置的控制單元120作為整體使用輔助電池SB作為電源，所以當(dāng)輔助電池失效時，系統(tǒng)繼電器SR1和SR2未被打開，因此從主電池MB到升壓轉(zhuǎn)換器100和DC/DC轉(zhuǎn)換器110的電能供應(yīng)將被停止。因此，不能驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG，且不能啟動發(fā)動機(jī)。
在如圖7所示的電機(jī)驅(qū)動裝置中，當(dāng)儲存在輔助電池220中的電量減少時，雖然可以通過使用連接切換裝置238將來自電容器224的電能供應(yīng)到啟動電機(jī)230，但是當(dāng)輔助電池失效時，控制連接切換裝置238的系統(tǒng)ECU 236將不起作用，使得其難以啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行。
如上所述，在如圖和7所示的任一種傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動裝置中，輔助電池的用盡阻礙了發(fā)動機(jī)運(yùn)行的啟動。因此，車輛的駕駛員必須盡快使用充電裝備對輔助電池充電，來作為對輔助電池用盡的對策。
在另一方面，盡管用于使車輛行駛的高壓主電池MB保持了足夠的電量以驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)，但是沒有在不能激活車輛系統(tǒng)時有效利用所存儲電量的裝置。
日本專利早期公開No.8-93517公開了用于當(dāng)由于輔助電池的電壓降低而不能啟動發(fā)動機(jī)時禁止啟動電機(jī)的相對大電能消耗的重啟操作，并允許利用儲存在用于行駛的電池中的電能行駛。但是，僅利用用于行駛的電池，顯著限制了行駛的范圍，因此，不能保證能否行進(jìn)到能獲得充電裝備的維護(hù)站等。
因此，進(jìn)行了本發(fā)明以解決這樣的問題，且本發(fā)明的目的是提供一種即使在輔助電池失效時也能夠以簡單和可靠方式驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種電機(jī)驅(qū)動裝置，包括第一電源；驅(qū)動電路，其從所述第一電源接收電能的供應(yīng)并驅(qū)動電機(jī)；第二電源，其通過接收比從所述第一電源輸出的第一DC電壓低的第二DC電壓而被充電；電壓轉(zhuǎn)換器，其在所述第一電源和所述第二電源之間將所述第一DC電壓轉(zhuǎn)換為所述第二DC電壓；和轉(zhuǎn)換器控制電路，其接收來自所述第一電源的電能的供應(yīng)并控制所述電壓轉(zhuǎn)換器。
優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動裝置還包括驅(qū)動電路控制電路，其接收來自所述第二電源的電能供應(yīng)并被其驅(qū)動，控制所述驅(qū)動電路并將用于激活所述轉(zhuǎn)換器控制電路的觸發(fā)信號輸入到所述轉(zhuǎn)換器控制電路；和觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置，其用于當(dāng)儲存在所述第二電源中的充電量低于規(guī)定量時產(chǎn)生所述觸發(fā)信號并將該信號輸入到所述轉(zhuǎn)換器控制電路。
優(yōu)選地，所述規(guī)定量是為驅(qū)動所述驅(qū)動電路控制電路所需的電能供應(yīng)量。
優(yōu)選地，所述觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置包括第三電源，其用于產(chǎn)生所述觸發(fā)信號；和開關(guān)，其指示了由所述第三電源產(chǎn)生的所述觸發(fā)信號的輸入的時機(jī)。
優(yōu)選地，所述第一電源、所述第二電源、所述電壓轉(zhuǎn)換器、所述轉(zhuǎn)換器控制電路、所述驅(qū)動電路控制電路和所述觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置被集成地容納在一個盒體中。所述電機(jī)驅(qū)動裝置還包括用于冷卻所述盒體的冷卻裝置。
因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了即使當(dāng)輔助電池失效時，也能夠在不需要充電裝備的情況下以簡單并可靠的方式將電能供應(yīng)到電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動裝置。
圖1是示出安裝有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置的車輛的控制框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置的示意性框圖。
圖3是圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖4是圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路的框圖。
圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置在輔助電池失效時的操作的流程圖。
圖6是示出傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動裝置的示例的示意性框圖。
圖7是示出日本專利早期公開NO.11-332012中所述的傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動裝置的另一個示例的示意性框圖。
具體實(shí)施方式在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分。
圖1是示出安裝有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置的控制框圖。
參考圖1，該車輛是具有作為動力源的發(fā)動機(jī)和電機(jī)的混合動力車輛，且其包括發(fā)動機(jī)ENG、電動發(fā)電機(jī)MG1、電動發(fā)電機(jī)MG2、逆變器單元10、主電池MB、動力分配機(jī)構(gòu)50、減速齒輪60、車輛70和ECU90。
發(fā)動機(jī)ENG使用來自諸如汽油之類的燃燒能量作為源來產(chǎn)生驅(qū)動力。由發(fā)動機(jī)ENG產(chǎn)生的驅(qū)動力被動力分配機(jī)構(gòu)50分為如圖1的粗陰影線所示的兩條路徑。一條路徑是用于通過減速齒輪60傳遞到驅(qū)動車輛70的驅(qū)動軸。另一條路徑是用于傳遞到電動發(fā)電機(jī)MG1。
電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2可以用作發(fā)電機(jī)和電動機(jī)兩者。如下文將描述的，電動發(fā)電機(jī)MG1主要作為發(fā)電機(jī)操作，而電動發(fā)電機(jī)MG2主要作為電動機(jī)操作。
具體而言，電動發(fā)電機(jī)MG1是三相AC旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且其用作在加速時用于啟動發(fā)動機(jī)ENG的運(yùn)行的啟動器。此時，電動發(fā)電機(jī)MG1接收來自主電池MB和輔助電池SB中至少一個的電能供應(yīng)，并作為電動機(jī)被驅(qū)動，引起發(fā)動機(jī)ENG的曲軸轉(zhuǎn)動以啟動運(yùn)行。
此外，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行的啟動之后，電動發(fā)電機(jī)MG1由通過動力分配機(jī)構(gòu)50傳遞的發(fā)動機(jī)ENG的驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生電能。
由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電能根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)或根據(jù)主電池MB的SOC(充電狀態(tài))而被不同地使用。例如，在正常行駛或迅速加速期間，由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電能被直接用作用于驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2的電能。當(dāng)主電池MB的SOC低于規(guī)定值時，由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電能通過逆變器單元10從AC電能轉(zhuǎn)換為DC電能，并儲存在主電池MB中。
電動發(fā)電機(jī)MG2是三相AC旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且其由儲存在主電池MB中的電能和由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電能中的至少一個驅(qū)動。電動發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動力通過減速齒輪60傳遞到車輪70的驅(qū)動軸。于是，電動發(fā)電機(jī)MG2輔助發(fā)動機(jī)ENG以使得車輛行駛，或電動發(fā)電機(jī)MG2僅由其自身的驅(qū)動力使得車輛行駛。
此外，在再生制動時，電動發(fā)電機(jī)MG2由車輛70通過減速齒輪60而旋轉(zhuǎn)，并作為發(fā)電機(jī)操作。此時，由電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的再生電能通過逆變器單元10對主電池MB充電。
主電池MB是用于行駛的電池，且其是通過將大量諸如鎳氫電池或鋰離子電池之類的二次電池串聯(lián)連接而形成的高壓電池。代替這種二次電池，主電池MB可以由電容器或蓄電器形成。
與高壓主電池MB相分離，車輛還包括用于將電能供應(yīng)到輔助電部件的輔助電池、將主電池MB的電能降壓并供應(yīng)到輔助電池SB的DC/DC轉(zhuǎn)換器20、以及DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30。
輔助電池SB是例如鉛蓄電池。從輔助電池SB接收電能供應(yīng)以用于操作的輔助電部件包括控制車輛行駛的ECU(例如發(fā)動機(jī)ECU、傳動系統(tǒng)ECU和制動ECU)、照明裝置、點(diǎn)火器和動力泵。在下文中，這些使用輔助電池SB作為電源的電部件將被稱作低壓部件。在另一方面，使用主電池SB作為電源的電部件將被稱作高壓部件。
DC/DC轉(zhuǎn)換器20是能夠進(jìn)行升壓/降壓操作的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。具體而言，DC/DC轉(zhuǎn)換器20降低從主電池MB供應(yīng)的電能的電壓，并將結(jié)果供應(yīng)到輔助電池SB。此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器20使從輔助電池SB供應(yīng)的電能升壓并將結(jié)果通過逆變器單元10供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)MG1。
DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30控制DC/DC轉(zhuǎn)換器20的升壓和降壓操作。本實(shí)施例的特征在于DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30實(shí)現(xiàn)為操作接收來自主電池MB的電能供應(yīng)的高壓部件。DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30將在下文詳細(xì)描述。
ECU 90控制安裝在除了上的部件/電路的總體操作，由此根據(jù)駕駛員的指令來驅(qū)動安裝有本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置的車輛。具體而言，在ECU90中包含的CPU(中央處理單元)中，基于規(guī)定程序，并基于諸如車輛的行駛狀態(tài)、油門位置、油門位置的改變速率、節(jié)氣門開度位置、換檔位置、主電池的SOC等的信息來執(zhí)行操作，并將作為操作結(jié)果的控制信號輸出到部件/電路。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置100的示意性框圖。
參考圖2，電機(jī)驅(qū)動裝置100包括主電池MB，系統(tǒng)繼電器SR1、SR2，升壓轉(zhuǎn)換器12，逆變器13、15，電流傳感器14、16，DC/DC逆變器20，輔助電池SB，DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30，以及控制單元40。
如圖1所示，電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2可以用作發(fā)電機(jī)和電動機(jī)兩者。電動發(fā)電機(jī)MG1由逆變器13驅(qū)動。電動發(fā)電機(jī)MG2由逆變器15驅(qū)動。這些逆變器13、15和升壓轉(zhuǎn)換器12形成如圖1所示的逆變器單元10。
系統(tǒng)繼電器SR1和SR2通過來自控制單元40的信號打開/關(guān)閉。更具體而言，系統(tǒng)繼電器SR1和SR2通過來自控制單元40的H(邏輯高)水平的信號SE而打開，并通過來自控制單元40的L(邏輯低)水平的信號SE關(guān)閉。
電流傳感器14檢測流動經(jīng)過電動發(fā)電機(jī)MG1的電機(jī)電流MCRT1，并將檢測的電機(jī)電流MCRT1輸出到控制單元40。
電流傳感器16檢測流動經(jīng)過電動發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)電流MCRT2，并將檢測的電機(jī)電流MCRT2輸出到控制單元40。
升壓轉(zhuǎn)換器12升高從主電池MB供應(yīng)的DC電壓，并將升高的電壓供應(yīng)到逆變器13和15。更具體而言，升壓轉(zhuǎn)換器12接收來自控制單元40的信號PWC，將響應(yīng)于信號PWC升高的DC電壓供應(yīng)到逆變器13和15。此外，升壓轉(zhuǎn)換器12接收來自控制單元40的信號PWC，降低從逆變器13和15供應(yīng)的電壓，并將降低的電壓供應(yīng)到主電池MB。
逆變器13是三相逆變器，并當(dāng)DC電壓從主電池MB通過升壓轉(zhuǎn)換器12供應(yīng)時，其基于來自控制單元40的控制信號PWM1將DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1。于是，電動發(fā)電機(jī)MG1被驅(qū)動以產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩命令值TR1指定的轉(zhuǎn)矩。
類似地，逆變器15也是三相逆變器，并當(dāng)DC電壓從主電池MB通過升壓轉(zhuǎn)換器12供應(yīng)時，其基于來自控制單元40的控制信號PWM2將DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2。于是，電動發(fā)電機(jī)MG2被驅(qū)動以產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩命令值TR2指定的轉(zhuǎn)矩。
例如，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行的啟動時，逆變器13根據(jù)信號PWM1將來自升壓轉(zhuǎn)換器12的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1使得輸出由轉(zhuǎn)矩命令值TR1指定的轉(zhuǎn)矩。電動發(fā)電機(jī)MG1通過動力分配機(jī)構(gòu)50使發(fā)動機(jī)ENG的曲軸旋轉(zhuǎn)，并啟動發(fā)動機(jī)ENG的運(yùn)行。
此外，當(dāng)車輛開始行駛時，電動發(fā)電機(jī)MG1用作通過已啟動的發(fā)動機(jī)ENG的旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)。此時，逆變器13響應(yīng)于信號PWM1將由電動發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，并將轉(zhuǎn)換的DC電壓供應(yīng)到逆變器15。逆變器15接收來自升壓轉(zhuǎn)換器并來自逆變器13的DC電壓，響應(yīng)于信號PWM2將接收的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2輸出由轉(zhuǎn)矩命令值TR2指定的轉(zhuǎn)矩。
接著，當(dāng)車輛以小負(fù)載行駛時，升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自控制單元40的信號PWC，將來自主電池MB的DC電壓升高并供應(yīng)到逆變器15。逆變器15響應(yīng)于信號PWM2將來自升壓轉(zhuǎn)換器的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2使得輸出由轉(zhuǎn)矩命令值TR2指定的轉(zhuǎn)矩。
接著，在車輛的迅速加速時，升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自控制單元40的信號PWC，將來自主電池MB的DC電壓升壓并供應(yīng)到逆變器15。逆變器13將由電動發(fā)電機(jī)MG1根據(jù)發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，并將轉(zhuǎn)換的電壓供應(yīng)到逆變器15。逆變器15接收來自升壓轉(zhuǎn)換器12和逆變器13的DC電壓，響應(yīng)于信號PWM2將接收的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2使得輸出由轉(zhuǎn)矩命令值TR2指定的轉(zhuǎn)矩。
最后，在車輛的再生制動時，逆變器15基于來自控制單元40的信號PWM2，將由電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，并將轉(zhuǎn)換的DC電壓供應(yīng)到升壓轉(zhuǎn)換器12。升壓轉(zhuǎn)換器12接收來自控制單元40的信號PWC，降低從逆變器15供應(yīng)的DC電壓并對主電池MB充電。
此處，再生制動表示在通過由混合動力車輛的駕駛員進(jìn)行的腳踏制動操作在再生的情況下進(jìn)行制動，或者通過在行駛期間在不操作腳踏制動器的情況下松開油門踏板而使車輛減速(或停止加速)同時產(chǎn)生電能。
控制單元40從ECU 90接收轉(zhuǎn)矩命令值TR1和TR2以及電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1和MRN2，從未示出的電壓傳感器接收逆變器13和15的輸入電壓Vm1、Vm2，并從電流傳感器14和16接收電機(jī)電流MCRT1和MCRT2。
基于逆變器13的輸入電壓Vm1，轉(zhuǎn)矩命令值TR1和電機(jī)電力MRCT1，控制單元40產(chǎn)生用于當(dāng)逆變器13驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1時控制逆變器13的NPN晶體管(未示出)的切換的信號PWM1，并將產(chǎn)生的信號PWM1輸出到逆變器13。
此外，基于逆變器15的輸入電壓Vm2，轉(zhuǎn)矩命令值TR2和電機(jī)電路MRCT2，控制單元40產(chǎn)生用于當(dāng)逆變器15驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2時控制逆變器15的NPN晶體管(未示出)的切換的信號PWM2，并將產(chǎn)生的信號PWM2輸出到逆變器15。
此外，控制單元40在逆變器13驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1時，基于主電池MB的端子間電壓Vb、逆變器13的輸入電壓Vm1、轉(zhuǎn)矩命令值TR1和電機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)RN1產(chǎn)生用于控制升壓轉(zhuǎn)換器12的NPN晶體管(未示出)的切換的信號PWC，并將產(chǎn)生的信號PWC輸出到升壓轉(zhuǎn)換器12。
此外，控制單元40在逆變器15驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2時，基于主電池MB的端子間電壓Vb、逆變器15的輸入電壓Vm2、轉(zhuǎn)矩命令值TR2和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2產(chǎn)生用于控制升壓轉(zhuǎn)換器12的NPN晶體管(未示出)的切換的信號PWC，并將產(chǎn)生的信號PWC輸出到升壓轉(zhuǎn)換器12。
此外，在其上安裝有電機(jī)驅(qū)動裝置100的混合動力車輛的再生制動時，控制單元40基于逆變器15的輸入電壓Vm2、轉(zhuǎn)矩命令值TR2和電機(jī)電流MCRT2產(chǎn)生用于將由電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的信號PWM2，并將產(chǎn)生的信號PWM2輸出到逆變器15。這里，逆變器15的NPN晶體管(未示出)的切換由信號PWM2控制。于是，逆變器15將由電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，并將其供應(yīng)到升壓轉(zhuǎn)換器12。
此外，在再生制動時，控制單元40基于主電池MB的端子間電壓Vb、逆變器15的輸入電壓Vm2、轉(zhuǎn)矩命令值TR2和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2產(chǎn)生用于降低從逆變器15供應(yīng)的DC電壓的信號PWC，并將產(chǎn)生的信號PWC輸出到升壓轉(zhuǎn)換器12。于是，由電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的AC電壓被轉(zhuǎn)換為DC電壓，被降壓并供應(yīng)到主電池MB。
此處，如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動裝置100與如圖6所示的傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動裝置相比，具有以下特征。
第一特征是DC/DC轉(zhuǎn)換器20不通過系統(tǒng)繼電器SR1和SR2而直接連接到主電池MB。在傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動裝置中，當(dāng)車輛系統(tǒng)被激活時，DC/DC轉(zhuǎn)換器110通過來自控制單元120的信號SE，響應(yīng)于系統(tǒng)繼電器SR1和SR2的打開而連接到主電池MB。相反，根據(jù)本實(shí)施例，無論車輛系統(tǒng)是否被激活，DC/DC轉(zhuǎn)換器20總是連接到主電池MB。
第二特征是DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30是利用主電池MB作為電源的高壓部件。具體而言，與利用輔助電池SB作為電源的控制單元40不同，DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30可以與輔助電池SB的充電狀態(tài)無關(guān)地操作。因此，如將在下文描述的，即使當(dāng)輔助電池失效時，DC/DC轉(zhuǎn)換器12也可以根據(jù)從DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30輸出的控制信號執(zhí)行升壓操作，并可以對輔助電池SB快速地充電。
在下文中，將詳細(xì)描述安裝在根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置100上的DC/DC轉(zhuǎn)換器20和DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30。
圖3是如圖2所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器20的電路圖。
參考圖3，DC/DC轉(zhuǎn)換器20包括輸入端子21、22，光電晶體管Q1至Q4，二極管D1至D6，變壓器T1，線圈L1，蓄電器C1和輸出端子23、24。
輸入端子21和22接收來自主電池MB的DC電壓，并將接收的DC電壓供應(yīng)到光電晶體管Q1和Q2以及光電晶體管Q3和Q4的相對端部。
光電晶體管Q1和Q2串聯(lián)連接在電源電壓和接地電壓之間。光電晶體管Q3和Q4串聯(lián)連接在電源電壓和接地電壓之間。光電晶體管Q1和Q2與光電晶體管Q3和Q4并聯(lián)連接在電源電壓和接地電壓之間。在光電晶體管Q1至Q4的集電極和發(fā)射極之間，分別連接了使得電流從發(fā)射極流向集電極的二極管D1至D4。
光電晶體管Q1至Q4形成了具有如圖4所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30的光電二極管38的光電耦合器，其光電二極管38在輸入側(cè)上且光電晶體管Q1至Q4在輸出側(cè)上。
如將在下文描述的，DC/DC轉(zhuǎn)換器30將作為控制信號的光電二極管38的各個光電二極管發(fā)射的光信號輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器20的光電晶體管Q1至Q4。光電晶體管Q1至Q4分別在其柵極接收來自光電二極管38的光信號，并基于該光信號打開。
在本實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器20中的切換電路由光電耦合器形成。因?yàn)镈C/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30形成為高壓部件，所以這是為了確保高壓的主電池MB與車身的接地(車身接地)之間的電絕緣。
變壓器T1將其初級側(cè)線圈布置在光電晶體管Q1和Q2的連接接點(diǎn)與光電晶體管Q3和Q4的連接接點(diǎn)之間。此外，變壓器T1的次級線圈布置為與初級線圈相對。
二極管D5連接在變壓器T1的次級側(cè)線圈與線圈L1之間，使得電流從變壓器T1的次級側(cè)線圈流向線圈L1。
二極管D6連接在變壓器T1的次級側(cè)線圈與線圈L1之間，使得防止輸出電流從二極管D5和線圈L1之間的連接接點(diǎn)流向次級側(cè)線圈的低壓側(cè)。
線圈L1連接在二極管D5與輸出端子23之間。蓄電器C1連接在線圈L1的輸出側(cè)與接地電壓之間，且其將來自線圈L1的輸出電壓平整化并施加到輸出端子23。
在上述構(gòu)造中，當(dāng)光電晶體管Q1和Q4打開且光電晶體管Q2和Q3關(guān)閉時，輸入電流通過電源電壓～光電晶體管Q1～變壓器T1的初級側(cè)線圈～光電晶體管Q4～接地電壓的路徑流動。于是變壓器T1根據(jù)初級側(cè)線圈和次級側(cè)線圈的匝數(shù)比來降低輸入電壓。
在DC/DC轉(zhuǎn)換器20的次級側(cè)上，輸入電流通過變壓器T1的次級側(cè)線圈～二極管D5～線圈L1～輔助電池SB～接地電壓的路徑流動。
根據(jù)光電晶體管Q1和Q4的打開/關(guān)閉的比例，即占空比，輸入電流改變，且施加到變壓器T1的電壓改變。具體而言，當(dāng)光電晶體管Q1和Q4的打開比例增大時，輸入電流增大，且施加到變壓器T1的電壓增大。當(dāng)光電晶體管Q1和Q4的打開比例減小時，輸入電流減小，且施加到變壓器T1的電壓減小。
然后，變壓器T1根據(jù)電壓水平降低施加到變壓器T1的電壓，因此，DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)上的輸出電壓隨著施加到變壓器T1的電壓而改變。
因此，通過控制光電晶體管Q1和Q4的占空比，可以將DC/DC轉(zhuǎn)換器20的輸出電壓控制為作為輔助電池SB的目標(biāo)電壓的期望充電電壓。
圖4是圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30的框圖。
參考圖4，DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30包括為計算機(jī)(此后也稱作micom)32，接口(I/C)34、36，光電二極管38，和變壓器T2。
如上所述，DC/DC控制電路30是使用主電池MB作為電源的高壓部件。具體而言，micom 32使用主電池MB作為電源并使用來自接口36的信號作為觸發(fā)而被激活，從而其產(chǎn)生用于切換DC/DC轉(zhuǎn)換器20的光電晶體管Q1至Q4的控制信號。
micom 32產(chǎn)生的控制信號通過接口34輸入到光電二極管38。光電二極管38響應(yīng)于從micom 32輸入的控制信號發(fā)光，并將發(fā)射的光信號輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器20的光電晶體管Q1至Q4。光電晶體管Q1至Q4執(zhí)行切換操作。結(jié)果，主電池MB的電能被降壓并供應(yīng)到輔助電池SB。
在如上所述的構(gòu)造中，接口36通常響應(yīng)于當(dāng)車輛系統(tǒng)被激活時的啟動開關(guān)的打開而輸出用于激活micom 32的觸發(fā)信號。
因此，當(dāng)輔助電池失效且ECU相關(guān)系統(tǒng)未被操作時，車輛系統(tǒng)不能被激活，且因此觸發(fā)信號不能從接口36施加到micom 32。因此，micom32不能被激活。結(jié)果，不能操作DC/DC轉(zhuǎn)換器20并對輔助電池SB充電。
考慮到前述情況，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動裝置100還包括作為在輔助電池失效的情況下激活micom 32的裝置的備份電源BB和用于將來自備份電源BB的信號施加到micom 32的開關(guān)80。
備份電源BB是例如紐扣電池之類的低壓電池，其連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30的變壓器T2的次級側(cè)線圈。變壓器T2的次級側(cè)線圈連接到接口36。
開關(guān)80是能夠通過例如駕駛員而手動地打開/關(guān)閉的手動開關(guān)，并在打開狀態(tài)下，其將備份電源BB電耦合到變壓器T2的初級側(cè)線圈。
在如上所述的構(gòu)造中，當(dāng)輔助電池SB失效時，駕駛員手動打開開關(guān)80。當(dāng)開關(guān)80打開時，備份電源BB連接到變壓器T2的初級側(cè)線圈，且電壓被施加到變壓器T2的初級側(cè)線圈。響應(yīng)于變壓器T2的次級側(cè)線圈，根據(jù)初級側(cè)線圈和次級側(cè)線圈之間的匝數(shù)比輸出電壓。
在變壓器T2的次級側(cè)線圈處產(chǎn)生的輸出電壓被輸入到接口36。當(dāng)變壓器T2的輸出電壓被輸入時，接口36產(chǎn)生響應(yīng)于當(dāng)輸入電壓升高的時刻而被激活的信號，并將產(chǎn)生的信號輸入到micom 32。micom 32利用來自接口36的輸入信號作為觸發(fā)信號而被激活。此外，響應(yīng)于micom 32的激活，DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30將控制信號輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器20的光電晶體管Q1至Q4。DC/DC轉(zhuǎn)換器根據(jù)控制信號執(zhí)行降壓操作，并將輔助電池SB的端子間電壓充電到足以啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行的期望電壓水平。于是，電機(jī)驅(qū)動裝置100可以在電動發(fā)電機(jī)MG1中產(chǎn)生為啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行所需的驅(qū)動力。
圖5是圖示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置中當(dāng)輔助電池失效時的操作的流程圖。
參考圖5，在激活車輛系統(tǒng)時，由駕駛員判斷輔助電池是否失效(步驟S01)。具體而言，由顯示裝置警示輔助電池SB的充電狀態(tài)，且駕駛員識別輔助電池SB的任何異常。
當(dāng)在步驟S01未發(fā)現(xiàn)輔助電池失效時，即，當(dāng)輔助電池SB的充電狀態(tài)滿足期望水平時，電機(jī)驅(qū)動裝置100響應(yīng)于點(diǎn)火開關(guān)的打開而操作(步驟S05)。此外，通過電動發(fā)電機(jī)MG1中產(chǎn)生的驅(qū)動力，啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)行(步驟S06)。
在另一方面，如果在步驟S01發(fā)現(xiàn)輔助電池失效，則駕駛員打開手動開關(guān)80，且DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30連接到備份電源BB(步驟S02)。因此，利用來自備份電源BB的輸入電壓作為觸發(fā)信號，激活設(shè)置在DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30中的micom 32。
接著，響應(yīng)于DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30的激活，DC/DC轉(zhuǎn)換器20被驅(qū)動以對輔助電池SB充電(步驟S03)。具體而言，在激活之后，DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30產(chǎn)生用于將DC/DC轉(zhuǎn)換器20的光電晶體管Q1至Q4打開/關(guān)閉的控制信號，并將產(chǎn)生的控制信號輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器20。響應(yīng)于該控制信號，DC/DC轉(zhuǎn)換器20執(zhí)行光電晶體管Q1至Q4的切換操作，從而主電池MB的DC電壓被降低到期望電壓，并被供應(yīng)到輔助電池SB。
在步驟S04，當(dāng)判斷輔助電池SB的端子間電壓已經(jīng)達(dá)到期望電壓水平時，激活車輛系統(tǒng)。具體而言，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開時(步驟S05)，電機(jī)驅(qū)動裝置100通過主電池MB的電能驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG1。通過電動發(fā)電機(jī)MG1的驅(qū)動力，啟動發(fā)動機(jī)(步驟S06)。
在根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動裝置100中，當(dāng)主電池MB、使用主電池MB作為電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路30、以及連接到主電池MB的系統(tǒng)繼電器SR1和SR2被集成并容納在作為電池包的一個盒體中時，可以利用用于主電池MB的冷卻裝置來集成地冷卻這些部件。這去除了新設(shè)置用于DC/DC轉(zhuǎn)換器20和DC/DC轉(zhuǎn)換器控制裝置30的冷卻裝置的需要，并因此可以防止裝置的尺寸和成本的增大。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使當(dāng)輔助電池失效時，也可以在不需要充電裝備的情況下以簡單方式對輔助電池充電，并可以可靠地驅(qū)動電機(jī)。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以應(yīng)用于安裝在混合動力車輛上的電機(jī)驅(qū)動裝置。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)驅(qū)動裝置，包括第一電源(MB)，驅(qū)動電路(13、15)，其從所述第一電源(MB)接收電能的供應(yīng)并驅(qū)動電機(jī)(MG1、MG2)，第二電源(SB)，其通過接收比從所述第一電源(MB)輸出的第一DC電壓低的第DC電壓而被充電，電壓轉(zhuǎn)換器(20)，其在所述第一電源(MB)和所述第二電源(SB)之間將所述第一DC電壓轉(zhuǎn)換為所述第二DC電壓，和轉(zhuǎn)換器控制電路(30)，其接收來自所述第一電源(MB)的電能的供應(yīng)并控制所述電壓轉(zhuǎn)換器(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，還包括驅(qū)動電路控制電路(40)，其接收來自所述第二電源(SB)的電能供應(yīng)并被其驅(qū)動，控制所述驅(qū)動電路(13)并將用于激活所述轉(zhuǎn)換器控制電路(30)的觸發(fā)信號輸入到所述轉(zhuǎn)換器控制電路(30)，和觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置，其用于當(dāng)儲存在所述第二電源(SB)中的充電量低于規(guī)定量時產(chǎn)生所述觸發(fā)信號并將該信號輸入到所述轉(zhuǎn)換器控制電路(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其中所述規(guī)定量是為驅(qū)動所述驅(qū)動電路控制電路(30)所需的電能供應(yīng)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其中所述觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置包括第三電源(BB)，其用于產(chǎn)生所述觸發(fā)信號，和開關(guān)(80)，其指示了由所述第三電源(BB)產(chǎn)生的所述觸發(fā)信號的輸入的時機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2至4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動裝置，其中所述第一電源(MB)、所述第二電源(SB)、所述電壓轉(zhuǎn)換器(20)、所述轉(zhuǎn)換器控制電路(30)、所述驅(qū)動電路控制電路(40)和所述觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置被集成地容納在一個盒體中，所述驅(qū)動裝置還包括用于冷卻所述盒體的冷卻裝置。
專利摘要
DC/DC轉(zhuǎn)換器(20)在沒有系統(tǒng)繼電器(SR1、SR2)插入其間的情況下直接連接到主電池(MB)。DC/DC轉(zhuǎn)換器(20)將從高壓主電池(MB)供應(yīng)的電能的電壓降壓并接著供應(yīng)到輔助電池(SB)。DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路(30)接收來自主電池(MB)的電能的供應(yīng)，以控制DC/DC轉(zhuǎn)換器(20)的降壓操作。即使當(dāng)輔助電池(SB)失效時，DC/DC轉(zhuǎn)換器(20)也可響應(yīng)于從利用主電池(MB)作為其電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路(30)輸出的控制信號，來執(zhí)行升壓操作，從而迅速地對輔助電池(SB)充電。
文檔編號B60L1/00GK1993879SQ200580026437
公開日2007年7月4日 申請日期2005年8月3日
發(fā)明者石川哲浩, 吉田寬史 申請人:豐田自動車株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan