專利名稱：動力輸出裝置及其控制方法及安裝該動力輸出裝置的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸出驅(qū)動用動力的動力輸出裝置及安裝該動力輸出裝置的汽車、以及動力輸出裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
以往，提出了一種被安裝在電動汽車上并具有由變換器驅(qū)動的電機(jī)的動力輸出裝置(例如，日本專利文獻(xiàn)特開平05-115106號公報(bào))。在該裝置中，當(dāng)變換器所具有的電源元件的溫度低時，提高載波頻率來切換電源元件，從而抑制隨著切換產(chǎn)生的電磁噪聲；當(dāng)電源元件的溫度高時，降低載波頻率來切換電源元件，從而抑制電源元件的溫度上升；此外，在電源元件的溫度已上升時，通過限制變換器的輸出來抑制電源元件過熱。
在上述的動力輸出裝置中，由于在電源元件的溫度高時將載波頻率設(shè)定為低頻率，所以隨著電源元件的切換會產(chǎn)生電磁噪聲。此外，如果限制變換器的輸出，雖然可以抑制電源元件的過熱，但無法滿足車輛所要求的要求動力，從而導(dǎo)致如起動或爬坡時的行駛性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝該動力輸出裝置的汽車、以及動力輸出裝置的控制方法的一個目的是，解決上述問題，并兼顧驅(qū)動電路的良好驅(qū)動和驅(qū)動噪聲的抑制。另外，本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝該動力輸出裝置的汽車、以及動力輸出裝置的控制方法的另一個目的是，滿足要求動力。此外，本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝該動力輸出裝置的汽車、以及動力輸出裝置的控制方法的再一個目的是，抑制驅(qū)動電路的過熱。
本發(fā)明的動力輸出裝置和安裝該動力輸出裝置的汽車、以及動力輸出裝置的控制方法為了達(dá)到上述目的中的至少一部分而采用了以下方案。
本發(fā)明的動力輸出裝置是一種輸出驅(qū)動用動力的動力輸出裝置，其包括可輸出驅(qū)動用動力的多個電動機(jī)；多個驅(qū)動電路，具有切換元件，并通過該切換元件的切換來分別驅(qū)動所述多個電動機(jī)；要求動力設(shè)定部，基于操作者的操作來設(shè)定要求動力；以及控制部，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
在本發(fā)明的這種動力輸出裝置中，當(dāng)分別驅(qū)動多個電動機(jī)的多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于切換頻率而限制來自電動機(jī)的動力，并對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力。因此，可以抑制隨著處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換而產(chǎn)生的噪聲，同時還可以減輕處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)。其結(jié)果可兼顧驅(qū)動電路良好的驅(qū)動和驅(qū)動時的噪聲抑制。此外，可以滿足要求動力而不管多個驅(qū)動電路的任一個是否處于通常狀態(tài)。
在本發(fā)明的這種動力輸出裝置中，所述控制部將所述多個驅(qū)動電路的溫度中至少達(dá)到預(yù)定的第一溫度的驅(qū)動電路作為處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路來進(jìn)行驅(qū)動控制。在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置中，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到所述第一溫度時，所述控制部限制從達(dá)到該第一溫度的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到比所述第一溫度高的預(yù)定的第二溫度時，所述控制部至少限制達(dá)到該第二溫度的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
在本發(fā)明的動力輸出裝置中，所述控制部可以對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出由于從處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力受限制而不足的動力。在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置中，所述控制部可以對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以使從處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力逐漸減小，并使從不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力逐漸增大。通過這樣，可以抑制當(dāng)減小從處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并增大從不處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力時發(fā)生震動。而且，在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置中，所述控制部還可以在由于從處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力受限制而不足的動力在預(yù)定的動力范圍內(nèi)不能從不處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出時，至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。通過這樣可抑制不處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)過大。
此外，在本發(fā)明的動力輸出裝置中，具有輸出驅(qū)動用動力的內(nèi)燃機(jī)，并且，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路之中的任一個處于所述異常狀態(tài)且所述內(nèi)燃機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所述控制部至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。通過這樣，可在由于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)聲而使得由切換元件的切換所造成的噪聲的影響小時，通過限制切換頻率來抑制異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的汽車的特點(diǎn)在于，包括多個電動機(jī)，其中包括可向第一車輪輸出動力的第一電動機(jī)，和可向不同于第一車輪的第二車輪輸出動力的第二電動機(jī)；多個驅(qū)動電路，其中包括具有切換元件并通過該切換元件的切換來驅(qū)動所述第一電動機(jī)的第一驅(qū)動電路，和具有切換元件并通過該切換元件的切換來驅(qū)動所述第二電動機(jī)的第二驅(qū)動電路；要求動力設(shè)定部，基于操作者的操作來設(shè)定要求動力；以及控制部，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的第一驅(qū)動電路處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在所述第一驅(qū)動電路的切換元件的切換頻率和來自該第一驅(qū)動電路所驅(qū)動的所述第一電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力的輸出，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從所述第二電動機(jī)輸出因所述限制而不足的動力從而基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
在本發(fā)明的汽車中，當(dāng)分別驅(qū)動包括第一電動機(jī)和第二電動機(jī)的多個電動機(jī)的、包括第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路的多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)多個驅(qū)動電路中的第一驅(qū)動電路處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在第一驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和從第一驅(qū)動電路所驅(qū)動的第一電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制來自第一電動機(jī)的動力，并對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從第二電動機(jī)輸出因限制而不足的動力，從而基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力。因此，可以抑制隨著處于異常狀態(tài)的第一驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換而產(chǎn)生的噪聲，同時還可減輕處于異常狀態(tài)的第一驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)。其結(jié)果是能夠兼顧驅(qū)動電路的良好的驅(qū)動和驅(qū)動時噪聲的抑制。此外還能夠滿足要求動力，而不管多個驅(qū)動電路的任一個是否處于通常狀態(tài)。
本發(fā)明的動力輸出裝置的控制方法是下述動力輸出裝置的控制方法，所述動力輸出裝置包括可輸出驅(qū)動用動力的多個電動機(jī)，和具有切換元件并通過該切換元件的切換來分別驅(qū)動所述多個電動機(jī)的多個驅(qū)動電路，該控制方法的特征在于，(a)基于操作者的操作來設(shè)定要求動力，(b)當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
根據(jù)本發(fā)明的動力輸出裝置的控制方法，當(dāng)分別驅(qū)動多個電動機(jī)的多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于切換頻率而限制來自電動機(jī)的動力，并對多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于要求動力從多個電動機(jī)輸出動力。因此，可以抑制隨著處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換而產(chǎn)生的噪聲，同時還可以減輕處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)。其結(jié)果可兼顧驅(qū)動電路良好的驅(qū)動和驅(qū)動時的噪聲抑制。此外，可以滿足要求動力而不管多個驅(qū)動電路的任一個是否處于通常狀態(tài)。
在本發(fā)明的這種動力輸出裝置的控制方法中，還可以在所述步驟(b)中，將所述多個驅(qū)動電路的溫度之中至少達(dá)到預(yù)定的第一溫度的驅(qū)動電路作為處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路來進(jìn)行驅(qū)動控制。在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置的控制方法中，還可以在所述步驟(b)中，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到所述第一溫度時，限制從達(dá)到該第一溫度的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到比所述第一溫度高的預(yù)定的第二溫度時，至少限制達(dá)到該第二溫度的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
此外，在本發(fā)明的動力輸出裝置的控制方法中，還可以在所述步驟(b)中，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受限制而不足的動力。在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置的控制方法中，還可以在所述步驟(b)中，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便使來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸減小，并使來自不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸增大。通過這樣，可以抑制當(dāng)減小從處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并增大從不處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力時發(fā)生震動。而且，在本發(fā)明這種方案的動力輸出裝置的控制方法中，還可以在所述步驟(b)中，當(dāng)由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受到限制而不足的動力在預(yù)定的動力范圍內(nèi)不能從不處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出時，至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。通過這樣，可以抑制不處于異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)過大。
此外，在本發(fā)明的動力輸出裝置的控制方法中，也可以是，所述動力輸出裝置具有輸出驅(qū)動用動力的內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于所述異常狀態(tài)且所述內(nèi)燃機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，在所述步驟(b)中至少限制處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。通過這樣，可在由于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)聲而使得由切換元件的切換所造成的噪聲的影響小時，通過限制切換頻率來抑制異常狀態(tài)的驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān)。


圖1是簡要示出混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，其中該混合動力汽車20安裝了本發(fā)明一實(shí)施方式的動力輸出裝置；圖2是簡要示出變換器41、42、43結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是示出由實(shí)施例的混合動力汽車20的混合動力用電子控制單元70執(zhí)行的驅(qū)動控制例程的一個例子的流程圖；圖4是示出要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定用坐標(biāo)圖的一個例子的說明圖；
圖5是示出動作曲線的一個例子以及設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*的情況的說明圖；圖6是示出動力分配總成機(jī)構(gòu)30的各旋轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)矩的力學(xué)關(guān)系的共線圖；圖7是示出切換頻率設(shè)定用坐標(biāo)圖的一個例子的說明圖；圖8是示出過熱抑制處理的一個例子的流程圖；圖9是示出轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的一個例子的說明圖；圖10是示出變換器溫度Tinv2、Tinv3和轉(zhuǎn)矩指令Tm2*、Tm3*以及從車輛輸出的轉(zhuǎn)矩隨時間變化的情況的說明圖；圖11是簡要示出變形例的混合動力汽車120的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖12是簡要示出變形例的汽車220的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面，說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是簡要示出混合動力汽車20的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，其中該混合動力汽車20安裝了本發(fā)明一實(shí)施方式的動力輸出裝置。如圖所示，實(shí)施例的混合動力汽車20具有發(fā)動機(jī)22；三軸式動力分配總成機(jī)構(gòu)30，其通過減震器28與作為發(fā)動機(jī)22的輸出軸的曲軸26連接；電機(jī)MG1，其與動力分配總成機(jī)構(gòu)30連接并能夠發(fā)電；電機(jī)MG2，其與動力分配總成機(jī)構(gòu)30連接，并經(jīng)由減速齒輪35與齒圈軸32a連接，該齒圈軸32a作為驅(qū)動軸經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)60和差速齒輪61與前輪62a、62b連接；電機(jī)MG3，其通過差速齒輪63與后輪64a、64b連接；以及混合動力用電子控制單元70，用于控制動力輸出裝置全體。
發(fā)動機(jī)22是利用汽油或輕油等碳?xì)漕惾加蛠磔敵鰟恿Φ膬?nèi)燃機(jī)，其由發(fā)動機(jī)用電子控制單元(以下稱為發(fā)動機(jī)ECU)24來接受燃料噴射控制、點(diǎn)火控制、吸入空氣量調(diào)節(jié)控制等的運(yùn)行控制，該發(fā)動機(jī)ECU 24從檢測發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器輸入信號。發(fā)動機(jī)ECU 24與混合動力用電子控制單元70進(jìn)行通信，從而根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對發(fā)動機(jī)22進(jìn)行運(yùn)行控制，并根據(jù)需要向混合動力用電子控制單元70輸出與發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
動力分配總成機(jī)構(gòu)30具有外齒齒輪的太陽輪31、與該太陽輪31配置在同心圓上的內(nèi)齒齒輪的齒圈32、在與太陽輪31嚙合的同時還與齒圈32嚙合的多個行星齒輪33、以及保持多個行星齒輪33自如地自轉(zhuǎn)且公轉(zhuǎn)的行星輪架34，從而構(gòu)成以太陽輪31、齒圈32及行星輪架34為旋轉(zhuǎn)要素進(jìn)行差動作用的行星齒輪機(jī)構(gòu)。在動力分配總成機(jī)構(gòu)30中，行星輪架34與發(fā)動機(jī)22的曲軸26連接，太陽輪31與電機(jī)MG1連接，齒圈32通過齒圈軸32a與減速齒輪35連接，并且，當(dāng)電機(jī)MG1起發(fā)電機(jī)的功能時，將從行星輪架34輸入的來自發(fā)動機(jī)22的動力按齒輪比分配給太陽輪31一側(cè)和齒圈32一側(cè)；當(dāng)電機(jī)MG1起電動機(jī)的功能時，將從行星輪架34輸入的來自發(fā)動機(jī)22的動力和從太陽輪31輸入的來自電機(jī)MG1的動力合成并輸出給齒圈32一側(cè)。輸出給齒圈32的動力從齒圈軸32a經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)60和差速齒輪61最終被輸出給前輪62a、62b。
電機(jī)MG1、MG2、MG3均被構(gòu)成為既可作為發(fā)電機(jī)驅(qū)動也可作為電動機(jī)驅(qū)動的、公知的同步發(fā)電電動機(jī)，并分別通過變換器41、42、43與蓄電池50進(jìn)行電能的交換。圖2是簡要示出了變換器41、42、43的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。因?yàn)樽儞Q器41、42、43具有相同結(jié)構(gòu)，所以僅對各個變換器41、42、43中的一個進(jìn)行圖示，而省略其他變換器的圖示。如圖所示，變換器41、42、43均由六個晶體管T1～T6和與晶體管T1～T6的每一個反向并聯(lián)連接的六個二極管D1～D6構(gòu)成。晶體管T1～T6每兩個為一對被配置成相對變換器的正極母線和負(fù)極母線構(gòu)成源頭(source)側(cè)和吸入(sink)側(cè)，并且電機(jī)的三相繞組(U相、V相、W相)的每一個被連接在成對的晶體管之間的連接點(diǎn)上。由此，可通過控制成對的晶體管的導(dǎo)通時間的比例來形成旋轉(zhuǎn)磁場，從而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)。連接變換器41、42、43和蓄電池50的電力線54被構(gòu)成為各變換器41、42、43共用的正極母線和負(fù)極母線，從而使得由電機(jī)MG1、MG2、MG3的任一個發(fā)出的電力可被其他電機(jī)消耗。從而，蓄電池50根據(jù)從電機(jī)MG1、MG2、MG3的某一個產(chǎn)生的電力和不足的電力而充放電。若通過電機(jī)MG1、MG2、MG3實(shí)現(xiàn)電力收支平衡，則蓄電池50不被充放電。電機(jī)MG1、MG2、MG3均由電機(jī)用電子控制單元(以下稱為電機(jī)ECU)40進(jìn)行驅(qū)動控制。給電機(jī)ECU40輸入對電機(jī)MG1、MG2、MG3進(jìn)行驅(qū)動控制所必需的信號，例如，來自用于檢測電機(jī)MG1、MG2、MG3的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器44、45、46的信號、由未圖示的電流傳感器檢測出的向電機(jī)MG1、MG2、MG3施加的相電流、來自用于檢測驅(qū)動電機(jī)MG2、MG3的變換器42、43的各個溫度的溫度傳感器42a、43a的變換器溫度Tinv2、Tinv3等，而且，電機(jī)ECU 40向變換器41、42、43輸出切換控制信號。電機(jī)ECU 40與混合動力用電子控制單元70進(jìn)行通信，從而根據(jù)來自混合動力用電子控制單元70的控制信號對電機(jī)MG1、MG2、MG3進(jìn)行驅(qū)動控制，并根據(jù)需要向混合動力用電子控制單元70輸出與電機(jī)MG1、MG2、MG3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
由蓄電池用電子控制單元(以下稱為蓄電池ECU)52管理蓄電池50。給蓄電池ECU 52輸入管理蓄電池50所必需的信號，例如，來自設(shè)置于蓄電池50端子之間的電壓傳感器(沒有圖示)的端子間電壓、來自被安裝在與蓄電池50的輸出端子相連的電力線54上的電流傳感器(沒有圖示)的充放電電流、來自被安裝在蓄電池50上的溫度傳感器(沒有圖示)的電池溫度等，并且，根據(jù)需要將有關(guān)蓄電池50狀態(tài)的數(shù)據(jù)通過通信輸出給混合動力用電子控制單元70。另外，蓄電池ECU 52為了管理蓄電池50，還基于由電流傳感器檢測出的充放電電流的積分值計(jì)算剩余容量(SOC)。
混合動力用電子控制單元70被構(gòu)成為以CPU 72為核心的微處理器，除CPU 72之外，還具有用于存儲處理程序的ROM 74、用于臨時存儲數(shù)據(jù)的RAM 76、以及沒有圖示的輸入輸出端口和通信端口。經(jīng)輸入端口向混合動力用電子控制單元70輸入來自點(diǎn)火開關(guān)80的點(diǎn)火信號、來自用于檢測變速桿81操作位置的換檔位置傳感器82的換檔位置SP、來自用于檢測油門踏板83踩踏量的油門踏板位置傳感器84的油門開度Acc、來自用于檢測制動踏板85踩踏量的制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置BP、以及來自車速傳感器88的車速V等。如上所述，混合動力用電子控制單元70通過通信端口與發(fā)動機(jī)ECU 24、電機(jī)ECU 40、蓄電池52相連，從而與發(fā)動機(jī)ECU 24、電機(jī)ECU 40、蓄電池52進(jìn)行各種控制信號和數(shù)據(jù)的交換。
這樣構(gòu)成的實(shí)施例的混合動力汽車20基于與駕駛員對油門踏板83的踩踏量對應(yīng)的油門開度Acc和車速V，計(jì)算出應(yīng)從車輛輸出的要求轉(zhuǎn)矩，并對發(fā)動機(jī)22、電機(jī)MG1、電機(jī)MG2以及電機(jī)MG3進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以輸出與該要求轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的要求動力。發(fā)動機(jī)22、電機(jī)MG1、電機(jī)MG2以及電機(jī)MG3的運(yùn)轉(zhuǎn)控制例如包括以下幾種模式轉(zhuǎn)矩變換運(yùn)轉(zhuǎn)模式，對發(fā)動機(jī)22進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以便從發(fā)動機(jī)22輸出與要求動力相當(dāng)?shù)膭恿?，并對電機(jī)MG1、MG2、MG3進(jìn)行驅(qū)動控制，以便通過動力分配總成機(jī)構(gòu)30、電機(jī)MG1、電機(jī)MG2以及電機(jī)MG3中的一方或兩方將發(fā)動機(jī)22所輸出的全部動力轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩后輸出；充放電運(yùn)轉(zhuǎn)模式，對發(fā)動機(jī)22進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以便從發(fā)動機(jī)22輸出與要求動力和蓄電池50充放電所需電力之和相當(dāng)?shù)膭恿?，并在伴有蓄電?0的充放電的情況下，對電機(jī)MG1、電機(jī)MG2、電機(jī)MG3進(jìn)行驅(qū)動控制，以便通過動力分配總成機(jī)構(gòu)30、電機(jī)MG1、電機(jī)MG2以及電機(jī)MG3中的一方或兩方對發(fā)動機(jī)22所輸出的全部動力或一部分動力進(jìn)行轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并輸出要求動力；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，停止發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以便從電機(jī)MG2和電機(jī)MG3的一方或雙方輸出與要求動力相當(dāng)?shù)膭恿Α?br> 接下來，對這樣構(gòu)成的實(shí)施例的混合動力汽車20的動作進(jìn)行說明。圖3是示出由實(shí)施例的混合動力汽車20的混合動力用電子控制單元70運(yùn)行的驅(qū)動控制例程的一個例子的流程圖。該例程每隔預(yù)定時間(例如，每隔8msec)重復(fù)運(yùn)行。
驅(qū)動控制例程被運(yùn)行后，混合動力用電子控制單元70的CPU 72首先輸入控制所需的數(shù)據(jù)，如來自油門踏板位置傳感器84的油門開度Acc，來自車速傳感器88的車速V，電機(jī)MG1、MG2、MG3的各個轉(zhuǎn)數(shù)Nm1、Nm2、Nm3，蓄電池50的充放電要求功率Pb*，變換器42、43的變換器溫度Tinv2、Tinv3等(步驟S100)。這里，轉(zhuǎn)數(shù)Nm1、Nm2、Nm3是根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器44、45、46的電機(jī)MG1、MG2、MG3的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置而求出并從電機(jī)ECU 40通過通信而輸入的。充放電要求功率Pb*是通過充放電要求功率設(shè)定處理例程(沒有圖示)而被設(shè)定成具有下述傾向的，即當(dāng)從蓄電池ECU 52通過通信而輸入的剩余容量SOC大于預(yù)定值時，剩余容量SOC越大，放電用的功率就越大，當(dāng)剩余容量SOC小于預(yù)定值時，剩余容量SOC越小，充電用的功率就越大，然后進(jìn)行輸入。變換器溫度Tinv2、Tinv3是由溫度傳感器42a、43a檢測出的，并且是從電機(jī)ECU 40通過通信而輸入的。
在如上述輸入數(shù)據(jù)后，基于輸入的油門開度Acc和車速V來設(shè)定車輛所要求的要求轉(zhuǎn)矩T*和要求功率P*(步驟S110)。這里，在實(shí)施例中，要求轉(zhuǎn)矩T*如下設(shè)定預(yù)先求出油門開度Acc和車速V及要求轉(zhuǎn)矩T*之間的關(guān)系并將其作為要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定用坐標(biāo)圖存儲在ROM 74中，然后一旦獲得油門開度Acc和車速V，就從要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定用坐標(biāo)圖中導(dǎo)出對應(yīng)的要求轉(zhuǎn)矩T*。圖4示出了要求轉(zhuǎn)矩設(shè)定用坐標(biāo)圖的一個例子。此外，設(shè)定要求功率P*是由所設(shè)定的要求轉(zhuǎn)矩T*與車速V之積和充放電要求功率Pb*及損耗Loss之和計(jì)算出的。
接著，設(shè)定用于將要求轉(zhuǎn)矩T*分配給前輪62a、62b和后輪64a、64b的分配比D(步驟S120)。這里，分配比D作為向前輪62a、62b輸出的轉(zhuǎn)矩與要求轉(zhuǎn)矩T*的比率，是根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)而在值1～值0的范圍內(nèi)設(shè)定的。例如，在正常行駛時，可以設(shè)定值為1.0的分配比D，以便轉(zhuǎn)矩只輸出給前輪62a、62b一側(cè)；當(dāng)爬坡行駛或起動行駛時，可以設(shè)定值為0.5或0.6等的分配比D，以便轉(zhuǎn)矩輸出給前輪62a、62b和后輪64a、64b雙方；或者當(dāng)前輪62a、62b和后輪64a、64b中的一方發(fā)生滑移的滑移發(fā)生時，可以設(shè)定分配比D，使得輸出給發(fā)生滑移的車輪的轉(zhuǎn)矩的比率小，而輸出給沒發(fā)生滑移的車輪的轉(zhuǎn)矩的比率大。在設(shè)定分配比D之后，通過在設(shè)定的分配比D上乘以要求轉(zhuǎn)矩T*來設(shè)定應(yīng)輸出給前輪62a、62b一側(cè)的前輪側(cè)轉(zhuǎn)矩Tf*，并在從值1減去分配比D所得的值上乘以要求轉(zhuǎn)矩T*來設(shè)定應(yīng)輸出給后輪64a、64b一側(cè)的后輪側(cè)轉(zhuǎn)矩Tr*(步驟S130)。
然后，判定要求功率P*是否在預(yù)定功率Pref以上(步驟S140)。這里，預(yù)定功率Pref決定發(fā)動機(jī)22可高效運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍，其是根據(jù)發(fā)動機(jī)22等而被確定的。若判定出要求功率P*沒有在預(yù)定功率Pref以上，即小于預(yù)定功率Pref，則判斷為發(fā)動機(jī)22不能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將發(fā)動機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*設(shè)定為0值以停止發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟S150)，同時，將從電機(jī)MG1應(yīng)輸出的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*設(shè)定為0值，以便電機(jī)MG1沒有轉(zhuǎn)矩的輸入輸出(步驟S160)。
另一方面，若判定出要求功率P*在預(yù)定功率Pref以上，則基于要求功率P*設(shè)定發(fā)動機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*(步驟S170)。該設(shè)定這樣進(jìn)行根據(jù)使發(fā)動機(jī)22高效動作的動作曲線和要求功率P*來設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*。圖5示出了發(fā)動機(jī)22的動作曲線的一個例子以及設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*的情況。如圖所示，目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*可根據(jù)動作曲線與要求功率P*(Ne*×Te*)恒定的曲線的交點(diǎn)來求得。
設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*之后，基于所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和齒圈軸32a的轉(zhuǎn)數(shù)Nr(＝Nm2/Ga；“Ga”是減速齒輪35的齒輪比)及動力分配總成機(jī)構(gòu)30的齒輪比ρ，通過下式(1)設(shè)定電機(jī)MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nm1*，并且基于所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nm1*和當(dāng)前轉(zhuǎn)數(shù)Nm1，通過下式(2)設(shè)定電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*(步驟S180)。圖6示出了表示動力分配總成機(jī)構(gòu)30的各旋轉(zhuǎn)要素的轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)矩的力學(xué)關(guān)系的共線圖。在該圖中，左側(cè)的S軸表示太陽輪31的轉(zhuǎn)數(shù)，C軸表示行星輪架34的轉(zhuǎn)數(shù)，R軸表示齒圈32(齒圈軸32a)的轉(zhuǎn)數(shù)Nr。如上所述，由于太陽輪31的轉(zhuǎn)數(shù)也是電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)數(shù)Nm1，行星輪架34的轉(zhuǎn)數(shù)也是發(fā)動機(jī)22的轉(zhuǎn)數(shù)Ne，所以，電機(jī)MG1的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nm1*可以基于齒圈軸32a的轉(zhuǎn)數(shù)Nr和發(fā)動機(jī)22的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*及動力分配總成機(jī)構(gòu)30的齒輪比ρ并通過式(1)計(jì)算。因此，通過設(shè)定使電機(jī)MG1以目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nm1*旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*并對電機(jī)MG1進(jìn)行驅(qū)動控制，可使發(fā)動機(jī)22以目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*旋轉(zhuǎn)。這里，式(2)是用于使電機(jī)MG1以目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nm1*旋轉(zhuǎn)的反饋控制中的關(guān)系式，在式(2)中，右邊第二項(xiàng)的“KP”是比例項(xiàng)的增益，右邊第三項(xiàng)的“KI”是積分項(xiàng)的增益。此外，圖6中R軸上的兩條朝上的粗線箭頭表示當(dāng)使發(fā)動機(jī)22在目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)上正常運(yùn)轉(zhuǎn)時從發(fā)動機(jī)22輸出的轉(zhuǎn)矩Te*被傳遞到齒圈軸32a上的轉(zhuǎn)矩，和從電機(jī)MG2輸出的轉(zhuǎn)矩Tm2*作用于齒圈軸32a上的轉(zhuǎn)矩。
Nm1*＝(Ne*·(1+ρ)-Nm2/Ga)/ρ (1)Tm1*＝上一次Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt (2)在設(shè)定電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*之后，如下式(3)所示，從前輪側(cè)轉(zhuǎn)矩Tf*除以換算系數(shù)Gf而得的值中減去從發(fā)動機(jī)22直接傳遞到齒圈軸32a的轉(zhuǎn)矩(＝-Tm1*/ρ)，并將此再除以減速齒輪35的齒輪比Ga，由此來設(shè)定從電機(jī)MG2應(yīng)輸出的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*(步驟S190)，并如下式(4)所示，通過后輪側(cè)轉(zhuǎn)矩Tr*除以換算系數(shù)Gr來設(shè)定從電機(jī)MG3應(yīng)輸出的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*(步驟S200)。這里，換算系數(shù)Gf是用于將作用于前輪62a、62b的轉(zhuǎn)矩?fù)Q算成作用于齒圈軸32a的轉(zhuǎn)矩的系數(shù)，換算系數(shù)Gr是用于將作用于后輪64a、64b的轉(zhuǎn)矩?fù)Q算成作用于電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩的系數(shù)。
Tm2*＝(Tf*/Gf+Tm1*/ρ)/Ga (3)Tm3*＝Tr/Gr (4)在設(shè)定電機(jī)MG1、MG2、MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*之后，基于所設(shè)定的電機(jī)MG1、MG2、MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm1、Nm2、Nm3來設(shè)定變換器41、42、43的晶體管T1～T6中的各切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3(步驟S210)。在實(shí)施例中，切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3如下設(shè)定預(yù)先分別求出轉(zhuǎn)矩指令Tm1*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm1及切換頻率Fsw1之間的關(guān)系、轉(zhuǎn)矩指令Tm2*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm2及切換頻率Fsw2之間的關(guān)系、以及轉(zhuǎn)矩指令Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm3及切換頻率Fsw3之間的關(guān)系，并將這些作為切換頻率設(shè)定用坐標(biāo)圖存儲在ROM 74中，然后一旦獲得轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm1、Nm2、Nm3，就從各坐標(biāo)圖中導(dǎo)出對應(yīng)的切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3。圖7示出了切換頻率設(shè)定用坐標(biāo)圖的一個例子。如圖所示，坐標(biāo)圖被如下設(shè)定，即在轉(zhuǎn)數(shù)非常低的區(qū)域和高轉(zhuǎn)矩的區(qū)域設(shè)定低Flo(例如，2.5kHz或1.25kHz)，在除此之外的區(qū)域設(shè)定高Fhi(例如，5kHz)。這是基于當(dāng)電機(jī)被以極低轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動時電流只在電機(jī)的三相繞組中特定的相上流動，而當(dāng)電機(jī)被以高轉(zhuǎn)矩驅(qū)動時有大電流流動，因而變換器均容易過熱的狀況而決定的。
在設(shè)定切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3之后，判定輸入的變換器溫度Tinv2、Tinv3是否小于比頻率切換溫度Tref(例如，80℃)僅低預(yù)定溫度ΔT(例如，10℃)的限制開始溫度(＝Tref-ΔT)(步驟S220、S230)。這里，如后所述，頻率切換溫度Tref是用于為抑制變換器42、43的過熱而不管步驟S210的設(shè)定，將切換頻率Fsw2、Fsw3設(shè)定為低頻率(低Flo)的閾值，是基于變換器42、43的性能或冷卻變換器42、43的冷卻系統(tǒng)(沒有圖示)的冷卻性能等來確定的。當(dāng)變換器溫度Tinv2、Tinv3均小于限制開始溫度(＝Tref-ΔT)時，將所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*發(fā)送給發(fā)動機(jī)ECU 24，并將所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*和切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3發(fā)送給電機(jī)ECU 40(步驟S240)，然后結(jié)束本例程。接收了目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*的發(fā)動機(jī)ECU 24進(jìn)行吸入空氣量調(diào)節(jié)控制、燃油噴射控制、點(diǎn)火控制等，以使發(fā)動機(jī)22在由目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Ne*和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*表示的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)上運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，接收了轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*和切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3的電機(jī)ECU 40以切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3對變換器41、42、43的晶體管T1～T6進(jìn)行切換控制，使得從電機(jī)MG1、MG2、MG3輸出與轉(zhuǎn)矩指令Tm1*、Tm2*、Tm3*相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩。當(dāng)判定出變換器溫度Tinv2、Tinv3的某一個不小于限制開始溫度，即在限制開始溫度以上時，為了抑制變換器42、43之中在限制開始溫度以上的變換器過熱，執(zhí)行圖8中例示的過熱抑制處理(步驟S250)，并將各設(shè)定值發(fā)送給發(fā)動機(jī)ECU 24或電機(jī)ECU 40(步驟S240)，然后結(jié)束本例程。下面，說明圖8的過熱抑制處理。
在過熱抑制處理中，首先查看變換器溫度Tinv2、Tinv3(步驟S300)。當(dāng)變換器溫度Tinv2在限制開始溫度(＝Tref-ΔT)以上，而變換器溫度Tinv3小于限制開始溫度時，判定變換器溫度Tinv2是否小于頻率切換溫度Tref、發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正處于停止中、以及在圖3的驅(qū)動控制例程的步驟S190設(shè)定的電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm2與電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm3是否在圖9例示的轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的范圍內(nèi)(步驟S310～S330)，當(dāng)均得到肯定判定時，通過向上一次在此例程中設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα相加預(yù)定量ΔTα來設(shè)定新的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα(步驟S340)，并如下式(5)和(6)所示，通過從轉(zhuǎn)矩指令Tm2*中減去所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα除以換算系數(shù)Gf·Ga所得的值來重新設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Tm2*，并通過向轉(zhuǎn)矩指令Tm3*相加所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα除以換算系數(shù)Gr所得的值來重新設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Tm3*(步驟S350)，然后結(jié)束處理。另一方面，當(dāng)在步驟S310～S330中的任一步驟得到否定判斷時，將在圖3的驅(qū)動控制例程的步驟S210設(shè)定的切換頻率Fsw2重新設(shè)定為低Flo，并將轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα復(fù)位為0值(步驟S360)，結(jié)束處理。即，當(dāng)變換器溫度Tinv2達(dá)到比頻率切換溫度Tref低的限制開始溫度(＝Tref-ΔT)時，基本上是通過逐漸減小從電機(jī)MG2輸出的轉(zhuǎn)矩，并逐漸增大從電機(jī)MG3輸出的轉(zhuǎn)矩來滿足要求轉(zhuǎn)矩T*，并減輕變換器42的負(fù)擔(dān)，當(dāng)變換器溫度Tinv2達(dá)到頻率切換溫度Tref時，將變換器42的切換頻率Fsw2設(shè)為低Flo來減少單位時間內(nèi)晶體管T1～T6導(dǎo)通截止的次數(shù)，從而減輕變換器42的負(fù)擔(dān)，并抑制變換器42的過熱。這樣，由于相對于變換器42的切換頻率Fsw2，優(yōu)先限制來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩，所以，在減輕變換器42的負(fù)擔(dān)的同時，減少將變換器42的切換頻率Fsw2作為低Flo來驅(qū)動的頻率，從而能夠抑制伴隨切換的電磁噪聲。其結(jié)果是能夠兼顧變換器42的過熱抑制和肅靜性能。在電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm2與電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm3不在圖9例示的轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的范圍內(nèi)時將切換頻率Fsw2重新設(shè)定為低Flo的做法，是為了在減小來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩時不給變換器43施加過度的負(fù)擔(dān)。此外，在發(fā)動機(jī)22正處于運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中變換器溫度Tinv2達(dá)到限制開始溫度以上時將切換頻率Fsw2重新設(shè)定為低Flo的做法，是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)聲使得由于變換器42的切換所造成的噪聲的影響變小。
Tm2*＝Tm2*-Tα/Gf·Ga (5)Tm3*＝Tm3*+Tα/Gr (6)
當(dāng)變換器溫度Tinv2小于限制開始溫度(＝Tref-ΔT)，而變換器溫度TinV3在限制開始溫度以上時，與步驟S310～S330的處理一樣，判定變換器溫度Tinv3是否小于頻率切換溫度Tref、發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正處于停止中、以及電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm2與電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*和轉(zhuǎn)數(shù)Nm3是否在轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的范圍內(nèi)(步驟S370～S390)，當(dāng)均得到肯定判定時，通過向上一次在此例程中設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα相加預(yù)定量ΔTα來設(shè)定新的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα(步驟S400)，并如下式(7)和(8)所示，通過向轉(zhuǎn)矩指令Tm2*相加所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα除以換算系數(shù)Gf·Ga所得的值來重新設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Tm2*，并通過從轉(zhuǎn)矩指令Tm3*中減去所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα除以換算系數(shù)Gr所得的值來重新設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Tm3*(步驟S410)。當(dāng)在步驟S370～S390中的任一步驟得到否定判斷時，將在圖3的驅(qū)動控制例程的步驟S210設(shè)定的切換頻率Fsw3重新設(shè)定為低Flo，并將轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量Tα復(fù)位為0值(步驟S420)，結(jié)束處理。
Tm2*＝Tm2*+Tα/Gf·Ga (7)Tm3*＝Tm3*-Tα/Gr (8)當(dāng)變換器溫度Tinv2、Tinv3均在限制開始溫度(＝Tref-ΔT)以上時，將在圖3的驅(qū)動控制例程的步驟S210設(shè)定的切換頻率Fsw2、Fsw3均重新設(shè)定為低Flo(步驟S430)，并結(jié)束處理。當(dāng)變換器溫度Tinv2、Tinv3均在限制開始溫度(＝Tref-ΔT)以上時，由于無法減小電機(jī)MG2和電機(jī)MG3中的一個電機(jī)的轉(zhuǎn)矩并增大另一電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，所以通過將切換頻率Fsw2、Fsw3均設(shè)為低Flo來抑制變換器42、43雙方的過熱。
圖10示出了用于說明變換器溫度Tinv2、Tinv3和電機(jī)MG2、MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*、Tm3*以及車輛輸出的轉(zhuǎn)矩(T*)隨時間變化的情況的說明圖。如圖所示，若驅(qū)動電機(jī)MG2的變換器42的溫度(變換器溫度Tinv2)達(dá)到限制開始溫度(＝Tref-ΔT)，則通過逐漸減小電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令Tm2*并逐漸增大電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*來輸出要求轉(zhuǎn)矩T*，并減輕變換器42的負(fù)擔(dān)。由此，變換器42的溫度下降，但由于驅(qū)動電機(jī)MG3的變換器43的負(fù)擔(dān)增加，所以變換器43的溫度(變換器溫度Tinv3)上升，并且在變換器溫度Tinv3達(dá)到限制開始溫度時，相反地，通過逐漸減小電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*并逐漸增大電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令Tm3*來輸出要求轉(zhuǎn)矩T*，并減輕變換器43的負(fù)擔(dān)。
根據(jù)以上說明的實(shí)施例的混合動力汽車20，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)MG2的變換器42的溫度(變換器溫度Tinv2)在限制開始溫度(＝Tref-ΔT)以上時，在限制來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩的同時，對變換器42、43進(jìn)行驅(qū)動控制以輸出要求轉(zhuǎn)矩T*；當(dāng)變換器溫度Tinv2在頻率切換溫度Tref以上時，在將變換器42的切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo的同時，對變換器42、43進(jìn)行驅(qū)動控制以輸出要求轉(zhuǎn)矩T*。即，由于相對于變換器42的切換頻率Fsw2的限制而優(yōu)先限制來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩，所以，在減輕變換器42的負(fù)擔(dān)的同時，通過減少將變換器42的晶體管T1～T6中的切換頻率Fsw2減小的頻率，能夠抑制由于切換而產(chǎn)生噪聲。其結(jié)果是能夠兼顧變換器42的過熱抑制和肅靜性能。還能夠輸出要求轉(zhuǎn)矩T*來行駛。而且，當(dāng)電機(jī)MG2、MG3沒有在圖9例示的轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的范圍內(nèi)被驅(qū)動時，將切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo，以此來代替對來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩的限制，因而可以抑制變換器43負(fù)擔(dān)過大。此外，當(dāng)發(fā)動機(jī)22正在運(yùn)轉(zhuǎn)時將切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo，以此來代替對來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩的限制，從而在由于發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)聲而使得變換器42中的晶體管T1～T6的切換所造成的噪聲的影響變小時，通過簡單的處理就可以抑制變換器42的過熱。而且，通過對變換器43也進(jìn)行相同的處理，可兼顧變換器43的過熱抑制和肅靜性能。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，基于電機(jī)MG1、MG2、MG3的動作點(diǎn)(轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù))來設(shè)定切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3，但也可以與電機(jī)MG1、MG2、MG3的動作點(diǎn)無關(guān)地設(shè)定切換頻率Fsw1、Fsw2、Fsw3。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，基于溫度傳感器42a、43a所檢測出的變換器溫度Tinv2、Tinv3來執(zhí)行過熱抑制處理，但不限于此，也可以基于變換器42、43中流動的電流來執(zhí)行過熱抑制處理。例如，也可以通過在變換器42、43中是否有預(yù)定電流以上的電流流動了預(yù)定時間來執(zhí)行過熱抑制處理。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，對變換器溫度Tinv2和變換器溫度Tinv3使用了相同值的頻率切換溫度Tref和限制開始溫度(＝Tref-ΔT)，但也可以根據(jù)變換器42或43的特性而使用不同的值。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，當(dāng)在圖8例示的過熱抑制處理的步驟S310～S330中均得到肯定判定時，減小來自由變換器42驅(qū)動的電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)在某一步驟得到否定判定時，將變換器42的晶體管T1～T6中的切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo，但也可以除了將切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo以外，還在轉(zhuǎn)矩分配比可改變區(qū)域的范圍內(nèi)減小來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然，也可以對變換器43進(jìn)行同樣的處理。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，當(dāng)在圖8例示的過熱抑制處理的步驟S320中發(fā)動機(jī)22正在運(yùn)轉(zhuǎn)時，將切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo，但也可以不將切換頻率Fsw2設(shè)定為低Flo，而是減小來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然也可以對變換器43進(jìn)行同樣的處理。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，在圖8例示的過熱抑制處理的步驟S340中逐漸減小來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并逐漸增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩，但也可以一下子減小來自電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩并一下子增大來自電機(jī)MG3的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然，也可以對變換器43進(jìn)行同樣的處理。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中是通過變換器41、42、43來驅(qū)動作為同步發(fā)電電動機(jī)的電機(jī)MG1、MG2、MG3的，但不限于此，例如也可以用斬波電路驅(qū)動直流電動機(jī)。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，將來自發(fā)動機(jī)22的動力輸出給前輪62a、62b，但也可以將來自發(fā)動機(jī)22的動力輸出給后輪64a、64b。
在實(shí)施例的混合動力汽車20中，將來自發(fā)動機(jī)22的動力經(jīng)由動力分配總成機(jī)構(gòu)30輸出給與前輪62a、62b相連的作為驅(qū)動軸的齒圈軸32a，但如圖11變形例的混合動力汽車120中例示的那樣，也可以具有雙轉(zhuǎn)子電動機(jī)130，該雙轉(zhuǎn)子電動機(jī)130具有與發(fā)動機(jī)22的曲軸26相連的內(nèi)轉(zhuǎn)子132和與向前輪62a、62b輸出動力的驅(qū)動軸相連的外轉(zhuǎn)子134，從而在將發(fā)動機(jī)22的一部分動力傳遞給驅(qū)動軸的同時，將剩余的動力轉(zhuǎn)換為電力。
在實(shí)施例中，是將本發(fā)明應(yīng)用到具有發(fā)動機(jī)22和由變換器41、42、43驅(qū)動的電機(jī)MG1、MG2、MG3的混合動力汽車20中進(jìn)行說明的，但不限于混合動力汽車，如圖12變形例的汽車220所例示的那樣，也可以是具有向前輪62a、62b輸出動力的電機(jī)M1和向后輪64a、64b輸出動力的電機(jī)M2，但不具有發(fā)動機(jī)的汽車。
另外，也可安裝在火車等汽車以外的車輛或航空器、船舶等移動體上。
以上利用實(shí)施例對實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明當(dāng)然不因上述實(shí)施例而受任何限定，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠以各種方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種輸出驅(qū)動用動力的動力輸出裝置，包括可輸出驅(qū)動用動力的多個電動機(jī)；多個驅(qū)動電路，具有切換元件，并通過該切換元件的切換來分別驅(qū)動所述多個電動機(jī)；要求動力設(shè)定部，基于操作者的操作來設(shè)定要求動力；以及控制部，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
2.如權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其中，所述控制部將所述多個驅(qū)動電路的溫度中至少達(dá)到預(yù)定的第一溫度的驅(qū)動電路作為處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路來進(jìn)行驅(qū)動控制。
3.如權(quán)利要求2所述的動力輸出裝置，其中，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到所述第一溫度時，所述控制部限制從達(dá)到該第一溫度的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到比所述第一溫度高的預(yù)定的第二溫度時，所述控制部至少限制達(dá)到該第二溫度的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
4.如權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其中，所述控制部對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受到限制而不足的動力。
5.如權(quán)利要求4所述的動力輸出裝置，其中，所述控制部對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便使來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸減小，并使來自不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸增大。
6.如權(quán)利要求4所述的動力輸出裝置，其中，當(dāng)由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受到限制而不足的動力在預(yù)定的動力范圍內(nèi)不能從不處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出時，所述控制部至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
7.如權(quán)利要求1所述的動力輸出裝置，其中，具有輸出驅(qū)動用動力的內(nèi)燃機(jī)，并且當(dāng)所述多個驅(qū)動電路之中的任一個處于所述異常狀態(tài)且所述內(nèi)燃機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所述控制部至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
8.一種汽車，包括多個電動機(jī)，其中包括可向第一車輪輸出動力的第一電動機(jī)，和可向不同于第一車輪的第二車輪輸出動力的第二電動機(jī)；多個驅(qū)動電路，其中包括具有切換元件并通過該切換元件的切換來驅(qū)動所述第一電動機(jī)的第一驅(qū)動電路，和具有切換元件并通過該切換元件的切換來驅(qū)動所述第二電動機(jī)的第二驅(qū)動電路；要求動力設(shè)定部，基于操作者的操作來設(shè)定要求動力；以及控制部，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的第一驅(qū)動電路處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在所述第一驅(qū)動電路的切換元件的切換頻率和來自該第一驅(qū)動電路所驅(qū)動的所述第一電動機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力的輸出，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從所述第二電動機(jī)輸出因所述限制而不足的動力從而基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
9.一種動力輸出裝置的控制方法，其中所述動力輸出裝置包括可輸出驅(qū)動用動力的多個電動機(jī)，和具有切換元件并通過該切換元件的切換來分別驅(qū)動所述多個電動機(jī)的多個驅(qū)動電路，該控制方法的特征在于，(a)基于操作者的操作來設(shè)定要求動力，(b)當(dāng)所述多個驅(qū)動電路均處于可正常運(yùn)行的通常狀態(tài)時，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于不能正常運(yùn)行的異常狀態(tài)時，在處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率和來自處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電機(jī)的動力之中，優(yōu)先于該切換頻率而限制該動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
10.如權(quán)利要求9所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，將所述多個驅(qū)動電路的溫度之中至少達(dá)到預(yù)定的第一溫度的驅(qū)動電路作為處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路來進(jìn)行驅(qū)動控制。
11.如權(quán)利要求10所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到所述第一溫度時，限制從達(dá)到該第一溫度的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出的動力，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力；當(dāng)所述多個驅(qū)動電路的溫度之中任一個達(dá)到比所述第一溫度高的預(yù)定的第二溫度時，至少限制達(dá)到該第二溫度的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
12.如權(quán)利要求9所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便從不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受到限制而不足的動力。
13.如權(quán)利要求12所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便使來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸減小，并使來自不處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力逐漸增大。
14.如權(quán)利要求12所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，在所述步驟(b)中，當(dāng)由于來自處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)的動力受到限制而不足的動力在預(yù)定的動力范圍內(nèi)不能從不處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所驅(qū)動的電動機(jī)輸出時，至少限制處于所述異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
15.如權(quán)利要求9所述的動力輸出裝置的控制方法，其中，所述動力輸出裝置具有輸出驅(qū)動用動力的內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)所述多個驅(qū)動電路中的任一個處于所述異常狀態(tài)且所述內(nèi)燃機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，在所述步驟(b)中至少限制處于該異常狀態(tài)的驅(qū)動電路所具有的切換元件的切換頻率，并對所述多個驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，以便基于所述設(shè)定的要求動力從所述多個電動機(jī)輸出動力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種動力輸出裝置及其控制方法及安裝該動力輸出裝置的汽車。當(dāng)驅(qū)動與前輪(62a、62b)相連的電機(jī)(MG2)的變換器(42)的溫度達(dá)到預(yù)定的限制開始溫度以上時，控制變換器(42、43)，以便逐漸減小來自電機(jī)(MG2)的轉(zhuǎn)矩，并為了輸出車輛要求的要求轉(zhuǎn)矩而逐漸增大來自與后輪(62a、62b)相連的電機(jī)(MG3)的轉(zhuǎn)矩；當(dāng)變換器(42)的溫度達(dá)到比限制開始溫度高的頻率切換溫度時，減小變換器(42)的切換頻率，并控制變換器(42、43)以輸出要求轉(zhuǎn)矩。由此可在減輕變換器(42)的負(fù)擔(dān)的同時減少將切換頻率變小的頻率，從而即可抑制變換器(42)的過熱，有可抑制隨著該變換器的切換而產(chǎn)生的噪聲。
文檔編號B60K1/02GK1807146SQ200610001188
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者新村修, 上地辰之 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信艾達(dá)株式會社