專利名稱：混合動力汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力汽車(hybrid vehicle)。
背景技術(shù)：
至今為止，作為混合動力汽車的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括連接在發(fā)動機(jī)上的發(fā)電機(jī)、連接在驅(qū)動輪上的電動機(jī)、和分別設(shè)置在發(fā)電機(jī)與電動機(jī)之間來進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換的第一及第二這兩個(gè)逆變器(inverter)的結(jié)構(gòu)被眾所周知。在該結(jié)構(gòu)中，由發(fā)電機(jī)發(fā)電的交流電力在第一逆變器中轉(zhuǎn)換為直流電力，在第二逆變器中再次轉(zhuǎn)換為交流電力之后，被提供給電動機(jī)。
但是，在該結(jié)構(gòu)中，存在有這樣的問題由于在發(fā)電機(jī)與電動機(jī)之間存在有兩個(gè)逆變器，因此電力損失變大。
作為解決該問題的改善方法，例如，在WO2005/105511A1中公開有讓直接進(jìn)行交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換的矩陣式變換器(matrixconverter)存在于發(fā)電機(jī)與電動機(jī)之間的混合動力汽車。
不過，在這樣結(jié)構(gòu)的混合動力汽車中，存在有下述問題。也就是說，使該混合動力汽車的電力系統(tǒng)構(gòu)成為在第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間設(shè)置矩陣式變換器，并且，在該矩陣式變換器和第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間所分支出的電通路上經(jīng)由逆變器連接有蓄電裝置。這樣一來，第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)通過逆變器和矩陣式變換器連接在蓄電裝置上，第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)僅通過逆變器連接在蓄電裝置上。
在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)想通過來自上述蓄電裝置的電力驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(起動)時(shí)，該電力也被提供給第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。因此，在第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于驅(qū)動狀態(tài)時(shí)，其轉(zhuǎn)矩輸出增大，在第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩。
這樣的問題發(fā)生在上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為連接在發(fā)動機(jī)上的發(fā)電機(jī)，將其用作發(fā)動機(jī)的起動機(jī)(starter)的時(shí)候。也就是說，如果想起動發(fā)動機(jī)，而從蓄電裝置經(jīng)由逆變器及矩陣式變換器向發(fā)電機(jī)(第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī))提供驅(qū)動電力的話，則驅(qū)動電力也被提供給作為第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的電動機(jī)，造成對電動機(jī)產(chǎn)生了不需要的轉(zhuǎn)矩輸出或者增加了不需要的轉(zhuǎn)矩輸出的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述各點(diǎn)的發(fā)明，其目的在于在包括通過矩陣式變換器連接第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動力汽車中，防止在驅(qū)動一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)使另一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出發(fā)生變化的現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面，混合動力汽車包括第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)，各自根據(jù)汽車的工作模式發(fā)揮電動機(jī)或者發(fā)電機(jī)的作用；矩陣式變換器，將上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)相互連接在一起，進(jìn)行兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間的交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換；蓄電裝置，連接在上述矩陣式變換器與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間所分支出的電通路上；逆變器，設(shè)置在上述蓄電裝置、和矩陣式變換器及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間，進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換；起動裝置，通過上述蓄電裝置提供的電力來起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)；以及轉(zhuǎn)矩抑制裝置，在通過上述起動裝置起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，抑制上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，將矩陣式變換器設(shè)置在第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間，來直接進(jìn)行交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換。因此，在使第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的任意一個(gè)為發(fā)電機(jī)，使另一個(gè)為電動機(jī)時(shí)，能夠?qū)⒃摪l(fā)電機(jī)的發(fā)電電力直接轉(zhuǎn)換成提供給電動機(jī)的電力，提高效率。
并且，在起動裝置通過連接在矩陣式變換器和第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間所分支出的電通路上的蓄電裝置所提供的電力來起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，電力也被提供給上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。因此，在一般情況下，第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出會發(fā)生變化，但是在上述結(jié)構(gòu)中，通過轉(zhuǎn)矩抑制裝置抑制了該第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。另外，這里所說的“轉(zhuǎn)矩輸出的變化”還包含轉(zhuǎn)矩輸出從“0”狀態(tài)到產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況。
也可以是，上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為連接在發(fā)動機(jī)的輸出軸上，被該發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)；上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為連接在驅(qū)動輪上，向該驅(qū)動輪輸出驅(qū)動力的電動機(jī)；上述起動裝置通過起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)來讓上述發(fā)動機(jī)起動；上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置用以抑制在起動上述發(fā)動機(jī)時(shí)，上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
也就是說，通過將第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)連接在發(fā)動機(jī)的輸出軸上，能夠使該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用，同時(shí)還能夠作為發(fā)動機(jī)的起動機(jī)發(fā)揮作用。并且，通過將第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)連接在驅(qū)動輪上，能夠使該第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)作為電動機(jī)發(fā)揮作用，同時(shí)還能夠再生電力(regenerateelectric power)。該再生電力經(jīng)由逆變器而被存儲在蓄電裝置中，在本結(jié)構(gòu)中，由于在第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)與蓄電裝置之間僅存在有逆變器，因此再生電力的蓄電效率較高。
上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置抑制在通過起動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)讓發(fā)動機(jī)起動時(shí)第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。這樣一來，能夠防止混合動力汽車處于停車狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩，混合動力汽車處于移動狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩變化的現(xiàn)象。
最好是，上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置根據(jù)起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)的上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的工作狀態(tài)來改變其控制內(nèi)容。
具體地說，也可以是，當(dāng)使上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)分別為三相機(jī)時(shí)，上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)期間，通過控制上述逆變器及上述矩陣式變換器，來讓單相電力從上述逆變器輸出，并且，讓三相電力從上述矩陣式變換器向第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出。
這樣一來，雖然從逆變器輸出的單相電力被提供給矩陣式變換器及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的每一個(gè)，但是由于第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為三相機(jī)，因此即使被提供了單相電力，也不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場，不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
另一方面，能夠通過矩陣式變換器將該單相電力轉(zhuǎn)換成三相電力之后，再向第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出，來驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。
并且，也可以是，當(dāng)使上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)分別為同步機(jī)時(shí)，上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)期間，通過控制上述逆變器及矩陣式變換器，來讓與上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率不同的頻率的交流電力從上述逆變器輸出，讓與該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率大致相同的頻率的交流電力從上述矩陣式變換器向第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出。
這樣一來，由于從逆變器輸出的交流電力與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率(同步速度)不同，因此第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
另一方面，能夠通過矩陣式變換器將該交流電力轉(zhuǎn)換成與第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率大致相同的頻率(同步機(jī)可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的范圍的頻率)的交流電力之后，再向第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出，來驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。
最好是，上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置讓頻率高于上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率的交流電力從上述逆變器輸出。
例如，當(dāng)對上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)提供了頻率低于該驅(qū)動頻率的交流電力時(shí)，在規(guī)定周期內(nèi)交流電力的頻率會暫時(shí)與驅(qū)動頻率一致，恐怕會在脈沖中偶發(fā)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩輸出。而當(dāng)提供了頻率高于驅(qū)動頻率的交流電力時(shí)，能夠確實(shí)地防止產(chǎn)生這樣的脈沖。并且，當(dāng)提供了較高頻率的交流電力時(shí)，由于該較高頻率的交流電力成為第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的電感負(fù)荷(inductanceload)，因此避免了白白消耗電力的現(xiàn)象。
可以是，上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于驅(qū)動狀態(tài)期間，通過控制上述逆變器及上述矩陣式變換器，來使施加在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)上的驅(qū)動電壓保持不變，同時(shí)，讓驅(qū)動該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)所需的驅(qū)動電力從上述矩陣式變換器輸出到第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。
這樣一來，由于施加在第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)上的驅(qū)動電壓不變，因此該轉(zhuǎn)矩輸出不變。另一方面，由于通過矩陣式變換器將驅(qū)動該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)所需的驅(qū)動電力提供給第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)，因此能夠驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。
附圖的簡單說明

圖1為表示混合動力汽車的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2為表示混合動力汽車的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3為矩陣式變換器的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖4為逆變器的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖5A為表示電動機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)且在起動發(fā)動機(jī)之前的控制狀態(tài)的說明圖，圖5B為表示電動機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)且在起動發(fā)動機(jī)時(shí)的控制狀態(tài)的說明圖。
圖6為表示電動機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)的情況下起動發(fā)動機(jī)時(shí)的控制的說明圖。
圖7為表示電動機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)的情況下起動發(fā)動機(jī)時(shí)的其它控制的說明圖。
(符號的說明)1-發(fā)動機(jī)；2-發(fā)電機(jī)(第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī))；3-電動機(jī)(第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī))；4-矩陣式變換器；5-蓄電裝置；6-逆變器；7-控制部(起動裝置、轉(zhuǎn)矩抑制裝置)；13-驅(qū)動輪；HEV-混合動力汽車。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的混合動力汽車HEV的結(jié)構(gòu)示意圖。在同圖中，符號1為作為內(nèi)燃機(jī)關(guān)的發(fā)動機(jī)，符號2為發(fā)電機(jī)(第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī))，符號3為電動機(jī)(第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī))，符號4為矩陣式變換器，符號5為蓄電裝置，符號6為逆變器。
在該混合動力汽車HEV中，將發(fā)動機(jī)1的輸出通過變速器(transmission)11及差動齒輪(differential gear)12傳達(dá)到驅(qū)動輪13、13。并且，電動機(jī)3連接在變速器11的輸出側(cè)，電動機(jī)3的輸出也傳達(dá)到驅(qū)動輪13。因此，上述驅(qū)動輪13或者僅被電動機(jī)3驅(qū)動，或者僅被發(fā)動機(jī)1驅(qū)動，或者被電動機(jī)3及發(fā)動機(jī)1驅(qū)動。另外，并不對上述變速器11的形式加以限定，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。并且，也可以代替變速器11，例如，將由行星輪(planetary gear)構(gòu)成的動力分割機(jī)構(gòu)配置在發(fā)動機(jī)1與驅(qū)動輪13之間，將電動機(jī)3連接在該動力分割機(jī)構(gòu)上。而且，如果具有后述的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的話，則混合動力汽車HEV的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不限定為上述結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，使上述發(fā)電機(jī)2為三相交流同步發(fā)電機(jī)。將發(fā)電機(jī)2連接在發(fā)動機(jī)1的輸出軸上，通過發(fā)動機(jī)1驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電。并且，如后面所要說明的，發(fā)電機(jī)2接受蓄電裝置5所提供的電力，作為電動機(jī)發(fā)揮作用，擔(dān)負(fù)發(fā)動機(jī)1的起動機(jī)的任務(wù)。
在本實(shí)施例中，使上述電動機(jī)3為三相交流同步電動機(jī)。電動機(jī)3經(jīng)由矩陣式變換器4連接在發(fā)電機(jī)2上，接受由發(fā)電機(jī)2發(fā)電的電力的提供以及/或者來自蓄電裝置5的電力提供，而被驅(qū)動。并且，在混合動力汽車HEV減速時(shí)和制動時(shí)，電動機(jī)3接受來自驅(qū)動輪13的動力，作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用(再生電力)，該再生電力被存儲在蓄電裝置5中。
上述蓄電裝置5為例如由鎳氫和鋰離子等二次電池構(gòu)成的直流電源，或者由電容器構(gòu)成的直流電源，經(jīng)由逆變器6連接在上述矩陣式變換器4與電動機(jī)3之間所分支出的電通路上。
圖2表示上述混合動力汽車HEV的電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。另外，在本電路中適當(dāng)?shù)匮b有電壓傳感器及電流傳感器等檢測傳感器，在圖2中省略了對它們的圖示。
上述矩陣式變換器4為將交流電力直接轉(zhuǎn)換為任意頻率和任意電壓的交流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置。如圖2所示，矩陣式變換器4包括共9個(gè)雙方向開關(guān)SWAa～SWAc、SWBa～SWBc、SWCa～SWCc和線(line)LA～LC、La～Lc。
線LA～LC分別連接在發(fā)電機(jī)2的U相、V相、W相上，線La～Lc分別連接在電動機(jī)3的U相、V相、W相上。
9個(gè)雙方向開關(guān)SWAa～SWAc、SWBa～SWBc、SWCa～SWCc被配置為3行3列的矩陣狀。雙方向開關(guān)SWAa連接在線LA和線La之間，雙方向開關(guān)SWBa連接在線LB和線La之間，雙方向開關(guān)SWCa連接在線LC和線La之間。
雙方向開關(guān)SWAb連接在線LA和線Lb之間，雙方向開關(guān)SWBb連接在線LB和線Lb之間，雙方向開關(guān)SWCb連接在線LC和線Lb之間。
雙方向開關(guān)SWAc連接在線LA和線Lc之間，雙方向開關(guān)SWBc連接在線LB和線Lc之間，雙方向開關(guān)SWCc連接在線LC和線Lc之間。
這樣一來，3×3個(gè)開關(guān)SWAa～SWAc、SWBa～SWBc、SWCa～SWCc就被配置在為發(fā)電機(jī)2的3相輸出的線LA～LC的每一個(gè)、與為電動機(jī)3的3相輸入的線La～Lc的每一個(gè)之間。
圖3表示上述各雙方向開關(guān)SW的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。該開關(guān)SW構(gòu)成為包含發(fā)射極連接在端子X上且集電極連接在端子Y上的具有反向截止功能(reverse blocking function)的第一IGBT元件31、和發(fā)射極連接在端子Y上且集電極連接在端子X上的具有反向截止功能的第二IGBT元件32，這兩個(gè)IGBT元件31、32并列連接在一起。
第一及第二IGBT元件31、32，通過控制部7使其柵極活性化而成為導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，當(dāng)端子Y的電壓高于端子X時(shí)，電流流入第一IGBT元件31。另外，雖然反方向電壓被施加在第二IGBT元件32上，但是由于是反向截止型IGBT，因此在第二IGBT元件32中沒有電流流通。而當(dāng)端子X的電壓高于端子Y時(shí)，電流流入第二IGBT元件32。從而使開關(guān)SW作為雙方向開關(guān)工作。
另外，開關(guān)SW的結(jié)構(gòu)并不限定于圖3所示的結(jié)構(gòu)。例如，也可以采用將IGBT元件和二極管串聯(lián)在一起的結(jié)構(gòu)來代替具有反向截止功能的IGBT元件，這里將其圖示加以省略。
上述結(jié)構(gòu)的矩陣式變換器4如上所述，為進(jìn)行交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換的裝置，通過控制部7控制各開關(guān)SWAa～SWAc、SWBa～SWBc、SWCa～SWCc來輸出任意頻率的正弦波交流電力。因此，矩陣式變換器4在將由發(fā)電機(jī)2發(fā)電的三相交流電力直接轉(zhuǎn)換為用以驅(qū)動電動機(jī)3的三相交流電力之后，再將其輸出。結(jié)果是與現(xiàn)有那樣的通過兩個(gè)逆變器進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換的情況相比，減少了電力損失。
在本實(shí)施例中，如圖2所示，上述逆變器6由包括U相上臂(arm)6U、V相上臂6V、W相上臂6W的三相電橋電路構(gòu)成，進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換。
U相上臂6U、V相上臂6V及W相上臂6W分別包含串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)S11、S12、S21、S22、S31、S32。如圖4所示，各開關(guān)S包含IGBT元件33、和對于IGBT元件33以從發(fā)射極朝著集電極的方向?yàn)檎较虻拇?lián)連接的二極管34。
線LU將U相上臂6U的兩個(gè)開關(guān)S11、S12的連接點(diǎn)和電動機(jī)3的U相相互連接在一起，線LV將V相上臂6V的兩個(gè)開關(guān)S21、S22的連接點(diǎn)和電動機(jī)3的V相相互連接在一起，線LW將W相上臂6W的兩個(gè)開關(guān)S31、S32的連接點(diǎn)和電動機(jī)3的W相相互連接在一起。
逆變器6通過控制部7控制其各開關(guān)S，來將蓄電裝置5輸出的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，然后將該交流電力從U、V、W各相的線LU、LV、LW輸出，并且，將從線LU、LV、LW輸出的被輸入的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，輸出到蓄電裝置5。
另外，電容器C1用來減少因電壓變動而對逆變器6造成的影響。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在上述混合動力汽車HEV中，在出發(fā)時(shí)和低速移動時(shí)，接受從蓄電裝置5提供的電力，僅用電動機(jī)3進(jìn)行移動，而在一般情況下移動時(shí)，讓發(fā)動機(jī)1驅(qū)動，使該動力傳達(dá)到驅(qū)動輪13，并且，由發(fā)電機(jī)2進(jìn)行發(fā)電。使該發(fā)電電力經(jīng)由矩陣式變換器4提供給上述電動機(jī)3，用發(fā)動機(jī)1和電動機(jī)3進(jìn)行移動。
在減速時(shí)和制動時(shí)，在電動機(jī)3(發(fā)電機(jī))中將來自驅(qū)動輪13的動力轉(zhuǎn)換為電能量，將再生電力存儲在蓄電裝置5中。另外，在上述電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，由于在電動機(jī)3和蓄電裝置5之間僅設(shè)置有一個(gè)逆變器6，因此再生電力的蓄電效率較高。
并且，根據(jù)蓄電裝置5的蓄電量，通過在蓄電量變少時(shí)讓發(fā)動機(jī)1起動，驅(qū)動發(fā)電機(jī)2，來進(jìn)行蓄電裝置5的蓄電。
因此，在混合動力汽車HEV中，在其移動時(shí)和停車時(shí)，根據(jù)需要來起動發(fā)動機(jī)1，如上所述，該發(fā)動機(jī)1的起動是通過將來自蓄電裝置5的電力提供給發(fā)電機(jī)2，讓該發(fā)電機(jī)2作為起動機(jī)發(fā)揮作用來進(jìn)行的。
那時(shí)，如圖2所示，由于電動機(jī)3僅經(jīng)由逆變器6連接在蓄電裝置5上，因此來自逆變器6的輸出電力被提供給矩陣式變換器4和電動機(jī)3。從而使電動機(jī)3在處于工作狀態(tài)時(shí)(例如，從出發(fā)時(shí)的狀態(tài)變?yōu)橐话阋苿訝顟B(tài)時(shí)等)，輸出電力疊加(superposed)在電動機(jī)3的施加電壓上，造成電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出增加。并且，在電動機(jī)3處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)(例如，在停車時(shí)進(jìn)行蓄電裝置5的蓄電時(shí)等)，產(chǎn)生電動機(jī)3的驅(qū)動電壓，產(chǎn)生電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出。
所以，在本混合動力汽車HEV中，通過上述控制部7控制矩陣式變換器4以及/或者逆變器6，來抑制起動發(fā)動機(jī)1時(shí)的電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
具體地說，控制部7在為發(fā)動機(jī)1的起動時(shí)刻時(shí)，通過電壓傳感器或電流傳感器來確認(rèn)電動機(jī)3的工作狀況。在電動機(jī)3處于工作狀態(tài)時(shí)(參照圖5A)，如圖5B所示，追加對矩陣式變換器4所提供的電力，控制部7控制逆變器6，讓為電動機(jī)3的驅(qū)動電力和發(fā)電機(jī)2的驅(qū)動電力的合計(jì)電力從該逆變器6輸出。并且，控制矩陣式變換器4，讓發(fā)電機(jī)2的驅(qū)動電力吸入矩陣式變換器4中，以使施加在電動機(jī)3上的驅(qū)動電壓保持不變。這樣一來，能夠在不使提供給電動機(jī)3上的電力發(fā)生變化的情況下(參照圖5A及圖5B的陰影箭頭(shaded arrow))，將驅(qū)動電力提供給發(fā)電機(jī)2(參照圖5B的空心箭頭(unfilled arrow))。從而能夠在不讓電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出發(fā)生變化的情況下，讓發(fā)電機(jī)2驅(qū)動，讓發(fā)動機(jī)1起動。
而如圖6所示，在電動機(jī)3處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，控制部7控制逆變器6，不讓三相內(nèi)的一相開關(guān)S導(dǎo)通，從而使單相電力從逆變器6輸出(在圖示的例子中，使V相開關(guān)S21、S22為非驅(qū)動狀態(tài))。因此，在為三相機(jī)的電動機(jī)3中沒有形成旋轉(zhuǎn)電場，電動機(jī)3沒有驅(qū)動。
控制部7控制矩陣式變換器4，在將所輸入的單相電力(參照空心箭頭)轉(zhuǎn)換為三相電力之后輸出。這樣一來，能夠讓為三相機(jī)的發(fā)電機(jī)2驅(qū)動，能夠起動發(fā)動機(jī)1。
這樣一來，在本實(shí)施例的混合動力汽車HEV中，由于在起動發(fā)動機(jī)1時(shí)，抑制了電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出的變化，因此防止了例如在停車時(shí)產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩，在移動時(shí)產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩變動的現(xiàn)象。
另外，在本實(shí)施例中，還能夠采用誘導(dǎo)機(jī)(induction machine)作為發(fā)電機(jī)2及電動機(jī)3。
(第二實(shí)施例)第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于電動機(jī)3處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)的控制。具體地說，在電動機(jī)3處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，上述控制部7控制逆變器6，讓頻率高于電動機(jī)3的驅(qū)動頻率(同步速度)的交流電力從逆變器6輸出，如圖7所示。使為同步機(jī)的電動機(jī)3不會因不同步(step-out)而被驅(qū)動。
另一方面，控制部7控制矩陣式變換器4，將被輸入的交流電力的頻率降低到發(fā)電機(jī)2的驅(qū)動頻率之后，再讓其輸出。從而能夠讓為同步機(jī)的發(fā)電機(jī)2驅(qū)動，能夠起動發(fā)動機(jī)1。
由于在該控制中，也抑制了在起動發(fā)動機(jī)1時(shí)，電動機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出的變化，因此防止了例如在停車時(shí)產(chǎn)生不需要的轉(zhuǎn)矩，在移動時(shí)產(chǎn)生不必要的轉(zhuǎn)矩變動的現(xiàn)象。
并且，在該控制中，較高頻率的交流電力被從逆變器6提供到電動機(jī)3，由于這成為電動機(jī)3的電感負(fù)荷，因此抑制了電力的消耗。
另外，控制部7也可以讓頻率低于電動機(jī)3的驅(qū)動頻率的交流電力從逆變器6輸出。但是，當(dāng)將頻率低于其驅(qū)動頻率的交流電力提供給電動機(jī)3時(shí)，在規(guī)定周期內(nèi)交流電力的頻率會暫時(shí)與驅(qū)動頻率一致，恐怕會在脈沖中偶發(fā)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩輸出。并且，當(dāng)提供給電動機(jī)3的交流電力的頻率較低時(shí)，會產(chǎn)生短路，對電力消耗方面帶來不利。
(第三實(shí)施例)第三實(shí)施例為第一實(shí)施例、第二實(shí)施例的控制的組合?？刂撇?在電動機(jī)3處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，控制逆變器6，不讓三相內(nèi)的一相開關(guān)S導(dǎo)通，使單相電力從逆變器6輸出，并且，使該單相電力的頻率為高于電動機(jī)3的驅(qū)動頻率的頻率。因此，電動機(jī)3沒有驅(qū)動。
另一方面，控制部7控制矩陣式變換器4，讓被輸入的單相且高頻率的交流電力轉(zhuǎn)換為與發(fā)電機(jī)2的驅(qū)動頻率幾乎相等的頻率的三相交流電力之后，再將其輸出。從而，能夠讓為三相交流同步機(jī)的發(fā)電機(jī)2驅(qū)動，能夠起動發(fā)動機(jī)1。
另外，本發(fā)明并不限定于使第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為發(fā)電機(jī)，第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為電動機(jī)那樣的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠廣泛地適用于在第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間設(shè)置矩陣式變換器，并且，在該矩陣式變換器與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間所分支出的電通路上經(jīng)由逆變器連接有蓄電裝置的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種混合動力汽車，包括第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)，各自根據(jù)汽車的工作模式發(fā)揮電動機(jī)或者發(fā)電機(jī)的作用；矩陣式變換器，將上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)相互連接在一起，進(jìn)行兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間的交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換；蓄電裝置，連接在上述矩陣式變換器與第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間所分支出的電通路上；逆變器，設(shè)置在上述蓄電裝置、與矩陣式變換器及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間，進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換；以及起動裝置，通過上述蓄電裝置所提供的電力起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)，其特征在于還包括轉(zhuǎn)矩抑制裝置，用以在通過上述起動裝置起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)抑制上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車，其特征在于上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為連接在發(fā)動機(jī)的輸出軸上且被該發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)；上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)為連接在驅(qū)動輪上且向該驅(qū)動輪輸出驅(qū)動力的電動機(jī)；上述起動裝置通過起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)來讓上述發(fā)動機(jī)起動；上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置用以在起動上述發(fā)動機(jī)時(shí)抑制上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動力汽車，其特征在于上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置根據(jù)起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)的上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的工作狀態(tài)來改變控制內(nèi)容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力汽車，其特征在于上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)分別為三相機(jī)；上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)期間，通過控制上述逆變器及上述矩陣式變換器，來讓單相電力從上述逆變器輸出，讓三相電力從上述矩陣式變換器向第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力汽車，其特征在于上述第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)分別為同步機(jī)；上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)期間，通過控制上述逆變器及上述矩陣式變換器，來讓與上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率不同的頻率的交流電力從上述逆變器輸出，讓與第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率大致相同的頻率的交流電力從上述矩陣式變換器向該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動力汽車，其特征在于上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置讓頻率高于上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的驅(qū)動頻率的交流電力從上述逆變器輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力汽車，其特征在于上述轉(zhuǎn)矩抑制裝置在起動上述第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)處于驅(qū)動狀態(tài)期間，通過控制上述逆變器及上述矩陣式變換器，來使施加在上述第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)上的驅(qū)動電壓保持不變，同時(shí)，讓驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)所需的驅(qū)動電力從上述矩陣式變換器輸出到該第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了混合動力汽車。目的在于在包括通過矩陣式變換器連接第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的結(jié)構(gòu)的混合動力汽車中，防止在驅(qū)動一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)使另一個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出發(fā)生變化的現(xiàn)象。包括第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(2、3)；將第一及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(2、3)相互連接在一起，進(jìn)行兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)之間的交流電力和交流電力的轉(zhuǎn)換的矩陣式變換器(4)；連接在矩陣式變換器(4)和第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(3)之間所分支出的電通路上的蓄電裝置(5)；設(shè)置在蓄電裝置(5)、和矩陣式變換器(4)及第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(3)之間的、進(jìn)行交流電力和直流電力的轉(zhuǎn)換的逆變器(6)；以及通過蓄電裝置(5)提供的電力，起動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(2)的起動裝置(7)。在通過起動裝置(7)起動第一旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(2)時(shí)，抑制第二旋轉(zhuǎn)式電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)矩輸出的變化。
文檔編號B60L11/00GK101085603SQ20071010506
公開日2007年12月12日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者瀨尾宣英, 天野龍一郎, 米盛敬 申請人:馬自達(dá)汽車股份有限公司