CN101130342B - 混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的混合动力车辆的控制装置，包括，根据车辆的所需输出确定驱动用电动机所需输出的单元；根据驱动用电动机的所需输出确定发电机的所需输出的单元；根据发电机的所需输出确定发动机的所需输出的单元；经由变流器进行发电机产生的电力的充电和向驱动用电动机供电的电池；以及进行波形差修正的单元，当伴随着驱动用电动机的所需输出的改变而在驱动用电动机的所需输出电流波形与发电机的输出电流波形之间产生波形差时，向消除该波形差的方向进行波形差修正。采用本发明，可以提高燃料消耗率以及迅速地消除过度的波形差。

Description

混合动力车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的控制装置，特别是涉及采用了具有专用于发电机运转的发动机的串联式混合动力方式的混合动力车辆的控制装置。

背景技术

以往已知的混合动力车辆，组合多种动力源，并根据情况使上述动力源同时或个别地进行运作，由此实现行驶。作为其中的一种形态，可采用串联式混合动力方式，该方式采用了专用于发电机的运转的发动机，并且仅使用驱动用电动机来直接驱动驱动轮。发电机产生的电力，在对驱动用电动机进行驱动的同时，适宜地蓄电于电池中，并且根据需要从电池中取出(放电)而供应至驱动用电动机。

例如日本专利公开公报特开2005-33886号中所记载的采用串联式混合动力方式的混合动力车辆的控制装置，该控制装置，在发电机和电池之间、以及在电池和驱动用电动机之间设置有变流器(转换直流与交流的装置)(inverter)和转换器(转换频率或电压的装置)(converter)。

但是，如果使用变流器或转换器转换电流或电压等，在转换时会损失大量的电力，其结果会导致燃料消耗率的恶化。

为防止上述电力损失的发生，最好不经过变流器或转换器，而直接将发电机产生的交流电供应给驱动用电动机(交流电动机)。但是，对于直接驱动驱动轮的驱动用电动机，需要具备与加速或减速等驾驶员的要求(操作)相对应的输出，因此必须提供与该输出相对应的电力。

即，将发电机产生的交流电直接供应给驱动用电动机时，需先使发电机的输出与驱动用电动机的所需电流波形(电流的振幅、频率、相位)一致。

可是，驱动用电动机的所需输出根据行驶状态而频繁变化，驱动用电动机的所需电流波形也随之改变。因此，发电机的输出(电流波形)也需要追随其改变，但追随速度有可能存在不足的情况。例如驱动用电动机的所需电流的频率急速变化时，作为发电机，其输出电流的频率也需要随之急速变化。但由于发电机的输出电流的频率，与发动机转速成正比，所以与发动机的转速变化相比无法进行急速变化。因此，当发动机转速变化迟缓时，产生与该迟缓程度相当的电流波形的偏差(波形差)。

若产生上述波形差，则得不到车辆所需的驱动力，有可能出现冲击转矩(torque shock)等问题。因此需要尽快消除该波形差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可解决上述问题的混合动力车辆的控制装置。

本发明的包括通过发动机进行驱动的发电机和对驱动轮进行驱动的驱动用电动机、同时具有将上述发电机产生的交流电直接供应给上述驱动用电动机的第1供电模式的混合动力车辆的控制装置，其包括，电动机所需输出确定单元，根据车辆的所需输出确定上述驱动用电动机的所需输出；发电机所需输出确定单元，根据上述驱动用电动机的所需输出确定上述发电机的所需输出；发动机所需输出确定单元，根据上述发电机的所需输出确定上述发动机的所需输出；波形差修正单元，在上述第1供电模式下，当伴随着上述驱动用电动机的所需输出的变化而在该驱动用电动机所需电流波形与上述发电机输出的电流波形之间产生波形差时，向着消除该波形差的方向进行波形差修正。

采用上述控制装置，首先在第1供电模式下发电机产生的交流电直接供应给上述驱动用电动机，由此经由变流器和转换器而引起的电力损失不存在，从而可提高燃料消耗率。另外，在第1供电模式下，当伴随驱动用电动机所需输出的变化而在该驱动用电动机所需的电流波形与发电机输出的电流波形之间产生波形差时，向着消除该波形差的方向进行波形差修正，所以过度的波形差可迅速消除，从而可以抑制因波形差消除的延迟而引起的弊端。

在上述混合动力车辆的控制装置中，还可包括，通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；控制上述电池充放电的电池控制单元；上述波形差修正可包含上述电池控制单元向着消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正。

采用上述混合动力车辆的控制装置，不仅可以通过充放电修正来迅速进行波形差修正，还可以有效地抑制因波形差引起的冲击转矩。例如在某一瞬间，当发电机产生的电流的绝对值大于驱动用电动机的所需电流时，将差值(剩余部分)充电到电池中，由此可以向驱动用电动机供应与驱动用电动机的所需电流相等的电流。反之，当发电机产生的电流的绝对值小于驱动用电动机的所需电流时，通过从电池放电以补足差值(不足部分)，由此仍然可以向驱动用电动机供应与驱动用电动机的所需电流相等的电流。充放电修正，连续进行上述充放电，由此可以向驱动用电动机供应具有与驱动用电动机的所需电流的波形相等的波形的电流。

而且，因上述修正使发电机侧的电流波形与驱动用电动机的所需电流波形一致，驱动用电动机可以迅速输出所需驱动力(转矩)。因此，可以有效地抑制因波形差使驱动用电动机的输出与所需驱动力产生偏差而生成的冲击转矩。

在上述混合动力车辆的控制装置中，上述驱动用电动机，在其转子内部具有永久磁铁，并且产生根据电流相位角而改变的磁矩(magnetic torque)及磁阻转矩(reluctancetorque)，该驱动用电动机还包括相位角设定单元，在上述第1供电模式下，将驱动上述驱动用电动机时的上述电流相位角设定为与使上述磁矩和上述磁阻转矩的合计值为最大值的第2相位角相比偏离规定量的第1相位角，上述波形差修正包含在产生上述波形差且上述电流相位角从上述第1相位角偏离时使上述驱动用电动机自发地向回复至上述第1相位角的方向进行移动的自行修正。

采用上述混合动力车辆的控制装置，可以利用驱动用电动机的自行修正自动迅速地进行波形差修正，并且无需增加电池的负担即可有效地抑制冲击转矩。

自行修正是向驱动用电动机供应的电流的波形无需进行变化即可自发进行的波形差修正，因此即使供应的电流的波形的变化较迟缓，也可以迅速地进行波形差修正。另外，由于该波形差修正是通过驱动用电动机自发改变电流相位角而相应地使所供应的电流波形与驱动用电动机的所需电流波形一致的修正，所以驱动用电动机可以迅速地输出所需驱动力(转矩)，由此可以有效地抑制因波形差使驱动用电动机的输出与所需驱动力产生偏差而生成的冲击转矩。

另外，与上述充放电修正相比，可以避免因电池充放电而产生的电力损失，因而有利于提高效率。

但是，可自行修正的电流相位角的范围(可自行修正范围)有限制，其可修正区域存在一定限制。因此，若与在可自行修正范围外也可适用的其他形态的波形差修正组合使用，则可以扩大波形差修正的整体适用范围，从而使效果进一步提高。

或者，在上述混合动力车辆的控制装置中，还可包括，通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；控制上述电池充放电的电池控制单元；上述波形差修正，包含电池控制单元向着消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正，并且上述波形差修正，在上述电流相位角的偏差在可自行修正范围内时选择上述自行修正，而在可自行修正范围外时选择上述充放电修正。

采用上述混合动力车辆的控制装置，通过在可自行修正时采用自行修正而无法自行修正时采用充放电修正，可以抑制因电池充放电而产生的电力损失，并可在较大的适用范围内进行波形差修正。

或者，在上述混合动力车辆的控制装置中，还可包括，通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；控制上述电池充放电的电池控制单元；上述波形差修正，包含上述电池控制单元向着消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正，并且上述波形差修正并用上述自行修正和上述充放电修正。

采用上述混合动力车辆的控制装置，通过并用自行修正和充放电修正，可以将电池的充放电抑制到最小程度，并可在较大的适用范围内迅速进行波形差修正。这里的并用，包括在一次波形差修正中，依次进行、同时进行、在依次进行的同时，一部分同时进行自行修正和充放电修正。

作为依次进行的方式，例如当电流相位角的偏差在可自行修正范围外时，先进行充放电修正，直至到达可自行修正范围内，然后进行自行修正。此时，与仅采用充放电修正进行波形差修正的情况相比，可降低因充放电而产生的电力损失。

而作为同时进行的方式，例如当电流相位角的偏差在可自行修正范围内时，进行自行修正，与此同时也进行充放电修正以辅助其完成。此时，与仅通过自行修正进行的波形差修正相比，可以更迅速地进行波形差修正，以更切实地抑制冲击转矩的产生。

作为依次进行的同时，一部分同时进行的方式，例如当电流相位角的偏差在可自行修正范围外时，先进行充放电修正，直至到达可自行修正范围内，然后进行自行修正，与此同时进行充放电修正以辅助其完成，此方式兼具上述两者的优点。

在上述混合动力车辆的控制装置中，还可包括，通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池，并具有仅通过上述电池向上述驱动用电动机供应驱动电力的第2供电模式，在规定的中/高输出区域选择上述第1供电模式，在低输出区域选择上述第2供电模式，上述相位角设定单元在上述第2供电模式下将上述电流相位角设定为上述第2相位角。

采用上述混合动力车辆的控制装置，在低输出区域选择仅通过电池向驱动用电动机供应电力的第2供电模式，因此在低输出时无须运转发动机，可以有效地避免因发动机的低输出运转而使燃烧效率的下降。

另外，在所述第2供电模式下，通过将电流相位角设定为第2相位角，可以使驱动用电动机的输出转矩在所述电流值下为最大转矩，由此可以提高效率。另外在第2供电模式下，可以通过电池输出经变流器和转换器调节后与驱动用电动机的所需电流波形一致的电力，所以无须特别地进行积极的波形差修正(除自发进行的自行修正以外的有意图的波形差修正)。

附图说明

图1是概略地表示本发明的一个实施例所涉及的混合动力车辆的结构方框图。

图2是概略地表示上述混合动力车辆的控制装置的控制方框图。

图3是驱动用电动机的径向剖视图。

图4是上述驱动用电动机产生的转矩的特性图。

图5是图4的局部放大图，是说明自行修正的示意图。

图6是说明充放电修正的示意图。

图7是概略地表示包括波形差修正在内的控制的流程图。

图8是图7所示的流程图中的相位差修正子程序。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是概略地表示本发明的一个实施例所涉及的混合动力车辆的结构方框图。发动机1，包括可适宜地减小吸气量的节流阀1a，作为调节输出的装置。作为发动机1输出轴的曲轴2与发电机3连接。发电机3，以来自曲轴2的发动机输出为动力源，产生3相交流电。发电机3，设置有用于调节发电量(吸收转矩)的发电机转矩控制器3a、用于检测作为输入轴的未图示的转子的转动角度的发电机转动角度传感器3b、以及用于检测产生的交流电的振幅(与电流的大小相当)的发电机电流传感器3c。电池5经由变流器/转换器4连接于发电机3。变流器/转换器4是兼具转换直流与交流的变流器功能及转换频率或电压的转换器功能的转换装置。此外，还设置有监控电池5的蓄电量并控制电池5的充放电(向电池5充电以及从电池5放电)的电池控制器6。向电池5充电时，发电机3所产生的交流电的一部分或全部通过变流器/转换器4转换成规定电压的直流电后导入电池5。从电池5放电时，直流电通过变流器/转换器4转换为最合适的交流电波形，通过发电机3供应给驱动用电动机9。

发电机3，通过开关8与驱动用电动机9电连接。开关8接通时，从发电机3供应至驱动用电动机9的电流W1可通过式1或式2表示。

W1＝W2+W3                                …(式1：电池放电时)

W1＝W2-W4                                …(式2：电池充电时)

其中，W2：发电机3的发电量

W3：电池5的放电量

W4：向电池5的充电量

驱动用电动机9，将获得的交流电能转化为转子的旋转能，并提供给电动机输出轴10。驱动用电动机9，设置有用于控制向驱动用电动机9供应的电流(振幅、频率、相位)的驱动用电动机转矩控制器9a、用于检测驱动用电动机9的转子91(参照图3)转动角度的驱动用电动机转动角度传感器9b。如下所述，驱动用电动机转矩控制器9a还发挥作为设定驱动用电动机9电流相位角θ的相位角设定单元的功能。

驱动轴12及驱动轮13经由差速装置11(包含减速装置)连接于电动机输出轴10。

如上述结构所示，该混合动力车辆采用将发动机1专用于发电机3运转的串联式混合动力方式，驱动轮13的直接驱动仅通过驱动用电动机9完成。

另外在该实施例中，作为向驱动用电动机9的供电形态，具有第1供电模式和第2供电模式，根据运转状态选择性地切换。第1供电模式是将发电机3产生的电力原则上直接供应给驱动用电动机9的供电形态。当驱动用电动机9的所需输出为规定的中/高输出区域(以下称为第1运转区域)时，选择第1供电模式。

另一方面，第2供电模式是释放电池5中蓄积的电力、通过变流器/转换器4以及发电机3供应给驱动用电动机9的供电形态(与通常的电动汽车相同的形态)。当驱动用电动机9的所需输出为小于第1运转区域的低输出区域(以下称为第2运转区域)时，选择第2供电模式。

图2是概略地表示该混合动力车辆的控制装置的控制方框图。在演算处理部PCM(Powertrain Control Module)20的输入侧，除上述发电机转动角度传感器3b、发电机电流传感器3c、电池控制器6(输入蓄电量信号)以及驱动用电动机转动角度传感器9b外，还连接有检测驾驶员相对于加速踏板的踩踏量的加速踏板开度传感器15和检测车速的车速传感器16。另外在PCM20的输出侧，连接有发动机1的节流阀1a(具体而言是执行其开关的致动器)、发电机转矩控制器3a、电池控制器6(输出充放电指令信号)、开关8以及驱动用电动机转矩控制器9a。

PCM20由具备CPU、ROM、RAM等的电脑等构成。具体而言，参照从各输入部件输入的信息，通过CPU执行事先存储在ROM(或RAM)中的程序。然后将结果作为驱动信号发送给各输出部件。

如图所示，PCM20包含电动机所需输出确定部21、发电机所需输出确定部22、发动机所需输出确定部23以及波形差修正部24的功能。

电动机所需输出确定部21(电动机所需输出确定单元)根据车辆的所需输出确定驱动用电动机9的所需输出(包含所需转矩)。车辆的所需输出，根据由加速踏板开度传感器15检测到的驾驶员加速踏板开度(包含其变化速度)以及由车速传感器16检测到的车速来确定。例如，事先存储预先设定好的图数据(Map Data)，参照检测到的加速踏板开度和车速，通过读取图数据由此确定车辆的所需输出。

发电机所需输出确定部22(发电机所需输出确定单元)确定发电机3的所需输出。特别是在第1供电模式下，原则上发电机3产生的电流以所具有波形供应给驱动用电动机9，因此，发电机的所需输出(发电电流的波形)设定为与驱动用电动机9为得到电动机的所需输出所必需的电流波形一致。

发动机所需输出确定部23(发动机所需输出确定单元)根据发电机3的所需输出确定发动机1的所需输出(转矩、转速)。因发动机1的转速与发电机3发电电流的频率之间存在比例关系，所以在第1供电模式下，发动机1的转速设定为与发电机所需输出的频率相当的转速。

波形差修正部24，在第1供电模式下，当伴随驱动用电动机9的所需输出的改变而在驱动用电动机9的所需电流波形与发电机3的输出电流波形之间产生波形差时，向着消除该波形差的方向进行波形差修正。本实施例中运用的波形差修正，根据方法的不同可分为调节发电机3发电量的发电量修正、驱动用电动机9自发进行的自行修正、使电池5充放电的充放电修正、以及瞬间停止向驱动用电动机9供电后再启动的复位修正。波形差修正部24，适宜地选择上述各种修正，从整体上实现波形差修正，同时对于各个修正，由PCM20执行应分担的部分。各种修正的详细情况将在下面进行说明。

另外，波形差修正根据其修正对象的不同，可分为电流振幅修正和相位差修正(也包括频率的修正)。如下所述，波形差修正部24，原则上在进行振幅修正后执行相位差修正。本实施例中，作为振幅修正的方法适宜采用上述发电量修正，作为相位差修正的方法适当地组合使用上述自行修正、充放电修正以及复位修正。

图3是驱动用电动机9的径向剖视图。下面，参照该图，对驱动用电动机9的详细结构进行说明。驱动用电动机9一般采用被称为IPM(Interior Permanent Magnet)同步电动机类型的交流电动机。

在驱动用电动机9大致呈圆筒状的外壳95上，从其内侧面向轴心方向延伸设置有9个定子96。各定子96上设置有以其为轴心的线圈98。

另一方面，在驱动用电动机9的轴心部设置有与电动机输出轴10一起转动的转子91。转子91大致呈圆柱状，其外周面与各定子96的前端部之间形成细微间隙。转子91的主要结构要素包括大致呈圆柱状的铁芯93和埋设在其外周附近的8个永久磁铁92。永久磁铁92的磁极方向为直径方向，且相邻的永久磁铁92之间的磁极方向相反。

电流流过线圈98时，定子96变为电磁铁。即定子96的前端部被磁化为N极或S极。当该磁极类型(N极或S极)和与其相对的永久磁铁92的磁极类型不同时，两者之间产生引力，相同时产生斥力。由于流经线圈98的电流是交流，所以定子96前端部的磁极在N极和S极之间交替改变，其磁力强度也时刻发生变化。转子91向着增大上述引力减小斥力的方向，追随定子96和线圈98所形成的磁场的变化而转动。如上所述，因作用在定子96侧电磁铁与转子91侧永久磁铁92之间的引力/斥力而形成的转矩称为磁矩。

IPM同步电动机的特征在于，转子91除了产生磁矩外还产生被称为磁阻转矩的转矩。磁阻转矩是因定子96侧电磁铁吸引转子91的铁芯93的引力而产生。铁芯93中，相邻永久磁铁92之间的部分(除去永久磁铁92后残留的部分)从剖视方向看呈放射状延伸，根据转子91转动角度的不同，作用于该部分的引力发生变化。因此，磁阻转矩随着定子96与线圈98所形成的磁场的变化以及转子91转动角度的变化而变化。

另外，虽未特别图示，但发电机3的结构基本与该驱动用电动机9的结构相同。在发电机3中，通过与曲轴2形成一体的转子91的转动，线圈98中产生3相交流的感应电流。

图4是驱动用电动机9产生的转矩的特性图。横轴表示电流相位角θ(°)，纵轴表示转矩大小。电流相位角θ表示供应给线圈98的电流的相位与转子91的转动角度之间的相对角度差值，其通过驱动用电动机转矩控制器9a设定。图4中，以虚线表示某一电流值下的磁矩TM，以点线表示磁阻转矩TR。另外，以实线表示两者之和(合计转矩)的电动机转矩TS。

如图所示，磁矩TM在电流相位角θ＝θ₀(＝0°)时为最大值，在电流相位角θ＝-90°，90°时为最小值(＝0)。另外，磁阻转矩TR在电流相位角θ＝45°时为最大值，在电流相位角θ＝-45°时为最小值(负转矩)。此外，在电流相位角θ＝-90°，0°，90°时为零。而且，作为磁矩TM与磁阻转矩TR之和的电动机转矩TS在电流相位角θ＝θ₂(0°＜θ₂＜45°)时为最大值(点P2)，在电流相位角θ＝-90°，90°时为零。

以往，通常为瞄准能获得最大转矩的点P2，设定电流相位角θ＝θ₂。该电流相位角θ₂也被称为最优电流相位角。本实施例中，在第2供电模式下，驱动用电动机转矩控制器9a也进行调节以使电流相位角θ＝θ₂(本实施例中将其称为第2相位角θ₂)。电动机转矩TS的特性随着电流大小(振幅)而变化，与此相应地第2相位角θ₂也发生变化。因此，可以将与电流振幅对应的第2相位角θ₂的图数据事先存储于PCM20，参照发电机电流传感器3c所测得的电流振幅，从该图数据读取相应的数据，以此设定第2相位角θ₂。

但在本实施例的第1供电模式下，驱动用电动机转矩控制器9a未将电流相位角θ设为θ₂，而是瞄准转矩比点P2低规定值(θ₂-θ₁)的点P1，设定电流相位角θ＝θ₁(θ₀＜θ₁＜θ₂)。本实施例中将该电流相位角θ₁称为第1相位角θ₁。另外，将θ₀～θ₂的范围称为相位角允许范围θk。规定值(θ₂-θ₁)是事先通过实验确定的值，利用图数据等存储于波形差修正部24中。

如将电流相位角θ设定为第1相位角θ₁，当在相位角允许范围θk内从第1相位角θ₁产生偏离时，电动机转矩TS对应于此而产生增减(箭头A1)。利用该特性，可以使驱动用电动机9进行有效的自行修正。其详细情况将在下面说明。

接着，对该混合动力车辆的运转操作进行说明。首先，在车辆(驱动轮13)的所需输出是规定的中/高输出的第1运转区域内，发动机1进行运作，其输出经由曲轴2输入发电机3。发电机3利用来自曲轴2的机械转动能产生3相交流电。发电机3产生的电流经由开关8(通常为接通状态)供应给驱动用电动机9。

驱动用电动机转矩控制器9a调节供应至驱动用电动机9的电流，以使电流相位角θ变为第1相位角θ₁。在流经线圈98的电流，以及铁芯93中埋设永久磁铁92的转子91的作用下，驱动用电动机9以电动机转矩TS(磁矩TM和磁阻转矩TR之和)进行转动。

来自转子91的驱动力从电动机输出轴10输出并输入差速装置11。差速装置11降低来自电动机输出轴10的转速，并以对应于左右驱动轴12的转速差的比例分配转矩，传输至各驱动轴12。各驱动轮13以来自驱动轴12的转矩而进行转动，由此驱动车辆行驶。

当驾驶员通过加速操作等改变车辆的所需驱动力时，电动机所需输出确定部21相应地改变驱动用电动机9的所需输出。进而，发电机所需输出确定部22也相应地改变发电机3的所需输出。而且，发动机所需输出确定部23也相应地改变发动机1的所需输出。节流阀1a的开度得到相应地调节，最终发动机的输出被调节至满足车辆的所需驱动力。

但是，若车辆的所需驱动力变化过于急速，则追随于此的发电机3的输出(电流波形)有可能变迟缓。例如当驱动用电动机9的所需电流的频率急速变化时，作为发电机3，其输出电流的频率也需要随之急速变化。但由于发电机3的输出电流的频率，与发动机1的转速成正比，所以与发动机1的转速变化相比无法进行急速变化。因此，当发动机1的转速变化迟缓时，产生与该迟缓程度相当的电流波形的偏差(波形差)。

若产生上述波形差，则得不到车辆所需的驱动力，有可能出现冲击转矩(torque shock)等问题。因此，利用以波形差修正部24为中心的波形差修正单元进行波形差修正，可以尽快地消除该波形差。下面，对构成该波形差修正的发电量修正、自行修正、充放电修正及复位修正进行说明。

首先说明发电量修正。发电量修正是仅使波形差的振幅(相当于电流大小)达到一致的修正，适用于波形差修正中靠前阶段的振幅修正。发电量修正，通过使发电机3产生的电流的振幅与驱动用电动机9所需电流波形的振幅相一致而得到实现。具体而言，调节节流阀1a以此调节发动机转矩，同时通过发电机转矩控制器3a调节发电机3的发电量(吸收转矩)。

接着说明自行修正。自行修正是驱动用电动机9自发进行的修正，适用于波形差修正中靠后阶段的相位修正。

图5是放大表示图4所示的电动机转矩TS的点P2附近的示意图，是说明自行修正的示意图。横轴表示电流相位角θ(°)，纵轴表示转矩大小。

在此，在第1供电模式下，假设某一运转状态与电动机转矩TS上的点P1相当。此时，电流相位角θ＝第1相位角θ₁，输出转矩为转矩T1。从此状态出发，驱动用电动机9的所需输出急速变化，变化后的运转状态为电动机转矩TS′上的点P1′(电流相位角θ＝第1相位角θ₁′，输出转矩为转矩T3)所示的状态。

在此，当从点P1向点P1′的变化速度相对于发动机1的输出变化速度而言足够缓慢时，可以在维持发电机3的输出电流波形与驱动用电动机9的所需电流波形一致的状态的基础上改变发动机1的输出，因此无须特别进行波形差修正。点P1大致沿着箭头A2所示路径缓慢地移至点P1′。

但是，当从点P1向点P1′的变化速度相对于发动机1的输出变化速度而言过于急速时，如上所述，驱动用电动机9的所需电流波形与发电机3的输出电流波形之间产生波形差，有可能出现冲击转矩等问题。但在本实施例中，通过驱动用电动机9的自行修正，所述冲击转矩得到有效抑制。

若从点P1到点P1′的移动较迟缓，则相对于所需输出，驱动用电动机9处于输出不足状态(转矩不足状态)。此时，可以保持电动机转矩为TS(换言之，不改变发电机3的输出电流波形)，从点P1(转矩T1)移至点P2(转矩T2)。这只需将电流相位角θ从第1相位角θ₁变为第2相位角θ₂即可。此变化，在从发电机转矩TS向发电机转矩TS′的移动较迟缓而产生波形差时，通过驱动用电动机9的转子91自发改变转动角度来实现。本说明书中称该自行变化为自行修正。

通过从点P1到点P2的自行修正，输出转矩自动从T1增加至T2。因此，未进行自行修正时的转矩差(T3-T1)通过自行修正减少至(T3-T2)。因此，转矩差所引起的冲击转矩得到抑制。

另外，通过自行修正，电流相位角θ从第1相位角θ₁自动变为第2相位角θ₂，这意味着通过自行修正改变本应改变的电流相位角变化量Δθ(θ₁～θ₁′)中的第1变化量Δθa。即，驱动用电动机9的所需电流波形通过自行修正自发向着消除波形差(相位差)的方向改变。如上所述，自行修正中，驱动用电动机9自身构成波形差修正单元。

基于自行修正的效果，在发电机3一侧，只需使电流相位角θ改变剩余的第2变化量Δθb(＝Δθ-Δθa)即可。因此，与相位角变化量Δθ全部在发电机3一侧改变的情况相比，可以削减变化量，缩短变化所需的时间。

另外在上述说明中，就从点P1到点P1′的移动过程，分别针对自行修正的P1→P2(箭头A3)和发电机3的输出波形变化的P2→P1′(箭头A4)进行了说明，但这些变化并不限于按照P1→P2→P1′的顺序依次进行，一般为同时进行。

另外，为了与本实施例比较，将电流相位角θ如往常一样设为第2相位角θ2(最优电流相位角)时的移动形态用P2→P2′表示。此时，变化前的点P2，已输出电动机转矩TS的最大转矩T2，因此没有进行自行修正的余地，从点P2向点P2′的变化必须全部依靠电动机转矩TS向电动机转矩TS′的变化(换言之，发电机3的输出波形变化)。而且，应改变的电流相位角θ的量也为较大的(θ2′-θ2)。因此，与本实施例相比，发电机3的输出波形变化的迟缓的影响较大，产生冲击转矩的可能性增加。

但是如上所述，本实施例中波形差修正分为振幅修正阶段和相位差修正阶段来进行。这是考虑到发电机转矩TS的特性随电流振幅而变化，第1相位角θ₁也随之变化(参照图4)。即，先使电流振幅一致，以使该电流值的第1相位角θ₁得到明确，从而使相位差修正变得容易，可以整体高效地进行波形差修正。

接着对充放电修正进行说明。充放电修正是通过电池5充放电而使发电机3的输出电流波形与驱动用电动机9的所需电流波形相一致的修正。充放电修正可适用于振幅修正和相位修正中的任一种，本实施例中适用于相位修正。

图6是充放电修正的说明图，横轴表示时间，纵轴表示电流。另外，虚线表示的所需电流Ia表示驱动用电动机9所需的电流波形，实线表示的发电机输出电流Ib表示发电机3输出时的电流波形。

在第1供电模式下，原则上发电机输出电流Ib直接供应给驱动用电动机9。因此通常发电机输出电流Ib调节至与所需电流Ia相等(波形完全重合)。

但是在图示的情况下，例如因驱动用电动机9的所需输出的改变，所需电流Ia随之急速变化，追随于此的发电机输出电流Ib的变化较迟缓，由此产生电流波形的偏差(波形差)。

消除该波形差的充放电修正，是在发电机输出电流Ib的绝对值小于所需电流Ia时，从电池5放电以补充发电机输出电流Ib，增加发电机输出电流Ib，反之发电机输出电流Ib的一部分蓄电于电池5中，由此减少发电机输出电流Ib。

具体而言，PCM20的波形差修正部24，通过电池控制器6使电池5充放电，对发电机输出电流Ib实施波形差修正，向驱动用电动机9提供尽可能接近于所需电流Ib的波形的电流。因此在该充放电修正中，波形差修正部24、电池5以及电池控制器6构成波形差修正单元。

以时刻t₁₁这一瞬间为例，发电机输出电流Ib的绝对值为发电量W2，只比所需电流Ia的绝对值W1小W3(不足)。因此电池控制器6使电池5只放出W3程度的电量进行补充。这样就如上述式1所示(供应电流W1)＝(发电量W2)+(放电量W3)，可以供应与驱动用电动机9的所需电流Ia相等的电流。

另一方面，以时刻t₁₂这一瞬间为例，发电机输出电流Ib的绝对值为发电量W2′，只比所需电流Ia的绝对值W1′大W4(过多)。因此电池控制器6将剩余部分W4蓄电到电池5中。这样就如上述式2所示(供应电流W1′)＝(发电量W2′)-(充电量W4)，可以供应与驱动用电动机9的所需电流Ia相等的电流。

实际上，上述充放电，不是在时刻t₁₁和时刻t₁₂这样的时点，而是在进行充放电修正的整个过程中连续地进行。图6中，用斜线表示|发电机输出电流Ib|＞|所需电流Ia|，即进行充电的区域。此外，在|发电机输出电流Ib|＜|所需电流Ia|的区域进行放电。

另外在图6中，所需电流Ia与发电机输出电流Ib的振幅和频率相同，仅相位发生偏离，但在振幅、频率、以及两者的组合具有偏差的情况下，也可以用同样的方法进行充放电修正。

接着对复位修正进行说明。复位修正是瞬间停止向驱动用电动机9供电后再启动的修正。复位修正，使振幅修正和相位修正同时进行，但本实施例中在相位修正部分予以适用。

具体而言，波形差修正部24，先短时间断开开关8(参照图1)以瞬间停止向驱动用电动机9供电。然后重新接通开关8使驱动用电动机9的电流相位与发电机3的电流相位同步，并再次向驱动用电动机9供电。这样可使驱动用电动机9的电流波形与发电机3的电流波形一致。

上述自行修正和充放电修正是使发电机3的输出电流波形与驱动用电动机9的所需电流波形相一致的修正，而复位修正则是使驱动用电动机9的电流波形与发电机3的输出电流波形相一致的修正。因此，修正后供应给驱动用电动机9的电流波形不必与驱动用电动机9所需的电流波形相一致。因此，复位修正，有助于迅速消除波形差但在抑制冲击转矩方面不及自行修正和充放电修正，但相反，可修正的相位差的偏差量不受限制，还可以避免伴随电池5充放电产生的电力损失。

充分发挥上述特征，本实施例在可适当地进行自行修正和充放电修正的情况下，优先进行自行修正和充放电修正，在其他情况下备用复位修正。

以上对构成波形差修正的各个修正进行了说明，其适用形态概括如下。

作为波形差修正中靠前的阶段，通过发电量修正进行振幅修正。作为靠后的阶段，并用自行修正和充放电修正来进行相位差修正。具体而言，如电流相位角偏差在可自行修正范围内则仅进行自行修正，如在可自行修正范围外则先进行充放电修正，直至到达可自行修正范围内，然后进行自行修正，同时也进行充放电修正以辅助其完成。

但是，当电流相位角偏差在可自行修正范围外，且电池5的蓄电量低于规定值时，因自行修正和充放电修正均不适合，则进行复位修正来取代。

以上对第1运转区域中的第1供电模式进行了说明，在该第1供电模式下，如上所述发电机3产生的交流电直接供应给驱动用电动机9，因而经由变流器/转换器4而引起的电力损失不存在，从而可以提高燃料消耗率。

另外，在第1供电模式下，当伴随驱动用电动机9的所需输出的改变而在驱动用电动机9的所需电流波形与发电机3的输出电流波形之间产生波形差时，可向着消除该波形差的方向进行波形差修正，所以过度的波形差可迅速消除，从而可以抑制因波形差消除的迟延而引起的弊端。

该波形差修正根据种类不同具有上述各种优点，特别是在相位差修正中通过并用自行修正和充放电修正，可以抑制伴随电池5充放电而产生电力损失，从而可更迅速地消除波形差。

接着，对车辆(驱动轮13)的所需输出在小于第1运转区域的低输出区域(第2运转区域)时所选择的第2供电模式进行说明。

在第2供电模式下，仅通过电池5向驱动用电动机9供电。即，电池5中蓄积的电力释放，通过变流器/转换器4以及发电机3向驱动用电动机9供电(与通常的电动汽车相同的形态)。

如上所述，通过在低输出的第2运转区域采取第2供电模式，无须在低输出时使发动机1运转，由此可有效地避免因发动机1低输出运转而引起的燃烧效率的下降，从而可以提高燃料消耗率。

另外，如上所述，在第2供电模式下电流相位角θ设定为第2相位角θ₂。这样，可以使驱动用电动机9的输出转矩为在该电流值下的最大转矩，从而可以提高效率。

图7是概略地表示由PCM20执行的包括波形差修正在内的控制的流程图。该流程开始时，首先，为了检测车辆的所需输出，读取由加速踏板开度传感器15测得的加速踏板开度和由车速传感器16测得的车速(步骤S1)。接着，通过电动机所需输出确定部21，根据加速踏板开度和车速确定车辆的所需输出，进而确定与该车辆所需输出对应的驱动用电动机9的所需转矩和所需输出(步骤S2)。

然后，根据驱动用电动机9的所需输出，判断现在的运转区域是否是第1运转区域(步骤S3)。若步骤S3为YES，即处于第1运转区域时，则移至步骤S4，执行以下第1供电模式的控制。

步骤S4中，发电机所需输出确定部22根据驱动用电动机9的所需输出确定发电机3的所需输出，与此同时，发动机所需输出确定部23根据发电机3的所需输出确定发动机1的所需输出。根据这些确定值，调节发动机1的节流阀1a，通过发电机转矩控制器3a调节发电机3的发电量。

接着，根据驱动用电动机9的所需输出，读取所需电流振幅(步骤S5)。另外，根据发电机电流传感器3c的检测值，读取输出电流振幅(步骤S6)。判断驱动用电动机9的所需电流振幅与发电机的输出电流振幅是否存在振幅差(步骤S7)。

当步骤S7为YES时，则移至波形差修正中靠前阶段的振幅修正。在振幅修正中，首先检测电流振幅的振幅差(步骤S8)。然后，波形差修正部24，为了消除该电流振幅差，进行与振幅相关的波形差修正。具体而言，调节节流阀1a以此调节发动机转矩，同时通过发电机转矩控制器3a调节发电机3的发电量(吸收转矩)(步骤S9)。

在电流振幅差消除的时刻(步骤S10为YES)，完成振幅修正，移至下一步骤S21。另外，当步骤S7为NO时(无须进行振幅修正，电流振幅已经一致的情况)，跳过步骤S8～S10移至步骤S21。

在步骤S21中，读取驱动用电动机转动角度传感器9b的检测值和发电机转动角度传感器3b的检测值。接着，读取事先存储的驱动用电动机9的所需相位角图(步骤S22)。根据已与发电机3的输出电流振幅一致的驱动用电动机9的电流振幅和所需相位角图，确定所需相位角(步骤S23)。另一方面，通过发电机转动角度传感器3b，检测发电机3现在的电流相位角(步骤S24)。判断驱动用电动机9的所需相位角和发电机3现在的电流相位角之间是否存在相位差(步骤S25)。

当步骤S25为YES时，则移至用于消除该相位差的相位差修正子程序(步骤S40)。NO时意味着相位差已经一致，因振幅也已经一致，所以电流波形也最终完全一致。因此，完成波形差修正，返回。

回溯到步骤S3，当为NO，即现在的运转区域为低输出的第2运转区域时，执行以下的第2供电模式。首先，驱动用电动机转动角度传感器9b将驱动用电动机9的电流相位角设定为第2相位角(最优电流相位角)(步骤S31)。并且仅通过电池电力驱动驱动用电动机9(步骤S32)，返回。

图8是图7的步骤S40所示相位差修正子程序。该子程序开始时，首先读取驱动用电动机9的允许相位角图(步骤S41)。允许相位角图是将与电流振幅对应的允许相位角范围(图4所示θk)图形化后得到的图，其事先被设定并存储。

然后，根据驱动用电动机9的电流振幅和允许相位角图，确定允许相位角范围(步骤S42)。进而，检测驱动用电动机9的所需相位角与发电机3现在的电流相位角之间的相位差(图7的步骤S25中判断具有相位差时的该相位差)(步骤S43)。判断该相位差是否在允许相位角范围内(步骤S44)。

当步骤S44为YES时，相位差在可自行修正范围内，因此自发进行自行修正(相当于图5的箭头A3)。因此，伴随着该自行修正，发电机3的电流相位角越来越靠近驱动用电动机9的所需相位角(相当于图5的箭头A4)。(步骤S61)具体而言，通过调节节流阀1a增加或减少发动机1的转速，从而调节发电机3的电流相位角。另外，当相位差较小时(例如图5中，θ₁＜θ₁′＜θ₂时等)，大致仅通过自行修正来实现相位差修正。相位差消除后(步骤S62为YES)，完成相位差修正，返回。

回溯到步骤S44，当为NO时，现在的电流相位角在可自行修正范围外，不能立即进行自行修正。因此接着判断电池蓄电量是否在规定值(进行充放电修正所需的充足蓄电量)以上(步骤S45)。当步骤S45为YES时，向着消除相位差的方向开始充放电修正(步骤S51)。与此同时发电机3的电流相位角越来越靠近驱动用电动机9的所需相位角(步骤S52)。具体而言，通过调节节流阀1a增加或减少发动机1的转速，从而调节发电机3的电流相位角。

并且当相位差减少至允许相位角范围θk内时(步骤S53为YES)，自发地追加自行修正(步骤S57)，即并用充放电修正和自行修正。这样，当相位差消除后(步骤S58为YES)，停止充放电修正(步骤S59)，同时完成相位差修正，返回。

回溯到步骤S45，当为NO时，因电池蓄电量少，因此不进行充放电修正，而执行复位修正。即，先短时间断开开关8，瞬间停止向驱动用电动机9供电(步骤S71)。然后重新接通开关8使驱动用电动机9的电流相位与发电机3的电流相位同步，并再次向驱动用电动机9供电(步骤S72)。这样，当相位差消除后(步骤S73为YES)，完成相位差修正，返回。

下面，对上述实施例的变形例进行说明。该变形例的相位差修正中，自行修正和充放电修正的并用形态不同。即，在相位差修正中，当电流相位角的偏差在可自行修正范围外时，先进行充放电修正。然后，当修正进行到达到可自行修正范围内的时刻，停止充放电修正，切换到仅为自行修正的相位差修正。具体而言，在图8的相位差修正子程序中，当步骤S53为YES时，移至虚线所示的步骤S55，停止充放电修正后，移至步骤S61进行自行修正。这样，与上述实施例相比，因充放电修正的实施频率降低，从而可进一步抑制伴随充放电修正产生的电力损失。

以上对本发明的实施例进行了说明，但这些实施例在不脱离本发明宗旨的范围内可适当变更。例如，在上述实施例中，作为驱动用电动机9采用IPM同步电动机，但不必一定是IPM同步电动机，也可以使用其他具有自行修正作用的类型的驱动用电动机来进行自行修正。

另外，作为驱动用电动机9，也可以采用不具有自行修正作用的驱动用电动机。此时，在相位差修正子程序(图8)中，可以删除自行修正部，当电池蓄电量在规定值以上时进行充放电修正，否则进行复位修正。

而且此时，波形差修正可不分为靠前阶段的振幅修正和靠后阶段的相位差修正，充放电修正也可适用于振幅修正，且两者同时进行。

Claims (6)

1.一种混合动力车辆的控制装置，包括通过发动机进行驱动的发电机和对驱动轮进行驱动的驱动用电动机，同时具有将上述发电机产生的交流电直接供应给上述驱动用电动机的第1供电模式，其特征在于，包括：

电动机所需输出确定单元，根据车辆的所需输出确定上述驱动用电动机的所需输出；

发电机所需输出确定单元，根据上述驱动用电动机的所需输出确定上述发电机的所需输出；

发动机所需输出确定单元，根据上述发电机的所需输出确定上述发动机的所需输出；

波形差修正单元，在上述第1供电模式下，当伴随着上述驱动用电动机的所需输出的改变而在该驱动用电动机的所需电流波形与上述发电机输出的电流波形之间产生波形差时，向着消除该波形差的方向进行波形差修正，

上述驱动用电动机，在其转子的内部具有永久磁铁，并且产生根据电流相位角而改变的磁矩及磁阻转矩，

上述驱动用电动机，还包括相位角设定单元，在上述第1供电模式下，将驱动上述驱动用电动机时的上述电流相位角设定为与使上述磁矩和上述磁阻转矩的合计值为最大值的第2相位角相比偏离规定量的第1相位角，

上述波形差修正，还包含在产生上述波形差且上述电流相位角从上述第1相位角偏离时，使上述驱动用电动机自发地向回复至上述第1相位角的方向进行移动的自行修正。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于：

还包括，

通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；

控制上述电池充放电的电池控制单元；

上述波形差修正，包含上述电池控制单元向着消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于：

还包括，

通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；

控制上述电池充放电的电池控制单元；

上述波形差修正，包含上述电池控制单元向消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正，

上述波形差修正，在上述电流相位角的偏差在可自行修正范围内时选择上述自行修正，而在可自行修正范围外时选择上述充放电修正。

4.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于：

还包括，

通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池；

控制上述电池充放电的电池控制单元；

上述波形差修正，包含上述电池控制单元向着消除上述波形差的方向使上述电池进行充放电的充放电修正，

上述波形差修正，并用上述自行修正和上述充放电修正。

5.根据权利要求3或4所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于：

具有仅通过上述电池向上述驱动用电动机供应驱动电力的第2供电模式，

在规定的中/高输出区域选择上述第1供电模式，在低输出区域选择上述第2供电模式，

上述相位角设定单元在上述第2供电模式下将上述电流相位角设定为上述第2相位角。

6.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于：

还包括通过变流器进行上述发电机产生的电力的充电和向上述驱动用电动机供电的电池，

具有仅通过上述电池向上述驱动用电动机供应驱动电力的第2供电模式，

在规定的中/高输出区域选择上述第1供电模式，在低输出区域选择上述第2供电模式，

上述相位角设定单元在上述第2供电模式下将上述电流相位角设定为上述第2相位角。

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