CN101460333A - 车辆驱动系统以及具备该系统的车辆 - Google Patents

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Abstract

车辆驱动系统包括：被一起电连接在电源线(PL2)以及接地线(SL)上、分别控制在第1、第2电动发电机(MG1、MG2)的各定子线圈中流动的电流的变换器(20、30)，和进行第1电动发电机(MG1)的定子线圈的中性点(N1)与电池(B1)的连接以及断开的开关(40)。控制装置(60)，在不使用电动发电机(MG1)而使用电动发电机(MG2)时，与升压单元(10)的电压变换动作并行地将开关(40)设为连接状态，使变换器(20)进行将第1电动发电机(MG1)的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。

Description

车辆驱动系统以及具备该系统的车辆
技术领域
本发明涉及车辆驱动系统以及具备该系统的车辆，特别涉及在交通工具内部具有动力供给源的电驱动装置。
背景技术
近年来，如环保的电动汽车、混合动力汽车等，搭载电动机作为车辆驱动的动力源的车辆越来越常见。
作为这样的车辆的例子，例如在特开2002-10670号公报中公开了使用低电压的直流电压独立驱动多个电动机从而输出动力并且实现了装置的高效化的车辆。
作为混合动力车辆，正在研究这样的车辆，其采用增大电池容量从而能够从外部充电的结构，即使使发动机工作效率(运转率)下降、几乎不进行燃料补给也没问题。将这样的车辆称作能够外部充电型混合动力车辆。
在能够外部充电型混合动力车辆中，与仅补给燃料的通常的混合动力车辆相比，将电池设为高输出高容量的类型，扩大EV行驶区域，由此在电池的蓄电量残存时积极地进行EV行驶，以实现燃料消耗率的提高以及二氧化碳的排出量的降低。
例如，当对于距离比较近的上下班使用能够外部充电型混合动力车辆时，如果每天晚上在家进行充电，则发动机起动仅限于如周末长距离驾驶时那样电池的蓄电量变为接近零时，或者踩下加速器踏板而车辆的负载变为不是轻负载时。
在能够外部充电型混合动力车辆中，为了提高二氧化碳的排出量的降低效果，相比通常的混合动力车辆还需要与燃料相比优先使用电池电力。但是，在并联型混合动力系统、能够通过动力分配机构将发动机的动力分配传递到车轴与发电机的串/并联型混合动力系统的情况下，其前提是发动机的转矩也作为紧急加速时、高速时的驱动转矩而使用。因此，在能够外部充电型混合动力车辆中，为了不使用发动机转矩地确保相当的最大驱动转矩并且扩大EV行驶区域，需要增大电动机(motor)及其驱动电路的尺寸而提高性能。
但是，如果从能量效率、制造成本方面，优选尽可能避免驱动电路等的大型化、部件个数的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供避免部件个数的增加同时提高性能的车辆驱动系统以及具备该系统的车辆。
本发明简而言之是这样一种车辆驱动系统，包括：蓄电装置；在蓄电装置的正极与负极以及正极电源线与负极电源线之间进行电压变换的电压转换部；分别包含Y形接法(星形连接)的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；均电连接于正极电源线以及负极电源线、分别控制流动于第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流的第1、第2变换器电路(invertercircuit)；进行第1旋转电机的定子线圈的中性点与蓄电装置的连接以及断开的连接部；和控制第1、第2变换器电路以及连接部的控制部。控制部，在不使用第1旋转电机而使用第2旋转电机时，与电压转换部(voltageconverting unit)的电压转换动作并行地将连接部设为连接状态，使第1变换器电路进行将第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
优选的是：控制部使电压转换部对蓄电装置的电压进行升压而向正极电源线和负极电源线之间提供，并且将连接部设为连接状态，使第1变换器电路也对蓄电装置的电压进行升压而向正极电源线和负极电源线之间提供。
优选的是：控制部使电压转换部对正极电源线与负极电源线之间的电压进行降压而向蓄电装置提供，并且将连接部设为连接状态，使第1变换器电路也对正极电源线与负极电源线之间的电压进行降压而向蓄电装置提供。
优选的是：第1变换器电路包括：将Y形接法的三相定子线圈的第1～第3相线圈的端部分别连接于正极电源线的第1～第3电力开关元件；和将第1～第3相线圈的端部分别连接于负极电源线的第4～第6电力开关元件。
优选的是：第1旋转电机从内燃机接收机械动力而发电，或者向内燃机提供机械动力而使其起动；控制部至少在内燃机的运行中将连接部控制为断开状态。
优选的是：车辆驱动系统被搭载于将内燃机与第2旋转电机作为机械动力源并用的车辆；控制部在车辆不使用内燃机而行驶时将连接部控制为连接状态。
更优选的是，车辆还搭载有：在第1、第2旋转电机与内燃机之间将机械动力分配的动力分配机构，和设置在内燃机与动力分配机构之间、切断机械动力的传递的离合机构。控制部在车辆不使用内燃机而行驶时将离合机构控制为分离(切断)状态。
根据本发明的其他的技术方案，是一种车辆驱动系统，包括：蓄电装置；分别包含Y形接法的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；均电连接于正极电源线以及负极电源线、分别控制流动于第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流的第1、第2变换器电路；连接部，其将蓄电装置的正电极以及负电极的任何一方电极连接于第1旋转电机的定子线圈的中性点与正极电源线以及负极电源线中的对应于一方电极的电源线的任何一方；和控制第1、第2变换器电路以及连接部的控制部。控制部，在不使用第1旋转电机而使用第2旋转电机时，将连接部设为连接状态，使第1变换器电路进行将第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
优选的是：控制部将连接部设为连接状态，使第1变换器电路对蓄电装置的电压进行升压而向正极电源线和负极电源线之间提供。
优选的是：控制部将连接部设为连接状态，使第1变换器电路对正极电源线与负极电源线之间的电压进行降压而向蓄电装置提供。
优选的是：第1旋转电机从内燃机接收机械动力而发电，或者向内燃机提供机械动力而使其起动；控制部至少在内燃机的运行中将连接部控制为断开状态。
优选的是：车辆驱动系统被搭载于将内燃机与第2旋转电机并用为机械动力源的车辆；控制部在车辆不使用内燃机而行驶时将连接部控制为连接状态。
根据本发明的又一其他的技术方案，是一种车辆，包括：被传递(接受)由第2旋转电机产生的机械动力的车轮，和上述任意一项所述的车辆驱动系统。
根据本发明，能够几乎不使部件个数增加地提高车辆的电动机驱动时或者再生时的性能。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的车辆1的结构的框图；
图2是详细表示图1的框图的电路图；
图3是表示开关的第1结构例40A的电路图；
图4是表示开关的第2结构例40B的电路图；
图5是表示开关的第3结构例40C的电路图；
图6是表示开关的第4结构例40D的电路图；
图7是进行EV优先模式中的升降压动作的部分的等价电路图；
图8是用于说明为了减少体感振动而设置的离合器的图；
图9是表示由控制装置60执行的程序的构造的流程图；
图10是用于说明本发明的实施方式的变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在图中相同或者相当部分上赋予相同的符号而不重复对其进行说明。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的车辆1的结构的框图。该车辆1是在车轮的驱动中并用电动机与发动机的混合动力汽车(HybridVehicle)。
参照图1，车辆1包括：前轮2FR、2FL，后轮2RR、2RL，发动机4，行星齿轮PG，差动齿轮DG(差速器)和齿轮5、6。
车辆1还包括：电池B1，将电池B1输出的直流电力升压的升压单元10，和在自身与升压单元10之间进行直流电力的交换(供给接收)的变换器20、30。
车辆1还包括：通过行星齿轮PG接收发动机4的机械动力而进行发电的电动发电机MG1，和旋转轴被连接在行星齿轮PG上的电动发电机MG2。变换器20、30被连接在电动发电机MG1、MG2上，进行交流电力和来自升压单元10的直流电力的变换。
行星齿轮PG，被结合于发动机4和电动发电机MG1、MG2，作为在它们之间进行动力的分配的动力分配机构而工作。
行星齿轮PG包括：太阳轮，齿圈，与太阳轮以及齿圈双方啮合的小齿轮，和将小齿轮支撑得能够围绕太阳轮旋转的行星架。行星齿轮PG具有第1至第3旋转轴。第1旋转轴是被连接在发动机4上的行星架的旋转轴。第2旋转轴是被连接在电动发电机MG1上的太阳轮的旋转轴。第3旋转轴是被连接在电动发电机MG2上的齿圈的旋转轴。
这3个旋转轴分别被连接在发动机4和电动发电机MG1、MG2的各自的旋转轴上。例如，可以将电动发电机MG1的转子设为中空，使发动机4的曲轴通过转子中心，由此将发动机4和电动发电机MG1、MG2机械连接在动力分配机构上。
在该第3旋转轴上安装有齿轮5，该齿轮5驱动齿轮6从而向差动齿轮DG传递机械动力。差动齿轮DG将从齿轮6接收的机械动力传递到前轮2FR、2FL，并且经由齿轮6、5将前轮2FR、2FL的旋转力传递到行星齿轮PG的第3旋转轴。
行星齿轮PG，根据3个旋转轴中2个旋转轴的旋转，确定剩下的1个旋转轴的旋转。因此，使发动机4在最高效的区域工作，同时通过控制电动发电机MG1的发电量、使电动发电机MG2驱动而进行车速的控制，实现整体能量效率优异的汽车。
另外，还可以在行星齿轮PG的内部组装对于电动发电机MG2的旋转轴的减速机。
升压单元10将从电池B1接收的直流电压升压，将该被升压的直流电压供给变换器20、30。变换器20将所供给的直流电压变换成交流电压而在发动机起动时对电动发电机MG1进行驱动控制。另外，在发动机起动后电动发电机MG1发生的交流电力通过变换器20变换成直流，通过升压单元10变换成适于电池B1的充电的电压，对电池B1充电。
另外，变换器30驱动电动发电机MG2。电动发电机MG2单独或者辅助发动机4驱动前轮2FR、2FL。在制动时，电动发电机MG2进行再生运行，将车轮的旋转能量变换成电能。所得到的电能经由变换器30以及升压单元10被返回到电池B1。
在升压单元10与电池B1之间设有系统主继电器SR1、SR2，在车辆不运行时将高电压断开。
车辆1还包括：检测车速的车速传感器8，检测作为接收来自驾驶者的加速要求指示的输入部的加速器踏板的位置的加速器传感器9，被安装在电池B1上的电压传感器70，和根据来自加速器传感器9的加速器开度Acc以及来自电压传感器70的电压VB控制发动机4、变换器20、30以及升压单元10的控制装置60。电压传感器70检测电池B1的电压VB而向控制装置60发送。
车辆1还包括：用于连接被设置在从外部充电装置100延伸的充电线102的前端的插头104的插座16，和经由插座16从外部充电装置100接收交流电力的充电用变换器12。充电用变换器12被连接在电池B1上，对电池B1供给充电用的直流电力。
在这里，控制装置60，基于来自点火开关(或点火钥匙)的信号IG以及电池B1的充电状态SOC，控制图1的充电用变换器12以进行从由车外供给的交流电压对电池B1的充电。
即，控制装置60，在车辆为停车状态、信号IG为断开(off)、并且从外部向插座16给予电压时，基于电池B1的充电状态SOC判断能否充电，在判断为能够充电时，驱动充电用变换器12。另一方面，控制装置60，在判断为电池B1为大致充满电状态、不能充电时，即使从外部向插座16附加电压也使充电用变换器12停止。
图2是详细表示图1的框图的电路图。
参照图2，该车辆1包括：电池单元BU，升压单元10，变换器20、30，电源线PL1、PL2，接地线SL，U相线UL1、UL2，V相线VL1、VL2，W相线WL1、WL2，电动发电机MG1、MG2，中性线ML1，开关40，发动机4和车轮2。
电动发电机MG1，被设为作为由发动机驱动的发电机而工作、并且作为能够进行发动机起动的电动机而工作的类型，被组装在混合动力汽车上，电动发电机MG2，被设为作为驱动混合动力汽车的驱动轮的电动机而被组装在混合动力汽车上。
电动发电机MG1、MG2为例如3相交流同步电动机。电动发电机MG1包含包括U相线圈U1、V相线圈V1和W相线圈W1的被星形连接的3相线圈作为定子线圈。电动发电机MG2包含包括U相线圈U2、V相线圈V2和W相线圈W2的被星形连接的3相线圈作为定子线圈。
而且，电动发电机MG1，使用发动机输出产生3相交流电压，将该产生的3相交流电压向变换器20输出。另外，电动发电机MG1，通过从变换器20接收的3相交流电压产生驱动力，进行发动机的起动。
电动发电机MG2，通过从变换器30接收的3相交流电压产生车辆的驱动转矩。另外，电动发电机MG2，在车辆的再生制动时，产生3相交流电压而向变换器30输出。
电池单元BU包括：负极被连接在接地线SL上的作为蓄电装置的电池B1，测定电池B1的电压的电压传感器70，和测定电池B1的电流的电流传感器84。
作为直流电源的电池B1，向升压单元10供给直流电力，并且在再生时通过来自也作为降压单元工作的升压单元10的直流电力而充电。电池B1可以使用例如镍氢、锂离子、铅蓄电池等二次电池。另外，也可以代替电池B1而使用大电容的双电荷层电容。
电池单元BU，将从电池B1输出的直流电压向升压单元10输出。另外，通过从升压单元10输出的直流电压对电池单元BU内部的电池B1充电。
升压单元10包括：电抗器L，npn型晶体管Q1、Q2，和二极管D1、D2。电抗器L，将一端连接在电源线PL1上，将另一端连接在npn型晶体管Q1、Q2的连接点上。npn型晶体管Q1、Q2，被串联连接在电源线PL2与接地线SL之间，在控制电极接收来自控制装置60的信号PWC。而且，在各npn型晶体管Q1、Q2的集电极-发射极之间，以使电流从发射极侧向集电极侧流动的方式分别连接有二极管D1、D2。
另外，作为上述的npn型晶体管以及本说明书下文中的npn型晶体管，可以使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，另外也可以代替npn型晶体管，使用功率MOSFET(metal oxidesemiconductor field-effect transistor，金属氧化半导体场效应管)等电力开关元件。
变换器20，包含U相臂22、V相臂24以及W相臂26。U相臂22、V相臂24以及W相臂26被并联连接在电源线PL2与接地线SL之间。
U相臂22包含被串联连接的npn型晶体管Q11、Q12，V相臂24包含被串联连接的npn型晶体管Q13、Q14，W相臂26包含被串联连接的npn型晶体管Q15、Q16。在各npn型晶体管Q11～Q16的集电极-发射极之间，分别连接有使电流从发射极侧向集电极侧流动的二极管D11～D16。而且，各相臂中的各npn型晶体管的连接点，经由U、V、W各相线UL1、VL1、WL1，被分别连接在电动发电机MG1的各相线圈的与中性点N1侧不同的一侧的线圈端部。
变换器30，包含U相臂32、V相臂34以及W相臂36。U相臂32、V相臂34以及W相臂36被并联连接在电源线PL2与接地线SL之间。
U相臂32包含被串联连接的npn型晶体管Q21、Q22，V相臂34包含被串联连接的npn型晶体管Q23、Q24，W相臂36包含被串联连接的npn型晶体管Q25、Q26。在各npn型晶体管Q21～Q26的集电极-发射极之间，分别连接有使电流从发射极侧向集电极侧流动的二极管D21～D26。
而且，在变换器30也一样，各相臂中的各npn型晶体管的连接点，经由U、V、W各相线UL2、VL2、WL2，被分别连接在电动发电机MG2的各相线圈的与中性点N2侧不同的一侧的线圈端部。
车辆1还包括：电容器C1、C2，控制装置60，电压传感器72～74，和电流传感器80、82。
电容器C1，被连接在电源线PL1与接地线SL之间，降低由电压变动引起的对电池B1以及升压单元10的影响。电源线PL1与接地线SL之间的电压VL由电压传感器73测定。
电容器C2，被连接在电源线PL2与接地线SL之间，降低由电压变动引起的对变换器20、30以及升压单元10的影响。电源线PL2与接地线SL之间的电压VH由电压传感器72测定。
升压单元10，将从电池单元BU经由电源线PL1供给的直流电压升压而向电源线PL2输出。更具体地说，升压单元10，基于来自控制装置60的信号PWC，通过与npn型晶体管Q2的开关动作相对应地流动的电流而在电抗器L中蓄积能量。然后升压单元10，与将npn型晶体管Q2断开(截止)的定时(时刻)同步，经由二极管D1使电流向电源线PL2流动，由此将该积蓄的能量释放。通过重复进行该动作，进行升压动作。
另外，升压单元10，基于来自控制装置60的信号PWC，将经由电源线PL2而从变换器20以及30的任意一方或者双方接收的直流电压降压为电池单元BU的电平。由此，进行电池单元BU内部的电池的充电。
变换器20，基于来自控制装置60的信号PWM1，将从电源线PL2供给的直流电压变换成3相交流电压而驱动电动发电机MG1。由此，电动发电机MG1被驱动以产生由转矩指令值TR1指定的转矩。
另外，变换器20，基于来自控制装置60的信号PWM1将电动发电机MG1接收来自发动机的输出而发生的3相交流电压变换成直流电压，将该变换后的直流电压向电源线PL2输出。
变换器30，基于来自控制装置60的信号PWM2，将从电源线PL2供给的直流电压变换成3相交流电压而驱动电动发电机MG2。由此，电动发电机MG2被驱动以产生由转矩指令值TR2指定的转矩。
另外，变换器30，在搭载有车辆1的混合动力汽车的再生控制时，基于来自控制装置60的信号PWM2，将电动发电机MG2接收来自驱动轴的旋转力而发生(发电)的3相交流电压变换成直流电压，将该变换后的直流电压向电源线PL2输出。
另外，在这里所说的所谓再生制动，包含：伴随着在驾驶混合动力汽车的驾驶员进行脚制动器操作时的再生发电的制动，和虽然没有进行脚制动器操作但在行驶中将加速踏板松开从而一边进行再生发电一边使车辆减速(或者使加速中止)的情况。
电压传感器70，检测电池B1的电池电压VB1，将该检测到的电池电压VB1向控制装置60输出。电压传感器73，检测电容器C1的两端的电压，即检测升压单元10的输入电压VL，将该检测到的电压VL向控制装置60输出。电压传感器72，检测电容器C2的两端的电压，即检测升压单元10的输出电压VH(相当于变换器20、30的输入电压)，将该检测到的电压VH向控制装置60输出。
电流传感器80，检测在电动发电机MG1中流动的电动机电流MCRT1，将该检测出的电动机电流MCRT1向控制装置60输出。电流传感器82，检测在电动发电机MG2中流动的电动机电流MCRT2，将该检测出的电动机电流MCRT2向控制装置60输出。
控制装置60，基于从未图示的ECU(Electronic Control Unit)输出的电动发电机MG1、MG2的转矩指令值TR1、TR2以及电动机转速MRN1、MRN2，来自电压传感器73的电压VL，和来自电压传感器72的电压VH，生成用于驱动升压单元10的信号PWC，将该生成的信号PWC向升压单元10输出。
另外，控制装置60，基于电压VH、电动发电机MG1的电动机电流MCRT1以及转矩指令值TR1，生成用于驱动电动发电机MG1的信号PWM1，将该生成的信号PWM1向变换器20输出。进而，控制装置60，基于电压VH、电动发电机MG2的电动机电流MCRT2以及转矩指令值TR2，生成用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2，将该生成的信号PWM2向变换器30输出。
进而，控制装置60，进行开关40的导通/不导通的切换控制。控制装置60，在电池B1的蓄电量减少了某种程度时，将开关40设为不导通，并且起动发动机4而允许通过电动发电机MG1进行发电。将该动作模式称作通常HV模式。
另一方面，控制装置60，在电池B1的蓄电量几乎没有减少时，将开关40设为导通，并且将发动机4设为停止状态而禁止通过电动发电机MG1进行发电。而且电动发电机MG1的定子线圈作为电抗器而被使用于蓄积能量，控制装置60控制信号PWM1而通过变换器20和该电抗器使电池B1的电压升压而向变换器30供给。将该动作称作EV优先模式。
在EV优先模式中，除了升压单元10，还有由变换器20和电动发电机MG1的定子线圈构成的升压单元在工作，所以能够将电压VH升压到更高的电压，向电动发电机MG2供给较大的电力。因此，即使在EV行驶时即使没有来自发动机的转矩也能够实现强力的行驶。
接下来，对开关40的各种变形例进行说明。
图3是表示开关的第1结构例的开关40A的电路图。
参照图3，开关40A包括：将阳极连接在电源线PL1上的二极管152，和将集电极连接在二极管152的阴极上、将发射极连接在中性线ML1上的IGBT元件154。开关40A是能够使电流从电源线PL1向中性线ML1流动的开关。
IGBT元件154的控制电极，由图2的控制装置60控制，开关40A，在EV优先模式中在电动发电机MG2的电动机驱动(power running)时被导通。通过将开关40A导通而将由变换器20以及电动发电机MG1的电抗器构成的升压电路与升压单元10并联驱动，由此能够进行强劲的行驶。
图4是表示开关的第2结构例的开关40B的电路图。
参照图4，开关40B包括：将阳极连接在中性线ML1上的二极管156，和将集电极连接在二极管156的阴极上、将发射极连接在电源线PL1上的IGBT元件158。开关40B是能够使电流从中性线ML1向电源线PL1流动的开关。
IGBT元件158的控制电极，由图2的控制装置60控制，开关40B，在EV优先模式中在电动发电机MG2的再生时被导通。通过将开关40A导通而将由变换器20以及电动发电机MG1的电抗器构成的降压电路与作为降压电路而工作的升压单元10并联驱动，由此提高再生电力较大时的回收率。
图5是表示开关的第3结构例的开关40C的电路图。
参照图5，开关40C包括：将阳极连接在电源线PL1上的二极管152，和将集电极连接在二极管152的阴极上、将发射极连接在中性线ML1上的IGBT元件154。
开关40C还包括：将阳极连接在中性线ML1上的二极管156，和将集电极连接在二极管156的阴极上、将发射极连接在电源线PL1上的IGBT元件158。开关40C，是能够使电流从电源线PL1向中性线ML1流动并且能够使电流从中性线ML1向电源线PL1流动的开关。
如果使用开关40C，则在EV行驶时的电动机驱动时以及再生时都能通过电动发电机处理大电力。
图6是表示开关的第4结构例的开关40D的电路图。
参照图6，开关40D包括通过机械触点连接电源线PL1与中性线ML1的继电器。该继电器通过图2的控制装置60控制导通/不导通。开关40D，是能够使电流从电源线PL1向中性线ML1流动并且能够使电流从中性线ML1向电源线PL1流动的开关。
如果使用开关40D，则在EV行驶时的电动机驱动时以及再生时都能通过电动发电机处理大电力。
图7是进行EV优先模式中的升降压动作的部分的等价电路图。
参照图7，以图2的变换器20以及30中的U相臂为代表进行表示。另外以电动发电机的3相线圈中的U相线圈U1为代表进行表示。也可以代替U相而使用其它的相。另外，仅使用U相即可，根据需要电力也可以还使用其它的V相以及W相。
从图7可知，由U相线圈U1与U相臂22构成的组形成与升压单元10同样的结构。因此，能够将例如200V左右的电池电压升压而变换成例如650V左右的电压VH。
在升压时(电动机驱动时)，对晶体管Q2以及Q12进行开关控制。在晶体管Q2的接通(导通)时电流从电源线PL1向接地线SL流动，此时在电抗器L中蓄积能量。在晶体管Q2变为断开状态时，蓄积在电抗器L中的能量经由二极管D1向电源线PL2释放。同样，在晶体管Q12的接通时电流从中性线ML1向接地线SL流动，此时在U相线圈U1中蓄积能量。在晶体管Q12变为断开状态时，蓄积在U相线圈U1中的能量经由二极管D11向电源线PL2释放。
另外，为了降低由二极管D1、D11引起的损失，也可以与二极管D1、D11的导通期间同步地使晶体管Q1、Q11分别导通。
在降压时(再生时)，对晶体管Q1以及Q11进行开关控制。在晶体管Q1的接通时电流从电源线PL2向电源线PL1流动，此时在电抗器L中蓄积能量。在晶体管Q1变为断开(关断)状态时，蓄积在电抗器L中的能量通过经由二极管D2流动的换向电流(commutation current)释放，对电池单元BU进行充电。同样，在晶体管Q11的接通时电流从电源线PL2向中性线ML1流动，此时在U相线圈U1中蓄积能量。在晶体管Q11变为断开状态时，蓄积在U相线圈U1中的能量通过经由二极管D2流动的换向电流释放，对电池单元BU进行充电。
另外，为了降低由二极管D2、D12引起的损失，也可以与二极管D2、D12的导通期间同步地使晶体管Q2、Q12分别导通。
优选的是，为了减小体感振动，也可以在车辆上设置离合器。
图8是用于说明为了减少体感振动而设置的离合器的图。
参照图8，车辆搭载：在电动发电机MG1、MG2与发动机4之间分配机械动力的行星齿轮PG，和被设置在发动机4与行星齿轮PG之间、脱开(分离)机械动力的传递的离合机构170。控制装置60，在EV优先模式中在车辆不使用发动机4地行驶时，将离合机构170设为分离(脱开)状态。
电动发电机MG1、MG2，使用磁体埋入型同步电动机。如果在EV优先模式中进行使用了电动发电机MG1的定子线圈的升压动作或者降压动作，则会有电动发电机MG1的转子的永久磁体根据磁通的变动而受到所不期望的力的问题。在该力传递到发动机4时，发动机4会振动从而有可能成为使乘坐人员身体感知的振动。
通过将离合机构170分离，即使在EV优先模式中进行使用了电动发电机MG1的定子线圈的升压动作或者降压动作，在电动发电机MG1的转子上产生所不期望的转矩，也能够防止该转矩变动传递而在发动机4产生振动。另外，即使设置离合器的位置为电动发电机MG1与行星齿轮PG之间也能得到同样的效果。
图9是表示由控制装置60执行的程序的构造的流程图。每当一定时间或者预定的条件成立，都将该流程的处理从主例程调出并执行。
参照图2、图9，首先在步骤S1中，控制装置60判断信号IG是否为ON(接通)状态。如果在步骤S1中信号IG不是ON状态，则进入步骤S14的处理，将控制转移到主例程。
如果在步骤S1中信号IG是ON状态，则处理进入步骤S2的。在步骤S2中，控制装置60判断电池B1的残余容量B是否比预定的阈值X1(Ah)大。残余容量B比预定的阈值X1大表示电池B1接近充满电。例如为这样的状态：晚上在家从车辆外部的工业(商用)电源充入的电力在电池B1中还有残存，优选要将该电力积极地消耗掉。因此，在残余容量B比预定的阈值X1大时，进入步骤S3的处理，控制装置60将车辆的工作模式设定为EV优先模式。在EV优先模式中，禁止发动机4的起动与电动发电机MG1的发电。
而且，在设有图8所说明的离合机构170时，在步骤S4中，控制装置60将离合机构170设定为OFF状态(分离状态)。然后进入步骤S5的处理。另外，在没有设置离合机构170的车辆的情况下，从步骤S3直接进入步骤S5的处理。
在步骤S5中，将图2的开关40控制为ON状态(导通状态)。由此，用电动发电机MG1的定子线圈以及变换器20构成升压电路或者降压电路。
接下来在步骤S6中，在EV行驶中进行升压转换器并联驱动控制。即，在电动机驱动时将由变换器20以及电动发电机MG1的电抗器构成的升压电路与升压单元10并联驱动，在再生时将由变换器20以及电动发电机MG1的电抗器构成的降压电路与作为降压电路而工作的升压单元10并联驱动。
另一方面，当在步骤S2中残余容量B不比阈值X1大时，处理进入步骤S7。在步骤S7中，控制装置60将车辆的工作模式设定为通常HV模式。在通常HV模式中，根据需要起动发动机4，允许通过电动发电机MG1发电。
而且，在设有图8所说明的离合机构170时，在步骤S8中，控制装置60将离合机构170设定为ON状态(连接状态)。然后进入步骤S9的处理。另外，在没有设置离合机构170的车辆的情况下，从步骤S7直接进入步骤S9的处理。
在步骤S9中，将图2的开关40控制为OFF状态(不导通状态)。由此，电动发电机MG1能够作为发电机而工作。
接着步骤S9在步骤S10中，控制装置60判断电池B1的残余容量B是否比预定的阈值X2(Ah)大。在这里，阈值X2为比步骤S2的阈值X1小的值。
残余容量B比预定的阈值X2大表示电池B1还不需要充电。此时不需要立即起动发动机4而使电动发电机MG1进行发电。因此进入步骤S11的处理，控制装置60判断车辆负载是否为轻负载。车辆负载基于加速器开度与车速而确定。加速器开度越大则车辆负载越大，车速越大则车辆负载越大。
在步骤S11中，在车辆负载为轻负载时，即由加速器开度与车速确定的车辆负载不到某一阈值时，或者在加速器开度与车速的图(map)上处于某一区域时，进入步骤S12的处理。在步骤S12中，在使发动机4停止的状态下进行EV行驶。此时，与步骤S6的情况不同，升压单元10单独执行升压工作或者降压工作。
当在步骤S10中残余容量B比预定的阈值X2小时，电池B1接近为空，需要立即充电。另外在步骤S11中，在车辆负载不是轻负载时，仅通过来自电池B1的功率不能满足所需的功率。因此当在步骤S10中判断结果为否或者在步骤S11中为否时进入步骤S13的处理，将发动机起动。即在步骤S13中，进行在车辆的驱动中并用电动机与发动机的混合动力行驶。
在步骤S6、S12、S13的任意的处理结束时，在步骤S14中转移到主例程。
基于上面的说明概括性再次对本实施方式进行说明。本实施方式的车辆驱动系统包括：电池B1，在电池B1的正极和负极与电源线PL2和接地线SL之间进行电压变换的升压单元10，分别包含星形连接的3相定子线圈的电动发电机MG1、MG2，被一起电连接在电源线PL2以及接地线SL上、分别控制在电动发电机MG1、MG2的各定子线圈中流动的电流的变换器20、30，进行电动发电机MG1的定子线圈的中性点N1与电池B1的连接以及断开的开关40，和控制变换器20、30以及开关40的控制装置60。控制装置60，在不使用电动发电机MG1而使用电动发电机MG2时，与升压单元10的电压变换动作并行地将开关40设为连接状态，使变换器20进行将电动发电机MG1的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
优选的是：控制装置60使升压单元10对电池B1的电压进行升压而向电源线PL2和接地线SL之间供给，并且将开关40设为连接状态，使变换器20也对电池B1的电压进行升压而向电源线PL2和接地线SL之间供给。
优选的是：控制装置60使升压单元10对电源线PL2和接地线SL之间的电压进行降压而向电池B1供给，并且将开关40设为连接状态，使变换器20也对电源线PL2和接地线SL之间的电压进行降压而向电池B1供给。
优选的是，变换器20包含：将星形连接的3相定子线圈的第1～第3相线圈的端部分别连接在电源线PL2上的晶体管Q11、Q13、Q15，和将第1～第3相线圈的端部分别连接在接地线SL上的晶体管Q12、Q14、Q16。
优选的是：电动发电机MG1，从发动机4接收机械动力而发电，或者向发动机4给予机械动力而使其起动，控制装置60至少在发动机4的运行中控制开关40处于断开状态。
优选的是：车辆驱动系统被搭载于将发动机4与电动发电机MG2作为机械动力源并用的车辆。控制装置60在车辆不使用发动机4而行驶时将开关40控制为连接状态。
本实施方式的其他的方面是一种车辆，其包括：被传递由电动发电机MG2产生的机械动力的车轮2，和上述任何一项所述的车辆驱动系统。
另外，在上面说明的例子中，对具备升压单元10的车辆驱动系统进行了叙述，但本发明对于没有升压单元的结构也能够适用。
图10是用于说明本发明的实施方式的变形例的图。
参照图10，车辆201包含：电池B1，变换器20、30，电源线PL1、PL2，接地线SL，电动发电机MG1、MG2，中性线ML1，开关240，发动机4和车轮2。
图2所示的车辆1的结构与图10所示的车辆201的结构的不同在于在车辆201中没有升压单元10，在车辆201中替换开关40而设有开关240。对于其他的部分，车辆1与车辆201具有同样的结构，所以不重复进行说明。
开关240是将电源线PL1连接在电源线PL2与中性线ML1中的任意一方上的开关。
在通常HV模式中，开关240将电源线PL1与电源线PL2连接。于是，电池B1的电源电压被直接供给变换器30。而且如果发动机4起动就通过电动发电机MG1进行发电，该发电电力也被供给变换器30。由此将电动发电机MG2驱动。另外，根据需要而通过动力分配机构将发动机4的转矩中的一部分使用于车轮2的驱动。
另一方面，在EV优先模式中，开关240将电源线PL1与中性线ML1连接。由此，通过电动发电机MG1的定子线圈与变换器20构成升压电路，将电池B1的电源电压升压而向变换器30供给，由此能够驱动电动发电机MG2。此时，电动发电机MG2能够输出比通常HV模式更大的输出。
图10所示的变形例的车辆驱动系统包括：电池B1，各自包含星形连接的3相定子线圈的电动发电机MG1、MG2，被一起电连接在电源线PL2以及接地线SL上、分别控制在电动发电机MG1、MG2的各定子线圈中流动的电流的变换器20、30，将电池B1的正电极以及负电极中的任意一方电极连接于电动发电机MG1的定子线圈的中性点和电源线PL2以及接地线SL中的与一方电极相对应的电源线中的任意一个的开关240，和控制变换器20、30以及开关240的控制装置260。控制装置260，在不使用电动发电机MG1而使用电动发电机MG2时，将开关240设为连接状态，使变换器20进行将电动发电机MG1的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
优选的是：控制装置260，将开关240设为连接状态，使变换器20对电池B1的电压进行升压而向电源线PL2和接地线SL之间供给。
优选的是：控制装置260，将开关240设为连接状态，使变换器20对电源线PL2和接地线SL之间的电压进行降压而向电池B1供给。
优选的是：电动发电机MG1，从发动机4接收机械动力而发电，或者向发动机4给予机械动力而使其起动。控制装置260至少在发动机4的运行中控制开关240为断开状态。
优选的是：车辆驱动系统被搭载于将发动机4与电动发电机MG2作为机械动力源并用的车辆。控制装置260在车辆不使用发动机4而行驶时将开关240控制为连接状态。
本实施方式的变形例的其他的方面是一种车辆，其包括：被传递由电动发电机MG2产生的机械动力的车轮，和上述任何一项所述的车辆驱动系统。
另外，在本实施方式中表示了应用于能够通过动力分配机构将发动机的机械动力分配传递到车轴与发动机的串/并联型混合动力系统的例子。但是本发明只要搭载多个旋转电机，也能够应用于并联型混合动力汽车、电动汽车。
例如，在应用于电动汽车时，将图2、图10中的发动机4替换根据需要被驱动的驱动轮，在四轮驱动模式时将电动发电机MG1、MG2使用于双方车轮的驱动，在两轮驱动模式时，可以仅使用电动发电机MG2驱动车轮而通过电动发电机MG1的定子线圈与变换器20进行升压或者降压动作。
本次所公开的实施方式应该被考虑为在所有方面都是例示性的而不是限制性的。本发明的范围由权利要求表示而不是由上述的说明表示，意味着与权利要求等效的意义以及范围内的所有的变更都包含在内。

Claims (14)

1.一种车辆驱动系统，包括：
蓄电装置；
在所述蓄电装置的正极与负极以及正极电源线与负极电源线之间进行电压变换的电压转换部；
分别包含Y形接法的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；
第1、第2变换器电路，均电连接于所述正极电源线以及所述负极电源线、分别控制流动于所述第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流；
进行所述第1旋转电机的定子线圈的中性点与所述蓄电装置的连接以及断开的连接部；和
控制所述第1、第2变换器电路以及所述连接部的控制部；
所述控制部，在不使用所述第1旋转电机而使用所述第2旋转电机时，与所述电压转换部的电压变换动作并行地将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路进行将所述第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
2.如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中：所述控制部使所述电压转换部对所述蓄电装置的电压进行升压而向所述正极电源线和所述负极电源线之间提供，并且将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路也对所述蓄电装置的电压进行升压而向所述正极电源线和所述负极电源线之间提供。
3.如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中：所述控制部使所述电压转换部对所述正极电源线与所述负极电源线之间的电压进行降压而向所述蓄电装置提供，并且将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路也对所述正极电源线与所述负极电源线之间的电压进行降压而向所述蓄电装置提供。
4.如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，所述第1变换器电路包括：
将所述Y形接法的三相定子线圈的第1～第3相线圈的端部分别连接于所述正极电源线的第1～第3电力开关元件；和
将所述第1～第3相线圈的所述端部分别连接于所述负极电源线的第4～第6电力开关元件。
5.如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中：
所述第1旋转电机从内燃机接收机械动力而发电，或者向所述内燃机提供机械动力而使其起动；
所述控制部至少在所述内燃机的运行中将所述连接部控制为断开状态。
6.如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中：
所述车辆驱动系统被搭载于并用内燃机与所述第2旋转电机作为机械动力源的车辆；
所述控制部在所述车辆不使用所述内燃机而行驶时将所述连接部控制为连接状态。
7.如权利要求6所述的车辆驱动系统，其中：
所述车辆还搭载有：在所述第1、第2旋转电机与所述内燃机之间将机械动力分配的动力分配机构，和设置在所述内燃机与所述动力分配机构之间、切断机械动力的传递的离合机构；
所述控制部在所述车辆不使用所述内燃机而行驶时将所述离合机构控制为分离状态。
8.一种车辆驱动系统，包括：
蓄电装置；
分别包含Y形接法的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；
均电连接于正极电源线以及负极电源线、分别控制流动于所述第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流的第1、第2变换器电路；
连接部，其将所述蓄电装置的正电极以及负电极的任何一方电极连接于所述第1旋转电机的定子线圈的中性点与所述正极电源线以及所述负极电源线中的对应于所述一方电极的电源线的任何一方；和
控制所述第1、第2变换器电路以及所述连接部的控制部；
所述控制部，在不使用所述第1旋转电机而使用所述第2旋转电机时，将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路进行将所述第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作。
9.如权利要求8所述的车辆驱动系统，其中：所述控制部将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路对所述蓄电装置的电压进行升压而向所述正极电源线和所述负极电源线之间提供。
10.如权利要求8所述的车辆驱动系统，其中：所述控制部将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路对所述正极电源线与所述负极电源线之间的电压进行降压而向所述蓄电装置提供。
11.如权利要求8所述的车辆驱动系统，其中：
所述第1旋转电机从内燃机接收机械动力而发电，或者向所述内燃机提供机械动力而使其起动；
所述控制部至少在所述内燃机的运行中将所述连接部控制为断开状态。
12.如权利要求8所述的车辆驱动系统，其中：
所述车辆驱动系统被搭载于并用内燃机与所述第2旋转电机作为机械动力源的车辆；
所述控制部在所述车辆不使用所述内燃机而行驶时将所述连接部控制为连接状态。
13.一种车辆，包括车辆驱动系统，
所述车辆驱动系统包括：
蓄电装置；
在所述蓄电装置的正极与负极以及正极电源线与负极电源线之间进行电压变换的电压转换部；
分别包含Y形接法的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；
第1、第2变换器电路，均电连接于所述正极电源线以及所述负极电源线、分别控制流动于所述第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流；
进行所述第1旋转电机的定子线圈的中性点与所述蓄电装置的连接以及断开的连接部；和
控制所述第1、第2变换器电路以及所述连接部的控制部；
所述控制部，在不使用所述第1旋转电机而使用所述第2旋转电机时，与所述电压转换部的电压变换动作并行地将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路进行将所述第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作；
所述车辆还包括被传递由所述第2旋转电机产生的机械动力的车轮。
14.一种车辆，其中包括车辆驱动系统，
所述车辆驱动系统包括：
蓄电装置；
分别包含Y形接法的三相定子线圈的第1、第2旋转电机；
第1、第2变换器电路，均电连接于正极电源线以及负极电源线、分别控制流动于所述第1、第2旋转电机的各定子线圈的电流；
连接部，其将所述蓄电装置的正电极以及负电极的任何一方电极连接于所述第1旋转电机的定子线圈的中性点与所述正极电源线以及所述负极电源线中的对应于所述一方电极的电源线的任何一方；和
控制所述第1、第2变换器电路以及所述连接部的控制部；
所述控制部，在不使用所述第1旋转电机而使用所述第2旋转电机时，将所述连接部设为连接状态，使所述第1变换器电路进行将所述第1旋转电机的定子线圈作为电抗器使用的电压变换动作；
所述车辆还包括被传递由所述第2旋转电机产生的机械动力的车轮。
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