CN101817301B - 混合动力车用控制装置 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车用控制装置，其中，电动机控制部(20)通过控制逆变器(8)，从交流电动机(6)产生所希望的转矩。在发电机(4)的发电电力相对于逆变器(8)和交流电动机(6)的消耗电力变大从而产生剩余电力的情况下，电动机控制部(20)的电流指令确定部(F10)通过增加交流电动机(6)的损耗来消耗所述剩余电力。由此，即使在发电机侧产生了剩余电力的情况下，也能减小转矩变化，消耗剩余电力。

Description

混合动力车用控制装置

本发明是申请人株式会社日立制作所于2007年1月23日提出的申请号为200710004062.X的、发明名称为“电动四轮驱动车用控制装置”发明申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及以发动机的驱动力对前轮进行驱动、以电动机的驱动力对后轮进行驱动而行驶的电动四轮驱动车所使用的电动四轮驱动车用控制装置。 

背景技术

近年来，以电动机作为驱动源而行驶的汽车正在增加。例如有电动汽车和混合动力车所代表的环境对应汽车以及电动四轮驱动车。作为这些车的主要特征，可举出：搭载电池或搭载由发动机驱动的发电机，利用从所搭载的电池或发电机获得的电力，以电动机驱动车轮。此时，当由电动机驱动的车轮是前轮时，作为前轮驱动车，电动机对发动机轴的转矩进行辅助。相对于此，当由电动机驱动的车轮是后轮时，由于前轮另外由发动机驱动，因此成为电动四轮驱动车。电动四轮驱动车通过电动机驱动后轮，因此是低μ路行驶性能和转弯行驶性能优异的电动汽车，是不搭载电池而设置专用的交流发电机、能以低成本且搭载性优异地应用的电动系统。 

上述的电动汽车、混合动力车以及电动四轮驱动车，在系统方面，发电机与驱动用的电动机/逆变器之间必定会产生电力的流动。例如，以没有电池的系统来考虑，若发电机的发电电力与电动机/逆变器的消耗(输入)功率相等，则功率被稳定供给，不会发生功率的不均衡。相对于此，在发电机的发电电力超过电动机/逆变器的消耗(输入)功率的情况下，产生了剩余电力，这会对平滑用电容器充电，使得DC总线部分的电压上升。另外，平滑用电容器被设置在发电机与逆变器之间，为了平滑化输入到逆变 器的输入电压而设置。反之，在发电机的发电电力低于电动机/逆变器的消耗(输入)功率的情况下，产生功率不足，平滑用电容器放电，DC总线部分的电压(发电机与逆变器之间的电力总线部分的电压)降低，认为会变得转矩不足。 

作为以上现象中的、发电机的发电电力超过电动机/逆变器的消耗(输入)功率而产生剩余电力时的解决方法，例如，如特开2005-143285号公报所记载，在至少具有两个电动机/发生器的混合动力变速器中，当发电侧存在剩余电力时，使车辆驱动系统中设置的第三电动机的转矩增加，用于消耗该剩余电力。通过利用该方式，可抑制来自发电机侧的剩余电力的产生。 

专利文献1：特开2005-143285号公报 

但是，在特开2005-143285号公报所记载的方法中，由于将剩余电力部分作为电动机转矩来消耗，因此，实质上会产生车辆行驶所需转矩以上的转矩。由此，车辆的动作变化，存在着无法获得所需要的行驶性能的可能性。还可预料到因路面的状态而导致轮胎打滑。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使在发电机侧产生了剩余电力的情况下，也能减小转矩变化、消耗剩余电力的电动四轮驱动车用控制装置。 

(1)为了实现上述目的，本发明提供一种电动四轮驱动车用控制装置，所述电动四轮驱动车具有：内燃机，对汽车的前轮施加驱动力；发电机，与该内燃机连接，根据所述内燃机的旋转力输出直流电力；逆变器，将由该发电机输出的直流电力直接转换为交流电力；和交流电动机，根据该逆变器的输出对后轮进行驱动；所述电动四轮驱动车用控制装置具有电动机控制机构，其通过控制所述逆变器使得从所述交流电动机产生所希望的转矩，在所述发电机的发电电力相对于所述逆变器和所述交流电动机的消耗电力变大从而产生了剩余电力的情况下，所述控制机构通过增加所述交流电动机的损耗来消耗所述剩余电力。 

根据该构成，即使在发电机侧产生了剩余电力的情况下，也能减小转矩变化、消耗剩余电力。 

(2)在所述(1)中，优选具备连接于所述发电机的输出部与所述逆 变器的输入部之间的蓄电机构，在所述发电机的发电电力相对于所述逆变器和所述交流电动机的消耗电力变大从而产生剩余电力、且所述蓄电机构无法充入所述剩余电力的情况下，所述控制机构通过增加所述交流电动机的损耗来消耗所述剩余电力。 

(3)在所述(1)中，优选所述控制机构在使所述交流电动机的损耗增加时，使所述交流电动机转子的磁通量方向即d轴方向的电枢电流增加。 

(4)在所述(1)中，优选当所述逆变器中流动的电流相对于最大值在规定范围内时，所述控制机构限制所述交流电动机的损耗增加。 

(5)在所述(1)中，优选在所述逆变器或所述交流电动机的温度上升到规定值以上的情况下，所述控制机构限制所述交流电动机的损耗增加。 

(6)在所述(1)中，优选在组入于所述逆变器的内部的平滑用电容器的电压达到规定值以上时，所述控制机构判断为产生了所述剩余电力。 

(7)在所述(1)中，优选所述控制机构具备：发电电力监视机构，其对所述发电机的发电电力进行运算；和输入电力监视机构，其对所述交流电动机和所述逆变器的消耗电力进行运算，在所述发电电力监视机构的输出值比所述输入电力监视机构的输出值超出规定值的情况下，判断为产生了所述剩余电力。 

(8)在所述(1)中，优选在所述前轮的打滑率在规定值以上的情况下，所述控制机构通过增加所述交流电动机的损耗来消耗所述剩余电力。 

(9)在所述(2)中，优选所述控制机构监视所述蓄电机构的电压，在所述蓄电机构的电压达到规定值以上的情况下，判断为产生了所述剩余电力。 

(10)而且，为了实现上述目的，本发明提供一种电动四轮驱动车用控制装置，所述电动四轮驱动车具有：内燃机，对汽车的前轮施加驱动力；发电机，与该内燃机连接，根据所述内燃机的旋转力输出直流电力；逆变器，将由该发电机输出的直流电力转换为交流电力；蓄电机构，连接于所述发电机的输出部与所述逆变器的输入部之间；和交流电动机，根据该逆变器的输出对后轮进行驱动，所述电动四轮驱动车用控制装置具有电动机控制机构，其通过控制所述逆变器使得从所述交流电动机产生所希望的转矩，在所述发电机的发电电力相对于所述逆变器和所述交流电动机的消耗 电力变大从而产生剩余电力、且所述蓄电机构无法充入所述剩余电力的情况下，所述控制机构通过增加所述交流电动机的损耗来消耗所述剩余电力。 

根据该构成，即使在发电机侧产生了剩余电力的情况下，也能减小转矩变化，消耗剩余电力。 

(发明效果) 

根据本发明，即使在发电机侧产生了剩余电力的情况下，也能减小转矩变化，消耗剩余电力。 

附图说明

图1是应用本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成图； 

图2是应用本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的电力流动图； 

图3是本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机与电动机/逆变器之间的电力协调控制方式的硬件构成图； 

图4是本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机与电动机/逆变器之间的电力协调控制方式的控制框图； 

图5是表示本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成的框图； 

图6是表示本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图7是表示本发明第二实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图8是表示本发明第三实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图9是表示本发明第四实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图10是表示本发明第五实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图11是表示本发明第五实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所 使用的电流指令确定部中的电流减少部的动作的流程图； 

图12是表示本发明第六实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图13是表示本发明第七实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图； 

图14是应用本发明各实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成图。 

图中：1-电动四轮驱动车；2-前轮；3-发动机；4-发电机；5-后轮；6-交流电动机；7-差速器(differential gear)；8-逆变器；9-平滑用电容器；10-4WD离合器；11-传动轴；15-控制器；20-电动机控制部；21-发电控制部；60-电池；F10、F10X、F10Y、F10Z、F10V、F10W、F10T-电流指令确定部；F10A-发电电力监视部；F10B-输入电力监视部；F10C-过剩电力运算部；F10D-必要放电电力运算部；F10E-电动机电流换算部；F10F-电流指令产生部；F10G-d轴电流换算部；F10H-电流限制部；F10J-电流减少部；F10K-打滑检测机构。 

具体实施方式

下面，利用图1～图6，对本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。 

首先，利用图1，说明应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成。 

图1是应用本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成图。 

电动四轮驱动车1将专用的发电机4与对前轮2进行驱动的发动机3连接，以由该发电机4发出的发电电力为基础，从交流电动机6产生动力。通过由交流电动机6产生的动力驱动后轮5，该动力由差速器7分配到左右，从而被传递到后轮5。 

而且，在电动机6与差速器7之间设置有使动力传递路径开闭的4WD离合器10。并且，设置有逆变器8，使得可将交流电动机6的转矩控制为所需要的值，该逆变器8将从发电机4输出的直流电力变换为交流电力， 并将该交流电力供给到交流电动机6。这里，逆变器8的输入部分因功率元件的开关动作而成为具有相当程度的脉动的电力。对此进行平滑的是电容器9。 

逆变器8、交流电动机6和发电机4由控制器15控制。 

以上是使用了交流电动机的电动四轮驱动车的构成。该电动四轮驱动车成为考虑了低成本的系统，未搭载电池，而仅由发电机4的发电电力驱动电动机。 

下面，利用图2，说明应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的电力流动图。 

图2是应用本发明的第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的电力流动图。其中，图2中与图1中相同的标记符号表示相同部分。 

图2表示电动四轮驱动车中的发电机4与交流电动机6之间的电力流动。在通常的混合动力车等中，与电容器9并联地连接电池，作为电力产生源和电力回收源。但是，在电动四轮驱动车中，存在着将成本抑制在现有的机械四轮驱动车以下的课题，从该低成本化方面出发，大多不搭载电池。 

这样，在使用了交流电动机的电动四轮驱动系统中，由于不具有吸收电力的电池，因此需要按照使通过由发动机3驱动的发电机4输出的发电能量Pg、与输入到逆变器8/交流电动机6的驱动能量Pm相等的方式，进行电力的协调控制。 

但是，在发电能量Pg与驱动能量Pm的平衡被破坏的情况下，例如在发电能量Pg比驱动能量Pm大的情况下，剩余的电力会流动入平滑用的电容器9，使得DC总线部的电压(发电机与逆变器之间的电力总线部分的电压、即平滑电容器电压)上升。当DC总线部的电压超过了容许值时，可能会对电容器9和逆变器8的功率元件的寿命产生影响。另外，在发电能量Pg比驱动能量Pm小的情况下，电容器9中蓄积的电力被逆变器8/交流电动机6消耗，因此电压降低，将无法输出所需要的转矩。 

这里，电动机6通过进行旋转坐标系(d-q坐标)下的电流控制，即矢量电流控制，可进行高响应且高精度的转矩控制。相对于此，对发电机 4进行的发电控制通过操作响应慢的励磁电流而进行。因此，发电机4的发电控制需要根据逆变器8和电动机6的动作而高精度地进行。 

下面，利用图3和图4，对本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机4与电动机6/逆变器8之间的电力协调控制方式进行说明。 

图3是本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机与电动机/逆变器之间的电力协调控制方式的硬件构成图。图4是本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机与电动机/逆变器之间的电力协调控制方式的控制框图。其中，图3和图4中与图1和图2中相同的标记符号表示相同部分。 

这里，描述了对DC总线部电压(平滑电容器电压)进行反馈的“DC电压反馈控制方式”。图4所示的电容器电压指令Vdc*相当于DC总线电压的指令值。在协调控制中，相对于电压指令Vdc*，对电容器电压Vdc进行反馈控制。这样，若能相对于电压指令Vdc*而稳定控制电容器电压Vdc，则在发电机和电动机/逆变器之间可进行电力的协调控制。 

这里，电容器电压指令Vdc*根据发电机的动作状态以及电动机的动作点(电动机转速、电动机转矩)而确定。这样，根据DC总线部的电压Vdc，控制器15的电动机控制部20进行电动机控制，对逆变器8输出PWM指令，对电动机6输出励磁电压指令。相对于此，控制器15的发电控制部21进行发电机(专用的交流发电机)4的发电控制，使电容器电压Vdc达到指令值Vdc*。发电机4的发电电力根据转速和励磁而确定。其中，由于转速由发动机转速确定，因此，通过发电控制部21进行操作的量为励磁电压。当电容器电压Vdc与指令值Vdc*一致(或视作一致)时，电动机控制和发电控制达到平衡良好地进行的协调控制。 

此时，电动机6的定子绕线的电时间常数为数ms～数10ms等级，可实现非常快的电响应。相对于此，发电机4是交流发电机，电力变换器一般是二极管桥，因此基本上定子侧的电流(电压矢量相位)控制是不可能的。在发电机4中，一般进行基于电时间常数慢的励磁绕线电流的励磁控制。 

电动机/逆变器和发电机需要按照成为相同响应的方式来控制。但是，在车辆的特定动作中，有时电动机/逆变器中的消耗电力与发电机的发电电 力会产生收支的不平衡。因该不平衡而可能会引起DC总线部的电容器电压Vdc上升。车辆的特定动作是指，例如四轮驱动开始时的4WD离合器10的连接动作。在连接4WD离合器10时，由于需要使电动机6的转速与由车辆行驶状态确定的传动轴11的转速一致来进行缔结，因此在电动机6的转速与传动轴11的转速一致的时刻缩小转矩，以使电动机不会旋转加速达到该转速以上。此时，电动机向缩小电力的方向动作，因此有可能从发电机产生剩余电力。 

而且，当由后轮的电动机产生转矩时，即使在因路面的状态而使得后轮打滑的情况下，电动机为解除打滑也会减小转矩。此时，电动机也向缩小电力的方向动作，因此有可能从发电机产生剩余电力。 

这样，在电动四轮驱动车中，因车辆的动作情况而使得电动机有时作用在收缩功率的方向，这种情况下，在发电机中来不及进行发电电力的抑制，有可能产生剩余电力。 

并且，在前轮急剧地打滑的情况下，发动机的转速也上升，从由该旋转力驱动的发电机4输出大的电力，因此有可能产生剩余电力。结果，对平滑电容器9产生充电，使得DC总线部分的电压急剧上升。 

为了消除引起上述的DC电压急剧上升的来自发电机的剩余电力，考虑一种如现有技术中也有记载的那样使电动机转矩增加的方法。但是，在如上述那样的行驶情况下，通过增加电动机转矩，可能会对车辆的动作产生影响。例如，在上述四轮驱动开始时的4WD离合器10的连接中，在增加转矩来紧固离合器的情况下，会产生大的离合器的紧固振动，对乘坐感觉造成不良影响。此外，在后轮打滑的情况下，认为若增加电动机转矩则会进一步产生打滑。如上所述，在为了解除来自发电机的剩余电力而增加电动机转矩的情况下，有可能会对电动四轮驱动车的动作(行驶性能)造成不良影响。 

因此，在本发明中，为了不特别增加电动机的转矩而解除来自发电机的剩余电力，采用如下的方式。一般在交流电动机中，可将电动机的定子绕线电流分解到转子磁场的磁通量方向(d轴)、和与其垂直的方向(q轴)。在使d轴方向的电流Id增减时，由于电流Id是磁通量方向的电流，因此电流Id单独不会作用于电动机转矩。相对于此，由于q轴方向的电流 Iq是垂直于磁通量方向的电流，所以是成为直接转矩的电流成分。其中，如下面的式(1)所示，在d轴方向的电感与q轴方向的电感不相等的条件(即，凸极(包括逆凸极)型电动机)下，以电流Iq与电流Id的积产生转矩。即反应转矩(reluctance torque)。 

T＝p·φ·Iq+p·(Ld-Lq)·Id·Iq  …(1) 

这里，T表示电动机转矩，p表示极对数，φ表示励磁主磁通量，Ld表示d轴电感，Lq表示q轴电感。 

这里，式(1)中的右边第二项相当于反应转矩成分，一般小于右边第一项的主磁通量引起的转矩成分。因此，在本发明中，来自发电机的剩余电力的消耗主要使d轴电流增加，因剩余电力产生的转矩减小，使电动机的消耗电力增加。 

下面，利用图5和图6，对本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。 

图5是表示本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成的框图。图6是表示本发明第一实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。其中，图5和图6中与图1和图2中相同的标记符号表示相同部分。 

如图5所示，电动机控制部20输入由上位控制器中的系统控制而运算出的转矩指令Tr*，以交流电动机6产生遵照指令的转矩的方式，对PWM逆变器8输出PWM信号。 

电动机控制部20具备：电流指令确定部F10、电动机电流控制部F20、三相变换部F30、PWM变换部F40、电容器电压指令运算部F50、电动机电流检测部F60、d-q变换部F70、励磁电流控制部F80和磁极位置转速检测部F90。 

电流指令确定部F10输入转矩指令Tr*和电动机角速度ωm，确定并输出在当前的动作点成为最高效率的电动机电流指令Iq*、Id*和励磁电流指令If*。这里，Id*是电动机转子的磁通量方向(d轴)的电流指令，Iq*是与电动机转子的磁通量方向垂直的方向(q轴)的电流指令。而且，对电流指令确定部F10还输入发电机4的发电电力Pg和输入到逆变器8与电 动机6的输入电力Pm，在电流指令确定部F10中，参照这些电力Pg、Pm，确定电动机电流指令Iq*、Id*，对这一点将利用图6在后面描述。 

电动机电流控制部F20进行旋转坐标d-q轴上的电流控制运算，确定d-q轴上的电压指令Vd*、Vq*。这样，通过进行d-q坐标下的电流控制，可分别高精度地控制磁通量方向的电流和与其垂直(作用于转矩)的电流。结果，能够高精度地控制电动机的转矩以及磁通量。 

三相变换部F30进行从d-q轴到U-V-W相的坐标变换，输出三相的交流电压指令Vu*、Vv*、Vw*。PWM变换部F40将交流电压指令Vu*、Vv*、Vw*变换成PWM信号，并经由驱动器对逆变器8输出该PWM信号。 

而且，在电动机电流控制部F20中用于电流控制的反馈值Id^、Iq^按如下方式检测。首先，将由三相电动机电流传感器IDm检测出的电动机电流Iu、Iv、Iw，通过由AD转换器等构成的电动机电流检测部F60取入，在d-q变换部F70中运算d-q轴的检测电流Id^、Iq^，然后，反馈到电动机电流控制部F20。 

在该控制系统中，如上所述，在用于从d-q坐标电压指令得到U-V-W相电压指令、或从U-V-W相电流得到d-q坐标电流的坐标变换运算中，需要磁极位置θ。因此，对电动机6设置位置检测器PS，与电动机控制部20内的磁极位置转速检测部F90一同检测交流电动机6的转子磁极位置检测值θc。而且，在电流指令确定部F10和电动机电流控制部F20中所需要的电动机角速度ωm，在磁极位置转速检测部F90中作为转子磁极位置检测值θc的时间变化量而被求出。(还有如下方法：在励磁电流控制部F80中，由控制器的计数器来测量来自位置传感器PS的旋转脉冲，根据该测量值运算电动机速度。) 

并且，励磁电流控制部F80根据电流指令确定部F10所输出的励磁电流指令If*、和由励磁电流检测器IDf检测出的流经电动机6的励磁绕线FC的励磁电流If^，输出励磁电压指令Vf，通过在将该励磁电压指令Vf变换为占空比信号之后对开关元件SW进行接通断开驱动，来控制励磁电流。 

此外，电容器电压指令运算部F50根据电动机电流控制部F20所确定 的d-q轴下的电压指令Vd*、Vq*，运算电容器电压指令值Vdc*。 

下面，利用图6，对电流指令确定部F10的构成进行说明。电流指令确定部F10具备：发电电力监视部F10A、输入电力监视部F10B、过剩电力运算部F10C、必要放电电力运算部F10D、电动机电流换算部F10E、电流指令产生部F10F和电流换算部F10G。电流指令产生部F10F通过增加交流电动机的损耗来消耗剩余电力。 

发电电力监视部F10A对来自发电机4的发电电力Pg进行运算。该发电电力监视部F10A中的发电电力运算方法并非特别确定的运算方法。例如，可根据电容器9的电压Vdc与来自发电机4的输出电流Idc(未图示)的积来运算电力，还可根据发动机转速、发电机的励磁电压(或励磁电流)和Vdc确定当前的发电电力。 

另外，输入电力监视部F10B对输入(消耗)到电动机6和逆变器8的电力Pm进行运算。输入电力监视部F10B中的电力运算方法并非特别确定的运算方法。例如，可根据电容器9的电压Vdc与向逆变器的输入直流电流(未图示)的积来运算电力，还可根据发动机转速、发电机转矩指令、逆变器/电动机的效率来确定当前的输入电力。 

过剩电力运算部F10C对发电电力Pg与输入电力Pm的差分进行运算，判断剩余电力的产生。这里，预先设置某一阈值用于判定剩余电力，若发电电力Pg与输入电力Pm的差分超过规定的阈值，则判断为产生了剩余电力。 

在检测到产生了剩余电力的情况下，通过必要放电电力运算部F10D和电动机电流换算部F10E，对可消耗剩余电力量的电流增加量ΔIm^进行运算。增加d轴电流Id，使得剩余电力与ΔIm^2×R基本上相等。这里，ΔIm^表示电动机电流增加量，R表示电动机绕线电阻。电流增加量ΔIm^的运算方法将在后面描述。 

另一方面，电流指令产生部F10F输入转矩指令Tr*和电动机角速度ωm，确定并输出在当前的动作点成为最高效率的电动机电流指令Im*(q轴电流Iq*，d轴电流Id*)和励磁电流指令If*。 

然后，将电动机电流增加量ΔIm^加到驱动所需要的电动机电流Im*上，电流换算部F10G运算并输出最终d轴电流指令Id’、q轴电流指令Iq’。 如图5所示，电动机控制部20根据该电流指令对逆变器8输出PWM信号，进行电动机控制。 

由此，在本实施方式中，通过增加交流电动机的损耗，可消耗剩余电力。 

在图5所示的电动机控制系统中，最终d轴电流指令Id’作为d轴电流指令值Id’被输出。这里，图5表示了对励磁绕线型的同步电动机进行d轴电流、q轴电流各自的反馈控制的控制系统的构成。 

这里，应用本实施方式的方法的电动机控制系统未必限定于反馈控制系统，还可应用在基于电动机的电压方程式的开环控制方式、或进行单脉冲驱动时所使用的电压矢量相位控制方式中。 

另外，在本实施方式中，仅表示了调整d轴电流的处理，但从式(1)可以理解，通过调整d轴电流而输出转矩会稍微发生变化。在这种情况下，根据d轴电流的调整，还要对q轴电流进行调整。由此，可在输出转矩不变动的情况下由电动机消耗发电机所产生的剩余电力。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化、消耗剩余电力。 

下面，利用图7，对本发明第二实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式，与图4所示的方式相同。并且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成，与图5所示的构成基本相同。 

图7是表示本发明第二实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。其中，图7中与图6中相同的标记符号表示相同部分。 

在图6所示的实施方式中，根据各物理量对发电电力Pg和输入电力Pm进行了运算，但可能会对控制器15的运算负荷造成影响。因此在本实施方式中，进行更简单且可靠的处理。本实施方式的剩余电力的消耗处理基本上是根据电容器9的电压的处理方法。 

电流指令确定部F10X具备：过剩电力运算部F10C’、必要放电电力运算部F10D、电动机电流换算部F10E、电流指令运算部F10F、电流换算部F 10G。 

过剩电力运算部F10C’根据电容器电压Vdc与DC总线部的电容器电压指令Vdc*的偏差，对过剩电力的有无进行运算，所述电压指令Vdc*根据发电机4的运转状态和电动机6的要求动作点而被预先设定。这里，电容器电压指令Vdc*由图5所示的电动机控制部20的电容器电压指令运算部F50获得。这是在产生过剩电力的情况下根据对电容器充电而电容器电压急剧上升的现象来检测出产生剩余电力的方法。具体而言，在算出的电压偏差超过规定值的时刻判断为产生了剩余电力。 

必要放电电力运算部F10D对可将当前的电容器电压Vdc放电至电容器电压指令Vdc*的电力进行运算。 

这里，将在下面对放电电力的运算方法进行说明。使当前的电容器电压Vdc放电至电容器电压指令Vdc*的电流ΔIdc作为下式而被求出。 

ΔIdc＝C×ΔVdc/Td  ...(2) 

这里，C表示电容器电容，ΔVdc表示当前的电容器电压Vdc与电容器电压指令Vdc*的偏差，Td表示放电时间。 

而且，放电所需要的功率ΔW如下。 

ΔW＝Vdc×ΔIdc  ...(3) 

此外，电动机电流换算部F10E对用于产生上述放电功率ΔW的电动机电流增加量ΔIm进行运算。该电动机电流增加量ΔIm的运算方法如下。 

首先，为了用电动机损失来消耗放电功率ΔW， 

ΔW＝ΔIm^2×R×3  …(4)。 

这里，Im表示电动机电流有效值，R表示绕线电阻。 

根据上式(4)，可如下求出电动机电流增加量ΔIm。 

$\mathrm{\ΔIm}=\sqrt{\mathrm{}}(\mathrm{\ΔW}/3R)\·\·\·\left(5\right)$

然后，为了通过电动机的d轴电流的增加来进一步实现剩余电力消耗，d轴电流换算部F10G对可产生q轴电流指令值Iq’以及电动机电流增加量ΔIm量的d轴电流指令值Id’进行运算。此时，整体需要的电动机电流Im成为 

Im＝ΔIm+Im*  …(6)。 

这里，电流Im*表示无剩余电力消耗情况下的电动机电流指令值(有效值)。 

这里，电动机电流相位角θI成为 

$\mathrm{\θI}=\mathrm{COS}-1(\mathrm{Iq}*/\sqrt{\mathrm{}}\left(3\right)\mathrm{Im})\·\·\·\left(7\right).$

因此，为了使因剩余电力而电压上升的电容器放电，所需要的最终d轴电流指令Id’可通过下式算出。 

Id’＝Im×SINθI  …(8) 

如上所述，本实施例所描述的方式中，在d轴电流换算部F10G中，对最终d轴电流指令Id’进行运算。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化、消耗剩余电力。 

而且，可更简易且可靠地进行剩余电力的运算。 

下面，利用图8，对本发明第三实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式，与图4所示的方式相同。此外，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成，与图5所示的构成相同。 

图8是表示本发明第三实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。其中，图8中与图6相同的标记符号表示相同部分。 

在本实施方式中，相对于图6所示的电流指令确定部F10，电流指令确定部F10Y在电流换算部F10G的后级具备电流限制部F10H。在图6和图7所示的例子中，使d轴电流增加来增加电动机损耗，但由于无法流动逆变器和电动机的最大容许电流以上的电流，因此在本实施方式中设置电流限制机构F10H，在电动机电流为最大容许电流以下、且达到了从最大容许电流中减去容限后的预先设定的规定电流值的情况下，限制应该增加的电动机损耗。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化、消耗剩余电力。 

下面，利用图9，对本发明第四实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式与图4所示的方式相同。此外，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成，与图5所示的构成相同。 

图9是表示本发明第四实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。其中，图9中与图7相同的标记符号表示相同部分。 

在本实施方式中，相对于图7所示的电流指令确定部F10X，电流指令确定部F10Z在电流换算部F10G的后级具备电流限制部F10H。在图6和图7所示的例子中，使d轴电流增加来增加电动机损耗，但由于无法流过逆变器和电动机的最大容许电流以上的电流，因此在本实施方式中设置了电流限制机构F10H，在电动机电流为最大容许电流以下、且达到了从最大容许电流中减去容限后的预先设定的规定电流值的情况下，限制应该增加的电动机损耗。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化、消耗剩余电力。 

下面，利用图10和图11，对本发明第五实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式，与图4所示的方式相同。此外，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成，与图5所示的构成相同。 

图10是表示本发明第五实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。图11是表示 本发明第五实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电流指令确定部中的电流减少部的动作的流程图。另外，图10中与图6相同的标记符号表示相同部分。 

在本实施方式中，相对于图6所示的电流指令确定部F10，电流指令确定部F10V在电流换算部F10G的后级具备电流减少部F10J。在图6和图7所示的例子中，使d轴电流增加来增加电动机损耗，但若在长时间内流动d轴电流，则逆变器与电动机中的损耗增加，导致逆变器和电动机发热。因此，设置了电流减少部F10J，预先监视逆变器的温度(Itemp)和电动机的温度(Mtemp)，使温度减少到预先设定的规定容许值以下。 

这里，利用图11，对电流减少部F10J的动作进行说明。在图11的步骤S100中，电流减少部F10J输入电动机温度Mtemp和逆变器温度Itemp。并且，在步骤S101中，输入d轴电流指令Id’(k)和q轴电流指令Iq’(k)。 

然后，在步骤S102中，判断所输入的当前电动机温度Mtemp是否比设定为规定值的电动机最高温度MTC高、或当前的逆变器温度Itemp是否比设定为规定值的逆变器最高温度ITC高。这里，当电动机温度Mtemp和逆变器温度Itemp分别比规定的设定温度MTC、ITC低时结束处理，在电流控制部F20中进行电流控制。 

相对于此，当在步骤S102中判断为电动机温度Mtemp或逆变器温度Itemp比各自的设定温度MTC、ITC高的情况下，在步骤S103中，当前的d轴电流指令Id’与使电流指令增加前的正规d轴电流指令比较，作为损耗增加用。 

这里，在当前的d轴电流指令Id’比正规的d轴电流指令大时，在步骤S104中，使d轴电流指令Id’减少Δid’大小。相对于此，当在步骤S103中判断为当前的d轴电流指令Id’比正规的d轴电流指令小的情况下，在步骤S 105中，使q轴电流指令Iq’减少Δiq’大小。这样，在d轴电流指令必须降到正规的电流指令以上时，减少q轴电流而非d轴电流，即减少电动机转矩，来降低电动机或逆变器的温度。另外，电流每次的减少量Δid’、Δiq’根据电动机、逆变器的规格而设定适当值。 

如上所述，即使在因为通过增加损耗，使得电动机或逆变器的温度上升，导致接近最大容许温度的情况下，电流减少部F10J也能将电动机和 逆变器的温度降低到容许值内。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化、消耗剩余电力。 

下面，利用图12，对本发明第六实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式与图4所示的方式相同。此外，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成，与图5所示的构成相同。 

图12是表示本发明第六实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。另外，图11中与图7相同的标记符号表示相同部分。 

在本实施方式中，相对于图7所示的电流指令确定部F10X，电流指令确定部F10W在电流换算部F10G的后级具备电流减少部F10J。在图6和图7所示的例子中，使d轴电流增加来增加电动机损耗，但若在长时间内流动d轴电流，则逆变器和电动机中的损耗增加，导致逆变器和电动机发热。因此，设置电流减少部F10J，预先监视逆变器和电动机的温度，使温度减少到预先设定的规定容许值以下。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化。 

另外，图6～图12所示的例子中，在无法通过电动机的损耗增加来消耗剩余电力的状态下，当因剩余电力而使电容器电压上升时，可通过过电压防止装置例如放电用电阻电路来避免电压上升。 

下面，利用图13，对本发明第七实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的构成进行说明。其中，应用本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成与图1相同。而且，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的发电机和电动机/逆变器间的电力协调控制方式，与图4所示的方式相同。此外，本实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中所使用的电动机控制部的构成与图5所示的构成相同。 

图13是表示本发明第七实施方式的电动四轮驱动车用控制装置中使用的电动机控制部所具备的电流指令确定部的构成的框图。另外，图12中与图6相同的标记符号表示相同部分。 

在本实施方式中，相对于图12所示的电流指令确定部F10W，电流指令确定部F10T代替过剩电力运算机构F10C’而具备打滑检测部F10K。 

在图1所示的电动四轮驱动车1中，即使在前轮2的打滑率达到规定值以上时，有时因发动机3的转速上升，使得发电机4在必要的转速以上旋转，也会产生剩余电力。在这样的情况下，打滑检测部F10K通过比较前轮速与后轮速来检测打滑，在前轮5的打滑达到规定值以上的情况下，使电动机损耗增加。此时，电动机损耗的增加量作为由产生打滑而引起的速度增加所伴随的发电电力增加量。 

如以上所说明那样，在本实施方式中，若产生剩余电力，则增加电动机电流中的d轴电流来消耗剩余电力，因此可减小转矩变化。 

下面，利用图14，对应用本发明的各实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成进行说明。 

图14是应用本发明的各实施方式的电动四轮驱动车用控制装置的电动四轮驱动车的系统构成图。另外，图14中与图1相同的标记符号表示相同部分。 

在所述的各例中，对未搭载电池的电动四轮驱动车系统进行了说明，但在图14所示的搭载了电池60的混合动力系统中，也可应用所述的各实施方式。当从发电机4产生了剩余电力时，在电池60充满电不能再继续充电的情况、或电池控制器发生异常而电池60本身无法使用的情况等，可应用所述的各实施方式。 

Claims (3)

1.一种混合动力车用控制装置，用于混合动力车，所述混合动力车具有：内燃机；发电机，其与该内燃机连接，根据所述内燃机的旋转力输出直流电力；逆变器，其将由该发电机输出的直流电力直接转换为交流电力；电容器，其连接在所述发电机与所述逆变器之间，用于使所述逆变器的输入部中的具有脉动的电力平滑；和交流电动机，其根据所述逆变器的输出对车轮进行驱动，

所述混合动力车用控制装置具有电动机控制机构，其通过控制所述逆变器使得从所述交流电动机产生所希望的转矩，

在所述发电机的发电电力相对于所述逆变器和所述交流电动机的消耗电力变大从而产生剩余电力的情况下，所述控制机构通过增加所述交流电动机转子的磁通量方向即d轴方向的电枢电流来增加所述交流电动机的损耗从而消耗所述剩余电力，并且所述控制机构还具备电流指令确定部，所述电流指令确定部具备过剩电力运算部、必要放电电力运算部、电动机电流换算部、电流指令运算部、电流换算部，

所述电流指令确定部在所述过剩电力运算部中根据所述电容器的两端电压与DC总线部的电容器电压指令值之间的偏差ΔVdc对过剩电力的有无进行判断，该电容器电压指令值根据发电机的运转状态和交流电动机的要求动作点而被预先设定，在检测出所述剩余电力的情况下，

通过所述必要放电电力运算部对能将所述电容器的两端电压放电至电容器电压指令的放电电力进行运算；

通过所述电动机电流换算部对用于产生所述必要放电电力运算部所求取的放电电力的电动机电流增加量进行运算；

通过所述电流换算部来计算出能产生所述电动机电流换算部所求取的电动机电流增加量的d轴方向的电枢电流即d轴电流指令值Id’。

2.根据权利要求1所述的混合动力车用控制装置，其特征在于，

在连接在所述发电机与所述逆变器之间的所述电容器的电压达到规定值以上的情况下，所述控制机构判断为产生了所述剩余电力。

3.根据权利要求1所述的混合动力车用控制装置，其特征在于，

取代所述电容器而具有电池，

所述控制机构监视所述电池的电压，在所述电池的电压达到规定值以上的情况下，判断为产生了所述剩余电力。

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