CN101873947B

CN101873947B - 旋转电机控制系统和车辆驱动系统

Info

Publication number: CN101873947B
Application number: CN2009801011119A
Authority: CN
Inventors: 田中和宏; 伊泽仁; 大野佳纪; 青木一男
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: US7999499B2; WO2009119246A1; CN101873947A; US20090242293A1; JP2009247052A; DE112009000043T5; JP4788975B2

Abstract

本发明提供旋转电机控制系统和车辆驱动系统。在检测出电压变换部的故障的情况下，得到一种旋转电机控制系统，其为了保护平滑电容器，限制作为电动机工作的旋转电机所产生的转矩，例如能够产生起动时需要的转矩。该旋转电机控制系统包括直流电源、旋转电机、频率变换部、电压变换部和转矩限制部，并具有异常检测部，其对需要停止电压变换部的异常进行检测，在该异常检测部检测出异常的情况下，转矩限制部在上述旋转电机的旋转速度低于比0小的旋转速度下限阈值的区域中限制正转矩的产生，将产生正转矩的区域设定为旋转速度下限阈值以上的区域。

Description

旋转电机控制系统和车辆驱动系统

技术领域

本发明涉及一种旋转电机控制系统，其包括：旋转电机，其用于驱动车辆；频率变换部，其介于直流电源与旋转电机之间，在旋转电机为动力运行时将直流电源的输出变换为交流，在旋转电机为再生时将来自旋转电机的输出变换为直流；电压变换部，其介于直流电源与上述频率变换部之间，基于根据对上述旋转电机要求的要求转矩设定的升压指令值，使上述直流电源的输出升压；转矩限制部，其限制旋转电机的转矩。

背景技术

这样的旋转电机控制系统，应用在设置于电动汽车的电动机(旋转电机的一例)的运转状态的控制中，并且还应用在所谓的混合动力车辆中，该混合动力车辆在旋转电机之外还具有发动机等其它的驱动源，从旋转电机和其它的驱动源获得适当的驱动力而行驶。

在专利文献1中，提出了在这样的电动汽车或混合动力车辆中应用的电压变换装置的方案。在该文献中，图1表示电动汽车的例子，图5等表示混合动力车辆的例子。

在该文献所公开的技术中，控制装置30基于来自电压传感器10的直流电流Vb、来自电压传感器13的输出电压Vm、开关控制NPN晶体管Q1、Q2时的占空比，检测升压转换器12是否发生故障。而且，控制装置30如果检测出升压转换器12的故障，则控制逆变器14和交流电动机M1，以便禁止交流电动机M1的再生发电([0076]、[0088])。结果，能够得到不使插入逆变器的输入侧的平滑电容器的耐压性能提高来进行升压转换器的故障处理的电压变换装置。此处，关于再生的判断，参考[0129]的记录，能够理解的是，基于加速器开度和电动机转数(旋转速度)运算交流电动机M1中的能量，基于运算出的能量，判断交流电动机M1是动力运行模式还是再生模式。

专利文献1：日本特开2004-222362号公报

但是，在上述文献所公开的技术中，关于动力运行和再生的判断，是基于加速器开度和电动机转数来运算能量，基于该能量判定是动力运行还是再生，因此，基于能量的正负判定动力运行和再生，在能量为负的情况下限制再生。在以旋转电机的旋转速度为横轴、以转矩为纵轴的相关图(图7所示的图是该相关图的一个例子)中，限制再生的区域，是在旋转电机产生正转矩的状态下，旋转电机的旋转速度为0以下的第二象限的区域，在旋转电机产生负转矩的状态下，则成为旋转电机的旋转速度为0以上的第四象限的区域。但是，可知如果采用这种方法，则在上坡中的起动、下坡中的起动时产生下述问题。

上坡中的起动问题

在上坡中的起动时，有时产生所谓的溜车(后退)。在该状态下，需要在作为电动机工作的旋转电机(在上述专利文献1的记载中为交流电动机M1)为负旋转的状态下产生正转矩(前进转矩)，但依据上述的判定方法，因为电动机旋转为负，所以判定为再生模式，不能够在前进方向产生转矩，不能够起动。

下坡中的起动问题

在下坡中的起动时，有时产生所谓的溜车(前进)。在该状态下，需要在作为电动机工作的旋转电机为正旋转的状态下产生作为负转矩的制动转矩，但依据上述的判定方法，在制动方向不能够产生转矩，在起动初期不能够进行一边施加制动一边起动的顺利的起动。而且，在下坡中需要在后退状态下起动的情况下，也同样不能够起动。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的是得到一种旋转电机控制系统，例如，其在检测出电压变换部的故障的情况下，为了保护平滑电容器，限制作为电动机工作的旋转电机所产生的转矩，例如能够产生起动时需要的转矩。

为了达成上述目的，本发明提供一种旋转电机控制系统，其包括：

旋转电机，其用于驱动车辆；

频率变换部，其介于直流电源与上述旋转电机之间，在上述旋转电机动力运行时将上述直流电源的输出变换为交流，在上述旋转电机再生时将来自上述旋转电机的输出变换为直流；

电压变换部，其介于上述直流电源与上述频率变换部之间，基于根据上述旋转电机要求的要求转矩设定的升压指令值，对上述直流电源的输出进行升压；以及

转矩限制部，其限制上述旋转电机的转矩，

该旋转电机控制系统的特征结构是：

具有异常检测部，其对需要停止上述电压变换部的异常进行检测，在该异常检测部检测出异常的情况下，

上述转矩限制部在上述旋转电机的旋转速度低于比0小的旋转速度下限阈值的区域中限制正转矩的产生，并且产生正转矩的区域被设定为上述旋转速度下限阈值以上的区域，

上述转矩限制部在上述旋转电机的旋转速度大于比0大的旋转速度上限阈值的区域中限制负转矩的产生，并且产生负转矩的区域被设定为上述旋转速度上限阈值以下的区域。

在该旋转电机控制系统中，不实施转矩限制而令旋转电机能够产生正转矩的区域为比0小的旋转速度下限阈值以上的区域，令能够产生负转矩的区域为比0大的旋转速度上限阈值以下的区域。于是，即使在旋转速度为负的行驶状态下，在旋转速度下限阈值以上的区域中也允许产生正转矩，即使在旋转速度为正的行驶状态下，在旋转速度上限阈值以下的区域中也允许产生负转矩。即，在包含旋转速度为0的区域的一定程度的区域中，允许旋转电机的再生。结果，例如，在检测出电压变换部的故障的情况下，也能够产生需要的转矩，能够解决坡道起动的问题，并且能够得到作为平滑电容器不需要采用特别规格的产品的旋转电机控制系统。

作为旋转速度下限阈值和旋转速度上限阈值的设定方法，将它们设定为，在电压变换部已停止的状态下，在应该从旋转电机回到直流电源侧的电力在平滑电容器中被蓄电的情况下，能够将平滑电容器的电压维持在耐压电压以下的阈值。

根据该结构，即使旋转电机再生，产生的电力全部在平滑电容器中被蓄电，平滑电容器的电压也为耐压电压以下，因此能够保持该电容器良好。

进一步，作为旋转速度下限阈值和旋转速度上限阈值的设定方法，优选将它们设定为，通过再生，旋转电机产生与由旋转电机的旋转产生的旋转电机损失和由频率变换部的频率变换产生的频率变换损失的合计损失相抵的电力的阈值。

通过采用该结构，由旋转电机的再生所产生的电力全部作为损失被消耗，因此不会在平滑电容器中积蓄电力，能够保持该电容器良好。

能够使此前说明的旋转速度下限阈值和旋转速度上限阈值为固定值。

通过使阈值为固定值，能够预先求取这些阈值，能够容易地执行进行转矩限制的区域，和在基于来自车辆侧的要求所决定的旋转电机的动作点，使旋转电机保持该动作点的原状而动作的非限制区域的判别。

此外，在设定旋转速度下限阈值和旋转速度上限阈值时，优选基于由旋转电机的旋转产生的旋转电机损失和由频率变换部的频率变换产生的频率变换损失的合计损失与行驶所要求的要求转矩的关系，可变地设定这些阈值。

如先前所说明的那样，本发明的允许再生的区域范围中，如果由再生产生的电力全部作为损失被消耗，则不会产生问题。另一方面，对旋转电机要求的要求转矩依据坡道的倾斜度、加速踏板的踏下量等的不同而变化。于是，通过依据要求转矩的值可变地设定这些阈值，能够在保护平滑电容器的同时产生适当的转矩。

此外，作为允许的一侧的转矩的范围，优选构成为：

在旋转电机产生正转矩，旋转电机的旋转速度为旋转速度下限阈值以上的状态下，允许旋转电机输出从0到正侧最大转矩，

在旋转电机产生负转矩，旋转电机的旋转速度为旋转速度上限阈值以下的状态下，允许旋转电机输出从0到负侧最大转矩。通过采用该结构，在不实施转矩限制的区域中，能够保持原样地实现电压变换部没有停止的状态下的行驶状态。

进一步，此前说明的旋转电机控制系统能够应用于车辆驱动系统。即，能够应用于下述车辆驱动系统：作为旋转电机具有第一旋转电机和第二旋转电机，具有对从这些第一旋转电机和第二旋转电机以外的驱动源产生的驱动力进行分配的动力分配机构，由动力分配机构分配的一方的驱动力被传递至车轮，另一方的驱动力被传递至上述第一旋转电机，并且，由第二旋转电机产生的驱动力被传递至上述车轮。

通过在所谓的分离方式的混合动力车辆中应用本发明的旋转电机控制系统，能够以该混合动力车辆进行良好的坡道起动等。

此外，动力分配机构，优选采用下述结构：包括依据旋转速度的顺序具有第一旋转部件、第二旋转部件和第三旋转部件的差动齿轮装置，

第一旋转电机与第一旋转部件连接，旋转电机以外的驱动源与第二旋转部件连接，第二旋转电机和第三旋转部件与车轮连接。

通过采用该结构的车辆驱动系统，能够使用最为简单的差动齿轮装置实现混合动力车辆。

进一步，在这样的混合动力车辆中，以电动行驶模式(EV模式)进行起动，但是，通过采用在仅由第二旋转电机的输出转矩行驶的EV模式中，随着异常检测部检测出异常，执行转矩限制部的转矩限制的结构，能够在保护平滑电容器的同时进行良好的起动。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的混合动力驱动装置的机械结构的概要图；

图2是表示该混合动力车辆用驱动装置的系统结构的框图；

图3是表示该混合动力车辆用驱动装置的电系统结构的框图；

图4是该混合动力车辆用驱动装置的混合动力行驶模式下的速度线图；

图5是该混合动力车辆用驱动装置的EV行驶模式下的速度线图；

图6是表示发动机动作点图的一个例子的图；

图7是表示旋转电机的旋转速度与转矩的关系的图((a)：正常时的图，(b)：异常时的图)；

图8是该混合动力车辆用驱动装置的控制方法的流程图；

图9是表示第二实施方式的混合动力车辆用驱动装置的系统结构的框图；

图10是表示第二实施方式的旋转电机的旋转速度与转矩的关系的图；以及

图11是该混合动力车辆用驱动装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本申请的旋转电机控制系统应用于分离(split)形式的混合动力驱动装置H的情况。

1.混合动力驱动装置

图1是表示混合动力驱动装置H的机械结构的概要图。图2是表示混合动力车辆用驱动装置H的系统结构的框图。另外，在图2中，虚线表示电力的传递路径，实线箭头表示各种信息的传递路径。图3是表示该混合动力驱动装置H的旋转电机控制电系统的结构的说明图。

如图1所示，该混合动力驱动装置H具有作为驱动力源的发动机E和两个电动机-发电机MG1、MG2，并且，设置有动力分配用的行星齿轮装置PG，该行星齿轮装置PG将发动机E的输出分配至第一电动机-发电机MG1侧，以及车轮和第二电动机-发电机MG2侧，构成为所谓的两电动机分离方式的混合动力驱动装置H。

即，该混合动力驱动装置H作为机械结构，具有与发动机E连接的输入轴I、第一电动机-发电机MG1、第二电动机-发电机MG2、动力分配用的行星齿轮装置PG、反转齿轮(counter gear)机构C、对多个车轮W分配驱动力的差动装置D。此处，行星齿轮装置PG将发动机E的输出(驱动力)分配给第一电动机-发电机MG1和反向主动齿轮O。反向主动齿轮O经由反转齿轮机构C和差动装置D与车轮W连接。第二电动机-发电机MG2与从反向主动齿轮O到差动装置D的动力传递系统连接，使得能够传递输出转矩。具体地说，第二电动机-发电机MG2与反转齿轮机构C连接，经由该反转齿轮机构C与反向主动齿轮O和差动装置D连接。在本实施方式中，第一电动机-发电机MG1相当于本发明的“第一旋转电机”，第二电动机-发电机MG2相当于本发明的“第二旋转电机”。

此外，该混合动力驱动装置H作为电系统结构，具有用于驱动控制第一电动机-发电机MG1的第一逆变器I1、用于驱动控制第二电动机-发电机MG2的第二逆变器I2、经由第一逆变器I1或第二逆变器I2向第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2供给电力的电池B、进行混合动力驱动装置H的各部分的控制的控制单元10。电池B相当于本发明的“直流电源”。

以下，依次说明该混合动力驱动装置H的各部分的结构。

1-1机构结构

首先，说明混合动力驱动装置H的机构结构。如图1所示，在该混合动力驱动装置H中，与发动机E连接的输入轴I、第一电动机-发电机MG1和动力分配用的行星齿轮装置PG配置在同一轴上。而且，第二电动机-发电机MG2、反转齿轮机构C和差动装置D分别配置在与输入轴I平行的轴上。此处，作为发动机E，能够使用汽油发动机、柴油发动机等公知的各种内燃机。在反转齿轮机构C的轴(副轴)上，从第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2侧开始，依次固定有第一反向从动齿轮c1、第二反向从动齿轮c2和差动小齿轮c3。此处，差动小齿轮c3与差动装置D的差动环形齿轮dr啮合，反转齿轮机构C的旋转经由差动装置D传递至车轮W。差动装置D是一般所使用的结构，例如具有使用相互啮合的多个锥齿轮的差动齿轮机构而构成。

第一电动机-发电机MG1具有固定在未图示的壳体的定子St1，和旋转自由地支承在该定子St1的径方向内侧的转子Ro1。该第一电动机-发电机MG1的转子Ro1与行星齿轮装置PG的太阳齿轮s以一体旋转的方式连结。此外，第二电动机-发电机MG2具有固定在未图示的壳体的定子St2，和旋转自由地支承在该定子St2的径方向内侧的转子Ro2。该第二电动机-发电机MG2的转子Ro2与第二电动机-发电机输出齿轮d2(以下称为“MG2输出齿轮”)以一体旋转的方式连结。该MG2输出齿轮d2与固定在反转齿轮机构C上的第一反向从动齿轮c1啮合，第二电动机-发电机MG2的旋转被传递至反转齿轮机构C。由此，第二电动机-发电机MG2的转子Ro2以与反转齿轮机构C和反向主动齿轮O的旋转速度成比例的旋转速度旋转。在该混合动力驱动装置H中，第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2是交流电动机，分别由第一逆变器I1或第二逆变器I2驱动控制。

在本例中，第一电动机-发电机MG1主要利用经由太阳齿轮s输入的驱动力进行发电，对电池B进行充电，或者作为供给用于驱动第二电动机-发电机MG2的电力的发电机起作用。但是，在车辆的高速行驶时或发动机E的起动等时，第一电动机-发电机MG1也往往进行动力运行，作为输出驱动力的电动机起作用。另一方面，第二电动机-发电机MG2主要作为辅助车辆的行驶用的驱动力的电动机起作用。但是，在车辆减速等时，第二电动机-发电机MG2也往往作为发电机起作用，作为将车辆的惯性力再生为电能的发电机起作用。这些第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2的动作，由依据来自控制单元10的控制指令而动作的第一逆变器I1或第二逆变器I2控制。

在本发明作为问题的起动时，该第二电动机-发电机MG2作为电动机动作。于是，该第二电动机-发电机MG2的转矩控制以及再生许可成为问题。

如图1所示，行星齿轮装置PG由与输入轴I同轴状地配置的单小齿轮型的行星齿轮机构构成。即，行星齿轮装置PG具有支承多个小齿轮的支架ca、与上述小齿轮分别啮合的太阳齿轮s和环形齿轮r作为旋转部件。太阳齿轮s与第一电动机-发电机MG1的转子Ro1以一体旋转的方式连接。支架ca与输入轴I以一体旋转的方式连接。环形齿轮r与反向主动齿轮O以一体旋转的方式连接。该反向主动齿轮O与固定在反转齿轮机构C的第二反向从动齿轮c2啮合，行星齿轮装置PG的环形齿轮r的旋转被传递至该反转齿轮机构C。在本实施方式中，该行星齿轮装置PG相当于本发明的“差动齿轮装置”，太阳齿轮s、支架ca和环形齿轮r分别相当于本发明的差动齿轮装置的“第一旋转部件”、“第二旋转部件”和“第三旋转部件”。

1-2混合动力驱动装置的基本动作

接着，说明本实施方式的混合动力驱动装置H的基本动作。图4、图5是表示动力分配用的行星齿轮装置PG的动作状态的速度线图。在这些速度线图中，并列配置的多根纵线分别与行星齿轮装置PG的各旋转部件对应，在各纵轴的上侧记载的“s”“ca”“r”分别与太阳齿轮s、支架ca、环形齿轮r对应。而且，这些纵轴上的位置与各旋转部件的旋转速度对应。此处，横轴上的旋转速度为零，上侧为正，下侧为负。此外，与各旋转部件对应的纵线的间隔与行星齿轮装置PG的齿轮比λ(太阳齿轮与环形齿轮的齿数比＝(太阳齿轮的齿数)/(环形齿轮的齿数))对应。此处，在行星齿轮装置PG中，支架ca与发动机E和输入轴I以一体旋转的方式连接，太阳齿轮s与第一电动机-发电机MG1的转子Ro1以一体旋转的方式连接，环形齿轮r与作为输出部件的反向主动齿轮O以一体旋转的方式连接。由此，支架ca的旋转速度与作为发动机E和输入轴I的旋转速度的发动机旋转速度NE一致，太阳齿轮s的旋转速度与作为第一电动机-发电机MG1的旋转速度的MG1旋转速度N1一致，环形齿轮r的旋转速度与作为反向主动齿轮O的旋转速度的输出旋转速度No一致。由此，使用该行星齿轮装置PG的齿轮比λ，在发动机旋转速度NE、MG1旋转速度N1、输出旋转速度No之间，以下的旋转速度关系式(式1)成立。

NE＝(No+λ·N1)/(λ+1)......(式1)

在图4、图5的速度线图上，“△”表示发动机旋转速度NE，“○”表示MG1旋转速度N1，“☆”表示输出旋转速度No。此外，与各旋转部件相邻表示的箭头，分别表示作用于支架ca的发动机E的转矩即发动机转矩TE、作用于太阳齿轮s的第一电动机-发电机MG1的转矩即MG1转矩T1、作用于环形齿轮r的第二电动机-发电机MG2的转矩即MG2转矩T2和作用于环形齿轮r的来自车轮W的转矩(车辆行驶所需的转矩)即行驶转矩To。另外，向上的箭头表示正方向的转矩，向下的箭头表示负方向的转矩。如图所示，在由“☆”表示的反向主动齿轮O(环形齿轮r)上，不仅作用从车轮W经由差动装置D和反转齿轮机构C作用的行驶转矩To，经由反转齿轮机构C还作用第二电动机-发电机MG2的输出转矩。此处，使用行星齿轮装置PG的齿轮比λ，在发动机转矩TE、MG1转矩T1、MG2转矩T2、行驶转矩To之间，以下的转矩关系式(式2)成立。

TE∶T1∶(T2+To)＝(1+λ)∶(-λ)∶(-1)......(式2)

图4表示利用发动机E和两个电动机-发电机MG1、MG2两者的输出转矩行驶的混合动力行驶模式下的速度线图。在该模式下，发动机E被控制为维持效率高且排气少的状态(一般依据最佳燃烧消耗率特性)，并且根据来自车辆侧的要求驱动力(后述的车辆要求转矩TC和车辆要求输出PC)输出正方向的发动机转矩TE，该发动机转矩TE经由输入轴I传递至支架ca。第一电动机-发电机MG1输出负方向的MG1转矩T1，该MG1转矩T1被传递至太阳齿轮s，作为支持发动机转矩TE的反作用的反作用承受转矩起作用。由此，行星齿轮装置PG将发动机转矩TE分配至第一电动机-发电机MG1和车轮W侧的反向主动齿轮O。第二电动机-发电机MG2根据要求驱动力、车辆的行驶状态等，输出用于辅助分配至反向主动齿轮O的驱动力的适合的正方向或负方向的MG2转矩T2。

图5表示仅利用第二电动机-发电机MG2的输出转矩行驶的EV(电动)行驶模式下的速度线图。在该模式下，第二电动机-发电机MG2根据来自车辆侧的要求驱动力输出MG2转矩T2。即，第二电动机-发电机MG2，在使车辆加速或要求巡航方向的驱动力时，如图5的实线箭头所示，为了抵抗对反向主动齿轮O在负方向上作用的相当于行驶抵抗的行驶转矩To而使车辆加速，在向正方向旋转的同时进行动力运行，输出正方向的MG2转矩T2。另一方面，第二电动机-发电机MG2，在要求使车辆减速的方向的驱动力时，如图5的虚线箭头所示，为了抵抗对反向主动齿轮O在正方向上作用的相当于车辆的惯性力的行驶转矩To而使车辆减速，在向正方向旋转的同时进行再生(发电)，输出负方向的MG2转矩T2。在起动时，基本上在该状态下进行混合动力驱动装置H的动作。

在该EV行驶模式中，第一电动机-发电机MG1被控制为MG1转矩T1为零，是不妨碍由MG2转矩T2引起的太阳齿轮s的旋转而能够自由旋转的状态。由此第一电动机-发电机MG1的MG1旋转速度N1为负(向负方向旋转)。此外，发动机E为停止燃料供给的停止状态，而且，由于发动机E的内部的摩擦力，发动机旋转速度NE也为零。即，在EV行驶模式中，行星齿轮装置PG中，以支架ca为支点，连接有反向主动齿轮O和第二电动机-发电机MG2的环形齿轮r向正方向旋转(旋转速度为正)，连接有第一电动机-发电机MG1的太阳齿轮s向负方向旋转(旋转速度为负)。

1-3系统结构

接着，说明混合动力驱动装置H的系统结构。如图2和图3所示，在该混合动力驱动装置H中，用于驱动控制第一电动机-发电机MG1的第一逆变器I1(更详细地说，电压变换部4和频率变换部51(5))与第一电动机-发电机MG1的定子St1的线圈电连接。此外，用于驱动控制第二电动机-发电机MG2的第二逆变器I2(更详细地说，电压变换部4和频率变换部52(5))与第二电动机-发电机MG2的定子St2的线圈电连接。第一逆变器I1和第二逆变器I2相互电连接，并且与电池B电连接。第一逆变器I1将从电池B供给的直流电力，或者由第二电动机-发电机MG2发电并由第二逆变器I2变换为直流而供给的直流电力，变换为交流电力并供给第一电动机-发电机MG1。此外，第一逆变器I1，将由第一电动机-发电机MG1产生的电力从交流变换为直流，并供给电池B或第二逆变器I2。同样的，第二逆变器I2将从电池B供给的直流电力，或者由第一电动机-发电机MG1发电并由第一逆变器I1变换为直流而供给的直流电力，变换为交流电力并供给第二电动机-发电机MG2。此外，第二逆变器I2，将由第二电动机-发电机MG2产生的电力从交流变换为直流，并供给电池B或第一逆变器I1。此处，如图2所示，在第一逆变器I1和第二逆变器I2设置有电压变换部4(转换器)，在由于与各电动机-发电机MG1、MG2要求的旋转数、转矩的关系，需要电压变换部4的升压时，构成为对来自电池B的电压进行升压后再向频率变换部5(逆变器)侧供给。电动机-发电机MG1、MG2进行再生，对电池B进行蓄电时，相反地进行降压。

第一逆变器I1和第二逆变器I2依据来自控制单元10的控制信号，控制分别供给第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2的电流值、交流波形的频率、相位等。由此，第一逆变器I1和第二逆变器I2驱动控制第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2，使得成为与来自控制单元10的控制信号对应的输出转矩和旋转数。

电压变换部4也依据来自控制单元10的控制信号，控制从电池B施加于频率变换部5的电压值。该电压值是，设定并控制向频率变换部5施加的电压值，使其在第一电动机-发电机MG1和第二电动机-发电机MG2的各自的动作点下，能够确保各电动机-发电机MG1、MG2的动作的较高一侧的电压值。

电池B与第一逆变器I1和第二逆变器I2电连接。电池B例如由镍氢二次电池或锂离子二次电池等构成。电池B向第一逆变器I1和第二逆变器I2供给直流电力，并且利用由第一电动机-发电机MG1或第二电动机-发电机MG2发电并经由第一逆变器I1或第二逆变器I2供给来的直流电力被充电。混合动力驱动装置H具有作为检测电池B的状态的电池状态检测单元的电池状态检测部30。此处，电池状态检测部30除了具有检测电池B的正负极间电压的电压传感器Se7之外，还具有电流传感器、温度传感器等各种传感器，检测电池电压和电池充电量(SOC，state of charge)。由电池状态检测部30检测出的结果的信息，向控制单元10输出。

此外，混合动力驱动装置H具有第一电动机-发电机旋转速度传感器Se1(以下称为“MG1旋转速度传感器”)、第二电动机-发电机旋转速度传感器Se2(以下称为“MG2旋转速度传感器”)、发动机旋转速度传感器Se3和车速传感器Se4。而且，在第一逆变器I1、第二逆变器I2分别具有电流传感器Se5、Se6，在电池状态检测部30具有电压传感器Se7，而且在电压变换部5具有电压传感器Se8。

MG1旋转速度传感器Se1是检测作为第一电动机-发电机MG1的转子Ro1的旋转速度的MG1旋转速度N1的传感器。MG2旋转速度传感器Se2是检测作为第二电动机-发电机MG2的转子Ro2的旋转速度的MG2旋转速度N2的传感器。发动机旋转速度传感器Se3是检测作为发动机E的曲轴或输入轴I的旋转速度的发动机旋转速度NE的传感器。车速传感器Se4是检测车轮W的旋转速度即车速的传感器。电流传感器Se5、Se6是分别检测在第一电动机-发电机MG1、第二电动机-发电机MG2流动的电流的传感器。电压传感器Se7是检测电池B两端间的电压Vb的传感器。电压传感器Se8是检测施加于平滑电容器4f的电压Vc的传感器。这些旋转速度传感器Se1～Se4例如由解算器或霍尔IC等构成。各传感器Se1～Se8的检测结果向控制单元10输出。

图3是示意性地表示旋转电机控制电系统的结构的框图。

如图2所说明的那样，该旋转电机控制电系统从电池B侧开始设置有电压变换部4、频率变换部5。在本实施方式中，作为频率变换部5，对于一对电动机-发电机MG1、MG2分别设置有频率变换部51和52.在频率变换部5与各电动机-发电机MG1、MG2之间，设置有用于检测流过电动机-发电机的电流的电流传感器Se5、Se6。另外，电池B能够向电动机-发电机MG1、MG2供给电力，并且能够从电动机-发电机MG1、MG2接受电力供给而进行蓄电。

电压变换部4具有电抗器4a、滤波电容器4b、上下一对开关元件4c、4d、放电用电阻器4e、平滑电容器4f。在该平滑电容器4f设置有检测施加于其端子间的电压的电压传感器Se8。作为开关元件4c、4d，能够应用IGBT(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。在本实施方式中，以使用IGBT构成的情况为例进行说明。

电压变换部4的上段的开关元件4c的源极与下段的开关元件4d的漏极连接，并且，经由电抗器4a与电池B的正极侧连接。上段的开关元件4c的漏极与频率变换部5的输入正极侧连接。下段的开关元件4d的源极与电池B的负极侧(地)连接。频率变换部5的输入负极侧也为地，因此，下段开关元件4d的源极与频率变换部5的输入负极侧连接。

上段的开关元件4c和下段的开关元件4d的栅极，经由驱动电路7(7C)与控制单元10连接。开关元件4c、4d被控制单元10控制，使来自电池B的电压升压并供向频率变换部5。控制单元10基于根据电动机-发电机要求的要求转矩设定的升压指令值，控制开关元件4c、4d。具体地说，控制单元10使上段的开关元件4c为断开状态，例如通过PWM控制将下段的开关元件4d切换为导通/断开，使电池B的电压升压并输出。另一方面，在电动机-发电机为再生运转时，电压变换部4将由电动机-发电机产生的电力向电池B再生。例如，控制单元10使下段的开关元件4d为断开状态，将上段开关元件4c控制为导通状态，由此经由电压变换部4使电力再生。另外，在使由电动机-发电机产生的电力降压而使电池B再生的情况下，上段的开关元件4c也可以被实施PWM控制。

频率变换部5由桥式电路构成。在频率变换部5的输入正极侧与输入负极侧之间串联连接有两个开关元件，该串联电路并联连接有三路。即，构成一组串联电路与电动机-发电机MG1、MG2的定子线圈U相、V相、W相的各个对应的桥式电路。在图3中，

符号8a是U相的上段侧开关元件，

符号8b是V相的上段侧开关元件，

符号8c是W相的上段侧开关元件，

符号8d是U相的下段侧开关元件，

符号8e是V相的下段侧开关元件，

符号8f是W相的下段侧开关元件。另外，频率变换部5的开关元件8a～8f也能够应用IGBT、MOSFET。在本实施方式中，举例表示使用IGBT的情况。

如图3所示，各相的上段侧开关元件8a、8b、8c的漏极与电压变换部4的输出正极侧(频率变换部5的输入正极侧)连接，源极与各相的下段侧开关元件8d、8e、8f的漏极连接。此外，各相的下段侧开关元件8d、8e、8f的源极与电压变换部4的输出负极侧(频率变换部5的输入负极侧)，即电池B的负极侧(地)连接。各开关元件8a～8f的栅极经由驱动电路7(7A、7B)与控制单元10连接，分别被进行开关控制。

成对的各相的开关元件(8a、8d)、(8b、8e)、(8c、8f)的串联电路的中间点(开关元件的连接点)9u、9v、9w与电动机-发电机MG1和MG2的U相、V相、W相的定子绕组分别连接。向各绕组供给的驱动电流由电流传感器Se5、Se6检测。控制单元10接收电流传感器Se5、Se6的检测值，用于反馈控制。

此外，在电动机-发电机MG1、MG2设置有作为旋转检测部的一部分起作用的解算器等旋转速度传感器Se1、Se2，检测转子Ro1、Ro2的旋转角(机械角)。旋转速度传感器Se1、Se2根据转子Ro1、Ro2的极数(极对数)设定，能够将转子Ro1、Ro2的旋转角变换为电角θ，输出与电角θ对应的信号。控制单元10基于该旋转角运算电动机-发电机MG1和MG2的旋转数(角速度ω)、频率变换部5的各开关元件8a～8f的控制定时。

控制单元10基于对电动机-发电机MG1和MG2的控制动作点(作为控制目标的控制旋转数和控制转矩)，对这些开关元件8a～8f进行PWM控制，由此向各电动机-发电机MG1、MG2供给三相的交流驱动电流。由此，各电动机-发电机MG1、MG2根据作为目标的旋转数、转矩进行动力运行。在电动机-发电机MG1和MG2作为发电机工作，从电动机-发电机侧接受电力时，控制单元10控制频率变换部5，使得将规定频率的交流变换为直流。

1-4控制单元的结构

回到图2，控制单元10进行混合动力驱动装置H的各部分的动作控制。在本实施方式中，控制单元10具有发动机动作点决定部11、第一电动机-发电机动作点决定部12(以下称为“MG1动作点决定部”)、第二电动机-发电机动作点决定部13(以下称为“MG2动作点决定部”)、存储部14、异常检测部15、转矩限制部16。

该控制单元10具有1个或2个以上的运算处理装置，和用于存储软件(程序)、数据等的RAM、ROM等存储介质等。而且，控制单元10的上述各功能部11～16，以上述运算处理装置作为核心部件，对输入的数据进行各种处理的功能部通过硬件或软件或这两者而实现。

此外，该控制单元10与进行发动机E的动作控制的发动机控制单元20以能够通信的方式连接。而且，如上所述，对控制单元10输入电池状态检测部30的检测结果的信息，和其它各传感器Se1～Se8的检测结果的信息。

在本实施方式中，对控制单元10输入来自车辆侧的车辆要求转矩TC、车辆要求输出PC和输辆信息IC。

此处，车辆要求转矩TC是为了根据驾驶者的操作适当地使车辆行驶而要求传递至车轮W的转矩。由此，该车辆要求转矩TC根据车辆的加速踏板和制动踏板的操作量以及由车速传感器Se4检测出的车速，依据预先决定的图表等进行决定。

此外，车辆要求输出PC是也考虑电池B的充电状态，要求发动机E产生的输出(功率)。由此，该车辆要求输出PC根据车辆要求转矩TC、由车速传感器Se4检测出的车速、由电池状态检测部30检测出的电池B的充电量，依据预先决定的图表等进行决定。在本实施方式中，这些车辆要求转矩TC和车辆要求输出PC作为应该向作为混合动力驱动装置H的输出部件的反向主动齿轮O传递的转矩或输出而决定。

车辆信息IC是表示车辆的状态的各种信息，例如，包含表示由自动变速机的选择杆选择的档位(“P”“D”“R”等各档位)、停车制动的工作状态、常用制动的工作状态等的信息。

发动机动作点决定部11进行决定作为发动机E的动作点的发动机动作点的处理。此处，发动机动作点由作为表示发动机E的控制动作点的控制指令值的旋转速度和转矩决定。此外，发动机动作点决定部11也进行使发动机E动作或停止的发动机动作/停止的决定。该发动机动作/停止的决定是，根据车辆要求转矩TC和由车速传感器Se4检测出的车速，依据预先决定的图表等进行的。而且，在决定使发动机E动作的情况下，发动机动作点决定部11决定发动机动作点。发动机动作点决定部11将决定的发动机动作点的信息向发动机控制单元20输出。发动机控制单元20进行控制，使得以发动机动作点所示的转矩和旋转速度使发动机E动作。另一方面，发动机动作点决定部11决定在决定使发动机E停止的情况下，将该指令向发动机控制单元20输出。另外，该发动机E的停止指令也可以是发动机旋转速度指令值和发动机转矩指令值均为零的发动机动作点的指令。

发动机动作点是表示考虑车辆要求输出PC和最佳燃烧消耗率而决定的发动机E的控制动作点的指令值，由发动机旋转速度指令值和发动机转矩指令值决定。该发动机动作点的决定基于发动机动作点图表进行。图6是表示该发动机动作点图表的一个例子的图。该图表中纵轴为发动机转矩TE，横轴为发动机旋转速度NE。此外，在该图表中，细实线表示等燃烧消耗率线，越向外侧去表示燃料消耗率越高(燃烧消耗率越差)。此外，虚线表示等输出线PCi(i＝1、2、3......)。此外，粗实线表示最佳燃烧消耗率线Le，是在等输出线PCi上燃料消耗率最低(燃烧消耗率好)的点连结而成的线。由此，发动机动作点决定部11将表示与车辆要求输出PC为相同输出的等输出线PCi与最佳燃烧消耗率线Le的交点的发动机旋转速度NE和发动机转矩TE，决定为发动机动作点的发动机旋转速度指令值和发动机转矩指令值。另外，在图6中，为了简化，等输出线PCi仅表示了7根，但是在实际的发动机动作点图表中，以更细的间隔记录多个等输出线PCi是合适的。

MG1动作点决定部12进行决定作为第一电动机-发电机MG1的动作点的MG1动作点的处理。此处，MG1动作点由作为表示第一电动机-发电机MG1的控制动作点的控制指令值的旋转速度和转矩决定。控制单元10控制第一逆变器I1，使得以由MG1动作点决定部12决定的MG1动作点所表示的转矩和旋转速度使第一电动机-发电机MG1动作。MG1动作点由MG1旋转速度指令值和MG1转矩指令值决定，该MG1旋转速度指令值和MG1转矩指令值是表示基于上述决定的发动机动作点和连接于动力分配用的行星齿轮装置PG的车辆W侧的旋转部件的旋转速度决定的第一电动机-发电机MG1的控制动作点的指令值。

在本例中，MG1动作点决定部12基于由车速传感器Se4检测出的车速和从反向主动齿轮O到车轮W之间的旋转部件的齿轮比，计算该车速下的作为反向主动齿轮O的旋转速度的输出旋转速度No。然后，MG1动作点决定部12令发动机动作点的发动机旋转速度指令值为发动机旋转速度NE，将其和输出旋转速度No代入，将利用上述旋转速度关系式(式1)计算出的MG1旋转速度N1决定为MG1旋转速度指令值。此外，MG1动作点决定部12基于决定的MG1旋转速度指令值与由MG1旋转速度传感器Se1检测出的第一电动机-发电机MG1的MG1旋转速度N1的旋转速度的差，通过比例积分控制(PL控制)等反馈控制，决定MG1转矩指令值。这样决定的MG1旋转速度指令值和MG1转矩指令值成为MG1动作点。图8、图11所示的流程中，将这样由MG1动作点决定部12决定的MG1动作点记载为“决定动作点”。

MG2动作点决定部13进行决定作为第二电动机-发电机MG2的动作点的MG2动作点的处理。此处，MG2动作点由作为表示第二电动机-发电机MG2的控制动作点的控制指令值的旋转速度和转矩决定。控制单元10控制第二逆变器I2，使得以由MG2动作点决定部13决定的MG2动作点所表示的转矩和旋转速度使第二电动机-发电机MG2动作。MG2动作点由MG2旋转速度指令值和MG2转矩指令值决定，该MG2旋转速度指令值和MG2转矩指令值是表示基于车辆要求转矩TC、发动机动作点和MG1动作点决定的第二电动机-发电机MG2的控制动作点的控制指令值。于是，对上述转矩关系式(式2)进行变形，得到以下的转矩关系式(式3)。

T2＝-To-TE/(1+λ)......(式3)

于是，MG2动作点决定部13，在该(式3)中，令车辆要求转矩TC为行驶转矩To相反方向的转矩“-To”、令发动机动作点的发动机转矩指令值为发动机转矩TE而进行代入，将由此计算出的MG2转矩T2决定为MG2转矩指令值。由此，能够使第二电动机-发电机MG2产生对从发动机E传递至反向主动齿轮O的转矩相对车辆要求转矩超过的量或不足的量进行补充的转矩。此外，作为第二电动机-发电机MG2的旋转速度的MG2旋转速度N2总是与车速成比例，因此，MG2旋转速度指令值根据由车速传感器Se4检测出的车速而自动决定。利用这样决定的MG2旋转速度指令值和MG2转矩指令值决定MG2动作点。另外，如上所述，MG2旋转速度指令值根据车速自动决定，因此，第二电动机-发电机MG2基本上依据MG2动作点的MG2转矩指令值进行转矩控制。在图8、图11所示的流程中，将这样由MG2动作点决定部13决定的MG2动作点记载为“决定动作点”。

在该混合动力驱动装置H中，第一电动机-发电机MG1作为主发电机起作用。另外，如图4所示，发动机E动作中的混合动力行驶模式中，第一电动机-发电机MG1受到发动机转矩TE的反作用，为了向环形齿轮r和反向主动齿轮O传递发动机转矩TE而输出负方向的转矩。此时，在MG1旋转速度N1为正(正方向旋转)的情况下，第一电动机-发电机MG1进行再生(发电)，作为发电机起作用，在MG1旋转速度N1为负(负方向旋转)的情况下，第一电动机-发电机MG1进行动力运行，作为电动机起作用，但是，在任一种情况下，第一电动机-发电机MG1均输出负方向的转矩。此外，如图5所示，在发动机E为停止状态的EV行驶模式中，第一电动机-发电机MG1被控制为MG1转矩T1为零，为能够自由旋转的状态。

在存储部14存储有图7所示的旋转电机控制图表Map1、Map2。这些旋转电机控制图表Map1、Map2是表示电动机-发电机的旋转速度与转矩的相关性的相关图表，表示电动机-发电机MG1、MG2的旋转速度与能够以该旋转速度输出的转矩的关系，在图7所示的实线范围内电动机-发电机MG1、MG2能够动作。构成混合动力驱动装置H，使得这之前所说明的电动机-发电机MG1、MG2的动作点也包含在该范围内。

此处，图7(a)所示的旋转电机控制图表Map1是表示在混合动力驱动装置H正常工作的状态下，电动机-发电机MG1、MG2能够动作的区域的控制图表。图7(b)所示的旋转电机控制图表Map2是表示电压变换部4产生某些异常，在该异常状态下电动机-发电机MG1、MG2能够动作的区域的控制图表。后者的图表Map2在后面详细叙述。

回到旋转电机控制图表Map1，进一步说明正常状态。

在本发明的混合动力驱动装置H中设置有电压变换部4，能够使向电动机-发电机MG1、MG2供给驱动电力的电池B的电压升压，使向弱磁控制转移的旋转数转移至更高的旋转数。在本实施方式中，使电池B的电压从低值升压至V2、V1。图7(a)中V2的线表示产生使由电压变换部4升压后的电压为V2的需要的边界。即，表示设定V2作为升压指令值的边界。同样，V1的线表示产生使由电压变换部4升压后的电压分别为V1的需要的边界。由此，在电压变换部4和频率变换部5正常工作的状态下，在实线的区域内，设定各电动机-发电机MG1、MG2的控制动作点(旋转速度和转矩)并使其动作。此时，在升压控制中需要的电压值基于该图表决定。

根据图7(a)可知，在从电动机-发电机MG1、MG2所允许的旋转速度的下限值RSL直至上限值RSH的范围中，转矩在负侧最大转矩NTmax到正侧最大转矩PTmax间可变。如果以与动力运行、再生的关系进行说明，则在第一象限、第三象限为动力运行，在第二象限、第四象限为再生。

回到图2，异常检测部15对先前所说明的需要停止电压变换部4的异常进行检测。这样的异常的代表例是，与先前在现有技术中所说明的内容同样，根据来自电压传感器Se8的升压电压Vc与由与第一电动机-发电机MG1、第二电动机-发电机MG2的动作点的关系求出的升压值(在从电压传感器Se7得到的电池电压Vb上乘以用于升压的PWM控制的占空比的值)是否一致而检测该异常。即，在一致的情况下检测为电压变换部4正常工作，在不一致的情况下检测为异常(故障)。利用这样的异常检测部15，在检测出电压变换部4的异常时，停止电压变换部4的动作。

以上所说明的是作为电动机-发电机，涉及第一电动机-发电机MG1、第二电动机-发电机MG2这两者的内容。与此相对，本发明作为问题的起动时的问题，例如在EV模式下要进行电动机起动时，在第二电动机-发电机MG2处产生。于是，在以下的说明中，作为电动机-发电机，以成为问题的第二电动机-发电机MG2为中心进行说明。

转矩限制部16，在异常检测部15检测到需要停止电压变换部4的异常时，限制电动机-发电机MG2的输出转矩。具体地说，在电动机-发电机MG2的旋转速度低于比0小的旋转速度下限阈值RSL1的区域中，限制正转矩的产生，将产生正转矩的区域限制在该旋转速度下限阈值RSL1以上的区域。另一方面，在电动机-发电机MG2的旋转速度大于比0大的旋转速度上限阈值RSH2的区域中，限制负转矩的产生，将产生负转矩的区域限制在上述旋转速度上限阈值RSH2以下的区域。换言之，在电动机-发电机MG2的旋转速度为不足旋转速度下限阈值RSL1的负值的区域中，禁止正转矩的产生，禁止再生。在电动机-发电机MG2的旋转速度为大于旋转速度上限阈值RSH2的正值的区域中，禁止负转矩的产生，同样禁止再生。

如图7(b)所示，先前说明的旋转电机控制图表Map2中，该旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSH2由粗虚线表示。

在该实施方式中，旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSL2均为固定值。于是，在电动机-发电机MG2产生正转矩的状态下，旋转速度能够从旋转速度下限阈值RSL1变化至旋转速度的最大值RSH，在该状态下，允许转矩从0到正侧最大转矩PTmax。另一方面，在电动机-发电机MG2产生负转矩的状态下，旋转速度能够从旋转速度的最小值RSL变化至旋转速度上限阈值RSH2，在该状态下，转矩允许是从0到负侧最大转矩NTmax。

以下，关于上述旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSH2的意义，以电动机-发电机MG2进行再生动作的情况为例进行说明。在该状态下，对应下坡时的制动起动。在本发明的结构中，在电压变换部4与频率变换部5之间设置有平滑电容器4。于是，在电压变换部4的动作停止的状态下，由于制动动作应该从电动机-发电机MG2回到电池B侧的电力在平滑电容器4f中积蓄的情况下，如果在平滑电容器4f中积蓄的电量过大，则平滑电容器4f的电压可能超过耐压电压。于是，作为能够维持该电压在耐压电压以下的阈值，设定先前说明的旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSH2。

具体地说，即使在电动机-发电机MG2进行规定的再生动作而发电的状态下，由于电动机-发电机MG2的旋转而产生的旋转电机损失和由于频率变换部5的频率变换而产生的频率变换损失的合计损失作为该损失被消耗，在平滑电容器4f中实际上不会积蓄再生电力。于是，能够预先设定旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSH2，使得通过再生，电动机-发电机MG2产生与由于电动机-发电机MG2的旋转而产生的旋转电机损失和由于频率变换部5的频率变换而产生的频率变换损失的合计损失相抵的电力。

图7(b)中将实施转矩限制的区域表示为AL，将不实施转矩限制的区域表示为AF。在后述的图10中也是同样。

例如，令合计损失为1KW左右，使起动时需要的爬行(creeping)转矩为60N·m，则能够使上述旋转速度下限阈值RSL1为-150rpm，使旋转速度上限阈值RSH2为+150rpm。

控制单元10，如上所述，在异常检测部15检测出异常，电压变换部4实质上停止的状态下，转矩限制部16限制MG2动作点决定部13所决定的MG2动作点的MG2转矩指令值。由此，即使在上坡的前进起动时车辆产生溜车(后退)，实质上能够允许再生，产生规定的正转矩，因此能够良好地起动。同样的，在下坡的后退起动时也能够良好地应对。

1-5混合动力驱动装置的控制方法

以下，基于图8的流程图，说明本实施方式的混合动力驱动装置H的控制方法。

该混合动力驱动装置H的控制处理，利用构成控制单元10的各功能部分11～16的硬件或软件(程序)或这两者而进行。在上述各功能部分由程序构成的情况下，控制单元10所具有的运算处理装置作为执行构成上述各功能部分的程序的计算机而动作。

控制单元10，首先取得从车辆侧输入的车辆要求转矩TC和车辆要求输出PC的信息(步骤#01)。此外，控制单元10取得由车速传感器Se4检测出的车速信息(步骤#02)。之后，控制单元10利用发动机动作点决定部11决定发动机动作点(步骤#03)。

此外，控制单元10利用MG1动作点决定部12决定MG1动作点(步骤#04)，利用MG2动作点决定部13决定MG2动作点(步骤#05)。此处，在进行先前说明的EV模式下的起动时，MG2动作点成为有意义的值。

接着，检查异常检测部15中的检测状态(步骤#06)。然后，在异常检测部15中为没有检测出异常的正常状态时(步骤#06，否)，作为先前决定的动作点的决定动作点直接作为控制动作点(步骤#8-3)。即，对于电动机-发电机MG2在正常状态下被允许的全部动作点被允许，当然也允许再生。

另一方面，在异常检测部15中为检测出异常的状态时(步骤#06，是)，判断决定动作点是否是在旋转电机控制图表中转矩限制区域AL内的动作点(步骤#07)。然后，在决定动作点位于转矩限制范围AL内的情况下(步骤#07，是)，对决定动作点进行了转矩限制(使转矩为0)的限制动作点成为控制动作点(步骤#8-2)。结果，作为电动机工作的电动机-发电机MG2的再生被禁止。

在决定动作点不位于转矩限制范围AL内的情况下(步骤#07，否)，先前决定的决定动作点直接成为控制动作点(步骤#8-1)。结果，作为电动机工作的电动机-发电机MG2的再生被允许。

在这些处理结果后，控制单元10对上述发动机和电动机-发电机MG1、MG2以求得的控制动作点实施控制。

如上所述，在与电压变换部4有关的部件发生异常，实际上电压变换部4停止的状态下，仅在旋转速度极低的区域允许第二电动机-发电机MG2的再生，由此能够良好地进行坡道起动。

2.第二实施方式

接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的混合动力驱动装置H，也是在一定的条件下，允许混合动力驱动装置MG2的再生动作。图9中表示该第二实施方式的混合动力车辆用驱动装置H的系统结构。进一步，图10中表示的是表示该第二实施方式的电动机-发电机的旋转速度与转矩的关系的图表，图11表示该混合动力车辆用驱动装置H的控制方法的流程图，这些附图与第一实施方式的图2、图7(b)、图8分别相当。

在以下的说明中，主要说明与第一实施方式的不同点。

在第一实施方式中，如先前基于图7(b)等所说明的那样，旋转速度下限阈值RSL1和旋转速度上限阈值RSH2均为同一固定值。即，无论对电动机-发电机MG2要求的转矩的大小是多少，以规定的旋转速度阈值，决定能够产生正转矩的区域和能够产生负转矩的区域。

但是，本发明，为了防止施加于平滑电容器4f的电压超过耐压，如先前所说明的那样，如果通过电动机-发电机进行再生动作而产生的发电量，与由电动机-发电机MG2的旋转产生的旋转电机损失和由频率变换部5的频率变换产生的频率变换损失的合计损失相抵，则能够保护平滑电容器4f。另一方面，考虑再生时的情况，则在电动机-发电机MG2中，旋转速度和转矩的积为电量。于是，在特定的动作状态下能够允许的再生允许旋转速度N，在令该时刻所要求的转矩为要求转矩T，并且令合计损失为P时，能够根据N＝P/T而求出。在该情况下，要求转矩越大再生允许旋转速度越小。此处，根据加速踏板的踏下量、制动的踏下量等的不同，当然要求转矩也不同。

于是，在该第二实施方式中，根据预先明确的合计损失和要求转矩求取再生允许旋转速度。

如图9所示，在本实施方式的混合动力驱动装置H中，在控制单元10内，代替第一实施方式的存储部14，设置有再生允许旋转速度计算部14’。该再生允许旋转速度计算部14’，基于由电动机-发电机MG2的旋转产生的旋转电机损失和由频率变换部5的频率变换产生的频率变换损失的合计损失P以及要求转矩T，求取再生允许旋转速度N。此处，合计损失P是预先求得的值。而且，作为要求转矩T，使用对于电动机-发电机MG2作为控制动作点被求出的指令值，能够求取再生允许旋转速度N。

在控制单元10内设置的其它功能部11、12、13、15、16与先前说明的部件相同。

在图10中示意性地以同样的虚线表示将如上所述求得的再生允许旋转速度N用作旋转速度下限阈值RSL1、旋转速度上限阈值RSH2时的图表。结果，随着转矩的绝对值变大，这些旋转速度下限阈值RSL1、旋转速度上限阈值RSH2成为接近0的值。

图11中表示采用该结构时的流程图。该流程与图8所说明的流程相比较，步骤#7-1、#7-2不同。在步骤#7-1中，再生允许旋转速度计算部14’使用要求转矩T、合计损失P求取再生允许旋转速度N。在图11所示的例子中，将要求转矩记为“电动机转矩指令”，将合计损失记为“电动机逆变损失”。对于这样求得的再生允许旋转速度N，与该要求转矩对应的低旋转速度侧的区域(要求转矩为正的情况)、高旋转速度侧的区域(要求转矩为负的情况)被决定为转矩限制区域。

于是，在步骤#7-2中，进行在该转矩限制区域内是否存在动作点的判断，能够实现良好的行驶状态。

3.其它实施方式

(1)在之前说明的第一实施方式和第二实施方式中，表示了本发明的旋转电机控制系统的应用对象为具有旋转电机和其它驱动源(例如发动机)的混合动力驱动装置的例子。

但是，本发明的结构能够应用于具有下述部分的装置：直流电源；旋转电机，其用于驱动车辆；频率变换部，介于直流电源与旋转电机之间，在旋转电机动力运行时将直流电源的输出变换为交流，在旋转电机再生时将来自旋转电机的输出变换为直流；以及电压变换部，其介于直流电源与频率变换部之间，基于根据旋转电机要求的要求转矩设定的升压指令值，对直流电源的输出进行升压。代表性的能够举出电动汽车。此外，也能够应用于一电动机串联方式、并联方式的混合动力车辆。

(2)在上述实施方式中，表示了下述情况：异常检测部，在基于升压指令对直流电源的电压进行升压而得到的升压电压没有成为期望的电压的情况下，检测为发生需要停止电压变换部的异常，但是，电压变换部的停止也可以基于频率变换部的故障、升压控制用的控制单元内的处理部的故障、包含检测升压后的电压的电压传感器Se8的电路的异常、电抗器的过热、升压电路上臂的温度的异常等而执行。

(3)在上述实施方式中，依据预先保存的图表判断允许再生的区域或限制转矩的区域，但是，旋转速度上限阈值和旋转速度下限阈值是依据车辆状态的值，因此，也可以采用作为预先求得的数值或运算出的数值而得到旋转速度上限阈值和旋转速度下限阈值，从而完成再生的允许和转矩的限制的结构。

另一方面，使旋转速度上限阈值和旋转速度下限阈值为绝对值相同的值，但是如先前所述，也能够使其成为固定值或依据要求转矩可变的值，因此能够以不同的设定方法设定两阈值。

(4)在上述实施方式中，举例表示了差动齿轮装置为具有太阳齿轮s、支架ca和环形齿轮r这3个旋转部件的单小齿轮型的行星齿轮机构的情况。但是，本发明的差动齿轮装置的结构并不限定于此。于是，例如，差动齿轮装置为双小齿轮型的行星齿轮机构或使用相互啮合的多个锥齿轮的差动齿轮机构等的其它差动齿轮机构的结构也是合适的。此外，差动齿轮装置并不限定于具有3个旋转部件，具有4个以上的旋转部件的结构也是合适的。在该情况下，采用下述结构：对于从4个以上的旋转部件中选择的3个旋转部件，依据旋转速度的顺序称为第一旋转部件、第二旋转部件和第三旋转部件，第一旋转电机与第一旋转部件连接，输入部件与第二旋转部件连接，输出部件和第二旋转电机与第三旋转部件连接。另外，作为具有4个以上旋转部件的差动齿轮装置，例如能够使用使2组以上的行星齿轮机构的一部分的旋转部件间相互连结等的结构。

(5)在上述实施方式中，如图1所示，以下述结构的混合动力驱动装置H为例进行了说明：作为与差动齿轮装置的第三旋转部件(行星齿轮装置PG的环形齿轮r)一体旋转的输出部件的反向主动齿轮O，介于反转齿轮机构C和差动装置D之间并与车轮W连接，第二电动机-发电机MG2经由反转齿轮机构C与反向主动齿轮O和差动装置D连接。这样构成的混合动力驱动装置H在与发动机E连接的输入轴I的方向能够为较短的结构，因此能够适用于FF车辆、MR车辆、RR车辆等。但是，上述实施方式的混合动力驱动装置H的机构结构仅是一个例子，当然对于具有其它机构结构的混合动力驱动装置H也能够应用本发明。由此，例如，对于与发动机E连接的输入轴I、第一电动机-发电机MG1、作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG和第二电动机-发电机MG2配置在同轴上的FR车辆所适用的配置结构的混合动力驱动装置，也能够应用本发明。

产业上的可利用性

本发明能够适用于电动汽车、作为驱动力源具有发动机和旋转电机的混合动力车辆用的驱动装置。

Claims

1.一种旋转电机控制系统，其包括：

旋转电机，其用于驱动车辆；

频率变换部，其介于直流电源与所述旋转电机之间，在所述旋转电机动力运行时将所述直流电源的输出变换为交流，在所述旋转电机再生时将来自所述旋转电机的输出变换为直流；

电压变换部，其介于所述直流电源与所述频率变换部之间，基于根据所述旋转电机要求的要求转矩设定的升压指令值，对所述直流电源的输出进行升压；以及

转矩限制部，其限制所述旋转电机的转矩，

所述旋转电机控制系统其特征在于：

具有异常检测部，其对需要停止所述电压变换部的异常进行检测，

在该异常检测部检测出异常的情况下，

所述转矩限制部在所述旋转电机的旋转速度低于比0小的旋转速度下限阈值的区域中限制正转矩的产生，并且产生所述正转矩的区域被设定为所述旋转速度下限阈值以上的区域，

所述转矩限制部在所述旋转电机的旋转速度大于比0大的旋转速度上限阈值的区域中限制负转矩的产生，并且产生所述负转矩的区域被设定为所述旋转速度上限阈值以下的区域。

2.如权利要求1所述的旋转电机控制系统，其中，

在所述电压变换部与所述频率变换部之间具备平滑电容器，

将所述旋转速度下限阈值和所述旋转速度上限阈值设定为，在所述电压变换部已停止的状态下，在应该从所述旋转电机回到所述直流电源侧的电力在所述平滑电容器中被蓄电的情况下，能够将所述平滑电容器的电压维持在耐压电压以下的阈值。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机驱动系统，其中，

将所述旋转速度下限阈值和所述旋转速度上限阈值设定为，通过再生，所述旋转电机产生与由所述旋转电机的旋转产生的旋转电机损失和由所述频率变换部的频率变换产生的频率变换损失的合计损失相抵的电力的阈值。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机驱动系统，其中，

所述旋转速度下限阈值和所述旋转速度上限阈值为固定值。

5.如权利要求3所述的旋转电机驱动系统，其中，

所述旋转速度下限阈值和所述旋转速度上限阈值为固定值。

6.如权利要求1或2所述的旋转电机控制系统，其中，

基于由所述旋转电机的旋转产生的旋转电机损失和由所述频率变换部的频率变换产生的频率变换损失的合计损失与所述要求转矩的关系，可变地设定所述旋转速度下限阈值和所述旋转速度上限阈值。

7.如权利要求1或2所述的旋转电机控制系统，其中，

在所述旋转电机产生正转矩，所述旋转电机的旋转速度为所述旋转速度下限阈值以上的状态下，允许所述旋转电机输出从0到正侧最大转矩，

在所述旋转电机产生负转矩，所述旋转电机的旋转速度为所述旋转速度上限阈值以下的状态下，允许所述旋转电机输出从0到负侧最大转矩。

8.如权利要求3所述的旋转电机控制系统，其中，

9.如权利要求4所述的旋转电机控制系统，其中，

10.如权利要求5所述的旋转电机控制系统，其中，

11.一种车辆驱动系统，

其具有权利要求1～10中任一项所述的旋转电机控制系统，并且

作为所述旋转电机具有第一旋转电机和第二旋转电机，

具有对从所述第一旋转电机和所述第二旋转电机以外的驱动源产生的驱动力进行分配的动力分配机构，由所述动力分配机构分配的一方的驱动力被传递至车轮，另一方的驱动力被传递至所述第一旋转电机，并且，由所述第二旋转电机产生的驱动力被传递至所述车轮。

12.如权利要求11所述的车辆驱动系统，其中，

所述动力分配机构包括依据旋转速度的顺序具有第一旋转部件、第二旋转部件和第三旋转部件的差动齿轮装置，

所述第一旋转电机与所述第一旋转部件连接，所述旋转电机以外的驱动源与所述第二旋转部件连接，所述第二旋转电机和所述第三旋转部件与车轮连接。

13.如权利要求11或12所述的车辆驱动系统，其中，

在仅由所述第二旋转电机的输出转矩行驶的电动行驶模式中，随着所述异常检测部检测出异常，执行所述转矩限制部的转矩限制。