CN106427599B - 电动车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在混合动力车辆制动时蓄电器处于不能对再生电力进行充电的状态下也能实现高NV性能的混合动力车辆的控制装置。混合动力车辆具备：内燃机；通过内燃机的动力来进行发电的第1电动发电机(MG1)；蓄电器；通过来自蓄电器及MG1的至少一方的电力供给来驱动的第2电动发电机(MG2)；和对MG2作为电动机而执行动作时的MG2的输入电压进行升压的升压器。混合动力车辆的控制装置在混合动力车辆制动时通过使MG2作为发电机来工作而得到的再生电力将MG1作为电动机来驱动，使MG1的负载为内燃机时，进行控制使得MG1在由升压器对MG1的输入电压进行升压而扩大了的MG1的可运转范围内的低效率的工作点驱动。

Description

电动车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及电动车辆的控制装置。
背景技术
在专利文献1中，记载了一种电动汽车用再生制动装置，在电池被充满电时通过控制装置使施加于驱动电动机的电压减少从而使电流增加。由于电流的增加，从而驱动电动机的铜损以及逆变器内的电阻所引起的损耗增加，产生的电力成为焦耳热而被消耗。此外，为了将该产生的热进行散热，具备散热器、冷却泵以及冷却风扇。根据该装置，在不能将再生电力返还到电池的大致充满电时，能够使所产生的电力在驱动电动机内部发热、消耗，补充不足的再生制动力。
此外，在专利文献2中，记载了一种混合动力电动汽车用再生控制装置，其构成为具备：被车辆所搭载的发动机驱动的电动机发电机；通过电动机发电机所发电的电力而被充电的电池；构成为从电池或电动机发电机接受电力供给来产生驱动力并且能够对车辆进行再生制动的驱动用电动机；和在再生制动时电池的端子电压超过第一规定值时，将从驱动用电动机输出的再生电力的一部分提供给电动机发电机来驱动发动机的发动机反向驱动单元(逆变器控制器)。根据该装置，即使在不能将再生电力全部充电到电池的情况下也能够继续再生制动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP专利第3156340号公报
专利文献2：JP特开2006-280161号公报
专利文献3：JP专利第3505826号公报
专利文献4：JP专利第5324015号公报
专利文献5：JP特开2014-103771号公报
专利文献6：JP特开2010-143511号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述说明的专利文献1所记载的装置在电池大致充满电时，通过将驱动电动机输入电压控制得比通常低从而流经驱动电动机的电流增加，由于电流的增加从而驱动电动机发热，由此进行电力消耗。这样，在该装置中，通过增加驱动电动机的发热量来消耗剩余的再生电力。因此，需要由驱动电动机单体来消耗再生电力的剩余量。
另一方面，在上述说明的专利文献2所记载的装置中，即使在不能将再生电力全部充电到电池的情况下，也继续再生制动，因此将从驱动用电动机输出的再生电力的一部分提供给电动机发电机来驱动发动机。此外，若在再生制动时电池的端子电压上升，则为了消耗剩余的再生电力，通过使发动机的转速上升从而使发动机负荷增大。但是，由于若发动机的转速上升则噪音以及振动变大，因此NV(Noise Vibration，噪音振动)性能下降。
本发明的目的在于，提供一种即使在混合动力车辆的制动时蓄电器处于不能对再生电力进行充电的状态下也能够实现高NV性能的混合动力车辆的控制装置。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，技术方案1所记载的发明是一种混合动力车辆的控制装置(例如后述的实施方式中的控制器部103)，所述混合动力车辆具备：
内燃机(例如后述的实施方式中的发动机ENG)；
通过所述内燃机的动力来进行发电的第1电动发电机(例如后述的实施方式中的第1电动发电机MG1)；
蓄电器(例如后述的实施方式中的高压电池BATh)；
通过来自所述蓄电器以及所述第1电动发电机的至少一方的电力供给来驱动的第2电动发电机(例如后述的实施方式中的第2电动发电机MG2)；和
对所述第2电动发电机作为电动机而执行动作时的所述第2电动发电机的输入电压进行升压的升压器(例如后述的实施方式中的VCU101)，
所述控制装置进行控制，使得：在所述混合动力车辆制动时通过使所述第2电动发电机作为发电机进行工作而得到的再生电力将所述第1电动发电机作为电动机来进行驱动，设所述第1电动发电机的负载为所述内燃机时，所述第1电动发电机在通过所述升压器对所述第1电动发电机的输入电压进行升压而扩大了的所述第1电动发电机的可运转范围内的低效率的工作点进行驱动。
技术方案2所记载的发明在技术方案1所记载的发明中，
将所述第1电动发电机作为电动机来进行驱动时，进行所述第1电动发电机的增强磁场控制。
技术方案3所记载的发明在技术方案1或2所记载的发明中，
通过所述升压器而升压的所述第1电动发电机的输入电压，是在基于能够提供给所述第1电动发电机的最大电流的制约以及基于施加于所述第1电动发电机的电压的制约的范围内能够取得的最大的电压。
技术方案4所记载的发明在技术方案3所记载的发明中，
通过所述升压器而升压的所述第1电动发电机的输入电压，基于由所述第1电动发电机反向驱动的所述内燃机的目标转速以及所述第1电动发电机中的消耗电力来决定。
技术方案5所记载的发明在技术方案1～4中任一项所记载的发明中，
根据所述再生电力的大小来决定是否使所述第1电动发电机在所述低效率的工作点进行运转。
发明效果
根据技术方案1的发明，通过对第1电动发电机的输入电压进行升压，从而能够扩大第1电动发电机的可运转范围。若在该扩大了的可运转范围内的低效率的工作点对第1电动发电机进行驱动，则能够增大第1电动发电机的电流的振幅，因此能够提高第1电动发电机中的消耗电力。若提高第1电动发电机中的消耗电力，则能够将由第1电动发电机反向驱动的内燃机的转速抑制得较低。这样，能够降低伴随内燃机的旋转的噪音以及振动，因此能够不降低制动力地提高混合动力车辆的NV(Noise Vibration)性能。此外，通过抑制内燃机的转速，能够降低对内燃机的负荷。
根据技术方案2的发明，通过进行第1电动发电机的增强磁场控制从而d轴电流成为较大的正的值，因此第1电动发电机的输出效率下降，主要由铜损引起的发热量增加。结果，第1电动发电机中的电力消耗增大。此外，通过进行第1电动发电机的增强磁场控制，从而能够抑制第1电动发电机的推力方向的转子的变动。
根据技术方案3的发明，由升压器升压后的第1电动发电机的输入电压越大则越能够提高第1电动发电机中的消耗电力，因此作为该输入电压，期望为在基于能够提供给第1电动发电机的最大电流的制约以及基于施加于第1电动发电机的电压的制约的范围内能够取得的最大的电压。
根据技术方案4的发明，通过升压器而升压的第1电动发电机的输入电压期望基于由第1电动发电机反向驱动的内燃机的目标转速以及第1电动发电机中的消耗电力来决定。
根据技术方案5的发明，若根据第2电动发电机所产生的再生电力的大小来决定是否使第1电动发电机在低效率的工作点进行运转，则能够高效率地消耗再生电力。
附图说明
图1是表示串联方式的HEV(混合动力车辆)的内部构成的框图。
图2是表示高压电池、VCU、第1逆变器、第2逆变器、第1电动发电机以及第2电动发电机的关系的电路图。
图3是表示在混合动力车辆的制动时，通过第2电动发电机所产生的再生电力而将第1电动发电机作为电动机进行驱动的情况下的能量的流动的说明图。
图4是表示在通过第2电动发电机所产生的再生电力将第1电动发电机作为电动机进行驱动而对发动机进行反向驱动时，进行低效率控制的情况与不进行低效率控制的情况下的第1电动发电机所消耗的电力与发动机的转速的位移的一例的说明图。
图5是表示在通过第2电动发电机所产生的再生电力将第1电动发电机作为电动机进行驱动而对发动机进行反向驱动时，进行低效率控制的情况与不进行低效率控制的情况下的第1电动发电机所消耗的电力与发动机的转速的关系的一例的说明图。
图6是表示dq轴电流向量空间中的电动发电机的工作点的基于电流的制约和基于电压的制约的图。
图7是表示进行增强磁场控制前后的电动发电机的工作点的转移的图。
图8是表示进行低效率控制时的电动发电机的目标工作点与最大电流Imax的恒流圆的关系的一例的图。
图9是表示进行低效率控制时的电动发电机的目标工作点与最大电流Imax的恒流圆的关系的其他例的图。
图10是表示控制器部对电动发电机的目标工作点以及目标V2电压进行计算时的步骤的流程图。
图11是表示选择了B档(B range)的情况以及选择了D档的情况下的混合动力车辆的下坡时的位移的说明图。
图12是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形1下的消耗方式的说明图。
图13是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形2下的消耗方式的说明图。
图14是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形3下的消耗方式的说明图。
图15是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形4下的消耗方式的说明图。
图16是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形5下的消耗方式的说明图。
图17是表示在混合动力车辆的制动时第2电动发电机所产生的再生电力的情形6下的消耗方式的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
HEV(Hybrid Electrical Vehicle：混合动力电动汽车)具备电动发电机以及发动机，根据车辆的行驶状态通过电动发电机以及/或者发动机的驱动力来行驶。在HEV中，大致分为串联(series)方式和并联(parallel)方式这2种。串联方式的HEV通过电动发电机的动力来行驶。发动机主要用于发电，通过发动机的动力而由其他的电动发电机发电的电力被充电到电池中或被提供给电动发电机。另一方面，并联方式的HEV通过电动发电机以及发动机的任意一方或双方的驱动力来行驶。
(构成)
图1是表示串联方式的HEV的内部构成的框图。如图1所示，串联方式的HEV(以下称作“混合动力车辆”)具备：发动机ENG、第1电动发电机MG1、第2电动发电机MG2、高压电池BATh、转换器CONV、低压电池BAT1、VCU(Voltage Control Unit，电压控制单元)101、第1逆变器INV1、第2逆变器INV2、电动伺服制动器ESB和控制器部103。另外，图1中的粗实线表示机械连结，双重点线表示电力布线，细实线表示控制信号。
发动机ENG将第1电动发电机MG1作为发电机进行驱动。此外，发动机ENG还作为在混合动力车辆的制动时作为电动机而执行动作的第1电动发电机MG1的负载而发挥作用。第1电动发电机MG1通过发动机ENG的动力而被驱动，产生电力。此外，第1电动发电机MG1在混合动力车辆的制动时能够作为电动机而执行动作。第2电动发电机MG2通过来自高压电池以及第1电动发电机MG1的至少一方的电力供给而作为电动机来执行动作，产生用于所述混合动力车辆行驶的动力。由第2电动发电机MG2产生的转矩经由减速器D被传递到驱动轮W。此外，第2电动发电机MG2在混合动力车辆的制动时作为发电机而执行动作。
高压电池BATh具有串联连接的多个蓄电单元，例如提供100～200V的高电压。蓄电单元例如是锂离子电池、镍氢电池。转换器CONV将高压电池BATh的直流输出电压维持直流不变进行降压。低压电池BATl对由转换器CONV降压后的电压进行蓄电，例如将12V的恒压提供给辅机105所包含的电气安装件107。
VCU101对第2电动发电机MG2作为电动机而执行动作时的第2电动发电机MG2的输入电压进行升压。此外，VCU101对在混合动力车辆的制动时第2电动发电机MG2作为发电机而执行动作时的第2电动发电机MG2的输出电压进行升压。另外，在对第2电动发电机MG2的输出电压进行升压时，使用高压电池BATh的输出。进而，VCU101对在混合动力车辆的制动时由第2电动发电机MG2进行发电并被变换为直流的电力、通过发动机ENG的驱动从而第1电动发电机MG1进行发电并被变换为直流的电力进行降压。由VCU101降压后的电力被提供给辅机105所包含的电动空调压缩机109、或被充电到高压电池BATh中。
图2是表示高压电池BATh、VCU101、第1逆变器INV1、第2逆变器INV2、第1电动发电机MG1以及第2电动发电机MG2的关系的电路图。如图2所示，VCU101通过以高压电池BATh所输出的V1电压为输入电压对2个开关元件进行接通断开切换动作，从而将输出侧的V2电压升压为比V1电压高的电压。另外，VCU101的2个开关元件不进行接通断开切换动作时的V2电压与V1电压相等。
第1逆变器INV1将通过发动机ENG的驱动从而由第1电动发电机MG1发电的交流电压变换为直流电压。此外，第1逆变器INV1将在混合动力车辆的制动时由第2电动发电机MG2发电并由第2逆变器INV2变换得到的直流电压变换为交流电压而向第1电动发电机MG1提供3相电流。第2逆变器1NV2将直流电压变换为交流电压而向第2电动发电机MG2提供3相电流。此外，第2逆变器INV2在混合动力车辆的制动时将由第2电动发电机MG2发电的交流电压变换为直流电压。
电动伺服制动器ESB通过根据混合动力车辆的驾驶者对制动踏板的操作而被控制的油压，对混合动力车辆进行制动。
控制器部103进行第1逆变器INV1、第2逆变器INV2、VCU101、发动机ENG、电动伺服制动器ESB以及辅机105的控制。控制器部103的详细内容在后面叙述。
(作用)
在本实施方式中，在混合动力车辆的制动时，利用使第2电动发电机MG2作为发电机来进行工作的再生制动。但是，在由于高压电池BATh充满电，从而不能将第2电动发电机MG2产生的再生电力充电到高压电池BATh的情况下，通过该再生电力将第1电动发电机MG1作为电动机来进行驱动，将第1电动发电机MG1的负载设为发动机ENG。图3是表示在混合动力车辆的制动时，通过第2电动发电机MG2所产生的再生电力而将第1电动发电机MG1作为电动机进行驱动的情况下的能量的流动的说明图。
在本实施方式中，如图3所示，使第1电动发电机MG1进行动力运转对发动机ENG进行反向驱动时，VCU101对施加于第1电动发电机MG1的V2电压进行升压，并进行增强磁场控制使得第1电动发电机MG1的d轴电流成为较大的正的值，由此在低效率的工作点驱动第1电动发电机MG1。另外，通过对施加于第1电动发电机MG1的V2电压进行升压，从而第1电动发电机MG1的可运转范围扩大。此外，在进行了增强磁场控制的第1电动发电机MG1中，输出效率下降，主要由铜损引起的发热量增加。在以下的说明中，将施加于进行动力运转的第1电动发电机MG1的V2电压的升压与第1电动发电机MG1的增强磁场控制统称为“低效率控制”。
图4是表示在通过第2电动发电机MG2所产生的再生电力将第1电动发电机MG1作为电动机来进行驱动而对发动机ENG进行反向驱动时，进行低效率控制的情况与不进行低效率控制的情况下的第1电动发电机MGI所消耗的电力与发动机ENG的转速的位移的一例的说明图。此外，图5是表示在通过第2电动发电机MG2所产生的再生电力将第1电动发电机MG1作为电动机来进行驱动而对发动机ENG进行反向驱动时，进行低效率控制的情况与不进行低效率控制的情况下的第1电动发电机MG1所消耗的电力与发动机ENG的转速的关系的一例的说明图。如图4所示，进行低效率控制的情况下第1电动发电机MG1所消耗的电力量较大，发动机ENG的转速(发动机转速)Ne被抑制得较低。例如，如图5所示，为了由第1电动发电机MG1消耗电力量P3，若不进行低效率控制则需要将发动机转速Ne提升至NeT3，但若进行低效率控制则将发动机转速Ne提升至比NeT3低的NeT3′便足够。此外，若不进行低效率控制而第1电动发电机MG1对发动机ENG进行反向驱动，则在规定的转速与转矩(∝消耗电力/转速)下的运转区域中由于发动机ENG的谐振等会产生异响、振动，但若进行低效率控制则第1电动发电机MG1能够避开这种异响产生区域对发动机ENG进行反向驱动。
接着，对进行低效率控制的情况下的dq轴坐标上的以第1电动发电机MG1为代表的电动发电机的工作点以及施加于电动发电机的V2电压进行说明。
电动发电机的工作点的范围受能够提供给电动发电机的最大电流Imax和施加于电动发电机的电压制约。电动发电机的电流(Id、Iq)的振幅受最大电流Imax制约，因此需要满足式(1)。
【数学式1】
Id2+Iq2≤Imax2…(1)
此外，电动发电机的感应电压(Vdo、Vqo)由式(2)表示。
【数学式2】
其中，Ld、Lq：dq轴电感，ω：电动发电机的角速度，ψa：交链磁通量。
根据式(2)，dq感应电压(在d轴电枢产生的感应电压与在q轴电枢产生的感应电压的向量和的大小)Vo由式(3)表示。
【数学式3】
此时，若设图2所示的V2电压的限制电压为Vom(Vom由V2电压决定，关系式根据VCU101的控制的调制方式而变化)，则如式(4)所示，dq感应电压Vo需要为限制电压Vom以下。
【数学式4】
Vo≤Vom…(4)
即，根据式(3)和式(4)，电动发电机的工作点的范围中有基于电压的制约，因此需要满足式(5)。
【数学式5】
这样，电动发电机的动作的基于电流的制约由式(1)表示，式(1)通过图6所示的dq轴电流向量空间上的恒流圆的内部区域来表示。此外，电动发电机的动作的基于电压的制约由式(5)表示，式(5)通过图6所示的dq轴电流向量空间上的恒压椭圆的内部区域来表示。能够提供给电动发电机的电流的范围是满足式(1)且满足式(5)的范围，该范围用图6中绘制了阴影线的区域来表示。
另一方面，电动发电机的转矩T由式(6)表示。
【数学式6】
T＝Pn{ψaIq+(Ld-Lq)IdIq}…(6)
其中，Pn：电动发电机的极对数。
表示对该式(6)进行了变形的恒转矩曲线的数学式由式(7)表示。
【数学式7】
该式(7)是将Id＝ψa/(Lq-Ld)、Iq＝0设为渐近线的双曲线。
另外，在不进行低效率控制的电动发电机的工作点的控制中，进行例如相对于电流的转矩成为最大的最大转矩控制(工作点的恒转矩曲线的切线与电流向量正交的控制)、不仅考虑铜损还考虑了铁损等的损耗成为最小的最大效率控制(工作点与最大转矩控制相比为超前相位、即使d轴电流向负的方向移动的情况很多)。即，在图7所示的例子中，电动发电机在点线的圆圈标记所示的工作点进行驱动。
相对于此，在本实施方式中进行的低效率控制中，如图7所示进行增强磁场控制以使得电动发电机的d轴电流成为较大的正的值，并提高施加于电动发电机的V2电压，由此使电动发电机的工作点移动以使电动发电机的电流(Id、Iq)的振幅增大。作为电动发电机的负载的发动机的反向驱动所需要的转矩根据与伴随发动机转速Ne、温度等而发生变化的油粘度等相应的摩擦来决定，但定性来说，该转矩较小时恒转矩曲线接近于渐近线，因此容易使d轴电流向正的方向移动。此外，在V2电压的限制电压Vom较大、且电动发电机的角速度ω较小时，恒压椭圆的面积变大，因此容易使电动发电机的电流(Id、Iq)的振幅增大。因此，只要适当地控制V2电压的限制电压Vom以及电动发电机的角速度ω，便能够高效率地进行电动发电机的低效率控制。
在此，电动发电机的角速度ω是与作为电动发电机的负载的发动机ENG的转速Ne成比例的值。为了抑制发动机ENG的反向驱动所产生的噪音以及振动，期望避开低旋转以及异响产生区域中的运转，而在本实施方式中，通过进行低效率控制从而能够使发动机的反向驱动低速化，若使发动机的反向驱动低速化则电动发电机的角速度ω也变小。因此，为了减小电动发电机的角速度ω，控制限制电压Vom即控制V2电压很重要。
在此，若设根据VCU101中的开关动作控制的调制方式来决定的常数为k，则可以提供式(8)。
【数学式8】
Vom＝kV2…(8)
进而，若设发动机ENG的目标转速为Ne_c，设从目标转速Ne_c换算的电动发电机的目标角速度为ω_c，则图6所示的恒压椭圆由式(9)表示。
【数学式9】
若设根据目标转速Ne_c决定的发动机ENG的反向驱动转矩为T_c，则恒转矩曲线由式(10)表示。
【数学式10】
此外，进行低效率控制的情况下的电动发电机中的基于铜损的消耗电力P_c由式(11)表示。
【数学式11】
P_c＝Ra(Id2+Iq2)…(11)
其中，Ra：电动发电机的相绕组电阻。
式(10)与式(11)的交点是基于这2式的四次方程式的解，可以代数求解，但若电动发电机为反凸极型，则如图7所示，在动力运转时q轴电流成为最大的解(Id_c，Iq_c)、在再生时q轴电流成为最小的解(Id_c，Iq_c)作为用于进行低效率控制时的电动发电机满足消耗电力P_c的dq电流来表示。
上述交点(Id_c，Iq_c)满足式(1)时，即如图8所示“Id_c2+Iq_c2≤Imax2”时，进行低效率控制时的电动发电机的目标工作点不受最大电流Imax的恒流圆制约，而受到目标恒压椭圆制约。因此，需要用于提供以该交点为工作点的电流向量的V2电压。此时的V2电压是在基于最大电流hnax的恒流圆的制约以及基于目标恒压椭圆的制约的范围内能够取得的最大的电压、即目标V2电压V2_c。
另一方面，上述交点(Id_c，Iq_c)不满足式(1)时，即如图9所示“Id_c2+Iq_c2＞Imax2”时，进行低效率控制时的电动发电机的目标工作点受到最大电流Imax的恒流圆制约。在该情况下，由于不能在目标工作点(Id_c，Iq_c)驱动电动发电机，因此在满足式(1′)的目标工作点(Id_i，Iq_i)进行驱动最佳。
Id_i2+Iq_i2＝Imax2…(1′)
式(1′)表示恒流圆的圆周，变更后的目标工作点(Id_i，Iq_i)表示为式(10)与式(1′)的交点。式(10)与式(1′)的交点是基于这2式的四次方程式的解，可以代数求解，但若电动发电机为反凸极型，则如图9所示，在动力运转时q轴电流成为最大的解(Id_i，Iq_i)、在再生时q轴电流成为最小的解(Id_i，Iq_i)作为用于进行低效率控制时的电动发电机最大限度地消耗电力的dq电流来表示。由该交点所表示的电动发电机的变更后的目标工作点受到变更后的目标恒压椭圆制约。因此，需要用于提供以该交点为工作点的电流向量的V2电压。此时的V2电压是在基于最大电流Imax的恒流圆的制约以及基于目标恒压椭圆的制约的范围内能够取得的最大的电压、即目标V2电压V2_c。
目标V2电压V2_c通过对式(9)进行了变形的式(9′)来表示。
【数学式12】
如图8所示电动发电机的目标工作点(Id_c，Iq_c)不受电流的制约时，向式(9′)的(Id，Iq)中代入(Id_c，Iq_c)，根据式(12)来计算目标V2电压V2_c。
【数学式13】
此外，如图9所示电动发电机的目标工作点(Id_c，Iq_c)受到电流的制约时，向式(9′)的(Id，Iq)中代入(Id_i，Iq_i)，根据式(13)来计算目标V2电压V2_c。
【数学式14】
进而，V2电压需要为能够施加于电动发电机的最大电压Vmax以下，因此在根据式(12)或式(13)计算出的目标V2电压V2_c超过最大电压Vmax的情况下，对目标V2电压V2_c设定式(14)。
【数学式15】
V2_c＝Vmax…(14)
另外，对于根据式(13)或式(14)得到的目标V2电压V2_c而言，由于通过低效率控制不能处理所希望的消耗电力P_c，因此由电动伺服制动器ESB对消耗不完的部分的电力进行消耗。
接着，对控制器部103所进行的电动发电机的目标工作点以及目标V2电压的计算方法进行说明。图10是表示控制器部103对电动发电机的目标工作点以及目标V2电压进行计算时的步骤的流程图。如图10所示，控制器部103在混合动力车辆的制动时基于制动踏板的踏力等来导出对发动机ENG进行反向驱动的电动发电机所要求的消耗电力(步骤S101)。接着，控制器部103对与在步骤S101导出的要求消耗电力相应的发动机ENG的目标转速Ne_c进行计算(步骤S103)。接着，控制器部103对从在步骤S103计算出的目标转速Ne_c换算的电动发电机的目标角速度ω_c进行计算(步骤S105)。
接着，控制器部103基于与根据在步骤S103计算出的发动机ENG的目标转速Ne_c而决定的发动机ENG的反向驱动转矩T_c相应的恒转矩曲线(式(10)、和进行低效率控制的情况下的电动发电机中的基于铜损的消耗电力P_c(式(11))，来计算电动发电机的目标工作点(Id_c，Iq_c)(步骤S107)。接着，控制器部103判断在目标工作点(Id_c，Iq_c)驱动了电动发电机的情况下的电流的振幅是否为能提供给该电动发电机的最大电流Imax以下(Id_c2+Iq_c2≤Imax2)(步骤S109)，若是Id_c2+Iq_c2≤Imax2则前进到步骤S111，若是Id_c2+Iq_c2＞Imax2则前进到步骤S121。
在步骤S111中，控制器部103将电动发电机的目标工作点决定为在步骤S107计算出的目标工作点(Id_c，Iq_c)。接着，控制器部103根据式(12)来计算目标V2电压V2_c(步骤S113)。接着，控制器部103判断在步骤S113计算出的目标V2电压V2_c是否为能施加于电动发电机的最大电压Vmax以下(V2_c≤Vmax)(步骤S115)，若是V2_c≤Vmax则前进到步骤S117，若是V2_c＞Vmax则前进到步骤S119。
在步骤S117中，控制器部103将目标V2电压V2c决定为在步骤S113中根据式(12)计算出的值。此外，在步骤S119中，控制器部103取消在步骤S113中根据式(12)计算出的值，将目标V2电压V2c决定为最大电压Vmax。
另一方面，在步骤S121中，控制器部103将电动发电机的目标工作点变更为同一恒转矩曲线(式(10))上的满足“Id_i2+Iq_i2＝Imax2”的条件的目标工作点(Id_i，Iq_i)。接着，控制器部103根据式(13)来计算目标V2电压V2_c(步骤S123)。接着，控制器部103判断在步骤S123计算出的目标V2电压V2_c是否为能施加于电动发电机的最大电压Vmax以下(V2_c≤Vmax)(步骤S125)，若是V2_c≤Vmax则前进到步骤S127，若是V2_c＞Vmax则前进到步骤S119。在步骤S127中，控制器部103将目标V2电压V2_c决定为在步骤S123中根据式(13)计算出的值。
如上所述，在本实施方式中，在混合动力车辆的制动时通过第2电动发电机MG2所产生的再生电力使第1电动发电机MG1进行动力运转而对发动机ENG进行反向驱动时，VCU101将施加于第1电动发电机MG1的V2电压升压至目标V2电压V2_c，进行第1电动发电机MG1的增强磁场控制，由此来进行第1电动发电机MG1的低效率控制。进行该低效率控制时，通过将施加于第1电动发电机MG1的V2电压升压至目标V2电压V2_c，从而能够扩大受V2电压制约的第1电动发电机MG1的可运转范围。在该情况下，能够增大电动发电机的电流(Id、Iq)的振幅，因此能够提高第1电动发电机MG1中的消耗电力。若这样能够通过进行低效率控制来提高第1电动发电机MG1中的消耗电力，则如图4以及图5所示，与不进行低效率控制的情况相比能够将由第1电动发电机MG1反向驱动的发动机ENG的转速抑制得较低。这样，能够降低伴随发动机ENG的旋转的噪音以及振动，因此能够在实现与不进行低效率控制的情况相同的制动力的同时，提高混合动力车辆的NV(Noise Vibration)性能。此外，通过抑制发动机ENG的转速，能够降低对发动机ENG的负荷。
此外，在进行低效率控制的第1电动发电机MG1中，通过进行增强磁场控制使得工作点的d轴电流成为较大的正的值，从而输出效率下降，主要由铜损引起的发热量增加。结果，第1电动发电机MG1中的电力消耗增大。此外，通过进行第1电动发电机MG1的增强磁场控制，从而能够抑制第1电动发电机MG1中的推力方向的转子的变动。另外，在进行增强磁场控制的第1电动发电机MG1中，由于未图示的电枢所产生的磁通量在加强磁铁励磁的方向上发挥作用，因此不易发生磁铁减磁。磁铁的减磁耐力在高温时虽然下降，但若进行增强磁场控制则即使第1电动发电机MG1的线圈、磁铁成为高温，也对磁铁不施加反磁场而是施加着磁的方向的磁场。因此，在进行增强磁场控制的第1电动发电机MG1中，磁铁减磁的耐性提高。
此外，由于由VCU101升压后的V2电压越大越能够提高第1电动发电机MG1中的消耗电力，因此作为目标V2电压V2_c，期望为能够取得的最大的V2电压。所谓能够取得的最大的目标V2电压V2_c，在图8所示的情况下是用于在目标恒压椭圆与恒转矩曲线相交的目标工作点驱动第1电动发电机MG1的V2电压，在图9所示的情况下是用于在受到最大电流Imax的恒流圆制约的变更后的目标工作点驱动第1电动发电机MG1的V2电压。
但是，若由第1电动发电机MG1对发动机ENG以低转速进行反向驱动，则由于以发动机转矩变动为原因的机械系扭转谐振、发动机悬架系谐振等而产生低频率隆隆声(几十Hz～一百几十Hz)，因此即使在反向驱动时发动机ENG的转速也需要保持为比图5所示的最低Ne条件高的转速。因此，在第1电动发电机MG1所要求的消耗电力较小的情况下，发动机ENG的转速保持为比最低Ne条件高的转速，因此目标V2电压V2_c不必一定是最大值。这样，通过将目标V2电压V2_c决定为适当的值，能够进一步提高NV性能。
[实施例1：下坡时的低效率控制的实施]
在图1所示的混合动力车辆中，作为通过变速杆111的位置来选择的变速档位，设置有与停车档位对应的“P档”、与空档位对应的“N档”、与后退行驶档位对应的“R档”、与第1前进行驶档位对应的“D档”、和与第2前进行驶档位对应的“B档”。D档以及B档都是作为变速档位的前进行驶档位。D档用于通常行驶时(B档以外的行驶时)。B档是在驾驶者期望增加混合动力车辆的再生量的情况下使再生量比D档时更大的变速档位。因此，在混合动力车辆的下坡时，控制器部103进行用于获得比D档时更大的再生量的控制。
图11是表示选择了B档的情况以及选择了D档的情况下的混合动力车辆的下坡时的位移的说明图。如图11所示，若混合动力车辆在平地行驶时临近下坡、加速踏板被回位(AP开度←0)，则通过进行了动力运转的第2电动发电机MG2进行再生驱动从而在混合动力车辆中制动力发挥作用。此时，若高压电池BATh为充满电，则由第2电动发电机MG2产生的再生电力被提供给第1电动发电机MG1，控制器部103进行控制使得第1电动发电机MG1进行以发动机ENG为负载的动力运转。
此时，若选择了D档，则控制器部103根据与路面坡度相应的要求消耗电力，不进行上述说明的低效率控制而对第1逆变器INV1进行控制，以使第1电动发电机MG1进行以发动机ENG为负载的动力运转。但是，若下坡的坡度较大，则通过发动机ENG的反向驱动，第1电动发电机MG1所消耗的电力不能获得足够的制动力，车速会增大。另一方面，若选择了B档，则控制器部103根据与路面坡度相应的要求消耗电力，进行上述说明的低效率控制，控制第1逆变器INV1以及VCU101以使第1电动发电机MG1进行以发动机ENG为负载的动力运转。此时，第1电动发电机MG1中的可消耗电力较大，因此即使下坡的坡度较大也能够维持固定的车速。
如上所述，根据本实施例，即使在混合动力车辆的下坡时高压电池BATh为充满电，若选择了B档则也会进行低效率控制，因此即使驾驶者不操作制动踏板(BP开度＝0)，也能够得到与路面坡度相应的制动力。
[实施例2：进行低效率控制的对象与实施条件]
在图1所示的混合动力车辆中，搭载了第1电动发电机MG1以及第2电动发电机MG2。此外，在混合动力车辆的制动时，利用使第2电动发电机MG2作为发电机来进行工作的再生制动。因此，上述说明的低效率控制不仅能够针对第1电动发电机MG1进行，还能够针对第2电动发电机MG2进行。若针对第2电动发电机MG2进行低效率控制，则第2电动发电机MG2的主要由铜损引起的发热量会增加，第2电动发电机MG2中的电力消耗发生。
以下，参照图12～图17，将在混合动力车辆的制动时第2电动发电机MG2所产生的再生电力的消耗方式根据再生电力的大小划分成6种情形来进行说明。另外，各情形下的再生电力的消耗控制由控制器部103来进行。在以下的说明中，所谓“辅机消耗电力”，是由图1所示的辅机105所消耗的电力。此外，所谓“电池能够接受的电力”，是图1所示的高压电池BATh中能够充电的电力。
<情形1>
再生电力≤辅机消耗电力
在情形1中，由于上述关系成立，因此辅机105消耗图12的箭头所示的再生电力。
<情形2>
辅机消耗电力≤再生电力≤[辅机消耗电力+电池能够接受的电力]
在情形2中，由于上述关系成立，因此将图13的箭头所示的再生电力当中的由辅机105未消耗完的部分的电力(电池充电电力Cbc)充电到高压电池BATh中。
<情形3>
[辅机消耗电力+电池能够接受的电力]≤再生电力≤[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力]
在情形3中，由于上述关系成立，因此通过第2电动发电机MG2的低效率控制来消耗图14的箭头所示的再生电力当中的由[辅机消耗+电池充电]未消耗完的部分的电力(MG2低效率控制消耗电力Cmg2)。
<情形4>
[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力]≤再生电力≤[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力+发动机反向驱动消耗电力]
在情形4中，由于上述关系成立，因此通过以发动机ENG为负载的不进行低效率控制的第1电动发电机MG1的动力运转来消耗图15的箭头所示的再生电力当中的由[辅机消耗+电池充电+MG2低效率控制消耗]未消耗完的部分的电力(发动机反向驱动消耗电力Ceng)。
另外，从基于发动机ENG的转速的NV性能的观点出发，情形4的再生电力的一部分也可以通过后述的情形5来消耗。
<情形5>
[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力+发动机反向驱动消耗电力]≤再生电力≤[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力+发动机反向驱动消耗电力+MG1低效率控制消耗电力]
在情形5中，由于上述关系成立，因此通过第1电动发电机MG1的低效率控制来消耗图16的箭头所示的再生电力当中的由[辅机消耗+电池充电+MG2低效率控制消耗+发动机反向驱动消耗电力]未消耗完的部分的电力(MG1低效率控制消耗电力Cmgl)。
(不进行情形4的情况通过以发动机ENG为负载的第1电动发电机MG1的动力运转与第1电动发电机MG1的低效率控制，来消耗由[辅机消耗+电池充电+MG2低效率控制消耗]未消耗完的部分的电力(发动机反向驱动消耗电力Ceng+MG1低效率控制消耗电力Cmg1)。)
<情形6>
[辅机消耗电力+电池能够接受的电力+MG2低效率控制消耗电力+发动机反向驱动消耗电力+MG1低效率控制消耗电力]≤再生电力
在情形6中，由于上述关系成立，因此如图17所示，由电动伺服制动器ESB来消耗由[辅机消耗+电池充电+MG2低效率控制消耗+发动机反向驱动消耗+MG1低效率控制消耗]未消耗完的部分的电力(热消耗电力Cesb)。
如上所述，根据本实施例，在混合动力车辆的制动时根据第2电动发电机MG2产生的再生电力的大小，由控制器部103如各情形那样进行控制，由此能够高效率地消耗再生电力。此外，电动伺服制动器ESB的电力消耗仅在通过包含低效率控制在内的其他组件的电力消耗不能处理再生电力的情况下进行，因而电动伺服制动器ESB所要求的消耗电力较小。因此，能够抑制电动伺服制动器ESB的容量。即，混合动力车辆所搭载的电动伺服制动器ESB采用小型的便足够。
另外，本发明并不限定于前述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。例如，上述说明的混合动力车辆是串联方式的HEV，但也可以是并联方式的HEV，还可以是能够切换串联方式与并联方式的HEV。
符号说明
101 VCU
103 控制器部
105 辅机
BATh 高压电池
BAT1 低压电池
CONV 转换器
ENG 发动机
ESB 电动伺服制动器
INV1 第1逆变器
INV2 第2逆变器
MG1 第1电动发电机
MG2 第2电动发电机

Claims (5)

1.一种电动车辆的控制装置，所述电动车辆具备：
第1电动发电机；
蓄电器；
升压器，其对所述第1电动发电机的输入电压进行升压；和
内燃机，其以能够对所述第1电动发电机传递动力的方式连接于所述第1电动发电机，
在使用在所述电动车辆制动时得到的再生电力，将所述第1电动发电机作为电动机来对负载进行驱动，消耗所述再生电力时，所述控制装置进行控制，使得所述第1电动发电机在通过由所述升压器将所述第1电动发电机的输入电压进行升压而扩大了的所述第1电动发电机的可运转范围内的低效率的工作点进行驱动，
通过所述升压器而升压的所述第1电动发电机的输入电压，是在基于能够提供给所述第1电动发电机的最大电流的制约以及基于施加于所述第1电动发电机的电压的制约的范围内能够取得的最大的电压，
通过所述升压器而升压的所述第1电动发电机的输入电压，基于由所述第1电动发电机反向驱动的所述内燃机的目标转速以及所述第1电动发电机中的消耗电力来决定。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中，
将所述第1电动发电机作为电动机来进行驱动时，进行所述第1电动发电机的增强磁场控制。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的控制装置，其中，
根据所述再生电力的大小来决定是否使所述第1电动发电机在所述低效率的工作点进行运转。
4.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中，
在所述第1电动发电机消耗所述再生电力时，使所述第1电动发电机的所述负载为所述内燃机。
5.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中，
所述电动车辆还具备第2电动发电机，所述第2电动发电机通过来自所述蓄电器以及所述第1电动发电机中的至少一方的电力供给来进行驱动，
所述再生电力通过在所述电动车辆制动时使所述第2电动发电机作为发电机进行工作而得到。
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