CN108667368B - 车辆及其控制方法 - Google Patents

车辆及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108667368B
CN108667368B CN201810251610.7A CN201810251610A CN108667368B CN 108667368 B CN108667368 B CN 108667368B CN 201810251610 A CN201810251610 A CN 201810251610A CN 108667368 B CN108667368 B CN 108667368B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor generator
inverter
electrical angle
value
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810251610.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108667368A (zh
Inventor
荒川谅太
峰岸进一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN108667368A publication Critical patent/CN108667368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108667368B publication Critical patent/CN108667368B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/102—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for limiting effects of transients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/20—Control strategies involving selection of hybrid configuration, e.g. selection between series or parallel configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/50—Control strategies for responding to system failures, e.g. for fault diagnosis, failsafe operation or limp mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/006—Means for protecting the generator by using control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/02—Ensuring safety in case of control system failures, e.g. by diagnosing, circumventing or fixing failures
    • B60W50/0205—Diagnosing or detecting failures; Failure detection models
    • B60W2050/0215—Sensor drifts or sensor failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08—Electric propulsion units
    • B60W2510/081—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/081—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/11—Electric energy storages
    • B60Y2400/112—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/61—Arrangements of controllers for electric machines, e.g. inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/70—Gearings
    • B60Y2400/73—Planetary gearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2103/00—Controlling arrangements characterised by the type of generator
    • H02P2103/20—Controlling arrangements characterised by the type of generator of the synchronous type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

本发明提供车辆及其控制方法，在第二旋转变压器(422)发生异常时的车辆行驶中，PWM控制部(500)周期性地算出第二电动发电机(20)的电角度推定值(θe)，使用电角度推定值(θe)来生成变换器(222)的控制指令。通过对周期间的旋转角变化量推定值与上次周期的电角度推定值之和校正电角度推定误差(Δθ)来求出各周期的电角度推定值(θe)。在上述车辆行驶中，在电角度推定误差(Δθ)的绝对值大于预定值的期间，PWM控制部(500)以使变换器(222)的输出成为定电位的方式生成变换器(222)的控制指令。

Description

车辆及其控制方法
技术领域
本公开涉及车辆及其控制方法，更确切而言，涉及对搭载于车辆的电动发电机的旋转角进行检测的旋转角传感器发生了异常时的控制。
背景技术
日本特开2007-244126公开了对搭载于车辆的电动发电机的旋转角进行检测的旋转角传感器(旋转变压器)发生了异常时的控制手法。该日本特开2007-244126记载的车辆具备：能够得到车辆的驱动力的第一及第二电动发电机；及分别检测第一及第二电动发电机的转速(旋转角)的第一及第二旋转变压器。
该日本特开2007-244126记载了第一及第二旋转变压器中的一方不能动作时的跛行模式行驶。例如，在第二电动发电机的旋转变压器不能动作时，停止对第二电动发电机进行控制的变换器的驱动，并将来自发动机及正常的第一电动发电机的动力向动力分配装置(行星齿轮装置)输入，由此实现跛行模式行驶(参照日本特开2007-244126)。
发明内容
在日本特开2007-244126记载的跛行模式行驶中，关于发生了旋转变压器异常的电动发电机，将驱动该电动发电机的变换器关闭而禁止转矩输出，由此使车辆的行驶继续。然而，由于不使用发生了旋转变压器异常的电动发电机，因此车辆的行驶会受到各种制约。
因此，可考虑推定发生了旋转变压器异常的电动发电机的电角度，通过将电角度的推定值使用于该电动发电机的控制而继续使用该电动发电机。然而，在到使电角度的推定值收敛为止的期间，如果基于推定误差大的电角度对驱动该电动发电机的变换器进行控制，则变换器的输出电压与在电动发电机产生的反向电动势(电压)的相位差大，因此在变换器中可能会流过过电流。
本公开鉴于这样的问题点，提供在对电动发电机的旋转角进行检测的旋转角传感器产生异常时的车辆行驶中继续使用该电动发电机并对驱动该电动发电机的变换器的过电流进行抑制的车辆及其控制方法。
因此，根据本公开的一观点，提供一种车辆，具备在转子具有永磁体的电动发电机、与所述车辆的驱动轮机械连接的输出轴、行星齿轮装置、变换器、蓄电装置、旋转角传感器及电流传感器。所述行星齿轮装置至少将电动发电机的旋转轴及上述输出轴机械连结。所述变换器构成为驱动所述电动发电机。所述蓄电装置构成为经由所述变换器而与所述电动发电机进行电力的接收和供给。所述旋转角传感器构成为检测电动发电机的旋转角。所述电流传感器构成为检测流向所述电动发电机的电流，所述电子控制单元如下构成。即，在旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，(i)根据所述行星齿轮装置的传动比和除所述电动发电机所连结的旋转轴以外的所述行星齿轮装置的旋转轴的旋转速度，周期性地算出所述电动发电机的旋转角速度推定值，(ii)通过根据所述旋转角速度推定值求出的旋转角变化量推定值的累计，周期性地算出电角度推定值，(iii)基于通过对周期期间中的所述旋转角变化量推定值与上次周期中的所述电角度推定值之和校正电角度误差而运算的各周期中的电角度推定值，周期性地生成所述变换器的控制指令，所述电角度误差是根据所述变换器的控制指令和所述电流传感器的电流检测值而推定运算出的，(iv)在从所述电动发电机的输出控制的开始起电角度误差的绝对值大于预定值的期间，以使变换器的输出成为定电位的方式生成变换器的控制指令，并且，(v)基于所述变换器的控制指令，控制所述电动发电机的输出。
在所述车辆中，可以是，在旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，在从电动发电机的输出控制的开始起电角度误差的绝对值大于预定值的期间，所述电子控制单元以使变换器的输出电压成为零的方式生成变换器的控制指令。
另外，根据本公开的另一观点，提供一种车辆的控制方法。所述车辆具有：在转子具有永磁体的电动发电机；与所述车辆的驱动轮机械连接的输出轴；至少所述电动发电机的旋转轴及所述输出轴被机械连结的行星齿轮装置；构成为驱动所述电动发电机的变换器；构成为检测所述电动发电机的旋转角的旋转角传感器；及构成为检测流向所述电动发电机的电流的电流传感器。并且，所述控制方法在所述旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，(i)根据所述行星齿轮装置的传动比和除所述电动发电机所连结的旋转轴以外的所述行星齿轮装置的旋转轴的旋转速度，周期性地算出所述电动发电机的旋转角速度推定值，(ii)通过根据所述旋转角速度推定值求出的旋转角变化量推定值的累计，周期性地算出电角度推定值，(iii)基于通过对所述旋转角变化量推定值与上次周期中的所述电角度推定值之和校正电角度误差而运算的各周期中的电角度推定值，周期性地生成所述变换器的控制指令，所述电角度误差是根据所述变换器的控制指令和所述电流传感器的电流检测值而推定运算出的，(iv)在从所述电动发电机的输出控制的开始起所述电角度误差的绝对值大于预定值的期间，以使所述变换器的输出成为定电位的方式生成所述变换器的控制指令，并且，(v)基于所述变换器的控制指令，控制所述电动发电机的输出。
如上所述，根据车辆及其控制方法，能够执行使用了电角度推定值的输出控制(无旋转变压器控制)。尤其是在该输出控制(无旋转变压器控制)中，使用电角度推定值的误差的影响下的根据变换器的控制指令及实际的电流检测值而推定运算出的电角度误差来校正电角度推定值，因此能提高电角度的推定精度。由此，在电动发电机的旋转角传感器发生了异常时，能够伴随着来自电动发电机的转矩输出(即电力消耗或发电)而行驶。
并且，在该车辆中，在电角度的推定误差大的期间，以使变换器的输出成为定电位的方式生成变换器的控制指令，因此在变换器仅流过通过车辆的行驶而在电动发电机产生的反向电动势的量的电流。因此，根据该车辆及其控制方法，在旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，能够继续使用电动发电机，并抑制驱动该电动发电机的变换器的过电流。
如以上所述，根据本公开的车辆及其控制方法，在检测电动发电机的旋转角的旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，能够继续使用该电动发电机，并抑制驱动该电动发电机的变换器的过电流。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1是概略性地表示作为本公开的实施方式的车辆的一例而示出的混合动力车辆的整体结构的框图。
图2是用于说明本公开的实施方式的车辆的电气系统的结构的电路框图。
图3是所述混合动力车辆的EV行驶中的图1所示的行星齿轮装置的列线图。
图4是所述混合动力车辆的HV行驶中的所述行星齿轮装置的列线图。
图5是说明所述电气系统中的PWM(Pulse Width Modulation)控制的基本动作的概念性的波形图。
图6是说明对于各电动发电机的输出控制的结构的功能框图。
图7是说明对于本实施方式的车辆中的各旋转变压器的异常发生的电动发电机的输出控制(无旋转变压器控制)的结构的功能框图。
图8是说明所述各旋转变压器的异常时的车辆的行驶的控制处理的流程图。
图9是说明在图8的步骤S20中执行的电角度推定值的运算处理的流程图。
图10是用于说明电角度推定误差的计算原理的概念图。
图11是作为相对于本公开的实施方式的比较例表示在所述电角度推定误差大的期间在各变换器中流过过电流的情况的图。
图12是表示抑制所述各变换器的过电流的情况的图。
图13是所述电角度推定值的推定误差即电角度推定误差大的期间的PWM控制的波形图。
图14是说明在图9的步骤S130中执行的所述电角度推定误差的运算处理的流程图。
图15是表示本实施方式的发动机、各电动发电机及输出轴的连接关系的图。
图16是表示关于发动机、各电动发电机及输出轴的连接关系的本公开的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本公开的实施方式。需要说明的是，以下，对于图中的相同或相当部分标注同一附图标记而原则上不重复其说明。
首先，说明车辆的整体结构。图1是概略性地表示作为本公开的实施方式的车辆的一例而示出的混合动力车辆的整体结构的框图。参照图1，车辆1具备发动机100、第一电动发电机10、第二电动发电机20、行星齿轮装置30、驱动轮50、与驱动轮50连接的输出轴60、蓄电池150、系统主继电器(SMR：System Main Relay)160、电力控制单元(PCU：Power ControlUnit)200及电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)300。
如后文详细说明那样，车辆1能够在使发动机100停止而使用电动发电机20的动力来行驶的电动汽车行驶(EV行驶)与使发动机100工作而使用发动机100及电动发电机20的动力来行驶的混合动力汽车行驶(HV行驶)之间切换车辆1的行驶形态。
发动机100是将燃料燃烧产生的发热能量转换成机械能量的内燃机。发动机100根据来自ECU300的控制信号而产生车辆1行驶用的动力作为曲轴110的旋转力。曲轴110与行星齿轮装置30连接。
在发动机100设有用于检测曲轴110的旋转位置(曲轴角)的旋转检测传感器410。表示旋转检测传感器410的检测结果的信号向ECU300输出。基于由旋转检测传感器410检测到的旋转位置的变化速度，能够检测发动机100的旋转速度(发动机旋转速度)Ne。
第一电动发电机10、第二电动发电机20分别由例如三相交流永磁型同步电动机构成。即，第一电动发电机10(MG1)的转子11及第二电动发电机20(MG2)的转子21分别具有永磁体。
第一电动发电机10在发动机100起动时使用蓄电池150的电力使发动机100的曲轴110旋转。而且，第一电动发电机10也可以使用发动机100的动力进行发电。通过第一电动发电机10发电产生的交流电力由PCU200转换成直流电力而向蓄电池150充电。而且，通过第一电动发电机10发电产生的交流电力有时也向第二电动发电机20供给。
第二电动发电机20的转子21与输出轴60机械连接。需要说明的是，在图1的例子中，转子21与输出轴60直接连结，但是该转子也可以经由变速器(减速器)而与输出轴60机械连接。
第二电动发电机20使用来自蓄电池150的供给电力及第一电动发电机10的发电电力中的至少一方使输出轴60旋转。而且，第二电动发电机20也可以通过再生制动进行发电。通过第二电动发电机20发电产生的交流电力由PCU200转换成直流电力而向蓄电池150充电。
需要说明的是，在车辆1还设有作为机械性的制动器的制动装置55。例如，制动装置55响应来自ECU300的控制指令，通过利用液压等将制动块(未图示)按压于圆板形状的制动盘56而产生的摩擦力，来阻止驱动轮50的旋转。这样，在车辆1中，通过第二电动发电机20的再生制动力与制动装置55的机械的制动力的组合，来确保与使用者对制动踏板(未图示)的操作对应的制动力。
在第一电动发电机10设有第一旋转变压器421。第一旋转变压器421检测第一电动发电机10的旋转角θ1，将表示其检测结果的信号向ECU300输出。根据由第一旋转变压器421检测到的旋转角θ1的变化速度，能够检测第一电动发电机10的旋转速度(MG1旋转速度)Nm1。
同样，在第二电动发电机20设有第二旋转变压器422。第二旋转变压器422检测第二电动发电机20的旋转角θ2，将表示其检测结果的信号向ECU300输出。根据由第二旋转变压器422检测到的旋转角θ2的变化速度，能够检测第二电动发电机20的旋转速度(MG2旋转速度)Nm2。
行星齿轮装置30包括太阳轮S、齿圈R、轮架CA及小齿轮P作为旋转要素。太阳轮S与第一电动发电机10的转子11连结。齿圈R与输出轴60连结。小齿轮P与太阳轮S和齿圈R啮合。轮架CA与发动机100的曲轴110连结，并将小齿轮P保持成小齿轮P能够自转且公转。其结果是，发动机100的曲轴110、第一电动发电机10的转子11及与第二电动发电机20的转子21连接的输出轴60通过行星齿轮装置30而机械连结。由此，车辆1在发动机100、第一电动发电机10及输出轴60(第二电动发电机20)之间能够传递转矩。尤其是已知在通过行星齿轮装置30连结的曲轴110、第一电动发电机10的转子11及输出轴60(第二电动发电机20的转子21)这三个轴之间，当相对于任意两个轴输入输出的动力(或旋转速度)被决定时，相对于剩余的一个轴输入输出的动力(或旋转速度)基于相对于其他的两个轴输入输出的动力来确定。
蓄电池150被示出为能够再充电的蓄电装置的代表例。蓄电池150代表性地由镍氢二次电池、锂离子二次电池等二次电池构成。作为蓄电装置，也可以使用双电荷层电容器等电容器。蓄电池150的电压(以下也称为“蓄电池电压”)VB是例如200V～300V左右的高电压。
SMR160插入并连接于蓄电池150与PCU200之间的电力线。SMR160按照来自ECU300的控制信号，来切换蓄电池150与PCU200的导通状态及切断状态。
PCU200使从蓄电池150供给的电力升压并转换成交流电力而向第一电动发电机10、第二电动发电机20供给。而且，PCU200将通过第一电动发电机10、第二电动发电机20发电产生的交流电力转换成直流电力而向蓄电池150供给。即，蓄电池150能够经由PCU200而在蓄电池150与第一电动发电机10、第二电动发电机20之间进行电力的接收和供给(输入输出)。关于PCU200的结构，在图2中进行详细说明。
车辆1还具备加速踏板传感器511、制动踏板传感器512、车速传感器513及电源开关514。加速踏板传感器511检测驾驶员对加速踏板(未图示)的操作量Acc。在加速踏板的非操作时，Acc＝0。制动踏板传感器512检测驾驶员对制动踏板(未图示)的操作量Brk。车速传感器513检测车辆1的速度、即车速SP。加速踏板传感器511、制动踏板传感器512及车速传感器513的各检测值向ECU300输入。
电源开关514在驾驶员指示车辆运转的开始或结束时被操作。当电源开关514被使用者操作时，向ECU300输入信号PWR，因此ECU300根据信号PWR能够检测电源开关514被操作的情况。
例如，ECU300在运转停止状态下，在驾驶员踩踏了制动踏板的状态下操作电源开关514时，使车辆1成为“Ready-ON状态”。在Ready-ON状态下，SMR160被打开，蓄电池150及PCU200成为导通状态，车辆1根据加速踏板的操作而成为能够行驶的状态。
另一方面，当在Ready-ON状态下驾驶员操作电源开关514时，车辆1转变为运转停止状态(Ready-OFF状态)。在Ready-OFF状态下，SMR160被关闭，蓄电池150及PCU200之间被电切断，车辆1成为不能行驶的状态。
虽然均未图示，但是ECU300包括CPU(Central Processing Unit)、存储器、输入输出缓存等而构成。ECU300基于来自各传感器及设备的信号以及存储于存储器的映射及程序，以使车辆1成为所希望的行驶状态的方式控制各种设备。需要说明的是，关于各种控制，并不局限于基于软件的处理，也可以通过专用的硬件(电子电路)进行处理。
接下来说明电气系统的结构。图2是用于说明车辆1的电气系统的结构的电路框图。参照图2，PCU200包括电容器C1、转换器210、电容器C2、第一变换器221、第二变换器222、电压传感器230、第一电流传感器241及第二电流传感器242。
在蓄电池150设有监视单元440。监视单元440检测蓄电池电压VB、蓄电池150的输入输出电流(蓄电池电流)IB及蓄电池150的温度(蓄电池温度)TB，将表示它们的检测结果的信号向ECU300输出。电容器C1并联于蓄电池150。电容器C1对蓄电池电压VB进行平滑化而向转换器210供给。
转换器210按照来自ECU300的控制信号，对蓄电池电压VB进行升压，将升压后的电压向电力线PL、NL供给。而且，转换器210按照来自ECU300的控制信号，对从第一变换器221、第二变换器222中的一方或两方供给的电力线PL、NL的直流电压进行降压而对蓄电池150进行充电。
更具体而言，转换器210由所谓升压斩波器构成，包括电抗器L、开关元件Q1、Q2、二极管D1、D2。开关元件Q1、Q2及后述的开关元件Q3～Q14分别是例如IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)。开关元件Q1、Q2在电力线PL与电力线NL之间相互串联。二极管D1、D2在开关元件Q1、Q2的集电极-发射极间反并联地分别连接。
电容器C2连接于电力线PL与电力线NL之间。电容器C2对从转换器210供给的直流电压进行平滑化而向第一变换器221、第二变换器222供给。
电压传感器230检测电容器C2的两端的电压、即将转换器210与第一变换器221连结的电力线PL、NL间的电压(以下也称为“系统电压”)VH，将表示其检测结果的信号向ECU300输出。
第一变换器221当被供给系统电压VH时，按照来自ECU300的控制信号，将直流电压转换成交流电压来驱动第一电动发电机10。由此，第一电动发电机10以产生按照转矩指令值的转矩的方式由第一变换器221控制。
第一变换器221包括U相支路1U、V相支路1V、W相支路1W。各相支路在电力线PL与电力线NL之间相互并联。U相支路1U具有相互串联的开关元件Q3、Q4。V相支路1V具有相互串联的开关元件Q5、Q6。W相支路1W具有相互串联的开关元件Q7、Q8。在各开关元件Q3～Q8的集电极-发射极间，反并联地分别连接二极管D3～D8。
各相支路的中间点连接于第一电动发电机10的各相线圈。即，第一电动发电机10的U相、V相及W相这三个线圈的一端共同连接于中性点。U相线圈的另一端连接于开关元件Q3、Q4的中间点。V相线圈的另一端连接于开关元件Q5、Q6的中间点。W相线圈的另一端连接于开关元件Q7、Q8的中间点。
第二变换器222包括各相支路2U～2W、开关元件Q9～Q14、二极管D9～D14。第二变换器222的结构基本上与第一变换器221的结构相同，因此不重复说明。关于第二电动发电机20，也以产生按照转矩指令值的转矩的方式由第二变换器222控制。
在第一电动发电机10，除了第一旋转变压器421之外还设有第一电流传感器241。同样，在第二电动发电机20，除了第二旋转变压器422之外还设有电流传感器242。第一电流传感器241检测在第一电动发电机10中流动的三相电流(电动机电流MCRT1)。电流传感器242检测在第二电动发电机20中流动的三相电流(电动机电流MCRT2)。这些传感器将表示检测结果的信号向ECU300分别输出。
ECU300以实现与驾驶员操作对应的行驶的方式控制车辆1整体。具体而言，ECU300基于加速踏板操作量Acc、制动踏板操作量Brk及车速SP，算出车辆的行驶所需的驱动力(驱动转矩)。而且，决定用于使该驱动转矩作用于输出轴60的、发动机100及第一电动发电机10、第二电动发电机20间的最佳的输出分配，按照决定的输出分配，生成第一电动发电机10、第二电动发电机20的运转指令及发动机100的运转指令。发动机100的运转指令包括发动机100的停止指令及工作指令。
另外，在制动踏板操作时，以协调控制制动装置55的制动转矩与第二电动发电机20的再生制动的制动转矩的分配来使与制动踏板操作量Brk对应的制动转矩作用于输出轴60的方式，生成第一电动发电机10、第二电动发电机20，发动机100及制动装置55的运转指令。通常，在操作制动踏板时，向发动机100发出停止指令，并向第二电动发电机20发出负转矩的运转指令。
发动机100的运转指令(工作时)包括目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*。目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*根据按照上述输出分配所设定的对发动机100的要求功率而设定为发动机100的高效率的动作区域。ECU300以按照运转指令(目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*)来驱动发动机100的方式，对用于调整燃料喷射、点火时期、配气正时等的促动器(未图示)进行控制。
第一电动发电机10、第二电动发电机20的运转指令包括第一电动发电机10的转矩指令值Tqcom1及第二电动发电机20的转矩指令值Tqcom2。ECU300按照运转指令，通过转换器210及第一变换器221、第二变换器222的控制来控制第一电动发电机10、第二电动发电机20的输出。
ECU300设定系统电压VH(电容器C2的两端的电压)的目标值(以下称为“目标系统电压”)VH*，并以使系统电压VH追随目标系统电压VH*的方式控制转换器210的开关元件Q1、Q2的通断。例如，通过PWM(Pulse Width Modulation)控制，生成对开关元件Q1、Q2的通断进行控制的控制信号PWMC。目标系统电压VH*根据第一电动发电机10、第二电动发电机20的动作状态(旋转速度、转矩)而可变地设定。
另外，ECU300基于第一旋转变压器421、第二旋转变压器422及第一电流传感器241、第二电流传感器242的输出等，以使第一电动发电机10、第二电动发电机20按照运转指令(转矩指令值Tqcom1、Tqcom2)进行动作的方式控制第一变换器221、第二变换器222。
具体而言，ECU300为了控制第一电动发电机10的输出，基于系统电压VH、旋转角θ1(电角度)、电动机电流MCRT1及转矩指令值Tqcom1，生成用于使开关元件Q3～Q8分别进行开关动作的PWM方式的控制信号PWM1并向第一变换器221输出。另一方面，ECU300在第一电动发电机10停止时，生成用于对开关元件Q3～Q8分别进行栅极切断的栅极切断信号SDN1而能够使第一变换器221成为关闭状态。
同样，ECU300为了控制第二电动发电机20的输出，基于系统电压VH、旋转角θ2(电角度)、电动机电流MCRT2及转矩指令值Tqcom2，生成用于使开关元件Q9～Q14分别进行开关动作的PWM方式的控制信号PWM2并向第二变换器222输出。另一方面，ECU300在第二电动发电机20停止时等，生成用于将开关元件Q9～Q14分别进行栅极切断的栅极切断信号SDN2而能够使第二变换器222成为关闭状态。这样，ECU300对第一变换器221、第二变换器222的控制方式相同。
需要说明的是，ECU300基于来自监视单元440的蓄电池电压VB、蓄电池电流IB及蓄电池温度TB，算出蓄电池150的SOC(State Of Charge)、放电电力上限值WOUT(WOUT≥0、WOUT＝0为禁止放电)及充电电力上限值WIN(WIN≤0、WIN＝0为禁止充电)。为了保护蓄电池150，上述的转矩指令值Tqcom1、Tqcom2需要以使第一电动发电机10、第二电动发电机20的输入输出电力(转矩×旋转速度)之和收于充电电力上限值WIN至放电电力上限值WOUT的范围内的方式设定。
接下来说明行驶控制中的电动发电机的输出控制。ECU300一边根据行驶状况来切换上述的EV行驶及HV行驶，一边使车辆1行驶。例如，在车辆起步时、低速行驶时，为了避免发动机100在低效率区域进行动作而选择EV行驶。
图3示出EV行驶下的行星齿轮装置30的列线图。参照图3，在通过行星齿轮装置30而被机械连结的第一电动发电机10、发动机100及第二电动发电机20各自的旋转速度即MG1旋转速度Nm1、发动机旋转速度Ne及MG2旋转速度Nm2之间，使用传动比ρ，下述的数学式(1)所示的关系成立。因此，MG1旋转速度Nm1、发动机旋转速度Ne及MG2旋转速度Nm2在列线图上由直线连结。
Ρ×Nm1＝Ne×(1+ρ)-Nm2×Gr (1)
在此，Gr是MG2旋转速度Nm2与输出轴60的旋转速度之间的变速比。以下，在第二电动发电机20的转子21不经由变速器而与输出轴60连结的本实施方式中，作为Gr＝1来处理数学式(1)。
在EV行驶中，发动机100停止，通过第二电动发电机20的转矩(MG2转矩)Tm而产生车辆1的驱动力。在EV行驶时，第一电动发电机10的转矩(MG1转矩)Tg为0，第一电动发电机10伴随着第二电动发电机20的旋转而从动地旋转。
第一电动发电机10的旋转速度(MG1旋转速度Nm1)通过向上述数学式(1)代入Ne＝0来求出。即，成为Nm1＝-(1/ρ)×Nm2，在车辆1前进时(Nm2>0)，第一电动发电机10如图3所示向负方向旋转。
另一方面，ECU300在为了驾驶员的加速要求(加速踏板操作)、蓄电池150的充电而需要使发动机100工作时，执行从EV行驶向HV行驶的切换。图4是HV行驶下的行星齿轮装置30的列线图。
参照图4，在HV行驶中，也按照上述数学式(1)所示的关系，MG1旋转速度Nm1、发动机旋转速度Ne及MG2旋转速度Nm2在列线图上由直线连结。根据图3及图4可知，关于与行星齿轮装置30连结的发动机100的曲轴110及第一电动发电机10、第二电动发电机20的转子轴这三个轴，当三个轴中的任意两个轴的旋转速度决定时，根据传动比能决定剩余的一个轴的旋转速度。
在HV行驶中，发动机100工作，发动机旋转速度Ne及发动机转矩Te分别按照目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*进行控制。
以使发动机100按照目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*进行动作的方式控制第一电动发电机10的转矩(MG1转矩)Tg及旋转速度Nm1。例如，根据目标发动机旋转速度Ne*及当前的输出轴60的旋转速度(MG2旋转速度Nm2)，通过对数学式(1)进行了变形的下述的数学式(2)，能够确定目标MG1旋转速度Nm1*。
Nm1*＝(Ne*×(1+ρ)-Nm2)/ρ (2)
此外，能够以根据目标MG1旋转速度Nm1*及MG1旋转速度Nm1的偏差而使MG1转矩Tg增减的方式设定转矩指令值Tqcom1。
在通常的前进行驶时，如图4所示，MG1转矩Tg设为负转矩(Tg<0)，第一电动发电机10成为发电的状态。因此，如果按照转矩指令值Tqcom1来控制MG1转矩Tg，则向车辆前进方向发挥作用的直达转矩Tep(＝-Tg/ρ)传递给输出轴60。直达转矩Tep相当于在通过第一电动发电机10承受反力并以目标发动机旋转速度Ne*及目标发动机转矩Te*使发动机100动作时向输出轴60传递的转矩。
在输出轴60上还作用有MG2转矩Tm。即，在HV行驶中，为了补偿直达转矩Tep相对于所需的车辆1的驱动转矩的过与不足的量而产生MG2转矩Tm，由此实现顺畅的行驶控制。
这样，在车辆1中，需要以追随按照行驶控制而设定的转矩指令值Tqcom1、Tqcom2的方式控制第一电动发电机10、第二电动发电机20的输出转矩(Tg、Tm)。
接下来说明通常的电动发电机的输出控制。在本实施方式中，说明脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制作为电动发电机的输出控制。
图5是说明PWM控制的基本动作的概念性的波形图。参照图5，在PWM控制中，基于载波1160与相电压指令1170的电压比较，来控制第一变换器221、第二变换器222的各相的开关元件的通断。由此，向第一电动发电机10、第二电动发电机20的各相施加作为模拟正弦波电压的脉冲宽度调制电压1180。载波1160可以由预定频率的三角波、锯齿波构成。相电压指令1170作为第一电动发电机10、第二电动发电机20用于输出按照转矩指令值Tqcom1、Tqcom2的转矩的相电压而如以下说明那样运算。脉冲宽度调制电压1180的脉冲高度相当于系统电压VH。
图6是说明对于第一电动发电机10、第二电动发电机20的输出控制的结构的功能框图。图6所示的基于PWM控制的控制结构在第一电动发电机10、第二电动发电机20中通用地适用。在以下的说明中，将第一电动发电机10、第二电动发电机20的转矩指令值Tqcom1、Tqcom2包括性地标记为转矩指令值Tqcom。而且，关于第一电动发电机10、第二电动发电机20的旋转角θ1、θ2，也包括性地标记为电角度θ。
参照图6，PWM控制部500包括电流指令生成部510、坐标变换部520、550、电压指令生成部540及PWM调制部560。需要说明的是，关于图6及后述的图7所示的功能框图中的各功能块，可以通过ECU300内具有相当于该块的功能的电子电路(硬件)来实现，也可以通过ECU300按照预先存储的程序执行软件处理来实现。
PWM控制部500周期性地执行控制运算。以下，将PWM控制的从上次的控制周期至本次的控制周期的经过时间设为Δt。即，Δt相当于PWM控制的控制周期。控制周期Δt可以为恒定值，也可以根据MG1旋转速度Nm1及MG2旋转速度Nm2的变化等而可变。
电流指令生成部510按照预先生成的表格等，根据转矩指令值Tqcom来生成d轴电流指令值Idcom及q轴电流指令值Iqcom。需要说明的是，通过√(Idcom2+Iqcom2)来决定电流振幅，通过Idcom及Iqcom之比来决定电流相位。
坐标变换部520通过使用了电角度θ的坐标变换(dq变换)，来算出d轴电流Id及q轴电流Iq。具体而言，坐标变换部520将由第一电流传感器241(第二电流传感器242)检测到的三相电流iu、iv、iw按照下述的数学式(3)而变换成d轴电流Id及q轴电流Iq。
Figure BDA0001607918290000171
需要说明的是，三相电流iu、iv、iw的瞬时值之和为0(iu+iv+iw＝0)，因此关于第一电流传感器241(第二电流传感器242)，如果配置为两相，则通过运算能够求出剩余的一相的电流。
向电压指令生成部540输入d轴电流的相对于指令值的偏差ΔId(ΔId＝Idcom-Id)及q轴电流的相对于指令值的偏差ΔIq(ΔIq＝Iqcom-Iq)。电压指令生成部540分别对于d轴电流偏差ΔId及q轴电流偏差ΔIq，进行基于预定增益的PI(比例积分)运算来求出电流控制偏差，基于该电流控制偏差来生成d轴电压指令值Vd*及q轴电压指令值Vq*。
已知dq轴平面上的电压方程式通过下述数学式(4)来给出。电压指令生成部540的电压指令值Vd*、Vq*的计算基于电压方程式中的Id、Iq与Vd、Vq的关系来执行。
Figure BDA0001607918290000181
需要说明的是，在数学式(4)中，Vd为d轴电压，Vq为q轴电压，Ra、Ld、Lq为第一电动发电机10(第二电动发电机20)的电路常数参数。具体而言，Ra为一相的电阻值，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，Φ为转子11(21)的永磁体产生的磁通。而且，ω为第一电动发电机10(第二电动发电机20)的旋转角速度。
坐标变换部550通过使用了电角度θ的坐标变换(dq逆变换)，来算出U相、V相、W相的电压指令Vu、Vv、Vw。具体而言，坐标变换部550将来自电压指令生成部540的d轴电压指令值Vd*及q轴电压指令值Vq*按照下述的数学式(5)变换成电压指令Vu、Vv、Vw。
Figure BDA0001607918290000182
PWM调制部560按照载波1160(图5)与来自坐标变换部550的各相电压指令Vu、Vv、Vw的电压比较，来生成对第一变换器221(第二变换器222)的通断进行控制的控制信号PWM1(PWM2)。各相电压指令Vu、Vv、Vw相当于图5的相电压指令1170。
由此，按照控制信号PWM1(PWM2)，对构成第一变换器221(第二变换器222)的各相上下支路元件的开关元件Q3～Q8(Q9～Q14)进行通断控制。由此，向第一电动发电机10(第二电动发电机20)的各相施加按照电压指令Vu、Vv、Vw的模拟正弦波电压(图5的脉冲宽度调制电压1180)。
需要说明的是，PWM调制中的载波1160的振幅相当于系统电压VH。但是，关于各相电压指令Vu、Vv、Vw的振幅，如果标准化为将基于Vd*、Vq*的本来的振幅值除以系统电压VH而得到的值，则能够将PWM调制部560使用的载波1160的振幅固定。
接下来，说明旋转变压器异常时的电动发电机的输出控制。如上所述，转子具有永磁体的第一电动发电机10、第二电动发电机20的输出控制需要电角度θ。在图6所示的通常时(旋转变压器正常时)的控制中，基于坐标变换部520、550的数学式(3)、(5)的坐标变换中所需的电角度θ根据第一旋转变压器421(第二旋转变压器422)的检测值来求出。
因此，在图6的控制结构中，在第一旋转变压器421、第二旋转变压器422中的任一方发生了异常时，在旋转变压器异常发生的一方的电动发电机中，由于不能检测电角度θ，因此无法进行输出控制。需要说明的是，在本实施方式中，说明第二电动发电机20的第二旋转变压器422发生异常而第一电动发电机10的第一旋转变压器421能够正常地检测电角度θ的事例的控制。
在发生这样的旋转变压器异常时，在上述的日本特开2007-244126中，将与发生了旋转变压器异常的第二电动发电机(MG2)对应的变换器关闭而停止来自该电动发电机的转矩输出，执行基于发动机100及未发生旋转变压器异常的第一电动发电机(MG1)的输出的跛行模式行驶。
日本特开2007-244126记载的跛行模式行驶是在图4所示的列线图中，设为Tm＝0，仅通过直达转矩Tep使车辆1行驶。然而，在该车辆的行驶中，第一电动发电机10(MG1)继续输出负转矩，因此继续执行第一电动发电机10的发电。其结果是，当蓄电池150的SOC上升至上限时，不得不停止第一电动发电机10(MG1)的转矩输出，车辆的行驶不能继续。即，在日本特开2007-244126的跛行模式行驶中，对于行驶距离的确保产生担忧。
图7是说明本实施方式的车辆的对于发生了旋转变压器异常的电动发电机的输出控制的结构的功能框图。
需要说明的是，在本实施方式中，关于第一旋转变压器421能够正常地检测电角度θ1的第一电动发电机10，通过图6所示的控制结构来控制输出。相对于此，关于发生了旋转变压器异常的第二电动发电机20，适用图7所示的输出控制。以下，将图7的电动发电机的输出控制也称为“无旋转变压器控制”。
参照图7，用于无旋转变压器控制的PWM控制部500与图6所示的PWM控制部500相比，还包括用于推定发生了旋转变压器异常的电动发电机(在此为第二电动发电机20)的电角度的电角度推定部600。与图6所示的PWM控制部500同样，PWM控制部500周期性地(以控制周期Δt)执行运算。需要说明的是，以下，关于图7的PWM控制部500的控制周期也标记为Δt。
电角度推定部600使用发动机旋转速度Ne及MG1旋转速度Nm1、电压指令值Vd*及Vq*、电流传感器242的电流检测值(三相电流)，算出第二电动发电机20的电角度推定值θe。
坐标变换部520取代由第二旋转变压器422检测的电角度θ2，通过使用了来自电角度推定部600的电角度推定值θe的坐标变换(数学式(3))，根据由电流传感器242检测到的三相电流iu、iw、iv来算出d轴电流Id及q轴电流Iq。
同样，坐标变换部550通过使用了电角度推定部600的电角度推定值θe的坐标变换(数学式(5))，根据来自电压指令生成部540的电压指令值Vd*、Vq*来算出电压指令Vu、Vv、Vw。
关于图7所示的PWM控制部500的上述以外的结构及功能，与图6的PWM控制部500同样，因此不重复详细说明。即，在发生了旋转变压器异常的电动发电机中，不使用旋转变压器的检测值，而使用由电角度推定部600算出的电角度推定值θe，来执行dq变换(坐标变换部520)及dq逆变换(坐标变换部550)。
图8是说明旋转变压器异常时的车辆的行驶的控制处理的流程图。需要说明的是，如上所述，在此，说明第二电动发电机20的第二旋转变压器422发生异常而第一电动发电机10的第一旋转变压器421能够正常地检测电角度θ1的事例。该图8所示的流程图的控制处理在Ready-ON状态下由ECU300反复执行。
参照图8，ECU300判定第二电动发电机20的旋转变压器异常(MG2旋转变压器异常)是否发生(步骤S10)。该判定例如可以基于诊断代码的输出等来执行。
如果未发生MG2旋转变压器异常(在步骤S10中为“否”)，则ECU300执行通常行驶(步骤S40)。在通常行驶中，按照图6所示的控制结构，使用基于第二旋转变压器422的检测值的电角度θ2来控制第二电动发电机20的输出。
在步骤S10中判定为发生MG2旋转变压器异常时(在步骤S10中为“是”)，ECU300不使用第二旋转变压器422的检测值，而使用发动机旋转速度Ne及MG1旋转速度Nm1、电压指令值Vd*及Vq*、电流传感器242的电流检测值(三相电流)，执行用于算出第二电动发电机20的电角度推定值θe的运算处理(步骤S20)。关于电角度推定值θe的运算处理，在后文详细说明。
当算出第二电动发电机20的电角度推定值θe时，ECU300执行基于MG2无旋转变压器控制的行驶(步骤S30)。即，在MG2无旋转变压器控制中，按照图7所示的控制结构，使用通过电角度推定部600求出的电角度推定值θe来控制第二电动发电机20的输出。
图9是说明在图8的步骤S20中执行的电角度推定值θe的运算处理的流程图。参照图9，ECU300使用根据旋转检测传感器410及第一旋转变压器421的检测值而分别求出的发动机旋转速度Ne及MG1旋转速度Nm1，算出MG2旋转速度Nm2的推定值(MG2旋转速度推定值Nme2)(步骤S110)。
具体而言，根据图4所示的列线图及上述的数学式(1)，步骤S110中的MG2旋转速度推定值Nme2的计算式可以设为对Gr＝1的数学式(1)进行变形而得到的下述的数学式(6)。
Nme2＝Ne×(1+ρ)-Nm1×ρ (6)
接下来，ECU300将在步骤S110中求出的MG2旋转速度推定值Nme2换算成旋转角速度ω(步骤S120)。通过该旋转角速度ω与PWM控制的控制周期Δt之积，能够求出控制周期间的电角度变化量(ω×Δt)。
ECU300通过将基于MG2旋转速度推定值Nme2的控制周期间的电角度变化量(ω×Δt)逐次累计，能够算出各控制周期的电角度推定值θe。例如，在第i个(i：自然数)控制周期中，通过上次的控制周期的电角度推定值θe(i-1)与第(i-1)周期及第i周期之间的电角度变化量ω×Δt之和，能够算出本次的控制周期的电角度推定值θe(i)。
另一方面，仅是控制周期间的电角度变化量(ω×Δt)的累计的话，如果无旋转变压器控制开始时的电角度推定值θe的初始值存在误差，则电动发电机的输出转矩会产生误差。因此，在本实施方式的无旋转变压器控制中，为了提高电角度推定值θe的精度而在各控制周期中执行电角度的推定误差Δθ的计算处理。
具体而言，ECU300使用PWM控制对第二变换器222的控制指令和基于电流传感器242的检测值的实际的电流值，来运算上次的控制周期中的电角度推定值θe(i-1)的推定误差Δθ(步骤S130)。
图10是用于说明电角度推定值θe(i-1)的推定误差为Δθ的电角度推定误差Δθ的计算原理的概念图。参照图10，dq轴平面上的电流向量相当于按照上述的数学式(3)对三相电流iu、iv、iw进行了变换的d轴电流Id与q轴电流Iq的向量和。此时的电角度θ通过相当于永磁体的N极的d轴与U相的交流绕组的角度来定义。
图10中的d′轴及q′轴是作为当前的电角度推定值θe的基准的d轴及q轴。d′轴及q′轴相对于实际的d轴及q轴，具有Δθ的误差。在图9的步骤S130中，执行该电角度推定误差Δθ的推定运算。
再次参照图7，基于电流反馈的从电压指令值Vd*、Vq*向三相的电压指令Vu、Vv、Vw的变换使用包含电角度推定误差Δθ的电角度推定值θe来执行。而且，通过被施加基于电压指令值Vd*、Vq*的电压指令Vu、Vv、Vw而产生、即根据向第二变换器222的控制指令而实际产生的电流是按照实际的电角度(θe-Δθ)的值。即，关于对实际的三相电流值进行变换而得到的d轴电流及q轴电流，也成为包含电角度推定误差Δθ的值。
因此，在按照电压方程式(数学式(7))通过电压指令值Vd*、Vq*应产生的d轴电流Id及q轴电流Iq与实际产生的d轴电流Id_s及q轴电流Iq_s之间，相当于基于角度Δθ的旋转的一次变换的下述的数学式(7)的关系成立。
Figure BDA0001607918290000241
同样，在相当于电压指令值Vd*、Vq*的理论值Vd_t、Vd_t与实际作用于第二电动发电机20的d轴电压Vd及q轴电压Vq之间，下述的数学式(8)的关系成立。
Figure BDA0001607918290000242
并且，电角度推定部600通过使用了上次的控制周期中的电角度推定值θe(i-1)的坐标变换(数学式(3))，根据由电流传感器242检测到的本次的控制周期中的三相电流(iu、iv、iw)，来算出基于传感器检测值的d轴电流Id_s及q轴电流Iq_s。
电角度推定部600将上次的控制周期、即第(i-1)周期中的电压指令值Vd*、Vq*设为电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t。而且，电角度推定部600根据基于传感器检测值的Id_s、Iq_s、电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t，算出用于求得电角度推定误差Δθ的系数参数ka～kd。
在此，对系数参数ka～kd进行说明。在电压方程式(数学式(4))的左边，可以向d轴电压Vd及q轴电压Vq代入通过数学式(8)而得到的Vd＝cosΔθ×Vd_t-sinΔθ×Vq_t及Vq＝sinΔθ×Vd_t+cosΔθ×Vq_t。
同样，在电压方程式(数学式(4))的右边，对于d轴电流Id及q轴电流Iq，可以代入通过数学式(7)得到的Id＝cosΔθ×Id_s-sinΔθ×Iq_s及Iq＝sinΔθ×Id_s+cosΔθ×Iq_s。
通过上述代入，电压方程式能够改写为以cosΔθ及sinΔθ为变量的下述的数学式(9)。
Figure BDA0001607918290000251
在数学式(9)中，成为cosΔθ及sinΔθ的系数的ka～kd以基于传感器检测值的Id_s、Iq_s及电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t为变量，由下述的数学式(10)～(13)表示。
Figure BDA0001607918290000252
Figure BDA0001607918290000253
Figure BDA0001607918290000254
Figure BDA0001607918290000255
需要说明的是，在数学式(9)中，在Δθ＝0时，即，在Id＝Id_s、Iq＝Iq_s且Vd＝Vd_t、Vq＝Vq_t时，根据与电压方程式(数学式(4))的比较，关于成为cosΔθ的系数的ka、kd，可知成为ka＝0、
Figure BDA0001607918290000256
而且，在Δθ＝0时，由于sinΔθ＝0，因此成为kb×sinΔθ＝kc×sinΔθ＝0。
电角度推定部600通过将基于传感器检测值的Id_s、Iq_s和电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t代入到数学式(10)～(13)来算出系数参数ka～kd。需要说明的是，电压方程式中的电路常数参数Ra、Ld、Lq预先求出，关于旋转角速度ω，通过图9的步骤S120求出。
此外，电角度推定部600通过向对数学式(9)的联立方程式进行变形而得到的下述的数学式(14)代入系数参数ka～kd来算出sinΔθ及cosΔθ，并根据算出的sinΔθ及cosΔθ来算出电角度推定误差Δθ。
Figure BDA0001607918290000261
再次参照图9，ECU300算出本次的控制周期(即第i控制周期)的电角度推定值θe(i)(步骤S140)。具体而言，对于上次的控制周期中的电角度推定值θe(i-1)，加上基于通过步骤S120求出的旋转角速度ω的控制周期间的电角度变化量(ω×Δt)，而且，进行使用了通过步骤S130算出的电角度推定误差Δθ的校正，来算出电角度推定值θe(i)(θe(i)＝θe(i-1)+ω×Δt-Δθ)。
需要说明的是，关于电角度推定误差Δθ的校正，除了如上所述按照各控制周期而直接反映到电角度推定值θe中的方式之外，也可以作为通过低通滤波器等进行了平滑化的学习值而反映到电角度推定值θe中。无论如何，随着电角度推定值θe与实际的电角度的误差减小，Δθ收敛于0。
这样，电角度推定值θe由电角度推定误差Δθ校正，随着电角度推定误差Δθ收敛于0，电角度推定值θe收敛于真正的电角度θ(θ2)。在此，在电角度推定误差Δθ的绝对值大的期间、即电角度推定值θe收敛之前的期间，如果基于推定误差大的电角度推定值θe对驱动第二电动发电机20的第二变换器222进行控制，则第二变换器222的输出电压与第二电动发电机20产生的反向电动势(电压)的相位差大，因此在第二变换器222中可能会流过过电流。
图11是作为相对于本实施方式的比较例表示在电角度推定误差Δθ大的期间在第二变换器222中流过过电流的情况的图。需要说明的是，在该图11中，关于U相、V相、W相这三相中的U相而代表性的表示，但是关于V相及W相，也表现出与U相同样的行为。
参照图11，线L11表示在第二电动发电机20的U相线圈产生的反向电动势(电压)，虚线L12表示第二变换器222的U相输出电压Vu。线L13表示第二变换器222的U相电流Iu，值IL、-IL分别表示U相电流Iu的上限值及下限值。
在该图11所示的例子中，示出电角度推定误差Δθ大的情况(约180度)。如果在电角度推定误差Δθ大的状态下进行第二变换器222的开关，则如图所示，在U相线圈产生的反向电动势(电压)与第二变换器222的U相输出电压Vu的电压差(ΔV)增大，由此在第二变换器222中流过U相电流Iu超过上下限值IL、-IL那样的过电流。
因此，在本实施方式的车辆1中，ECU300在基于无旋转变压器控制的车辆的行驶中，在无旋转变压器控制开始后，在电角度推定误差Δθ仍大的期间(电角度推定误差Δθ收敛于预定值以下之前的期间)，为了抑制在第二变换器222中流过过电流，以使第二变换器222的输出电压成为定电位的方式生成第二变换器222的控制指令。
图12是表示抑制第二变换器222的过电流的情况的图。需要说明的是，在该图12中，也关于U相、V相、W相这三相中的U相而代表性地表示，但是关于V相及W相，也表现出与U相同样的行为。
参照图12，线L1表示在第二电动发电机20的U相线圈产生的反向电动势(电压)，虚线L2表示第二变换器222的U相输出电压Vu。线L3表示第二变换器222的U相电流Iu，值IL、-IL分别表示U相电流Iu的上限值及下限值。
在无旋转变压器控制开始后，在电角度推定误差Δθ大的期间(电角度推定误差Δθ收敛于预定值以下之前的期间)，ECU300以使第二变换器222的U相输出电压Vu成为定电位的方式生成第二变换器222的控制指令。需要说明的是，在该例中，ECU300以使第二变换器222的U相输出电压Vu成为0的方式生成第二变换器222的控制指令。由此，在第二变换器222中仅流过第二电动发电机20的反向电动势的量的电流，因此能够抑制超过上下限值IL、-IL那样的过电流流过第二变换器222。
图13是电角度推定误差Δθ大的期间的PWM控制的波形图。与说明PWM控制的基本动作的图5一起参照图13，在电角度推定误差Δθ大的期间，相电压指令1170设为定电位(在该例中为0)。由此，在相电压指令1170为0的定电位的该例中，从第二电动发电机20输出关于各相而通断占空比为50％的脉冲电压。
这样，在无旋转变压器控制开始后，在电角度推定误差Δθ大的期间(电角度推定误差Δθ收敛于预定值以下之前的期间)，以使第二变换器222的输出电压在各相成为定电位的方式生成第二变换器222的控制指令。并且，在基于这样的控制指令的控制动作下，进行电角度θ2的推定。
需要说明的是，虽然未特别图示，但是在电角度推定误差Δθ收敛于预定值以下之后，第二电动发电机20按照转矩指令值Tqcom2来生成第二变换器222的控制指令，在基于该控制指令的控制动作下，进行电角度θ2的推定。
图14是说明在图9的步骤S130中执行的电角度推定误差Δθ的运算处理的流程图。参照图14，ECU300通过使用了上次的控制周期中的电角度推定值θe(i-1)的坐标变换(数学式(3))，根据由电流传感器242检测到的本次的控制周期中的三相电流(iu、iv、iw)，来算出基于传感器检测值的d轴电流Id_s及q轴电流Iq_s(步骤S210)。
接下来，ECU300判定初始值标志FLG是否为“1”(步骤S220)。该初始值标志FLG在向Ready-ON状态转变时的默认值为“0”。当电角度推定误差Δθ收敛于0而电角度推定值θe的初始值确定时，初始值标志FLG从“0”变化为“1”(后述)。
在步骤S220中判定为初始值标志FLG为“0”时(在步骤S220中为“否”)，即电角度推定值θe的初始值未确定时，ECU300以使各相电压(变换器输出电压)成为定电位(例如0)的方式设定电压指令值Vd*、Vq*(步骤S230)。如果电角度推定值θe的初始值确定，则按照转矩指令值Tqcom2，使用电角度推定值θe来生成电压指令值Vd*、Vq*，在电角度推定值θe的初始值未确定的情况下，如图11说明那样在第二变换器222中会流过过电流，因此以使变换器输出电压成为定电位的方式设定电压指令值Vd*、Vq*。
ECU300将在步骤S230中设定的电压指令值Vd*、Vq*设为电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t(步骤S240)。并且，ECU300将在步骤S210中求出的基于传感器检测值的Id_s、Iq_s和在步骤S240中求出的电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t代入到上述的数学式(10)～(13)，由此算出用于求得电角度推定误差Δθ的系数参数ka～kd(步骤S250)。
而且，ECU300通过将在步骤S250中算出的系数参数ka～kd代入到上述的数学式(14)，来算出sinΔθ及cosΔθ(步骤S260)。并且，ECU300根据在步骤S260中算出的sinΔθ及cosΔθ来算出电角度推定误差Δθ(步骤S270)。
接下来，ECU300判定算出的电角度推定误差Δθ的绝对值|Δθ|是否为预定值δ以下(步骤S280)。该判定处理对于电角度推定误差Δθ向0附近的收敛及与之相伴的电角度推定值θe的初始值的确定进行判定。
并且，在步骤S280中，当判定为电角度推定误差Δθ的绝对值|Δθ|成为预定值δ以下时(在步骤S280中为“是”)，ECU300将初始值标志FLG设定为“1”(步骤S290)。由此，以后，通过步骤S220作出“是”判定，不执行步骤S230～S290的处理而执行步骤S300以后的处理。
需要说明的是，在步骤S280中判定为电角度推定误差Δθ的绝对值|Δθ|大于预定值δ时(在步骤S280中为“否”)，不将初始值标志FLG设定为“1”(维持为“0”)，在下次的控制周期中也执行步骤S230～S290的各处理。
另一方面，在步骤S220中当判定为初始值标志FLG为“1”时(在步骤S220中为“是”)，即电角度推定值θe的初始值确定的情况下，ECU300将上次周期即第(i-1)周期中的电压指令值Vd*、Vq*设为电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t(步骤S300)。并且，ECU300将在步骤S210中求出的基于传感器检测值的Id_s、Iq_s和在步骤S300中求出的电压指令值的理论值Vd_t、Vq_t代入到上述的数学式(10)～(13)，由此算出用于求得电角度推定误差Δθ的系数参数ka～kd(步骤S310)。
而且，ECU300通过将在步骤S310中算出的系数参数ka～kd代入到上述的数学式(14)，来算出sinΔθ及cosΔθ(步骤S320)。并且，ECU300根据在步骤S320中算出的sinΔθ及cosΔθ来算出电角度推定误差Δθ(步骤S330)。然后，ECU300使处理向返回转移。
如以上所述，根据本实施方式的车辆1，能够执行使用了电角度推定值θe的输出控制(无旋转变压器控制)。尤其是在无旋转变压器控制的执行期间，使用电角度推定值θe的误差的影响下的根据第二变换器222的控制指令及实际的电流检测值而算出的电角度推定误差Δθ来校正电角度推定值θe，因此能提高电角度的推定精度。由此，在第二电动发电机20的第二旋转变压器422发生了异常时，能够伴随来自第二电动发电机20的转矩输出(即电力消耗或发电)而行驶。
并且，在本实施方式中，在电角度的推定误差Δθ大的期间，以使第二变换器222的输出成为定电位的方式生成第二变换器222的控制指令，因此在第二变换器222中仅流过第二电动发电机20产生的反向电动势的量的电流。因此，根据该实施方式，在第二旋转变压器422发生异常时的车辆行驶中，能够继续使用第二电动发电机20并抑制第二变换器222的过电流。
需要说明的是，在上述的实施方式中，代表性地说明了第二电动发电机20(MG2)的第二旋转变压器422发生异常时的控制，但是上述的无旋转变压器控制在第一电动发电机10(MG1)的第一旋转变压器421发生了异常时也能够同样适用。通过无旋转变压器控制的适用而能够进行来自第一电动发电机10的转矩输出，由此，根据蓄电池150的SOC下降，通过向伴随发动机100的工作的HV行驶(图4)转移而能够使车辆的行驶继续。具体而言，如下控制第一电动发电机10的输出转矩：根据SOC下降，设定为转矩指令值Tqcom1>0而使发动机100进行曲轴转动，在发动机起动后，设定为转矩指令值Tqcom1<0而通过发动机100的输出使电动发电机10发电。由此，关于第一电动发电机10发生了旋转变压器异常时的车辆的行驶，与日本特开2007-244126那样使第一电动发电机10的转矩输出停止(即不发电)而继续行驶的情况相比较，能够扩大行驶距离。
并且，即使在这种情况下，在第一电动发电机10的电角度推定误差Δθ大的期间，也以使第一变换器221的输出成为定电位的方式生成第一变换器221的控制指令，因此在第一变换器221中仅流过第一电动发电机10产生的反向电动势的量的电流。因此，即使在第一旋转变压器421发生异常的情况下，也能够继续使用第一电动发电机10并抑制第一变换器221的过电流。
需要说明的是，在上述的实施方式中，如图15所示，设为在行星齿轮装置30的太阳轮S、轮架CA及齿圈R上分别连结第一电动发电机10(MG1)、发动机100(曲轴110)及输出轴60(第二电动发电机20(MG2))的结构，但是本公开的车辆没有限定为这样的结构。例如如图16所示，可以是如下的车辆：在行星齿轮装置30的太阳轮S、轮架CA及齿圈R上分别连结第二电动发电机20(MG2)、输出轴60及经由离合器CR2的第一电动发电机10(MG1)，而且，发动机100(曲轴110)经由离合器CR3连结于第一电动发电机10(MG1)，且具备能够使齿圈R的旋转停止的离合器CR1。
需要说明的是，在上述中，蓄电池150对应于本公开中的“蓄电装置”的一实施例，ECU300对应于本公开中的“电子控制单元”的一实施例。
应考虑的是本次公开的实施方式中所有方面是例示而不是限制性的内容。本公开的范围不是由上述的说明而是由权利要求书表示，并包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

Claims (3)

1.一种车辆，具有：
在转子具有永磁体的电动发电机；
与所述车辆的驱动轮机械连接的输出轴；
至少与所述电动发电机的旋转轴及所述输出轴机械连结的行星齿轮装置；
构成为驱动所述电动发电机的变换器；
构成为经由所述变换器而与所述电动发电机进行电力的接收和供给的蓄电装置；
构成为检测所述电动发电机的旋转角的旋转角传感器；及
构成为检测流向所述电动发电机的电流的电流传感器，
所述车辆的特征在于，还包括电子控制单元，
所述电子控制单元构成为，在所述旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，
(i)根据所述行星齿轮装置的传动比和除所述电动发电机所连结的旋转轴以外的所述行星齿轮装置的旋转轴的旋转速度，周期性地算出所述电动发电机的旋转角速度推定值，
(ii)通过根据所述旋转角速度推定值求出的旋转角变化量推定值的累计，周期性地算出电角度推定值，
(iii)基于通过对所述旋转角变化量推定值与上次周期中的所述电角度推定值之和校正电角度误差而运算的各周期中的电角度推定值，周期性地生成所述变换器的控制指令，所述电角度误差是根据PWM控制下的所述变换器的控制指令中上次周期中的电压指令值和所述电流传感器的电流检测值算出系数参数并基于该系数参数而推定运算出的，
(iv)在从所述电动发电机的输出控制的开始起所述电角度误差的绝对值大于预定值的期间，以使所述变换器的输出成为恒定电位的方式生成所述变换器的控制指令，并且，
(v)基于所述变换器的控制指令，控制所述电动发电机的输出。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
在所述车辆行驶中，在从所述电动发电机的输出控制的开始起所述电角度误差的绝对值大于所述预定值的期间，所述电子控制单元以使所述变换器的输出电压成为零的方式生成所述控制指令。
3.一种车辆的控制方法，该车辆具有：
在转子具有永磁体的电动发电机；
与所述车辆的驱动轮机械连接的输出轴；
至少与所述电动发电机的旋转轴及所述输出轴机械连结的行星齿轮装置；
构成为驱动所述电动发电机的变换器；
构成为检测所述电动发电机的旋转角的旋转角传感器；及
构成为检测流向所述电动发电机的电流的电流传感器，
所述控制方法的特征在于包括：
在所述旋转角传感器发生异常时的车辆行驶中，
(i)根据所述行星齿轮装置的传动比和除所述电动发电机所连结的旋转轴以外的所述行星齿轮装置的旋转轴的旋转速度，周期性地算出所述电动发电机的旋转角速度推定值，
(ii)通过根据所述旋转角速度推定值求出的旋转角变化量推定值的累计，周期性地算出电角度推定值，
(iii)基于通过对所述旋转角变化量推定值与上次周期中的所述电角度推定值之和校正电角度误差而运算的各周期中的电角度推定值，周期性地生成所述变换器的控制指令，所述电角度误差是根据PWM控制下的所述变换器的控制指令中上次周期中的电压指令值和所述电流传感器的电流检测值算出系数参数并基于该系数参数而推定运算出的，
(iv)在从所述电动发电机的输出控制的开始起所述电角度误差的绝对值大于预定值的期间，以使所述变换器的输出成为恒定电位的方式生成所述变换器的控制指令，并且，
(v)基于所述变换器的控制指令，控制所述电动发电机的输出。
CN201810251610.7A 2017-03-28 2018-03-26 车辆及其控制方法 Expired - Fee Related CN108667368B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-063616 2017-03-28
JP2017063616A JP6743740B2 (ja) 2017-03-28 2017-03-28 車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108667368A CN108667368A (zh) 2018-10-16
CN108667368B true CN108667368B (zh) 2021-05-14

Family

ID=63671575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810251610.7A Expired - Fee Related CN108667368B (zh) 2017-03-28 2018-03-26 车辆及其控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10308118B2 (zh)
JP (1) JP6743740B2 (zh)
CN (1) CN108667368B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6292208B2 (ja) * 2015-11-05 2018-03-14 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP6513161B1 (ja) * 2017-10-20 2019-05-15 三菱電機株式会社 回転電機の制御装置
JP6704434B2 (ja) * 2018-08-09 2020-06-03 本田技研工業株式会社 回転電機の制御装置
DE102019209828A1 (de) * 2019-07-04 2021-01-07 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines PHEV und dafür eingerichtetes Kraftfahrzeug
DE102020004464A1 (de) * 2019-08-27 2021-03-04 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Antrieb und Verfahren zum Betreiben eines Antriebs
KR102353955B1 (ko) * 2020-06-09 2022-01-21 현대트랜시스 주식회사 하이브리드 차량의 구동 장치 및 그 방법
KR20220079287A (ko) * 2020-12-04 2022-06-13 현대자동차주식회사 차량 배터리의 충전 제어 방법 및 그 제어 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136171A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Sanyo Electric Co Ltd ハイブリッド自動車の主軸モータ制御方法及びハイブリッド自動車
JP2007209105A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Sawafuji Electric Co Ltd 電気自動車運転駆動装置
JP2013059258A (ja) * 2012-12-26 2013-03-28 Jtekt Corp モータ制御装置
JP2015107765A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 株式会社デンソー 車両の故障判定装置
WO2015166546A1 (ja) * 2014-04-29 2015-11-05 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置及びこれを備えた電動パワ－ステアリング装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4618167B2 (ja) 2006-03-09 2011-01-26 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動制御装置、車両の駆動制御方法、および車両
CN101110559B (zh) * 2006-07-20 2011-10-12 比亚迪股份有限公司 一种混合动力车用永磁同步发电机的控制系统
CN102612802B (zh) * 2010-11-08 2015-01-07 丰田自动车株式会社 转角计算装置及转角计算方法
US9106177B2 (en) * 2012-01-05 2015-08-11 GM Global Technology Operations LLC Method and system for sensorless control of an electric motor
JP2014121215A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Honda Motor Co Ltd 負荷駆動制御装置
JP5983640B2 (ja) * 2014-01-20 2016-09-06 トヨタ自動車株式会社 モータジェネレータの制御装置
JP2017056790A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP6292208B2 (ja) 2015-11-05 2018-03-14 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136171A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Sanyo Electric Co Ltd ハイブリッド自動車の主軸モータ制御方法及びハイブリッド自動車
JP2007209105A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Sawafuji Electric Co Ltd 電気自動車運転駆動装置
JP2013059258A (ja) * 2012-12-26 2013-03-28 Jtekt Corp モータ制御装置
JP2015107765A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 株式会社デンソー 車両の故障判定装置
WO2015166546A1 (ja) * 2014-04-29 2015-11-05 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置及びこれを備えた電動パワ－ステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180281596A1 (en) 2018-10-04
CN108667368A (zh) 2018-10-16
JP2018166382A (ja) 2018-10-25
US10308118B2 (en) 2019-06-04
JP6743740B2 (ja) 2020-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108667368B (zh) 车辆及其控制方法
JP6292208B2 (ja) ハイブリッド車両
US9077269B2 (en) Control system for AC electric motor
CN102282758B (zh) 交流电动机的控制装置及电动车辆
JP5947705B2 (ja) 交流電動機の制御システム
JP5227102B2 (ja) モータ駆動制御装置および方法
JP5803951B2 (ja) 回転電機駆動システム
JP5920327B2 (ja) 車両の電源装置
CA2915799A1 (en) Motor control apparatus and motor control method
JP6330834B2 (ja) ハイブリッド車両
JP2017093218A (ja) 交流電動機の制御システム
JP5969382B2 (ja) 交流電動機の制御システム
JP5691868B2 (ja) 電動車両
JP2010268669A (ja) 電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法
JP6128016B2 (ja) 交流電動機の制御装置
JP2011024349A (ja) 駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータとを備えた車両
JP6455379B2 (ja) ハイブリッド車両
JP6504024B2 (ja) ハイブリッド車両
JP6128017B2 (ja) 交流電動機の制御装置
JP6504025B2 (ja) ハイブリッド車両
JP2010246290A (ja) 駆動装置およびその異常判定方法並びに車両
JP2017070048A (ja) 電動機駆動制御システム
JP2017163699A (ja) 自動車
JP2017127126A (ja) ハイブリッド車両
WO2015044740A2 (en) Power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210514