CN110770104A - 混合动力车辆 - Google Patents

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motor
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清水阳介
桑野友树
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Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Abstract

实施方式的混合动力车辆系统具备：发动机(10)；第一电动机(30)；第二电动机(80)；将发动机(10)的动力分配给第一电动机(30)和动力传递轴(110)的动力传递机构(20)；将动力传递轴(110)的动力和第二电动机(80)的动力合成的动力耦合机构(90)；被传递由动力耦合机构(90)合成的动力的车轴(100)；驱动第一电动机(30)的第一逆变器(40)；经由直流线路与第一逆变器(40)电连接并驱动第二电动机(80)的第二逆变器(60)；与直流线路电连接的电池(BT)；以及集中控制部(CTR)，驱动第一逆变器(40)以及第二逆变器(60)，以使得在启动发动机(10)时，利用第一电动机(30)和第二电动机(80)中的一方输出发动机(10)的启动所需要的转矩，并利用另一方消耗在利用一方进行发动机(10)的启动时产生的能量的至少一部分。

Description

混合动力车辆
技术领域
本发明的实施方式涉及混合动力车辆。
背景技术
提出有构成为能够将从内燃机供给的能量和从蓄电池供给的能量双方传递至车轴的混合动力车辆。
混联式混合动力车辆具有将从内燃机供给的能量朝电动机(发电机)侧和车轴侧分配并供给(传递)的三轴动力传递机构。在混联式混合动力车辆中，车轴能够使用从内燃机经由三轴动力传递机构朝车轴供给的能量、从电动机供给的电能、从电池供给的能量而旋转。
在混联式混合动力车辆中，能够相独立地决定车轴的旋转速度(车速)和内燃机的旋转速度。并且，在混联式混合动力车辆中，能够相独立地决定车辆的输出转矩和内燃机的输出。由此，能够与车辆的运转状态无关地决定内燃机的动作点，因此通过作为内燃机的动作点选择效率高的点，能够实现内燃机的高效率运转，能够提高燃料利用率。
并且，当内燃机的输出能量与车辆的输出能量存在差的情况下，也能够通过与直流线路连接的电池的充电以及放电来调整能量的过量或不足。由此，能够使与直流线路连接的电动机独立地动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5866803号公报
专利文献2：日本特许第5929940号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，存在在电池的容量小的情况下或者因环境温度等原因而电池的输入(充电)电流或输出(放电)电流受限的情况。例如在使内燃机启动时，根据行驶状态(速度)，有时需要使得在电池中流过有大的电流。此时，当电池的输入电流以及输出电流受限的情况下，存在直流线路的电压上升而逆变器停止、无法使内燃机启动的可能性。
本发明的实施方式就是鉴于上述情形而完成的，提供一种可靠性高的车辆系统。
用于解决课题的手段
实施方式的混合动力车辆系统具备：发动机；第一电动机；第二电动机；动力传递机构，将上述发动机的动力分配给上述第一电动机和动力传递轴；动力耦合机构，对上述动力传递轴的动力和上述第二电动机的动力进行合成；车轴，被传递由上述动力耦合机构合成的动力；第一逆变器，驱动上述第一电动机；第二逆变器，经由直流线路与上述第一逆变器电连接，并驱动上述第二电动机；电池，与上述直流线路电连接；以及集中控制部，驱动上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得在启动上述发动机时，利用上述第一电动机和上述第二电动机中的一方输出上述发动机的启动所需要的转矩，并利用上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方消耗在利用上述第一电动机和上述第二电动机中的一方进行上述发动机的启动时产生的能量的至少一部分。
附图说明
图1是简要地示出一个实施方式的混合动力车辆的构成例的图。
图2是简要地示出第一实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
图3是简要地示出第二实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
图4是简要地示出第三实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
图5是简要地示出第三实施方式的混合动力车辆的集中控制部的其他构成例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对第一至第三实施方式的混合动力车辆进行说明。
图1是简要地示出一个实施方式的混合动力车辆的构成例的图。
第一实施方式的混合动力车辆具备：内燃机10、动力传递机构20、第一电动机(Motor Generator)30、第一逆变器40、第一逆变器控制部50、第二电动机80、第二逆变器60、第二逆变器控制部70、电池BT、动力耦合机构90、车轴100、动力传递轴110、集中控制部CTR。
在直流线路连接有辅机(车内设备用的电源)PA、第一逆变器40、第二逆变器60、电容器C40、C60、电压检测器SV。
内燃机10是汽油机或柴油机等生成驱动车辆的机械能的发动机。
动力传递机构20将由内燃机10生成的机械能分成朝第一电动机30侧供给的能量和朝动力传递轴110供给的能量并传递。
动力传递机构20例如具备：太阳轮S、与太阳轮S外接的行星轮P、供行星轮P内接的齿圈R、沿着行星轮P的轨道旋转的行星轮架C。在本实施方式中，行星轮架C借助由内燃机10生成的机械能而旋转。太阳轮S的旋转动力被朝第一电动机30传递。齿圈R的旋转动力经由动力传递轴110而被传递至动力耦合机构90。动力耦合机构90与车轴100连接。
第一电动机30将经由动力传递机构20的太阳轮S而被供给的机械能转换为电能。第一电动机30例如是具备与太阳轮S联动的转子和定子的电动机，输出3相交流电力。
第一逆变器40是控制第一电动机30的动作的控制单元，将从第一电动机30输出的3相交流电力转换为直流电力而进行再生动作，并且将从直流线路供给的直流电力转换为3相交流电力而朝第一电动机30供给，使第一电动机30进行动力运行动作。第一逆变器40经由直流线路而与第二逆变器60以及电池BT连接。在第一逆变器40的直流侧的输入输出端子连接有电容器C40。电容器C40抑制直流线路间的电压变动。
第一逆变器控制部50接收从集中控制部CTR供给的转矩指令。第一逆变器控制部50利用矢量控制部以及PWM控制部等生成第一逆变器40的栅极信号，以使得第一电动机30的输出转矩实现转矩指令值的方式使第一逆变器40动作。
第二逆变器60将从直流线路供给的直流电力转换为交流电力并朝第二电动机80输出。并且，第二逆变器60将从第二电动机80供给的交流电力转换为直流电力并朝直流线路输出。在第二逆变器60的直流侧的输入输出端子连接有电容器C60。电容器C60抑制直流线路间的电压变动。
第二逆变器控制部70接收从集中控制部CTR供给的转矩指令。第二逆变器控制部70利用矢量控制以及PWM控制等生成第二逆变器60的栅极信号，并以使得第二电动机80的输出转矩实现转矩指令值的方式使第二逆变器60动作。
第二电动机80是借助从第二逆变器60供给的交流电力而被驱动的电动机，将电能转换为机械能而朝动力耦合机构90输出。
动力耦合机构90例如是齿轮，将对从齿圈R经由动力传递轴传递来的机械能和从第二逆变器60供给的机械能进行合成而得的能量朝车轴100传递。车轴100借助从上述动力耦合机构供给的能量而被旋转驱动，车轮WL经由车轴100而被旋转驱动。
电池BT例如具备包含多个2次电池单元的蓄电池，构成为能够借助从直流线路供给的电力进行充电，且能够经由直流线路而将电力放电。电池BT和直流线路的电连接能够由切断器12切换连接状态和切断状态。
集中控制部CTR能够检测(或者运算)第一电动机30的角速度、输出转矩、以及电流(或者它们的推定值)、第二电动机80的角速度、输出转矩、以及电流(或者它们的推定值)。并且，集中控制部CTR能够取得由电压检测器SV检测到的直流线路电压。集中控制部CTR是基于第二电动机30、第二电动机80、以及直流线路的各种信息以使得内燃机10、第一电动机30、第一逆变器控制部50、第二逆变器控制部70、第二电动机80、电池BT、以及切断器12相互协作的方式进行控制的控制部。
集中控制部CTR例如是具备至少一个CPU(central processing unit)或MPU(micro processing unit)等处理器、和存储由处理器执行的程序的存储器的运算单元。
例如，当在混合动力车辆高速行驶中内燃机10停止时，集中控制部CTR能够驱动第一逆变器控制部50(或者第二逆变器控制部70)而使得在第一电动机30(或者第二电动机80)流过有励磁电流，朝内燃机10输出所需要的转矩，使内燃机10启动。
本实施方式的车辆系统采用混联式混合动力系统。在本系统中，能够相独立地设定车轴100的旋转速度(车速)和内燃机10的旋转速度，且能够相独立地设定车辆的输出转矩和内燃机10的输出。由此，能够与车辆的运转状态无关地决定内燃机10的动作点，因此通过将内燃机10的动作点选定在效率高的点，能够实现内燃机10的高效率运转。结果，能够提高车辆的燃料利用率。
并且，当内燃机10的输出能量与车辆的输出能量存在差的情况下，能够通过与直流线路连接的电池BT的充电以及放电来调整能量的过量或不足。
以上控制在将内燃机10的动力全部转换为电能、并再次转换为机械能的串联式混合动力系统中也能够实现，但在本实施方式的车辆系统所采用的混联式混合动力系统中，通过设置能够将机械能直接传递至车轴的路径，能够提高动力传递效率。一般地，若进行从机械能朝电能的转换、以及从电能朝机械能的转换，则会在转换时产生损失。因而，将机械能直接朝车轴传递的混联式混合动力系统相比串联式混合动力系统能够提高能量利用效率。
接着，对具备动力传递机构20的车辆系统的动作原理进行说明。
以下示出动力传递机构20的太阳轮S、齿圈R、行星轮P、以及行星轮架C的运动方程式。
另外，θ为齿轮、电动机等的旋转角度，ω为齿轮、电动机等的旋转角速度，T为齿轮、电动机等的转矩，J为齿轮、电动机等的惯量，G为齿轮齿数。并且，关于以下的数式中使用的脚标，S表示与太阳轮相关、P表示与行星轮相关、C表示与行星轮架相关、R表示与齿圈相关、E表示与内燃机相关、MG1表示与第一电动机30相关、MG2表示与第二电动机80相关。
Figure BDA0002330324170000051
Figure BDA0002330324170000052
Figure BDA0002330324170000053
Figure BDA0002330324170000054
上述运动方程式中的约束条件如下。
GSθS+GRθR＝(GS+GR)θC (5)
λ1：在行星轮内、因其他轴的影响而产生的太阳轮转矩
λ2：在行星轮内、因其他轴的影响而产生的齿圈转矩
此处，若第一电动机30(太阳轮)、内燃机10(行星轮架)、行星轮的惯量相对于车辆的惯性质量小至能够忽略的程度，则能够将运动方程式记为下式。
0＝TS+λ1 (6)
Figure BDA0002330324170000061
Figure BDA0002330324170000062
在太阳轮连接有第一电动机30，因此，若考虑TS＝TMG1、ωS＝ωMG1…(9)，则根据式(6)、(7)，
Figure BDA0002330324170000063
车轴100的转矩TOUT是在齿圈产生的转矩λ2和由第二电动机80产生的转矩TMG2的合计值，因此能够如下式(11)这样变形。
Figure BDA0002330324170000064
此处，若设动力传递机构20的各齿轮为定速，则根据式(6)、(8)、(9)，内燃机10(行星轮架)输出的转矩如下式(12)。
Figure BDA0002330324170000065
根据式(10)的关系，
Figure BDA0002330324170000066
根据上述式(13)可知，内燃机10的负载由第一电动机30的转矩决定。
式(13)中的TC是内燃机10(行星轮架)输出的转矩，因此，沿内燃机10(行星轮架)的正转方向从外部施加的转矩TCL为其－1倍。即、能够如式(14)这样表示。
Figure BDA0002330324170000071
因而，若设内燃机10的启动所需要的行星轮架转矩为TE_START，则根据式(14)，第一电动机30应当输出的转矩能够如下式(15)这样表示。
Figure BDA0002330324170000072
另一方面，当内燃机10停止时，ωC＝0，因此，根据式(5)、(9)，变为下式(16)。
在上述式(16)中，ωR与车辆行驶速度成比例，因此，随着车辆行驶速度变大，第一电动机30朝负方向加速。根据式(15)以及式(16)，在车辆行驶中以及从内燃机10停止的状态起使内燃机10启动的瞬间的第一电动机30的能量PMG1能够如下式(17)这样表示。
另外，由于TE_START＞0，因此，在车辆行驶中的内燃机启动时PMG1＜0、即第一电动机30进行发电动作。
并且，根据式(17)，第一电动机30的发电能量与车辆行驶速度成比例，因此，越是车辆行驶速度大的情况下，第一电动机30的发电能量越大。
此处，若将直流线路电压设为VDC、且设辅机PA和第二逆变器60停止，则在电池BT中流过的电流IB如下式(18)。
Figure BDA0002330324170000075
例如，在电池BT的输入(充电)电流以及输出(放电)电流受限的状况下，存在未能在电池BT中流过有式(18)所示的电流而直流线路变得过电压的可能性、或无法从第一电动机30输出内燃机10的启动所需要的转矩而车辆不动作的可能性。
因此，在本实施方式的混合动力车辆中，集中控制部CTR驱动第一逆变器40以及第二逆变器60，以使得在启动内燃机10时，利用第一电动机30和第二电动机80中的一方输出内燃机10的启动所需要的转矩，并利用第一电动机30和第二电动机80中的另一方消耗在利用第一电动机30和第二电动机80中的一方进行内燃机10的启动时产生的能量的至少一部分。
另外，在以下的说明中，在本实施方式的混合动力车辆中，为了控制在电池BT中流过的电流，利用第二电动机80消耗上述式(17)的能量的全部或者一部分。
图2是简要地示出本实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
集中控制部CTR具备能量运算部C1、电池能量运算部C2、比较部C3、第一转矩运算部C4、第二转矩运算部C5。
在本实施方式中，集中控制部CTR例如控制第二逆变器控制部70(或者第一逆变器控制部50)，以使得当使在内燃机10启动时在电池BT中流过的电流IB为上限值IBlim以下时，利用第二电动机80(上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方)消耗第一电动机30(上述第一电动机和上述第二电动机中的一方)的发电能量中的、除去能够利用电池BT吸收的能量PMAX(＝VDC×IBlim)后的量(超出能量)。
在该情况下，根据上述式(17)，利用第二电动机80负担的能量P0能够如下式(19)这样表示。另外，关于下式(19)，由于设电动机发电时的能量为正，因此使第一项的符号为负、设为(－PMG1)。
Figure BDA0002330324170000081
但是，当上述式(19)的值为负的情况下，即便不使第二电动机80动作，在电池中流过的电流IB＜上限值IBlim，因此第二电动机80也可以停止动作。
综上，在内燃机10启动时，第一电动机30的输出转矩TMG1和第二电动机80的输出转矩TMG2如下式(20)。
Figure BDA0002330324170000082
(其中，在TMG2≤0时动作停止)
集中控制部CTR根据上述的原理控制第一逆变器控制部50以及第二逆变器控制部70。
即、能量运算部C1运算利用第一电动机30和第二电动机80中的一方使内燃机10启动时产生的能量。在本实施方式中，能量运算部C1从外部接收第一转矩运算部C4的输出TMG1和第一电动机30的旋转角速度ωMG1，基于上述式(17)将二者相乘，输出第一电动机30的能量PMG1。另外，输入至能量运算部C1的输出转矩TMG1例如可以是反馈从后述的第一转矩运算部C4输出的值而得的值，也可以是基于第一电动机30的电流或角速度等运算出的值。
电池能量运算部C2从外部接收在电池BT中流过的电流的上限值IBlim和直流线路电压VDC，运算第一电动机30的发电能量中的能够利用电池BT吸收的能量PMAX(＝VDCIBlim)并输出。电池能量运算部C2是决定电池BT的输入能量的上限值的电池输入输出限制量决定部。
比较部C3对由能量运算部C1运算出的能量和由电池输入输出限制量决定部(电池能量运算部C2)决定的上限值PMAX进行比较，当由能量运算部C1运算出的能量超出上限值PMAX时，运算其超出能量。即、比较部C3接收第一电动机30的能量PMG1和能够利用电池BT吸收的能量PMAX，基于上述式(19)对它们的值进行比较，运算利用第二电动机80负担的能量P0并输出。
第一转矩运算部C4接收内燃机10的启动所需要的行星轮架转矩TE_START，基于上述式(20)运算第一电动机30的转矩TMG1并输出。另外，行星轮架转矩TE_START也可以是在集中控制部CTR内预先设定的值，也可以是基于车辆的动作状态(第一电动机30的角速度、电流等)运算的值。
第二转矩运算部C5接收齿圈R的旋转角速度ωR和利用第二电动机80负担的能量P0，基于上述式(20)运算第二电动机80的转矩TMG2并输出。
集中控制部CTR将利用第一转矩运算部C4运算出的转矩TMG1作为转矩指令值朝第一逆变器控制部50供给，将利用第二转矩运算部C5运算出的转矩TMG2作为转矩指令值朝第二逆变器控制部70供给。
第一逆变器控制部50控制第一逆变器40，生成第一逆变器40的栅极指令以便第一电动机30的输出实现所接收到的转矩指令值。第一逆变器40根据第一逆变器控制部50的控制而动作，第一电动机30输出转矩TMG1。
第二逆变器控制部70控制第二逆变器60，生成第二逆变器60的栅极指令以便第二电动机80的输出实现所接收到的转矩指令值。根据第二逆变器控制部70的控制，第二逆变器60动作，第二电动机80输出转矩TMG2。
通过如上述那样使第一电动机30以及第二电动机80动作，能够使在电池BT中流过的电流为上限值IBlim以下。
即、在本实施方式的车辆系统中，能够利用第二电动机80消耗供给至直流线路的能量的至少一部分，控制在电池BT中流过的电流，避免因直流线路的过电压或内燃机10无法启动而导致车辆无法动作的不良情况。如上所述，根据本实施方式，能够提供可靠性高的车辆系统。
另外，上述数式假设车辆系统以不考虑设备的效率等的理想状态动作。当实际应用于车辆的情况下，优选考虑设备的动作效率等而调整第一电动机30以及第二电动机80的输出转矩。
接着，以下参照附图对第二实施方式的车辆系统进行说明。
另外，在以下的说明中，关于与上述的第一实施方式同样的结构，标注相同的附图标记并省略说明。
图3是简要地示出第二实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
在本实施方式的车辆系统中，除了集中控制部CTR的结构以外，均与上述的第一实施方式的车辆系统相同，因此省略说明。
在上述的第一实施方式中，集中控制部CTR运算内燃机10启动时利用第一电动机30发电的能量，并控制第一逆变器控制部50以及第二逆变器控制部70以便利用第二电动机80消耗上述能量的至少一部分。这是基于如下的思想：与电池BT的充电电流以及放电电流的限制度的程度无关，始终设在电池中流动的电流的上限值恒定(在第一实施方式中设为上限值IBlim)，集中控制部CR控制车辆系统的各结构。
然而，假想难以判断电池BT的充电电流以及放电电流的限制度为何种程度的情况。一般地，公知在低温环境下电池BT的内部电阻增加，因此电池BT的充电电流以及放电电流变小。这是因为：当内部电阻大时，若在电池BT流过有大电流，则会因内部电阻导致的电压降下而产生大的电压变动。
因此，在本实施方式中，考虑电池BT的充电电流以及放电电流的限制度根据电池BT的内部电阻的大小而变化，进行与上述第一实施方式不同的控制。
当电池BT的内部电阻比通常时(例如常温环境时)大时，若在电池BT中流过的电流增加，则直流线路电压VDC的上升量比通常时大。设直流线路电压VDC的上限值为VDCMAX(比当前的电池电压高的值、例如电池电压的110％)，进行控制以便当直流线路电压VDC＞上限值VDCMAX时利用第二电动机80消耗能量。由此，能够考虑电池BT的充电电流以及放电电流的限制度而利用第二电动机80消耗各个时刻的剩余能量(未能利用电池BT吸收的能量)。
本实施方式的集中控制部CTR具备电压上限决定部C6、电压控制部C7、第一转矩运算部C4。
电压上限决定部C6从外部接收电池电压和电池BT的充电状态(SOC：state ofcharge)中的至少一方，基于它们的值设定直流线路电压VDC的上限值VDCMAX。此处设定的上限值VDCMAX是比当前的(电池电压例如利用电压检测器检测到的最新的值)高的值、例如是相对于当前的电池电压为110％的值。电压上限决定部C6可以决定成电池BT的充电状态越大则上限值VDCMAX越大的值。
另外，电压上限决定部C6可以考虑电池BT的内部电阻值而设定上限值VDCMAX。电池BT的内部电阻值例如可以使用电池BT的电压、电流、温度等运算，也可以从外部接收。电压上限决定部C6也可以预先具备根据电池BT的内部电阻值而存储与直流线路电压VDC的值对应的上限值VDCMAX的表等。
电压控制部C7从电压检测器取得直流线路电压VDC，从电压上限决定部C6接收上限值VDCMAX，并运算第二电动机80的转矩TMG2以使得当直流线路电压VDC比上限值VDCMAX大时利用第二电动机80消耗能量。
电压控制部C7具备减法器71、比例控制部72、积分控制部73、加法器74。减法器71输出从上限值VDCMAX减去直流线路电压VDC而得的差。比例控制部72输出对减法器71的输出值乘以比例增益KP而得的值。积分控制部73输出对减法器71的输出值乘以积分增益KI，并进一步除以拉普拉斯算子(s)而得的值。加法器74输出将比例控制部72的输出值与积分控制部73的输出值相加而得的和。
电压控制部C7设定比例增益KP和积分增益KI的值，以便运算使得直流线路电压VDC与上限值VDCMAX之差成为零的第二电动机80的转矩TMG2。另外，电压控制部C7仅在直流线路电压VDC大于上限值VDCMAX时运算转矩TMG2，以便利用二电动机80消耗剩余的能量。
即、在本实施方式的车辆系统中，第一电动机30的转矩TMG1和第二电动机80的转矩TMG2如下式(21)。
Figure BDA0002330324170000121
Figure BDA0002330324170000122
从电压控制部C7输出的第二电动机80的转矩TMG2被朝第二逆变器控制部70供给。
即、根据本实施方式，能够获得与上述的第一实施方式同样的效果，并且，如上所述，通过根据电池BT的电压或者SOC(或者二者双方的值)设定上限值VDCMAX，仅在直流线路电压比上限值大时利用第二电动机80消耗能量，由此能够进行与电池BT的充电电流以及放电电流的限制度对应的控制。
接着，参照附图对第三实施方式的车辆系统详细地进行说明。
图4是简要地示出第三实施方式的混合动力车辆的集中控制部的构成例的框图。
集中控制部CTR具备直流线路电压决定部C8、比例积分控制部C9、第一转矩运算部C4。
在上述的第一实施方式中，对如下的车辆系统进行了说明，即：运算在内燃机10启动时利用第一电动机30发电的能量，并控制电池BT的充电电流以及放电电流，以便能够利用第二电动机80消耗上述能量的至少一部分。
在第一实施方式的混合动力车辆系统中，若设在电池BT中流过的电流的上限值IBlim为零，则理论上即便断开(切断)电池BT与直流线路的电连接，动作也成立。然而，在上述的第一实施方式中，并未考虑搭载于混合动力车辆系统的传感器类的误差或设备的效率等，因此难以严格地使电池电流为零。
与此相对，在本实施方式中，提出了能够在断开电池BT的状态下启动内燃机10的混合动力车辆系统。
即、在本实施方式中，集中控制部CTR在启动内燃机10时将切断器12断开而形成为将电池BT与直流线路的电连接切断的状态。
直流线路电压决定部C8从外部接收电池电压和电池BT的SOC中的至少一方，并基于电池电压或者电池BT的SOC(或者二者双方的值)，输出直流线路电压的设定值VDCref。此处，直流线路电压决定部C8例如考虑传感器类的误差或设备的动作效率等，输出设定值VDCref以使得电池电压或者电池BT的SOC(或者二者双方的值)的变动成为零。
比例积分控制部C9接收设定值VDCref和利用电压检测器检测到的直流线路电压VDC，输出使直流线路电压偏差(VDCref－VDC)为零时的第二电动机80的转矩。
此处，在上述式(20)中，IBlim＝0的情况下的第一电动机30以及第二电动机80的转矩TMG1、TMG2如下式(22)。
Figure BDA0002330324170000131
若利用第二电动机80消耗能量，以使得利用电压检测器检测到的直流线路电压VDC成为设定值VDCref(直流线路电压VDC与设定值VDCref之差成为零)，则第一电动机30以及第二电动机80的转矩TMG1、TMG2如下式(23)。
Figure BDA0002330324170000132
另外，在上述式(23)中，AVR(VDCref－VDC)由用于使得直流线路电压偏差VDCref－VDC为零的控制系统、例如比例积分(PI)控制系统构成。
比例积分控制部C9具备减法器91、比例控制部92、积分控制部93、加法器94。减法器91输出从设定值VDCref减去直流线路电压VDC而得的差。比例控制部92输出对减法器91的输出值乘以比例增益KP而得的值。积分控制部93输出对减法器91的输出值乘以积分增益KI，并进一步除以拉普拉斯算子(s)而得的值。加法器94输出将比例控制部92的输出值与积分控制部93的输出值相加而得的和。
从比例积分控制部C9输出的第二电动机80的转矩TMG2被朝第二逆变器控制部70供给。
综上，通过使第一电动机30以及第二电动机80的转矩如上述式(23)那样动作，例如能够在将电池BT相对于直流线路的电连接切断的状态下进行内燃机10的启动。
图5是简要地示出第三实施方式的混合动力车辆的集中控制部的其他构成例的框图。
在上述的图4所示的例子中，集中控制部CTR使用式(23)使混合动力车辆系统动作，以便第一电动机30输出内燃机10的启动所需要的转矩，第二电动机80以辅助方式动作以便第一电动机30能够输出预定的转矩。与此相对，以下，利用第二电动机80输出内燃机10的启动所需要的转矩，第一电动机30以辅助方式动作以便第二电动机80能够输出预定的转矩。
在该例子中，与图4所示的例子不同，利用比例积分控制部C9运算第一电动机30的转矩。
即、集中控制部CTR具备直流线路电压决定部C8、比例积分控制部C9、第二转矩运算部C5。
直流线路电压决定部C8从外部接收电池电压和电池BT的SOC中的至少一方，基于电池电压或者电池BT的SOC(或者二者双方的值)输出直流线路电压的设定值VDCref。此处，直流线路电压决定部C8例如考虑传感器类的误差或设备的动作效率等而输出设定值VDCref，以使得电池电压或者电池BT的SOC(或者二者双方的值)的变动成为零。
比例积分控制部C9接收设定值VDCref和利用电压检测器检测到的直流线路电压VDC，输出直流线路电压偏差(VDCref－VDC)成为零时的第一电动机30的转矩TMG1。
若利用第二电动机80消耗能量，以使得利用电压检测器检测到的直流线路电压VDC成为设定值VDCref(直流线路电压VDC与设定值VDCref之差成为零)，则第一电动机30以及第二电动机80的转矩TMG1、TMG2如下式(24)。
Figure BDA0002330324170000151
比例积分控制部C9具备减法器91、比例控制部92、积分控制部93、加法器94。减法器91输出从设定值VDCref减去直流线路电压VDC而得的差。比例控制部92输出对减法器91的输出值乘以比例增益KP而得的值。积分控制部93输出对减法器91的输出值乘以积分增益KI，并进一步除以拉普拉斯算子(s)而得的值。加法器94输出将比例控制部92的输出值与积分控制部93的输出值相加而得的和。
从比例积分控制部C9输出的第一电动机30的转矩TMG1被朝第一逆变器控制部50供给。
即、根据本实施方式，能够获得与上述的第一实施方式同样的效果，并且，如上所述，通过使第一电动机30以及第二电动机80的转矩如上述式(23)或者上述式(24)那样动作，例如在将电池BT相对于直流线路的电连接切断的状态下能够进行内燃机10的启动。
以上对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施例只不过是作为例子加以提示，并非意图限定发明的范围。上述新的实施方式能够以其他各种各样的方式加以实施，能够在不脱离发明的主旨的范围进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形包含于发明的范围或主旨中，并且包含于技术方案所记载的发明及其等同的范围中。

Claims (9)

1.一种混合动力车辆系统，具备：
发动机；
第一电动机；
第二电动机；
动力传递机构，将上述发动机的动力分配给上述第一电动机和动力传递轴；
动力耦合机构，对上述动力传递轴的动力和上述第二电动机的动力进行合成；
车轴，被传递由上述动力耦合机构合成的动力；
第一逆变器，驱动上述第一电动机；
第二逆变器，经由直流线路与上述第一逆变器电连接，并驱动上述第二电动机；
电池，与上述直流线路电连接；以及
集中控制部，驱动上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得在启动上述发动机时，利用上述第一电动机和上述第二电动机中的一方输出上述发动机的启动所需要的转矩，并利用上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方消耗在利用上述第一电动机和上述第二电动机中的一方进行上述发动机的启动时产生的能量的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆系统，其中，
上述集中控制部具有：能量运算部，运算上述第一电动机和上述第二电动机中的一方在启动上述发动机时产生的能量；电池输入输出限制量决定部，决定上述电池的输入能量以及输出能量的上限值；以及比较部，将由上述能量运算部运算出的能量和由上述电池输入输出限制量决定部决定的上述上限值进行比较，当由上述能量运算部运算出的能量超出上述上限值时，运算其超出能量，
上述集中控制部驱动上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得利用上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方消耗上述超出能量。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆系统，其中，
上述集中控制部在由上述比较部运算出的上述超出能量为零时以及比零小时，使上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方的动作停止。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆系统，其中，
还具备电压检测器，该电压检测器检测上述直流线路的电压，
上述集中控制部具有：电压上限决定部，决定上述直流线路的电压的上限值；以及电压控制部，运算上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方的转矩，以使得从上述电压检测器取得的上述直流线路的电压与上述上限值之差为零，
上述集中控制部控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得在上述发动机启动时，上述第一电动机和上述第二电动机中的一方输出上述发动机的启动所需要的转矩，上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方根据上述电压控制部的输出来输出转矩。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆系统，其中，
由上述电压上限决定部决定的上述上限值比上述发动机即将启动前的电池无负载电压大、且小于上述第一逆变器以及上述第二逆变器的过电压电平。
6.根据权利要求4所述的混合动力车辆系统，其中，
上述电压上限决定部从外部接收上述电池的充电状态，
由上述电压上限决定部决定的上述上限值是上述电池的上述充电状态越大则越大的值。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆系统，其中，
还具备电压检测器，该电压检测器检测上述直流线路的电压，
上述集中控制部具有：直流线路电压决定部，决定直流线路电压指令值，以使得上述直流线路的电压变动为零；以及比例积分控制部，控制上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方的转矩，以使得上述直流线路电压指令值与从上述电压检测器取得的直流线路电压之差为零，
上述集中控制部控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得在上述发动机启动时，上述第一电动机和上述第二电动机中的一方输出上述发动机的启动所需要的转矩，上述第一电动机和上述第二电动机中的另一方根据上述比例积分控制部的输出来输出转矩。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆系统，其中，
还具备切断器，该切断器能够切断上述电池与上述直流线路的电连接，
上述集中控制部在上述发动机启动时将上述切断器断开从而形成为使上述电池与上述直流线路的电连接切断的状态。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的混合动力车辆系统，其中，
上述集中控制部驱动上述第一逆变器以及上述第二逆变器，以使得在上述发动机启动时，上述第一电动机输出上述发动机的启动所需要的转矩，上述第二电动机消耗上述发动机启动时产生的能量的至少一部分。
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