DE102007017253B4

DE102007017253B4 - Steuersystem für eine mehrphasige rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102007017253B4
Application number: DE102007017253.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroya Tsuji; Shingo Kawasaki; Junji Miyachi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: US20070249461A1; DE102007017253A1; JP2007312588A; US7723938B2; DE102007063856B3; JP4784478B2

Abstract

Gerät (6) zur Steuerung des Drehmoments einer Drehwelle einer ersten rotierenden elektrischen Maschine (4), die mechanisch sowohl mit einer Drehwelle einer zweiten rotierenden elektrischen Maschine (5) als auch mit der Drehwelle einer Brennkraftmaschine (1) über einen Drehmoment-Aufteil-Mechanismus (3) gekoppelt ist, welcher das Drehmoment von der Brennkraftmaschine (1) auf die erste und die zweite rotierende elektrische Maschine (4, 5) aufteilt, wobei die erste rotierende elektrische Maschine (4) aus einer mehrphasigen rotierenden elektrischen Maschine besteht, wobei das Gerät folgendes aufweist:einen Inverter (10) mit Schaltelementen (12, 14, 16, 18, 20, 22), um das Drehmoment der Drehwelle der ersten rotierenden elektrischen Maschine (4) zu steuern;eine Bestimmungskomponente (S12, S14, S30, S40), die bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt wird oder nicht, wobei die Bedingung in solcher Weise definiert ist, dass eine Fehlfunktion an dem Inverter (10) aufgetreten ist, die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Nicht-Betriebszustand befindet und die zweite rotierende elektrische Maschine (5) in einem Betriebszustand ist; undeine begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48), die i) einen Drehzustand der Drehwelle der Brennkraftmaschine (1) begrenzt, deren Drehung durch die zweite rotierende elektrische Maschine (5) verursacht wird und über den Drehmoment-Aufteil-Mechanismus (3) von der zweiten rotierenden elektrischen Maschine (5) her durch Betätigen der Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) des Inverters (10) übertragen wird, und die ii) eine Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine (1) gegen das Eintreten in einen Drehzahlbereich begrenzt, der größer ist als Null und kleiner als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (1) ist, wenn durch die Bestimmungskomponente (S12, S14, S30, S40) bestimmt wurde, dass die Bedingung erfüllt worden ist.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität aus der früheren japanischen Patentanmeldung JP 2006 - 116 602 A und JP 2006 - 286 739 A , die am 20. April 2006 bzw. 20. Oktober 2006 angemeldet wurden, deren Beschreibungen hier durch Bezugnahme miteinbezogen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für rotierende mehrphasige elektrische Maschinen zur Steuerung der Ausgangsleistung einer rotierenden mehrphasigen elektrischen Maschine durch Betätigung von Schaltelementen eines Inverters.
STAND DER TECHNIK
Es ist ein Steuersystem bekannt, bei dem Ausgangsdrehmoment eines Dreiphasen-Motors mit Hilfe des Betriebes von Schaltelementen eines Inverters gesteuert wird. Der Inverter ist in dem Steuersystem vorhanden und besitzt drei Arme, um jede der drei Phasen des Dreiphasen-Motors in einen elektrischen Leitzustand mit entweder einer positiven oder negativen Seite einer Stromversorgungsspannung zu bringen. Bei der durch dieses System durchgeführten Steuerung kann ein Kurzschluss, der in einem Schaltelement von irgendeinem der Arme des Inverters aufgetreten ist, bewirken, dass ein Strom durch den Arm fließt mit dem Risiko, dass das Drehmoment schwankt oder der Wärmewert des Inverters ansteigt.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP H06 - 319 263 A ist ein System mit einer Einrichtung vorgeschlagen, um den Strom zu detektieren, der durch jeden der Arme eines Inverters fließt. Dieses System ermöglicht die Bestimmung beim Auftreten eines Kurzschlusses an einem Schaltelement in irgendeinem der Arme des Inverters. In diesem Patentdokument ist auch vorgeschlagen eine Unterbrechungsschaltung zwischen einem Inverter und einer Energiequelle vorzusehen, sodass der Fluss eines Stromes zwischen dem Inverter und der Stromquelle unterbrochen werden kann und zwar in Verbindung mit der Phase, in welcher der Kurzschluss aufgetreten ist.
Das oben erläuterte herkömmliche System besitzt eine Unterbrechungsschaltung für den Zweck, um Probleme eine Drehmomentschwankung und einer Wärme zu vermeiden, die durch den Kurzschluss verursacht werden. Das Vorsehen solch einer Unterbrechungsschaltung kann jedoch in nicht vernachlässigbarer Weise die Zahl der Teile und auch die Größe einer Inverterschaltung erhöhen.
Kürzlich wurde ein System für Hybridfahrzeuge in praktische Verwendung übernommen. Bei diesem System sind die Drehwellen eines Dreiphasen-Motors und eines Dreihpasen-Generators mit einer Drehwelle einer Brennkraftmaschine über einen Drehmoment-Aufspaltmechanismus gekoppelt. Dieses System ist dafür ausgelegt, um das Ausgangsdrehmoment des Dreiphasen-Motors zu steuern und zwar durch den Betrieb des Inverters zu dem Zeitpunkt des Anhaltens der Brennkraftmaschine mit der Möglichkeit, dass das Fahrzeug mit diesem Ausgangsdrehmoment fahren kann. Auch wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, ist dieses System dafür ausgelegt, um den Inverter zu betätigen, um einen Betrag der erzeugten Energie des Dreiphasen-Motors zu steuern.
Auch bei dem zuvor erläuterten System kann das Auftreten eines Kurzschlusses in irgendeinem der Arme oder Zweige des Inverters für den Dreiphasen-Generator Probleme gemäß Drehmomentschwankungen des Generators verursachen und kann den Wärmewert des Inverters erhöhen. Wenn ferner das Drehmoment des Generators und des Motors auf die Drehwelle übertragen wird und zwar mit Hilfe des Drehmoment-Aufspaltmechanismus, wird die Drehwelle der Brennkraftmaschine selbst dann in Drehung versetzt, wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist, was zu dem Risiko führt, dass das Energieübertragungssystem in Vibration gerät. Auch wenn ein Kurzschluss an irgendeinem der Arme des Inverters für den Dreiphasen-Motor auftritt, können in wünschenswerter Weise Notbetriebe ausgeführt werden und zwar unter Verwendung des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine als Antriebskraft. Jedoch kann das Auftreten eines Kurzschlusses ein Last-Drehmoment an dem Dreiphasen-Motor einführen mit der Folge einer Schwierigkeit, um das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine in geeigneter Weise auf die Antriebsräder zu übertragen.
Bei dem herkömmlichen oben erläuterten Steuersystem sind keine Maßnahme in Verbindung mit solchen Problemen getroffen, die bei dem System für Hybridfahrzeuge auftreten.
Die Lehre der JP 2006 - 014 386 A betrifft eine Leistungsausgabeeinheit für ein Automobil sowie ein Steuerverfahren dafür. Dabei wird verhindert, dass ein Automobil in einen fahrunfähigen Zustand gerät, indem die Überladung einer Batterie im Direktfahrmodus gesteuert wird, bei dem das Automobil nur mit Leistung fährt, die von einem Motor direkt über einen integrierten Leistungsverteilungsmechanismus an die Antriebswelle abgegeben wird. Dabei wird, wenn in einem zweiten Motor oder einem Umrichter eine Abnormalität auftritt und der Direktfahrmodus eingestellt ist, die Drehzahl einer Maschine auf einer Sollgeschwindigkeit gehalten, wenn ein Gaspedal betätigt wird, und ein Antreiben der Maschine und eines ersten Motors wird derart gesteuert, dass er eine Antriebskraft an eine Hohlradwelle durch Anlegen eines Leistungserzeugungsdrehmoments von einem ersten Motor ausgibt. Die Stromerzeugung des Motors wird so gesteuert, dass sie durch Hilfsmaschinen einschließlich des Kompressors einer Klimaanlage anstelle eines zweiten Motors verbraucht wird.
Gemäß der DE 100 41 788 A1 wird eine Steuerungs/Regelungsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs wird vorgeschlagen, die in der Lage ist, an den Elektromotor angeschlossene Komponenten vor der von dem als Generator betriebenen Elektromotor beim Fahrbetrieb erzeugten Spannung zu schützen. Wenn die (Elektro-) Motorsteuerungs/Regelungsvorrichtung eine Fehlfunktion des Motorsystems, wie der Stromsensoren, der Spannungssensoren und des Elektromotors (Unterbrechung der Windung/Spulen), erkennt, stoppt die (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung die Motor-Steuerung/Regelung, indem die Haupt-Schaltvorrichtung AUS-geschaltet/unterbrochen wird, und die Verbindung zwischen der Inverter- Motor-Antriebseinheit und der Batterie elektrisch getrennt wird. Gleichzeitig gibt die (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung ein Signal an die Maschinen-Steuerungs/Regelungsvorrichtung weiter, welches die Fehlfunktion des Motorsystems anzeigt. Wenn die Fehlfunktion von der (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung erkannt wurde, und wenn die Haupt-Schaltvorrichtung unterbrochen ist, steuert/regelt die Maschinen-Steuerungs/Regelungsvorrichtung die Maschine dergestalt, dass die Drehzahl der Maschine unterhalb 5000 U/min gehalten wird.
Aus der DE 602 13 919 T2 ist ein Verfahren zum Steuern einer Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorbetriebscharakteristik bekannt, die ein Verdichtungsverhältnis einer Einlassluft einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verändert, wobei die Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorcharakteristik zwischen einem ersten Betriebszustand, der ein erstes Verdichtungsverhältnis vorsieht, und einem zweiten Betriebszustand, der ein zweites Verdichtungsverhältnis vorsieht, das niedriger als das erste Verdichtungsverhältnis ist, wobei die Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorbetriebscharakteristik eine Blockiereinheit zum Blockieren der Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorcharakteristik in dem ersten Betriebszustand aufweist, wobei beim Verfahren bestimmt wird, ob es möglich ist, dass die Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorcharakteristik durch die Blockiereinheit in dem ersten Betriebszustand blockiert wird, wenn die Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorcharakteristik nicht in den ersten Betriebszustand gesetzt ist und wenn es bestimmt wird, dass es möglich ist, wird verhindert, dass die Blockiereinheit die Veränderungsvorrichtung einer Verbrennungsmotorbetriebscharakteristik in dem ersten Betriebszustand blockiert.
Die US 5 469 351 A offenbart ein Fehlerisolationssystem für einen dreiphasigen Induktionsmotorantrieb, welches einen Wechselrichter umfasst, um Gleichstrom aus einer Batterie in Wechselstrom für die drei Phasen des Motors umzuwandeln. Der Wechselrichter enthält sechs Halbleiterschalter, zwei für jede Motorphase, wie es in der Technik der Induktionsmotorsteuerung üblich ist. Darüber hinaus enthält der Wechselrichter zwei zusätzliche Halbleiterschalter. Diese Schalter bilden einen Ausgang, der über eine Ersatzlast parallel zu einem dritten zusätzlichen Halbleiterschalter an den neutralen Anschluss des Motors angeschlossen ist. Für den Fall, dass einer der sechs konventionellen Schalter im Wechselrichter kurzgeschlossen wird, werden die vier Schalter in den beiden anderen Phasen des Wechselrichters sowie die beiden zusätzlichen Schalter betätigt, um Strom zu erzeugen, der ausreicht, um eine in Reihe geschaltete Sicherung mit dem Ausgang des Wechselrichters gekoppelt an den Kurzschlussschalter auszulösen. Der Motor ist somit vom Kurzschlussschalter isoliert, wodurch verhindert wird, dass der Kurzschlussschalter den Motor vollständig deaktiviert. Eine alternative Motorantriebsstrategie, wie z.B. eine Zweiphasen-Antriebsstrategie, kann dann eingesetzt werden.
Gemäß der US 2006 / 0 061 923 A1 steuern ein Verfahren und eine Vorrichtung einen Leistungswandler eines Motorantriebssystems. Der Leistungswandler wird während eines ersten Betriebsmodus durch Anwendung eines Stromsteuerungsschemas gesteuert, das Power-Wandler-Befehle zur Steuerung von aktiven und reaktiven Stromkomponenten festlegt, die vom Leistungswandler zum Motor fließen, um die gewünschte Motordrehzahl zu erreichen; und ein Fehlerschutzschema wird während eines zweiten Betriebsmodus ausgeführt. Das Fehlerschutzschema erzeugt Leistungswandlerbefehle, um die aktive Stromkomponente, die vom Leistungswandler zum Motor fließt, im Wesentlichen auf null zu reduzieren. Der erste Betriebsmodus wird nach Erhalt des Neustartbefehls wieder aufgenommen, wenn die Motordrehzahl über einer voreingestellten Abschaltschwelle liegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Probleme entwickelt und es ist Aufgabe der Erfindung ein Steuersystem für eine rotierende elektrische Vielphasen-Maschine zu schaffen, bei dem Ausgangsleistung eines rotierenden elektrischen Vielphasen-Motors durch die Betätigung von Schaltelementen eines Inverters gesteuert werden kann. Speziell ist es Ziel der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem für rotierende elektrische Vielphasen-Maschinen zu schaffen, welches in geeigneter Weise besser mit einer Fehlfunktion eines Inverters zurechtkommen kann.
Die Aufgabe wird durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bzw. Gerät zum Steuern des Drehmoments einer Drehwelle einer ersten rotierenden elektrischen Maschine offenbart, die mechanisch mit sowohl einer Drehwelle einer zweiten rotierenden elektrischen Maschine als auch einer Drehwelle einer Brennkraftmaschine über einen Drehmoment-Split-Mechanismus gekuppelt ist, welcher das Drehmoment von der Brennkraftmaschine auf die erste und die zweite rotierende elektrische Maschine aufteilt oder aufsplittet, wobei die erste rotierende elektrische Maschine aus einer rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine besteht. Die Vorrichtung umfasst einen Inverter, der zum Steuern des Drehmoments der Drehwelle der ersten rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird; eine Bestimmungskomponente, welche bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt worden ist oder nicht, wobei die Bedingung in solcher Weise definiert ist, dass eine Fehlfunktion an dem Inverter verursacht worden ist und die Brennkraftmaschine sich in einem Nichtbetriebszustand befindet, und mit einer begrenzenden Komponente, welche den Drehzustand der Drehwelle der Brennkraftmaschine begrenzt, der durch die zweite elektrische Maschine verursacht wird und über den Drehmoment-Split-Mechanismus von der zweiten rotierenden elektrischen Maschine her übertragen wird und zwar durch Betätigen eines Antriebszustandes der ersten rotierenden elektrischen Maschine, wenn durch die Bestimmungskomponente bestimmt worden ist, dass die Bedingung erfüllt wurde.
Bei der zuvor erläuterten Konfiguration kann die Fehlfunktion in dem Inverter keine geeignete Drehmomentsteuerung der Drehwelle der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine zulassen (das heißt der ersten rotierenden elektrischen Maschine). Spezifischer gesagt, wenn unter solchen Umständen die rotierende Maschine in Betrieb ist, wird die Bewegungsenergie (Drehmoment der Drehwelle) auf die Drehwelle der Brennkraftmaschine über den Drehmoment-Split-Mechanismus übertragen. Selbst wenn demzufolge die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist, wird deren Drehwelle gedreht. In dieser Hinsicht kann die oben beschriebene Konfiguration die Drehung der Drehwelle begrenzen, indem eine Operation von elektrischen Bedingungen oder Zuständen der elektrischen Vielphasen-Maschine ausgeführt wird und zwar als Ausfallsicherheits-Prozesse während der Fehlfunktion des Inverters. Somit kann die Fehlfunktion des Inverters für die rotierende Vielphasen-Maschine in geeigneter Weise Nachteile verhindern, wie beispielsweise das Auftreten einer Vibration in dem Energieübertragungssystem bzw. Getriebesystem.
In bevorzugter Weise ist die begrenzende Komponente so konfiguriert, um gemäß dem Drehzustand der Drehwelle der Brennkraftmaschine eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine zu begrenzen und zwar daran zu hindern, in einen Drehgeschwindigkeitsbereich hinein zu gelangen, der größer ist als Null und kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine.
Die oben erläuterte Konfiguration kann verhindern, dass die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine in einen Bereich fällt, in welchem die Drehgeschwindigkeit größer ist als Null und kleiner als die Leerlaufdrehzahl. Es kann daher in geeigneter Weise verhindert werden, dass die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine auf eine Drehgeschwindigkeit gelangt, die in einem normalen Betriebszustand nicht auftreten würde.
Auch ist die Brennkraftmaschine in bevorzugter Weise mit einem Schwungrad-Dämpfer ausgestattet, um eine Vibration derselben zu unterdrücken und die begrenzende Komponente ist so konfiguriert, um die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Drehwelle der Brennkraftmaschine so zu begrenzen, dass die Drehzahl nicht innerhalb eines Drehzahlbereiches gehalten wird, der einer Resonanzfrequenz des Schwungrad-Dämpfers entspricht.
Die oben erläuterte Konfiguration kann verhindern, dass die Drehzahl der Drehwelle der Brennkraftmaschine in einem Bereich fällt, in welchem die Drehzahl der Resonanzfrequenz entspricht. Somit kann eine Vibration, die in dem System hervorgerufen wird, in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die begrenzende Komponente so konfiguriert ist, um das Drehmoment der Drehwelle der ersten rotierenden elektrischen Maschine auf ein Drehmoment eingestellt wird, welches die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine stoppt.
Die oben erläuterte Konfiguration kann das Drehmoment der Drehwelle der rotierenden Vielphasen-Maschine so steuern, dass die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine gestoppt wird. Somit können Nachteile, die die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine begleiten, in geeigneter Weise vermieden werden.
Es ist auch zu bevorzugen, dass die begrenzende Komponente so konfiguriert wird, um die Drehzahl der Drehwelle der Brennkraftmaschine durch Schalten von Schaltelementen des Inverters zu begrenzen.
Die oben erläuterte Konfiguration ermöglicht die Einschränkung, wie sie oben dargelegt wurde und zwar mit Hilfe der Betätigung der Schaltelemente des Inverters, wodurch die Kontinuität des Stromes der rotierenden Vielphasen-Maschine aufrechterhalten werden kann, wenn die Ausfallsicherheits-Prozesse ausgeführt werden. Somit kann das Erzeugen eines Lichtbogenstromes, der auftreten kann, verursacht durch ein zwangsweises auf Null führen des Stromes in der rotierenden Vielphasen-Maschine, in geeigneter Weise vermieden werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Gerät zum Steuern der Ausgangsleistung einer rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine durch Betätigen von Ein-/Aus-Zuständen eines Inverters offenbart, der eine Vielzahl an Phasenarmen aufweist, von denen jeder aus einer Vielzahl von Schaltelementen gebildet ist, die jeweils ein-/aus-geschaltet werden, mit: einer Bestimmungskomponente, die bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt worden ist oder nicht, wobei die Bedingung in solcher Weise definiert wird, dass eine Kurzschluss-Fehlfunktion verursacht wurde und zwar in irgendeinem der Schaltelemente von irgendeiner der Phasen, und wobei sich die rotierende elektrische Vielphasen-Maschine mit einer Drehzahl dreht, die höher ist als eine vorbestimmte Drehzahl; und einer Steuerkomponente, die eine Steuerung in solcher Weise durchführt, dass alle anderen Schaltelemente in den Einschaltzustand gebracht werden, wobei andere Schaltelemente, die zu den Phasenarmen gehören, keinen Kurzschluss aufweisen und mit einem elektrischen Pfad verbunden werden, an welchen das Schaltelement mit der Kurzschluss-Fehlfunktion verbunden ist, wenn durch die Bestimmungskomponente bestimmt wurde, dass die Bedingung erfüllt worden ist.
Die oben erläuterte Konfiguration erlaubt es, dass ein Kurzschluss in allen Phasen auftreten kann und zwar über einen Eingangsanschluss des Inverters, an welchen das kurzgeschlossene Schaltelement angeschlossen ist, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit gleich ist mit oder höher ist als die voreingestellte Geschwindigkeit. Somit verwandelt sich der Strom, der durch die rotierende elektrische Vielphasen-Maschine hindurch verläuft, in einen Strom, der mit der gegen-elektromotorischen Kraft fließt. In diesem Fall verläuft die gegen-elektromotorische Kraft im Wesentlichen orthogonal zu dem Strom. Als ein Ergebnis kann verhindert werden, dass der Wert des Stromes, der durch die rotierende elektrische Vielphasen-Maschine hindurchfließt, groß wird bzw. stark ansteigt, es kann ferner verhindert werden, dass der Absolutwert des Drehmoments der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine groß wird und das Drehmoment eine Schwankung erfährt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Gerät zum Steuern einer Ausgangsleistung einer rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine durch Betätigen von Ein-/Aus-Zuständen eines Inverters offenbart, der eine Vielzahl von Phasenarmen besitzt, von denen jeder aus einer Vielzahl von Schaltelementen gebildet ist, die jeweils ein-/aus-geschaltet werden, mit: einer Bestimmungskomponente, die bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt worden ist oder nicht, wobei die Bedingung in solcher Weise definiert wird, dass eine Kurzschluss-Fehlfunktion aufgetreten ist, die durch irgendeines der Schaltelemente von irgendeinem der Phasenarme verursacht wurde, und einer Steuerkomponente, die eine Steuerung in solcher Weise durchführt, dass alle anderen Schaltelemente in den Einschaltzustand gebracht werden, wobei andere Schaltelemente, die zu den Phasen gehören, welche keinen Kurzschluss aufweisen, mit einem elektrischen Draht verbunden werden, an welchen das Schaltelement mit der Kurzschluss-Fehlfunktion angeschlossen ist, wenn durch die Bestimmungskomponente bestimmt wird, dass die Bedingung erfüllt worden ist.
Beim Auftreten der Fehlfunktion in dem Schaltelement, kann die oben erläuterte Konfiguration in geeigneter Weise verhindern, dass das Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine oder dass der Strom, der durch die rotierende elektrische Vielphasen-Maschine fließt, übermäßig groß werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Gerät zum Steuern einer Ausgangsleistung einer rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine durch Betätigen von Ein-/Aus-Zuständen eines Inverters offenbart, der eine Vielzahl an Phasenarmen aufweist, von denen jeder eine Vielzahl von Schaltelementen enthält, die jeweils ein-/aus-geschaltet werden, mit: einer elektrischen Leit-Vorrichtung, die elektrisch zwischen der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine und dem Inverter vorgesehen ist und die selektiv leitfähig oder nicht leitfähig gemacht werden kann; einer Bestimmungskomponente, die bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt ist oder nicht, wobei die Bedingung so definiert ist, dass eine Kurzschluss-Fehlfunktion in irgendeinem der Schaltelemente von irgendeinem der Phasenarme vorhanden ist; und einer steuernden Komponente, welche die elektrische Leit-Vorrichtung in einem Nichtleitzustand steuert, wenn durch die Bestimmungskomponente bestimmt wird, dass die Bedingung erfüllt worden ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Fehlfunktion vorhanden ist, führt die oben erläuterte Konfiguration zu einem Abschalten oder einer Unterbrechung zwischen der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine und dem Inverter, um eine Isolation zwischen den Phasen der rotierenden elektrischen Vielphasen-Maschine zu erzeugen. Somit kann der Strom, der durch die rotierende elektrische Vielphasen-Maschine fließt, auf Null geführt werden, sodass das Drehmoment im Wesentlichen auf Null gebracht werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Gerät zum Steuern des Drehmoments einer Drehwelle eines elektrischen Vielphasen-Motors offenbart, die mechanisch an sowohl eine Drehwelle einer rotierenden elektrischen Maschine als auch an eine Drehwelle einer Brennkraftmaschine über einen Drehmoment-Split-Mechanismus gekoppelt ist, der das Drehmoment von der Brennkraftmaschine auf den elektrischen Vielphasen-Motor und die rotierende elektrische Maschine aufteilt, wobei das Gerät folgendes aufweist: eine Bestimmungskomponente, die bestimmt, ob eine Fehlfunktion an dem Inverter verursacht worden ist oder nicht; und eine begrenzende Komponente, die ein Last-Drehmoment des elektrischen Vielphasen-Motors begrenzt und zwar durch Betätigen oder Realisieren von elektrischen Zuständen des elektrischen Vielphasen-Motors, wenn durch die Bestimmungskomponente bestimmt worden ist, dass die Fehlfunktion verursacht worden ist.
Wenn die Fehlfunktion in dem Inverter auftritt, kann die Ausgangsleistung des Vielphasen-Motors nicht auf einen gewünschten Wert gesteuert oder geregelt werden, was dazu führen kann, dass das Ausgangsdrehmoment des Vielphasen-Motors in ein Last-Drehmoment umgesetzt wird. In diesem Fall kann es schwierig sein die erforderliche Antriebskraft zu erhalten. In dieser Hinsicht kann die oben erläuterte Konfiguration das Last-Drehmoment des Vielphasen-Motors begrenzen, um dadurch das erläuterte Problem zu mildern.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, welches die allgemeine Konfiguration eines Systems für ein Hybridfahrzeug veranschaulicht, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration veranschaulicht, die einen Generator, einen Inverter und einen Mikrocomputer enthält, gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ein Funktions-Blockschaltbild, welches Prozesse in dem Mikrocomputer veranschaulicht, entsprechend der ersten Ausführungsform;
4A und 4B Zeitdiagramme, welche die Übergänge des Stromes und des Drehmoments des Generators beim normalen Betrieb gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
5A und 5B Zeitdiagramme, welche die Übergänge des Stromes und des Drehmoments des Generators unter ein Einphasen-Kurzschluss-Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
6 ein Schaltungsdiagramm, welches einen Betriebsmodus der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung veranschaulicht;
7A und 7B Zeitdiagramme, welche die Übergänge des Stromes und des Drehmoments des Generators bei einem Dreiphasen-Kurzschluss wiedergeben, entsprechend der ersten Ausführungsform;
8A und 8B Darstellungen, die den Strom und das Drehmoment relativ zu der Umdrehungsgeschwindigkeit bei der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung wiedergeben;
9 ein Ausrichtungsdiagramm zum Einstellen einer Beziehung zwischen den Umdrehungsgeschwindigkeiten des Generators, einer Brennkraftmaschine und eines Motors, gemäß der ersten Ausführungsform;
10 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit und der Last unter einer Einphasen- und einer Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung darstellt;
11 ein Zeitdiagramm, welches einen Betriebsmodus einer Zweiphasen-Modulation gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
12 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses darstellt, entsprechend der ersten Ausführungsform;
13 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Zweiphasen-Modulationsprozesse unter den Ausfallsicherheits-Prozessen veranschaulicht, die in 12 dargestellt sind;
14 ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration darstellt, die einen Generator, einen Inverter und einen Mikrocomputer enthält, entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses veranschaulicht, entsprechend der zweiten Ausführungsform;
16 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses veranschaulicht, entsprechend einer dritten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
17 ein Ausrichtungs-Diagramm, welches Probleme erläutert, die einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind;
18 eine Darstellung, die einen Betriebsmodus eines Schaltvorgangs in den Ausfallsicherheits-Prozessen gemäß der vierten Ausführungsform wiedergibt;
19 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht;
20 ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration wiedergibt, die einen Generator, einen Inverter und eine Mikrocomputer enthält und zwar gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 eine Darstellung, die einen Betriebsmodus gemäß einem Schaltvorgang in Ausfallsicherheits-Prozessen gemäß der fünften Ausführungsform wiedergibt;
22 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für die Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht;
23 ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration zeigt, die einen Generator, einen Inverter und einen Mikrocomputer gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
24 ein schematisches Diagramm, welches eine allgemeine Konfiguration eines Systems für ein Hybridfahrzeug wiedergibt und zwar gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
25 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses gemäß der siebenten Ausführungsform wiedergibt;
26 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur für Ausfallsicherheits-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses gemäß einer achten Ausführungsform veranschaulicht; und
27 ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration wiedergibt, die einen Generator, einen Inverter und einen Mikrocomputer gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steuersystem für rotierende elektrische Vielphasen-Maschinen nach der vorliegenden Erfindung bei einem System zur Anwendung gebracht, welches bei einem Hybridfahrzeug eingebaut ist.
1 zeigt ein schematisches Diagramm, welches eine allgemeine Konfiguration eines Energieübertragungssystems bzw. Getriebesystems des oben erwähnten Hybridfahrzeugs veranschaulicht.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Brennkraftmaschine 1 mit einer Schwungrad-Dämpfervorrichtung 2 ausgestattet, um eine Vibration der Brennkraftmaschine 1 zu unterdrücken. Die Bewegungsenergie der Brennkraftmaschine 1 wird auf einen ersten Motor-Generator (Generator 4) und einen zweiten Motor-Generator (Motor 5) verteilt und zwar über einen Drehmoment-Split-Mechanismus 3. Spezieller gesagt besteht der Drehmoment-Split-Mechanismus 3 aus einem Planetengetriebemechanismus. Bei dem Planetengetriebemechanismus ist ein Planetenzahnradrad 3p mit einer Drehwelle der Brennkraftmaschine verbunden, ferner ist ein Sonnenzahnrad 3s mit einer Drehwelle des Generators 4 verbunden, und ein Ringzahnrad 3r ist mit einer Drehwelle des Motors 5 verbunden. Der Generator 4 und der Motor 5 bestehen jeweils aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor.
Das Last-Drehmoment des Generators 4 und das Ausgangsdrehmoment des Motors 5 werden durch eine Energiesteuereinheit 6 gesteuert, an die eine Batterie 7 angeschlossen ist. Die von dem Generator 4 erzeugte Energie wird in die Batterie 7 mit Hilfe der Energiesteuereinheit 6 geladen. Die elektrische Energie der Batterie 7 bringt den Motor 5 in Betrieb. Das Ausgangsdrehmoment des Motors 5 wird auf die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen.
2 veranschaulicht speziell einen Abschnitt der Energiesteuereinheit 6, der mit der Steuerung des Generators 4 verbunden ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Inverter 10 mit den drei Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Generators 4 verbunden. Der Inverter 10 besteht aus einem Dreiphasen-Inverter, der aus einem parallel geschalteten Abschnitt gebildet ist, in welchem drei Sätze von Schalterelementen vorhanden sind, das heißt Schalterelemente 12, 14 (U-Phasenarm), Schalterelemente 16, 18 (V-Phasenarm) und Schalterelemente 20, 22 (W-Phasenarm), die parallel geschaltet sind, um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen jeder der drei Phasen und einer positiven oder einer negativen Seite der Batterie 7 herzustellen. Der Inverter 10 ist auch mit Schwungraddioden 24, 26, 28, 30, 32 und 34 ausgestattet, die in einer Anti-Parallelschaltung mit den Schalterelementen 12, 14, 16, 18, 20 und 22 jeweils verbunden sind. Der Verbindungspunkt, um die Schalterelemente 12 und 14 in Reihe zu verbinden, ist mit der U-Phase des Generators 4 verbunden. Der Verbindungspunkt, um die Schalterelemente 16 und 18 in Reihe zu verbinden, ist mit der V-Phase des Generators 4 verbunden. Ein Verbindungspunkt für eine Reihenverbindung der Schalterelemente 20 und 22 ist mit der W-Phase des Generators 4 verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform diese Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20, 22 aus isolierten Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT) gebildet sind.
Ein Glättungskondensator 40 ist mit beiden Enden von jedem der drei Sätze der Schalterelemente 12, 14, der Schalterelemente 16, 18 und der Schalterelemente 20, 22 verbunden.
Der Mikrocomputer 50 ist mit einem Positionssensor 52 verbunden, um den Drehwinkel der Drehwelle des Generators 4 zu detektieren, und mit Stromsensoren 54 und 56 zum Detektieren des Stromes, der jeweils durch die U-Phase und die V-Phase fließt. Der Mikrocomputer 50 empfängt die Ergebnisse der Detektion, die durch diese Detektoren durchgeführt wurden und berechnet den Strom, der durch die W-Phase fließt, basierend auf dem Strom, der durch die U-Phase fließt und basierend auf dem Strom, der durch die V-Phase fließt, entsprechend dem Kirchhoffschen Gesetz. Der Mikrocomputer 50 betätigt die Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 über die Gate-Treiberschaltungen 60, 62, 64, 66, 68 bzw. 70 beispielsweise basierend auf dem Drehwinkel der Drehwelle des Generators 4 und basierend auf den Strömen, die durch die drei Phasen fließen. Ferner besitzt der Mikrocomputer 50 eine Funktion gemäß dem Detektieren der Ströme, die durch die Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 fließen und zwar in Form von Strömen, die durch Knotenpunkte Na, Nb, Nc, Nd, Ne bzw. Nf fließen und detektiert das Vorhandensein einer Fehlfunktion in dem Inverter 10 basierend auf den detektierten Strömen.
3 ist ein Blockschaltbild, welche die Prozesse veranschaulicht, die durch den Mikrocomputer 50 ausgeführt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Last-Drehmoment des Generators 4 auf ein gefordertes Drehmoment gesteuert oder geregelt, indem grundlegend eine Dreieckwellen-PWM-(Impulsbreitenmodulation)-Steuerung durchgeführt wird. Die folgende Beschreibung konzentriert sich zum Teil auf den Prozess, der mit der Dreieckwelle-PWM-Steuerung verbunden ist und zwar unter den Prozessen, die in 3 gezeigt sind.
Ein Drei-zu-Zwei-Phasen-Konverter 80 führt eine Koordinatenumwandlung in eine d-q-Achse durch und zwar von dem aktuellen Strom iu, der durch die U-Phase fließt und von dem aktuellen Strom iv, der durch die V-Phase fließt, die jeweils durch die Stromsensoren 54 und 56 detektiert wurden, und dem aktuellen Strom iw, der durch die W-Phase fließt, der aus den aktuellen Strömen iu und iv berechnet wurde, um einen aktuellen Strom id und einen aktuellen Strom iq zu erzeugen. Da die Koordinatenumwandlung den Drehwinkel des Generators 4 verwendet, wird ein Drehwinkel θ in den Drei-zu-Zwei-Phasen-Konverter 80 durch den Positionssensor 52 eingespeist. Eine einen Befehlsstrom erzeugende Einheit 82 erzeugt Befehlsströme iqc und idc beispielsweise gemäß einem geforderten Drehmoment und einer Umdrehungsgeschwindigkeit Nm als einen Zeit-Differenzwert des Drehwinkels θ. Die Befehlsströme iqc und idc werden als Befehlswerte auf der d-q-Achse wiedergegeben.
Ein PI-Regler 84 berechnet einen proportionalen Ausdruck und einen integralen Ausdruck basierend auf einer Differenz zwischen dem Befehlsstrom idc und dem aktuellen Strom id. Der berechnete Wert wird von dem PI-Regler 84 als eine erste Befehlsspannung vd1 ausgegeben. Ein PI-Regler 86 berechnet einen proportionalen Ausdruck (Term) und einen Integralausdruck basierend auf der Differenz zwischen dem Befehlsstrom iqc und dem aktuellen Strom iq. Der berechnete Wert wird von dem PI-Regler 86 als erste Befehlsspannung vq1 ausgegeben. Es werden nun die Verhalten der ersten Befehlsspannungen vd1 und vq1 weiter unten beschrieben.
Die folgenden Beziehungen wurden zwischen den Spannungen vu, vv und vw aufgestellt, die jeweils an den jeweiligen drei Phasen angewendet werden, und enthalten die gegen-elektromotorischen Kräfte eu, ev und ew, die in den jeweiligen drei Phasen erzeugt werden, einen Widerstand R des Generators 4, eine Eigeninduktivität L', eine wechselseitige Induktivtät M und einen Zeitdifferenzial-Operator P: $vu = (R + PL') \times iu - 1 / 2 \times PM \times iv - 1 / 2 \times PM \times iw + eu$
$vv = 1 / 2 \times PM \times iu + (R + PL') \times iv - 1 / 2 \times PM \times iw + ev$
$vw = 1 / 2 \times PM \times iu - 1 / 2 \times PM \times iv + (R + PL') \times iw + ew$
Wenn die d-q-Achsen-Umsetzung durchgeführt worden ist, werden die Spannungen vd und vq einer d-Achse und einer q-Achse jeweils aus den folgenden Formeln (cd) und (cq) erhalten und zwar unter Verwendung der Drehgeschwindigkeit ω, einer Induktivität L (= L' + 3/2 × M) und einer gegen-elektromotorischen Kraft ωφ: $vd = (R + PL) \times id - ω Liq$
$vq = ω L \times id + (R + PL) \times iq + ωφ$
Wie aus den oben angegebenen Formeln (cd) und (cq) ersehen werden kann, enthalten die Komponenten der Spannungen, die an dem Generator 4 angelegt werden, nicht nur solche Ausdrücke, die proportional zu den gleichen axialen Komponenten in dem Strom sind, der durch den Generator 4 fließt, sondern auch solche Ausdrücke (Terme), die proportional zu unterschiedlichen axialen Komponenten und der gegen-elektromotorischen Kraft ωφ sind (im Folgenden auch als „Interferenzterme“ bezeichnet).
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden diese Interferenzterme durch einen nicht-interaktiven Controller 88 basierend auf den aktuellen Strömen id und iq berechnet, um die null-ten Befehlsspannungen vd0 und vq0 zu berechnen. Es werden dann die erste Befehlsspannung vd1 und die null-te Befehlsspannung vd0 addiert, um eine Befehlsspannung vdc für die d-Achse zu erhalten. In ähnlicher Weise wird die erste Befehlsspannung vq1 und die null-te Befehlsspannung vq0 addiert, um eine Befehlsspannung vqc für die q-Achse zu erhalten.
Die Befehlsspannung vdc für die d-Achse und die Befehlsspannung vqc für die q-Achse werden durch den Zwei-zu-Drei-Phasen-Konverter 92 erhalten. Der Zwei-zu-Drei-Phasen-Konverter 92 wandelt die Befehlsspannung vdc für die d-Achse und die Befehlsspannung vqc für die q-Achse in eine Befehlsspannung vuc für die U-Phase um, eine Befehlsspannung vvc für die V-Phase und eine Befehlsspannung vwc für die W-Phase um. Diese Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc sind die Spannungen, die an die jeweiligen Phasen des Generators 4 angelegt werden sollten, wenn die Befehlsströme durch die jeweiligen Phasen hindurchgeleitet werden. Die Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc bestehen aus Sinuswellen, wobei jedes der Zentren der Spannung auf Null gebracht ist. Die Befehlsströme für die individuellen Phasen des Generators 4 beziehen sich auf solche Befehlsströme in den jeweiligen drei Phasen, die basierend auf den Befehlsströmen idc und iqc, die oben erläutert wurden, bestimmt werden.
Die Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc werden an die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Komparatoren 96, 98 und 100 jeweils über einen Schalterabschnitt 94 angelegt. Die Komparatoren 96, 98 und 100 vergleichen die Größe der jeweiligen Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc mit derjenigen einer rechteckförmigen Trägerwelle, die durch die Dreieckwelle-Erzeugungseinheit 102 erzeugt wird. Die Ausgangssignale gu, gv und gw der jeweiligen Komparatoren 96, 98 und 100 werden dadurch erzeugt, indem die Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc einer Impulsbreitenmodulation (PWM) unterworfen werden.
Die Ausgangssignale gu, gv und gw werden durch den Schalterabschnitt 104 gewonnen. Die von dem Schalterabschnitt 104 ausgegebenen Signale und die Inversionssignale, die durch die Inverter 106, 108 und 110 invertiert werden, werden durch eine Totzeit-Erzeugungseinheit 112 gewonnen. In der Totzeit-Erzeugungseinheit 112 werden die ausgegebenen Signale, die oben erläutert wurden, und die Inversionssignale, welche diesen entsprechen, einer Wellenform-Gestaltung unterzogen, um ein Überlappen der Flanken dieser Signale zu vermeiden, das heißt um eine Koinzidenz in der Zeitlage zu vermeiden. Die in der Wellenform gestalteten Signale dienen als ein Operationssignal gup zum Betätigen des Schaltelements 12 der U-Phase, als ein Operationssignal gun zum Betätigen des Schaltelements 14 der U-Phase und als Operationssignal gvp zum Betätigen des Schaltelements 16 der V-Phase, und als Operationssignal gvn zum Betätigen des Schaltelements 18 der V-Phase, ein Operationssignal gwp zum Betätigen des Schaltelements 20 der W-Phase und das Operationssignal gwn zum Betätigen des Schaltelements 22 der W-Phase.
Wenn bei der oben beschriebenen Konfiguration die Ausgangssignale gu, gv und gw durch den Schalterabschnitt 104 ausgewählt worden sind, werden die Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 durch den PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) betätigt, sodass die aktuellen Ströme iu, iv und iw in Entsprechung zu den Strömen für die drei Phasen auftreten (Befehlsströme), die basierend auf den Befehlsströmen idc und iqc bestimmt wurden. In diesem Fall, wenn die Entsprechung mit den Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc gegeben ist, haben die Spannungen, die an die drei Phasen angelegt werden, jeweils eine Sinuswellenform, dessen Zentrum einer Amplitude bei Null liegt. 4A veranschaulicht den Übergang der aktuellen Ströme iu, iv und iw unter der PWM-Steuerung, und 4B veranschaulicht den Übergang des Drehmoments des Generators 4. Es ist hier ein beispielhafter Fall dargestellt, bei dem das Drehmoment der Drehwelle des Generators 4 positiv ist, das heißt ein Fall, bei dem der Generator 4 als ein Motor funktioniert.
Bei den Prozessen, die durch den Mikrocomputer 50 ausgeführt werden, wird im Folgenden insbesondere ein Prozess beschrieben, der beim Auftreten eines Kurzschlusses ausgeführt wird, der einen Zustand gemäß einer konstanten elektrischen Leitung in irgendeinem der Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 in irgendeinem der Arme hervorbringt (einem in Reihe geschalteten Körper oder Abschnitt der Schalterelemente 12, 14, einem in Reihe geschalteten Abschnitt oder Körper der Schalterelemente 16, 18 und einem in Reihe geschalteten Körper oder Abschnitt der Schalterelemente 20, 22) des Inverters 10. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst bestimmt, ob ein Durchgangsstrom durch die zwei Schalterelemente von irgendeinem der Arme hindurchfließt oder nicht, basierend auf dem Strom, der durch die Knotenpunkte Na, Nb, Nc, Nd, Ne und Nf hindurchfließt, was in 2 gezeigt ist. Wenn der Durchflussstrom so bestimmt wird, dass er durch einen Arm fließt, so wird dieser Arm als fehlerhaft oder Fehler verursachend betrachtet. Es werden dann alle die Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 betätigt und werden ausgeschaltet. Als ein Ergebnis werden solche Schalterelemente, die keinen Kurzschluss verursachen, in einen Zustand gemäß einem nichtleitenden Zustand gebracht. Wenn jedoch lediglich eines der Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 einen Kurzschluss aufweist, erhält der Strom die Möglichkeit durch den Generator 4 zu fließen, da ein geschlossener Schaltkreis durch das kurzgeschlossene Schalterelement gebildet und zwar im Zusammenwirken mit einigen der Schwungraddioden 24, 26, 28, 30, 32 und 34, dem Generator 4 und der Batterie 7.
5A veranschaulicht den Übergang der aktuellen Ströme iu, iv und iw in einem Fall, bei dem die Schalterelemente 12, 14, 16, 18 und 22 sich in einem Ausschaltzustand befinden und zwar beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Schalterelement 20 in dem W-Phasenarm oder -zweig. 5B veranschaulicht das Drehmoment des Generators 4 beim Auftreten dieses Kurzschlusses in dem Schalterelement 20. Wie ersehen werden kann, ist ein mittlerer Wert des aktuellen Stromes iw größer als die Mittelwerte der aktuellen Ströme iu und iv und zwar um einen vorbestimmten Versatz-Betrag. Wenn andererseits der Kurzschluss in dem Schalterelement 22 aufgetreten ist, um hier ein Beispiel zu nennen, wird der mittlere Wert des aktuellen Stromes iw kleiner als die Mittelwerte der aktuellen Ströme iu und iv und zwar um den vorbestimmten Versatz-Betrag. Wenn somit ein mittlerer Wert eines aktuellen Stromes von irgendeiner der Phasen in Bezug auf die Mittelwerte der aktuellen Ströme in den anderen zwei Phasen versetzt ist, kann eine Bestimmung durchgeführt werden und zwar basierend auf dem Betrag des Versatzes, dass ein Kurzschluss in einem spezifischen Schalterelement in den Schalterelementen 12, 14, 16, 18, 20 und 22 aufgetreten ist.
In einem Fall, bei dem irgendeines der Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 als mit einem Kurzschluss behaftet bestimmt wird und zwar unter den Schalterelementen in den anderen zwei normalen Phasen, werden solche, die dem kurzgeschlossenen Schalterelement entsprechen, alle in einen leitenden Zustand gebracht. Wenn, wie beispielsweise in 6 gezeigt ist, ein Kurzschluss in dem Schalterelement 20 der W-Phase aufgetreten ist, werden die Schalterelemente 12 und 16 eingeschaltet und die anderen Schalterelemente werden ausgeschaltet. Auf diese Weise können alle die drei Phasen des Generators 4 kurzgeschlossen werden (eine Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung). Obwohl somit Ströme durch den Generator 4 mit der gegen-elektromotrischen Kraft fließen, die in dem Generator 4 erzeugt wird, werden die aktuellen Ströme iu, iv und iw der drei Phasen im Wesentlichen miteinander gleich, ausgenommen dem Phasenversatz.
7A veranschaulicht den Übergang der aktuellen Ströme iu, iv und iw in dem Motor 5 unter der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung, und 7B veranschaulicht den Übergang des Drehmoments der Drehwelle des Generators 4 bei dem Übergang, der in 7A veranschaulicht ist. Wie ersehen werden kann, befinden sich die aktuellen Ströme iu, iv und iw in einem stabilen Zustand und nehmen die Form von Sinuswellen ein, deren Amplituden und Amplitudenzentren untereinander gleich sind. Auch befindet sich ein absoluter Wert des Drehmoments des Generators 4 in einem stabilen Zustand bei einem niedrigen Wert. Somit kann bei Auftreten eines Kurzschlusses in dem Schalterelement 20 das Problem einer Drehmomentfluktuation und einer Erhitzung in angemessener Weise verhindert werden. Zusätzlich kann ein festgefahrener Ausschaltzustand des Schalterelements 22 den Durchgangsstrom verhindern.
Jedoch nimmt unter der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung der absolute Wert des Drehmoments in einer niedrigen Drehgeschwindigkeitszone des Generators 4 zu. 8A veranschaulicht die Drehgeschwindigkeit relativ zu den Phasenströmen (den aktuellen Strömen iu, iv und iw) und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung, und 8B veranschaulicht die Drehgeschwindigkeit relativ zu dem absoluten Wert des Drehmoments unter der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung. Es sei darauf hingewiesen, dass in 8B das Drehmoment das Last-Drehmoment anzeigt (< 0: ein Drehmoment, welches die Drehung der Drehwelle stoppt). Wie gezeigt ist nehmen, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit abnimmt, die aktuellen Ströme iu, iv und iw ab und das Drehmoment steigt an. Dies ist deshalb der Fall, da die Induktivität-Komponente (PL in der oben angegebenen Formel (cd) und (cq)) der Spannungen vd und vq ansteigt und die Induktivitätskomponente orthogonal zu den Strömen iq und id verläuft und somit der Leistungsfaktor mit Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit abfällt.
Damit erhöht die Verwendung der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung in der Niedrigdrehzahlzone das Last-Drehmoment des Generators 4. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine 1 so betrachtet, als ob sie sich in einem Nichtbetriebszustand befinden würde (es wurde die Brennstoffeinspritzsteuerung angehalten). Wenn sich der Motor 5 in Betrieb befindet und zwar unter solchen Umständen, kann die Drehung durch die Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 induziert werden. Wie speziell in dem Ausrichtdiagramm von 9 gezeigt ist, bilden die Umdrehungsgeschwindigkeiten des Motors 5, der Brennkraftmaschine 1 und des Generators 4 eine Beziehung, die mit einer geraden Linie verbunden ist. Um daher allmählich die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 anzuheben während die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist, muss die Drehzahl des Generators 4 angehoben werden, wie dies durch eine doppel-strichlierte Linie in 9 angezeigt ist. Jedoch kann ein großes Last-Drehmoment in der Niedrigumdrehungszone verhindern, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators 4 ansteigt. Als ein Ergebnis wird, wie durch die strichlierte Linie in 9 gezeigt ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 erhöht. In diesem Fall kann jedoch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 um eine Umdrehungsgeschwindigkeit pendeln, die niedriger liegt als die Leerlaufdrehzahl (> 0).
Andererseits enthält eine Zone der Umdrehungsgeschwindigkeit, die niedriger ist als die Leerlaufumdrehungsgeschwindigkeit eine Zone einer Umdrehungsgeschwindigkeit entsprechend einer Resonanzfrequenz der Schwungrad-Dämpfungsvorrichtung 2, die oben angesprochen wurde. Daher kann das Durchführen der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung in dem niedrigen Drehzahlbereich des Generators 4 die Möglichkeit schaffen, dass die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 in eine Zone der Drehgeschwindigkeit fällt entsprechend der Resonanzfrequenz, wodurch dann eine betonte Vibration hervorgerufen wird.
Bei Umständen entsprechend Niedrigumdrehungszahlzone des Generators 4 können alle nicht kurzgeschlossenen Schalterelemente in den Schalterelementen 12, 14, 16, 18, 20 und 22 ausgeschaltet werden, sodass sie in einen Zustand gemäß nichtleitend gebracht werden (Einphasen-Kurzschluss-Steuerung). Diese Einphasen-Kurzschluss-Steuerung kann das Lastdrehmoment in dem niedrigen Drehzahlbereich des Generators 4 reduzieren. Jedoch ermöglichen die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung dennoch das Vorhandensein der Niedrigdrehzahlzone des Generators 4, was die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 zu initialisieren erlaubt.
10 veranschaulicht das Lastdrehmoment, welches in dem Generator 4 relativ zu der Drehgeschwindigkeit unter der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung verursacht wird. Wie in 10 gezeigt ist, nimmt unter der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung, obwohl die Niedrigdrehzahlzone des Generators 4 ein kleines Last-Drehmoment verursacht, das Last-Drehmoment mit der Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit zu. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit N1 gelangt das Last-Drehmoment des Generators 4 zu einem Drehmoment, welches durch das Reibungsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 ausgeglichen oder abgeglichen wird, was in 10 durch eine Strich-Punkt-Linie angezeigt ist. Das durch das Reibungsdrehmoment abgeglichene Drehmoment verweist auf ein minimales Drehmoment, welches die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 zu beginnen erlaubt und zwar dank der Reibung der Brennkraftmaschine 1. Spezifischer ausgedrückt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 die Drehgeschwindigkeit N1 überschreitet, beschleunigt die Bewegungsenergie des Motors 5, die über den Drehmoment-Aufteilmechanismus 3 übertragen wird, die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 entgegen dem Reibungsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 in Einklang mit dem Prinzip der Dynamik, ohne dass die Drehung der Drehwelle des Generators 4 gegenüber dem Last-Drehmoment des Generators 4 beschleunigt wird. Wenn demzufolge die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 ansteigt, wird die Drehung der Brennkraftmaschine 1 initialisiert.
Unter der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung nimmt das Last-Drehmoment, obwohl eine Hoch-Drehgeschwindigkeitszone des Generators 4 ein kleines Last-Drehmoment verursacht, mit der Abnahme der Drehgeschwindigkeit zu. Somit gelangt das Last-Drehmoment des Generators 4 bei der Umdrehungsgeschwindigkeit N2, die höher ist als die Umdrehungsgeschwindigkeit N1 zu einem Drehmoment, welches durch das Reibungsdrehmoment abgeglichen ist. Somit wird, wie in 9 gezeigt ist, bei einer allmählichen Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Motors 5 die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 in einer Zone initialisiert zwischen der Drehgeschwindigkeit N1 und der Drehgeschwindigkeit N2 und zwar ungeachtet von dem Übergang der Steuerung von der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung in die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung. Somit bewirkt eine Zunahme in der Drehgeschwindigkeit des Motors 5 eine Zunahme in der Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1, was verhindern kann, dass die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 bis hinauf zu der Drehgeschwindigkeit N2 angehoben wird.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 durch die Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Motors 5 erhöht wird, führt das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Prozesse durch, die in 11 gezeigt sind, um zu erreichen, dass die Drehgeschwindigkeit von der Drehgeschwindigkeit N1 auf die Drehgeschwindigkeit N2 überwechselt. In 11 zeigen die Strich-Punkt-Linien die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen an. Wie in der Figur gezeigt ist, gelangt jeder Befehlsspannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen dichter an das positive Potenzial des Inverters 10 heran als andere zwei Phasen über 1/3 einer Periode, und gelangen dichter zu dem negativen Potenzial des Inverters 10 als andere zwei Phasen über 1/3 einer Periode.
Wenn in diesem Fall ein Kurzschluss in dem Schaltelement 20 in der W-Phase verursacht wird, um hier ein Beispiel zu nennen, wird die Spannung Vw der W-Phase bei dem positiven Potenzial des Inverters 10 fixiert, wie in 11 gezeigt ist. Unter gewissen Umständen, wenn die Phase-zu-Phase-Spannungen, die durch zwei der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc für die drei Phasen bestimmt werden, gleich den aktuellen Phase-zu-Phase-Spannungen gemacht werden, wird es möglich, aktuell die Befehlsgabeströme für die drei Phasen hindurchzuleiten, die durch die Befehlsströme iqc und idc bestimmt sind. Wie jedoch in 11 gezeigt ist, erlaubt das Fixieren der W-Phasenspannung vw an dem positiven Potenzial nicht, dass die U- und V-Phasenspannungen höher angehoben werden können als die W-Phasenspannung vw. Wenn demzufolge in einem Fall die Befehlsgabespannungen vuc und vvc höher liegen als die Befehlsgabespannung vwc, können die aktuellen Phase-zu-Phase-Spannungen nicht gleich den Phase-zu-Phase-Spannungen gemacht werden, die durch zwei der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen bestimmt werden.
Somit kann ein Abgleich der aktuellen Phase-zu-Phase-Spannungen mit den Phase-zu-Phase-Spannungen, die durch zwei der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen bestimmt sind, lediglich in einem Abschnitt realisiert werden, der äquivalent ist zu einem elektrischen Winkel von 120°, in welchem die W-Phase-Befehlsspannung vwc dichter an das positive Potenzial herangelangt als die Befehlsgabespannungen vuc und vvc der anderen zwei Phasen. Es werden daher die Befehlsgabespannungen vuc und vvc so moduliert, dass die aktuellen Phase-zu-Phase-Spannungen in diesem Abschnitt gleich gemacht werden können mit den Phase-zu-Phase-Spannungen, die durch zwei der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen bestimmt sind. Die ausgezogenen Linien in 11 zeigen die Befehlsgabespannungen vum und vvm an, die aus der Modulation der Befehlsgabespannungen vuc bzw. vvc resultieren.
Im Folgenden werden speziell die Prozesse beschrieben, die beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter 10 ausgeführt werden.
Ein Zweiphasen-Modulator 120 moduliert die Befehlsgabespannungen der zwei Phasen, die keinen Kurzschluss aufweisen und zwar unter den Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc für die drei Phasen, die von dem Zwei-zu-Drei-Phasen-Wandler 92 ausgegeben werden. Der Schaltabschnitt 94 wählt dann entweder die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc für die drei Phasen aus, die von dem Zwei-zu-Drei-Phasen-Wandler 92 ausgegeben werden, oder die modulierten Befehlsgabespannungen vum, vvm und vwm.
Andererseits wählt der Schaltabschnitt 104 entweder die Signale gu, gv und gw aus, die von den Komparatoren 96, 98 und 100 ausgegeben werden, oder ein Signal von logisch „H“ oder ein Signal von logisch „L“.
Ein Ausfallsicherheits-Prozessor 122 betätigt die Schaltabschnitte 94 und 104, sodass die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung, die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung und die Zweiphasen-Modulationssteuerung ausgeführt werden können.
Die durch den Ausfallsicherheits-Prozessor 122 ausgeführten Prozesse und der Zweiphasen-Modulator 120 werden noch mehr in Einzelheiten beschrieben.
12 veranschaulicht eine Prozedur für die Prozesse, die dem Kurzschluss zugeordnet sind. Diese Prozesse werden in vorbestimmten Zyklen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt beispielsweise ausgeführt.
Bei einem Schritt S12 in der Folge der Prozessschritte, wird bestimmt, ob ein Kurzschluss in einem der Schaltelemente eines bestimmten Armes oder Zweiges in drei Phasen aufgetreten ist oder nicht. Bei diesem Prozess wird die Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Kurzschlusses über einen Kurzschluss-Diagnoseprozess durchgeführt, der basierend auf einer anderen Logik, die nicht dargestellt ist, durchgeführt wird und zwar unter Verwendung des weiter oben beschriebenen Schemas. Wenn bestimmt wird, dass ein Kurzschluss aufgetreten ist, wird bei dem Schritt S14 eine Bestimmung durchgeführt, ob die Brennkraftmaschine 1 sich in einem Nicht-Betriebszustand befindet oder nicht und ob sich der Motor 5 in einem Betriebszustand befindet oder nicht. Spezifischer gesagt wird dieser Prozess ausgeführt, um zu bestimmen, ob solch eine Bedingung oder Zustand erzeugt worden ist oder auch nicht, dass die Drehung der Brennkraftmaschine 1 abhängig von dem Last-Drehmoment des Generators 4 initialisiert werden kann, trotz des Nicht-Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 1.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 in einem Nicht-Betriebszustand ist und der Motor 5 in einem Betriebszustand ist, wird bei dem Schritt S16 bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 gleich ist mit oder größer ist als die Drehgeschwindigkeit N2 oder nicht und es wird bei dem Schritt S18 bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 gleich ist mit oder kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit N1 oder nicht. Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm des Generators 4 höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N2, wird bei dem Schritt S20 bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 ansteigt oder nicht.
Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm des Generators 4 gleich ist mit oder niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 oder wenn die Drehgeschwindigkeit Nm höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N2 während jedoch die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 nicht ansteigt (abfällt), wird die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung bei dem Schritt S26 durchgeführt. Wenn in diesem Fall die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 abnimmt, muss die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 allmählich abnehmen, um die Brennkraftmaschine 1 zu stoppen und zwar ungeachtet der Abnahme der Drehgeschwindigkeit des Motors 5. In dieser Situation ist daher die Tatsache, dass das Last-Drehmoment des Generators 4 groß ist, nicht inkonsistent mit den Anforderungen, um zu verhindern, dass die Drehung der Brennkraftmaschine 1 initialisiert wird. Dort, wo somit die Drehgeschwindigkeit Nm des Generators 4 größer ist als die Drehgeschwindigkeit N1 und kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit N2 während die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 abnimmt, wird die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung ausgeführt.
Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm gleich ist mit oder größer ist als die Drehgeschwindigkeit N2, während die Brennkraftmaschine 1 in Betrieb ist, wird die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung bei dem Schritt S22 durchgeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Grund für die Ausführung der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung während des Betriebes der Brennkraftmaschine 1 darin besteht, dass die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung dazu beitragen kann, das Last-Drehmoment abzusenken.
Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit N2 während die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 zunimmt, werden Prozesse für die Zweiphasen-Modulation bei dem Schritt S24 ausgeführt.
13 veranschaulicht die Prozesse, die bei dem Schritt S24 ausgeführt werden, der oben angesprochen wurde. Die folgende Beschreibung wurde in Verbindung mit diesen Prozessen unter der Annahme abgefasst, dass ein Kurzschluss in einem der W-Phasen-Schalterelemente 12 und 14 aufgetreten ist. In Verbindung mit den anderen zwei Phasen wird die Beschreibung hier weggelassen, da die Beschreibung in Verbindung mit der W-Phase auch auf diese anwendbar ist.
Bei einem Schritt S24a wird in Verbindung mit der W-Phase bestimmt, dass eine Fehlfunktion in derselben vorliegt. Die Fehlfunktion wird als in der W-Phase vorhanden bestimmt, was bei dem Schritt S24b erfolgt, und es wird bestimmt, ob die W-Phasen-Befehlsgabespannung vwc gleich ist mit oder größer ist als die Befehlsgabespannungen der anderen zwei Phasen, oder ob die W-Phasen-Befehlsgabespannung vwc gleich ist mit oder kleiner ist als die Befehlsgabespannungen der anderen zwei Phasen. In diesem Fall sind die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc auf Werte gesetzt, die eine Beschleunigung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators ermöglichen, sodass sie gleich werden mit oder größer werden als die Drehgeschwindigkeit N2.
Wenn jedoch bei dem Schritt S24b eine negative Bestimmung durchgeführt wird, wird die Einphasen-Kurschluss-Steuerung bei dem Schritt S24c ausgeführt, die unmittelbar zur Verfügung steht. Wenn eine Bestätigungsbestimmung bei dem Schritt S24b durchgeführt wird, werden die Befehlsgabespannungen vuc und vvc der U-Phase und der V-Phase jeweils moduliert, sodass die aktuellen Phase-zu-Phase-Spannungen gleich werden mit den Phase-zu-Phase-Spannungen, die durch die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc bestimmt werden. Speziell wird beispielsweise gemäß der Darstellung in 11 eine Modulation ausgeführt und zwar unter Verwendung der positiven Potenzialspannung vp des Inverters 10, sodass die modulierten Befehlsgabespannungen vum und vvm der U-Phase und der V-Phase jeweils in der folgenden Weise resultieren $vum = vp - vwc + vuc$
$vvm = vp - vwc + vvc$
Wenn bei dem Schritt S24a eine negative Bestimmung durchgeführt wird, wie sie oben dargelegt wurde, wird der gleiche Prozess für die U- und V-Phasen ausgeführt. Bei der Vervollständigung der Prozesse gemäß den Schritten S24c und S24d kehrt die Steuerung zu dem Schritt S24 der 12 zurück.
Wie oben beschrieben ist, kann die vorliegende Ausführungsform die folgenden Wirkungen erzielen:

(1) In einem Fall, bei dem der Inverter 10 für den Generator 4 so festgelegt wurde, dass er eine Fehlfunktion aufweist während die Brennkraftmaschine 1 in einem Nicht-Betriebszustand ist, wird die Drehung der Drehwelle, die von der Drehenergie des Motors 5 abgeleitet wird, über den Drehmoment-Split-Mechanismus 3 übertragen und wird durch den Betrieb der elektrischen Bedingungen oder Zustände des Generators 4 begrenzt. Es kann daher das Auftreten einer Vibration in dem Hybridsystem in angemessener Weise während einer Fehlfunktion des Inverters 10 für den Generator 4 unterdrückt werden.
(2) In einem Fall, bei dem ein Kurzschluss in dem Inverter 10 für den Generator 4 aufgetreten ist, wird das Drehmoment des Generators 4 gesteuert oder geregelt, sodass die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 angehalten wird. Somit können Nachteile, die mit der Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden sind, in angemessener Weise vermieden werden.
(3) Es wird eine Beschränkung der Drehung für die Brennkraftmaschine 1 bei Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter 10 für den Generator 4 dadurch ausgeführt, indem eine Schaltoperation des Inverters 10 ausgeführt wird. Es kann daher die Kontinuität des Stromes in dem Generator 4 aufrecht erhalten werden. Zusätzlich kann das Erzeugen eines Lichtbogenstromes der ähnlichem in angemessener Weise vermieden werden, welcher Lichtbogenstrom durch den Nulldurchgang des Stromes in dem Generator 4 verursacht wird.
(4) Im Falle eines Kurzschlusses, der in einem Schaltelement oder Schalterelement in einem bestimmten Arm des Inverters 10 für den Generator 4 auf getreten ist während die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 gleich ist mit oder größer ist als die Drehgeschwindigkeit N2, wird die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung ausgeführt, sodass die Schalterelemente in allen den anderen Armen, die dem betreffenden Schaltelement oder Schalterelement entsprechen, in einen leitenden Zustand gebracht werden. Es kann daher die Zunahme des Wertes des Stromes, der durch den Generator 4 fließt, unterdrückt werden, es kann ferner die Zunahme des absoluten Wertes des Drehmoments des Generators 4 unterdrückt werden und es können Schwankungen in dem Drehmoment des Generators 4 unterdrückt werden.
(5) Im Falle, dass die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 gleich ist mit oder niedriger ist als die Drehgeschwindigkeit N1, wird die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung durchgeführt, sodass solche Schaltelemente normal unter den Schaltelementen in dem Inverter 10 funktionieren und alle in einen Nicht-Leitzustand gebracht werden können. Es kann daher Zunahme in dem absoluten Wert des Last-Drehmoments des Generators 4 unterdrückt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit gleich ist mit oder niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N1, und es können Schwankungen in dem Drehmoment des Generators 4 unterdrückt werden.
(6) In einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N2 während die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 ansteigt, kann eine Beschleunigungssteuerung so ausgeführt werden, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators 4 gleich wird mit oder größer wird als die Drehgeschwindigkeit N2. Es kann somit die Drehung der Brennkraftmaschine 1 in angemessener Weise an einem Beginnen derselben unterdrückt werden, welche Drehung ansonsten ein Ruckeln der Drehgeschwindigkeit in einer Zone verursachen würde, in welcher die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N2.
(7) In einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 höher liegt als die Drehgeschwindigkeit N1 und niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit N2, während die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 zunimmt, werden die Befehlsgabespannungen der zwei Phasen, die verschieden sind von der einen, die eine Fehlfunktion aufweist, moduliert, sodass die Phase-zu-Phase-Spannungen der drei Phasen gleich werden mit den Phase-zu-Phase-Spannungen, die durch die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc bestimmt werden. Es kann daher das Drehmoment der Drehwelle des Generators 4 auf einen gewünschten Wert gesteuert oder geregelt werden. Zusätzlich kann bewirkt werden, dass die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 unmittelbar in eine Zone überwechselt, in welcher die Drehgeschwindigkeit gleich ist mit oder größer ist als N2.
(8) Während 1/3 einer Periode der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc der drei Phasen, wird die Zweiphasen-Modulationssteuerung ausgeführt. Es kann daher das Drehmoment des Generators 4 in angemessener Weise auf einen gewünschten Wert gesteuert oder geregelt werden.
(9) In einem Fall, bei dem die Drehzahl des Generators 4 höher ist als N1 und niedriger liegt als N2 während die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 ansteigt, wird die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung ausgeführt, ausgenommen in einer Periode während welcher die Zweiphasen-Modulationssteuerung ausgeführt wird. Es kann daher ein Zunehmen des absoluten Wertes des Drehmoments über eine Periode hinweg unterdrückt werden, die für die Zweiphasen-Modulationssteuerung bereitgestellt ist.
(10) Es wird eine Verbindung zwischen der Drehwelle des Generators 4 und einem Sonnenzahnrad hergestellt, ferner zwischen der Drehwelle des Motors 5 und einem Ringzahnrad und zwischen der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 und dem Planetenzahnrad. Somit kann die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 begrenzt werden und zwar durch inverses Vergrößern der Drehgeschwindigkeit des Generators 4 mit Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 5.
(11) Die Anordnung ist ferner so getroffen, dass der Strom durch den Generator 4 mit Hilfe der gegen-elektromotorischen Kraft hindurch verlaufen kann, indem die Möglichkeit geschaffen wird, dass ein bürstenloser Gleichstrommotor als Generator 4 dient. Es kann daher die Zweiphasen-Modulationssteuerung oder die Einphasen-Kurzschluss-steuerung in angemessener Weise eine Zunahme des Last-Drehmoments des Generators 4 in einem Fall unterdrücken, bei dem die Umdrehungsgeschwindigkeit gleich ist mit oder niedriger ist als N2.

(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform konzentriert und zwar unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. Bei der vorliegenden Ausführungsform und den nachfolgenden verschiedenen Ausführungsformen sind identische oder ähnliche Komponenten entsprechend der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung einfach zu halten, oder die Beschreibung und Erläuterung ist weggelassen.
14 veranschaulicht einen Generator 4, einen Inverter 10 und einen Mikrocomputer 50, die der vorliegenden Ausführungsform zugeordnet sind.
Wie in 14 gezeigt ist, ist die vorliegende Ausführungsform mit Schalter-Schaltungen 130, 132 und 134 ausgestattet, die eine Verbindung zwischen den Ausgängen der jeweiligen Arme des Inverters 10 und den drei Phasen des Generators 4 herstellen. Diese Schalt-Schaltungen oder Schalter-Kreise 130, 132 und 134 bestehen aus einem normalerweise geschlossenen Typ, können jedoch auch in bevorzugter Weise aus solchen bestehen, die nicht geschlossen werden wenn sie einmal in einen offenen Zustand gebracht worden sind. Diese Schalter-Kreise 130, 132 und 134 können aus Relais bestehen, die an einem Ausgangs-Busstab vorgesehen sind, um ein Beispiel zu nennen.
15 veranschaulicht eine Prozedur gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zwar in Verbindung mit Prozessen, die beim Auftreten eines Kurzschlusses ausgeführt werden. Diese Prozesse werden in vorbestimmten Zyklen beispielsweise durch den Mikrocomputer 50 ausgeführt. Wenn, wie in 15 gezeigt ist, irgendeines der Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 des Inverters 10 kurzgeschlossen wurde (Schritt S30: JA), werden die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 geöffnet (Schritt S32).
Die auf diese Weise gebildeten offenen Schleifen in den drei Phasen des Generators 4 verursachen keine gegen-elektromotorische Kraft, sodass das Last-Drehmoment des Generators 4 im Wesentlichen auf Null gebracht werden kann. Dies schafft die Möglichkeit, dass die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 mit einer möglichen Zunahme in der Drehgeschwindigkeit des Motors 5 variiert, um den angehaltenen Zustand der Brennkraftmaschine 1 zu halten.
Gemäß der vorliegenden und oben beschriebenen Ausführungsform, kann die folgende Wirkung zusätzlich zu den Wirkungen (1) und (2), die oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurden, erreicht werden.
(12) Im Falle eines Kurzschlusses, wenn dieser also als aufgetreten bestimmt wurde, werden die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Es kann somit das Drehmoment des Generators 4 im Wesentlichen auf Null gebracht werden. Zusätzlich kann eine Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 unterdrückt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterschiede gegenüber der zweiten Ausführungsform konzentriert und zwar unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
16 veranschaulicht eine Prozedur gemäß der vorliegenden Ausführungsform für Prozesse, die beim Auftreten eines Kurzschlusses ausgeführt werden. Diese Prozesse werden in vorbestimmten Zyklen beispielsweise durch den Mikrocomputer 50 ausgeführt.
Wenn in dieser Folge der Prozesse irgendeines der Schalterelemente 12, 14, 16, 18, 20 und 22 als kurzgeschlossen bestimmt wird (Schritt S40), wird bei dem Schritt S42 bestimmt, ob die Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 bereits durchgeführt worden ist oder nicht. Es wird in diesem Zusammenhang angenommen, dass die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 in einem geschlossenen Zustand gehalten werden, wenn sie einmal geöffnet wurden. Wenn demzufolge die Öffnungsoperation einmal ausgeführt worden ist, wird die Folge der Prozesse, die in 16 gezeigt sind, beendet.
Andererseits wird in einem Fall, bei dem keine Öffnungsoperation durchgeführt worden ist, bestimmt, ob die aktuellen Ströme iu, iv und iw Null betragen oder nicht. Wenn alle aktuellen Ströme iu, iv und iw Null betragen, wird die Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 bei dem Schritt 46 durchgeführt. Wenn alle die aktuellen Ströme iu, iv und iw nicht Null sind, werden die Prozesse ähnlich denjenigen bei der ersten Ausführungsform bei dem Schritt S48 ausgeführt.
Im Folgenden folgt eine Begründung für die Ausführung der Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 in einem Fall, bei dem alle aktuellen Ströme iu, iv und iw Null betragen.
Spezifischer gesagt sollte durch die zwangsweise auf Nullführung der aktuellen Ströme iu, iv und iw durch Verwenden der Schalter-Kreise 130, 132 und 134 ein Lichtbogenstrom verursacht werden, während diese Ströme fließen. Daher müssen die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 mit einer Funktion zum Dämpfen des Lichtbogenstromes ausgestattet sein. Zum Erreichen einer Konfiguration zum Vorsehen solch einer Funktion bei den Schalter-Kreisen 130, 132 und 134 kann es erforderlich sein die Größe des Inverters 10 zu vergrößern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann dieses Problem verhindert werden, da die Öffnungsoperation durchgeführt wird, wenn alle aktuellen Ströme iu, iv und iw Null betragen.
Wie oben beschrieben ist weist die vorliegende Ausführungsform die folgende Wirkung zusätzlich zu den Wirkungen (1) und (2) der ersten Ausführungsform und zusätzlich zu der Wirkung (12) der zweiten Ausführungsform auf.
(13) Der Lichtbogenstrom kann dadurch vermieden werden indem man die Öffnungsoperation durchführt, wenn alle aktuellen Ströme iu, iv und iw Null betragen. Daher brauchen die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 keine Funktion aufweisen, um einen Lichtbogenstrom zu dämpfen.
(Vierte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform konzentriert, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
Bei der ersten Ausführungsform wurde verhindert, dass die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 in die Drehzahlgeschwindigkeitszone fällt entsprechend der Resonanzfrequenz des Schwungrad-Dämpfers 2, was durch Schalt-Steuerungen erreicht wurde und zwar zwischen der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung, der Zweiphasen-Modulationssteuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Generators 4. Die Erfinder haben jedoch bei der ersten Ausführungsform festgestellt, dass diese Steuervorgänge dennoch ermöglichen, dass sich die Brennkraftmaschine 1 mit einer extrem niedrigen Drehgeschwindigkeit dreht.
Eine mögliche Ursache besteht darin, dass dann, wenn das Last-Drehmoment, welches durch den Generator erzeugt wird, niedriger ist als das Reibungsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1, der Schwungrad-Dämpfer 2 nicht notwendigerweise stoppt. Es ist daher möglich, dass der Schwungrad-Dämpfer 2 ein Drehmoment auf die Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 übertragen kann. Eine andere mögliche Ursache besteht darin, dass gemäß der Darstellung in 5B das Last-Drehmoment, welches in dem Generator 4 erzeugt wird und zwar durch die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung in der Tat drastisch mit der Zeit fluktuieren kann. Mit anderen Worten besitzt die Beziehung, die in 10 gezeigt ist, und zwar zwischen dem Last-Drehmoment und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators 4 unter der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung einen Freiheitsgrad hinsichtlich der Definition des Last-Drehmoments, welches auf einer Zeitgrundlage fluktuiert. In einem Fall, bei dem der zeitliche Mittelwert der individuellen Drehgeschwindigkeiten als Last-Drehmoment definiert wird, kann das Last-Drehmoment in der Tat das Reibungsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 überschreiten. Die Ursachen konnten noch nicht klar bestimmt werden, es gilt jedoch, dass die Erfinder tatsächlich diese Erscheinung beobachtet haben, das die Brennkraftmaschine 1 mit einer extrem niedrigen Drehgeschwindigkeit in Drehung versetzt wird.
Insbesondere dreht sich der Generator 4 mit etwa 100 Umdrehungen/Minute während das Fahrzeug mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit fährt (z.B. zwischen 0 und einigen km/h). In diesem Fall kann gemäß der Darstellung in 17 die Brennkraftmaschine 1 mit einer extrem niedrigen Drehgeschwindigkeit drehen, verursacht durch das Last-Drehmoment des Generators 4. Auf diese Weise erlaubt die Drehung mit einer extrem niedrigen Drehzahl periodische Schwankungen des Reibungsdrehmoments bei einer Frequenz, die von etwa 0 bis etwa 10 Hz in der Brennkraftmaschine 1 reicht und die durch die periodische Hin- und Herbewegung des Kolbens induziert wird. Da diese Frequenz mit derjenigen einer Resonanzzone eines Antriebssystems koinzidiert, welches die Brennkraftmaschine 1 enthält und zwar des Antriebssystems für die Antriebsräder 8, kann das Fahrzeug vorwärts und rückwärts vibrieren.
Um dagegen eine Maßnahme zu treffen wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechend der Darstellung in 18 das Last-Drehmoment des Generators 4 reduziert, indem die Zweiphasen-Modulationssteuerung durchgeführt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit niedriger ist als N2.
19 veranschaulicht eine Prozedur für Prozesse gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die bei dem Auftreten eines Kurzschlusses ausgeführt wird. Diese Prozesse werden in vorbestimmten Zyklen durchgeführt.
Bei dieser Folge der Prozesse wird dann, wenn bei dem Schritt S16 bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 niedriger ist als N2 die Zweiphasen-Modulationssteuerung bei dem Schritt S24 durchgeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass geeignete Werte für die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc basierend auf Experimenten voreingestellt werden, beispielsweise für Ausfallsicherheits-Prozesse, die bei dem Auftreten des Einphasen-Kurzschlusses in dem Inverter 10 ausgeführt werden. In diesem Fall können die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc variabel entsprechend dem Drehmoment eingestellt werden, welches für den Motor 5 gefordert wird, oder entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors 5. Jedoch kann die Einstellung der individuellen Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc in bevorzugter Weise getrennt für Fälle vorgenommen werden, bei denen die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 1 zunimmt oder nicht zunimmt. Spezifischer gesagt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 5 zunimmt, wird ein Beschleunigungsprozess wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt, um die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 anzuheben, sodass diese gleich wird mit oder höher wird als die Umdrehungsgeschwindigkeit N2. Andererseits wird während der Verzögerung ein geeigneter Prozess durchgeführt, um das Last-Drehmoment des Generators 4 soweit wie möglich abzusenken. Beide diese Prozesse üben gemeinsam eine Wirkung aus entsprechend einem Absenken des Last-Drehmoments des Generators 4.
Ähnlich den Prozessen, die in 13 gezeigt sind, werden Zweiphasen-Modulationsprozesse über eine begrenzte Periode hinweg ausgeführt, die 1/3 der Periode der Befehlsgabespannungen beträgt, oder über eine Periode, die äquivalent ist einem elektrischen Winkel von 120°. In der verbleibenden Periode wird eine der Steuerungen gemäß der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerungen durchgeführt. Die Auswahl von einer der Steuerungen gemäß der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung wird für jedes Fahrzeug basierend auf den Last-Drehmoment-Eigenschaften vorgenommen, die von der Konstruktion des Generators 4 abhängen und auch von den Reibungseigenschaften, die von der Konstruktion abhängen (zum Beispiel der Verschiebung und der Zahl der Zylinder) der Brennkraftmaschine 1, was immer für eine Steuerung effektiver dabei ist, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 abzusenken.
Die vorliegende Ausführungsform, die weiter oben beschrieben wurde, führt zu den folgenden Wirkungen und zwar zusätzlich zu den Wirkungen (1) bis (4), (7), (10) und (11) der ersten Ausführungsform.
(14) Im Falle, dass die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des Generators 4 niedriger ist als die Drehgeschwindigkeit N2, werden die Zweiphasen-Modulationsprozesse ausgeführt, um die Befehlsgabespannungen der zwei Phasen zu modulieren, die verschieden sind von der Phase, die eine Fehlfunktion aufweist. Somit kann das Drehmoment der Drehwelle des Generators 4 auf einen gewünschten Wert gesteuert oder geregelt werden. Ferner kann das Last-Drehmoment der Drehwelle begrenzt werden. Zusätzlich kann in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 gleich ist mit oder höher ist als die Drehgeschwindigkeit N2, die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung in geeigneter Weise das Last-Drehmoment des Generators 4 über die gesamten Drehzahlzonen hinweg absenken. Somit kann die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 in geeigneter Weise über die gesamten Drehzahlzonen des Generators 4 begrenzt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben und zwar mit Konzentration auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
Die vorliegende Ausführungsform ist Ausfallsicherheits-Prozessen zugeordnet, die beim Auftreten einer Fehlfunktion in dem Inverter ausgeführt werden müssen, was ein Ziel der Operation darstellt, um die Steuerung des Motors 5 durchzuführen.
20 veranschaulicht speziell einen Abschnitt der Energiesteuereinheit 6, der der Steuerung des Motors 5 zugeordnet ist.
Wenn in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm oder Zweig einer bestimmten Phase ein Kurzschluss auftritt, kann das Ausgangsdrehmoment des Motors 5 nicht mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Daher führt die vorliegende Ausführungsform unter diesen Umständen sogenannte „limp home“-Prozesse mit der Brennkraftmaschine 1 durch. In diesem kann jedoch eine Zunahme in dem Last-Drehmoment des Motors 5 zu einer nicht angemessenen Übertragung der Antriebskraft der Brennkraftmaschine 1 auf die Antriebsräder 8 führen. Auch kann ein übermäßig großer Strom in dem Motor 5 oder dem Inverter 10 fließen.
Um damit fertig zu werden, führt die vorliegende Ausführungsform gemäß der Darstellung in 21 die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung durch, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 gleich ist mit oder höher ist als die Drehgeschwindigkeit N3 und führt die Zweiphasen-Modulationssteuerung durch, wenn die Drehgeschwindigkeit niedriger ist als N3, um dem Last-Drehmoment des Motors 5 eine Grenze zu setzen. 22 veranschaulicht eine Prozedur für Prozesse gemäß der vorliegenden Erfindung, die beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter 10 für den Motor 5 durchgeführt wird. Diese Prozesse werden in vorbestimmten Zyklen durchgeführt, um ein Beispiel zu nennen.
Bei dieser Folge von Prozessen wird bei dem Schritt S50 bestimmt, ob ein Kurzschluss in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm einer bestimmten Inverters 10 für den Motor 5 aufgetreten ist oder nicht. Bei diesem Prozess wird die Bestimmung hinsichtlich des Auftretens des Kurzschlusses mit Hilfe eines Kurzschluss-Diagnoseprozesses durchgeführt, der basierend auf einer Logik ausgeführt wird, die in der Figur dargestellt ist, welche dem Schema zugeordnet ist, welches bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Kurzschluss aufgetreten ist, wird bei dem Schritt S52 eine Bestimmung vorgenommen, ob die Brennkraftmaschine 1 in Betrieb ist oder nicht. Diese Bestimmung wird zu dem Zweck vorgeschlagen zu ermitteln, ob die Brennkraftmaschine 1 sich in einem Zustand befindet, bei dem eine Antriebskraft anstelle von dem Motor 5 zugeführt wird. Wenn die Brennkraftmaschine 1 als nicht im Betrieb befindlich bestimmt wird, wird die Brennkraftmaschine 1 bei dem Schritt 54 betätigt.
Bei einer negativen Bestimmung bei dem Schritt S52 oder bei Vervollständigung des Prozesses bei dem Schritt S54 verläuft die Steuerung weiter zu dem Schritt S56. Bei dem Schritt S56 wird bestimmt, ob der Motor 5 eine Umdrehungsgeschwindigkeit hat, die gleich ist mit oder höher liegt als die Umdrehungsgeschwindigkeit N3. Die Umdrehungsgeschwindigkeit N3 wird auf einen Wert eingestellt der bewirken kann, dass das Last-Drehmoment des Motors 5 unter der Dreiphasen-Kurzschlusssteuerung eingestellt wird, jedoch dabei nicht verhindert wird, dass eine Antriebskraft von der Brennkraftmaschine 1 auf die Antriebsräder 8 zugeführt wird. Wenn somit bei dem Schritt S56 eine bestätigende Bestimmung erfolgt, verläuft die Steuerung weiter zu dem Schritt S58, bei dem die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung durchgeführt wird.
Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S56 die Bestimmung negativ verläuft, verläuft die Steuerung zu dem Schritt S60, bei dem die Zweiphasen-Modulationssteuerung ausgeführt wird, sodass das Last-Drehmoment des Motors 5 abgesenkt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc in diesem Fall auf geeignete Werte voreingestellt werden und zwar basierend auf Experimenten, um hier ein Beispiel anzuführen, und zwar für die Ausfallsicherheits-Prozesse, die beim Auftreten eines Einphasen-Kurzschlusses in dem Inverter 10 ausgeführt werden. In dieser Hinsicht können die Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc variabel beispielsweise entsprechend einem angeforderten Drehmoment für den Motor 5 oder entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors 5 eingestellt werden. Das angeforderte Drehmoment bezieht sich auf ein Drehmoment, was zum Zeitpunkt des „limp home“ angefordert wird. Berücksichtigt man die Tatsache, dass eine höhere Drehgeschwindigkeit eine größere gegen-elektromotorische Kraft in dem Motor 5 verursacht, so werden die Amplituden der Befehlsgabespannungen vuc, vvc und vwc mit der Zunahme der Drehgeschwindigkeit erhöht.
Ähnlich den in 13 gezeigten Prozessen werden die Zweiphasen-Modulationsprozesse über eine begrenzte Periode hinweg ausgeführt, die 1/3 einer Periode der Befehlsgabespannungen entspricht, oder einer Periode äquivalent einem elektrischen Winkel von 120°. In der verbleibenden Periode wird eine der Steuerungen gemäß der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung durchgeführt. Die Auswahl von einer der Steuerungen gemäß der Einphasen-Kurzschluss-Steuerung und der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung wird für jedes Fahrzeug getroffen und zwar basierend auf den Last-Drehmoment-Eigenschaften, die von der Konstruktion des Motors 5 abhängen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die oben erläutert wurde, können geeignete „limp home“-Prozesse beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Motor 5 durchgeführt werden.
(Sechste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Konzentration auf die Unterschiede gegenüber der zweiten Ausführungsform unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
23 veranschaulicht den Motor 5, den Inverter 10 und den Mikrocomputer 50, die der vorliegenden Ausführungsform zugeordnet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Schalterkreise 130, 132 und 134 zwischen den Ausgängen der individuellen Arme des Inverters 10 und des Motors 5 vorgesehen. Beim Auftreten eines Kurzschlusses in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm oder Zweig einer bestimmten Phase des Inverters 10 wird eine Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 durchgeführt. Es werden somit offene Schleifen in den jeweiligen drei Phasen des Motors 5 ausgebildet. Ferner wird verhindert, dass eine gegen-elektromotorische Kraft auftritt, sodass das Last-Drehmoment des Motors 5 im Wesentlichen auf Null geführt werden kann. In Verbindung mit dem Schema, welches bei der Öffnungsoperation der Schalter-Kreise 130, 132 und 134 durchgeführt wird, kann das Schema der dritten Ausführungsform anwendbar sein bzw. angewendet werden.
(Siebente Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Konzentration auf die Unterschiede gegenüber der fünften Ausführungsform unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
24 veranschaulicht eine allgemeine Konfiguration eines Hybridsystems (Hybridfahrzeug) gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 24 gezeigt ist, besteht das Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus einem Allradantriebsfahrzeug bzw. einem Fahrzeug mit einem Antrieb an vier Rädern, welches mit einem zweiten Motor 9 (MG3) zum Übertragen einer Bewegungskraft auf die hinteren Räder 8R ausgestattet ist. Der zweite Motor 9 besteht aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor. Wenn in diesem Fall ein Kurzschluss in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm oder Zweig einer bestimmten Phase eines Inverters für den zweiten Motor 9 verursacht wird, kann in dem zweiten Motor 9 ein Last-Drehmoment erzeugt werden, welches ein Last-Drehmoment an den rückwärtigen Rädern 8R induzieren kann. Ferner kann ein Kurzschluss eine unbeabsichtigte Bremskraft herbeiführen während das Fahrzeug fährt.
Um damit fertig zu werden, führt die vorliegende Ausführungsform Ausfallsicherheits-Prozesse basierend auf der fünften Ausführungsform im Falle eines Kurzschlusses durch, der in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm oder Zweig einer bestimmten Phase des Inverters für den zweiten Motor 9 aufgetreten ist. 25 veranschaulicht eine Prozedur von Prozessen gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die bei dem Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter durchgeführt werden und zwar in Verbindung mit dem zweiten Motor 9. Diese Prozesse werden beispielsweise in vorbestimmten Zyklen durchgeführt.
Bei dieser Folge von Prozessen wird bei dem Schritt S70 bestimmt, ob ein Kurzschluss in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm einer bestimmten Phase des Inverters für den zweiten Motor 9 aufgetreten ist oder nicht. Dieser Prozess ist der gleiche wie derjenige, der bei dem Schritt S50 in Verbindung mit 22 ausgeführt wird. Wenn eine Fehlfunktion als vorhanden bestimmt wird, verläuft die Steuerung zu dem Schritt S72, bei dem eine Bestimmung dahingehend durchgeführt wird, ob die Drehgeschwindigkeit des zweiten Motors 9 gleich ist mit oder größer ist als eine Drehgeschwindigkeit N4 oder nicht. Die Umdrehungsgeschwindigkeit N4 wird auf einen Wert eingestellt, sodass das Last-Drehmoment, welches durch den zweiten Motor 4 unter der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung hervorgebracht wird, die Fahreigenschaften des Fahrzeugs nicht beeinflusst. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit gleich ist mit oder größer ist als die Umdrehungsgeschwindigkeit N4, wird bei dem Schritt S74 die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung durchgeführt. Wenn im Gegensatz dazu die Umdrehungsgeschwindigkeit niedriger liegt als die Umdrehungsgeschwindigkeit N4, wird bei dem Schritt S76 die Zweiphasen-Modulationssteuerung durchgeführt. Dieser Prozess basiert auf dem Prozess bei dem Schritt S60 von 22.
Bei einer negativen Bestimmung bei dem Schritt S70 oder bei Vervollständigung der Schritte S74 und S76, wird die Folge der Prozesse zeitweilig beendet. Wenn das Fahrzeug in einer Betriebsart ist, in welcher nur die Heckräder 8R als Antriebsräder dienen, wird wenigstens eine der Maschinen gemäß der Brennkraftmaschine 1 und dem Motor 5 bevorzugt in Betrieb genommen, wenn bei dem Schritt S70 eine bestätigende Bestimmung durchgeführt wurde, sodass das Fahrzeug mit den Antriebsrädern 8 fährt. Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann eine geeignete Maßnahme beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter für den zweiten Motor 9 getroffen werden.
(Achte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterschiede gegenüber der siebenten Ausführungsform konzentriert, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
26 veranschaulicht eine Prozedur für Prozesse gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die bei Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter für den zweiten Motor 9 ausgeführt werden. Diese Prozesse werden beispielsweise in vorbestimmten Zyklen ausgeführt.
Wie in 26 gezeigt ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung bei Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter für den zweiten Motor 9 durchgeführt und zwar ungeachtet von dessen Drehzahl.
(Neunte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterschiede gegenüber der zweiten Ausführungsform konzentriert, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
27 veranschaulicht den zweiten Motor 9, den Inverter 10 und den Mikrocomputer 50, welche der vorliegenden Ausführungsform zugeordnet sind.
Die vorliegende Ausführungsform ist mit Schalter-Kreisen 130, 132 und 134 zwischen den Ausgängen der einzelnen Arme des Inverters 10 für den zweiten Motor 9 ausgestattet. Bei Auftreten eines Kurzschlusses in irgendeinem der Schalterelemente in einem Arm einer bestimmten Phase in dem Inverter 10 wird eine Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 durchgeführt. Es können somit offene Schleifen in den drei Phasen des zweiten Motors 9 ausgebildet werden. Ferner kann das Auftreten der gegen-elektromotorischen Kraft verhindert werden und es kann das Last-Drehmoment in dem zweiten Motor 9 auf Null geführt werden. Hinsichtlich des Schemas zur Durchführung der Öffnungsoperation für die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 kann das Schema für die dritte Ausführungsform angewendet werden.
(Abgewandelte Ausführungsformen)
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können in der folgenden Weise abgewandelt werden.

• Bei der siebenten Ausführungsform kann die Einphasen-Kurzschluss-Steuerung in einem Fall durchgeführt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit des zweiten Motors 9 gleich ist mit oder niedriger ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit, das heißt niedriger ist als die Drehgeschwindigkeit N4. Auch bei der achten Ausführungsform kann die Einphasen-Kurzschlusssteuerung in einem Fall durchgeführt werden, bei dem die Drehgeschwindigkeit niedriger liegt als N4.
• Bei der zweiten und der sechsten Ausführungsform können die Schalter-Kreise 130, 132 und 134 nicht nur aus einem normalerweise geschlossenen Schaltertyp bestehen, sondern können auch aus einem normalerweise offenen Schaltertyp gebildet sein.
• Bei der ersten Ausführungsform können die oben erläuterten Wirkungen (1) bis (8), (10) und (11) auch dadurch erreicht werden, indem die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung in einer Standby-Periode durchgeführt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 höher ist als N1 und niedriger ist als N2 und wenn keine Zweiphasen-Modulationssteuerung durchgeführt wird.
• Bei der ersten Ausführungsform kann das Last-Drehmoment des Generators 4 auch dadurch gesteuert werden, indem die Zweiphasen-Modulationssteuerung durchgeführt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors 5 abfällt während die Drehgeschwindigkeit des Generators 4 höher ist als N1 und niedriger ist als N2, sodass die Drehgeschwindigkeit gleich werden kann mit oder kleiner werden kann als N1.
• Bei der ersten Ausführungsform wird das Drehmoment des Generators 4 so gesteuert oder geregelt, dass die Umdrehung der Brennkraftmaschine 1 auf Null gebracht wird. Es können jedoch auch andere Maßnahmen getroffen werden, inklusive beispielsweise einer Steuerung des Generators 4 derart, dass die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 nicht in einen Bereich der Drehgeschwindigkeit fällt entsprechend der Resonanzfrequenz der Schwungrad-Dämpfungsvorrichtung.
• Bei der ersten Ausführungsform kann unter Berücksichtigung, dass die Brennkraftmaschine 1 allgemein mit einer Geschwindigkeit oder Drehzahl angetrieben wird, die gleich ist mit oder größer ist als die Leerlaufdrehzahl, das folgende ausgeführt werden:
- Spezifischer gesagt kann das Drehmoment des Generators 4 so gesteuert werden, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 niedriger wird als die Leerlaufdrehzahl, jedoch nicht auf Null gebracht wird, wodurch die Nachteile unterdrückt werden können, die bei der Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 auftreten.
• Es kann wirksam sein, die unbeabsichtigte Initialisierung der Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 in einem Fall zu begrenzen, bei dem die Zone oder der Bereich der Drehgeschwindigkeit entsprechend der Resonanzfrequenz des Schwungrad-Dämpfers nicht in einer Zone enthalten ist, in welcher die Drehgeschwindigkeit niedriger liegt als die Leerlaufdrehzahl.
• Das Schema für die Steuerung des Drehmoments des Generators 4 beim Auftreten eines Kurzschlusses ist nicht auf das Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform beschränkt. Es kann nämlich die Dreiphasen-Modulationssteuerung für alle Drehgeschwindigkeitszonen durchgeführt werden, um das Drehmoment des Generators 4 zu steuern, um dadurch die Drehung der Brennkraftmaschine 1 zu begrenzen. In diesem Fall können die aktuellen Ströme iu, iv und iw in bevorzugter Weise so überwacht werden, dass der durch den Generator 4 fließende Strom nicht übermäßig groß wird.
• Der Betriebsmodus für eine Verkettung des Generators 4, mit dem Motor 5 und der Brennkraftmaschine 1 mit den individuellen Zahnrädern des Planetengetriebemechanismus ist nicht auf die oben erläuterten als Beispiel gewählten Ausführungsformen beschränkt. Ferner kann der Drehmoment-Aufteil- oder Split-Mechanismus 3 nicht notwendigerweise einen Planetengetriebemechanismus aufweisen. Das heißt die vorliegende Erfindung kann effektiv bei jeglicher Art eines Auftretens eines Kurzschlusses in dem Inverter 10 für den Generator 4 angewendet werden, wenn die Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 ein Risiko aufweist, dass sie durch die Bewegungskraft des Motors 5 gedreht wird, die auf die Drehwelle der Brennkraftmaschine 1 über den Drehmoment-Aufteil- oder Split-Mechanismus 3 übertragen wird und zwar trotz der Tatsache, dass die Brennkraftmaschine 1 nicht betrieben wird.
• Rotierende elektrische Vielphasen-Maschinen (Vielphasen-Generatoren und Vielphasen-Motor), die einer Drehmomentsteuerung beim Auftreten eines Kurzschlusses in dem Inverter unterworfen werden, sind nicht auf bürstenlose Gleichstrommotoren beschränkt. Jedoch können die oben erläuterten Ausführungsformen und deren abgewandelte Ausführungsformen effektiv auf rotierende Magnetfeld-Elektromaschinen angewendet werden, um ein Beispiel zu nennen, wobei eine von diesen auch eine Konfiguration aufweisen kann, die eine gegen-elektromotorische Kraft bei der Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung verursachen kann. Gerade bei solch einer Struktur oder Konstruktion können sich Unannehmlichkeiten bilden, wenn die Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung durchgeführt wird, wenn beispielsweise die Umdrehungsgeschwindigkeit des Generators 4 niedriger wird als N2 oder wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 5 niedriger wird als N3.
• Es kann der nicht-interaktive Controller 88 dadurch weggelassen werden, indem man beispielsweise die PI-Regler 84 und 86 einstellt.
• Die Verwendung des Steuersystems für die rotierenden Vielphasen-Elektromaschinen ist nicht auf Hybridfahrzeuge beschränkt. Das System nach der vorliegenden Erfindung kann bei Steuersystemen für Elektrofahrzeuge angewendet werden, die beispielsweise einen Kurzschluss in einem Inverter verursachen können und die eine Dreiphasen-Kurzschluss-Steuerung erfordern können. Auch in diesem Fall kann die neunte Ausführungsform effektiv bei dem Auftreten eines Kurzschlusses in einem Inverter zur Anwendung gebracht werden.

Claims

Gerät (6) zur Steuerung des Drehmoments einer Drehwelle einer ersten rotierenden elektrischen Maschine (4), die mechanisch sowohl mit einer Drehwelle einer zweiten rotierenden elektrischen Maschine (5) als auch mit der Drehwelle einer Brennkraftmaschine (1) über einen Drehmoment-Aufteil-Mechanismus (3) gekoppelt ist, welcher das Drehmoment von der Brennkraftmaschine (1) auf die erste und die zweite rotierende elektrische Maschine (4, 5) aufteilt, wobei die erste rotierende elektrische Maschine (4) aus einer mehrphasigen rotierenden elektrischen Maschine besteht, wobei das Gerät folgendes aufweist: einen Inverter (10) mit Schaltelementen (12, 14, 16, 18, 20, 22), um das Drehmoment der Drehwelle der ersten rotierenden elektrischen Maschine (4) zu steuern; eine Bestimmungskomponente (S12, S14, S30, S40), die bestimmt, ob eine Bedingung erfüllt wird oder nicht, wobei die Bedingung in solcher Weise definiert ist, dass eine Fehlfunktion an dem Inverter (10) aufgetreten ist, die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Nicht-Betriebszustand befindet und die zweite rotierende elektrische Maschine (5) in einem Betriebszustand ist; und eine begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48), die i) einen Drehzustand der Drehwelle der Brennkraftmaschine (1) begrenzt, deren Drehung durch die zweite rotierende elektrische Maschine (5) verursacht wird und über den Drehmoment-Aufteil-Mechanismus (3) von der zweiten rotierenden elektrischen Maschine (5) her durch Betätigen der Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) des Inverters (10) übertragen wird, und die ii) eine Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine (1) gegen das Eintreten in einen Drehzahlbereich begrenzt, der größer ist als Null und kleiner als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (1) ist, wenn durch die Bestimmungskomponente (S12, S14, S30, S40) bestimmt wurde, dass die Bedingung erfüllt worden ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Brennkraftmaschine (1) mit einer Schwungrad-Dämpfungsvorrichtung (2) zum Unterdrücken von Vibrationen derselben ausgestattet ist, und die begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48) so konfiguriert ist, um die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine (1) derart zu begrenzen, dass die Drehgeschwindigkeit daran gehindert wird, innerhalb eines Drehzahlbereiches vorhanden zu sein, welcher einer Resonanzfrequenz der Schwungrad-Dämpfungsvorrichtung (2) entspricht.
Gerät nach Anspruch 1, ferner mit einer elektrischen Leitvorrichtung (130, 132, 134), die elektrisch zwischen der ersten rotierenden elektrischen Maschine (4) und dem Inverter (10) eingefügt ist und die selektiv leitend oder nichtleitend zwischen diesen gemacht werden kann, wobei die begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48) eine Einrichtung (S32) umfasst, um die elektrische Leitvorrichtung (130, 132, 134) in den nichtleitenden Zustand zu steuern, wenn durch die Bestimmungskomponente (S12, S14, S30, S40) bestimmt worden ist, dass die Bedingung erfüllt worden ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48) so konfiguriert ist, um das Drehmoment der Drehwelle der ersten rotierenden elektrischen Maschine (4) auf ein Drehmoment einzustellen, welches die Drehung der Drehwelle der Brennkraftmaschine (1) stoppt.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die begrenzende Komponente (S16, S18, S20, S22, S24, S26, S48) so konfiguriert ist, um die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle der Brennkraftmaschine (1) durch Schalten der Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) des Inverters (10) zu begrenzen.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste und zweite rotierende elektrische Maschine (4, 5) Dreiphasen-Motor-Generatoren sind und der Inverter (10) ein Dreiphasen-Inverter ist, in dem drei elektrische Leitvorrichtungen (130, 132, 134) zwischen einem positiven und einem negativen Anschluss einer Batterie (7) elektrisch zueinander parallel sind, wobei jede der drei elektrischen Leitvorrichtungen (130, 132, 134) für jede Phase angebracht sind und zwei Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) aufweisen, wobei die zwei Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) miteinander in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Schaltelemente (12, 14, 16, 18, 20, 22) elektrisch geöffnet und geschlossen wird.