DE102015105391B4

DE102015105391B4 - Elektrisches fahrzeug

Info

Publication number: DE102015105391B4
Application number: DE102015105391.8A
Authority: DE
Inventors: Ryoji Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: US20150291053A1; DE102015105391A1; JP2015213419A; CN104999922B; CN104999922A; US9744876B2

Abstract

Ein Hybridfahrzeug umfasst eine Batterie, einen Aufwärtswandler, einen Batterietemperatursensor, einen Batteriestromsensor, einen Hochspannungssensor und einen Steuerungsabschnitt. Der Steuerungsabschnitt umfasst ein Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programm, das den Aufwärtswandler stoppt, wenn eine Temperatur der Batterie größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist und wenn ein absoluter Wert eines Batteriestroms innerhalb eines Bereichs von ±I0 ist, und das den Aufwärtswandler neu startet, wenn eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung außerhalb eines Bereichs von VH2 bis VH4 ist, und ein Schwellenwertumschaltprogramm, das den Schwellenwertbereich auf ±I2 umschaltet, der breiter ist als der Bereich von ±I0, und das den Bereich von dem Schwellenwert VH2 zu dem Schwellenwert VH4 zu einem breiteren Bereich von einem Schwellenwert VH3 zu einem Schwellenwert VH5 umschaltet, wenn die Batterietemperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Konfigurationen eines elektrischen Fahrzeugs.
In den letzten Jahren sind viele Hybridfahrzeuge oder elektrische Fahrzeuge verwendet worden. Ein Hybridfahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, einen elektrischen Motor und einen Generator und wird durch die Gesamtausgabe einer Ausgabe von der Kraftmaschine und einer Ausgabe von dem elektrischen Motor entsprechend Fahrbedingungen angetrieben oder treibt den Generator unter Verwendung eines Teils der Ausgabe von der Kraftmaschine an, um eine Batterie aufzuladen, während es durch die Gesamtausgabe der verbleibenden Ausgabe von der Kraftmaschine und der Ausgabe von dem elektrischen Motor angetrieben wird, oder treibt den Generator unter Verwendung der Ausgabe von der Kraftmaschine an, um den elektrischen Motor mit der Leistung anzutreiben, die erzeugt wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Viele derartige Hybridfahrzeuge oder elektrische Fahrzeuge verwenden ein Verfahren zum Verstärken bzw. Aufwärtswandeln (Boosting) einer niedrigen Gleichstromspannung der Batterie in eine hohe Gleichstromspannung unter Verwendung eines Aufwärtswandlers bzw. Boost-Wandlers und zum Zuführen der hohen Gleichstromspannung zu Umrichtern, die eine Leistung zu und von dem elektrischen Motor bzw. dem Generator übertragen und empfangen, wobei die Umrichter die Gleichstromleistung in eine Drei-Phasen-Wechselstromleistung zum Antreiben des elektrischen Motors umwandeln, was es erlaubt, den elektrischen Motor anzutreiben, oder ein Verfahren zum Umwandeln einer Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die durch den Generator erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung zum Aufladen der Batterie.
Demgegenüber nehmen die ausgegebene Spannung und der ausgegebene Strom der Batterie beständig mit einer Temperatur ab. Somit wird in den Hybridfahrzeugen und den elektrischen Fahrzeugen, wenn die angebrachte Batterie eine niedrige Temperatur aufweist, oftmals ein Batterieaufwärmbetrieb ausgeführt, um die Temperatur der Batterie auf eine Temperatur zu erhöhen, die für ein Antreiben geeignet ist. Verschiedene Verfahren sind für den Batterieaufwärmbetrieb vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Batterie aufgewärmt wird, indem die Schaltfrequenz des Aufwärtswandlers verringert wird, um einen Rippelstrom bzw. Oberwellenstrom in der Batterie zu vergrößern (siehe beispielsweise Druckschrift JP 2010 - 259217 A ).
Wenn jedoch ein Batterieaufwärmbetrieb entsprechend einer herkömmlichen Technik, die in der JP 2010 - 259217 A beschrieben ist, ausgeführt wird, nimmt ein Rauschen bzw. ein Geräusch in einer elektrischen Schaltung als Ganzes, die die Batterie, eine Verstärkerschaltung bzw. Booster-Schaltung, einen Umrichter und einen Motorgenerator umfasst, aufgrund des Stromrippels in der Batterie zu. Wenn beispielsweise das Fahrzeug ein stabiles Fahren (ein Fahren bei einer konstanten Geschwindigkeit) fortsetzt, bemerkt der Fahrer ein lautes Geräusch und fühlt sich unbehaglich, wenn der Kraftmaschinenlärm und ein Straßengeräusch niedrig sind.
Die Druckschrift US 2013/0311026 A1 beschreibt ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Steuerungsverfahren für das Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Batterie, einen Aufwärtswandler, einen Umrichter, einen Motorgenerator, einen Temperatursensor, der eine Temperatur der Batterie erfasst, einen Stromsensor, der einen Strom der Batterie erfasst, einen Spannungssensor, der eine Spannung der Batterie erfasst, einen Spannungssensor, der eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung erfasst, die durch den Aufwärtswandler bereitgestellt wird, und einen Steuerungsabschnitt, der den Aufwärtswandler startet und stoppt.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie auf effektive Weise aufzuwärmen, während eine mögliche Vergrößerung in einem Rauschen bzw. Geräusch während eines stabilen Fahrens unterdrückt wird, wobei ein Verfahren verwendet wird, das zu einer Technik zur Änderung der Schaltfrequenz eines Aufwärtswandlers unterschiedlich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein elektrisches Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Batterie, einen Aufwärtswandler, der mit der Batterie verbunden ist, einen Umrichter, der mit dem Aufwärtswandler verbunden ist, einen Motorgenerator, der mit dem Umrichter verbunden ist, einen Temperatursensor, der eine Temperatur der Batterie erfasst, einen Stromsensor, der einen Strom in der Batterie erfasst, einen Spannungssensor, der eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung erfasst, die durch den Aufwärtswandler bereitgestellt wird, und einen Steuerungsabschnitt, der den Aufwärtswandler startet und stoppt. Der Steuerungsabschnitt umfasst eine Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Einrichtung zum Stoppen des Aufwärtswandlers, wenn der Strom in der Batterie innerhalb eines ersten Schwellenwertbereichs liegt, und zum Neustarten des Aufwärtswandlers, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung, die durch den Aufwärtswandler bereitgestellt ist, außerhalb eines zweiten Schwellenwertbereichs ist, und eine Schwellenwertumschalteinrichtung zum Umschalten des ersten Schwellenwertbereichs zu einem dritten Schwellenwertbereich, der breiter als der erste Schwellenwertbereich ist, wenn die Temperatur der Batterie niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.
In dem elektrischen Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet vorzugsweise die Schwellenwertumschalteinrichtung den zweiten Schwellenwertbereich zu einem vierten Schwellenwertbereich, der breiter als der zweite Schwellenwertbereich ist, um, wenn die Temperatur der Batterie niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Vorzugsweise umfasst das elektrische Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, wobei die Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Einrichtung den Aufwärtswandler stoppt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer oder gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist und wenn der Strom in der Batterie innerhalb des ersten Schwellenwertbereichs ist, wobei sie den Aufwärtswandler neu startet, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung, die durch den Aufwärtswandler bereitgestellt wird, außerhalb des zweiten Schwellenwertbereichs ist. Vorzugsweise umfasst das elektrische Fahrzeug eine Aufwärtswandlungssollspannungsvariationseinrichtung zum Variieren einer Aufwärtswandlungssollspannung für den Aufwärtswandler, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist und wenn die Temperatur der Batterie niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.
Die vorliegende Erfindung weist einen Vorteil auf, es zu ermöglichen, dass die Batterie auf effektive Weise aufgewärmt wird, während eine mögliche Vergrößerung in einem Rauschen bzw. einem Geräusch während eines stabilen Fahrens unterdrückt wird, wobei ein Verfahren verwendet wird, das zu einer Technik zur Änderung der Schaltfrequenz des Aufwärtswandlers unterschiedlich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine systematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt eine beschreibende Darstellung, die Flüsse einer mechanischen Leistung, einer elektrischen Leistung und eines Stroms in dem Hybridelektrofahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb des Hybridfahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen anderen Betrieb des Hybridfahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einem Batteriestrom während des Betriebs, der in 3 gezeigt ist, zeigt;
5B zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einer hohen Gleichstromspannung während des Betriebs, der in 3 gezeigt ist, zeigt;
5C zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einer Batterietemperatur während des Betriebs, der in 3 gezeigt ist, zeigt;
6A zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einem Batteriestrom während des Betriebs, der in 4 gezeigt ist, zeigt;
6B zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einer hohen Gleichstromspannung während des Betriebs, der in 4 gezeigt ist, zeigt; und
6C zeigt einen Graphen, der zeitliche Änderungen in einer Batterietemperatur während des Betriebs, der in 4 gezeigt ist, zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es wird nachstehend ein Fall beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Hybridfahrzeug angewendet wird, das eine Kraftmaschine und zwei Motorgeneratoren umfasst. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Hybridfahrzeug begrenzt, sondern sie ist bei elektrischen Fahrzeugen ohne Kraftmaschine anwendbar. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Hybridfahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Batterie 10, die eine aufladbare und entladbare Sekundärbatterie ist, einen Aufwärtswandler bzw. Boost-Wandler 20, der mit der Batterie 10 verbunden ist, einen ersten Umrichter bzw. Inverter 30, der mit dem Aufwärtswandler 20 verbunden ist, einen zweiten Umrichter bzw. Inverter 40, der mit dem Aufwärtswandler 20 und dem ersten Umrichter 30 verbunden ist, einen ersten Motorgenerator 50, der ein Generator ist, der mit dem ersten Umrichter 30 verbunden ist, einen zweiten Motorgenerator 60, der ein elektrischer Motor ist, der mit dem zweiten Umrichter 40 verbunden ist, eine Kraftmaschine 70, die den ersten Motorgenerator 50 antreiben kann, und einen Steuerungsabschnitt 90, der die Kraftmaschine 70, den Aufwärtswandler 20 und die ersten und zweiten Umrichter 30 und 40 steuert.
Des Weiteren umfasst das Hybridfahrzeug 100, wie es in 1 gezeigt ist, einen Leistungsverteilungsmechanismus 72, der das ausgegebene Drehmoment der Kraftmaschine 70 in ein Drehmoment zu einer Ausgabewelle 73, mit der der zweite Motorgenerator 60 verbunden ist, und ein Drehmoment aufteilt, das den ersten Motorgenerator 50 antreibt, ein Antriebsgetriebegerät 74, das mit der Ausgabewelle 73 verbunden ist, eine Achse 75, die mit dem Antriebsgetriebegerät 74 verbunden ist, und Räder 76, die an die Achse 75 angebracht sind. Drehmelder bzw. Resolver 51, 61 und 71 sind an den ersten und zweiten Motorgeneratoren 50 und 60 sowie der Kraftmaschine 70 angebracht, um den Drehwinkel oder eine Drehzahl eines Rotors oder einer Kurbelwelle zu erfassen. Des Weiteren ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 86 an der Achse 75 angebracht, um die Drehzahl der Achse zu erfassen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 100 zu erfassen.
Der Aufwärtswandler 20 umfasst eine Minusseitenschaltung 17, die mit einer Minusseite der Batterie 10 verbunden ist, eine Niederspannungsschaltung 18, die mit einer Plusseite der Batterie 10 verbunden ist, und eine Hochspannungsschaltung 19, die mit einem Plusseite-Ausgabeende des Aufwärtswandlers 20 verbunden ist. Der Aufwärtswandler 20 umfasst ein Oberer-Arm-Schaltelement 13, das zwischen der Niederspannungsschaltung 18 und der Hochspannungsschaltung 19 angeordnet ist, ein Unterer-Arm-Schaltelement 14, das zwischen der Minusseitenschaltung 17 und der Niederspannungsschaltung 18 angeordnet ist, eine Drossel 12, die in Reihe mit der Niederspannungsschaltung 18 angeordnet ist, einen Drosselstromsensor 84, der einen Drosselstrom IL erfasst, der durch die Drossel 12 fließt, einen Filterkondensator 11, der zwischen der Niederspannungsschaltung 18 und der Minusseitenschaltung 17 angeordnet ist, und einen Niedrigspannungssensor 82, der eine niedrige Gleichstromspannung VL über dem Filterkondensator 11 erfasst. Des Weiteren sind Dioden 15 und 16 antiparallel mit den Schaltelementen 13 bzw. 14 verbunden. Der Aufwärtswandler 20 schaltet das Unterer-Arm-Schaltelement 14 ein und schaltet das Oberer-Arm-Schaltelement 13 aus, um eine elektrische Energie von der Batterie 10 in der Drossel 12 aufzuspeichern bzw. zu akkumulieren, und schaltet dann das Unterer-Arm-Schaltelement 14 aus und das Oberer-Arm-Schaltelement 13 ein, um eine Spannung mittels der in der Drossel 12 aufgespeicherten bzw. akkumulierten elektrischen Energie zu erhöhen. Der Aufwärtswandler 20 legt somit die hohe Gleichstromspannung VH, die eine aufwärtsgewandelte Spannung ist, an die Hochspannungsschaltung 19 an.
Ein Batteriespannungssensor 81 ist an der Batterie 10 angebracht, um eine Batteriespannung VB zu erfassen. Ein Batteriestromsensor 83 ist an der Niederspannungsschaltung 18 zwischen der Batterie 10 und dem Aufwärtswandler 20 angebracht, um einen Batteriestrom IB zu erfassen, der zwischen der Batterie 10 und dem Aufwärtswandler 20 fließt. Des Weiteren ist ein Batterietemperatursensor 89 an der Batterie 10 angebracht, um die Temperatur TB der Batterie 10 zu erfassen. Eine Leistung, die durch die Batterie 10 ausgegeben wird, ist (Batteriespannung VB × Batteriestrom IB), wobei somit der Batteriespannungssensor 81 und der Batteriestromsensor 83 eine Leistungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Leistung, die zwischen der Batterie 10 und dem Aufwärtswandler 20 übertragen und empfangen wird, umfassen. Zusätzlich ist eine Leistung (Batteriespannung VB × Batteriestrom IB), die durch die Batterie 10 ausgegeben wird, gleich zu einer Leistung (niedrige Gleichstromspannung VL × Drosselstrom IL), die durch die Drossel 12 hindurchgeht, wobei die Batteriespannung VB gleich zu der niedrigen Gleichstromspannung VL über dem Filterkondensator 11 ist, die durch den Niedrigspannungssensor 82 erfasst wird. Somit umfassen, wie der Batteriespannungssensor 81 und der Batteriestromsensor 83, der Niedrigspannungssensor 82 und der Drosselstromsensor 84 eine Leistungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Leistung, die zwischen der Batterie 10 und dem Aufwärtswandler 20 übertragen und empfangen wird.
Der erste Umrichter 30 und der zweite Umrichter 40 umfassen eine gemeinsame Hochspannungsschaltung 22, die mit der Hochspannungsschaltung 19 des Aufwärtswandlers 20 verbunden ist, und eine gemeinsame Minusseitenschaltung 21, die mit der Minusseitenschaltung 17 des Aufwärtswandlers 20 verbunden ist. Ein Glättungskondensator 23 ist zwischen der Hochspannungsschaltung 22 und der Minusseitenschaltung 21 angeordnet, um die Hochspannungsschaltung 22 und die Minusseitenschaltung 21 miteinander zu verbinden, um einen Gleichstrom, der durch den Aufwärtswandler 20 zugeführt wird, zu glätten. Die hohe Gleichstromspannung VH, die eine aufwärtsgewandelte Spannung ist, die an die Umrichter 30 und 40 angelegt wird, wird durch einen Hochspannungssensor 85 erfasst, der eine Spannung über dem Glättungskondensator 23 erfasst. Somit ist die hohe Gleichstromspannung VH, die durch den Hochspannungssensor 85 erfasst wird, eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung (tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr, die den ersten und zweiten Umrichtern 30 und 40 zugeführt wird, die gleiche Spannung. Der erste Umrichter 30 wandelt eine Gleichstromleistung, die von dem Aufwärtswandler 20 empfangen wird, in eine erste Drei-Phasen-Wechselstromleistung um und führt die erste Drei-Phasen-Wechselstromleistung dem ersten Motorgenerator 50 zu. Der erste Umrichter 30 wandelt ferner die erste Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung um, um die Batterie 10 über den Aufwärtswandler 20 aufzuladen oder die resultierende Gleichstromleistung dem zweiten Umrichter 40 zuzuführen. Der zweite Umrichter 40 wandelt die von dem Aufwärtswandler 20 empfangene Gleichstromleistung in eine zweite Drei-Phasen-Wechselstromleistung um und führt die Drei-Phasen-Wechselstromleistung dem zweiten Motorgenerator 60 zu. Der zweite Umrichter 40 wandelt ferner eine zweite Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die durch den zweiten Motorgenerator 60 erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung um, um die Batterie 10 über den Aufwärtswandler 20 aufzuladen, oder führt die resultierende Gleichstromleistung dem ersten Umrichter 30 zu.
Der erste Umrichter 30 umfasst intern insgesamt sechs Schaltelemente 31 für eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase bei einem oberen Arm bzw. einem unteren Arm. Dioden 32 sind antiparallel mit den jeweiligen Schaltelementen 31 verbunden (in 1 sind lediglich eines der sechs Schaltelemente und eine der Dioden veranschaulicht, wobei die anderen Schaltelemente und Dioden weggelassen sind). Ausgabeleitungen 33, 34 und 35 sind jeweils zwischen einem entsprechenden der Schaltelemente für die U-, V- und W-Phasen bei dem oberen Arm und einem entsprechenden der Schaltelemente für die U-, V- und W-Phasen bei dem unteren Arm in dem ersten Umrichter 30 angebracht, sodass ein U-Phasenstrom, ein V-Phasenstrom und ein W-Phasenstrom durch die Ausgabeleitungen 33, 34 bzw. 35 ausgegeben werden. Die Ausgabeleitungen 33, 34 und 35 sind mit Eingangsanschlüssen des ersten Motorgenerators 50 für die U-, V- und W-Phasen verbunden. Des Weiteren sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Stromsensoren 53 und 52 bei den V- und W-Phasenausgabeleitungen 34 und 35 angebracht, um die jeweiligen Ströme zu erfassen. Bei der U-Phasenausgabeleitung 33 ist kein Stromsensor angebracht. Für einen Drei-Phasen-Wechselstrom ist jedoch die Summe der U-, V- und W-Phasenströme null, wobei somit der U-Phasenstromwert aus einem V-Phasenstromwert und einem W-Phasenstromwert rechnerisch bestimmt werden kann.
Die Konfigurationen des zweiten Umrichters 40 (ein Schaltelement 41, eine Diode 42 und Ausgabeleitungen 43, 44 und 45) und von Stromsensoren 62 und 63 sind ähnlich zu den Konfigurationen des ersten Umrichters 30 und der Stromsensoren 52 und 53, die vorstehend beschrieben sind. Des Weiteren sind die nachstehend genannten Elemente bei dem Hybridfahrzeug 100 angebracht: ein Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgrößenerfassungssensor 87 und ein Bremspedalniederdrückgrößenerfassungssensor 88, die die jeweiligen Niederdrückgrößen eines Beschleunigungseinrichtungspedals bzw. Gaspedals und eines Bremspedals erfassen.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst der Steuerungsabschnitt 90 eine CPU 91, die eine arithmetische Verarbeitung ausführt, einen Speicherabschnitt 92 und eine Geräte- und Sensorschnittstelle 93. Die CPU 91, die eine arithmetische Verarbeitung ausführt, der Speicherabschnitt 92 und die Geräte- und Sensorschnittstelle 93 sind Computer, die über einen Datenbus 99 miteinander verbunden sind. Der Speicherabschnitt 92 speichert intern Steuerungsdaten 97 für das Hybridfahrzeug 100, ein Steuerungsprogramm 98 und ein Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programm 94, das eine nachstehend beschriebene Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Einrichtung ist, ein Schwellenwertumschaltprogramm 95, das eine Schwellenwertumschalteinrichtung ist, und ein Aufwärtswandlungssollspannungsvariationsprogramm 96, das eine Aufwärtswandlungssollspannungsvariationseinrichtung ist. Des Weiteren sind die Schaltelemente 13 und 14 des Aufwärtswandlers 20 und die Schaltelemente 31 und 41 der ersten und zweiten Umrichter 30 und 40, die vorstehend beschrieben sind, mit dem Steuerungsabschnitt 90 über die Geräte- und Sensorschnittstelle 93 verbunden und konfiguriert, entsprechend Befehlen von dem Steuerungsabschnitt 90 zu arbeiten. Zusätzlich empfängt der Steuerungsabschnitt 90 durch die Geräte- und Sensorschnittstelle 93 Ausgaben von dem Batteriespannungssensor 81 und dem Batterietemperatursensor 89, dem Niedrigspannungssensor 82, dem Hochspannungssensor 85, dem Batteriestromsensor 83, dem Drosselstromsensor 84, den Stromsensoren 52, 53, 62 und 63, den Drehmeldern bzw. Resolvern 51, 61 und 71, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 86, dem Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgrößenerfassungssensor 87 und dem Bremspedalniederdrückgrößenerfassungssensor 88.
Vor einer Beschreibung eines Aufwärmbetriebs für die Batterie 10, der ausgeführt wird, während das Hybridfahrzeug 100, das wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, stabil fährt (mit einer konstanten Geschwindigkeit), werden Basisbetriebe des Hybridfahrzeugs 100 unter Bezugnahme auf 2 kurz beschrieben. Das Hybridfahrzeug 100 weist verschiedene Antriebsbetriebsarten auf. Nachstehend wird eine Antriebsbetriebsart beschrieben, bei der das Hybridfahrzeug 100 durch Ausgaben von der Kraftmaschine 70 und dem zweiten Motorgenerator 60 angetrieben wird.
Die Kraftmaschine 70 gibt eine Kraftmaschinenausgabe Pe und ein Kraftmaschinendrehmoment Te ab. Das Kraftmaschinendrehmoment Te wird durch den Leistungsverteilungsmechanismus 72 in ein erstes Drehmoment Tg, das den ersten Motorgenerator 50 antreibt, und ein Kraftmaschinenübertragungsdrehmoment Td aufgeteilt, das die Räder 76 über die Ausgabewelle 73 und das Antriebsgetriebegerät 74 antreibt. Der Leistungsverteilungsmechanismus 72 kann beispielsweise ein Planetengetriebegerät sein. Der erste Motorgenerator 50 fungiert als ein Generator und wird durch das erste Drehmoment Tg von dem Leistungsverteilungsmechanismus 72 angetrieben, um eine erzeugte Drei-Phasen-Wechselstromleistung Pg an den ersten Umrichter 30 auszugeben. Der erste Umrichter 30 wandelt die eingegebene erzeugte Wechselstromleistung Pg in eine Gleichstromleistung der hohen Gleichstromspannung VH um und gibt die Gleichstromleistung an die Hochspannungsschaltung 22 und die Minusseitenschaltung 21 aus. Der ausgegebene Gleichstrom Is wird dem zweiten Umrichter 40 über den Glättungskondensator 23 eingegeben.
Demgegenüber lädt der Batteriestrom IB der Batteriespannung VB, der der Batterie 10 zugeführt wird, den Filterkondensator 11 des Aufwärtswandlers 20 auf, um die Spannung über dem Filterkondensator 11 auf die niedrige Gleichstromspannung VL einzustellen. Somit ist, wenn die Batterie 10 und der Aufwärtswandler 20 miteinander verbunden sind und wenn der Filterkondensator 11 aufgeladen ist, die Batteriespannung VB die gleiche Spannung wie die niedrige Gleichstromspannung VL. Wie es vorstehend beschrieben ist, schaltet der Aufwärtswandler 20 das Unterer-Arm-Schaltelement 14 ein und schaltet das Oberer-Arm-Schaltelement 13 aus, um eine elektrische Energie von der Batterie 10 in der Drossel 12 aufzuspeichern bzw. zu akkumulieren. Der Aufwärtswandler 20 schaltet dann das Unterer-Arm-Schaltelement 14 aus und schaltet das Oberer-Arm-Schaltelement 13 ein, um die Spannung mittels der elektrischen Energie, die in der Drossel 12 akkumuliert bzw. aufgespeichert ist, aufwärts zu wandeln bzw. zu verstärken. Der Aufwärtswandler 20 gibt somit die hohe Gleichstromspannung VH, die eine aufwärtsgewandelte Spannung ist, an die Hochspannungsschaltung 19 aus. Zu dieser Zeit versorgt die Batterie 10 den Aufwärtswandler 20 mit einer Leistung (Batteriespannung VB × Batteriestrom IB) oder einer Leistung (niedrige Gleichstromspannung VL × Drosselstrom IL). Der Aufwärtswandler 20 gibt die zugeführte Leistung als eine Leistung (hohe Gleichstromspannung VH × mittlerer Strom Ih) aus. Der Steuerungsabschnitt 90 steuert den Ein- und Aus-Betriebszyklus der Schaltelemente 13 und 14, um die hohe Gleichstromspannung VH in Bezug auf eine Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ zu justieren bzw. einzustellen.
Der Gleichstrom Ih der hohen Gleichstromspannung VH, der durch den Aufwärtswandler 20 ausgegeben wird, vereinigt sich mit dem Gleichstrom Is der hohen Gleichstromspannung VH, der durch den ersten Umrichter 30 ausgegeben wird. Der sich ergebende Gleichstrom Is wird dem zweiten Umrichter 40 eingegeben. Der zweite Umrichter 40 wandelt die eingegebene Gleichstromleistung der hohen Gleichstromspannung VH und des Gleichstroms (Is + Ih) in eine Drei-Phasen-Zufuhrleistung Pm um und führt die Drei-Phasen-Zufuhrleistung Pm dem zweiten Motorgenerator 60, der als ein Motor fungiert, zu. Der zweite Motorgenerator 60 wird durch die Zufuhrleistung Pm angetrieben und führt ein Motordrehmoment Tm der Ausgabewelle 73 zu. Dann werden das vorstehend beschriebene Kraftmaschinenübertragungsdrehmoment Td und das Motordrehmoment Tm der Ausgabewelle 73 eingegeben, wobei das Gesamtdrehmoment Ta zu dem Antriebsgetriebegerät 74 übertragen wird. Die Räder 76 werden durch das Gesamtdrehmoment Ta der Drehmomente Td und Tm angetrieben, die durch die Kraftmaschine 70 und den zweiten Motorgenerator 60 ausgegeben werden. Bei der Beschreibung der Leistung ist eine Leistung in einer Richtung hin zu den Motorgeneratoren 50 und 60 positiv, wohingegen eine Leistung in einer Richtung von den Motorgeneratoren zu den Umrichtern 30 und 40 negativ ist. Somit ist die erzeugte Leistung Pg des ersten Motorgenerators 50 negativ, wohingegen die Zufuhrleistung Pm zu dem zweiten Motorgenerator 60 positiv ist. Des Weiteren ist eine Leistung, die von der Batterie 10 zu den ersten und zweiten Motorgeneratoren ausgegeben wird, positiv, wohingegen eine Leistung (Aufladeleistung), die der Batterie 10 eingegeben wird, negativ ist.
Wenn das Hybridfahrzeug 100 nur eine niedrige Antriebskraft benötigt, wird die Gleichstromleistung der hohen Gleichstromspannung VH und des Gleichstroms Is, der durch den ersten Umrichter 30 ausgegeben wird, bezüglich einer Spannung durch den Aufwärtswandler 20 verringert, anstatt dem zweiten Umrichter 40 zugeführt zu werden, wobei die Batterie 10 mit der Gleichstromleistung aufgeladen wird. Des Weiteren fungiert, wenn das Hybridfahrzeug 100 gebremst wird, der zweite Motorgenerator 60 ebenso als ein Generator, wobei ein erzeugter Wechselstrom (negativ) in eine Gleichstromleistung durch den zweiten Umrichter 40 umgewandelt wird, mit der die Batterie 10 aufgeladen wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3, 4, 5A, 5B und 5C ein Batterieaufwärmbetrieb beschrieben, bei dem die Batterie 10 aufgewärmt wird, während das Hybridfahrzeug 100 gemäß der vorliegenden Erfindung stabil (mit einer konstanten Geschwindigkeit) fährt. Zuerst wird ein Betrieb des Steuerungsabschnitts 90 beschrieben, der in einer Fahrbedingung ausgeführt wird, bei der die hohe Gleichstromspannung VH abnimmt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist. Das "stabile Fahren" bezieht sich auf eine Betriebsbedingung, bei der die Zufuhrleistung Pm (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, näherungsweise bezüglich eines Absolutwerts zu der erzeugten Leistung Pg (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird, gleich ist, sodass die Fahrbedingung für eine bestimmte Zeitgröße aufrechterhalten werden kann, auch nachdem der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist. Beispielsweise entspricht für ein Fahrzeug, das mit einem sogenannten "Tempomat" versehen ist, der es ermöglicht, dass das Fahrzeug automatisch mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, das "stabile Fahren" einer Bedingung, bei der der "Tempomat" eingeschaltet ist, und einer Bedingung, bei der das Fahrzeug mit einer konstanten hohen Geschwindigkeit (50 bis 60 km/h) auf einer Autobahn fährt (Fahren mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder höher). Der Betrieb, der zu beschreiben ist, ist ein Betrieb, der ausgeführt wird, wenn nach einem Kaltstart des Hybridfahrzeugs 100 das Fahrzeug ein derartiges stabiles Fahren, wie es vorstehend beschrieben ist, startet, bevor die Batterie 10 eine vorbestimmte Temperatur T₁ erreicht (während die Temperatur niedriger als T₁ ist).
Zu einem Zeitpunkt 0 (Anfangsbedingung), der in 5A gezeigt ist, ist der Aufwärtswandler 20 in Betrieb, wobei, wie es in 5B gezeigt ist, die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr, die die hohe Gleichstromspannung VH ist, die durch den Hochspannungssensor 85 erfasst wird, gleich zu der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ ist. Des Weiteren wird zu dem Zeitpunkt 0 (Anfangsbedingung) der Batteriestrom IB, der durch die Batterie 10 ausgegeben wird (der Strom, der durch den Batteriestromsensor 83 erfasst wird), durch I₁ bezeichnet, und die Temperatur TB der Batterie 10, die durch den Batterietemperatursensor 89 erfasst wird, wird durch T₀ bezeichnet. Die Spannungen der Batterie 10, die durch den Spannungssensor 81 erfasst wird, ist die Batteriespannung VB, wobei somit die Batterie 10 den Aufwärtswandler 20 mit einer Gleichstromleistung von (VB × I₁) versorgt. Zusätzlich ist die Kraftmaschine 70 in einem Betriebszustand, der erste Motorgenerator 50 wird durch die Kraftmaschine 70 als ein Generator angetrieben und die erzeugte Leistung Pg von dem ersten Motorgenerator 50 ist Pg₀ (negativ). Wie es unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, wird die erzeugte Leistung Pg₀ durch den ersten Umrichter 30 in die Gleichstromleistung (VH₁ × Is) = Pg₀ der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ und des Gleichstroms Is umgewandelt, die dem zweiten Umrichter 40 eingegeben wird. Dann empfängt der zweite Umrichter 40 die gesamte Gleichstromleistung aus der Gleichstromleistung (VH₁ × Is) = Pg₀ von dem ersten Umrichter 30 und der Gleichstromleistung (VB × I₁) von der Batterie 10. Der zweite Umrichter 40 wandelt die gesamte Gleichstromleistung in die Zufuhrleistung Pm (positiv) um, die dem zweiten Motorgenerator 60 zuzuführen ist, und gibt die Zufuhrleistung Pm aus. Anders ausgedrückt ist die Zufuhrleistung Pm, die dem zweiten Motorgenerator 60 zuzuführen ist, ((VH₁ × Is) + (VB × I₁)) = (Pg₀) + (VB × I₁). Der absolute Wert der Zufuhrleistung Pm (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, ist größer als der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird. Die defizitäre Leistung (VB × I₁) (positiv) wird durch die Batterie 10 zugeführt.
Wie es in Schritt S100 in 3 gezeigt ist, erlangt der Steuerungsabschnitt 90 die Temperatur TB der Batterie 10 von dem Batterietemperatursensor 89 und die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 86. Wie es in Schritt S101 in 3 gezeigt ist, bestimmt der Steuerungsabschnitt 90, ob die Temperatur TB der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist. Wenn die Temperatur der Batterie 10 nicht kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, sondern größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, kehrt der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S100 in 3 zurück, um eine Überwachung der Temperatur TB der Batterie 10 fortzusetzen. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Anfangstemperatur der Batterie 10 zu dem Zeitpunkt 0 T₀, die kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, wie es in 5C gezeigt ist. Somit schreitet der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S102 in 3 voran, um zu bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, ist es oftmals schwierig, die Batterie 10 unter Verwendung eines Verfahrens eines intermittierenden Stoppens des Aufwärtswandlers 20 oder eines Umschaltens eines Schwellenwerts für ein Neustarten, um es dem Aufwärtswandler 20 zu ermöglichen, häufigere intermittierende Betriebe auszuführen, wie es nachstehend beschrieben ist, auf effektive Weise aufzuwärmen. Somit springt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer oder gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist, der Steuerungsabschnitt 90 von einem Anschluss 1 in 3 zu einem Anschluss 1 in 4, um ein Aufwärtswandlungssollspannungsvariationsprogramm 96, das in 1 gezeigt ist, und ein Ändern der Aufwärtsspannungssollspannung VH₁ auszuführen, wie es in Schritt S118 in 4 gezeigt ist. Des Weiteren ist es, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist, möglich, die Batterie 10 unter Verwendung eines Verfahrens eines intermittierenden Stoppens des Aufwärtswandlers 20 oder eines Umschaltens eines Schwellenwerts für ein Neustarten, um es dem Aufwärtswandler 20 zu ermöglichen, häufigere intermittierende Betriebe auszuführen, wie es nachstehend beschrieben ist, auf effektive Weise aufzuwärmen. Somit schreitet der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S103 in 3 voran, um das Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programm 94 und das Schwellenwertumschaltprogramm 95, die in 1 gezeigt sind, auszuführen.
Wie es in Schritt S103 in 3 gezeigt ist, schaltet der Steuerungsabschnitt 90 einen Schwellenwert für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, von einem Schwellenwert I₀ für den Fall, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, auf einen Schwellenwert I₂ um, der größer als der Schwellenwert I₀ ist. Des Weiteren schaltet der Steuerungsabschnitt 90 einen Schwellenwert für die hohe Gleichstromspannung VH, die es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, wenn die hohe Gleichstromspannung VH absinkt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt wird, von einem Schwellenwert VH₂ zu einem Schwellenwert VH₃ um, der kleiner als der Schwellenwert VH₂ ist. Des Weiteren schaltet der Steuerungsabschnitt 90 einen Schwellenwert für die hohe Gleichstromspannung VH, die es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, wenn die hohe Gleichstromspannung VH zunimmt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, von einem Schwellenwert VH₄ zu einem Schwellenwert VH₅ um, der größer als der Schwellenwert VH₄ ist. Anders ausgedrückt schaltet, wenn die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Bereich von Stromwerten, innerhalb dessen der Aufwärtswandler 20 gestoppt wird, von (±I₀), der ein erster Schwellenwertbereich ist, zu (±I₂) um, der ein dritter Schwellenwertbereich ist, der breiter als der erste Schwellenwertbereich ist. Des Weiteren schaltet, wenn die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Bereich einer hohen Gleichstromspannung VH, innerhalb dessen der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, von (höchstens VH₂ und mindestens VH₄, außerhalb des Bereichs von VH₂ zu VH₄), der außerhalb des zweiten Schwellenwertbereichs fällt, auf (höchstens VH₃ und mindestens VH₅, außerhalb des Bereichs von VH₃ bis VH₅) um, der außerhalb eines vierten Schwellenwertbereichs fällt, der breiter als der zweite Schwellenwertbereich ist.
Wenn die Zufuhrleistung Pm, die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, allmählich von Pm₀ in der Anfangsbedingung auf Pm₁ abnimmt, nimmt auch der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB allmählich von I₁ zu dem Zeitpunkt 0 ab, wie es von dem Zeitpunkt 0 zu einem Zeitpunkt T₁ in 5A gezeigt ist. Dann bestimmt in Schritt S105 in 3, wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB I₂ innerhalb des dritten Schwellenwertbereichs zu dem Zeitpunkt T₁ erreicht, der in 5A gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, dass der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist (in den dritten Schwellenwertbereich (±I₂) gefallen ist). Zu dieser Zeit ist der absolute Wert der Zufuhrleistung Pm₁ (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, ein wenig größer als der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird, wobei eine Leistung (│Pm₂│ – │Pg₀│ = VB × I₂) (positiv) durch die Batterie 10 zugeführt wird. Da I₂ größer als I₀ ist, ist eine Leistung (VB × I₂) (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, höher als eine Leistung (VB × I₀) (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist.
Dann überprüft, wie es in Schritt S106 in 3 gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90 wieder, ob die Temperatur TB der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, bevor der Aufwärtswandler 20 gestoppt wird. In dem vorliegenden Betrieb ist zu dem Zeitpunkt T₁ die Temperatur TB der Batterie 10 niedriger als die vorbestimmte Temperatur T₁, aber sie ist ein wenig höher als die Anfangstemperatur T₀, wie es in 5C gezeigt ist. Somit schreitet der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S107 in 3 voran, um den Aufwärtswandler 20 zu stoppen. Wenn die Temperatur TB der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, schreitet der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S117 in 3 voran, um den Aufwärmbetrieb für die Batterie 10 zu beenden, um zu einer normalen Steuerung zurückzukehren.
Wenn der Steuerungsabschnitt 90 einen Befehl zum Stoppen des Aufwärtswandlers 20 ausgibt, wie es in Schritt S107 in 3 gezeigt ist, werden das Oberer-Arm-Schaltelement 13 und das Unterer-Arm-Schaltelement 14 des Aufwärtswandlers 20 ausgeschaltet gehalten, wobei der Aufwärtswandler 20 von den ersten und zweiten Umrichtern 30 und 40 getrennt wird. Wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, erfasst der Steuerungsabschnitt 90 die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr unter Verwendung des Hochspannungssensors 85, wie es in Schritt S108 in 3 gezeigt ist. Dann bestimmt, wie es in Schritt S109 in 3 gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, ob die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr abgefallen oder angestiegen ist. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist in dem vorliegenden Betrieb zu dem Zeitpunkt T₁, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, der absolute Wert der Zufuhrleistung Pm₁ (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, größer als der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird. Dementsprechend entlädt, wenn der Aufwärtswandler 20 zu dem Zeitpunkt T₁ gestoppt ist, der Glättungskondensator 23 nachfolgend eine Leistung, die der Differenz zwischen Pm₁ und (│Pg₀│) entspricht. Somit fällt, wie es in 5B gezeigt ist, die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr allmählich von der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ ab. Folglich bestimmt in Schritt S109 in 3 in dem vorliegenden Betrieb der Steuerungsabschnitt 90, dass die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr abgefallen ist, und sie schreitet zu Schritt S110 in 3 voran, um zu bestimmen, ob die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr kleiner oder gleich dem Schwellenwert VH₃ ist. Wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert VH₃ ist, springt der Steuerungsabschnitt 30 zu Schritt S108 in 3 zurück, um ein Überwachen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr fortzusetzen. In der Zwischenzeit fällt die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr fortgesetzt ab.
Wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, ist die Leistung (VB × I₂) (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, höher als die Leistung (VB × I₀) (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dementsprechend ist eine Leistung, die durch den Glättungskondensator 23 entladen wird, ebenso höher als eine Leistung, die durch den Glättungskondensator 23 entladen wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Somit fällt die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr schneller ab als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist (die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Abnahme der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr nimmt zu). Folglich ist eine Zeit, die erforderlich ist, damit die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr von dem Sollwert VH₁ zu dem Schwellenwert VH₃ abfällt, kürzer als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Daraufhin verkürzt sich die Zeitdauer eines Aufladens und Entladens der Batterie 10, wobei ein Verlust in der Batterie 10 vergrößert wird. Dies ermöglicht, dass die Batterie 10 schneller aufgewärmt wird.
Wie es in 5B gezeigt ist, bestimmt, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr den Schwellenwert VH₃ zu einem Zeitpunkt T₂ erreicht, der Steuerungsabschnitt 90 in Schritt S110 in 3, dass die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr den Schwellenwert VH₃ oder einen kleineren Wert erreicht hat. Der Steuerungsabschnitt 90 gibt dann einen Befehl aus, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, wie es in Schritt S111 in 3 gezeigt ist. Wenn der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, koppelt der Steuerungsabschnitt 90 die Abweichung zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ zurück, um es zu ermöglichen, dass der Ein- und Aus-Betriebszyklus der Schaltelemente 13 und 14 des Aufwärtswandlers 20 gesteuert wird, um die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr auf die Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ zu justieren bzw. einzustellen. Somit steigt unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ mit einer deutlichen Abweichung zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ der Batteriestrom IB zeitweise scharf über den Schwellenwert I₂ hinaus an. Nachfolgend wird der Glättungskondensator 23 mit einer Leistung, die durch die Batterie 10 zugeführt wird, aufgeladen und die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr steigt allmählich an und nähert sich der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁. Dann nimmt die Abweichung zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ ab, wobei somit der Batteriestrom IB verringert wird.
Der Schwellenwert VH₃ für die hohe Gleichstromspannung VH, die es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, ist kleiner als der Schwellenwert VH₂ für den Fall, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dementsprechend ist die Abweichung (VH₁–VH₃) zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ zu dem Zeitpunkt T₂ größer als die Abweichung (VH₁–VH₂) in dem Fall einer Temperatur der Batterie 10, die größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Somit ist das Ausmaß, mit dem der Batteriestrom IB den Schwellenwert I₂ zu dem Zeitpunkt T₂ in 5A überschreitet, höher als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Daraufhin nimmt der Verlust in der Batterie 10 zu, um es der Batterie 10 zu ermöglichen, schneller aufgewärmt zu werden.
Wie es in Schritt S112 in 3 gezeigt ist, überwacht der Steuerungsabschnitt 90 den Batteriestrom IB, während der Batteriestrom IB ansteigt, wobei er zu Schritt S104 in 3 zurückspringt, wenn der Batteriestrom IB beginnt abzunehmen. Der Steuerungsabschnitt 90 erfasst dann den Batteriestrom IB (absoluter Wert (│IB│)), um zu bestimmen, ob der Batteriestrom kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist. Wie es in Schritt S105 in 3 gezeigt ist, springt, wenn der Batteriestrom IB nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist, der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S104 in 3 zurück, um eine Überwachung des Batteriestroms IB fortzusetzen. Dann bestimmt, wenn der Batteriestrom IB den Schwellenwert I₂ erreicht, wie es zu dem Zeitpunk T₃ in 5A gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, ob die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, wie es in Schritt S106 in 3 gezeigt ist. Wie es in 5C gezeigt ist, ist die Batterietemperatur TB zu dem Zeitpunkt T₃ näherungsweise zwischen der Anfangstemperatur T₀ und der vorbestimmten Temperatur T₁ und ist niedriger als die vorbestimmte Temperatur T₁. Somit schreitet, wie es vorstehend beschrieben ist, der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S107 in 3 voran, um den Aufwärtswandler 20 zu stoppen und die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr zu überwachen, wie es in den Schritten S108 und S109 in 3 gezeigt ist. Wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr auf den Schwellenwert VH₃ abfällt, wie es in Schritt S110 in 3 gezeigt ist, startet der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 neu, wie es in Schritt S111 in 3 gezeigt ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wiederholt in dem vorliegenden Betrieb der Steuerungsabschnitt 90 den Betrieb, bei dem, wenn die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 stoppt, wenn der Batteriestrom IB kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist, und den Aufwärtswandler 20 neu startet, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr kleiner oder gleich dem Schwellenwert VH₃ ist. Somit variiert der Batteriestrom IB, der durch die Batterie 10 ausgegeben wird, wie es in 5A gezeigt ist, wobei die Batterietemperatur TB der Batterie 10 allmählich ansteigt, wie es in 5C gezeigt ist.
Dann bestimmt, wenn die Batterietemperatur TB höher oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, wie es zu einem Zeitpunkt T₇ in 5C gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, dass die Batterie 10 vollständig aufgewärmt ist, und er schreitet von Schritt S106 in 3 zu Schritt S117 in 3 voran, um zu dem normalen Betrieb zurückzukehren. Bei einem Zurückkehren zu dem normalen Betrieb stellt der Steuerungsabschnitt 90 die Schwellenwerte, die in Schritt S103 in 3 geändert worden sind, erneut auf die Anfangseinstellungen zurück. Anders ausgedrückt stellt der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert von dem Schwellenwert I₂ für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, auf den Schwellenwert I₀ für den Fall zurück, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Des Weiteren schaltet der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert für die hohe Gleichstromspannung VH, der es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, wenn die hohe Gleichstromspannung VH abfällt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, von dem Schwellenwert VH₃ auf den Anfangsschwellenwert VH₂ um.
Folglich stoppt, wie es in 5A gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 auch dann nicht, wenn der Batteriestrom IB I₂ zu dem Zeitpunkt T₇ erreicht, wobei er den Aufwärtswandler 20 stoppt, wenn der Batteriestrom IB den Schwellenwert I₀ zu einem Zeitpunkt T₈ erreicht. Somit ist, wenn der Batteriestrom IB klein ist, die Differenz zwischen der erzeugten Leistung Pg des ersten Motorgenerators 50 und der Leistung Pm, die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, ebenso klein. Dementsprechend ist die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Abnahme der hohen Gleichstromspannung VH, die beobachtet wird, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, niedriger als die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Abnahme der hohen Gleichstromspannung VH, die beobachtet wird, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, wenn der Batteriestrom IB den Schwellenwert I₂ erreicht. Die hohe Gleichstromspannung VH fällt langsam ab. Dann startet, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr auf den Schwellenwert VH₂ zu einem Zeitpunkt T₉ abfällt, der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 erneut, um die hohe Gleichstromspannung VH zu erhöhen. Der Steuerungsabschnitt 90 führt nachfolgend einen normalen ähnlichen intermittierenden Betrieb für den Aufwärtswandler aus.
Wie es vorstehend beschrieben ist, schaltet in dem Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Temperatur der Batterie 10 niedrig ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, auf den Schwellenwert I₂ um, der größer als der Schwellenwert I₀ für den Fall ist, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dann wird die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Abnahme der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr vergrößert, um die Zeitdauer eines Aufladens und Entladens der Batterie 10 zu verringern, wobei der Verlust der Batterie 10 vergrößert wird, was es der Batterie 10 ermöglicht, schneller aufgewärmt zu werden. Des Weiteren schaltet, wenn die Temperatur der Batterie 10 niedrig ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert VH₂ für die hohe Gleichstromspannung VH, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, auf den kleinen Schwellenwert VH₃ um. Dies vergrößert den Spitzenwert des Batteriestroms IB, der bereitgestellt wird, wenn der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, wobei der Verlust der Batterie 10 vergrößert wird, um es der Batterie 10 zu ermöglichen, schneller aufgewärmt zu werden. Somit ermöglicht der Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass der Aufwärmbetrieb für die Batterie 10 ohne eine Verringerung in einer Trägerfrequenz ausgeführt wird. Dementsprechend kann die Batterie 10 auf effektive Weise aufgewärmt werden, wobei eine mögliche Vergrößerung in einem Rauschen bzw. einem Geräusch unterdrückt wird. Des Weiteren umfasst in der vorstehenden Beschreibung der Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Umschalten des Schwellenwerts für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, und ein Umschalten des Schwellenwerts für die hohe Gleichstromspannung VH, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten. Die Batterie 10 kann jedoch derart aufgewärmt werden, dass das Fahrzeug nur das Umschalten des Schwellenwerts für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 erlaubt zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, ausführt, um die Zeitdauer eines Aufladens und Entladens der Batterie 10 zu verkürzen, um den Verlust in der Batterie 10 zu vergrößern. Alternativ hierzu kann die Batterie 10 derart aufgewärmt werden, dass das Fahrzeug nur das Umschalten des Schwellenwerts für die hohe Gleichstromspannung VH ausführt, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht, den Spitzenwert des Batteriestroms IB zu vergrößern, der bereitgestellt wird, wenn der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, wobei der Verlust der Batterie 10 vergrößert wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 6C ein Betrieb des Steuerungsabschnitts 90 beschrieben, der in einem Fahrzustand bzw. einer Fahrbedingung ausgeführt wird, bei der die hohe Gleichstromspannung VH ansteigt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt wird. Ausgestaltungen des Betriebs, die zu den Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels ähnlich sind, das vorstehend unter Bezugnahme auf 3, 4, 5A, 5B und 5C beschrieben ist, werden kurz beschrieben.
In dem vorliegenden Betrieb ist in dem Anfangszustand zu dem Zeitpunkt 0 in 6A der Batteriestrom IB, der durch die Batterie 10 (für ein Aufladen) eingegeben wird, I₁ (negativ), wobei die Temperatur TB der Batterie 10 T₀ ist. Die Spannung der Batterie 10 ist die Batteriespannung VB, wobei somit die Batterie 10 eine Gleichstromleistung von (VB × I₁) (negativ) von dem Aufwärtswandler 20 (für ein Aufladen) empfängt. Des Weiteren ist die Kraftmaschine 70 in Betrieb, wobei der erste Motorgenerator 50 durch die Kraftmaschine 70 als ein Generator angetrieben wird. Die erzeugte Leistung Pg des ersten Motorgenerators 50 ist Pg₀ (negativ). Wie es unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, wird die erzeugte Leistung Pg₀ durch den ersten Umrichter 30 in eine Gleichstromleistung (VH₁ × Is) = Pg₀ der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ und des Gleichstroms Is umgewandelt, die dann dem zweiten Umrichter 40 eingegeben wird. Demgegenüber wird der zweite Motorgenerator 60 mit der Leistung Pm (positiv) versorgt. In dem vorliegenden Betrieb ist der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ) des ersten Motorgenerators 50 größer als der absolute Wert der Leistung Pm (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird. Somit wird die Batterie 10 mit einer Leistung aufgeladen, die der Differenz (│Pm│ – │Pg₀│) entspricht. Folglich ist eine Aufladeleistung (negativ) für die Batterie 10 (VB × I₁) = (│Pm│ – │Pg₀│).
Der Steuerungsabschnitt 90 führt das Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programm 94, das in 1 gezeigt ist, aus, um die Temperatur TB der Batterie 10 unter Verwendung des Batterietemperatursensors 89 zu erlangen, wie es in Schritt S101 in 3 gezeigt ist. Der Steuerungsabschnitt 90 bestimmt dann, ob die Temperatur TB der Batterie 10 niedriger als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, wie es in Schritt S102 in 3 gezeigt ist. Der Steuerungsabschnitt 90 schreitet dann zu Schritt S103 in 3 voran, um das Schwellenwertumschaltprogramm 95, das in 1 gezeigt ist, auszuführen.
Der Steuerungsabschnitt 90 schaltet den Schwellenwert für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, von dem Schwellenwert I₀ für den Fall, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, zu dem Schwellenwert I₂ um, der größer als der Schwellenwert I₀ ist. Der Steuerungsabschnitt 90 schaltet ferner den Schwellenwert für die hohe Gleichstromspannung VH, die es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, wenn die hohe Gleichstromspannung VH ansteigt, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, von einem Schwellenwert VH₄ zu einem Schwellenwert VH₅ um, der größer als der Schwellenwert VH₄ ist.
Wenn die Zufuhrleistung Pm, die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, allmählich von Pm₀ in dem Anfangszustand auf Pm₂ zunimmt, nimmt die Größe einer Leistung, die in der Batterie 10 aufgeladen wird, ab. Somit nimmt, wie es von dem Zeitpunkt 0 zu dem Zeitpunkt T₁ in 6A gezeigt ist, der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB allmählich von I₁ zu dem Zeitpunkt 0 ab. Wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB I₂ innerhalb des dritten Schwellenwertbereichs (der Batteriestrom IB erreicht –I₂) zu dem Zeitpunkt T₁ erreicht, der in 5A gezeigt ist, bestimmt der Steuerungsabschnitt 90 in Schritt S105 in 3, dass der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist (in den dritten Schwellenwertbereich (±I₂) gefallen ist). Zu dieser Zeit ist der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird, ein wenig größer als der absolute Wert der Zufuhrleistung Pm₂ (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird, und eine Leistung (│Pm₂│ – │Pg₀│ = VB × I₂) (negativ) wird der Batterie 10 (für ein Aufladen) eingegeben. Da I₂ größer als I₀ ist, ist der absolute Wert der Leistung (VB × I₂) (negativ), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, höher als der absolute Wert der Leistung (VB × I₀) (negativ), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist.
Dann überprüft, wie es in Schritt S106 in 3 gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90 nochmals, ob die Temperatur TB der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, bevor der Aufwärtswandler 20 gestoppt wird. Der Steuerungsabschnitt 90 schreitet zu Schritt S107 in 3 voran, um den Aufwärtswandler 20 zu stoppen.
Wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, erfasst der Steuerungsabschnitt 90 die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr unter Verwendung des Hochspannungssensors 85, wie es in Schritt S108 in 3 gezeigt ist. Dann bestimmt, wie es in Schritt S109 in 3 gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, ob die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr abgefallen oder angestiegen ist. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist zu dem Zeitpunkt T₁, wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, der absolute Wert der erzeugten Leistung Pg₀ (negativ), die durch den ersten Motorgenerator 50 erzeugt wird, ein wenig größer als der absolute Wert der Zufuhrleistung Pm₂ (positiv), die dem zweiten Motorgenerator 60 zugeführt wird. Dementsprechend wird, wenn der Aufwärtswandler 20 zu dem Zeitpunkt T₁ gestoppt ist, der Glättungskondensator 23 nachfolgend mit einer Leistung aufgeladen, die der Differenz zwischen Pm₂ und (│Pg₀│) entspricht. Somit nimmt, wie es in 6B gezeigt ist, die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr allmählich von der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ zu. Folglich bestimmt in Schritt S109 in 3 in dem vorliegenden Betrieb der Steuerungsabschnitt 30, dass die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr angestiegen ist, und sie schreitet zu Schritten S113 und S114 in 4 voran, um zu bestimmen, ob die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr größer oder gleich dem Schwellenwert VH₅ ist. Wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr nicht größer oder gleich dem Schwellenwert VH₅ ist, springt der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S113 in 4 zurück, um eine Überwachung der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr fortzusetzen. In der Zwischenzeit steigt die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr fortgesetzt an.
Wenn der Aufwärtswandler 20 gestoppt ist, ist der absolute Wert der Leistung (VB × I₂) (negativ), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, größer als der absolute Wert der Leistung (VB × I₀) (negativ), die dem zweiten Motorgenerator 60 durch die Batterie 10 zugeführt wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dementsprechend ist eine Leistung, die den Glättungskondensator 23 für ein Aufladen bereitgestellt wird, ebenso höher als eine Leistung, die dem Glättungskondensator 23 für ein Aufladen bereitgestellt wird, wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Somit steigt die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr schneller an, als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist (die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Zunahme der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr nimmt zu). Folglich ist eine Zeit, die erforderlich ist, damit die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr von dem Sollwert VH₁ zu dem Schwellenwert VH₅ ansteigt, kürzer als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dann verkürzt sich die Zeitdauer eines Aufladens und Entladens der Batterie 10, um den Verlust in der Batterie 10 zu vergrößern. Dies ermöglicht es der Batterie 10, schneller aufgewärmt zu werden.
Wie es in 6B gezeigt ist, bestimmt, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr den Schwellenwert VH₅ zu einem Zeitpunkt T₂ erreicht, der Steuerungsabschnitt 90 in Schritt S114 in 4, dass die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr den Schwellenwert VH₅ oder einen größeren Wert erreicht hat. Der Steuerungsabschnitt 90 gibt dann einen Befehl zum Neustarten des Aufwärtswandlers 20 aus, wie es in Schritt S115 in 4 gezeigt ist. Wenn der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, koppelt der Steuerungsabschnitt 90 die Abweichung zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ zurück, um es zu ermöglichen, dass der Ein- und Aus-Betriebszyklus der Schaltelemente 13 und 14 des Aufwärtswandlers 20 gesteuert wird, um die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr auf die Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ zu justieren bzw. einzustellen. Somit steigt unmittelbar nach dem Zeitpunkt T₂ mit einer deutlichen Abweichung der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB zeitweise scharf über den Schwellenwert I₂ hinaus an. Nachfolgend fällt, wenn eine Ladung, die in dem Glättungskondensator 23 gespeichert ist, der Batterie 10 für ein Aufladen bereitgestellt wird, die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr allmählich ab und nähert sich der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁. Dann nimmt die Abweichung zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ ab, wobei somit der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB verringert wird.
Der Schwellwert VH₅ für die hohe Gleichstromspannung VH, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, ist größer als der Schwellenwert VH₄ für den Fall, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dementsprechend ist die Abweichung (VH₅–VH₁) zwischen der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr und der Sollspannung VH₁ zu dem Zeitpunkt T₂ größer als die Abweichung (VH₄–VH₁) in dem Fall, dass die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Somit ist der Grad, um den der Batteriestrom IB den Schwellenwert I₂ zu dem Zeitpunkt T₂ in 5A überschreitet, höher, als wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Dann nimmt der Verlust in der Batterie 10 zu, um es der Batterie 10 zu ermöglichen, schneller aufgewärmt zu werden.
Wie es in Schritt S116 in 4 gezeigt ist, überwacht der Steuerungsabschnitt 90 den Batteriestrom IB, während der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB zunimmt (der Strom IB nimmt hin zu der negativen Seite zu), wobei er zu Schritt S104 in 3 zurückspringt, wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB beginnt abzunehmen (beginnt, von der negativen Seite zu der positiven Seite zu fließen). Der Steuerungsabschnitt 90 erfasst dann den Batteriestrom IB (absoluter Wert (│IB│)), um zu bestimmen, ob der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert I₂ ist. Wie es in Schritt S105 in 3 gezeigt ist, springt, wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist, der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S104 in 3 zurück, um eine Überwachung des Batteriestroms IB fortzusetzen. Dann bestimmt, wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB den Schwellenwert I₂ erreicht, wie es zu dem Zeitpunkt T₃ in 5A gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, ob die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, wie es in Schritt S106 in 3 gezeigt ist. Wie es in 6C gezeigt ist, ist die Batterietemperatur TB zu dem Zeitpunkt T₃ näherungsweise zwischen der Anfangstemperatur T₀ und der vorbestimmten Temperatur T₁, wobei sie niedriger als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist. Dementsprechend schreitet, wie es vorstehend beschrieben ist, der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S107 in 3 voran, um den Aufwärtswandler 20 zu stoppen und die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr zu überwachen, wie es in Schritten S113 und S114 in 4 gezeigt ist. Wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr auf den Schwellenwert VH₅ abfällt, wie es in Schritt S114 in 4 gezeigt ist, startet der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 neu, wie es in Schritt S115 in 4 gezeigt ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wiederholt in dem vorliegenden Betrieb der Steuerungsabschnitt 90 den Betrieb, in dem, wenn die Temperatur der Batterie 10 kleiner als die vorbestimmte Temperatur T₁ ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Aufwärtswandler 20 stoppt, wenn der absolute Wert (│IB│) des Batteriestroms IB kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ ist, und den Aufwärtswandler 20 neu startet, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung VHr größer oder gleich dem Schwellenwert VH₅ ist. Somit variiert der Batteriestrom IB (negativ), der der Batterie 10 eingegeben wird, wie es in 6A gezeigt ist, wobei die Batterietemperatur TB der Batterie 10 allmählich ansteigt, wie es in 6C gezeigt ist. Dann bestimmt, wenn die Batterietemperatur TB größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, wie es zu dem Zeitpunkt T₇ in 6C gezeigt ist, der Steuerungsabschnitt 90, dass die Batterie 10 vollständig aufgewärmt ist, und sie schreitet von Schritt S106 in 3 zu Schritt S117 in 3 voran, um zu dem normalen Betrieb zurückzukehren.
In dem vorstehend beschriebenen Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet der Steuerungsabschnitt 90, wie es nachstehend beschrieben ist, wie es der Fall bei dem Betrieb ist, der unter Bezugnahme auf 3, 4, 5A, 5B und 5C beschrieben ist. Wenn die Temperatur der Batterie 10 niedrig ist, schaltet der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, von dem Schwellenwert I₀ für den Fall, bei dem die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, auf den Schwellenwert I₂ um, der größer als der Schwellenwert I₀ ist. Dann wird die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Zunahme der tatsächlichen aufwärtsgewandelten Spannung VHr vergrößert, um die Zeitdauer eines Aufladens und Entladens der Batterie 10 zu verringern, wobei der Verlust in der Batterie 10 vergrößert wird, um es der Batterie 10 zu erlauben, schneller aufgewärmt zu werden. Des Weiteren schaltet, wenn die Temperatur der Batterie 10 niedrig ist, der Steuerungsabschnitt 90 den Schwellenwert VH₄ für die hohe Gleichstromspannung VH, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 neu zu starten, auf den großen Schwellenwert VH₅ um. Dies vergrößert den Spitzenwert des Batteriestroms IB, der bereitgestellt wird, wenn der Aufwärtswandler 20 neu gestartet wird, wobei der Verlust in der Batterie 10 vergrößert wird, um es der Batterie 10 zu ermöglichen, schneller aufgewärmt zu werden. Somit ermöglicht der Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass der Aufwärmbetrieb für die Batterie 10 ohne eine Verringerung in einer Trägerfrequenz ausgeführt wird, wie es der Fall in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist. Dementsprechend kann die Batterie 10 auf effektive Weise aufgewärmt werden, wobei eine mögliche Zunahme eines Rauschens bzw. eines Geräusches unterdrückt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, wie es der Fall in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, die Batterie 10 derart aufgewärmt werden, dass das Fahrzeug ausschließlich das Umschalten des Schwellenwerts für den absoluten Wert (│IB│) des Batteriestroms IB, der es dem Steuerungsabschnitt 90 ermöglicht zu bestimmen, den Aufwärtswandler 20 zu stoppen, oder das Umschalten des Schwellenwerts für die hohe Gleichstromspannung VH ausführt, um den Verlust in der Batterie 10 zu vergrößern.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wiederholt bei einem Fahren in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich, beispielsweise in einem Stadtgebiet, das Hybridfahrzeug oftmals ein Stoppen, Starten, eine Beschleunigung, eine Verzögerung und ein Stoppen, wobei ein stabiles Fahren, wie es vorstehend beschrieben ist, selten ausgeführt wird. Somit ist es oftmals schwierig, die Batterie unter Verwendung eines Verfahrens zum intermittierenden Stoppen des Aufwärtswandlers 20 oder zum Umschalten eines Schwellenwerts für ein Neustarten, um es dem Aufwärtswandler 20 zu ermöglichen, häufigere intermittierende Betriebe auszuführen, wie es unter Bezugnahme auf die 3 bis 6C beschrieben ist, auf effektive Weise aufzuwärmen.
Somit springt in Schritt S103 in 3, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer oder gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist (die Fahrzeuggeschwindigkeit ist kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit), beispielsweise ist die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich 30 bis 40 (km/h), der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S118 in 4, um das Aufwärtswandlungssollspannungsvariationsprogramm 96, das in 1 gezeigt ist, und ein Ändern der Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ auszuführen. Wie es in Schritt S118 in 4 gezeigt ist, erhöht oder verringert der Steuerungsabschnitt 90 periodisch die Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ des Aufwärtswandlers 20. Somit wird der Batteriestrom IB, der durch die Batterie 10 ausgegeben wird, wiederholt ausgegeben (wenn der Strom IB positiv ist und die Batterie 10 entladen wird) und eingegeben (wenn der Strom IB negativ ist und die Batterie 10 aufgeladen wird), um einen Verlust zu erleiden, was eine Wärmeerzeugung und ein Aufwärmen zur Folge hat. In Schritt S119 in 4 bestimmt der Steuerungsabschnitt 90, ob die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist. Wenn die Temperatur der Batterie 10 nicht größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, springt der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S118 in 4 zurück, um eine Ausführung des Aufwärtswandlungssollspannungsvariationsprogramms 96 fortzusetzen. Wenn die Temperatur der Batterie 10 größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, schreitet der Steuerungsabschnitt 90 zu Schritt S120 in 4 voran, um die Ausführung des Aufwärtswandlungssollspannungsvariationsprogramms 96 zu beenden, um zu einer normalen Steuerung zurück zu kehren. Diese Aktion hat den Vorteil, es der Batterie 10 auf zuverlässige Weise zu ermöglichen, aufgewärmt zu werden, auch wenn das Hybridfahrzeug 100 mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt.
Während eines stabilen Fahrens (während eines Fahrens mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit) führt das Hybridfahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf effektive Weise ein Aufwärmen der Batterie 10 aus, während eine mögliche Vergrößerung eines Rauschens bzw. Geräusches unterdrückt wird, wobei ein Verfahren zum Ausführen des Umschaltprogramms 95, um die Schwellenwerte umzuschalten, die es dem Aufwärtswandler 20 ermöglichen, intermittierend gestoppt und neu gestartet zu werden, und zum Ausführen des Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programms 94 verwendet wird, um es dem Aufwärtswandler 20 zu ermöglichen, häufigere intermittierende Betriebe auszuführen. Während eines Niedriggeschwindigkeitsfahrens (ein Fahren mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist) wärmt das Hybridfahrzeug 100 die Batterie 10 auf, indem die Aufwärtswandlungssollspannung VH₁ periodisch erhöht und verringert wird. Somit weist das Hybridfahrzeug 100 den Vorteil auf, es der Batterie 10 zu ermöglichen, unabhängig von der Fahrbedingung bzw. dem Fahrzustand des Hybridfahrzeugs 100 auf effektive Weise aufgewärmt zu werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern umfasst alle Änderungen und Modifikationen, die nicht von dem technischen Umfang oder dem Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweichen, die durch die Patentansprüche definiert sind. Beispielsweise wird in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Aufwärtswandler 20 gestoppt, wenn der absolute Wert des Batteriestroms IB, der durch den Batteriestromsensor 83 erfasst wird, kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ oder I₀ ist. Der Aufwärtswandler 20 kann jedoch gestoppt werden, wenn der Drosselstrom IL, der durch den Drosselstromsensor 84 erfasst wird, der in Reihe mit dem Batteriestromsensor 83 geschaltet ist, kleiner oder gleich dem Schwellenwert I₂ oder I₀ ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, umfasst ein Hybridfahrzeug eine Batterie, einen Aufwärtswandler, einen Batterietemperatursensor, einen Batteriestromsensor, einen Hochspannungssensor und einen Steuerungsabschnitt. Der Steuerungsabschnitt umfasst ein Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Programm, das den Aufwärtswandler stoppt, wenn eine Temperatur der Batterie größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist und wenn ein absoluter Wert eines Batteriestroms innerhalb eines Bereichs von ±I₀ ist, und das den Aufwärtswandler neu startet, wenn eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung außerhalb eines Bereichs von VH₂ bis VH₄ ist, und ein Schwellenwertumschaltprogramm, das den Schwellenwertbereich auf ±I₂ umschaltet, der breiter ist als der Bereich von ±I_0, und das den Bereich von dem Schwellenwert VH₂ zu dem Schwellenwert VH₄ zu einem breiteren Bereich von einem Schwellenwert VH₃ zu einem Schwellenwert VH₅ umschaltet, wenn die Batterietemperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.

Claims

Elektrisches Fahrzeug (100) mit: einer Batterie (10); einem Aufwärtswandler (20), der mit der Batterie (10) verbunden ist; einem Umrichter (30), der mit dem Aufwärtswandler (20) verbunden ist; einem Motorgenerator (50), der mit dem Umrichter (30) verbunden ist; einem Temperatursensor (89), der eine Temperatur der Batterie (10) erfasst; einem Stromsensor (83), der einen Strom (IB) in der Batterie (10) erfasst; einem Spannungssensor (85), der eine tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung (VH) erfasst, die durch den Aufwärtswandler (20) bereitgestellt wird; und einem Steuerungsabschnitt (90), der den Aufwärtswandler (20) startet und stoppt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsabschnitt (90) umfasst: eine Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Einrichtung (94) zum Stoppen des Aufwärtswandlers (20), wenn der Strom in der Batterie (10) in einen ersten Schwellenwertbereich fällt, und zum Neustarten des Aufwärtswandlers (20), wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung, die durch den Aufwärtswandler (20) bereitgestellt wird, außerhalb eines zweiten Schwellenwertbereichs fällt; und eine Schwellenwertumschalteinrichtung (95) zum Umschalten des ersten Schwellenwertbereichs auf einen dritten Schwellenwertbereich, der breiter als der erste Schwellenwertbereich ist, wenn die Temperatur (TB) der Batterie (10) kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Elektrisches Fahrzeug (100) nach Anspruch 1, wobei die Schwellenwertumschalteinrichtung (95) den zweiten Schwellenwertbereich auf einen vierten Schwellenwertbereich umschaltet, der breiter als der zweite Schwellenwertbereich ist, wenn die Temperatur (TB) der Batterie (10) kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist.
Elektrisches Fahrzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (86), der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) erfasst; wobei die Intermittierender-Aufwärtswandlungsbetrieb-Einrichtung (94) den Aufwärtswandler (20) stoppt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) größer oder gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist und wenn der Strom in der Batterie (10) innerhalb des ersten Schwellenwertbereichs liegt, und den Aufwärtswandler (20) neu startet, wenn die tatsächliche aufwärtsgewandelte Spannung (VH), die durch den Aufwärtswandler (20) bereitgestellt wird, außerhalb des zweiten Schwellenwertbereichs liegt.
Elektrisches Fahrzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Steuerungsabschnitt (90) umfasst: eine Aufwärtswandlungssollspannungsvariationseinrichtung (96) zum Variieren einer Aufwärtswandlungssollspannung für den Aufwärtswandler (20), wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist und wenn die Temperatur (TB) der Batterie (10) kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist.