DE112007001594T5

DE112007001594T5 - Motorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112007001594T5
Application number: DE112007001594T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Shiba; Takashi Tanaka; Nobutaka Tanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-05-07
Also published as: CN101485080A; CN101485080B; JP4747968B2; US8045301B2; JP2008011683A; US20090251831A1; WO2008001949A1

Abstract

Motorantriebsvorrichtung mit
einem Drei-Phasen-Wechselstrommotor (MG2);
einer Leistungsquelle (B), die in der Lage ist, einen Gleichstrom zu ersten und zweiten Leistungszufuhrleitungen zuzuführen;
einer Leistungsumwandlungsvorrichtung (14), die eine Leistungsumwandlung zwischen den ersten und zweiten Leistungsleitungen und dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor (MG2) ausführt; und
einer Steuerungseinrichtung (30), die die Leistungsumwandlungsvorrichtung (14) derart steuert, dass eine Ausgabe des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) eine Sollausgabe erreicht; wobei
die Leistungsumwandlungsvorrichtung (14) erste bis dritte Schaltungen (15–17) umfasst, die jeweils mit Spulen von ersten bis dritten Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors verbunden sind;
jede der ersten bis dritten Schaltungen (15–17) erste und zweite Schaltelemente (Q3–Q8) aufweist, die über einen Verbindungsknoten zu der Spule der jeweiligen Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) in Reihe geschaltet sind; und
die Steuerungseinrichtung (30) umfasst:
eine Kurzschlusserfassungseinheit (38), die ein aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallenes Schaltelement von den ersten bis dritten Schaltungen (15–17) erfasst, und
eine Motorantriebssteuerungseinheit (34), die in Reaktion auf...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung und insbesondere eine Motorantriebsvorrichtung, die einen kontinuierlichen Betrieb des Motors ermöglicht, wenn eine Antriebs- bzw. Ansteuerungsschaltung, die einen Antrieb des Motors steuert, durch einen Kurzschluss außer Funktion gesetzt ist.
Hintergrund der Erfindung
In jüngster Zeit genießen Hybridfahrzeuge und elektrische Fahrzeuge als umweltfreundliche Fahrzeuge vermehrte Beachtung. Ein Hybridfahrzeug weist zusätzlich zu einer herkömmlichen Kraftmaschine eine Gleichstromquelle, einen Umrichter und einen durch den Umrichter angesteuerten Motor als Leistungsquellen auf. Spezifisch wird Leistung durch ein Antreiben der Kraftmaschine erhalten, wobei zusätzlich die Gleichspannung von der Gleichstromquelle durch den Umrichter in eine Wechselspannung umgewandelt wird, wobei der Motor durch die umgewandelte Wechselspannung in Drehung versetzt wird, wodurch Leistung erhalten wird.
Ein elektrisches Fahrzeug weist eine Gleichstromquelle, einen Umrichter und einen durch den Umrichter angetriebenen Motor als Leistungsquellen auf.
In einer Motorantriebsvorrichtung, die in einem Hybridfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug als solches angebracht ist, wird typischerweise, wenn eine Fehlfunktion, wie beispielsweise ein Kurzschluss eines Schaltelements, das den Umrichter bildet, erfasst wird, der Umrichterbetrieb gestoppt, um eine übermäßige Erwärmung des Schaltelements zu verhindern, die durch einen zu dem kurzgeschlossenen Schaltelement fließenden Überstrom verursacht wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine gegenelektromotorische Kraft in einem Motor, der mit der Antriebswelle des Fahrzeugs gekoppelt ist, entsprechend der Drehgeschwindigkeit erzeugt. Folglich kann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, ein durch den Umrichter hindurchgehender Strom in unerwünschter Weise ansteigen, wenn eine hohe gegenelektromotorische Kraft empfangen wird. Folglich wird in einigen Fahrzeugtypen in Reaktion auf eine Erfassung einer Umrichterfehlfunktion eine Kupplung, die zwischen der Antriebswelle und dem Motor angeordnet ist, getrennt bzw. ausgerückt, um eine Leistungsübertragung von der Antriebswelle zu dem Motor zu stoppen, und das Fahrzeug tritt in eine sogenannte Notlaufbetriebsart ein, in der das Fahrzeug mit der ausgerückten Kupplung zu einer Stelle fährt, um einen Fuß- oder Fahrzeugverkehr nicht zu behindern.
Zu diesem Zeitpunkt hängt das Notlaufbetriebsartfahren lediglich von der Massenträgheit ab, die auf die Antriebsräder wirkt, da zu der Antriebswelle keine Leistung zugeführt wird. Folglich ist es schwierig, eine Fahrentfernung sicherzustellen, um das Fahrzeug zuverlässig zu einem sicheren Bereich zu bewegen.
In Anbetracht der vorstehend genannten Umstände ist jüngst ein Verfahren zur Sicherstellung eines Drehmoments, das für das Notlaufbetriebsartfahren erforderlich ist, vorgeschlagen worden. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 2004-120883 einen Umrichter zum Antreiben eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors, bei dem ein Betrieb eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors fortgesetzt werden kann, auch wenn ein Schaltelement ausfällt, das den Umrichter bildet.
Gemäß dieser Offenlegungsschrift umfasst der Umrichter für ein Ansteuern eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors eine Gleichstromversorgungsschaltung mit einer Gleichrichterschaltung, die eine Ausgabe einer Wechselstromversorgung gleichrichtet, eine Umrichterschaltung, die durch erste bis dritte parallel geschaltete Zweigschaltungen gebildet ist, die jede zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschaltelemente umfassen und eine Gleichspannung von der Gleichstromversorgung in eine Drei-Phasen-Wechselspannung umwandeln, und eine PWM-Steuerungseinrichtung für eine PWM-Steuerung (PWM: Puls Width Modulation bzw. Impulsbreitenmodulation) der Umrichterschaltung, wobei er einen Drei-Phasen-Wechselstrommotor mit sterngeschalteten Anregungswicklungen dreier Phasen antreibt.
In dem Umrichter weist die Gleichstromversorgungsschaltung eine Spannungsteilerschaltung auf, die die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung gleich aufteilt und zu einem neutralen Punkt ausgibt, wobei die ersten bis dritten Zweigschaltungen erste bis dritte Ausgangspunkte aufweisen, die durch einen Knoten zweier Halbleiterschaltelemente gebildet sind. Zwischen dem neutralen Punkt und den ersten bis dritten Ausgangspunkten ist eine Neutraler-Punkt-Verbindungsschaltschaltung zum selektiven Verbinden des neutralen Punkts mit irgendeinem der ersten bis dritten Ausgangspunkte bereitgestellt.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau verbindet, wenn eines der Vielzahl von Halbleiterschaltelementen, die die Umrichterschaltung bilden, als fehlerhaft gefunden wird, die Neutraler-Punkt-Verbindungsschaltschaltung den neutralen Punkt und den Ausgangspunkt der Zweigschaltung, die das ausgefallene Halbleiterschaltelement umfasst. Als Ergebnis erreichen die Anregungswicklungen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors einen Zustand, der äquivalent zu einem Zustand ist, in dem normale Zwei-Phasen-Anregungswicklungen V-verschaltet sind. In diesem Zustand führt die PWM-Steuerungseinrichtung eine PWM-Steuerung von vier Halbleiterschaltelementen aus, die in zwei Zweigschaltungen beinhaltet sind, die den Strom regulieren, der durch die V-geschalteten Zwei-Phasen-Anregungswicklungen fließt, wobei sie einen Ausgangsstrom eines Drei-Phasen-Gleichgewichts erzeugt, um den Wechselstrommotor anzutreiben.
Ferner offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 9-23501 eine Steuerungseinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug, in der eine Fehlerdiagnoseschaltung als eine Hilfsmotorsteuerungseinrichtung zur Ausführung einer Motorantriebssteuerung anstelle einer Motorsteuerungsschaltung verwendet wird, wenn ein Defekt in einem von drei Stromsensoren, die Ströme erfassen, die durch jeweilige Phasen eines Drei-Phasen-Motors fließen, oder in einer Stromsteuerungsschaltung gefunden wird, die eine Regelung auf der Grundlage des erfassten Stroms von den Stromsensoren ausführt.
Gemäß diesem Verfahren ist als die Fehlerdiagnoseschaltung als die Ersatzmotorantriebssteuerungseinrichtung ein Sicherungs- bzw. Backup-Mikrocomputer bereitgestellt, der von einem Mikrocomputer getrennt ist, der als die ursprüngliche Motorsteuerungsschaltung fungiert.
Gemäß dem Umrichter zum Antreiben eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer 2004-120883 offenbart ist, wird, um einen Betrieb des Drei-Phasen-Wechselstrommotors auch fortzusetzen, nachdem der Fehler eines Halbleiterschaltelements gefunden ist, eine Neutraler-Punkt-Verbindungsschaltschaltung erforderlich, um den Ausgangspunkt der Zweigschaltung, die das kurzgeschlossene Halbleiterschaltelement umfasst, mit dem neutralen Punkt der Gleichstromversorgungsschaltung zu verbinden. Dies führt unvermeidbar zu einer Vergrößerung des Umrichters. Ferner führt es zu erhöhten Kosten der Vorrichtung.
Ferner sind in der Steuerungseinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer 9-23501 Steuerungsschaltungen bereitgestellt, die dem normalen Zustand und einem anormalen Zustand des Stromsensors entsprechen. Folglich bringt dies, wie in dem Verfahren gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer 2004-120883 , Schwierigkeiten hinsichtlich der Größe und der Kosten der Vorrichtung mit sich. Andere Patentdruckschriften offenbaren keine Maßnahme zur Steuerung eines Antriebs eines kurzgeschlossenen Umrichters nur durch einen vorhandenen Vorrichtungsaufbau.
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung dieser Schwierigkeiten gemacht worden und es ist eine zugehörige Aufgabe, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, die mit einem einfachen und preiswerten Vorrichtungsaufbau eine Sicherheit und eine Ausgangsleistung eines Motors sicherstellen kann, wenn ein Fehler eines Umrichters erfasst wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Motorantriebsvorrichtung bereit, die umfasst: einen Drei-Phasen-Wechselstrommotor; eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, einen Gleichstrom zu ersten und zweiten Leistungszufuhrleitungen zuzuführen; eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Leistungsumwandlung zwischen den ersten und zweiten Leistungsleitungen und dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor ausführt; und eine Steuerungseinrichtung, die die Leistungsumwandlungsvorrichtung derart steuert, dass eine Ausgabe des Drei-Phasen-Wechselstrommotors eine Sollausgabe erreicht. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst erste bis dritte Schaltungen, die jeweils mit Spulen von ersten bis dritten Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors verbunden sind. Jede der ersten bis dritten Schaltungen weist erste und zweite Schaltelemente auf, die über einen Verbindungsknoten zu der Spule einer jeweiligen Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors in Reihe geschaltet sind. Die Steuerungseinrichtung umfasst eine Kurzschlusserfassungseinheit, die ein aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallenes Schaltelement von den ersten bis dritten Schaltungen erfasst, und eine Motorantriebssteuerungseinheit, die in Reaktion auf eine Erfassung eines kurzgeschlossenen Schaltelements durch die Kurzschlusserfassungseinheit Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fließen, durch einen Schaltbetrieb zumindest eines Schaltelements steuert, das zu dem kurzgeschlossenen Schaltelement mit dem zwischengeschalteten Verbindungsknoten gegenüberliegt.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung wird, wenn ein Kurzschluss eines Schaltelements in einem oder zweien der ersten bis dritten Schaltungen auftritt, ein Schaltelement, das zu einer normalen Schaltung gehört, die das ausgefallene Schaltelement nicht umfasst und einen Zweig bildet, der zu dem Zweig unterschiedlich ist, der durch das entsprechende Schaltelement gebildet wird, veranlasst, einen Schaltbetrieb auszuführen, wodurch eine Vergrößerung des Stroms, der durch die Schaltung hindurchgeht, die durch den Kurzschluss ausgefallen ist, unterdrückt wird, wobei der Drei-Phasen-Wechselstrommotor kontinuierlich angetrieben werden kann. Folglich können sowohl eine Motorsicherheit als auch eine Ausgangsleistung in einfacher Weise durch den vorhandenen Vorrichtungsaufbau verwirklicht werden, ohne die Neutraler-Punkt-Verbindungsschaltschaltung oder die Hilfsmotorsteuerungseinrichtung hinzuzufügen, die herkömmlicherweise bereitgestellt worden ist, um sich mit einem Kurzschlussfehler zu befassen.
Vorzugsweise steuert die Motorantriebssteuerungseinheit in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements der ersten Schaltung Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen- Wechselstrommotors fließen, durch einen Schaltbetrieb des zweiten Schaltelements der zweiten und dritten Schaltungen.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung werden, wenn ein Kurzschluss in einem Schaltelement auftritt, das eine der ersten bis dritten Schaltungen bildet, die Schaltelemente, die die verbleibenden zwei normalen Schaltungen bilden, veranlasst, den Schaltbetrieb auszuführen, wodurch eine Vergrößerung des Stroms, der durch die normalen Schaltungen hindurchgeht, unterdrückt wird, wobei der Drei-Phasen-Wechselstrommotor kontinuierlich angetrieben werden kann.
Vorzugsweise erfasst die Kurzschlusserfassungseinheit das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Amplitude von Strömen, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fließen.
Weiter bevorzugt bestimmt die Kurzschlusserfassungseinheit, dass das erste Schaltelement der ersten Schaltung kurzgeschlossen ist, in Reaktion auf einen durch die Spule der ersten Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fließenden Stromes, der versetzt ist bzw. einen Offset aufweist, wobei eine Amplitude eines stabilen Betriebs des Drei-Phasen-Wechselstrommotors in einer Richtung einer ersten Polarität überschritten wird.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung ist es möglich, in einfacher Weise ein einzelnes Schaltelement von einer Gesamtanzahl von sechs Schaltelementen zu identifizieren, das aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallen ist. Als Ergebnis ist es möglich, in einfacher Weise ein zu schaltendes Schaltelement auszuwählen und einen Antrieb des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fortzusetzen.
Vorzugsweise steuert die Motorantriebssteuerungseinheit in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements jeder der ersten und zweiten Schaltungen Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fließen, durch einen Schaltbetrieb des zweiten Schaltelements der dritten Schaltung.
Vorzugsweise steuert die Motorantriebssteuerungseinheit in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements der ersten Schaltung und des zweiten Schaltelements der zweiten Schaltung Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fließen, durch einen Schaltbetrieb der ersten und zweiten Schaltelemente der dritten Schaltung.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung wird, wenn ein Kurzschluss in Schaltelementen auftritt, die zwei der ersten bis dritten Schaltungen bilden, das Schaltelement, das die verbleibende normale eine Schaltung bildet, geschaltet, wodurch eine Vergrößerung des Stroms, der durch die normale Schaltung hindurchgeht, unterdrückt wird, wobei der Drei-Phasen-Wechselstrommotor kontinuierlich angetrieben werden kann. Folglich kann die Motorausgabeeigenschaft bzw. Motorausgabekennlinie zu der Zeit eines Kurzschlussfehlers weiter verbessert werden.
Vorzugsweise erfasst die Kurzschlusserfassungseinheit das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Amplitude einer Zwischenphasenspannung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors.
Weiter bevorzugt hält die Kurzschlusserfassungseinheit vorgeschriebene obere und untere Schwellenwerte, die im Voraus auf der Grundlage der Amplitude der Zwischenphasenspannung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors in dem stabilen Betriebszustand gesetzt werden, wobei sie das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen der Amplitude der Zwischenphasenspannung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors und den oberen und unteren Schwellenwerten erfasst.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung ist es möglich, maximal sechs Schaltelemente, die durch einen Kurzschluss ausgefallen sind, in einfacher Art und Weise zu identifizieren. Als Ergebnis ist es möglich, in einfacher Weise ein Schaltelement auszuwählen, das zu schalten ist, und einen Antrieb des Drei-Phasen-Wechselstrommotors fortzusetzen.
Vorzugsweise ist der Drei-Phasen-Wechselstrommotor mit einer Antriebswelle eines Fahrzeugs gekoppelt.
In der vorstehend beschriebenen Motorantriebsvorrichtung ist es, auch wenn ein Schaltelement, das die Antriebsschaltung bildet, aufgrund eines Kurzschlusses ausfällt, möglich, den Drei-Phasen-Wechselstrommotor in einfacher Weise durch den vorhandenen Vorrichtungsaufbau kontinuierlich anzutreiben und ein Fahren des Fahrzeugs in der Notlaufbetriebsart sicherzustellen. Als Ergebnis kann ein in hohem Maße zuverlässiges Fahrzeug in einer einfachen und preiswerten Art und Weise verwirklicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können mit einem einfachen und preiswerten Vorrichtungsaufbau eine Motorsicherheit und eine Ausgabeleistung sichergestellt werden, wenn eine Fehlfunktion des Umrichters erfasst wird. Als Ergebnis ist es in dem Fahrzeug, das die Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anbringt, möglich, in einer einfachen und preiswerten Art und Weise eine Fahrleistung in der Notlaufbetriebsart aufrecht zu erhalten und eine höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration zeigt, die eine Motorgeneratorsteuerung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung betrifft.
2 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der in 2 gezeigten Steuerungseinrichtung.
4 zeigt eine Darstellung, die die Art und Weise einer Identifizierung eines durch einen Kurzschluss ausgefallenen Zweigs des Umrichters zeigt.
5 zeigt einen Ausgangssignalverlauf eines Motorstroms, der durch eine kurzgeschlossene U-Phase fließt.
6 zeigt einen Ausgangssignalverlauf eines Motorstroms, der durch eine Vielzahl kurzgeschlossener Phasen fließt.
7 zeigt eine Darstellung, die eine Motorgeneratorantriebssteuerung betrifft.
8 zeigt eine Darstellung, die eine Motorgeneratorantriebssteuerung betrifft.
9 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von Steuerungssignalen zum Schalten von Zweigen, die dem oberen U-Phasen-Zweig gegenüberliegen.
10 zeigt Ausgangssignalverläufe von Motorströmen, die durch V- und W-Phasen fließen, wenn der obere U-Phasen-Zweig kurzgeschlossen ist.
11 zeigt Ausgangssignalverläufe von Motorströmen, die durch jeweilige Phasen fließen, entsprechend der Motorantriebssteuerung der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Flussdiagramm, das die Motorantriebssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
13 zeigt ein Blockschaltbild einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der in 13 gezeigten Steuerungseinrichtung.
15 zeigt eine Darstellung zur Definition von Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators.
16 zeigt Ausgangssignalverläufe von Zwischenphasenspannungen, wenn ein oberer W-Phasen-Zweig kurzgeschlossen ist.
17 zeigt Beziehungen zwischen den Signalverlaufsmustern von Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators, der kurzgeschlossenen Phase und des kurzgeschlossenen Zweiges.
18 zeigt Ausgangssignalverläufe von Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators, wenn eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist.
19 zeigt Beziehungen zwischen den Signalverlaufsmustern von Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators, der kurzgeschlossenen Phase und des kurzgeschlossenen Zweiges.
20 zeigt Beziehungen zwischen den Signalverlaufsmustern von Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators, der kurzgeschlossenen Phase und des kurzgeschlossenen Zweiges.
21 zeigt eine Darstellung, die die Art und Weise zum Identifizieren eines kurzgeschlossenen Abschnitts entsprechend einer Modifikation des Ausführungsbeispiels 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 zeigt eine Darstellung, die eine Antriebssteuerung des Motorgenerators zeigt.
23 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von Steuerungssignalen zum Schalten eines unteren W-Phasen-Zweiges als einen Zweig, der den oberen Zweigen der U- und V-Phasen gegenüberliegt.
24 zeigt ein Flussdiagramm, das die Motorantriebssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Abschnitte.
[Ausführungsbeispiel 1]
1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration zeigt, die eine Motorgeneratorsteuerung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Fahrzeug eine Kraftmaschine ENG, eine Batterie B, eine Transaxle-Anordnung 50, eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) 20, die Motorgeneratoren MG1 und MG2 steuert, eine Antriebswelle 52, Räder 54 und eine Steuerungseinrichtung 30.
Die Kraftmaschine ENG erzeugt eine Antriebskraft unter Verwendung einer Verbrennungsenergie aus Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, als Quelle. Die Batterie B führt eine elektrische Leistung zu der Leistungssteuerungseinheit 20 zu. Die Batterie B ist aus einer wiederaufladbaren Sekundärbatterie gebildet, wobei typischerweise eine Nickelhydridbatterie, eine Lithiumionenbatterie oder ein Kondensator mit großer Kapazität verwendet wird.
Die Transaxle-Anordnung 50 weist ein Getriebe und eine Achse als einen integrierten Aufbau auf und weist eine Leistungsverzweigungsvorrichtung PSD, eine Untersetzungsvorrichtung RD, ein Differenzialgetriebe (DG) 53, die Motorgeneratoren MG1 und MG2 sowie eine Kupplung 51 auf.
Die Leistungssteuerungseinheit 20 wandelt den von der Batterie B zugeführten Gleichstrom in einen Wechselstrom um und gibt diesen an den Motorgenerator MG2 aus. Alternativ hierzu wandelt die Leistungssteuerungseinheit 20 einen Wechselstrom, der von den Motorgeneratoren MG1 und MG2 zugeführt wird, in einen Gleichstrom um und gibt diesen an die Batterie B aus.
Die Leistungsverzweigungsvorrichtung PSD ist in der Lage, die Antriebskraft, die durch die Kraftmaschine ENG erzeugt wird, auf eine Route, die die Kraft durch die Untersetzungsvorrichtung RD und das DG 53 zu der Antriebswelle 52 für ein Antreiben der Räder 54 überträgt, und eine Route aufzuteilen, die die Kraft zu dem Motorgenerator MG1 überträgt.
Jeder der Motorgeneratoren MG1 und MG2 kann als ein Generator und als ein elektrischer Motor fungieren. Der Motorgenerator MG1 arbeitet jedoch meistens als ein Generator und wird folglich oftmals als ein „Generator" bezeichnet. Der Motorgenerator MG2 arbeitet hauptsächlich als ein elektrischer Motor, wobei er folglich manchmal als ein „elektrischer Motor" bezeichnet wird.
Der Motorgenerator MG1 wird durch die Antriebskraft von der Kraftmaschine ENG, die durch die Leistungsverzweigungsvorrichtung PSD übertragen wird, in Drehung versetzt und erzeugt eine elektrische Leistung. Die durch den Motorgenerator MG1 erzeugte elektrische Leistung wird der Leistungssteuerungseinheit 20 zugeführt und als eine elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie B oder als eine elektrische Leistung zum Antreiben des Motorgenerators MG2 verwendet.
Der Motorgenerator MG2 wird angetrieben, um sich durch den von der Leistungssteuerungseinheit 20 zugeführten Wechselstrom zu drehen. Die Antriebskraft, die durch den Motorgenerator MG2 erzeugt wird, wird durch die Kupplung 51, die Untersetzungsvorrichtung RD und das DG53 zu der Antriebswelle 52 übertragen. Die Kupplung 51 wird durch eine hydraulische Kupplung, eine elektromagnetische Kupplung oder dergleichen verwirklicht, wobei sie das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators MG2 durch die Untersetzungsvorrichtung RD und das DG 53 zu den Rädern 54 mit einem Drehmomentübertragungsverhältnis entsprechend einem Steuerungsbefehl von der Steuerungseinrichtung 30 überträgt.
Wenn der Motorgenerator MG2 gedreht wird, während die Räder 54 zu der Zeit eines regenerativen Bremsens verzögert werden, wird die in dem Motorgenerator MG2 erzeugte elektromotorische Kraft (Wechselstrom) der Leistungssteuerungseinheit 20 zugeführt. In diesem Fall wandelt die Leistungssteuerungseinheit 20 den zugeführten Wechselstrom in einen Gleichstrom um und gibt ihn an die Batterie B aus, wodurch die Batterie B aufgeladen wird.
In 2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Motorantriebsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine Motorantriebsvorrichtung 100 die Batterie B, Spannungssensoren 10 und 13, Systemrelais SR1 und SR2, Kondensatoren C1 und C2, einen Aufwärtswandler bzw. verstärkenden Wandler 12, Umrichter 14 und 31, Stromsensoren 24 und 28 sowie die Steuerungseinrichtung 30. In 2 bilden die Umrichter 14 und 31, die entsprechend den Motorgeneratoren MG1 bzw. MG2 bereitgestellt sind, und der Aufwärtswandler 12, der für die Umrichter 14 und 31 gemeinsam bereitgestellt ist, die in 1 gezeigte Leistungssteuerungseinheit 20.
Die Motorgeneratoren MG1 und MG2 sind aus Drei-Phasen-Synchronwechselstrommotoren gebildet, die durch eine in der Batterie B gespeicherte elektrische Leistung und die Antriebskraft der Kraftmaschine ENG angetrieben werden. Der Motorgenerator MG2 ist ein Antriebsmotor zur Erzeugung eines Drehmoments zum Antreiben der Antriebsräder des Fahrzeugs. Der Motorgenerator MG1 ist ein Motor mit einer Funktion eines Generators, der durch die Kraftmaschine ENG angetrieben wird, wobei er als ein elektrischer Motor für die Kraftmaschine ENG arbeitet und in der Lage ist, einen Betrieb der Kraftmaschine ENG zu starten.
Der Aufwärtswandler 12 umfasst eine Drossel L1, IGBT-Elemente (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor bzw. Bipolartransistor mit isoliertem Gate) Q1 und Q2 sowie Dioden D1 und D2.
Die Drossel L1 weist ein Ende, das mit einer Leistungsleitung der Batterie B verbunden ist, und ein anderes Ende auf, das mit einem Mittelpunkt zwischen den IGBT-Elementen Q1 und Q2 verbunden ist, d. h. das zwischen dem Emitter des IGBT-Elements Q1 und dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 angeschlossen ist.
Die IGBT-Elemente Q1 und Q2 sind zwischen einer Leistungszufuhrleitung VL und einer Massenleitung bzw. Erdungsleitung SL in Reihe geschaltet. Das IGBT-Element Q1 weist einen zugehörigen Kollektor auf, der mit der Leistungszufuhrleitung VL verbunden ist, und das IGBT-Element Q2 weist einen Emitter auf, der mit der Massenleitung SL verbunden ist. Ferner sind zwischen dem Kollektor und dem Emitter der IGBT-Elemente Q1 und Q2 jeweils Dioden D1 und D2 angeordnet, die einen Stromfluss von der Emitterseite zu der Kollektorseite verursachen.
Der Umrichter 14 wandelt eine Gleichspannung, die von dem Aufwärtswandler 12 ausgegeben wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom um und gibt diesen an den Motorgenerator MG2 zum Antreiben der Räder 54 aus. Ferner führt der Umrichter 14 eine Leistung, die durch den Motorgenerator MG2 bei einem regenerativen Bremsen erzeugt wird, zu dem Aufwärtswandler 12 zurück. Zu dieser Zeit wird der Aufwärtswandler 12 durch die Steuerungseinrichtung 30 derart gesteuert, dass er als eine Spannungsverringerungsschaltung arbeitet.
Der Umrichter 14 umfasst eine U-Phase 15, eine V-Phase 16 und eine W-Phase 17. Die U-Phase 15, die V-Phase 16 und die W-Phase 17 sind parallel zwischen der Leistungszufuhrleitung VL und der Massenleitung SL bereitgestellt.
Die U-Phase 15 umfasst in Reihe geschaltete IGBT-Elemente Q3 und Q4. Die V-Phase 16 umfasst in Reihe geschaltete IGBT-Elemente Q5 und Q6. Die W-Phase 17 umfasst in Reihe geschaltete IGBT-Elemente Q7 und Q8. Ferner sind zwischen dem Kollektor und dem Emitter der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 jeweils Dioden D3 bis D8 angeschlossen, die einen Stromfluss von der Emitterseite zu der Kollektorseite verursachen.
Der Mittelpunkt jeder Phase ist mit einem Ende jeder Phase von Spulen der jeweiligen Phasen des Motorgenerators MG2 verbunden. Spezifisch ist der Motorgenerator MG2 ein Drei-Phasen-Dauermagnetmotor, der drei Spulen von U-, V- und W-Phasen aufweist, die gemeinsam bei einem Ende mit dem Mittelpunkt verbunden sind. Die U-Phasen-Spule weist ein zugehöriges anderes Ende auf, das mit dem Mittelpunkt zwischen den IGBT-Elementen Q3 und Q4 verbunden ist, die V-Phasen-Spule weist ein zugehöriges anderes Ende auf, das mit dem Mittelpunkt zwischen den IGBT-Elementen Q5 und Q6 verbunden ist, und die W-Phasen-Spule weist ein zugehöriges anderes Ende auf, das mit dem Mittelpunkt zwischen den IGBT-Elementen Q7 und Q8 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass die Schaltelemente, die in dem Aufwärtswandler 12 und dem Umrichter 14 beinhaltet sind, nicht auf die IGBT-Elemente Q1 bis Q8 begrenzt sind, wobei sie aus anderen Leistungselementen, wie beispielsweise MOSFET, gebildet sein können.
Der Stromsensor 24 erfasst einen Strom MCRT2 (Iu, Iv, Iw), der durch den Motorgenerator MG2 fließt, und stellt der Steuerungseinrichtung 30 ein Ausgangssignal bereit.
Der Umrichter 31 ist parallel zu dem Umrichter 14 mit dem Aufwärtswandler 12 verbunden. Der Umrichter 31 wandelt eine Gleichspannung, die von dem Aufwärtswandler 12 ausgegeben wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom um und gibt diesen an den Motorgenerator MG1 aus. Wenn er die verstärkte Spannung von dem Aufwärtswandler 12 empfängt, treibt der Umrichter 31 den Motorgenerator MG1 beispielsweise für ein Starten eines Betriebs der Kraftmaschine ENG an.
Ferner führt der Umrichter 31 die Leistung, die durch den Motorgenerator MG1 durch ein Drehmoment erzeugt wird, das von einer Kurbelwelle der Kraftmaschine ENG übertragen wird, zu dem Aufwärtswandler 12 zurück. Zu dieser Zeit wird der Aufwärtswandler 12 durch die Steuerungseinrichtung 31 derart gesteuert, dass er als eine Spannungsverringerungsschaltung arbeitet.
Obwohl es nicht gezeigt ist, ist der interne Aufbau des Umrichters 31 gleich zu dem des Umrichters 14, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon nicht wiederholt wird. Der Stromsensor 28 erfasst einen Strom MCRT1, der durch den Motorgenerator MG1 fließt, und stellt der Steuerungseinrichtung 30 ein Ausgangssignal bereit.
Wie es unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, ist die Kupplung 51 zwischen der Drehwelle des Motorgenerators MG2 und der (nicht gezeigten) Untersetzungsvorrichtung RD angeordnet. Die Kupplung 51 verbindet/trennt bzw. einrückt/ausrückt die Drehwelle des Motorgenerators MG2 mit/von der Antriebswelle 52 entsprechend einem Steuerungsbefehl von der Steuerungseinrichtung 30.
Die Batterie ist eine wiederaufladbare Sekundärbatterie beispielsweise aus Nickelhydrid oder Lithiumionen. Anstelle der Batterie B kann ein wiederaufladbarer elektrischer Speicher, der zu der Sekundärbatterie unterschiedlich ist, wie beispielsweise ein Kondensator, verwendet werden. Der Spannungssensor 10 erfasst eine Gleichspannung Vb, die von der Batterie B ausgegeben wird, und gibt die erfasste Gleichspannung Vb an die Steuerungseinrichtung 30 aus.
Die Systemrelais SR1 und SR2 werden in Reaktion auf ein Signal SE von der Steuerungseinrichtung 30 ein-/ausgeschaltet.
Der Kondensator C1 glättet die Gleichspannung Vb, die von der Batterie B angelegt wird, und gibt die geglättete Gleichspannung Vb an den Aufwärtswandler 12 aus.
Der Aufwärtswandler 12 verstärkt die von der Batterie B angelegte Gleichspannung Vb und legt die verstärkte Spannung an den Kondensator C2 an. Genauer gesagt verstärkt der Aufwärtswandler 12 bei einem Empfang eines Signals PWMC von der Steuerungseinrichtung 30 die Gleichspannung entsprechend der Zeitdauer, in der das IGBT-Element Q2 durch das Signal PWMC eingeschaltet gehalten wird, wobei er die sich ergebende Spannung an den Kondensator C2 anlegt.
Ferner verringert bei einem Empfang des Signals PWMC von der Steuerungseinrichtung 30 der Aufwärtswandler 12 die von dem Umrichter 14 (oder 31) durch den Kondensator C2 angelegte Gleichspannung, wobei er die Batterie B auflädt.
Der Kondensator C2 glättet die Gleichspannung von dem Aufwärtswandler 12 und legt die geglättete Gleichspannung an die Umrichter 14 und 31 an. Der Spannungssensor 13 erfasst eine Spannung über entgegengesetzten Enden des Kondensators C2, d. h. die Ausgangsspannung Vm des Aufwärtswandlers 12 (die der Eingangsspannung an den Umrichtern 14 und 31 entspricht, das Gleiche gilt folgend), wobei er die erfasste Ausgangsspannung Vm an die Steuerungseinrichtung 30 ausgibt.
Wenn die Gleichspannung von dem Kondensator C2 angelegt wird, wandelt der Umrichter 14 die Gleichspannung in eine Wechselspannung auf der Grundlage eines Signals DRV2 von der Steuerungseinrichtung 30 um, wobei er den Motorgenerator MG2 antreibt. Dementsprechend wird der Motorgenerator MG2 angetrieben, um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen, das durch einen Drehmomentbefehlswert TR2 angezeigt wird. Ferner wandelt zu der Zeit eines regenerativen Bremsens eines Hybridfahrzeugs oder eines elektrischen Fahrzeugs, das die Motorantriebsvorrichtung 100 anbringt, der Umrichter 14 die Wechselspannung, die durch den Motorgenerator MG2 erzeugt wird, in eine Gleichspannung auf der Grundlage des Signals DRV2 von der Steuerungseinrichtung 30 um, wobei er die umgewandelte Gleichspannung an den Aufwärtswandler 12 über den Kondensator C2 anlegt.
Wenn die Gleichspannung von dem Kondensator C2 angelegt wird, wandelt der Umrichter 31 die Gleichspannung in eine Wechselspannung auf der Grundlage eines Signals DRV1 von der Steuerungseinrichtung 30 um, wobei er den Motorgenerator MG1 antreibt. Dementsprechend wird der Motorgenerator MG1 angetrieben, um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen, das durch einen Drehmomentbefehlswert TR1 angezeigt wird. Ferner wandelt zu der Zeit eines regenerativen Bremsens eines Hybridfahrzeugs oder eines elektrischen Fahrzeugs, das die Motorantriebsvorrichtung 100 anbringt, der Umrichter 14 die Wechselspannung, die durch den Motorgenerator MG1 erzeugt wird, in eine Gleichspannung auf der Grundlage des Signals DRV1 von der Steuerungseinrichtung 30 um, wobei er die umgewandelte Gleichspannung an den Aufwärtswandler 12 durch den Kondensator C2 anlegt.
Das regenerative Bremsen umfasst hierbei ein Bremsen mit einer Leistungsrückgewinnung bzw. Leistungsregeneration in Reaktion auf einen Fußbremsbetrieb durch einen Fahrer, der das Hybridfahrzeug oder das elektrische Fahrzeug fährt, sowie eine Verzögerung (oder ein Stoppen einer Beschleunigung) während einer Rückgewinnung der Leistung durch ein Loslassen des Beschleunigungseinrichtungspedals während eines Fahrens, während die Fußbremse nicht betätigt wird.
Die Steuerungseinrichtung 30 empfängt die Drehmomentbefehlswerte TR1 und TR2 sowie Motordrehzahlen MRN1 und MRN2 von einer externen ECU (elektronische Steuerungseinheit), die Ausgangsspannung Vm von dem Spannungssensor 13, die Gleichspannung Vw von dem Spannungssensor 10 und Motorströme MCRT1 und MCRT2 von einem Stromsensor 24. Dann erzeugt die Steuerungseinrichtung 30 auf der Grundlage der Ausgangsspannung Vm, des Drehmomentbefehlswerts TR2 und des Motorstroms MCRT2 ein Signal DRV2 für eine Schaltsteuerung der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 14, wenn der Umrichter 14 den Motorgenerator MG2 antreibt, in einer Art und Weise, die nachstehend beschrieben ist, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 an den Umrichter 14 ausgibt.
Ferner erzeugt die Steuerungseinrichtung 30 auf der Grundlage der Ausgangsspannung Vm, des Drehmomentbefehlswerts TR1 und des Motorstroms MCRT1 ein Signal DRV1 für eine Schaltsteuerung der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 31, wenn der Umrichter 31 den Motorgenerator MG1 antreibt, wobei sie das erzeugte Signal DRV1 an den Umrichter 31 ausgibt.
Ferner erzeugt die Steuerungseinrichtung 30 ein Signal PWMC für eine Schaltsteuerung der IGBT-Elemente Q1 und Q2 des Aufwärtswandlers 12 in einer Art und Weise, die vorstehend beschrieben ist, auf der Grundlage der Gleichspannung Vw, der Ausgangsspannung Vm, des Drehmomentbefehlswerts TR2 (oder TR1) und der Motordrehzahl MRN2 (oder MRN1), wenn der Umrichter 14 (oder 31) den Motorgenerator MG2 (oder MG1) antreibt, wobei sie das Signal an den Aufwärtswandler 12 ausgibt.
Ferner erzeugt die Steuerungseinrichtung 30 ein Signal SE zum Ein-/Ausschalten der Systemrelais SR1 und SR2, wobei sie das Signal an die Systemrelais SR1 und SR2 ausgibt.
3 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der in 2 gezeigten Steuerungseinrichtung 30.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Steuerungseinrichtung 30 als eine Steuerungseinrichtung für den Umrichter 14 eine Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32, eine Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34, eine Umrichterfehlererfassungseinheit 36, eine Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 und eine Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42. Obwohl es nicht gezeigt ist, umfasst die Steuerungseinrichtung 30 ferner Einrichtungen zur Steuerung des Umrichters 31 und des Aufwärtswandlers 12.
Die Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32 empfängt eine Eingangsspannung Vm des Umrichters 14 von dem Spannungssensor 13, Motorströme Iu, Iv und Iw, die durch jeweilige Phasen des Motorgenerators MG2 fließen, von dem Stromsensor 24 und empfängt den Drehmomentbefehlswert TR2 von der externen ECU. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale berechnet die Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32 Spannungsgrößen (nachstehend auch als Spannungsbefehle bezeichnet) Vu*, Vv* und Vw*, die an die Spulen der jeweiligen Phasen des Motorgenerators MG2 anzulegen sind, wobei sie die berechneten Ergebnisse an die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 ausgibt.
Die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 erzeugt das Signal DRV2, das jedes der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 14 tatsächlich ein-/ausschaltet, auf der Grundlage der Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* der Spulen der jeweiligen Phasen von der Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 an jedes der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 ausgibt.
Dementsprechend wird jedes der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 schaltgesteuert und steuert den Strom, der veranlasst wird, zu jeder Phase des Motorgenerators MG2 zu fließen, derart, dass der Motorgenerator MG2 das bestimmte Drehmoment ausgibt. In dieser Art und Weise wird der Motorantriebstrom MCRT2 gesteuert und das Motordrehmoment entsprechend dem Drehmomentbefehlswert TR2 wird ausgegeben.
Die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 erfasst eine Fehlfunktion des Umrichters 14, während ein Antrieb des Motorgenerators MG2 gesteuert wird. Die Fehlererfassung des Umrichters 14 wird beispielsweise auf der Grundlage eines Erfassungswerts eines Stromsensors ausgeführt, der in jedem der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 14 beinhaltet ist. Hierbei bestimmt in Reaktion auf eine Erfassung eines übermäßigen Stroms in einem der Werte, die durch die Stromsensoren erfasst werden, die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 einen Fehler, der durch einen Kurzschluss eines IGBT-Elements Q3 bis Q8 verursacht ist, wobei sie ein Signal FINV erzeugt, das das bestimmte Ergebnis darstellt. Die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 gibt das erzeugte Signal FINV an die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 und die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 aus.
Eine Fehlererfassung des Umrichters 14 kann auf der Grundlage des Werts ausgeführt werden, der durch einen Temperatursensor erfasst wird, der in jedem der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 bereitgestellt ist. In diesem Fall wird in Reaktion auf eine Erfassung eines Überhitzens eines IGBT-Elements, was angezeigt wird, indem einer der Werte, die durch die Temperatursensoren erfasst werden, eine hohe Temperatur erreicht, ein durch einen Kurzschluss von IGBT-Elementen Q3 bis Q8 verursachten Fehler bestimmt.
Wenn das Signal FINV von der Umrichterfehlererfassungseinheit 36 empfangen wird, identifiziert die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 den IGBT, in dem der Kurzschluss aufgetreten ist, auf der Grundlage der Motorströme Iu, Iv und Iw von dem Stromsensor 24. Die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 identifiziert die Phase, in der der Kurzschluss aufgetreten ist, und den Zweig (oberer Zweig oder unterer Zweig), in dem der Kurzschluss in dieser Phase aufgetreten ist, entsprechend einem Verfahren, das nachstehend beschrieben ist. Dann erzeugt die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 ein Signal DE, das den identifizierten kurzgeschlossenen Abschnitt angibt, wobei sie das Signal an die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 und die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 ausgibt.
Wenn das Signal DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 empfangen wird, trennt die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 die Kupplung 51 bzw. rückt sie aus, um eine Leistungsübertragung zwischen dem Motorgenerator MG2 und der Antriebswelle 52 abzuschneiden. Dies dient dazu, um zu verhindern, dass der Motorgenerator MG2 von den Rädern 54 übertragene Leistung empfängt, da, wenn die Leistung übertragen worden ist, sich dieser mit einer hohen Geschwindigkeit drehen würde, eine hohe gegenelektromotorische Kraft erzeugen würde und den Motorantriebsstrom vergrößern würde. Zu diesem Zweck trennt die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 absichtlich die Kupplung 51 und verkleinert hierdurch unmittelbar die Motordrehzahl.
Sobald die Motordrehzahl MRN2 sich auf einen vorgeschriebenen Wert oder weniger verringert, koppelt bzw. rückt die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 die Kupplung 51 wieder ein, wie es nachstehend beschrieben ist.
Somit tritt das Fahrzeug in eine Notlaufbetriebsart ein, in der der Motorgenerator MG2 als eine Antriebsquelle dient.
Hierbei erzeugt nach der Erfassung des Fehlers des Umrichters 14 die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 das Signal DRV2 für eine Schaltsteuerung der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 14 auf der Grundlage der Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* der Spulen der jeweiligen Phasen von der Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32 und auf der Grundlage des Signals DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 an den Umrichter 14 ausgibt. Als Ergebnis kann auch nach dem durch einen Kurzschluss verursachten Fehler der Umrichter 14 kontinuierlich einen Antrieb des Motorgenerators MG2 steuern, wobei folglich das Fahrzeug sicher in der Notlaufbetriebsart fahren kann.
Wie es nachstehend beschrieben ist, wird zu der Zeit eines Fehlers des Umrichters 14, der durch einen Kurzschluss verursacht wird, das Signal DRV2 erzeugt, um einen Schaltbetrieb einer Phase, die unterschiedlich zu der Phase ist, zu der der ausgefallene Zweig gehört, zu veranlassen, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom zu dem IGBT-Element des durch den Kurzschluss ausgefallenen Zweiges fließt. Somit wird es möglich, das Fahrzeug zu einer sicheren Stelle zu bewegen, während ein Überhitzen des Umrichters 14 verhindert wird.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die erste Eigenschaft der Motorantriebsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, dass in Reaktion auf eine Erfassung eines Fehlers des Umrichters 14 der Zweig, der aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist, von den drei Phasen 15 bis 17, die den Umrichter 14 bilden, identifiziert wird.
Die zweite Eigenschaft der Motorantriebsvorrichtung 100 ist, dass nach der Erfassung des Fehlers des Umrichters 14 der Motorgenerator MG2 durch eine Schaltsteuerung einer Phase, die unterschiedlich zu der Phase ist, zu der der kurzgeschlossene Zweig gehört, kontinuierlich angetrieben wird.
Aufgrund dieser Eigenschaften fährt das Fahrzeug, das die Motorantriebsvorrichtung 100 anbringt, sicher in der Notlaufbetriebsart, während ein Überhitzen des Umrichters 14 verhindert wird. Nachstehend werden die erste und die zweite Eigenschaft ausführlicher beschrieben.
Zuerst ist das Verfahren zum Identifizieren des Zweiges, der aufgrund des Kurschlusses des Umrichters 14 ausgefallen ist, beschrieben, was die erste Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist.
4 zeigt eine Darstellung, die das Verfahren zum Identifizieren des kurzgeschlossenen Zweiges des Umrichters 14 betrifft.
Unter Bezugnahme auf 4 sei angenommen, dass der obere Zweig der U-Phase 15 (d.´h. das IGBT-Element Q3) unter den drei Phasen 15 bis 17, die den Umrichter 14 bilden, aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist.
Zu dieser Zeit gibt in Reaktion auf eine Erfassung eines übermäßigen Stroms durch den Stromsensor, der in dem IGBT-Element Q3 bereitgestellt ist, die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 das Signal FINV an die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 aus und stoppt den Betrieb des Umrichters 14. Zu dieser Zeit dreht sich jedoch der Motorgenerator MG2 weiterhin, da er Drehungen der Räder 54 empfängt. Folglich wird in dem Motorgenerator MG2 eine gegenelektromotorische Kraft entsprechend der Drehzahl erzeugt. Somit würde ein übermäßiger Kurzschlussstrom zu der kurzgeschlossenen U-Phase 15 in dem Umrichter 14 eingeleitet.
Genauer gesagt fließt, wenn die Leistungszufuhrleitung VL des Umrichters 14 zu dem Mittelpunkt der U-Phase 15 aufgrund des Kurschlusses des IGBT-Elements Q3 geleitet wird, der U-Phasen-Motorstrom Iu durch eine Route von der Leistungszufuhrleitung VL durch den Mittelpunkt der U-Phase 15 zu der U-Phasen-Spule des Motorgenerators MG. Der U-Phasen-Motorstrom Iu wird bei dem Mittelpunkt des Motorgenerators MG2 zu einer ersten Route Rt1 von der V-Phasen-Spule durch den Mittelpunkt der V-Phase 16 und die Diode D5 zu der Leistungszufuhrleitung VL und einer zweiten Route Rt2 von der W-Phasen-Spule durch den Mittelpunkt der W-Phasen-Spule 16 und die Diode D17 zu der Leistungszufuhrleitung VL verzweigt.
Spezifisch bilden in den drei Phasen 15 bis 17 der kurzgeschlossene obere Zweig der U-Phase 15 und die Dioden D5 und D7 der V- und W-Phasen 16 und 17 einen geschlossenen Kreis, wobei der Motorgenerator MG2 zwischengeschaltet ist. In dem geschlossenen Kreis hat die in der nachstehenden Gleichung (1) dargestellte Beziehung zwischen den 3-Phasen-Motorströmen Iu, Iv und Iw Bestand: |Iu| = |Iv| + |Iw| (1)
Dementsprechend fließt möglicherweise ein übermäßiger Kurzschlussstrom, der nährungsweise dem Doppelten des Stromwerts in einem stabilen Betrieb entspricht, zu der kurzgeschlossenen U-Phase 15, wie es in 5 gezeigt ist.
5 zeigt einen Ausgangssignalverlauf des Motorstroms Iu, der durch die kurzgeschlossene U-Phase 15 fließt.
Wie es aus 5 ersichtlich ist, zeigt in dem stabilen Betrieb der Motorstrom Iu einen Wechselstromsignalverlauf mit konstanter Amplitude (Amplitude A). Es ist anzumerken, dass die Motorströme Iv und Iw, die nicht gezeigt sind, ebenso einen Wechselstromsignalverlauf mit einer Amplitude A zeigen, wobei jeder eine Phasendifferenz von +120° oder –120° in Bezug auf den Motorstrom Iu aufweist.
Im Gegensatz dazu kommt es nach dem Auftreten des Kurschlussfehlers dazu, dass der Motorstrom Iu die Summe der Motorströme Iv und Iw ist, wobei es, wie es in der Figur gezeigt ist, dazu kommt, dass er einen Stromsignalverlauf aufweist, der zu der höheren Stromseite versetzt ist bzw. einen Offset aufweist. Der Absolutwert des Versatzes bzw. Offsets zu dieser Zeit überschreitet die Amplitude A in dem stabilen Betrieb.
In Anbetracht des vorstehend beschriebenen ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass für jeden der Motorströme Iu, Iv und Iw, der durch den Stromsensor 24 erfasst wird, der Versatzwert erfasst wird, wobei eine Bestimmung dahingehend ausgeführt wird, ob der Absolutwert des erfassten Versatzwertes die Amplitude A in dem stabilen Betrieb überschreitet oder nicht. In dieser Konfiguration kann in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Absolutwert des Versatzes eines der Motorströme Iu, Iv und Iw die Amplitude A überschreitet, ein Kurzschlussfehler der Phase, die dem Motorstrom entspricht, erfasst werden.
Nachdem die Phase, in der der Kurzschlussfehler aufgetreten ist, auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Versatzwert und der Amplitude A erfasst ist, wird der kurzgeschlossene Zweig auf der Grundlage der Polarität des Versatzwertes identifiziert.
Genauer gesagt sei die Richtung des Motorstroms, der von jeder der Phasen 15 bis 17 des Umrichters 14 zu dem Motorgenerator MG2 fließt, als eine positive Richtung dargestellt und die Richtung des Stromes, der von dem Motorgenerator MG2 zu jeder der Phasen 15 bis 17 fließt, als eine negative Richtung dargestellt. Wenn der Stromwert der Motorströme Iu, Iv und Iw in der positiven Richtung zunimmt, d. h., wenn der Versatzwert eine positive Polarität aufweist, wird bestimmt, dass der obere Zweig aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist. Demgegenüber wird, wenn der Stromwert der Motorströme Iu, Iv und Iw in der negativen Richtung zunimmt, d. h., wenn der Versatzwert eine negative Polarität aufweist, bestimmt, dass der untere Zweig aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist es durch eine Erfassung der Motorströme Iu, Iv und Iw, die durch die Spulen der jeweiligen Phasen fließen, durch den Stromsensor 24 und durch eine Erfassung des Absolutwerts und der Polarität des Versatzwertes in Bezug auf den Stromsignalverlauf in dem stabilen Betrieb von dem erfassten Wert möglich, den Zweig zu identifizieren, in dem der Kurzschlussfehler aufgetreten ist.
Der Kurzschlussfehler in dem Umrichter 14 umfasst ein Muster gemäß 4, in dem lediglich eine Phase aufgrund des Kurzschlusses von den drei Phasen ausgefallen ist, und zusätzlich Muster, in denen zwei Phasen oder drei Phasen aufgrund eines Kurzschlusses ausfallen. Wenn zwei Phasen oder drei Phasen ausfallen, wird jedoch der Absolutwert des Versatzes des Motorstroms, der durch den Stromsensor 24 erfasst wird, im Vergleich zu dem bei einem Ein-Phasen- Kurzschlussfehler, der in 5 gezeigt ist, relativ klein und kleiner als die Amplitude A in dem stabilen Betrieb. Folglich kann dies von dem Kurzschlussfehler einer Phase unterschieden werden.
Als nächstes ist die Antriebssteuerung des Motorgenerators MG2 nach der Erfassung des Umrichterfehlers als die zweite Eigenschaft der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die 7 und 8 veranschaulichen eine Antriebssteuerung des Motorgenerators MG2. Ähnlich zu 4 zeigen die 7 und 8, dass der obere Zweig der U-Phase 15 (IGBT-Element Q3) aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 wird, wenn der obere Zweig der U-Phase 15 aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist, der Motorgenerator MG angetrieben, indem Schaltbetriebe des unteren Zweigs der V-Phase 16 (IGBT-Element Q6) und des unteren Zweigs der W-Phase 17 (IGBT-Element Q8) veranlasst werden.
Der untere Zweig der V-Phase 16 und der untere Zweig der W-Phase 17, die schaltgesteuert sind, gehören zu normalen Phasen, die von der kurzgeschlossenen U-Phase 15 unterschiedlich sind, wobei diese Zweige hinsichtlich einer Positionsbeziehung entgegengesetzt zu dem oberen Zweig der U-Phase 15 sind, wobei Mittelpunkte der jeweiligen Phasen 15 bis 17 dazwischen positioniert sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zweig, der zu einer Phase gehört, die unterschiedlich zu der kurzgeschlossenen Phase ist, und hinsichtlich der Positionsbeziehung zu dem kurzgeschlossenen Zweig entgegengesetzt ist, wobei der Mittelpunkt jeder der Phasen 15 bis 17 dazwischen positioniert ist, auch einfach als ein "entgegengesetzter Zweig" bezeichnet.
Spezifisch wird, wie es in 7 gezeigt ist, wenn lediglich der untere Zweig der V-Phase 16 (IGBT-Element Q6) eingeschaltet wird, die Route des Motorstroms Iu von der Route Rt1, die sich von der V-Phasen-Spule des Motorgenerators MG durch die Diode D5 zu der Leistungszufuhrleitung VL erstreckt, zu einer Route Rt10 geschaltet, die sich von der V-Phasen-Spule durch das IGBT-Element Q6 zu der Massenleitung GL erstreckt. Folglich wird in dem geschlossenen Kreis, der durch den oberen Zweig der U-Phase 15 und die Dioden D5 und D7 der V- und W-Phasen 16 und 17 gebildet wird, lediglich der Motorstrom Iw, der durch die Diode D7 hindurchgeht, zurückgeführt. Als Ergebnis wird der Motorstrom Iu verringert.
Ähnlich wird unter Bezugnahme auf 8, wenn lediglich der untere Zweig der W-Phase 17 (IGBT-Element Q8) eingeschaltet wird, die Route des Motorstroms Iu von der Route Rt2, die sich von der W-Phasen-Spule des Motorgenerators MG2 durch die Diode D7 zu der Leistungszufuhrleitung VL erstreckt, zu einer Route Rt12 geschaltet, die sich von der W-Phasen-Spule durch das IGBT-Element Q8 zu der Massenleitung GL erstreckt. Folglich wird in dem geschlossenen Kreis, der durch den oberen Zweig der U-Phase 15 und die Dioden D5 und D7 der V- und W-Phasen 16 und 17 gebildet wird, lediglich der Motorstrom Iv, der durch die Diode D5 hindurchgeht, zurückgeführt. Als Ergebnis wird der Motorstrom Iu verringert.
9 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines Steuerungssignals zur Veranlassung eines Schaltbetriebs des unteren Zweigs der V-Phase 16 und des unteren Zweigs der W-Phase 17 als Zweige, die entgegengesetzt zu dem oberen Zweig der U-Phase 15 sind.
Wie es in 9 gezeigt ist, werden der untere Zweig der V-Phase 16 und der untere Zweig der W-Phase 17 mit einem vorgeschriebenen Einschaltdauerverhältnis ein-/ausgeschaltet. Indem der untere Zweig der V-Phase 17 und der untere Zweig der W-Phase 16 in dieser Art und Weise ein-/ausgeschaltet werden, wird ein Spannungssignalverlauf bei dem Mittelpunkt jeder der Phasen 16 und 17 erzeugt, wobei dieser Signalverlauf zwischen der Leistungszufuhrspannung und der Massenspannung in einem Rechtecksignalverlauf eines vorgeschriebenen Einschaltdauerverhältnisses schaltet. Als Ergebnis kommt es dazu, dass ein kontinuierlicher Wechselstrom durch den Motorgenerator MG2 fließt.
In dem in 9 gezeigten Schaltbetrieb sind der untere Zweig der V-Phase 16 und der untere Zweig der W-Phase 17 beide in Reihe zwischen die Massenleitung und den Mittelpunkt des Motorgenerators MG2 geschaltet, der zu der Leistungszufuhrleitung geführt wird. Folglich ist es erforderlich zu verhindern, dass sich diese gleichzeitig einschalten. Folglich weist das Steuerungssignal eine vorgeschriebene Totzeit auf, um ein gleichzeitiges Einschalten dieser zwei Zweige zu verhindern.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird es möglich, wenn der Motorgenerator MG2 durch ein Schalten von Zweigen, die zu dem kurzgeschlossenen Zweig entgegengesetzt sind, den Motorgenerator MG2 kontinuierlich anzutreiben, während eine Vergrößerung des Stroms, der durch die kurzgeschlossene Phase hindurchgeht, verhindert wird. Als Ergebnis kann das Fahrzeug, das die Motorantriebesvorrichtung anbringt, sicher zu einer sicheren Stelle in der Notlaufbetriebsart fahren, wobei lediglich der vorhandene Vorrichtungsaufbau verwendet wird, ohne eine Notwendigkeit für eine neue Vorrichtung zum kontinuierlichen Antreiben des Motorgenerators MG2.
Nachdem das Fahrzeug in das Notlaufbetriebsartfahren eingetreten ist, ist es erforderlich, den Leistungsverbrauch des Motorgenerators MG2 zu begrenzen, um eine ausreichende Fahrentfernung sicherzustellen. Spezifisch steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Umrichter 14 derart, dass der Motorgenerator MG2 mit einem niedrigen Drehmoment und einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird. Hierbei stellt die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 der Steuerungseinrichtung 30 eine Trägerfrequenz FC auf der Grundlage des Drehmoments und der Motordrehzahl des Motorgenerators MG2 ein, die erforderlich ist, um ein Fahren des Fahrzeugs zu dem sicheren Ort sicherzustellen.
10 zeigt Ausgangssignalverläufe der Motorströme Iv und Iw, die jeweils durch die V-Phase 16 und die W-Phase 17 fließen, wenn der obere Zweig der U-Phase 15 aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist.
11 zeigt Ausgangssignalverläufe der Motorströme Iu, Iv und Iw, die durch jeweilige Phasen 15 bis 17 fließen, entsprechend der Motorantriebssteuerung der vorliegenden Erfindung. 11 ergibt sich aus einer Schaltsteuerung des unteren Zweiges der V-Phase 16 und des unteren Zweigs der W-Phase 17 als die entgegengesetzten Zweige, wenn der obere Zweig der U-Phase 16 aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist, wie es unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben ist.
Wenn die 10 und 11 verglichen werden, ist es ersichtlich, dass es dazu kommt, dass der Versatz bzw. Offset, der durch den Kurzschlussfehler des oberen Zweiges in dem Motorstrom Iu, der durch die U-Phase 15 hindurchgeht, verursacht wird, einen verringerten Absolutwert aufweist, wenn die entgegengesetzten Zweige schaltgesteuert werden. Dementsprechend wird es möglich, den Motorgenerator MG2 anzutreiben, während eine Vergrößerung des Stroms, der durch die kurzgeschlossene Phase hindurchgeht, verhindert wird.
12 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Motorantriebssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 12 erfasst die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 eine Fehlfunktion des Umrichters 14 auf der Grundlage eines Werts, der durch den Stromssensor erfasst wird, der in jedem der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 bereitgestellt ist, während ein Antrieb des Motorgenerators MG2 gesteuert wird (Schritt S01). Zu dieser Zeit bestimmt in Reaktion auf eine Erfassung eines übermäßigen Stroms in einem der Werte, die durch die Stromsensoren erfasst werden, die Umrichterfehlererfassungseinheit 36 einen Fehler, der durch einen Kurzschluss eines der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 verursacht wird, wobei sie ein Signal FINV erzeugt, das das Bestimmungsergebnis darstellt. Das erzeugte Signal FINV wird an die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 und die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 ausgegeben.
Wenn das Signal FINV empfangen wird, stoppt die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 einmal eine Erzeugung des Signals DRV für eine Schaltsteuerung jedes der IGBT-Elemente Q3 bis Q8 des Umrichters 14, um die IGBT-Elemente vor einem übermäßigen Strom zu schützen, wodurch der Umrichter 14 in einen schwebenden Zustand versetzt wird (Schritt S02).
Als nächstes identifiziert die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38, wenn das Signal FINV empfangen wird, das IGBT-Element, bei dem der Kurzschlussfehler aufgetreten ist, auf der Grundlage der Motorströme Iu, Iv und Iw von dem Stromsensor 24 entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren (Schritt S03). Nach Identifizierung der Phase, bei der der Kurzschlussfehler aufgetreten ist, und des Zweiges (entweder des oberen Zweiges oder des unteren Zweiges), der in dieser Phase kurzgeschlossen ist, erzeugt die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 ein Signal DE, das den identifizierten Fehlerabschnitt anzeigt, wobei sie das Signal an die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 und die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 ausgibt.
Wenn das Signal DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 empfangen wird, trennt die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 die Kupplung 51, wobei sie die Leistungsübertragung zwischen dem Motorgenerator MG2 und der Antriebswelle 52 abschneidet (Schritt S04). Dementsprechend nimmt die Motordrehzahl rasch ab, wobei somit eine Erzeugung einer großen gegenelektromotorischen Kraft in dem Motorgenerator MG2 verhindert werden kann. Es ist anzumerken, dass, wenn die Motordrehzahl kleiner oder gleich einer vorgeschriebenen Drehzahl ist, die Kupplung 51 möglicherweise nicht getrennt wird.
Ferner bestimmen auf der Grundlage des Signals DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 und die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34, ob lediglich eine Phase aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist (Schritt S05). Wenn bestimmt wird, dass lediglich eine Phase aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen ist, wartet die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42, dass eine Motordrehzahl MRN2 einen vorgeschriebenen Wert MRN_std oder weniger erreicht (Schritt S06), wobei sie dann die Kupplung 51 wieder koppelt bzw. einrückt (Schritt S07). Somit tritt das Fahrzeug in die Notlaufbetriebsart ein, in der der Motorgenerator MG2 als die Leistungsquelle dient.
Ferner ändert, wenn von dem Signal DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 bestimmt wird, dass der Kurzschlussfehler in lediglich einer Phase aufgetreten ist, die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 die Trägerfrequenz eines Trägersignals von der Trägerfrequenz für einen normalen Betrieb zu einer Trägerfrequenz für den Fall eines Umrichterfehlers (Schritt S08).
Ferner wird in einem Fahrerraum eine Alarmleuchte eingeschaltet, um den Benutzer zu benachrichtigen, dass das Fahrzeug in das Notlaufbetriebsartfahren eingetreten ist (Schritt S09).
Auf der Grundlage der Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* der jeweiligen Phasen, die von der Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32 empfangen werden, und des Trägersignals mit der geänderten Trägerfrequenz fc erzeugt die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 ein Signal DRV2 für eine Schaltsteuerung der Zweige, die entgegengesetzt zu dem kurzgeschlossenen Zweig sind, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 an den Umrichter 14 ausgibt (Schritt S10).
Als Ergebnis steuert auch nach dem Auftreten eines Kurzschlussfehlers der Umrichter einen Antrieb des Motorgenerators MG2 kontinuierlich und das Fahrzeug kann sicher in der Notlaufbetriebsart fahren (Schritt S11).
Wenn in dem Schritt 505 bestimmt wird, dass eine Vielzahl von Phasen aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallen ist, findet eine Kopplung der Kupplung 51 durch die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 nicht statt, und die allgemeine Fahrzeugstoppsteuerung startet (Schritt S12).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung in Reaktion auf eine Erfassung eines Umrichterfehlers der kurzgeschlossene Zweig identifiziert und Zweige, die entgegengesetzt zu dem identifizierten ausgefallenen Zweig sind, werden geschaltet, wodurch ein Antreiben des Motorgenerators fortgesetzt wird. Folglich wird es möglich, ein Fahren des Fahrzeugs in der Notlaufbetriebsart sicherzustellen, während ein Fließen eines übermäßigen Stroms zu dem ausgefallenen Zweig verhindert wird. Als Ergebnis können sowohl eine Motorsicherheit als auch eine Ausgangsleistung bei Erfassung eines Umrichterfehlers mit einem einfachen und preiswerten Vorrichtungsaufbau verwirklicht werden.
[Ausführungsbeispiel 2]
Hinsichtlich des Verfahrens zum Identifizieren des kurzgeschlossenen Zweiges des Umrichters 14 als die erste Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist anders als das Verfahren zur Identifikation auf der Grundlage der Motorströme Iu, Iv und Iw des Umrichters 14 eine Identifikation auf der Grundlage einer Zwischenphasenspannung des Motorgenerators, was nachstehend beschrieben ist, ebenso möglich.
13 zeigt ein schematisches Blockschalbild einer Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Die Motorantriebsvorrichtung 100A entspricht der Motorantriebsvorrichtung 100 gemäß 1, wobei sie zusätzlich Spannungssensoren 18 bis 20 zur Erfassung der Zwischenphasenspannung des Motorgenerators 2 umfasst und eine Steuerungseinrichtung 30A anstelle der Steuerungseinrichtung 30 aufweist. Folglich werden ausführliche Beschreibungen der Abschnitte, die zu denen gemäß 1 identisch sind, nicht wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 13 erfasst der Spannungssensor 18 eine Zwischenphasenspannung Vvu zwischen der U-Phase und der V-Phase des Motorgenerators MG2, wobei er die erfasste Zwischenphasenspannung Vvu an die Steuerungseinrichtung 30A ausgibt. Der Spannungssensor 19 erfasst eine Zwischenphasenspannung Vwv zwischen der V-Phase und der W-Phase des Motorgenerators MG2, wobei er die erfasste Zwischenphasenspannung Vwv an die Steuerungseinrichtung 30A ausgibt. Der Spannungssensor 20 erfasst eine Zwischenphasenspannung Vuw zwischen der U-Phase und der W-Phase des Motorgenerators MG2, wobei er die erfasste Zwischenphasenspannung Vuw an die Steuerungseinrichtung 30A ausgibt.
14 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der in 13 gezeigten Steuerungseinrichtung 30A. Die Steuerungseinrichtung 30A gemäß 13 entspricht der in 2 gezeigten Steuerungseinrichtung 30, wobei die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 durch eine Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A ersetzt ist.
Folglich werden ausführliche Beschreibungen der Abschnitte, die zu denen gemäß 2 identisch sind, nicht wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 4 identifiziert die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A, wenn das Signal FINV von der Umrichterfehlererfassungseinheit 36 empfangen wird, durch das nachstehend beschriebene Verfahren die Phase, bei der der Kurzschlussfehler aufgetreten ist, und den kurzgeschlossenen Zweig in dieser Phase (entweder den oberen Zweig oder den unteren Zweig) auf der Grundlage der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2, die von den vorstehend beschriebenen Spannungssensoren 18 und 20 eingegeben werden. Dann erzeugt die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A ein Signal DE, das den identifizierten Kurzschlussabschnitt angibt, wobei sie dieses an die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 und die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 ausgibt.
Zuerst wird die Zwischenphasenspannung definiert, die in dem Verfahren zum Identifizieren des Kurzschlussabschnitts gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
15 zeigt ein Diagramm, das die Definition der Zwischenphasenspannungen des Motorgenerators MG2 betrifft.
Unter Bezugnahme auf 15 wird die Zwischenphasenspannung Vvu zwischen der U-Phase und der V-Phase des Motorgenerators MG2 als positiv betrachtet, wenn die V-Phase ein höheres Potenzial als die U-Phase aufweist, und als negativ betrachtet, wenn die U-Phase ein höheres Potenzial als die V-Phase aufweist. Die Zwischenphasenspannung Vwv zwischen der V-Phase und der W-Phase des Motorgenerators MG2 wird als positiv betrachtet, wenn die W-Phase ein höheres Potenzial als die V-Phase aufweist, und als negativ betrachtet, wenn die V-Phase ein höheres Potenzial als die W-Phase aufweist. Die Zwischenphasenspannung Vuw zwischen der W-Phase und der U-Phase des Motorgenerators MG2 wird als positiv betrachtet, wenn die W-Phase ein höheres Potenzial als die U-Phase aufweist, und als negativ betrachtet, wenn die U-Phase ein höheres Potenzial als die W-Phase aufweist.
Folglich geben die Spannungssensoren 18 bis 20 positive oder negative Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw entsprechend den Potenzialen entsprechender zwei Phasen aus.
16 zeigt Ausgangssignalverläufe jeweiliger Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw, wenn als ein Beispiel der obere Zweig der W-Phase 17 aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallen ist.
Unter Bezugnahme auf 16 zeigen in dem stabilen Betrieb die jeweiligen Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw Wechselstromsignalverläufe mit konstanter Amplitude.
Nach dem Zeitpunkt, bei dem der obere Zweig der W-Phase 17 kurzgeschlossen ist, kommt es dazu, dass die Zwischenphasenspannung Vvu zwischen der U-Phase und der V-Phase, die die kurzgeschlossenen Phasen nicht umfassen, das Signalverlaufsmuster aufweist, das mit [1] in der Figur gezeigt ist. Spezifisch steigt die Signalverlaufsamplitude in der positiven und der negativen Richtung an, wobei voreingestellte obere und untere Schwellenwerte überschritten werden.
Es kommt dazu, dass die Zwischenphasenspannung Vwv zwischen der V-Phase und der W-Phase, die der kurzgeschlossenen Phase entspricht, das Signalverlaufsmuster aufweist, das mit [2] in der Figur gezeigt ist. Spezifisch nimmt die Signalverlaufsamplitude lediglich in der positiven Richtung zu. Der Grund hierfür ist, dass das Potenzial der W-Phase 17 ansteigt, da der Strom ansteigt, der durch die kurzgeschlossene W-Phase 17 hindurchgeht.
Es kommt dazu, dass die Zwischenphasenspannung Vuw zwischen der W-Phase, die der kurzgeschlossenen Phase 17 entspricht, und der U-Phase das Signalverlaufsmuster aufweist, das mit [3] in der Figur gezeigt ist. Spezifisch nimmt die Signalverlaufsamplitude lediglich in der negativen Richtung zu. Der Grund hierfür ist, dass das Potenzial der W-Phase 17 ansteigt, da wie in dem Fall des vorstehenden Signalverlaufsmusters [2] der Strom ansteigt, der durch die kurzgeschlossene W-Phase hindurchgeht.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kommt es, wenn eine der U-, V- und W-Phasen aufgrund eines Kurzschlusses ausfällt, dazu, dass unter den Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 die Zwischenphasenspannung zwischen den zwei Phasen, die die ausgefallene Phase nicht umfassen, eine zugehörige Amplitude aufweist, die sowohl in der positiven als auch der negativen Richtung vergrößert ist. Demgegenüber kommt es dazu, dass die Zwischenphasenspannung zwischen zwei Phasen, wobei eine die ausgefallene Phase 17 umfasst, eine zugehörige Amplitude aufweist, die in Abhängigkeit von der kurzgeschlossenen Phase entweder in der positiven Richtung oder in der negativen Richtung vergrößert ist. 17 zeigt Beziehungen zwischen den Signalverlaufsmustern der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2, der kurzgeschlossenen Phase und des kurzgeschlossenen Zweiges. Wie es aus 17 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Kombination der Spannungssignalverlaufsmuster [1] bis [3] von Zweig zu Zweig und von Phase zu Phase, die aufgrund des Kurzschlusses ausgefallen sind.
Folglich ist das vorliegende Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob die Amplitude der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw, die durch die Spannungssensoren 18 bis 20 erfasst werden, die oberen und unteren Schwellenwerte überschreitet. Durch diese Konfiguration ist es, wenn die Amplitude einer der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw den oberen und den unteren Schwellenwert überschreitet und die Amplitude der verbleibenden zwei Zwischenphasenspannungen den oberen oder den unteren Schwellenwert überschreitet, möglich, die kurzgeschlossene Phase und den kurzgeschlossenen Zweig dieser Phase zu identifizieren.
Tatsächlich speichert die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38 der Steuerungseinrichtung 30A im Voraus die Beziehungen zwischen den Signalverlaufsmustern der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 und der kurzgeschlossenen Phase sowie des kurzgeschlossenen Zweiges wie es in 17 gezeigt ist, in einem Speicherbereich, wobei durch einen Vergleich der Amplitude der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw von den Spannungssensoren 18 bis 20 mit dem oberen und dem unteren Schwellenwert und durch ein Nachschlagen der in 17 gezeigten Beziehung die kurzgeschlossene Phase und der kurzgeschlossene Zweig identifiziert werden können.
Ferner können gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die kurzgeschlossenen Phasen und die kurzgeschlossenen Zweige auf der Grundlage der Amplitude der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 nicht nur identifiziert werden, wenn eine Phase ausfällt, wie es vorstehend beschrieben ist, sondern wenn zwei oder drei Phasen aufgrund eines Kurzschlusses ausfallen.
Spezifisch kommt es, wenn eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist, dazu, dass die Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 eines einer Gesamtheit von sechs Mustern, d. h. der Spannungssignalverlaufsmuster [1] bis [3], die in 16 gezeigt sind, und der Spannungssignalverlaufsmuster [4] bis [6], die in 18 gezeigt sind, zeigen.
18 zeigt Ausgangssignalverläufe der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw, wenn eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf 18 zeigt in einem stabilen Betriebszustand das Spannungssignalverlaufsmuster [4] einen Wechselstromsignalverlauf mit konstanter Amplitude, wobei die Signalverlaufsamplitude allmählich nach dem Punkt abnimmt, bei dem eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist.
In dem stabilen Betriebszustand zeigt das Spannungssignalverlaufsmuster [5] einen Wechselstromsignalverlauf mit konstanter Amplitude, wobei die Signalverlaufsamplitude lediglich in der positiven Richtung nach dem Punkt zunimmt, bei dem eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist. Die vergrößerte Amplitude ist kleiner als der obere Schwellenwert.
In dem stabilen Betriebszustand zeigt das Spannungssignalverlaufsmuster [6] einen Wechselstromsignalverlauf mit konstanter Amplitude, wobei die Signalverlaufsamplitude lediglich in der negativen Richtung nach dem Punkt zunimmt, bei dem eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist. Die vergrößerte Amplitude ist kleiner als der untere Schwellenwert.
Wenn zwei der drei Phasen kurzgeschlossen sind, kommt es dazu, dass die Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 jede eine der Spannungssignalverlaufsmuster [1] bis [6] gemäß den 16 bis 18 zeigt. Die Kombination von Spannungssignalverlaufsmustern unterscheidet sich in Abhängigkeit von der kurzgeschlossenen Phase, wie es in 19 gezeigt ist.
Beispielsweise zeigt unter Bezugnahme auf 19, wenn der obere Zweig der W-Phase 17 und der obere Zweig der V-Phase 16 kurzgeschlossen sind, die Zwischenphasenspannung Vvu zwischen der V-Phase als die kurzgeschlossene Phase und der U-Phase, die nicht kurzgeschlossen ist, das Spannungssignalverlaufsmuster [2], wobei die Amplitude den oberen Schwellenwert überschreitet. Ferner zeigt die Zwischenphasenspannung Vwu zwischen der W-Phase als die kurzgeschlossene Phase und der U-Phase, die nicht kurzgeschlossen ist, das Spannungssignalverlaufsmuster [3], wobei die Amplitude den unteren Schwellenwert überschreitet. Im Gegensatz dazu zeigt die Zwischenphasenspannung Vwv zwischen der V-Phase und der W-Phase als die kurzgeschlossenen Phasen, das Spannungssignalverlaufsmuster [4], wobei die Amplitude allmählich abnimmt.
Wenn alle drei Phasen aufgrund eines Kurzschlusses ausfallen, kommt es dazu, dass die Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw eine in 20 gezeigte Kombination von Spannungssignalverlaufsmustern zeigen, die in Abhängigkeit von dem kurzgeschlossenen Zweig in jeder Phase bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf 20 sei angenommen, dass die oberen Zweige der U-, V- und W-Phasen alle kurzgeschlossen sind. Es kommt dazu, dass die U-, V- und W-Phasen des Motorgenerators MG2 im Wesentlichen das gleiche Potenzial aufweisen, wobei es folglich dazu kommt, dass die Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw das Spannungssignalverlaufsmuster [4] zeigen, wobei die Amplitude allmählich abnimmt.
Aus dem vorstehend beschriebenen ist es durch eine Bestimmung, welche der in den 18 und 20 gezeigten Kombinationen dem Signalverlaufsmuster der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw des Motorgenerators MG2 entspricht, möglich, eine Vielzahl kurzgeschlossener Phasen und den kurzgeschlossenen Zweig jeder Phase zu identifizieren.
Tatsächlich vergleicht die Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A die Amplitude der Zwischenphasenspannungen Vvu, Vwv und Vuw, die von den Spannungssensoren 18 bis 20 eingegeben werden, mit dem oberen und dem unteren Schwellenwert, wobei sie die Kombination von Spannungssignalverlaufsmustern, die dem Ergebnis des Vergleichs entsprechen, aus den 18 und 20 auswählt, so dass die kurzgeschlossene Phase und der Zweig identifiziert werden können.
[Modifikation]
21 veranschaulicht das Verfahren zum Identifizieren des Kurzschlussabschnitts entsprechend einer Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Unter Bezugnahme auf 21 sind für die IGBT-Elemente Q3 bis Q8, die die U-Phase 15, die V-Phase 16 und die W-Phase 17 bilden, jeweils Spannungssensoren 21 bis 26 zur Erfassung von Kollektor-Emitter-Spannungen VCE3 bis VCE8 bereitgestellt. Die Spannungssensoren 21 bis 26 erfassen jeweils die Kollektor-Emitter-Spannungen VCE3 bis VCE8 der entsprechenden IGBT-Elemente Q3 bis Q8 und geben die Spannungen an die Kurzschlussabschnittsidentifikationseinheit 38A in der Steuerungseinrichtung 30 aus, was nicht gezeigt ist.
Wenn die Kollektor-Emitter-Spannungen VCE3 bis VCE8 von den Spannungssensoren 21 bis 26 jeweils empfangen werden, bestimmt die Kurzschlussabschnittsidentifikationseinheit 38A, ob jede der Kollektor-Emitter-Spannungen VCE3 bis VCE8 gleich oder höher als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist. Hierbei bestimmt die Kurzschlussabschnittsidentifikationseinheit 38A in Reaktion auf eine Bestimmung, dass eine der Kollektor-Emitter-Spannungen VCE3 bis VCE8 (beispielsweise VCE3) kontinuierlich für eine vorgeschriebene Zeitdauer kleiner als die Schwellenwertspannung bleibt, dass das IGBT-Element (d. h. das IGBT-Element Q3), das der Kollektor-Emitter-Spannung entspricht, kurzgeschlossen ist. Folglich ist es möglich, auch wenn eine Vielzahl von Phasen kurzgeschlossen ist, die kurzgeschlossenen Phasen und die kurzgeschlossenen Zweige auch durch das Verfahren zum Identifizieren eines Kurzschlussabschnitts entsprechend der Modifikation zu identifizieren.
Das Verfahren zum Identifizieren des Kurzschlussabschnitts, das in dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, wird tatsächlich als Ersatz einer „Erfassung eines Kurzschlussabschnitts durch einen Motorstrom" in Schritt S30 in der Abfolge der Motorantriebssteuerung ausgeführt, die in 12 gezeigt ist. Folglich findet, wenn ein Kurzschluss lediglich einer Phase durch das Verfahren zum Identifizieren entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bestimmt wird, die Motorantriebssteuerung gemäß Schritt S06 und nachfolgender statt, so dass das Fahrzeug sicher in der Notlaufbetriebsart fahren kann.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung, wenn ein Umrichterfehler erfasst wird, der kurzgeschlossene Zweig näher identifiziert werden.
[Ausführungsbeispiel 3]
Durch das Verfahren zum Identifizieren des Kurzschlussabschnitts gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 2 ist es möglich, den kurzgeschlossenen Zweig, der nicht nur in einer einzelnen Phase, sondern auch in jeder der Vielzahl von Phasen beinhaltet ist, zu identifizieren. Folglich ist es möglich, auch wenn zwei der drei Phasen kurzgeschlossen sind, den Motorgenerator MG2 kontinuierlich anzutreiben, während der Umrichter 14 vor einer Überhitzung geschützt wird, indem ein Schaltbetrieb der verbleibenden einen normalen Phase in einer Art und Weise veranlasst wird, die nachstehend beschrieben ist.
Nachstehend ist die Antriebssteuerung des Motorgenerators MG2 nach der Erfassung des Kurzschlusses zweier Phasen beschrieben.
22 veranschaulicht die Antriebssteuerung des Motorgenerators MG2.
In 22 sei angenommen, dass der obere Zweig der U-Phase 15 (das IGBT-Element Q3) und der obere Zweig der V-Phase 16 (das IGBT-Element Q5) kurzgeschlossen sind.
Unter Bezugnahme auf 22 wird, wenn die oberen Zweige der U-Phase 15 und der V-Phase 16 beide kurzgeschlossen sind, der untere Zweig der W-Phase 17 (das IGBT-Element Q8), der der entgegengesetzte Zweig zu den kurzgeschlossenen Zweigen ist, geschaltet, um den Motorgenerator MG2 anzutreiben.
Genauer gesagt wird, wenn lediglich der untere Zweig der W-Phase 17 (das IGBT-Element Q8) eingeschaltet wird, wie es in 22 gezeigt ist, die Route des Motorstroms Iu von einer Route Rt3, die sich von der W-Phasen-Spule des Motorgenerators MG2 durch die Diode D7 zu der Leistungszufuhrleitung VL erstreckt, zu einer Route Rt13 geschaltet, die sich von der W-Phasen-Spule durch das IGBT-Element Q8 zu der Massenleitung GL erstreckt. Auf ähnliche Weise wird die Route des Motorstroms Iv von einer Route Rt4, die sich von der W-Phasen-Spule des Motorgenerators MG2 durch die Diode D7 zu der Leistungszufuhrleitung VL erstreckt, zu einer Route Rt13 geschaltet, die sich von der W-Phasen-Spule durch das IGBT-Element Q8 zu der Massenleitung GL erstreckt.
Folglich wird in dem geschlossenen Kreis, der zwischen den oberen Zweigen der U-Phase 15 und der V-Phase 16 sowie der Diode D7 der W-Phase 17 gebildet wird, der Motorstrom Iw verringert, der durch die Diode D7 hindurchgeht.
23 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines Steuerungssignals zur Verwirklichung des Schaltbetriebs des unteren Zweigs der W-Phase 17 als den Zweig, der den oberen Zweigen der U-Phase 15 und der V-Phase 16 gegenüberliegt.
Wie es in 23 gezeigt ist, wird der untere Zweig der W-Phase 17 mit einem vorgeschriebenen Einschaltdauerverhältnis ein-/ausgeschaltet. Wenn der untere Zweig der W-Phase 17 in dieser Art und Weise ein-/ ausgeschaltet wird, wird ein Spannungssignalverlauf mit Rechteckwellen, die zwischen der Leistungszufuhrspannung und der Massenspannung mit einem vorgeschriebenen Einschaltdauerverhältnis umschaltet, bei dem Mittelpunkt der W-Phase 17 erzeugt. Als Ergebnis fließt ein kontinuierlicher Wechselstrom durch den Motorgenerator MG2.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird es, wenn der Motorgenerator MG2 durch den Schaltbetrieb des Zweiges angetrieben wird, der dem kurzgeschlossenen Zweig oder den kurzgeschlossenen Zweigen entgegengesetzt ist, möglich, den Motorgenerator MG2 kontinuierlich anzutreiben, während eine Vergrößerung eines Stroms, der durch die normale Phase hindurchgeht, verhindert wird. Folglich kann das Fahrzeug, das die Antriebsvorrichtung anbringt, sicher in der Notlaufbetriebsart fahren, während der Umrichter 14 gegen ein Überhitzen geschützt ist.
Nachdem das Fahrzeug in das Notlaufbetriebsartfahren eingetreten ist, steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Umrichter 14 zur Sicherstellung einer ausreichenden Fahrentfernung derart, dass der Motorgenerator MG2 mit einem niedrigen Drehmoment und einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird.
Zu dieser Zeit ändert, wenn das Signal DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A empfangen wird, die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 der Steuerungseinrichtung 30 die Trägerfrequenz von einer Trägerfrequenz f1 für den normalen Betrieb zu einer Trägerfrequenz f2 für den Fall einer Umrichterfehlererfassung. Dann erzeugt die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 das Signal DRV2 für eine Schaltsteuerung des entgegengesetzten Zweiges, wie es in 23 gezeigt ist, unter Verwendung des Trägersignals, dessen Trägerfrequenz auf f2 geändert worden ist, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 zu dem IGBT-Element des entgegengesetzten Zweiges ausgibt.
In den 22 und 23 ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem der obere Zweig der U-Phase 15 (das IGBT-Element Q3) und der obere Zweig der V-Phase 16 (das IGBT-Element Q5) kurzgeschlossen sind. Als ein weiteres Beispiel werden, wenn der obere Zweig der U-Phase 15 (das IGBT-Element Q3) und der untere Zweig der V-Phase 16 (das IGBT-Element Q6) kurzgeschlossen sind, der untere Zweig der W-Phase 17 (das IGBT-Element Q8) als der Zweig, der entgegengesetzt zu dem oberen Zweig der U-Phase 15 ist, und der obere Zweig der W-Phase 17 (das IGBT-Element Q7) als der Zweig, der zu dem unteren Zweig der V-Phase 16 (das IGBT-Element Q6) entgegengesetzt ist, geschaltet, um den Motorgenerator MG2 anzutreiben.
24 zeigt ein Flussdiagramm, das die Motorantriebssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 24 gezeigte Flussdiagramm entspricht dem Flussdiagramm gemäß 12, wobei die Fahrzeugstoppsteuerung (Schritt S12), die in Reaktion auf eine Bestimmung in Schritt S05 ausgeführt wird, dass mehr als eine Phase kurzgeschlossen sind, durch Schritte S051 bis S12 zur Ausführung der Motorantriebssteuerung ersetzt ist.
Spezifisch bestimmen unter Bezugnahme auf 24, wenn durch das Signal DE von der Kurzschlussabschnittserfassungseinheit 38A bestimmt wird, dass mehr als eine Phase kurzgeschlossen ist (Nein in Schritt S05), die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 und die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34, ob die Anzahl von kurzgeschlossenen Phasen zwei ist (Schritt S051). Wenn bestimmt wird, dass zwei Phasen kurzgeschlossen sind, wartet die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42, dass die Motordrehzahl MRN2 einen vorgeschriebenen Wert MRN_std oder weniger erreicht (Schritt S06), wobei sie die Kupplung 51 wieder koppelt (Schritt S07). Somit tritt das Fahrzeug in die Notlaufbetriebsart ein, wobei der Motorgenerator MG2 als eine Antriebskraftquelle verwendet wird.
In Reaktion auf die Bestimmung, dass lediglich zwei Phasen kurzgeschlossen sind, ändert die Umrichtersignalumwandlungseinheit 34 die Trägerfrequenz des Trägersignals von der Trägerfrequenz für einen normalen Betrieb zu der Trägerfrequenz für die Zeit der Umrichterfehlererfassung (Schritt S08).
Ferner wird in dem Fahrerraum eine Alarmleuchte eingeschaltet, um den Benutzer zu benachrichtigen, dass das Fahrzeug in die Notlaufbetriebsart eingetreten ist (Schritt S09).
Auf der Grundlage der Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* der Spulen der jeweiligen Phasen von der Motorsteuerungsphasenspannungsberechnungseinheit 32 und des Trägersignals mit der auf fc geänderten Trägerfrequenz erzeugt die Umrichterantriebssignalumwandlungseinheit 34 ein Signal DRV2 für eine Schaltsteuerung des Zweiges der normalen Phase, der zu den kurzgeschlossenen Zweigen entgegengesetzt ist, wobei sie das erzeugte Signal DRV2 an den Umrichter 14 ausgibt (Schritt S10).
Als Ergebnis wird, auch nachdem zwei Phasen des Umrichters 14 kurzgeschlossen sind, die Antriebssteuerung des Motorgenerators MG2 fortgesetzt, und das Fahrzeug fährt sicher in der Notlaufbetriebart (Schritt S11).
Wenn in dem Schritt S051 bestimmt wird, dass alle drei Phasen kurzgeschlossen sind, wird ein Koppeln der Kupplung 51 durch die Leistungsübertragungssteuerungseinheit 42 nicht ausgeführt, und die allgemeine Fahrzeugstoppsteuerung startet (Schritt S12).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung, auch wenn ein Kurzschlussfehler einer Vielzahl von Phasen identifiziert ist, der Zweig, der den identifizierten kurzgeschlossenen Zweigen entgegengesetzt ist, geschaltet, solange zumindest eine Phase normal ist, um einen Antrieb des Motorgenerators fortzusetzen. Somit kann das Fahrzeug sicher in der Notlaufbetriebsart fahren, während ein Fließen eines übermäßigen Stromes zu der normalen Phase verhindert wird. Als Ergebnis können eine Motorsicherheit und eine Ausgangsleistung bei Erfassung einer Fehlfunktion des Umrichters mit einem einfachen und preiswerten Vorrichtungsaufbau sichergestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist es ersichtlich, dass dasselbe lediglich zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als Begrenzung verstanden werden soll, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die Begriffe der beigefügten Patentansprüche interpretiert wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann bei einer Motorantriebsvorrichtung zum Antreiben eines Motors anwendbar sein, der mit einer Antriebswelle eines Fahrzeugs gekoppelt ist.
Zusammenfassung
Wenn ein oberer Zweig einer U-Phase (15) aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallen ist, werden untere Zweige einer V-Phase (16) und einer W-Phase (17) als entgegengesetzte Zweige geschaltet. Wenn lediglich der untere Zweig der V-Phase (16) eingeschaltet wird, wird eine Route eines Motorstroms (Iu) gebildet, die durch ein IGBT-Element (Q6) von einer V-Phasen-Spule hindurchgeht, wobei folglich der Motorstrom (Iu), der zu der kurzgeschlossenen Phase zurückkehrt, sich verkleinert. Ferner wird durch den Schaltbetrieb des Zweiges, der zu dem kurzgeschlossenen Zweig entgegengesetzt ist, ein Wechselstrom in einem Motorgenerator (MG2) erzeugt. Folglich ist es möglich, den Motorgenerator (MG2) kontinuierlich anzutreiben, während eine Vergrößerung des Stroms, der durch die kurzgeschlossene Phase hindurchgeht, verhindert wird, ohne einen neuen Vorrichtungsaufbau hinzuzufügen. Dies stellt ein Fahren des Fahrzeugs in der Notlaufbetriebsart sicher.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-120883 [0007, 0013, 0014]
- JP 9-23501 [0011, 0014]

Claims

Motorantriebsvorrichtung mit einem Drei-Phasen-Wechselstrommotor (MG2); einer Leistungsquelle (B), die in der Lage ist, einen Gleichstrom zu ersten und zweiten Leistungszufuhrleitungen zuzuführen; einer Leistungsumwandlungsvorrichtung (14), die eine Leistungsumwandlung zwischen den ersten und zweiten Leistungsleitungen und dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor (MG2) ausführt; und einer Steuerungseinrichtung (30), die die Leistungsumwandlungsvorrichtung (14) derart steuert, dass eine Ausgabe des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) eine Sollausgabe erreicht; wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung (14) erste bis dritte Schaltungen (15–17) umfasst, die jeweils mit Spulen von ersten bis dritten Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors verbunden sind; jede der ersten bis dritten Schaltungen (15–17) erste und zweite Schaltelemente (Q3–Q8) aufweist, die über einen Verbindungsknoten zu der Spule der jeweiligen Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) in Reihe geschaltet sind; und die Steuerungseinrichtung (30) umfasst: eine Kurzschlusserfassungseinheit (38), die ein aufgrund eines Kurzschlusses ausgefallenes Schaltelement von den ersten bis dritten Schaltungen (15–17) erfasst, und eine Motorantriebssteuerungseinheit (34), die in Reaktion auf eine Erfassung eines kurzgeschlossenen Schaltelements durch die Kurzschlusserfassungseinheit (38) Ströme, die durch die Spulen der jeweiligen Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließen, durch einen Schaltbetrieb zumindest eines Schaltelements steuert, das entgegengesetzt zu dem kurzgeschlossenen Schaltelement angeordnet ist, wobei der Verbindungsknoten dazwischen angeordnet ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Motorantriebssteuerungseinheit (34) in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements der ersten Schaltung Ströme, die durch die Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließen, durch einen Schaltbetrieb des zweiten Schaltelements der zweiten und der dritten Schaltung steuert.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kurzschlusserfassungseinheit (38) das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Amplitude von Strömen erfasst, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließen.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kurzschlusserfassungseinheit (38) in Reaktion darauf, dass ein Strom, der durch die Spule der ersten Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließt, versetzt ist, wobei eine Amplitude eines stabilen Betriebs des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) in einer Richtung einer ersten Polarität überschritten wird, bestimmt, dass das erste Schaltelement der ersten Schaltung kurzgeschlossen ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Motorantriebssteuerungseinheit (34) in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements sowohl der ersten als auch der zweiten Schaltung Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließen, durch einen Schaltbetrieb des zweiten Schaltelements der dritten Schaltung steuert.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Motorantriebssteuerungseinheit (34) in Reaktion auf eine Erfassung eines Kurzschlussfehlers des ersten Schaltelements der ersten Schaltung und des zweiten Schaltelements der zweiten Schaltung Ströme, die durch Spulen jeweiliger Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) fließen, durch einen Schaltbetrieb des ersten und des zweiten Schaltelements der dritten Schaltung steuert.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 und 6, wobei die Kurzschlusserfassungseinheit (38) das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Amplitude einer Zwischenphasenspannung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (MG2) erfasst.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kurzschlusserfassungseinheit (38) vorgeschriebene obere und untere Schwellenwerte hält, die im Voraus auf der Grundlage der Amplitude der Zwischenphasenspannung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors in dem stabilen Betriebszustand gesetzt werden, und das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen der Amplitude der Zwischenphasenspannung des Dreiphasen-Wechselstrommotors (MG2) und den oberen und unteren Schwellenwerten erfasst.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 und 6, wobei die Kurzschlusserfassungseinheit (38) das kurzgeschlossene Schaltelement auf der Grundlage einer Spannung zwischen Anschlüssen der ersten und zweiten Schaltelemente erfasst, die jede der ersten bis dritten Schaltungen bilden.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drei-Phasen-Wechselstrommotor (MG2) an eine Antriebswelle eines Fahrzeugs gekoppelt ist.