DE112009000114T5

DE112009000114T5 - Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine und Fahrzeugantriebssystem mit demselben

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Publication number: DE112009000114T5
Application number: DE112009000114T
Authority: DE
Inventors: Takashi Anjo-shi Yoshida; Subrata Anjo-shi Saha; Daisuke Anjo-shi Ogino; Jin Anjo-shi Izawa; Kazuo Anjo-shi Aoki
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: JP2010041741A; US20100026222A1; WO2010013534A1; DE112009000114B4; CN101919157A; US8373367B2; JP5019133B2; CN101919157B

Abstract

Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine mit einer dynamoelektrischen Maschine und einem Wechselrichter, der zwischen einer Batterie und der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist und der einen durch die dynamoelektrische Maschine fließenden Strom steuert, bei dem eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschine von dem Wechselrichter gesteuert werden, wobei das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine aufweist:
ein Batterieleistungsherleitungsmittel zum Herleiten einer von der Batterie zu liefernden Batterieleistung, wenn die dynamoelektrische Maschine bei der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment betrieben wird,
ein Grenzleistungsbestimmungsmittel zum variablen Bestimmen einer Grenzleistung, die ein maximal zulässiger Wert der Batterieleistung ist, entsprechend einer Batteriespannung, und
ein Drehmomentbegrenzungsmittel zum Begrenzen des Drehmoments der dynamoelektrischen Maschine derart, dass die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel hergeleitete Batterieleistung nicht die Grenzleistung übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine zum Steuern eines Motors und eines Generators und auf ein Fahrzeugantriebssystem mit dem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine.
HINTERGRUNDTECHNIK
In den vergangenen Jahren haben Hybridfahrzeuge mit sowohl einem Motor als auch einer dynamoelektrischen Maschine (einem Motor oder einem Generator) als Antriebsquellen aufgrund der Sorgen um die Umwelt und den Energieverbrauch die Aufmerksamkeit auf sich gelenkt. Bei dieser Art von Hybridfahrzeug ist die dynamoelektrische Maschine mit einer Batterie zum Liefern von elektrischer Energie zu der dynamoelektrischen Maschine verbunden und ein zu der dynamoelektrischen Maschine fließender Strom wird von einem zwischen der dynamoelektrischen Maschine und der Batterie angeordneten Wechselrichter gesteuert. Hier können, wenn ein zu hoher Strom aus der Batterie zu dem Wechselrichter gezogen wird, Probleme, wie beispielsweise eine Abnahme der Haltbarkeit der Batterie und ein Schaden an einer Schaltvorrichtung oder dergleichen, auftreten und daher ist manchmal ein Drehmoment der dynamoelektrischen Maschine unter festen Bedingungen begrenzt.
Das Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise, dass ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine eine dynamoelektrische Maschine und einen Wechselrichter, der zwischen einer Batterie und der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist und einen durch die dynamoelektrische Maschine fließenden Strom steuert, aufweist und bei dem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschine von dem Wechselrichter gesteuert werden. Bei diesem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine wird eine Grenzleistung einer vorbestimmten Größe (mit einem festen Wert) festgelegt. Das Steuerungssystem einer dynamoelektri schen Maschine schätzt eine Batterieleistung aus einer Summe einer von der dynamoelektrischen Maschine verbrauchten Energie, wenn sie bei der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment arbeitet, und einer Änderungsrate einer gespeicherten Energie eines Glättungskondensators, der einer den Wechselrichter bildenden Schaltung angehängt ist. Das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine begrenzt dann einen sich auf die dynamoelektrische Maschine beziehenden Drehmomentbefehl zum Sicherstellen, dass die geschätzte Batterieleistung nicht die vorbestimmte Grenzleistung übersteigt. Daher kann eine Situation verhindert werden, bei der ein zu hoher Strom aus der Batterie gezogen wird, während eine Änderung der gespeicherten Energie des Glättungskondensators berücksichtigt wird.
[Dokument des verwandten Standes der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2005-210779

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine kann die Batterieleistung auf die oder unterhalb der vorbestimmten Grenzleistung begrenzt werden. Die Grenzleistung ist jedoch bei einem konstanten Wert festgelegt und daher wird in einem Zustand, in dem eine Leerlaufspannung (eine Batteriespannung, wenn der Batteriestrom Null ist) der mit dem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine verbundenen Batterie abnimmt, beispielsweise wenn das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine in einer extrem niedrigen Temperaturumgebung angeordnet ist oder ein innerer Widerstand aufgrund einer Verschlechterung der Batterie zunimmt, selbst innerhalb der Grenzleistung zum Sicherstellen einer Batterieleistung einer festen Größe ein zu hoher Strom aus der Batterie gezogen. In diesem Fall kann die Batterie oder eine Schaltvorrichtung nicht geeignet geschützt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Problems gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine anzugeben, mit dem eine Batterie und eine Schaltvorrichtung in geeigneter Weise geschützt werden können, selbst wenn eine Batteriespannung abnimmt.
Zum Lösen dieser Aufgabe weist ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer dynamoelektrischen Maschine und einem Wechselrichter, der zwischen einer Batterie und der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist und der einen durch die dynamoelektrischen Maschine fließenden Strom steuert, wobei eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschine von dem Wechselrichter gesteuert werden, einen charakteristischen Aufbau auf, der umfasst: ein Batterieleistungsherleitungsmittel zum Herleiten einer von der Batterie zu liefernden Batterieleistung, wenn die dynamoelektrische Maschine bei der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment betrieben wird, ein Grenzleistungsbestimmungsmittel zum variablen Bestimmen einer Grenzleistung, die ein maximal zulässiger Wert der Batterieleistung ist, entsprechend einer Batteriespannung, und ein Drehmomentbegrenzungsmittel zum Begrenzen des Drehmoments der dynamoelektrischen Maschine derart, dass die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel hergeleitete Batterieleistung nicht die Grenzleistung übersteigt.
Man beachte, dass in dieser Anmeldung der Ausdruck „dynamoelektrische Maschine” als ein Konzept verwendet wird, das einen Motor, einen Generator und gegebenenfalls einen Motor/Generator umfasst, der sowohl als ein Motor als auch als ein Generator funktioniert. Ferner wird, sofern nicht anders angegeben, in dieser Beschreibung der Ausdruck „dynamoelektrische Maschine” als ein umfangreiches Konzept verwendet, das eine oder beide einer ersten dynamoelektrischen Maschine und einer zweiten dynamoelektrischen Maschine bezeichnet.
Bei dem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine, bei dem die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment einer dynamoelektrischen Maschine von einem Wechselrichter gesteuert werden, wird ein Batteriestrom zu hoch, um eine Batterieleistung einer festen Größe sicherzustellen, wenn die Batteriespannung einer mit dem Wechselrichter verbundenen Batterie abnimmt. Durch Verwenden des oben beschriebenen, charakteristischen Aufbaus derart, dass das Grenzleistungsbestimmungsmittel die Grenzleistung entsprechend der Batteriespannung variabel bestimmt, kann jedoch die Grenzleistung derart bestimmt werden, dass der Batteriestrom nicht zu hoch wird, selbst wenn die Batteriespannung abnimmt. Es ist daher möglich, Situationen zu verhindern, in denen ein zu hoher Strom aus der Batterie gezogen wird, selbst wenn die Batteriespannung abnimmt. Deshalb kann ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine angegeben werden, mit dem eine Batterie und eine Schaltvorrichtung geeignet geschützt werden können.
Hier wird es bevorzugt, dass das Grenzleistungsbestimmungsmittel die kleinere einer ersten Grenzleistung, die bei einem festen Wert ungeachtet der Batteriespannung festgelegt ist, und einer zweiten Grenzleistung, die derart festgelegt ist, dass ein Batteriestrom kleiner als ein vorbestimmter Überstromschwellwert bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, als die Grenzleistung bestimmt.
Gemäß diesem Aufbau kann die Grenzleistung innerhalb eines breiten Bereichs, der der Batteriespannung entspricht, geeignet bestimmt werden. Beispielsweise kann, wenn eine Leerlaufspannung (die Batteriespannung, wenn der Batteriestrom Null ist) der Batterie innerhalb eines vorbestimmten normalen Bereichs ist, die Grenzleistung durch Festlegen der ersten Grenzleistung (die der vorbestimmten Grenzleistung entspricht, wie sie bei dem verwandten Stand der Technik verwendet wird), die einen festen Wert ungeachtet der Batteriespannung einnimmt, geeignet bestimmt werden. Ferner kann, wenn die Leerlaufspannung der Batterie so abnimmt, dass sie aus dem normalen Bereich fällt, die Grenzleistung durch Festlegen der zweiten Grenzleistung, die derart festgelegt wird, dass der Batteriestrom kleiner als der vorbestimmte Überstromschwellwert bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, geeignet bestimmt werden. Auf diese Weise können die Batterie und die Schaltvorrichtung geeignet innerhalb eines breiten Bereichs, der der Batteriespannung entspricht, geschützt werden.
Ferner wird es bevorzugt, dass die zweite Grenzleistung auf der Basis eines integrierten Werts des Überstromschwellwerts und der Batteriespannung festgelegt wird.
Gemäß diesem Aufbau kann die zweite Grenzleistung durch Verwenden des Überstromschwellwerts als ein Bezugswert geeignet festgelegt werden.
Ferner wird es bevorzugt, dass die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung durch vorab Subtrahieren eines Werts festgelegt werden, der einer Steuerungsverzögerungsleistung entspricht, die eine von einer Steuerungsverzögerung relativ zu der dynamoelektrischen Maschine verursachte Zunahme der Batterieleistung ist.
Wenn eine tatsächliche Steuerung an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführt wird, ist eine leichte Steuerungsverzögerung mit derzeitiger Technologie unvermeidbar. Daher steigt die Batterieleistung weiter von dem Zeitpunkt, zu dem die Drehmomentbegrenzung vorgese hen wird, bis zu dem Zeitpunkt an, zu dem die Batterieleistung tatsächlich begrenzt wird. Durch Verwenden des oben beschriebenen Aufbaus derart, dass die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung durch vorab Subtrahieren eines der Steuerungsverzögerungsleistung entsprechenden Werts festgelegt werden, kann jedoch die von der Steuerungsverzögerung erzeugte Zunahme der Batterieleistung, aufgefangen werden, wodurch ein Überstrom verhindert wird.
Ferner wird es bevorzugt, dass das Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel zum Herleiten einer Änderungsrate der Batterieleistung vorgesehen wird, und während einer schnellen Änderung, bei der die von dem Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel hergeleitete Änderungsrate der Batterieleistung größer als ein vorbestimmter Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung ist, eine zweite Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die zweite Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird.
Während einer schnellen Änderung, bei der die Änderungsrate der Batterieleistung größer als der Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung ist, ist eine Zunahme der Batterieleistung, die von einer Verzögerung der an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführten Steuerung verursacht wird, größer als eine normale Zunahme. Durch Verwenden des obigen Aufbaus derart, dass, wenn eine schnelle Änderung auftritt, die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung mit einem kleineren Wert als die zweite Grenzleistung anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird, kann jedoch eine von der Steuerungsverzögerung erzeugte Zunahme der Batterieleistung aufgefangen werden, wenn die Batteriespannung abnimmt, selbst falls die Zunahme größer als eine normale Zunahme ist, und als eine Folge kann ein Überstrom verhindert werden.
Ferner wird es bevorzugt, dass das Drehzahländerungsratenherleitungsmittel zum Herleiten einer Änderungsrate der Drehzahl der dynamoelektrischen Maschine vorgesehen wird, und während einer schnellen Änderung, bei der die von dem Drehzahländerungsratenherleitungsmittel hergeleitete Drehzahländerungsrate größer als ein Schwellwert der schnellen Änderung der Drehzahl ist, eine zweite Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die zweite Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird.
Während einer schnellen Änderung, bei der die Änderungsrate der Drehzahl größer als der Schwellwert der schnellen Änderung der Drehzahl ist, ist die von einer Verzögerung bei der an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführten Steuerung verursachte Zunahme der Batterieleistung größer als die normale Zunahme. Durch Verwenden des obigen Aufbaus derart, dass, wenn eine schnelle Änderung auftritt, die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung mit einem kleineren Wert als die zweite Leistung anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird, kann jedoch eine von einer Steuerungsverzögerung erzeugte Zunahme der Batterieleistung aufgefangen werden, wenn die Batteriespannung abnimmt, selbst falls die Zunahme größer als eine normale Zunahme ist. Als eine Folge kann ein Überstrom verhindert werden.
Ferner wird es bevorzugt, dass während der schnellen Änderung eine erste Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die erste Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der ersten Grenzleistung festgelegt wird.
Gemäß diesem Aufbau kann eine von einer Steuerungsverzögerung erzeugte Zunahme der Batterieleistung nicht nur aufgefangen werden, wenn die Batteriespannung abnimmt, sondern auch wenn die Batteriespannung innerhalb eines normalen Bereichs ist, selbst falls die Zunahme größer als eine normale Zunahme ist. Als eine Folge kann Überstrom verhindert werden.
Ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen charakteristischen Aufbau auf, der das zuvor beschriebene Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine, eine erste dynamoelektrische Maschine und eine zweite dynamoelektrische Maschine, die als die dynamoelektrische Maschine dienen, und einen Leistungsübertragungsmechanismus zum Verteilen einer von einer anderen Antriebsquelle als die erste dynamoelektrische Maschine und die zweite dynamoelektrische Maschine erzeugten Antriebskraft aufweist, bei dem ein Teil der von dem Leistungsübertragungsmechanismus verteilten Antriebskraft auf ein Fahrzeugrad übertragen wird, ein anderer Teil der von dem Leistungsübertragungsmechanismus verteilten Antriebskraft auf die erste dynamoelektrische Maschine übertragen wird, und eine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine erzeugte Antriebskraft auf das Fahrzeugrad übertragen wird.
Dieser charakteristische Aufbau kann ein Fahrzeugantriebssystem realisieren, das ein Paar dynamoelektrischer Maschinen und eine andere Antriebsquelle als das Paar dynamoelektri scher Maschinen aufweist und das eine so genannte geteilte Leistungsübertragung durchführt, was die Vorteile des zuvor beschriebenen Steuerungssystems einer dynamoelektrischen Maschine zeigt. Ferner kann das Fahrzeugantriebssystem in einer Weise derart realisiert werden, dass das Paar dynamoelektrischer Maschinen zum Erfüllen einer Drehzahl und eines erforderlichen Drehmoments, die von den dynamoelektrischen Maschinen angefordert werden, arbeitet.
Hier wird es bevorzugt, dass der Leistungsübertragungsmechanismus einen Planetengetriebemechanismus mit einem in der Reihenfolge der Drehzahl ersten Drehelement, einem zweiten Drehelement und einem dritten Drehelement aufweist, bei dem die erste dynamoelektrische Maschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist, die andere Antriebsquelle als die dynamoelektrische Maschine mit dem zweiten Drehelement verbunden ist, und die zweite dynamoelektrische Maschine und das dritte Drehelement mit dem Fahrzeugrad verbunden sind.
Man beachte, dass in dieser Anmeldung der Ausdruck „Verbindung” als ein Konzept verwendet wird, das nicht nur eine direkte Verbindung zwischen Bauteilen umfasst, sondern auch eine indirekte Verbindung zwischen den Bauteilen über ein oder mehrere Bauteile.
Gemäß diesem Aufbau kann ein Fahrzeugantriebssystem realisiert werden, das eine geteilte Leistungsübertragung unter Verwendung eines einzigen Planetengetriebemechanismus durchführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1. ist eine schematische Ansicht, die ein Antriebssystem eines Fahrzeugantriebssystems zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine des Fahrzeugantriebssystems zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die das gesamte Fahrzeugantriebssystem zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Kennfeld eines Verstärkungswandlerverlusts zeigt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zum Bestimmen einer Grenzleistung verwendet wird.
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Grenzleistung und den Batteriekennlinien zeigt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf des Drehmomentbegrenzungsverfahrens zeigt.
8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzung zeigt, wenn eine Batteriespannung niedrig ist.
9 ist ein Zeitdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzung zeigt, wenn die Batteriespannung hoch ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform eines Steuerungssystems einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine ist in einem Fahrzeugantriebssystem 200 eingebaut und führt eine Betriebssteuerung an dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 durch, die in dem Fahrzeugantriebssystem 200 vorgesehen sind. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Antriebssystem des Fahrzeugantriebssystems 200 zeigt. 2 ist eine schematische Ansicht, die das Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine des Fahrzeugantriebssystems 200 zeigt. 3 ist eine schematische Ansicht, die das gesamte Fahrzeugantriebssystem 200 zeigt. Man beachte, dass in 3 Pfeile mit durchgezogenen Linien Übertragungswege verschiedener Arten von Informationen bezeichnen, doppelte, durchgezogene Linien einen Übertragungsweg einer Antriebskraft bezeichnen und doppelte, unterbrochene Linien einen Leistungsübertragungsweg bezeichnen. 4 ist eine Ansicht, die ein Kennfeld eines Verstärkungswandlerverlusts zeigt. 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zum Bestimmen einer Grenzleistung verwendet wird. 6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Grenzleistung und den Batteriekennlinien zeigt.
1. Antriebssystem
Wie in 1 und 3 gezeigt ist, ist ein Fahrzeug mit einem Motor E, der ein Verbrennungsmotor ist, und einem Paar dynamoelektrischer Maschinen MG1, MG2 versehen. Das Fahrzeugantriebssystem 200 ist ein so genanntes Hybridsystem, bei dem eine Hybridantriebsvorrichtung 1 zwischen dem Motor E und den Fahrzeugrädern W vorgesehen ist. Verschiedene gut bekannte Bauarten von Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor, können als der Motor E verwendet werden. Wie nachstehend beschrieben wird, arbeiten die dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 jeweils als ein Motor und als ein Generator. Daher können in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen MG1, MG2 weggelassen werden, wenn kein besonderer Bedarf an der Identifizierung der dynamoelektrischen Maschinen besteht. Das Fahrzeug kann bei Erhalt einer von dem Motor E oder der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine übertragenen Antriebskraft in die Lage versetzt werden, zu fahren. Ferner wird wenigstens ein Teil der von dem Motor E erzeugten Antriebskraft in der als ein Generator arbeitenden dynamoelektrischen Maschine in elektrische Energie gewandelt und zum Aufladen einer Batterie B oder zum Antreiben der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine verwendet. Außerdem erzeugt während eines Bremsens die dynamoelektrische Maschine Energie, die eine Bremskraft verwendet, und die erzeugte Energie kann zum Wiederaufladen der Batterie B verwendet werden.
Eine Eingangswelle I der Hybridantriebsvorrichtung 1 ist mit einer Ausgangsdrehwelle, wie beispielsweise einer Kurbelwelle, des Motors E verbunden. Man beachte, dass die Eingangswelle I vorzugsweise über einen Dämpfer, eine Kupplung usw. mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E verbunden ist. Eine Ausgabe der Hybridantriebsvorrichtung 1 wird über eine Differenzialvorrichtung D usw. auf die Fahrzeugräder W übertragen. Ferner ist die Eingangswelle I mit einem Träger ca eines Leistungsübertragungsmechanismus P verbunden und eine über die Differenzialvorrichtung D mit den Fahrzeugrädern W verbundene Zwischenwelle M ist mit einem Hohlrad r verbunden.
Die erste dynamoelektrische Maschine MG1 weist einen Stator St1 und einen Rotor Ro1 auf, der auf einer radial inneren Seite des Stators St1 drehbar gelagert ist. Der Rotor Ro1 der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 ist mit einem Sonnenrad s des Leistungsübertragungsmechanismus P so verbunden, dass er damit integral dreht. Ferner weist die zweite dy namoelektrische Maschine MG2 einen Stator St2 und einen Rotor Ro2 auf, der auf einer radial inneren Seite des Stators St2 drehbar gelagert ist. Der Rotor Ro2 der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 ist mit einem Ausgangsrad O so verbunden, dass er damit integral dreht, und ist auch mit einer Eingangsseite der Differenzialvorrichtung D verbunden. Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, sind die erste dynamoelektrische Maschine MG1 und die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 über einen Wechselrichter In mit der Batterie B elektrisch verbunden. Der Wechselrichter In ist strukturiert, dass er durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt wird. Die erste dynamoelektrische Maschine MG1 und die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 sind beide geeignet, als ein Motor, der bei Erhalt einer Zufuhr an elektrischer Energie eine Bewegungsenergie erzeugt, und als ein Generator, der bei Erhalt einer Zufuhr an Bewegungsenergie elektrische Energie erzeugt, zu funktionieren.
Bei einem Aufbaubeispiel dieser Ausführungsform funktioniert die erste dynamoelektrische Maschine MG1 hauptsächlich als ein Generator, der eine Energieerzeugung unter Verwendung einer Antriebskrafteingabe über das Sonnenrad s des Leistungsübertragungsmechanismus P durchführt, und Energie zum Aufladen der Batterie B oder zum Antreiben der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 liefert. Man beachte jedoch, dass, wenn das Fahrzeug bei einer hohen Geschwindigkeit oder dergleichen fährt, die erste dynamoelektrische Maschine MG1 als ein Motor funktionieren kann. Währenddessen funktioniert die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 hauptsächlich als ein Motor zum Unterstützen einer Antriebskraft zum Bewirken, dass das Fahrzeug fährt. Ferner funktioniert, wenn das Fahrzeug verzögert oder dergleichen, die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 als ein Generator zum Wiedergewinnen einer Trägheitskraft des Fahrzeugs als elektrische Energie. Die erste dynamoelektrische Maschine MG1 und die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 werden entsprechend Steuerbefehlen von einer Steuerungsvorrichtung ECU betrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Leistungsübertragungsmechanismus P von einem Planetengetriebemechanismus der Einzelplanetenbauart gebildet, der koaxial zu der Eingangswelle I angeordnet ist. Genauer weist der Leistungsübertragungsmechanismus P als Drehelemente den Träger ca zum Tragen mehrerer Zahnräder, das Sonnenrad s und das Hohlrad r auf, die mit den entsprechenden Zahnrädern kämmen. Das Sonnenrad s, das als ein erstes Drehelement dient, ist mit dem Rotor Ro1 der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 so verbunden, dass es damit integral dreht. Der Träger ca, der als ein zweites Drehelement dient, ist mit der Eingangswelle I verbunden, die mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E so verbunden ist, dass sie damit integral dreht. Das Hohlrad r, das als ein drittes Drehelement dient, ist mit der Zwischenwelle M so verbunden, dass es damit integral dreht, und ist über die Zwischenwelle M mit der Differenzialvorrichtung D verbunden. Bei diesem Leistungsübertragungsmechanismus P sind drei Drehelemente vorgesehen, nämlich in der Reihenfolge der Drehzahl das Sonnenrad s (das erste Drehelement), der Träger ca (das zweite Drehelement) und das Hohlrad (das dritte Drehelement). Hier kann der Ausdruck „in der Reihenfolge der Drehzahl” entweder eine absteigende Reihenfolge der Drehzahl oder eine zunehmende Reihenfolge der Drehzahl angeben und in Abhängigkeit von dem Drehzustand des Leistungsübertragungsmechanismus P ist eine von beiden Reihenfolgen möglich.
Bei dem in 1 gezeigten Aufbau ist die erste dynamoelektrische Maschine MG1 mit dem Sonnenrad s verbunden, das als das erste Drehelement dient, und der Motor E, das heißt die andere Antriebsquelle als die dynamoelektrischen Maschinen MG1 und MG2, ist mit dem Träger ca verbunden, der als das zweite Drehelement dient Die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 und das Hohlrad r, das als das dritte Drehelement dient, sind über die Differenzialvorrichtung D mit den Fahrzeugrädern W verbunden (siehe 3). Jedoch ist das Antriebssystem nicht auf diesen Aufbau eingeschränkt. Die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 kann direkt mit der Differenzialvorrichtung D verbunden sein oder kann mit dem dritten Drehelement oder einem anderen Antriebsübertragungselement verbunden sein und über das Drehelement oder das Antriebsübertragungselement mit der Differenzialvorrichtung D verbunden sein.
2. Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine
2 ist ein Blockdiagramm, das in einer Musterform den Aufbau eines Steuerungssystems einer dynamoelektrischen Maschine mit dem Wechselrichter In als einen Kern zeigt. Das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine weist die Batterie B, die dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 und den Wechselrichter In auf, der zwischen der Batterie B und den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 angeordnet ist. Ferner weist der Wechselrichter In eine Spannungswandlereinheit 4 und eine Frequenzwandlereinheit 5 in Reihe von der Seite der Batterie B auf. Bei dieser Ausführungsform sind, wie in 2 gezeigt, Frequenzwandlereinheiten 5a, 5b für das Paar dynamoelektrischer Maschinen MG1 bzw. MG2 als die Frequenzwandlereinheit 5 vorgesehen. Stromsensoren (ein Stromsensor Se7 der ersten dynamoelektrischen Maschine, ein Stromsensor Se8 der zweiten dynamoelektrischen Ma schine) zum Messen von Strömen, die durch die dynamoelektrischen Maschinen fließen, sind zwischen der Frequenzwandlereinheit 5 und der entsprechenden dynamoelektrischen Maschine MG1, MG2 vorgesehen. Man beachte, dass bei diesem Beispiel alle drei Phasen des Stroms gemessen werden, aber da die drei Phasen in einem Gleichgewichtszustand sind und eine Gesamtsumme eines Momentanwerts Null ist, können nur zwei Phasen des Stroms gemessen werden und die übrige Phase des Stroms kann in der Steuerungsvorrichtung ECU berechnet werden. Die Batterie B ist zum Liefern von Energie an die dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 und zum Speichern von den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 empfangener Energie geeignet.
Die Spannungswandlereinheit 4 wird von einer Drosselspule 4a, einem Filterkondensator 4b und einem Paar aus oberer/unterer Schaltvorrichtung 4c, 4d gebildet. IGBTs (bipolare Transistoren mit isoliertem Gate) oder MOSFETs (Metalloxid-Feldeffekt-Transistoren) werden bevorzugt als die Schaltvorrichtungen 4c, 4d verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem IGBTs verwendet werden.
Eine Source-Elektrode der Schaltvorrichtung 4c der oberen Stufe der Spannungswandlereinheit 4 ist mit einer Drain-Elektrode der Schaltvorrichtung 4d der unteren Stufe verbunden und über die Drosselspule 4a mit einer positiven Seite der Batterie B verbunden. Eine Drain-Elektrode der Schaltvorrichtung 4c der oberen Stufe ist mit einer positiven Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5 verbunden. Eine Source-Elektrode der Schaltvorrichtung 4d der unteren Stufe ist mit einer negativen Seite (Erde) der Batterie B verbunden. Eine negative Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5 ist auch geerdet und daher ist die Source-Elektrode der Schaltvorrichtung 4d der unteren Stufe mit der negativen Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5 verbunden.
Gate-Elektroden der Schaltvorrichtung 4c der oberen Stufe und der Schaltvorrichtung 4d der unteren Stufe sind mit einer Treiberschaltung 7 verbunden. Die Schaltvorrichtungen 4c, 4d werden von der Treiberschaltung 7 auf der Basis einer angeforderten Spannung PWM-gesteuert, die eine Spannungsbefehlausgabe von dem Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine ist, das nachstehend zu beschreiben ist, so dass eine Spannungsausgabe von der Batterie B verstärkt wird und die verstärkte Spannung der Frequenzwandlereinheit 5 zugeführt wird. Bei Erhalt von Energie von den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 ver stärken andererseits die Schaltvorrichtungen 4c, 4d eine Spannungsausgabe der Frequenzwandlereinheit 5 und führen die verstärkte Spannung der Batterie B zu.
Die Frequenzwandlereinheit 5 wird von einer Brückenschaltung gebildet. Zwei Schaltvorrichtungen sind in Reihe zwischen der positiven Eingangsseite und der negativen Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5 verbunden, dass sie eine Reihenschaltung bilden, und drei Sätze der Reihenschaltungen, die auf diese Weise gebildet sind, sind parallel miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird eine Brückenschaltung derart gebildet, dass ein Satz Serienschaltungen jeder der U-Phase, V-Phase und W-Phase der Statorspulen in jeder dynamoelektrischen Maschine MG1, MG2 entspricht. In 2
gibt das Bezugszeichen 8a eine U-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der oberen Stufe an,
gibt das Bezugszeichen 8b eine V-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der oberen Stufe an,
gibt das Bezugszeichen 8c eine W-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der oberen Stufe an,
gibt das Bezugszeichen 8d eine U-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der unteren Stufe an,
gibt das Bezugszeichen 8e eine V-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der unteren Stufe an, und
gibt das Bezugszeichen 8f eine W-Phasen-Schaltvorrichtung auf der Seite der unteren Stufe an. Man beachte, dass IGBTs oder MOSFETs bevorzugt als die Schaltvorrichtungen 8a bis 8f der Frequenzwandlereinheit 5 verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem IGBTs verwendet werden.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Drain-Elektroden der Schaltvorrichtung 8a, 8b, 8c auf der Seite der oberen Stufe jeder Phase mit einer positiven Ausgangsseite der Spannungswandlereinheit 4 (der positiven Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5) verbunden und ihre Source-Elektroden sind mit den Drain-Elektroden der Schaltvorrichtungen 8d, 8e, 8f auf der Seite der unteren Stufe jeder Phase verbunden. Ferner sind die Source-Elektroden der Schaltvorrichtungen 8d, 8e, 8f auf der Seite der unteren Stufe jeder Phase mit einer negativen Ausgangsseite der Spannungswandlereinheit 4 (der negativen Eingangsseite der Frequenzwandlereinheit 5) verbunden oder mit anderen Worten der negativen Seite (Erde) der Batterie B.
Die Gate-Elektroden der entsprechenden Schaltvorrichtungen 8a bis 8f sind mit der Treiberschaltung 7 verbunden und einer individuellen Schaltsteuerung unterzogen.
Zwischenstellen (Verbindungsstellen der Schaltvorrichtung) 9u, 9v, 9w der Reihenschaltungen, die von den entsprechenden Phasenpaaren der Schaltvorrichtung (8a, 8d), (8b, 8e), (8c, 8f) gebildet sind, sind jeweils mit U-Phasen-, V-Phasen-, W-Phasen-Statorwicklungen der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 verbunden. Antriebsströme, die den Wicklungen zugeführt werden, werden von den Stromsensoren Se7, Se8 erfasst. Die von den Stromsensoren Se7, Se8 ausgegebenen Erfassungswerte werden über die Treiberschaltung 7 an die Steuerungsvorrichtung ECU übertragen und bei einer Regelung verwendet.
Die Treiberschaltung 7 führt den entsprechenden dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 einen Drei-Phasen-Wechselstromantriebsstrom zu durch PWM-Steuern der Schaltvorrichtungen 8a bis 8f auf der Basis einer angeforderten Drehzahl und einer angeforderten Drehmomentausgabe des Steuerungsmittels 14 der dynamoelektrischen Maschine, das nachstehend zu beschreiben ist. Entsprechend werden die dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 entsprechend der angeforderten Drehzahl und des angeforderten Drehmoments (eines Grenzdrehmoments, wenn die Drehmomentbegrenzung realisiert wird) mit Energie versorgt. Wenn die dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 als Generatoren derart arbeiten, dass Energie von den dynamoelektrischen Maschinen empfangen wird, steuert die Treiberschaltung 7 die Frequenzwandlereinheit 5 zum Wandeln eines Wechselstroms einer vorbestimmten Frequenz in einen Gleichstrom.
Wie in Musterform in 3 gezeigt ist, weist der Wechselrichter In einen Wärmetauscher 9 zum Kühlen der Schaltvorrichtungen 4c, 4d, 8a bis 8f auf, die Wärme erzeugen, wenn sie elektrifiziert werden, was zu einem Anstieg der Temperatur führt. Die Schaltvorrichtung 8a (die anderen Schaltvorrichtungen sind in der Zeichnung nicht gezeigt) ist an einer Außenseite des Wärmetauschers 9 angebracht und befestigt und ein Kühlwasserkanal 9a, durch den Kühlwasser fließt, das als Kühlmittel dient, ist in dem Inneren des Wärmetauschers 9 ausgebildet. Ein Ende und das andere Ende eines Kühlwasserkreiskanals 10 sind mit einem Einlass und einem Auslass des Kühlwasserkanals 9a derart verbunden, dass die Temperatur des Kühlwassers mit hoher Temperatur, das von dem Wärmetauscher 9 zugeführt wird, in dem Kühlwasserkreiskanal 10 gesenkt wird und das gekühlte Kühlwasser dem Wärmetauscher 9 zugeführt wird.
3. Fahrzeugantriebssystem
Das gesamte Fahrzeugantriebssystem 200 gemäß dieser Anmeldung wird nachstehend auf der Basis der 3 beschrieben, die sich auf die Steuerungsvorrichtung ECU konzentriert, die den Kern des Systems bildet.
Wie in 3 gezeigt ist, führt die Steuerungsvorrichtung ECU eine Betriebssteuerung an dem Motor E, der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1, der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 usw. unter Verwendung von Informationen durch, die von den Sensoren Se1 bis Se9 erhalten werden, die in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs vorgesehen sind. Es wird hier davon ausgegangen, dass die Betriebssteuerung der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 und der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 über den oben beschriebenen Wechselrichter In ausgeführt wird.
Bei diesem Beispiel sind ein Drehzahlsensor Se1 der ersten dynamoelektrischen Maschine, ein Drehzahlsensor Se2 der zweiten dynamoelektrischen Maschine, ein Motordrehzahlsensor Se3, ein Batteriezustandserfassungssensor Se4, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5, ein Beschleunigungsbetriebserfassungssensor Se6, der Stromsensor Se7 der ersten dynamoelektrischen Maschine, der Stromsensor Se8 der zweiten dynamoelektrischen Maschine und ein Kühlwassertemperatursensor Se9 als die Sensoren vorgesehen.
Der Drehzahlsensor Se1 der ersten dynamoelektrischen Maschine ist ein Sensor zum Erfassen einer Drehzahl des Rotors Ro1 der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1. Der Drehzahlsensor Se2 der zweiten dynamoelektrischen Maschine ist ein Sensor zum Erfassen einer Drehzahl des Rotors Ro2 der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2. Der Motordrehzahlsensor Se3 ist ein Sensor zum Erfassen einer Drehzahl der Ausgangsdrehwelle des Motors E. Bei diesem Beispiel dreht die Eingangswelle I integral mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E und daher stimmt die von dem Motordrehzahlsensor Se3 erfasste Drehzahl des Motors E mit einer Drehzahl der Eingangswelle I überein. Der Batteriezustandserfassungssensor Se4 ist ein Sensor zum Erfassen eines Ladungszustands der Batterie B, eines Stroms (Batteriestroms), der durch die Batterie fließt, einer Spannung (Batteriespannung) der Batterie usw. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 ist ein Sensor zum Erfassen einer Drehzahl einer Eingangswelle (nicht gezeigt) der Differenzialvorrichtung D, um die Fahrzeuggeschwindig keit zu erfassen. Der Beschleunigungsbetriebserfassungssensor Se6 ist ein Sensor zum Erfassen einer Betriebsgröße eines Beschleunigungspedals 18. Der Stromsensor Se7 der ersten dynamoelektrischen Maschine und der Stromsensor Se8 der zweiten dynamoelektrischen Maschine sind zum Erfassen des Stroms, der durch die erste dynamoelektrische Maschine MG1 bzw. die zweite dynamoelektrische Maschine MG2 fließt, in dem Wechselrichter In vorgesehen. Der Kühlwassersensor Se9 ist zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers in dem Einlass des Kühlwasserkanals 9a vorgesehen.
Die Steuerungsvorrichtung ECU weist ein Bestimmungsmittel 11 der angeforderten Antriebskraft, ein Fahrzustandbestimmungsmittel 12, ein Motorsteuerungsmittel 13 und das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine auf. Ferner ist die Steuerungsvorrichtung ECU mit einem Drehmomentbegrenzungsmittel 15 zum Ausführen einer Drehmomentbegrenzung unter einer vorbestimmten Bedingung versehen. Die in der Steuerungsvorrichtung ECU vorgesehenen entsprechenden Mittel weisen eine geteilte oder individuelle Berechnungsprozessvorrichtung auf, wie beispielsweise eine CPU als ein Kernbauteil, und Funktionseinheiten derselben zum Durchführen verschiedener Arten von Prozessen an Eingangsdaten sind durch Hardware, Software (Programme) oder beides gebildet.
Das Bestimmungsmittel 11 der angeforderten Antriebskraft berechnet eine von einem Fahrer angeforderte Antriebskraftausgabe auf der Basis der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors Se5 und des Beschleunigungsbetriebserfassungssensors Se6.
Das Fahrzustandbestimmungsmittel 12 bestimmt von dem Fahrzeug angeforderte Fahrzustände auf der Basis der von dem Fahrgeschwindigkeitssensor Se5 erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, der von dem Bestimmungsmittel 11 der angeforderten Antriebskraft erhaltenen Informationen der angeforderten Antriebskraft werden, der von dem Batterieladungszustandserfassungssensor Se4 erhaltenen Informationen in Bezug auf den Ladungszustand der Batterie, usw. entsprechend einem Kennfeld oder dergleichen, die vorab erstellt worden sind. Die Fahrzustände zu diesem Zeitpunkt umfassen die Drehzahl (die angeforderte Drehzahl) und das Ausgangsdrehmoment (das angeforderte Drehmoment) des Motors E und die Drehzahl (die angeforderte Drehzahl) und das Ausgangsdrehmoment (das angeforderte Drehmoment) von sowohl der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 als auch der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2.
Um ein Beispiel der Fahrzustandsbestimmung von dem Fahrzustandsbestimmungsmittel 12 zu beschreiben, wenn die Ladung der Batterie B ausreichend ist, wird beispielsweise ein Betriebszustand, bei dem der Motor E in einem Zustand eines hohen Wirkungsgrads und einer geringen Abgasemission (eine typische Kennlinie eines optimalen Kraftstoffwirkungsgrad) gehalten wird, als die Drehzahl und das Drehmoment, die von dem Motors E angefordert werden, festgelegt. Eine Drehmomentverschlechterung, die entsprechend des Betriebszustands des Motors E auftritt, wird dann als das von der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 angeforderte Drehmoment festgelegt und ein von dem Leistungsübertragungsmechanismus P an die erste dynamoelektrische Maschine MG1 zu übertragendes Drehmoment wird als das von der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 angeforderte Drehmoment festgelegt (in diesem Zustand arbeitet die erste dynamoelektrische Maschine MG1 als ein Generator und daher ist das angeforderte Drehmoment negativ). Die von der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 und der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 auszugebende Drehzahl wird dann als die angeforderte Drehzahl entsprechend des Aufbaus des Leistungsübertragungsmechanismus P, eines Übersetzungsverhältnisses der in dem Antriebssystem vorgesehenen Zahnräder, usw., bestimmt.
Andererseits, wenn die Ladung der Batterie B niedrig ist und ein Bremsen an dem Fahrzeug vorgenommen wird, werden die Betriebszustände des Motors E, der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 und der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 so bestimmt, dass sie die von der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 erzeugte Leistung erhöhen, während die Drehzahl der als Motor arbeitenden zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 niedrig gehalten wird. In diesem Fall nimmt die Drehzahl der Fahrzeugräder W und daher die Drehzahl der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 aufgrund des an dem Fahrzeug vorgenommenen Bremsens ab. Durch Erhöhen der Motordrehzahl in diesem Zustand steigt die Drehzahl der als ein Generator arbeitenden ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 entsprechend der Verbindungsverhältnisse zwischen den Rädern des in dem Leistungsübertragungsmechanismus P vorgesehenen Planetengetriebes an. Als eine Folge steigt die Leistungserzeugungsmenge der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 derart an, dass die Batterie B geladen werden kann.
Die angeforderte Drehzahl und das angeforderte Drehmoment des Motors E, die von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 bestimmt werden, werden an das Motorsteuerungsmittel 13 ausgegeben. Ferner werden die angeforderte Drehzahl und das angeforderte Drehmoment sowohl der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 als auch der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 an das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine ausgegeben.
Das Motorsteuerungsmittel 13 führt einen Betriebsstart und ein – ende des Motors E durch und führt auch eine Betriebssteuerung, wie beispielsweise eine Drehzahlsteuerung und eine Ausgangsdrehmomentsteuerung, an dem Motor E entsprechend der angeforderten Drehzahl und des angeforderten Drehmoments des Motors E, die von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 ausgegeben werden, durch.
Das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine führt über den Wechselrichter In einen Steuerungsbetrieb, wie beispielsweise eine Drehzahlsteuerung und eine Drehmomentsteuerung, an der ersten dynamoelektrischen Maschine MG1 und der zweiten dynamoelektrischen Maschine MG2 entsprechend der angeforderten Drehzahl und des angeforderten Drehmoments der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2, die von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 ausgegeben werden, durch.
Wie in 3 gezeigt, ist das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine mit einer Wechselrichterspannungbestimmungseinheit 14a versehen. Wie oben beschrieben ist, werden die angeforderte Drehzahl und das angeforderte Drehmoment der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 an das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine übertragen. Währenddessen weist der bei diesem Beispiel verwendete Wechselrichter In die geteilte Spannungswandlereinheit 4 auf und eine Gleichspannung (die als eine Wechselrichterspannung Vc zu bezeichnen ist), die von der geteilten Spannungswandlereinheit 4 einer Spannungswandlung unterzogen wird, wird an die Frequenzwandlereinheit 5 angelegt. Deshalb bestimmt das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine eine Frequenz und einen Stromwert jeder dynamoelektrischen Maschine, die von dem Wechselrichter In angefordert werden, zum Steuern der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 auf der Basis der angeforderten Drehzahl und des angeforderten Drehmoments, die von den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 angefordert werden, und entsprechender Gleichspannungen, die von den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 angefordert werden (die Spannungen werden jeweils als eine erste Spannung und eine zweite Spannung bezeichnet). Außerdem legt das Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine die höhere der bestimmten ersten Spannung und der zweiten Spannung, die paarweise erhalten werden, als die Wechselrichterspannung Vc fest. Deshalb werden in dem Steuerungsmittel 14 der dynamoelektrischen Maschine die Wechselrichterspannung Vc und die Frequenz und der Stromwert jeder dynamoelektrischen Maschine MG1, MG2 als Befehlswerte in Bezug auf den Wechselrichter In bestimmt und an den Wechselrichter In übertragen.
Ein Fall, in dem der Motor E und das Paar dynamoelektrischer Maschinen MG1, MG2 entsprechend der von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 bestimmten Fahrzuständen betrieben werden, ist oben beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird, wenn eine Möglichkeit besteht, dass ein Überstrom zu dem Wechselrichter In in diesem normalen Fahrzustand fließt, das Drehmoment der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine unter einer von dem Drehmomentbegrenzungsmittel 15 vorbestimmten Bedingung begrenzt. Wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wird das Drehmoment der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine auf einen Drehmomentgrenzwert begrenzt.
4. Drehmomentsteuerungssystem
Als nächstes wird ein Steuerungssystem, mittels dessen das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 das Drehmoment der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine steuert, ausführlich beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, weist das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 ein Batterieleistungsherleitungsmittel 15a, ein Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel 15b, ein Drehzahländerungsratenherleitungsmittel 15c, ein Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d, ein Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e und ein Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f auf.
Das Batterieleistungsherleitungsmittel 15a leitet eine aktuelle Batterieleistung her. Hier ist die Batterieleistung die von der Batterie B gezogene Leistung (die Leistung, die von der Batterie B geliefert werden muss), wenn eine dynamoelektrische Maschine des Paars dynamoelektrischer Maschinen MG1, MG2 als ein Motor arbeitet und die andere als ein Generator arbeitet, entsprechend der Fahrzustände (des angeforderten Drehmoments und der angeforderten Drehzahl), die von dem Fahrzustandbestimmungsmittel 12 bestimmt werden.
Die Batterieleistung wird als ein kumulierter Wert einer Motorleistung (Gleichung 1), einer Generatorleistung (Gleichung 2), und eines Verstärkungswandlerverlusts und einer Kondensatorladungsleistung (Gleichung 4) hergeleitet. Die Werte sind alle geschätzte Werte, die ent sprechend den folgenden Gleichungen geschätzt werden, aber einige (Motorverlust, Generatorverlust, Verstärkerwandlerverlust) werden entsprechend den Fahrzuständen unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds oder dergleichen bestimmt. Diese Werte können auf der Basis der Schätzgleichungen bestimmt werden, die vorab empirisch bestimmt werden. Motordrehmoment [W] = angefordertes Drehmoment des Motors × angeforderte Drehzahl des Motors × 2π/60 + Motorverlust: bei der ein empirischer Wert als der Motorverlust verwendet wird (Gleichung 1) Generatorleistung [W] = angefordertes Drehmoment des Generators × angeforderte Drehzahl des Generators × 2π/60 + Generatorverlust: bei der ein empirischer Wert als der Generatorverlust verwendet wird (Gleichung 2)
Bei diesen Gleichungen ist die Einheit des Drehmoments [N × m] und die Einheit der Drehzahl ist [Upm] (ebenso anschließend).
Der Verstärkungswandlerverlust ist ein Verlust, der von einer Spannungsänderung auf einer der beiden Seiten des Wandlers in der Spannungswandlereinheit 4 mit dem oben beschriebenen Aufbau verursacht wird. Genauer tritt der Verlust zwischen p1 und p2 in 2 auf. Der Verstärkungswandlerverlust wird auch empirisch erhalten und 4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Batteriestrom [A] und dem Verstärkungswandlerverlust [W]. Deshalb kann der Verstärkungswandlerverlust zu einem gegebenen Zeitpunkt auf der Basis des Erfassungswerts des Batteriestroms und des in 4 gezeigten Kennfelds bestimmt werden. Alternativ kann der Verstärkungswandlerverlust zu einem gegebenen Zeitpunkt entsprechend der folgenden Annäherung (Gleichung 3) bestimmt werden, die dem in 4 gezeigten Kennfeld entspricht. Verstärkungswandlerverlust = a1 × (Batteriestrom)2 + a2 × (Batteriestrom) + a3 (Gleichung 3)
Man beachte, dass in (Gleichung 3) a1, a2, a3 vorbestimmte Konstanten sind.
Die Kondensatorladungsleistung wird auf der Basis der folgenden (Gleichung 4) bestimmt, bei der C [F] eine Kapazität des Glättungskondensators 17 (siehe 2) und Δt ein Zeitintervall ist. Kondensatorladungsleistung = {C × (verstärkte Spannung)2/2 – C × (zuvor verstärkte Spannung)2/2}/Δt (Gleichung 4)
Deshalb wird die Batterieleistung aus der folgenden (Gleichung 5) hergeleitet. Batterieleistung = Motorleistung + Generatorleistung + Verstärkungswandlerverlust + Kondensatorladungsleistung (Gleichung 5)
Die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel 15a hergeleitete Batterieleistung wird an das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e ausgegeben.
Das Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel 15b leitet eine Batterieleistungsänderungsrate aus einem absoluten Wert einer Differenz zwischen der aktuellen Batterieleistung und einer Batterieleistung eines vorhergehenden Zeitintervalls her.
Das Drehzahländerungsratenherleitungsmittel 15 leitet eine Drehzahländerungsrate in Bezug auf die als ein Motor arbeitende dynamoelektrische Maschine aus einem absoluten Wert einer Differenz zwischen einer aktuellen Drehzahl und einer Drehzahl eines vorhergehenden Zeitintervalls her.
Die von dem Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel 15d hergeleitete Batterieleistungsänderungsrate und die von dem Drehzahländerungsratenherleitungsmittel 15c hergeleitete Drehzahländerungsrate werden an das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d ausgegeben.
Das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d bestimmt eine Grenzleistung, die ein maximal zulässiger Wert der Batterieleistung ist. In dieser Anmeldung wird das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d zum variablen Bestimmen der Grenzleistung entsprechend der Batteriespannung gebildet. Die Batteriespannung wird von dem Batteriezustanderfassungssensor Se4 wie oben beschrieben erfasst. Bei dieser Ausführungsform legt das Grenzleistungsbestim mungsmittel 15d die kleinere einer ersten Grenzleistung, die bei einem festen Wert ungeachtet der Batteriespannung festgelegt ist, und einer zweiten Grenzleistung, die derart festgelegt ist, dass der Batteriestrom kleiner als ein vorbestimmter Überstromschwellwert It bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, als die Grenzleistung fest. Die erste Grenzleistung wird als ein Leistungswert festgelegt, bei dem ein Schaden an den in dem Wechselrichter In vorgesehenen Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f vermieden werden kann, wenn die Batterie B normal ist, oder mit anderen Worten wenn die Leerlaufspannung (die Batteriespannung, wenn der Batteriestrom Null ist) der Batterie B innerhalb eines vorbestimmten normalen Bereichs ist. Die zweite Grenzleistung wird bei einem Leistungswert festgelegt, bei dem der Batteriestrom kleiner als der Überstromschwellwert It in Bezug auf die Batteriespannung bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert. Bei dieser Ausführungsform wird der Überstromschwellwert It vorab bei einem maximal zulässigen Wert des Stroms festgelegt, der von der Batterie zu der dynamoelektrischen Maschine fließt. Genauer wird der Überstromschwellwert It bei einem maximalen Stromwert festgelegt, bei dem ein Schaden an den Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f und eine Abnahme der Haltbarkeit der Batterie B verhindert werden können. Bei dieser Ausführungsform wird die auf diese Weise festgelegte zweite Grenzleistung auf der Basis eines integrierten Werts des Überstromschwellwerts It und der Batteriespannung festgelegt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das gemäß dieser Ausführungsform zum Bestimmen der Grenzleistung verwendet wird. Die Abszisse zeigt die Batteriespannung und die Ordinate zeigt die Grenzleistung. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ändert sich die Grenzleistung entsprechend der Batteriespannung. Hier sind die horizontalen geraden Linien L1, L3, L5 auf der Abszisse gerade Linien, die die erste Grenzleistung dieser Anmeldung darstellen, während gerade Linien L2, L4, L6 mit einer Steigung einer festen Größe gerade Linien sind, die die zweite Grenzleistung dieser Anmeldung darstellen. Die Steigung der gerade Linien L2, L4, L6 stimmt mit der oben beschriebenen Größe des Überstromschwellwerts It des Batteriestroms überein. Man beachte, dass von diesen geraden Linien L1 bis L6 L1 und L2, die unter Verwendung dicker, unterbrochener Linien gezeichnet sind, jeweils die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung in einem Idealzustand darstellen, in dem die Drehmomentbegrenzung an der dynamoelektrischen Maschine vorgesehen wird und die Batterieleistung gleichzeitig mit der Drehmomentbegrenzung begrenzt wird.
Jedoch tritt unter Berücksichtigung einer Änderung der Batterieleistung in einem Fall, in dem die Steuerung tatsächlich an der dynamoelektrischen Maschine durchgeführt wird, eine Steuerungsverzögerung aufgrund der Tatsache auf, dass eine PWM-Steuerung auf der Basis eines Durchschnittsausgabewerts innerhalb einer Rechenperiode ausgeführt wird. Als eine Folge tritt ein so genanntes. Überschießen auf, wodurch die Batterieleistung zwischen dem Vorsehen der Drehmomentbegrenzung und der tatsächlichen Begrenzung der Batterieleistung weiter zunimmt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform, wie in der folgenden (Gleichung 6) und (Gleichung 7) gezeigt ist, die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung vorab nach der Subtraktion eines Werts (d1, d2 in 5) festgelegt, der einer Steuerungsverzögerungsleistung entspricht. Hier ist die Steuerungsverzögerungsleistung die Zunahme der Batterieleistung, die durch eine Verzögerung der an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 ausgeführten Steuerung verursacht wird. Erste Grenzleistung = ideale erste Grenzleistung – Wert, der der Steuerungsverzögerungsleistung entspricht (Gleichung 6) Zweite Grenzleistung = ideale zweite Grenzleistung (Überstromschwellwert It × Batteriespannung) – Wert, der der Steuerungsverzögerungsleistung entspricht (Gleichung 7)
Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung auf eine Weise derart festgelegt, dass, wenn die Batterieleistung durch die Steuerungsverzögerungsleistung aufgrund einer Verzögerung bei der an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführten Steuerung zunimmt, die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung gleich der ersten Grenzleistung und der zweiten Grenzleistung in dem Idealzustand (ein Wert gleich der Steuerungsverzögerungsleistung wird subtrahiert) oder kleiner als die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung in dem Idealzustand werden (ein etwas größerer Wert als die Steuerungsverzögerungsleistung wird subtrahiert, um auf der sicheren Seite zu sein) werden. Die Steuerungsverzögerungsleistung wird als ein gemessener Wert basierend auf einer aktuellen Messung erhalten. Die geraden Linien L3 und L4 in 5 stellen die erste Grenzleistung bzw. die zweite Grenzleistung dar, die die Steuerungsverzögerungen der entsprechenden dynamoelektrischen Maschinen berücksichtigen. Man beachte bei diesem Beispiel, dass der der Steuerungsverzögerungsleistung entsprechende Wert als ein fester Wert ungeachtet der Batteriespannung subtrahiert wird. Durch Festlegen der ersten Grenzleistung und der zweiten Grenzleistung nach dem Durchführen einer Korrektur unter Berücksichtigung der Steuerungsverzögerungsleistung auf diese Weise kann die durch die Steuerungsverzögerung verursachte Zunahme der Batterieleistung aufgefangen werden und daher kann ein Überstrom verhindert werden.
Ferner kann in Abhängigkeit von dem Zustand des Fahrzeugantriebssystems 200, das mit dem Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine eingebaut ist, sich die Batterieleistung schnell ändern oder eine schnelle Änderung derselben kann vorhergesagt werden. Genauer wird, wenn die von dem Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel 15b hergeleitete Batterieleistungsänderungsrate größer als ein vorbestimmter Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung ist, beispielsweise erkannt, dass sich die Batterieleistung schnell geändert hat. Ferner wird, wenn die von dem Drehzahländerungsratenherleitungsmittel 15c hergeleitete Drehzahländerungsrate größer als ein Schwellwert einer schnellen Änderung der Drehzahl ist, beispielsweise eine schnelle Änderung der Batterieleistung voraus berechnet. Wenn eine schnelle Änderung der Batterieleistung auftritt, wie es oben repräsentativ veranschaulicht wurde, ist eine Zunahme der Batterieleistung, die von einer Verzögerung bei der an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführten Steuerung verursacht wird, größer als eine normale Zunahme. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform, wenn eine schnelle Änderung auftritt, eine zweite Grenzleistung einer schnellen Änderung, die durch Subtrahieren eines größeren Werts (d4 in 5) als der Wert (d2 in 5), der der oben beschriebenen Steuerungsverzögerungsleistung entspricht, erhalten wird, anstelle der oben beschriebenen zweiten Grenzleistung festgelegt. Wie es aus dem Größenverhältnis zwischen d2 und d4 ersichtlich ist, nimmt die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung einen kleineren Wert als die oben beschriebene zweite Grenzleistung ein. Die gerade Linie L6 in 5 stellt die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung dar. Durch Festlegen der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung auf diese Weise kann die Zunahme der Batterieleistung, die durch die Steuerungsverzögerung verursacht wird, aufgefangen werden, selbst wenn sie größer als die normale Zunahme ist, und daher kann ein Überstrom verhindert werden.
Außerdem wird, wenn eine schnelle Änderung auftritt, eine erste Grenzleistung einer schnellen Änderung, die durch Subtrahieren eines größeren Werts (d3 in 5) als der Wert (d1 in 5), der der oben beschriebenen Steuerungsverzögerungsleistung entspricht, erhalten wird, anstelle der oben beschriebenen ersten Grenzleistung festgelegt. Wie aus dem Größenverhältnis zwischen d1 und d3 ersichtlich ist, nimmt die erste Grenzleistung der schnellen Änderung einen kleineren Wert als die oben beschriebene erste Grenzleistung ein. Die gerade Linie L5 in 5 stellt die erste Grenzleistung der schnellen Änderung dar. Durch Festlegen der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung auf diese Weise kann die von der Steuerungsverzögerung verursachte Zunahme der Batterieleistung aufgefangen werden, selbst wenn sie größer als die normale Zunahme ist, ähnlich zu der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung, und daher kann ein Überstrom verhindert werden.
Wie oben beschrieben ist, bestimmt das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d die Grenzleistung als die kleinere der ersten Grenzleistung und der zweiten Grenzleistung. Deshalb bestimmt während einer nicht schnellen Änderungsperiode (wenn eine schnelle Änderung nicht erkannt wird) das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d gemäß dieser Ausführungsform die Grenzleistung als die erste Grenzleistung, die entsprechend der geraden Linie L3 festgelegt wird, wenn die aktuelle Batteriespannung höher als eine vorbestimmte Batteriespannung (V₁ in 5) ist, die durch einen Schnittpunkt zwischen den geraden Linien L3 und L4 definiert ist, die die erste Grenzleistung bzw. die zweite Grenzleistung darstellen, und bestimmt die Grenzleistung als die zweite Grenzleistung, die entsprechend der geraden Linie L4 festgelegt wird, wenn die aktuelle Batteriespannung niedriger als die vorbestimmte Batteriespannung V₁ ist. Während einer schnellen Änderung bestimmt andererseits das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d die Grenzleistung als die erste Grenzleistung der schnellen Änderung entsprechend der geraden Linie L5, wenn die aktuelle Batteriespannung höher als eine vorbestimmte Batteriespannung (V₂ in 5) ist, die durch einen Schnittpunkt zwischen den geraden Linien L5 und L6 definiert ist, die die erste Grenzleistung der schnellen Änderung bzw. die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung darstellen, und bestimmt die Grenzleistung als die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung, die entsprechend der geraden Linie L6 festgelegt wird, wenn die aktuelle Batteriespannung niedriger als die vorbestimmte Batteriespannung V₂ ist. Daher wird die zweite Grenzleistung tatsächlich derart bestimmt, dass ein oberer Grenzwert derselben mit der ersten Grenzleistung übereinstimmt, wodurch die Grenzleistung derart festgelegt wird, dass die obere Grenze der zweiten Grenzleistung der ersten Grenzleistung entspricht. Ähnlich wird die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung derart bestimmt, dass ein oberer Grenzwert derselben mit der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung übereinstimmt, wodurch die Grenzleistung der schnellen Änderung derart festgelegt wird, dass die obere Grenze der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung entspricht. Die von dem Grenzleistungsbestimmungs mittel 15d bestimmte Grenzleistung wird an das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e ausgegeben.
Das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e bestimmt, ob eine Drehmomentbegrenzung durchgeführt wird oder nicht. Wenn die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel 15a hergeleitete Batterieleistung gleich der von dem Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d bestimmten Grenzleistung ist oder diese übersteigt, bestimmt das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e, dass die Drehmomentbegrenzung an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 durchgeführt werden muss, und gibt ein Bestimmungsergebnis an das Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f aus. Wenn die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel 15a hergeleitete Batterieleistung kleiner als die von dem Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d bestimmte Grenzleistung ist, bestimmt das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e, dass eine Drehmomentbegrenzung an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 nicht durchgeführt werden muss. In diesem Fall werden die dynamoelektrischen Maschinen auf der Basis des angeforderten Drehmoments und der angeforderten Drehzahl gesteuert.
Das Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f leitet einen Drehmomentgrenzwert gegenwärtig her, wenn das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e bestimmt, dass eine Drehmomentbegrenzung der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 erforderlich ist. Das Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f leitet den Drehmomentgrenzwert auf der Basis der von dem Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d bestimmten Grenzleistung her (während einer schnellen Änderung, die Grenzleistung der schnellen Änderung). Genauer wird der Drehmomentgrenzwert entsprechend der folgenden (Gleichung 8) bestimmt. Drehmomentgrenzwert [Nm] = (Grenzleistung – Generatorleistung – Motorverlust – Verstärkungswandlerverlust – Kondensatorleitungsleistung)/{(2π/60) × Motordrehzahl} (Gleichung 8)
Wie oben beschrieben ist, wird die Grenzleistung der schnellen Änderung als ein kleinerer Wert als die normale Grenzleistung festgelegt. Daher ist der Drehmomentgrenzwert während der schnellen Änderung kleiner als der Drehmomentgrenzwert unter normalen Umständen.
Deshalb begrenzt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 das Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 entsprechend des von dem Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f hergeleiteten Drehmomentgrenzwerts derart, dass die von dem Batterieleistungherleitungsmittel 15a hergeleitete Batterieleistung nicht die Grenzleistung übersteigt.
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Grenzleistung und den Batteriekennlinien zeigt. In dieser Zeichnung zeigt die Abszisse den Batteriestrom und die Ordinate zeigt die Batteriespannung. Hier entsprechen die Kurven C1 bis C6 jeweils den geraden Linien L1 bis L6 in 5. Mit anderen Worten sind die Kurven C1 und C2 Kurven, die die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung in dem Idealzustand zeigen, und entsprechen jeweils den geraden Linien L1 und L2 in 5. Die Kurven C3 und C4 sind Kurven, die die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung unter Berücksichtigung einer Verzögerung bei der an der dynamoelektrischen Maschine ausgeführten Steuerung darstellen, und entsprechen jeweils den geraden Linien L3 und L4 in 5. Die Kurven C5 und C6 sind Kurven, die die erste Grenzleistung der schnellen Änderung und die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung darstellen, und entsprechen jeweils den geraden Linien L5 und L6 in 5. 6 zeigt auch zwei nach rechts fallende gerade Linien, die die Batteriekennlinien während eines Entladens der Batterie B angeben, mit anderen Worten eine Beziehung zwischen der Batteriespannung und dem Batteriestrom. Man beachte, dass die gerade Linie auf der oberen Seite (angegeben als eine normale VI Kennlinie) die Batteriekennlinie zeigt, wenn die Batterie B normal ist, und die unterbrochene gerade Linie auf der unteren Seite (angegeben als eine abnormale VI Kennlinie) die Batteriekennlinie zeigt, wenn die Leerlaufspannung der Batterie B beispielsweise aufgrund der Anordnung in einer extrem niedrigen Temperaturumgebung oder einer Verschlechterung der Batterie B abgenommen hat.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erreicht, wenn die Batterie B normal ist, der Batteriestrom nicht den Überstromschwellwert It, der ein maximal zulässiger Stromwert des Batteriestroms ist, der zu den Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f fließt, die den Wechselrichter In bilden, selbst falls die Drehmomentbegrenzungsbestimmung auf der Basis von lediglich der festen ersten Grenzleistung unter Berücksichtigung einer Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen ausgeführten Steuerung durchgeführt wird (durch die Kurve C3 dargestellt). Der Grund dafür ist, dass an einem Punkt X in der Zeichnung, an dem der Batteriestrom kleiner als der Überstromschwellwert It ist, die Batterieleistung gleich oder größer als die erste Grenzleistung ist, und daher das Drehmoment der dynamoelektrischen Maschi nen MG1, MG2 begrenzt ist. Wenn die Leerlaufspannung der Batterie B aufgrund einer Verschlechterung oder dergleichen abnimmt, ist andererseits die Batterieleistung gleich der oder kleiner als die erste Grenzleistung, selbst in einem Bereich (einem Bereich Y in der Zeichnung), in dem der Batteriestrom den Überstromschwellwert It übersteigt. Daher ist, wenn die Drehmomentbegrenzungsbestimmung auf der Basis von lediglich dem festen ersten Grenzwert durchgeführt wird, das Drehmoment der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 nicht begrenzt. Als eine Folge kann der Batteriestrom den Überstromschwellwert It derart übersteigen, dass ein zu hoher Strom zu den Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f fließt, die den Wechselrichter In bilden, wodurch die Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f beschädigt werden. Außerdem kann die Haltbarkeit der Batterie B verschlechtert werden, wenn ein zu hoher Strom aus der Batterie B gezogen wird.
Als Antwort auf dieses Problem legt das in dem Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine gemäß dieser Ausführungsform vorgesehene Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d zusätzlich zu der festen ersten Grenzleistung die zweite Grenzleistung fest, bei der der Batteriestrom unterhalb des vorbestimmten Überstromschwellwerts It bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, und bestimmt die kleinere der festen ersten Grenzleistung und der zweiten Grenzleistung, die auf diese Weise als die Grenzleistung festgelegt werden. Bei dem Beispiel in 6 wird die Grenzleistung aus der Kurve C3, die die erste Grenzleistung unter Berücksichtigung der Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen ausgeführten Steuerung darstellt, und der Kurve C4, die die zweite Grenzleistung unter Berücksichtigung der Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen durchgeführten Steuerung darstellt, bestimmt. Die Drehmomentbegrenzungsbestimmung wird dann auf der Basis der auf diese Weise bestimmten Grenzleistung durchgeführt. Deshalb ist die Batterieleistung in dem Bereich Y, in dem der Batteriestrom den Überstromschwellwert It übersteigt, kleiner als die erste Grenzleistung, aber größer als die zweite Grenzleistung, und daher kann das Drehmoment der dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 geeignet begrenzt werden. Als eine Folge kann der Batteriestrom gehindert werden, den Überstromschwellwert It zu übersteigen, und Probleme, wie beispielsweise eine Beschädigung an den Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f, die den Wechselrichter In bilden, können geeignet verhindert werden. Außerdem kann eine Abnahme der Haltbarkeit der Batterie B geeignet verhindert werden.
5. Drehmomentbegrenzungsverfahrensablauf
Als nächstes wird ein Ablauf des Drehmomentbegrenzungsverfahrens beschrieben, das von dem Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf des Drehmomentbegrenzungsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Unter normalen Umständen wird das Drehmomentbegrenzungsverfahren, das in dieser Zeichnung gezeigt ist, zu vorbestimmten Zeitintervallen von dem Zeitpunkt an, zu dem ein Zündschlüssel angeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt wiederholt, zu dem der Zündschlüssel ausgeschaltet wird.
Als erstes wird das angeforderte Drehmoment der als ein Generator arbeitenden dynamoelektrischen Maschine (die anschließend zur Vereinfachung als der „Generator” bezeichnet werden kann) und der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine (die anschließend zur Vereinfachung als der „Motor” bezeichnet werden kann) erhalten und die Drehzahlen des Generators und des Motors werden erfasst (Schritt #01). In 7 ist das angeforderte Drehmoment als ein Drehmomentbefehlswert beschrieben. Ferner wird die Batteriespannung von dem Batteriezustandserfassungssensor Se4 erfasst (Schritt #02). Als nächstes leitet das Batterieleistungsherleitungsmittel 15a die aktuelle Batterieleistung her (Schritt #03) und das Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel 15b leitet die Batterieleistungsänderungsrate her (Schritt #04). Währenddessen leitet das Drehzahländerungsratenherleitungsmittel 15c die Drehzahländerungsrate der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine auf der Basis der Motordrehzahl her, die nacheinander erhalten wird (Schritt #05). Als eine Folge des oben beschriebenen Verfahrens werden die aktuelle Batterieleistung, die Batterieleistungsänderungsrate und die Drehzahländerungsrate erhalten.
Das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d bestimmt auf der Basis der Batterieleistungsänderungsrate und der Drehzahländerungsrate, die wie oben beschrieben erhalten wurden, ob die Batterieleistungsänderungsrate gleich einem Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung ist oder diesen übersteigt oder nicht, und ob die Drehzahländerungsrate gleich einem Schwellwert der schnellen Änderung der Drehzahl ist oder diesen übersteigt oder nicht (Schritt #06). Auf diese Weise wird das Auftreten der schnellen Änderung in Ausdrücken der schnellen Änderungsrate bestimmt. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist (Schritt #06: Nein), bestimmt das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d die Grenzleistung als die kleinere der ersten Grenzleistung und der zweiten Grenzleistung an der in dem Schritt #2 erfassten Batteriespannung (Schritt #07). Als nächstes bestimmt das Drehmomentbegrenzungsbestim mungsmittel 15e, ob die in dem Schritt #03 hergeleitete Batterieleistung gleich der in dem Schritt #07 bestimmten Grenzleistung ist oder diese übersteigt oder nicht (Schritt #09). Wenn bestimmt wird, dass die Batterieleistung gleich der Grenzleistung ist oder diese übersteigt (Schritt #09: Ja), wird der Drehmomentgrenzwert von dem Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f auf der Basis der Grenzleistung hergeleitet (Schritt #10), und die Motordrehmomentbegrenzung basierend auf dem Drehmomentgrenzwert wird von dem Drehmomentbegrenzungsmittel 15 durchgeführt (Schritt #11). Wenn bestimmt wird, dass die Batterieleistung kleiner als die Grenzleistung ist (Schritt #09: Nein), wird andererseits die Drehmomentbegrenzung nicht ausgeführt (Schritt #14). In diesem Fall wird die als ein Motor arbeitende dynamoelektrische Maschine bei dem angeforderten Drehmoment und bei der angeforderten Drehzahl betrieben.
Wenn in dem Schritt #06 bestimmt wird, dass eine der Bedingungen erfüllt ist (Schritt #06: Ja), bestimmt das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d die Grenzleistung basierend auf der in dem Schritt #02 erfassten Batteriespannung als die kleinere der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung und der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung an der auf diese Weise erfassten Batteriespannung (Schritt #08). Als nächstes bestimmt das Drehmomentbegrenzungsbestimmungsmittel 15e, ob die in dem Schritt #03 hergeleitete Batterieleistung gleich der in dem Schritt #08 bestimmten Grenzleistung ist oder diese übersteigt oder nicht (Schritt #12). Wenn bestimmt wird, dass die Batterieleistung gleich der Grenzleistung ist oder diese übersteigt (Schritt #12: Ja), wird ein Drehmomentgrenzwert der schnellen Änderung von dem Drehmomentgrenzwertherleitungsmittel 15f auf der Basis der Grenzleistung hergeleitet (Schritt #13) und eine Motordrehmomentbegrenzung basierend auf dem Drehmomentgrenzwert von dem Drehmomentbegrenzungsmittel 15 wird durchgeführt (Schritt #11). Wenn bestimmt wird, dass die Batterieleistung kleiner als die Grenzleistung ist (Schritt #12: Nein), wird andererseits die Drehmomentbegrenzung nicht ausgeführt (Schritt #14). In diesem Fall wird die als ein Motor arbeitende dynamoelektrische Maschine bei dem angeforderten Drehmoment und bei der angeforderten Drehzahl betrieben.
Als nächstes wird ein Fall, in dem eine Drehmomentbegrenzung an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 durchgeführt wird, auf der Basis der 8 und 9 beschrieben. 8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzung zeigt, wenn die Batteriespannung vergleichsweise niedrig ist (V_L, siehe 5), und 9 ist ein Zeitdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzung zeigt, wenn die Batteriespannung vergleichsweise hoch ist (V_N, siehe 5)
Ein Beispiel, bei dem die Leerlaufspannung der Batterie B abgenommen hat, umfasst einen Fall, in dem die Batteriespannung vergleichsweise niedrig ist, und ein Beispiel, in dem die Batterie B normal arbeitet, umfasst einen Fall, in dem die Batteriespannung vergleichsweise hoch ist. In diesen Zeichnungen zeigt die Abszisse die Zeit und die Ordinate zeigt in aufsteigender Reihenfolge eine Markierung der schnellen Änderung der Batteriespannung, eine Markierung der schnellen Änderung der Motordrehzahl, eine Markierung der Drehmomentbegrenzung, die Motordrehzahl, die Batterieleistung und den Motordrehmomentbefehlswert. Ferner sind die erste Grenzleistung, die zweite Grenzleistung, die erste Grenzleistung der schnellen Änderung und die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung durch unterbrochene Linien in dem Batterieleistungskennfeld angegeben. Man beachte, dass zur Vereinfachung eines Vergleichs zwischen diesen Zeichnungen die Batterieleistung und die Motordrehzahl gezeigt sind, dass sie sich in einer identischen Weise ändern, wenn die Drehmomentbegrenzung nicht ausgeführt wird. Ferner zeigt die linke Seite jeder Zeichnung eine Situation, bei der die Batterieleistung zunimmt, wenn eine schnelle Änderung nicht erkannt wird, während die rechte Seite eine Situation zeigt, in der die Batterieleistung schnell zunimmt.
Wenn die Batteriespannung der vergleichsweise niedrigen Spannung V_L entspricht (niedriger als V₁ und V₂ in dem in 5 gezeigten Beispiel), ist die zweite Grenzleistung kleiner als die erste Grenzleistung, wie aus 5 zu sehen ist, und daher wird die zweite Grenzleistung als die Grenzleistung festgelegt. Man beachte jedoch, dass, wenn eine schnelle Änderung auftritt, wie oben beschrieben ist, die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung kleiner als die erste Grenzleistung der schnellen Änderung ist, und daher wird die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung als die Grenzleistung festgelegt. Deshalb wird in diesem Fall entweder die zweite Grenzleistung oder die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung als der Schwellwert zum Bestimmen festgelegt, ob eine Drehmomentbegrenzung ausgeführt wird oder nicht. Entsprechend sind in 8 die unterbrochenen Linien, die die zweite Grenzleistung und die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung angeben, dicker als die unterbrochenen Linien gezeichnet, die die erste Grenzleistung und die erste Grenzleistung der schnellen Änderung angeben.
Wie auf der linken Seite der 8 gezeigt ist, erreicht, wenn die Batterieleistung und die Motordrehzahl langsam und allmählich zunehmen, die Änderungsrate der Batterieleistung nicht den vorbestimmten Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung oder übersteigt diesen und die Änderungsrate der Drehzahl erreicht nicht den vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Drehzahl oder übersteigt diesen. Daher werden die Markierung der schnellen Änderung der Batterieleistung und die Markierung der schnellen Änderung der Motordrehzahl nicht auf AN geschaltet und der Bedarf an einer Drehmomentbegrenzung in Bezug auf die Batterieleistung wird basierend auf der zweiten Grenzleistung bestimmt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung gleich der zweiten Grenzleistung ist, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AN geschaltet und die Drehmomentbegrenzung wird vorgesehen. Wenn die Drehmomentbegrenzung vorgesehen wird, nimmt der Motordrehmomentbefehlswert allmählich ab, aber wenn die Motordrehzahl in einer abfallenden Richtung weiter läuft, ändert sich der Motordrehmomentbefehlswert in einer zunehmenden Richtung. Man beachte, dass der Motordrehmomentbefehlswert dem angeforderten Drehmoment der als ein Motor arbeitenden dynamoelektrischen Maschine entspricht, die oben beschrieben ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung unter die zweite Grenzleistung fällt, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AUS geschaltet, wodurch die Drehmomentbegrenzung beendet wird.
Wie auf der rechten Seite der 8 gezeigt ist, erreicht, wenn die Batterieleistung und die Motordrehzahl schnell zunehmen, die Änderungsrate der Batterieleistung den Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung oder übersteigt diesen und die Drehzahländerungsrate erreicht den vorbestimmten Schwellwert der schnellen Änderung der Drehzahl oder übersteigt diesen. Deshalb werden die Markierung der schnellen Änderung der Batterieleistung und die Markierung der schnellen Änderung der Motordrehzahl auf AN geschaltet und der Bedarf an einer Drehmomentbegrenzung in Bezug auf die Batterieleistung wird auf der Basis der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung bestimmt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung gleich der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung ist, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AN geschaltet und die Drehmomentbegrenzung wird vorgesehen. Wenn die Drehmomentbegrenzung vorgesehen wird, nimmt der Motordrehmomentbefehlswert allmählich ab, aber wenn die Motordrehzahl in der abfallenden Richtung weiter läuft, ändert sich der Motordrehmomentbefehlswert in der zunehmenden Richtung. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung unter die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung fällt, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AUS geschaltet, wodurch die Drehmomentbegrenzung beendet wird.
Wenn die Batteriespannung der vergleichsweise niedrigen Spannung V_L entspricht, kann der Batteriestrom zu hoch werden, während eine Batterieleistung einer festen Größe sichergestellt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch der Bedarf an einer Drehmomentbegrenzung auf der Basis der zweiten Grenzleistung bestimmt, die kleiner als die erste Grenzleistung ist (oder auf der Basis der zweiten Grenzleistung der schnellen Änderung, die kleiner als die erste Grenzleistung der schnellen Änderung ist), wenn die Batteriespannung niedrig ist, und daher kann die Drehmomentbegrenzung früher ausgeführt werden. Als eine Folge kann verhindert werden, dass ein zu hoher Strom zu den Schaltvorrichtungen 4c, 4d und 8a bis 8f fließt, die den Wechselrichter In bilden, wodurch Probleme, wie beispielsweise Beschädigungen an diesen, geeignet verhindert werden können. Außerdem kann eine Situation verhindert werden, in der ein zu hoher Strom aus der Batterie B gezogen wird, wodurch Probleme, wie beispielsweise eine Abnahme der Haltbarkeit der Batterie B, geeignet verhindert werden.
Wenn die Batteriespannung der vergleichsweise hohen Spannung V_N entspricht (eine höhere Spannung als V₁ und V₂ bei dem Beispiel in 5), ist andererseits die erste Grenzleistung kleiner als die zweite Grenzleistung, wie aus 5 zu sehen ist, und daher wird die erste Grenzleistung als die Grenzleistung festgelegt. Man beachte jedoch, dass, wenn eine schnelle Änderung wie oben beschrieben auftritt, die erste Grenzleistung der schnellen Änderung kleiner als die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung ist, und daher wird die erste Grenzleistung der schnellen Änderung als die Grenzleistung festgelegt. Deshalb wird in diesem Fall entweder die erste Grenzleistung oder die erste Grenzleistung der schnellen Änderung als der Schwellwert zum Bestimmen festgelegt, ob eine Drehmomentbegrenzung ausgeführt wird oder nicht. Entsprechend sind in 9 die unterbrochenen Linien, die die erste Grenzleistung und die erste Grenzleistung der schnellen Änderung angeben, dicker als die unterbrochenen Linien gezeichnet, die die zweite Grenzleistung und die zweite Grenzleistung der schnellen Änderung angeben.
Wie auf der linken Seite der 9 gezeigt ist, erreicht, wenn die Batterieleistung und die Motordrehzahl langsam und allmählich zunehmen, die Änderungsrate der Batterieleistung nicht den vorbestimmten Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung oder übersteigt diesen und die Änderungsrate der Drehzahl erreicht nicht den vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Drehzahl oder übersteigt diesen. Daher werden die Markierung der schnellen Änderung der Batterieleistung und die Markierung der schnellen Änderung der Motordrehzahl nicht auf AN geschaltet und der Bedarf an einer Drehmomentbegrenzung in Bezug auf die Batterieleistung wird basierend auf der ersten Grenzleistung bestimmt. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel erreicht die Batterieleistung nicht die erste Grenzleistung und daher wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung nicht auf AN geschaltet und die Drehmomentbegrenzung wird nicht vorgesehen.
Wie auf der rechten Seite der 9 gezeigt ist, erreicht, wenn die Batterieleistung und die Motordrehzahl schnell zunehmen, die Änderungsrate der Batterieleistung den vorbestimmten Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung oder übersteigt diesen und die Änderungsrate der Drehzahl erreicht den vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Drehzahl oder übersteigt diesen. Deshalb werden die Markierung der schnellen Änderung der Batterieleistung und die Markierung der schnellen Änderung der Motordrehzahl auf AN geschaltet und der Bedarf an einer Drehmomentbegrenzung in Bezug auf die Batterieleistung wird auf der Basis der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung bestimmt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung gleich der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung ist, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AN geschaltet und die Drehmomentbegrenzung wird vorgesehen. Wenn die Drehmomentbegrenzung vorgesehen wird, nimmt der Motordrehmomentbefehlswert allmählich ab, aber wenn die Motordrehzahl in der absteigenden Richtung weiter läuft, ändert sich der Motordrehmomentbefehlswert in der absteigenden Richtung. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterieleistung unter die erste Grenzleistung der schnellen Änderung fällt, wird die Markierung der Drehmomentbegrenzung auf AUS geschaltet, wodurch die Drehmomentbegrenzung beendet wird.
[Andere Ausführungsformen]

(1) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem das Grenzleistungsbestimmungsmittel 15d die kleinere der ersten Grenzleistung, die bei einem festen Wert ungeachtet der Batteriespannung festgelegt ist, und der zweiten Grenzleistung, die derart festgelegt ist, dass der Batteriestrom kleiner als der Überstromschwellwert It bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, als die Grenzleistung festlegt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Insbesondere kann die Grenzleistung auf der Basis einer einzigen Funktion bestimmt werden, so lange wie die Funktion entsprechend der Batteriespannung geändert und derart festgelegt werden kann, dass der Batteriestrom kleiner als der Überstromschwellwert It bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert. Beispielsweise kann die Grenzleistung auf der Basis einer Funktion (einer Gleichung, die weggelassen wurde) bestimmt werden, die einer Sättigungskurve entspricht, die so sanft zunimmt, dass sie sich der ersten Grenzleistung (der ersten Grenzleistung der schnellen Änderung während einer schnellen Änderung) allmählich annähert.
(2) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung unter Berücksichtigung der Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 durchgeführten Steuerung festgelegt werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Insbesondere wenn beispielsweise eine Steuerungsverzögerung nicht auftritt oder die Steuerungsverzögerung vernachlässigbar ist, kann die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung ohne Berücksichtigung der Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 ausgeführten Steuerung festgelegt werden.
(3) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Wert, der der Steuerungsverzögerungsleistung entspricht, als ein fester Wert ungeachtet der Batteriespannung subtrahiert wird, wenn die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung festgelegt werden, während die Verzögerung bei der an den dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 ausgeführten Steuerung berücksichtigt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Insbesondere kann beispielsweise der Wert, der der Steuerungsverzögerung entspricht, ein variabler Wert sein, der sich entsprechend der Batteriespannung ändert. Wenn sich die Batteriespannung ändert, ändert sich die Steuerungsverzögerungsleistung dementsprechend, und daher können durch Subtrahieren eines variablen Werts, der sich entsprechend der Batteriespannung ändert, die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung mit einem höheren Maß an Präzision festgelegt werden.
(4) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Drehmomentbegrenzung zu dem Zeitpunkt vorgesehen wird, zu dem die Batterieleistung die Grenzleistung erreicht oder übersteigt, und die Drehmomentbegrenzung wird zu dem Zeitpunkt beendet, zu dem die Batterieleistung unter die Grenzleistung fällt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Insbesondere können beispielsweise eine Grenzleistung auf der oberen Seite, die verwendet wird, wenn die Batterieleistung zunimmt, und eine Grenzleistung auf der unteren Seite, die verwendet wird, wenn die Batterieleistung abnimmt, vorgesehen werden. Durch Vorsehen eines Wertepaars als die Grenzleistung auf diese Weise kann eine Hysterese bei der Grenzleistung derart vorgesehen werden, dass eine Steuerungsverzögerung aufgefangen werden kann. Als eine Folge wird ein Hinterherlaufen oder dergleichen weniger wahrscheinlich auftreten und daher kann eine stabile Drehmomentbegrenzung realisiert werden.
(5) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem das Steuerungssystem 100 einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Hybridantriebsvorrichtung 1 der geteilten Bauart angewendet wird, die den Motor E und das Paar von dynamoelektrischen Maschinen MG1, MG2 aufweist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Insbesondere kann beispielsweise die vorliegende Erfindung bei einer Hybridantriebsvorrichtung angewendet werden, die eine einzige dynamoelektrische Maschine aufweist. Die vorliegende Erfindung kann auch bei einer Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug angewendet werden, in dem lediglich eine als ein Motor arbeitende dynamoelektrische Maschine als eine Antriebsquelle verwendet wird.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann vorteilhafterweise bei einem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine zum Steuern eines Motors und eines Generators und bei einem Fahrzeugantriebssystem, das das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine aufweist, verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine mit einer dynamoelektrischen Maschine und einem Wechselrichter, der zwischen einer Batterie und der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist und der einen durch die dynamoelektrische Maschine fließenden Strom steuert, werden eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschine von dem Wechselrichter gesteuert. Das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine umfasst: ein Batterieleistungsherleitungsmittel zum Herleiten einer von der Batterie zu liefernden Batterieleistung, wenn die dynamoelektrische Maschine bei der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment betrieben wird, ein Grenzleistungsbestimmungsmittel zum variablen Bestimmen einer Grenzleistung, die ein maximal zulässiger Wert der Batterieleistung ist, entsprechend einer Batteriespannung, und ein Drehmomentbegrenzungsmittel zum Begrenzen des Drehmoments der dynamoelektrischen Maschine derart, dass die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel hergeleitete Batterieleistung nicht die Grenzleistung übersteigt.
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 2005-210779 A [0003]

Claims

Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine mit einer dynamoelektrischen Maschine und einem Wechselrichter, der zwischen einer Batterie und der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist und der einen durch die dynamoelektrische Maschine fließenden Strom steuert, bei dem eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment der dynamoelektrischen Maschine von dem Wechselrichter gesteuert werden, wobei das Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine aufweist: ein Batterieleistungsherleitungsmittel zum Herleiten einer von der Batterie zu liefernden Batterieleistung, wenn die dynamoelektrische Maschine bei der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment betrieben wird, ein Grenzleistungsbestimmungsmittel zum variablen Bestimmen einer Grenzleistung, die ein maximal zulässiger Wert der Batterieleistung ist, entsprechend einer Batteriespannung, und ein Drehmomentbegrenzungsmittel zum Begrenzen des Drehmoments der dynamoelektrischen Maschine derart, dass die von dem Batterieleistungsherleitungsmittel hergeleitete Batterieleistung nicht die Grenzleistung übersteigt.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach Anspruch 1, bei dem das Grenzleistungsbestimmungsmittel die kleinere einer ersten Grenzleistung, die als ein fester Wert ungeachtet der Batteriespannung festgelegt ist, und einer zweiten Grenzleistung, die derart festgelegt ist, dass ein Batteriestrom kleiner als ein vorbestimmter Überstromschwellwert bleibt, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert, als die Grenzleistung bestimmt.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach Anspruch 2, bei dem die zweite Grenzleistung auf der Basis eines integrierten Werts des Überstromschwellwerts und der Batteriespannung festgelegt wird.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die erste Grenzleistung und die zweite Grenzleistung durch vorab Subtrahieren eines einer Steuerungsverzögerungsleistung entsprechenden Werts festgelegt werden, der eine von einer Steuerungsverzögerung relativ zu der dynamoelektrischen Maschine verursachte Zunahme der Batterieleistung ist.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit ferner einem Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel zum Herleiten einer Änderungsrate der Batterieleistung, bei dem während einer schnellen Änderung, bei der die von dem Batterieleistungsänderungsratenherleitungsmittel hergeleitete Änderungsrate der Batterieleistung größer als ein vorbestimmter Schwellwert der schnellen Änderung der Batterieleistung ist, eine zweite Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die zweite Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit ferner einem Drehzahländerungsratenherleitungsmittel zum Herleiten einer Änderungsrate der Drehzahl der dynamoelektrischen Maschine, bei dem während einer schnellen Änderung, bei der die von dem Drehzahländerungsratenherleitungsmittel hergeleitete Änderungsrate der Drehzahl größer als ein vorbestimmter Schwellwert der schnellen Änderung der Drehzahl ist, eine zweite Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die zweite Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der zweiten Grenzleistung festgelegt wird.
Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach Anspruch 5 oder 6, bei dem während der schnellen Änderung eine erste Grenzleistung der schnellen Änderung, die bei einem kleineren Wert als die erste Grenzleistung festgelegt ist, anstelle der ersten Grenzleistung festgelegt wird.
Fahrzeugantriebssystem, mit: dem Steuerungssystem einer dynamoelektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einer ersten dynamoelektrischen Maschine und einer zweiten dynamoelektrischen Maschine, die als die dynamoelektrische Maschine dienen, und einem Leistungsübertragungsmechanismus zum Verteilen einer Antriebskraft von einer anderen Antriebsquelle als der ersten dynamoelektrischen Maschine oder der zweiten dynamoelektrischen Maschine, bei dem ein Teil der von dem Leistungsübertragungsmechanismus verteilten Antriebskraft auf ein Fahrzeugrad übertragen wird, ein anderer Teil der von dem Leistungsübertragungsmechanismus verteilten Antriebskraft auf die erste dynamoelektrische Maschine übertragen wird, und eine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine erzeugte Antriebskraft auf das Fahrzeugrad übertragen wird.
Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 8, bei dem der Leistungsübertragungsmechanismus einen Planetengetriebemechanismus aufweist, der in der Reihenfolge der Drehzahl ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement aufweist, und die erste dynamoelektrische Maschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist, die andere Antriebsquelle als die dynamoelektrische Maschine mit dem zweiten Drehelement verbunden ist und die zweite dynamoelektrische Maschine und das dritte Drehelement mit dem Fahrzeugrad verbunden sind.