DE112010005325B4 - Elektrisch betriebenes Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung desselben - Google Patents

Abstract

Elektrisch betriebenes Fahrzeug miteinem Motorgenerator (MG), der eingerichtet ist, in der Lage zu sein, Drehmoment auf und von einer Antriebswelle (60), die mit einem Antriebsrad (80) gekoppelt ist, zu übertragen und zu empfangen,einer Gleichspannungsleistungsversorgung (10#) mit einer Energiespeichervorrichtung (B),einem Umrichter (14), der eingerichtet ist, eine bidirektionale Gleichstrom-/Wechselstromleistungsumwandlung zwischen der Gleichspannungsleistungsversorgung und dem Motorgenerator durchzuführen, undeiner Motorsteuerungseinheit (35), die eingerichtet ist, eine Vielzahl von Leistungshalbleiterschaltelementen (Q3 bis Q8), die den Umrichter bilden, entsprechend einem Drehmomentbefehlswert (Trqcom) und einem Zustandswert des Motorgenerators zu steuern,wobei die Motorsteuerungseinheit eine Gleichversatzerzeugungseinheit (260) aufweist, um den Umrichter zu derart steuern, dass der Motorgenerator bei losgelassenem Fahrpedal (51) zur Abgabe eines Verlangsamungsdrehmoments durch Überlagern einer Gleichstromkomponente (If) auf einen Wechselstrom jeder Phase in dem Motorgenerator entsprechend einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung veranlasst wird.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern desselben, und insbesondere eine elektrische Motorsteuerung bei losgelassenem Fahrpedal eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, das mit einem Traktionsmotor ausgerüstet ist.
• STAND DER TECHNIK
• In den letzten Jahren hat ein elektrisch betriebenes Fahrzeug wie ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und ein Brennstoffzellenfahrzeug Aufmerksamkeit als ein umweltfreundliches Fahrzeug erregt. Ein derartiges elektrisch betriebenes Fahrzeug weist eine aus einer Sekundärbatterie und dergleichen gebildete Energiespeichervorrichtung und einen Motor-Generator als einen Traktionsmotor auf, der in der Lage ist, elektrische Leistung aus diesem elektrisch betriebenen Fahrzeug zur Erzeugung einer Antriebskraft zu empfangen. Der Motorgenerator erzeugt die Fahrzeugantriebskraft bei einer Beschleunigung, wohingegen eine regenerative Energieerzeugung zur Umwandlung der kinetischen Energie des Fahrzeugs in elektrischer Energie bei einer Verlangsamung wie beim Bremsen ausgeführt wird. In dem elektrisch betriebenen Fahrzeug wird die regenerative Leistung aus dem Motorgenerator durch Laden der Energiespeichervorrichtung gesammelt, wodurch der Energiewirkungsgrad verbessert wird.
• Demgegenüber kann eine übermäßige regenerative Leistung aus dem Motorgenerator ein Problem in Bezug auf Bauteilschutz verursachen, wie das Auftreten einer Überspannung und einer Überladung der Energiespeichervorrichtung. Daher ist eine Steuerung erforderlich, um eine übermäßige Erzeugung regenerativer Leistung aus dem Motorgenerator zu verhindern.
• Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: JP 2009 - 219 189 A (PTL 1) ein Vierradantriebsfahrzeug, bei dem eine Brennkraftmaschine die Vorderräder antreibt und ein Motor (Elektromotor) die Hinterräder antreibt oder alternativ die Brennkraftmaschine die Hinterräder antreibt und der Motor (Elektromotor) die Vorderräder antreibt. Dieses Vierradantriebsfahrzeug weist eine Konfiguration auf, durch die eine Beschädigung an einem Umrichterschaltelement verhindert werden kann, die durch eine Überspannung verursacht wird, wenn die Wechselspannung des durch die Maschine angetriebenen Leistungsgenerators gleichgerichtet wird, durch den Umrichter umgewandelt wird und dann an den Motor angelegt wird.
• Insbesondere offenbart die PTL 1, dass, wenn ein Zurückrollzustand des Elektromotors zum Antrieb eines Fahrzeugs erfasst wird, der Sollankerstrom derart eingestellt wird, dass ein Fließen des d-Achsen-Stroms bewirkt wird, der nicht zur Drehmomenterzeugung beiträgt, wodurch die durch Regeneration des Traktionsmotors erzeugte elektrische Leistung verbraucht wird. Dies ermöglicht die Unterdrückung eines Anstiegs in der Gleich- (DC-) Verbindungsspannung des Umrichters, die durch eine übermäßige regenerative Leistung aus dem Traktionsmotor verursacht wird. Folglich kann eine Beschädigung an dem Schaltelement, das einen Umrichter bildet, verhindert werden.
• ZITIERUNGSLISTE
• PATENTLITERATUR
• PTL 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: JP 2009 - 219 189 A
• Die DE 698 16 235 T2 offenbart eine Heizung für ein elektrisches Hybridfahrzeug, wobei durch diese Heizung beispielsweise ein Fahrgastraum in einem elektrischen Hybridfahrzeug zu erwärmen ist. Dies wird durch Erwärmen des Fahrmotors erreicht, indem eine Gleichstromkomponente überlagert wird.
• Die DE 10 2005 058 829 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem die Verlustleistung einer elektrischen Maschine im Rekuperationsbetrieb eines Hybridfahrzeugs aktiv eingestellt wird. Das heißt, die Maschine wird derart gesteuert, dass die gesamte Bremsleistung der Maschine in ohmsche Wärmeverluste umgewandelt wird, so dass vermieden werden kann, der Batterie Energie zuzuführen.
• Die EP 1 301 366 B1 offenbart eine Steuereinheit für ein Getriebe, wobei in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie entweder ein regeneratives Bremsen oder ein Motorbremsen (Maschinenbremsen) ausgewählt werden kann.
• Die DE 11 2008 001 911 B4 offenbart eine Umrichtersteuerungsvorrichtung, bei der der Umrichter derart gesteuert werden kann, dass dessen Temperatur erhöht werden kann.
• Die DE 102 12 751 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung der Rotortemperatur bei einer PM-Synchronmaschine.
• Die US 5 457 372 A offenbart ein (Weich-) Bremsverfahren und -gerät, wobei das Gerät einen eines elektrischen Antriebs, das durch Injektion eines Gleichstroms auf alle drei Motorwindungen eines dreiphasigen Elektromotors ein Gegendrehmoment erzeugt, um dem eigentlich Drehmoment, das durch eine Umrichteransteuerung des Elektromotors hervorgerufen wird, entgegen zu wirken.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• TECHNISCHES PROBLEM
• In einer Situation, in der das elektrisch betriebene Fahrzeug durch den Ausgang des Motorgenerators angetrieben wird, muss der Motorgenerator ein Verlangsamungsdrehmoment erzeugen, um die Verlangsamung äquivalent zu dem sogenannten Maschinenbremsen zu implementieren, während das Fahrpedal losgelassen wird. Jedoch bringt die Erzeugung eines Verlangsamungsdrehmoments durch den Motorgenerator eine regenerative Leistungserzeugung mit sich. Dementsprechend sollte, wenn Laden der Energiespeichervorrichtung unterbunden/begrenzt ist, eine Verhinderung des Auftretens eines Überladens der Energiespeichervorrichtung beachtet werden.
• Beispielsweise wird gemäß der in PTL 1 offenbarten Technik, da der Leistungsverbrauch des Motorgenerators durch Erhöhen des d-Achsen-Stroms erhöht werden kann, erwartet, dass die regenerative Leistung aus dem Motorgenerator unterdrückt werden kann, während ein Verlangsamungsdrehmoment erzeugt wird.
• Wie jedoch allgemein bekannt ist, wird bei der elektrischen Motorsteuerung (Vektorsteuerung) auf der Grundlage der d-q-Achsenumwandlung zur Erzeugung eines d-Achsen-Stroms, bei dem es sich um eine Gleichkomponente handelt, die an den Motorgenerator angelegte Wechselspannung durch eine Dreiphasen-/- Zweiphasen-Umwandlung unter Verwendung des Rotordrehwinkels des Motorgenerators gesteuert. Wenn ein Fehler in dem Drehwinkelsensor auftritt, kann somit dieser Fehler die Erzeugung des beabsichtigten d-Achsen-Stroms verhindern oder kann ein unbeabsichtigtes Verlangsamungsdrehmoment verursachen, wodurch eine übermäßige Erzeugung der regenerativen Leistung aus dem Motorgenerator verursacht wird.
• Weiterhin ist in dem Fall, in dem Laden der Energiespeichervorrichtung unterbunden ist, eine Steuerung erforderlich, um die Erzeugung der regenerativen Leistung aus dem Motorgenerator verhindern. In diesem Fall ist es notwendig, die an den Motorgenerator angelegte Wechselspannung zur Erzeugung eines rotierenden magnetischen Feldes in dem Stator zu erzeugen, um zu bewirken, dass das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators null wird. Wenn jedoch ein Fehler in dem Drehwinkelsensor auftritt, tritt ein Verlangsamungsdrehmoment aufgrund von Steuerungsfehlern auf, was die Erzeugung von regenerativer Leistung verursachen kann.
• Wie es aus dem vorstehend Beschrieben hervorgeht, erfordert das elektrisch betriebene Fahrzeug, dass der Traktionsmotor (Motorgenerator) bei losgelassenem Fahrpedal in einem Zustand, in dem Laden der Energiespeichervorrichtung unterbunden oder begrenzt ist, sorgfältig gesteuert wird.
• Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht, und zielt darauf ab, ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, das mit einem Traktionsmotor (Motorgenerator) ausgerüstet ist, um in geeigneter Weise den Traktionsmotor (Motorgenerator) bei losgelassenem Fahrpedal zu steuern, um ein Überladen der Energiespeichervorrichtung zu verhindern.
• LÖSUNG DES PROBLEMS
• Diese Aufgabe wird durch ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gelöst, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist, und alternativ durch ein Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gelöst, wie es in Patentanspruch 9 angegeben ist.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
• VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug, das mit einem Traktionsmotor (Motorgenerator) ausgerüstet ist, der Traktionsmotor (Motorgenerator) in geeigneter Weise während des Loslassens einer Fahrpedals gesteuert werden, um eine Überladung der Energiespeichervorrichtung zu verhindern.
• Figurenliste
• 1 zeigt ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 2 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel für die Einstellungsweise eines Drehmomentbefehlswerts zum Verhindern einer Überladung einer Batterie bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs veranschaulicht.
• 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• 4 zeigt ein Signalverlaufsdiagramm, das eine Überlagerung eines Gleichstroms auf einen Strom jeder Phase in einem Motorgenerator veranschaulicht.
• 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Steuerungskonfiguration des Motorgenerators in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel.
• 6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Steuerungsverarbeitungsprozedur der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 7 zeigt einen Graphen, der die Einstellung eines Drehmomentbefehlswerts in Zusammenhang mit der Begrenzung auf das Laden einer Batterie bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs veranschaulicht.
• 8 zeigt einen Graphen, der das Einstellen eines Versatzstroms in einer Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 9 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• 10 zeigt ein Flussdiagramm, das die Steuerungsverarbeitungsprozedur in der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 11 zeigt ein Blockschaltbild, das die Funktion einer Trägerwellensteuerungseinheit in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 12 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerung durch die Trägerwellensteuerungseinheit gemäß 11.
• 13 zeigt eine Konzeptdarstellung, die eine Änderung in dem Strom jeder Phase in dem Motorgenerator veranschaulicht, die durch die Trägerwellensteuerung gemäß 12 verursacht wird.
• 14 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß einer Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
• 15 zeigt eine Konzeptdarstellung, die eine variable Einstellung eines Versatzstroms veranschaulicht.
• 16 zeigt eine Konzeptdarstellung, die die Definition einer Überlagerungszeitdauer des Versatzstroms veranschaulicht.
• 17 zeigt eine Konzeptdarstellung, die eine variable Einstellung der Überlagerungszeitdauer des Versatzstroms veranschaulicht.
• 18 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Steuerungsverarbeitungsprozedur in der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß einer Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
• Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche oder entsprechende Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, weshalb deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
• [Erstes Ausführungsbeispiel]
• 1 zeigt ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 bezieht sich allgemein auf ein Automobil wie ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und ein Brennstoffzellenfahrzeug, das Fahrzeugantriebskraft durch elektrische Energie erzeugt. Insbesondere weist das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 einen Motorgenerator MG, der zumindest zur Erzeugung von Fahrzeugantriebskraft eingerichtet ist, als eine Antriebskraftquelle auf. In dem Fall, in dem das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug ist, ist eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine weiterhin als eine Antriebskraftquelle zusätzlich zu dem Motorgenerator MG angebracht.
• Gemäß 1 weist das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 eine Gleichspannungsleistungsversorgungseinheit 10#, einen Glättungskondensator C0, einen Umrichter 14, einen Motorgenerator MG, eine Steuerungsvorrichtung 30, ein Fahrpedal 51, ein Bremspedal 55, eine Antriebswelle 60, ein Differentialgetriebe 70 und ein Antriebsrad 80 auf.
• Die Gleichspannungsleistungsversorgungseinheit 10# weist eine Energiespeichervorrichtung B, Systemrelais' SR1 und SR2, einen Glättungskondensator C1 und einen Wandler 12 auf.
• Die Energiespeichervorrichtung B ist repräsentativ durch eine Sekundärbatterie wie einen Nickelmetallhydridbatterie oder einer Lithiumionenbatterie gebildet, und wird somit nachstehend auch als Batterie B bezeichnet. Es sei bemerkt, dass die „Energiespeichervorrichtung“ nicht nur bei einer Batterie sondern ebenfalls bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator oder dergleichen anwendbar ist.
• Eine Überwachungseinheit 10 mit einer Sensorgruppe ist für die Batterie B angeordnet. Die Überwachungseinheit 10 ist eingerichtet, eine Ausgangsspannung Vb, einem Ausgangsstrom Ib und eine Temperatur Tb der Energiespeichervorrichtung zu erfassen und zu überwachen, ob anormale Werte davon auftreten oder nicht. Zusätzlich ist der Ausgangsstrom Ib als ein positiver Wert (Ib > 0) während des Entladens der Energiespeichervorrichtung B und als ein negativer Wert (Ib < 0) während des Ladens der Energiespeichervorrichtung B wiedergegeben. Der Erfassungswert von der Überwachungseinheit 10 wird zu der Steuerungsvorrichtung 30 ausgegeben.
• Das Systemrelais SR1 ist zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der Batterie B und einer Leistungsleitung 6 geschaltet, wohingegen das Systemrelais SR1 zwischen dem negativen Elektrodenanschluss der Batterie B und einer Masseleitung 5 geschaltet ist. Die Systemrelais' SR1 und SR2 werden durch ein Steuerungssignal SE ein-/ausgeschaltet.
• Der Glättungskondensator C1 ist zwischen der Leistungsleitung 6 und der Masseleitung 5 geschaltet. Ein Spannungssensor 11 erfasst die Spannung über den Glättungskondensator C1, das heißt, eine Gleichspannung VL auf der Leistungsleistung 6 und gibt den Erfassungswert zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
• Der Wandler 12 weist eine Drosselspule L1 und Leistungshalbleiterschaltelement Q1 und Q2 auf. Die Leistungshalbleiterschaltelemente Q1 und Q2 sind in Reihe zwischen der Leistungsleitung 7 und der Masseleitung 5 geschaltet. Das Ein-/Ausschalten der Leistungshalbleiterschaltelemente Q1 und Q2 wird durch Schaltsteuerungssignale SG1 und SG2 gesteuert.
• Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Leistungshalbschaltelement (das nachstehend einfach als „Schaltelement“ bezeichnet ist), das hier verwendet wird, ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate, Insolated Gate Bipolar Transistor), ein Leistungs-MOS- (Metall-Oxyd-Halbleiter-) Transistor, ein Leistungs-Bipolartransistor oder dergleichen sein. Antiparallele Dioden D1 und D2 sind für die Schaltelemente Q1 und Q2 jeweils angeordnet. Die Drosselspule L1 ist zwischen der Leistungsleitung 6 und dem Verbindungsknoten der Schaltelement Q1 und Q2 geschaltet.
• Der Glättungskondensator C0 ist zwischen der Leistungsleitung 7 und der Masseleitung geschaltet. Ein Spannungssensor 13 erfasst die Spannung über dem Glättungskondensator C0, das heißt, eine Gleichspannung VH auf der Leistungsleitung 7 und gibt den Erfassungswert zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus. Die Gleichspannung VH äquivalent zu der Spannung auf der Gleichspannungsseite in dem Umrichter 14 wird nachstehend ebenfalls als „Systemspannung VH“ bezeichnet.
• Entsprechend der Ein-/Aussteuerung des Schaltelements Q2 und/oder Q2 führt der Wandler 12 eine bidirektionale Gleichspannungsumwandlung zwischen den Gleichspannungen VL und VH durch. Das Spannungsumwandlungsverhältnis (VH/VL) durch den Wandler 12 wird entsprechend den Tastverhältnissen der Schaltelemente Q1 und Q2 gesteuert. Insbesondere wird ein Spannungsbefehlswert VHr entsprechend dem Zustand des Motorgenerators MG eingestellt, wohingegen das Tastverhältnis in dem Wandler 12 auf der Grundlage der Erfassungswerte der Gleichspannungen VH und VL gesteuert wird. Wenn es nicht notwendig ist, die Gleichspannung VH gegenüber der Gleichspannung VL anzuheben, werden die Schaltelemente Q1 und Q2 jeweils fest eingeschaltet und ausgeschaltet eingestellt, was zu VH = VL führen kann (Spannungsumwandlungsverhältnis = 1,0).
• In dem Wandler 12 werden die Schaltelemente Q1 und Q2 im Wesentlichen derart gesteuert, dass diese komplementär und alternativ innerhalb jedes Schaltzyklus ein- und ausgeschaltet werden. Auf diese Weise kann die Gleichspannung VH derart gesteuert werden, dass sie auf einen Spannungsbefehlswert VHr eingestellt wird, ohne dass besonders der Steuerungsbetrieb entsprechend der Stromrichtung in dem Wandler 12 und in Reaktion sowohl auf Laden als auch Entladen der Batterie B geschaltet werden muss.
• Der Umrichter 14 ist aus einem oberen und unteren U-Phasen-Zweig 15, einem oberen und unteren V-Phasen-Zweig 16 und einem oberen und unteren W-Phasen-Zweig 17 gebildet, die parallel zwischen der Leistungsleitung 7 und der Masseleitung 5 vorgesehen sind. Der obere und untere Zweig jeder Phase ist durch Schaltelemente gebildet, die in Reihe zwischen der Leistungsleitung 7 und der Masseleitung 5 geschaltet sind. Beispielsweise ist der obere und untere U-Phasen-Zweig 15 aus Schaltelementen Q3 und Q4 gebildet, ist der obere und untere V-Phasen-Zweig 16 aus Schaltelementen Q5 und Q6 gebildet, und ist der obere und untere W-Phasen-Zweig 17 aus Schaltelementen Q7 und Q8 gebildet. Weiterhin sind antiparallele Dioden D3 bis D8 jeweils mit den Schaltelementen Q3 bis Q8 verbunden. Die Schaltelemente Q3 bis Q8 werden zum Ein- und Ausschalten durch Schaltsteuerungssignale SG3 bis SG8 aus der Steuerungsvorrichtung 30 gesteuert.
• Der Motorgenerator MG ist repräsentativ durch einen Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotor gebildet, bei den drei Spulen der U-, V- und W-Phasen, die um einen (nicht gezeigten) Stator gewickelt sind, jeweils ein Ende gemeinsam zu einem Neutralpunkt verbunden haben. Weiterhin ist das andere Ende jeder Phasenspule mit dem Zwischenpunkt der Schaltelemente eines entsprechenden dieser oberen und unteren Phasenzweige 15 bis 17 verbunden.
• Der Motorgenerator MG erzeugt eine Antriebskraft entsprechend der aus dem Umrichter 14 zugeführten Dreiphasen-Wechselspannungsleistung, um das Antriebsrad 80 über eine Antriebswelle 60 und ein Differentialgetriebe 70, die mechanisch gekoppelt sind, drehend anzutreiben. Das heißt, der Motorgenerator MG ist eingerichtet, in der Lage zu sein, Drehmoment zu und von der mit dem Antriebsrad 80 gekoppelten Antriebswelle 60 zu übertragen und zu empfangen.
• In dem Fall, in dem das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug ist, das weiterhin mit einer nicht gezeigten Maschine ausgerüstet ist, um zu ermöglichen, dass das Antriebsrad 80 durch den Ausgang aus dieser nicht gezeigten Maschine drehend angetrieben wird, kann das elektrisch betriebene Fahrzeug 100 derart konfiguriert sein, dass eine Leistungsaufteilungsvorrichtung und dergleichen unter Verwendung eines Planetengetriebemechanismus und dergleichen in dem Antriebskraftübertragungsweg, der sich von dem Motorgenerator MG erstreckt, zwischen angeordnet ist, um einen geeignete Verteilung der durch den Motorgenerator MG und der Maschine erzeugten Antriebskraft zu ermöglichen.
• Ein Stromsensor 24 erfasst den durch den Motorgenerator MG fließenden Strom (Phasenstrom) und gibt den Erfassungswert zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus. Da zusätzlich die Summe der Momentanwerte der Dreiphasenströme Iu, Iv und Iw gleich null ist, kann der Stromsensor 24 derart angeordnet sein, dass Motorströme von zwei Phasen (beispielsweise ein V-Phasen-Strom Iv und ein W-Phasen-Strom Iw) erfasst wird, wie es in 1 gezeigt ist.
• Ein Drehwinkelsensor (Resolver) 25 erfasst einen Rotordrehwinkel θ des Motorgenerators MG und sendet diesen erfassten Drehwinkel θ zu der Steuerungsvorrichtung 30. Die Steuerungsvorrichtung 30 kann die Drehzahl und eine Drehfrequenz ωe des Motorgenerators MG auf der Grundlage des Drehwinkels θ berechnen. Falls außerdem der Drehwinkel θ direkt durch die Steuerungsvorrichtung 30 auf der Grundlage der Motorspannung und des Motorstroms berechnet wird, kann der Drehwinkelsensor 25 entfallen.
• Die Steuerungsvorrichtung 30 ist durch eine einzelne oder eine Vielzahl von elektronischen Steuerungseinheiten (ECU) konfiguriert. Die ECU führt einen vorbestimmten Steuerungsbetrieb durch Softwareverarbeitung durch eine nicht gezeigte CPU (Zentralverarbeitungseinheit), die ein vorab gespeichertes Programm ausführt, und/oder durch Hardwareverarbeitung durch eine spezielle elektronische Steuerung aus.
• In dem Konfigurationsbeispiel gemäß 1 ist die Steuerungsvorrichtung 30 derart konfiguriert, dass sie eine MG-ECU 35, eine Batterie-Ecu 40 und eine HV-ECU 50 aufweist. Jedoch ist es ebenfalls möglich, eine ECU bereitzustellen, die einen Teil oder alle der Funktionen dieser ECUs enthält.
• Die Batterie-ECU 40 schätzt den gegenwärtigen Ladezustand (SOC) der Batterie B (Energiespeichervorrichtung) auf der Grundlage des Zustandswerts (Ausgangsspannung Vb, Ausgangsstrom Ib und Temperatur Tb) der Batterie B (Energiespeichervorrichtung), der durch die Überwachungseinheit 10 erfasst wird. Der SOC ist im Allgemeinen als ein Verhältnis der gegenwärtigen Ladungsmenge gegenüber dem vollgeladenen Zustand (100%) in Prozent wiedergegeben.
• Weiterhin stellt zur Steuerung des Ladens und Entladens der Batterie B die Batterie-ECU 40 einen oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win und einen unteren Ladungsleistungsgrenzwert Wout der Batterie B zumindest auf der Grundlage des SOC ein. Bezüglich der Eingangs- und Ausgangsleistung der Batterie B wird die Entladeleistung durch einen positiven Wert wiedergegeben, wohingegen die Ladeleistung durch einen negativen Wert wiedergegeben wird, mit dem Ergebnis das Win ≤ 0 und Wout ≥ 0 gilt. Die Batterie-ECU 40 entspricht einer „Lade-/Entladeüberwachungseinheit“.
• Die HV-ECU 50 steuert den Lauf des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 auf der Grundlage eines Betätigungsausmaßes AC des Fahrpedals 51, eines Betätigungsausmaßes BK des Bremspedals 55 und der Informationen, die den Fahrzeugzustand aus nicht gezeigten Sensoren zeigen. Beispielsweise steuert die HV-ECU 50 den Lauf des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 derart, dass die durch den Anwender gewünschte Beschleunigung oder Verlangsamung entsprechend der Fahrpedalbetätigung (AC) und Bremsbetätigung (BK) durch den Anwender implementiert wird. Die HV-ECU 50 entspricht einer „Fahrzeugsteuerungseinheit“.
• Als ein Teil dieser Laufsteuerung wird ein Drehmomentbefehlswert Trqcom des Motorgenerators MG für den Fahrzeuglauf eingestellt. Während einer Beschleunigung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 wird der Drehmomentbefehlswert des Motorgenerators MG derart eingestellt, dass er positiv ist (Trqcom > 0).
• Wenn das Bremspedal 55 betätigt wird, berechnet die HV-ECU 50 die für das gesamte Fahrzeug erforderliche Gesamtbremskraft auf der Grundlage eines Bremsbetätigungsausmaßes BK und der durch den nicht gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, und führt ebenfalls eine kooperative Steuerung zur Verteilung dieser Gesamtbremskraft auf eine Hydraulikbremskraft durch eine (nicht gezeigte) Hydraulikbremse und die regenerative Bremskraft durch den Motorgenerator MG durch. In diesem Fall wird der Drehmomentbefehlswert (Trqcom < 0) zur Erzeugung der regenerativen Bremskraft durch den Motorgenerator MG derart eingestellt, dass die Leistung, die durch den Motorgenerator MG erzeugt wird, der das Verlangsamungsdrehmoment äquivalent zu dem Drehmomentbefehlswert ausgibt, innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungswerts Win fällt. Zusätzlich kann, selbst wenn die regenerative Bremskraft durch den Motorgenerator MG begrenzt wird, die Gesamtbremskraft stets durch Gewährleisten der Bremskraft durch die Hydraulikbremse gewährleistet werden.
• Weiterhin wird in dem herkömmlichen Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine als eine Antriebsquelle verwendet, die Verlangsamung äquivalent zu dem sogenannten Maschinenbremsen automatisch bei losgelassenem Fahrpedal erzeugt. Daher wird bei losgelassenem Fahrpedal 51 der Drehmomentbefehlswert Trqcom auf einen vorgeschriebenen Wert (negativen Wert) eingestellt, um der HV-ECU 50 zu ermöglichen, eine vorgeschriebene Verlangsamung äquivalent zu dem vorstehend beschriebenen Maschinenbremsen zu gewährleisten.
• Es sei bemerkt, dass der Drehmomentbefehlswert Trqcom stets in dem Zustand eingestellt wird, in dem der durch die Abgabe des Drehmoments durch den Motorgenerator erhaltene Leistungsverbrauch oder die Lade-/Entladeleistung der Batterie B in Zusammenhang mit der erzeugten Leistung derart begrenzt wird, dass sie innerhalb des Bereichs von Win bis Wout fällt.
• Auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswerts Trqcom durch die HV-ECU 50 steuert die MG-ECU 35 den Umrichter 14 und den Wandler 12 derart, dass der Motorgenerator MG arbeitet. Die MG-ECU 35 empfängt als Eingänge den Drehmomentbefehlswert Trqcom, die durch den Spannungssensor 11 erfasste Gleichspannung VL, die durch den Spannungssensor 13 erfassten Systemspannung VH, die durch den Stromsensor 24 erfassten Motorströme Iv und Iw, und den Drehwinkel θ aus dem Drehwinkelsensor 25. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale erzeugt die MG-ECU 35 die Schaltsteuerungssignale SG1 und SG2 zur Steuerung der Gleichspannungsumwandlung durch den Wandler 12 und die Schaltsteuerungssignale SG3 bis SG8 zur Steuerung der Gleichspannungs-/Wechselspannungsumwandlung durch den Umrichter 14. Anders ausgedrückt entspricht die MG-ECU 35 einer „Motorsteuerungseinheit“.
• Bei der Beschleunigung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 werden die Schaltsteuerungssignal SG3 bis SG8 derart erzeugt, dass der Umrichter 14 entsprechend dem positiven Drehmomentbefehlswert (Trqcom > 0) gesteuert wird. Folglich wird eine Wechselspannung zur Erzeugung eines drehenden Magnetfeldes, um ein positives Drehmoment in dem Stator des Motorgenerators MG zu bewirken, von dem Umrichter 14 an den Motorgenerator MG angelegt. Dies ermöglicht es dem Motorgenerator MG, die Antriebskraft zur Beschleunigung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der Gleichspannungsleistung auf der Leistungsleitung 7 aus der Batterie B zu erzeugen.
• Bei der Verlangsamung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 wird der Motorgenerator MG durch die Drehkraft des Antriebsrads 80 angetrieben, wodurch er als Leistungsgenerator arbeitet. Der Ausdruck „bei der Verlangsamung“, auf dem sich hier bezogen wird, bedeutet die Zeit, wenn die Beschleunigung durch Loslassen des Fahrpedals 51 gestoppt wird, obwohl das Bremspedal 55 nicht betätigt wird, zusätzlich zu der Zeit des Bremsens, die eine regenerative Leistungserzeugung in dem Fall mit sich bringt, in dem das Bremspedal 55 betätigt wird.
• Im Wesentlichen wird der Drehmomentbefehlswert Trqcom des Motorgenerators MG bei der Verlangsamung des elektrisch betriebene Fahrzeugs 100 auf „negativ“ eingestellt (Trqcom < 0). Dann wandelt der Umrichter 14 die durch den Motorgenerator MG durch die Ausgabe des negativen Drehmoments erzeugte Leistung in eine Gleichspannungsleistung um und gibt dann die Leistung zu der Leistungsleitung 7 aus. Diese regenerierte Gleichspannungsleistung wird der Batterie B über den Glättungskondensator C0 und dem Wandler 12 zugeführt.
• Weiterhin werden in dem Fall, in dem der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 ist, die Schaltsteuerungssignale SG3 bis SG8 derart erzeugt, dass der Umrichter 14 die Wechselspannung zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes in dem Stator ausgibt, um zu bewirken, dass das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators MG auf null eingestellt wird.
• Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Laden der Batterie B begrenzt oder unterbunden, wenn der SOC ansteigt, bei dem ein Überladen der Batterie B auftreten kann. In diesem Fall wird der absolute Wert des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win (der derart eingestellt ist, dass Win < 0 ist) verringert. Wenn das Laden unterbunden wird, ist Win = 0. Wenn das Laden der Batterie B begrenzt wird oder unterbunden wird, ist es notwendig, die regenerative Leistung durch den Motorgenerator MG zu unterdrücken, um ein Überladen der Batterie B zu verhindern, während das Fahrpedal 51 losgelassen wird (was nachstehend einfach als „bei losgelassenem Fahrpedal“ bezeichnet ist).
• 2 zeigt ein Beispiel für die Einstellungsweise des Drehmomentbefehlswerts zur Verhinderung der Überladung der Batterie bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100. Gemäß 2 wird angenommen, dass das Fahrzeug kontinuierlich für eine längere Distanz auf einer Gefällestraße fährt.
• Gemäß 2 entspricht der Drehmomentwert -Trb einem Verlangsamungsdrehmoment zur Gewährleistung der Verlangsamung äquivalent zu dem Maschinenbremsen. Es sei bemerkt, dass dieses Verlangsamungsdrehmoment -Trb nicht notwendiger Weise ein konstanter Wert ist, sonder auf einen variablen Wert in Abhängigkeit von den Fahrzeugbedingungen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Straßenoberflächengradient und dergleichen) eingestellt werden kann.
• Für die Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt t1 ist ein oberer Ladungsleistungsgrenzwert |Win| die durch den Motorgenerator MG beim Auftreten des Verlangsamungsdrehmoment -Trb erzeugte Leistung, was zeigt, dass die Einstellung derart durchgeführt werden kann, dass der Drehmomentbefehlswert Trqcom =-Trb. Während dieser Zeitdauer steigt der SOC allmählich durch die regenerative Leistung aus dem Motorgenerator MG an, was durch das Auftreten des Verlangsamungsdrehmoments bewirkt wird.
• Dann wird zu dem Zeitpunkt t1 der obere Ladungsleistungsgrenzwert |Win| entsprechend einem Anstieg in dem SOC unterdrückt, was zu einem Drehmomentbefehlswert Trqcom >- Trb führt, der eingestellt werden kann, mit dem Ergebnis, dass das Auftreten des Verlangsamungsdrehmoments begrenzt wird. Anders ausgedrückt wird das Laden der Batterie B bei losgelassenem Fahrpedal begrenzt.
• Zu dem Zeitpunkt t1 oder später wird der Drehmomentbefehlswert Trqcom derart eingestellt, dass er innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts |Win| fällt. Dementsprechend wird das Verlangsamungsdrehmoment durch den Motorgenerator MG verringert, während die Erhöhungsrate des SOC relativ langsam wird.
• Dann, wenn das begrenzte Verlangsamungsdrehmoment weiter kontinuierlich erzeugt wird, erhöht sich zu einem Zeitpunkt t2 der SOC auf einen oberen Steuerungsgrenzwert Smax, zu dem das Laden der Batterie B unterbunden wird. Dies führt zu der Einstellung derart, dass der obere Ladungsleistungsgrenzwert Win = 0 ist. In diesem Fall wird die Erzeugung regenerativer Leistung durch den Motorgenerator MG unterbunden, was zu der Einstellung derart führt, dass der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 wird.
• Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird in dem Fall, in dem der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 ist, der Umrichter 14 zum Erzeugen eines rotierenden Magnetfeldes derart gesteuert, dass bewirkt wird, dass das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators MG auf null eingestellt wird. Wenn jedoch Fehler und dergleichen des Drehwinkelsensors 25 eine Erzeugung unbeabsichtigter regenerativer Leistung aus dem Motorgenerator MG verursachen, kann sich der SOC ebenfalls zu dem Zeitpunkt t2 oder später erhöhen, wie es durch die gepunktete Linien in 2 gezeigt ist, was zu einem Überladen der Batterie B führen.
• Weiterhin wird in der Situation, in dem das Laden der Batterie B begrenzt oder unterbunden ist, wie es in PTL 1 offenbart ist, der d-Achsen-Strom zum positiven Fließen gebracht, so dass die regenerative Leistung aus dem Motorgenerator MG unterdrückt werden kann und der SOC ebenfalls verringert werden kann. Ebenfalls in diesem Fall kann jedoch eine unbeabsichtigte regenerative Leistungserzeugung aufgrund von Steuerungsfehlern auftreten, die aus Fehlern und dergleichen des Drehwinkelsensors 25 resultieren.
• Daher wird in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal wie nachstehend beschrieben durchgeführt.
• 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• Jeder Funktionsblock, der in jedem der Blockschaltbilder einschließlich 3 gezeigt ist, kann durch Konfigurieren einer elektronischen Schaltung (Hardware) mit einer Funktion entsprechend jedem Block innerhalb der ECU implementiert werden, oder durch die ECU implementiert werden, die Softwareverarbeitung entsprechend einem vorab eingestellten Programms ausführt.
• Gemäß 3 schätzt eine SOC-Schätzeinheit 42 den SOC der Batterie B auf der Grundlage des durch die Überwachungseinheit 10 erfassten Zustandwerts (Spannung, Strom, Temperatur und dergleichen) der Batterie B (Energiespeichervorrichtung). Einfach gesagt gibt es ein bekanntes Verfahren zum Schätzen eines SOC auf der Grundlage des integrierten Werts, der Leerlaufspannung und/oder dergleichen des Batteriestrom Ib.
• Eine Lade-/Entladebegrenzungseinstellungseinheit 44 stellt den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win und den unteren Entladungsleistungsgrenzwert Wout entsprechend dem durch die SOC-Schätzeinheit 42 geschätzten SOC ein. Zusätzlich können im Hinblick auf die Batterietemperatur Tb Win und Wout derart eingestellt werden, dass Laden und Entladen bei einer relativ hohen oder niedrigen Temperatur, die eine Verringerung in dem Innenwiderstand B verursacht, stärker als bei der normalen Temperatur begrenzt werden.
• In dem Aufbau gemäß 1 entsprechend die SOC-Schätzeinheit 42 und die Lade-/Entladebegrenzungseinstellungseinheit 44 Funktionsblöcke, die durch die Batterie-ECU 40 implementiert werden.
• Eine Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit 54 stellt den Drehmomentbefehlswert Trqcom entsprechend dem Fahrpedalbetätigungsausmaß AC, dem Bremsbetätigungsausmaß BK und dem Fahrzeugzustand des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 ein, um die durch den Anwender gewünschte Beschleunigung oder Verlangsamung zu implementieren. Jedoch wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist, der Drehmomentbefehlswert Trqcom derart eingestellt, dass die erzeugte Leistung oder der Leistungsverbrauch, der bzw. die auftritt, wenn der Motorgenerator MG das Drehmoment äquivalent zu Trqcom ausgibt, innerhalb des Bereichs von Win bis Wout fällt.
• Eine Bestimmungseinheit 52 empfängt das Fahrpedalbetätigungsausmaß AC, die Fahrzeuggeschwindigkeit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 (oder die Drehzahl des Motorgenerators MG) und den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win. Dann, bei losgelassenem Fahrpedal, schätzt die Bestimmungseinheit 52 das Verlangsamungsdrehmoment -Trb, das zum Erzielen der vorgeschriebenen Verlangsamung äquivalent zu dem Maschinenbremsen erforderlich ist, und die regenerative Leistung Wrb#, die durch den Motorgenerator MG verursacht wird, der dieses Verlangsamungsdrehmoment -Trb ausgibt.
• Weiterhin vergleicht die Bestimmungseinheit 52 die geschätzte regenerative Leistung Wrb# mit dem oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win. Dann, wenn die regenerative Leistung Wrb# innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win fällt (das heißt, |Wrb#| ≤ lWin|), wird ein Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt (ausgeschaltet). Wenn die regenerative Leistung Wrb# den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win überschreitet (das heißt, |Wrb# > | Win|), wird das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt (eingeschaltet).
• Auf diese Weise setzt die Bestimmungseinheit 52 das Bestimmungs-Flag SOF entsprechend dem Ladezustand der Batterie B bei losgelassenem Fahrpedal. Das Bestimmungs-Flag SOF zeigt, ob eine Begrenzung (Unterbindung des Ladens/Entladens) der Batterie B die Gewährleistung der vorgeschriebenen Verlangsamung (äquivalent zu dem Maschinenbremsen) bei losgelassenem Fahrpedal innerhalb des Bereichs des gegenwärtigen oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win verhindert. Es sei bemerkt, dass das Bestimmungs-Flag SOF weiter in die Einstellung des Drehmomentbefehlswerts Trqcom in der Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit 54 reflektiert werden kann.
• Die Bestimmungseinheit 52 und die Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit 54 entsprechen Funktionsblöcken, die durch die HV-ECU 50 in der Konfiguration gemäß 1 implementiert werden.
• Wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist, wird der Umrichter 14 zum Überlagern eines Gleichstroms auf den Wechselstrom jeder Phase in dem Motorgenerator MG gesteuert, wie es in 4 gezeigt ist.
• Gemäß 4 werden die Ströme Iu, Iv und Iw jeder Phase in dem Motorgenerator MG entsprechend der von dem Umrichter 14 ausgegebenen Wechselspannung erzeugt. Der Umrichter 14 steuert die Phase und/oder die Größe der Ausgangsspannung derart, dass das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators MG mit dem Drehmomentbefehlswert Trqcom übereinstimmt. In diesem Fall wird gemäß der herkömmlichen elektrischen Motorsteuerung der Umrichter 14 im Allgemeinen derart gesteuert, dass ein Versatz soweit wie möglich für jeden Phasenstrom des Motorgenerators MG verhindert wird.
• Demgegenüber wird in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gleichstromkomponente in jeden Phasenstrom des Motorgenerators MG überlagert, wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist, wodurch absichtlich ein Versatzstrom If in jedem Phasenstrom erzeugt wird. Es sei bemerkt, dass der Versatzstrom If positiv oder negativ sein kann.
• Das Auftreten eines derartigen Versatzes führt zu der Erzeugung eines nichtrotierenden Magnetfeldes, das auf den Versatzstrom If aufbaut, in dem Stator des Motorgenerators MG. Dieses nichtrotierende Magnetfeld agiert als konstantes Verlangsamungsdrehmoment in Bezug auf die Rotordrehkraft. Das durch einen Versatzstrom erzeugte Verlangsamungsdrehmoment ist nachstehend auch als „Widerstandsdrehmoment“ bezeichnet. Da weiterhin das Auftreten des Versatzstroms If zu einer Erhöhung in dem Rotorwirbelstrom führt, wird die durch den Motorgenerator MG erzeugte Leistungsgröße nicht durch das Auftreten dieses Widerstandsdrehmoment erhöht.
• Auf diese Weise wird in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gleichstrom auf jeden Phasenstrom des Motorgenerators MG überlagert, wenn das Bestimmungs-Flag SOF bei losgelassenem Fahrpedal gesetzt ist, wodurch das Widerstandsdrehmoment in dem Motorgenerator MG verursacht wird.
• 5 zeigt die Steuerungskonfiguration des Motorgenerators in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 5 zeigt ebenfalls die Konfiguration einer Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerung als eine repräsentative Steuerungskonfiguration.
• Gemäß 5 weist die MG-ECU 35 eine PWM-Steuerungseinheit 200 zur Steuerung des Ausgangsdrehmoments des Motorgenerators MG auf.
• Die PWM-Steuerungseinheit 200 weist eine Strombefehlserzeugungseinheit 210, Koordinatenumwandlungseinheiten 220 und 250, eine Spannungsbefehlserzeugungseinheit 240, Additionseinheiten 251 bis 253, eine PWM-Modulationseinheit 280 sowie eine Trägerwellensteuerungseinheit 270 auf.
• Auf der Grundlage einer Tabelle und dergleichen, die vorab vorbereitet sind, erzeugt die Strombefehlserzeugungseinheit 210 einen d-Achsen-Strombefehlswert Idcom und einen q-Achsen-Strombefehlswert Iqcom entsprechend dem Drehmomentbefehlswert Trqcom des Motorgenerators MG.
• Die Koordinatenumwandlungseinheit 220 tastet den Erfassungswert durch den Stromsensor 24 ab, wodurch ein Motorstrom jeder Phase erhalten wird. Weiterhin führt die Koordinatenumwandlungseinheit 220 eine Koordinatenumwandlung (drei Phasen auf zwei Phasen) des erhaltenen Dreiphasenstroms (Iu, Iv, Iw) unter Verwendung des durch den Drehwinkelsensor 25 erfassten Drehwinkels θ durch, wodurch ein d-Achsen-Strom Id und ein q-Achsen-Strom Iq berechnet wird.
• Die Spannungsbefehlserzeugungseinheit 240 empfängt als Eingänge eine Abweichung ΔId (ΔId = Idcom - Id) in Bezug auf den Befehlswert des d-Achsen-Stroms und eine Abweichung ΔIq (ΔIq = Iqcom - Iq) in Bezug auf den Befehlswert des q-Achsen-Stroms. Die Spannungsbefehlserzeugungseinheit 240 führt eine PI- (Proportional-Integral-) Operation mit einer vorgeschriebenen Verstärkung für jede der d-Achsen-Stromabweichung ΔId und der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq durch, um eine Steuerungsabweichung zu erhalten, wodurch ein d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd# und ein q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq# entsprechend dieser Steuerungsabweichung erzeugt werden.
• Die Koordinatenumwandlungseinheit 250 führt eine Koordinatenumwandlung (zwei Phasen zu drei Phasen) unter Verwendung des Drehwinkels θ des Motorgenerators MG durch, wodurch der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd# und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq# in U-Phasen-, V-Phasen-, und W-PhasenSpannungsbefehle umgewandelt werden. Jeder Spannungsbefehl in dieser Stufe wird bei einer sinusförmigen Spannung angewendet, die keinen Versatz aufweist. Auf diese Weise bilden die Strombefehlserzeugungseinheit 210, die Koordinatenumwandlungseinheiten 220 und 250 sowie die Spannungsbefehlserzeugungseinheit 240 eine „Steuerungsbefehlserzeugungseinheit“.
• Wenn das Bestimmungs-Flag SOF durch die Bestimmungseinheit 52 (3) gesetzt wird, stellt die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 eine Versatzspannung Vf auf einen vorbestimmten Wert (|Vf| > 0) ein. Wenn demgegenüber das Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt ist, stellt die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 eine Einstellung derart bereit, dass die Versatzspannung Vf = 0 ist.
• Die Additionseinheiten 251 bis 253 addieren jeweils den von der Koordinatenumwandlungseinheit 250 umgewandelten Phasenspannungsbefehl und die durch die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 eingestellte Versatzspannung Vf. Entsprechend den Additionsergebnissen der Additionseinheiten 251 bis 253 werden Spannungsbefehle Vu, Vv und Vw jeder Phase eingestellt.
• Auf diese Weise wird eine Versatzkomponente (Vf) auf die Spannungsbefehle Vu, Vv und Vw jeder Phase überlagert, wodurch eine Erzeugung eines Versatzstroms If (4) in jedem Phasenstrom des Motorgenerators MG ermöglicht wird.
• Die Trägerwellensteuerungseinheit 270 stellt eine Trägerfrequenz fc ein. Beispielsweise weist die Trägerfrequenz fc eine elektromagnetische Störung auf, die kaum durch den Anwender erfasst wird. Außerdem wird diese Trägerfrequenz fc auf eine vorgeschriebene Frequenz derart eingestellt, dass ein signifikanter Schaltverlust in dem Umrichter 14 verhindert wird.
• Die PWM-Modulationseinheit 280 erzeugt Schaltsteuerungssignale SG3 bis SG8 des Umrichters 14 entsprechend einem Spannungsvergleich zwischen der Trägerwelle mit der durch die Trägerwellensteuerungseinheit 270 eingestellten Trägerfrequenz fc und den Spannungsbefehlen Vu, Vv und Vw jeder Phase aus der Koordinatenumwandlungseinheit 250. Beispiele der Trägerwellen können allgemein eine Dreieckwelle oder eine Sägezahnwelle sein.
• Das obere und untere Zweigelement jeder Phase in dem Umrichter 14 wird zum Ein-/Ausschalten entsprechend den Schaltsteuerungssignalen SG3 bis SG8 gesteuert, so dass die pseudo-sinusförmige Spannung, die aus einer Folge von Spannungsimpulsen besteht, die jeweils eine modulierte Pulsbreite aufweisen, an jede Phase des Motorgenerators MG angelegt wird.
• Zusätzlich entspricht die Amplitude der Trägerwelle in der PWM-Modulation einer Spannung auf der Gleichspannungsseite (Systemspannung VH) in dem Umrichter 14. Wenn die Amplituden der Phasenspannungsbefehle Vu, Vv, und Vw in den durch Dividieren des ursprünglichen Amplitudenwerts auf der Grundlage von Vd# und Vq# durch die Systemspannung VH erhaltenden Wert umgewandelt werden, kann die Amplitude der Trägerwelle, die in der PWM-Modulationseinheit 280 verwendet wird, fest eingestellt sein.
• Entsprechend einer derartigen Steuerungskonfiguration kann das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators MG entsprechend dem Drehmomentbefehlswert Trqcom durch eine Regelung des Motorstroms gesteuert werden, während der Versatzstrom zum Bewirken des Widerstandsdrehmoments in jedem Phasenstrom des Motorgenerators MG erzeugt werden kann, wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist. Wenn demgegenüber das Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt ist, wird der Motorgenerator MG derart gesteuert, dass kein Versatzstrom erzeugt wird.
• 6 zeigt Steuerungsverarbeitungsprozedur einer Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Jeder Schritt des nachfolgenden Flussdiagramms gemäß 6 wird im Wesentlichen durch Softwareverarbeitung durch die Steuerungsvorrichtung 30 (ECU) implementiert, kann jedoch ebenfalls durch Hardwareverarbeitung durch eine innerhalb der ECU vorgesehene elektronische Schaltung implementiert werden.
• Gemäß 6 bestimmt in Schritt S100 die Steuerungsvorrichtung 30 auf der Grundlage des Fahrpedalbetätigungsausmaßes AC, ob das Fahrpedal 51 losgelassen wird oder nicht. Wenn das Fahrpedal 51 niedergedrückt wird, werden die nachfolgenden Schritt S110 bis S130 zur Steuerung der Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal übersprungen.
• Wenn das Fahrpedal losgelassen wird (was in S100 als JA bestimmt wird), stellt die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt S110 das Verlangsamungsdrehmoment - Trb ein, das zur Gewährleistung einer vorgeschriebenen Verlangsamung (äquivalent zu dem Maschinenbremsen) erforderlich ist. Weiterhin wird in Schritt S110 die regenerative Leistung Wrb# berechnet, die verursacht wird, wenn der Motorgenerator MG dieses Verlangsamungsdrehmoment -Trb (Wrb# < 0) erzeugt.
• Dann vergleicht die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt S120 die in Schritt S110 berechnet regenerative Leistung Wrb# mit dem oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win auf der Grundlage des gegenwärtigen SOC. Dann, wenn die regenerative Leistung Wrb# den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win überschreitet (|Wrb#| > |Win|), das heißt, wenn das Laden der Batterie B zur Gewährleistung des Verlangsamungsdrehmoments bei losgelassenem Fahrpedal begrenzt/unterbunden ist (als JA in S120 bestimmt), führt die Steuerungsvorrichtung den Prozess zu Schritt S130 weiter. In Schritt S130 setzt die Steuerungsvorrichtung 30 das Bestimmungs-Flag SOF, um eine Überlagerung der Gleichstromkomponente zu ermöglichen.
• Wenn dem gegenüber die regenerative Leistung Wrb# innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win fällt (|Wrb#| ≤ |Win|) (als NEIN in Schritt S120 bestimmt), führt die Steuerungsvorrichtung 30 den Prozess zu Schritt S140 weiter, um das Bestimmungs-Flag SOF zurückzusetzen, um eine Überlagerung der Gleichstromkomponente zu blockieren.
• Folglich wird, wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist, bewirkt, dass der Wechselstrom mit dem darauf überlagerten Versatzstrom If, wie es in 4 gezeigt ist, durch jede Phase des Motorgenerators MG fließt. Wenn demgegenüber der obere Ladungsleistungsgrenzwert Win der Batterie B einen ausreichenden Spielraum aufweist (wenn das Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt ist), wird der Umrichter 14 gesteuert, um zu bewirken, dass der Wechselstrom ohne Versatzkomponente (If = 0) durch jede Phase des Motorgenerators MG fließt.
• Es sei bemerkt, dass die Bestimmung in Schritt S120 bezüglich der Überlagerung des Gleichstroms einfach lediglich auf der Grundlage des SOC gemacht werden kann. Alternativ dazu kann die Überlagerung der Gleichstromkomponente lediglich dann ermöglicht werden, wenn das Laden der Batterie B unterbunden ist (Win = 0 oder Trqcom = 0).
• Auf diese Weise wird entsprechend dem elektrisch betriebenen Fahrzeug und dem Verfahren zur Steuerung desselben gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Gleichstrom auf jeden Phasenstrom entsprechend dem Ladezustand der Batterie B bei losgelassenem Fahrpedal überlagert, wodurch die Erzeugung eines Widerstandsdrehmoments in dem Motorgenerator MG ermöglicht wird. Folglich kann ebenfalls dann, wenn Laden der Batterie B zur Gewährleistung eines Verlangsamungsdrehmoments bei losgelassenem Fahrpedal begrenzt/unterbunden ist, die Verlangsamung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 durch Erzeugung des Widerstandsdrehmoments ohne Verursachen eines Leistungsverbrauchs in dem Motorgenerator MG gewährleistet werden. Anders ausgedrückt kann der Motorgenerator MG in geeigneter Weise derart gesteuert werden, dass die Verlangsamung automatisch bei losgelassenem Fahrpedal gewährleistet wird, während ein Überladen der Batterie B (Energiespeichervorrichtung) verhindert wird.
• Insbesondere ist es im Vergleich mit dem Fall, in dem ein Kupferverlust des Motorgenerators MG durch Erzeugung eines d-Achsen-Stroms wie in PTL 1 verursacht wird, vorteilhaft dahingehend, dass der Leistungsverbrauch zuverlässig verursacht werden kann, ohne von der Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors 25 abhängig zu sein. Da der Spulenwicklungswiderstand des Motorgenerators MG relativ niedrig ist, gibt eines eine Begrenzung bei der Erhöhung des Leistungsverbrauchs durch den Kupferverlust. Jedoch wird es durch Erzeugung des Widerstandsdrehmoments durch absichtliches Erzeugen eines Versatzstroms möglich, effektiv ein Verlangsamungsdrehmoment zu erzeugen, während eine regenerative Leistung unterdrückt wird.
• [Zweites Ausführungsbeispiel]
• Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Erläuterung in Bezug auf die bevorzugte Einstellung des Versatzstroms If (4) zur Erzeugung des Widerstandsdrehmoments in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Anders ausgedrückt werden, da die Konfiguration und die grundsätzliche Steuerung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, Komponenten, die dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, nachstehend nicht wiederholt.
• Wie gemäß 2 wird ebenfalls gemäß 7 angenommen, dass ein Fahrzeug kontinuierlich für eine lange Distanz auf einer Gefällestraße fährt. Gemäß 7, wie es ebenfalls gemäß 2 beschrieben ist, ist die regenerative Leistung Wrb# zur Erzeugung des Verlangsamungsdrehmoments -Trb, um die vorgeschriebene Verlangsamung zu gewährleisten, dabei, den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win bei dem Zeitpunkt t1 zu überschreiten. Anders ausgedrückt wird das Laden der Batterie B zur Gewährleistung des Verlangsamungsdrehmoments bei losgelassenem Fahrpedal begrenzt.
• Dementsprechend wird zu dem Zeitpunkt t1 oder später der Drehmomentbefehlswert Trqcom begrenzt und derart eingestellt, dass -Trb < Trqcom < 0 gilt. Dies führt zu der Erzeugung eines Fehldrehmoments ΔTb in Bezug auf das Verlangsamungsdrehmoment -Trb zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Verlangsamung.
• 8 zeigt einen Graphen, der die Einstellung des Versatzstroms in der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• Gemäß 8 kann eine Einstellung derart gemacht werden, das Trqcom = -Trb bis zu dem Zeitpunkt t1 gilt, und somit das Fehldrehmoment ΔTb = 0 ist. Dementsprechend wird das Drehmoment des Motorgenerators MG ohne Erzeugung eines Versatzstroms (If = 0) gesteuert.
• Von dem Zeitpunkt t1 an wird der Versatzstrom If entsprechend dem Fehldrehmoment ΔTb in Bezug auf das Verlangsamungsdrehmoment -Trb eingestellt, wobei in diesem Fall das Fehldrehmoment ΔTb aufgrund einer Begrenzung auf das Laden der Batterie B zur Gewährleistung des Verlangsamungsdrehmoments bei losgelassenem Fahrpedal auftritt. Daher wird, wie es in 7 gezeigt ist, zu dem Zeitpunkt t1 oder später der Versatzstrom If ebenfalls derart eingestellt, dass er entsprechend einer Erhöhung in dem Fehldrehmoment ΔTb erhöht wird.
• Auf diese Weise kann das Verlangsamungsdrehmoment des Motorgenerators MG auf demselben Pegel vor und nach dem Zeitpunkt t1 gewährleistet werden, zu dem die Ladungsbegrenzung auf die Batterie B gestartet. Folglich kann die Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal derart gewährleistet werden, dass die Fahrbarkeit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 verbessert werden kann.
• Dann wird das Laden der Batterie B unterbunden (Win = 0), was zu einer derartigen Einstellung führt, dass zu dem Zeitpunkt t2 oder später, zu dem der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 ist, der Versatzstrom If = I1 ist.
• Es ist vorzuziehen, dass das Widerstandsdrehmoment, das verursacht wird, wenn der Versatzstrom If = I1 ist, äquivalent zu dem vorgeschriebenen Verlangsamungsdrehmoment -Trb ist. Jedoch kann, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Erzeugung eines Versatzstroms ebenfalls zu einem Betriebsnachteil des Motorgenerators MG führen. Dementsprechend kann die Größe des Stroms I1 wie geeignet ausgelegt werden.
• Es sei ausdrücklich beschrieben, dass, wenn die durch Verwenden des Widerstandsdrehmoments gewährleistete Verlangsamung im Hinblick auf das sogenannte Maschinebremsen unzureichend ist, die Hydraulikbremse in Reaktion auf die Bremsbetätigung durch den Anwender betätigt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Verlangsamung selbst des elektrische betriebenen Fahrzeugs 100 mit Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
• 9 zeigt die Steuerungskonfiguration der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß 9 steuert die Bestimmungseinheit 250 das Setzen/Rücksetzen des Bestimmungs-Flags SOF in derselben Weise wie diejenige gemäß 3. Dann empfängt eine Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 den Drehmomentbefehlswert Trqcom, das Verlangsamungsdrehmoment -Trb zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Verlangsamung und das Bestimmungs-Flag SOF. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird der Drehmomentbefehlswert Trqcom durch die Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit 54 derart eingestellt, dass er innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win fällt.
• Wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist, erzeugt die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 einen Befehlswert Ifcom des Versatzstroms If entsprechend dem Fehldrehmoment ΔTb des Drehmomentbefehlswerts Trqcom in Bezug auf das Verlangsamungsdrehmoment -Trb (|Ifcom| > 0). Wenn demgegenüber das Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt ist, stellt die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 den Befehlswert derart ein, dass Ifcom = 0 gilt.
• Der Versatzstrombefehlswert Ifcom wird der Gleichversatzerzeugungseinheit 260 zusammen mit dem Bestimmungs-Flag SOF zugeführt.
• Wenn das Bestimmungs-Flag SOF gesetzt ist, stellt die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 die Versatzspannung Vf entsprechend dem Versatzstrombefehlswert Ifcom ein. Wenn demgegenüber das Bestimmungs-Flag SOF zurückgesetzt ist, ist der Versatzstrombefehlswert Ifcom = 0 wie es vorstehend beschrieben worden ist, was zu Vf = 0 führt.
• 10 zeigt die Steuerungsverarbeitungsprozedur der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem eine variable Einstellung des Versatzstroms hinzugefügt ist, wie es in 7 bis 9 gezeigt ist.
• Gemäß 10 führt, wenn das Fahrpedal 51 losgelassen ist (in S100 als NEIN bestimmt), die Steuerungsvorrichtung 30 Schritte S110 bis S140 aus, die ähnlich zu denjenigen gemäß 6 sind.
• Dann, wenn das erforderliche Verlangsamungsdrehmoment -Trb innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win erzeugt werden kann (in S120 als NEIN bestimmt), führt die Steuerungsvorrichtung 30 Schritt S140 und zusätzlich Schritt S145 aus, um den Drehmomentbefehlswert Trqcom entsprechend der erforderlichen Verlangsamung einzustellen, das heißt Trcom = -Trb Wenn demgegenüber in Schritt S120 JA bestimmt wird, das heißt, wenn das Laden der Batterie B zur Gewährleistung des Verlangsamungsdrehmoments bei losgelassenem Fahrpedal begrenzt/unterbunden wird, wird das in Schritt S110 berechnete Verlangsamungsdrehmoment -Trb als der Drehmomentbefehlswert Trqcom ohne Änderung eingestellt, mit dem Ergebnis, dass die regenerative Leistung dabei ist, den oberen Ladungsleistungsgrenzwert Win zu überschreiten.
• Dementsprechend setzt die Steuerungsvorrichtung 30 das Bestimmungs-Flag, um eine Überlagerung der Gleichstromkomponente zu ermöglichen (Schritt S130), und führt den Prozess dann zu Schritt S150 weiter, um zu bestimmen, ob Win = 0 gilt oder nicht, das heißt, ob das Laden der Batterie B unterbunden wird oder nicht.
• Wenn Win = 0 gilt (in S150 als JA bestimmt), stellt die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt S155 eine derartige Einstellung bereit, dass der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 wird, um die Erzeugung regenerativer Leistung zu verhindern. Weiterhin wird der auf jeden Phasenstrom des Motorgenerators MG überlagerten Versatzstroms If auf I1 eingestellt.
• Folglich wird das Ausgangsdrehmoment derart gesteuert, dass es Null wird, während ein Leistungsverbrauch durch einen Versatzstrom verursacht wird, was es ermöglicht, zuverlässig die Erzeugung regenerativer Leistung aus dem Motorgenerator MG zu verhindern. Daher kann ein Überladen der Batterie B zuverlässiger verhindert werden. Weiterhin verursacht der Motorgenerator MG die Erzeugung des Widerstandsdrehmoments, so dass die Verlangsamung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 ebenfalls gewährleistet werden kann.
• Demgegenüber führt in dem Fall, in dem Win < 0 ist (in S150 als NEIN bestimmt), die Steuerungsvorrichtung 30 den Prozess zu Schritt 160 weiter, um eine Drehmomentverteilung derart zu steuern, dass das erforderliche Verlangsamungsdrehmoment -Trb durch die Summe des Verlangsamungsdrehmoments entsprechend der Drehmomentsteuerung und des durch die Überlagerung des Gleichstroms verursachten Widerstandsdrehmoments zu gewährleisten. Insbesondere wird der Drehmomentbefehlswert Trqcom derart eingestellt, dass er innerhalb des Bereichs des oberen Ladungsleistungsgrenzwerts Win fällt (-Trb < Trqcom < 0), während der Versatzstrom If entsprechend dem Fehldrehmoment ΔTrb in Bezug auf das Verlangsamungsdrehmoment -Trb eingestellt wird.
• Auf diese Weise kann in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn das Laden der Batterie B bei losgelassenem Fahrpedal zur Gewährleistung des Verlangsamungsdrehmoments äquivalent zu dem Maschinenbremsen begrenzt ist, der Motorgenerator MG zur Gewährleistung der vorgeschriebenen Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal durch die Summe des durch die normale Drehmomentsteuerung verursachten Verlangsamungsdrehmoments und des durch die Erzeugung des Versatzstroms verursachten Widerstandsdrehmoments gesteuert werden. Dementsprechend kann ebenfalls dann, wenn das Laden der Energiespeichervorrichtung (Batterie) B begrenzt ist, die vorgeschriebene Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal gewährleistet werden, um die Fahrbarkeit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 zu verbessern.
• Weiterhin wird, wenn das Laden der Batterie B unterbunden ist, eine Einstellung derart gemacht, dass der Drehmomentbefehlswert Trqcom = 0 ist, während die Erzeugung des Widerstandsdrehmoments einen Leistungsverbrauch in dem Motorgenerator MG verursachen kann, so dass ein Überladen der Batterie B zuverlässig verhindert werden kann. Zusätzlich kann, um Priorität der Verhinderung des Überladens zu geben, das Widerstandsdrehmoment durch die Erzeugung des Versatzstroms lediglich dann bewirkt werden, wenn das Laden der Batterie B unterbunden ist.
• [Drittes Ausführungsbeispiel]
• Gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen erfolgte die Erläuterung in Bezug auf die Verlangsamungssteuerung, durch die das Widerstandsdrehmoment des Motorgenerators MG absichtlich bei losgelassenem Fahrpedal des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 entsprechend dem Ladezustand der Batterie B erzeugt wird.
• Jedoch kann aufgrund der Erzeugung des Versatzstroms zum Bewirken des Widerstandsdrehmoments in dem Motorgenerator MG Eisenverlust derart erhöht werden, dass die Magnettemperatur angehoben wird, was eine Entmagnetisierung verursacht. Daher erfolgt gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Erläuterung in Bezug auf die Steuerungskonfiguration zur Verbesserung des Schutzleistungsvermögens des Motorgenerators MG für die Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal, wie es gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen beschrieben ist.
• Anders ausgedrückt stellt das dritte Ausführungsbeispiel ebenfalls die Konfiguration und die grundsätzliche Steuerungskonfiguration des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 100 bereit, die ähnlich zu denjenigen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind. Daher sei ausdrücklich beschrieben, dass das dritte Ausführungsbeispiel lediglich in Bezug auf Unterschiede gegenüber den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, und weist eine Konfiguration ähnlich zu denjenigen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen auf, solange dies nicht anders spezifiziert ist.
• 11 zeigt ein Blockschaltbild, das die Funktion einer Trägerwellensteuerungseinheit 270 in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• Gemäß 11 setzt gemäß dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Trägerwellensteuerungseinheit 270 gemäß 5 die Trägerfrequenz fc nicht auf eine feste Frequenz ein, sondern ändert diese Trägerfrequenz fc entsprechend dem Bestimmungs-Flag SOF.
• 12 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Steuerung durch die Trägerwellensteuerungseinheit 270 gemäß 11.
• Gemäß 12 bestimmt in Schritt S200 die Trägerwellensteuerungseinheit 270 auf der Grundlage des Bestimmungs-Flags SOF, ob die Erzeugung des Versatzstroms durch Überlagerung des Gleichstroms freigegeben ist oder nicht. Wenn dann der Gleichstrom nicht überlagert wird (was in Schritt S200 als NEIN bestimmt ist), wird die Trägerfrequenz fc in Schritt S210 auf einen normalen Wert f1 eingestellt.
• Wie es vorstehend beschrieben worden ist, gibt es Bedenken, dass die Trägerfrequenz fc angehoben wird, was eine Erhöhung in dem Schaltverlust verursachen kann, während die Trägerfrequenz fc verringert wird, was eine elektromagnetische Störung verursachen kann. Daher wird unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Abwägungsbeziehung der normale Wert f1 als ein Wert eingestellt, der während des normalen Antriebs des Fahrzeugs geeignet ist.
• Wenn demgegenüber die Überlagerung des Gleichstroms freigegeben ist (was in S200 als JA bestimmt ist), hebt die Trägerwellensteuerungseinheit 270 die Trägerfrequenz fc in Schritt S220 auf f2 an (f2 > f1).
• 13 zeigt eine Änderung in dem Strom jeder Phase in dem Motorgenerator MG entsprechend der Steuerung der Trägerfrequenz gemäß 12.
• Gemäß 13 wird, wenn die Überlagerung des Gleichstroms blockiert ist, die Ausgangsspannung aus dem Umrichter 14 zu dem Motorgenerator MG entsprechend der PWM-Steuerung mit der normalen Trägerfrequenz (f1) gesteuert. In diesem Fall wird, da der Umrichter 14 derart gesteuert wird, dass kein Versatzstrom erzeugt wird, der Strom jeder Phase in dem Motorgenerator MG durch eine positive/negative symmetrische Wellenform derart geformt, dass der Versatzstrom If = 0 ist. Die Grundfrequenz des Phasenstroms entspricht einer Drehfrequenz des Motorgenerators MG. Der Phasenstrom wird derart geformt, dass eine Hochfrequenzkomponente, die äquivalent zu einem Rippelstrom auf der Grundlage der Schaltfrequenz in dem Umrichter 14 ist, das heißt, eine Trägerfrequenz fc = f1 auf diese Grundwellenkomponente überlagert wird.
• Wenn demgegenüber die Überlagerung des Gleichstroms freigegeben ist, wird die Versatzspannung Vf auf jeden Phasenspannungsbefehl durch die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 gemäß 5 überlagert. Folglich wird ein Versatzstrom If (|If| = Ifcom) in dem Phasenstrom erzeugt und ist die Wellenform positiv und negativ asymmetrisch in der Form. Weiterhin wird die Trägerfrequenz fc auf f2 angehoben, was zu einer Verringerung in der Amplitude des Rippelstroms (Hochfrequenzkomponente) führt, der auf die Grundwellenkomponente überlagert ist.
• In diesem Fall ist es bekannt, dass der in dem Motorgenerator MG auftretende Eisenverlust sowohl von der Versatzkomponente als auch der Größe des Rippels der auf die Grundwellenkomponente überlagerten Hochfrequenzkomponente abhängig ist. Dementsprechend wird, wenn der Gleichstrom überlagert wird, bei dem ein Versatzstrom erzeugt wird, die Amplitude der Hochfrequenzkomponente unterdrückt, wodurch eine Unterdrückung einer Erhöhung in dem Eisenverlust, das heißt einer Erhöhung in der Magnettemperatur in dem Motorgenerator MG ermöglicht wird.
• Folglich wird es im Vergleich mit dem Fall, in dem die Trägerfrequenz fest eingestellt ist, möglich, einen Temperaturanstieg in dem Motorgenerator MG (Auftreten einer Entmagnetisierung) während des Auftretens des Widerstandsdrehmoments zur Steuerung der Verlangsamung zu verhindern.
• [Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels]
• Gemäß der Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels wird die Größe des Versatzstroms oder die Überlagerungszeitdauer davon variabel entsprechend dem Zustand der Entmagnetisierung des Motorgenerators MG während der Zeit eingestellt, wenn die Überlagerung des Gleichstroms freigegeben ist.
• Gemäß 14 ist das elektrisch betriebene Fahrzeug gemäß der Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels weiterhin mit einer Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 versehen. Die Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 schätzt den Entmagnetisierungsfaktor des Motorgenerators MG auf der Grundlage des Zustandswerts des Motorgenerators MG. Die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 stellt den Befehlswert Ifcom des Versatzstroms auf der Grundlage eines Entmagnetisierungsfaktorschätzwerts Ddm ein, der durch die Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 erhalten wird.
• Wie es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wird die Größe der Versatzspannung Vf, die durch die Gleichversatzerzeugungseinheit 260 (5) erhalten wird, auf der Grundlage des durch die Versatzgrößeneinstellungseinheit eingestellten Befehlswerts Ifcom gesteuert. Dementsprechend wird der Versatzstrom If entsprechend dem Befehlswerts Ifcom eingestellt.
• Wenn die Magnettemperatur des Motorgenerators MG erhalten werden kann, kann die Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 den Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm entsprechend der erhaltenen Magnettemperatur schätzen. Da es allgemein schwierig ist, die Temperatur des an dem Rotor angebrachten Permanentmagneten zu messen, wird die Magnettemperatur auf der Grundlage des Zustandswerts des Motorgenerators MG, der Temperatur des Kühlöls und dergleichen geschätzt.
• Alternativ dazu kann die Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 ebenfalls den Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm auf der Grundlage der Spannungsgleichung des Motorgenerators Mg berechnen, wie es nachstehend beschrieben ist.
• Es ist bekannt, dass die q-Achsen-Spannungsgleichung, die bei Steuerung eines Permanentmagnetmotors (Motorgenerators MG) mit einer d-q-Achsenumwandlung verwendet wird, durch die nachfolgende Gleichung (1) wiedergegeben ist. $$\text{Vq}=\mathrm{\omega }\text{LdId}+\text{RIq+}\mathrm{\omega \varphi }$$

  
• In diesem Fall gelten: ω: Drehzahl, Φ: Ankerflussverkettung durch einen Permanentmagneten, Ld: q-Achsen-Induktivität und R: Ankerwiderstand.
• Dementsprechend werden der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq#, der durch Regelung durch die PWM-Steuerungseinheit 200 eingestellt wird, der gegenwärtige d-Achsen-Strom Id und q-Achsen-Strom Iq sowie die gegenwärtige Drehzahl ω des Motorgenerators MG in die Gleichung (1) eingesetzt, so dass der gegenwärtige Schätzwert Φ1 der Ankerflussverkettung berechnet werden kann.
• Dann kann durch eine Vorabberechnung eine Ankerflussverkettung Φm während der Zeit, während der keine Entmagnetisierung auftritt (Raumtemperaturzustand des Permanentmagneten) der Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm durch die nachfolgende Gleichung (2) unter Verwendung des Schätzwerts Φ1 berechnet werden. $$\text{Ddm}==\left(\mathrm{\varphi }\text{m}-\mathrm{\varphi }1\right)/\mathrm{\varphi }\text{m}$$

  
• Auf diese Weise kann die Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit 58 schätzten, um den Entmagnetisierungsfaktor auf der Grundlage des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts zu berechnen, der verwendet wird, wenn der Motorgenerator MG mit der d-q-Achsen-Umwandlung gesteuert wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zur Berechnung des Entmagnetisierungsfaktorschätzwerts Ddm nicht besonders begrenzt.
• Die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 stellt den Befehlswert Ifcom des Versatzstroms entsprechend dem Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm beispielsweise in Abhängigkeit von der Kennlinie gemäß 15 variabel ein.
• Gemäß 15 erzeugt die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 das Widerstandsdrehmoment derart, dass, je größer der Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm ist, umso kleiner der Versatzstrombefehlswert | Ifcom | ist. Somit wird, wenn die Entmagnetisierung fortschreitet, die Stromgröße des Versatzstroms unterdrückt, so dass ein weiterer Fortschritt der Entmagnetisierung verhindert werden kann.
• Weiterhin kann die Zeitdauer, während der der Versatzstrom überlagert wird, ebenfalls variabel entsprechend dem Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm eingestellt werden.
• Gemäß 16 wird eine Überlagerung des Gleichstroms von dem Zeitpunkt t1 an freigegeben, um den Befehlswert Ifcom des Versatzstroms derart einzustellen, dass |Ifcom| > 0 gilt. In diesem Fall wird die Erzeugung des Versatzstroms auf die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1, zu dem die Überlagerung gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt t3 begrenzt, bei der eine Überlagerungszeitdauer Tf verstrichen ist. Anders ausgedrückt führt zu dem Zeitpunkt t3 oder später die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 die Einstellung des Versatzstrombefehlswert Ifcom = 0 zurück, mit dem Ergebnis, dass angenommen wird, dass der Versatzstrom nicht auftritt.
• Die Versatzgrößeneinstellungseinheit 56 stellt die Überlagerungszeitdauer Tf des Versatzstroms entsprechend dem Entmagnetisierungsfaktorschätzwerts Ddm beispielsweise in Abhängigkeit von der Kennlinie gemäß 17 variabel ein.
• Gemäß 17 begrenzt die Versatzgrößensteinstellungseinheit 56 die Überlagerungszeitdauer Tf, die entsprechend einer Erhöhung des Entmagnetisierungsfaktorschätzwerts Ddm zu verringern ist, um das Widerstandsdrehmoment zu erzeugen. Folglich wird, wenn die Entmagnetisierung fortschreitet, die Zeitdauer zur Erzeugung des Versatzstroms verringert, so dass ein weiterer Fortschritt der Entmagnetisierung verhindert werden kann.
• 18 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Steuerungsverarbeitungsprozedur der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal in dem elektrisch betriebenen Fahrzeug gemäß der Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
• Gemäß 18 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt S250 auf der Grundlage des Bestimmungs-Flags SOF, ob die Erzeugung des Versatzstroms durch Überlagerung des Gleichstroms freigegeben ist oder nicht. Dann, wenn der Gleichstrom überlagert wird (was in S250 als JA bestimmt wird), berechnet die Steuerungsvorrichtung 30 den Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm des Motorgenerators MG in Schritt S260.
• In Schritt S270 stellt die Steuerungsvorrichtung 30 entsprechend dem Entmagnetisierungsfaktorschätzwert Ddm die Größe und/oder die Überlagerungszeitdauer des Versatzstroms ein. Anders ausgedrückt wird/werden der Versatzstrombefehlswert Ifcom und/oder die Überlagerungszeitdauer Tf entsprechend der in 15 und/oder 17 gezeigten Kennlinie eingestellt.
• Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird/werden durch Kombinieren des dritten Ausführungsbeispiels und dessen Modifikation mit der Verlangsamungssteuerung bei losgelassenem Fahrpedal gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen die Größe und/oder die Überlagerungszeitdauer des Versatzstroms variabel während des Auftretens des Widerstandsdrehmoments durch den Versatzstrom eingestellt. Folglich kann eine Entmagnetisierung des Motorgenerators MG verhindert werden.
• INDUSTRIELLE ANDWENDBARKEIT
• Die vorliegende Erfindung ist auf ein elektrisches betriebenes Fahrzeug anwendbar, das mit einem Motorgenerator als Traktionsmotor versehen ist, der eingerichtet ist, in der Lage zu sein, Bewegungsleistung auf und von einer Antriebswelle, die mit einem Antriebsrad gekoppelt ist, zu übertragen und zu empfangen.
• Bezugszeichenliste

5

Masseleitung,

6, 7

Leistungsleitung,

10

Überwachungseinheit,

10#

Gleichspan- nungsleistungsversorgungseinheit,

11, 13

Spannungssensor,

12

Wandler,

14

Umrichter,

15 bis 17

oberer und unterer Zweig jeder Phase,

24

Stromsensor,

25

Drehwinkelsensor,

30

Steuerungsvorrichtung,

35

MG-ECU,

40

Batterie-ECU,

42

SOC-Schätzeinheit,

44

Lade-/Entladebegrenzungseinstellungseinheit,

50

HV-ECU,

51

Fahrpedal,

52

Bestimmungseinheit,

54

Drehmomentbefehlswerteinstellungs- einheit,

55

Bremspedal,

56

Versatzgrößeneinstellungseinheit,

58

Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit,

60

Antriebswelle,

70

Differentialgetriebe,

80

Antriebsrad,

100

elektrische betriebenes Fahrzeug,

200

Steuerungseinheit,

210

Strombefehlserzeugungseinheit,

220, 250

Koordinatenumwandlungseinheit,

240

Spannungsbefehlserzeugungseinheit,

251 bis 253

Additionseinheit,

260

Gleichversatzerzeugungseinheit,

270

Trägerwellensteuerungseinheit,

280

Modulationseinheit,

AC

Fahrpedalbetätigungsausmaß,

B

Batterie (Energiespeichervorrichtung),

BK

Bremsbetätigungsausmaß,

C0, C1

Glättungskondensator,

D1 bis D8

antiparallele Diode,

Ddm

Entmagnetisierungsfaktorschätzwert,

Iu, Iv, IW

Motorstrom (Phasenstrom),

Ib

Ausgangsstrom (Energiespeichervorrichtung),

Id

d-Achsen-Strom,

Idcom

d-Achsen-Strombefehlswert,

If

Versatzstrom,

Ifcom

Versatzstrom-befehlswert,

Iq

q-Achsen-Strom,

Iqcom

q-Achsen-Strombefehlswert,

L1

Drosselspule,

MG

Motorgenerator,

Q1 bis Q8

Leistungshalbleiterschaltelement,

SE

Steuerungssignal,

SG1 bis SG8

Schaltsteuerungssignal,

SOF

Bestimmungs-Flag (Freigabe/Blockierung der Überlagerung eines Gleichstroms),

SR1, SR2

Systemrelais,

Smax

oberer Steuerungsgrenzwert,

Tb

Temperatur (Energiespeichervorrichtung),

Tf

Versatzstromüberlagerungszeitdauer,

Trqcom

Drehmomentbefehlswert,

VH

Gleichspannung (Systemspannung),

VL

Gleichspannung,

VHr

Spannungsbefehlswert,

Vb

Ausgangsspannung,

Vf

Versatzspannung,

Vu, Vv, Vw

Spannungsbefehljeder Phase,

Win

oberer Ladungsleistungsgrenzwert,

Wout

oberer Entladungsleistungsgrenzwert,

Wrb#

regenerative Leistung,

fc

Trägerfrequenz.

Claims (16)

1. Elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einem Motorgenerator (MG), der eingerichtet ist, in der Lage zu sein, Drehmoment auf und von einer Antriebswelle (60), die mit einem Antriebsrad (80) gekoppelt ist, zu übertragen und zu empfangen, einer Gleichspannungsleistungsversorgung (10#) mit einer Energiespeichervorrichtung (B), einem Umrichter (14), der eingerichtet ist, eine bidirektionale Gleichstrom-/Wechselstromleistungsumwandlung zwischen der Gleichspannungsleistungsversorgung und dem Motorgenerator durchzuführen, und einer Motorsteuerungseinheit (35), die eingerichtet ist, eine Vielzahl von Leistungshalbleiterschaltelementen (Q3 bis Q8), die den Umrichter bilden, entsprechend einem Drehmomentbefehlswert (Trqcom) und einem Zustandswert des Motorgenerators zu steuern, wobei die Motorsteuerungseinheit eine Gleichversatzerzeugungseinheit (260) aufweist, um den Umrichter zu derart steuern, dass der Motorgenerator bei losgelassenem Fahrpedal (51) zur Abgabe eines Verlangsamungsdrehmoments durch Überlagern einer Gleichstromkomponente (If) auf einen Wechselstrom jeder Phase in dem Motorgenerator entsprechend einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung veranlasst wird.
2. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Lade-/Entladeüberwachungseinheit (40) zur Einstellung eines oberen Ladungsleistungsgrenzwerts (Win) der Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage des Ladezustands der Energiespeichervorrichtung (B), und einer Fahrzeugsteuerungseinheit (50) zur Einstellung des Drehmomentbefehlswerts auf der Grundlage eines Fahrzeugzustands und des durch die Lade-/Entladeüberwachungseinheit eingestellten oberen Ladungsleistungsgrenzwerts, die Fahrzeugsteuerungseinheit eine Bestimmungseinheit (52) zur Bestimmung aufweist, ob eine erste Leistung (-Wrb#) den oberen Ladungsleistungsgrenzwert überschreitet, wobei die erste Leistung äquivalent zu regenerativer Leistung ist, die durch den Motorgenerator (MG) verursacht wird, der ein Verlangsamungsdrehmoment (-Trb) ausgibt, das zur Gewährleistung einer vorgeschriebene Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal (51) erforderlich ist, und, wenn bestimmt wird, dass die erste Leistung den oberen Ladungsleistungsgrenzwert bei losgelassenem Fahrpedal (51) überschreitet, die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) den Umrichter (14) steuert, die Gleichstromkomponente (If) auf den Wechselstrom jeder Phase zu überlagern.
3. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Fahrzeugsteuerungseinheit (50) weiterhin eine Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit (54) aufweist, die den Drehmomentbefehlswert (Trqcom) derart einstellt, dass die regenerative Leistung durch den Motorgenerator (MG) derart begrenzt wird, dass sie innerhalb eines Bereichs fällt, der den oberen Ladungsleistungsgrenzwert (Win) nicht überschreitet, und die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) eine Stromgröße der Gleichstromkomponente und die Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit den Drehmomentbefehlswert derart einstellen, dass das erforderliche Verlangsamungsdrehmoment durch eine Summe eines Widerstandsdrehmoments, das durch die Gleichstromkomponente (If) verursacht wird, und des Drehmomentbefehlswerts bei losgelassenem Fahrpedal (51) gewährleistet wird, während das Laden begrenzt wird, da die erste Leistung (-Wrb#) den oberen Ladungsleistungsgrenzewert (Win) überschreitet.
4. Elektrische betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 3, die Drehmomentbefehlswerteinstellungseinheit (54) den Drehmomentbefehlswert (Trqcom) auf null einstellt, wenn das Laden unterbunden ist, wenn der obere Ladungsleistungsgrenzwert (Win) auf null eingestellt ist, und die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) die Stromgröße der Gleichstromkomponente (If) auf einen vorgeschriebenen Wert (I1) einstellt, wenn das Laden unterbunden ist.
5. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Lade-/Entladeüberwachungseinheit (40) zur Einstellung eines oberen Ladungsleistungsgrenzwerts (Win) der Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage des Ladezustands der Energiespeichervorrichtung (B), und einer Fahrzeugsteuerungseinheit (50) zur Einstellung des Drehmomentbefehlswerts (Trqcom) auf der Grundlage eines Fahrzeugzustands und des durch die Lade-/Entladeüberwachungseinheit eingestellten oberen Ladungsleistungsgrenzwerts, wobei die Fahrzeugsteuerungseinheit den Drehmomentbefehlswert auf null einstellt, wenn das Laden unterbunden ist, bei welchem der obere Ladungsleistungsgrenzwert auf null eingestellt ist, und die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) eine Stromgröße der Gleichstromkomponente (If) auf einen vorgeschriebenen Wert (I1) einstellt, wenn das Laden unterbunden ist.
6. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Motorsteuerungseinheit (35) aufweist: eine Steuerungsbefehlserzeugungseinheit (210, 220, 240, 250) zur Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts (Vu, Vv, Vw) einer an dem Motorgenerator (MG) angelegten Spannung auf der Grundlage der Drehmomentbefehlswerts (Trqcom) und des Zustandswerts, eine Additionseinheit (251 bis 253) zum Addieren einer Versatzspannung (Vf) entsprechend der Gleichstromkomponente zu dem Spannungsbefehlswert, wenn die Gleichstromkomponente (If) durch die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) überlagert wird, eine Trägerwellensteuerungseinheit (270) zur Steuerung einer Frequenz (fc) einer Trägerwelle, und eine Modulationseinheit (280) zur Erzeugung eines Ein-/Aus-Steuerungssignals (SG3 bis SG8) von jedem der Vielzahl der Leistungshalbleiterschaltelemente (Q3 bis Q8) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem durch die Additionseinheit verarbeiteten Spannungsbefehlswerts und der Trägerwelle, und, wenn die Gleichstromkomponente überlagert wird, die Trägerwellensteuerungseinheit die Frequenz der Trägerwelle im Vergleich zu einem Fall erhöht, in dem die Gleichstromkomponente nicht überlagert wird.
7. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Motorsteuerungseinheit (35) weiterhin eine Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit (58) zum Schätzen eines Entmagnetisierungsfaktors des Motorgenerators (MG) aufweist, und die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) eine Zeitdauer (tf), während der die Gleichstromkomponente (If) auf den Wechselstrom jeder Phase überlagert wird, entsprechend einem Schätzwert (Ddm) des Entmagnetisierungsfaktors begrenzt.
8. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Motorsteuerungseinheit 35 weiterhin eine Entmagnetisierungsfaktorschätzeinheit (58) zum Schätzen eines Entmagnetisierungsfaktors des Motorgenerators (MG) aufweist, und die Gleichversatzerzeugungseinheit (260) variabel eine Stromgröße der dem Wechselstrom jeder Phase überlagerten Gleichstromkomponente (If) entsprechend einem Schätzwert (Ddm) des Entmagnetisierungsfaktors einstellt.
9. Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit einem Motorgenerator (MG), der eingerichtet ist, in der Lage zu sein, ein Drehmoment auf und von einer mit einem Antriebsrad (80) gekoppelten Antriebswelle (60) zu übertragen und zu empfangen, einer Gleichspannungsleistungsquelle (10#) mit einer Energiespeichervorrichtung (B) und einem Umrichter (14) zur Durchführung einer bidirektionalen Gleichspannungs-/Wechselspannungsleistungsumwandlung zwischen der Gleichspannungsleistungsversorgung und dem Motorgenerator, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt (S100) zur Erfassung, ob ein Fahrpedal (51) losgelassen ist, und einen Schritt (S130) zum Steuern, bei losgelassenem Fahrpedal, des Umrichters derart, dass der Motorgenerator zur Ausgabe eines Verlangsamungsdrehmoments durch Überlagern einer Gleichstromkomponente (If) auf einen Wechselstrom jeder Phase in dem Motorgenerator entsprechend einem Ladezustand der Energiespeichervorrichtung veranlasst wird.
10. Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 9, weiterhin mit einem Schritt (S110) zum Berechnen einer ersten Leistung (-Wrb#) äquivalent zu einer regenerativen Leistung, die durch den Motorgenerator (MG) bewirkt wird, der ein Verlangsamungsdrehmoment (-Trb) ausgibt, das zur Gewährleistung einer vorgeschriebenen Verlangsamung bei losgelassenem Fahrpedal (51) erforderlich ist, und einem Schritt (S120) zum Vergleichen der ersten Leistung mit einem auf der Grundlage des Ladezustands der Energiespeichervorrichtung eingestellten oberen Ladungsleistungsgrenzwert (Win), wobei der Steuerungsschritt (130) die Gleichstromkomponente (If) auf den Wechselstrom jeder Phase überlagert, wenn die erste Leistung den oberen Ladungsleistungsgrenzwert überschreitet.
11. Verfahren zur Steuerung eines elektrische betriebenen Fahrzeugs gemäß Anspruch 10, weiterhin mit einem Schritt (S160) zum Begrenzen, bei losgelassenem Fahrpedal (51), während das Laden begrenzt ist, da die erste Leistung (-Wrb#) den oberen Ladungsleistungsgrenzwert (Win) überschreitet, der regenerativen Leistung durch den Motorgenerator (MG) derart, dass sie innerhalb eines Bereichs fällt, der den oberen Ladungsleistungsgrenzwert nicht überschreitet, um einen Drehmomentbefehlswert (Trqcom) des Motorgenerators und eine Stromgröße der Gleichstromkomponente derart einzustellen, dass das erforderliche Verlangsamungsdrehmoment (-Trb) durch eine Summe eines Widerstandsdrehmoments, das durch die Gleichstromkomponente (If) bewirkt wird, und des Drehmomentbefehlswerts gewährleistet wird.
12. Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 10, weiterhin mit: einem Schritt (S150) zum Bestimmen, wenn die erste Leistung (-Wrb#) den oberen Ladungsleistungsgrenzwert (Win) überschreitet, ob das Laden unterbunden wird oder nicht, da der oberen Ladungsleistungsgrenzwert auf null eingestellt ist, einem Schritt (S155) zum Einstellen, wenn das Laden unterbunden ist, eines Drehmomentbefehlswerts (Trqcom) des Motorgenerators (MG) auf null und zum Einstellen einer Stromgröße der Gleichstromkomponente (If) auf einen vorgeschriebenen Wert, und einem Schritt (S160) zum Begrenzen, wenn der obere Ladungsleistungsgrenzwert nicht null ist, der regenerativen Leistung durch den Motorgenerator derart, dass diese innerhalb eines Bereichs fällt, der den oberen Ladungsleistungsgrenzwert nicht überschreitet, um den Drehmomentbefehlswert einzustellen, und zum Einstellen der Stromgröße der Gleichstromkomponente derart, dass das erforderliche Verlangsamungsdrehmoment (-Trb) durch eine Summe eines durch die Gleichstromkomponente bewirkten Widerstandsdrehmoments und des Drehmomentbefehlswerts gewährleistet wird.
13. Verfahren nach zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 9, weiterhin mit einem Schritt (S155) zum Einstellen eines Drehmomentbefehlswert (Trqcom) des Motorgenerators (MG) auf null und zum Einstellen einer Stromgröße der Gleichstromkomponente (If) auf einen vorgeschriebenen Wert (I1) bei losgelassenem Fahrpedal (51), während das Laden unterbunden ist, bei welchem ein oberer Ladungsleistungsgrenzwert (Win) der Energiespeichervorrichtung (B) auf null eingestellt ist.
14. Verfahren zur Steuerung eines elektrische betriebenen Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei eine Vielzahl von Leistungshalbleiterschaltelementen (Q3 bis Q8), die den Umrichter (14) bilden, zum Ein-/Ausschalten entsprechend einem Vergleich zwischen einem Spannungsbefehlswert (Vu, Vv, Vw) einer an den Motorgenerator (MG) angelegten Spannung und einer Trägerwelle gesteuert werden, wenn die Gleichstromkomponente (If) in dem Steuerungsschritt (S130) überlagert wird, eine Versatzspannung (Vf) entsprechend der Gleichstromkomponente zu dem Spannungsbefehlswert addiert wird, und das Steuerungsverfahren weiterhin aufweist: einen Schritt (S200) zum Bestimmen, ob die Gleichstromkomponente in dem Steuerungsschritt überlagert wird oder nicht, einen Schritt (S210) zum Einstellen einer Frequenz (fc) der Trägerwelle auf eine erste Frequenz (f1), wenn die Gleichstromkomponente nicht überlagert wird, und einen Schritt (S220) zum Einstellen der Frequenz der Trägerwelle auf eine zweite Frequenz (f2), die höher als die erste Frequenz ist, wenn die Gleichstromkomponente überlagert wird.
15. Verfahren zur Steuerung eines elektrischen betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 9 oder 13, weiterhin mit einem Schritt (S260) zum Schätzen eines Entmagnetisierungsfaktors des Motorgenerators (MG), und einem Schritt (S270) zur Begrenzung einer Zeitdauer, während der die Gleichstromkomponente (If) auf den Wechselstrom jeder Phase überlagert wird, entsprechend einem Schätzwert (Ddm) des Entmagnetisierungsfaktors.
16. Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 9 oder 13, weiterhin mit einem Schritt (S260) zum Schätzen eines Entmagnetisierungsfaktors des Motorgenerators (MG) und einem Schritt (S270) zum variablen Einstellen einer Größe der Gleichstromkomponente (If), die auf den Wechselstrom jeder Phase überlagert wird, entsprechend einem Schätzwert (Ddm) des Entmagnetisierungsfaktors.

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