混合动力车辆的制作方法_2

文档序号:8481721阅读:来源:国知局
电路19。
[0035]电池10被安装有电池电压传感器81,其感测电池电压VB。电池电流传感器83也被附接到电池10与升压转换器20之间的低电压通路18以感测在电池10与升压转换器20之间流动的电池电流IB。
[0036]第一逆变器30和第二逆变器40具有被连接到升压转换器20的高电压电路19的公共高电压电路22、以及被连接到升压转换器20的负极侧电路17的公共负极侧电路21。对从升压转换器20提供的DC电流进行平滑处理的平滑电容器23被连接在高电压电路22与负极侧电路21之间。作为被提供给逆变器30、40的升压电压的DC高电压VH由高电压传感器85感测,该高电压传感器85感测平滑电容器23的两端处的电压。因此,高电压传感器85所感测到的DC高电压VH是实际升压电压(实际升压电压VHr)。因此,在本实施例中,被提供给第一和第二逆变器30、40中的每一者的实际升压电压VHr是相同的电压。第一逆变器30将从升压转换器20提供的DC电力转换为第一三相AC电力,并且将第一三相AC电力提供给第一电动发电机50。第一逆变器30进一步将第一电动发电机50所产生的第一三相AC电力转换为DC电力,并且经由升压转换器20将该DC电力充给电池10,或者将转换后的DC电力提供给第二逆变器40。第二逆变器40将从升压转换器20提供的DC电力转换为第二三相AC电力,并且将第二三相AC电力提供给第二电动发电机60。第二逆变器40进一步将第二电动发电机60所产生的第二三相AC电力转换为DC电力,并且经由升压转换器20将该DC电力充给电池10,或者将转换后的DC电力提供给第一逆变器30。
[0037]第一逆变器30内部包括各自位于U、V、W相中每一者的上臂和下臂处的两个开关器件,由此总共设置六个开关器件31。每个开关器件31包括反并联连接的二极管32 (在图1中,示出六个开关器件中的一个、以及二极管中的一个,而其它开关器件和二极管被省略)。以相应的相(U、V、W)输出电流的输出线33、34、35被连接在第一逆变器30的U、V、W相中的每一者的上臂开关器件与下臂开关器件之间。输出线33、34、35中的每一者被连接到第一电动发电机50的U、V、W相中的每一者的输入端子。进一步地,在本实施例中,V相和W相输出线34、35分别包括电流传感器53、52,它们分别感测V相和W相输出线34、35的电流。应注意,尽管没有任何电流传感器被附接到U相输出线33,但是可基于V相和W相电流值而获得U相电流值,这是因为在三相AC电流中,U相、V相和W相电流之和为O。
[0038]第二逆变器40 (包括开关器件41、二极管42和输出线43、44、45)和电气传感器62,63的配置分别与第一逆变器30和电流传感器52、53的配置相同。混合动力车辆100进一步具有加速踏板踏入量传感器87和制动踏板踏入量传感器88,它们分别感测加速踏板和制动踏板的踏入量。
[0039]如图1所示,控制器90是计算机,其包括执行运算和信息处理的CPU91、存储单元92、以及设备-传感器接口 93,所有这些组件均经由数据总线99连接。存储单元92存储控制数据97、控制程序98、升压转换器停止程序94 (在下面进一步描述,也称为“升压转换器停止单元”)、引擎输出调整程序(也称为“引擎输出调整单元”)、以及升压转换器重启程序96 (也称为“升压转换器重启单元”)。升压转换器20的上述开关器件13、14、以及第一和第二逆变器30、40的和开关器件31、41经由设备-传感器接口 93被连接到控制器90,并且被配置为响应于来自控制器90的指令而被操作。进一步地,每个传感器(电池电压传感器81、低电压传感器82、高电压传感器85、电池电流传感器83、电抗器电流传感器84、电流传感器52、53、62、63、解角器51、61、71、车速传感器86、加速踏板踏入量传感器87、以及制动踏板踏入量传感器88)的输出经由设备-传感器接口 93被提供给控制器90。
[0040]在描述当升压转换器处于停止状态时如上所述配置的混合动力车辆100的操作之前,下面先参考图2简要地描述混合动力车辆100的基本操作。尽管混合动力车辆100具有各种驱动模式,但是下面只描述通过来自引擎70和第二电动发电机60的输出而驱动混合动力车辆100的驱动模式。
[0041 ] 引擎70输出引擎输出Pe和引擎转矩Te。引擎转矩Te通过动力分配机构72而被分配给第一转矩Tg和直接到达引擎的(directly-to-engine)转矩Td,第一转矩Tg被用于驱动第一电动发电机50,直接到达引擎的转矩Td被用于经由输出轴73和驱动齿轮装置74驱动车轮76。作为动力分配机构72,可使用行星齿轮系统等。作为发电机,第一电动发电机50由来自动力分配机构72的第一转矩Tg驱动,并且将作为三相AC电力的发电电力Pg输出到第一逆变器30。第一逆变器30将所提供的AC发电电力Pg转换为DC电力作为DC高电力,并将转换后的电力输出到高电压电路22和负极侧电路21。输出的DC电流Id经由平滑电容器23而被提供给第二逆变器40。
[0042]从电池10提供的电池电压VB的电池电流IB被充给升压转换器20的滤波电容器11,以使滤波电容器11两端处的电压变为DC低电压VL。因此,当电池10和升压转换器20与已经被充电的滤波电容器11连接时,电压VB变得等于DC低电压VL。如上所述,升压转换器20通过接通下臂开关器件14并关断上臂开关器件13而将来自电池10的电能存储在电抗器12中。然后,升压转换器20使用在电抗器12中存储的电能,通过关断下臂开关器件14并接通上臂开关器件13而升高电压,并将升高的DC高电压VH提供给高电压电路19。此时,(电池电压VBX电池电流IB)或(DC低电压VLX电抗器电流IL)的电力被从电池10提供给升压转换器20。升压转换器20将该提供的电力作为(DC高电压VHX平均电流Ih)的电力输出。控制器90控制开关器件13、14中的每一者的接通/关断占空比,以将DC高电压VH调整为目标升压电压VH1。
[0043]从升压转换器20输出的DC高电压VH的DC电流Ih与从第一逆变器30输出的DC高电压VH的DC电流Is合流,然后被提供给第二逆变器40。第二逆变器40将所提供的DC高电压VH和DC电流(Is+Ih)的DC电力转换为三相AC供给电力Pm,并将转换后的电力提供给用作电动机的第二电动发电机60。第二电动发电机60由供给电力Pm驱动,并将电动机转矩Tm提供给输出轴73。上述直接到达引擎的转矩Td和电动机转矩Tm被提供给输出轴73。直接到达引擎的转矩Td和电动机转矩Tm的总转矩Ta被传输到驱动齿轮装置74。车轮76由分别从引擎70和第二电动发电机60输出的直接到达引擎的转矩Td和电动机转矩Tm的总转矩Ta驱动。应注意,在下面的描述中,假设去往电动发电机50、60中的每一者的电力为正值,而从电动发电机50、60中的每一者到逆变器30、40中的每一者的电力为负值。因此,第一电动发电机50的发电电力Pg为负值,而被提供给第二电动发电机60的供给电力Pm为正值。
[0044]当混合动力车辆100所需的动力低时,从第一逆变器30输出的DC高电压VH和DC电流Is的DC电力不被提供给第二逆变器40,而是被升压转换器20降低电压,然后被充给电池10。进一步地,在混合动力车辆100的制动期间,第二电动发电机60也用作发电机,并且所产生的AC电力(负值)被第二逆变器40转换为DC电力并被充给电池10。
[0045]接下来,下面参考图3至7描述根据本发明的混合动力车辆100的操作,其中包括以下操作:停止升压转换器20的操作;在被提供给第二电动发电机60的供给电力Pm(正值)的绝对值大于第一电动发电机50所产生的发电电力Pg (负值)的绝对值情况下,在升压转换器20停止时的引擎输出Pe的调整操作、以及升压转换器20的重启操作。应注意,图4C和4E中的OPgIj OP 3和OP 5分别对应于图5和6所示的引擎70的操作点OP ^lJ OP 3和 OP5。
[0046]在图4A至4E所示的时刻0(初始状态)处,升压转换器20正在操作,作为由高电压传感器85感测到的DC高电压VH的实际升压电压VHr等于目标升压电压VH115引擎70在操作点(^处被操作,其中引擎输出Pe = Pe J参见图5)。如图4D所示,第一电动发电机50作为发电机被引擎70驱动。发电电力Pg为Pgtl (负值)。如上参考图2所述,发电电力Pg。被第一逆变器30转换为目标升压电压VH DC电流Is的DC电力(VH y Is),并且被提供给第二逆变器40。进一步地,在时刻O (初始状态)处,从电池10输出的电池电流IB为1:。由于电池10的电压为电池电压VB,因此(电池电压VBX I1)的DC电力被从电池10提供给升压转换器20。来自第一逆变器30的DC电力(VH1X Is)和来自电池10的DC电力(电池电压VBX I1)的总DC电力被提供给第二逆变器40,该第二逆变器40将总DC电力转换为被提供给第二电动发电机60的供给电力Pm(正值),并输出转换后的电力。换言之,为了补偿被提供给第二电动发电机60的供给电力Pm(正值)的绝对值与第一电动发电机50的发电电力Pg(负值)的绝对值之间的差异,将(电池电压VBXI1)的DC电力从电池10提供给升压转换器20。因此,第一电动发电机50的发电电力Pg(负值)和被提供给第二电动发电机60的供给电力Pm (正值)的总电力SP为Pgtl (负值)+Pm0 (正值)=SPtl (正值)。如图4D所示,由于在时刻O处,Pm。的绝对值>Pg。的绝对值,因此SP。为正值。
[0047]进一步地,如图4C中的实线所示,在时刻O处升压转换器20的升压损耗(开关损耗)Lc为LC(I。由于引擎70在操作点OP1处被操作,因此,引擎燃料消耗率Fe为Fe i,如图6所示。在本实施例中,混合动力车辆100的系统燃料消耗率Fs (系统效率的倒数)被定义为图6所示的引擎燃料消耗率Fe和升压燃料消耗率Fe之和,该升压燃料消耗率Fe是通过将图7所示的升压损耗Lc转换为系统燃料消耗率而获得的。因此,可定义下式:
[0048]系统燃料消耗率Fs =引擎燃料消耗率Fe+升压燃料消耗率Fe因此,如图4C中的虚线所示,时刻O
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