混合动力车辆的制作方法
【专利说明】混合动力车辆
[0001]优先权信息
[0002]本申请要求2014年I月27日提交的序列号为2014-012828的日本专利申请的优先权,通过弓I用将该申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及安装有引擎、电动机和发电机的混合动力车辆的配置。
【背景技术】
[0004]近年来，安装有引擎、电动机和发电机的混合动力车辆广泛地用于各种方法，所述各种方法包括其中根据行驶状况，通过引擎输出和电动机输出的组合驱动混合动力车辆；以及其中在使用部分引擎输出驱动电动机而对电池充电的同时，通过剩余的引擎输出和电动机输出的组合驱动车辆；还包括通过使用引擎输出驱动发电机，使用发电电力驱动电动机以驱动车辆。在此类混合动力车辆的许多情况下，电池的DC低电压被升压转换器升高为DC高电压，升高后的电压被提供给电动机或发电机，而且进一步被提供给每个逆变器，所述逆变器将电力传输到电动机或发电机，或者从电动机或发电机传输电力，每个逆变器通过将DC电力转换为用于驱动电动机的三相AC电力来驱动电动机，或者发电机所产生的三相AC电力被转换为DC电力。
[0005]升压转换器被用于接通或关断开关器件，并且通过使用在电抗器中存储的能量升高电池的DC低电压而输出DC高电压。相应地，由于开关器件的接通和关断操作，发生升压损耗。升压损耗随着升压转换器的输出电力和升压比率(DC高电压与DC低电压的比率)的增加而增加，而升压损耗随着输出电压和升压比率的减小而降低。即使升压转换器的输出电力为O (指示无负荷状态)，但是只要开关器件持续被接通和关断，升压损耗(开关损耗)就不会降为O。
[0006]在混合动力车辆中，例如当车辆使用发电机的发电电力(与电动机所消耗的电力平衡)而行驶时，由于电动机可由发电机的发电电力驱动而不提供通过升高电池的DC低电压所获得的DC高电压，因此车辆可在使逆变器的DC高电压保持为当前状态的同时持续行驶。在这种情况下，当升压转换器没有负荷时，看起来可以通过停止升压转换器的操作以降低升压损耗(开关损耗)来提高混合动力车辆的系统效率。然而，因为电动机所消耗的电力与发电机的发电电力不可能完全平衡，所以，如果例如在电动机所消耗的电力稍大于发电机的发电电力的情况下停止升压转换器，则逆变器的DC高电压会逐渐降低。因此，提出了通过以下方式将逆变器的DC高电压保持为目标电压的方法:停止升压转换器的操作，并且校正电动机的输出转矩以使发电机的输出电力保持在恒定水平上，从而在发电机的发电电力和电动机所消耗的电力基本平衡时使逆变器的DC高电压从目标电压的偏离最小化(参见例如 JP 2011-15603 A)。
【发明内容】
[0007]在JP 2011-15603 A中描述的常规技术中，由于发电机的输出电力无法更改，因此，当在升压转换器停止的同时响应于请求而增加向发电机输出的电力时，不可能补偿向发电机输出的增加的电力。因此，逆变器的DC高电压降低。因为不可能保持预定的DC高电压，因此需要响应于接收到增加向发电机输出的电力的请求而立即重启升压转换器。换言之，在JP 2011-15603 A中描述的常规技术中，由于不可能同时满足增加向发电机输出的电力的请求和停止升压转换器的请求，因此，使升压转换器保持停止的时间变短。所以，存在无法充分提高混合动力车辆的系统效率的问题。
[0008]本发明的一个目的是通过使升压转换器持续足够长的时间保持停止来有利地提高混合动力车辆的系统效率。
[0009]根据本发明的一种混合动力车辆的特征在于包括:电池；升压转换器，其被连接到所述电池；第一逆变器，其被连接到所述升压转换器；第二逆变器，其被连接到所述升压转换器和所述第一逆变器；发电机，其被连接到所述第一逆变器；电动机，其被连接到所述第二逆变器；引擎，其能够驱动所述发电机；以及控制器，其启动和停止所述升压转换器，其中所述控制器包括升压转换器停止单元，当在所述电池与所述升压转换器之间传输的电力等于或低于预定阈值时，该升压转换器停止单元停止所述升压转换器，并且当所述升压转换器的实际升压电压达到预定阈值时，该升压转换器停止单元通过所述引擎驱动所述发电机。
[0010]在根据本发明的混合动力车辆中，优选地，所述控制器包括引擎输出调整单元，该引擎输出调整单元根据所述升压转换器的所述实际升压电压从目标升压电压的偏离而改变引擎输出。
[0011]在根据本发明的混合动力车辆中，优选地，所述控制器包括升压转换器重启单元，当所述实际升压电压即使在引擎输出增加的情况下也不升高时，该升压转换器重启单元重启所述升压转换器。
[0012]根据本发明的一种混合动力车辆的特征在于包括:电池；升压转换器，其被连接到所述电池；第一逆变器，其被连接到所述升压转换器；第二逆变器，其被连接到所述升压转换器和所述第一逆变器；发电机，其被连接到所述第一逆变器；电动机，其被连接到所述第二逆变器；引擎，其能够驱动所述发电机；以及控制器，其包括CPU并且启动和停止所述升压转换器，其中所述控制器使用所述CPU执行升压转换器停止程序，当在所述电池与所述升压转换器之间传输的电力等于或低于预定阈值时，该升压转换器停止程序停止所述升压转换器，并且当所述升压转换器的实际升压电压达到预定阈值时，该升压转换器停止程序通过所述弓I擎驱动所述发电机。
[0013]根据本发明的一种混合动力车辆的控制方法的特征在于该混合动力车辆包括:电池；升压转换器，其被连接到所述电池；第一逆变器，其被连接到所述升压转换器；第二逆变器，其被连接到所述升压转换器和所述第一逆变器；发电机，其被连接到所述第一逆变器；以及电动机，其被连接到所述第二逆变器；引擎，其能够驱动所述发电机，其中当在所述电池与所述升压转换器之间传输的电力等于或低于预定阈值时，停止所述升压转换器，并且当所述升压转换器的实际升压电压达到预定阈值时，通过所述引擎驱动所述发电机。
[0014]本发明具有通过使升压转换器持续足够长的时间保持停止来有效地提高混合动力车辆的系统效率的优点。
【附图说明】
[0015]图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的配置的系统图。
[0016]图2是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的动力、电力和电流的流的示例图。
[0017]图3是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的操作的流程图。
[0018]图4A是示出在图3所示的操作期间电池电流随时间变化的图。
[0019]图4B是示出在图3所示的操作期间DC高电压随时间变化的图。
[0020]图4C是示出在图3所示的操作期间升压损耗和系统燃料消耗率随时间变化的图。
[0021]图4D是示出在图3所示的操作期间向第二电动发电机的供给电力和第一电动发电机的发电电力随时间变化的图。
[0022]图4E是示出在图3所示的操作期间引擎输出随时间变化的图。
[0023]图5是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的引擎的操作点的变化的图。
[0024]图6是示出图5所示的引擎的操作点上的引擎燃料消耗率的变化的图。
[0025]图7是示出被安装在根据本发明的实施例的混合动力车辆上的升压转换器的损耗特性的图。
[0026]图8是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的其它操作的流程图。
[0027]图9A是示出在图8所示的操作期间电池电流随时间变化的图。
[0028]图9B是示出在图8所示的操作期间DC高电压随时间变化的图。
[0029]图9C是示出在图8所示的操作期间升压损耗和系统燃料消耗率随时间变化的图。
[0030]图9D是示出在图8所示的操作期间向第二电动发电机的供给电力和第一电动发电机的发电电力随时间变化的图。
[0031]图9E是示出在图8所示的操作期间引擎输出随时间变化的图。
【具体实施方式】
[0032]下面参考附图描述本发明的实施例。如图1所示，根据本发明的实施例的混合动力车辆100具有:电池10，该电池是可再充电和再放电的二次电池；升压转换器20，其被连接到电池10 ;第一逆变器30，其被连接到升压转换器20 ;第二逆变器40，其被连接到升压转换器20和第一逆变器30 ;第一电动发电机50,其是被连接到第一逆变器30的发电机;第二电动发电机60，其是被连接到第二逆变器40的发电机；引擎70，其能够驱动第一电动发电机50 ；以及控制器90，其控制引擎70、升压转换器20、以及第一和第二逆变器30、40。
[0033]如图1所示，混合动力车辆100进一步具有:动力分配机构72，该动力分配机构72在被连接到第二电动发电机60的输出轴73与第一电动发电机50之间分配引擎70的输出转矩；被连接到输出轴73的驱动齿轮装置74 ;被连接到驱动齿轮装置74的车轴75 ;以及被连接到车轴75的车轮76。第一和第二电动发电机50、60以及引擎70分别具有解角器(resolver) 51、61、71,这些解角器中的每一个感测转子或曲轴的旋转角或转速。进一步地，车轴75具有车速传感器86，该传感器通过感测车轴的旋转次数来感测混合动力车辆100的车速。
[0034]升压转换器20具有被连接到电池10的负极侧的负极侧电路17、被连接到电池10的正极侧的低电压电路18、以及位于升压转换器20的正极侧输出端处的高电压电路19。升压转换器20具有位于低电压电路18与高电压电路19之间的上臂开关器件13、位于负极侧电路17与低电压电路18之间的下臂开关器件14、在低电压电路18中串联连接的电抗器12、感测流过电抗器12的电抗器电流IL的电抗器电流传感器84、位于低电压电路18与负极侧电路17之间的滤波电容器11、以及感测滤波电容器11的两端处的DC低电压VL的低电压传感器82。进一步地，开关器件13、14分别具有反并联连接的二极管15、16。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来升高电压，以将升高的DC高电压VH提供给高电压