车辆的制作方法

专利名称：车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆，更具体地说，涉及能够使用来自蓄电装置的电力通过电动机产生驱动力的车辆的电动机驱动控制。
背景技术：
近年来，作为考虑到环境的车辆，搭载蓄电装置(例如二次电池或电容器等)并使用储存于蓄电装置的电力，利用由电动机产生的驱动力而行驶的车辆受到关注。这种车辆中，包括例如电动汽车、混合动力汽车、燃料电池车等。这种车辆中，为了驱动电动机，有时使用转换器、逆变器之类的电力转换装置。并且，从这些电力转换装置的温度特性、蓄电装置的温度特性出发，以保护部件为目的，有时需要限制电动机产生的输出。 日本特开2006-149064号公报(专利文献I)公开了如下结构在由逆变器驱动的车辆驱动系统中，在用于冷却逆变器的冷却水的温度接近逆变器的温度时，限制向旋转电机的转矩指令值。根据日本特开2006-149064号公报(专利文献I)所公开的车辆驱动系统，能够实现高温下的系统保护和动力性能或燃耗的兼顾性得以提高的车辆。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-149064号公报专利文献2 :日本特开2009-201200号公报专利文献3 :日本特开2009-081959号公报专利文献4 :日本特开2006-025493号公报

发明内容
一般而言，电力转换装置所包含的开关元件具有当其温度降低时绝缘耐压性降低的特性。因此，在寒冷地之类的极低温下驱动这种电力转换装置时，为了防止开关元件的破损，有时需要限制施加于开关元件的电压。在进行了这种电压限制的情况下，存在由于限制能够由旋转电机输出的转矩而导致动力性能降低的问题。本发明为了解决这种问题而提出，其目的是，在能够使用来自蓄电装置的电力而通过电动机产生驱动力的车辆中，在低温时进行部件保护并抑制动力性能的降低。本发明的车辆具备蓄电装置、旋转电机、用于使来自蓄电装置的输出电压升压的转换器、逆变器及控制装置。逆变器包括开关元件，转换来自转换器的升压电压而驱动旋转电机。控制装置设定上述的升压电压。开关元件具有当逆变器的温度降低时耐电压降低的特性。并且，控制装置基于蓄电装置的温度特性和逆变器的温度特性设定所述升压电压，使得所述升压电压在不超过所述耐电压的范围内升高。优选的是，控制装置基于蓄电装置的温度、逆变器的温度、旋转电机的目标转矩指令值及旋转电机的最高转速而设定升压电压。优选的是，控制装置基于蓄电装置的温度及逆变器的温度进一步限制蓄电装置的充放电力上限值，由此设定升压电压，使得能够相对于目标转矩指令值确保最高转速。优选的是，当处于能够相对于目标转矩指令值确保最高转速的升压电压时，控制装置基于在当前的逆变器的温度下逆变器中能够流动的最大电流而运算蓄电装置的可充放电力。并且，当在当前的蓄电装置的温度下控制装置在蓄电装置能够输入输出的最大电力高于可充放电力时，将可充放电力设定为充放电力上限值，当最大电力低于可充放电力时，将最大电力设定为充放电力上限值。优选的是，控制装置基于在当前的蓄电装置的温度下蓄电装置能够输入输出的最大电流和逆变器的温度而设定升压电压。优选的是，控制装置将升压电压设定为在当前的逆变器的温度下能够流动与最大 电流对应的逆变器电流的最大升压电压。优选的是，控制装置基于蓄电装置的温度、逆变器的温度及由从旋转电机要求的目标电力而设定升压电压。优选的是，控制装置对目标电力和在当前的蓄电装置的温度下蓄电装置能够输入输出的最大电力进行比较。并且，控制装置在目标电力高于最大电力的情况下，基于蓄电装置在输入输出最大电力时能够输入输出的最大电流及逆变器的温度而设定升压电压，在目标电力低于最大电力的情况下，基于目标电力及逆变器的温度而设定升压电压。优选的是，控制装置在目标电力高于最大电力的情况下，将升压电压设定为在当前的逆变器的温度下能够流动与最大电流对应的逆变器电流的最大升压电压，在目标电力低于最大电力的情况下，将升压电压设定为在当前的逆变器的温度下能够流动当输入输出目标电力时逆变器中流动的电流的最大升压电压。优选的是，蓄电装置的温度特性包括如下特性当蓄电装置的温度降低时，能够输出的最大电流降低。优选的是，逆变器的温度特性包括如下特性逆变器的温度越高，则逆变器中能够流动的电流越大；升压电压越高，则逆变器中能够流动的电流越小。发明效果根据本发明，在能够使用来自蓄电装置的电力通过电动机产生驱动力的车辆中，能够在低温时进行部件保护并抑制动力性能的降低。


图I是搭载了按照本实施方式的电动机驱动控制系统的车辆的整体构成图。图2是表示电动发电机的输出转矩和转速的关系的图。图3是用于说明逆变器的温度和逆变器中能够流动的电流的关系的图。图4是表示一般的蓄电装置的温度特性的一例的图。图5是用于说明实施方式一的电压设定控制的第一图。图6是用于说明实施方式一的电压设定控制的第二图。图7是用于说明实施方式一的电压设定控制的第三图。图8是用于说明在实施方式一中由ECU执行的电压设定控制处理的详细的流程图。图9是表示由发动机及电动发电机产生的转矩的关系的列线图。图10是用于说明电动发电机发电时的电压设定控制的图。图11是用于说明实施方式二的电压设定控制的第一图。图12是用于说明实施方式二的电压设定控制的第二图。图13是用于说明实施方式二的电压设定控制的第三图。图14是用于说明在实施方式二中由ECU执行的电压设定控制处理的详细的流程图。图15是用于说明实施方式三的电压设定控制的第一图。
图16是用于说明实施方式三的电压设定控制的第二图。图17是用于说明在实施方式三中由ECU执行的电压设定控制处理的详细的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，对图中相同或相当部分标注同一标号，其说明不再重复。[车辆的基本构成]图I是搭载了按照本实施方式的电动机驱动控制系统的车辆100的整体构成图。本实施方式中，作为车辆100以搭载了发动机及电动发电机的混合动力车辆为例进行说明，但车辆100的构成不限于此，只要是能够通过来自蓄电装置的电力而进行行驶的车辆就能够适用。作为车辆100，除了混合动力车辆以外，包括例如电动汽车、燃料电池汽车等。参照图1，车辆100包括直流电压产生部20、负荷装置30、电容C2及控制装置(以下也称为 ECU “Electronic Control Unit”)300。直流电压产生部20包括蓄电装置110、系统继电器SRI、SR2、电容Cl及转换器120。蓄电装置110代表性地包括镍氢电池或锂离子电池等二次电池及电双层电容器等蓄电装置而构成。另外，蓄电装置110的电压VB、电流IB及温度TB分别通过电压传感器10、电流传感器12及温度传感器11检测。并且，检测到的电压VB、电流IB及温度TB向ECU300 输出。系统继电器SRl的一端与蓄电装置110的正极端子连接，系统继电器SRl的另一端与电力线PLl连接。系统继电器SR2的一端与蓄电装置110的负极端子连接，系统继电器SR2的另一端与接地线NL连接。系统继电器SR1、SR2由来自E⑶300的信号SE控制，切换蓄电装置110和转换器120之间的电力的供给与切断。转换器120包括电抗器LI、开关元件Q1、Q2、二极管D1、D2。开关元件Q1、Q2串联连接在将转换器120和逆变器130连接的电力线PL2及接地线NL之间。开关元件Ql、Q2由来自E⑶300的控制信号PWC控制。本实施方式中，作为开关元件，能够使用IGBT (Insulated GateBipolarTransistor :绝缘栅双极型晶体管)、电力用MOS (Metal OxideSemiconductor :金属氧化物半导体)晶体管或电力用双极晶体管等。开关元件Ql、Q2中，二极管Dl、D2分别反向并联连接。电抗器LI连接于开关元件Ql及Q2的连接结点与电力线PLl之间。另外，电容C2连接于电力线PL2及接地线NL之间。转换器120基本上被控制成在各开关周期内开关元件Ql及Q2互补地且交替地接通/断开。转换器120在升压动作时，将从蓄电装置110供给的电压VB升压到电压VH(以下，也将与向逆变器131的输入电压相当的该直流电压称为“系统电压”)。该升压动作通过使在开关元件Q2的接通期间蓄积于电抗器LI的电磁能量经由开关元件Ql及反向并联二极管Dl向电力线PL2供给而进行。另外，转换器120在降压动作时使电压VH降压至电压VB。该降压动作通过使在开关元件Ql的接通期间蓄积于电抗器LI的电磁能量经由开关元件Q2及反向并联二极管D2向接地线NL供给而进行。这些升压动作及降压动作的电压转换比(VH及VB的比)由上述开关周期的开关元件Q1、Q2的接通期间比(占空比)控制。此外，若使开关元件Ql及Q2分别固定在接通及断 开，则也能够设为VH = VB (电压转换比=I. O)。电容C2使来自转换器120的直流电压平滑化，将该平滑化后的直流电压向逆变器130供给。电压传感器13检测电容C2的两端的电压、即系统电压VH，将该检测值向E⑶300输出。负荷装置30包括逆变器130、动力分割机构140、发动机150、驱动轮160及电动发电机MG1、MG2。另外，逆变器130包括用于驱动电动发电机MGl的逆变器131和用于驱动电动发电机MG2的逆变器135。此外，在图I中，示出了车辆100具备两组逆变器及电动发电机的例子，但也可以是仅具备例如逆变器131和电动发电机MGl或者逆变器135和电动发电机MG2中的任一组的结构。电动发电机MG1、MG2接受从逆变器130供给的交流电力而产生用于使车辆100行驶的旋转驱动力。另外，电动发电机MGl、MG2从外部接受旋转力，通过来自E⑶300的再生转矩指令发出交流电力且产生再生制动力。另外，电动发电机MG1、MG2也经由动力分割机构140与发动机150连结。并且，发动机150产生的驱动力和电动发电机MGl、MG2产生的驱动力被控制成形成最优的比例。另外，也可以使电动发电机MG1、MG2中的任一方主要作为电动机发挥功能,使另一方的电动发电机主要作为发电机发挥功能。此外,本实施方式中，使电动发电机MGl作为由发动机150驱动的发电机发挥功能，使电动发电机MG2作为用于驱动驱动轮160的电动机发挥功倉泛。动力分割机构140中，为了将发动机150的动力分配到驱动轮160和电动发电机MGl双方,例如包括行星齿轮机构而成。逆变器131接受从转换器120升压后的电压，例如为了使发动机150起动而驱动电动发电机MG1。另外,逆变器131转换通过从发动机150传递的机械动力而由电动发电机MGl发电的再生电力，输出到转换器120。此时转换器120被ECU300控制成作为降压电路进行动作。逆变器131包括并联设置在电力线PL2及接地线NL之间的、U相上下臂132、V相上下臂133及W相上下臂134而成。各相上下臂由串联连接于电力线PL2及接地线NL之间的开关元件构成。例如，U相上下臂132包括开关元件Q3、Q4而成。V相上下臂133包括开关元件Q5、Q6而成。W相上下臂134包括开关元件Q7、Q8而成。另外，二极管D3 D8分别反向并联连接到开关元件Q3 Q8。开关元件Q3 Q8由来自E⑶300的控制信号PWIl控制。代表性地，电动发电机MGl是三相的永久磁铁型同步电动机，U、V、W相的三个线圈的一端共通地连接于中性点。而且，各相线圈的另一端与各相上下臂132 134的开关元件的连接结点连接。逆变器135与逆变器131并联地连接于转换器120。逆变器135将转换器120输出的直流电压转换为三相交流并输出至对驱动轮160进行驱动的电动发电机MG2。逆变器135将伴随再生制动而在电动发电机MG2中发电的再生电力输出至转换器120。逆变器135的内部的构成未图示，但与逆变器131 —样，详细的说明不再重复。逆变器131在电动发电机MGl的转矩指令值为正(TRl > O)的情况下，当从电容C2供给直流电压时，响应来自E⑶300的控制信号PWI1，以通过开关元件Q3 Q8的开关动作 将直流电压转换为交流电压而输出正的转矩的方式驱动电动发电机MG1。另外，逆变器131在电动发电机MGl的转矩指令值为零的情况下(TRl = 0)，通过响应于控制信号PWIl的开关动作，以输出转矩为零的方式驱动电动发电机MG1。由此，电动发电机MGl以产生由转矩指令值TRl指定的零或正的转矩的方式被驱动。而且，在车辆100的再生制动时，电动发电机MGl的转矩指令值TRl被设定为负(TRl < O)。该情况下，逆变器131通过响应于控制信号PWIl的开关动作，将电动发电机MGl发电的交流电压转换为直流电压，并将该转换后的直流电压(系统电压)经由电容C2向转换器120供给。此外，此处所说的再生制动包括存在由驾驶电动车辆的驾驶员进行的脚制动器操作时的伴随再生发电的制动；虽然不操作脚制动器但在行驶过程中通过松开油门踏板而进行再生发电并使车辆减速(或使加速中止)。另外，逆变器131上设有用于检测逆变器131的温度状态的温度传感器28。温度传感器28将逆变器131的温度TWl的检测值输出到E⑶300。此外，温度传感器28设置于能够适当检测逆变器131的温度状态的场所，例如可以设置成与逆变器131的框体相接，也可以设置在内部的开关元件的附近。或者，在设有用于冷却逆变器131的冷却装置(未图示)的情况下，也可以检测冷却水等冷却介质的温度。对于逆变器135也同样，从E⑶300接受与电动发电机MG2的转矩指令值TR2对应的控制信号PWI2，通过响应于控制信号PWI2的开关动作将直流电压转换成交流电压并以形成规定转矩的方式驱动电动发电机MG2。另外，在逆变器135上也与逆变器131同样地设置有温度传感器29。温度传感器29检测逆变器135的温度TW2，并将该检测值向E⑶300输出。电流传感器24、25检测分别在电动发电机MGl、MG2中流动的的电动机电流MCRTl、MCRT2，并将该检测到的电动机电流向ECU300输出。此外，U相、V相、W相的各相的电流的瞬时值的和为零，因此如图I所示，电流传感器24、25配置成检测两相的电动机电流即可。旋转角传感器(旋转变压器)26,27检测电动发电机MG1、MG2的旋转角Θ I、Θ 2，并将该检测到的旋转角Θ I、Θ 2向E⑶300输出。E⑶300能够基于旋转角Θ I、Θ 2计算出电动发电机MG1、MG2的转速MRN1、MRN2及角速度ω 、ω2 (rad/s)。此外，对于旋转角传感器26、27，也可以通过利用E⑶300从电动机电压、电流直接运算旋转角Θ I、Θ 2而省略配置。ECU300包括均未图不的CPU (Central Processing Unit :中央处理器)、存储装置及输入输出缓冲器，控制车辆100的各设备。此外，对于这些控制，不限于由软件进行的处理，也可以由专用的硬件(电子电路)构建而进行处理。作为代表性的功能，E⑶300基于输入的转矩指令值TR1、TR2、由电压传感器10检测到的直流电压VB、由电流传感器12检测到的电流IB、由电压传感器13检测到的系统电压VH及来自电流传感器24、25的电动机电流MCRT1、MCRT2、来自旋转角传感器26、27的旋转角Θ I、Θ 2等，以电动发电机MG1、MG2输出按照转矩指令值TR1、TR2的转矩的方式，来控制转换器120及逆变器130的动作。即，生成用于如上所述控制转换器120及逆变器130的控制信号PWC、PWIl、PWI2，分别向转换器120及逆变器130输出。E⑶300在转换器120的升压动作时对系统电压VH进行反馈控制，以系统电压VH与电压指令值一致的方式生成控制信号PWC。
另外，E⑶300在车辆100为再生制动模式的情况下，以将由电动发电机MG1、MG2发电的交流电压转换成直流电压的方式生成控制信号PWI1、PWI2并向逆变器130输出。由此，逆变器130将由电动发电机MGl、MG2发电的交流电压转换成直流电压并向转换器120供给。而且，E⑶300在车辆100为再生制动模式的情况下，以将从逆变器130供给的直流电压降压的方式生成控制信号PWC，并向转换器120输出。由此，电动发电机MG1、MG2发电的交流电压被转换成直流电压，进而降压而向蓄电装置110供给。E⑶300接受通过设于发动机150的温度传感器23检测到的吸气温度TAIR。另外，E⑶300接受通过大气压传感器22检测到的大气压的检测值PAIR。E⑶300考虑这些信息，生成转矩指令值TR1、TR2。[低温时的电压限制的问题]接着，使用图2 图4说明在具备图I的转换器、逆变器的车辆中，在低温时为了保护开关元件而执行系统电压时的问题。图2是表示电动发电机中的输出转矩和转速的关系的图。此外，在以后的说明中，为了便于理解，对于电动发电机及逆变器，将动力运行侧的电力及电流作为正值表示，将再生侧的电力及电流作为负值表示。另外，对于蓄电装置，将放电侧的电力及电流作为正值表示，将充电侧的电力及电流作为负值表示。参照图2，考虑在逆变器为常温的情况下，在机械性地确定的电动发电机的最高转速Ngmax下，能够达成电动发电机的转矩指令值TRtagl的系统电压为VHO的情况(图2中的点P10)。此处，在冬季的情况或寒冷地的情况之类的低温时，如上所述，由于温度降低而逆变器的开关元件的耐电压降低，因此系统电压被限制为例如VH1。这样一来，在最高转速Ngmax下能够输出的转矩如图2中的点Pll所示降低。并且，为了达成所要求的转矩指令值TRtagl，需要使系统电压沿着VHl的曲线而降低转速(图2中的点P12)。因此，通过像这样在低温时限制系统电压VH，当确保转速时输出转矩降低，当确保输出转矩时转速受到限制，结果有可能导致动力性能降低。特别是在图I那样的具备发动机的混合动力车辆中，存在伴随电动发电机的转速的降低而发动机的转速也降低的情况。一般而言，在混合动力车辆中，与由系统电压的降低引起的转矩的降低相比，发动机的转速降低对转矩的降低的影响较大。因此，通过这种转速的限制，有可能导致动力性能进一步降低，特别是在紧凑型车那样的输出较小的车辆中，该影响容易变得显著。根据以上的状况，为了在低温时抑制动力性能的降低，优选尽量不限制系统电压VH，但另一方面，如上所述，从保护开关元件的观点出发，也需要限制系统电压VH，需要适当设定系统电压以能够兼顾两者。此处，对不适用本实施方式的情况下的系统电压VH的设定方法的比较例进行说明。图3是用于说明逆变器的温度TW和逆变器中能够流动的电流的关系的图。参照 图3，在设定系统电压VH为恒定的情况下，一般而言，随着逆变器的温度TW增大，逆变器中能够流动的电流也增大。另外，在逆变器的温度TW为恒定的情况下，系统电压VH越小，则逆变器中能够流动的电流也越大。这是因为，系统电压越小，伴随电压变动而产生的电流的电涌成分也越小。从图3可知，在某逆变器的温度TAl下，用于从图3中的点P15设定成图3中的点P16的状态的系统电压VHl由在逆变器中容许流动的电流大小来确定。并且，逆变器中流动的电流的大小成为与从蓄电装置供给的电流的大小大致成比例的值，因此作为结果，由从蓄电装置供给的电流的大小来确定系统电压VHl。图4是表示一般的蓄电装置的温度特性的一例的图。蓄电装置中，如图4所示，为了防止过放电而设定放电电力的上限值Wout。对于该放电电力上限值Wout，当蓄电装置的温度TB低于某阈值TBl时，电池的内部电阻增大，因此能够输出的电力从最大值WoutO降低。另一方面，从蓄电装置内的各电池输出的电压的下限值VBmin从防止电池的老化的观点出发，一般而言不依赖于温度，例如被设定为恒定的值VB0。因此，能够从蓄电装置输出的最大电流IBmax成为与放电电力上限值Wout成比例的值。但是，在该比较例中，在设定降低后的系统电压VHl时，不考虑蓄电装置的温度TB，以能够从蓄电装置输出的最大电流IBmax与蓄电装置的温度TB无关地始终为最大值IBO、即放电电力上限值为WoutO为前提，设定系统电压VHl。这样一来，即使在例如蓄电装置的温度TB小于图4中的阈值TB1、最大电流IBmax小于最大值IBO的情况下，由于系统电压VH被过度限制，也可能导致动力性能降低必要程度以上。因此，本实施方式中，在低温时，进行如下的电压设定控制除了逆变器的温度以夕卜，还考虑蓄电装置的温度而设定系统电压VH。由此，能够抑制系统电压VH被过度地限制，因此能够期待保护开关元件并提高动力性能。[实施方式一]在上述所示的比较例中，当限制系统电压VH时，在流过蓄电装置能够输出的最大电流的情况下，以逆变器能够允许对应于该最大电流而向逆变器供给的电流为前提，设定降低后的系统电压。然而，在相同的逆变器的温度下，考虑缓解系统电压VH的限制而减小系统电压VH的降低量的情况。如上述的图3所示，若逆变器的温度相同，则系统电压越大，逆变器中能够流动的电流越小。换言之，通过减小从蓄电装置输出的电流，能够减小流向逆变器的电流，因此能够减小系统电压VH的降低量。另外，如图4所示，蓄电装置的放电电力上限值Wout与蓄电装置能够输出的最大电流IBmax成比例，因此在当前的蓄电装置的温度TB下，由所要求的转矩指令和转速计算出的要求输出电力小于放电电力上限值Wout时,来自蓄电装置的输出电流小于IB0。因此，通过限制能够从蓄电装置放电的电力，可减小能够从蓄电装置输出的最大电流。这样一来，通过限制蓄电装置的放电电力，能够减小系统电压VH的降低量。作为其结果，能够防止限制转速的情况，因此能够期待抑制动力性能的降低。接着，使用图5 图7，更详细地说明在上述说明的实施方式一的电压设定控制。参照图5，考虑根据驾驶者对油门踏板的操作等所要求的转矩指令值为TRtag2的情况。在该转矩指令值TRtag2下，能够达成最高转速Ngmax的状态为图5中的点P20，将能·够达成该情况的最小的系统电压设为VHX(VHX > VH1)。当设定了该系统电压VHx时，若从蓄电装置输出所需要的放电电力未超过放电电力上限值Wout，则不会像比较例那样通过使系统电压降低至VHl而限制转速(图5中的点P22)。接着，参照图6，在当前的逆变器温度TA2下，在系统电压VHx的情况下，计算出流向逆变器的电流ΙΑχ。当前，由于VHx > VHl,因此该逆变器电流IAx小于使系统电压降低至VHl时的电流ΙΑ2。并且，参照图7，在当前的蓄电装置的温度ΤΒ2下，判定与通过图6计算出的逆变器电流IAx对应的蓄电装置的输出电流IBx是否小于在该温度ΤΒ2下能够输出的最大电流IBmax0例如，如图7所示，在蓄电装置的温度ΤΒ2的情况下，输出电流IBx在位于图7中的点Ρ28时小于最大电流ΙΒ0，因此与该电流IBx对应的放电电力Woutx也小于该温度ΤΒ2下的放电电力上限值WoutO (图7中的点Ρ29)。因此，对于所要求的转矩指令值TRtag2,设定能够达成最高转速Ngmax的系统电压VHx时，考虑到此时的逆变器温度TW及蓄电装置的温度TB，在从蓄电装置输出的电力Woutx小于放电电力上限值Wout时，通过将能够从蓄电装置输出的电力限制为Woutx，从而能够保护开关元件并确保动力性能。图8是在实施方式一中用于说明由ECU300执行的电压设定控制处理的详细的流程图。对于图8及后述的图14、图17所示的流程图中的各步骤，通过从主例程调用预先存储于ECU300的程序并以规定周期执行来实现。或者，对于一部分步骤，也可以构建专用的硬件(电子电路)来实现处理。参照图I及图8，E⑶300在步骤(以下将步骤略称为S) 100中取得基于驾驶者的油门踏板操作、发动机150的吸气温度TAIR及气压PAIR等计算出的电动发电机MGl、MG2的目标转矩TR1、TR2。接着，在SllO中，E⑶300通过使用图5所示的预先存储的映射等，分别对于电动发电机MG1、MG2，计算出能够达成在最高转速取得的目标转矩TR1、TR2的系统电压VHx。在S120中，在逆变器温度TW1、TW2下计算出的系统电压VHx的情况下，E⑶300基于图6的映射计算出逆变器131、135中能够流动的最大电流ΙΑχ。另外，在S120中，E⑶300也计算出与电流IAx对应的流向蓄电装置110的电流ΙΒχ。
并且，在S130中，E⑶300基于电流IBx和蓄电装置110的电压下限值VBO计算出来自蓄电装置110的放电电力Woutx。在S140中，ECU300判定基于图7所示的映射在S130中计算出的放电电力Woutx是否小于当前的蓄电装置110的温度TB下的放电电力上限值Wout。当放电电力Woutx小于放电电力上限值Wout时(S140中为“是”)，使处理前进到S150, E⑶300将放电电力上限值Wout的值设定为Woutx，并且将系统电压VH的值设定为VHx (S160)o之后，使处理返回到主例程，使用设定的放电电力上限值(=Woutx)及系统电压(=VHx)，来生成转换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。另一方面，当放电电力Woutx为放电电力上限值Wout以上时(S140中为“否”)，E⑶300维持放电电力上限值Wout的值。然后，处理前进到S170，E⑶300将系统电压VH的 值设定为能够使放电电力为最大时(即Wout的情况下)产生的电流流过逆变器的系统电压VHl0之后，处理返回到主例程，使用放电电力上限值(=Wout)及系统电压(=VH1)，来生成转换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。通过按照以上那样的处理进行控制，即使在低温时，基于逆变器及蓄电装置的温度，在最高转速下输出所要求的转矩指令值时所需要的电力低于蓄电装置的放电电力上限值的情况下，通过限制来自蓄电装置的放电电力，也能够减小系统电压VH的降低量。由此，无需进行转速限制即可降低系统电压VH，因此能够保护开关元件并抑制车辆的动力性能的降低。此外，在图8中，对于使用图5 图7那样的单独的映射来设定系统电压VH的方法进行了说明，但也可以逆变器及蓄电装置的温度、要求转矩指令值以及最高转速为参数，使用包括图5 图7的特性在内的多维映射来设定系统电压VH。另外，在上述的说明中，对于电动发电机进行动力运行的情况进行了说明，但对于电动发电机为再生的情况也能够适用上述的方法。如上所述，在本实施方式中，电动发电机MGl作为由发动机150驱动而进行发电的发电机来发挥功能。并且，通过包括行星齿轮机构在内的动力分割机构140进行调整，以使由发动机150及电动发电机MG1、MG2产生的转矩平衡。图9是表不由发动机150及电动发电机MGl、MG2产生的转矩的关系的列线图。列线图的纵轴表示转速。参照图9，考虑例如动力分割机构140所包含的行星齿轮机构的太阳轮上连接有电动发电机MGl、行星架上连接有发动机150、齿圈上连接有电动发电机MG2的情况。此时，按照决定减速比的比例m (O <m< I)来调整由发动机150输出的转矩Te及由电动发电机MG2输出的转矩Tg2，以与由电动发电机MGl的发电产生的转矩Mgl相平衡(图9中的直线 W50)。为了便于理解，在设定为发动机150及电动发电机MG2的输出转矩不变的情况下，当伴随温度降低而使系统电压VH降低时，电动发电机MGl的发电转矩以从图10的点P50向点P51的方式降低。这样一来，在图9中，不能取得与发动机150及电动发电机MG2的输出转矩的平衡，例如图9中的虚线的直线W51所示，发动机150及电动发电机MGl的转速增加。为了防止该转速的增加，在电动发电机MGl中，为了输出与点P50的发电转矩相同的转矩，需要限制电动发电机MGl的转速而形成图10的点P52。这样一来，图9的列线图中，成为直线W52那样，发动机150的转速降低。这样一来，即使在由电动发电机MGl产生的发电转矩的情况下，由于产生与图2中说明的情况同样的问题，因此也能够通过应用上述的电压设定控制来保护开关元件并抑制车辆的动力性能的降低。此处，在蓄电装置为充电状态的情况下，取代上述的放电电力上限值而使用充电电力上限值进行判定。此外,如图I所不，在具有用于产生车辆的驱动力的电动发电机MG2和用于发电的电动发电机MGl的车辆中，从蓄电装置110输出的电力成为利用为通过电动发电机MG2产生驱动力所需要的电力减去由电动发电机MGl发电的电力后的值。因此，在图7及图8中，应当注意，关于与蓄电装置110的放电电力上限值Wout的比较，是基于利用为通过该电动发电机MG2产生驱动力所需要的电力减去由电动发电机MGl发电的电力而得到的电力来进行的。
[实施方式二]在实施方式一中，对在最高转速达成所要求的转矩指令值时的输出电力小于蓄电装置的放电电力上限值时缓解系统电压的限制的方法进行了说明。然而，在逆变器的温度较低时的低温时，大多情况下蓄电装置的温度也较低。因此，如在图4中蓄电装置的温度低于阈值TBl时那样，在蓄电装置的可输出电力(放电电力上限值)受到限制的状态下，能够从蓄电装置输出的最大电流也受到限制。并且，在逆变器中流动的电流也变小，因此与不考虑蓄电装置的温度而能够从蓄电装置输出的最大电流为IBO的情况相比较，存在能够缓解系统电压VH的限制的可能性。因此，在实施方式二中，对基于与蓄电装置的温度对应的放电电力限制值来设定系统电压的方法进行说明。图11 图13是用于说明实施方式二中的电压设定控制的图。参照图11，在实施方式二中，首先计算出当前的蓄电装置的温度TB下的蓄电装置的放电电力上限值Wout。例如，在图11的温度TB3的情况下，计算出放电电力上限值Wout的值为Wouty的点P39。然后，通过Wouty和蓄电装置的下限电压VBO计算出此时能够从蓄电装置输出的最大电流IBmax (= IBy)(图11中的点P38)。接着，参照图12，在当前的逆变器温度TW (=TA3)下，计算出能够流过与如上所述地计算出的最大电流IBy对应的逆变器电流IAy的最大系统电压VHy (图12的点P35)。通过这样设定系统电压VH，例如在图13中，所要求的转矩指令值为TRtag3而目标转速为Ng3的情况下(图13中的点P30)，与如上述的比较例那样将系统电压设定为VHl的情况相比较，不需要进行转速的限制。作为其结果，能够抑制动力性能的降低。此外，在图12中，例如逆变器电流为IAy*的情况下，与之对应地计算出的系统电压VHy*小于VHl (图12中的点P37)。这样一来，将系统电压VH限制为必要程度以上，因此，在这种情况下，系统电压被设定为VH1。由图11可知，基于该实施方式二的电压设定控制在蓄电装置的放电电力上限值Wout设定成小于最大值WoutO时有效。图14是用于说明在实施方式二中由ECU300执行的电压设定控制处理的详细的流程图。参照图I及图14，E⑶300在S200中基于当前的蓄电装置110的温度TB，使用图11那样的映射，计算出蓄电装置Iio的放电电力上限值Wout (= Wouty)。接着，ECU300在S210中基于由S200计算出的放电电力上限值Wouty和蓄电装置110的下限电压VB0，计算出能够从蓄电装置110输出的最大电流IBy。另外，E⑶300也计算出与该最大电流IBy对应的逆变器电流IAy。E⑶300在S220中使用图12那样的映射计算出能够流过如上所述地计算出的逆变器电流IAy的最大系统电压VHy。并且，ECU300在S230中判定计算出的系统电压VHy是否大于蓄电装置110的放电电力上限值Wout的值为最大值WoutO时所对应的系统电压VH1。在系统电压VHy大于VHl的情况下(S230中为“是”)，处理前进到S240，将放电电力上限值Wout的值设定为Wouty，并且在S250中，将系统电压VH的值设定为VHy。然后，处理返回到主例程，使用设定的放电电力上限值(=Wouty)及系统电压(=VHy)来生成转 换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。另一方面，在系统电压VHy为VHl以下的情况下(S230中为“否”)，E⑶300维持放电电力上限值Wout的值。并且，处理前进到S260，E⑶300将系统电压VH的值设定为能够在逆变器中流过放电电力为最大时(即，Wout时)产生的电流的系统电压VH1。然后，处理返回到主例程，使用放电电力上限值(=Wout)及系统电压(=VHl)来生成转换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。此外，在实施方式二中，也可以使用包括图11 图13的特性在内的多维映射来设定系统电压VH。通过按照以上的处理进行控制，在根据蓄电装置的温度来限制蓄电装置的放电电力上限值的情况下，作为结果也对逆变器电流进行限制，因此，能够据此来抑制系统电压的降低量。由此，能够保护开关元件并抑制车辆的动力性能的降低。[实施方式三]在实施方式二中，对基于与蓄电装置的温度对应的放电电力上限值来设定系统电压的方法进行了说明。但是，在实施方式二中，在实际所要求的要求电力小于放电电力上限值的情况下，会产生过度限制系统电压的情况。因此，在实施方式三中，对于在蓄电装置的温度下基于由转矩指令值和目标转速确定的要求电力与放电电力上限值的比较来设定系统电压的方法进行说明。图15及图16是用于说明实施方式三中的电压设定控制的图。参照图15，设当前的蓄电装置的温度TB例如为TB4，要求电力为PBR (图15的点P49)。此时，由图15可知，要求电力PBR小于该温度TB4下的放电电力上限值WoutO。并且，此时能够从蓄电装置输出的最大电流IBR也小于该温度TB4下的最大值IBO (图15的点 P48)。并且，如图16所示，计算出在逆变器的温度TW (= TA4)下能够流过与该电流IBR对应的逆变器电流IAR的最大系统电压VHR (图16的点P45)。另一方面，在蓄电装置的温度进一步降低成为图15中的TB4A的情况下，要求电力PBR变得大于该温度TB4A下的放电电力上限值Woutz (图15中的点P49*)。此时，为了防止蓄电装置的过放电，要求电力被限制为Woutz(图15中的点P49A)。然后，接下来，与实施方式二同样，计算出最大电流IBz，并且如图16所示计算出能够流过对应的逆变器电流IAz的系统电压VHz。S卩，在要求电力PBR低于放电电力上限值Wout的情况下，通过如实施方式一那样使用要求电力PBR限制放电电力，能够减小系统电压的降低量。另一方面，在要求电力PBR大于放电电力上限值Wout的情况下，通过如实施方式二那样使用放电电力上限值限制放电电力，能够抑制成为过放电并能够减小系统电压的降低量。图17是用于说明在实施方式三中由ECU300执行的电压设定控制处理的详细的流程图。参照图I及图17，E⑶300在S300中基于转矩指令值TR和目标转速NgR计算出目标电力PBR。并且，E⑶300在S310中判定计算出的目标电力PBR是否大于当前的蓄电装置110 的温度TB下的放电电力上限值Wout。在目标电力PBR为放电电力上限值Wout以下的情况下(S310中为“否”)，处理前进到S350，E⑶300根据目标电力PBR及蓄电装置110的电压下限值VBO计算出蓄电装置110的最大电流IBR。另外，ECU300计算出与该电流IBR对应的逆变器电流IAR。并且，E⑶300在S360中计算出在当前的逆变器温度TW下能够流过上述的电流IAR的系统电压VHR。然后，处理返回到主例程，使用目标电力PBR及系统电压VHR来生成转换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。另一方面，在目标电力PBR大于放电电力上限值Wout的情况下(S310中为“是”)，处理前进到S320。并且，E⑶300使用图15那样的映射计算出当前的蓄电装置110的温度TB下的放电电力上限值Woutz。接着，E⑶300在S330中根据可放电电力Woutz及蓄电装置110的电压下限值VBO计算出蓄电装置110的最大电流IBz。另外，ECU300计算出与该电流IBz对应的逆变器电流 IAz。然后，E⑶300在S340中计算出在当前的逆变器温度TW下能够流过上述的电流IAz的系统电压VHz。然后，处理返回到主例程，使用放电电力上限值(=Woutz)及系统电压(=VHz)来生成转换器120及逆变器131、135的控制信号PWC、PWI1、PWI2。此外，在实施方式三中，也可以将要求电力、蓄电装置的温度及逆变器的温度设为参数，使用包括图15及图16的特性在内的多维映射来设定系统电压VH。通过按照以上的处理进行控制，能够基于实际的要求电力并考虑蓄电装置的温度及逆变器的温度来设定系统电压。由此，能够保护开关元件并抑制车辆的动力性能的降低。此外，在实施方式二及实施方式三中，也能够与蓄电装置110为充电状态的情况同样地适用这些电压设定控制。应当认为，此次公开的实施方式在所有方面均为例示，并不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求示出，包括与权利要求均等的意图及范围内的所有变更。标号说明10，13电压传感器；11，23，28，29温度传感器；12，24，25电流传感器；20直流电压产生部；22大气压传感器；26，27旋转角传感器；30负荷装置；100车辆；110蓄电装置；120转换器；130，131，135逆变器；132U相上下臂；133V相上下臂；134W相上下臂;140动力分割机构；150发动机；160驱动轮；300ECU ；C1, C2电容；D1 D8极管；L1电抗器；MG1, MG2 电动发电机；NL接地线；PL1，PL2电力线；Q1 Q8开关元件；SR1，SR2系统继电器。
权利要求
1.一种车辆，具备 蓄电装置(110)； 旋转电机(MG1、MG2)； 用于使来自所述蓄电装置(110)的输出电压升压的转换器(120)； 逆变器(130)，包括开关元件(Q3 Q8)，并用于转换来自所述转换器(120)的升压电压而驱动所述旋转电机(MG1、MG2);及 用于设定所述升压电压的控制装置(300)； 所述开关元件(Q3 Q8)具有当所述逆变器(130)的温度降低时耐电压降低的特性； 所述控制装置(300)基于所述蓄电装置(110)的温度特性和所述逆变器(130)的温度特性而设定所述升压电压，使得所述升压电压在不超过所述耐电压的范围内升高。
2.根据权利要求I所述的车辆，其中， 所述控制装置(300)基于所述蓄电装置(110)的温度、所述逆变器(130)的温度、所述旋转电机(MG1、MG2)的目标转矩指令值及所述旋转电机(MGl、MG2)的最高转速而设定所述升压电压。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中， 所述控制装置(300)基于所述蓄电装置(110)的温度及所述逆变器(130)的温度进一步限制所述蓄电装置(110)的充放电力上限值，由此设定所述升压电压，使得能够相对于所述目标转矩指令值确保所述最高转速。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中， 当处于能够相对于所述目标转矩指令值确保所述最高转速的所述升压电压时，所述控制装置(300)基于在当前的所述逆变器(130)的温度下所述逆变器(130)中能够流动的最大电流而运算所述蓄电装置(110)的可充放电力，并且，当在当前的所述蓄电装置(110 )的温度下所述蓄电装置(110)能够输入输出的最大电力高于所述可充放电力时，将所述可充放电力设定为所述充放电力上限值，当所述最大电力低于所述可充放电力时，将所述最大电力设定为所述充放电力上限值。
5.根据权利要求I所述的车辆，其中， 所述控制装置(300)基于在当前的所述蓄电装置(110)的温度下所述蓄电装置(110)能够输入输出的最大电流和所述逆变器(130)的温度而设定所述升压电压。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中， 所述控制装置(300)将所述升压电压设定为在当前的所述逆变器(130)的温度下能够流动与所述最大电流对应的逆变器电流的最大升压电压。
7.根据权利要求I所述的车辆，其中， 所述控制装置(300 )基于所述蓄电装置(110 )的温度、所述逆变器(130)的温度及由所述旋转电机(MGl、MG2)要求的目标电力而设定所述升压电压。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中， 所述控制装置(300)对所述目标电力和在当前的所述蓄电装置(110)的温度下所述蓄电装置(110)能够输入输出的最大电力进行比较，并且，在所述目标电力高于所述最大电力的情况下，基于所述蓄电装置(110)在输入输出所述最大电力时能够输入输出的最大电流及所述逆变器(130)的温度而设定所述升压电压，在所述目标电力低于所述最大电力的情况下，基于所述目标电力及所述逆变器(130)的温度而设定所述升压电压。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中， 所述控制装置(300 )在所述目标电力高于所述最大电力的情况下，将所述升压电压设定为在当前的所述逆变器(130)的温度下能够流动与所述最大电流对应的逆变器电流的最大升压电压，在所述目标电力低于所述最大电力的情况下，将所述升压电压设定为在当前的所述逆变器(130)的温度下能够流动当输入输出所述目标电力时所述逆变器(130)中流动的电流的最大升压电压。
10.根据权利要求I 9中任一项所述的车辆，其中， 所述蓄电装置(110)的温度特性包括如下特性当所述蓄电装置(110)的温度降低时，能够输出的最大电流降低。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中， 所述逆变器(130)的温度特性包括如下特性所述逆变器(130)的温度越高，则所述逆变器(130)中能够流动的电流越大；所述升压电压越高，则所述逆变器(130)中能够流动的电流越小。
12.根据权利要求I 9中任一项所述的车辆，其中， 所述逆变器(130)的温度特性包括如下特性所述逆变器(130)的温度越高，则所述逆变器(130)中能够流动的电流越大；所述升压电压越高，则所述逆变器(130)中能够流动的电流越小。
全文摘要
车辆(100)具备蓄电装置(110)、电动发电机(MG1、MG2)、用于使来自蓄电装置(110)的输出电压升压的转换器(120)、用于驱动电动发电机(MG1、MG2)的逆变器(130)、ECU(300)。逆变器(130)包括开关元件(Q3～Q8)，开关元件(Q3～Q8)具有当逆变器(130)的温度降低时耐电压降低的特性。ECU(300)基于蓄电装置(110)的温度特性和逆变器(130)的温度特性而设定转换器(120)的升压电压，使得所述升压电压在不超过开关元件(Q3～Q8)的耐电压的范围内升高。由此，能够在低温时保护开关元件(Q3～Q8)并抑制动力性能的降低。
文档编号H02M7/48GK102892616SQ20108006685
公开日2013年1月23日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者上条祐辅 申请人:丰田自动车株式会社