本發(fā)明涉及電動車輛的控制裝置。

背景技術(shù)：

在專利文獻1中，記載了一種電動汽車用再生制動裝置，在電池被充滿電時通過控制裝置使施加于驅(qū)動電動機的電壓減少從而使電流增加。由于電流的增加，從而驅(qū)動電動機的銅損以及逆變器內(nèi)的電阻所引起的損耗增加，產(chǎn)生的電力成為焦耳熱而被消耗。此外，為了將該產(chǎn)生的熱進行散熱，具備散熱器、冷卻泵以及冷卻風(fēng)扇。根據(jù)該裝置，在不能將再生電力返還到電池的大致充滿電時，能夠使所產(chǎn)生的電力在驅(qū)動電動機內(nèi)部發(fā)熱、消耗，補充不足的再生制動力。

此外，在專利文獻2中，記載了一種混合動力電動汽車用再生控制裝置，其構(gòu)成為具備：被車輛所搭載的發(fā)動機驅(qū)動的電動機發(fā)電機；通過電動機發(fā)電機所發(fā)電的電力而被充電的電池；構(gòu)成為從電池或電動機發(fā)電機接受電力供給來產(chǎn)生驅(qū)動力并且能夠?qū)囕v進行再生制動的驅(qū)動用電動機；和在再生制動時電池的端子電壓超過第一規(guī)定值時，將從驅(qū)動用電動機輸出的再生電力的一部分提供給電動機發(fā)電機來驅(qū)動發(fā)動機的發(fā)動機反向驅(qū)動單元(逆變器控制器)。根據(jù)該裝置，即使在不能將再生電力全部充電到電池的情況下也能夠繼續(xù)再生制動。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：JP專利第3156340號公報

專利文獻2：JP特開2006-280161號公報

專利文獻3：JP專利第3505826號公報

專利文獻4：JP專利第5324015號公報

專利文獻5：JP特開2014-103771號公報

專利文獻6：JP特開2010-143511號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

上述說明的專利文獻1所記載的裝置在電池大致充滿電時，通過將驅(qū)動電動機輸入電壓控制得比通常低從而流經(jīng)驅(qū)動電動機的電流增加，由于電流的增加從而驅(qū)動電動機發(fā)熱，由此進行電力消耗。這樣，在該裝置中，通過增加驅(qū)動電動機的發(fā)熱量來消耗剩余的再生電力。因此，需要由驅(qū)動電動機單體來消耗再生電力的剩余量。

另一方面，在上述說明的專利文獻2所記載的裝置中，即使在不能將再生電力全部充電到電池的情況下，也繼續(xù)再生制動，因此將從驅(qū)動用電動機輸出的再生電力的一部分提供給電動機發(fā)電機來驅(qū)動發(fā)動機。此外，若在再生制動時電池的端子電壓上升，則為了消耗剩余的再生電力，通過使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速上升從而使發(fā)動機負荷增大。但是，由于若發(fā)動機的轉(zhuǎn)速上升則噪音以及振動變大，因此NV(Noise Vibration，噪音振動)性能下降。

本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在混合動力車輛的制動時蓄電器處于不能對再生電力進行充電的狀態(tài)下也能夠?qū)崿F(xiàn)高NV性能的混合動力車輛的控制裝置。

用于解決課題的手段

為了達成上述目的，技術(shù)方案1所記載的發(fā)明是一種混合動力車輛的控制裝置(例如后述的實施方式中的控制器部103)，所述混合動力車輛具備：

內(nèi)燃機(例如后述的實施方式中的發(fā)動機ENG)；

通過所述內(nèi)燃機的動力來進行發(fā)電的第1電動發(fā)電機(例如后述的實施方式中的第1電動發(fā)電機MG1)；

蓄電器(例如后述的實施方式中的高壓電池BATh)；

通過來自所述蓄電器以及所述第1電動發(fā)電機的至少一方的電力供給來驅(qū)動的第2電動發(fā)電機(例如后述的實施方式中的第2電動發(fā)電機MG2)；和

對所述第2電動發(fā)電機作為電動機而執(zhí)行動作時的所述第2電動發(fā)電機的輸入電壓進行升壓的升壓器(例如后述的實施方式中的VCU101)，

所述控制裝置進行控制，使得：在所述混合動力車輛制動時通過使所述第2電動發(fā)電機作為發(fā)電機進行工作而得到的再生電力將所述第1電動發(fā)電機作為電動機來進行驅(qū)動，設(shè)所述第1電動發(fā)電機的負載為所述內(nèi)燃機時，所述第1電動發(fā)電機在通過所述升壓器對所述第1電動發(fā)電機的輸入電壓進行升壓而擴大了的所述第1電動發(fā)電機的可運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的低效率的工作點進行驅(qū)動。

技術(shù)方案2所記載的發(fā)明在技術(shù)方案1所記載的發(fā)明中，

將所述第1電動發(fā)電機作為電動機來進行驅(qū)動時，進行所述第1電動發(fā)電機的增強磁場控制。

技術(shù)方案3所記載的發(fā)明在技術(shù)方案1或2所記載的發(fā)明中，

通過所述升壓器而升壓的所述第1電動發(fā)電機的輸入電壓，是在基于能夠提供給所述第1電動發(fā)電機的最大電流的制約以及基于施加于所述第1電動發(fā)電機的電壓的制約的范圍內(nèi)能夠取得的最大的電壓。

技術(shù)方案4所記載的發(fā)明在技術(shù)方案3所記載的發(fā)明中，

通過所述升壓器而升壓的所述第1電動發(fā)電機的輸入電壓，基于由所述第1電動發(fā)電機反向驅(qū)動的所述內(nèi)燃機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及所述第1電動發(fā)電機中的消耗電力來決定。

技術(shù)方案5所記載的發(fā)明在技術(shù)方案1～4中任一項所記載的發(fā)明中，

根據(jù)所述再生電力的大小來決定是否使所述第1電動發(fā)電機在所述低效率的工作點進行運轉(zhuǎn)。

發(fā)明效果

根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，通過對第1電動發(fā)電機的輸入電壓進行升壓，從而能夠擴大第1電動發(fā)電機的可運轉(zhuǎn)范圍。若在該擴大了的可運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的低效率的工作點對第1電動發(fā)電機進行驅(qū)動，則能夠增大第1電動發(fā)電機的電流的振幅，因此能夠提高第1電動發(fā)電機中的消耗電力。若提高第1電動發(fā)電機中的消耗電力，則能夠?qū)⒂傻?電動發(fā)電機反向驅(qū)動的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速抑制得較低。這樣，能夠降低伴隨內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)的噪音以及振動，因此能夠不降低制動力地提高混合動力車輛的NV(Noise Vibration)性能。此外，通過抑制內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速，能夠降低對內(nèi)燃機的負荷。

根據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明，通過進行第1電動發(fā)電機的增強磁場控制從而d軸電流成為較大的正的值，因此第1電動發(fā)電機的輸出效率下降，主要由銅損引起的發(fā)熱量增加。結(jié)果，第1電動發(fā)電機中的電力消耗增大。此外，通過進行第1電動發(fā)電機的增強磁場控制，從而能夠抑制第1電動發(fā)電機的推力方向的轉(zhuǎn)子的變動。

根據(jù)技術(shù)方案3的發(fā)明，由升壓器升壓后的第1電動發(fā)電機的輸入電壓越大則越能夠提高第1電動發(fā)電機中的消耗電力，因此作為該輸入電壓，期望為在基于能夠提供給第1電動發(fā)電機的最大電流的制約以及基于施加于第1電動發(fā)電機的電壓的制約的范圍內(nèi)能夠取得的最大的電壓。

根據(jù)技術(shù)方案4的發(fā)明，通過升壓器而升壓的第1電動發(fā)電機的輸入電壓期望基于由第1電動發(fā)電機反向驅(qū)動的內(nèi)燃機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及第1電動發(fā)電機中的消耗電力來決定。

根據(jù)技術(shù)方案5的發(fā)明，若根據(jù)第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的大小來決定是否使第1電動發(fā)電機在低效率的工作點進行運轉(zhuǎn)，則能夠高效率地消耗再生電力。

附圖說明

圖1是表示串聯(lián)方式的HEV(混合動力車輛)的內(nèi)部構(gòu)成的框圖。

圖2是表示高壓電池、VCU、第1逆變器、第2逆變器、第1電動發(fā)電機以及第2電動發(fā)電機的關(guān)系的電路圖。

圖3是表示在混合動力車輛的制動時，通過第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力而將第1電動發(fā)電機作為電動機進行驅(qū)動的情況下的能量的流動的說明圖。

圖4是表示在通過第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力將第1電動發(fā)電機作為電動機進行驅(qū)動而對發(fā)動機進行反向驅(qū)動時，進行低效率控制的情況與不進行低效率控制的情況下的第1電動發(fā)電機所消耗的電力與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的位移的一例的說明圖。

圖5是表示在通過第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力將第1電動發(fā)電機作為電動機進行驅(qū)動而對發(fā)動機進行反向驅(qū)動時，進行低效率控制的情況與不進行低效率控制的情況下的第1電動發(fā)電機所消耗的電力與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的一例的說明圖。

圖6是表示dq軸電流向量空間中的電動發(fā)電機的工作點的基于電流的制約和基于電壓的制約的圖。

圖7是表示進行增強磁場控制前后的電動發(fā)電機的工作點的轉(zhuǎn)移的圖。

圖8是表示進行低效率控制時的電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點與最大電流Imax的恒流圓的關(guān)系的一例的圖。

圖9是表示進行低效率控制時的電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點與最大電流Imax的恒流圓的關(guān)系的其他例的圖。

圖10是表示控制器部對電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點以及目標(biāo)V2電壓進行計算時的步驟的流程圖。

圖11是表示選擇了B檔(B range)的情況以及選擇了D檔的情況下的混合動力車輛的下坡時的位移的說明圖。

圖12是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形1下的消耗方式的說明圖。

圖13是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形2下的消耗方式的說明圖。

圖14是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形3下的消耗方式的說明圖。

圖15是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形4下的消耗方式的說明圖。

圖16是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形5下的消耗方式的說明圖。

圖17是表示在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機所產(chǎn)生的再生電力的情形6下的消耗方式的說明圖。

具體實施方式

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。

HEV(Hybrid Electrical Vehicle：混合動力電動汽車)具備電動發(fā)電機以及發(fā)動機，根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)通過電動發(fā)電機以及/或者發(fā)動機的驅(qū)動力來行駛。在HEV中，大致分為串聯(lián)(series)方式和并聯(lián)(parallel)方式這2種。串聯(lián)方式的HEV通過電動發(fā)電機的動力來行駛。發(fā)動機主要用于發(fā)電，通過發(fā)動機的動力而由其他的電動發(fā)電機發(fā)電的電力被充電到電池中或被提供給電動發(fā)電機。另一方面，并聯(lián)方式的HEV通過電動發(fā)電機以及發(fā)動機的任意一方或雙方的驅(qū)動力來行駛。

(構(gòu)成)

圖1是表示串聯(lián)方式的HEV的內(nèi)部構(gòu)成的框圖。如圖1所示，串聯(lián)方式的HEV(以下稱作“混合動力車輛”)具備：發(fā)動機ENG、第1電動發(fā)電機MG1、第2電動發(fā)電機MG2、高壓電池BATh、轉(zhuǎn)換器CONV、低壓電池BAT1、VCU(Voltage Control Unit，電壓控制單元)101、第1逆變器INV1、第2逆變器INV2、電動伺服制動器ESB和控制器部103。另外，圖1中的粗實線表示機械連結(jié)，雙重點線表示電力布線，細實線表示控制信號。

發(fā)動機ENG將第1電動發(fā)電機MG1作為發(fā)電機進行驅(qū)動。此外，發(fā)動機ENG還作為在混合動力車輛的制動時作為電動機而執(zhí)行動作的第1電動發(fā)電機MG1的負載而發(fā)揮作用。第1電動發(fā)電機MG1通過發(fā)動機ENG的動力而被驅(qū)動，產(chǎn)生電力。此外，第1電動發(fā)電機MG1在混合動力車輛的制動時能夠作為電動機而執(zhí)行動作。第2電動發(fā)電機MG2通過來自高壓電池以及第1電動發(fā)電機MG1的至少一方的電力供給而作為電動機來執(zhí)行動作，產(chǎn)生用于所述混合動力車輛行駛的動力。由第2電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由減速器D被傳遞到驅(qū)動輪W。此外，第2電動發(fā)電機MG2在混合動力車輛的制動時作為發(fā)電機而執(zhí)行動作。

高壓電池BATh具有串聯(lián)連接的多個蓄電單元，例如提供100～200V的高電壓。蓄電單元例如是鋰離子電池、鎳氫電池。轉(zhuǎn)換器CONV將高壓電池BATh的直流輸出電壓維持直流不變進行降壓。低壓電池BATl對由轉(zhuǎn)換器CONV降壓后的電壓進行蓄電，例如將12V的恒壓提供給輔機105所包含的電氣安裝件107。

VCU101對第2電動發(fā)電機MG2作為電動機而執(zhí)行動作時的第2電動發(fā)電機MG2的輸入電壓進行升壓。此外，VCU101對在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機MG2作為發(fā)電機而執(zhí)行動作時的第2電動發(fā)電機MG2的輸出電壓進行升壓。另外，在對第2電動發(fā)電機MG2的輸出電壓進行升壓時，使用高壓電池BATh的輸出。進而，VCU101對在混合動力車輛的制動時由第2電動發(fā)電機MG2進行發(fā)電并被變換為直流的電力、通過發(fā)動機ENG的驅(qū)動從而第1電動發(fā)電機MG1進行發(fā)電并被變換為直流的電力進行降壓。由VCU101降壓后的電力被提供給輔機105所包含的電動空調(diào)壓縮機109、或被充電到高壓電池BATh中。

圖2是表示高壓電池BATh、VCU101、第1逆變器INV1、第2逆變器INV2、第1電動發(fā)電機MG1以及第2電動發(fā)電機MG2的關(guān)系的電路圖。如圖2所示，VCU101通過以高壓電池BATh所輸出的V1電壓為輸入電壓對2個開關(guān)元件進行接通斷開切換動作，從而將輸出側(cè)的V2電壓升壓為比V1電壓高的電壓。另外，VCU101的2個開關(guān)元件不進行接通斷開切換動作時的V2電壓與V1電壓相等。

第1逆變器INV1將通過發(fā)動機ENG的驅(qū)動從而由第1電動發(fā)電機MG1發(fā)電的交流電壓變換為直流電壓。此外，第1逆變器INV1將在混合動力車輛的制動時由第2電動發(fā)電機MG2發(fā)電并由第2逆變器INV2變換得到的直流電壓變換為交流電壓而向第1電動發(fā)電機MG1提供3相電流。第2逆變器1NV2將直流電壓變換為交流電壓而向第2電動發(fā)電機MG2提供3相電流。此外，第2逆變器INV2在混合動力車輛的制動時將由第2電動發(fā)電機MG2發(fā)電的交流電壓變換為直流電壓。

電動伺服制動器ESB通過根據(jù)混合動力車輛的駕駛者對制動踏板的操作而被控制的油壓，對混合動力車輛進行制動。

控制器部103進行第1逆變器INV1、第2逆變器INV2、VCU101、發(fā)動機ENG、電動伺服制動器ESB以及輔機105的控制?？刂破鞑?03的詳細內(nèi)容在后面敘述。

(作用)

在本實施方式中，在混合動力車輛的制動時，利用使第2電動發(fā)電機MG2作為發(fā)電機來進行工作的再生制動。但是，在由于高壓電池BATh充滿電，從而不能將第2電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的再生電力充電到高壓電池BATh的情況下，通過該再生電力將第1電動發(fā)電機MG1作為電動機來進行驅(qū)動，將第1電動發(fā)電機MG1的負載設(shè)為發(fā)動機ENG。圖3是表示在混合動力車輛的制動時，通過第2電動發(fā)電機MG2所產(chǎn)生的再生電力而將第1電動發(fā)電機MG1作為電動機進行驅(qū)動的情況下的能量的流動的說明圖。

在本實施方式中，如圖3所示，使第1電動發(fā)電機MG1進行動力運轉(zhuǎn)對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動時，VCU101對施加于第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓進行升壓，并進行增強磁場控制使得第1電動發(fā)電機MG1的d軸電流成為較大的正的值，由此在低效率的工作點驅(qū)動第1電動發(fā)電機MG1。另外，通過對施加于第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓進行升壓，從而第1電動發(fā)電機MG1的可運轉(zhuǎn)范圍擴大。此外，在進行了增強磁場控制的第1電動發(fā)電機MG1中，輸出效率下降，主要由銅損引起的發(fā)熱量增加。在以下的說明中，將施加于進行動力運轉(zhuǎn)的第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓的升壓與第1電動發(fā)電機MG1的增強磁場控制統(tǒng)稱為“低效率控制”。

圖4是表示在通過第2電動發(fā)電機MG2所產(chǎn)生的再生電力將第1電動發(fā)電機MG1作為電動機來進行驅(qū)動而對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動時，進行低效率控制的情況與不進行低效率控制的情況下的第1電動發(fā)電機MGI所消耗的電力與發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速的位移的一例的說明圖。此外，圖5是表示在通過第2電動發(fā)電機MG2所產(chǎn)生的再生電力將第1電動發(fā)電機MG1作為電動機來進行驅(qū)動而對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動時，進行低效率控制的情況與不進行低效率控制的情況下的第1電動發(fā)電機MG1所消耗的電力與發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的一例的說明圖。如圖4所示，進行低效率控制的情況下第1電動發(fā)電機MG1所消耗的電力量較大，發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)Ne被抑制得較低。例如，如圖5所示，為了由第1電動發(fā)電機MG1消耗電力量P3，若不進行低效率控制則需要將發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne提升至NeT3，但若進行低效率控制則將發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne提升至比NeT3低的NeT3′便足夠。此外，若不進行低效率控制而第1電動發(fā)電機MG1對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動，則在規(guī)定的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩(∝消耗電力/轉(zhuǎn)速)下的運轉(zhuǎn)區(qū)域中由于發(fā)動機ENG的諧振等會產(chǎn)生異響、振動，但若進行低效率控制則第1電動發(fā)電機MG1能夠避開這種異響產(chǎn)生區(qū)域?qū)Πl(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動。

接著，對進行低效率控制的情況下的dq軸坐標(biāo)上的以第1電動發(fā)電機MG1為代表的電動發(fā)電機的工作點以及施加于電動發(fā)電機的V2電壓進行說明。

電動發(fā)電機的工作點的范圍受能夠提供給電動發(fā)電機的最大電流Imax和施加于電動發(fā)電機的電壓制約。電動發(fā)電機的電流(Id、Iq)的振幅受最大電流Imax制約，因此需要滿足式(1)。

【數(shù)學(xué)式1】

Id²+Iq²≤Imax²…(1)

此外，電動發(fā)電機的感應(yīng)電壓(Vdo、Vqo)由式(2)表示。

【數(shù)學(xué)式2】

其中，Ld、Lq：dq軸電感，ω：電動發(fā)電機的角速度，ψa：交鏈磁通量。

根據(jù)式(2)，dq感應(yīng)電壓(在d軸電樞產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與在q軸電樞產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的向量和的大小)Vo由式(3)表示。

【數(shù)學(xué)式3】

此時，若設(shè)圖2所示的V2電壓的限制電壓為Vom(Vom由V2電壓決定，關(guān)系式根據(jù)VCU101的控制的調(diào)制方式而變化)，則如式(4)所示，dq感應(yīng)電壓Vo需要為限制電壓Vom以下。

【數(shù)學(xué)式4】

Vo≤Vom…(4)

即，根據(jù)式(3)和式(4)，電動發(fā)電機的工作點的范圍中有基于電壓的制約，因此需要滿足式(5)。

【數(shù)學(xué)式5】

這樣，電動發(fā)電機的動作的基于電流的制約由式(1)表示，式(1)通過圖6所示的dq軸電流向量空間上的恒流圓的內(nèi)部區(qū)域來表示。此外，電動發(fā)電機的動作的基于電壓的制約由式(5)表示，式(5)通過圖6所示的dq軸電流向量空間上的恒壓橢圓的內(nèi)部區(qū)域來表示。能夠提供給電動發(fā)電機的電流的范圍是滿足式(1)且滿足式(5)的范圍，該范圍用圖6中繪制了陰影線的區(qū)域來表示。

另一方面，電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩T由式(6)表示。

【數(shù)學(xué)式6】

T＝Pn{ψaIq+(Ld-Lq)IdIq}…(6)

其中，Pn：電動發(fā)電機的極對數(shù)。

表示對該式(6)進行了變形的恒轉(zhuǎn)矩曲線的數(shù)學(xué)式由式(7)表示。

【數(shù)學(xué)式7】

該式(7)是將Id＝ψa/(Lq-Ld)、Iq＝0設(shè)為漸近線的雙曲線。

另外，在不進行低效率控制的電動發(fā)電機的工作點的控制中，進行例如相對于電流的轉(zhuǎn)矩成為最大的最大轉(zhuǎn)矩控制(工作點的恒轉(zhuǎn)矩曲線的切線與電流向量正交的控制)、不僅考慮銅損還考慮了鐵損等的損耗成為最小的最大效率控制(工作點與最大轉(zhuǎn)矩控制相比為超前相位、即使d軸電流向負的方向移動的情況很多)。即，在圖7所示的例子中，電動發(fā)電機在點線的圓圈標(biāo)記所示的工作點進行驅(qū)動。

相對于此，在本實施方式中進行的低效率控制中，如圖7所示進行增強磁場控制以使得電動發(fā)電機的d軸電流成為較大的正的值，并提高施加于電動發(fā)電機的V2電壓，由此使電動發(fā)電機的工作點移動以使電動發(fā)電機的電流(Id、Iq)的振幅增大。作為電動發(fā)電機的負載的發(fā)動機的反向驅(qū)動所需要的轉(zhuǎn)矩根據(jù)與伴隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、溫度等而發(fā)生變化的油粘度等相應(yīng)的摩擦來決定，但定性來說，該轉(zhuǎn)矩較小時恒轉(zhuǎn)矩曲線接近于漸近線，因此容易使d軸電流向正的方向移動。此外，在V2電壓的限制電壓Vom較大、且電動發(fā)電機的角速度ω較小時，恒壓橢圓的面積變大，因此容易使電動發(fā)電機的電流(Id、Iq)的振幅增大。因此，只要適當(dāng)?shù)乜刂芕2電壓的限制電壓Vom以及電動發(fā)電機的角速度ω，便能夠高效率地進行電動發(fā)電機的低效率控制。

在此，電動發(fā)電機的角速度ω是與作為電動發(fā)電機的負載的發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速Ne成比例的值。為了抑制發(fā)動機ENG的反向驅(qū)動所產(chǎn)生的噪音以及振動，期望避開低旋轉(zhuǎn)以及異響產(chǎn)生區(qū)域中的運轉(zhuǎn)，而在本實施方式中，通過進行低效率控制從而能夠使發(fā)動機的反向驅(qū)動低速化，若使發(fā)動機的反向驅(qū)動低速化則電動發(fā)電機的角速度ω也變小。因此，為了減小電動發(fā)電機的角速度ω，控制限制電壓Vom即控制V2電壓很重要。

在此，若設(shè)根據(jù)VCU101中的開關(guān)動作控制的調(diào)制方式來決定的常數(shù)為k，則可以提供式(8)。

【數(shù)學(xué)式8】

Vom＝kV2…(8)

進而，若設(shè)發(fā)動機ENG的目標(biāo)轉(zhuǎn)速為Ne_c，設(shè)從目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne_c換算的電動發(fā)電機的目標(biāo)角速度為ω_c，則圖6所示的恒壓橢圓由式(9)表示。

【數(shù)學(xué)式9】

若設(shè)根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne_c決定的發(fā)動機ENG的反向驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為T_c，則恒轉(zhuǎn)矩曲線由式(10)表示。

【數(shù)學(xué)式10】

此外，進行低效率控制的情況下的電動發(fā)電機中的基于銅損的消耗電力P_c由式(11)表示。

【數(shù)學(xué)式11】

P_c＝Ra(Id²+Iq²)…(11)

其中，Ra：電動發(fā)電機的相繞組電阻。

式(10)與式(11)的交點是基于這2式的四次方程式的解，可以代數(shù)求解，但若電動發(fā)電機為反凸極型，則如圖7所示，在動力運轉(zhuǎn)時q軸電流成為最大的解(Id_c，Iq_c)、在再生時q軸電流成為最小的解(Id_c，Iq_c)作為用于進行低效率控制時的電動發(fā)電機滿足消耗電力P_c的dq電流來表示。

上述交點(Id_c，Iq_c)滿足式(1)時，即如圖8所示“Id_c²+Iq_c²≤Imax²”時，進行低效率控制時的電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點不受最大電流Imax的恒流圓制約，而受到目標(biāo)恒壓橢圓制約。因此，需要用于提供以該交點為工作點的電流向量的V2電壓。此時的V2電壓是在基于最大電流hnax的恒流圓的制約以及基于目標(biāo)恒壓橢圓的制約的范圍內(nèi)能夠取得的最大的電壓、即目標(biāo)V2電壓V2_c。

另一方面，上述交點(Id_c，Iq_c)不滿足式(1)時，即如圖9所示“Id_c²+Iq_c²＞Imax²”時，進行低效率控制時的電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點受到最大電流Imax的恒流圓制約。在該情況下，由于不能在目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)驅(qū)動電動發(fā)電機，因此在滿足式(1′)的目標(biāo)工作點(Id_i，Iq_i)進行驅(qū)動最佳。

Id_i²+Iq_i²＝Imax²…(1′)

式(1′)表示恒流圓的圓周，變更后的目標(biāo)工作點(Id_i，Iq_i)表示為式(10)與式(1′)的交點。式(10)與式(1′)的交點是基于這2式的四次方程式的解，可以代數(shù)求解，但若電動發(fā)電機為反凸極型，則如圖9所示，在動力運轉(zhuǎn)時q軸電流成為最大的解(Id_i，Iq_i)、在再生時q軸電流成為最小的解(Id_i，Iq_i)作為用于進行低效率控制時的電動發(fā)電機最大限度地消耗電力的dq電流來表示。由該交點所表示的電動發(fā)電機的變更后的目標(biāo)工作點受到變更后的目標(biāo)恒壓橢圓制約。因此，需要用于提供以該交點為工作點的電流向量的V2電壓。此時的V2電壓是在基于最大電流Imax的恒流圓的制約以及基于目標(biāo)恒壓橢圓的制約的范圍內(nèi)能夠取得的最大的電壓、即目標(biāo)V2電壓V2_c。

目標(biāo)V2電壓V2_c通過對式(9)進行了變形的式(9′)來表示。

【數(shù)學(xué)式12】

如圖8所示電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)不受電流的制約時，向式(9′)的(Id，Iq)中代入(Id_c，Iq_c)，根據(jù)式(12)來計算目標(biāo)V2電壓V2_c。

【數(shù)學(xué)式13】

此外，如圖9所示電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)受到電流的制約時，向式(9′)的(Id，Iq)中代入(Id_i，Iq_i)，根據(jù)式(13)來計算目標(biāo)V2電壓V2_c。

【數(shù)學(xué)式14】

進而，V2電壓需要為能夠施加于電動發(fā)電機的最大電壓Vmax以下，因此在根據(jù)式(12)或式(13)計算出的目標(biāo)V2電壓V2_c超過最大電壓Vmax的情況下，對目標(biāo)V2電壓V2_c設(shè)定式(14)。

【數(shù)學(xué)式15】

V2_c＝Vmax…(14)

另外，對于根據(jù)式(13)或式(14)得到的目標(biāo)V2電壓V2_c而言，由于通過低效率控制不能處理所希望的消耗電力P_c，因此由電動伺服制動器ESB對消耗不完的部分的電力進行消耗。

接著，對控制器部103所進行的電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點以及目標(biāo)V2電壓的計算方法進行說明。圖10是表示控制器部103對電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點以及目標(biāo)V2電壓進行計算時的步驟的流程圖。如圖10所示，控制器部103在混合動力車輛的制動時基于制動踏板的踏力等來導(dǎo)出對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動的電動發(fā)電機所要求的消耗電力(步驟S101)。接著，控制器部103對與在步驟S101導(dǎo)出的要求消耗電力相應(yīng)的發(fā)動機ENG的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne_c進行計算(步驟S103)。接著，控制器部103對從在步驟S103計算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne_c換算的電動發(fā)電機的目標(biāo)角速度ω_c進行計算(步驟S105)。

接著，控制器部103基于與根據(jù)在步驟S103計算出的發(fā)動機ENG的目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ne_c而決定的發(fā)動機ENG的反向驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T_c相應(yīng)的恒轉(zhuǎn)矩曲線(式(10)、和進行低效率控制的情況下的電動發(fā)電機中的基于銅損的消耗電力P_c(式(11))，來計算電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)(步驟S107)。接著，控制器部103判斷在目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)驅(qū)動了電動發(fā)電機的情況下的電流的振幅是否為能提供給該電動發(fā)電機的最大電流Imax以下(Id_c²+Iq_c²≤Imax²)(步驟S109)，若是Id_c²+Iq_c²≤Imax²則前進到步驟S111，若是Id_c²+Iq_c²＞Imax²則前進到步驟S121。

在步驟S111中，控制器部103將電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點決定為在步驟S107計算出的目標(biāo)工作點(Id_c，Iq_c)。接著，控制器部103根據(jù)式(12)來計算目標(biāo)V2電壓V2_c(步驟S113)。接著，控制器部103判斷在步驟S113計算出的目標(biāo)V2電壓V2_c是否為能施加于電動發(fā)電機的最大電壓Vmax以下(V2_c≤Vmax)(步驟S115)，若是V2_c≤Vmax則前進到步驟S117，若是V2_c＞Vmax則前進到步驟S119。

在步驟S117中，控制器部103將目標(biāo)V2電壓V2c決定為在步驟S113中根據(jù)式(12)計算出的值。此外，在步驟S119中，控制器部103取消在步驟S113中根據(jù)式(12)計算出的值，將目標(biāo)V2電壓V2c決定為最大電壓Vmax。

另一方面，在步驟S121中，控制器部103將電動發(fā)電機的目標(biāo)工作點變更為同一恒轉(zhuǎn)矩曲線(式(10))上的滿足“Id_i²+Iq_i²＝Imax²”的條件的目標(biāo)工作點(Id_i，Iq_i)。接著，控制器部103根據(jù)式(13)來計算目標(biāo)V2電壓V2_c(步驟S123)。接著，控制器部103判斷在步驟S123計算出的目標(biāo)V2電壓V2_c是否為能施加于電動發(fā)電機的最大電壓Vmax以下(V2_c≤Vmax)(步驟S125)，若是V2_c≤Vmax則前進到步驟S127，若是V2_c＞Vmax則前進到步驟S119。在步驟S127中，控制器部103將目標(biāo)V2電壓V2_c決定為在步驟S123中根據(jù)式(13)計算出的值。

如上所述，在本實施方式中，在混合動力車輛的制動時通過第2電動發(fā)電機MG2所產(chǎn)生的再生電力使第1電動發(fā)電機MG1進行動力運轉(zhuǎn)而對發(fā)動機ENG進行反向驅(qū)動時，VCU101將施加于第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓升壓至目標(biāo)V2電壓V2_c，進行第1電動發(fā)電機MG1的增強磁場控制，由此來進行第1電動發(fā)電機MG1的低效率控制。進行該低效率控制時，通過將施加于第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓升壓至目標(biāo)V2電壓V2_c，從而能夠擴大受V2電壓制約的第1電動發(fā)電機MG1的可運轉(zhuǎn)范圍。在該情況下，能夠增大電動發(fā)電機的電流(Id、Iq)的振幅，因此能夠提高第1電動發(fā)電機MG1中的消耗電力。若這樣能夠通過進行低效率控制來提高第1電動發(fā)電機MG1中的消耗電力，則如圖4以及圖5所示，與不進行低效率控制的情況相比能夠?qū)⒂傻?電動發(fā)電機MG1反向驅(qū)動的發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速抑制得較低。這樣，能夠降低伴隨發(fā)動機ENG的旋轉(zhuǎn)的噪音以及振動，因此能夠在實現(xiàn)與不進行低效率控制的情況相同的制動力的同時，提高混合動力車輛的NV(Noise Vibration)性能。此外，通過抑制發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速，能夠降低對發(fā)動機ENG的負荷。

此外，在進行低效率控制的第1電動發(fā)電機MG1中，通過進行增強磁場控制使得工作點的d軸電流成為較大的正的值，從而輸出效率下降，主要由銅損引起的發(fā)熱量增加。結(jié)果，第1電動發(fā)電機MG1中的電力消耗增大。此外，通過進行第1電動發(fā)電機MG1的增強磁場控制，從而能夠抑制第1電動發(fā)電機MG1中的推力方向的轉(zhuǎn)子的變動。另外，在進行增強磁場控制的第1電動發(fā)電機MG1中，由于未圖示的電樞所產(chǎn)生的磁通量在加強磁鐵勵磁的方向上發(fā)揮作用，因此不易發(fā)生磁鐵減磁。磁鐵的減磁耐力在高溫時雖然下降，但若進行增強磁場控制則即使第1電動發(fā)電機MG1的線圈、磁鐵成為高溫，也對磁鐵不施加反磁場而是施加著磁的方向的磁場。因此，在進行增強磁場控制的第1電動發(fā)電機MG1中，磁鐵減磁的耐性提高。

此外，由于由VCU101升壓后的V2電壓越大越能夠提高第1電動發(fā)電機MG1中的消耗電力，因此作為目標(biāo)V2電壓V2_c，期望為能夠取得的最大的V2電壓。所謂能夠取得的最大的目標(biāo)V2電壓V2_c，在圖8所示的情況下是用于在目標(biāo)恒壓橢圓與恒轉(zhuǎn)矩曲線相交的目標(biāo)工作點驅(qū)動第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓，在圖9所示的情況下是用于在受到最大電流Imax的恒流圓制約的變更后的目標(biāo)工作點驅(qū)動第1電動發(fā)電機MG1的V2電壓。

但是，若由第1電動發(fā)電機MG1對發(fā)動機ENG以低轉(zhuǎn)速進行反向驅(qū)動，則由于以發(fā)動機轉(zhuǎn)矩變動為原因的機械系扭轉(zhuǎn)諧振、發(fā)動機懸架系諧振等而產(chǎn)生低頻率隆隆聲(幾十Hz～一百幾十Hz)，因此即使在反向驅(qū)動時發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速也需要保持為比圖5所示的最低Ne條件高的轉(zhuǎn)速。因此，在第1電動發(fā)電機MG1所要求的消耗電力較小的情況下，發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速保持為比最低Ne條件高的轉(zhuǎn)速，因此目標(biāo)V2電壓V2_c不必一定是最大值。這樣，通過將目標(biāo)V2電壓V2_c決定為適當(dāng)?shù)闹担軌蜻M一步提高NV性能。

[實施例1：下坡時的低效率控制的實施]

在圖1所示的混合動力車輛中，作為通過變速桿111的位置來選擇的變速檔位，設(shè)置有與停車檔位對應(yīng)的“P檔”、與空檔位對應(yīng)的“N檔”、與后退行駛檔位對應(yīng)的“R檔”、與第1前進行駛檔位對應(yīng)的“D檔”、和與第2前進行駛檔位對應(yīng)的“B檔”。D檔以及B檔都是作為變速檔位的前進行駛檔位。D檔用于通常行駛時(B檔以外的行駛時)。B檔是在駕駛者期望增加混合動力車輛的再生量的情況下使再生量比D檔時更大的變速檔位。因此，在混合動力車輛的下坡時，控制器部103進行用于獲得比D檔時更大的再生量的控制。

圖11是表示選擇了B檔的情況以及選擇了D檔的情況下的混合動力車輛的下坡時的位移的說明圖。如圖11所示，若混合動力車輛在平地行駛時臨近下坡、加速踏板被回位(AP開度←0)，則通過進行了動力運轉(zhuǎn)的第2電動發(fā)電機MG2進行再生驅(qū)動從而在混合動力車輛中制動力發(fā)揮作用。此時，若高壓電池BATh為充滿電，則由第2電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的再生電力被提供給第1電動發(fā)電機MG1，控制器部103進行控制使得第1電動發(fā)電機MG1進行以發(fā)動機ENG為負載的動力運轉(zhuǎn)。

此時，若選擇了D檔，則控制器部103根據(jù)與路面坡度相應(yīng)的要求消耗電力，不進行上述說明的低效率控制而對第1逆變器INV1進行控制，以使第1電動發(fā)電機MG1進行以發(fā)動機ENG為負載的動力運轉(zhuǎn)。但是，若下坡的坡度較大，則通過發(fā)動機ENG的反向驅(qū)動，第1電動發(fā)電機MG1所消耗的電力不能獲得足夠的制動力，車速會增大。另一方面，若選擇了B檔，則控制器部103根據(jù)與路面坡度相應(yīng)的要求消耗電力，進行上述說明的低效率控制，控制第1逆變器INV1以及VCU101以使第1電動發(fā)電機MG1進行以發(fā)動機ENG為負載的動力運轉(zhuǎn)。此時，第1電動發(fā)電機MG1中的可消耗電力較大，因此即使下坡的坡度較大也能夠維持固定的車速。

如上所述，根據(jù)本實施例，即使在混合動力車輛的下坡時高壓電池BATh為充滿電，若選擇了B檔則也會進行低效率控制，因此即使駕駛者不操作制動踏板(BP開度＝0)，也能夠得到與路面坡度相應(yīng)的制動力。

[實施例2：進行低效率控制的對象與實施條件]

在圖1所示的混合動力車輛中，搭載了第1電動發(fā)電機MG1以及第2電動發(fā)電機MG2。此外，在混合動力車輛的制動時，利用使第2電動發(fā)電機MG2作為發(fā)電機來進行工作的再生制動。因此，上述說明的低效率控制不僅能夠針對第1電動發(fā)電機MG1進行，還能夠針對第2電動發(fā)電機MG2進行。若針對第2電動發(fā)電機MG2進行低效率控制，則第2電動發(fā)電機MG2的主要由銅損引起的發(fā)熱量會增加，第2電動發(fā)電機MG2中的電力消耗發(fā)生。

以下，參照圖12～圖17，將在混合動力車輛的制動時第2電動發(fā)電機MG2所產(chǎn)生的再生電力的消耗方式根據(jù)再生電力的大小劃分成6種情形來進行說明。另外，各情形下的再生電力的消耗控制由控制器部103來進行。在以下的說明中，所謂“輔機消耗電力”，是由圖1所示的輔機105所消耗的電力。此外，所謂“電池能夠接受的電力”，是圖1所示的高壓電池BATh中能夠充電的電力。

<情形1>

再生電力≤輔機消耗電力

在情形1中，由于上述關(guān)系成立，因此輔機105消耗圖12的箭頭所示的再生電力。

<情形2>

輔機消耗電力≤再生電力≤[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力]

在情形2中，由于上述關(guān)系成立，因此將圖13的箭頭所示的再生電力當(dāng)中的由輔機105未消耗完的部分的電力(電池充電電力Cbc)充電到高壓電池BATh中。

<情形3>

[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力]≤再生電力≤[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力]

在情形3中，由于上述關(guān)系成立，因此通過第2電動發(fā)電機MG2的低效率控制來消耗圖14的箭頭所示的再生電力當(dāng)中的由[輔機消耗+電池充電]未消耗完的部分的電力(MG2低效率控制消耗電力Cmg2)。

<情形4>

[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力]≤再生電力≤[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力]

在情形4中，由于上述關(guān)系成立，因此通過以發(fā)動機ENG為負載的不進行低效率控制的第1電動發(fā)電機MG1的動力運轉(zhuǎn)來消耗圖15的箭頭所示的再生電力當(dāng)中的由[輔機消耗+電池充電+MG2低效率控制消耗]未消耗完的部分的電力(發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力Ceng)。

另外，從基于發(fā)動機ENG的轉(zhuǎn)速的NV性能的觀點出發(fā)，情形4的再生電力的一部分也可以通過后述的情形5來消耗。

<情形5>

[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力]≤再生電力≤[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力+MG1低效率控制消耗電力]

在情形5中，由于上述關(guān)系成立，因此通過第1電動發(fā)電機MG1的低效率控制來消耗圖16的箭頭所示的再生電力當(dāng)中的由[輔機消耗+電池充電+MG2低效率控制消耗+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力]未消耗完的部分的電力(MG1低效率控制消耗電力Cmgl)。

(不進行情形4的情況通過以發(fā)動機ENG為負載的第1電動發(fā)電機MG1的動力運轉(zhuǎn)與第1電動發(fā)電機MG1的低效率控制，來消耗由[輔機消耗+電池充電+MG2低效率控制消耗]未消耗完的部分的電力(發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力Ceng+MG1低效率控制消耗電力Cmg1)。)

<情形6>

[輔機消耗電力+電池能夠接受的電力+MG2低效率控制消耗電力+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗電力+MG1低效率控制消耗電力]≤再生電力

在情形6中，由于上述關(guān)系成立，因此如圖17所示，由電動伺服制動器ESB來消耗由[輔機消耗+電池充電+MG2低效率控制消耗+發(fā)動機反向驅(qū)動消耗+MG1低效率控制消耗]未消耗完的部分的電力(熱消耗電力Cesb)。

如上所述，根據(jù)本實施例，在混合動力車輛的制動時根據(jù)第2電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的再生電力的大小，由控制器部103如各情形那樣進行控制，由此能夠高效率地消耗再生電力。此外，電動伺服制動器ESB的電力消耗僅在通過包含低效率控制在內(nèi)的其他組件的電力消耗不能處理再生電力的情況下進行，因而電動伺服制動器ESB所要求的消耗電力較小。因此，能夠抑制電動伺服制動器ESB的容量。即，混合動力車輛所搭載的電動伺服制動器ESB采用小型的便足夠。

另外，本發(fā)明并不限定于前述的實施方式，能夠適當(dāng)進行變形、改良等。例如，上述說明的混合動力車輛是串聯(lián)方式的HEV，但也可以是并聯(lián)方式的HEV，還可以是能夠切換串聯(lián)方式與并聯(lián)方式的HEV。

符號說明

101 VCU

103 控制器部

105 輔機

BATh 高壓電池

BAT1 低壓電池

CONV 轉(zhuǎn)換器

ENG 發(fā)動機

ESB 電動伺服制動器

INV1 第1逆變器

INV2 第2逆變器

MG1 第1電動發(fā)電機

MG2 第2電動發(fā)電機