混合動力車輛的制作方法
【專利說明】混合動力車輛
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
[0002]本申請要求2014年I月27日提交的序列號為2014-012828的日本專利申請的優(yōu)先權(quán),通過弓I用將該申請的全部內(nèi)容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及安裝有引擎、電動機和發(fā)電機的混合動力車輛的配置。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，安裝有引擎、電動機和發(fā)電機的混合動力車輛廣泛地用于各種方法，所述各種方法包括其中根據(jù)行駛狀況，通過引擎輸出和電動機輸出的組合驅(qū)動混合動力車輛；以及其中在使用部分引擎輸出驅(qū)動電動機而對電池充電的同時，通過剩余的引擎輸出和電動機輸出的組合驅(qū)動車輛；還包括通過使用引擎輸出驅(qū)動發(fā)電機，使用發(fā)電電力驅(qū)動電動機以驅(qū)動車輛。在此類混合動力車輛的許多情況下，電池的DC低電壓被升壓轉(zhuǎn)換器升高為DC高電壓，升高后的電壓被提供給電動機或發(fā)電機，而且進一步被提供給每個逆變器，所述逆變器將電力傳輸?shù)诫妱訖C或發(fā)電機，或者從電動機或發(fā)電機傳輸電力，每個逆變器通過將DC電力轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動電動機的三相AC電力來驅(qū)動電動機，或者發(fā)電機所產(chǎn)生的三相AC電力被轉(zhuǎn)換為DC電力。
[0005]升壓轉(zhuǎn)換器被用于接通或關(guān)斷開關(guān)器件，并且通過使用在電抗器中存儲的能量升高電池的DC低電壓而輸出DC高電壓。相應(yīng)地，由于開關(guān)器件的接通和關(guān)斷操作，發(fā)生升壓損耗。升壓損耗隨著升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電力和升壓比率(DC高電壓與DC低電壓的比率)的增加而增加，而升壓損耗隨著輸出電壓和升壓比率的減小而降低。即使升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電力為O (指示無負(fù)荷狀態(tài))，但是只要開關(guān)器件持續(xù)被接通和關(guān)斷，升壓損耗(開關(guān)損耗)就不會降為O。
[0006]在混合動力車輛中，例如當(dāng)車輛使用發(fā)電機的發(fā)電電力(與電動機所消耗的電力平衡)而行駛時，由于電動機可由發(fā)電機的發(fā)電電力驅(qū)動而不提供通過升高電池的DC低電壓所獲得的DC高電壓，因此車輛可在使逆變器的DC高電壓保持為當(dāng)前狀態(tài)的同時持續(xù)行駛。在這種情況下，當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器沒有負(fù)荷時，看起來可以通過停止升壓轉(zhuǎn)換器的操作以降低升壓損耗(開關(guān)損耗)來提高混合動力車輛的系統(tǒng)效率。然而，因為電動機所消耗的電力與發(fā)電機的發(fā)電電力不可能完全平衡，所以，如果例如在電動機所消耗的電力稍大于發(fā)電機的發(fā)電電力的情況下停止升壓轉(zhuǎn)換器，則逆變器的DC高電壓會逐漸降低。因此，提出了通過以下方式將逆變器的DC高電壓保持為目標(biāo)電壓的方法:停止升壓轉(zhuǎn)換器的操作，并且校正電動機的輸出轉(zhuǎn)矩以使發(fā)電機的輸出電力保持在恒定水平上，從而在發(fā)電機的發(fā)電電力和電動機所消耗的電力基本平衡時使逆變器的DC高電壓從目標(biāo)電壓的偏離最小化(參見例如 JP 2011-15603 A)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在JP 2011-15603 A中描述的常規(guī)技術(shù)中，由于發(fā)電機的輸出電力無法更改，因此，當(dāng)在升壓轉(zhuǎn)換器停止的同時響應(yīng)于請求而增加向發(fā)電機輸出的電力時，不可能補償向發(fā)電機輸出的增加的電力。因此，逆變器的DC高電壓降低。因為不可能保持預(yù)定的DC高電壓，因此需要響應(yīng)于接收到增加向發(fā)電機輸出的電力的請求而立即重啟升壓轉(zhuǎn)換器。換言之，在JP 2011-15603 A中描述的常規(guī)技術(shù)中，由于不可能同時滿足增加向發(fā)電機輸出的電力的請求和停止升壓轉(zhuǎn)換器的請求，因此，使升壓轉(zhuǎn)換器保持停止的時間變短。所以，存在無法充分提高混合動力車輛的系統(tǒng)效率的問題。
[0008]本發(fā)明的一個目的是通過使升壓轉(zhuǎn)換器持續(xù)足夠長的時間保持停止來有利地提高混合動力車輛的系統(tǒng)效率。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種混合動力車輛的特征在于包括:電池；升壓轉(zhuǎn)換器，其被連接到所述電池；第一逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器；第二逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器和所述第一逆變器；發(fā)電機，其被連接到所述第一逆變器；電動機，其被連接到所述第二逆變器；引擎，其能夠驅(qū)動所述發(fā)電機；以及控制器，其啟動和停止所述升壓轉(zhuǎn)換器，其中所述控制器包括升壓轉(zhuǎn)換器停止單元，當(dāng)在所述電池與所述升壓轉(zhuǎn)換器之間傳輸?shù)碾娏Φ扔诨虻陀陬A(yù)定閾值時，該升壓轉(zhuǎn)換器停止單元停止所述升壓轉(zhuǎn)換器，并且當(dāng)所述升壓轉(zhuǎn)換器的實際升壓電壓達到預(yù)定閾值時，該升壓轉(zhuǎn)換器停止單元通過所述引擎驅(qū)動所述發(fā)電機。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛中，優(yōu)選地，所述控制器包括引擎輸出調(diào)整單元，該引擎輸出調(diào)整單元根據(jù)所述升壓轉(zhuǎn)換器的所述實際升壓電壓從目標(biāo)升壓電壓的偏離而改變引擎輸出。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車輛中，優(yōu)選地，所述控制器包括升壓轉(zhuǎn)換器重啟單元，當(dāng)所述實際升壓電壓即使在引擎輸出增加的情況下也不升高時，該升壓轉(zhuǎn)換器重啟單元重啟所述升壓轉(zhuǎn)換器。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種混合動力車輛的特征在于包括:電池；升壓轉(zhuǎn)換器，其被連接到所述電池；第一逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器；第二逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器和所述第一逆變器；發(fā)電機，其被連接到所述第一逆變器；電動機，其被連接到所述第二逆變器；引擎，其能夠驅(qū)動所述發(fā)電機；以及控制器，其包括CPU并且啟動和停止所述升壓轉(zhuǎn)換器，其中所述控制器使用所述CPU執(zhí)行升壓轉(zhuǎn)換器停止程序，當(dāng)在所述電池與所述升壓轉(zhuǎn)換器之間傳輸?shù)碾娏Φ扔诨虻陀陬A(yù)定閾值時，該升壓轉(zhuǎn)換器停止程序停止所述升壓轉(zhuǎn)換器，并且當(dāng)所述升壓轉(zhuǎn)換器的實際升壓電壓達到預(yù)定閾值時，該升壓轉(zhuǎn)換器停止程序通過所述弓I擎驅(qū)動所述發(fā)電機。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種混合動力車輛的控制方法的特征在于該混合動力車輛包括:電池；升壓轉(zhuǎn)換器，其被連接到所述電池；第一逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器；第二逆變器，其被連接到所述升壓轉(zhuǎn)換器和所述第一逆變器；發(fā)電機，其被連接到所述第一逆變器；以及電動機，其被連接到所述第二逆變器；引擎，其能夠驅(qū)動所述發(fā)電機，其中當(dāng)在所述電池與所述升壓轉(zhuǎn)換器之間傳輸?shù)碾娏Φ扔诨虻陀陬A(yù)定閾值時，停止所述升壓轉(zhuǎn)換器，并且當(dāng)所述升壓轉(zhuǎn)換器的實際升壓電壓達到預(yù)定閾值時，通過所述引擎驅(qū)動所述發(fā)電機。
[0014]本發(fā)明具有通過使升壓轉(zhuǎn)換器持續(xù)足夠長的時間保持停止來有效地提高混合動力車輛的系統(tǒng)效率的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛的配置的系統(tǒng)圖。
[0016]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛的動力、電力和電流的流的示例圖。
[0017]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛的操作的流程圖。
[0018]圖4A是示出在圖3所示的操作期間電池電流隨時間變化的圖。
[0019]圖4B是示出在圖3所示的操作期間DC高電壓隨時間變化的圖。
[0020]圖4C是示出在圖3所示的操作期間升壓損耗和系統(tǒng)燃料消耗率隨時間變化的圖。
[0021]圖4D是示出在圖3所示的操作期間向第二電動發(fā)電機的供給電力和第一電動發(fā)電機的發(fā)電電力隨時間變化的圖。
[0022]圖4E是示出在圖3所示的操作期間引擎輸出隨時間變化的圖。
[0023]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛的引擎的操作點的變化的圖。
[0024]圖6是示出圖5所示的引擎的操作點上的引擎燃料消耗率的變化的圖。
[0025]圖7是示出被安裝在根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛上的升壓轉(zhuǎn)換器的損耗特性的圖。
[0026]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛的其它操作的流程圖。
[0027]圖9A是示出在圖8所示的操作期間電池電流隨時間變化的圖。
[0028]圖9B是示出在圖8所示的操作期間DC高電壓隨時間變化的圖。
[0029]圖9C是示出在圖8所示的操作期間升壓損耗和系統(tǒng)燃料消耗率隨時間變化的圖。
[0030]圖9D是示出在圖8所示的操作期間向第二電動發(fā)電機的供給電力和第一電動發(fā)電機的發(fā)電電力隨時間變化的圖。
[0031]圖9E是示出在圖8所示的操作期間引擎輸出隨時間變化的圖。
【具體實施方式】
[0032]下面參考附圖描述本發(fā)明的實施例。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合動力車輛100具有:電池10，該電池是可再充電和再放電的二次電池；升壓轉(zhuǎn)換器20，其被連接到電池10 ;第一逆變器30，其被連接到升壓轉(zhuǎn)換器20 ;第二逆變器40，其被連接到升壓轉(zhuǎn)換器20和第一逆變器30 ;第一電動發(fā)電機50,其是被連接到第一逆變器30的發(fā)電機;第二電動發(fā)電機60，其是被連接到第二逆變器40的發(fā)電機；引擎70，其能夠驅(qū)動第一電動發(fā)電機50 ；以及控制器90，其控制引擎70、升壓轉(zhuǎn)換器20、以及第一和第二逆變器30、40。
[0033]如圖1所示，混合動力車輛100進一步具有:動力分配機構(gòu)72，該動力分配機構(gòu)72在被連接到第二電動發(fā)電機60的輸出軸73與第一電動發(fā)電機50之間分配引擎70的輸出轉(zhuǎn)矩；被連接到輸出軸73的驅(qū)動齒輪裝置74 ;被連接到驅(qū)動齒輪裝置74的車軸75 ;以及被連接到車軸75的車輪76。第一和第二電動發(fā)電機50、60以及引擎70分別具有解角器(resolver) 51、61、71,這些解角器中的每一個感測轉(zhuǎn)子或曲軸的旋轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速。進一步地，車軸75具有車速傳感器86，該傳感器通過感測車軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)來感測混合動力車輛100的車速。
[0034]升壓轉(zhuǎn)換器20具有被連接到電池10的負(fù)極側(cè)的負(fù)極側(cè)電路17、被連接到電池10的正極側(cè)的低電壓電路18、以及位于升壓轉(zhuǎn)換器20的正極側(cè)輸出端處的高電壓電路19。升壓轉(zhuǎn)換器20具有位于低電壓電路18與高電壓電路19之間的上臂開關(guān)器件13、位于負(fù)極側(cè)電路17與低電壓電路18之間的下臂開關(guān)器件14、在低電壓電路18中串聯(lián)連接的電抗器12、感測流過電抗器12的電抗器電流IL的電抗器電流傳感器84、位于低電壓電路18與負(fù)極側(cè)電路17之間的濾波電容器11、以及感測濾波電容器11的兩端處的DC低電壓VL的低電壓傳感器82。進一步地，開關(guān)器件13、14分別具有反并聯(lián)連接的二極管15、16。升壓轉(zhuǎn)換器20通過接通下臂開關(guān)器件14并關(guān)斷上臂開關(guān)器件13將來自電池10的電能存儲在電抗器12中。然后，升壓轉(zhuǎn)換器20使用電抗器12中存儲的電能，通過關(guān)斷下臂開關(guān)器件14并接通上臂開關(guān)器件13來升高電壓，以將升高的DC高電壓VH提供給高電壓