CN105034837B - 电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动车辆。一种电动车辆(10)，包括：电池(11)；连接到电池的感应电动机(14)；连接到与感应电动机相连的电池的同步电动机(12)；以及至少一个电子控制单元(50)，其被配置成当电池的温度低时，基于电流波动的预定频率，改变感应电动机的滑差频率命令，使得电流波动的振幅增加，电流波动是电池电流的电流波动或与电池电流相关的电池相关电流的电流波动中的任何一个。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆，更具体地说，涉及用于升高电池的温度的控制。
背景技术
在电动车辆，例如，由电动机驱动的电动车，或通过电动机和发动机的输出驱动的混合动力车辆中，在一些情况下，来自作为电源的电池的直流电压经升压装置或无升压装置供应到逆变器并且由逆变器转换成交流电，然后，将所转换的电力供应到电动机，以便驱动车辆。
日本专利申请公开No.07-15804(JP No.07-15804 A)描述了具有共同连接到电池的、作为用于驱动车辆的电动机的同步电动机和感应电动机的电动车辆。在该电动车辆中，由多个同步电动机驱动其前轮，并且由感应电动机驱动其后轮。
发明内容
当电动车辆的电池的温度低时，通过限制充电和放电电力，保护该电池。限制充电电力会导致由于电动机的再生转矩减小导致的操作性的变化，或由再生电力降低导致的燃料效率的恶化。另一方面，限制放电电力会导致由于电动机的输出减小导致的车辆的加速性能降低，或在混合动力车辆的情况下由发动机驱动区域扩大导致的燃料效率的恶化。在这些情况下，当电池的温度低时，要求加速电池升温。
本发明当电池的温度低时，加速电动车辆的电池的升温。
本发明的电动车辆包括：电池；共同连接到电池的感应电动机和同步电动机；以及电子控制单元，其基于电池电流的电流波动的预定频率，改变用于感应电动机的滑差频率命令，以便增加电流波动的振幅。
本发明的电动车辆能增加电池电流的波动的振幅，由此能加速电池的升温。
附图说明
在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，以及其中：
图1是根据本发明的实施例的电动车辆的构造图；
图2是示出用在根据本发明的实施例的电动车辆中的感应电动发电机的转矩、滑差频率和电流之间的关系的特性曲线的图；
图3是用于说明根据本发明的实施例的电动车辆的电池升温控制方法的流程图；
图4是示出当执行图3所示的电池升温控制时，根据本发明的实施例的电动车辆的电池温度TB、电池电流IB、感应电动机转矩命令Tr*、滑差频率命令S*和感应电动机电流命令I*随时间的变化以及电池电流IB的频率分析的图；
图5是示出电池电流IB和感应电动机的纹波电流的逆变器的DC侧(转换器侧)的转换值随时间的变化的图；
图6是用于说明根据本发明的实施例的电动车辆的电池升温控制方法的另一第一例子的流程图；
图7是示出当执行图6所示的电池升温控制时，在根据本发明的实施例的电动车辆中，电池温度TB、电池电流IB、感应电动机转矩命令Tr*、滑差频率命令S*、感应电动机电流命令I*和感应电动机功耗Pw随时间的变化的图；以及
图8A和图8B是用于说明根据本发明的实施例的电动车辆的电池升温控制方法的另一第二例子的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考图，描述本发明的实施例。在下述描述中，可以以任意组合，适当地执行多个实施例或改进。在下述描述中，将通过指定给同一组件的相同参考数字，描述所有图。此外，在下文中，将具有作为发电机的另外的功能的同步电动发电机和感应电动发电机描述为用于驱动车辆的同步电动机和感应电动机。然而，电动机可以仅具有电动机的功能。此外，在下述描述中，将通过两个电动发电机驱动前轮和后轮的车辆描述为电动车辆。然而，电动车辆可以是具有作为用于行驶的驱动源的发动机和电动机的混合动力车辆。电动车辆也可以是电动车或燃料电池车辆。
如图1所示，本实施例的电动车辆10包括电池11、共同连接到电池11的同步电动发电机12和感应电动发电机14、前驱动机构15和前轮16、后驱动机构17和后轮18、PCU 30和电子控制单元50。
同步电动发电机12连接到电池11并且由经稍后所述的PCU 30从电池11供应的电力驱动。同步电动发电机12可以是包括具有永久磁体的转子以及定子的三相同步电动发电机。在下述描述中，“同步电动发电机”被描述为“同步MG”，并且“感应电动发电机”被描述为“感应MG”。
同步MG 12的驱动力经前驱动机构15传输到前车轴21，使得驱动连接到车轴21的前轮16。当在车辆的减速期间执行再生制动时，同步MG 12具有作为用于发电的发电机的功能。将在同步MG 12中产生的电力经PCU 30供应到电池11以便充电电池11。同步MG 12具有检测同步MG 12的旋转轴的旋转角的第一旋转传感器22。
感应MG 14是与同步MG 12类似地连接到电池11，并且由经PCU 30从电池11供应的电力驱动的三相感应电动发电机。感应MG 14可以是被配置成包括转子和定子的笼型转子，该转子包括电钢板的叠层、贯穿叠层的多个导体棒，以及轴向中，在叠层的两侧上提供并且连接到多个导体棒的端部的导体环。感应MG 14的转子可以是包括具有多个感应线圈的线圈的转子。
感应MG 14的驱动力经后驱动机构17被传输到后车轴23，使得驱动与车轴23相连的后轮18。当在车辆的减速期间，执行再生制动时，感应MG 14也具有作为用于发电的发动机的功能，并且在感应MG 14中产生的电力经PCU 30供应到电池11，使得充电电池11。感应MG 14具有检测感应MG 14的旋转轴的旋转角的第二旋转传感器24。表示第一旋转传感器22和第二旋转传感器24的检测值的信号被传输到电子控制单元50。
在电动车辆10是混合动力车辆的情况下，前驱动机构15或后驱动机构17可以是被配置成将来自发动机和电动发电机的动力的至少一部分输出到车轴21或车轴23的动力分配机构。动力分配机构由行星齿轮机构形成。
PCU 30连接在同步MG 12、感应MG 14和电池11之间。PCU 30包括第一逆变器32、第二逆变器34和升压转换器36。由来自电子控制单元50的控制信号控制升压转换器36，以及由来自电子控制单元50的控制信号控制第一逆变器32和第二逆变器34。升压转换器36包括相互串联连接的两个切换元件、用于将反向电流馈送到切换元件的每一个的并联连接的两个二极管，以及一端连接在各个切换元件之间的电抗器。作为切换元件，使用晶体管，诸如IGBT。升压转换器36连接在电池11和第一逆变器32之间，以及在电池11和第二逆变器34之间。当根据升压命令，由电子控制单元50控制升压转换器36时，升压转换器36升高从电池11输入的电压VL侧的直流电压并且将所升高的电压输出到第一逆变器32和第二逆变器34。
升压转换器36当根据来自电子控制单元50的降压命令被控制时，具有降低输出侧(电压VH侧)的直流电压并且将该直流电压输出到电池11的另一功能。因此，充电电池11。为检测升压转换器36的输入侧的DC电压VL及其输出侧的DC电压VH，分别提供电压传感器(未示出)，并且每一电压传感器的检测值被传输到电子控制单元50。
第一逆变器32将从升压转换器36输入的DC电压转换成AC电压并且将该AC电压输出到同步MG 12来驱动同步MG 12。当同步MG 12再生发电时，第一逆变器32具有将通过再生获得的AC电压转换成DC电压并且将该DC电压输出到升压转换器36的另一功能。
第二逆变器34将从升压转换器36输入的DC电压转换成AC电压并且将该AC电压供应到感应MG 14来驱动感应MG 14。当感应MG 14再生发电时，第二逆变器34具有将通过再生获得的AC电压转换成DC电压并且将该DC电压输出到升压转换器36的另一功能。
第一逆变器32和第二逆变器34的每一个包括在三相U,V,W的上下臂的每一个提供的切换元件，以及根据来自电子控制单元50的控制信号，控制每一切换元件的切换。相U,V,W的每一个的上下臂和同步MG 12的每一相的输入端由电力线相连。在各个相的电力线之间，在U相和V相的电力线上安装用于检测电动机电流的电流传感器26u,26v。尽管在W相的电力线上未安装电流传感器，但能由U相和V相的电流值计算W相的电流值，因为在三相AC的情况下，各个相的总电流为0。类似地，在将第二逆变器34连接到感应MG 14的U相和V相的电力线上，安装电流传感器28u,28v。表示各个电流传感器26u,26v,28u,28v的检测值的信号被传输到电子控制单元50。
电池11是镍氢电池、锂离子电池或其他类型的二次电池。在电池11和升压转换器36之间提供***继电器(未示出)，并且由电子控制单元50控制***继电器的开/关操作。平滑电容器37,38连接在升压转换器36和电池11之间，以及升压转换器36和第一逆变器32及第二逆变器34两者的每一个之间。
检测图1的箭头A1的方向中的电流为正的电池电流IB的电池电流传感器11a连接到电池11，并且表示电池电流传感器11a的检测值IB的信号被传输到电子控制单元50。电池11还具有用于检测电池11的温度TB的电池温度传感器11b，并且表示电池温度传感器11b的检测值TB的信号被传输到电子控制单元50。代替电池电流传感器11a或通过电池电流传感器11a，电池11还可以具有电抗器电流传感器，用于检测电抗器电流IL，以及将表示检测值IL的信号传输到电子控制单元50，检测电抗器电流IL是流过由升压转换器36构成的电抗器的电流并且是电池相关电流。
加速器位置传感器(未示出)检测加速器踏板的加速器位置AP，并且表示加速器位置AP的信号被传输到电子控制单元50。前后车轴21,23具有用于由车轴21,23的转速检测车速的前车速传感器和后车速传感器(未示出)，并且表示前后车速传感器的每一个的检测值的信号被传输到电子控制单元50。基于前后车速传感器的检测值的平均值被用作车速检测值。也可以使用前后车速传感器的仅一个的检测值，并且在这种情况下，可以省略另一车速传感器。
电子控制单元50包括包含CPU和存储器的微型计算机。尽管在所示的例子中，将仅一个电子控制单元50示为电子控制单元50，但可以将电子控制单元50适当地分成多个组件，以便那些组件通过信号电缆相互连接。电子控制单元50包括包含CP U的操作单元52、具有存储器的存储器单元54和机器/传感器接口(未示出)。内部存储器单元54包括用于电动车辆的控制数据和控制程序，以及稍后所述的电池升温控制程序56。电池升温控制程序56具有IB波动增大程序58。控制数据包含图2所示的感应MG 14的最佳效率线E和特性曲线“a”至“e”。升压转换器36、第一逆变器32和第二逆变器34的各自的切换元件经机器/传感器接口被连接到电子控制单元50并且根据来自控制单元50的命令致动。电流传感器26u,26v,28u,28v、电压传感器、旋转传感器22,24和车速传感器的输出经机器/传感器接口，被输入到电子控制单元50。
在解释电动车辆10的操作前，将参考图2，描述感应MG 14的输出转矩特性和滑差频率S的控制。
图2中的实线“a”、虚线“b”、点线“c”、单点划线“d”和双点划线“e”是表示在供应到感应MG 14的电流I1,I2,I3,I4,I5(I1＞I2＞I3＞I4＞I5)下，输出转矩和滑差频率S之间的关系的特性曲线。图2中的实线“a”是当流过定子线圈的电流I1达到其最大时的特性曲线。在感应MG14中，如由图2中的曲线“a”至“e”所示，当滑差频率S为0，即，由转子的旋转导致的转子的电频率和流过定子线圈的电流的电频率之间的差为0时，其输出转矩为0。随着滑差频率S增加，即，由转子的旋转导致的转子的电频率和流过定子线圈的电流的电频率之间的差增加，输出转矩也增加。如果滑差频率S增加，则输出转矩在某一滑差频率S达到其最大值，并且如果滑差频率S进一步增加，则随着滑差频率S增加，输出转矩减小。流过定子线圈的电流I越大，输出转矩变得越大，并且电流I越小，输出转矩变得越小。
图2中的黑体实线E是将允许最有效地获得某一输出转矩的电流I的点与当驱动具有上述特性的感应MG 14时的滑差频率S的点连接的最佳效率线E。由此，当感应MG 14的操作点与最佳效率线E偏离时，感应MG 14的效率下降，使得用于同一输出的功耗量增加。在常规控制下，电子控制单元50对所请求的转矩，沿最佳效率线E，确定将供应到定子线圈的电流值I(A)及其滑差频率S。然后，控制单元50由第二旋转传感器24检测的感应MG 14的转子的转速，计算转子的电频率fr(Hz)。然后，电子控制单元50通过使在前获得的滑差频率S(Hz)与所计算的电频率fr(Hz)相加，计算电频率FA(Hz)。
电子控制单元50激活第二逆变器34，使得将电流I(A)的AC电流以电频率FA(Hz)供应到感应MG 14的定子线圈并且生成对应于行驶状态的转矩和驱动力。当如图2所示，转矩命令Tr为Tr1时，从图2中所示的最佳效率线E，滑差频率S为S1，并且电流是作为虚线“b”的特性曲线的电流I2。因此，电子控制单元50通过使滑差频率S1(Hz)与转子的电频率fr(Hz)相加计算电频率FA(Hz)并且激活逆变器，使得将电流I2(A)的AC电流以电频率FA(Hz)供应到感应MG 14的定子线圈。
电子控制单元50可以基于电动车辆10的行驶数据，计算用于同步MG 12和感应MG14的转矩命令Tr，并且基于所计算的转矩命令Tr，由控制图获得供应到同步MG 12和感应MG14的定子线圈的三相直流电的波形和电压。电子控制单元50激活第一逆变器32、第二逆变器34和升压转换器36来通过将具有上述波形和电压的三相交流电供应到同步MG 12和感应MG 14，生成对应于行驶状态的转矩和驱动力。
在这种情况下，电子控制单元50能基于加速器位置AP或车速和加速器位置AP，计算应当输出到车轴21,23的转矩。在这种情况下，电子控制单元50获得用于同步MG 12和感应MG 14的请求转矩，使得将对应于请求转矩的请求动力输出到各自的车轴21,23，以对应于请求转矩控制同步MG 12和感应MG 14的驱动。通过行驶状态或开关(未示出)的操作，预定用于将请求转矩分配给各自的车轴21,23的比率。
接着，将描述电动车辆10的操作。电动车辆10具有与感应MG 14共同连接到电池11的同步MG 12。在这种情况下，由于同步MG 12的转子的旋转，产生转矩纹波，因此，在电池电流IB中产生作为电流波动的纹波电流。尽管在电池11和同步MG 12之间连接电容器37,38，但在电池电流IB中产生不能由电容器37,38吸收的纹波电流。由供应到同步MG 12的交流电的电频率和转子和定子的极数，确定纹波电流的频率，使得该频率变为供应到同步MG 12的交流电的电频率的整数倍。例如，如果供应到同步MG 12的交流电的电频率为FA1，在同步MG12中生成的纹波电流的电N次分量的频率为N×FA1。其中，N＝6时的电6次分量的频率为6×FA1。
已知当同步MG 12旋转时，电池电流IB的电纹波中的电6次分量的振幅最大，因为具有三相的第一逆变器32连接到同步MG 12。即使当停止同步MG 12的旋转时，如果切换第一逆变器32，基于将用于切换控制的载波频率，在电池电流IB中产生纹波电流。
然后，电子控制单元50改变供应到感应MG 14的交流电的滑差频率命令S*。因此，改变感应MG 14的滑差频率命令S*，使得是供应到感应MG 14的交流电的电频率FA2的6倍大的频率(6×FA2)与在电纹波的频率分量中其振幅最大的分量的频率的预定频率fa一致。如下所述，这能通过增加电池电流IB的波动来加速电池11的升温，同时保持输出转矩恒定。
更具体地说，电子控制单元50执行具有如图1所示的IB波动增大程序58的电池升温控制程序56。电池升温控制程序56规定下述步骤S10至S12和S14至S20的处理，以及IB波动增大程序58规定步骤S14至S18的处理。因此，当包括电动车辆10的起动器开关(未示出)或点火开关(未示出)的接通操作的预定条件成立时，电子控制单元50开始监视由电池温度传感器11b检测的电池温度TB。在下文中，“步骤S”仅示为“S”。
在S11中，电子控制单元50确定是否电池11的温度低或电池温度TB小于预先设定的预定温度TA(℃)。如果小于预定温度TA(℃)，在S12中开始电池升温控制。另一方面，如果在S11中电池温度TB为预定温度TA(℃)或更高，电子控制单元50确定电池11的升温不必要，然后执行S13的常规控制。
如果在S12中开始电池升温控制，电子控制单元50基于电池电流IB的纹波电流的预定频率，改变感应MG 14的滑差频率命令S*，使得纹波电流的振幅增加。
更具体地说，在S14，由电池电流传感器11a检测电池电流IB，以便分析电池电流IB的波动频率。在这种情况下，如图4(f)所示，获得各自的波动频率f1,f2,fa,f3,f4以及在其波动频率(Hz)的振幅WB(A)的分布。可以通过例如包括FFT的常用方法，执行频率分析。然后，在图3的S15，电子控制单元50识别在各个波动频率波动频率f1,f2,fa,f3,f4中振幅WB最大的预定频率的分量，并且在S16中确定感应MG 14的滑差频率命令S*。
例如，在图4(f)的情况下，最大振幅时的预定频率为fa(Hz)，并且该振幅小于预先设定的第一阈值B1。在图3的S17，电子控制单元50基于电池纹波电流的预定频率fa，改变感应MG 14的滑差频率命令S*。在下文中，可以将电池纹波电流的预定频率的分量描述为“最大振幅分量”。
在感应MG 14中，与同步MG 12类似，由于转子的旋转，产生转矩纹波，因此，产生纹波电流。由供应到感应MG 14的交流电的电频率和转子与定子的极数，确定纹波电流的频率，使得该频率是供应到感应MG 14的交流电的电频率的整数倍。其中，已知电6次分量的频率具有最大振幅。在这种情况下，如果供应到感应MG 14的AC电流的电频率为FA2，则在感应MG 14中产生的纹波电流的电6次分量的频率为6×FA2。
如图4(f)所示，如果具有小于第一阈值B1的最大振幅的分量的频率为fa，通过将感应MG 14的纹波电流的6次分量的频率调整到6×FA2＝fa，能使在感应MG 14中产生的、具有最大振幅的纹波电流的频率(6×FA2)与具有电池纹波电流的最大振幅的频率fa一致。感应MG 14的转子的转速(电频率)fr与供应到感应MG 14的定子的交流电的电频率FA2之间的差为滑差频率S，因此，S＝FA2-fr…(1)。
由此，通过将FA2＝fa/6代入表达式(1)，变为S＝fa/6-fr…(2)。
由此，如果由第二旋转传感器24检测的感应MG 14的转子的电频率为fr，与根据上述等式(2)计算的滑差频率S相同，改变供应到感应MG 14的定子的交流电的滑差频率命令S*。
图5(a)示出具有电池电流IB的纹波电流的最大振幅的分量随时间流逝的变化。图5(b)示出感应MG 14的6次分量的纹波电流随时间的变化。当如上所述，改变滑差频率S时，由图5(a)中的线“a1”所示的电池电流IB的最大振幅分量的频率fa或周期与由图5(b)中的线“b”所示的感应MG 14中产生的纹波电流的6次分量的频率(6×FA2)或周期一致。
当改变滑差频率命令S*时，选择电流命令来使感应MG 14的输出转矩保持恒定，使得电动车辆10无车辆振动发生。例如，如果在图2所示的特性曲线的最佳效率线E上，转矩命令为Tr1，当滑差频率命令S*从S1改变成S2时，电流命令被选择为从I2改变成I3，使得转矩命令保持恒定。
接着，在图3的S18，电子控制单元50调整供应到感应MG 14的定子的AC电流的相位。在这种情况下，电子控制单元50调整电流相位，使得在电池纹波电流的最大振幅的频率的振幅WB大于第一阈值B1并且小于第二阈值B2，其是预先设定预定范围。例如，如图5(a)和图5(b)所示，改变供应到定子的交流电的相位，使得在时刻t1的最大振幅分量的峰值与感应MG 14中产生的纹波电流的峰值相互一致。当最大振幅分量的峰值与在感应MG 14中产生的纹波电流的峰值相互一致时，由在感应MG 14中产生的纹波电流的振荡，产生具有与最大振幅分量的振荡相同相位的电振荡，如图5(a)中的线“a2”所示。由于同一相位的电流振荡，如由图5(a)中的虚线“a3”所示，电池电流波动的振幅增加。
电子控制单元50将电池电流波动检测为电流反馈并且分析该频率。然后，电子控制单元50再次获得最大振幅分量并且确定在具有最大振幅的频率的振幅WB是否在从大于B1且小于B2的预定范围内，如图4(f)所示。如果在具有最大振幅的频率的振幅在预定范围内，电子控制单元50确定适当地调整电流相位并且进行到S19。第二阈值B2是预先设定来防止任一部件的故障的上限值。
如果最大振幅分量的振幅WB小于B1，改变AC电流的相位来减小相位差，因为最大振幅分量的峰值与在感应MG 14中产生的纹波电流的峰值之间的相位差太大。另一方面，当最大振幅分量的振幅大于B2时，最大振幅分量的峰值与在感应MG 14中产生的纹波电流的峰值之间的相位差为0或太小。因此，改变AC电流的相位来增大相位差。在这种情况下，通过当同步MG 12旋转时，监视同步MG 12和感应MG 14的相位，能识别感应MG 14的相位相对于同步MG 12的相位的偏移量与最大振幅分量的振幅WB的波动量之间的关系。由此，使用该关系适当地调整相位偏差。
在图3的S19，确定电池温度TB是否为预定温度TA或更大。如果电池温度TB小于预定温度TA，处理返回到S14。如果电池温度TB为预定温度TA或更大，处理进行到S20。如果在S19，电池温度TB低于预定温度TA，处理返回到S14并且重复从S14至S18的处理。在S20，电子控制单元50已经完成到升温到高于电池11的预定温度TA的温度的并且将滑差频率命令S*和电流相位改变成用于常规控制的常规值。然后，电子控制单元50返回到S10。在这种情况下，电子控制单元50可以进行到S13的常规控制，而不返回到S10。
在同步MG 12中，供应到定子线圈的交流电的转速(电频率)与转子的转速(电频率)同步。因此，取决于转子和定子的极数，以供应到定子线圈的交流电的频率的整数倍的频率，产生转矩波动。通常由由于该转矩波动的反向电压的波动，感应电池电流IB的振荡。由此，在图3的S18，可以相对于供应到同步MG 12的AC电流的相位，改变供应到感应MG 14的AC电流的相位。例如，通过将相位改变成同一相位的方向或反相的方向，可以调整供应到感应MG 14的AC电流的相位，使得最大振幅分量的振幅WB在预定范围内。
根据电动车辆的上述构造，当电池11的温度低时，能增大电流IB的波动，同时使输出转矩保持恒定，由此能加速电池11的升温。此外，不必提供任何升温装置，诸如电池加热器来提高电池11的温度。由此，能实现成本缩减。此外，因为能缩短电池11的低温时间，即使充放电力在电池11低温时被限制，也能通过放宽对充放电电力的限制，改进驾驶性能和燃料消耗。
接着，将参考图6和图7，描述本发明的实施例的另一第一例子。省略或简化与参考图1至图5所述的相同部件的描述。根据本实施例，电子控制单元50改变感应MG 14的滑差频率命令，使得感应MG 14的滑差频率命令以预定频率振荡。“预定频率”是指在电池纹波电流的频率分量中，其振幅为最大的频率。
更具体地说，参考图1，电池升温控制程序56规定稍后所述的步骤S30至S32和S34至S40的处理，并且IB波动增大程序58规定步骤S34至S38的处理。图6中的S30至S35的处理与图3中的S10至S15的处理相同。
在S36,S37，电子控制单元50确定感应MG 14的滑差频率的振荡振幅，并且选择电流命令使得感应MG 14的输出转矩保持恒定。
其中，通过周期地使感应MG 14的操作点接近或远离图2中所示的最佳效率线E，同时使感应MG 14的输出转矩保持恒定，执行感应MG 14的滑差频率S的振荡。例如，通过在图2的点P1和点P4之间，水平地往复移动操作点，执行该振荡。
例如，如图2所示，在由输出转矩Tr1、滑差频率S和电流I2确定的最佳效率线E上的点P1，操作感应MG 14。从频率分析的结果，发现具有电池纹波电流的最大振幅的预定频率为频率fa(Hz)，与图4(f)的情形类似。由此，电子控制单元50以频率fa(Hz)或以周期1/fa[秒]中在S1和S4之间(点P1和点P4之间)增加或减小滑差频率命令S*，使得感应MG 14的转矩命令Tr*恒定。其中，使感应MG 14的输出转矩保持恒定的原因是抑制发生电动车辆10的车辆振动。同时，因为在最佳效率线E上的点P1操作感应MG 14，通过改变滑差频率命令S*同时保持转矩命令Tr*恒定，能增加感应MG 14的功耗。然而，难以使感应MG 14的功耗减小到小于点P1的功耗。
图7(a)示出电池电流IB的纹波电流的最大振幅分量随时间的变化。以频率fa(Hz)振荡电池电流IB的纹波电流的最大振幅分量，如图7(a)中的线“a”所示。由此，图7中从时间t1至时间t5的间隔为周期1/fa[秒]。因此，当振荡滑差频率命令S*使得在图7的时间t1和t5之间的时段中，在点P1和P4之间往复移动感应MG 14的操作点使得振荡感应MG 14的功耗时，电池电流的下侧峰值能够向负侧大大地改变。因此，能增加波动的振幅。另一方面，在电池电流高于预定电流Ic的时间段中，如在图7(a)中的时间t2和时间t4之间的时段中，即使将感应MG 14的操作点移动到除点P1外的点，也不能在减小感应MG 14的功耗的方向中移动。由此，在该时段中，滑差频率命令S*需要在原始S1保持恒定，使得在图2所示的点P1操作感应MG 14。
由此，滑差频率命令S*必须处于在作为周期1/fa[秒]的1/2的时间中，在S1和S4之间往复移动，同时在剩余周期1/fa[秒]的1/2的时间中，在S1保持恒定，使得峰值S4的周期为1/fa[秒]的波形中。例如，如图7(c)的线“c”所示，滑差频率命令S*处于在时间t0和t2之间、时间t4和t6之间以及时间t8和t10之间的时段中，在S1和S4之间往复移动滑差频率命令S*，同时，在时间t2和时间t4之间、时间t6和t8之间的时段中，使滑差频率命令S*在S1保持恒定的波形。当电池电流波动从峰值进行到较低侧的另一峰值时，该波形是滑差频率命令S*从峰值的S4到下一峰值S4的时间间隔等于从时间t1到时间t5和从时间t5到时间t9的时间间隔的波形(用图7c中的线“c”所示的波形)。
当如在时间t0和t2之间的时间间隔中，从S1到S4增大滑差频率命令S*，同时，使感应MG14的转矩命令Tr*保持恒定时，电子控制单元50将感应MG 14的操作点从P1移动到P2，如图2所示。此时，电流必须从点P1的I2减小到点P2的I3。接着，当感应MG 14的操作点从P2移动到P3时，如图2所示，电流必须从点P2的电流I3增加到点P3的电流I2。此后，当感应MG14的操作点从P3移动到P4时，如图2所示，电流必须从点P3的I2增加到点P1的最大电流I1。由此，当如在时间t0和t2之间的时间间隔中，滑差频率命令S*从S1增大到S4时，如图7(c)中的线“c”所示，感应MG14的电流命令I*处于在从时间t0到t2的时间间隔中，电流命令I*一旦从I2减小到I3，然后增加到上侧峰值的I1的命令波形。当滑差频率命令S*从S4减小到S1时，采用反向过程，使得电流命令I*一旦从峰值I1减小到I3，然后返回到初始I2。
当感应MG 14的滑差频率命令S*和电流命令I*以上述波形波动时，在Tr1，感应MG14的输出转矩保持恒定，如图7(b)中的线“b”所示。然后，如图7(e)中的线“e”所示，感应MG14的功耗Pw在时间t0到t2之间的时段中，从初始P1增加，使得电池电流波动朝负侧大大地改变。此外，在从时间t2到t4的时间间隔中，保持初始P1。作为功耗的峰值间隔的电池电流波动的下侧峰值的时间间隔是在时间t1和t5之间的周期1/fa(秒)。
然后，在图6的S36中，电子控制单元50使图6的S36中的感应MG 14的输出转矩保持恒定，并且确定滑差频率命令S*的振荡振幅(例如S1和S4之间的差)，使得按频率fa(Hz)(1/fa(秒)的周期)振荡滑差频率命令S*，同时保持感应MG 14的输出转矩恒定。然后，如上所述，电子控制单元50选择感应MG 14的电流命令I*。然后，在图6的步骤S37，电子控制单元50开始感应MG 14的滑差频率命令S*的振荡。
接着，在图6的步骤S38，电子控制单元50调整滑差频率命令S*的振荡的相位。在这种情况下，电子控制单元50调整振荡相位，使得在电池电流纹波的最大振幅的频率的振幅WB保持在大于第一阈值B1且小于第二阈值B2，其是预先设定的预定范围。将振幅WB调整到第二阈值B2或更小的原因与图3的S18中，调整电流相位的情形相同。
因为通过开始滑差频率命令S*的振荡，增加电池电流的波动，因此，加速电池11的升温。然后，在S39，确定是否将电池温度增加到预定温度TA或更大。如果为预定温度或更大，在S40停止感应MG 14的滑差频率命令S*的振荡，并且处理返回到S30。如果在S31，电池温度为预定温度TA或更大，在S33，处理移动到常规控制。另一方面，如果S39的电池温度低于预定温度TA，处理返回到S34，其中，重复从S34至S38的处理。当电池11的温度低时，本例子的构造能加速电池11的升温。
接着，将参考图8A和图8B，描述本发明的实施例的另一第二实施例。在参考通过振荡感应MG 14的滑差频率命令S*，增加电池电流的波动的图6和图7所述的方法中，通过振荡滑差频率命令S*使得抑制电动车辆10中的振动发生，使输出转矩保持恒定。然而，在过渡期间，图6和图7的控制方法有时不能使输出转矩保持恒定。具体地，当以低频振荡滑差频率命令S*时，在过渡时，输出转矩的波动有时导致电动车辆10的车辆振动。另一方面，当以高频振荡滑差频率命令S*时，即使当输出转矩不保持恒定时，转子驱动部的惯性矩等等禁止产生车辆振动的实际转矩的波动。因此，当在高频区中产生电池电流的最大振幅分量的预定频率fa时，图6和图7的控制方法能增加电池电流的波动，同时更有效地抑制车辆振动。
另一方面，根据已经参考图1至图5所述的、改变滑差频率命令使得是供应到感应MG 14的AC电流的电频率FA的6倍大的频率与预定频率fa一致的方法，必须将滑差频率命令S*设定成根据上述等式(2)的滑差频率S(稍后所述)。
S＝fa/6-fr…(2)
在感应MG 14中，如图2所示，当滑差频率S从S1增加到S4，以便将感应MG 14的操作点从初始点P1移动到点P4时，移动操作点，使得通过改变电流，使输出转矩保持恒定。在这种情况下，在图2中，能水平地移动操作点。然而，如果增加最大振幅分量的频率fa，在一些情况下，必须将根据上述等式(2)计算的滑差频率S调整到S4。如果将滑差频率S增加到S4或更高，感应MG 14的输出转矩沿表示选择最大电流I1的“a”特性的线下降，并且如果滑差频率S为S5，输出转矩从Tr1下降到Tr4。由此，在一些情况下，电动车辆10的行驶所需的驱动力可能变得不足。因此，当在低频区中产生电池电流的最大振幅分量的预定频率fa时，图1和图5的控制方法会增加电池电流的波动，同时更有效地抑制车辆振动。
由此，根据本例子的控制方法，如果电池电流的最大振幅分量的频率fa小于预先设定的预定值D，执行作为在图1至图5中所述的控制的第一处理。如果频率fa为预定值D或更大，执行作为在图6和图7中所述的控制的第二处理。
更具体地说，参考图1，包括在电子控制单元50中的电池升温控制程序56规定稍后所述的步骤S50至S52以及S54至S60的处理以及IB波动增大程序58规定步骤S54至S59以及S61至S63的处理。图8A中的S50至S55的处理与图3中的S10至S15的处理相同。
在图8的S54,S55中，在分析电池电流的波动频率后，电子控制单元50识别最大振幅分量并且在S56，确定最大振幅分量的预定频率fa是否为预定值D或更大。其中，当将滑差频率设定成使输出转矩S＝S4保持恒定的最大滑差频率时，预定值D可以是由感应MG 14的转子的旋转电频率fr和由其极数确定的整数N确定的值。在这种情况下，等式(3)成立。
D＝N×(fr+S4)…(3)
其中，N是相对于感应MG 14的转子的旋转电频率，在感应MG 14中产生的纹波电流的频率的倍数，或电频率的次数。例如N＝6。
然后，如果预定频率fa为预定值D或更大，电子控制单元50执行如图8B中的S57至S59所示的第二处理。“第二处理”是与在图6和图7中所述的电池升温控制相同的处理。电子控制单元50以预定频率fa改变和振荡感应MG 14的滑差频率命令S*。S57至S59的处理与图6中的S36至S38的处理相同。
另一方面，如果预定频率fa低于预定值D，电子控制单元50执行第一处理，如图8B的S61至S63所示。“第一处理”是与在图1至图5中所述的电池升温控制相同的处理。电子控制单元50改变感应MG的滑差频率命令S*使得作为供应到感应MG 14的AC电流的电频率FA的6倍的频率与预定频率fa一致。S61至S63的处理与图3中的S16至S18的处理相同。
如上所述，根据本例子的控制，除参考图1至图7所述的两个实施例的每一例子的效果外，对应于电池电流波动中的最大振幅的频率fa的大小，执行更有效控制。因此，本控制能对应于频率fa的更宽范围。
如上所述的实施例的每一例子的构造旨在使用由电池电流传感器11a检测的电池电流IB，通过电池升温控制，增加电池电流波动。然而，使用如上所述的电抗器电流传感器的检测值，可以改变感应MG的滑差频率命令，以便当电池11的温度低时，增加作为与电池电流相关的电抗器电流的波动。这允许间接地增加电池电流波动，使得能加速电池11的升温。当改变感应MG的滑差频率命令来增加电抗器电流波动时，在上述每一例子中，使用电抗器电流，代替用于图3、图6、图8A和图8B中的控制的电池电流。例如，执行电抗器电流的波动的频率分析，代替电池电流IB。电池相关电流不限于电抗器电流，但可以是具有与电池电流的特定关系的电流。
在上文中，已经描述了感应MG 14经升压转换器36连接到电池11的情形。然而，无需升压转换器36，感应MG 14可以连接到电池11。此外，无需升压转换器，电池11可以连接到同步MG 12和感应MG 14。
在上述实施例中，已经描述了通过同步MG 12驱动前轮16以及通过感应MG 14驱动后轮18的电动车辆10。然而，本发明可以应用于通过同步MG 12驱动后轮以及通过感应MG14驱动前轮16的电动车辆。
在上述实施例中，已经描述了电动车辆10具有单一同步MG 12和单一感应MG 14的情形。然而，可以具有多个同步MG 12和多个感应MG 14。例如，本发明可以应用于通过第一同步MG和第一感应MG驱动前轮16以及通过第二同步MG和第二感应MG驱动后轮的电动车辆。以这种方式，可以以电池温度低时改变一个或多个感应MG的滑差频率命令S*的方式，配置具有多个感应MG的电动车辆。可以通过使用两个或以上电子控制单元，执行本发明。
本发明不限于上述实施例，但包括不背离由权利要求指定的本发明的技术范围和精神的所有改进和变更。
Claims (6)
1.一种电动车辆(10)，包括：
电池(11)；
感应电动机(14)，所述感应电动机被连接到所述电池；
同步电动机(12)，所述同步电动机被连接到与所述感应电动机连接的所述电池；以及
至少一个电子控制单元(50)，所述至少一个电子控制单元被配置成当所述电池的温度低时，基于电流波动的预定频率，改变所述感应电动机的滑差频率命令，使得所述电流波动的振幅增加，所述电流波动是电池电流的电流波动或与所述电池电流相关的电池相关电流的电流波动中的任何一个。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中
所述预定频率是在所述电流波动的频率分量中振幅最大的频率，并且
所述电子控制单元被配置成改变所述感应电动机的所述滑差频率命令，使得是被供应到所述感应电动机的交流电流的电频率六倍大的频率与所述预定频率一致。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其中
所述电子控制单元被配置成改变所述感应电动机的所述滑差频率命令，使得所述感应电动机的所述滑差频率命令以所述预定频率振荡。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，其中
所述电子控制单元被配置成：
i)基于所述预定频率的大小，选择执行第一处理或第二处理中的一个，
所述第一处理是改变所述感应电动机的所述滑差频率命令，使得是被供应到所述感应电动机的交流电流的电频率六倍大的频率与所述预定频率一致的处理，
所述第二处理是改变所述感应电动机的所述滑差频率命令，使得所述感应电动机的所述滑差频率命令以所述预定频率振荡的处理；以及
ii)当所述预定频率小于预定值时，执行所述第一处理，并且当所述预定频率等于或大于所述预定值时，执行所述第二处理。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动车辆，其中
所述电子控制单元被配置成当所述感应电动机的所述滑差频率命令被改变时，保持所述感应电动机的输出转矩恒定。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的电动车辆，其中
所述电子控制单元被配置成调整电流相位，使得当所述感应电动机的所述滑差频率命令被改变时，当所述电池电流的所述电流波动的振幅为最大时的频率的振幅被维持在预先设定的预定范围中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |