DE102015218046A1

DE102015218046A1 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015218046A1
Application number: DE102015218046.8A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2035-09-22
Also published as: CN105459831B; JP2016064729A; US20160082841A1; CN105459831A; US9944184B2; JP6156309B2; DE102015218046B4

Abstract

Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, das in der Lage ist, Energie einer elektrischen Rotationsmaschine auf Antriebsräder durch Schalten eines Getriebes zu übertragen, enthält: eine elektronische Steuereinheit, die ausgelegt ist, (i) als einen Betriebmodus der elektrischen Rotationsmaschine einen normalen Modus und einen Leistungsmodus auszuwählen, bei dem die elektrische Rotationsmaschine derart betrieben wird, dass eine Fahrzeugantriebskraft größer als in dem normalen Modus ist, (ii) eine Isolierschutzsteuerung der elektrischen Rotationsmaschine auszuführen, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine auftritt bzw. auftreten wird, und (iii) eine Priorität der Isolierschutzsteuerung in der Reihenfolge Ändern eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, Verringern einer an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und Begrenzen eines Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus ausgewählt ist, einzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, die in der Lage ist, Energie einer elektrischen Rotationsmaschine auf ein Antriebsrad durch Schalten eines Getriebes zu übertragen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2013-062890 A wird, wenn eine elektrische Rotationsmaschine in einem Bereich angesteuert wird, in dem eine Stoßspannung, die auf die elektrische Rotationsmaschine ausgeübt wird, hoch wird, eine Eingangsspannung für einen Inverter verringert, wodurch ein dielektrischer Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine verhindert wird.
In der JP 2013-062890 A wird, um einen dielektrischen Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine zu verhindern, die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung verringert. Wenn jedoch die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung verringert wird, verschlechtert sich das Leistungsvermögen des Fahrzeugs, da sich das maximale Drehmoment, das von der elektrischen Rotationsmaschine erzeugt wird, verringert. Insbesondere bei Betriebsbedingungen, bei denen eine große Fahrzeugantriebskraft benötigt wird, ist es nicht wünschenswert, dass sich das Leistungsvermögen des Fahrzeugs verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, die in der Lage ist, einen dielektrischen Zusammenbruch einer elektrischen Rotationsmaschine zu verhindern, während außerdem eine Verschlechterung eines Leistungsvermögens des Fahrzeugs verhindert wird.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, die in der Lage ist, Energie einer elektrischen Rotationsmaschine auf ein Antriebsrad durch Schalten eines Getriebes zu übertragen. Die Steuervorrichtung enthält eine elektronische Steuereinheit. Die elektronische Steuereinheit ist ausgebildet, einen normalen Modus und einen Leistungsmodus, bei dem die elektrische Rotationsmaschine derart betrieben wird, dass eine Fahrzeugantriebskraft größer als in dem normalen Modus ist, als einen Betriebsmodus der elektrischen Rotationsmaschine auszuwählen. Die elektronische Steuereinheit ist ausgelegt, eine Isolierschutzsteuerung der elektrischen Rotationsmaschine auszuführen, wenn bestimmt wird, dass ein dielektrischer Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine auftritt. Die elektronische Steuereinheit ist ausgelegt, die Priorität der Isolierschutzsteuerung in der Reihenfolge Ändern eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, Verringern einer an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und Begrenzen eines Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, einzustellen bzw. festzulegen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann die elektronische Steuereinheit zu dem Zeitpunkt der Ausführung der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, ausgelegt sein, (i) als Isolierschutzsteuerung das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu ändern, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verhindert wird bzw. werden kann, (ii) als Isolierschutzsteuerung die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung zu verringern, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass der dielektrische Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn das Übersetzungsverhältnis des Getriebes geändert wird, und das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung verhindert wird bzw. werden kann, und (iii) als Isolierschutzsteuerung ein Drehmoment der elektrischen Rotationsmaschine zu begrenzen, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass der dielektrische Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung verringert wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann die elektronische Steuereinheit ausgelegt sein, außerdem als Betriebsmodus der elektrischen Rotationsmaschine einen Ökonomiemodus auszuwählen, bei dem die elektrische Rotationsmaschine derart betrieben wird, dass ein Energieverbrauch zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs geringer als in dem normalen Modus ist, und die elektronische Steuereinheit kann ausgelegt sein, die Priorität der Isolierschutzsteuerung in der Reihenfolge Verringern der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und Begrenzen eines Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine in einem Zustand, in dem der Ökonomiemodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, einzustellen bzw. festzulegen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann die elektronische Steuereinheit ausgelegt sein, das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs der elektrischen Rotationsmaschine auf der Grundlage der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und der Drehzahl und des Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine zu bestimmen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann die elektronische Steuereinheit ausgelegt sein, (i) die Potenzialdifferenz zwischen Isolierteilen der elektrischen Rotationsmaschine auf der Grundlage der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und der Drehzahl und des Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine zu schätzen und (ii) die Potenzialdifferenz mit einem Einstellwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob ein dielektrischer Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine auftritt.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann die elektronische Steuereinheit ausgelegt sein, den Einstellwert auf der Grundlage eines Atmosphärendrucks um die elektrische Rotationsmaschine und der Temperatur der elektrischen Rotationsmaschine einzustellen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung wird zu dem Zeitpunkt der Ausführung der Isolierschutzsteuerung der elektrischen Rotationsmaschine in dem Leistungsmodus eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes mit Priorität über einer Verringerung der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung durchgeführt, wodurch es möglich ist, einen dielektrischen Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine zu verhindern, während gleichzeitig eine Verschlechterung des Leistungsvermögens des Fahrzeugs verhindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Hybridfahrzeugs zeigt, das eine Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
2 ein Funktionsblockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Steuervorrichtung zeigt;
3 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kennlinie einer geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref in Abhängigkeit von einer Beschleunigeröffnung bzw. Drosselöffnung AC zeigt;
4 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Beanspruchungskennlinienfelds bei einer bestimmten Systemspannung VH zeigt;
5 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Festigkeitskennlinienfelds zeigt;
6 ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem sich eine Drehzahl Nmg und ein Drehmoment Tmg eines Motor-Generators mit einer Änderung einer Schaltstufe eines Getriebes ändern;
7 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die von der elektronischen Steuervorrichtung ausgeführt wird, wenn in einem Zustand, in dem ein Leistungsmodus ausgewählt ist, bestimmt wird, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird;
8 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die von der elektronischen Steuervorrichtung ausgeführt wird, wenn in einem Zustand, in dem ein Ökonomiemodus ausgewählt ist, bestimmt wird, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird; und
9 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die von der elektronischen Steuervorrichtung ausgeführt wird, wenn in einem Zustand, in dem ein normaler Modus ausgewählt ist, bestimmt wird, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird ein Modus (im Folgenden als Ausführungsform bezeichnet) zum Ausführen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Hybridfahrzeugs zeigt, das eine Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Eine Kupplung 13 ist zwischen einem Verbrennungsmotor 12 und einem Motor-Generator (elektrische Rotationsmaschine) 14 angeordnet, und der Motor-Generator 14 ist über ein Getriebe 16 mit Antriebsrädern 18 gekoppelt. Als Getriebe 16 kann ein stufenvariables Getriebe, das in der Lage ist, ein Übersetzungsverhältnis G stufenweise zu ändern, verwendet werden. Zu dem Zeitpunkt des Eingriffs der Kupplung 13 kann eine Energie, die von dem Verbrennungsmotor 12 erzeugt wird (mechanische Energie bzw. Kraft), durch Schalten des Getriebes 16 auf die Antriebsräder 18 übertragen werden, und es kann eine Fahrt des Fahrzeugs unter Verwendung der Energie des Verbrennungsmotors 12 durchgeführt werden. Außerdem kann Energie (mechanische Energie bzw. Kraft) durch Energie- bzw. Krafterzeugungsbetrieb des Motor-Generators 14 durch Schalten des Getriebes 16 auf die Antriebsräder 18 übertragen werden, und es kann eine Fahrt des Fahrzeugs unter Verwendung der Energie des Motor-Generators 14 durchgeführt werden. Zu dem Zeitpunkt des Krafterzeugungsbetriebs des Motor-Generators 14 wird eine elektrische DC-Energie von einer elektrischen Speichervorrichtung 24 mittels eines DC-DC-Wandlers 25 verstärkt, die von dem DC-DC-Wandler 25 verstärkte elektrische DC-Energie wird in einen Wechselstrom (beispielsweise Dreiphasen-Wechselstrom) mittels eines Inverters 26 umgewandelt, und der Wechselstrom wird einer Spule des Motor-Generators 14 zugeführt. Ein elektrischer Energieerzeugungsbetrieb des Motor-Generators 14 kann unter Verwendung von Energie der Antriebsräder 18 oder des Verbrennungsmotors 12 durchgeführt werden. Zu dem Zeitpunkt des elektrischen Energieerzeugungsbetriebs des Motor-Generators 14 wird elektrische Energie der Spule des Motor-Generators 14 mittels des Inverters 26 in Gleichstrom umgewandelt, und die elektrische DC-Energie des Inverters 26 wird mittels des DC-DC-Wandlers 25 verstärkt und lädt die elektrische Speichervorrichtung 24.
Ein Signal, das eine Beschleunigeröffnung (die Größe einer Betätigung eines Gaspedals) AC angibt, die von einem Beschleunigeröffnungssensor 61 erfasst wird, ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit V angibt, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 erfasst wird, ein Signal, das eine Temperatur τmg des Motor-Generators 14 angibt, die von einem Temperatursensor 63 erfasst wird, und ein Signal, das einen Atmosphärendruck P um den Motor-Generator 14 angibt, der von einem Atmosphärendrucksensor 24 erfasst wird, werden in eine elektronische Steuervorrichtung (ECU) 40 eingegeben. Die elektronische Steuervorrichtung 40 steuert das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 und ein Schalten des DC-DC-Wandlers 25 und des Inverters 26. Ein Spannungswandlungsverhältnis in dem DC-DC-Wandler 25 wird durch Ansteuern des Schaltens des DC-DC-Wandlers 25 gesteuert, wodurch eine Ausgangsspannung (eine Eingangsspannung des Inverters 26) VH des DC-DC-Wandlers 25 gesteuert wird und die Spannung VH, die über den Inverter 26 an die Spule des Motor-Generators 14 angelegt wird, gesteuert wird. In der folgenden Beschreibung wird die Spannung VH als Systemspannung bezeichnet. Außerdem wird die Ansteuerung des Schaltens des Inverters 26 gesteuert, wodurch der Betriebszustand des Motor-Generators 14 gesteuert wird.
Ein Beispiel eines Funktionsdiagramms der elektronischen Steuervorrichtung 40 ist in 2 gezeigt. Eine Betriebsmodusauswahleinheit 41 empfängt eine Betriebseingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs und wählt den Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 12 und des Motor-Generators 14 aus. Als Betriebsmodus können ein normaler Modus, ein Leistungsmodus, bei dem der Verbrennungsmotor 12 und der Motor-Generator 14 derart betrieben werden, dass eine Fahrzeugantriebskraft größer als in dem normalen Modus ist, und ein Ökonomiemodus, bei dem der Verbrennungsmotor 12 und der Motor-Generator 14 derart betrieben werden, dass ein Energieverbrauch zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs geringer als in dem normalen Modus ist, ausgewählt werden.
Eine Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 stellt eine geforderte Schaltstufe (gefordertes Übersetzungsverhältnis Gref) des Getriebes 16, ein gefordertes Drehmoment Teref des Verbrennungsmotors 12 und ein gefordertes Drehmoment Tmgref des Motor-Generators 14 auf der Grundlage des Betriebsmodus, der über die Betriebsmodusauswahleinheit 41 ausgewählt wird, der Beschleunigeröffnung AC, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Restkapazität SOC der elektrischen Speichervorrichtung 24 ein. Ein Wert, der von dem Gaspedalöffnungssensor 61 erfasst wird, wird für die Beschleunigeröffnung AC verwendet, ein Wert, der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 erfasst wird, wird für die Fahrzeuggeschwindigkeit V verwendet, und die Restkapazität SOC der elektrischen Speichervorrichtung 24 kann beispielsweise anhand des Stroms und der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 24 berechnet werden. Hier wird eine geforderte Fahrzeugantriebskraft Tvref auf der Grundlage des ausgewählten Betriebsmodus und der Beschleunigeröffnung AC eingestellt, und die Antriebskraftverteilung zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und dem Motor-Generator 14 wird auf der Grundlage der Restkapazität SOC der elektrischen Speichervorrichtung 24 eingestellt. Wie es in 3 gezeigt ist, ist beispielsweise die Kennlinie der geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref in Abhängigkeit von der Beschleunigeröffnung AC jeweils in dem normalen Modus, dem Leistungsmodus und dem Ökonomiemodus unterschiedlich. In dem Leistungsmodus ist die geforderte Fahrzeugantriebskraft Tvref bei derselben Beschleunigeröffnung AC größer als in dem normalen Modus. In dem Ökonomiemodus ist die geforderte Fahrzeugantriebskraft Tvref bei der Beschleunigeröffnung AC klein, so dass der Energieverbrauch zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs geringer als in dem normalen Modus ist. Dann werden die geforderte Schaltstufe des Getriebes 16, das geforderte Drehmoment Teref des Verbrennungsmotors 12 und das geforderte Drehmoment Tmgref des Motor-Generators 14 auf der Grundlage der eingestellten geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref, der Antriebskraftverteilung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Die Effizienz des Verbrennungsmotors 12 ändert sich in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Drehmoment des Verbrennungsmotors 12, und die Effizienz des Motor-Generators 14 ändert sich entsprechend der Drehzahl und dem Drehmoment des Motor-Generators 14. Daher wird die geforderte Schaltstufe des Getriebes 16 derart ausgewählt, dass die Effizienz des Verbrennungsmotors 12 und des Motor-Generators 14 insgesamt am höchsten ist, und es werden das geforderte Drehmoment Teref des Verbrennungsmotors 12 und das geforderte Drehmoment Tmgref des Motor-Generators 14 bestimmt.
Eine Spannungsbefehlseinstelleinheit 43 stellt einen Befehlswert VHref der Systemspannung (die über den Inverter 26 an die Spule des Motor-Generators 14 angelegte Spannung) auf der Grundlage des geforderten Drehmoments Tmgref des Motor-Generators 14, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird, und des Atmosphärendrucks P ein. Ein Wert, der von dem Atmosphärendrucksensor 64 erfasst wird, kann für den Atmosphärendruck P verwendet werden. Hier wird der Systemspannungsbefehlswert VHref derart eingestellt, dass der Motor-Generator 14 ein Drehmoment erzeugen kann, das gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Tmgref ist. Außerdem ist es vorteilhaft, den Systemspannungsbefehlswert VHref unter Berücksichtigung eines Verlusts in dem DC-DC-Wandler 25 einzustellen.
Eine Getriebesteuereinheit 44 steuert das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 derart, dass die Schaltstufe des Getriebes 16 gleich der geforderten Schaltstufe wird. Eine Schaltsteuereinheit 25 steuert ein Schalten des DC-DC-Wandlers 25 derart, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, und steuert das Schalten des Inverters 26 derart, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird.
In dem Motor-Generator 14 kann beispielsweise eine Entladung in einem Isolierteil, beispielsweise ein Kurzschluss zwischen einer Spule und einem Eisenkern oder ein Kurzschluss zwischen Wicklungen unterschiedlicher Phasen, ein sogenannter dielektrischer Zusammenbruch, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen auftreten. Im Folgenden wird eine Steuerung zum Vorhersagen und Verhindern eines dielektrischen Zusammenbruchs des Motor-Generators 14 beschrieben.
In dem Motor-Generator 14 ändert sich eine Potenzialdifferenz Vins zwischen Isolierteilen, beispielsweise einer Spule und einem Eisenkern oder Wicklungen unterschiedlicher Phasen, entsprechend der an die Spule angelegten Spannung (Systemspannung) VH, der Drehzahl Nmg oder dem Drehmoment Tmg. Wenn beispielsweise die an die Spule angelegte Spannung VH oder ein Strom Img der Spule erhöht wird und ein Drehmoment Tmg erhöht wird, erhöht sich die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen wahrscheinlich ebenfalls. Außerdem kann sich die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen aufgrund des Auftretens einer Resonanz in einer Schaltung, die eine Spule enthält, in Abhängigkeit von der Drehzahl Nmg (der Schaltfrequenz des Inverters 26) erhöhen. Wenn sich die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen erhöht, tritt wahrscheinlich eine Entladung (dielektrischer Zusammenbruch) in einem Isolierteil auf. Dementsprechend wird in dem Motor-Generator 14 die Potenzialdifferenz (maximaler Wert) Vins zwischen den Isolierteilen gemessen, während die Systemspannung VH, die Drehzahl Nmg und das Drehmoment Tmg geändert werden, wodurch ein Belastungskennlinienfeld, das eine Beziehung zwischen der Potenzialdifferenz (maximaler Wert) Vins zwischen den Isolierteilen und der Systemspannung VH, der Drehzahl Nmg und dem Drehmoment Tmg repräsentiert, im Voraus erzeugt und in einer Kennlinienspeichereinheit 50 der elektronischen Steuervorrichtung 40 gespeichert wird. Ein Beispiel eines Belastungskennlinienfelds bei einer bestimmten Systemspannung VH ist in 4 gezeigt. In 4 sind Betriebspunkte (Drehzahl Nmg und Drehmoment Tmg), bei denen die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich wird, verbunden, so dass eine Äquipotenzialdifferenzlinie gebildet wird. Das maximale Drehmoment Tmgmax, das von dem Motor-Generator 14 bei einer bestimmten Drehzahl Nmg erzeugt werden kann, wird kleiner, wenn die Systemspannung VH kleiner ist.
Ein oberer Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz, bei dem eine Entladung (dielektrischer Zusammenbruch) in einem Isolierteil nicht auftritt, ändert sich entsprechend der Temperatur τmg und/oder dem Atmosphärendruck P. Wenn beispielsweise der Atmosphärendruck P niedriger wird oder die Temperatur τmg höher wird, tritt wahrscheinlich eine Entladung auf. Dementsprechend wird der obere Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz, bei dem eine Entladung nicht auftritt, gemessen, während die Temperatur τmg und der Atmosphärendruck P geändert werden, wodurch ein Festigkeitskennlinienfeld, das die Beziehung zwischen dem oberen Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz und der Temperatur τmg und dem Atmosphärendruck P repräsentiert, im Voraus erzeugt und in der Kennlinienspeichereinheit 50 der elektronischen Steuervorrichtung 40 gespeichert wird. Ein Beispiel eines Festigkeitskennlinienfelds ist in 5 gezeigt. In dem Festigkeitskennlinienfeld der 5 erhöht sich der obere Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz mit einer Erhöhung des Atmosphärendrucks P, und der obere Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz erhöht sich mit einer Verringerung der Temperatur τmg.
Eine Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs des Motor-Generators 14 auf der Grundlage der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH und der Drehzahl Nmg und des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14. Als Systemspannung VH kann der Systemspannungsbefehlswert VHref verwendet werden, oder es kann ein Wert verwendet werden, der von einem Spannungssensor erfasst wird. Als Drehzahl Nmg des Motor-Generators 14 kann ein Wert, der aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 berechnet wird, verwendet werden, oder es kann ein Wert verwendet werden, der von dem Drehzahlsensor erfasst wird. Als Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 kann das geforderte Drehmoment Tmgref verwendet werden, oder es kann ein Wert verwendet werden, der anhand des Stroms Img der Spule berechnet wird. Die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 schätzt die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen des Motor-Generators 14 auf der Grundlage der Systemspannung VH, der Drehzahl Nmg und des Drehmoments Tmg. Gemäß dem Belastungskennlinienfeld, das in der Kennlinienspeichereinheit 50 gespeichert ist, wird die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen entsprechend der gegebenen Systemspannung VH, der Drehzahl Nmg und dem Drehmoment Tmg berechnet. Außerdem schätzt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 den oberen Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz, bei dem keine Entladung in einem Isolierteil auftritt, auf der Grundlage des Atmosphärendrucks P um den Motor-Generator 14 und der Temperatur τmg des Motor-Generators 14. Ein Wert, der von dem Atmosphärendrucksensor 64 erfasst wird, kann als Atmosphärendruck P verwendet werden, und ein Wert, der von dem Temperatursensor 63 erfasst wird, kann als Temperatur τmg verwendet werden. Gemäß dem Festigkeitskennlinienfeld, das in der Kennlinienspeichereinheit 50 gespeichert ist, wird der obere Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz entsprechend dem gegebenen Atmosphärendruck P und der Temperatur τmg berechnet. Dann vergleicht die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen mit dem oberen Grenzwert (Einstellwert) Vlim, um zu bestimmen, ob ein dielektrischer Zusammenbruch in dem Motor-Generator 14 auftritt bzw. auftreten wird. Wenn beispielsweise die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, wird bestimmt, dass kein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird. Wenn die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen größer als der obere Grenzwert Vlim ist, wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird. Eine Isolierschutzsteuereinheit 47 führt eine Isolierschutzsteuerung zum Verhindern eines dielektrischen Zusammenbruchs des Motor-Generators 14 aus, wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird.
Wenn die an den Motor-Generator angelegte Spannung (Systemspannung) VH verringert wird, verringert sich die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen des Motor-Generators 14. Wenn die Systemspannung VH verringert wird und die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, ist es möglich, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern. Wenn die Systemspannung VH verringert wird, verschlechtert sich jedoch das Leistungsvermögen des Fahrzeugs, da sich das maximale Drehmoment Tmgmax, das von dem Motor-Generator 14 erzeugt werden kann, verringert. Insbesondere ist es nicht wünschenswert, dass sich das Leistungsvermögen des Fahrzeugs in dem Leistungsmodus verschlechtert, in dem dem Leistungsvermögen des Fahrzeugs Priorität gegeben wird.
Wenn die Schaltstufe des Getriebes 16 (Übersetzungsverhältnis G) geändert wird, wie es beispielsweise in 6 gezeigt ist, werden die Drehzahl Nmg und das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 geändert, wodurch die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen des Motor-Generators 14 geändert wird. Wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird und die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, ist es möglich, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern. Wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird, verschlechtert sich jedoch die Effizienz zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs, da der Betriebszustand des Motor-Generators 14 und des Verbrennungsmotors 12 von einem hocheffizienten Zustand abweicht. Insbesondere ist es nicht wünschenswert, dass sich die Effizienz zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs in dem Ökonomiemodus verschlechtert, in dem der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs Priorität gegeben wird.
In dieser Ausführungsform ändert die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren für die Isolierschutzsteuerung des Motor-Generators 14 entsprechend dem Betriebsmodus, der von der Betriebsmodusauswahleinheit 41 ausgewählt ist. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Isolierschutzsteuerung in dem jeweiligen Betriebsmodus beschrieben.
Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird, führt die elektronische Steuervorrichtung 40 die in dem Flussdiagramm der 7 gezeigte Verarbeitung aus. In Schritt S101 bestimmt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46, ob es eine Schaltstufe des Getriebes 16 (Übersetzungsverhältnis G) gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Die Drehzahl Nmg und das geforderte Drehmoment Tmgref des Motor-Generators 14 werden entsprechend jeder Schaltstufe auf der Grundlage der geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref, der Antriebskraftverteilung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet. Anschließend wird gemäß dem Belastungskennlinienfeld die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen entsprechend der berechneten Drehzahl Nmg, dem geforderten Drehmoment Tmgref und dem Systemspannungsbefehlswert VHref für jede Schaltstufe berechnet. Dann wird für jede Schaltstufe bestimmt, ob die berechnete Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Wenn es mindestens eine Schaltstufe des Getriebes 16 gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist (wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S101 JA lautet), wird bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 verhindert werden kann, und der Prozess schreitet zum Schritt S103. Wenn die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen in sämtlichen Schaltstufen größer als der obere Grenzwert Vlim ist (wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S101 NEIN lautet), wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird, und der Prozess schreitet zum Schritt S102.
In Schritt S102 bestimmt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46, ob es eine Systemspannung VH gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb eines Bereichs ist, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann. Zu diesem Zeitpunkt werden die Drehzahl Nmg und das geforderte Drehmoment Tmgref entsprechend einer Schaltstufe eingestellt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen in Schritt S101 minimiert wird. Während der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, verringert wird, wird gemäß dem Belastungskennlinienfeld die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen entsprechend dem Systemspannungsbefehlswert VHref, der Drehzahl Nmg und dem geforderten Drehmoment Tmgref für jeden Systemspannungsbefehlswert VHref berechnet. Dann wird für jeden Systemspannungsbefehlswert VHref bestimmt, ob die berechnete Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Wenn sich der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, verringert und wenn die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist (wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S102 JA lautet), wird bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der Systemspannung VH verhindert werden kann, und der Prozess schreitet zum Schritt S104. Wenn die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen sogar größer als der obere Grenzwert Vlim dann wird, wenn sich der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, verringert (wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S102 NEIN lautet), wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt bzw. auftreten wird, wenn sich die Systemspannung VH verringert, und der Prozess schreitet zum Schritt S105.
In Schritt S103 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 als Isolierschutzsteuerung aus. Hier wird die Schaltstufe (Übersetzungsverhältnis G), bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, als geforderte Schaltstufe (gefordertes Übersetzungsverhältnis Gref) des Getriebes 16 eingestellt, und das geforderte Drehmoment Tmgref wird entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref eingestellt. Wenn es mehrere Schaltstufen gibt, bei denen die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, beispielsweise eine Schaltstufe, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen minimiert wird, kann diese als geforderte Schaltstufe des Getriebes 16 ausgewählt werden. Alternativ kann eine Schaltstufe, bei der die Effizienz des Verbrennungsmotors 12 und des Motor-Generators 14 insgesamt unter mehreren Schaltstufen, bei denen die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, am höchsten ist, als geforderte Schaltstufe des Getriebes 16 ausgewählt werden. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Spannungsbefehlseinstelleinheit 43 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird.
In Schritt S104 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus. Hier wird die Systemspannung VH, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb des Bereichs ist, in dem Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, als Systemspannungsbefehlswert VHref eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Übersetzungsverhältnis G, bei dem die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen in Schritt S101 minimiert wird, als das geforderte Übersetzungsverhältnis Gref des Getriebes 16 eingestellt, und das geforderte Drehmoment Tmgref wird entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref eingestellt. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird.
In Schritt S105 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Hier wird der Systemspannungsbefehlswert VHref verringert, bis die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Übersetzungsverhältnis G, bei dem die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen in Schritt S101 minimiert wird, als das geforderte Übersetzungsverhältnis Gref des Getriebes 16 eingestellt. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird. Das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 wird jedoch entsprechend der Systemspannung VH auf gleich oder kleiner als das maximale Drehmoment Tmgmax begrenzt und wird kleiner als das geforderte Drehmoment Tmgref, das auf der Grundlage der geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref und des geforderten Übersetzungsverhältnisses Gref eingestellt wird.
Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 in einem Zustand, in dem der Ökonomiemodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird, führt die elektronische Steuervorrichtung 40 die in dem Flussdiagramm der 8 gezeigte Verarbeitung aus. In Schritt S201 bestimmt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46, ob es eine Systemspannung VH gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb des Bereichs ist, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann. Während der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird, verringert wird, wird gemäß dem Belastungskennlinienfeld die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen entsprechend dem Systemspannungsbefehlswert VHref, der Drehzahl Mng und dem geforderten Drehmoment Tmgref für jeden Systemspannungsbefehlswert VHref berechnet. Dann wird für jeden Systemspannungsbefehlswert VHref bestimmt, ob die berechnete Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S201 JA lautet, wird bestimmt, dass das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der Systemspannung VH verhindert werden kann, und der Prozess schreitet zum Schritt S202. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S201 NEIN lautet, wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die Systemspannung VH verringert wird, und der Prozess schreitet zum Schritt S203.
In Schritt S202 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus. Die Systemspannung VH, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb des Bereichs ist, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, wird hier als der Systemspannungsbefehlswert VHref eingestellt. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 46 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird.
In Schritt S203 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Hier wird der Systemspannungsbefehlswert VHref verringert, bis die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird. Das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 wird entsprechend der Systemspannung VH auf gleich oder kleiner als das maximale Drehmoment Tmgmax begrenzt und wird kleiner als das geforderte Drehmoment Tmgref, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird.
Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 in einem Zustand, in dem der normale Modus als Betriebsmodus ausgewählt ist, bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird, führt die elektronische Steuervorrichtung 40 die in dem Flussdiagramm der 9 gezeigte Verarbeitung aus. In Schritt S301 bestimmt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 ähnlich wie in Schritt S201, ob es eine Systemspannung VH gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb eines Bereichs ist, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S301 JA lautet, wird bestimmt, dass das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der Systemspannung VH verhindert werden kann, und der Prozess schreitet zum Schritt S303. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S301 NEIN lautet, wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt bzw. auftreten wird, wenn die Systemspannung VH verringert wird, und der Prozess schreitet zum Schritt S302.
In Schritt S302 bestimmt die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 ähnlich wie in Schritt S101, ob es eine Schaltstufe des Getriebes 16 gibt, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Zu diesem Zeitpunkt kann der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs verringert werden, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S302 JA lautet, wird bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 verhindert werden kann, und der Prozess schreitet zum Schritt S304. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S302 NEIN lautet, wird bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt bzw. auftreten wird, wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird, und der Prozess schreitet zum Schritt S305.
In Schritt S303 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus. Die Systemspannung VH, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim innerhalb des Bereichs ist, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann, wird hier als der Systemspannungsbefehlswert VHref eingestellt. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird.
In Schritt S304 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 als Isolierschutzsteuerung aus. Hier wird eine Schaltstufe, bei der die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist, als geforderte Schaltstufe des Getriebes 16 eingestellt, und das geforderte Drehmoment Tmgref wird entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Systemspannungsbefehlswert VHref innerhalb des Bereichs verringert werden, in dem der Motor-Generator 14 das geforderte Drehmoment Tmgref erzeugen kann. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert gemacht wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird.
In Schritt S305 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 ein Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Der Systemspannungsbefehlswert VHref wird verringert, bis die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Übersetzungsverhältnis G, bei dem die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen in Schritt S302 minimiert wird, als gefordertes Übersetzungsverhältnis Gref des Getriebes 16 eingestellt. Die Getriebesteuereinheit 44 führt eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Die Schaltsteuereinheit 45 führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Isolierschutzsteuereinheit 47 eingestellt wird. Dementsprechend wird ein dielektrischer Zusammenbruch dadurch verhindert, dass die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen gleich oder kleiner als der obere Grenzwert Vlim gemacht wird. Das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 wird jedoch entsprechend der Systemspannung VH auf gleich oder kleiner als das maximale Drehmoment Tmgmax begrenzt und wird kleiner als das geforderte Drehmoment Tmgref, das auf der Grundlage der geforderten Fahrzeugantriebskraft Tvref und des geforderten Übersetzungsverhältnisses Gref eingestellt wird.
Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass kein dielektrischer Zusammenbruch auftritt bzw. auftreten wird, führt die Getriebesteuereinheit 44 eine Steuerung derart durch, dass das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 gleich dem geforderten Übersetzungsverhältnis Gref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird. Dann führt die Schaltsteuereinheit 45 eine Steuerung derart durch, dass das Drehmoment Tmg des Motor-Generators 14 gleich dem geforderten Drehmoment Tmgref wird, das von der Betriebsanforderungseinstelleinheit 42 eingestellt wird, und führt eine Steuerung derart durch, dass die Systemspannung VH gleich dem Befehlswert VHref wird, der von der Spannungsbefehlseinstelleinheit 43 eingestellt wird.
Gemäß der Verarbeitung des Flussdiagramms der 7 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 zu dem Zeitpunkt der Ausführung der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus ausgewählt ist, das Verfahren zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 als Isolierschutzsteuerung aus, wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 verhindert werden kann. Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird, und das Auftreten eines elektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH verhindert werden kann, wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 das Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus. Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die Systemspannung VH verringert wird, wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 das Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Das heißt, in der Isolierschutzsteuereinheit 47 wird die Priorität der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus ausgewählt ist, in der Reihenfolge Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16, Verringern der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH und Drehmomentbegrenzen des Motor-Generators 14 eingestellt. Auf diese Weise wird in dem Leistungsmodus, in dem dem Leistungsvermögen des Fahrzeugs Priorität gegeben wird, die Isolierschutzsteuerung durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses G mit Priorität über der Isolierschutzsteuerung durch Verringern der Systemspannung VH durchgeführt, wodurch es möglich ist, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern und einen Schutz der Komponenten zu erzielen, während gleichzeitig eine Verschlechterung des Leistungsvermögens des Fahrzeugs so weit wie möglich verhindert wird.
Gemäß der Verarbeitung des Flussdiagramms der 8 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 zu dem Zeitpunkt der Ausführung der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Ökonomiemodus ausgewählt ist, das Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus, wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH verhindert werden kann. Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die Systemspannung VH verringert wird, wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 das Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Das heißt, in der Isolierschutzsteuereinheit 47 wird die Priorität der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Ökonomiemodus ausgewählt ist, in der Reihenfolge Verringern der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH und Begrenzen des Drehmoments des Motor-Generators 14 eingestellt. Auf diese Weise wird in dem Ökonomiemodus, in dem der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs Priorität gegeben wird, die Isolierschutzsteuerung durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 nicht durchgeführt, wodurch es möglich ist, den Betriebszustand des Motor-Generators 14 und des Verbrennungsmotors 12 in einem hocheffizienten Zustand aufrechtzuerhalten und eine Verschlechterung der Effizienz zu dem Zeitpunkt der Fahrt des Fahrzeugs zu verhindern. Dann wird die Isolierschutzsteuerung durch eine Verringerung der Systemspannung VH durchgeführt, wodurch es möglich ist, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern, während gleichzeitig eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verhindert wird.
Gemäß der Verarbeitung des Flussdiagramms der 9 wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 zu dem Zeitpunkt der Ausführung der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der normale Modus ausgewählt ist, das Verfahren zum Verringern der Systemspannung VH als Isolierschutzsteuerung aus, wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH verhindert werden kann. Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die Systemspannung VH verringert wird, und das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 verhindert werden kann, wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 das Verfahren zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 als Isolierschutzsteuerung aus. Wenn die Dielektrikzusammenbruchbestimmungseinheit 46 bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn das Übersetzungsverhältnis G des Getriebes 16 geändert wird, wählt die Isolierschutzsteuereinheit 47 das Verfahren zum Begrenzen des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 als Isolierschutzsteuerung aus. Das heißt, in der Isolierschutzsteuereinheit 47 wird die Priorität der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der normale Modus ausgewählt ist, in der Reihenfolge Verringern der an den Motor-Generator 14 angelegten Spannung (Systemspannung) VH, Ändern des Übersetzungsverhältnisses G des Getriebes 16 und Begrenzen des Drehmoments des Motor-Generators 14 eingestellt. Auf diese Weise wird in dem normalen Modus die Isolierschutzsteuerung durch Verringern der Systemspannung VH mit Priorität über der Isolierschutzsteuerung durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses G durchgeführt, wodurch es möglich ist, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern, während gleichzeitig eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs so weit wie möglich unterdrückt wird.
Daher ist es gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform möglich, einen dielektrischen Zusammenbruch des Motor-Generators 14 zu verhindern, während gleichzeitig eine Verschlechterung des Leistungsvermögens in einem jeweiligen Betriebsmodus so weit wie möglich verhindert wird.
In dieser Ausführungsform ist es möglich, die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen des Motor-Generators 14 auf der Grundlage der Systemspannung VH und der Drehzahl Nmg und des Drehmoments Tmg des Motor-Generators 14 entsprechend den Betriebsbedingungen des Motor-Generators 14 mit hoher Genauigkeit zu messen. Außerdem ist es möglich, den oberen Grenzwert Vlim der Potenzialdifferenz, bei dem ein Entladen in einem Isolierteil nicht auftritt, auf der Grundlage des Atmosphärendrucks P um den Motor-Generator 14 und der Temperatur τmg des Motor-Generators 14 entsprechend den Umgebungsbedingungen des Motor-Generators 14 mit hoher Genauigkeit zu messen. Dann wird die Potenzialdifferenz Vins zwischen den Isolierteilen mit dem oberen Grenzwert Vlim verglichen, wodurch es möglich ist, das Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs des Motor-Generators 14 entsprechend den Betriebsbedingungen oder den Umgebungsbedingungen des Motor-Generators 14 mit hoher Genauigkeit vorherzusagen.
Ein Fahrzeug, für das die Erfindung verwendet werden kann, ist nicht auf ein Hybridfahrzeug beschränkt, das die in 1 gezeigte Konfiguration aufweist. Die Erfindung kann beispielsweise für ein Elektrofahrzeug verwendet werden, bei dem der Verbrennungsmotor 12 nicht vorhanden ist, und die Energie des Motor-Generators 14 kann auf die Antriebsräder 18 durch Schalten des Getriebes 16 übertragen werden. Auf diese Weise kann die Erfindung für beliebige Fahrzeuge verwendet werden, solange die mechanische Energie der elektrischen Rotationsmaschine auf die Antriebsräder durch Schalten des Getriebes übertragen werden kann.
Obwohl oben ein Modus zum Ausführen der Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Modi ausgeführt werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-062890 A [0002, 0003]

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, das in der Lage ist, Energie einer elektrischen Rotationsmaschine (14) auf ein Antriebsrad (18) durch Schalten eines Getriebes (16) zu übertragen, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine elektronische Steuereinheit (40), die ausgelegt ist (i) als einen Betriebsmodus der elektrischen Rotationsmaschine einen normalen Modus und einen Leistungsmodus, in dem die elektrische Rotationsmaschine derart betrieben wird, dass eine Fahrzeugantriebskraft größer als in dem normalen Modus ist, auszuwählen, (ii) eine Isolierschutzsteuerung der elektrischen Rotationsmaschine auszuführen, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch der elektrischen Rotationsmaschine auftritt, und (iii) eine Priorität der Isolierschutzsteuerung in der Reihenfolge Ändern eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, Verringern einer an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und Begrenzen eines Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, einzustellen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei zu einem Zeitpunkt einer Ausführung der Isolierschutzsteuerung in einem Zustand, in dem der Leistungsmodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, (i) als Isolierschutzsteuerung das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu ändern, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verhindert werden kann, (ii) als Isolierschutzsteuerung die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung zu verringern, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn das Übersetzungsverhältnis des Getriebes geändert wird, und das Auftreten des dielektrischen Zusammenbruchs durch eine Verringerung der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung verhindert wird, (iii) als Isolierschutzsteuerung ein Drehmoment der elektrischen Rotationsmaschine zu begrenzen, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass ein dielektrischer Zusammenbruch sogar dann auftritt, wenn die an die elektrische Rotationsmaschine angelegte Spannung verringert wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, außerdem als Betriebsmodus der elektrischen Rotationsmaschine einen Ökonomiemodus auszuwählen, bei dem die elektrische Rotationsmaschine derart betrieben wird, dass der Energieverbrauch zu dem Zeitpunkt einer Fahrt des Fahrzeugs geringer als in dem normalen Modus ist, und eine Priorität der Isolierschutzsteuerung in der Reihenfolge Verringern der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und Begrenzen des Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine in einem Zustand, in dem der Ökonomiemodus als Betriebsmodus ausgewählt ist, einzustellen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, ein Auftreten eines dielektrischen Zusammenbruchs der elektrischen Rotationsmaschine auf der Grundlage der an die Rotationsmaschine angelegten Spannung und einer Drehzahl und des Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, (i) eine Potenzialdifferenz zwischen Isolierteilen der elektrischen Rotationsmaschine auf der Grundlage der an die elektrische Rotationsmaschine angelegten Spannung und der Drehzahl und des Drehmoments der elektrischen Rotationsmaschine zu schätzen, und (ii) die Potenzialdifferenz mit einem Einstellwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob ein dielektrischer Zusammenbruch in der elektrischen Rotationsmaschine auftritt oder auftreten wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, den Einstellwert auf der Grundlage eines Atmosphärendrucks um die elektrische Rotationsmaschine und einer Temperatur der elektrischen Rotationsmaschine einzustellen.