DE112008001444B4 - Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine und Fahrzeugantriebssystem mit einem Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine - Google Patents

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Abstract

Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, das eine DC-Leistungsversorgung (B); eine drehende elektrische Maschine (MG1, MG2), einen Wechselrichter (In), der zwischen der DC-Leistungsversorgung (B) und der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) bereitgestellt ist zum Steuern eines Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine fließt; ein Kühlmittel (9) zum Kühlen des Wechselrichters (In) mit einem Kühlmittel; eine Steuerungsvorrichtung (ECU), die eine geforderte Drehzahl als eine Drehzahl bestimmt, die für die drehende elektrische Maschine gefordert wird, und ein gefordertes Drehmoment als ein Drehmoment bestimmt, das für die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) gefordert wird; undein Drehmomentbegrenzungsmittel (15) zum Begrenzen eines Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) enthält, wobeider Wechselrichter (In) einen Frequenzumwandlungsbereich (5) und einen Spannungsumwandlungsbereich (4) aufweist, und basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die durch die Steuerungsvorrichtung (ECU) bestimmt werden, der Spannungsumwandlungsbereich (4) eine DC-Spannung, die von der DC-Leistungsversorgung (B) geliefert wird, erhöht zur Erzeugung der Wechselrichterspannung (Vc), und der Frequenzumwandlungsbereich (5) die Wechselrichterspannung in eine AC-Spannung umwandelt, in einem Zustand bei dem ein Spannungswert aufrecht erhalten wird, zum Liefern der AC-Spannung an die drehende Elektromaschine (MG1, MG2);das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) eine Form des Begrenzens des Drehmoments derart ändert, dass eine Drehmomentbegrenzungssteuerung der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) durchgeführt wird, wenn das für die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) geforderte Drehmoment (In) größer ist als ein kontinuierlich betreibbares Drehmoment (Tc), wobei das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ein Drehmoment ist, das die Wärmeerzeugung des Frequenzumwandlungsbereichs (5) unterdrückt, um zuverlässig den Frequenzumwandlungsbereich (5) zu schützen, wenn die drehende Elektromaschine kontinuierlich betrieben wird, und das aus einem im Voraus erhaltenen Plan bestimmt wird, der die Abhängigkeit des kontinuierlich betreibbaren Drehmoments (Tc) von der Wechselrichterspannung (Vc) und der Kühlmitteltemperatur (ta) angibt, und das kontinuierlich betreibbare Drehmoment (Tc) zunimmt, wenn sowohl die Wechselrichterspannung (Vc) als auch eine Kühlmitteltemperatur (ta) des Kühlmittels abnehmen, und abnimmt, wenn sowohl die Wechselrichterspannung (Vc) als auch die Kühlmitteltemperatur (ta) zunehmen, und auch in einem Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur (ta) konstant ist, das kontinuierlich betreibbare Drehmoment (Tc) kontinuierlich abnimmt, wenn die Wechselrichterspannung (Vc) zunimmt, und kontinuierlich zunimmt, wenn die Wechselrichterspannung (Vc) abnimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, enthaltend eine DC-Leistungsversorgung, eine drehende elektrische Maschine, einen Wechselrichter, der zwischen der DC-Leistungsversorgung und der drehenden elektrischen Maschine bereitgestellt ist zur Steuerung eines Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine fließt, und eine Steuerungsvorrichtung, die eine geforderte Drehzahl als eine Drehzahl bestimmt, die für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, und ein gefordertes Drehmoment als ein Drehmoment bestimmt, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, derart, dass der Wechselrichter basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die durch die Steuerungsvorrichtung bestimmt werden, betrieben wird, und betrifft ein Fahrzeugantriebssystem, das das Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine enthält.
  • Hintergrundtechnik
  • Als ein Beispiel eines derartigen Steuerungssystems für eine drehende elektrische Maschine hat die Anmelderin in dem Patentdokument 1 ein Begrenzen des Drehmoments einer drehenden elektrischen Maschine vorgestellt, basierend auf der Temperatur eines Kühlmittels, das eine Wechselrichtervorrichtung (die einem Wechselrichter in der vorliegenden Erfindung entspricht) kühlt.
  • Die in diesem Dokument offenbarte Technologie bezieht sich beispielsweise auf ein Elektroauto, das einen Motor als Antriebsquelle aufweist, in der eine Steuerungsvorrichtung für eine Wechselrichtervorrichtung ein Kühlmediumtemperaturdetektionsmittel enthält zum Detektieren der Kühlmitteltemperatur, und ein Drehmomentbegrenzungsmittel zum Begrenzen eines Ausgangsdrehmoments des Motors, wenn ein Fahrzeug in einen Anhaltezustand kommt. Das Drehmomentbegrenzungsmittel begrenzt das Ausgangsdrehmoment basierend auf der Kühlmitteltemperatur.
  • Bei der in diesem Dokument offenbarten Technologie, da die Drehmomentbegrenzung durchgeführt wird gemäß der Kühlmitteltemperatur, kann ein Schaltelement effizienter gemäß dem Zustand des Kühlmittels geschützt werden, verglichen mit einem Aufbau, bei dem einfach die Temperatur eines bestimmten Bereichs der Wechselrichtervorrichtung detektiert wird, um die Drehmomentbegrenzung durchzuführen.
  • In Bezug auf Umweltaspekte ziehen heutzutage Hybridfahrzeuge die Aufmerksamkeit auf sich, die beides enthalten, einen Motor und eine drehende elektrische Maschine als Antriebsquellen, und die fahren, während Betriebszustände beider Antriebsquellen gemäß dem Fahrzustand entsprechend ausgewählt und bestimmt werden.
  • Das Patentdokument 2 zeigt ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, das in derartigen Hybridfahrzeugen bereitgestellt ist. Ein in diesem Dokument beschriebenes Fahrzeug enthält einen Motor 200 und ein Paar von Motoren M1 und M2 als Antriebsquellen, wie in 1 der Spezifikation gezeigt. Bei der in diesem Dokument offenbarten Technologie ist ebenfalls eine Kühlvorrichtung bereitgestellt, die eine Wechselrichtervorrichtung kühlt, und die Lastrate eines Antriebssystems der drehenden elektrischen Maschine wird gemäß der Schwankung der Kühlperformance der Kühlvorrichtung reduziert. Speziell wird ein Strom, der in einem Wechselrichter fließt, reduziert (um folglich die oben beschriebene Drehmomentbegrenzung durchzuführen).
  • Das Antriebssystem für die drehende elektrische Maschine, das in dem Patentdokument 2 offenbart ist, enthält eine DC-Leistungsversorgung B, einen Spannungsumwandlungsbereich 20 und einen Wechselrichter 15 (entsprechend einem Frequenzumwandlungsbereich in der vorliegenden Erfindung) zum Durchführen einer DC- zu -AC Umwandlung. Der Spannungsumwandlungsbereich erhöht die Leistungsversorgungsspannung, und der Wechselrichter führt eine Umwandlung in einen AC-Strom durch und liefert den AC-Strom eines vorbestimmten Stromwerts an den Motor mit einer vorbestimmten Frequenz. Folglich dreht der Motor mit einer Drehzahl gemäß der Frequenz des gelieferten Stroms, und erzeugt ein Drehmoment gemäß dem Stromwert. In dem Steuerungssystem für die drehende elektrische Maschine, die in dem Hybridfahrzeug bereitgestellt ist, das den Spannungsumwandlungsbereich aufweist, kann die Spannung (die als Wechselrichterspannung in der vorliegenden Erfindung bezeichnet wird und auch die Spannung ist, die an den Motor angelegt wird), die an den Frequenzumwandlungsbereich angelegt wird, nach der Spannungserhöhung ungefähr doppelt so groß sein wie die Batteriespannung.
  • Die 10 und 11 der vorliegenden Erfindung zeigen Bereiche des Drehmoments und der Drehzahl, die möglicherweise für eine drehende elektrische Maschine gefordert werden, mit unterschiedlichen Wechselrichterspannungen. Die drehende elektrische Maschine arbeitet als ein Motor in einem Bereich, wo das Drehmoment positiv ist, und arbeitet als Generator in einem Bereich, wo das Drehmoment negativ ist.
  • In 10 zeigt ein Bereich innerhalb eines schattierten Pfeils einen Bereich, der verwendet wird, wo die drehende elektrische Maschine als Generator in einem Zustand arbeitet, bei dem die Speichergröße der Batterie reduziert ist, wodurch angegeben wird, dass es Situationen gibt, wo die Wechselrichterspannung groß wird. Andererseits zeigt 11 einen Bereich, der während eines Stillstands verwendet wird.
    • Patentdokument 1: JP 2005 - 086 848 A
    • Patentdokument 2: JP 2006 - 149 064 A
  • DE 10 2004 042 760 A1 offenbart eine Steuerungsvorrichtung, die ein Ausgangsdrehmoment eines Motors beschränkt auf der Grundlage einer durch eine Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung erfassten Kühlmitteltemperatur.
  • JP 2007 - 098 981 A betrifft eine Leistungsversorgungseinheit für ein Fahrzeug zum Vergrößern einer Fahrstrecke in einem Elektromotorbetrieb, um Kraftstoffkosten einzusparen.
  • R. Bonert, F. X. Wang: Self controlled induction motor drive with variable DC link voltage. Conference Record of the 1993 Industry Applications Society Annual Meeting; 8.10.1993, Vol. 1, 651-654. IEEE [online] betrifft eine Wechselrichtervorrichtung, bei der ein Schalten des Wechselrichters abhängt von der Position und der Amplitude eines Flusses in der Vorrichtung.
  • V. Blasko, R. Lukaszewski, R. Sladky: On line thermal model and thermal management strategy of a three phase voltage source inverter. Record of the Industry Applications Conference, 1999, Volume 2, 1423-1431. IEEE [online] betrifft eine Wärmemanagementstrategie, bei der eine PWM Frequenz zur Ansteuerung des Wechselrichters entsprechend angepasst wird.
  • DE 697 18 405 T2 offenbart ein Verfahren zum Liefern eines thermischen Schutzes für durch Luft zwangsgekühlte elektronische Leistungs-Halbleiter ohne direkte Messung der Halbleiter-Temperatur. Das Verfahren beinhaltet Messen der Temperatur der Kühlluft vor der Strömung über eine Wärmesenke, auf der die Halbleiter angebracht sind, Messen des atmosphärischen Druckes der Kühlluft, Ermitteln der volumetrischen Luftströmungsgeschwindigkeit der Kühlluft, Berechnen der Masseströmungsgeschwindigkeit der Kühlluft aus der Kühllufttemperatur, dem Druck und der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit, Berechnen der Verlustleistung in den Halbleitern, Schützen der Wärmesenken- und Halbleitertemperaturen aus der berechneten Verlustleistung und der berechneten Masseströmungsgeschwindigkeit der Kühlluft und Begrenzen der Halbleiter-Verlustleistung, um so die Halbleiter-Temperatur auf einen sicheren Betriebswert zu begrenzen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wenn die Spannung, die in einen Frequenzumwandlungsbereich eingegeben wird, zunimmt, erhöht sich im Allgemeinen der Schaltverlust des Frequenzumwandlungsbereichs in dem Fall, bei dem die Eingangsspannung schwankt.
  • In der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie wird die Spannung, die an den Wechselrichter angelegt wird jedoch in keinerlei Weise bezüglich der Drehmomentbegrenzung berücksichtigt. Stattdessen wird eine Drehmomentbegrenzungssteuerung weit im Voraus durchgeführt, um den Wechselrichter ausreichend zu schützen, selbst wenn die Wechselrichterspannung schwankt. In Relation zu der Wechselrichterspannung wird folglich die Fähigkeit des Antriebssystems der drehenden elektrischen Maschine nicht ausreichend verwendet. In einem Fahrzeug, das eine drehende elektrische Maschine enthält, die als ein Motor arbeitet, wird beispielsweise ein gefordertes Drehmoment, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, aus Fahrbedingungen (Fahrzeuggeschwindigkeit, geforderte Antriebskraft und dergleichen) des Fahrzeugs bestimmt. In dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment zu begrenzen ist, hängt die Begrenzung nur von der Temperatur des Wechselrichters, von der Kühlmitteltemperatur und dergleichen ab. Folglich gibt es Fälle, bei denen die Drehmomentbegrenzung selbst in einer Situation angewendet wird, bei der die Wechselrichterspannung relativ gering ist, die Drehmomentbegrenzung nicht erforderlich ist, und das Erzeugen des geforderten Drehmoments keinerlei Probleme verursacht.
  • In einem System, das die Batteriespannung erhöht und die Batteriespannung an den Frequenzumwandlungsbereich liefert, wie bei der Technologie gemäß dem Patentdokument 2, erhöht sich ferner der Bereich der Wechselrichterspannung signifikant gegenüber dem gemäß dem relevanten Stand der Technik. Als ein Ergebnis neigt die Schwankung der Spannung, die an den Frequenzumwandlungsbereich angelegt wird dazu, sich zu erhöhen und eine entsprechende Drehmomentbegrenzung wird notwendig. Da eine Startbestimmung der Drehmomentbegrenzung und die Drehmomentbegrenzung selbst nur basierend auf der Wechselrichtertemperatur, der Temperatur des Kühlmittels, das den Wechselrichter kühlt, und dergleichen durchgeführt wird, ist die oben beschriebene Situation die gleiche, und es besteht Raum für eine Verbesserung diesbezüglich.
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, das eine drehende elektrische Maschine bei Betriebsbedingungen für die drehende elektrische Maschine mit minimaler Drehmomentbegrenzung betreiben kann, und das einen Wechselrichter, der die drehende elektrische Maschine steuert, ausreichend schützen kann.
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, enthält ein Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung für eine drehende elektrische Maschine die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • In diesem Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine begrenzt (reduziert) das Drehmomentbegrenzungsmittel das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine, falls dies notwendig ist, und ändert die Form der Begrenzung des Drehmoments gemäß der Spannung (die auch eine Spannung ist, die an die drehende elektrische Maschine, die durch den Wechselrichter gesteuert wird, angelegt ist) die an den Frequenzumwandlungsbereich, der in dem Wechselrichter bereitgestellt ist, angelegt ist. In einem System, das eine drehende elektrische Maschine enthält, ist das Drehmoment, das für die drehende elektrische Maschine gefordert wird, ein Drehmoment gemäß dem beabsichtigten Zweck des verwendeten Systems. Im Falle eines Elektrofahrzeugs wird beispielsweise von der drehenden elektrischen Maschine gefordert ein Drehmoment zu erzeugen, das eine Antriebskraft erzeugt, die für das Fahrzeug erforderlich ist. In dem Fall eines Hybridfahrzeugs wird von der drehenden elektrischen Maschine, die als Motor arbeitet, gefordert ein Drehmoment mit einer Größe gemäß dem Fahrzustand zu erzeugen.
  • Gemäß einer Studie durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ist die Spannung, die an den Frequenzumwandlungsbereich angelegt wird, der in dem Wechselrichter bereitgestellt ist, ein wichtiger Faktor, der die Temperatur des Schaltelements, das den Frequenzumwandlungsbereich bildet, beeinflusst. Beispielsweise steht die Wechselrichterspannung in enger Beziehung zu einem kontinuierlich betreibbaren Drehmoment, das ein Drehmoment ist, das keine Probleme in dem Wechselrichter (und folglich in dem Schaltelement) verursacht, wenn die drehende elektrische Maschine, die durch den Wechselrichter gesteuert wird, mit einem vorbestimmten Drehmoment kontinuierlich betrieben wird, und zu einer kontinuierlich betreibbaren Zeit, die kein Problem in dem Wechselrichter verursacht, wenn die drehende elektrische Maschine mit einem Drehmoment betrieben wird, das größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist. Wenn die Wechselrichterspannung abnimmt, erhöht sich das kontinuierlich betreibbare Drehmoment signifikant, und die kontinuierlich betreibbare Zeit erhöht sich in ähnlicher Weise signifikant.
  • In der vorliegenden Erfindung hängt folglich die Form der Drehmomentbegrenzungssteuerung, die durch das Drehmomentbegrenzungsmittel durchgeführt wird, von der Wechselrichterspannung ab. Entsprechend kann die drehende elektrische Maschine in einem Bereich verwendet werden, weit bevor die Drehmomentbegrenzung anzuwenden ist in Hinblick auf die Wechselrichterspannung, oder der Grad der Drehmomentbegrenzung kann weit mehr reduziert werden, verglichen mit dem betreffenden Stand der Technik. Folglich kann die drehende elektrische Maschine in einem geforderten geeigneten Zustand bestmöglich betrieben werden, während der Wechselrichter entsprechend geschützt wird.
  • In dem oben beschriebenen Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine führt vorzugsweise das Drehmomentbegrenzungsmittel eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durch zum Begrenzen des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine in einem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment größer als ein kontinuierlich betreibbares Drehmoment ist, das in Übereinstimmung mit der Wechselrichterspannung ist, wobei eine Temperaturzunahme des Frequenzänderungsbereichs verhindert werden kann, selbst wenn die drehende elektrische Maschine kontinuierlich betrieben wird, und die drehende elektrische Maschine wird gemäß dem geforderten Drehmoment in einem Fall betrieben, bei dem das geforderte Drehmoment kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist.
  • In dieser Konfiguration wird basierend auf der Beziehung zu dem kontinuierlich betreibbaren Drehmoment bestimmt, ob die Drehmomentbegrenzung anzuwenden ist, und das kontinuierlich betreibbare Drehmoment steht in Zusammenhang mit der Wechselrichterspannung. Wie oben beschrieben, hat in der von den Erfindern durchgeführten Studie das kontinuierlich betreibbare Drehmoment eine starke Beziehung zu der Wechselrichterspannung. Durch Durchführen der Drehmomentbegrenzungssteuerung, wenn das geforderte Drehmoment größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist, das gemäß der Wechselrichterspannung erhalten wird, und durch Betreiben der drehenden elektrischen Maschine gemäß dem geforderten Drehmoment, wenn das geforderte Drehmoment kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist, kann folglich der Wechselrichter unter Berücksichtigung der Wechselrichterspannung geschützt werden, und der Betrieb der drehenden elektrischen Maschine, der von der Steuerungsvorrichtungsseite aus gefordert wird, kann realisiert werden.
  • Vorzugsweise reduziert sich das kontinuierlich betreibbare Drehmoment gemäß der Wechselrichterspannung, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt. Dies liegt daran, dass das Drehmoment, das für die drehende elektrische Maschine akzeptabel ist, abnimmt, da der Wechselrichter (speziell jedes Schaltelement) dazu neigt, bei einer Erhöhung der Wechselrichterspannung Wärme zu erzeugen. Die Möglichkeit der Durchführung der Drehmomentbegrenzungssteuerung nimmt folglich zu, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt, und nimmt ab, wenn die Wechselrichterspannung abnimmt. Verglichen mit Fällen gemäß dem Stand der Technik, bei denen die Drehmomentbegrenzungssteuerung unabhängig von der Wechselrichterspannung durchgeführt wird, kann eine unnötige Anwendung der Drehmomentbegrenzung verhindert werden, wohingegen eine entsprechende Drehmomentbegrenzung angewendet werden kann, wenn dies notwendig ist.
  • Wenn die Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt wird, begrenzt vorzugsweise das Drehmomentbegrenzungsmittel das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine auf ein Grenzdrehmoment, das ein Drehmoment ist, das kleiner oder gleich dem kontinuierlich betreibbaren Drehmoment ist.
  • Durch Begrenzen des Drehmoments auf das Grenzdrehmoment, das kleiner als das geforderte Drehmoment ist, und durch Einstellen des Grenzdrehmoments als ein Drehmoment gleich oder kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment, kann die Wärmeerzeugung des Wechselrichters unterdrückt werden, um zuverlässig den Wechselrichter zu schützen.
  • Ferner wird vorzugsweise ein Reduzierungsausmaß von dem geforderten Drehmoment zu dem Grenzdrehmoment geändert gemäß der Wechselrichterspannung und das Reduzierungsausmaß erhöht, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt.
  • Wie oben beschrieben erhöht sich die Notwendigkeit für die Drehmomentbegrenzung, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt. Durch bewirken, dass das Reduzierungsausmaß von der Wechselrichterspannung in dem Fall abhängt, bei dem das Drehmoment auf das Grenzdrehmoment, das kleiner als das geforderte Drehmoment ist, reduziert ist, und durch Erhöhen des Reduzierungsausmaßes, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt, kann eine Zunahme der Wechselrichtertemperatur, die aufgrund einer hohen Wechselrichterspannung dazu neigt, aufzutreten, gut unterdrückt werden.
  • Wenn die Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt wird, begrenzt vorzugsweise das Drehmomentbegrenzungsmittel das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine auf ein Grenzdrehmoment, das ein Drehmoment ist, das kleiner als das geforderte Drehmoment ist, nachdem eine kontinuierlich betreibbare Zeit verstrichen ist, die sich gemäß der Wechselrichterspannung geändert hat.
  • In dieser Konfiguration nimmt die Drehmomentbegrenzungssteuerung eine Form des Reduzierens des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine auf das Grenzdrehmoment an, das das Drehmoment ist, das kleiner als das geforderte Drehmoment ist, nachdem die kontinuierlich betreibbare Zeit verstrichen ist. In diesem Fall wird die drehende elektrische Maschine mit dem geforderten Drehmoment betrieben, bis die kontinuierlich betreibbare Zeit verstrichen ist, und die kontinuierlich betreibbare Zeit selbst entspricht der Wechselrichterspannung. In dem Fall, bei dem die drehende elektrische Maschine mit dem geforderten Drehmoment betrieben wird, und das geforderte Drehmoment größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist, wie oben beschrieben, hat die kontinuierlich betreibbare Zeit, die für den Wechselrichter akzeptabel ist und folglich für die drehende elektrische Maschine mit dem geforderten Drehmoment, naturgemäß eine Grenze, und die kontinuierlich betreibbare Zeit hat eine enge Beziehung zu der Wechselrichterspannung. In dieser Konfiguration kann folglich eine genaue Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt werden, indem die kontinuierlich betreibbare Zeit gemäß der Wechselrichterspannung gewonnen wird und das Drehmoment nach Verstreichen dieser Zeit reduziert wird. In der von den Erfindern durchgeführten Studie kann, verglichen mit der kontinuierlich betreibbaren Zeit, die basierend nur auf dem Drehmomentwert, der Temperatur des Wechselrichters und der Kühlmitteltemperatur bestimmt wird, die Zeit verlängert werden, und eine Zeit, während der die drehende elektrische Maschine mit einem geforderten Drehmoment, das für das System bevorzugt ist, betrieben werden kann, kann verlängert werden, indem die Wechselrichterspannung als ein Bestimmungsfaktor berücksichtigt wird.
  • Die kontinuierlich betreibbare Zeit reduziert sich, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt. Dies liegt daran, dass bei einem Betrieb mit konstantem Drehmoment sich die Zeit reduziert, wenn die Wechselrichterspannung zunimmt.
  • Durch Verwenden einer Konfiguration, bei der das Drehmoment kontinuierlich mit der Zeit geändert wird, wenn das Drehmoment von dem geforderten Drehmoment zu dem Grenzdrehmoment reduziert wird, tritt keine plötzliche Änderung des Drehmoments, die durch die drehende elektrische Maschine erzeugt wird, auf. Folglich tritt kein Stoß oder dergleichen auf.
  • In dem oben beschriebenen Aufbau wird vorzugsweise eine Konfiguration verwendet, bei der der Wechselrichter einen Spannungsumwandlungsbereich enthält, und basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment eine DC-Spannung, die von der DC-Leistungsversorgung geliefert wird, durch den Spannungsumwandlungsbereich erhöht, in eine AC-Spannung durch den Frequenzumwandlungsbereich umgewandelt, und an die drehende elektrische Maschine geliefert werden kann.
  • Durch Bereitstellen des Spannungsumwandlungsbereichs in dem Wechselrichter wird es möglich, die DC-Spannung von der DC-Leistungsversorgung zu erhöhen und die DC-Spannung an den Frequenzumwandlungsbereich weiterzuleiten, um den Betriebsbereich der drehenden elektrischen Maschine zu vergrößern.
  • Obwohl eine Erhöhung der Wechselrichterspannung eine Erhöhung des Einflussgrads auf das „kontinuierlich betreibbare Drehmoment“ und die „kontinuierlich betreibbare Zeit“ hat, wie oben beschrieben, können gute Betriebszustände des Wechselrichters und der drehenden elektrischen Maschine sichergestellt werden, selbst in einer Druckbeaufschlagungsstruktur in dem Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, die den Spannungsumwandlungsbereich enthält, indem die Konfiguration der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Vorzugsweise wird ferner ein Kühlmittel zum Kühlen des Wechselrichters bereitgestellt, und vorzugsweise ändert das Drehmomentbegrenzungsmittel die Form der Begrenzung des Drehmoments gemäß der Wechselrichterspannung und einer Kühlfähigkeit des Kühlmittels.
  • Durch Hinzufügen eines Faktors der Kühlfähigkeit des Kühlmittels zu dem Faktor der Wechselrichterspannung, wenn die Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt wird, kann eine genaue Drehmomentbegrenzungssteuerung unter Berücksichtigung beider Faktoren durchgeführt werden und der Betriebszustand der drehenden elektrischen Maschine, der von dem System gefordert wird, kann sichergestellt werden, während der Wechselrichter zuverlässig geschützt wird.
  • Durch Gestalten eines Fahrzeugantriebssystems, das das oben beschriebene Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, und ein Stillstanddetektionsmittel zum Detektieren eines Stillstandzustands eines Fahrzeugs enthält, wobei das Drehmomentbegrenzungsmittel in einem Fall betrieben wird, bei dem das Stillstanddetektionsmittel detektiert, dass das Fahrzeug in dem Stillstandzustand ist, kann das Problem des Wechselrichterschutzes, das dazu neigt zu einem Zeitpunkt eines Stillstands aufzutreten, zuverlässig verhindert werden.
  • In dem Fall der Verwendung des Steuerungssystems für eine drehende elektrische Maschine, das die Struktur aufweist, bei der der Wechselrichter den oben beschriebenen Spannungsumwandlungsbereich enthält, kann eine Konfiguration verwendet werden, die aufweist: ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, in welchem, basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, eine DC-Spannung, die von der DC-Leistungsversorgung geliefert wird, durch den Spannungsumwandlungsbereich vergrößert, in eine AC-Spannung durch den Frequenzumwandlungsbereich umgewandelt, und an die drehende elektrische Maschine geliefert werden kann; eine erste drehende elektrische Maschine und eine zweite drehende elektrische Maschine als drehende elektrische Maschine; und einen Leistungsverteilungsmechanismus, der eine Antriebskraft, die von einer Antriebsquelle erzeugt wird, die eine andere ist als die erste drehende elektrische Maschine und die zweite drehende elektrische Maschine, verteilt. In der Konfiguration wird die Antriebskraft auf einer Seite, die durch den Leistungsverteilungsmechanismus verteilt wird, an ein Rad übertragen, während die Antriebskraft auf der anderen Seite an die erste drehende elektrische Maschine übertragen wird, und eine Antriebskraft, die von der zweiten drehenden elektrischen Maschine erzeugt wird, wird an das Rad übertragen. Die Steuerungsvorrichtung bestimmt die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment, die für jede von der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine gefordert werden. Eine größere Spannung einer ersten Spannung, die basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment bestimmt wird, die von der ersten drehenden elektrischen Maschine gefordert werden, und einer zweiten Spannung, die basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment bestimmt, die von der zweiten drehenden elektrischen Maschine gefordert wird, werden als die Wechselrichterspannung angenommen.
  • Das Fahrzeugantriebssystem dieser Konfiguration enthält die Antriebsquelle (beispielsweise den Motor) die eine andere ist als das Paar von drehenden elektrischen Maschinen, und das Paar der drehenden elektrischen Maschinen. In einem sogenannten Hybridfahrzeug, das eine Leistungsverteilung in einer aufgesplitteten Form vornimmt, wird der Betrieb des Paars von drehenden elektrischen Maschinen in einer Form realisiert, die die Drehzahl und das Drehmoment, die von den drehenden elektrischen Maschinen gefordert werden, erfüllt. Ferner kann ein System leicht realisiert werden, das eine Form aufweist, in der die Spannung, die für jede von dem Paar von drehenden elektrischen Maschinen notwendig ist, durch den Spannungsumwandlungsbereich eines einzelnen Wechselrichters erhalten wird.
  • In dem oben beschriebenen Fahrzeugantriebssystem enthält vorzugsweise der Leistungsverteilungsmechanismus einen Planetengetriebemechanismus, der eine erste Drehkomponente, eine zweite Drehkomponente und eine dritte Drehkomponente aufweist, geordnet nach Drehzahl, und die erste drehende elektrische Maschine ist vorzugsweise mit der ersten Drehkomponente verbunden, die Antriebsquelle, die eine andere ist als die drehende elektrische Maschine ist mit der zweiten Drehkomponente verbunden, und die zweite drehende elektrische Maschine ist mit der dritten Drehkomponente verbunden, und die dritte Drehkomponente ist mit dem Rad verbunden.
  • Durch die Verwendung dieser Struktur kann ein Hybridfahrzeug leicht realisiert werden, indem die Leistungsverteilung unter Verwendung eines einzelnen Planetengetriebemechanismus in einer aufgesplitteten Form durchgeführt wird.
  • In dem Hybridfahrzeug, in dem die Leistungsverteilung in gesplitteter Form durchgeführt wird, kann darüber hinaus auch das Problem des Wechselrichterschutzes zuverlässig verhindert werden, das dazu neigt, zum Zeitpunkt eines Stillstands aufzutreten, indem das Fahrzeugantriebssystem strukturiert wird, das das Stillstanddetektionsmittel aufweist zum Detektieren des Stillstandzustands des Fahrzeugs, wobei das Drehmomentbegrenzungsmittel in dem Fall betrieben wird, bei dem das Stillstanddetektionsmittel detektiert, dass das Fahrzeug in dem Stillstandzustand ist.
  • In der vorliegenden Erfindung kann eine genaue Temperaturschätzung entsprechend der Wechselrichterspannung durchgeführt werden, indem ein Temperaturschätzungsverfahren für einen Frequenzumwandlungsbereich in einem Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine verwendet wird, das eine DC-Leistungsversorgung, eine drehende elektrische Maschine, einen Wechselrichter, der zwischen der DC-Leistungsversorgung und der drehenden elektrischen Maschine bereitgestellt ist, um einen Strom zu steuern, der in der drehenden elektrischen Maschine fließt, und eine Steuerungsvorrichtung aufweist, die eine geforderte Drehzahl als eine Drehzahl bestimmt, die für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, und ein gefordertes Drehmoment als ein Drehmoment bestimmt, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, wobei der Wechselrichter basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die durch die Steuerungsvorrichtung bestimmt werden, betrieben wird.
  • Das Temperaturschätzverfahren enthält ein Schätzen, dass eine Temperaturanstiegsrate eines Schaltelements, das den Wechselrichter bildet, bei einer höheren Wechselrichterspannung schneller ist, die eine Spannung ist, die an den in dem Wechselrichter bereitgestellten Frequenzumwandlungsbereich angelegt ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 zeigt eine Ansicht, die eine Kurzdarstellung eines Antriebssystems eines Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [2] 2 zeigt eine Kurzdarstellung eines Steuerungssystems einer drehenden elektrischen Maschine des Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [3] 3 zeigt eine Ansicht der Gesamtdarstellung des Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [4] 4 zeigt eine Abbildung eines kontinuierlich betreibbaren Drehmoments.
    • [5] 5 zeigt eine Abbildung einer kontinuierlich betreibbaren Zeit.
    • [6] 6 zeigt eine Ansicht, die einen Fluss des Gewinnens einer Wechselrichterspannung zeigt.
    • [7] 7 zeigt eine Ansicht, die einen Fluss einer Drehmomentbegrenzungssteuerung zeigt.
    • [8] 8 zeigt eine Ansicht eines Drehmomentbegrenzungssteuerungszustands in dem Fall, bei dem die Wechselrichterspannung nicht konstant ist.
    • [9] 9 zeigt einen Drehmomentbegrenzungssteuerungszustand in dem Fall, bei dem eine Kühlmitteltemperatur nicht konstant ist.
    • [10] 10 zeigt eine Ansicht, die einen Änderungsbereich des Drehmoments und der Drehzahl zeigt, wenn eine Batterie geladen wird.
    • [11] 11 zeigt eine Ansicht, die einen Änderungsbereich des Drehmoments und der Drehzahl in einem Stillstandzustand zeigt.
  • Beste Ausführungsformen der Erfindung
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Steuerungssystems 100 für eine drehende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Steuerungssystem 100 für eine drehende elektrische Maschine ist in ein Fahrzeugantriebssystem 200 integriert, das insgesamt in 3 gezeigt ist, und dient zum Durchführen einer Betriebssteuerung von drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, die in dem Fahrzeugantriebssystem 200 bereitgestellt sind.
  • 1 zeigt eine Kurzdarstellung eines Antriebssystems des Fahrzeugantriebssystems 200. 2 zeigt eine Ansicht einer Kurzdarstellung eines Steuerungssystems für eine drehende elektrische Maschine, bei dem ein Wechselrichter In, der bereitgestellt ist zur Steuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, eine zentrale Rolle spielt. 3 zeigt eine Ansicht der Gesamtdarstellung des Fahrzeugantriebssystems 200, das eine Steuerungsvorrichtung ECU enthält, die für die vorliegende Erfindung einzigartig ist. In 3 zeigen durchgezogene Pfeillinien Übertragungswege verschiedener Information, Doppellinien zeigen einen Übertragungsweg der Antriebskraft, und doppelt gestrichelte Linien zeigen einen Übertragungsweg der elektrischen Leistung.
  • 1-1. Antriebssystem
  • Wie in den 1 und 3 gezeigt, enthält ein Fahrzeug einen Motor E und ein Paar von drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2. Das Fahrzeug kann angetrieben werden, indem eine Antriebskraft von dem Motor E, oder von der drehenden elektrischen Maschine, die als ein Motor arbeitet, erhalten wird. Mindestens ein Teil der Antriebskraft, die von dem Motor E erzeugt wird, wird durch die drehende elektrische Maschine, die als ein Generator arbeitet, in elektrische Leistung umgewandelt, und zum Laden einer Batterie B oder Antreiben der drehenden elektrischen Maschine, die als Motor arbeitet, verwendet. Ferner, zum Zeitpunkt eines Bremsens kann die Bremskraft durch die drehende elektrische Maschine regeneriert werden, um als elektrische Leistung in der Batterie B gespeichert zu werden.
  • Das Fahrzeugantriebssystem 200 ist ein sogenanntes Hybridsystem, und enthält eine Hybridantriebsvorrichtung 1 zwischen dem Motor E und einem Rad W. Als Motor E können verschiedene bekannte interne Verbrennungsmotoren verwendet werden, wie beispielsweise ein Benzinmotor oder Dieselmotor.
  • Eine Eingangswelle I der Hybridantriebsvorrichtung 1 ist mit einer Ausgangsdrehwelle, beispielsweise eine Kurbelwelle des Motors E verbunden. Man beachte, dass eine Konfiguration, bei der die Eingangswelle I mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E über einen Dämpfer oder eine dazwischen liegende Kupplung verbunden ist, auch bevorzugt ist. Eine Ausgangswelle ist mit dem Rad W über eine Differenzialvorrichtung D oder dergleichen verbunden, um in der Lage zu sein, eine Drehantriebskraft zu übertragen. Die Eingangswelle I ist mit einem Träger ca eines Leistungsverteilungsmechanismus P1 verbunden, eine mittlere Welle M, die mit dem Rad W über die Differenzialvorrichtung D verbunden ist, ist mit einem Hohlrad bzw. Ringrad r verbunden.
  • Die erste drehende elektrische Maschine MG1 enthält einen Stator St1 und einen Rotor Ro1, der drehbar auf der Innenseite des Stators St1 in radialer Richtung abgestützt ist. Der Rotor Ro1 der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 ist verbunden, um integral mit einem Sonnenrad s des Leistungsverteilungsmechanismus P1 zu drehen. Die zweite drehende elektrische Maschine MG2 enthält einen Stator St2 und einen Rotor Ro2, der auf der Innenseite des Stators St2 in radialer Richtung abgestützt ist. Der Rotor Ro2 der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 ist verbunden, um mit einem Ausgangsrad bzw. Planetenrad O integral zu drehen, und ist mit der Eingangsseite der Differenzialvorrichtung D verbunden. Wie in den 1 und 3 gezeigt sind die erste drehende elektrische Maschine MG1 und die zweite drehende elektrische Maschine MG2 elektrisch über den Wechselrichter In mit der Batterie B verbunden. Eine Struktur, bei der der Wechselrichter In durch einen Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel gekühlt wird, wird verwendet. Die erste drehende elektrische Maschine MG1 und die zweite drehende elektrische Maschine MG2 sind jeweils in der Lage eine Funktion als Motor (Elektromotor) bereitzustellen, der eine elektrische Leistungsversorgung erhält, um Leistung zu erzeugen, und eine Funktion als Generator (Elektrogenerator) bereitzustellen, der eine Leistungsversorgungslieferung empfängt zum Erzeugen elektrischer Leistung.
  • In diesem Ausführungsbeispiel fungiert die erste drehende elektrische Maschine MG1 hauptsächlich als Generator, der eine Elektrizitätserzeugung mit der Antriebskraft durchführt, die über das Sonnenrad s des Leistungsverteilungsmechanismus P1 eingegeben wird, um die Batterie B zu laden oder elektrische Leistung zum Antreiben der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 zu liefern. Man beachte, dass die erste drehende elektrische Maschine MG1 als Motor dienen kann, wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl gefahren wird. Andererseits dient die zweite drehende elektrische Maschine MG2 hauptsächlich als Motor, der die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs unterstützt. Wenn das Fahrzeug abgebremst wird oder dergleichen, dient die zweite drehende elektrische Maschine MG2 als Generator, der elektrische Energie aus der Trägheitskraft des Fahrzeugs regeneriert. Die Operationen der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 werden gemäß einer Steuerungsanweisung von der Steuerungsvorrichtung ECU durchgeführt. In der folgenden Beschreibung können die Bezugszeichen MG1 und MG2 in dem Fall weggelassen werden, bei dem die erste drehende elektrische Maschine MG1 oder die zweite drehende elektrische Maschine MG2 nicht speziell zu spezifizieren sind.
  • Wie in 1 gezeigt ist der Leistungsverteilungsmechanismus P1 gebildet durch einen Planetengetriebemechanismus vom Einzelplanetenradtyp, der koaxial zu der Eingangswelle I angeordnet ist. Der Leistungsverteilungsmechanismus P1 enthält den Träger ca, der eine Mehrzahl von Planetenrädern und das Sonnenrad s und Hohlrad r abstützt, die entsprechend mit den Planetenrädern als Drehkomponenten ineinandergreifen. Das Sonnenrad s ist angeordnet, um integral mit dem Rotor Ro1 der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 zu drehen. Der Träger ca ist angeordnet, um integral mit der Eingangswelle I zu drehen. Das Hohlrad r ist angeordnet, um integral mit der Mittelwelle M zu drehen. Entsprechend ist das Hohlrad r mit der Differenzialvorrichtung D über die Mittelwelle M verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen das Sonnenrad s, der Träger ca und das Hohlrad r jeweils einer „ersten Drehkomponente m1“, einer „zweiten Drehkomponente m2“, und einer „dritten Drehkomponente m3“ des Leistungsverteilungsmechanismus P1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 1-2. Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine
  • 2 zeigt das Betriebssteuerungssystem von jeder drehenden elektrischen Maschine mit einem Wechselrichter In, der eine zentrale Rolle spielt. Ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine enthält die Batterie B, die jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, und den Wechselrichter In, der zwischen den zweien montiert ist. Der Inverter In enthält einen Spannungsumwandlungsbereich 4 und einen Frequenzumwandlungsbereich 5 von der Seite der Batterie B. Wie man in 2 sehen kann ist der Frequenzumwandlungsbereich 5 für jede von dem Paar von drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 separat ausgebildet. Zwischen dem Frequenzumwandlungsbereich 5 und den jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 sind Stromsensoren (ein erster Stromsensor Se7 für die erste drehende elektrische Maschine und ein zweiter Stromsensor Se8 für die zweite drehende elektrische Maschine) zum Messen der Stromgröße in den drehenden elektrischen Maschinen bereitgestellt.
  • Die oben beschriebene Batterie B ist in der Lage, elektrische Leistung an die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 zu liefern sowie eine Lieferung einer elektrischen Leistung von den drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 zu empfangen, um Elektrizität zu speichern. In dem Wechselrichter In enthält eine Spannungsumwandlungsschaltung, die den Spannungsumwandlungsbereich 4 bildet, eine Drossel 4a, einen Filterkondensator 4b und ein Paar von oberen und unteren Schaltelementen 4c und 4d. Für die jeweiligen Schaltelemente 4c und 4d können MOS-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) verwendet werden.
  • Der Source-Anschluss des oberen Schaltelements 4c ist mit dem Drain-Anschluss des unteren Schaltelements 4d verbunden, und ist mit der Plusseite der Batterie B über die Drossel bzw. Drosselspule 4a verbunden. Der Drain-Anschluss des oberen Schaltelements 4c ist die Eingangsplusseite des Frequenzumwandlungsbereichs 5. Die Gate-Anschlüsse des oberen Schaltelements 4c und des unteren Schaltelements 4d sind mit einer Treiberschaltung 7 verbunden, und der Source-Anschluss des unteren Schaltelements 4d ist mit einer Minusseite (Masse) der Batterie B verbunden.
  • Durch Durchführen einer PWM-Steuerung der Schaltelemente 4c und 4d durch die Treiberschaltung 7 basierend auf einer geforderten Spannung als eine Spannungsanweisung, die von dem Steuerungsmittel 14 der drehenden elektrischen Maschine ausgegeben wird, wie später beschrieben, wird die Spannung von der Batterie B erhöht und an den Frequenzumwandlungsbereich 5 geliefert. Andererseits, in dem Fall, bei dem elektrische Leistung von der Seite der drehenden elektrischen Maschine empfangen wird, wird die Spannung reduziert und an die Batterie B geliefert.
  • Eine Wechselrichterschaltung, die den Frequenzumwandlungsbereich 5 bildet, enthält obere oder untere Schaltelemente 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f. Die MOS-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) können ebenfalls als entsprechende Schaltelemente 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f verwendet werden.
  • Die oberen Schaltelemente 8a, 8b und 8c haben Drain-Anschlüsse, die mit der Ausgangsplusseite des Spannungsumwandlungsbereichs 4 verbunden sind, Gate-Anschlüsse, die mit der Treiberschaltung 7 verbunden sind, und Source-Anschlüsse, die mit den Drain-Anschlüssen der unteren Schaltelemente 8d, 8e und 8f verbunden sind. Die unteren Schaltelemente 8d, 8e und 8f haben Gate-Anschlüsse, die mit der Treiberschaltung 7 verbunden sind, und Source-Anschlüsse, die mit der Ausgangsminusseite des Spannungsumwandlungsbereichs 4 verbunden sind, also mit der Minusseite (Masse) der Batterie B.
  • Mittelpunkte 9u, 9v und 9w der jeweiligen Paare von oberen und unteren Schaltelementen 8a und 8d, 8b und 8e, und 8c und 8f sind jeweils mit den Spulen einer U-Phase, V-Phase und W-Phase der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 verbunden. Elektrizität, die zu den jeweiligen Spulen geleitet wird, wird durch die Stromdetektionssensoren Se7 und Se8 detektiert, und die detektierten Werte werden an die Treiberschaltung 7 und die Steuerungsvorrichtung ECU gesendet.
  • Durch das Durchführen einer PWM-Steuerung der Schaltelemente 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f durch die Treiberschaltung basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die von dem Steuerungsmittel 14 der drehenden elektrischen Maschine ausgegeben werden, wie später beschrieben, werden die jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment betrieben (Grenzdrehmoment in dem Fall des Durchführens einer Drehmomentbegrenzung). In dem Fall, bei dem die elektrische Leistung von der Seite der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 empfangen wird, wird eine AC- zu -DC Umwandlung mit einer vorbestimmten Frequenz durchgeführt.
  • Kühlmittel
  • Wie schematisch in 3 gezeigt, enthält der Wechselrichter In einen Wärmetauscher 9 zur Reduzierung der Temperaturen der jeweiligen Schaltelemente 4c, 4d, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f, die Wärme erzeugen, um aufgrund der geleiteten Elektrizität eine hohe Temperatur zu bekommen. Das Schaltelement 8a (andere Schaltelemente sind in der Zeichnung weggelassen) ist auf einer Seitenfläche auf der Außenseite anhaftend gesichert, und ein Kühlmitteldurchgang 9a, in dem das Kühlmittel als Kühlmedium strömt, ist auf der Innenseite des Wärmetauschers 9 gebildet. Der Eingang und der Ausgang des Kühlmitteldurchgangs 9a sind mit einem Ende und dem anderen Ende eines Kühlmittelzirkulationspfads 10 verbunden. Der Kühlmittelzirkulationspfad 10 reduziert die Temperatur des Hochtemperaturkühlmittels, das von dem Wärmetauscher 9 gesendet wird, und gibt das in der Temperatur reduzierte Kühlmittel an den Wärmetauscher 9 zurück. In dem Eingang des Kühlmitteldurchgangs 9a ist ein Kühlmitteltemperatursensor Se9 bereitgestellt, der die Temperatur des Kühlmittels detektiert. Der Kühlmitteltemperatursensor Se9 sendet die detektierte Kühlmitteltemperatur an die Steuerungsvorrichtung ECU.
  • 1-3. Fahrzeugantriebssystem
  • Basierend auf 3 wird im Folgenden das gesamte Fahrzeugantriebssystem 200 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf der Steuerungsvorrichtung ECU liegt, die einen Kern des Systems bildet.
  • Wie in 3 gezeigt führt die Steuerungsvorrichtung ECU die Betriebssteuerung des Motors E, der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1, der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 und dergleichen unter Verwendung von Information durch, die durch die Sensoren Se1 bis Se9 erfasst wird, die auf entsprechenden Bereichen des Fahrzeugs bereitgestellt sind. Die Betriebssteuerung der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 wird über den oben beschriebenen Wechselrichter In durchgeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden als Sensoren ein erster Drehzahlsensor Se1 für die erste drehende elektrische Maschine, ein zweiter Drehzahlsensor Se2 für die zweite drehende elektrische Maschine, ein Motordrehzahlsensor Se3, ein Batteriezustandsdetektionssensor Se4, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5, ein Beschleunigungsbetriebsdetektionssensor Se6, ein Stromsensor Se7 für die erste drehende elektrische Maschine, ein Stromsensor Se8 für die zweite drehende elektrische Maschine, und ein Kühlmitteltemperatursensor Se9 bereitgestellt.
  • Der Drehzahlsensor Se1 für die erste drehende elektrische Maschine ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl des Rotors Ro1 der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1. Der Drehzahlsensor Se2 für die zweite drehende elektrische Maschine ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl des Rotors Ro2 der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2. Der Motordrehzahlsensor Se3 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl der Ausgangsdrehwelle des Motors E. In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel, da die Eingangswelle I integral mit der Ausgangsdrehwelle des Motors E dreht, stimmt die Drehzahl des Motors E die durch den Motordrehzahlsensor Se3 detektiert wird, mit der Drehzahl der Eingangswelle I überein. Der Batteriezustandsdetektionssensor Se4 ist ein Sensor zum Detektieren des Zustands, wie beispielsweise des Ladezustands der Batterie B. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl einer Eingangswelle (nicht gezeigt) der Differenzialvorrichtung D, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu detektieren. Der Beschleunigungsbetriebsdetektionssensor Se6 ist ein Sensor zum Detektieren des Betriebsausmaßes eines Gaspedals 18. Der Stromsensor Se7 für die erste drehende elektrische Maschine und der Stromsensor Se8 für die zweite drehende elektrische Maschine sind bereitgestellt in dem Wechselrichter In, um jeweils die Ströme zu detektieren, die in der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 fließen. Der Kühlmitteltemperatursensor Se9 ist ein Sensor zum Detektieren der Temperatur des Kühlmittels.
  • Die Steuerungsvorrichtung ECU enthält ein gefordertes Antriebskraftbestimmungsmittel 11, ein Antriebsbedingungsbestimmungsmittel 12, ein Motorsteuerungsmittel 13 und ein Steuerungsmittel 14 für die drehende elektrische Maschine. Die Steuerungsvorrichtung ECU enthält ferner ein Drehmomentbegrenzungsmittel 15 und ein Stillstanddetektionsmittel 16 als Ausgestaltungen, die für die vorliegende Erfindung einzigartig sind.
  • Jedes Mittel der Steuerungsvorrichtung ECU ist durch Hardware und/oder Software (Programm) als ein Funktionsbereich zum Durchführen verschiedener Prozesse für Eingangsdaten implementiert, mit einer arithmetischen Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise einer CPU, die als das Kernelement dient.
  • Das geforderte Antriebskraftbestimmungsmittel 11 rechnet, um die von einem Fahrer geforderte Antriebskraft zu erfassen und zu bestimmen, basierend auf den Ausgangssignalen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 und dem Beschleunigungsbetriebsdetektionssensor Se6.
  • Das Motorsteuerungsmittel 13 startet und stoppt den Betrieb des Motors E, und führt die Betriebssteuerung durch, wie beispielsweise eine Drehzahlsteuerung und eine Ausgangsdrehmomentsteuerung des Motors, gemäß der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment, die für den Motor gefordert und durch das Antriebsbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden. Das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine führt die Betriebssteuerung durch, wie beispielsweise die Drehzahlsteuerung und die Drehmomentsteuerung der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 über den Wechselrichter In, gemäß der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment, die für die jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gefordert und durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden.
  • Das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt die Drehzahl (geforderte Drehzahl) und das Ausgangsdrehmoment (gefordertes Drehmoment) des Motors E, und die Drehzahl (geforderte Drehzahl) und das Ausgangsdrehmoment (gefordertes Drehmoment) jeder von der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 als Fahrbedingungen, die für das Fahrzeug gefordert sind, gemäß einem Plan oder dergleichen der im Voraus bereitgestellt wird, gemäß einer Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 erhalten wird, gemäß Information über die geforderte Antriebskraft, die von dem Bestimmungsmittel 11 für die geforderte Antriebskraft erhalten wird, gemäß Information über den Ladezustand der Batterie, der von dem Batteriezustandsdetektionssensor Se4 erhalten wird, und dergleichen.
  • Ein Beispiel zum Bestimmen der oben beschriebenen Fahrbedingungen durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 wird beschrieben. In dem Fall, bei dem das Speicherausmaß der Batterie B ausreichend ist, werden beispielsweise die Betriebsbedingungen, mit denen der Motor E eine optimale Kraftstoffeffizienz realisieren kann, als die Drehzahl und das Drehmoment, die für den Motor E gefordert werden, gesetzt, ein Drehmomentmangel mit der Betriebsbedingung des Motors E als Drehmoment gesetzt, das für die zweite drehende elektrische Maschine MG2 gefordert ist, und das Drehmoment, das auf der Seite der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 durch den Leistungsverteilungsmechanismus P1 verteilt wird, ferner als Drehmoment gesetzt, das für die erste drehende elektrische Maschine MG1 gefordert ist (das negativ ist, da die erste drehende elektrische Maschine MG1 als Generator in diesem Zustand arbeitet). Die Drehzahlen, die durch die erste drehende elektrische Maschine MG1 und die zweite drehende elektrische Maschine MG2 zu erreichen sind, werden als geforderte Drehzahlen bestimmt, gemäß einer Getriebeübersetzung oder dergleichen von Zahnrädern, die in der Konfiguration des Leistungsverteilungsmechanismus P1 und des Antriebssystems, wie oben beschrieben, bereitgestellt sind.
  • Andererseits, wenn das Speicherausmaß der Batterie B klein ist und das Fahrzeug abgebremst wird, werden die Betriebsbedingungen des Motors E, der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 und der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 bestimmt, um die elektrische Leistung, die durch die erste drehende elektrische Maschine MG1 in einem Zustand erzeugt wird, bei dem die Drehzahl der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2, die als Motor arbeitet, unterdrückt wird, zu vergrößern. In diesem Fall wird die Drehzahl des Rads W und folglich die Drehzahl der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 in einem Zustand reduziert, bei dem das Fahrzeug abgebremst wird. Durch Erhöhen der Motordrehzahl in diesem Zustand wird die Drehzahl der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1, die als Generator arbeitet, vergrößert aufgrund der Verbindungsbeziehung der jeweiligen Zahnräder des Planetengetriebes in dem Leistungsverteilungsmechanismus P1. Als Ergebnis wird die elektrische Erzeugungsgröße der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 vergrößert, was ein Laden der Batterie B ermöglicht.
  • Die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment in Bezug auf den Motor E, die durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden, werden an das Motorsteuerungsmittel 13 gesendet, und die Betriebssteuerung wird derart durchgeführt, dass der Motor E die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment erfüllt. Die geforderten Drehzahlen und die geforderten Drehmomente für die erste drehende elektrische Maschine MG1 und die zweite drehende elektrische Maschine MG2 werden jeweils an das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine gesendet, wobei die Betriebssteuerungsinformation für die jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen erzeugt wird, in eine Frequenzanweisung umgewandelt, die der geforderten Drehzahl entspricht, und in eine Stromanweisung, die dem geforderten Drehmoment entspricht, und an den Wechselrichter In gesendet, um die Betriebssteuerung für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 über die Treiberschaltung 7 durchzuführen.
  • Wie in 3 gezeigt ist das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine mit einem Wechselrichterspannungsbestimmungsbereich 14a bereitgestellt. Wie oben beschrieben werden die geforderten Drehzahlen und die geforderten Drehmomente der jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 von dem Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 an das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine gesendet. Der Wechselrichter In, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, enthält einen üblichen Spannungsumwandlungsbereich 4, und die DC-Spannung (als Wechselrichterspannung bezeichnet), die durch den üblichen Spannungsumwandlungsbereich 4 umgewandelt wird, wird an den Frequenzumwandlungsbereich 5 angelegt. Das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine erhält die Frequenz und den Stromwert von jeder drehenden elektrischen Maschine, die für den Wechselrichter In notwendig sind, um die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gemäß den geforderten Drehzahlen und den geforderten Drehmomenten, die für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gefordert sind, zu steuern. Ferner erhält das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine die DC-Spannungen (jeweils als erste und zweite Spannung bezeichnet), die für die jeweiligen drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 erforderlich sind. Das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine nimmt die höhere Spannung von einem Paar der erhaltenen ersten und zweiten Spannung als die Wechselrichterspannung an.
  • Folglich erhält das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine die Wechselrichterspannung Vc als einen Befehlswert für den Wechselrichter In, sowie die Frequenz und den Stromwert für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, die an den Wechselrichter In zu senden sind.
  • Die obige Beschreibung erfolgte für einen Fall, bei dem der Motor E und das Paar von drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 direkt gemäß der Fahrbedingungen betrieben werden, die durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung, für Fälle, bei denen eine Möglichkeit besteht, dass die Temperaturen der Schaltelemente 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f, die in dem Wechselrichter In bereitgestellt sind, zunehmen, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen normalen Fahrzustand, wird ein Drehmomentbegrenzungsmittel 15 bereitgestellt zum Begrenzen des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2. In dem Fall, bei dem das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 begrenzt ist, ist das Drehmoment, das für die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gefordert ist, wie oben beschrieben, ein Grenzdrehmoment, das um ein vorbestimmtes Ausmaß kleiner ist als das oben beschriebene geforderte Drehmoment.
  • Drehmomentbegrenzungsmittel
  • Das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 ist ein Mittel zum Annehmen, dass das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine ein Grenzdrehmoment Tr ist, das kleiner als ein gefordertes Drehmoment Tn ist, das durch das oben beschriebene Fahrbedingungszustandsmittel 12 unter einer vorbestimmten Bedingung bestimmt wird. In diesem Ausführungsbeispiel führt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 die Drehmomentbegrenzungssteuerung in dem Fall durch, bei dem die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, gemäß mindestens der Wechselrichterspannung Vc und einer Kühlmitteltemperatur ta. Speziell, in dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn größer als ein „kontinuierlich betreibbares Drehmoment Tc“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist, veranlasst die Drehmomentbegrenzungssteuerung in dieser Form das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine dazu reduziert zu werden auf das Grenzdrehmoment Tr, nachdem eine „kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0“, die basierend auf dem geforderten Drehmoment bestimmt wird, verstrichen ist.
  • Start der Drehmomentbegrenzungssteuerung
  • Das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 führt die Drehmomentbegrenzungssteuerung durch zum Begrenzen des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine in dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, größer ist als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc, als ein Drehmoment, mit dem die drehende elektrische Maschine kontinuierlich betrieben werden kann und das bestimmt wird basierend auf der Wechselrichterspannung und der Kühlmitteltemperatur. In dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, wird die Drehmomentbegrenzungssteuerung nicht durchgeführt, und die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschine wird durchgeführt, um das geforderte Drehmoment Tn, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, zu erzeugen.
  • Das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist ein empirisch erhaltenes maximales Drehmoment, mit dem der Wechselrichter kontinuierlich stabil ohne zu Überhitzen betrieben werden kann, in dem Fall, bei dem die drehende elektrische Maschine kontinuierlich mit dem Drehmoment gemäß diesem Wert oder einem geringeren Wert betrieben wird. Das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc wird im Voraus erhalten, und nimmt einen Wert an gemäß der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta, wie in 4 gezeigt. Das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc nimmt zu, wenn die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta abnimmt, und reduziert sich, wenn die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta zunimmt. Der Grad des Einflusses der Wechselrichterspannung Vc auf das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist größer als der Grad des Einflusses der Kühlmitteltemperatur ta.
  • Unter einer Bedingung, bei der das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc groß ist, kann der Betrieb der drehenden elektrischen Maschine mit dem geforderten Drehmoment Tn fortgesetzt werden, selbst wenn das geforderte Drehmoment Tn, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, relativ groß ist. Durch Verwenden einer Struktur, bei der das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc gemäß der Wechselrichterspannung Vc gewonnen werden kann, wie in der vorliegenden Erfindung, kann folglich die drehende elektrische Maschine gemäß dem gewünschten geforderten Drehmoment soweit wie möglich betrieben werden.
  • Drehmomentbegrenzungssteuerung
  • Die Drehmomentbegrenzungssteuerung durch das Drehmomentbegrenzunsmittel 15 veranlasst das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine, auf das Grenzdrehmoment Tr begrenzt zu werden, das ein Drehmoment kleiner als das geforderte Drehmoment Tn ist, nachdem eine kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 verstrichen ist, die gemäß der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur Ta geändert wird.
  • Die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 ist eine empirisch erhaltene maximale Zeitperiode innerhalb der die Wärmeerzeugung des Wechselrichters in dem Wechselrichter in dem Fall eines kontinuierlichen Betriebs mit einem Drehmoment eines spezifischen Werts, wie beispielsweise das geforderte Drehmoment Tn, keine Probleme verursacht. Die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 wird auch im Voraus erhalten, und nimmt einen Wert an gemäß der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta, wie in 5 gezeigt. Die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 erhöht sich also, wenn die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta abnimmt, und reduziert sich, wenn die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta zunimmt. Der Grad des Einflusses der Wechselrichterspannung auf die kontinuierlich betreibbare Zeit ist größer als der Grad des Einflusses der Kühlmitteltemperatur. Man beachte, da die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 entsprechend jedem Drehmomentwert bestimmt wird (5 zeigt lediglich ein Beispiel eines Falls, bei dem das Drehmoment einen spezifischen Wert Tn0 hat), und das geforderte Drehmoment Tn in Wirklichkeit verschiedene Werte annimmt, wird einen Plan bzw. eine Abbildung der kontinuierlich betreibbaren Zeit Ti0, wie in 5 gezeigt, gemäß kontinuierlichen oder diskreten Drehmomentwerten betreffend Drehmomente größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc vorbereitet, wie oben beschrieben.
  • Wie man in 5 sehen kann hängt die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 von der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta ab. Selbst in dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, wird die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 stark von der Wechselrichterspannung Vc beeinflusst. In dem Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc klein ist, ist ein kontinuierlicher Betrieb möglich für eine relativ lange Zeit mit dem geforderten Drehmoment Tn. Durch Erhalten der kontinuierlich betreibbaren Zeit Ti0 gemäß der Wechselrichterspannung Vc, wie in der vorliegenden Erfindung, kann folglich die drehende elektrische Maschine so lange wie möglich und gemäß dem geforderten Drehmoment Tn betrieben werden.
  • Als nächstes wird die Drehmomentbegrenzung beschrieben, die nach Verstreichen der kontinuierlich betreibbaren Zeit Ti0 durchgeführt wird.
  • Wenn die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 verstrichen ist, erreicht der Wechselrichter, der mit einem Drehmoment (beispielsweise dem geforderten Drehmoment Tn) betrieben worden ist, das größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, eine temporäre Grenze. Wie in den 8 und 9 gezeigt, um den Temperaturanstieg des Wechselrichters zu unterdrücken, wird die Drehmomentbegrenzung angewendet. Das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine, für die die Betriebssteuerung durchgeführt wird, um das geforderte Drehmoment Tn in dem gegenwärtigen Zustand auszugeben, wird also auf ein Drehmoment begrenzt (Grenzdrehmoment Tr), das kleiner als dieses Drehmoment ist. In der vorliegenden Erfindung ist das Grenzdrehmoment Tr auch in Übereinstimmung mit der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta. Das Reduzierungsausmaß ΔT von dem geforderten Drehmoment Tn auf das Grenzdrehmoment Tr wird also eingestellt, um in dem Fall groß zu sein, bei dem die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta groß sind, und um klein zu sein, in dem Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc oder die Kühlmitteltemperatur ta klein sind. Als ein bevorzugtes Beispiel des Grenzdrehmoments Tr kann das oben beschriebene kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc angegeben werden. Durch Begrenzen des Drehmoments auf das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc in dieser Art und Weise, kann der Wechselrichter vor Überhitzung bewahrt werden.
  • Als ein Ergebnis kann die Fähigkeit der drehenden elektrischen Maschine ausreichend verwendet werden, während ein Temperaturanstieg des Wechselrichters geeignet unterdrückt wird.
  • Stillstanddetektionsmittel
  • Das Stillstanddetektionsmittel 16 detektiert, ob das Fahrzeug in einem Stillstandzustand ist. Wie oben beschrieben, in dem Fall, bei dem ein absoluter Wert |N| der Drehzahl N des Rotors Ro2 der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2, der berechnet wird basierend auf dem Sensorausgangssignal des Drehzahlsensors Se2 für die zweite drehende elektrische Maschine, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert N0 ist (beispielsweise 30 U/min), und der absolute Wert des geforderten Drehmoments Tn der drehenden elektrischen Maschine MG2 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird bestimmt, dass das Fahrzeug in einem Stillstandzustand ist. In anderen Fällen wird bestimmt, dass das Fahrzeug in einem nicht-StillstandZustand ist.
  • Bezüglich der Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 in dem oben beschriebenen Fahrzeugantriebssystem 200 wird im Folgenden die Drehmomentbegrenzungssteuerung als Gegenstand der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
  • Die Flüsse, die in den 6 und 7 gezeigt sind, sind Prozessflüsse, die nacheinander bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt werden, zusammen mit einer EIN-Operation durch einen Zündschlüssel (nicht gezeigt), der in dem Fahrzeug bereitgestellt ist, bis eine AUS-Operation durch den Schlüssel erfolgt. Von den Flüssen zeigt 6 einen Fluss eines Prozesses zum Bestimmen der geforderten Drehzahl und des geforderten Drehmoments für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12, und Bestimmen und Ausgeben der Wechselrichterspannung Vc durch das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine. In dem System detektiert auch der Kühlmitteltemperatursensor Se9 die Kühlmitteltemperatur zur Verwendung bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung. 7 zeigt den Prozessfluss bezüglich der Drehmomentbegrenzungssteuerung hauptsächlich durch das Drehmomentbegrenzungsmittel 15. In jedem Stadium, das durch eine eingekreiste Ziffer gezeigt ist, in dem Prozess der Drehmomentbegrenzungssteuerung durch das Drehmomentbegrenzungsmittel 15, wird verschiedene entsprechende Information an diesem Punkt geladen. Information, die durch eine eingekreiste 1 gezeigt ist, ist Information über die Wechselrichterspannung Vc, die nacheinander durch das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine erhalten wird, Information, die durch eine eingekreiste 2 gezeigt ist, ist Information über die Kühlmitteltemperatur ta, die nacheinander durch den Kühlmitteltemperatursensor Se9 detektiert wird, und Information, die durch eine eingekreiste 3 gezeigt ist, ist Information über geforderte Drehmomente Tn für die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, die nacheinander durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden.
  • In der Drehmomentbegrenzungssteuerung bestimmt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 nacheinander die Notwendigkeit der Drehmomentbegrenzungssteuerung bezüglich des geforderten Drehmoments Tn, das für die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gefordert ist, entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs. In dem Fall, bei dem es als notwendig bestimmt wird, werden die Drehmomente der drehenden elektrischen Maschine MG1 und MG2 auf das Grenzdrehmoment Tr reduziert (beispielsweise das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc), das kleiner als das geforderte Drehmoment Tn ist, um die Begrenzungssteuerung abzuschließen.
  • 2-1. Bestimmung des Wechselrichterspannungsbefehls und Drehmomentbefehls
  • Wie in 6 gezeigt lädt die Steuerungsvorrichtung ECU Geschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 und Betriebsinformation des Gaspedals von dem Gaspedalbetriebsdetektionssensor Se6 (Schritt #1). Der Fahrzustand des Fahrzeugs wird aus diesen Informationsteilen detektiert, und die geforderte Antriebskraft zu diesem Zeitpunkt wird gleichzeitig durch das Detektionsmittel 11 für die geforderte Antriebskraft bestimmt (Schritt #2). Das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt die Antriebskraft, die von dem Motor E und den entsprechenden drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 zu liefern ist (Schritt #3). Für die drehenden Maschinen MG1 und MG2 als Gegenstand der vorliegenden Erfindung werden die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt. Diese Informationsteile werden an das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine gesendet (Schritte #4-1 und #4-2). Das Steuerungsmittel 14 für eine drehende elektrische Maschine berechnet die erste Spannung und die zweite Spannung zur Gewinnung der Drehzahl und des Drehmoments, die für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gefordert sind (Schritte #5-1 und #5-2). Von dem berechneten Paar von erster Spannung und zweiter Spannung wird die Wechselrichterspannung auf der größeren Seite als die Wechselrichterspannung Vc angenommen (Schritt #6). Dies dient zum Sicherstellen eines guten Betriebs von mindestens einer von dem Paar von drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG1, die die Spannung auf der größeren Seite erfordert.
  • Die Wechselrichterspannung Vc, die auf diese Art und Weise bestimmt wird, und die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment Tn für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 werden entsprechend an das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 gesendet (Schritte #7-1 und #7-2).
  • Die Wechselrichterspannung Vc ist eine Spannung als ein Ziel der Spannungsumwandlung durch den Spannungsumwandlungsbereich 4, der in dem Wechselrichter In bereitgestellt ist. Ferner ist in der vorliegenden Erfindung die Wechselrichterspannung Vc eine Spannung als ein Faktor beim Bestimmen des kontinuierlich betreibbaren Drehmoments Tc, der kontinuierlich betreibbaren Zeit Ti0 und des Grenzdrehmoments Tr, das als Ergebnis der Drehmomentbegrenzung in dem Fall zu erreichen ist, bei dem die Drehmomentbegrenzung durchgeführt wird, wie oben unter Bezugnahme auf das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 beschrieben.
  • Wie auf der rechten Seite des Flussdiagramms in 6 gezeigt, wird die Kühlmitteltemperatur durch die Steuerungsvorrichtung ECU als Information erfasst, die für die Drehmomentbegrenzungssteuerung notwendig ist, und kann auf der Seite des Drehmomentbegrenzungsmittels 15 verwendet werden (Schritt #10).
  • 2-2. Stillstandbestimmung
  • Auf der Hauptflussseite der Drehmomentbegrenzungssteuerung, wie in 7 gezeigt, bestimmt das Stillstandbestimmungsmittel 16, ob das Fahrzeug in einem Stillstandzustand ist (Schritt #20). In dem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht in dem Stillstandzustand ist (Schritt #20: nein), gibt die Steuerungsvorrichtung ECU die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment Tn jeder drehenden elektrischen Maschine MG1 und MG2, die separat erhalten werden, an den Wechselrichter In aus, und steuert jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 gemäß der geforderten Drehzahl und des geforderten Drehmoments Tn. Die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 werden also gemäß den Fahrbedingungen betrieben, die durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt werden, ohne einem besonderen Durchführen der Drehmomentbegrenzungssteuerung durch die Steuerungsvorrichtung ECU (Schritt #21).
  • 2-3. Drehmomentbegrenzungssteuerung
  • In dem Fall, bei dem das Fahrzeug in dem Stillstandzustand ist (Schritt #20: ja), bestimmt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 die Notwendigkeit der Drehmomentbegrenzungssteuerung. Basierend auf der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta zum Zeitpunkt des Starts des Stillstandzustands des Fahrzeugs bestimmt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15, ob das geforderte Drehmoment Tn für jede der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 bei diesem Punkt kleiner oder gleich dem kontinuierlich betreibbaren Drehmoment Tc ist (Schritt #22 und #23). Folglich wird bestimmt, ob die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 kontinuierlich mit dem geforderten Drehmoment Tn durchgeführt werden kann, selbst nach dem Stillstandstartpunkt. Speziell nimmt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 Bezug auf die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur ta an diesem Punkt gleichzeitig mit der Bestimmung des Stillstandzustands, bestimmt aus diesen Informationsteilen, ob das geforderte Drehmoment Tn gleich oder kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, wie in 4 gezeigt, gemäß dem in 4 gezeigten Plan, und bestimmt, dass ein kontinuierlicher Betrieb nicht möglich ist, wenn das geforderte Drehmoment Tn größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, oder bestimmt, dass der kontinuierliche Betrieb möglich ist in dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn gleich oder kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist (Schritt #23).
  • In dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn ein Drehmoment ist, bei dem der kontinuierliche Betrieb möglich ist (Schritt #23: nein), da die Last auf die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 klein genug ist, obwohl in dem Stillstandzustand, ist die geführte Elektrizitätsgröße des Schaltelements klein und der Erwärmungswert klein. Folglich führt die Steuerungsvorrichtung ECU die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem geforderten Drehmoment Tn durch (Schritt #21).
  • Mit diesem Aufbau wird die Betriebssteuerung derart durchgeführt, dass das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc, das basierend auf der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta bestimmt wird, und das geforderte Drehmoment Tn verglichen werden, und die drehende elektrische Maschine erzeugt das geforderte Drehmoment Tn basierend auf dem Vergleichsergebnis. Folglich kann die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschine MG1 und MG2 durchgeführt werden gemäß dem geforderten Drehmoment Tn das durch das Fahrbedingungsbestimmungsmittel 12 bestimmt wird, während der Wechselrichter In ausreichend geschützt wird. Als Ergebnis kann ein Fahrzustand, der für das Fahrzeug geeignet ist, bei dem die Drehmomentbegrenzung nicht angewendet wird, in einem Zustand gehalten werden, bei dem der Schutz des Wechselrichters In sichergestellt ist.
  • Andererseits, wenn das geforderte Drehmoment Tn größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist (Schritt #23: ja), da die Last auf die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 groß ist, ist die geleitete Elektrizitätsgröße des Schaltelements groß und der Erwärmungswert ist groß. Folglich werden die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem geforderten Drehmoment Tn bei dem Stillstandstartpunkt gesteuert für die kontinuierliche betreibbare Zeit Ti0, die basierend auf dem geforderten Drehmoment Tn und der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta an diesem Punkt bestimmt wird. Speziell, basierend auf dem geforderten Drehmoment Tn an dem Stillstandstartpunkt, der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta wird die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 mit dem geforderten Drehmoment Tn gemäß dem in 5 gezeigten Plan erhalten (Schritt #24). In dem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment Tn an dem Stillstandpunkt also gleich Tn0 ist, die Wechselrichterspannung gleich Vc0 ist und die Kühlmitteltemperatur gleich ta0 ist, wird die kontinuierlich betreibbare Zeit erhalten als Zeit 0 aus 5. Entsprechend nimmt die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 mit dem geforderten Drehmoment Tn zu, wenn sich die Wechselrichterspannung Vc reduziert, und die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 mit dem geforderten Drehmoment Tn nimmt zu, wenn die Kühlmitteltemperatur ta abnimmt.
  • Die Steuerungsvorrichtung ECU steuert die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem geforderten Drehmoment Tn am Stillstandstartpunkt bis die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 verstrichen ist (Schritte #25, #26 und #27). Wenn der Zeitgeber bzw. Timer gleich Null ist, startet der Zeitgeber speziell damit herunterzuzählen, und die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 wird mit dem geforderten Drehmoment Tn durchgeführt (Schritt #27) bis der Zeitgeber die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 erreicht hat (Schritt #26: nein).
  • 2-4. Drehmomentreduktion
  • Wenn der Zeitgeber die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 erreicht (Schritt #26: ja), führt das Drehmomentbegrenzungsmittel 15 die Betriebssteuerung der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem Grenzdrehmoment Tr durch, das das Drehmoment ist, das gegenüber dem geforderten Drehmoment Tn reduziert ist. Speziell wird das Grenzdrehmoment Tr, das kleiner als das gegenwärtig geforderte Drehmoment Tn ist, um ein Reduktionsausmaß ΔT, das gemäß der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta erhalten wird, bestimmt (Schritt #28). Als Grenzdrehmoment Tr kann das oben beschriebene kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc verwendet werden.
  • Wie in 4 gezeigt, hängt das kontinuierlich betreibbare Drehmomnet Tc von der Wechselrichterspannung Vc und der Kühlmitteltemperatur ta ab, und das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc nimmt zu, wenn die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur ta abnehmen. Folglich reduziert sich mit dem vorbestimmten geforderten Drehmoment Tn das Reduktionsausmaß ΔT, wenn die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur ta abnehmen, und erhöht sich, wenn die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur zunehmen. Offensichtlich kann das Grenzdrehmoment Tr ein Drehmoment sein, das kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist. Die Steuerungsvorrichtung ECU steuert die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem erhaltenen Grenzdrehmoment Tr (Schritt #29). In dieser Art und Weise werden die drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 mit dem Grenzdrehmoment Tr betrieben, wobei das Drehmoment reduziert wird.
  • Wie später in den 8 und 9 gezeigt, wird die Verschiebung von dem geforderten Drehmoment Tn zu dem Grenzdrehmoment Tr durchgeführt, indem das Drehmoment Schritt für Schritt reduziert wird.
  • 3. Drehmomentbegrenzungssteuerung in der Praxis
  • Als nächstes wird die Änderung des Drehmoments in den drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2 in einem Zeitbereich in dem Fall beschrieben, bei dem die oben beschriebene Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt wird. In der folgenden Beschreibung werden für ein leichteres Verständnis die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur ta separat beschrieben. 8 zeigt einen Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc nicht konstant ist, und 9 entspricht einem Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta nicht konstant ist. In den Zeichnungen zeigt die Abszisse die Zeit, und die Ordinate zeigt die Wechselrichtertemperatur oder das Drehmoment. Der Nullpunkt auf der Abszisse entspricht dem Auftrittspunkt des Stillstands. In der Ordinate ist ein Temperaturgrenzwert t1 als ein Grenzwert der Temperatur gezeigt, die von dem Wechselrichter akzeptiert wird. Ferner zeigen dünne durchgezogene Linien, die sich in horizontaler Richtung erstrecken, die Drehmomente der drehenden elektrischen Maschinen MG1 und MG2, und zeigen das geforderte Drehmoment Tn und das Grenzdrehmoment Tr.
  • 3-1. Drehmomentbegrenzungssteuerung gemäß der Wechselrichterspannung
  • 8 zeigt einen Fall, bei dem die Temperatur des Wechselrichters In zum Zeitpunkt des Auftretens des Stillstands die Temperatur am Ursprung ist, und die Temperaturanstiegsrate weicht ab in Abhängigkeit von dem Pegel der Wechselrichterspannung Vc. In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Temperaturanstiegsrate des Schaltelements, das den Wechselrichter In bildet, zunimmt, wenn die Wechselrichterspannung Vc zunimmt.
  • In der Zeichnung entspricht eine dick gestrichelte Linie einem Zustand, bei dem die Wechselrichterspannung Vc groß ist, und der Temperaturanstieg schnell ist. In diesem Zustand erreicht die Temperatur den Temperaturgrenzwert t1 in einer kurzen Zeitperiode. Folglich ist in diesem Fall die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 (Zeit 1) kurz. Eine fett gedruckte durchgezogene Linie entspricht einem Zustand, bei dem die Wechselrichterspannung Vc klein und der Temperaturanstieg moderat ist. In diesem Zustand erreicht die Temperatur den Temperaturgrenzwert t1 mit einer langsameren Rate. Folglich ist in diesem Fall die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 (Zeit 2) länger, verglichen mit dem Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc groß ist.
  • In dem Fall, bei dem das Fahrzeug, das einen Anstieg erklimmt, beispielsweise in den angehaltenen Zustand gebracht ist, mit einem Gleichgewicht zwischen einer Rückwärtskraft aufgrund seines Gewichts und einer Vorwärtskraft durch das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine MG2, und bei dem das geforderte Drehmoment Tn an diesem Punkt größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc ist, bezüglich der Wechselrichterspannung Vc an diesem Punkt, wird die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 1) erhalten und der Zeitgeber gestartet, um nach oben zu zählen. Bis der Zeitgeber die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 1) erreicht, wird das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine als das geforderte Drehmoment Tn aufrechterhalten.
  • Wenn der Zeitgeber die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 1) erreicht, wird ein Grenzdrehmoment Tr1 bestimmt, und das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine wird schrittweise auf das Grenzdrehmoment Tr1 reduziert.
  • Ein Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc klein ist, folgt ungefähr dem gleichen Muster. In dem Fall, bei dem die Wechselrichterspannung Vc klein ist, nimmt jedoch die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 2) zu, wie oben beschrieben, und ein Grenzdrehmoment Tr2 wird als Drehmoment eingestellt, das größer als das Grenzdrehmoment Tr1 des Falls ist, bei dem die Wechselrichterspannung Vc groß ist (aber naturgemäß kleiner als das geforderte Drehmoment Tn). Wenn die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 2) verstrichen ist, wird das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine von dem geforderten Drehmoment Tn auf das Grenzdrehmoment Tr reduziert.
  • Folglich wird das Fahren mit dem geforderten Drehmoment Tn, das ursprünglich für die drehende elektrische Maschine MG2 gefordert worden ist, für eine längere Zeitperiode möglich (kontinuierlich betreibbare Zeit), wenn die Wechselrichterspannung Vc abnimmt, und die drehende elektrische Maschine MG2 kann weiter mit einem Drehmoment betrieben werden, das nahe an dem geforderten Drehmoment Tn liegt, auch nachdem die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0, die dem geforderten Drehmoment Tn entspricht, verstrichen ist. Dies bedeutet, dass die Zeit, während der ein Hybridfahrzeug mit dem geforderten Drehmoment Tn betrieben werden kann, das von der drehenden elektrischen Maschine MG2 gefordert wird, während der Motor E in einem geeigneten Zustand bei optimaler Kraftstoffeffizienz betrieben wird, signifikant verlängert ist gegenüber dem Stand der Technik, und folglich ist dies sehr von Vorteil.
  • 3-2. Drehmomentbegrenzungssteuerung gemäß der Kühlmitteltemperatur
  • In einer Situation, bei der die Kühlmitteltemperatur ta abweicht, weicht im Allgemeinen die Temperatur des Wechselrichters In ab. 9 zeigt, dass es eine Differenz in der Temperatur des Wechselrichters an dem Auftrittspunkt des Stillstands zwischen Fällen gibt, bei denen die Kühltemperatur ta hoch und niedrig ist.
  • In der Zeichnung zeigt eine fettgedruckte gestrichelte Linie einen Zustand, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta groß ist, und die Temperatur des Wechselrichters an dem Stillstandauftrittspunkt groß ist, und eine fettgedruckte durchgezogene Linie zeigt einen Zustand, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta gering ist und die Temperatur des Wechselrichters an dem Stillstandauftrittspunkt gering ist. In dem Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta groß ist, ist die Anstiegsrate der Temperatur schneller als in dem Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta klein ist.
  • In dem Zustand, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta groß ist, erreicht die Temperatur den Temperaturgrenzwert t1 in einer kurzen Zeitperiode. Folglich ist in diesem Fall die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 (Zeit 3) kurz. Andererseits, in einer Situation, bei der die Kühltemperatur ta gering ist, erreicht die Temperatur den Temperaturgrenzwert t1 mit einer langsameren Rate, da die Temperatur des Wechselrichters naturgemäß gering ist. Die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0 (Zeit 4) ist folglich in diesem Fall länger verglichen mit dem Fall, bei dem die Kühltemperatur groß ist.
  • Beispielsweise, in dem Fall, bei dem das Fahrzeug, das einen Anstieg erklimmt, in den Stillstandzustand gebracht wird, mit einem Gleichgewicht zwischen einer Rückwärtskraft aufgrund seines Gewichts und einer Vorwärtskraft durch das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine MG2 und bei dem das geforderte Drehmoment Tn an diesem Punkt größer als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment Tc bezüglich der Kühlmitteltemperatur ta an diesem Punkt ist, wird die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 3) erhalten (Schritt #24) und der Zeitgeber startet das nach oben zählen. Bis der Zeitgeber die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 3) erreicht wird das Drehmoment der elektrisch drehenden Maschine als das geforderte Drehmoment Tn aufrechterhalten. Wenn die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 3) erreicht ist, wird ein Grenzdrehmoment Tr3 bestimmt, und das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine wird schrittweise auf das Grenzdrehmoment Tr3 reduziert.
  • Ein Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur gering ist, folgt ungefähr dem gleichen Muster. In diesem Fall jedoch, weil die Kühlmitteltemperatur ta gering ist, verlängert sich die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 4), wie oben beschrieben, und ein Grenzdrehmoment Tr4 wird als ein Drehmoment gesetzt bzw. eingestellt, das größer als das Grenzdrehmoment Tr3 für den Fall ist, bei dem die Kühlmitteltemperatur ta groß ist. Wenn die kontinuierlich betreibbare Zeit (Zeit 4) verstrichen ist, wird das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine von dem geforderten Drehmoment Tr zu dem Grenzdrehmoment Tr4 reduziert.
  • Folglich ist ein Fahren mit dem geforderten Drehmoment Tn, das ursprünglich für die drehende elektrische Maschine MG2 gefordert worden ist, für eine längere Zeitperiode möglich (kontinuierlich betreibbare Zeit), wenn die Kühlmitteltemperatur ta abnimmt, und die drehende elektrische Maschine kann weiter mit einem Drehmoment nahe dem geforderten Drehmoment Tn betrieben werden, auch nachdem die kontinuierlich betreibbare Zeit Ti0, die dem geforderten Drehmoment Tn entspricht, verstrichen ist. Dies bedeutet, dass der Zeitbereich, während dem ein Hybridfahrzeug mit dem geforderten Drehmoment, das für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, betrieben werden kann, während der Motor in einem geeigneten Zustand bei einer optimalen Kraftstoffeffizienz betrieben wird, signifikant verlängert werden kann verglichen mit dem Stand der Technik, und folglich ist dies sehr von Vorteil.
  • Obwohl die Wechselrichterspannung Vc und die Kühlmitteltemperatur ta separat oben beschrieben worden sind, kann die Drehmomentbegrenzungssteuerung unter Berücksichtigung von beiden durchgeführt werden. In diesem Fall entsprechen Faktoren, die unterschiedliche Kühlmitteltemperaturen verursachen, unterschiedlichen Positionen von Temperaturabschnitten auf der Ordinatenseite und unterschiedlichen Anstiegswinkeln, wie in 9 gezeigt. In dem Temperaturverhalten, wie durch eine Anstiegslinie in 8 gezeigt, erscheint die Differenz in der Wechselrichterspannung als eine Differenz in der Temperaturanstiegsrate. Spezieller geben die Linien unterschiedlicher Steigung, wie in 8 gezeigt, an, dass unterschiedliche Anstiegswinkel unterschiedliche Ordinatenabschnitte und Steigungen gemäß der Kühlmitteltemperatur zur Folge haben. Folglich sind die Temperaturanstiegslinien mit unterschiedlichen Steigungen gemäß der Wechselrichterspannung gezeichnet. Als ein Ergebnis wird die Zeit für das Erreichen des Temperaturgrenzwerts bestimmt gemäß der Temperaturanstiegslinie. Folglich kann die Drehmomentbegrenzungssteuerung von dem geforderten Drehmoment zu dem Grenzdrehmoment durchgeführt werden, und ein entsprechendes Drehmoment wird auch für das Grenzdrehmoment gemäß der Wechselrichterspannung und der Kühlmitteltemperatur eingestellt.
  • [Andere Ausführungsbeispiele]
    • (1) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt worden, bei dem das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, das die drehende elektrische Maschine als Antriebsquelle und eine Antriebsquelle (Motor), die eine andere ist als die drehende elektrische Maschine, enthält. Da jedoch die vorliegende Erfindung Systeme umfasst, die eine drehende elektrische Maschine enthalten, bei der die Antriebssteuerung durch einen Wechselrichter vorgenommen wird, kann die Antriebsquelle nur die drehende elektrische Maschine sein. Sie kann also auf ein Elektrofahrzeug angewendet werden, wenn das Fahrzeug die sogenannte elektrische drehende Maschine als Antriebsquelle aufweist.
    • (2) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt worden, bei dem das Hybridfahrzeug ein Paar von drehenden elektrischen Maschinen aufweist, eine drehende elektrische Maschine als Motor arbeitet, und die andere drehende elektrische Maschine als Generator arbeitet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf willkürliche Hybridfahrzeuge angewendet werden, die eine einzelne drehende elektrische Maschine aufweisen, die einen Betriebsmodus als Motor hat.
    • (3) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt worden, bei dem die Drehmomentbegrenzungssteuerung angewendet wird bei einer Bedingung des Auftretens des Stillstandzustands. Da jedoch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin liegt, den Wechselrichter zu schützen und insbesondere individuelle Schaltelemente zu schützen, kann die Drehmomentbegrenzungssteuerung auf ein System angewendet werden, das eine Steuerungsvorrichtung aufweist (speziell das Fahrbedingungsbestimmungsmittel, das das Drehmoment, das für die drehende elektrische Maschine gefordert wird, und das Drehmomentbegrenzungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung) für den Zweck eines entsprechenden Schützens des Wechselrichters, unabhängig von dem Auftreten des Stillstandzustands, selbst in einem normalen Fahrzustand, nicht in dem Stillstandzustand.
    • (4) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das „kontinuierlich betreibbare Drehmoment“ den Bezug zu einem Starten der Drehmomentbegrenzungssteuerung. Jedoch ist es beispielsweise auch akzeptabel, dass ein Drehmoment innerhalb eines bestimmten Bereichs bezüglich des kontinuierlich betreibbaren Drehmoments als ein Drehmomentbegrenzungssteuerstartdrehmoment eingestellt wird, und die Drehmomentbegrenzungssteuerung mit dem Drehmomentbegrenzungssteuerungsstartdrehmoment als die Referenz gestartet wird.
    • (5) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel veranlasst die Drehmomentbegrenzungssteuerung das Drehmoment dazu reduziert zu werden, nachdem die „kontinuierlich betreibbare Zeit“ verstrichen ist. Die Drehmomentreduzierung kann jedoch durchgeführt werden bevor die kontinuierlich betreibbare Zeit verstrichen ist.
    • (6) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt worden, bei dem das Drehmoment auf weniger oder gleich dem „kontinuierlich betreibbaren Drehmoment“ in der Drehmomentreduzierung reduziert wird. Durch das Verwenden eines willkürlichen Drehmoments kleiner als das geforderte Drehmoment in der gegenwärtigen Fahrsituation, als das Grenzdrehmoment, kann der Wechselrichter in gewissem Maße geschützt werden.
    • (7) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt worden, bei dem das „kontinuierlich betreibbare Drehmoment“ und die „kontinuierlich betreibbare Zeit“ von Plänen, die im Voraus gewonnen werden, erhalten werden. Sie können jedoch durch arithmetische Ausdrücke, die im Voraus gewonnen werden, erhalten werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Ein Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine wird erhalten, das eine drehende elektrische Maschine mit einer Betriebsbedingung betreiben kann, die für die drehende elektrische Maschine gefordert ist, mit einer minimalen Drehmomentbegrenzung, und das ausreichend einen Wechselrichter, der die drehende elektrische Maschine steuert, schützen kann.

Claims (7)

  1. Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine, das eine DC-Leistungsversorgung (B); eine drehende elektrische Maschine (MG1, MG2), einen Wechselrichter (In), der zwischen der DC-Leistungsversorgung (B) und der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) bereitgestellt ist zum Steuern eines Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine fließt; ein Kühlmittel (9) zum Kühlen des Wechselrichters (In) mit einem Kühlmittel; eine Steuerungsvorrichtung (ECU), die eine geforderte Drehzahl als eine Drehzahl bestimmt, die für die drehende elektrische Maschine gefordert wird, und ein gefordertes Drehmoment als ein Drehmoment bestimmt, das für die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) gefordert wird; und ein Drehmomentbegrenzungsmittel (15) zum Begrenzen eines Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) enthält, wobei der Wechselrichter (In) einen Frequenzumwandlungsbereich (5) und einen Spannungsumwandlungsbereich (4) aufweist, und basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die durch die Steuerungsvorrichtung (ECU) bestimmt werden, der Spannungsumwandlungsbereich (4) eine DC-Spannung, die von der DC-Leistungsversorgung (B) geliefert wird, erhöht zur Erzeugung der Wechselrichterspannung (Vc), und der Frequenzumwandlungsbereich (5) die Wechselrichterspannung in eine AC-Spannung umwandelt, in einem Zustand bei dem ein Spannungswert aufrecht erhalten wird, zum Liefern der AC-Spannung an die drehende Elektromaschine (MG1, MG2); das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) eine Form des Begrenzens des Drehmoments derart ändert, dass eine Drehmomentbegrenzungssteuerung der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) durchgeführt wird, wenn das für die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) geforderte Drehmoment (In) größer ist als ein kontinuierlich betreibbares Drehmoment (Tc), wobei das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ein Drehmoment ist, das die Wärmeerzeugung des Frequenzumwandlungsbereichs (5) unterdrückt, um zuverlässig den Frequenzumwandlungsbereich (5) zu schützen, wenn die drehende Elektromaschine kontinuierlich betrieben wird, und das aus einem im Voraus erhaltenen Plan bestimmt wird, der die Abhängigkeit des kontinuierlich betreibbaren Drehmoments (Tc) von der Wechselrichterspannung (Vc) und der Kühlmitteltemperatur (ta) angibt, und das kontinuierlich betreibbare Drehmoment (Tc) zunimmt, wenn sowohl die Wechselrichterspannung (Vc) als auch eine Kühlmitteltemperatur (ta) des Kühlmittels abnehmen, und abnimmt, wenn sowohl die Wechselrichterspannung (Vc) als auch die Kühlmitteltemperatur (ta) zunehmen, und auch in einem Fall, bei dem die Kühlmitteltemperatur (ta) konstant ist, das kontinuierlich betreibbare Drehmoment (Tc) kontinuierlich abnimmt, wenn die Wechselrichterspannung (Vc) zunimmt, und kontinuierlich zunimmt, wenn die Wechselrichterspannung (Vc) abnimmt.
  2. Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durchführt zum Begrenzen des Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) in einem Fall, bei dem das geforderte Drehmoment größer als ein kontinuierlich betreibbares Drehmoment ist, das in Übereinstimmung mit der Wechselrichterspannung (Vc) ist, und bei dem Temperaturzunahme des Frequenzumwandlungsbereichs (5) verhindert werden kann, selbst wenn die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) kontinuierlich arbeitet; und die drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) gemäß dem geforderten Drehmoment in einem Fall betrieben wird, bei dem das geforderte Drehmoment kleiner als das kontinuierlich betreibbare Drehmoment ist.
  3. Steuerungssystem für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei, wenn die Drehmomentbegrenzungssteuerung durchgeführt wird, das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine (MG1, MG2) auf ein Grenzdrehmoment begrenzt, das ein Drehmoment ist, das kleiner oder gleich dem kontinuierlich betreibbaren Drehmoment ist.
  4. Fahrzeugantriebssystem mit einem Steuerungssystem (100) für eine drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3; und einem Stillstanddetektionsmittel (16) zum Detektieren eines Stillstandzustands eines Fahrzeugs, wobei das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) in einem Fall betrieben wird, bei dem das Stillstanddetektionsmittel (16) detektiert, dass das Fahrzeug in dem Stillstandzustand ist.
  5. Fahrzeugantriebssystem mit einem Steuerungssystem (100) für eine drehende elektrische Maschine (MG1, MG2) gemäß Anspruch 4; einer ersten drehenden elektrischen Maschine (MG1) und einer zweiten drehenden elektrischen Maschine (MG2) als die drehende elektrische Maschine; und einem Leistungsverteilungsmechanismus (P1), der eine Antriebskraft verteilt, die von einer Antriebsquelle, die eine andere ist als die erste drehende elektrische Maschine (MG1) und die zweite drehende elektrische Maschine (MG2) erzeugt wird, wobei die Antriebskraft auf einer Seite, die durch den Leistungsverteilungsmechanismus (P1) verteilt wird, an ein Rad (O) übertragen wird, während die Antriebskraft auf der anderen Seite an die erste drehende elektrische Maschine (MG1) übertragen wird, und eine Antriebskraft, die durch die zweite drehende elektrische Maschine (MG2) erzeugt wird, an das Rad (O) übertragen wird; einer Steuerungsvorrichtung (ECU), die die geforderte Drehzahl und das geforderte Drehmoment, die für jede von der ersten drehenden elektrischen Maschine (MG1) und der zweiten drehenden elektrischen Maschine (MG2) gefordert werden, bestimmt; und eine größere Spannung einer ersten Spannung, die basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die für die erste drehende elektrische Maschine (MG1) gefordert werden, bestimmt wird, und einer zweiten Spannung, die basierend auf der geforderten Drehzahl und dem geforderten Drehmoment, die für die zweite drehende elektrische Maschine (MG2) gefordert wird, bestimmt werden, als die Wechselrichterspannung angenommen wird.
  6. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 5, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus (P1) einen Planetengetriebemechanismus enthält, der eine erste Drehkomponente (s), eine zweite Drehkomponente (ca) und eine dritte Drehkomponente (r) geordnet nach der Drehzahl aufweist; und die erste drehende elektrische Maschine (MG1) mit der ersten Drehkomponente (s) verbunden ist, die Antriebsquelle, die eine andere ist als die drehende elektrische Maschine (MG1), mit der zweiten Drehkomponente (ca) verbunden ist, die zweite drehende elektrische Maschine (MG2) mit der dritten Drehkomponente (r) verbunden ist, und die dritte Drehkomponente (r) mit dem Rad (O) verbunden ist.
  7. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, ferner mit einem Stillstanddetektionsmittel (16) zum Detektieren eines Stillstandzustands eines Fahrzeugs, wobei das Drehmomentbegrenzungsmittel (15) in einem Fall betrieben wird, bei dem das Stillstanddetektionsmittel (16) detektiert, dass das Fahrzeug in dem Stillstandzustand ist.
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