專利名稱：用于驅動系統(tǒng)的控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于驅動系統(tǒng)的控制器，更具體而言，涉及存儲在車輛的再生制動情況下所產(chǎn)生的電力的技術。
背景技術：
近年來，作為解決環(huán)境問題的措施的一部分，通過從發(fā)動機和電動機中至少之一獲得的驅動力來行駛的混合動力車輛已經(jīng)得到關注。蓄電池和電容器等安裝在這樣的混合動力車輛上，用于存儲待供應到電動機的電力。
日本專利早期公開No.08-296537公開了一種減速制動器裝置，其利用制動時再生的電力對電容器和蓄電池充電。日本專利早期公開No.08-296537中描述的減速制動器裝置包括連接到機械驅動系統(tǒng)的電動/發(fā)電機和連接到電動/發(fā)電機的蓄電池，并允許電動/發(fā)電機在制動時充當發(fā)電機來再生電力。電容器還連接到電動/發(fā)電機，用于存儲再生的電力。減速制動器裝置包括充電控制部分，其在制動時將再生的電力供應到蓄電池來對其充電，使得蓄電池的端子之間的電壓達到或超過析氣電壓(gassingvoltage)。當電容器的端子之間的電壓達到或超過預定允許電壓時，充電控制部分對蓄電池充電。
根據(jù)該文獻中描述的減速制動器裝置，利用制動時再生的電力來提供更新充電(refresh charge)，使得蓄電池的端子之間的電壓達到或超過析氣電壓。從而可以在不從車輛外部供應充電電力的情況下延長蓄電池的壽命。而且，在制動時再生電力也被供應到電容器，且當電容器的端子之間的電壓達到或超過預定值時，剩余電力被供應到蓄電池用于更新充電。從而可以利用剩余的再生電力來進行蓄電池的更新充電。
對于日本專利早期公開No.08-296537中描述的減速制動器裝置，存儲在電容器和蓄電池中的電力被用來允許電動/發(fā)電機充當電動機，以在發(fā)動機啟動和加速時提供輔助轉矩。但是在再生制動時，不可能總是在電容器端子之間獲得達到或超過允許值的電壓。換言之，不可能總是獲得使電容器完全充滿的再生電力。在這種情況下，在再生制動之后的再加速情況下，可能無法存儲如駕駛員所要求的車輛加速所需的足夠電力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于驅動系統(tǒng)的控制器，該控制器允許在制動情況下存儲加速車輛所需的足夠電力。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于驅動系統(tǒng)的控制器控制驅動系統(tǒng)，所述驅動系統(tǒng)包括發(fā)動機、通過來自所述發(fā)動機的驅動力而產(chǎn)生電力的第一旋轉電機、在車輛再生制動時產(chǎn)生電力的第二旋轉電機、和電力存儲機構，所述驅動系統(tǒng)允許所述車輛通過所述第一旋轉電機和所述第二旋轉電機中至少之一的驅動力來行駛，向所述第一旋轉電機和所述第二旋轉電機兩者供應來自所述電力存儲機構的電力。所述控制器包括第一計算部分，其計算可存儲在所述電力存儲機構中的電力值；第二計算部分，其計算可由所述第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值；和控制部分，其控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電力存儲機構中的電力值大于所述可由所述第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值時，驅動所述發(fā)動機以允許所述第一旋轉電機產(chǎn)生電力來存儲在所述電力存儲機構中。
根據(jù)本發(fā)明，如果在車輛的再生制動的情況下，可存儲在電力存儲機構中的電力值大于可由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值，則驅動發(fā)動機以允許第一旋轉電機產(chǎn)生電力來存儲在電力存儲機構中。因此，如果在再生制動的情況下利用由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力(再生電力)不能使電力存儲機構完全充電，則可以利用由第一旋轉電機產(chǎn)生的電力對電力存儲機構進一步充電。因此可以在制動之后的再加速情況下將來自電力存儲機構的足夠電力提供到第一旋轉電機和第二旋轉電機中至少之一，以產(chǎn)生驅動力來使車輛加速。結果，可以提供一種用于驅動系統(tǒng)的控制器，該控制器允許在制動情況下存儲加速車輛所需的足夠電力。
優(yōu)選地，所述電力存儲機構包括電容器。所述第一計算部分計算可存儲在所述電容器中的電力值。所述控制部分控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電容器中的電力值大于所述可由所述第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值時，驅動所述發(fā)動機以允許所述第一旋轉電機產(chǎn)生電力來存儲在所述電容器中。
根據(jù)本發(fā)明，當在車輛的再生制動的情況下，可存儲在電容器中的電力值大于可由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值時，驅動發(fā)動機以允許第一旋轉電機產(chǎn)生電力來存儲在電容器中。因此，如果在再生制動的情況下利用由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力(再生電力)不能使電容器完全充電，則可以利用由第一旋轉電機產(chǎn)生的電力對電容器進一步充電。因此可以在制動之后的再加速情況下將來自電容器的足夠電力提供到第一旋轉電機和第二旋轉電機中至少之一，以產(chǎn)生驅動力來使車輛加速。
優(yōu)選地，除了所述電容器之外，所述電力存儲機構還包括蓄電池。所述控制器還包括充電控制部分，所述充電控制部分控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電容器中的電力值小于所述可由所述第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值時，由所述第二旋轉電機產(chǎn)生的電力被存儲在所述電容器和所述蓄電池中。
根據(jù)本發(fā)明，當在車輛的再生制動的情況下，可存儲在電容器中的電力值小于可由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力值時，由第二旋轉電機產(chǎn)生的電力被存儲在電容器和蓄電池中。因此可以將不能僅存儲在電容器中的剩余電力存儲在蓄電池中。
當與附圖結合時，根據(jù)本發(fā)明的以下詳細說明，本發(fā)明的前述和其他目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更加清楚。


圖1是示出其上安裝了根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器的混合動力車輛的示意性構造圖。
圖2是示出動力分配器的視圖。
圖3是示出發(fā)動機、MG(1)和MG(2)的轉速關系的列線圖。
圖4是示出在用作根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器的ECU上執(zhí)行的程序的控制結構的流程圖。
圖5是示出電容器充電電力值、再生電力值和需求發(fā)動機輸出值的變化的時序圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。在以下說明中，相同部件由相同標號表示，并具有相同名稱和功能。因此將省略其詳細說明。
參考圖1，將描述其上安裝有根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器的混合動力車輛。該車輛包括發(fā)動機100、電動發(fā)動機(MG)(1)200、MG(2)300、動力分配器400、逆變器(1)500、逆變器(2)600、蓄電池700、變壓器800和電容器900。車輛通過從發(fā)動機100和MG(2)300中至少之一獲得的驅動力來行駛。
發(fā)動機100、MG(1)200和MG(2)300經(jīng)由動力分配器400來進行連接。由發(fā)動機100產(chǎn)生的動力被動力分配器400分為兩條路徑。一條是用于通過減速齒輪來驅動車輪(未示出)的路徑，而另一條是用于驅動MG(1)200來產(chǎn)生電力的路徑。
MG(1)200是三相交流電動機。MG(1)200通過由發(fā)動機100產(chǎn)生并被動力分配器分配的動力來產(chǎn)生電力。按照車輛的行駛狀態(tài)和蓄電池700的荷電狀態(tài)(SOC)，而以各種方式使用由MG(1)200產(chǎn)生的電力。例如，在正常行駛期間，由MG(1)200產(chǎn)生的電力簡單地用作驅動MG(2)300的電力。相反，如果蓄電池700的SOC低于預定值，則由MG(1)200產(chǎn)生的電力通過逆變器500從交流轉換為直流，并接著在其電壓由變壓器800調節(jié)的情況下存儲在蓄電池700中，或者在其電壓不調節(jié)的情況下存儲在電容器900中。
當MG(1)200充當發(fā)電機時，MG(1)200產(chǎn)生負轉矩。負轉矩表示用作發(fā)動機100的負載的轉矩。相反，當MG(1)200接收電力以充當電動機時，MG(1)200產(chǎn)生正轉矩。正轉矩表示不用作發(fā)動機100的負載的轉矩，即輔助發(fā)動機100旋轉的轉矩。這同樣適用于MG(2)300。
MG(2)300是三相交流電動機。MG(2)300至少由存儲在蓄電池700中的電力、存儲在電容器900中的電力和由MG(1)200產(chǎn)生的電力中任一種來驅動。通過逆變器(2)600從交流轉換為直流的電力被供應到MG(2)300。
MG(2)300的驅動力通過減速齒輪傳遞到車輪。MG(2)300由此輔助發(fā)動機100，并允許車輛通過其驅動力來行駛。
相反，當混合動力車輛處于再生制動的情況下時，MG(2)300由車輪通過減速齒輪來驅動，使得MG(2)300充當發(fā)電機。MG(2)300由此充當將制動能量轉換為電力的再生制動器。由MG(2)300產(chǎn)生的電力通過逆變器(2)600存儲在蓄電池700和電容器900中。
蓄電池700是通過將多個蓄電池單元集成為蓄電池模組，并將多個蓄電池模組串聯(lián)連接而形成的蓄電池組。從蓄電池700放電的電壓和存儲在蓄電池700中的電壓通過變壓器800來調節(jié)。電容器900由并聯(lián)連接的多個單元形成。可選地，電容器900可以形成為使得這些單元部分地串聯(lián)連接以提高耐壓特性。
發(fā)動機100、逆變器(1)500、逆變器(2)600和變壓器800由電子控制單元(ECU)1000來控制。ECU 1000包括混合動力車輛(HV)_ECU 1010、MG_ECU 1020和發(fā)動機ECU 1030。
指示電容器900溫度的信號從溫度傳感器902輸入到HV_ECU 1010，且指示電容器900電壓的信號從電壓計904輸入到HV_ECU 1010。此外，指示車速的信號從車速傳感器2000輸入到HV_ECU 1010，且指示加速踏板(未示出)位置的信號從加速踏板位置傳感器2100輸入到HV_ECU1010，且指示制動踏板(未示出)上按壓力(leg power)的信號從制動踏板按壓力傳感器2200輸入到HV_ECU 1010。
指示MG(1)200轉速的信號從轉速傳感器202輸入到MG_ECU1020，且指示MG(2)300轉速的信號從轉速傳感器302輸入到MG_ECU1020。指示發(fā)動機100轉速的信號從轉速傳感器102輸入到發(fā)動機ECU1030。
連接HV_ECU 1010、MG_ECU 1020和發(fā)動機ECU 1030以使其可以互相發(fā)送和接收信號。例如，HV_ECU 1010基于輸入到各個ECU的信號和存儲在存儲器(未示出)中的程序和圖來計算發(fā)動機100、MG(1)200和MG(2)300所要求的輸出值。
MG_ECU 1020基于對MG(1)200和MG(2)300所要求的輸出值來控制逆變器(1)500和逆變器(2)600，從而控制MG(1)200和MG(2)300。發(fā)動機ECU 1030基于對發(fā)動機100所要求的輸出值來控制發(fā)動機100。
參考圖2，將進一步描述動力分配器400。動力分配器400由行星齒輪系統(tǒng)形成，其包括太陽輪402、小齒輪404、行星輪架406和齒圈408。
小齒輪404與太陽輪402以及齒圈408嚙合。行星輪架406可旋轉地支撐小齒輪404。太陽輪402耦合到MG(1)200的旋轉軸。行星輪架406耦合到發(fā)動機100的曲軸。齒圈408耦合到MG(2)300的旋轉軸并耦合到減速齒輪1100。
由于發(fā)動機100、MG(1)200和MG(2)300通過由行星齒輪系統(tǒng)形成的動力分配器400耦合，所以發(fā)動機100、MG(1)200和MG(2)300的轉速具有以下關系，即這些轉速在如圖3所示的列線圖中彼此直線相連。
參考圖4，將描述由ECU 1000執(zhí)行的程序的控制結構，ECU 1000用作根據(jù)本發(fā)明的控制器。
在步驟(此后稱作S)100中，ECU 1000基于從電壓計904傳輸?shù)男盘杹頊y得電容器900的電壓值(系統(tǒng)電壓值)。
在S102中，基于所測得的電容器900的電壓值，ECU 1000計算電容器充電電力值W(1)(可存儲在電容器900中的電力值)。電容器900的電壓越高，則計算得到的電容器充電電力值W(1)越低。
在S104中，ECU 1000判斷車輛是否處于制動情況下。如果制動踏板被壓下，則ECU 1000判斷車輛處于制動情況下。如果車輛處于制動情況下(S104中的“是”)，則過程進行到S106。否則(S104中的“否”)過程終止。
在S106中，ECU 1000計算再生電力值W(2)(在再生制動情況下可由MG(2)300產(chǎn)生的電力值)。基于使用例如車速、加速踏板位置、制動踏板上的按壓力作為參數(shù)的圖來計算再生電力值W(2)。
在S108中，ECU 1000判斷電容器充電電力值W(1)是否大于再生電力值W(2)。如果電容器充電電力值W(1)大于再生電力值W(2)(S108中的”是”)，則過程進行到S110。否則(S108中的”否”)過程進行到S118。
在S110中，ECU 1000計算需求發(fā)動機輸出值(發(fā)動機100的目標輸出值)。例如，需求發(fā)動機輸出值被計算為從電容器充電電力值W(1)減去再生電力值W(2)獲得的值。
在S112中，ECU 1000驅動發(fā)動機100使得實現(xiàn)所計算的需求發(fā)動機輸出值。如果此時發(fā)動機100停機，則將其啟動。在S114中，ECU 1000允許MG(1)200產(chǎn)生電力。
在S116中，ECU 1000允許利用由MG(1)200和MG(2)300產(chǎn)生的電力對電容器900充電。此時，通過將由ECU 1000命令給變壓器800的電壓值設定為比電容器900的電壓值大預定值，而將由MG(1)200和MG(2)300產(chǎn)生的電力存儲在電容器900中。此后過程終止。在S118中，ECU 1000允許用由MG(2)300產(chǎn)生的電力對蓄電池700和電容器900充電。此后過程終止。
將描述ECU 1000的操作，ECU 1000用作根據(jù)本實施例的控制器，所述操作基于上述結構和流程圖。
當車輛正在行駛時，基于從電壓計904傳輸?shù)男盘杹頊y得電容器900的電壓值(S100)?；谒鶞y得的電容器900的電壓值，計算電容器充電電力值W(1)(S102)。
當車輛處于制動情況下時(S104中的”是”)，車輛可能被隨后再加速。此時，電容器900在瞬時輸出特性上優(yōu)于蓄電池700。因而所期望的是在車輛的加速情況下電容器900優(yōu)先放電來驅動MG(2)300。因此，電容器900需要在車輛制動時被完全充電。
為了判斷在車輛制動時電容器900是否可以被完全充電，計算再生電力值W(2)(S106)，并判斷電容器充電電力值W(1)是否大于再生電力值W(2)(S108)。
如圖5所示，如果電容器充電電力值W(1)大于再生電力值W(2)(S108中的”是”)，則電容器900不能僅由再生電力而被完全充電。在此情況下，計算需求發(fā)動機輸出值(S110)，并驅動發(fā)動機以獲得所計算的需求發(fā)動機輸出值(S112)。利用從發(fā)動機100獲得的驅動力，MG(1)200產(chǎn)生電力(S114)，并用由MG(1)200和MG(2)300產(chǎn)生的電力對電容器900充電(S116)。
因此，可以存儲車輛制動后加速所需的足夠電力，并因而可以將足夠的電力從電容器900供應到MG(2)300來以響應迅速的方式使車輛加速。而且，通過僅在制動情況下使發(fā)動機100被驅動來對電容器900充電，可以防止發(fā)動機100的操作周期被不必要地延長，并防止燃油消耗的劣化。
相反，如果電容器充電電力值W(1)小于再生電力值W(2)(S108中的”否”)，則電容器900可以僅由再生電力值W(2)而被完全充電。在此情況下，全部再生電力不能僅存儲在電容器900中。因此，不驅動發(fā)動機100，且將由MG(2)300產(chǎn)生的電力存儲在蓄電池700和電容器900中。從而可以回收更多的再生能量。
如上所述，在再生制動情況下，如果電容器充電電力值W(1)大于再生電力值W(2)，則用作根據(jù)本發(fā)明控制器的ECU驅動發(fā)動機以允許MG(1)產(chǎn)生電力。利用由MG(1)和MG(2)產(chǎn)生的電力對電容器充電。從而可以在電容器中存儲制動后加速所需的足夠電力。
在本實施例中，如果電容器充電電力值W(1)大于再生電力值W(2)，則驅動發(fā)動機100以允許MG(1)200產(chǎn)生電力。但是可以在電容器充電電力值W1加上蓄電池充電電力(可被存儲在蓄電池中的電力)所得的值大于再生電力值W(2)時，驅動發(fā)動機100來允許MG(1)200產(chǎn)生電力。在此情況下，可以通過從電容器充電電力值W(1)加上蓄電池充電電力(可被存儲在蓄電池中的電力)得到的值減去再生電力值W(2)來計算需求發(fā)動機輸出值。
雖然已經(jīng)詳細描述并解釋了本發(fā)明，但是可以清楚理解的是，其僅作為解釋和示例而并非限制，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附權利要求的項來限制。
本非臨時申請基于2005年5月6日向日本專利局遞交的日本專利申請No.2005-135248，其整個內容通過引用而被包含于此。
權利要求
1.一種用于驅動系統(tǒng)的控制器，所述驅動系統(tǒng)包括發(fā)動機(100)、通過來自所述發(fā)動機(100)的驅動力而產(chǎn)生電力的第一旋轉電機(200)、在車輛再生制動時產(chǎn)生電力的第二旋轉電機(300)、和電力存儲機構(700、900)，所述驅動系統(tǒng)允許所述車輛通過所述第一旋轉電機(200)和所述第二旋轉電機(300)中至少之一的驅動力來行駛，向所述第一旋轉電機(200)和所述第二旋轉電機(300)兩者供應來自所述電力存儲機構(700、900)的電力，用于所述驅動系統(tǒng)的所述控制器包括第一計算部分(1000)，其計算可存儲在所述電力存儲機構(700、900)中的電力值；第二計算部分(1000)，其計算可由所述第二旋轉電機(300)產(chǎn)生的電力值；和控制部分(1000)，其控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電力存儲機構(700、900)中的電力值大于所述可由所述第二旋轉電機(300)產(chǎn)生的電力值時，驅動所述發(fā)動機(100)以允許所述第一旋轉電機(200)產(chǎn)生電力來存儲在所述電力存儲機構(700、900)中。
2.如權利要求1所述的用于驅動系統(tǒng)的控制器，其中所述電力存儲機構(700、900)包括電容器(900)，所述第一計算部分(1000)計算可存儲在所述電容器(900)中的電力值，且所述控制部分(1000)控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電容器(900)中的電力值大于所述可由所述第二旋轉電機(300)產(chǎn)生的電力值時，驅動所述發(fā)動機(100)以允許所述第一旋轉電機(200)產(chǎn)生電力來存儲在所述電容器(900)中。
3.如權利要求2所述的用于驅動系統(tǒng)的控制器，其中除了所述電容器(900)之外，所述電力存儲機構(700、900)還包括蓄電池(700)，且所述控制器還包括充電控制部分(1000)，所述充電控制部分(1000)控制所述驅動系統(tǒng)以使得當在所述車輛的再生制動的情況下，所述可存儲在所述電容器(900)中的電力值小于所述可由所述第二旋轉電機(300)產(chǎn)生的電力值時，將由所述第二旋轉電機(300)產(chǎn)生的電力存儲在所述電容器(900)和所述蓄電池(700)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于驅動系統(tǒng)的控制器。ECU執(zhí)行包括以下步驟的程序基于電容器的電壓值計算電容器充電電力值(W(1))，即可被存儲在電容器中的電力值(S102)；如果車輛處于制動情況下(S104中的“是”)，則計算再生電力值(W(2))，即在再生制動情況下可由MG(2)產(chǎn)生的電力值(S106)；如果電容器充電電力值(W(1))大于再生電力值(W(2))(S108中的“是”)，則驅動發(fā)動機(S112)，通過發(fā)動機的驅動力來由MG(1)產(chǎn)生電力(S114)，并用由MG(1)和MG(2)產(chǎn)生的電力對電容器充電(S116)。
文檔編號B60W20/00GK1857943SQ200610076479
公開日2006年11月8日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權日2005年5月6日
發(fā)明者石川哲浩, 吉田寬史 申請人:豐田自動車株式會社