DE102006032446B4

DE102006032446B4 - Fahrzeugleistungssteuervorrichtung

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Publication number: DE102006032446B4
Application number: DE102006032446.3A
Authority: DE
Inventors: Masaru Kobayashi; Hirotoshi Maekawa; Ryoji Nishimura; Yuji Kuramoto; Kiyoharu Anzai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2026-07-14
Also published as: JP2007118680A; FR2892348A1; FR2892348B1; US20070093359A1; JP3927584B2; DE102006032446A1; US7471003B2

Abstract

Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, umfassend: eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6), um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors (5) zu steuern; und einen Stromrichter (1), der mit einem Wechselstrommotor (2) und einer Gleichstromversorgung (3) verbunden ist, um mit dieser eine Stromversorgungsstrecke zu bilden, Stromwandlung durch eine Schaltoperation einer Schalteinheit durchführt, und Strom zwischen der Gleichstromversorgung (3) und dem Wechselstrommotor (2) hin und her führt, wobei die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung Leistungssteuerung eines Hybridfahrzeugs unter Verwendung der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors (5) und der Leistungsabgabe des Wechselstrommotors (2) als Leistungsquellen durchführt, und gekennzeichnet ferner zu umfassen: eine Hybridsteuereinheit (4), die eine Funktion hat, die Leistungsabgabe des Wechselstrommotors (2) durch Steuern der Schaltoperation des Stromrichters (1) zu steuern, und mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) zusammenarbeitet, um eine arithmetische Operation für die Leistungssteuerung des Hybridfahrzeugs durchzuführen; eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29), die in der Hybridsteuereinheit (4) vorgesehen ist, und eine Anomalie wegen einem Kurzschlussfehler der Stromversorgungsstrecke erfasst, und einen Grad von Dringlichkeit zum Vermeiden eines sekundären Fehlers in Stufen unterteilt und sie entsprechend der Größe eines Motorstroms, einer Struktur eines Bauteils, in dem die Anomalie auftritt, einem Anordnungsmerkmal oder einem Materialmerkmal setzt, wobei in der Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) Evaluierungspunkte tabellarisch aufgeführt sind, um eine Gewichtung von Wichtigkeit der Struktur, dem Anordnungsmerkmal und dem Materialmerkmal zu geben; und eine Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27), die in der Hybridsteuereinheit (4) vorgesehen ist, und, wenn die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) die Anomalie erfasst, eine Instruktion, die den Verbrennungsmotor (5) veranlasst, einen der Anomalie entsprechenden Betrieb durchzuführen, der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) erteilt, wobei die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27) eine Instruktion, die eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (5) begrenzt durch Ändern eines Leistungsabgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors (5) basierend auf einer Verbrennungsmotor-Leistungsabgabeobergrenzcharakteristik zu einer Zeit der Anomalie, die basierend auf einer Korrelation unter einer Drehzahl des Wechselstrommotors (2), ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, um Leistungssteuerung eines Hybridfahrzeugs durchzuführen, das einen Verbrennungsmotor und einen Wechselstrommotor als Quellen von Leistung verwendet, und insbesondere auf eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, die eine Anomalie wegen einem Kurzschlussfehler eines Komponententeils eines elektrischen Leistungswandlers zum Wandeln von Gleichstromleistung in Wechselstromleistung und ihre Zufuhr zu einem Wechselstrommotor erfasst, und Leistungssteuerung in Übereinstimmung mit der Anomalie durchführt.
Beschreibung des Standes der Technik
Konventionell wird eine Leistungssteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet, das einen Verbrennungsmotor, seine Steuervorrichtung, einen Wechselstrommotor, einen elektrischen Leistungswandler, um dem Wechselstrommotor und seiner Steuervorrichtung Wechselstromleistung zuzuführen, enthält, und sowohl die Ausgabe des Verbrennungsmotors als auch die Ausgabe des Wechselstrommotors kombiniert, um sie als die Quellen der Leistung des Fahrzeugs zu verwenden. Der elektrische Leistungswandler ist eine Vorrichtung, um Gleichstromleistung und Wechselstromleistung gegenseitig zu wandeln, und zu der Zeit, wenn der Wechselstrommotor angesteuert wird, wird die Gleichstromleistung, die von der Gleichstromleistungsversorgung zugeführt wird, in die Wechselstromleistung gewandelt und wird dem Wechselstrommotor zugeführt, und der Wechselstrommotor wird angesteuert. Außerdem wird zu der Zeit einer Bremsung des Wechselstrommotors die Wechselstromleistung, die durch den Wechselstrommotor generiert wird, in die Gleichstromleistung gewandelt und wird der Gleichstromleistungsversorgung zugeführt, und der Wechselstrommotor wird veranlasst, eine regenerative Operation durchzuführen.
Der elektrische Leistungswandler bezieht als eine Schalteinheit ein Halbleiterleistungselement (hierin nachstehend als ein Leistungselement bezeichnet) ein, das einen Transistor enthält, wie etwa z. B. einen IGBT (Isolierschicht-Bipolartransistor, Insulated Gate Bipolar Transistor) und eine Diode, und ist aufgebaut, elektrische Leistungswandlung durch die leitende (EIN) und nicht-leitende (AUS) Operation des Leistungselementes durchzuführen, die durch Schaltsignale bewirkt wird, die von der Steuervorrichtung ausgegeben werden.
Übrigens ist es selbstverständlich, dass das Leistungselement als die Schalteinheit aus einem Halbleiterelement außer dem IGBT hergestellt werden kann.
Die Steuerung der Ausgabe des Wechselstrommotors, der in dem Hybridfahrzeug verwendet wird, wird allgemein durch Steuern seiner Ausgangsdrehmomentgröße durchgeführt. Die Ausgangsdrehmomentgröße ändert sich in Korrelation mit dem Betrag vom Strom, der zu dem Wechselstrommotor fließt, und während der Betrag vom Strom groß wird, erhöht sich der Betrag vom Ausgangsdrehmoment. Daraus wird die Ausgangssteuerung des Wechselstrommotors durch Steuern des Betrags des fließenden Stroms durchgeführt. Da der Strom, der durch den Wechselstrommotor fließt, auch zu dem Leistungselement fließt, wird in dem Fall, wo der Betrag vom Strom groß ist, d. h. in dem Fall, wo der Betrag vom Ausgangsdrehmoment groß ist, auch der Betrag von Wärmeerzeugung durch die Widerstandskomponente des Leistungselementes groß, und der Grad vom Temperaturanstieg des Leistungselementes wird groß.
Als die Charakteristik des Leistungselementes gibt es übrigens einen Fall, wo die an das Gate angelegte Spannung durch ein Schaltsignal, das zu dem Gate-Abschnitt gegeben wird, einen geeigneten Standard nicht erreicht, und das Schaltelement die Leitungsoperation in einer ungesättigten Region durchführt. Da die Widerstandskomponente des Leistungselementes groß wird, wird in diesem Fall der Betrag von Wärmeerzeugung selbst für den gleichen Betrag vom Strom groß, und die Temperatur des Leistungselementes steigt an.
In dem Fall, wo der IGBT als das Leistungselement verwendet wird, wird, wenn die Temperatur des IGBT ansteigt, der Betrag vom Strom, der zu der Zeit der nicht-leitenden Operation unterbrochen werden kann, gering, und er wird durch das Auftreten von Sperren beschädigt. Somit wird für den Zweck eines Schutzes des Leistungselementes häufig eine Schutzoperation verwendet, in der in dem Fall, wo ein großer Strom fließt, der nicht kleiner als ein spezifizierte Wert ist (EIN; Überstrom), oder in dem Fall, wo die Temperatur bis zu einem spezifizierten Wert oder höher ansteigt (OT; Übertemperatur), oder in dem Fall, wo die an das Gate angelegte Spannung zu der Zeit der Leitungs-(EIN)Operation ein spezifizierter Wert oder kleiner wird (UV; Unterspannung), sogar in dem Fall, wo eine Leitungs-(EIN)Operationsinstruktion von außerhalb gegeben wird, diese Instruktion annulliert, um das Schaltsignal zwangsweise zu unterbrechen und das Leistungselement nicht-leitend (AUS) zu machen.
Die Schutzoperation durch die Unterbrechung des Schaltsignals wird über eine spezifizierte Periode von ungefähr 10 [ms] kontinuierlich durchgeführt, und nachdem die spezifizierte Periode beendet ist, wird die Unterbrechung des Schaltsignals gestoppt und die Schutzoperation wird freigegeben. Übrigens wird der Zustand, dass die Schutzoperation durchgeführt wird, einer Steuerarithmetikeinheit als einer Erzeugungsquelle des Schaltsignals durch ein Schutzoperations-Identifikationssignal (FO; Störungsausgabe) gemeldet. Die Steuerarithmetikeinheit beurteilt, ob die Motoroperation fortgesetzt oder gestoppt werden sollte gemäß der Erkennung des Schutzoperations-Identifikationssignals FO oder der Erkennung vom intermittierenden Auftreten des kontinuierlichen Schutzidentifikationssignals FO in der kurzen Zeit, und in dem Fall, wo eine Beurteilung durchgeführt wird, dass die Operation gestoppt werden sollte, wird das Schaltsignal gestoppt, und es wird eine Operation durchgeführt, um den nicht-leitenden Zustand beizubehalten.
D. h. die konventionelle Leistungssteuervorrichtung für das Hybridfahrzeug wie oben angegeben stoppt die Operation des Wechselstrommotors durch Stoppen des Schaltens des Leistungselementes des elektrische Leistungswandlers, und gibt den anomalen Zustand frei und vermeidet den gefährlichen Zustand des Fahrzeugs.
In dem Fall jedoch, wo das Leistungselement Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist, selbst wenn die Unterbrechung des Schaltsignals, d. h. die Schutzoperation durch die Gate-Unterbrechung, oder die Beibehaltung des nicht-leitenden (AUS) Zustands durch den Stopp des Schaltsignals von der Steuerarithmetikeinheit durchgeführt wird, setzt ein großer Strom fort, gemäß dem Rotationszustand des Wechselstrommotors zu fließen, und die anomale Operation des Wechselstrommotors kann nicht gestoppt werden. Dies geschieht, da der Ausgleich von Spannungen in jeweiligen Phasen, die an die Leitungen des Wechselstrommotors angelegt werden, verloren ist, da die Anschlussspannung des Wechselstrommotors gleich dem Potenzial des elektrischen Leistungswandlers auf der Gleichstromseite durch den Kurzschlussfehler des Leistungselementes wird.
Außerdem wird in einem Wechselstrommotor vom Permanentmagnettyp, in dem ein Permanentmagnet als ein Dreheinrichtungsmagnetpol verwendet wird, um einen magnetischen Fluss zu generieren, selbst wenn das Schalten des Leistungselementes gestoppt ist, eine induzierte Spannung proportional der Rotationsgeschwindigkeit des Dreheinrichtungsmagnetpols in einer Ankerwicklung generiert und er arbeitet als ein Generator. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors hoch gehalten wird, setzt somit ein großer Strom fort, zu einem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu fließen.
Der Wechselstrommotor vom Permanentmagnettyp, der häufig für das Hybridfahrzeug verwendet wird, ist so gestaltet, dass zusätzlich zu der Anforderung für Miniaturisierung und Reduzierung im Gewicht der Betrag vom magnetischen Fluss des Permanentmagneten mit Bezug auf ein Volumen relativ groß wird, und deshalb gibt es eine Tendenz, dass das Verhältnis der induzierten Spannung zu der Rotationsgeschwindigkeit hoch wird. Somit wird in dem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit ansteigt und die obere Grenze überschreitet, in der der elektrische Leistungswandler die Ausgabe steuern kann, die sogenannte Flussschwächungssteuerung durchgeführt, in der die Phase einer angelegten Spannung mit Bezug auf den Rotationswinkel der Dreheinrichtung abgestimmt wird, und die Erhöhung einer Motoranschlussspannung wird unterdrückt.
In dem Fall, wo der nicht-leitende (AUS) Zustand des Leistungselementes für einen Schutz gegenüber dem Auftreten einer beliebigen Anomalie gehalten wird, wird hier die Flussschwächungssteuerung des Wechselstrommotors nicht durchgeführt, und deshalb wird eine hohe Spannung, die die Bemessung überschreitet, an den elektrischen Leistungswandler und den Wechselstrommotor angelegt, und in dem Fall, wo das Leistungselement Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist, setzt ferner ein großer Strom, der die Bemessung überschreitet, fort, zu den elektrischen Leistungswandler und dem Wechselstrommotor zu fließen. Somit fließt ein großer Strom, der den Spannungswiderstand und Wärmewiderstand von Komponententeilen, die den elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang bilden, wie etwa das Leistungselement, ein Verbindungsanschluss zwischen dem elektrischen Leistungswandler und dem Wechselstrommotor, und die Ankerwicklung des Wechselstrommotors, und es gibt eine Gefahr des Auftretens einer Möglichkeit, dass ein sekundärer Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder ein dielektrischer Zusammenbruch, auftritt. Das Auftreten des Rauchens, Ausbrennens oder dielektrischen Zusammenbruchs ist ein wichtiges Problem in Bezug auf die Sicherheit des Fahrzeugs, und es ist notwendig zu verhindern, dass diese auftreten.
Um ein derartiges Problem zu bewältigen, wird dann konventionell vorgeschlagen, dass ein schmelzbarer Teil, der als eine Sicherung funktioniert, als ein Elektrodenelement bereitgestellt wird, um einen Halbleiterabschnitt eines Leistungselementes und einen externen Stromdurchgang zu verbinden, und wenn ein Strom eines spezifizierten Wertes oder höher fließt, wird der schmelzbare Teil durchgebrannt, um die Schaltung zu trennen (siehe z. B. Patentliteraturstelle 1 ( JP-A-2005-175439 , Seiten 2 bis 12, 1 bis 14)).
Übrigens wird in diesem Stand der Technik beispielhaft dargestellt, dass der schmelzbare Teil aus einem Bondingdraht mit einer Struktur aufgebaut ist, die sich von dem Elektrodenelement unterscheidet.
Die DE 100 41 788 A1 zeigt eine Steuerungs/Regelungsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, die in der Lage ist, an den Elektromotor 2 angeschlossene Komponenten vor der von dem als Generator betriebenen Elektromotor beim Fahrbetrieb erzeugten Spannung zu schützen. Wenn die (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 5 eine Fehlfunktion des Motorsystems, wie der Stromsensoren 13, 15, 17, der Spannungssensoren 14 und 16 und des Elektromotors 2 (Unterbrechung der Windung/Spulen), erkennt, stoppt die (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 5 die Motor-Steuerung/Regelung, indem die Haupt-Schaltvorrichtung 11 AUS- geschaltet/unterbrochen wird, und die Verbindung zwischen der Inverter-Motor-Antriebseinheit 7 und der Batterie 3 elektrisch getrennt wird. Gleichzeitig gibt die (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 5 ein Signal an die Maschinen-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 4 weiter, welches die Fehlfunktion des Motorsystems anzeigt. Wenn die Fehlfunktion von der (Elektro-)Motor-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 5 erkannt wurde, und wenn die Haupt-Schaltvorrichtung 11 unterbrochen ist, steuert/regelt die Maschinen-Steuerungs/Regelungsvorrichtung 4 die Maschine 1 dergestalt, daß die Drehzahl der Maschine 1 unterhalb 5000 U/min gehalten wird.
Die US 5 697 466 A zeigt eine temperaturabhängige Motorsteuerung.
Selbst in der konventionellen Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, die das Leistungselement verwendet, das in Patentliteraturstelle 1 offenbart wird, gibt es jedoch die folgenden Probleme:

(1) Da das Prinzip, dass der schmelzbare Teil des Leistungselementes durchbrennt, auf Schmelzen durch Wärmeerzeugung von der Widerstandskomponente des schmelzbaren Teils basiert, ist im Vergleich zu einem Leistungselement ohne schmelzbaren Teil der Widerstandswert des schmelzbaren Teils hoch, und deshalb tritt stets ein unnötiger Verlust auf, und der Ausgleich zu Kühlungsleistungsverhalten und Charakteristika in Bezug auf Effizienz wird verschlechtert.
(2) Der schmelzbare Teil wird in Reihe zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang eingefügt, und in dem Fall, wo der schmelzbare Teil fehlerhaft durchbrennt, arbeitet die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nicht normal, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wird abgesenkt.
(3) Wenn der Schmelzstromwert eingestellt ist gering zu sein, sodass der schmelzbare Teil sicher in der Zeit des Kurzschlussfehlers des Leistungselementes durchbrennt, kann der Schmelzstromeinstellwert kleiner als der zulässige Strom des Halbleiterabschnitts des Leistungselementes sein, und deshalb wird die Nennstromkapazität in dem gesamten Leistungselement abgesenkt. Wenn der Schmelzstromwert des schmelzbaren Teils hoch eingestellt ist, wird es andererseits, selbst wenn das Leistungselement bereits Gegenstand des Kurzschlussfehlers ist und ein anomaler Strom fließt, unmöglich, das Teil sicher durchzubrennen.
(4) In dem Fall, wo der schmelzbare Teil des Leistungselementes aus dem Bondingdraht aufgebaut ist, und das Leistungselement mit einem Spritzgussharz für Isolation gegossen ist, tritt ein schlechter Kontakt in dem Bondingteil auf, oder einem Kontaktabschnitt zwischen der Trennstelle des Bondingdrahtkörpers und einem anderen Abschnitt, und es gibt eine Möglichkeit, dass die Leitung von Strom intermittierend wird. In einem derartigen Fall tritt ein Lichtbogen durch eine hohe Spannung in der Stelle mit schlechtem Kontakt auf, und es gibt eine Möglichkeit, dass das Gusselement raucht oder Feuer fängt.

Das obige Problem (4) in der Kombination des Bondingdrahtes und des isolierenden Spritzgussharzes ist auch das beunruhigende Problem in der Struktur des Halbleiterelementkörpers. Konventionell wird ein Leistungselement bereitgestellt, in dem eine Elektrode eines Halbleiterelementes und eine Metallplatte, die um das Halbleiterelement herum positioniert ist und um einen Stromflussdurchgang zu bilden, miteinander durch viele Bondingdrähte elektrisch verbunden sind, und diese sind mit Harz ganzheitlich gegossen, um isoliert sein, und sind fixiert. Obwohl das Leistungselement, das auf diese Weise aufgebaut ist, zu der Verbesserung vom Leistungsverhalten in Bezug auf Vibrationswiderstand, Temperaturänderungs-Widerstandscharakteristik, Wärmestrahlungscharakteristik und dergleichen effektiv beiträgt, kann das im obigen (4) angeführte Problem auftreten. Wenn der Kurzschlussfehler auftritt, wird übrigens der Widerstandswert in der Störungsstelle abgesenkt, es fließt nicht ein gleichförmiger Strom zu den jeweiligen Bondingdrähten, und der Strom konzentriert sich in dem Draht um die Störungsstelle herum und fließt ungleichmäßig. Wie oben angegeben wird, wenn der Strom in der Stelle des Kurzschlussfehlers konzentriert ist und fließt, die Möglichkeit des Rauchens und Zündens hoch.
Wegen der Einschränkung einer Prozesszeit und eines Prozessbereichs eines Bondingteils in dem Fall, wo ein Bondingdraht mit einem Halbleiter durch Bonden verbunden ist, wird, um Miniaturisierung und Reduzierung von Kosten eines Leistungselementes zu realisieren, ein Direktleitungsbonding-(DLB, direct lead bonding)System vorgeschlagen, in dem an Stelle eines Drahtes eine Metallplatte mit einem Halbleiter verbunden ist, um elektrische Verbindung zu erreichen. In diesem Direktleitungsbondingsystem tritt die Ungleichmäßigkeit des Stroms wie in dem Drahtbondingsystem kaum auf, und ein Lichtbogen wegen schlechtem Kontakt eines Verbindungsteils tritt auch nicht auf, und deshalb wird die Möglichkeit des Rauchens und Zündens unterdrückt, um gering zu sein. Selbst in dem Leistungselement des Direktleitungsbondingsystems gibt es jedoch ein ungelöstes Problem, dass wenn die Motorrotationsgeschwindigkeit zur Zeit eines Kurzschlussfehlers hoch gehalten wird, ein großer Strom kontinuierlich zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde unternommen, um die Probleme der konventionellen Vorrichtung wie oben beschrieben zu lösen, und hat ein Ziel, eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung bereitzustellen, in der es in einem Fall, wo ein Kurzschlussfehler in einem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang, einschließlich einer Gleichstromleistungsversorgung, eines elektrischen Leistungswandlers und eines Wechselstrommotors, auftritt, möglich ist zu verhindern, dass ein großer Strom, der die Bemessung überschreitet, fortsetzt zu fließen, und den Spannungswiderstand, Stromwiderstand oder Wärmewiderstand von Komponententeilen des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs, wie etwa ein Leistungselement, ein Verbindungsanschluss zwischen dem elektrischen Leistungswandler und dem Wechselstrommotor und eine Motorwicklung, überschreitet, und ein sekundärer Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, auftritt.
Übrigens besteht ein anderes Ziel der Erfindung darin, eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung vorzusehen, die das Auftreten eines sekundären Fehlers, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, ohne Verursachen eines Problems, wie etwa eine Erhöhung von Verlust, Absenkung von Zuverlässigkeit oder Verschlechterung des Ausgleichs zu dem Kühlungsleistungsverhalten, wegen der Einbeziehung eines schmelzbaren Abschnitts in ein Leistungselement wie in der konventionellen Vorrichtung verhindern kann.
Ferner besteht ein anderes Ziel der Erfindung darin, eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung vorzusehen, die das Auftreten eines sekundären Fehlers, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, verhindern kann, bei geringen Kosten nur durch Ändern von Softwareelementen ohne Änderung von Hardwareelementen, die eine konventionelle Hybridfahrzeug-Leistungssteuervorrichtung bilden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, um Leistungssteuerung eines Hybridfahrzeugs unter Verwendung einer Ausgabe eines Verbrennungsmotors und einer Ausgabe eines Wechselstrommotors als Quellen von Leistung durchzuführen, und enthält eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit, um die Ausgabe des Verbrennungsmotors zu steuern, einen elektrischen Leistungswandler, der mit dem Wechselstrommotor und einer Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist, um gemeinsam damit einen elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu bilden, Leistungswandlung durch eine Schaltoperation einer Schalteinheit durchführt und elektrische Leistung von einer der Gleichstromleistungsversorgung und dem Wechselstrommotor zu dem anderen zuführt, eine Hybridsteuereinheit, die eine Funktion hat, die Ausgabe des Wechselstrommotors durch Steuern der Schaltoperation des elektrischen Leistungswandlers zu steuern und mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit kooperiert, um eine arithmetische Operation für die Leistungssteuerung des Hybridfahrzeugs durchzuführen, eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit, die in der Hybridsteuereinheit vorgesehen ist und eine Anomalie wegen einem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs erfasst, und eine Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit, die in der Hybridsteuereinheit vorgesehen ist und, wenn die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit die Anomalie erfasst, eine Instruktion, die den Verbrennungsmotor veranlasst, eine Operation entsprechend der Anomalie durchzuführen, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit gibt.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit aufgebaut, die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Information in Bezug auf Schalten des elektrischen Leistungswandlers und Information in Bezug auf einen Strom, der zu dem Wechselstrommotor fließt, zu erfassen.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit aufgebaut, die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Information in Bezug auf den Betrag einer Instruktion einer Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors und Information in Bezug auf einen Strom, der zu der Gleichstromleistungsversorgung fließt, zu erfassen.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält ferner einen Temperaturdetektor, um eine Temperatur von mindestens einem von der Schalteinheit des elektrischen Leistungswandlers und dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu messen, und die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit erfasst die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Information in Bezug auf den Betrag einer Instruktion einer Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors, Information in Bezug auf Schalten des elektrischen Leistungswandlers und Information in Bezug auf die Temperatur, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, eine Operationsinstruktion, die an einen Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehlers angepasst ist, der basierend auf mindestens einer von Information in Bezug auf eine Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und Information in Bezug auf einen Strom, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, erhalten wird, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Information in Bezug auf den Strom Information in Bezug auf mindestens einen von einem Leitungsmodus des Stroms und einem Stromwert.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, eine Operationsinstruktion, die an einen Fahrzeugbetriebszustand des Hybridfahrzeugs angepasst ist, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, eine Instruktion, die eine Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors begrenzt durch Ändern eines Ausgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors basierend auf einer Verbrennungsmotor-Ausgabeobergrenzcharakteristik in einer Zeit der Anomalie, die kalkuliert wird basierend auf einer Korrelation unter einer Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors, Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs, eines Stroms, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, und einer Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben.
Übrigens ist in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, eine Instruktion, die eine Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors begrenzt durch Ändern eines Ausgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors, um Reisefortsetzung oder Reisestopp des Fahrzeugs durchzuführen in Übereinstimmung mit einem Grad der Anomalie, der basierend auf Fahrzeugoperationsinformation erhalten wird, die mindestens eines von einem Beschleunigungs-/Abbremsungsbetrag des Hybridfahrzeugs, einer Beschleunigungs-/Abbremsungshäufigkeit, eines Lenkungsbetrags, einer Lenkungshäufigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit und Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und/oder eines Stroms, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, enthält, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung enthält einen elektrischen Leistungswandler, der mit dem Wechselstrommotor und der Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist, um gemeinsam damit den elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu bilden, die Leistungswandlung durch die Schaltoperation der Schalteinheit durchführt und die elektrische Leistung von einem von der Gleichstromleistungsversorgung und dem Wechselstrommotor zu dem anderen zuführt, die Hybridsteuereinheit, die die Funktion hat, die Ausgabe des Wechselstrommotors durch Steuern der Schaltoperation des elektrischen Leistungswandlers zu steuern und mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zusammenarbeitet, um die arithmetische Operationen für die Leistungssteuerung des Hybridfahrzeugs durchzuführen, die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit, die in der Hybridsteuereinheit vorgesehen ist und die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs erfasst, und die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit, die in der Hybridsteuereinheit vorgesehen ist, und, wenn die Kurzschluss-Anomalieerfassungseinheit die Anomalie erfasst, die Instruktion, die den Verbrennungsmotor veranlasst, die Operation entsprechend der Anomalie durchzuführen, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit gibt, und es deshalb, selbst wenn die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs auftritt, möglich ist zu verhindern, dass ein großer Strom, der die Bemessung überschreitet, fortsetzt zu fließen und den Spannungswiderstand, Stromwiderstand oder Wärmewiderstand eines Komponententeils überschreitet, wie etwa der Schalteinheit, eines Verbindungsanschlusses zwischen dem elektrischen Leistungswandler und dem Wechselstrommotor, und einer Motorwicklung, und ein sekundärer Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, auftritt.
Gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung ist die Kurzschluss-Anomalieerfassungseinheit ferner aufgebaut, die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf der Information in Bezug auf das Schalten des elektrischen Leistungswandlers und der Information in Bezug auf den Strom, der zu dem Wechselstrommotor fließt, zu erfassen, und deshalb kann die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf der Information in Bezug auf den Motorstrom, die auch für die Steuerung des Wechselstrommotors verwendet werden kann, erfasst werden, und das Auftreten des sekundären Fehlers kann verhindert werden ohne Hinzufügung spezieller Hardwareelemente, bei geringen Kosten und mit hoher Zuverlässigkeit.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Kurzschluss-Anomalieerfassungseinheit aufgebaut, die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf der Information in Bezug auf den Betrag der Instruktion der Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors und der Information in Bezug auf den Strom, der zu der Gleichstromleistungsversorgung fließt, zu erfassen, und deshalb kann die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf der Information des Leistungsversorgungsstroms, die auch für die Kalkulation der elektrischen Leistung des Wechselstrommotors oder der Gleichstromleistungsversorgung verwendet werden kann, erfasst werden, und das Auftreten des sekundären Fehlers kann ohne Hinzufügung spezieller Hardwareelemente, bei geringen Kosten und mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden.
Übrigens enthält die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung ferner den Temperaturdetektor, um die Temperatur von mindestens einem von der Schalteinheit des elektrischen Leistungswandlers und dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu messen, und die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit erfasst die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf der Information in Bezug auf den Betrag der Instruktion der Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors, der Information in Bezug auf das Schalten des elektrischen Leistungswandlers und der Information in Bezug auf die Temperatur, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird, und deshalb kann die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler erfasst werden basierend auf der Temperaturinformation, die für die Ausgabebegrenzung für Überhitzungsschutz der Schalteinheit und Korrektur der elektrischen Charakteristik der Schalteinheit in der Steuerarithmetikoperation des Wechselstrommotors verwendet werden kann, und/oder der Temperaturinformation, die für die Korrektur der elektrischen Schaltungscharakteristik des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und die Störungserfassung einer Kühlungsvorrichtung des elektrischen Leistungswandlers verwendet werden kann, und das Auftreten des sekundären Fehlers kann ohne Hinzufügung spezieller Hardwareelemente, bei geringen Kosten und mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, die Operationsinstruktion, die an den Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler angepasst ist, der basierend auf mindestens einer der Information in Bezug auf die Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und der Information in Bezug auf den Strom, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, erhalten wird, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben, und deshalb wird der Grad einer Dringlichkeit zum Vermeiden des sekundären Fehlers in Stufen gemäß dem Grad der Anomalie unterteilt, die Instruktion zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit kann entsprechend zu jeder der Stufen gesetzt werden, und das Verarbeitungsverfahren zum Verhindern des Auftretens des sekundären Fehlers kann auf den Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler fein bezogen werden und kann betrieben werden.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Information in Bezug auf den Strom zum Erhalten des Grades der Anomalie die Information in Bezug auf mindestens einen von dem Leitungsmodus des Stroms und dem Stromwert, und deshalb kann der Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler sicher beurteilt werden, und das Verarbeitungsverfahren zum Verhindern des Auftretens des sekundären Fehlers kann sicherer und feiner in Bezug auf den Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler sein und kann betrieben werden.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, die Operationsinstruktion, die an den Fahrzeugbetriebszustand des Hybridfahrzeugs angepasst ist, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben, und deshalb kann das Auftreten des sekundären Fehlers vermieden werden, während die Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors angesichts der Koordination mit der Operation des anderen Steuermechanismus in Bezug, auf Fahrzeugreise so durchgeführt wird, um die Sicherheit des Fahrens nicht zu beschädigen.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, die Instruktion, die die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors begrenzt durch Ändern des Ausgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors basierend auf der Verbrennungsmotor-Ausgabeobergrenzcharakteristik zu der Zeit der Anomalie, die kalkuliert wird basierend auf der Korrelation unter der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors, der Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs, des Stroms, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, und der Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben, und deshalb wird, selbst wenn der Kurzschlussfehler auftritt, die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors begrenzt, und es ist möglich, das Auftreten des sekundären Fehlers wegen der Anwendung einer hohen Spannung, die die Bemessung überschreitet, oder Leitung eines großen Stroms zu vermeiden.
Übrigens ist gemäß der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung der Erfindung die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit aufgebaut, die Instruktion, die die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors begrenzt durch Ändern des Ausgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors, um die Reisefortsetzung oder den Reisestopp des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Fahrzeugbetriebsinformation durchzuführen, enthaltend mindestens eines von einem Beschleunigungs-/Abbremsungsbetrag des Hybridfahrzeugs, einer Beschleunigungs-/Abbremsungshäufigkeit, einem Lenkungsbetrag, einer Lenkungshäufigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und einem Grad der Anomalie, der erhalten wird basierend auf einer Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und/oder einem Strom, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit zu geben, und deshalb wird, wenn die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler erfasst wird, der Grad von Dringlichkeit zum Vermeiden des sekundären Fehlers entsprechend dem Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler, der aus der Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs oder dem Betrag des Stroms geschätzt wird, bestimmt, die Verarbeitung der Verbrennungsmotor-Leistungssteuerung, um die Reisefortsetzung oder den Reisestopp des Fahrzeugs durchzuführen, wird ausgewählt, der zeitweilige Übergang der Verarbeitung der Verbrennungsmotor-Leistungssteuerung oder der Startpunkt der Verarbeitung können aus dem Fahrzeugbetriebszustand, wie etwa dem Beschleunigungs-/Abbremsungsbetrag des Fahrzeugs, der Beschleunigungs-/Abbremsungshäufigkeit, dem Lenkungsbetrag, der Lenkungshäufigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, abgestimmt werden, und die Steuerung mit sehr hoher Zuverlässigkeit kann durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Strukturbild des Hybridfahrzeugs, das eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung enthält;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf Leistungssteuerung eines Motors in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
3 ist eine beispielhafte Ansicht zum Erläutern der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Motorrotationsgeschwindigkeit und einer induzierten Spannung in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
5A und 5B sind erläuternde Ansichten, die Schaltungszustände eines Inverters und eines Motors zur Zeit des Auftretens eines Kurzschlussfehlers in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigen;
6A bis 6D sind Wellenformansichten von Motorströmen zum Erläutern des Vorhandenseins/Fehlens eines Kurzschlussfehlers in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
7 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf die Leistungssteuerung des Motors in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
8 ist eine Wellenformansicht zum Erläutern eines Erfassungsverfahrens einer Kurzschlussanomalie in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
9A und 9B sind erläuternde Ansichten zum Erläutern einer Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors und der Rotationsgeschwindigkeit eines Motors in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
10 ist eine erläuternde Ansicht in Bezug auf eine Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
11 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf Leistungssteuerung eines Motors in einer Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
12A bis 12D sind Wellenformansichten von Leistungsversorgungsströmen zum Erläutern des Vorhandenseins/Fehlerns eines Kurzschlussfehlers in der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung; und
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf Leistungssteuerung eines Motors in einer Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
1 ist ein Strukturbild eines Hybridfahrzeugs, das eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung enthält. In 1 enthält ein elektrischer Leistungswandler 1 eine Schalteinheit, wie später beschrieben wird, wandelt Gleichstromleistung, die von einer Gleichstromleistungsversorgung 3 zugeführt wird, in Wechselstromleistung durch eine Schaltoperation der Schalteinheit, und führt die gewandelte Wechselstromleistung einem Wechselstrommotor 2 zu. Der Wechselstrommotor 2 arbeitet als ein Motor, indem ihm Wechselstromleistung von dem elektrischen Leistungswandler 1 zugeführt wird, und seine Ausgabe wird als Leistung verwendet, um das Fahrzeug anzusteuern.
Andererseits hat der elektrische Leistungswandler 1 auch eine Funktion, Wechselstromleistung, die in einer Ankerwicklung des Wechselstrommotors generiert wird, in Gleichstromleistung durch die Schaltoperation der Schalteinheit zu wandeln, und die gewandelte Gleichstromleistung der Gleichstromleistungsversorgung 3 zuzuführen. In diesem Fall funktioniert der Wechselstrommotor 2 als ein Generator, und das Fahrzeug wird durch den Wechselstrommotor 2 in einen regenerativen Bremszustand gebracht.
Die Gleichstromleistungsversorgung 3, der elektrische Leistungswandler 1 und der Wechselstrommotor 2 bilden einen elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang, um elektrische Leistung von der Gleichstromleistungsversorgung 3 durch den elektrischen Leistungswandler 1 zu dem Wechselstrommotor 2 zuzuführen, oder elektrische Leistung von dem Wechselstrommotor 2 durch den elektrischen Leistungswandler 1 zu der Gleichstromleistungsversorgung 3 zuzuführen.
Eine Hybridsteuereinheit 4 kalkuliert den Zielbetrag der Leistung eines Verbrennungsmotors 5 und den des Wechselstrommotors 2, sodass das Hybridfahrzeug in Bezug auf Kraftstoffverbrauch, Abgas, Fahrqualität und dergleichen angemessen arbeitet, und gibt eine Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors 5 zu einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6. Übrigens kalkuliert die Hybridsteuereinheit 4 eine Operationsinstruktion zu dem Wechselstrommotor 2, führt eine Steuerarithmetikoperation basierend auf dieser Kalkulation durch und gibt ein Schaltsignal zu der Schalteinheit des elektrischen Leistungswandlers 1 aus.
Als die Gleichstromleistungsversorgung 3, um elektrische Leistung dem Wechselstrommotor 2 durch den elektrischen Leistungswandler 1 zuzuführen, wird eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine Kombination einer Kraftstoffzelle und einer Sekundärbatterie oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet, und ferner wird eine Kombination der Gleichstromleistungsversorgung 3 und eines Aufwärts-Abwärtsstufen-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers verwendet, um ihre Ausgangsspannung in eine andere Spannung zu wandeln.
Sowohl die Leistung als die Ausgabe des Wechselstrommotors 2 als auch die Leistung als die Ausgabe des Verbrennungsmotors 5 werden zu einem Getriebe (Kraftübertragung) 7 übertragen, und die Gesamtleistung, die durch Addieren der Leistung des Wechselstrommotors 2 und der Leistung des Verbrennungsmotors 5 erhalten wird, wird zu einem Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 8 ausgegeben. Die Gesamtleistung, die durch das Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 8 verlangsamt wird, wird zu einem Treibrad 11 des Fahrzeugs durch ein Differenzialgetriebe 9 und eine Antriebswelle 10 übertragen, und das Fahrzeug führt eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbewegung durch die Rotation des Treibrades 11 durch.
Der Verbrennungsmotor 5 arbeitet in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Steuerarithmetikoperation der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6. Das Getriebe 7 und der Wechselstrommotor 2 arbeiten in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Steuerarithmetikoperation der Hybridsteuereinheit 4.
Als Nächstes wird, als die Basis von Ausführungsform 1 der Erfindung, eine Beschreibung einer Basisoperation in Bezug auf die Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors und einen Zustand zu der Zeit des Auftretens eines Kurzschlussfehlers in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang gegeben.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf die Ausgabesteuerung eines Wechselstrommotors 2 in einer Leistungssteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug zeigt, und einen Fall zeigt, wo Wechselstromleistung dreiphasige elektrische Leistung ist. Übrigens bezeichnet das gleiche Bezugszeichen wie das von 1 den gleichen Abschnitt.
In 2 enthält ein elektrischer Leistungswandler 1 einen dreiphasigen Inverter 15, einen Glättungskondensator 16, einen U-Phasen-Motorstromdetektor 17a, einen V-Phasen-Motorstromdetektor 17b und einen W-Phasen-Motorstromdetektor 17c. Eine U-Phasenwicklung, eine V-Phasenwicklung und eine W-Phasenwicklung, die in dem Stator des Wechselstrommotors 2 vorgesehen sind, sind jeweils mit Ausgangsanschlüssen U, V und W des elektrischen Leistungswandlers 1 verbunden. Ein Rotationswinkeldetektor 12, um einen Rotationswinkel der Dreheinrichtung zu erfassen, ist in dem Wechselstrommotor 2 vorgesehen.
Der dreiphasige Inverter 15 enthält Leistungselemente UH, UL, VH, VL, WH und WL, von denen jedes einen Transistor 18a, 18b, 18c, 18d, 18e oder 18f und eine Freilaufdiode 19a, 19b, 19c, 19d, 19e oder 19f enthält, die anti-parallel damit verbunden ist. Jedes der Leistungselemente UH, UL, VH, VL, WH und WL bildet die Schalteinheit des elektrischen Leistungswandlers 1.
Übrigens sind drei Arme vorgesehen, wobei jeder die zwei Leistungselemente enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, und ein Verbindungspunkt der zwei Leistungselemente in jedem der Arme ist mit einer der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung des Wechselstrommotors 2 verbunden. Beide Enden von jedem der Arme des dreiphasigen Inverters 15 sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss der hohen Potenzialseite P und einem Ausgangsanschluss der tiefen Potenzialseite N einer Gleichstromleistungsversorgungsquelle 3 verbunden.
Eine Hybridsteuereinheit 4 enthält einen Hybridsteuerarithmetikteil 20, einen Motorsteuerarithmetikteil 21, eine Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 und eine Rotationswinkelgeschwindigkeits-Kalkulationseinheit 23. Die Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 kalkuliert einen Motorstromwert basierend auf Motorstromsignalen von dem Stromdetektor 17a, um einen U-Phasenmotorstrom zu erfassen, dem Stromdetektor 17b, um einen V-Phasenmotorstrom zu erfassen, und dem Stromdetektor 17c, um einen W-Phasenmotorstrom zu erfassen, und gibt den kalkulierten Wert zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 ein. Die Rotationswinkelgeschwindigkeits-Kalkulationseinheit 23 kalkuliert eine Rotationswinkelgeschwindigkeit der Dreheinrichtung des Wechselstrommotors 2 basierend auf einem Ausgangssignal von dem Rotationswinkeldetektor 12, und gibt den kalkulierten Wert zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 ein.
Als Nächstes wird die Operation der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung beschrieben, die wie oben angegeben aufgebaut ist.
Zuerst ist die Basisoperation in Bezug auf die Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors 2 wie folgt. D. h. die Zielleistung des Wechselstrommotors 2, d. h. die Zielausgabe, wird durch den Hybridsteuerarithmetikteil 20 kalkuliert, und eine Instruktion basierend auf der kalkulierten Zielausgabe wird zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 gegeben. Da die Leistung als die Ausgabe des Wechselstrommotors 2 das Produkt der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 und des Ausgangsdrehmomentes ist, kann die Instruktion, die zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 gegeben wird, ein Zieldrehmoment sein, das zuvor durch Teilen der Zielleistung durch die Rotationsgeschwindigkeit erhalten wird, oder kann die Zielleistung selbst sein.
Übrigens werden als Information, die einen tatsächlichen Betriebszustand des Wechselstrommotors 2 anzeigt, Motorstromsignale von den Stromdetektoren 17a bis 17c, um Ströme der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des Wechselstrommotors 2 zu erfassen, und das Rotationswinkelsignal von dem Rotationswinkeldetektor 12 zu der Hybridsteuereinheit 4 eingegeben. Die Motorstromsignale von den jeweiligen Stromdetektoren 17a bis 17c werden in Stromwerte durch die Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 gewandelt, und werden zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 eingegeben. Übrigens kalkuliert die Rotationswinkelgeschwindigkeits-Kalkulationseinheit 23 eine Rotationsgeschwindigkeit ωe aus dem Rotationswinkel Θ der Dreheinrichtung des Wechselstrommotors 2 und einen Änderungsbetrag des Rotationswinkels pro Einheitszeit basierend auf dem Rotationswinkelsignal von dem Rotationswinkeldetektor 12, und gibt den kalkulierten Wert zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 ein. Übrigens hat jede der Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 und der Rotationswinkelgeschwindigkeits-Kalkulationseinheit 23 eine Schnittstellenschaltung, die aus einem elektronischen Teil hergestellt ist, um ein Signal einer elektrischen Größe zu verarbeiten.
Der Motorsteuerarithmetikteil 21 führt eine arithmetische Operation für Wechselstrommotorsteuerung durch ein gut bekanntes Verfahren durch, wie etwa ein Vektorsteuerverfahren eines Wechselstrommotors. Das Vektorsteuerverfahren ist ein Verfahren, in dem, wie gut bekannt ist, ein Wechselstrom, der zu der Ankerwicklung des Wechselstrommotors 2 fließt, in eine Komponente parallel zu einem rotierenden magnetischen Fluss und eine Komponente orthogonal dazu zerlegt wird, Schalten des dreiphasigen Inverters 15 so gesteuert wird, dass die jeweiligen zerlegten Komponenten mit einem Zielstromwert einer Komponente parallel zu dem rotierenden magnetischen Fluss unter Stromzielwerten, die aus dem Zieldrehmoment gewandelt sind, und einem Zielstromwert einer Komponente orthogonal zu dem rotierenden magnetischen Fluss übereinstimmen, eine Spannung, die an die Anschlüsse des Wechselstrommotors 2 angelegt wird, abgestimmt wird, und die Ausgabe des Wechselstrommotors 2 gesteuert wird.
In diesem Vektorsteuerverfahren werden rechtwinklige Koordinaten, die in Synchronisation mit dem rotierenden magnetischen Fluss rotieren, vorgestellt, die Koordinatenachse parallel zu dem rotierenden magnetischen Fluss wird eine d-Achse genannt, die Koordinatenachse orthogonal zu dem rotierenden magnetischen Fluss wird eine q-Achse genannt, und übrigens wird unter Motorströmen eine Stromkomponente parallel zu dem rotierenden magnetischen Fluss ein d-Achsenstrom genannt, und eine Stromkomponente orthogonal zu dem rotierenden magnetischen Fluss wird ein q-Achsenstrom genannt. Der Motorsteuerarithmetikteil 21 führt eine Rückkopplungssteuerungs-Arithmetikoperation durch, in der ein Zielstrom und ein tatsächlicher Strom miteinander geprüft werden, durch z. B. eine Proportional-Integral-(PI)Arithmetikoperation oder dergleichen, und kalkuliert dreiphasige Zielspannungen Vu*, Vv* und Vw* so, dass ein d-Achsenstrom id und ein q-Achsenstrom iq jeweils mit einem d-Achsenzielstrom id* und einem q-Achsenzielstrom iq* übereinstimmen.
Als Nächstes generiert der Motorstromarithmetikteil 21 Schaltsignale, die zu den jeweiligen Leistungselementen UH, UL, VH, VL, WH und WL zu geben sind, sodass Spannungen in Übereinstimmung mit den dreiphasigen Zielspannungen Vu*, Vv* und Vw* an die jeweiligen Phasenanschlüsse des Wechselstrommotors 2 angelegt werden. Diese Schaltsignale führen Impulsbreitenmodulations-(PWM)Steuerung von Ausgangsspannungen des dreiphasigen Inverters 15 durch Steuern von Intervallen von Leitung und Nicht-Leitung der jeweiligen Leistungselemente UH, UL, VH, VL, WH und WL durch.
Der dreiphasige Inverter 15 wird Impulsbreitenmodulationssteuerung durch die Schaltsignale von dem Motorsteuerarithmetikteil 21 unterzogen, um Ausgangsspannungen in Übereinstimmung mit den dreiphasigen Zielspannungen Vu*, Vv* und Vw* zu generieren, und legt die Ausgangsspannungen an die jeweiligen Phasenanschlüsse der Ankerwicklungen des Wechselstrommotors 2 an. Der Wechselstrommotor 2 wird durch die Ausgangsspannungen des dreiphasigen Inverters 15 angesteuert, und eine gewünschte Leistungssteuerung wird durchgeführt.
Als Nächstes wird eine Beschreibung für den Zustand des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs zu der Zeit des Auftretens eines Kurzschlussfehlers gegeben. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine interne elektrische Schaltung des Wechselstrommotors 2 zeigt.
In 3 werden die Ankerwicklungen der U-Phase, V-Phase und W-Phase des Wechselstrommotors 2 durch serielle Verbindungskörper von Selbst-Induktivitäten 52a, 52b und 52c, Ankerwiderständen 53a, 53b und 53c und Spannungsquellen (induzierte Spannungen) eu, ev und ew ausgedrückt. Jeder Wert der Ankerwiderstände 53a, 53b und 53c der jeweiligen Phasen wird durch Ra bezeichnet, und jeder Wert der Selbst-Induktivitäten 52a, 52b und 52c wird durch La bezeichnet. Eine Enden der seriellen Verbindungskörper der jeweiligen Phasen sind mit einem neutralen Punkt c verbunden, und die anderen Enden sind jeweils mit Motoranschlüssen der jeweiligen Phasen verbunden. Obwohl nicht gezeigt, existieren gegenseitige Induktivitäten zwischen den jeweiligen seriellen Verbindungskörpern, und die gegenseitige Induktivität zwischen der U-Phase und der V-Phase wird durch Muv bezeichnet, die gegenseitige Induktivität zwischen der V-Phase und der W-Phase wird durch Mvw bezeichnet, und die gegenseitige Induktivität zwischen der W-Phase und der U-Phase wird durch Mwu bezeichnet.
Mit Bezug auf die Anschlussspannungen des Wechselstrommotors 2 und die Ankerströme wird eine folgende Gleichung festgesetzt.
Die Spannungsquellen eu, ev und ew bezeichnen induzierte Spannungen, die generiert werden, wenn ein Ankerverkettungsfluss die Ströme kreuzt, die zu den Ankerwicklungen fließen, und werden durch einen folgenden Ausdruck ausgedrückt
wobei Φa den Maximalwert der Ankerwicklungsflussverknüpfung bezeichnet, und ωe die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors bezeichnet.
4 zeigt eine Beziehung zwischen der Motorrotationsgeschwindigkeit und der induzierten Spannung. In 4 zeigt die vertikale Achse die induzierte Spannung E an, und die horizontale Achse zeigt die Motorrotationsgeschwindigkeit N an. Wie aus 4 offensichtlich ist, hat die induzierte Spannung E eine Charakteristik proportional zu der Motorrotationsgeschwindigkeit N, und ist so gestaltet, dass das Verhältnis der induzierten Spannung zu der Rotationsgeschwindigkeit für das Hybridfahrzeug hoch ist. Als Spannungspegel, die in der Leistungssteuerung zu vermerken sind, sind (1) als die obere Grenze einer Inverter-steuerbaren Spannung und (2) die Spannungsfestigkeit des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs aufgezählt.
Wenn einem Fall Beachtung geschenkt wird, wo die Motorrotationsgeschwindigkeit von Null zu einer Hochgeschwindigkeitsregion geändert wird, sind mit Bezug auf die Ausgangsspannung (d. h. eine angelegte Spannung an den Ankerwicklungsanschluss) des dreiphasigen Inverters 15 zu der Zeit einer normalen Steuerung und zu der Zeit, wenn die Motorrotationsgeschwindigkeit Null ist, sowohl die induzierte Spannung als auch die Spannung durch den Ankerreaktionsmagnetfluss Null, und es gibt nur eine Komponente eines Spannungsabfalls durch den Ankerwiderstand Ra. Wenn die Motorrotationsgeschwindigkeit erhöht wird, wird auch die Ausgangsspannung des dreiphasigen Inverters 15 erhöht, da die induzierte Spannung und die Spannung durch den Ankerreaktionsmagnetfluss erhöht werden.
Es sei denn, die Ausgangsspannung des dreiphasigen Inverters 15 wird gehalten, nicht höher als der obere Grenzwert der Inverter-steuerbaren Spannung zu sein, die durch die Ausgangsspannung der Gleichstromleistungsversorgung 3 bestimmt wird, bricht jedoch die Steuerung des Wechselstrommotors 2 zusammen, und die Steuerung wird unmöglich. Wenn eine Abweichung zwischen der Ausgangsspannung des dreiphasigen Inverters 15 und dem oberen Grenzwert der steuerbaren Spannung klein wird, wird somit die Flussschwächungssteuerung durchgeführt, sodass die Ausgangsspannung des dreiphasigen Inverters 15 ein spezifizierter Wert oder weniger wird.
Wenn angenommen wird, dass die Flussschwächungssteuerung normal funktioniert, selbst wenn die Rotationsgeschwindigkeit weiter erhöht wird, kann die Steuerung normal fortgesetzt werden. Da jedoch die induzierte Spannung proportional zu der Motorrotationsgeschwindigkeit erhöht wird, gibt es eine Möglichkeit, dass sie die Spannungsfestigkeit des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs überschreitet. Z. B. wird in 4 in der Zeit, wenn die Flussschwächungssteuerung F normal funktioniert, und der Wechselstrommotor 2 in einem Operationspunkt (A) nicht höher als der Inverter-steuerbare Spannungsobergrenzwert E1 betrieben wird, im Fall, dass der Gate-Unterbrechungszustand auftritt, in dem die Schutzoperation durch irgendeine Anomalie betrieben wird, und die Schaltsignale zu den Leistungselementen UH, UL, VH, VL, WH und WL unterbrochen sind, oder der Zustand auftritt, in dem der Stopp des Schaltsignals beibehalten wird, die Flussschwächungssteuerung F freigegeben, es tritt ein Übergang zu einem Operationspunkt (B) auf, und die Spannung, die nahezu gleich der induzierten Spannung ist, wird an den elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang angelegt.
Da die induzierte Spannung des Wechselstrommotors 2 die Spannungsfestigkeit E2 des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs überschreitet, tritt in diesem Fall eine Möglichkeit auf, dass ein sekundärer Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, in einem Komponententeil des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs auftritt. Entsprechend ist es wünschenswert, schnell zu einem Operationspunkt innerhalb eines Rotationsgeschwindigkeitsbereiches zu verlagern, der tiefer als ein Operationspunkt (C) ist, wo die induzierte Spannung die Spannungsfestigkeit E2 des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs oder geringer wird.
Als Nächstes wird eine Beschreibung für einen Fall gegeben, wo ein Leistungselement als ein Komponententeil des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs zu dem Wechselstrommotor 2 Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist, die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler erfasst wird, und als Schutzoperationen ein Gate-Unterbrechungszustand, in dem ein Schaltsignal unterbrochen ist, und ein Zustand, in dem Nicht-Leitung des Leistungselementes beibehalten wird, auftreten.
Wenn angenommen wird, dass der Transistor 18b des Leistungselementes UL Gegenstand des Kurzschlussfehlers ist, wird die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler erfasst, und Schaltsignale zu den jeweiligen Leistungselementen UH bis WL sind unterbrochen, und die Leistungselemente UH, VH, VL, WH und WL mit Ausnahme des Leistungselementes UL werden in den nichtleitenden Zustand gebracht.
Der Schaltungszustand des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs zu dieser Zeit wird, wie in 3 gezeigt. D. h. die Transistoren 18a, 18c, 18d, 18e und 18f mit Ausnahme des Transistors 18b sind in dem nicht-leitenden (AUS) Zustand, und nur die Freilaufdioden 19a, 19b, 19c, 19d, 19e und 19f werden als der Stromdurchgang effektiv. Da das Leistungselement UL Gegenstand des Kurzschlussfehlers ist, wird übrigens die U-Phasenanschlussspannung des Wechselstrommotors 2 stets gleich dem Potenzial der Gleichstromleistungsversorgung 3 auf der Seite des tiefen Potenzials N. Als ein Ergebnis kann die innere Schaltung des dreiphasigen Inverters 15 und des Wechselstrommotors 2 ausgedrückt werden, wie in 5A gezeigt wird.
Da das Potenzial des U-Phasenanschlusses das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 wird, wird in dem Schaltungszustand von 5A das Potenzial in dem neutralen Punkt c der Ankerwicklung des Wechselstrommotors 2 in Bezug auf das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 durch eine Potenzialdifferenz ausgedrückt, die in beiden Enden der U-Phasen-Ankerwicklung mit, als Schaltungselemente, dem Ankerwiderstand Ra, der Selbst-Induktivität La, den gegenseitigen Induktivitäten Muv und Mwu, und der induzierten Spannung eu erscheint. Im Vergleich zu dem Fall des dreiphasigen Ausgleichzustands ist das Potenzial sehr stark geändert. Andererseits wird die V-Phasenanschlussspannung relativ zu dem Potenzial in dem neutralen Punkt c ein Potenzial, das durch Addieren einer Potenzialdifferenz, die in beiden Enden der V-Phasen-Ankerwicklung erscheint, zu diesem Potenzial erhalten wird. Ähnlich wird die W-Phasenanschlussspannung relativ zu dem Potenzial in dem neutralen Punkt c durch ein Potenzial ausgedrückt, das durch Addieren einer Potenzialdifferenz, die in beiden Enden der W-Phasen-Ankerwicklung erscheint, zu diesem Potenzial erhalten wird.
Wenn die V-Phasenanschlussspannung höher als das hohe Potenzial P der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird übrigens die Freilaufdiode 19c des Leistungselementes VH vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden, und wenn die V-Phasenanschlussspannung kleiner als das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird die Freilaufdiode 19d des Leistungselementes VL vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden. Wenn die W-Phasenanschlussspannung höher als das hohe Potenzial P der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird ähnlich die Freilaufdiode 19e des Leistungselementes WH vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden, und wenn die W-Phasenanschlussspannung kleiner als das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird die Freilaufdiode 19f des Leistungselementes WL vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden.
Obwohl die Beschreibung für den Fall gegeben wurde, wo der Kurzschlussfehler in dem Transistor 18b des Leistungselementes UL auftritt, trifft das gleiche übrigens auf einen Fall zu, wo der Kurzschlussfehler in der Freilaufdiode 19b auftritt.
Wenn das Leistungselement UL und das Leistungselement VL Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind, kann außerdem die innere Schaltung des dreiphasigen Inverters 15 und des Wechselstrommotors 2 ausgedrückt werden, wie in 5B gezeigt. In diesem Fall werden nur die Freilaufdioden 19e und 19f der jeweiligen Leistungselemente WH und WL als der Stromdurchgang effektiv.
Als ein Ergebnis werden das U-Phasenanschlusspotenzial und das V-Phasenanschlusspotenzial des Wechselstrommotors 2 stets gleich dem Potenzial der Gleichstromleistungsversorgung 3 auf der Seite des tiefen Potenzials N. Da das U-Phasenanschlusspotenzial und das V-Phasenanschlusspotenzial das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 werden, wird wie oben angegeben das Potenzial in dem neutralen Punkt c der Ankerwicklung des Wechselstrommotors 2 relativ zu dem tiefen Potenzial N durch die Potenzialdifferenz ausgedrückt, die in beiden Enden der U-Phasen-Ankerwicklung und der V-Phasen-Ankerwicklung erscheint. Die W-Phasenanschlussspannung wird relativ zu dem Potenzial des neutralen Punktes c durch einen Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Potenzialdifferenz erhalten wird, die in beiden Enden der W-Phasen-Ankerwicklung erscheint.
Wenn die W-Phasenanschlussspannung höher als das hohe Potenzial P der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird in diesem Schaltungszustand die Freilaufdiode 19e des Leistungselementes WH vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden, und wenn die W-Phasenanschlussspannung kleiner als das tiefe Potenzial N der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, wird die Freilaufdiode 19f des Leistungselementes WL vorwärts vorgespannt, um leitend zu werden.
In dem normalen Zustand wird durch den Ausgleich der drei Phasen des Wechselstrommotors 2 wie oben angegeben das Potenzial in dem neutralen Punkt c im mittleren das Zwischenpotenzial zwischen dem Potenzial der Seite des hohen Potenzials P der Gleichstromleistungsversorgung 3 und dem Potenzial der Seite des tiefen Potenzials N. Wenn andererseits der Ausgleich der drei Phasen wegen dem Kurzschlussfehler des Leistungselementes verloren geht, erscheint das wie zuvor erwähnte Potenzial. Somit wird die Anschlussspannung des Wechselstrommotors 2 in den Phasennichtgleichgewichtszustand gebracht, und es fließt ein anomaler Strom durch den elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang des elektrischen Leistungswandlers 1 und des Wechselstrommotors 2.
6A bis 6D zeigen Motorströme in den oben beschriebenen jeweiligen Fällen. In diesen Zeichnungen zeigt die vertikale Achse den Motorstrom an, und die horizontale Achse zeigt die Zeit an.
6A zeigt die Motorströme in dem Fall, wo alle Leistungselemente UH bis WL keinen Kurzschlussfehler aufweisen und normal sind, Schaltsignale zu den jeweiligen Leistungselementen unterbrochen sind, um den Gate-Unterbrechungszustand zu bewirken, und der nicht-leitende (AUS) Zustand beibehalten wird. In diesem Fall werden in den jeweiligen Leistungselementen UH bis WL nur die Freilaufdioden 19a bis 19f als der Strompfad effektiv, und der dreiphasige Inverter 15 funktioniert als eine Diodenbrücke, um einen dreiphasigen Wechselstrom in einen Gleichstrom zweiweggleichzurichten, und entsprechend erscheinen Stromwellenformen, die einander ähnlich sind, in den drei Phasen, wie in der Zeichnung gezeigt wird.
6B zeigt die Wellenformen der Motorströme in dem Fall, wo von dem Zustand von 6A der Transistor 18b des Leistungselementes UL Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist.
Obwohl die Motorströme der jeweiligen Phasen in diesem Fall Amplituden aufweisen, die einander im wesentlichen gleich sind, ist der Mittelwert nicht 0 [A], sondern ist versetzt, und die Breite von dem Maximalwert des Stroms zu dem Maximalwert ist von dem Zustand der Zweiweggleichrichtung in dem Fall von 6A vergrößert. Mit Bezug auf die Gleichstromkomponente als der Mittelwert des Stroms ist der Strom der U-Phase, in der der Kurzschlussfehler auftritt, stark zu der Minusseite versetzt, und die Ströme der V-Phase und der W-Phase, in denen der Kurzschlussfehler nicht auftritt, sind zu der Plusseite versetzt. In jedem Fall sind die Amplitude des Stroms und der Absolutwert vergrößert, und ein anomaler Strom, der die Bemessung überschreitet, fließt durch den elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang, und entsprechend kann der sekundäre Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, auftreten.
6C zeigt die Wellenform des Motorstroms, der in dem Fall fließt, wo von dem Zustand von 6A der Transistor 18b des Leistungselementes UL und der Transistor 18d des Leistungselementes VL Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind. In diesem Fall ist, ähnlich zu 6B, obwohl die Amplituden der Motorströme der jeweiligen Phasen im wesentlichen einander gleich sind, der Mittelwert nicht 0 [A], sondern ist versetzt, und die Breite von dem positiven Maximalwert des Stroms zu dem negativen Maximalwert wird auch größer als die des Falls des Zustands der Zweiweggleichrichtung, der in 6A gezeigt wird. Mit Bezug auf die Gleichstromkomponente als der Mittelwert des Stroms sind die Ströme der U-Phase und der V-Phase, in denen der Kurzschlussfehler auftritt, zu der Minusseite versetzt, und der Strom der W-Phase, in der der Kurzschlussfehler nicht auftritt, ist zu der Plusseite versetzt. Obwohl der Betrag des Versatzes zu der Minusseite im Vergleich zu dem Fall von 6B verringert ist, da die Amplitude des Stroms und der Absolutwert erhöht sind und ein anomaler Strom fließt, der die Bemessung überschreitet, kann der sekundäre Fehler trotzdem auftreten.
6D zeigt die Wellenformen der Motorströme, die in dem Fall fließen, wo alle Phasen in dem unteren Arm des dreiphasigen Inverters 15 kurzgeschlossen sind, d. h. die Transistoren 18b, 18d und 18f der Leistungselemente UL, VL und WL Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind. Da alle Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen des Wechselstrommotors 2 einander gleich sind, und der Ausgleich der drei Phasen hergestellt ist, obwohl die Amplituden der fließenden Ströme mit jenen der Fälle vergleichbar sind, die in 6B und 6C gezeigt werden, wird in diesem Fall die Gleichstromkomponente als der Mittelwert des Stroms Null und die stabile Stromwellenform wird erhalten.
Außer dem Fall, wo alle Phasen des Arms des dreiphasigen Inverters 15 kurzgeschlossen sind, wird wie oben angegeben in dem Fall, wo der Kurzschlussfehler in irgendeinem Arm auftritt, der Mittelwert (Gleichstromkomponente) des Motorstroms versetzt, und es fließt der anomale Strom, der die Bemessung überschreitet. In dem Fall, wo der Kurzschlussfehler in dem unteren Arm auftritt, der mit der Seite des tiefen Potenzials N der Gleichstromleistungsversorgung 3 verbunden ist, wird zu dieser Zeit der Mittelwert des Stroms der Kurzschlussphase zu der Minusseite versetzt, und in dem Fall, wo der Kurzschlussfehler in dem oberen Arm auftritt, der mit der Seite des hohen Potenzials P der Gleichstromleistungsversorgung 3 verbunden ist, wird der Mittelwert des Stroms der Kurzschlussphase zu der Plusseite versetzt. Der Mittelwert des Stroms der Phase, in der der Kurzschlussfehler nicht auftritt, wird so versetzt, dass die Gesamtsumme der Ströme, die in allen Phasen fließen, 0 [A] wird.
Obwohl eine Beschreibung weggelassen wird, kann übrigens in dem Fall, wo eine Phase des oberen Arms und eine Phase des unteren Arms Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind, oder sogar in dem Fall, wo zwei Phasen der oberen und unteren Arme Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind, und eine Phase des anderen Arms Gegenstand des Kurzschlussfehlers setzt, die Entwicklung in dem gleichen Verfahren einer Denkweise wie in der vorangehenden Beschreibung durchgeführt werden.
Wenn eine Beobachtung bezüglich der Motorströme zu der Zeit gemacht wird, wenn das Leistungselement, das den dreiphasigen Inverter 15 in dem elektrischen Leistungswandler 1 bildet, den nicht-leitenden (AUS) Zustand durch die Gate-Unterbrechung beibehält, kann aus diesen das Auftreten des Kurzschlussfehlers des Leistungselementes erfasst werden, und es wird möglich, den Teil des Auftretens des Kurzschlussfehlers zu spezifizieren.
Als Nächstes wird eine Beschreibung bezüglich einer Fahrzeugleistungssteuervorrichtung von Ausführungsform 1 gegeben, die basierend auf dem vorangehenden grundlegenden Betriebsprinzip aufgebaut ist.
7 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf eine Leistungssteuerung eines Wechselstrommotors in der Leistungssteuervorrichtung für das Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt. In der Zeichnung repräsentieren jene, die durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1 bis 6 bezeichnet sind, die gleichen oder ähnliche Abschnitte.
In 7 wird Operationsinformation, die einen Operationszustand eines Verbrennungsmotors 5 (siehe 1) anzeigt, von einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 zu einer Verbrennungsmotor-Systemoperationsinformations-Übertragungseinheit 24 eingegeben, die in einer Hybridsteuereinheit 4 vorgesehen ist. Außerdem empfängt eine Freizeitoperationsinformations-Kalkulationseinheit 25, die in der Hybridsteuereinheit 4 vorgesehen ist, Signale von einem Niederdrückungsbetragdetektor 101, um ein Signal entsprechend dem Niederdrückungsbetrag eines Gaspedals des Hybridfahrzeugs zu generieren, einem Bremsniederdrückungsbetragdetektor 102, um ein Signal entsprechend dem Niederdrückungsbetrag eines Bremspedals zu generieren, einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 103, um ein Signal entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu generieren, und einem Lenkungswinkeldetektor 104, um ein Signal entsprechend dem Lenkungswinkel eines Lenkrads zu generieren, und kalkuliert Operationsinformation des Fahrzeugs basierend auf diesen Signalen.
Eine Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26, die in der Hybridsteuereinheit 4 vorgesehen ist, überträgt/empfängt Operationsinformation des Wechselstrommotors 2 zu/von einer elektrischen Leistungswandlerinformations-Übertragungseinheit 34, die in einem elektrischen Leistungswandler 1 vorgesehen ist. Außerdem erfasst eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29, die in einem Hybridsteuerarithmetikteil 20 vorgesehen ist, basierend auf Information von der Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26 eine Anomalie wegen einem Kurzschlussfehler in einem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang, der Leistungselemente UH bis WL eines dreiphasigen Inverters 15 und dergleichen enthält.
Wenn die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 die Anomalie wegen der Kurzschlusshavarie des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs erfasst, gibt eine Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27, die in dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 vorgesehen ist, eine Operationsinstruktion entsprechend der erfassten Anomalie zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6, wie später beschrieben wird. Wenn die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 die Anomalie wegen der Kurzschlusshavarie des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs erfasst, gibt ähnlich eine Motoroperations-Instruktionseinheit 28, die in dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 vorgesehen ist, eine Operationsinstruktion entsprechend der erfassten Anomalie zu einem Motorsteuerarithmetikteil 21, wie später beschrieben wird. Ein Gleichstromverknüpfungs-Spannungskalkulator 33, der Widerstandsspannungsteilungsschaltungen und dergleichen enthält, ist mit beiden Enden eines Glättungskondensators 16 verbunden, und kalkuliert ein Spannungssignal zwischen beiden Enden des Glättungskondensators 16 als einen Gleichstromverknüpfungsspannungswert.
In dem Fall, wo eine Anomalie in einem Leistungsversorgungsdurchgang von einer Gleichstromleistungsversorgung 3 zu einem Wechselstrommotor 2 durch den elektrischen Leistungswandler 1 auftritt, erfasst dies ein Schutzoperationssteuerteil 32, arbeitet als ein Gatesignal-Unterbrechungsschalter 35, um das Schaltsignal von dem Motorsteuerarithmetikteil 21 zu unterbrechen, platziert die Leistungselemente UH bis WL in einen Gate-Unterbrechungszustand, und arbeitet so, um diese zu schützen. Die Schutzoperation durch die Unterbrechung des Schaltsignals wird für eine spezifizierte Periode von ungefähr 10 [ms] kontinuierlich durchgeführt, und nachdem die spezifizierte Periode beendet ist, wird die Unterbrechung des Schaltsignals gestoppt, und die Schutzoperation wird freigegeben. Außerdem ist der Schutzoperationssteuerteil 32 aufgebaut, eine elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31 durch ein Schutzoperations-Identifikationssignal (FO: Störungsausgabe) zu benachrichtigen, dass die Schutzoperation gerade durchgeführt wird.
Der andere Aufbau ist dem in 2 gezeigten Aufbau ähnlich.
Als Nächstes wird die Operation der Fahrzeugleistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
In dem Zustand, wo die Leistungssteuerung des Hybridfahrzeugs normal durchgeführt wird, empfängt die Hybridsteuereinheit 4 Information in Bezug auf den Operationszustand des Verbrennungsmotors 5 von der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 durch die Verbrennungsmotor-Systemoperationsinformations-Übertragungseinheit 24, und gibt eine Operationsinstruktion betreffend den Verbrennungsmotor 5 zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 durch die Verbrennungsmotor-Systemoperationsinformations-Übertragungseinheit 24, um die Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors 5 durchzuführen.
Außerdem empfängt die Hybridsteuereinheit 4 Operationsinformation in Bezug auf den Wechselstrommotor 2 und den elektrischen Leistungswandler 1 von den elektrischen Leistungswandler 1 durch die Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26, und empfängt ferner Information in Bezug auf den Motorstrom und den Rotationswinkel und Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 durch eine Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 und eine Rotationswinkelgeschwindigkeits-Kalkulationseinheit 23. Außerdem gibt die Hybridsteuereinheit 4 Schaltsignale, um jeweilige Transistoren 18a bis 18f der Leistungselemente UH bis WL in dem dreiphasigen Inverter 15 zu schalten/zu steuern, zu dem elektrischen Leistungswandler 1 aus, und führt die Ausgabesteuerung des Wechselstrommotors 2 durch.
Als die Information, die die Hybridsteuereinheit 4 von dem Gleichstromverknüpfungsspannungskalkulator 33 durch die Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26 empfängt, gibt es die Gleichstromverknüpfungsspannung entsprechend der Zwischenanschlussspannung des Glättungskondensators 16 oder dergleichen. Die Information in Bezug auf die Gleichstromverknüpfungsspannung oder dergleichen wird zu der Hybridsteuereinheit 4 als Information übertragen, und wird dann für die Motorsteuerarithmetikoperation in dem Motorsteuerarithmetikteil 21 verwendet. Übrigens wird als Informationsübertragung zwischen diesen Einrichtungen serielle Kommunikation, die durch CAN (Steuervorrichtungsbereichsnetz, Controller Area Network), UART (universeller asynchroner Empfänger und Sender, Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) oder LIN (lokales Zwischenverbindungsnetz, Local Interconnect Network) oder ein Kommunikationssystem, das Modulation einer analogen Spannung verwendet, verwendet.
In dem Fall, wo eine Anomalie in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang von der Gleichstromleistungsversorgung 3 zu dem Wechselstrommotor 2 durch den elektrischen Leistungswandler 1 auftritt, erfasst dies hier der Schutzoperationssteuerteil 32 in dem elektrischen Leistungswandler 1, schaltet den Gatesignal-Unterbrechungsschalter 35 in dem elektrischen Leistungswandler 1, um das Gatesignal zu unterbrechen, und annulliert das Schaltsignal von der Hybridsteuereinheit 4, um die Transistoren 18a bis 18f der Leistungselemente UH bis WL zu veranlassen, nicht-leitend (AUS) zu sein. Als Nächstes benachrichtigt der Schutzoperationssteuerteil 32 die elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31 durch das Schutzoperations-Identifikationssignal FO, dass die Schutzoperation gerade durchgeführt wird.
Die elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31, die das Schutzoperations-Identifikationssignal FO empfangen hat, überträgt Information und benachrichtigt die Hybridsteuereinheit 4 durch die elektrische Leistungswandlerinformations-Übertragungseinheit 34, dass der elektrische Leistungswandler 1 die Schutzoperation durchführt. Speziell kodiert (Kodierung) die elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31 die Information, die anzeigt, dass der Schutzoperationssteuerteil 32 die Schutzoperation durchführt, und steuert die Ausgangssignalleitung der Kommunikation in Übereinstimmung mit einem spezifizierten Kommunikationsprotokoll. In der Hybridsteuereinheit 4 dekodiert (Dekodierung) die Motoroperationsinformations-Übertragungseinheit 26 die Daten, die in Übereinstimmung mit dem spezifizierten Protokoll empfangen werden, und benachrichtigt den Hybridsteuerarithmetikteil 20, dass die Schutzoperation gerade durchgeführt wird.
Die Motoroperations-Instruktionseinheit 28, die in dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 vorgesehen ist, erkennt basierend auf der Benachrichtigung von der Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26, dass der elektrische Leistungswandler 1 die Schutzoperation durchführt, stoppt die Generierung des Schaltsignals in Übereinstimmung mit der normalen Motorsteuerungs-Arithmetikoperation, und gibt eine Instruktion zu dem Motorsteuerarithmetikteil 21 so, um die Transistoren 18a bis 18f in dem dreiphasigen Inverter 15 zu halten, in dem nicht-leitenden (AUS) Operationszustand zu sein. Basierend auf dieser Instruktion gibt der Motorsteuerarithmetikteil 21 das Schaltsignal so aus, dass die Transistoren 18a bis 18f in die nicht-leitende (AUS) Operation gebracht werden, und behält dies bei.
In dem elektrischen Leistungswandler 1 wird das Schaltsignal durch den Motorsteuerarithmetikteil 21 so gesetzt, dass die Transistoren 18a bis 18f nicht-leitende Operationen durchführen, selbst wenn der Schutzoperationssteuerteil 32 die Gate-Unterbrechungsoperation einer spezifizierten Periode freigibt, und validiert das Schaltsignal von der Hybridsteuereinheit 4 durch Schalten des Gatesignal-Unterbrechungsschalters 35 zu der Seite, wo das Schaltsignal veranlasst wird zu durchlaufen. Ähnlich zu der Periode, wenn die Gate-Unterbrechungsoperation gerade durchgeführt wird, bleibt somit der Transistor 18 instruiert, die nicht-leitende Operation durchzuführen.
Hier führt die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 in dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 die Erfassungsoperation des Vorhandenseins/Fehlens der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs durch. Die Erfassung des Vorhandenseins/Fehlens der Anomalie wird durch Erfassen des Motorstrombetrags, der die Bemessung überschreitet durch das Nichtgleichgewicht des Phasenstroms wegen dem zuvor beschriebenen Kurzschlussfehler durchgeführt. Somit benachrichtigt der Motorsteuerarithmetikteil 21 die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 über den Motorstromwert, der durch die Stromdetektoren 17a bis 17c erfasst und durch die Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 erhalten wird.
Die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 beurteilt, ob der Absolutbetrag des Motorstromwertes, der von der Motorstrom-Kalkulationseinheit 22 gemeldet wird, die spezifizierte Schwelle überschreitet oder nicht und erfasst die Anomalie. Dies wird mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 zeigt Wellenformen, die Absolutbeträge der Motorstromwerte in dem Fall anzeigen, wo das Leistungselement UL, das in 6B gezeigt wird, Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist. Wie in 8 gezeigt, wird ein Anomalieerfassungspegel als eine Schwelle bestimmt, und durch Beurteilen, ob der Absolutbetrag des Motorstromwertes den Anomalieerfassungspegel überschreitet oder nicht, kann die Leitung eines anomalen Stroms, der die Bemessung überschreitet wegen dem Auftreten des Kurzschlussfehlers leicht erfasst werden. Die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 erfasst die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs basierend darauf, ob der Absolutbetrag des Motorstromwertes den Anomalieerfassungspegel überschreitet.
Als ein anderes Verfahren zum Erfassen der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler durch Verwenden des Motorstroms ist es auch denkbar, die Anomalie durch Mittelwertbildung von Stromwerten der jeweiligen Phasen und Erfassen einer Erscheinung, in der der Wert eine spezifizierte Schwelle überschreitet und versetzt ist, zu erfassen. Wenn die Wellenform des Motorstroms detailliert beobachtet wird, wird es außerdem möglich, den Auftrittsteil des Kurzschlussfehlers zu spezifizieren. In Übereinstimmung mit dem spezifizierten Auftrittsteil des Kurzschlussfehlers werden somit die Gate-Unterbrechung des Transistors der Phase, in der der Kurzschlussfehler nicht auftritt, und die Unterhaltung des nicht-leitenden Zustands freigegeben, und solange wie der Arm der Seite des hohen Potenzials P in jeder Phase und der Arm der Seite des tiefen Potenzials N nicht in den Kurzschlusszustand gebracht sind, wird der Transistor in den leitenden Zustand so platziert, dass der Motoranschluss des Arms der Seite des hohen Potenzials P, der die Phase des Kurzschlussfehlers enthält, oder der Motoranschluss des Arms der Seite des tiefen Potenzials N kurzgeschlossen ist, um den dreiphasigen Kurzschlusszustand zu bewirken, und es kann auch die Gegenmaßnahme durchgeführt werden, die Gleichstromkomponente als den Mittelwert des Motorstroms auf Null zurückzuführen.
Als Nächstes unterteilt die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 den Grad von Dringlichkeit zum Vermeiden des sekundären Fehlers in Stufen und setzt sie entsprechend der Größe des Motorstroms, der Struktur des Kurzschlussfehler-Auftrittsteils, dem Anordnungsmerkmal, wie etwa, ob der Kurzschlussfehler-Auftrittsteil einem brennbaren Material nahe ist, wie etwa einem Öldurchgang oder einem Kraftstoffdurchgang, einer Bremse, einem Lenkungsmechanismus oder dergleichen, oder dem Materialmerkmal, wie etwa einem Teil, das aus einem Material mit einem tiefen Zündungspunkt hergestellt ist, oder einem Teil, das aus einem Material hergestellt ist, in dem es wahrscheinlich ist, dass sich ein Rauchbereich ausbreitet.
Für diesen Zweck sind in der Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 Evaluierungspunkte, um eine Gewichtung von Wichtigkeit der Struktur und dem Anordnungsmerkmal und dem Materialmerkmal zu geben, tabellarisch aufgeführt und sind in einem Speicher gespeichert. Der Evaluierungspunkt zu der Zeit des Auftretens eines Kurzschlussfehlers wird durch Verweis auf die Tabelle kalkuliert, und die Gesamtsumme der Evaluierungspunkte wird hergestellt, dem Grad von Dringlichkeit zu entsprechen. Da die Möglichkeit des Auftretens des sekundären Fehlers, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, wegen Wärmegenerierung durch die Leitung eines großen Stroms auftritt, kann die entsprechende Operation zu dem Grad von Dringlichkeit mit Bezug auf den Quadratwert des Motorstroms durchgeführt werden. Übrigens wird der Grad von Dringlichkeit basierend auf der Möglichkeit kalkuliert, dass ein wichtiger sekundärer Fehler auftritt, und wird ein Standard, der anzeigt, wie schnell das Auftreten des sekundären Fehlers vermieden werden sollte.
Als die Information der Fahrzeugoperation werden übrigens jeweilige Teile von Information, wie etwa der Grad einer Anforderung des Fahrers für Beschleunigung, der Grad einer Anforderung für Abbremsung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkungsbetrag zu dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 durch die Fahrzeugoperationsinformations-Kalkulationseinheit 25 eingegeben. Dies wird derart durchgeführt, dass ein Gaspedal-Niederdrückungsbetragsignal von dem Beschleunigungsniederdrückungsbetragdetektor 101, ein Bremspedal-Niederdrückungsbetragsignal von dem Bremsniederdrückungsdetektor 102, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 103 und ein Lenkungssignal von dem Lenkungsdetektor 104 jeweils zu der Fahrzeugoperationsinformations-Kalkulationseinheit 25 eingegeben werden, diese Signale in den Grad einer Anforderung nach Beschleunigung, den Grad einer Anforderung nach Abbremsung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Lenkungsbetrag gewandelt oder kalkuliert werden, und zu dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 eingegeben werden.
Der Hybridsteuerarithmetikteil 20 empfängt die vorangehende Information der Fahrzeugoperation, und veranlasst, dass die Fahrzeugoperationsinformation in der Operationsinstruktion der Verbrennungsmotor-Leistungssteuerung zum Vermeiden des sekundären Fehlers wegen dem Kurzschlussfehler des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs widergespiegelt wird. Dies wird aus dem folgenden Grund durchgeführt. D. h. um den sekundären Fehler zu vermeiden, ist es notwendig, die Operationsinstruktion so zu geben, dass die Leistung als die Ausgabe des Verbrennungsmotors in einen spezifizierten Bereich fällt. In dem Fall, wo die Beschleunigungs-/Abbremsungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs groß ist, ist es jedoch, da der Zustand derart ist, dass die Änderung des Operationspunktes des Fahrzeugs groß ist, angemessen, dass die Änderung der Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors to Einheitszeit gesetzt wird klein zu sein.
In dem Fall, wo das Fahrzeug in einer hohen Geschwindigkeit rotiert, wenn die Leistung des Verbrennungsmotors im Gegensatz zu der Absicht des Fahrers begrenzt ist, wird übrigens das Verhalten des Fahrzeugs instabil, und die Gefahr steigt an. Somit ist es wünschenswert, die Leistungsbegrenzung des Verbrennungsmotors zu beginnen, nachdem die Rotation beendet ist. In dem Fall, wo ein Kurzschlussfehler während einer Fahrt hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs auftritt, wird übrigens vorausgesetzt, dass der Schaden wegen der augenblicklichen Anwendung einer hohen Spannung und dem Fließen eines großen Stroms ernsthaft ist, es deshalb notwendig ist, die Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors zu geben, um das Fahrzeug schnell zu stoppen. In dem Fall, wo der Kurzschlussfehler während einer Fahrt des Fahrzeugs bei mittlerer Geschwindigkeit oder geringer Geschwindigkeit auftritt, ist es jedoch möglich, die Erlaubnis eines Notbetriebs nach Hause auszuwählen, indem die Operationsinstruktion gegeben wird, die Leistung des Verbrennungsmotors innerhalb des Bereiches zu begrenzen, wo Wärmegenerierung des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs wegen dem Fließen eines großen Stroms nicht groß wird.
Als Nächstes gibt die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 die Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors basierend auf einer Verbrennungsmotor-Ausgabeobergrenzcharakteristik zu der Zeit einer Kurzschlussanomalie aus, die aus der Korrelation unter der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors, des Motorstrombetrags und der Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors kalkuliert wird. Hier wird die Operationsinstruktion des Verbrennungsmotors durch Betreiben des Parameters durchgeführt, um die Leistung als die Ausgabe des Verbrennungsmotors abzustimmen. Als die Parameteroperation für Leistungsabstimmung des Verbrennungsmotors kann ein konventionelles gut bekanntes Steuerverfahren eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Z. B. gibt es ein Verfahren zum Einstellen eines Operationsstoppzylinders, ein Verfahren zum Verringern eines Öffnungsgrades eines Drosselventils, um eine Zustromluftmenge zu einem Zylinder zu verringern und künstlich einen Zustand zu erzeugen, der der Verringerung eines Gaspedal-Niederdrückungsbetrags äquivalent ist, oder ein Verfahren zum Verringern einer Kraftstoffeinspritzmenge. Hier wird eine Beschreibung basierend auf der Abstimmung der Verbrennungsmotorleistung durch die Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt.
Um den sekundären Fehler, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, wegen dem Kurzschlussfehler zu vermeiden, muss der Betrag vom Strom, der zu dem Motor fließt, auf einen zulässigen Wert oder weniger unterdrückt werden. Dieser zulässige Wert wird angesichts des Kühlungsleistungsverhaltens, der Zündtemperatur und dergleichen in einem Teil von Wärmegenerierung in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang gesetzt. Als Nächstes wird der zulässige Wert vom Strombetrag in einen entsprechenden induzierten Spannungswert gewandelt, und wird weiter in eine entsprechende Motorrotationsgeschwindigkeit gewandelt. Die Wandlung von dem zulässigen Stromwert zu der entsprechenden induzierten Spannung wird kalkuliert aus den Charakteristika einer elektrischen Schaltung, die enthält eine Widerstandskomponente eines Stromdurchgangs des elektrischen Leistungswandlers 1, eine Widerstandskomponente einer Verdrahtung eines elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs zwischen dem elektrischen Leistungswandler 1 und dem Wechselstrommotor 2, einen Ankerwiderstand Ra in dem Wechselstrommotor 2, Selbst-Induktivität La, gegenseitige Induktivitäten Muv, Mvw und Mwu, und induzierte Spannungen eu, ev und ew.
Die Wandlung von der zulässigen induzierten Spannung zu der zulässigen Motorrotationsgeschwindigkeit wird durch den vorangehenden Ausdruck 2 durchgeführt. Diese Wandlung wird in 9A gezeigt. D. h. wenn in 9 der Kurzschlussfehler in dem Leistungselement in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang auftritt, ist es in dem Fall, wo der Operationspunkt der induzierten Spannung, die in der Ankerwicklung des Wechselstrommotors 2 generiert wird, Punkt (B) wird, da die induzierte Spannung die Spannungsfestigkeit des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs überschreitet, notwendig, schnell den Operationspunkt der induzierten Spannung zu Punkt (C) zu verlagern. Selbst wenn der Operationspunkt der induzierten Spannung Punkt (C) ist, muss übrigens der Operationspunkt schrittweise zu dem Punkt (D) verlagert werden, da sie die Spannung äquivalent zu dem zulässigen Wert des Motorstroms zu der Zeit des Kurzschlussfehlers überschreitet. Die Motorrotationsgeschwindigkeit im Punkt (D) wird die obere Grenzrotationsgeschwindigkeit, um den sekundären Fehler zu vermeiden.
Um die Motorrotationsgeschwindigkeit zu dem zulässigen Wert zu verlagern, der im Punkt (D) angezeigt wird, wird die Leistung des Verbrennungsmotors 5 begrenzt, um die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 abzusenken. 9B zeigt eine Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit Nm des Wechselstrommotors 2 und der Rotationsgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 5.
D. h. in 9B ist in dem Fall, wo der Wechselstrommotor 2 und die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 5 direkt miteinander in einem spezifizierten Geschwindigkeitsverkleinerungsfaktor gekoppelt sind, das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 zu dem Verbrennungsmotor 5 fixiert, und entsprechend wird der zulässige Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 gemäß dem zulässigen Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 nur durch die Beziehung bestimmt, die durch eine durchgehende Linie angezeigt wird. In dem Fall, wo ein Getriebe (Kraftübertragung) zwischen dem Wechselstrommotor 2 und der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 5 eingreift, hat übrigens, da das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeiten durch das Getriebeübersetzungsverhältnis des Getriebes geändert wird, der zulässige Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 entsprechend dem zulässigen Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 eine Breite entsprechend einem Geschwindigkeitsänderungsbereich, wie durch viele durchgehende Linien angezeigt wird.
Basierend auf der obigen Beziehung gibt die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 die Operationsinstruktion zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6, um die Leistung des Verbrennungsmotors zu begrenzen, sodass die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors zu der Zeit des Auftretens des Kurzschlussfehlers der zulässige Wert oder weniger wird. Als die Operationsinstruktion zu dieser Zeit wird speziell die Instruktion der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 durchgeführt.
Dies wird mit Bezug auf 10 beschrieben. 10 zeigt Kennlinienkurven der Kraftstoffeinspritzmenge Qi zu der Verbrennungsmotor-Rotationsgeschwindigkeit Ne und den zeitlichen Übergang des Operationspunktes zu der Zeit, wenn der Leistungsbetrag des Verbrennungsmotors unterdrückt wird und die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 abgesenkt ist, da der Kurzschlussfehler in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu der Zeit auftritt, wenn die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 eine Instruktion des spezifizierten Leistungsbetrages zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 gibt.
In dem Fall, wo der Kurzschlussfehler in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang nicht auftritt und die normale Leistungssteuerung durchgeführt wird, wird in 10 die Kraftstoffeinspritzmenge Qi mit Bezug auf die Verbrennungsmotor-Rotationsgeschwindigkeit Ne in dem vorliegenden Zeitpunkt durch eine Kennlinie c1 bestimmt. Wenn der Kurzschlussfehler in einem Operationspunkt t1 auftritt, ändert die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 die Kennlinie zu C2, C3 und C4, und gibt eine Instruktion der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 in Übereinstimmung mit der Änderung der Operationspunkte t2, t3 und t4.
In dem Fall, wo die Operationsinstruktion so durchgeführt wird, dass das Fahrzeug bei einer derartigen Geschwindigkeit reist, dass das Fahrzeug jederzeit stoppen kann, wird der Übergang der Kennlinie in c4 gestoppt, und der Operationspunkt wird schließlich zu t5 festgelegt. In dem Operationspunkt t5 wird die Verbrennungsmotor-Rotationsgeschwindigkeit Ne nicht größer als ein zulässiger Wert zum Vermeiden des sekundären Fehlers zu der Zeit einer Kurzschlussanomalie, und wird eine derartige Rotationsgeschwindigkeit, dass Reisen jederzeit gestoppt werden kann. In dem Fall, wo basierend auf dem Operationszustand beurteilt wird, dass das Fahrzeug gestoppt werden sollte, wird übrigens die Kennlinie, um die Ausgabe zu unterdrücken, weiter verfolgt, und schließlich wird die Rotation in der Leerlaufgeschwindigkeit gehalten oder der Verbrennungsmotor wird gestoppt.
Die Änderungsgeschwindigkeit, in der die Kennlinien c2, c3 und c4 geändert werden angesichts des Grades von Dringlichkeit zu dem Anomaliegrad von der Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29, und der Operationspunkt ändern einen Grad, der aus dem Operationszustand des Fahrzeugs kalkuliert wird. D. h. wenn der Grad von Dringlichkeit hoch ist, wird eine Einstellung durchgeführt, um eine schnellere Änderung durchzuführen, und in dem Fall, wo die Beschleunigungs-/Abbremsungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist, wird eine Einstellung durchgeführt, um eine moderatere Änderung durchzuführen. Wenn das Fahrzeug rotiert, wird übrigens die Verlagerung der Kennlinie suspendiert, bis die Rotation gestoppt ist.
Die Instruktion der Kraftstoffeinspritzmenge von der Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 wird durch die Informationsübertragung zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 durch die Verbrennungsmotor-Systemoperations-Informationsübertragungseinheit 24 durchgeführt. Speziell wird der Kraftstoffeinspritzmengen-Instruktionswert kodiert (Kodierung), und wird durch Steuern der Ausgangssignalleitung der Kommunikation in Übereinstimmung mit einem spezifizierten Kommunikationsprotokoll übertragen.
Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 führt eine Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors 5 in Übereinstimmung mit der Instruktion der Kraftstoffeinspritzmenge durch. Somit wird die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 zu dem zulässigen Wert der Rotationsgeschwindigkeit abgesenkt, um das Auftreten des sekundären Fehlers zu vermeiden.
Durch die oben beschriebene Operation erfasst die Leistungssteuersystemvorrichtung für das Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung die Anomalie wegen dem Auftreten des Kurzschlussfehlers des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs, und senkt die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 5 ab, um die induzierte Spannung des Wechselstrommotors 2 in Übereinstimmung mit dem Grad der Anomalie und dem Operationszustand des Fahrzeugs so zu verringern, dass das Auftreten des sekundären Fehlers, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, verhindert wird, und arbeitet, um die Leitung eines großen Stroms wegen dem Auftreten der Kurzschlussstörung zu vermeiden.
Gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung gibt es einen Vorzug, dass ohne Änderung der Hardwareelemente, die eine konventionell verwendete Leistungssteuersystemvorrichtung für ein Hybridfahrzeug bilden, das Auftreten des sekundären Fehlers, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, bei geringen Kosten und nur durch Änderung von Softwareelementen verhindert werden kann. Als das Leistungselement ist es übrigens wünschenswert, einen DLB-(Direktverbindungsbonding, Direct lead Bonding)Typ eins anzuwenden, da eine Trennung eines Bondingteils nicht auftritt, die in dem Fall befürchtet wird, wo das Leistungselement des Drahtbondingsystems verwendet wird, und es kein Auftreten eines Lichtbogens wegen unbestimmtem Kontakt eines Schnittabschnitts eines Drahtkörpers gibt, und die Möglichkeit reduziert wird, dass Rauchen oder Ausbrennen auftritt.
Übrigens sind die Operation und Strukturelemente, die in Ausführungsform 1 beschrieben werden, lediglich Beispiele zum Realisieren der Erfindung, und die Erfindung kann durch eine andere Operation und Strukturelemente innerhalb des Bereiches der Erfindung realisiert werden. D. h. der Wechselstrommotor 2 und der elektrische Leistungswandler 1 sind nicht auf drei Phasen begrenzt, und der Transistor kann nicht der IGBT sein, sondern kann ein MOS-FET sein. Außerdem sind die Leistungen des Wechselstrommotors und des Verbrennungsmotors nicht auf ein System begrenzt, in dem sie durch Getriebe und die Kraftübertragung gekoppelt sind, und ein Treibrad durch eine einzelne Antriebswelle angesteuert wird, und es kann ein System angenommen werden, in dem sie durch einen Riemen oder eine Kette gekoppelt sind, oder der Verbrennungsmotor und der Wechselstrommotor unterschiedliche Treibräder ansteuern.
Obwohl die Beschreibung in Ausführungsform 1 nicht für die Operation zum Vermeiden des Auftretens des sekundären Fehlers gegeben wurde, nachdem der Teil des Auftretens des Kurzschlussfehlers spezifiziert ist, kann die Vermeidungsoperation übrigens durchgeführt werden, nachdem der Teil des Auftretens des Kurzschlussfehlers detailliert spezifiziert ist. Das Verfahren der Kalkulation und Widerspiegelung des Grades der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler können ein anderes Kalkulationsverfahren und ein anderes Widerspiegelungsverfahren basierend auf anderer Information sein, und das gleiche trifft auf das Kalkulations- und Widerspiegelungsverfahren des Zustands der Fahrzeugoperation zu. Wenn es keinen Nachteil in einer Systemoperation gibt, können außerdem die Kalkulation des Grades von Anomalie, die Widerspiegelung auf die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktion, die Kalkulation des Fahrzeugoperationszustands und die Widerspiegelung auf die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktion weggelassen werden.
Obwohl in Ausführungsform 1 die Beschreibung basierend auf dem Aufbau durchgeführt wurde, in dem der eine Wechselstrommotor und der eine Inverter vorgesehen sind, und die Leistung des einen Wechselstrommotors verwendet wird, kann die Erfindung ferner auf einen Fall angewendet werden, wo zwei oder mehr Wechselstrommotoren und Inverter vorgesehen sind, und Leistungen der vielen Wechselstrommotoren verwendet werden. In diesem Fall wird der Aufbau derart hergestellt, dass jeder der Motoren und ein Inverter einer entsprechenden Leistungswandlungsschaltung kombiniert werden, um einen elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang zu bilden, und eine Anomalie wegen dem Auftreten eines Kurzschlussfehlers in jeder von derartigen Kombinationen erfasst wird, und die Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird, um einen sekundären Fehler zu vermeiden, wenn eine Anomalie in einem der elektrischen Leistungsversorgungsdurchgänge erfasst wird.
Ausführungsform 2
Hierin nachstehend wird eine Fahrzeugleistungssteuervorrichtung von Ausführungsform 2 der Erfindung beschrieben.
11 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf Leistungssteuerung eines Wechselstrommotors in der Leistungssteuervorrichtung für das Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt. In 11 repräsentieren jene, die durch die gleichen Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet sind, die gleichen oder ähnliche Abschnitte wie jene, die in 7 gezeigt sind.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung von Ausführungsform 2, die in 11 gezeigt wird, hat den gleichen Aufbau wie Ausführungsform 1 von 7, mit Ausnahme dessen, dass ein Leistungsversorgungsstromdetektor 36 in einem elektrischen Leistungswandler 1 vorgesehen ist, und eine Leistungsversorgungsstrom-Kalkulationseinheit 37 in einer Hybridsteuereinheit 4 vorgesehen ist.
In Ausführungsform 2 wird eine Anomalie wegen dem Auftreten eines Kurzschlussfehlers in einem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang basierend auf einem Leistungsversorgungsstrom erfasst, der zwischen dem elektrischen Leistungswandler 1 und einer Gleichstromleistungsversorgung 3 fließt. 12A bis 12D zeigen Leistungsversorgungsströme, die zwischen der Gleichstromleistungsversorgung 3 und dem elektrischen Leistungswandler 1 in dem Fall fließen, wo ein Kurzschlussfehler in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang auftritt. In 12A bis 12D zeigt die horizontale Achse eine gemeinsame Zeitachse an, und die Figuren zeigen Wellenformen der Leistungsversorgungsströme entsprechend den Fällen, wo die in 6A bis 6D gezeigten Motorströme fließen. Hier ist die Polarität, in der ein Strom fließt, um die Gleichstromleistungsversorgung 3 zu laden, positiv gemacht.
12A zeigt die Wellenform des Leistungsversorgungsstroms, der in dem Fall fließt, wo alle Leistungselemente UH bis WL eines dreiphasigen Inverters 15 Gate-unterbrochen sind und in Zustände platziert sind, wo Nicht-Leitung (AUS) gehalten wird, und in den Leistungselementen nur Freilaufdioden 19a bis 19f als Strompfade effektiv werden. Wie in 6A gezeigt, wird der dreiphasige Wechselstrom durch die Diodenbrücke der Freilaufdioden zweiweggleichgerichtet.
12B zeigt die Wellenform des Motorstroms in dem Fall, wo von dem Zustand von 12A der Transistor 18b des Leistungselementes UL des Arms (unterer Arm) des dreiphasigen Inverters 15 auf der Seite des tiefen Potenzials N Gegenstand eines Kurzschlussfehlers ist. In diesem Fall fließt der Strom zu der Gleichstromleistungsversorgung 3 in dem Fall, wo die Freilaufdioden 19c und 19e des Arms (oberer Arm) der V-Phase und der W-Phase auf der Seite des hohen Potenzials H mit Ausnahme des Arms der U-Phase, wo der Kurzschlussfehler auftritt, vorwärts vorgespannt werden, und die Motorströme der zwei Phasen (V-Phase und W-Phase) mit Ausnahme der Phase, wo der Kurzschlussfehler auftritt, fließen in der Minusrichtung. Der Strom ist normalerweise 0 [A], und hat eine Wellenform, in der er in einer kurzen Periode und in der positiven Richtung zweimal pro eine Rotationsperiode der Dreheinrichtung des Wechselstrommotors 2 fließt.
12C zeigt die Wellenform des Leistungsversorgungsstroms, der in dem Fall fließt, wo von dem Zustand von 12A die Transistoren des unteren Arms der zwei Phasen (U-Phase und V-Phase) Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind. In diesem Fall fließt der Strom zu der Gleichstromleistungsversorgung 3 in dem Fall, wo die Freilaufdiode 19e des oberen Arms einer verbleibenden W-Phase mit Ausnahme der unteren Arme der U-Phase und V-Phase, wo der Kurzschlussfehler auftritt, vorwärts vorgespannt wird, und der Motorstrom der W-Phase, wo der Kurzschlussfehler nicht auftritt, fließt in der Minusrichtung. Der Strom ist normalerweise 0 [A], und hat die Wellenform, in der er in einer kurzen Periode in der positiven Richtung einmal pro eine Rotationsperiode der Dreheinrichtung des Wechselstrommotors 2 fließt.
12D zeigt die Wellenform des Leistungsversorgungsstroms in dem Fall, wo alle Phasen des unteren Arms des dreiphasigen Inverters 15 kurzgeschlossen sind. Da alle Freilaufdioden 19a, 19c und 19e des oberen Arms umgekehrt vorgespannt sind, fließt der Leistungsversorgungsstrom nicht und bleibt 0 [A].
Übrigens können die Wellenformen der Leistungsversorgungsströme in dem Fall, wo alle Leistungselemente UH, VH und WH des oberen Arms Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind, ähnlich zu dem Fall des Kurzschlussfehlers des unteren Arms entwickelt werden. D. h. in dem Fall, wo alle Phasen des oberen Arms kurzgeschlossen sind, fließt der Leistungsversorgungsstrom nicht und ist 0 [A], und in dem Fall, wo eine Phase des oberen Arms Gegenstand des Kurzschlussfehlers ist, ist der Leistungsversorgungsstrom normalerweise 0 [A], und hat eine Wellenform, in der der Leistungsversorgungsstrom in einer kurzen Periode in der positiven Richtung zweimal pro eine Rotationsperiode der Dreheinrichtung fließt. In dem Fall, wo zwei Phasen des oberen Arms Gegenstand des Kurzschlussfehlers sind, ist der Strom normalerweise 0 [A], und hat eine Wellenform, in der der Leistungsversorgungsstrom in einer kurzen Periode in der positiven Richtung einmal pro eine Rotationsperiode der Dreheinrichtung fließt.
Eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 erfasst eine Kurzschlussanomalie basierend auf der Charakteristik des Leistungsversorgungsstroms wie oben angegeben. Zuerst wird der Leistungsversorgungsstrom, der zwischen der Gleichstromleistungsversorgung 3 und dem elektrischen Leistungswandler 1 fließt, durch den Leistungsversorgungsstromdetektor 36 erfasst, und ein Leistungsversorgungsstromsignal entsprechend dem Leistungsversorgungsstrom wird zu der elektrischen Versorgungsstrom-Kalkulationseinheit 37 eingegeben. Die elektrische Versorgungsstrom-Kalkulationseinheit 37 kalkuliert den Wert des elektrischen Versorgungsstroms aus dem elektrischen Versorgungsstromsignal, und gibt ihn zu der Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 in einem Hybridsteuerarithmetikteil 20 ein. Die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 überwacht, dass der elektrische Versorgungsstrom die Schwelle nahe 0 [A] über einer Rotationsperiode kreuzt und die Beziehung der Größe umgeschaltet wird, oder eine Beziehung, in der der elektrische Versorgungsstrom kleiner als die Schwelle nahe 0 [A] ist, kontinuierlich festgesetzt wird, und erfasst den Kurzschlussfehler.
In dem Fall, wo die Motorrotationsgeschwindigkeit gering ist und die induzierte Spannung klein ist, fließt übrigens, da die Anschlussspannung des Wechselstrommotors 2 kleiner als die Ausgangsspannung der Gleichstromleistungsversorgung 3 wird, selbst in dem normalen Fall, wo der Kurzschlussfehler in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang nicht auftritt, der elektrische Versorgungsstrom nicht, und bleibt 0 [A] ähnlich zu dem Fall, wo alle Phasen des oberen Arms oder des unteren Arms des dreiphasigen Inverters 15 kurzgeschlossen sind. Da jedoch der Motorstrom nicht fließt und das Auftreten eines sekundären Fehlers vermieden wird, selbst wenn die Anomalie wegen den Kurzschlussfehler fehlerhaft erfasst wird, gibt es keine Störung. Es entspricht der Verarbeitung zum Vermeiden des sekundären Fehlers, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors verringert wird und die induzierte Spannung abgesenkt wird.
Als ein anderes Erfassungsverfahren der Kurzschlussanomalie, das den elektrische Versorgungsstrom verwendet, ist es außerdem denkbar, dass eine Beurteilung basierend darauf durchgeführt wird, ob ein Wert, der durch Filtern des Wertes des elektrischen Versorgungsstroms erhalten wird, im Vergleich zu einem erwarteten elektrischen Versorgungsstromwert groß ist, der aus der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 und der Spannung der Gleichstromleistungsversorgung 3 erhalten wird und eine spezifizierte Schwelle überschreitet. D. h. die induzierte Spannung durch den Wechselstrommotor 2 wird aus der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 erhalten, und dadurch aus der Anschlussspannung des Wechselstrommotors 2 und der Ausgangsspannung der Gleichstromleistungsversorgung 3, es ist möglich zu erwarten, wie groß der Ladestrom, der zu der Gleichstromleistungsversorgung fließt, zu der Zeit von Zweiweggleichrichtung durch die Diodenbrücke ist. Wenn sich ein tatsächlicher elektrischer Versorgungsstrom von diesem erwarteten elektrischen Versorgungsstromwert unterscheidet, ist es somit möglich zu erachten, dass eine Anomalie auftritt. In diesem Fall ist es, als eine Äquivalenz zum Filtern des Wertes des elektrischen Versorgungsstroms, wenn die Installationsstelle des elektrischen Versorgungsstromdetektors 36 auf dem Gleichstrombus zwischen dem Glättungskondensator 16 und der Gleichstromleistungsversorgung 3 ist, auch möglich, eine Anomalie des elektrischen Versorgungsstroms wegen dem Kurzschlussfehler des Glättungskondensators 16 zu erfassen.
Wenn die Anomalie durch die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 erfasst wird, gibt anschließend ähnlich zu der Operation in Ausführungsform 1, um den sekundären Fehler zu vermeiden, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder dielektrischer Zusammenbruch, die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit 27 eine Instruktion zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 aus, um den Betrag vom Strom, der zu dem Wechselstrommotor 2 fließt, auf einen zulässigen Wert oder weniger zu unterdrücken, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 6 steuert die Leistung des Verbrennungsmotors 5 in Übereinstimmung mit dieser Instruktion.
Ausführungsform 3
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau in Bezug auf Leistungssteuerung eines Wechselstrommotors in einer Leistungssteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt. In 13 repräsentieren jene, die durch die gleichen Bezugszeichen wie 7 bezeichnet sind, die gleichen oder ähnliche Abschnitte wie jene, die in 7 gezeigt sind.
13 zeigt den gleichen Aufbau wie Ausführungsform 1, die in 7 gezeigt wird, außer dass thermische Dioden 38a bis 38c zum Erfassen einer Temperatur von Leistungselementen UH bis WL, Konstantstromschaltungen 39a bis 39c und Leistungselement-Temperaturkalkulationseinheiten 40a bis 40c in einem elektrischen Leistungswandler 1 vorgesehen sind.
In Ausführungsform 3 wird die Erfassung einer Anomalie wegen dem Auftreten eines Kurzschlussfehlers durch Temperaturänderung der Leistungselemente UH bis WL durchgeführt. In dem Fall, wo der Kurzschlussfehler in einem Leistungselement in einem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang auftritt, wie in 6A, 6B und 6C gezeigt, fließt der anomale Strom, der die Bemessung überschreitet, zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang. Somit generiert das Leistungselement Wärme wegen dem Verlust in der Widerstandskomponente das Leistungselementes des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs und seine Temperatur steigt an.
Da der Verlust in der Widerstandskomponente des Leistungselementes dem Quadrat des Betrags vom Motorstrom proportional ist, wird, wenn der Strombetrag groß wird, die Wärmegenerierung merklich erhöht. In dem Fall, wo die Temperatur des Leistungselementes eine spezifizierte hohe Temperaturschwelle überschreitet, oder in dem Fall, wo die Temperatur eine Nennoperationstemperatur überschreitet, die durch den Ausgleich zwischen Wärmegenerierung und Kühlung zu der Zeit eines Flusses eines Nennstroms in einer normalen Operation bestimmt wird, und ein Temperaturanstieg in einer hohen Änderungsrate erwartet wird, kann somit eine Beurteilung durchgeführt werden, dass der Kurzschlussfehler auftritt.
Somit wird in Ausführungsform 3 die Erfassung der Kurzschlussanomalie durch die folgende Operation durchgeführt.
Als ein Erfassungsmechanismus der Temperatur des Leistungselementes sind die thermischen Dioden 38a bis 38c in der Nähe der Leistungselemente der jeweiligen Arme in einem dreiphasigen Inverter 15 installiert. Die Konstantstromschaltungen 39a bis 39c sind mit den thermischen Dioden 38a bis 38c verbunden und es wird veranlasst, dass spezifizierte Ströme fließen.
Zu dieser Zeit wird ein Durchlassspannungsabfall Vf des pn-Übergangsteils von jeder der thermischen Dioden 38a bis 38c durch die Temperatur des pn-Übergangsteils geändert. Jede der Leistungselement-Temperaturkalkulationseinheiten 40a bis 40c empfängt den Durchlassspannungsabfall Vf der thermischen Dioden 38a bis 38c, kalkuliert die Leistungselementtemperatur durch Betrachtung der Temperatur des pn-Übergangsteils im wesentlichen als die Temperatur der Leistungselemente UH bis WL basierend auf der Beziehung zwischen der Temperatur des pn-Übergangsteils der thermischen Dioden 38a bis 38c und des Durchlassspannungsabfalls Vf und benachrichtigt eine elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31.
Die elektrische Leistungswandler-Eingabe-/Ausgabeverarbeitungseinheit 31 überträgt Information in Bezug auf die Leistungselementtemperatur zu einer Hybridsteuereinheit 4 durch eine elektrische Leistungswandler-Informationsübertragungseinheit 34. Eine Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26 in der Hybridsteuereinheit 4 empfängt die Information, und benachrichtigt einen Hybridsteuerarithmetikteil 20 über die Leistungselementtemperatur.
In dem Hybridsteuerarithmetikteil 20 empfängt eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 die Leistungselementtemperatur von der Motorsystem-Operationsinformations-Übertragungseinheit 26 und erfasst eine Kurzschlussanomalie basierend auf der Beziehung zwischen dem Auftreten des Kurzschlussfehlers, der Leitung des anomalen Stroms, der die Bemessung überschreitet, Wärmegenerierung deswegen und Temperaturanstieg. Mit Bezug auf den Grad von Anomalie wegen dem Kurzschluss wird der Grad von Anomalie wegen der Kurzschlussstörung, die basierend auf der Information in Bezug auf die Temperatur des elektrischen Leistungsversorgungsdurchgangs erhalten wird und/oder der Information in Bezug auf den Strom, der zu dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang fließt, erhalten. Die Information des Stroms, die zum Erhalten des Grades von Anomalie verwendet wird, ist die Information in Bezug auf den Flussmodus und/oder Stromwert des Stroms, der zu dem Wechselstrommotor 2 fließt, der in 6A bis 6D gezeigt wird, oder des Stroms, der zu der Gleichstromleistungsversorgung 3 fließt, was in 12A bis 12D gezeigt wird.
Wenn die Anomalie durch die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit 29 erfasst wird, wird anschließend ähnlich zu der Operation in Ausführungsform 1 die Leistung des Verbrennungsmotors so gesteuert, um den sekundären Fehler zu vermeiden, wie etwa Rauchen, Ausbrennen oder die elektrischer Zusammenbruch.
Obwohl in Ausführungsform 3 die Beschreibung für die Erfassung der Leistungselementtemperatur unter Verwendung der thermischen Dioden und die Kurzschlussanomalieerfassung durch die Leistungselementtemperatur gegeben wurde, kann die Kurzschlussanomalie außerdem durch Temperaturerfassung unter Verwendung eines Verfahrens außer diesem erfasst werden. Z. B. kann ein Thermistor als das Temperaturerfassungselement verwendet werden, oder die Temperatur in dem elektrischen Leistungsversorgungsdurchgang, der sich von dem Leistungselement unterscheidet, wird gemessen, und die Kurzschlussanomalie kann durch diese Temperatur erfasst werden. Außerdem kann das Beurteilungsverfahren der Kurzschlussanomalie auch durch einen anderen Mechanismus als dem oben beschriebenen geeignet realisiert werden.

Claims

Fahrzeugleistungssteuervorrichtung, umfassend: eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6), um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors (5) zu steuern; und einen Stromrichter (1), der mit einem Wechselstrommotor (2) und einer Gleichstromversorgung (3) verbunden ist, um mit dieser eine Stromversorgungsstrecke zu bilden, Stromwandlung durch eine Schaltoperation einer Schalteinheit durchführt, und Strom zwischen der Gleichstromversorgung (3) und dem Wechselstrommotor (2) hin und her führt, wobei die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung Leistungssteuerung eines Hybridfahrzeugs unter Verwendung der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors (5) und der Leistungsabgabe des Wechselstrommotors (2) als Leistungsquellen durchführt, und gekennzeichnet ferner zu umfassen: eine Hybridsteuereinheit (4), die eine Funktion hat, die Leistungsabgabe des Wechselstrommotors (2) durch Steuern der Schaltoperation des Stromrichters (1) zu steuern, und mit der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) zusammenarbeitet, um eine arithmetische Operation für die Leistungssteuerung des Hybridfahrzeugs durchzuführen; eine Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29), die in der Hybridsteuereinheit (4) vorgesehen ist, und eine Anomalie wegen einem Kurzschlussfehler der Stromversorgungsstrecke erfasst, und einen Grad von Dringlichkeit zum Vermeiden eines sekundären Fehlers in Stufen unterteilt und sie entsprechend der Größe eines Motorstroms, einer Struktur eines Bauteils, in dem die Anomalie auftritt, einem Anordnungsmerkmal oder einem Materialmerkmal setzt, wobei in der Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) Evaluierungspunkte tabellarisch aufgeführt sind, um eine Gewichtung von Wichtigkeit der Struktur, dem Anordnungsmerkmal und dem Materialmerkmal zu geben; und eine Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27), die in der Hybridsteuereinheit (4) vorgesehen ist, und, wenn die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) die Anomalie erfasst, eine Instruktion, die den Verbrennungsmotor (5) veranlasst, einen der Anomalie entsprechenden Betrieb durchzuführen, der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) erteilt, wobei die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27) eine Instruktion, die eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (5) begrenzt durch Ändern eines Leistungsabgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors (5) basierend auf einer Verbrennungsmotor-Leistungsabgabeobergrenzcharakteristik zu einer Zeit der Anomalie, die basierend auf einer Korrelation unter einer Drehzahl des Wechselstrommotors (2), Temperatur der Stromversorgungsstrecke, einem zu der Stromversorgungsstrecke fließenden Strom und der Drehzahl des Verbrennungsmotors (5), kalkuliert wird, der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) erteilt, wobei, wenn ein Grad von Dringlichkeit, den die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) gesetzt hat, hoch ist, eine Einstellung durchgeführt wird, um eine schneller Änderung des Leistungsabgabeabstimmungsparameters durchzuführen.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Informationen über das Schalten des Stromrichters (1) und Informationen über einen Strom, der zu dem Wechselstrommotor (2) fließt, erfasst.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Informationen über den Betrag einer Instruktion von Leistungsabgabesteuerung des Wechselstrommotors (2) und Informationen über einen zu der Gleichstromleistungsversorgung (3) fließenden Strom, erfasst.
Die Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ferner zu umfassen einen Temperaturdetektor (38a), (38b), (38c), um eine Temperatur von mindestens einem der Schalteinheit des Stromrichters (1) und der Stromversorgungsstrecke zu messen, und gekennzeichnet dadurch, dass die Kurzschlussanomalie-Erfassungseinheit (29) die Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler basierend auf Informationen über den Betrag einer Instruktion von Leistungsabgabesteuerung des Wechselstrommotors (2), Information in Bezug auf das Schalten des Stromrichters (1) und Information in Bezug auf die, durch den Temperaturdetektor (38a), (38b), (38c) erfasste Temperatur, erfasst.
Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27) eine Operationsinstruktion, die an einen Grad der Anomalie wegen dem Kurzschlussfehler angepasst ist, der basierend auf mindestens einer von Informationen über eine Temperatur der Stromversorgungsstrecke und Informationen über einen zu der Stromversorgungsstrecke fließenden Strom, erhalten wird, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit gibt.
Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Informationen über den Strom Informationen über einen Stromwert ist.
Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27) eine Operationsinstruktion, die an einen Fahrzeugbetriebszustand des Hybridfahrzeugs angepasst ist, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) gibt.
Fahrzeugleistungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsmotor-Operationsinstruktionseinheit (27) eine Instruktion, die eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (5) durch Ändern eines Leistungsabgabeabstimmungsparameters des Verbrennungsmotors begrenzt, um Reisefortsetzung oder Reisestopp des Fahrzeugs durchzuführen in Übereinstimmung mit Fahrzeugoperationsinformation, einschließlich mindestens eines von einem Beschleunigungs-/Abbremsungsbetrag des Hybridfahrzeugs, einer Beschleunigungs-/Abbremsungshäufigkeit, einem Lenkungsbetrag, einer Lenkungshäufigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und einem Grad der Anomalie, die erhalten wird basierend auf einer Temperatur der Stromversorgungsstrecke und/oder einem zu der Stromversorgungsstrecke fließenden Strom, zu der Verbrennungsmotor-Steuereinheit (6) gibt.