混合动力车辆系统技术方案

实施方式的混合动力车辆系统提供一种实现稳定的驱动的混合动力车辆系统，其中具备：第1控制部(2)，以使从车轴(80)输出的转矩和从外部供给的车轴转矩指令(Tref)相等的方式，运算第1电动机(30)的转矩指令(TMG1′)和第2电动机(60)的转矩指令(TMG2′)；第2控制部(4)，接收转矩指令差(ΔTref)，以使第1电动机(30)与第2电动机(60)的消耗能量之差成为零的方式，运算第1电动机(30)的转矩指令差(ΔTMG1)和所述第2电动机的转矩指令差(ΔTMG2)；第1加法运算器(5)，将第1电动机(30)的转矩指令(TMG1′)和转矩指令差(ΔTMG1)相加而输出到第1逆变器(40)；以及第2加法运算器(6)，将第2电动机(60)的转矩指令(TMG2′)和转矩指令差(ΔTMG2)相加而输出到第2逆变器(50)。

Hybrid Electric Vehicle System

The hybrid electric vehicle system according to the embodiment provides a hybrid electric vehicle system with stable driving, which includes: the first control unit (2) to calculate the first motor (30) torque instruction (TMG1') and the second motor (60') torque instruction (TMG2'), the second control unit (4), in such a way that the output torque from the axle (80) and the axle torque instruction (Tref) supplied from the outside are equal. In order to make the difference of energy consumption between the first motor (30) and the second motor (60) zero, the torque instruction difference (TMG1) of the first motor (30) and the torque instruction difference (TMG2) of the second motor (30) are calculated, and the first adder (5) adds the torque instruction (TMG1') and the torque instruction difference (TMG1) of the first motor (30) to the first inverter (40). The second adder (6) adds the torque instruction (TMG2') and the torque instruction difference (TMG2) of the second motor (60) to the second inverter (50).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合动力车辆系统
本专利技术的实施方式涉及混合动力车辆系统。
技术介绍
提出了构成为能够将从内燃机供给的能量和从蓄电池供给的能量这两方传递给车轴的混合动力车辆系统。串并联式混合动力车辆系统具有将从内燃机供给的能量分割而供给(分配)给发电机侧和车轴侧的三轴动力分割机构。在串并联式混合动力车辆系统中，车轴使用从内燃机经由三轴动力分割机构供给到车轴的能量、从发电机供给的电能和从蓄电池供给的能量而旋转。另外，在串并联式混合动力车辆系统中，能够独立地决定车轴的旋转速度(车速)和内燃机的旋转速度。另外，在串并联式混合动力车辆系统中，能够独立地决定车辆的输出转矩和内燃机的输出。由此，能够不依赖于车辆的运转状态而决定内燃机的动作点，所以将效率好的点选择为内燃机的动作点，从而能够实现内燃机的高效运转，能够改善耗油量。另外，在内燃机的输出能量和车辆的输出能量中存在差的情况下，还能够通过与直流链路连接的电池的充放电调整能量的过剩和不足。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利3050125号公报
技术实现思路
例如，铁路车辆将车轮在轨道上转动所产生的摩擦力(粘着力)作为驱动力。铁路车辆的粘着力比汽车的橡胶轮胎与铺路路面之间的摩擦力小，特别是在轨道、车轮为湿润状态等摩擦力的上限小的情况下易于引起车轮的空转、打滑。在将上述串并联式混合动力车辆系统搭载于铁路车辆的情况下，在由于车轮空转而马达的输出能量变动时，有可能直流链路电压变动而驱动发电机和马达的逆变器的控制变得不稳定。进而，在对直流链路连接有电池的系统中，电池的充电电流以及放电电流有时被限制，在这样的系统中，如果想要流过超过该限制的充放电电流，则有可能直流链路电压大幅变动而导致系统整体停止。本专利技术的实施方式是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种实现稳定的驱动的混合动力车辆系统。实施方式的混合动力车辆系统具备：内燃机；第1电动机；三轴动力分割机构，将所述内燃机的动力分配给所述第1电动机和动力耦合机构；第2电动机，与所述动力耦合机构连接；车轴，被传递合成有所述动力耦合机构的动力和所述第2电动机的动力的能量；第1逆变器，驱动所述第1电动机；第2逆变器，经由直流链路与所述第1逆变器连接，驱动所述第2电动机；蓄电池，与所述直流链路连接；第1控制部，以使从所述车轴输出的转矩和从外部供给的车轴转矩指令相等的方式，运算所述第1电动机的转矩指令值和第2电动机的转矩指令值；第2控制部，接收针对所述车轴转矩指令的转矩指令差，以使所述第1电动机的消耗能量与所述第2电动机的消耗能量之差成为零的方式，运算所述第1电动机的转矩指令差和所述第2电动机的转矩指令差；第1加法运算器，将所述第1电动机的转矩指令和所述第1电动机的转矩指令差相加而输出到所述第1逆变器；以及第2加法运算器，将所述第2电动机的转矩指令和所述第2电动机的转矩指令差相加而输出到所述第2逆变器。附图说明图1是概略地示出实施方式的混合动力车辆系统的结构例的图。图2是用于说明图1所示的混合动力车辆系统的三轴动力分割机构的一个结构例的图。图3是概略地示出实施方式的车辆控制装置的结构例的框图。具体实施方式以下，参照附图，说明实施方式的混合动力车辆系统。本实施方式的混合动力车辆系统具备内燃机10、三轴动力分割机构20、发电机(第1电动机)30、第1逆变器40、第2逆变器50、马达(第2电动机)60、动力耦合机构70、车轴80、辅助设备90、电池BT、车轮WL以及车辆控制装置CTR。内燃机10是汽油引擎、柴油引擎等生成驱动车辆的机械能的原动机。三轴动力分割机构20将由内燃机10生成的机械能分割为供给到发电机30侧的能量和供给到车轮WL侧(车轴80侧)的能量而供给。图2是用于说明图1所示的混合动力车辆系统的三轴动力分割机构的一个结构例的图。三轴动力分割机构20例如具备太阳齿轮S、与太阳齿轮S外接的行星齿轮P、行星齿轮P内接的环形齿轮R以及沿着行星齿轮P的轨道旋转的行星齿轮架C。在本实施方式中，行星齿轮架C通过由内燃机10生成的机械能Pe而旋转。太阳齿轮S的旋转动力被传递给发电机30。环形齿轮R的旋转动力被传递给与车轴80连接的动力耦合机构70。以下示出三轴动力分割机构20的太阳齿轮S、环形齿轮R、行星齿轮P以及行星齿轮架C的运动方程。此外，θ是齿轮、电动机等的旋转角度，ω是齿轮、电动机等的旋转角速度，T是齿轮、电动机等的转矩，J是齿轮、电动机等的惯性，G是齿轮齿数。另外，在上述记号的下标中，S表示与太阳齿轮有关，P表示与行星齿轮有关，C表示与行星齿轮架有关，R表示与环形齿轮有关。[公式1]此外，上述运动方程中的限制条件如下所述。[公式2]Gsθs+GRθR＝(Gs+GR)θC(5)λ1：在行星齿轮内由于其他轴的影响产生的太阳齿轮转矩λ2：在行星齿轮内由于其他轴的影响产生的环形齿轮转矩在此，在设为太阳齿轮S、内燃机10以及行星齿轮P的惯性小到针对车辆的惯性质量可忽略的程度时，能够如下所述记载运动方程。[公式3]0＝TS+λ1(6)发电机30将经由动力分割机构20的太阳齿轮S供给的机械能Pg变换为电能。发电机30例如是具备与太阳齿轮S连动的转子和定子的电动机，输出3相交流电力。第1逆变器40是控制发电机30的动作的控制单元，将从发电机30输出的3相交流电力变换为直流电力以作为再生动作，并且将从直流链路供给的直流电力变换为3相交流电力而供给到发电机30，使发电机30为功率运行动作。第1逆变器40经由直流链路与第2逆变器50以及电池BT连接。第2逆变器50将从直流链路供给的直流电力变换为交流电力而输出到马达60。另外，第2逆变器50将从马达60供给的交流电力变换为直流电力而输出到直流链路。马达60是通过从第2逆变器50供给的交流电力而被驱动的电动机，将电能变换为机械能Pm而输出到动力耦合机构70。动力耦合机构70将耦合有从内燃机10的环形齿轮R传递的机械能Pg和从第2逆变器50供给的机械能Pm的能量Pout传递给车轴80。车轴80通过从上述动力耦合机构供给的能量而被旋转驱动，车轮WL经由车轴80被旋转驱动。电池BT例如具备包括多个2次电池单元的蓄电池，构成为能够通过从直流链路供给的电力充电，能够经由直流链路对电力进行放电。辅助设备90例如是照明装置等搭载于车辆内的负载。辅助设备90经由直流链路与电池BT、第1逆变器40以及第2逆变器50连接，通过从直流链路供给的能量而被驱动。车辆控制装置CTR是以使内燃机10、发电机30、第1逆变器40、第2逆变器50、马达60以及电池BT相互联系地动作的方式进行控制的控制部。车辆控制装置CTR例如是具备CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)、MPU(microprocessingunit，微处理单元)等处理器和存储器的运算单元。图3是概略地示出实施方式的车辆控制装置的结构例的框图。此外，在以下的说明中，“E”的下标被附加给与内燃机10有关的值，“MG1”的下标被附加给与发电机30有关的值，“MG2”的下标被附加给与马达60有关的值。车辆控制装置CTR具备PE决定部1、第1控制部2、空转再粘着控制部3、第2控制部4、第1加法运算器5以及第2加法运算器6。PE决定部1从外部接收车轴转矩指令Tr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力车辆系统，具备：内燃机；第1电动机；三轴动力分割机构，将所述内燃机的动力分配给所述第1电动机和动力耦合机构；第2电动机，与所述动力耦合机构连接；车轴，通过从所述动力耦合机构供给的能量而被驱动；第1逆变器，驱动所述第1电动机；第2逆变器，经由直流链路与所述第1逆变器连接，驱动所述第2电动机；蓄电池，与所述直流链路连接；第1控制部，以使从所述车轴输出的转矩和从外部供给的车轴转矩指令相等的方式，运算所述第1电动机的转矩指令和第2电动机的转矩指令；第2控制部，接收针对所述车轴转矩指令的转矩指令差，以使所述第1电动机的消耗能量与所述第2电动机的消耗能量之差成为零的方式，运算所述第1电动机的转矩指令差和所述第2电动机的转矩指令差；第1加法运算器，将所述第1电动机的转矩指令和所述第1电动机的转矩指令差相加而输出到所述第1逆变器；以及第2加法运算器，将所述第2电动机的转矩指令和所述第2电动机的转矩指令差相加而输出到所述第2逆变器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 JP 2016-1647551.一种混合动力车辆系统，具备：内燃机；第1电动机；三轴动力分割机构，将所述内燃机的动力分配给所述第1电动机和动力耦合机构；第2电动机，与所述动力耦合机构连接；车轴，通过从所述动力耦合机构供给的能量而被驱动；第1逆变器，驱动所述第1电动机；第2逆变器，经由直流链路与所述第1逆变器连接，驱动所述第2电动机；蓄电池，与所述直流链路连接；第1控制部，以使从所述车轴输出的转矩和从外部供给的车轴转矩指令相等的方式，运算所述第1电动机的转矩指令和第2电动机的转矩指令；第2控制部，接收针对所述车轴转矩指令的转矩指令差，以使所述第1电动机的消耗能量与所述第2电动机的消耗能量之差成为零的方式，运算所述第1电动机的转矩指令差和所述第2电动机的转矩指令差；第1加法运算器，将所述第1电动机的转矩指令和所述第1电动机的转矩指令差相加而输出到所述第1逆变器；以及第2加法运算器，将所述第2电动机的转矩指令和所述第2电动机的转矩指令差相加...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水阳介，桑野友树，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝基础设施系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP