驱动装置、具有该装置的混合动力车辆及该装置的控制方法.pdf

本发明提供了驱动装置、具有该装置的混合动力车辆及该装置的控制方法。当系统起动期间需要第一电容器(50)和第二电容器(51)的暖机时，在被设置用于第一电容器(50)的继电器接通的情况下驱动电动机(24，26，36)时对第一电容器(50)进行暖机(S160至S190)。然后，当第一电容器(50)的温度(Tc1)已经达到或超过阈值(Tre2)时，在被设置用于第一电容器(50)的继电器关断并且被设置用于第二电容器(51)的继电器接通的情况下驱动电动机(24，26，36)时对第二电容器(51)进行暖机。在第二电容器(51)已经达到或超过阈值(Tref2)之后，用于第一电容器(50)和用于第二电容器(51)的继电器被连接以建立其中正常驱动电动机(24，26，36)的状态。

1.  一种驱动装置，其具有输入和输出驱动动力的至少一个电动机，所述驱动装置的特征在于包括：
多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；
多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开；以及
继电器控制装置(40)，其控制所述多个用于电容器的继电器，
其中所述继电器控制装置(40)控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机，
其中所述继电器控制装置(40)控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第一预定条件之后，在所述多个用于电容器的继电器中的其余部分被连接的其余接通状态下驱动所述电动机，并且
其中所述继电器控制装置(40)控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述其余接通状态下驱动所述至少一个电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部所述多个继电器都被连接的状态下驱动所述电动机。

2.  根据权利要求1所述的驱动装置，其中：
所述第一预定条件是在继电器中的所述一部分被连接之后的时间已经经过第一预定时间的条件，或者是电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的温度高于或等于第一预定温度的条件；并且
所述第二预定条件是在继电器中的所述其余部分被连接之后的时间已经经过第二预定时间的条件，或者是电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的温度高于或等于第二预定温度的条件。

3.  根据权利要求2所述的驱动装置，其中所述第一预定温度和所述第二预定温度彼此相等。

4.  根据权利要求2所述的驱动装置，其中所述第一预定时间和所述第二预定时间彼此相等。

5.  根据权利要求2所述的驱动装置，其中：
所述第一预定条件还包括电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的电压之间的差小于预定第一电压的条件；并且
所述第二预定条件还包括电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的电压之间的差小于预定第二电压的条件。

6.  根据权利要求1所述的驱动装置，还包括预充电继电器(55a)，
其中当与所述预充电继电器(55a)相对应的所述电容器(47)的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的电压之间的差小于预定第三电压时，所述继电器控制装置(40)使用于电容器的继电器中的所述一部分连接。

7.  根据权利要求1所述的驱动装置，还包括预充电继电器(55a)，
其中当与所述预充电继电器(55a)相对应的所述电容器(47)的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的电压之间的差小于预定第三电压时，并当电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的温度和与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的所述其余部分电容器的温度两者均高于或等于预定第三温度时，所述继电器控制装置(40)使全部所述多个用于电容器的继电器连接。

8.  一种混合动力车辆，其特征在于包括：
内燃机，其输出驱动所述混合动力车辆的驱动动力；以及
根据权利要求1至7中任一项所述的驱动装置，
其中所述电动机被安装为能够输出用于驱动的驱动动力。

9.  根据权利要求8所述的混合动力车辆，其中：
所述内燃机(32)被安装为将驱动动力输出至后轮(39a，39b)；
所述电动机是包括前轮专用电动机(24，26)和后轮专用电动机(36)的多个电动机，所述前轮专用电动机(24，26)将驱动动力输出至前轮，所述后轮专用电动机(36)将驱动动力输出至所述后轮；
所述多个电容器是包括第一电容器(50)和第二电容器(51)的两个电容器(50，51)，并包括：正极连接构件(54a)，其连接至两个电容器(50，51)的正极和所述多个电动机(24，26，36)的正极端子；负极连接构件(54b)，其连接至所述两个电容器(50，51)的负极并连接至所述多个电动机(24，26，36)的负极端子；以及多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)，其将所述多个电动机(24，26，36)与所述正极连接构件(54a)和所述负极连接构件(54b)连接和断开；并且
所述继电器控制装置(40)控制所述多个用于电容器的继电器和所述多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)，使得在所述系统起动期间，在所述部分接通状态下驱动所述电动机(24，26，36)，并控制所述多个用于电容器的继电器和所述多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)，使得当正在所述部分接通状态下驱动所述电动机(24，26，36)的情况下满足第一预定条件时，在所述其余接通状态下驱动所述电动机(24，26，36)，所述部分接通状态是与所述第一电容器相对应的继电器和所述多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)被连接的状态，所述其余接通状态是与所述第一电容器(50)相对应的所述继电器被断开并且与所述第二电容器(51)相对应的继电器以及所述多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)被连接的状态。

10.  根据权利要求9所述的混合动力车辆，其中：
所述多个用于电容器的继电器中的每个是完成所述两个电容器(50，51)中一个的所述正极或所述负极与连接至所述正极或所述负极的、所述正极连接构件(54a)的连接构件中的一个或所述负极连接构件(54b)的连接构件中的一个之间的连接和断开的继电器；并且
所述多个用于电动机(24，26，36)的继电器(43，45，47)是每个均完成与连接至所述正极或所述负极的所述连接构件不同的、所述正极连接构件(54a)的所述连接构件中的另一个或所述负极连接构件(54b)的所述连接构件中的另一个和连接至所述连接构件中的所述另一个的、所述电动机(24，26，36)的所述正极端子和所述负极端子中的一个端子之间的连接和断开的继电器。

11.  一种驱动装置的控制方法，所述驱动装置包括：至少一个电动机，其输入和输出驱动动力；多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述至少一个电动机和从所述至少一个电动机接收电力；以及多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开，所述方法的特征在于包括：
控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机；
控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第一预定条件之后，在所述多个用于电容器的继电器中的其余部分被连接的其余接通状态下驱动所述电动机；并且
控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述其余接通状态下驱动所述至少一个电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部所述多个继电器被连接的状态下驱动所述电动机。

12.  一种驱动装置，其具有输入和输出驱动动力的至少一个电动机，所述驱动装置的特征在于包括：
多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；
多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开；以及
继电器控制装置(40)，其控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机。

驱动装置、具有该装置的混合动力车辆及该装置的控制方法
技术领域
本发明涉及驱动装置、配备有驱动装置的混合动力车辆及驱动装置的控制方法。
背景技术
已经提出了一种驱动装置，如果该装置检测到使得电容器的内阻增大的低温，则提高电容器的工作电压(例如，见日本专利申请公开号2002-142373(JP-A-2002-142373))。在此装置中，当温度较低时提高电容器的工作电压补偿了由温度较低时内阻的增大所引起的电容器中存储的电量的减少。
此外，也已经提出了一种装置，其在电池的温度较低时通过主动对电池充电或放电来加热电池(例如，见日本专利申请公开号2000-40536(JP-A-2002-142373))。在此装置中，通过当对电池充电或放电时发生的内部发热来进行电池的暖机。
在使用多个与电动机并联连接的电容器的驱动装置中，因为电容器内阻由于低温而较大，所以期望在系统起动期间迅速地进行电容器的暖机。对此，可以构造主动地对电容器充电和放电。但是，这样经常导致不必要的驱动电动机，或需要用于主动对电容器充电和放电的特定电路。
发明内容
本发明提出了驱动装置、配备有驱动装置的混合动力车辆及驱动装置的控制方法，其能够在系统起动期间迅速地使多个电容器暖机。
本发明的第一方面涉及一种驱动装置，其具有输入和输出驱动动力的至少一个电动机。所述驱动装置包括：多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开；以及继电器控制装置，其控制所述多个用于电容器的继电器。所述继电器控制装置控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机。所述继电器控制装置控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第一预定条件之后，在其中所述多个用于电容器的继电器中的其余部分被连接的其余接通状态下驱动所述电动机。所述继电器控制装置控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述其余接通状态下驱动至少一个所述电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部所述多个继电器被连接的状态下驱动所述电动机。
根据本发明的前述方面，控制多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动电动机。因为由电容器产生的热量被计算为电流的平方和内阻的乘积，所以相比通过在全部用于电容器的继电器被连接的情况下驱动电动机，可以通过在多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的情况下驱动电动机，来使流经与正被连接的继电器相对应的电容器的电流更大。因此，可以迅速地完成与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的电容器的一部分的暖机。
然后，控制多个用于电容器的继电器，使得在正在部分接通状态下驱动电动机的情况下满足第一预定条件之后，在其中用于电容器的继电器中的一部分被断开并且电容器中与用于电容器的继电器中的其余部分相对应的其余部分电容器被连接的其余接通状态下驱动电动机。因此，能够选速地使电容器中的与用于电容器的继电器中的其余部分相对应的其余部分电容器暖机。
此外，控制多个用于电容器的继电器，使得在正在其余接通状态下驱动电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部多个用于电容器的继电器被连接的状态下驱动电动机。因此，可以完成全部电容器的暖机，并且可以使用全部电容器来驱动电动机。
由电容器产生的热量被计算为电流的平方和内阻的乘积。因此，例如，如果两个电容器被交替地暖机，则由于一下原因可以相对迅速地使得两个电容器暖机。即，在两个电容器中的一个电容器被连接时驱动电动机的情况下，相比在两个电容器连接时驱动电动机的情况，流经两个电容器中所述一个电容器的电流为两倍大，并且由一个电容器产生的热量是四倍大。因此，在两个电容器中仅一个电容器连接的情况下，相比两个电容器均连接并一起暖机的情况，所述一个电容器可以四分之一的时间进行暖机。因此，在两个电容器交替地暖机的情况下使两个电容器暖机所需的时间量是在两个电容器均连接并同时暖机的情况下使两个电容器暖机所需时间的一半。因此，通过交替的进行多个电容器中的电容器的一步的暖机和电容器的其余部分的暖机，可以缩短使全部电容器暖机所需的时间量。即，可以迅速地使多个电容器暖机。
在前述方面中，所述“第一预定条件”可以是在继电器中的所述一部分被连接之后的时间已经经过第一预定时间的条件，或者是电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的温度高于或等于第一预定温度的条件。所述“第二预定条件”可以是在继电器中的所述其余部分被连接之后的时间已经经过第二预定时间的条件，或者是电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的温度高于或等于第二预定温度的条件。此外，所述“第二预定条件”可以与所述“第一预定条件”相同或不同。
在前述方面中，所述第一预定条件可以还包括电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的电压之间的差小于预定第一电压的条件。所述第二预定条件可以还包括电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的一部分电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的其余部分电容器的电压之间的差小于预定第二电压的条件。
在前述方面中，所述驱动装置可以还包括预充电继电器。当与所述预充电继电器相对应的所述电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的电压之间的差小于预定第三电压时，所述继电器控制装置可以使用于电容器的继电器中的所述一部分连接。
在前述方面中，所述驱动装置可以还包括预充电继电器。当与预充电继电器相对应的电容器的电压和电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的电压之间的差小于预定第三电压时，并当电容器中与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的所述一部分电容器的温度和与用于电容器的继电器中的所述其余部分相对应的所述其余部分电容器的温度两者均高于或等于预定第三温度时，所述继电器控制装置可以使全部所述多个用于电容器的继电器连接。
本发明的第二方面涉及一种混合动力车辆。所述混合动力车辆包括：内燃机，其输出驱动所述混合动力车辆的驱动动力；以及根据前述第一方面的驱动装置。此外，所述驱动装置的所述电动机被安装为能够输出用于驱动的驱动动力。
即，所述混合动力车辆具有驱动装置，其包括输入和输出驱动动力的至少一个电动机，并还包括：多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开；以及继电器控制装置，其控制所述多个用于电容器的继电器。所述继电器控制装置控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机，控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第一预定条件之后，在其中所述多个用于电容器的继电器中的其余部分被连接的其余接通状态下驱动所述电动机，并控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述其余接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部所述多个继电器被连接的状态下驱动所述电动机。
根据前述方面，因为根据第一方面的驱动装置安装在混合动力车辆中，所以混合动力车辆能够实现与由第一方面的驱动装置实现的优点相同的优点，例如，能够在系统起动期间迅速地使与用于电容器的继电器的一部分相对应的电容器的一部分暖机的优点，以及能够迅速地使与用于电容器的继电器的其余部分相对应的其余电容器暖机的优点。
在前述方面中，所述内燃机可以被安装为将驱动动力输出至后轮。所述电动机可以是包括前轮专用电动机和后轮专用电动机的多个电动机，所述前轮专用电动机将驱动动力输出至前轮，所述后轮专用电动机将驱动动力输出至后轮。所述多个电容器可以是包括第一电容器和第二电容器的两个电容器，并包括：正极连接构件，其连接至两个电容器的正极和所述多个电动机的正极端子；负极连接构件，其连接至所述两个电容器的负极并连接至所述多个电动机的负极端子；以及多个用于电动机的继电器，其将所述多个电动机与所述正极连接构件和所述负极连接构件连接和断开。所述继电器控制装置可以控制所述多个用于电容器的继电器和所述多个用于电动机的继电器，使得在所述系统起动期间，在部分接通状态下驱动所述电动机，并控制所述多个用于电容器的继电器和所述多个用于电动机的继电器，使得当正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足所述第一预定条件时，在其余接通状态下驱动所述电动机，所述部分接通状态是其中与所述第一电容器相对应的继电器和所述多个用于电动机的继电器被连接的状态，所述其余接通状态是其中与所述第一电容器相对应的所述继电器被断开并且与所述第二电容器相对应的继电器以及所述多个用于电动机的继电器被连接的状态。
在前述方面中，所述多个用于电容器的继电器中的每个可以是进行所述两个电容器中一个的所述正极或所述负极与连接至所述正极或所述负极的、所述正极连接构件的连接构件中的一个或所述负极连接构件的连接构件中的一个之间的连接和断开的继电器。所述多个用于电动机的继电器每个可以是进行与连接至所述正极或所述负极的所述连接构件不同的、所述正极连接构件的所述连接构件中的另一个或所述负极连接构件的所述连接构件中的另一个和连接至所述连接构件中的所述另一个的、所述电动机的所述正极端子和所述负极端子的端子之间的连接和断开的继电器。
本发明的第三方面涉及一种驱动装置的控制方法，所述驱动装置包括：至少一个电动机，其输入和输出驱动动力；多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；以及多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开。所述控制方法包括：控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机；控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述部分接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第一预定条件之后，在其中所述多个用于电容器的继电器中的其余部分被连接的其余接通状态下驱动所述电动机；以及控制所述多个用于电容器的继电器，以在正在所述其余接通状态下驱动所述电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部所述多个继电器被连接的状态下驱动所述电动机。
根据前述方面，控制多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动电动机。因为由电容器产生的热量被计算为电流的平方和内阻的乘积，所以相比通过在全部用于电容器的继电器被连接的情况下驱动电动机，可以通过在多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的情况下驱动电动机，来使流经与正被连接的继电器相对应的电容器的电流更大。因此，可以迅速地完成与用于电容器的继电器中的所述一部分相对应的电容器的一部分的暖机。
然后，控制多个用于电容器的继电器，使得在正在部分接通状态下驱动电动机的情况下满足第一预定条件之后，在其中用于电容器的继电器中的一部分被断开并且电容器中与用于电容器的继电器中的其余部分相对应的其余部分电容器被连接的其余接通状态下驱动电动机。因此，能够选速地使电容器中的与用于电容器的继电器中的其余部分相对应的其余部分电容器暖机。
此外，控制多个用于电容器的继电器，使得在正在其余接通状态下驱动电动机的情况下满足第二预定条件之后，在全部多个用于电容器的继电器被连接的状态下驱动电动机。因此，可以完成全部电容器的暖机，并且可以使用全部电容器来驱动电动机。由电容器产生的热量被计算为电流的平方和内阻的乘积。因此，例如，如果两个电容器被交替地暖机，则由于一下原因可以相对迅速地使得两个电容器暖机。即，在两个电容器中的一个电容器被连接时驱动电动机的情况下，相比在两个电容器连接时驱动电动机的情况，流经两个电容器中所述一个电容器的电流为两倍大，并且由一个电容器产生的热量是四倍大。因此，在两个电容器中仅一个电容器连接的情况下，相比两个电容器均连接并一起暖机的情况，所述一个电容器可以四分之一的时间进行暖机。因此，在两个电容器交替地暖机的情况下使两个电容器暖机所需的时间量是在两个电容器均连接并同时暖机的情况下使两个电容器暖机所需时间的一半。因此，通过交替的进行多个电容器中的电容器的一步的暖机和电容器的其余部分的暖机，可以缩短使全部电容器暖机所需的时间量。即，可以迅速地使多个电容器暖机。
本发明的第四方面涉及一种驱动装置，其包括输入和输出驱动动力的至少一个电动机。所述驱动装置包括：多个电容器，其并联连接至所述电动机，并能够将电力传送至所述电动机和从所述电动机接收电力；多个用于电容器的继电器，其将所述多个电容器与所述电动机电连接和断开；以及继电器控制装置，其控制所述多个用于电容器的继电器，以在系统起动期间在其中所述多个用于电容器的继电器中的一部分被连接的部分接通状态下驱动所述电动机。
附图说明
通过结合附图对本发明优选实施例的以下详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得清楚，附图中相似标记用于表示相似元件，并且其中：
图1是示出配备有作为本发明的实施例的驱动装置的、为赛车开发的混合动力机动车辆的总体构造的构造图；
图2是示出本实施例的混合动力车辆的电气系统的构造的示例的构造图；并且
图3A和3B每个是示出由电动机ECU执行的起动时处理例程的示例的流程图。
具体实施方式
将参照图1至图3A和3B来描述本发明的实施例。
图1是示出配备有作为本发明的实施例的驱动装置的、为赛车开发的混合动力机动车辆20的总体构造的构造图。如图1所示，本实施例的混合动力机动车辆20包括：前轮驱动系统21，其具有安装至左右前轮29a、29b的两个前轮专用电动机24、26；后轮驱动系统31，其将从发动机32和电动机36传递的驱动动力经由变速器34和差速齿轮38输出至左右后轮39a、39b，电动机36经由离合器33a安装至发动机32的曲轴33；两个电容器(第一电容器和第二电容器)50、51，其将电力传送至前轮专用电动机24、26和电动机36，并从前轮专用电动机24、26和电动机36接收电力；电控液压制动单元(此后，称为“ECB”)60，其通过将油压施加至左右前轮29a、29b和左右后轮39a、39b的轮缸66a、66b、68a、68b来提供制动转矩；以及主电子控制单元70，其控制混合动力机动车辆20整体。
前轮专用电动机24、26是被构造为同步电动发电机的相似电动机，并经由逆变器42、44和集电箱(junk box)54将电力传送至第一电容器50和第二电容器51并从第一电容器50和第二电容器51接收电力。机，前轮专用电动机24、26用作能够彼此独立地向前轮29a、29b输出并分配制动力和驱动力的驱动动力单元。由电动机专用电子控制单元(此后，称为“电动机ECU”)40来驱动并控制前轮专用电动机24、26。
电动机36被构造为公知的能够作为发电机工作也能够作为电动机工作的同步电动发电机，并经由逆变器46和集电箱54将电力传送至第一电容器50和第二电容器51并从第一电容器50和第二电容器51接收电力。与前轮专用电动机24、26相似，由电动机ECU 40驱动并控制电动机36。
电动机ECU 40输入为驱动并控制前轮专用电动机24、26和电动机36所需的信号，例如，来自检测前轮专用电动机24、26和电动机36的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器25、27、37的信号，由电流传感器(未示出)检测的、施加至前轮专用电动机24、26和电动机36的相电流等。电动机ECU 40将开关控制信号输出至逆变器42、44、46。逆变器42、44、46每个都被构造为公知的由六个开关元件和六个二极管形成的逆变器电路。
第一电容器50和第二电容器51被构造为例如电双层式电容器，并经由集电箱54连接至逆变器42、44、46。
图2是示出本实施例的混合动力机动车辆20的电气系统的构造的示例的构造图。如图2所示，在集电箱54中，布置有：由导电材料(例如，铜)形成的正极母线54a，其连接至第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子，并连接至前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的正极侧端子；继电器55、56，其置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间；继电器55a和电阻器55b(图2中由锯齿线示出)，其与继电器55并联连接以避免当继电器55接通时的涌电流；继电器57a、58a、59a，其置于负极母线54b与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的负极侧端子之间；以及熔断器57b、58b、59b，其置于正极母线54a与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的正极侧端子之间。
用于电源的继电器55、55a、56安装在正极侧，并且用于电动机的继电器57a、58a、59a安装在负极侧。通过将全部继电器关断，第一电容器50和第二电容器51可以完全与前轮专用电动机24、26和电动机36断开。此外，第一电容器50和第二电容器51设置有检测端子间电压的电压传感器50a、51a，检测充电电流的电流传感器50b、51b，以及检测第一电容器50和第二电容器51的温度的温度传感器50c、51c。
平滑电容器43、45、47安装在前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的端子之间。检测端子间电压的电压传感器42a、44a、46a和检测施加至逆变器42、44、46的电流传感器42b、44b、46b安装在平滑电容器43、45、47的朝向逆变器42、44、46的一侧。
由电压传感器50a、51a、42a、44a、46a检测得到的电压Vc1、Vc2、Vcfr、Vcr，由电流传感器50b、51b、42b、44b、46b检测得到的电流Ic1、Ic2、Ifr、Ir，以及由温度传感器50c、51c检测得到的温度Tc1、Tc2被输入至电动机ECU 40(见图1)。
由来自电动机ECU 40的驱动信号来接通和关断继电器55、55a、56、57a、58a、59a。
顺便提及，电动机ECU 40与主电子控制单元70通信，通过来自主电子控制单元70的控制信号驱动并控制前轮专用电动机24、26和电动机36，并在需要时向主电子控制单元70输出：与前轮专用电动机24、26和电动机36的运行状态相关的数据，第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2，其充电电流Ic1、Ic2，其温度Tc1、Tc2，平滑电容器43、45、47的端子间电压，以及向逆变器42、44、46施加的电流Ifr、Ifl、Ir。此外，电动机ECU 40基于来自旋转位置检测传感器25、27、37的信号来计算前轮专用电动机24、26和电动机36的转速Nfl、Nfr、Nm。
这里，将进一步描述图1。发动机32是使用诸如汽油、轻油之类的烃基燃料输出驱动动力的内燃机，并受到由主电子控制单元70执行的对燃料喷射、点火正时和进气量等的控制，主电子控制单元70输入来自检测发动机32的运行状态的各种传感器的信号。
变速器34由例如液压驱动六档变速器构成，并且控制变速器34的换档，使得由输入基于驾驶员执行的升档开关81和降档开关82的操作的信号的主电子控制单元70执行变速比的升档和降档。
ECB 60包括：主缸61，其通过制动器踏板85的按压而被加压；制动致动器64，其调节对于轮缸66a、66b、68a、68b的油压，使得根据主缸61的压力(制动器按压力)而需要作用在车辆的制动转矩基于ECB 60的分配比率作用在左右前轮29a、29b和左右后轮39a、39b上；以及制动电子控制单元60(此后，称为“制动ECU 60”)，其驱动并控制制动致动器64。
制动ECU 62输入由安装至主缸61的主缸压力传感器61a检测的主缸压力(制动器按压力)，以及来自设置在左右前轮29a、29b和左右后轮39a、39b上的车轮速度传感器(未示出)的道路车轮速度等。制动ECU62将驱动信号输出至制动致动器64。制动ECU 62与主电子控制单元70通信，通过来自主电子控制单元70的控制信号使制动转矩作用在左右前轮29a、29b和左右后轮39a、39b上，并还在需要时向主电子控制单元70输出与ECB 60的状态相关的数据。
主电子控制单元70被构造为具有作为中央部件的CPU 72的微处理器。除了CPU 72之外，单元70还包括存储处理程序的ROM 74，临时存储数据的RAM 76，输入和输出端口(未示出)以及通信端口(未示出)。主电子控制单元70经由输入端口输入来自点火开关80的点火信号，来自变速器34的分别指示升档和降档的升档开关81和降档开关82的信号，来自检测加速器踏板83的按压量的加速器踏板位置传感器84的加速器操作量Acc，来自检测制动器踏板85的按压量的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BP等。如上所述，，主电子控制单元70经由通信端口与电动机ECU 40和制动ECU 62连接，将各种控制信息和数据传送至电动机ECU 40和制动ECU 62，并从电动机ECU 40和制动ECU 62接收各种控制信息和数据。
如上所述构造的此实施例的混合动力机动车辆20调节发动机32的进气量，并根据加速器踏板83的按压量使前轮专用电动机24、26和电动机36通过存储在第一电容器50和第二电容器51中的输出转矩。并且此实施例的混合动力机动车辆20从ECB 60并从前轮专用电动机24、26和电动机36输出与的制动器踏板85上的按压力(按压力)相当的制动转矩，并将为输出前轮专用电动机24、26和电动机36的再生转矩获得的再生电力存储到第一电容器50和第二电容器51中。
接着，将描述为使本实施例的混合动力机动车辆20的系统起动而执行的操作。当点火开关80接通时，主电子控制单元70的CPU 72起动发动机32，并向电动机ECU 40传送使电动机ECU 40执行起动时处理的控制信号。
图3A和3B是示出由电动机ECU 40执行的起动时处理例程的示例的流程图。当执行此例程时，电动机ECU 40使与前轮专用电动机24、26和电动机36相对应的继电器57a、58a、59a接通，并还使预充电继电器55a接通(步骤S100)。接着，电动机ECU 40输入由电压传感器50a检测的第一电容器50的端子间电压Vc1、由电压传感器46a检测的平滑电容器47的电压Vcr(步骤S110)，并接着判断第一电容器50的端子间电压Vc1与这样输入的平滑电容器47的电压Vcr之间的差是否变为小于阈值Vref1(步骤S120)。电动机ECU 40重复进行输入检测到的第一电容器50的端子间电压Vc1和检测到的平滑电容器47的电压Vcr的处理，以及将两个电压之间的差与阈值Vre1比较的处理，直到第一电容器50的端子间电压Vc1与平滑电容器47的电压Vcr之间的差变为小于阈值Vref1。这里，阈值Vref1是用于判断平滑电容器47的充电是否完成的阈值，并可以是相对较小的值。
当第一电容器50的端子间电压Vc1与平滑电容器47的电压Vcr之间的差变为小于阈值Vref1时，电动机ECU 40确定平滑电容器器43、45、47的充电已经完成。然后，电动机ECU 40输入来自温度传感器50c、51c的第一电容器50和第二电容器51的温度Tc1、Tc2(步骤S130)，并判断第一电容器50和第二电容器51的温度Tc1、Tc2两者是否均高于或等于阈值Tref1(步骤S140)。这里应该注意，阈值Tref1是用于判断是否需要对第一电容器50和第二电容器51进行暖机的阈值，并可以被设定为例如60℃、70℃等。
当第一电容器50和第二电容器51的温度Tc1、Tc2两者均高于或等于阈值Tref1时，电动机ECU 40确定不需要暖机，并关断继电器55a，接通用于第一电容器50和第二电容器51的继电器55、56(步骤S150)，并将起动时处理完成的控制信号发送至主电子控制单元70(步骤S290)，然后结束此例程。
另一方面，当第一电容器50和第二电容器51的温度Tc1、Tc2中的任一者小于阈值Tref1时，电动机ECU 40确定需要暖机，并关断继电器55a，接通与第一电容器50相对应的继电器55(步骤S160)。然后，电动机ECU 40向主电子控制单元70发送表示第一电容器50正在暖机的控制信号(步骤S170)，并等待来自温度传感器50c的第一电容器50的温度Tc1变为高于或等于阈值Tref2(步骤S180和S190)。
在接收到表示第一电容器50正在暖机的控制信号时，主电子控制单元70检查发动机32的起动已经完成，并完成系统起动，然后开始通过来自发动机32的驱动动力、并通过在第一电容器50的输入/输出限制的范围内对前轮专用电动机24、26和电动机36的驱动，来进行行驶。这里应该注意，阈值Tref2是用于判断第一电容器50的暖机是否完成的阈值，并可以被设定为例如65℃、75℃等。
当第一电容器50的温度Tc1变为等于或高于阈值Tref2时，电动机ECU 40输入由电压传感器50a、51a检测的第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2(步骤S200)，并判断这样输入的第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差是否小于阈值Vref2(步骤S210)。然后，当第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差大于或等于阈值Vref2时，电动机ECU 40重复输入端子间电压Vc1、Vc2的处理以及将电压差与阈值Vref2比较的处理。这里应该注意，阈值Vref2被设定的电压差使得即使第一电容器50和第二电容器51互连，过大的电流也不会在电容器之间或通过逆变器42、44、46流动，并可以根据第一电容器50和第二电容器51的性能以及逆变器42、44、46的性能来确定。
当第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差变为小于阈值Vref2时，电动机ECU 40关断与第一电容器50相对应的继电器55，并接通与第二电容器51相对应的56(步骤S220)。然后，电动机ECU 40向主电子控制单元70传送表示第一电容器50正在暖机的控制信号(步骤S230)，并等待由温度传感器51c检测的第二电容器51的温度Tc2变为高于或等于阈值Tref2(步骤S240和S250)。在接收到表示第二电容器51正在暖机的控制信号时，主电子控制单元70通过来自发动机32的驱动动力，并通过在第二电容器51的输入/输出限制的范围内对前轮专用电动机24、26和电动机36的驱动，来使车辆行驶。
当第二电容器51的温度Tc2变为等于或高于阈值Tref2时，电动机ECU 40输入来自电压传感器50a、51a的第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2(步骤S260)，并判断这样输入的第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差是否小于阈值Vref2(步骤S270)。然后，当第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差大于或等于阈值Vref2时，电动机ECU 40重复输入端子间电压Vc1、Vc2的处理以及将电压差与阈值Vref2比较的处理。
然后当第一电容器50和第二电容器51的端子间电压Vc1、Vc2之间的电压差变为小于阈值Vref2时，电动机ECU 40接通与第一电容器50相对应的继电器55(步骤S280)，并将起动处理完成的控制信号传送至主电子控制单元70(步骤S290)，然后结束例程。
因为由电容器产生的热量被计算为电流平方和内阻的乘积，所以第一电容器50的暖机和第二电容器51的暖机以交替的方式执行。在第一电容器50和第二电容器51中的仅一者连接的情况下在前轮专用电动机24、26和电动机36被驱动时流经电容器中所述一者的电流是在两个电容器50、51均连接的情况下流经电容器中一者的电流的两倍。因此，如果在第一电容器50和第二电容器51中的仅一者连接的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，则由该电容器产生的热量是四倍大，由此，电容器中被连接的一个可以用在两个电容器50、51均连接的情况下使电容器暖机所需的时间的四分之一来暖机。因此，在第一电容器50和第二电容器51交替地暖机的情况下使两个电容器暖机所需的时间量是在两个电容器50、51均连接并同时暖机的情况下使两个电容器暖机所需的时间量的一半。因此，可以更迅速地完成第一电容器50和第二电容器51的暖机。
根据前述实施例的混合动力机动车辆20，当第一电容器50和第二电容器51需要暖机时，电动机ECU 40能够通过交替地执行第一电容器50的暖机和第二电容器51的暖机来迅速地完成第一电容器50和第二电容器51的暖机。
在本实施例的混合动力机动车辆20中，当在系统起动期间需要第一电容器50和第二电容器51的暖机时，电动机ECU 40使第一电容器50暖机然后使第二电容器51暖机。可替代地，可以在第一电容器50暖机之前使第二电容器51暖机。
在本实施例的混合动力机动车辆20中，两个电容器，即第一电容器50和第二电容器51并联连接，并且当在系统起动期间需要第一电容器50和第二电容器51的暖机时，电动机ECU 40在使第二电容器51暖机之前使第一电容器50暖机。但是，也可以并联连接三个或更多个电容器，并当在系统起动期间需要这三个或更多个电容器的暖机时，使这三个或更多个电容器中的一个或多个在其余一个或多个电容器暖机之前暖机。
在此实施例的混合动力机动车辆20中，电动机ECU 40基于第一电容器50的温度Tc1是否已经达到或超过阈值Tref2来判断第一电容器50的暖机的完成。但是，也可以基于在第一电容器50的暖机开始之后是否已经经过预定时间，来判断第一电容器50的暖机的完成。此外，也可以基于第二电容器51的暖机开始之后是否已经经过预定时间来判断第二电容器51的暖机的完成。在此情况下，第一电容器50的暖机的完成的预定时间和第二电容器51的暖机的完成的预定时间可以相等或可以不同。
在本实施例的混合动力机动车辆20中，三个电动机，即前轮专用电动机24、26和电动机36并联连接至第一电容器50和第二电容器51。但是，也可以将一个电动机连接至第一电容器50并连接至第二电容器51，或将两个电动机并联连接至第一电容器50和第二电容器51，或将四个或更多个电动机并联连接至第一电容器50和第二电容器51。
在本实施例的混合动力机动车辆20中，继电器55、56被安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间，并且继电器57a、58a、59a被安装为置于负极母线54b与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的负极侧端子之间。但是，也可以将继电器55、56安装为置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间，并且可以将继电器57a、58a、59a安装为置于正极母线54a与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的正极侧端子之间。
还可以将继电器55、56安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间，并还置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间，并且可以将继电器57a、58a、59a安装为置于正极母线54a与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的正极侧端子之间，并还置于负极母线54b与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的负极侧端子之间。
此外，还可以将继电器55、56安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间，并还置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间，并且可以将继电器57a、58a、59a安装为置于正极母线54a与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的正极侧端子之间。或者，可以将继电器55、56安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间，并还置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间，并且可以将继电器57a、58a、59a安装为置于负极母线54b与前轮专用电动机24、26和电动机36的逆变器42、44、46的负极侧端子之间。
虽然已经结合对于为赛车开发的混合动力机动车辆20的应用描述了前述实施例，但是驱动装置的形式可以是例如安装在普通混合动力机动车辆中的驱动装置，或者安装在并非混合动力机动车辆的车辆中的驱动装置，或者并非安装在车辆中的驱动装置。
此外，本发明可以以驱动装置的控制方法的形式提供。
在装置实施例中的前轮专用电动机24、26和电动机36可以对应于本发明中的“至少一个电动机”。在本实施例中的第一电容器50和第二电容器51可以对应于本发明中的“多个电容器”。本实施例中的继电器55、56可以对应于本发明中的“多个用于电容器的继电器”。
本实施例中的执行如图3所示的起动时处理(其中，当在系统起动期间需要第一电容器50和第二电容器51的暖机时，首先接通为第一电容器50设置的继电器55，使得随着在继电器55接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第一电容器50暖机，并且其中，在第一电容器50的温度Tc1已经达到或超过阈值Tref2时，关断为第一电容器50设置的继电器55，并接通为第二电容器51设置的继电器56，使得随着在继电器56接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第二电容器51暖机，并且其中，在第二电容器51的温度Tc2已经达到或超过阈值Tref2时，建立为第一电容器50和第二电容器51设置的继电器55、56的接通状态，使得正常地驱动前轮专用电动机24、26和电动机36)的电动机ECU 40可以对应于本发明中的“继电器控制装置”。
此外，本实施例中的发动机32可以对应于本发明中的“内燃机”。本实施例中的前轮专用电动机24、26可以对应于本发明中的“前轮专用电动机”。本实施例中的正极母线54a可以对应于本发明中的“正极连接构件”。本实施例中负极母线54b可以对应于本发明中的“负极连接构件”。本实施例中的继电器43、45、47可以对应于本发明中的“多个电动机专用继电器”。
本发明中的“至少一个电动机”不限于被构造为同步电动发电机的前轮专用电动机24、26和电动机36，而可以是一个电动机、或两个电动机、或四个或更多个电动机。“至少一个电动机”的类型也不限于同步电动发电机。
本发明中的“多个电容器”不限于第一电容器50和第二电容器51，而可以是并联连接的三个或更多个电容器。
本发明中的“多个用于电容器的继电器”不限于被安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间的继电器55、56，而可以是任意继电器等，只要这些继电器等进行电容器与相应电动机一侧的电连接并可以断开该电连接即可，例如被安装为置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间的继电器，被安装为置于正极母线54a与第一电容器50和第二电容器51的正极侧端子之间并被置于负极母线54b与第一电容器50和第二电容器51的负极侧端子之间的继电器等。
本发明中的“继电器控制装置”不限于如下装置：该装置当在系统起动期间需要第一电容器50和第二电容器51的暖机时，首先接通为第一电容器50设置的继电器55，使得随着在继电器55接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第一电容器50暖机，并且，在第一电容器50的温度Tc1已经达到或超过阈值Tref2时，关断为第一电容器50设置的继电器55，并接通为第二电容器51设置的继电器56，使得随着在继电器56接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第二电容器51暖机，并且，在第二电容器51的温度Tc2已经达到或超过阈值Tref2时，建立为第一电容器50和第二电容器51设置的继电器55、56的接通状态，使得正常地驱动前轮专用电动机24、26和电动机36。本发明中的“继电器控制装置”可以是任意装置，只要该装置控制多个用于电容器的继电器，使得在系统起动期间，在其中所述多个用于电容器的继电器中的一个或多个用于电容器的继电器接通的部分接通状态下驱动至少一个电动机，并控制用于电容器的继电器，使得在部分接通状态期间驱动至少一个电动机时满足第一预定条件之后，以其中所述一个或多个用于电容器的继电器关断且所述多个用于电容器的继电器中的一个或多个其余的用于电容器的继电器接通的其余接通状态下驱动至少一个电动机，并控制用于电容器的继电器，使得在其余接通状态期间驱动至少一个电动机时满足第二预定条件之后，在全部用于电容器的继电器接通的状态下驱动至少一个电动机。例如，本发明中的“继电器控制装置”可以如下装置等：该装置当在系统起动期间需要第一电容器50和第二电容器51的暖机时，首先关断为第一电容器50设置的继电器55，并接通为第二电容器51设置的56，使得随着在继电器56接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第二电容器51暖机，并且，在第二电容器51的温度Tc2已经达到或超过阈值Tref2时，接通为第一电容器50设置的继电器55，并关断为第二电容器51设置的继电器56，使得随着在继电器55接通的情况下驱动前轮专用电动机24、26和电动机36，而使第一电容器50暖机，并且，在第一电容器50的温度Tc1已经达到或超过阈值Tref2时，建立为第一电容器50和第二电容器51设置的继电器55、56的接通状态，使得正常地驱动前轮专用电动机24、26和电动机36。
虽然已经参考其示例实施例描述了本发明，应该理解，本发明不限于所述实施例或构造。相反，本发明意图覆盖各种修改方案和等同设置。此外，虽然所揭示的本发明的各种元件以各种示例组合和构造的方式示出，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造仍落在所附权利要求的范围内。