CN107276316A - 用于控制电机的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制电机的装置。一种用于控制电机(16)装置，所述电机具有定子(28)和转子(27)设置于其中的壳体(25)。电机通过所述壳体中的冷却油(30)冷却。所述装置包括控制单元(24)，其配置为控制所述电机。控制单元(24)具有升温模式以便利用由在所述定子中设置的线圈(29)的电阻生成的热来加热所述冷却油。

Description

用于控制电机的装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制由壳体中的冷却油冷却的电机的装置。

背景技术

公开了例如JP-A-2013-85388中的用于防止电机过热的技术。JP-A-2013-85388的技术设置有用于检测电机壳体中的冷却油的温度的油温传感器，基于由该油温传感器检测到的油温计算绕组温度，以及计算电机的热容和耐热性，并且基于该绕组温度检测电机温度。当检测到的电机温度为预定值或更高时，控制电机的扭矩。

在诸如JP-A-2013-85388的电机的壳体中的冷却油冷却的电机中，在冷却等期间，当冷却油的温度低时，冷却油的粘度变高。因此，存在转子的旋转负载变大，并且由于冷却油引起的阻力损失(即，由于冷却油引起的由旋转负载引起的损失)变大的问题。

考虑到上述情况，本发明的示例性实施例涉及提供一种用于控制电机的装置，其可以减少由于电机的冷却油引起的阻力损失。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制电机装置，所述电机具有定子和转子设置于其中的壳体。所述电机通过所述壳体中的冷却油冷却。该装置包括控制单元，其配置为控制所述电机，所述控制单元具有升温模式，所述升温模式利用由所述定子中设置的线圈的阻抗生成的热来加热所述冷却油。

本发明的此方面不限于电机被密封在壳体中的冷却油冷却的配置，也包括电机被从外部引入壳体中的冷却油冷却的配置。

在此配置中，所述电机在升温模式中被控制，所述升温模式利用由线圈的电阻生成的热来加热所述冷却油。因此，即使当冷却油的温度低，并且在冷却等期间冷却油的粘度高时，也能够迅速地提高冷却油的温度，并能够迅速地降低冷却油的粘度(即，能够迅速降低由于冷却油的旋转负载)，因此能够降低由电机的冷却油引起的阻力损失。

优选地，所述升温模式是用电流幅度和电流相位来控制所述电机的模式，所述电流幅度和电流相位与正常模式中的不同，在所述正常模式中利用有效地输出所述电机的所需扭矩所利用的电流幅度和电流相位来控制所述电机。以此方式，与正常模式相比，提高了无助于扭矩产生的电力，因此能够提高线圈的发热量，并且在达到所需扭矩的同时能够提高冷却油的温度。即，正常模式减少电力消耗，而升温模式比正常模式消耗更多电力。

优选地，优选地提供了用于驱动所述电机的逆变器和用于向所述电机供电的电池，并且在所述升温模式中，所述控制单元优选地具有将所述电机的电流相位配置为比在所述正常模式中进一步延迟的功能。因此，与正常模式相比，负d轴电流(即励磁电流)被减少，并且避免永磁体的退磁的保护(即，防止不可逆退磁)成为可能。此外，由于电池的功率因数和功率增加的劣化，逆变器和电池的温度可以通过逆变器的损耗增加而升高。

优选地，在所述升温模式中，所述控制单元被配置为根据上述逆变器的温度和所述电机的电流振幅中的至少一个，在延迟升温模式和提前升温模式之间切换，在所述延迟升温模式中，所述电机的电流相位配置为比所述正常模式中的进一步延迟，在所述提前升温模式中，所述电机的电流相位配置为比所述正常模式中的进一步提前。以此方式，当不需要逆变器的温度上升和/或避免永久磁铁的退磁的保护时，可以将模式切换到提前升温模式。在该提前升温模式中，与延迟升温模式相比，抑制功率因数的劣化，因此能够降低电池的输出，并且能够抑制电池的劣化。

优选地，在所述升温模式中，当所述电机的所需扭矩为0时，所述控制单元可将所述电机的电流相位配置为不产生扭矩的相位(例如，0度或180度)。以此方式，即使当电机的所需扭矩为0时，也可以在达到所需扭矩(即不产生扭矩)的同时提高冷却油的温度。

优选地，可以提供冷却油温度传感器，其用于检测上述冷却油的温度，并且所述控制单元配置为：当由所述冷却油温度传感器检测到的所述冷却油的温度是预定值A或以下时，将所述正常模式切换到所述升温模式。以此方式，通过冷却油温度传感器直接检测冷却油的温度，可靠且准确地确定冷却油的升温，因此能够将模式切换为升温模式。

优选地，所述控制单元配置为：当由所述冷却油温度传感器检测到的所述冷却油的温度是预定值B或以上时，将所述升温模式切换到所述正常模式，所述预定值B高于所述预定值A。以此方式，可以对在正常模式和升温模式之间的基于冷却油的温度的切换给予滞后特性(即，在正常模式和升温模式的切换确定值中提供滞后)，并且可以防止频繁的模式切换。

另外，线圈的温度和冷却油的温度之间存在相关性，因此，优选地，可以提供线圈温度传感器，其用于检测所述线圈的温度，并且所述控制单元配置为：当由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度是预定值C或以下时，将所述正常模式切换到所述升温模式。以此方式，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于线圈温度传感器检测到的线圈的温度来准确地确定冷却油的升温的必要性，因此模式可以切换到升温模式。

优选地，所述控制单元可配置为：当由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度是预定值D或以上时，将所述升温模式切换到所述正常模式，所述预定值D高于所述预定值C。以此方式，可以对在正常模式和升温模式之间的基于冷却油的温度的切换给予滞后特性，并且可以防止频繁的模式切换。

另外，线圈的温度和冷却油的温度之间存在相关性，因此可以从线圈的温度估计冷却油的温度。因此，优选地，可以提供线圈温度传感器，其用于检测所述线圈的温度，并且所述控制单元配置为：基于由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度来估算所述冷却油的温度，并且当作为估计值的估计冷却油温度为预定值E或以下时，将正常模式切换到升温模式。以此方式，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于从线圈的温度估计到的估计冷却油温度来准确地确定冷却油的升温的必要性，并且因此模式可以切换到升温模式。

优选地，所述控制单元可配置为：当所述估计冷却油温度是预定值F或以上时，将所述升温模式切换到所述正常模式，所述预定值F高于所述第五预定值E。以此方式，可以对在正常模式和升温模式之间的基于估计冷却油温度的切换给予滞后特性，并且可以防止频繁的模式切换。

此外，在外部空气温度、电机非驱动时间(即从电机变为非驱动状态的时间起的经过时间)与冷却油的温度之间存在相关性，因此，可以从外部空气温度和电机非驱动时间来估计冷却油的温度。因此，优选地，可以提供外部空气温度传感器，其用于检测外部空气温度，并且所述控制单元配置为：基于由所述外部空气温度传感器检测到的外部空气温度和所述电机变为非驱动状态的时间起的经过时间，来估计所述冷却油的温度，并且当作为所述估计值的估计冷却油温度为预定值G或更低时，将所述正常模式切换到所述升温模式。以此方式，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于从外部空气温度和电机非驱动时间估计到的估计冷却油温度来准确地确定冷却油的升温的必要性，并且因此模式可以切换到升温模式。

优选地，可提供用于驱动所述电机的逆变器、用于向所述电机供电的电池，以及在所述电池和所述逆变器之间连接的降压—升压转换器，并且前述控制单元可配置成基于前述降压—升压转换器的输出电压来控制前述正常模式与前述升温模式之间的切换。以此方式，为了切换到升温模式，所述降压—升压转换器的输出电压配置为低，以执行场强减弱控制，从而电机的电流相位可以变为比正常模式的相位进一步提前。

优选地，所述冷却油被优选地密封在所述壳体中的封闭空间中，并且被存储至高于所述转子的最低部分并低于所述转子的旋转轴的高度位置。在冷却油密封在壳体的封闭空间中的油密封配置中，当冷却油具有低温时，由于冷却油引起的阻力损失趋于变大；然而，通过应用本发明，可以有效地降低由冷却油引起的阻力损失。另外，通过将冷却油储存到高于转子的最低部分的高度位置，电机的内部热量经由冷却油有效地传递到壳体，因此可以被释放到电机的外部，并且可以有效地冷却电机。此外，通过将冷却油储存到低于转子的旋转轴的高度位置，适当地抑制要被密封的冷却油的量，所以由于冷却油导致的电机的旋转负载可以被适当地抑制。

本发明优选地应用于作为车辆动力源的电机。以此方式，通过减少电机的冷却油产生的阻力损失，对车辆性能(例如燃料效率的劣化)的不良影响可以被抑制。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例的混合动力车辆的控制系统的示意性配置的示图。

图2是示出MG的示意性配置的纵向剖面示图。

图3是示出MG的扭矩控制的框图。

图4是示出正常模式和升温模式的示图。

图5是示出第一实施例的模式切换例程的处理流程的流程图。

图6是示出延迟升温模式的示图。

图7是示出提前升温模式的示图。

图8是示出零扭矩升温模式的示图。

图9是示出第二实施例的模式切换例程的处理流程的流程图。

图10是示出第三实施例的混合动力车辆的控制系统的示意性配置的示图。

图11是示出线圈温度与冷却油温度之间的关系的示图。

图12是示出第三实施例的模式切换例程的处理流程的流程图。

图13是示出第四实施例的模式切换例程的处理流程的流程图。

图14是示出第五实施例的混合动力车辆的控制系统的示意性配置的示图。

图15是示出外部空气温度、MG非驱动时间与冷却油温度之间的关系的示图。

图16是示出第五实施例的模式切换例程的处理流程的流程图。

图17是示出第六实施例的混合动力车辆的控制系统的示意性配置的示图。

图18是示出第七实施例的混合动力车辆的控制系统的示意性配置的示图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。更恰当地，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。相同的数字在整个过程中指代相同的元件。

第一实施例

将参照图1至5描述本发明的第一实施例。

首先参照图1，将要对混合动力车辆的控制系统的示意性配置进行描述。

作为车辆的动力源的发动机11和与该发动机11连接的变速器12被安装在车辆的前部。变速器12是机械变速器，可以是在多个变速级之间分阶段地切换变速级的多级变速器，也可以是连续变速的无级变速器(所谓的CVT)。发动机11和变速器12以使发动机11的输出轴(即，曲轴)的轴向成为车辆的左右方向的方式横向地布置。发动机11的输出轴的动力被传递到变速器12，并且该变速器12的输出轴的动力通过差动齿轮机构13等传递到车轮15的驱动轴14。

此外，作为车辆的电源的小直径电动发电机(以下称为“MG”)16和与该MG 16连接的小直径减速齿轮17安装在发动机11和变速器12的后部。MG 16和减速齿轮17以输出轴的轴向成为车辆的前后方向的方式竖直布置。减速齿轮17的输出轴经由传动器20连接到差动齿轮机构13的连杆齿轮19(即变速器12的输出轴的动力输入的齿轮)。以这种方式，MG 16的输出轴的动力被传递到减速齿轮17，并且该减速齿轮17的输出轴的动力经由传动器2、差动齿轮机构13等传递到车轮15的驱动轴14。

此外，用于驱动MG 16的逆变器21连接到高压电池22，并且电力经由逆变器21在MG16和高压电池22之间传输。高压电池22是直流电源，其包括可充电电池等。逆变器21将高压电池22的直流电压转换为交流电压以驱动MG 16。

HV-ECU 23是用于全面控制整个车辆并读取各种类型传感器和开关(例如加速器传感器、换挡开关、制动开关、车速传感器等)的输出信号的控制器，并且检测车辆的运转状态。该HV-ECU 23在MG-ECU 24与发动机ECU(未图示)之间发送/接收控制信号或数据信号。MG-ECU 24是用于控制逆变器21来控制MG 16的控制装置，发动机ECU是用于控制发动机11的运转的控制装置。

HV-ECU 23根据车辆的运转状态由各ECU控制发动机11、MG16等。在这样做时，HV-ECU 23在例如发动机行驶模式、辅助行驶模式和EV行驶模式之间切换行驶模式。在发动机行驶模式中，执行发动机行驶，其中仅通过发动机11和MG 16内的发动机11的动力来驱动车轮15来使车辆行驶。在辅助行驶模式中，执行辅助行驶，其中通过发动机11的动力和MG 16的动力二者来驱动车轮15使车辆行驶。在EV行驶模式中，执行EV行驶，其中仅通过发动机11和MG 16内的MG 16的动力来驱动车轮15来使车辆行驶。

此外，在制动车辆时(例如，当加速器被释放或制动器被下压时产生制动力时)，HV-ECU 23将行驶模式切换到再生发电模式。在这种再生发电模式中，车轮15的动力驱动MG16，从而由MG 16执行将车辆的动能转换为电能的再生发电，并且作为所生成的动力的再生电力被充电到高压电池22。

接下来，将参照图2描述MG 16的示意性配置。

在MG 16的壳体25中，设置有与旋转轴26和定子28一体旋转的转子27，所述定子28布置在该转子27的周侧。包括多个相绕组的线圈29缠绕在定子28上。

此外，用于冷却MG 16的冷却油30被密封在壳体25的封闭空间中。该冷却油30在MG16的旋转停止状态下被存储到转子27的最下部，也就是说，高度位置高于转子外周面内最靠近地面的部分并且低于转子27的旋转轴26。当MG 16旋转时，冷却油30通过转子27的旋转而被舀起，并被分散在壳体25中。冷却油30是具有绝缘特性的流体，并且可以是诸如用于自动变速器的自动变速器液(所谓的ATF)的用于车辆的润滑剂。

此外，在MG 16的壳体25中，设置有用于检测冷却油30的温度的冷却油温度传感器32。该冷却油温度传感器32安装在浸没在冷却油30中并与线圈29分离的位置(即，不与线圈29接触的位置)。如图1所示，冷却油温度传感器32的输出信号被输入到MG-ECU 24。

接下来，将参照图3描述MG 16的扭矩控制。

MG 16是例如其中嵌入有永磁体的三相永久磁铁式同步电机，并且安装有用于检测转子27的旋转位置θ(即旋转角度)的旋转位置传感器33。逆变器21基于从MG-ECU 24输出的三相6臂电压指令信号UU、UL、VU、VL、WU、WL将高压电池22的直流电压转换为三相相交流电压U、V、W以驱动MG 16。MG 16的以U相流动的U相电流iu和以W相流动的W相电流iw被电流传感器34检测到。

MG-ECU 24以如下方式控制逆变器21：MG 16的输出扭矩成为所需扭矩(即，扭矩指令值)来执行用于调整施加到MG 16的交流电压的扭矩控制。在该扭矩控制中，用于执行MG16的通电的反馈控制以减少基于来自HV-ECU 23输出的所需扭矩的电流指令值与基于电流传感器34输出的电流检测值之间的偏差的电流F/B控制以下述方式进行。在这样做时，在作为MG 16的转子旋转坐标的旋转坐标系的dq坐标系中，独立地执行d轴电流id和q轴电流iq中的每一个的反馈控制。

MG-ECU 24首先通过在电流指令转换器35中的映射图、数学公式等基于MG 16的所需扭矩和旋转速度来计算指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)。

此后，电流F/B控制单元36，基于由电流传感器34检测的MG 16的U相电流iu和W相电流iw以及由旋转位置传感器33检测的MG 16的转子旋转位置θ，来计算流过MG 16的电流的检测值的检测电流矢量(d轴电流检测值id，q轴电流检测值iq)。此外，d轴电压指令值Vd通过PI控制等以d轴电流指令值Id和d轴电流检测值id之间的偏差Δid变小的方式计算，同时，q轴电压指令值Vq通过PI控制等以q轴电流指令值Iq和q轴电流检测值iq之间的偏差Δiq的方式计算，并且因此获得命令电压矢量(d轴电压指令值Vd、q-轴电压指令值Vq)。

此后，PWM转换器37基于指令电压矢量(d轴电压指令值Vd、q轴电压指令值Vq)和MG16的转子旋转位置θ，通过三相调制或两相调制来计算三相电压指令值Vu、Vv、Vw，并且将这些三相电压指令值Vu、Vv、Vw通过正弦波PWM控制系统转换为三相6臂电压指令信号UU、UL、VU、VL、WU、WL。这些三相6臂电压指令信号UU、UL、VU、VL、WU、WL被输出到逆变器21。

同时，在由外壳25中的冷却油30冷却的MG 16中，如果在冷却等期间冷却油30的温度较低，则冷却油30的粘度变高。因此，存在转子27的旋转负载变大，并且因此存在由于冷却油30引起的阻力损失(即，由于冷却油30引起的由旋转负载引起的损失)变大的问题。

因此，在该第一实施例中，MG-ECU 24执行后述图5的模式切换例程，从而如下切换正常模式和升温模式。当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度高于预定值时，升温模式被切换到正常模式。

正常模式是用于以最有效地输出MG 16的所需扭矩的电流幅度和电流相位来控制MG 16的模式。如图4所示，在正常模式下，指令电流矢量(d轴电流指令值Id，q轴电流指令值Iq)设定在一操作点处，在该操作点处，利用该电流幅度和电流相位，在输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中最有效地输出所需扭矩，并且执行MG 16的电流F/B控制。以此方式，电力被减少。

升温模式是其中使用由线圈29的电阻产生的热量来加热冷却油30并且以与正常模式不同的电流幅度和电流相位来控制MG 16的模式。在该第一实施例中，如图4所示，在升温模式中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id，q轴电流指令值Iq)以如下方式设定：在用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，MG 16的电流相位比正常模式进一步延迟，即在电力大于正常模式中的操作点处的控制情况的电力的操作点，执行MG 16的电流F/B控制。在第一实施例中，升温模式的操作点是相等扭矩曲线上的一点，该点比在正常模式中的相等扭矩曲线上指定的点进一步(图中右侧)延迟，并且可以在适当的程度上在延迟侧选择。

在下文中，将描述在第一实施例中由MG-ECU 24执行的图5的模式切换例程的处理内容。

图5所示的模式切换例程在MG-ECU 24的通电期间以预定的周期重复执行，并且起着权利要求书中的控制单元的作用。

当该例程被激活时，首先，在步骤101中，由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度被读取。

之后，例程前进到步骤102，并判断由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度是否为预定值或以下。这里，预定值被设定为由于冷却油30超过可接受水平导致的阻力损失的温度(例如0℃)。

在该步骤102中，当判定冷却油30的温度为预定值或以下时，例程前进到步骤103，并将正常模式切换为升温模式(或维持升温模式)。在该升温模式中，在用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位比正常模式中的电流相位进一步延迟，并且执行MG16的电流F/B控制。此外，当在升温模式中MG 16的所需扭矩为0时，该模式可以是将在稍后提及的第二实施例中描述的零扭矩升温模式。

同时，在上述步骤102中，当判定冷却油30的温度高于预定值时，例程前进到步骤104，并将升温模式切换为正常模式(或维持正常模式)。在该正常模式中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id，q轴电流指令值Iq)以如下方式设定：电流幅度和电流相位变得使得在用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中最有效地输出所需扭矩，并且执行MG 16的电流F/B控制。

在上述第一实施例中，当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值或以下时，MG 16被控制在升温模式中，以便利用由线圈29的电阻产生的热量来加热冷却油30，从而可以主动地加热冷却油30。因此，即使当冷却油30的温度低，并且在冷却等期间冷却油30的粘度高时，也能够迅速地提高冷却油30的温度，并能够迅速地降低冷却油30的粘度(即，能够迅速降低由于冷却油30的旋转负载)，也因此能够降低由MG 16的冷却油30引起的阻力损失。

此外，在该第一实施例中，升温模式被配置为利用不同于正常模式的电流幅度和电流相位来控制MG 16，在所述正常模式中，通过最有效地输出MG 16的所需扭矩所利用的电流幅度和电流相位来控制MG 16。因此，与正常模式相比，提高了无助于扭矩产生的电力，并且能够提高线圈29的发热量，在达到所需扭矩的同时能够提高冷却油30的温度。

此外，在该第一实施例中，在升温模式下，MG 16的电流相位比正常模式进一步延迟。因此，与正常模式相比，负d轴电流(即励磁电流)被减少，并且可以执行避免永磁体的退磁的保护(即，防止不可逆退磁)。此外，由于高压电池22的功率因数和功率增加的劣化，逆变器21和高压电池22的温度可以通过逆变器21的损耗增加而升高。

另外，在第一实施例中，冷却油30被密封在壳体25的封闭空间中，并且被存储至高于转子27的最低部分并低于转子27的旋转轴26的高度位置。在冷却油30密封在壳体25的封闭空间中的油密封配置中，当冷却油30具有低温时，由于冷却油30引起的阻力损失趋于变大；然而，通过在升温模式下控制MG 16，可以有效地降低由冷却油30引起的阻力损失。另外，通过将冷却油30储存到高于转子27的最低部分的高度位置，MG 16的内部热量经由冷却油30有效地传递到壳体25，因此可以被释放到MG 16的外部，所以可以有效地冷却MG 16。此外，通过将冷却油30储存到低于转子27的旋转轴26的高度位置，适当地抑制要被密封的冷却油30的量，所以由于冷却油30的MG 16的旋转负载可以被适当地抑制。

此外，在该第一实施例中，通过减少作为车辆动力源的MG 16的冷却油30产生的阻力损失，对车辆性能(例如燃料效率的劣化)的不良影响可以被抑制。作为不利影响，例如在混合动力车辆的情况下，在EV行驶模式中，如果由MG 16的冷却油30引起的阻力损失，则MG16的输出扭矩减小，因此，驾驶员更多地下压加速器。因此，发动机11不必要地起动，并存在燃料效率恶化的情况。

第二实施例

接下来，将使用图6至图9来描述本发明的第二实施例。然而，将省略或简化与上述第一实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第一实施例不同的部分。

在第二实施例中，MG-ECU 24执行后述图9的模式切换例程，从而如下切换正常模式和升温模式。当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值A(即第一预定值)或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值B(即第二预定值)或更高时，升温模式被切换到正常模式，所述预定值B高于预定值A。

此外，在第二实施例中，在升温模式中，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，延迟升温模式和提前升温模式被切换，在所述延迟升温模式中MG 16的电流相位比在正常模式中的进一步延迟，在所述提前升温模式中MG 16的电流相位比在正常模式中的进一步提前。

如图6所示，在延迟升温模式中，在用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位比正常模式中的电流相位进一步延迟，并且执行MG 16的电流F/B控制。

如图7所示，在提前升温模式中，在用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位比正常模式中的电流相位进一步提前，并且执行MG 16的电流F/B控制。

此外，在第二实施例中，在升温模式中，当MG 16的所需扭矩为0时，将模式切换为零扭矩升温模式，其中MG 16的电流相位不产生扭矩。如图8所示，在零扭矩升温模式中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位是不生成扭矩的相位(例如,0度或180度)，并且执行MG 16的电流F/B控制。在这种情况下，q轴电流指令值Iq被设定为0。

在下文中，将描述在第二实施例中由MG-ECU 24执行的图9的模式切换例程的处理内容。

当该例程被激活时，首先，在步骤201中，由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度被读取。

之后，例程前进到步骤202，并判断由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度是否为预定值A或以下。这里，预定值A被设定为由于冷却油30导致的阻力损失超过可接受水平的温度。

在该步骤202中，当判定冷却油30的温度为预定值A或以下时，例程前进到步骤203，并将正常模式切换为升温模式(或维持升温模式)。

在该升温模式中，当MG 16的所需扭矩不是0时，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，切换延迟升温模式和提前升温模式。在这种情况下，可以基于例如逆变器21的温度来确定温度是否在不需要逆变器21的温度上升的范围内，并且同时基于MG 16的电流振幅来确定温度是否处于不需要避免永磁体的退磁的保护的范围内。结果，当确定温度在需要逆变器21升温的范围内或在需要避免永磁体消磁的保护的范围内时，将模式切换到延迟升温模式。同时，当确定温度在不需要逆变器21升温的范围内或在不需要避免永磁体消磁的保护的范围内时，将模式切换到提前升温模式。

在该延迟升温模式中，用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位比正常模式中的电流相位进一步延迟，并且执行MG 16的电流F/B控制(见图6)。

在该提前升温模式中，用于输出MG 16的所需扭矩的相等扭矩曲线中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位比正常模式中的电流相位进一步提前，并且执行MG 16的电流F/B控制(见图7)。

此外，在升温模式下，当MG 16的所需扭矩为0时，将该模式切换为零扭矩升温模式。在零扭矩升温模式中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id、q轴电流指令值Iq)被设定为使得MG 16的电流相位是不生成扭矩的相位(例如，0度或180度)，并且执行MG 16的电流F/B控制(见图8)。

同时，在上述步骤202中，当确定冷却油30的温度高于预定值A时，例程进行到步骤204。在该步骤204中，确定由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度是否为预定值B或以上。这里，预定值B被设定为略高于预定值A。

在该步骤204中，当判定冷却油30的温度为预定值B或以上时，例程前进到步骤205，并将升温模式切换到正常模式(或维持正常模式)。在该正常模式中，指令电流矢量(d轴电流指令值Id，q轴电流指令值Iq)以如下方式设定：电流幅度和电流相位在用于输出MG16的相等扭矩曲线中最有效，并且执行MG 16的电流F/B控制。

在上述第二实施例中，当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值A或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当由冷却油温度传感器32检测到的冷却油30的温度为预定值B或以上时，升温模式被切换到正常模式，所述预定值B高于预定值A。因此，通过冷却油温度传感器32直接检测冷却油30的温度，可靠且准确地确定冷却油30的升温的必要性，因此能够将模式切换为升温模式。此外，可以对在正常模式和升温模式之间的基于冷却油30的温度的切换给予滞后特性(即，在正常模式和升温模式的切换确定值A、B中提供滞后)，并且可以防止频繁的模式切换。

此外，在该第二实施例中，在升温模式中，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，延迟升温模式和提前升温模式被切换。因此，当不需要逆变器21的温度上升和避免永久磁铁的退磁的保护时，可以将模式切换到提前升温模式。在该提前升温模式中，与延迟升温模式相比，能够抑制功率因数的劣化，因此能够降低高压电池22的输出，并且能够抑制高压电池22的劣化。

此外，在第二实施例中，在升温模式下，当MG 16的所需扭矩为0时，将该模式切换为零扭矩升温模式。以此方式，即使当MG 16的所需扭矩为0时，也可以在达到所需扭矩(即不产生扭矩)的同时提高冷却油30的温度。

第三实施例

接下来，将使用图10至图12来描述本发明的第三实施例。然而，将省略或简化与上述第二实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第二实施例不同的部分。

在该第三实施例中，如图10所示，用于检测线圈29的温度的线圈温度传感器38设置在MG 16的壳体25中。如图11所示，线圈29的温度和冷却油30的温度之间存在相关性。

因此，在该第三实施例中，MG-ECU 24执行后述图12的模式切换例程，从而如下切换正常模式和升温模式。当由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度为预定值C(即第三预定值)或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度为预定值D(即第四预定值)或以上时，升温模式被切换到正常模式，所述预定值D高于预定值C。

在下文中，将描述在第三实施例中由MG-ECU 24执行的图12的模式切换例程的处理内容。

当该例程被激活时，首先，在步骤301中，由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度被读取。

之后，例程前进到步骤302，并判断由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度是否为预定值C或以下。这里，预定值C被设定为由于冷却油30超过可接受水平导致的阻力损失的温度。

在该步骤302中，当判定冷却油29的温度为预定值C或以下时，例程前进到步骤303，并从正常模式切换为升温模式(或维持升温模式)。在该升温模式中，当MG 16的所需扭矩不是0时，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，切换延迟升温模式和提前升温模式。此外，在升温模式下，当MG 16的所需扭矩为0时，将该模式切换为零扭矩升温模式。

同时，在上述步骤302中，当确定冷却油29的温度高于预定值C时，例程进行到步骤304。在该步骤304中，确定由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度是否为预定值D或以上。这里，预定值D被设定为略高于预定值C。

在该步骤304中，当判定线圈29的温度为预定值D或以上时，例程前进到步骤305，并将升温模式切换到正常模式(或维持正常模式)。

在上述第三实施例中，当由线圈温度传感器38检测到的冷却油29的温度为预定值C或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当由线圈温度传感器38检测到的冷却油29的温度为预定值D或以上时，升温模式被切换到正常模式，所述预定值D高于预定值C。因此，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度来精确地确定冷却油30的升温的必要性，模式可以切换到升温模式。此外，可以对在正常模式和升温模式之间的基于线圈29的温度的切换给予滞后特性(即，在正常模式和升温模式的切换确定值C、D中提供滞后)，并且可以防止频繁的模式切换。

第四实施例

接下来，将使用图13来描述本发明的第四实施例。然而，将省略或简化与上述第三实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第三实施例不同的部分。

在该第四实施例中，再次提供用于检测线圈29温度的线圈温度传感器38。如上所述，线圈29的温度和冷却油30的温度之间存在相关性，因此可以从线圈29的温度估计冷却油30的温度。

因此，在该第四实施例中，MG-ECU 24执行后述图13的模式切换例程，从而如下切换正常模式和升温模式。基于由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度来估算冷却油30的温度。当作为估计值的估计冷却油温度为预定值E(即第五预定值)或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当估计冷却油温度是高于预定值F(即第六预定值)或以上时，升温模式切换到正常模式，所述预定值F高于预定值E。

在下文中，将描述在第四实施例中由MG-ECU 24执行的图13的模式切换例程的处理内容。

当该例程被激活时，首先，在步骤401中，由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度被读取。

之后，例程前进到步骤402，基于由线圈温度传感器38检测到的线圈29的温度，通过映射图、数学公式等来估计冷却油30的温度，并且该估计值为设定为估计冷却油温度。这里，用来基于线圈29的温度来估计冷却油30的温度的映射图、数学公式等被基于测试数据、设计数据等预先创建，并存储在MG-ECU 24(或HV-ECU 23)的ROM等中。

之后，例程前进到步骤403，判断冷却油温度是否为预定值E或以下。这里，预定值E被设定为由于冷却油30导致的阻力损失超过可接受水平的温度。

在该步骤403中，当判定估计冷却油温度为预定值E或以下时，例程前进到步骤404，并从正常模式切换为升温模式(或维持升温模式)。在该升温模式中，当MG 16的所需扭矩不是0时，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，切换延迟升温模式和提前升温模式。此外，在升温模式下，当MG 16的所需扭矩为0时，将该模式切换为零扭矩升温模式。

同时，在上述步骤403中，当确定估计冷却油温度高于预定值E时，例程进行到步骤405。在步骤405中，判定估计冷却油的温度是否为预定值F或以上。这里，预定值F被设定为略高于预定值E。

在该步骤405中，当判定估计冷却油温度为预定值F或以上时，例程前进到步骤406，并将升温模式切换到正常模式(或维持正常模式)。

在上述第四实施例中，冷却油30的温度基于由线圈温度传感器38检测到的线圈29的的温度来估计，并且当其估计冷却油温度为预定值E或以下时，将正常模式切换为升温模式，并且当估计冷却油温度为预定值F或以上时，升温模式被切换到正常模式，所述预定值F高于预定值E。因此，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于从线圈29的温度估计到的估计冷却油温度来精确地确定冷却油30的升温的必要性，并且因此模式可以切换到升温模式。此外，可以对在正常模式和升温模式之间的基于估计冷却油温度的切换给予滞后特性(即，在正常模式和升温模式的切换确定值E、F中提供滞后)，并且可以防止频繁的模式切换。

第五实施例

接下来，将使用图14至图16来描述本发明的第五实施例。然而，将省略或简化与上述第二实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第二实施例不同的部分。

在第五实施例中，如图14所示，设置有用于检测外部空气温度的外部空气温度传感器39。如图15所示，在外部空气温度、MG非驱动时间(即从MG 16变为非驱动状态的时间起经过时间)与冷却油30的温度之间存在相关性，因此，可以从外部空气温度和MG非驱动时间来估计冷却油30的温度。

因此，在该第五实施例中，MG-ECU 24执行后述图16的模式切换例程，从而如下切换正常模式和升温模式。基于由外部空气温度传感器39检测到的外部空气温度和MG非驱动时间来估计冷却油30的温度，并且当作为估计值的估计冷却油温度为预定值G(即第七预定值)或更低时，正常模式切换到升温模式。

在下文中，将描述在第五实施例中由MG-ECU 24执行的图16的模式切换例程的处理内容。

当该例程被激活时，首先，在步骤501中，由外部空气温度传感器39检测到的外部空气温度被读取。

之后，例程前进到步骤502，冷却油30的温度被如下估计。

当MG 16不被驱动(即，在驱动停止期间)时，基于由外部空气温度传感器39检测到的外部空气温度以及MG非驱动时间，由映射图、数学公式等来估计冷却油30的温度，并将估计值设定为估计冷却油温度。这里，用来基于外部空气温度和MG非驱动时间来估计冷却油30的温度的映射图、数学公式等被基于测试数据、设计数据等预先创建，并存储在MG-ECU24(或HV-ECU 23)的ROM等中。

于此同时，在MG 16被驱动的同时，基于MG驱动时间(即从MG 16的驱动开始起经过的时间)以及MG 16的驱动电流，通过映射图、数学公式等来估计冷却油30的温度，并且将估计值设置为估计冷却油温度。这里，用来基于MG驱动时间和MG 16的驱动电流来估计冷却油30的温度的映射图、数学公式等被基于测试数据、设计数据等预先创建，并存储在MG-ECU24(或HV-ECU 23)的ROM等中。

之后，例程前进到步骤503，判断冷却油温度是否为预定值G或以下。这里，预定值G被设定为由于冷却油30导致的阻力损失超过可接受水平的温度。

在该步骤503中，当判定估计冷却油温度为预定值G或以下时，例程前进到步骤504，并从正常模式切换为升温模式(或维持升温模式)。在该升温模式中，当MG 16的所需扭矩不是0时，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅，切换延迟升温模式和提前升温模式。此外，在升温模式下，当MG 16的所需扭矩为0时，将该模式切换为零扭矩升温模式。

同时，在上述步骤503中，当确定估计冷却油温度高于预定值G时，例程进行到步骤505。在步骤505中，判定估计冷却油的温度是否为预定值H(即第八预定值)或以上。这里，预定值H被设定为略高于预定值G。

在该步骤505中，当判定估计冷却油温度为预定值H或以上时，例程前进到步骤506，并将升温模式切换到正常模式(或维持正常模式)。

在上述第五实施例中，基于由外部空气温度传感器39检测到的外部空气温度和MG非驱动时间来估计冷却油30的温度，当估计冷却油温度为预定值G或以下时，正常模式切换到升温模式。因此，即使在没有安装冷却油温度传感器的情况下，也可以基于从外部空气温度和MG非驱动时间估计到的估计冷却油温度来精确地确定冷却油30的升温的必要性，并且因此模式可以切换到升温模式。

此外，在上述的第二至第五实施例的每一个中，在升温模式中，根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅二者，延迟升温模式和提前升温模式被切换。然而，切换并不限于此，在升温模式中，可以根据逆变器21的温度和MG 16的电流振幅中的一个来切换延迟升温模式和提前升温模式。或者，在升温模式中，可以一直应用延迟升温模式或提前升温模式。

第六实施例

接下来，将使用图17来描述本发明的第六实施例。然而，将省略或简化与上述第一实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第一实施例不同的部分。

在该第六实施例中，如图17所示，降压—升压转换器40在高压电池22和逆变器21之间连接，并且电力经由降压—升压转换器40和逆变器21在MG 16与高压电池22之间传输。降压—升压转换器40将高压电池22的直流电压升高，以使逆变器21的输入电压高于高压电池22的直流电压。逆变器21通过降压—升压转换器40将直流电压转换为交流电压以驱动MG16。

此外，在第六实施例中，MG-ECU24通过降压—升压转换器40的输出电压来控制正常模式和升温模式之间的切换。具体地，降压—升压转换器40的输出电压在高侧电压(例如400V)和低侧电压(例如200V)之间的范围内变化，所述低侧电压低于所述高侧电压。当降压—升压转换器40的输出电压为低侧电压时，执行MG 16的场强减弱控制的弱场区域比高侧电压情况中的扩大很多。这里，通过提供例如负d轴电流(即励磁电流)，利用电枢反应的去磁效应，场强减弱控制减小了d轴方向的磁通量。

此外，当正常模式切换到升温模式时，降压—升压转换器40的输出电压被配置为低侧电压以执行场强减弱控制，从而将MG 16的电流相位改变为比正常模式进一步提前。同时，当升温模式切换到正常模式时，降压—升压转换器40的输出电压被切换到高侧电压以执行场强减弱控制，从而使MG 16的电流相位回到正常模式的相位。为此，可以通过切换降压—升压转换器40的输出电压来执行模式切换(即，正常模式和升温模式之间的切换)。降压—升压转换器40的模式切换可以是在上述第一至第五实施例中执行。

第七实施例

接下来，将使用图18来描述本发明的第七实施例。然而，将省略或简化与上述第一实施例基本相同或类似的部分的说明，并且将主要描述与上述第一实施例不同的部分。

在第七实施例中，如图18所示，冷却油温度传感器32的输出信号被输入到HV-ECU23中。或者，将线圈温度传感器38的输出信号或外部空气温度传感器39的输出信号输入到HV-ECU 23中。此外，由HV-ECU 23执行上述实施例1至6中描述的模式切换。即使以此方式，也可以获得与上述实施例相同的效果。

此外，在上述各实施例中，由MG-ECU 24和HV-ECU 23执行的功能的一部分或全部可以以硬件的方式配置有一个或多个IC等。

另外，在上述各实施例中，冷却油30被储存直到低于转子27的旋转轴26的高度位置。然而，高度不限于此，冷却油30可以被存储到高于转子27的旋转轴26的高度位置。此外，冷却油30可以被配置为循环到MG 16的外部。

另外，在上述各实施例中，冷却油30被密封在壳体25中，并且被构造成不通过壳体的内部和外部循环。然而，可以在壳体中设置开口，并且将连接到油冷却器或油泵的油管连接到该开口。在这种情况下，冷却油30被配置成在壳体的内部和外部移入和移出。

除此之外，本发明不限于具有图1所示配置的混合动力车辆等，并且可以应用于其中安装有发动机和电机作为车辆的动力源的各种配置的混合动力车辆的电机。此外，本发明不限于混合动力车辆，并且可以应用于仅安装有电机作为车辆动力源的电动汽车的电机。此外，本发明可以应用于除车辆的电源之外的电机。

另外，在上述各实施例中，相等扭矩曲线可以具有在不造成实际使用的问题的范围内的宽度。

Claims (16)

1.一种用于控制电机(16)装置，所述电机具有定子(28)和转子(27)设置于其中的壳体(25)，所述电机通过所述壳体中的冷却油(30)冷却，所述装置包括：

控制单元(24)，其配置为控制所述电机，所述控制单元具有升温模式，以便利用由所述定子中设置的线圈(29)的电阻生成的热来加热所述冷却油。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述升温模式是用电流幅度和电流相位来控制所述电机(16)的模式，所述电流幅度和电流相位与正常模式中的不同，在所述正常模式中利用有效地输出所述电机的所需扭矩所利用的电流幅度和电流相位来控制所述电机。

3.如权利要求2所述的装置，进一步包括：

逆变器(21)，其用于驱动所述电机(16)；以及

电池(22)，其用于向所述电机供电，

其中，在所述升温模式中，所述控制单元(24)具有将所述电机的电流相位配置为比在所述正常模式中的电流相位进一步延迟的功能。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述控制单元(24)被配置为：在所述升温模式中，根据所述逆变器(21)的温度和所述电机的电流振幅中的至少一个，在延迟升温模式和提前升温模式之间切换，在所述延迟升温模式中，所述电机(16)的电流相位配置为比所述正常模式中的电流相位进一步延迟，在所述提前升温模式中，所述电机的电流相位配置为比所述正常模式中的电流相位进一步提前。

5.如权利要求2至4中的任一项所述的装置，其特征在于，

在上述升温模式中，当所述电机的所需扭矩为0时，所述控制单元(24)将所述电机(16)的电流相位配置为不产生扭矩的相位。

6.如权利要求2至5中的任一项所述的装置，进一步包括：冷却油温度传感器(32)，其用于检测所述冷却油(30)的温度。

其中，当由所述冷却油温度传感器检测到的所述冷却油的温度是第一预定值(A)或以下时，所述控制单元(24)从所述正常模式切换到所述升温模式。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

当由所述冷却油温度传感器检测到的所述冷却油(30)的温度是第二预定值(B)或以上时，所述控制单元(24)从所述升温模式切换到所述正常模式，所述第二预定值(B)高于所述第一预定值(A)。

8.如权利要求2至5中的任一项所述的装置，进一步包括：线圈温度传感器(38)，其用于检测所述线圈的温度，

其中，所述控制单元(24)配置为：当由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度是第三预定值(C)或以下时，从所述正常模式切换到所述升温模式。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元(24)配置为：当由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度是第四预定值(D)或以上时，从所述升温模式切换到所述正常模式，所述第四预定值(D)高于所述第三预定值(C)。

10.如权利要求2至5中的任一项所述的装置，进一步包括：线圈温度传感器(38)，其用于检测所述线圈的温度，

其中，所述控制单元(24)配置为：基于由所述线圈温度传感器检测到的所述线圈的温度来估计所述冷却油(30)的温度，并且当作为估计值的估计冷却油温度为第五预定值(E)或以下时，从正常模式切换到升温模式。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述控制单元(24)配置为：当所述估计冷却油温度是第六预定值(F)或以上时，从所述升温模式切换到所述正常模式，所述第六预定值(F)高于所述第五预定值(E)。

12.如权利要求2至5中的任一项所述的装置，进一步包括：外部空气温度传感器(39)，其用于检测外部空气温度，

其中，所述控制单元(24)配置为：基于由所述外部空气温度传感器检测到的外部空气温度和所述电机(16)变为非驱动状态的时间起的经过时间，估计所述冷却油(30)的温度，并且当作为估计值的估计冷却油温度为第七预定值(G)或更低时，从所述正常模式切换到所述升温模式。

13.如权利要求2、4至12中的任一项所述的装置，进一步包括：

逆变器(21)，其用于驱动所述电机(16)；

电池(22)，其用于向所述电机供电；以及

降压—升压转换器(40)，连接在所述电池和所述逆变器之间，

其中，所述控制单元(24)配置为：基于所述降压—升压转换器的输出电压，控制在所述正常模式和所述升温模式之间的切换。

14.如权利要求1至13中的任一项所述的装置，其特征在于，

所述冷却油(30)被密封在所述壳体中的封闭空间中，并且被存储至高于所述转子的最低部分并低于所述转子的旋转轴的高度位置。

15.如权利要求1至14中的任一项所述的装置，其特征在于，所述电机(16)作为车辆的电源安装。

16.如权利要求3所述的装置，进一步包括：降压—升压转换器(40)，其连接在所述电池和所述逆变器(21)之间，

其中，所述控制单元(24)配置为：基于所述降压—升压转换器的输出电压，控制在所述正常模式和所述升温模式之间的切换。