马达控制装置以及马达控制方法与流程

本发明涉及一种马达控制装置以及马达控制方法。

背景技术：

在具备能够对驱动轴输出动力的马达的车辆中，公开了如以下那样的动力输出装置的控制方法。通过安装于油底壳的温度传感器来检测对变速器进行润滑、冷却的润滑冷却油的油温度Toil，设定执行用油温度Toil*。基于所设定的执行用油温度Toil*和马达的线圈温度Tcoil2来设定马达MG2的负载率R2。以如下方式进行设定：当线圈温度Tcoil2超过规定温度时，执行用油温度Toil*越高，则负载率R2减少的幅度越大。使用所设定的负载率R2来设定马达转矩指令Tm2*，对马达进行驱动控制使得其输出转矩指令Tm2*的转矩。由此，执行用油温度Toil越高，则对马达的驱动进行限制的幅度越大(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008-99424号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另外，在以变速器的润滑油与马达能够进行热交换的状态配置得到的驱动系统中，当润滑油的温度上升时，马达的冷却水的温度也上升。另外，在该冷却水在逆变器中循环的情况下，构成逆变器的元件温度也上升。而且，在这种驱动系统中，为了防止马达温度或逆变器元件的温度变为高温，只要根据马达温度或逆变器的元件温度来限制马达的转矩即可。

在将专利文献1所公开的控制方法应用于上述驱动系统的情况下，想到的是，将执行用油温度Toil替换为冷却水温度，通过冷却水用的传感器进行检测，检测出的冷却水的温度越高则对马达的驱动进行限制的幅度越大。

然而，冷却水用的传感器的响应性差，因此例如存在以下问题：在冷却水温度在短时间内上升的情况下，无法适当地限制转矩。

本发明要解决的问题在于提供一种能够执行适当的转矩限制的马达控制装置以及马达控制方法。

用于解决问题的方案

本发明在从驱动冷却单元的时间点起的经过时间比规定时间短的情况下，基于由油温传感器检测出的检测温度对转矩施加限制，由此解决上述问题。

发明的效果

本发明能够选择润滑油的温度来作为对转矩施加限制时使用的温度。因此，即使在以制冷剂传感器的检测值无法施加适当的转矩限制的状态下，也能够在施加转矩限制时使用油温传感器的检测值。作为其结果，能够执行适当的转矩限制。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的车辆驱动系统的框图。

图2是表示车辆驱动系统的控制流程的流程图。

图3是表示与油温相对的冷却水的峰值温度特性的图表。

图4是表示与冷却水温相对的转矩限制值特性的图表。

图5是表示与驱动时间相对的、冷却水的实际温度变化和水温传感器的检测值的变化的图表。

具体实施方式

下面，基于附图来说明本发明的实施方式。

图1是本发明的实施方式所涉及的车辆的驱动系统的框图。本实施方式所涉及的马达控制装置应用于车辆的驱动系统。车辆是电动汽车或混合动力车辆等具备马达的车辆。

如图1所示，车辆的驱动系统具备马达1、逆变器2、功率元件3、变速器4、油温传感器5、散热器6、冷却水泵7、冷却流路8、水温传感器9、贮液罐10以及控制器100。此外，驱动系统的结构不限于图1所示的结构，例如还包括驱动轮等。

马达1例如是在转子埋设永磁体、在定子缠绕定子线圈的同步型电动发电机。马达1既作为电动机而发挥功能也作为发电机而发挥功能。在从逆变器2供给三相交流电力的情况下，马达1进行旋转驱动(动力运行)。另一方面，在转子通过外力而旋转的情况下，马达1通过使定子线圈的两端产生电动势来生成交流电力(再生)。

逆变器2是用于将车载电池(未图示)的电力变换为交流电力、将变换得到的电力输出到马达1的变换电路。逆变器2基于从控制器100发送的转矩指令值来向马达1流通电流，由此使马达1产生马达转矩。另外，在马达1作为发电机而发挥功能的情况下，逆变器2将马达产生的交流电力变换为直流电力后输出到电池。逆变器2与马达1连接。

此外，基于转矩指令值的开关信号被输入到逆变器2，根据该开关信号对开关元件的接通、断开进行切换，由此驱动逆变器2。基于转矩指令值和马达1的转速等来生成开关信号。由控制器100来进行开关信号的生成。

另外，逆变器2具有将IGBT等开关元件模块化而成的功率元件3。在驱动逆变器2时，由于功率元件3的损耗而产生热，功率元件3的温度上升。因此，冷却水进行循环，来冷却功率元件3的温度。

变速器4是通过在多个滑轮之间改变传送带接触径来得到无级变速比的无级变速机构(CVT)。变速器4的输入轴与马达1的旋转轴连结，来自马达1的旋转驱动力被输入到变速器4。变速器4的输出轴经由轴来与驱动轮连结，使得能够将变速器4的输出旋转驱动力传递到驱动轮。

为了对变速器4的机械部分进行润滑或冷却，构成为润滑油流入到变速器4内。变速器4处配置有油温传感器5。油温传感器5是用于检测润滑油的温度的传感器。油温传感器5的检测值被输出到控制器100。

马达1与变速器4接近地配置或者变速器4配置于马达1的附近。以至少能够在马达1与变速器4之间传递热的方式配置马达1和变速器4。作为使马达1与变速器4接近地配置的一例，例如，在马达1进入变速器4的情况下，在变速器4内的润滑油与马达1之间进行热交换。另外，在马达1与变速器4一体化的情况下，也为马达1与变速器4接近地配置的状态。另外，即使以马达1与变速器4之间隔开间隙的状态进行配置，只要处于变速器4的热传至马达1的状态，就成为马达1配置于变速器4的附近的状态。

油温传感器5是用于检测润滑油的温度的传感器。油温传感器5的检测值(检测温度)被输出到控制器100。

散热器6是用于交换冷却水的热的交换器。冷却水泵7是机械式或电动式的泵，是用于使冷却水在冷却流路8内循环的装置。冷却流路8是用于流通冷却水的流路。冷却流路8以能够在冷却水与马达1之间进行热交换、且能够在冷却水与功率元件3之间进行热交换的方式设置于马达1和逆变器2。另外，冷却流路8由循环流路形成，使得冷却水能够在马达1、逆变器2、水温传感器9以及贮液罐10循环。

水温传感器9是用于检测冷却水的温度的传感器。水温传感器9的检测值(检测温度)被输出到控制器100。贮液罐10是贮藏冷却水的罐。

控制器100是用于控制整个车辆的的控制器，对马达1、逆变器2以及冷却水泵7进行控制。控制器100具备保存有各种程序的ROM、作为执行该ROM中保存的程序的动作电路的CPU、作为能够存取的存储装置而发挥功能的RAM等。另外，作为对马达1、逆变器2以及冷却水泵7进行控制时的功能块，控制器100具有泵控制部101、转矩限制值运算部102、要求转矩运算部103以及转矩指令值运算部104。

另外，在车辆行驶过程中，变速器4发热。因此，在车辆被停住、主开关变为断开状态的情况下，为变速器4的温度高的状态。由于在马达1与变速器4之间传热，因此在车辆停住时，变速器4的热传至马达1，马达1内的冷却水被加热。然后，当在下一次行驶中主开关变为接通而对冷却水泵7进行驱动时，马达1内的被加热的冷却水流向逆变器2。因此，在车辆开始行驶时，成为功率元件3的温度或者马达1的线圈等的温度高的状态。而且，当在这种温度高的状态下要求转矩高、以满足该要求转矩的方式驱动马达1时，功率元件3等的温度变得更高。

为了抑制功率元件3等的温度，只要根据冷却水的温度对马达的转矩施加限制即可。作为转矩限制的控制方法，设定转矩限制值，在要求转矩比转矩限制值高的情况下，将转矩指令值限制为转矩限制值。由此，对要求转矩施加限制。

然而，水温传感器9的响应时间有延迟。在开始驱动冷却水泵7、被加热的冷却水流向水温传感器9时，水温传感器9无法追随温度上升来检测水温。然后，由水温传感器9检测出的温度变得比实际的冷却水的温度低。因此，存在以下问题：在基于水温传感器9的检测值对马达1的输出转矩施加限制的情况下，转矩限制变得不充分。

另外，作为其它转矩限制的方法，想到了在从开始驱动冷却水泵7时起的固定期间内使转矩限制值固定。需要将固定的转矩限制值预先设定为低的值，以使得在开始驱动冷却水泵7之后，即使从马达1向冷却流路8内流通设想的最高温度的冷却水，功率元件3等的温度也不会超过容许温度。然而，实际的冷却水的温度变为设想的最高温度的频度低。因此，存在以下问题：在固定期间内施加了超过必要的转矩限制。

在本实施方式中，为了解除如上所述的问题，进行如以下那样的控制。使用图2～图4来说明车辆驱动系统的控制。图2是表示控制器100的控制流程的流程图。图3是表示润滑油的温度(油温)与冷却水的峰值温度的关系的图表。图4是表示冷却水的温度(冷却水温)与转矩限制值的关系的图表。

当在车辆停住时车辆的主开关从断开切换为接通时，图2所示的控制流程开始。在步骤S1中，泵控制部101向冷却水泵7发送驱动指令。冷却水泵7接收驱动指令来开始驱动。冷却水在冷却流路8内循环。

在步骤S2中，油温传感器5检测润滑油的温度。转矩限制值运算部102从油温传感器5获取润滑油的温度。在步骤S3中，水温传感器9检测冷却水的温度。转矩限制值运算部102从水温传感器9获取冷却水的温度。

在步骤S4中，转矩限制值运算部102将冷却水泵7的驱动时间与第一规定时间进行比较。冷却水泵7的驱动时间是从开始驱动冷却水泵7时到当前为止的经过时间。第一规定时间是根据水温传感器9的检测的延迟时间来预先设定的时间。在驱动冷却水泵7之后冷却水的温度急剧地变化的情况下，到水温传感器9的检测值变为实际的冷却水的温度为止需要时间。第一规定时间表示从驱动冷却水泵7时起到水温传感器9的检测值变为实际的冷却水的温度为止的时间。即，第一规定时间以时间的方式示出了由于冷却水的温度变化急剧因此水温传感器9无法追随温度变化、水温传感器9的检测值与实际的冷却水的温度偏离的状态。此外，在设定第一规定时间的长度时，不需要将到水温传感器9的检测值与实际的冷却水的温度完全一致为止的时间设定为第一规定时间。也可以将到变为水温传感器9的检测值与实际的冷却水的温度的偏离小的状态为止的时间设定为第一规定时间。

然后，在冷却水泵7的驱动时间比第一规定时间短的情况下，转矩限制值运算部102判定为冷却水的实际温度比水温传感器9的检测值高，进入步骤S5。即，在驱动时间经过第一规定时间之前冷却水的温度急剧地变化的情况下，水温传感器9无法立即检测冷却水的实际温度。因此，转矩限制值运算部102根据驱动时间来视作实际温度变得比水温传感器9的检测值高。

在步骤S5中，转矩限制值运算部102参照第一对应表来运算与由油温传感器5检测出的润滑油的温度对应的冷却水的峰值温度。冷却水的峰值温度表示在润滑油的当前的温度的状态下冷却水所达到的最大的温度。在润滑油的温度高的情况下，变速器4的温度也变高。而且，变速器4的热传至马达1，冷却水的温度变高。即，润滑油的温度与冷却水的温度之间具有相关性，润滑油的温度越高，则驱动冷却水泵7后冷却水的峰值温度越高。

转矩限制值运算部102将润滑油的温度与冷却水的峰值温度的相对关系保存为第一对应表。该相对关系表示为图3的图表，是润滑油的温度越高则冷却水的峰值温度越高这样的关系。

在步骤S6中，转矩限制值运算部102参照第二对应表来运算与冷却水的峰值温度对应的转矩限制值。转矩限制值运算部102将冷却水的温度与转矩限制值的相对关系保存为第二对应表。该相对关系表示为图4的图表。在冷却水温低于T1的情况下，转矩限制值为固定值(A1)。在冷却水温为T1以上且T2以下的情况下，冷却水温越高，则转矩限制值在A1至A2之间越低。在冷却水温高于T2的情况下，转矩限制值为固定值(A2)。转矩限制值A1比转矩限制值A2高。此外，冷却水的温度与转矩限制值的相对关系不限于图4所示的关系，也可以是表示为其它特性的关系。

转矩限制值运算部102将冷却水的峰值温度输入至第二对应表所示的冷却水的温度，在此基础上运算转矩限制值。转矩限制值运算部102将转矩限制值输出到转矩指令值运算部104。然后进入步骤S10。

由此，在冷却水泵7的驱动时间比第一规定时间短的情况下，转矩限制值运算部102选择由油温传感器5检测出的润滑油的温度和由水温传感器9检测出的冷却水的温度中的油温传感器5的检测值。然后，转矩限制值运算部102基于所选择的检测值来运算转矩限制值。

在步骤S4中，在冷却水泵7的驱动时间为第一规定时间以上的情况下，进入步骤S7。在步骤S7中，转矩限制值运算部102将驱动时间与第二规定时间进行比较。第二规定时间表示到冷却水的温度变为设计水温以下为止的时间。例如将在车辆的通常行驶状态下设想的冷却水的上限温度设定为设计水温。

在驱动时间比第二规定时间短的情况下进入步骤S8。在步骤S8中，转矩限制值运算部102参照第二对应表来运算与水温传感器9的检测值对应的转矩限制值。转矩限制值运算部102将水温传感器9的检测值输入至第二对应表所示的冷却水的温度，在此基础上运算转矩限制值。转矩限制值运算部102将转矩限制值输出到转矩指令值运算部104。

由此，在冷却水泵7的驱动时间为第一规定时间以上的情况下，转矩限制值运算部102选择由油温传感器5检测出的润滑油的温度和由水温传感器9检测出的冷却水的温度中的水温传感器9的检测值。然后，转矩限制值运算部102基于选择出的检测值来运算转矩限制值。

在步骤S7中，在冷却水泵7的驱动时间为第二规定时间以上的情况下，进入步骤S9。在步骤S9中，转矩限制值运算部102将马达1的输出转矩的最大值设定为转矩限制值。转矩限制值运算部102将转矩限制值输出到转矩指令值运算部104。由此，基于冷却水的温度或润滑油的温度的转矩限制被解除。然后，进入步骤S10。

在步骤S10中，要求转矩运算部103基于油门开度来运算对马达1要求的转矩作为要求转矩。要求转矩运算部103将要求转矩输出到转矩指令值运算部104。

在步骤S11中，转矩指令值运算部104将要求转矩与转矩限制值进行比较。在要求转矩为转矩限制值以上的情况下，在步骤S12中，转矩指令值运算部104运算转矩限制值来作为转矩指令值，将转矩指令值输出到逆变器2。由此，要求转矩被限制为转矩限制值。

另一方面，在要求转矩小于转矩限制值的情况下，在步骤S13中，转矩指令值运算部104不施加转矩限制而运算要求转矩来作为转矩指令值，将转矩指令值输出到逆变器2。

在步骤S14中，控制器100判定主开关是否处于断开状态。在主开关处于接通状态的情况下，进入步骤S2。然后，在主开关的接通状态持续的期间，重复执行步骤S2至步骤S14的控制流程。在主开关处于断开状态的情况下，结束控制流程。

此外，在步骤S9的控制流程中，在要解除转矩限制的情况下，转矩指令值运算部104也可以通过渐变处理来平滑地进行转矩解除。例如，在冷却水泵7的驱动时间为第二规定时间以上的情况下，进入步骤S9，转矩限制被解除。此时，转矩限制值运算部102不将通过上一次控制流程在步骤S8中设定的转矩限制值变更为输出转矩的最大值，而进行以下的处理。首先，转矩限制值运算部102对冷却水的检测值实施渐变处理，由此运算冷却水的温度。作为渐变处理，例如使用平滑处理。运算出的冷却水的温度相对于时间的经过而平滑地变化。然后，转矩限制值运算部102将运算出的冷却水的温度输入到第二对应表，运算转矩限制值。

即，在要解除根据冷却水的温度进行的转矩限制时，对冷却水的温度实施渐变处理，且基于实施渐变处理后的温度来进行转矩限制。然后，在进行该转矩限制之后，解除转矩限制。由此，不是在冷却水泵7的驱动时间达到第二规定时间的时间点立即解除转矩限制，因此能够抑制转矩指令值的突变。作为其结果，能够避免驾驶性的恶化。

另一方面，在冷却水泵7的驱动时间比第二规定时间短的情况下，根据冷却水的温度进行转矩限制。在要进行转矩限制时，转矩限制值运算部102不对冷却水的温度实施渐变处理。由此，在要进行转矩限制时，能够立即限制转矩，因此能够保护马达1或逆变器2免受热影响。

接着，在图5中示出冷却水的温度变化和水温传感器9的检测值的变化，说明控制器100的控制。温度变化是开始驱动冷却水泵7之后的变化。图5的横轴表示冷却水泵7的驱动时间，纵轴表示冷却水的温度(冷却水温)。点线的曲线图表示水温传感器9的检测值(水温传感器温度)，实线的曲线图表示冷却水的实际温度。另外，时间t1表示第一规定时间，时间t2表示第二规定时间。

当开始驱动冷却水泵7、驱动时间变为时间ta时，被变速器4的热所加热的冷却水流向马达1和逆变器2。因此，在冷却流路8中循环的冷却水的温度上升。水温传感器9无法追随冷却水的急剧的温度变化。在驱动时间达到第一规定时间t1之前，冷却水的实际温度与水温传感器9的检测值的偏离大。

在与本实施方式不同地、在驱动时间比第一规定时间t1短的状态下根据水温传感器9的检测值来进行转矩限制的情况下，该检测值低，因此如图4所示那样转矩限制值被设定为高的值。作为其结果，成为不能施加适当的转矩限制的状态。另一方面，在本实施方式中，转矩限制值运算部102在运算转矩限制值时选择油温传感器5的检测值，基于油温传感器5的检测值来运算转矩限制值。由此，转矩限制值被设定为低的值，能够执行适当的转矩限制。

当驱动时间经过第一规定时间t1时，冷却水的温度变化变缓，水温传感器9的检测值追随实际温度。转矩限制值运算部102在运算转矩限制值时选择水温传感器9的检测值，基于水温传感器9的检测值来运算转矩限制值。由此，在冷却水的温度稳定之后，能够根据实际的冷却水的温度来执行转矩限制。

当驱动时间经过第二规定时间t2时，冷却水的温度变得比设计温度低，因此根据冷却水的温度进行的转矩限制被解除。

在本实施方式中，控制器100选择由油温传感器5检测出的润滑油的温度和由水温传感器9检测出的冷却水的温度中的任一方的温度，基于选择出的温度对转矩施加限制。由此，例如，即使在以基于水温传感器9的检测值的转矩限制不能施加适当的转矩限制的状态下，也能够使用油温传感器5的检测值来施加转矩限制。作为其结果，能够执行适当的转矩限制。

另外，在本实施方式中，控制器100在判定为处于冷却水的实际温度比冷却传感器9的检测值高的状态的情况下，选择油温传感器5的检测值，基于选择出的检测值对转矩施加限制。由此，例如，能够在冷却水的温度在短时间内上升、冷却水的实际温度比冷却传感器9的检测值高的状态下执行适当的转矩限制。

此外，在本实施方式中，将水用作对马达1或功率元件3进行冷却的制冷剂，但是制冷剂也可以是水以外的其它制冷剂。

上述的控制器相当于本发明的“控制单元”。冷却水泵7、冷却流路8以及贮液罐10相当于本发明的“冷却单元”。水温传感器9相当于本发明的“制冷剂传感器”。

附图标记说明

1：马达；2：逆变器；3：功率元件；4：变速器；5：油温传感器；7：冷却水泵；8：冷却流路；9：水温传感器；10：贮液罐；100：控制器。