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车辆
申请号	CN201510202206.7	申请日	2015-04-24	公开(公告)号	CN105034850B	公开(公告)日	2017-07-18
申请人	丰田自动车株式会社;			发明人	渡边正人; 日浦祐树;
摘要	车辆(1)包括旋转电机 (M)、逆变器(20)以及电子控制单元 (100)。电子控制单元(100)配置成在电子控制单元(100)判定没有发生电解腐蚀的可能性的条件下将逆变器(20)的控制模式设置成第一模式。电子控制单元(100)配置成在电子控制单元(100)判定存在发生电解腐蚀的可能性的条件下将逆变器(20)的控制模式设置成第二模式并且将旋转电机(M)的输出维持于用户要求输出。第二模式与第一模式相比进一步抑制电解腐蚀的发生的模式。
权利要求	1.一种车辆(1)，包括：旋转电机(M)；逆变器(20)，其配置成提供电流给所述旋转电机(M)；以及电子控制单元(100)，其配置成控制所述逆变器(20)，所述电子控制单元(100)配置成判定在所述旋转电机(M)的外围部分中是否存在发生电解腐蚀的可能性，所述电子控制单元(100)配置成在所述电子控制单元(100)判定不存在发生所述电解腐蚀的可能性的条件下将所述逆变器(20)的控制模式设置成第一模式，所述电子控制单元(100)配置成在所述电子控制单元(100)判定存在发生所述电解腐蚀的可能性的条件下将所述逆变器(20)的所述控制模式设置成第二模式并且将所述旋转电机(M)的输出维持于用户要求输出，并且，所述第二模式为与所述第一模式相比进一步抑制所述电解腐蚀的发生的模式，其中所述电子控制单元(100)配置成通过脉宽调制控制来控制所述逆变器(20)，所述第二模式为将载波信号的频率设置成与所述第一模式相比进一步抑制所述电解腐蚀的发生、并且将所述旋转电机(M)的输出维持于用户要求输出的模式，所述载波信号用于所述脉宽调制控制，并且在所述第二模式中，高转矩区域和高转速区域中的至少一个区域中的所述载波信号的所述频率的值设置得比在所述第一模式中更高。 2.根据权利要求1所述的车辆(1)，其中所述电子控制单元(100)配置成基于所述旋转电机(M)的工作状态来估计强度和压力，所述电子控制单元(100)配置成基于所估计的强度和压力来判定是否存在发生所述电解腐蚀的可能性，所述强度表示所述外围部分对所述电解腐蚀的抗性强度，以及所述压力表示施加到所述外围部分上的电负载。 3.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其中所述车辆(1)为包括行走电动机和再生发电机的混合动力车辆，以及所述旋转电机(M)为所述行走电动机或所述再生发电机中的至少一个。
说明书全文	车辆技术领域 [0001] 本发明涉及车辆，并且特别地，涉及包括旋转电机和提供电流给旋转电机的逆变器的车辆。背景技术 [0002] 抑制油膜破裂的技术在公布的PCT申请号2008-539682(JP2008-539682 A)的日文译文中公开。更具体地，指示用于支撑电动机的旋转轴的轴承的油膜的状态的参数根据电动机的转矩和旋转波动来计算。接着，基于计算的参数，将电动机的转速增加到规定值。 [0003] 顺便提及的是，传统上已经知晓一旦驱动电动机则电动机周围的金属发生称作电解腐蚀的现象。电动机周围的金属指的是用于支撑电动机的旋转轴的轴承以及类似物。电解腐蚀为电流电路周围的金属被杂散电流的间歇流动腐蚀的现象，杂散电流从电流电路向电流电路周围的外侧泄漏。 [0004] 为了抑制电解腐蚀的发生，期望在电动机周围的每个金属的表面上形成绝缘油膜并且抑制油膜的破裂。但是，为了抑制油膜的破裂以及由此的电解腐蚀的发生，如果如JP 2008-539682 A中所述地将电动机的转速增加到规定值，那么电动机的输出可能改变，并且因而可能不能维持用户要求输出。发明内容 [0005] 本发明提供了抑制旋转电机的外围部分中的电解腐蚀的发生同时将旋转电机的输出维持在用户要求输出的车辆。 [0006] 涉及本发明的车辆包括旋转电机、逆变器以及电子控制单元。逆变器配置成提供电流给旋转电机。电子控制单元配置成控制逆变器。电子控制单元配置成判定在旋转电机的外围部分中是否存在发生电解腐蚀的可能性。电子控制单元配置成在电子控制单元判定不存在发生电解腐蚀的可能性的条件下将逆变器的控制模式设置成第一模式。电子控制单元配置成在电子控制单元判定存在发生电解腐蚀的可能性的条件下将逆变器的控制模式设置成第二模式并且将旋转电机的输出维持于用户要求输出。第二模式为与第一模式相比进一步抑制电解腐蚀的发生的模式。 [0007] 根据这样的配置，如果判定电解腐蚀发生，逆变器的控制模式从第一模式切换到第二模式。第二模式为与第一模式相比进一步抑制电解腐蚀的发生、同时将旋转电机的输出维持在用户要求输出的模式。因而，电解腐蚀的发生能够被抑制，同时旋转电机的输出维持在用户要求输出。 [0008] 电子控制单元可以配置成通过脉宽调制控制来控制逆变器。第二模式可以为将载波信号的频率设置成与第一模式相比进一步抑制电解腐蚀的发生的频率、并且将旋转电机(M)的输出维持在用户要求输出的模式。载波信号可以用于脉宽调制控制。 [0009] 根据这样的配置，通过改变用于逆变器的脉宽调制控制的载波信号的频率，电解腐蚀的发生能够被抑制，同时旋转电机的输出维持在用户要求输出。 [0010] 电子控制单元可以配置成基于旋转电机的工作状态来估计强度和压力。电子控制单元可以配置成基于估计的强度和压力来判定是否存在发生电解腐蚀的可能性。强度可以表示外围部分对电解腐蚀的抗性强度。压力可以表示施加于外部部分上的电负载。 [0011] 根据这样的配置，有可能考虑外围部分对电解腐蚀的抗性强度(强度)和外围部分上的电负载(压力)两者来适当地判定电解腐蚀是否发生。 [0012] 车辆可以为包括行走电动机和再生发电机的混合动力车辆。旋转电机可以为行走电动机或再生发电机中的至少一个。 [0013] 根据这样的配置，电解腐蚀的发生能够被抑制，同时行走电动机或再生发电机的输出维持在用户要求输出。附图说明 [0014] 本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业重要性将在以下参照所附附图来描述，其中相同的标记代表相同的元件，并且其中： [0015] 图1为车辆的示意配置的视图； [0016] 图2为由ECU执行的处理的流程图； [0017] 图3A为载频设置映射图的示例的视图；以及 [0018] 图3B为载频设置映射图的另一示例的视图。具体实施方式 [0019] 此后将参照附图作出本发明的实施例的描述。在下面的描述中，相同的部件由相同的附图标记代表。其名称和功能同样相同。因此，其具体描述将不重复。 [0020] 图1为根据这一实施例的车辆1的示意配置的视图。车辆1为能够通过使用电动机M(以下将描述)和引擎(未示出)中的至少一个的动力来行走的混合动力车辆。在这一实施例中，示例了其中本发明将应用于混合动力车辆的情况。但是，本发明能够应用于通过使用由电能获得的驱动力来行走的所有类型的电动机车辆(包括，例如，除了混合动力车辆之外的电动车辆、燃料电池车辆、以及类似物)。 [0021] 车辆1包括驱动桥10、逆变器20、电池30、以及电子控制单元(ECU)100。电动机M和轴承14提供在驱动桥10中。 [0022] 电动机M为交流旋转电机，并且典型地为永磁型的三相(U-相、V-相、以及W-相)同步电动机。电动机M主要起产生用于使车辆1行走的驱动力的行走电动机的作用。但是，电动机M也可以主要起产生用于驱动行走电动机的电力的再生发电机的作用。 [0023] 电动机M包括定子11、转子12、以及旋转轴13。定子11固定到驱动桥10的壳体15。转子12固定到电动机M的旋转轴13。 [0024] 轴承14可旋转地支撑电动机M的旋转轴13到壳体15。轴承14包括：固定到旋转轴13的内圈14a；固定到壳体15的外圈14b；以及设置在内圈14a与外圈14b之间的滚子14c。 [0025] 用于冷却电动机M并对轴承14的制动进行润滑的油在驱动桥10中循环。 [0026] 电池30典型地由诸如镍氢或锂离子的辅助电池构成，或由诸如为双电层电容的蓄电设备构成。 [0027] 逆变器20包括分别对应于电动机M的每个相的U-相臂、V-相臂、以及W-相臂。各相臂中的每个相臂包括复数个开关元件(上臂和下臂)，其中每个开关元件由来自ECU 100的控制信号控制。 [0028] 当电动机M起电动机作用时，逆变器20将来自电池30的直流电转换成三相交流电并且通过对应于来自ECU 100的控制信号的开关操作来将三相交流电输出到电动机M。以这一方式，电动机M被驱动。 [0029] 同时，当电动机M起发电机作用时，逆变器20将由电动机M再生的三相交流电转换成直流电并且通过对应于来自ECU 100的控制信号的开关操作来将直流电输出到电池30。以此方式，电池30被充电。 [0030] 进而，尽管未示出，车辆1包括用于检测控制车辆1所需的各种类型的物理量的多个传感器，诸如用于检测电动机M的旋转状态的解算器、用于检测驱动桥10中的油温的传感器、以及用于检测流到电动机M中的相电流(U-相电流、V-相电流、W-相电流)的传感器。这些传感器输出检测结果到ECU 100。 [0031] 未示出的中央处理单元(CPU)和存储器安装在ECU 100中。基于存储在该存储器中的信息和来自传感器中的每个传感器的信息，ECU 100控制车辆1的每个设备，诸如电动机M(逆变器20)。 [0032] ECU 100控制电动机M的输出，使得车辆1的输出(驱动力)成为用户要求的输出(此后也称作“用户要求输出”)。ECU 100通过脉宽调制(此后称作“PWM”)控制来控制电动机M。在PWM控制中，通过按照载波信号与相电压命令值之间的比较结果来控制逆变器20的开关操作而将伪正弦波电压应用于电动机M中的每个相。由于PWM控制自身为已知技术，PWM控制的详述将不做出。 [0033] 在具有如上所述的配置的车辆1中，当驱动电动机M时，相电流在电动机M与逆变器20之间流动。这可能引起电解腐蚀在布置在电动机M的电流电路周围的轴承14上发展。如已经描述的，电解腐蚀为电流电路周围的金属被杂散电流的间歇流动腐蚀的现象，杂散电流从电流电路向电流电路周围的外侧泄漏。 [0034] 为了抑制轴承14的电解腐蚀的发生，优选防止轴承14中的油膜(更具体地，形成在轴承14的各元件，滚子14c、内圈14a、以及外圈14b之间的油膜)的破裂。但是，如果电动机M的输出改变以抑制油膜的破裂，车辆1的输出(驱动力)可能不能维持在用户要求输出。 [0035] 有鉴于此，根据这一实施例的ECU 100执行切换逆变器20的控制模式的处理，使得抑制电解腐蚀的发生，同时维持电动机M的输出在用户要求输出(此后还称作“电解腐蚀抑制处理”)。 [0036] 更具体地，ECU 100估计轴承14对电解腐蚀的抗性强度(此后称作“强度”)以及施加于轴承14的电负载(此后称作“压力”)。接着，基于估计的强度和压力，如果判定存在发生电解腐蚀的可能性，ECU 100将逆变器20的控制模式从正常模式切换到电解腐蚀抑制模式，同时维持电动机M的输出在用户要求输出。 [0037] 图2为由ECU 100执行的电解腐蚀抑制处理的流程图。流程图以规定间隔重复执行。 [0038] 在S10中，ECU 100估计轴承14的强度。例如，ECU 100通过将电动机M的转矩和转速用作参数来估计轴承14中的油膜的厚度(此后简单称作“油膜厚度”)，并且接着因为估计的油膜厚度增加而估计出轴承14的各元件之间的绝缘特性高并且强度大(电解腐蚀较不可能发生)。 [0039] 应该注意油膜厚度还能够通过将驱动桥10中的油温用作参数来估计。例如，当驱动桥10中的油温降低，则能够估计出油粘度高并且油膜厚度大。 [0040] 在S11中，ECU 100估计施加于轴承14的压力。例如，ECU 100从电动机M的相电压中估计电动机M的中性点电压和轴压，并且接着因为估计的中性点电压和轴压增加而估计出杂散电流可能流过轴承14并且压力大(电解腐蚀可能发生)。中性点电压为电动机M的中性点与地之间的电势差，并且轴压为电动机M的旋转轴13与地之间的电势差。 [0041] 在S13中，ECU 100判定轴承14的电解腐蚀是否可能发生。如果在S11中估计的压力大于在S10中估计的强度，ECU 100判定存在发生电解腐蚀的可能性。 [0042] 如果未判定可能发生电解腐蚀(在S13中为否)，则在S14中，ECU 100控制逆变器20工作于正常模式。 [0043] 相反，如果判定存在发生电解腐蚀的可能性(在S13中为是)，则在S15中，ECU 100控制逆变器20工作于电解腐蚀抑制模式。电解腐蚀抑制模式为比正常模式更加抑制电解腐蚀的发生、同时维持电动机M的输出在用户要求输出的模式。 [0044] 在这一实施例中，按照控制模式是正常模式还是电解腐蚀抑制模式来切换用于逆变器20的PWM控制的载波信号的频率(此后称作“载频”)。 [0045] 图3包括用于设置载频的映射图(此后称作“映射图”)的示例的视图。图3A示出了正常模式中使用的映射图(此后称作“正常模式映射图”)的示例，并且图3B示出了在电解腐蚀抑制模式期间使用的映射图(此后称作“电解腐蚀抑制模式映射图”)的示例。 [0046] 如图3A和图3B中所示，通过在正常模式映射图和电解腐蚀抑制模式映射图两者中将电动机M的转速和转矩用作参数来设置载频。 [0047] 在图3B中示出的电解腐蚀抑制模式映射图中，高转矩区域α和高转速区域β中的载频的值设置得比图3A中示出的正常模式映射图中更高。 [0048] 已经由试验等明确的是，如果将高转矩区域α和高转速区域β中的载频设置为如图3A中示出的正常模式映射图中所示的那样，那么电动机M的中性点电压和轴电压的频率将包括在与杂散电流电路共振的频率区域中并且因而杂散电流趋于增加。 [0049] 由于以上原因，图3B中示出的电解腐蚀抑制模式映射图中的高转矩区域α和高转速区域β中的载频增加到比正常模式映射图中的更大。对应地，电动机M的中性点电压和轴电压的频率不再包括在与杂散电流电路共振的频率区域中。因而，杂散电流被抑制，并且电解腐蚀被抑制。这里，即使当载频改变时，电动机M的输出也不改变。换而言之，电解腐蚀能够被抑制，同时电动机M的输出维持在用户要求输出。 [0050] 如至此已经描述的，根据实施例的ECU 100估计轴承14的强度和压力，并且，基于估计的强度和压力来判定是否存在发生电解腐蚀的可能性。接着，如果判定存在发生电解腐蚀的可能性，ECU 100将载频设置映射图从正常模式映射图切换到电解腐蚀抑制模式映射图，使得抑制杂散电流。以此方式，电解腐蚀的发生能够被抑制，同时电动机M的输出维持在用户要求输出。 [0051] 例如，上述实施例能够如下地修改。 [0052] 在上述实施例中，描述了其中抑制电解腐蚀的对象为轴承14的示例。但是，替代轴承14，电解腐蚀的发生的抑制对象可以为驱动桥10中的另一轴承部件或滑动部件。在此情况中，轴承14以及另一轴承部件或滑动部件中的一者全部可以设置为对象，以抑制电解腐蚀。 [0053] 在上述实施例中，描述了其中用于估计强度的参数为油膜厚度的示例。但是，能够用于估计强度的参数与不限于此。 [0054] 例如，强度可以基于轴承14的传送表面的表面粗糙度(此后简单称作“表面粗糙度”)来估计。例如，因为表面粗糙度更大，轴承14中的金属接触面积和通电频率增加。因而，能够估计出强度小(电解腐蚀可能发生)。在此情况中，替代油膜厚度，可以使用表面粗糙度来估计强度，或者，可以用油膜厚度和表面粗糙度来估计强度。 [0055] 此外，基于油膜厚度或表面粗糙度来估计的强度可以根据油温、油的退化度、油中外来物质的量、或类似物来修正。例如，随着油温增加，油粘性和油膜厚度减少。因而，能够估计出强度小。此外，随着油的退化度或油中外来物质的量增加，油膜的绝缘特性退化。因而，强度能够被修正为更小。 [0056] 在上述实施例中，描述了其中用于估计压力的参数为电动机M的中性点电压和轴电压的示例。但是，能够用于估计压力的参数不限于这些。 [0057] 例如，可以基于流过电动机M的电流或提供给电动机M的交流电力(单位：瓦)来估计压力。当使用提供给电动机M的交流电力时，可以使用交流电力的有效值或交流电力的最大值。当使用流过电动机M的电流时，可以使用电流密度。在此情况中，替代电动机M的中性点电压和轴电压，可以基于流过电动机M的电流和提供给电动机M的交流电力来估计压力。此外，可以基于电动机M的中性点电压和轴电压、流过电动机M的电流、以及提供给电动机M的交流电力中的全部来估计压力。 [0058] 在上述实施例中，如果压力大于强度，判定存在发生电解腐蚀的可能性。但是，用于判定电解腐蚀是否可能发生的方法不限于此。 [0059] 例如，如果压力大于提前判定的规定值，可以判定电解腐蚀可能发生。可选地，如果压力小于提前判定的规定值，可以判定存在发生电解腐蚀的可能性。 [0060] 在上述实施例中，在判定存在发生电解腐蚀的可能性、并且电动机M操作在高转矩区域或高转速区域(情形1)中的情况下，载频改变以包括在高频区域中(参见上述图3)。但是，用于改变载频的情形不限于此。 [0061] 例如，在其中油温高(情形2)或其中逝去时间周期(老化)超过阈值(情形3)的情况中，可以判定油膜的绝缘特性减少，并且因而载频可以改变到高频区域。在此情况中，替代情形1，可以使用情形2和情形3中的至少一个，或者可以使用所有情形1、情形2、以及情形3。 [0062] 在上述实施例中，描述了其中载频通过电解腐蚀抑制处理来改变的示例。但是，将由电解腐蚀抑制处理改变的对象不限于载频。 [0063] 例如，可以改变从逆变器20输出到电动机M的电压波形。当电动机M的控制方法能够切换到PWM控制方法、过调制PWM控制方法、方波电压控制方法中的任一个时，可以通过在这些控制方法中改变方法来抑制电解腐蚀。例如，当电动机M的操作点包括在高输出区域中时，电动机M的控制方法可以从方波电压控制方法改变到过调制PWM控制方法或者从过调制PWM控制方法改变到PWM控制方法。通过正如所述地改变电动机M的控制方法，电动机M的输出电压波形改变，并且因而电流波形失真度能够最小化。以此方式，瞬时峰值电压和峰值电流被抑制。因此，电解腐蚀能够被抑制。 [0064] 此外，电动机M的操作点可以改变。换而言之，当电动机M的操作点包括在其中可能发生电解腐蚀的高输出区域中时，至少电动机M的转矩或转速减少。以此方式，压力减少，并且电解腐蚀能够被抑制。应该注意当电动机M的输出减少时，减少量可以由引擎的输出来补偿。当电动机M的输出的减少量不能由引擎的输出来补偿时，电解腐蚀的抑制可以优化，并且车辆1的驱动力可以被限制。 [0065] 上述实施例及其修改能够在不产生技术矛盾的范围内适当地组合。 [0066] 应该理解这里公开的实施例仅仅是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求而非由以上描述定义，并且旨在包括落入权利要求及其等同方案的范围内的所有的修改。

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