CN109070717A - 用于操控设置在车辆中的同步电机的设备和方法 - Google Patents

用于操控设置在车辆中的同步电机的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于操控设置在车辆(10)中的同步电机(14)的设备(58)，车辆(10)具有变速器(16)以及与该变速器作用连接的驱动车轮(18)。同步电机(14)设置用于，经由变速器(16)对驱动车轮(18)进行驱动。在车辆(10)中还存在设置用于借助润滑剂润滑变速器(16)的润滑装置(44)，润滑剂为此流过变速器(16)和同步电机(14)的至少一部分。该设备(58)设置用于，在存在定义的加热开始条件时，使同步电机(14)在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行，在加热运行状态下有针对性地调节同步电机(14)的至少一个运行参量，使得在同步电机(14)中相比于一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在加热运行状态期间加热润滑剂。本发明以相应的方式还涉及一种相关的方法。

Description

用于操控设置在车辆中的同步电机的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于操控设置在车辆中的同步电机的设备和方法。
背景技术
如今具有电驱动系统的车辆越来越多地出现在市场上。在此可以涉及混合动力车辆或电动车辆。混合动力车辆或电动车辆具有电机作为驱动器，该驱动器从高压供电单元被供应电能。在混合动力车辆中，除了电机之外使用另外的机组用于驱动，通常为内燃机。而电动车辆仅通过电机来驱动。所使用的电机通常构成为内转子电机，在所述内转子电机中，可转动地支承的转子由位置固定的定子所包围。可以使用同步电机作为驱动器，所述同步电机要么构造为永磁激励的，要么构造为电流激励的。在汽车领域所使用的高压供电单元可以具有250伏特至420伏特、有时甚至高达1000伏特的电压水平。为了达到该电压水平，高压供电单元由大量的能量储存单体电池构成。在此通常使用锂离子储存单体电池。这样构成的高压供电单元也称为高压储存器或动力电池。
在本发明的框架内所考虑的混合动力车辆或电动车辆具有与驱动车轮作用连接的变速器。同步电机设置用于，经由变速器对驱动车轮进行驱动。此外存在润滑装置，该润滑装置设置用于，借助润滑剂来润滑变速器，其中，润滑剂为此流过变速器。为了在这样的车辆中使润滑剂置于其理想运行温度上，规定润滑剂附加地流过同步电机的至少一部分。由此，能够通过在同步电机中所产生的损耗热量(尤其是取决于电流热损耗)实现润滑剂的加热。
但如今在这样的车辆中迄今为止所使用的设计使得同步电机始终尽可能高效地、优选能量高效地运行。在该最优运行中，在同步电机中必然仅产生非常少的损耗热量(尤其是取决于电流热损耗)，这导致润滑剂仅非常缓慢地被加热或者说润滑剂仅非常缓慢地被置于其理想运行温度上。然而，在车辆的特定运行状态下该方式不是最优的，例如在冷起动的情况下或在紧接着该冷起动的起动阶段的情况下，尤其是当环境温度低或变速器上存在的温度低的时候。在这些运行状态下，由于在变速器内的润滑剂的运行温度非最优，摩擦损耗增加并且机械磨损因此也增加。这不利地影响各个部件和变速器本身的寿命以及不利地影响润滑剂的持久性。这甚至可能达到由此不利地影响车辆总续驶里程的程度。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种设备，借助该设备，对于装备有同步电机的车辆(通过所述同步电机能在该车辆的驱动车轮上产生驱动力矩)，能够实现持久的运行，尤其是对于变速器(同步电机经由该变速器与驱动车轮作用连接)应获得较高的寿命和/或对于设置用于润滑变速器的润滑剂应获得较大的持久性和/或对于车辆应获得较大的总续驶里程。本发明的另一任务在于实现一种相应的方法。
所述任务在车辆方面通过一种用于操控同步电机的设备得以解决，所述车辆具有设置用于经由变速器来驱动车辆的驱动车轮的同步电机，并且在所述车辆中还存在润滑装置，该润滑装置设置用于借助润滑剂来润滑所述变速器，其中，润滑剂为此流过变速器和同步电机的至少一部分，所述设备设置用于，在存在定义的加热开始条件时使同步电机在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行，其中，在该加热运行状态下有针对性地调节同步电机的至少一个运行参量，使得在同步电机中相比于一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在该加热运行状态期间加热润滑剂。
所述任务对于上述车辆而言还通过一种用于操控设置在该车辆中的同步电机的方法得以实现，在该方法中进行下列步骤：确定定义的加热开始条件，以及在存在所述定义的加热开始条件时使同步电机在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行，其中，为此有针对性地调节同步电机的至少一个运行参量，使得在同步电机中相比于一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在该加热运行状态期间加热润滑剂。
在存在定义的加热开始条件时，使同步电机在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行。所述一般行驶运行状态也可以称为正常运行状态。在两种运行状态下，通过同步电机都能够在车辆的驱动车轮上产生驱动力矩。然而，这两种运行状态就在同步电机中所产生的电流热损耗而言是不同的。在一般行驶运行状态下，同步电机被操控，使得其尽可能高效地、尤其是能量高效地运行，由此在同步电机中产生最小的电流热损耗并且因此产生少的损耗热量。而在所述加热运行状态下有针对性地调节同步电机的运行参量，使得在同步电机中产生比在一般行驶运行状态下所产生的电流热损耗更大的电流热损耗。因此，在所述加热运行状态期间，有意地接受同步电机以降低的总效率并且因此带有附加损耗地运行，因为借此能够实现快速地将润滑剂加热或升温至其最优运行温度。
同步电机的总效率降低不仅在经济上、而且在生态上都是可以接受的。在经济上，在短时间段内变差的总效率是有利的，因为由此实现更快速地达到润滑剂的最优运行温度，并且因此对于变速器而言能够获得较高的寿命和/或对于设置用于润滑变速器的润滑剂而言能够获得较大的持久性和/或对于车辆而言能够获得较大的总续驶里程。从生态角度看，同步电机以变差的总效率运行是合理的，因此这仅仅在短时间段内是这样的情况。通过所提出的措施，变速器的机械磨损减少。同样地，在被认为有问题的运行状态下，尤其是当在环境温度低或变速器上存在的温度低时的冷起动的情况下能够获得有利的整体能量平衡。总体上，对于为了产生驱动力矩而配备有同步电机的车辆而言能够实现持久的运行。另一优点在于，所述措施能够在没有附加硬件耗费的情况下并且因此以非常低的成本实现。此外，所述措施有利于变速器的质量提高和耐用性，这对于车辆用户而言是积极有利的。所述措施的突出之处还在于驾驶员在驾驶特性方面丝毫不会由于这些措施而遭受损失。
上面提及的任务因此完全得以解决。
所考虑的同步电机可以涉及具有定子和转子的内转子电机。已经证明特别有利的是，使用电流激励式同步电机作为同步电机。与永磁激励式同步电机相比，在电流激励式同步电机中，为了在转子中产生转子磁场，不是设有永磁体，而是转子为此具有转子绕组。因此，转子磁场基于流过转子绕组的转子电流而产生。该转子电流在同步电机运行时构成附加的自由度，该自由度能够实现：在没有对车辆驾驶员来说可注意到的对其车辆的驾驶特性的妨碍的情况下，在同步电机运行时并且因此在车辆运行时能够获得或调节出期望的副作用。
因此，所述运行参量是流过转子绕组的转子电流。按照本发明，所述自由度即转子电流被用于，使同步电机在加热运行状态期间不高效地运行，即：在同步电机中、更确切地说在其转子中，比在同步电机的一般行驶运行状态的情况下，产生更大的电流热损耗，但在此不会不利地影响力矩形成，也就是说不会不利地影响由同步电机在驱动车轮上产生的驱动力矩。这意味着，驾驶员不由于按照本发明的通过在加热运行状态期间有意地引入的效率低的同步电机运行而更快速地加热润滑剂的措施而察觉到任何东西。他不会发觉到任何对其车辆的驾驶特性的异常影响。通过所述措施有针对性地产生转子铜损耗。
有利地，所述转子电流在加热运行状态下相对于一般行驶运行状态增加。由此，在同步电机的转子中电流热损耗增加，由此能够实现更快速地加热润滑油。通过该措施，在同步电机中总地产生的损耗由定子朝向转子转移。特别有利的是，此外，流过定子的定子电流在加热运行状态下相对于一般行驶运行状态减少。通过定子电流产生定子磁场，其中，在此涉及旋转磁场，通过该旋转磁场，转子基于其转子磁场而实施转动运动。该措施出于下列原因而是合适的：在加热运行状态期间，同步电机的磁通基于转子电流的增加而增加。基于适合于电流激励式同步电机的转矩平衡，定子电流、更确切地说形成转矩的定子电流分量以相同的方式减少。因此，总体上电流热损耗一致地从定子转移到转子中，但在此不会产生对于驾驶员可察觉的对驱动力矩并且因此对车辆的驾驶特性的影响。因此，同步电机的为了更快速加热润滑剂而进行的通电在力矩作用方面是不可察觉的。
在本发明的一种优选的设计方案中，所述转子具有构成为中空轴的转子轴。该措施能够实现特别高效地加热润滑剂，因为基于中空轴润滑剂能够被基本上引导穿过所述转子，亦即被引导经过在加热运行状态期间产生或存在附加电流热损耗的那个部位。因此，润滑剂能够通过在转子中产生的电流热损耗而被特别快速地置于其最优运行温度上。此外，该措施在一般行驶运行状态下也能够实现特别高效地冷却转子，从而由此能够特别良好地避免转子过热并且因此特别良好地避免同步电机过热。
设置在车辆中的润滑装置具有润滑剂回路和设置在该润滑剂回路中的润滑剂泵。该润滑剂泵设置用于，根据定义的流动方向通过润滑剂回路输送润滑剂。此外，同步电机和变速器也是润滑剂回路的一部分，从而这两个部件根据流动方向被润滑剂流过。有利地，变速器在此参考流动方向相对于同步电机设置在下游。换言之：润滑剂首选流过同步电机并且接着然后流过变速器。通过该措施确保：在被认为有问题的运行状态下，在这些运行状态下由于润滑剂的非最优运行温度而在变速器内存在引起过度机械磨损的高摩擦损耗，这些高摩擦损耗被非常迅速地减少至对于变速器并且因此车辆的持久运行而言允许的水平。因此，能够特别有利地影响各个部件和变速器的寿命并且能够特别良好地增加车辆的总续驶里程。
在本发明的另一种有利的设计方案中，在存在定义的加热停止条件时，使同步电机在一般行驶运行状态下运行。通过该措施确保：同步电机仅只有在绝对需要的时候才在加热运行状态下并且因此以降低的总效率运行。因此，加热运行状态被限于最小的时间段上，例如被限于如下时间段上，在该时间段内润滑剂已经达到其最优运行温度。因此，从经济角度看也保证同步电机的持久运行。在同步电机中所引起的附加损耗被保持尽可能小。
在本发明的另一种有利的设计方案中，同步电机和变速器形成一个结构单元。优选地，这两个部件固定地、但可脱开地相互连接。这样实现一种固定的机械结合体，然而该机械结合体例如在维护情况下能够被再次拆解成其两个单个部件。同步电机和变速器是根据HEAT拓扑结构(高度集成的电驱动拓扑结构)构成的动力总成系统：变速器和同步电机是动力总成系统的组成部分。因此，总体上动力总成系统通过润滑剂被润滑。
润滑剂例如可以是流体液体、优选是也被称为润滑油的油。通过润滑剂润滑和/或冷却变速器的构件、尤其是这样的在变速器运行期间彼此相对运动的构件。利用按照本发明的设备或利用按照本发明的方法能够实现：润滑剂的粘度在例如冷起动之后特别短的时间内被置于有利的值上。
有利地规定，同步电机不仅在加热运行状态下、而且在直接紧接着该加热运行状态的一般行驶运行状态下在驱动车轮上提供相同的转矩、即相同的转矩值。因此确保车辆驾驶员不会感觉到这两种运行状态之间的变换。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中更详细地阐述。其中：
图1示出具有同步电机和变速器的动力总成系统的示意图，在所述动力总成系统中使用按照本发明的设备或按照本发明的方法；
图2示出用于阐述作为按照本发明方法的基础的运行策略的示意图；
图3示出用于电流激励式同步电机的空载运行特征曲线；以及
图4示出定子电流图。
具体实施方式
图1以示意图示出设置在车辆10中的动力总成系统12，其中不完全示出车辆10。动力总成系统12具有同步电机14和变速器16，其中，同步电机14和变速器16有利地形成一个结构单元。此外，车辆10具有与变速器16作用连接的驱动车轮18。同步电机14设置用于经由变速器16对驱动车轮18进行驱动。驱动车轮18是车轴20的一部分，其中，该车轴可以是前轴或后轴。同步电机14具有壳体22，在该壳体上紧固有同步电机14的定子24。同步电机14还具有转子26，该转子以能相对于定子24并且相对于壳体22围绕转动轴线28转动的方式被支承。同步电机14可以是电流激励式同步电机，因此转子26具有转子绕组30。通过对转子绕组30适当地通以电流而产生转子磁场，该转子磁场与由定子产生的定子磁场相互作用地使得转子26转动。
转子26与转子轴32不可相对转动地连接。变速器16具有以输入轴形式的第一变速器轴34和以输出轴形式的第二变速器轴36，其中，这两个轴相互作用连接。第一变速器轴34与转子轴32不可相对转动地连接。第二变速器轴36与另一轴38同样不可相对转动地连接，其中，所述另一轴38与配属于车轴20的差速器40作用连接，该差速器可以构成为平衡传动装置。差速器40又与各半轴42耦联，经由所述半轴能对驱动车轮18进行驱动。各个半轴42可以构成为万向轴。前述各轴和差速器40形成一个作用链，经由该作用链，在电动机式运行时，通过同步电机14对驱动车轮进行驱动，并且经由该作用链，在发电机式运行时，通过驱动车轮18对同步电机14进行驱动。
高压供电单元在图1中出于明了性的原因而未示出，所述高压供电单元优选构成为高压储存器并且经由所述高压供电单元给同步电机14在电动机式运行时供应电能，或者在发电机式运行时能够将电能储存在所述高压供电单元中。此外在图1中同样未示出下列部件：操控单元，利用该操控单元能操控逆变器，同步电机能经由所述逆变器与高压供电单元连接，以便例如在一般行驶运行中这样给同步电机供应电流，从而在驱动车轮18上产生对应于驾驶员期望的驱动力矩。
此外，车辆10具有润滑装置44，该润滑装置设置用于借助润滑剂来润滑变速器16，其中，润滑剂为此流过变速器16并且流过同步电机14的至少一部分。润滑剂例如可以是润滑油。润滑装置44具有可以构成为油泵的润滑剂泵46。润滑剂泵46设置用于，根据定义的流动方向通过润滑剂回路48或者说在该润滑剂回路中输送润滑剂，其中，在图1中流动方向通过箭头表明，其中一个箭头用附图标记50表示。如从图1中的图示可得出的那样，同步电机14和变速器16作为润滑剂回路48的一部分被润滑剂流过，其中，变速器16参考流动方向相对于同步电机14设置在下游。因此，润滑剂首先流过同步电机14并且接着流过变速器16。出于流过同步电机14的目的，转子26的转子轴32构成为中空轴，即润滑剂通过转子轴32在同步电机14内流动。总体上变速器16的各构件被供应润滑剂，由此这些构件被润滑和/或被冷却。润滑剂在变速器16中在润滑剂槽52中聚集，润滑剂借助润滑剂泵46从该润滑剂槽中被抽吸出来并且再次被输送给同步电机14。
同步电机14具有第一侧54以及第二侧56，其中，第二侧56在同步电机14的轴向方向上与第一侧54相对置。在此，同步电机14的轴向方向并且因此变速器16的轴向方向与转动轴线28重合。第二侧56是同步电机14的所谓A侧，在该A侧上同步电机14提供转矩用于对驱动车轮18进行驱动。第一侧54通常被称为B侧。因此，润滑剂从同步电机14的第一侧54通过第二侧56流入变速器16，润滑该变速器并且在润滑剂槽53中聚集，润滑剂由润滑剂泵46从该润滑剂槽中被抽吸出来并且通过润滑剂回路48被往回输送至第一侧54。
如已经在开头解释的那样，车辆10可以构造为电动车辆或混合动力车辆，其中，在混合动力车辆的情况下在图1中应考虑内燃机和另外的部件。
在车辆中还设置有设备58，该设备58设置用于，在存在定义的加热开始条件时，使同步电机14在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行。在该加热运行状态下，设备58有针对性地这样调节同步电机14的至少一个运行参量，使得在同步电机14中相比于一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在加热运行状态期间加热润滑剂。如已经解释的那样，同步电机14可以是电流激励式同步电机，从而作为运行参量可以使用流过转子绕组30的转子电流。在加热运行状态期间转子电流相对于一般行驶运行状态增加。同时，流过定子的定子电流在加热运行状态下相对于一般行驶运行状态减少。设备58此外设置用于，在存在定义的加热停止条件时，使同步电机尤其是再次在一般行驶运行状态下运行。这意味着，将转子电流减小至通常的正常值并且将定子电流增加至通常的正常值。在设备58中运行按照本发明的方法。
就设备58而言可设想各种不同的具体设计方案。一方面可以涉及独立的计算机装置或独立的控制器。优选可以涉及功能性模块，该功能性模块被集成在更上面所提及的操控设备中。
当在环境温度低的情况下或在变速器上存在的温度低的情况下存在冷起动或起动过程时，例如可以识别出存在加热开始条件。为此例如合适的是，检测并分析由驾驶员根据在纯内燃机式运行的车辆中可分析的信号“点火装置开”而实施的行驶运行请求和代表环境温度的温度值和/或代表变速器温度的温度值。两个温度值可以与相应所配属的定义的温度值进行比较，在所述定义的温度值方面可从如下出发:润滑剂被置于低于其最优运行温度，并且因此该润滑剂具有提高的粘度。当在变速器中存在的温度大于定义的代表润滑剂的最优运行温度的温度值时，例如可以识别出存在加热停止条件。就相应所需要的传感器或识别装置的图示而言，在图1中出于明了性的原因已经省略。在此处应提及，不仅可以利用例如传感器形式的硬件部件来获得温度，而且可以基于软件、例如在使用合适的模型或观察器的情况下获得温度。
图2示出用于阐述作为按照本发明方法的基础的运行策略的示意图。示出了电流激励式同步电机14，该电流激励式同步电机具有壳体22和设置在该壳体中的定子24和转子26。转子26具有转子绕组30。定子具有定子绕组，其中一个定子绕组用附图标记60表示。
根据图2中的图示，按照本发明的设备58以操控设备62的形式实现，但这不应具有限制作用。设备58当然也可以构造为独立的部件。操控设备62具有根据由期望值预定单元64提供的期望转矩Msoll来求取用于运行同步电机14的操控信号AS1、AS2、AS3和AR的功能。期望转矩Msoll在此可以相当于车辆10的驾驶员通过相应地操作(未示出的)加速踏板而预定的驾驶员请求，或者例如相当于由在车辆中包含的(同样未示出的)防滑调节单元所求取的系统预定值，其中，该单元例如可以是驱动防滑调节单元或横摆率调节单元。期望转矩Msoll也可以构成为两个预定值的组合。
从期望转矩Msoll出发，在电流期望值单元66中求取电流期望值IdS、IqS和IfS。两个电流期望值IdS和IqS涉及借助定子绕组60产生的定子磁场，该定子磁场是旋转磁场。所述两个期望值的求取以所谓的磁场定向控制或矢量控制的原理为基础。在该原理中，在三相地构成的同步电机中，定子相关的三相坐标系借助所谓的Clarke变换和所谓的Park变换被反映到转子相关的两相坐标系上。该坐标系的彼此垂直的两个轴用d和q来表示，其中，d轴的值代表磁通密度，而q轴的值代表转矩。因此，IdS相当于用于形成磁场的电流分量Id的期望值，而IqS相当于用于形成转矩的电流分量Iq的期望值。电流期望值IfS涉及借助转子绕组30产生的转子磁场，其中涉及用于流过转子绕组的转子电流If的期望值。所述两个电流分量Id和Iq以及转子电流If构成同步电机的运行参量。在连接在电流期望值单元66下游的转换单元68中，从所述两个电流期望值IdS、IqS出发，产生被传输给逆变器70的操控信号AS1、AS2、AS3。逆变器70具有多个逆变器开关，所述多个逆变器开关被设置成一个针对三相运行而设计的全桥。这些逆变器开关例如可以是MOSFET晶体管或IGBT。根据操控信号AS1、AS2、AS3将各个定子绕组60与高压储存器72连接，从而在各个定子绕组60上出现相电压UP1、UP2、UP3。在转换单元68中，此外从电流期望值IfS出发，产生被传输给连接在下游的电流源74的操控信号AR，然后借助所述操控信号调节流过转子绕组30的转子电流If。
设备58设置用于，在存在定义的加热开始条件时，使同步电机14在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行。在加热运行状态下有针对性地这样调节同步电机14的至少一个运行参量、即优选流过转子绕组30的转子电流If，使得在同步电机14中相比于一般行驶运行状态下产生更大的电流热损耗，由此，流过变速器16和同步电机14的润滑剂在加热运行状态期间被加热。为了实现润滑剂的加热，转子电流If在加热运行状态下相对于一般行驶运行状态增加。为此，由电流期望值单元66输出相对于一般行驶运行状态提高的电流期望值IfS。补充地可以规定，流过定子的定子电流相对于一般行驶运行状态减少，更确切地说，减少的电流流过定子绕组60。为此，由电流期望值单元66输出相对于一般行驶运行状态减小的用于形成转矩的电流分量Iq的期望值IqS。此外，设备58设置用于，在存在定义的加热停止条件时，使同步电机14再次在一般行驶运行状态下运行。为此，由电流期望值单元66再次输出减小至正常水平的电流期望值IfS和提高至正常水平的期望值IqS。
设备58构成用于确定，是否存在加热开始条件或加热停止条件。为此在设备58中分析各种不同的参量或信号。因此，出于该目的，可以从第一温度传感器76出发将代表变速器温度的温度值TG传输给设备58。可以从识别单元78出发将代表由车辆驾驶员实施的行驶运行请求的信号F传输给设备58。识别单元78在此可以基于硬件或基于软件地构造，例如以模型或观察器的形式构造。
加热开始条件例如可以在存在行驶运行请求F并且同时温度值TG小于低的第一温度比较值的情况下存在，温度值TG小于低的第一温度比较值表明，在行驶开始时在变速器16中存在如下温度，润滑剂在该温度下不具有其最优运行温度，因此要采取措施以便加热润滑剂。加热停止条件例如可以在温度值TG大于第二温度比较值的情况下存在，其中，第二温度比较值大于第一温度值。如果满足该比较条件，则这表明在变速器16中存在如下温度，润滑剂在该温度下已经达到其最优运行温度。因此可以结束为了加热润滑剂而引入的措施。补充地，可以借助第二温度传感器80提供代表车辆环境温度的温度值TU，该温度值同样被传输给设备58。代替传感器的使用，合适地也基于软件、例如在使用模型或观察器的情况下求取环境温度。这能够实现根据所处的环境温度来修正润滑剂的加热。因此也可设想，在环境温度特别低时，比在环境温度较高时，设定更高的转子电流。在设备58中实施的分析的结果借助参量H被传输给电流期望值单元66。
为了能够求取电流期望值IdS、IqS和IfS，可以在电流期望值单元66中存储有查找表，根据期望转矩Msoll从所述查找表中读取相应的电流期望值IdS、IqS和IfS。在此可以规定，存储两组查找表，应在存在一般行驶运行时使用的第一组和应在存在加热运行状态时使用的第二组。备选地也可设想，应在加热运行状态下使用的用于电流期望值IfS和用于期望值IqS的修正值从由适用于一般行驶运行状态的查找表获得的值出发借助分析方法在使用机器方程的情况下求取。
由电流激励式同步电机产生的转矩可以借助下列转矩方程来描述：
M＝3/2＊Zp＊(Lmd＊|f＊|qs+(Lds-Lqs)＊|ds＊|qs)
在该方程中所使用的变量具有下列意义：zP＝极对数；IqS＝q轴电流分量；IdS＝d轴电流分量；If＝转子电流；Lmd＝转子电感；LqS＝q轴定子电感；LdS＝d轴定子电感。借助该转矩方程能够阐明物理背景。如果使转子电流If增加以便在转子绕组中产生更大的电流热损耗，则由电流激励式同步电机所产生的转矩同时增加。因此，可以使涉及q轴的电流分量IqS以相同的水平减少，从而对于驾驶员而言车辆的驾驶特性没有改变。
在电流激励式同步电机的转子绕组中产生电流热损耗Rotor能够如下地描述：
Pv，Cu＝Rr*|F2，
其中，Rr代表转子绕组的电阻。如该方程示出的那样，基于平方规律，转子电流的小增加就已经足以在此用于引起电流热损耗的显著提高。在此附加变得有利的是，制成转子绕组的线的电阻由于转子绕组的温度提高而上升，因此存在增强效应。
图3示出用于电流激励式同步电机的空载运行特征曲线。在一般行驶运行状态下，电流激励式同步电机一般以最优的转子电流It，optimal运行。在加热运行状态下，如通过箭头所表明的那样如此改变转子电流，使得产生更大的磁通，其中，在转子中产生更大的电流损耗，而在定子中产生更小的电流热损耗。图4示出适用于电流激励式同步电机的定子电流图。由该定子电流图可以得出：对于每个转子电流If，针对相应力矩期望值，给出效率最优的期望电流预定值。
同步电机不仅可以在电动机式运行中运行，而且也可以在发电机式运行中运行。在电动机式运行中，同步电机被馈以例如从高压储存器中获得的电流，其中，电能被转换成机械能，从而能够在驱动车轮上提供用于驱动车辆的转矩。在发电机式运行中，同步电机经由驱动车轮被驱动，其中，机械能被转换成电能，该电能然后例如能够被储存在高压储存器中。
即使以上始终结合车辆来说明按照本发明的设备或按照本发明的方法的原理，或者即使涉及借以在车辆的驱动车轮上产生驱动力矩的同步电机，但这不应具有任何限制作用。当然也可设想其他应用，不仅在车辆领域之内，而且也在车辆领域之外。就车辆相关的原理而言，该原理可以在具有两个或三个或四个或甚至还更多车轮的车辆中实现。
当以上参考三相构造的、尤其是电流激励的同步电机时，这不应具有任何限制作用。所有设计方案当然也适用于电流激励的具有多于三个相的同步电机。
附图标记列表
10 车辆 46 润滑剂泵
12 动力总成系统 48 润滑剂回路
14 同步电机 50 箭头
16 变速器 52 润滑剂槽
18 驱动车轮 54 第一侧
20 车轴 56 第二侧
22 壳体 58 设备
24 定子 60 定子绕组
26 转子 62 操控设备
28 转动轴线 64 期望预定值单元
30 转子绕组 66 电流期望值单元
32 转子轴 68 转换单元
34 第一变速器轴 70 逆变器
36 第二变速器轴 72 高压储存器
38 另一轴 74 电流源
40 差速器 76 第一温度传感器
42 半轴 78 识别单元
44 润滑装置 80 第二温度传感器

Claims (10)

1.一种用于操控设置在车辆(10)中的同步电机(14)的设备(58)，其中，所述车辆(10)具有变速器(16)以及与该变速器作用连接的驱动车轮(18)，所述同步电机(14)设置用于，经由所述变速器(16)对所述驱动车轮(18)进行驱动，在所述车辆(10)中还存在润滑装置(44)，所述润滑装置设置用于，借助润滑剂对所述变速器(16)进行润滑，所述润滑剂为此流过所述变速器(16)并且流过所述同步电机(14)的至少一部分，其中，所述设备(58)设置用于，在存在定义的加热开始条件时，使所述同步电机(14)在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行，在所述加热运行状态下有针对性地调节所述同步电机(14)的至少一个运行参量，使得在所述同步电机(14)中相比于所述一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在所述加热运行状态期间加热润滑剂。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述同步电机(14)是电流激励式同步电机，该电流激励式同步电机具有定子(24)和带有转子绕组(30)的转子(26)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述运行参量是流过所述转子绕组(30)的转子电流。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述转子电流在所述加热运行状态下相对于所述一般行驶运行状态提高。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其特征在于，流过所述定子(24)的定子电流此外在所述加热运行状态下相对于所述一般行驶运行状态降低。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述转子(26)具有构成为中空轴的转子轴(32)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述润滑装置(44)具有设置在润滑剂回路(48)中的润滑剂泵(46)，所述润滑剂泵(46)设置用于，根据定义的流动方向(50)通过所述润滑剂回路(48)输送润滑剂，所述同步电机(14)和所述变速器(16)作为所述润滑剂回路(48)的一部分被润滑剂流过，所述变速器(16)参考所述流动方向(50)设置在所述同步电机(14)的下游。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在存在定义的加热停止条件时，所述同步电机(14)在所述一般行驶运行状态下运行。
9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述同步电机(14)和所述变速器(16)形成一个结构单元。
10.一种用于操控设置在车辆(10)中的同步电机(14)的方法，其中，所述车辆(10)具有变速器(16)以及与该变速器作用连接的驱动车轮(18)，所述同步电机(14)设置用于，经由所述变速器(16)对所述驱动车轮(18)进行驱动，在所述车辆(10)中还存在润滑装置(44)，所述润滑装置设置用于，借助润滑剂对所述变速器(16)进行润滑，所述润滑剂为此流过所述变速器(16)并且流过所述同步电机(14)的至少一部分，所述方法具有下列步骤：
-确定定义的加热开始条件，以及
-在存在所述定义的加热开始条件时，使所述同步电机(14)在不同于一般行驶运行状态的加热运行状态下运行，为此有针对性地调节所述同步电机(14)的至少一个运行参量，使得在所述同步电机(14)中相比于所述一般行驶运行状态产生更大的电流热损耗，以便由此在所述加热运行状态期间加热润滑剂。
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