ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2019 года по МПК B60K11/02 B60L50/51 B60L50/60 H02K9/19 B60W10/30 

Область техники

Настоящее изобретение относится к электрическому транспортному средству, в котором приводной мотор охлаждается.

Уровень техники

В публикации заявки на патент Японии № 2016-052844 (JP 2016-052844 A) описано гибридное электрическое транспортное средство, оборудованное приводным мотором и двигателем. В этом электрическом транспортном средстве масло, используемое для охлаждения и смазки приводного мотора и устройства распределения мощности, циркулирует посредством совместной работы между механическим насосом, который работает на крутящем моменте двигателя, и электрическим насосом, который работает на специализированном электромоторе. Электрический насос управляется так, чтобы вынуждать масло протекать с требуемым расходом согласно состояниям электрического транспортного средства, таким как состояние готовности транспортного средства для движения после запуска, состояния температуры приводного мотора, в то время как транспортное средство движется посредством приводного мотора, и состояние транспортного средства, движущегося посредством двигателя.

Сущность изобретения

В то время как JP 2016-052844 A описывает один аспект управления электрическим насосом, возможны различные другие аспекты управления электрическим насосом в электрическом транспортном средстве. Например, электрическое транспортное средство, в котором приводной мотор охлаждается с помощью только электрического насоса, требует управления электрическим насосом для аспекта, отличного от аспекта из JP 2016-052844 A.

Настоящее изобретение предоставляет электрическое транспортное средство, в котором приводной мотор охлаждается, когда электрический насос осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости, и которое может реализовать новый аспект управления электрическим насосом.

Электрическое транспортное средство согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя блок управления мощностью, который преобразует мощность постоянного тока от аккумулятора в мощность переменного тока, приводной мотор, который принимает подаваемую мощность переменного тока и формирует крутящий момент привода транспортного средства, первый теплообменник, второй теплообменник, первый насос, второй насос, первый охлаждающий канал, оборудованный первым насосом, который вынуждает первую охлаждающую жидкость, охлажденную в первом теплообменнике, протекать через блок управления мощностью и второй теплообменник в таком порядке и возвращаться к первому теплообменнику, и второй охлаждающий канал, оборудованный вторым насосом, который вынуждает вторую охлаждающую жидкость, охлажденную посредством первой охлаждающей жидкости во втором теплообменнике, протекать через приводной мотор и возвращаться ко второму теплообменнику. Второй насос является электрическим насосом. Второй насос начинает или прекращает циркуляцию второй охлаждающей жидкости, или увеличивает или уменьшает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости, на основе одной или обеих из температуры блока управления мощностью и температуры первой охлаждающей жидкости.

Электрическое транспортное средство является транспортным средством, оборудованным приводным мотором в качестве источника привода. Примеры электрических транспортных средств включают в себя, в отличие от транспортных средств, имеющих только приводной мотор в качестве источника привода, транспортные средства, которые используют другой источник привода, такой как двигатель внутреннего сгорания, в сочетании с приводным мотором. В вышеописанном электрическом транспортном средстве мощность постоянного тока от аккумулятора преобразуется в блоке управления мощностью (далее в данном документе называемом PCU) в мощность переменного тока, требуемую приводным мотором. PCU включает в себя инвертор и может также включать в себя, например, усилитель, который повышает или понижает напряжение. Приводной мотор формирует крутящий момент привода транспортного средства посредством электрической мощности от PCU.

Первая охлаждающая жидкость циркулирует по первому охлаждающему каналу посредством первого насоса. Первая охлаждающая жидкость циркулирует через первый теплообменник, PCU и второй теплообменник в этом порядке. Другие устройства могут быть включены между этими устройствами. Первый теплообменник является устройством, которое охлаждает нагретую первую охлаждающую жидкость посредством наружного воздуха и т.д. Второй теплообменник является устройством, которое охлаждает нагретую вторую охлаждающую жидкость посредством первой охлаждающей жидкости. PCU должен работать при температуре, не превышающей температуру теплостойкости полупроводникового устройства и т.д., и, следовательно, охлаждается посредством первой охлаждающей жидкости. Тип первой охлаждающей жидкости особым образом не ограничивается; например, первая охлаждающая жидкость может быть охлаждающей жидкостью, состоящей, главным образом, из воды, или охлаждающей жидкостью, состоящей, главным образом, из масла. Когда первая охлаждающая жидкость состоит, главным образом, из масла, первая охлаждающая жидкость может служить в качестве смазочного масла в устройствах, через которые она циркулирует. Использование специально предназначенного электрического насоса в качестве первого насоса может устойчиво осуществлять циркуляцию первой охлаждающей жидкости. Однако, предусматривается, что устойчивость может быть обеспечена в допустимом диапазоне, насос, отличный от специализированного электрического насоса, например, механический насос, использующий движущую мощность от другого источника, такого как источник привода электрического транспортного средства, может также быть применен.

Вторая охлаждающая жидкость циркулирует по второму охлаждающему каналу посредством второго насоса. Вторая охлаждающая жидкость циркулирует через второй теплообменник и приводной мотор в таком порядке. Другие устройства могут быть включены между этими устройствами. Приводной мотор должен работать при температуре, равной или ниже температуры теплостойкости, требуемой для мотора, например, температуры теплостойкости постоянных магнитов в случае мотора с постоянными магнитами, и, следовательно, охлаждается посредством второй охлаждающей жидкости. Тип второй охлаждающей жидкости особым образом не ограничивается; например, вторая охлаждающая жидкость может быть охлаждающей жидкостью, состоящей, главным образом, из воды, или охлаждающей жидкостью, состоящей, главным образом, из масла. Когда вторая охлаждающая жидкость состоит, главным образом, из масла, вторая охлаждающая жидкость может служить в качестве смазочного масла в устройствах, через которые она циркулирует. Специализированный электрический насос, подготовленный для осуществления циркуляции второй охлаждающей жидкости, используется в качестве второго насоса.

Второй насос управляет подаваемым объемом второй охлаждающей жидкости на основе одной или обеих из температуры PCU и температуры первой охлаждающей жидкости. Например, данные о температуре PCU, измеренной в одной или более точках на внутренней стороне или его внешней стороне, могут быть использованы в качестве температуры PCU. Например, данные о температуре первой охлаждающей жидкости, непосредственно или опосредованно измеренные в одной или более точках в первом охлаждающем канале, могут быть использованы в качестве температуры первой охлаждающей жидкости. Температура PCU и температура первой охлаждающей жидкости являются важными частями информации для определения того, может ли PCU работать при температуре, равной или ниже температуры теплостойкости. Объем второй охлаждающей жидкости, циркулирующей посредством второго насоса, связан с повышением или понижением температуры второй охлаждающей жидкости, и изменение температуры второй охлаждающей жидкости, в свою очередь вызывает изменение в температуре первой охлаждающей жидкости посредством второго теплообменника. Следовательно, второй насос управляется согласно одной или обеим из температуры PCU и температуры первой охлаждающей жидкости.

Например, второй насос может изменять циркулирующий объем непрерывно или на двух этапах или трех или более этапах, согласно изменению в температуре PCU или в температуре первой охлаждающей жидкости. Второй насос может управляться дополнительно на основе другого параметра и т.д. Например, только когда другой параметр и т.д. удовлетворяет некоторому условию, второй насос может управляться на основе одной или обеих из температуры PCU и температуры первой охлаждающей жидкости. Альтернативно, например, второй насос может управляться на основе арифметического выражения, включающего в себя другой параметр и т.д. и одну или обе из температуры PCU и температуры первой охлаждающей жидкости.

В вышеописанном аспекте, когда одна или обе из температуры блока управления мощностью и температуры первой охлаждающей жидкости достигли высокой температуры, второй насос может уменьшать циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости или прекращать циркуляцию второй охлаждающей жидкости.

Когда циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости увеличивается, температура второй охлаждающей жидкости растет, и таким же образом поступает температура первой охлаждающей жидкости через второй теплообменник. Наоборот, когда циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости уменьшается, температура первой охлаждающей жидкости уменьшается.

В вышеописанном аспекте второй насос может начинать или прекращать циркуляцию второй охлаждающей жидкости, или увеличивать или уменьшать циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости, на основе одной или обеих из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости.

Например, данные о температуре мотора, измеренной в одной или более точках на внутренней стороне или его внешней стороне, могут быть использованы в качестве температуры мотора. Например, данные о температуре второй охлаждающей жидкости, измеренной непосредственно или опосредованно в одной или более точках во втором охлаждающем канале, могут быть использованы в качестве температуры второй охлаждающей жидкости. Когда температура приводного мотора или температура второй охлаждающей жидкости, таким образом, также принимается во внимание, и охлаждение PCU, и охлаждение приводного мотора могут быть выполнены без ущерба для другого.

В вышеописанном аспекте, когда одна или обе из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости достигли высокой температуры, второй насос может начинать циркуляцию второй охлаждающей жидкости или увеличивать циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости.

В вышеописанном аспекте, когда одна или обе из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости достигли высокой температуры, в то время как электрическое транспортное средство движется с низкой скоростью, второй насос может увеличивать циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости согласно росту одной или обеих из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости.

Движение с низкой скоростью означает движение с относительно низкой скоростью, которая может быть, например, 50 км/ч или ниже, 40 км/ч или ниже, 30 км/ч или ниже, 20 км/ч или ниже или 10 км/ч или ниже. Например, скорость электрического транспортного средства может быть непосредственно измерена с помощью числа оборотов колеса, оси и т.д., или может также быть опосредованно оценена из числа оборотов или потребления электрической мощности приводного мотора и т.д. Использование второго насоса также является эффективным для обеспечения тишины, в то время как электрическое транспортное средство движется с низкой скоростью. Однако, когда транспортное средство поднимается на длительном подъеме, температура приводного мотора растет, даже если транспортное средство движется с низкой скоростью. Следовательно, второй насос управляется так, чтобы увеличивать циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости согласно этому росту температуры.

В аспекте настоящего изобретения, хотя PCU охлаждается первой охлаждающей жидкостью, а приводной мотор охлаждается второй охлаждающей жидкостью, вторая охлаждающая жидкость охлаждается первой охлаждающей жидкостью, и, таким образом, эта система охлаждения является одноконтурной в целом. По существу, эта система охлаждения предлагает потенциал для уменьшения суммарного веса по сравнению с двухконтурной системой и, кроме того, для сокращения затрат на реализацию системы. Посредством управления вторым насосом на основе одной или обеих из температуры PCU и температуры первой охлаждающей жидкости, эта система охлаждения, несмотря на то, что является одноконтурной, может добиваться и охлаждения, требуемого для PCU, и охлаждения, требуемого приводным мотором, без ущерба для другого.

Краткое описание чертежей

Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 является видом, показывающим схематичную структуру электрического транспортного средства согласно варианту осуществления;

Фиг. 2 является графиком, показывающим четыре области, соответствующие различным аспектам управления масляным насосом;

Фиг. 3 является таблицей, показывающей условия для переходов между областями;

Фиг. 4 является таблицей, показывающей аспекты управления масляным насосом в соответствующих областях;

Фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим аспект управления в области A, когда LLC-температура является низкой; и

Фиг. 6 является графиком, показывающим аспект управления в области C.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Вариант осуществления будет описан ниже со ссылкой на чертежи. В то время как конкретные аспекты будут показаны в последующем описании для легкости понимания, эти аспекты являются просто примерами варианта осуществления, и настоящее изобретение может быть реализовано в различных других вариантах осуществления

Фиг. 1 является видом, показывающим часть структуры электрического транспортного средства 10 согласно варианту осуществления. Помимо кузова 12 и переднего колеса 13 на передней стороне электрического транспортного средства, схематичная конфигурация различных устройств, содержащихся внутри кузова 12, также показана на фиг. 1.

Электрическое транспортное средство 10 оборудуется аккумулятором (не показан), и мощность постоянного тока подается от аккумулятора к блоку управления мощностью (далее в данном документе называемому PCU) 14. PCU 14 оборудуется зарядным устройством, усилителем и инвертором. Зарядное устройство является устройством, которое снабжает аккумулятор электрической мощностью, подаваемой снаружи транспортного средства через разъем электропитания и т.д. Усилитель является устройством, которое усиливает или повышает напряжение мощности постоянного тока. Инвертор является устройством, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока, а также имеет функцию преобразователя, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Мощность постоянного тока, подаваемая от аккумулятора, имеет напряжение, усиленное или повышенное в усилителе при необходимости, и затем преобразуется в мощность трехфазного переменного тока в инверторе. Эта мощность трехфазного переменного тока подается к мотор-генератору (далее в данном документе называемому MG) 16.

MG 16 является приводным мотором транспортного средства, который преобразует мощность трехфазного переменного тока во вращательное движение. MG 16 включает в себя статор, имеющий катушку, и ротор, установленный на внутренней стороне статора. Множество постоянных магнитов встраивается в ротор, и формируется множество магнитных полюсов. Ротор формирует крутящий момент привода транспортного средства посредством вращения вокруг оси ротора, когда катушка статора принимает усилие от вращающего магнитного поля, сформированного мощностью трехфазного переменного тока. Этот крутящий момент передается передним колесам 13 через приводной вал, чтобы приводить в движение электрическое транспортное средство 10. MG 16 функционирует также как генератор, который формирует электрическую мощность с помощью крутящего момента, передаваемого через приводной вал. Сформированная электрическая мощность аккумулируется в аккумуляторе посредством PCU 14.

Конденсатор 18, который является теплообменником для кондиционера воздуха, предусматривается в передней части электрического транспортного средства 10. Конденсатор 18 является устройством, которое охлаждает и конденсирует находящийся при высокой температуре, высоком давлении охлаждающий носитель, сжатый в компрессоре. Сконденсированный охлаждающий носитель испаряется и охлаждается до низкой температуры перед использованием для охлаждения воздуха внутри салона транспортного средства. Окружающее пространство верхней части конденсатора 18 достигает высокотемпературного состояния, превышающего 100 градусов, в зависимости от условий эксплуатации, в то время как окружающее пространство нижней части конденсатора 18 поддерживается при относительно низкой температуре.

Радиатор 20 предусматривается позади нижней части конденсатора 18. Радиатор 20 является теплообменником, который охлаждает долговечную охлаждающую жидкость (LLC), которая является типом хладагента. LLC является примером первой охлаждающей жидкости, а радиатор 20 является примером первого теплообменника. Проточный канал 22a протягивается от радиатора 20 до PCU 14. Проточный канал 22b протягивается от PCU 14 до охладителя 26 масла. Проточный канал 22c протягивается от охладителя 26 масла до радиатора 20. LLC действует как охлаждающий носитель во время циркуляции по одному непрерывному охлаждающему каналу, включающему в себя проточные каналы 22a, 22b, 22c. Эта циркуляция приводится в действие посредством водяного насоса 28, который является электрическим насосом, предусмотренным в проточном канале 22a. Водяной насос 28 является примером первого насоса.

Охладитель 26 масла является теплообменником, в котором LLC и охлаждающее масло обмениваются теплом друг с другом. Охлаждающее масло является примером второй охлаждающей жидкости, а охладитель 26 масла является примером второго теплообменника. Проточный канал 30a протягивается от охладителя 26 масла до MG 16, а проточный канал 30b протягивается от MG 16 до охладителя 26 масла. Охлаждающее масло действует как охлаждающий носитель во время циркуляции по одному непрерывному охлаждающему каналу, включающему в себя проточные каналы 30a, 30b. Эта циркуляция приводится в действие посредством масляного насоса 32, который является электрическим насосом, предусмотренным в проточном канале 30a. Масляный насос 32 является примером второго насоса. Выходная мощность масляного насоса 32 управляется посредством PWM-управления на основе включения-выключения электрической мощности. В частности, выходная мощность увеличивается, когда скважность, которая является отношением времени, в течение которого переключатель является включенным, увеличивается, и выходная мощность уменьшается, когда этот скважность уменьшается. Выходная мощность масляного насоса 32 является приблизительно пропорциональной циркулирующему объему охлаждающего масла, циркулирующего посредством масляного насоса 32. Следовательно, масляный насос 32 предоставляет возможность не только управления включением-выключением для циркулирующего объема, но также управление для циркулирующего объема во включенном состоянии.

Электрическое транспортное средство 10 снабжается электронным блоком управления (ECU) 34, который управляет транспортным средством. ECU 34 состоит из аппаратных средств, имеющих функцию компьютера, и программного обеспечения, такого как программы и данные, используемого для работы аппаратных средств. Данные от различных датчиков вводятся в ECU 34. В примере, показанном на фиг. 1, датчик 36 температуры, предусмотренный рядом с впускным отверстием PCU 14 в проточном канале 22a, измеряет температуру LLC, протекающей по проточному каналу 22a, и данные об измеренной температуре LLC вводятся в ECU 34. Датчик 38 температуры устанавливается в PCU 14 в фрагменте, в котором датчик 38 температуры может непосредственно наблюдать или косвенно делать заключение о том, достиг ли PCU 14 температуры теплостойкости. Данные о температуре PCU вводятся от датчика 38 температуры в ECU 34. Датчик 40 температуры, который измеряет температуру охлаждающего масла, протекающего по проточному каналу 30a, предусматривается рядом с впускным отверстием MG 16 в проточном канале 30a. Данные о температуре охлаждающего масла, измеренной посредством датчика 40 температуры, также вводятся в ECU 34. Кроме того, датчик 42 температуры, который измеряет температуру катушки статора, предусматривается в MG 16, и данные о температуре мотора, измеренной посредством датчика 42 температуры, также вводятся в ECU 34. Температура постоянных магнитов, содержащихся в сердечнике ротора, может быть оценена из температуры катушки статора. Данные о скорости электрического транспортного средства 10 также вводятся в ECU 34. В частности, данные о числе оборотов в единицу времени ротора вводятся из MG 16, и данные о скорости электрического транспортного средства 10 вводятся из спидометра 44, который измеряет число оборотов оси переднего колеса 13.

ECU 34 оказывает управление на основе программного обеспечения и согласно этим частям данных. В частности, ECU 34 управляет водяным насосом 28 с тем, чтобы начинать или прекращать циркуляцию LLC и увеличивать или уменьшать циркулирующий объем LLC. ECU 34 также управляет масляным насосом 32 с тем, чтобы начинать или прекращать циркуляцию охлаждающего масла и увеличивать или уменьшать циркулирующий объем охлаждающего масла. Кроме того, на основе команды скорости от водителя, ECU 34 инструктирует PCU 14 и MG 16 формировать мощность переменного тока и формировать крутящий момент на основе мощности переменного тока.

Здесь, работа электрического транспортного средства 10 будет описана. Чтобы заставлять электрическое транспортное средство 10 двигаться, электрическая мощность преобразуется посредством PCU 14, и крутящий момент привода формируется посредством MG 16 в транспортном средстве. Между тем, температура PCU 14 повышается, когда некоторое количество электрической мощности потребляется в полупроводниковом устройстве и т.д. Температура MG 16 также повышается, когда тепло формируется, в большем количестве, чем в PCU 14, вследствие потерь в меди в катушке, потерь в железе в постоянных магнитах и сердечнике, и т.д.

Температура теплостойкости PCU 14 определяется по температуре теплостойкости полупроводникового устройства, включенного в PCU 14. Значение этой температуры является относительно низким, например, около 60-80°C. Следовательно, PCU 14 охлаждается посредством LLC. LLC циркулирует по охлаждающему каналу посредством водяного насоса 28. В частности, LLC охлаждается посредством наружного воздуха в радиаторе 20 и затем отправляется в PCU 14 по проточному каналу 22a, чтобы охлаждать PCU 14. Затем, LLC отправляется к охладителю 26 масла по проточному каналу 22b, чтобы охлаждать охлаждающее масло. В результате охлаждения PCU 14 LLC имеет более высокую температуру, чем первоначальная температура. Однако, поскольку PCU 14 формирует относительно небольшое количество тепла и имеет низкую температуру, LLC может охлаждать охлаждающее масло. После этого, LLC возвращается к радиатору 20 и охлаждается снова.

Например, температура теплостойкости MG 16 определяется по температуре, при которой постоянные магниты размагничиваются. Температура, при которой происходит размагничивание постоянных магнитов, изменяется с типом материала магнита и равна, например, около 100-300°C. В зависимости от условий, температура теплостойкости MG 16 может быть ниже температуры теплостойкости PCU 14. В этом варианте осуществления, однако, предполагается, что температура теплостойкости MG 16 выше температуры теплостойкости PCU 14.

MG 16 охлаждается охлаждающим маслом и поддерживается при или ниже температуры теплостойкости. Охлаждающее масло циркулирует посредством масляного насоса 32. В частности, охлаждающее масло охлаждается в охладителе 26 масла и затем отправляется к MG 16 по проточному каналу 30a. После охлаждения MG 16 охлаждающее масло возвращается к охладителю 26 масла по проточному каналу 30b.

Тепло, которое охлаждающее масло забрало у MG 16, предоставляется LLC посредством охладителя 26 масла. Соответственно, LLC непосредственно получает бросовое тепло PCU 14, также как опосредованно получает бросовое тепло MG 16. Это тепло высвобождается в наружный воздух через радиатор 20. Таким образом, можно сказать, что PCU 14 и MG 16 охлаждаются посредством одноконтурной системы охлаждения в электрическом транспортном средстве 10. По сравнению с двухконтурной системой охлаждения, в которой PCU 14 и MG 16 охлаждаются независимо друг от друга, одноконтурная система охлаждения предлагает возможность уменьшения веса устройства. Кроме того, эта система предлагает возможность для уменьшения стоимости производства.

Чтобы построить одноконтурную систему охлаждения, выбираются устройства, имеющие способность охлаждения PCU 14 и MG 16. Например, радиатор, имеющий способность высвобождать максимальные количества тепла, выпускаемого PCU 14 и MG 16 в суровых условиях движения, применяется в качестве радиатора 20. Насосы, которые могут обеспечивать требуемый циркулирующий объем, когда работают с максимальной выходной мощностью, выбираются в качестве водяного насоса 28 и масляного насоса 32. Однако, работа водяного насоса 28 и масляного насоса 32 с максимальной выходной мощностью все время будет снижать энергоэффективность. Кроме того, насосы издают относительно громкий шум, так что чрезмерное приведение в действие этих насосов вызывает нежелательный шум в электрическом транспортном средстве 10. Следовательно, охлаждение на умеренном уровне, можно сказать, должно быть желательным.

В одноконтурной системе охлаждения баланс между охлаждением PCU 14 и охлаждением MG 16 должен также приниматься во внимание. Например, если охлаждение MG 16 достаточно стимулируется, может возникать ситуация, когда температура LLC растет посредством охладителя 26 масла, и PCU 14 не может достаточно охлаждаться. Следовательно, стимулирование охлаждения MG 16, в то же время наблюдая за температурой LLC или температурой PCU 14, можно сказать, должно быть желательным.

ECU 34 программируется так, чтобы управлять охлаждением, принимая во внимание такие условия. В последующем, управление масляным насосом 32 посредством ECU 34 будет описано подробно со ссылкой на фиг. 2-6. В последующем описании предполагается, что масляный насос 32 управляется согласно обстоятельствам, в то время как водяной насос 28 работает с постоянным объемом подачи.

Фиг. 2 является графиком, показывающим области, соответствующие аспектам управления для масляного насоса 32. Горизонтальная ось представляет скорость электрического транспортного средства 10, измеренную посредством спидометра 44, а левая вертикальная ось представляет температуру мотора, измеренную посредством датчика 42 температуры для MG 16. Правая вертикальная ось представляет температуру охлаждающего масла, измеренную посредством датчика 40 температуры. Температура мотора и температура охлаждающего масла не находятся в соотношении один к одному, а в соотношении соответствия, которое изменяется согласно условиям. В целом, однако, охлаждающее масло достигает высокой температуры, когда температура мотора достигает высокой температуры, и, таким образом, существует высокая степень корреляции между обеими величинами.

На фиг. 2 область графика делится на четыре области из области A, области B, области C и области D согласно скорости транспортного средства и температуре мотора или температуре охлаждающего масла. Область A охватывает состояние, когда температура мотора становится скорее высокой, в то время как транспортное средство движется со средней скоростью. В частности, область A является диапазоном, где скорость транспортного средства равна V2 или выше, а температура мотора равна T2 или выше, или температура охлаждающего масла равна U2 или выше. Однако, из диапазона, определенного по этому условию, диапазон, где скорость транспортного средства равна V4 или выше, и температура мотора равна T4 или выше, или температура охлаждающего масла равна U4 или выше, классифицируется как область B. Область C представляет область, где транспортное средство движется с низкой скоростью, но мотор значительно нагревается, как в случае преодоления длинного подъема. В частности, область C является диапазоном, где скорость транспортного средства ниже V2, а температура мотора равна T4 или выше, или температура охлаждающего масла равна U4 или выше. Диапазон, отличный от этих диапазонов, является областью D. В частности, область D является диапазоном, где, когда скорость транспортного средства равна от нуля (неподвижное состояние) до более низкой, чем V2, температура мотора ниже T4, и температура охлаждающей жидкости ниже U4, и когда скорость транспортного средства равна V2 или выше, температура мотора ниже T2, и температура охлаждающей жидкости ниже U2.

Границы этих областей могут изменяться в зависимости от различных условий электрического транспортного средства 10. Однако, последующие значения могут быть приведены в качестве примеров: V2 является значением около 10-50 км/ч, а V4 является значением около 80-120 км/ч. T2 является значением около 60-100°C; U2 является значением около 50-90°C; T4 является значением около 90-200°C; и U4 является значением около 80-150°C. Вполне возможно, что эти температуры принимают значения за пределами диапазонов, приведенных выше в качестве примеров, в частности, условия для температуры значительно варьируются в зависимости от местоположения измеряемого объекта.

Электрическое транспортное средство 10 классифицируется как находящееся в одной из области A-D согласно состоянию движения транспортного средства. Электрическое транспортное средство 10 переходит между областями A-D согласно изменению в скорости транспортного средства и изменению в температуре мотора или в температуре охлаждающего масла. В принципе, переход происходит, когда электрическое транспортное средство 10 вошло в диапазон новой области. Однако, если это условие применяется как есть, операции управления могут становиться неустойчивыми, когда электрическое транспортное средство 10, показывающее состояние рядом с границей между областями, часто перемещается назад и вперед через границу. Следовательно, немного различные условия используются для того, когда электрическое транспортное средство 10 переходит из одной области в другую область, и когда электрическое транспортное средство 10 возвращается в первоначальную область. В частности, что касается скорости, устанавливаются V1, которая немного ниже V2 (например, примерно на 5 км/ч), и V3, которая немного ниже V4 (например, примерно на 10 км/ч). Что касается температуры мотора, устанавливаются T1, которая немного ниже T2 (например, примерно на 10°C) и T3, которая немного ниже T4. Что касается температуры охлаждающего масла, устанавливаются U1, которая немного ниже U2, и U3, которая немного ниже U4. Области переключаются согласно условиям, показанным на фиг. 3.

Фиг. 3 является таблицей, перечисляющей условия для переходов между соседними областями. Левый столбец показывает, из какой области в какую область происходит переход, а правый столбец показывает условие, соответствующее переходу в левом столбце. Например, "D → A" означает переход из области D в область A. В случае, когда электрическое транспортное средство 10 принадлежит области D в одно время, электрическое транспортное средство 10 переходит в область A в следующий момент времени, когда условия "скорость транспортного средства ≥ V2 и [температура мотора ≥ T2 или температура охлаждающего масла ≥ U2]" удовлетворяются, т.е., когда условия, что скорость транспортного средства равна V2 или выше, и что температура мотора равна T2 или выше, или температура охлаждающего масла равна U4 или выше, удовлетворяются. Аналогично, переход из области D в область C возникает при условиях, что скорость транспортного средства ниже V2, и что температура мотора равна T4 или выше, или температура охлаждающего масла равна U4 или выше. Условиями для того, чтобы оставаться в области A, являются то, что скорость транспортного средства равна V1 или выше и [температура мотора равна T1 или выше, или температура охлаждающего масла равна U1 или выше], или что скорость транспортного средства ниже V4 или [температура мотора ниже T4, и температура охлаждающего масла ниже U4]. ECU 34 проверяет условия, показанные на фиг. 3, на регулярной основе (например, один раз в секунду, один раз в каждые пять секунд и т.д.). ECU 34 управляет масляным насосом 32 согласно области.

Фиг. 4 является таблицей, показывающей аспекты управления для масляного насоса 32 в соответствующих областях A-D. В области A масляный насос 32 управляется согласно температуре LLC. Когда температура LLC равна или выше Tc, масляный насос 32 управляется так, чтобы фиксировать доставляемый объем в постоянном значении (P% максимальной выходной мощности). Когда температура LLC равна или выше Tc, температура LLC является относительно высокой, и LLC не может достаточно охлаждать PCU 14. Следовательно, охлаждение MG 16 сдерживается посредством ограничения выходной мощности масляного насоса 32 до P% максимальной выходной мощности. Тогда как зависит также от температуры теплостойкости PCU 14, температура Tc может считаться равной, например, приблизительно 50-80°C. Значение P% выбирается в таком диапазоне, что рост температуры LLC может сдерживаться. В то время как конкретное значение может изменяться с условиями, значение P может считаться равным, например, приблизительно 30-70%.

В области A, когда температура LLC ниже Tc, масляный насос 32 управляется так, чтобы изменять доставляемый объем пошагово согласно температуре мотора. Когда температура LLC ниже Tc, LLC может достаточно охлаждать PCU 14. Соответственно, охлаждение MG 16 может быть улучшено. Следовательно, масляный насос 32 управляется так, чтобы достаточно охлаждать MG 16 согласно температуре мотора.

Фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим аспект управления для масляного насоса 32 в области A, когда температура LLC ниже Tc. Здесь, выходная мощность насоса по вертикальной оси задается согласно значению температуре мотора по горизонтальной оси. В частности, выходная мощность насоса увеличивается, когда температура мотора растет, и выходная мощность насоса уменьшается, когда температура мотора понижается. Однако, если выходная мощность насоса увеличивается и уменьшается при одной и той же температуре мотора, работа насоса может становиться неустойчивой около этой температуры мотора. Следовательно, температура мотора, при которой выходная мощность насоса уменьшается, задается слегка ниже температуры мотора, при которой выходная мощность насоса увеличивается.

В частности, шесть пороговых значений Tm0-Tm5 задаются для температуры мотора. Эти температуры имеют соотношение Tm0 < Tm1 < Tm2 < Tm3 < Tm4 < Tm5. В ходе роста температуры мотора масляный насос 32 управляется следующим образом: Когда температура мотора ниже Tm1, насос выключается, а когда температура мотора повышается до Tm1 или выше, насос запускается, и выходная мощность насоса устанавливается в 50% от максимального значения. Когда температура мотора дополнительно повышается до Tm3 или выше, выходная мощность насоса увеличивается до 75% от максимального значения. Когда температура мотора повышается до Tm5 или выше, выходная мощность насоса устанавливается в максимальное значение (100%). В ходе уменьшения температуры мотора масляный насос 32 управляется следующим образом: Когда температура мотора уменьшается до температуры ниже Tm4, выходная мощность насоса уменьшается до 75%. Когда температура мотора уменьшается до температуры ниже Tm2, выходная мощность насоса уменьшается до 50%. Когда выходная мощность мотора уменьшается до значения ниже Tm0, насос отключается. Значения Tm0-Tm5 устанавливаются соответствующим образом, с состоянием охлаждения мотора, принятым во внимание. Альтернативно, выходная мощность насоса может изменяться в большем числе шагов согласно температуре мотора или изменяться в бесконечном числе шагов согласно арифметическому выражению.

В вышеприведенном описании масляный насос 32 управляется в области A так, что выходная мощность фиксируется в постоянном значении, когда температура LLC равна или выше Tc, и что выходная мощность изменяется в диапазоне 0-100%, только когда температура LLC ниже Tc. Однако, также возможно управлять масляным насосом 32 так, чтобы изменять выходную мощность, когда температура LLC равна или выше Tc. В частности, может быть приведен в качестве аспекта пример, в котором, с верхним предельным значением выходной мощности, установленным в P%, выходная мощность изменяется в диапазоне от 0% до P% согласно температуре мотора. В вышеприведенном описании масляный насос 32 управляется в области A по-разному между двумя случаями, когда температура LLC равна или выше Tc, и когда температура LLC ниже Tc. Однако, масляный насос 32 может управляться по-разному между тремя или более случаями согласно температуре LLC.

Обращаясь обратно к фиг. 4, описание управления для масляного насоса 32 в каждой области будет продолжено. В области B выходная мощность масляного насоса 32 устанавливается в максимальное значение. В области B, когда MG 16 приводится в действие с высокой скоростью вращения, температура мотора достигает высокой температуры, и MG 16 подвергается суровым условиям. Следовательно, масляный насос 32 максимизирует циркулирующий объем охлаждающего масла, чтобы охлаждать MG 16. В результате, большой объем бросового тепла MG 16 передается LLC, но большое количество тепла отбирается с радиатора 20 наружным воздухом, протекающим с высокой скоростью, так что температура LLC не растет значительно. Соответственно, PCU 14 может также достаточно охлаждаться.

В области C масляный насос 32 управляется так, чтобы изменять доставляемый объем пошагово согласно температуре мотора. В целом, в области низкой скорости (области, где скорость транспортного средства ниже V2), включающей в себя область C, электрическое транспортное средство 10 находится в тихом состоянии. В частности, шум от MG 16, шум, возникающий между шинами и поверхностью дороги, шум ветра и т.д. являются небольшими, и, таким образом, салон транспортного средства для электрического транспортного средства 10 находится в достаточно тихом состоянии. Следовательно, в отличие от области A, масляный насос 32 управляется, чтобы отключаться, даже когда температура мотора находится между T2 и T4, с тем, чтобы поддерживать тишину. Однако, например, когда транспортное средство преодолевает длинный подъем, от MG 16 требуется выводить большой крутящий момент привода, даже если транспортное средство движется с низкой скоростью, так что температура мотора растет. Кроме того, когда транспортное средство поднимается на холм, в частности, PCU 14, который преобразует электрическую мощность, имеет тенденцию формировать тепло. Следовательно, как только температура мотора достигает области C, когда температура мотора равна T4 или выше, охлаждение выполняется пошагово согласно температуре мотора.

Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим аспект управления для масляного насоса 32 в области C. Здесь, аналогично аспекту, описанному с помощью фиг. 5, выходная мощность насоса увеличивается, когда температура мотора растет, и выходная мощность насоса уменьшается, когда температура мотора уменьшается. Также как и на фиг. 5, температура мотора, при которой выходная мощность насоса увеличивается, и температура мотора, при которой выходная мощность насоса уменьшается, отличаются друг от друга. В частности, задаются температуры, имеющие соотношение Tm6 < Tm7 < Tm8 < Tm9 < Tm10 < Tm11. В ходе повышения температуры масляный насос 32 управляется следующим образом: Когда температура мотора ниже Tm7, насос отключается. Когда температура мотора повышается до Tm7 или выше, выходная мощность насоса устанавливается в 60%. Когда температура мотора повышается до Tm9 или выше, выходная мощность насоса увеличивается до 80%. Когда температура мотора повышается до Tm11 или выше, выходная мощность насоса устанавливается в максимальное значение (100%). В ходе уменьшения температуры мотора масляный насос 32 управляется следующим образом: Когда температура мотора уменьшается до температуры ниже Tm10, выходная мощность насоса уменьшается до 80%. Когда температура мотора уменьшается до температуры ниже Tm8, выходная мощность насоса уменьшается до 60%. Когда выходная мощность мотора уменьшается до значения ниже Tm0, насос отключается.

В этом аспекте управления в области C выходная мощность насоса устанавливается в таком диапазоне, что PCU 14, нагретый до высокой температуры, может быть достаточно охлажден, и охлаждение PCU 14, и охлаждение MG 16 могут быть выполнены без ущерба для другого. В области C также возможно управлять выходной мощностью масляного насоса 32 в большем числе шагов согласно температуре мотора.

Обращаясь обратно к фиг. 4 снова, будет описан аспект управления масляного насоса 32 в области D. В области D масляный насос 32 отключен. Масляный насос 32 управляется таким образом, поскольку область D является областью, где температура мотора ниже T2, и едва ли необходимо охлаждать MG 16. Когда скорость транспортного средства ниже V2, чтобы избегать нарушения тишины электрического транспортного средства 10 шумом привода масляного насоса 32, масляный насос 32 отключается, даже когда температура мотора находится в диапазоне от T2 или выше, но ниже T4.

Аспект управления для масляного насоса 32 посредством разделения состояния электрического транспортного средства 10 на четыре области, показанные на фиг. 2, был описан выше. Эти четыре области являются просто одним аспектом способа управления. Например, область A может быть дополнительно разделена, чтобы выполнять детализированное управление, или область A и область B могут быть объединены, чтобы управлять масляным насосом 32 согласно общим условиям. В любом случае, аспект управления определяется так, чтобы добиваться как охлаждения PCU 14, так и охлаждения MG 16 без ущерба для другого.

В предшествующем описании предполагается, что водяной насос 28 приводится в действие с постоянной выходной мощностью все время. Водяной насос 28 связан с охлаждением PCU 14 посредством LLC и бросового тепла LLC в радиаторе 20. Водяной насос 28 также связан с охлаждением MG 16 посредством охлаждающего масла и теплообмена между охлаждающим маслом и LLC посредством охладителя 26 масла. Таким образом, существует пространство для увеличения эффективности всего процесса охлаждения посредством управления водяным насосом 28. Например, водяной насос 28 может быть приведен в действие с низкой выходной мощностью, когда и температура мотора (или температура охлаждающего масла), и температура PCU (или температура LLC) являются низкими. Водяной насос 28 может приводиться в действие с высокой выходной мощностью, когда, по меньшей мере, одна из температуры мотора (или температуры охлаждающего масла) и температуры PCU (или температуры LLC) является высокой. Таким образом, управление водяным насосом 28 рассматривается для улучшения процесса охлаждения. Однако, аспекты управления для масляного насоса 32, описанные выше, могут быть реализованы независимо от того, выполнять или нет детализированное управление для водяного насоса 28.

Охлаждающее масло, циркулирующее посредством масляного насоса 32, может являться по совместительству маслом, которое смазывает трансмиссию и т.д. Например, охлаждающее масло, циркулирующее через MG 16, может циркулировать также через расположенный поблизости передаточный механизм или дифференциальную передачу, чтобы обеспечивать смазку такого передаточного механизма. В качестве смазочного масла называется жидкость для автоматической коробки передач (ATF), когда охлаждающее масло является по совместительству смазочным маслом, это охлаждающее масло может называться ATF. Альтернативно, ATF, используемая для смазки, может предусматриваться отдельно от охлаждающего масла и циркулировать отдельно посредством механического насоса и т.д. В этом случае, масло, имеющее тот же состав, что и ATF, может быть использовано в качестве охлаждающего масла.

Электрическое транспортное средство 10 может быть оборудовано двигателем внутреннего сгорания, таким как бензиновый двигатель, в качестве источника привода в дополнение к MG 16. Когда электрическое транспортное средство 10 является таким гибридным транспортным средством, требуется механизм для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Механический насос может быть приведен в действие на основе крутящего момента привода, формируемого двигателем внутреннего сгорания. Так или иначе, аспекты управления для масляного насоса 32, описанные выше, могут быть реализованы также в гибридном транспортном средстве.

Изобретение относится к устройствам и приспособлениям силовых установок, связанных с охлаждением. Электрическое транспортное средство содержит блок управления мощностью, приводной мотор, первый и второй теплообменники, первый и второй насосы, первый и второй охлаждающие каналы. Блок управления мощностью преобразует постоянный ток от аккумулятора в переменный ток. Первый охлаждающий канал оборудован первым насосом, который вынуждает первую охлаждающую жидкость, охлажденную в первом теплообменнике, протекать через блок управления мощностью и второй теплообменник в таком порядке и возвращаться к первому теплообменнику. Второй охлаждающий канал оборудован вторым насосом, который вынуждает вторую охлаждающую жидкость, охлажденную посредством первой охлаждающей жидкости во втором теплообменнике, протекать через приводной мотор и возвращаться ко второму теплообменнику. При этом второй насос является электрическим насосом. Причем второй насос регулирует циркуляцию или циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости на основе одной или обеих из температуры блока управления мощностью и температуры первой охлаждающей жидкости. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения блока управления и приводного мотора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электрическое транспортное средство, содержащее:

блок управления мощностью, который преобразует мощность постоянного тока от аккумулятора в мощность переменного тока;

приводной мотор, который принимает подаваемую мощность переменного тока и формирует крутящий момент привода транспортного средства;

первый теплообменник;

второй теплообменник;

первый насос;

второй насос;

первый охлаждающий канал, оборудованный первым насосом, который вынуждает первую охлаждающую жидкость, охлажденную в первом теплообменнике, протекать через блок управления мощностью и второй теплообменник в таком порядке и возвращаться к первому теплообменнику; и

второй охлаждающий канал, оборудованный вторым насосом, который вынуждает вторую охлаждающую жидкость, охлажденную посредством первой охлаждающей жидкости во втором теплообменнике, протекать через приводной мотор и возвращаться ко второму теплообменнику,

при этом второй насос является электрическим насосом,

причем второй насос начинает или прекращает циркуляцию второй охлаждающей жидкости или увеличивает или уменьшает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости на основе одной или обеих из температуры блока управления мощностью и температуры первой охлаждающей жидкости.

2. Электронное транспортное средство по п. 1, в котором, когда одна или обе из температуры блока управления мощностью и температуры первой охлаждающей жидкости достигают высокой температуры, второй насос уменьшает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости или прекращает циркуляцию второй охлаждающей жидкости.

3. Электрическое транспортное средство по п. 1, в котором второй насос начинает или прекращает циркуляцию второй охлаждающей жидкости или увеличивает или уменьшает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости на основе одной или обеих из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости.

4. Электрическое транспортное средство по п. 3, в котором, когда одна или обе из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости достигают высокой температуры, второй насос начинает циркуляцию второй охлаждающей жидкости или увеличивает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости.

5. Электрическое транспортное средство по п. 4, в котором, когда одна или обе из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости достигают высокой температуры, в то время как электрическое транспортное средство движется с низкой скоростью, второй насос увеличивает циркулирующий объем второй охлаждающей жидкости согласно росту одной или обеих из температуры приводного мотора и температуры второй охлаждающей жидкости.