BR102019000889A2

BR102019000889A2 - Veículo elétrico

Info

Publication number: BR102019000889A2
Application number: BR102019000889-0A
Authority: BR
Inventors: Motoki TAKENO; Hiroki Kato
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-09-17
Also published as: US10960752B2; CN110077211A; EP3517335B1; US20190225076A1; JP2019129632A; JP7027910B2; RU2702299C1; EP3517335A1; KR20190090706A; CN110077211B

Abstract

é fornecido um veículo elétrico (10) que inclui uma unidade de controle de energia (14), um motor de acionamento (16), um primeiro conduto de resfriamento ligado a uma primeira bomba (28) que faz com que um primeiro líquido de resfriamento resfriado em um primeiro trocador de calor (20) flua através da unidade de controle de energia (14) e de um segundo trocador de calor (26) nesta ordem e retorne para o primeiro trocador de calor (20), e um segundo conduto de resfriamento ligado a uma segunda bomba (32) que faz com que um segundo líquido de resfriamento resfriado pelo primeiro líquido de resfriamento no segundo trocador de calor (26) flua através do motor de acionamento (16) e retorne para o segundo trocador de calor (26). a segunda bomba (32) inicia ou interrompe circulação do segundo líquido de resfriamento, ou aumenta ou reduz um volume de circulação do segundo líquido de resfriamento, com base em uma ou em ambas de a temperatura da unidade de controle de energia (14) e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para VEÍCULO ELÉTRICO.

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um veículo elétrico no qual um motor de acionamento é resfriado.

2. Descrição de Técnica Relacionada [002] A Publicação de Pedido de Patente Japonês No. 2016052844 (JP 2016-052844 A) descreve um veículo elétrico híbrido equipado com um motor de acionamento e um motor de combustão. Neste veículo elétrico, óleo usado para resfriar e lubrificar o motor de acionamento e um dispositivo de divisão de potência é circulado por meio de colaboração entre uma bomba mecânica que opera com torque de motor de combustão e uma bomba elétrica que opera com um motor elétrico dedicado. A bomba elétrica é controlada a fim de fazer com que o óleo flua em uma taxa de fluxo exigida de acordo com estados do veículo elétrico, tais como um estado do veículo pronto para deslocar após partida, um estado da temperatura do motor de acionamento enquanto o veículo está funcionando pelo motor de acionamento e um estado do veículo funcionando pelo motor de combustão.

Sumário da Invenção [003] Embora a JP 2016-052844 A descreva um aspecto de controle de bomba elétrica, vários outros aspectos de controle de bomba elétrica em um veículo elétrico são concebíveis. Por exemplo, um veículo elétrico no qual um motor de acionamento é resfriado ao usar somente uma bomba elétrica exige controle de bomba elétrica de um aspecto diferente daquele da JP 2016-052844 A.

[004] A presente invenção fornece um veículo elétrico no qual um motor de acionamento é resfriado à medida que uma bomba elétrica

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2/25 circula um líquido de resfriamento e que pode concretizar um novo aspecto de controle de bomba elétrica.

[005] Um veículo elétrico de acordo com um aspecto da presente invenção inclui uma unidade de controle de energia que converte energia de corrente contínua proveniente de uma bateria em energia de corrente alternada, um motor de acionamento que recebe um fornecimento da energia de corrente alternada e gera torque de acionamento de veículo, um primeiro trocador de calor, um segundo trocador de calor, uma primeira bomba, uma segunda bomba, um primeiro conduto de resfriamento ligado à primeira bomba que faz com que um primeiro líquido de resfriamento resfriado no primeiro trocador de calor flua através da unidade de controle de energia e do segundo trocador de calor nesta ordem e retorne para o primeiro trocador de calor, e um segundo conduto de resfriamento ligado à segunda bomba que faz com que um segundo líquido de resfriamento resfriado pelo primeiro líquido de resfriamento no segundo trocador de calor flua através do motor de acionamento e retorne para o segundo trocador de calor. A segunda bomba é uma bomba elétrica. A segunda bomba inicia ou interrompe circulação do segundo líquido de resfriamento, ou aumenta ou reduz um volume de circulação do segundo líquido de resfriamento, com base em uma ou em ambas de a temperatura da unidade de controle de energia e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento.

[006] Um veículo elétrico é um veículo equipado com um motor de acionamento como uma fonte de acionamento. Exemplos de veículos elétricos incluem, a não ser veículos tendo somente um motor de acionamento como uma fonte de acionamento, veículos que usam uma outra fonte de acionamento, tal como um motor de combustão interna, em combinação com um motor de acionamento. No veículo elétrico indicado acima, energia de corrente contínua proveniente da

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3/25 bateria é convertida na unidade de controle de energia (referida em seguida como uma PCU) em energia de corrente alternada exigida pelo motor de acionamento. A PCU inclui um inversor, e também pode incluir, por exemplo, um intensificador que eleva ou abaixa uma tensão. O motor de acionamento gera torque de acionamento de veículo por meio de energia elétrica proveniente da PCU.

[007] O primeiro líquido de resfriamento é circulado através do primeiro conduto de resfriamento pela primeira bomba. O primeiro líquido de resfriamento circula através do primeiro trocador de calor, da PCU e do segundo trocador de calor nesta ordem. Outros dispositivos podem ser incluídos entre estes dispositivos. O primeiro trocador de calor é um dispositivo que resfria o primeiro líquido de resfriamento aquecido por meio de ar externo, etc. O segundo trocador de calor é um dispositivo que resfria o segundo líquido de resfriamento aquecido por meio do primeiro líquido de resfriamento. A PCU precisa ser operada em uma temperatura que não excede uma temperatura resistente ao calor de um dispositivo semicondutor, etc., e por esta razão é resfriada pelo primeiro líquido de resfriamento. O tipo do primeiro líquido de resfriamento não está limitado particularmente; por exemplo, o primeiro líquido de resfriamento pode ser um líquido de resfriamento consistindo principalmente de água ou um líquido de resfriamento consistindo principalmente de óleo. Quando o primeiro líquido de resfriamento consiste principalmente de óleo, o primeiro líquido de resfriamento pode servir como óleo lubrificante nos dispositivos através dos quais ele circula. Usar uma bomba elétrica dedicada como a primeira bomba pode circular de modo estável o primeiro líquido de resfriamento. Entretanto, desde que estabilidade possa ser assegurada dentro de uma faixa admissível, uma bomba a não ser uma bomba elétrica dedicada, por exemplo, uma bomba mecânica usando força motriz de uma outra fonte, tal como uma fonte

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4/25 de acionamento do veículo elétrico, também pode ser adotada.

[008] O segundo líquido de resfriamento é circulado através do segundo conduto de resfriamento pela segunda bomba. O segundo líquido de resfriamento circula através do segundo trocador de calor e do motor de acionamento nesta ordem. Outros dispositivos podem ser incluídos entre estes dispositivos. O motor de acionamento precisa ser operado em uma temperatura igual ou menor que uma temperatura resistente ao calor exigida para o motor, por exemplo, uma temperatura resistente ao calor de ímãs permanentes no caso de um motor de ímãs permanentes, e por esta razão resfriado é pelo segundo líquido de resfriamento. O tipo do segundo líquido de resfriamento não está limitado particularmente; por exemplo, o segundo líquido de resfriamento pode ser um líquido de resfriamento consistindo principalmente de água ou um líquido de resfriamento consistindo principalmente de óleo. Quando o segundo líquido de resfriamento consiste principalmente de óleo, o segundo líquido de resfriamento pode servir como óleo lubrificante nos dispositivos através dos quais ele circula. Uma bomba elétrica dedicada preparada para circular o segundo líquido de resfriamento é usada como a segunda bomba.

[009] A segunda bomba controla o volume de fornecimento do segundo líquido de resfriamento com base em uma ou em ambas de a temperatura da PCU e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento. Por exemplo, dados da temperatura da PCU medida em um ou mais pontos em um lado interno ou em um lado externo da mesma podem ser usados como a temperatura da PCU. Por exemplo, dados da temperatura do primeiro líquido de resfriamento medida diretamente ou indiretamente em um ou mais pontos no primeiro conduto de resfriamento podem ser usados como a temperatura do primeiro líquido de resfriamento. Tanto a temperatura da PCU quanto a temperatura do primeiro líquido de resfriamento são partes

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5/25 importantes da informação para determinar se a PCU pode ser operada em uma temperatura igual ou menor que a temperatura resistente ao calor. O volume do segundo líquido de resfriamento circulado pela segunda bomba está relacionado com uma elevação ou uma diminuição da temperatura do segundo líquido de resfriamento, e uma mudança na temperatura do segundo líquido de resfriamento por sua vez causa uma mudança na temperatura do primeiro líquido de resfriamento por meio do segundo trocador de calor. Portanto, a segunda bomba é controlada de acordo com uma ou ambas de a temperatura da PCU e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento.

[010] Por exemplo, a segunda bomba pode variar o volume de circulação continuamente, ou em duas etapas ou três ou mais etapas, de acordo com uma mudança na temperatura da PCU ou na temperatura do primeiro líquido de resfriamento. A segunda bomba pode ser controlada também com base em um outro parâmetro, etc. Por exemplo, somente quando um outro parâmetro, etc. satisfaz uma certa condição, a segunda bomba pode ser controlada com base em uma ou em ambas de a temperatura da PCU e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento. Alternativamente, por exemplo, a segunda bomba pode ser controlada com base em uma expressão aritmética incluindo um outro parâmetro, etc. e em uma ou ambas de a temperatura da PCU e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento.

[011] No aspecto indicado anteriormente, quando uma ou ambas de a temperatura da unidade de controle de energia e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta, a segunda bomba pode reduzir o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento ou interromper a circulação do segundo líquido de resfriamento.

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6/25 [012] Quando o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento é aumentado, a temperatura do segundo líquido de resfriamento aumenta, e assim faz a temperatura do primeiro líquido de resfriamento por meio do segundo trocador de calor. De modo oposto, quando o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento é reduzido, a temperatura do primeiro líquido de resfriamento diminui.

[013] No aspecto indicado anteriormente, a segunda bomba pode iniciar ou interromper a circulação do segundo líquido de resfriamento, ou aumentar ou reduzir o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento, com base em uma ou em ambas de a temperatura do motor de acionamento e a temperatura do segundo líquido de resfriamento.

[014] Por exemplo, dados da temperatura do motor medida em um ou mais pontos em um lado interno ou em um lado externo do mesmo podem ser usados como a temperatura do motor. Por exemplo, dados da temperatura do segundo líquido de resfriamento medida diretamente ou indiretamente em um ou mais pontos no segundo conduto de resfriamento podem ser usados como a temperatura do segundo líquido de resfriamento. Quando a temperatura do motor de acionamento ou a temperatura do segundo líquido de resfriamento assim também é levada em consideração, tanto resfriamento da PCU quanto resfriamento do motor de acionamento podem ser alcançados sem um comprometer o outro.

[015] No aspecto indicado anteriormente, quando uma ou ambas de a temperatura do motor de acionamento e a temperatura do segundo líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta, a segunda bomba pode iniciar a circulação do segundo líquido de resfriamento ou aumentar o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento.

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7/25 [016] No aspecto indicado anteriormente, quando uma ou ambas de a temperatura do motor de acionamento e a temperatura do segundo líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta enquanto o veículo elétrico está deslocando com velocidade baixa, a segunda bomba pode aumentar o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento de acordo com uma elevação de uma ou de ambas de a temperatura do motor de acionamento e a temperatura do segundo líquido de resfriamento.

[017] Deslocar com velocidade baixa significa deslocar com uma velocidade relativamente baixa, a qual pode ser, por exemplo, de cerca de 50 km/h ou menor, 40 km/h ou menor, 30 km/h ou menor, 20 km/h ou menor, ou 10 km/h ou menor. Por exemplo, a velocidade do veículo elétrico pode ser medida diretamente usando o número de rotações de uma roda, de um eixo, etc., ou também pode ser estimada indiretamente a partir do número de rotações ou do consumo de energia elétrica do motor de acionamento, etc. Usar a segunda bomba também é efetivo para assegurar quietude enquanto o veículo elétrico está deslocando com velocidade baixa. Entretanto, quando o veículo está deslocando em uma subida longa, a temperatura do motor de acionamento aumenta mesmo se o veículo estiver deslocando com velocidade baixa. Portanto, a segunda bomba é controlada a fim de aumentar o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento de acordo com esta elevação de temperatura.

[018] No aspecto da presente invenção, embora a PCU seja resfriada pelo primeiro líquido de resfriamento e o motor de acionamento seja resfriado pelo segundo líquido de resfriamento, o segundo líquido de resfriamento é resfriado pelo primeiro líquido de resfriamento, e assim este sistema de resfriamento é um circuito único como um todo. Como tal, este sistema de resfriamento oferece o potencial para reduzir o peso total quando comparado com um sistema

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8/25 de dois circuitos e, além disso, para diminuir o custo de implementação de sistema. Ao controlar a segunda bomba com base em uma ou em ambas de a temperatura da PCU e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento, este sistema de resfriamento, apesar de ser um circuito único, pode alcançar tanto resfriamento exigido pela PCU quanto resfriamento exigido pelo motor de acionamento sem um comprometer o outro.

Breve Descrição dos Desenhos [019] Recursos, vantagens e importância técnica e industrial de modalidades exemplares da invenção serão descritos a seguir com referência para os desenhos anexos, nos quais números iguais denotam elementos iguais, e em que:

[020] figura 1 é uma vista mostrando uma estrutura esquemática de um veículo elétrico de acordo com uma modalidade;

[021] figura 2 é um gráfico mostrando quatro regiões correspondendo a aspectos diferentes de controle de bomba de óleo; [022] figura 3 é uma tabela mostrando condições para transições entre regiões;

[023] figura 4 é uma tabela mostrando os aspectos de controle de bomba de óleo nas respectivas regiões;

[024] figura 5 é um gráfico ilustrando o aspecto de controle na região A quando uma temperatura LLC está baixa; e [025] figura 6 é um gráfico mostrando o aspecto de controle na região C.

Descrição Detalhada de Modalidades [026] Uma modalidade será descrita a seguir com referência para os desenhos. Embora aspectos específicos sejam mostrados na descrição a seguir para facilidade de entendimento, estes aspectos são meramente exemplos da modalidade e a presente invenção pode ser implementada em várias outras modalidades.

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9/25 [027] A figura 1 é uma vista mostrando uma parte da estrutura de um veículo elétrico 10 de acordo com a modalidade. A não ser uma carroceria 12 e uma roda dianteira 13 em um lado dianteiro do veículo elétrico, uma configuração esquemática de vários dispositivos contidos dentro da carroceria 12 também está mostrada na figura 1.

[028] O veículo elétrico 10 é equipado com uma bateria (não mostrada), e energia de corrente contínua é fornecida pela bateria para uma unidade de controle de energia (referida em seguida como uma PCU) 14. A PCU 14 é equipada com um carregador, um intensificador e um inversor. O carregador é um dispositivo que provê a bateria com energia elétrica proveniente de fora do veículo fornecida por meio de uma tomada de força, etc. O intensificador é um dispositivo que intensifica ou eleva a tensão de energia de corrente contínua. O inversor é um dispositivo que converte energia de corrente contínua em energia de corrente alternada, e tem também uma função de um conversor que converte energia de corrente alternada em energia de corrente contínua. A energia de corrente contínua fornecida pela bateria tem a tensão intensificada ou elevada no intensificador tal como necessário, e é então convertida em energia de corrente alternada trifásica no inversor. Esta energia de corrente alternada trifásica é fornecida para um motor-gerador (referido em seguida como um MG) 16.

[029] O MG 16 é um motor de acionamento de veículo que converte energia de corrente alternada trifásica em um movimento rotacional. O MG 16 inclui um estator tendo uma bobina e um rotor instalado em um lado interno do estator. Uma pluralidade de ímãs permanentes é incorporada ao rotor e uma pluralidade de polos magnéticos é formada. O rotor gera torque de acionamento de veículo ao girar em volta de um eixo de rotor à medida que a bobina do estator recebe uma força de um campo magnético rotativo gerado pela

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10/25 energia de corrente alternada trifásica. Este torque é transmitido para as rodas dianteiras 13 por meio de um eixo de acionamento para acionar o veículo elétrico 10. O MG 16 funciona também como um gerador que gera energia elétrica ao usar torque transmitido pelo eixo de acionamento. A energia elétrica gerada é armazenada na bateria por meio da PCU 14.

[030] Um condensador 18 que é um trocador de calor para um condicionador de ar é fornecido em uma parte dianteira do veículo elétrico 10. O condensador 18 é um dispositivo que resfria e condensa um meio de resfriamento de alta temperatura e alta pressão comprimido em um compressor. O meio de resfriamento condensado é evaporado e resfriado para uma temperatura baixa antes de ser usado para resfriar ar dentro de uma cabine de veículo. As proximidades de uma parte superior do condensador 18 alcançam um estado de alta temperatura que excede 100 graus dependendo das condições de serviço, enquanto que as proximidades de uma parte inferior do condensador 18 são mantidas em uma temperatura relativamente baixa.

[031] Um radiador 20 é fornecido abaixo da parte inferior do condensador 18. O radiador 20 é um trocador de calor que resfria um refrigerante de vida longa (LLC) que é um tipo de líquido refrigerante. O LLC é um exemplo do primeiro líquido de resfriamento, e o radiador 20 é um exemplo do primeiro trocador de calor. Um conduto de fluxo 22a se estende do radiador 20 para a PCU 14. Um conduto de fluxo 22b se estende da PCU 14 para o resfriador de óleo (O/C) 26. Um conduto de fluxo 22c se estende do resfriador de óleo 26 para o radiador 20. O LLC age como um meio de resfriamento enquanto circulando através de um conduto de resfriamento contínuo incluindo os canais de fluxo 22a, 22b, 22c. Esta circulação é impulsionada por uma bomba de água (W/P) 28 que é uma bomba elétrica fornecida no

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11/25 conduto de fluxo 22a. A bomba de água 28 é um exemplo da primeira bomba.

[032] O resfriador de óleo 26 é um trocador de calor no qual o LLC e o óleo de resfriamento trocam calor um com o outro. O óleo de resfriamento é um exemplo do segundo líquido de resfriamento, e o resfriador de óleo 26 é um exemplo do segundo trocador de calor. Um conduto de fluxo 30a se estende do resfriador de óleo 26 para o MG 16, e um conduto de fluxo 30b se estende do MG 16 para o resfriador de óleo 26. O óleo de resfriamento age como um meio de resfriamento enquanto circulando através de um conduto de resfriamento contínuo incluindo os canais de fluxo 30a, 30b. Esta circulação é impulsionada por uma bomba de óleo (O/P) 32 que é uma bomba elétrica fornecida no conduto de fluxo 30a. A bomba de óleo 32 é um exemplo da segunda bomba. A saída da bomba de óleo 32 é controlada por meio de controle PWM com base em liga-desliga de energia elétrica. Especificamente, a saída é aumentada quando uma razão de trabalho que é uma razão de um tempo no qual o comutador está ligado é aumentada, e a saída é reduzida quando esta razão de trabalho é reduzida. A saída da bomba de óleo 32 é aproximadamente proporcional ao volume de circulação do óleo de resfriamento circulado pela bomba de óleo 32. Portanto, a bomba de óleo 32 permite não somente controle liga-desliga do volume de circulação, mas também controle do volume de circulação em um estado ligado.

[033] O veículo elétrico 10 é provido com uma unidade de controle elétrico (ECU) 34 que controla o veículo. A ECU 34 é composta de hardware tendo a função de um computador, e software tal como programas e dados usados para a operação do hardware. Dados provenientes de vários sensores são introduzidos na ECU 34. No exemplo mostrado na figura 1, um sensor de temperatura 36 fornecido perto de uma entrada da PCU 14 no conduto de fluxo 22a

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12/25 mede a temperatura do LLC fluindo através do conduto de fluxo 22a, e dados da temperatura LLC medida são introduzidos na ECU 34. Um sensor de temperatura 38 é instalado na PCU 14 em uma parte na qual o sensor de temperatura 38 pode monitorar diretamente ou inferir indiretamente se a PCU 14 alcançou uma temperatura resistente ao calor. Dados da temperatura PCU são introduzidos pelo sensor de temperatura 38 na ECU 34. Um sensor de temperatura 40 que mede a temperatura do óleo de resfriamento fluindo através do conduto de fluxo 30a é fornecido perto de uma entrada do MG 16 no conduto de fluxo 30a. Dados da temperatura de óleo de resfriamento medida pelo sensor de temperatura 40 também são introduzidos na ECU 34. Além disso, um sensor de temperatura 42 que mede a temperatura da bobina de estator é fornecido no MG 16, e dados da temperatura de motor medida pelo sensor de temperatura 42 também são introduzidos na ECU 34. A temperatura dos ímãs permanentes contidos em um núcleo de rotor pode ser estimada a partir da temperatura da bobina de estator. Dados da velocidade do veículo elétrico 10 também são introduzidos na ECU 34. Especificamente, dados do número de rotações por unidade de tempo do rotor são introduzidos pelo MG 16, e dados da velocidade do veículo elétrico 10 são introduzidos por um velocímetro 44 que mede o número de rotações do eixo da roda dianteira 13.

[034] A ECU 34 exerce controle com base no software e de acordo com estas partes de dados. Especificamente, a ECU 34 controla a bomba de água 28 tal como para iniciar ou parar a circulação do LLC e aumentar ou reduzir o volume de circulação do LLC. A ECU 34 também controla a bomba de óleo 32 tal como para iniciar ou parar a circulação do óleo de resfriamento e aumentar ou reduzir o volume de circulação do óleo de resfriamento. Além disso, com base em um comando de velocidade proveniente de um

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13/25 motorista, a ECU 34 faz com que a PCU 14 e o MG 16 gerem energia de corrente alternada e gerem torque com base na energia de corrente alternada.

[035] Aqui, a operação do veículo elétrico 10 será descrita. Para fazer com que o veículo elétrico 10 funcione, energia elétrica é convertida pela PCU 14 e torque de acionamento é gerado pelo MG 16 no veículo. Neste ínterim, a temperatura da PCU 14 aumenta à medida que alguma quantidade de energia elétrica é consumida em um dispositivo semicondutor, etc. A temperatura do MG 16 também aumenta à medida que calor é gerado, em uma quantidade maior que aquela na PCU 14, por causa de perda de cobre na bobina, perda de ferro nos ímãs permanentes e no núcleo, etc.

[036] A temperatura resistente ao calor da PCU 14 é determinada por meio da temperatura resistente ao calor do dispositivo semicondutor incluído na PCU 14. O valor desta temperatura é relativamente baixo, por exemplo, de cerca de 60 graus Celsius a 80 graus Celsius. Portanto, a PCU 14 é resfriada pelo LLC. O LLC é circulado através do conduto de resfriamento pela bomba de água 28. Especificamente, o LLC é resfriado por ar externo no radiador 20, e então é enviado para a PCU 14 através do conduto de fluxo 22a para resfriar a PCU 14. Subsequentemente, o LLC é enviado para o resfriador de óleo 26 através do conduto de fluxo 22b para resfriar o óleo de resfriamento. Como um resultado de resfriar a PCU 14, o LLC tem uma temperatura mais alta que uma temperatura inicial. Entretanto, uma vez que a PCU 14 gera uma quantidade relativamente pequena de calor e tem uma temperatura baixa, o LLC pode resfriar o óleo de resfriamento. Em seguida, o LLC retorna para o radiador 20 e é resfriado de novo.

[037] Por exemplo, a temperatura resistente ao calor do MG 16 é determinada por meio de uma temperatura na qual os ímãs

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14/25 permanentes são desmagnetizados. A temperatura na qual desmagnetização dos ímãs permanentes ocorre varia com o tipo de material do ímã, e é, por exemplo, de cerca de 100 graus Celsius a 300 graus Celsius. Dependendo de condições, a temperatura resistente ao calor do MG 16 pode ser menor que a temperatura resistente ao calor da PCU 14. Nesta modalidade, entretanto, é assumido que a temperatura resistente ao calor do MG 16 é maior que a temperatura resistente ao calor da PCU 14.

[038] O MG 16 é resfriado pelo óleo de resfriamento e mantido na temperatura resistente ao calor ou abaixo dela. O óleo de resfriamento é circulado pela bomba de óleo 32. Especificamente, o óleo de resfriamento é resfriado no resfriador de óleo 26, e então é enviado para o MG 16 através do conduto de fluxo 30a. Após resfriar o MG 16, o óleo de resfriamento é retornado para o resfriador de óleo 26 através do conduto de fluxo 30b.

[039] O calor que o óleo de resfriamento tenha retirado do MG 16 é dado para o LLC por meio do resfriador de óleo 26. Portanto, para o LLC é dado diretamente calor de escape da PCU 14 assim como é dado indiretamente calor de escape do MG 16. Estes calores são liberados para o ar externo por meio do radiador 20. Assim, pode ser dito que a PCU 14 e o MG 16 são resfriados por um sistema de resfriamento de circuito único no veículo elétrico 10. Comparado com um sistema de resfriamento de dois circuitos no qual a PCU 14 e o MG 16 são resfriados independentemente um do outro, o sistema de resfriamento de circuito único oferece o potencial para reduzir o peso de dispositivo. Além disso, este sistema oferece o potencial para reduzir o custo de fabricação.

[040] Para construir um sistema de resfriamento de circuito único, dispositivos tendo a capacidade para resfriar a PCU 14 e o MG 16 são selecionados. Por exemplo, um radiador tendo a capacidade para

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15/25 liberar quantidades máximas de calor descarregado pela PCU 14 e pelo MG 16 em condições de funcionamento severas é adotado como o radiador 20. Bombas que podem garantir o volume de circulação exigido quando operadas em uma saída máxima são selecionadas como a bomba de água 28 e a bomba de óleo 32. Entretanto, operar a bomba de água 28 e a bomba de óleo 32 na saída máxima em todos os momentos diminuiria a eficiência de energia. Além disso, bombas emitem um ruído relativamente estrondoso, de maneira que operar de modo não moderado estas bombas causa ruído não desejado no veículo elétrico 10. Portanto, resfriamento em um nível moderado pode ser dito como sendo desejável.

[041] No sistema de resfriamento de circuito único, o equilíbrio entre resfriamento da PCU 14 e resfriamento do MG 16 também precisa ser levado em consideração. Por exemplo, se resfriamento do MG 16 for promovido de forma suficiente, uma situação pode surgir onde a temperatura do LLC aumenta por meio do resfriador de óleo 26 e a PCU 14 não pode ser resfriada de forma suficiente. Portanto, promover resfriamento do MG 16 enquanto monitorando a temperatura do LLC ou a temperatura da PCU 14 pode ser dito como sendo desejável.

[042] A ECU 34 é programada a fim de controlar resfriamento com essas condições levadas em conta. No exposto a seguir, controle da bomba de óleo 32 pela ECU 34 será descrito detalhadamente com referência para as figuras 2 a 6. Na descrição a seguir, é assumido que a bomba de óleo 32 é controlada de acordo com as circunstâncias enquanto que a bomba de água 28 é operada com um volume de entrega constante.

[043] A figura 2 é um gráfico mostrando regiões correspondendo a aspectos do controle da bomba de óleo 32. O eixo horizontal representa a velocidade do veículo elétrico 10 medida pelo velocímetro

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44, e o eixo vertical esquerdo representa a temperatura de motor medida pelo sensor de temperatura 42 do MG 16. O eixo vertical direito representa a temperatura de óleo de resfriamento medida pelo sensor de temperatura 40. A temperatura de motor e a temperatura de óleo de resfriamento não estão em uma relação de um para um, mas em uma relação de correspondência que varia de acordo com as condições. De uma maneira geral, entretanto, o óleo de resfriamento alcança uma temperatura alta quando a temperatura de motor alcança uma temperatura alta, e assim existe um alto grau de correlação entre as duas.

[044] Na figura 2, a área de gráfico está dividida em quatro regiões, ou seja, a região A, a região B, a região C e a região D de acordo com a velocidade de veículo e a temperatura de motor ou a temperatura de óleo de resfriamento. A região A abrange um estado onde a temperatura de motor tenha se tornado particularmente alta enquanto o veículo está deslocando com velocidade média. Especificamente, a região A é uma faixa onde a velocidade de veículo é V2 ou maior, e a temperatura de motor é T2 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U2 ou maior. Entretanto, da faixa definida por esta condição, uma faixa onde a velocidade de veículo é V4 ou maior, e a temperatura de motor é T4 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U4 ou maior é classificada como a região B. A região C representa uma região onde o veículo está deslocando com velocidade baixa, mas o motor está consideravelmente aquecido, tal como no caso de subir uma rampa longa. Especificamente, a região C é uma faixa onde a velocidade de veículo é menor que V2, e a temperatura de motor é T4 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U4 ou maior. A faixa a não ser essas faixas é a região D. Especificamente, a região D é uma faixa onde, quando a velocidade de veículo é de zero (estado estacionário)

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17/25 a menos que V2, a temperatura de motor é menor que T4 e a temperatura de óleo de resfriamento é menor que U4, e quando a velocidade de veículo é V2 ou maior, a temperatura de motor é menor que T2 e a temperatura de óleo de resfriamento é menor que U2.

[045] Limites destas regiões podem variar dependendo de diversas condições do veículo elétrico 10. Entretanto, os seguintes valores podem ser dados como exemplos: V2 é um valor de cerca de 10 km/h a 50 km/h, e V4 é um valor de cerca de 80 km/h a 120 km/h. T2 é um valor de cerca de 60 graus Celsius a 100 graus Celsius; U2 é um valor de cerca de 50 graus Celsius a 90 graus Celsius; T4 é um valor de cerca de 90 graus Celsius a 200 graus Celsius; e U4 é um valor de cerca de 80 graus Celsius a 150 graus Celsius. É totalmente concebível que estas temperaturas assumam valores fora das faixas dadas acima como exemplos, já que especialmente as condições para uma temperatura variam significativamente dependendo da localização de um objeto a ser medido.

[046] O veículo elétrico 10 é classificado como estando em uma das regiões A a D de acordo com o estado de funcionamento do veículo. O veículo elétrico 10 muda entre as regiões A a D de acordo com uma mudança na velocidade de veículo e uma mudança na temperatura de motor ou na temperatura de óleo de resfriamento. Em princípio, uma transição ocorre quando o veículo elétrico 10 entra na faixa de uma nova região. Entretanto, se esta condição for aplicada tal como é, operações de controle podem se tornar instáveis quando o veículo elétrico 10 exibindo um estado perto de um limite entre regiões frequentemente desloca para frente e para trás através do limite. Portanto, condições ligeiramente diferentes são usadas para quando o veículo elétrico 10 muda de uma região para outra região e quando o veículo elétrico 10 retorna para uma região original. Especificamente, para a velocidade, V1 que é ligeiramente menor que V2 (por exemplo,

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18/25 em cerca de 5 km/h) e V3 que é ligeiramente menor que V4 (por exemplo, em cerca de 10 km/h) são estabelecidas. Para a temperatura de motor, T1 que é ligeiramente menor que T2 (por exemplo, em cerca de 10 graus Celsius) e T3 que é ligeiramente menor que T4 são estabelecidas. Para a temperatura de óleo de resfriamento, U1 que é ligeiramente menor que U2 e U3 que é ligeiramente menor que U4 são estabelecidas. As regiões são comutadas de acordo com as condições mostradas na figura 3.

[047] A figura 3 é uma tabela listando condições para transições entre regiões adjacentes. A coluna esquerda mostra de qual região para qual região a transição ocorre, e a coluna direita mostra a condição correspondendo à transição na coluna esquerda. Por exemplo, D A significa uma transição da região D para a região A. No caso onde o veículo elétrico 10 está na região D em um tempo, o veículo elétrico 10 muda para a região A no próximo tempo quando as condições velocidade de veículo > V2 e temperatura de motor > T2 ou temperatura de óleo de resfriamento > U2 são satisfeitas, isto é, quando as condições em que a velocidade de veículo é V2 ou maior, e em que a temperatura de motor é T2 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U4 ou maior são satisfeitas. De modo similar, a transição da região D para a região C ocorre nas condições em que a velocidade de veículo é menor que V2, e em que a temperatura de motor é T4 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U4 ou maior. As condições para permanecer na região A são que a velocidade de veículo é V1 ou maior e [a temperatura de motor é T1 ou maior ou a temperatura de óleo de resfriamento é U1 ou maior], ou em que a velocidade de veículo é menor que V4 ou [a temperatura de motor é menor que T4 e a temperatura de óleo de resfriamento é menor que U4]. A ECU 34 verifica com relação às condições mostradas na figura 3 em uma base regular (por exemplo, uma vez

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19/25 que a cada segundo, uma vez a cada cinco segundos, etc.). A ECU 34 controla a bomba de óleo 32 de acordo com a região.

[048] A figura 4 é uma tabela mostrando os aspectos do controle da bomba de óleo 32 nas respectivas regiões A a D. Na região A, a bomba de óleo 32 é controlada de acordo com a temperatura LLC. Quando a temperatura LLC é igual ou maior que Tc, a bomba de óleo 32 é controlada a fim de fixar o volume de entrega em um valor constante (P% da saída máxima). Quando a temperatura LLC é igual ou maior que Tc, a temperatura LLC é relativamente alta e o LLC não pode resfriar de forma suficiente a PCU 14. Portanto, resfriamento do MG 16 é suprimido ao limitar a saída da bomba de óleo 32 a P% da saída máxima. Embora dependendo também da temperatura resistente ao calor da PCU 14, a temperatura Tc pode ser considerada como sendo, por exemplo, de cerca de 50 graus Celsius a 80 graus Celsius. O valor de P% é selecionado dentro de uma faixa como esta em que uma elevação da temperatura LLC pode ser suprimida. Embora o valor específico possa variar com condições, o valor de P pode ser considerado como sendo, por exemplo, de cerca de 30% a 70%.

[049] Na região A, quando a temperatura LLC é menor que Tc, a bomba de óleo 32 é controlada a fim de variar o volume de entrega de forma gradual de acordo com a temperatura de motor. Quando a temperatura LLC é menor que Tc, o LLC pode resfriar de forma suficiente a PCU 14. Portanto, resfriamento do MG 16 pode ser aprimorado. Portanto, a bomba de óleo 32 é controlada a fim de resfriar de forma suficiente o MG 16 de acordo com a temperatura de motor.

[050] A figura 5 é um gráfico ilustrando o aspecto do controle da bomba de óleo 32 na região A quando a temperatura LLC é menor que Tc. Aqui, a saída de bomba no eixo vertical é estabelecida de acordo

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20/25 com o valor da temperatura de motor no eixo horizontal. Especificamente, a saída de bomba é aumentada à medida que a temperatura de motor aumenta, e a saída de bomba é reduzida à medida que a temperatura de motor diminui. Entretanto, se a saída de bomba for aumentada e reduzida na mesma temperatura de motor, a operação da bomba pode se tornar instável perto dessa temperatura de motor. Portanto, a temperatura de motor na qual a saída de bomba é reduzida é estabelecida para ser ligeiramente menor que a temperatura de motor na qual a saída de bomba é aumentada.

[051] Especificamente, seis valores limiares Tm0 a Tm5 são estabelecidos para a temperatura de motor. Estas temperaturas têm uma relação de Tm0 < Tm1 < Tm2 < Tm3 < Tm4 < Tm5. No curso de uma elevação da temperatura de motor, a bomba de óleo 32 é controlada tal como se segue: Quando a temperatura de motor é menor que Tm1, a bomba é desligada, e quando a temperatura de motor tiver subido para Tm1 ou maior, a bomba é ligada e a saída de bomba é estabelecida para 50% do valor máximo. Quando a temperatura de motor tiver subido adicionalmente para Tm3 ou maior, a saída de bomba é aumentada para 75% do valor máximo. Quando a temperatura de motor tiver subido para Tm5 ou maior, a saída de bomba é estabelecida para o valor máximo (100%). No curso de uma diminuição da temperatura de motor, a bomba de óleo 32 é controlada tal como se segue: Quando a temperatura de motor tiver diminuído para abaixo de Tm4, a saída de bomba é reduzida para 75%. Quando a temperatura de motor tiver diminuído para abaixo de Tm2, a saída de bomba é reduzida para 50%. Quando a saída de motor tiver diminuído para abaixo de Tm0, a bomba é desligada. Os valores de Tm0 a Tm5 são estabelecidos de modo apropriado com um estado de resfriamento do motor levado em conta. Alternativamente, a saída de bomba pode ser variada em um número maior de etapas de acordo

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21/25 com a temperatura de motor, ou variada em um número infinito de etapas de acordo com uma expressão aritmética.

[052] Na descrição anterior, a bomba de óleo 32 é controlada na região A de tal maneira que a saída é fixada em um valor constante quando a temperatura LLC é igual ou maior que Tc, e que a saída é variada dentro da faixa de 0% a 100% somente quando a temperatura LLC é menor que Tc. Entretanto, também é possível controlar a bomba de óleo 32 a fim de variar a saída quando a temperatura LLC é igual ou maior que Tc. Especificamente, um aspecto pode ser dado como um exemplo no qual, com o limite superior da saída estabelecido para P%, a saída é variada dentro da faixa de 0% a P% de acordo com a temperatura de motor. Na descrição anterior, a bomba de óleo 32 é controlada na região A de modo diferente dentre os dois casos em que a temperatura LLC é igual ou maior que Tc e a temperatura LLC é menor que Tc. Entretanto, a bomba de óleo 32 pode ser controlada de modo diferente dentre três ou mais casos de acordo com a temperatura LLC.

[053] Referindo-se de novo à figura 4, a descrição do controle da bomba de óleo 32 em cada região será continuada. Na região B, a saída da bomba de óleo 32 é estabelecida para o valor máximo. Na região B, à medida que o MG 16 é acionado em alta velocidade de rotação, a temperatura de motor alcança uma temperatura alta e o MG 16 é submetido a condições severas. Portanto, a bomba de óleo 32 maximiza o volume de circulação do óleo de resfriamento para resfriar o MG 16. Como um resultado, uma grande quantidade de calor de escape do MG 16 é transmitida para o LLC, mas uma grande quantidade de calor é retirada pelo radiador 20 por meio de ar externo fluindo em velocidade alta, de maneira que a temperatura LLC não aumenta significativamente. Portanto, a PCU 14 também pode ser resfriada de forma suficiente.

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22/25 [054] Na região C, a bomba de óleo 32 é controlada a fim de variar o volume de entrega de forma gradual de acordo com a temperatura de motor. De uma maneira geral, em uma região de velocidade baixa (uma região onde a velocidade de veículo é menor que V2) incluindo a região C, o veículo elétrico 10 está em um estado de quietude. Especificamente, ruído do MG 16, ruído ocorrendo entre pneumáticos e uma superfície de estrada, ruído de vento, etc. são pequenos, e assim a cabine de veículo do veículo elétrico 10 está em um estado suficientemente de quietude. Portanto, de modo diferente ao da região A, a bomba de óleo 32 é controlada para ficar desligada mesmo quando a temperatura de motor está entre T2 e T4, a fim de manter a quietude. Entretanto, por exemplo, quando o veículo está subindo uma rampa longa é exigido que o MG 16 produza um torque de acionamento grande mesmo se o veículo estiver deslocando com velocidade baixa, de maneira que a temperatura de motor aumenta. Além disso, quando o veículo está subindo um morro, especialmente a PCU 14 que converte energia elétrica tende a gerar calor. Portanto, assim que a temperatura de motor tenha alcançado a região C onde a temperatura de motor é T4 ou maior, resfriamento é executado de forma gradual de acordo com a temperatura de motor.

[055] A figura 6 é uma vista ilustrando o aspecto do controle da bomba de óleo 32 na região C. Aqui, de modo similar ao aspecto descrito com a figura 5, a saída de bomba é aumentada à medida que a temperatura de motor sobe, e a saída de bomba é reduzida à medida que a temperatura de motor diminui. Também tal como na figura 5, a temperatura de motor na qual a saída de bomba é aumentada e a temperatura de motor na qual a saída de bomba é reduzida são diferenciadas uma da outra. Especificamente, temperaturas tendo uma relação de Tm6 < Tm7 < Tm8 < Tm9 < Tm10 < Tm11 são estabelecidas. No curso de uma elevação de temperatura,

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23/25 a bomba de óleo 32 é controlada tal como se segue: Quando a temperatura de motor é menor que Tm7, a bomba é desligada. Quando a temperatura de motor tiver subido para Tm7 ou maior, a saída de bomba é estabelecida para 60%. Quando a temperatura de motor tiver subido para Tm9 ou maior, a saída de bomba é aumentada para 80%. Quando a temperatura de motor tiver subido para Tm11 ou maior, a saída de bomba é estabelecida para o valor máximo (100%). No curso de uma diminuição da temperatura de motor, a bomba de óleo 32 é controlada tal como se segue: Quando a temperatura de motor tiver diminuído para abaixo de Tm10, a saída de bomba é reduzida para 80%. Quando a temperatura de motor tiver diminuído para abaixo de Tm8, a saída de bomba é reduzida para 60%. Quando a saída de motor tiver diminuído para abaixo de Tm0, a bomba é desligada.

[056] Neste aspecto do controle na região C, a saída de bomba é estabelecida para ficar dentro de uma faixa como esta em que a PCU 14 aquecida para uma temperatura alta pode ser resfriada de forma suficiente, e tanto resfriamento da PCU 14 quanto resfriamento do MG 16 podem ser alcançados sem um comprometer o outro. Na região C, também é possível controlar a saída da bomba de óleo 32 em um número maior de etapas de acordo com a temperatura de motor.

[057] Referindo-se de novo à figura 4, o aspecto do controle da bomba de óleo 32 na região D será descrito. Na região D a bomba de óleo 32 está desligada. A bomba de óleo 32 é controlada assim porque a região D é uma região onde a temperatura de motor é menor que T2 e dificilmente é necessário resfriar o MG 16. Quando a velocidade de veículo é menor que V2, para evitar interromper a quietude do veículo elétrico 10 ao provocar ruído da bomba de óleo 32, a bomba de óleo 32 é desligada mesmo quando a temperatura de motor está dentro da faixa de T2 ou maior a menor que T4.

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24/25 [058] O aspecto de controlar a bomba de óleo 32 ao dividir o estado do veículo elétrico 10 nas quatro regiões mostradas na figura 2 foi descrito anteriormente. Estas quatro regiões são meramente um aspecto do método de controle. Por exemplo, a região A pode ser dividida adicionalmente para executar controle detalhado, ou a região A e a região B podem ser combinadas para controlar a bomba de óleo 32 de acordo com condições comuns. Em qualquer caso, o aspecto do controle é determinado a fim de alcançar tanto resfriamento da PCU 14 quanto resfriamento do MG 16 sem um comprometer o outro.

[059] Na descrição anterior foi assumido que a bomba de água 28 é acionada com uma saída constante em todos os momentos. A bomba de água 28 está relacionada com resfriamento da PCU 14 pelo LLC e calor de escape do LLC no radiador 20. A bomba de água 28 também está relacionada com resfriamento do MG 16 pelo óleo de resfriamento e troca de calor entre o óleo de resfriamento e o LLC por meio do resfriador de óleo 26. Assim, existe condição para aumentar a eficiência do processo de resfriamento total ao controlar a bomba de água 28. Por exemplo, a bomba de água 28 pode ser acionada com saída baixa quando tanto a temperatura de motor (ou a temperatura de óleo de resfriamento) quanto a temperatura PCU (ou a temperatura LLC) estiverem baixas. A bomba de água 28 pode ser acionada com saída alta quando pelo menos uma de a temperatura de motor (ou a temperatura de óleo de resfriamento) e a temperatura PCU (ou a temperatura LLC) estiver alta. Assim, controlar a bomba de água 28 é considerado como útil para melhorar o processo de resfriamento. Entretanto, os aspectos do controle da bomba de óleo 32 descritos anteriormente podem ser implementados independentemente de se é ou não para executar controle detalhado da bomba de água 28.

[060] O óleo de resfriamento circulado pela bomba de óleo 32 pode ter função dupla ao ser utilizado como óleo que lubrifica uma

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25/25 transmissão, etc. Por exemplo, o óleo de resfriamento circulado através do MG 16 pode ser circulado também através de uma engrenagem próxima ou de uma engrenagem diferencial para assegurar lubrificação de uma engrenagem como esta. Como óleo lubrificante é chamado de fluido de transmissão automática (ATF), quando o óleo de resfriamento é utilizado como óleo lubrificante este óleo de resfriamento pode ser chamado de ATF. Alternativamente, um ATF usado para lubrificação pode ser fornecido separadamente do óleo de resfriamento e circulado separadamente por uma bomba mecânica, etc. Neste caso, óleo tendo a mesma composição do ATF pode ser usado como o óleo de resfriamento.

[061] O veículo elétrico 10 pode ser equipado com um motor de combustão interna, tal como um motor a gasolina, como uma fonte de acionamento além do MG 16. Quando o veículo elétrico 10 é um veículo híbrido como este, um mecanismo para resfriar o motor de combustão interna é exigido. A bomba mecânica pode ser acionada com base em torque de acionamento gerado pelo motor de combustão interna. Em qualquer taxa, os aspectos do controle da bomba de óleo 32 descritos anteriormente podem ser implementados também em um veículo híbrido.

Claims

1. Veículo elétrico (10), caracterizado pelo fato de que compreende:

uma unidade de controle de energia (14) que converte energia de corrente contínua proveniente de uma bateria em energia de corrente alternada;

um motor de acionamento (16) que recebe um fornecimento da energia de corrente alternada e gera torque de acionamento de veículo;

um primeiro trocador de calor (20);

um segundo trocador de calor (26);

uma primeira bomba (28);

uma segunda bomba (32);

um primeiro conduto de resfriamento ligado à primeira bomba (28) que faz com que um primeiro líquido de resfriamento resfriado no primeiro trocador de calor (20) flua através da unidade de controle de energia (14) e do segundo trocador de calor (26) nesta ordem e retorne para o primeiro trocador de calor (20); e um segundo conduto de resfriamento ligado à segunda bomba (32) que faz com que um segundo líquido de resfriamento resfriado pelo primeiro líquido de resfriamento no segundo trocador de calor (26) flua através do motor de acionamento (16) e retorne para o segundo trocador de calor (26), em que a segunda bomba (32) é uma bomba elétrica, e em que a segunda bomba (32) inicia ou interrompe circulação do segundo líquido de resfriamento, ou aumenta ou reduz um volume de circulação do segundo líquido de resfriamento, com base em uma ou em ambas de uma temperatura da unidade de controle de energia (14) e uma temperatura do primeiro líquido de resfriamento.

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2. Veículo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando uma ou ambas de a temperatura da unidade de controle de energia (14) e a temperatura do primeiro líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta, a segunda bomba (32) reduz o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento ou interrompe a circulação do segundo líquido de resfriamento.

3. Veículo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda bomba (32) inicia ou interrompe a circulação do segundo líquido de resfriamento, ou aumenta ou reduz o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento, com base em uma ou em ambas de uma temperatura do motor de acionamento (16) e uma temperatura do segundo líquido de resfriamento.

4. Veículo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, quando uma ou ambas de a temperatura do motor de acionamento (16) e a temperatura do segundo líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta, a segunda bomba (32) inicia a circulação do segundo líquido de resfriamento ou aumenta o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento.

5. Veículo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, quando uma ou ambas de a temperatura do motor de acionamento (16) e a temperatura do segundo líquido de resfriamento tiverem alcançado uma temperatura alta enquanto o veículo elétrico (10) está deslocando com velocidade baixa, a segunda bomba (32) aumenta o volume de circulação do segundo líquido de resfriamento de acordo com uma elevação de uma ou de ambas de a temperatura do motor de acionamento (16) e a temperatura do segundo líquido de resfriamento.