CN102874098A - 用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置和冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置和冷却方法。所述用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置可以包括：动力单元，其获取车辆的行驶信息并且控制发动机和电机的运行；低温散热器，其通过冷却水通道而与动力单元相连接并对从动力单元中排放的冷却水进行散热，并且该低温散热器与散热器平行布置；以及电动水泵，其布置在所述冷却水通道中并且响应于来自ECU的电信号而运行，从而使得冷却水穿过动力单元和所述低温散热器来进行循环。所述冷却装置还可以包括冷却风扇。利用所述冷却装置的冷却方法可以包括：确定发动机的运行、确定水泵的启动以及使水泵运行。该冷却方法还可以包括冷却风扇的启动、使冷却风扇运行和检查水泵。

Description

用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置和冷却方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月11日提交的韩国专利申请第10-2011-0068391号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆中的冷却装置，更加具体而言，涉及一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置和冷却方法，其能够专门冷却对混合动力车辆中的能量进行控制的动力单元。
背景技术
随着高燃料效率和有利于环境的车辆作为车辆工业中不断上升的主要议题，利用发动机和电机来作为动力供应的混合动力车辆成为关注焦点。
这种混合动力车辆配备有动力单元，该动力单元是一种单独的控制设备，以控制发动机和电机的驱动，并且该动力单元收集车辆的行驶信息并确定发动机和电机中的哪一个来用于行驶。
由于动力单元在运行中会产生热量，因此应当去除该热量从而使动力单元能够在未受到损害的情况下保持运行。
特别而言，极度依赖发动机的轻度混合动力车辆(mild hybridvehicle)利用发动机冷却水来冷却动力单元。
图1显示了根据相关技术的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置。参考图1所示，其显示了普通的发动机冷却装置，该普通的发动机冷却装置利用机械水泵113在发动机111和散热器112之间对冷却水进行循环，同时利用恒温器114来控制冷却水。在发动机冷却装置中，冷却水通道额外地从散热器112的出口处分叉，并且冷却水通过电动水泵123而在动力单元121中循环。一部分排出发动机111的冷却水受到控制，从而使它通过阀门116而在加热器中循环，以用于对内部进行加热。
然而，通过根据相关技术的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，排出到散热器112之外的冷却水被直接循环到动力单元121。因此，冷却性能降低并且由于电动水泵123的运行而导致能量损失很大。从散热器112中排放的冷却水的温度相对地低于从发动机111中排放的冷却水温度，但是该温度仍然很高，从而使得其无法适合于进行冷却，冷却性能则相应地降低。例如，当中度负载或者更多负载应用到发动机111的时候，动力单元121的冷却水温度被控制在95℃到100℃之内，从而不难看出冷却性能显著降低。
由于需要保持电动水泵123运行，因此产生了大量的能量损耗。
由于上述问题而导致混合动力车辆的行驶区域受到限制。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置和冷却方法，其单独地并且有效地受到控制，以冷却混合动力车辆的动力单元。
本发明的一个方面致力于提供一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置。根据本发明的各个示例性的冷却装置包括动力单元、低温散热器和泵，所述泵例如是电动水泵。所述动力单元通过获取车辆的行驶信息来控制发动机和电机的运行。所述低温散热器通过冷却通道(例如冷却水通道)而与所述动力单元相连接，该低温散热器对从所述动力单元中排放的冷却水进行散热，并且该低温散热器与散热器平行布置。所述电动水泵设置在所述冷却水通道中并且响应于来自电子控制单元(ECU)的电信号而运行，从而使得冷却水或其它合适的冷却流体穿过所述动力单元和所述低温散热器而进行循环。
还可以包括冷却风扇，该冷却风扇受到所述ECU的控制从而将外部空气引入到所述低温散热器。
所述冷却风扇通过脉宽调制(PWM)控制程序或者通过On/Off(开/关)控制程序而可以被选择性地进行控制，所述脉宽调制控制程序考虑到所述动力单元的温度和车辆速度来控制冷却风扇的转速，所述On/Off控制程序控制冷却风扇的运行。
所述低温散热器可以在车辆中位于散热器的前方。
所述电动水泵可以受到控制，以使得通过所述动力单元的温度来确定转数。
本发明的另一方面涉及一种用于混合动力车辆的动力单元的冷却方法。本发明的用来控制动力单元的冷却装置的各个示例性的冷却方法可以包括：确定水泵的启动、使水泵运行和确定发动机的运行。确定水泵的启动的步骤通过获取混合动力车辆的行驶信息来确定动力单元的温度是否大于第一温度(该第一温度设定为启动所述电动水泵)。如果在确定水泵的启动的步骤中，所述动力单元的温度大于所述第一温度，则使水泵运行的步骤运行所述电动水泵，以使得冷却水或者其它合适的冷却流体穿过所述动力单元和低温散热器而进行循环。确定发动机的运行的步骤确定混合动力车辆的发动机是否在运行，并且当发动机运行的时候，继续确定水泵的启动的步骤。
本发明的各个示例性的冷却方法还可以包括：确定冷却风扇的启动，其确定所述动力单元的温度是否大于第二温度，其中在确定水泵的启动的步骤之后并且所述第二温度被设定为大于所述第一温度的情况下，来执行所述确定冷却风扇的启动；并且使冷却风扇运行，在确定冷却风扇的启动的步骤中，如果所述动力单元的温度大于所述第二温度，则运行所述冷却风扇。
在使冷却风扇运行的步骤中，选择性地应用PWM控制程序或者On/Off控制程序，所述PWM控制程序考虑到所述动力单元的温度和车辆速度来控制冷却风扇的转速，所述On/Off控制程序控制冷却风扇的运行。
在确定水泵的启动的步骤之前可以执行检查水泵的步骤，该检查水泵的步骤确定所述电动水泵是否具有故障，并且当在检查水泵的步骤中确定所述电动水泵可以处于正常状态的时候，则执行所述确定水泵的启动的步骤。
当在检查水泵的步骤中确定了所述电动水泵并不处在正常状态的情况的时候，则执行确定安全模式的进入的步骤，其确所述动力单元的温度是否大于第一温度。当在确定安全模式的进入的步骤中确定了所述动力单元的温度大于第一温度的时候，则执行在安全模式下运行所述动力单元的安全模式下运行的步骤。当在确定安全模式的进入的步骤中确定了所述动力单元的温度等于或小于第一温度的时候，则执行在正常模式下运行的步骤，其在正常模式下运行所述动力单元。
所述电动水泵的转数受到所述动力单元的控制，并且在使水泵运行的步骤中，该转数通过所述动力单元的温度而被确定。
根据用于混合动力车辆中的动力单元的各个示例性的冷却装置和冷却方法，由于将排出到发动机之外的冷却水进行冷却的主散热器和专门对动力单元进行冷却的子散热器是分隔的，因此通过独立地将低温的冷却水循环到动力单元而可以提高冷却性能。
在动力单元中循环的冷却水的温度显著低于来自发动机的冷却水的温度，从而导致动力单元的效率提高。
所述装置能够在高温区域下运行，从而可以扩大混合动力车辆能够行驶的有效区域。
由于可以在允许的低温下在动力单元中设计多种元件，因此增大了设计自由度。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是显示了根据相关技术的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置的概念性示意图。
图2是显示了根据本发明的用于混合动力车辆中的动力单元的示例性的冷却装置的概念性示意图。
图3是显示了据本发明的用于混合动力车辆中的动力单元的示例性的冷却方法的流程图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
本发明的一个方面涉及一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置。以下，将参考附图来详细描述根据本发明的用于混合动力车辆中的动力单元的示例性的冷却装置。
根据本发明各个实施方式的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置独立于普通的发动机冷却装置而进行布置，该发动机冷却装置利用诸如机械水泵13的泵来使得冷却水或者其它合适的冷却流体在发动机11和散热器12之间循环。
亦即，如图2所示，根据本发明各个实施方式的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置包括动力单元21、低温散热器22、和诸如电动水泵23的泵，所述低温散热器22通过冷却流体通道(例如冷却水通道)而与动力单元21连接并散去冷却水或其它冷却流体的热量，所述泵在动力单元21和低温散热器22之间而布置在冷却水通道中并且使得冷却水循环。
动力单元21是混合动力车辆中对用来驱动混合动力车辆的发动机和电机的能量进行控制的零件。动力单元21通过驱动车辆而产生了热。如果动力单元21的温度超过预定的温度，则动力单元21中的部件可能会损坏并且工作效率可能会降低。因此，应当将动力单元21冷却到低于预定温度的温度。
低温散热器22通过冷却水通道而与动力单元21连接，该冷却水通道形成了回路以使得冷却水或者其它合适的冷却流体穿过动力单元21和低温散热器22进行循环。在该示例性的配置当中，来自发动机11的冷却水流动到散热器12，并且冷却水的热量被散热器12驱散，而来自动力单元21的冷却水流动到低温散热器22，并且该冷却水的热量被低温散热器22驱散。散热器22被指定为低温散热器是因为来自动力单元21的冷却水的温度典型地低于来自发动机11的冷却水的温度。
低温散热器22一般上具有的容量小于散热器12的容量，并且该低温散热器22可以与散热器12平行布置和/或布置在散热器12的前方。这种构造使得穿过低温散热器22的冷却水首先与外部空气接触，因为该冷却水的温度低于穿过散热器12的冷却水的温度。如果散热器12布置在低温散热器22的前方，则外部空气通过与散热器12接触而被加热并然后与低温散热器22接触，从而使得热交换性能降低；因此，低温散热器22可以位于散热器12的前方。
诸如电动水泵23的泵布置在将动力单元21与低温散热器22相连接的冷却水通道中。电动水泵23响应于电信号而运行，当运行信号从外部供应时，该电动水泵23运行以使得冷却水循环。
该配置还可以提供冷却风扇24，以提高散热器12和低温散热器22的散热效果。当仅通过冷却水穿过低温散热器22的循环而无法使冷却水被冷却的时候，以及当所需的冷却量很大的时候(例如当车辆在低速行驶的时候)，冷却风扇24通过将外部空气吹送到低温散热器22而提高了冷却水的冷却效果。
电动水泵23和冷却风扇24受到电子控制单元(ECU)的控制。ECU25基于从动力单元21收到的温度信息(a)而确定是电动水泵23运行还是冷却风扇24运行，并且发送控制信号来使得电动水泵23运行(b)或者使得冷却风扇24运行(c)。例如，当输入了动力单元21的温度的时候，ECU确定电动水泵23的转数(该转数对应于动力单元21的温度)并利用协议而输出对应于适合于所述转数的电压控制量的控制信号，所述协议例如控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)或者局域互联网络(Local Interconnect Network，LIN)。
当控制冷却风扇24的时候，通过考虑到车辆速度和动力单元21的温度而确定用以使冷却风扇24运行的电压控制量，从而使ECU25利用脉宽调制(PWM)控制程序或者On/Off(开/关)控制程序来控制冷却风扇24。亦即，基于提前制作的图表来确定电压控制量，所述图表反映了车辆速度和动力单元21的温度，并且该电压控制量选择性地用于PWM控制程序或者On/Off控制程序。可以通过控制电机(该电机通过PWM控制程序而使得冷却风扇24运行)的速度来控制通过冷却风扇24流入到内部的空气量，或者可以在每次需要使冷却风扇24运行的时候通过On/Off控制程序来运行冷却风扇24。
附图标记“15”和“16”表示加热器和阀门，其用于通过利用发动机11的冷却水的热量对内部进行加热。
本发明的另一方面涉及一种用于冷却混合动力车辆的动力单元的冷却方法。根据本发明各个实施方式的冷却方法如下。
如图3所示，根据本发明各个实施方式的混合动力车辆的动力单元的冷却方法包括：确定水泵的启动(S120)、使水泵运行(S130)以及确定发动机的运行(S160)。确定水泵的启动(S120)的步骤确定了冷却水的温度是否大于启动电动水泵23而设定的第一温度T1，当动力单元的温度大于第一温度T1的时候，使水泵运行(S130)的步骤则使得电动水泵23运行，确定发动机的运行(S160)的步骤确定了混合动力车辆的发动机11是否在运行，并且当发动机11运行的时候，再次执行确定水泵的启动(S120)的步骤。
确定水泵的启动(S120)的步骤确定了穿过动力单元21和低温散热器22而进行循环的冷却水的温度是否大于第一温度T1，该第一温度T1被设定为启动电动水泵23。当所述温度大于第一温度T1的时候，电动水泵23运行，以使得冷却水穿过动力单元21和低温散热器22而进行循环，从而对产生热量的动力单元21进行冷却。随着电动水泵23的运行，冷却水从动力单元21中带走热量并且当冷却水在动力单元21和低温散热器22之间循环的时候通过低温散热器22而将热量散去，从而使动力单元21可以保持在适宜的温度。
另一方面，当动力单元21的温度等于或小于第一温度T1的时候，电动水泵23不运行。这是因为当动力单元21在适宜的温度范围内运行的时候效率很高，相应地，当动力单元21的温度等于或小于第一温度T1的时候，电动水泵23不运行，直到动力单元的温度升高到大于所述适宜的温度范围。
优选地，在执行确定水泵的启动(S120)步骤之前，执行检查水泵(S110)的步骤，其确定了电动水泵23是否处在正常状态。例如，通过感测将ECU25与电动水泵23进行电连接的控制信号线的断开或者短路，来检查ECU25是否能够正常地控制电动水泵23。仅仅在检查水泵(S110)的步骤中确定了电动水泵23处在正常状态的时候，才进行下面描述的使水泵运行(S130)的步骤。
当动力单元21的温度大于第一温度T1的时候，通过运行电动水泵23，从而使水泵运行(S130)的步骤使冷却水在动力单元21和低温散热器22之间循环。随着冷却水穿过动力单元21和低温散热器22来循环的时候，冷却水从动力单元21中带走了热量，并通过低温散热器22而进行散热，从而使动力单元21保持在适宜的温度范围。
确定发动机的运行(S160)的步骤确定了发动机11是否在运行，并且当发动机11在运行的时候执行确定水泵的启动(S120)的步骤，或者当发动机11已经停止工作的时候完成控制。
同时，当动力单元21的温度大于设定温度的时候，仅仅通过利用电动水泵23而使得冷却水穿过动力单元21和低温散热器22来循环以对动力单元21进行冷却是很困难的。为了有效地冷却动力单元21，而执行确定冷却风扇的启动(S140)和使冷却风扇运行(S150)的步骤(该使冷却风扇运行的步骤可以使得冷却风扇24运行)，从而通过运行冷却风扇24来提升冷却效果。
确定冷却风扇的启动(S140)的步骤确定了动力单元21的温度是否大于第二设定温度T2。第二温度T2被设定为比第一温度T1更高，并且当动力单元21仅通过冷却水的简单循环而无法被有效冷却的时候，该第二温度T2被用作额外地运行冷却风扇24的确定基础。
在确定冷却风扇的启动(S140)的步骤中，当确定了动力单元21的温度大于第二温度T2的时候，使冷却风扇运行(S150)的步骤额外地运行冷却风扇24。动力单元21的温度在大于第二温度T2的时候则自然大于第一温度T1，从而在电动马达23运行的同时额外地运行了冷却风扇24。随着冷却风扇24的运行，外部空气被引入到低温散热器22，从而使低温散热器22的散热性能提高并且动力单元21的冷却性能得到改进。当车辆速度较低的时候，即使引入到低温散热器22的外部空气量很小也可以运行冷却风扇24。因此，控制冷却风扇24的变量是动力单元的温度和车辆速度。
同时，在检查水泵(S110)的步骤中，当确定了电动水泵23处在异常状态的时候，则执行确定安全模式的进入(S170)的步骤，其确定动力单元21的温度是否大于第一温度T1。
当在确定安全模式的进入(S170)的步骤中确定了动力单元21的温度等于或小于第一温度T1的时候，则不必冷却动力单元21。在这种情形下，不运行电动水泵23，并且进程继续进行，以在正常的动力单元模式下运行(S172)。
同时，当在确定安全模式的进入(S170)的步骤中确定了动力单元21的温度大于第一温度T1的时候，则通过电动水泵23而使得冷却水循环或者使得冷却风扇24运行，并且动力单元21在安全模式下运行(S171)。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”或“下”、“前”或“后”、“内”或“外”等用于参考在图中所示的示例性实施方式的特征的位置来对这些特征进行描述。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (11)

1.一种用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，其凭借着通过第一冷却水通道将发动机与散热器相连接而将发动机排放的冷却水进行循环，所述冷却装置包括：
动力单元，该动力单元获取车辆的行驶信息并且控制发动机和电机的运行；
低温散热器，该低温散热器通过第二冷却水通道而与所述动力单元相连接，并且该低温散热器与所述散热器平行布置，该低温散热器将从所述动力单元中排放的冷却水的热量散去；以及
电动水泵，该电动水泵设置在所述第二冷却水通道中并且响应于来自电子控制单元的电信号而运行，从而使冷却水穿过所述动力单元和所述低温散热器而进行循环。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，还包括冷却风扇，该冷却风扇受到所述电子控制单元的控制，从而将外部空气引入到所述低温散热器。
3.根据权利要求2所述的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，其中所述冷却风扇通过脉宽调制控制程序或者通过On/Off控制程序而被选择性地进行控制，所述脉宽调制控制程序考虑到所述动力单元的温度和车辆速度来控制所述冷却风扇的转速，所述On/Off控制程序控制所述冷却风扇的运行。
4.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，其中所述低温散热器在车辆中位于所述散热器的前方。
5.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆中的动力单元的冷却装置，其中所述电动水泵受到控制，以使得通过所述动力单元的温度来确定转数。
6.一种利用权利要求1所述的冷却装置的冷却方法，包括：
确定水泵的启动，其确定动力单元的温度，并且如果所述动力单元的温度大于第一温度的情况下则启动电动水泵；
使水泵运行，如果在确定水泵的启动的步骤中，所述动力单元的温度大于所述第一温度的情况下，则运行所述电动水泵，以使得冷却水穿过所述动力单元和低温散热器而进行循环；并且
确定发动机的运行，其确定车辆的发动机是否在运行，并且当发动机运行的时候，继续确定水泵的启动的步骤。
7.根据权利要求6所述的冷却方法，还包括：
确定冷却风扇的启动，其确定所述动力单元的温度是否大于第二温度，其中在确定水泵的启动的步骤之后并且所述第二温度被设定为比所述第一温度高的情况下，来执行所述确定冷却风扇的启动；并且
使冷却风扇运行，在确定冷却风扇的启动的步骤中如果所述动力单元的温度大于所述第二温度，则运行所述冷却风扇。
8.根据权利要求7所述的冷却方法，其中在使冷却风扇运行的步骤中，选择性地应用脉宽调制控制程序或者On/Off控制程序，所述脉宽调制控制程序考虑到所述动力单元的温度和车辆速度来控制冷却风扇的转速，所述On/Off控制程序控制冷却风扇的运行。
9.根据权利要求6所述的冷却方法，还包括：
检查水泵，其确定所述电动水泵是否具有故障，其中在所述确定水泵的启动之前来执行检查水泵的步骤，并且如果在该检查水泵的步骤中，所述电动水泵处于正常状态，则执行所述确定水泵的启动的步骤。
10.根据权利要求9所述的冷却方法，还包括：
确定安全模式的进入，其确定所述动力单元的温度是否大于第一温度，其中在所述检查水泵的步骤中，如果所述电动水泵并不处在正常状态，则执行所述确定安全模式的进入的步骤；
在安全模式下运行，在确定安全模式的进入的步骤中如果所述动力单元的温度大于第一温度，则在安全模式下运行所述动力单元；并且
在正常模式下运行，在确定安全模式的进入的步骤中如果所述动力单元的温度等于或小于第一温度，则在正常模式下运行所述动力单元。
11.根据权利要求6所述的冷却方法，其中在使水泵运行的步骤中，所述电动水泵的转数受到所述动力单元的控制，并且该转数通过所述动力单元的温度而被确定。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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