CN105980194B - 用于对机动车的部件进行冷却的方法，冷却装置和机动车 - Google Patents

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Abstract

一种用于对机动车的部件进行冷却的方法，所述部件与填充有液态冷却介质的冷却体积热耦联，其中，通过控制装置来检测至少一个冷却参数，并且基于冷却参数使部件要么‑在第一冷却模式中冷却，在该第一冷却模式中，冷却体积通过第一耦联装置和第二耦联装置与冷却循环回路连接，所述冷却循环回路包括至少一个循环装置，通过所述至少一个循环装置使冷却介质循环，要么‑在第二冷却模式中冷却，在该第二冷却模式中，冷却体积通过第一耦联装置和第二耦联装置与冷却循环回路分开，其中，部件通过冷却体积中的冷却介质的蒸发来冷却。

Description

用于对机动车的部件进行冷却的方法，冷却装置和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车的部件进行冷却的方法，该部件与填充有液态冷却介质的冷却体积热耦联。
背景技术
在机动车中需要对多个部件进行冷却。在此，随着在机动车中越来越多地使用功率强的电子元件，特别是在电动车辆或混合动力车辆中用于驱动机动车，则越来越多地需要对功率电子设备部件进行冷却。此外，纯电驱动装置或混合驱动装置当时还用在性能非常卓越的机动车中，所以在机动车中对功率非常强的电动机进行通电和控制是必要的。在此，功率电子设备、特别是变压器的大量部件以及各种各样的进行控制或调节的构件在马达满负荷时由非常高的电流流经和/或在其上施加非常高的电压，由此即使在高效的部件的情况下仍形成大量必须被排出的废热。用于这些部件的冷却系统必须以下述方式设计：即使在部件上以最大程度被转换的功率的情况下仍确保对部件的充分冷却。在此这还同样适用于机械部件、特别是马达的部件，其中，在行驶运行过程中可能出现明显不同的热负荷。
为了始终确保充分的冷却，部件的冷却必须如此设计，使得其在用于部件的最大负荷时仍提供足够的冷却功率。特别是用于运行功率强的电驱动装置的功率电子设备在此需要大尺寸的冷却系统。其中，使用多个或非常强力的泵，以便以高流动速度泵送冷却介质通过下述区域，在这些区域中与待冷却的部件进行热交换。在此，由所述冷却系统以最大程度提供的冷却功率在机动车的典型的行驶运行时非常罕见地被使用。当机动车在通常的街道交通中运行时，机动车的最大功率不被大多数驾驶员使用。即便当使用该最大功率时，则典型地仅在个别情况下、如在超车或加速时在几秒内使用该最大功率。即使当特别是在封闭的赛道或类似道路上以运动模式行驶运行时，也不总是需要机动车部件的满功率。因此在大多数行驶情况下与行驶运行的类型无关地提供比实际需要明显更大的冷却功率。
由于这种对于大多数行驶情况过分强的冷却功率，机动车的冷却系统过分强地给机动车的车载电网系统加负荷，并且因此可能导致功率降低，且特别是导致了缩小电驱动机动车的有效距离。一种可能的方案——调整这种类型的冷却系统的冷却功率——在所需的冷却功率较小时可以降低在冷却装置的冷却循环回路中的一个或多个泵的泵功率。然而在此问题是，在机动车中的高性能的冷却装置典型地如此设计，使得该冷却装置仅在下述情况下才实现最大效率：冷却介质以非常高的速度被泵送过冷却系统，以便例如在进行与部件的热交换的那些区域中能实现湍流/紊流。高效热传递在此是尤其必要的，因为待冷却的功率模块通常具有较小的表面和较小的热惰性，从而高效热传递通常仅能通过湍流的和/或快速流动的冷却介质来实现。冷却功率的降低在这种情况下会导致较为缓慢流动的冷却介质且因此导致了冷却装置效率的降低。因此，在较小负荷的情况下会相对无效地且因此耗能地冷却部件。
发明内容
因此本发明的目的在于，给出一种用于对机动车的部件进行冷却的方法，该机动车通过功率要求的宽范围频谱、即不仅在较小的而且还在较大的待排出的热量时相对于、特别是关于能量效率得到改善。
根据本发明，所述目的通过开头所述类型的方法来实现，其中，通过控制装置来检测至少一个冷却参数，并且基于冷却参数使部件要么
-在第一冷却模式中冷却，在该第一冷却模式中，冷却体积通过第一耦联装置和第二耦联装置与冷却循环回路连接，所述冷却循环回路包括至少一个循环装置，通过所述至少一个循环装置使冷却介质循环，要么
-在第二冷却模式中冷却，在该第二冷却模式中，冷却体积通过第一耦联装置和第二耦联装置与冷却循环回路分开，其中，部件通过冷却体积中的冷却介质的蒸发来冷却。
根据本发明的方法的构思在于，为了基于冷却参数来冷却部件使用两种不同的冷却方法，其中，规定基于冷却参数自动转换冷却模式。在第一冷却模式中，循环的冷却介质被用于冷却。这种冷却模式相应于开头所述的模式，其中，特别是以较高的速度泵送液态冷却介质通过冷却体积，其与待冷却的部件热接触。而在第二冷却模式中使用一种方法，其中，冷却介质不通过循环装置进行循环，而是其中，冷却介质循环通过下述方式实现：冷却介质在热区域中、即在部件本身上或在冷却体积的热强化地与部件耦联的区域上蒸发。在此，一方面由于冷却介质的温度变化并且另一方面由于冷却介质的蒸发而由冷却介质吸收能量。由于这种蒸发，在其中蒸发了冷却介质的区域中形成过压，由此冷却介质的气泡进入到冷却介质的体积中并且在那里将吸收的热量排出给其它冷却介质或冷却体积的壁。因此由于在冷却介质本身中的冷却介质蒸发，通过对流实现了热传送。因此，通过部件进入到冷却体积中并且因此进入到液态冷却介质中的热量非常快速地在整个冷却体积中分布。通过这种热量分布，用于与外部环境进行热交换的有效表面被扩大为整个冷却体积的表面。因此可以在多种情况下仅通过在冷却体积中的蒸发和由于对流而随之发生的热传送而确保了对部件的充分冷却。
冷却参数在最简单的情况下可以是通过布置在部件上或在部件的区域中的温度传感器来检测的温度值。在这种情况下，在检测出较小的温度值时可以在第二冷却模式中对部件进行冷却，由此对部件的冷却能不利用或利用最小化的能量消耗来实现。如果检测出较高的温度值，则意味着，需要更强地对部件进行冷却。在这种情况下，可以在第一冷却模式中对该部件进行冷却，其中，冷却介质在冷却循环回路中进行循环。在这种情况下，冷的冷却介质特别是以湍流/紊流的方式流经冷却体积，由此实现了从部件到冷却循环回路中的大量的热传送并且在那里到达特别是热交换器。该冷却模式也就可以自动地基于部件温度来转换。
如上所述，特别是功率模块常常具有较小的热惰性，所以在该模块上可能出现非常快速的温度变化。因此，在根据本发明的方法中下述方式也可以是有利的，即除了温度值之外或替代温度值检测其它参数，该参数在确定冷却参数时被加以考虑。从而例如马达控制已经可以在由马达要求高功率的同时或之前或之后不久相应于下述方式调整冷却参数：转换至第二冷却模式。
在冷却模式之间的自动转换还基于不同的冷却参数来实现。在此特别是可以立即转换冷却模式，只要冷却参数超过或低于限值，然而该转换还可以首先以时间延迟的方式实现和/或该冷却模式仅在下述情况下转换：在预先给定的时间间隔内超过或低于限值。在此，该时间间隔特别是可以基于超过或低于限值的程度。
在此，所述部件可以是电部件，其中，作为冷却参数检测部件的当前电运行参数或包括部件的电路的当前电运行参数、或通过控制装置预先给定的用于运行参数的额定值。运行参数在此尤其可以是实际功率、实际电流或实际电压。另选地，运行参数可以是额定功率、额定电流或额定电压。由此如上所述实现了，冷却没有在下述情况下才随后被调整：由于部件的电负荷之前发生的变化使得部件的温度升高或降低，而是可以在存在原因、即部件的负荷改变时或甚至在其之前就已经调整冷却功率。
通过检测当前电运行参数和/或用于该运行参数的额定值，特别是还可以进一步优化冷却方法。如果例如识别出：在经过部件的当前功率值的情况下在例如5秒内能实现对部件的充分冷却，则在检测出这种功率值时可以首先例如在3或4秒内保持第二冷却模式，并且只有当所检测的功率值在该时间之后没有再次降低时才转换至第一冷却模式中。通过这种在冷却模式之间的延迟的转换，一方面可以进一步降低冷却系统的能量消耗，由此利用根据本发明的方法使机动车更为高效，由此提高了机动车的有效距离。另一方面通过该方法的这种设计方案还可以总体上提高机动车的有功功率。如果电部件例如是机动车的功率电子设备的一部分，则在第一冷却模式中与运行电驱动装置一起运行至少一个循环装置时如此强地加载车载电网，使得在车载电网中的工作电压降低。因此由于运行循环装置降低了为电子驱动装置提供的功率。如上所述，如果现在实现能暂时输出高功率，而没有转换至第一冷却模式中，则在该时间间隔内能实现最大的功率输出，因为车载电网的电功率不必在至少一个循环装置和电子驱动装置之间进行分配。
替代或补充于所描述的、对电运行参数的额定值或实际值进行的检测，还可以评估机动车的所述部件或其它部分的温度或机动车的运行模式。在此，例如可以由额定功率和温度形成加权的和，其中，机动车的运行模式预先给定了加权因数。作为机动车的运行模式在此可以考虑特别是机动车的不同的车辆设置、如舒适模式或运动模式、挂挡或类似情况。然而除了使用加权的和之外，还可以单独地评估单个运行参数并且特别是与限值进行比较，其中，能以逻辑的方式结合比较结果，以便确定冷却参数和因此确定冷却模式。因此例如可以实现，只要所测量的温度处于限值之下，则冷却模式通过预先给定的额定功率来确定，然而在超过预先给定的温度限值时总是切换至第一冷却模式中。
在此特别是，可以作为运行参数检测经过部件或经过电路的预先给定的部分的电流的电流强度、或在部件上或者在电路的两个预先给定的点之间下降的电压、或通过电路输出或接收的电功率。在此可以评估所述参量的当前值，然而还可以检测额定值或可以预先处理运行参数，以便评估经过预先给定的时间间隔的统计。在此，除了直流电压、直流电流和直流电流功率之外还可以测量交流电压、交流电流和交流电流功率。在交流电压或交流电流作为运行参数时，特别是可以评估最大电压或最大电流或者电压或电流的RMS值。在评估交流电流功率时可以检测和评估有功功率和/或无功功率。
动态调节冷却模式特别是可以在下述情况下实现：持续地检测冷却参数，并且在冷却参数超过第一预先给定的限值时通过控制装置来转换冷却模式，以及在冷却参数低于第一预先给定的限值或第二预先给定的限值时通过控制装置来转换冷却模式。在此，连续检测冷却参数可以周期性地实现，然而检测还可以连续地、特别是通过模拟的控制装置实施。第一和/或第二限值在此可以动态地进行调整。特别是，第一和/或第二限值可以与机动车的运行模式相关。
如果使用与第一限值不同的第二限值，则可以关于冷却参数迟滞地(hysteretisch)在第一冷却模式和第二冷却模式之间进行切换。上述情况是有利的，因为在两个冷却模式之间进行切换时一方面需要某个最小时间，并且另一方面可能暂时提高机动车的能量消耗。通过在两个运行模式之间迟滞地进行切换，避免了在极限范围内不断地来回切换。
在第二冷却模式中通过冷却介质的蒸发对部件进行冷却。如已经阐述的那样，特别是在使用功率电子设备部件时使用根据本发明的方法是有利的。功率电子设备部件常常是半导体元件，其例如在运行温度为70℃或90℃时仍可靠地起作用，然而自某个温度、例如100℃开始可能被损坏或者不能再可靠地满足其在电路中的任务。经常使用水作为在机动车中的冷却介质，其在常压下具有100℃的沸点。通常将添加剂添加到水中，该添加剂起防腐蚀作用和/或防止在低温时水冻结。为此，载热液体例如可以基于乙二醇使用。这种液体本身已经获得在150℃以上的范围内的沸点。由水和这种导热液体组成的混合物在常压时典型地具有在大约100℃以上的范围内的沸点。因此在第二冷却模式中在常压下在部件中通过冷却液体进行冷却时需要的是，使用在高温时能正常工作的功率电子设备部件，或者使用其它具有更低沸点的冷却介质。
因此提出，在从第一冷却模式转换至第二冷却模式中时降低冷却体积中的压力。通过这种措施实现了，冷却介质的循环可以在常压下实现，由此不必修改冷却循环回路连同可选的热交换器和循环装置。压力降低仅在第二冷却模式中实现，在该第二冷却模式中使冷却体积与冷却循环回路分开。由此必须仅在冷却体积中控制冷却介质的压力。降低压力在此例如可以通过下述方式实现：在冷却体积上进行泵送，以便降低在冷却体积中的压力。为此例如可以首先使冷却体积与冷却循环回路分开，并且然后通过附加的泵将冷却介质从冷却体积中泵送出。因为没有其它冷却介质能再流入到冷却体积中，由此在冷却体积中的压力降低。另选地，还可以在封闭冷却体积之后也通过下述方式扩大冷却体积本身：例如拉回活塞，以便扩大体积，或者类似方式。
然而特别有利地，可以使用本来就存在于冷却循环回路中的循环装置，用来降低在冷却体积中的压力。上述情况例如能通过下述方式实现：在第一冷却模式中沿冷却介质的流动方向，将第一耦联装置布置在冷却体积之前并且将第二耦联装置布置在冷却体积之后，其中，在从第一冷却模式转换至第二冷却模式中时首先断开第一耦联装置，然后只有在预先给定的时间间隔之后和/或在满足预先给定的断开条件时才断开第二耦联装置。通过断开第一耦联装置，冷却体积在一侧被封闭，并且防止了其它冷却介质经由第一耦联装置流入到冷却体积中。同时因为冷却体积的出口此外与冷却循环回路连接，所以通过循环装置从冷却体积中泵送出冷却液体。由此在冷却体积中产生负压。与尤其是泵的循环装置的规格相关地，特别是与可以由循环装置产生的压力差相关地，可以在冷却体积中实现相对较强的负压。从而例如可以将压力从1Bar降低至0.2Bar或更小。在预先给定的时间之后或者在达到预先给定的条件之后，可以断开第二耦联装置，由此在冷却体积中形成封闭的体积，该体积被填充具有较小压力的冷却介质。
在此，断开条件可以是低于在冷却体积中预先给定的第一压力值。通过这种断开条件确保了，在冷却体积中建立一种压力，该压力等于或低于预先给定的压力值。同时确保了，冷却介质的沸腾温度等于或小于配属于预先给定的压力值的温度值。为了检测压力，在此可以在冷却体积中设置压力测量装置。另选地，在冷却装置的其它部分中、例如在冷却循环回路的补偿容器中或者在冷却装置的管路系统中的压力值还可以通过在各个位置处布置的压力测量装置来检测并且在断开条件的范围内进行评估。另选地或补充地，例如可以检测循环装置的功率消耗、转速或其它参数，可以推断出在循环装置上的压力梯度，并且可以在评估断开条件的范围内使用这些参数。
为了能够尽可能有效地冷却部件以及从第二冷却模式尽可能顺利地切换至第一冷却模式，下述情况是有利的：已经通过冷却体积再次耦联到冷却循环回路上，通过冷却介质循环来支持用于冷却的流动结构。为此，在第一冷却模式中沿冷却介质的流动方向，可以将第一耦联装置布置在冷却体积之前并且将第二耦联装置布置在冷却体积之后，其中，在从第二冷却模式转换至第一冷却模式中时首先连接第一耦联装置，然后只有在预先给定的时间间隔之后和/或在满足预先给定的连接条件时才连接第二耦联装置。这一点在下述情况下是特别有利的：在第二冷却模式中，冷却体积中的压力低于其它冷却循环回路中的压力。在这种情况下，在连接第一耦联装置时冷却介质就已经开始流入到冷却体积中，以便补偿在冷却体积和其它冷却循环回路之间的压力差。由此已经构成一种流，其沿在第一冷却模式中用于进行冷却的流的方向流动。在预先给定的时间间隔之后或者在满足预先给定的连接条件的情况下则假设，基本上补偿了压力差。于是连接第二耦联装置。由于液体流的惯性，现在冷却介质进一步经由第一耦联装置流动到冷却体积中并且从冷却体积经由第二耦联装置又流入到冷却循环回路中。然后可以激活循环装置，其中，循环装置的启动能以能量特别高效的方式实现，因为已经预先设定冷却液体沿流动方向的初始运动。与冷却循环回路的具体结构相关地，下述情况也可以是有利的：在连接第二耦联装置的同时或者在连接第一耦联装置和连接第二耦联装置之间激活循环装置。
连接条件尤其可以是超过在冷却体积中预先给定的第二压力值。在此，在冷却体积中的压力如上所述通过压力测量装置、特别是在冷却体积中的压力传感器来检测。然而，该压力还可以在冷却循环回路的其它位置处来检测，或者例如可以评估循环装置的运行参数、例如转速。在此，在激活循环装置之前就已经可以检测转速，因为构成的流可以使未被驱动的循环装置运动。
如已经阐述的那样，在第二冷却模式中对部件的冷却通过下述方式实现，蒸发冷却介质。在此，蒸发冷却介质在大多数冷却介质的情况下关联于被蒸发的冷却介质的明显的体积膨胀。在没有相反措施的情况下，被蒸发的冷却介质的这种体积膨胀导致了，压缩其它冷却介质，由此在冷却体积中的压力升高。通过这种压力升高，又提高了冷却介质的沸腾温度。如上所述因此需要，总体上使用低沸点的冷却介质或使用具有较高的耐温性的部件。然而在此要注意，在足够大的冷却体积时仅蒸发冷却体积的整个冷却介质的非常小的部分，从而体积增大和因此压力升高相对较小。
然而为了进一步降低或者说尽可能防止这种压力升高，可以使用与冷却体积连通的体积补偿装置，所述体积补偿装置能针对预先给定的力来扩大和/或缩小冷却体积。在这种情况下，连通在这方面应如此理解，使得在冷却体积和体积补偿装置之间能自由交换冷却液体，其中，它们特别是能通过管或类似结构连通，或者其中，体积补偿装置直接布置在冷却体积的壁上。在此体积补偿装置可以通过下述方式构成：设置活塞，其可以通过冷却介质克服预先给定的力运动，以便扩大冷却体积。在此，活塞尤其可以通过弹簧或其它弹性元件来支承。然而还可以使用平衡体或类似结构，以便与位置无关地将恒定的力施加到活塞上。另选地，体积补偿装置还可以通过下述方式构成：冷却体积的至少一个区段由弹性的、特别是橡胶弹性的材料制成。
在第一冷却模式中应实现从部件中尽可能快速的热输出。因此下述情况是有利的：被引导经过冷却体积的冷却介质的尽可能大的部分与部件本身或冷却体积的、与部件强力热耦联的区域直接接触。上述情况特别是可以通过下述方式来实现：在第一冷却模式中，冷却介质以湍流的方式被引导经过冷却体积。在这种情况下，冷却介质形成漩涡，从而可以在与部件或者说壁的良好热耦联的区域接触的边缘区域和体积流的剩余部分之间持续不断地交换冷却介质。
此外，本发明涉及一种用于对机动车的部件进行冷却的冷却装置，所述部件与冷却装置的填充有冷却介质的冷却体积热耦联，其中，冷却装置被设计用于实施根据本发明的方法的所描述的实施例之一。在此，冷却装置的第一耦联装置和第二耦联装置可以是阀，其特别是通过控制装置来控制。循环装置可以设计成泵。在此，控制装置可以特别被设计用于，在第二冷却模式中将循环装置去激活。特别是，可以中断泵的通电。如所述地，此外可以规定，在冷却体积中或上布置体积补偿装置。
如参照方法阐述的那样，在此可以使用循环装置，以便在冷却体积中产生负压。如果在冷却装置中没有采取其它预防措施，则这种方式导致了，在冷却循环回路的另一部分中，通过附加的在这个区域中泵送的冷却介质来提高压力。在此，液态冷却介质、特别是水经常具有较小的可压缩性，这就是说，将相对较小的量的冷却介质泵送到固定的体积中已经导致了相对强的压力变化。为了防止通过这种方式限制在冷却体积中的压力降低，在冷却循环回路中可以设置用于冷却介质的补偿容器。
这种补偿容器可以通过体积形成，该体积部分地填充有冷却介质并且部分地填充有气体、特别是空气。在此，补偿容器能通过下述方式构成，即气体可以从补偿容器中在其表面的至少一部分上溢出并且可以进入到其中，其中，特别是在相同位置处冷却介质既不能进入到补偿容器中也不能从其中溢出。如果现在附加的冷却介质被泵送到补偿容器中，则气体被从补偿容器中压出。如果从补偿容器取出冷却介质，则释放的体积通过进入的气体来填充。另选地，还可以使用气体密封的补偿容器。上述情况特别是可以实现的，因为气体与液体相比典型地具有明显较高的可压缩性。在这种情况下在压力升高时特别是会压缩气体。替代于补偿容器，为了进行压力补偿还可以使用活塞或弹性壁，如已经参照体积补偿装置描述的那样。
在冷却体积中和/或在冷却循环回路中可以设置至少一个用于检测冷却介质压力的压力测量装置。压力测量装置可以将压力测量值提供给控制装置。压力测量装置的测量值在此特别是可以在评估耦联条件和/或断开条件时被考虑。
此外本发明涉及一种机动车，包括至少一个待冷却的部件，其中，机动车包括根据本发明的根据上述实施例之一的冷却装置，其中，部件与冷却装置的填充有液态冷却介质的冷却体积热耦联。
在此，部件尤其可以是机动车的电驱动装置的功率电子设备部件。如上所述，驱动装置的功率电子设备部件尤其是能与机动车的行驶状态相关地非常不同地加载的部件。因此尤其对于这些部件来说有利的是，设定不同的冷却模式。
根据本发明的机动车的控制装置可以被设计用于当在第二冷却模式中进行冷却时将驱动装置的功率限定为最大功率值，所述最大功率值小于能利用其在第一冷却模式中运行驱动装置的功率值。相应地，还可以限定电流和/或电压。这种功率限定在下述情况下可以是特别期望的：希望以能量特别高效的方式运行机动车。如开头所述的那样，特别是在功率强的机动车中冷却装置的运行可以明显促进机动车的能量消耗。然而在平静的交通情况和/或城市交通中行驶时，不应提供功率储备，以便能实现高效的行驶。然而特别是，这种对驱动装置功率的限定还有利于，只有在下述情况下才能调用更多的功率：完全从第二冷却模式切换至第一冷却模式中。从而例如，冷却装置的循环装置可能需要一定的时间间隔用于启动。为了防止剧烈地加热部件，在这种情况下可以首先将功率继续限定为最大功率值。
在此，控制装置可以被设计用于检测额定功率，所述额定功率能通过车辆装置、特别是能在驾驶员侧操作的操作元件或驾驶员辅助系统预先给定，并且在检测出大于最大功率值的额定功率时，切换至第一冷却模式中。因此特别可以在一种运行模式期间将功率限定为最大功率值，并且在下述情况下——其中驾驶员或驾驶员辅助系统要求比最大功率值更高的功率——可以首先切换至第一冷却模式中并且在切换至第一冷却模式中之后可以提供所希望的功率。
特别是在功率强的机动车中经常设定一种可能性，使用者可以预先给定一种希望的运行模式，例如舒适、运动、越野或类似模式，其中，在转换车辆模式时调整多个车辆参数。因此，根据本发明的机动车可以包括控制装置和用于检测用来选择车辆模式的使用者输入的输入装置，其中，控制装置用于基于车辆模式确定冷却参数和/或最大功率值和/或用于冷却参数的第一限值和/或第二限值。从而，例如在机动车中可以设置特别节能的车辆模式，其中，原则上在第二冷却模式中进行冷却，其中，功率被限定为最大功率值，以防止由于过热对部件的损害。另一方面可以设置特别运动的车辆模式，其中，总是在第一冷却模式中进行冷却，从而总是无延迟地提供机动车的完整功率。在另一种运动车辆模式中，用于冷却参数的第一限值和第二限值还可以通过下述方式来选择：仅在非常小地加载部件时切换至第二冷却模式中，其中，在本身还不需要在第一冷却模式中进行冷却的部件加载时，已经提早切换至第一冷却模式中，以便能无延迟地提供更高的功率。所述车辆模式是纯示例性的并且对于本领域技术人员来说给出了多种其它可能的车辆模式。
当然在机动车中可以对多个部件进行冷却，其中，在这种情况下，这些部件中的一个或几个可以分别布置在单独的冷却体积中。在此，第一部件可以处于第一冷却体积中，并且第二部件可以处于第二冷却体积中，其中，这些冷却体积中的每一个都可以具有第一耦联装置和第二耦联装置，并且这些冷却体积中的每一个都可以分开地与共同的冷却循环回路退耦。在第一冷却模式中第一冷却体积和在第二冷却模式中第二冷却体积的冷却——或者相反地——在此可以在下述情况下实现：针对冷却体积分别设置旁路，或冷却体积并行地被流经。
附图说明
本发明的其它优点和细节由下面的实施例以及所属附图给出。其中：
图1示意性示出了根据本发明的冷却装置，
图2示意性示出了根据本发明的机动车，和
图3示意性示出了根据本发明的方法的流程图表。
具体实施方式
图1示意性示出了用于对机动车的部件1进行冷却的冷却装置，该部件与填充有液态冷却介质的冷却体积2热耦联。部件1是变压器，其与其它部件3形成机动车的电驱动系统。在此，冷却装置包括用于控制耦联装置7、8和循环装置9的控制装置4。基于经过部件1的功率，使部件1在高功率时在第一冷却模式中冷却，其中，冷却体积2通过两个设计成阀的第一耦联装置7和第二耦联装置8与冷却循环回路连接，该冷却循环回路包括至少一个循环装置9，通过该循环装置使冷却介质循环。在低功率时，使部件1在第二冷却模式中冷却，其中，冷却体积2通过第一耦联装置7和第二耦联装置8与冷却循环回路分离。为此，第一耦联装置7和第二耦联装置8形成的阀能通过控制装置4来控制。
为了查明经过部件1的功率，冷却装置包括：电压测量器5，该电压测量器并联于部件1；和电流测量器6，该电流测量器与部件1串联。电压测量器5和电流测量器6通过控制装置4读出，并且在控制装置4中通过测量值相乘来计算经过部件1的功率。此外在部件1上布置未示出的温度传感器，该温度传感器同样通过控制装置4读出。控制装置4在此被设计用于，控制第一耦联装置7和第二耦联装置8形成的阀以及循环装置9，以便从第一冷却模式转换至第二冷却模式中或者相反地转换。控制装置被设计用于，当未示出的温度传感器的温度测量值超过预先给定的温度限值时，或者当经过部件1的功率超过第一限值时，开始转换至第一冷却模式中。温度测量在此用作备用级，其确保了，在超过预先给定的温度限值时总是转换至第一运行模式中。如果温度测量值低于温度限值，并且通过部件1输送的功率小于第二限值，则控制装置4被设计用于，转换至第二冷却模式中。
首先，冷却装置处于第一冷却模式中，这就是说，冷却液体可以经由第一耦联装置7进入到冷却体积2中并且经由第二耦联装置8从冷却体积排出。冷却介质在此通过循环装置9进行循环。在其它冷却循环回路中附加地设置部件10、特别是热交换器、以及补偿容器11。补偿容器11通过仅部分地填充有冷却液体的容积构成。补偿容器11此外通过下述方式构成，即能进行与外部环境的气体交换，即气体可以从补偿容器漏出且进入到其中，然而没有冷却液体。
为了转换至第二冷却模式中，首先操控耦联装置7，以便使冷却体积2在入口侧与冷却循环回路分开。因为循环装置9与此同时进一步运行，所以冷却介质从冷却体积2输送出并且其它冷却介质不能再流入。由此产生负压。通过形成的负压，同时冷却体积通过体积补偿装置12缩小。体积补偿装置12设计成具有能移动的板13的气缸，该板相对于冷却介质进行密封并且通过弹簧14支承。在冷却体积2中的压力降低时，板13被朝向冷却体积的方向拉动。因为通过弹簧14施加的力与板13的偏移成比例，并且由于在冷却体积2中的负压作用到板13上的力与在冷却体积2和外部环境之间的压力差成比例，所以板13的偏移还与在冷却体积2和外部环境之间的负压成比例。
在此，从冷却体积2获取的冷却介质被引导到补偿容器11中。在从冷却体积2泵送出冷却介质以用于降低在冷却体积2中的压力期间，在冷却体积2中的压力连续地通过在冷却体积2中布置的压力测量传感器15来检测。压力测量传感器15的压力测量值通过控制装置4与第一压力限值进行比较。如果压力测量值低于第一压力限值，则控制装置4对耦联装置8进行操控，以便使冷却体积2在出口侧与冷却循环回路退耦。因此，冷却体积2现在完全与冷却循环回路退耦。然后，循环装置9可以通过控制装置4去激活。由此在第二冷却模式中循环装置9不消耗能量。
在第二冷却模式中对部件1进行冷却通过蒸发在冷却体积2的邻接到部件1上区域中的冷却介质来实现。由此形成气泡，其挤压在冷却体积2中的冷却介质并且因此暂时提高在冷却体积2中的压力。然而这种压力提高可以通过体积补偿装置12来补偿。通过蒸发在冷却体积2的相邻于部件1的区域中的液态冷却介质，在这个区域中形成了过压，并且变热的或蒸发的冷却介质由这个区域挤出。同时冷却的冷却介质再流入这个区域中。由此在冷却体积2内部形成冷却介质的对流运动，该对流运动冷却部件1。由于冷却介质对流，在冷却体积2内实现了非常好的热传导。因此部件1的表面——可以通过该表面散热——结果被扩大至冷却体积2的总表面。
现在如果通过控制装置4查明，要转换至第一冷却模式中，从而控制装置4首先操控耦联装置7，以便使冷却体积2在入口侧与冷却循环回路耦联。因为在冷却循环回路中与在冷却体积2中相比存在较高的压力，所以冷却介质从冷却循环回路流动到冷却体积2中。因此，在补偿容器11中的冷却介质液位降低，体积补偿装置12朝向其原始位置运动，并且在冷却体积2中的压力升高。在压力升高期间，通过压力测量装置15连续地检测压力值。如果所检测的压力值超过在控制装置4中预先给定的第二压力限值，则控制装置4操控耦联装置8，用于使冷却体积2在出口侧与冷却循环回路耦联。因为通过冷却体积2与冷却循环回路在入口侧已存在的耦联已经进行流动，所以该流现在进一步从冷却体积2经由耦联装置8朝向循环装置9流动。由此冷却介质流已经到达循环装置9。因此现在可以通过控制装置4启动循环装置9，并且用于启动循环装置9所需要的时间和能量较少，因为已经存在冷却介质流。
图2示意性示出了具有冷却装置17的机动车16，该冷却装置用于对机动车16的部件18进行冷却。部件18是机动车的驱动装置19的功率电子设备的一部分。冷却装置17的结构在此基本上相应于在图1中示出的冷却装置的结构，其中，不测量经过部件18的功率。
为了控制机动车16的驱动装置19以及冷却装置17和未进一步示出的部件，机动车16包括控制装置20。控制装置通过总线、例如CAN总线与驱动装置19、冷却装置17的部件以及能在驾驶员侧操作的操作元件21和输入装置22连接。操作元件21在机动车16中设计成加速踏板。为了控制行驶功率，操作元件21的位置以及未示出的传感器的其它车辆数据和驱动装置19的数据由控制装置20来检测，并且基于这些数据来控制驱动装置19。因此，在机动车16中至少关于马达控制构成线控驱动系统(Drive-by-wire-System)，其中，所示出的原理当然还可以用于传统的马达控制。对驱动装置19以及用于部件18的冷却装置17的操控此外基于使用者在输入装置22上的输入来实现。在输入装置22上可以选择不同的车辆模式，该车辆模式例如能实现特别运动的、能量特别高效的或特别舒适的行驶。
控制装置20在此设计用于，基于额定功率来操控驱动装置19以及冷却装置17，该额定功率与操作元件21的所检测的位置和可能的行驶模式相关地来确定。对冷却装置和马达的控制在此如下述参照图3阐述的那样实现。
图3示意性示出了用于对机动车的部件进行冷却的方法的流程图表，该部件与填充有液态冷却介质的冷却体积热耦联。在步骤S1中首先检测使用者在机动车的输入装置上的输入，其选择车辆模式。步骤S1在此是可选的，其中，在不能实现选择车辆模式时，车辆保留在之前选择的模式中。另选地，可以设置标准车辆模式用于机动车。基于车辆模式来调整多个在方法中使用的参数，特别是用于冷却参数的第一限值和第二限值以及最大功率值。补充地可以实现冷却参数与行驶模式的相关性。在此，步骤S1在方法进行期间并行于其它方法步骤重复执行，并且在检测使用者输入——其选择不同于此前的车辆模式——时，要么立即要么在方法中预先给定的时刻调整相应的参数。为了明显地示出该方法，对在步骤S1中使用者输入的检测仅在该方法开始时示出。
在步骤S2中，通过机动车的控制装置来确定用于机动车的额定功率。为此在图2中示出的机动车中，评估操作元件21、即加速踏板的位置。与在其中执行该方法的机动车相关并且与机动车的运行状态相关，额定功率在此可以与多个其它参数相关或者通过驾驶员辅助系统设定。
在示出的方法中，部件的冷却首先在第一冷却模式中实现，其中，冷却体积通过第一耦联装置和第二耦联装置与冷却循环回路连接，该冷却循环回路包括至少一个循环装置，通过该循环装置使冷却介质进行循环。在第一冷却模式中对部件进行强烈冷却，所以提供的功率不受限制。因此，在步骤S2中检测额定功率之后在步骤S3中可以通过下述方式直接对马达进行操控：该马达产生需要的额定功率。
然后在步骤S4中测试，在步骤S2中检测的额定功率是否小于第二限值。在此，第二限值是用于功率的限值，在其之下针对当前在步骤S1中选择的车辆模式规定转换至第二运行模式中。第二限值在此如此选择，使得在驱动装置利用等于第二限值的额定功率运行时，在第二冷却模式中确保了针对部件的充分冷却。第二限值选择得越低，则越少地转换至第二冷却模式中。较少转换至第二冷却模式中可以有利于，防止在冷却模式之间频繁转换。同时，相对较高的第二限值总体上可以导致在机动车中节省能量。因此，第二限值可以基于车辆模式来调整。如果额定功率不小于第二限值，则冷却继续在第一冷却模式中实现，并且自步骤S2起重复该方法。
然而，如果额定功率小于第二限值，则利用步骤S5开始转换至第二冷却模式中。在此，在步骤S5中首先以下述方式操控第一耦联装置：第一耦联装置使冷却体积在入口侧与冷却循环回路分开。在此因为循环装置继续运行，所以在冷却体积中产生负压。上述情况更精确地参照图1来阐述。
在步骤S6中，通过在冷却体积中布置的压力测量装置来检测在冷却体积中的压力。该压力在步骤S7中被与第一压力限值进行比较。只要不低于第一压力限值，则自步骤S6起重复该方法。
只有在利用压力测量装置检测的压力低于第一压力限值时，才在步骤S8中操控第二耦联装置，用于在出口侧使冷却体积与冷却循环回路分开。因此随着步骤S8结束，冷却体积完全与冷却循环回路分开，并且在冷却体积中的压力小于第一压力值。
因为冷却体积现在与冷却循环回路分开，所以在步骤S9中可以使循环装置去激活。由此特别是在被设计用于冷却具有较多废热的部件的冷却装置中，可以明显降低机动车中的能量消耗。在步骤S9中使循环装置去激活之后，至第二冷却模式中的转换被结束，并且对部件的冷却随后在第二冷却模式中实现。在此，对部件的冷却通过蒸发冷却体积中的冷却介质实现。上述情况参照图1详细阐述。
利用步骤S10重新展示了对额定功率的检测。当然额定功率检测和相应的马达控制还在前述的和下面的方法步骤期间并行于示出的方法步骤进行。为了更为清楚该方法，额定功率检测和马达控制然而仅在以下位置处示出，在这些位置中，额定功率检测和马达控制针对用于对部件进行冷却的方法是重要的。
因为部件冷却现在在第二冷却模式中实现，所以可能由部件排出的热量小于在第一冷却模式中。如果现在该部件当其在第二冷却模式中被冷却期间被强烈地加负荷，则特别是在具有较小热惰性的部件中，部件的温度可以急剧升高。因此，在步骤S11中将在步骤S10中检测的额定功率与最大功率值进行比较。为了清楚地展示该方法，在示出的实施例中通过下述方式选择最大值：该最大值等于用于冷却参数的第一限值、即用于额定功率的第一限值。因此在步骤S10中检测的额定功率值超过最大功率值如下面阐述的那样总是引起转换至第一冷却模式中。另选地当然还可以实现，彼此无关地选择最大功率值和第一限值，特别是为了实现，在第二冷却模式中还能临时利用一种功率来运行部件，在该功率时在第二冷却模式中不能持久冷却部件。
如果在步骤S11中查明，在步骤S10中检测的额定功率不大于最大功率值且因此并不大于第一限值，则在步骤S12中利用在步骤S10中检测的额定功率值来控制驱动装置，并且然后自步骤S10起继续该方法。
如果在步骤S11中查明，额定功率值大于最大功率值，则在步骤S13中利用最大功率值进行马达控制。通过限定最大额定功率——利用该额定功率来操控机动车的驱动装置，如所述的那样确保了，部件可以继续在第二冷却模式中进行冷却，这就是说，在以下步骤中实施的转换至第一冷却模式中期间，不会使部件过热。在步骤S13中实施的、对由机动车的驱动装置要求的额定功率的限定当然还在其它步骤中并行实现的另外的额定功率检测和马达控制(未示出)期间实现。
然后利用步骤S14开始转换至第一冷却模式中。在步骤S14中首先通过控制装置来操控第一耦联装置，以便在入口侧使冷却体积与冷却循环回路连接。由于在冷却体积和冷却循环回路中的冷却介质之间的压力差，如参照图1阐述的那样，附加的冷却介质开始从冷却循环回路流入到冷却体积中。
在步骤S15中通过在冷却体积中布置的压力测量装置来检测在冷却体积中的压力，并且在步骤S16中与第二压力限值进行比较。重复步骤S15和S16，直至所检测的压力超过第二压力限值。
然后在步骤S17中操控第二耦联装置，以便使冷却体积在出口侧与冷却循环回路连接。由于如前述的那样已经流入到冷却体积中的冷却介质的惯性，现在还构成了由冷却体积经过第二耦联装置的流动。因此在步骤S17之后已经得出了在冷却循环回路中的初期流动。然后在步骤S18中，激活循环装置，以便加强或维持这种流动。在步骤S18中激活循环装置之后，完全建立第一冷却模式，并且可以自步骤S2起重复该方法。
如前述，参照图3仅描述了与额定功率相关地控制部件的冷却。然而对于本领域技术人员来说，该方法可以显而易见地如此改进，即替代额定功率值评估另一种冷却参数，或者与机动车的多个参数相关地检测冷却参数。此外显而易见，如已经参照图1阐述的那样，该方法还可以如此改进，即评估不同的冷却参数，其中，针对冷却参数中的每一个存在从第一到第二冷却模式中或从第二到第一冷却模式中的分开的切换条件，并且沿方向之一进行的切换已经可以在下述情况下实现：仅满足这些条件之一或诸如此类。

Claims (18)

1.一种用于对机动车(16)的部件(1、18)进行冷却的方法，所述部件与填充有液态冷却介质的冷却体积(2)热耦联，其中，通过控制装置(20)来检测至少一个冷却参数，并且基于冷却参数使部件(1、18)要么
-在第一冷却模式中冷却，在该第一冷却模式中，冷却体积(2)通过第一耦联装置(7)和第二耦联装置(8)与冷却循环回路连接，所述冷却循环回路包括至少一个循环装置(9)，通过所述至少一个循环装置使冷却介质循环，要么
-在第二冷却模式中冷却，在该第二冷却模式中，冷却体积(2)通过第一耦联装置(7)和第二耦联装置(8)与冷却循环回路分开，其中，部件(1、18)通过冷却体积(2)中的冷却介质的蒸发来冷却，
其特征在于，
-在第一冷却模式中沿冷却介质的流动方向，将第一耦联装置(7)布置在冷却体积(2)之前并且将第二耦联装置(8)布置在冷却体积(2)之后，其中，在从第一冷却模式转换至第二冷却模式中时通过以下方式降低冷却体积(2)中的压力，即首先断开第一耦联装置(7)，然后只有在预先给定的时间间隔之后和/或在满足预先给定的断开条件时才断开第二耦联装置(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件(1、18)是电部件，其中，作为冷却参数检测部件的当前电运行参数或包括部件的电路的当前电运行参数、或通过控制装置(20)预先给定的用于运行参数的额定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为运行参数检测经过部件(1、18)或经过电路的预先给定的部分的电流的电流强度、或在部件(1、18)上或者在电路的两个预先给定的点之间下降的电压、或通过电路输出或接收的电功率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，持续地检测冷却参数，并且在冷却参数超过第一预先给定的限值时通过控制装置(20)来转换冷却模式，以及在冷却参数低于第一预先给定的限值或第二预先给定的限值时通过控制装置来转换冷却模式。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述断开条件是：低于了冷却体积(2)中的预先给定的第一压力值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在从第二冷却模式转换至第一冷却模式中时首先连接第一耦联装置(7)，然后只有在预先给定的时间间隔之后和/或在满足预先给定的连接条件时才连接第二耦联装置(8)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述连接条件是：超过了冷却体积中的预先给定的第二压力值。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用与冷却体积连通的体积补偿装置(12)，所述体积补偿装置能针对预先给定的力来扩大和/或缩小冷却体积(2)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在第一冷却模式中，以湍流的方式将冷却介质引导经过冷却体积(2)。
10.一种用于对机动车(16)的部件(1、18)进行冷却的冷却装置，所述部件与冷却装置(17)的填充有液态冷却介质的冷却体积(2)热耦联，其特征在于，冷却装置(17)被设计用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.根据权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，冷却介质循环回路包括用于冷却介质的补偿容器(11)。
12.根据权利要求10或11所述的冷却装置，其特征在于，在冷却体积(2)中和/或在冷却循环回路中布置有至少一个用于检测冷却介质压力的压力测量装置(15)。
13.一种机动车，包括至少一个待冷却的部件，其特征在于，所述机动车包括根据权利要求10至12中任一项所述的用于对部件(1、18)进行冷却的冷却装置(17)，其中，部件(1、18)与冷却装置(17)的填充有液态冷却介质的冷却体积(2)热耦联。
14.根据权利要求13所述的机动车，其特征在于，所述部件(1、18)是机动车(16)的电驱动装置(19)的功率电子设备部件。
15.根据权利要求14所述的机动车，其特征在于，所述机动车包括控制装置(20)，控制装置(20)被设计用于当在第二冷却模式中进行冷却时将驱动装置(19)的功率限定为最大功率值，所述最大功率值小于能利用其在第一冷却模式中运行驱动装置(19)的功率值。
16.根据权利要求15所述的机动车，其特征在于，所述控制装置(20)被设计用于检测额定功率，所述额定功率能通过车辆装置预先给定，并且在检测出大于最大功率值的额定功率时，切换至第二冷却模式中。
17.根据权利要求16所述的机动车，其特征在于，所述车辆装置是能在驾驶员侧操作的操作元件(21)或驾驶员辅助系统。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的机动车，其特征在于，所述机动车包括控制装置(20)和用于检测用来选择车辆模式的使用者输入的输入装置(22)，其中，控制装置(20)用于基于车辆模式确定冷却参数和/或最大功率值和/或用于冷却参数的第一限值和/或第二限值。
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