CN107804157B - 车辆用冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用冷却装置，目的在于提高冷却系统异常的诊断精度。包括：散热器(16)，设置在冷却液循环的循环流路(21)中，对冷却液进行冷却；水泵(15)，设置在循环流路(21)中，使冷却液循环；冷却风扇(22)，与散热器(16)相对设置，生成冷却风；第一模式控制部(34)，在对冷却系统(13)的异常进行诊断时，启动使水泵(15)停止并驱动冷却风扇(22)的第一工作模式；第二模式控制部(35)，在第一工作模式结束后，启动使冷却风扇(22)停止并驱动水泵(15)的第二工作模式；以及异常诊断部(36)，在第二工作模式启动后，根据散热器(16)的温度，对冷却系统(13)的异常进行诊断。

Description

车辆用冷却装置
技术领域
本发明涉及一种对发热部件进行冷却的车辆用冷却装置。
背景技术
汽车等车辆中搭载有发动机、电动发电机、逆变器以及转换器等发热部件。为了将这些发热部件冷却至规定的温度范围，在车辆中搭载有使冷却液循环而对发热部件进行冷却的冷却系统。为了检测这种使冷却液循环的冷却系统的异常、例如压送冷却液的水泵的异常等，提出了根据循环的冷却液的温度来诊断有无异常的装置(参考专利文献1～4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2006-336626号公报
专利文献2：(日本)特开2010-65671号公报
专利文献3：(日本)特开2011-172406号公报
专利文献4：(日本)特开2015-59458号公报
专利文献1～4记载的装置均为在车辆行驶中对冷却系统的异常进行诊断的装置。但是，在车辆行驶中对冷却系统的异常进行诊断时，由于发热部件的发热状况和散热器的冷却状况时时刻刻都在发生变化，因此难以提高冷却系统异常的诊断精度。
发明内容
本发明的目的在于提高冷却系统异常的诊断精度。
本发明的车辆用冷却装置是具有对发热部件进行冷却的冷却系统的车辆用冷却装置，包括：散热器，其设置在使冷却液循环的循环流路中，对冷却液进行冷却；冷却液泵，其设置在所述循环流路中，使冷却液循环；冷却风扇，其与所述散热器相对设置，生成冷却风；第一模式控制部，其在对所述冷却系统的异常进行诊断时，开始使所述冷却液泵停止并驱动所述冷却风扇的第一工作模式；第二模式控制部，其在所述第一工作模式结束后，开始使所述冷却风扇停止并驱动所述冷却液泵的第二工作模式；以及异常诊断部，其在所述第二工作模式开始后，根据所述散热器的温度，对所述冷却系统的异常进行诊断。
优选地，异常诊断部可以根据所述散热器与所述发热部件的温差对所述冷却系统的异常进行诊断。
优选地，当所述散热器与所述发热部件的温差超过诊断阈值时，所述异常诊断部诊断为所述冷却系统异常。
优选地，当乘员对启动开关进行关闭操作时，所述第一模式控制部可以开始所述第一工作模式。
优选地，当所述散热器与外部空气的温差或所述发热部件与外部空气的温差超过第一阈值时，所述第一模式控制部可以开始所述第一工作模式。
优选地，当所述散热器与所述发热部件的温差低于第二阈值时，所述第一模式控制部可以开始所述第一工作模式。
优选地，当所述散热器与所述发热部件的温差超过第三阈值时，所述第二模式控制部可以开始所述第二工作模式。
发明效果
根据本发明，在对冷却系统的异常进行诊断时，启动使冷却液泵停止并驱动冷却风扇的第一工作模式；在第一工作模式结束后，启动使冷却风扇停止并驱动冷却液泵的第二工作模式；在第二工作模式启动后，根据散热器的温度，对冷却系统的异常进行诊断。由此，能够提高冷却系统异常的诊断精度。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的车辆用冷却装置的构成的概略图；
图2是表示车辆用冷却装置所具有的控制系统的构成的概略图；
图3是表示异常诊断控制的执行步骤的一例的流程图；
图4是表示异常诊断控制的执行步骤的一例的流程图；
图5是表示异常诊断控制中的散热器温度、PCU温度以及外部空气温度的推移的一例的线图；
图6的(a)和图6的(b)是简单表示冷却系统的温度分布的一例的图；
图7的(a)和图7的(b)是简单表示冷却系统的温度分布的一例的图；以及
图8是表示异常诊断控制中的散热器温度、PCU温度以及外部空气温度的推移的一例的线图。
符号说明
10 车辆用冷却装置
12 功率控制单元(发热部件)
13 冷却系统
15 水泵(冷却液泵)
16 散热器
21 循环流路
22 冷却风扇
30 控制器
34 第一模式控制部
35 第二模式控制部
36 异常诊断部
37 点火开关(启动开关)
ΔTx 温差
ΔTy 温差
ΔTz 温差
T1 阈值(第一阈值)
T2 阈值(第二阈值)
T3 阈值(第三阈值)
T4 阈值(诊断阈值)
具体实施方式
下面基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明一个实施方式的车辆用冷却装置10的构成的概略图。需要说明的是，图1记载的白色空心箭头表示冷却液的流动方向。
如图1所示，混合动力车辆等车辆11中搭载的车辆用冷却装置10具有对功率控制单元12(以下记作PCU)进行冷却的冷却系统13。冷却系统13由存积冷却液的储备罐14、压送冷却液的水泵(冷却液泵)15、对冷却液进行冷却的散热器16、以及作为发热部件的PCU 12构成。另外，储备罐14、水泵15、散热器16以及PCU 12使用配管17～20串联连接。即、冷却系统13具有由储备罐14、水泵15、散热器16、PCU 12以及配管17～20构成的循环流路21。
通过驱动水泵15，将冷却液从储备罐14吸引到水泵15，从水泵15向散热器16供给冷却液。经过散热器16冷却的冷却液被供给到PCU 12的未图示的水套以对PCU 12进行冷却，之后再次被供给到储备罐14。如此，通过驱动水泵15，能够使冷却液沿着循环流路21循环，可以冷却PCU 12。另外，在冷却系统13中，生成冷却风的冷却风扇22与散热器16相对设置。通过驱动该冷却风扇22，能够向散热器16吹送冷却风。需要说明的是，水泵15是由未图示的电动马达驱动的电动泵，冷却风扇22是由未图示的电动马达驱动的电动风扇。
在将电动发电机23和电池24电连接的PCU 12中，组装有逆变器25和转换器26等电力转换设备。在使电动发电机23电力运行时，通过转换器26使直流电流升压后，通过逆变器25将直流电流转换成交流电流。如此，从电池24输出的直流电流经过转换器26和逆变器25转换成升压的交流电流，向电动发电机23供给。另一方面，在使电动发电机23再生时，通过逆变器25将交流电流转换成直流电流后，通过转换器26使直流电流降压。如此，从电动发电机23输出的交流电流经过逆变器25和转换器26转换成降压的直流电流，向电池24供给。
[控制系统]
下面对车辆用冷却装置10的控制系统进行说明。图2是表示车辆用冷却装置10所具有的控制系统的构成的概略图。如图2所示，车辆用冷却装置10具有对冷却系统13进行控制的控制器30。由微机等构成的控制器30上，连接有检测散热器16的温度(以下记作散热器温度Tr)的散热器温度传感器31、检测PCU 12的温度(以下记作PCU温度Tp)的PCU温度传感器32、以及检测外部空气的温度(以下记作外部空气温度Ta)的外部气温传感器33。
控制器30根据散热器温度Tr和PCU温度Tp等，对水泵15和冷却风扇22的转速进行控制，将PCU温度Tp控制在规定的温度范围。例如，当散热器温度Tr和PCU温度Tp较高时，提升水泵15和冷却风扇22的转速；而当散热器温度Tr和PCU温度Tp较低时，降低水泵15和冷却风扇22的转速。另外，当提升水泵15和冷却风扇22的转速也无法充分降低PCU温度Tp时，通过限制PCU 12的输出来抑制PCU 12的发热量。
另外，控制器30具有在对点火开关37进行了关闭操作的车辆停止后对冷却系统13的异常进行诊断的功能、即在PCU 12与车辆11的控制系统一起停止的放置(ソーク)期间对冷却系统13的异常进行诊断的功能。因此，控制器30中设置有执行第一工作模式的第一模式控制部34、执行第二工作模式的第二模式控制部35、以及对冷却系统13的异常进行诊断的异常诊断部36。控制器30上还连接有乘员在车辆启动时和车辆停止时操作的点火开关(启动开关)37、在冷却系统13异常时亮灯的警示灯38。需要说明的是，即使在对点火开关37进行了关闭操作时，控制器30的起动状态也会持续到冷却系统13的异常诊断完成。
[异常诊断控制]
下面对诊断冷却系统13的异常的异常诊断控制进行说明。图3和图4是表示异常诊断控制的执行步骤的一例的流程图。在图3和图4中，在符号A、B的部位相互连接。另外，图5是表示异常诊断控制中的散热器温度Tr、PCU温度Tp以及外部空气温度Ta的推移的一例的线图。需要说明的是，图3和图5所示的IG开关意为点火开关37。
如图3所示，在步骤S10中，判定点火开关37是否被进行了关闭操作。在步骤S10中，当判定点火开关37未被进行关闭操作时、即维持着点火开关37的打开状态时，不进行冷却系统13的异常诊断，跳过例行程序。另一方面，在步骤S10中，当判定对点火开关37进行了关闭操作时，进入步骤S11，开始冷却系统13的异常诊断。需要说明的是，当对点火开关37进行了关闭操作时，水泵15和冷却风扇22一同控制为停止状态。
在步骤S11中，判定PCU温度Tp与外部空气温度Ta的温差ΔTx是否超过规定的阈值(第一阈值)T1。在步骤S11中，当判定温差ΔTx超过阈值T1时，进入步骤S12，判定PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差ΔTy是否低于规定的阈值(第二阈值)T2。之后，在步骤S12中，当判定温差ΔTy低于阈值T2时，进入步骤S13，根据控制器30中储存的故障代码，判定散热器温度传感器31、PCU温度传感器32以及外部气温传感器33是否全部正常。
在步骤S11中，判定为温差ΔTx超过阈值T1的状况是指PCU温度Tp相对于外部空气温度Ta足够高的状况，如图5的符号a1、b1所示。另外，在步骤S12中，判定为温差ΔTy低于阈值T2的状况是指PCU温度Tp与散热器温度Tr相互接近的状况，如图5的放大部分α中符号a1、c1所示。
如此，在对点火开关37进行了关闭操作时，若PCU温度Tp相对于外部空气温度Ta足够高，且PCU温度Tp与散热器温度Tr接近，则可按照后述顺序进行冷却系统13的异常诊断，因此进入步骤S14。另一方面，当在步骤S11中判定温差ΔTx在阈值T1以下时、在步骤S12中判定温差ΔTy在阈值T2以上时、在步骤S13中判定某个温度传感器发生故障时，不进行冷却系统13的异常诊断，跳过例行程序。
接着，在步骤S14中，维持水泵15的停止状态，驱动冷却风扇22，其驱动时间为规定的冷却时间tm1。也就是说，在步骤S14中，执行停止水泵15并驱动冷却风扇22的第一工作模式。之后，在对冷却风扇22进行了冷却时间tm1的驱动后，进入步骤S15，判定PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差ΔTz是否超过规定的阈值(第三阈值)T3。当在步骤S15中判定温差ΔTz在阈值T3以下时，不进行冷却系统13的异常诊断，跳过例行程序。
另一方面，当在步骤S15中判定温差ΔTz超过阈值T3时，则如图4所示，进入步骤S16，维持冷却风扇22的停止状态，驱动水泵15，其驱动时间为规定的循环时间tm2。也就是说，在步骤S16中，执行停止冷却风扇22并驱动水泵15的第二工作模式。之后，在对水泵15进行了循环时间tm2的驱动后，进入步骤S17，判定PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差ΔTz是否超过规定的阈值(诊断阈值)T4。
在步骤S17中，当判定温差ΔTz超过阈值T4时，进入步骤S18，判定为冷却系统13异常，进入步骤S19，发出表示冷却系统13的异常的故障代码，同时表示冷却系统13的异常的警示灯38点亮。另一方面，在步骤S17中，当判定温差ΔTz在阈值T4以下时，进入步骤S20，判定为冷却系统13正常。
在此，在步骤S15中，判定为温差ΔTz超过阈值T3的状况是指执行第一工作模式使得散热器温度Tr与PCU温度Tp相比大幅降低的状况，如图5的放大部分β中符号a2、c2所示。也就是说，在第一工作模式中，由于停止水泵15并驱动冷却风扇22，因此能够停止冷却液的循环并向散热器16吹送冷却风，可以仅使散热器温度Tr大幅降低。
而且，在步骤S17中，判定为温差ΔTz超过阈值T4的状况、即判定为冷却系统13异常的状况是指，虽然从仅大幅降低散热器温度Tr的状态开始使冷却液循环，但散热器16与PCU 12的温差ΔTz并未消除的状况。也就是说，如图5的放大部分β中符号c3所示，虽然水泵15的驱动使得冷却液进行了循环，但散热器温度Tr难以恢复的状况。这种情况下，由于会设想为循环流路21的堵塞和冻结等导致的冷却液流量不足，因此通过控制器30判定为冷却系统13异常。
另一方面，在步骤S17中，判定为温差ΔTz在阈值T4以下的状况、即判定为冷却系统13正常的状况是指，从仅大幅降低散热器温度Tr的状态开始使冷却液循环，使得散热器16与PCU 12的温差ΔTz消除的状况。也就是说，如图5的放大部分β中符号c4所示，水泵15的驱动使得冷却液进行循环，使得散热器温度Tr得以恢复的状况。这种情况下，由于会设想为冷却液以充足的流量进行循环，因此通过控制器30判定为冷却系统13正常。
[冷却系统的温度分布]
下面针对伴随着上述异常诊断控制的执行的冷却系统13的温度分布的变化进行说明。图6和图7是简单表示冷却系统13的温度分布的一例的图。图6的(a)表示对点火开关37进行关闭操作时的温度分布，图6的(b)表示通过第一工作模式驱动冷却风扇22之后的温度分布。另外，图7的(a)和图7的(b)表示通过第二工作模式驱动水泵15之后的温度分布。
如图6的(a)所示，在对点火开关37进行了关闭操作时，由于之前一直驱动水泵15，因此循环的冷却液使得冷却系统13的温度分布大致一样。也就是说，在异常诊断控制开始的时间，PCU温度Tp与散热器温度Tr为大致相同的温度。接着，如图6的(b)所示，执行停止水泵15并驱动冷却风扇22的第一工作模式。如此执行第一工作模式后，在停止冷却液循环的状态的基础上，散热器16被冷却，因此散热器温度Tr相对于PCU温度Tp大幅降低。
之后，如图7的(a)和图7的(b)所示，执行停止冷却风扇22并驱动水泵15的第二工作模式。当执行该第二工作模式之后，水泵15的驱动使得冷却液进行循环，因此随着冷却液循环的进行，冷却系统13的温度分布再度一样。在此，如图7的(a)所示，PCU温度Tp降低且散热器温度Tr上升，当PCU温度Tp与散热器温度Tr变得大致相等时，为冷却液以充足的流量进行循环的状况，因此诊断为冷却系统13正常。另一方面，如图7的(b)所示，PCU温度Tp的降低量和散热器温度Tr的上升量较少，当PCU温度Tp与散热器温度Tr背离时，为冷却液未以充足的流量进行循环的状况，因此诊断为冷却系统13异常。
如上所述，控制器30在对冷却系统13的异常进行诊断时，启动使水泵15停止并驱动冷却风扇22的第一工作模式。另外，控制器30在第一工作模式结束后，启动使冷却风扇22停止并驱动水泵15的第二工作模式。并且，控制器30根据散热器温度Tr与PCU温度Tp的温差ΔTz，诊断冷却系统13中有无异常。
如此，通过第一工作模式和第二工作模式对水泵15及冷却风扇22进行控制，由此能够在车辆停止后、即对点火开关37进行了关闭操作后，实施冷却系统13的异常诊断，因此可以提高冷却系统异常的诊断精度。也就是说，在车辆行驶中进行冷却系统13的异常诊断的情况下，由于PCU 12的发热状况和散热器16的冷却状况时常发生变动而难以提高冷却系统异常的诊断精度，但是能够消除这些问题。
而且，由于能够在车辆停止中进行冷却系统13的异常诊断，因此可以为了下次的行驶而完成冷却系统13的异常诊断。也就是说，当冷却系统13发生堵塞等异常时，能够在车辆行驶前向乘员通知异常，故可以提高车辆11的可靠性。另外，由于是根据冷却系统13的温度来诊断有无异常，因此能够通过极为简单的构成来进行异常诊断，可以抑制车辆用冷却装置10的成本。
上述说明中，是根据散热器温度Tr与PCU温度Tp的温差ΔTz来诊断冷却系统13的异常，但并不限于此，也可以根据散热器温度Tr来诊断冷却系统13的异常。例如，如图2所示，在执行第二工作模式时，若冷却系统13正常，则散热器温度Tr大幅上升，若冷却系统13异常，则散热器温度Tr小幅上升。因此，也可以根据散热器温度Tr的上升幅度和上升速度等，诊断冷却系统13中有无异常。另外，上述说明中，是在第二工作模式结束的时间诊断冷却系统13有无异常，但并不限于此，可以在第二工作模式开始之后、第二工作模式结束之前诊断冷却系统13的异常，也可以在第二工作模式结束之后诊断冷却系统13的异常。
需要说明的是，图1所示的示例中，车辆前部搭载有散热器16，车辆后部搭载有PCU12。如此，通过将PCU 12和散热器16的搭载位置分开，易于扩大第一工作模式中的PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差，但也可以将PCU 12和散热器16相互靠近搭载。例如，可以在车辆前部搭载PCU 12和散热器16，也可以在车辆后部搭载PCU 12和散热器16。另外，上述说明中，是根据经过冷却时间tm1而结束第一工作模式，根据经过循环时间tm2而结束第二工作模式，但并不限于此。例如，也可以在温差ΔTz超过规定值时结束第一工作模式，在温差ΔTz低于规定值时结束第二工作模式。
[其他实施方式]
上述说明中，是根据1次的第一工作模式和第二工作模式进行冷却系统13的异常诊断，但并不限于此，也可以根据多次的第一工作模式和第二工作模式进行冷却系统13的异常诊断。图8是表示异常诊断控制中的散热器温度Tr、PCU温度Tp以及外部空气温度Ta的推移的一例的线图。在图8所示的异常诊断控制中，根据2次的第一工作模式和第二工作模式进行冷却系统13的异常诊断。
如图8所示，当对点火开关37进行关闭操作时，执行停止水泵15并驱动冷却风扇22的第一工作模式。当第一工作模式执行了规定的冷却时间tm1后，执行使冷却风扇22停止并驱动水泵15的第二工作模式。之后，当第二工作模式执行了规定的循环时间tm2后，根据PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差，判定冷却系统13中有无异常。如图8中符号a1所示，当散热器温度Tr足够接近PCU温度Tp时，判定为冷却系统13正常；而如图8中符号b1所示，当散热器温度Tr远离PCU温度Tp时，判定为冷却系统13异常。
之后，当第一次的第二工作模式结束时，再次执行停止水泵15并驱动冷却风扇22的第一工作模式。当第一工作模式执行了规定的冷却时间tm1’后，执行使冷却风扇22停止并驱动水泵15的第二工作模式。之后，当第二工作模式执行了规定的循环时间tm2’后，根据PCU温度Tp与散热器温度Tr的温差，判定冷却系统13中有无异常。如图8中符号a2所示，当散热器温度Tr足够接近PCU温度Tp时，判定为冷却系统13正常；而如图8中符号b2所示，当散热器温度Tr远离PCU温度Tp时，判定为冷却系统13异常。
如此，通过反复进行冷却系统13的异常诊断，能够进一步提高异常诊断的可靠性。需要说明的是，第一工作模式的冷却时间tm1、tm1’可以设置为互不相同的值，第二工作模式的循环时间tm2、tm2’可以设置为互不相同的值。
本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内，当然可以进行各种变更。上述说明中，是将车辆用冷却装置10应用于混合动力车辆11，但并不限于此，只要是具有对发热部件进行冷却的冷却系统13的车辆11，则任何车辆11均可应用车辆用冷却装置10。另外，上述说明中，例举了PCU 12作为发热部件，但并不限于此，例如，可以例举发动机作为发热部件，也可以例举电动马达作为发热部件。需要说明的是，在图示的示例中，针对冷却系统13设置了1个发热部件，但并不限于此，也可以针对1个冷却系统13设置多个发热部件。
作为散热器温度Tr，可以是散热器16自身的温度，也可以是在散热器16中流动的冷却液的温度。作为PCU温度Tp，可以是PCU 12自身的框体温度、PCU 12内部组装的电力变换设备(逆变器25、转换器26、电抗器等)的元件温度，也可以是在PCU 12中流动的冷却液的温度。另外，作为外部空气温度Ta，可以是吹送到散热器16的外部空气温度，也可以是例如导入有外部空气的发动机室内的空气温度。另外，图示的示例中，作为与散热器16相对的冷却风扇，使用了吸入式的冷却风扇22，但并不限于此，也可以使用推入式的冷却风扇。另外，上述说明中，冷却液从水泵15经由散热器16向PCU 12流动，但并不限于此，冷却液显然也可以从水泵15经由PCU 12向散热器16流动。

Claims (6)

1.一种车辆用冷却装置，具有对发热部件进行冷却的冷却系统，所述车辆用冷却装置包括：
散热器，其设置在使冷却液循环的循环流路中，对冷却液进行冷却；
冷却液泵，其设置在所述循环流路中，使冷却液循环；
冷却风扇，其与所述散热器相对设置，生成冷却风；
第一模式控制部，其在对所述冷却系统的异常进行诊断时，开始使所述冷却液泵停止并驱动所述冷却风扇的第一工作模式；
第二模式控制部，其在所述第一工作模式结束后，开始使所述冷却风扇停止并驱动所述冷却液泵的第二工作模式；以及
异常诊断部，其在所述第二工作模式开始后，根据所述散热器的温度，对所述冷却系统的异常进行诊断，其中车辆包括启动开关，并且
当乘员对所述启动开关进行关闭操作时，所述第一模式控制部开始所述第一工作模式。
2.根据权利要求1所述的车辆用冷却装置，其中，
所述异常诊断部根据所述散热器与所述发热部件的温差，对所述冷却系统的异常进行诊断。
3.根据权利要求2所述的车辆用冷却装置，其中，
当所述散热器与所述发热部件的温差超过诊断阈值时，所述异常诊断部诊断为所述冷却系统异常。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用冷却装置，其中，
当所述散热器与外部空气的温差或所述发热部件与外部空气的温差超过第一阈值时，所述第一模式控制部开始所述第一工作模式。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用冷却装置，其中，
当所述散热器与所述发热部件的温差低于第二阈值时，所述第一模式控制部开始所述第一工作模式。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆用冷却装置，其中，
当所述散热器与所述发热部件的温差超过第三阈值时，所述第二模式控制部开始所述第二工作模式。
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