CN109703351A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

在冷却装置的控制中避免车速联动控制与监视控制的竞争。对逆变器(20)进行冷却的冷却装置(10)具备使制冷剂循环的泵(13)、和控制器(15)。控制器(15)向泵(13)提供输出指令值、并且监视泵(13)是否发生异常。控制器(15)能够执行车速联动控制和监视控制。在车速联动控制中，若车速低于预定的车速阈值则控制器(15)使输出指令值变更预定幅度。在监视控制中，控制器(15)在检测到泵(13)的转速偏离了预定的容许范围之后对偏离了容许范围的状态持续的异常持续时间进行计测，若异常持续时间超过预定的时间阈值则输出通知泵(13)异常的通知信号。控制器(15)在监视控制中在对异常持续时间进行计测期间禁止所述车速联动控制。

Description

冷却装置

技术领域

本说明书公开的技术涉及对车载的设备进行冷却的冷却装置。

背景技术

燃料电池车和电动汽车搭载有对行驶用马达进行控制的大功率设备。大功率设备例如为将电源的电力变换成行驶用马达的驱动电力的电力变换器。大功率设备的发热量大，因此汽车具备对发热量大的设备进行冷却的冷却装置。燃料电池也因为发热量大而具备冷却装置。冷却装置利用泵将制冷剂向设备(包括燃料电池)压送。

另一方面，利用马达行驶的车辆的静音性优异，在低速行驶时泵的工作声音可能会成为噪声。于是，例如专利文献1所公开的冷却装置，以使得车身的共振频率与泵的振动频率不一致的方式设定泵的转速。专利文献2所公开的冷却装置，在车速比车速阈值低的情况下，减低泵的输出指令值，使得泵的振动频率与车身的共振频率不一致。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2013－38990号公报

专利文献2：日本特开2011－160597号公报

发明内容

发明要解决的问题

若根据车速而离散地(阶梯式地)变更泵的输出指令值，则转速会暂时紊乱，直到泵的转速从之前的输出指令值稳定到新的输出指令值为止。另一方面，冷却装置的控制器监视着泵的转速，在转速持续一定时间的期间偏离了容许范围的情况下，输出通知泵异常的信号。在转速偏离容许范围期间，若控制器离散地变更输出指令值，则由于与输出指令值的变更相伴的转速紊乱，可能会偶然发生转速进入到容许范围的情况。若转速进入容许范围，则控制器会将转速偏离容许范围的时间的计测进行复位(reset)。本说明书提供一种消除用于保持静音性的与车速相应的泵的控制、与监视泵异常的控制发生竞争的技术。

用于解决问题的技术方案

本说明书所公开的冷却装置具备使制冷剂在车载的设备与散热器之间循环的泵、和控制器。控制器构成为向泵提供输出指令值，并且监视泵是否发生异常。控制器执行若车速低于预定的车速阈值则使输出指令值变更预定幅度的车速联动控制。通过使输出指令值变更预定幅度，从而可避开共振频率来避免泵噪声变大。另一方面，控制器执行如下的监视控制：在检测到泵的转速偏离了预定的容许范围之后对偏离容许范围的状态持续的异常持续时间进行计测，若异常持续时间超过预定的时间阈值则输出通过泵异常的通知信号。并且，控制器在监视控制中在对异常持续时间进行计测的期间禁止车速联动控制。该冷却装置在泵的转速超过了容许范围的期间，即使车速经过车速阈值，也不变更向泵的输出指令值，因此不会发生因输出指令值的变更而导致的转速紊乱。因此，可避免误将异常持续时间复位的情况。

另外，控制器也可以构成为在通过车速联动控制使输出指令值变更了预定幅度之后的预定期间之内暂时停止监视控制。若在泵的转速处在容许范围内时通过车速联动控制使输出目标值离散地变化，则由于转速的暂时紊乱，转速恐会临时偏离容许范围。在该情况下，即使泵正常，控制器也会通过监视控制而开始异常持续时间的计测。通过在使输出目标值离散地变更后的预定期间之内，暂时停止监视控制，从而可避免将与输出目标值的变更相伴的转速紊乱误判为异常。

本说明书公开的技术的详细情况和进一步的改良在以下的“具体实施方式”中进行说明。

附图说明

图1是包括实施例的冷却装置的电动汽车的驱动系统的框图。

图2是示出制冷剂温度、车速与输出指令值的关系的图表。

图3是对车速联动控制与监视控制的竞争的例子进行说明的时序图。

图4是控制器所执行的泵控制的流程图。

图5是控制器所执行的泵控制的流程图(接着图4)。

图6是对车速联动控制与监视控制的另一竞争例子进行说明的时序图。

具体实施方式

参照附图对实施例的冷却装置10进行说明。冷却装置10搭载于电动汽车100。图1中示出包括冷却装置10的电动汽车100的驱动系统的框图。实施例的冷却装置10对逆变器(inverter)20进行冷却。逆变器20将车载电池21的直流电力变换成交流电力并向行驶用的马达22供给。行驶用的马达22的输出转矩经由车轴23向驱动轮24传递。此外，在车轴23安装有对车速进行计测的车速传感器25。逆变器20处理10千瓦以上的大功率，因此发热量大。因此，电动汽车100具备对逆变器20进行冷却的冷却装置10。

冷却装置10具备循环路径11、散热器12、泵13、温度传感器14和控制器15。循环路径11为制冷剂的流道并经过散热器12和逆变器20。泵13使制冷剂在散热器12与逆变器20之间循环。制冷剂例如为水或LLC(Long Life Coolant，长寿命制冷剂)。温度传感器14计测在逆变器20经过的制冷剂的温度。控制器15基于温度传感器14的计测温度对泵13提供输出指令值。此外，图中的粗线示出制冷剂的流动方向。另外，图中的虚线为信号线，控制器15接收温度传感器14及车速传感器25的传感器数据，并向泵13发送输出指令值。泵13具备转速传感器16，泵13的转速的数据也被向控制器15发送。从控制器15向仪表板31发送预定的信号。关于预定的信号在后叙述。

泵13为利用占空比来控制转速的电动式，送往泵13的输出指令值具体而言是利用占空比来通过的。如果占空比大，则泵13高转速地工作。

控制器15根据制冷剂温度来确定送往泵13的输出指令值。温度传感器14计测的制冷剂温度反映出逆变器20的温度。因此，制冷剂温度越高，则控制器15越增大输出指令值。图2中示出给出制冷剂温度与输出指令值的关系的图表。由于输出指令值与车速也有关系，因此图2的图表也示出了车速与输出指令值的关系。图表G1示出通常时的制冷剂温度与输出指令值的关系。制冷剂温度越高，则输出指令值就越大。控制器15中预先存储有图表G1的关系，控制器15基于图表G1的关系来决定与制冷剂温度相应的输出指令值。

虚线的图表G2是给出在车速低于车速阈值Vth时采用的制冷剂温度-输出指令值的关系的图表。若在制冷剂温度处于从第1温度T1到第2温度T2之间时车速低于车速阈值Vth，则控制器15基于图表G2的关系来决定输出指令值。在从第1温度T1到第2温度T2之间，图表G2比图表G1大了偏差dD。图表G2的关系也预先存储于控制器15。图表G1的关系与图表G2的关系以函数形式或者映射形式(表形式)存储于控制器15。

为了便于说明，将控制器15根据图表G1的关系算出输出指令值的泵控制称为通常模式，将控制器15根据图表G2的关系算出输出指令值的泵控制称为高转速模式。并且，将根据车速来切换通常模式和高转速模式的控制、即、若车速低于预定的车速阈值Vth则使输出指令值以偏差dD离散地变更的控制称为车速联动控制。

对车速联动控制的目的进行说明。车速联动控制为了抑制泵噪声的目的而实施。电动汽车100利用马达22来行驶，因此静音性高。在行驶噪声变小的低车速域，泵噪声相对地明显。特别是，若泵13的振动频率与车身的共振频率一致，则泵噪声变大，很有可能给乘员带来不适感。泵13的振动频率根据泵13的转速而变化。于是，冷却装置10在低车速域(＜车速阈值Vth)以使得泵13的振动频率从车身的共振频率偏离的方式离散地变更送往泵13的输出指令值。具体而言，若车速低于车速阈值Vth，则控制器15使输出指令值离散地提高幅度dD，提高泵13的转速。由于泵13的振动频率从车身的共振频率偏离，泵噪声变小。就适当地保持制冷剂温度和抑制消耗电力而言，优选图2的图表G1的关系，但在低车速域，采用在抑制泵噪声这一点上优选的图表G2的关系来决定泵13的输出指令值。

此外，若车速高于车速阈值Vth，则控制器15回到基于图表G1的关系的通常模式。另外，在制冷剂温度比温度T1低的情况、以及制冷剂温度比温度T2高的情况下，优先将制冷剂温度保持为适当的温度，因此不进行车速联动控制。

另一方面，控制器15始终在监视泵13的转速是否偏离预定的容许范围。为了便于说明而将控制器15监视泵13的转速的控制称为监视控制。在监视控制中，控制器15在检测到泵13的转速偏离了预定的容许范围之后对偏离了容许范围的状态持续的异常持续时间进行计测。若异常持续时间超过预定的时间阈值则控制器15输出通知泵异常的通知信号。为了计测异常持续时间，控制器15具备利用软件所实现的计数器。控制器15在转速偏离容许范围期间，在程序上使该计数器增加计数。若计数器达到预定的计数器阈值，则认为异常持续时间超过了时间阈值，控制器15会输出通知泵异常的通知(异常通知信号)。具体而言，控制器15向仪表板31输出异常通知信号。接收到异常通知信号的仪表板31，使通知异常的灯点亮，并且将通知异常的信息存储于未图示的诊断存储器。诊断存储器为非易失性存储器。诊断存储器所存储的数据是在车辆的维护时服务人员为了知晓车的状态而参照的数据。

上述的车速联动控制与监视控制有时会发生竞争。例如，若泵13的转速偏离容许范围而控制器15在对异常持续时间进行计测的期间通过车速联动控制使输出指令值离散地变化，则泵13的转速会暂时紊乱。由于暂时紊乱，可能会发生转速偶然经过容许范围的情况。若转速经过容许范围则控制器15判定为泵13的异常状态已被消除并将异常持续时间(计数器)复位。因此，泵13的异常检测会滞后。

使用图3的时序图对该情况具体地进行说明。图表G3示出车速的变化。图表G4示出送往泵13的输出指令值的变化。图表G5示出泵13的转速的变化。图表G6示出计数器的值。计时器的值与异常持续时间相对应。

当前，假设在时刻T1泵13的转速偏离了预定的容许范围(R1＜泵13的转速＜R2)。例如，若异物缠绕在泵13上，则转速下降。控制器15从时刻T1起以一定时间间隔来使计数器递增，开始异常持续时间的计测。计数器阈值Cth为判定泵的异常的阈值，若计数器的值达到计数器阈值Cth，则控制器15判断为异常持续时间超过了预定的时间阈值，并输出通知异常的通知(异常通知信号)。

根据图表G3，在时刻T2车速低于车速阈值Vth。由于车速低于车速阈值Vth，因此控制器15使送往泵13的输出指令值从第1指令值D1向第2指令值D2离散地变更(参照图表G4)。

由于输出指令值离散地变化，因此，泵13以跟随新的输出指令值的方式离散地变更泵13的马达的输出。于是，泵13的转速会暂时紊乱。从图表G5的时刻T2起的期间dt之内的转速的变化相当于因输出指令值的变更而发生的转速紊乱。

在图表G5中，从转速R3到R4之间相当于与新的输出指令值D2相对应的转速的容许范围。此外，转速的容许范围与输出指令值相对应，若输出指令值变化，则容许范围也变化。相对于输出指令值D1而言从转速R1到R2之间成为容许范围，相对于输出指令值D2而言从转速R3到R4成为容许范围。

从时刻t3到t4期间，由于转速的暂时紊乱，转速属于容许范围内。因此，控制器15在时刻t3将计数器复位。并且，从时刻t3到时刻t4期间，计数器不会递增。当过了时刻t4时转速再次偏离容许范围，通过监视控制，计数器再次开始递增。

图表G6的虚线示出没有进行计数器的复位时的计数器。如果没有进行计数器的复位则应在时刻t5通知存在异常，但是因为在途中插入了计数器的复位，所以控制器15在时刻t4从零起再次开启计数器。

如参照图3说明了的那样，车速联动控制与监视控制有可能会发生竞争。控制器15具备用于避免车速联动控制与监视控制的竞争的处理。使用图4和图5，对避免竞争的处理进行说明。图4和图5是控制器15所执行的泵控制的流程图。控制器15以一定的控制循环来反复执行图4、图5的处理。

从步骤S13到步骤S18相当于先前叙述了的监视控制。关于步骤S12的计时器，在后叙述。

首先，控制器15从转速传感器16取得泵13的转速，将转速与容许范围的数据进行比较(步骤S13)。如果转速在容许范围内，则控制器15什么都不做就结束监视控制(步骤S13：是)。此外，如果计数器为零以外的值，则控制器15将计数器复位，并结束监视控制(步骤S14)。

在转速偏离容许范围的情况下(步骤S13：否)，控制器15使表示异常持续时间的计数器递增(步骤S15)。如果计数器达到计数器阈值Cth(步骤S16：是)，则控制器15向仪表板31输出异常通知信号(步骤S17)。在此不涉及详细情况，控制器15执行与异常的类型相应的对应处理(步骤S18)。所谓对应处理例如是将表示泵异常的信息数据存储于先前叙述的诊断存储器的处理等。

接着监视控制，控制器15对计数器的值进行检查(图5、步骤S22)。在计数器为零的情况(即，不在对异常持续时间进行计测的期间内的情况)下，控制器15执行车速联动控制。从图5的步骤S23到S26为止的处理相当于车速联动控制。控制器15对制冷剂温度进行检查(步骤S23)。在制冷剂温度处在温度T1与温度T2之间的情况下(步骤S23：是)，接着控制器15将车速与车速阈值Vth进行比较(步骤S24)。如果车速低于车速阈值Vth，则控制器15选择高转速模式(步骤S24：是，S26)。如果车速高于车速阈值Vth，则控制器15选择通常模式(步骤S24：否，S25)。

并且，控制器15基于制冷剂温度及所选择的模式来决定输出指令值、并向泵13发送(步骤S27)。此外，在制冷剂温度比温度T1低的情况下，以及制冷剂温度比温度T2高的情况下，优先将制冷剂温度保持在适当的温度，因此不进行车速联动控制(步骤S23：否，S25)。

所谓通常模式是基于图2的图表G1的关系来决定泵13的输出指令值的控制，所谓高转速模式是基于图2的图表G2的关系来决定泵13的输出指令值的控制。在车速横截车速阈值Vth时、即通常模式与高转速模式进行切换时，输出指令值会离散地变化。此时，可能会发生图3中说明了的竞争。于是，控制器15在步骤S22中计数器为零之外的情况(即不在对异常持续时间进行计测的期间的情况)下，从步骤S23跳过步骤S26。即，控制器15在异常持续时间的计测期间禁止车速联动控制。通过该处理，可避免因输出指令值的离散变更而进行的异常持续时间的复位。

在步骤S28中，控制器15检查是否在通常模式与高转速模式之间发生了模式切换(步骤S28)。在通常模式与高转速模式之间发生了模式切换的情况下，控制器15使计时器启动(步骤S28：是，步骤S29)。计时器在控制器15的程序中实现，使得对预定期间进行计时而结束。

在图4的步骤S12中，在计时器处于计时期间的情况下，控制器15跳过监视控制(步骤S12：是，S22)。即，在由于车速联动控制而输出指令值离散地变更了预定幅度(图2的幅度dD)之后的预定期间之内，控制器15临时停止监视控制。参照图6对该处理的目的进行说明。

图6是示出了由于车速联动控制而输出指令值离散地变化了时的泵13的转速的变化的时序图。图6的图表G13示出车速，图表G14示出输出指令值的变化，图表G15示出转速的变化。

在时刻T12车速低于车速阈值Vth。因为车速低于车速阈值Vth，所以控制器15使送往泵13的输出指令值从第1指令值D1向第2指令值D2离散地变更。泵13使输出(转速)从跟随之前的输出指令值(第1指令值D1)的状态发生变化以使得向新的输出指令值(第2指令值D2)跟随，因此转速会进行过渡响应。此外，相对于输出指令值D1的转速的容许范围为从转速R1到转速R2的范围，相对于输出指令值D2的容许范围为从转速R3到转速R4之间。在图6的例子中，到时刻T12为止，转速在容许范围内。

在时刻T12输出指令值发生变化之后，转速经过过渡响应而在时刻T15稳定在平稳状态。转速稳定在平稳状态之前，会暂时超速(overshoot)。由于过渡响应的超速，在从时刻T13到时刻T14期间，转速偏离容许范围(从转速R3到转速R4的期间)。从时刻T13到时刻T14的期间，转速偏离容许范围，因此原本会由于监视控制而控制器15开始使计数器递增。但是，如关于图4的步骤S12说明了的那样，控制器15在从使输出指令值离散地变更起的预定期间之内，暂时停止监视控制。在此，所谓预定期间被确定为图6的期间dt、即转速变化的过渡响应收敛的期间。通过步骤S12的处理，控制器15在输出指令值离散地变更之后的期间dt之内暂时停止监视处理，因此在该期间dt之内即使转速偏离容许范围也不进行异常持续时间的计测。因此，可防止尽管泵13正常但对异常持续时间错误地进行了计测的情况。

如以上说明了的那样，冷却装置10能够避免监视控制与车速联动控制的竞争。

叙述与实施例中说明了的技术有关的注意点。控制器15由中央处理单元(CPU)和存储器构成，上述的处理作为程序预先存储于存储器。图2中说明了的图表G1(通常模式)中的制冷剂温度与输出指令值的关系、以及图表G2(高转速模式)中的制冷剂温度与输出指令值的关系，也预先存储于控制器15的存储器。

在实施例的车速联动控制中，若车速低于车速阈值Vth，则从通常模式向泵13的转速比通常时高的高转速模式转变(图5的步骤S24：是，S26)。从通常模式向高转速模式转变是为了使泵13的振动频率从车身的共振频率偏离。根据车辆和泵的构造，若使泵的转速比通常时低，则有时泵的振动频率会从车身的共振频率远离。这样的情况下，也可以将步骤S26的处理变更成向泵转速比通常时低的低旋转模式转变的处理。在本说明书公开的技术中，将在车速低于车速阈值时使泵的转速离散地变更这一情况称为车速联动控制。

实施例的冷却装置10以逆变器20为冷却对象。本说明书公开的技术不限于逆变器的冷却装置。本说明书公开的冷却装置能够与车载的各种各样的设备相对应。本说明书公开的冷却装置也可以是对燃料电池进行冷却的装置。

以上，对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些不过是例示而已，并不限定权利要求的范围。权利要求书所记载的技术中包括对以上例示了的具体例进行了各种变形、变更而得到的技术。本说明书或附图中说明了的技术要素，单独或通过各种组合来发挥技术有用性，并不限于申请时权利要求所记载的组合。另外，本说明书或附图中例示了的技术能够同时达成多个目的，达成多个目的中的一个目的本身就具备技术有用性。

Claims (2)

1.一种冷却装置，是对车载的设备进行冷却的冷却装置，具备：

泵，其使制冷剂在所述设备与散热器之间循环；和

控制器，其向所述泵提供输出指令值，并且监视所述泵是否发生异常，

所述控制器能够执行：

车速联动控制，若车速低于预定的车速阈值则变更所述输出指令值；和

监视控制，在检测到所述泵的转速偏离预定的容许范围之后对偏离了所述容许范围的状态所持续的异常持续时间进行计测，若所述异常持续时间超过预定的时间阈值则输出通知所述泵异常的通知信号，

在所述监视控制中在对所述异常持续时间进行计测的期间，禁止所述车速联动控制。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，

所述控制器在通过所述车速联动控制将所述输出指令值变更了预定幅度之后的预定期间之内，暂时停止所述监视控制。