CN111485990A - 冷却系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种冷却系统，包括电动泵(2)、冷却对象温度传感器(4)、冷却剂温度传感器(5)以及电子控制单元(6)。电动泵将冷却剂泵送至循环通道(10)，该循环通道被连接到冷却通道(80)的入口(81)和出口(82)，在冷却通道(80)中与冷却对象进行热交换。冷却对象温度传感器被构造成检测冷却对象温度(TW)。冷却剂温度传感器被布置在循环通道中的入口的上游并且被构造成检测冷却剂温度(TF)。电子控制单元控制电动泵的驱动，使得电动泵的排出流量与目标流量(Q*)匹配，并且通过使用基于基准值的等式来设定目标流量，所述基准值是通过将冷却对象温度和冷却对象的目标冷却温度之间的差除以冷却对象温度与冷却剂温度之间的差而获得的。

Description

冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统。
背景技术
已经提出了一种冷却系统，该冷却系统通过使冷却剂在包括散热器通路和发动机的水套的冷却剂循环路径中循环来使发动机冷却(例如，参见日本未审专利申请特开No.2006-112330(JP 2006-112330 A))。在JP 2006-112330A中所述的冷却系统中，与发动机的旋转结合运行的水泵吸入流过散热器通路的冷却剂并将冷却剂排出至发动机的水套，由此使冷却剂循环通过冷却剂循环路径。在循环期间，冷却剂在通过水套时吸收了从发动机散发的热，并使温度升高。然后，冷却剂在通过散热器通路时释放热并降低温度。
在JP 2006-112330A中描述的冷却系统设置有绕过散热器通路的旁路通路。旁路通路的一端被连接在散热器和水套的出口之间。旁路通路的另一端被连接到散热器和水泵之间的散热器通路。在旁路通路的另一端与散热器通路之间的连接部分处设置有用于调节通过散热器的冷却剂的流量的流量控制阀。通过调节流量控制阀，将冷却剂温度控制为目标冷却剂温度。
发明内容
在JP 2006-112330 A中所述的冷却系统中，为了使用于控制冷却剂温度的电子控制单元(ECU)设置用于调节流量控制阀的各种映射，需要使用多种系统模型进行各种实验。这可能需要大量的劳动和时间，从而导致开发成本增加。另外，由于映射的数据量大于等式的数据量，因此需要具有大数据容量的存储器作为用于存储映射的存储器，导致了高零件成本和高制造成本。
本发明提供了一种涉及低制造成本的冷却系统。
本发明的一方面提供了一种冷却系统。该冷却系统包括电动泵、冷却对象温度传感器、冷却剂温度传感器以及电子控制单元。电动泵被构造成将冷却剂泵送至循环通道，所述循环通道被连接到冷却通道的入口和出口，在该冷却通道中与冷却对象进行热交换。冷却对象温度传感器被构造成检测作为冷却对象的温度的冷却对象温度。冷却剂温度传感器被布置在循环通道中的入口的上游，并且被构造成检测作为冷却剂的温度的冷却剂温度。电子控制单元被构造成控制电动泵的驱动，使得电动泵的排出流量与目标流量匹配。电子控制单元被构造成通过使用基于基准值的等式来设定目标流量，该基准值是通过将由冷却对象温度传感器检测到的冷却对象温度和冷却对象的目标冷却温度之间的差除以由冷却对象温度传感器检测到的冷却对象温度与由冷却剂温度传感器检测到的冷却剂温度之间的差而获得的。
根据上述构造，通过使用基于基准值的等式来设定目标流量，该基准值是通过将由冷却对象温度传感器检测到的冷却对象温度与目标冷却温度之间的差除以由冷却对象温度传感器检测到的冷却对象温度与由循环通道中的冷却剂温度传感器检测到的冷却剂温度之间的差而获得的，该循环通道被布置在冷却通道的入口的上游。与使用存储器中存储的各种映射的情况不同，不需要太多时间进行映射设定。因此，能够降低开发成本。另外，由于能够采用具有小存储器容量的存储器，因此能够结合较低的开发成本来降低制造成本。
在该冷却系统中，电子控制单元可以被构造成通过使用将基准值除以预定时间常数的等式来设定目标流量。
根据上述构造，在用于设定目标流量的等式中，使用了用于划分基准值的预定时间常数。因此，能够获得所需的冷却速率。
该冷却系统可以进一步包括环境温度检测传感器，该环境温度检测传感器被构造成检测冷却对象周围的环境的环境温度。电子控制单元可以被构造成通过使用将基准值乘以预定基准环境温度与由环境温度传感器检测到的环境温度之间的差的等式来设定目标流量。
根据上述构造，在用于设定目标流量的等式中，基准值被乘以预定基准环境温度与由环境温度传感器检测到的环境温度之间的差。由此，当检测到的环境温度相对于预定基准环境温度更高时，目标流量被设定地更大。因此，可以与环境温度的变化无关地以良好的响应性进行冷却。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的例证性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的第一实施例的冷却系统的示意性构造的框图；
图2是根据本发明的第二实施例的冷却系统的示意性构造的框图；以及
图3是根据本发明的第三实施例的冷却系统的示意性构造的框图。
具体实施方式
下面将参考附图描述实施本发明的实施例。
第一实施例
图1是根据本发明的第一实施例的冷却系统1的示意性构造的框图。如图1中所示，冷却系统1包括电动泵2、储液罐3、冷却对象温度传感器4、冷却剂温度传感器5以及用作控制电动泵2的流量的控制单元的电子控制单元(ECU)6。
电动泵2将冷却剂泵送到循环通道10中，在该循环通道10中能够与冷却对象7进行热交换。冷却对象7可以是用于驱动车辆的车轮的马达、被连接至马达的逆变器或经由逆变器向马达供电的电池。冷却对象7设置有护套8，在护套8中布置有冷却通道80。冷却剂可以例如是水或油。
冷却通道80具有入口81和出口82。循环通道10连接冷却通道80的入口81和出口82。临时储存冷却剂的储液罐3介于循环通道10的中途。循环通道10包括连接储液罐3和冷却通道80的入口81的供应通道11以及连接冷却通道80的出口82和储液罐3的排出通道12。电动泵2介于供应通道11的中途。电动泵2将供应通道11中的冷却剂朝向冷却通道80的入口81泵送。
冷却对象温度传感器4检测作为冷却对象7的温度的冷却对象温度TW。例如，当冷却对象7是电池时，冷却对象温度传感器4将电池单元的温度检测为冷却对象温度TW。冷却剂温度传感器5被布置在供应通道11中的冷却通道80的入口81的上游。冷却剂温度传感器5检测作为冷却剂被引入冷却通道80之前的温度的冷却剂温度TF。
电动泵2包括泵本体21、驱动泵本体21的电动马达22和检测电动马达22的转子的旋转角度的旋转角传感器23。电动泵2的电动马达22由ECU 6控制。冷却对象温度传感器4、冷却剂温度传感器5以及旋转角传感器23被电连接至ECU 6。
ECU 6包括微型计算机30、由微型计算机30控制并向电动马达22供电的驱动电路(逆变器电路)40以及检测流经电动马达22的电流(马达电流Im)的电流检测电路50。微型计算机30包括CPU和存储器31(只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器等)，并且通过执行预定程序而用作多种功能处理单元。这些功能处理单元包括目标流量设定单元32、目标转速设定单元33、转速控制单元34、电流控制单元35以及转速检测单元36。
存储器31存储目标冷却温度T*、稍后描述的预定转换常数K、稍后描述的预定时间常数t等。目标冷却温度T*用于冷却对象7的合适温度，并且是使用系统模型通过实验预先获得的值。目标流量设定单元32从存储器31接收目标冷却温度T*、预定转换常数K、预定时间常数t等的输入。另外，目标流量设定单元32接收由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW。此外，目标流量设定单元32接收由冷却剂温度传感器5检测到的冷却剂温度TF的输入。
目标流量设定单元32使用以下等式(1)计算目标流量Q*，并将目标流量Q*输出到目标转速设定单元33。
Q*＝[K(TW-T*)]/[t(TW-TF)]...(1)
在等式(1)中，K是预先设定的预定转换常数，t是预先设定的预定时间常数。
用于设定目标流量Q*的等式(1)基于基准值B、预定转换常数K以及预定时间常数t。通过将由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW与目标冷却温度T*之间的差(TW-T*)除以由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW与由冷却剂温度传感器5检测到的冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)来获得基准值B[B＝(TW-T*)/(TW-TF)]。
即，在等式(1)的计算中，目标流量Q*是通过将由基准值B乘以预定转换常数K而获得的乘积值除以预定时间常数t而算出的(Q*＝B×K/t)。换句话说，目标流量设定单元32将目标流量Q*设定为由与冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW和目标冷却温度T*之间的差(TW-T*)成比例。即，随着冷却对象温度TW相对于目标冷却温度T*更高，目标流量Q*被设定地更大。同时，随着冷却对象温度TW变得更接近目标冷却温度T*，目标流量Q*被设定地更小。因而，可以在抑制不必要的输出的同时提供适于冷却的流量。
此外，目标流量设定单元32将目标流量Q*设定为与由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW和由冷却剂温度传感器5检测到的冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)成反比。即，随着冷却对象温度TW和冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)变得更大，目标流量Q*被设定地更小，并且随着冷却对象温度TW和冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)变得更小，目标流量Q*被设定地更大。因此，考虑到冷却对象温度TW和冷却剂温度TF，能够在抑制不必要的输出的同时提供适于冷却的流量。
此外，目标流量设定单元32将目标流量Q*设定成与预定时间常数t成反比。已经从目标流量设定单元32接收目标流量Q*的输入的目标转速设定单元33基于以下等式(2)来设定目标转速N*，并输出目标转速N*到转速控制单元34。
N*＝Q*/(q×η)...(2)
在等式(2)中，q是电动泵2的基本排出量(每转排出量)，η是电动泵2的容积效率。转速控制单元34接收从目标转速设定单元33输出的目标转速N*以及从旋转角传感器23输出的检测信号(反馈信号)的输入。转速控制单元34设定目标电流I*，使得基于旋转角传感器23的检测信号获得的电动马达22的转速变得更接近目标转速N*，并且将目标电流I*输出到电流控制单元35。
电流控制单元35接收从转速控制单元34输出的目标电流I*以及由电流检测电路50检测到的马达电流Im(反馈信号)的输入。电流控制单元35经由驱动电路40控制电动马达22的驱动，使得马达电流Im变得更接近目标电流I*。在本实施例中，使用基于以下值(对应于基准值B)的等式(1)设定目标流量Q*，该值是通过将由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW和目标冷却温度T*之间的差(TW-T*)除以由冷却对象温度传感器4检测到的冷却对象温度TW和由循环通道10中的冷却剂温度传感器5检测到的冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)而获得的，循环通道10被布置在冷却通道80的入口81的上游。
与使用存储在存储器中的各种映射的现有技术不同，不需要很多时间来进行映射设定。因此，能够降低开发成本。另外，由于能够采用具有小存储器容量的存储器，因此能够与降低开发成本相结合地降低制造成本。此外，与使用各种映射图的情况相比，能够减小施加在ECU 6上的负载，并且能够以良好的响应性来设定目标流量Q*。由此，可能以良好的响应性控制流量，并以良好的响应性进行冷却。
此外，通过将目标流量Q*设定成与预定时间常数t成反比，能够获得所需的冷却速度。
第二实施例
图2是示出根据本发明的第二实施例的冷却系统1P的示意性构造的框图。图2中根据第二实施例的冷却系统1P与图1中根据第一实施例的冷却系统1的不同之处在于：目标冷却温度T*和预定时间常数t经由车载网络从车辆的上级ECU 60提供给电动泵的ECU 6。
从上级ECU 60输出的目标冷却温度T*被存储在ECU 6的存储器31中。从上级ECU60输出的预定时间常数t被输入到ECU 6的目标流量设定单元32。在本实施例中，通过从车辆的上级ECU 60提供信息，可以执行适合于安装有电动泵2的车辆的每种类型的控制。
第三实施例
图3是示出根据本发明的第三实施例的冷却系统1Q的示意性构造的框图。图3中根据第三实施例的冷却系统1Q与图1中根据第一实施例的冷却系统1的不同之处如下。
即，冷却系统1Q设置有环境温度传感器9，所述环境温度传感器9检测作为冷却对象7周围的空气(环境)温度的环境温度TA。由环境温度传感器9检测到的环境温度TA被输入到目标流量设定单元32。此外，目标流量设定单元32基于以下等式(3)设定目标流量Q*，并且将目标流量Q*输出给转速设定单元33。
Q*＝[K(TW-T*)×KA(TA0-TA)]/[t×(TW-TF)]...(3)
在等式(3)中，K和KA是预先设定的预定转换常数，并且t是预先设定的预定时间常数。常数K、KA和t被预先存储在存储器31中。用于设定目标流量Q*的等式(3)基于值[(TW-T*)/(TW-TF)](对应于基准值B)、预定基准环境温度TA0和由环境温度传感器9检测到的环境温度(TA)之间的差(TA0-TA)、预定转换常数K和KA以及预定温度常数t。在等式(3)的计算中，目标流量Q*通过将以下乘积值除以预定时间常数t来计算目标流量Q*(Q*＝B×K×KA×(TA0-TA)/t)，该乘积值是通过将基准值B乘以预定转换常数K、预定转换常数KA以及差(TA0-TA)而获得的。
即，目标流量设定单元32将目标流量Q*设定成与冷却对象温度TW与目标冷却温度T*之间的差(TW-T*)以及基准环境温度TA0与环境温度TA之间的差(TA0-TA)成比例，并且与冷却对象温度TW和冷却剂温度TF之间的差(TW-TF)成反比。目标流量设定单元32将目标流量Q*设定成与时间常数t成反比。
在本实施例中，与第一实施例中相同，使用等式来设定目标流量Q*，由此能够降低制造成本。此外，可以以良好的响应性来控制流量，并且以良好的响应性来进行冷却。另外，通过将目标流量Q*设定成与预定时间常数t成反比，能够获得所需的冷却速度。此外，在用于设定目标流量Q*的等式(3)中，将值[(TW-T*)/(TW-TF)](对应于基准值B)乘以基准环境温度和环境温度之间的差(TA0-TA)。由此，目标流量Q*被设定成随着检测到的环境温度TA关于预定基准环境温度TA0越高而越大。因此，可以与环境温度的变化无关地以良好的响应性进行冷却。
本发明不限于上述实施例。例如，其上安装有冷却对象7的车辆可以是使用马达作为驱动源的电动车辆，或者可以是选择性地使用发动机和马达作为驱动源的混合动力车辆。如上所述，冷却对象7可以是用于驱动车辆的车轮的马达、被连接至马达的逆变器，或经由逆变器向马达供电的电池。可替选地，冷却对象7可以是用作车辆的驱动源的发动机。
冷却对象7不限于被安装在车辆上的系统。在权利要求的范围内，可以对本发明进行其它各种变型。

Claims (3)

1.一种冷却系统，其特征在于包括：
电动泵(2)，所述电动泵(2)被构造成将冷却剂泵送至循环通道(10)，所述循环通道(10)被连接到冷却通道(80)的入口(81)和出口(82)，在所述冷却通道(80)中与冷却对象(7)进行热交换；
冷却对象温度传感器(4)，所述冷却对象温度传感器(4)被构造成检测作为所述冷却对象(7)的温度的冷却对象温度(TW)；
冷却剂温度传感器(5)，所述冷却剂温度传感器(5)被布置在所述循环通道(10)中在所述入口(81)的上游，并且被构造成检测作为所述冷却剂的温度的冷却剂温度(TF)；和
电子控制单元(6)，所述电子控制单元(6)被构造成控制所述电动泵(2)的驱动，使得所述电动泵(2)的排出流量与目标流量(Q*)匹配，所述电子控制单元(6)被构造成通过使用基于基准值的等式来设定所述目标流量(Q*)，所述基准值是通过将由所述冷却对象温度传感器(4)检测到的所述冷却对象温度(TW)与所述冷却对象(7)的目标冷却温度之间的差除以由所述冷却对象温度传感器(4)检测到的所述冷却对象温度(TW)与由所述冷却剂温度传感器(5)检测到的所述冷却剂温度(TF)之间的差而获得的。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述电子控制单元(6)被构造成通过使用将所述基准值除以预定时间常数(t)的所述等式来设定所述目标流量(Q*)。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，进一步包括环境温度传感器(9)，所述环境温度传感器(9)被构造成检测所述冷却对象(7)周围的环境的环境温度，
其中，所述电子控制单元被构造成通过使用将所述基准值乘以预定基准环境温度(TA0)与由所述环境温度传感器(9)检测到的所述环境温度之间的差的所述等式来设定所述目标流量(Q*)。
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