CN115811177A - 制冷剂温度估算方法及制冷剂温度估算装置 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的问题在于，提供一种不使用专用温度传感器即可简易估算制冷剂的温度值的制冷剂温度估算方法。为了解决上述问题，本发明提供一种制冷剂的温度估算方法，所述制冷剂对配备在车辆上的旋转电机(电动机2)进行冷却，所述温度估算方法包括：制冷剂冷却工序，利用热交换器(ATF冷却器21)，对从旋转电机的垂直方向下侧回收的制冷剂进行冷却；定子芯温度检测工序，利用在旋转电机的定子芯6的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位(连结部28的部位)上所配置的温度传感器27，在从高于该配置部位的位置向旋转电机滴下(从ATF滴管18滴下)由热交换器冷却后的制冷剂的条件下，检测定子芯的温度；及，使用在定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值Tscr，估算通过前述热交换器后的制冷剂的温度的工序。

Description

制冷剂温度估算方法及制冷剂温度估算装置

技术领域

本发明涉及一种制冷剂温度估算方法及制冷剂温度估算装置。

背景技术

配备在车辆上的驱动电机和发电机等旋转电机在运行过程中会因铜损和铁损而发热。如果线圈或定子芯的温度因这种发热而过度升高，则可能发生定子芯和线圈之间的绝缘击穿、线圈烧毁、永磁体退磁等不良情况。为了防止这种不良情况，使用制冷剂对旋转电机进行冷却。为了进行有效的冷却，在车辆上设置有冷却制冷剂的热交换器，并管理制冷剂的温度。为了适当地进行制冷剂的温度管理，需要获取制冷剂的温度值。为了进行制冷剂的温度管理，提出了利用温度传感器检测制冷剂的温度值的技术(例如，参照专利文献1)。此外，还提出了一种不使用温度传感器而是藉由计算来获取温度值作为估算值的技术(例如，参照专利文献2)。另一方面，还提出了一种在旋转电机的线圈端设置温度传感器来检测线圈端的温度的技术(例如，参照专利文献3)。

[先行技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本特开2017-175844号公报

专利文献2：日本特开2001-318008号公报

专利文献3：日本特开2014-209817号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在专利文献1的技术中，设置有在由散热器冷却的内燃机的冷却用制冷剂、和旋转电机的冷却用制冷剂之间进行热交换的热交换器。使用该热交换器对旋转电机的冷却用制冷剂进行冷却。将通过热交换器之前的冷却用制冷剂的实际测量温度值，减去热交换器的散热温度的估算值，藉此，获得通过热交换器后的冷却用制冷剂的温度值。为了获得冷却用制冷剂的实际测量温度值，使用与用于检测定子芯的温度的传感器分开的温度传感器。温度传感器比较昂贵，另外，如果温度传感器的数量增加，则会导致构造变得复杂。在专利文献2中公开了一种不使用温度传感器的估算温度值的技术。该技术是一种不直接依据温度的被估算部分的物理特性中的温度依赖性，而估算被估算部分的温度的抽象技术思想，并不提供估算旋转电机的冷却用制冷剂的温度值的具体方法。此外，虽然在专利文献3中公开了在旋转电机的线圈端设置温度传感器，但旋转电机的线圈的热容量小，并且由于铜损而温度变化剧烈。因此，线圈端的温度传感器检测到的检测值不适合于估算制冷剂的温度。另外，该温度传感器配置在旋转电机的下方，因此，其检测值表示受在其它部位受热的制冷剂的影响的值。因此，不适合于估算制冷剂本身的温度值。

本发明是鉴于上述情况而形成的，目的在于提供一种制冷剂温度估算方法及制冷剂温度估算装置，不使用专用温度传感器即可简易且精确地估算制冷剂的温度值。该目的导致提供一种旋转电机，能够缩减整个系统的尺寸和重量并改善能源效率。

[解决问题的技术手段]

(1)一种制冷剂的温度估算方法，所述制冷剂对配备在车辆上的旋转电机(例如，后述的旋转电机1的电动机2)进行冷却，所述温度估算方法包括：制冷剂冷却工序，利用设置在前述车辆上的热交换器(例如，后述的ATF冷却器21)，对从前述旋转电机的垂直方向下侧回收的前述制冷剂进行冷却；定子芯温度检测工序，利用在前述旋转电机的定子芯(例如，后述的定子芯6)的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位(例如，后述的连结部28的部位)中所配置的温度传感器(例如，后述的温度传感器27)，在从高于该配置部位的位置向前述旋转电机滴下(例如，从后述的ATF滴管18滴下)由前述热交换器冷却后的前述制冷剂的条件下，检测前述定子芯的温度；及，使用在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值(例如，后述的定子芯温度的实际测量值Tscr)，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

(2)上述(1)的温度估算方法包括：定子芯温度估算工序(例如，后述的步骤S73)，使用前述旋转电机的转速(例如，后述的转速n)和扭矩(例如，后述的扭矩N)的值，估算前述定子芯的温度(例如，后述的定子芯温度的估算值Tsci)；及，使用在前述定子芯温度估算工序中获得的定子芯温度的估算值、和在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值(例如，后述的定子芯温度的实际测量值Tscr)的差值(例如，后述的差值△T)，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

(3)上述(2)的制冷剂的温度估算方法包括：冷却热量估算工序(例如，后述的步骤S76)，基于在前述定子芯温度估算工序中获得的定子芯温度的估算值(例如，后述的定子芯温度的估算值Tsci)、和在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值(例如，后述的定子芯温度的实际测量值Tscr)的差值，估算由前述制冷剂冷却前述旋转电机的冷却热量(例如，后述的瓦特值W)；及，使用在前述冷却热量估算工序中获得的前述冷却热量的估算值估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

(4)一种制冷剂(例如，后述的ATF)的温度估算装置，所述制冷剂对配备在车辆上的旋转电机(例如，后述的旋转电机1的电动机2)进行冷却，所述温度估算装置具备：热交换器(例如，后述的ATF冷却器21)，设置在前述车辆上，并冷却从前述旋转电机的垂直方向下侧(例如，后述的ATF底盘19)回收的前述制冷剂；温度传感器(例如，后述的温度传感器27)，配置在前述旋转电机的定子芯(例如，后述的定子芯6)的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位(例如，后述的连结部28的部位)，并检测前述定子芯的温度；制冷剂滴下器(例如，后述的ATF滴管18)，从高于前述温度传感器的位置，向前述旋转电机滴下被前述热交换器冷却后的前述制冷剂；及，温度估算器(例如，后述的温度估算器33)，使用前述温度传感器检测到的定子芯温度的实际测量值(例如，后述的定子芯温度的实际测量值Tscr)，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度。

(发明效果)

在(1)的制冷剂的温度估算方法中，能够使用定子芯的温度传感器的实际测量值来估算制冷剂的温度，而无需设置检测制冷剂的温度的温度传感器。因此，不需要一个温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。另外，在旋转电机的定子芯的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位上，配置检测定子芯的温度的温度传感器，因此，不会受到其它部件导致的对制冷剂的受热的影响，能够准确地估算在藉由热交换器进行热交换后的状态下立即滴下至旋转电机上的制冷剂的温度。

在(2)的制冷剂的温度估算方法中，能够基于定子芯的温度的估算值和实际测量值的差值，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度，而无需设置检测制冷剂的温度的温度传感器。因此，不需要一个温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。

在(3)的制冷剂的温度估算方法中，基于冷却热量估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度，而无需设置检测制冷剂的温度的温度传感器，所述冷却热量是基于定子芯的温度的估算值和实际测量值的差值估算的、旋转电机被冷却的冷却热量。因此，不需要一个温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。

在(4)的制冷剂的温度估算装置中，能够使用定子芯的温度传感器的实际测量值来估算制冷剂的温度，而无需设置检测制冷剂的温度的温度传感器。因此，不需要一个温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。另外，在旋转电机的定子芯的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位上，配置检测定子芯的温度的温度传感器，因此，不会受到其它部件导致的对制冷剂的受热的影响，能够准确地估算在藉由热交换器进行热交换后的状态下立即滴下至旋转电机上的制冷剂的温度。

上述的效果进而导致提供一种旋转电机，能够缩减整个系统的尺寸和重量并改善能源效率。

附图说明

图1绘示出应用作为本发明的实施方式的制冷剂的温度估算方法的旋转电机的示意图。

图2是说明图1的旋转电机中的热回路和制冷剂的循环系统的图。

图3绘示出图1的旋转电机中的温度传感器和制冷剂滴下器的配置的图。

图4是图3的局部放大图。

图5绘示出作为本发明的实施方式的制冷剂的温度估算装置中的温度估算器的概念图。

图6绘示出构成适用于图5的温度估算器的查找表的映射的概念图。

图7表示图5的温度估算器中的处理流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。图1绘示出应用作为本发明的实施方式的制冷剂的温度估算方法的旋转电机1的示意图。图2是说明旋转电机1中的热回路和制冷剂的循环系统的图。图3绘示出旋转电机1中的温度传感器和制冷剂滴下器的配置的图。图4是关于图3的框线所包围的部分的局部放大图。

未图示的车辆的一个驱动源也就是电动机2、和经由未图示的蓄电池与该电动机2电连接的发电机3，一体组合而构成图1的旋转电机1。此处，旋转电机的名称是包括电动机和发电机的总称，电动机2和发电机3均是旋转电机。车辆中的电动机2通常被称为牵引电动机，在图1中，该部分被标记为TRC。另外，发电机3的部分被标记为GEN。电动机2具有定子4和转子5。定子4构成为包括定子芯6和卷绕在其上的线圈7。转子5构成为包括转子芯8和埋设在其中的永磁体9。发电机3具有定子10和转子11。定子10构成为包括定子芯12和卷绕在其上的线圈13。转子11构成为包括转子芯14和埋设在其中的永磁体15。电动机2的转子5的主轴16、和发电机3的转子11的主轴17，以发电机3的主轴17可相对旋转地支承在电动机2的输出轴也就是中空主轴16内的方式，同轴设置。

如图1和图3中的箭头所示，制冷剂从ATF滴管18滴下到电动机2和发电机3上，所述ATF滴管18是如图3所示设置在电动机2和发电机3的上方的多个制冷剂滴下器。ATF滴管18是在下面侧具有多个未图示的滴孔的管部件。制冷剂还通过主轴16内并在转子芯8、14内循环。作为该制冷剂，使用兼具润滑作用的自动变速箱油(Automatic Transmission Fluid,ATF)。利用从ATF滴管18滴下的ATF冷却定子4、10，利用通过主轴16内的ATF冷却轴心(主轴16、17)。另外，转子芯8、14的永磁体9、15被冷却。冷却旋转电机1中的上述的各部之后的ATF因重力而逐渐下降，并积聚在设置在图1的旋转电机1的下部的油底盘也就是ATF底盘19(图2)中。

如图2所示，积聚在ATF底盘19中的ATF利用以电动机2或未图示的内燃机作为驱动源运行的泵20，被送入热交换器也就是ATF冷却器21中，并藉由与冷却用空气22进行热交换而被冷却。被ATF冷却器21冷却的ATF被输送至旋转电机1的冷却对象也就是各部中，并对其进行冷却，然后再次返回ATF底盘19中进行循环。该循环按照如下方式进行。藉由泵20产生的输送压力，从泵20的排出侧配管23送至ATF冷却器21进行冷却，并送出至ATF冷却器21的出口侧配管24。被送出的ATF通过出口侧配管24中的下游侧支管也就是轴心冷却用支管25，供给至永磁体9等中。另外，被送出的ATF从出口侧配管24中的下游侧支管也就是多个滴下用支管26，通过与它们的下游侧相连的上述ATF滴管18，滴下至定子4和线圈7上。

如图2所示，永磁体9和转子芯8之间、转子芯8和定子4之间、及定子4和线圈7之间藉由热阻Rth热连接。转子芯8、定子4、及线圈7中的每一个和ATF底盘19之间，也藉由热阻Rth热连接。ATF冷却器21和冷却用空气之间也藉由热阻Rth热连接。热阻Rth的值根据热连接的对象而不同。在本实施方式中，估算通过热交换器也就是ATF冷却器21向出口侧配管24流出的制冷剂也就是ATF的温度。ATF的温度的估算中使用定子芯6的温度的实际测量值。为了检测定子芯6的温度而设置有温度传感器27。

如图3和图4所示，温度传感器27固定在连结部28的附近位置，所述连结部28以与电动机2中的定子芯6的外周相互离间且向径方向突出的方式形成。也就是，板状的撑条29固定于连结部28，在与撑条29一体的传感器保持架30上保持有温度传感器27。撑条29利用插入连结部28的螺栓插孔31的未图示的螺栓，与连结部28面接触并紧固。与传感器保持架30一体的撑条29紧固在连结部28上，所述连结部28形成于定子芯6的垂直方向上侧一半的部分。其结果，温度传感器27配置在作为旋转电机1(电动机2)的定子芯6的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位的连结部28的附近部位上。温度传感器27藉由传感器保持架30，始终与定子芯6保持充分的热接触状态，来检测定子芯6的温度。温度传感器27的输出从导线32导出，并经由未图示的信号转换器，转换成表示定子芯温度的实际测量值Tscr的数据，提供给后述的温度估算器33。

参照图3可知，制冷剂滴下器也就是ATF滴管18从在垂直方向高于温度传感器27的位置，向旋转电机1(电动机2)滴下被热交换器也就是ATF冷却器21冷却后的制冷剂也就是ATF。在该条件下，由于温度传感器27位于ATF滴管18的正下方，因此，被滴下至定子芯6中的配置有温度传感器27的位置的ATF没有受到滴下路径中的其它部材导致的受热的影响。因此，只要依据由温度传感器27检测到的定子芯温度的实际测量值Tscr，就可以准确地估算通过热交换器也就是ATF冷却器21后的ATF的温度Tatr。

图5绘示出作为本发明的实施方式的制冷剂的温度估算装置中的温度估算器33的概念图。温度估算器33构成为配备有旋转电机1的车辆所具备的未图示的ECU的一个功能部。温度估算器33被提供有由温度传感器27检测到的定子芯温度的实际测量值Tscr、电动机2的转速n、电动机2的扭矩N、ATF的流量f各值的数据。转速n从泵20的转速检测用传感器中获取。另外，扭矩N由未图示的普通的计算器算出。流量f根据泵20的转速算出。根据泵20的转速，参照具有图6的映射内容的查找表，估算通过ATF冷却器21后的ATF的温度Tatr。

图7是表示图5的温度估算器33中的处理流程的图。温度估算器33读取电动机2的转速n和扭矩N的数据(步骤S71)。接着，温度估算器33基于电动机2的转速n和扭矩N的数据，计算出假设不进行定子芯6的冷却时的定子芯6的发热量Q的值(步骤S72)。进而，温度估算器33计算出与定子芯6的发热量Q对应的定子芯6的温度Tsci(步骤S73)。接着，温度估算器33读取温度传感器27的检测输出也就是定子芯温度的实际测量值Tscr的数据(步骤S74)。温度估算器33计算出在步骤S73中计算出的定子芯6的温度Tsci、和在步骤S74中读取的数据芯温度的实际测量值Tscr的差值△T(步骤S75)。接着，温度估算器33将在步骤S75中计算出的温度的差值△T转换成瓦特值W(步骤S76)。瓦特值W是ATF对定子芯6的冷却量(冷却率)。温度估算器33进而读取ATF的流量f的值(步骤S77)。温度估算器33基于在步骤S76中得到的瓦特值W和在步骤S77中读取的ATF的流量f的值，参照具有图6的映射内容的查找表，估算通过ATF冷却器21后的ATF的温度Tatf(步骤S78)。此外，图6的映射是作为基础数据预先准备的。

根据本实施方式的制冷剂的温度估算方法、制冷剂的温度估算装置，起到以下的效果。

在(1)的制冷剂(ATF)温度估算方法中，利用ATF冷却器21，对由配置在车辆中的电动机2的垂直方向下侧的ATF底盘19回收的ATF进行冷却，利用温度传感器27，检测定子芯6的温度，所述温度传感器27配置在电动机2的定子芯6的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位也就是连结部28的部位上，由ATF滴管18从高于温度传感器27的位置向电动机2滴下被ATF冷却器21冷却后的ATF，使用温度传感器27检测到的定子芯温度的实际测量值Tscr，估算通过ATF冷却器21后的ATF温度Tatf。由此，不需要检测通过ATF冷却器21后的ATF温度Tatf的温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。另外，由于在电动机2的定子芯6的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位，配置检测定子芯的温度的温度传感器27，因此，不会受到其它部件导致的对ATF的受热的影响，能够准确地估算在被ATF冷却器21进行热交换后的状态下立即滴下至电动机2的制冷剂的温度。

在(2)的制冷剂(ATF)温度估算方法中，使用电动机2的转速n和扭矩N的值计算出定子芯6的温度的估算值Tsci，并基于估算值Tsci和定子芯温度的实际测量值Tscr的差值△T，估算通过ATF冷却器21后的ATF的温度。由此，不需要检测通过ATF冷却器21后的ATF温度Tatf的温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。

在(3)的制冷剂(ATF)温度估算方法中，基于定子芯6的温度的估算值Tsci、和温度传感器27检测到的定子芯6的温度的实际测量值Tscr的差值△T，估算由ATF冷却电动机2的冷却热量的瓦特值W，并基于估算得到的冷却热量的瓦特值W，估算通过ATF冷却器21后的ATF的温度。由此，不需要检测通过ATF冷却器21后的ATF温度Tatf的温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。

在(4)的制冷剂的温度估算装置中，具备：ATF冷却器21，设置在车辆上，并从电动机2的垂直方向下侧对由ATF底盘19回收的ATF进行冷却；温度传感器27，配置在电动机2的定子芯6的垂直方向上侧半分的部分中的连结部28的部位，并检测定子芯6的温度；ATF滴管18，从高于温度传感器27的位置，向电动机2滴下被ATF冷却器21冷却后的ATF；及，温度估算器33，使用温度传感器27检测到的定子芯温度的实际测量值Tscr，估算通过ATF冷却器21后的ATF的温度。由此，不需要检测通过ATF冷却器21后的ATF温度Tatf的温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。另外，由于在电动机2的定子芯6的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位，配置检测定子芯的温度的温度传感器27，因此，不会受到其它部件导致的对ATF的受热的影响，能够准确地估算在被ATF冷却器21进行热交换后的状态下立即滴下至电动机2的制冷剂的温度。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此。在本发明的主旨的范围内，也可以对细节的构成进行适当变更。例如，在上述的实施方式中，以旋转电机为电动机的情况进行了说明，但旋转电机也可以是发电机。该情况下，不需要检测通过热交换器后的制冷剂的温度的温度传感器，能够减少零件个数、降低成本。

附图标记

1：旋转电机

2：电动机

3：发电机

4、10：定子

5、11：转子

6、12：定子芯

7、13：线圈

8、14：转子芯

9、15：永磁体

16、17：主轴

18：ATF滴管(制冷剂滴下器)

19：ATF底盘

20：泵

21：ATF冷却器(热交换器)

22：冷却用空气

23：排出侧配管

24：出口侧配管

25：轴心冷却用支管

26：滴下用支管

27：温度传感器

28：连结部

29：撑条

30：传感器保持架

31：螺栓插孔

32：导线

33：温度估算器。

Claims (4)

1.一种制冷剂的温度估算方法，前述制冷剂对配备在车辆上的旋转电机进行冷却，所述温度估算方法包括：

制冷剂冷却工序，利用设置在前述车辆上的热交换器，对从前述旋转电机的垂直方向下侧回收的前述制冷剂进行冷却；

定子芯温度检测工序，利用在前述旋转电机的定子芯的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位上所配置的温度传感器，在从高于该配置部位的位置向前述旋转电机滴下由前述热交换器冷却后的前述制冷剂的条件下，检测前述定子芯的温度；及，

使用在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

2.根据权利要求1所述的制冷剂的温度估算方法，包括：

定子芯温度估算工序，使用前述旋转电机的转速和扭矩的值，估算前述定子芯的温度；及，

使用在前述定子芯温度估算工序中获得的定子芯温度的估算值、和在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值的差值，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

3.根据权利要求2所述的制冷剂的温度估算方法，包括：

冷却热量估算工序，基于在前述定子芯温度估算工序中获得的定子芯温度的估算值、和在前述定子芯温度检测工序中获得的定子芯温度的实际测量值的差值，估算由前述制冷剂冷却前述旋转电机的冷却热量；及，

使用在前述冷却热量估算工序中获得的前述冷却热量的估算值，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度的工序。

4.一种制冷剂的温度估算装置，前述制冷剂对配备在车辆上的旋转电机进行冷却，所述温度估算装置具备：

热交换器，设置在前述车辆上，并冷却从前述旋转电机的垂直方向下侧回收的前述制冷剂；

温度传感器，配置在前述旋转电机的定子芯的垂直方向上侧一半的部分中的规定部位，并检测前述定子芯的温度；

制冷剂滴下器，从高于前述温度传感器的位置，向前述旋转电机滴下由前述热交换器冷却后的前述制冷剂；及，

温度估算器，使用前述温度传感器检测到的定子芯温度的实际测量值，估算通过前述热交换器后的前述制冷剂的温度。

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