DE102010003025A1

DE102010003025A1 - Verfahren zum Steuern einer Kühlung eines Stromrichters für ein Hybridelektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102010003025A1
Application number: DE102010003025A
Authority: DE
Inventors: Jong Kyung Seongnam Lim; Byeong Seob Seongnam Song; Hong Seok Seongnam Song; Ki Jong Hwaseong Lee; Shin Hye Hwaseong Chun; Won Kyoung Suwon Choi; Hyong Joon Suwon Park; Joon Hwan Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-05-19
Also published as: US8380377B2; KR101039678B1; CN102064671A; KR20110054152A; CN102064671B; US20110118917A1; JP5553632B2; JP2011105291A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Steuern eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs umfasst: Schätzen der Temperatur eines Stromrichters zum Zeitpunkt eines CAN-Datenübertragungsfehlers als eine augenblickliche Temperatur des Stromrichters und Steuern eines Kühlsystems mit einer Kühlrate basierend auf der geschätzten Temperatur; und Steuern der Kühlrate des Kühlsystems abhängig davon, ob eine Ausgangsgröße des Stromrichters größer als ein Referenzwert ist. Gemäß dem Verfahren kann das Kühlsystem wirksamer gesteuert werden.

Description

HINTERGRUND
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs. Sie betrifft insbesondere ein verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs durch Schätzen der Temperatur des Stromrichters basierend auf seinen Zustand im Falle eines CAN-Bus (controller ares network – CAN) Datenübertragungsfehlers in dem Stromrichter.
(b) Stand der Technik
Ein Hybridfahrzeug wird durch einen internen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Motor angetrieben, um dadurch Abgase zu reduzieren und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
Ein Kraftübertragungssystem eines Paralleltyp-Hybridelektrofahrzeugs wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
Ein Verbrennungsmotor 10, ein Elektromotor 12, und ein Automatikgetriebe 14 sind direkt mit einer Antriebswelle 16 verbunden, eine Kupplung 18 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Elektromotor 12 angeordnet, und eine Hochspannungsbatterie 20, die durch eine Batteriesteuerung 22 geladen und entladen werden kann, ist an den Elektromotor 12 durch einen Wechselrichter 24 angeschlossen.
Ebenso ist eine 12 V Hilfsbatterie 26 an eine Anschlussleitung zwischen der Batterie 20 und dem Wechselrichter 24 durch einen Gleichstromumrichter 28 (DC-DC converter; nachfolgend mit ”LDC” bezeichnet) angeschlossen.
Ferner sind ein Kühlsystem 30 (zum Beispiel ein Lüfter oder eine Wasserpumpe) und eine Kühlsystemsteuerung 32 vorgesehen, um den Wechselrichter 24 und den LDC 28 zu kühlen, welche einen Hybridstromrichter bilden.
Hierbei sind die Batteriesteuerung 22, der Wechselrichter 24, der LDC 28 und die Kühlsystemsteuerung 32 durch eine CAN-Bus-Datenübertragungsleitung 36 als Signalschnittstelle miteinander verbunden.
Daher können die Batteriesteuerung 22, der Wechselrichter 24, der LDC 28 und die Kühlsystemsteuerung 32 eine Information zu- und voneinander durch die CAN-Datenübertragung übertragen und empfangen. Wie in dem Flussdiagramm von 2 gezeigt, empfängt die Kühlsystemsteuerung 32 eine Temperaturinformation jedes Hybridsystems durch die CAN-Datenübertragung und steuert den Betrieb des Kühlsystems 30 basierend auf der Information.
Als solches sind anstatt einer Lichtmaschine der LDC 28 zum Laden der 12 V Hilfsbatterie und Steuern der Stromversorgung zu einer Elektronikschaltung und der Wechselrichter 24 zum Steuern des Elektromotors zum Antreiben des Fahrzeugs in dem Hybridelektrofahrzeug vorgesehen. Der LDC 28 und der Wechselrichter 24, das heißt der Hybridstromrichter, umfassen einen Temperatursensor (nicht gezeigt) zum Messen der internen Temperatur. Die gemessenen Temperaturdaten werden zu der Kühlsystemsteuerung 32 zum Steuern des Kühlsystems 30 durch die CAN-Datenübertragung übertragen.
In einem normalen Zustand überträgt der Hybridstromrichter die Information des Temperatursensors zu der Kühlsystemsteuerung durch die CAN-Datenübertragung, und die Kühlsystemsteuerung steuert das Kühlsystem durch Bestimmen der Kühlrate basierend auf der empfangenen Temperatur jedes Stromrichters.
Im dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers in dem Stromrichter kann die durch den Temperatursensor in dem Stromrichter erfasste Temperaturinformation jedoch nicht durch die CAN-Datenübertragungsleitung übertragen werden, und daher kann die Kühlsystemsteuerung die Temperaturinformation nicht empfangen. Als Folge davon ist es unmöglich, einen Übertemperaturschutz des Stromrichters bereitzustellen.
Das heißt, die Kühlsystemsteuerung zum Steuern des Kühlsystems stellt den Betrieb des Kühlsystems auf das Maximum, um zu verhindern, dass der Stromrichter in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers überhitzt. Solch eine Strategie ist jedoch problematisch, da sie das Betriebsgeräusch des Kühlsystems bedeutsam erhöht und einen unnötigen Stromverbrauch des Kühlsystems verursacht.
In anderen Worten, in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers in dem Hybridstromrichter, steuert die Kühlsystemsteuerung das Kühlsystem (Lüfter oder Wasserpumpe) mit der maximalen Leistung, um zu ermöglichen, dass das Kühlsystem den Stromrichter ohne Rücksicht auf die tatsächliche Temperatur jedes Stromrichters kühlt. Diese Kühllogik verursacht ein übermäßiges Geräusch in dem Kühlsystem und verringert die Haltbarkeit und den Wirkungsgrad des Kühlsystems.
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs bereit. Die Temperatur eines Stromrichters zum Zeitpunkt eines CAN-Datenübertragungsfehlers wird als eine augenblickliche Temperatur des Stromrichters geschätzt und ein Kühlsystem wird basierend auf der geschätzten Temperatur gesteuert. Es wird bestimmt, ob eine durch den Stromrichter erzeugte Ausgangsgröße größer als ein minimaler Betriebsausgangspegel ist. Hierbei kann der minimale Betriebsausgangspegel ein Referenzwert sein, bei welchem eine Übertemperaturschutzlogik ausgeführt wird. Falls es bestimmt wird, dass die Ausgangsgröße des Stromrichters größer als der minimale Betriebsausgangspegel ist, bedeutet es, dass die durch den Stromrichter tatsächlich benötigte Kühlrate nicht unzureichend ist. In diesem Fall wird die Kühlrate des Kühlsystems auf einen einstufig niedrigern Pegel gesteuert. Falls es andererseits bestimmt wird, dass die Ausgangsgröße des Stromrichters nicht größer als der minimale Betriebsausgangspegel ist, bedeutet es, dass die durch den Stromrichter tatsächlich benötigte Kühlrate unzureichend ist. In diesem Fall wird die Kühlrate des Kühlsystems auf einen einstufig höheren Pegel gesteuert.
Vorzugsweise kann die Übertemperaturschutzlogik an einem internen Temperatursensor des Stromrichters eine Übertemperatur erfassen. Falls die Übertemperatur erfasst wird, kann die Logik in geeigneter Weise die Temperatur des Stromrichters durch Beschränken der Ausgangsgröße des Stromrichters unter den minimalen Betriebsausgangspegel verringern.
Die Kühlrate des Kühlsystems kann entsprechend verringert werden, wenn die Übertemperaturschutzlogik abgeschlossen ist, wenn die Temperatur des Stromrichters auf einen normalen Betriebspegel zurückgekehrt ist.
Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die obigen und weiteren Merkmale der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche nachfolgend lediglich der Veranschaulichung dienen und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, und wobei:
1 zeigt ein Flussdiagramm, das ein verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein herkömmliches Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs darstellt;
3 zeigt einen Graph, der das herkömmliche Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs darstellt; und
4 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Kraftübertragungssystem eines Hybridelektrofahrzeugs darstellt.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen umfassen einen Bezug auf die folgenden Elemente wie sie nachfolgend erläutert sind:
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
12: Elektromotor
14: Automatikgetriebe
16: Antriebswelle
18: Kupplung
20: Batterie
22: Batteriesteuerung
24: Wechselrichter
26: 12 V Hilfsbatterie
28: Gleichstromumrichter
30: Kühlsystem
32: Kühlsystemsteuerung
36: CAN-Datenübertragungsleitung

Es ist selbstverständlich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird nun ausführlich Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die Beispiele, welche in den nachfolgend beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und nachfolgend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
Wie oberhalb mit Bezug auf 4 beschrieben, umfasst das Kraftübertragungssystem des Hybridelektrofahrzeugs das Kühlsystem 30 (zum Beispiel eine Lüfter oder eine Wasserpumpe) und die Kühlsystemsteuerung 32, um den Wechselrichter 24 und den LDC 28 zu kühlen, welche den Hybridstromrichter bilden. Der Wechselrichter 24, der LDC 28 und die Kühlsystemsteuerung 32 ebenso wie verschiedene Steuerungen (z. B. Batteriesteuerung) sind durch die CAN-Datenübertragungsleitung 36 als Signalschnittstelle miteinander verbunden.
Daher wird die Steuerung des Kühlsystems 30 zum Kühlen des Stromrichters in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass die Temperaturinformation des Stromrichters zu der Kühlsystemsteuerung 32 durch die CAN-Datenübertragungsleitung 36 übertragen wird und dann die Kühlsystemsteuerung 32 das Kühlsystem 30 steuert, um eine Kühlrate basierend auf der Temperaturinformation bereitzustellen.
Die Temperaturinformation des Stromrichters und die Kühlrate des Kühlsystems können unterteilt werden in eine vorbestimmte Anzahl von Stufen, so dass die Kühlrate des Kühlsystems basierend auf der Temperatur des Stromrichters gesteuert wird, um den Stromrichter zu kühlen. Als ein Beispiel kann wie in 3 gezeigt, die Temperaturinformation des Stromrichters unterteilt werden in sieben Stufen T1 bis T7, und die Kühlrate basierend auf der Temperaturinformation kann unterteilt werden in sieben Stufen Stufe-1 bis Stufe-7.
In dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers in dem Stromrichter kann die Kühlsystemsteuerung jedoch nicht die Temperaturinformation empfangen. Um dieses Problem zu lösen ist die Steuerungslogik eingerichtet, die Kühlrate auf einen bestimmten Pegel zu steuern, das heißt auf den maximalen Pegel (T7, Stufe-7). Da diese Art eines Steuerungsverfahren die Kühlrate auf den maximalen Pegel ohne Rücksicht auf die tatsächliche Temperatur des Stromrichters steuert, verbraucht es eine übermäßige Menge an Lüfterleistung und ist sehr nachteilig bezüglich des Lüftergeräuschs und der Haltbarkeit.
Diesbezüglich beabsichtigt die vorliegende Erfindung eine wirksamere Steuerung der Kühlung in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers in dem Stromrichter bereitzustellen.
Natürlich empfängt in der vorliegenden Erfindung, wenn die CAN-Datenübertragung normal ausgeführt wird, die Kühlsystemsteuerung die Temperaturinformation des Stromrichters und steuert die Kühlrate des Kühlsystems basierend auf der Information.
Ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 1 und 3 beschrieben.
Bezug nehmend auf 1 wird gemäß dem Verfahren, in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers, die Kühltemperatur zu dem Zeitpunkt wenn der CAN-Datenübertragungsfehlers auftritt, als eine anfängliche Temperatur durch Verwendung eines Kühlsteuerungsplans geschätzt und die geschätzte Temperatur wird verwendet, um das Kühlsystem (zum Beispiel Lüfter) zu steuern.
Zum Beispiel Bezug nehmend auf 3, falls die Temperatur des Stromrichters zu dem Zeitpunkt des CAN-Datenübertragungsfehlers T4 beträgt und die Kühlrate des Kühlsystems (z. B. Lüfter) gemäß der Temperatur T4 Stufe-4 ist, schätzt die Kühlsystemsteuerung die Temperatur T4 entsprechend der Stufe-4, welcher die augenblickliche Kühlrate zu dem Zeitpunkt des CAN-Datenübertragungsfehlers ist, als eine anfängliche Temperatur (d. h., die augenblickliche Temperatur des Stromrichters) und steuert die Geschwindigkeit des Lüfters, um die Kühlrate Stufe-4 gemäß der anfänglichen Temperatur beizubehalten.
Im Fall wo ein interner Temperatursensor jedes Stromrichters einen Übertemperaturzustand erfasst, während die Temperatur des entsprechenden Stromrichters aufgrund einer Verringerung der durch den Stromrichter tatsächlich benötigten Kühlrate ansteigt, wird währenddessen eine separate Übertemperaturschutzlogik betrieben, und die Ausgangsgröße (z. B. Spannung, Strom und elektrische Leistung) des Stromrichters wird auf einen vorbestimmten Referenzwert oder niedriger durch die Übertemperaturschutzlogik beschränkt, um die Temperatur des Stromrichters zu verringern.
Die Kühlsystemsteuerung kann erfassen, dass die Ausgangsgröße des Stromrichters durch die Übertemperaturschutzlogik verändert wird, da der Stromrichter und die Kühlsystemsteuerung beide an die 12 V Hilfsbatterie in einer Reihe angeschlossen sind.
In diesem Fall, wenn der Stromrichter eine Ausgangsgröße (z. B. Spannung, Strom und elektrische Leistung) größer als einen Referenzwert (d. h., eine minimale Betriebsausgangsgröße) der Übertemperaturschutzlogik erzeugt, wird es bestimmt, dass die durch den Stromrichter tatsächlich benötigte Kühlrate nicht unzureichend ist, in welchem Fall die Kühlsystemsteuerung die Geschwindigkeit des Lüfters auf einen einstufig niedrigeren Pegel steuert.
Das heißt, die Geschwindigkeit des Lüfters wird auf einen einstufig niedrigeren Pegel als die somit geschätzte anfängliche Temperatur gesteuert, d. h., die Kühlrate basierend auf der augenblicklichen Temperatur des Stromrichters, um das Geräusch und den Stromverbrauch des Lüfters zu verringern.
Im Gegensatz dazu, wenn der Stromrichter eine Ausgangsgröße (z. B. Spannung, Strom und elektrische Leistung) geringer als der Referenzwert (d. h., eine minimale Betriebsausgangsgröße) der Übertemperaturschutzlogik erzeugt, wird es bestimmt, dass die durch den Stromrichter tatsächlich benötigte Kühlrate unzureichend ist, in welchem Fall die Kühlsystemsteuerung die Geschwindigkeit des Lüfters auf einen einstufig höheren Pegel steuert, um dadurch den Stromrichter rasch zu kühlen.
Das heißt, wenn es bestimmt wird, dass die Ausgangsgröße des Stromrichters geringer als der Referenzwert ist, wird die Temperatur des Stromrichters als die Temperatur geschätzt, die einem durch eine Stufe von der augenblicklichen Kühlrate erhöhten Wert entspricht, um dadurch zu ermöglichen dass das Kühlsystem den Kühlbetrieb rasch ausführt.
Hierbei wird, wenn die Übertemperaturschutzlogik abgeschlossen ist, da die Temperatur des Stromrichters auf einen normalen Betriebspegel zurückgekehrt ist, nachdem die Geschwindigkeit des Lüfters auf einen einstufig höheren Pegel gesteuert wird um den Stromrichter zu kühlen, falls die Ausgangsgröße des Stromrichters in einem normalen bereich für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger beibehalten wird, die Kühlrate verringert, und auf diese Weise ist es möglich, den Lüfter unter verschiedenen Zuständen flexibel zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Stromrichter vor einem Überhitzen in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers durch Schätzen der augenblicklichen Temperatur des Stromrichters zu schützen, um eine Kühlrate basierend auf der geschätzten Temperatur bereitzustellen und durch Erfassen eines Ausgangswerts gemäß der Übertemperaturschutzlogik des Stromrichters, um die Kühlrate zu erhöhen oder zu verringern.
Insbesondere in dem Fall eines CAN-Datenübertragungsfehlers in dem Stromrichter (z. B. Wechselrichter und Gleichstromumrichter) ist es möglich, das Geräusch und den Stromverbrauch des Kühlsystems (z. B. Lüfter) zu verringern und die Haltbarkeit und den Wirkungsgrad des Kühlsystems durch Erfassen eines Übertemperaturzustands basierend auf der Ausgangsgröße (z. B. Spannung, Strom und elektrische Leistung) des Stromrichters zu verbessern, um die Kühlrate basierend auf den erfassten Zustand zu steuern, eher als durch Steuern der Kühlrate des Kühlsystems auf einen maximalen Pegel.
Die Erfindung wurde ausführlich mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben. Jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass durch den Fachmann Änderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems zum Kühlen eines Stromrichters eines Hybridelektrofahrzeugs, wobei das Verfahren aufweist: Schätzen der Temperatur eines Stromrichters zum Zeitpunkt eines CAN-Datenübertragungsfehlers als eine augenblickliche Temperatur des Stromrichters und Steuern eines Kühlsystems mit einer Kühlrate basierend auf der geschätzten Temperatur; Bestimmen ob der Stromrichter eine Ausgangsgröße größer als einen minimalen Betriebsausgangspegel als einen Referenzwert erzeugt, bei welchem eine Übertemperaturschutzlogik ausgeführt wird, Steuern der Kühlrate des Kühlsystems auf einen einstufig niedrigeren Pegel, falls es bestimmt wird, dass der Stromrichter eine Ausgangsgröße größer als den minimalen Betriebsausgangspegel erzeugt, und; Steuern der Kühlrate des Kühlsystems auf einen einstufig höheren Pegel, falls es bestimmt wird, dass der Stromrichter eine Ausgangsgröße nicht größer als den minimalen Betriebsausgangspegel erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Übertemperaturschutzlogik ein Erfassen, an einem internen Temperatursensor des Stromrichters, einer Übertemperatur ausführt, und Verringern, wenn die Übertemperatur erfasst wird, der Temperatur des Stromrichters durch Beschränken der Ausgangsgröße des Stromrichters unterhalb des minimalen Betriebsausgangswerts.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein Verringern der Kühlrate des Kühlsystems, wenn die Übertemperaturschutzlogik abgeschlossen ist, da die Temperatur des Stromrichters auf einen normalen Betriebspegel zurückgekehrt ist.