DE102019105576A1

DE102019105576A1 - Hybridfahrzeugmotorkühlung

Info

Publication number: DE102019105576A1
Application number: DE102019105576.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Frank Sheldon; Kyi Shiah
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2019-09-12
Also published as: US20190275857A1; US10407048B1; CN110254212A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hybridfahrzeugmotorkühlung bereit. Ein Fahrzeug benutzt einen Brennkraftantriebsstrang, um Vorderräder anzutreiben, und einen elektrischen Hinterachsenantrieb (ERAD), um Hinterräder anzutreiben. Unter manchen Bedingungen kann es nötig sein, dass eine Steuerung das Elektromotordrehmoment im ERAD begrenzt, um ein Überhitzen des Elektromotors zu vermeiden, was die Kraftstoffeffizienz reduziert. Um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass das Elektromotordrehmoment begrenzt werden muss, wird Kältemittel von der Fahrzeugklimaanlage durch das Elektromotorgehäuse zirkulieren gelassen. In Reaktion auf Anweisungen von einer Steuerung leitet ein Ventil das Kältemittel entweder durch den Klimaanlagenverdampfer oder durch das Elektromotorgehäuse.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der Hybridelektromotorfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Offenbarung ein System und Verfahren zum Kühlen eines Triebmotors unter Verwendung von Kühlmittel von der Fahrzeugklimaanlage.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge werden über eine breite Spanne von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg verwendet, einschließlich Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Einige Verbrennungsmotorarten können jedoch nur in einem engen Geschwindigkeitsbereich effizient arbeiten. Daher werden häufig Getriebe verwendet, um Kraft bei verschiedenen Drehzahlverhältnissen effizient zu übertragen. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gering ist, wird das Getriebe normalerweise mit einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, derart, dass das Verbrennungsmotordrehmoment für verbesserte Beschleunigung vervielfacht wird. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht das Betreiben des Getriebes mit einem niedrigen Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl in Verbindung mit ruhigem, kraftstoffsparendem Konstantfahren. In der Regel weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur angebracht ist, eine Eingangswelle, die von einer Verbrennungsmotorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle auf, die die Fahrzeugräder antreibt, häufig mittels einer Differenzialgetriebebaugruppe, die zulässt, dass sich das linke und das rechte Rad bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs mit geringfügig unterschiedlicher Drehzahl drehen.
Einige Fahrzeuge verwenden Elektromotoren, die in Kombination mit der Brennkraftmaschine verwendet werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Beispielsweise kann ein elektrischer Motor verwendet werden, um Energie, die anderenfalls in Wärme umgewandelt würde, während des Bremsens zurückzugewinnen und dann diese Energie zu verwenden, um die Leistungsnachfrage an der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Außerdem kann der Motor bei Beschleunigungsereignissen die Leistung der Brennkraftmaschine ergänzen, derart, dass ohne Leistungseinbußen ein kleinerer, effizienterer Verbrennungsmotor installiert werden kann.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Triebelektromotor, eine Fahrgastzellenklimaanlage und ein Ventil. Die Fahrgastzellenklimaanlage beinhaltet einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer. Die Klimaanlage kann auch ein thermostatisches Expansionsventil zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels beinhalten. Der Verdichter kann über eine Kupplung selektiv antreibbar mit der Brennkraftmaschine verbunden sein. Das Ventil ist dazu konfiguriert, Kältemittel vom Kondensator abwechselnd durch den Verdampfer und ein Gehäuse des Elektromotors zum Verdichter zu leiten. Eine Steuerung kann dazu programmiert sein, das Ventil anzuweisen, in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, Fluid durch das Gehäuse zu leiten. Die Steuerung kann außerdem in Reaktion darauf, dass die Temperatur den Schwellenwert übersteigt, die Kupplung einrücken. Die Steuerung kann auch dazu programmiert sein, das Ventil anzuweisen, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert übersteigt, Fluid durch den Verdampfer zu leiten.
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Triebelektromotor, eine Fahrgastzellenklimaanlage und eine Steuerung. Die Fahrgastzellenklimaanlage beinhaltet einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer. Der Verdichter kann über eine Kupplung selektiv antreibbar mit einer Brennkraftmaschine verbunden sein. Die Klimaanlage kann auch ein thermostatisches Expansionsventil beinhalten, das zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels konfiguriert ist. Die Steuerung ist dazu programmiert, Kältemittel vom Kondensator in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, durch das Gehäuse, und in Reaktion darauf, dass die Temperatur unter dem Schwellenwert liegt, durch den Verdampfer an den Verdichter zu leiten. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, in Reaktion darauf, dass die Temperatur des Elektromotors den Schwellenwert überschreitet, und in Reaktion auf eine Anforderung von Klimatisierung durch die Insassen in der Fahrgastzelle die Kupplung einzurücken. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Schwellenwert übersteigt, Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten.
Ein Verfahren steuert ein Fahrzeug mit einem Triebelektromotor und einer Klimaanlage. Ein Verdichter wird angewiesen, ein Kältemittel an einen Kondensator zu pumpen, indem beispielsweise das Einrücken einer Kupplung angewiesen wird, um den Verdichter antreibbar mit einer Brennkraftmaschine zu verbinden. Das Kältemittel, das aus dem Verdichter austritt, wird in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur einen Schwellenwert übersteigt, an den Elektromotor und in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur unter dem Schwellenwert liegt, an einen Verdampfer geleitet. Das Kältemittel kann auch ungeachtet der Elektromotortemperatur in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert überschreitet, an den Verdampfer geleitet werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs.
2 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage.
3 ist eine Darstellung eines elektrischen Hinterachsenantriebs (Electric Rear Axle Drive - ERAD).
4 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kühlsystems für den ERAD aus 3, das die Klimaanlage aus 2 benutzt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Steuerungslogik zum Betreiben des ERAD-Kühlsystems aus 4 darstellt.
6 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Kühlsystems für den ERAD aus 3, das die Klimaanlage aus 2 benutzt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Vorliegend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, die den Fachmann hinsichtlich der unterschiedlichen Anwendungsweisen der vorliegenden Erfindung lehren soll. Wie ein Durchschnittsfachmann versteht, können verschiedene Merkmale, die dargestellt und unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen dargestellter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen von Merkmalen in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen wünschenswert sein.
1 stellt schematisch einen Fahrzeugantriebsstrang dar. Die Kraft für Vorderräder 10 und 12 wird von einer Brennkraftmaschine 14 bereitgestellt. Ein Getriebe 16 stellt das Drehzahlverhältnis zwischen der Verbrennungsmotorkurbelwelle und den Rädern in Anpassung an verschiedene Fahrbedingungen ein. Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise wird das Drehzahlverhältnis so eingestellt, dass eine Drehmomentvervielfachung bereitgestellt wird, während das Drehzahlverhältnis bei höherer Geschwindigkeit und niedrigerer Leistungsanforderung so eingestellt wird, dass die Verbrennungsmotoreffizienz maximiert wird. Das Getriebe 16 beinhaltet ein Differenzialgetriebe, das die Kraft zwischen dem linken Vorderrad 10 und dem rechten Vorderrad 12 aufteilt und dabei geringfügige Drehzahldifferenzen zulässt, wenn das Fahrzeug in einer Kurve fährt. Ein Frontendhilfsantrieb (Front End Accessory Drive - FEAD) 18 lenkt einen Teil der Verbrennungsmotorkraft an verschiedenes Zubehör wie etwa einen Wechselstromgenerator, eine Verbrennungsmotorkühlmittelpumpe und eine Klimaanlage, wie unten beschrieben.
Kraft an die Hinterräder 20 und 22 wird durch einen elektrischen Hinterachsenantrieb (ERAD) 24 bereitgestellt. Die vom ERAD 24 erzeugte Kraft wird durch ein hinteres Differenzialgetriebe 26 zwischen den Hinterrädern aufgeteilt. Der ERAD 24 erhält Leistung von einer Batterie (nicht gezeigt). Beim Bremsen kann der ERAD 24 als ein Generator arbeiten, um einen Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs zurückzugewinnen und diese Energie in der Batterie zu speichern. Eine Steuerung entscheidet, wie viel Energie jeweils von dem Verbrennungsmotor 14 und dem ERAD 24 bereitzustellen ist, damit das Gesamtdrehmoment die Fahreranforderung effizient erfüllt. Wenn die Steuerung an den Vorder- oder Hinterrädern einen Traktionsverlust erfasst, überarbeitet die Steuerung die Drehmomentzuteilung, um das Drehmoment über die Räder mit Traktion bereitzustellen.
Eine Fahrgastzellenklimaanlage ist schematisch in 2 dargestellt. Ein Verdichter 30 ist über den FEAD 18 antreibbar mit der Verbrennungsmotorkurbelwelle verbunden, wenn Kupplung 32 eingerückt ist. Der Verdichter saugt Kältemittel in einem Dampfzustand aus einer Niederdruckdampfleitung 34 und pumpt es an eine Hochdruckdampfleitung 36. Aufgrund der Energie, die dem Kältemittel während der Verdichtung zugeführt wird, ist die Temperatur des Dampfes in Leitung 36 wesentlich höher als die Temperatur in Leitung 34. Die Temperatur, bei der das Kältemittel zwischen Dampf- und Flüssigzustand wechselt, ist von der Temperatur abhängig. Der Übergang findet bei höheren Temperaturen statt, wenn der Druck höher ist. Die Temperatur in Leitung 36 ist wenigstens so hoch wie die Übergangstemperatur bei hohem Druck, was höher als die Umgebungsaußentemperatur ist. (Dampf bei einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur wird als überhitzt bezeichnet.)
Das Kältemittel strömt dann durch einen Wärmetauscher 38, der als der Kondensator bezeichnet wird. Der Kondensator ist in einem Strom von Umgebungsaußenluft angeordnet (etwa vor dem Kühler des Verbrennungsmotors). Wärme wird vom Kältemittel an die Außenluft abgegeben. Anfangs bewirkt dies, dass das Kältemittel sich von einem überhitzten Zustand auf die Übergangstemperatur abkühlt. Dann kondensiert das Kältemittel bei der Übergangstemperatur zu Flüssigkeit. Schließlich setzt das Kältemittel im flüssigen Zustand die Kühlung auf Außenlufttemperatur fort und tritt dann über die Hochdruckflüssigkeitsleitung 40 aus dem Kondensator aus. Der Großteil der Reduzierung der Enthalpie während des Strömens des Kühlmittels durch den Kondensator resultiert aus der Zustandsänderung.
Aus der Hochdruckflüssigkeitsleitung 40 strömt das Kältemittel durch eine gesteuerte Öffnung in einem thermostatischen Expansionsventil (Thermostatic eXpansion Valve - TXV) 42 und tritt in die Niedrigdruckflüssigkeitsleitung 44 ein. Aus der Niedrigdruckflüssigkeitsleitung 44 strömt das Kältemittel durch einen Wärmetauscher 46, der als der Verdampfer bezeichnet wird. Die Druckreduzierung senkt die Übergangstemperatur auf einen Wert unterhalb der Temperatur der Flüssigkeit in Leitung 44. Daher beginnt das Kältemittel aus seinem flüssigen Zustand in einen Dampfzustand zu verdampfen und absorbiert Energie. Anfangs stammt die Energie vom Kältemittel selbst und bewirkt, dass das Flüssigkeit/Dampf-Gemisch auf die Übergangstemperatur abkühlt, die unter der Fahrgastzellenlufttemperatur liegt. Ein Gebläse bläst Fahrgastzellenluft am Verdampfer vorbei, derart, dass Wärme von der Fahrgastzellenluft auf das Kältemittel übertragen wird, was die Fahrgastzellenluft kühlt. Das Kältemittel tritt im Dampfzustand aus dem Verdampfer 46 aus und strömt in die Niedrigdruckdampfleitung 34, aus der es rezirkuliert wird.
Das TXV 42 stellt die Größe seiner Öffnung ein, um die Durchflussrate des Kältemittels zu steuern. Eine der Eingaben, die die Öffnungsgröße beeinflusst, ist die Temperatur in der Niedrigdruckdampfleitung 34, die von einem Sensor 48 bestimmt wird. Spezifisch erhöht das TXV 42 die Größe der Öffnung in Reaktion auf eine erhöhte Temperatur bei 48 und erhöht damit die Kältemitteldurchflussrate. Die höhere Temperatur zeigt an, dass der Verdampfer nicht genug Wärme aus der Fahrgastzellenluft abführt, weshalb eine höhere Durchflussrate gerechtfertigt ist. Der Sensor 48 kann ein passiver Temperatursensor sein, der ein Drucksignal an das TXV 42 sendet. Der Temperatursensor 48 kann in das TXV 42 integriert sein. Das TXV 42 kann auch auf den Druck in der Niedrigdruckflüssigkeitsleitung 44 oder in der Niedrigdruckdampfleitung 34 ansprechen. Spezifisch reduziert das TXV 42 die Größe der Öffnung in Reaktion auf einen Anstieg des Drucks.
Wenn die Klimaanlage von Fahrzeuginsassen ausgeschaltet wird, rückt die Steuerung 50 die Kupplung 32 aus, derart, dass der Verdichter 30 nicht arbeitet und kein Kältemittel strömt. Wenn die Klimaanlage von Fahrzeuginsassen eingeschaltet wird, rückt die Steuerung 50 die Kupplung 32 ein, um den Verdichter 30 zu betreiben. Wenn in Leitung 36 ein Solldruck erreicht wurde, kann die Steuerung den Verdichter 30 ein- und ausschalten, indem sie die Kupplung 32 nach Bedarf ein- und ausrückt, um den Druck innerhalb eines Sollbereichs zu halten. Bei einigen Fahrzeugen kann der Verdichter 30 von einem elektrischen Motor angetrieben werden, anstatt von dem Verbrennungsmotor angetrieben zu werden. Dies gestattet den Betrieb der Klimaanlage bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor. Bei solchen Systemen steuert die Steuerung 50 den Druck in Leitung 30 durch Ein- und Ausschalten des Elektromotors oder durch Variieren seiner Drehzahl.
Der ERAD 24 aus 1 ist in 3 ausführlicher dargestellt. Der ERAD beinhaltet ein Gehäuse 52, das an der Fahrzeugstruktur angebracht ist. Die elektrische Synchronpermanentmagnetmaschine beinhaltet einen Stator 54 und einen Rotor 56. Der Stator 54 ist am Gehäuse fixiert. Der Rotor 56 wird von Lagern zur Drehung relativ zum Gehäuse abgestützt. Der Stator 54 und der Rotor 56 sind durch einen kleinen Luftspalt voneinander getrennt. Eine Batterie 58 stellt über einen Gleichstrom (Direct Current - DC)-Bus 60 elektrische Leistung bereit oder absorbiert sie. Ein Wechselrichter 62 wandelt die Gleichspannung in Wechselstrom (Alternating Current - AC) an drei Leistungskabeln 64 um. Die Leistungskabel sind mit Phasenwicklungen im Stator 54 verbunden. Der Wechselrichter 62 stellt die Stärke und die Phase der Spannung an den Leistungskabeln ein, um ein gewünschtes Maß an Drehmoment zu erzeugen. Ein Getriebe 66 stellt ein Drehzahlverhältnis zwischen dem Rotor 56 und einer ERAD-Ausgangswelle 68 ein, die das hintere Differenzialgetriebe 26 antreibt. Das Getriebe 66 kann auch eine Kupplung beinhalten, die den Rotor selektiv von den Hinterrädern trennt.
Die Erzeugungen von Drehmoment durch die elektrische Maschine bewirken eine Erzeugung von Wärme im Stator 54 und im Rotor 56. Der Betrieb bei einer übermäßigen Temperatur kann die Hardware beschädigen. Wenn eine Temperatur des Stators oder Rotors einen Schwellenwert übersteigt, etwa 150 C, muss die Drehmomentanweisung daher begrenzt werden, um die Erzeugung weiterer Wärme zu begrenzen. Das Begrenzen der Drehmomentkapazität begrenzt die Fähigkeit, den ERAD zum Reduzieren des Kraftstoffverbrauchs zu verwenden. Wärme vom Stator 54 wird durch Leiten an das Gehäuse 52 abgeleitet. Das Gehäuse kann durch ein Kühlmittel, das von einer Leitung 70 durch Spiralkanäle 72 zu einer Leitung 74 und dann durch einen Kühler zirkuliert wird, woraufhin es zur Leitung 70 zurückkehrt, aktiv gekühlt werden. Das Kühlmittel kann beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glycol sein. Das Getriebe 66 und der Rotor 56 können durch die Zirkulation von Getriebeöl gekühlt werden. Wenn sich das Getriebeöl in der Gehäuseölwanne 76 befindet, wird Wärme vom Öl an das Gehäuse 52 übertragen. Um das Kühlen des Bereichs des Gehäuses in der Nähe der Wanne zu unterstützen, kann das Kühlmittel durch weitere Kanäle 78 in der Nähe der Wanne zirkulieren gelassen werden.
Die Rate der Wärmeübertragung vom Gehäuse 52 an das Kühlmittel ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem Gehäuse und dem Kühlmittel. Die Temperatur des Kühlmittels, das aus Leitung 70 eintritt, ist höher als die Umgebungslufttemperatur. Während das Kühlmittel durch die Kanäle zirkuliert, steigt die Kühlmitteltemperatur an, was die Wärmeübertragungsrate senkt. An einem warmen Tag kann die Kühlmitteltemperatur im Bereich von 50-70 C liegen.
4 stellt eine Abwandlung der Klimaanlage aus 2 dar, die die potenzielle Wärmeableitungsrate aus dem ERAD drastisch steigert, indem anstelle von Wasser und Glycol Kältemittel durch das Gehäuse zirkuliert. An einigen Stellen im oben beschriebenen Dampfverdichtungszyklus wird die Kältemitteltemperatur auf etwa 5 C gesenkt. Während das Kältemittel aus dem flüssigen in den Dampfzustand übergeht, bleibt die Temperatur zudem im Wesentlichen konstant, obwohl eine beträchtliche Menge an Wärme absorbiert wird.
Ein Ventil 80 ist in der Niedrigdruckflüssigkeitsleitung 44 zwischen dem TXV 42 und dem Verdampfer 46 angeordnet. Das Ventil 80 leitet Kältemittel vom Kondensator wechselweise durch den Verdampfer 46 und das Gehäuse 52. Mit anderen Worten, weist das Ventil 80 wenigstens zwei Zustände auf. In einem ersten Zustand strömt das Kältemittel hauptsächlich durch den Verdampfer 46 und kaum oder gar nicht durch das Elektromotorgehäuse 52. In einem zweiten Zustand strömt das Kältemittel hauptsächlich durch das Elektromotorgehäuse 52 und kaum oder gar nicht durch den Verdampfer 46. In einigen Ausführungsform kann das Ventil 80 Zwischenzustände aufweisen, in denen ein beträchtlicher Strom durch beide Vorrichtungen geleitet wird. Der Zustand des Ventils 80 wird von der Steuerung 50 unter Verwendung von unten beschriebener Logik eingestellt. Das Kältemittel, das vom Elektromotorgehäuse zurückkehrt, wird stromaufwärts des Temperatursensors 48 mit der Niedrigdruckdampfleitung 34 vereinigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Steuerungslogik zum Steuern der Kupplung 32 aus 2 und des Ventils 80 aus 4 darstellt. Dieser Prozess wird in regelmäßigen Intervallen von der Steuerung 50 ausgeführt, etwa in Reaktion auf ein Unterbrechungssignal. Bei 82 prüft die Steuerung, ob die Klimaanlage von Fahrzeuginsassen eingeschaltet wurde. Wenn ja, prüft die Steuerung bei 84, ob die Fahrgastzellentemperatur über dem Sollwert liegt. Wenn ja, stellt die Steuerung bei 86 das Ventil 80 so ein, dass Kältemittel an den Verdampfer 46 geleitet wird. Auf diese Weise erhält die Aufbereitung der Fahrgastzellenluft Priorität gegenüber der ERAD-Elektromotorkühlung. Wenn die Klimaanlage bei 82 ausgeschaltet ist oder der Fahrgastzellentemperatursollwert bei 84 eingehalten wird, prüft die Steuerung bei 88, ob die Elektromotortemperatur über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann niedriger als die Temperatur sein, bei der Steuerung mit dem Begrenzen der Elektromotorleistung beginnen muss. Wenn der Elektromotor bei 88 unter dem Temperaturschwellenwert liegt, wird die Kupplung 32 bei 90 ausgerückt, derart, dass die Klimaanlage keine Leistung aufnimmt. Wenn der Elektromotor bei 88 über dem Temperaturschwellenwert liegt, stellt die Steuerung bei 92 das Ventil 80 so ein, dass Kältemittel zum Elektromotorgehäuse 52 geleitet wird.
Nach dem Einstellen des Zustands des Ventils 80 bei 86 oder 92 fährt die Steuerung damit fort, den Zustand der Kupplung 32 zu steuern, um den Druck in der Hochdruckflüssigkeitsleitung 36 zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert zu halten. Bei 94 prüft die Steuerung den aktuellen Status der Kupplung. Wenn die Kupplung derzeit nicht eingerückt ist, vergleicht die Steuerung den Druck in der Leitung 36 bei 96 mit dem unteren Grenzwert. Wenn der Druck unter dem unteren Grenzwert liegt, rückt die Steuerung die Kupplung 32 bei 98 ein. Anderenfalls lässt die Steuerung die Kupplung 32 ausgerückt. Wenn die Kupplung bei 94 derzeit eingerückt ist, vergleicht die Steuerung den Druck in der Leitung 36 bei 100 mit dem oberen Grenzwert. Wenn der Druck über dem oberen Grenzwert liegt, rückt die Steuerung die Kupplung 32 bei 102 aus. Anderenfalls lässt die Steuerung die Kupplung 32 eingerückt.
6 stellt eine alternative Ausführungsform des Elektromotorkühlsystems aus 4 dar. Anstelle eines einzelnen TXV und eines Ventils verwendet diese Ausführungsform zwei TXVs. Das erste TXV 110 steuert den Strom von Kältemittel an den Verdampfer 46. Das zweite TXV 112 steuert den Strom von Kältemittel an das Elektromotorgehäuse 52. Die TXVs 110 und 112 können zur besseren Anpassung an unterschiedliche Eigenschaften des Verdampfers 46 und des Elektromotorgehäuses 52 unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Wie gezeigt, benutzen die TXVs 110 und 112 zwei unterschiedliche Temperatursensoren 114 bzw. 116, obwohl auch ein gemeinsamer Temperatursensor benutzt werden kann. Die TXVs 110 und 112 sind dazu konfiguriert, die Öffnung in Reaktion auf ein Signal von der Steuerung 50 vollständig zu schließen. Dies kann beispielsweise durch einen Solenoid erreicht werden, der auf eine Nadel eines TXV in Nadelbauart einwirkt. Alternativ kann es durch Anordnen eines Ein/Aus-Ventils in Reihe mit dem TXV erreicht werden.
Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen von den Ansprüchen eingeschlossenen Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt wurden. Obwohl verschiedene Ausführungsformen möglicherweise als im Hinblick auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik bevorzugt beschrieben wurden, erkennt der Fachmann, dass in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Attribute des Systems insgesamt zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Somit liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: einen Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Elektromotor ein Gehäuse aufweist; eine Fahrgastzellenklimaanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer; und ein Ventil, das dazu konfiguriert ist, Kältemittel vom Kondensator wechselweise durch den Verdampfer und das Gehäuse zum Verdichter zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Klimaanlage ferner ein thermostatisches Expansionsventil, das zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels konfiguriert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Ventil anzuweisen, in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, Fluid durch das Gehäuse zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verdichter durch eine Kupplung selektiv antreibbar mit einer Brennkraftmaschine verbunden und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, in Reaktion darauf, dass die Temperatur des Elektromotors den Schwellenwert übersteigt, die Kupplung einzurücken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, das Ventil anzuweisen, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert übersteigt, Fluid durch den Verdampfer zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Triebelektromotor dazu konfiguriert, Hinterräder des Fahrzeugs anzutreiben, und eine Brennkraftmaschine ist dazu konfiguriert, Vorderräder des Fahrzeugs anzutreiben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: einen Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Elektromotor ein Gehäuse aufweist; eine Fahrgastzellenklimaanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, Kältemittel vom Kondensator in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, durch das Gehäuse, und in Reaktion darauf, dass die Temperatur unter dem Schwellenwert liegt, durch den Verdampfer an den Verdichter zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Klimaanlage ferner ein thermostatisches Expansionsventil, das zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels konfiguriert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verdichter durch eine Kupplung selektiv antreibbar mit einer Brennkraftmaschine verbunden und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, in Reaktion darauf, dass die Temperatur des Elektromotors den Schwellenwert übersteigt, und in Reaktion darauf, dass Klimatisierung von Fahrgastzelleninsassen angefordert wird, die Kupplung einzurücken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass die Fahrgastzellentemperatur einen Schwellenwert übersteigt, Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Triebelektromotor dazu konfiguriert, Hinterräder des Fahrzeugs anzutreiben, und eine Brennkraftmaschine ist dazu konfiguriert, Vorderräder des Fahrzeugs anzutreiben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben: Anweisen eines Verdichters, ein Kältemittel zu einem Kondensator zu pumpen; und Leiten des Kältemittels, das aus dem Verdichter austritt, in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur einen Schwellenwert übersteigt, an den Elektromotor und in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur unter dem Schwellenwert liegt, zu einem Verdampfer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Leiten des Kältemittels, das aus dem Verdichter austritt, zu dem Verdampfer ungeachtet der Elektromotortemperatur in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert übersteigt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anweisen des Verdichters, Kältemittel zu pumpen, Anweisen des Einrückens einer Kupplung, um den Verdichter antreibbar mit einer Brennkraftmaschine zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Verdichter angewiesen, in Reaktion darauf, dass die Elektromotortemperatur den Schwellenwert übersteigt und ein Kühlmitteldruck unter einem unteren Grenzwert liegt, Kältemittel zu pumpen.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Verdichter auch angewiesen, in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen von einem Insassen ausgewählten Sollwert übersteigt und der Kältemitteldruck unter dem unteren Grenzwert liegt, Kältemittel zu pumpen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Elektromotor ein Gehäuse aufweist; eine Fahrgastzellenklimaanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer; und ein Ventil, das dazu konfiguriert ist, Kältemittel vom Kondensator wechselweise durch den Verdampfer und das Gehäuse zum Verdichter zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Klimaanlage ferner ein thermostatisches Expansionsventil umfasst, das zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Ventil anzuweisen, in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, Fluid durch das Gehäuse zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Verdichter durch eine Kupplung selektiv antreibbar mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass die Temperatur des Elektromotors den Schwellenwert übersteigt, die Kupplung einzurücken.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Ventil anzuweisen, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert übersteigt, Fluid durch den Verdampfer zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Triebelektromotor dazu konfiguriert ist, Hinterräder des Fahrzeugs anzutreiben, und eine Brennkraftmaschine dazu konfiguriert ist, Vorderräder des Fahrzeugs anzutreiben.
Fahrzeug, umfassend: einen Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Elektromotor ein Gehäuse aufweist; eine Fahrgastzellenklimaanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, Kältemittel vom Kondensator in Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Elektromotors einen Schwellenwert übersteigt, durch das Gehäuse, und in Reaktion darauf, dass die Temperatur unter dem Schwellenwert liegt, durch den Verdampfer an den Verdichter zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Klimaanlage ferner ein thermostatisches Expansionsventil umfasst, das zum Steuern einer Kältemitteldurchflussrate auf Grundlage einer Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Kältemittels konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der Verdichter durch eine Kupplung selektiv antreibbar mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass die Temperatur des Elektromotors den Schwellenwert übersteigt, und in Reaktion darauf, dass Klimatisierung von Fahrgastzelleninsassen angefordert wird, die Kupplung einzurücken.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ungeachtet der Temperatur des Elektromotors in Reaktion darauf, dass die Fahrgastzellentemperatur einen Schwellenwert übersteigt, Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der Triebelektromotor dazu konfiguriert ist, Hinterräder des Fahrzeugs anzutreiben, und eine Brennkraftmaschine ist dazu konfiguriert, Vorderräder des Fahrzeugs anzutreiben.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Triebelektromotor, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anweisen eines Verdichters, ein Kältemittel zu einem Kondensator zu pumpen; und Leiten des Kältemittels, das aus dem Verdichter austritt, in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur einen Schwellenwert übersteigt, an den Elektromotor und in Reaktion darauf, dass eine Elektromotortemperatur unter dem Schwellenwert liegt, zu einem Verdampfer.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend Leiten des Kältemittels, das aus dem Verdichter austritt, zu dem Verdampfer ungeachtet der Elektromotortemperatur in Reaktion darauf, dass eine Fahrgastzellentemperatur einen Sollwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anweisen des Verdichters, Kältemittel zu pumpen, Anweisen des Einrückens einer Kupplung umfasst, um den Verdichter antreibbar mit einer Brennkraftmaschine zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Verdichter angewiesen wird, in Reaktion darauf, dass die Elektromotortemperatur den Schwellenwert übersteigt und ein Kühlmitteldruck unter einem unteren Grenzwert liegt, Kältemittel zu pumpen.