DE102019201876A1

DE102019201876A1 - Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019201876A1
Application number: DE102019201876.9A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ikeda; Kouji NORISADA; Masahiro Noguchi; Masataka MINAMIGAWA; Masashi Shibata; Junichi Suematsu
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: CN110171282B; JP7010724B2; DE102019201876B4; US10744855B2; JP2019142299A; US20190255914A1; CN110171282A

Abstract

Eine Kühlvorrichtung (20) für ein Fahrzeug umfasst einen mechanischen Ventilator (21), der dazu aufgebaut ist, durch eine Antriebskraft einer Fahrzeugmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs antreibbar zu sein, einen Wärmetauscher (23) zur Maschinenkühlung, der in einer Fahrzeuglängsrichtung vor dem mechanischen Ventilator (21) angeordnet ist, einen ersten Wärmetauscher (24) und einen zweiten Wärmetauscher (25), die in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Wärmetauscher (23) zur Maschinenkühlung angeordnet sind, einen ersten elektrischen Ventilator (26), der einen ersten Motor umfasst und den ersten Wärmetauscher (24) kühlt, und einen zweiten elektrischen Ventilator (27), der einen zweiten Motor aufweist und den zweiten Wärmetauscher (25) kühlt. Der erste Motor und der zweite Motor sind jeweils in der Längsrichtung des Fahrzeugs so vor dem ersten Wärmetauscher (24) und dem zweiten Wärmetauscher (25) angeordnet, dass der erste Motor und der zweite Motor eine Kupplung (22) zum Antreiben des ersten Ventilators durch die Maschine in einer Richtung von der Vorderseite des Fahrzeugs gesehen nicht überlappen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug und noch genauer auf eine Kühlvorrichtung, die in einem Hybridfahrzeug eingebaut ist.
Erläuterung des Stands der Technik
Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, das eine Maschine bzw. einen Verbrenungsmotor und einen Elektromotor enthält und das abhängig von einem vorab festgelegten Fahrzustand durch die Maschine, den Elektromotor oder beide angetrieben wird, ist im Stand der Technik bekannt.
Zusätzlich zu einem Kühlkreislauf zum Kühlen der Maschine ist in vielen Fällen eine im Hybridfahrzeug eingebaute Kühlvorrichtung mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen eines elektrischen Systems versehen, um mit der Wärmeentwicklung des Elektromotors, eines Inverters oder dergleichen (des elektrischen Systems) umzugehen.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 11-285106 ( JP 11-285 106 A ) eine Kühlvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die dazu aufgebaut ist, einen Radiator zum Kühlen einer Maschine, einen Verflüssiger einer Klimaanlage, und einen Radiator zum Kühlen eines Motors durch einen elektrischen Ventilator zu kühlen, der basierend auf einer Abgabe des Motors und eines Betriebszustands der Maschine angetrieben und gesteuert wird.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
In der JP11-285106A ist nebenbei bemerkt ein Wärmetauscher (Radiator, Verflüssiger bzw. Kondensator oder dergleichen) dazu aufgebaut, durch den elektrischen Ventilator gekühlt zu werden. Es wird jedoch in Anbetracht der Verringerung des Leistungsverbrauchs und in Anbetracht der Erhöhung der Größe einer Batterie und dergleichen in Betracht gezogen, den Wärmetauscher während des Maschinenbetriebs durch Kombination eines mechanischen (maschinenbetriebenen) Ventilators und eines elektrischen Ventilators zu kühlen.
Genauer gesagt wird in Betracht gezogen, einen Aufbau zu verwenden, in dem ein mechanischer Ventilator, der durch eine über eine Kupplung übertragene Antriebskraft einer Maschine dreht, an einem vorderen Endabschnitt der Maschine vorgesehen ist, die in einem vorn im Fahrzeug angeordneten Maschinenraum angeordnet ist, und in dem ein Wärmetauscher vor dem mechanischen Ventilator angeordnet ist. Mit dem Aufbau ist es möglich, den Wärmetauscher nicht nur dann zu kühlen, wenn das Fahrzeug fährt, sondern auch, wenn das Fahrzeug anhält, indem durch Antreiben des mechanischen Ventilator Außenluft von einem Kühlergrill eingeführt wird, während die Maschine läuft.
In Anbetracht der Tatsache, dass eine für die Maschine geforderte Kühlleistung allgemein hoch ist, ist es im vorstehend erläuterten Aufbau wünschenswert, einen Wärmetauscher zur Maschinenkühlung vor dem mechanischen Ventilator anzuordnen und den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung vergleichsweise groß herzustellen. Wenn der Wärmetauscher zur Maschinenkühlung jedoch in einem begrenzten Raum innerhalb des Maschinenraums relativ groß hergestellt wird, gibt es ein Problem, dass es schwierig wird, mehrere Wärmetauscher zum Kühlen eines elektrischen Systems in einer Höhen- oder Breitenrichtung des Fahrzeugs in der Nähe des Wärmetauschers zur Maschinenkühlung anzuordnen.
Zudem weist der elektrische Ventilator in vielen Fällen einen Motor in der Mitte des elektrischen Ventilators auf; abhängig von einer Anordnungsposition des elektrischen Ventilators relativ zum mechanischen Ventilator wird jedoch auch ein Fall angenommen, in dem es schwierig wird, Absorptionshübe für Kollisionsenergie sicherzustellen, weil abhängig von einer Anordnungsposition des elektrischen Ventilators relativ zum mechanischen Ventilator die steife Kopplung auf der Seite des mechanischen Ventilators und der steife Motor auf der Seite des elektrischen Ventilators miteinander zur Zeit eines Frontalaufpralls in Kontakt kommen.
Die Erfindung schafft eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Hybridfahrzeug vorgesehen ist, das ein System realisiert, in dem ein mechanischer Ventilator und mehrere elektrische Ventilatoren defektfrei kombiniert werden, während die verlangte Kühlleistung erbracht wird.
In der Kühlvorrichtung ist ein Wärmetauscher zur Maschinenkühlung so angeordnet, dass er in der Nähe zahlreicher Wärmetauscher zum Kühlen eines elektrischen Systems in einer Fahrzeuglängsrichtung liegt, und mehrere elektrische Ventilatoren sind vor den Wärmetauschern zum Kühlen des elektrischen Systems derart angeordnet, dass eine Kupplung auf der Seite des mechanischen Ventilators und ein Motor auf der Seite des elektrischen Ventilators einander während einer Frontalkollision nicht in die Quere kommen.
Insbesondere bezieht sich ein Aspekt der Erfindung auf eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Maschine, die in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen Elektromotor, der dazu aufgebaut ist, als Generator und als Elektromotor zu wirken. Das Fahrzeug ist dazu aufgebaut, durch eine Antriebskraft der Maschine und/oder des Elektromotors gemäß einem vorab festgelegten Fahrzustand zu fahren. Die Kühlvorrichtung ist im Fahrzeug eingebaut.
Die Kühlvorrichtung umfasst einen mechanischen Ventilator, einen Wärmetauscher zur Maschinenkühlung, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, einen ersten elektrischen Ventilator und einen zweiten elektrischen Ventilator. Der mechanische Ventilator ist an einem vorderseitigen Endabschnitt der Maschine in einer Fahrzeuglängsrichtung angeordnet und dazu aufgebaut, durch eine Antriebskraft der Maschine angetrieben zu werden, die über eine Kupplung übertragen wird. Der Wärmetauscher zur Maschinenkühling ist in der Fahrzeuglängsrichtung vor dem mechanischen Ventilator angeordnet. Der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher sind in der Fahrzeuglängsrichtung vor dem Wärmetauscher zur Maschinenkühlung angeordnet, sind so angeordnet, dass sie in einer Höhenrichtung oder in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs nebeneinander liegen, und sind dazu aufgebaut, ein Wärme abgebendes Element außer der Maschine zu kühlen. Der erste elektrische Ventilator umfasst einen ersten Motor und ist dazu aufgebaut, den ersten Wärmetauscher zu kühlen. Der zweite elektrische Ventilator umfasst einen zweiten Motor und ist dazu aufgebaut, den zweiten Wärmetauscher zu kühlen. Der erste Motor und der zweite Motor sind jeweils in der Fahrzeuglängsrichtung vor dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher so angeordnet, dass der erste Motor und der zweite Motor die Kupplung in einer Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs gesehen in der Fahrzeuglängsrichtung nicht überlappen.
Nach dem Aspekt sind der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher, die dazu aufgebaut sind, das Wärme abgebende Element außer der Maschine zu kühlen, so angeordnet, dass sie sich in der Fahrzeuglängsrichtung in der Nähe des Wärmetauschers zur Maschinenkühlung befinden, anders gesagt liegen der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher in der Höhenrichtung oder der Breitenrichtung des Fahrzeugs nicht mit dem Wärmetauscher zur Maschinenkühlung auf einer Linie bzw. nicht direkt davor. Somit ist es möglich, den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung, der eine hohe Kühlleistung braucht, vergleichsweise groß zu machen, ohne durch den Platz für den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher eingeschränkt zu sein.
Weil der mechanische Ventilator, der Wärmetauscher zur Maschinenkühlung, der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher, und der erste elektrische Ventilator und der zweite elektrische Ventilator in dieser Reihenfolge von hinten nach vorn im Fahrzeug zwischen der Maschine und dem Kühlergrill angeordnet sind, ist es möglich, den ersten Wärmetauscher, den zweiten Wärmetauscher und den Wärmetauscher für die Maschinenkühlung durch Außenluft zu kühlen, die vom Kühlergrill eingeführt und durch Antreiben des mechanischen Ventilators nach hinten gefördert wird, während die Maschine angetrieben wird. Währenddessen ist es möglich, mindestens entweder den ersten Wärmetauscher oder den zweiten Wärmetauscher durch Außenluft zu kühlen, die vom Kühlergrill eingeführt und nach hinten gefördert wird, indem zumindest entweder der erste elektrische Ventilator oder der zweite elektrische Ventilator angetrieben wird, während die Maschine gestoppt ist.
Zudem ist es möglich, zu verhindern, dass sich die steife Kupplung des mechanischen Ventilators und die steifen Motoren des ersten elektrischen Ventilators und des zweiten elektrischen Ventilators zur Zeit der Frontalkollision in die Quere kommen, weil der erste Motor und der zweite Motor in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher so angeordnet sind, dass der erste Motor und der zweite Motor die Kupplung in der Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs gesehen nicht überlappen. Wie vorstehend beschrieben ist es möglich, eine Verformung zur Absorption einer Kollisionsenergie sicherzustellen, weil sich der erste elektrische Ventilator und der zweite elektrische Ventilator zurückziehen können, ohne dass sich die Maschine auf die Fahrgastzelle zu bewegt, indem verhindert wird, dass sich die steife Kupplung und die steifen Motoren in die Quere kommen.
Wie vorstehend beschrieben ist es nach dem vorstehend erläuterten Aspekt möglich, einen strukturellen Defekt zu vermeiden, während man die verlangte Kühlleistung erhält, aber der nachstehende Steuerdefekt kann abhängig von einem durch den ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu kühlenden Objekt auftreten.
Weil in einem Hybridfahrzeug eine Zielzeit so eingestellt ist, dass die Wärmeerzeugung eines wärmeabgebenden Elements außer einer Maschine nur durch einen elektrischen Ventilator unterdrückt werden kann, und die Maschine (der mechanische Ventilator) während der Zielzeit gestoppt ist, wird in vielen Fällen eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erreicht, oder mehrere im Hybridfahrzeug vorgesehene elektrische Ventilatoren können häufig unabhängig voneinander gesteuert werden. Wenn jedoch der erste elektrische Ventilator im vorstehend erläuterten Aufbau unabhängig angetrieben wird, während die Maschine gestoppt ist, strömt heiße Luft zurück, die aufgrund des Durchgangs durch den ersten Wärmetauscher und den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung aufgeheizt wurde, weil nur der erste Wärmetauscher gekühlt werden muss, so dass die Wärmetauscheffizienz des zweiten Wärmetauschers fallen kann. In ähnlicher Weise strömt die heiße Luft zurück, die durch den zweiten Wärmetauscher und den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung gegangen ist, wenn der zweite elektrische Ventilator unabhängig angetrieben wird, weil nur der zweite Wärmetauscher gekühlt werden muss, so dass die Wärmeaustauscheffizienz des ersten Wärmetauschers sinken kann. Wenn eine derartige Verringerung der Wärmeaustauscheffizienz auftritt, ist es dann abhängig vom durch den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher zu kühlenden Objekt nötig, die Maschine zu starten, bevor die Zielzeit verstrichen ist, so dass der Kraftstoffverbrauch nicht zu verbessern ist.
Die Kühlvorrichtung nach dem Aspekt der Erfindung kann weiterhin eine elektronische Steuereinheit umfassen, die dazu aufgebaut ist, unabhängig den ersten elektrischen Ventilator und den zweiten elektrischen Ventilator zu steuern. Die elektronische Steuereinheit kann dazu aufgebaut sein, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator und den zweiten elektrischen Ventilator anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass mindestens entweder der erste oder der zweite Wärmetauscher in einem Zustand zu kühlen ist, in dem die Maschine gestoppt ist.
Nach dem vorstehend erläuterten Aspekt wird die heiße Luft vom zweiten elektrischen Ventilator nach hinten gefördert, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Wärmetauscheffizienz des zweiten Wärmetauschers zu unterdrücken, weil der erste elektrische Ventilator und der zweite elektrische Ventilator selbst in einem Fall gleichzeitig angetrieben werden, in dem nur der erste Wärmetauscher gekühlt werden muss, beispielsweise selbst dann, wenn die heiße Luft zurückzufließen versucht, die durch den ersten Wärmetauscher und den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung gegangen ist. In ähnlicher Weise wird die heiße Luft, die durch den zweiten Wärmetauscher und den Wärmetauscher zur Maschinenkühlung gegangen ist, durch den ersten elektrischen Ventilator nach hinten befördert, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Wärmetauscheffizienz des ersten Wärmetauschers zu unterdrücken, weil der zweite elektrische Ventilator und der erste elektrische Ventilator selbst in einem Fall gleichzeitig angetrieben werden, in dem beispielsweise nur der zweite Wärmetauscher zu kühlen ist. Demgemäß ist es möglich, eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs durch Stoppen der Maschine zu erzielen, bis die Sollzeit verstrichen ist.
In der Kühlvorrichtung nach dem Aspekt der Erfindung kann der erste Wärmetauscher ein Radiator sein, der einen Inverter des Elektromotors kühlt. Der zweite Wärmetauscher kann ein Verflüssiger einer Klimaanlage sein. Die elektronische Steuereinheit kann dazu aufgebaut sein, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator und den zweiten elektrischen Ventilator anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass der Verflüssiger in einem Zustand zu kühlen ist, in dem die Maschine gestoppt ist. Die elektronische Steuereinheit kann dazu aufgebaut sein, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator und den zweiten elektrischen Ventilator anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit bestimmt, dass in einem Zustand, in dem die Maschine gestoppt ist, sowohl der Radiator als auch der Verflüssiger zu kühlen ist.
Obwohl der Inverter eigentlich nicht zu kühlen ist, sinkt die Wärmeaustauscheffizienz des Radiators zum Kühlen des Inverters und eine durch den Inverter erzeugte Strommenge sinkt, wenn der zweite elektrische Ventilator in einem Fall unabhängig angetrieben wird, in dem der Verflüssiger gekühlt werden muss, wie beim vorstehend beschriebenen Kühlen des Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung der Klimaanlage, so dass es einen Fall gibt, in dem es schwierig ist, das elektrische System inklusive der Klimaanlage zu betreiben. Im Hinblick darauf ist es im Aspekt der Erfindung möglich, die Temperatur des Inverters auf der vorab festgelegten Temperatur oder darunter zu halten, um das Absinken der erzeugten Strommenge zu verhindern, weil der erste elektrische Ventilator und der zweite elektrische Ventilator gleichzeitig angetrieben werden, selbst wenn nur der Verflüssiger zu kühlen ist.
Wenn dagegen der erste elektrische Ventilator wie vorstehend beschrieben in einem Fall unabhängig angetrieben wird, in dem der Inverter zu kühlen ist, sinkt die Wärmetauscheffizienz des Verflüssigers, aber es gibt in einem Fall keine Komfortprobleme, in dem das Fahrzeuginnere nicht zu kühlen ist, wie im Winter. Im Hinblick darauf ist es im Aspekt der Erfindung möglich, einen unnötigen Stromverbrauch in einem Fall zu unterdrücken, in dem der Inverter zu kühlen ist, beispielsweise wenn wie beim Kühlen des Fahrzeuginneren bestimmt wird, dass der Verflüssiger zu kühlen ist, weil der erste und der zweite elektrische Ventilator gleichzeitig angetrieben werden.
Daher ist es nach dem Aspekt möglich, den mechanischen Ventilator und die elektrischen Ventilatoren zu kombinieren, ohne dass es den strukturellen oder Steuerdefekt gibt, während die Kühlleistung der Maschine gewährleistet ist, von der allgemein eine hohe Kühlleistung verlangt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist es nach dem Aspekt der Erfindung möglich, ein System zu realisieren, in dem der mechanische Ventilator und die elektrischen Ventilatoren ohne defektfrei kombiniert werden, während die verlangte Kühlleistung gewährleistet ist.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und in denen:

1 ein Schaubild ist, das schematisch ein Fahrzeug zeigt, in dem eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung montiert ist;
2 eine Seitenansicht ist, die schematisch einen Hauptteil der Kühlvorrichtung von der linken Seite in einer Fahrzeugbreitenrichtung gesehen zeigt;
3 ein Schaubild ist, das schematisch einen Aufbau eines elektrischen Ventilators zeigt;
4 eine Vorderansicht ist, die schematisch einen Hauptteil der Kühlvorrichtung zeigt;
5 eine Seitenansicht ist, die schematisch den Luftfluss, wenn ein erster elektrischer Ventilator unabhängig bzw. einzeln betrieben wird;
6 eine Seitenansicht ist, die schematisch den Luftfluss zeigt, wenn der erste elektrische Ventilator und ein zweiter elektrischer Ventilator gleichzeitig betrieben werden; und
7 ein Ablaufplan ist, der ein Beispiel einer Steuerung eines elektrischen Ventilatorantriebs zeigt.

GENAUE ERLÄUTERUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. In den Figuren bezeichnet ein Pfeil „Up“ eine Richtung nach oben, ein Pfeil „Fr“ zeigt zur Vorderseite des Fahrzeugs (der Vorderseite in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs) und ein Pfeil „Rh“ zeigt zu einer rechten Seite (der rechten Seite in einer Fahrzeugbreitenrichtung).
Hybridfahrzeug
1 ist ein Schaubild, das schematisch ein Fahrzeug 1 zeigt, in dem eine Kühlvorrichtung 20 für ein Fahrzeug nach der Ausführungsform montiert ist, und 2 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Hauptteil der Kühlvorrichtung 20 von einer linken Seite in der Fahrzeugbreitenrichtung gesehen zeigt. Das Fahrzeug 1 ist ein Hecktriebler mit Frontmotor (FR), und umfasst einen längs eingebauten Verbrennungsmotor bzw. eine längs eingebaute Maschine 2, der bzw. die in einem Motor- bzw. Maschinenraum eines Fahrzeugvorderabschnitts 1a so angeordnet ist, dass eine Kurbelwelle 2a in der Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft, eine Getriebevorrichtung bzw. einen Antriebsstrang 3, die bzw. der zwischen der Maschine 2 und einem Paar linker und rechter Antriebsräder (Hinterräder) 8 vorgesehen ist, eine (nicht gezeigte) Klimaanlage, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10, und die Kühlvorrichtung 20.
Der Antriebsstrang 3 umfasst eine (nicht gezeigte) Eingangswelle, in die eine Drehantriebskraft der Maschine 2 eingegeben wird, einen elektrischen Differentialabschnitt 4, der mit der Eingangswelle gekoppelt ist, einen Getriebeabschnitt 5, der mit dem elektrischen Differentialabschnitt 4 gekoppelt ist, und eine Abtriebswelle 6, die mit dem Getriebeabschnitt 5 gekoppelt ist, und die Drehantriebskraft der Maschine 2 wird über die Eingangswelle, den elektrischen Differentialabschnitt 4, den Getriebeabschnitt 5 und die Antriebswelle 6 an die Differentialgetriebevorrichtung 7 übertragen, und dann an die Antriebsräder 8 übertragen.
Der elektrische Differentialabschnitt 4 umfasst einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elektromotor (die vereinfacht als ein Elektromotor 11 in 1 gezeigt sind). Beispielsweise funktioniert der erste Elektromotor als ein Generator, der elektrischen Strom aus der Leistung der Maschine 2 erzeugt, um eine (nicht gezeigte) Batterie zu laden, und als ein Anlasser, der die Kurbelwelle 2a dreht, um die Maschine 2 zu starten. Beispielsweise funktioniert der zweite Elektromotor zudem als eine Antriebskraftquelle (ein Motor), die (der) Antriebskraft über den Getriebeabschnitt 5 an die Antriebsräder 8 abgibt, und als ein Generator, der elektrische Leistung durch Regenerativbremsen erzeugt, um die Batterie zu laden. D.h., das Fahrzeug 1 der Ausführungsform umfasst die Maschine 2 und den Elektromotor 11, der auch als Generator arbeitet, und ist als sogenanntes Hybridfahrzeug aufgebaut, das abhängig von einem vorab festgelegten Fahrzustand durch die Maschine 2 und/oder den Elektromotor 11 angetrieben fährt.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, umfasst die Klimaanlage einen Verdampfer, der vorbeistreichende Luft durch Bilden eines Kühlkreislaufs zwischen einem Kompressor, einem Verflüssiger bzw. Kondensator 25 und dergleichen, einem wärmeabgebenden Kern, der vorbeistreichende Luft durch Umlauf eines Maschinenkühlmittels aufheizt, und einem Luftmischdämpfer kühlt. In der Klimaanlage wird die Luft, die durch den Verdampfer gegangen ist, passend zu einem Öffnungsgrad des Luftmischdämpfers in Luft, die zum wärmeabgebenden Kern geschickt wird, und in Luft unterteilt, die am wärmeabgebenden Kern vorbei geht, wodurch eine Ausblastemperatur in eine Fahrgastzelle (die Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft) bestimmt wird. Ein (nicht gezeigter) Ausblastemperatursensor erfasst die Ausblastemperatur in die Fahrgastzelle.
Die ECU 10 umfasst eine Zentralprozessoreinheit (CPU), einen internen Speicher und dergleichen, und ist dazu aufgebaut, einen vorab festgelegten Berechnungsvorgang basierend auf Informationen von jedem Sensor und auf Informationen durchzuführen, die im Speicher abgelegt sind, und jede Vorrichtung des Fahrzeugs 1 basierend auf einem Berechnungsergebnis zu steuern. Im Fahrzeug 1 sind eine Maschinen-ECU, die die Maschine 2 steuert, eine Motor-ECU, die den Elektromotor 11 steuert, eine elektronische Steuereinheit für das Hybridfahrzeug (HV-ECU), die die Hybridfahrt steuert, eine Klimaanlagen-ECU, die die Klimaanlage steuert, und dergleichen montiert. In 1 werden jedoch die ECUs vereinfacht und als eine ECU 10 gezeigt, um die Figur übersichtlich zu gestalten.
Beispielsweise ist die ECU 10 dazu aufgebaut, eine Maschinensteuerung wie eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündsteuerung und Ansaugluftmengensteuerung basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 2 auszuführen (Maschinen-ECU). Die ECU 10 ist dazu aufgebaut, einen Inverter 12 zu steuern, um Gleichstromleistung von der Batterie in Wechselstromleistung umzuwandeln und die Wechselstromleistung dem Elektromotor 11 zuzuführen, oder Wechselstromleistung vom Elektromotor in Gleichstromleistung umzuwandeln und die Gleichstromleistung der Batterie zuzuführen, und ist dazu aufgebaut, die Temperatur eines Inverterkühlmittels auf einer vorab festgelegten Temperatur oder darunter zu halten, indem ein (später beschriebener) erster elektrischer Ventilator 26 angetrieben wird, und eine Stromerzeugungsmenge (Stromerzeugungseffizienz) durch den Inverter 12 (die Motor-ECU) zu erhöhen. Zudem ist die ECU 10 in einem Fall, in dem ein Ladezustand (SOC) der Batterie ausreichend hoch ist, dazu aufgebaut, einen Motorfahrmodus auszuwählen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist, und einen Hybridfahrmodus oder einen Maschinenfahrmodus auszuwählen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist; in einem Fall, in dem der SOC bzw. Ladezustand niedrig ist, ist die ECU 10 jedoch dazu aufgebaut, den Hybridfahrmodus oder den Maschinenfahrmodus auszuwählen (HV-ECU). Zudem ist die ECU 10 zur Zeit des Kühlens dazu aufgebaut, eine Verflüssigung von Kühlmittel zu fördern, das vom Kompressor komprimiert wurde, um die Temperatur des Verdampfers zu senken, indem ein (später beschriebener) zweiter elektrischer Ventilator 27 angetrieben wird, um den Verflüssiger 25 zu kühlen (Klimaanlagen-ECU).
Kühlvorrichtung
Die Kühlvorrichtung 20 für ein Fahrzeug der Ausführungsform, die im wie vorstehend beschrieben aufgebauten Hybridfahrzeug 1 montiert ist, weist drei Kühlkreisläufe auf: einen Maschinenkreislauf 15; einen Inverterkühlkreislauf 16; und einen Kondensatorkühlkreislauf. Genauer gesagt umfasst die Kühlvorrichtung 20 einen mechanischen Ventilator 21, einen Maschinenkühlradiator 23, einen Inverterkühlradiator 24, den Verflüssiger 25, den ersten elektrischen Ventilator 26 und den zweiten elektrischen Ventilator 27.
Der mechanische Ventilator 21 ist an einem vorderen Ende der Maschine 2 in der Längsrichtung des Fahrzeugs so vorgesehen, dass er durch die Antriebskraft der Maschine 2 dreht, die über eine Kupplung 22 übertragen wird. Die Kupplung 22 ist gut bekannt, weist einen (nicht gezeigten) Betätigungsabschnitt als ein Metallgehäuse, eine (nicht gezeigte) Antriebswelle, die mit der Kurbelwelle 2a der Maschine 2 gekoppelt ist, eine (nicht gezeigte) Platte, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist und drehbar durch den Betätigungsabschnitt gehalten wird, und Silikonöl auf, das zwischen dem Betätigungsabschnitt und der Platte eingebracht ist, und ist so aufgebaut, dass eine Drehkraft der Platte über Viskositätswiderstand des Silikonöls an den Betätigungsabschnitt übertragen wird. Der mechanische Ventilator 21 weist einen zylindrischen Hülsenabschnitt 21a und zahlreiche Flügelabschnitte 21b auf, die von einer Außenumfangsfläche des Hülsenabschnitts 21a vorstehen, und ist an der Kurbelwelle 2a über die Kupplung 22 durch Anbringen des Hülsenabschnitts 21a am Betätigungsabschnitt angebracht. Mit einem derartigen Aufbau dreht der mechanische Ventilator 21, wenn die Maschine 2 betrieben wird, und bläst Außenluft, die von einem Kühlergrill 1b eingesaugt wird, zur Maschine 2 nach hinten. Wie in 2 gezeigt ist der mechanische Ventilator 21 über den gesamten Umfang durch eine Ventilatorummantelung 30 abgedeckt, die eine Abdeckung zum Abdecken des Maschinenkühlradiators 23 ist, wodurch ein Rückfließen des Luftflusses von der Spitze des Flügelabschnitts 21b unterdrückt wird.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist der Maschinenkühlradiator (der Wärmetauscher für die Maschinenkühlung) 23 in Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem mechanischen Ventilator 21 und hinter dem Inverterkühlradiator 24 und dem Heck 25 angeordnet. Im Fahrzeug 1 der Ausführungsform sind der Inverterkühlradiator 24 und der Verflüssiger 25 so angeordnet, dass sie in Längsrichtung des Fahrzeugs zum Maschinenkühlradiator 23 benachbart sind, anders gesagt sind der Inverterkühlradiator 24 und der Verflüssiger 25 nicht mit dem Maschinenkühlradiator 23 in einer Höhenrichtung oder Breitenrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet. Somit ist es möglich, zu veranlassen, dass der Maschinenkühlradiator 23, von dem eine hohe Kühlleistung verlangt wird, selbst im dem begrenzten Raum im Motorabteil relativ groß wird.
Der Maschinenkühlradiator 23 bildet zusammen mit einer Wasserpumpe 13, die durch eine Antriebskraft der Maschine 2 betrieben wird, einem (nicht gezeigten) Ausgleichstank zum Absorbieren einer Volumenänderung, die eine Temperaturänderung des Maschinenkühlmittels begleitet, und dergleichen, den Maschinenkühlkreislauf 15. Wenn die Wasserpumpe 13 durch Antrieb der Maschine 2 betrieben wird, fließt das Maschinenkühlmittel im Maschinenkühlkreislauf 15 in einen (nicht gezeigten) Wassermantel der Maschine 2, um Wärme der Maschine 2 zurückzugewinnen bzw. abzugeben, und fließt in den Maschinenkühlradiator 22, der vom mechanischen Ventilator 21 gekühlt wird, nachdem eine Trennung von Gas und Flüssigkeit durch Passieren des Ausgleichstanks durchgeführt wird, wodurch die von der Maschine 2 abgenommene Wärme an die Atmosphäre abgegeben wird.
Wie in 2 gezeigt ist der Inverterkühlradiator (erste Wärmetauscher) 24 oberhalb des Verflüssigers 25 in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Maschinenkühlradiator 23 angeordnet. Zudem ist der erste elektrische Ventilator 26 in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Inverterkühlradiator 24 angeordnet, und wird basierend auf einer Weisung der ECU 10 angetrieben.
3 ist ein Schaubild, das schematisch den Aufbau des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 zeigt. Weil der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 denselben Aufbau aufweisen, wird nachstehend nur der erste elektrische Ventilator 26 beschrieben, um eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden. Der erste elektrische Ventilator 26 ist mittels einer Ventilatorumhüllung bzw. eines Ventilatorkäfigs 31, die bzw. der durch ein (nicht gezeigtes) Befestigungsteil fixiert ist, in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Inverterkühlradiator 24 angeordnet. Der Ventilatorkäfig 31 weist einen scheibenförmigen Hauptkörperabschnitt 31a und einen zylindrischen Abdeckabschnitt 31b auf, der sich vom Außenumfangskantenabschnitt des Hauptkörperabschnitts 31a weg nach hinten erstreckt und den gesamten Umfang des ersten elektrischen Ventilators 26 abdeckt. Mehrere Belüftungslöcher 31c sind im Hauptkörperabschnitt 31a gebildet und ein Motor 28 des ersten elektrischen Ventilators 26 ist am mittleren Abschnitt des Hauptkörperabschnitts 31a angebracht. Der erste elektrische Ventilator 26 umfasst den Motor 28, einen am Motor 28 angebrachten säulenartigen Anbringabschnitt 26a, und mehrere Flügelabschnitte 26b, die von einer Außenumfangsfläche des Anbringabschnitts 26a vorstehen. Mit einem derartigen Aufbau wird die vom Kühlergrill 1b eingeführte Außenluft durch das Belüftungsloch 31c nach hinten gefördert, um den Inverterkühlradiator 24 zu kühlen.
Der Inverterkühlradiator 24 bildet zusammen mit einer elektrischen Wasserpumpe 14, einem (nicht gezeigten) Ausgleichstank zum Absorbieren einer Volumenänderung, die eine Temperaturänderung des Inverterkühlmittels begleitet, und dergleichen den Inverterkühlkreislauf 16. Wenn die Wasserpumpe 14 im Inverterkühlkreislauf 16 betrieben wird, führt das Inverterkühlmittel die Wärme des Inverters 12 oder des Elektromotors 11 ab und strömt durch den Inverterkühlradiator 24, nachdem es durch den Ausgleichstank gegangen ist, wodurch die Wärme, die vom Inverter 12 oder dem Elektromotor 11 abgenommen wurde, an die Atmosphäre abgegeben wird. Während die Maschine angetrieben wird, wird der Inverterkühlradiator 24 durch den mechanischen Ventilator 21 (den mechanischen Ventilator 21 und den ersten elektrischen Ventilator 26 in einem Fall, in dem die Luftmenge nur mit dem mechanischen Ventilator 21 nicht reicht) gekühlt, und während die Maschine gestoppt wird, wird der Inverterkühlradiator 24 durch den ersten elektrischen Ventilator 26 gekühlt.
Die Temperatur des Inverterkühlmittels wird durch einen (nicht gezeigten) Temperatursensor erfasst. Die ECU 10 ist dazu aufgebaut, die Temperatur des Inverterkühlmittels auf einer vorab festgelegten Temperatur oder darunter zu halten, indem der erste elektrische Ventilator 26 basierend auf einem Erfassungsergebnis des Temperatursensors betrieben wird.
Währenddessen ist der Verflüssiger (zweite Wärmetauscher) 25 wie in 2 gezeigt in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Maschinenkühlradiator 23 unter dem Inverterkühlradiator 24 angeordnet. Zudem ist der zweite elektrische Ventilator 27 in der Längsrichtung des Fahrzeugs über einen Ventilatorkäfig 32 vor dem Verflüssiger 25 angeordnet. Mit einem derartigen Aufbau wird die vom Kühlergrill 1b eingeführte Außenluft nach hinten gefördert, um den Verflüssiger 25 zu kühlen, und die Temperatur des Verdampfers in der Klimaanlage sinkt, wenn der zweite elektrische Ventilator 27 passend zum Antrieb eines Motors 29 auf Befehl der ECU 10 angetrieben wird.
Im Kondensatorkühlkreislauf, der den Kondensator bzw. Verflüssiger 25 umfasst, wird der Verflüssiger 25 durch den mechanischen Ventilator 21 gekühlt, wenn die Maschine angetrieben wird (den mechanischen Ventilator 21 und den zweiten elektrischen Ventilator 27 in einem Fall, in dem die Luftmenge nur mit dem mechanischen Ventilator 21 ungenügend ist), und während die Maschine gestoppt ist, wird der Verflüssiger 25 durch den zweiten elektrischen Ventilator 27 gekühlt. Die ECU 10 ist so aufgebaut, dass sie dazu fähig ist, den zweiten elektrischen Ventilator 27 unabhängig vom Antrieb des ersten elektrischen Ventilators 26 anzutreiben, und treibt den zweiten elektrischen Ventilator 27 basierend auf dem Erfassungsergebniss des Ausblastemperatursensors, der festgelegten Temperatur oder dergleichen an.
Wie vorstehend beschrieben ist es in der Kühlvorrichtung 20 der Ausführungsform durch Anordnen des Inverterkühlradiators 24 und des Verflüssigers 25 in der Längsrichtung des Fahrzeugs nahe beim Maschinenkühlradiator 23 möglich, den Maschinenkühlradiator 23, von dem eine hohe Kühlleistung verlangt wird, vergleichsweise groß zu machen. In dem Aufbau sind jedoch der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 in der Fahrzeuglängsrichtung am mechanischen Ventilator 21 ausgerichtet. Daher wird auch abhängig von Anordnungspositionen des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 relativ zum mechanischen Ventilator 21 ein Fall angenommen, in dem es schwierig wird, einen Platz für die Absorption einer Kollisionsenergie sicherzustellen, weil die steife Kupplung 22 auf der Seite des mechanischen Ventilators 21 und die steifen Motoren 28, 29 auf der Seite des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 zur Zeit einer Frontalkollision einander berühren. Genauer gesagt ist es zur Zeit der Frontalkollision wünschenswert, den Fahrzeugvorderabschnitt 1a zu verformen, um die Kollisionsenergie zu absorbieren, aber wenn die steifen Motoren 28, 29, die aus einem Magneten und einer Spule bestehen, mit der steifen Kupplung 22 in Kontakt kommen, die ein Metallgehäuse aufweist, wenn sie aufgrund der Verformung des Fahrzeugvorderabschnitts 1a zurückgeschoben werden, werden die steifen Motoren 28, 29 und die steife Kupplung 22 nicht verformt, und die Maschine 2 kann zur Seite der Fahrgastzelle zurückgeschoben werden, wenn die Motoren 28, 29 zurückgeschoben werden.
Daher ist in der Kühlvorrichtung 20 der Ausführungsform wie in 4 gezeigt der erste elektrische Ventilator 26 in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Inverterkühlradiator 24 so angeordnet, dass der Motor 28 des ersten elektrischen Ventilators 26 die Kupplung 22 nicht in einer Längsrichtung des Fahrzeugs von vorne gesehen überlappt, und der zweite elektrische Ventilator 27 ist vor dem Verflüssiger 25 in der Längsrichtung des Fahrzeugs so angeordnet, dass der Motor 29 des zweiten elektrischen Ventilators 27 die Kupplung 22 in der Längsrichtung des Fahrzeugs von vorn gesehen nicht überlappt.
Durch Anordnen des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 wie vorstehend beschrieben kommen sich die steife Kupplung 22 auf der Seite des mechanischen Ventilators 21 und die steifen Motoren 28, 29 auf der Seite des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 zur Zeit der Frontalkollision nicht in die Quere. Daher kann der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 ohne Zurückschieben der Maschine 2 zur Seite der Fahrgastzelle passend zur Verformung des Fahrzeugvorderabschnitts 1a zurückgeschoben werden, um Kollisionsenergie zu absorbieren.
Mit der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Kühlvorrichtung 20 der Ausführungsform ist es möglich, einen strukturellen Defekt zu vermeiden, während die verlangte Kühlleistung erzielt wird, aber der folgende Steuerdefekt kann auftreten.
Das heißt, im Hybridfahrzeug 1 wird eine Haltezeit (beispielsweise 120 sek) für die Verflüssigerkühleffizienz festgelegt, während der es möglich ist, den Verflüssiger auf einer vorab festgelegten Temperatur oder darunter zu halten, selbst wenn die Maschine gestoppt ist, und eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs wird in vielen Fällen durch Stoppen der Maschine 2 (des mechanischen Ventilators 21) in der Haltezeit für die Verflüssigerkühleffizienz erzielt. Wenn jedoch der erste elektrische Ventilator 26 wie in 5 gezeigt unabhängig angetrieben wird, weil nur der Inverterkühlradiator 24 zu kühlen ist, strömt die heiße Luft zurück, die aufgeheizt ist, weil sie durch den Inverterkühlradiator 24 und den Maschinenkühlradiator 23 gegangen ist, so dass die Wärmetauscheffizienz des Verflüssigers 25 sinken kann. Wenn die Wärmetauscheffizienz auf diese Weise sinkt, muss die Maschine 2 gestartet werden, bevor die Haltezeit für die Verflüssigerkühleffizienz verstrichen ist, so dass eine Situation hervorgerufen werden kann, in der die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs nicht erreichbar ist, weil es nur für ungefähr 30 Sekunden möglich ist, den Verflüssiger 25 auf einer vorab festgelegten Temperatur oder darunter zu halten (zu kühlen). Eine solche Situation kann auch auftreten, wenn der zweite elektrische Ventilator 27 in einem Fall unabhängig angetrieben wird, in dem nur der Verflüssiger 25 gekühlt werden muss.
Daher ist die ECU 10 in der Kühlvorrichtung 20 der Ausführungsform in einem Zustand, in dem die Maschine 2 gestoppt ist, dazu aufgebaut, eine elektrische Ventilatorantriebssteuerung so auszuführen, dass der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 gleichzeitig angetrieben werden, wenn die ECU 10 bestimmt, dass der Verflüssiger 25 zu kühlen ist, und der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 werden gleichzeitig angetrieben, wenn die ECU 10 bestimmt, dass der Inverterkühlradiator 24 zu kühlen ist und der Verflüssiger 25 zu kühlen ist.
Genauer gesagt bestimmt die ECU 10 auf der Grundlage eines Eingangssignals von einem (nicht gezeigten) Maschinendrehzahlsensor, der eine Drehzahl der Maschine 2 erfasst, ob die Maschine gestoppt ist oder nicht. Wenn die ECU 10 bestimmt, dass die Maschine gestoppt ist, bestimmt die ECU 10 auf der Grundlage der Temperatur des Inverterkühlmittels, die von einem Temperatursensor erfasst wird, ob der Inverter 12 (der Inverterkühlradiator 24) zu kühlen ist, während die Maschine gestoppt ist, und bestimmt auf der Grundlage der Ausblastemperatur, die vom Ausblastemperatursensor erfasst wird, der festgelegten Temperatur der Klimaanlage, oder dergleichen, ob der Verflüssiger 25 zu kühlen ist, während die Maschine gestoppt ist.
Die Ecu 10 ist dazu aufgebaut, gleichzeitig oder unabhängig den ersten elektrischen Ventilator 26 und den zweiten elektrischen Ventilator 27 passend zu den folgenden vier Fällen anzutreiben: (1) Weder der Inverter 12 noch der Verflüssiger 25 benötigen Kühlung, (2) der Inverter 12 benötigt keine Kühlung und der Verflüssiger 25 benötigt Kühlung, (3) sowohl der Inverter 12 als auch der Verflüssiger 25 benötigen Kühlung, (4) der Inverter 12 benötigt Kühlung und der Verflüssiger 25 benötigt keine Kühlung. In diesen Fällen bedeutet „benötigt keine Kühlung“ einen Zustand, in dem es möglich ist, das Inverterkühlmittel und den Verflüssiger 25 während der Haltezeit für die Verflüssigerkühleffizienz auf der jeweils vorab bestimmten Temperatur oder darunter zu halten, selbst wenn der erste elektrische Ventilator 26 und der zweite elektrische Ventilator 27 positiv bzw. extra angetrieben werden.
Beispielsweise treibt die ECU 10 in einem Fall, in dem die Temperatur des Inverterkühlmittels ausreichend niedrig und Kühlen unnötig ist, wie in einer kalten Gegend mitten im Winter, das heißt in einem Fall (1), in dem weder der Inverter 12 noch der Verflüssiger 25 Kühlung benötigen, natürlich weder den ersten elektrischen Ventilator 26 noch den zweiten elektrischen Ventilator 27 an.
Obwohl der Inverter 12 nicht gekühlt werden muss, wenn der zweite elektrische Ventilator 27 in einem Fall unabhängig angetrieben wird, in dem der Verflüssiger 25 gekühlt werden muss, wie beim Kühlen des Fahrzeuginneren mittels der Klimaanlage wie vorstehend beschrieben, sinkt die Wärmetauscheffizienz des Inverterkühlradiators 24 und die Menge des durch den Inverter 12 erzeugten Stroms sinkt, so dass einen Fall gibt, in dem es schwierig wird, elektrische Ausstattungen inklusive der Klimaanlage anzutreiben. Im Hinblick darauf kann die Verringerung der Wärmetauscheffizienz des Inverterkühlradiators 24 durch gleichzeitiges Antreiben des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 wie in 6 gezeigt selbst in einem Fall (2) vermieden werden, in dem der Inverter 12 keine Kühlung benötigt und der Verflüssiger 25 Kühlung benötigt, weil der Verflüssiger 25 durch den zweiten elektrischen Ventilator 27 gekühlt wird und die heiße Luft durch den ersten elektrischen Ventilator 26 nach hinten gefördert wird, selbst wenn die durch den Verflüssiger 25 und den Maschinenkühlradiator 23 gegangene heiße Luft versucht, zurückzufließen.
Zudem treibt die ECU 10 natürlich gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator 26 und den zweiten elektrischen Ventilator 27 in einem Fall an, in dem der Inverter 12 zu kühlen ist und der Verflüssiger 25 zu kühlen ist, wie beim Kühlen des Fahrzeuginneren, anders gesagt in einem Fall (3), in dem sowohl der Inverter 12 als auch der Verflüssiger 25 Kühlung benötigen.
Wenn dagegen der erste elektrische Ventilator 26 in einem Fall unabhängig betrieben wird, in dem wie vorstehend beschrieben der Inverter 12 gekühlt werden muss, sinkt die Wärmeaustauscheffizienz des Verflüssigers 25; es gibt jedoch kein Problem in einem Fall, in dem das Fahrzeuginnere nicht gekühlt werden muss, wie im Winter. Daher ist die ECU 10 in der Ausführungsform in einem Fall (4), in dem der Inverter 12 Kühlung benötigt und der Verflüssiger 25 keine Kühlung benötigt, dazu aufgebaut, den ersten elektrischen Ventilator 26 unabhängig zu betreiben. Demgemäß ist es möglich, einen unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden, der dadurch erzeugt wird, dass der zweite elektrische Ventilator 27 unnötig betrieben wird.
Abhängig von den Umständen wird durch gleichzeitiges Antreiben des ersten elektrischen Ventilators 26 und des zweiten elektrischen Ventilators 27 sichergestellt, dass der Verflüssiger 25 beispielsweise selbst dann für 170Sek auf einer vorab festgelegten Temperatur oder darunter gehalten werden kann, wenn die Maschine gestoppt ist, anders gesagt kann die Maschine 2 über die Haltezeit für die Verflüssigerkühleffizienz hinaus gestoppt sein.
Antriebssteuerung für den elektrischen Ventilator
Als Nächstes wird ein Beispiel der elektrischen Ventilatorantriebssteuerung, die die ECU 10 ausführt, anhand eines in 7 gezeigten Ablaufplans beschrieben.
Zunächst bestimmt die ECU 10 in Schritt S1, ob die Maschine gestoppt ist oder nicht. Wenn das Urteil in Schritt S1 NEIN lautet, wenn also die Maschine 2 läuft, wird der Ablauf direkt beendet, weil der mechanische Ventilator 21 angetrieben wird. Wenn die Maschine 2 läuft, führt die ECU 10 eine normale Steuerung (eine Unterstützung durch den ersten elektrischen Ventilator 26 oder den zweiten elektrischen Ventilator 27 in einem Fall durch, in dem die Luftmenge nur durch den mechanischen Ventilator 21 ungenügend ist); in diesem Fall strömt jedoch keine heiße Luft zurück, selbst wenn der erste elektrische Ventilator 26 oder der zweite elektrische Ventilator 27 unabhängig angetrieben werden, weil der mechanische Ventilator 21 läuft.
Währenddessen geht der Ablauf zum Schritt S2 weiter, wenn das Urteil in Schritt S1 JA lautet, das heißt, wenn die Maschine 2 gestoppt ist. Danach bestimmt die ECU 10 in Schritt S2, ob der Inverter 12 (Inverterkühlradiator 24) zu kühlen ist oder nicht, während die Maschine gestoppt ist. Wenn das Urteil im Schritt S2 NEIN lautet, wenn also der Inverter 12 nicht zu kühlen ist, geht der Ablauf zu Schritt S4 weiter.
Als Nächstes bestimmt die ECU 10 in Schritt S4, ob der Verflüssiger 25 zu kühlen ist oder nicht. Wenn das Urteil in Schritt S4 NEIN lautet, das heißt, wenn weder der Inverter 12 noch der Verflüssiger 25 zu kühlen ist, wird der Ablauf direkt beendet, und die Maschine 2 wird beispielsweise angelassen, nachdem die Haltezeit für die Verflüssigerkühleffizienz verstrichen ist.
Währenddessen geht der Ablauf zum Schritt S5 weiter, die ECU treibt gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator 26 und den zweiten elektrischen Ventilator 27 an, und dann endet der Ablauf, wenn das Urteil in Schritt S4 JA lautet, das heißt, wenn der Inverter 12 nicht zu kühlen ist, aber der Verflüssiger 25 zu kühlen ist. Demgemäß kann die Verringerung der Wärmetauscheffizienz des Inverterkühlradiators 24 verhindert werden, weil der Verflüssiger 25 durch den zweiten elektrischen Ventilator 27 gekühlt wird und die heiße Luft vom ersten elektrischen Ventilator 26 selbst dann nach hinten gefördert wird, wenn die durch den Verflüssiger 25 und den Maschinenkühlradiator 23 gegangene heiße Luft zurückzufließen versucht.
Wenn dagegen das Urteil in Schritt S2 JA lautet, das heißt, wenn der Inverter 12 zu kühlen ist, geht der Ablauf zu Schritt S3 weiter. Als Nächstes bestimmt die ECU 10 in Schritt S3, ob der Verflüssiger 25 zu kühlen ist oder nicht. Wenn das Urteil in Schritt S3 JA lautet, wenn also sowohl der Inverter 12 als auch der Verflüssiger 25 zu kühlen sind, geht der Ablauf zu Schritt S5 weiter, die ECU 10 treibt gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator 26 und den zweiten elektrischen Ventilator 27 an, und dann endet der Ablauf.
Wenn das Urteil in Schritt S3 NEIN lautet, wenn also der Inverter 12 zu kühlen ist und der Verflüssiger 25 nicht zu kühlen ist, geht dagegen der Ablauf zu Schritt S6 weiter, die ECU treibt den ersten elektrischen Ventilator 26 unabhängig an, und dann endet der Ablauf.
Wie vorstehend beschrieben ist es mit der Kühlvorrichtung 20 für ein Fahrzeug nach der Ausführungsform möglich, den mechanischen Ventilator 21 und die elektrischen Ventilatoren 26, 27 ohne das strukturelle oder Steuerversagen zu kombinieren, während die Kühlleistung der Maschine 2 erzielt wird, von der allgemein eine hohe Kühlleistung im Hybridfahrzeug 1 verlangt wird.
Andere Ausführungsformen
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, ohne vom Bereich oder den hauptsächlichen Eigenschaften derselben abzuweichen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind der Inverterkühlradiator 24 und der Verflüssiger 25 so angeordnet, dass sie in der Höhenrichtung neben- bzw. übereinanderliegen; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Inverterkühlradiator 24 und der Verflüssiger 25 können so angeordnet sein, dass sie in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nebeneinanderliegen.
Zudem ist der mechanische Ventilator 21 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform an der Kurbelwelle 2a angebracht; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, solange der mechanische Ventilator 21 durch die Antriebskraft der Maschine 2 dreht, die über die Kupplung 22 übertragen wird. Der mechanische Ventilator 21 kann über die Kupplung 22 an einer anderen Hilfsmaschine (beispielsweise einem Wasserpumpen- bzw. Keilriemen oder dergleichen) montiert sein.
Somit sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht lediglich als Veranschaulichung gedacht und sollten nicht einschränkend verstanden werden. Zudem sind alle Variationen und Modifizierungen, die in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, im Bereich der Erfindung enthalten.
Nach den Ausführungsformen der Erfindung ist sie sehr nützlich, wenn sie für eine Fahrzeugkühlvorrichtung eingesetzt wird, die in einem Hybridfahrzeug montiert ist, weil es möglich ist, ein System zu realisieren, in dem ein mechanischer Ventilator und mehrere elektrische Ventilatoren defektfrei kombiniert werden, während die benötigte Kühlleistung sichergestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 11285106 [0004]
JP 11285106 A [0004, 0005]

Claims

Kühlvorrichtung (20) für ein Fahrzeug mit einer Maschine, die in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs vorgesehen ist, und einem Elektromotor, der dazu aufgebaut ist, als Generator und Elektromotor zu arbeiten, wobei das Fahrzeug dazu aufgebaut ist, durch eine Antriebskraft der Maschine und/oder des Elektromotors passend zu einem vorab festgelegten Fahrzustand zu fahren, wobei die Kühlvorrichtung (20) im Fahrzeug montiert ist und Folgendes umfasst: einen mechanischen Ventilator (21), der an einem in einer Längsrichtung des Fahrzeugs vorderseitigen Endabschnitt der Maschine angeordnet ist und dazu aufgebaut ist, durch eine über eine Kupplung (22) übertragene Antriebskraft der Maschine angetrieben zu werden; einen Wärmetauscher (23) zur Maschinenkühlung, der in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem mechanischen Ventilator (21) angeordnet ist; einen ersten Wärmetauscher (24) und einen zweiten Wärmetauscher (25), die in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem Wärmetauscher (23) zur Maschinenkühlung angeordnet sind, so angeordnet sind, dass sie in einer Höhenrichtung oder einer Breitenrichtung des Fahrzeugs nebeneinander liegen, und dazu aufgebaut sind, ein wärmeabgebendes Element außer der Maschine zu kühlen; einen ersten elektrischen Ventilator (26), der einen ersten Motor aufweist, wobei der erste elektrische Ventilator (26) dazu aufgebaut ist, den ersten Wärmetauscher (24) zu kühlen; einen zweiten elektrischen Ventilator (27), der einen zweiten Motor aufweist, wobei der zweite elektrische Ventilator (27) dazu aufgebaut ist, den zweiten Wärmetauscher (25) zu kühlen, wobei der erste Motor und der zweite Motor jeweils in der Längsrichtung des Fahrzeugs so vor den ersten Wärmetauscher (24) und dem zweiten Wärmetauscher (25) angeordnet sind, dass der erste Motor und der zweite Motor die Kupplung (22) in einer Richtung von der Vorderseite des Fahrzeugs aus gesehen nicht überlappen.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 1, weiter mit einer elektronischen Steuereinheit (10), die dazu aufgebaut ist, den ersten elektrischen Ventilator (26) und den zweiten elektrischen Ventilator (27) unabhängig zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit (10) dazu aufgebaut ist, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator (26) und den zweiten elektrischen Ventilator (27) anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit (10) bestimmt, dass zumindest der erste Wärmetauscher (24) oder der zweite Wärmetauscher (25) in einem Zustand zu kühlen ist, in dem die Maschine gestoppt ist.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 2, wobei: der erste Wärmetauscher (24) ein Radiator ist, der einen Inverter des Elektromotors kühlt; der zweite Wärmetauscher (25) ein Verflüssiger einer Klimaanlage ist; die elektronische Steuereinheit (10) dazu aufgebaut ist, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator (26) und den zweiten elektrischen Ventilator (27) anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit (10) bestimmt, dass der Verflüssiger in einem Zustand zu kühlen ist, in dem die Maschine gestoppt ist; und die elektronische Steuereinheit (10) dazu aufgebaut ist, gleichzeitig den ersten elektrischen Ventilator (26) und den zweiten elektrischen Ventilator (27) anzutreiben, wenn die elektronische Steuereinheit (10) in einem Zustand, in dem die Maschine gestoppt ist, bestimmt, dass der Radiator und der Verflüssiger zu kühlen sind.