DE10334760B4

DE10334760B4 - Kühlungssystem für Elektromotor und Kühlungssteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE10334760B4
Application number: DE10334760A
Authority: DE
Inventors: Kaname Kashiwa Sasaki; Hiroaki Tsuchiura Doi; Haruki Hamada; Masaaki Hitachinaka Hayashi; Ryuichi Hitachi Saito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: US20040194497A1; JP2004312813A; US6889516B2; DE10334760A1; JP4290461B2

Abstract

Kühlungssystem für einen Elektromotor, der einen Antriebsmotor (1), einen Leistungsumsetzer (3) zum Steuern des Antriebsmotors (1) und eine Kühlungsvorrichtung für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors (1) und des Leistungsumsetzers (3) umfaßt, wobei
die Kühlungsvorrichtung eine Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6), eine Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungseinrichtung (4) für die Erfassung der Temperatur des Leistungsumsetzers (3) und die Ausgabe eines Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals (Ti),
eine Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11), die das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) steuert, und
eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur-Speichereinrichtung zum Speichern der Temperatur des Leistungsumsetzers (3) zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns als eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur und eine Leistungsumsetzer-Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag-Speichereinrichtung zum Setzen und Speichern der Temperaturen für den Beginn und das Beenden der Zwangskühlung des Leistungsumsetzers (3) als einen Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ), um den die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur erhöht wird, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlungsvorrichtung ferner eine Motortemperatur- Erfassungseinrichtung (2) für die Erfassung der Temperatur des Antriebsmotors (1) und für die Ausgabe eines Motortemperatur-Erfassungssignals (Tm), umfasst, wobei die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlungssystem für Elektromotoren und ein Kühlungssteuerungsverfahren.

Elektrofahrzeuge einschließlich Hybridfahrzeugen besitzen einen Aufbau, bei dem Leistung von einer Batterie über einen Leistungsumsetzer an einen Antriebsmotor geliefert wird, wobei Zwangskühlungsmittel vorgesehen sind, die einen Temperaturanstieg des Leistungsumsetzers und des Antriebsmotors aufgrund der Wärmeerzeugung entsprechend dem Betrieb des Leistungsumsetzers und dem Betrieb des Antriebsmotors dämpfen.

Die Zwangskühlungsmittel sind so beschaffen, daß sie dem Leistungsumsetzer und dem Antriebsmotor zwangsläufig ein Kühlmittel wie etwa Frischluft oder eine Kühlflüssigkeit (kältebeständige Lösung) zuführen, wenn die Temperatur des Leistungsumsetzers bzw. des An triebsmotors eine vorgegebene Kühlungsbeginn-Temperatur erreicht, so daß diese zwangsläufig gekühlt werden.

Beispielsweise sind aus JP 07-213091 A und aus JP 08-33104 A Kühlvorrichtungen bekannt, die die Kühlungsluftgeschwindigkeit entsprechend der Temperatur der Wärmeabstrahlungsrippen eines Halbleiterelements eines Leistungsumsetzers für die Steuerung eines Elektrofahrzeug-Motors steuern.

Ferner ist aus JP 10-210790 A eine Wechselrichter-Kühlungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge bekannt, die die Temperatur des Halbleiterelements eines Wechselrichters, der einem Elektromotor elektrischen Strom zuführt, erfaßt und die Durchflußmenge eines Kühlmittels entsprechend der Temperatur des Halbleiterelements und ihrer Änderungsrate steuert.

Weiterhin ist aus JP 2001-527612 A eine Kühlvorrichtung bekannt, die die Temperaturen eines Temperatursteuerfluids und der umgebenden Luft erfaßt, um die Temperatur des Öls der Antriebsmaschine eines Fahrzeugs auf die Solltemperatur zu regeln.

Die JP 07-143615 A zeigt eine Wechselrichterkühlungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge, bei der die Temperatur des Wechselrichters und ein Strom erfasst werden, woraus dann die Temperatur des Halbleiterelements berechnet wird. Entsprechend der berechneten Temperatur wird dann die Pumpe eines Flüssigkeits-Kühlkreislaufes ein- bzw. ausgeschaltet.

Als Antriebsmotor für die Antriebsvorrichtung eines Elektrofahrzeugs werden ein Gleichstrom-Kommutatormotor oder ein Gleichstrom-Nichtkommutatormotor des Wechselrichteransteuerungstyps verwendet, wobei die Leistungszufuhr für einen solchen Antriebsmotor durch einen Leistungsumsetzer wie etwa eine Zerhackerschaltung oder eine Wechselrichterschaltung gesteuert wird. Während des Betriebs (Leistungsversorgungssteuerung) werden in dem Antriebsmotor ein Verlust aufgrund des Stromverlustes durch eine Spule oder während einer Drehung mit hoher Drehzahl ein mechanischer Verlust hervorgerufen, außerdem wird auch im Leistungsumsetzer während der Leistungsversorgung eines Halbleiterelements für die Leistungsumsetzungssteuerung oder während der Schaltzeiten ein Verlust hervorgerufen, wobei diese Verluste letztendlich in Wärme umgesetzt werden, wobei die Gesamtwärmemenge mehrere kW erreichen kann.

Eine solche Wärmeerzeugung bewirkt einen Temperaturanstieg des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers, wobei weder der Antriebsmotor noch der Leistungsumsetzer ihre vorgegebene Leistung erreichen können, wenn gegen diesen Temperaturanstieg keine Maßnahmen ergriffen werden. Ferner wird die Spannungsbeständigkeit des Isoliermaterials durch einen solchen Temperaturanstieg verringert und schließlich zerstört. Daraus folgt, daß die Wärme abgeführt werden muß.

Ein Zwangskühlungsmittel, das eine große Menge der erzeugten Wärme wirksam abführen kann und platzsparend eingebaut werden kann und ein Verfahren zum zwangsläufigen Zuführen eines Kühlmittels unter Verwendung einer Vorrichtung wie etwa einer Pumpe oder eines Lüfters und zum Abführen von Wärme durch Wärmeaustausch zwischen einer wärmeerzeugenden Vorrichtung und dem Kühlmittel sind allgemein bekannt.

Die Zwangskühlungssteuerung durch eine Pumpe oder einen Lüfter ist so beschaffen, daß die Temperaturen des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers erfaßt werden, mit der Zwangskühlungsbeginn-Temperatur, die auf einen festen Wert gesetzt ist, verglichen werden und der Betrieb der Pumpe oder des Lüfters gestartet wird, wenn die erfaßten Temperaturen die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur erreichen.

Bei dieser Zwangskühlungssteuerung ist die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur fest, so daß im Winter, wenn die Lufttemperatur niedrig ist, die Differenz zwischen der Temperatur zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns eines Antriebsmotors für ein Elektrofahrzeug und der maximalen Temperatur während des Betriebs groß ist.

Wenn im Leistungsumsetzer der Temperaturzyklus zu dem Halbleiterelement für die Leistungsumsetzungssteuerung, das für die Leistungsumsetzung verwendet wird, hinzukommt, wird aufgrund der Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Elemente eine thermische Beanspruchung erzeugt, wobei ein Fehler aufgrund thermischer Ermüdung hervorgerufen werden könnte. Um daher die Erzeugung eines Fehlers aufgrund der thermischen Beanspruchung zu vermeiden, sollte eine übermäßige Temperaturdifferenz im Temperaturzyklus vermieden werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, das Halbleiterelement für die Leistungsumsetzungssteuerung zwangsläufig zu kühlen, um es in dem zulässigen Wärmebeständigkeits-Temperaturbereich zu halten, bevor ein Hochtemperaturausfall auftritt, oder um die Wärmemenge zu begrenzen.

Da ferner in dem Antriebsmotor die Spannungsfestigkeit der elektrischen Teile und die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Teile entsprechend dem Temperaturanstieg reduziert werden, sollten diese Teile gekühlt werden, um zu verhindern, daß die Temperatur jedes dieser Teile die zulässige Wärmebeständigkeits-Temperatur übersteigt, oder um die Wärmemenge zu begrenzen.

Wenn ferner eine Vorrichtung wie etwa eine Pumpe oder ein Lüfter betrieben werden, hat deren Energieverbrauch dann, wenn die Vorrichtung häufig betätigt wird, einen erhöhten Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs zur Folge.

Die obenbeschriebenen Probleme sind übliche Probleme nicht nur bei Kühlungssystemen für den Antriebsmotor von Elektrofahrzeugen, sondern auch bei Kühlungssystemen für verschiedene andere Elektromotoren, die einen Antriebsmotor verwenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlungssystem für einen Elektromotor und ein Kühlungssteuerungsverfahren zu schaffen, mit denen ein Fehler aufgrund einer thermischen Beanspruchung, der durch den Temperaturzyklus eines Leistungsumsetzers für die Steuerung der Leistungsversorgung eines Antriebsmotors hervorgerufen wird, vermieden werden kann, die den Antriebsmotor und den Leistungsumsetzer innerhalb eines zulässigen Wärmebeständigkeits-Temperaturbereichs halten können und die den Energieverbrauch für die Zwangskühlung reduzieren können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kühlungssystem für Motoren nach einem der Ansprüche 1 und 11 bzw. durch ein Kühlungssteuerungsverfahren für Motoren nach Anspruch 12. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung kann ein Kühlungssystem für einen Elektromotor schaffen, der einen Antriebsmotor, einen Leistungsumsetzer zum Steuern des Antriebsmotors und/oder Kühlungsmittel für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers enthalten kann. Die Kühlungsmittel können enthalten: Kühlmittel-Versorgungsmittel, Motortemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Antriebsmotors und für die Ausgabe eines Motortemperatur-Erfassungssignals, Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Leistungsumsetzers und die Ausgabe eines Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals, und/oder Zwangskühlungs-Steuermittel, die das Motortemperatur-Erfassungssignal und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal empfangen und die Kühlmittel-Versorgungsmittel steuern. Die Zwangskühlungs-Steuermittel können enthalten: Motorzwangskühlungssteuertemperatur-Speichermittel zum Speichern einer Motorzwangskühlungs-Steuertemperatur, um die Zwangskühlung des Antriebsmotors zu beginnen oder zu beenden, Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur-Speichermittel zum Speichern der Temperatur des Leistungsumsetzers zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns als eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur und/oder Leistungsumsetzerzwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag-Speichermittel zum Setzen und Speichern der Temperaturen für den Beginn und das Beenden der Zwangskühlung des Leistungsumsetzers als einen Zwangskühlungssteuerungstemperatur-Erhöhungsbetrag, um den die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur erhöht wird, wobei Bezug genommen wird auf ein Motortemperatur-Erfassungssignal und ein Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal empfangen, wobei dann, wenn das Motortemperatur-Erfassungssignal bis auf die Motorzwangskühlungs-Steuertemperatur ansteigt oder der Temperaturerhöhungsbetrag des Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur den Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steu ertemperatur erreicht, die Steuerung des Betriebs der Kühlmittel-Versorgungsmittel beginnen.

Der Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steuertemperatur umfaßt die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und die Zwangskühlungsende-Temperatur und die Differenz zwischen der Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und der Zwangskühlungsende-Temperatur ist fest.

Ferner ändern die Zwangskühlungs-Steuermittel den Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steuertemperatur entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur.

Ferner nimmt der Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steuertemperatur entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ab, wenn die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ansteigt.

Ferner reduzieren die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und die Zwangskühlungsende-Temperatur in dem Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steuertemperatur, der abnimmt, wenn die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ansteigt, den Änderungsbetrag der Zwangskühlungsende-Temperatur für die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur.

Ferner erhalten die Zwangskühlungs-Steuermittel einen Temperaturerhöhungsbetrag ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur dann, wenn der Betrieb innerhalb einer kurzen Stillstandsperiode nach dem Ende des Betriebs wiederaufgenommen wird, als einen Temperaturanstieg ausgehend von der Leistungsum setzer-Betriebsbeginntemperatur zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebsbeginns.

Ferner umfassen die Kühlmittel-Versorgungsmittel ein Kühlmittelzirkulationssystem für die Zirkulation eines flüssigen Kühlmittels umfassen, das durch Verbinden des Antriebsmotors, des Leistungsumsetzers, eines Kühlers mit Motorlüfter und einer Pumpe in einer Reihe gebildet ist, wobei die Zwangskühlungs-Steuermittel Frischlufttemperatur-Erfassungsmittel, die die Frischlufttemperatur erfassen und ein Frischlufttemperatur-Erfassungssignal ausgeben, umfassen und den Motorlüfter entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der Frischluft und dem flüssigen Kühlmittel steuern.

Ferner setzen die Zwangskühlungs-Steuermittel dann, wenn die Frischlufttemperatur oder die Temperatur des flüssigen Kühlmittels zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns des Elektromotors nicht höher als die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels ist, die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur auf die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels.

Ferner reduziert der Leistungsumsetzer dann, wenn die Temperatur des Antriebsmotors oder des Leistungsumsetzers die zulässige Wärmebeständigkeitstemperatur erreicht, die Umsetzungsausgangsleistung.

Ferner sind die Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel in einen Chip eines Halbleiterschaltelements, das den Leistungsumsetzer bildet, eingebaut.

Weiterhin kann die Erfindung ein Kühlungssystem für einen Elek tromotor schaffen, der einen Antriebsmotor, einen Leistungsumsetzer zum Steuern des Antriebsmotors und/oder Kühlmittel zum zwangsläufigen Kühlen des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers enthalten kann, wobei die Kühlungsmittel Kühlmittel-Versorgungsmittel, Motortemperatur-Erfassungsmittel, die die Temperatur des Antriebsmotors erfassen und ein Motortemperatur-Erfassungssignal ausgeben, Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel, die die Temperatur des Leistungsumsetzers erfassen und als Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal ausgeben, und/oder Zwangskühlungs-Steuermittel enthalten können, die das Motortemperatur-Erfassungssignal und/oder das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal empfangen und die Kühlmittel-Versorgungsmittel steuern. Die Zwangskühlungs-Steuermittel können Frischlufttemperatur-Erfassungsmittel enthalten, die die Frischlufttemperatur erfassen und ein Frischlufttemperatur-Erfassungssignal ausgeben, das Motortemperatur-Erfassungssignal, das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal und/oder das Frischlufttemperatur-Erfassungssignal empfangen und damit die Kühlmittel-Versorgungsmittel steuern.

Schließlich kann die Erfindung ein Kühlungssteuerungsverfahren für einen Elektromotor schaffen, der einen Antriebsmotor, einen Leistungsumsetzer für die Steuerung des Antriebsmotors und/oder Kühlungsmittel für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers enthält, wobei die Kühlungsmittel Kühlmittel-Versorgungsmittel, Motortemperatur-Erfassungsmittel, die die Temperatur des Antriebsmotors erfassen und ein Motortemperatur-Erfassungssignal ausgeben, Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel, die die Temperatur des Leistungsumsetzers erfassen und als Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal ausgeben, und/oder Zwangskühlungs-Steuermittel enthalten können, die das Motortemperatur-Erfassungssignal und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal empfangen und die Kühlmittel-Versorgungsmittel steuern. Die Zwangskühlungs-Steuermittel können die Motorzwangskühlungssteuerungstemperaturen zum Beginnen und Beenden der Zwangskühlung des Antriebsmotors, die Temperatur des Leistungsumsetzers zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns als eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur und/oder den Zwangskühlungssteuerungstemperatur-Erhöhungsbetrag speichern, der durch den Temperaturerhöhungsbetrag ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur gesetzt wird, als Temperatur zum Beginnen oder Beenden der Zwangskühlung des Leistungsumsetzers, wobei Bezug geonommen wird auf ein Motortemperatur-Erfassungssignal und ein Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal, wobei dann, wenn das Motortemperatur-Erfassungssignal bis zu der Motorzwangskühlungssteuerungstemperatur ansteigt oder der Temperaturerhöhungsbetrag des Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur den Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungssteuerungstemperatur erreicht, die Steuerung des Betriebs der Kühlmittel-Versorgungsmittel beginnen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
1 einen Blockschaltplan des Kühlungssystems für die An triebsvorrichtung eines Elektrofahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 das Kennliniendiagramm zur Erläuterung des Zwangskühlungsbetriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
3 einen Ablaufplan des Zwangskühlungs-Steuerprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ein Kennfeld für die Zwangskühlungssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Kennliniendiagramm der Temperatur des Leistungsumsetzers in Abhängigkeit von der Zeit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
6 einen Blockschaltplan des Kühlungssystems für die Antriebsvorrichtung eines Elektrofahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und
7 ein Kennliniendiagramm der Temperatur des flüssigen Kühlmittels (für den Leistungsumsetzer) des Kühlungssystems der Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug in Abhängigkeit von der Zeit gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Nun werden mit Bezug auf die 1 bis 6 Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Hierbei besitzen gleiche oder äquivalente Bestandteile in den jeweiligen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen, wobei eine wiederholte Erläuterung dieser Bestandteile weggelassen wird.
Die erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert. 1 ist ein Blockschaltplan des Kühlungssystems für die Antriebsvorrichtung eines Elektrofahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform, während 2 ein Kennliniendiagramm für die Zwangskühlung ist und 3 den Ablaufplan des Zwangskühlungs-Steuerprozesses veranschaulicht.
Die erste Ausführungsform hat grundsätzlich einen Aufbau, bei dem für die zwangsläufige Kühlung des Leistungsumsetzers die Temperatur des Leistungsumsetzers zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns eines Elektrofahrzeugs (wenn der Zündschlüssel in die Ein-Stellung gedreht wird oder wenn der Leistungsumsetzer seinen Betrieb beginnt) als Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur gespeichert wird, der Temperaturerhöhungsbetrag des Leistungsumsetzers ab der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur überwacht wird und die Zwangskühlungssteuerung begonnen wird und bei dem für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors die Temperatur des Antriebsmotors überwacht wird, wobei die Zwangskühlungssteuerung begonnen wird, wenn die Temperatur bis zu der Zwangskühlungsbeginn-Temperatur, die anhand des zulässigen Wärmebständigkeits-Temperaturbereichs des Antriebsmotors gesetzt ist, ansteigt. Ferner besitzt die erste Ausführungsform einen Aufbau, bei dem selbst bei einer solchen Zwangskühlungssteuerung die Umsetzungsausgangsleistung verringert wird, wenn sich die Temperatur des Antriebsmotors oder des Leistungsumsetzers der zulässigen Wärmebeständigkeitstemperatur nähert.
Nun wird mit Bezug auf 1 der Aufbau des Kühlungssystems für die Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug erläutert. Das Kühlungssystem für die Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug besitzt einen Antriebsmotor 1 wie etwa einen bürstenlosen Elektromotor mit Wechselrichteransteuerung oder einen Kommutatormotor für die Erzeugung der Fahrleistung eines Elektrofahrzeugs, einen Motortemperatur-Erfassungssensor 2, der ein Motortemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Antriebsmotors 1 und für die Ausgabe eines Motortemperatur-Erfassungssignals bildet, einen Leistungsumsetzer 3 wie etwa einen Wechselrichter oder einen Zerhacker für die Steuerung der Umsetzungsausgangsleistung für den Betrieb des Antriebsmotors 1, einen Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4, der ein Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Leistungsumsetzers 3 und für die Ausgabe eines Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals bildet, einen Zwangskühlungs-Motorlüfter 6, der Frischluft 5 ansaugt und sie als Zwangskühlungsmittel fördert, einen Zwangskühlungsmittel-Strömungspfad 7, der das von dem Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 geförderte Zwangskühlungsmittel an den Leistungsumsetzer 2 und an den Antriebsmotor 1 überträgt, eine Hauptsteuereinheit 10, die ein von einem Zündschlüssel 8 oder von einem Fahrpedal 9 ausgegebenes Befehlssignal, ein Motortemperatur-Erfassungssignal, das von dem Motortemperatur-Erfassungssensor 2 ausgegeben wird, oder ein Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal, das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegeben wird, empfängt und damit den Leistungsumsetzer 3 steuert und ein Betriebsendesignal an eine Zwangskühlungs-Steuereinheit, die später beschrieben wird, ausgibt, eine Zwangskühlungs-Steuereinheit 11, die das von dem Motortemperatur-Erfassungssensor 2 ausgegebene Motortemperatur-Erfassungssignal, das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegebene Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal und das von der Hauptsteuereinheit 10 ausgegebene Betriebsendesignal empfängt und dadurch den Betrieb des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 steuert, und eine Batterie 12, die Gleichstromleistung liefert.
Der Leistungsumsetzer 3 wird zwar nicht im einzelnen erläutert, es sei jedoch angemerkt, daß er einen Aufbau hat, bei dem eine elektronische Leistungssteuerungs-Schaltungseinheit 303, die aus einem Wechselrichter oder Zerhacker gebildet ist, der auf einem isolierenden Substrat 302 aus Aluminiumnitrid unter Verwendung eines Halbleiterschaltelements 301 wie etwa eines IGBT gefertigt ist, mit einem aus Kupfer oder Aluminium hergestellten Kühlungssubstrat 304, das einem Kühlmittel ausgesetzt ist und Wärme abstrahlt, durch eine Verlötung 305 verbunden ist, wobei die elektronische Leistungssteuerungs-Schaltungseinheit 303 in der Weise arbeitet, daß sie die Umsetzungsausgangsleistung, die von der Batterie 12 an den Antriebsmotor 1 geliefert wird, auf der Grundlage eines Steuersignals von der Hauptsteuereinheit 10 steuert. Die in der elektronischen Leistungssteuerungs-Schaltungseinheit 303 entsprechend dem Leistungsumsetzungs-Versorgungssteuerungsbetrieb erzeugte Wärme wird über die Verlötung 305 und das Kühlungssubstrat 304 an ein durch den Zwangskühlungs-Kühlmittelströmungsweg 7 strömendes Kühlmittel abgeführt. Der Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ist an dem isolierenden Substrat 302 so befestigt, daß er für die Temperatur des isolierenden Substrats 302 empfindlich ist.
Die Hauptsteuereinheit 10 wird hier zwar ebenfalls nicht im einzelnen erläutert, es sei jedoch angemerkt, daß sie hauptsächlich aus einem Mikrocomputer gebildet ist, der eine CPU 1001, einen Speicher 1002 und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 1003 umfaßt. Der Spei cher 1002 speichert im voraus ein Betriebssteuerprogramm und Steuerinformationen für die Verringerung der Umsetzungsausgangsleistung, um die Wärmemenge zu reduzieren, damit der Antriebsmotor 1 und der Leistungsumsetzer 3 in dem zulässigen Wärmebeständigkeitsbereich gehalten werden, oder um die Wärmemenge auf null zu reduzieren (beispielsweise ist eine Temperatur von etwa 90 % der zulässigen Wärmebeständigkeitstemperatur als Umsetzungsausgangsleistungsreduzierungsbeginn-Temperatur gesetzt und ist die zulässige Wärmebeständigkeitstemperatur als Umsetzungsausgangsleistungsreduzierungsende-Temperatur gesetzt).
Die CPU 1001 besitzt eine Betriebssteuerungsfunktion für die Ausführung des im Speicher 1002 gespeicherten Betriebssteuerprogramms, wenn der Zündschlüssel 8 in die Ein-Stellung gedreht wird (wenn ein Laufbefehl erzeugt wird), wodurch in den Betriebssteuerungszustand eingetreten wird, das Lauf/Stillstand-Signal, das an die Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 ausgegeben werden muß, auf "Lauf" geschaltet wird, der Leistungsumsetzer 3 auf der Grundlage eines Geschwindigkeitsbefehlssignals entsprechend dem Niederdrückungsgrad des Fahrpedals 9 gesteuert wird, um die Umsetzungsausgangsleistung entsprechend dem Geschwindigkeitsbefehlssignal an den Antriebsmotor 1 zu liefern, das Motortemperatur-Erfassungssignal, das von dem Motortemperatur-Erfassungssensor 2 ausgegeben wird, und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal, das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegeben wird, überwacht werden, die Umsetzungsausgangsleistung verringert wird, um die Wärmemenge zu verringern, um den Antriebsmotor 1 und den Leistungsumsetzer 3 in dem zulässigen Wärmebeständigkeits-Temperaturbereich zu halten, der Leistungsumsetzer 3 so gesteuert wird, daß die Umsetzungsausgangsleistung auf null reduziert wird, weil das Geschwindigkeitsbefehlssignal null wird, wenn das Fahrpedal losgelassen wird, und ferner das Lauf/Stillstand-Signal, das an die Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 ausgegeben werden muß, auf "Stillstand" geschaltet wird, wenn der Zündschalter 8 in die Aus-Stellung gedreht wird (Anhaltebefehl), und das Kühlungssystem in den Betriebssteuerungsende-Zustand gesetzt wird.
Die Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 wird zwar hier ebenfalls nicht im einzelnen erläutert, es sei jedoch angemerkt, daß sie hauptsächlich aus einem Mikrocomputer gebildet ist, der eine CPU 1101, einen Speicher 1102 und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 1103 umfaßt. Der Speicher 1102 speichert im voraus das Zwangskühlungs-Steuerprogramm und als Steuerinformationen die Motorzwangskühlungs-Steuertemperaturen Tm1 und Tm2, bei denen die Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 begonnen bzw. beendet wird, sowie Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbeträge Tiα und Tiβ, wobei die Temperatur, bei der die Zwangskühlung des Leistungsumsetzers 3 begonnen bzw. beendet wird, durch den Temperaturerhöhungsbetrag ab der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis gesetzt wird.
Die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1, bei der die Zwangskühlung begonnen wird, und die Zwangskühlungsende-Temperatur Tm2, bei der die Zwangskühlung beendet wird, werden unter Berücksichtigung der Tatsache gesetzt, daß die Motorzwangskühlungs-Steuertemperaturen Tm1 und Tm2 für die Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 eine Verringerung der Spannungsfestigkeit der elektrischen Teile, die den Antriebsmotor 1 bilden, und der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Teile entsprechend dem Temperaturanstieg verhindern und den Zwangskühlungs-Leistungsverbrauch (oder Energieverbrauch), der durch Betreiben des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 entsteht, reduzieren sollen. Beispielsweise wird die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1 auf 90 °C gesetzt, während die Zwangskühlungsende-Temperatur Tm2 auf 70 °C gesetzt wird.
Die Zwangskühlungs-Steuertemperatur-Erhöhungsbeträge Tiα und Tiβ für die Zwangskühlung des Leistungsumsetzers 3 sind der Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα für den Beginn der Zwangskühlung und der Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ zum Beenden der Zwangskühlung, wobei es sich hierbei um Temperaturerhöhungsbeträge handelt, die hauptsächlich unter Berücksichtigung der Tatsache gesetzt werden, daß die Verlötung 305, die eine Befestigung der elektronischen Leistungssteuerungs-Schaltungseinheit 303 an dem Kühlungssubstrat 304 bildet, an einem Ausfall aufgrund der thermischen Beanspruchung durch den Temperaturzyklus des Leistungsumsetzers 3 gehindert wird und daß der Zwangskühlungs-Leistungsverbrauch (oder Energieverbrauch), der durch den Betrieb des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 entsteht, reduziert wird, wie in 2 gezeigt ist, wobei der Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα durch den Temperaturerhöhungsbetrag ab der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis gegeben ist und der Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ durch den Temperaturerhöhungsbetrag ab der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis gegeben ist. Beispielsweise ist der Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα auf 50 °C gesetzt, während der Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ auf 35 °C gesetzt ist. Die Differenz Tiγ zwischen dem Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhö hungsbetrag Tiα und dem Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ ist fest (hier 15 °C), so daß der Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ durch den Absenkungsbetrag (= Differenz Tiγ) ausgehend von dem Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα gesetzt werden kann.
Die CPU 1101 führt das Zwangskühlungs-Steuerprogramm aus, wenn das Lauf/Stillstand-Signal, das von der Steuereinheit 10 ausgegeben wird, auf "Lauf" geschaltet wird, und speichert das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti), das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegeben wird, im Speicher 1102 als Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis. Danach liest die CPU 1101 das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm), das von dem Motortemperatur-Erfassungssensor 2 ausgegeben wird, und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti), das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegeben wird, wann immer dies notwendig ist, und führt die Zwangskühlungssteuerung aus.
Die CPU 1101 überwacht unter der Zwangskühlungssteuerung für die Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm), das von dem Motortemperatur-Erfassungssensor 2 ausgegeben wird, wenn die Motortemperatur Tm mindestens auf die Motorzwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1 ansteigt, um die Zwangskühlung für den Antriebsmotor 1 zu beginnen, betätigt den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6, der frische Luft 5 ansaugt und sie auf dem Zwangskühlungsmittel-Strömungsweg 7 als Zwangskühlungsmittel fördert, und bewirkt eine Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3. Wenn die Temperatur Tm des Antriebsmotors 1 auf die Motorzwangskühlungsende-Tem peratur Tm2 oder darunter absinkt, beendet die CPU 1101 den Betrieb des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 und hält die Zwangskühlung an.
Wenn ferner unter der Zwangskühlungssteuerung für den Leistungsumsetzer 3 die Temperatur Ti des Leistungsumsetzers 3 auf die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα), die durch die Summe aus der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und aus dem Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα gegeben ist, oder darüber ansteigt, betätigt die CPU 1101 den Zwangskühlungslüfter 6, der frische Luft 5 ansaugt und sie auf dem Zwangskühlungsmittel-Strömungsweg 7 als Zwangskühlungsmittel fördert, so daß der Antriebsmotor 1 und der Leistungsumsetzer 3 zwangsläufig gekühlt werden. Wenn durch diese Zwangskühlung die Temperatur Tiβ des Leistungsumsetzers 3 auf die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ), die die Summe aus der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und aus dem Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tis ist, oder darunter absinkt, beendet die CPU 1101 den Betrieb des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 und hält die Zwangskühlung an.
Die Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 und die Zwangskühlung des Leistungsumsetzers 3 sind so strukturiert, daß sie den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 gemeinsam nutzen, so daß dann, wenn die Zwangskühlung entweder des Antriebsmotors 1 oder des Leistungsumsetzers 3 notwendig ist, die CPU 1101 den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 betätigt, wodurch das Zwangskühlungsmittel auf den Zwangskühlungsmittel-Strömungsweg 7 geschickt wird.
Nun wird mit Bezug auf den Steuerprozeß-Ablaufplan von 3 ein Beispiel des Steuerprozesses beschrieben, der von der CPU 1101 der Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 ausgeführt wird, um eine solche Zwangskühlungssteuerung auszuführen.
Schritt S1:
Die CPU 1101 überwacht das Lauf/Stillstand-Signal, das von der Hauptsteuereinheit 10 ausgegeben wird, und springt zum Schritt S2, wenn das Signal auf "Lauf" geschaltet ist.
Schritt S2:
Wenn das Anfahren/Anhalten-Signal auf "Lauf" geschaltet ist, liest die CPU 1101 das von dem Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 ausgegebene Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal, speichert die Leistungsumsetzertemperatur Ti im Speicher 1102 als Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und springt zum Schritt S3.
Schritt S3:
Die CPU 1101 gewinnt die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα), die die Summe aus der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und aus dem Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα ist, und die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ), die die Summe aus der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und aus dem Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ ist, speichert (setzt) sie im Speicher 1102 und springt zum Schritt S4.
Schritt S4:
Die CPU 1101 liest das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti), erfaßt die Motortemperatur Tm und die Leistungsumsetzertemperatur Ti und springt zum Schritt S5.
Schritt S5:
Die CPU 1101 vergleicht die erfaßte Motortemperatur Tm mit der Motorzwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1, die im Speicher 1102 gespeichert ist, und verzweigt den Prozeß. Wenn die Motortemperatur Tm nicht niedriger als die Motorzwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1 ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S6, wenn jedoch die Motortemperatur Tm niedriger als die Motorzwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1 ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S7.
Schritt S6:
Die CPU 1101 versetzt den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 in den Betriebszustand (Drehzustand) und springt zum Schritt S12.
Schritt S7:
Die CPU 1101 vergleicht die erfaßte Leistungsumsetzertemperatur Ti mit der Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα), die im Speicher 1102 gespeichert ist, und verzweigt den Prozeß. Wenn die Leistungsumsetzertemperatur Ti nicht niedriger als die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S6, wenn jedoch die Leistungsumsetzertemperatur Ti niedriger als die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S8.
Schritt S8:
Die CPU 1101 prüft, ob der Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 in Betrieb ist oder nicht, wobei sie dann, wenn er in Betrieb ist, zum Schritt S9 springt und andernfalls zum Schritt S12 springt.
Schritt S9:
Die CPU 1101 vergleicht die erfaßte Motortemperatur Tm mit der Motorzwangskühlungsende-Temperatur Tm2, die im Speicher 1102 gespeichert ist, und springt zum Schritt S12, wenn die Motortemperatur Tm höher als die Motorzwangskühlungsende-Temperatur Tm2 ist, wenn jedoch die Motortemperatur Tm nicht höher als die Motorzwangskühlungsende-Temperatur Tm2 ist, springt sie zum Schritt S10.
Schritt S10:
Die CPU 1101 vergleicht die erfaßte Leistungsumsetzertemperatur Ti mit der Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ), die im Speicher 1102 gespeichert ist, und springt zum Schritt S12, wenn die Leistungsumsetzertemperatur Ti höher als die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ) ist, wenn jedoch die Leistungsumsetzertemperatur Ti nicht höher als die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ) ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S11.
Schritt S11:
Die CPU 1101 versetzt den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 in den Ruhezustand und springt zum Schritt S12.
Schritt S12:
Die CPU 1101 prüft das von der Hauptsteuereinheit 10 ausgegebene Lauf/Stillstand-Signal und verzweigt den Prozeß. Wenn das Lauf/Stillstand-Signal auf "Lauf" geschaltet ist, springt die CPU 1101 zum Schritt S4, wenn das Lauf/Stillstand-Signal jedoch auf "Stillstand" geschaltet ist, springt sie zum Schritt S13.
Schritt S13:
Die CPU 1101 führt den Betriebsendeprozeß aus, indem sie den Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 in den Stillstand versetzt, und beendet den Betrieb.
Bei dieser Zwangskühlungssteuerung wird die Zwangskühlung für den Leistungsumsetzer 3 auf der Grundlage des Temperaturerhöhungsbetrags in bezug auf die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur gesteuert, die ihrerseits so gesetzt ist, daß ein Ausfall des Leistungsumsetzers 3 durch thermische Beanspruchung aufgrund des Temperaturzyklus verhindert wird und daß durch Betätigung des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 der Leistungsverbrauch für die Zwangskühlung verringert wird, so daß die Temperaturdifferenz selbst im Winter, wenn die Temperatur zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns niedrig ist, klein ist und der Temperaturzyklus in allen Jahreszeiten konstant gehalten werden kann, somit ein übermäßiger Anstieg der thermischen Beanspruchung verhindert werden kann und der Zwangskühlungs-Leistungsverbrauch verringert wird. Ferner wird die Zwangskühlung für den Antriebsmotor 1 auf der Grundlage der Zwangskühlungs-Steuertemperatur gesteuert, die so gesetzt ist, daß die Spannungsfestigkeit der elektrischen Teile, die den Antriebsmotor 1 bilden, und die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Teile nicht entsprechend dem Temperaturanstieg verringert werden und daß der Leistungsverbrauch durch die Betätigung des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 reduziert wird, so daß die Leistung und die Lebensdauer des Antriebsmotors 1 nicht verschlechtert werden und der Zwangskühlungs-Leistungsverbrauch reduziert wird.
In dieser Ausführungsform wird als Zwangskühlungsmittel frische Luft 5 verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt.
Weiterhin wurden für die Zwangskühlungssteuerung zwei Steuerungsstufen des "Zwangskühlungsbetriebs" und des "Stillstands" veranschaulicht. Die Steuerung kann jedoch ohne weiteres zu einer mehrstufigen Steuerung geändert werden, bei der die Zwangskühlungskraft (d. h. die Drehzahl des Zwangskühlungslüfters 6) entsprechend der Temperatur geändert wird.
Nun wird mit Bezug auf die 1 bis 4 die zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. 4 ist ein Kennfeld für die Zwangskühlungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform besitzt einen Aufbau, bei dem der Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα für den Beginn der Zwangskühlung, der ein Zwangskühlungssteuerungs-Temperaturerhöhungsbetrag für die Zwangskühlung des Leistungsumsetzers 3 ist, und der Zwangskühlungsende-Temperaturerhö hungsbetrag Tiβ zum Beenden der Zwangskühlung in der in Verbindung mit der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform in 2 gezeigten Zwangskühlungssteuerkennlinie durch Variablen gesetzt sind, die sich entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis ändern. Genauer werden der Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα und der Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ reduziert, wenn die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis ansteigt. Der Erniedrigungsbetrag des Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrags Tiβ aufgrund des Anstiegs der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis ist kleiner als der Erniedrigungsbetrag des Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrags Tiα. 4 veranschaulicht den Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα und den Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ für diese Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis.
Wenn die Zwangskühlungssteuerung für ein Kühlungssystem einer Antriebsvorrichtung für Elektrofahrzeuge wie in dem Blockschaltplan von 1 veranschaulicht auf der Grundlage dieser Steuerinformationen ausgeführt wird, wird der Betrieb des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6 bei niedriger Temperatur unterdrückt, obwohl die thermische Beanspruchung des Leistungsumsetzers 3 zunimmt, so daß der Leistungsverbrauch für die Zwangskühlung weiter reduziert werden kann.
Genauer wird in der Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform ein Prozeß hinzugefügt, um die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) und die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ) im Schritt S3 zu erhalten und zu setzen, wobei die CPU 1101 der Zwangskühlungssteuereinheit 11 den Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrag Tiα und den Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrag Tiβ, die zu der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis zu addieren sind, entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis auswählt.
Nun wird mit Bezug auf die 1 bis 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. 5 ist ein Temperaturkennliniendiagramm, das die zeitlichen Änderungen der Temperatur des Leistungsumsetzers gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
Während der Stillstandsperiode nach dem Betriebsende sinken die Temperaturen des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3 aufgrund der natürlichen Abkühlung nur langsam ab. Wenn daher der Betrieb innerhalb einer kurzen Periode nach dem Betriebsende wieder begonnen wird, sind die Temperaturen des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3 erheblich höher als die Umgebungstemperatur, so daß die thermische Beanspruchung im Leistungsumsetzer 3 bestehen bleibt. Die thermische Beanspruchung im Leistungsumsetzer 3 aufgrund des in einem solchen Zustand wiederaufgenommenen Betriebs verursachten Temperaturanstiegs wird vorzugsweise als thermische Beanspruchung angesehen, die durch den Temperaturanstieg bedingt ist, der von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ausgeht, die zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebsbeginns, der ein Betriebsbeginn nach einer langen Stillstandsperiode ist und bei dem keine thermische Beanspruchung vorhanden war, geherrscht hat.
Die dritte Ausführungsform übernimmt im Hinblick auf eine solche verbleibende thermische Beanspruchung des Leistungsumsetzers 3 für die obengenannte Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis gemäß der ersten Ausführungsform die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebsbeginns, der ein Betriebsbeginn nach einer langen Stillstandsperiode ist und in der keine thermische Beanspruchung mehr vorhanden ist, wenn der Betrieb innerhalb einer kurzen Stillstandsperiode nach dem Betriebsende wiederaufgenommen wird.
Genauer ist, wie in 5 gezeigt ist, dann, wenn der Betrieb durch Drehen des Zündschlüssels 8 in die Ein-Stellung zum Zeitpunkt t1 nach einer mehrstündigen Betriebspause des Elektrofahrzeugs, in der sich die Temperatur Ti des Leistungsumsetzers 3 an die Umgebungstemperatur angepaßt hat, begonnen wird, die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur zu diesem Zeitpunkt durch Tis1 gegeben, woraufhin durch wiederholten Fahrbetrieb und Stillstand des Elektrofahrzeugs die Temperaturen Tm und Ti des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3 wiederholt ansteigen und absinken, wobei dann, wenn die Temperatur Tm oder Ti des Antriebsmotors 1 oder des Leistungsumsetzers 3 die Motorzwangskühlungsbeginn-Temperatur Tm1 oder die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) wird oder diese übersteigt, der Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 betätigt wird und mit der Zwangskühlung des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3 begonnen wird, während dann, wenn die Temperatur Tm oder Ti des Antriebsmotors 1 oder des Leistungsumsetzers 3 die Motorzwangskühlungsende-Temperatur Tm2 oder die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ) wird oder diese unterschreitet, der Zwangskühlungs-Motorlüfter 6 angehalten wird und die Zwangskühlung beendet wird.
Wenn der Zündschlüssel 8 zum Zeitpunkt t2 in die Aus-Stellung gedreht wird und der Betrieb beendet ist, tritt das System in den Ruhezustand ein, wobei die Temperaturen Tm und Ti des Antriebsmotors 1 und des Leistungsumsetzers 3 aufgrund der natürlichen Wärmeabstrahlung langsam sinken.
Wenn danach der Betrieb zum Zeitpunkt t3 wiederaufgenommen wird und die Temperatur Ti des Leistungsumsetzers 3 noch immer höher als die Umgebungstemperatur ist, ist die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur zu diesem Zeitpunkt Tis2. In diesem Zustand bleibt die thermische Beanspruchung aufgrund des Temperaturanstiegs wegen der Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebs bestehen, wobei dann, wenn die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) und die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiβ) durch Addieren des Zwangskühlungsbeginn-Temperaturerhöhungsbetrags Tiα bzw. des Zwangskühlungsende-Temperaturerhöhungsbetrags Tiβ zu der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis2 gesetzt werden, die Möglichkeit besteht, daß die Zwangskühlungs-Steuertemperatur für den Leistungsumsetzer 3 übermäßig hoch wird.
Daher ist die dritte Ausführungsform so beschaffen, daß im Fall einer Wiederaufnahme des Betriebs nach einer solchen Betriebspause während einer kurzen Periode die Temperatur des Leistungsumsetzers 3 ausreichend weit absinkt und die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis1 zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebsbeginns, der ein Betriebsbeginn nach einer langen Ruheperiode ist, in der die thermische Beanspruchung verschwindet, als die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis verwendet wird, um die Leistungsumsetzerzwangskühlungsbeginn-Temperatur (Tis + Tiα) und die Leistungsumsetzerzwangskühlungsende-Temperatur (Tis + Tiα), die für die Zwangskühlungssteuerung für den Leistungsumsetzer 3 verwendet werden, zu setzen.
Um diese Zwangskühlungssteuerung zu verwirklichen, hat die CPU 1101 der Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 gemäß der dritten Ausführungsform eine Uhrenfunktion, ferner besitzt der Speicher 1102 eine Informationshaltefunktion zum Speichern und Halten einer gewünschten Ruheperiode, die mit Bezug auf die Zeit im voraus gesetzt wird, die für eine ausreichende Absenkung der Temperatur des Leistungsumsetzers 3 und zum Halten der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis auch während dieser Betriebspause notwendig ist. Ferner führt die CPU 1101 in dem Betriebsbeendigungsbetrieb im Schritt S13 einen Prozeß des Speicherns und Haltens der Betriebsendedaten und der Betriebsendezeit in dem Speicher 1102 aus, liest im Schritt S2 die Betriebsbeginndaten und die Betriebsbeginnzeit und erhält die Ruheperiode anhand der Enddaten und der Endzeit des vorhergehenden Betriebs, wenn die Ruheperiode länger als die Sollruheperiode ist, schreibt erneut die Temperatur Tis2 des Leistungsumsetzers 3 zu diesem Zeitpunkt anhand der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis und setzt sie, während sie dann, wenn die Ruheperiode in der Sollruheperiode liegt, die Zeit Tis1 des Leistungsumsetzers 3 zum Zeitpunkt des vorhergehenden Beginns auf die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis setzt.
Im übrigen unterscheidet sich die dritte Ausführungsform im wesentlichen nicht von den bereits beschriebenen Ausführungsformen.
In der obenbeschriebenen dritten Ausführungsform wird die gleiche Zwangskühlungswirkung wie in den vorhergehenden Ausführungsformen erhalten, wobei die Temperaturdifferenz in dem Leistungsumsetzer 3 selbst dann, wenn der Betrieb nach einer kurzen Ruheperiode wiederaufgenommen wird, nicht groß ist, so daß der Temperaturzyklus innerhalb eines festen Bereichs gesteuert werden kann und eine sehr zuverlässige Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug geschaffen werden kann.
Nun wird mit Bezug auf die 2 bis 6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. 6 ist ein Blockschaltplan des Kühlungssystems der Antriebsvorrichtung für Elektrofahrzeuge gemäß der vierten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform besitzt einen Aufbau, bei dem die Wärme des Leistungsumsetzers 3 und des Antriebsmotors 1 durch ein flüssiges Kühlmittel abgeführt wird und die Wärme des flüssigen Kühlmittels an die frische Luft durch einen Kühler mit Motorlüfter abgegeben wird, wobei die Wärmeabgabekapazität (Betrieb und Ruhe des Motorlüfters) des Kühlers mit Motorlüfter an die frische Luft gesteuert wird. Das heißt, wenn ein flüssiges Kühlmittel zirkuliert und die Einheiten zwangsläufig gekühlt werden und wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem flüssigen Kühlmittel und der frischen Luft groß ist, wird die Wärme durch natürliche Entlüftung abgeführt, weil die Abstrahlungskapazität des Kühlers groß ist, wenn hingegen die Temperaturdifferenz zwischen dem flüssigen Kühlmittel und der frischen Luft gering ist, wird die Wärmeabführung durch eine Zwangsbelüftung gefördert, da die Abstrahlungskapazität des Kühlers klein ist.
In der vierten Ausführungsform ist als Kühlmittelzirkulationssystem für die Zirkulation eines Kühlmittels ein Zwangskühlungs-Kühlmittelströmungspfad 7, der bei einer Wasserpumpe 13 beginnt, nacheinander durch den Leistungsumsetzer 3, den Antriebsmotor 1 und einen Kühler 14 mit Motorlüfter für die Abführung von Wärme an die frische Luft 5 verläuft und dann zur Wasserpumpe 13 zurückkehrt, gebildet. Ferner ist ein Frischlufttemperatur-Erfassungssensor 15 vorgesehen, der ein Frischlufttemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur der frischen Luft 5 und für die Ausgabe eines Frischlufttemperatur-Erfassungssignals Ta darstellt.
Die Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 steuert die Wasserpumpe 13 in der gleichen Weise wie bei der Steuerung des Zwangskühlungs-Motorlüfters 6, wenn die Wasserpumpe 13 betätigt wird und das Kühlmittel zirkuliert, um eine Zwangskühlung auszuführen, empfängt das Frischlufttemperatur-Erfassungssignal (Ta), das von dem Frischlufttemperatur-Erfassungssensor 15 ausgegeben wird, betreibt den Motorlüfter des Kühlers 14, um eine Zwangsbelüftung zu erzeugen, wenn die Temperaturdifferenz Ta-f zwischen der Frischlufttemperatur Ta und der Temperatur Tf des flüssigen Kühlmittels gleich der im voraus festgelegten Kühlerzwangswärmeabführungsbeginn-Temperaturdifferenz Tw1 wird oder diese unterschreitet, und führt die Steuerung zum Anhalten des Motorlüfters aus, wenn die Temperaturdifferenz gleich der Kühlerzwangswärmeabführungsende-Temperaturdifferenz Tw2 wird oder diese übersteigt. Die Temperaturdifferenz Ta-f (Kühlerzwangswärmeabführungsbeginn-Temperaturdifferenz Tw1 und Kühlerzwangswärmeabführungsende-Temperaturdifferenz Tw2) wird entsprechend den Wärmeabführungseigenschaften des Kühlers 14 mit Motorlüfter gesetzt.
Die Temperatur Tf des flüssigen Kühlmittels wird vorzugsweise durch Installation eines Temperaturerfassungssensors in dem Zwangskühlungsmittel-Strömungsweg 7 erfaßt. In der vierten Ausführungsform besteht jedoch die Beziehung, gemäß der die Temperatur Tf des flüssigen Kühlmittels und die Leistungsumsetzer-Temperatur Ti im wesentlichen konstant sind, so daß das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) geeignet ist. Ferner kann das System so beschaffen sein, daß ein Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) geeignet ist oder daß ein Temperaturerfassungssensor (in der Zeichnung nicht gezeigt) im Kühler 14 mit Motorlüfter installiert ist und ein Temperaturerfassungssignal, das von diesem Temperaturerfassungssensor ausgegeben wird, geeignet ist.
Da der Betrieb des Motorlüfters des Kühlers 14 mit Motorlüfter in dieser Weise gesteuert wird, ist das System so beschaffen, daß die Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 die Kühlerzwangswärmeabführungsbeginn-Temperaturdifferenz Tw1 und die Kühlerzwangswärmeabführungsende-Temperaturdifferenz Tw2 im voraus setzt und im Speicher 1102 speichert, während die CPU 1101 dann, wenn die Wasserpumpe 13 betätigt wird und ein Kühlmittel zirkuliert, um die Zwangskühlung auszuführen, auf ein Frischlufttemperatur-Erfassungssignal Bezug nimmt, das von dem Frischlufttemperatur-Erfassungssensor 15 ausgegeben wird, eine Frischlufttemperatur Ta erfaßt, den Motorlüfter des Kühlers 14 betätigt, wenn die Temperaturdifferenz Ta-f zwischen der Frischlufttemperatur Ta und der Temperatur Tf des flüssigen Kühlmittels gleich einer im voraus festgelegten Kühlerzwangswärmeabführungsbeginn-Temperatur Tw1 wird oder diese übersteigt, und den Steuerprozeß zum Anhalten des Motorlüfters ausführt, wenn die Temperaturdifferenz gleich der Kühlerzwangswärmeabführungsende-Temperatur Tw2 wird oder diese unterschreitet.
Im übrigen unterscheidet sich die vierte Ausführungsform im wesentlichen nicht von den bereits beschriebenen Ausführungsformen.
In der vierten Ausführungsform, die eben beschrieben worden ist, wird die gleiche Zwangskühlungswirkung wie in den obenerwähnten Ausführungsformen erhalten, ferner können der Antriebsmotor 1 und der Leistungsumsetzer 3 durch ein flüssiges Kühlmittel mit großer Wärmekapazität zwangsgekühlt werden, so daß der Kühlungswirkungsgrad erhöht wird und das System kompakt ausgebildet werden kann. Ferner führt der Kühler 14 mit Motorlüfter bei stillstehendem Motorlüfter die Wärme in natürlicher Weise ab, bis die Temperaturdifferenz gleich der Kühlerzwangswärmeabführungsbeginn-Temperaturdifferenz Tw1 wird oder diese übersteigt, so daß der Leistungsverbrauch (Energieverbrauch) zum Betreiben des Motorlüfters und zum Erzeugen der Zwangsbelüftung verringert werden kann.
Nun wird mit Bezug auf die 2 bis 7 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung erläutert. 7 ist ein Kennliniendiagramm, das die zeitlichen Änderungen der Temperatur des flüssigen Kühlmittels (des Leistungsumsetzers) des Kühlungssystems der Antriebsvorrichtung für Elektrofahrzeuge gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Für ein flüssiges Kühlmittel, das für die zwangsläufige Kühlung verwendet wird, wird ein flüssiges Kühlmittel mit einer Gefriertemperatur verwendet, die in einer Umgebung, in der das betreffende Elektrofahrzeug verwendet wird, unter einer zu erwarteten Umgebungslufttemperatur liegt. Die Umgebungslufttemperatur kann jedoch aufgrund eines unerwarteten Kälteeinbruchs unter die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels absinken. In einem solchen Fall gefriert das flüssige Kühlmittel. Wenn das Elektrofahrzeug jedoch bewegt wird, wird das flüssige Kühlmittel erwärmt und durch die von dem Antriebsmotor und von dem Leistungsumsetzer erzeugte Wärme wieder aufgetaut. Wenn aber das Zwangskühlungs-Steuersystem in diesem Zustand betätigt wird und die Wasserpumpe und der Kühler mit Motorlüfter betätigt werden, besteht die Möglichkeit, daß das flüssige Kühlmittel zu stark gekühlt werden könnte und wieder gefriert.
Die fünfte Ausführungsform ist so beschaffen, daß ein solches erneutes Gefrieren eines flüssigen Kühlmittels verhindert wird, wobei dann, wenn die Temperatur des flüssigen Kühlmittels oder der Frischluft zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns eines Elektrofahrzeugs nicht höher als die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels ist, die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels als Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis, die für die Zwangskühlungssteuerung gesetzt wird, verwendet wird.
Genauer wird, wie in 7 gezeigt ist, unter der Zwangskühlungssteuerung in dem Zustand, in dem die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis3, die der Temperatur der Frischluft oder der Temperatur des flüssigen Kühlmittels entspricht, nicht höher als die Gefriertemperatur Tfm eines in dem Zwangskühlungsflüssigkühlmittel-Strömungsweg 7 zirkulierenden Kühlmittels ist, die Gefriertemperatur Tfm als Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur Tis gesetzt, woraufhin der Zwangskühlungs-Steuerprozeß ausgeführt wird. Dadurch wird das Zwangskühlungssystem mit einer erheblich höheren Temperatur als der Gefriertemperatur Tfm des flüssigen Kühlmittels betrieben, so daß ein erneutes Gefrieren des flüssigen Kühlmittels verhindert werden kann und der Leistungsverbrauch reduziert werden kann.
In den oben erläuterten Ausführungsformen sind die Steuerung und die Zwangskühlungssteuerung für den Antriebsmotor 1 so strukturiert, daß sie von der Hauptsteuereinheit 10 bzw. von der Zwangskühlungs-Steuereinheit 11 getrennt ausgeführt werden. Die Steuerung und die Zwangskühlungssteuerung für den Antriebsmotor 1 können jedoch so strukturiert sein, daß sie durch ein und dieselbe Hauptsteuereinheit 10 ausgeführt werden können.
Der Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssensor 4 der obenerläuterten jeweiligen Ausführungsformen ist an dem isolierenden Substrat 302 der elektronischen Leistungssteuerungs-Schaltungseinheit 303 des Leistungsumsetzers 3 befestigt. Wenn jedoch der Temperaturerfassungssensor in den Chip des Halbleiterschaltelements 301 wie etwa eines IGBT eingebaut ist, kann der in den Chip eingebaute Temperaturerfassungssensor ersetzt sein.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf das Kühlungssystem und das Kühlungssteuerverfahren für die Antriebsvorrichtung für Elektrofahrzeuge wie oben erwähnt eingeschränkt, sondern kann als Kühlungssystem bzw. als Kühlungssteuerungsverfahren für verschiedene Elektromotoren verwendet werden, die einen Antriebsmotor, einen Leistungsumsetzer für die Steuerung des Antriebsmotors und ein Kühlungsmittel für die Zwangskühlung des Antriebsmotors und des Leistungsumsetzers umfassen, wobei die Kühlungsmittel Kühlmittelversorgungsmittel, Motortemperaturerfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Antriebsmotors und die Ausgabe eines Motortemperatur-Erfassungssignals, Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungsmittel für die Erfassung der Temperatur des Leistungsumsetzers und für die Ausgabe dieses Temperaturwertes als Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal und ein Zwangsküh lungs-Steuermittel, das das Motortemperatur-Erfassungssignal und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal empfängt und die Kühlmittel-Versorgungsmittel steuert, umfassen.
In dem Kühlungssystem und dem Kühlungssteuerungsverfahren für Elektromotoren gemäß der Erfindung wird der Leistungsumsetzer zwangsläufig gekühlt, um die Differenz zwischen seiner Temperatur zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns und der Temperatur während des Betriebs konstant zu halten, so daß ein Ausfall des Leistungsumsetzers aufgrund der thermischen Beanspruchung verhindert werden kann.
Ferner können der Antriebsmotor und der Leistungsumsetzer in einem zulässigen Wärmebeständigkeits-Temperaturbereich gehalten werden.
Weiterhin kann bei der zwangsläufigen Kühlung der Energieverbrauch reduziert werden.

Claims

Kühlungssystem für einen Elektromotor, der einen Antriebsmotor (1), einen Leistungsumsetzer (3) zum Steuern des Antriebsmotors (1) und eine Kühlungsvorrichtung für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors (1) und des Leistungsumsetzers (3) umfaßt, wobei die Kühlungsvorrichtung eine Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6), eine Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungseinrichtung (4) für die Erfassung der Temperatur des Leistungsumsetzers (3) und die Ausgabe eines Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals (Ti), eine Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11), die das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) steuert, und eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur-Speichereinrichtung zum Speichern der Temperatur des Leistungsumsetzers (3) zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns als eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur und eine Leistungsumsetzer-Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag-Speichereinrichtung zum Setzen und Speichern der Temperaturen für den Beginn und das Beenden der Zwangskühlung des Leistungsumsetzers (3) als einen Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ), um den die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur erhöht wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungsvorrichtung ferner eine Motortemperatur- Erfassungseinrichtung (2) für die Erfassung der Temperatur des Antriebsmotors (1) und für die Ausgabe eines Motortemperatur-Erfassungssignals (Tm), umfasst, wobei die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) erfasst und ferner eine Motorzwangskühlungssteuertemperatur-Speichereinrichtung zum Speichern einer Motorzwangskühlungs-Steuertemperatur (Tis), um die Zwangskühlung des Antriebsmotors (1) zu beginnen oder zu beenden, umfasst, und die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) sowie das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und dann, wenn das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) bis auf die Motorzwangskühlungs-Steuertemperatur (Tis) ansteigt oder der Temperaturerhöhungsbetrag des Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals (Ti) ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur den Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ) der Zwangskühlungs-Steuertemperatur erreicht, die Steuerung des Betriebs der Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) beginnt.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ) der Zwangskühlungs-Steuertemperatur die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und die Zwangskühlungsend-Temperatur umfaßt und die Differenz (Tir) zwischen der Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und der Zwangskühlungsend-Temperatur fest ist.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskühlungs-Steuermittel (11) den Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ) der Zwangskühlungs-Steuertemperatur entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebs beginn-Temperatur ändern.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhöhungsbetrag der Zwangskühlungs-Steuertemperatur entsprechend der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur abnimmt, wenn die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ansteigt.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur und die Zwangskühlungsend-Temperatur in dem Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ) der Zwangskühlungs-Steuertemperatur, der abnimmt, wenn die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur ansteigt, den Änderungsbetrag der Zwangskühlungsend-Temperatur für die Zwangskühlungsbeginn-Temperatur reduzieren.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) einen Temperaturerhöhungsbetrag ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur dann, wenn der Betrieb innerhalb einer kurzen Stillstandsperiode nach dem Ende des Betriebs wiederaufgenommen wird, als einen Temperaturanstieg ausgehend von der Leistungsumsetzer-Betriebsbeginntemperatur zum Zeitpunkt des vorhergehenden Betriebsbeginns erhält.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) ein Kühlmittelzirkulationssystem (7) für die Zirkulation eines flüssigen Kühlmittels umfasst, das durch Verbinden des Antriebsmotors (1), des Leistungsumsetzers (3), eines Kühlers (14) mit Motorlüfter und einer Pumpe (13) in einer Reihe gebildet ist, und die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) eine Frischlufttemperatur-Erfassungseinrichtung (15), die die Frischlufttemperatur erfasst und ein Frischlufttemperatur-Erfassungssignal (Ta) ausgibt, umfasst und den Motorlüfter entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der Frischluft und dem flüssigen Kühlmittel steuert.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) dann, wenn die Frischlufttemperatur oder die Temperatur des flüssigen Kühlmittels zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns des Elektromotors nicht höher als die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels ist, die Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur die Gefriertemperatur des flüssigen Kühlmittels setzt.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsumsetzer (3) dann, wenn die Temperatur des Antriebsmotors (1) oder des Leistungsumsetzers (3) die zulässige Wärmebeständigkeitstemperatur erreicht, die Umsetzungsausgangsleistung reduziert.
Kühlungssystem für einen Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leis tungsumsetzertemperatur-Erfassungseinrichtung (4) in einen Chip eines Halbleiterschaltelements, das den Leistungsumsetzer (3) bildet, eingebaut ist.
Kühlungssystem für einen Elektromotor, der einen Antriebsmotor (1), einen Leistungsumsetzer (3) zum Steuern des Antriebsmotors (1) und eine Kühlungsvorrichtung zum zwangsläufigen Kühlen des Antriebsmotors (1) und des Leistungsumsetzers (3) umfaßt, wobei die Kühlungsvorrichtung eine Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6), eine Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungseinrichtung (4), die die Temperatur des Leistungsumsetzers (3) erfasst und als Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) ausgibt, und eine Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11), die das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) steuert umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungsvorrichtung ferner eine Motortemperatur-Erfassungseinrichtung (2), die die Temperatur des Antriebsmotors (1) erfasst und ein Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) ausgibt, umfasst und die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) erfasst und ferner eine Frischlufttemperatur-Erfassungseinrichtung (15) umfasst, die die Frischlufttemperatur erfasst und ein Frischlufttemperatur-Erfassungssignal (Ta) ausgibt, das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm), das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) und das Frischlufttemperatur-Erfassungssignal (Ta) empfängt und damit die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) steuert.
Kühlungssteuerungsverfahren für einen Elektromotor, der einen Antriebsmotor (1), einen Leistungsumsetzer (3) für die Steuerung des Antriebsmotors (1) und eine Kühlungsvorrichtung für die zwangsläufige Kühlung des Antriebsmotors (1) und des Leistungsumsetzers (3) umfaßt, wobei die Kühlungsvorrichtung eine Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6), eine Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungseinrichtung (4), die die Temperatur des Leistungsumsetzers (3) erfasst und als Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) ausgibt, und Zwangskühlungs-Steuermittel (11), die das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und die Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) steuert, umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungsvorrichtung ferner eine Motortemperatur-Erfassungseinrichtung (2), die die Temperatur des Antriebsmotors (1) erfasst und ein Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) ausgibt umfasst, wobei die Zwangskühlungs-Steuereinrichtung (11) das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) erfasst und die Motorzwangskühlungs-Steuerungstemperaturen zum Beginnen und Beenden der Zwangskühlung des Antriebsmotors (1), die Temperatur des Leistungsumsetzers (3) zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns als eine Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur und den Zwangskühlungssteuertemperatur-Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ), der durch den Temperaturerhöhungsbetrag ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur gesetzt wird, als Temperatur zum Beginnen oder Beenden der Zwangskühlung des Leistungsumsetzers (3) speichert und das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) und das Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignal (Ti) empfängt und dann, wenn das Motortemperatur-Erfassungssignal (Tm) bis zu der Motorzwangskühlungs-Steuerungstemperatur ansteigt oder der Temperaturerhöhungsbetrag des Leistungsumsetzertemperatur-Erfassungssignals (Ti) ausgehend von der Leistungsumsetzerbetriebsbeginn-Temperatur den Erhöhungsbetrag (Tiα, Tiβ) der Zwangskühlungssteuertemperatur erreicht, die Steuerung des Betriebs der Kühlmittel-Zufuhreinrichtung (6) beginnt.