DE112011105018T5

DE112011105018T5 - Kühlsystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011105018T5
Application number: DE112011105018T
Authority: DE
Inventors: Jun Nishizawa; Nozomi Nagasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-12-19
Also published as: JP5590214B2; JPWO2012120630A1; US20140000860A1; CN103415988B; WO2012120630A1; CN103415988A

Abstract

Ein Kühlsystem für ein Fahrzeug weist einen Strömungskanal (116), der ein eine Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs kühlendes flüssiges Medium umwälzt, eine Vielzahl von an unterschiedlichen Positionen in dem Strömungskanal vorgesehenen Temperatursensoren (108, 110, 112), ein an dem Strömungskanal vorgesehen ist, und durch das flüssige Medium gekühltes Wärmelement (Q1 bis Q8) und eine Steuerungsvorrichtung (30) auf, die eine Wärmeerzeugung aus dem Heizelement steuert. Die Steuerungsvorrichtung (30) ändert einen Wärmeerzeugungszustand des Heizelements und schätzt ein Strömungsrate des flüssigen Mediums, das durch den Strömugungskanal strömt, auf der Grundlage einer Zeitverzögerung, die zur Erfassung einer durch Änderung des Wärmeerzeugungszustands verursachten Temperaturänderung durch die Vielzahl der Temperatursensoren benötigt wird. Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung einen Motor (MG, MG2) und eine Leistungssteuerungseinheit (40, 240) zum Antrieb des Motors auf und ist das Heizelement ein Leistungssteuerungselement (Q1 bis Q8) in der Leistungssteuerungseinheit (40, 240).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, das in der Lage ist, eine Strömungsrate eines Kühlflüssigkeitsmediums eines Kühlsystems zu erfassen.
STAND DER TECHNIK
Als ein Beispiel für eine Technik zur Steuerung einer Drehzahl einer Wasserumwälzpumpe in einer Umrichtervorrichtung der Wasserkühlbauart mit häufigen Laständerungen ist eine Umrichtervorrichtung in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2004-332988 (PTD 1) beschrieben. In der Umrichtervorrichtung erfasst eine Umwälzpumpensteuerungsvorrichtung die Temperatur eines Umrichtermoduls zu regelmäßigen Zeitintervallen unter Verwendung einer Temperaturerfassungseinrichtung und steuert eine Drehzahl einer Wasserumwälzpumpe derart, dass die Menge von Kühlwasser geändert wird, um in der Lage zu sein, erzeugte Wärme in einer Größe entsprechend einer Temperaturdifferenz gegenüber einer unmittelbar vorhergehend erfassten Temperatur zu kühlen.
ZITIERUNGSLISTE
PATENTDOKUMENT

PTD 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2004-332988
PTD 2: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2006-156711
PTD 3: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2008-256313
PTD 4: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2009-171702
PTD 5: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2008-253098

ZUSAMMENFASSUNGS DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2004-332988 wird eine Drehzahl der Pumpe auf der Grundlage einer Differenz zwischen vorhergehenden und gegenwärtigen gemessenen Temperaturwerten gesteuert, um die Temperatur konstant zu halten. Jedoch steigt in einem Fall, in dem eine Anomalität oder ein Fehler in der Pumpe oder einem Kühlweg aufgetreten ist, die Temperatur an und wird die Pumpendrehzahl weiter erhöht, selbst wenn die Differenz zwischen den vorhergehenden und gegenwärtigen Temperaturen gemessen wird. In einem derartigen Fall ist es sinnvoll, eine Anormalität schnell zu erfassen.
Obwohl es wünschenswert ist, eine Strömungsrate von Kühlwasser zu erfassen, um eine Anormalität zu erfassen, ist ein Strömungsratensensor kostspielig und verursacht eine Erhöhung in dem Wasserströmungswiderstand und erzeugt Verluste.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlsystem für ein Fahrzeug anzugeben, das in der Lage ist, eine Strömungsrate eines Kühlflüssigkeitsmediums ohne Verwendung eines Strömungsratensensors zu schätzen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Zusammenfassend ist die vorliegende Erfindung auf ein Kühlsystem für ein Fahrzeug gerichtet, das einen Strömungskanal, der ein flüssiges Medium umwälzt, das eine Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs kühlt, eine Vielzahl von Temperatursensoren, die an unterschiedlichen Positionen des Strömungskanals vorgesehen sind, ein Heizelement, das in dem Strömungskanal vorgesehen ist und durch das flüssige Medium gekühlt wird, und eine Steuerungsvorrichtung aufweist, die eine Wärmeerzeugung aus dem Heizelement steuert. Die Steuerungsvorrichtung ändert einen Wärmeerzeugungszustand des Heizelements und schätzt eine Strömungsrate des durch den Strömungskanal strömenden flüssigen Mediums auf der Grundlage einer Zeitverzögerung, die zur Erfassung einer durch Änderung des Wärmeerzeugungszustands verursachten Temperaturänderung durch die Vielzahl der Temperatursensoren benötigt wird.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung einen Motor und eine Leistungssteuerungseinheit zum Antrieb des Motors auf. Das Heizelement ist ein Leistungssteuerungselement in der Leistungssteuerungseinheit.
Weiter vorzugsweise ändert in einem Fall, in dem das Fahrzeug gestoppt ist, die Steuerungsvorrichtung, wenn die Steuerungsvorrichtung die Strömungsrate schätzt, einen Antriebszustand des Leistungssteuerungselements zur Änderung des Wärmeerzeugungszustands derart, dass kein Antriebsdrehmoment an den Rädern erzeugt wird.
Weiter vorzugsweise weist das Fahrzeug eine Energiespeichervorrichtung auf, die elektrische Leistung dem Motor zuführt. Die die Leistungssteuerungseinheit weist einen Spannungswandler, der eine Spannung der Energiespeichervorrichtung umwandelt, und einen Umrichter auf, der elektrische Leistung zu und von der Energiespeichervorrichtung über den Spannungswandler zuführt und empfängt und den Motor antreibt. Die Steuerungsvorrichtung ändert eine Wärmeerzeugungsmenge des Leistungssteuerungselements durch Änderung einer Trägerfrequenz des Spannungswandlers.
Weiter vorzugsweise weist das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine, einen Generator, der durch die Brennkraftmaschine in Drehung versetzt wird, und eine Energiespeichervorrichtung auf, die durch den Generator geladen wird und elektrische Leistung dem Motor zuführt. Die Leistungssteuerungseinheit weist einen Spannungswandler, der eine Spannung der Energiespeichervorrichtung umwandelt, und einen Umrichter auf, der durch den Generator erzeugte elektrische Leistung empfängt sowie elektrische Leistung zu und von der Energiespeichervorrichtung über den Spannungswandler zuführt und empfängt. Die Steuerungsvorrichtung ändert eine Wärmeerzeugungsmenge des Leistungssteuerungselements, indem der Generator zum Erzeugen von elektrischer Leistung veranlasst wird und die Energiespeichervorrichtung veranlasst wird, geladen zu werden.
Weiter vorzugsweise schätzt in einem Fall, in dem das Fahrzeug fährt, die Steuerungsvorrichtung die Strömungsrate, wenn ein Antriebszustand der Leistungssteuerungselements geändert wird und eine Änderung in dem Wärmeerzeugungszustand auftritt.
Weiter vorzugsweise weist das Kühlsystem für ein Fahrzeug weiterhin eine Pumpe auf, die an dem Strömungskanal zum Umwälzen des flüssigen Mediums vorgesehen ist. Die Steuerungsvorrichtung steuert den Antrieb der Pumpe auf der Grundlage der geschätzten Strömungsrate des flüssigen Mediums.
Weiter vorzugsweise weist das Kühlsystem für das Fahrzeug weiterhin eine Pumpe, die an dem Strömungskanal zum Umwälzen des flüssigen Mediums vorgesehen ist, und einen Wasserströmungskanal auf. Die Steuerungsvorrichtung identifiziert auf der Grundlage einer Drehzahl der Pumpe und der geschätzten Strömungsrate des flüssigen Mediums, ob die Pumpe oder der Wasserströmungskanal einen Fehler aufweist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß kann selbst in einer existierenden Konfiguration die Strömungsrate von Kühlwasser geschätzt werden, indem Temperatursensoren an einer Vielzahl von Stellen vorgesehen werden. Wenn die Strömungsrate des Kühlwassers geschätzt werden kann, kann beispielsweise eine Anormalität in einem Kühlmechanismus spezieller eindeutig erfasst werden, weshalb eine bei einer Reparatur zu überprüfende Stelle begrenzt wird und die Arbeitseffizienz verbessert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Schaltbild, das eine Konfiguration eines Fahrzeugs 100 zeigt, bei dem ein Kühlsystem für das Fahrzeug angebracht ist.
2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Prinzips einer Strömungsratenschätzung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Betriebssignalverlaufsdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerung in Bezug auf die Strömungsratenschätzung.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Strömungsratenschätzungsverarbeitung, die gemäß Ausführungsbeispiel 1 ausgeführt wird.
5 zeigt ein Schaltbild, das eine Konfiguration eines Fahrzeugs 200 zeigt, bei dem ein Kühlsystem für das Fahrzeug angebracht ist.
6 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Strömungsratenschätzverarbeitung, die gemäß Ausführungsbeispiel 2 ausgeführt wird.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Komponenten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, weshalb deren Beschreibung nicht wiederholt werden wird.
[Ausführungsbeispiel 1]
1 zeigt ein Schaltbild, das eine Konfiguration eines Fahrzeugs 100 zeigt, bei dem ein Kühlsystem für das Fahrzeug angebracht ist. Obwohl Ausführungsbeispiel 1 ein Beispiel angibt, bei dem das Fahrzeug 100 ein Elektrofahrzeug ist, ist die vorliegende Erfindung außer auf das Elektrofahrzeug ebenfalls auf ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine anwendet, und ein Brennstoffzellenfahrzeug anwendbar, solange wie an dem Fahrzeug ein Kühlsystem angebracht ist.
Gemäß 1 weist das Fahrzeug 100 eine Batterie MB, die eine Energiespeichervorrichtung ist, einen Spannungssensor 10, eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) 40, einen Motorgenerator MG und eine Steuerungsvorrichtung 30 auf. Die PCU 40 weist einen Spannungswandler 12, Glättungskondensatoren C1, CH, einen Spannungssensor 13 und einen Umrichter 14 auf. Das Fahrzeug 100 weist weiterhin einen positiven Bus P12 zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Umrichter 14 auf, der den Motorgenerator MG antreibt.
Der Glättungskondensator C1 ist zwischen einem positiven Bus PL1 und einem negativen SL2 geschaltet. Der Spannungswandler 12 hebt eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Glättungskondensator C1 an. Der Glättungskondensator CH glättet die durch den Spannungswandler 12 angehobene Spannung. Der Spannungssensor 13 erfasst eine Spannung VH zwischen den Anschlüssen des Glättungskondensators CH und gibt die erfasste Spannung VH zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
Das Fahrzeug 100 weist weiterhin ein System-Hauptrelais SMRB, das zwischen dem positiven Anschluss der Batterie MB und dem positiven Bus PL1 geschaltet ist, und ein System-Hauptrelais SMRG auf, das zwischen dem negativen Anschluss der Batterie MB (einem negativen Bus SL1) und einem Knoten N2 geschaltet ist.
Der Leitungs-/Nichtleitungszustand der Systemhauptrelais SMRB, SMRG wird in Reaktion auf ein aus der Steuerungsvorrichtung 30 bereitgestelltes Steuerungssignal SE gesteuert. Der Spannungssensor 10 misst eine Spannung VB zwischen den Anschlüssen der Batterie MB. Ein (nicht gezeigter) Stromsensor, der einen in der Batterie MB fließenden Strom IB erfasst, ist vorgesehen, um den Ladezustand der Batterie MB zusammen mit dem Spannungssensor 10 zu überwachen.
Als die Batterie MB kann beispielsweise eine Sekundärbatterie wie eine Bleisäurebatterie, eine Nickelmetallhyridbatterie oder eine Lithiumionenbatterie oder ein Kondensator mit hoher Kapazität wie ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet werden. Der negative Bus SL2 erstreckt sich durch den Spannungswandler 12 zu dem Umrichter 14 hin.
Der Spannungswandler 12 ist eine Spannungswandlungsvorrichtung, die zwischen der Batterie MB und dem positiven Bus PL2 vorgesehen ist, um eine Spannungswandlung durchzuführen. Der Spannungswandler 12 weist eine Drossel L1, bei der eine Ende mit dem positiven Bus PL1 verbunden ist, IGBT-Elemente Q1, Q2, die in Reihe zwischen dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 geschaltet sind, und Dioden D1, D2 auf, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q1, Q2 geschaltet sind.
Das andere Ende der Drossel L1 ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 und dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden. Die Kathode der Diode D1 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q1 verbunden ist, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q1 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q2 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q2 verbunden.
Der Umrichter 14 ist mit dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 verbunden. Der Umrichter 14 wandelt eine aus dem Spannungswandler 12 ausgegebene Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um, und gibt diese zu dem Motorgenerator MG aus, der Räder 2 antreibt. Weiterhin führt, wenn ein regeneratives Bremsen durchgeführt wird, der Umrichter 14 durch den Motorgenerator MG erzeugte elektrische Leistung zu dem Spannungswandler 12 zurück. Dabei wird der Spannungswandler 12 durch die Steuerungsvorrichtung 30 gesteuert, um als Tiefsetzschaltung zu arbeiten.
Der Umrichter 14 weist einen U-Phasen-Zweig 15, einen V-Phasen-Zweig 16 und einen W-Phasen-Zweig 17 auf. Der U-Phasen-Zweig 15, der V-Phasen-Zweig 16 und der W-Phasen-Zweig 17 sind parallel zwischen dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 geschaltet.
Der U-Phasen-Zweig 15 weist IGBT-Elemente Q3, Q4, die in Reihe zwischen dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 geschaltet sind, und Dioden D3, D4 auf, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q3, Q4 geschaltet sind. Die Kathode der Diode D3 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q3 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q3 verbunden. Die Kathode der Diode D4 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q4 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q4 verbunden.
Der V-Phasen-Zweig 16 weist IGBT-Elemente Q5, Q6, die zwischen dem positiven Bus P12 und dem negativen Bus SL2 in Reihe geschaltet sind, und Dioden D5, D6 auf, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q5, Q6 geschaltet sind. Die Kathode der Diode D5 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q5 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q5 verbunden. Die Kathode der Diode D6 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q6 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q6 verbunden.
Der W-Phasen-Zweig 17 weist IGBT-Elemente Q7, Q8, die zwischen dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 in Reihe geschaltet sind, und Dioden D7, D8 auf, die jeweils parallel zu den IGBT-Elementen Q7, Q8 geschaltet sind. Die Kathode der Diode D7 ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q7 verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q verbunden. Die Kathode der Diode D ist mit dem Kollektor des IGBT-Elements Q verbunden, und deren Anode ist mit dem Emitter des IGBT-Elements Q verbunden.
Der Motorgenerator MG ist ein Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotor und drei Statorspulen der U-, V- und W-Phasen weisen jeweilige Enden auf, die zu einem Neutralpunkt miteinander verbunden sind. Das andere Ende der U-Phasen-Spule ist mit einer Leitung verbunden, die aus einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q3, Q4 gezogen ist. Das andere Ende der V-Phasen-Spule ist mit einer Leitung verbunden, die aus einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q5 und Q6 gezogen ist. Das andere Ende der W-Phasen-Spule ist mit einer Leitung verbunden, die aus einem Verbindungsknoten der IGBT-Elemente Q7 und Q8 gezogen ist.
Ein Stromsensor 24 erfasst einen in dem Motorgenerator MG fließenden Strom als einen Motorstromwert MCRT und gibt den Motorstromwert MCRT zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
Die Steuerungsvorrichtung 30 empfängt einen Drehmomentbefehlswert und eine Drehzahl des Motorgenerators MG, jeweilige Werte des Stroms IB und Spannungen VB, VH, den Motorstromwert MCRT und ein Aktivierungssignal IGON. Die Steuerungsvorrichtung 30 gibt zu dem Spannungswandler 12 ein Steuerungssignal PWU aus, um eine Anweisung zum Anheben der Spannung zu geben, ein Steuerungssignal PWD aus, um eine Anweisung zum Tiefsetzen der Spannung zu geben, und ein Abschaltsignal aus, um eine Anweisung zum Unterbinden des Betriebs zu geben.
Weiterhin gibt die Steuerungsvorrichtung 30 zu dem Umrichter 14 ein Steuerungssignal PWMI aus, um eine Antriebsanweisung zum Umwandeln der Gleichspannung, die ein Ausgang aus dem Spannungswandler 12 ist, in eine Wechselspannung zum Antrieb des Motorgenerator MG zu geben, und ein Steuerungssignal PWMC aus, um eine Regenerationsanweisung zu geben, um eine durch den Motorgenerator MG erzeugte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln und die Gleichspannung zu dem Spannungswandler 12 zurückzuführen.
[Beschreibung des Kühlmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 1]
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 weist das Fahrzeug 100 als einen Kühlmechanismus zum Kühlen der PCU 40 und des Motorgenerators MG einen Kühler 102, einen Vorratsbehälter 106 und eine Wasserpumpe 104 auf.
Der Kühler 102, die PCU 40, der Vorratsbehälter 106, die Wasserpumpe 104 und der Motorgenerator MG sind ringförmig in Reihe durch einen Wasserströmungskanal 116 verbunden.
Die Wasserpumpe 104 ist eine Pumpe zum Umwälzen von Kühlwasser wie einer Frostschutzflüssigkeit und wälzt das Kühlwasser in eine Richtung um, die durch in der Zeichnung gezeigte Pfeile angegebene Richtung um. Der Kühler 102 empfängt aus dem Wasserströmungskanal das Kühlwasser, das den Spannungswandler und den Umrichter 14 in der PCU 40 gekühlt hat, und kühlt das empfangene Kühlwasser mittels eines Kühlerventilators 103.
In der Umgebung eines Kühlwassereinlasses der PCU 40 ist ein Temperatursensor 108 vorgesehen, der eine Kühlwassertemperatur misst. Eine Kühlwassertemperatur TW wird aus dem Temperatursensor 108 zu der Steuerungsvorrichtung 30 übertragen. Weiterhin sind in der PCU 40 ein Temperatursensor 110, der eine Temperatur TC des Spannungswandlers 12 erfasst, und eine Temperatursensor 112 vorgesehen, der eine Temperatur TI des Umrichters 14 erfasst. Als die Temperatursensoren 110, 112 wird jeweils ein Temperaturerfassungselement oder dergleichen verwendet, das in einem intelligenten Leistungsmodul (intelligent power module) eingebettet ist.
Die Steuerungsvorrichtung 30 erzeugt ein Signal SP zum Antrieb der Wasserpumpe 104 auf der Grundlage der Temperatur TC aus dem Temperatursensor 110 und der Temperatur TI aus dem Temperatursensor 112 und gibt das erzeugte Signal SP zu der Wasserpumpe 104 aus.
In der in 1 gezeigten Konfiguration wird eine Vielzahl der Temperatursensoren 108, 110, 112 verwendet, um eine Strömungsrate des Kühlwassers zu erfassen, die herkömmlich nicht erfasst worden ist. Obwohl ein Fehler herkömmlich lediglich als eine Anormalität in dem Kühlmechanismus identifiziert werden konnte, erlaubt die Erfassung der Strömungsrate eine Identifikation einer spezifischeren Stelle, an der der Fehler aufgetreten ist, beispielsweise eine Identifikation, ob der Fehler den Wasserströmungskanal verstopft, eines Fehlers der Pumpe oder dergleichen.
2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Prinzips der Strömungsratenschätzung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Konfiguration des Kühlmechanismus, die aus der Konfiguration des Fahrzeugs 100 in 1 extrahiert ist. Der Kühler 102, die PCU 40, der Vorratsbehälter 106, die Wasserpumpe 104 und der Motorgenerator MG sind ringförmig in Reihe durch den Wasserströmungskanal verbunden. Die Wasserpumpe 104 wälzt das Kühlwasser in die Richtung um, die durch die in der Zeichnung gezeigten Pfeile angegeben ist.
In der Nähe des Kühlwassereinlasses der PCU 40 ist der Temperatursensor 108 vorgesehen, der die Kühlwassertemperatur misst. Die Kühlwassertemperatur TW wird aus dem Temperatursensor 108 zu der Steuerungsvorrichtung 30 übertragen. Weiterhin sind in der PCU 40 ein Temperatursensor 110, der die Temperatur TC des Spannungswandlers 12 erfasst, und der Temperatursensor 112 vorgesehen, der die Temperatur TI des Umrichters 14 erfasst. Als die Temperatursensoren 110 und 112 wird jeweils ein Temperaturerfassungselement oder dergleichen verwendet, das in einem intelligenten Leistungsmodul eingebettet ist.
3 zeigt ein Betriebssignalverlaufsdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerung in Bezug auf die Strömungsratenschätzung.
Gemäß 2 und 3 steuert die Steuerungsvorrichtung 30, falls der Betriebszustand des Fahrzeugs dies zulässt, den Wandler 12 oder den Umrichter 14 zum zeitweiligen Erhöhen einer Wärmeerzeugungsmenge in dem Wandler 12 oder dem Umrichter 14. 3 zeigt einen Fall, in dem die Temperatur der in dem Umrichter 14 enthaltenen IGBTs in einer gepulsten Weise ansteigt.
Dann steigt die Temperatur TI des Kühlwassers, das durch den Umrichter 14 gelangt, in eine Zeitdauer an, in der die durch die IGBTs erzeugte Wärme erhöht wird (t1 bis t2), woraufhin diese auf die ursprüngliche Temperatur absinkt. Das in einer gepulsten Weise erwärmte Kühlwasser wird aus der PCU 40 in den Wasserströmungskanal mit einer Geschwindigkeit heraus gezwängt, die einer Strömungsrate der Pumpe entspricht.
Das in einer gepulsten Weise erwärmte Kühlwasser wird nachstehend als „Thermalimpuls” bezeichnet. Der Thermalimpuls gelangt durch den Vorratsbehälter 106, die Wasserpumpe 104, den Motorgenerator MG und den Kühler 102 und erreicht zu dem Zeitpunkt t3 den Temperatursensor 108 und wird erfasst. Dann wird der Thermalimpuls zu einem Zeitpunkt t4 ebenfalls durch den Temperatursensor für den Umrichter 14 erfasst.
Eine Zeit Δtx, während der sich der Thermalimpuls in der PCU 40 von dem Temperatursensor 108 zu dem Temperatursensor 112 für den Umrichter 14 ausbreitet, oder eine Zeit Δty, während der sich der Thermalimpuls durch den gesamten Kühlmechanismus von dem Temperatursensor 112 zu dem Temperatursensor 108 ausbreitet, wird zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit und einer Strömungsrate verwendet.
Da die Distanz zwischen den Temperatursensoren konstant ist, kann die Steuerungsvorrichtung 30 die Strömungsgeschwindigkeit bestimmen, wenn sie die Ausbreitungszeit Δty oder Δtx des Thermalimpulses erfasst. Da weiterhin die Strömungsrate durch Multiplizieren der Strömungsgeschwindigkeit mit einer Strömungskanalquerschnittsfläche erhalten wird, und die Strömungskanalquerschnittsfläche ebenfalls konstant ist, kann die Steuervorrichtung 30 ebenfalls die Strömungsrate bestimmen, wenn die Ausbreitungszeit Δty oder Δtx bestimmt ist. Es sei bemerkt, dass die Beziehung zwischen der Ausbreitungszeit des Thermalimpulses und der Strömungsrate experimentell bestimmt werden kann, und vorab abgebildet (in einem Kennfeld aufgetragen) werden kann.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer gemäß Ausführungsbeispiel 1 ausgeführten Strömungsratenschätzverarbeitung. Die Verarbeitung in diesem Flussdiagramm wird aus einer Hauptroutine aus aufgerufen und wird zu regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt oder wann immer eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Gemäß 1 und 4 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 30 zunächst in Schritt S1, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 0 oder nicht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann aus einem Ausgang eines Raddrehzahlsensors, eines Resolvers, der die Drehzahl des Motorgenerators MG erfasst, oder dergleichen erhalten werden, obwohl diese in 1 nicht gezeigt sind.
Falls in Schritt S1 die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 0 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S2 über. Falls im Gegensatz dazu in Schritt S1 die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 oder negativ ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S7 über.
In Schritt S2, in dem das Fahrzeug fährt, wird bestimmt, ob ein Motorbetrieb durchgeführt wird oder nicht. Wenn beispielsweise das Fahrzeug eine Steigung herauf fährt oder auf einer flachen Straße beschleunigt, führt der Motorgenerator MG des Fahrzeugs 100 einen Motorbetrieb durch. Falls im Gegensatz dazu das Fahrzeug dadurch verlangsamt wird, dass der Anwender ein Bremspedal oder dergleichen betätigt, wird ein regeneratives Bremsen verwendet, und führt der Motorgenerator MG einen regenerativen Betrieb (Generatorbetrieb) durch.
Falls in Schritt S2 der Motorgenerator MG den Motorbetrieb durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S3 über. Falls der Motorgenerator MG den Motorbetrieb in Schritt S2 nicht durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S5 über.
In Schritt S3 wird bestimmt, ob der Strom IB der Batterie MB kleiner als ein Schwellwert ist oder nicht. Der Schwellwert wird derart bestimmt, dass er einem oberen Grenzwert eines Stroms entspricht, der aus der Batterie MB ausgegeben werden kann. Falls IB < Schwellwert in Schritt S3 nicht erfüllt ist, gibt es keinen weiteren Raum, um den Spannungswandler 12 oder den Umrichter 14 zum Erzeugen von Wärme zu veranlassen, um den Strom IB zu erhöhen, weshalb die Verarbeitung zu Schritt S9 übergeht. In Schritt S9 wird, da es nicht möglich ist, zu diesem Punkt die Strömungsratenschätzverarbeitung durchzuführen, der letzte geschätzte Strömungsratenwert, der vorhergehend geschätzt und erhalten worden ist, direkt als gegenwärtiger geschätzter Strömungsratenwert verwendet.
Im Gegensatz dazu wird, falls die Verarbeitung von Schritt S3 zu Schritt S4 übergeht, der Spannungswandler 12 oder der Umrichter 14 veranlasst, Wärme zu erzeugen, um eine Thermalmarkierung zu erzeugen. Als Thermalmarkierung kann ein Thermalimpuls erzeugt werden, wie es in 3 gezeigt ist, indem beispielsweise eine Trägerfrequenz erhöht wird. Alternativ dazu kann, wenn ein Betrieb, der eine plötzliche Änderung in der Temperatur verursacht, als ein Antriebsbetrieb durchgeführt wird, dieser als eine Thermalmarkierung verwendet werden. Beispiele für einen derartigen Betrieb umfassen einen plötzlichen Beschleunigungsbetrieb, der durch Betätigung des Fahrpedals durchgeführt wird.
Falls in Schritt S2 bestimmt wird, dass der Motorgenerator MG keinen Motorbetrieb durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S5 über. In Schritt S5 wird bestimmt, ob die Größe des Stroms IB der Batterie MB kleiner als ein Schwellwert ist. Der Schwellwert wird derart bestimmt, dass er einem oberen Grenzwert eines Stroms entspricht, der der Batterie MB zugeführt werden kann.
Falls in Schritt S5 |IB| < Schwellwert erfüllt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S6 über. In Schritt S6 wird beispielsweise ein Zeitpunkt, zu dem ein Bremspedal betätigt wird, die Erzeugung eines regenerativen Stroms gestartet wird und eine Wärmeerzeugung aus dem Umrichter oder dem Wandler erhöht wird, als eine Thermalmarkierung verwendet. Diese Wärmeänderung wird auf das Kühlwasser übertragen, und die Strömungsrate kann auf der Grundlage einer Zeitverzögerung bestimmt werden, die es für die Wärmeänderung benötigt, um in der Vielzahl der Temperatursensoren reflektiert zu werden.
Falls in Schritt S5 |IB| < Schwellwert nicht erfüllt ist, gibt es keinen weiteren Raum zur Erhöhung des regenerativen Stroms aus dem Spannungswandler 12 oder dem Umrichter 14, weshalb die Verarbeitung zu Schritt S7 übergeht.
In Schritt S7 wird durch Erhöhung der Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 die Wärmeerzeugungsmenge der IGBT-Elemente in dem Spannungswandler 12 erhöht, um dadurch eine Thermalmarkierung zu erzeugen. Wenn die Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 erhöht wird, kann eine Thermalmarkierung selbst dann erzeugt werden, wenn das Fahrzeug gestoppt ist oder das Fahrzeug durch Betätigung einer Bremse verlangsamt wird, obwohl der Strom IB der Batterie erhöht wird.
Wenn eine Thermalmarkierung durch die Verarbeitung in irgendeinem der Schritte S4, S6 und S7 erzeugt wird, kann durch Erfassung einer Zeitverzögerung, die für die Thermalmarkierung zur Bewegung erforderlich ist, mit beliebigen zwei der Temperatursensoren 108, 110 und 112 eine Bewegungsgeschwindigkeit und die Strömungsrate anhand eines Kennfeldes, einer Berechnungsgleichung oder dergleichen bestimmt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Strömungsrate ohne Verwendung eines kostspieligen Strömungsratensensors geschätzt werden. Die geschätzte Strömungsrate kann zur Identifizierung einer Stelle einer Anormalität in dem Kühlmechanismus verwendet werden, um eine Regelung an einem Ausgang der Wasserpumpe und dergleichen durchzuführen.
Dies kann vermeiden, dass die Wasserpumpe unnötig ersetzt wird, wenn ein Fehler in dem Kühlmechanismus auftritt. Weiterhin kann der Leistungsverbrauch in der Wasserpumpe verringert werden, indem die Strömungsrate erfasst wird und die Wasserpumpe derart gesteuert wird, dass sie eine geeignete Strömungsrate aufweist.
[Ausführungsbeispiel 2]
Ausführungsbeispiel 1 hat die Technik zum Schätzen der Strömungsrate des Kühlwassers in dem Elektrofahrzeug beschrieben. Ausführungsbeispiel 2 wird eine Technik zum Schätzen einer Strömungsrate von Kühlwasser in einem Hybridfahrzeug beschreiben. In dem Hybridfahrzeug kann, falls eine Batterie geladen werden kann, wenn das Fahrzeug gestoppt oder fährt, eine Thermalmarkierung durch Laden der Batterie unter Verwendung einer Maschine und einem Generator erzeugt werden. Somit hat das Hybridfahrzeug einen Freiheitsgrad zur Erzeugung einer Thermalmarkierung, der höher als derjenige des Elektrofahrzeugs ist.
5 zeigt ein Schaltbild, das eine Konfiguration eines Fahrzeugs 200 veranschaulicht, bei dem ein Kühlsystem für das Fahrzeug angebracht ist.
Gemäß 5 weist das Fahrzeug 200 eine Batterie MB, die eine Energiespeichervorrichtung ist, einen Spannungssensor 10, eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) 240, eine Antriebseinheit 241, eine Maschine 4, Räder 2 und die Steuerungsvorrichtung 30 auf. Die Antriebseinheit 241 weist Motorgeneratoren MG1, MG2 und einen Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus 3 auf.
Die PCU 40 weist einen Spannungswandler 12, Glättungskondensatoren C1, CH, einen Spannungssensor 13 sowie Umrichter 14 und 22 auf. Das Fahrzeug 100 weist weiterhin einen positiven Bus PL2 zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Umrichter 14 auf, der den Motorgenerator MG antreibt. Die Antriebseinheit 241 weist die Motorgeneratoren MG1 und MG2 sowie den Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus 3 auf.
Der Spannungswandler 12 ist eine Spannungswandlungsvorrichtung, die zwischen der Batterie MB und dem positiven Bus PL2 vorgesehen ist, um eine Spannungswandlung durchzuführen. Der Glättungskondensator C1 ist zwischen dem positiven Bus PL1 und dem negativen Bus SL2 geschaltet. Der Spannungswandler 12 hebt eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Glättungskondensators C1 an. Da der Spannungswandler 12 eine Schaltungskonfiguration aufweist, die identisch zu derjenigen des in 1 beschriebenen Spannungswandlers 12 ist, wird die Beschreibung der Schaltungskonfiguration nicht wiederholt.
Der Glättungskondensator CH glättet die durch den Spannungswandler 12 angehobene Spannung. Der Spannungssensor 13 erfasst die Spannung VH zwischen den Anschlüssen des Glättungskondensators CH und gibt die erfasste Spannung VH zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
Der Umrichter 14 wandelt eine aus dem Spannungswandler 12 zugeführte Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt diese zu dem Motorgenerator MG1 aus. Der Umrichter 12 wandelt die aus dem Spannungswandler 12 zugeführte Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt diese zu dem Motorgenerator MG2 aus. Da die Umrichter 14 und 22 eine Schaltungskonfiguration aufweisen, die identisch zu derjenigen des in 1 beschriebenen Umrichters 14 ist, wird die Beschreibung der Schaltungskonfiguration nicht wiederholt werden.
Der Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus 3 ist ein Mechanismus, der mit der Maschine 4 und den Motorgeneratoren MG1 und MG2 gekoppelt ist, um Bewegungsleistung zwischen diesen aufzuteilen. Als der Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus kann beispielsweise ein Planetengetriebemechanismus mit drei Drehachsen eines Sonnenrades, eines Planetenträgers und eines Ringrades verwendet werden. In dem Planetengetriebemechanismus ist, wenn die Rotationen von zwei der drei Drehwellen bestimmt sind, die Rotation der anderen einen Drehwelle unvermeidlich bestimmt. Diese drei Drehwellen sind mit den Drehwellen der Maschine 4 und den Motorgeneratoren MG1 und MG2 jeweils verbunden. Es sei bemerkt, dass die Drehwelle des Motorgenerators MG2 mittels eines Reduktionsgetriebes und eines Differentialgetriebes, die nicht gezeigt sind, mit den Rädern 2 gekoppelt ist. Weiterhin kann eine Reduziereinrichtung für die Drehwelle des Motorgenerators MG2 weiterhin in den Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus 3 eingebracht werden.
Das Fahrzeug 200 weist weiterhin ein Systemhauptrelais SMRB, das zwischen dem positiven Anschluss der Batterie MB und dem positiven Bus PL1 geschaltet ist, und das Systemhauptrelais SMRG auf, der zwischen dem negativen Anschluss der Batterie MB (negativen Bus SL1) und den Knoten N2 geschaltet ist.
Der Leitungs-/Nichtleitungszustand des Systemhauptrelais SMRB, SMRG wird in Reaktion auf ein aus der Steuerungsvorrichtung 30 bereitgestelltes Steuerungssignal gesteuert.
Der Spannungssensor 10 misst die Spannung VB zwischen den Anschlüssen der Batterie MB. Ein Stromsensor 11, der den in der Batterie MB fließenden Strom IB erfasst, ist zur Überwachung des Ladezustands der Batterie MB zusammen mit dem Spannungssensor 10 vorgesehen. Als die Batterie MB kann beispielsweise eine Sekundärbatterie wie eine Bleisäurebatterie, einen Nickelmetallhydridbatterie oder eine Lithiumionenbatterie oder ein Kondensator mit großer Kapazität wie ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet werden.
Der Umrichter 14 ist mit dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 verbunden. Der Umrichter 14 empfängt die angehobene Spannung aus dem Spannungswandler 12 und treibt den Motorgenerator MG1 zum Starten der Maschine 4 beispielsweise an. Weiterhin führt der Umrichter 14 elektrische Leistung, die durch den Motorgenerator MG1 unter Verwendung von aus der Maschine 5 übertragene Bewegungsleistung erzeugt wird, zu dem Spannungswandler 12 zurück. Zu dieser Zeit wird der Spannungswandler 12 durch die Steuerungsvorrichtung 30 zum Betrieb als eine Tiefsetzstellerschaltung betrieben.
Der Stromsensor 24 erfasst einen in dem Motorgenerator MG1 fließenden Strom als einen Motorstromwert MCRT1 und gibt den Motorstromwert MCRT1 zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus. Der Umrichter 22 ist mit dem positiven Bus PL2 und dem negativen Bus SL2 parallel zu dem Umrichter 12 geschaltet. Der Umrichter 22 wandelt die aus dem Spannungswandler 12 ausgegebene Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung um und gibt diese zu dem Motorgenerator MG2 aus, der die Räder 2 antreibt. Weiterhin führt, wenn ein regeneratives Bremsen durchgeführt wird, der Umrichter 22 elektrische Leistung, die durch Motorgenerator MG2 erzeugt wird, zu dem Spannungswandler 12 zurück. Zu dieser Zeit wird der Spannungswandler 12 durch die Steuerungsvorrichtung 30 zum Betrieb als eine Tiefsetzstellerschaltung gesteuert.
Der Stromsensor 25 erfasst einen in dem Motorgenerator MG2 fließenden Strom als einen Motorstromwert MCRT2 und gibt den Motorstromwert MCRT2 zu der Steuerungsvorrichtung 30 aus.
Die Steuerungsvorrichtung 30 empfängt jeden Drehmomentbefehlswert und jede Drehzahl der Motorgeneratoren MG1 und MG2, jeweilige Werte des Stroms IB und der Spannungen VB, VH, Motorstromwerte MCRT1 und MCRT2 sowie das Aktivierungssignal IGON. Die Steuerungsvorrichtung 30 gibt zu dem Spannungswandler 12 ein Steuerungssignal PWU aus, um eine Anweisung zum Anheben der Spannung zu geben, ein Steuerungssignal PWD aus, um eine Anweisung zum Tiefersetzen der Spannung zu geben, und ein Abschaltsignal aus, um eine Anweisung zum Unterbinden des Betriebs zu geben.
Weiterhin gibt die Steuerungsvorrichtung 30 zu dem Umrichter 14 ein Steuerungssignal PWMI1 aus, um eine Antriebsanweisung zum Umwandeln der Gleichspannung, die ein Ausgang aus dem Spannungswandler 12 ist, in eine Wechselspannung zum Antrieb des Motorgenerators MG1 zu geben, und ein Steuerungssignal PWMC1 aus, um eine Regenerationsanweisung zum Umwandeln einer durch den Motorgenerator MG1 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung und zum Zurückführen der Gleichspannung zu dem Spannungswandler 12 zu geben.
Gleichermaßen gibt die Steuerungsvorrichtung 30 zu dem Umrichter 22 ein Steuerungssignal PWMI1 aus, um eine Antriebsanweisung zum Umwandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung zum Antrieb des Motorgenerators MG2 zu geben, und ein Steuerungssignal PWMC1 aus, um eine Regenerationsanweisung zum Umwandeln einer durch den Motorgenerator MG2 erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung und zum Zurückführen der Gleichspannung zu dem Spannungswandler 12 zu geben.
[Beschreibung des Kühlmechanismus gemäß Ausführungsbeispiel 2]
Das Fahrzeug 200 weist den Kühler 102, den Vorratsbehälter 106 und die Wasserpumpe 104 als einen Kühlmechanismus zum Kühlen der PCU 240 und der Antriebseinheit 241 auf.
Der Kühler 102, die PCU 240, der Vorratsbehälter 106, die Wasserpumpe 104 und die Antriebseinheit 241 sind ringförmig in Reihe durch den Wasserströmungskanal 116 verbunden.
Die Wasserpumpe 104 ist eine Pumpe zum Umwälzen von Kühlwasser wie eine Frostschutzflüssigkeit und wälzt das Kühlwasser in eine Richtung um, die durch in der Zeichnung gezeigte Pfeile angegeben ist. Der Kühler 102 empfängt aus dem Wasserströmungskanal das Kühlwasser, das den Spannungswandler 12 und den Umrichter 14 in der PCU 240 gekühlt hat, und kühlt das empfangene Kühlwasser.
Es sei bemerkt, dass, obwohl nicht gezeigt, der Temperatursensor 108, der eine Kühlwassertemperatur misst, der Temperatursensor 110, der die Temperatur TC des Spannungswandlers 12 misst, und der Temperatursensor 112, der die Temperatur TI des Umrichters 14 erfasst, die gemäß 2 beschrieben sind, ebenfalls in der Konfiguration gemäß 5 vorgesehen sind.
Die Steuerungsvorrichtung 30 erzeugt ein Signal SP zum Antrieb der Wasserpumpe 104 auf der Grundlage von Ausgängen der Temperatursensoren und gibt das erzeugte Signal SP zu der Wasserpumpe 104 aus.
6 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Strömungsratenschätzverarbeitung, die gemäß Ausführungsbeispiel 2 ausgeführt wird. Die Verarbeitung in diesem Flussdiagramm wird aus einer Hauptroutine aus aufgerufen und zu regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt oder wann immer eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Gemäß 5 und 6 überprüft zunächst die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt S1 den Ladezustand (SOC) der Batterie MB und bestimmt, ob die Batterie MB geladen werden sollte oder nicht. Die Situation, in der die Batterie geladen werden sollte, bedeutet, dass der SOC niedriger als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Der vorbestimmte Schwellwert kann beliebig zwischen einem unteren Verwaltungsgrenzwert und einem oberen Verwaltungsgrenzwert des SOC der Batterie eingestellt werden. Es sei bemerkt, dass der vorbestimmte Schwellwert ein Schwellwert zur Bestimmung sein kann, ob die Batterie nicht vollständig geladen ist und Ladeleistung akzeptieren kann oder nicht.
Falls in Schritt S21 bestimmt wird, dass die Batterie MB nicht geladen werden muss, geht die Verarbeitung zu Schritt S22 über. In Schritt S22 wird bestimmt, ob der Strom IB der Batterie kleiner als ein Schwellwert ist oder nicht. In einer Situation, in der die Batterie nicht geladen werden muss, kann, falls der Strom IB der Batterie kleiner als der Schwellwert ist, die Batterie MB überladen werden, wenn der Motorgenerator MG1 durch die Maschine 4 zur Erzeugung elektrischer Leistung in Drehung versetzt wird.
Somit geht, falls in Schritt S22 bestimmt wird, dass der Strom IB der Batterie kleiner als der Schwellwert ist, die Verarbeitung zu Schritt S23 über. In Schritt S23 werden durch Erhöhung der Trägerfrequenz des Umrichters 14 für den Motorgenerator MG1 die IGBT-Elemente in Umrichter 14 veranlasst, Wärme zu erzeugen, um eine Thermalmarkierung zu produzieren. Wenn die Trägerfrequenz erhöht wird, kann der Umrichter 14 Wärme ohne eine Erhöhung der elektrischen Leistung erzeugen, die durch den Motorgenerator MG1 erzeugt wird.
Falls im Gegensatz dazu in Schritt S22 der Strom IB der Batterie nicht kleiner als der Schwellwert ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S28 über.
Falls in Schritt S21 bestimmt wird, dass die Batterie geladen werden sollte, geht die Verarbeitung zu Schritt S24 über. In Schritt S24 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 30, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 0 ist oder nicht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann anhand eines Ausgangs eines Raddrehzahlsensors, eines Resolvers, der die Drehzahl des Motorgenerators MG2 erfasst, oder dergleichen erhalten werden, obwohl diese in 5 nicht gezeigt sind.
Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt S24 größer als 0 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S28 über. Falls im Gegensatz dazu in Schritt S24 die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 ist oder negativ ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S25 über.
In Schritt S25 wird bestimmt, ob die Größe des Stroms IB der Batterie MB kleiner als ein Schwellwert ist. Der Schwellwert wird derart bestimmt, dass er einem oberen Grenzwert eines Stroms entspricht, der in die Batterie MB geladen werden kann. Dabei hat, wenn die Richtung, in der der Strom IB aus der Batterie MB entladen wird, als positiv angenommen wird, der Strom IB einen negativen Wert, wenn Laden auftritt. Da Schritt S25 bedeutet, dass die Größe eines Ladestroms bestimmt, ob es Raum in dem oberen Grenzwert gibt, ist es in diesem Fall lediglich notwendig zu bestimmen, ob der absolute Wert des Stroms IB den Schwellwert überschreitet oder nicht.
Falls in Schritt S25 |IB| < Schwellwert erfüllt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S26 über. In Schritt S26 wird die Wärmeerzeugung aus dem Spannungswandler 12 und dem Umrichter 14 für MG1 während des Ladens als Thermalmarkierung genutzt. Beispielsweise wird ein Zeitpunkt, zu dem der Motorgenerator MG1 durch die Maschine zum Starten der Leistungserzeugung gedreht wird, wenn die Erzeugung eine Thermalmarkierung erwünscht ist, und dadurch die Erzeugung des Ladestroms gestartet wird und die Wärmeerzeugung aus dem Umrichter oder dem Wandler erhöht wird, als eine Thermalmarkierung verwendet. Diese Wärmeänderung wird auf das Kühlwasser übertragen, und die Strömungsrate kann auf der Grundlage einer Zeitverzögerung bestimmt werden, die benötigt wird, bis die Wärmeänderung in der Vielzahl der Temperatursensoren reflektiert wird.
Falls in Schritt S25 |IB| < Schwellwert nicht erfüllt ist, gibt es keinen weiteren Raum zur Erhöhung des Ladestroms aus dem Spannungswandler 12 oder dem Umrichter 22, weshalb die Verarbeitung zu Schritt S27 übergeht.
In Schritt S27 wird durch Erhöhung der Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 oder des Umrichters 22 für MG2 die Wärmeerzeugungsmenge der IGBT-Elemente erhöht, um dadurch eine Thermalmarkierung zu erzeugen. Wenn die Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 erhöht wird, kann eine Thermalmarkierung erzeugt werden, selbst wenn das Fahrzeug gestoppt ist, obwohl der Strom IB der Batterie erhöht wird. Wenn weiterhin die Trägerfrequenz des Umrichters 22 erhöht wird, kann eine Thermalmarkierung relativ frei erzeugt werden, selbst wenn MG1 elektrische Leistung erzeugt.
Nachstehend ist der Fall beschrieben, in dem die Verarbeitung von Schritt S22 oder S24 zu Schritt S28 übergeht. In Schritt S28, in dem das Fahrzeug fährt, wird bestimmt, ob ein Motorbetrieb durchgeführt wird oder nicht.
Wenn beispielsweise das Fahrzeug eine Steigung herauf fährt oder auf einer flachen Straße beschleunigt, führt der Motorgenerator MG2 des Fahrzeugs 200 einen Motorbetrieb durch. Wenn im Gegensatz dazu das Fahrzeug dadurch verlangsamt, dass ein Anwender ein Bremspedal oder dergleichen betätigt, wird ein regeneratives Bremsen verwendet und führt der Motorgenerator MG2 einen regenerativen Betrieb (Generatorbetrieb) durch.
Falls der Motorgenerator MG2 in Schritt S28 den Motorbetrieb durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S32 über. Falls der Motorgenerator MG2 in Schritt S28 den Motorbetrieb nicht durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S29 über.
In Schritt S32 wird bestimmt, ob der Strom IB der Batterie MB kleiner als ein Schwellwert ist oder nicht. Der Schwellwert ist derart bestimmt, dass er einem oberen Grenzwert eines Stroms entspricht, der aus der Batterie MB ausgegeben werden kann. Falls in Schritt S32 IB < Schwellwert nicht erfüllt ist, gibt eines keinen weiteren Raum, um den Spannungswandler 12 oder die Umrichter 14, 22 zu veranlassen, Wärme zu erzeugen, um den Strom IB zu erhöhen, weshalb die Verarbeitung zu Schritt S35 übergeht. In Schritt S35 wird, da zu diesem Punkt die Durchführung einer Strömungsratenschätzverarbeitung nicht möglich ist, der letzte geschätzte Strömungsratenwert, der vorhergehend geschätzt und erhalten worden ist, direkt als gegenwärtiger geschätzter Strömungsratenwert verwendet.
Im Gegensatz dazu wird, falls die Verarbeitung von Schritt S32 zu Schritt S33 übergeht, der Spannungswandler 12 oder der Umrichter 22 für MG2 während des Motorbetriebs veranlasst, Wärme zu erzeugen, um eine Thermalmarkierung zu erzeugen. Als die Thermalmarkierung kann ein Thermalimpuls erzeugt werden, wie er in 3 gezeigt ist, indem beispielsweise eine Trägerfrequenz erhöht wird. Alternativ dazu kann, wenn ein Betrieb, der eine plötzliche Änderung in der Temperatur verursacht, als ein Antriebsbetrieb durchgeführt wird, dieses als eine Thermalmarkierung verwendet werden. Beispiele für einen derartigen Betrieb umfassen einen plötzlichen Beschleunigungsbetrieb, der durch Betätigen eines Fahrpedal durchgeführt wird.
Falls in Schritt S28 bestimmt wird, dass der Motorgenerator MG2 keinen Motorbetrieb durchführt, geht die Verarbeitung zu Schritt S29 über. In Schritt S29 wird bestimmt, ob die Größe des Stroms IB der Batterie MB kleiner als ein Schwellwert ist. Der Schwellwert wird derart bestimmt, dass er einem oberen Grenzwert eines Stroms entspricht, der der Batterie MB zugeführt werden kann.
Dabei hat, wenn eine Richtung, in der der Strom IB aus der Batterie MB entladen wird, als positiv angenommen wird, der Strom IB einen negativen Wert, wenn Laden auftritt. Da Schritt S25 bedeutet, dass die Größe eines durch Regeneration erzeugten Ladestroms bestimmt, ob es Raum in dem oberen Grenzwert gibt oder nicht, ist es in diesem Fall lediglich notwendig, zu bestimmen, ob der absolute Wert des Stroms IB den Schwellwert überschreitet oder nicht.
Falls |IB| < Schwellwert in Schritt S29 erfüllt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S30 über. In Schritt S30 wird die Wärmeerzeugung aus dem Spannungswandler 12 und dem Umrichter 22 für MG2 während der Regeneration als Thermalmarkierung verwendet. Beispielsweise wird ein Zeitpunkt, zu dem das Bremspedal betätigt wird, die Erzeugung eines regenerativen Stroms gestartet wird und die Wärmeerzeugung aus dem Umrichter oder dem Wandler erhöht wird, als Thermalmarkierung verwendet. Diese Wärmeänderung wird auf das Kühlwasser übertragen, und die Strömungsrate kann auf der Grundlage einer Zeitverzögerung bestimmt werden, die es benötigt, dass die Wärmeänderung in der Vielzahl der Temperatursensoren reflektiert wird.
Falls |IB| < Schwellwert in Schritt S29 nicht erfüllt ist, gibt es keinen weiteren Raum zur Erhöhung des regenerativen Stroms aus dem Spannungswandler 12 oder dem Umrichter 22, weshalb die Verarbeitung zu Schritt S31 übergeht.
In Schritt S31 wird durch Erhöhung der Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 die Wärmeerzeugungsmenge der IGBT-Elemente in dem Spannungswandler 12 erhöht, um dadurch eine Thermalmarkierung zu erzeugen. Wenn die Trägerfrequenz des Spannungswandlers 12 erhöht wird, kann eine Thermalmarkierung erzeugt werden, selbst wenn das Fahrzeug gestoppt ist oder das Fahrzeug durch Betätigung einer Bremse verlangsamt wird, obwohl der Strom IB der Batterie erhöht wird.
Wenn eine Thermalmarkierung durch die Verarbeitung von irgendeinem der Schritte S23, S26, S27, S30 und des S31 erzeugt wird, kann durch Erfassung einer Zeitverzögerung, die für die Bewegung der Thermalmarkierung erforderlich ist, mit zwei Temperatursensoren eine Bewegungsgeschwindigkeit und die Strömungsrate anhand eines Kennfeldes, einer Berechnungsgleichung oder dergleichen bestimmt werden.
Gemäß Ausführungsbeispiel 2 kann die Strömungsrate in dem Hybridfahrzeug geschätzt werden und kann zum Analysieren eines Fehlers in dem Kühlmechanismus und zur Verbesserung der Genauigkeit der Steuerung der Wasserpumpe verwendet werden.
Es sei bemerkt, dass als die Thermalmarkierung zum Messen der Strömungsrate Daten, die während der Fahrt des Fahrzeugs erhalten werden, direkt verwendet werden können. Beispielsweise kann eine Änderung in der Wärmeerzeugung, die auftritt, wenn ein Betrieb des Ladens der Batterie MB durch MG1 unmittelbar nach Aktivieren des Fahrzeugs gestartet wird, wenn eine Last bei einer plötzlichen Beschleunigung erhöht wird, oder dergleichen als Thermalmarkierung verwendet werden.
Weiterhin kann die Thermalmarkierung aktiv durch Steuerung erzeugt werden. Beispielsweise wird, wenn die Trägerfrequenz des Umrichters oder des Spannungswandlers erhöht wird, die Wärmeerzeugungsmenge der eingebetteten IGBT-Elemente erhöht. Zusätzlich wird, wenn die Trägerfrequenz des Spannungswandlers derart verringert wird, dass sie kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, ein Welligkeitsstrom erhöht und erzeugt die Drossel L1 Wärme. Dies kann als Thermalmarkierung verwendet werden.
Weiterhin können als der Temperatursensor, der zur Erfassung der Markierung verwendet wird, ein Wassertemperatursensor, ein Temperatursensor, der in dem Spannungswandler oder dem Umrichter eingebettet ist, ein Temperatursensor für eine Drossel und dergleichen verwendet werden. Wenn ein Gleichspannungswandler durch einen Kühlmechanismus gekühlt wird, kann ein Temperatursensor für den Gleichspannungswandler verwendet werden.
Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich veranschaulichend und in jeglicher Hinsicht nicht beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch den Umfang der Patentansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert, und soll jegliche Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung äquivalent zu dem Umfang der Patentansprüche abdecken.
BEZUGSZEICHENLISTE

2: Rad; 3: Bewegungsleistungsaufteilungsmechanismus; 4: Maschine; 10, 13: Spannungssensor; 11, 24, 25: Stromsensor; 12: Spannungswandler; 14, 22: Umrichter; 15: U-Phasen-Zweig; 16: V-Phasen-Zweig; 17: W-Phasen-Zweig; 22: Umrichter; 30: Steuerungsvorrichtung; 100, 200: Fahrzeug; 102: Kühler; 103: Kühlerventilator; 104: Wasserpumpe; 106: Vorratsbehälter; 108, 110, 112: Temperatursensor; 116: Wasserströmungskanal; 241: Antriebseinheit: C1, CH: Glättungskondensator; D1 bis D8: Diode; L1: Drossel; MB: Batterie; MG, MG1, MG2: Motorgenerator; PL1, PL2: positive Bus; Q1 bis Q8: IGBT-Element; SL1, SL2: negativer Bus; SMRB, SMRG: Systemhauptrelais.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-332988 [0002, 0003, 0004]
JP 2006-156711 [0003]
JP 2008-256313 [0003]
JP 2009-171702 [0003]
JP 2008-253098 [0003]

Claims

Kühlsystem für ein Fahrzeug mit einem Strömungskanal (116), der ein flüssiges Medium umwälzt, das eine Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs kühlt; einer Vielzahl von Temperatursensoren (108, 110, 112), die an unterschiedlichen Positionen des Strömungskanals vorgesehen sind; einem Heizelement (Q1 bis Q8), das in dem Strömungskanal vorgesehen ist und durch das flüssige Medium gekühlt wird; und einer Steuerungsvorrichtung (30), die eine Wärmeerzeugung aus dem Heizelement steuert, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Wärmeerzeugungszustand des Heizelements ändert und eine Strömungsrate des durch den Strömungskanal strömenden flüssigen Mediums auf der Grundlage einer Zeitverzögerung schätzt, die zur Erfassung einer durch Änderung des Wärmeerzeugungszustands verursachten Temperaturänderung durch die Vielzahl der Temperatursensoren benötigt wird.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Antriebsvorrichtung aufweist: einen Motor (MG, MG2) und eine Leistungssteuerungseinheit (40, 240) zum Antrieb des Motors, und das Heizelement ein Leistungssteuerungselement (Q1 bis Q8) in der Leistungssteuerungseinheit (40, 240) ist.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei in einem Fall, in dem das Fahrzeug gestoppt ist, die Steuerungsvorrichtung, wenn die Steuerungsvorrichtung die Strömungsrate schätzt, einen Antriebszustand des Leistungssteuerungselements (Q1 bis Q8) zur Änderung des Wärmeerzeugungszustands derart ändert, dass kein Antriebsdrehmoment an den Rädern erzeugt wird.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug eine Energiespeichervorrichtung (MB) aufweist, die elektrische Leistung dem Motor zuführt, wobei die Leistungssteuerungseinheit einen Spannungswandler (12), der eine Spannung der Energiespeichervorrichtung umwandelt, und einen Umrichter (14) aufweist, der elektrische Leistung zu und von der Energiespeichervorrichtung über den Spannungswandler zuführt und empfängt und den Motor antreibt, und die Steuerungsvorrichtung eine Wärmeerzeugungsmenge des Leistungssteuerungselements (Q1, Q2) durch Änderung einer Trägerfrequenz des Spannungswandlers ändert.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine (4), einen Generator (MG1), der durch die Brennkraftmaschine in Drehung versetzt wird, und eine Energiespeichervorrichtung (MB) aufweist, die durch den Generator geladen wird und elektrische Leistung dem Motor (MG2) zuführt, wobei die Leistungssteuerungseinheit einen Spannungswandler (12), der eine Spannung der Energiespeichervorrichtung umwandelt, und einen Umrichter (14) aufweist, der durch den Generator erzeugte elektrische Leistung empfängt sowie elektrische Leistung zu und von der Energiespeichervorrichtung über den Spannungswandler zuführt und empfängt, und die Steuerungsvorrichtung eine Wärmeerzeugungsmenge des Leistungssteuerungselements ändert, indem der Generator zum Erzeugen von elektrischer Leistung veranlasst wird und die Energiespeichervorrichtung veranlasst wird, geladen zu werden.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei in einem Fall, in dem das Fahrzeug fährt, die Steuerungsvorrichtung die Strömungsrate schätzt, wenn ein Antriebszustand der Leistungssteuerungselements (Q1 bis Q8) geändert wird und eine Änderung in dem Wärmeerzeugungszustand auftritt.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, weiterhin mit einer Pumpe (104) die an dem Strömungskanal zum Umwälzen des flüssigen Mediums vorgesehen ist, wobei die Steuerungsvorrichtung den Antrieb der Pumpe auf der Grundlage der geschätzten Strömungsrate des flüssigen Mediums steuert.
Kühlsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, weiterhin mit einer Pumpe (104), die an dem Strömungskanal zum Umwälzen des flüssigen Mediums vorgesehen ist, und einem Wasserströmungskanal (116), wobei die Steuerungsvorrichtung auf der Grundlage einer Drehzahl der Pumpe und der geschätzten Strömungsrate des flüssigen Mediums identifiziert, ob die Pumpe oder der Wasserströmungskanal einen Fehler aufweist.