DE112016006597T5

DE112016006597T5 - Kühlungssystem für eine Hochspannungsausstattung für Fahrzeuge mit Elektroantrieb

Info

Publication number: DE112016006597T5
Application number: DE112016006597.3T
Authority: DE
Inventors: Junji Uetake
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-12-13
Also published as: CN108883709A; WO2017158992A1; US20190070974A1; JPWO2017158992A1; JP6554604B2; CN108883709B

Abstract

Es ist ein Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, welches in der Lage ist, einen Gleichstromwandler (58) sowie eine Batterie (56) ausreichend zu kühlen. Das Kühlungssystem (10) für die Hochspannungsausstattung ist ausgerüstet mit: einer Batteriebeurteilungseinheit (94), welche ein Batteriekühlungsverfahren beurteilt, das geeignet ist zum Kühlen Batterie (56) basierend auf der Temperatur oder der Wärmemenge, die durch die Batterie (56) erzeugt wird; eine Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96), welche ein Gleichspannungs-Kühlungsverfahren beurteilt, das geeignet ist, den Gleichspannungswandler (58) basierend auf der Temperatur des Gleichspannungswandlers (58) zu kühlen; eine Bestimmungseinheit (100), welche ein finales Kühlungsverfahren basierend auf den Ergebnissen bestimmt, die durch die Batteriebeurteilungseinheit (94) beurteilt werden, und den Ergebnissen, die durch die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) beurteilt werden; und eine Steuereinheit (110), welche einen CPU-Lüfter (50) basierend auf der finalen Kühlungsmethode steuert, die durch die Bestimmungseinheit (100) bestimmt wird.

Description

Technischer Anwendungsbereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlungssystem für eine Hochspannungsausstattung für ein Elektrofahrzeug (Fahrzeuge mit Elektroantrieb), das dazu ausgebildet ist, eine Hochspannungsausstattung, wie eine Hochspannungsbatterie, die Strom an einen Antriebsmotor eines Elektrofahrzeugs liefert, und einen Gleichspannungswandler, der die Spannung einer Batterie herunterregelt, um eine Spannung auf eine Niederspannungsausstattung anzulegen, zu kühlen.
Stand der Technik
Elektrofahrzeuge (im Folgenden einfach als Fahrzeuge bezeichnet), zum Beispiel Automobile mit Elektroantrieb, Hybridfahrzeuge, Fahrbereichserweiterungsfahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge, weisen jeweils einen Antriebsmotor und eine Batterie auf, die Leistung an den Motor liefert. Solch ein Fahrzeug enthält weiterhin einen Gleichspannungswandler, der die Spannung der Batterie herunterregelt, um die Spannung auf eine Klimaanlage, verschiedene ECUs und andere Einheiten anzulegen. Die Hochspannungsausstattung, wie die Batterie und der Gleichspannungswandler, erzeugt Wärme gemäß der Fahrbelastung, und die Leistung verändert sich in Reaktion auf Temperaturveränderungen. Dies führt zu der Notwendigkeit einer Temperatursteuerung, im Besonderen des Kühlens der Hochspannungsausstattung. Verschiedene Dokumente beschreiben die Temperatursteuerung einer Hochspannungsausstattung.
Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2013-184562 legt ein System offen, das dazu ausgelegt ist, von innen oder von außen stammende Luft eines Fahrzeuginnenraums an eine IPU (Intelligent Power Unit) zuzuleiten, die eine Hochspannungsausstattung aufweist. Das System hat eine Konfiguration, die die IPU und eine direkt über einen Hochspannungslüfter angeschlossene Klimaanlage (HVAC) enthält, und den Hochspannungslüfter betreibt, um der IPU von einem Verdunster gekühlte Luft zuzuleiten.
Das japanische Patent mit der Nummer 4442231 legt eine Vorrichtung offen, die eine Energiespeichereinrichtung (Batterie) gemäß dem für ein Elektrofahrzeug festgelegten Fahrmodus kühlt. Die Vorrichtung erfasst, ob der Fahrmodus des Fahrzeugs ein erster Fahrmodus ist, der eine normale Fahrt angibt, oder ein zweiter Fahrmodus, bei dem die Temperatur eines Energiespeichermechanismus im Vergleich zum ersten Fahrmodus dazu tendiert, anzusteigen. Die Vorrichtung steuert dann einen Kühlungslüfter basierend auf dem erfassten Fahrmodus und der Temperatur der Energiespeichereinrichtung.
Das japanische Patent mit der Nummer 4254783 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Grenzwert der Lade-/Entlademenge einer sekundären Batterie aus einer Vielzahl von vorbestimmten Grenzwerten basierend auf einem Luftvolumen eines Kühllüfters auswählt und ändert. In der Vorrichtung wird das Luftvolumen des Kühllüfters in Reaktion auf einen von einem Insassen vorgenommen Moduswechsel geändert.
Das japanische Patent mit der Nummer 4924301 beschreibt eine Vorrichtung, die einen ersten Kühlkanal (erster Kühlmodus) auswählt und festlegt, in dem Luft in einem Fahrzeuginnenraum zu einer Batterie oder einem zweiten Kühlkanal (zweiter Kühlungsmodus) geleitet wird, in dem Luft von einer Klimaanlage zur Batterie geleitet wird. Falls die Kühlleistung für die Batterie gering ist, wählt die Vorrichtung den zweiten Kühlmodus aus einem Zustand aus, in dem die Wärmebelastung für die Batterie gering ist.
Übersicht über die Erfindung
Die optimale Temperatur einer Batterie ist niedriger als die optimale Temperatur eines Gleichspannungswandlers. Somit ist in einem Fall, in dem Luft zum Kühlen der Batterie und des Gleichspannungswandlers zugeleitet wird, die Batterie vorgelagert zum Gleichspannungswandler angeordnet. Diese Gestaltung bewirkt, dass Luft, die Wärme von der Batterie absorbiert hat, an den Gleichspannungswandler zu liefern ist, und somit muss der Gleichspannungswandler mit einer höheren Luftstromrate gekühlt werden. Wenn jedoch die Temperatur basierend auf der Temperatur der Batterie gesteuert wird, kann die Luftstromrate in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie verringert werden, was zu einer unzureichenden Kühlung des Gleichspannungswandlers führt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Problemstellungen erdacht und hat das Ziel, ein Kühlungssystem für eine Hochspannungsausstattung für ein Elektrofahrzeug vorzusehen, das dazu ausgebildet ist, einen Gleichspannungswandler wie auch eine Batterie in ausreichendem Maße zu kühlen.
Ein Kühlungssystem für eine Hochspannungsausstattung für ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, das ausgestattet ist mit einer Batterie, die dazu ausgebildet ist, Leistung an einen Motor zu liefern, der das Elektrofahrzeug antreibt, einen Gleichspannungswandler, der dazu ausgebildet ist, eine Spannung der Batterie auf eine bestimmte Spannung zur Ausgabe herunterzuregeln, eine Klimaanlage, die eine Luftkühlungseinheit enthält, die Luft kühlt, und ein Luftgebläse, das dazu ausgebildet ist, Luft in einen Fahrzeuginnenraum oder Luft, die von der Klimaanlage gekühlt wurde, der Batterie und dem Gleichspannungswandler zuzuleiten, weist eine Batteriebeurteilungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, ein Batteriekühlungsverfahren, das zum Kühlen der Batterie geeignet ist, basierend auf einer Temperatur der Batterie und einer von der Batterie erzeugten Wärmemenge zu beurteilen, eine Gleichspannungs-Beurteilungseinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Gleichspannungs-Kühlungsverfahren zu beurteilen, das dazu geeignet ist, den Gleichspannungswandler basierend auf einer Temperatur des Gleichspannungswandlers zu kühlen, eine Bestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein finales Kühlungsverfahren basierend auf einem von der Batteriebeurteilungseinheit erstellten Beurteilungsergebnis und einem von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit erstellten Beurteilungsergebnis zu bestimmen, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Luftgebläse basierend auf dem von der Bestimmungseinheit bestimmten finalen Kühlungsverfahren zu steuern. In der vorliegenden Erfindung werden das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren, das zum Kühlen des Gleichspannungswandlers geeignet ist, wie auch das Batteriekühlungsverfahren, das zum Kühlen der Batterie geeignet ist, beurteilt, um das finale Kühlungsverfahren zu bestimmen. Somit kann zusätzlich zur Batterie auch der Gleichspannungswandler in ausreichendem Maße gekühlt werden. Eine ausreichende Kühlung der Hochspannungsausstattung, wie der Batterie und des Gleichspannungswandlers, auf diese Weise ermöglicht die Leistung des Fahrzeugs auf einem hohen Niveau zu halten.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlungsbeurteilungseinheit dazu ausgebildet, ein mögliches Kühlungsverfahren zu beurteilen, das basierend auf einem für das Elektrofahrzeug festgelegten Fahrmodus zulässig ist, und ein Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum kann weiterhin enthalten sein, und die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, das finale Kühlungsverfahren basierend auf einem von der Kühlungsbeurteilungseinheit erstellten Beurteilungsergebnis, dem von der Batteriebeurteilungseinheit erstellten Beurteilungsergebnis und dem von der Gleichspannung-Beurteilungseinheit erstellten Beurteilungsergebnis zu bestimmen. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung ermöglicht die Beurteilung des möglichen Kühlungsverfahrens, das zusätzlich zur Beurteilung der Kühlungsverfahren (des Batteriekühlungsverfahrens und des Gleichspannungs-Kühlungsverfahrens), die zum Kühlen der Hochspannungsausstattung (die Batterie und den Gleichspannungswandler) geeignet sind, zulässig ist, die Hochspannungsausstattung ohne Einwirkung auf den Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum zu kühlen.
In der vorliegenden Erfindung kann die Kühlungsbeurteilungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Luftstromrate, eine Ablehnung des Kühlens oder einen Ausfall des Luftgebläses oder der Klimaanlage als mögliches Kühlungsverfahren auszuwählen. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird beurteilt, ob eine Kühlung möglich ist oder nicht, und in einem Fall, in dem die Kühlung möglich ist, wird die Luftstromrate ausgewählt. Dies ermöglicht, dass die Hochspannungsausstattung in angemessener Weise ohne Auswirkung auf den Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum gekühlt wird.
In der vorliegenden Erfindung kann die Batteriebeurteilungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Kühlung mittels der von der Klimaanlage gekühlten Luft oder eine Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum zusammen mit der Luftstromrate als das Batteriekühlungsverfahren auszuwählen, und die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum zusammen mit der Luftstromrate als das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren auszuwählen. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung werden das Luftzuleitungsverfahren und die Luftstromrate für die Hochspannungsausstattung ausgewählt. Dies ermöglicht, dass die Hochspannungsausstattung in angemessener Weise gekühlt wird.
In der vorliegenden Erfindung kann in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit die Luftstromrate auswählt, die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet sein, den höheren Wert von der Luftstromrate, die von der Batteriebeurteilungseinheit ausgewählt wird, und der Luftstromrate, die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit ausgewählt wird, mit der von der Kühlungsbeurteilungseinheit gewählten Luftstromrate als oberen Grenzwert auszuwählen. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der höhere Wert von der Luftstromrate, die zum Kühlen der Batterie geeignet ist, und der Luftstromrate, die zum Kühlen des Spannungswandlers geeignet ist, ausgewählt, was zu einer Erhöhung der Kühlwirkung für die Hochspannungsausstattung führt.
In der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit die Luftstromrate auswählt, die ausgewählte Luftstromrate aus hoch und niedrig als niedrig ausgewählt, und die Luftstromrate, die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit ausgewählt wird, wird als hoch oder mittel aus hoch, mittel und niedrig ausgewählt, die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum und die hohe oder mittlere Luftstromrate aus hoch, mittel und niedrig als das finale Kühlungsverfahren auszuwählen. Wenn die Belastung für den Gleichspannungswandler ansteigt, während die Klimaanlage auf niedriger Kühlstufe arbeitet, wird die Kühlung des Gleichspannungswandlers unzureichend. Somit wird die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum ausgewählt, die eine höhere Kühlwirkung im Vergleich zur niedrigeren Kühlstufe hat, um den Gleichspannungswandler wirksam zu kühlen.
In der vorliegenden Erfindung kann die Batterie vorgelagert in einem Luftstrom angeordnet sein, der vom Luftgebläse stammt, und der Gleichspannungswandler kann nachgelagert angeordnet sein. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird die Batterie, die eine relativ geringe Wärmemenge erzeugt, vor dem Gleichspannungswandler gekühlt, der eine große Wärmemenge erzeugt. Dies ermöglicht, dass die Hochspannungsausstattung wirksam gekühlt wird.
In der vorliegenden Erfindung kann der Fahrmodus durch einen Insassen des Elektrofahrzeugs ausgewählt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gleichspannungswandler in ausreichendem Maße zusätzlich zur Batterie gekühlt. Eine ausreichende Kühlung der Hochspannungsausstattung, wie der Batterie und des Gleichspannungswandlers, auf diese Weise ermöglicht, die Leistung des Fahrzeugs auf einem hohen Niveau zu halten.
Figurenliste

Fig . 1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm eines Kühlungssystems für eine Hochspannungsausstattung;
2 ist ein Blockdiagramm des Kühlungssystems für eine Hochspannungsausstattung;
3 ist ein in einer Speichereinheit gespeicherter Plan; und
4 ist ein Ablaufdiagramm eines von dem Kühlungssystem für die Hochspannungsausstattung durchgeführten Prozesses.

Beschreibung der Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang beispielhaft veranschaulicht und beschrieben. Ein Kühlungssystem für eine Hochspannungsausstattung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für ein Elektrofahrzeug mit einem Motor zum Fahren vorgesehen. Das Elektrofahrzeug umfasst Automobile mit Elektroantrieb, Hybridfahrzeuge, Fahrbereicherweiterungsfahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge.
[Systemkonfiguration]
Die Systemkonfiguration eines Kühlungssystems 10 für eine Hochspannungsausstattung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 veranschaulicht in schematischer Weise die Systemkonfiguration des Kühlungssystems 10 für eine Hochspannungsausstattung. Das Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung weist auf eine HVAC 14, einen IPU-Lüfter 50, eine IPU 52, einen Motor 64, eine Klimaanlagen-ECU 66 (auch als A/C-ECU 66 bezeichnet), eine Antriebssystem-ECU 68 und eine IPU-Kühlungs-ECU 70. Das Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung bewirkt, dass die HVAC 14 und der IPU-Lüfter 50 miteinander zum Kühlen der IPU 52 zusammenwirken.
Die HVAC (Heizung, Lüftung und Klimaanlage) 14 ist eine Klimaanlageneinheit, die Luft in einem Fahrzeuginnenraum 12 klimatisiert, und einen Kanal 16, einen Filter 36, einen Gebläselüfter 38, einen Verdunster 40 und eine Heizung 42 aufweist. Der Kanal 16 weist einen Innenluftzirkulationskanal 18 auf, durch den Luft im Fahrzeuginnenraum 12 eingeleitet wird, einen Außenlufteinleitungskanal 20, durch den Außenluft eingeleitet wird, einen gemeinsamen Kanal 22, der mit dem Innenluftzirkulationskanal 18 und dem Außenlufteinleitungskanal 20 verbunden ist, und einen ersten Luftkanal 24, einen zweiten Luftkanal 26 und einen dritten Luftkanal 28, die mit dem gemeinsamen Luftkanal 22 verbunden sind. Der Kanal 16 weist weiterhin eine erste Schalttür 30, eine zweite Schalttür 32 und eine dritte Schalttür 34 auf, die sich in Reaktion auf den Betrieb von Aktuatoren (nicht dargestellt) öffnen und schließen.
Die erste Schalttür 30 öffnet einen Kanal 16 des Innenluftzirkulationskanals 18 und des Außenlufteinleitungskanals 20 bezüglich des gemeinsamen Kanals 22 und schließt den anderen Kanal 16 bezüglich des gemeinsamen Kanals 22. Die zweite Schalttür 32 und die dritte Schalttür 34 wirken zusammen, um den gemeinsamen Kanal 22 bezüglich des ersten Luftkanals 24, des zweiten Luftkanals 26 und des dritten Luftkanals 28 zu öffnen oder zu schließen.
Der Innenluftzirkulationskanal 18 steht mit einem Lufteinlass 18a in Austausch, der im Fahrzeuginnenraum 12 angeordnet ist. Der Außenlufteinleitungskanal 20 steht mit einem Lufteinlass 20a in Austausch, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums 12 angeordnet ist. Der erste Luftkanal 24, der zweite Luftkanal 26 und der dritte Luftkanal 28 stehen jeweils mit einem getrennten Luftauslass in Austausch, der im Fahrzeuginnenraum 12 angeordnet ist. Zum Beispiel steht der erste Luftkanal 24 mit einem Luftauslass 24a in Austausch, der einem oberen Bereich des Fahrersitzes zugewandt ist. Der zweite Luftkanal 26 steht mit einem Luftauslass 26a in Austausch, der einem Fußbereich des Fahrersitzes zugewandt ist. Der dritte Luftkanal 28 steht mit einem Luftauslass 28a in Austausch, der einer Windschutzscheibe zugewandt ist.
Der gemeinsame Kanal 22 ist mit dem Filter 36, dem Gebläselüfter 38, dem Verdunster 40 und der Heizung 42 vorgesehen. Der Filter 36 filtert die Luft, die von dem Innenluftzirkulationskanal 18 oder dem Außenlufteinleitungskanal 20 eingeleitet wird und stellt die Luft nachgelagert bereit. Der Gebläselüfter 38 stellt die vom Filter 36 gefilterte Luft nachgelagert bereit. Der Verdunster 40 kühlt die vom Gebläselüfter 38 zugeleitete Luft und stellt die Luft nachgelagert bereit. Die Heizung 42 erwärmt die vom Verdunster 40 gekühlte Luft und stellt die Luft nachgelagert bereit.
Eine IPU-Luftführung 48 ist außerhalb der HVAC 14 vorgesehen. Ein Ende der IPU-Luftführung 48 ist direkt mit dem gemeinsamen Kanal 22 nachgelagert zum Verdunster 40 und dem Fahrzeuginnenraum 12 verbunden, und das andere Ende der IPU-Luftführung 48 ist direkt mit einem IPU-Kanal 60 der IPU 52 verbunden. Eine IPU-Kühlungsschalttür 46 öffnet entweder den gemeinsamen Kanal 22 der HVAC 14 oder des Fahrzeuginnenraums 12 bezüglich der IPU-Luftführung 48 und schließt den anderen bezüglich der IPU-Luftführung 48 in Reaktion auf Betätigungen eines Aktuators (nicht dargestellt).
Die IPU-Luftführung 48 ist mit dem IPU-Lüfter 50 vorgesehen. Der IPU-Lüfter 50 stellt Luft im gemeinsamen Kanal 22 der HVAC 14 oder dem Fahrzeuginnenraum 12 nachgelagert (in Richtung der IPU 52) bereit. Die IPU 52 weist eine Batterie 56 und einen Gleichspannungswandler 58 in einem Gehäuse 54 auf. Die Batterie 56 liefert dem Motor 64 Strom, der das Elektrofahrzeug antreibt. Der Gleichspannungswandler 58 regelt die Spannung der Batterie 56 auf eine bestimmte Spannung herunter und gibt die Spannung für verschiedene Arten von elektrischer Ausstattung (wie die ECUs 66, 68, 70) aus. Die Batterie 56 und der Gleichspannungswandler 58 sind Hochspannungsausstattungen, und die ECUs 66, 68, 70 und Ähnliche sind Niederspannungsausstattungen. Der IPU-Kanal 60, durch den Luft durchfließt, ist im Gehäuse 54 der IPU 52 ausgebildet, und die durch den IPU-Kanal 60 durchfließende Luft wird der Batterie 56 und dem Gleichspannungswandler 58 zugeführt. Die Batterie 56 ist vorgelagert im IPU-Kanal 60 angeordnet, und der Gleichspannungswandler 58 ist nachgelagert im IPU-Kanal 60 angeordnet. Der IPU-Kanal 60 ist mit einem Ausgabekanal 62 verbunden. Der Ausgabekanal 62 gibt die Luft vom IPU-Kanal 60 in das Innere des Fahrzeugs aus.
Ein im Folgenden verwendetes „Kühlungsverfahren“ bezieht sich auf ein Verfahren des Kühlens der IPU 52 und wird durch eine „Luftstromrate“, ein „Luftzuleitungsverfahren“ und andere Parameter definiert. Das „Luftzuleitungsverfahren“ gibt entweder „Klimaanlagenkühlung“ oder „normale Kühlung“ an. „Klimaanlagenkühlung“ bezieht sich auf ein Luftzuleitungsverfahren, bei dem die IPU-Kühlungsschalttür 46 direkt den Kanal 16 der HVAC 14 und die IPU-Luftführung 48 verbindet, um von der HVAC 14 gekühlte Luft der IPU 52 zuzuführen. „Normale Kühlung“ bezieht sich auf ein Luftzuleitungsverfahren, bei dem die IPU-Kühlungsschalttür 46 direkt den Fahrzeuginnenraum 12 und die IPU-Luftführung 48 verbindet, um der IPU 52 die Luft im Fahrzeuginnenraum zuzuführen.
Das Kühlungssystem 10 für die Hochspannungsausstattung enthält drei ECUs, d.h. die Klimaanlagen-ECU 66, die Antriebssystem-ECU 68 und die IPU-Kühlungs-ECU 70. Eine jede der ECUS 66, 68, 70 ist eine Recheneinheit, die einen Mikrocomputer aufweist und eine CPU, ein ROM (einschließlich eines EEPROMs), ein RAM, Eingabe/Ausgabe-Einheiten, wie einen A/D-Wandler, einen D/A-Wandler, einen Timer als eine Zeitmesseinheit und Ähnliches aufweist. Eine jede der ECUs 66, 68, 70 funktioniert als eine andere Funktionsdurchführungseinheit (Funktionsdurchführungsmittel), wie als eine Steuereinheit, eine Berechnungseinheit und eine Verarbeitungseinheit, wenn die CPU im ROM gespeicherte Programme ausliest und ausführt. Eine jede der ECUs 66, 68, 70 kann nur eine ECU aufweisen oder kann eine Vielzahl von ECUs aufweisen.
Die Klimaanlagen-ECU 66 steuert den Betriebszustand der HVAC 14 gemäß den Einstellungen einer Klimaanlagenbetriebseinheit 72, die im Fahrzeuginnenraum 12 angeordnet ist. Ein Insasse, einschließlich des Fahrers, betätigt die Klimaanlagenbetriebseinheit 72, um die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 12, die Stufe der Luftstromrate, den Kanal 16 für die Innenluftzirkulation oder die Außenlufteinleitung, einen Luftzuleitungsmodus und Ähnliches festzulegen. Der Luftzuleitungsmodus bezieht sich auf die Luftzuleitungsposition, an die Luft in den Fahrzeuginnenraum 12 geschickt wird. Die Klimaanlagen-ECU 66 steuert die Schaltoperation der ersten Schalttür 30 der HVAC 14, um zwischen der Innenluftzirkulation und der Außenlufteinleitung umzuschalten. Darüber hinaus steuert die Klimaanlagen-ECU 66 die Umschaltoperation der zweiten Schalttür 32 und der dritten Schalttür 34 der HVAC 14, um die Luftzuleitungsposition zu wechseln. Darüber hinaus steuert die Klimaanlagen-ECU 66 die Anzahl der Umdrehungen des Gebläselüfters 38, um die Luftstromrate anzupassen. Darüber hinaus steuert die Klimaanlagen-ECU 66 die Temperatur der Heizung 42, um die Temperatur der einzuleitenden Luft anzupassen.
Die Antriebssystem-ECU 68 steuert Antriebsysteme, wie den Motor 64. Zum Beispiel steuert die Antriebssystem-ECU 68 den Motor 64 gemäß einem über den Fahrmodus-Auswahlschalter 74 festgelegten Fahrmodus, der im Fahrzeuginnenraum 12 angeordnet ist, während der Motor 64 in Reaktion auf zum Beispiel Betätigungen eines Gaspedals (nicht dargestellt) gesteuert wird. Der Fahrer betätigt den Fahrmodus-Auswahlschalter 74, um den Fahrmodus festzulegen. Der Fahrmodus weist zum Beispiel einen Modus mit einer schnellen Beschleunigung oder Reaktionsfähigkeit und einen Treibstoffsparmodus auf. Die Belastungen für die Batterie 56 und den Gleichspannungswandler 58 variieren in Abhängigkeit von dem Fahrmodus. In der vorliegenden Ausführungsform sind zum Zwecke der Veranschaulichung ein Modus mit hoher Belastung, ein Modus mit mittlerer Belastung und einen Modus mit niedriger Belastung festgelegt.
Die IPU-Kühlungs-ECU 70 steuert die Anzahl der Umdrehungen des IPU-Lüfters 50 und die Umschaltoperation der IPU-Kühlungsschalttür 46, um die IPU 52 in wirksamer Weise zu kühlen. Darüber hinaus gibt die IPU-Kühlungs-ECUs 70 Befehle an die Klimaanlagen-ECU 66 zum Steuern der HVAC 14 aus. Die Details der IPU-Kühlungs-ECU 70 werden im Folgenden beschrieben.
Das Kühlungssystem 10 für die Hochspannungsausstattung weist verschiedene Sensoren auf. Das Kühlungssystem 10 für die Hochspannungsausstattung weist hier einen Innenraumtemperatursensor 76 auf, der die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 12 erfasst, einen Batterietemperatursensor 78, der die Temperatur der Batterie 56 erfasst, einen Gleichspannungstemperatursensor 80, der die Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 erfasst, einem Batteriestromsensor 82, der den elektrischen Strom der Batterie 56 erfasst, und einen Gebläselüfter-Spannungssensor 84, der die Spannung des Gebläses 38 erfasst.
[IPU-Kühlungs-ECU 70]
Funktionen der IPU-Kühlungs-ECU 70 werden im Folgenden mit Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die IPU-Kühlungs-ECU 70 funktioniert als eine Beurteilungseinheit 90, eine Bestimmungseinheit 100 und eine Steuereinheit 110. Die Beurteilungseinheit 90 funktioniert als eine Kühlungsbeurteilungseinheit 92, eine Batteriebeurteilungseinheit 94 und eine Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96. Die Steuereinheit 110 funktioniert als eine Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 und eine Betriebsanweisungseinheit 114. Die IPU-Kühlungs-ECU 70 weist auch eine Speichereinheit 120 auf.
Die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 beurteilt ein mögliches Kühlungsverfahren, das basierend auf dem für das Fahrzeug festgelegten Fahrmodus und dem Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 zulässig ist. Das mögliche Kühlungsverfahren, das von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 beurteilt wird, gibt die Luftstromrate an, die vorgesehen werden kann, um die IPU 52 zu kühlen, während dem Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 eine höhere Priorität zugemessen wird, d.h., dem von der Klimaanlagenbetriebseinheit 72 festgelegten Klimatisierungszustand. Hier sind zusätzlich zu den zwei Luftstromraten (Hi: hoch, oder Lo: niedrig), die Ablehnung der Kühlung und ein Ausfall der HVAC 14 als Optionen für mögliche Kühlungsverfahren festgelegt, und eine davon ist auszuwählen. Wenn dem durch die Klimaanlagenbetriebseinheit 72 festgelegten Klimatisierungszustand eine höhere Priorität zugemessen wird, wird sichergestellt, dass der von dem Insassen geforderte Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 nicht von der Kühlung der IPU 52 beeinflusst wird.
Die Batteriebeurteilungseinheit 94 beurteilt ein Batteriekühlungsverfahren, das zum Kühlen der Batterie 56 geeignet ist, basierend auf der Temperatur und der von der Batterie 56 erstellten Wärmemenge. Das Batteriekühlungsverfahren gibt die Luftstromrate und das Luftzuleitungsverfahren an, die zum Kühlen der Batterie 56 erforderlich sind. Hier sind zwei Luftzuleitungsverfahren (Klimaanlagenkühlung und normale Kühlung) und drei Luftstromraten (Hi: hoch, Mid: mittel oder Lo: niedrig) als Optionen für das Batteriekühlungsverfahren festgelegt. Darüber hinaus ist ebenso eine Option festgelegt, dass keine Kühlung erforderlich ist.
Die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 beurteilt ein Gleichspannungs-Kühlungsverfahren, das geeignet ist, um den Gleichspannungswandler 58 basierend auf der Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 zu kühlen. Das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren gibt die Luftstromrate und das Luftzuleitungsverfahren an, die zum Kühlen des Gleichspannungswandlers 58 erforderlich sind. Hier sind ein Luftzuleitungsverfahren (normale Kühlung) und drei Luftstromraten (Hi: hoch, Mid: mittel oder Lo: niedrig) als Optionen für das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren festgelegt. Darüber hinaus ist ebenso eine Option festgelegt, dass keine Kühlung erforderlich ist.
Die Bestimmungseinheit 100 bestimmt ein finales Kühlungsverfahren für die IPU 52 basierend auf dem Beurteilungsergebnis, das von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 erstellt wurde, dem Beurteilungsergebnis, das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 erstellt wurde, und dem Beurteilungsergebnis, das von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 erstellt wurde. Das finale Kühlungsverfahren gibt die Luftstromrate und das Luftzuleitungsverfahren an, das zum Kühlen der IPU 52 erforderlich ist. Die Bestimmungseinheit 100 wählt den höheren Wert von der Luftstromrate, die von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählt wird, und der Luftstromrate, die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ausgewählt wird, im Wesentlichen mit dem von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 ausgewählten möglichen Kühlungsverfahren (Luftstromrate) als den oberen Grenzwert aus. Es können jedoch einige Ausnahmen bestehen. Weiterhin kann der Fahrmodus als Basis für die Beurteilung verwendet werden.
Die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 bestimmt das Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50 (das Einschaltverhältnis eines Motors des IPU-Lüfters 50) entsprechend zur Luftstromrate des IPU-Lüfters 50. Zur Bestimmung verwendet die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 Informationen über das Luftzuleitungsverfahren (Klimaanlagenkühlung oder normale Kühlung) für die IPU 52, das von der Bestimmungseinheit 100 bestimmt wurde, Informationen über die Luftstromrate des Gebläselüfters 38, Auswahlinformationen darüber, welche von der Innenluftzirkulation und der Außenlufteinleitung von der HVAC 14 ausgewählt ist, Auswahlinformationen darüber, welcher Luftzuleitungsmodus von der HVAC 14 ausgewählt ist, Informationen über die Luftstromrate, in der Luft der IPU 52 zugeführt wird, die von der Bestimmungseinheit 100 bestimmt wurde, und Ähnliches. Die Luftstromrate des IPU-Lüfters 50 wird zum Beispiel basierend auf einem Plan M bestimmt, wie in 3 dargestellt.
Der Plan M veranschaulicht die Entsprechungsbeziehung zwischen der Spannung des Gebläselüfters 38 und dem Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50. Die Spannung des Gebläselüfters 38 und die Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des Gebläselüfters 38 sind proportional. Darüber hinaus sind das Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50 und die Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des IPU-Lüfters 50 proportional. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Spannung des Gebläselüfters 38 als die Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des Gebläselüfters 38 betrachtet, und das Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50 wird als die Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des IPU-Lüfters 50 betrachtet. Das heißt, es kann formuliert werden, dass der Plan M die Entsprechungsbeziehung zwischen der Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des Gebläselüfters 38 und der Luftstromrate (Anzahl der Umdrehungen) des IPU-Lüfters 50 angibt. Der Plan M wird für ein jedes Luftzuleitungsverfahren (Klimaanlagenkühlung oder normale Kühlung) für die IPU 52, für eine jede von der Innenluftzirkulation und der Außenlufteinleitung, die von der HVAC 14 ausgewählt ist, und für jeden Luftzuleitungsmodus der HVAC 14 bereitgestellt. Darüber hinaus weist jeder Plan M die Entsprechungsbeziehung zwischen der Spannung des Gebläselüfters 38 und dem Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50 auf, die für jede Luftstromrate (Lo, Mid oder Hi) festgelegt ist, in der der IPU 52 Luft zugeführt wird. Der Druckverlust im Kanal 16, der in der HVAC 14 während der Innenluftzirkulation gebildet wird, und der Druckverlust im Kanal 16, der in der HVAC 14 während der Außenlufteinleitung gebildet wird, unterscheiden sich voneinander. Ebenso unterscheidet sich der Druckverlust im Kanal 16, der in der HVAC 14 gebildet wird, für jeden Luftzuleitungsmodus. Somit wird ein jeder Plan M nach Berechnung der Druckverlustdifferenzen erstellt. Ein jeder Plan M ist in der Speichereinheit 120 gespeichert.
Die Betriebsanweisungseinheit 114 gibt Betriebsanweisungen für die Antriebseinheit (nicht dargestellt) des IPU-Lüfters 50 und der IPU-Kühlungsschalttür 46 basierend auf dem Ergebnis, das von der Bestimmungseinheit 100 oder der Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 bestimmt wurde, aus.
[Betrieb des Kühlungssystems 10 für eine Hochspannungsausstattung]
Der Betrieb des Kühlungssystems 10 für eine Hochspannungsausstattung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die folgenden Operationen werden in regelmäßigen Abständen hauptsächlich von der IPU-Kühlungs-ECU 70 durchgeführt.
Im Schritt S1 beurteilt die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 das mögliche Kühlungsverfahren, das zu diesem Zeitpunkt zulässig ist. Die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 beurteilt das zulässige mögliche Kühlungsverfahren basierend auf dem für die Antriebssystem-ECU 68 festgelegten Fahrmodus, dem Betriebszustand der durch das Klimaanlagen-ECU 66 gesteuerten HVAC 14 und der durch den Innenraumtemperatursensor 76 erfassten Temperatur. Hier wird die zulässige Luftstromrate entweder aus einer der Luftstromraten (Hi: hoch oder Lo: niedrig) ausgewählt, wobei der Beibehaltung des Klimatisierungszustands im Fahrzeuginnenraum 12 eine höhere Priorität zugemessen wird. In einem Fall, in dem der Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 nicht durch Kühlen der IPU 52 beibehalten werden kann, wählt die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 die Option (mögliches Kühlungsverfahren) der Ablehnung. Darüber hinaus wird in einem Fall, in dem die HVAC 14 defekt ist, die Option (mögliches Kühlungsverfahren) des Ausfalls ausgewählt.
Im Schritt S2 beurteilt die Batteriebeurteilungseinheit 94 das Batteriekühlungsverfahren, das zum Kühlen der Batterie 56 geeignet ist. Die Batterie 56 steigt bei der Ausgabe im Temperaturbereich von etwa 20 °C bis 50 °C an. Um die Temperatur der Batterie 56 in den Temperaturbereich oder darunter zu bringen, wählt die Batteriebeurteilungseinheit 94 die optimale Luftstromrate (Hi: hoch, Mid: Mittel oder Lo: niedrig) zusammen mit dem optimalen Luftzuleitungsverfahren (Klimaanlagenkühlung oder normale Kühlung) basierend auf der vom Batterietemperatursensor 78 erfassten Temperatur der Batterie 56, dem vom Batteriestromsensor 82 erfassten Stromwert der Batterie 56, dem vom Fahrmodus-Auswahlschalter 74 ausgewählten Fahrmodus und Ähnliches aus. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luftstromrate erhöht, wenn eine Differenz zwischen der Temperatur der Batterie 56 und dem oben beschriebenen Temperaturbereich ansteigt. Jedoch ist es in einem Fall, in dem die Differenz größer ist als ein bestimmter Wert, vorstellbar, dass die Temperatur des Fahrzeuginnenraums 12 ebenso ansteigt. Somit kann der Kühlung innen im Fahrzeuginnenraum 12 eine höhere Priorität zugemessen werden und die Luftstromrate kann auf einen niedrigen Wert festgelegt werden. In einem Fall, in dem die Temperatur der Batterie 56 bereits im Temperaturbereich oder darunter liegt, wird die Option (Batteriekühlungsverfahren) ausgewählt, dass keine Kühlung erforderlich ist (normales Verfahren oder Anhalten des IPU-Lüfters 50).
Im Schritt S3 beurteilt die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren, das zum Kühlen des Gleichspannungswandlers 58 geeignet ist. Der Gleichspannungswandler 58 erhöht seine Effizienz im Temperaturbereich von etwa 70 °C bis 80 °C. Um die Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 in den Temperaturbereich oder darunter zu bringen, wählt die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 die optimale Luftstromrate (Hi: hoch, Mid: Mittel oder Lo: niedrig) zusammen mit dem Luftzuleitungsverfahren (normale Kühlung) basierend auf der vom Gleichspannungstemperatursensor 80 erfassten Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 und Ähnliches aus. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luftstromrate erhöht, wenn sich eine Differenz zwischen der Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 und dem oben beschriebenen Temperaturbereich erhöht. In einem Fall jedoch, in dem die Differenz größer ist als ein bestimmter Wert, ist es vorstellbar, dass die Temperatur des Fahrzeuginnenraums 12 ebenso ansteigt. Somit kann der Kühlung des Inneren des Fahrzeuginnenraums 12 eine höhere Priorität zugemessen werden und die Luftstromrate kann auf einen niedrigen Wert festgelegt werden. In einem Fall, in dem die Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 bereits im Temperaturbereich oder darunter liegt, wird die Option (Gleichspannungs-Kühlungsverfahren) ausgewählt, dass keine Kühlung erforderlich ist (normale Kühlung oder Anhalten des IPU-Lüfters 50).
In Schritt S4 bestimmt die Bestimmungseinheit 100 das finale Kühlungsverfahren für die IPU 52 basierend auf den in den Schritten S1 bis S3 ermittelten Beurteilungsergebnissen. Die Bestimmungseinheit 100 wählt den höheren Wert von der Luftstromrate, die von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählt wird, und der Luftstromrate, die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ausgewählt wird, zusammen mit der Luftstromrate, die von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 ausgewählt wird, als den oberen Grenzwert aus. Zum Beispiel wählt in einem Fall, in dem die durch die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 ausgewählte Luftstromrate hoch ist und die durch die Batteriebeurteilungseinheit 94 oder die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ausgewählte Luftstromrate mittel oder hoch ist, die Bestimmungseinheit 100 die mittlere oder hohe Luftstromrate aus. Darüber hinaus wählt in einem Fall, in dem das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählte Luftzuleitungsverfahren eine Klimaanlagenkühlung ist, die Bestimmungseinheit 100 das Luftzuleitungsverfahren der Klimaanlagenkühlung aus, und in einem Fall, in dem das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählte Luftzuleitungsverfahren die normale Kühlung ist, wählt die Bestimmungseinheit 100 die normale Kühlung als Luftzuleitungsverfahren aus.
Es können jedoch einige Ausnahmen bestehen. In einem Fall, in dem die durch die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 ausgewählte Luftstromrate niedrig ist und die durch die Batteriebeurteilungseinheit 94 oder die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ausgewählte Luftstromrate hoch oder mittel ist, wählt die Bestimmungseinheit 100 das Luftzuleitungsverfahren der normale Kühlung und die hohe oder mittlere Luftstromrate als finales Kühlungsverfahren aus. Zu diesem Zeitpunkt wird die normale Kühlung selbst dann ausgewählt, wenn das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählte Luftzuleitungsverfahren die Klimaanlagenkühlung ist. Darüber hinaus wählt in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 eine Ablehnung der Kühlung oder einen Ausfall der HVAC 14 auswählt, oder in einem Fall, in dem die Batteriebeurteilungseinheit 94 oder die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 auswählt, dass keine Kühlung erforderlich ist, die Bestimmungseinheit 100 das Luftzuleitungsverfahren der normalen Kühlung und die niedrige Luftstromrate als finales Kühlungsverfahren aus.
In Schritt S5 bestimmt die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 das Einschaltverhältnis des IPU-Lüfters 50. Die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 beurteilt, welche von der Innenluftzirkulation und der Außenlufteinleitung basierend auf dem von der Klimaanlagen-ECU 66 ausgewählten Betriebszustand ausgewählt ist und beurteilt dann den Luftzuleitungsmodus. Die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 bestimmt dann den zu verwendenden Plan M (3) aus den in der Speichereinheit 120 gespeicherten Plänen M basierend auf den Beurteilungsergebnissen und den Informationen über das Luftzuleitungsverfahren (Klimaanlagenkühlung oder normale Kühlung), das in Schritt S4 bestimmt wurde. Als Nächstes bestimmt die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 die aus dem bestimmten Plan M zu verwendende Eigenschaft (eine von den Eigenschaften Lo, Mid und Hi) basierend auf der in Schritt S4 bestimmten Luftstromrate. Die Einschaltverhältnis-Berechnungseinheit 112 bestimmt dann das Einschaltverhältnis (Luftstromrate) des IPU-Lüfters 50 aus der bestimmten Eigenschaft und der Spannung des Gebläselüfters 38, die vom Gebläselüfter-Spannungssensor 84 erfasst wurde.
In Schritt S6 führt die Betriebsanweisungseinheit 114 die Kühlungssteuerung der IPU 52 durch. Die Betriebsanweisungseinheit 114 gibt eine Betriebsanweisung an die Antriebseinheit des IPU-Lüfters 50 basierend auf dem in Schritt S5 bestimmten Einschaltverhältnis (Luftstromrate) aus. Die Antriebseinheit folgt der Betriebsanweisung zum Betreiben des Motors des IPU-Lüfters 50. Dies passt die Anzahl der Umdrehungen des IPU-Lüfters 50 an und optimiert die Luftstromrate. Darüber hinaus gibt die Betriebsanweisungseinheit 114 eine Betriebsanweisung an die Antriebseinheit der IPU-Kühlungsschalttür 46 basierend auf dem in Schritt S4 bestimmten Luftzuleitungsverfahren aus. In einem Fall, in dem die Klimaanlagenkühlung in Schritt S4 ausgewählt wird, öffnet die IPU-Kühlungsschalttür 46 den gemeinsamen Kanal 22 der HVAC 14 bezüglich der IPU-Luftführung 48, während der Fahrzeuginnenraum 12 bezüglich der IPU-Luftführung 48 geschlossen wird. Andererseits öffnet in einem Fall, in dem die normale Kühlung in Schritt S4 ausgewählt wird, die IPU-Kühlungsschalttür 46 den Fahrzeuginnenraum 12 bezüglich der IPU-Luftführung 48, während der gemeinsame Kanal 22 der HVAC 14 bezüglich der IPU-Luftführung 48 geschlossen wird.
[Zusammenfassung]
Das Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung weist die Batterie 56 auf, die dazu ausgebildet ist, Strom an den Motor 64 zu liefern, der das Elektrofahrzeug antreibt, den Gleichspannungswandler 58, der dazu ausgebildet ist, die Spannung der Batterie 56 auf eine bestimmte Spannung zur Ausgabe herunterzuregeln, die HVAC 14 (Klimaanlage), die den Verdunster 40 (Luftkühlungseinheit) aufweist, der Luft kühlt, und den Gebläselüfter 38 und den IPU-Lüfter 50 (Luftgebläse 50), die dazu ausgebildet sind, Luft in das Innere des Fahrzeuginnenraums 12 oder die von der HVAC 14 gekühlte Luft der Batterie 56 und dem Gleichspannungswandler 58 zuzuführen. Das Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung weist weiterhin die IPU-Kühlungs-ECU 70 auf. Die IPU-Kühlungs-ECU 70 weist die Batteriebeurteilungseinheit 94 auf, die dazu ausgebildet ist, das Batteriekühlungsverfahren zu beurteilen, das zum Kühlen der Batterie 56 basierend auf der Temperatur der Batterie 56 und der davon erzeugten Wärmemenge geeignet ist, die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96, die dazu ausgebildet ist, das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren zu beurteilen, das zum Kühlen des Gleichspannungswandlers 58 basierend auf der Temperatur des Gleichspannungswandlers 58 geeignet ist, die Bestimmungseinheit 100, die dazu ausgebildet ist, das finale Kühlungsverfahren basierend auf dem Beurteilungsergebnis, das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 erstellt wurde, und dem Beurteilungsergebnis, das von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 erstellt wurde, auszuwählen, und die Steuereinheit 100, die dazu ausgebildet ist, den IPU-Lüfter 50 basierend auf dem durch die Bestimmungseinheit 100 bestimmte finalen Kühlungsverfahren zu steuern.
Die IPU-Kühlungs-ECU 70 beurteilt das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren, das zum Kühlen des Gleichspannungswandlers 58 geeignet ist, wie auch das Batteriekühlungsverfahren, das zum Kühlen der Batterie 56 geeignet ist, um das finale Kühlungsverfahren zu bestimmen. Somit kann zusätzlich zur Batterie 56 der Gleichspannungswandler 58 ebenso in ausreichendem Maße gekühlt werden. Eine ausreichende Kühlung der IPU 52, die die Batterie und den Gleichspannungswandler 58 aufweist, auf diese Weise ermöglicht, die Leistung des Fahrzeugs auf einem hohen Niveau zu halten.
Darüber hinaus weist das Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 auf, die dazu ausgebildet ist, das mögliche Kühlungsverfahren zu beurteilen, das basierend auf dem für das Fahrzeug festgelegten Fahrmodus und dem Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 zulässig ist. Die Bestimmungseinheit 100 ist dann dazu ausgebildet, das finale Kühlungsverfahren basierend auf dem Beurteilungsergebnis, das von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 erstellt wurde, dem Beurteilungsergebnis, das von der Batteriebeurteilungseinheit 94 erstellt wurde, und dem Beurteilungsergebnis, das von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 erstellt wurde, zu bestimmen. Diese Beurteilung des möglichen Kühlungsverfahrens, das zusätzlich zur Beurteilung der Kühlungsverfahren (des Batteriekühlungsverfahrens und des Gleichspannungs-Verfahrens)zulässig ist, die jeweils geeignet sind, um die Batterie 56 und den Gleichspannungswandler 58 zu kühlen, ermöglicht die IPU 52 ohne Auswirkung auf den Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 zu kühlen.
Darüber hinaus ist die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 dazu ausgebildet, die Luftstromrate, eine Ablehnung des Kühlens oder einen Ausfall der HVAC 14 oder des IPU-Lüfters 50 als mögliches Kühlungsverfahren auszuwählen. Gemäß dieser Ausgestaltung wird beurteilt, ob eine Kühlung möglich ist oder nicht, und in einem Fall, in dem die Kühlung möglich ist, wird die Luftstromrate ausgewählt. Dies ermöglicht, dass die IPU 52 in angemessener Weise ohne Auswirkung auf den Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum 12 gekühlt wird.
Darüber hinaus ist die Batteriebeurteilungseinheit 94 dazu ausgebildet, eine Kühlung mittels der von der HVAC 14 gekühlten Luft oder eine Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum 12 zusammen mit der Luftstromrate als das Batteriekühlungsverfahren auszuwählen. Die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ist dazu ausgebildet, die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum 12 zusammen mit der Luftstromrate als das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren auszuwählen. Gemäß dieser Ausgestaltung werden das Luftzuleitungsverfahren und die Luftstromrate für die IPU 52 ausgewählt, was ermöglicht, dass die IPU 52 in angemessener Weise gekühlt wird.
Darüber hinaus ist in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 die Luftstromrate auswählt, die Bestimmungseinheit 100 dazu ausgebildet, den höheren Wert von der von der Batteriebeurteilungseinheit 94 ausgewählten Luftstromrate und von der von der Gleichstrom-Beurteilungseinheit 96 ausgewählten Luftstromrate mit der Luftstromrate von der Kühlungsbeurteilungseinheit 92 als oberen Grenzwert auszuwählen. Gemäß dieser Ausgestaltung wird der höhere Wert von der Luftstromrate, die zum Kühlen der Batterie 56 geeignet ist, und der Luftstromrate, die zum Kühlen des Gleichspannungswandlers 58 geeignet ist, ausgewählt, was zu einer Erhöhung der Kühlwirkung in der IPU 52 führt.
In einem Fall, in dem die Luftstromrate durch die Kühlungsbeurteilungseinheit 92 ausgewählt wird, die ausgewählte Luftstromrate Lo (niedrig) ist, und die durch die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit 96 ausgewählte Luftstromrate Hi (hoch) oder Mid (mittel) ist, ist die Bestimmungseinheit 100 dazu ausgebildet, die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum 12 und der Luftstromrate Hi (hohe) oder Mid (mittlere) als finales Kühlungsverfahren auszuwählen. Wenn die Belastung für den Gleichstromwandler 58 ansteigt, während die HVAC 14 in der Lo-Rate arbeitet, wird die Kühlung des Gleichspannungswandlers 58 nicht mehr ausreichend. Somit wird die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum 12, die eine höhere Kühlwirkung im Vergleich zu Lo hat, ausgewählt, um den Gleichspannungswandler 58 wirksam zu kühlen.
Darüber hinaus ist im Kühlungssystem 10 für eine Hochspannungsausstattung die Batterie 56 vorgelagert im Luftstrom der durch den Gebläselüfter 38 und den IPU-Lüfter 50 zugeführten Luft angeordnet, und der Gleichspannungswandler 58 ist nachgelagert angeordnet. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Batterie 56, die eine relativ geringe Menge an Wärme erzeugt, vor dem Gleichspannungswandler 58 gekühlt, der eine große Menge an Wärme erzeugt. Dies ermöglicht, dass die IPU 52 wirksam gekühlt wird.
Das Kühlungssystem 10 für die Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es versteht sich, dass verschiedene Alternativen oder weitere Ausgestaltungen hier angenommen werden können, ohne vom Kern der Erfindung, wie in den Ansprüchen im Anhang dargelegt, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4442231 [0004]
JP 4254783 [0005]
JP 4924301 [0006]

Claims

Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für ein Elektrofahrzeug, das ausgestattet ist mit einer Batterie (56), die dazu ausgebildet ist, Leistung an einen Motor zu liefern, der das Elektrofahrzeug antreibt, einem Gleichstromwandler (58), der dazu ausgebildet ist, eine Spannung der Batterie (56) auf eine bestimmte Spannung zur Ausgabe herunterzuregeln, einer Klimaanlage (14), die eine Luftkühlungseinheit (40) aufweist, die Luft kühlt, und einem Luftgebläse (50), das dazu ausgebildet ist, Luft in einen Fahrzeuginnenraum (12) einzuleiten oder Luft, die von der Klimaanlage (14) gekühlt wurde, an die Batterie (56) und an den Gleichspannungswandler (58) zuzuleiten, wobei das Kühlungssystem (10) für die Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug aufweist: eine Batteriebeurteilungseinheit (94), die dazu ausgebildet ist, ein Batteriekühlungsverfahren zu beurteilen, das geeignet ist, um die Batterie (56) basierend auf einer Temperatur der Batterie (56) und einer von der Batterie (56) erzeugten Wärmemenge zu kühlen; eine Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96), die dazu ausgebildet ist, ein Gleichspannungs-Kühlungsverfahren zu beurteilen, das geeignet ist, um den Gleichspannungswandler (58) basierend auf der Temperatur des Gleichspannungswandlers (58) zu kühlen; eine Bestimmungseinheit (100), die dazu ausgebildet ist, ein finales Kühlungsverfahren basierend auf dem Beurteilungsergebnis, das von der Batteriebeurteilungseinheit (94) erstellt wurde, und einem Beurteilungsergebnis, das von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) erstellt wurde, zu bestimmen; und eine Steuereinheit (110), die dazu ausgebildet ist, das Luftgebläse (50) basierend auf dem von der Bestimmungseinheit (100) bestimmten finalen Kühlungsverfahren zu steuern.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin eine Kühlungsbeurteilungseinheit (92) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein mögliches Kühlungsverfahren zu beurteilen, das basierend auf dem für das Elektrofahrzeug festgelegten Fahrmodus und einem Klimatisierungszustand im Fahrzeuginnenraum (12) zulässig ist, wobei die Bestimmungseinheit (100) dazu ausgebildet ist, das finale Kühlungsverfahren basierend auf einem Beurteilungsergebnis, das von der Kühlungsbeurteilungseinheit (92) erstellt wurde, dem Beurteilungsergebnis, das von der Batteriebeurteilungseinheit (94) erstellt wurde und dem Beurteilungsergebnis, das von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) erstellt wurde, zu bestimmen.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Kühlungsbeurteilungseinheit (92) dazu ausgestaltet ist, eine Luftstromrate, eine Ablehnung des Kühlens oder einen Ausfall des Luftgebläses (50) oder der Klimaanlage (14) als das mögliche Kühlungsverfahren auszuwählen.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Batteriebeurteilungseinheit (94) dazu ausgebildet ist, eine Kühlung mittels der von der Klimaanlage (14) gekühlten Luft oder eine Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum (12) zusammen mit der Luftstromrate als das Batteriekühlungsverfahren auszuwählen, und die Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) dazu ausgebildet ist, eine Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum (12) zusammen mit der Luftstromrate als das Gleichspannungs-Kühlungsverfahren auszuwählen.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit (92) die Luftstromrate auswählt, die Bestimmungseinheit (100) dazu ausgebildet ist, den höheren Wert von der Luftstromrate, die von der Batteriebeurteilungseinheit (94) ausgewählt wird, und von der Luftstromrate, die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) ausgewählt wird, mit der von der Kühlungsbeurteilungseinheit (92) ausgewählten Luftstromrate als oberen Grenzwert auszuwählen.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 4, wobei in einem Fall, in dem die Kühlungsbeurteilungseinheit (92) die Luftstromrate auswählt, die ausgewählte Luftstromrate niedrig aus hoch und niedrig ist, und die von der Gleichspannungs-Beurteilungseinheit (96) ausgewählte Luftstromrate hoch oder mittel aus hoch, mittel und niedrig ist, die Bestimmungseinheit (100) dazu ausgebildet ist, die Kühlung mittels der Luft im Fahrzeuginnenraum (12) und die hohe oder mittlere Luftstromrate aus hoch, mittel und niedrig als das finale Kühlungsverfahren auszuwählen.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Batterie (56) vorgelagert in einem Luftstrom angeordnet ist, der vom Luftgebläse (50) stammt, und der Gleichspannungswandler (58) nachgelagert angeordnet ist.
Kühlungssystem (10) für eine Hochspannungsausstattung für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Fahrmodus durch einen Insassen des Elektrofahrzeugs ausgewählt wird.