JP2015533275A - 電気自動車における冷却液によって冷却された熱負荷の温度に基づくコンプレッサの出口圧制御 - Google Patents

Abstract

電気トラクションモータを有する車両の熱管理システムを提供する。このシステムは、第１の熱負荷を通じて冷却液を運ぶように構成された冷却液システムと、コンデンサ、及び冷媒を圧縮するように構成されたコンプレッサを含む冷媒回路と、制御システムと、センサとを含む。冷媒回路は、少なくとも１つの第２の熱負荷を冷却するように構成される。センサは、第１の熱負荷の温度を示す信号を制御システムに送るように構成される。制御システムは、これらの信号に基づいてコンプレッサの出口圧を制御するように構成される。【選択図】図１

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１２年１０月４日に出願された米国仮特許出願第６１／７０９，３５７号の優先権を主張する２０１３年１０月１日に出願された米国特許出願公開第１４／０４２，８６８７号の優先権を主張するものである。これらの各出願は、その開示全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本開示は車両に関し、特に電気トラクションモータを有する車両に関する。

本節では、本開示に関連する背景を示すが、これが必ずしも先行技術であるとは限らない。

電気自動車は、バッテリパックを動力源とする電気トラクションモータを含むとともに、内燃エンジンなどの補助動力装置（ＡＰＵ）をさらに含むことができる車両である。このような車両は、電気トラクションモータによって駆動される。ＡＰＵを含む車両では、ＡＰＵを車両の駆動に使用することも、又は（例えば発電機を駆動することにより）電気トラクションモータへの給電に使用される電気を発生させるためだけに使用することも、或いはこれらの何らかの組み合わせで使用することもできる。

このような車両の熱システムは、冷却液システム及び冷媒システムを含むことができる。冷却液システムは、電気トラクションモータに冷却液を循環させて、モータ及び関連する構成部品を十分な低温に保つために使用することができる。冷媒システムは、車両のキャビンを冷却するために使用することができ、場合によってはバッテリパック及び関連する構成部品を冷却するためにさらに使用することもできる。

車両内の様々な構成部品が十分な冷却を受けることを確実にすることが有益である。

本節では、本開示の一般的概要を示すが、その範囲、態様、目的及び／又は特徴を完全かつ包括的に開示するものではない。

本開示の１つの態様では、電気トラクションモータを有する車両の熱管理システムの動作方法を提供する。この方法は、ａ）第１の熱負荷に冷却液を循環させるステップと、ｂ）コンデンサとコンプレッサとを含む冷媒回路に冷媒を循環させて、少なくとも１つの第２の熱負荷を冷却するステップと、ｃ）第１の熱負荷の温度を示す信号をセンサから受け取るステップと、ｄ）この信号に基づいてコンプレッサの出口圧を制御するステップとを含む。

本開示の別の態様では、車両の乗客キャビンと車両のバッテリの少なくとも一方を冷却するように構成された熱交換器からの要求に従ってコンプレッサを動作させるステップと、車両内の高電圧電流通過部品の温度を示す信号に基づいて、コンプレッサを最大冷媒出口圧に制限するステップとを含む方法を提供する。

本開示のさらに別の態様では、電気トラクションモータを有する車両の熱管理システムを提供する。このシステムは、第１の熱負荷を通じて冷却液を運ぶように構成された冷却液システムと、冷媒を圧縮するように構成されたコンプレッサ及びコンデンサを含む冷媒回路と、制御システムと、センサとを備える。冷媒回路は、少なくとも１つの第２の熱負荷を冷却するように構成される。センサは、第１の熱負荷の温度を示す信号を制御システムに送るように構成される。制御システムは、この信号に基づいてコンプレッサの出口圧を制御するように構成される。

本明細書に示す説明からは、さらなる適用領域が明らかになるであろう。本概要での説明及び具体例は例示を目的とするものにすぎず、本開示の範囲を限定するためのものではない。

本開示の実施形態をほんの一例として図面に示す。添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、非限定的な実施形態をさらに完全に理解することができる。

車両の斜視図である。 車両の熱管理システムの機能ブロック図である。 熱管理システムの動作方法のフローチャートである。 熱管理システムの別の動作方法のフローチャートである。 図４の方法のためのルックアップテーブルである。 図４の方法のためのルックアップテーブルである。 本開示の熱管理システムの様々な動作特性のプロットである。

本明細書及び特許請求の範囲では、１つの項目に関連する「ａ」、「ａｎ」又は「ｔｈｅ」などの冠詞の使用は、いくつかの実施形態において該当項目が複数含まれる可能性を排除するものではない。当業者には明らかなように、本明細書の少なくともいくつかの例及び添付の特許請求の範囲では、少なくともいくつかの実施形態に該当項目を複数含めることもできる。

以下、本開示を完全なものとして当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように実施形態例を示す。本開示の実施形態を完全に理解できるように、特定の構成部品、装置及び方法の例などの数多くの具体的な詳細を示す。当業者には、特定の詳細を採用する必要はなく、実施形態例は、多くの異なる形で具体化できるものであって、本開示の範囲を限定するものとして解釈すべきでないことが明らかであろう。実施形態例によっては、周知の過程、周知の装置構造及び周知の技術について詳細に説明していない。

図１に、電気自動車１０を示す。本明細書で使用する「電気自動車」という用語は、電気トラクションモータ１２（便宜上、単に「電気モータ」と呼ぶこともある）を含む車両を意味する。電気自動車１０は、図示していない内燃エンジンを含むこともでき、或いは内燃エンジンを含まないこともある。内燃エンジンが設けられた実施形態では、電気トラクションモータ１２と同時にエンジンを動作させること（パラレルハイブリッド）も、或いは電気トラクションモータ１２のバッテリパック２８が実質的に枯渇した（又は最低許容充電状態まで枯渇した）場合にのみエンジンを動作させることもできる。エンジンが設けられた実施形態では、エンジンの機能を、車両を推進させるため、バッテリパックを充電するため、車両の推進とバッテリパックの充電の両方、又はその他の何らかの目的とすることができる。さらに、電気自動車１０は、例えば、自動車、トラック、ＳＵＶ、バス、バン、オートバイ又はその他のいずれかのタイプの車両などのあらゆる好適なタイプの車両とすることができる。車両１０は、車体９１、複数の車輪９３、車輪９３の少なくとも１つを駆動するように構成された電気トラクションモータ１２、及び電気トラクションモータ１２に給電を行うように構成されたバッテリパック２８を含む。

図２を参照する。図２に示すように、車両１０は、トランスミッション制御モジュール（ＴＣＭ）１４、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１６をさらに含み、これらは互いに電気的に接続される。トランスミッション制御モジュール１４は、電気トラクションモータ１２に近接して搭載することができる。トランスミッション制御モジュール１４は、車両１０の高電圧電気システムの一部であり、車両１０の電気トラクションモータ１２などの高電圧電気負荷への電流フローを制御するために設けられる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、トランスミッション制御モジュール１４から電気エネルギーを受け取る。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、電流を高電圧から低電圧に変換するように構成される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、車両１０の低電圧負荷に給電するために使用される低電圧バッテリ（図示せず）に低電圧電流を送る。この低電圧バッテリは、１２ボルト又は４２ボルトなどのあらゆる好適な電圧で動作することができる。

本明細書で説明する電動モータ１２、ＴＣＭ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６、バッテリパック２８及びその他の構成部品は、車両１０内の熱負荷を表す。これらの熱負荷を管理するために、図２に概略図で示す熱管理システム１００が設けられる。図２では、熱管理システム１００の一部である複数の流体導管１０１を実線で示している。図２では、選択的な数の電気接続を破線で示している。明確にするために、全ての電気接続及び流体導管を示しているわけではない。

図２に示す実施形態では、流体導管１０１が、モータ導管回路１０２、キャビン加熱用導管回路１０４及びバッテリパック導管回路１０６を含む複数の導管回路を構成し、これらの導管回路を用いて、上述した熱負荷の少なくとも一部を通じて又はその周囲に冷却液を運び、必要に応じて冷却液を加熱又は冷却する。図２に示す実施形態では、モータ導管回路１０２、キャビン加熱用導管回路１０４及びバッテリパック導管回路１０６の全てが、これらの回路１０２、１０４、１０６の各々から他のいずれかの回路１０２、１０４、１０６に冷却液が運ばれるように互いに流体的に接続可能である。熱管理システム１００は、上述した熱負荷の少なくとも一部を通じて又はその周囲に冷媒が運ばれるようにする冷媒回路１０８をさらに含む。「冷却液」という用語は、構成部品を通じて及び／又はその周囲に運ばれる、これらの構成部品の温度を制御するための液体を意味する。いくつかの例では、構成部品を冷却するために、冷却液が構成部品から熱を奪うことができ、或いは他の例では、構成部品を加熱するために、冷却液が内部に含んでいる熱を構成部品に伝えることができる。ある実施形態では、冷却液を水とプロピレングリコールの混合物とすることができる。冷媒は、Ｒ−１３４ａなどのあらゆる好適な冷媒とすることができる。

モータ導管回路１０２は、モータ回路熱負荷からラジエータ１８などの１又はそれ以上のモータ冷却装置を通じて再びモータ回路熱負荷に冷却液を運ぶように構成される。モータ導管回路１０２及び１又はそれ以上のモータ冷却装置は、共にモータ冷却システム１０３を構成する。モータ回路熱負荷は、電気トラクションモータ１２を含み、トランスミッション制御モジュール１４及びＤＣ−ＤＣコンバータ１６などの他の構成部品を任意に含むことができる。ラジエータ１８は、その内部を流れる冷却液の熱を放散させるように構成される。ラジエータ１８は、車両１０の走行時に空気流を受け取るように、例えば車両１０の前面などのあらゆる好適な場所に配置することができる。ラジエータ１８の放熱能力を高めるために、ラジエータ１８の近くにラジエータファン２０を設け、ラジエータ１８を横切って空気を移動させる支援となるように配置することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６、トランスミッション制御モジュール１４、電気トラクションモータ１２及びラジエータ１８を接続する冷却液導管１０１は、モータ導管回路１０２を構成する。ラジエータ１８とＤＣ−ＤＣコンバータ１６の流体的中間には、モータ回路ポンプ２２を配置することができる。モータ回路ポンプ２２は、ラジエータ１８から出力された冷却液をＤＣ−ＤＣコンバータ１６内に供給し、その後トランスミッション制御モジュール１４及び電気トラクションモータ１２を通った後でラジエータ１８に戻すように構成される。（モータ冷却システムのバイパスバルブと呼ぶことができ、例えば電動式誘導バルブとすることができる）ラジエータバイパスバルブ２６は、ラジエータ１８を通る冷却液の流れを選択的に許可又は阻止するように制御可能である。従って、ラジエータバイパスバルブ２６は、冷却液の流れがラジエータ１８を通ってからポンプ２２に戻るように導かれる第１の位置、及び冷却液の流れがラジエータ１８を迂回し、ラジエータバイパス導管１１０を通ってポンプ２２に戻る第２の位置に位置することができる。なお、バルブ２６が第１の位置にある時には、依然として一部の冷却液がラジエータバイパス導管１１０内を流れることもできる。同様に、バルブ２６が第２の位置にある時には、依然として一部の冷却液がラジエータ１８内を流れることもできる。しかしながら、第１の位置では、第２の位置にある時よりも多くの冷却液がラジエータ１８内を流れる。

キャビン加熱用導管回路１０４、及び図示の実施形態例では内部を流れる冷却液とキャビン１３に流入する空気流との間の熱交換を行うキャビンヒータコア４８を含むキャビン回路熱負荷を管理するためのキャビン回路ヒータ４６などのその他の構成部品も設けられる。モータ回路熱負荷によって加熱された冷却液を用いてキャビン１３を加熱できるように、モータ導管回路１０２からキャビン加熱用導管回路１０４内に冷却液を送り込んでその中を通過させるための電動式キャビン回路バルブ２４（例えば、電動式誘導バルブ）も設けられる。（例えば、キャビン１３内の温度調節システムによって）キャビン内を加熱する要求があり、モータ導管回路１０２内の冷却液がモータ回路熱負荷によって十分に加熱されている状況では、キャビン回路バルブ２４は、冷却液がモータ導管回路１０２からキャビン加熱用導管回路１０４に送り込まれてキャビンヒータコア４８を貫流する第１の位置に位置することができる。その後、冷却液は、例えばラジエータバイパス導管１１０を通じて再びモータ導管回路１０２に戻ってポンプ２２に流れ、再びモータ回路熱負荷を通って加熱され、その後再びキャビンヒータコア４８を通じて送られてキャビン１３に流入する空気流を加熱できるようになる。

モータ導管回路１０２からの冷却液がキャビン１３の加熱に使用できるほど十分に高温でない場合、キャビン回路誘導バルブ２４は、モータ導管回路１０２からキャビン導管回路１０４への冷却液の流れが阻止される第２の位置に位置付けられる。このような状況では、キャビン内を加熱する要求がある場合、キャビン加熱用導管回路１０４内の冷却液を加熱するためのキャビン回路ヒータ４６が設けられる。キャビンの加熱を支援するためにキャビン回路ヒータ４６が必要な場合には、キャビン導管回路１０４を通じて冷却液を供給するためのキャビン回路ポンプ１１２が設けられる。制御システム８０は、モータ回路熱負荷の下流に位置することができるモータ回路温度センサ１１３、及びキャビン加熱回路熱負荷の上流であってキャビン回路ヒータ４６の下流に位置することができるキャビン加熱回路温度センサ１１５から入力を受け取ることにより、モータ導管回路１０２内の冷却液の温度と、キャビン加熱用導管回路１０４内の冷却液の温度の比較を行うことができる。

バッテリパック導管回路１０６は、バッテリ回路熱負荷を管理するために設けられた後述する１又はそれ以上のバッテリパック冷却装置と共にバッテリパック冷却システム１０７を構成する。図示の実施形態例では、バッテリパック熱負荷が、バッテリパック２８及びバッテリ充電制御モジュール３０を含む。バッテリパック２８は、複数のリチウムポリマーセルで構成したものなどのあらゆる好適なタイプのバッテリパックとすることができる。バッテリパック２８は、動作温度範囲内に保つことによってその寿命が延びる。

バッテリ充電制御モジュール３０は、バッテリパック２８の充電を制御するために設けられる。バッテリ充電制御モジュール３０は、車両１０を外部エネルギー源（例えば、１１０ボルト電源又は２２０ボルト電源）に接続するように構成される。バッテリ充電制御モジュール３０は、この外部電源から受け取った電流をバッテリパック２８などの複数の供給先のいずれかに供給するように構成される。

（電動式誘導バルブとすることができる）バッテリパック導管回路バルブ３６は、モータ導管回路１０２からバッテリパック導管回路１０６への冷却液の流れを制御する。バッテリパック２８が熱を必要とし、モータ導管回路１０２内の冷却液が十分に高温でない時には、バッテリ回路ヒータ４２を作動させてバッテリパック２８に流れる冷却液を加熱し、バッテリパック導管回路出口１２０とバッテリパック２８との流体的中間に存在する第１の導管１２２がバッテリパック導管回路出口１２０と冷却機３２との流体的中間に存在する第２の導管１２４に流体的に接続されて、第１の導管１２２及び第２の導管１２４がバッテリパック導管回路出口１２０から流体的に切り離される第１の位置に誘導バルブ３６を位置付けることができる。従って、バルブ３６は、第１の位置では冷却液を再びバッテリ回路ヒータ４２に戻すように導く。

バッテリパック２８が熱を必要とし、モータ導管回路１０２内の冷却液が十分に高温である時には、第１の導管１２２がバッテリパック導管回路出口１２０を通じてモータ導管回路１０２に流体的に接続されて第２の導管１２４から流体的に切り離される第２の位置にバルブ３６を位置付けることにより、モータ導管回路１０２からバッテリ回路供給導管１１４を通じてバッテリパック導管回路１０６に冷却液を導くことができる。従って、バルブ３６は、第２の位置では冷却液をバッテリパック導管回路１０６からモータ導管回路１０２の、例えばモータ回路ポンプ２２の入口に戻し、これによってさらにモータ導管回路１０２からバッテリ回路供給導管１１４を通じてバッテリパック導管回路１０６に流れるようにすることができる。

バッテリパック冷却システム１０７は、冷却機３２などのバッテリパック冷却装置を含むことができる。バッテリパック導管回路１０６内では、冷却機３２の下流であってバッテリパック２８（及び残りのバッテリ回路熱負荷）の上流にバッテリ回路ポンプ４４が存在する。冷却機３２は、使用中に冷媒を受け取るように冷媒回路１０８内にも存在する。バッテリパック２８が加熱を必要として加熱されている状況では、冷却機３２内には冷媒が流れない。冷媒回路１０８の他の要素としては、コンプレッサ４０、コンデンサ３８及び蒸発器５０が挙げられる。蒸発器５０は、ＨＶＡＣシステムを通じて車両キャビン１３を冷却するために使用される。コンデンサ３８及びコンプレッサ４０は、冷媒を調整して蒸発器５０及び冷却機３２に供給するために使用される。バッテリパック２８が冷却を必要とし、モータ導管回路１０２によって供給される冷却液の温度が十分に低い場合、バルブ３６は第２の位置に位置付けられて、モータ導管回路１０２からバッテリパック導管回路１０４（特に、１１８で示すバッテリパック導管回路入口からバッテリパック２８及び１２０で示すバッテリパック導管システム出口を通じてつながる導管回路１０４の部分）を通じて再びモータ導管回路１０２に冷却液を流すようになる。理解できるように、入口１８１は、バッテリパック冷却装置（冷却機３２）の下流であってバッテリパック回路ポンプ４４の上流に位置することができる。理解できるように、出口１２０は、バッテリパック２８の下流であってバッテリパック冷却装置（冷却機３２）の上流に位置することができ、バッテリパック導管回路の出口導管１２１を介してモータ導管回路１０２に流体的に接続される。バルブ３６は、第２の位置にある時には、入口１１８から冷却機３２を通じて出口１２０に至る流体連通を防ぐので、冷却液は冷却機３２を通らないようになる。バッテリパック回路ポンプ４４は、バッテリパック導管回路１０６に冷却液を引き込み、ここを通じて冷却液が出口１２０に供給される支援となるように動作することができる。

バッテリパック２８が冷却を必要とし、モータ導管回路１０２によって供給される冷却液の温度が十分に低くない場合、バッテリパック導管回路１０６から出口１２０への冷却液の流れが阻止される第１の位置にバルブ３６を位置付けることができる。これにより、モータ導管回路１０２から入口１１８を通じてバッテリパック導管回路１０６に流入する冷却液の流れが阻止される。バッテリパック回路ポンプ４４は、バッテリパック導管回路１０６を通じた閉ループによる冷却液の流れを実現するように動作する。冷却機３２は、内部を通る冷却液を冷却するように動作する。その後、冷却液は、バッテリパック２８内を流れてバッテリパック２８を冷却し、その温度をバッテリパック閾値温度未満に保つ。

図２で分かるように、冷媒回路１０８は、モータ回路１０２内の構成部品ではないバッテリパック２８及び車両キャビン１３などの構成部品を冷却するために使用される。

制御システム８０は、上述した車両１０の構成部品からの信号の制御及び／又は受信を行うために使用することができる。図２に示すように、制御システム８０は単一ユニットとすることができる。或いは、制御システム８０は、コントローラエリアネットワークを介して互いに接続された複数の個別コントローラを有する複合分散制御システムとすることもできる。制御システム８０は、（限定するわけではないが）互いに結合されたプロセッサ８６及び記憶装置８８を含むことができる。プロセッサ８６は、記憶装置８８に有形的に記憶されたプロセッサ実行可能命令を読み出して実行することができる。制御システム８０は、プロセッサ８６が車両１０の他の構成部品と通信できるように、このような構成部品に接続するための入出力インターフェイス（図示しない）をさらに含む。このような構成部品としては、例えば、ポンプ２２、１１２及び４４、バルブ２４、２６及び３６、導管回路１０２、１０４及び１０６内の熱負荷に関する温度をそれぞれ検知するための温度センサ１１３、１１５及び１１６、及び周囲温度センサ１１７などの１又はそれ以上の温度センサが挙げられる。入出力インターフェイスは、コントローラエリアネットワークバス（ＣＡＮバス）などを含むことができる。温度センサ１１６は、バッテリパック２８の温度を検知するように配置されたバッテリパック温度センサとすることができる（又は、より一般的には、バッテリパック回路熱負荷の温度を検知するように配置することができる）。温度センサ１２６を設けて、モータ１２（すなわち、モータ１２の構成部品自体）の温度を直接検知する（この一方で、温度センサ１１３がモータ１２よりも下流の冷却液の温度を検出する）ように配置することもできる。従って、温度センサ１１３及び１２６の一方又は両方を設けることにより、車両１０は、モータ１２の温度を示す温度を検知する温度センサを含むようになる。温度センサ１２８を設けて、ＴＣＭ１４（すなわち、ＴＣＭ１４の構成部品自体）の温度を直接検知する（この一方で、温度センサ１１３がＴＣＭ１４よりも下流の冷却液の温度を検知する）ように配置することもできる。従って、温度センサ１１３及び１２８の一方又は両方を設けることにより、車両１０は、ＴＣＭ１４の温度を示す温度を検知する温度センサを含むようになる。

制御システム８０は、車両１０の電力消費量をモニタするように、車両１０の他の構成部品にも電気的に接続される。この例では、この目的のために、制御システム８０が、車両１０全体に電力を分配するトランスミッション制御モジュール１４に接続される。このようにして、制御システム８０は、車両１０の各電動式構成部品によって消費される電力をモニタすることができる。他の例では、制御システム８０によって構成部品の消費電力を直接モニタすることなどにより、車両１０の構成部品によって消費される電力を求めることができる。制御システム８０は、特定のモニタリング方法に関わらず、車両１０の各電動式構成部品の（例えばワット単位の）瞬間電力使用量を入手することができる。

コンデンサ３８、ラジエータ１８及びファン２０は、１３０で示すモータ室への空気入口の直後にコンデンサ３８が存在するように配置することができる。空気入口は、グリルで覆うこともできる。ラジエータ１８はコンデンサ３８の後部に存在し、ファン２０はラジエータ１８の後部に存在する。この配置により、空気入口を通じてモータ室１３０に流入する（１３２で示す）空気流が空気流路に沿って移動し、最初にコンデンサ３８内を通った後にラジエータ１８内を通るようになる。空気流１３２は、ファン２０が動作し、空気入口を通じて空気流１３２を引き込み、コンデンサ３８を通過した後にラジエータ１８を通過する場合と、車両１０がファン２０を切った状態で走行し、車両１０の前進速度によって空気が空気入口を通じてモータ室１３０に引き込まれるようになる場合との両方においてこの空気流路に従う。

上述した配置の結果、このような空気流１３２は、コンデンサ３８から熱を吸収した後でラジエータ１８を通過して、ラジエータ１８から熱を吸収するようになる。空気流１３２がコンデンサ３８から除去する熱量によっては、空気流１３２がラジエータ１８において除去する熱量は、空気流１３２がコンデンサ３８から熱を受け取らないシナリオに比べて大幅に減少する。一般に、空気流１３２がコンデンサ３８において除去する熱が多ければ多いほど、空気流１３２がラジエータ１８において除去できる熱は少なくなる。モータ回路１０２内の構成部品の１つがその最大許容動作温度又はその近くになる走行状態では、ラジエータ１８がモータ回路１０２から熱を除去する能力が大幅に低下すると、モータ冷却システム１０３が、最大温度又はその近くのいずれの構成部品の温度も全く下げることができなくなる恐れがある。従って、このようなシナリオでは、構成部品の過熱が生じて損傷する可能性がある。

コンデンサ３８から空気流１３２に伝わる熱量は、コンプレッサ４０からの出力圧と共に変化する。空気流１３２によってコンデンサ３８から吸収された熱により、空気流１３２がモータ回路１０２内の構成部品を冷却するのに十分な量の熱をラジエータ１８から受け取ることが妨げられる状況を回避するために、モータ回路１０２の冷却が重要であると判断される一定の条件下では、制御システム８０を、コンプレッサ４０からの出力圧を制限するように構成することができる。従って、制御システム８０は、モータ回路１０２内の１又はそれ以上の構成部品の温度に基づいてコンプレッサ４０の出力を制限することができる。

図３に、熱管理システム１００の動作方法例２００のフローチャートを示す。ステップ２０２において、制御システム８０は、温度センサ１１３、１２６又は１２８の１つ又はそれ以上から信号を受け取る。この信号は、モータ回路１０２内の１又はそれ以上の構成部品の温度を示す。例えば、温度センサ１２６からの信号は、モータ１２の温度を表す。温度センサ１２８からの信号は、ＴＣＭ１４の温度を表す。温度センサ１１３からの信号は、冷却液（これ自体、モータ回路１０２の構成部品である）の温度を示すとともに、モータ１２の温度、ＴＣＭ１４の温度及びＤＣ−ＤＣコンバータ１６の温度（これらは全てモータ回路１０２の構成部品である）も示す。

ステップ２０４において、制御システム８０は、信号の示す温度が閾値温度を超えているかどうかを判定する。適用可能な閾値温度の例としては、摂氏７８度を上回る冷却液温度を示す信号、摂氏８３度を上回るモータインバータ温度を示す信号、又は摂氏１３４度を上回るモータコイル温度を示す信号が挙げられる。

制御システム８０は、信号によって示される温度が閾値温度を超えていないと判定した場合にはステップ２０６に進み、コンプレッサ４０の最大出口圧として第１の高い値を選択する。制御システム８０は、信号によって示される温度が閾値温度を超えていると判定した場合にはステップ２０８に進み、コンプレッサ４０の出口閾値圧として第２の低い値を選択する。「高い」及び「低い」という用語は、相対的な大きさを伝える（すなわち、第２の値の方が第１の値よりも低いことを表す）ためのものにすぎない。最大圧力の出口閾値圧が設定されると、コンプレッサ４０は、コンプレッサ４０がこの閾値圧を超えることを実質的に防ぐように制御システム８０によって制御される。ステップ２１０、２１２及び２１４には、このような制御の一例を示している。ステップ２１０において、制御システム８０は、（例えばコンプレッサ４０の出口に位置することができる）圧力センサ１３４から信号を受け取る。これらの信号は、コンプレッサ４０の出口圧を示すことができる。ステップ２１２において、制御システムは、コンプレッサ４０の信号によって示される圧力が、ステップ２０６又は２０８において設定した出口閾値圧を超えているか否かを判定する。出口圧が閾値を超えていない場合、制御システム８０はステップ２０２に戻る。出口圧が閾値を超えている場合、制御システム８０は、コンプレッサ４０の出口圧が閾値未満になるまで圧力を低下させた後、制御をステップ２０２に戻す。ある例では、温度センサ１１３、１２６又は１２８によって検知された温度が場合によって閾値温度を下回り得る状況において、コンプレッサの最大出口圧を２６５０ｋＰａなどの何らかの値に設定することができる。コンプレッサ４０の出口圧がこの値を超えた場合、出口圧がこの値を下回るまでコンプレッサ４０の速度を急速に減少させる。この減速は、コンプレッサ４０を制御するために使用されている他のどのような制御スキーム（例えばＰＩＤ制御スキーム）にも優先して行うことができる。制御システム８０は、温度が閾値温度を超えていると判定した場合、最大出口閾値圧を２５００ｋＰａに設定することができ、コンプレッサの制御スキームによってコンプレッサの出口圧がこの値よりも引き上げられる場合には、これに応答して圧力がこの値を下回るまでコンプレッサの速度を低下させるようになる。

別の実施形態では、コンプレッサ４０の出口圧を最大閾値圧と比較するステップ２１０、２１２及び２１４の代わりに、コンプレッサ４０の「目標」出口圧を調整することができる。例えば、検知されたモータ回路温度が閾値温度を超えていない状況では、例えば２５００ｋＰａとすることができる選択された目標出口圧を有するようにコンプレッサ４０を制御することができる。コンプレッサ４０の制御に使用される特定の制御スキームは、制御システム８０がコンプレッサ４０を目標圧力にしようと試みる際に、目標圧力の上下約１５０ｋＰａの圧力スイングを含むことができる。従って、コンプレッサ４０の最大出口圧は、事実上約２６５０ｋＰａになる。制御システム８０は、ステップ２０４において、温度センサ信号によって示される閾値温度が閾値量を超えていると判定した場合、上記の例と同様にコンプレッサ４０の最大閾値圧を２５００ｋＰａまで低下させるべきであると判断することができる。しかしながら、制御システム８０は、これを行うために、コンプレッサの目標圧力を２３５０ｋＰａまで低下させてからコンプレッサ４０を動作させ続けることができる。使用する制御スキームでは、コンプレッサ４０の動作中に目標圧力の上下約１５０ｋＰａの圧力スイングが生じるので、コンプレッサ４０は、事実上約２５００ｋＰａの最大出口圧を有するようになるが、この制御は、主な制御スキームに優先させる必要がある状況を生じることなく行われる。

温度センサ１１３、１２６及び／又は１２８は、制御システム８０によってコンプレッサ４０の出口圧を制御するために使用されると説明したが、モータ回路１０２内の１又はそれ以上の構成部品の温度を示す信号を何らかの方法で生成する他のタイプのセンサを使用することもできる。例えば、１３６で示す車速センサからの信号が、モータ回路１０２内の１又はそれ以上の構成部品の温度を制御システム８０に対して示すこともできる。例えば、コンデンサ３８及びラジエータ１８を通過する空気流の速度は（モータ１２、ＴＣＭ１４及びＤＣ−ＤＣコンバータ１６自体を直接横切る空気流も同様に）車速が上昇するにつれて上昇し、最終的に、車両１０が低速で移動又は静止している場合よりもモータ回路１０２内の構成部品を良好に冷却する支援となる。従って、制御システム８０は、車速の上昇を表す信号はモータ回路の構成部品がより低温になることを示すものであると結論付け、この結果、コンプレッサ４０の最大出口閾値圧を高く設定する（すなわち、ステップ２０６において）ことができ、同様に、車両１０が低速で移動又は停止していることを信号が示す場合には、制御システム８０は、コンプレッサ４０の最大出口閾値圧を低く設定する（すなわちステップ２０８）ことができる。

制御システム８０は、車両速度を速度に応じて様々に解釈することができる。例えば、制御システム８０は、中程度の速度範囲内では、高い空気流によってモータ回路１０２の構成部品が比較的冷却されていると判定することができるが、高速では、車速を維持するためにモータ１２が抗力に打ち勝って多くの空気を引き込まなければならず、空気量が増加してもモータ１２が行わなければならない作業量の増加を補償するのに十分でないと判定することができ、従って非常に高い車速では、モータ１２が比較的高温であると判定することができる。

或いは、モータ１２への空気を、制御システム８０に対するモータ１２及びＴＣＭ１４の温度を示す信号として使用することもできる。従って、制御システム８０は、モータ回路内の１又はそれ以上の構成部品の温度を示すあらゆる好適なセンサからのあらゆる好適な信号に基づいてコンプレッサ４０の動作を制御することができる。

制御システム８０は、上述したセンサからの信号を解釈する際に、車両の動作及び／又は他のセンサからの信号の履歴を考慮することができる。例えば、制御システム８０は、車両１０が長い勾配を登り終えて現在停車していると判定した場合、コンプレッサ４０の最大出口閾値圧を低い値に設定すべきであると判断することができる。一方、制御システム８０は、車両１０が停止しているが、ここ数時間にわたって低温の周囲環境で停止していたと判定した場合、最大出口閾値圧を高い値に設定すべきであると判断することができる。

制御システムがモータ回路内の選択された構成部品（例えば、モータ、ＴＣＭ）の温度を選択された閾値未満に維持しない車両では、車両の制御システムが、このような構成部品への電力を制限し、又はこれらの構成部品の機能を完全に停止させることによって構成部品を保護するように構成され、これによって車両の乗員が立ち往生したままになることがある（路上終了イベント（Ｑｕｉｔ−Ｏｎ−Ｒｏａｄ ｅｖｅｎｔ）と呼ばれる）。従って、このようなイベントを回避するために、コンプレッサ４０の性能を制限することが有益である。

上述したように、コンプレッサ４０は、蒸発器５０を介して車両キャビン１３内を冷却するために使用されるとともに、冷却液が冷却機能を行うのに自然に十分に冷えていない条件下では、（冷却機３２を介して）バッテリパック２８を冷却するためにも使用される。ステップ２０８において選択した低い閾値圧値は、バッテリパック２８が全ての条件下で確実に低温を保てるように十分に高く選択することもできる。冷却機３２を介したバッテリパック２８の冷却が制御システム８０によって保証されていると考えられる一方で、車両キャビン１３から高度な空調が要求されている場合、コンプレッサ４０は、ステップ２０８においてコンプレッサ４０に低い閾値圧値が選択された場合に、バッテリパック２８を冷却する要求と、車両キャビン１３を冷却する要求とを両方とも満たすのに十分な出力を供給できないことがある。このような状況では、制御システム８０を、バッテリ回路１０６内のバッテリ回路温度センサ１１６から信号を受け取るように構成することができる。これらの信号は、例えばバッテリパック２８及びバッテリ充電制御モジュール３０などの、バッテリ回路１０６内の少なくとも１つの構成部品の温度を示すものである。温度センサ１１６は、バッテリパックの温度を直接検知するようにバッテリパック２８上に位置したり、又はバッテリ回路１０６内の冷却液温度を検知するようにバッテリ回路１０６内の導管１０１上に位置したりなど、バッテリ回路１０６内のあらゆる好適な場所に位置することができる。制御システム８０は、温度センサ１１６からの信号が、最大閾値温度を超えるバッテリ回路１０６の構成部品の温度を示していると判定した場合、冷媒を優先的に冷却機３２に送ってバッテリパック２８を冷却させ、蒸発器５０への平均冷媒流量を減少させることができる。温度センサ１１６を使用する実施形態では、温度センサ１１３、１２６又は１２８からの信号に関連して使用される最大閾値温度を最大モータ回路部品閾値温度と呼ぶことができ、温度センサ１１６からの信号に関連して使用される最大閾値温度を最大バッテリ回路部品閾値温度と呼ぶことができる。

蒸発器５０への平均流量の減少は、蒸発器５０への冷媒流を断続的に遮断することによって行うことができ、或いは、蒸発器５０に可変流熱膨張バルブ（ＴＸＶ）を設けた実施形態では、たとえ要求量未満であったとしても要求時には何らかの空気調節が利用可能であって継続的に行われるように、ＴＸＶへの冷媒の流量を一定量だけ減少させることができる。

次に図４及び図５を参照する。図４には、ステップ２０４、２０６及び２０８をステップ２２２に置き換えたコンプレッサ４０の制御方法２２０を示している。ステップ２２２では、センサ信号によって示される検知温度を用いて、図５に２３２で示すルックアップテーブルによって、及び／又は２３４で示すルックアップテーブルによって、或いは公式を通じた計算によって、コンプレッサ出口圧の最大閾値及び／又コンプレッサ動作速度の最大閾値を決定する。図５に示すルックアップテーブル２３２には、コンプレッサ４０の最大出口閾値圧をＰｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、Ｐｍａｘ３．．．ＰｍａｘＮとして示しており、センサ信号によって示される温度を分類できるＮ個の異なるモータ回路部品温度範囲が存在する。従って、単一の温度閾値を有する代わりに複数の閾値温度を使用することも、或いはセンサ信号によって示される温度に基づいて、最大出口圧に関して継続的に変化する回答をもたらす数式を使用することもできる。同様に、ルックアップテーブル２３４には、コンプレッサ４０の最大動作速度閾値をＳｍａｘ１、Ｓｍａｘ２、Ｓｍａｘ３．．．ＳｍａｘＮとして示しており、センサ信号によって示される温度を分類できるＮ個の異なるモータ回路部品温度範囲が存在する。

なお、コンプレッサ４０の最大出口圧は、図５ｂのルックアップテーブル２３４の最大コンプレッサ速度とは対照的に、ステップ２０６又は２０８の、或いは図５ａのルックアップテーブル２３２内の第１又は第２の量に設定されることが好ましい。換言すれば、コンプレッサ速度は、制御システム８０によって、選択されたコンプレッサ速度を実現するように制御されるのではなく、選択された出口圧を実現するように制御されることが好ましい。この理由は、コンプレッサ４０の出口圧の方がコンプレッサの速度よりもコンデンサ３８において発生する熱量の指標として優れていると考えられるからである。図６には、閾値温度値２５０と時間の対比に関連する様々な動作特性の例図を示す。具体的には、プロット２４２はモータ回路の温度を示す一方で、プロット２４４は蒸発器の温度を示しており、これらがほぼ反比例の関係にあることが示されている。同様に、プロット２４６は、コンプレッサ４０の出口圧を、その第１の又は高最大動作圧閾値２５２及び第２の又は低最大動作圧閾値２５４との関連で示すものである。プロット２４８は、コンプレッサ４０の動作速度を、その第１の又は高最大動作速度閾値２５６及び第２の又は低最大動作速度閾値２５８との関連で示すものである。

冷媒システム１０８は、モータ回路内の構成部品の冷却には使用されないと説明したが、冷却機３２を通じてバッテリ回路１０６内の冷媒を冷却し、この冷却した冷媒を再びモータ回路１０２に戻すことにより、何らかの時点で（緊急時などに）モータシステム１０２内の構成部品を冷却するために使用することができる。しかしながら、上述した実施形態では、モータシステム１０２内のいずれの構成部品の冷却にも冷媒システム１０８を使用していない期間中であっても、制御システム８０は、コンプレッサ４０の動作を制御するようにプログラムされる。

ＴＣＭ１４及びモータ１２は、モータ回路１０２内の冷媒を用いて冷却される第１の熱負荷の例である。これに加えて、又はこれとは別に、他の構成部品が第１の熱負荷を構成することもできる。従って、センサ１１３、１２６、１２８及び１３６は、第１の熱負荷の温度を示す信号を制御システム８０に送るセンサである。これらのセンサは、第１のセンサと見なすことができる。

バッテリパック２８、ＢＣＣＭ３０及び乗客キャビン１３は、冷媒システム１０８を用いて冷却される第２の熱負荷の例である。他の構成部品が第２の熱負荷を構成することもできる。センサ１１６は、第２のセンサと見なすことができる。

以上、いくつかの非限定的な実施形態例を示したが、これらの組み合わせ、下位集合及び変形も企図されると理解されたい。求める独占権については、特許請求の範囲によって定める。

１０ 電気自動車
１２ 電気トラクションモータ
１３ キャビン
２８ バッテリパック
９１ 車体
９３ 車輪

Claims (19)

1. 電気トラクションモータを有する車両の熱管理システムの動作方法であって、
   第１の熱負荷に冷却液を循環させるステップと、
   少なくとも１つの第２の熱負荷を冷却するように、コンデンサとコンプレッサとを含む冷媒回路に冷媒を循環させるステップと、
   前記第１の熱負荷の温度を示す信号をセンサから受け取るステップと、
   前記信号に基づいて、前記コンプレッサの出口圧を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記出口圧を制御するステップは、
   前記センサから受け取った前記信号に基づいて、閾値温度を超過しているかどうかを判定するステップと、
   前記閾値温度を超過していないと判定された場合、前記コンプレッサの前記出口圧が第１の最大出口閾値圧を超過することを実質的に防ぐステップと、
   前記閾値温度を超過していると判定された場合、前記コンプレッサの前記出口圧が、前記第１の最大出口閾値圧よりも低い第２の最大出口閾値圧を超過することを実質的に防ぐステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記冷却液を冷却するラジエータが、前記コンデンサに隣接して位置し、該コンデンサを通過する空気流を車両の空気入口から受け取る、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記コンプレッサの前記出口圧を制御するステップは、前記コンプレッサの前記出口圧を制御するために前記コンプレッサの速度を制御するステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の熱負荷は、前記電気トラクションモータ、及び該電気トラクションモータへの電流フローを制御するように構成されたトランスミッション制御モジュールから選択された少なくとも１つの構成部品を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記センサは、前記車両の車速センサである、
   ことを特徴とする請求項５項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの第２の熱負荷は、前記電気トラクションモータによって使用される電力を蓄積するためのバッテリパック、及び前記車両の乗客キャビンの少なくとも一方を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの第２の熱負荷は、前記電気トラクションモータによって使用される電力を蓄積するためのバッテリパック、及び前記車両の乗客キャビンを含み、前記方法は、
   前記バッテリパックの温度を示す信号を第２のセンサから受け取るステップと、
   前記第２のセンサから受け取った前記信号がバッテリパック閾値温度を超過する温度を示す場合、前記バッテリパックを冷却するために前記コンデンサから優先的に冷媒を送り、前記乗客キャビンを冷却するための冷媒の流れを制限するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記センサは、前記冷却液の前記温度を検知するように配置された温度センサである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 車両の乗客キャビン、及び該車両のバッテリの少なくとも一方を冷却するように構成された熱交換器からの要求に従ってコンプレッサを動作させるステップと、
    前記車両内の高電圧電流通過部品の温度を示す信号に基づいて、前記コンプレッサを最大冷媒出口圧に制限するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 電気トラクションモータを有する車両の熱管理システムであって、
    第１の熱負荷を通じて冷却液を運ぶように構成された冷却液システムと、
    冷媒を圧縮するように構成されたコンプレッサとコンデンサとを含み、少なくとも１つの第２の熱負荷を冷却するように構成された冷媒回路と、
    制御システムと、
    前記第１の熱負荷の温度を示す信号を前記制御システムに送るように構成されたセンサと、
    を備え、前記制御システムは、前記信号に基づいて前記コンプレッサの出口圧を制御するように構成される、
    ことを特徴とする車両用の熱管理システム。
12. 前記制御システムは、
    ａ）前記信号に基づいて、閾値温度を超過しているかどうかを判定し、
    ｂ）前記閾値温度を超過していないと判定された場合、前記コンプレッサの前記出口圧が第１の最大出口閾値圧を超過することを実質的に防ぎ、
    ｃ）前記閾値温度を超過していると判定された場合、前記コンプレッサの前記出口圧が、前記第１の最大出口閾値圧よりも低い第２の最大出口閾値圧を超過することを実質的に防ぐ、
    ように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記冷却液を冷却するラジエータをさらに備え、該ラジエータは、前記コンデンサに隣接して位置し、該コンデンサを通過する空気流を車両の空気入口から受け取る、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
14. 前記制御システムは、前記コンプレッサの前記出口圧を制御するために前記コンプレッサの速度を制御するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
15. 前記第１の熱負荷は、前記電気トラクションモータ、及び該電気トラクションモータへの電流フローを制御するように構成されたトランスミッション制御モジュールから選択された少なくとも１つの構成部品を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
16. 前記センサは、前記車両の車速センサである、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記少なくとも１つの第２の熱負荷は、前記電気トラクションモータによって使用される電力を蓄積するためのバッテリパック、及び前記車両の乗客キャビンの少なくとも一方を含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
18. 前記少なくとも１つの第２の熱負荷は、前記電気トラクションモータによって使用される電力を蓄積するためのバッテリパック、及び前記車両の乗客キャビンを含み、前記制御システムは、
    ｄ）前記バッテリパックの温度を示す信号を第２のセンサから受け取り、
    ｅ）ステップｃ）中に、ステップｄ）において受け取った前記信号がバッテリパック閾値温度を超過する温度を示す場合、前記バッテリパックを冷却するために前記コンデンサから優先的に冷媒を送り、前記乗客キャビンを冷却するための冷媒の流れを制限する、
    ようにさらに構成されることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
19. 前記センサは、前記冷却液の前記温度を検知するように配置された温度センサである、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。

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