JP5707387B2 - 自動車用冷却装置 - Google Patents

Description

本発明の主題は、電気式自動車両用の冷却装置であって、クーラントを用いてエンジン組立体を冷却することのできる冷却回路を含む。本発明は電気自動車に有利に適用される。

内燃機関において、繰り返される燃焼は、例えば、ピストン、シリンダー、およびバルブなどの接触する部品を過熱し、エンジンの全ての機構部品に伝導される。したがって、それを冷却する必要があり、さもなければ破壊の危険性がある。したがって、正しい運転のために、爆発エンジンは均一の適切な温度を必要とする。

電気的推進力を備える車両の場合、駆動システムのさまざまな要素を冷却することも必要である。

エンジン、および液体を冷却するのに用いられる熱交換機であるラジエータを通してクーラントを循環するために１つ以上のポンプを含む冷却システムを使用することは既知の慣例である。

車両がその目的を達成した時に、運転者が車両を停止させてロックした後で、バッテリーから不必要に電気エネルギーを消費しないように、冷却装置は従来スタンバイ、つまり電源を切った状態に落とされる。

しかしながら、ある場合には、車両が停止した後でエンジン組立体を冷却することが望ましい場合があり、これは従来の冷却装置が提供できないことである。

本発明はこれらの不利点を改善することを目的とする。

したがって、本発明の主題は電気式自動車両用の冷却装置であって、冷却装置は、電源を入れる又は切ることが可能であり、クーラントを用いて電気駆動システムを含むエンジン組立体を冷却することのできる冷却回路を含み、冷却回路は、車両がその目的を達成し、クーラントの温度が閾値温度を超える時に、装置の電源を入れたまま維持することができる制御システムによって制御される。

本発明による装置において、電気式車両は、バッテリー充電器組立体を含み、冷却回路は、当該充電器組立体とエンジン組立体とを冷却することができる。

したがって、本発明によれば、車両が目的を達成したところにおいてエンジンの冷却が不十分な時に、冷却装置の電源が落ちるのを防止することができる。

「目的を達成した車両」という表現は、本明細書の意味の範囲において、車両が停止しロックされていることを意味すると解釈すべきである。次いで自動車のコンピュータの電源が落とされる。

装置はエンジン組立体にクーラントを選択的に供給することのできる第１ポンプと、充電器組立体にクーラントを選択的に供給することのできる第２ポンプを含むことができる。

この目的のために、装置は充電器組立体中のクーラントの流れを防止することのできる第１バルブと、エンジン組立体中のクーラントの流れを防止することのできる第２バルブを含むことができる。

また、装置はエンジン組立体中のクーラントの最小流速を維持することを可能にする液圧制限を含むことができる。

制御システムは、クーラントの温度と設定温度によって閉ループ制御システムで各ポンプの流速をサーボ制御することが有利に可能である。したがって、閉ループモードにおける各ポンプの流速のサーボ制御により、その摩耗とエネルギーの消費を制限することが可能である。

制御システムは、バッテリーの電圧が設定値よりも低い場合に、電源を入れたまま維持されている装置を有利に停止させることができる、つまり、制御システムは装置の電源を切ることができ、バッテリーの過剰な使用を回避することができる。

制御システムは、自動車が停止してから、特に車両の目的達成から経過した時間が所定の時間間隔を超えた場合に、電源を入れたまま維持されている装置を有利に停止させることができる、つまり、制御システムは装置の電源を切ることができ、クーラントの温度が高すぎる場合であっても、冷却をいつまでも継続しないようにすることができる。

所定の時間間隔は、車両の外部温度に基づいて決定することができる。

本発明の他の特徴および利点は、付属の図面に照らしながら、例示的に非制限的な例として与えられる以下の説明を読み取ることによってより明らかになるであろう。

電気自動車に組み込まれた本発明による冷却装置をブロック図の形で示す図である。 装置のための制御計画を示すブロック図である。 図２のブロックの詳細図である。

図１に示すように、冷却装置１は、第１電気ポンプ２、第２電気ポンプ３、バッテリー充電器４、エンジン組立体５、ラジエータ６、ならびに第１ソレノイドバルブ７および優先的に第２ソレノイドバルブ８を含む。第１電気ポンプ２、第２電気ポンプ３、第１ソレノイドバルブ７、第２ソレノイドバルブ８は制御装置９に連結される。

第１電気ポンプ２は車両の走行中に用いることが意図され、他方、第２電気ポンプ３はバッテリーを再充電するときに用いることが意図される。第１電気ポンプ２の流速および第２電気ポンプ３の流速は制御信号を用いて設定することができる。

充電器４は、車両が停止しているとき、図示されていない家庭用電気本線供給源から電気牽引バッテリーを再充電するために用いられる。

第１ソレノイドバルブ７は、車両の走行中に第２ポンプ３と充電器４を回路短絡するために用いられ、他方、第２ソレノイドバルブ８は、バッテリーの再充電中にエンジン組立体５の冷却が必要ではないと判断されるとき、エンジン組立体５を回路短絡するために用いられる。第２ソレノイドバルブ８は、ヘッド損失を生成することを可能にする液圧制限１０に連結することができ、これにより第２ソレノイドバルブ８が通過モードのときでも、エンジン組立体５中のクーラントの流速が保持される。

エンジン組立体５は、エンジン１１および特にバッテリーからのＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換することが意図される電気駆動システム１２を含む。

ラジエータ６は、内燃機関の冷却装置と同じようにクーラントを冷却するために用いられる。それには図示されないが電気ファンが備えられる。

エンジン組立体５は、車両が停止しているときの充電器４のように、車両が走行するときに冷却されなければならない。冷却計画は制御装置９によって管理される。制御装置９は、冷却回路のセンサー、詳細にはクーラント温度センサーに連結されたコンピュータである。コンピュータ９はまた、ポンプ２、３、ソレノイドバルブ７、８、およびラジエータ６の電気ファンセットも駆動する。また、コンピュータ９は、冷却計画に必要な他の測定値を得るために、例えば、ＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）のバス型ネットワークを経由して車両の他のコンピュータに有利に連結される。

冷却回路の制御計画は図２に示したように、３つのモジュールＡ、Ｂ、Ｃの形で実施することができる。モジュールＡはクーラントの温度の制御に関する。モジュールＢは電気ポンプ２、３の選択に関する。モジュールＣは装置１の電源切断の防止に関する。

モジュールＡは車両の状態（走行中または停止したときのバッテリーの再充電）によってクーラントの流速制御を発生する役割を有する。モジュールＡの入力は、
−クーラントの温度Ｔ（これは１つ以上の温度センサーを用いて得ることができる）、
−車両の外部の温度Ｔ_ｅｘｔ、
−車両の速度Ｖ、である。

モジュールＢの入力は、
−モジュールＡからの流速制御Ｄ_ｃｏｍ、
−車両の状態Ｅ（これは自動車の中央コンピュータから発せられる信号であり、車両がバッテリー再充電モードの場合値１を有し、車両が走行モードの場合値０を有する）、である。

モジュールＢの出力は、
−走行モードに用いられた第１ポンプのための流速制御Ｄ_ｃｏｍ１（これは０と１００の間の信号であり、ポンプによって生成することのできる最大流速のパーセントを表す）、
−再充電モードに用いられる第２ポンプの流速制御Ｄ_ｃｏｍ２（これは０と１００の間の信号でありポンプによって生成することのできる最大流速のパーセントを表す）、である。

単純にするために、車両状態信号が値１を有する場合に第２ポンプのみを使用し、車両状態信号が値０を有する場合に第１ポンプのみ使用するように選択することができる。

モジュールＢの目的は、クーラントの温度によって最小流速値Ｄ_ｍｉｎと最大流速値Ｄ_ｍａｘの間で自動的に流速制御を変化させることである。クーラントの温度が設定温度以下である限り、流速制御は最小値Ｄ_ｍｉｎを維持する。クーラントの温度が設定温度を超えるとすぐに、閉ループ制御によって流速制御が得られ、関係する設定は設定温度であり、関係するフィードバックループはクーラントの測定された温度である。

モジュールＣの入力は：
−車両の冷却要求Ｄ_ｒｅf：これは走行中の、又はバッテリー再充電モードにある車両の中央コンピュータから発信される論理信号であり、車両の電気工学部材を冷却する必要があるかを表示する。信号の値が１である場合、冷却が必要であり、そうでなければ値は０となる。
−クーラントの温度Ｔ（これは１つ以上の温度センサーを用いて得ることができる）、
−車両の外部温度Ｔ_ｅｘｔ、及び
−バッテリー電圧Ｕ_ｂａｔ
である。

モジュールＣは、冷却装置を停止することができる、つまりポンプを遮断し電源を落とすことができる場合に、値１を有する冷却信号Ｓ_ｒｅｆを出力として生成し、電源切断が許されていず、車両の電気工学部材を冷却しつづけなければならない場合に、値０を有する冷却信号Ｓ_ｒｅｆを出力として生成する。

モジュールＣの一つの可能な実施形態を図３に示す。この実施形態では、クーラントの温度が閾値を超える場合、冷却システムがスタンバイに入るのを防止することが目的であり、これは２つの条件において実施される。一方では、バッテリー電圧が閾値より低い場合は冷却を継続しない。実際、バッテリー電圧が低すぎる場合は車両が故障し動かなくなる危険性がある。他方では、冷却温度が閾値温度を超えて維持される場合、冷却をいつまでも継続させることをしない。車両が停止した後、特に車両の目的が達成された後の冷却時間はしたがって、最長持続時間に制限される。この持続時間は、車両が停止した時、又はその目的を達成した時点でのクーラントの温度に依存する。この温度が高いほど、最長持続時間は長くなる。

モジュールＣは、３つの条件ブロックＣ１、Ｃ２及びＣ３、２つの論理ゲートブロックＣ４及びＣ５、及び出力ブロックＣ６を含む。

装置がスタンバイ状態に入らないようにする信号Ｓ_ｉｎｔは、ブロックＣ４からの信号がＴＲＵＥである時、つまり３つの条件Ｃ１〜Ｃ３が満たされる時に取得される。

条件Ｃ１は、バッテリーの電圧Ｕ_ｂａｔが閾値電圧Ｕ_{ｔｈｒｅｓｈ}、例えば１４Ｖバッテリーに対して１０．７Ｖを超える場合に満たされる。

条件Ｃ２は、クーラントの温度Ｔが閾値温度Ｔ_{ｔｈｒｅｓｈ}を超える場合に満たされる。この閾値温度Ｔ_{ｔｈｒｅｓｈ}は、車両の外部温度Ｔ_ｅｘｔによる温度閾値のマップＣ２１にしたがって予め定めることができる。実際には、車両の部材はより迅速に冷却されるため、外部温度Ｔ_ｅｘｔが低いほど、高温の時にスタンバイ状態に置くことを許可することがより可能になる。

条件Ｃ３は、Ｄ_ｒｅｆの値が０であり、前の値が１であった時に、冷却要求Ｄ_ｒｅｆを停止した後に起こる時間の遅延が実行されている場合に満たされる。時間の遅延は、車両の外部温度Ｔ_ｅｘｔによる時間遅延値のマップによって生成され得る。クーラントの温度が高いほど、時間の遅延が長くなる。スタンバイ状態が検出されるとすぐに、信号が１に変わった時に、時間の遅延はダウンカウンターブロックへ送られる。

出力ブロックＣ６は、論理又はゲートである、論理ゲートブロックＣ５から取得される。冷却はしたがって、（走行モード又は再充電モードにおいて）自動車の冷却が要求されるとすぐに可能になる、あるいはスタンバイ禁止信号がＴＲＵＥである。

上述の装置は２つのポンプを含むが、本発明は１つのまたは２つよりも多いポンプを含む装置にも関係する。本発明はまた、電気ウォーターポンプを備えたガソリンエンジンにも適用できる。

Claims (6)

1. 電気式自動車両のための冷却装置（１）であって、当該冷却装置（１）は、電源が入れられ又は電源が切られることが可能であり、クーラントを用いて電気駆動システム（１２）を含むエンジン組立体（５）を冷却することのできる冷却回路を含み、当該冷却回路は、車両が目的を達成し、クーラントの温度が閾値温度を超える時に、冷却装置（１）を電源が入った状態に維持することができる制御システム（９）により制御され、
   前記電気式自動車両がバッテリー充電組立体（４）を含み、前記冷却回路が前記充電組立体（４）および前記エンジン組立体（５）を冷却することができ、
   車両の目的が達成されてから経過した時間が所定の時間間隔を超過した場合に、制御システム（９）が、電源が入った状態で維持されている装置（１）を停止させることができ、
   前記所定の時間間隔が車両の外部温度に基づいて決定される、
   冷却装置。
2. エンジン組立体（５）にクーラントを選択的に供給することのできる第１ポンプ（２）、および前記充電組立体（４）にクーラントを選択的に供給することのできる第２ポンプ（３）を含む、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記充電組立体（４）中のクーラントの流れを防止することのできる第１バルブ（７）、および前記エンジン組立体（５）中のクーラントの流れを防止することのできる第２バルブ（８）を含む、請求項２に記載の装置（１）。
4. 前記エンジン組立体（５）中のクーラントの最小流速の維持を可能にするための液圧制限（１０）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置（１）。
5. 制御システム（９）が、クーラントの温度と設定温度に従って、閉ループ制御システムの各ポンプ（２、３）の流速をサーボ制御することができることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. バッテリー電圧が設定値よりも低い場合に、制御システム（９）が、電源が入った状態で維持されている装置（１）を停止させることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置（１）。

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