JP5895548B2 - 車両の冷却装置 - Google Patents
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例えば、冷却水循環路が電力変換器である車載充電器及び電動モータの各冷却水通路を順次直列的に接続した配列構成を採る場合、電動式冷却水ポンプを図12に示す従来制御で駆動している。
ここで、走行中は冷却水温が所定温度(図12では45℃)までは電動式冷却水ポンプを間欠運転し、所定温度を上回ると連続運転に切換えている。一方、停車中に車載充電器が作動して、蓄電装置を外部電力で充電する場合、冷却水温が所定温度(図12では60℃)に達するまでは間欠運転を行い、所定温度を上回ると連続運転に切換えている。
なお、特許文献2には、車載充電器の発熱量を推定する推定手段の推定結果に基づいて充電終了までの時間に対する電動式ポンプが作動されている時間の割合である作動率を決定する。この決定された作動率に基づいて電動式ポンプを間欠作動させるポンプ制御手段が記載される。ここではポンプの作動時間を制御して車載充電器を効率的に冷却し、省電力化を図れるとしている。
さらに、特許文献3の電動モータの過熱防止装置では、電動モータへの通電に起因する該電動モータの温度推移をファジー推論し、推定された温度推移に応じてポンプのパルス電圧のデュ−ティ比を決定して流量を調整しているが、ここには電動モータ用の過熱防止装置が開示されており、車両の非作動の停車中に充電器の充電作動に伴う発熱に対処するものとはなっていないし、ここでの制御手段は複雑化した構成となっている。
さらに、電力変換器である車載充電器で第1吐出流量を求め、DCDCコンバータで第2吐出流量を求め、大きい方をポンプの吐出流量として決定するので、両電力変換器を効率的に安定冷却することができ、しかも変換中における余分な冷却水の流動を排除して無駄なエネルギー消費を防止するとの効果が得られる。
図1にはこの発明の一実施形態としての車両の冷却装置が適用された電気自動車(以後単に車両と記す)Mの概略を示した。
車両Mは動力源として用いる電動回転機(モータジェネレータ)1と、電動回転機1の回転力を車輪2に伝えるRR(リヤエンジン−リヤドライブ:モータジェネレータ後置き後輪駆動)形式の駆動装置(パワートレイン)3と、電動回転機1の電力制御装置5を有する車両制御装置(MCU)17とを装備する。
なお、図1には車両制御装置(MCU)17の本体を実線で、制御系を2点鎖線で別々に示し、図の明瞭化を図った。
ここで、駆動源である電動回転機1を制御する電力制御手段5はモータ制御部501と充電制御部502を備え、蓄電装置としてのバッテリ6とバッテリコントローラ18を介して接続される。さらに、モータ制御部501が電動回転機1と、充電制御部502が電力変換器7と接続される。
次に、電力変換器7は車載充電器8及びDCDC変換機9から成り、これらには冷却装置11が付設されている。ここで車載充電器(以後単に充電器と記す)8及びDCDC変換機9は一体型であり、図3に示すように、ケーシング12内に収容される。
この電動回転機1は周知の同期発電電動機を構成しており、電力制御手段5を介してバッテリ6と電力のやり取りを行なう。即ち、発電機として回生発電するときには、車輪2側より入力される回転力(動力)で発電可能である。一方、モータ(電動機)として機能するときには、その動力を車輪2に伝達できる。
図1、3に示すように、車両Mには電動回転機1及び電力変換器7を冷却する冷却水循環路21を備えた冷却装置11が搭載される。
一方、冷却水循環路21の車体後部E側には、電動回転機1と電力変換器7内の充電器8、DCDCコンバータ9、車両制御装置(MCU)17が配備される。
なお、冷却水循環路21は、電動式冷却水ポンプ24を供え、その下流に電力変換器7、車両制御装置(MCU)17、電動回転機1、ラジエータ22、コンデンスタンク26をこの順に直列配備している。
ところで、電力制御手段5の充電制御部502は、図2に示すように、電力変換器である充電器8及びDCDCコンバータ9の電力変換中の電力変換量を検出する電力変換量検出手段(出力値検出手段)A1と、補正温度を算出する補正温度算出手段A2と、ポンプ(ポンプ作動率)制御手段A4との各機能を備える。
電力変換量検出手段(出力値検出手段)A1は電力変換器である充電器8及びDCDCコンバータ9の充電中の各出力値(変換電力量)を検出する。ここでは、それぞれの出力側の電流値及び電圧値に応じた出力値(変換電力量)を求める。
なお、これら各監視対象部25は、いずれもウォータージャケットwjを介して充電器8側とDCDCコンバータ9側が対向しており、冷却水循環路21に対し互いに並列配備される。各監視対象部25には温度センサ(温度検出手段)tsが設けられ、これらにより各監視対象部25の温度が検出されてシステムコントローラ16に入力されている。
次いで、予め設定される図6、7(a),(b)に示す補正水量設定マップ(補正水量演算手段)m21、m22により、補正温度dteに基づく補正水量(低減可能水量)qhを冷却水の温度tw℃(パラメータ)に応じて算出する。その上で、要求水量[リットル/分]Qnより補正水量qhを減算して、各監視対象部25毎の流量(ポンプ作動率)Qnpを求める(図8参照)。
更に、流量決定手段A3は、各監視対象部25毎の流量(ポンプ作動率)Qnpの内で最大値と成る箇所の流量をここでのポンプの吐出流量(ポンプ作動率)QPとして算出する。
このように、図1の車両の冷却装置は、電力変換中の出力値(変換電力)Pwに基づく要求水量QnをFF制御により求め、さらに、FB制御により温度上昇余裕分となる補正温度dte(=tm−tn)に基づく補正水量qhを要求水量Qnより減量する。具体的には要求水量Qnより補正水量qhを減量して、各監視対象部25毎の流量(ポンプ作動率)Qnpを求め、それらの最大値をポンプの吐出流量QPとして求め、このポンプの吐出流量QPの冷却水で電力変換中における電力変換器である充電器8及びDCDCコンバータ9を効率的に安定冷却でき、しかも、余分な冷却水の流動を排除して無駄なエネルギー消費を防止できる。
さらに、電力変換器が充電器8とDCDCコンバータ9である場合も、それぞれで求めた流量QnPの内で最も大きい値をポンプの吐出流量QPとして決定するので、両電力変換器8,9を効率的に安定冷却すると共に充電中における余分な冷却水の流動を排除して無駄なエネルギー消費を防止する効果が得られる。
さらに、充電器8及びDCDCコンバータ9のそれぞれの複数の監視対象部h1〜h3、g1〜g3を対象に算出された電動式冷却水ポンプ24の流量の内の最大値をポンプの吐出流量QPとして算出するので、いずれの電力変換器8,9をも効率的に安定冷却することができる。
これに対し、図10に示すように、電力変換器が充電器8のみの構成であっても本発明を適用できる。
この第3実施形態の場合、DCDCコンバータ9には図1の車両の冷却装置と同様に複数の監視対象部g1〜g3が形成される。この場合も、予め設定される図11(b)に示す要求水量設定マップm41により、各監視対象部g1〜g3の出力値Pw[kW]に基づく要求水量Qn[リットル/分]をFF制御により求める。さらに、FB制御により温度上昇余裕分となる補正温度dte(=tm−tn)を求める。次いで、予め設定される図11(c)に示す補正水量設定マップm42により補正水量qhを求め、要求水量Qn
よりこれを減量する。具体的には第1実施形態に準じて演算する。これにより求めた吐出流量QPの冷却水で電力変換中におけるDCDCコンバータ9を効率的に安定冷却でき、しかも、余分な冷却水の流動を排除して無駄なエネルギー消費を防止できる。
502 充電制御部
8 充電器(電力変換器)
9 DCDCコンバータ(電力変換器)
11 冷却水循環路
22 ラジエータ
24 電動式冷却水ポンプ
25 監視対象部
dte 補正温度
h1〜h3、g1〜g3 監視対象部
qh 補正水量
tm 限界温度
tn 発熱温度
ts 温度センサ(温度検出手段)
A1 電力変換量検出手段(出力値検出手段)
A2 補正温度算出手段
A3 流量決定手段
A4 ポンプ制御手段
M 車両
Qn 要求水量
QP 吐出流量
Claims (2)
- 車両に搭載された電力変換器を冷却する冷却水が流動する冷却水循環路と、前記冷却水循環路に冷却水を循環させる電動式ポンプと、を備えた車両の冷却装置であって、
前記電力変換器は車載充電器及びDCDCコンバータを含み、
前記電動式ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御手段と、
前記車載充電器及びDCDCコンバータの作動中の各電力変換量を検出する電力変換量検出手段と、
前記車載充電器及びDCDCコンバータのそれぞれの温度を検出する温度検出手段と、を有し、
前記ポンプ制御手段は、
前記車載充電器の発熱限界温度に対応して定められる第1限界温度と前記検出された前記車載充電器の温度との差に基づいて補正された第1吐出流量と、
前記DCDCコンバータの発熱限界温度に対応して定められる第2限界温度と前記検出されたDCDCコンバータの温度との差に基づいて補正された第2吐出流量と、を算出し、
前記第1吐出流量と第2吐出流量との大きい方の流量を選択して前記吐出流量を決定する、
ことを特徴とする車両の冷却装置。 - 前記冷却水循環路の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段を有し、
前記ポンプ制御手段は、
前記冷却水の温度が高くなるに従って前記吐出流量を増加する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の冷却装置。
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