JP7282957B2

JP7282957B2 - パワートレイン、冷媒流量推定方法、および電動車両

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Publication number: JP7282957B2
Application number: JP2022109026A
Authority: JP
Inventors: ジアンガン・ワン; ジヤン・リ; ウェン・イ
Original assignee: Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2042-07-06
Also published as: CN113691192A; US20220352842A1; EP4116793A1; JP2022161899A; EP4116793B1

Description

本出願は、モータ冷却技術の分野に関し、特に、パワートレイン、冷媒流量推定方法、および電動車両に関する。

電動車両のパワートレインは、モータ制御ユニット（ＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＭＣＵ）と、モータと、減速機と、冷却システムと、を含む。ＭＣＵは、インバータを含む。インバータは、直流（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ、ＤＣ）／交流（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ、ＡＣ）コンバータとも呼ばれ得、電動車両のパワーバッテリパックによって供給された直流を交流に変換し、次いで、モータに交流を供給するように構成される。モータは、交流を機械エネルギーに変換するように構成され、モータは、電動車両を駆動するために、機械エネルギーを電動車両の車輪に伝達するように、減速機に整合する必要がある。動力伝達構成要素として、減速機は、歯車、軸受、ハウジングなどの構成要素を主に含む。冷却システムは、モータ制御ユニット、モータ、および減速機を冷却するように構成される。

小型化に向けたパワートレインの進化に伴い、モータおよびＭＣＵの温度をオンラインで推定し、車両の安全のための効果的な温度制御ポリシーを実施することが、極めて重要である。現在のオンライン温度推定方法によれば、冷却システムの冷媒流量が、推定され、かつ取得される必要があり、すなわち、冷媒流量推定の精度は、オンライン温度推定の精度に大きく影響する。

図１に示されたパワートレインの場合、冷却システムは、矢印付き破線によって示された水冷却ループ１４と、矢印付き実線によって示されたオイル冷却ループ１５と、を使用する。水冷却ループ１４は、インバータ１１を冷却するように構成され、オイル冷却ループ１５は、モータ１２および減速機１３を冷却するように構成される。既存の冷媒流量推定では、水冷却ループ内の冷媒流量が推定される。まず、電子ポンプ１８の回転速度の信号および温度センサの信号が、取得される。温度センサの信号は、水冷却ループ内の現在の冷媒温度を示すために使用される。次いで、この瞬間における、対応する冷媒流量を取得するために、電子ポンプの回転速度と、冷媒温度と、冷媒流量と、の間の予め較正された対応関係が、車両熱管理システムから照会される。しかしながら、異なる車両モデルの熱管理システム間の違いにより、対応関係のデータ較正は、このように、異なる車両モデルに対して別々に実施される必要がある。その結果、データ較正は、時間を消費し、実用性が低い。

前述の問題を解決するために、本出願は、データ較正が、異なる熱管理システムに対して、別々に実施される必要がないように、パワートレイン、冷媒流量推定方法、および電動車両を提供する。これは、データ較正によって消費される時間を短縮し、実用性を改善する。

第１の態様によれば、本出願はパワートレインを提供する。パワートレインは、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成される。電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成される。インバータは、交流をモータに出力するように構成される。モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、コントローラは、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の瞬間における冷媒流量、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。

パワートレインは、現在の冷媒流量を、リアルタイムに推定し得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。これは、繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。

また、モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、インバータの熱放散電力消費が大きい。この場合、温度検出データの相対誤差の影響は小さい。したがって、冷媒流量は、本出願における温度検出データを使用することによって、決定される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、インバータの熱放散電力消費が低く、温度検出データの相対誤差の影響が大きい。この場合、本出願の解決策では、インバータの熱放散電力消費が低い場合の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらにインバータの低い熱放散電力消費の場合における電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

１つの可能な実施態様では、コントローラは、第１の位置の温度、第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗を決定し、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。

第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係は、予め決定され、かつ記憶され得る。また、較正処理におけるデータは、パワートレイン側で決定され得るデータであり、熱管理システム側の較正済みデータは、取得される必要がない。したがって、データ較正方法は、異なる熱管理システムに適用され、高い実用性を有し得る。

１つの可能な実施態様では、第１の位置は、第１の冷却ループ内の冷媒入口に配置される。第２の位置は、インバータ内にある位置であって、第１の冷却ループの冷媒入口側の近くにある、位置に、配置され、第２の位置は、第１の冷却ループに垂直な方向において第１の位置に位置合わせされる。

この場合、第１の位置の温度は、第１の冷却ループ内の最低温度であり、第１の位置と第２の位置との間の温度差は、比較的大きい。したがって、測定誤差によって引き起こされる温度差の相対誤差は小さく、すなわち、冷媒流量算出の結果に対する測定誤差の影響が低減される。

１つの可能な実施態様では、コントローラは、インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定する。

インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルは、リアルタイムに、すべて取得され得る。

１つの可能な実施態様では、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。

第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比は、第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比に等しい、または第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比と第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比との間に、予め設定された関数関係がある。

１つの可能な実施態様では、コントローラは、レジスタを含み、さらにコントローラは、第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係を、レジスタに記憶させる。モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第３の瞬間における第１の位置の温度、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度、および第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第３の瞬間における冷媒流量を決定する。

モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第３の瞬間における第１の位置の温度を第１の温度として決定し、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度を第３の回転速度として決定する。第３の回転速度が、第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係に含まれる第２の回転速度に等しいとき、第３の回転速度に等しい第２の回転速度に対応する第２の流量は、第３の瞬間における冷媒流量として使用される。

長い時間にわたってパワートレインが動作するにつれて、記憶された対応関係は、継続的に改善され、これにより、異なる冷媒温度および電子ポンプの異なる回転速度に対応する冷媒流量は、較正される。これは、電子ポンプの回転速度の比例スケーリングの方法に取って代わり、冷媒流量推定の精度を改善し得る。

１つの可能な実施態様では、パワートレインはメモリをさらに含む。コントローラは、第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係を、メモリに記憶させる。モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第３の瞬間における第１の位置の温度、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度、および第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第３の瞬間における冷媒流量を決定する。

１つの可能な実施態様では、コントローラは、第１の温度センサを使用することによって、第１の位置の温度を決定する、またはコントローラは、車両制御ユニット（ＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＶＣＵ）によって送信された温度情報に基づいて、第１の位置の温度を決定する。この場合、コントローラは、モータ制御ユニット（ＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＭＣＵ）であってもよく、車両制御ユニットと通信し得る。

１つの可能な実施態様では、第２の位置の温度は、温度測定デバイスを使用することによって、測定される。温度測定デバイスは、サーミスタまたは第２の温度センサのうちのいずれか一方である。

温度測定デバイスがサーミスタであるとき、サーミスタは、異なる温度係数に基づいて、正温度係数（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＰＴＣ）サーミスタ、および負温度係数（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＮＴＣ）サーミスタに分類され得る。

１つの可能な実施態様では、モータは電流センサを含む。電流センサは、モータの相電流を検出し、検出結果をコントローラに送信するように構成される。

第２の態様によれば、本出願は、別のパワートレインをさらに提供する。パワートレインは、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成される。電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成される。インバータは、交流をモータに出力するように構成される。モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、コントローラは、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、インバータ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第２の回転速度、および第１の瞬間における冷媒流量に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。

パワートレインは、現在の冷媒流量を、リアルタイムに推定し得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。これは、繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。

１つの可能な実施態様では、第１の位置は、インバータ内にある位置であって、第１の冷却ループの入口側の近くにある、位置に、配置され、第２の位置は、インバータ内にある位置であって、第１の冷却ループの出口側の近くにある、位置に、配置される。

この場合、第１の位置は、第２の位置から遠く、第１の位置と第２の位置との間の温度差は、大きい。したがって、測定誤差によって引き起こされる温度差の相対誤差は小さく、すなわち、冷媒流量推定の結果に対する測定誤差の影響が低減される。

１つの可能な実施態様では、パワートレインは、第１の温度センサと、第２の温度センサと、をさらに含む。第１の温度センサは、インバータ内の第１の位置の温度を決定するように構成され、第２の温度センサは、第２の位置の温度を決定するように構成される。

１つの可能な実施態様では、コントローラは、レジスタをさらに含む。コントローラは、第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係を、レジスタに記憶するようにさらに構成される。モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第３の瞬間における第１の位置の温度、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度、および第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第３の瞬間における冷媒流量を決定するように構成される。

第３の態様によれば、本出願の一実施形態は、パワートレインに適用される冷媒流量推定方法をさらに提供する。パワートレインは、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成され、電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成され、インバータは、交流をモータに出力するように構成される。冷媒流量推定方法は、
モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することと、
モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の瞬間における冷媒流量、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定することと、を含む。

現在の冷媒流量は、この方法を使用することによって、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。これは、繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。

また、モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、インバータの熱放散電力消費が大きい。この場合、温度検出データの相対誤差の影響は小さい。したがって、冷媒流量は、温度検出データを使用することによって、決定される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、インバータの熱放散電力消費が低く、温度検出データの相対誤差の影響が大きい。この場合、インバータの低い熱放散電力消費の場合における冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらにインバータの低い熱放散電力消費の場合における電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

１つの可能な実施態様では、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することは、
第１の位置の温度、第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗を決定することと、
第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することと、を含む。

１つの可能な実施態様では、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することの前に、本方法は、
第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係を予め決定することを、さらに含む。

１つの可能な実施態様では、本方法は、
インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定することを、さらに含む。

１つの可能な実施態様では、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することは、
第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定することを含み、第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比が、第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比に等しい、または第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比と第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比との間に、予め設定された関数関係がある。

１つの可能な実施態様では、本方法は、
第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係を記憶することと、
モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における第１の位置の温度、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度、および第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の瞬間における冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、第３の瞬間における冷媒流量を決定することと、をさらに含む。

第４の態様によれば、本出願の一実施形態は、パワートレインに適用される別の冷媒流量推定方法をさらに提供する。パワートレインは、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成され、電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成され、インバータは、交流をモータに出力するように構成される。冷媒流量推定方法は、
モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、インバータ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定することと、
モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第２の回転速度、および第１の瞬間における冷媒流量に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定することと、を含む。

現在の冷媒流量は、この方法を使用することによって、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。これは、繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。

また、モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、インバータの熱放散電力消費が大きい。この場合、温度検出データの相対誤差の影響は小さい。したがって、冷媒流量は、本方法による温度検出データを使用することによって、決定される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、インバータの熱放散電力消費が低く、温度検出データの相対誤差の影響が大きい。この場合、本方法によれば、インバータの低い熱放散電力消費の場合における冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらにインバータの低い熱放散電力消費の場合における電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

１つの可能な実施態様では、第１の回転速度、第２の回転速度、および第１の瞬間における冷媒流量に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定することは、
第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定することを含み、第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比が、第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比に等しい、または第２の瞬間における冷媒流量に対する第２の回転速度の比と第１の瞬間における冷媒流量に対する第１の回転速度の比との間に、予め設定された関数関係がある。

第５の態様によれば、本出願は、電動車両をさらに提供する。電動車両は、前述の実施態様で提供されたパワートレインを含み、パワーバッテリパックをさらに含む。パワーバッテリパックは、電気エネルギーをパワートレインに供給するように構成され、パワートレインは、パワーバッテリパックによって供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換して、電動車両を駆動するように構成される。パワートレインは、現在の冷媒流量を、リアルタイムに推定し得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。これは、繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。

既存のパワートレインの概略図である。本出願の一実施形態による、パワートレインの概略図である。本出願の一実施形態による、インバータおよび第１の冷却ループの概略図である。本出願の一実施形態による、熱抵抗と、冷媒温度と、冷媒流量と、の間の対応関係の曲線である。本出願の一実施形態による、インバータの概略図である。本出願の一実施形態による、冷媒温度と時間との間の対応関係の概略図である。本出願の一実施形態による、別のパワートレインの概略図である。本出願の一実施形態による、冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、さらに別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、さらに別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、さらに別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。本出願の一実施形態による、電動車両の概略図である。

本出願の実施形態で提供される技術的解決策を当業者に、より良く理解させるために、以下はまず、本出願で提供される技術的解決策の適用シナリオを説明する。

本出願で提供される解決策は、パワートレイン内にある冷媒流量であって、インバータを冷却するために使用される、冷媒流量を、推定するために使用される。パワートレインは、シングルモータパワートレイン、またはマルチモータパワートレインであってもよい。パワートレインのインバータは、水またはオイルによって冷却されてもよい。これは、本出願の実施形態では限定されない。説明を容易にするために、以下は、パワートレインがシングルモータパワートレインであり、インバータが水によって冷却されるものとして説明する。

図１は、既存のパワートレインおよびその冷却システムの概略図である。

パワートレインは、インバータ１１と、モータ１２と、減速機１３と、を含む。

インバータ１１は、パワーバッテリパックによって供給された直流を交流に変換し、次いで、その交流をモータ１２に供給するように構成される。インバータ１１は、三相３レベルインバータ、または三相２レベルインバータであってもよい。これは、本出願の実施形態では限定されない。

モータ１２は、モータハウジング１２５と、モータステータを形成するモータ・ステータ・シリコン鋼板１２１および端部巻線１２２と、を含み、加えて、モータロータを形成する磁性鋼１２３と、モータ回転シャフト１２４と、をさらに含む。

減速機１３は、モータ１２を減速するように構成される歯車セットを含む。いくつかの実施形態では、歯車セットは、第１の中間シャフト歯車１３０１と、第２の中間シャフト歯車１３０２と、入力シャフト歯車１３０３と、出力シャフト歯車１３０４と、を含み、オイルフィルタ１３０５をさらに含む。

パワートレインの冷却システムは、水冷却ループ１４（図中矢印付き破線によって示されるループ）と、オイル冷却ループ１５（図中矢印付き実線によって示されるループ）と、オイル－水熱交換器１６と、を含む。水冷却ループ１４およびオイル冷却ループ１５は、接続されない。

水冷却ループ１４は、オイル－水熱交換器１６に接続される水入口パイプ１４１および水出口パイプ１４２を含む。水冷却ループ１４は、インバータ１１を通り、熱放散がインバータ１１で実施された後、オイル－水熱交換器１６を通る。

オイル冷却ループ１５は、モータ１２および減速機１３を冷却するように構成される。

オイル－水熱交換器１６は、水冷却ループ１４に属する経路と、オイル冷却ループ１５に属する経路と、を含み、水冷却ループ１４を使用することによって、オイル冷却ループ１５の熱を放散する、すなわち二次熱交換が実施されるように、構成される。

モータ制御ユニット（図示せず）は、インバータ１１を制御して、直流を交流に変換する。このプロセスの間、エネルギーの一部は、変換効率に起因して失われ、失われたエネルギーのこの部分は、熱に変換される。同時に、交流がモータ１２に入り、電磁誘導によってモータ１２の回転のための機械エネルギーに変換される。このプロセスでは、熱エネルギーも、変換効率に起因して生成される。最後に、モータ１２の高い回転速度が減速機１３によって低下され、熱は、この変換プロセス中に依然として発生される。上記３つのプロセスにおけるエネルギー変換によって発生された熱は、冷却システムを通ってパワートレインから適時に排出される必要がある。

冷却システムの不十分な冷却能力は、パワートレインの構成要素の耐用年数を結果として短くし、深刻な場合には損傷させる可能性さえある。したがって、冷却システムの冷却能力を確保することが極めて重要である。現在、冷却システム内の冷媒流量が、一般に判断基準として使用されている。冷媒流量が異常であるとき、冷却システムが故障していると決定される場合がある。

加えて、モータおよびＭＣＵの温度をオンラインでどのように効果的に推定し、効果的な温度制御ポリシーをどのように実行するかが、車両の安全性にとって極めて重要である。オンライン温度推定の現在の方法によれば、冷却システムの冷媒流量が、推定され、かつ取得される必要があり、すなわち、冷媒流量推定の精度は、オンライン温度推定の精度に大きく影響する。たとえば、流量誤差が３０％に達するとき、温度推定の誤差は、１０℃に達する。

要約すると、冷媒流量をどのように正確に推定するかが、電動車両の安全性にとって極めて重要である。既存の冷媒流量推定では、水冷却ループ内の冷媒流量が推定される。冷媒の特定のタイプは、本出願の実施形態では限定されない。たとえば、いくつかの実施形態では、冷媒は、水とグリコールとの混合物である。既存の推定方法によれば、電子ポンプ１８の回転速度、および温度センサの信号が取得され、次いで、この場合に、対応する冷媒流量を取得するために、電子ポンプの回転速度と、冷媒の温度と、冷媒流量と、の間の予め較正された対応関係が、車両熱管理システムから照会される。

しかしながら、異なる車両モデルの熱管理システム間の違いにより、異なる車両モデルの熱管理システムは、前述の対応関係において異なる。たとえば、電子水ポンプの同じ回転速度、および同じ冷媒温度について、異なる車両モデルの熱管理システム内の冷媒流量は、熱管理システム間の違いに起因して異なる。したがって、較正が、異なる車両モデルに対して複数回実施される必要があり、結果、高い時間オーバーヘッドとなり、低い実用性となる。

上記の問題を解決するために、本出願は、パワートレイン、冷媒流量推定方法、および電動車両を提供する。モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、パワートレインのコントローラは、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の瞬間における冷媒流量、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。この解決策では、現在の冷媒流量を推定するためのデータは、パワートレイン側で決定され得るデータである。熱管理システム側の較正データは、取得される必要がない。したがって、この解決策で、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業が回避され、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善し、温度検出データの相対誤差の影響が緩和され、冷媒流量推定の精度を改善する。

本出願における技術的解決策を当業者に、より良く理解させるために、以下は、本出願の実施形態における添付図面を参照して、本出願の実施形態における技術的解決策を説明する。

本出願の記載における用語「第１（ｆｉｒｓｔ）」および「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」は、記載の目的のためにだけ意図され、示した技術的特徴の相対的重要度を示したり示唆したり、示した技術的特徴の数量を暗示的に示したりするものとして理解されるべきではない。

加えて、本出願では、「上部」および「下部」などの方向の用語は、限定しないが、添付の図面に概略的に配置された構成要素の向きによって画定され得る。これらの方向の用語は、相対的な概念であってもよく、「相対」の説明および明確化に使用され、図面の構成要素の方向の変化に応じて、対応して変化し得ることを理解されたい。

本出願では、特に明確に、指定および限定されない限り、「接続」という用語は、広義に理解されるべきである。たとえば、「接続」は、固定接続、取り外し可能な接続、または一体構造であってもよく、直接接続であってもよく、または仲介を介した間接接続であってもよい。

本出願の以下の説明では、説明を容易にするために、「ループ」は、冷却オイルを搬送し得る物理的構造または容器内の「パイプライン」を置き換えるために使用され、添付の図面の対応する参照において、矢印付き線（破線または実線）が、「ループ」を表すために使用される。

流量は、単位時間内に密閉されたパイプラインの有効部分を通って流れる流体の量であり、瞬間流量としても知られる。体積によって表される流体の量は、体積流量と呼ばれ、質量で表される流体の量は、質量流量と呼ばれる。これは、本出願の以下の実施形態で限定されない。

本出願の一実施形態は、電動車両のパワートレインを提供する。詳細は、以下の添付図面を参照して説明される。

図２は、本出願の一実施形態による、パワートレインの概略図である。

図に示された電動車両のパワートレインは、インバータ１１と、モータ１２と、コントローラ２０と、電子ポンプ１８と、第１の冷却ループ（図の破線枠内の領域Ａ内の水冷却ループ部）と、を含む。

第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータ１１を冷却するように構成される。電子ポンプ１８は、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成される。

インバータ１１は、電動車両のパワーバッテリパックによって供給された直流を交流に変換し、次いで、その交流をモータ１２に供給する。

いくつかの実施形態では、パワートレインは、第１の温度センサ３０をさらに含み、第１の温度センサ３０は、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度を検出するように構成される。インバータ１１は、温度測定デバイスを含み、温度測定デバイスは、インバータ１１内の第２の位置に配置される。温度測定デバイスは、コントローラ２０に電気的に接続される。

電子ポンプ１８は、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させ、インバータ１１を冷却するように構成される。本出願の本実施形態における電子ポンプ１８は、モータ制御ユニット（ＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＭＣＵ）によって制御される。

コントローラ２０は、ＭＣＵであってもよいし、独立して配置されてもよい。これは、本出願の本実施形態では限定されない。コントローラ２０がＭＣＵであるとき、コントローラは、電子ポンプ１８の動作状態をさらに制御し得る。

以下は、コントローラが第１の冷却ループ内の冷媒流量を決定する方法を説明する。第１の冷却ループ内の冷媒流量は、電子ポンプ１８が動作するときに伝達される冷媒流量として理解され得ることが理解されよう。

インバータ１１は、パワー半導体デバイスを含み、ダイオード、パワースイッチデバイスなどを含む。パワースイッチデバイスは、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｌｅｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）、炭化シリコン電界効果トランジスタ（ＳｉｌｉｃｏｎＣａｒｂｉｄｅＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ）などであってもよい。これは、本出願の本実施形態では限定されない。インバータ１１が動作するとき、インバータ１１の電力損失は、主にパワー半導体デバイスの電力損失であり、インバータ１１が大きい電流で動作するとき、インバータ１１の電力損失は大きい。

本出願の本実施形態におけるモータ１２は、三相モータであり、モータ１２の相電流は、モータの各相負荷の巻線を通って流れる電流である。モータ１２の相電流が予め設定された電流値以上であるとき、この場合、インバータ１１が、大きい電流で動作し、インバータ１１の温度は、比較的高いことを示す。この場合、温度測定デバイスを使用することによって、コントローラ２０によって取得された第２の位置の現在の温度は高く、これにより、第２の位置での温度測定の相対誤差は小さい。しかし、第１の冷却ループ内の冷媒が、インバータ１１を冷却するにつれて、冷媒の温度が、徐々に上昇し、これにより、第１の温度センサの測定結果の相対誤差が小さくなる。

この場合、コントローラ２０は、温度測定デバイスを使用することによって、第２の位置の現在の温度を取得し、第１の位置の現在の温度、第２の位置の現在の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、現在の冷媒流量を決定する。

モータ１２の相電流が予め設定された電流値未満であるとき、この場合、インバータ１１は小さい電流で動作し、インバータ１１の温度は比較的低い。したがって、温度測定デバイスを使用することによって、コントローラ２０によって取得された第２の位置の現在の温度は低く、これにより、第２の位置での温度測定の相対誤差は大きい。また、第１の温度センサの測定結果の相対誤差は大きい。これは、冷媒流量推定の誤差を大きくする。したがって、本出願では、モータ１２の相電流が予め設定された電流値未満であるときの冷媒流量は、比例スケーリング方式で推定される。詳細は以下で説明される。

モータ１２の相電流が予め設定された電流値以上であるとき、コントローラ２０は、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプ１８の回転速度を第１の回転速度として決定する。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、電子ポンプ１８の現在の回転速度を第２の回転速度として決定する。電子ポンプ１８の回転速度は冷媒流量に比例するので、コントローラは、第１の回転速度、第１の流量、および第２の回転速度に基づいて、現在の冷媒流量を決定し得る。

いくつかの実施形態では、第１の流量に対する第１の回転速度の比は、第２の流量に対する第２の回転速度の比に等しい。

いくつかの他の実施形態では、第１の流量に対する第１の回転速度の比は、第１の比であり、第２の流量に対する第２の回転速度の比は、第２の比である。第１の比および第２の比は通常、ある程度異なっており、これは、データ検出誤差によって引き起こされる。したがって、データ検出誤差によって引き起こされる影響を軽減するために、第１の比と較正係数との積が第２の比に等しくなるように、パワートレインに対して実験を行うことによって、較正係数は、事前に較正され得る。

本出願の本実施形態におけるコントローラ２０は、特定用途向け集積回路（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ、ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、またはそれらの組合せである。ＰＬＤは、複合プログラマブル論理デバイス（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ、ＣＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、汎用アレイ論理（ＧｅｎｅｒｉｃＡｒｒａｙＬｏｇｉｃ、ＧＡＬ）、またはこれらの任意の組合せであり得る。これは、本出願の本実施形態では限定されない。

上記の説明では、コントローラ２０が第１の温度センサ３０を使用することによって、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度を取得する例を使用した。実際の用途では、コントローラ２０は、電動車両の車両制御ユニット（ＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＶＣＵ）によって送信された温度情報を代替的に受信し、その温度情報に基づいて、第１の位置の温度を決定し得る。

結論として、現在の冷媒流量は、本出願の本実施形態で提供されるパワートレインを使用することによって、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

以下は、コントローラによって冷媒流量を推定する実施態様について説明する。

図３は、本出願の本実施形態による、インバータおよび第１の冷却ループの概略図である。

パワー半導体デバイスモジュール１０１１～１０１３が、インバータのプリント基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ、ＰＣＢ）１０３上に配置される。各パワー半導体デバイスモジュールは、モータによって必要とされる単相電流を、対応して出力し、各パワー半導体デバイスモジュールは、パワースイッチデバイスと、ダイオードと、を含む。

プリント基板１０３は、補助熱放散材料１０４を使用することによって、補助的に熱放散を実施する。いくつかの実施形態では、補助熱放散材料１０４は、熱伝導性シリコーングリースである。また、ラジエータ１０５をさらに配置して、冷媒との接触面積を大きくして、熱放散効率を改善させる。

温度測定デバイスが、各パワー半導体デバイスモジュール上に、対応して配置される。図に示されるように、温度測定デバイス１０２１が、パワー半導体デバイスモジュール１０１１上に配置され、温度測定デバイス１０２２が、パワー半導体デバイスモジュール１０１２上に配置され、温度測定デバイス１０２３が、パワー半導体デバイスモジュール１０１３上に配置される。いくつかの実施形態では、温度測定デバイスは、サーミスタまたは第２の温度センサである。

温度測定デバイスがサーミスタであるとき、サーミスタは、異なる温度係数に基づいて、正温度係数（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＰＴＣ）サーミスタ、および負温度係数（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＮＴＣ）サーミスタに分類され得る。サーミスタは通常、温度感度によって特徴付けられ、異なる温度で異なる抵抗値を有する。正温度係数サーミスタは、高い温度で、大きい抵抗値を有し、負温度係数サーミスタは、高い温度で、小さい抵抗値を有する。コントローラは、サーミスタの抵抗値と温度との間の予め較正された対応関係、およびサーミスタの現在の抵抗値に基づいて、サーミスタの現在の温度を決定する、すなわち、第２の温度を決定し得る。

温度測定デバイスが第２の温度センサであるとき、第２の温度センサは、第２の位置の温度を検出し、検出結果をコントローラに送信するように構成される。

図に示されるように、第１の冷却ループの冷媒入口はＢであり、冷媒出口はＡである。

パワートレインの第１の温度センサは、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度を検出するように構成される。コントローラは、温度測定デバイスを使用することによって、インバータ内の第２の位置の温度を取得する。

第２の位置は、本出願の本実施形態では限定されない。たとえば、第２の位置が第１の冷却ループの冷媒出口に近いとき、第２の位置の温度は、温度測定デバイス１０２３を使用することによって、取得され得る。たとえば、第２の位置が第１の冷却ループの冷媒入口に近いとき、第２の位置の温度は、温度測定デバイス１０２１を使用することによって、取得され得る。

以下では、パワー半導体デバイスにおけるパワースイッチデバイスがＩＧＢＴである例が、説明のために使用される。本出願の本実施形態の解決策では、パワー半導体デバイスの熱モデルは、熱抵抗を計算するために使用される。まず、冷媒温度が、第１の温度センサを使用することによって取得され、次いで、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗が、決定され、次いで、熱抵抗と、冷媒温度と、冷媒流量と、の間の予め較正された対応関係に基づいて、冷媒流量が決定される。

この対応関係が較正されるとき、車両熱管理システムの電子ポンプの回転速度のパラメータは、較正処理に使用されない。熱抵抗は、パワートレイン側のパラメータであり、車両熱管理システムとは無関係である。これは、異なる車両モデルの熱管理システムに対して繰り返される較正作業を回避する。以下では、本出願の解決策の実施態様プロセスを説明する。

まず、熱抵抗と、冷媒温度と、冷媒流量と、の間の対応関係は、予め試験を通して較正される。本出願の本実施形態における熱抵抗は、第２の位置に対する第１の位置の熱抵抗であり、第１の位置と第２の位置との間の熱抵抗として理解されてもよく、または第１の位置に対する第２の位置の熱抵抗として理解されてもよい。

図４は、本出願の本実施形態による、熱抵抗と、冷媒温度と、冷媒流量と、の間の対応関係の曲線である。

事前較正作業が実施され、すなわち、異なる冷媒温度における熱抵抗と冷媒流量との間の対応関係を取得するために、実験が、パワートレインに対して実施される。

図中のデータ点は、現在の温度における、異なる熱抵抗と冷媒流量との間の対応関係を示す。熱抵抗の範囲は、パワートレインが正常に動作するときの熱抵抗の範囲をカバーしなければならない。冷媒流量の範囲は、パワートレインの電子ポンプが作動するときに維持され得る冷媒流量の範囲をカバーしなければならない。前述のデータ点は、関係曲線に当てはめられる。曲線１に対応する温度は、曲線２に対応する温度より低く、曲線２に対応する温度は、曲線３に対応する温度より低い。すなわち、より高い温度は、同じ熱抵抗下でより高い冷媒流量に対応する。

いくつかの実施形態では、第１の位置は、第１の冷却ループの冷媒入口に配置されてもよく、第２の位置は、インバータ内にある位置であって、第１の冷却ループの冷媒入口側の近くにある、位置である。第２の位置は、第１の冷却ループに垂直な方向において第１の位置に位置合わせされる。この場合、第１の位置の温度は、第１の冷却ループ内の最低温度であり、第１の位置と第２の位置との間の温度差は、比較的大きい。これは、熱抵抗計算に対する温度測定誤差の影響を緩和する。

モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、この場合、インバータが、大きい電流で動作し、インバータの温度は、比較的高いことを示す。この場合、コントローラは、温度測定デバイスを使用することによって、第２の位置の現在の温度を取得し、第１の温度センサを使用することによって、第１の位置の温度を取得し、さらに、インバータの現在の電力損失を決定する。

以下は、コントローラがインバータの現在の電力損失を決定するプロセスを説明する。本出願の本実施形態の以下の説明では、インバータの電力損失は、主にパワー半導体デバイスの電力損失である。

コントローラは、インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定する。詳細は以下で説明される。

図５は、本出願の本実施形態による、インバータの概略図である。

図に示されたインバータは、三相２レベルインバータであり、Ａ、Ｂ、およびＣの三相を出力する。以下は、説明のために、相Ａに対応するブリッジアームのパワースイッチデバイスＱ１の電力損失を決定する例を使用する。Ｑ１と逆並列のダイオードＤ１は、独立して配置されたダイオードであってもよく、Ｑ１のボディダイオードであってもよい。これは、本出願の本実施形態では限定されない。以下は、説明のために、パワースイッチデバイスがＩＧＢＴである例を使用する。

相Ａ電流ｉ_Ａが正の半周期にあるとき、Ｑ１のみが電力損失を有し、Ｄ１は損失なしにスイッチオフのままである。この場合、Ｑ１のオン状態損失Ｐ_Ｃ１は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_Ｃ１＝Ｖ_ＯＮ１＊Ｉｑ＊Ｄ（１）

Ｖ_ＯＮ１は、Ｑ１の導通電圧降下であり、Ｑ１のジャンクション温度（ＪｕｎｃｔｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）およびオン状態電流Ｉｑに従って、ＩＧＢＴのマニュアルにおいて知られ得る。マニュアルデータは、事前に入力されて、メモリに記憶され、使用されるときに呼び出され得る。ジャンクション温度は、インバータのＱ１の実際の動作温度であり、温度センサによって測定され得る。たとえば、Ｑ１の動作温度は、第２の温度センサまたはサーミスタを使用することによって、検出されてもよい。

Ｄは、Ｑ１の制御信号のデューティサイクルである。Ｄが０であるとき、この場合、Ｑ１がデフォルトのスイッチオン状態にあることを表す。Ｄが１であるとき、この場合、Ｑ１がデフォルトのスイッチオフ状態にあることを示す。

Ｑ１のスイッチング損失は、導通損失Ｐ_ＯＮ１およびターンオフ損失Ｐ_ＯＦＦ１を含む。導通損失Ｐ_ＯＮ１は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_ＯＮ１＝Ｅ_ＯＮ１／Ｔ_Ｓ（２）

Ｅ_ＯＮ１は、Ｑ１が一度スイッチオンにされたときに引き起こされる損失であり、インバータの直流バスの電流電圧、Ｑ１のジャンクション温度、オン状態電流Ｉｑを使用することによって、ＩＧＢＴのマニュアルにおいて知られ得る。Ｔｓは、インバータの電流出力サイクルである。

ターンオフ損失Ｐ_ＯＦＦ１は、以下の式で決定される。
Ｐ_ＯＦＦ１＝Ｅ_ＯＦＦ１／Ｔ_Ｓ（３）

Ｅ_ＯＦＦ１は、Ｑ１が一度スイッチオフにされたときに引き起こされる損失であり、インバータの直流バスの電流電圧、Ｑ１のジャンクション温度、およびオン状態電流Ｉｑを使用することによって、ＩＧＢＴのマニュアルにおいて知られ得る。

結論として、正の半周期におけるＱ１の総電力損失Ｐ_１は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_１＝Ｐ_Ｃ１＋Ｐ_ＯＮ１＋Ｐ_ＯＦＦ１（４）

相Ａ電流ｉ_Ａが負の半周期にあるとき、Ｄ１のみが電力損失を有し、Ｑ１は損失なしにスイッチオフのままである。この場合、Ｄ１のオン状態損失Ｐ_Ｄ１は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_Ｄ１＝Ｖ_ＯＮ２＊Ｉｄ＊Ｄ（５）

Ｖ_ＯＮ２は、Ｄ１の導通電圧降下であり、Ｉｄは、ダイオードＤ１を通って流れる電流である。Ｄは、Ｑ１の制御信号のデューティサイクルである。

Ｄ１のスイッチング損失は、ターンオフ損失Ｐ_ＯＦＦ２を含む。ターンオフ損失は、ダイオードＤ１がスイッチオフにされたときの逆回復プロセスによって引き起こされ、ターンオフ損失Ｐ_ＯＦＦ２は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_ＯＦＦ２＝Ｅ_ＯＦＦ２／Ｔ_Ｓ（６）

Ｅ_ＯＦＦ２は、Ｄ１が一度スイッチオフにされたときに引き起こされる損失であり、インバータの直流バスの電流電圧、Ｄ１のジャンクション温度、およびオン状態電流Ｉｑを使用することによって、ダイオードのマニュアルにおいて知られ得る。Ｔｓは、インバータの電流出力サイクルである。

結論として、負の半周期におけるＤ１の総電力損失Ｐ_１は、以下の式を使用することによって、決定される。
Ｐ_１＝Ｐ_Ｄ１＋Ｐ_ＯＦＦ２（７）

１つのパワースイッチデバイスの電力損失および１つのダイオードの電力損失は、上記で決定され、インバータの総電力損失Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は、インバータ内のダイオードおよびパワースイッチデバイスの数に関連して決定され得る。

いくつかの実施形態では、パワートレインは、上記のＩｑおよびＩｄを取得するために、電流センサをさらに含む。電流センサは、モータの相電流を検出し、検出結果をコントローラに送信するように構成される。

インバータの電力損失を決定した後、コントローラは、第１の位置の現在の温度Ｔ_１、および第２の位置の現在の温度Ｔ_２を決定し、以下の式を使用することによって、第１の位置と第２の位置との間の現在の熱抵抗Ｒを決定する。

引き続き図４を参照されたい。熱抵抗Ｒが決定された後、熱抵抗と冷媒流量との間の対応関係の曲線が、第１の位置の現在の温度に基づいて決定され、対応する冷媒流量が、決定された熱抵抗に基づいて決定される。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、この場合、インバータは小さい電流で動作し、インバータの温度は比較的低い。本出願では、モータ１２の相電流が予め設定された電流値未満であるときの冷媒流量は、比例スケーリング方式で推定される。詳細は以下で説明される。予め設定された電流値は、実際の状況に基づいて設定される。これは、本出願の本実施形態では限定されない。

まず、モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、第１の瞬間における冷媒流量は、第１の流量ｆ１として取得され、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度は、第１の回転速度ｒ１として決定され、第１の流量ｆ１および第１の回転速度ｒ１は、基準として使用される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、電子ポンプの現在の回転速度は、第２の回転速度ｒ２として決定され、さらに、現在の冷媒流量ｆ２は、第１の回転速度ｒ１、第１の流量ｆ１、および第２の回転速度ｒ２に基づいて決定される。

１つの可能な実施態様では、流量に対する電子ポンプの回転速度の比は、固定値であり、すなわち、第１の流量ｆ１に対する第１の回転速度ｒ１の比は、第１の比であり、第２の流量ｆ２に対する第２の回転速度ｒ２の比は、第２の比であり、第１の比は第２の比に等しい。この場合、冷媒流量ｆ２は、以下の式を使用することによって、決定される。

別の可能な実施態様では、第１の比および第２の比は通常、ある程度異なっており、これは、データ検出誤差によって引き起こされる。したがって、データ検出誤差によって引き起こされる影響を軽減するために、第１の比と較正係数との積が第２の比に等しくなるように、パワートレインに対して実験を行うことによって、較正係数は、事前に較正され得る。この場合、冷媒流量ｆ２は、以下の式を使用することによって、決定される。

ｃは較正係数であり、較正係数ｃは、予め実験を通して較正される。

さらに別の可能な実施態様では、現在の冷媒流量に対する第２の回転速度の比と、第１の流量に対する第１の回転速度の比と、の間に、予め設定された関数関係がある。予め設定された関数関係は、以下の式で示される。
ｆ_２＝［ｃ_０＊（ｒ２／ｒ１）^０＋ｃ_１＊（ｒ２／ｒ１）^１＋・・・＋ｃ_ｋ＊（ｒ２／ｒ１）^ｋ］＊ｆ_１（１１）

ｋは非負の整数である。Ｃ_０、Ｃ_１、．．．、Ｃ_ｋなどは、所定の係数である。

図６は、本出願の本実施形態による、冷媒温度と時間との間の対応関係の概略図である。

モータの相電流と時間との間の対応関係のマークは、４である。本出願の本実施形態で最終的に決定される冷媒温度と時間との間の対応関係のマークは、５である。全プロセスにおいて、パワー半導体デバイスの熱モデルを使用することによって決定される、冷媒温度と時間との対応関係のマークは、６である。全プロセスにおいて、電子ポンプの回転速度の比例スケーリングを使用することによって決定される、冷媒温度と時間との間の対応関係のマークは、７である。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、５で示される対応関係は、７で示される対応関係と同じである。モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、５で示される対応関係は、６で示される対応関係と同じである。

実際の用途では、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、冷媒流量推定のプロセスにおいて、推定ごとの冷媒温度と電子ポンプの回転速度との間の対応関係、および取得された冷媒流量が、さらに記憶され得る。長い時間にわたってパワートレインが動作するにつれて、記憶された対応関係は、継続的に改善される。これは、異なる冷媒温度および電子ポンプの回転速度に対応する冷媒流量の較正を実施する。これは、電子ポンプの回転速度の比例スケーリングの方法に置き換わり、冷媒流量推定の精度を改善する。詳細は以下で説明される。

１つの可能な実施態様では、コントローラはレジスタを含む。レジスタは、データをコントローラ内に記憶するために使用されるいくつかの小さな記憶領域であり、動作に関与するデータおよび動作結果を記憶するように構成される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、第２の流量を決定した後、コントローラは、第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の流量と、の間の対応関係を、レジスタに記憶する。長い時間にわたってパワートレインが動作するにつれて、レジスタに記憶された対応関係は、継続的に改善される。第１の位置の温度は、冷媒温度を表す。これは、異なる冷媒温度および電子ポンプの回転速度に対応する冷媒流量の較正を実施する。

モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における第１の位置の温度が、第１の温度として決定され、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度が、第３の回転速度として決定される。コントローラは、第１の温度および第３の回転速度に従って、対応する冷媒流量についてレジスタに記憶された対応関係を検索する。第１の温度における第３の回転速度が、対応関係に含まれる第２の回転速度に等しいとき、第１の温度における第３の回転速度に等しい第２の回転速度に対応する第２の流量は、第３の瞬間における冷媒流量として使用される。これは、第３の瞬間における冷媒流量推定を実施し、電子ポンプの回転速度の比例スケーリングの前述の方法を回避し、冷媒流量推定の精度を改善する。

レジスタに記憶された対応関係内のデータは、長い時間にわたってパワートレインが動作するにつれて、継続的に更新され得、偶発的な誤差の影響は、平均値法を使用することによって、緩和され得ることが理解されよう。たとえば、同一の第１の温度および同一の第２の回転速度における複数の異なる冷媒流量が、複数回の推定を通して取得されたとき、取得された複数の異なる冷媒流量の平均値が計算され得、冷媒流量の最終的に取得された平均値は、第１の温度および第２の回転速度に対応する冷媒流量として使用される。

別の可能な実施態様では、前述の対応関係は、独立して配置されたメモリに記憶される。コントローラは、前述の対応関係の記憶および読み出しを実施するために、メモリに電気的に接続される。他の説明は、前述の実施態様のものと同様であり、詳細は、ここでは再び記載されない。メモリは、限定しないが、相変化メモリ（Ｐｈａｓｅ－ＣｈａｎｇｅＲＡＭ、ＰＲＡＭ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍ－ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ、ＳＲＡＭ）、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ、ＤＲＡＭ）、および別のタイプのランダム・アクセス・メモリ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）を含み、または電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄｏｎｌｙＭｅｍｏｒｙ、ＥＥＰＲＯＭ）であってもよい。

結論として、現在の冷媒流量は、本出願の本実施形態で提供されるパワートレインを使用することによって、リアルタイムに、かつオンライン方式で推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の現在の温度、第２の位置の現在の温度、およびインバータの電力損失は、パワートレイン側で決定され得るデータである。車両熱管理システム側のデータが、取得される必要はない。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。また、モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、冷媒流量は、温度検出データを使用することによって、決定される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

本出願の一実施形態は、別のパワートレインをさらに提供し、別の方法が、冷媒流量を推定するために使用され得る。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を行う。

図７は、本出願の一実施形態による、別のパワートレインの概略図である。

図に示された電動車両のパワートレインは、インバータ１１と、モータ１２と、コントローラ２０と、第１の温度センサ３０と、第２の温度センサ４０と、電子ポンプ１８と、第１の冷却ループ（図の破線枠内の領域Ａの水冷却ループ部）と、を含む。

第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータ１１を冷却するように構成される。

モータ１２は、電流センサ（図示せず）を含む。電流センサは、モータの相電流を検出し、検出結果をコントローラ２０に送信するように構成される。

第１の温度センサ３０は、インバータ内の第１の位置の温度を検出するように構成される。第２の温度センサは、インバータ内の第２の位置の温度を検出するように構成される。

引き続き図３を参照されたい。本出願の本実施形態の解決策では、インバータの温度測定デバイス、すなわち、図の温度測定デバイス１０２１～１０２３が、再利用され得る。この場合、温度測定デバイスは、温度センサである。たとえば、温度測定デバイス１０２１および１０２２が再利用されるとき、温度測定デバイス１０２１は、第１の温度センサ３０であり、温度測定デバイス１０２２は、第２の温度センサ４０である。これは、第１の冷却ループ内に温度センサを配置することを回避し、コストを低減する。

本出願の本実施形態におけるモータは、三相モータであり、モータの相電流は、モータの各相負荷の巻線を通って流れる電流である。モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、この場合、インバータが、大きい電流で動作し、インバータの温度は、比較的高いことを示す。この場合、コントローラによって取得される、第１の位置の温度と第２の位置の温度との間の相対誤差は小さい。

この場合、コントローラは、第１の位置の温度、第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の冷却ループ内の冷媒流量を決定する。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、この場合、インバータは小さい電流で動作し、インバータの温度は比較的低い。したがって、コントローラによって取得される、第１の位置の温度と第２の位置の温度との間の相対誤差は大きい。本出願では、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるときの冷媒流量が、比例スケーリング方式で推定される。詳細は以下で説明される。

モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、コントローラは、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定する。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、電子ポンプの現在の回転速度を第２の回転速度として決定する。電子ポンプの回転速度は冷媒流量に比例するので、コントローラは、第１の回転速度、第１の流量、および第２の回転速度に基づいて、現在の冷媒流量を決定し得る。

結論として、現在の冷媒流量は、本出願の本実施形態で提供されるパワートレインを使用することによって、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

以下は、コントローラによって冷媒流量を推定する実施態様について説明する。本出願の以下の説明では、流量が体積流量である例が、説明のために使用され、すなわち、流量は、密閉されたパイプラインの有効部分を通って、単位時間に流れる流体の体積である。

コントローラは、インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定する。具体的実施態様については、前述の実施形態の関連説明、すなわち式（１）～（７）の前述の説明を参照されたい。詳細は、本実施形態に関して再びここでは説明されない。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、Ｐは、パワー半導体デバイスの電力損失を表し、Ｔ_１は、第１の位置の温度を表し、Ｔ_２は、第２の位置の温度を表し、ｔは、時間を表し、Ｃ_０は、冷媒の比熱容量を表し、ρは、冷媒の密度を表し、ｆ_１は、冷媒の流量を表し、Ｑは、冷媒が第１の位置と第２の位置との間の領域を冷却するとき、冷媒によって吸収される熱を表し、熱のこの部分はまた、パワー半導体デバイスの電力損失によって発生される熱であり、以下の式を満たす。
Ｑ＝Ｃ_０＊ρ＊ｆ_１＊ｔ＊（Ｔ_２－Ｔ_１）（１２）
Ｑ＝Ｐ＊ｔ（１３）

式（１２）および式（１３）を参照すると、ｆ_１は、以下の式を満たすと決定され得る。

冷媒の比熱容量Ｃ_０および密度ρは、冷媒の固有の特性であり、冷媒のタイプに基づいて予め決定される。たとえば、第１の位置は、第１の冷却ループの入口に近く、第２の位置は、第１の冷却ループの出口に近い。この場合、第１の温度センサは、１０２１であり、第２の温度センサは、１０２３である。互いに遠く離れた２つの温度センサが選択されるため、Ｔ_２とＴ_１との差は、より明確である。これは、温度測定時の推定結果に対する相対誤差の影響を緩和する。この場合、Ｐは、すべてのパワー半導体デバイスモジュール１０１１～１０１３を用いたパワー半導体デバイスの総電力損失を表す。

モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、この場合、インバータが、小さい電流で動作し、インバータの温度は、比較的低く、これにより、Ｔ_２とＴ_１との差は、明確ではない。そのため、温度測定時の相対誤差は、推定結果に大きく影響する。本出願では、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるときの冷媒流量が、比例スケーリング方式で推定される。詳細は以下で説明される。予め設定された電流値は、実際の状況に基づいて設定される。これは、本出願の本実施形態では限定されない。

まず、モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、前述の式（１２）～（１４）に従って、第１の瞬間における冷媒流量は、第１の流量ｆ１として取得され、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度は、第１の回転速度ｒ１として決定され、第１の流量ｆ１および第１の回転速度ｒ１は、基準として使用される。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、電子ポンプの現在の回転速度は、第２の回転速度ｒ２として決定され、さらに、現在の冷媒流量ｆ２は、第１の回転速度ｒ１、第１の流量ｆ１、および第２の回転速度ｒ２に基づいて決定される。

１つの可能な実施態様では、流量に対する電子ポンプの回転速度の比は、固定値であり、すなわち、第１の流量ｆ１に対する第１の回転速度ｒ１の比は、第１の比であり、第２の流量ｆ２に対する第２の回転速度ｒ２の比は、第２の比であり、第１の比は第２の比に等しい。この場合、冷媒流量ｆ２は、式（９）に従って決定される。

別の可能な実施態様では、第１の比および第２の比は通常、ある程度異なっており、これは、データ検出誤差によって引き起こされる。したがって、データ検出誤差によって引き起こされる影響を軽減するために、第１の比と較正係数との積が第２の比に等しくなるように、パワートレインに対して実験を行うことによって、較正係数は、事前に較正され得る。この場合、冷媒流量ｆ２は、式（１０）または式（１１）に従って決定される。

別の可能な実施態様では、前述の対応関係は、独立して配置されたメモリに記憶される。コントローラは、前述の対応関係の記憶および読み出しを実施するために、メモリに電気的に接続される。他の説明は、前述の実施態様のものと同様であり、詳細は、ここでは再び記載されない。

結論として、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業は、本出願の本実施形態で提供されるパワートレインを使用することによって回避され、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

前述の実施形態で提供された電動車両のパワートレインに基づいて、本出願の一実施形態は、冷媒流量推定方法をさらに提供する。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を行う。

図８は、本出願の一実施形態による、冷媒流量推定方法のフローチャート図である。

図に示された方法は、前述の実装実施形態で提供されたパワートレインに適用され得、本方法は、以下のステップを含む。

Ｓ８０１：モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。

Ｓ８０２：モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の瞬間における冷媒流量、および第２の回転速度に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。

本出願の本実施形態で提供される方法によれば、現在の冷媒流量は、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

以下は、特定のステップを参照して説明を行う。

図９Ａおよび図９Ｂは、本出願の一実施形態による、別の冷媒流量推定方法の概略図である。

Ｓ９０１：第２の位置に対する第１の位置の熱抵抗と、第１の位置の温度と、冷媒流量と、の間の対応関係を予め較正する。

Ｓ９０２：モータの相電流が予め設定された電流値以上であるか否かを決定する。

モータの相電流が予め設定された電流値以上である場合、Ｓ９０３を実施する。モータの相電流が予め設定された電流値未満である場合、Ｓ９０６を実施する。

Ｓ９０３：インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定する。

Ｓ９０４：第１の位置の温度、第２の位置の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、第２の位置に対する第１の位置の熱抵抗を決定する。

いくつかの実施形態では、第１の位置は、第１の冷却ループの冷媒入口に配置され、第２の位置は、第１の冷却ループの冷媒入口側に近くにあり、第１の位置に位置合わせされる。

Ｓ９０５：第２の位置に対する第１の位置の熱抵抗、第１の位置の温度、および対応関係に基づいて、冷媒流量を決定し、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の流量および第１の回転速度を記憶する。

Ｓ９０６：第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在するか否かを決定する。

第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在する場合、Ｓ９０７を実施する。第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在しない場合、Ｓ９０８を実施する。

Ｓ９０７：記憶された対応関係に従って、第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの回転速度を取得し、冷媒流量推定の結果として冷媒流量を使用する。

Ｓ９０８：電子ポンプの現在の回転速度を第２の回転速度として使用し、第１の流量、第１の回転速度、および第２の回転速度に基づいて、第２の流量を決定し、冷媒流量推定の結果として第２の流量を使用する。

第１の流量に対する第１の回転速度の比は、第１の比であり、第２の流量に対する第２の回転速度の比は、第２の比である。

いくつかの実施形態では、第１の比は第２の比に等しい。

いくつかの他の実施形態では、第１の比および第２の比は通常、ある程度異なっており、これは、データ検出誤差によって引き起こされる。したがって、データ検出誤差によって引き起こされる影響を軽減するために、第１の比と較正係数との積が第２の比に等しくなるように、パワートレインに対して実験を行うことによって、較正係数は、事前に較正され得る。

いくつかの他の実施形態では、現在の冷媒流量に対する第２の回転速度の比と第１の流量に対する第１の回転速度の比との間には予め設定された関数関係があり、第２の流量は、その予め設定された関数関係に従って決定される。

Ｓ９０９：第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の流量と、の間の対応関係を記憶する。

記憶された対応関係は、後続の冷媒流量推定のために使用され得る。すなわち、モータの相電流が再び予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における第１の位置の温度は、第１の温度として決定され、第３の瞬間における電子ポンプの回転速度は、第３の回転速度として決定される。第１の温度における第３の回転速度が、対応関係に含まれる第２の回転速度に等しいとき、第１の温度における第３の回転速度に等しい第２の回転速度に対応する第２の流量は、第３の瞬間における冷媒流量として使用される。

Ｓ９１０：プロセスを終了する。

以下は、本出願の一実施形態による、別の冷媒流量推定方法を説明する。

図１０は、本出願の一実施形態による、さらに別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。

本方法は以下のステップを含む。

Ｓ１００１：モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、インバータ内の第１の位置の温度、インバータ内の第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の瞬間における冷媒流量を決定する。

Ｓ１００２：モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、第２の瞬間における電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第２の回転速度、および第１の瞬間における冷媒流量に基づいて、第２の瞬間における冷媒流量を決定する。

本出願の本実施形態で提供される方法によれば、現在の冷媒流量は、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

以下は、特定のステップを参照して説明を行う。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、本出願の一実施形態による、さらに別の冷媒流量推定方法のフローチャート図である。

Ｓ１１０１：モータの相電流が予め設定された電流値以上であるか否かを決定する。

モータの相電流が予め設定された電流値以上である場合、Ｓ１１０２を実施する。モータの相電流が予め設定された電流値未満である場合、Ｓ１１０４を実施する。

Ｓ１１０２：インバータのバス電圧、インバータの出力交流、インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、およびインバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、インバータの電力損失を決定する。

Ｓ１１０３：第１の位置の温度、第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の冷却ループ内の冷媒流量を決定し、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、第１の流量および第１の回転速度を記憶する。

いくつかの実施形態では、第１の位置は、第１の冷却ループの入口に近く、第２の位置は、第１の冷却ループの出口に近い。

Ｓ１１０４：第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在するか否かを決定する。

第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在する場合、Ｓ１１０５を実施する。第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの現在の回転速度が、記憶された対応関係に存在しない場合、Ｓ１１０６を実施する。

Ｓ１１０５：記憶された対応関係に従って、第１の位置の温度に対応する冷媒流量、および電子ポンプの回転速度を取得し、冷媒流量推定の結果として冷媒流量を使用する。

Ｓ１１０６：電子ポンプの現在の回転速度を第２の回転速度として使用し、第１の流量、第１の回転速度、および第２の回転速度に基づいて、第２の流量を決定し、冷媒流量推定の結果として第２の流量を使用する。

いくつかの実施形態では、第１の比は第２の比に等しい。

いくつかの他の実施形態では、第１の比および第２の比は通常、ある程度異なっており、これは、データ検出中の誤差によって引き起こされる。したがって、データ検出誤差によって引き起こされる影響を軽減するために、第１の比と較正係数との積が第２の比に等しくなるように、パワートレインに対して実験を行うことによって、較正係数は、事前に較正され得る。

Ｓ１１０７：第１の位置の温度と、第２の回転速度と、第２の流量と、の間の対応関係を記憶する。

Ｓ１１０８：プロセスを終了する。

前述の方法におけるステップは、単に説明を容易にするためのものであり、本出願の技術的解決策に対する限定を構成するものではない。当業者は、本出願の原理から逸脱することなく、前述の方法におけるステップ、およびステップの順序を、さらに適切に調整することができ、その調整も、本出願の保護範囲内に入るものとする。

前述の実施形態で提供されたパワートレインに基づいて、本出願の一実施形態は、パワートレインが適用される電動車両をさらに提供する。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を行う。

図１２は、本出願の一実施形態による、電動車両の概略図である。

本出願の本実施形態で提供される電動車両１２００は、パワーバッテリパック１２０１と、パワートレイン１２０２と、を含む。

パワーバッテリパック１２０１は、パワートレイン１２０２に電気エネルギーを供給するように構成される。パワートレイン１２０２は、パワーバッテリパック１２０１によって供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換して、電動車両を駆動するように構成される。

パワートレイン１２０２は、シングルモータパワートレインまたはマルチモータパワートレインであってもよい。これは、本出願の本実施形態では限定されない。

パワートレイン１２０２の冷却システムは、水冷却ループと、オイル冷却ループと、オイル－水熱交換器と、を含む。水冷却ループおよびオイル冷却ループは、接続されない。水冷却ループは、インバータを通り、熱放散がインバータで実施された後、オイル－水熱交換器を通る。オイル冷却ループは、モータおよび減速機を冷却するように構成される。本出願の本実施形態における冷媒流量は、水冷却ループ内の冷媒流量である。冷媒の特定のタイプは、本出願の本実施形態では限定されない。いくつかの実施形態では、冷媒は、水とグリコールとの混合物であってもよい。

１つの可能な実施態様では、パワートレイン１２０２は、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成される。電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させるように構成される。インバータは、パワーバッテリパックによって供給された直流を交流に変換し、次いで、モータに交流を供給するように構成される。モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、コントローラは、第１の冷却ループ内の第１の位置の現在の温度、インバータ内の第２の位置の現在の温度、およびインバータの電力損失に基づいて、現在の冷媒流量を決定し、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定する。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、電子ポンプの現在の回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の流量、および第２の回転速度に基づいて、現在の冷媒流量を決定する。

パワートレインは、現在の冷媒流量をリアルタイムに推定し得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。また、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、インバータの熱放散電力消費が低く、温度検出データの相対誤差の影響が大きい。この場合、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

別の可能な実施態様では、パワートレイン１２０２は、インバータと、モータと、第１の温度センサと、第２の温度センサと、第１の冷却ループと、電子ポンプと、コントローラと、を含む。第１の冷却ループ内の冷媒は、インバータを冷却するように構成され、第１の温度センサは、インバータ内の第１の位置の温度を検出するように構成され、第２の温度センサは、インバータ内の第２の位置の温度を検出するように構成される。電子ポンプは、冷媒を、第１の冷却ループ内で循環させる。モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、コントローラは、第１の位置の温度、第２の位置の温度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度、およびインバータの電力損失に基づいて、第１の冷却ループ内の冷媒流量を決定し、第１の瞬間における冷媒流量を第１の流量として決定し、第１の瞬間における電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定する。モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、コントローラは、電子ポンプの現在の回転速度を第２の回転速度として決定し、第１の回転速度、第１の流量、および第２の回転速度に従って、現在の冷媒流量を決定する。

いくつかの他の実施形態では、コントローラはまた、インバータ内のパワー半導体デバイスの電気的パラメータを検出して、インバータ内の第１の位置およびインバータ内の第２の位置の温度情報を決定し得る。この場合、前述の第１の温度センサおよび第２の温度センサは、パワートレインに配置されなくてもよい。これは、ハードウェアコストを低減する。

現在の冷媒流量は、本出願の本実施形態で提供されるパワートレインを使用することによって、リアルタイムに推定され得る。現在の冷媒流量を推定するためのデータ、すなわち、第１の位置の温度、第２の位置の温度、インバータの電力損失、電子ポンプの回転速度、冷媒の比熱容量、冷媒の密度などは、パワートレイン側で決定され得るデータである。これは、異なる車両モデルに対して繰り返される較正作業を回避し、時間のオーバーヘッドを低減し、解決策の実用性を改善する。加えて、モータの相電流が予め設定された電流値未満であるとき、現在の冷媒流量は、インバータの高い熱放散電力消費の場合における冷媒流量、および電子ポンプの対応する回転速度を使用することによって、さらに電子ポンプの現在の回転速度に基づいて、比例スケーリング方式で決定される。これは、冷媒流量推定の精度をさらに改善する。

本出願では、「少なくとも１つの（項目）」は、１つ以上を指し、「複数の」は、２つ以上を指すことを理解されたい。「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連付けられた対象間の関連付け関係を記載するために使用され、３つの関係が存在し得ることを示す。

上記の説明は、本出願の特定の実施態様にすぎない。当業者は、本出願の原理から逸脱することなく、改善および改良を、さらに行えることに留意されたい。これらの改善および改良も、本出願の保護範囲内に含まれるものとする。

１１インバータ
１２モータ
１３減速機
１４水冷却ループ
１５オイル冷却ループ
１６オイル－水熱交換器
１８電子ポンプ
２０コントローラ
３０第１の温度センサ
４０第２の温度センサ
１０３プリント基板
１０４補助熱放散材料
１０５ラジエータ
１２１モータ・ステータ・シリコン鋼板
１２２端部巻線
１２３磁性鋼
１２４モータ回転シャフト
１２５モータハウジング
１４１水入口パイプ
１４２水出口パイプ
１０１１パワー半導体デバイスモジュール
１０１２パワー半導体デバイスモジュール
１０１３パワー半導体デバイスモジュール
１０２１温度測定デバイス
１０２２温度測定デバイス
１０２３温度測定デバイス
１２００電動車両
１２０１パワーバッテリパック
１２０２パワートレイン
１３０１第１の中間シャフト歯車
１３０２第２の中間シャフト歯車
１３０３入力シャフト歯車
１３０４出力シャフト歯車
１３０５オイルフィルタ

Claims

インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を備えるパワートレインであって、
前記第１の冷却ループ内の冷媒が、前記インバータを冷却するように構成され、
前記電子ポンプが、前記冷媒を、前記第１の冷却ループ内で循環させるように構成され、
前記インバータが、交流を前記モータに出力するように構成され、
前記モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、前記コントローラが、第１の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、前記第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、前記インバータ内の第２の位置の温度、および前記インバータの電力損失に基づいて、前記第１の瞬間における冷媒流量を決定するように構成され、前記モータの前記相電流が前記予め設定された電流値未満であるとき、前記コントローラが、第２の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、前記第１の回転速度、前記第１の瞬間における前記冷媒流量、および前記第２の回転速度に基づいて、前記第２の瞬間における冷媒流量を決定するように構成される、パワートレイン。
前記コントローラが、前記第１の位置の前記温度、前記第２の位置の前記温度、および前記インバータの前記電力損失に基づいて、前記第１の位置と前記第２の位置との間の熱抵抗を決定し、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記熱抵抗と、前記第１の位置の前記温度と、前記冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、前記第１の瞬間における前記冷媒流量を決定するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
前記第１の位置が、前記第１の冷却ループ内の冷媒入口に配置され、
前記第２の位置が、前記インバータ内にある位置であって、前記第１の冷却ループの冷媒入口側の近くにある、位置に、配置され、前記第２の位置が、前記第１の冷却ループに垂直な方向において前記第１の位置に位置合わせされる、請求項１に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、前記インバータのバス電圧、前記インバータの出力交流、前記インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、および前記インバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、前記インバータの前記電力損失を決定するようにさらに構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
前記モータの前記相電流が前記予め設定された電流値未満であるとき、前記コントローラが、前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の比、および前記第２の回転速度に基づいて、前記第２の瞬間における前記冷媒流量を決定するように構成され、前記第２の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第２の回転速度の比が、前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の前記比に等しい、または前記第２の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第２の回転速度の前記比と前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の前記比との間に予め設定された関数関係がある、請求項１に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、レジスタを備え、前記コントローラが、
前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の対応関係を前記レジスタに記憶し、
前記モータの前記相電流が再び前記予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における前記第１の位置の温度、前記第３の瞬間における前記電子ポンプの回転速度、および前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の前記対応関係に基づいて、前記第３の瞬間における冷媒流量を決定する、
ようにさらに構成される、請求項５に記載のパワートレイン。
前記パワートレインが、メモリをさらに備え、前記コントローラが、
前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の対応関係を前記メモリに記憶し、
前記モータの前記相電流が再び前記予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における前記第１の位置の温度、前記第３の瞬間における前記電子ポンプの回転速度、および前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の前記対応関係に基づいて、前記第３の瞬間における冷媒流量を決定する、
ようにさらに構成される、請求項５に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、第１の温度センサを使用することによって前記第１の位置の前記温度を決定し、または前記コントローラが、車両制御ユニット（ＶＣＵ）によって送信された温度情報に基づいて、前記第１の位置の前記温度を決定する、請求項１に記載のパワートレイン。
前記第２の位置の前記温度が、温度測定デバイスを使用することによって測定され、前記温度測定デバイスが、
サーミスタまたは第２の温度センサのうちのいずれか一方である、請求項１に記載のパワートレイン。
前記モータが、電流センサを備え、
前記電流センサが、前記モータの前記相電流を検出し、検出結果を前記コントローラに送信するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を備えるパワートレインであって、
前記第１の冷却ループ内の冷媒が、前記インバータを冷却するように構成され、
前記電子ポンプが、前記冷媒を、前記第１の冷却ループ内で循環させるように構成され、
前記インバータが、交流を前記モータに出力するように構成され、
前記モータの相電流が予め設定された電流値よりも大きいとき、前記コントローラが、第１の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、前記インバータ内の第１の位置の温度、前記インバータ内の第２の位置の温度、前記冷媒の比熱容量、前記冷媒の密度、および前記インバータの電力損失に基づいて、前記第１の瞬間における冷媒流量を決定するように構成され、前記モータの前記相電流が前記予め設定された電流値未満であるとき、前記コントローラが、第２の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、前記第１の回転速度、前記第２の回転速度、および前記第１の瞬間における前記冷媒流量に基づいて、前記第２の瞬間における冷媒流量を決定するように構成される、パワートレイン。
前記第１の位置が、前記インバータ内にある位置であって、前記第１の冷却ループの入口側の近くにある、位置に、配置され、前記第２の位置が、前記インバータ内にある位置であって、前記第１の冷却ループの出口側の近くにある、位置に、配置される、請求項１１に記載のパワートレイン。
前記パワートレインが、第１の温度センサと、第２の温度センサと、をさらに備え、
前記第１の温度センサが、前記インバータ内の前記第１の位置の前記温度を決定するように構成され、前記第２の温度センサが、前記第２の位置の前記温度を決定するように構成される、請求項１１に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、前記インバータのバス電圧、前記インバータの出力交流、前記インバータ内のパワー半導体デバイスの動作温度、および前記インバータの制御信号のデューティサイクルに基づいて、前記インバータの前記電力損失を決定するようにさらに構成される、請求項１１に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の比、および前記モータの前記相電流が前記予め設定された電流値未満であるときの前記第２の回転速度に基づいて、前記第２の瞬間における前記冷媒流量を決定し、前記第２の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第２の回転速度の比が、前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の前記比に等しい、または前記第２の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第２の回転速度の前記比と前記第１の瞬間における前記冷媒流量に対する前記第１の回転速度の前記比との間に予め設定された関数関係がある、請求項１１に記載のパワートレイン。
前記コントローラが、レジスタを備え、前記コントローラが、
前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の対応関係を前記レジスタに記憶し、
前記モータの前記相電流が再び前記予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における前記第１の位置の温度、前記第３の瞬間における前記電子ポンプの回転速度、および前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の前記対応関係に基づいて、前記第３の瞬間における冷媒流量を決定する、
ようにさらに構成される、請求項１５に記載のパワートレイン。
前記パワートレインが、メモリをさらに備え、前記コントローラが、
前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の対応関係を前記メモリに記憶し、
前記モータの前記相電流が再び前記予め設定された電流値未満であるとき、第３の瞬間における前記第１の位置の温度、前記第３の瞬間における前記電子ポンプの回転速度、および前記第１の位置の前記温度と、前記第２の回転速度と、前記第２の瞬間における前記冷媒流量と、の間の前記対応関係に基づいて、前記第３の瞬間における冷媒流量を決定する、
ようにさらに構成される、請求項１５に記載のパワートレイン。
前記モータが、電流センサを備え、
前記電流センサが、前記モータの前記相電流を検出し、検出結果を前記コントローラに送信するように構成される、請求項１１に記載のパワートレイン。
パワートレインを備える電動車両であって、前記パワートレインが、インバータと、モータと、電子ポンプと、第１の冷却ループと、コントローラと、を備え、
前記第１の冷却ループ内の冷媒が、前記インバータを冷却するように構成され、
前記電子ポンプが、前記冷媒を、前記第１の冷却ループ内で循環させるように構成され、
前記インバータが、交流を前記モータに出力するように構成され、
前記モータの相電流が予め設定された電流値以上であるとき、前記コントローラが、第１の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第１の回転速度として決定し、前記第１の冷却ループ内の第１の位置の温度、前記インバータ内の第２の位置の温度、および前記インバータの電力損失に基づいて、前記第１の瞬間における冷媒流量を決定するように構成され、前記モータの前記相電流が前記予め設定された電流値未満であるとき、前記コントローラが、第２の瞬間における前記電子ポンプの回転速度を第２の回転速度として決定し、前記第１の回転速度、前記第１の瞬間における前記冷媒流量、および前記第２の回転速度に基づいて、前記第２の瞬間における冷媒流量を決定するように構成され、
前記電動車両が、パワーバッテリパックをさらに備え、
前記パワーバッテリパックが、電気エネルギーを前記パワートレインに供給するように構成され、
前記パワートレインが、前記パワーバッテリパックによって供給された前記電気エネルギーを機械エネルギーに変換して、前記電動車両を駆動するように構成される、電動車両。
前記コントローラが、前記第１の位置の前記温度、前記第２の位置の前記温度、および前記インバータの前記電力損失に基づいて、前記第１の位置と前記第２の位置との間の熱抵抗を決定し、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記熱抵抗と、前記第１の位置の前記温度と、前記冷媒流量と、の間の対応関係に基づいて、前記第１の瞬間における前記冷媒流量を決定するように具体的に構成される、請求項１９に記載の電動車両。