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CN102449281B - 用于机动车辆的冷却装置 - Google Patents

用于机动车辆的冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的冷却装置(1)，它包括冷却回路，该冷却回路能使用冷却剂来冷却发动机组件(5)，该冷却剂通过至少一个可变流量的泵(2，3)进行循环，每个泵(2，3)的流量由一控制系统(9)控制，该装置的特征在于，该控制系统(9)能根据冷却剂的温度以及设定点温度来在闭环调节系统中对每个泵(2，3)的流量进行伺服控制。

Description

用于机动车辆的冷却装置
技术领域
本发明的主题是一种用于机动车辆的冷却装置，该冷却装置包括能够使用冷却剂来冷却发动机组件的冷却回路，该冷却剂通过至少一个可变流量的泵进行循环。本发明有利地应用于电动汽车。
背景技术
在内燃发动机中，反复的燃烧使得处于接触的零件例如活塞、气缸以及阀过热，并且传递到该发动机的所有机械零件上。因此有必要对它们进行冷却，否则会有损坏的危险。为了正确的运行，内燃机因此需要均匀并适当的温度。
在电力推进式车辆的情况下，还需要对驱动系统的不同元件进行冷却。
已知的做法是使用冷却系统和散热器，该冷却系统包括用于使冷却剂循环通过发动机的一个或多个泵，该散热器是用来冷却这种液体的热交换器。在这种情况下，冷却剂的流量取决于发动机的速度，当发动机停止时该流量具体为零。
看起来需要这样一种冷却装置，该冷却装置使之有可能优化泵的运行，并且特别是限制泵的磨损以及能量消耗。
发明内容
根据本发明的装置使之有可能实现该目的。
因此本发明的主题是一种用于机动车辆的冷却装置，该冷却装置包括冷却回路，该冷却回路能够借助于冷却剂(冷却液)来冷却包括发动机组件，该冷却剂是使用至少一个可变流量的泵进行循环的，各个泵的流量(流速，流率)由控制系统控制。
在根据本发明的装置中，控制系统能根据冷却剂的温度以及设定点温度来在一闭环调节系统中对每个泵的流量进行伺服控制。
因此，以闭环模式对每个泵的流量进行伺服控制使之有可能限制泵的磨损及其能量消耗。
设定点温度可以根据车辆外的温度以及车辆的速度预先确定。
该汽车可以是电动车辆，该发动机组件可以包括电子驱动器系统。
电动车辆可以包括电池充电器组件，该冷却回路能够有利地冷却该充电器组件以及该发动机组件。
在此情况下，该装置可以包括第一泵和第二泵，该第一泵能选择性地向发动机组件供应冷却剂，该第二泵能选择性地向充电器组件供应冷却剂。
为此，该装置可以包括第一阀和第二阀，该第一阀能阻止冷却剂在充电器组件中流动，该第二阀能阻止冷却剂在发动机组件中流动。
该装置还可以包括一液压限制件，以用于维持发动机组件中的冷却剂的最小流量。
闭环调节系统可以包括比例-积分型的校正器。
该校正器可以包括饱和组块，该饱和组块能将校正限制在最小值与最大值之间。
附图说明
通过阅读下面参照附图作为说明性的而非限制性的实例给出的说明，本发明的其他特征和优点将变得更清楚，在附图中：
-图1以框图的形式示出结合在电动车辆中的根据本发明的冷却装置，
-图2以框图的形式示出用于该装置的控制策略，以及
-图3是图2的一个组块的详细视图。
具体实施方式
如图l中所示，冷却装置1包括第一电动泵2、第二电动泵3、电池充电器4、发动机组件5、散热器6以及第一电磁阀7和第二电磁阀8。第一电动泵2、第二电动泵3、第一电磁阀7及第二电磁阀8连接到控制装置9。
第一电动泵2旨在当车辆运行时使用，而第二电动泵3旨在当对电池进行再充电时使用。第一电动泵2的流量以及第二电动泵3的流量可以用控制信号来设定。
当车辆停止时，使用充电器4来从家用主电源系统对推动用的电池-未示出-进行再充电。
第一电磁阀7用于当车辆运行时短接第二泵3与充电器4，而第二电磁阀8用于当对电池进行再充电时-此时估计不必对发动机组件5进行冷却-短接发动机组件5。第二电磁阀8可以连接到一液压限制件10上，该液压限制件用来产生压头损失并且因此即使在第二电磁阀8处于通过模式时也能保持发动机组件5中的冷却剂的流量。
发动机组件5包括发动机11和电子驱动器系统12，该电子驱动器系统尤其用于将来自电池的直流电压转化成交流电压。
散热器6用于以与内燃发动机的冷却装置相似的方式对冷却剂进行冷却。它装备有电子扇，未示出。
如同当车辆停止时充电器4必须被冷却一样，当车辆运行时发动机组件5必须被冷却。冷却策略由控制装置9管理。该控制装置9是计算机，该计算机与冷却回路的传感器、特别是冷却剂温度传感器相连接。该计算机9驱动泵2、3、电磁阀7、8以及散热器6的电子扇组。计算机9还通过例如CAN(控制器局域网)总线类型的网络有利地与车辆的其它计算机相连，以便获得冷却策略所必须的其他测量值。
如图2中示出的，冷却回路控制策略可以用两个模块A、B的形式实施。模块A涉及冷却剂温度的调节，而模块B涉及电动泵2、3的选择。
模块A负责根据车辆的状态(运行或停止而对电池进行再充电)产生冷却剂流量控制(指令)。模块A的输入为：
-冷却剂的温度T：这可以用一个或多个温度传感器获得，
-车辆外的温度Text，以及
-车辆的速度V。
模块B的输入为：
-来自模块A的流量控制Dcom，以及
-车辆的状态E：它是源自汽车的中央计算机的信号，如果车辆处于电池再充电模式则该信号具有值1，如果车辆处于行进模式则它具有值0。
模块B的输出为：
-在行进模式中使用的、用于第一泵的流量控制Dcom1。它是在0和100之间的信号，并且表达了可由该泵产生的最大流量的百分比，以及
-在再充电模式中使用的、用于第二泵的流量控制Dcom2。它是在0和100之间的信号，并且表达了可由该泵产生的最大流量的百分比。
简单地说，可以这样选择：如果车辆的状态信号具有值1，则仅使用第二泵；如果车辆的状态信号具有值0，则仅使用第一泵。
这种流量控制的一个实施方案在图3中详细地示出。目的是根据冷却剂的温度而在最小流量值Dmin与最大流量值Dmax之间自动地改变流量控制。只要冷却剂的温度低于设定点温度，流量控制就保持为最小值Dmin。一旦冷却剂的温度超过设定点温度，就通过闭环调节来获得流量控制，相关的设定点是设定点温度，相关的反馈回路是冷却剂的测量温度。
该目的通过模块A的组块A1至A6实现。
组块A1根据车辆外的温度Text以及车辆的速度V产生冷却剂的温度设定点值Tcons。实际上，车辆的速度V越大，散热器冷却的能力就越大，并且因此越有可能提高温度设定点值Tcons。类似地，外部温度Text越冷，散热器就变得越有效率，并且因此越有可能提高温度设定点值Tcons。因此组块A1基于图谱通过线性内插法来产生温度设定点值Tcons。
组块A2然后产生误差信号ΔT，该误差信号是设定点温度Tcons与测量的温度T之间的差。该信号ΔT被发送到组块A3，该组块是本领域技术人员已知的校正器组块PI(比例-积分)。然而，也可能使用比例型的校正器或积分型的校正器。
组块A3的输入为：
-来自组块A2的误差信号ΔT，
-在前一采样时刻发送的流量控制Dcom，如果该控制在值Dmin或在值Dmax处是饱和的，则将通知校正器并且积分动作进而也饱和，
-校正器PI的比例增益G，如1％，
-校正器PI的积分时间常数Ct，如500s。
组块A3的输出对应于流量相对于最小流量Dmin的期望的增加ΔD。该控制应当是饱和的。
组块A4在0(不存在期望的流量增加)与Dmax-Dmin之间产生这种饱和。该饱和的控制然后被延迟组块A5储存，该延迟组块在下一采样时刻使用以便将任何饱和通知给校正器PI。
最后，组块A6产生最终流量控制Dcomf。该最终控制Dcomf是通过将值Dnin加上由该校正器PI请求的变化量ΔD来计算的。
因此成功地进行流量控制，以使其在两个值Dmax和Dmin之间自动改变。值Dmin可以例如设定为可由泵产生的最大流量的30％。事实上，明智的做法是即使温度低也保持一个非零的最小流量Dnin，以便获得沿冷却剂的回路全程的均匀的温度，并且因此避免热点的形成。值Dmax可以设定为最大流量的80％，例如如果存有不使泵过度应力的期望的话。
因此冷却剂流量控制策略特别简单地在计算机上实施。它要求很少的计算时间，并且使之有可能减少电力消耗。
虽然上述装置具有两个泵，本发明还可以涉及一种具有一个或多于两个的泵的装置。它还可以应用于装备有电动水泵的汽油发动机。

Claims (6)

1.一种用于电动类型的机动车辆的冷却装置(1)，该冷却装置包括冷却回路，该冷却回路能使用冷却剂来冷却包括电子驱动器系统(12)的发动机组件(5)，该冷却剂通过至少一个可变流量的泵(2，3)来循环，各个泵(2，3)的流量由控制系统(9)控制，该控制系统(9)能根据冷却剂的温度以及设定点温度来在闭环调节系统中对每个泵(2，3)的流量进行伺服控制，
其中，该电动车辆包括电池充电器组件(4)，该冷却回路能冷却该充电器组件(4)以及该发动机组件(5)，
其特征在于，该冷却装置包括第一泵(2)和第二泵(3)，该第一泵能选择性地向发动机组件(5)供应冷却剂，该第二泵能选择性地向充电器组件(4)供应冷却剂，其中，如果车辆处于行进模式，则仅使用第一泵；如果车辆处于电池再充电模式，则仅使用第二泵。
2.如权利要求1所述的冷却装置(1)，其特征在于，该冷却装置包括第一阀(7)和第二阀(8)，该第一阀能阻止该充电器组件(4)中的冷却剂的流动，该第二阀能阻止该发动机组件(5)中的冷却剂的流动。
3.如权利要求2所述的冷却装置(1)，其特征在于，该冷却装置包括液压限制件(10)，该液压限制件用于保持发动机组件(5)中冷却剂的最小流量。
4.如权利要求1至3之一所述的冷却装置(1)，其特征在于，该闭环调节系统包括比例-积分型的校正器。
5.如权利要求4所述的冷却装置(1)，其特征在于，该校正器包括饱和组块，该饱和组块能将校正限制在最小值与最大值之间。
6.如权利要求1至3之一所述的冷却装置(1)，其特征在于，该设定点温度是根据车辆外的温度以及车辆的速度而预先确定的。
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