DE112020005242T5

DE112020005242T5 - Kühlsteuervorrichtung, elektrisches system und kühlsteuerverfahren

Info

Publication number: DE112020005242T5
Application number: DE112020005242.7T
Authority: DE
Inventors: Shogo Miyamoto
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-07-21
Also published as: JP7308291B2; JPWO2021131598A1; WO2021131598A1; US12088154B2; CN114747135A; US20220407388A1

Abstract

Zur Vermeidung einer fehlerhaften Erkennung der Öltemperatur und zur Steuerung der Kühlleistung eines elektrischen Bauteils angemessen. Es ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die eine Kühlung einer rotierenden elektrischen Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs steuert. Die Steuervorrichtung enthält eine Berechnungseinheit, die eine vorbestimmte Berechnungsverarbeitung durchführt, und eine Speichereinheit, auf die die Berechnungseinheit zugreifen kann. Es werden eine erste Temperaturinformation, die durch eine erste Temperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur eines ersten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens der rotierenden elektrischen Maschine austauscht, eine zweite Temperaturinformation, die durch eine zweite Temperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur eines zweiten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens einer Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine austauscht und durch das erste Kältemittel gekühlt wird, eine dritte Temperaturinformation, die durch eine Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine erhalten, die eine Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine erfasst, und eine vierte Temperaturinformation, die durch eine Außenlufttemperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur einer Außenluft erfasst, eingegeben. Die zweite Temperaturinformation wird unter Verwendung der ersten Temperaturinformation, der zweiten Temperaturinformation, der dritten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation verifiziert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlsteuervorrichtung und betrifft eine Technik zur Steuerung einer Kühlvorrichtung einer rotierenden elektrischen Maschine für ein Elektrofahrzeug.
Stand der Technik
In einem sogenannten Elektrofahrzeug, das von einer rotierenden elektrischen Maschine angetrieben wird, ist es erforderlich, die von der rotierenden elektrischen Maschine erzeugte Wärme zu kühlen. In einer Kühlvorrichtung der rotierenden elektrischen Maschine sind eine Wasserkühlung, bei der eine elektrische Wasserpumpe einem Wassermantel Kühlwasser zuführt, und eine Ölkühlung, bei der eine elektrische Ölpumpe einem Ölkanal Schmieröl zuführt, integriert, und das Kühlwasser kühlt das Schmieröl.
Der Stand der Technik auf dem vorliegenden technischen Gebiet umfasst den folgenden Stand der Technik. PTL 1 ( JP 2006-174562 A ) offenbart eine Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einem Elektromotor, ein Schmierölkühlmittel, das außerhalb des Elektromotors installiert ist und das Schmieröl im Elektromotor mit Kühlwasser kühlt, ein Kühlwasserzirkulationsmittel zum Zirkulieren des Kühlwassers zwischen dem Kühlwasserkühlmittel zum Kühlen des Kühlwassers und dem Elektromotor und dem Schmierölkühlmittel über eine Kühlwasserleitung und ein Schmierölzirkulationsmittel zum Zirkulieren des Schmieröls zwischen dem Schmierölkühlmittel und dem Elektromotor über eine Schmierölleitung (siehe Zusammenfassung).
Des Weiteren offenbart PTL 2 ( JP 2010-151282 A ) eine Vorrichtung zur Bestimmung von Anomalie für einen Hydrauliköl-Temperatursensor, die ein Mittel zur Bestimmung von Anomalie enthält, um eine Anomalie eines Hydrauliköl-Temperatursensors zu bestimmen, der eine Hydrauliköltemperatur eines mit einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs verbundenen Getriebes erfasst. Die Vorrichtung zur Bestimmung von Anomalie umfasst einen Kühlwassertemperatursensor, der eine Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors erfasst. Das Anomalienbestimmungsmittel vergleicht die vom Kühlwassertemperatursensor erfasste Kühlwassertemperatur mit der vom Hydrauliköltemperatursensor erfassten Hydrauliköltemperatur, wenn der Verbrennungsmotor nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach dem Anhalten des Verbrennungsmotors anläuft. Wenn eine Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der Hydrauliköltemperatur gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, bestimmt das Mittel zur Bestimmung der Anomalie, dass der Hydrauliköltemperatursensor eine Anomalie aufweist (siehe Anspruch 1).
Zitierungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2006-174562 A
PTL 2: JP 2010-151282 A

Zusammenfassung der Erfindung
TECHNISCHES PROBLEM
Die oben beschriebene PTL 1 offenbart die Konfiguration des Kühlmittels, berücksichtigt aber nicht den Betrieb, wenn eine Kältemitteltemperatur (Öltemperatur) falsch erkannt wird. Darüber hinaus ermittelt die in PTL 2 beschriebene Vorrichtung eine Anomalie anhand der Differenz zwischen der Wassertemperatur und der Öltemperatur, kann aber aufgrund anderer Faktoren (z. B. Motortemperatur, Wassertemperatur, Außenlufttemperatur usw.) die Anomalie fehlerhaft ermitteln.
Insbesondere in einem Antriebssystem, in dem ein Motor und ein Umrichter in einem Gehäuse untergebracht sind, kann sich ein Ausgangswert eines Öltemperatursensors, der in einem Motor oder einem Getriebekasten installiert ist, aufgrund von Geräuschen, die von einem Umrichter abgegeben werden, ändern. Wenn die Kühlleistung eines elektrischen Bauteils, wie z. B. des Motors oder des Umrichters, aufgrund einer solchen fehlerhaften Erkennung der Öltemperatur fehlerhaft verringert wird, kann das elektrische Bauteil überhitzt werden oder anormal arbeiten, so dass es beschädigt werden kann.
Daher ist es wünschenswert, genau zu bestimmen, ob der gemessene Öltemperaturwert normal ist.
Lösung des Problems
Ein repräsentatives Beispiel für die in dieser Anmeldung offenbarte Erfindung ist das folgende. Das heißt, es ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die eine Kühlung einer rotierenden elektrischen Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs steuert. Die Steuervorrichtung enthält eine Berechnungseinheit bzw. Einheit für arithmetische Operationen, die eine vorbestimmte Verarbeitung arithmetischer Operationen bzw. Berechnungsoperationen durchführt, und eine Speichereinheit, auf die die Berechnungseinheit zugreifen kann. Eine erste Temperaturinformation, die durch eine erste Temperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur eines ersten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens der rotierenden elektrischen Maschine austauscht, eine zweite Temperaturinformation, die durch eine zweite Temperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur eines zweiten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens einer Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine austauscht und durch das erste Kältemittel gekühlt wird, eine dritte Temperaturinformation, die durch eine Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine erhalten, die eine Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine erfasst, und eine vierte Temperaturinformation, die durch eine Außenlufttemperaturerfassungseinheit erhalten, die eine Temperatur einer Außenluft erfasst, werden eingegeben. Die zweite Temperaturinformation wird unter Verwendung der ersten Temperaturinformation, der zweiten Temperaturinformation, der dritten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation verifiziert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine fehlerhafte Erkennung einer Öltemperatur zu vermeiden und die Kühlleistung eines elektrischen Bauteils geeignet zu steuern. Andere als die oben beschriebenen Objekte, Konfigurationen und Wirkungen werden durch die Beschreibungen der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Kühlvorrichtung zeigt, die durch eine Kühlsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebs der Kühlsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das einen Betrieb einer Wasserpumpe veranschaulicht, die von der Kühlsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
4 ist ein Diagramm, das einen Betrieb einer Ölpumpe veranschaulicht, die von der Kühlsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine rotierende elektrische Maschine, deren Kühlung durch eine Kühlsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform gesteuert wird, ist eine rotierende elektrische Maschine, die für die Verwendung beim Fahren eines Fahrzeugs geeignet ist. Ein sogenanntes Elektrofahrzeug, das eine rotierende elektrische Maschine verwendet, umfasst ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV), das sowohl einen Motor als auch eine rotierende elektrische Maschine enthält, und ein reines Elektrofahrzeug (EV), das nur mit einer rotierenden elektrischen Maschine fährt, ohne einen Motor zu verwenden. Die unten beschriebene rotierende elektrische Maschine kann für beide Fahrzeugtypen verwendet werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Kühlvorrichtung, die von einer Kühlsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, und ein von der Kühlvorrichtung gekühltes Antriebssystem zeigt.
Das in 1 dargestellte Antriebssystem umfasst eine rotierende elektrische Maschine 21, einen Umrichter 60, der den Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 21 steuert, einen Radiator 41 und eine Steuervorrichtung 50.
Die rotierende elektrische Maschine 21 ist in einem Getriebekasten 11 zusammen mit einer Getriebebaugruppe untergebracht, das mit einer Welle der rotierenden elektrischen Maschine 21 verbunden ist.
Obwohl der Aufbau der rotierenden elektrischen Maschine 21 nicht dargestellt ist, ist ein Rotor an der inneren Umfangsseite eines Stators angeordnet, um den eine Wicklung gewickelt ist. Bei der rotierenden elektrischen Maschine 21 kann es sich um einen Permanentmagnet-Elektromotor mit einem Permanentmagneten, einen Synchron-Elektromotor mit einer Feldwicklung, einen Induktions-Elektromotor mit einem Käfigläufer, eine elektrische Reluktanzmaschine, die nur aus einem Rotorkern besteht, oder Ähnliches handeln. Die Bauteile zur Erzeugung eines Magnetfeldes durch einen Rotor und dessen Form sind nicht begrenzt. Die Wicklung ist als verteilte Wicklung oder als konzentrierte Wicklung ausgeführt. Die Wicklung kann entweder aus einem eckigen Draht oder einem Runddraht bestehen, wobei die Art der Wicklung und das Wickelverfahren nicht beschränkt sind.
Die rotierende elektrische Maschine 21 erzeugt ein rotierendes Magnetfeld in einer Weise, dass durch einen Strom und eine Spannung, die vom Umrichter 60 ausgegeben werden, ein Strom durch die Wicklung fließt und einen Rotor dreht, um ein Drehmoment zu erzeugen. Der Rotor ist über die Welle mit der Getriebebaugruppe verbunden und reduziert die Drehzahl der rotierenden elektrischen Maschine 21 und treibt das Fahrzeug durch Verbindung einer Getriebeabtriebswelle innerhalb der Getriebebaugruppe mit einer Achse an. Darüber hinaus braucht die rotierende elektrische Maschine 21 nicht zum Fahren verwendet zu werden, um elektrische Energie in kinetische Energie des Fahrzeugs umzuwandeln, sondern kann zur Regeneration verwendet werden, um elektrische Energie aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs zu erzeugen, oder kann sowohl zum Fahren als auch zur Regeneration verwendet werden.
Die in den Wicklungen durch den Strom erzeugte Wärme wird durch ein Medium wie Wasser oder Schmieröl gekühlt. Im Inneren der rotierenden elektrischen Maschine 21 befindet sich ein Temperatursensor 22. Der Temperatursensor 22 misst die Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine 21 (z. B. der Wicklung) und gibt die gemessene Wicklungstemperatur an die Steuervorrichtung 50 und den Umrichter 60 aus. Die Steuervorrichtung 50 verändert die Kühlmenge eines Motors in Abhängigkeit von der Wicklungstemperatur. Wenn festgestellt wird, dass die Wicklungstemperatur höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, führt der Umrichter 60 eine Steuerung durch, um den durch die Wicklung fließenden Strom zu reduzieren und einen Anstieg der Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine 21 zu unterdrücken.
Das Schmieröl verbleibt im Inneren des Getriebekastens 11, und eine Schmierölleitung 30 ist vorgesehen, damit das Schmieröl zwischen der rotierenden elektrischen Maschine 21 und der Getriebebaugruppe fließen kann. Das Schmieröl zirkuliert in der rotierenden elektrischen Maschine 21 durch eine Ölpumpe 12, die in der Schmierölleitung 30 vorgesehen ist, und schmiert und kühlt ein Getriebe und die rotierende elektrische Maschine 21. Im Inneren des Getriebekastens 11 befindet sich ein Temperatursensor 13. Der Temperatursensor 13 misst die Temperatur des Schmieröls und gibt die gemessene Öltemperatur an die Steuervorrichtung 50 aus.
Am Außenumfang (z. B. innerhalb eines Rahmens) der rotierenden elektrischen Maschine 21 befindet sich ein Wasserkanal 23, durch den Kühlwasser fließt. Der Wasserkanal 23 ist vorzugsweise spiralförmig oder gefaltet, um die Kühlleistung der rotierenden elektrischen Maschine 21 zu verbessern. Der Wasserkanal 23 ist über eine Kühlwasserleitung 40 mit dem Radiator 41 verbunden. Das Kühlwasser mit der durch die Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine 21 erhöhten Temperatur zirkuliert in der Kühlwasserleitung 40 durch eine in der Kühlwasserleitung 40 vorgesehene Wasserpumpe 42, wird durch den Radiator 41 gekühlt und zur rotierenden elektrischen Maschine 21 zurückgeführt. Die Wicklungen der rotierenden elektrischen Maschine 21 können durch den Rahmen und den Kern des Stators durch das Kühlwasser gekühlt werden, das durch den Wasserkanal 23 fließt. Darüber hinaus kann das Schmieröl durch die Kühlung des gesamten Rahmens gekühlt werden, und auch die Wicklungen, Lager und dergleichen können gekühlt werden.
Wie dargestellt ist, kann die Kühlwasserleitung 40 durch den Umrichter 60 geführt werden, um den Umrichter 60 zu kühlen. Zusätzlich kann ein Ventil in der Kühlwasserleitung 40 vorgesehen werden, um die Durchflussmenge des Kühlwassers einzustellen.
In der Kühlwasserleitung 40 befindet sich ein Temperatursensor 43. Der Temperatursensor 43 misst die Temperatur des Kühlwassers und gibt die gemessene Wassertemperatur an die Steuervorrichtung 50 weiter. Der Temperatursensor 43 kann in der Kühlwasserleitung 40 in der Nähe des Auslasses des Radiators 41 angebracht werden, um die Temperatur des Kühlwassers, das eine niedrige Temperatur aufweist, zu messen.
Ein Temperatursensor 52 ist außerhalb des Antriebssystems angebracht. Der Temperatursensor 52 misst eine Außenlufttemperatur und gibt die gemessene Außenlufttemperatur an die Steuervorrichtung 50 weiter.
Die Steuervorrichtung (Fahrzeugsteuermodul) 50 enthält die Kühlsteuervorrichtung und steuert Betriebsabläufe (z. B. Betrieb oder Anhalten, Durchflussmenge des Mediums) der Ölpumpe 12 und der Wasserpumpe 42 auf der Grundlage der Messergebnisse der verschiedenen Temperatursensoren 13, 43 und 52.
Die Steuervorrichtung 50 wird durch einen Computer (Mikrocomputer) konfiguriert, der eine Berechnungsvorrichtung bzw. Vorrichtung für arithmetische Operationen, einen Speicher und eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung enthält. Die Steuervorrichtung 50 kann getrennt vom Umrichter 60 oder integriert mit dem Umrichter 60 vorgesehen sein.
Die Berechnungsvorrichtung enthält einen Prozessor und führt ein im Speicher gespeichertes Programm aus. Ein Teil der Verarbeitung, die von der Berechnungseinheit, die das Programm ausführt, durchgeführt wird, kann von einer anderen Berechnungseinheit ausgeführt werden (z. B. Hardware wie ein Field Programmable Gate Array (FPGA) und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)).
Der Speicher umfasst einen ROM und einen RAM, bei denen es sich um nichtflüchtige Speicherelemente handelt. Das ROM speichert ein unveränderliches Programm (z. B. das BIOS) und ähnliches. Der RAM umfasst ein eine hohe Geschwindigkeit aufweisendes und flüchtiges Speicherelement wie einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) und ein nichtflüchtiges Speicherelement wie einen statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM). Der Arbeitsspeicher speichert ein von der Berechnungseinheit ausgeführtes Programm und die bei der Ausführung des Programms verwendeten Daten. Das von der Berechnungsvorrichtung ausgeführte Programm wird in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gespeichert, die ein nicht-transistorisches Speichermedium der Steuervorrichtung 50 ist.
Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung ist eine Schnittstelle, die gemäß einem vorgegebenen Protokoll Verarbeitungsinhalte nach außen sendet oder Daten von außen empfängt.
Der Umrichter 60 enthält ein Schaltelement wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Siliziumkarbid (SiC) und treibt die rotierende elektrische Maschine 21 an, indem er die Spannung und den Strom steuert, der durch die Wicklungen der rotierenden elektrischen Maschine 21 fließt. Der Umrichter 60, die rotierende elektrische Maschine 21 und die Getriebebaugruppe sind in einem Gehäuse 10 untergebracht.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebs der Kühlsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das in 2 dargestellte Flussdiagramm beginnt, wenn ein Zündschalter eines Fahrzeugs eingeschaltet und die Steuervorrichtung 50 mit Strom versorgt wird (100).
Zunächst berechnet die Steuervorrichtung 50 eine verstrichene Zeit t0 vom Ausschalten der Zündung bis zum Einschalten der Zündung (101). Dann wird die Zeit t1 berechnet, die vom Ausschalten der Ladeschaltung der Hauptbatterie der Maschine bis zum Einschalten der Zündung vergeht (102). Daher erzeugt die Ladeschaltung Wärme während des Ladens der Hauptmaschinenbatterie, und das Kühlwasser wird erhitzt, wenn die Ladeschaltung wassergekühlt ist. Ist die verstrichene Zeit t1 kurz, wird die erhöhte Wassertemperatur nicht ausreichend gesenkt, nimmt die Differenz zwischen der Wasser- und der Öltemperatur zu. Somit wird in dem später beschriebenen Schritt 105 eine Bedingung (b) nicht festgestellt, und die Wahrscheinlichkeit der Erkennungsanomalie steigt. Daher wird in Schritt 102, wenn die verstrichene Zeit t1 kürzer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, Two, das ein Bestimmungsschwellenwert in Schritt 105 ist, vorzugsweise erhöht.
Dann stellt die Steuervorrichtung 50 fest, ob eine Anomalie bei den Temperatursensoren 13, 22, 43 und 52 vorliegt (103). Die Anomalie des Temperatursensors kann auf der Grundlage der Feststellung, ob der durch den Temperatursensor fließende Strom in einem normalen Bereich liegt, der Feststellung, ob der Ausgangswert des Temperatursensors in einem normalen Bereich liegt, eines Gesundheitsprüfungsbefehls oder ähnlichem festgestellt werden.
Wenn der Temperatursensor 43 anormal ist, ist es nicht möglich, die Wassertemperatur zu messen. Die Steuervorrichtung 50 betreibt die Wasserpumpe 42 somit in einem Grenzwertmodus (120) und beendet die Bearbeitung. Im Grenzwertmodus der Wasserpumpe 42, wie in 3 dargestellt, wird die Wasserpumpe 42 mit dem Mindestwert des maximalen Nennausgangs innerhalb eines Gebrauchstemperaturbereichs betrieben.
Außerdem ist es nicht möglich, die Temperatur der Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine 21 zu messen, wenn der Temperatursensor 22 anormal ist. So begrenzt die Steuervorrichtung 50 den Ausgang der rotierenden elektrischen Maschine 21 (121), betreibt die Wasserpumpe 42 im kontinuierlichen Modus (122) und beendet die Bearbeitung. Im kontinuierlichen Modus der Wasserpumpe 42, wie in 3 dargestellt, wird die Wasserpumpe 42 mit dem kontinuierlichen Nennausgang betrieben. Die in 3 dargestellte Linie des kontinuierlichen Modus gibt einen logischen Wert an, bei dem eine Kühlung möglich ist, wenn die Wasserpumpe 42 mit dem kontinuierlichen Nennausgang betrieben wird.
Ist der Temperatursensor hingegen normal, wird ermittelt, ob der Messwert des Temperatursensors die drei Bedingungen (a) bis (c) (104 bis 106) erfüllt.
In Schritt 104 (a) ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob der Absolutwert einer Differenz zwischen der vom Temperatursensor 13 gemessenen Öltemperatur und der vom Temperatursensor 52 gemessenen Außenlufttemperatur kleiner als ein Schwellenwert T_AO ist. In Schritt 105 (b) ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob der Absolutwert einer Differenz zwischen der vom Temperatursensor 13 gemessenen Öltemperatur und der vom Temperatursensor 43 gemessenen Wassertemperatur kleiner als ein Schwellenwert Two ist. In Schritt 106 (c) ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob der Absolutwert einer Differenz zwischen der vom Temperatursensor 13 gemessenen Öltemperatur und der vom Temperatursensor 22 gemessenen Wicklungstemperatur kleiner als der Schwellenwert T_MO ist.
Der Schwellenwert T_AO, der Schwellenwert Two und der Schwellenwert T_MO sind Werte, die sich mit der verstrichenen Zeit t0 von Zündung AUS bis Zündung EIN ändern und vorzugsweise durch eine Funktion von t0 definiert sind. Außerdem kann jeder Schwellenwert auf der Grundlage einer Tabelle bestimmt werden, aus der jeder Schwellenwert von t0 abgeleitet werden kann. Zusätzlich zu der verstrichenen Zeit t0 wird der Schwellenwert Two vorzugsweise mit einer Zeit t1 vom Ausschalten der Ladeschaltung bis zum Einschalten der Zündung verändert und ist vorzugsweise durch eine Funktion von t0 und t1 definiert. Darüber hinaus kann der Schwellenwert Two anhand einer Tabelle ermittelt werden, aus der der Schwellenwert Two aus t0 und t1 abgeleitet werden kann. Die Schwellenwerte können auf der Grundlage der Temperaturdifferenz während des Betriebs und der Wärmekapazität des Messobjekts (Kältemittel oder Motor) bestimmt werden.
Dann bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob zwei oder mehr der Bedingungen (a) bis (c) erfüllt sind (107). Wenn zwei oder mehr der Bedingungen (a) bis (c) erfüllt sind, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass der gemessene Wert der Öltemperatur normal ist (108), und führt die Verarbeitung von Schritt 109 und den nachfolgenden Schritten aus. Sind hingegen zwei oder mehr der Bedingungen (a) bis (c) nicht erfüllt, stellt die Steuervorrichtung 50 fest, dass der gemessene Wert der Öltemperatur anormal ist (115), und führt die Verarbeitung von Schritt 116 und den nachfolgenden Schritten aus.
Wenn nach dem Anhalten des Fahrzeugs eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nähern sich die Öltemperatur, die Wassertemperatur und die Wicklungstemperatur denselben Werten wie die Außenlufttemperatur an. Daher wird die Öltemperatur mit einer Vielzahl von anderen Temperaturen (Außenlufttemperatur, Wassertemperatur und Wicklungstemperatur) als der Öltemperatur unter den oben genannten Bedingungen verglichen, und wenn die Differenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, kann festgestellt werden, dass die Öltemperatur normal gemessen wird.
Der gemessene Wert der Öltemperatur kann überprüft werden, indem als Bedingung (d), die sich von den oben beschriebenen Bedingungen (a) bis (c) unterscheidet, ein Fall verwendet wird, in dem eine Differenz zwischen der Temperatur des Umrichters 60 und der Öltemperatur des Schmieröls kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
In Schritt 109, nachdem die Öltemperaturmessung als normal bestimmt wurde, bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob die vom Temperatursensor 13 gemessene Öltemperatur Tg unter einem Schwellenwert Tg1 liegt (109). Wenn die vom Temperatursensor 13 gemessene Öltemperatur Tg gleich oder höher als der Schwellenwert Tg1 ist, ist die Öltemperatur Tg hoch, so dass die Wasserpumpe 42 in einem normalen Modus betrieben wird und das Schmieröl mit dem Kühlwasser (117) gekühlt wird. Im Normalmodus der Wasserpumpe 42, wie in 3 dargestellt, wird die Wasserpumpe 42 für kurze Zeit mit dem Nennausgang betrieben. Die in 3 dargestellte Linie des Normalmodus gibt einen logischen Wert an, bei dem eine Kühlung möglich ist, wenn die Wasserpumpe 42 für kurze Zeit mit dem Nennausgang betrieben wird.
Ist die vom Temperatursensor 13 gemessene Öltemperatur Tg hingegen niedriger als der Schwellenwert Tg1, ist das Schmieröl ausreichend gekühlt. So ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob die vom Temperatursensor 22 gemessene Wicklungstemperatur Tc kleiner ist als ein Schwellenwert Tc2 (110). Ist die Wicklungstemperatur Tc gleich oder größer als der Schwellenwert Tc2, schaltet die Steuervorrichtung 50 die Wasserpumpe 42 in den Normalmodus und kühlt das Schmieröl mit dem Kühlwasser (117). Ist die Wicklungstemperatur Tc hingegen niedriger als der Schwellenwert Tc2, betreibt die Steuervorrichtung 50 die Wasserpumpe 42 in einem Öltemperaturerhöhungsmodus, um die Öltemperatur zu erhöhen (111). Im Modus zur Öltemperaturerhöhung der Wasserpumpe 42, wie in 3 dargestellt, wird bei niedriger Wassertemperatur, wenn dem Schmieröl eine große Wärmemenge entzogen wird, die Durchflussmenge des Kühlwassers durch die Wasserpumpe 42 verringert, um die Öltemperatur auf eine angemessene Temperatur zu erhöhen.
Dann stellt die Steuervorrichtung 50 fest, ob die vom Temperatursensor 13 gemessene Öltemperatur Tg gleich oder niedriger ist als die Wicklungstemperatur Tc (112). Wenn infolgedessen die Öltemperatur Tg höher ist als die Wicklungstemperatur Tc, kehrt der Prozess zu Schritt 111 zurück, um den Modus zur Erhöhung der Öltemperatur fortzusetzen. Ist dagegen die Öltemperatur Tg gleich oder niedriger als die Wicklungstemperatur Tc, so betreibt die Steuervorrichtung 50 die Ölpumpe 12 im Normalmodus und kühlt die rotierende elektrische Maschine 21 mit dem Schmieröl (113). Im Normalmodus der Ölpumpe 12, wie in 4 dargestellt, wird die Ölpumpe 12 nur betrieben, wenn die Öltemperatur bei extrem niedrig ist, und bei anderen Temperaturbereichen wird die Ölpumpe 12 abgeschaltet wird.
Dann ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob die vom Temperatursensor 13 gemessene Öltemperatur Tg gleich oder höher als der Schwellenwert Tg1 ist (114). Wenn die Öltemperatur Tg niedriger als der Schwellenwert Tg1 ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, um festzustellen, ob die Wicklungstemperatur Tc niedriger als der Schwellenwert Tc2 ist. Ist die Öltemperatur Tg hingegen gleich oder höher als der Schwellenwert Tg1, wird die Wasserpumpe 42 im Normalmodus betrieben und das Schmieröl mit dem Kühlwasser (117) gekühlt.
Nach Schritt 117 ermittelt die Steuervorrichtung 50, ob die Wicklungstemperatur Tc niedriger ist als eine obere Grenztemperatur Ts der Spule (118). Wenn die Wicklungstemperatur Tc gleich oder höher als die obere Grenztemperatur Ts der Spule ist, muss die Wicklung daher schnell abgekühlt werden. Somit betreibt die Steuervorrichtung 50 die Ölpumpe 12 im Maximalmodus und kühlt die rotierende elektrische Maschine 21 maximal mit dem Schmieröl (119), und beendet die Bearbeitung. Ist die Wicklungstemperatur Tc hingegen niedriger als die obere Grenztemperatur Ts der Spule, wird die Verarbeitung beendet.
Wenn festgestellt wird, dass zwei oder mehr der Bedingungen (a) bis (c) nicht erfüllt sind und der gemessene Wert der Öltemperatur anormal ist, betreibt die Steuervorrichtung 50 in Schritt 116 die Ölpumpe 12 im Grenzmodus und kühlt die rotierende elektrische Maschine 21 schwach mit dem Schmieröl (116). Dann schaltet die Steuervorrichtung 50 die Wasserpumpe 42 in den Normalmodus und kühlt das Schmieröl mit dem Kühlwasser (117). Im Begrenzungsmodus der Ölpumpe 12, wie in 4 dargestellt, wird die Ölpumpe 12 mit dem Mindestwert des maximalen Nennausgangs innerhalb eines Gebrauchstemperaturbereichs betrieben.
Wie oben beschrieben, verifiziert die Kühlsteuervorrichtung 50 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zweite Temperaturinformation (Öltemperatur) unter Verwendung der ersten Temperaturinformation (Wassertemperatur des Kühlwassers) eines ersten Kältemittels, das Wärme mit mindestens der rotierenden elektrischen Maschine 21 austauscht, der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur des Schmieröls) eines zweiten Kältemittels, das Wärme mit mindestens der Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine 21 austauscht und durch das erste Kältemittel gekühlt wird, der dritten Temperaturinformation (Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine 21) und der vierten Temperaturinformation (Temperatur der Außenluft). Somit ist es möglich, eine fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur zu vermeiden und die Kühlleistung des elektrischen Bauteils angemessen zu steuern. Das heißt, selbst wenn die Anomalie der Öltemperaturerkennung, bei der der Temperatursensor 13 eine niedrigere Temperatur als die tatsächliche Öltemperatur ausgibt, auftritt, ist es möglich, die minimal erforderliche Fahrleistung des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten, während die Wasserkühlleistung beibehalten wird, und es ist möglich, eine Überhitzung der rotierenden elektrischen Maschine 21 und des Umrichters 60 zu vermeiden.
Da außerdem die zweite Temperaturinformation (Öltemperatur) auf der Grundlage eines ersten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der vierten Temperaturinformation (Außenlufttemperatur) berechnet wird, eines zweiten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der ersten Temperaturinformation (Kühlwassertemperatur) berechnet wird, und eines dritten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der dritten Temperaturinformation (Wicklungstemperatur) berechnet wird, verifiziert wird, ist es möglich, eine fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur genau zu erkennen und die Kühlleistung des elektrischen Bauteils angemessen zu steuern.
Darüber hinaus werden der erste Temperaturparameter (Bedingung (a)), der das Vergleichsergebnis zwischen der Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der vierten Temperaturinformation (Außenlufttemperatur) und dem Schwellenwert T_AO anzeigt, der zweite Temperaturparameter (Bedingung (b)), der das Vergleichsergebnis zwischen der Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der ersten Temperaturinformation (Kühlwassertemperatur) und dem Schwellenwert Two anzeigt, und der dritte Temperaturparameter (Bedingung (c)), der das Vergleichsergebnis zwischen der Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation (Öltemperatur) und der dritten Temperaturinformation (Wicklungstemperatur) und dem Schwellenwert T_MO anzeigt, berechnet. Wenn mindestens zwei des berechneten ersten Temperaturparameters, zweiten Temperaturparameters und dritten Temperaturparameters eine vorbestimmte Bedingung erfüllen, wird die zweite Temperaturinformation als normal bestimmt. Durch eine Mehrheitsentscheidung, bei der die Außenlufttemperatur, die Kühlwassertemperatur und die Wicklungstemperatur als Vergleichsziele herangezogen werden, ist es also möglich, die fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur korrekt zu ermitteln.
Da der Schwellenwert T_AO, der Schwellenwert Two und der Schwellenwert T_MO in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit t0 zwischen dem Anhalten und dem Neustart der Steuervorrichtung 50 geändert werden, ist es außerdem möglich, die Schwellenwerte unter Berücksichtigung der Temperaturabnahme des Kühlwassers oder des Schmieröls während des Anhaltens des Fahrzeugs einzustellen und die fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur genau zu erkennen.
Außerdem kühlt das erste Kältemittel (Kühlwasser) die Ladeschaltung, die die Batterie auflädt, die die rotierende elektrische Maschine 21 mit Strom versorgt, und der Schwellenwert Two wird auf der Grundlage der verstrichenen Zeit t1 zwischen dem Stopp der Ladeschaltung und dem Start der Steuervorrichtung 50 geändert. Auf diese Weise ist es möglich, die Schwellenwerte unter Berücksichtigung der Erwärmung des Kühlwassers auf der Grundlage des Betriebs der Ladeschaltung einzustellen, und es ist möglich, die fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur genau zu erkennen.
Darüber hinaus sind die rotierende elektrische Maschine 21 und der Umrichter 60 in einem Gehäuse 10 angeordnet, und eine zweite Temperaturerfassungseinheit (Temperatursensor 13) und eine Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine (Temperatursensor 22) sind in dem Gehäuse 10 angeordnet. So ist der Temperatursensor 13 anfällig für Rauschen, und es ist möglich, die fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur aufgrund des Einflusses des Rauschens des Umrichters 60, das in der vom Temperatursensor 13 gemessenen Öltemperatur enthalten ist, zu erkennen.
Da eine erste Temperaturerkennungseinheit (Temperatursensor 43) außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist, ist es außerdem möglich, die fehlerhafte Erkennung der Öltemperatur genau zu erkennen, indem die vom Temperatursensor 43 gemessene Kühlwassertemperatur verwendet wird, die weniger durch das Rauschen des Umrichters 60 beeinflusst wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen und gleichwertige Konfigurationen im Sinne der beigefügten Ansprüche. Die obigen Ausführungsformen werden detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung auf leicht verständliche Weise zu erläutern, und die vorliegende Erfindung ist nicht unbedingt auf einen Fall beschränkt, der alle beschriebenen Konfigurationen umfasst. Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Außerdem kann die Konfiguration einer Ausführungsform zur Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Bei einigen Bauteilen der Ausführungsformen können andere Bauteile hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden.
Darüber hinaus können einige oder alle der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten, Verarbeitungsmittel und dergleichen durch Hardware realisiert werden, z. B. durch die Entwicklung eines integrierten Schaltkreises, oder sie können durch Software realisiert werden, indem ein Prozessor ein Programm zur Realisierung jeder Funktion interpretiert und ausführt.
Informationen wie ein Programm, eine Tabelle und eine Datei, die jede Funktion realisieren, können in einem Speicher, einem Speichergerät wie einer Festplatte und einem Solid-State-Laufwerk (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie einer IC-Karte, einer SD-Karte, einer DVD und einer BD gespeichert werden.
Steuer- und Informationsleitungen, die für die Beschreibungen als notwendig erachtet werden, sind abgebildet, wobei nicht unbedingt alle Steuer- und Informationsleitungen in der Montage dargestellt sind. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, dass fast alle Bauteile miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Getriebekasten
12: Ölpumpe
13: Temperatursensor
21: rotierende elektrische Maschine
22: Temperatursensor
23: Wasserdurchlass
30: Schmierölleitung
40: Kühlwasserleitung
41: Radiator
42: Wasserpumpe
43: Temperatursensor
50: Steuervorrichtung
52: Temperatursensor
60: Umrichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006174562 A [0003, 0004]
JP 2010151282 A [0004]

Claims

Steuervorrichtung, die eine Kühlung einer rotierenden elektrischen Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs steuert, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Berechnungseinheit, die eine vorgegebene Rechenoperation ausführt; und eine Speichereinheit, auf die die Berechnungseinheit zugreifen kann, wobei eine erste Temperaturinformation, die durch eine erste Temperaturerfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur eines ersten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens der rotierenden elektrischen Maschine austauscht, eine zweite Temperaturinformation, die durch eine zweite Temperaturerfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur eines zweiten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens einer Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine austauscht und durch das erste Kältemittel gekühlt wird, eine dritte Temperaturinformation, die durch eine Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine erhalten wird, die eine Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine erfasst, und eine vierte Temperaturinformation, die durch eine Außenlufttemperaturerfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur einer Außenluft erfasst, eingegeben werden, und wobei die zweite Temperaturinformation unter Verwendung der ersten Temperaturinformation, der zweiten Temperaturinformation, der dritten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation überprüft wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Temperaturinformation auf der Grundlage eines ersten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation berechnet wird, eines zweiten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation und der ersten Temperaturinformation berechnet wird, und eines dritten Temperaturparameters, der unter Verwendung der zweiten Temperaturinformation und der dritten Temperaturinformation berechnet wird, verifiziert wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Temperaturparameter, der ein Vergleichsergebnis zwischen einem vorbestimmten Schwellenwert und einer Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation anzeigt, der zweite Temperaturparameter, der ein Vergleichsergebnis zwischen einem vorbestimmten Schwellenwert und einer Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation und der ersten Temperaturinformation anzeigt, und der dritte Temperaturparameter, der ein Vergleichsergebnis zwischen einem vorbestimmten Schwellenwert und einer Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation und der dritten Temperaturinformation anzeigt, berechnet werden, und wenn mindestens zwei des berechneten ersten Temperaturparameters, zweiten Temperaturparameters und dritten Temperaturparameters eine vorbestimmte Bedingung erfüllen, die zweite Temperaturinformation als normal bestimmt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der vorgegebene Schwellenwert auf der Grundlage der vom Anhalten bis zum Neustart der Steuervorrichtung verstrichenen Zeit geändert wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste Kältemittel eine Ladeschaltung kühlt, die eine Batterie auflädt, die die rotierende elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, und der vorbestimmte Schwellenwert, der mit der Differenz zwischen der zweiten Temperaturinformation und der ersten Temperaturinformation zu vergleichen ist, auf der Grundlage einer verstrichenen Zeit vom Anhalten der Ladeschaltung bis zum Einschalten der Steuervorrichtung geändert wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Leistungsumwandlungsschaltung, die die rotierende elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, und die rotierende elektrische Maschine in einem Gehäuse konfiguriert sind, und die zweite Temperaturerfassungseinheit und die Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine in dem Gehäuse angeordnet sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Temperaturerfassungseinheit außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Elektrisches System, umfassend: die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; die rotierende elektrische Maschine; und eine Leistungsumwandlungsschaltung, die die rotierende elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt.
Elektrisches System nach Anspruch 8, wobei die rotierende elektrische Maschine und die Leistungsumwandlungsschaltung in einem Gehäuse konfiguriert sind, und die zweite Temperaturerfassungseinheit und die Temperaturerfassungseinheit der rotierenden elektrischen Maschine in dem Gehäuse angeordnet sind.
Elektrisches System nach Anspruch 9, wobei die erste Temperaturerfassungseinheit außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Kühlsteuerverfahren, das von einer Steuervorrichtung ausgeführt wird, die eine Kühlung einer rotierenden elektrischen Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs steuert, wobei die Steuervorrichtung umfasst eine Berechnungseinheit, die eine vorgegebene Rechenoperation ausführt, und eine Speichereinheit, auf die die Berechnungseinheit zugreifen kann, wobei das Kühlsteuerverfahren umfasst: dass durch die Berechnungseinheit eine erste Temperaturinformation empfangen wird, die von einer ersten Temperaturerfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur eines ersten Kältemittels erfasst, das Wärme mit mindestens der rotierenden elektrischen Maschine austauscht; eine zweite Temperaturinformation empfangen wird, die von einer zweiten Temperaturerfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur eines zweiten Kältemittels erfasst, das mit mindestens einer Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine Wärme austauscht und durch das erste Kältemittel gekühlt wird; eine dritte Temperaturinformation empfangen wird, die von einer Temperaturerfassungseinheit einer rotierenden elektrischen Maschine erhalten wurde, die eine Temperatur der rotierenden elektrischen Maschine erfasst; eine vierte Temperaturinformation empfangen wird, die von einer Außenlufttemperatur-Erfassungseinheit erhalten wird, die eine Temperatur einer Außenluft erfasst; und die zweite Temperaturinformation unter Verwendung der ersten Temperaturinformation, der zweiten Temperaturinformation, der dritten Temperaturinformation und der vierten Temperaturinformation verifiziert wird.