JP2012523542A - 自動車用冷却装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の冷却装置（１）に関し、少なくとも１つの可変流速ポンプ（２、３）によって循環される液状クーラントを用いてエンジン組立体（５）を冷却することのできる冷却回路を含み、各ポンプ（２、３）の流速が制御システム（９）によって制御され、装置は、制御システム（９）が液状クーラントの温度と設定温度の関数として閉ループ制御システムで各ポンプ（２、３）の流速を制御できることを特徴とする。

Description

本発明の主題は、自動車用の冷却装置であって、少なくとも１つの可変流速ポンプによって循環されるクーラントを用いてエンジン組立体を冷却することのできる冷却回路を含む。本発明は電気自動車に有利に適用される。

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

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

エンジン、および液体を冷却するのに用いられる熱交換機であるラジエータを通してクーラントを循環するために１つ以上のポンプを含む冷却システムを使用することは既知の慣例である。この場合、クーラントの流速はエンジン速度に依存し、特にエンジンが停止するときにゼロである。

ポンプの運転を最適化し、特にその摩耗およびエネルギー消費を制限することを可能にする冷却装置を有することが望ましい。

本発明による装置はこの目的の達成を可能にする。

したがって、本発明の主題は自動車用冷却装置であって、少なくとも１つの可変流速ポンプを用いて循環されるクーラントを用いてエンジン組立体を冷却することのできる冷却回路を含み、各ポンプの流速は制御システムによって制御される。

本発明による装置において、制御システムは、クーラントの温度と設定温度によって閉ループ制御システムで各ポンプの流速をサーボ制御することが可能である。

したがって、各ポンプの閉ループモード流速のサーボ制御はその摩耗およびそのエネルギー消費を制限することを可能にする。

設定温度は車両の外部温度および車両の速度によって予め定めることができる。

自動車は電気車両とすることができ、エンジン組立体は電気駆動システムを含むことができる。

電気車両は、バッテリー充電器組立体を含むことができ、冷却回路は充電器組立体とエンジン組立体を冷却可能なことが有利である。

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

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

また、装置はエンジン組立体中のクーラントの最小流速を維持するための液圧制限を含むことができる。

閉ループ制御システムは比例積分型の補正器を含むことができる。

補正器は最小値と最大値の間の補正を制限することのできる飽和ブロックを含むことができる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

冷却回路制御計画は図２に示したように、２つのモジュールＡおよびＢの形で実施することができる。モジュールＡはクーラントの温度の制御に関し、モジュールＢは電気ポンプ２、３の選択に関する。

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

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

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

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

流速制御の一実施形態は図３に詳細が示される。目的は、クーラントの温度によって最小流速値Ｄ_ｍｉｎと最大流速値Ｄ_ｍａｘの間で自動的に流速制御を変化させることである。クーラントの温度が設定温度以下である限り、流速制御は最小値Ｄ_ｍｉｎを維持する。クーラントの温度が設定温度を超えるとすぐに、閉ループ制御によって流速制御が得られ、関係する設定は設定温度であり、関係するフィードバックループはクーラントの測定された温度である。

この目的はモジュールＡのブロックＡ１からＡ６の力で達成される。

ブロックＡ１は車両の外部温度Ｔ_ｅｘｔと車両の速度Ｖによってクーラント用の温度設定値Ｔ_ｃｏｎｓを発生する。実際に、車両の速度Ｖが速いほど冷却するラジエータの能力は大きく、したがって、温度設定値Ｔ_ｃｏｎｓをより高くすることが可能になる。同様に、外部温度Ｔ_ｅｘｔが低いほどラジエータはより効率的になり、したがって、温度設定値Ｔ_ｃｏｎｓをより高くすることが可能になる。したがって、ブロックＡ１は関数に基づく線形外挿によって温度設定値Ｔ_ｃｏｎｓを発生する。

次いで、ブロックＡ２は設定温度Ｔ_ｃｏｎｓと測定された温度Ｔの間の差であるエラー信号ΔＴを発生する。信号ΔＴは当業者には周知の補正ブロックＰＩ（比例積分）であるブロックＡ３へ送られる。しかし、比例式補正器または積分式補正器を用いることも可能である。

ブロックＡ３の入力は、
−ブロックＡ２からのエラー信号ΔＴ、
−前のサンプリング時間に送られた流速制御Ｄ_ｃｏｍ（制御が値Ｄ_ｍｉｎまたは値Ｄ_ｍａｘで飽和されている場合、補正器はその情報を得て積分動作も飽和される）、
−補正器ＰＩの比例利得Ｇ、例えば１％、
−補正器ＰＩの積分時間定数Ｃ_ｔ、例えば５００ｓである。

ブロックＡ３の出力は、最小流速Ｄ_ｍｉｎに対する望ましい流速の増加ΔＤである。この制御は飽和されるべきである。

ブロックＡ４は０（望ましい流速増加はない）とＤ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎの間のこの飽和を生成する。次いで、この飽和された制御は遅延ブロックＡ５によって保存され、次のサンプリング時間に用いられて補正器ＰＩに任意の飽和情報を与える。

最終的に、ブロックＡ６は最終的な流速制御Ｄ_ｃｏｍｆを発生する。最終制御Ｄ_ｃｏｍｆは値Ｄ_ｍｉｎに補正器ＰＩから要求された変化ΔＤを加えることによって演算される。

したがって、流速制御は２つの値Ｄ_ｍｉｎとＤ_ｍａｘの間を自動的に変化させることに成功する。例えば、値Ｄ_ｍｉｎはポンプによって生成することのできる最大流速の３０％に設定することができる。クーラントの回路全てに渡って均一な温度を得て熱点の形成を回避するために、温度が低くてもゼロではない最小流速Ｄ_ｍｉｎを維持することは、実際にきわどい作業である。例えば、ポンプに過負荷を与えたくない場合、値Ｄ_ｍａｘは最大流速の８０％に設定することができる。

したがって、クーラント流速制御計画はコンピュータ上で実行するのが特に簡単である。それは短い演算時間しか必要とせず、電力消費を低減することを可能にする。

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

Claims (9)

1. 少なくとも１つの可変流速ポンプ（２、３）を用いて循環されるクーラントを用いるエンジン組立体（５）を冷却することのできる冷却回路を含み、各ポンプ（２、３）の流速が制御システム（９）によって制御される電気式自動車のための冷却装置（１）であって、制御システム（９）が、クーラントの温度および設定温度によって閉ループ制御システムで各ポンプ（２、３）の流速をサーボ制御できることを特徴とする、冷却装置。
2. 前記設定温度が車両の外部温度および車両の速度によって予め定められることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記自動車が電気自動車であり、前記エンジン組立体（５）が電気駆動システム（１２）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１）。
4. 前記電気自動車がバッテリー充電組立体（４）を含み、前記冷却回路が前記充電組立体（４）および前記エンジン組立体（５）を冷却することのできることを特徴とする、請求項３に記載の装置（１）。
5. エンジン組立体（５）にクーラントを選択的に供給することのできる第１ポンプ（２）、および前記充電器組立体（４）にクーラントを選択的に供給することのできる第２ポンプ（３）を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置（１）。
6. 前記充電組立体（４）中のクーラントの流れを防止することのできる第１バルブ（７）、および前記エンジン組立体（５）中のクーラントの流れを防止することのできる第２バルブ（８）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置（１）。
7. 前記エンジン組立体（５）中のクーラントの最小流速を維持するための液圧制限（１０）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の装置（１）。
8. 前記閉ループ制御システムが比例積分式補正器を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 前記補正器が最小値と最大値の間の補正を制限することのできる飽和ブロックを含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置（１）。

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