控制系统及其控制方法和机动车辆 【技术领域】
本发明涉及一种冷却系统及其控制方法和机动车辆。更具体而言，本发明涉及冷却多个不同发热体的冷却系统，该冷却系统的控制方法，和其上安装有多个不同发热体的机动车辆。
背景技术
一种提出的冷却系统包括：冷却发动机的冷却回路，通过提供外界空气来冷却冷却回路的散热器，经由离合器与风扇驱动电动机相连并将外界空气供送给散热器的冷却风扇，和检测冷却回路中的温度的热敏电阻。在这种提出的冷却系统中，冷却风扇响应从热敏电阻输入的检测信号被驱动(参见，例如，日本专利待审公开公报No.6-207513)。这种现有技术的冷却系统响应于任何异常，例如短路或断路、热敏电阻中的上升，经由离合器连接冷却风扇和电动机，来驱动冷却风扇。这样就提高了冷却回路的冷却效率并防止了发动机的温度升高到异常值。
然而，当在热敏电阻中发生任何异常时，该现有技术的冷却系统不能控制冷却风扇的驱动程度。因此，响应于热敏电阻中异常的发生而被驱动的冷却风扇可能仅为散热器提供不足的外界空气。这种外界空气的供给不足可能导致发动机冷却不充分的故障，并导致发动机的温度升高到异常高值。该现有技术不能处理在冷却多个不同发热体(例如发动机和电动机)的冷却系统中用于控制风扇的控制器中发生的控制信号异常。这种控制信号中发生的异常可能导致冷却风扇的不适当控制，并导致在某些发热体中温度升高到异常高值。理想的是，在冷却多个不同发热体的冷却系统中以适当的冷却效率驱动和控制冷却风扇。然而，现有技术的冷却系统未考虑到控制的冷却效率。
【发明内容】
因此，本发明的冷却系统、冷却系统的控制方法和机动车辆的目的是防止即使是在控制信号中发生任何异常的情况下在多个发热体的任何一个中的温度升高到异常高值，所述控制信号被输入以控制外界空气供给调节模块，该模块调节用于冷却至少一个热交换媒体(介质)以便冷却多个发热体的外界空气供给。本发明的冷却多个不同发热体的冷却系统，以及冷却系统的控制方法和本发明的机动车辆的目的还在于以适当的冷却效率驱动和控制冷却风扇。
本发明的冷却系统，冷却系统的控制方法和机动车辆具有下文所述的构造，以便达到至少上述的部分目的和其它相关目的。
本发明的冷却系统是一种冷却多个不同发热体的冷却系统，所述冷却系统包括：采用同一热交换媒体或多种不同热交换媒体来冷却所述多个不同发热体的多个冷却回路；采用外部气体来冷却所述多个冷却回路的所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的热交换模块(单元)；调节由所述热交换模块用来冷却所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的外界空气地供给的外界空气供给调节模块；和控制模块，该控制模块在正常状态下响应从所述多个冷却回路输入的控制信号来驱动和控制所述外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态中，驱动和控制所述外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。
本发明的冷却系统在正常状态下响应于从多个冷却回路输入的控制信号，驱动和控制外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态下，驱动和控制外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。这种方案提高了异常状态下的冷却效率，从而有效地防止了在多个不同发热体的任何一个中的温度升高到异常高值。所述多个不同发热体可以包括内燃机、电动机、发电机和逆变器中的至少一个。热交换媒体的典型例子包括冷却水和空气。在冷却房间内部的空气调节系统中，将被冷却的房间的内部是一个发热体，所使用的冷却剂是热交换媒体。
在本发明的冷却系统中，优选的是，所述控制模块驱动和控制所述外界空气供给调节模块，以在所述异常状态中以所述外界空气供给调节模块的最大供给量供给外界空气。这种方案将冷却效率提高到外界空气供给调节模块的最大容量，从而更有效地防止了在多个不同发热体中的任何一个中的温度升高到异常高值。
在本发明的一个优选实施例中，所述冷却系统可进一步包括：分别测量使用在所述多个冷却回路中的所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的温度的温度测量单元，其中，从所述多个冷却回路输入的控制信号可以是基于由所述温度测量单元测量的温度。此外，所述冷却系统可以包括：分别检测所述多个不同发热体的工作状态的工作状态检测单元，其中，从所述多个冷却回路输入的控制信号可以是基于由所述工作状态检测单元检测的工作状态。
另外，在本发明的冷却系统中，所述外界空气供给调节模块可包括冷却风扇，所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体可包括水和冷却剂中的至少一种，且所述热交换模块可包括散热器。
本发明的机动车辆是具有安装于其上的多个不同发热体的机动车辆，所述机动车辆包括：采用同一热交换媒体或多种不同热交换媒体来冷却所述多个不同发热体的多个冷却回路；采用外部气体来冷却所述多个冷却回路的所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的热交换模块；调节由所述热交换模块用来冷却所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的外界空气的供给的外界空气供给调节模块；和控制模块，该控制模块在正常状态下响应从所述多个冷却回路输入的控制信号来驱动和控制所述外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态中，驱动和控制所述外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。
本发明的机动车辆在正常状态下响应于从多个冷却回路输入的控制信号，驱动和控制外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态下，驱动和控制外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。这种方案提高了异常状态下的冷却效率，从而有效地防止了在多个不同发热体的任何一个中的温度升高到异常高值。所述多个不同发热体可以包括内燃机、电动机、发电机和逆变器中的至少一个。热交换媒体的典型例子包括冷却水和空气。在冷却乘客车厢内部的空气调节系统中，将被冷却的乘客车厢的内部是一个发热体，所使用的冷却剂是热交换媒体。
在本发明的机动车辆中，优选的是，所述控制模块驱动和控制所述外界空气供给调节模块，以在所述异常状态中以所述外界空气供给调节模块的最大供给量供给外界空气。这种方案将冷却效率提高到外界空气供给调节模块的最大容量，从而更有效地防止了在多个不同发热体中的任何一个中的温度升高到异常高值。
在本发明的一个优选实施例中，所述机动车辆可进一步包括：分别测量使用在所述多个冷却回路中的所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的温度的温度测量单元，其中，从所述多个冷却回路输入的控制信号可以是基于由所述温度测量单元测量的温度。此外，所述机动车辆可以包括：分别检测所述多个不同发热体的工作状态的工作状态检测单元，其中，从所述多个冷却回路输入的控制信号可以是基于由所述工作状态检测单元检测的工作状态。
另外，在本发明的机动车辆中，所述外界空气供给调节模块可包括冷却风扇，所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体可包括水和冷却剂中的至少一种，且所述热交换模块可包括散热器。
本发明的冷却系统控制方法是冷却多个不同发热体的冷却系统的控制方法，所述冷却系统包括：采用同一热交换媒体或多种不同热交换媒体来冷却所述多个不同发热体的多个冷却回路；采用外部气体来冷却所述多个冷却回路的所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的热交换模块；和调节由所述热交换模块用来冷却所述同一热交换媒体或所述多种不同热交换媒体的外界空气的供给的外界空气供给调节模块；所述控制方法包括以下步骤：在正常状态下响应从所述多个冷却回路输入的控制信号来驱动和控制所述外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态中，驱动和控制所述外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。
本发明的冷却系统控制方法在正常状态下响应于从多个冷却回路输入的控制信号，驱动和控制外界空气供给调节模块，而在从所述多个冷却回路输入的控制信号中发生任何异常的异常状态下，驱动和控制外界空气供给调节模块以增加外界空气的供给。这种方案提高了异常状态下的冷却效率，从而有效地防止了在多个不同发热体的任何一个中的温度升高到异常高值。
本发明的冷却系统控制方法可驱动和控制所述外界空气供给调节模块，以在所述异常状态中以所述外界空气供给调节模块的最大供给量供给外界空气。这种方案将冷却效率提高到外界空气供给调节模块的最大量，从而更有效地防止了在多个不同发热体中的任何一个中的温度升高到异常高值。
【附图说明】
图1示意性显示了本发明的一个实施例中的混合动力车20的构造；
图2为流程图，显示了由该实施例中的发动机ECU24执行的冷却风扇驱动控制例程。
【具体实施方式】
作为一个优选实施例在下文说明本发明的一个实施方式。图1示意性显示了装有本发明的一个实施例中的冷却系统的混合动力车20的构造。该实施例的混合动力车20包括：利用循环冷却水流冷却发动机22的发动机冷却回路100，利用循环冷却水流冷却电动机MG1和MG2的电动机冷却回路110，利用循环冷却剂流调节混合动力车的乘客车厢(客厢)中的空气的空调系统120，冷却流过发动机冷却回路110的循环冷却水流、流过电动机冷却回路110的循环冷却水流和流过空调系统120的循环冷却剂流的冷却风扇130，以及控制发动机22和冷却风扇130的发动机电子控制单元(下文称为发动机ECU)24。本实施例的混合动力车20进一步包括：具有与发动机22的曲轴相连的行星架的行星齿轮机构30，与行星齿轮机构30的恒星齿轮相连且能够产生电力的电动机MG1，安装在齿圈轴上或安装在与行星齿轮机构30的齿圈相连的驱动轴上的减速器35，和与减速器35相连的电动机MG2。
发动机冷却回路100构造成为包括冷却发动机22的冷却水的流动路径的循环流动通路，且具有使用外界空气冷却所述冷却水流的发动机冷却散热器101，和循环所述冷却水流的冷却水泵102。由所述发动机冷却散热器101冷却的冷却水流循环流过循环流动通道，以便冷却发动机22。冷却水温度传感器23f位于用于发动机22的冷却水流动路径的下游。所测量的冷却水温度从冷却水温度传感器23f输入到发动机电子控制单元(发动机ECU)24。该发动机ECU24根据从冷却水温度传感器23f输入的所测量的冷却水温度，将冷却风扇130的驱动要求Fe设定为高值(Hi)、中间值(M)、低值(Lo)和完全停止(S)其中之一，同时驱动和控制冷却风扇130。发动机ECU24还从发动机22的运行和发动机22的运行控制(包括燃料喷射控制和点火控制)所需的各传感器接收信号。发动机ECU24与混合电子控制单元(下文称为混合ECU)70建立通信，以便从混合ECU70接收用于驱动冷却风扇130和用于运行发动机22所需的数据，并将有关发动机22的驱动条件的数据发送给混合ECU70。
电动机冷却回路110构造成为包括冷却用于驱动电动机MG1的逆变器41，用于驱动电动机MG2的逆变器42，电动机MG1和电动机MG2的冷却水的流动路径的循环流动通路，且具有利用外界空气冷却该冷却水流的电动机冷却散热器111，和使冷却水流循环的冷却水泵112。由电动机冷却散热器111冷却的冷却水流循环流过循环流动通路，以冷却逆变器41、42和电动机MG1和MG2。冷却水温度传感器43位于用于逆变器41的冷却水流动路径的上游。所测量的冷却水温度从冷却水温度传感器43输入到电动机电子控制单元(下文称为电动机ECU)40。该电动机ECU40根据从冷却水温度传感器43输入的所测量的冷却水温度，将冷却风扇130的驱动要求Fm设定为高值(Hi)、中间值(M)、低值(Lo)和完全停止(S)其中之一。电动机ECU40与混合ECU70建立通信，以便将驱动要求Fm的设定发送给混合ECU70。电动机ECU40还驱动和控制电动机MG1和MG2，并管理电池的状态。电动机ECU40根据要求，将有关电动机MG1和MG2的驱动条件的数据和表示电池的充电状态的数据发送给混合ECU70。
空气调节系统120构造成为冷却剂的循环流动通路，且具有将冷却剂压缩为高温高压气体的压缩机121，利用外界空气将压缩的冷却剂冷却为高温高压液体的冷凝器122，将冷却的冷却剂突然膨胀为低温低压雾的膨胀阀123，和通过低温低压冷却剂雾与乘客车厢中的空气之间的热交换将冷却剂蒸发为低温低压气体的蒸发器124。所述空气调节系统120在空气调节系统电子控制单元(下文称为空调器ECU)80的管理之下。空调器ECU80根据由安装在蒸发器124上的冷却剂温度传感器(未示出)测量到的冷却剂温度驱动和控制压缩机121。空调器ECU80根据从安装在蒸发器124上的冷却剂温度传感器输入的所测量到的冷却剂温度，将冷却风扇130的驱动要求Fa设定为高值(Hi)、中间值(M)、低值(Lo)和完全停止(S)其中之一选择值。空调器ECU80与发动机ECU24和混合ECU70建立通信，以便将驱动要求Fa的设定发送给发动机ECU24，并将有关空气调节系统120的运行的数据发送给混合ECU70。
冷却风扇130是由风扇电动机131的动力驱动的电风扇。冷却风扇130工作以便调节外界空气的流速(流率)，用于冷却发动机冷却散热器101中的冷却水流，另外还调节外界空气的流速，用于冷却电动机冷却散热器111中的冷却水流和冷凝器122中的冷却剂流。
在如上所述构造的实施例的混合动力车20的冷却系统中，冷却风扇130的实际驱动值F＊，响应于基于从冷却水温度传感器23f测量的冷却水温度Tw的冷却风扇130的驱动要求Fe，响应于从电动机ECU40经由混合ECU70发送的冷却风扇130的驱动要求Fm，以及响应于从空调器ECU80发送的冷却风扇130的驱动要求Fa来确定。冷却风扇130被驱动和控制，以便达到确定的驱动值F＊。从冷却风扇130供给到发动机冷却散热器101、电动机冷却散热器111、和冷凝器122的外界空气的流速受到调节，以便冷却流经发动机冷却回路100的循环冷却水流，流经电动机冷却回路110的循环冷却水流，和流经空气调节系统120的循环冷却剂流。发动机22、逆变器41和42、电动机MG1和MG2，和乘客车厢利用冷却的冷却水流和冷却的冷却剂流来冷却。
本说明书与具有上述结构的实施例的混合动力车20的冷却系统的运行有关。图2为流程图，显示了由发动机ECU24执行的冷却风扇驱动控制例程。该驱动控制例程以预设时间间隔(例如，每8msec)重复执行。
在冷却风扇驱动控制例程中，发动机ECU24首先输入基于从冷却水温度传感器23f测量的冷却水温度的冷却风扇130的驱动要求Fe，从电动机ECU40发送来的冷却风扇130的驱动要求Fm，从空调器ECU80发送来的冷却风扇130的驱动要求Fa，以及用于控制的其它必需数据(步骤S100)。然后，发动机ECU24确定在步骤S100中输入的数据是否具有任何异常(步骤S110)。这里所采用的用于异常检测的技术对在步骤S100输入的每个数据加上异常检测位，该异常检测位响应于任何异常的发生而求逆。异常检测位的求逆或不求逆确定了任何异常的发生或不发生。
在步骤S110的输入数据中没有检测到任何异常证明在步骤S100输入的数据全部正常，且通常运行将不导致发动机22、电动机MG1和MG2、逆变器41和42以及乘客车厢中的温度升高到异常高值。发动机ECU24据此将冷却风扇130的驱动要求Fe、Fm和Fa中的最大值设定为冷却风扇的实际驱动值F＊(步骤S130)。在一个例子中，当驱动要求Fe、Fm和Fa被分别设定为高值(Hi)、中间值(M)和中间值(M)时，高值(Hi)被设定为实际驱动值F＊。在另一个例子中，当驱动要求Fe、Fm和Fa被分别设定为低值(Lo)、中间值(M)和中间值(M)时，中间值(M)被设定为实际驱动值F＊。在设定实际驱动值F＊之后，风扇电动机131被控制以便以预定驱动值F＊驱动冷却风扇130(步骤S140)。然后冷却风扇驱动控制例程终止。在正常状态中，冷却风扇130的实际驱动值F＊响应于基于发动机冷却回路100中的冷却水温度的驱动要求Fe、基于电动机冷却回路110中的冷却水温度的驱动要求Fm、和基于空气调节系统120中的冷却剂温度的驱动要求Fa而被确定。这种调节使得流经发动机冷却回路100的循环冷却水流、流经发动机冷却回路110的循环冷却水流、和流经空气调节系统120的循环冷却剂流能够被充分地冷却。根据驱动要求Fe、Fm和Fa确动冷却风扇130的实际驱动值F＊有效地防止了风扇电动机130不经济地消耗电能来驱动冷却风扇130。
另一方面，在步骤S110的输入数据中检测到任何异常的情况下，基于步骤S100的输入数据确定冷却风扇130的实际驱动值F＊可能导致在发动机22、电动机MG1和MG2、逆变器41和42和乘客车厢中的温度升高到异常高值。因此将冷却风扇130的实际驱动值F＊设定为高值(Hi)，以确保以冷却风扇130的最大供给量供给外界空气(步骤S130)。驱动控制例程控制风扇电动机131，以所确定的驱动值F＊驱动冷却风扇130(步骤S140)，然后终止。在步骤S100的输入数据中检测到任何异常的情况下，冷却风扇130的实际驱动值F＊被设定为最大值或高值(Hi)，以便使流经发动机冷却回路100的循环冷却水流、流经电动机冷却回路110的循环冷却水流、和流经空气调节系统120的循环冷却剂流的冷却效率最大化。这种方案有效地防止了发动机22、电动机MG1和MG2、逆变器41和42、和由空气调节系统120进行空气调节的乘客车厢中任何一个的温度升高到异常高值。
如上所述，在用于控制冷却风扇130的输入数据中检测到任何异常的情况下，本实施例的混合动力车20的冷却系统驱动和控制冷却风扇130，以最大供给量将外界空气供给到发动机冷却散热器101、电动机冷却散热器111和冷凝器122。这种方案有效地防止了在发动机22、电动机MG1和MG2、逆变器41和42，和由空调系统120进行空气调节的乘客车厢的任何一个中的温度升高到异常高值。另一方面，在用于控制冷却风扇130的输入数据中未检测到任何异常的情况下，冷却风扇130根据输入数据被驱动。
在用于控制冷却风扇130的输入数据中检测到任何异常的情况下，本实施例的混合动力车20的冷却系统驱动和控制冷却风扇130，以其最大供给量供给外界空气。只要冷却风扇130提供足够量的外界空气，冷却风扇130就可以被驱动和控制而以小于其最大供给量的量供给外界空气。
在本实施例的混合动力车20的冷却系统中，驱动要求Fe、Fm和Fa分别根据循环流经发动机冷却回路100的冷却水的测量温度、循环流经电动机冷却回路110的冷却水的测量温度、循环流经空气调节系统120的冷却剂的测量温度来设定。驱动要求Fe、Fm和Fa可以根据发动机22、电动机MG1和MG2、和乘客车厢的冷却状态中任何一个来设定，例如，根据发动机22、电动机MG1和空气调节系统120的运行状态来设定。
在本实施例的混合动力车20的冷却系统中，流经发动机22的冷却水的循环流动通路与流经电动机MG1、MG2和逆变器41、42的冷却水的循环流动通路相分离。在一种变型的结构中，可以仅提供一个冷却水的循环流动通路，来冷却所有逆变器41、42，电动机MG1、MG2和发动机22。
本实施例的混合动力车20的冷却系统冷却发动机22、电动机MG1和MG2、逆变器41和42、和乘客车厢。冷却系统可以被设计成冷却被安装在混合动力车20上的任何其它发热体。
上述实施例与安装在混合动力车20上的冷却系统有关。本发明的技术可应用于用以冷却多个发热体的任何冷却系统。例如，根据本发明的冷却系统可以用于各种结构的混合动力车、由利用来自燃料电池的电力致动的驱动电动机的动力驱动的电动车，包括火车、飞行器的多种运输设备，以及安装在房屋和工厂中的发电系统。
上文所讨论的实施例在各个方面都是用作示范性的而非限制性的。在不背离本发明的主要特征的范围或精神的情况下，可以进行多种改变、变化和变更。在权利要求的等同限定的所有含意和范围内的改变均被包含在其中。
工业实用性
本发明的原理可应用于冷却系统和机动车辆制造业。