冷却系统和具备该冷却系统的车辆的制作方法
【专利摘要】用于冷却发热源的冷却系统具备：使冷却发热源的液体介质循环的流路；和设置在流路上用于使液体介质循环的泵。流路包括在发热源的上游侧和下游侧之间沿液体介质的流通方向并列配设的多条分支路（B1～B3）。冷却系统还具备控制装置，该控制装置用于通过检测在各多条分支路（B1～B3）中流动的液体介质的流量的不平衡来检测在冷却系统产生的异常。
【专利说明】冷却系统和具备该冷却系统的车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷却系统和具备该冷却系统的车辆，更特定地涉及用于诊断冷却系统的部分异常的技术。
【背景技术】
[0002]在使用电动机作为驱动源的电动车辆中，为了防止电动机和驱动电动机的变换器等的驱动装置的过热，搭载有用于冷却电动机和驱动装置的冷却系统。
[0003]在日本特开2008-256313号公报(专利文献I)中，公开了具备冷却水的循环路、使冷却水在该循环路中循环的泵和对冷却水进行冷却的散热器的冷却系统。作为用于判定有无产生冷却系统的异常的技术，专利文献I所记载的冷却系统控制装置具备异常判断部，该异常判断部基于从设置于冷却水的循环路的温度传感器取得的冷却水的温度和水泵的转速，判断在冷却系统产生的异常的种类。在冷却水的温度为预先设定的阈值以上的情况下，该异常判断部基于水泵的转速，判断散热器的异常、循环路的堵塞和水泵的故障等异常的种类。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-256313号公报
[0006]专利文献2:日本特开2005-20881号公报
[0007]专利文献3:日本特开2004-332988号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]如专利文献I所记载那样的基于冷却水的温度和水泵的转速来判定有无产生冷却系统的异常的技术中，虽然能够判断在冷却系统产生的异常的种类，但是难以判断该异常的原因。因此，在专利文献I记载的技术中，虽然能够根据异常的种类进行限制电动机的输出转矩或者使水泵停止这样的故障安全处理，但是无法进行用于除去异常的原因的处理。
[0010]因此，本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，提供一种能够对在冷却系统产生的异常的原因进行特定并除去该异常的原因的冷却系统和具备该冷却系统的车辆。
[0011]用于解决问题的手段
[0012]根据本发明的一种方式，是一种用于冷却发热源的冷却系统，具备:流路，其使冷却发热源的液体介质循环；和泵，其设置在流路上，用于使液体介质循环。流路包括在发热源的上游侧和下游侧之间沿液体介质的流通方向并列配设的多条分支路。冷却系统还具备控制装置，该控制装置用于通过检测在各多条分支路中流动的液体介质的流量的不平衡来检测在冷却系统产生的异常。
[0013]优选，控制装置至少基于检测到液体介质的流量的不平衡时的泵的转速，诊断异常的产生原因。
[0014]优选，冷却系统还具备转速传感器，该转速传感器用于检测泵的转速。控制装置在检测到液体介质的流量的不平衡的情况下，当驱动了泵时的转速传感器的检测值比控制目标值高这一第I条件成立时，诊断为空气混入流路。
[0015]优选，冷却系统还具备温度传感器，该温度传感器用于检测液体介质的温度。控制装置，在第I条件不成立的情况下，判定温度传感器的检测值比预定的阈值低这一第2条件是否成立，当第2条件成立时，诊断为流路冻结。
[0016]优选，控制装置在第2条件成立的情况下，判定流路的流量是否在控制范围内，当流路的流量在控制范围内这一第3条件成立时，诊断为多条分支路中的任意一条冻结。
[0017]优选，控制装置在第I条件不成立的情况下，当第2条件不成立时，诊断为异物混入多条分支路中的任意一条。
[0018]优选，控制装置在诊断为空气或异物混入多条分支路中的任意一条的情况下，使泵的转速暂时增加。
[0019]优选，控制装置在诊断为多条分支路中的任意一条冻结的情况下，使与被诊断为冻结的分支路对应的发热源的发热量暂时增加。
[0020]优选，发热源是具有电动机和驱动电动机的变换器的驱动装置。冷却系统还具备元件温度传感器，该元件温度传感器检测变换器中的电力控制元件的温度。控制装置，在满足没有发出对变换器的其他驱动指令的条件的状况下，在使变换器中的电力控制元件暂时发热后使电力控制元件的发热减少，根据元件温度传感器的检测值的下降程度来推定各多条分支路的流量，并且基于各多条分支路的流量的推定值，检测液体介质的流量的不平衡。
[0021]优选，多条分支路构成为流量彼此相等。
[0022]根据本发明的另一方式，是一种车辆，具备:驱动装置，其使用电动机作为驱动源；和冷却系统，其用于冷却驱动装置。冷却系统包括:流路，其使冷却驱动装置的液体介质循环；和泵，其设置在流路上，用于使液体介质循环。流路包括在发热源的上游侧和下游侧之间沿液体介质的流通方向并列配设、并且构成为具有彼此相等的流路面积的多条分支路。车辆还具备控制装置，该控制装置用于通过检测在各多条分支路中流动的液体介质的流量的不平衡来检测在冷却系统产生的异常。
[0023]发明的效果
[0024]根据本发明，当检测到在冷却系统产生的异常时，能够特定该异常的原因并且除去该异常的原因。由此，即使在冷却系统产生了异常的情况下，也能够防止异常的判定被立即确定。其结果，能够避免驱动装置的输出被限制或者进行不必要的水泵的更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是搭载有本发明的实施方式的冷却系统的车辆的概略结构图。
[0026]图2是在图1的车辆的结构中提取示出冷却系统的结构的图。
[0027]图3是说明经由P⑶的流路的结构的概念图。
[0028]图4是概略示出控制装置的处理结构的流程图。
[0029]图5是用于实现在图4的步骤S04示出的异常原因除去控制的流程图。
[0030]图6是用于说明本变更例的冷却系统的诊断时期的波形图。[0031]图7是用于对图6示出的冷却系统的诊断时期的控制进行说明的流程图。
[0032]图8是用于说明图7的步骤S20的冷却系统的诊断时所使用的流量检测处理的流程图。
[0033]图9是示出了在图8的步骤S23中所参照的水温-指令转矩映射的一例的图。
[0034]图10是用于对温度的下降率的计测进行说明的图。
[0035]图11是表示下降率流量映射的一例的图。
[0036]附图标记说明
[0037]10电压传感器，12电压转换器，13电压传感器，14变换器，15U相臂，16V相臂，17W相臂，24电流传感器，30控制装置，100车辆，102散热器，104水泵，106储水箱，108、110、112温度传感器，111加速传感器，113档位传感器，114转速传感器，116、122流路，120冷却水入口，124冷却水出口，131?133流量传感器，400功率元件基板，B电池，BI?B3分支路，CO、Cl平滑用电容器，Dl?D8 二极管，LI电抗器，MG电动发电机，Ql?Q8IGBT元件，SMRB, SMRG系统主继电器。
【具体实施方式】
[0038]下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，对图中相同或相当部分标注同一附图标记而不重复其说明。
[0039](车辆的结构)
[0040]图1是搭载有本发明的实施方式的冷却系统的车辆100的概略结构图。此外，车辆100示出了电动汽车的例子，但是只要是搭载冷却系统的车辆，本发明除电动汽车以外也能够适用于并用内燃机的混合动力汽车、燃料电池车。
[0041]参照图1，车辆100具备:作为蓄电装置的电池B、电压传感器10、功率控制单元(P⑶)40、电动发电机MG、和控制装置30。P⑶40包括:电压转换器12、平滑用电容器CO、Cl、电压传感器13、和变换器14。此外，P⑶40也可以不设置电压转换器12而仅包括变换器14。车辆100还具备用于向驱动电动发电机MG的变换器14供电的正母线PL2。
[0042]平滑用电容器Cl连接在正母线PLl和负母线SL2之间。电压转换器12对平滑用电容器Cl的端子间电压进行升压。平滑用电容器CO使通过电压转换器12升压后的电压平滑化。电压传感器13检测平滑用电容器CO的端子间的电压VH并向控制装置30输出。
[0043]车辆100还具备:连接在电池B的正极和正母线PLl之间的系统主继电器SMRB、和连接在电池B的负极(负母线SLl)和节点N2之间的系统主继电器SMRG。
[0044]系统主继电器SMRB、SMRG根据从控制装置30提供的控制信号SE来控制导通/非导通状态。电压传感器10检测电池B的端子间的电压VB。虽然未图示，但是为了与电压传感器10 —起监视电池B的充电状态，设置有用于检测电池B中流动的电流IB的电流传感器。
[0045]作为电池B，例如能够使用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、电双层电容器等大容量电容器等。负母线SL2穿过电压转换器12中延伸到变换器14侧。
[0046]电压转换器12是设置在电池B和正母线PL2之间进行电压变换的电压变换器。电压转换器12包括:一端与正母线PLl连接的电抗器L1、在正母线PL2和负母线SL2之间串联连接的IGBT元件Ql、Q2、和分别与IGBT元件Ql、Q2连接的二极管Dl、D2。[0047]电抗器LI的另一端与IGBT元件Ql的发射极和IGBT元件Q2的集电极连接。二极管Dl的阴极与IGBT元件Ql的集电极连接，二极管Dl的阳极与IGBT元件Ql的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。
[0048]变换器14与正母线PL2和负母线SL2连接。变换器14将电压转换器12输出的直流电压变换为三相交流电压对驱动车轮2的电动发电机MG输出。另外，变换器14伴随再生制动，将在电动发电机MG发电产生的电力返回至电压转换器12。此时电压转换器12受控制装置30控制，以作为降压电路工作。
[0049]变换器14包括:U相臂15、V相臂16和W相臂17。U相臂15、V相臂16和W相臂17在正母线PL2和负母线SL2之间并联连接。
[0050]U相臂15包括在正母线PL2和负母线SL2之间串联连接的IGBT元件Q3、Q4、和分别与IGBT元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接，二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电极连接，二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。
[0051]V相臂16包括在正母线PL2和负母线SL2之间串联连接的IGBT元件Q5、Q6、和分别与IGBT元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极与IGBT元件Q5的集电极连接，二极管D5的阳极与IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与IGBT元件Q6的集电极连接，二极管D6的阳极与IGBT元件Q6的发射极连接。
[0052]W相臂17包括在正母线PL2和负母线SL2之间串联连接的IGBT元件Q7、Q8、和分别与IGBT元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极与IGBT元件Q7的集电极连接，二极管D7的阳极与IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与IGBT元件Q8的集电极连接，二极管D8的阳极与IGBT元件Q8的发射极连接。
[0053]电动发电机MG是三相的永磁体同步马达，U、V、W相的3个定子线圈各自的一端都与中性点连接。并且，U相线圈的另一端与从IGBT元件Q3、Q4的连接节点引出的线连接。另外，V相线圈的另一端与从IGBT元件Q5、Q6的连接节点引出的线连接。另外，W相线圈的另一端与从IGBT元件Q7、Q8的连接节点引出的线连接。
[0054]电流传感器24检测在电动发电机MG流动的电流作为马达电流MCRT，并将马达电流MCRT向控制装置30输出。
[0055]控制装置30从加速传感器111接收加速开度，从档位传感器113接收变速杆的设定位置。进而，控制装置30接收电动发电机MG的转速(马达转速)Nm,电流IB和电压VB、VH的各值、马达电流MCRT、和启动信号IG0N。并且控制装置30基于这些信息控制电压转换器12和变换器14。
[0056]具体而言，控制装置30对电压转换器12输出进行升压指示的控制信号PWU、进行降压指示的控制信号PWD和指示动作禁止的关闭(shutdown)信号。
[0057]进而，控制装置30对变换器14输出控制信号PWMI和控制信号PWMC，所述控制信号P丽I是进行将从电压转换器12输出的直流电压变换为用于驱动电动发电机MG的交流电压的驱动指示的信号，所述控制信号PWMC是进行将由电动发电机MG发电产生的交流电压变换为直流电压并返回电压转换器12侧的再生指示的信号。
[0058](冷却系统的结构)[0059]在图1示出的结构中，车辆100还具备散热器102、储水箱106和水泵104作为用于冷却PCU40和电动发电机MG的冷却系统。图2中从图1的车辆100的结构中提取示出了冷却系统的结构。
[0060]散热器102、PCU40、储水箱106、水泵104和电动发电机MG通过流路116呈环状串
联连接。
[0061]水泵104是用于使防冻液等冷却水循环的泵。水泵104从储水箱106吸引冷却水，使冷却水向电动发电机MG循环。转速传感器114检测水泵104的转速(以下，记为W/P转速)NW，将检测到的W/P转速NW向控制装置30输出。
[0062]散热器102从流路116接收对P⑶40内部的电压转换器12和变换器14冷却后的冷却水，使用未图示的冷却扇来冷却该接收到的冷却水。
[0063]在P⑶40的冷却水入口附近设有检测冷却水温的温度传感器108。冷却水温TW从温度传感器108被发送至控制装置30。另外，在PCU40的内部设有检测电压转换器12的温度TC的温度传感器110、和检测变换器14的温度TI的温度传感器112。作为温度传感器110、112，使用内置于智能功率组件的温度检测元件等。
[0064]控制装置30基于来自温度传感器110的温度TC和来自温度传感器112的温度TI，生成用于驱动水泵104的信号SP，将该生成的信号SP向水泵104输出。
[0065]在图2示出的结构中，流路116的从P⑶40的上游侧到下游侧的区间被分为多条分支路。图3是说明经由P⑶40的流路116的结构的概念图。参照图3，在P⑶40的内部设有搭载了电压转换器12和变换器14的电力控制元件(IGBT元件等)的功率元件基板400。在该功率元件基板400的背面设有用于冷却功率元件基板400的流路122。流路122与冷却水入口 120和冷却水出口 124连通。
[0066]在图3中，搭载在功率元件基板400上的多个电力控制元件被区分为3个元件部(元件部I?3)。并且，流路122被分支为3条分支路BI?B3，以分别经由这3个元件部。这3条分支路BI?B3在冷却水入口 120和冷却水出口 124之间延冷却水的流通方向并列配设，并构成为流量彼此相等。因此，从冷却水入口 120导入的冷却水若被3等分，则沿着箭头Pl?P3示出的方向分别流经各个分支路BI?B3。此时，通过流经各分支路的冷却水与元件部进行热交换，对元件部所包含的电力控制元件进行冷却。
[0067]在分支路BI?B3分别设有用于检测冷却水的流量的流量传感器131?133。从流量传感器131向控制装置30发送分支路BI的冷却水的流量Fa。从流量传感器132向控制装置30发送分支路B2的冷却水的流量Fb。从流量传感器133向控制装置30发送分支路B3的冷却水的流量Fe。
[0068]控制装置30基于分别被从流量传感器131?133输入的流量Fa、Fb、Fe，诊断冷却系统的部分异常。本实施方式的冷却系统的部分异常是指，多条分支路中任意一条产生异常。图3中作为部分异常的一例示出了在分支路BI的内部混入了异物的情况。在该情况下，由于流经分支路BI的冷却水的流量下降，所以在分支路BI?B3之间产生了流量的不平衡。当产生这样的流量的不平衡时，在元件部I?3之间冷却能力存在差异，所以有可能发生元件温度局部达到高温这样的不良情况。在图3的情况下，元件部I的元件温度Tl有可能比元件部2的元件温度T2和元件部3的元件温度T3更高。因此，需要快速检测冷却系统的部分异常，并消除由部分异常导致的流量的不平衡。[0069]在本实施方式的冷却系统中，按照以下说明的图4和图5，控制装置30基于流量传感器131?133的检测值(流量Fa、Fb、Fe)，检测在流量Fa、Fb、Fe间是否产生不平衡。当产生流量的不平衡时，控制装置30判定为冷却系统的部分异常。
[0070]然后，当判定为冷却系统的部分异常时，控制装置30基于产生部分异常时的冷却系统的状态，诊断该部分异常的原因。当诊断到部分异常的原因时，控制装置30进一步通过执行用于除去所诊断出的原因的控制来消除该部分异常。
[0071]图4是概略示出控制装置30的处理结构的流程图。此外，该流程图的处理每隔一定时间执行或每当预定的条件成立时执行。
[0072]参照图4，控制装置30在步骤SOl中读入由流量传感器131?133 (图3)检测的分支路BI?B3的流量Fa、Fb、Fc。接着，控制装置30通过步骤S02，监视由转速传感器114(图1)检测的水泵104的转速(W/P转速)NW。
[0073]控制装置30通过步骤S03，基于流量Fa、Fb、Fe判定是否产生冷却系统的部分异常。具体而言，控制装置30判定在流量Fa、Fb、Fe之间是否产生不平衡。例如，控制装置30算出各流量Fa、Fb、Fe相对流量Fa、流量Fb和流量Fe的合计值(相当于流路116的流量Ft)的比例。然后，控制装置30通过对所算出的比例进行比较，判定是否产生流量的不平衡。
[0074]在所算出的比例在流量Fa、Fb、Fc间不同的情况下、即各流量的比例偏离1/3的情况下，控制装置30判定为产生了冷却系统的部分异常。此时，控制装置30判定为在与其他分支路相比流量的比例小的分支路产生了异常。
[0075]当在步骤S03中判定为冷却系统的部分异常时，控制装置30通过步骤S04，基于部分异常产生时的冷却系统的状态，诊断该部分异常的原因。然后，控制装置30执行用于除去所诊断出的原因的控制(以下，称为“异常原因除去控制”)。然后，在通过异常原因除去控制的执行也无法消除部分异常的情况下，通过步骤S05，控制装置30确定冷却系统的异常。当冷却系统的异常被确定时，控制装置30使显示装置、警告灯等显示警告。
[0076]图5是用于实现在图4的步骤S04示出的异常原因除去控制的流程图。此外，图5的步骤S01、S02的处理与图4的步骤S01、S02的处理相同。另外，图5的步骤S031、S032、S033的处理与图4的步骤S03的处理相对应。
[0077]参照图5，控制装置30通过步骤S01，读入由流量传感器131?133 (图3)检测的分支路BI?B3的流量Fa、Fb、Fe，并通过步骤S02监视水泵104的转速(W/P转速)NW。
[0078]控制装置30通过步骤S031，基于对各流量Fa、Fb、Fc相对流路116的流量Ft的比例进行比较的结果，判定在流量Fa、Fb、Fe之间是否产生不平衡。在没有产生流量Fa、Fb、Fe的不平衡的情况下(步骤S031判定为“否”时)，控制装置30通过步骤S033判定为冷却系统正常。
[0079]另一方面，在产生了流量Fa、Fb、Fc的不平衡的情况下(步骤S031判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S032，判定为冷却系统的部分异常。控制装置30判定为在多条分支路BI?B3中流量相对流量Ft的比例小的分支路产生了异常。当在步骤S032中判定为冷却系统的部分异常时，控制装置30通过进行步骤S041?S050的处理，执行部分异常的原因的诊断和冷却系统的异常原因除去控制。
[0080]具体而言，最初，通过步骤S041，控制装置30基于所监视到的W/P转速NW，判定W/P转速NW是否已上升。在W/P转速NW已上升的情况下(步骤S041判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S045，诊断为存在空气混入被判定为异常的分支路的内部的可能性。空气混入分支路内是指空气团存在于该分支路内。在空气混入流路内的情况下，与空气没有混入的情况相比施加于水泵104的负荷小。因此，水泵104的实际转速比由信号SP指定的控制转速大。在W/P转速NW比控制转速高的状态持续预定时间以上的情况下，控制装置30诊断为存在空气混入分支路内的可能性。
[0081]在通过步骤S045诊断为存在空气混入分支路内的可能性时，控制装置30通过步骤S044使水泵104的输出暂时增加。例如，控制装置30以最高转速驱动水泵104 —定时间。通过提高水泵104的转速使水泵104的喷出流量增大，由此残留在分支路内的空气与冷却水一起被冲向储水箱106。在储水箱106内，使空气与冷却水分离，向大气排出空气。由此，能够去除残留于分支路的空气。
[0082]与此相对，在步骤S041中W/P转速NW没有上升的情况下(步骤S041判定为“否”时)，控制装置30通过步骤S042，判定由温度传感器108检测出的冷却水温TW是否为预定的阈值以下。预定的阈值例如被设定为流路内的冷却水冻结的温度。此外，也可以代替由温度传感器108检测出的冷却水温TW而基于用于检测外部气温的温度传感器的检测值来判定。
[0083]在冷却水温TW为预定的阈值以下的情况下(步骤S042判定为“是”时)，控制装置30接着通过步骤S046，判定流经流路116的冷却水的流量Ft是否正常。控制装置30算出通过流量传感器131?133分别检测的流量Fa、Fb、Fe的合计值作为流量Ft。然后，在流量Ft处于与水泵104的控制转速相应的流量的控制范围内的情况下，控制装置30判定为流量Ft正常。
[0084]在步骤S046中判定为流量Ft正常的情况下(步骤S046判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S047诊断为因冷却水温低而存在图3所示的分支路BI?B3部分冻结的可能性。控制装置30推定为多条分支路BI?B3中与其他分支路相比流量相对总流量的比例小的分支路冻结。因此，控制装置30通过步骤S048，使与该被推定为冻结的分支路对应的元件部强制发热。具体而言，控制装置30对与该分支路对应的元件部所包含的电力控制元件输出用于成为短时间通电状态的控制信号。此外，由于该控制信号是用于使电力控制元件发热的信号，所以并不是如控制信号PWM1、PMWC这样产生用于驱动车辆的转矩的信号。通过电力控制元件短时间自发热，能够消除分支路的冻结。
[0085]与此相对，在步骤S046中判定为流量Ft不正常的情况下(步骤S046判定为“否”时)，控制装置30通过步骤S049，诊断为存在包括多条分支路BI?B3的流路116冻结的可能性。在该情况下，控制装置30通过步骤S050使全部元件部I?3强制发热。具体而言，控制装置30对元件部I?3所包含的电力控制元件输出用于成为短时间通电状态的控制信号。通过搭载于功率元件基板400的全部电力控制元件短时间自发热，能够消除流路的冻结。
[0086]返回至步骤S042，在冷却水温TW不为预定的阈值以下的情况下(步骤S042判定为“否”时)，控制装置30诊断为存在异物或空气混入多条分支路BI?B3的一部分的可能性。控制装置30推定为异物或空气混入多条分支路BI?B3中流量相对总流量的比例小的分支路。此外，步骤S043中的向分支路内混入空气与步骤S045同样是指，空气团存在于该分支路内。但是，步骤S043相比于步骤S045不同之处在于假设了如下情况:因为许多大小较小的空气团存在于分支路内，所以使该分支路的流通面积降低。
[0087]在通过步骤S041诊断为存在异物或空气混入分支路内的可能性时，控制装置30通过步骤S044使水泵104的输出暂时增加。如上所述，通过使水泵104的喷出流量增大，能够去除残留于分支路的异物或空气。
[0088]如以上描述那样，当基于水泵104的转速和冷却水温来诊断冷却系统的部分异常的原因时，为除去所诊断出的原因而以最佳的控制方式执行异常原因除去控制。然后，控制装置30通过步骤S051，判定流量Fa、Fb、Fc的不平衡是否已消除。在流量的不平衡没有消除的情况下(步骤S051判定为“否”时)，控制装置30通过步骤S05确定冷却系统的异常。
[0089]另一方面，在通过上述的异常原因除去控制消除了流量的不平衡的情况下(步骤S051判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S06判定为消除了冷却系统的部分异常，冷却系统恢复至正常状态。
[0090]以上，根据本实施方式的冷却系统，通过判定在沿冷却水的流通方向并联连接的多条分支路之间是否产生冷却水的流量的不平衡，能够检测冷却系统的部分异常。
[0091]在此，如以上所述，在多条分支路之间产生了冷却水的流量的不平衡的情况下，有可能发生元件温度局部达到高温这样的不良情况。因此，能够采用基于检测电压转换器12的温度TC的温度传感器110和检测变换器14的温度TI的温度传感器112 (参照图1)的检测值来判定冷却系统的异常的结构。
[0092]然而，在基于温度传感器的检测值来判定冷却系统的异常的结构中，难以区分电力控制元件的温度上升是由因过电流流动而使电力控制元件的发热量增加导致的、由因空气或异物混入流路而使流量降低导致的、还是由水泵104的故障导致的。因此，有可能为了抑制电力控制元件的温度上升而限制了电动发电机MG的负荷率。或者，有可能尽管能够正常工作但却错误地更换了水泵104。
[0093]与此相对，在本实施方式的冷却系统中，通过判定是否产生了多条分支路间的流量的不平衡，能够检测流路的部分异常。因此，能够避免限制电动发电机MG的负荷率、或者进行不必要的水泵104的更换这样的不良情况。
[0094]另外，由于能够基于检测出部分异常时的水泵104的转速和冷却水温TW来区分部分异常的原因，所以能够通过执行用于除去该原因的控制来消除部分异常。
[0095](变更例)
[0096]此外，本实施方式的冷却系统采用了将多条分支路的流量Fa、Fb、Fe由按分支路设置的流量传感器来检测的结构，但是也可以采用推定流量Fa、Fb、Fc的结构。作为流量的推定方法，例如，在图2中示出的冷却系统中，在满足没有对PCU40发送其他驱动命令的条件的状况下，控制装置30能够为进行流量推定而使变换器14中的电力控制元件暂时发热，然后基于该电力控制元件被冷却的程度来推定流量。由此，能够不按分支路设置流量传感器而高精度地检测流量。
[0097]下面，参照附图，说明本发明的实施方式的变更例的冷却系统的诊断处理。
[0098]图6是用于说明本变更例的冷却系统的诊断时期的波形图。
[0099]参照图1、图6，当由驾驶员通过车辆的启动按钮等给予启动指示时，车辆完成E⑶的自查等而成为准备(Ready ON)状态。然后在时刻tl?t2在车辆被设定在停车档而处于停车的状态下，控制装置30向变换器14短时间输出转矩指令。该转矩指令是比时刻t3以后的行驶时的转矩指令小的指令。因此，若被设定在停车档、加速踏板未被踩踏，则不会产生使车辆开始移动那样的转矩。
[0100]此外，由于该短时间的转矩指令是用于使变换器的电力控制元件发热的指令，所以不产生转矩也可以。例如，也可以将变换器14控制为仅流动变换器的d轴电流而不流动q轴电流，使得不产生转矩。
[0101]然后在直到时刻t3在确认为水泵104的工作状况的诊断完成、并且工作状况正常的情况下，如时刻t3?t4所示根据来自加速踏板等的加减速的指示产生转矩指令，移向车辆能够行驶的状态。此外，也可以将时刻t3定义为准备(Ready ON)状态。
[0102]图7是用于对图6中示出的冷却系统的诊断时期的控制进行说明的流程图。该流程图的处理是当启动车辆系统的启动开关被设定为接通(ON)状态时从主程序调出而执行的。
[0103]参照图6、图7，在步骤SlO中判断有无从电池B使用了变换器14的充放电动作。在没有充放电动作的情况下处理前进至步骤S20进行冷却系统的诊断。由此，确保了适于冷却系统104的诊断的噪声少的环境。在步骤SlO中存在充放电动作的情况下，例如在加速踏板被立刻踩踏等情况下，不进行冷却系统的诊断而等待下次机会，在步骤S60中控制返回主程序。
[0104]此外，使冷却系统的诊断优先，在冷却系统的诊断结束之前，可以将启动开关后的档位禁止从停车档移动、或不接受加速踏板的输入。
[0105]在步骤S20中，使变换器14的电力控制元件短时间发热，然后基于该电力控制元件被冷却的程度，检测流路116的流量Ft和分支路BI?B3的流量Fa、Fb、Fe。能够基于所检测出的流量Fa、Fe、Fe诊断是否产生流量的不平衡。
[0106]在步骤S30中，判断冷却系统是否正常。步骤S30的处理是按照图4和图5的流程图执行的。在判断为冷却系统正常的情况下处理前进至步骤S40，允许从电池B的使用了变换器14的充放电动作。由此车辆能够行驶。此外，也可以将所检测到的冷却水量反馈使用于泵的控制。另一方面，在步骤S30中判断为冷却系统不正常的情况下，即在确定了冷却系统的异常的情况下，在显示装置、警告灯等进行警告显示。
[0107]当步骤S40或步骤S50的处理结束时，在步骤S60中控制移向主程序。
[0108]图8是用于说明图7的步骤S20的冷却系统的诊断时所使用的流量检测处理的流程图。该流程图的处理是从作为主程序的图7的流程图的处理调出而执行的。另外，该流程图的处理以流路116和分支路BI?B3为对象并行执行。
[0109]参照图8，该流程图的处理基于指示车辆系统启动或车辆系统关闭的操作而开始。首先在步骤S21中，控制装置30判断变速档被设定在P (Parking)档且加速踏板没有被操作(释放(OFF)状态)这一条件是否成立。在该条件不成立期间，处理前进至步骤S37，控制移向主程序。此外，在混合动力汽车的情况下，由于在电池的蓄电量降低时为启动发动机而对马达的变换器通电，所以也可以添加电池的蓄电量没有降低这一条件。
[0110]在步骤S21的条件成立的情况下，处理前进至步骤S22，将此时的水温Tw存储为值TwO,另外，将变换器元件温度Ti存储为值TiO。
[0111]接着，在步骤S23中，根据水温-指令转矩映射来决定指令转矩。[0112]图9是示出了在图8的步骤S23中所参照的水温-指令转矩映射的一例的图。在图9中示出的映射的例子中，设定指令转矩使得水温越高该指令转矩越小。
[0113]再次参照图8，接着步骤S23，在步骤S24中，控制装置30对变换器14提供基于水温决定的指令转矩(转矩有效(0N))。在步骤S25中，使指令转矩再次为零(转矩无效(OFF))。通过以上所述使变换器中的电力控制元件如图3的时刻tl~t2所示那样短时间发热。
[0114]在步骤S25中，控制装置30在指令转矩返回零的同时将此时的变换器中的电力控制元件的温度保存为峰值温度Til，将此时的时刻保存为tl。
[0115]图10是用于对温度的下降率的计测进行说明的图。
[0116]参照图8、图10，与将变换器的转矩指令设定为有效(ON)状态相应地，在时刻t0变换器的电力控制元件的温度开始上升。然后，元件温度继续上升，直到将变换器的转矩指令设定为无效(OFF)状态。在与将变换器的转矩指令设定为无效(OFF)状态相对应的时刻tl元件温度达到峰值Til。该峰值Til和此时的时刻tl在步骤S25的处理时记录在控制装置30的内部存储器等中。
[0117]接着在步骤S26中，基于下式(I)算出峰值温度Ti I与当前的变换器元件温度TiO的差值Λ TiOl。
[0118]ATiOl = Til — Ti0...(I)
[0119]然后，在步骤S27中设定规定次数m，进而进行计数器的初始化。计数值η被设为“2”。
[0120]基于计数值η反复进行步骤S28到步骤S34的处理。
[0121]首先在步骤S28中，控制装置30决定变换器的电力控制元件的温度的下降率的算出温度。若将用于对与计数值η对应的变换器的电力控制元件的温度的下降率进行算出的算出温度的差设为ATiln，则成为下式(2)。
[0122]ATiln= ATiOl *(n_l)/n…(2)
[0123]例如，当η = 2时，成为ATil2= ATiOl * 1/2，温度差下降至一半时为第1次测定。另外，当η = 3时，成为温度差下降至1/3时。
[0124]接着，在步骤S29中，判断当前的温度是否下降至由下式(3)体现的温度Tin。
[0125]Tin = Til — ATiln…(3)
[0126]在步骤S29中，在从峰值Til降低了步骤S28中计算出的温度的差ATil2、Λ Ti 13、Λ Ti 14时，分别计测为时刻t2、t3、t4。时刻t2、t3例如可以是温度的差分别成为ATiOl的1/2、1/3的时刻。另外虽然图8的流程图中没有示出，但是也可以如图10的时刻t4那样，将达到比初始温度TiO稍高的温度(例如+2°C )的时刻设为测定点。
[0127]基于所计测出的时刻tn和所保存的时刻tl，在步骤S30中算出从时刻tl起的时间差Λ tin。如图10所示，算出与温度的差Λ Ti 12、Λ Ti 13、Λ Ti 14分别对应的时间差Atl2、Atl3、Atl4。所算出的值记录在控制装置30的内部存储器等中。
[0128]接着，在步骤S31中，根据温度的差Λ Tin、时间差Λ tin和下降率流量映射来算出流量。
[0129]图11是表示下降率流量映射的一例的图。由于图11的下降率流量映射根据车辆的冷却系统而不同，所以使用预先实验求出的值。此外，车辆自身也可以在刚从工厂出厂、刚检查后的水泵正常时取得数据并将该数据设为基准值。在步骤S31中，保存所求出的流量Qn0
[0130]接着，在步骤S32中，再次判断步骤S21的条件是否持续。该条件是变速档被设定在P (停车)档且加速踏板未被操作(释放(OFF)状态)这一条件。
[0131]在该条件不再成立的情况下，处理前进至步骤S35，基于到目前为止的计测结果来算出流量。另一方面，在该条件仍成立的情况下，处理前进至步骤S33，为进一步提高检测流量的精度而进行计测数据的取得。
[0132]在步骤S33中，使在步骤S27中设定的计数器的计数值η增加I。然后在步骤S24中，判断计数值是否比在步骤S27中设定的测定次数m小。在η < m的情况下，再次重复从步骤S28开始的处理来继续取得时间差Atln与温度的差ATin的数据组。
[0133]在步骤S34中，在η与m —致、规定的测定次数m次的测定完成的情况下，处理前进至步骤S35。
[0134]在步骤S35中，算出所测定出的次数的流量Qj (j = 2,…m)的平均值Qout。然后，在步骤S36中，基于对流路116和分支路BI~B3的每一条检测出的流量，执行图4和图5的流程图的处理，由此判断冷却系统是否正常。在接着步骤S36的步骤S37中，控制移向作为主程序的图7的流程图。
[0135]根据本变更例，能够检测正确的冷却液体介质的流量，所以能够进行冷却系统的正确的异常判定。更具体地说，通过检测变换器元件温度的下降率，根据表示“下降率和流量”的关系的映射，不添加新的流量传感器就知道冷却水的水量。
[0136]另外在行驶开始前或结束后，若为混合动力汽车则在发动机停止时且停车时，通过实施泵诊断，能够除去使变 换器元件温度上升产生的干扰，进行正确的流量检测。
[0137]进而，通过基于冷却水温使变换器指令转矩的大小变化，能够一边避免变换器元件的破坏一边作为热源使变换器元件温度上升。
[0138]另外，通过多次计测下降率，能够根据表示“下降率和流量”的关系的映射来高精度地算出冷却水流量。在该情况下，即使在规定次数计测前行驶开始或发动机启动了的情况下(在混合动力汽车中，存在在发动机启动时使用马达的变换器的汽车)，也能够根据之前计测出的下降率来算出冷却水量。
[0139]此外，在本实施方式中，作为搭载有冷却系统的车辆的一例，例示了电动汽车，但是本发明的适用并不限定于这样的例子。即，只要是搭载冷却系统的车辆，本发明也能够适用于并用内燃机的混合动力汽车、燃料电池车。
[0140]应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明的内容而并不是限制性内容。本发明的范围并不通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，与权利要求等同的含义以及权利要求范围内的所有变更也包含在本发明中。
[0141]产业上的可利用性
[0142]本发明能够适用于搭载有冷却系统的车辆。
【权利要求】
1.一种冷却系统，用于冷却发热源，所述冷却系统具备: 流路(116)，其使冷却所述发热源的液体介质循环；和 泵(104)，其设置在所述流路(116)上，用于使所述液体介质循环， 所述流路(116)包括在所述发热源的上游侧和下游侧之间沿所述液体介质的流通方向并列配设的多条分支路(BI~B3)，、 所述冷却系统还具备控制装置(30)，该控制装置用于通过检测在各所述多条分支路(BI~B3)中流动的所述液体介质的流量的不平衡来检测在所述冷却系统产生的异常。
2.根据权利要求1所述的冷却系统， 所述控制装置(30)至少基于检测到所述液体介质的流量的不平衡时的所述泵(104)的转速，诊断所述异常的产生原因。
3.根据权利要求2所述的冷却系统， 还具备转速传感器(114)，该转速传感器用于检测所述泵(104)的转速， 所述控制装置(30)，在检测到所述液体介质的流量的不平衡的情况下，当驱动了所述泵(104)时的所述转速传感器的检测值比控制目标值高这一第I条件成立时，诊断为空气混入所述流路(I 16)。
4.根据权利要求3所述的冷却系统， 还具备温度传感器(108 )，该温度传感器用于检测所述液体介质的温度， 所述控制装置(30)，在所述第I条件不成立的情况下，判定所述温度传感器(108)的检测值比预定的阈值低这一第2条件是否成立，当所述第2条件成立时，诊断为所述流路(116)冻结。
5.根据权利要求4所述的冷却系统， 所述控制装置(30)，在所述第2条件成立的情况下，判定所述流路(116)的流量是否在控制范围内，当所述流路(116)的流量在所述控制范围内这一第3条件成立时,诊断为所述多条分支路(BI~B3)中的任意一条冻结。
6.根据权利要求3所述的冷却系统， 所述控制装置(30)，在所述第I条件不成立的情况下，当所述第2条件不成立时，诊断为异物混入所述多条分支路(BI~B3)中的任意一条。
7.根据权利要求3或6所述的冷却系统， 所述控制装置(30)在诊断为空气或异物混入所述多条分支路(BI~B3)中的任意一条的情况下，使所述泵(104)的转速暂时增加。
8.根据权利要求5所述的冷却系统， 所述控制装置(30)在诊断为所述多条分支路(BI~B3)中的任意一条冻结的情况下，使与被诊断为冻结的分支路对应的发热源的发热量暂时增加。
9.根据权利要求1所述的冷却系统， 所述发热源是具有电动机(MG)和驱动所述电动机(MG)的变换器(14)的驱动装置， 所述冷却系统还具备元件温度传感器，该元件温度传感器检测所述变换器(14)中的电力控制元件的温度， 所述控制装置(30)，在满足没有发出对所述变换器(14)的其他驱动指令的条件的状况下，在使所述变换器(14)中的电力控制元件暂时发热后使所述电力控制元件的发热减少，根据所述元件温度传感器的检测值的下降程度来推定各所述多条分支路(BI~B3)的流量，并且基于各所述多条分支路(BI~B3)的流量的推定值，检测所述液体介质的流量的不平衡。
10.根据权利要求1所述的冷却系统， 所述多条分支路(BI~B3)构成为流量彼此相等。
11.一种车辆，具备: 驱动装置，其使用电动机(MG)作为驱动源；和 冷却系统，其用于冷却所述驱动装置， 所述冷却系统包括: 流路(116)，其使冷却所述驱动装置的液体介质循环；和 泵(104)，其设置在所述流路(116)上，用于使所述液体介质循环， 所述流路(116)包括在所述发热源的上游侧和下游侧之间沿所述液体介质的流通方向并列配设、并且构成为具有彼此相等的流路面积的多条分支路(BI~B3)， 所述车辆还具备控制装置(30)，该控制装置用于通过检测在各所述多条分支路(BI~B3)中流动的所述液体介质的流量的不平衡来检测在所述冷却系统产生的异常。
【文档编号】H05K7/20GK103493612SQ201180070226
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年4月20日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】久田周平 申请人:丰田自动车株式会社