用于混合動(dòng)力車輛的冷卻系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車輛用的冷卻系統(tǒng)，所述混合動(dòng)力車輛具有至少一個(gè)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)和至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)這種冷卻系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由EP0966627B1已知了一種用于機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的、集成在傳動(dòng)裝置中的電機(jī)以及 該電機(jī)的控制。該文獻(xiàn)公開了一種驅(qū)動(dòng)機(jī)組，其中電機(jī)以集成方式布置在車輛的變速機(jī)構(gòu) 中且可選地用作內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)電機(jī)或者用于為車載電網(wǎng)的供電的發(fā)電機(jī)。在該電機(jī)的冷卻 方面，通過連接至內(nèi)燃機(jī)的水冷循環(huán)回路確保電機(jī)的流體冷卻。備選地提到了借助于在外 部設(shè)置的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行空氣冷卻。
[0003] 由W02012/092402A2已知了一種混合動(dòng)力車輛的傳動(dòng)系的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng) 設(shè)計(jì)為唯一的閉合冷卻循環(huán)回路，該閉合冷卻循環(huán)回路用于冷卻內(nèi)燃機(jī)。電動(dòng)泵和機(jī)械驅(qū) 動(dòng)泵使得冷卻液循環(huán)?；旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的電部件，例如電動(dòng)機(jī)、逆變器或耦聯(lián)器可以選擇 性地借助于閥裝入或脫離內(nèi)燃機(jī)的冷卻循環(huán)回路。
[0004] DE102010004903A1公開了一種冷卻系統(tǒng)，其中內(nèi)燃機(jī)被分配給初級(jí)冷卻循環(huán)回路 或主冷卻循環(huán)回路?；旌蟿?dòng)力組件，例如電動(dòng)機(jī)或逆變器配屬于次級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，為次 級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置了單獨(dú)的、與主冷卻循環(huán)回路無關(guān)的冷卻循環(huán)回路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于混合動(dòng)力車輛的冷卻系統(tǒng)，該混合動(dòng)力車輛具 有內(nèi)燃機(jī)、變速器和電機(jī)，其中存在與電機(jī)和變速器的運(yùn)行溫度相關(guān)的、相反的效率特性之 間的、隨后描述的目標(biāo)沖突。此外，該冷卻系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)簡單并且能可靠地借助于小的開銷 運(yùn)行。此外，本發(fā)明的任務(wù)還在于，根據(jù)各個(gè)驅(qū)動(dòng)組件一例如變速器和/或電動(dòng)機(jī)或電機(jī)以 及內(nèi)燃機(jī)一的負(fù)荷如此對(duì)所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行冷卻，使得盡可能為駕駛員提供電機(jī)的最 大電功率和/或變速器的最大效率和進(jìn)而提供最大動(dòng)力/動(dòng)力特性供使用。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明待解決的目標(biāo)沖突在于，電機(jī)的運(yùn)行溫度越低，則其傾向于具有更高 的效率。相反，機(jī)械變速器，例如全自動(dòng)變速器或齒輪變速箱具有這樣一種特性，其中其隨 著運(yùn)行溫度的降低具有降低的效率。這是因?yàn)椋捎谠谳^低的溫度下更黏稠的油在變速器 中出現(xiàn)了較高的摩擦損失。相反，電機(jī)的效率隨著溫度升高而降低。尤其由于其過熱的危 險(xiǎn)在過高的溫度下會(huì)出現(xiàn)電機(jī)的所謂的降載或功率限制。然而，在運(yùn)行溫度較高時(shí)，也就是 說對(duì)更稀的變速器油來說，機(jī)械變速器由于較小的摩擦損失具有潛在更高的效率。
[0007] 尤其對(duì)于下述情況：電機(jī)集成地布置在變速器中且共同地借助于變速器油，例如 縮寫為ATF的所謂的自動(dòng)變速器油液冷卻，則不同的效率特性之間的這種目標(biāo)沖突更明 顯〇
[0008] 由現(xiàn)有技術(shù)已知的冷卻系統(tǒng)包括第一和第二冷卻循環(huán)回路。在第一冷卻循環(huán)回路 中至少設(shè)置了電機(jī)和變速器作為待冷卻的組件。此外，其中設(shè)置了循環(huán)泵，該循環(huán)泵借助 于變速器油，例如ATF冷卻所述待冷卻的組件。在該第一冷卻循環(huán)回路中還使用了形式為 液-液-換熱器的、所謂的ATF冷卻器/散熱器。ATF冷卻器具有油側(cè)，該油側(cè)連接在第一 冷卻循環(huán)回路上。此外，ATF冷卻器具有水側(cè)，該水側(cè)布置在第二冷卻循環(huán)回路中，該第二 冷卻循環(huán)回路形成了內(nèi)燃機(jī)的主冷卻循環(huán)回路。通過ATF換熱器把電機(jī)和/或變速器的熱 量傳遞至內(nèi)燃機(jī)（或縮寫為VKM)的水循環(huán)回路，同時(shí)這兩個(gè)冷卻回路并未直接彼此連接。 為ATF冷卻器的水側(cè)配設(shè)了電動(dòng)泵以及與VKM機(jī)械耦聯(lián)的泵。為了調(diào)節(jié)第一冷卻循環(huán)回路 中的平均目標(biāo)溫度，在第二冷卻循環(huán)回路中設(shè)置了軟管調(diào)溫器。關(guān)于上述現(xiàn)有技術(shù)參考附 圖2。
[0009] 在這種兩回路冷卻系統(tǒng)中，對(duì)第一冷卻循環(huán)回路（或者說包含電機(jī)和變速器的冷 卻循環(huán)回路）來說供使用的冷卻功率以借助于軟管調(diào)溫器調(diào)節(jié)的平均目標(biāo)溫度為導(dǎo)向。因 此，該目標(biāo)溫度體現(xiàn)為用于變速器和用于電機(jī)的最佳的運(yùn)行溫度之間的折衷。因此，由于隨 后所述的目標(biāo)沖突并不總是能同時(shí)達(dá)到變速器和電機(jī)的最佳效率。例如，在車輛百分之百 的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中，變速器的溫度不是最佳地高，從而在機(jī)械變速器中出現(xiàn)了不期望的效率 損失。在100%基于電驅(qū)動(dòng)裝置的行駛運(yùn)行中，對(duì)預(yù)定了目標(biāo)溫度的情況來說很大程度限制 了電機(jī)的功率性，因?yàn)閷?duì)這種運(yùn)行來說，為調(diào)溫器預(yù)定的目標(biāo)溫度往往過高，且電機(jī)由于該 高的溫度水平迅速達(dá)到其取決于該溫度水平的最大允許損失功率或者陷入所謂的降載。
[0010] 另一個(gè)缺點(diǎn)是：根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)已知的方法，電機(jī)和變速器的廢熱通過油回路傳 遞至內(nèi)燃機(jī)的冷卻水。冷卻水返回流動(dòng)通過內(nèi)燃機(jī)并可能不均勻地加熱/冷卻內(nèi)燃機(jī)。因 為借助在發(fā)動(dòng)機(jī)中安裝的溫度傳感器不能完全地檢測該不均勻的加熱，所以可能在某些情 況下導(dǎo)致錯(cuò)誤選擇的起動(dòng)和/或噴射策略。
[0011] 此外，已知的冷卻回路在其散熱功率方面很大程度取決于，內(nèi)燃機(jī)是否運(yùn)行或關(guān) 閉，像這恰好在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置中是偶爾可能和期望的那樣。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1所述特征的方法如此解決前述的在為冷卻回路 隨時(shí)提供足夠的散熱功率的同時(shí)設(shè)立用于變速器、電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的最佳溫度之間的目標(biāo)沖 突的任務(wù)：在使用通過油回路中的當(dāng)前溫度調(diào)節(jié)的電動(dòng)泵的情況下，冷卻水在離開換熱器 的水側(cè)之后在分支點(diǎn)處一方面通過節(jié)流閥被引導(dǎo)至調(diào)溫器之前以及另一方面在水冷卻回 路中在使用旁路支路的情況下被引導(dǎo)至內(nèi)燃機(jī)之后或在內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置的出口處。
[0013] 例如，由于使用了經(jīng)調(diào)節(jié)的電動(dòng)泵，之前使用的軟管調(diào)溫器變得多余，這樣減少了 冷卻水回路中不同組件的數(shù)量。在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉時(shí)，冷卻水現(xiàn)在通過電動(dòng)泵從換熱器的水側(cè) 流出，同時(shí)并不近似在回路中在主水冷卻器中被泵送流過且冷卻。為了相對(duì)于使用新創(chuàng)造 的旁路支路來說保持小的這種效應(yīng)，在該第一支路中包含節(jié)流閥，而第二支路或旁路支路 不具有節(jié)流閥且進(jìn)而冷卻在主水冷卻器中冷卻水的可調(diào)的大部分，以便隨后在經(jīng)過電動(dòng)泵 之后能夠重新通過換熱器吸收來自油回路的損耗熱。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種維持按照需要的 冷卻或從油回路排出損耗熱在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉時(shí)是不可能的。
[0014] 根據(jù)一種特別有利的改進(jìn)方案，在水冷卻回路的新的旁路支路中使用單通閥或止 回閥，該單通閥或止回閥僅允許從換熱器的水側(cè)至內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置的出口的流動(dòng)方向。 這種改進(jìn)方案考慮到這一事實(shí)：與此相關(guān)的、與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械耦聯(lián)的泵的輸送功率和輸送體 積明顯大于電動(dòng)泵的輸送功率和輸送體積。在接通內(nèi)燃機(jī)時(shí)，例如在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的 混合運(yùn)行中，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械泵從具有節(jié)流閥的支路經(jīng)由調(diào)溫器和內(nèi)燃機(jī)朝著主水冷卻器抽 吸被加熱的水。同時(shí)，水冷卻回路的新的旁路支路中的止回閥防止被強(qiáng)烈加熱的冷卻水可 以從內(nèi)燃機(jī)繞過主水冷卻器直接到達(dá)換熱器的水側(cè)。
[0015] 此外，該任務(wù)還通過用于混合動(dòng)力車輛的、形式為冷卻系統(tǒng)的裝置完成，其中，按 規(guī)定通過油回路中的溫度調(diào)節(jié)水循環(huán)回路中的電動(dòng)泵，并在換熱器的水側(cè)設(shè)置了分支點(diǎn)， 在分支點(diǎn)處，一方面具有節(jié)流閥的支路連接在電動(dòng)泵和調(diào)溫器之間，另一方面旁路支路連 接在內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置的出口之后或處。
[0016] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，旁路支路具有單通閥或止回閥，該單通閥或止回閥僅允許 從換熱器的水側(cè)至內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置的出口的流動(dòng)。
[0017] 對(duì)上述混合動(dòng)力車輛來說，在降低的或關(guān)閉的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)中也實(shí)現(xiàn)了充分 排出來