用于混合动力车辆的冷却系统及其调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合动力车辆用的冷却系统，所述混合动力车辆具有至少一个驱 动电机和至少一个内燃机。本发明还涉及一种用于调节这种冷却系统的方法。
【背景技术】
[0002] 由EP0966627B1已知了一种用于机动车内燃机的、集成在传动装置中的电机以及 该电机的控制。该文献公开了一种驱动机组，其中电机以集成方式布置在车辆的变速机构 中且可选地用作内燃机的起动电机或者用于为车载电网的供电的发电机。在该电机的冷却 方面，通过连接至内燃机的水冷循环回路确保电机的流体冷却。备选地提到了借助于在外 部设置的冷却风扇进行空气冷却。
[0003] 由W02012/092402A2已知了一种混合动力车辆的传动系的冷却系统。该冷却系统 设计为唯一的闭合冷却循环回路，该闭合冷却循环回路用于冷却内燃机。电动泵和机械驱 动泵使得冷却液循环。混合动力驱动装置的电部件，例如电动机、逆变器或耦联器可以选择 性地借助于阀装入或脱离内燃机的冷却循环回路。
[0004] DE102010004903A1公开了一种冷却系统，其中内燃机被分配给初级冷却循环回路 或主冷却循环回路。混合动力组件，例如电动机或逆变器配属于次级驱动装置，其中，为次 级驱动装置设置了单独的、与主冷却循环回路无关的冷却循环回路。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务在于，提供一种用于混合动力车辆的冷却系统，该混合动力车辆具 有内燃机、变速器和电机，其中存在与电机和变速器的运行温度相关的、相反的效率特性之 间的、随后描述的目标冲突。此外，该冷却系统应当结构简单并且能可靠地借助于小的开销 运行。此外，本发明的任务还在于，根据各个驱动组件一例如变速器和/或电动机或电机以 及内燃机一的负荷如此对所述各个驱动组件进行冷却，使得尽可能为驾驶员提供电机的最 大电功率和/或变速器的最大效率和进而提供最大动力/动力特性供使用。
[0006] 根据本发明待解决的目标冲突在于，电机的运行温度越低，则其倾向于具有更高 的效率。相反，机械变速器，例如全自动变速器或齿轮变速箱具有这样一种特性，其中其随 着运行温度的降低具有降低的效率。这是因为，由于在较低的温度下更黏稠的油在变速器 中出现了较高的摩擦损失。相反，电机的效率随着温度升高而降低。尤其由于其过热的危 险在过高的温度下会出现电机的所谓的降载或功率限制。然而，在运行温度较高时，也就是 说对更稀的变速器油来说，机械变速器由于较小的摩擦损失具有潜在更高的效率。
[0007] 尤其对于下述情况：电机集成地布置在变速器中且共同地借助于变速器油，例如 缩写为ATF的所谓的自动变速器油液冷却，则不同的效率特性之间的这种目标冲突更明 显〇
[0008] 由现有技术已知的冷却系统包括第一和第二冷却循环回路。在第一冷却循环回路 中至少设置了电机和变速器作为待冷却的组件。此外，其中设置了循环泵，该循环泵借助 于变速器油，例如ATF冷却所述待冷却的组件。在该第一冷却循环回路中还使用了形式为 液-液-换热器的、所谓的ATF冷却器/散热器。ATF冷却器具有油侧，该油侧连接在第一 冷却循环回路上。此外，ATF冷却器具有水侧，该水侧布置在第二冷却循环回路中，该第二 冷却循环回路形成了内燃机的主冷却循环回路。通过ATF换热器把电机和/或变速器的热 量传递至内燃机（或缩写为VKM)的水循环回路，同时这两个冷却回路并未直接彼此连接。 为ATF冷却器的水侧配设了电动泵以及与VKM机械耦联的泵。为了调节第一冷却循环回路 中的平均目标温度，在第二冷却循环回路中设置了软管调温器。关于上述现有技术参考附 图2。
[0009] 在这种两回路冷却系统中，对第一冷却循环回路（或者说包含电机和变速器的冷 却循环回路）来说供使用的冷却功率以借助于软管调温器调节的平均目标温度为导向。因 此，该目标温度体现为用于变速器和用于电机的最佳的运行温度之间的折衷。因此，由于随 后所述的目标冲突并不总是能同时达到变速器和电机的最佳效率。例如，在车辆百分之百 的内燃机运行中，变速器的温度不是最佳地高，从而在机械变速器中出现了不期望的效率 损失。在100%基于电驱动装置的行驶运行中，对预定了目标温度的情况来说很大程度限制 了电机的功率性，因为对这种运行来说，为调温器预定的目标温度往往过高，且电机由于该 高的温度水平迅速达到其取决于该温度水平的最大允许损失功率或者陷入所谓的降载。
[0010] 另一个缺点是：根据由现有技术已知的方法，电机和变速器的废热通过油回路传 递至内燃机的冷却水。冷却水返回流动通过内燃机并可能不均匀地加热/冷却内燃机。因 为借助在发动机中安装的温度传感器不能完全地检测该不均匀的加热，所以可能在某些情 况下导致错误选择的起动和/或喷射策略。
[0011] 此外，已知的冷却回路在其散热功率方面很大程度取决于，内燃机是否运行或关 闭，像这恰好在混合动力驱动装置中是偶尔可能和期望的那样。
[0012] 根据本发明，通过具有权利要求1所述特征的方法如此解决前述的在为冷却回路 随时提供足够的散热功率的同时设立用于变速器、电机和内燃机的最佳温度之间的目标冲 突的任务：在使用通过油回路中的当前温度调节的电动泵的情况下，冷却水在离开换热器 的水侧之后在分支点处一方面通过节流阀被引导至调温器之前以及另一方面在水冷却回 路中在使用旁路支路的情况下被引导至内燃机之后或在内燃机的冷却装置的出口处。
[0013] 例如，由于使用了经调节的电动泵，之前使用的软管调温器变得多余，这样减少了 冷却水回路中不同组件的数量。在内燃机关闭时，冷却水现在通过电动泵从换热器的水侧 流出，同时并不近似在回路中在主水冷却器中被泵送流过且冷却。为了相对于使用新创造 的旁路支路来说保持小的这种效应，在该第一支路中包含节流阀，而第二支路或旁路支路 不具有节流阀且进而冷却在主水冷却器中冷却水的可调的大部分，以便随后在经过电动泵 之后能够重新通过换热器吸收来自油回路的损耗热。根据现有技术，这种维持按照需要的 冷却或从油回路排出损耗热在内燃机关闭时是不可能的。
[0014] 根据一种特别有利的改进方案，在水冷却回路的新的旁路支路中使用单通阀或止 回阀，该单通阀或止回阀仅允许从换热器的水侧至内燃机的冷却装置的出口的流动方向。 这种改进方案考虑到这一事实：与此相关的、与内燃机机械耦联的泵的输送功率和输送体 积明显大于电动泵的输送功率和输送体积。在接通内燃机时，例如在混合动力驱动装置的 混合运行中，内燃机的机械泵从具有节流阀的支路经由调温器和内燃机朝着主水冷却器抽 吸被加热的水。同时，水冷却回路的新的旁路支路中的止回阀防止被强烈加热的冷却水可 以从内燃机绕过主水冷却器直接到达换热器的水侧。
[0015] 此外，该任务还通过用于混合动力车辆的、形式为冷却系统的装置完成，其中，按 规定通过油回路中的温度调节水循环回路中的电动泵，并在换热器的水侧设置了分支点， 在分支点处，一方面具有节流阀的支路连接在电动泵和调温器之间，另一方面旁路支路连 接在内燃机的冷却装置的出口之后或处。
[0016] 在优选的实施方案中，旁路支路具有单通阀或止回阀，该单通阀或止回阀仅允许 从换热器的水侧至内燃机的冷却装置的出口的流动。
[0017] 对上述混合动力车辆来说，在降低的或关闭的内燃机的运行状态中也实现了充分 排出来