确定用于发热装置的冷却剂流体的有效温度的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于包括电机的发热装置的冷却系统，和与之相关的温度。
【背景技术】
[0002] 在此提供的【背景技术】描述用于大体展现本发明背景的目的。在本【背景技术】部分描 述的程度内的本申请发明人的工作、以及在递交申请时没有成为现有技术的方面既没有明 示也没有暗示作为抵触本申请的现有技术。
[0003] 在操作期间产生热的装置可装备有冷却系统，以将热去除来防止温度相关的损 坏。一种形式的发热装置包括电马达/发电机(电机），包括混合动力和电动车辆应用中使用 的那些。发热装置可提供温度反馈给控制系统，以控制操作和防止对马达绕组的温度相关 损坏，所述损坏由在与服役寿命相关的优选温度范围之外的操作导致。这样的控制系统可 包括控制例程，以当温度超过临界温度时，减小马达扭矩输出。但是，减小马达扭矩输出从 发热装置的期望性能的角度看是不期望的。
【发明内容】
[0004] 描述了一种用于发热装置的冷却系统，其包括流体栗，该流体栗流体地连接至被 动冷却剂回路和主动冷却剂回路，所述被动冷却剂回路和主动冷却剂回路每个与发热装置 流体连通。主动冷却剂回路包括热交换器、被动旁通控制阀和旁通回路。一种用于动态地监 测在发热装置处的流体温度的方法，包括利用温度传感器监测保持在流体容器中的流体的 温度，该容器将流体供应给流体栗。确定通过被动冷却剂回路的第一流体流速和通过主动 冷却剂回路的第二流体流速。基于流体的温度和通过主动冷却剂回路的第二流体流速来确 定穿过主动冷却剂回路中的热交换器的流体的第三流体流速和温度降。基于穿过热交换器 的流体的第三流体流速和温度降来确定通过主动冷却剂回路供应给电机的流体温度。基于 容器中的流体的温度和通过主动冷却剂回路供应给电机的流体温度确定流体的有效温度。
[0005] 在根据本发明的方法中，当所述流体的温度小于用于激活所述被动旁通控制阀的 最小临界温度时，所述第三流体流速是零。
[0006] 在根据本发明的方法中，当所述流体的温度大于用于激活所述被动旁通控制阀的 上临界温度时，所述第三流体流速等于第二流体流速。
[0007] 在根据本发明的方法中，所述热交换器包括空气冷却的热交换器，并且其中，基于 所述流体的温度和通过所述主动冷却剂回路的第二流体流速确定穿过主动冷却剂回路中 的热交换器的流体的温度降的步骤还包括:基于流体温度、第二流体流速和环境空气温度 来确定穿过所述热交换器的流体的温度降。
[0008] 在根据本发明的方法中，基于容器中的流体的温度和通过所述主动冷却剂回路供 应给所述电机的流体温度确定有效流体温度的步骤包括:合计所述第一流速和容器中的流 体温度、以及合计所述第二流速和通过所述主动冷却剂回路供应给所述电机的流体的温 度。
[0009] 在根据本发明的冷却系统中，基于所述流体的温度和通过所述主动冷却剂回路的 第二流体流速确定穿过所述主动冷却剂回路中的热交换器的第三流体流速的控制例程包 括:基于所述流体的温度来确定所述被动旁通控制阀的开度的大小，以及基于所述被动旁 通控制阀的开度的大小确定穿过所述热交换器的第三流体流速。
[0010] 在根据本发明的冷却系统中，当所述流体的温度小于用于激活所述被动旁通控制 阀的最小临界温度时，所述第三流体流速是零。
[0011] 在根据本发明的冷却系统中，当所述流体的温度大于用于激活所述被动旁通控制 阀的上临界温度时，所述第三流体流速等于所述第二流体流速。
[0012] 在根据本发明的冷却系统中，所述热交换器包括空气冷却的热交换器。
[0013] 在根据本发明的冷却系统中，基于所述流体的温度和通过所述主动冷却剂回路的 第二流体流速确定穿过所述主动冷却剂回路中的热交换器的流体的温度降的控制例程还 包括:基于所述流体的温度、所述第二流体流速和环境空气温度来确定穿过热交换器的流 体的温度降。
[0014] 本发明教导的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施如所附的权利要 求中定义的本发明教导的一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易 见。
【附图说明】
[0015] 现在将通过示例并参考附图来描述一个或多个实施例，其中：
[0016] 图1示意性地示出根据本发明的电驱动(electrical ly-powered)马达/发电机(电 机）、包括第一和第二冷却剂回路的相关联冷却/润滑系统、和控制器，以及
[0017] 图2示意性地示出根据本发明的用于确定流体的有效温度的控制例程，其用于参 考图1所述的冷却/润滑系统和相关联电机的实施例。
【具体实施方式】
[0018] 现参考附图，其中，说明书仅用于阐释一定特定实施例的目的，而不是对其进行限 制的目的，图1示意性地示出了电驱动马达/发电机(电机)20、相关联冷却/润滑系统40和执 行控制例程200的控制器10的元件。如在此所述的，电机20用于在车辆上产生牵引作用，但 是本发明并没有被如此限制。电机20是发热装置的一个例子。可以在本发明的范围内考虑 其他发热装置，所述其他发热装置采用执行控制例程200的控制器10和相关冷却/润滑系统 40的实施例。
[0019] 电机20包括定子22和同轴转子24,且可以是任何适当的电机，诸如异步马达或同 步马达。在一个实施例中，电机20是牵引马达，转子24联接至车辆传动系，以产生用于车辆 推进的牵引扭矩。未示出其他马达控制元件，诸如逆变器、电池和相关电路。
[0020] 冷却/润滑系统40包括流体栗送元件44、第一被动冷却剂回路46和第二主动冷却 剂回路50,该第二主动冷却剂回路50供应用于冷却和润滑电机20的流体41，所述流体41从 容器42抽出。在一个实施例中，流体41是变速器油，具有已知的润滑和比热属性。流体栗送 元件(栗)44是电动装置，其具有已知的速度和流速属性。栗4将流体41从容器42抽出，并将 加压流体41供应给第一和第二冷却剂回路46、48。栗44优选地利用从控制器10发出的脉宽 调制控制信号或利用另外的适当控制信号而被控制。替换地，栗44可以是机械驱动的栗，其 可旋转地联接至发动机曲柄轴。温度传感器12监测容器42中的或在冷却/润滑系统40中的 另外的适当位置处的流体41的温度。温度传感器12信号连接到控制器10。
[0021]第一被动冷却剂回路46包括流体导管和其他能够将加压流体41供应到定子总管 48的元件。定子总管48定位为靠近电机20的定子22,且将流体流41供应到定子22的端部匝 (end turns)，以实现其冷却。第一冷却剂回路46是被动的，因为不存在这样的装置:该装置 用于将热添加到流动通过其的流体41或从其去除。应意识到，一些热传递可通过流体导管 发生。
[0022]第二主动冷却剂回路50包括流体导管和其他能够将加压流体41供应到转子总管 60的其他元件。第二冷却剂回路50包括热交换器52和旁通回路56,二者均通向齿轮箱58,其 中，通过热交换器52和旁通回路56的流体流41被旁通控制阀54控制。在一个实施例中，热交 换器52是空气冷却的热交换器，其依赖于对流和/或辐射热传递而将热从流体41去除。替换 地，热交换器52可以是利用空气或另外的第二流体来将热从流体41去除的任何适当装置。 当电机20在车辆上实施时，热交换器52可在适当位置展开，以允许环境空气穿过其 (thereacross)流动，且可还包括可控风扇和/或可控通风口，以控制环境空气流的大小。第 二冷却剂回路50是主动的，因为其包括这样的装置，即：热交换器52，用于将热添加到流动 通过其的流体41或从其去除。响应于流体41进入旁通控制阀54时的温度，旁通控制阀54控 制通过热交换器52和旁通回路56的流体流速的大小。在一个实施例中，利用当流体41达到 预设定温度时熔化的蜡球或其他适当的温度控制元件被动地控制旁通控制阀54,由此允许 流体流流动通过热交换器52和旁通回路56中的任一个或二者。替换地，旁通控制阀54可以 是主动装置，其可操作地连接至控制器10,并响应于由温度传感器12测量的流体温度而控 制通过热交换器52和旁通回路56的流体流速的大小。这样，用于