电动车辆的高压设备冷却系统的制作方法

本发明涉及一种电动车辆的高压设备冷却系统(high-voltageequipmentcoolingsystem)，该电动车辆的高压设备冷却系统对向电动车辆的驱动用马达供电的高电压的电池、和将电池的电压降压而施加给低压设备的dc/dc转换器等高压设备进行冷却。

背景技术

电动车辆(以下还简称为车辆。)，例如电动汽车、混合动力汽车、增程式电动车(rangeextendervehicles)和燃料电池汽车具有驱动用的马达和向马达供电的电池。并且，车辆具有将电池的电压降压而施加给空调或各种ecu等的dc/dc转换器。电池或dc/dc转换器等高压设备根据行驶负荷而发热，且其性能根据温度变化而改变。因此，需要进行高压设备的温度控制，尤其是需要进行冷却。关于高压设备的温度控制存在各种文献。

日本发明专利公开公报特开2013-184562号公开一种能够向包括高压设备的ipu(intelligentpowerunit；智能动力单元)供给车厢内或车厢外的空气的系统。该系统具有通过高压用风扇来直接连结ipu和空调装置(hvac)的结构，通过使高压用风扇进行工作来将由蒸发器冷却后的空气向ipu供给。

日本发明专利授权公报特许第4788540号公开以下系统：空调装置中具有例如由珀尔帖元件构成的空气调节用空气生成部，在空气调节用空气生成部的下游侧具有向座位内供给空气的第1风扇和向蓄电装置供给空气的第2风扇。该系统优先向座位内供给空气，在此基础上将第1风扇的风量和第2风扇的风量的合计保持在最大风量以下，同时根据对第2风扇的空气调节要求来确定第2风扇的风量。根据该装置，即使在空气调节能力有限的情况下，也能够在确保乘员的舒适性的同时进行蓄电装置的温度管理。

技术实现要素：

控制车厢的空气调节状态的空调装置(hvac)根据空气的导入源(内部空气循环、外部空气导入)或送风模式(各吹出口)的设定来改变在装置内部形成的空气的流路。当流路不同时，空气的压力损失不同。在对高压设备进行温度控制时，如果与压力损失的大少无关而控制送风量，可能无法进行适当的温度控制。例如，在压力损失大的情况下可能无法确保所需的送风量，发生对高压设备的冷却不足。另外，在压力损失少的情况下可能过度地送风，发生对高压设备的过度冷却。

本发明是考虑这样的技术问题而完成的，其目的在于，提供一种能够不损害车厢内的空气调节状态而以最优的送风量对高压设备进行冷却的电动车辆的高压设备冷却系统。

本发明是一种电动车辆的高压设备冷却系统，该电动车辆的高压设备冷却系统具有：高压设备，其设置于由马达驱动的电动车辆；空调装置，其具有对空气进行冷却的空气冷却部；第1送风装置，其向所述空调装置供给空气；第2送风装置，其向所述高压设备供给空气，该电动车辆的高压设备冷却系统的特征在于，具有控制部，该控制部根据对所述高压设备的送风方式的信息、所述第1送风装置的送风量的信息、由所述空调装置选择内部空气循环和外部空气导入中的任一方的选择信息、由所述空调装置选择任一送风模式的选择信息、和向所述高压设备供给的送风量的信息，来控制所述第2送风装置的送风量。本发明根据所述第1送风装置的送风量的信息来控制第2送风装置的送风量。因此，能够不损害车厢内的空气调节状态而向高压设备送风。并且，根据由空调装置选择内部空气循环和外部空气导入中的任一方的选择信息和由空调装置选择任一送风模式的选择信息，来控制第2送风装置的送风量。因此，能够计算流路的压力损失来向高压设备送风。因此，能够不损害车厢内的空气调节状态而以最优的送风量对高压设备进行冷却。

在本发明中，也可以为：所述控制部使用映射图，该映射图按照对应于所述内部空气循环的每一所述送风模式和对应于所述外部空气导入的每一所述送风模式，将所述第1送风装置的送风量和所述第2送风装置的送风量建立对应关系，所述控制部根据所述第1送风装置的送风量和所述映射图来确定所述第2送风装置的送风量。根据上述结构，使用映射图，因此能够以与各送风模式的压力损失对应的送风量对高压设备进行冷却，其中所述映射图按照对应于内部空气循环的每一送风模式和对应于外部空气导入的每一送风模式，将第1送风装置的送风量和第2送风装置的送风量建立对应关系。

在本发明中，也可以为：还具有电压传感器，该电压传感器检测所述第1送风装置的电压，所述控制部将由所述电压传感器检测到的电压视为所述第1送风装置的送风量。根据上述结构，将第1送风装置的电压视为第1送风装置的送风量，因此，能够通过简单的结构检测第1送风装置的送风量。

在本发明中，也可以为：对所述高压设备的送风方式的信息是由所述空调装置冷却后的空气的送风和车厢内的空气的送风中的任一种。根据上述结构，选择对高压设备的送风方式，即选择a/c冷却或通常冷却，因此，能够适宜地进行高压设备的冷却。

根据本发明，能够不损害车厢内的空气调节状态而以最优的送风量对高压设备进行冷却。

附图说明

图1是高压设备冷却系统的系统结构图。

图2是高压设备冷却系统的框图。

图3是存储部中存储的映射图。

图4是由高压设备冷却系统执行的处理的流程图。

具体实施方式

下面，列举优选的实施方式并参照附图对本发明详细地进行说明。另外，本实施方式所涉及的高压设备冷却系统被设置于具有行驶用的马达的电动车辆。电动车辆包括电动汽车、混合动力汽车、增程式电动车和燃料电池汽车等。

[1系统结构]

使用图1对本实施方式所涉及的高压设备冷却系统10的系统结构进行说明。图1简化表示高压设备冷却系统10的系统结构。高压设备冷却系统10具有hvac14、ipu风扇50、ipu52、马达64、空调ecu66(还称为a/cecu66。)、驱动系统ecu68和ipu冷却ecu70。高压设备冷却系统10协调hvac14和ipu风扇50来对ipu52进行冷却。

hvac(heating，ventilation，andairconditioning；制热、通风和制冷)14是调节车厢12内的空气的空调机，具有流路16、过滤器36、鼓风机(blowerfan)38、蒸发器40和加热器42。流路16具有：吸入车厢12内的空气的内部空气循环流路18、吸入外部的空气的外部空气导入流路20、连接于内部空气循环流路18和外部空气导入流路20的共用流路22、连接于共用流路22的第1送风流路24、第2送风流路26和第3送风流路28。另外，流路16具有根据未图示的致动器的动作进行开闭动作的第1切换门30、第2切换门32和第3切换门34。

第1切换门30使内部空气循环流路18和外部空气导入流路20中的任一方的流路16相对于共用流路22敞开，使另一方的流路16相对于共用流路22关闭。第2切换门32、第3切换门34联动，使共用流路22相对于第1送风流路24、第2送风流路26、第3送风流路28敞开或关闭。

内部空气循环流路18与设置于车厢12内的空气导入口18a连通。外部空气导入流路20与设置于车厢12外的空气导入口20a连通。第1送风流路24、第2送风流路26、第3送风流路28与设置于车厢12内的独立的送风口连通。例如，第1送风流路24与朝向驾驶席的上部的送风口24a连通。第2送风流路26与朝向驾驶席的脚下的送风口26a连通。第3送风流路28与朝向前挡风玻璃的送风口28a连通。

共用流路22中设置有过滤器36、鼓风机38、蒸发器40和加热器42。过滤器36对从内部空气循环流路18或外部空气导入流路20吸入的空气进行过滤且将其向下游侧供给。鼓风机38将由过滤器36过滤后的空气向下游侧供给。蒸发器40将从鼓风机38供给的空气冷却且将其向下游侧供给。加热器42将由蒸发器40冷却后的空气加热且将其向下游侧供给。

在hvac14的外部设置有ipu送风管道48。ipu送风管道48的一端直接连结于蒸发器40的下游侧的共用流路22和车厢12，ipu送风管道48的另一端直接连结于ipu52的ipu流路60。ipu冷却切换门46根据未图示的致动器的动作进行开闭动作，使hvac14的共用流路22与车厢12中的任一方相对于ipu送风管道48敞开，使另一方相对于ipu送风管道48关闭。

ipu送风管道48中设置有ipu风扇50。ipu风扇50将hvac14的共用流路22或车厢12的空气向下游侧(ipu52侧)供给。ipu52在壳体54内具有电池56和dc/dc转换器58。电池56向驱动电动车辆的马达64供电。dc/dc转换器58将电池56的电压降压到规定电压而输出给各种电气设备(各种ecu66、68、70等)。电池56和dc/dc转换器58是高压设备，各种ecu66、68、70等是低压设备。在ipu52的壳体54内形成有使空气流通的ipu流路60，向电池56和dc/dc转换器58供给在ipu流路60内流通的空气。电池56被配置在ipu流路60的上游侧，dc/dc转换器58被配置在ipu流路60的下游侧。ipu流路60连接于排出管道62。排出管道62将从ipu流路60排出的空气向车辆内部排出。

另外，以下说明中所使用的“冷却方法”是指ipu52的冷却方式，由“送风量”和“送风方式”等来定义。“送风方式”是指“a/c冷却”和“通常冷却”中的任一种。“a/c冷却”是指通过ipu冷却切换门46将hvac14的流路16和ipu送风管道48直接连接，将由hvac14冷却后的空气向ipu52供给的送风方式。“通常冷却”是指通过ipu冷却切换门46将车厢12和ipu送风管道48直接连接，将车厢12的空气向ipu52供给的送风方式。

高压设备冷却系统10具有3个ecu，即空调ecu66、驱动系统ecu68和ipu冷却ecu70。各ecu66、68、70是包括微型计算机的计算机，具有cpu、rom(还包括eeprom。)、ram，除此之外还具有a/d转换器、d/a转换器等输入输出装置、作为计时部的计时器等。各ecu66、68、70通过由cpu读出并执行存储于rom的程序来作为各种功能实现部(功能实现机构)、例如控制部、运算部和处理部等来发挥作用。各ecu66、68、70可以仅由1个ecu构成，也可以由多个ecu构成。

a/cecu66根据设置于车厢12内的a/c操作装置72的设定来控制hvac14的运行状态。包括驾驶员的乘员操作a/c操作装置72来设定车厢12内的温度、送风量的强度、进行内部空气循环和外部空气导入中的任一方的流路16、送风模式等。所谓送风模式是指向车厢12的送风位置。a/cecu66控制hvac14的第1切换门30的切换动作来切换内部空气循环或外部空气导入。另外，控制hvac14的第2切换门32、第3切换门34的切换动作来切换送风位置。另外，控制鼓风机38的转速来调整送风量。另外，控制加热器42的温度来调整送风的空气的温度。

驱动系统ecu68控制马达64等驱动系统。例如，按照未图示的加速踏板等的操作来控制马达64，并且按照由设置于车厢12内的行驶模式选择开关74设定的行驶模式来控制马达64。驾驶员操作行驶模式选择开关74来设定行驶模式。行驶模式例如有发挥高的加速力和响应性的模式、优先燃油效率的模式等。按照每一行驶模式而施加给电池56或dc/dc转换器58的负荷不同。在本实施方式中为了便于说明，设定有高负荷模式、中负荷模式、低负荷模式。

ipu冷却ecu70为了有效地对ipu52进行冷却而控制ipu风扇50的转速和ipu冷却切换门46的切换动作。另外，对a/cecu66输出hvac14的控制指令。ipu冷却ecu70的细节在后面进行叙述。

高压设备冷却系统10具有各种传感器。在此，具有检测车厢12内的温度的车厢温度传感器76、检测电池56的温度的电池温度传感器78、检测dc/dc转换器58的温度的dc/dc温度传感器80、检测电池56的电流的电池电流传感器82、和检测鼓风机38的电压的鼓风机电压传感器84。

[2ipu冷却ecu70]

使用图2来说明ipu冷却ecu70的功能。ipu冷却ecu70作为判定部90、确定部100和控制部110来发挥作用。判定部90作为冷却判定部92、电池判定部94、dc/dc判定部96来发挥作用，控制部110作为占空比运算部112、操作指示部114来发挥作用。另外，ipu冷却ecu70具有存储部120。

冷却判定部92根据对电动车辆设定的行驶模式和车厢12内的空气调节状态来判定可允许的可冷却方法。由冷却判定部92判定的可冷却方法是指，在优先车厢12内的空气调节状态、即由a/c操作装置72设定的空气调节状态的基础上，能够供给的用于对ipu52进行冷却的送风量。在此，作为可冷却方法的选项，除了两种送风量(hi：强或lo：弱)之外，还设定有不允许冷却和hvac14故障，选择其中的任一种。通过优先由a/c操作装置72设定的空气调节状态，不影响ipu52的冷却而确保乘员所要求的车厢12内的空气调节状态。

电池判定部94根据电池56的温度和发热量来判定适合电池56的冷却的电池冷却方法。电池冷却方法是指电池56的冷却所要求的送风量和送风方式。在此，作为电池冷却方法的选项而设定有两种送风方式(a/c冷却和通常冷却)和三种送风量(hi：强、mid：中或者lo：弱)。另外，还设定有不需要冷却的选项。

dc/dc判定部96根据dc/dc转换器58的温度来判定适合dc/dc转换器58的冷却的dc/dc冷却方法。dc/dc冷却方法是指dc/dc转换器58的冷却所要求的送风量和送风方式。在此，作为dc/dc冷却方法的选项设定有一种送风方式(通常冷却)和三种送风量(hi：强、mid：中或者lo：弱)。另外，还设定有不需要冷却的选项。

确定部100根据冷却判定部92的判定结果、电池判定部94的判定结果和dc/dc判定部96的判定结果来确定ipu52的最终冷却方法。最终冷却方法是指ipu52的冷却所要求的送风量和送风方式。确定部100基本上以冷却判定部92选择的可冷却方法(送风量)为上限，来选择由电池判定部94选择的送风量和由dc/dc判定部96选择的送风量中的大的一方。但是也存在例外。另外，也可以将行驶模式作为判断材料来使用。

占空比运算部112确定相当于ipu风扇50的送风量的ipu风扇50的占空比(ipu风扇50的马达的占空比)。确定该占空比时，使用由确定部100确定的对ipu52的送风方式(a/c冷却或通常冷却)的信息、鼓风机38的送风量的信息、由hvac14选择内部空气循环和外部空气导入中的任一方的选择信息、由hvac14选择任一送风模式的选择信息、由确定部100确定的对ipu52供给的送风量的信息等。ipu风扇50的送风量的确定例如根据图3所示的映射图m来进行。

映射图m表示鼓风机38的电压与ipu风扇50的占空比的对应关系。鼓风机38的电压与鼓风机38的送风量(转速)存在正比关系。另外，ipu风扇50的占空比与ipu风扇50的送风量(转速)存在正比关系。因此，在本实施方式中，将鼓风机38的电压视为鼓风机38的送风量(转速)，将ipu风扇50的占空比视为ipu风扇50的送风量(转速)。即，可以说映射图m表示鼓风机38的送风量(转速)与ipu风扇50的送风量(转速)的对应关系。映射图m按照对ipu52的每一送风方式(a/c冷却或通常冷却)、hvac14的内部空气循环与外部空气导入的差异、和hvac14的每一送风模式来设置。并且，在各映射图m中按照对ipu52供给的每种送风量(lo、mid、hi)来设定鼓风机38的电压与ipu风扇50的占空比的对应关系。在内部空气循环时在hvac14中形成的流路16和外部空气导入时在hvac14中形成的流路16的压力损失不同。同样，在hvac14中形成的流路16的压力损失按照每种送风模式而不同。因此，各映射图m在计算压力损失的差异的基础上制成。各映射图m存储在存储部120中。

操作指示部114根据确定部100或占空比运算部112的确定结果，向ipu风扇50和ipu冷却切换门46的驱动器(未图示)输出操作指示。

[3高压设备冷却系统10的动作]

使用图4对高压设备冷却系统10的动作进行说明。以下的动作主要由ipu冷却ecu70定期地执行。

在步骤s1中，冷却判定部92判定在该时间点可允许的可冷却方法。冷却判定部92根据对驱动系统ecu68设定的行驶模式、a/cecu66控制的hvac14的运行状态和车厢温度传感器76的检测温度来判定可允许的可冷却方法。在此，在优先维持车厢12内的空气调节状态的基础上，从任一种送风量(hi：强或lo：弱)中选择可允许的送风量。在由于ipu52的冷却而无法维持车厢12内的空气调节状态的情况下，冷却判定部92选择不允许这一选项(可冷却方法)。另外，在hvac14发生故障的情况下，选择故障这一选项(可冷却方法)。

在步骤s2中，电池判定部94判定适合电池56的冷却的电池冷却方法。电池56的输出变高的温度范围为约20℃～约50℃。为了使电池56的温度在该温度范围以下，电池判定部94根据由电池温度传感器78检测到的电池56的温度、由电池电流传感器82检测到的电池56的电流值、由行驶模式选择开关74选择的行驶模式等来选择最优的送风量(hi：强、mid：中或者lo：弱)，并且选择最优的送风方式(a/c冷却或通常冷却)。此时，电池56的温度与上述的温度范围的乖离越大，则越增大送风量。但是，在乖离大到规定量以上的情况下，预计车厢12的温度也处于高的状态，因此，也可以优先车厢12内的冷却，使送风量为“弱”。在电池56的温度已经在该温度范围以下的情况下，选择不需要冷却(通常方法或ipu风扇50停止)这一选项(电池冷却方法)。

在步骤s3中，dc/dc判定部96判定适合dc/dc转换器58的冷却的dc/dc冷却方法。dc/dc转换器58的效率变高的温度范围为约70℃～约80℃。为了使dc/dc转换器58的温度在该温度范围以下，dc/dc判定部96根据由dc/dc温度传感器80检测到的dc/dc转换器58的温度等来选择最优的送风量(hi：强、mid：中或lo：弱)，并且选择送风方式(通常冷却)。此时，dc/dc转换器58的温度与上述的温度范围的乖离越大，则越增大送风量。但是，在乖离大到规定量以上的情况下，预计车厢12的温度也处于高的状态，因此，也可以优先车厢12内的冷却，使送风量为“弱”。在dc/dc转换器58的温度已经在该温度范围以下的情况下，选择不需要冷却(通常冷却或ipu风扇50停止)这一选项(dc/dc冷却方法)。

在步骤s4中，确定部100根据步骤s1～步骤s3的判定结果来确定ipu52的最终冷却方法。确定部100在将由冷却判定部92选择的送风量作为上限的基础上，选择由电池判定部94选择的送风量和由dc/dc判定部96选择的送风量中的大的一方。例如，在由冷却判定部92选择的送风量为“强”，由电池判定部94或dc/dc判定部96选择的送风量为“中”或“强”的情况下，确定部100选择“中”或“强”的送风量。另外，在由电池判定部94选择的送风方式是a/c冷却的情况下，确定部100选择a/c冷却这一送风方式，在由电池判定部94选择的送风方式是通常冷却的情况下，确定部100选择通常冷却这一送风方式。

但是也存在例外。在由冷却判定部92选择的送风量为“弱”，由电池判定部94或dc/dc判定部96选择的送风量为“强”或“中”的情况下，作为最终冷却方法，确定部100选择通常冷却这一送风方式，选择“强”或“中”的送风量。此时，即使由电池判定部94选择的送风方式是a/c冷却，也选择通常冷却。另外，在由冷却判定部92选择不允许冷却或hvac14故障的情况下、或者由电池判定部94或dc/dc判定部96选择不需要冷却的情况下，作为最终冷却方法，确定部100选择通常冷却这一送风方式，选择“弱”的送风量。

在步骤s5中，占空比运算部112确定ipu风扇50的占空比。占空比运算部112根据由a/cecu66设定的运行状态来判定是内部空气循环还是外部空气导入，并且判定送风模式。然后，根据这些判定结果和在步骤s4中确定的送风方式(a/c冷却或通常冷却)的信息，来从存储于存储部120的映射图m中确定所使用的映射图m(图3)。接着，根据由步骤s4确定的送风量，从确定的映射图m中确定所使用的特性(lo、mid、hi中的任一特性)。然后，根据确定的特性和由鼓风机电压传感器84检测到的鼓风机38的电压求出ipu风扇50的占空比(送风量)。

在步骤s6中，操作指示部114执行ipu52的冷却控制。操作指示部114根据由步骤s5求得的占空比(送风量)向ipu风扇50的驱动器输出操作指示。驱动器按照操作指示使ipu风扇50的马达进行动作。于是，ipu风扇50的转速被调整，送风量被优化。另外，操作指示部114根据由步骤s4确定的送风方式向ipu冷却切换门46的驱动器输出操作指示。在步骤s4中选择了a/c冷却的情况下，ipu冷却切换门46使hvac14的共用流路22相对于ipu送风管道48敞开，并且使车厢12相对于ipu送风管道48关闭。另一方面，当在步骤s4中选择了通常冷却的情况下，ipu冷却切换门46使车厢12相对于ipu送风管道48敞开，并且使hvac14的共用流路22相对于ipu送风管道48关闭。

[4总结]

高压设备冷却系统10具有：ipu52(高压设备)，其设置于由马达64驱动的电动车辆；hvac14(空调装置)，其具有对空气进行冷却的蒸发器40(空气冷却部)；鼓风机38(第1送风装置)，其向hvac14供给空气；和ipu风扇50(第2送风装置)，其向ipu52供给空气。高压设备冷却系统10还具有ipu冷却ecu70。ipu冷却ecu70具有控制部110，该控制部110根据对ipu52的送风方式的信息、鼓风机38的送风量的信息、由hvac14选择内部空气循环和外部空气导入中的任一方的选择信息、由hvac14选择任一送风模式的选择信息和向ipu52供给的送风量的信息，来控制ipu风扇50的送风量。

ipu冷却ecu70根据鼓风机38的送风量的信息、即鼓风机38的电压来控制ipu风扇50的送风量。因此，能够不损害车厢12内的空气调节状态而向ipu52送风。并且，ipu冷却ecu70根据由hvac14选择内部空气循环和外部空气导入中的任一方的选择信息和由hvac14选择任一送风模式的选择信息，来控制ipu风扇50的送风量。因此，能够计算hvac14内的流路16的压力损失来向ipu52送风。因此，能够不损害车厢12内的空气调节状态而以最优的送风量对ipu52进行冷却。

控制部110使用映射图m，该映射图m按照对应于内部空气循环的每一送风模式和对应于外部空气导入的每一送风模式，将鼓风机38的电压(送风量)和ipu风扇50的占空比(送风量)建立对应关系。然后，根据鼓风机38的电压(送风量)和映射图m来确定ipu风扇50的占空比(送风量)。根据该结构，由于使用映射图m，因此能够以与各送风模式的压力损失对应的送风量对ipu52进行冷却，其中所述映射图m按照对应于内部空气循环的每一送风模式和对应于外部空气导入的每一送风模式，将鼓风机38的电压(送风量)和ipu风扇50的占空比(送风量)建立对应关系。

高压设备冷却系统10还具有鼓风机电压传感器84，该鼓风机电压传感器84检测鼓风机38的电压。然后，控制部110将由鼓风机电压传感器84检测到的电压视为鼓风机38的送风量。根据该结构，由于将鼓风机38的电压视为鼓风机38的送风量，因此，能够通过简单的结构来检测鼓风机38的送风量。

对ipu52的送风方式的信息是由hvac14冷却后的空气的送风和车厢12内的空气的送风中的任一种。根据该结构，选择对ipu52的送风方式，即选择a/c冷却或通常冷却，因此能够适宜地进行ipu52的冷却。

另外，本发明所涉及的电动车辆的高压设备冷却系统10并不限定于上述的实施方式，当然能够在没有脱离本发明的要旨的范围内采用各种结构。