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【专利摘要】混合动力车辆(10)包括控制单元(400)。当遮板(格栅遮板(120))具有关闭故障时,控制单元(400)限制包括在空气调节器(空气调节器单元(300))中的电动压缩机(压缩机(310))的输出,在所述关闭故障中,遮板不能被设定成打开状态。
【专利说明】
混合动力车辆
技术领域
[0001]本发明涉及一种混合动力车辆,并且特别地涉及当格栅遮板无法操作时对混合动力车辆的控制。
【背景技术】
[0002]近年来,配备有发动机和行驶电动机作为驱动源的混合动力车辆被实际使用。
[0003]在混合动力车辆中,热在发动机、行驶电动机等处产生。通过冷却散热器来从发动机、行驶电动机等释放热。
[0004]散热器例如被布置在配备有发动机的车身内部空间中(在发动机室内)。通过将车辆外部的空气(外部空气)吸入发动机室中来冷却散热器。例如通过格栅遮板来执行外部空气的吸入,格栅遮板被设置在用于将外部空气吸入到发动机室中的通风口处。格栅遮板被构造成能够打开且能够关闭。
[0005]日本专利特开N0.2011-105219提出当格栅遮板无法操作时检测故障或告知故障。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开N0.2011-105219
[0009]专利文献2:WO2012/029521

【发明内容】

[0010]技术问题
[0011]在混合动力车辆中,电池的电力不仅用于驱动行驶电动机,也用于驱动空气调节装置(空气调节器)的电动压缩机。此外,混合动力车辆可以执行控制,使得当电池的剩余容量(SOC:荷电状态)降低时,发动机被启动,发电机被发动机驱动,并且由此对电池充电。
[0012]在这样的混合动力车辆中,当空气调节器被使用时,即,电动压缩机被驱动时,在格栅遮板被固定在关闭状态并且不能切换到打开状态(即,格栅遮板具有关闭故障)的情形中,可能出现以下问题。即,电池的SOC由于使用空气调节器而降低,并且发动机被启动以对电池进行充电,因而产生热。因为尽管发动机产生热但是格栅遮板不能切换到打开状态,所以发动机室内的温度增加。当发动机室内的温度增加时,发动机、行驶电动机等的输出可能例如通过保护功能的激活而受到限制。
[0013]本发明的一个目的是,即使在格栅遮板具有关闭故障的情形中,也能够在运行混合动力车辆中的空气调节器的同时抑制发动机室内的温度的增加。
[0014]问题的解决方案
[0015]总之,本发明涉及一种配备有发动机、电动机和发电机的混合动力车辆,该混合动力车辆包括:电池,当剩余容量降低时,通过发动机驱动发电机来对该电池进行充电;发动机室,该发动机室容纳发动机和电动机;遮板,该遮板被设置在通风口处,用于将空气从混合动力车辆的外部吸入到发动机室中,并且该遮板能够打开且能够关闭;空气调节器,该空气调节器包括通过接收来自电池的电力来驱动的电动压缩机;和控制单元,当遮板具有关闭故障时,该控制单元限制电动压缩机的输出,在所述关闭故障中,所述遮板不能被设定成打开状态。
[0016]在如上所述构造的混合动力车辆中,当遮板能够被设定成打开状态时,通过将外部空气吸入到发动机室中,发动机室内的温度的增加得到抑制。另一方面,当遮板具有关闭故障时,电动压缩机的输出被限制。当电动压缩机的输出被限制时,电动压缩机的功耗降低,并且抑制电池的SOC降低。当抑制电池的SOC降低时,发电机被发动机驱动以便对电池进行充电的机会减小。结果,由于发动机的发热引起发动机室内的温度增加的可能性也被减小。
[0017]优选地,空气调节器进一步包括冷却剂。当冷却剂具有高于第一预定值的压力时,控制单元降低电动压缩机的输出。当冷却剂具有高于第二预定值的压力时,控制单元停止电动压缩机。第二预定值高于第一预定值。
[0018]用于空气调节器的冷却剂的压力可以响应于遮板的关闭故障而变化。根据以上构造,基于用于空气调节器的冷却剂的压力执行对遮板的关闭故障的控制,即,对电动压缩机的输出的限制。此外,根据以上构造,基于两个阈值,即第一预定值和第二预定值,以分步的方式限制电动压缩机的输出。
[0019]优选地,当遮板具有关闭故障时,控制单元限制电动压缩机的转速。
[0020]当电动压缩机的转速被限制时,电动压缩机的功耗也降低。
[0021]发明的有利效果
[0022]根据本发明,即使在格栅遮板具有关闭故障的情形中,也能够在运行混合动力车辆中的空气调节器的同时抑制发动机室内的温度的增加。
【附图说明】
[0023][图1]图1是用于图示根据一个实施例的混合动力车辆10的示意性构造的视图。
[0024][图2]图2是用于图示针对格栅遮板的关闭故障执行的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0025]下文中,将参考附图详述本发明的实施例。应指出,图中相同的或对应的部分将由相同的参考标记表示,并且将不重复其描述。
[0026]图1是用于图示根据一个实施例的混合动力车辆10的示意性构造的视图。
[0027]参考图1,混合动力车辆10包括发动机室100、HV(混合动力车辆)电池200、空气调节器单元300、E⑶400、驱动轮500和通风口 600。
[0028]发动机室100是混合动力车辆10的车身内部空间。发动机室100容纳发动机110和发动机散热器111。
[0029]发动机110是产生驱动力的内燃机。当发动机110产生驱动力时发动机110产生热。用冷却水冷却发动机110。该冷却水在发动机110和发动机散热器111之间循环。
[0030]发动机散热器111是热交换器,该热交换器在用于发动机110的冷却水和外部空气之间执行热交换,并且使冷却水冷却。
[0031]发动机室100进一步容纳电动驱动单元150。电动驱动单元150包括电力控制单元(PCU) 160、电动发电机MGl和MG2以及动力分配装置170。
[0032]电动发电机MGl和MG2从PCU 160接收电力并产生驱动力。电动发电机MGl和MG2也能使用发动机110的驱动力来产生电力。此外,当混合动力车辆1执行再生制动时,电动发电机MGl和MG2也能够使用再生能量来产生电力。
[0033]P⑶160将HV电池200(稍后描述)的电力转化成用于驱动电动发电机MGl和MG2的电力。rcu 160也能将来自电动发电机MGl和MG2的电力转化成用于HV电池200的充电电力。
[0034]动力分配装置170分配来自发动机110的动力,并且将所分配的动力传递到电动发电机MGl和MG2中的每一个电动发电机。
[0035]P⑶160包括逆变器161和逆变器162。逆变器161用于电动发电机MGl和HV电池200之间的电力转化。逆变器162用于电动发电机MG2和HV电池200之间的电力转化。
[0036]包括PCU 160以及电动发电机MGl和MG2的电动驱动单元150产生热。因而,用冷却水冷却电动驱动单元150 ο该冷却水在电动驱动单元150和HV (混合动力车辆)散热器151之间循环。
[0037]HV散热器151是热交换器,该热交换器在用于电动驱动单元150的冷却水和外部空气之间执行热交换,并且使冷却水冷却。
[0038]发动机室100进一步配备有冷凝器340。冷凝器340是热交换器,该热交换器在用于空气调节器单元300的冷却剂和混合动力车辆10外部的空气之间执行热交换,并且使冷却剂冷却。
[0039]此外,发动机室100包括格栅遮板120、致动器121和传感器122。格栅遮板120被设置在通风口 600(稍后描述)处。
[0040]格栅遮板120被构造使得它能在打开状态和关闭状态之间切换。当格栅遮板120被设定成打开状态时,例如,混合动力车辆10外部的空气(外部空气)能够被吸入到发动机室100中。此外,当格栅遮板120被设定成关闭状态时,例如,行驶期间的空气动力能够得到改善(例如,空气阻力能够被减少)。
[0041]致动器121打开和关闭格栅遮板120。传感器122感测格栅遮板120是否处于打开状态或关闭状态。
[0042]HV电池200是被构造成能够充电且能够放电的蓄电装置。HV电池200被构造成包括,例如,二次电池,诸如锂离子电池、镍氢电池、铅蓄电池等,或蓄电元件,诸如双电层电容器。
[0043]在混合动力车辆10中,需要时对HV电池200进行充电。作为示例,当HV电池200的SOC降低时,发动机110驱动电动发电机MGl,并且电动发电机MGl产生电力。由电动发电机MGl产生的电力被PCU160转化成用于HV电池200的充电电力。由此,HV电池200被充电,并且HV电池200的SOC得到维持或增大。
[0044]空气调节器单元300包括压缩机310、蒸发器320、膨胀阀300、冷凝器340、热敏电阻器350、逆变器360和压力传感器370。
[0045]空气调节器单元300能够执行冷却操作、加热操作等。空气调节器单元300使用冷却剂(例如,冷却剂气体)。
[0046]例如,在冷却操作中,冷却剂通过膨胀阀330被排出到蒸发器320中。蒸发器320的温度通过排出到蒸发器320中的冷却剂降低。由此,蒸发器320的冷却功能得以展现。空气调节器单元300使用蒸发器320的冷却功能来执行冷却操作。
[0047]排出到蒸发器320中的冷却剂此后被压缩机310压缩,并被运送到冷凝器340。运送到冷凝器340的冷却剂由用作热交换器的冷凝器340冷却。此后,冷却剂再次通过膨胀阀330被排出到蒸发器320中。
[0048]注意,通过将压缩机310的输出的方向切换到与用于冷却操作的方向相反的方向来执行加热操作。例如,通过向压缩机310提供未示出的四通阀来实施该切换。
[0049]在混合动力车辆10中,包括在空气调节器单元300中的压缩机310是使用电能来运行的电动压缩机。具体地,压缩机310通过接收来自逆变器360的交流电力来运行。典型地,压缩机310是电动旋转式压缩机。
[0050]当压缩机310的输出(转速)增大时,空气调节器单元300的冷却功能和加热功能(冷却/加热功能)被提高,然而压缩机310的功耗增大。另一方面,当压缩机310的输出降低时,空气调节器单元300的冷却/加热功能降低,然而压缩机310的功耗降低。
[0051]热敏电阻器350被用于检测蒸发器320的温度。
[0052]逆变器360将来自HV电池200的直流电力转化成交流电力,并且将交流电力输出到压缩机310。即,待被压缩机310消耗的电力由HV电池200供应。
[0053]压力传感器370检测流经空气调节器单元300的冷却剂的压力。例如,在压缩机300前或后或者在膨胀阀330前或后的位置处测量冷却剂的压力,在该位置处,冷却剂的压力相对显著地改变。
[0054]注意,尽管仅空气调节器单元300的冷凝器340在图1中被示出成被包括在发动机室100中,但是本发明不限于这种构造。例如,空气调节器单元300本身可以被包括在发动机室100中。
[0055]E⑶400包括未示出的CPU(中央处理单元)、存储装置和输入/输出缓存器。E⑶400接收来自每个传感器等的信号,输出控制信号到每个装置,并且控制混合动力车辆10和每个装置。应指出,这样的控制不仅能够通过利用软件的处理来执行,而且也能够通过利用专用硬件(电子电路)的处理来执行。
[0056]驱动轮500被用于混合动力车辆10的行驶。驱动轮500由电动发电机MG2驱动。
[0057]通风口600被设置成从混合动力车辆10的外部吸入空气。
[0058]在混合动力车辆10中,格栅遮板120可能无法操作。故障的实例包括关闭故障和打开故障,在关闭故障中,格栅遮板120被固定在关闭状态并且不能被设定成打开状态,在打开故障中,格栅遮板120相反地被固定在打开状态中并且不能被设定成关闭状态。
[0059]当空气调节器单元300运行时,S卩,压缩机310运行时,在格栅遮板120具有关闭故障的情形中,可能出现以下问题。即,当压缩机310运行并且HV电池200的电力被消耗时,HV电池200的SOC降低。当HV电池200的SOC降低时,发动机110被启动以对HV电池200进行充电。然而,当发动机110被启动时,发动机110产生热。在这种情况下,由于格栅遮板120不能被设定成打开状态,所以发动机室100内的温度增加。当发动机室100内的温度增加时,发动机110、电动发电机MGl和MG2等的输出可能例如通过保护功能的激活而受到限制。
[0060]相应地,在本实施例中,当格栅遮板具有关闭故障时,空气调节器单元300的压缩机310的输出被限制。
[0061 ]当压缩机310的输出被限制时,抑制HV电池200的SOC降低,HV电池200供应将由压缩机310消耗的电力。当抑制HV电池200的SOC降低时,电动发电机MGl被发动机110驱动以便对HV电池200进行充电的机会也被减小。结果,由于发动机110的发热引起发动机室100内的温度增加的可能性也被减小。
[0062]此外,在实施例中,基于流经空气调节器单元300的冷却剂的压力来限制压缩机310的输出。具体地,当冷却剂具有高于第一预定值的压力时,压缩机310的输出(从额定幅值)被降低。此外,当冷却剂具有高于第二预定值的压力时,压缩机310被停止。第二预定值被设定成高于第一预定值。
[0063]当格栅遮板120具有关闭故障并且冷凝器340的冷却不被完全执行时,流经空气调节器单元300的冷却剂的压力趋向于增大。因此,通过基于冷却剂的压力以分步的方式限制压缩机310的输出,HV电池200的SOC的降低能够被抑制,从而,由发动机110的发热导致的发动机室100内的温度的增加能够被抑制。
[0064]例如,通过限制压缩机310的转速,来限制压缩机310的输出。
[0065]也可以通过间歇性地操作压缩机310来限制压缩机310的输出。
[ΟΟ??]通过控制单元400控制混合动力车辆10的每个元件来实施如上所述的实施例中的混合动力车辆10的运行。
[0067]根据依照本实施例的混合动力车辆10,即使在格栅遮板120具有关闭故障的情形中,也能够在运行空气调节器单元300的同时抑制发动机室100内的温度的增加。
[0068]图2是用于图示针对格栅遮板的关闭故障而执行的处理的流程图。该流程图中的处理被执行作为从预定主例程调用的子程序。此外,该流程图中的处理由图1中所述的控制单元400执行。
[0069]参考图1和图2,首先,在步骤SI中,判定格栅遮板120是否具有关闭故障。例如,基于传感器122的感测结果来作出该判定。当格栅遮板120具有关闭故障(在步骤SI中为是)时,处理进行到步骤S2。另一方面,当格栅遮板120不具有关闭故障(在步骤SI中为否)时,图2的流程结束并且处理返回到主程序。
[0070]在步骤S2中,判定流经空气调节器单元300的冷却剂的压力(冷却剂压力)是否高于作为第一预定值的P1。当冷却剂压力高于PU在步骤S2中为是)时,处理进行到步骤S3。另一方面,当冷却剂压力小于或等于Pl(在步骤S2中为否)时,图2的流程结束并且处理返回到主程序。
[0071]在步骤S3中,空气调节器单元300的输出被限制。具体地,压缩机310的转速被限制。应指出,当压缩机310的转速已被限制时,维持所限制的转速。此后,处理进行到步骤S4。
[0072]在步骤S4中,判定冷却剂压力是否高于作为第二预定值的P2W2是高于步骤S2中使用的Pl的值。当冷却剂压力高于P2(在步骤S4中为是)时,处理进行到步骤S5。另一方面,当冷却剂压力小于或等于P2(在步骤S4中为否)时,图2的流程结束并且处理返回到主程序。
[0073]在步骤S5中,空气调节器单元300的输出被停止。具体地,压缩机310的运行被停止。应指出,当压缩机310的运行已被停止时,维持停止状态。在步骤S5中的处理被完成后,图2的流程结束并且处理返回到主程序。
[0074]根据图2的流程,当格栅遮板120具有关闭故障时,依照流经空气调节器单元300的冷却剂的压力,以分步的方式限制空气调节器单元300的输出。当空气调节器单元300的输出被限制时,抑制HV电池200的SOC降低。结果,由发动机110驱动电动发电机MGl的机会被降低,从而抑制了由于发动机110的发热导致的发动机室100内的温度的增加。
[0075]最后,将总结本发明的实施例。
[0076]参考图1,根据实施例的混合动力车辆10包括发动机110、电动机和发电机(电动发电机MGl和MG2)。混合动力车辆10包括:电池(HV电池200),当剩余容量SOC降低时,通过发动机110驱动发电机(电动发电机MGl)来对该电池进行充电;发动机室100,该发动机室100容纳发动机110和电动机(电动发电机MG I和MG2);遮板(格栅遮板120),该遮板被设置在通风口600处,用于将空气从混合动力车辆10的外部吸入到发动机室100中,并且该遮板能够打开且能够关闭;空气调节器(空气调节器单元300),该空气调节器包括电动压缩机(压缩机310),该电动压缩机通过接收来自电池(HV电池200)的电力来驱动;和控制单元400,当遮板(格栅遮板120)具有关闭故障时,该控制单兀400限制电动压缩机(压缩机310)的输出,在该关闭故障中,遮板不能被设定成打开状态。
[0077]优选地,空气调节器(空气调节器300)进一步包括冷却剂。如图2所示,当冷却剂具有高于第一预定值(Pl)的压力(在步骤S2中为是)时,控制单元400降低电动压缩机(压缩机310)的输出(步骤S3)。当冷却剂具有高于第二预定值(P2)的压力(在步骤S4中为是)时,控制单元400使电动压缩机(压缩机310)停止(步骤S5)。第二预定值(P2)高于第一预定值(Pl)0
[0078]优选地,当遮板(格栅遮板120)具有关闭故障时,控制单元400限制电动压缩机(压缩机310)的转速。
[0079]应理解,本文所公开的实施例在每方面均是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的范围限定,而不是由实施例的以上说明限定,并且本发明旨在包括在与权利要求的范围等同的范围和含义以内的任何变型。
[0080]附图标记列表
[0081 ] MGl、MG2:电动发电机;10:混合动力车辆;100:发动机室;110:发动机;111:发动机散热器;120:格栅遮板;121:致动器;122:传感器;150:电动驱动单元;151: HV散热器;161、162、360:逆变器;170:动力分配装置;200: HV电池;300:空气调节器单元;310:压缩机;320:蒸发器;330:膨胀阀;340:冷凝器;350:热敏电阻器;370:压力传感器;400:控制单元;500:驱动轮;600:通风口。
【主权项】
1.一种混合动力车辆,所述混合动力车辆配备有发动机、电动机和发电机,所述混合动力车辆包括: 电池,当剩余容量降低时,通过所述发动机驱动所述发电机来对所述电池进行充电; 发动机室,所述发动机室容纳所述发动机和所述电动机; 遮板,所述遮板被设置在通风口处,用于将空气从所述混合动力车辆的外部吸入到所述发动机室中,并且所述遮板能够打开且能够关闭; 空气调节器,所述空气调节器包括通过接收来自所述电池的电力来驱动的电动压缩机;和 控制单元,当所述遮板具有关闭故障时,所述控制单元限制所述电动压缩机的输出,在所述关闭故障中,所述遮板不能被设定成打开状态。2.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中: 所述空气调节器进一步包括冷却剂, 当所述冷却剂具有高于第一预定值的压力时,所述控制单元降低所述电动压缩机的输出, 当所述冷却剂具有高于第二预定值的压力时,所述控制单元停止所述电动压缩机,并且所述第二预定值高于所述第一预定值。3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆,其中,当所述遮板具有所述关闭故障时,所述控制单元限制所述电动压缩机的转速。
【文档编号】B60H1/00GK105848938SQ201480071432
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年11月18日
【发明人】吉见政史, 浅见贵志
【申请人】丰田自动车株式会社
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