CN113227546B - 车辆热交换*** - Google Patents

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Abstract

一种能够有效地利用来自马达的废热的车辆热交换***，包括：第一热交换器(1)，其执行用于冷却内燃机(11)的第一介质与用于冷却逆变器(21)的第二介质之间的热交换；第二热交换器(2)，其执行第一介质与用于润滑变速器(31)和/或冷却马达(34、35)的第三介质之间的热交换；第三热交换器(3)，其执行第二介质与第三介质之间的热交换；切换阀(26)，其使得能够在第一路径A与第二路径B之间选择性地切换，该第一路径将已经通过第三热交换器(3)的第二介质经由逆变器散热器(23)供应给逆变器(21)，该第二路径将已经通过第三热交换器(3)的第二介质经由第一热交换器(1)供应给逆变器(21)；以及控制单元(40)，其控制切换阀(26)，使得当第一介质处于预定低温状态时选择第二路径B。

Description

车辆热交换***
发明背景
技术领域
本公开内容涉及一种车辆热交换***，该***执行混合动力车辆等的内燃机、逆变器以及马达等的热交换。
背景技术
近年来，为了提高燃油效率，混合动力车辆(HEV)得到了广泛的应用。由于HEV以内燃机和马达为驱动源，因此有效利用其废热成为进一步提高燃油效率的挑战。已经公开了针对这一挑战的各种解决方案(例如，参见日本专利申请公开No.2011-098628)。
根据日本专利申请公开No.2011-098628中所述的车辆热交换***，在包括冷却发动机的发动机冷却水回路、将DC电流转换成AC电流并将其供应给驱动马达的驱动逆变器以及用于冷却驱动马达的HV冷却回路的车辆热交换***中，利用从驱动逆变器和驱动马达中产生的废热以通过在发动机冷却水与HV冷却水之间执行热交换而使发动机冷却水升温来预热发动机。
然而，随着现代车辆热交换***中其它类型废热的数量增加，在现存的***中废热的利用是不充分的。例如，虽然响应于由于马达输出的增加以及马达尺寸的减小而导致马达产生的热量增加，混合动力车辆数量增加，其中这些混合动力车辆被配置为将用于润滑减速器(自动变速器)的自动变速箱油(ATF)应用于变速箱(齿轮箱)内的发电马达和/或驱动马达以冷却这些马达(例如，参见日本专利申请公开No.2012-047309)，但现状是在这种配置下从这些马达中产生的废热没有得到有效利用。
发明内容
本公开内容涉及提供一种车辆热交换***，其能够有效利用从变速器和马达例如发电马达和/或驱动马达中产生的废热。
根据本公开内容的一个方面，根据本公开内容的一个方面，提供了一种车辆热交换***，其特征在于其包括：
第一热交换器，其执行用于冷却内燃机的第一介质与用于冷却逆变器的第二介质之间的热交换；
第二热交换器，其执行第一介质与用于润滑变速器和/或冷却马达的第三介质之间的热交换；
第三热交换器，其执行第二介质与第三介质之间的热交换；
切换阀，其使得能够在第一路径与第二路径之间选择性地切换，该第一路径将已经通过第三热交换器的第二介质经由逆变器散热器供应给逆变器，第二路径将已经通过第三热交换器的第二介质经由第一热交换器供应给逆变器；以及
控制单元，其控制切换阀，使得当第一介质处于预定低温状态时选择第二路径。
根据本公开内容的该方面，将该控制实现为使得，例如，在EV驱动模式或者类似模式下在启动后和内燃机开始运行前，其中第一介质的温度较低，通过第二热交换器来执行第一介质与第三介质之间的热交换，此外通过第一热交换器来执行第一介质与第二介质之间的热交换，从而能够促进内燃机的预热。由此，从变速器和马达中产生的废热能够被有效地利用。
控制单元能够控制切换阀，使得当内燃机停止并且第一介质处于预定低温状态时选择第二路径。根据该方面，在内燃机停止时，将该控制实现为使得通过第二热交换器来执行第一介质与第三介质之间的热交换并通过第一热交换器来执行第一介质与第二介质之间的热交换，由此，能够促进内燃机的预热，并且从变速器和马达中产生的废热能够被有效地利用。
然而，优选的是，控制单元控制切换阀，使得当内燃机停止并且第二介质的温度处于预定高温状态时选择第一路径。
另外，优选的是，控制单元控制切换阀，使得当内燃机正在运行并且第一介质未处于预定低温状态时选择第一路径。
根据这些方面，由于第一介质与第三介质之间的热交换是通过第二热交换器来执行的，并且已被逆变器散热器冷却并然后冷却过逆变器的第二介质与第三介质之间的热交换是通过第三热交换器来执行的，所以执行了对第三介质的冷却。由于这个原因，第三介质的热交换能够由第二热交换器和第三热交换器以分配的方式来执行，并且能够降低逆变器散热器上的负荷。因此，与仅通过第二介质来冷却逆变器和第三介质这两者的情况相比，能够实现逆变器散热器的尺寸的减小。
另外，优选的是，***被配置为使得第一介质在已经通过第二热交换器之后通过第一热交换器，该***还包括第一介质切换阀，该第一介质切换阀使得能够在第三路径与第四路径之间选择性地切换，该第三路径将冷却内燃机之后的第一介质经由内燃机散热器供应给第二热交换器，该第四路径将冷却内燃机后的第一介质直接供应给第二交换器，并且控制单元控制第一介质切换阀，使得当第一介质处于预定低温状态时选择第四路径，并且当第一介质未处于预定低温状态时选择第三路径。
根据该方面，当内燃机停止时，第一介质与第三介质进行热交换，并且视情况而定，在不涉及内燃机散热器的情况下与第二介质进行进一步的热交换，其结果是能够有效地执行对内燃机的预热，并且当内燃机正在运行并且第一介质未处于预定低温状态时，第一介质被供应给内燃机散热器，并且由此被有效地冷却。
此外，作为上述的第三介质，优选的是第三介质在已经通过第二热交换器之后通过第三热交换器。由于该配置使得第三介质在已经流过第二热交换器之后通过第三热交换器，所以能够在一定程度上预先降低供应给第三热交换器的第三介质的温度，由此能够抑制第二介质的温度上升，从而能够实现逆变器散热器的尺寸减小。
注意，上述第三介质是一种油基液体，其用于润滑变速器和冷却马达，并且优选地，第三介质是自动变速箱油。在车辆的自动变速器中，采用油基自动变速箱油(ATF)或无级变速箱油(CVTF)。因此，作为与通常使用水基冷却剂的第一介质和第二介质不同的第三介质，能够不使用新的液体而将自动变速箱油例如ATF和CVTF兼用，并且能够将电绝缘性能优异的油基介质用作电力***的冷却剂。
根据本公开内容的车辆热交换***，可以提供一种能够有效地利用从变速器和马达中产生的废热的车辆热交换***。
附图说明
图1是示意性示出根据作为示出本公开内容的示例的实施例的车辆热交换***的整体配置的框图；
图2是示出在根据图1所示的实施例的车辆热交换***中在EV驱动模式下进行操作的状态的框图；
图3是示出在根据图1所示实施例的车辆热交换***中当逆变器冷却水的温度已经上升时在EV驱动模式下进行操作的状态的框图；
图4是示出在根据图1所示实施例的车辆热交换***中在HV驱动模式下进行操作的状态的框图；以及
图5是示出在根据图1所示实施例的车辆热交换***中自发动机启动后的经过时间与在各个回路和发动机中循环的介质的温度之间关系的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照优选实施例来具体描述本公开内容的车辆热交换***。
图1是示意性地示出根据作为示出本公开内容的示例的实施例的车辆热交换***的整体配置的框图。图1中的箭头线分别表示介质在每种热交换介质的循环回路中的流动。
如图1所示，根据本实施例的车辆热交换***包括三个冷却(循环)回路，即，被配置为执行作为内燃机的发动机11的冷却的发动机冷却回路(第一介质冷却回路)10、用于执行逆变器21的冷却的逆变器冷却回路(第二介质冷却回路)20以及用于执行驱动单元39中自动变速箱油(ATF)的冷却的ATF冷却回路(第三介质冷却回路)30，该驱动单元39包括减速器(自动变速器)31、驱动马达(马达)34和发电马达(马达)35。
此外，在根据本实施例的车辆热交换***中，在这些回路中的任两个回路中分别提供有三个热交换器，即第一热交换器1、第二热交换器2和第三热交换器3，用于相互热交换在各个冷却回路中流动的介质(冷却水、ATF)的热量。
除了发动机11之外，发动机冷却回路10还包括用于将发动机冷却水(第一介质)泵送并循环至发动机冷却回路10的电动发动机泵12、测量供应到发动机11的发动机冷却水的水温度的水温计T1 14、用于在汽车空调加热操作期间生成暖空气的加热器芯17、包括节流阀的节流阀主体18以及通过散热来冷却循环的发动机冷却水的发动机散热器(内燃机散热器)13。在该发动机冷却回路10中，发动机冷却水的循环如图1中的点划线箭头所指示的流动所示。
从电动发动机泵12泵出的发动机冷却水首先经由第二热交换器2然后经由第一热交换器1被送至形成在发动机11内部的水套。这里，发动机冷却水被用作发动机11的冷却剂。在发动机冷却回路10中发动机11的下游侧处，水通路被分成三个部分，这三个部分分别连接到加热器芯17、节流阀主体18和水通路切换阀(第一介质水通路切换阀)16，该水通路切换阀分别开启和关闭发动机冷却水到发动机散热器13的供应。
水通路切换阀16是电磁定向切换阀，并且被配置为能够在第三路径C与第四路径D之间选择性地切换，在该第三路径中，已经通过发动机11的发动机冷却水在已经通过发动机散热器13之后流向第二热交换器2，在该第四路径中，发动机冷却水直接流向第二热交换器2。作为设置在发动机冷却回路10中的发动机散热器13，采用比设置在逆变器冷却回路20中的逆变器散热器23具有更大的尺寸和更高的冷却能力的发动机散热器。在本实施例中，因为电动发动机泵12布置在第二热交换器2之前，所以发动机冷却水在任何情况下都会经由电动发动机泵12流向第二热交换器2。
应当注意的是，在本公开内容中，生成在冷却回路(不仅是发动机冷却回路10，而是全部三个冷却回路)中的液体流的泵能够布置在路径中的任何位置。在本实施例中，泵被布置的位置是合适示例之一，并在本公开内容中没有特别限制。此外，就像本实施例中的发动机冷却回路10的情况，即使电动发动机泵12位于发动机(内燃机)11与第二热交换器2之间，也假定发动机11和第二热交换器2直接彼此耦合并且将其设想为进入这样的状态，即：“将已经冷却内燃机(发动机11)的第一介质(发动机冷却水)直接供应给第二热交换器(2)。”
确保已经通过水通路切换阀16来选择性地通过路径C或路径D的发动机冷却水与已经流过加热器芯17和节流阀主体18的发动机冷却水汇合，并且然后流回到电动发动机泵12，并且发动机冷却回路10形成为闭合回路。
除了逆变器21之外，逆变器冷却回路20还包括用于将逆变器冷却水(第二介质)泵送至逆变器冷却回路20并使该逆变器冷却水在该逆变器冷却回路中循环的电动逆变器泵22、测量循环的逆变器冷却水的水温度的水温计T2 24、以及用于通过散热来冷却逆变器冷却水的逆变器散热器23。在该逆变器冷却回路20中，逆变器冷却水的循环如图1中实线箭头所指示的流动所示。具体来说，逆变器冷却水依次通过逆变器散热器23、逆变器21、第三热交换器3、电动逆变器泵22和水通路切换阀(切换阀)26。
水通路切换阀26是电磁定向切换阀，并且被配置为能够在第一路径A与第二路径B之间选择性地切换，在第一路径中，已经通过第三热交换器3的逆变器冷却水经由逆变器散热器23供应给逆变器21，在第二路径中，该逆变器冷却水经由第一热交换器1供应给逆变器21。这确保了在进入逆变器21之前，通过各个路径的逆变器冷却水的流汇合成一个单一的流，并且逆变器冷却回路20形成为闭合回路。
ATF冷却回路30是通过ATF泵32将驱动单元39内的ATF(第三介质)泵送至第二热交换器2和第三热交换器3以使得ATF循环以进行冷却的回路。在驱动单元39的内部包含有ATF泵32、减速器31、驱动马达34和发电马达35等。
在驱动单元39中，通过减速器(变速器)31的齿轮之一的转动来将ATF泵出并供应到减速器31，并且用作减速器31的各个齿轮的润滑剂。此外，确保了将已被ATF泵32泵出的ATF泵送至ATF冷却回路30，除此之外，使得ATF流动以被施加到驱动马达34和发电马达35。供应给减速器31的ATF用于ATF的原始功能。另一方面，该使得流动以被施加到驱动马达34和发电马达35的ATF用于冷却这些马达。
在ATF冷却回路30中，ATF的循环如图1所示的点划线箭头所示。具体来说，通过ATF泵32从驱动单元39泵出的ATF在已经流过第二热交换器2之后流过第三热交换器3，并且然后流回到驱动单元39，以使得ATF冷却回路30形成为闭合回路。
包括第一热交换器1、第二热交换器2和第三热交换器3的三个热交换器是被配置为执行液体-液体热交换的热交换器。更具体地，这是一种通过由具有高导热性的材料(例如，铝和不锈钢等金属)制成的隔板来将两种液体的流动路径彼此分隔开以便将热量从高温液体通过隔板传递至低温液体并从而实现热交换的设备。两条流动路径彼此密封，以使得液体不会彼此混合，并确保允许不同的液体通过一个流路和另一个流路以便实现这两种液体之间的热交换。通过增加两个流动路径之间的隔板的面积并提高隔板的导热性(包括变薄)，能够提高热交换效率。
对于这些热交换器没有特别限制，并且传统上公知的热交换器能够用作执行液体-液体热交换的热交换器。另外，关于第一热交换器1和第二热交换器2，或者关于第二热交换器2和第三热交换器3，因为在总共三种介质之间进行热交换，所以也能够使用例如日本专利申请公开No.2018-035953中所述的三相型热交换器。在使用三相型热交换器的情况下，根据明显的设备配置，设备将是单个设备，但是该设备是具有这两个热交换器的功能的设备，并因此在本公开内容的解释中该设备被视为两个热交换器。
本实施例的车辆热交换***由ECU(电子控制单元；控制单元)40来控制。ECU 40被配置成计算机单元，其包括用于执行与该热交换***的控制有关的各种计算处理的中央处理单元(CPU)、存储控制程序和数据的只读存储器(ROM)单元、临时存储CPU的计算结果和外部输入信息的随机存取存储器(RAM)单元、以及调解外部数据输入/输出的输入/输出端口(I/O)。
由水温计T1 14测量到的发动机冷却水温度和由水温计T2 24测量到的逆变器冷却水温度的检测结果经由输入端口输入到ECU 40。另外，关于ECU 40，根据这些检测结果以及由ECU 40自身单独确定的发动机11的运行或者停止状态，从ECU 40经由输出端口向水通路切换阀16和水通路切换阀26输出控制信号，并通过对此进行控制来管理本实施例中车辆热交换***的操作。
应当注意的是，除了以上所提到的那些以外，驱动单元39中的ATF的温度、外部温度、车辆的行驶速度等的检测结果被输入到ECU 40，并且考虑到这些条件，ECU 40能够更精确地控制各种设备和部件，例如电动发动机泵12、电动逆变器泵22、ATF泵32等以及水通路切换阀16和水通路切换阀26。
接下来，现在将针对车辆的每种驱动模式来描述根据本实施例的车辆热交换***的操作状态。在下文描述中，描述了基于串联-并联混合动力方案的示例，该方案具有EV驱动模式以及HV驱动模式，在该EV驱动模式中，发动机11停止并且驱动仅依赖于驱动马达34，在该HV驱动模式中，发动机11运行以驱动其电力被用于操作驱动马达34的发电马达35，以使得驱动仅依赖于驱动马达34或者驱动基于以相同方式操作的驱动马达34的输出和发动机11的输出两者来进行。
除此之外，在各个回路中循环的介质的温度变化将用图5中的曲线图来解释。需要注意的是，图5是绘制了期望值的曲线图，其中水平轴表示自启动(时间0)后的经过时间，并且竖直轴表示各个介质和发动机11的温度。为了便于理解，发动机冷却水(第一介质)、逆变器冷却水(第二介质)、ATF(第三介质)和发动机11的曲线竖直分布，但在启动(时间0)处，这四个温度基本相同。
发动机冷却水由水温计(T1)14测量，并且逆变器冷却水由水温计(T2)24测量。
需要注意的是，每个曲线中的实线绘制的是本实施例中各个温度变化，并且虚线绘制的是在未提供第一热交换器1和第二热交换器2的情况(这是一种回路的管直接耦接在热交换器的部分的状态。提供有第三热交换器3)下的各个温度变化以作参考。
(1)EV驱动模式1
图2是示出了在根据本实施例的车辆热交换***中在启动时间处在EV驱动模式下进行操作的状态的框图。
在EV驱动模式下，ECU 40控制发动机11以使其停止。特别是在启动时间处，发动机11和发动机冷却水处于非常冷的状态，并执行预热。
更具体地说，在EV驱动模式下，在启动时间处，ECU 40确认发动机11处于停止状态，除此之外，ECU 40控制***，使得如果根据水温计14的数值，发动机冷却水温度处于预定低温状态，则分别使水通路切换阀16选择第四路径D并且使水通路切换阀26选择第二路径B。这被称为EV驱动模式1。
首先，在EV驱动模式1中，驱动马达34和逆变器21响应于启动而运行，并且冷却驱动马达34和逆变器21的ATF和逆变器冷却水的温度升高。另外，减速器31响应于车辆的驱动而转动，并且用于其润滑的ATF也因减速器31的摩擦热而升温。此时，在逆变器冷却回路20中，由于逆变器冷却水已经冷却了逆变器21，因此逆变器冷却水被加热，并且还通过第三热交换器3与ATF进行热交换，接收来自更高温度ATF的热量并因此被加热。此外，逆变器冷却水流过已被水通路切换阀26选择的路径B，并通过第一热交换器1与发动机冷却水进行热交换，并且然后再次被供应给逆变器21。其结果如图5(EV驱动模式1)所示，逆变器冷却水将显示出相对快速的温度上升。
另外，在ATF冷却回路30中，已被驱动马达34等加热的ATF从驱动单元39泵出、通过第二热交换器2与发动机冷却水进行热交换、进而通过第三热交换器与逆变器冷却水进行热交换、被这两个热交换器冷却、并然后流回驱动单元39。但是，由驱动马达34进行加热为主要的，并且如图5(EV驱动模式1)所示，ATF将显示出相对快速的温度上升。
与此同时，在发动机冷却回路10中，发动机冷却水在第二热交换器2处与ATF进行热交换、进而在第一热交换器1处与逆变器冷却水进行热交换、并在升温状态下被提供以用于预热发动机11。此外，由于已经冷却发动机11的发动机冷却水通过已经由水通路切换阀16选择的路径D，因此没有被发动机散热器13冷却的发动机冷却水被再次供应给第二热交换器2。因此，如图5(EV驱动模式1)所示，发动机冷却水和发动机11显示出逐渐的温度上升。
如上文所述，在刚启动后，在发动机11停止并且仅依靠驱动马达34进行驱动的状态下，用于冷却发动机11的发动机冷却水的温度较低，从而由ECU 40将水通路切换阀26控制为使得选择第二路径B。由此，将该控制实现为使得在第二热交换器2处执行发动机冷却水与用于冷却驱动马达34等的ATF之间的热交换，并在第一热交换器1处执行发动机冷却水与因冷却过逆变器21而升温的逆变器冷却水之间的热交换。从而能够促进发动机11的预热。通过这种方式，能够有效地利用由从驱动马达34中产生的废热或类似物引起的ATF的热量。
(2)EV驱动模式2(在HV驱动模式前)
图3是示出了在根据本实施例的车辆热交换***中在逆变器冷却水温度已上升的状态下在EV驱动模式下进行操作的状态的框图。
在EV驱动模式下，即使ECU 40已确认发动机11停止的状态，ECU 40也接收水温计(T2)24的测量结果，并且在逆变器冷却水的温度处在预定高温状态的情况下，如图3所示，将***控制为分别使得：对于水通路切换阀16，依原样选择第四路径D，并且对于水通路切换阀26，选择第一路径A。这被称为EV驱动模式2。
此时，在逆变器冷却回路20中，以与EV驱动模式1的情况相同或相似的方式，通过冷却逆变器21来使得逆变器冷却水升温，该逆变器冷却水进一步通过第三热交换器3与ATF进行热交换，并且接收来自更高温度的ATF的热量并因此被加热。此外，已经处在预定高温状态的逆变器冷却水通过第一路径A并被逆变器散热器23冷却，并且然后被供应以用于冷却逆变器21。因此如图5所示(EV驱动模块2)，逆变器冷却水显示了相对快速的温度下降，并在温度降到一定程度时达到饱和。
另外，在ATF冷却回路30中，已被驱动马达34等加热的ATF从驱动单元39泵出、通过第二热交换器2与发动机冷却水进行热交换、进一步通过第三热交换器3与逆变器冷却水进行热交换、被这两个热交换器冷却，然后ATF流回驱动单元39。此时，由于逆变器冷却水被逆变器散热器23强冷却，因此在由驱动马达34进行的加热与由两个热交换器进行的冷却之间建立平衡(前者稍稍占据主导地位)，并且如图5所示(在HV驱动模式左侧上的EV驱动模式2)，ATF的温度上升将达到峰值，这导致了缓慢的温度上升。
与此同时，在发动机冷却回路10中，在发动机冷却水在第二热交换器2处与ATF进行热交换而升温并且然后仅经过第一热交换器1的状态下，将发动机冷却水供应为用于预热发动机11。然而未执行在第一热交换器1处与逆变器冷却水的热交换，因为在第二热交换器2处与ATF进行的热交换的影响更为显著，发动机冷却水温度上升不会明显放缓。换句话说，如图5所示(EV驱动模式2)，发动机冷却水和发动机11将显示逐渐的温度上升，尽管与EV驱动模式1的情况相比，其温度上升速度稍微减慢。
关于触发向EV驱动模式2的转换的由ECU 40对逆变器冷却水的温度处于预定高温状态的确定，例如，可以预先指定用作预定阈值的温度，如果超过了该指定温度，则能够确定“高温状态”，并且如果没有超过，则能够确定为“未进入高温状态”，但是确定方式不限于此。
例如，能够考虑一种模式，其中作为阈值的温度没有被定义为一个单一值，其中，作为示例，如上文所述的被确定为指定温度并且作为用于当被超过时确定进入“高温状态”并且确定温度已下降并相应地“未进入高温状态”的基础的温度被单独定义为低于所定义的指定温度的温度(指定滞后状态)。此外，ECU 40能够接收除逆变器冷却水的温度以外的各种信息，例如发动机冷却水的水温、ATF的温度、外部温度、车辆行驶速度等信息，并可以考虑这些信息或者根据预定函数计算来综合地执行“高温状态”或者“未进入高温状态”的确定。
需要注意的是，当本公开内容中提及“第二介质的温度”时，其在应用于本实施例时指的是在被水通路切换阀26分成用于第一热交换器和逆变器散热器的部分的路径之后，在流入逆变器21之前，其部分已汇合成一个流的逆变器冷却水的温度。
如上文所述，通过第二热交换器2来执行发动机冷却水与ATF之间的热交换，此外，通过第三热交换器3来执行被逆变器散热器23冷却并然后冷却逆变器21的逆变器冷却水与ATF之间的热交换，并由此对已经被驱动马达34等加热过的ATF执行冷却。以这种方式，能够通过第二热交换器2和第三热交换器3以分散的方式执行ATF的热交换，并且能够减少逆变器散热器23上的负荷。因此，与仅使用逆变器冷却水来冷却逆变器21和ATF这两者相比，能够实现逆变器散热器23的尺寸的减小。
另外，由于该配置使ATF在流过第二热交换器2之后通过第三热交换器3，因此能够在一定程度上将供应给第三热交换器3的ATF的温度提前降低，由此，能够抑制逆变器冷却水的温度上升，并且能够实现逆变器散热器23的尺寸的减小。
(3)HV驱动模式
图4是示出在根据本实施例的车辆热交换***中在HV驱动模式下进行操作的状态的框图。
通常，混合动力车辆在以EV驱动模式行驶了一定程度后，在满足诸如驾驶速度超过预定值或者剩余电量不足的条件时，就会切换为HV驱动模式。
当ECU 40的指令导致切换至HV驱动模式时，则发动机11将开始运行。ECU 40确认发动机11的运行状态，并且如果水温计14的温度未处于预定低温状态，则如图4所示，将***控制为分别使得：对于水通路切换阀16，选择第三路径C，并且对于水通路切换阀26，选择第一路径A。注意，在HV驱动模式下，发电马达35也将开始运行。
此时，在逆变器冷却回路20中，以与EV驱动模式1和2相同或相似的方式，由于逆变器冷却水已冷却逆变器21而导致逆变器冷却水升温，并且逆变器冷却水进一步通过第三热交换器3与ATF进行热交换，并且接收来自更高温度的ATF的热量并因此被加热。ATF不仅具有冷却驱动马达34的功能，还具有冷却已开始在驱动单元39内运行的发电马达35的功能。此外，已进入预定高温状态的逆变器冷却水通过第一路径A，以被逆变器散热器23冷却，然后被供应给逆变器21以用于对其进行冷却。由此，对于逆变器冷却水，在由逆变器21进行的加热与由第三热交换器3和逆变器散热器23进行的冷却之间建立平衡，并且如图5所示(HV驱动模式)，温度保持恒定。
另外，在ATF冷却回路30中，已被驱动马达34、减速器31和发电马达35加热的ATF从驱动单元39泵出，并且通过第二热交换器2与发动机冷却水进行热交换、进一步通过第三热交换器3与逆变器冷却水进行热交换、被这两个热交换器冷却，然后ATF流回驱动单元39。如后面将描述的，由于除了通过第二热交换器2利用已被发动机散热器13强冷却的发动机冷却水进行的冷却以外，还执行通过第三热交换器3利用已被逆变器散热器23强冷却的逆变器冷却水来进行的冷却，因此在由驱动马达34、减速器31和发电马达35进行的加热与由两个热交换器进行的冷却之间建立了平衡，如图5所示(HV驱动模式)，ATF被保持在恒定温度。
与此同时，发动机11开始运行并由此产生高热量，并且如图5所示(HV驱动模式)，显示了快速的温度上升。与此相对，发动机冷却水被发动机散热器13强冷却。
在发动机冷却回路10中，发动机冷却水在被发动机散热器13强冷却之后，在第二热交换器2处与ATF进行热交换而被升温并然后通过第一热交换器1的状态下被供应给发动机11。
即使除了通过冷却散发高热量的发动机11而导致的加热以外还在第二热交换器2处通过与ATF的热交换完成加热，还通过发动机散热器13来执行强冷却，从而在由此的冷却和所有这二者的加热之间建立平衡。结果就是，如图5所示(HV驱动模式)，发动机冷却水的温度保持恒定。另外，对于发动机11，利用发动机冷却水进行的冷却将导致温度上升达到峰值并此后保持恒定。
如上文所述，通过第二热交换器2来执行发动机冷却水与ATF之间的热交换，此外，通过第三热交换器3来执行已被逆变器散热器23冷却并已冷却逆变器21的逆变器冷却水与ATF之间的热交换，并由此对已被驱动马达34、发电马达35等加热的ATF执行冷却。以这种方式，能够通过第二热交换器2和第三热交换器3以分散的方式来执行ATF的热交换，并且能够减小逆变器散热器23上的负荷。因此，与仅使用逆变器冷却水来冷却逆变器21和ATF这两者相比，能够实现逆变器散热器23的尺寸的减小。
另外，由于当发动机11停止时，发动机冷却水在EV驱动模式2下与ATF进行热交换并且在EV驱动模式1下与ATF和逆变器冷却水进行热交换而不涉及发动机散热器13的这一事实，因此发动机11能够被有效地预热，并且在另一方面，当进入HV驱动模式时，发动机11处于运行中，发动机冷却水不处于预定低温状态，并且然后发动机冷却水被供应给发动机散热器13并由此被有效地冷却。
(4)EV驱动模式2(在HV驱动模式后)
通常，混合动力车辆在HV驱动模式下减速并且电池的剩余电量充足时，根据ECU的确定来将车辆切换至EV驱动模式。这同样适用于本实施例。
当ECU 40的指令使得从HV驱动模式切换至EV驱动模式时，则发动机11停止。ECU40确认发动机11的停止状态，并且确定发动机冷却水温度是否处于预定低温状态。
此时，由于逆变器冷却水的温度是足够高的温度，因此ECU 40确定逆变器冷却水处于预定高温状态。因此，在这种情况下，以与“(2)EV驱动模式2”中所述相同或相似的方式，如图3所述，将***控制为分别使得：对于水通路切换阀16，选择第四路径D，并且对于水通路切换阀26，选择第一路径A。
在逆变器冷却回路20中，以与HV驱动模式的情况相同或相似的方式，由于逆变器冷却水已冷却逆变器21而导致逆变器冷却水升温，并且逆变器冷却水进一步通过第三热交换器3与ATF进行热交换，并且接收来自更高温度的ATF的热量并因此被加热。此外，已进入预定高温状态的逆变器冷却水通过第一路径A以被逆变器散热器23冷却，然后被供应用于冷却逆变器21。由此，逆变器冷却水将具有类似于“(2)EV驱动模式2”中的饱和状态的热平衡，并且如图5所示(HV驱动模式1右侧上的EV驱动模式2)，温度保持恒定。
另外，在ATF冷却回路30中，已被驱动马达34等加热的ATF从驱动单元39泵出、通过第二热交换器2与发动机冷却水进行热交换、进一步通过第三热交换器3与逆变器冷却水进行热交换、被这两个热交换器冷却，然后ATF流回驱动单元39。此时，由于逆变器冷却水被逆变器23强冷却，所以逆变器冷却水在被驱动马达34进行的加热和被两个热交换器进行的冷却之间建立了平衡，并且如图5所示(在HV驱动模式右侧上的EV驱动模式2)，ATF保持恒定温度。
与此同时，由于发动机11的运行停止，所以发动机11不再产生新的废热。
在发动机冷却回路10中，在发动机冷却水在第二热交换器2处与ATF进行热交换并然后仅通过第一热交换器1之后，发动机冷却水被供应给发动机11，而不流过发动机散热器13。此时，由于发动机冷却水与ATF进行热交换并因此升温，如图5所示(在HV驱动模式右侧上的EV驱动模式2)，其温度逐渐降低。响应于此，发动机11的温度也逐渐降低。
发动机冷却水中的“预定低温状态”例如能够指发动机冷却水尚未达到就有效燃料消耗和驱动稳定性而言优选或允许操作发动机的温度的状态，并且也能够指发动机冷却水的温度比逆变器冷却水的温度低的状态。此外，还能够指发动机冷却水已经进入这些状态之一或两者的状态，或者还能够指其同时满足这两个条件的状态。另外，还能够考虑将与他们不同的温度的指标确定为“预定低温状态”。
需注意的是，当在本公开内容的上下文的陈述“第一介质处于预定低温状态”中提及第一介质的温度时，如果适用于本实施例，则是指由水温计14测量的温度，即在被供应给发动机11时第一介质的温度。然而，不一定要依赖于紧接在发动机11之前测量到的温度作为标准，并且本实施例的上下文中，在电动发动机泵12(优选地，在通过第二热交换器2之后)到发动机11之前的间隔中的任意位置处测量到的温度都能够作为该标准。
如上文所述，尽管已经参照优选实施例描述了本公开内容，但是本公开内容的车辆热交换***不限于上述实施例的特征。
例如，在上述实施例中，已经给出了第三介质是ATF(自动变速器油)的示例，但是本公开内容不限于此，只要是用于冷却诸如驱动马达和发电马达等马达的冷却介质即可，就可以适用本公开内容。例如，在车辆中，能够使用用于无级变速器的无级变速器油(CVTF)和其他热介质，此外，还能够使用专门用于冷却驱动马达和发电马达的介质。其中，诸如ATF和CVTF的自动变速箱油是油基液体，并且绝缘性能极佳，此外，它们流量相对较大，并且根据布局将减速器、驱动马达和发电马达布置为彼此靠近，因此在本公开内容中特别优选地采用ATF和CVTF作为第三介质。
另外，各个回路中的第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器的布置位置不限于上述实施例的位置。例如，关于第一热交换器1和第二热交换器2在发动机冷却回路10中的位置，它们能够具有彼此反向的位置关系，能够布置在电动发动机泵12的前面，或者也能够布置在其他位置处。然而，为了在EV驱动模式下高效地执行预热，期望的是第一热交换器1和第二热交换器2紧接在发动机11的前面布置。
此外，例如，ATF冷却回路30中的第二热交换器2和第三热交换器3能够具有彼此反向的位置关系(即ATF的循环方向为相反方向)。如上文所讨论的，上文所述实施例的特征是特别优选的，根据上述实施例，ATF在已经通过第二热交换器2之后通过第三热交换器3。
另外，本领域技术人员能够根据常规已知的知识来适当地修改本公开内容的车辆热交换***。应当理解，这些修改仍包括在本公开的范畴内，只要它们具有本公开内容的车辆热交换***的特征。
(附图标记说明)
1：第一热交换器
2：第二热交换器
3：第三热交换器
10：发动机冷却回路(第一介质冷却回路)
11：发动机(内燃机)
12：电动发动机泵
13：发动机散热器(内燃机散热器)
14：水温计(T1)
16：水通路切换阀(第一介质切换阀)
17：加热器芯
18：节流阀主体
20：逆变器冷却回路(第二介质冷却回路)
21：逆变器
22：电动逆变器泵
23：逆变器散热器
24：水温计(T2)
26：水通路切换阀(切换阀)
30：ATF冷却回路(第三介质冷却回路)
31：减速器(变速箱)
32：ATF泵
34：驱动马达(马达)
35：发电马达(马达)
39：驱动单元
40：ECU(控制单元)
A：第一路径
B：第二路径
C：第三路径
D：第四路径

Claims (6)

1.一种车辆热交换***，包括：
第一热交换器，其执行用于冷却内燃机的第一介质与用于冷却逆变器的第二介质之间的热交换；
第二热交换器，其执行所述第一介质与用于润滑变速器和/或冷却马达的第三介质之间的热交换；
第三热交换器，其执行所述第二介质与所述第三介质之间的热交换；
切换阀，其使得能够在第一路径与第二路径之间选择性地切换，所述第一路径将已经通过所述第三热交换器的第二介质经由逆变器散热器供应给所述逆变器，所述第二路径将已经通过所述第三热交换器的第二介质经由所述第一热交换器供应给所述逆变器；以及
控制单元，其控制所述切换阀，使得当所述第一介质处于预定低温状态时选择所述第二路径。
2.根据权利要求1所述的车辆热交换***，其中，所述控制单元控制所述切换阀，使得当所述内燃机停止并且所述第一介质处于预定低温状态时选择所述第二路径。
3.根据权利要求2所述的车辆热交换***，其中，所述控制单元控制所述切换阀，使得当所述内燃机停止并且所述第二介质的温度处于预定高温状态时选择所述第一路径。
4.根据权利要求2所述的车辆热交换***，其中，所述控制单元控制所述切换阀，使得当所述内燃机正在运行并且所述第一介质未处于预定低温状态时选择所述第一路径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆热交换***，其中：
所述***被配置为使得所述第一介质在已经通过所述第二热交换器之后通过所述第一热交换***，所述***还包括：
第一介质切换阀，其使得能够在第三路径与第四路径之间选择性地切换，所述第三路径将冷却所述内燃机之后的第一介质经由所述内燃机散热器供应给所述第二热交换器，所述第四路径将冷却所述内燃机之后的第一介质直接供应给所述第二热交换器，并且
所述控制单元控制所述第一介质切换阀，使得当所述第一介质处于预定低温状态时选择所述第四路径，并且当所述第一介质未处于预定低温状态时选择所述第三路径。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆热交换***，其中，所述第三介质在已经通过所述第二热交换器之后通过所述第三热交换器。
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