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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen (nachstehend als Fahrzeugantriebsmotor
bezeichneten) Motor, der ein Fahrzeug antreibt.
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Als
eine bekannte Steuerungsvorrichtung dieser Bauart für einen
Fahrzeugantriebsmotor ist eine bekannt, die einen Motor durch Steuern
einer Umrichtervorrichtung steuert, die eine aus einer Gleichspannungsversorgung
zugeführte
Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt, um diese einem
Fahrzeugantriebsmotor zuzuführen.
Dabei wird ein Problem dahingehend verursacht, dass, wenn das Fahrzeug
stillsteht bzw. feststeht (stalls) der Motor in einen blockierten
Zustand gebracht wird, wodurch ein elektrischer Strom sich auf ein
einzelnes Schaltelement oder einzelne Schaltelemente konzentriert,
die die Umrichtervorrichtung bilden, wobei das Schaltelement oder
die Schaltelemente aufgrund der Wärmeerzeugung beschädigt oder
zerstört
werden.
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Zur
Vermeidung einer Beschädigung
der Umrichtervorrichtung aufgrund der Wärmeerzeugung beim Stillstand,
wird eine Zeit, während
der ein elektrischer Strom durch den Motor geführt werden kann, seit bzw.
ab dem Start des Stillstands auf der Grundlage eines Drehmomentwerts
(oder eines Werts eines dem Motor zugeführten elektrischen Stroms)
berechnet, mit dem der Motor gesteuert wird, wobei die Zufuhr eines
Antriebsstroms zu dem Motor gestoppt wird, nachdem die (nachstehend
als Stromführungszeit
bezeichnete) Zeit, in der die Stromführung möglich ist, verstrichen ist.
Wie es in der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-9 215 388 (Absätze [0028]
bis [0027], 4 bis 6) beschrieben ist, wird
ein Integralwert des Quadrats eines Motorantriebsstroms I für jeweilige
Phasen erfasst (S11). Wann immer der erfasste Strom Null wird, wird
der Integralwert zurückgesetzt
(S12, S13), und, wenn der Integralwert einen vorbestimmten Wert überschreitet,
wird erfasst, dass ein elektrischer Strom einer speziellen Größe kontinuierlich
aufgrund des Blockierens des Motors geführt wird, und die Umrichtervorrichtung
wird geschützt
(S14, S15).
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In
der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung wird, obwohl
die Umrichtervorrichtung durch Stoppen der Zufuhr eines Antriebsstroms zu
dem Motor nach Verstreichen der Stromführungszeit seit dem Start des
Stillstands geschützt
wird, eine Kühltemperatur
der Umrichtervorrichtung beim Starten des Stillstands oder eine
Temperatur, die mit der Kühltemperatur
korreliert (beispielsweise eine Kühlwassertemperatur der Umrichtervorrichtung) nicht
berücksichtigt.
Daher werden in dem Fall, dass die Umgebungstemperatur hoch ist,
Zerstörungstemperaturen
der Schaltelemente, die die Umrichtervorrichtung bilden, erreicht,
bevor die berechnete Zeit, in der die Stromführung ermöglicht ist, erreicht wird, weshalb
die Befürchtung
besteht, dass die Schaltelemente thermisch zerstört werden. Demgegenüber erreichen
in dem Fall einer niedrigen Umgebungstemperatur die Schaltelemente
die Zerstörungstemperaturen
nicht, selbst wenn die Stromführungszeit
verstrichen ist, so dass die Schaltelemente einen thermischen Speilraum
(scope) aufweisen. Das heißt,
eine (nachstehend als Stromführungszeit)
bezeichnete Zeitdauer, in der die Stromführung ermöglicht ist, kann länger als
berechnet eingestellt werden. Da außerdem die Stromführung nach
Verstreichen der Ermöglichung
der Stromzufuhr gestoppt wird, besteht die Befürchtung, dass die Umrichtervorrichtung
in dem Fall, in dem die Schaltelemente einen thermischen Spielraum
aufweisen, nicht adäquat
ihre Leistung bieten können.
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Die
Erfindung ist auf die jeweiligen vorstehend beschriebenen Probleme
gerichtet und löst
diese. Eine Aufgabe besteht darin, einen Motor auf der Grundlage
der Umgebungstemperatur einer Umrichtervorrichtung beim Starten
eines Stillstands zu steuern, wodurch die Umrichtervorrichtung sicher
geschützt
wird, und die Umrichtervorrichtung adäquat ihre Leistung bieten kann.
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Zum
Lösen dieser
Probleme wird erfindungsgemäß eine Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor angegeben, der ein Fahrzeug antreibt, und zur Steuerung des
Motors durch Steuern einer Umrichtervorrichtung dient, die eine
aus einer Gleichspannungsversorgung zugeführten Gleichspannung in eine Wechselspannung
umwandelt, um diese dem Motor zuzuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung
eine Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung,
die eine Kühltemperatur
eines Wärmetauschers
zum Wärmeaustausch
mit der Umrichtervorrichtung erfasst, und eine Drehmomentbeschränkungseinrichtung
auf, die ein abgegebenes Drehmoment des Motors beschränkt, wenn
die Umrichtervorrichtung in einen vorbestimmten Zustand versetzt
wird, wobei die Drehmomentbeschränkungseinrichtung Änderungen
der Beschränkungen
auf das Ausgangsdrehmoment auf der Grundlage der durch die Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung
erfassten Kühlmitteltemperatur ändert.
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Die
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung für einen Fahrzeugantriebsmotor
gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Querschnittsansicht, die schematisch eine Umrichtervorrichtung gemäß 1 veranschaulicht,
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3 eine
Kurve, die eine in der Steuervorrichtung gemäß 1 gespeicherte
Korrelation zwischen einer Kühlwassertemperatur
und einem Drehmoment, bei dem ein kontinuierlicher Betrieb ermöglich ist,
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4 zeigt
ein in einer Speichervorrichtung gemäß 1 gespeichertes
dreidimensionales Kennfeld, das die Korrelation zwischen einer Kühlwassertemperatur,
einem Drehmoment, bei dem ein kontinuierlicher Betrieb möglicht ist,
und eine Zeit, in der eine Stromzufuhr möglich ist, wiedergibt,
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5 ein
Flussdiagramm, das ein Programm wiedergibt, das in der Steuervorrichtung
gemäß 1 implementiert
ist, und
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6 Zeitverläufe, die
einen durch die Steuervorrichtung gemäß 1 durchgeführten Betrieb wiedergeben.
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Das
Fahrzeug ist ein so genanntes Elektroauto, das mit einem Motor 10 als
Antriebsquelle versehen ist. Das Fahrzeug wird durch den Motor 10 zur Fahrt
angetrieben. Der Motor 10 ist ein Dreiphasen-Wechselstrommotor
mit entsprechenden (nicht gezeigten) U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen.
Die Wicklungen sind mit einer Umrichtereinheit 22 verbunden,
die eine Umrichtervorrichtung 20 bildet. Die Umrichtervorrichtung 20 wandelt
eine aus einer Batterie 21, einer Gleichspannungsversorgung,
zugeführte
Gleichspannung auf der Grundlage eines Drehmomentbefehlswerts aus einer
Steuerungsvorrichtung 30 in Wechselspannung um, und legt
aufeinanderfolgend die Wechselspannung an die jeweiligen U-Phasen-,
V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen an. Durch Anlegen der Wechselspannung
an die Wicklungen der jeweiligen Phasen wird der Motor 10 angetrieben.
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Die
Umrichtervorrichtung 20 weist die Umrichterschaltung (Umrichtereinheit) 22 auf,
die die Gleichspannung aus der Batterie 21 in die Wechselspannung
umwandelt, um diese dem Motor 10 zuzuführen. Die Umrichterschaltung 22 weist
Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c in
einer oberen und einer unteren Stufe auf. Die jeweiligen Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c weisen beispielsweise
MOSFETs (Feldeffekttransistoren der MOS-Bauart) auf. Die Schaltelemente 23a, 23b und 23c in
der oberen Stufe weisen Drain-Anschlüsse auf, die mit der positiven
Seite (Plusseite) der Batterie 21, der Gleichspannungsenergieversorgung,
verbunden sind, und weisen Gate-Anschlüsse auf, die mit einer Gate-Treiberschaltung 25 verbunden
sind, wobei Source-Anschlüsse mit
Drain-Anschlüssen
der Schaltelemente 24a, 24b und 24c in
der unteren Stufe verbunden sind. Die Schaltelemente 24a, 24b und 24c weisen
Gate-Anschlüsse
auf, die mit der Gate-Treiberschaltung 25 verbunden sind,
wobei deren Source-Anschlüsse
mit der negativen Seite (Minusseite) der Batterie 21 verbunden
sind. Die Gate-Treiberschaltung 25 empfängt ein
Drehmomentbefehlswert aus der Steuerungsvorrichtung 30 zur
Erzeugung eines Pulsbreitenmodulationssignals (PWM-Signals) entsprechend
dem Drehmomentbefehlswert, um dieses den Schaltelementen 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c zur
Steuerung derselben zuzuführen.
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Jeweilige
Zwischenpunkte Tu, Tv und Tw der Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c in der
oberen und der unteren Stufe sind mit U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen des Motors 10 verbunden.
Ein zu den jeweiligen Wicklungen geführter elektrischer Strom wird
durch Stromerfassungssensoren 26a, 26b und 26c erfasst,
wobei die erfassten Werte der Steuervorrichtung 30 zugeführt werden.
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Außerdem weist
die Umrichtervorrichtung 20 einen Wärmetauscher 27 auf,
der die Temperatur der jeweiligen Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c verringert,
die beim Führen
von Strom Wärme
erzeugen und eine hohe Temperatur erreichen. Der Wärmetauscher
weist, wie es in 2 gezeigt ist, das Schaltelement 23a (wobei
die Darstellung der restlichen Schaltelemente entfällt), das
nahe an einer äußeren Seite
davon befestigt ist, und einen Kühlwasserdurchlass 27a auf,
der derart geformt ist, dass Kühlwasser,
bei dem es sich um ein Kühlmittel
handelt, dadurch gelangen kann. Die Enden eines Kühlsystems 28 sind
jeweils mit einem Einlass und einem Auslass des Kühlwasserdurchlasses 27a verbunden. Das
Kühlsystem 28 verringert
die Temperatur des Hochtemperaturkühlwassers, das aus dem Wärmetauscher 27 ausgestoßen wird,
um das gekühlte Wasser
dem Wärmetauscher 27 zuzuführen. Ein Kühlwassertemperatursensor 27b,
der die Temperatur des Kühlwassers
erfasst, ist an dem Einlass des Kühlwasserdurchlasses 27a vorgesehen,
und die durch den Kühlwassertemperatursensor 27b erfasste
Temperatur des Kühlwassers
wird der Steuervorrichtung 30 zugeführt.
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Mit
der Steuerungsvorrichtung 30 sind ein Rotationssensor 31,
der den Rotationswinkel des Motors 10 erfasst, und ein
Beschleunigungsöffnungsgradsensor 32 verbunden,
der einen Öffnungsgrad
bzw. Betätigungsgrad
des (nicht gezeigten) Fahrpedals erfasst. Der Rotationssensor 31 führt den erfassten
Rotationswinkel des Motors 10 zu der Steuerungsvorrichtung 30 zu,
und die Steuerungsvorrichtung 30 berechnet eine Drehzahl
des Motors 10 auf der Grundlage des Rotationswinkels. Der
Beschleunigungsöffnungsgradsensor 32 führt den
erfassten Fahrpedalöffnungsgrad
der Steuerungsvorrichtung 30 zu. Die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt
einen Drehmomentbefehlswert für
den Motor 10 auf der Grundlage der Drehzahl des Motors 10 und
des Beschleunigungsöffnungsgrads,
und führt
den Drehmomentbefehlswert der Gate-Treiberschaltung 25 zu. Die
Gate-Treiberschaltung 25 führt einen PWM-Impuls-Signalverlauf entsprechend
dem Drehmomentbefehlswert der Umrichtervorrichtung 20 zu,
um dem Motor 10 einen Wechselstrom zuzuführen.
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Die
Steuerungsvorrichtung 30 weist einen (nicht gezeigten)
Mikrocomputer auf, und der Mikrocomputer weist Eingangs-/Ausgangsschnittstellen, eine
CPU, ein RAM und ein ROM (die alle nicht dargestellt sind) jeweils
auf, die über
Busse miteinander verbunden sind. Die CPU implementiert ein Programm
entsprechend dem Flussdiagramm gemäß 5 zur Berechnung
einer Stromführungszeit
(Zeit, in der die Stromführung
möglich
ist) anhand einer Operationsgleichung oder einem (nachstehend beschrieben)
dreidimensionalen Kennfeld auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur
und eines Drehmomentwerts am Start des Stillstands, um den Motor 10 auf
einen Drehmomentwert beim Start des Stillstands bis zum Verstreichen
der Stromführungszeitdauer
zu steuern. Das ROM speichert das Programm, eine Operationsgleichung
oder eine Tabelle (vgl. 3), die eine Korrelation zwischen
einem (nachstehend als Dauerbetriebsdrehmoment bezeichnetes) Drehmoment,
das einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, und eine Kühlwassertemperatur wiedergibt,
einen Operationsausdruck oder einen dreidimensionalen Kennfeld (vgl. 4),
das die Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur, dem Drehmomentwert
und der Stromführungszeit (Zeit,
während
der Strom dem Motor zugeführt
werden kann) wiedergibt. Zusätzlich
können
diese Dinge in anderen Speichervorrichtungen anstelle eines ROMs
gespeichert werden. Das RAM speichert zeitweilig die in Bezug auf
die Steuerung berechneten Werte.
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Die
Kurve (ein Operationsausdruck oder eine Tabelle), wie sie in 3 gezeigt
ist, gibt die Korrelation zwischen einem Dauerbetriebsdrehmoment
und einer Kühlwassertemperatur
an, die vorbestimmt ist und in der Steuerungsvorrichtung 30 gespeichert
ist. Das Dauerbetriebsdrehmoment ist ein Betriebsdrehmoment (Drehmoment,
bei dem Betrieb möglich
ist) zu einem gewissen Zeitpunkt, durch das der Motor 10 kontinuierlich
an oder nach dem gewissen Zeitpunkt betrieben werden kann. Insbesondere ist
gemäß dem Ausführungsbeispiel
das Dauerbetriebsdrehmoment ein Betriebsdrehmoment beim Beginn eines
Stillstands, durch das der Motor 10 kontinuierlich an und
nach dem Beginn des Stillstands betrieben werden kann. Gemäß der Kurve
ist es möglich,
wenn eine Kühlwassertemperatur
und ein Drehmomentbefehlswert zu einem gewissen Zeitpunkt bekannt
sind, zu beurteilen, ob ein Betrieb bei dem Drehmomentbefehlswert
an oder nach dem gewissen Zeitpunkt möglich ist. Das heißt, dass,
wenn Koordinaten der Kühlwassertemperatur
und des Drehmomentbefehlswerts in einem Bereich oberhalb einer Kurve
liegen, die die Korrelation zwischen einem Dauerbetriebsdrehmoment
und einer Kühlwassertemperatur
wiedergibt, beurteilt werden kann, dass der Dauerbetrieb unmöglich ist,
und wenn die Koordinaten in einem Bereich unterhalb der Kurve liegen, beurteilt
werden kann, dass der Dauerbetrieb (kontinuierlicher Betrieb) möglich ist.
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Eine
derartige Kurve wird in der nachstehenden Weise erzeugt. Unter der
Annahme, dass ein Fahrzeug in einen stillstehenden Zustand (stall
state) versetzt worden ist, wird ein Drehmomentbefehlswert beim
Beginn des Stillstehens mit einer unveränderten Kühlwassertemperatur wie beim
Start des Stillstehens (Feststehens) geändert wird, wobei bei Messung
der Temperatur des Schaltelementes der Umrichtervorrichtung, dem
die größte Menge
elektrischen Stroms zugeführt
wird, beurteilt wird, ob Betrieb bei dem Drehmomentwert bei oder
nach Beginn des Stillstehens möglich
ist, und ein Dauerbetriebsdrehmomentwert wird gemessen. Die Messung
wird durchgeführt,
während
die Temperatur des Kühlwassers
geändert
wird. Auf der Grundlage dieser Messungen wird eine Kurve erzeugt,
die die Korrelation zwischen einem Dauerbetriebsdrehmoment und einer
Kühlwassertemperatur
wiedergibt, oder eine Operationsgleichung (ein Operationsausdruck)
wird berechnet. Zusätzlich
können
Dauerbetriebsdrehmomente bei jeweiligen Temperaturen des Kühlwassers als
Tabelle in der Steuerungsvorrichtung 30 gespeichert werden.
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Die
Kurve (eine Operationsgleichung oder ein dreidimensionales Kennfeld),
wie sie in 4 gezeigt ist, gibt die Korrelation
zwischen einer Kühlwassertemperatur,
einem Drehmomentwert und Stromführungszeit
(Zeit, in der eine Stromführung
ermöglicht
ist) an, die vorab in der Steuerungsvorrichtung 30 gespeichert
sind. Die Kühlwassertemperatur
bedeutet die Temperatur des Kühlwassers
beim Beginn eines Stillstehens, der Drehmomentwert bedeutet ein Drehmomentbefehlswert
(Strombefehlswert), der aus der Steuerungsvorrichtung 30 befohlen
bzw. angewiesen wird, und die Stromführungszeit bedeutet eine Zeit,
während
der ein elektrischer Strom bei einem befohlenen bzw. angewiesenen
Drehmomentwert dem Motor 10 zugeführt werden kann. Jeweilige in 4 gezeigte
Kurven geben die Korrelation zu unterschiedlichen vorbestimmten
Kühlwassertemperaturen
zwischen einem Drehmomentwert und einer Stromführungszeit an. Diese Kurven
sind im wesentlichen parallel zueinander derart ausgerichtet, dass eine
Kurve mit niedriger Kühlwassertemperatur
oder Kurven mit niedrigeren Kühlwassertemperaturen oberhalb
einer Kurve mit einer höheren
Kühlwassertemperatur
oder Kurven mit höheren
Kühlwassertemperaturen
angeordnet sind. Entsprechend diesen Kurven kann, wenn der Drehmomentbefehlswert
derselbe ist, eine umso längere
Stromführungszeit
genommen werden, je niedriger eine Kühlwassertemperatur beim Beginn
des Stillstehens ist.
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Derartige
Kurven werden in der nachstehend beschriebenen Weise erzeugt. Unter
der Annahme, dass ein Fahrzeug in einen stillstehenden Zustand versetzt
ist, wird eine Kühlwassertemperatur
beim Beginn des Stillstehens auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt,
wird ein Drehmomentbefehlswert beim Beginn des Stillstehens auf
gewünschte
Werte geändert
und wird eine Stromführungszeit
bei einem derartigen Drehmomentwert gemessen. Dadurch wird eine
Kurve erzeugt, die die Korrelation zwischen einem Drehmomentbefehlswert
und einer Stromführungszeit
wiedergibt. Dann wird die Temperatur des Kühlwassers geändert, wird
gleichermaßen
eine Stromführungszeit
gemessen, und werden andere Kurven erzeugt, die die Korrelation
zwischen einem Drehmomentbefehlswert und einer Stromführungszeit
wiedergeben. Dadurch wird ein dreidimensionales Kennfeld erzeugt
oder wird eine Operationsgleichung berechnet. Zusätzlich zeigt 4 eine
Kurve f(Th1), eine Kurve f(Th2) und eine Kurve f(Th3) in dem Fall,
in dem eine Kühlwassertemperatur
Th1, Th2 und Th3 annimmt. Somit kann eine Stromführungszeit für einen
Drehmomentbefehlswert bei jeder vorab ausgewählten Kühlwassertemperatur als Tabelle
in der Steuerungsvorrichtung 30 gespeichert werden.
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Nachstehend
ist der Betrieb der in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten
Steuerungsvorrichtung für
einen Fahrzeugantriebsmotor (ein Fahrzeug antreibenden Motor) unter
Verwendung des in 5 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
Wenn ein (nicht gezeigter) Zündschalter eines
Fahrzeugs eingeschaltet ist, führt
die Steuerungsvorrichtung 30 ein Programm entsprechend dem
Flussdiagramm jeweils zu kurzen Zeitintervallen aus. Beim Beginn
der Durchführung
des Programms in Schritt 100 gemäß 5 berechnet
die Steuerungsvorrichtung 30 einen Drehmomentbefehlswert Ta
auf der Grundlage des eingegebenen Beschleunigungsöffnungsgrads
und der berechneten Drehzahl des Motors 10 (Schritt 102).
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Dann
beurteilt die Steuerungsvorrichtung 30, ob sich das Fahrzeug
in einem stillstehenden Zustand befindet (Schritt 104).
Genauer wird in dem Fall, dass ein absoluter Wert |N| der Motordrehzahl N,
der auf der Grundlage der eingegebenen Drehzahl berechnet wird,
niedriger oder gleich einem vorbestimmten Wert N0 (beispielsweise
30 U/min) ist, und der absolute Wert |Ta| des Drehmomentbefehlswerts Ta,
der auf der Grundlage des eingegebenen Beschleunigungsöffnungsgrads
und der berechneten Drehzahl N des Motors 10 berechnet
wird, größer oder
gleich einem vorbestimmten Wert Tn ist, beurteilt, dass das Fahrzeug
sich in einem stillstehenden Zustand befindet. In allen anderen
Fällen
mit Ausnahme des vorstehend Beschriebenen wird beurteilt, dass das
Fahrzeug sich in einem nicht-stillstehenden Zustand befindet.
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In
dem Fall, dass das Fahrzeug sich in einem nicht-stillstehenden Zustand befindet, beurteilt
die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt 104 NEIN
und gibt darauffolgend den in Schritt 102 berechneten Drehmomentbefehlswert
Ta zu der Umrichterschaltung 21 in Schritt 106 aus,
um den Motor 10 mit einem Ausgangsdrehmoment entsprechend
dem Drehmomentbefehlswert Ta zu steuern. Das heißt, dass die Steuerungsvorrichtung 30 eine
normale Drehmomentsteuerung durchführt. Danach geht das Programm
zu Schritt 108 über
und wird beendet.
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In
dem Fall, dass das Fahrzeug sich in einem stillstehenden Zustand
befindet, ermittelt die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt 104 JA
und beurteilt in den Schritten 110 und 112 auf
der Grundlage der Kühlwassertemperatur
zu dem Zeitpunkt, wenn ein stillstehender Zustand des Fahrzeugs
beginnt, ob ein Drehmomentbefehlswert bei diesem Zeitpunkt ein Dauerbetriebsdrehmomentbefehlswert
(Drehmomentbefehlswert, bei dem ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht ist)
ist, um dadurch zu beurteilen, ob es möglich ist, den Motor 10 auf
einem derartigen Drehmomentwert bei und nach Beginn des Stillstehens
zu steuern. Somit gibt die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt 110 eine
Kühlwassertemperatur
ein, die durch den Kühlwassertemperatursensor 27b erfasst
wird, gleichzeitig mit der Beurteilung des Stillstandzustands. Dadurch
ist es möglich,
die Kühlwassertemperatur
bei Beginn des Stillstehens einzugeben. Daraufhin verwendet die
Steuerungsvorrichtung in Schritt 112 die in 3 gezeigte
Kurve zur Beurteilung, dass der Dauerbetrieb unmöglich ist, wenn die Koordinaten
des Drehmomentbefehlswerts Ta, der in Schritt 102 berechnet
worden ist, und der in Schritt 110 eingegebenen Kühlwassertemperatur
in einem Bereich oberhalb der Kurve gemäß 3 liegen,
und zu beurteilen, dass der Dauerbetrieb möglich ist, wenn die Koordinaten
in einem Bereich unterhalb der Kurve liegen.
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In
dem Fall, dass der in Schritt 102 berechnete Drehmomentbefehlswert
ein Dauerbetriebsdrehmomentbefehlswert ist, ist die Last auf dem
Motor 10 trotz des stillstehenden Zustands klein, weshalb
die zu den Schaltelementen geführte
Energie ebenfalls klein ist, so dass die Steuerungsvorrichtung 30 in
Schritt 112 JA beurteilt und den Motor auf den in Schritt 102 berechneten
Drehmomentbefehlswert steuert (Schritt 106). Danach geht
das Programm zu Schritt 108 über und wird beendet. Dementsprechend
wird ein Vergleich zwischen einem auf der Grundlage einer Kühlmitteltemperatur
berechneten Dauerbetriebsdrehmoment und einen Drehmomentbefehlswert
des Motors durchgeführt,
und der Motor wird kontinuierlich auf der Grundlage der Ergebnisse dieses
Vergleichs betrieben. Dementsprechend ist es möglich, dass der Umrichter adäquat seine
Leistung entsprechend einer Kühlmitteltemperatur
bietet.
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Dementsprechend
ist in dem Fall, dass der in Schritt 102 berechnete Drehmomentbefehlswert
kein Dauerbetriebsdrehmomentbefehlswert ist, die Last auf dem Motor 10 groß und ist
ebenfalls die Größe der dem
Schalter zugeführten
Energie groß,
weshalb eine große
Wärmemenge
erzeugt wird, so dass die Steuerungsvorrichtung 30 in Schritt 112 NEIN
ermittelt und den Motor 10 auf den Drehmomentbefehlswert
beim Beginn des Stillstehens lediglich für eine Stromführungszeit
steuert. Insbesondere wird in Schritt 114 eine Stromführungszeit
(Zeit, in der eine Stromführung
ermöglicht
ist) anhand der Kurven (einer Operationsgleichung oder eines dreidimensionalen
Kennfelds) gemäß 4 auf
der Grundlage einer Kühlmitteltemperatur
(Eingabe in Schritt 110) beim Beginn eines Stillstehens
und eines Drehmomentwerts (der in Schritt 102 berechnet
ist) berechnet. Das heißt,
dass in dem Fall, dass ein Drehmomentbefehlswert beim Start des
Stillstehens Tx ist und eine Kühlwassertemperatur
Th1 ist, eine Stromführungszeit
gemäß 4 als
T1 berechnet wird. In dem Fall, dass ein Drehmomentbefehlswert Tx
ist und eine Kühlwassertemperatur
Th2 oder Th3 ist, wird gleichermaßen eine Stromführungszeit
jeweils als T2 oder T3 berechnet. Dadurch wird klar, dass, je geringer
eine Kühlwassertemperatur
ist, umso länger
eine Stromführungszeit
eingestellt werden kann.
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Dann
steuert die Steuerungsvorrichtung 30 den Motor 10 auf
den Drehmomentbefehlswert beim Beginn des Stillstehens, bis die
berechnete Stromführungszeit
verstrichen ist. Das heißt,
wenn in Schritt 116 ein Zeitgeber T0 ist, der Zeitgeber
T zu zählen
beginnt, und dass der Motor 10 auf den in Schritt 102 berechneten
Drehmomentbefehlswert gesteuert wird, bis der Zeitgeber T die Stromführungszeit
erreicht (Schritt 100–104,
Schritt 110–120,
Schritt 106). Da zusätzlich
der Zeitgeber T unmittelbar nach Berechnung einer Stromführungszeit
Null ist, wird in Schritt 116 JA beurteilt, und beginnt
der Zeitgeber T in Schritt 118 zu zählen, wobei in Schritt 120 beurteilt wird,
ob der Zeitgeber T eine Stromführungszeit
erreicht hat oder nicht.
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Wenn
der Zeitgeber T die Stromführungszeit erreicht
hat, steuert die Steuerungsvorrichtung 30 den Motor 10 auf
ein Drehmoment, das niedriger als der Drehmomentbefehlswert beim
Start des Stillstehens ist, der auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur
berechnet wird. Insbesondere wird in Schritt 122 der Zeitgeber
T gelöscht
und wird ein Drehmoment (verringerter Drehmomentwert Tb), der niedriger
als der Drehmomentwert beim Beginn des Stillstehens ist, in Schritt 124 berechnet.
In einer derartigen Berechnung wird die in 3 gezeigte
Kurve verwendet. Das heißt,
dass in dem Fall, dass ein beispielsweise in Schritt 102 berechneter
Drehmomentbefehlswert Ta Ty ist, eine Kühlwassertemperatur beim Start
des Stillstehens Th2 ist und der Drehmomentbefehlswert Ty größer als
ein Dauerbetriebsdrehmoment Tb1 für die Kühlwassertemperatur Th2 ist,
der verringerte Drehmomentwert Tb auf zumindest das Dauerbetriebsdrehmoment
Tb1 für
die Kühlwassertemperatur
Th2 verringert wird. Zusätzlich kann
der verringerte Drehmomentwert Tb kleiner als ein Dauerbetriebsdrehmoment
Tb1 sein. Dann veranlasst die Steuerungsvorrichtung 30 das
Programm, zu Schritt 106 überzugehen, und steuert den Motor 10 auf
das in Schritt 124 berechnete verringerte Drehmoment. Danach
geht das Programm zu Schritt 108 über und wird beendet.
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Nachstehend
ist der Betrieb des Fahrzeugs, bei dem die in der vorstehend beschriebenen
Weise arbeitende Steuerungsvorrichtung angewandt ist, unter Bezugnahme
auf 6 beschrieben. 6 zeigt Zeitverläufe für die Fälle, in
denen die Kühlwassertemperatur
hoch und niedrig ist, und gibt einen Drehmomentbefehlswert und einen
Zeitgeber T wieder.
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Zunächst ist
der Fall beschrieben, in dem die Kühlwassertemperatur hoch ist.
In dem Fall, dass das Fahrzeug in einer Steigung in einem stillstehenden
Zustand aufgrund des Gleichgewichts zwischen einer rückwärts gerichteten
Bewegung durch dessen Gewicht und einer Vorwärtsbewegung durch das Drehmoment
des Motors 10 gebracht wird, und ein Drehmomentbefehlswert
Ta zu diesem Zeitpunkt größer als
ein Dauerbetriebsdrehmoment für
eine Kühlwassertemperatur
zu diesem Zeitpunkt ist, wird eine Stromführungszeit (Zeit 1 in diesem
Fall) zu dem Zeitpunkt t0 berechnet (Schritt 114), und
beginnt der Zeitgeber T zu zählen
(Schritt 118). Der Drehmomentbefehlswert bleibt der Drehmomentbefehlswert Ta
beim Beginn des Stillstands bis zu dem Zeitpunkt t1, wenn der Zeitgeber
T die Stromführungszeit
(Zeit 1) erreicht.
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Wenn
der Zeitgeber T die Stromführungszeit (Zeit
1) zu dem Zeitpunkt t1 erreicht, wird der Zeitgeber T gelöscht (Schritt 122),
wird ein verringerter Drehmomentbefehlswert Tb1 berechnet und nähert sich
ein Drehmomentbefehlswert allmählich
dem verringerten Drehmomentwert Tb1 an.
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Nachstehend
ist der Fall beschrieben, in dem die Kühlwassertemperatur niedrig
ist. Ein Drehmomentbefehlswert Ta zu dem Zeitpunkt eines Stillstands
in diesem Fall ist derselbe wie derjenige in dem Fall, in dem die
Kühlwassertemperatur
hoch ist, es wird eine Stromführungszeit
(Zeit 2) in diesem Fall zu dem Zeitpunkt t0 berechnet (Schritt 114),
und der Zeitgeber T beginnt zu zählen
(Schritt 118). Zusätzlich
ist die Zeit 2 länger
als die Zeit 1. Der Drehmomentbefehlswert bleibt bis zu dem Zeitpunkt
t2, zu dem der Zeitgeber T die Stromführungszeit (Zeit 2) erreicht,
der Drehmomentbefehlswert Ta beim Beginn des Stillstands.
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Wenn
der Zeitgeber T die Stromführungszeit (Zeit
2) zu dem Zeitpunkt t2 erreicht, wird der Zeitgeber T gelöscht (Schritt 122),
wird ein verringerter Drehmomentbefehlswert Tb2 berechnet und nähert sich
der Drehmomentbefehlswert allmählich
dem verringerten Drehmomentbefehlswert Tb2 an. Zusätzlich ist
der verringerte Drehmomentbefehlswert in dem Fall einer hohen Kühlwassertemperatur
niedriger als im Vergleich mit dem Fall einer niedrigen Kühlwassertemperatur.
Dies liegt daran, dass, je höher
die Kühlwassertemperatur
ist, umso kleiner der Dauerbetriebsdrehmomentbefehlswert wird, wie
es in 3 gezeigt ist.
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Wie
aus der vorgehenden Beschreibung deutlich wird, berechnet gemäß dem Ausführungsbeispiel
in dem Fall, dass ein Fahrzeug in einem stillstehenden Zustand versetzt
ist, die Steuerungsvorrichtung 30 eine Stromführungszeit
anhand der Kurven (eine Operationsgleichung oder einem dreidimensionalen
Kennfeld) gemäß 4 auf
der Grundlage einer Kühlwassertemperatur
beim Beginn eines Stillstands und eines Drehmomentwerts zu diesem Zeitpunkt
und steuert den Motor 10 bis zum Verstreichen der berechneten
Stromführungszeit
auf einen Drehmomentwert beim Beginn des Stillstands (Schritt 116–120,
Schritt 106). Dadurch wird in dem Fall einer hohen Kühlwassertemperatur
oder einer hohen Umgebungstemperatur verhindert, dass Temperaturen
der Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c,
die die Umrichtervorrichtung 20 bilden, die Zerstörungstemperaturen
erreichen, bevor eine Stromführungszeit
erreicht ist, weshalb eine thermischer Zerstörung der Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c sicher
verhindert werden können. Außerdem kann
in dem Fall, dass die Umgebungstemperatur niedrig ist, die Umrichtervorrichtung 20 adäquat ihre
Leistung bieten, da die Temperaturen der Schaltelemente 23a, 23b, 23c, 24a, 24b und 24c etwas
geringer als die Zerstörungstemperaturen sind,
wenn die Stromführungszeit
verstrichen ist. Dementsprechend ist es möglich, die Umrichtervorrichtung 20 sicher
zu schützen,
um zu ermöglichen, dass
die Umrichtervorrichtung 20 adäquat ihre Leistung bietet.
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Da
außerdem
die Steuervorrichtung 30 den Motor 10 nach Verstreichen
der in Schritt 114 berechneten Stromführungszeit auf ein Drehmoment
steuert, das kleiner als der Drehmomentwert beim Stillstand ist,
der auf der Grundlage einer Kühlmitteltemperatur
berechnet wird, (Schritt 120–124), steuert die Steuerungsvorrichtung 30 nach
Verstreichen der Stromführungszeit
den Motor 10 auf ein Drehmoment, das kleiner als der Drehmomentwert
beim Stillstand ist, das auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur berechnet
wird. Dementsprechend ist es selbst nach Verstreichen der Stromführungszeit
möglich,
den Motor 10 unter Berücksichtigung
der Kühlwassertemperatur
zu steuern, sodass die Umrichtervorrichtung 20 adäquat ihre
Leistung bieten kann.
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Wenn
außerdem
ein Fahrzeug in einen stillstehenden Zustand versetzt ist und die
Umrichtervorrichtung in einem vorbestimmten Zustand (Überhitzungszustand)
versetzt ist, ändert
die Steuerungsvorrichtung 30 Beschränkungen auf das Ausgangsdrehmoment
des Motors auf der Grundlage einer in Schritt 110 erfassten
Kühlmitteltemperatur
(Schritt 124). Dementsprechend ist es möglich, das Ausgangsdrehmoment
des Motors unter Berücksichtigung
einer Kühlmitteltemperatur
zu steuern, weshalb es möglich
ist, die Umrichtervorrichtung zuverlässig zu schützen.
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Da
außerdem
die Steuerungsvorrichtung 30 das Ausgangsdrehmoment des
Motors 10 auf einen auf der Grundlage einer Kühlmitteltemperatur
berechneten Dauerbetriebsdrehmoment beschränkt, ist es möglich, den
Motor unter Berücksichtigung
der Kühlmitteltemperatur
zu steuern, sodass eine Unterbrechung (Aussetzen, Sperrung) des
Antriebsstroms reduziert wird, weshalb es möglich ist, dass die Umrichtervorrichtung
adäquat
ihre Leistung bietet.
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Obwohl
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel Kühlwasser
als Kühlmittel
verwendet wird und die Kühlwassertemperaturen
zur Verwendung bei der Steuerung gemessen wird, kann die Temperatur
anderer Kühlmittel
als Kühlwasser
gemessen werden und zur Steuerung verwendet werden.
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Nachstehend
ist das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kurz zusammengefasst.
Ein Merkmal der Erfindung besteht in einer Steuerungsvorrichtung
für einen
Fahrzeugantriebsmotor, die den Motor durch Steuerung einer Umrichtervorrichtung steuert,
die eine aus einer Gleichspannungsquelle zugeführte Gleichspannung eine dem
Motor zuzuführende
Wechselspannung umwandelt, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist:
eine Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung,
die eine Kühlmitteltemperatur
eines Wärmetauschers
zum Wärmetauschen mit
der Umrichtervorrichtung erfasst, und eine Drehmomentbeschränkungseinrichtung,
die ein Ausgangsdrehmoment des Motors beschränkt, wenn die Umrichtervorrichtung
in einen vorbestimmten Zustand versetzt ist, wobei die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
Beschränkungen
auf das Ausgangsdrehmoment auf der Grundlage der durch die Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung
erfassten Kühlmitteltemperatur ändert.
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Ein
weiteres Merkmal besteht darin, dass die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
bewirkt, dass der Motor kontinuierlich ungeachtet eines Zustands
der Umrichtervorrichtung arbeitet, wenn ein Drehmomentbefehlswert
des Motors kleiner als ein Dauerbetriebsdrehmoment ist, das auf
der Grundlage der Kühlmitteltemperatur
berechnet wird und das einen kontinuierlichen Betrieb des Motors
erlaubt.
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Ein
weiteres Merkmal besteht darin, dass außerdem vorgesehen sind: eine
Stillstandzustandserfassungseinrichtung, die einen Stillstandzustand
des Fahrzeugs erfasst, wobei die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
eine Speichereinrichtung aufweist, in der eine vorbestimmte Operationsgleichung
oder ein Kennfeld gespeichert ist, die/das vorab derart entwickelt
wurde, dass sie/es die Korrelation zwischen der Kühlmitteltemperatur,
einem Drehmomentbefehlswert und der Zeit, während der elektrischer Strom
durch den Motor geführt
werden kann, wiedergibt, und eine Einrichtung, die eine Zeit, während der elektrischer
Strom durch den Motor geführt
werden kann, anhand der vorbestimmten Operationsgleichung oder des
Kennfelds auf der Grundlage einer Kühlmitteltemperatur und eines
Drehmomentbefehlswerts berechnet, wobei, wenn die Stillstandszustandserfassungseinrichtung
den Stillstandzustand erfasst, das Ausgangsdrehmoment nach Verstreichen der
durch das Stromführungszeitberechnungselement
berechneten Stromführungszeit
beschränkt wird.
Zusätzlich
beschränkt
die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
das Ausgangsdrehmoment des Motors auf das auf der Grundlage der
Kühlmitteltemperatur
berechnete Dauerbetriebsdrehmoment beschränkt.
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Gemäß dem exemplarischen
Ausführungsbeispiel ändert, wenn
die Umrichtervorrichtung in einen vorbestimmten Zustand versetzt
ist, die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
Beschränkungen
auf das Ausgangsdrehmoment des Motors auf der Grundlage der durch
die Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung
erfassten Kühlmitteltemperatur. Dementsprechend
ist es möglich,
das Ausgangsdrehmoment des Motors unter Berücksichtigung der Kühlmitteltemperatur
zu steuern, weshalb es möglich ist,
die Umrichtervorrichtung sicher zu stützen.
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Weiterhin
wird ein Vergleich zwischen einem Dauerbetriebsdrehmoment und einem
Drehmomentbefehlswert des Motors durchgeführt, wobei auf der Grundlage
der Vergleichsergebnisse der Motor kontinuierlich betrieben wird.
Dementsprechend ist es möglich,
dass die Umrichtervorrichtung adäquat
ihre Leistung entsprechend der Kühlmitteltemperatur
bietet.
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In
dem Fall, dass ein Fahrzeug stehen bleibt oder sich in einem stillstehenden
Zustand befindet, wird die Stromführungszeitberechnungseinrichtung zur
Berechnung einer Stromführungszeit
anhand der Operationsgleichung oder des Kennfeldes auf der Grundlage
einer Kühlmitteltemperatur
und eines Drehmomentbefehlswerts verwendet, wobei die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
ein Ausgangsdrehmoment nach Verstreichen der berechneten Stromführungszeit
beschränkt.
Dadurch wird in dem Fall, dass eine Kühlmitteltemperatur hoch ist, verhindert,
dass die die Umrichtervorrichtung bildenden Schaltelemente ihre
Zerstörungstemperaturen erreichen,
bevor eine Stromführungszeit
erreicht ist, weshalb es möglich
ist, eine thermische Zerstörung der
Schaltelemente sicher zu verhindern. Außerdem kann in dem Fall einer
niedrigen Kühlmitteltemperatur
die Umrichtervorrichtung adäquat
ihre Leistung bieten, da die Temperaturen der Schaltelemente etwas
geringer als die Zerstörungstemperaturen
sind, wenn die Stromführungszeit
verstrichen ist. Dementsprechend ist es möglich, die Umrichtervorrichtung sicher
zu schützen
und zu erreichen, dass die Umrichtervorrichtung adäquat ihre
Leistung bietet.
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Es
ist ebenfalls möglich,
den Motor unter Berücksichtigung
einer Kühlmitteltemperatur
zu steuern, sodass eine Unterbrechung des Antriebsstroms reduziert
wird, wodurch es möglich
ist, dass die Umrichtervorrichtung adäquat ihre Leistung bietet.
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Vorstehend
wurde eine Steuerungsvorrichtung für einen Fahrzeugantriebsmotor 10 angegeben,
die den Motor durch die Steuerung einer Umrichtervorrichtung 20 steuert,
die eine aus einer Gleichspannungsquelle 21 zugeführte Gleichspannung
in eine dem Motor zuzuführende
Wechselspannung umwandelt, wobei die Steuerungsvorrichtung eine
Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung 27b,
die eine Kühlmitteltemperatur
eines Wärmetauschers
zum Wärmetausch
mit der Umrichtervorrichtung erfasst, und eine Drehmomentbeschränkungseinrichtung
aufweist, die ein Ausgangsdrehmoment des Motors beschränkt, wenn
die Umrichtervorrichtung in einen vorbestimmten Zustand versetzt
ist, wobei die Drehmomentbeschränkungseinrichtung
Beschränkungen
auf das Ausgangsdrehmoment auf der Grundlage der durch die Kühlmitteltemperaturerfassungseinrichtung
erfassten Kühlmitteltemperatur ändert.