[发明专利]汽车发电机冷却循环系统和估算其定子温度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车发电机的冷却循环系统以及用于估算汽车发电机定子温度的系统和方法。

背景技术

汽车冷却循环系统对于汽车而言可谓至关重要。尤其在夏季，特别是在城市经常堵车的情况下，对于汽车冷却循环系统是一个严峻的考验。冷却循环系统如循环不良或冷却水过脏，在遇到堵车时就会出现问题。此时，由于无法依靠车速提高来获得车头吹进的冷却风，发电机室所有的冷却工作就都必须由冷却循环系统来完成。车辆中的冷却循环系统如稍不健康，就可能会因高热而加速其他问题的发生，例如导致电瓶和发电系统出现故障。而电瓶和发电系统如果不健康，则会接二连三发生更多的问题。

而汽车冷却循环系统需要受到良好保护。当前，随着科技发展，冷却循环系统不象以往那样只是单纯进行水冷循环。当今，对于冷却循环系统的智能控制受到普遍欢迎，在高级轿车中显得尤为适用，因此代表着未来冷却循环系统的发展方向。就当前趋势而言，智能控制的冷却循环系统将会逐渐占据主导地位。而对于冷却循环系统而言，智能控制的应用，尤为注重于提高发电机的使用寿命、保障汽车的安全行驶、提高人身安全。

对于发电机而言，冷却循环系统要求防止发电机温度过高而引起的发电效率低、油耗过大等问题。而发电机温度过高、发电量急剧下降，将会引起整车电量不平衡，进而甚至可能引发整车熄火的风险。

然而，当前的汽车发电机冷却循环系统的智能控制，普遍存在成本过高、系统较为复杂且可靠性无法保障的缺陷。

实际上，汽车发电机整机温度主要是指发电机定子温度,发电机定子温度决定了发电机发出能量的多少以及发电机是否处于热过载等。而且发电机定子温度决定了发电机的效率和给发电机的反阻力的大小。因为发电机是磁类设备,温度高了发电机会产生发电困难,所以，发电机的定子温度量非常重要。

当前测量发电机定子温度主要通过温度传感器进行。温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

热电偶应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围，从-200℃到2000℃。热电偶的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。

热敏电阻具有多种不同的封装类型和价位。它们体积小、易于互换和稳定性高。还具有非常快的响应速度和高输出幅度。目前，热敏电阻的工作温度限于150℃左右。热敏电阻具有4%/℃的大温度系数(TC)，呈非线性，长期稳定性差，互换性不好，价格高并且需要外部激励源，而且还有固有的自身发热问题。

RTD精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定，并有许多种配置。但RTD的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的大温度系数（TC），且价格昂贵(是热电偶的4-10倍)，并且需要一个外部参考源。

IC温度传感器是采用一个晶体管p-n结，通过测量其基极-发射极结电压(VBE)检测温度变化。p-n结两端的电压具有大约2mV/℃的固有温度依赖关系，如图2所示。这也被称为二极管温度传感器。IC温度传感器根据输出类型可以分为模拟输出IC温度传感器和数字输出IC温度传感器。

模拟输出IC传感器输出与温度成正比的电压或电流。模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度，低成本，高精度(大约为1%)，小尺寸和高分辨率。模拟输出IC的不足之处在于温度范围有限(55℃-150℃)，并且需要一个外部参考源。

模拟输出IC温度传感器如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出，成为数字输出IC温度传感器。

数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源，它们的响应速度也相当慢(100ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低。

由此可见，在现有技术中，在测定车辆发电机定子温度时，通常都采用外置的温度传感器进行温度感测，温度感测往往无法保证直接有效。

发明内容

本发明提供一种汽车发电机冷却循环系统，旨在降低成本、简化整体系统且增强可靠性。