控制車輛中的水泵的系統和方法
2023-07-25 23:08:51
專利名稱：控制車輛中的水泵的系統和方法
技術領域：
本公開涉及一種用於控制車輛中的水泵以使流量率最小化並使功耗降低的系統和方法。
背景技術：
傳統的內燃發動機具有被附件帶(accessory belt)驅動的水泵。水泵流量隨發動機速度而變化並被校準，從而以最大功率提供充分冷卻。附件帶驅動系統增加了車輛的重量，這使得燃料經濟性降低。目前的混合動力發動機使用的水泵由電池充電式內燃發動機(batterycharginginternal combustion engine)上的附件帶驅動器驅動。當電池充電式內燃發動機未處於運轉狀態時，需要輔助水泵來加熱乘客室。輔助水泵增加了車輛的重量，這也使得燃料經濟性降低。
發明內容
本公開提出一種用於混合動力車輛的控制系統，該混合動力車輛具有被電動馬達驅動的主水泵。本公開還可涉及其水泵被電動馬達(而非附件帶)驅動的其他類型的車輛，例如，純電動車輛。冷卻系統將由車輛總線提供的氣候熱負荷值和加熱器冷卻劑溫度值整合。源自這些值的數據被映射，以產生加熱器芯流量請求值，根據加熱器芯流量請求值設定
泵流量率。通過提供被電動馬達驅動的動力轉向系統和空氣調節系統，可取消附件帶驅動器。通過使水泵流量率最小化到足以滿足氣候熱負荷需求的率來實現進一步的節能。隨著車輛變得更加高效，寄生損失的影響變得更加顯要。氣候熱負荷值是由車輛電氣控制系統總線上的氣候模塊提供的合成計算值。氣候熱負荷值可基於乘客室中的乘客室加熱通風和空氣調節(HVAC)控制器的溫度設定點、夕卜部或環境空氣溫度、冷卻劑溫度以及諸如太陽負荷的其他因素。根據公開的用於控制車輛中的水泵的系統的一方面，提供操作水泵的電動馬達。控制器產生以因氣候熱負荷和加熱器冷卻劑溫度而改變的加熱器芯流量請求信號。控制器確定加熱器芯流量請求是否大於零並向馬達提供信號，以設定滿足所述加熱器芯流量請求
的泵流量率。根據所述系統的其他方面，所述確定步驟可包括基於與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表選擇泵流量率。氣候熱負荷值部分基於車艙溫度設定點和環境空氣溫度。可從熱傳感器獲得加熱器冷卻劑溫度，所述熱傳感器(例如)在加熱器芯的入口處感測冷卻劑的溫度。可選地，冷卻劑溫度可由氣缸蓋溫度推導出來。選擇泵流量率，以使電動馬達的功耗最小化並使燃料經濟性提高。控制器確定HVAC選擇器是否被設為最大除霜設置，最大除霜設置使得泵流量率被設為最大值。控制器還確定HVAC選擇器是否正在請求車艙溫度更改。
根據本公開的另一方面，提供一種用於控制車輛中的電動水泵的方法。所述方法包括下述步驟確定是否作出了最大除霜輸入；如果作出了最大除霜輸入，則將水泵設為最大流量。其次，如果沒有作出最大除霜輸入，則可作出HVAC輸入，如果沒有作出HVAC輸入，則將水泵設為「無流量」。如果作出了 HVAC輸入，則獲得氣候熱負荷值和加熱器冷卻劑溫度值。將氣候熱負荷值和加熱器冷卻劑溫度值整合在多變量表中，從而獲得加熱器芯流量率。如果加熱器芯流量率大於閾值，則將加熱器芯流量率映射到泵速度。根據所述方法的其他方面，加熱器芯流量率閾值可以是零。HVAC輸入包括用於感測車艙溫度的熱敏電阻器以及用於控制乘客室溫度的可變溫度選擇器開關。根據所述方法的另一方面，所述整合步驟可包括基於與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表選擇加熱器芯流量率。氣候熱負荷值部分基於車艙溫度設定點和環境空氣溫度。選擇加熱器芯流量率，以使電動馬達的功耗最小化並使燃料經濟性提聞。根據本公開的另一方面，提供一種用於車輛的加熱通風和空氣調節系統，所述車輛具有由電動馬達驅動的水泵。所述系統包括加熱器芯、HVAC選擇器，所述HVAC選擇器具有熱請求設置、空氣冷卻請求設置、除霜設置和最大除霜設置。氣候控制模塊提供熱負荷值。冷卻劑溫度傳感器測量冷卻劑的溫度。控制器向水泵提供冷卻劑流量請求值。當作出最大除霜設置時，以最大值設定冷卻劑流量請求。當熱請求設置關閉且空氣冷卻請求設置是零時，基於熱負荷值和冷卻劑溫度值設定加熱器芯流量率。如果加熱器芯流量率大於零，則將加熱器芯流量率映射到水泵速度。根據HVAC系統的另一方面,控制器可基於與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表選擇冷卻劑流量請求。將熱請求設置和空氣冷卻請求設置與用於控制乘客室溫度的乘客室熱敏電阻器信號進行比較。控制器將與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表整合。冷卻劑溫度傳感器可以是氣缸蓋溫度傳感器，可由氣缸蓋溫度推導出冷卻劑溫度。熱負荷值可基於車艙溫度傳感器信號、車艙溫度設定點、環境溫度信號和太陽負荷傳感器信號。鑑於附圖和下面對示出的實施例進行的詳細描述，本發明的這些和其他方面將會被更好地理解。
圖1是車輛的冷卻迴路的圖解視圖；圖2是示出水泵控制系統的操作和方法的步驟的流程圖；圖3是為了選擇最小的加熱器芯流量請求而將多個熱負荷值與多個發動機冷卻劑溫度值整合的表。
具體實施例方式以下提供本發明示出的實施例的詳細描述。公開的實施例是可以以各種及替代的形式實施的本發明的示例。附圖未必按比例繪製。一些特徵可能會被誇大或最小化，以顯示特定組件的細節。在本申請中公開的具體結構和功能上的細節不應該被解釋為限制性的，而僅僅作為用於教導本領域技術人員如何實施本發明的代表性基準。參照圖1，示出了內燃發動機10具有水泵12，水泵12被電動馬達14驅動。發動機10可以是用於混合動力電動車輛的電池充電式發動機。發動機10和水泵12是總體上由標號16指示的散熱器冷卻迴路的一部分，散熱器冷卻迴路使水和防凍劑循環通過散熱器18以冷卻發動機10。在達到預定溫度之前,水可經由旁路20流動到恆溫器(thermostat) 22。在達到預定溫度時，冷卻劑被引導到散熱器18。氣體與冷卻劑在脫氣罐24中分離。來自散熱器18或脫氣罐24的流體經由散熱器冷卻劑返回管路26再循環，並返回到恆溫器22。發動機10和水泵12還連接到總體上由標號28指示的氣候控制冷卻迴路，氣候控制冷卻迴路28將冷卻劑提供給廢熱回收/冷卻劑預熱設備30和加熱器芯32。廢熱回收/冷卻劑預熱設備30可使冷卻劑在排氣系統組件周圍循環，以從排氣系統回收熱。加熱器芯32通過由圖1中的虛線表示的空氣導管提供用於加熱乘客室33的暖空氣。加熱器芯入口冷卻劑溫度傳感器34感測氣候控制冷卻迴路28中的冷卻劑的溫度。氣候控制冷卻迴路28中的冷卻劑以閉合迴路返回到恆溫器22。參照圖2，以流程圖示出了控制系統和方法。所述控制系統和方法始於42處。在第一步驟中，在44處，系統確定車輛乘員是否在選擇器控制面板43上選擇了最大除霜請求。如果用戶已經選擇了最大除霜請求，則在46處，請求針對最大除霜的冷卻劑流量。如果在44處沒有選擇最大除霜請求，則在48處，系統查找氣候更改請求。通過車輛乘員操作HVAC選擇器控制面板43來發出氣候更改請求，HVAC選擇器控制面板43具有可以以多種形式設置的選擇器開關。選擇器開關可以是數字溫度選擇鍵、電位計上的旋鈕等。如果車輛乘員沒有發出氣候更改請求，則在50處，請求無冷卻劑流量。如果在48處有氣候更改請求，則在52處，冷卻劑系統控制器49從氣候模塊讀取熱負荷值。從車輛中的電氣總線53獲得熱負荷值。熱負荷值是基於選擇器控制面板43、熱敏電阻器輸入45和環境空氣溫度傳感器55的合成值。針對熱負荷值的其他輸入可以是太陽傳感器57、溫度設置或其他輸入。例如，從熱傳感器34(在圖1中示出)獲得加熱器冷卻劑溫度，熱傳感器34在加熱器芯32的入口處感測冷卻劑的溫度，或者可感測氣缸蓋溫度(CHT)，可由CHT推導出冷卻劑溫度。還可在氣候控制冷卻迴路28 (在圖1中示出)中的其他位置感測冷卻劑溫度。在54處，控制器49還讀取發動機冷卻劑溫度(ECT)。從加熱器芯入口冷卻劑溫度傳感器34(在圖1中示出)獲得ECT。ECT可由另一溫度(例如，CHT)推導出來。確定以因熱負荷值和發動機冷卻劑溫度而改變的加熱器芯流量請求。在56處，通過控制器49產生加熱器芯流量請求。在58處，將加熱器芯流量請求與零進行比較，以確定流量是否大於零。如果流量不大於零，則系統返回到開始。然而，如果流量大於零，則在60處，在控制器49中提供信號，以將加熱器芯流量映射到泵流量值。參照圖3，示出了多變量映射或「查找表」，其中，ECT對照熱負荷值進行映射。根據熱負荷和發動機冷卻劑溫度，可選擇16個流量率中的一個，並將其提供給電動馬達14 (在圖1中示出)，以控制水泵12(在圖1中示出)的流量率。儘管以上描述了示例性實施例，但是並不意味著這些實施例描述了本發明所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應該理解的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種改變。另外，實現的各個實施例的特徵可被結合，以形成本發明的進一步的實施例。
權利要求
1.一種用於控制車輛中的水泵的系統，所述系統包括 電動馬達，操作水泵； 控制器，用於產生以因氣候熱負荷和加熱器冷卻劑溫度而改變的加熱器芯流量請求信號，並向馬達提供信號，以設定滿足所述加熱器芯流量請求的泵流量率。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述提供步驟包括基於與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表選擇泵流量率。
3.如權利要求1所述的系統，其中，氣候熱負荷值基於車艙溫度設定點和環境空氣溫度。
4.如權利要求1所述的系統，其中，從熱傳感器獲得加熱器冷卻劑溫度，所述熱傳感器在加熱器芯的入口處感測冷卻劑的溫度。
5.如權利要求1所述的系統，其中，選擇泵流量率，以使電動馬達的功耗最小化並使燃料經濟性提高。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述控制器確定加熱通風和空氣調節(HVAC)選擇器是否被設為最大除霜設置，在最大除霜設置中，泵流量率處於最大值。
7.如權利要求1所述的系統，其中，所述控制器確定HVAC選擇器是否正在請求改變車艙溫度。
8.如權利要求1所述的系統，其中，從車輛總線獲得氣候熱負荷值。
9.一種控制車輛中的水泵的方法，所述方法包括下述步驟 如果作出了最大除霜輸入，則將水泵設為最大流量； 如果沒有作出最大除霜輸入，則作出加熱通風和空氣調節(HVAC)輸入，如果沒有作出HVAC輸入，則將水泵設為無流量； 如果作出了 HVAC輸入，則利用多變量表將氣候熱負荷值和加熱器冷卻劑溫度值整合，以選擇加熱器芯流量率，如果加熱器芯流量率大於閾值，則將控制水泵流量率的信號提供給電動馬達。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述整合步驟包括基於與多個氣候熱負荷值和多個加熱器冷卻劑溫度值對應的值的表選擇加熱器芯流量率。
全文摘要
本發明提供一種控制車輛中的水泵的系統和方法。所述控制系統用於使車輛中的水泵的流量率和能耗最小化。所述控制系統和方法將氣候熱負荷值與氣候控制冷卻迴路中的冷卻劑的溫度相關聯。通過將輸入映射到期望的泵流量率來執行所述相關聯，所述期望的泵流量率被確定為需要以最小值提供對發動機的充分冷卻以及對車輛的空氣調節或加熱。
文檔編號F04B49/06GK103062025SQ20121038361
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月11日 優先權日2011年10月18日
發明者馬克·G·史密斯, 肯尼斯·J·傑克遜, 斯科特·詹姆斯·湯普森, 奧薩馬·A·阿比哈那 申請人:福特全球技術公司