专利名称：控制车辆中的水泵的系统和方法
技术领域：
本公开涉及一种用于控制车辆中的水泵以使流量率最小化并使功耗降低的系统和方法。
背景技术：
传统的内燃发动机具有被附件带(accessory belt)驱动的水泵。水泵流量随发动机速度而变化并被校准，从而以最大功率提供充分冷却。附件带驱动系统增加了车辆的重量，这使得燃料经济性降低。目前的混合动力发动机使用的水泵由电池充电式内燃发动机(batterycharginginternal combustion engine)上的附件带驱动器驱动。当电池充电式内燃发动机未处于运转状态时，需要辅助水泵来加热乘客室。辅助水泵增加了车辆的重量，这也使得燃料经济性降低。
发明内容
本公开提出一种用于混合动力车辆的控制系统，该混合动力车辆具有被电动马达驱动的主水泵。本公开还可涉及其水泵被电动马达(而非附件带)驱动的其他类型的车辆，例如，纯电动车辆。冷却系统将由车辆总线提供的气候热负荷值和加热器冷却剂温度值整合。源自这些值的数据被映射，以产生加热器芯流量请求值，根据加热器芯流量请求值设定
泵流量率。通过提供被电动马达驱动的动力转向系统和空气调节系统，可取消附件带驱动器。通过使水泵流量率最小化到足以满足气候热负荷需求的率来实现进一步的节能。随着车辆变得更加高效，寄生损失的影响变得更加显要。气候热负荷值是由车辆电气控制系统总线上的气候模块提供的合成计算值。气候热负荷值可基于乘客室中的乘客室加热通风和空气调节(HVAC)控制器的温度设定点、夕卜部或环境空气温度、冷却剂温度以及诸如太阳负荷的其他因素。根据公开的用于控制车辆中的水泵的系统的一方面，提供操作水泵的电动马达。控制器产生以因气候热负荷和加热器冷却剂温度而改变的加热器芯流量请求信号。控制器确定加热器芯流量请求是否大于零并向马达提供信号，以设定满足所述加热器芯流量请求
的泵流量率。根据所述系统的其他方面，所述确定步骤可包括基于与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表选择泵流量率。气候热负荷值部分基于车舱温度设定点和环境空气温度。可从热传感器获得加热器冷却剂温度，所述热传感器(例如)在加热器芯的入口处感测冷却剂的温度。可选地，冷却剂温度可由气缸盖温度推导出来。选择泵流量率，以使电动马达的功耗最小化并使燃料经济性提高。控制器确定HVAC选择器是否被设为最大除霜设置，最大除霜设置使得泵流量率被设为最大值。控制器还确定HVAC选择器是否正在请求车舱温度更改。
根据本公开的另一方面，提供一种用于控制车辆中的电动水泵的方法。所述方法包括下述步骤确定是否作出了最大除霜输入；如果作出了最大除霜输入，则将水泵设为最大流量。其次，如果没有作出最大除霜输入，则可作出HVAC输入，如果没有作出HVAC输入，则将水泵设为“无流量”。如果作出了 HVAC输入，则获得气候热负荷值和加热器冷却剂温度值。将气候热负荷值和加热器冷却剂温度值整合在多变量表中，从而获得加热器芯流量率。如果加热器芯流量率大于阈值，则将加热器芯流量率映射到泵速度。根据所述方法的其他方面，加热器芯流量率阈值可以是零。HVAC输入包括用于感测车舱温度的热敏电阻器以及用于控制乘客室温度的可变温度选择器开关。根据所述方法的另一方面，所述整合步骤可包括基于与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表选择加热器芯流量率。气候热负荷值部分基于车舱温度设定点和环境空气温度。选择加热器芯流量率，以使电动马达的功耗最小化并使燃料经济性提闻。根据本公开的另一方面，提供一种用于车辆的加热通风和空气调节系统，所述车辆具有由电动马达驱动的水泵。所述系统包括加热器芯、HVAC选择器，所述HVAC选择器具有热请求设置、空气冷却请求设置、除霜设置和最大除霜设置。气候控制模块提供热负荷值。冷却剂温度传感器测量冷却剂的温度。控制器向水泵提供冷却剂流量请求值。当作出最大除霜设置时，以最大值设定冷却剂流量请求。当热请求设置关闭且空气冷却请求设置是零时，基于热负荷值和冷却剂温度值设定加热器芯流量率。如果加热器芯流量率大于零，则将加热器芯流量率映射到水泵速度。根据HVAC系统的另一方面,控制器可基于与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表选择冷却剂流量请求。将热请求设置和空气冷却请求设置与用于控制乘客室温度的乘客室热敏电阻器信号进行比较。控制器将与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表整合。冷却剂温度传感器可以是气缸盖温度传感器，可由气缸盖温度推导出冷却剂温度。热负荷值可基于车舱温度传感器信号、车舱温度设定点、环境温度信号和太阳负荷传感器信号。鉴于附图和下面对示出的实施例进行的详细描述，本发明的这些和其他方面将会被更好地理解。
图1是车辆的冷却回路的图解视图；图2是示出水泵控制系统的操作和方法的步骤的流程图；图3是为了选择最小的加热器芯流量请求而将多个热负荷值与多个发动机冷却剂温度值整合的表。
具体实施例方式以下提供本发明示出的实施例的详细描述。公开的实施例是可以以各种及替代的形式实施的本发明的示例。附图未必按比例绘制。一些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。在本申请中公开的具体结构和功能上的细节不应该被解释为限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员如何实施本发明的代表性基准。参照图1，示出了内燃发动机10具有水泵12，水泵12被电动马达14驱动。发动机10可以是用于混合动力电动车辆的电池充电式发动机。发动机10和水泵12是总体上由标号16指示的散热器冷却回路的一部分，散热器冷却回路使水和防冻剂循环通过散热器18以冷却发动机10。在达到预定温度之前,水可经由旁路20流动到恒温器(thermostat) 22。在达到预定温度时，冷却剂被引导到散热器18。气体与冷却剂在脱气罐24中分离。来自散热器18或脱气罐24的流体经由散热器冷却剂返回管路26再循环，并返回到恒温器22。发动机10和水泵12还连接到总体上由标号28指示的气候控制冷却回路，气候控制冷却回路28将冷却剂提供给废热回收/冷却剂预热设备30和加热器芯32。废热回收/冷却剂预热设备30可使冷却剂在排气系统组件周围循环，以从排气系统回收热。加热器芯32通过由图1中的虚线表示的空气导管提供用于加热乘客室33的暖空气。加热器芯入口冷却剂温度传感器34感测气候控制冷却回路28中的冷却剂的温度。气候控制冷却回路28中的冷却剂以闭合回路返回到恒温器22。参照图2，以流程图示出了控制系统和方法。所述控制系统和方法始于42处。在第一步骤中，在44处，系统确定车辆乘员是否在选择器控制面板43上选择了最大除霜请求。如果用户已经选择了最大除霜请求，则在46处，请求针对最大除霜的冷却剂流量。如果在44处没有选择最大除霜请求，则在48处，系统查找气候更改请求。通过车辆乘员操作HVAC选择器控制面板43来发出气候更改请求，HVAC选择器控制面板43具有可以以多种形式设置的选择器开关。选择器开关可以是数字温度选择键、电位计上的旋钮等。如果车辆乘员没有发出气候更改请求，则在50处，请求无冷却剂流量。如果在48处有气候更改请求，则在52处，冷却剂系统控制器49从气候模块读取热负荷值。从车辆中的电气总线53获得热负荷值。热负荷值是基于选择器控制面板43、热敏电阻器输入45和环境空气温度传感器55的合成值。针对热负荷值的其他输入可以是太阳传感器57、温度设置或其他输入。例如，从热传感器34(在图1中示出)获得加热器冷却剂温度，热传感器34在加热器芯32的入口处感测冷却剂的温度，或者可感测气缸盖温度(CHT)，可由CHT推导出冷却剂温度。还可在气候控制冷却回路28 (在图1中示出)中的其他位置感测冷却剂温度。在54处，控制器49还读取发动机冷却剂温度(ECT)。从加热器芯入口冷却剂温度传感器34(在图1中示出)获得ECT。ECT可由另一温度(例如，CHT)推导出来。确定以因热负荷值和发动机冷却剂温度而改变的加热器芯流量请求。在56处，通过控制器49产生加热器芯流量请求。在58处，将加热器芯流量请求与零进行比较，以确定流量是否大于零。如果流量不大于零，则系统返回到开始。然而，如果流量大于零，则在60处，在控制器49中提供信号，以将加热器芯流量映射到泵流量值。参照图3，示出了多变量映射或“查找表”，其中，ECT对照热负荷值进行映射。根据热负荷和发动机冷却剂温度，可选择16个流量率中的一个，并将其提供给电动马达14 (在图1中示出)，以控制水泵12(在图1中示出)的流量率。尽管以上描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，实现的各个实施例的特征可被结合，以形成本发明的进一步的实施例。
权利要求
1.一种用于控制车辆中的水泵的系统，所述系统包括 电动马达，操作水泵； 控制器，用于产生以因气候热负荷和加热器冷却剂温度而改变的加热器芯流量请求信号，并向马达提供信号，以设定满足所述加热器芯流量请求的泵流量率。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述提供步骤包括基于与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表选择泵流量率。
3.如权利要求1所述的系统，其中，气候热负荷值基于车舱温度设定点和环境空气温度。
4.如权利要求1所述的系统，其中，从热传感器获得加热器冷却剂温度，所述热传感器在加热器芯的入口处感测冷却剂的温度。
5.如权利要求1所述的系统，其中，选择泵流量率，以使电动马达的功耗最小化并使燃料经济性提高。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器确定加热通风和空气调节(HVAC)选择器是否被设为最大除霜设置，在最大除霜设置中，泵流量率处于最大值。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器确定HVAC选择器是否正在请求改变车舱温度。
8.如权利要求1所述的系统，其中，从车辆总线获得气候热负荷值。
9.一种控制车辆中的水泵的方法，所述方法包括下述步骤 如果作出了最大除霜输入，则将水泵设为最大流量； 如果没有作出最大除霜输入，则作出加热通风和空气调节(HVAC)输入，如果没有作出HVAC输入，则将水泵设为无流量； 如果作出了 HVAC输入，则利用多变量表将气候热负荷值和加热器冷却剂温度值整合，以选择加热器芯流量率，如果加热器芯流量率大于阈值，则将控制水泵流量率的信号提供给电动马达。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述整合步骤包括基于与多个气候热负荷值和多个加热器冷却剂温度值对应的值的表选择加热器芯流量率。
全文摘要
本发明提供一种控制车辆中的水泵的系统和方法。所述控制系统用于使车辆中的水泵的流量率和能耗最小化。所述控制系统和方法将气候热负荷值与气候控制冷却回路中的冷却剂的温度相关联。通过将输入映射到期望的泵流量率来执行所述相关联，所述期望的泵流量率被确定为需要以最小值提供对发动机的充分冷却以及对车辆的空气调节或加热。
文档编号F04B49/06GK103062025SQ20121038361
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月11日 优先权日2011年10月18日
发明者马克·G·史密斯, 肯尼斯·J·杰克逊, 斯科特·詹姆斯·汤普森, 奥萨马·A·阿比哈那 申请人:福特全球技术公司