用于诊断供应至车辆冷却剂泵的冷却剂不足的方法与流程

本发明涉及一种用于诊断冷却剂的不足的方法，特别地，涉及一种确定供应至冷却剂泵的冷却剂是否不足的方法。

背景技术：

通常，燃料电池车辆包括：通过堆叠用作动力源的多个燃料电池而形成的燃料电池堆，将用作燃料的氢供应至燃料电池堆的燃料供应系统，供应用作电化学反应所需的氧化剂的氧的空气供应系统，以及控制燃料电池堆的温度的热管理系统。

热、水管理系统包括：使冷却剂循环至燃料电池堆的冷却剂泵，冷却从燃料电池堆排出的冷却剂的散热器，以及储存冷却剂的储存器。常规地，测量冷却剂的水位的水位传感器安装在储存器上，使得通过使用水位传感器来诊断冷却剂是否不足。然而，当通过使用水位传感器诊断冷却剂是否不足时，可能无法确保用于安装水位传感器的封装空间。另外，当混有气泡的冷却剂循环时，水位传感器不能感测到冷却剂的损失，而是频繁将冷却剂的量识别为处于正常水平。

为了解决该问题，将压力传感器安装在冷却剂管道上，并且通过使用压力传感器来诊断冷却剂是否不足。然而，当通过使用压力传感器诊断冷却剂是否不足时，由于扰动的影响，即冷却剂的温度变化、由冷却管线阀的开闭引起的冷却回路变化或者车辆或设备的振动等的影响，可能频繁获得错误的感测值。因此，将流量传感器安装在冷却剂管道上，使得通过使用流量传感器来诊断冷却剂是否不足。然而，当通过使用流量传感器诊断冷却剂是否不足时，可能增加流量传感器的安装成本。另外，需要设置用于流量传感器的附加管道，因此可能不容易安装流量传感器。

技术实现要素：

本发明的一方面提供一种改进为准确地诊断从冷却剂泵供应的冷却剂是否不足的用于诊断冷却剂的不足的方法。

本发明的另一方面提供一种部分地通过减少诊断冷却剂的不足时使用的部件的数量而得以改进的用于诊断冷却剂的不足的方法。

根据本发明的一方面，一种用于诊断冷却剂的不足的方法包括以下步骤：(a)确定冷却剂泵的目标转速是否被设定为保持恒定达预设的第一时间以上；(b)当目标转速被设定为保持恒定达第一时间以上时，计算预设为比第一时间短的第二时间内的冷却剂泵的实际平均转速和实际平均驱动电流；以及(c)基于实际平均转速和实际平均驱动电流，确定供应至冷却剂泵的冷却剂是否不足。

优选地，步骤(b)包括：(b1)在第二时间内测量冷却剂泵的实际转速和实际驱动电流达预设次数；和(b2)从实际转速和实际驱动电流计算实际平均转速和实际平均驱动电流。

优选地，步骤(c)包括：(c1)当实际平均驱动电流等于或小于预设的参考驱动电流时，确定冷却剂的量等于或小于预设的冷却剂不足确定值。

优选地，该方法还包括：在步骤(c1)中当实际平均驱动电流超过参考驱动电流时，执行步骤(a)。

优选地，步骤(c)还包括：(c2)当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值时，记录确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实；和(c3)当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在预设的第三时间内被记录达预设的参考次数以上时，明确地确定冷却剂不足。

优选地，该方法还包括：在步骤(c3)中当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在第三时间内被记录未达参考次数时，执行步骤(a)。

优选地，参考驱动电流是当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时用于以实际平均转速驱动冷却剂泵的冷却剂泵的驱动电流。

优选地，步骤(c)还包括：(c4)确定实际平均转速是否小于预设的第一参考转速，并且实际平均驱动电流是否等于或小于预设的第一参考驱动电流；和(c5)当确定实际平均转速小于第一参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流的情况不成立时，确定实际平均转速是否等于或大于第一参考转速且小于预设的第二参考转速，并且实际平均驱动电流是否等于或小于第一参考驱动电流且超过预设的第二参考驱动电流。当确定实际平均转速等于或大于第一参考转速且小于第二参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流且超过第二参考驱动电流的情况不成立时，执行步骤(c1)。

优选地，参考驱动电流是第二参考驱动电流。

优选地，当实际平均转速等于或大于第一参考转速且小于第二参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第二参考驱动电流时，执行步骤(c1)。

优选地，第一参考转速被确定为使得，当冷却剂的量是预设的冷却剂不足极限值时以第一参考转速驱动冷却剂泵所需的驱动电流与当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时以第一参考转速驱动冷却剂泵所需的驱动电流之间的差值，以预设或更大比率增加。

优选地，第二参考转速被确定为使得，当冷却剂的量是预设的正常值时以第二参考转速驱动冷却剂泵所需的驱动电流与当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时以第二参考转速驱动冷却剂泵所需的驱动电流之间的差值，以预设或更大比率增加。

优选地，第一参考驱动电流是当冷却剂的量是冷却剂不足极限值时以实际平均转速驱动冷却剂泵所需的冷却剂泵的驱动电流，并且第二参考驱动电流是当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时以实际平均转速驱动冷却剂泵所需的冷却剂泵的驱动电流。

优选地，步骤(c)还包括：(c6)当确定实际平均转速小于第一参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流时，将目标转速重新设定为在预设为比第一时间长的第四时间内保持为第三参考转速，该第三参考转速被预设为等于或大于第一参考转速且小于第二参考转速。优选地，基于在步骤(c6)中重新设定的目标转速来重新执行步骤(a)。

优选地，当在确定实际平均转速小于第一参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流之后经过第一剩余时间时，执行步骤(c6)。

优选地，每当执行步骤(c6)时，使第一剩余时间以预设比率增加。

优选地，步骤(c)还包括：(c7)当确定实际平均转速等于或大于第一参考转速且小于第二参考转速，并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流且超过第二参考驱动电流时，将目标转速重新设定为在预设为比第一时间长的第五时间内保持为第二参考转速，控制器待机达第二剩余时间。优选地，基于在步骤(c7)中重新设定的目标转速来重新执行步骤(a)。

优选地，当在确定实际平均转速等于或大于第一参考转速且小于第二参考转速并且实际平均驱动电流等于或小于第一参考驱动电流且超过第二参考驱动电流之后经过第二剩余时间时，执行步骤(c7)。

优选地，每当执行步骤(c7)时，使第二剩余时间以预设比率增加。

如上所述，本发明涉及用于诊断冷却剂的不足的方法，并且具有以下效果。

首先，根据本发明，当冷却剂不足时，通过追踪冷却剂泵的转速的变化方式和冷却剂泵的驱动电流的变化方式，能够准确地诊断冷却剂是否不足。

第二，根据本发明，考虑到错误诊断的可能性，当在规定时间内感测到冷却剂的不足达规定次数时，确定冷却剂不足。因此，可以提高诊断的准确性。

第三，根据本发明，当冷却剂的量是规定极限值时，能够精确地诊断冷却剂是否不足，从而提高诊断的准确性。

第四，根据本发明，由于通过使用冷却剂泵的转速和驱动电流来诊断冷却剂是否不足，因此可以减少诊断冷却剂是否不足所需的部件的数量。

附图说明

通过以下结合附图进行的详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更加明显易见：

图1是示出冷却剂泵的转速与供应至冷却剂泵的驱动电流之间的关系的曲线图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于诊断冷却剂的不足的方法的流程图；并且

图3是用于基于冷却剂泵的转速和供应至冷却剂泵的驱动电流来确定冷却剂是否不足的曲线图。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途车(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力两者的车辆。

本文所使用的术语仅用于说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。贯穿说明书，除非明确相反地说明，否则词语“包括”和例如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中说明的术语“…单元”、“…器”、“…件”和“…模块”是指用于处理至少一种功能和操作的单位，并可由硬件组件或软件组件及其组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读介质还可分布在网络连接的计算机系统中，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(can)，以分布方式存储和执行计算机可读介质。

在下文中，将参照附图详细说明本发明的一些实施例。在以下说明中，即使元件在不同附图中示出，也将相同的附图标记分配给相同的元件。另外，在本发明的实施例的以下说明中，将排除公知特征或功能的详细说明，以免不必要地模糊本发明的主旨。

在根据本发明的实施例的元件的以下说明中，可以使用词语“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”和“(b)”。这些词语仅用于区分相关元件与其他元件，而相关元件的性质、顺序或次序不受这些词语限制。另外，除非另外定义，否则本文所使用的包括技术或科学术语的所有术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在通常使用的字典中定义的那些术语应被解释为具有与相关领域中的上下文含义相同的含义，并且不应被解释为具有理想或过于正式的含义，除非在本申请中明确定义为具有这样的含义。

图1是示出冷却剂泵的转速与供应至冷却剂泵的驱动电流之间的关系的曲线图。

通常，当供应至冷却剂泵的冷却剂不足(本文也称为“冷却剂不足”)时，冷却剂中的气泡增加，因而冷却剂泵的负载减小。因此，如图1中所示，在冷却剂不足的情况下，与冷却剂的量正常的情况相比，以规定的转速rpms驱动冷却剂泵所需的驱动电流减小。另外，在冷却剂不足的情况下冷却剂泵的负载减小，因此冷却剂泵的实际转速rpmr不能稳定地跟随由控制器设定的目标转速rpmt并且振荡。在这种情况下，冷却剂泵的实际转速rpmr是指，作为根据由控制器设定的目标转速rpmt驱动冷却剂泵的结果，通过测量冷却剂泵实际旋转的速度而获得的结果值。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于诊断冷却剂的不足的方法的流程图，并且图3是用于基于冷却剂泵的转速和供应至冷却剂泵的驱动电流来确定冷却剂是否不足的曲线图。

根据本发明的示例性实施例的用于诊断冷却剂的不足的方法设置成，通过利用在冷却剂不足的情况下驱动冷却剂泵所需的驱动电流减小的现象和冷却剂泵的实际转速rpmr不能跟随目标转速rpmt并且振荡的现象，来感测冷却剂是否不足。

首先，控制器确定冷却剂泵的目标转速rpmt是否被设定为保持在相等的转速达预设的第一时间t1以上(s100)。特别地，由于在诊断冷却剂是否不足期间冷却剂泵的目标转速rpmt改变，因此冷却剂泵的实际转速rpmr和以实际转速rpmr驱动冷却剂泵所需的实际驱动电流cr改变，因而难以准确地诊断实际转速rpmr并基于实际转速rpmr诊断冷却剂是否不足。

接下来，当确定冷却剂泵的目标转速rpmt被设定为保持恒定达预设的第一时间t1以上时，控制器计算预设的第二时间t2内的实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce(s200)。第二时间t2不限于特定时间，而是可以设定为比第一时间t1短。换言之，第二时间t2被设定为比第一时间t1短，以在冷却剂泵的目标转速rpmt保持恒定的第一时间t1内测量实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce。

可以各种方式设定实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce。

例如，如图3中所示，控制器可在第二时间t2内测量实际转速rpmr达预设次数，并可将如上所述测量的实际转速rpmr的平均值设定为实际平均转速rpme。可以各种方式测量实际转速rpmr。例如，可通过使用诸如霍尔传感器的传感器计算冷却剂泵的驱动电机的转速来测量实际转速rpmr，或者可通过使用用于测量实际驱动电流cr的电流传感器来逻辑地测量实际转速rpmr。

例如，如图3中所示，控制器可在第二时间t2内测量以实际转速rpmr驱动冷却剂泵所需的实际驱动电流cr达预设次数，然后可将如上所述测量的实际驱动电流cr的平均值设定为实际平均驱动电流ce。可以各种方式测量实际驱动电流cr。例如，可通过使用诸如分流电阻器的电流传感器来测量实际驱动电流cr。

此后，控制器可通过使用实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce来诊断冷却剂是否不足(s300)。

为此，如图3中所示，控制器可使用通过将冷却剂泵的转速与冷却剂泵的驱动电流进行映射，以分别表示冷却剂的量是预设的正常值时、冷却剂的量是预设的冷却剂不足极限值时和冷却剂的量是预设的冷却剂不足确定值时冷却剂泵的转速与驱动电流之间的相关性，而得到的正常曲线cv1、边界曲线cv2和不足曲线cv3，来诊断冷却剂是否不足。预设的冷却剂不足极限值是指尽管未确定冷却剂不足，但当考虑到实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce的测量中会发生误差时，被确定为需要准确诊断冷却剂是否不足的冷却剂的量。另外，预设的冷却剂不足确定值是指被明确诊断为冷却剂不足的冷却剂的量(即，不足的冷却剂的量)。

控制器确定实际平均转速rpme是否小于第一参考转速rpm1并且实际平均驱动电流ce是否等于或小于第一参考驱动电流c1(s301)。换言之，控制器确定实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce的坐标是否属于图3中所示的区域a。

通常，随着冷却剂泵的转速降低，冷却剂为正常量时冷却剂泵的驱动电流与冷却剂不足时冷却剂泵的驱动电流之间的差值减小。因此，当冷却剂泵的转速减小至等于或小于规定值时，难以通过冷却剂泵的驱动电流来诊断冷却剂是否不足。

图3中所示的最小转速rpmmin是这样的冷却剂泵的转速，使得当冷却剂的量是冷却剂不足极限值时以最小转速rpmmin驱动冷却剂泵所需的驱动电流与当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时以最小转速rpmmin驱动冷却剂泵所需的驱动电流之间的差值，以预设或更大比率增加。换言之，最小转速rpmmin是与允许通过边界曲线cv2与不足曲线cv3之间的比较来诊断冷却剂是否不足的参考点相对应的转速。控制器可将最小转速rpmmin设定为第一参考转速rpm1。

第一参考驱动电流c1是当冷却剂的量是冷却剂不足极限值时，以实际平均转速rpme驱动冷却剂泵所需的冷却剂泵的驱动电流。第一参考驱动电流c1位于边界曲线cv2上。

当实际平均转速rpme小于第一参考转速rpm1并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1时，控制器待机达预设的第一剩余时间tr1(s302)。然后，控制器可将冷却剂泵的目标转速rpmt设定为在预设为比第一时间t1长的第四时间t4内保持为第三参考转速rpm3，第三参考转速rpm3被预设为等于或大于第一参考转速rpm1且小于预设的第二参考转速rpm2(s303)。

图3中所示的最大转速rpmmax是这样的冷却剂泵的转速，使得当冷却剂的量是正常值时以最大转速rpmmax驱动冷却剂泵所需的驱动电流与当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时以最大转速rpmmax驱动冷却剂泵所需的驱动电流之间的差值，以预设或更大比率增加。换言之，最大转速rpmmax是与允许通过正常曲线cv1与不足曲线cv3之间的比较来诊断冷却剂是否不足的参考点相对应的转速。控制器可将最大转速rpmmax设定为第二参考转速rpm2。

当实际平均转速rpme小于第一参考转速rpm1并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1时，冷却剂的量是冷却剂不足极限值时的冷却剂泵的驱动电流与冷却剂的量是冷却剂不足确定值时的冷却剂泵的驱动电流之间的差值减小。因此，由于实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce的测量误差，可能错误地诊断冷却剂是否不足。因此，当实际平均转速rpme小于第一参考转速rpm1并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1时，控制器将目标转速rpmt设定为等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2的第三参考转速rpm3，以通过显著增大冷却剂的量是冷却剂不足极限值时的冷却剂泵的驱动电流与冷却剂的量是冷却剂不足确定值时的冷却剂泵的驱动电流之间的差值，来减小错误诊断冷却剂是否不足的可能性。

第一剩余时间tr1是指用于防止诊断冷却剂的不足的逻辑形成无限循环的时间。优选地，每当冷却剂泵的目标转速rpmt被再次设定为第三参考转速rpm3时，使第一剩余时间tr1以规定比率增加，但是本发明不限于此。

当冷却剂泵的目标转速rpmt被再次设定为第三参考转速rpm3时，控制器可返回至操作s100并且再次开始诊断冷却剂的不足的逻辑。

当确定实际平均转速rpme小于第一参考转速rpm1并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1的情况不成立时，控制器确定实际平均转速rpme是否等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce是否等于或小于第一参考驱动电流c1且超过预设的第二参考驱动电流c2(s304)。换言之，控制器确定实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce的坐标是否属于图3中所示的区域b。

第二参考驱动电流c2是当冷却剂的量是冷却剂不足确定值时，以实际平均转速rpme驱动冷却剂泵所需的冷却剂泵的驱动电流，并且位于不足曲线cv3上。

当控制器确定实际平均转速rpme等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1且超过第二参考驱动电流c2时，控制器待机达第二剩余时间tr2(s305)。然后，控制器可将冷却剂泵的目标转速rpmt设定为第二参考转速rpm2，使得目标转速rpmt在预设为比第一时间t1长的第五时间t5内保持为第二参考转速rpm2(s306)。换言之，当实际平均转速rpme等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1且超过第二参考驱动电流c2时，控制器将目标转速rpmt设定为第二参考转速rpm2，以通过显著增大冷却剂的量是正常值时的冷却剂泵的驱动电流与冷却剂的量是冷却剂不足确定值时的冷却剂泵的驱动电流之间的差值，来减小错误诊断冷却剂是否不足的可能性。

第二剩余时间tr2是指用于防止诊断冷却剂的不足的逻辑形成无限循环的时间。优选地，每当冷却剂泵的目标转速rpmt被再次设定为第二参考转速rpm2时，使第二剩余时间tr2以规定比率增加，但是本发明不限于此。

当冷却剂泵的目标转速rpmt被再次设定为第二参考转速rpm2时，控制器可返回至操作s100并且再次开始诊断冷却剂的不足的逻辑。

当确定实际平均转速rpme等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce等于或小于第一参考驱动电流c1且超过第二参考驱动电流c2的情况不成立时，控制器确定实际平均转速rpme是否等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce是否等于或小于第二参考驱动电流c2(s307)。换言之，控制器确定实际平均转速rpme和实际平均驱动电流ce的坐标是否属于图3中所示的区域c。

当确定实际平均转速rpme等于或大于第一参考转速rpm1且小于第二参考转速rpm2并且实际平均驱动电流ce等于或小于第二参考驱动电流c2时，控制器确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值(s308)。

在将确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实记录在存储介质中之后，控制器确定是否确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在预设的第三时间t3内被记录在存储介质中达预设的参考次数nt以上(s309)。第三时间t3被设定为比第一时间t1短且比第二时间t2长，以计数确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的次数。

当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在第三时间t3内被记录在存储介质中达参考次数nt以上时，控制器明确地诊断出冷却剂不足(s310)。换言之，如果当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在存储介质中被记录一次时控制器立即诊断冷却剂不足，则可能产生错误的诊断结果。因此，作为考虑到上述问题的结果，当以规定频率以上感测到冷却剂不足时，控制器诊断出冷却剂不足。

当确定冷却剂的量等于或小于冷却剂不足确定值的事实在第三时间t3内被记录在存储介质中未达参考次数nt时，控制器可返回至操作s100并且再次开始诊断冷却剂的不足的逻辑。

根据用于诊断冷却剂的不足的方法，可以通过追踪由冷却剂的不足引起的冷却剂泵的转速的变化方式和冷却剂泵的驱动电流的变化方式来诊断冷却剂是否不足。因此，根据用于诊断冷却剂的不足的方法，与通过仅追踪冷却剂泵的转速的变化方式和冷却剂泵的驱动电流的变化方式中的任一者来诊断冷却剂是否不足的情况相比，可以提高诊断的准确性。

另外，根据用于诊断冷却剂的不足的方法，可基于测量冷却剂泵的实际转速rpmr和实际驱动电流cr中的错误概率，通过追踪冷却剂的量是否处于冷却剂不足极限值与冷却剂不足确定值之间，来提高诊断的准确性。

在上文中，虽然已经参考示例性实施例和附图说明了本发明，但是本发明不限于此，而是可以在不脱离所附权利要求中主张的本发明的思想和范围的情况下，由本发明所属领域的技术人员进行各种修改和改变。

因此，本发明的实施例并非旨在限制本发明的技术思想，而是仅为了说明的目的而提供。本发明的保护范围应该由所附权利要求来解释，并且其所有等同形式应该被解释为包括在本发明的范围内。