CN101407172A - 用于控制车辆中冷却风扇的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制车辆中冷却风扇的系统与方法。在一个实施例中，该系统包含车辆子系统和车辆控制器。这些车辆子系统被配置为用于生成多个指示各个车辆子系统测量温度的子系统温度信号。该车辆控制器被配置为用于响应各个子系统温度信号生成各个车辆子系统的期望风扇速度信号，并被配置为用于将各个期望风扇速度信号相互比较以确定最大期望风扇速度。该车辆控制器控制风扇使得风扇达到等于或大于最大期望风扇速度信号的风扇速度。

Description

用于控制车辆中冷却风扇的方法与系统
技术领域
本文描述的本发明实施例总体上涉及在车辆中使用的冷却系统。
背景技术
在传统车辆中，冷却风扇通常用于冷却发动机。对于混合动力电动车辆(HEV)或基于燃料电池的车辆，封装在发动机舱或车辆其它位置的附加子系统由于被冷却而增加了子系统寿命并保证最佳性能而受益。这种子系统可包括各种电机和与驱动这些电机相关联的功率电子器件。
因此，人们期望在HEV或基于燃料电池的车辆中提供一种控制冷却风扇的风扇速度以冷却多个子系统的系统与方法。
发明内容
本发明公开了一种用于冷却车辆中控制系统的系统与方法。在一个实施例中，该系统包含多个车辆子系统和车辆控制器。车辆子系统被配置为用于生成多个指示各个车辆子系统测量温度的子系统温度信号。车辆控制器被配置为用于响应各个子系统温度信号生成各个车辆子系统期望风扇速度信号，并被配置为用于将各个期望风扇速度信号相互比较以确定最大期望风扇速度信号。该车辆控制器控制风扇使风扇达到等于或高于最大期望风扇速度信号的速度。
附图说明
图1说明了依照本发明一个实施例的系统。
图2说明了系统中多个提供期望风扇速度要求的控制器的框图；
图3说明了基于期望风扇速度要求控制风扇速度的流程图。
具体实施方式
图1图示说明了依照本发明的一个实施例的整车系统100。该系统100涉及电动车辆，更特别地，涉及混合动力电动车辆(HEV)。提供图1用于示范目的，其总体上说明了本系统的一种实施方式。系统100包含车辆系统控制器(VSC)102、车辆控制系统(或控制系统)104和冷却系统106。车辆控制系统104适合向VSC 102提供多个温度信号。VSC 102被配置为用于响应温度信号控制冷却系统106以冷却控制系统104。VSC 102可采用独立控制器或可以集成在控制系统104中的一个或多个控制器中。
控制系统104总体上包含许多子系统。这种子系统包括发动机子系统107、变速器子系统109、起动发电机子系统111、DC/DC转换器114和电机系统115。发动机子系统107包含发动机108和发动机控制器116。发动机108总体上被称为可用于通过消耗燃料驱动车辆的动力生成设备。例如，发动机108可为任意使用碳氢燃料的内燃机，包括但不限于以汽油、柴油、氢、甲醇、天然气、乙醇或其它气体或液体为燃料的内燃机。可替代地，动力生成设备可为燃料电池发动机，例如氢动力燃料电池发动机。发动机控制器116适合控制发动机108的运转。
多路数据总线118连接至VSC 102和发动机控制器116以便于它们之间的数据通信。在一个示例中，多路数据总线118可以采用高速控制器局域网(CAN)的一部分。在另一示例中，多路数据总线118可以采用局部互联网络(LIN)的一部分。在系统100中使用的特定类型的多路数据总线可为符合特定实施方式所需标准的多种类型中的一种。
变速器子系统109包含变速器110和变速器控制器120。变速器控制器120控制变速器110的运转。变速器控制器120可通过多路数据总线118向VSC 102传递数据信号或从VSC 102接收数据信号。
起动发电机子系统111包含起动发电机112和发电机控制器122。起动发电机112连接至发电机控制器122。起动发电机112适合起动发动机108。发电机控制器122包括功率电子电路(图中未示)并适合控制起动发电机112的运转。功率电子电路传输用于驱动起动发电机112的动力。这种电路总体上在运转时产生大量的热。
起动发电机112可以采用曲轴结合的起动发电机或皮带驱动结合的起动发电机。系统100利用发动机停止-起动功能，由此响应VSC 102发布的指令通过起动发电机112关闭发动机108。可能发生情况的示例为当电动机控制器135确认车辆已完全停止(例如车辆遇到交通堵塞)时。在发动机控制器116的控制下，当车辆需要移动时(例如车辆脱离交通堵塞)，发动机108迅速起动。发电机控制器122适合通过多路数据总线118向VSC 102传递数据信号并从VSC 102接收数据信号。发电机控制器122可通过多路数据总线118向VSC 102传递关于功率电路和起动发电机112运转特性的数据。
起动发电机112可与发动机108和变速器110串行布置并且在发动机108旋转时生成能量(电流)。发电机控制器122可通过高压总线123提供高压。电池125通过高压总线123连接至电动机控制器135。电池125存储从DC/DC转换器114和电动机控制器135传输来的电流。DC/DC转换器114被配置为用于调低通过高压总线传输的高压以产生低压。DC/DC转换器114通过低压总线(图中未示)提供低压。发动机控制器116、变速器控制器120和车辆中的附属设备(图中未示)可使用低压。使用低压运转的附属设备的多个示例可包括但不限于电动机电子器件冷却泵、发动机冷却风扇、电池冷却风扇、制动器真空泵、加热座椅、加热镜和加热车窗除霜器。DC/DC转换器114也适合通过多路数据总线118向VSC 102传递数据信号并从VSC 102接收数据信号。
发动机108总体上与变速器110串行布置。前扭矩输出轴124连接至变速器110。变速器110适合在发动机108运行时转动前轴机构126。前差速器与轴组件126连接至前扭矩输出轴124并转动车辆前部的车轮128。
电动机系统115包含电动机130和电动机控制器135。电动机130连接至电动机控制器135。电动机控制器135控制电动机130的运转。电动机控制器135可通过多路数据总线118向VSC 102传递数据信号并从VSC 102接收数据信号。
系统100进一步包含后差速器(图中未示)与轴组件132。在一个示例中，后扭矩输出轴134可连接在电动机130和后差速器与轴组件132之间。轴组件132响应使后扭矩输出轴134转动的电动机130驱动后轮136。电动机130可连接至前扭矩输出轴124和/或后扭矩输出轴134。
总体上，发动机108、变速器110、起动发电机112、DC/DC转换器114、发电机控制器122(例如功率电子电路)和电动机130在运转时可生成大量的热。在一些情况下，可能需要冷却子系统以实现最佳运转。冷却系统106总体上包含第一散热器150、第一冷却剂回路152和第一泵162。第一散热器150通过第一冷却剂回路152提供冷却剂。可响应VSC 102生成的控制信号激活泵162以通过第一冷却剂回路152使冷却剂运动。在VSC 102确定温度高于可接受的温度时，泵162通过第一冷却剂回路152向发动机108和变速器110泵送冷却剂。第一冷却剂回路152可被配置为用于向车辆中任意数目的子系统提供冷却剂，而不限于仅向提到的子系统提供冷却剂。
冷却系统106包含第二散热器154、第二冷却剂回路156和第二泵164。第二散热器154通过第二冷却剂回路156提供冷却剂。可响应VSC 102生成的控制信号激活泵164以通过第二冷却剂回路156使冷却剂运动。在VSC 102确定温度高于可接受的温度时，第二泵164向DC/DC转换器114、电动机130、电动机控制器135、起动发电机112和发电机控制器122泵送冷却剂。第二冷却剂回路156可被配置为用于向车辆中任意数目的子系统提供冷却剂，而不限于仅向提到的子系统提供冷却剂。
冷却系统106包括冷却风扇160。冷却风扇160可由VSC 102控制。VSC102可响应控制系统104生成的温度信号控制冷却风扇160的多个速度。控制系统104可生成温度信号作为多路数据消息，所述多路数据消息可为对应于控制系统104中特定子系统的温度特性。例如，DC/DC转换器114、发动机控制器116、变速器控制器120、发电机控制器122和电动机控制器135每个均可提供子系统的温度信号。基于子系统中特定部件的实际测量温度或第一和第二冷却剂回路152和156中冷却剂的测量温度，子系统107、109、111、114、115和122每个均可被配置为用于提供特定子系统的温度信号。
VSC 102可调节风扇160的速度并基于子系统107、109、111、114、115和122接收到的温度信号将风扇160设定为最大速度。VSC 102也可基于子系统107、109接收到的温度信号激活泵162、164以通过第一和第二冷却剂回路152、156泵送冷却剂。一旦VSC 102确定来自具有最热测量温度的特定子系统的温度信号处于可接受的温度范围内，则VSC 102可使泵162、164失效。VSC 102可不需要依赖于将测量温度与可校准阈值或可校准值相比较以激活泵162、164和设定风扇160的合适速度。VSC 102可控制风扇160的速度以冷却发动机108、变速器110、起动发电机112、DC/DC转换器114、发电机控制器122和电动机控制器135。如果使用多个冷却风扇，VSC 102可基于冷却系统104中特定子系统的特定温度信号独立控制特定风扇的特定风扇速度。
图2说明了用于提供期望风扇速度要求的系统100中多个子系统的框图200。在框202中，发动机控制器116生成对应于发动机108温度的发动机温度信号。发动机控制器116向VSC 102传递发动机温度信号。在一个示例中，发动机控制器116可适合通过测量第一冷却剂回路152中的冷却剂温度来确定发动机108的测量温度。在另一示例中，多个温度传感器(图中未示)可位于紧靠发动机108处或位于发动机108内以向发动机控制器116提供发动机108的温度。VSC 102基于发动机温度信号确定期望风扇速度。VSC 102生成基于期望风扇速度的发动机风扇速度信号。
在框204中，发电机控制器122生成对应于起动发电机112温度的发电机温度信号。发电机控制器122向VSC 102传递发电机温度信号。在一个示例中，多个温度传感器(图中未示)可位于紧靠起动发电机112处或位于起动发电机112内并测量起动发电机112的温度。温度传感器将测量的温度传输至发电机控制器122。发电机控制器122响应来自温度传感器的信号生成起动发电机温度。VSC 102基于起动发电机温度信号确定期望风扇速度。VSC102基于期望风扇速度生成起动发电机风扇速度信号。尽管图1-2说明了单个起动发电机112，但是系统100中可使用额外的起动发电机。起动发电机控制器122可适合生成对应于多个起动发电机的任意数目的起动发电机温度信号。
在框206中，发电机控制器122生成对应于用于驱动起动发电机112的功率电子电路的温度的功率电子电路温度信号。发电机控制器122向VSC 102传递功率电子电路温度信号。在一个示例中，发电机控制器122可适合通过测量第二冷却剂回路156中的冷却剂温度来确定功率电路的测量温度。在另一示例中，多个温度传感器(图中未示)可位于发电机控制器122中以向发电机控制器122提供功率电路的温度。VSC 102基于功率电子器件温度信号确定期望风扇速度。VSC 102基于期望风扇速度生成功率电子电路风扇速度信号。
在框208中，DC/DC转换器114生成对应于DC/DC转换器114温度的转换器温度信号。DC/DC转换器114向VSC 102传递转换器温度信号。在一个示例中DC/DC转换器114可适合通过测量第二冷却剂回路156中的冷却剂温度来确定运转温度。在另一示例中，多个温度传感器(图中未示)可位于紧靠DC/DC转换器114处或位于DC/DC转换器114内。VSC 102基于转换器温度信号确定期望风扇速度。VSC 102基于期望风扇速度生成转换器风扇速度信号。
在框210中，变速器控制器120生成相应于变速器110温度的变速器温度信号。变速器控制器120向VSC 102传递变速器温度信号。在一个示例中，变速器控制器120可适合通过测量第一冷却剂回路152中的冷却剂温度来确定变速器110的测量温度。在另一示例中，多个温度传感器(图中未示)可向变速器控制器120提供变速器110的温度。VSC 102基于变速器温度信号确定期望风扇速度。VSC 102基于期望风扇速度生成变速器风扇速度信号。
在框图211中，电动机控制器135生成对应于电动机130温度的电动机温度信号。电动机控制器135向VSC 102传递电动机温度信号。在一个示例中，电动机控制器135适合通过测量第二冷却剂回路156中的冷却剂温度来确定电动机130的测量温度。在另一示例中，多个温度传感器(图中未示)可向电动机控制器135提供电动机130的温度。VSC 102基于电动机温度信号确定期望风扇速度。VSC 102生成基于期望速度生成电动机风扇速度信号。
在框212中，VSC102在发动机冷却信号、起动发电机冷却信号、功率电子电路冷却信号、转换器冷却信号、变速器风扇速度信号和电动机冷却信号中确定出最大风扇速度。在框214中，VSC 102还适合基于最大期望风扇速度调整风扇速度并适合在高、中或低速下运转冷却风扇。
图3说明了说明用于基于子系统风扇速度信号控制冷却风扇160速度的策略的流程图300。在步骤302，VSC 102将子系统风扇速度信号相互比较(例如，发动机风扇速度信号、发电机风扇速度信号、功率电子器件风扇速度信号、转换器风扇速度信号、变速器风扇速度信号、和电动机风扇速度信号)以确定最大期望风扇速度。
在步骤304，VSC 102确定最大期望风扇速度是否高于第一预定风扇速度。如果最大期望风扇速度高于第一预定风扇速度，则方法300移动至步骤306。
在步骤306，VSC 102控制冷却风扇160高速运转。如果最大期望风扇速度比第一预定风扇速度低，则方法300移动至步骤308。
在步骤308，VSC 102确定最大期望风扇速度是否低于第二预定风扇速度。如果最大期望风扇速度低于第二预定风扇速度，则方法300移动至步骤310。
在步骤310，VSC 102控制冷却风扇160低速运转。如果最大期望风扇速度比第二预定风扇速度高，则方法300移动至步骤312。
在步骤312，VSC 102控制冷却风扇160中速运转。
尽管已详细描述了实现本发明的最佳模式，熟知本发明相关领域的技术人员可认识到多种用于实施由下列权利要求限定的本发明的替代设计和实施例。

Claims (10)

1、一种用于控制车辆中冷却风扇的风扇速度的系统，所述系统包含：
多个车辆子系统被配置为用于生成多个指示各个车辆子系统测量温度的子系统温度信号；和
车辆控制器被配置为用于响应各个子系统温度信号生成各个车辆子系统的期望风扇速度信号，并被配置为用于将各个期望风扇速度信号互相比较以确定最大期望风扇速度信号，其中，所述车辆控制器控制风扇以达到等于或高于最大期望风扇速度信号的速度。
2、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆控制器进一步适合将所述最大期望风扇速度信号和第一预定风扇速度相比较，并且如果所述最大期望风扇速度信号大于或等于所述第一预定风扇速度则将风扇速度设为高速。
3、根据权利要求2所述的系统，其中，所述车辆控制器进一步适合将所述最大期望风扇速度信号和第二预定风扇速度比较，并且如果所述最大期望风扇速度信号小于所述第二预定风扇速度则将风扇速度设为低速。
4、根据权利要求3所述的系统，其中，如果所述最大期望风扇速度信号大于所述第二预定风扇速度且小于所述第一预定风扇速度，则所述车辆控制器进一步适合则将风扇速度设为中速。
5、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆子系统包含发动机控制器和发动机，所述发动机控制器适合测量所述发动机的温度并生成发动机温度信号，所述车辆控制器被配置为用于响应所述发动机温度信号确定发动机风扇速度信号。
6、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆子系统包含变速器控制器和变速器，所述变速器控制器适合测量所述变速器的温度并生成变速器温度信号，所述车辆控制器被配置为用于响应所述变速器温度信号确定变速器风扇速度信号。
7、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆子系统包含发电机控制器和起动发电机，所述发电机控制器适合测量所述起动发电机的温度并生成起动发电机温度信号，所述车辆控制器被配置为用于响应所述起动发电机温度信号确定发电机风扇速度信号。
8、根据权利要求7所述的系统，其中，所述发电机控制器包含功率电子电路，所述发电机控制器适合测量所述功率电子电路的温度并生成功率电子电路温度信号，所述车辆控制器被配置为用于响应所述功率电子电路温度信号确定功率电子器件风扇速度信号。
9、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆子系统包含适合测量内部运转温度并生成转换器温度信号的DC/DC转换器，所述车辆控制器被配置为用于响应所述转换器温度信号确定转换器风扇速度信号。
10、根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆子系统包含电动机控制器和电动机，所述电动机控制器适合测量所述电动机的温度并生成电动机温度信号，所述车辆控制器被配置为用于响应所述电动机温度信号确定电动机风扇速度信号。
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