CN104943501A - 用于预热动力传动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及预热动力传动系统的方法。描述用于在发动机起动之前加热动力传动系统的方法和系统。一种方法包括通过使冷却剂循环通过散热器并操作电散热器风扇以加热冷却剂，以及使冷却剂流过动力传动系统。当动力传动系统的温度低于环境温度时，冷却剂被加热并且被循环穿过动力传动系统。

Description

用于预热动力传动系统的方法
技术领域
本申请涉及加热车辆的动力传动系统。
背景技术
在冷起动状况下，由于动力传动系统较大的热惯性，所以它会比环境条件更冷。发动机起动时必须克服较低的动力传动系统温度，并且因此，达到最佳工作温度所花费的时间增加。达到发动机工作温度的这种延迟会降低燃料经济性、加快发动机磨损并增加废气排放。
Murray等人(US 6,779,737)示出一种通过在发动机未使用时将其预热以提高发动机暖机的示例方法。发动机油和发动机冷却剂通过流体加热器引导、升温，并且然后循环穿过发动机并通过变速器。流体加热器使用汽油燃料加热发动机油和冷却剂。通过使升温的冷却剂流过加热器核心，也能够加热车辆隔间。
然而，发明人在此已经识别到使用以上方法的潜在问题。例如，6,779,737中的流体加热器使用燃料加热发动机油和冷却剂，导致燃料消耗和成本增加。进一步，流体加热器是减少可用空间的额外部件。
发明内容
发明人在此已经认识到以上问题并且识别到至少部分解决上述问题的方法。在一个示例方法中，示出用于在发动机启动之前加热停放且关闭的车辆中的动力传动系统的方法。该方法包括，在发动机起动之前并且在动力传动系统的温度低于环境温度时，通过使冷却剂循环通过散热器以及运转电散热器风扇，加热冷却剂，并且然后使热冷却剂流过动力传动系统。以这种方式，来自环境空气的热量可以被冷却剂吸收并被传递到动力传动系统。
例如，当车辆停放在户外并且发动机关闭处于静止状态时，控制器可以由定时器定期启动，以监测环境温度和动力传动系统的温度。如果环境温度高于动力传动系统温度，并且所述温度的差大于阈值，控制器可以在发动机起动之前开始程序以升温动力传动系统。可以启动电动冷却剂泵和电恒温器以允许冷却剂循环。当运转电散热器风扇以抽吸环境空气穿过散热器外部时，冷却剂可以循环通过散热器，从而使冷却剂能够从环境空气中吸收热量。热的冷却剂可以进一步循环穿过动力传动系统，以预热动力传动系统。
以这种方式，可以防止停放的车辆内的动力传动系统被冷却到环境温度以下。通过在车辆关闭后定期监测动力传动系统温度和环境状况，可以将动力传动系统维持在接近环境的温度，从而减少在发动机起动时发动机预热所使用的能量。由于冷却剂通过从环境空气吸收热量来升温，所以燃料消耗在很大程度上保持不受影响。进一步，通过使用用于预热动力传动系统的现有部件，能够避免额外费用并且能够实现空间节约。
应当清楚，提供上述发明内容是为了以简化形式引入所选概念，这些概念将在具体实施例中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护主题的关键或基本特征，所要求保护的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述提到的任意缺点或本公开的任何部分中的实施方式。
附图说明
图1示意性示出机动车辆中的车辆动力传动系统和HVAC系统的一个示例性实施例。
图2示意性示出远程计算设备和车辆之间的通信系统。
图3示出用于基于所确定的环境和车辆状况选择将要加热的部件的高水平流程图。
图4描绘示出使用环境温度作为热源预热动力传动系统的例程的示例性流程图。
图5为描绘基于环境和车辆状况防止挡风玻璃上的冷凝的例程的示例性流程图。
图6为描绘根据本发明使用动力传动系统热量加热客舱的方法的示例性流程图。
具体实施方式
以下描述涉及用于在车辆系统(如图1所示的系统)内的发动机关闭处于静止状态之后进行气候控制和动力传动系统预热的系统和方法。如图2所示，控制器可以与远程计算设备通信，并接收关于发动机起动的预定时间的数据。可替代地，加热选定部件的具体指令也可以经由远程计算设备通信至控制器。附加地，控制器可以由定时器定期启动，以监测环境和车辆状况，从而确定可以加热哪个车辆部件。基于所接收的数据和/或指令，控制器可以经配置以执行控制例程，诸如图3的例程，从而识别目前车辆和环境状况，以及基于这些识别的状况选择模式以加热具体车辆部件。因此，当车辆在发动机关闭后未被使用并且被停放时，控制器可以选择例程(如图4的示例性例程)，以预热动力传动系统，从而防止动力传动系统冷却到环境温度以下。可替代地，基于环境状况(诸如环境露点)和车辆状况(诸如挡风玻璃温度低于环境露点温度)，控制器可以执行例程(诸如图5的示例性例程)，以防止客舱温室的挡风玻璃和其他窗户上的冷凝。在另一个选择中，当在发动机关闭后车辆具有乘员但被停放，并且客舱温度降到预选客舱温度以下时，控制器可以启动客舱加热例程(诸如图6的示例性例程)。附加地，客舱加热例程可以由操作员远程触发。
图1为机动车辆102中的车辆加热、通风和空调系统(HVAC)100的示例性实施例。在此，HVAC系统100也被称为冷却系统100。车辆102具有驱动轮106、乘客隔间104(本文也被称为客舱)和发动机罩下隔间(under-hood compartment)103。乘客隔间104包括由挡风玻璃(未示出)和包括后窗户(未示出)的其他玻璃窗户形成的客舱温室。发动机罩下隔间103可以容纳机动车辆102的发动机罩(未示出)下的各种罩下部件。例如，发动机罩下隔间103可以容纳包括内燃发动机10和变速器70的动力传动系统。内燃发动机10具有燃烧室，该燃烧室可以经由进气通道44接收进气空气，并且可以经由排气通道48排放燃烧气体。如在此说明并描述的，发动机10可以包括在车辆中，诸如公路汽车以及其他类型的车辆中。尽管将参考车辆描述发动机10的示例性应用，应当理解，可以使用各种类型的发动机和车辆推进系统，包括乘用车、卡车等。
变速器70可以由内燃发动机10供给动力，并且可以是自动变速器或手动变速器。在手动变速器的情况下，变速器70可以经由输入轴(未示出)并且经由离合器(未示出)与发动机10的曲轴耦接，或者在自动变速器的情况下，经由输入轴(未示出)并且经由变矩器(未示出)与发动机10的曲轴耦接。变速器70还可以包括与驱动轮106耦接的输出轴(未示出)。因此，发动机10提供的机械输出能够经由变速器70传送至驱动轮106。
发动机罩下隔间103可以进一步包括HVAC系统100，HVAC系统100将冷却剂循环通过内燃发动机10，以吸收废热，并且将加热的冷却剂分别经由冷却剂管路82和84分配至散热器80和/或加热器核心55。在一个示例中，如所描绘的，冷却系统100可以耦接到发动机10，并且可以经由电动冷却剂泵86将发动机冷却剂从发动机10循环至散热器80，并且经由冷却剂管路82返回至发动机10。电动冷却剂泵86可以由电池74供电，并且在一个示例中，它可以基于发动机温度循环固定量的冷却剂。具体地，电动冷却剂泵86可以将冷却剂循环通过汽缸体、汽缸盖等中的通道，以吸收发动机热量，然后该热量经由散热器80传递到环境空气。可替代地，如将在本公开中所示，冷却剂可以循环通过散热器，以从环境空气中吸收热量，然后该热量可以经由加热器核心55并经由冷却剂管路84传递到发动机10或传递到乘客隔间。
冷却剂的温度可以通过位于冷却管路82中的恒温器(或恒温器阀门)38调整，恒温器(或恒温器阀门)38可以保持闭合直到冷却剂达到阈值温度。在所述实施例中，恒温器阀门38为电恒温器阀门，并且由电池74供电。因此，电恒温器38可以由控制器启动，以允许冷却剂流动，而不依赖冷却剂温度。
电恒温器阀门38可以使冷却剂管路84(也称为发动机回路)与冷却剂管路82(也称为散热器回路)之间的流量成比例。在包括脱气瓶的冷却剂系统的示例中，阀门38可以为三通恒温器阀门。电恒温器阀门38可以控制冷却剂管路82和84中的每一个内的冷却剂流量的量。在一个示例中，基于目前的环境和发动机状况，电恒温器阀门38可以允许主要流量在冷却剂管路82或冷却剂管路84内。例如，如果动力传动系统保留余热，则冷却剂可以将热量从动力传动系统传递到加热器核心55，并且在那里传递到乘客隔间104和/或挡风玻璃以及客舱温室。在此，电恒温器38可以堵塞冷却剂管路82并允许主要的冷却剂流量在冷却剂管路84内。
如上所述，冷却剂可以流过冷却剂管路82，且/或流过冷却剂管路84，到加热器核心55，在其中热量可以从冷却剂传递到乘客隔间104，并且冷却流回到发动机10。加热器核心55因此可以充当冷却剂与乘客隔间104之间的热交换器。可以将翼片附接到加热器核心，以增加用于热传递的表面面积。例如，通过运转鼓风机97，空气可以被迫穿过翼片，从而加速乘客隔间的加热。鼓风机97也可以将热气吹过通风孔，其中通风孔将热量引导到乘客隔间内的挡风玻璃和其他窗户(在此也被称为客舱温室)。在该实施例中，鼓风机97被描绘为连接到由电池74供电的马达95的电风扇。
除了从发动机10吸收热量以外，冷却剂也可以从传动液中吸收(或交换)热量，从而提供对变速器70内的部件的冷却。传动液可以流过传动液管路78达到变速器冷却剂90，在此处，传动液可以通过将热量传递至冷却剂管路82内流动的冷却剂而被冷却。因此，传动液可以与变速器冷却器90内的冷却剂交换热量。冷却的传动液可以经由传动液管路76回到变速器70。可选地，当接收到升温变速器的请求时，例如，在发动机起动之前，热冷却剂可以将热量传递到变速器冷却器90内的传动液。
在冷却系统100中可以包括一个或更多个冷却风扇，以提供气流辅助并增加通过发动机罩下部件的气流。例如，当车辆移动并且发动机运行时，可以运转耦接到散热器80的电动冷却风扇(在此也被称为散热器风扇)91，以提供通过散热器80的冷却气流辅助。散热器风扇91可以通过车辆102前端的开口(例如，通过格栅112)，将冷却气流抽吸到发动机罩下隔间103中。然后，这种冷却气流可以被散热器80和其他发动机罩下部件(例如，燃料系统部件、电池等)利用，以保持发动机和/或变速器冷却。进一步，气流可以用于排斥(reject)来自车辆空调系统的热量。更进一步，气流可用于改善装备有中间冷却器的涡轮增压/机械增压发动机的性能，中间冷却器降低进入进气歧管/发动机的空气的温度。散热器风扇91被描绘为电风扇，并且因此可以耦接到电池驱动马达93。
在发动机运转期间，发动机产生的扭矩可以沿着驱动轴(未示出)传递到交流发电机72，然后交流发电机72可以使用该扭矩产生可以储存在电能存储设备(诸如系统电池74)中的电力。然后，电池74可以用于经由继电器(未示出)启动电动冷却风扇马达93。因此，运转冷却风扇系统可以包括，例如，当发动机转速低于阈值时(例如，当发动机处于怠速停止状态时)，通过交流发电机和系统电池，从发动机旋转输入为冷却风扇旋转电力地供给动力。在另一些实施例中，可以通过使能耦接到冷却风扇的变速电动马达运转冷却风扇。
在本文所述的实施例中，散热器风扇91可以经操作以在发动机起动之前升温冷却剂。例如，当车辆102被停放且关闭一持续时间时，包括发动机10和变速器70的动力传动系统可以冷却下来。在发动机起动之前，控制器12可以周期地监测动力传动系统温度和环境状况。当动力传动系统温度低于环境温度时，可以通过打开电恒温器阀门38并且启动电动冷却剂泵86，使冷却剂开始流过散热器80。随着冷却剂流过散热器80，散热器风扇91可以被运转以抽吸热的环境空气穿过散热器翼片，从而升温冷却剂。该热的冷却剂可以进一步循环，以将它的热量传递到发动机10和变速器70(经由它的传动液)。在另一些示例中，热的冷却剂可以将其热量传递至加热器核心55，并且在其中传递到乘客隔间104和包括挡风玻璃与其他窗户的客舱温室。
因此，冷却剂可以用于吸收环境热量并且在需要时将所述热量传递到动力传动系统、客舱和/或客舱温室窗户。在另一个示例中，可以通过从动力传动系统提取余热来升温冷却剂，余热可以被传递到客舱和/或客舱温室窗户。
图1进一步示出控制系统14。控制系统14可以通信地耦接到发动机10的各种部件，以实施本文描述的控制例程和动作。例如，如图1所示，控制系统14可以包括电子数字控制器12。控制器12可以为包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器和数据总线的微型计算机。如所描述的，控制器12可以从多个传感器16接收输入，传感器16可以包括用户输入和/或传感器(诸如变速器档位位置、动力传动系统温度、操作员选定的客舱温度、进气空气温度、电池荷电状态(BC)等)，冷却系统传感器(诸如冷却剂温度、客舱温度、环境湿度、环境露点、环境温度等)以及其他传感器(诸如来自交流发电机和电池的霍尔效应电流传感器、确定车辆乘员的占用传感器、客舱内的环境光传感器等)。
进一步，控制器12可以与各种致动器18通信，致动器18可以包括发动机致动器(诸如燃料喷射器、电子控制的进气空气节流板、火花塞等)、冷却系统致动器(诸如马达电路继电器、电动冷却剂泵、电恒温器等)以及其他致动器。在一些示例中，存储介质可以利用计算机可读数据编程，计算机可读数据表示由处理器可执行的指令，以用于执行下文所述的方法以及预期但未具体列出的其他变体。
控制器12也可以接收来自档位选择器108的输入。车辆操作员可经配置以通过调整档位选择器108的位置调整变速器的档位。在一个示例中，如所描述的，对于自动变速器，档位选择器108可以具有5个位置(PRNDL档位选择器)。在另一个示例中，对于手动变速器，档位选择器108可以具有7个位置(1st、2nd、3rd、4th、5th、倒档和空档)。其它实施例也可以是可能的。因此，控制器12可以接收来自档位选择器108的关于其目前位置的输入。例如，当车辆被停放并且发动机关闭时，档位选择器108可以处于“P”或“停放”位置。在手动变速器的示例中，档位选择器可以处于第1档、倒档或空档。除这些位置之外，可以接合手刹(未示出)。进一步，停放和关闭的车辆可以具有启动的安全警报。
现在转向图2，其示出车辆102内的控制器12与远程计算设备206之间的通信建立。远程计算设备206可以直接或经由网络214与控制器12通信。远程计算设备206可以为智能手机、平板电脑、便携式电脑或可储存并执行指令(例如，移动应用程序)的其他类型的计算设备，这些通信设备允许操作员与控制器12通信，使得控制器12能够被远程启动，以便执行诸如图3、图4、图5和图6中所述的例程。例如，如图2所示，操作员车辆起动计划表(在此描述为周历)可以被从远程计算设备206通信至控制器12。用户界面212为操作员示出即将来临的一周的预期车辆起动计划表，操作员可以修改该计划表。用户界面212可以包括一周中每一天的车辆起动预定时间，并且在一些实施例中，也可以包括从网络214中接收的每天的天气预报、环境湿度和环境温度。
附加地或可替代地，在发动机处于静止状态的非运转模式下，在车辆被停放的整个持续时间的一部分中，控制器12可以由定时器定期启动，以监测车辆状况和环境状况。进一步，基于监测的车辆状况和环境状况，控制器12可以经编程以执行图3、图4、图5和图6中所述的例程。
现在转向图3，其描绘用于基于目前环境状况和车辆状况，在停放的、静止的、发动机停机的车辆中选择将要加热的车辆部件的一个示例性例程300。基于环境温度和电池荷电状态(BC)，可以加热客舱、可以升温窗户以防止冷凝和/或可以在预期发动机起动时预热动力传动系统。
在302处，例程300可以确认发动机是否停机。发动机停机状况可以包括发动机静止、燃料缺乏、切断状况和/或其他状况。如果发动机未被关掉，则例程300结束。然而，如果认定发动机停机，则在304处，例程300可以确定车辆是否被停放。在一个示例中，当自动变速器的档位选择器处于“P”或“停放”位置时，可以认为车辆被停放。在具有手动变速器的车辆的示例中，当车辆的手刹接合时，可以停放车辆。如果车辆未被停放，则例程300结束。
如果确认车辆处于停放状态，则在306处，可以确定车辆是否被占用。占用传感器可以指示车辆乘员的存在或不存在。在另一个示例中，控制器可以感测车辆门的打开，以确定乘员是否存在于车辆内。如果确定车辆被占用，则在308处，如果环境状况和车辆状况均满足，则可以开始客舱加热例程。稍后将参考图6描述客舱加热例程。
如果车辆未被占用，则例程300可以继续到可选步骤310，在其中控制器可以从远程计算设备接收数据。这可以包括基于操作员的日常计划表接收操作员打算起动车辆的预定时间的指示。如早前关于图2所述，操作员可以将关于他的/她的每周计划表的数据输入到他的/她的远程计算设备(例如，智能手机)上的移动应用程序中。这个每周计划表可以包括与车辆在给定天起动有关的预设时间。因此，接收操作员何时打算起动车辆的预定时间的指示可以包括，接收操作员打算起动车辆的多个预定时间的计划表。
基于所接收的数据，在操作员打算起动车辆的预定时间之前以及车辆未运转时，例程300可以将热量从环境空气传递到选定的车辆部件。选定的车辆部件可以为车辆的动力传动系统、挡风玻璃与其他窗户和客舱中的一者或更多者。控制器可以基于环境与选定车辆部件之间的温度差，启动将来自环境空气的热量传递到选定车辆部件。在一个示例中，如果挡风玻璃温度显著低于环境露点时，控制器可以在车辆起动的预定时间之前的30分钟开始传输热量。在另一个示例中，如果动力传动系统温度稍低于环境温度，则可以在车辆起动的预定时间之前的5分钟开始热量传递例程。
因此，在312处，例程300可以估计和/或测量与环境状况和车辆状况相关的各种参数。这些参数可以包括环境温度(Tamb)、环境露点(TDP)、环境湿度(Hamb)、客舱温度(Tcab)、驾驶员选定的客舱温度(Tsel)、动力传动系统温度(TPT)和挡风玻璃温度(Twin)。环境温度可以通过，例如，位于车辆前保险杠上的温度传感器测量，而露点可以由，例如，放置在挡风玻璃上的露点传感器测量，或者可以基于来自车辆湿度传感器的输出和测得的环境温度确定。客舱温度可以通过客舱内的温度传感器测量，而挡风玻璃温度可以从客舱温度和环境温度推断。环境状况(诸如湿度和温度)也可以通过控制器从网络接收。在此，环境湿度指的是相对湿度。动力传动系统温度可以通过测量冷却剂温度和传动液温度的温度传感器测量。
在314处，例程300可以检查动力传动系统温度TPT是否高于环境温度Tamb。例如，当车辆在最近关闭时，动力传动系统温度可以高于环境温度。在发动机关闭后，动力传动系统温度可以保持高于环境温度一持续时间。如果确认动力传动系统温度高于环境温度，来自动力传动系统的热量可以传递到客舱和挡风玻璃中的一者或两者中。如果控制器经由远程计算设备接收到来自操作员的加热客舱的命令，控制器可以选择使用来自动力传动系统的热量执行客舱加热例程(在308处)。当基于操作员计划表发动机起动即将发生时，客舱加热例程也可以是优选的。另一方面，如果车载仪表板光级别传感器指示汽车内具有低水平日光，以及挡风玻璃温度低于环境露点，例程300可以将热量从动力传动系统转向客舱温室的挡风玻璃和其他玻璃窗户(在318处)。控制器可以使用车载仪表板光级别传感器确定是白天还是夜晚。例如，如果仪表板光水平传感器指示天气晴朗，则由于太阳将最终预热挡风玻璃和客舱，所以可以不开始挡风玻璃升温例程。
在314处，如果确定动力传动系统温度低于环境温度，例程300可以继续到316，其中，可以将挡风玻璃温度与环境露点比较。如果确定挡风玻璃温度低于环境露点，则在318处，如果其他状况均满足则可以执行挡风玻璃升温例程。将关于图5进一步解释该例程。如果挡风玻璃温度高于环境露点，则在320处，如果状况均满足则可以执行动力传动系统加热例程。将关于图4描述动力传动系统加热例程。
因此，停放且关闭的车辆内的控制器可以监测环境状况和车辆状况，并且基于这些环境状况和车辆状况，可以选择有待升温的车辆部件。在一些示例中，只有环境温度比选定的车辆部件的温度高到超出阈值量时，热量才可以被传递到选定的车辆部件。进一步，如将关于图4、图5和图6所述，可以通过启动电动冷却剂泵和电散热器风扇并且打开电恒温器以使热量从环境传递到冷却剂，并且将热量从冷却剂传递到选定的车辆部件，将来自环境的热量传递到选定的车辆部件。当电池电荷低于阈值时，可以禁用将来自环境的热量传递到选定的车辆部件。
如果车辆被占用，并且动力传动系统中存在余热，则客舱可以优先于其他部件被加热。如果车辆未被占用，则在光级别传感器指示低级别日光或无日光并且在挡风玻璃温度低于环境露点时，可以优先于动力传动系统加热顺序(sequence)而选择挡风玻璃升温例程。在另一个示例中，操作员可以远程命令控制器加热挡风玻璃和其他玻璃窗户。另一方面，在没有来自操作员的任何手动操控的情况下，控制器可以确定燃料经济性和排放效益优于驾驶员舒适度，并且可以在加热挡风玻璃之前升温动力传动系统。
现在转向图4，其示出用于在车辆关闭发动机处于静止之后，在未占用的车辆中执行动力传动系统加热顺序的例程400。具体地，在发动机处于静止的关闭的停放车辆内的控制器监测动力传动系统温度和环境温度。当动力传动系统的温度比环境温度低至少一阈值时，冷却剂在电散热器风扇运转时经由电动冷却剂泵循环通过散热器而被加热，并且加热的冷却剂随后循环穿过动力传动系统以加热动力传动系统。该例程可以基于环境状况和车辆状况通过控制器定期启动，或其可以基于操作员计划表执行。另外，该例程也可以基于经由远程计算设备的操作员命令实施。
在402处，例程400可以确认自先前测量动力传动系统温度和环境温度之后的时间是否大于阈值，例如，ThresholdT(阈值T)。例如，定时器可以定期启动控制器，以自动监测动力传动系统温度和环境温度。在一个示例中，阈值可以取决于温度改变的速率。在另一个示例中，ThresholdT也可以取决于一天中的时间。如果预期到发动机起动时间，则ThresholdT可以更短，例如，ThresholdT可以为60分钟。如果未预期到发动机起动，则ThresholdT可以更长，诸如90分钟的间隔。
如果自上次测量之后的时间未超过ThresholdT，则例程400可以返回到开始并且可以等待一段时间。另一方面，如果自上次温度测量之后的时间大于ThresholdT，则在406处，例程400可以测量和/或估计车辆状况和环境状况。可选地，在406之前，控制器可以在404处经由远程计算设备从操作员接收加热动力传动系统的命令。因此，操作员可以超控定时器并开始动力传动系统加热例程。
回到406，所估计和/或测量的环境状况和车辆状况可以包括电池荷电状态、环境温度、动力传动系统温度等。例如，控制器可以监测电池电荷以确保仅在电池电荷高于阈值时触发动力传动系统加热例程。由于车辆关闭，并且发动机静止而无任何燃烧，所以电池可以用于给动力传动系统加热顺序期间启动的各种部件供电。
在408处，例程400可以确定环境温度(Tamb)是否高于动力传动系统温度(TPT)。如果环境温度低于动力传动系统温度，则例程结束并可以返回到开始。如果确定环境温度高于动力传动系统温度，在410处，例程400可以确认环境温度比动力传动系统温度高至少一阈值，例如Tmin。在一个示例中，Tmin可以为10摄氏度，然而在另一个示例中，Tmin可以为20摄氏度。阈值Tmin可以基于用于启动泵、恒温器和风扇的能量而选择。例如，如果动力传动系统与环境之间的温度差小于Tmin，则环境和冷却剂之间的热量传递会花费更长的时间，因此在较长的持续时间内，动力传动系统温度有较少升高，浪费了电池电荷(BC)。因此，如果动力传动系统温度与环境温度之间的差小于阈值Tmin，例程400可以返回到开始。
如果环境温度比动力传动系统温度高出阈值Tmin，则在412处，例程400可以确定BC是否高于阈值，ThresholdB。由于动力传动系统加热顺序，例程400使用电池电力运转不同的部件(例如，电动冷却剂泵、电散热器风扇等)，以能够在冷却剂与环境空气之间进行热交换，所以电池必须支持能量抽吸同时保持足够的电力用于发动机起动。在一个示例中，ThresholdB可以为50％，然而在另一个示例中，ThresholdB可以为75％。如果确认BC低于ThresholdB，则在426处，可以禁用冷却剂循环和升温，并且可以停用动力传动系统加热顺序。
如果BC高于ThresholdB，则在414处，可以通过从环境空气提取热量使冷却剂升温。在416处，可以启动电动冷却剂泵，并且可以触发电恒温器以打开并允许冷却剂循环。在418处，冷却剂可以循环通过散热器，并且在420处，可以运转电散热器风扇以抽吸穿过散热器的环境空气，从而允许在环境空气与冷却剂之间进行热交换。在422处，升温的冷却剂可以循环穿过包括汽缸体和变速器的动力传动系统。因此，可以将热量从热冷却剂传递到动力传动系统。进一步，可以通过与冷却剂的热交换使传动液升温。
在424处，例程400可以确认动力传动系统温度TPT和环境温度Tamb彼此之间的差是否在阈值(例如，Tmin)内。例如，环境温度和动力传动系统温度现在可以相差小于阈值Tmin。如果动力传动系统温度和环境温度相差小于Tmin，则例程400结束，并且可以通过停用电动冷却剂泵而禁用冷却剂循环，电散热器风扇可以停止，并且电恒温器可以闭合。另一方面，如果动力传动系统温度与环境温度之间的差保持大于阈值Tmin，则例程400可以返回到412，以确认电池是否能够支持动力传动系统的继续加热。
这样，当动力传动系统温度比环境温度低至少一阈值时，可以在发动机起动之前预热动力传动系统。冷却剂可用于从环境空气中吸收热量，并且将所述热量传递到动力传动系统。进一步，当电池电荷能够支持电动冷却剂泵、电恒温器和电散热器风扇的电力消耗时，可以执行动力传动系统加热。操作员可以经由远程计算设备命令控制器启动动力传动系统加热顺序。启动命令可以经配置以在车辆关闭时启动控制器，以便测量动力传动系统温度和环境温度，并且在动力传动系统温度低于环境温度时经由冷却剂加热动力传动系统。可替代地，在发动机起动之前，控制器可以基于操作员计划表触发动力传动系统加热顺序。在车辆关闭时，当控制器由定时器定期自动启动以测量动力传动系统温度和环境温度时，可以进一步开始动力传动系统加热顺序。
现在转向图5，其描绘用于在挡风玻璃温度低于环境露点时加热挡风玻璃的例程500。具体地，在车辆关闭之后并且当挡风玻璃的温度低于环境露点时，如果动力传动系统温度高于挡风玻璃温度，则热量可以经由冷却剂从车辆的动力传动系统传递到挡风玻璃。如果动力传动系统温度低于挡风玻璃温度，但环境温度高于挡风玻璃温度，则热量可以经由冷却剂从环境空气传递到挡风玻璃。
在502处，例程500可以确认自先前测量动力传动系统温度和环境温度之后的时间是否大于阈值，例如，ThresholdT。具体地，可以通过定时器定期启动控制器以测量这两个温度。该步骤可以与例程400的步骤402相同。在一个示例中，ThresholdT可以取决于一天中的时间。例如，如果是夜间，ThresholdT可以更短。例如，在夜间，ThresholdT可以为60分钟。如果是白天并且车辆暴露到阳光下，ThresholdT可以为90分钟或更长。
如果自上次测量之后的时间未超过ThresholdT，则例程500可以返回到开始，并且可以在稍后检查这两个温度。另一方面，如果自上次测量之后的时间大于ThresholdT，则在506处，例程500可以测量和/或估计车辆状况和环境状况。可选地，在506之前，控制器可以在504经由远程计算设备从操作员接收加热挡风玻璃的命令。因此，操作员可以超控定时器并且开始挡风玻璃升温例程。
返回到506，所估计和/或测量的环境状况和车辆状况可以包括电池荷电状态、环境温度、动力传动系统温度、环境湿度、环境露点、挡风玻璃温度、客舱温度等。例如，可以监测环境状况和车辆状况，以评估应当加热哪一个具体的车辆部件。因此，只有当挡风玻璃温度低于环境露点并且当在客舱温室玻璃表面上会发生冷凝时，可以启动挡风玻璃升温例程。
可以从客舱温度(Tcab)和环境温度(Tamb)推断挡风玻璃温度Twin。环境湿度和露点可以为从传感器或从经由网络接收的天气预报中接收的值。控制器可以进一步使用车载光级别传感器确定是白天还是夜晚。例如，如果光级别传感器指示天气晴朗，则由于太阳最终升温挡风玻璃和客舱，所以可以不开始挡风玻璃升温例程。
在508处，例程500可以确认环境温度是否高于客舱温度。在日出时并且随着白天继续进行，环境温度可以升高。在这些状况下，环境温度可以比客舱温度和窗户温度上升得更快，并且客舱窗户上的冷凝更有可能发生。在508处，如果例程500确定环境温度低于客舱温度，则例程可以返回到开始。然而，如果环境温度高于客舱温度，则在510处，例程500可以确认挡风玻璃温度是否低于环境露点。由于水从其温度低于露点处的表面上的空气中冷凝出来，所以如果确定挡风玻璃温度低于环境露点，则例程500可以加热挡风玻璃以防止挡风玻璃上的冷凝。
如果挡风玻璃温度Twin高于露点TDP，例程500可以返回到开始。如果Twin低于环境露点TDP，例程500继续进行到512，在512处，可以确认电池电荷(BC)是否高于阈值ThresholdB。电池可以用于给各种部件(如电动冷却剂泵和电恒温器)供给电力，以在挡风玻璃升温例程期间启用冷却剂循环。进一步，电池必须保留用于发动机起动的电荷。因此，如果BC低于ThresholdB，例程500可以禁用挡风玻璃升温例程，并且在514处停止冷却剂升温。
如果BC高于ThresholdB，则在516处，例程500可以确认动力传动系统温度是否高于挡风玻璃温度。如果动力传动系统温度TPT高于挡风玻璃温度Twin，则在520处，可以经由动力传动系统使冷却剂升温。在522处，可以启动电动冷却剂泵和电恒温器，并且在524处，冷却剂可以循环穿过动力传动系统。因此，冷却剂可以从动力传动系统部件吸收余热。
如果TPT低于Twin，例程500可以继续进行到518，在518处，可以确定环境温度Tamb是否高于Twin。如果环境温度低于挡风玻璃温度，则例程500结束。然而，如果确定Tamb高于Twin，则在526处，可以经由环境空气使冷却剂升温。在528处，可以启动电动冷却剂泵和电恒温器，以在530处使冷却剂能够流过散热器。在532处，可以运转电散热器风扇，以抽吸穿过散热器的环境空气，从而允许冷却剂从环境空气中提取热量。在534处，可以通过在536处使升温的冷却剂流过加热器核心，并且通过在538处启动电动鼓风机，例程500可以防止挡风玻璃上的冷凝。因此，可以经由不同的通风孔将冷却剂升温的空气吹到挡风玻璃和其他玻璃窗户上。
接下来，在540处，例程500可以确认Twin是否高于或等于环境露点TDP。升高以防止冷凝的挡风玻璃温度可以取决于环境湿度。例如，如果湿度低于，例如50％，则挡风玻璃温度可以上升到小于环境温度，例如5摄氏度，以防止冷凝。当环境湿度低于100％时，由于TDP小于Tamb，所以Twin可以上升到大于TDP，但小于Tamb，以防止冷凝。由于当Tamb与TDP之间的差小于2.5℃(4°F)时，雾会在微尘颗粒上形成，所以Twin可以增加到高于TDP，以确保避免冷凝。如果来自发动机的惯性热量可用，则Twin可以高于Tamb。在另一个示例中，如果环境湿度更高，例如，95％，则挡风玻璃可以被加热到等于环境温度的温度，以防止冷凝。
如果Twin等于或高于TDP，则例程500结束，并且可以停用冷却剂升温和循环。另一方面，如果Twin低于TDP，可以通过返回到步骤512并且确认BC是否高于ThresholdB，继续挡风玻璃升温例程。
在另一些实施例中，可以使用霜点温度代替露点温度。例如，可以将挡风玻璃和其他玻璃表面升温到高于露点温度的霜点温度，以防止霜的形成。
在另外其他实施例中，可以使用蜡制成的常规被动恒温器代替电恒温器阀门。在此，只有当动力传动系统温度高于挡风玻璃温度时，控制器可以经指示以启动挡风玻璃加热例程500。然而，如果动力传动系统温度已经达到晚上的环境温度或低于挡风玻璃温度，则可以禁用例程500。
这样，在车辆关闭之后，可以防止停放车辆中的挡风玻璃和其他玻璃窗户上的冷凝。在一个示例中，控制器可以与远程计算设备通信，并接收车辆操作员的预定车辆起动计划表。操作员的计划表可以包括，在给定的一天中，发动机起动的具体时间。基于环境状况和车辆状况，控制器可以在预期的发动机起动之前确定开始挡风玻璃加热例程的具体时间。挡风玻璃加热例程的开始时间可以取决于挡风玻璃温度与环境露点之间的差。如果挡风玻璃温度稍微低于露点，例如，5摄氏度，则可以在发动机起动之前的10分钟开始挡风玻璃升温例程。在另一个示例中，如果挡风玻璃温度显著低于露点，例如，15摄氏度，则可以在发动机起动之前的30分钟开始挡风玻璃升温例程。
在另一个示例中，在车辆关闭时，控制器可以经配置以定期自动启动，并且监测环境露点、环境温度、环境湿度、挡风玻璃温度和动力传动系统温度。基于以上环境状况和车辆状况，控制器可以启动挡风玻璃加热例程。在一个进一步示例中，可以通过经由远程计算设备的来自操作员的命令触发挡风玻璃升温例程。
应该理解，可以存在使得动力传动系统温度和环境温度均高于Twin的状况。在该状况下，控制器可以首先选择经由冷却剂将热量从动力传动系统传递到挡风玻璃。只有在动力传动系统内的余热已经被提取之后，并且挡风玻璃温度保持低于环境露点时，可以经由环境空气使冷却剂升温。将热量从动力传动系统传递到挡风玻璃不使用电散热器风扇，而将热量从环境空气传递到冷却剂除了使用电动冷却剂泵、电恒温器和电动鼓风机之外，还使用电散热器风扇。
因此，挡风玻璃加热例程包括，当动力传动系统的温度高于挡风玻璃温度时，经由穿过动力传动系统的循环升温的冷却剂加热挡风玻璃，以及当动力传动系统温度低于挡风玻璃温度并且环境温度高于挡风玻璃温度时，通过使冷却剂循环通过散热器并运转电散热器风扇，经由环境空气升温的冷却剂加热挡风玻璃。该例程进一步包括，使升温的冷却剂流过加热器核心并且启动电动鼓风机。进一步，只有当挡风玻璃温度低于周围空气的露点时，启动挡风玻璃加热例程。
现在转向图6，其示出用于在发动机静止的停放车辆内执行客舱加热例程的例程600。具体地，当客舱温度降到操作员选定温度以下时，启动客舱加热例程。在此，如果动力传动系统温度高于操作员选定的客舱温度，冷却剂被循环穿过动力传动系统以吸收热量，并且该热量被传递到车辆客舱。车辆可以被占用或是空的。进一步，客舱加热例程可以通过操作员远程启动，或通过控制器自动启动。
在602处，可以经由远程计算设备从操作员接收加热车辆客舱的可选命令。另一个示例可以包括，从远程计算设备接收操作员的日常计划表，该计划表包括操作员打算起动车辆的预定时间的指示。在此，控制器可以在发动机起动的预定时间之前开始客舱加热例程。
在604处，例程600可以估计和/或测量包括环境温度(Tamb)、驾驶员选定的客舱温度(Tsel)、电池电荷(BC)和动力传动系统温度(TPT)的环境状况和车辆状况。可以监测环境状况和车辆状况以评估是否要加热客舱。例如，只有当环境温度低于驾驶员选定的温度时，可以启动客舱加热例程。由于客舱经由动力传动系统余热加热，所以客舱加热例程也可以取决于动力传动系统温度高于驾驶员选定的客舱温度。
在606处，例程600可以确认环境温度是否低于驾驶员选定的客舱温度(Tsel)。如果环境温度高于Tsel，则例程600返回到开始。例如，如果环境空气温度低于Tsel，客舱会更快速地冷却。如果环境空气温度高于Tsel，客舱可以以较慢的速度冷却。
如果Tamb低于Tsel，则在608处，例程600可以进一步确定Tamb是否比Tsel低一阈值水平ThresholdC。ThresholdC可以确定客舱温度可以冷却到低于驾驶员选定的温度Tsel的速率。环境温度与客舱温度之间的温度差越高，冷却的速率越快。在一个示例中，ThresholdC可以为25％的差。在另一个示例中，ThresholdC可以为40％的差。
在608处，如果环境温度与Tsel之间的差小于ThresholdC，则例程600可以返回到开始。由于客舱加热例程在发动机静止的车辆中执行，并且涉及启动将从电池抽吸电力的部件，所以通过等待直到温度差超过阈值水平，控制器可以防止电池电荷的浪费。
如果环境温度比Tsel至少低ThresholdC，则例程600可以继续进行到610，在610处，可以确定动力传动系统温TPT是否高于Tsel。如果TPT低于Tsel，例程600结束。如果TPT高于Tsel，则在612处，例程600可以确认BC是否高于阈值水平ThresholdB。电池可以用来给各种部件(如电动冷却剂泵和电恒温器)供电，以在客舱加热例程期间保证冷却剂循环。在此，如果BC小于ThresholdB，例程600可以停用客舱加热例程，并且在614停止使冷却剂升温。
如果BC高于ThresholdB，则在616处，可以经由动力传动系统使冷却剂升温。因此，在618处，可以启动电动冷却剂泵和电恒温器，并且在620处，可以使冷却剂循环穿过动力传动系统。冷却剂可以从动力传动系统部件中提取余热，并且可以将该热量传递到客舱。在622处，可以通过在624处使热冷却剂流过加热器核心并且通过在626启动电动鼓风机，加热客舱。空气可以经由与冷却剂的热交换被加热，并且可以经由客舱加热通风孔吹入车辆客舱。在628处，例程600可以确认客舱温度Tcab是否大于或等于驾驶员选定的温度Tsel。如果客舱温度大于或等于选定的温度，例程600结束，并且可以通过停用电动冷却剂泵和电恒温器而禁用冷却剂循环。如果客舱温度低于Tsel，则例程600返回到步骤610，在610处，如果动力传动系统温度保持高于Tsel，并且BC高于ThresholdB，可以继续客舱加热例程。
因此，当环境温度比操作员选定的客舱温度低一阈值，并且动力传动系统温度高于操作员选定的客舱温度时，冷却剂可以首先循环穿过动力传动系统以吸收热量，并且稍后，冷却剂可以进一步循环通过客舱加热系统。当车辆被占用时，可以开始如上所述的客舱加热例程。如果车辆未被占用，环境温度比操作员选定的客舱温度低一阈值，并且动力传动系统温度高于操作员选定的温度时，控制器可以经由远程计算设备接收来自操作员的启动命令，以使冷却剂循环穿过动力传动系统，冷却剂进一步循环通过客舱加热系统。
将理解，挡风玻璃升温例程500也可以加热客舱。通过将热空气吹向挡风玻璃和客舱窗户的内表面，热空气也可以在整个客舱中循环。类似地，通过加热客舱并且将客舱温度维持在驾驶员选定的温度，挡风玻璃温度可以保持在环境露点上或高于环境露点，从而防止水的冷凝。
类似地，如果环境温度高于动力传动系统温度和挡风玻璃温度，则冷却剂可以循环穿过动力传动系统并且通过加热器核心，以同时预热动力传动系统并且使客舱窗户升温，从而防止冷凝并且在温度低于零度时防止结霜。
因此，车辆内的各种部件可以通过从环境空气抽吸热量或通过从热的动力传动系统传递热量而被加热。有待加热的部件可以基于操作员的选择或基于燃料经济性和排放效益而选择。如果优选减排，则可以在发动机启动之前预热并且调节动力传动系统。在此，如果环境温度高于动力传动系统温度，则冷却剂可以从环境中吸收热量，并且将其传递到动力传动系统。另一方面，如果优选操作员舒适度，则可以防止水冷凝并且可以加热车辆客舱。进一步，可以选择挡风玻璃升温例程以减少操作员清洁挡风玻璃花费的时间。
通过传递环境中的现有热量以预热动力传动系统，可以减少在发动机起动之后加热动力传动系统的能量消耗。通过在发动机起动之前加热动力传动系统，可以改善发动机油粘度，从而减少附加摩擦损耗和发动机磨损。可替代地，通过将热量从环境传送到客舱温室内的挡风玻璃和其他窗户，可以减少在发动机起动之后清除冷凝和积聚的霜的能量消耗。总的来说，通过预热动力传动系统和/或挡风玻璃，可以同时实现燃料经济性效益和操作员时间节省。
在一种表示中，一种用于车辆的方法包括，在车辆关闭之后，当动力传动系统的温度高于挡风玻璃温度时，经由穿过动力传动系统的循环加热的冷却剂加热挡风玻璃，以及当动力传动系统温度低于挡风玻璃温度且环境温度高于挡风玻璃温度时，通过使冷却剂循环通过散热器并且运转电散热器风扇，经由环境空气升温的冷却剂加热挡风玻璃。
在另一种表示中，一种用于关闭状况的车辆的方法包括，在车辆关闭之后以及发动机起动之前，周期性监测动力传动系统温度和环境温度，并且在第一状况期间，使冷却剂循环通过散热器并穿过动力传动系统，以及在第二状况期间，阻止冷却剂流动通过散热器并穿过动力传动系统。第一状况包括环境温度比动力传动系统温度至少高一阈值时的状况。第二状况包括环境温度等于或低于动力传动系统温度时的状况。
注意，本文包括的示例性控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置连用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令储存在非临时性存储器中。本文描述的具体程序可以表示任何数目的处理策略中的一种或更多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以按示出的顺序执行、并行执行，或在一些情况下省略。类似地，处理的顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可以重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步，所述动作、操作和/或功能可以图形化表示为被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
将理解，本文公开的配置和例程实质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为各种变化均是可能的。例如，以上技术能够应用到各种HVAC系统配置。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合及子组合，以及本文公开的其他特征、功能和/或性质。
随附权利要求具体指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应当被理解成包括一个或更多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其它组合和子组合可以通过本权利要求的修该或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求而要求保护。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于车辆的方法，其包括：
在发动机起动之前并且在所述车辆的动力传动系统的温度低于环境温度时：
通过使冷却剂循环通过散热器并操作电散热器风扇以加热所述冷却剂；以及
使所述冷却剂流过所述动力传动系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述动力传动系统温度比所述环境温度低至少一阈值时，加热所述冷却剂。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，当所述动力传动系统温度与所述环境温度之间的差低于所述阈值时，停用冷却剂加热和循环。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述冷却剂进一步包括，响应于经由远程计算设备的来自操作员的命令加热所述冷却剂。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，通过启动电动冷却剂泵和电恒温器以循环所述冷却剂。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当电池电荷降到阈值以下时，停用冷却剂循环。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在发动机起动之前进一步包括所述车辆的所述发动机处于静止状态，并且所述车辆处于停放状况。
8.一种用于车辆的系统，其包括：
包括发动机和变速器的动力传动系统；
包括冷却剂、散热器、电散热器风扇、电恒温器和电动冷却剂泵的冷却系统；
具有储存在非临时性存储器中的可执行指令的控制器，所述可执行指令用于，
在所述车辆关闭、所述发动机处于静止状态时以及在发动机起动之前，如果所述动力传动系统的温度低于环境温度：
经由所述冷却剂加热所述动力传动系统，所述冷却剂从环境空气中接收热量。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器经进一步配置以在所述车辆关闭时定期自动启动，以便测量所述动力传动系统温度和所述环境温度以及在动力传动系统温度低于环境温度时经由所述冷却剂加热所述动力传动系统。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下操作的指令：通过启动所述电动冷却剂泵和所述电恒温器加热所述冷却剂，以及在运转所述电散热器风扇时经由所述电动冷却剂泵使所述冷却剂循环通过所述散热器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下操作的指令：启动所述电动冷却剂泵和电恒温器，并且仅在所述动力传动系统温度比所述环境温度低至少一阈值时，循环所述冷却剂。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器进一步包括用于以下操作的指令：当所述动力传动系统温度与所述环境温度之间的差小于所述阈值时，通过停用所述电散热器风扇、所述电动冷却剂泵和所述电恒温器而禁用冷却剂循环。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器进一步包括用于以下操作的指令：经由远程计算设备从操作员接收启动命令，所述启动命令经配置以在所述车辆关闭时启动所述控制器，以便测量所述动力传动系统温度和所述环境温度以及在动力传动系统温度低于环境温度时经由所述冷却剂加热所述动力传动系统。
14.一种用于车辆的方法，其包括：
从远程计算设备接收操作员打算起动所述车辆的预定时间的指示；以及
在所述预定时间之前，并且在所述车辆没有运转时，将热量从环境中传递到选定的车辆部件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述选定的车辆部件包括所述车辆的动力传动系统、挡风玻璃和客舱中的一者或多者。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，只有在环境温度比所述选定的车辆部件的温度高到超出阈值量时，执行从环境到所述选定的车辆部件的热量传递。
17.根据权利要求14所述的方法，其中将热量从环境传递到所述选定的车辆部件包括，启动电动冷却剂泵和电散热器风扇，以及打开电恒温器，从而将热量从环境传递到冷却剂，并且将热量从所述冷却剂传递到所述选定的车辆部件。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，当电池电荷低于阈值时，禁用将热量从环境传递到所述选定的车辆部件。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，接收所述操作员打算起动所述车辆时的所述预定时间的所述指示包括，接收所述操作员打算起动所述车辆的多个预定时间的计划表。
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