CN111629918B - 用于控制机动车辆的冷却组件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制机动车辆(2)的冷却组件(30)的设备(34)，该冷却组件包括冷却散热器(8)和外部控制的空调压缩机(20)，该设备包括用于调节在所述冷却散热器(8)中循环的冷却剂的温度的环路(36)，该调节环路(36)能够传递经校正的第一差(ε_{cond_cor})。该设备(34)包括用于根据该经校正的第一差(ε_{cond_cor})来控制该空调压缩机(20)的模块(38)。

Description

用于控制机动车辆的冷却组件的设备和方法

技术领域

本发明涉及机动车辆的冷却组件的领域，并且更具体地涉及用于控制这样的组件的设备和方法的领域。

背景技术

常规地，被提供用于冷却机动车辆的内燃发动机的冷却系统包括回路、泵和散热器。冷却剂在回路中循环。

常规车辆还包括空调系统，该空调系统包括冷凝器、蒸发器、膨胀构件以及压缩机，该蒸发器使得可以冷却车辆内部。在本申请中，表述“冷却组件”表示构成车辆的冷却系统的所有元件和构成车辆的空调系统的所有元件。为了限制车辆的发动机舱的体积，并且为了便于维护操作，车辆的冷却系统的散热器和空调系统的冷凝器通常包括在冷却组件的同一个子组件中。该子组件通常被称为“冷却装置”。在这种情况下，冷却系统的散热器和空调系统的冷凝器非常靠近彼此，并且位于同一空气流上。

当启用车辆的空调时，空调系统的冷凝器使热量返回到外部。通常，流过该子组件的空气流首先回收由冷凝器返回的热量，并且然后回收源自冷却散热器的热量。然后，在冷却系统的散热器上可能出现“热膜(hot mask)”现象。该现象影响会冷却性能。在特定的运行状况下，冷却剂的温度可能升高，从而损害形成发动机和冷却系统的部分的强度和耐久性。这样的运行状况特别是在空调需求强烈、外部温度高以及对车辆发动机的需求强烈的情况下可能发生。

为了限制发动机和/或冷却系统的部件发生故障的风险，已经设想了在冷却剂的温度过度升高的情况下启用的安全设备。当启用安全设备时，会禁止使用空调。

然而，这种解决方案不是有利的，因为它会使得无法使用车辆的空调系统。当外部温度高时和/或当空调需求强烈时，换言之，当乘客通常希望空调可用之时，安全设备很可能会经常被启用。

考虑到新的且愈加苛刻的反污染标准很可能会增加这种安全设备的启用频率，因而这一缺点更加不便。此外，越来越多的车辆被赋予了这样的形式，这些形式被选择为使得产生不会对进气进行热优化的特定运行方式。在这样的车辆中，安全设备会被过于频繁地启用。

发明内容

鉴于以上，本发明的目的是克服前述缺点。

更特别地，本发明的目标是确保构成机动车辆的发动机和/或冷却系统的部分的强度和耐久性，同时允许持续使用车辆所配备的空调系统，包括在空调需求强烈、外部温度高以及对车辆的发动机的需求强烈的情况下。

为此，提出了一种用于控制机动车辆的冷却组件的设备，该冷却组件包括冷却散热器和外部控制的空调压缩机。该设备包括用于调节在所述冷却散热器中循环的冷却剂的温度的环路，该调节环路能够传递经校正的第一差。

根据其总体特征中的一个特征，该设备包括用于根据该经校正的第一差来控制该空调压缩机的模块。

使用这种设备，可以同时管理冷却和空调，以在有效地冷却发动机的同时持续使用空调。特别地，当出现棘手的车辆运行状况时，对压缩机的控制使得可以限制由冷凝器生成的热量，从而限制热膜现象的出现，而不会以任何方式使空调不可用。

有利地，该控制模块能够控制该空调压缩机的扫气容积。

在一个实施例中，该控制模块包括映射，其中存储有电磁致动器的控制电流的值，该电磁致动器用于根据该经校正的第一差来致动该空调压缩机的活塞支撑板的旋转。

有利地，该调节环路包括：第一比较器，该第一比较器可以确定第一空气温度设定点与在空调蒸发器的输出端处测得的空气温度或者在该机动车辆的冷却组件的蒸发器的表面上测得的温度之间的第一差；以及第一校正器，该第一校正器能够校正所述第一差，以传递所述经校正的第一差。

使用这样配置的调节回路，通过作用于空调压缩机来调节从该机动车辆的空调蒸发器排出的空气的温度。

优选地，所述第一校正器是比例积分微分校正器。

有利地，该调节环路包括：第二比较器，该第二比较器可以确定第二冷却剂温度限制设定点与在所述冷却散热器中循环的冷却剂的测量温度之间的第二差；以及第二校正器，该第二校正器能够校正该第二差，以计算出经校正的第二差。

这样的第二比较器和第二校正器使得可能实施对从蒸发器排出的空气的温度和对冷却剂的温度的调节。以这种方式，甚至进一步优化了对发动机的冷却和对车辆的空调的管理。

在一个实施例中，所述第二设定点处于105℃到120℃之间，优选地在110℃到115℃之间。

第二设定点的这样的值特别适合于确保热力发动机的耐久性。

优选地，所述第二校正器是比例积分微分校正器。

有利地，该调节环路包括用于确定所述第一设定点的块，所述确定块在所述经校正的第二差与优选地处于2℃到15℃之间的第三设定点之间选择最大值，该第三设定点例如源自该车辆的驾驶员的需求，或者源自车辆内部温度调节装置上游的计算模块。

这样的确定块使得：当该冷却剂的测量温度低于所述第二冷却剂温度设定点时，可以通过使用该第三温度设定点来调节从该蒸发器排出的空气的温度，并且当由该第二校正器传递的所产生的蒸发器温度设定点高于所述第三温度设定点时，可以将该冷却剂的测量温度限制到该第二冷却剂温度设定点。这样，利用空调的最大可用性确保了冷却。

根据另一方面，提出了一种用于控制冷却组件的方法，该冷却组件设置有冷却散热器、外部控制的空调压缩机以及如先前所定义的设备。根据本方法，通过控制所述空调压缩机来实施对该冷却剂的温度的调节。

附图说明

通过阅读单纯作为非限定性示例并参考附图所给出的以下说明将明了本发明的其他目标、特征和优点，在附图中：

-图1示意性地表示了根据本发明的包含控制设备的冷却组件，

-图2是展示了图1的控制设备的调节环路的框图；

-图3表示了用于控制图1的冷却组件的方法。

具体实施方式

参考图1，示意性地表示了机动车辆2。车辆2显然设置有具有内燃发动机(未示出)的动力传动系(未示出)。

车辆2包括冷却系统4。系统4的功能是冷却车辆2的内燃发动机。系统4包括冷却回路6，冷却剂(例如水)在该冷却回路中循环。系统4包括散热器8、交换器10以及泵12。散热器8、交换器10以及泵12串联地安装在冷却回路6上。由回路6中的泵12驱动的冷却剂流过交换器10以从内燃发动机获取热量，然后流过散热器8以使热量返回到外部系统。这样，确保了内燃发动机的冷却。

通常，交换器10由整个内部冷却回路构成，该内部冷却回路用于冷却燃烧室和热力发动机的移动部分，并因此冷却热力发动机本身。

车辆2包括空调系统14。系统14包括空调回路16，制冷剂在该空调回路中循环。系统14包括冷凝器18、膨胀阀19、压缩机20以及蒸发器23。流体在蒸发器23中蒸发，以从被引向车辆2内部的空气流中获取热量。流体在冷凝器18中冷凝，以使热量返回到外部系统。

从外部控制压缩机20，以作用于制冷剂的流速。特别地，可以控制压缩机20的扫气容积。在所展示的示例中，压缩机20是旋转斜盘式压缩机。压缩机20包括活塞支撑板21。板21相对于活塞(未示出)的位移方向的角度是可变的，并且可以由电磁致动器22进行控制。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，当然可以设想具有不同设计的压缩机，例如设置有控制阀的压缩机，该控制阀使得可以改变压缩机的扫气容积。

车辆2包括电动风扇装置24(通常放置在散热器之后、处于吸气模式，但在图1中以送风模式表示)和空气入口26。布置装置24和空气入口26是为了允许生成由图1中的箭头28示意性地表示的空气流。由箭头28示意性地表示的空气流首先遇到冷凝器18，然后遇到散热器8。由此，使散热器8和冷凝器18的对流热交换最大化。

参考图1，示意辆性地表示了车辆2的冷却组件30。组件30包括系统4、系统14以及装置24。还示意性地表示了冷却装置32。在所展示的示例中，冷却装置32由散热器8、冷凝器18和电动风扇装置24构成。

车辆2包括控制设备34。设备34的目的是控制组件30，以同时管理由系统4进行的冷却和由系统14进行的空调。设备34包括调节环路36和控制模块38。模块38的功能是产生对致动器22供电的电流i_alim。基于电流i_alim可以改变板21的角度。这样，模块38对压缩机20的扫气容积进行控制。

参考图2，通过框图示意性地表示了调节环路36。

环路36包括比较器39。比较器39计算冷却剂温度差ε_liq。差ε_liq对应于冷却剂的温度设定点t_{liq_cons}与冷却剂的测量温度t_{liq_mes}之间的差。在所展示的示例中，设定点t_{liq_cons}在105℃到120℃之间，优选地在110℃到115℃之间。温度t_{liq_mes}由在回路6的散热器8处包含的温度传感器(未示出)进行测量。然而，在不脱离本发明范围的情况下，可以设想在回路6的不同点处包含该传感器。

环路36包括校正器40。校正器40获得差ε_liq。在所展示的示例中，校正器40是比例积分微分(PID)校正器。选择这种校正器是为了在不增加调节环路36的复杂性的情况下进行有效的校正。校正器40确定并传递经校正的冷却剂温度差ε_{liq_cor}。

环路36还包括确定块42。块42获得由校正器40传递的经校正的差ε_{liq_cor}。块42还获得来自蒸发器的空气的温度设定点t_{cond_cons}，以确保车辆内部的热舒适。设定点t_{cond_cons}在2℃到15℃之间。块42在经校正的差εli_{q_cor}与设定点t_{cond_cons}之间选择最大值。块42发出所选择的设定点t_{cond_cons_2}。

环路36包括比较器44。比较器44获得由块42发出的所选择的设定点t_{cond_cons_2}。比较器44还获得从蒸发器23排出的空气的测量温度t_{cond_mes}。可以通过布置在蒸发器23的表面上或在蒸发器23的空气侧输出端处的温度传感器来测量该温度t_{cond_mes}。比较器44计算所选择的设定点t_{cond_cons_2}与温度t_{cond_mes}之间的差。该差对应于蒸发器的温度差ε_cond。

环路36包括校正器46。校正器46获得由比较器44计算出的差ε_cond。校正器46是比例积分微分(PID)校正器。关于校正器46，选择这种类型的校正器是为了在不增加调节环路36的复杂性的情况下进行有效的校正。校正器46确定并传递蒸发器23的经校正的温度差ε_{cond_cor}作为输出。经校正的差ε_{cond_cor}使得可以获得要供应给电磁致动器22的电流i_alim，以最佳地管理系统4进行的冷却和系统14进行的空调。更具体地，根据经校正的差ε_{cond_cor}、从包含电源电流值i_alim的映射48中读取电流i_alim。在变体实施例中，设计校正器46，其方式为使得经校正的差ε_{cond_cor}的值对应于以安培(A)为单位的电流值i_alim。

参考图3，已经示意性地表示了可以使用设备34和组件30来实施的方法。

在第一步骤E01期间，测量温度t_{liq_mes}。

在第二步骤E02期间，通过应用以下公式来计算差ε_liq：

ε_liq＝t_{liq_cons}-t_{liq_mes}

在第三步骤E03期间，实施对差ε_liq的比例积分微分(PID)校正。由此，计算出经校正的差ε_{liq_cor}。

在后一步骤E04期间，在经校正的差ε_{liq_cor}与设定点t_{cond_cons}之间选择最大值。由此，通过应用以下公式来计算设定点t_{cond_cons_2}：

t_{cond_cons_2}＝max(t_{cond_cons}，ε_{liq_cor})

在第五步骤E05期间，测量温度t_{cond_mes}。

在后一步骤E06期间，通过应用以下公式来计算差ε_cond：

ε_cond＝t_{cond_cons_2}-t_{cond_mes}

在第七步骤E07期间，实施对差ε_cond的比例积分微分(PID)校正。由此，计算出经校正的差ε_{cond_cor}。

在第八步骤E08期间，通过从映射48中读取、根据经校正的差来确定电流i_alim。仍然在步骤E08中，借助于控制模块38向致动器22供应电流i_alim。

借助于设备34和图3的控制方法，可以控制压缩机20，以调节在回路6中循环的冷却剂的温度以及蒸发器23的温度。由此，确保了同时管理冷却系统4和空调系统14。通过这种同时管理，可以在车辆2的所有运行状况下，在有效地冷却内燃发动机和冷却系统4的部件的同时，确保车辆2的空调的持续运行。这样，在保持车辆2的乘客的舒适的同时，确保了构成内燃发动机和冷却系统4的部分的强度和耐久性。

Claims (9)

1.一种用于控制机动车辆(2)的冷却组件(30)的设备(34)，该冷却组件包括冷却散热器(8)和外部控制的空调压缩机(20)，该设备(34)包括用于调节在所述冷却散热器(8)中循环的冷却剂的温度的调节环路(36)，该调节环路(36)能够传递经校正的第一差(ε_{cond_cor})，其特征在于，所述设备(34)包括用于根据该经校正的第一差(ε_{cond_cor})来控制该空调压缩机(20)的控制模块(38)，

其中，该调节环路(36)包括：第一比较器(44)，该第一比较器可以确定第一设定点(t_{cond_cons_2})与该机动车辆(2)的冷却组件(30)的空调蒸发器(23)的测量温度(t_{cond_mes})之间的第一差(ε_cond)；以及第一校正器(46)，该第一校正器能够校正所述第一差(ε_cond)，以传递所述经校正的第一差(ε_{cond_cor})，

该调节环路(36)包括：第二比较器(39)，该第二比较器可以确定第二设定点(t_{liq_cons})与在所述冷却散热器(8)中循环的冷却剂的测量温度(t_{liq_mes})之间的第二差(ε_liq)；以及第二校正器(40)，该第二校正器能够校正该第二差(ε_liq)，以计算出经校正的第二差(ε_{liq_cor})，

该调节环路(36)包括用于确定所述第一设定点(t_{cond_cons_2})的确定块(42)，所述确定块(42)在所述经校正的第二差(ε_{liq_cor})与第三设定点(t_{cond_cons})之间选择最大值。

2.如权利要求1所述的设备(34)，其中，该控制模块(38)能够控制该空调压缩机(20)的扫气容积。

3.如权利要求1或2所述的设备(34)，其中，该控制模块(38)包括映射(48)，其中存储有电磁致动器(22)的控制电流(i_alim)的值，该电磁致动器用于根据该经校正的第一差(ε_{cond_cor})来致动该空调压缩机(20)的活塞支撑板(21)的旋转。

4.如权利要求1或2所述的设备(34)，其中，所述第一校正器(46)是比例积分微分校正器。

5.如权利要求1或2所述的设备(34)，其中，所述第二设定点(t_{liq_cons})处于105℃到120℃之间。

6.如权利要求5所述的设备(34)，其中，所述第二设定点(t_{liq_cons})处于110℃到115℃之间。

7.如权利要求1或2所述的设备(34)，其中，所述第二校正器(40)是比例积分微分校正器。

8.如权利要求1或2所述的设备(34)，其中，所述第三设定点(t_{cond_cons})处于2℃与15℃之间。

9.一种用于控制冷却组件(30)的方法，该冷却组件设置有冷却散热器(8)、外部控制的空调压缩机(20)以及如权利要求1至8中任一项所述的设备(34)，其中，通过控制所述空调压缩机来实施对该冷却剂的温度的调节。