DE102012208009A1

DE102012208009A1 - Verfahren zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012208009A1
Application number: DE201210208009
Authority: DE
Inventors: Christian Zellner; Harald Paulhart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-14
Also published as: JP2013238234A

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors, das folgende Schritte aufweist: Ermitteln von Kühlungseinflussgrößen, wobei mindestens die Motortemperatur des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) und dessen Motormoment ermittelt wird (S1); Berechnen eines Tastverhältnisses aus den ermittelten Kühlungseinflussgrößen nach mindestens einem vorgegeben Kriterium (S2); Ansteuern einer ersten elektrischen Pumpe (2) zum Betrieb eines Kühlkreislaufs (K) des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) mit dem berechneten Tastverhältnis (S3). Des Weiteren schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors.
Stand der Technik
Die Kühlung von Verbrennungsmotoren bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen erfolgt mittels einer mechanischen Hauptwasserpumpe, die das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf pumpt, sowie mittels eines elektrischen Motorlüfters, der das Kühlmedium abkühlt. Eine Kühlung von Verbrennungsmotoren gemäß dem Stand der Technik wird in der Patentschrift DD 265 767 A3 beschrieben.
Bei vielen Projekten werden beispielsweise auch elektrische Zusatzwasserpumpen verbaut, um das Kühlmittel in Phasen, in denen die mechanische Hauptwasserpumpe nicht läuft, zirkulieren zu lassen. Dies ist zum Beispiel beim Start/Stopp Betrieb der Fall, damit in diesem Zustand das warme Kühlmittel zum Wärmetauscher für die Innenraumheizung gebracht werden kann.
Bei Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb (also mit Verbrennungsmotor und elektrischem Antrieb) wird die mechanische Hauptwasserpumpe durch eine elektrische Hauptwasserpumpe ersetzt. Dies ist erforderlich, da die Kühlung auch im elektrischen Betrieb sichergestellt sein muss.
Bei Fahrzeugen mit reinem elektrischem Antrieb hängt die Reichweite von der Kapazität der Batterie ab. Da diese begrenzt ist, können längere Strecken nicht ohne Aufladung der Batterie zurückgelegt werden. Durch den Einbau eines Range Extender (REX) können höhere Reichweiten erzielt werden.
Es ist wünschenswert, eine Kühlstrategie für einen Range Extender in einem Elektrofahrzeug bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors, das folgende Schritte aufweist: Ermitteln von Kühlungseinflussgrößen, wobei mindestens die Motortemperatur des Range-Extender-Verbrennungsmotors und dessen Motormoment ermittelt wird; Berechnen eines Tastverhältnisses aus den ermittelten Kühlungseinflussgrößen nach mindestens einem vorgegeben Kriterium; Ansteuern einer ersten elektrischen Pumpe zum Betrieb eines Kühlkreislaufs des Range-Extender-Verbrennungsmotors mit dem berechneten Tastverhältnis. Des Weiteren schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 5.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Hauptvorteil der hier dargelegten Erfindung ist die Sicherstellung der Kühlung des Range Extender Verbrennungsmotors in jedem Betriebszustand. Die Kühlung wird sowohl im Normalbetrieb, als auch in Zuständen hoher Last sowie bei Ausfall wichtiger Sensoren durchgeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einer Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Steuerung einer Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und und 2 ist eine schematische Darstellung der Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In den 1–2 bezeichnen Bezugszeichen S1–S3 aufeinander folgende Verfahrensschritte. Bezugszeichen 1 ist eine Range Extender Verbrennungsmotor, Bezugszeichen 2 ist eine erste elektrische Pumpe und Bezugszeichen 3 ist ein Hochtemperaturradiator. Im Kühlkreislauf K befindet sich des Weiteren ein Thermostatventil 4. Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Generator des Range Extender Verbrennungsmotors 1 und ein dazugehöriger Inverter ist mit Bezugszeichen 6 gekennzeichnet. Eine zweite elektrische Pumpe wird durch Bezugszeichen 7 bezeichnet. Pfeile deuten die Flussrichtung des Kühlmittels im Kühlkreislauf K an.
Kern der Erfindung ist eine Betriebsstrategie zur Ansteuerung einer ersten elektrischen Wasserpumpe 2 zur Kühlung eines Range Extender Verbrennungsmotors 1 in einem Elektrofahrzeug. Als wesentliche Steuergröße dient die Kühlmitteltemperatur, die über einen Temperatursensor im Kühlkreislauf erfasst wird. Die Kühlung erfolgt mit einer elektrischen Wasserpumpe, die über die Range Extender-ECU angesteuert wird.
Die Funktion zur Ansteuerung der ersten elektrischen Wasserpumpe 2 besteht aus drei Teilen: Ansteuerung im Normalbetrieb, Ansteuerung im thermischen Nachlauf und Ansteuerung im Notlaufbetrieb.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 erfolgt die Ansteuerung im Normalbetrieb abhängig von den Einflussgrößen Motortemperatur und Motormoment des Range Extender Verbrennungsmotors 1, die in einem ersten Schritt S1 ermittelt werden. Die Betriebsstrategie sollte so gewählt werden, dass die erste elektrische Pumpe 2 bei hoher Motortemperatur und hoher Last schneller läuft. Das in einem zweiten Schritt S2 daraus berechnete Tastverhältnis wird mit einem umgebungstemperaturabhängigen Korrekturfaktor multipliziert. Damit kann mehr Kühlung bei hohen Außentemperaturen erreicht werden. Anschließend wird der Wert über ein PT1-Glied gefiltert. Durch die Berechnung eines Tastverhältnisses ist eine stufenlose Ansteuerung der ersten elektrischen Pumpe 2 in einem dritten Schritt S3 möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Übergang in den thermischen Nachlauf mit dem Abstellen des Range Extender Verbrennungsmotors 1. Da auch in diesem Zustand eine Kühlung notwendig ist, wird die Nachlaufsteuerung aktiviert, wenn ein Ausschalten des Range Extender Verbrennungsmotors 1 ermittelt wird. Diese berechnet zwei wichtige Größen. Erstens wird in Abhängigkeit von der Motortemperatur wird das Ansteuertastverhältnis berechnet. Und zweitens wird in Abhängigkeit von der Motor- und der Umgebungstemperatur die Dauer der Nachlaufzeit berechnet. Diese Größe wird beim Übergang in den Nachlauf ermittelt. Während des thermischen Nachlaufs wird der Nachlauftimer dekrementiert und die erste elektrische Pumpe 2 mit dem Tastverhältnis angesteuert. Der Steuergerätenachlauf wird so lange verlängert, bis der thermische Nachlauf beendet ist und der Range Extender Verbrennungsmotor 1 keine weitere Kühlung mehr benötigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Notlaufbetrieb, wenn ein fehlerhafter Temperatursensor erkannt wird. Die elektrische Wasserpumpe 2 wird dann mit einem festen Vorgabewert angesteuert. So können thermische Schäden aufgrund eines Sensorfehlers vermieden werden.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 weist die Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung folgende Komponenten auf: einen Kühlkreislauf K; eine erste elektrische Pumpe 2, wobei über den Kühlkreislauf K ein Kühlmittel durch den Range Extender Verbrennungsmotor 1 pumpbar ist und das Kühlmittel je nach Konfiguration des Thermostatventils 4 in einem kleinen Kühlkreislauf, der mindestens aus dem Range Extender Verbrennungsmotor 1, der ersten elektrischen Pumpe 2 und dem Thermostatventil 4 besteht, oder in einem großen Kühlkreislauf, der mindestens aus dem Range Extender Verbrennungsmotor 1, der ersten elektrischen Pumpe 2, dem Thermostatventil 4 und dem Hochtemperaturradiator 3 besteht, zirkulierbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 weist die Range Extender Verbrennungsmotor Kühlung zusätzlich folgende Komponenten auf: der Kühlkreislauf K, wobei zusätzlich über den Hochdrucktemperaturradiator 3 mit einer zweiten elektrischen Pumpe 7 ein Kühlmittel durch einen Generator 5 des Range Extender Verbrennungsmotors 1 und einen Inverter 6 zirkulierbar ist. Es ist zweckmäßig das Thermostatventil 4 in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur und mindestens eines weiteren vorgegeben Kriteriums zu steuern.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DD 265767 A3 [0002]

Claims

Verfahren zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors, das folgende Schritte aufweist: Ermitteln von Kühlungseinflussgrößen, wobei mindestens die Motortemperatur des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) und dessen Motormoment ermittelt wird (S1); Berechnen eines Tastverhältnisses aus den ermittelten Kühlungseinflussgrößen nach mindestens einem vorgegeben Kriterium (S2); Ansteuern einer ersten elektrischen Pumpe (2) zum Betrieb eines Kühlkreislaufs (K) des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) mit dem berechneten Tastverhältnis (S3).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tastverhältnis mit einem umgebungstemperaturabhängigen Korrekturfaktor korrigiert wird;
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich ermittelt wird, ob der Range-Extender-Verbrennungsmotor (1) ausgeschaltet ist und wobei, falls ermittelt wird, dass der Range-Extender-Verbrennungsmotor (1) ausgeschaltet ist, ein Tastverhältnis aus der Motortemperatur des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) nach mindestens einem vorgegeben Kriterium berechnet wird und eine Dauer einer Nachlaufzeit aus der Motortemperatur des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) und der Umgebungstemperatur nach mindestens einem vorgegebenen Kriterium berechnet wird und die erste elektrische Pumpe (2) zum Betrieb des Kühlkreislaufs (K) mit dem berechneten Tastverhältnis für die Dauer der berechneten Nachlaufzeit angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei falls mindestens eine Kühlungseinflussgröße nicht und/oder nicht korrekt ermittelbar ist, kein Berechnen des Tastverhältnisses erfolgt und das Ansteuern der ersten elektrischen Pumpe (2) zum Betrieb des Kühlkreislaufs (K) mit einem vorgegeben Tastverhältnis erfolgt.
Vorrichtung zum Kühlen eines Range-Extender-Verbrennungsmotors, die folgende Komponenten aufweist: einen Kühlkreislauf (K); eine erste elektrische Pumpe (2), die nach den Ansprüchen 1–3 steuerbar ist, wobei über den Kühlkreislauf (K) ein Kühlmittel durch den Range-Extender-Verbrennungsmotor (1) pumpbar ist und das Kühlmittel je nach Konfiguration eines Thermostatventils (4) in einem kleinen Kühlkreislauf, der mindestens aus dem Range-Extender-Verbrennungsmotor (1), der ersten elektrischen Pumpe (2) und dem Thermostatventil (4) besteht, oder in einem großen Kühlkreislauf, der mindestens aus dem Range-Extender-Verbrennungsmotor (1), der ersten elektrischen Pumpe (2), dem Thermostatventil (4) und einem Hochtemperaturradiator (3) besteht, zirkulierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin mit folgenden Komponenten: der Kühlkreislauf (K), wobei zusätzlich über den Hochdrucktemperaturradiator (3) mit einer zweiten elektrischen Pumpe (7) ein Kühlmittel durch einen Generator (5) des Range-Extender-Verbrennungsmotors (1) und einen Inverter (6) zirkulierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4–5, wobei das Thermostatventil (4) in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur und mindestens eines weiteren vorgegeben Kriteriums steuerbar ist.