DE102013111398A1

DE102013111398A1 - Heizerkernisolationsventilpositionserkennung

Info

Publication number: DE102013111398A1
Application number: DE102013111398.2A
Authority: DE
Inventors: Angel Fernando Porras
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-09-11
Also published as: US10207567B2; US20140110081A1; CN103770600A

Abstract

Es wird ein Fahrzeug offenbart, das mehrere Kühlmittelwege aufweist, die durch Steuern eines Dreiwegeventils ausgewählt werden, wobei die Position des Ventils erkennbar ist. Es wird ein Verfahren zum Erkennen der Ventilposition während Störungsbedingungen offenbart. Das Fahrzeug weist ein Heizsystem auf, das eine erste Kühlmittelschleife mit einer Heizquelle, einer Wasserpumpe und einem Heizerkern enthält. Das Heizsystem weist außerdem eine zweite Kühlmittelschleife auf, die zusätzlich zu den Elementen der ersten Kühlmittelschleife einen Motor und eine zweite Wasserpumpe enthält. In jeder Kühlmittelschleife befinden sich Temperatursensoren. Ein Dreiwegeventilfehler wird durch Überwachen des Verhaltens der Temperatursensoren als Reaktion auf die Position des Dreiwegeventils und den Status der Heizquellen erkannt.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/716,077, eingereicht am 19. Oktober 2012, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hintergrund
Um Fahrgastraumbequemlichkeit zu bieten, haben Fahrzeuge die Fähigkeit, den Fahrgastraum zu heizen oder zu kühlen. Herkömmliche Fahrzeuge nutzen Abwärme vom Motor als alleinige Heizquelle für den Fahrgastraum. Mit der Einführung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen („Battery Electric Vehicle”; BEV) ist keine Abwärme mehr verfügbar, sodass andere Mittel zum Heizen des Fahrgastraums erforderlich sind. Ein typisches BEV kann einen elektrischen Heizer zum Wärmen des Fahrgastraums benutzen. Gleicherweise weisen hybride Elektrofahrzeuge („Hybrid Electric Vehicles”; HEV) verschiedene Probleme auf, da der Motor nicht immer laufen und Abwärme zur Benutzung durch das Heizsystem erzeugen muss. Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (”Plug-in Hybrid Electric Vehicles”; PHEV) verschlimmern dieses Problem, da sie über erhebliche Zeiträume mit abgeschaltetem Motor laufen. Zum Erzielen von optimalem Kraftstoffwirtschaftlichkeitsnutzen ist es erwünscht, den Fahrgastraum zu heizen, ohne allein auf Motorabwärme angewiesen zu sein.
In einem Heizsystem können Ventile zum Ändern des Kühlmittelstroms durch das System vorhanden sein. Diese Ventile können über eine Steuerung auf eine gewünschte Position bewegt werden. Während des Normalbetriebs ist das Ventil tatsächlich in der betätigten Position, die durch die Steuerung eingestellt ist. Während Störungsbedingungen kann das Ventil in einer Position sein, die nicht der Position entspricht, die die Steuerung ausgewählt hat. Es ist wünschenswert diese Situationen zu erkennen, um zu gewährleisten, dass das System auf eine Art und Weise arbeitet, die mit der tatsächlichen Ventilstellung konsistent ist.
KURZDARSTELLUNG
In einer veranschaulichenden Ausführungsform enthält ein Hybridfahrzeug einen Motor, einen Elektroheizer, einen Heizerkern und ein Ventil, das zum Leiten von Kühlmittel durch mindestens einen von beiden, Motor und Elektroheizer, angeordnet ist. Das veranschaulichende System enthält außerdem eine Steuerung, die zum Steuern eines Ventils zum Leiten von Kühlmittel durch den Motor und den Heizerkern als Reaktion auf eine Heizanforderung konfiguriert ist. Das veranschaulichende System weist die Fähigkeit auf, eine Heizerschleife unabhängig von der Motor-Heizer-Schleife zu betreiben. Das veranschaulichende System kann robuste Fähigkeit zum Bereitstellen von Heizung trotz der Störung einiger der Systembauteile bereitstellen. Das veranschaulichende System kann außerdem Betriebsmodi zum Verbessern der Wirksamkeit des Heizens des Fahrgastraums bereitstellen. Beispielsweise kann das System Ventilstörungen diagnostizieren und das System auf eine Art und Weise betreiben, die mit der Ventilposition konsistent ist.
Es wird ein Fahrzeug mit einem Motor, einem Wärmetauscher oder einem Heizerkern, einem Elektroheizer und einem Ventilsystem offenbart, das selektiv Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leiten kann. Das Ventilsystem ist dazu imstande, die Position des Ventils basierend auf einer Temperatur von Kühlmittel, das in den Wärmetauscher eintritt, und einer Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, zu erkennen. Das Ventilsystem kann einen korrekten Ventilbetrieb erkennen, wenn das Ventil angeordnet ist, um das Kühlmittel fluidtechnisch zu isolieren, das aus dem Motor vom Wärmetauscher austritt, wenn ein Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein Temperaturanstieg des Kühlmittels ist, das aus dem Motor austritt, während der Elektroheizer an und der Motor aus ist. Die korrekte Ventilposition kann erkannt werden, wenn der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein erster Schwellenwert ist, und der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. Das Ventilsystem kann einen gestörten Ventilbetrieb erkennen, wenn das Ventil tatsächlich Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leitet, wenn von dem Ventil gefordert wird, Kühlmittel vom Motor fluidtechnisch vom Wärmetauscher zu isolieren. Die Störungsposition kann erkannt werden, wenn der Temperaturanstieg im Zeitverlauf des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder der Temperaturanstieg im Zeitverlauf des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Das System kann dazu konfiguriert sein, eine Ausgabe zu erstellen, die eine Störung der Ventilposition darstellt, und einen Diagnosecode zu speichern.
In einer anderen Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einem Motor, einem Wärmetauscher oder Heizerkern, einem Elektroheizer und einem Ventilsystem offenbart, das selektiv Kühlmittel vom Motor zum Elektroheizer leiten kann. Das Ventilsystem ist dazu imstande, die Position des Ventils basierend auf einer Temperaturänderung im Zeitverlauf des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, und einer Temperaturänderung im Zeitverlauf des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, zu erkennen. Das Ventilsystem kann einen korrekten Ventilbetrieb erkennen, wenn das Ventil zum fluidtechnischen Isolieren von Kühlmittel vom Motor vom Elektroheizer positioniert ist, wenn eine Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, größer als eine Temperaturänderung des Kühlmittels ist, das aus dem Motor austritt, während der Elektroheizer an und der Motor aus ist. Die korrekte Ventilposition kann erkannt werden, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, größer als ein erster Schwellenwert ist, und die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. Das Ventilsystem kann einen gestörten Ventilbetrieb erkennen, wenn das Ventil tatsächlich Kühlmittel vom Motor zum Elektroheizer leitet, wenn von dem Ventil gefordert wird, Kühlmittel vom Motor fluidtechnisch vom Elektroheizer zu isolieren. Die Störungsposition kann erkannt werden, wenn die Temperaturänderung im Zeitverlauf des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Das System kann dazu konfiguriert sein, eine Ausgabe zu erstellen, die eine Störung der Ventilposition darstellt, und einen Diagnosecode speichern.
Es wird ein Verfahren zum Erkennen einer Ventilposition offenbart. Das Verfahren weist die Schritte des Aktivierens einer Pumpe, des Anweisens des Ventils, Kühlmittel durch eine Heizquelle zu leiten und die Heizquelle fluidtechnisch vom Motor zu isolieren, des Aktivierens der Heizquelle und, als Reaktion, des Ausgebens eines Signals, das eine Position des Ventils basierend auf einer Änderung der Kühlmitteltemperatur, die der Heizquelle zugeordnet ist, und einer Änderung der Kühlmitteltemperatur, die dem Motor zugeordnet ist, anzeigt, wenn der Motor aus ist. In einer Ausführungsform kann der Motor vor dem Erkennen der Position für einen vorgegebenen Zeitraum aus sein. Die Ventilposition wird als in der gestörten Position befindlich erkannt, in der das Ventil Kühlmittel vom Motor zur Heizquelle leitet, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das der Heizquelle zugeordnet ist, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder die Temperaturänderung des Kühlmittels, das dem Motor zugeordnet ist, größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Wenn die gestörte Position erkannt wird, kann eine Ausgabe, die die Störung darstellt, erzeugt werden. Die Ventilposition kann als in einer korrekten Position befindlich erkannt werden, in der das Ventil kein Kühlmittel vom Motor zur Heizquelle leitet, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das der Heizquelle zugeordnet ist, größer als ein erster Schwellenwert ist und die Temperaturänderung des Kühlmittels, das dem Motor zugeordnet ist, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. In einer anderen möglichen Ausführungsform kann die Ventilpositionserkennung ausgeführt werden, wenn eine elektrische Ventilstörung erkannt wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs.
2 ist eine schematische Darstellung von Fahrzeugbauteilen, die eine Klimasteuerungsstrategie implementieren.
3 ist ein Flussdiagramm einer Ventilpositionsdiagnose.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich sind hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Bauteile zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte spezifische bauliche und funktionale Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Durchschnittsfachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedenartig einzusetzen.
Fahrzeuge können zwei oder mehr Antriebsvorrichtungen aufweisen, wie etwa eine erste Antriebsvorrichtung und eine zweite Antriebsvorrichtung. Das Fahrzeug kann beispielsweise einen Motor und einen Elektromotor, eine Kraftstoffzelle und einen Elektromotor oder andere Kombinationen von Antriebsvorrichtungen aufweisen, wie sie in der Technik bekannt sind. Der Motor kann ein Kompressions- oder Funkenzündungsverbrennungsmotor oder eine Kraftmaschine mit äußerer Verbrennung sein, und die Verwendung verschiedener Kraftstoffe ist berücksichtigt. In einem Beispiel ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug (HEV) und kann zusätzlich die Fähigkeit aufweisen, an ein externes Stromnetz anschließbar zu sein, wie bei einem Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV). Die PHEV-Struktur wird in den Figuren und zum Beschreiben der verschiedenen Ausführungsformen unten benutzt; es ist jedoch berücksichtigt, dass die verschiedenen Ausführungsformen mit Fahrzeugen mit anderen Antriebsvorrichtungen oder Kombinationen von Antriebsvorrichtungen, wie sie in der Technik bekannt sind, verwendet sein können.
Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) beinhaltet eine Erweiterung bestehender Hybridelektrofahrzeug-(HEV-)Technologie, bei der eine Elektrobatterie einen Verbrennungsmotor und mindestens einer elektrischen Maschine ergänzt, um weiter erhöhte Kilometerleistung und verringerte Fahrzeugemissionen zu erzielen. Ein PHEV nutzt eine Batterie mit größerer Kapazität als ein Standard-Hybridfahrzeug und weist außerdem die Fähigkeit auf, die Batterie aus einem Stromnetz aufzuladen, das einer elektrischen Steckdose an einer Ladestation Energie zuführt. Dies verbessert die Gesamtfahrzeugsystembetriebseffizienz in einem Elektrofahrmodus und in einem gemischten Kohlenwasserstoff-/Elektrofahrmodus weiter.
1 stellt ein Kraftübertragungskonfigurations- und -steuersystem eines HEV 10 dar. Ein Hybrid-Elektrofahrzeug 10 mit geteiltem Antrieb kann ein paralleles Hybrid-Elektrofahrzeug sein. Die HEV-Konfiguration wie gezeigt dient nur Beispielzwecken und es ist nicht beabsichtigt, dass sie einschränkend ist, da die vorliegende Offenbarung HEVs, PHEVs oder andere Fahrzeugarten mit jeglicher geeigneten Architektur betrifft. Bei dieser Kraftübertragungskonfiguration gibt es zwei Kraftquellen 12, 14, die mit dem Triebstrang verbunden sind und die eine Kombination aus Motor und Generatorsubsystemen sind, die ein Planetengetriebe nutzen, welches zu ihrer Verbindung miteinander eingestellt ist, und das elektrische Antriebssystem enthalten (Motor, Generator und Batteriesubsysteme). Das Batteriesubsystem ist ein Energiespeichersystem für den Generator und den Motor. Die Ladegeneratorgeschwindigkeit variiert die Motorausgangskraftteilung zwischen einem elektrischen Weg und einem mechanischen Weg. Bei einem Fahrzeug 10 mit einem Kraftaufteilungskraftübertragungssystem erfordert der Motor 16, anders als bei herkömmlichen Fahrzeugen, entweder das Generatormoment, das sich aus der Motordrehzahlsteuerung ergibt, oder das Generatorbremsmoment zum Übertragen seiner Ausgangskraft über den elektrischen wie auch den mechanischen Weg (Aufteilungsmodi) oder über nur den mechanischen Weg (Parallelmodus) auf den Antrieb zur Vorwärtsbewegung. Im Betrieb unter Benutzung der zweiten Kraftquelle 14 zieht der Elektromotor 20 Energie aus der Batterie 26 und sieht Antrieb unabhängig vom Motor 16 für Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen vor. Dieser Betriebsmodus wird ”Elektroantrieb” oder nur-elektrischer Modus oder EV-Modus genannt.
Der Betrieb dieses Kraftaufteilungskraftübertragungssystems integriert, ungleich herkömmlichen Kraftübertragungssystemen, die zwei Kraftquellen 12, 14 zum nahtlosen Zusammenarbeiten, um die Anforderung des Fahrers zu erfüllen, ohne die Systemgrenzen (wie etwa Batteriegrenzen) zu überschreiten, während die gesamte Kraftübertragungssystemeffizienz und -leistung optimiert ist. Es ist eine Koordinationssteuerung zwischen den zwei Kraftquellen erforderlich. Wie in 1 gezeigt, gibt es eine hierarchische Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 28, die die Koordinationssteuerung in diesem Kraftaufteilungskraftübertragungssystem ausführt. Unter normalen Kraftübertragungsbedingungen (keine Subsysteme/Komponenten gestört) interpretiert die VSC die Anforderungen des Fahrers (z. B. PRND und Beschleunigungs- oder Verlangsamungsforderungen) und bestimmt dann den Raddrehmomentbefehl auf Grundlage der Fahreranforderung und der Kraftübertragungsgrenzen. Zudem bestimmt die VSC 28, wann und wie viel Drehmoment jede Kraftquelle vorsehen muss, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen und den Betriebspunkt (Drehmoment und Geschwindigkeit) des Motors zu erzielen.
Die Batterie 26 ist in der Konfiguration eines PHEV-Fahrzeugs 10 (in Durchsicht gezeigt) zudem unter Benutzung einer Steckdose 32 aufladbar, das mit dem Stromnetz oder einer anderen äußeren Stromquelle verbunden ist und an die Batterie 26 gekoppelt ist, möglicherweise über einen Batterielader/-umformer 30.
Das Fahrzeug 10 kann im elektrischen Modus (EV) betrieben sein, wobei die Batterie 26 dem Elektromotor 20 die gesamte Energie zum Betreiben des Fahrzeugs 10 zuführt. Zusätzlich zum Nutzen einer Kraftstoffersparnis kann der Betrieb im EV-Modus den Fahrkomfort durch weniger Geräusch und bessere Fahrbarkeit steigern, beispielsweise durch gleichmäßigeren elektrischen Betrieb, weniger Geräusch, Vibration und Härte (NVH) und schnelleres Ansprechen. Der Betrieb im EV-Modus wirkt sich außerdem mit null Emissionen des Fahrzeugs während dieses Modus positiv auf die Umwelt aus.
Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) teilt Kennzeichen sowohl eines ICEs als auch eines BEVs. Ein PHEV kann etwas Fahrreichweite aufweisen, bei der Antrieb nur durch einen Elektromotor 20 vorgesehen ist, der aus einem Batteriepack 26 mit Strom versorgt wird. Sobald die Ladung des Batteriepacks 26 zu einem bestimmten Grad aufgebraucht ist, kann der Motor 16 gestartet werden. Der Motor 16 kann Kraft zum Antreiben des Fahrzeugs und zum erneuten Aufladen des Batteriepacks 26 vorsehen. Im nur-elektrischen Modus läuft der Motor 16 nicht. Da der Motor 16 nicht läuft, wird keine Motorwärme erzeugt, die zum Heizen des Fahrgastraums benutzt werden kann. Ein PHEV kann den Motor 16 als Reaktion auf ein Erfordernis zum Heizen des Fahrgastraums starten. Dies stört jedoch den nur-elektrischen Betrieb und kann sich auf Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Emissionen auswirken.
Ein PHEV kann in verschiedenen Modi arbeiten. In einem Modus kann der PHEV in einem ladungserhaltenden Modus arbeiten. Ein ladungserhaltender Modus ist ein Modus, in dem der Ladungszustand des Batteriepacks 26 innerhalb eines gewissen Bereichs erhalten bleibt. Dies kann durch Betreiben des Motors 16 zur Versorgung des Generators 18 mit Strom zum erneuten Aufladen des Batteriepacks erzielt werden. In einem anderen Modus kann das PHEV in einem ladungsaufbrauchenden Modus arbeiten. Ein ladungsaufbrauchender Modus ist ein Modus, in dem ermöglicht ist, dass sich das Batteriepack 26 auf einen niedrigeren Grad entlädt. Dies kann in einem vollelektrischen Modus sein, wenn der Fahrzeugantrieb durch den Elektromotor 20 mit Strom aus dem Batteriepack 26 versorgt wird.
Ein mögliches System zum Bereitstellen eines Fahrgastraumheizung für ein PHEV ist in 2 gezeigt. Das System sieht zwei Kühlmittelheizquellen vor. Das System kann Wärme vom Motor 40 zum Heizen des Kühlmittels wie bei einem herkömmlichen ICE-Fahrzeug nutzen. Das System kann außerdem Wärme über einen Elektroheizer 42 wie in einem BEV-System bereitstellen. Das Aufweisen von mehrfachen Wärmequellen ermöglicht Flexibilität während normaler Betriebsbedingungen und einige Redundanz während Ausfallmodi. Das System ermöglicht, dass das Kühlmittel aus den verschiedenen Wärmequellen durch den Heizerkern strömt. Das Hinzufügen eines Heizerkernisolationsventils (HCIV) 44 ermöglicht, dass das Fahrgastraumheizsystem die Quelle erwärmten Kühlmittels auswählt. Ein Fahrzeugsystemsteuer-(VSC-)Modul (28, 1) kann den Betrieb des Systems steuern. Das VSC (28, 1) kann den Heizmodus auf Grundlage der Fahrgastraumheizanforderung und des Status der verschiedenen Komponenten im Heizsystem bestimmen. Zum Gewährleisten eines robusten Betriebs kann das VSC (28, 1) versuchen, mit fehlenden oder ausgefallenen Steuerelementen durch Wählen eines geeigneten Betriebsmodus zu arbeiten.
Das HCIV 44 kann zum Aktivieren verschiedener Kühlmittelschleifen benutzt werden. In einer Position bildet das HCIV 44 eine nur-elektrische Heizschleife 66 aus. In dieser Position fließt das Kühlmittel in einer Schleife, die aus dem HCIV 44, der zusätzlichen Wasserpumpe 46, dem Elektroheizer 42 und dem Heizerkern 50 gebildet ist, wobei dies, nicht auf diese bestimmte Reihenfolge beschränkt. In einer anderen Position bildet das HCIV 44 eine kombinierte Heizschleife 68 aus, die den Motor 40 durchläuft. In der kombinierten Heizschleife strömt Kühlmittel durch das HCIV 44, den Motor 40, die Wasserpumpe 54, den Thermostat 58, die zusätzliche Wasserpumpe 46, den Elektroheizer 42 und den Heizerkern 50, wobei diese nicht auf diese bestimmte Reihenfolge beschränkt ist. Es besteht außerdem eine separate Motorschleife, in der Kühlmittel durch den Motor 40, die Wasserpumpe 54, den Thermostat 58 und den Kühler 56 strömt, wobei dies nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge erfolgt. Abhängig vom Betriebsmodus müssen eine oder beide der Pumpen, 46 oder 54, aktiviert sein, damit Kühlmittel in dem System strömt.
Das System kann außerdem eine zusätzliche Wasserpumpe 46 aufweisen, um zu erzwingen, dass Kühlmittel durch das System strömt. Ein Kühlmittelsensor 48 kann zum Messen der Temperatur des Kühlmittels, das in den Heizerkern 50 eintritt, enthalten sein. Das Kühlmittel strömt durch einen Heizerkern 50, der es der Wärme ermöglicht, vom Kühlmittel auf Luft übertragen zu werden, die in den Fahrgastraum eintritt. Die Wärme kann vom Kühlmittel im Heizerkern 50 unter Benutzung eines Gebläses 52 übertragen werden, um Luft über den Heizerkern 50 und in den Fahrgastraum zuzuführen.
Das System kann außerdem eine Wasserpumpe 54 aufweisen, um zu erzwingen, dass Kühlmittel durch den Motor 40 strömt. Die Wasserpumpe 54 kann mechanisch oder elektrisch betrieben sein. In bestimmten Modi kann die Wasserpumpe 54 Kühlmittel ebenfalls durch den Heizerkern 50 zwingen. Das System kann außerdem einen Kühler 56 zum Ableiten von Wärme im Kühlmittel aufweisen. Das System kann außerdem einen Thermostat 58 zum Steuern des Kühlmittelstroms zwischen dem Kühler 56 und dem Motor 40 aufweisen. Das System kann außerdem eine Entgasungsflasche 60 aufweisen, die als Kühlmittelreservoir dienen, Luft aus dem Kühlmittel entfernen und Druckausgleich vorsehen kann. Das Kühlsystem kann ferner ein Abgasrückführungs-(EGR-)System 62 enthalten, das einen Anteil des Motorabgases zu den Motorzylindern zurückführt. Zudem kann das System einen Motorkühlmitteltemperatursensor 64 zum Bestimmen der Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor 40 austritt, aufweisen, oder die Temperatur des Motorkühlmittels, das aus dem Motor austritt, kann geschätzt oder aus anderen Messungen abgeleitet werden.
Das System weist die Fähigkeit auf, den Kühlmittelstrom durch das System in Reaktion auf die gewünschte Kühlmittelheizquelle zu ändern. Basierend auf der Position des HCIV 44 kann Kühlmittel in verschiedenen Schleifen strömen. Separate Kühlmitteltemperaturen können in jeder Schleife abhängig von den Heiz-/Kühlanforderungen jeder Schleife zu einer bestimmten Zeit erzielt werden. Das Hinzufügen des Heizerkernisolationsventils (HCIV) 44 ermöglicht, dass der Kühlmittelstrom modifiziert wird. Das HCIV 44 kann ein elektrisch geschaltetes Ventil sein, das den Kühlmittelstrom durch das System ändert. Das HCIV 44 kann ein Dreiwegeventil sein, das ermöglicht, dass ein Durchlass abwechselnd mit jedem der anderen zwei Durchlässe auf Grundlage eines Aktivierungssignals verbunden wird. Das HCIV 44 kann ermöglichen, dass die Kühlmittelschleifen zu einer größeren Kühlmittelschleife kombiniert werden. Das HCIV 44 kann derart geschaltet werden, dass ermöglicht ist, dass Kühlmittel von der Motorkühlmittelschleife durch das HCIV 44 zur nur-elektrischen Heizerschleife strömt.
Es kann eine Steuerung zum Aktivieren des HCIV 44 benutzt werden. Abhängig von der Gestaltung des HCIV 44 kann sie ein Feedback bezüglich der aktuellen Position des HCIV 44 aufweisen oder nicht. Es ist erwünscht, dass die Steuerung mit einiger Gewissheit weiß, dass das HCIV 44 in der korrekten Position ist. Die Position des HCIV 44 kann durch Beobachten des Verhaltens des Systems während des Betriebs ermittelt werden.
Ein indirektes Verfahren zum Bestimmen der Position des HCIV 44 ist unter Benutzung bestehender Feedbacks im System während bekannter Betriebsbedingungen möglich. Das Verfahren kann zunächst ermitteln, ob die Bedingungen zum Eintritt in die HCIV-Positionsbestimmung korrekt sind. Das System kann zunächst durch Beurteilen der Eintrittsbedingungen bestimmen, ob die Bedingungen zum Bestimmen der Position geeignet sind. Die Eintrittsbedingungen, die beurteilt werden sollen, können wie folgt sein: der Motor 40 läuft nicht, der Motor 40 war über eine erforderliche Mindestzeit aus, die Umgebungstemperatur liegt über einem Minimalwert, die Geschwindigkeit des Gebläses 52 liegt unter einem Schwellenwert, die Temperatursensoren funktionieren richtig, die zusätzliche Wasserpumpe 46 ist aktiviert, der Elektroheizer 42 ist zum Erhitzen des Kühlmittels aktiviert und das HCIV 44 wurde zur nur-elektrischen Heizschleife hin aktiviert. Andere Eintrittskriterien können das Erkennen eines offenen Stromkreises oder eines Masseschlusses der Steuerleitungen des HCIV 44 beinhalten. Abhängig vom bestimmten HCIV 44 kann die Diagnose nur dann durchgeführt werden, wenn ein Stromkreisfehler erkannt wurde. Andere Eintrittskriterien können zum Bestimmen, wann die Diagnose durchgeführt werden sollte, angewendet werden. Die Diagnose kann fortlaufend durchgeführt werden, wenn die Bedingungen korrekt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, kann das System damit fortfahren, die Eintrittskriterien zu bewerten, bis sie erfüllt sind.
Sobald die Eintrittsbedingungen erfüllt wurden, können die Bedingungen zum Bestimmen der Position des HCIV 44 überprüft werden. Die Steuerung kann eine Messung des Temperatursensors 48 in der elektroheizereigenen Schleife und des Temperatursensors 64 des Kühlmittels am Motorauslass vornehmen. Die Logik kann auf jegliche Heizsysteme mit unabhängigen Heizschleifen ausgedehnt werden, die verschiedene Heizquellen aufweisen. Die Anfangstemperaturwerte können zum späteren Gebrauch gespeichert werden. Die Steuerung kann zum Gewährleisten nachprüfen, dass die Eintrittsbedingungen weiterhin erfüllt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, kann das System den Vorgang erneut starten. Wenn die Eintrittsbedingungen über einen kalibrierbaren Zeitraum hinweg erfüllt sind, kann der Endwert der Temperatursensoren 48 und 64 erneut gemessen werden. Nach dem Messen der Temperaturwerte können die Anfangs- und Endwerte zum Bestimmen der Position des HCIV 44 verglichen werden. Es kommt zu einem Temperaturanstieg in der Kühlmittelschleife, wenn die Differenz zwischen den Anfangs- und Endtemperaturmessungen über einem kalibrierbaren Schwellenwert liegt. Die Temperatur ist gleichbleibend, wenn die Differenz zwischen den Anfangs- und Endtemperaturmessungen unter einem kalibrierbaren Schwellenwert liegt. Die Bestimmung, ob eine Temperatur ansteigt oder gleichbleibend ist, kann außerdem ermöglichen, dass die Änderung innerhalb eines vorgegebenen prozentualen Anteils zulässiger Abweichung von einem kalibrierbaren Wert liegt.
Die vorhergehende Erörterung nutzt Temperaturmessungen zu zwei auseinanderliegenden Zeiten gefolgt von einer Berechnung der Temperaturdifferenz über diese Zeit hinweg. Alternativ können die zwei Temperatursensorwerte in Abhängigkeit von Zeit integriert werden. Nach einem bestimmten Zeitintervall können die integrierten Werte mit kalibrierbaren Schwellenwerten zum Bestimmen, ob die Temperatur ansteigt oder gleichbleibt, verglichen werden.
Die Eintrittsbedingungen können derart konstruiert sein, dass ein Temperaturanstieg in der nur-elektrischen Heizerschleife 66 erwartet ist, während eine minimale Temperaturänderung am Motorkühlmittelauslass erwartet wird. Wenn die Eintrittsbedingungen erfüllt sind, können die Temperaturverhaltensweise beobachtet werden, um zu bestimmen, ob das erwartete Verhalten auftritt. Wenn das erwartete Verhalten auftritt, kann bestätigt sein, dass sich das Ventil in der korrekten Position befindet. Wenn die nur-elektrische Heizerschleife 66 aktiviert ist und der Elektroheizer 42 eingeschaltet ist, wird erwartet, dass die Temperatur 48 in der nur-elektrischen Heizerschleife 66 im Zeitverlauf ansteigt. Wenn der Motor 40 nicht läuft, wird erwartet, dass die Temperatur am Motorkühlmittelauslass 64 gleich bleibt oder sich im Zeitverlauf langsam ändert. Wenn diese Bedingungen beobachtet werden, kann abgeleitet werden, dass sich das HCIV 44 in der korrekten Position für die nur-elektrischen Heizschleife befindet.
Wenn die Temperatur in der nur-elektrischen Heizschleife ansteigt und die Temperatur am Motorkühlmittelauslass gleichbleibt oder sich langsam ändert, dann kann die Steuerung ableiten, dass das HCIV 44 in der nur-elektrischen Heizschleife 66 positioniert ist. Jegliche andere Messbedingungen können anzeigen, dass das HCIV 44 nicht in der korrekten Position ist. Die Steuerung kann die Position zum Darstellen der aktuellen Position des HCIV 44 außer Kraft setzen. Weitere Steuervorgänge können die vorausgesagte Position des HCIV 44 nutzen.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer möglichen Ausführungsform der HCIV-Positionsbestimmung. Diese besondere Ausführungsform beginnt mit der Initialisierung von Zählern und Variablen 80. Die Eintrittsbedingungen werden dann wie vorher beschrieben bewertet, 82. Wenn die Eintrittsbedingungen erfüllt sind, werden die anfänglichen Temperaturablesungen jedes Temperatursensors gespeichert, 84. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, kehrt das System zum Initialisierungsschritt 80 zurück. Wenn die Eintrittsbedingungen weiterhin vorhanden sind, 86, wird ein Zähler für jede Wiederholung der Steuerschleife erhöht, 88. Wenn der Zähler über einem Schwellenwert liegt, 90, werden die Endtemperaturablesungen jedes Temperatursensors gespeichert, 92. Der Zähler kann das Verstreichen einer gewünschten Zeit darstellen. Dann wird die Temperaturänderung für jeden Temperatursensor bestimmt, 94. Als Nächstes wird eine Bestimmung des Verhalten jedes Temperatursensors durchgeführt, 96. Wenn die Temperaturänderung der nur-elektrischen Heizschleife größer als ein kalibrierter Wert ist und die Temperaturänderung am Motorkühlmittelauslass kleiner als ein kalibrierter Wert ist, dann wird abgeleitet, dass die HCIV-Position in der richtigen Position in der nur-elektrischen Heizschleife ist, 100. Jedes andere Ergebnis des Temperaturänderungsvergleichs bedeutet, dass das HCIV wahrscheinlich gestört und in der kombinierten Heizschleifenposition ist, 98. Es ist zu beachten, dass die Temperaturänderung außerdem mit einer innerhalb eines vorgegebenen prozentualen Anteils zulässigen Abweichung vom kalibrierbaren Wert verglichen werden können.
Falls die abgeleitete Position nicht in der Auslöse-Position ist, kann die Steuerung einen Fehlercode einstellen und einen Diagnosecode speichern. Die Steuerung kann außerdem die abgeleitete Position zum Durchführen der geeigneten Heizbefehle auf Grundlage der Position, in der sich das HCIV befindet, benutzen.
In dieser besonderen Ausführungsform ist die Standardposition bei Nichtaktivierung in der kombinierten Heizschleife. Unter der Annahme, dass das Zuführen von Strom zur Steuerleitung das Ventil aktiviert, können Kurzschlüsse und offene Stromkreise durch Überwachen der Steuerleitungen erkannt werden.
Während obenstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung benutzten Wörter sind stattdessen beschreibende statt einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zudem können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen zum Ausbilden weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.
Es wird allgemein beschrieben:

A Fahrzeug, aufweisend: einen Motor; einen Wärmetauscher, der zum Heizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs konfiguriert ist; einen Elektroheizer, der zum Erhitzen des Kühlmittels für den Wärmetauscher konfiguriert ist; und ein Ventilsystem mit einem Ventil, das zum selektiven Leiten des Kühlmittels vom Motor zum Wärmetauscher und zum Erkennen einer Position des Ventils auf Grundlage einer Temperatur des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, und einer Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, konfiguriert ist.
B Fahrzeug nach A, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Position, in der das Ventil kein Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leitet, als Reaktion darauf, dass ein Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein Temperaturanstieg des Kühlmittels ist, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Wärmetauscher und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
C Fahrzeug nach B, wobei der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein erster Schwellenwert ist und der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
D Fahrzeug nach A, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Störungsposition, in der das Ventil das Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leitet, in Reaktion auf einen Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, und einen Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Wärmetauscher und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
E Fahrzeug nach D, wobei die Störungsposition erkannt wird, wenn der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, größer als ein zweiter Schwellenwert ist.
F Fahrzeug nach D, wobei das Ventilsystem ferner zum Erstellen einer Ausgabe konfiguriert ist, die eine Störung in der Ventilposition darstellt.
G Fahrzeug, aufweisend: einen Motor; einen Wärmetauscher, der zum Heizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs konfiguriert ist; einen Elektroheizer, der zum Erhitzen des Kühlmittels für den Wärmetauscher konfiguriert ist; und ein Ventilsystem mit einem Ventil, das zum selektiven Leiten des Kühlmittels vom Motor zum Elektroheizer und zum Erkennen einer Position des Ventils auf Grundlage einer Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, bezüglich einer Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, konfiguriert ist.
H Fahrzeug nach G, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Position, in der das Ventil kein Kühlmittel vom Motor zum Elektroheizer leitet, als Reaktion darauf, dass eine Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, größer als eine Temperaturänderung des Kühlmittels ist, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Elektroheizer und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
I Fahrzeug nach H, wobei die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, größer als ein erster Schwellenwert ist und die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
J Fahrzeug nach G, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Störungsposition, in der das Ventil das Kühlmittel vom Motor zum Elektroheizer leitet, als Reaktion auf eine Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, und eine Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Elektroheizer und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
K Fahrzeug nach J, wobei die Störungsposition erkannt wird, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Elektroheizer austritt, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder die Temperaturänderung des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, größer als ein zweiter Schwellenwert ist.
L Fahrzeug nach J, wobei das Ventilsystem ferner zum Erstellen einer Ausgabe konfiguriert ist, die eine Störung in der Ventilposition darstellt.
M Verfahren zum Erkennen einer Ventilposition, aufweisend: Aktivieren einer Pumpe zum Umwälzen des Kühlmittels; dem Ventil befehlen, Kühlmittel durch eine Heizquelle zu leiten und die Heizquelle fluidtechnisch von einem Motor zu isolieren; die Heizquelle aktivieren; und als Reaktion auf die Schritte des Aktivierens und Befehlens, Ausgeben eines Signals, das eine Position des Ventils auf Grundlage einer Temperaturänderung des Kühlmittels, das der Heizquelle zugeordnet ist, und der Temperaturänderung des Kühlmittels, das dem Motor zugeordnet ist, anzeigt, wenn der Motor ausgeschaltet ist.
N Verfahren nach M, wobei der Motor für einen vorgegebenen Zeitraum vor dem Erkennen der Ventilposition ausgeschaltet ist.
O Verfahren nach M, wobei erkannt wird, dass sich das Ventil in einer Störungsposition befindet, in der das Ventil Kühlmittel vom Motor zur Heizquelle leitet, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das der Heizquelle zugeordnet ist, kleiner als ein erster Schwellenwert ist und die Temperaturänderung des Kühlmittels, das dem Motor zugeordnet ist, größer als ein zweiter Schwellenwert ist.
P Verfahren nach M, wobei die Ventilposition als eine Position bestimmt wird, in der das Ventil kein Kühlmittel vom Motor zur Heizquelle leitet, wenn die Temperaturänderung des Kühlmittels, das der Heizquelle zugeordnet ist, größer als ein erster Schwellenwert ist und die Temperaturänderung des Kühlmittels, das dem Motor zugeordnet ist, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Q Verfahren nach M, wobei das Erkennen der Ventilposition ausgeführt wird, wenn ein elektrisches Versagen für das Ventil erkannt wird.

Claims

Fahrzeug, aufweisend: einen Motor; einen Wärmetauscher, der zum Heizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs konfiguriert ist; einen Elektroheizer, der zum Erhitzen des Kühlmittels für den Wärmetauscher konfiguriert ist; und ein Ventilsystem mit einem Ventil, das zum selektiven Leiten des Kühlmittels vom Motor zum Wärmetauscher und zum Erkennen einer Position des Ventils auf Grundlage einer Temperatur des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, und einer Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Position, in der das Ventil kein Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leitet, als Reaktion darauf, dass ein Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein Temperaturanstieg des Kühlmittesl ist, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Wärmetauscher und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, größer als ein erster Schwellenwert ist und der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Ventilsystem zum Erkennen einer Störungsposition, in der das Ventil das Kühlmittel vom Motor zum Wärmetauscher leitet, in Reaktion auf einen Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, und einen Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, nach dem Empfangen eines Befehls zum Anordnen des Ventils zum fluidtechnischen Isolieren des Motors vom Wärmetauscher und während der Elektroheizer eingeschaltet und der Motor ausgeschaltet ist, konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Störungsposition erkannt wird, wenn der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das in den Wärmetauscher eintritt, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder der Temperaturanstieg des Kühlmittels, das aus dem Motor austritt, größer als ein zweiter Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei das Ventilsystem ferner zum Erstellen einer Ausgabe konfiguriert ist, die eine Störung in der Ventilposition darstellt.