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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges sowie ein System dafür. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges zum Reduzieren einer Solldrehzahl (einer Drehzahlvorgabe), wenn ein Wasserpumpen-Saugdruck geringer als ein Steuerungsbezugsdruck ist sowie ein System dafür.
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Hintergrund
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Allgemein steuert ein Kühlsystem eines Fahrzeuges eine Drehgeschwindigkeit einer Wasserpumpe auf Basis einer Kühlmitteltemperatur. Das Kühlsystem des Fahrzeuges bringt das Kühlmittel aufgrund einer wärmeerzeugenden Kühllast in zirkulierender Weise zum Strömen, wobei ein Kühler die Wärme/Hitze mittels der Wasserpumpe nach außen abgibt bzw. abstrahlt.
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Hierzu offenbart die
EP 2 065 584 A1 bereits ein Kühlmittelpumpen-Kavitationsschutzsystem, das eine Stromquelle und eine Kühlmittelpumpe aufweist. Die Kühlmittelpumpe hat ein Gehäuse mit einem Flüssigkeitseinlass und einem Flüssigkeitsauslass. Das Gehäuse weist ferner einen Flüssigkeitsdruckmechanismus auf, der zwischen dem Flüssigkeitseinlass und dem Flüssigkeitsauslass angeordnet ist und der durch die Stromquelle angetrieben wird, um Kühlmittel umzuwälzen. Das System hat weiterhin einen Sensor, der dem Flüssigkeitseinlass zugeordnet ist und der eingerichtet ist ein Signal zu erzeugen, das eine Kavitation im Kühlmittel anzeigt. Darüber hinaus hat das System eine Steuerung, die derart vorgesehen ist, dass sie bei Empfang eines Signals, das Kavitation vom Sensor anzeigt, eine Vorsichtsmaßnahme ergreift. Weiter ist aus der
JP S57 - 191 413 A ein Sensor bekannt, der bereitgestellt wird, um die Erzeugung von Kavitation zu verhindern und den Motor vor Überhitzung zu schützen. Der Sensor erkennt die Kavitation der Wasserpumpe und steuert die Wasserpumpe derart, dass die Drehzahl der Wasserpumpe durch die Ausgabe des Sensors reduziert wird.
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Wenn das Fahrzeug in großer Höhe fährt und somit der Atmosphärendruck reduziert ist, ist der Wasserpumpen-Saugdruck reduziert. Wenn der Wasserpumpen-Saugdruck reduziert ist, da die Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit erhöht ist, ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kavitation erhöht. Die Kavitation bezeichnet ein Phänomen, bei welchem das Kühlmittel an einem Rotorblatt der Wasserpumpe verdampft.
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Die Wahrscheinlichkeit der Kavitation ist durch ein Ansteigen der Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit, einer Strömungsrate des Kühlmittels sowie einer Wasserpumpen-Saugtemperatur ebenso erhöht, wie durch eine Reduktion des Wasserpumpen-Saugdruckes sowie eines Sättigungsdampfdruckes. Bei Reduzieren des Atmosphärendruckes ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kavitation erhöht, da der Wasserpumpen-Saugdruck reduziert ist.
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Insbesondere beim Vergleich eines Brennstoffzellenfahrzeuges mit einem Fahrzeug mit herkömmlichem Motor besteht ein Bedarf der Steigerung hinsichtlich der Kühlmittelströmungsrate. Jedoch ist eine Luftdichtigkeit gering, so dass ein Druckbereich für einen Druckaufbau reduziert ist, womit die Strömungsrate des Kühlmittels begrenzt ist, um ein stabiles Kühlsystem gegenüber einer Druckänderung der Außenluft zu konstruieren. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem Verfahren zur Vermeidung des Auftretens von Kavitation aufgrund der Änderung hinsichtlich des Atmosphärendruckes.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich zum besseren Verständnis des Hintergrundes der Offenbarung, und kann deshalb Information enthalten, welche nicht den Stand der Technik bildet, welcher einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben ersonnen, ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges sowie ein dazugehöriges System bereitzustellen, und zwar mit den Vorteilen zur Vermeidung der Entstehung einer Kavitation durch Reduzieren einer Solldrehzahl, wenn ein Wasserpumpen-Saugdruck niedriger als ein Steuerungsbezugsdruck ist.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges bereit, wobei die Wasserpumpe ein Kühlmittel in zirkulierender Weise durch eine hitzeerzeugende Kühllast bewegt, und zur Steuerung eines Kühlers, welcher die Hitze (bzw. Wärme) nach außen abgibt. Das Verfahren umfasst ein Berechnen einer Solldrehzahl auf Basis einer Steuerungsbezugstemperatur des Kühlmittels. Es wird ein Wasserpumpen-Saugdruck eingestellt und mit einem voreingestellten Steuerungsbezugsdruck zur Steuerung der Solldrehzahl verglichen. Außerdem wird ein Atmosphärendruck eingestellt und eine Bezugshöhe auf Basis des Atmosphärendrucks berechnet, wobei der Wasserpumpen-Saugdruck mit Hilfe einer Karte mit Bezug auf den Wasserpumpen-Saugdruck gemäß der Solldrehzahl in der berechneten Bezugshöhe eingestellt wird.
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Das Vergleichen des Wasserpumpen-Saugdruckes mit dem voreingestellten Steuerungsbezugsdruck kann ein Reduzieren der Solldrehzahl umfassen, falls der Wasserpumpen-Saugdruck geringer als der voreingestellte Steuerungsbezugsdruck ist.
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Der Wasserpumpen-Saugdruck kann mit Hilfe einer Karte hinsichtlich des Wasserpumpen-Saugdruckes in Übereinstimmung mit der Solldrehzahl in der berechneten Bezugshöhe eingestellt werden.
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Das Einstellen des Atmosphärendruckes kann ein Detektieren eines Atmosphärendruckmesswertes umfassen, wobei der Atmosphärendruck als der detektierte Atmosphärendruckmesswert eingestellt werden kann.
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Das Einstellen des Atmosphärendruckes kann weiterhin ein Detektieren eines Luftdruckes und einer von einer Luftzufuhreinrichtung zugeführten Luftstromrate umfassen. Der Atmosphärendruck wird auf Basis des detektierten Luftdruckes und der Luftströmungsrate berechnet, wobei der Atmosphärendruck als der berechnete Atmosphärendruck eingestellt werden kann.
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Das Verfahren kann weiterhin ein Einstellen einer Wasserpumpen-Saugtemperatur und ein Berechnen eines Sättigungsdampfdruckes auf einer Saugseite der Wasserpumpe auf Basis der Wasserpumpen-Saugtemperatur umfassen. Der Steuerungsbezugsdruck kann in Übereinstimmung mit dem berechneten Sättigungsdampfdruck auf der Saugseite der Wasserpumpe eingestellt werden.
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Das Verfahren kann weiterhin ein Detektieren eines Wasserpumpen-Saugtemperaturmesswertes umfassen, wobei die Wasserpumpen-Saugtemperatur als der detektierte Wasserpumpen-Saugtemperaturmesswert eingestellt werden kann.
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Das Verfahren kann weiterhin ein Detektieren eines Temperaturmesswertunterschiedes zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Kühllast umfassen, wobei die Steuerungsbezugstemperatur als der detektierte Temperaturmesswertunterschied eingestellt werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein System zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges bereit, wobei die Wasserpumpe ein Kühlmittel in zirkulierender Weise aufgrund einer wärme- bzw. hitzeerzeugenden Kühllast bewegt, und zur Steuerung eines Kühlers, welcher die Wärme bzw. Hitze nach außen abgibt. Das System umfasst einen ersten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur des von der Kühllast abgegebenen Kühlmittels, und einen zweiten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur des der Kühllast zuzuführenden Kühlmittels. Ein Wasserpumpen-Drucksensor detektiert einen Wasserpumpen-Saugdruck, und ein Wasserpumpenantrieb treibt die Wasserpumpe in Übereinstimmung mit einer Solldrehzahl an. Eine Steuerung steuert den Wasserpumpenantrieb auf Basis von Signalen, welche vom ersten Temperatursensor, dem zweiten Temperatursensor und dem Wasserpumpen-Drucksensor empfangen wurden. Außerdem ist ein Wasserpumpen-Temperatursensor zum Detektieren einer Saugtemperatur der Wasserpumpe vorgesehen. Dabei berechnet die Steuerung der Solldrehzahl aus einem Temperaturunterschied zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Kühllast, und reduziert die Solldrehzahl, wenn der Wasserpumpen-Saugdruck niedriger als ein voreingestellter Steuerungsbezugsdruck ist und berechnet überdies basierend auf der Saugtemperatur der Wasserpumpe einen Sättigungsdampfdruck einer Saugseite der Wasserpumpe und stellt den Steuerungsbezugsdruck als den berechneten Sättigungsdampfdruck der Saugseite der Wasserpumpe ein.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein System zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges bereit, wobei die Wasserpumpe ein Kühlmittel in zirkulierender Weise aufgrund einer hitze- bzw. wärmeerzeugenden Kühllast bewegt, und zur Steuerung eines Kühlers, welcher die Hitze bzw. Wärme nach außen abgibt. Das System umfasst einen ersten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur eines von der Kühllast abgegebenen Kühlmittels, und einen zweiten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur des der Kühllast zuzuführenden Kühlmittels. Ein Atmosphärendrucksensor detektiert einen Atmosphärendruck, und ein Wasserpumpenantrieb treibt diese in Übereinstimmung mit einer Solldrehzahl an. Eine Steuerung steuert den Wasserpumpenantrieb auf Basis von Signalen, welche vom ersten Temperatursensor, vom zweiten Temperatursensor und dem Atmosphärendrucksensor empfangen wurden. Dabei berechnet die Steuerung die Solldrehzahl aus einem Temperaturunterschied zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Kühllast, berechnet eine Bezugshöhe auf Basis des Atmosphärendruckes, stellt einen Wasserpumpen-Saugdruck mit Hilfe einer Karte mit Bezug auf den Wasserpumpen-Saugdruck in Übereinstimmung mit der Solldrehzahl in der Bezugshöhe ein, und reduziert die Solldrehzahl, wenn der Wasserpumpen-Saugdruck niedriger als ein voreingestellter Steuerungsbezugsdruck ist.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein System zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges bereit, wobei die Wasserpumpe ein Kühlmittel in zirkulierender Weise aufgrund einer hitze- bzw. wärmeerzeugenden Kühllast bewegt, und zur Steuerung eines Kühlers, welcher die Hitze bzw. Wärme nach außen abgibt. Das System umfasst einen ersten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur eines von der Kühllast abgegebenen Kühlmittels, und einen zweiten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur des der Kühllast zuzuführenden Kühlmittels. Ein Luftzufuhrdrucksensor detektiert einen von der Luftzufuhreinrichtung zugeführten Luftdruck, und ein Luftzufuhrströmungsratensensor detektiert eine Strömungsrate der von der Luftzufuhreinrichtung zugeführten Luft. Ein Wasserpumpenantrieb treibt die Wasserpumpe in Übereinstimmung mit einer Solldrehzahl an. Eine Steuerung steuert den Wasserpumpenantrieb auf Basis von Signalen, welche vom ersten Temperatursensor, vom zweiten Temperatursensor, vom Luftzufuhrdrucksensor und dem Luftzufuhr-Strömungsratensensor empfangen wurden. Dabei berechnet die Steuerung die Solldrehzahl aus einem Temperaturunterschied zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Kühllast, berechnet einen Atmosphärendruck auf Basis des Luftdruckes und der Strömungsrate der Luft, und berechnet auf Basis des Atmosphärendruckes eine Bezugshöhe. Die Steuerung stellt weiterhin einen Wasserpumpen-Saugdruck mit Hilfe einer Karte mit Bezug auf den Wasserpumpen-Saugdruck in Übereinstimmung mit der Solldrehzahl in der Bezugshöhe ein und reduziert die Solldrehzahl, wenn der Wasserpumpen-Saugdruck niedriger als ein voreingestellter Steuerungsbezugsdruck ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
- 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
- 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
- 8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zur Steuerung einer Solldrehzahl durch Vergleich eines Wasserpumpen-Saugdruckes mit einem Steuerungsbezugsdruck in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 9 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
- 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 11 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 12 und 13 sind Kurven, welche eine Wasserpumpen-Saugdruckänderung in Übereinstimmung mit einer Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung hiernach mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger erläutert, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind. Jedoch kann die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Arten modifiziert werden, wobei die Offenbarung nicht auf die eben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist.
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Zusätzlich werden in der folgenden Beschreibung, es sei denn, dass ausdrücklich das Gegenteil beschrieben ist, das Wort „umfassen“ und Abänderungen, wie zum Beispiel „umfasst“ oder „umfassend“ derart verstanden, dass bestimmte Elemente mit umfasst sind, jedoch irgendwelche anderen Elemente nicht ausgeschlossen sind.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
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Mit Bezug auf 1 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110 und einen Wasserpumpen-Drucksensor 120.
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Der Kühler 10 gibt von der Kühllast 20 erzeugte Hitze bzw. Wärme nach außen bzw. an die Umgebung ab. Die Wasserpumpe 30 bewegt ein Kühlmittel in zirkulierender Weise durch den Kühler 10 und die Kühllast 20.
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Die Steuerung 40 steuert das Wasserpumpensystem eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Steuerung 40 kann mit wenigstens einem Mikroprozessor umgesetzt bzw. versehen sein, welcher durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, wobei das vorbestimmte Programm eine Reihe von Befehlen zur Ausführung entsprechender Schritte umfassen kann, welche im Verfahren zur Steuerung der Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten sind, welche weiter unten erläutert werden. Der Wasserpumpenantrieb 50 empfängt von der Steuerung 40 ein Steuersignal und treibt die Wasserpumpe 30 an.
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Der erste Temperatursensor 100 detektiert eine Temperatur des von der Kühllast 20 abgegebenen Kühlmittels und übermittelt die detektierte Temperatur des Kühlmittels an die Steuerung 40. Der zweite Temperatursensor 110 detektiert die Temperatur des der Kühllast 20 zuzuführenden Kühlmittels und übermittelt die detektierte Temperatur des Kühlmittels an die Steuerung 40.
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Der Wasserpumpen-Drucksensor 120 detektiert einen Kühlmitteldruck einer Saugseite der Wasserpumpe 30 und übermittelt den detektierten Kühlmitteldruck der Saugseite der Wasserpumpe 30 an die Steuerung 40. Hierbei bezieht sich der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc auf einen Kühlmitteldruck der Saugseite der Wasserpumpe 30.
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Die Steuerung 40 steuert den Wasserpumpenantrieb 50 auf Basis von Signalen, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110 und dem Wasserpumpen-Drucksensor 120 empfangen wurden, um eine Drehgeschwindigkeit der Wasserpumpe 30 zu steuern.
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12 ist eine Kurve, welche eine Änderung in einem Wasserpumpen-Saugdruck in Übereinstimmung mit einer Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Mit Bezug auf 12 wird, falls die Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit erhöht ist, eine Strömungsrate eines Kühlmittels erhöht und der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc wird reduziert. Hierbei bezieht sich ein Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref auf einen voreingestellten Wasserpumpendruck, welcher in der Lage zur Erzeugung einer Kavitation ist.
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Falls beispielsweise eine Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit größer als 3500 U/min (rpm) in einer Höhe von 2000 m ist, ist der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc niedriger als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref, so dass die Kavitation erzeugt werden könnte. Dementsprechend besteht ein Bedarf, den Wasserpumpen-Saugdruck P_suc derart zu steuern, dass er durch Reduzieren der Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit gleich oder größer als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref ist. In diesem Fall ist die Strömungsrate des Kühlmittels reduziert. In Gebirgsregionen ist die Umgebungstemperatur niedrig, so dass eine Kühlleistung kompensiert werden kann.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf 7 und 8 erläutert.
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7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt. 8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zur Steuerung einer Solldrehzahl durch Vergleichen eines Wasserpumpen-Saugdruckes mit einem Steuerungsbezugsdruck in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Mit Bezug auf 7 werden ein Temperaturmesswertunterschied T_sen zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Kühllast und einem Druckmesswert P_suc_sen detektiert (S100). Hierbei bezieht sich der Temperaturmesswertunterschied T_sen auf einen Unterschied zwischen einem Temperaturmesswert des der Kühllast zugeführten Kühlmittels und einem Temperaturmesswert des von der Kühllast abgegebenen Kühlmittels.
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Die Steuerung 40 stellt eine Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref, eine maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max, und einen Wasserpumpen-Saugdruck P_suc ein (S110). Die Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref ist eine Variable zur Bestimmung einer Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit. Obwohl die Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref auf den detektierten Temperaturmesswertunterschied T_sen eingestellt ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref kann auf einen anderen Bezugswert eingestellt werden.
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Die Steuerung 40 stellt die maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max auf einen anfänglichen voreingestellten Wert RPM_max_ini ein und stellt einen Wasserpumpen-Saugdruck P_suc auf den detektierten Druckmesswert P_suc_sen ein. Die Steuerung 40 berechnet dann einer Solldrehzahl RPM_cmd (S120). Die Drehgeschwindigkeit der Wasserpumpe 30 wird gemäß der Solldrehzahl RPM_cmd bestimmt. Die Solldrehzahl RPM_cmd wird als eine Funktion in Abhängigkeit von der Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref berechnet.
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Mit Bezug auf 8 vergleicht die Steuerung 40 den Wasserpumpen-Saugdruck P_suc mit dem Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref (S200). Wenn der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc größer als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref ist, vergleicht die Steuerung 40 die Solldrehzahl RPM_cmd mit der maximalen Drehzahl RPM_max (S230).
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In diesem Fall, wenn die Solldrehzahl RPM_cmd kleiner als die maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max ist, sendet die Steuerung 40 die Solldrehzahl RPM_cmd an den Wasserpumpenantrieb 50 (S250). Wenn die Solldrehzahl RPM_cmd größer als die maximale Drehzahl RPM_max ist, stellt die Steuerung 40 die Solldrehzahl RPM_cmd auf die maximale Drehzahl RPM_max ein (S240), und sendet die Solldrehzahl (RPM_cmd) an den Wasserpumpenantrieb 50 (S250).
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Wenn der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc kleiner als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref ist, berechnet die Steuerung 40 einen Korrekturkoeffizienten a1 (S210). Der Korrekturkoeffizient a1 liegt im Bereich von 0 bis 1 und ist als eine Funktion in Abhängigkeit eines Unterschiedes zwischen dem Wasserpumpen-Saugdruck P_suc und dem Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref berechnet. Danach multipliziert die Steuerung 40 den Korrekturkoeffizienten a1 mit dem anfänglichen voreingestellten Wert RPM_max_ini, um die maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max zu berechnen (S220). Die Steuerung 40 vergleicht dann die berechnete maximale Drehzahl RPM_max mit der Solldrehzahl RPM_cmd (S230).
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Wenn die Solldrehzahl RPM_cmd kleiner als die berechnete maximale Drehzahl RPM_max ist, sendet die Steuerung 40 die Solldrehzahl RPM_cmd an den Wasserpumpenantrieb 50 (S250). Wenn die Solldrehzahl RPM_cmd größer als die berechnete maximale Drehzahl RPM_max ist, stellt die Steuerung 40 die Solldrehzahl RPM_cmd auf die berechnete maximale Drehzahl RPM_max (S240) ein und sendet die Solldrehzahl RPM_cmd an den Wasserpumpenantrieb 50 (S250).
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Wenn dementsprechend der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc kleiner als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref ist, kann die Steuerung 40 den Wasserpumpen-Saugdruck P_suc erhöhen, so dass dieser durch Reduzieren der Solldrehzahl RPM_cmd größer als der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref ist.
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2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt. 9 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges, das nicht zur Erfindung gehört, darstellt.
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Die gleichen Bezugszeichen werden durch Weglassen zur Vermeidung einer Redundanz in allen beispielhaften Ausführungsformen und der detaillierten Beschreibung hinsichtlich der gleichen Komponenten verwendet.
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Mit Bezug auf 2 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110, einen Wasserpumpen-Drucksensor 120 und einen Wasserpumpen-Temperatursensor 130.
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Der Wasserpumpen-Temperatursensor 130 detektiert eine Kühlmitteltemperatur auf einer Saugseite der Wasserpumpe 30 und sendet die detektierte Kühlmitteltemperatur an die Steuerung 40. Die Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc bezieht sich auf die Kühlmitteltemperatur der Wasserpumpe 30.
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Die Steuerung 40 steuert den Wasserpumpenantrieb 50, um die Wasserpumpe 30 auf Basis von Signalen anzutreiben, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110, vom Wasserpumpen-Drucksensor 120 und dem Wasserpumpen-Temperatursensor 130 empfangen wurden.
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13 ist eine Kurve, welche eine Änderung im Wasserpumpen-Saugdruck gemäß einer Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Mit Bezug auf 13 kann ein unterschiedlicher Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref gemäß der Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc eingestellt werden. Ein Sättigungsdampfdruck der Wasserpumpen-Saugseite wird auf Basis der Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc berechnet, um den Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref einzustellen.
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Mit Bezug auf 9 werden ein Temperaturmesswertunterschied T_sen, ein Druckmesswert P_suc_sen und ein Temperaturmesswert T_suc_sen detektiert (S300). Die Steuerung 40 stellt eine Bezugssteuerungstemperatur T_ctrl_ref, eine maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max, einen Wasserpumpen-Saugdruck P_suc und eine Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc ein (S310). Die Steuerung 40 stellt die Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc auf den detektierten Temperaturmesswert T_suc_sen ein.
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Die Steuerung 40 berechnet dann die Solldrehzahl RPM_cmd und einen Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref (S320). Der Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref wird als eine Funktion in Abhängigkeit von der Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc berechnet. Der Sättigungsdampfdruck der Wasserpumpen-Saugseite wird auf Basis der Wasserpumpen-Saugtemperatur T_suc berechnet, wobei ein Steuerungsbezugsdruck P_suc_ref eingestellt wird. Die Steuerung 40 führt dann die vorangegangenen Schritte S200 bis S250 aus.
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3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die gleichen Bezugszeichen werden durch Weglassen zur Vermeidung einer Redundanz in der gesamten beispielhaften Ausführungsform und der detaillierten Beschreibung hinsichtlich gleicher Elemente verwendet.
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Mit Bezug auf 3 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110 und einen Atmosphärendrucksensor 140.
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Der Atmosphärendrucksensor 140 ist ein Sensor zur Messung des Atmosphärendruckes, und detektiert und sendet einen Atmosphärendruckmesswert P_atm_sen an die Steuerung 40. Die Steuerung 40 steuert weiterhin den Wasserpumpenantrieb 50, um die Wasserpumpe 30 auf Basis von Signalen anzutreiben, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110, vom Wasserpumpen-Drucksensor 120 und vom Atmosphärendrucksensor 140 empfangen wurden.
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Mit Bezug auf 10 kann die Steuerung 40 auf Basis des Atmosphärendruckes P_atm eine Bezugshöhe berechnen, um einen erwarteten Wasserpumpen-Saugdruck P_suc einzustellen.
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Es werden ein Temperaturmesswertunterschied T_sen und der Atmosphärendruckmesswert P_atm_sen detektiert (S400). Die Steuerung 40 stellt den Atmosphärendruck P_atm auf den detektierten Atmosphärendruckmesswert P_atm_sen ein.
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Als Nächstes berechnet die Steuerung 40 einen Geschwindigkeitsbefehl RPM_cmd und einen Wasserpumpen-Saugdruck P_suc (S420). Eine Bezugshöhe wird auf Basis des Atmosphärendruckes P_atm berechnet, wobei der Wasserpumpen-Saugseitendruck P_suc mit Hilfe einer R_P-Karte bezüglich eines Wasserpumpen-Saugdruckes gemäß der Solldrehzahl RPM_cmd in der berechneten Bezugshöhe eingestellt wird. Das heißt, ein erwarteter Wasserpumpen-Saugdruck P_suc wird gemäß der Solldrehzahl RPM_cmd für jede Bezugshöhe abgespeichert. Die Steuerung 40 führt dann die vorangegangenen Schritte S200 bis S250 durch.
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4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die gleichen Bezugszeichen werden durch Weglassen zur Vermeidung einer Redundanz in der gesamten beispielhaften Ausführungsform und der detaillierten Beschreibung für gleiche bzw. ähnliche Elemente verwendet.
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Mit Bezug auf 4 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110, einen Wasserpumpentemperatursensor 130 und einen Atmosphärendrucksensor 140.
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Weiterhin steuert die Steuerung 40 den Wasserpumpenantrieb 50 derart, um die Wasserpumpe 30 auf Basis von Signalen anzutreiben, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110, vom Wasserpumpentemperatursensor 130 und vom Atmosphärendrucksensor 140 empfangen wurden.
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5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 11 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserpumpe eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die gleichen Bezugszeichen werden durch Weglassen zur Vermeidung einer Redundanz in der gesamten beispielhaften Ausführungsform und der detaillierten Beschreibung für gleiche bzw. ähnliche Elemente verwendet.
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Mit Bezug auf 5 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, eine Luftzufuhr bzw. eine Luftzufuhreinrichtung 60, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110, einen Luftzufuhrdrucksensor 150 und einen Luftzufuhrströmungsratensensor 160.
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Die Luftzufuhr 60 führt der Kühllast 20 Außenluft zu. Der Luftzufuhrdrucksensor 150 ist ein Sensor zur Messung eines von der Luftzufuhr 60 zugeführten Luftdruckes, welcher einen Luftdruckmesswert P_air_sen detektiert und an die Steuerung 40 sendet.
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Der Luftzufuhrströmungsratensensor 160 ist ein Sensor zur Messung einer Strömungsrate der von der Luftzufuhr 60 zugeführten Luft, welcher einen Luftströmungsratenmesswert F_air_sen detektiert und an die Steuerung 40 sendet. Zusätzlich steuert die Steuerung 40 den Wasserpumpenantrieb 50, um die Wasserpumpe 30 auf Basis von Signalen anzutreiben, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110, vom Luftzufuhrdrucksensor 150 und vom Luftzufuhrströmungsratensensor 160 empfangen wurden.
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Mit Bezug auf 11 kann die Steuerung 40 einen erwarteten Atmosphärendruck auf Basis eines Luftdruckes P_air und einer von der Luftzufuhr 60 zugeführten Luftströmungsrate F_air berechnen. Die Steuerung 40 kann auf Basis des berechneten Atmosphärendruckes P_atm eine Bezugshöhe berechnen, um einen erwarteten Wasserpumpen-Saugdruck P_suc einzustellen.
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Es werden ein Temperaturmesswertunterschied T_sen, ein Luftdruckmesswert P_air_sen und ein Luftströmungsratenmesswert F_air_sen detektiert (S500). Die Steuerung 40 stellt eine Steuerungsbezugstemperatur T_ctrl_ref, eine maximale Drehgeschwindigkeit RPM_max, einen Luftdruck P_air und eine Luftströmungsrate F_air ein (S510). Die Steuerung 40 stellt den Luftdruck P_air auf den detektierten Luftdruckmesswert P_air_sen ein. Die Steuerung 40 stellt dann die Luftströmungsrate F_air auf den detektierten Luftsteuerungsratenmesswert F_air_sen ein.
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Die Steuerung 40 berechnet dann eine Solldrehzahl RPM_cmd und einen Atmosphärendruck P_atm (S520). Der Atmosphärendruck P_atm wird als eine Funktion in Abhängigkeit vom Luftdruck P_air und der Luftströmungsrate F_air berechnet. Die Steuerung 40 berechnet einen Wasserpumpen-Saugdruck P_suc (S530).
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Eine Bezugshöhe wird auf Basis des berechneten Atmosphärendruckes P_atm berechnet, wobei der Wasserpumpen-Saugdruck P_suc mit Hilfe einer Karte (R-P-Karte) bezüglich des Wasserpumpen-Saugdruckes gemäß der Solldrehzahl RPM_cmd in der berechneten Bezugshöhe eingestellt wird. Das heißt, ein erwarteter Wasserpumpen-Saugdruck P_suc wird gemäß der Solldrehzahl RPM_cmd für jede Bezugshöhe abgespeichert. Die Steuerung 40 führt dann die vorangegangenen Schritte S200 bis S250 durch.
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6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die gleichen Bezugszeichen werden durch Weglassen zur Vermeidung einer Redundanz in der gesamten beispielhaften Ausführungsform und der detaillierten Beschreibung für gleiche bzw. ähnliche Elemente verwendet.
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Mit Bezug auf 6 umfasst ein Wasserpumpensystem eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Kühler 10, eine Kühllast 20, eine Wasserpumpe 30, eine Steuerung 40, einen Wasserpumpenantrieb 50, eine Luftzufuhr 60, einen ersten Temperatursensor 100, einen zweiten Temperatursensor 110, einen Wasserpumpen-Temperatursensor 130, einen Luftzufuhrdrucksensor 150 und einen Luftzufuhrströmungsratensensor 160.
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Weiterhin steuert die Steuerung 40 den Wasserpumpenantrieb 50, um die Wasserpumpe 30 auf Basis von Signalen anzutreiben, welche vom ersten Temperatursensor 100, vom zweiten Temperatursensor 110, vom Wasserpumpen-Temperatursensor 130, vom Luftzufuhrdrucksensor 150 und vom Luftzufuhrströmungsratensensor 160 empfangen wurden.
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Wie oben in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, wenn ein Saugdruck der Wasserpumpe aufgrund einer Änderung im Atmosphärendruck variiert und niedriger als ein Steuerungsbezugsdruck wird, welcher in der Lage ist, Kavitation zu erzeugen, dann vermeidet die Drehgeschwindigkeit der Wasserpumpe die Kavitation.
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Überdies kann die Verringerung der Kühlmittel-Strömungsrate aufgrund einer Verringerung der Wasserpumpen-Drehgeschwindigkeit durch unterschiedliches Einstellen des Steuerungsbezugsdruckes minimiert werden, welcher die Kavitation aufgrund einer Saugseitentemperatur der Wasserpumpe erzeugen kann. Dementsprechend kann die bei im Betrieb befindlichem Fahrzeug bei einer großen Höhe erzeugte Kavitation vermieden werden.
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Während diese Offenbarung in Verbindung mit als gegenwärtig praktisch betrachteten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern soll, im Gegenteil, verschiedene Änderungen und äquivalente Anordnungen abdecken, welche innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kühler
- 20
- Kühllast
- 30
- Wasserpumpe
- 40
- Steuerung
- 50
- Wasserpumpenantrieb
- 100
- erster Temperatursensor
- 110
- zweiter Temperatursensor
- 120
- Wasserpumpen-Drucksensor
- 130
- Wasserpumpen-Temperatursensor
- 140
- Atmosphärendrucksensor
- 150
- Luftzufuhrdrucksensor
- 160
- Luftzufuhrströmungsratensensor