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Diese Erfindung betrifft allgemein das Steuern einer elektrischen Wasser-/Kühlmittelpumpe eines Fahrzeugs auf der Grundlage zumindest einer Temperaturdifferenz, um den Wirkungsgrad zu verbessern.
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Fahrzeuge weisen im Allgemeinen ein Kühlsystem auf, das eine Kühlflüssigkeit umwälzt, um die Temperatur verschiedener Fahrzeugkomponenten zu regeln. Die Kühlflüssigkeit ist im Allgemeinen eine Flüssigkeit auf Wasserbasis, die mit einem Modifizierer, wie Ethylenglykol, gemischt ist, um die Gefriertemperatur zu verringern und die Siedetemperatur zu erhöhen. Wenngleich sie als Kühlflüssigkeit, Wasser oder Kühlmittel bezeichnet wird, kann die Flüssigkeit verwendet werden, um Fahrzeugkomponenten oder den Fahrgastraum des Fahrzeugs auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu erwärmen oder zu kühlen. Bezüge auf ein Kühlmittel sollten, wie sie in dieser Offenbarung verwendet werden, als einen beliebigen Typ einer Kühlflüssigkeit, die verwendet wird, um die Betriebstemperatur einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten zu erhöhen oder zu verringern, einschließend verstanden werden. Das Kühlmittel wird im Allgemeinen durch eine oder mehrere zugeordnete Pumpen durch einen Kühlkreis umgewälzt. Für Fahrzeuge, die eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, einschließlich Hybridfahrzeugen, kann eine Kühlmittel- oder Wasserpumpe durch die Drehung der Motorkurbelwelle mechanisch betätigt werden. Weil sie auf dem Motorbetrieb beruhen, arbeiten mechanisch betätigte Kühlmittelpumpen nur dann, wenn der Motor arbeitet, und sie können daher nicht gesteuert werden, um den Wirkungsgrad des Systems zu verbessern. Eine mechanisch betätigte Wasserpumpe kann bei verschiedenen Anwendungen, wie Hybridfahrzeugen, durch eine elektrisch betätigte Wasserpumpe ersetzt oder ergänzt werden. Ähnlich können Elektrofahrzeuge, die keine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, eine Wasserpumpe aufweisen, um eine Erwärmung/Kühlung verschiedener Fahrzeugkomponenten in der Art einer Traktionsbatterie und/oder des Fahrgastraums des Fahrzeugs bereitzustellen. Elektrisch betätigte Wasserpumpen stellen eine größere Steuerflexibilität bereit, weil sie auf der Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen betätigt werden können.
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Fahrzeugkühlkreise können verschiedene Komponenten aufweisen, um die Temperatur des Kühlmittels zu regeln. Beispielsweise kann der Kühlkreis einen Thermostat aufweisen, der die Kühlmittelzirkulation durch einen Wärmetauscher oder Kühler begrenzt oder verhindert, um die Zeit zu verringern, die erforderlich ist, damit das Kühlmittel eine gewünschte Betriebstemperatur erreicht. Der Kühlmittelfluss kann auch ansprechend auf eine Anforderung beispielsweise zur Kabinenheizung oder zur Batteriekonditionierung durch einen Wärmetauscher oder Heizungskern geleitet werden.
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Für Anwendungen, die eine Verbrennungskraftmaschine und eine elektrische Wasserpumpe aufweisen, kann der Pumpbetrieb beispielsweise auf der Motortemperatur und der Motorlast beruhen. Wenngleich dies für viele Anwendungen geeignet ist, kann dies zu einem stärkeren Kühlmittelfluss führen als er unter manchen Betriebsbedingungen erforderlich ist.
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Ausführungsformen der Erfindung weisen ein Fahrzeug auf, das einen Motor mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass, eine Wasserpumpe, die mit dem Motor verbunden ist und dafür ausgelegt ist, eine Flüssigkeit durch einen Kühlmittelkreis zu pumpen, und wenigstens eine Steuereinrichtung in Kommunikation mit der Wasserpumpe, die dafür ausgelegt ist, die Wasserpumpe auf der Grundlage zumindest einer Temperaturdifferenz zwischen dem Motorkühlmitteleinlass und dem Motorkühlmittelauslass zu steuern, aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Verfahren zum Kühlen eines Motors durch Steuern einer elektrisch betätigten Wasserpumpe ansprechend auf zumindest eine Temperaturdifferenz zwischen einem Motorkühlmitteleinlass und einem Motorkühlmittelauslass.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine Kühlmittelpumpe und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, die Kühlmittelflussrate der Kühlmittelpumpe auf der Grundlage einer vordefinierten Temperaturdifferenz zwischen der Kühlmitteltemperatur an einem Motorkühlmitteleinlass und der Kühlmitteltemperatur an einem Motorkühlmittelauslass zu steuern. Die Kühlmittelpumpgeschwindigkeit wird gesteuert, um die gewünschte Kühlmittelflussrate bereitzustellen. Die gewünschte Kühlmittelflussrate kann auch auf der Motorgeschwindigkeit und -last beruhen. Gemäß einer Ausführungs-form wird eine gewünschte Kühlmittelpumpflussrate unter Verwendung der aktuellen Motorkühlmitteleinlass- und -auslasstemperaturen, der Motorgeschwindigkeit und der Motorlast unter Verwendung einer empirisch bestimmten Regressionsgleichung berechnet.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Anzahl von Vorteilen bereit. Beispielsweise sieht die vorliegende Offenbarung Folgendes vor: ein System und ein Verfahren zum Verringern des Leistungsverbrauchs einer elektrischen Wasserpumpe durch Erkennen der Beziehung zwischen der Kühlmittelflussrate, der Motorgeschwindigkeit und der Motorlast und der Motorkühlmitteleinlass-/auslasstemperaturdifferenz zum Steuern der Kühlmittelflussrate und zum Optimieren des Pumpbetriebs, um die gewünschten Betriebstemperaturbereiche aufrecht zu erhalten. Das Steuern des Betriebs einer elektrischen Wasserpumpe auf der Grundlage zumindest der Temperaturdifferenz zwischen einem Motorkühlmitteleinlass und einem Motorkühlmittelauslass verbessert den Wirkungsgrad gegenüber einem Betrieb, der nur auf der Motorgeschwindigkeit beruht, indem die Kühlmittelflussrate besser mit der vorhergesagten thermischen Belastung des Kühlsystems in Übereinstimmung gebracht wird. Der Betrieb einer elektrischen Wasserpumpe gemäß verschiedenen Ausführungsformen nutzt die Tatsache aus, dass ein kalter Motor eine höhere Temperaturdifferenz zwischen Einlass- und Auslasstemperaturen tolerieren kann als ein heißer Motor. Die Steuerung der Kühlmittelflussrate durch Steuern der Wasser-/Kühlmittelpumpgeschwindigkeit auf der Grundlage der Einlass-/Auslasstemperaturdifferenz erleichtert ein schnelleres Aufwärmen des Motors und eine schnellere Kabinenheizung, während der Gesamtpumpenergieverbrauch verringert wird.
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Die vorstehend erwähnten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung leicht verständlich werden.
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Die Figuren zeigen:
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform mit einem Motorkühlmittelsystem, das eine elektrische Wasserpumpe aufweist, die gesteuert wird, um den Energieverbrauch zu verringern,
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2 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, welches den Betrieb einer repräsentativen Vorrichtung oder eines repräsentativen Verfahrens zum Steuern einer elektrischen Wasserpumpe eines Fahrzeugs zeigt,
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3 ist eine als Beispiel dienende Tabelle empirischer Daten, die verwendet werden können, um die Kühlmittelpumpflussrate zur Verwendung beim Steuern der Pumpe zur Verringerung des Energieverbrauchs zu berechnen, und
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4 ist eine als Beispiel dienende Tabelle, die verschiedene anhand eines Satzes empirischer Daten in der Art der in 3 dargestellten berechnete Kühlmittelflussraten zur Verwendung in einem Fahrzeug zeigt.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zum Steuern der Kühlmittelflussrate in einem Fahrzeug mit einer elektrischen Kühlmittelpumpe ist im Blockdiagramm aus 1 dargestellt. Das Fahrzeugkühlsystem 22 eines Fahrzeugs 24 kann eine Kühlmittelleitung 26, einen Thermostat 28 und eine elektrische Wasserpumpe (eWP) oder Kühlmittelpumpe 32 aufweisen. Der Thermostat 28 und die elektrische Kühlmittelpumpe 32 sind durch die Kühlmittelleitung 26 verbunden, welche die Ausgabe des Thermostats 28 und der elektrischen Kühlmittelpumpe 32 zu einem Kühlmitteleinlass 34 des Motors 36 leitet. Die Kühlmittelleitung 26 verbindet auch einen Kühlmittelauslass 38 des Motors 36 mit einem Kühler 39, der einen zugeordneten Überlauf-/Entgasungstank 41 aufweisen kann. Eine Kühlmittelumgehungsleitung 30 kann zwischen den Kühlmittelauslass 38 und den Kühler 39 geschaltet sein. Die Kühlmittelumgehungsleitung 30 kann den Kühler 39 umgehen und Kühlmittel zum Thermostat 28, zur elektrischen Kühlmittelpumpe 32 und dann zum Motor 36 zurück leiten. Das Fahrzeug 24 kann auch einen Heizungskern 42, um dem Fahrgastraum des Fahrzeugs Wärme bereitzustellen, und einen Wärmetauscher 44, der einem Abgasrückführungs-(EGR)-System 40 zugeordnet sein kann, aufweisen.
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Wie in 1 dargestellt ist, kann das Fahrzeug 24 eine oder mehrere Steuereinrichtungen für das Steuern verschiedener Fahrzeugsysteme und -untersysteme aufweisen. In 1 steuert eine Fahrzeugsystemsteuereinrichtung (VSC) 20 den Betrieb verschiedener Fahrzeugsysteme und kann mit einer oder mehreren anderen Steuereinrichtungen kommunizieren. Beispielsweise kann das Fahrzeug 24 Steuereinrichtungen oder Module in der Art eines Traktionssteuermoduls, eines Antiblockiersystemmoduls, eines Antriebsstrangsteuermoduls, einer Motorsteuereinrichtung usw. aufweisen. Die Steuereinrichtungen weisen im Allgemeinen einen Mikroprozessor auf, der in Kommunikation mit nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedien oder -vorrichtungen, einschließlich flüchtiger, beständiger und/oder permanenter Speichervorrichtungen in der Art beispielsweise eines Direktzugriffsspeichers (RAM) oder Haltespeichers (KAM) steht. Die computerlesbaren Speichermedien können unter Verwendung beliebiger einer Anzahl bekannter Speichervorrichtungen in der Art von PROM (programmierbarer Nurlesespeicher), EPROM (elektrisch programmierbarer PROM), EEPROM (elektrisch löschbarer PROM), eines Flash-Speichers oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die vom Mikroprozessor verwendet werden, um die Kühlmittelflussrate durch Betätigen der Kühlmittelpumpe 32 und/oder Steuern der Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 32 direkt oder indirekt zu steuern, implementiert werden. Verschiedene Steuereinrichtungen können miteinander unter Verwendung eines Standardkommunikationsprotokolls, beispielsweise in der Art des Steuereinrichtungsbereichsnetz-(CAN)-Protokolls, kommunizieren. Eine oder mehrere Steuereinrichtungen können in direkter oder indirekter Kommunikation mit zugeordneten Sensoren stehen, welche verschiedene Fahrzeug- und/oder Umgebungsbetriebsbedingungen in der Art beispielsweise der Motorkühlmitteleinlasstemperatur 34 und der Motorkühlmittelauslasstemperatur 38 messen oder detektieren.
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Wenn der Motor 36 läuft, berechnet die VSC 20 eine gewünschte Kühlmittelflussrate zum Halten der Betriebstemperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs oder bestimmt diese auf andere Weise und steuert die Betriebsgeschwindigkeit der elektrischen Kühlmittelpumpe 32, um dem Motorkühlkreis die gewünschte Kühlmittelflussrate bereitzustellen. Im Gegensatz zu verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Strategien zum Bestimmen der Kühlmittelflussrate und/oder der Kühlmittelpumpgeschwindigkeit in erster Linie auf der Grundlage der Geschwindigkeit und der Last des Motors bestimmen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Kühlmittelflussrate auf der Grundlage der gewünschten Motorkühlmitteleinlass-/auslasstemperaturdifferenz, die auf der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur beruhen kann, bis die Motorkühlmitteltemperatur einen zugeordneten Schwellenwert erreicht, und dann auf einen Minimalwert gesetzt wird. Wie in 1 dargestellt ist, wälzt die elektrische Kühlmittelpumpe 32 Kühlmittel durch den Kühlmittelkreis 26 und den Thermostat 28 zum Motor 36 um. Anfänglich kann das Kühlmittel durch die Kühlmittelumgehungsleitung 30 umgewälzt werden, um den Kühler 39 zu umgehen, bis das Kühlmittel eine für das Öffnen des Thermostats 28 ausreichende Temperatur erreicht hat. Beispielsweise kann der Thermostat 28 so aufgebaut sein, dass er sich zu öffnen beginnt, wenn die Motorkühlmitteltemperatur 82 Grad Celsius erreicht. Das Umgehen des Kühlers 39 ermöglicht es, dass der Motor 38 eine gewünschte Betriebstemperatur schneller erreicht, wodurch Emissionen verringert werden, während die Heizung des Fahrgastraums auch schneller verfügbar gemacht wird.
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Wenn sich der Thermostat 28 öffnet, fließt das Kühlmittel durch den Kühler 39, um eine zusätzliche Kühlung bereitzustellen und die Motorbetriebstemperatur innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Wie nachstehend in weiteren Einzelheiten erklärt wird, kann die VSC 20 auch die Geschwindigkeit der elektrischen Kühlmittelpumpe 32 erhöhen oder verringern, um die Kühlmittelflussrate zu modifizieren, um die Motorbetriebstemperatur innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Die gewünschte Kühlmittelflussrate und die zugeordnete Arbeitsgeschwindigkeit der Kühlmittelpumpe können auf der Grundlage der Differenz zwischen der Motorkühlmitteleinlasstemperatur 34 und der Motorkühlmittelauslasstemperatur 38 zusätzlich zur aktuellen Motorgeschwindigkeit und Motorlast bestimmt werden. Die Motorkühlmitteleinlasstemperatur kann beim oder in der Nähe des Orts gemessen werden, wo das Kühlmittel in den Motor oder den Motorkühlmantel eintritt, wobei der Ort von der jeweiligen Anwendung und Implementation abhängt. Die Einlasskühlmitteltemperatur kann an verschiedenen Orten stromaufwärts des eigentlichen Motoreinlasses gemessen werden. Ähnlich kann die Motorkühlmittelauslasstemperatur, abhängig von der jeweiligen Anwendung und Implementation, an verschiedenen Orten stromabwärts des eigentlichen Motorauslasses gemessen werden.
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Die elektrische Kühlmittelpumpe 32 kann mit einer Traktionsbatterie 46 verbunden werden. Der Motor 36 kann mit einer Leistungsquelle 48 in der Art eines Kraftstoffsystems oder einer Brennstoffzelle verbunden sein und auch über einen Motor/Generator mit der Traktionsbatterie 46 verbunden sein. Der Betrieb der elektrischen Kühlmittelpumpe 32 bei höheren Kühlmittelflussraten und entsprechend höheren Geschwindigkeiten erfordert mehr Energie von der Batterie 46 und/oder der Kraftstoffquelle 48. Dabei ist es im Allgemeinen wünschenswert, die elektrische Kühlmittelpumpe 32 nur dann zu betreiben, wenn dies erforderlich ist, um den Motor oder andere Fahrzeugkomponenten innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereichs zu halten. Ähnlich ist es im Allgemeinen wünschenswert, den Betrieb der elektrischen Kühlmittelpumpe und die Betriebsgeschwindigkeit zu optimieren, so dass die Kühlmittelflussrate die Rate nicht übersteigt, die erforderlich ist, um die Motorbetriebstemperatur innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten, was zu einer längeren Aufwärmzeit zusätzlich zu einer Energieverschwendung und einem niedrigeren Wirkungsgrad des Systems führen kann.
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2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Vorrichtung oder eines Verfahrens zum Steuern einer elektrischen Kühlmittelpumpe eines Hybridfahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt. In Block 200 wird die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) mit einem zugeordneten Schwellenwert verglichen. Falls die ECT unter dem Schwellenwert liegt, kann eine gewünschte Temperaturdifferenz oder Deltatemperatur zwischen der Motorkühlmitteleinlasstemperatur und der Motorkühlmittelauslasstemperatur als Funktion der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur gewählt oder bestimmt werden, wie durch Block 210 dargestellt ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die gewünschte Deltatemperatur anhand einer durch die ECT indexierten Nachschlagetabelle ausgewählt oder bestimmt werden. Dies erleichtert eine schnellere Erwärmung des Motors, weil eine höhere Temperaturdifferenz ermöglicht werden kann, wenn der Motor kalt ist, ohne dass die Befürchtung besteht, dass die Motortemperatur dann die gewünschte maximale Betriebstemperatur überschreitet, wenn der Motor heiß ist. Falls die aktuelle Motorkühlmitteltemperatur den in Block 200 bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird die gewünschte Temperaturdifferenz oder die gewünschte Deltatemperatur auf einen Minimalwert gelegt, wie durch Block 220 dargestellt ist.
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Die gewünschte Kühlmittelflussrate wird wie durch Block 230 dargestellt auf der Grundlage der bestimmten oder ausgewählten Delta-Einlass-Auslass-Temperatur für die aktuelle Motorgeschwindigkeit und -last bestimmt. Gemäß einer Ausführungsform wird die gewünschte Flussrate unter Verwendung einer Regressionsgleichung mit empirisch bestimmten Konstanten für eine bestimmte Anwendung bestimmt, wie in größeren Einzelheiten mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben wird. Die Pumpgeschwindigkeit wird dann wie durch Block 240 dargestellt gesteuert, um dem Motor die gewünschte Kühlmittelflussrate bereitzustellen, um die ausgewählte Einlass-Auslass-Temperaturdifferenz aufrechtzuerhalten. Die Verwendung einer veränderlichen gewünschten Temperaturdifferenz auf der Grundlage der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur zusätzlich zur aktuellen Motorgeschwindigkeit und -last führt zu einer effizienteren Energieverwendung durch die elektrische Kühlmittelpumpe, weil die Pumpenbetriebszeit und -geschwindigkeiten gegenüber früheren Strategien auf der Grundlage in erster Linie der Motorgeschwindigkeit und -last verringert werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung steuern automatisch den Betrieb und die Geschwindigkeit der elektrischen Kühlmittelpumpe, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu verbessern. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Regressionsgleichung mit empirisch bestimmten Konstanten verwendet, um eine Flussrate für das Erreichen einer gewünschten Einlass-Auslass-Kühlmitteltemperaturdifferenz für die aktuelle Motorgeschwindigkeit, -last und -kühlmitteltemperatur nach Flussrate = α + (β × Motorgeschwindigkeit) + (ρ × Last) + (α × ΔT) zu erreichen, wobei α, β, ρ und σ empirisch bestimmte Konstanten sind und ΔT die gewünschte Einlass-Auslass-Kühlmitteltemperaturdifferenz ist.
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3 zeigt eine Tabelle empirischer Ergebnisse 300 zur Festlegung einer Beziehung zwischen der Kühlmittelflussrate (H2OFLUSS), der Motorgeschwindigkeit (RPM), der Last (EECLAST) und der Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen der Kühlmitteleinlasstemperatur (KÜHLMITTEL EIN) und der Kühlmittelauslasstemperatur (KÜHLMITTEL AUS) für eine repräsentative Hybridfahrzeuganwendung. 3 zeigt einige durch Dynamometertests eines Motors bereitgestellte repräsentative Daten für Flussraten 310 bei verschiedenen Motorgeschwindigkeiten 312, Motorlasten 314 und Temperaturdifferenzen 316. Tatsächliche Daten, die bei der Bestimmung der Konstanten auf der Grundlage einer Regressionsanalyse verwendet werden, umfassen Daten für erheblich mehr Betriebsbedingungen als in 3 gezeigt ist, wobei beispielsweise Motorgeschwindigkeiten von 1000 rpm bis 6000 rpm reichen, Lasten von 0,25 bis 1 variieren und ΔT von 4 bis 10 Grad Celsius variiert. Eine Regressionsgleichung kann dann mit repräsentativen Werten für die zuvor beschriebenen Konstanten folgendermaßen erhalten werden: Fluss der elektrischen Kühlmittelpumpe = 48,5 + (0,018 × Motorgeschwindigkeit) + (39,6 × Last) + (–9,52 × ΔT)
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Natürlich können die Daten abhängig von der jeweiligen Anwendung und Implementation verwendet werden, um verschiedene andere Gleichungstypen zu bestimmen. Gemäß einer als Beispiel dienenden Implementation kann die Fahrzeugsystemsteuereinrichtung (VSC), wenn ein Fahrzeug mit einer bestimmten Motorgeschwindigkeit und einer bestimmten Last fährt, fortlaufend die gewünschte Flussrate der elektrischen Kühlmittelpumpe auf der Grundlage der empirisch bestimmten Gleichung berechnen und den Fluss der elektrischen Kühlmittelpumpe durch Erhöhen oder Verringern der Pumpgeschwindigkeit an die berechnete Flussrate anpassen, um eine vordefinierte Motorkühlmitteltemperaturdifferenz zwischen dem Motorkühlmitteleinlass und dem Motorkühlmittelauslass aufrechtzuerhalten. Die ausgewählte Temperaturdifferenz ΔT gerät ins Gleichgewicht, wodurch ein schnelleres Aufwärmen des Motors erreicht wird und verhindert wird, dass der Motor eine maximal gewünschte Betriebstemperatur überschreitet. Eine als Beispiel dienende vorgegebene minimale Temperaturdifferenz ΔT kann für einen heißen Motor auf 5 Grad Celsius gelegt werden, wobei die ausgewählte oder gewünschte Temperaturdifferenz ΔT von maximal 10 Grad Celsius für einen kalten Motor bis zur minimalen Temperaturdifferenz ΔT als Funktion der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur (ECT) variiert. Ein heißer Motor kann beispielsweise als ein Motor mit einer Temperatur von mehr als 82 Grad Celsius vordefiniert werden. Die Temperaturdifferenz ΔT für einen kalten Motor kann größer sein als für einen warmen Motor, um den Fluss für ein schnelleres Aufwärmen des Motors zu minimieren und eine schnellere Kabinenheizung zu ermöglichen. Wenn sich der Motor aufwärmt und die Motorkühlmitteltemperatur zunimmt, nimmt die ausgewählte oder gewünschte Temperaturdifferenz ΔT ab, bis sie den Minimalwert erreicht, um zu verhindern, dass die Motortemperatur eine maximal gewünschte Betriebstemperatur überschreitet.
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4 ist eine als Beispiel dienende Tabelle 400, welche die Beziehung zwischen den empirisch bestimmten Flussraten 410 bei zugeordneten Motorgeschwindigkeiten 420 und Motorlasten 430 für das Aufrechterhalten einer gewählten oder gewünschten Temperaturdifferenz ΔT 440 zeigt. Wie durch die repräsentativen Werte aus 4 gezeigt ist, legt die VCS für einen Motorbetrieb, bei dem der Motor kalt ist und mit einer Motorgeschwindigkeit von 1500 rpm läuft, wobei eine gewünschte Temperaturdifferenz ΔT bei 9 Grad Celsius gehalten wird, die Pumpflussrate auf Null, was bedeutet, dass das Fahrzeug keine Energie aufzuwenden braucht, um die Pumpe zu betreiben. Dies ermöglicht es wiederum, dass das Fahrzeug Kraftstoff oder Strom spart, und auch, dass sich der Motor schnell aufwärmt. Wenn es ermöglicht wird, dass sich der Motor schnell aufwärmt, kann auch der Fahrgastraum des Fahrzeugs schnell aufgeheizt werden, wenn dies erwünscht ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit 420 und die Motorlast 430 zunehmen, beispielsweise von 1800 rpm auf 3500 rpm bzw. von 0,25 auf 0,35, ändert sich die ausgewählte oder gewünschte Temperaturdifferenz ΔT von 9 auf 7 Grad Celsius. Ansprechend darauf erhöht die VSC die Pumpflussrate von 4 Litern pro Minute (LPM) auf 50 LPM, um die gewünschte Temperaturdifferenz ΔT von 7 Grad Celsius zu erhalten oder aufrechtzuerhalten. Wenn die Motorgeschwindigkeit 420 ähnlich von 4000 rpm auf 6000 rpm zunimmt, erhöht die VSC die Pumpflussrate durch Erhöhen der Pumpgeschwindigkeit auf 116 LPM, um die Temperaturdifferenz ΔT bei 5 Grad Celsius zu halten. Es kann verstanden werden, dass die beschriebenen Fahrzeugkühlsysteme und -verfahren die Pumpflussrate wirksam so einstellen können, dass der Energieverbrauch minimiert wird, während gleichzeitig die Motorbetriebstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs gehalten wird.
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Wie durch die vorstehend beschriebenen repräsentativen Ausführungsformen gezeigt wurde, sieht die vorliegende Offenbarung Folgendes vor: ein System und ein Verfahren zum Verringern des Leistungsverbrauchs einer elektrischen Wasserpumpe durch Erkennen der Beziehung zwischen der Kühlmittelflussrate, der Motorgeschwindigkeit und der Motorlast und der Motorkühlmitteleinlass-/auslasstemperaturdifferenz zum Steuern der Kühlmittelflussrate und zum Optimieren des Pumpbetriebs, um die gewünschten Betriebstemperaturbereiche aufrechtzuerhalten. Das Steuern des Betriebs einer elektrischen Wasserpumpe auf der Grundlage zumindest der Temperaturdifferenz zwischen einem Motorkühlmitteleinlass und einem Motorkühlmittelauslass verbessert den Wirkungsgrad gegenüber einem Betrieb, der nur auf der Motorgeschwindigkeit beruht, indem die Kühlmittelflussrate besser mit der vorhergesagten thermischen Belastung des Kühlsystems in Übereinstimmung gebracht wird. Der Betrieb einer elektrischen Wasserpumpe gemäß verschiedenen Ausführungsformen nutzt die Tatsache aus, dass ein kalter Motor eine höhere Temperaturdifferenz zwischen Einlass- und Auslasstemperaturen tolerieren kann als ein heißer Motor. Die Steuerung der Kühlmittelflussrate durch Steuern der Wasser-/Kühlmittelpumpgeschwindigkeit auf der Grundlage der Einlass-/Auslasstemperaturdifferenz erleichtert ein schnelleres Aufwärmen des Motors und eine schnellere Kabinenheizung, während der Gesamtpumpenergieverbrauch verringert wird.
