-
HINTERGRUND
-
1. Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Kühlwassersteuerung von einem Fahrzeug, und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zur Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs, welche ausgebildet ist, eine Kompensationssteuerung einer Kühlwasserpumpengeschwindigkeit basierend auf einer Kühlwasserflussrate durchzuführen.
-
2. Beschreibung des verwandten technischen Gebiets
-
Ein Brennstoffzellensystem, welches in einem Brennstoffzellenfahrzeug angeordnet ist, ist ausgebildet, ein Wasserstoffversorgungssystem aufzuweisen, um Wasserstoff einem Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, ein Luftversorgungssystem aufzuweisen, welches ausgebildet ist, Sauerstoff aus der Luft, welche ein Oxidationsagent ist, welcher für eine elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle notwendig ist, dem Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, wobei der Brennstoffzellenstapel ausgebildet ist, Elektrizität basierend auf einer elektrochemischen Reaktion aus Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen, und ein Hitze- und Wassermanagementsystem aufzuweisen, welches ausgebildet ist, eine Betriebstemperatur des Stapels anzupassen, während es Hitze der elektrochemischen Reaktion aus dem Brennstoffzellenstapel ableitet.
-
Das Hitze- und Wassermanagementsystem weist eine Pumpe, welche ausgebildet ist, Kühlwasser zu dem Brennstoffzellenstapel zu transportieren, einen Lüfter, welcher ausgebildet ist, das Kühlwasser zu entladen, nachdem es den Brennstoffzellenstapel gekühlt hat, und einen Ionenfilter auf, welcher ausgebildet ist, Ionen zu filtern, welche aus dem Kühlkreislauf eludiert sind. Ein oberes Ende des Lüfters des Hitze- und Wassermanagementsystems ist mit einer normalen Druckkappe versehen und mit einem Reservoir, welches in einer luftöffnungsartigen Struktur angeordnet ist und eine Innenseite aufweist, welche mit einem Wasserniveausensor versehen ist. Um den Wasserniveausensor für Kühlwasser in dem Reservoir zu befestigen, wird ein vorgegebener Gehäuseplatz benötigt. Entsprechend kann es schwer sein, den Gehäuseplatz bereitzustellen. Ferner, auch wenn der Wasserniveausensor in dem System angeordnet ist, kann der Wasserniveausensor einen Verlust von Kühlwasser nicht erkennen, wenn das Kühlwasser, welches Wasser und Luft aufweist, zirkuliert wird, und erkennt daher, dass das Kühlwasser kontinuierlich ein normales Niveau aufweist.
-
In anderen Worten erkennt das verwandte technische Gebiet einen Kühlwassermangel unter Verwendung eines Wasserniveausensors, eines Drucksensors, welcher an einem Rohr angeordnet ist, oder dergleichen. Jedoch können die bestehenden Verfahren oft fälschlicherweise einen Wert erfassen, was aufgrund von Störungen geschieht, wie z. B. Effekten, so wie eine Veränderung in der Temperatur des Kühlwassers, einer Veränderung in dem Kühlkreislauf aufgrund des Öffnens oder Schließens eines Kühlzweigventils, und Vibrationen des Fahrzeugs oder der Fahrzeugausrüstung. Um das oben genannte Problem zu verbessern, wird ein Flusssensor in einem Kühlwasserrohr angeordnet, aber so ein Flusssensor ist teuer und kann schwer anzuordnen sein, aufgrund von Schwierigkeiten, wie z. B. dem Anordnen eines separaten Rohres, in welchem der Flusssensor angeordnet ist. Ferner wird ein Verfahren benötigt, um die Kühlleistung aufrechtzuerhalten, wenn es an Kühlwasser mangelt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs bereitzustellen, welches fähig ist, eine Kompensationssteuerung einer Kühlwasserpumpengeschwindigkeit basierend auf einer Kühlwasserflussrate durchzuführen.
-
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs aufweisen: Detektieren einer Kühlwasserflussrate und Vergleichen der detektierten Kühlwasserflussrate mit einer vorgegebenen Normalflussrate; und, wenn die detektierte Kühlwasserflussrate geringer ist als die vorgegebene Normalflussrate, Erhöhen der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehle, bis ein durchschnittlicher Leistungswert der Kühlwasserpumpe einen Referenzleistungswert erreicht, wenn das Kühlwasser normal zirkuliert wird, um die Umdrehungen pro Minute (RPM) der Kühlwasserpumpe zu erhöhen.
-
Durch das Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls, wenn die Kühlwasserpumpe in einem Betriebszustand betrieben wird, in welchem die Effizienz der Kühlwasserpumpe basierend auf dem RPM der Kühlwasserpumpe verändert wird, kann der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl unter Verwendung einer Effizienzabbildung der Kühlwasserpumpe angepasst werden, welche dem RPM der Kühlwasserpumpe entspricht. Der durchschnittliche Leistungswert der Kühlwasserpumpe kann ein durchschnittlicher Leistungswert der Kühlwasserpumpe sein, welcher unter Verwendung eines Strombefehlswertes berechnet wird, welcher einer Stromsteuerung zugeführt wird, welche einen Inverter, welcher mit der Kühlwasserpumpe gekoppelt ist, unter Verwendung von Pulsweitenmodulation betreibt.
-
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Wenn der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl, welcher beim Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls erhöht wurde, eine maximale RPM der Kühlwasserpumpe erreicht, Berechnen einer Kühlkapazität basierend auf einer Kühlwasserflussrate der Kühlwasserpumpe, welche bei einer maximalen RPM rotiert; und Limitieren einer Leistung des Brennstoffzellenstapels, um die berechnete Kühlkapazität nicht zu übersteigen.
-
Das Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls kann aufweisen: Berechnen einer Leistungsabweichung der Kühlwasserpumpe über eine vorgegebene Zeitperiode; und zusätzlich Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls, wenn die berechnete Leistungsabweichung sich erhöht. Das Begrenzen der Leistung des Brennstoffzellenstapels kann aufweisen: Berechnen einer Leistungsabweichung der Kühlwasserpumpe über eine vorgegebene Zeitdauer; und Erhöhen einer Leistungsbegrenzungsmenge des Brennstoffzellenstapels, wenn die berechnete Leistungsabweichung sich erhöht.
-
Eine Größe des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls, welcher zusätzlich basierend auf der berechneten Leistungsabweichungsgröße erhöht wird, kann linear erhöht werden oder kann ein vorher festgelegtes Verhältnis aufweisen. Eine Größe der Leistungslimitierungsmenge des Brennstoffzellenstapels, welche basierend auf der berechneten Leistungsabweichungsgröße erhöht werden kann, kann linear erhöht werden oder kann ein vorher festgelegtes Verhältnis aufweisen. Wenn die erkannte Kühlwasserflussrate geringer ist als eine minimale Referenzflussrate, kann das Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls nicht durchgeführt werden und die Leistung des Brennstoffzellenstapels kann angepasst werden auf eine minimale Leistung, welche erzeugt wird, wenn das Kühlwasser nicht zirkuliert wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den im Folgenden detaillierten Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher verstanden werden. In den Zeichnungen zeigen:
-
1A bis 1C sind beispielhafte Graphen, welche ein Verhältnis zwischen einer Druckdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangselementen einer Kühlwasserpumpe, einer Kühlwasserflussrate und einer Leistung oder einem Drehmoment eines Motors basierend auf den RPM eines Kühlwassermotors zeigen, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist ein beispielhafter Graph, welcher eine Motorgeschwindigkeit in einem normalen Zustand und einem anormalen Zustand darstellt, wenn ein Kühlwassermotor bei einem festgelegten Strom durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Kühlwasserzustands entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
-
3 ist ein beispielhafter Graph, welcher einen durchschnittlichen Leistungswert oder Drehmomentwert des Kühlwassermotors basierend auf einem Kühlwasserzirkulationszustand zeigt, unter Verwendung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kühlwasserzustands entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, welches schematisch eine Struktur einer Steuerung zeigt, welche eine Kühlwasserpumpe entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betreibt; und
-
5 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches ein Verfahren für eine Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Spezifische strukturelle und funktionale Beschreibungen werden bereitgestellt, um unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche in der vorliegenden Spezifikation oder Offenbarung offenbart wird, zu beschreiben. Folglich können beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Arten implementiert werden und die vorliegende Erfindung ist nicht dazu gedacht, als limitierend auf die beispielhaften Ausführungsformen, welche in der vorliegenden Spezifikation oder Offenbarung beschrieben werden, beschränkt zu sein.
-
Da beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vielfältig modifiziert werden können und eine Vielfalt von Formen aufweisen können, werden spezifische beispielhafte Ausführungsformen in den begleitenden Zeichnungen gezeigt und im Detail in der vorliegenden Spezifikation oder Offenbarung beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, aber alle Modifikationen, Äquivalente und Ersetzungen einschließt, die in den Geist und den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
-
Begriffe wie „erster”, „zweiter” etc. können verwendet werden, um eine Vielzahl von Komponenten zu beschreiben, aber die Komponenten sollen nicht auf diese Begriffe eingeschränkt werden. Die Begriffe werden nur zur Unterscheidung einer Komponente von einer anderen Komponente verwendet. Zum Beispiel kann die erste Komponente auch „zweite” Komponente und die „zweite” Komponente kann auf ähnliche Art auch „erste” Komponente genannt werden, ohne von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” einem anderen Element bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, oder es mit einem weiteren Element gekoppelt oder verbunden sein kann, wobei das weitere Element zwischen den zwei Elementen liegt. Auf der anderen Seite versteht sich, dass, wenn ein Element als „direkt verbunden” oder „direkt gekoppelt mit” einem anderen Element bezeichnet wird, es mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, ohne dass andere Elemente dazwischenliegen. Andere Ausdrücke, welche die Verbindung zwischen Komponenten beschreiben, d. h. „dazwischen”, „direkt dazwischen”, „benachbart zu”, „direkt benachbart zu” und dergleichen sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden.
-
Die Terminologie, welche hierin zum Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen verwendet wird, ist nicht gedacht, die vorliegende Erfindung einzuschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein”, „der, die, das” auch die Pluralformen einschließen, solange dies aus dem Kontext nicht deutlich anders hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Bestandteile, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten kennzeichnen, aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer der genannten Merkmale, Elemente, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. So wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der im Zusammenhang genannten Elemente ein.
-
Auch wenn eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wird, als eine Vielzahl von Einheiten aufweisend, um einen beispielhaften Prozess auszuführen, versteht sich, dass der beispielhafte Prozess auch durch eines oder eine Vielzahl von Modulen ausgeführt werden kann. Zusätzlich versteht sich, dass der Begriff Steuerung/Steuereinheit sich auf eine Hardwarevorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist ausgebildet, die Module zu speichern und der Prozessor ist dazu ausgebildet, die genannten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, welche im Folgenden im Detail beschrieben werden.
-
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeugs-” oder ähnliche Begriffe, wie sie hierin verwendet werden, Motorfahrzeuge im Allgemeinen einschließt, wie z. B. Passagierautomobile, aufweisend Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lkw, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und ferner Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid-elektrische Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstofffahrzeuge einschließt (z. B. Kraftstoffe, welche von anderen Ressourcen als Petroleum abgeleitet sind). So wie hierin verwendet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches mehr als eine Leistungsquelle hat, z. B. sowohl einen Benzinmotor als auch einen elektrisch betriebenen Motor.
-
Solange nicht anders gekennzeichnet, versteht sich, dass alle Begriffe, welche in der Beschreibung verwendet werden, einschließlich technischer wissenschaftlicher Begriffe die gleiche Bedeutung haben, welche diesen von einem Fachmann zuerkannt wird. Es versteht sich, dass die Begriffe, welche durch das Lexikon definiert werden, im Zusammenhang mit dem verwandten technischen Gebiet einen identischen Gehalt haben und sie sollten nicht übermäßig formal definiert werden, solange der Zusammenhang dies nicht deutlich anders anzeigt.
-
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Ähnliche Bezugszeichen in jeder der Figuren kennzeichnen ähnliche Komponenten.
-
1A bis 1C sind beispielhafte Graphen, welche ein Verhältnis zwischen einer Druckdifferenz zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangselement einer Kühlwasserpumpe, einer Flussrate des Kühlwassers und einer Leistung oder einem Drehmoment eines Motors basierend auf einer RPM eines Kühlwassermotors darstellt. Bezugnehmend auf 1A bis 1C, wenn eine ausreichende Menge an Kühlwasser in dem Kühlsystem zirkuliert, kann eine Druckdifferenz zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsbereich einer Kühlwasserpumpe und eine Flussrate des Kühlwassers in einem normalen Bereich eines Normalzustandswertes betrieben werden und folglich kann ein Drehmoment, welches benötigt wird, um die Kühlwasserpumpe bei einer konstanten Geschwindigkeit zu betreiben, auch in einem konstanten Bereich des Normalzustandswertes dargestellt werden. Jedoch, wenn das Kühlwasser nicht normal zirkuliert, weicht das Drehmoment oder die Leistung des Motors von dem Normalzustandsbereich ab, während die Flussrate des Kühlwassers und die Druckdifferenz von dem Normalbereich abweicht, und aufgrund einer Änderung in der Last der Kühlwasserpumpe die Betriebsgeschwindigkeit der Kühlwasserpumpe auch nicht einem Geschwindigkeitsbefehlswert folgt und oszilliert. Der Normalbereich unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Struktur eines Kühlwasserrohres und der Ausstoß in einem anormalen Zustand kann 20% oder weniger als bei dem Normalzustand sein.
-
2 ist ein beispielhafter Graph, welcher eine Motorgeschwindigkeit in einem Normalzustand und dem anormalen Zustand zeigt, wenn ein Kühlwassermotor bei einem festen Strom mit einem Verfahren zum Bestimmen eines Kühlwasserzustands entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird. Bezugnehmend auf 2, wenn der Kühlwassermotor bei einem festen Strom betrieben wird, und damit die Leistung oder das Drehmoment des Motors über einen vorgegebenen Zeitraum im Wesentlichen konstant ist, können die RPM des Motors im Wesentlichen konstant sein, wenn der Kühlwasserzirkulationszustand normal ist; jedoch, die RPM des Motors können aufgrund von Änderungen in der Last oszillieren, wenn der Kühlwasserzirkulationszustand anormal ist, d. h., wenn das Kühlwasser in einem Zustand des Mangels ist, wenn Kühlwasser ausgelaufen ist, oder wenn das Rohr verstopft ist.
-
Insbesondere wenn die Leistung oder das Drehmoment des Motors über einen vorgegebenen Zeitraum im Wesentlichen konstant ist und der Kühlwasserzirkulationszustand anormal ist, kann die Last der Kühlwasserpumpe (z. B. des Motors) aufgrund von Blasen, welche sich in dem Kühlwasserrohr bilden, wenn das Kühlwasser in einem Mangelzustand ist, reduziert werden und folglich kann sich die durchschnittliche RPM mehr als in dem normalen Zustand erhöhen, und wenn die Blasen in die Pumpe eindringen, können die RPM aufgrund der plötzlichen Laständerung oszillieren. Ferner können die Blasen, wenn das Kühlwasser im Wesentlichen nicht ausreichend ist, aufgrund eines Lecks des Kühlwassers, kontinuierlich in die Pumpe eingeführt werden, und daher können die RPM kontinuierlich oszillieren, oder Wasser kann nicht ausgegeben werden, und daher können die RPM schneller sein als in dem normalen Zustand.
-
Ähnlich dazu, wenn die Blasen eingeführt werden, kann die Last der Kühlwasserpumpe sich ändern und daher die RPM oszillieren, wenn fremde Substanzen in dem Kühlwasserrohr zirkuliert werden. Ferner, wenn das Kühlwasserrohr aufgrund der Existenz fremder Substanzen oder physikalischen Schadens verstopft, kann die Last plötzlich reduziert werden und daher die RPM der Kühlwasserpumpe größer werden als in dem Normalzustand.
-
3 ist ein beispielhafter Graph, welcher einen durchschnittlichen Leistungswert oder Drehmomentwert des Kühlwassermotors basierend auf einem Kühlwasserzirkulationszustand unter Verwendung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kühlwasserzustands entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere zeigt 3 Vergleichsdaten der Leistung oder des Drehmoments des Motors, wenn die Flussrate des Kühlwassers normal ist und die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist. Wenn jedoch die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist, kann die Leistung oder das Drehmoment des Motors oszillieren und 3 zeigt den durchschnittlichen Wert der Leistung oder des Drehmoments des Motors. Wenn die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist, kann der durchschnittliche Wert der Leistung des Motors reduziert werden und eine Abweichung davon kann auftreten.
-
Bei dem Verfahren zum Bestimmen einer Leistung oder eines Drehmoments des Motors existiert ein Verfahren zum Messen eines Stroms und einer Spannung eines Gleichstrombereichs, ein Verfahren zum Messen eines Dreiphasenstroms und einer Spannung, ein Verfahren zum Messen eines Dreiphasenstroms und einer Spannung unter Verwendung eines Drehmomentsensors und ein Verfahren zum Verwenden einer Drehmomentabbildung, welche vorgegeben wird, basierend auf einer Veränderung in der Geschwindigkeit und der Eingangsspannung, nachdem ein Dreiphasenstrom gemessen wird, und dergleichen. Der Strombefehl kann ein proportionales Verhältnis mit dem Drehmoment des Motors haben und daher kann das Drehmoment basierend auf dem Dreiphasenstromwert, welcher gemessen wird, berechnet werden, welcher durch den Strombefehl oder den Stromsensor bestätigt wird (z. B. Vektorsumme der Dreiphasenströme).
-
4 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, welches schematisch eine Struktur einer Steuerung illustriert, welche ausgebildet ist, eine Kühlwasserpumpe entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu betreiben. Ein Inverter 40 kann mit dem Kühlwasserpumpenmotor 50 verbunden sein und kann durch eine Steuerung 30 PWM-gesteuert sein. In anderen Worten, die Stromsteuerung 30 kann ausgebildet sein, einen Phasenspannungsleistungswert zu bestimmen, um den Leistungsstrom des Inverters 40 anzupassen. Insbesondere kann die Stromsteuerung ausgebildet sein, den Phasenspannungsleistungswert zu bestimmen, indem sie mit einem Strombefehlswert, welcher von der Geschwindigkeitssteuerung 20 erzeugt wird, und einem Strommesswert des Inverters 40 rückgekoppelt wird.
-
Der Leistungsstrombefehlswert von der Geschwindigkeitssteuerung 20 kann ein proportionales Verhältnis mit dem Drehmoment des Kühlwasserpumpenmotors 50 haben und daher kann das Drehmoment basierend auf dem Strombefehl für den Pumpenmotor 50 oder dem Leistungsstrommesswert des Inverters 40 berechnet werden (z. B. Vektorwert der Dreiphasenströme bestätigt durch den Stromsensor). Das Verhältnis zwischen dem Drehmoment des Motors und dem Strom kann auf einen Bereich im Wesentlichen konstanten Drehmomentbetriebs angewendet werden, in welchem ein Feldschwächungsbetrieb nicht ausgeführt wird, aber der Pumpenmotor in dem im Wesentlichen konstanten Drehmomentbetriebsbereich betrieben wird. Die Geschwindigkeitssteuerung 20, welche ausgebildet ist, die RPM des Kühlwasserpumpenmotors 50 einzustellen, kann ausgebildet sein, den Geschwindigkeitsbefehl von der Fahrzeugsteuerung 10 zu erhalten und kann mit dem momentanen RPM-Messwert des Kühlwasserpumpenmotors 50 rückgekoppelt werden, um den Stromsteuerbefehlswert zu erzeugen und den erzeugten Stromsteuerbefehlswert der Stromsteuerung 30 bereitzustellen.
-
Als Verfahren zum Bestimmen der Leistung oder des Drehmoments des Kühlwasserpumpenmotors 50 existiert ein Verfahren zum Multiplizieren eines Stroms und einer Spannung eines Gleichstromteils, ein Verfahren zum Verwenden eines Dreiphasenstroms und einer Dreiphasenspannung, ein Verfahren zum Verwenden eines Drehmomentsensors oder ein Verfahren zum Messen eines Dreiphasenstroms und dann Verwenden einer Drehmomentabbildung, welche vorgegeben ist, basierend auf einer Veränderung der RPM und einer Eingangsspannung des Kühlwasserpumpenmotors 50.
-
5 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren zur Kühlwassersteuerung eines Fahrzeugs entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bestimmen aufweisen, ob die Flussrate des Kühlwassers nicht ausreichend ist oder ob die Zirkulation des Kühlwassers anormal ist (S501). In anderen Worten, durch das Detektieren der Flussrate des Kühlwassers und das Vergleichen der detektierten Flussrate mit dem vorgegebenen Normalflussratenwert, wenn die detektierte Flussrate des Kühlwassers geringer ist als der vorgegebene Normalflussratenwert, kann bestimmt werden, dass die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist.
-
Das Bestimmen, ob das Kühlwasser unzureichend ist oder ob die Zirkulation des Kühlwassers anormal ist, kann entsprechend dem Inhalt, welcher in der Anmeldung Nr.
KR 10-2014-0013723 beschrieben wird, ausgeführt werden, welche durch den gleichen Anmelder angemeldet wurde und hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Ferner, wenn das Kühlwasser nicht ausreichend ist oder die Zirkulation des Kühlwassers anormal ist, kann die Fahrzeugsteuerung
10 ausgebildet sein, eine Kompensationssteuerung an den Kühlwasserpumpensteuerbefehl auszuführen, um einen Kühlwasserpumpensteuerbefehl zu erhöhen, bis ein mittlerer Leistungswert des Kühlwasserpumpenmotors
50 einen Referenzleistungswert erreicht, wenn das Kühlwasser normal zirkuliert, um die RPM des Kühlwasserpumpenmotors
50 zu erhöhen (S503). Wenn die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist, kann die Kompensation für den Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl und eine Leistungsbegrenzungssteuerung für eine Brennstoffzelle enden (S509).
-
Auch wenn die Flussrate des Kühlwassers noch weniger ausreichend ist als in dem normalen Zustand, kann, um die gleiche Kühlleistung sicherzustellen wie in dem normalen Zustand, d. h., um die gleiche Flussrate des Kühlwassers wie in dem normalen Zustand sicherzustellen, der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl erhöht werden. Die Kompensation für den Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl kann durchgeführt werden, bis der mittlere Leistungsstromwert des Kühlwasserpumpenmotors 50 geringer wird als ein Leistungsfehlertoleranzreferenzwert bei einem Fehler des Leistungswertes der Kühlwasserpumpe, wenn das Kühlwasser normal zirkuliert (S507).
-
Der Mittelwert für den Leistungswert der Kühlwasserpumpe wird gemessen, um eine genauere Messung basierend auf einem zeitlichen Mittelwert aufgrund des Eindringens von Blasen und des Eindringens von Rauschen in den Messsensor zu bestimmen, wenn das Kühlwasser unzureichend ist Wenn der Fehler zwischen dem Mittelwert des Leistungswertes des Kühlwasserpumpenmotors 50 und dem Leistungswert der Kühlwasserpumpe, wenn das Kühlwasser normal zirkuliert, geringer ist als der vorgegebene Leistungsfehlertoleranzreferenzwert, kann bestimmt werden, dass die Flussrate des Kühlwassers die gleiche ist. Dies ist möglich, da die Effizienz der Kühlwasserpumpe basierend auf dem RPM der Kühlwasserpumpe sich nicht signifikant ändert.
-
Jedoch, wenn die Effizienz der Kühlwasserpumpe sich signifikant ändert, basierend auf der Betriebssituation, kann es möglich sein, den Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl zu erhöhen, indem eine Kühlwasserpumpeneffizienzabbildung reflektiert wird. In anderen Worten, wenn der Kühlwasserpumpenmotor 50 in der Betriebsbedingung ist, in welcher die Kühlwasserpumpeneffizienz sich basierend auf dem RPM des Kühlwasserpumpenmotors 50 ändert, kann die Fahrzeugsteuerung 10 ausgebildet sein, den Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl unter Verwendung der Kühlwasserpumpeneffizienzabbildung anzupassen, welche der RPM des Kühlwasserpumpenmotors 50 entspricht.
-
Der mittlere Leistungswert des Kühlwasserpumpenmotors 50 kann der mittlere Leistungswert des Kühlwasserpumpenmotors sein, welcher unter Verwendung des Strombefehlswertes, welcher der Stromsteuerung 30 zugeführt wurde, welche ausgebildet ist, den Inverter 40 mit PWM zu betreiben, welcher mit dem Kühlwasserpumpenmotor 50 gekoppelt ist, berechnet wurde. Ferner, wenn der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl, welcher beim Erhöhen des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls erhöht wurde, eine maximale RPM für den Kühlwasserpumpenmotor 50 übersteigt (S505), kann eine Kühlkapazität, welche basierend auf der Flussrate des Kühlwassers des Kühlwasserpumpenmotors 50, welcher bei der maximalen RPM dreht, berechnet werden und daher die Leistung des Brennstoffzellenstapels begrenzt werden, um die berechnete Kühlkapazität (S511) nicht zu übersteigen.
-
Die Flussrate des Kühlwassers kann abgesichert werden, indem der RPM-Befehl für den Kühlwasserpumpenmotor 50 größer ist als die mögliche Drehgeschwindigkeit des Kühlwasserpumpenmotors 50, kann die Kompensation für die Flussrate des Kühlwassers durch das Erhöhen der Motorgeschwindigkeit gestoppt werden und folglich der Betrieb des Begrenzens der Leistung des Brennstoffzellenstapels ausgeführt werden (S511). Der Leistungsbegrenzungswert des Brennstoffzellenstapels berechnet die Flussrate des Kühlwassers basierend auf dem Leistungswert des Kühlwasserpumpenmotors 50 betrieben bei der maximalen Geschwindigkeit des Pumpenmotors 50 und einer Gesamtkühlkapazität des Kühlsystems basierend auf der Flussrate des Kühlwassers. Die Leistung des Brennstoffzellenstapels kann auf die Kühlkapazität oder weniger des Kühlsystems limitiert werden, um die maximale Leistungsperformance innerhalb des Bereichs, in welchem der Brennstoffzellenstapel nicht überhitzt, zu erreichen.
-
In anderen Worten, ob das Kühlwasser normal zirkuliert, kann bestimmt werden unter Verwendung der Leistung des Kühlwasserpumpenmotors 50 und wenn die Leistung der Kühlwasserpumpe geringer ist als die in dem Normalzustand, aufgrund von anormaler Zirkulation des Kühlwassers, kann die Kompensationssteuerung zum Erhöhen der Kühlwasserpumpengeschwindigkeit ausgeführt werden, um die Flussrate des Kühlwassers sicherzustellen, wodurch die Kühlleistung in dem normalen Zustand sichergestellt wird. Zusätzlich, wenn die Flussrate des Kühlwassers ungenügend ist, kann die Leistung des Systems begrenzt werden und so die Kühlleistung und die Leistungsperformance sichergestellt werden, auch wenn das Kühlwasser anormal zirkuliert.
-
Ferner, wenn die Fahrzeugsteuerung 10 den Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl erhöht, kann die Leistungsabweichung der Kühlwasserpumpe für einen vorgegebenen Zeitraum berechnet werden und so die berechnete Leistungsabweichung erhöht werden, der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl kann zusätzlich erhöht werden. Ferner, auch wenn die Leistung des Brennstoffzellenstapels begrenzt ist, kann die Leistungsabweichung der Kühlwasserpumpe berechnet werden für einen vorgegebenen Zeitraum und daher die Leistungsbegrenzung des Brennstoffzellenstapels erhöht werden, wenn die Erhöhung in der berechneten Leistungsabweichung ist.
-
Wie in 2 und 3 gezeigt, wenn der Mangel an Kühlwasser sich erhöht, kann die Leistungsänderung des Kühlwasserpumpenmotors 50 erhöht werden, während Blasen in dem Kühlwasserpumpenmotor 50 verstärkt eingeführt werden. Wenn eine wesentliche Menge an Blasen in dem Kühlwasserrohr vorhanden sind, auch wenn das Kühlwasser bei derselben Flussrate zirkuliert, kann die Kühleffizienz geringer sein als wenn kein Kühlwasser vorhanden ist, aufgrund der Blasen, und da ein Überhitzungsphänomen lokal auftreten kann, aufgrund der Blasen, wenn der Leistungsabweichungswert des Kühlwasserpumpenmotors 50 sich erhöht, kann der Geschwindigkeitsbefehlswert und die Leistungsbegrenzungsmenge proportional erhöht werden. Die Größe des Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehls, welche zusätzlich erhöht werden kann, basierend auf der berechneten Leistungsabweichungsgröße und der Größe der Leistungsbegrenzung des Brennstoffzellenstapels, kann ein lineares Verhältnis haben oder ein vorher abgebildetes Verhältnis.
-
Wenn die detektierte Flussrate des Kühlwassers geringer ist als eine minimale Referenzflussrate, kann der Kühlwasserpumpengeschwindigkeitsbefehl nicht erhöht werden und die Leistung des Brennstoffzellenstapels kann auf eine minimale Leistung begrenzt werden, bei welcher das Kühlwasser nicht zirkuliert. Wenn die detektierte Flussrate des Kühlwassers geringer ist als eine minimale Referenzflussrate, z. B. wenn eine Menge an ausgelaufenem Kühlwasser sich erhöht oder das Kühlwasserrohr verstopft, und damit das Kühlwasser vom Zirkulieren hindert. Entsprechend, wenn ein Entladebetrieb, in welchem eine Kühlwasserzirkulation nicht ausgeführt wird, ausgeführt wird, kann die erhöhte Steuerung des Geschwindigkeitsbefehls während des Kühlwasserpumpenmotors 50 nicht ausgeführt werden und die Leistung der Brennstoffzelle kann begrenzt werden bis zu der möglichen Leistung ohne Kühlwasser.
-
Auch wenn die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen, welche in den beiliegenden Figuren gezeigt sind, beschrieben wurde, sind diese nur Beispiele. Es versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Äquivalente und andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Entsprechend ist ein technischer Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Ansprüche zu definieren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- KR 10-2014-0013723 [0036]
