DE102017116728A1

DE102017116728A1 - System für Multizonen-Fahrzeugheizung

Info

Publication number: DE102017116728A1
Application number: DE102017116728.5A
Authority: DE
Inventors: Angel Fernando Porras; Timothy Noah Blatchley
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2018-02-01
Also published as: US20180029443A1; CN107650620A

Abstract

Es wird ein Fahrzeugheizungssystem offenbart. Das Heizungssystem umfasst einen Motor, der konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen, und eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen. Ein Kühlmittelzufuhrventil ist konfiguriert, um die Kühlflüssigkeit selektiv zu dem Motor zu leiten. Das System umfasst weiterhin eine Mehrzahl von Wärmetauschern, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu empfangen, und mindestens ein Wärmetauscher-Regelventil. Das mindestens eine Wärmetauscher-Regelventil ist konfiguriert, um selektiv zuzulassen, dass das Kühlmittel zu einem der Wärmetauscher strömt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeugheizungssysteme und insbesondere Multizonen-Fahrzeugheizungssysteme für Multizonen-Heizungssteuerung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Fahrzeuge nutzen die Abwärme eines Verbrennungsmotors als die einzige Heizquelle für den Fahrgastraum. Batterie-Elektrofahrzeuge (HEV) können jedoch intermittierenden Zugang zu Abwärme haben, jedoch so, dass zusätzliche Wärmequellen erforderlich sein können. Bei Plug-in-Hybridelektrofahrzeugen (PHEVs) kann dieses Problem dadurch noch verstärkt werden, dass der Verbrennungsmotor für bedeutende Zeiträume ausgeschaltet wird. Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren bereit, um den Fahrgastraum zu erwärmen, ohne sich ausschließlich auf Motorabwärme zu verlassen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugheizungssystem offenbart. Das Heizungssystem umfasst einen Motor, der konfiguriert ist, um ein Kühlmittel zu erwärmen, und eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen. Ein Kühlmittelzufuhrventil ist konfiguriert, um die Kühlflüssigkeit selektiv zu dem Motor zu leiten, und eine Mehrzahl von Wärmetauschern ist konfiguriert, um das Kühlmittel zu empfangen. Das System umfasst weiterhin mindestens ein Wärmetauscher-Regelventil, das selektiv zulässt, dass das Kühlmittel zu einem der Wärmetauscher strömt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Hybridfahrzeugheizungssystem offenbart. Das Heizungssystem umfasst einen Motor, der konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen, und eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen. Ein Kühlmittelzufuhrventil ist konfiguriert, um das Kühlmittel als Reaktion auf eine Temperatur des Kühlmittels im Motor selektiv durch den Motor zu zirkulieren. Das System umfasst weiterhin mehrere Heizvorrichtungen, die konfiguriert sind, um das Kühlmittel zu empfangen, und mindestens ein Heizungsregelventil, das konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu einer der Heizvorrichtungen zu leiten. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugheizungssystem offenbart. Das Heizungssystem umfasst einen Motor, der konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen, und eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen. Das System umfasst weiterhin eine Mehrzahl von Wärmetauschern, die konfiguriert sind, um das Kühlmittel zu empfangen, und eine Steuerung in Kommunikation mit der Elektroheizung und dem Motor. Die Steuerung ist zum Steuern eines Kühlmittelzufuhrventils konfiguriert, um das Kühlmittel selektiv zu dem Motor zu leiten und mindestens ein Wärmetauscher-Regelventil zu regeln, um selektiv zuzulassen, das das Kühlmittel zu einem der Wärmetauscher strömt.
Dieser und andere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann auf dem Gebiet anhand des Studiums der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen handelt es sich bei:
1 um eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs;
2 um eine schematische Ansicht eines Fahrzeugheizungssystems für Multizonen-Heizung;
3 um eine schematische Ansicht eines Fahrzeugheizungssystems für Multizonen-Heizung, die eine Mehrzahl von Heizkreisen zeigt;
4A um ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Heizprozesses für ein Fahrzeug zeigt;
4B um ein Ablaufdiagramm, das ein Unterprogramm für den Heizvorgang von 4A zum Steuern eines Heizvorrichtungs-Absperrventils (HCIV) zeigt;
4C um ein Ablaufdiagramm, das ein Unterprogramm für den Heizvorgang von 4A zum Steuern eines Motortemperatur-Unterprogramms zeigt; und
5 um ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Elektroheizvorgangs für ein Fahrzeug gemäß der Offenbarung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie erforderlich, werden ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend ausführlich dargestellt, und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert sein, um eine Funktionsübersicht darzustellen. Dementsprechend sind hierin offenbarte spezifische bauliche und funktionelle Details nicht als begrenzend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann auf dem Gebiet die verschiedenen Verwendungen der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „und/oder“, wenn er in einer Liste von zwei oder mehr Elementen verwendet wird, dass jedes der aufgeführten Elemente für sich selbst eingesetzt werden kann, oder jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente eingesetzt werden kann. Wenn beispielsweise eine Zusammensetzung als Komponenten A, B und/oder C enthaltend beschrieben wird, kann die Zusammensetzung A allein; B allein; C allein; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
Die folgende Offenbarung beschreibt ein Heizungssystem, das in einem Hybridfahrzeug verwendet werden kann. Das Heizungssystem kann verbesserten Fahrgastkomfort und gleichzeitig ein hohes Niveau an Wirkungsgrad für das Fahrzeug bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann das System ein Multizonen-Heizungssystem bereitstellen, das selektiv Wärme von einer Elektroheizung oder Abwärme von einem Verbrennungsmotor erzeugen kann, um einen Fahrgastraum zu erwärmen. Eine beispielhafte Anwendung des Systems kann in Form von Personenfahrzeugen mit voller Größe (z. B. Geländewagen (SUVs, Vans, Autos mit voller Größe usw.) sein, die mit Hybridantriebssystemen ausgestattet werden können.
1 veranschaulicht eine Antriebsstrangkonfiguration und ein Steuerungssystem eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10. Ein Leistungsverzweigungs-Hybridelektrofahrzeug 10 kann ein paralleles Hybridelektrofahrzeug sein. Die dargestellte HEV-Konfiguration dient nur zu Beispielszwecken und soll nicht begrenzend sein, da die vorliegende Offenbarung für HEVs, PHEVs oder andere Fahrzeugtypen von jeder geeigneten Architektur gilt. Wie in 1 dargestellt, kann die Antriebsstrangkonfiguration zwei Stromquellen 12, 14 umfassen, die mit dem Antriebsstrang verbunden sind. Die Stromquellen können ein Kombinationsverbrennungsmotor-Generator-Subsystem und ein Elektroantriebssystem beinhalten. Motor und Generator können einen Planetengetriebesatz umfassen, der den Generator mit dem Motor verbindet. Das Elektroantriebssystem kann ein Elektromotor-Subsystem, ein Generator-Subsystem und ein Batterie-Subsystem umfassen. Das Batterie-Subsystem kann einem Energiespeichersystem für den Generator und den Motor entsprechen.
Die Geschwindigkeit des Aufladens des Generators 18 variiert basierend auf der Motorleistungs-Leistungsverzweigung zwischen einem elektrischen und einem mechanischen Weg. In einem Fahrzeug 10 mit einem verzweigten Antriebsstrangsystem kann der Motor 16 entweder das Generatordrehmoment erfordern, was aus der Motordrehzahlregelung resultiert, oder das Generatorbremsmoment, um seine Leistung über die elektrischen und mechanischen Wege (Verzweigungsmodi) oder über den vollständig mechanischen Weg (Parallelbetrieb) auf den Antriebsstrang für die Vorwärtsbewegung zu übertragen. Während des Betriebs unter Verwendung der zweiten Stromquelle 14 kann der Elektromotor 20 seinen Strom aus der Batterie 26 beziehen und Antrieb unabhängig vom Motor 16 für Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen bereitstellen. Diese Betriebsart kann als „Elektroantrieb“, reine Elektrobetriebsart oder EV-Betriebsart bezeichnet werden.
Der Betrieb des Leistungsverzweigungs-Antriebsstrangsystems kann im Gegensatz zu herkömmlichen Antriebssystemen die zwei Stromquellen 12, 14 integrieren, um nahtlos zusammenzuarbeiten, um den Bedarf des Fahrers ohne Überschreitung der Systemgrenzen (z. B. Batteriegrenzen) zu decken. Darüber hinaus kann der Bedarf gedeckt werden, während der gesamte Wirkungsgrad und die Leistung des Antriebsstrangsystems optimiert werden. Um auf diese Weise zu funktionieren, wird eine Koordinationssteuerung zwischen den beiden Stromquellen 12, 14 benötigt. Wie in 1 dargestellt, ist ein hierarchische Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 28 vorhanden, die die Koordinationssteuerung für das Leistungsverzweigungs-Antriebsstrangsystem ausführen kann. Unter normalen Antriebsstrangbedingungen (keine fehlerhaften Subsysteme/Komponenten) kann die VSC 28 die Anforderungen des Fahrers (z. B. PRND und Beschleunigungs- oder Verzögerungsanforderung) interpretieren. Basierend auf den Anforderungen des Fahrers und den Antriebsstranggrenzen kann die VSC 28 dann einen Raddrehmomentbefehl bestimmen. Die VSC 28 kann auch das Drehmoment bestimmen, das jede Stromquelle benötigt, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen, um einen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) des Motors zu erreichen.
In einigen Ausführungsformen kann die Batterie 26 in einer wiederaufladbaren Konfiguration (siehe Phantomdarstellung) implementiert werden. Bei der wiederaufladbaren Konfiguration kann ein Aufnahmeelement 32 verwendet werden, das an ein Stromnetz oder eine andere externe Stromquelle angeschlossen werden kann. Auf diese Weise kann die Batterie 26 durch die externe Stromquelle über ein Batterieladegerät/einen Wandler 30 geladen werden.
Wie hierin beschrieben, kann das Fahrzeug 10 in einer Elektrobetriebsart (EV-Betriebsart) betrieben werden. In der EV-Betriebsart kann die Batterie 26 allen Strom für den Elektromotor 20 bereitstellen, um das Fahrzeug 10 zu betreiben. Neben dem Vorteil der Kraftstoffersparnis kann der Betrieb in der EV-Betriebsart den Fahrkomfort durch geringere Geräuschentwicklung und bessere Fahrbarkeit verbessern. Beispielsweise können einige Fahrbarkeitsmerkmale sanfteren Elektrobetrieb, geringere Geräuschentwicklung, Vibration und Härte (NVH) sowie schnellere Reaktion beinhalten. Der Betrieb in der EV-Betriebsart kann auch Vorteile für die Umwelt durch die Begrenzen von Emissionen und Verbessern des Kraftstoffverbrauchs bereitstellen.
Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs) können Eigenschaften von einem Verbrennungsmotor und einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug teilen. Beispielsweise kann ein PHEV einen Fahrbereich aufweisen, in dem der Antrieb nur durch einen Elektromotor 20 bereitgestellt wird, der von einem Batteriesatz 26 mit Strom versorgt wird. Sobald die Ladung des Batteriesatzes 26 auf ein vorgegebenes Niveau aufgebraucht wurde, kann der Motor 16 gestartet werden. Der Motor 16 kann Strom bereitstellen, um das Fahrzeug anzutreiben und die Batterie 26 aufzuladen. In der ausschließlich elektrischen Betriebsart kann der Motor 16 inaktiv sein. Da der Motor 16 inaktiv ist, kann keine Wärme erzeugt werden, und infolgedessen kann Motorwärme nicht verwendet werden, um den Fahrgastraum zu erwärmen. Ein PHEV kann den Motor 16 als Reaktion auf die Notwendigkeit des Heizens für Fahrgäste starten. Dies kann jedoch den ausschließlichen Elektrobetrieb stören und sich auf Kraftstoffverbrauch und Emissionen auswirken.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 ist ein Heizungssystem 34 zur Bereitstellung von Wärme für den Fahrgastraum für ein PHEV dargestellt. Das System 34 kann zwei Quellen bereitstellen, um Kühlmittel zum Heizen des Fahrzeugs 10 zu erwärmen. Beispielsweise kann, wie unter Bezugnahme auf 1 abgehandelt, die Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 28 Wärme von dem Motor 36 verwenden, um das Kühlmittel in einem herkömmlichen ICE-Fahrzeug zu erwärmen. Zusätzlich, wenn die Wärme von dem Motor 36 nicht ausreicht, kann die VSC 28 Wärme über eine Elektroheizung 38 bereitstellen. Die Elektroheizung 38 kann ähnlich wie die in einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeugsystem verwendete sein, und kann einer Hochspannungs-Elektroheizung entsprechen. Das Vorhandensein mehrerer Wärmequellen kann Flexibilität bei normalen Betriebsbedingungen und einige Redundanz im Fehlermodusbetrieb bereitstellen.
Das System 34 kann ermöglichen, dass Kühlmittel aus dem Motor 36 oder der Elektroheizung 38 durch mindestens eine Heizvorrichtung 48 strömt. Mindestens eine Heizvorrichtung 48 kann einem Wärmetauscher entsprechen, der konfiguriert ist, um einem Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 erwärmte Luft zuzuführen. Ein Heizvorrichtungs-Absperrventil (HCIV) 42 kann vorsehen, dass die VSC 28 den Motor 36 oder die Elektroheizung 38 als die Quelle für das erwärmte Kühlmittel auswählt. Obwohl unter Bezugnahme auf die VSC 28 abgehandelt, können verschiedene Steuerungen, Schaltungen und/oder Prozessoren kommunizieren, um die verschiedenen, hierin beschriebenen Aufgaben zu steuern. Dementsprechend ist die hierin unter Bezugnahme auf die unterschiedlichen Steuerungsverfahren und -systeme beschriebene Primärsteuerung die VSC 28. Es versteht sich jedoch, dass verschiedene Regelkreise in Kommunikation mit der VSC 28 stehen können, um die hierin abgehandelten verschiedenen Steuerungen und Funktionen bereitzustellen.
Die unter Bezugnahme auf 1 abgehandelte VSC 28 kann den Heizbetrieb basierend auf der Fahrgast-Heizanforderung und dem Status der verschiedenen Komponenten des Heizungssystems bestimmen. Basierend auf der Fahrgast-Heizanforderung wird eine gewünschte Kühlmitteltemperatur der Heizvorrichtung 40 durch die VSC 28 erzeugt oder dieser bereitgestellt (1). Im Betrieb kann das Ziel des Heizungssystems 34 darin bestehen, die Temperatur der Heizvorrichtung 40 auf die kraftstoffsparendste Weise auf der gewünschten Temperatur zu halten. Auf diese Weise kann das System 34 den Betrieb so optimieren, dass die Effizienz erhalten bleibt, ohne dabei den Komfort der Fahrgäste des Fahrzeugs 10 zu opfern.
Die Elektroheizung 38 kann eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) sein. PTC-Heizelemente können mit kleinen Keramiksteinen konstruiert werden, die selbstbegrenzende Temperatureigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften gehören eine schnelle Heizreaktionszeit und die Fähigkeit beinhalten, automatisch die Wattzahl um eine vordefinierte Temperatur zu variieren. Als solche können PTC-Heizungen ausgewählt werden, um gesteuerte elektrische Wärme für eine Fahrzeugkabine bereitzustellen. Obwohl eine PTC-Heizung speziell in Bezug auf die Elektroheizung 38 abgehandelt wird, können verschiedene Arten von Heizungen in das System 34 integriert werden, ohne dabei von dem Geist der Offenbarung abzuweichen.
Das System 34 kann weiterhin mindestens eine zusätzliche Wasserpumpe 43 umfassen. Die mindestens eine zusätzliche Wasserpumpe 43 kann konfiguriert werden, um Kühlmittel zum Durchströmen des Heizungssystems 34 zu zwingen, das eine Mehrzahl von Kühlmittelwegen oder Heizkreisen 44 umfassen kann. Die Heizkreise können einer Mehrzahl von Klimazonen 46 entsprechen, die eine unabhängige Klimaregelung für verschiedene Bereiche des Fahrzeugs bereitstellen kann. Zusätzlich können einer oder mehrere Temperatursensoren 46 mit den Heizkreisen in Verbindung stehen, um eine Kühlmitteltemperatur in einer oder mehrere Stufen der Heizkreise zu identifizieren. Im Allgemeinen durchströmt das Kühlmittel während des Betriebs mindestens eine Heizvorrichtung 48, die zulässt, dass Wärme vom Kühlmittel auf die Luft übertragen wird, die in den Fahrgastraum eintritt. Die Wärme kann von der Kühlflüssigkeit übertragen werden und kann in die mindestens eine Heizvorrichtung 48 unter Verwendung eines Gebläses 50 strömen, um Luft über die Heizvorrichtung 48, und in den Fahrgastraum zu leiten.
Das System 34 kann weiterhin eine Wasserpumpe 52 beinhalten, die konfiguriert ist, dass Fluid zum Strömen durch den Motor 36 gezwungen wird. Die Wasserpumpe 52 kann elektrisch oder mechanisch angetrieben werden. In bestimmten Betriebsarten kann die Wasserpumpe 52 Fluid zwingen, auch durch Komponenten des Heizungssystems 34 zu strömen. Das System 34 kann weiterhin einen Kühler 54 umfassen, der konfiguriert ist, um Wärme in der Kühlflüssigkeit zu verteilen. Ein Strömungsweg des Kühlmittels kann durch das Heizungssystem 34 als Reaktion auf eine Eingabe von einem Thermostat 56 gesteuert werden. Auf diese Weise kann das Heizungssystem den Strom von Kühlmittel zwischen dem Kühler 54 und dem Motor 36 basierend auf einer Temperatur des Kühlmittels steuern, die durch den Thermostaten 56 identifiziert wird.
In einigen Ausführungsformen kann das System 34 einen Ausgleichsbehälter 58 umfassen, der als Kühlmittelreservoir dienen kann. Zusätzlich kann der Ausgleichsbehälter 58 das Kühlmittel entlüften und eine Druckentlastung bereitstellen Das Kühlsystem kann weiterhin ein Abgasrückführungs(AGR)-System 60 beinhalten, das einen Teil des Motorabgases in die Motorzylinder zurückführt. Obwohl spezifische Komponenten in Bezug auf das Heizungssystem 34 für das Fahrzeug 10 abgehandelt werden, können verschiedene Komponenten verwendet werden, um verschiedene Funktionen des Heizungssystems 34 zu erleichtern, wie hierin abgehandelt. Dementsprechend kann das System 34 individuell angepasst werden, um verschiedenen Anwendungen zu entsprechen, ohne dabei von den Geist der Offenbarung abzuweichen.
Während des Betriebs kann die VSC 28 den Strom und die Temperatur des Kühlmittels basierend auf einem gewünschten Klima steuern. Das gewünschte Klima kann von einem Fahrgast des Fahrzeugs 10 über eine Benutzerschnittstelle eingegeben werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Benutzerschnittstelle konfiguriert werden, um die gewünschte Temperatur für eine Mehrzahl von Klimazonen 46 im Fahrzeug 10 zu erhalten. Beispielsweise können die Klimazonen 46 einem vorderen Teil und einen hinteren Teil des Fahrgastraums entsprechen. Der vordere Teil kann einem Vordersitzbereich entsprechen, während der hintere Teil einer Rücksitzbereich entsprechen kann. Dementsprechend kann jede der Klimazonen 46 dem vorderen Klimabereich und einer oder mehreren zusätzlichen Klimabereichen des Fahrzeugs entsprechen. In einigen Ausführungsformen können die Klimazonen 46 einer Fahrerseite und Beifahrerseite, einem Aufbewahrungsbereich und einem Fahrgastraum usw. entsprechen.
Jede der Klimazonen 46 kann konfiguriert werden, um Wärme von einem oder mehreren Heizkreisen 44 zu erhalten. Beispielsweise kann die VSC 28 den Strom des Kühlmittels zu jedem von einem ersten Heizkreis 44a und einem zweiten Heizkreis 44b steuern. In dieser Konfiguration kann die VSC 28 das Klima von jeder von einer ersten Zone 46a und einer zweiten Zone 46b durch Steuern des Stroms des Kühlmittels zu jedem der Heizkreise 44 steuern. Zusätzlich zum Steuern des Stroms des Kühlmittels zu jeder der Heizzonen 46 kann die VSC 28 weiterhin das HCIV 42 steuern, um die Quelle von beheiztem Kühlmittel vom Motor 36 und/oder der Elektroheizung 38 zu steuern.
Wie unter Bezugnahme auf 1 abgehandelt, kann die VSC 28 zu verschiedenen Zeiten während des Betriebs des Fahrzeugs 10 identifizieren, ob das Motorkühlmittel warm genug ist, um erwärmtes Kühlmittel einer oder mehreren von der ersten Heizvorrichtung 48a und einer zweiten Heizvorrichtung 48b zuführen zu können. Die VSC 28 kann eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) über einen ECT-Sensor 64 identifizieren, der konfiguriert ist, um die ECT in einem Motorkühlmittelkreis 70 für den Motor 36 zu überwachen. Der Motorkühlmittelkreis 70 ist in 3 dargestellt und entspricht einem Kühlmittelkreislaufweg des Kühlmittels, der ausgebildet wird, wenn das HCIV 42 geschlossen ist. Dementsprechend kann die VSC 28 konfiguriert sein, um das HCIV 42 zu steuern, um einen Elektroheizkreis 72 von dem Motorkühlmittelkreis 70 zu isolieren. Auf diese Weise kann das System 34 selektiv beheiztes Kühlmittel für die Heizvorrichtungen 48 von der Elektroheizung 38 unabhängig von dem Motor 36 und dem entsprechenden Motorkühlmittel zuführen.
Der Motorkühlmittelkreis 70 kann den Motor 36 über einen Zulauf 76 durchlaufen und über einen Auslass 78 freigegeben werden. Der Auslass 78 kann möglicherweise in Fluidverbindung mit einem Bypass und dem Kühler 54 stehen. In dieser Konfiguration kann das Thermostat 56 steuern, ob das Kühlmittel durch den Kühler 54 strömt, um Wärme abzugeben oder den Kühler 54 umgeht, um Wärme zu behalten/aufzubauen. Das Thermostat 56 steht in Fluidverbindung mit der Wasserpumpe 52, die das Kühlmittel zu dem Einlass 76 zurückführen kann. In dieser Konfiguration kann die Wasserpumpe 52 das Kühlmittel auch einer oder mehreren der Heizvorrichtungen als Reaktion darauf zuführen, dass die Motortemperatur größer als eine Temperatur des von der Heizvorrichtung 48 abgegebenen Kühlmittels ist.
Der Elektroheizkreis 72 kann selektiv von dem Motorkühlmittelkreis 70 über das HCIV 42 isoliert sein. In der geschlossenen Konfiguration kann das Kühlmittel von dem HCIV 42 zu der Elektroheizung 38 strömen. Von der Elektroheizung 38 kann das Kühlmittel durch mindestens eine Elektrokreis-Temperaturanzeige 80 strömen. Die mindestens eine Elektrokreis-Temperaturanzeige 80 kann einer ersten Elektrokreis-Temperaturanzeige 80a, 80b entsprechen, die stromaufwärts der Heizvorrichtungen 48 positioniert sein kann. Das Kühlmittel kann von der Elektroheizung 38 durch mindestens eine Hilfspumpe 82 und mindestens ein Zonenregelventil 84 gezogen werden, um selektiv erwärmtes Kühlmittel der ersten Heizvorrichtung 48a und/oder der zweiten Heizvorrichtung 48b zuzuführen. Dementsprechend können die Zonenregelventile 84 Wärmetauscherkühlmittelzufuhrventilen für die Heizvorrichtungen 48 entsprechen. Im Anschluss an die Heizvorrichtungen 48 kann das Kühlmittel durch eine zweite Elektrokreis-Temperaturanzeige 80b, und zurück zu dem HCIV 42 strömen. In dieser Konfiguration kann die VSC die Zusatzpumpen 82 und die Zonenregelventile 84 zum Zuführen von erwärmtem Kühlmittel zu jeder der Heizvorrichtungen 48 steuern, um die Zonen 46 unabhängig zu heizen.
Die VSC 28 kann die Elektroheizung 38 steuern, um das Kühlmittel als Reaktion auf eine Betriebsart des Systems 34 zu steuern. Die verschiedenen Betriebsarten werden unter Bezugnahme auf 3 weiter abgehandelt. Die VSC 28 kann die Elektroheizung als Reaktion auf eine Temperatur des Kühlmittels aktivieren. Die Temperatur des Kühlmittels während des ausschließlichen Elektrobetriebs des Fahrzeugs 10 gemessen, und der VSC 28 mitgeteilt werden, wenn es durch mindestens eines von der ersten Elektrokreis-Temperaturanzeige 80a und/oder die zweite Elektrokreis-Temperaturanzeige 80b strömt. Solch eine Kühlmitteltemperatur kann als eine Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) bezeichnet werden, die unter Bezugnahme auf 4 weiter abgehandelt wird. In dieser Konfiguration kann die VSC 28 das System 34 zum Zuführen von Wärme zu jeder der einzelnen Zonen 46 in Zeiten von ausschließlichem Elektrobetrieb zuführen.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 und 3 kann die VSC 28 das HCIV 42 steuern, um selektiv den Motorkühlmittelkreis 70 mit dem Elektroheizkreis 72 zu kombinieren, um den Heizvorrichtungen 48 erwärmtes Kühlmittel über einen kombinierten Kühlmittelkreis 90 zuzuführen. Der kombinierte Kühlmittelkreis 90 kann in der Regel von der VSC 28 aktiviert werden, wenn die Motorkühlmitteltemperatur ausreicht, um einen Bedarf an Wärme von der ersten Heizvorrichtung 48a und der zweiten Heizvorrichtung 48b zu decken. Die VSC 28 kann die Kühlmitteltemperatur über den ECT-Sensor 64 identifizieren und sie mit einer Heizvorrichtungs-Ausgabeanforderung vergleichen, um zu identifizieren, ob der Elektroheizkreis 72 oder der kombinierte Heizkreis 90 zu aktivieren ist. Dementsprechend kann die VSC 28 selektiv Wärme verwenden, die durch den Motor 36 erzeugt wird, oder Wärme verwenden, die durch die Elektroheizung 38 erzeugt wird, um die Heizvorrichtungen 48 zu verwenden.
Darüber hinaus kann die VSC 28 selektiv den Strom des Kühlmittels zu jeder der Heizvorrichtungen 48 basierend auf einem Heizbedarf von einem Insassen des Fahrzeugs 10 steuern. Beispielsweise kann die VSC 28 in Kommunikation mit einem oder mehreren Heizzonenventilen 84 stehen und konfiguriert sein, um die Heizzonenventile 84 zu steuern, um der ersten Heizvorrichtung 48a und/oder der zweiten Heizvorrichtung 48b selektiv das. Kühlmittel zuzuführen. Die VSC 28 kann das erste Wärmezonenventil 84a steuern, um zu aktivieren, dass erwärmtes Kühlmittel der ersten Heizvorrichtung 48a über einen ersten Heizzonenkreis 44a zugeführt wird. Dementsprechend kann die VSC 28 betreibbar sein, um selektiv die erste Heizzone 46a als Reaktion auf eine Fahrgastanforderung über die Benutzerschnittstelle zu aktivieren. Wenn das erste Wärmezonenventil 84a aktiv ist, kann die VSC 28 weiterhin ein erstes Gebläse 50a so steuern, dass der ersten Zone 46a im Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 erwärmte Luft zugeführt wird. Auf diese Weise kann die VSC 28 Kühlmittel, das entweder durch den Motor 36 oder die Elektroheizung 38 erwärmt wird, der ersten Heizvorrichtung 48a zuführen, um die erste Zone 46a zu erwärmen.
Die VSC 28 kann weiterhin konfiguriert sein, um das zweite Wärmezonenventil 84b zu steuern, um zu aktivieren, dass erwärmtes Kühlmittel der zweiten Heizvorrichtung 48b über einen zweiten Heizzonenkreis 44b zugeführt wird. Die VSC 28 kann betreibbar sein, um die zweite Heizzone 46b als Reaktion auf eine Fahrgastanforderung über die Benutzerschnittstelle selektiv zu aktivieren. Wenn das zweite Wärmezonenventil 84b aktiv ist, kann die VSC 28 weiterhin ein zweites Gebläse 50b so steuern, dass erwärmte Luft der zweiten Zone 46b im Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 zugeführt wird. Auf diese Weise kann die VSC 28 Kühlmittel, das entweder durch den Motor 36 oder die Elektroheizung 38 erwärmt wird, der zweiten Heizvorrichtung 48b zuführen, um die zweite Zone 46b zu erwärmen.
Die Elektroheizkreise 72 und die kombinierten Heizkreise 90 des Systems 34 können Kühlmittelströmungswegen entsprechen, die das Kühlmittel einer der Heizvorrichtungen 48 zuführen. Ein erster kombinierter Heizkreis 90a kann durch den folgenden Weg ausgebildet werden: Kühlmittel strömt von dem Motor 36 zu dem HCIV 42, von dem HCIV 42 in die erste Heizvorrichtung 48a über eine erste Zusatzpumpe 82a und das erste Wärmezonenventil 84a, und von der ersten Heizvorrichtung 48a zurück zu dem Motor 36 über das Thermostat 56. Ein zweiter kombinierter Heizkreis 90b kann durch den folgenden Weg ausgebildet werden: Kühlmittel strömt von dem Motor 36 zu dem HCIV 42, von dem HCIV 42 in die zweite Heizvorrichtung 48b über eine zweite Zusatzpumpe 82b und das zweite Wärmezonenventil 84b, und von der zweiten Heizvorrichtung 48b zurück zu dem Motor 36 über das Thermostat 56. Dementsprechend kann das Heizungssystem 34 eine Mehrzahl von kombinierten Heizkreisen 90 umfassen, die selektiv durch die VSC 28 aktiviert werden kann, wenn der Motor 36 in Betrieb ist.
Zusätzlich kann die VSC 28, wenn der Motor 36 nicht in Betrieb ist, die Zonen 46 des Fahrgastraumes mit den Elektroheizkreisen 72 erwärmen. Ein erster Elektroheizkreis 72a kann durch den folgenden Weg ausgebildet werden: Kühlmittel wird von dem HCIV 42 durch das erste Wärmezonenventil 84a in der offenen Position über die erste Zusatzpumpe 82a in die erste Heizvorrichtung 48a von dem ersten Wärmezonenventil 84a, und zurück zu dem HCIV 42 von der ersten Heizvorrichtung 48a gezogen. Ein zweiter Elektroheizkreis 72b kann durch den folgenden Weg ausgebildet werden: Kühlmittel wird von dem HCIV 42 durch das zweite Wärmezonenventil 84b in der offenen Position über die zweite Zusatzpumpe 82b in die zweite Heizvorrichtung 48b von dem zweiten Wärmezonenventil 84b, und zurück zu dem HCIV 42 von der zweiten Heizvorrichtung 48b gezogen. Dementsprechend kann das Heizsystem 34 eine Mehrzahl von kombinierten Heizkreisen 90 für den Betrieb bereitstellen, wenn der Motor Wärme abgibt und eine Mehrzahl von Elektroheizkreisen 72 für den Betrieb, wenn der Motor 36 nicht ausreichende Wärme zum Erwärmen des Kühlmittels abgibt.
In einigen Ausführungsformen kann das System 34 zusätzliche Steuerungen umfassen, die konfiguriert sein können, um einen oder mehrere der hierin beschriebenen Prozesse zu steuern. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen die Elektroheizung 38 einer Hochspannungsheizung entsprechen. Die Elektroheizung 38 kann durch eine Wärmesteuerung 92 gesteuert werden, die mit einer Benutzerschnittstelle 94 in Kommunikation stehen kann. In dieser Konfiguration kann die Wärmesteuerung 92 mit der VSC 28 in Kommunikation stehen und konfiguriert sein, um eine Heizanweisung mitzuteilen, die von einem Fahrgast des Fahrzeugs 10 über die Benutzerschnittstelle 94 empfangen wurde.
Das System 34 kann weiterhin mindestens eine Umgebungslufttemperaturanzeige 96 umfassen. Die Umgebungslufttemperaturanzeige kann mit mindestens einer von der Steuerung 92 und der VSC 28 in Kommunikation stehen. Die Umgebungslufttemperaturanzeige 96 kann konfiguriert sein, um eine Lufttemperatur von Luft zu identifizieren, die sich durch die Gebläse 50 über die Heizvorrichtungen 48 bewegt. In einigen Anwendungen kann das System 34 kann eine erste Umgebungslufttemperaturanzeige 96a umfassen, die konfiguriert ist, um die Lufttemperatur von Luft zu messen, die in das erste Gebläse 50a eintritt, und eine zweite Umgebungslufttemperaturanzeige 96b, die konfiguriert ist, um die Lufttemperatur von Luft zu messen, die in das zweite Gebläse 50b eintritt. Dementsprechend kann das System betriebsfähig sein, um die Temperatur der den Heizvorrichtungen 48 zugeführten Luft zu bestimmen, um eine Wärmelast oder einen Wärmebedarf des Kühlmittels zu schätzen.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 4A, 4B und 4C sind verschiedene Diagramme dargestellt, die ein beispielhaftes Betriebsverfahren 100 für das System 34 zeigen. Beginnend unter Bezugnahme auf 4A kann die Klimaanlage oder Heizung des Fahrzeugs 10 als Reaktion auf eine Fahrzeugstartsequenz oder den Empfang einer Klimaeinstellung einer Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs 10 (102) initialisiert werden. Als Reaktion auf das Initialisieren der Klimaregelung kann die VSC 28 die Zone(n) 46 für die Klimaregelung des Fahrzeugs 10 auswählen. Die VSC 28 kann die Zone(n) 46 als Reaktion auf eine Wärmeeinstellung, die von einem Fahrgast des Fahrzeugs 10 über die Benutzerschnittstelle (104) ausgewählt werden kann, auswählen. Basierend auf der angeforderten Wärmeeinstellung kann die VSC 28 fortfahren, jedes der Gebläse 50 und die Ventile 84 zu steuern, um die Wärme selektiv an die Zonen 46 des Fahrzeugs 10 abzugeben.
Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die erste Zone 46a kann die VSC 28 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das erste Gebläse 50a auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, einen Leerlaufzustand des zweiten Gebläses 50b deaktivieren oder beibehalten, das erste Wärmezonenventil 84a öffnen und das zweite Wärmezonenventil 84b (106) schließen. Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die zweite Zone 46b kann die VSC 28 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das zweite Gebläse 50b auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, einen Leerlaufzustand des ersten Gebläses 50a deaktivieren oder beibehalten, das erste Wärmezonenventil 84a schließen und das zweite Wärmezonenventil 84b (108) öffnen. Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die erste Zone 46a und die zweite Zone 46b kann die VSC 28 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das erste Gebläse 50a auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, das zweite Gebläse 50b auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, das erste Wärmezonenventil 84a öffnen und das zweite Wärmezonenventil 84b (110) öffnen.
Wie in Bezug auf 2 und 3 abgehandelt, kann die VSC 28 des Systems 34 auch das HCIV 42 und den Motor 36 steuern, um sicherzustellen, dass die Temperatur der Kühlmittelzufuhr für die Heizvorrichtung(en) 48 ausreichend ist, um erwärmtes Kühlmittel bereitzustellen, um die Betriebsnachfrage zu decken. Dementsprechend kann die VSC 28 die Steuerungsposition des HCIV bestimmen, indem es ein Steuerungspositionsunterprogramm für das HCIV 42 (112) aktiviert. Das HCIV-Steuerungsunterprogramm wird unter Bezugnahme auf 4B weiter abgehandelt. Zusätzlich kann das System 34 selektiv den Motor 36 aktivieren, um den Heizvorrichtungen 48 erwärmtes Kühlmittel zuzuführen. Ein Motorsteuerungsunterprogramm kann durch die VSC 28 aktiviert werden, um einen Motor-Ein-/-Aus-Zustand (114) zu bestimmen. Das HCIV-Steuerungsunterprogramm wird unter Bezugnahme auf 4C weiter abgehandelt.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 4B kann das HCIV-Steuerungsunterprogramm 120 durch die VSC 28 als Reaktion auf eine Heizanforderung einer oder mehreren der Klimazonen 46 des Fahrzeugs 10 Wärme zuführen. Das HCIV-Steuerungsunterprogramm 120 kann konfiguriert sein, um zu identifizieren, ob die durch den ECT-Sensor 64 gemessene Motorkühlmitteltemperatur ausreicht, um das Kühlmittel zu erwärmen, um den Heizvorrichtungen 48 Wärme zuzuführen. Wie zuvor abgehandelt, kann sich der Motor 36 während einiger Betriebszeit im Leerlauf befinden. Dementsprechend kann das HCIV 42 die Elektroheizkreise 72 isolieren, um das Kühlen des Kühlmittels durch den Motor 36 zu verhindern.
Nach dem Initialisieren kann die VSC 28 das HCIV-Steuerungsunterprogramm 120 anwenden, um einen Gesamtgebläsebedarf (TB) des Systems 34 zu identifizieren. Der Gesamtgebläsebedarf (TB) kann als eine Gesamtgebläse-Kühlgeschwindigkeit des ersten Gebläses 50a und des zweiten Gebläses 50b (122) berechnet werden. Die Gebläseströmungsgeschwindigkeit jedes der Gebläse 50 kann als ein Einzelwert entsprechend einer Gebläseeinstellung der Gebläse 50 angenähert und summiert werden. Beispielsweise kann der Einzelwert einem Steuerungswert für jedes der Gebläse 50 entsprechen, der von 0 bis 10 oder aufsteigend mit einem gewissen Zwischenniveau von Präzision im Bereich dazwischen liegen kann. Eine solche Gebläseeinstellung kann durch das System 34 basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer Umgebungstemperatur AT von jeder Klimazone 46 im Vergleich zu einer Benutzertemperatureinstellung für jede der jeweiligen Klimazonen eingestellt werden.
Das Steuerungsunterprogramm kann weiterhin fortfahren, die Umgebungstemperatur des Fahrgastraumes oder jeder der Zonen 46 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Die Umgebungstemperatur AT kann durch die VSC 28 in Schritt 124 basierend auf einem Temperatursignal von mindestens einer Temperaturanzeige 96 in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 bestimmt werden. Dementsprechend kann die VSC 28 betreibbar sein, um den Gesamtgebläsebedarf TB und die Umgebungstemperatur AT zu bestimmen, um eine Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) des Kühlmittelausgangs von den Heizvorrichtungen 48 in Schritt 126 zu folgern oder zu berechnen.
Die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) kann als die Differenz zwischen der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) und dem Wärmebedarf der Heizvorrichtungen 48 von jeder der Klimazonen 46 bestimmt werden. Die Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) kann durch die VSC 28 als ein Temperatursignal von der ersten Elektrokreis-Temperaturanzeige 80a identifiziert werden. Die Gleichung 1 zeigt die Gleichung für die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) als die Differenz zwischen der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) und dem Wärmebedarf der Klimazonen. HC_Out = HCT – funkt (AT, TB) (Gleichung. 1)
Dementsprechend kann die VSC 28 basierend auf der Gleichung 1 die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) als die Differenz zwischen der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) und in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und dem Gesamtgebläsebedarf TB berechnen. Basierend auf der Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) kann das System 34 eine Anweisung des HCIV 42 steuern.
In einigen Ausführungsformen kann die VSC 28 die zweite Elektrokreis-Temperaturanzeige 80b umfassen. In solchen Systemen kann die VSC 28 die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) von einer zweiten Kühlmitteltemperatur der zweiten Elektrokreis-Temperaturanzeige 80b messen. Wie zuvor unter Bezugnahme auf 2 und 3 abgehandelt, kann die Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) gemessen, und der VSC 28 übermittelt werden, wenn es die erste Elektrokreis-Temperaturanzeige 80a und/oder die zweite Elektrokreis-Temperaturanzeige 80b durchströmt. Dementsprechend kann das HCIV-Steuerungsunterprogramm eine flexible Steuerungslösung für verschiedene Fahrzeuge bereitstellen.
Mit der berechneten Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) kann die VSC 28 die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) mit der Motorkühlmitteltemperatur ECT (128) vergleichen. Wie unter Bezugnahme auf 2 und 3 abgehandelt, kann die Motorkühlmitteltemperatur ECT der VSC 28 von dem ECT-Sensor 64 mitgeteilt werden. Wenn die Motorkühlmitteltemperatur ECT größer ist als die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out), kann die VSC 28 das HCIV 42 steuern, um die Heizkreise 44 zu aktivieren, um den Heizvorrichtungen 48 (130) erwärmtes Kühlmittel zuzuführen. Wenn die Motorkühlmitteltemperatur ECT nicht größer ist als die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out), kann die VSC 28 das HCIV 42 steuern, um die ausschließlich elektrischen Heizkreise 72 zu aktivieren, sodass die Elektroheizung 38 den Heizvorrichtungen 48 (132) Wärme zuführt. Dementsprechend kann das System 34 für einen effizienten Betrieb sorgen, indem es die Wärme des Motors 36 verwendet, um dem System 34 Wärme ergänzend zuzuführen oder zuzuführen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur ausreichend ist.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 4C kann die VSC 28 konfiguriert sein, um das Motorklimaregelungsunterprogramm 140 in Abhängigkeit von einem Wärmebedarf des Systems 34 zu aktivieren. In Abhängigkeit von einem Heizbedarf HD der Heizvorrichtungen 48 des Systems 34 kann die VSC 28 den Motor 36 aktivieren, um eine durch die Elektroheizung 38 zugeführte Wärme zu ergänzen. In einigen Ausführungsformen ist möglicherweise durch den Motor 36 erzeugte Wärme erforderlich, um das Fahrzeug 10 zu heizen, wenn der Heizbedarf (HD) der Heizvorrichtungen 48 die maximale elektrische Wärmezufuhrschwelle (EMax) überschreitet.
In Schritt 142 kann das Verfahren den Gesamtgebläsebedarf (TB) des Systems 34 bestimmen. Der Gesamtgebläsebedarf (TB) kann als eine Gesamtgebläse-Kühlgeschwindigkeit des ersten Gebläses 50a und 50b der zweiten Gebläses (122) berechnet werden. Wie unter Bezugnahme auf 4B abgehandelt, kann die Gebläseströmungsgeschwindigkeit jedes der Gebläse 50 als ein Einzelwert entsprechend einer Gebläseeinstellung der Gebläse 50 angenähert und summiert werden. Das Motorklimaregelungsunterprogramm 140 kann weiterhin fortfahren, die Umgebungstemperatur des Fahrgastraumes oder jeder der Zonen 46 des Fahrzeugs 10 (144) zu bestimmen. Die Umgebungstemperatur (AT) kann durch die VSC 28 in Schritt 144 basierend auf einem Temperatursignal von mindestens einer Temperaturanzeige 96 in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 identifiziert werden. Dementsprechend kann die VSC 28 betreibbar sein, um den Gesamtgebläsebedarf TB und die Umgebungstemperatur AT zu bestimmen, um den Heizbedarf (HD) des Systems 34 zu schätzen.
Der Heizbedarf (HD) wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur AT und dem Gesamtgebläsebedarf (TB) (146) berechnet. Der Heizbedarf (HD) kann dem Wärmebedarf der Heizvorrichtungen 48 von jeder der Klimazonen 46 ähnlich sein, die in Schritt 126 angewandt werden. Die Funktionen können sich in den Schritten 126 und 146 unterscheiden, sodass jede Funktion unterschiedlich gewichtet werden kann, oder eine andere Konstante beinhalten, um das Betriebsverhalten der entsprechenden Steuerungssysteme einzustellen. Dementsprechend kann basierend auf dem Heizbedarf das System 34 den Motor 36 selektiv aktivieren, um die Elektroheizung 38 bei der Zufuhr von Wärme zu unterstützen, um den Heizbedarf (HD) zu erfüllen.
Um festzustellen, ob der Betrieb des Motors 36 erforderlich ist, um Wärme zuzuführen, um den Heizbedarf (HD) zu erfüllen, kann das Unterprogramm 140 den Heizbedarf (HD) mit der maximalen elektrischen Wärmezufuhrschwelle (EMax) (148) vergleichen. Wenn HD EMax unterschreitet, kann der Motor 36 deaktiviert werden, da die Elektroheizung 38 ausreichend Leistung für den Heizbedarf (HD) (150) aufweist. Falls HD EMax nicht unterschreitet, kann das Unterprogramm 140 mit Schritt 152 fortfahren, um die Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) mit einem Heizungskühlmitteltemperaturziel (HCT-Ziel) zu vergleichen. Wenn die HCT größer als das HCT-Ziel ist, kann der Motor 36 deaktiviert werden, da es noch nicht erforderlich ist, dass Wärme von dem Motor 36 das Kühlmittel erwärmt. Wenn die HCT nicht größer als das HCT-Ziel ist, kann der Motor 36 vom System 34 deaktiviert werden, um dem Kühlmittel Wärme zuzuführen, um den Heizbedarf (HD) (154) zu erfüllen.
Wie unter Bezugnahme auf 4 abgehandelt, wurden beispielhafte Ausführungsformen des Systems 34 in Bezug auf den Betrieb des HCIV 42 und des Motors 36 abgehandelt, um den Heizvorrichtungen 48 Wärme zuzuführen. Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 5 wird das Steuerungsprogramm 170 für die Elektroheizung 38 dahingehend abgehandelt, dass sie ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Mehrzahl von Klimazonen 46 mit der Elektroheizung 38 zeigt. Die unter Bezugnahme auf 3 abgehandelte Wärmesteuerung 92 kann konfiguriert sein, um die Elektroheizung 38 zu steuern, und kann weiter in Kommunikation mit der VSC 28 stehen, um die Steuerung der hierin beschriebenen verschiedenen Systeme und Verfahren zu integrieren.
Einmal initialisiert, kann das Steuerungsprogramm 170 bestimmen, ob Wärme für das Fahrzeug 10 (172) angefordert wird. Wenn keine Wärme angefordert wird, bleibt die Wärmesteuerung 92 bei Schritt 172, bis Wärme angefordert wird. Wenn Wärme angefordert wird, können die VSC 28 und die Wärmesteuerung 92 feststellen, ob die Wärme in der ersten Zone 46a (174) angefordert wird. Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die erste Zone 46a kann die Wärmesteuerung 92 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das erste Gebläse 50a auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, einen Leerlaufzustand des zweiten Gebläses 50b deaktivieren oder beibehalten, das erste Wärmezonenventil 84a öffnen und das zweite Wärmezonenventil 84b (176) schließen. Wenn Wärme nicht nur in der ersten Zone 46a angefordert wird, kann das Steuerungsprogramm 170 feststellen, ob Wärme in der zweiten Zone 46b (178) angefordert wird.
Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die zweite Zone 46b kann die Wärmesteuerung 92 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das zweite Gebläse 50b auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, einen Leerlaufzustand des ersten Gebläses 50a deaktivieren oder beibehalten, das erste Wärmezonenventil 84a schließen und das zweite Wärmezonenventil 84b (180) öffnen. Wenn Wärme nicht nur in einer einzigen von der ersten Zone 46a oder der zweiten Zone 46b angefordert wird, kann das Programm 170 fortfahren, die erste Zone 46a und die zweite Zone 46b zu erwärmen. Als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme für die erste Zone 46a und die zweite Zone 46b können die VSC 28 und die Wärmesteuerung 92 das Heizungssystem 34 wie folgt steuern: das erste Gebläse 50a auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, das zweite Gebläse 50b auf ein Niveau entsprechend der angeforderten Wärme aktivieren, das erste Wärmezonenventil 84a öffnen und das zweite Wärmezonenventil 84b (182) öffnen.
Nach dem Identifizieren der Zonen 46, die in Betrieb sind, kann das Steuerungsprogramm 170 den Gesamtgebläsebedarf (TB) für das System 34 bestimmen. Der Gesamtgebläsebedarf (TB) kann als eine Gesamtgebläse-Kühlgeschwindigkeit des ersten Gebläses 50a und der zweiten Gebläses 50b (184) berechnet werden. Wie unter Bezugnahme auf 4B abgehandelt, kann die Gebläseströmungsgeschwindigkeit jedes der Gebläse 50 als ein Einzelwert entsprechend einer Gebläseeinstellung der Gebläse 50 angenähert und summiert werden. Das Motorklimaregelungsunterprogramm 140 kann weiterhin fortfahren, die Umgebungstemperatur des Fahrgastraumes oder jeder der Zonen 46 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Die Umgebungstemperatur (AT) kann durch die Heizungssteuerung 92 in Schritt 144 basierend auf einem Temperatursignal von mindestens einer Temperaturanzeige 96 in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 identifiziert werden.
Basierend auf dem Gesamtgebläsebedarf (TB) und der Umgebungstemperatur (AT) kann die Wärmesteuerung 92 die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) bestimmen. Die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) kann als die Differenz zwischen der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) und dem Wärmebedarf der Heizvorrichtungen 48 von jeder der Klimazonen 46 bestimmt werden. Die Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) kann durch die Wärmesteuerung 92 und/oder die VSC 28 als ein Temperatursignal von der ersten Elektrokreis-Temperaturanzeige 80a identifiziert werden. Dementsprechend kann die VSC 28 basierend auf der Gleichung 1 die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) als die Differenz zwischen der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) und in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und dem Gesamtgebläsebedarf TB berechnen.
Das Programm 170 kann weiterhin einen Steuerungsfehler bei der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) (188) identifizieren. Der Steuerungsfehler kann als die Differenz zwischen dem Kühlmitteltemperaturziel (HCT-Ziel) und der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) berechnet werden. Auf diese Weise kann das Programm 170 die Reaktion der Heizungskühlmitteltemperatur (HCT) mit verschiedenen Einstellungen und Eingaben in die Elektroheizung 38 vergleichen. Basierend auf der Berechnung der Kühlmittelausgangstemperatur (HCT_Out) und dem Steuerungsfehler können die VSC 28 und die Wärmesteuerung 92 eine Eingabe in die Elektroheizung 38 steuern, um sicherzustellen, dass die Heizung funktioniert, um den Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 (190) genau zu erwärmen.
Zusätzlich kann das Steuerungsprogramm für die Elektroheizung 38 eine Betriebsart des Fahrzeugs 10 (z. B. reine Elektrobetriebsart, Verbrennungs-Hybridmodus usw.) identifizieren, um die Elektroheizung 38 zu steuern. Wenn beispielsweise die Batterie 26 verringert wird, kann die VSC 28 den Motor 36 aktivieren, um den Vortrieb des Fahrzeugs 10 zu unterstützen. Unter solchen Umständen wäre es wahrscheinlich, dass sich die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) auf ein Niveau erwärmen würde, sodass sie zum Erwärmen des Kühlmittels verwendet werden kann, da die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) höher als die Kühlmittelausgangstemperatur (HC_Out) ist. Dementsprechend können die verschiedenen, hierin abgehandelten Programme und Verfahren (z. B. 120, 140, 170 usw.) umfassende betriebsmäßige Anweisungen zur Steuerung des Systems 34 bereitstellen.
Das System 34 kann auch eine Cold Engine Lock Out (CELO – Kaltmotor-Sperren)-Funktion beinhalten. Eine CELO-Funktion kann den Betrieb der Gebläse 50 hemmen, bis das Kühlmittel einen bestimmten Schwellenwert erreicht hat. Das System 34 kann verlangen, dass der Motor 36 eingeschaltet wird, um das Erwärmen des Kühlmittels zu unterstützen. Sobald das Kühlwasser eine bestimmte Schwelle erreicht hat, kann die Gebläsedrehzahl des Gebläses 50 erhöht werden, damit die erwärmte Luft in den Fahrgastraum strömen kann.
Für die Zwecke der Beschreibung und die Definition der aktuellen Lehren ist anzumerken, dass die Begriffe „wesentlich“ und „ungefähr“ hierin verwendet werden, um den inhärenten Grad der Ungewissheit darstellen, die einem quantitativen Vergleich, Wert, einer Messung oder einer anderen Darstellung zugeschrieben werden kann. Die hierin verwendeten Begriffe „wesentlich“ und „ungefähr“ werden hierin auch verwendet, um den Grad darzustellen, mit dem sich eine quantitative Darstellung von einer genannten Referenz unterscheiden kann, ohne dass dies eine Änderung bei der grundlegenden Funktion des betroffenen Gegenstandes zum Ergebnis hat.
Es versteht sich, dass Variationen und Abänderungen an der zuvor erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wobei es sich weiterhin versteht, dass diese Konzepte durch die nachfolgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, außer wenn diese Ansprüche in ihrer Ausdrucksweise ausdrücklich etwas Anderes ausdrücken.

Claims

Fahrzeugheizungssystem, umfassend: einen Motor, der konfiguriert ist, um ein Kühlmittel zu erwärmen; eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen; ein Kühlmittelzufuhrventil, das konfiguriert ist, um die Kühlflüssigkeit selektiv zu dem Motor zu leiten; eine Mehrzahl von Wärmetauschern, die konfiguriert sind, um das Kühlmittel zu empfangen; und mindestens ein Wärmetauscher-Regelventil, das selektiv zulässt, dass das Kühlmittel zu einem der Wärmetauscher strömt.
Heizungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Wärmetauscher-Regelventil konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Klimazonen unter Verwendung von Wärme zu erwärmen, die durch jeden von den Wärmetauschern verteilt wird.
Heizungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Wärmetauscher-Regelventil weiterhin konfiguriert ist, das es zulässt, dass das Kühlmittel zu einer von der Mehrzahl von Klimazonen strömt.
Heizungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Zusatzpumpe, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel selektiv zu mindestens einem von der Mehrzahl von Wärmetauschern zu pumpen.
Heizungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Wärmetauscher-Regelventil einem ersten Wärmetauscher-Regelventil und einem zweiten Wärmetauscher-Regelventil entspricht.
Heizungssystem nach Anspruch 5, wobei das erste Wärmetauscher-Regelventil konfiguriert ist, um selektiv die Zufuhr des Kühlmittels zu einer ersten Klimazone zu ermöglichen, und das zweite Wärmetauscher-Regelventil konfiguriert ist, um selektiv die Zufuhr des Kühlmittels zu einer zweiten Klimazone zu ermöglichen.
Heizungssystem nach Anspruch 6, wobei die erste Klimazone einem Vordersitzabschnitt des Fahrzeugs, und die zweite Klimazone einem Rücksitzabschnitt des Fahrzeugs entspricht.
Hybridfahrzeugheizungssystem, umfassend: einen Motor, der konfiguriert ist, um ein Kühlmittel zu erwärmen; eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen; ein Kühlmittelzufuhrventil, das konfiguriert ist, um das Kühlmittel als Reaktion auf eine Temperatur des Kühlmittels im Motor selektiv durch den Motor zu zirkulieren; eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen, die konfiguriert sind, um das Kühlmittel zu empfangen; und mindestens ein Heizungsregelventil, das konfiguriert ist, um das Kühlmittel einer der Heizvorrichtungen zuzuführen.
System nach Anspruch 8, weiterhin umfassend einen Motorkühlmitteltemperatursensor, der konfiguriert ist, um die Temperatur des Kühlmittels im Motor zu identifizieren.
System nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine Heizungsregelventil konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu einer Klimazone des Fahrzeugs zu leiten.
System nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Heizungsregelventil konfiguriert ist, um das Kühlmittel selektiv zu einer der Heizvorrichtungen zu leiten.
System nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von Heizvorrichtungen einem ersten Wärmetauscher entspricht, der konfiguriert ist, um eine erste Klimazone zu erwärmen und einem zweiten Wärmetauscher, der konfiguriert ist, um eine zweite Klimazone zu erwärmen.
System nach Anspruch 12, weiterhin umfassend mindestens eine Zusatzpumpe, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel einer ausgewählten Heizvorrichtung zuzuführen.
System nach Anspruch 13, wobei die mindestens eine Zusatzpumpe einer ersten Zusatzpumpe entspricht, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel dem ersten Wärmetauscher zuzuführen und einer zweiten Zusatzpumpe, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel dem zweiten Wärmetauscher zuzuführen.
Fahrzeugheizungssystem, umfassend: einen Motor, der konfiguriert ist, um ein Kühlmittel zu erwärmen; eine Elektroheizung, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu erwärmen; eine Mehrzahl von Wärmetauschern, die konfiguriert ist, um das Kühlmittel zu empfangen; und eine Steuerung in Kommunikation mit der Elektroheizung und dem Motor, die konfiguriert ist zum: Steuern eines Kühlmittelzufuhrventils, das konfiguriert ist, um das Kühlmittel selektiv zu dem Motor zu leiten; und Regeln von mindestens ein Wärmetauscher-Regelventil, um selektiv zuzulassen, dass das Kühlmittel zu einem der Wärmetauscher strömt.
System nach Anspruch 15, weiterhin umfassend einen Motorkühlmitteltemperatursensor, der konfiguriert ist, um eine Motorkühlmitteltemperatur zu messen, der mit der Steuerung in Kommunikation steht.
System nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine Mehrzahl von Gebläsen, die konfiguriert ist, um Wärme von den Wärmetauschern zu einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zu übertragen.
System nach Anspruch 17, weiterhin umfassend einen elektrischen Kühlmitteltemperatursensor, der konfiguriert ist, um eine Wärmetauschereingangs-Kühlmitteltemperatur zu identifizieren.
System nach Anspruch 17, wobei die Steuerung weiterhin konfiguriert ist zum: Bestimmen der Wärmetauscherausgangstemperatur basierend auf der Eingangskühlmitteltemperatur und mindestens einer Drehzahlregelungseinstellung der Gebläse.
System nach Anspruch 19, wobei die Steuerung weiterhin konfiguriert ist zum: Steuern des Kühlmittelzufuhrventils, um das Kühlmittel als Reaktion darauf zu dem Motor zu leiten, dass die Motorkühlmitteltemperatur die Wärmetauscherausgangstemperatur überschreitet.