DE102018123085A1 - METHOD AND SYSTEM FOR COOLANT FLOW CONTROL FOR A DRIVE MACHINE IN A VEHICLE DRIVE SYSTEM - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR COOLANT FLOW CONTROL FOR A DRIVE MACHINE IN A VEHICLE DRIVE SYSTEM Download PDF

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Kari A Luth
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Abstract

Ein Fahrzeugantriebssystem beinhaltet eine Antriebsmaschine mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass, eine Kühlmittelströmungssteuerung mit einem Strömungssteuerungseinlass in Verbindung mit dem Kühlmittelauslass der Antriebsmaschine und einem Strömungssteuerungsauslass in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlass der Antriebsmaschine, und eine Steuerung, die einen Koeffizienten basierend auf einer Leistung der Antriebsmaschine bestimmt und die ein Kühlmitteldurchflussbefehlssignal an die Kühlmittelströmungssteuerung basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine liefert.A vehicle drive system includes a prime mover having a coolant inlet and a coolant outlet, a coolant flow controller having a flow control inlet in communication with the engine coolant outlet and a flow control outlet in communication with the engine coolant inlet, and a controller determining a coefficient based on engine power and which provides a coolant flow command signal to the coolant flow controller based on the power of the prime mover.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und System zur Kühlmittelströmungssteuerung für eine Antriebsmaschine in einem Fahrzeugantriebssystem.The present disclosure relates to a method and system for coolant flow control for a prime mover in a vehicle drive system.

EINLEITUNGINTRODUCTION

Diese Einleitung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik zugelassen.This introduction generally represents the context of the disclosure. The work of the present inventors in the scope described in this Background section, as well as aspects of the description that are otherwise not prior art at the time of application, are expressly implied in the present disclosure approved as state of the art.

Fahrzeugantriebssysteme können den Kühlmittelstrom für eine Antriebsmaschine basierend auf einem vorbestimmten Satz von Verstärkungskoeffizienten steuern, die durch den Betrieb der Antriebsmaschine im stationären Zustand in einer Reihe von Betriebsbedingungen ermittelt werden und den optimalen Satz von Verstärkungskoeffizienten für jeden Betriebszustand bestimmen. So kann beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor mit einem durch ein Ventil gesteuerten Kühlmittelstrom der Motor mit einer gewählten Drehzahl und Last betrieben werden und die proportionalen und integralen Verstärkungskoeffizienten für eine Ventilsteuerung, die den Kühlmittelstrom an den Motor anpasst, ermittelt werden, was zu einer Motorkühlmittelausgangstemperatur führt, die am besten einer gewünschten Temperatur folgt. Auf diese Weise können die Verstärkungsfaktoren für jede Motordrehzahl und Last kalibriert und eine Tabelle mit den kalibrierten Verstärkungsfaktoren für jede einzelne Motordrehzahl und Last erstellt werden.Vehicle propulsion systems may control the engine coolant flow based on a predetermined set of gain coefficients determined by steady state operation of the prime mover in a variety of operating conditions and determining the optimum set of gain coefficients for each operating condition. For example, in an internal combustion engine having a valve-controlled flow of coolant, the engine may be operated at a selected speed and load and the proportional and integral gains for valve timing adjusting the flow of coolant to the engine are determined, resulting in an engine coolant exit temperature. which best follows a desired temperature. In this way, the gain factors for each engine speed and load can be calibrated and a table of the calibrated gains made for each individual engine speed and load.

Bei diesem Kalibrierverfahren können die Verstärkungsfaktoren so optimiert werden, dass das Ansprechverhalten nicht über- oder unterdämpft wird. Ein überdämpftes System kann zu einer Kühlmitteltemperatur führen, die sehr langsam reagiert. Ein unterdämpftes System kann zu einer Kühlmittel-Vorlauftemperatur führen, welche die Solltemperatur immer wieder über- und unterschreitet und im Allgemeinen instabil sein kann. Ein unterdämpftes System neigt dazu, die Komponenten des Kühlmittelströmungssteuerungssystems zu überlasten, was zu übermäßigem Verschleiß und einer verminderten Lebensdauer führen kann. Des Weiteren kann eine unterdämpfte Kühlmitteltemperatursteuerung zu übermäßigen Temperaturschwankungen führen, die sich nachteilig auf die Komponenten des Kühlsystems auswirken können.In this calibration method, the gain factors can be optimized so that the response is not over or under attenuated. An overdamped system can lead to a coolant temperature that reacts very slowly. An under-damped system can lead to a coolant flow temperature that repeatedly exceeds and falls below the setpoint temperature and can generally be unstable. An underdamped system tends to overload the components of the coolant flow control system, which can lead to excessive wear and reduced life. Further, underdamped coolant temperature control may result in excessive temperature fluctuations that may adversely affect the components of the cooling system.

Unter Verwendung dieses Systems gilt, je höher die Anzahl der Betriebsbedingungen, für die Verstärkungsfaktoren ermittelt werden, um eine optimale Kühlmittelströmungssteuerung zu gewährleisten, desto besser. Mit der Anzahl der Betriebsbedingungen, für die auf diese Weise optimale Verstärkungsfaktoren ermittelt werden, steigt jedoch zwangsläufig auch der erforderliche Kalibrieraufwand.Using this system, the higher the number of operating conditions for which gain factors are determined to ensure optimal coolant flow control, the better. With the number of operating conditions for which optimal gain factors are determined in this way, however, inevitably increases the required calibration effort.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugantriebssystem eine Antriebsmaschine mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass, eine Kühlmittelströmungssteuerung mit einem Strömungssteuerungseinlass in Verbindung mit dem Kühlmittelauslass der Antriebsmaschine und einem Strömungssteuerungsauslass in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlass der Antriebsmaschine, und eine Steuerung, die einen Koeffizienten basierend auf einer Leistung der Antriebsmaschine bestimmt und die ein Kühlmitteldurchflussbefehlssignal an die Kühlmittelströmungssteuerung basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine liefert.In an exemplary aspect, a vehicle drive system includes a prime mover having a coolant inlet and a coolant outlet, a coolant flow controller having a flow control inlet in communication with the engine coolant outlet and a flow control outlet in communication with the engine engine coolant inlet, and a controller that provides a coefficient based on power of the prime mover and which provides a coolant flow command signal to the coolant flow controller based on the power of the prime mover.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt bestimmt die Steuerung weiterhin die Leistung der Antriebsmaschine.In another exemplary aspect, the controller continues to determine the performance of the prime mover.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet das System ferner einen Koeffizientenspeicher in Verbindung mit der Steuerung, der eine Tabelle von Koeffizienten speichert, die jeweils einer Leistung der Antriebsmaschine entsprechen, und worin die Steuerung den Koeffizienten durch Nachschlagen eines Koeffizienten aus der Tabelle der Koeffizienten bestimmt, der einer Leistung der Antriebsmaschine entspricht.In another exemplary aspect, the system further includes a coefficient memory in association with the controller storing a table of coefficients each corresponding to a power of the prime mover, and wherein the controller determines the coefficient by looking up a coefficient from the table of coefficients corresponds to a power of the prime mover.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Kühlmittelströmungssteuerung ein Kühlmitteldurchflussregelventil. In another exemplary aspect, the coolant flow control includes a coolant flow control valve.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet das Kühlmitteldurchflussbefehlssignal ein Kühlmittel durchflussregelventil-Positionsbefehlssignal.In another exemplary aspect, the coolant flow command signal includes a coolant flow control valve position command signal.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Kühlmittelströmungssteuerung eine Kühlmittelpumpe.In another exemplary aspect, the coolant flow control includes a coolant pump.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet das System ferner einen Temperatursensor, der ein Temperatursignal erzeugt, das eine der Antriebsmaschine zugeordnete Temperatur darstellt.In another exemplary aspect, the system further includes a temperature sensor that generates a temperature signal representative of a temperature associated with the prime mover.

In einem weiteren exemplarischen Aspekt basiert das Kühlmitteldurchflussbefehlssignal auf einer Differenz zwischen dem Temperatursignal und einer vorgegebenen Solltemperatur.In another exemplary aspect, the coolant flow command signal is based on a difference between the temperature signal and a predetermined setpoint temperature.

Auf diese Weise wird durch die Auswahl von Steuersystem-Koeffizienten basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine die Steuerung der Temperatur einer Antriebsmaschine in einem Fahrzeugantriebssystem erheblich verbessert, was wiederum den Kraftstoffverbrauch, die Effizienz, die Leistung, die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer verbessert, die Schwingungen und Temperaturschwankungen der Stellglieder reduziert, die Reaktionsfähigkeit verbessert, die thermische Belastung verringert und gleichzeitig die Arbeitsbelastung im Zusammenhang mit einem Kalibrierverfahren, das die der Leistung der Antriebsmaschine entsprechenden Koeffizienten bestimmt, erheblich verringert.In this way, the selection of control system coefficients based on the power of the prime mover significantly improves the control of the temperature of an engine in a vehicle drive system, which in turn improves fuel economy, efficiency, performance, reliability and durability, vibrations and Reduces the temperature fluctuations of the actuators, improves the reactivity, reduces the thermal load and at the same time significantly reduces the workload associated with a calibration process that determines the coefficients corresponding to the performance of the engine.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der Offenbarung zu begrenzen.Further fields of application of the present disclosure will become apparent from the following detailed description. It should be understood that the detailed description and specific examples are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the disclosure.

Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.The above features and advantages as well as other features and advantages of the invention will be readily apparent from the following detailed description, including the claims and the embodiments, when taken in conjunction with the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

  • 1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform eines Wärmemanagementsystems 10 für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Ausführungsform eines Wärmemanagementsystems 10 für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 3 ist eine Grafik zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Motorleistung und der optimierten Temperatursteuerungsverstärkung;
  • 4A ist eine Grafik zur Verdeutlichung des Temperaturverhaltens eines Wärmemanagementsystems eines Fahrzeugs;
  • 4B ist eine Grafik zur Verdeutlichung des Temperaturverhaltens eines Wärmemanagementsystems eines Fahrzeugs gemäß der einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
The present disclosure will be better understood with the aid of the detailed description and the accompanying drawings, in which:
  • 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a thermal management system 10 for a vehicle drive system according to the present disclosure;
  • 2 is a schematic representation of another exemplary embodiment of a thermal management system 10 for a vehicle drive system according to the present disclosure;
  • 3 Fig. 12 is a graph for illustrating the relationship between the engine output and the optimized temperature control gain;
  • 4A is a graph illustrating the temperature behavior of a thermal management system of a vehicle;
  • 4B FIG. 4 is a graph illustrating the temperature behavior of a thermal management system of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure; FIG. and
  • 5 FIG. 10 is a flowchart of an exemplary method in accordance with the present disclosure. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die Erfinder haben herausgefunden, dass die thermische Dynamik eines Wärmemanagementsystems für einen Verbrennungsmotor abhängig von den Betriebsbedingungen variiert. Die Verstärkungskoeffizienten, die für eine bestimmte Betriebsbedingung optimal sein können, können bei anderen Betriebsbedingungen entweder zu einem über- (oszillatorischen) oder zu einem unterdurchschnittlichen (langsamen) Verhalten führen. Um die Temperatur dieses Motors optimal zu steuern, sollten sich daher auch die verwendeten Verstärkungskoeffizienten gemäß den veränderten Betriebsbedingungen ändern. Infolgedessen hat sich die Überwachung und Anpassung basierend auf den Temperaturen allein bei wechselnden Betriebsbedingungen nicht bewährt. Die Herausforderung bestand jedoch darin, herauszufinden, welche der messbaren Betriebsbedingungen am ehesten mit den optimalen Verstärkungskoeffizienten korrelieren. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine starke Korrelation zwischen der Leistung, die durch eine Antriebsmaschine, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor, erzeugt wird, und der Verstärkung der Koeffizienten einer Steuerung besteht, die optimiert wurde, um einer Solltemperatur genau zu folgen.The inventors have found that the thermal dynamics of a thermal management system for an internal combustion engine varies depending on the operating conditions. The gain coefficients, which may be optimal for a particular operating condition, may result in either over-oscillatory or under-average (slow) behavior under other operating conditions. To optimally control the temperature of this engine, therefore, the gain coefficients used should also change according to the changed operating conditions. As a result, monitoring and adjustment based on temperatures alone has not proven itself in changing operating conditions. However, the challenge was to find out which of the measurable operating conditions correlated most closely with the optimal gain coefficients. The inventors have found that a strong correlation between the power produced by a prime mover, such as a Internal combustion engine is generated, and there is the gain of the coefficients of a control that has been optimized to follow a target temperature exactly.

1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform eines Wärmemanagementsystems 10 für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das System 10 kann eine Antriebsmaschine 12, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor, beinhalten. Das System 10 kann weiterhin über ein Kühlmittelregelventil 14 und einen Temperatursensor 16 verfügen. Ein Kühlmittel kann durch den Motor 12 zu und von einem Kühlmittel-Teilsystem 18, wie beispielsweise einem Wärmetauscher, zirkulieren. Eine Steuerung 20, wie beispielsweise ein Motorsteuermodul, mit einer oder mehreren in einem zugeordneten nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Nachschlagetabellen 20a, empfängt ein Temperatursignal vom Temperatursensor 16 und ein Signal P, das eine Leistung der Antriebsmaschine 12 darstellt, um einen oder mehrere in der Nachschlagetabelle 20a gespeicherte Koeffizienten auszuwählen, um ein Befehlssignal zum Steuern des Kühlmittelregelventils 14 zu erzeugen. Das Leistungssignal P kann unabhängig oder getrennt von der Steuerung 20 bereitgestellt werden. Alternativ kann das Leistungssignal P durch die Steuerung 20 basierend auf anderen Signalen (nicht dargestellt) berechnet oder anderweitig bestimmt werden, welche die Leistung der Antriebsmaschine 12 anzeigen können. Die Steuerung 20 kann die Stellung des Ventils 14 steuern, das wiederum den Kühlmitteldurchfluss durch die Antriebsmaschine 12 steuert. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a thermal management system 10 for a vehicle drive system according to the present disclosure. The system 10 can be a prime mover 12 such as an internal combustion engine. The system 10 can continue via a coolant control valve 14 and a temperature sensor 16 feature. A coolant can be through the engine 12 to and from a coolant subsystem 18 , such as a heat exchanger, circulate. A controller 20 , such as an engine control module, having one or more look-up tables stored in an associated non-volatile memory 20a , receives a temperature signal from the temperature sensor 16 and a signal P, which is a power of the prime mover 12 represents one or more in the lookup table 20a to select stored coefficients to a command signal for controlling the coolant control valve 14 to create. The power signal P may be independent or separate from the controller 20 to be provided. Alternatively, the power signal P may be controlled by the controller 20 calculated or otherwise determined based on other signals (not shown) which the performance of the prime mover 12 can show. The control 20 can change the position of the valve 14 which in turn controls the coolant flow through the prime mover 12 controls.

2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Ausführungsform eines Wärmemanagementsystems 100 für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Wärmemanagementsystem 100 beinhaltet eine Antriebsmaschine 102, wie beispielsweise, ohne Einschränkung, einen Verbrennungsmotor, einen Motor, eine Batterie oder dergleichen, die eine Energiequelle für den Antrieb eines Fahrzeugs darstellen kann, in dem sich das Fahrzeugantriebssystem befindet. Die in 1 schematisch veranschaulichte exemplarische Ausführungsform beinhaltet eine Antriebsmaschine 102 mit einem Split-Kühlsystem. Ein Split-Kühlsystem bietet getrennte Kühlwege für den Motorblock 104, den Kopf 106 und den Abgaskrümmer 108 zur Integration in den Kopf 106. Ein Split-Kühlsystem kann viele Vorteile mit sich bringen, wie beispielsweise das selektive Steuern, welcher Block 104, der Kopf 106 und/oder der Abgaskrümmer 108 gekühlt werden kann. Typischerweise weist der Kopf 106 eine wesentlich geringere Masse auf als der Block 104, und in einer ersten Startbedingung kann sich der Kopf 106 wesentlich schneller erwärmen und muss gekühlt werden, während der Motorblock 104 möglicherweise nicht gekühlt werden muss, während der Block 104 weiter auf die gewünschte Betriebstemperatur erwärmt wird. Auf diese Weise können Split-Kühlsysteme durch selektives Steuern der Kühlung von Block 104, Kopf 106 und dem Abgaskrümmer 108 mehrere Vorteile bieten, was wiederum das Erreichen optimaler Öltemperaturen, verbesserten Verbrennungsbedingungen, einem schnelleren Aufwärmen, verbessertem Kraftstoffverbrauch, Effizienz, Leistung und reduzierten Emissionen ermöglichen kann. 2 is a schematic representation of another exemplary embodiment of a thermal management system 100 for a vehicle drive system according to the present disclosure. The thermal management system 100 includes a prime mover 102 , such as, without limitation, an internal combustion engine, engine, battery, or the like, which may be an energy source for propulsion of a vehicle in which the vehicle propulsion system is located. In the 1 schematically illustrated exemplary embodiment includes a prime mover 102 with a split cooling system. A split cooling system provides separate cooling paths for the engine block 104 , the head 106 and the exhaust manifold 108 for integration into the head 106 , A split cooling system can bring many benefits, such as selective control, which block 104 , the head 106 and / or the exhaust manifold 108 can be cooled. Typically, the head is pointing 106 a much lower mass than the block 104 , and in a first start condition, the head may 106 Heat much faster and must be cooled while the engine block 104 may not need to be refrigerated while the block 104 is further heated to the desired operating temperature. In this way, split cooling systems can be achieved by selectively controlling the cooling of block 104 , Head 106 and the exhaust manifold 108 offer several benefits, which in turn can help achieve optimal oil temperatures, improved combustion conditions, faster warm-up, improved fuel economy, efficiency, performance, and reduced emissions.

Das Wärmemanagementsystem 100 kann eine Kühlmittelpumpe 110 beinhalten, die einen Kühlmittelstrom zum Motor 102 über einen Motorkühlmitteleinlassweg 112 bereitstellt, der mit jedem Block 104, dem Kopf 106 und dem Abgaskrümmer 108 in Fluidverbindung stehen kann. Das System 100 kann auch ein erstes Kühlmittelregelventil 114 in Fluidverbindung mit einem Kühlmittelauslass 116 des Blocks 104 beinhalten. Das erste Kühlmittelregelventil 114 kann selektiv betätigt werden, um den Kühlmittelstrom durch den Block 104 zu steuern. Das System 100 kann ferner ein zweites Kühlmittelregelventil 118 in Fluidverbindung mit einem Kühlmittelauslass 120 des Abgaskrümmers 108 beinhalten. Das zweite Kühlmittelregelventil 118 kann selektiv betätigt werden, um den Kühlmittelstrom durch den Abgaskrümmer 108 zu steuern. Weiterhin kann das System 110 ein drittes Kühlmittelregelventil 122 mit einem Einlass beinhalten, der mit dem Auslass des ersten Kühlmittelregelventils 114, dem zweiten Kühlmittelregelventil 118 und einem Auslass 124 des Kopfes 106 in Fluidverbindung steht. Das heißt, das dritte Kühlmittelregelventil 122 empfängt den gesamten Kühlmittelstrom vom Motor 102. Das dritte Kühlmittelregelventil 122 ist selektiv betätigbar, um den Anteil des Kühlmittelstroms zu bestimmen, der einem Bypass-Strömungspfad 126 und einem Wärmeaustausch-Strömungspfad 128 zugeführt wird. Der Bypass-Strömungspfad 126 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Kühlmittelregelventil 122 und der Pumpe 110. Der Wärmeaustausch-Strömungspfad 128 beinhaltet einen Wärmetauscher 130, der den Wärmeaustausch mit dem durch den Wärmeaustausch-Strömungspfad 128 strömenden Kühlmittel ermöglicht. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der Wärmetauscher 130 ein Kühler zur Abgabe von Wärme aus dem Kühlmittel an die Umgebungsatmosphäre sein. In weiteren exemplarischen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 130 ohne Einschränkung ein Ölwärmetauscher, ein Übertragungswärmetauscher, ein Heizer und/oder dergleichen sein.The thermal management system 100 can be a coolant pump 110 include a coolant flow to the engine 102 via an engine coolant inlet path 112 that provides with every block 104 , the head 106 and the exhaust manifold 108 can be in fluid communication. The system 100 can also be a first coolant control valve 114 in fluid communication with a coolant outlet 116 of the block 104 include. The first coolant control valve 114 can be selectively applied to the flow of coolant through the block 104 to control. The system 100 may further include a second coolant control valve 118 in fluid communication with a coolant outlet 120 the exhaust manifold 108 include. The second coolant control valve 118 can be selectively actuated to control the flow of coolant through the exhaust manifold 108 to control. Furthermore, the system can 110 a third coolant control valve 122 with an inlet connected to the outlet of the first coolant control valve 114 , the second coolant control valve 118 and an outlet 124 Of the head 106 is in fluid communication. That is, the third coolant control valve 122 receives all coolant flow from the engine 102 , The third coolant control valve 122 is selectively actuatable to determine the proportion of coolant flow that is a bypass flow path 126 and a heat exchange flow path 128 is supplied. The bypass flow path 126 allows fluid communication between the third coolant control valve 122 and the pump 110 , The heat exchange flow path 128 includes a heat exchanger 130 which exchanges heat with that through the heat exchange flow path 128 flowing coolant allows. In an exemplary embodiment, the heat exchanger 130 a cooler to deliver heat from the coolant to the ambient atmosphere. In further exemplary embodiments, the heat exchanger 130 without limitation an oil heat exchanger, a transfer heat exchanger, a heater and / or the like.

Das Wärmemanagementsystem 100 kann ferner einen ersten Temperatursensor 132 zum Erfassen einer ersten Temperatur, die dem Block 104 zugeordnet ist, einen zweiten Temperatursensor 134 zum Erfassen einer zweiten Temperatur, die dem Kopf 106 zugeordnet ist, und einen dritten Temperatursensor 136 zum Erfassen einer dritten Temperatur, die dem Abgaskrümmer 108 zugeordnet ist, beinhalten. Darüber hinaus kann das Wärmemanagementsystem 100 eine Steuerung (aus Gründen der Einfachheit und Übersichtlichkeit nicht dargestellt) beinhalten, die mit jedem der Temperatursensoren 132, 134 und 136 sowie den Ventilen 114, 118 und 122 verbunden ist. Die Steuerung kann angepasst werden, um Temperatursignale von jedem der Temperatursensoren 132, 134 und 136 zu empfangen und, basierend auf diesen Signalen, jedes der Ventile 114, 118 und 122 selektiv zu betätigen, um den Kühlmittelstrom durch den Motor 102 zu steuern.The thermal management system 100 may further include a first temperature sensor 132 for detecting a first temperature associated with the block 104 is assigned, a second temperature sensor 134 for detecting a second temperature, the head 106 is assigned, and a third temperature sensor 136 to the Capture a third temperature to the exhaust manifold 108 is assigned. In addition, the thermal management system 100 a controller (not shown for reasons of simplicity and clarity) included with each of the temperature sensors 132 . 134 and 136 as well as the valves 114 . 118 and 122 connected is. The controller can be adapted to receive temperature signals from each of the temperature sensors 132 . 134 and 136 to receive and, based on these signals, each of the valves 114 . 118 and 122 to selectively actuate the coolant flow through the engine 102 to control.

Basierend auf jeder der gemessenen Temperaturen kann die Steuerung die zugehörigen Ventile selektiv betätigen, um den Kühlmittelstrom durch das Split-Kühlsystem so zu steuern, dass sich jede der gemessenen Temperaturen den jeweiligen Solltemperaturen annähert. So kann beispielsweise die Steuerung das Blockventil 114 so steuern, dass die Temperatur vom Blocktemperatursensor 132 einer Solltemperatur für den Block 104 folgt. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die Steuerung das Absperrventil 114 gemäß dem Folgenden betreiben: d V = K p × T Fehler + K i × t 1 t T Fehler d t

Figure DE102018123085A1_0001
Based on each of the measured temperatures, the controller may selectively actuate the associated valves to control the flow of refrigerant through the split cooling system such that each of the measured temperatures approaches the respective setpoint temperatures. For example, the controller may use the block valve 114 so control that the temperature of the block temperature sensor 132 a set temperature for the block 104 follows. In an exemplary embodiment, the controller may control the shut-off valve 114 operate according to the following: d V = K p × T error + K i × t - 1 t T error d t
Figure DE102018123085A1_0001

Wobei dV die durch die Steuerung bestimmte Änderung des Volumens zwischen dem Block und dem Rest des Motors ist, Kp ein proportionaler Koeffizient ist, TFehler die Temperaturdifferenz zwischen der Solltemperatur und der gemessenen Blocktemperatur ist und Ki ein integraler Koeffizient ist. TFehler kann bestimmt werden durch: T Fehler = T Soll T Block

Figure DE102018123085A1_0002
Where dV is the change in volume between the block and the remainder of the engine determined by the control, Kp is a proportional coefficient, T fault is the temperature difference between the set temperature and the measured block temperature, and Ki is an integral coefficient. T error can be determined by: T error = T Should - T block
Figure DE102018123085A1_0002

Wobei TSoll die gewünschte oder angestrebte Kühlmitteltemperatur am Motorkühlmitteleinlass 120 und TBlock die tatsächliche Kühlmitteltemperatur am Motorkühlmitteleinlass 120 ist.Where T is the desired target or desired coolant temperature at the engine coolant inlet 120 and T block the actual coolant temperature at the engine coolant inlet 120 is.

Auf diese Weise kann das Wärmemanagementsystem 100 die vom Motor 102 abgeführte Wärmemenge steuern, indem es die relativen Anteile dieser Kühlmittel ströme durch Einstellen der Ventile 114, 118 und 122 steuert. Diese Ventile können mit einem geschlossenen Regelkreis eingestellt werden, der aufgrund eines Fehlers oder einer Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur arbeitet. Die Wirksamkeit dieses Wärmemanagementsystems 100 basiert jedoch auf proportionalen und integralen Koeffizienten, die durch Kalibrieren dieser Koeffizienten unter bestimmten Bedingungen bestimmt werden. Da sich diese Bedingungen von diesen bestimmten Bedingungen ändern, ändern sich auch die Koeffizienten, die der optimierten Leistung der Antriebsmaschine bei neuen Bedingungen entsprechen. Jede Verringerung der Temperaturregelung der Antriebsmaschine infolge einer Änderung der Betriebsbedingungen kann negative Auswirkungen auf die Kraftstoffeffizienz, die Wirtschaftlichkeit, die Lebensdauer, die Zuverlässigkeit und die Leistung der Antriebsmaschine haben. Um den sich ändernden Bedingungen gerecht zu werden, können mehrere verschiedene Koeffizientensätze bestimmt werden, die jeweils einem anderen Satz an Betriebsbedingungen entsprechen. So kann beispielsweise ein Koeffizientensatz durch ein Kalibrierverfahren für jede der verschiedenen Motordrehzahlen und/oder Belastungen ermittelt werden. Das Ermitteln dieser verschiedenen Koeffizientensätze erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand für die Kalibrierung. Darüber hinaus können die Betriebsbedingungen einer Antriebsmaschine sehr unterschiedlich sein, wodurch es immer schwieriger wird, einen Koeffizientensatz für die einzelnen Betriebsbedingungen zu erhalten. Jede Erhöhung der Auflösung der Betriebsbedingungen, für die Koeffizienten ermittelt werden, erfordert eine entsprechende Erhöhung des Kalibrieraufwands, um diese Koeffizienten zu erhalten.In this way, the thermal management system 100 the engine 102 control amount of heat dissipated by the relative proportions of these coolant flow by adjusting the valves 114 . 118 and 122 controls. These valves can be set with a closed loop that operates on the basis of a fault or difference between the setpoint and actual temperatures. The effectiveness of this thermal management system 100 however, is based on proportional and integral coefficients, which are determined by calibrating these coefficients under certain conditions. As these conditions change from these particular conditions, the coefficients that correspond to the optimized performance of the prime mover in new conditions also change. Any reduction in engine temperature control due to a change in operating conditions may have a negative impact on the fuel efficiency, economy, life, reliability, and performance of the engine. To cope with the changing conditions, several different sets of coefficients can be determined, each corresponding to a different set of operating conditions. For example, a set of coefficients may be determined by a calibration procedure for each of the various engine speeds and / or loads. However, the determination of these different sets of coefficients requires considerable effort for the calibration. In addition, the operating conditions of a prime mover can be very different, which makes it increasingly difficult to obtain a set of coefficients for the individual operating conditions. Any increase in the resolution of the operating conditions for which coefficients are determined requires a corresponding increase in the calibration effort to obtain these coefficients.

Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Wärmemanagementsystem die Fähigkeit, die Temperatur der Antriebsmaschine für einen weiten Bereich unterschiedlicher Betriebsbedingungen durch Bezugnahme auf die Motorleistung präzise zu regeln, erheblich verbessern. Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch den Vergleich der Motorleistung über einen weiten Bereich der Betriebsbedingungen eine Skalierung der Koeffizienten des Steuersystems möglich ist. Auf diese Weise regelt das Steuersystem und das Verfahren genau und zuverlässig die Temperatur der Antriebsmaschine so, dass sie einer Solltemperatur genauer folgt. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform lassen sich die Koeffizienten des Steuersystems über eine Vielzahl von Betriebsbedingungen kontinuierlich optimieren, basierend auf der Antriebsleistung bei gleichzeitiger Vermeidung eines hohen Kalibrieraufwands.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the thermal management system can greatly enhance the ability to precisely control the engine temperature for a wide range of different operating conditions by reference to engine performance. The inventors have found that scaling the coefficients of the control system is possible by comparing engine performance over a wide range of operating conditions. In this way, the control system and method accurately and reliably controls the temperature of the prime mover to more closely follow a setpoint temperature. According to an exemplary embodiment, the coefficients of the control system may be continuously optimized over a variety of operating conditions based on drive power while avoiding high calibration effort.

3 ist eine Grafik 200 zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen Motorleistung und optimierter Temperaturregelung. Die horizontale Achse 202 repräsentiert die Motorleistung und die vertikale Achse 204 den Verstärkungskoeffizientenwert. Die Punktereihen in der Grafik entsprechen optimierten Verstärkungskoeffizienten 206, die experimentell mittels eines Kalibrierverfahrens abgeleitet wurden. Das Muster der Kalibrierungsverstärkungen 206 in der Grafik kann als einer Best-Fit-Kurve 208 folgend beschrieben werden. Es folgt die Ableitung für die Gleichung, die dieser Kurve zugrunde liegt. 3 is a graphic 200 to clarify the relationship between engine performance and optimized temperature control. The horizontal axis 202 represents the engine power and the vertical axis 204 the gain coefficient value. The rows of dots in the graph correspond to optimized ones gain coefficient 206 , which were derived experimentally by means of a calibration method. The pattern of calibration gains 206 in the graph can be considered a best-fit curve 208 following. The derivation follows for the equation that underlies this curve.

Um die von den Erfindern entdeckten Zusammenhänge weiter zu veranschaulichen, lassen sich die Eigenschaften eines Motor-Wärmemanagementsystems wie folgt beschreiben: Q = m K ü h l m i t t e l C p , K ü h l m i t t e l ( T o u t T i n )

Figure DE102018123085A1_0003
To further illustrate the relationships discovered by the inventors, the characteristics of an engine thermal management system can be described as follows: Q = m K ü H l m i t t e l C p . K ü H l m i t t e l ( T O u t - T i n )
Figure DE102018123085A1_0003

Wobei Q die Wärmeabgabe des Motors an das durch den Motor strömende Kühlmittel ist, mKühlmittel der Massenstrom des Kühlmittels durch den Motor ist, Cp,Kühlmittel die spezifische Wärme und der konstante Druck des Kühlmittels ist, Tout die Temperatur des Kühlmittels am Motorkühlmittelauslass ist und Tin die Temperatur des Kühlmittels am Motorkühlmitteleinlass ist. Das Steuersystem und das Verfahren können einen geschlossen Regelkreis über die Temperatur des Kühlmittels am Motorkühlmittelauslass bilden, wobei Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden kann: T o u t = Q m K ü h l m i t t e l C P , K ü h l m i t t e l + T i n

Figure DE102018123085A1_0004
Where Q is the heat output of the engine to the coolant flowing through the engine, m coolant is the mass flow of the coolant through the engine, C p, coolant is the specific heat and the constant pressure of the coolant, Tout is the temperature of the coolant at the engine coolant outlet, and T is in the temperature of the coolant at the engine coolant inlet. The control system and method may form a closed loop over the temperature of the coolant at the engine coolant outlet, where equation (1) may be rewritten as: T O u t = Q m K ü H l m i t t e l C P . K ü H l m i t t e l + T i n
Figure DE102018123085A1_0004

Bei aktuellen Motor-Wärmemanagementsystemen ist der Massendurchsatz des Kühlmittels durch den Motor möglicherweise nicht direkt messbar. Man kann jedoch die Wärmeabgabe des Motors, Q, als annähernd proportional zur Motorleistung unter stationären Bedingungen schätzen: Q = F ( P M o t o r ) C P M o t o r

Figure DE102018123085A1_0005
With current engine thermal management systems, the mass flow rate of the coolant through the engine may not be directly measurable. However, one can estimate the heat output of the engine, Q, as approximately proportional to engine power under steady state conditions: Q = F ( P M O t O r ) C P M O t O r
Figure DE102018123085A1_0005

Durch Einsetzen in Gleichung (2) wird Folgendes erreicht: T o u t = C P M o t o r m K ü h l m i t t e l C p , K ü h l m i t t e l + T i n

Figure DE102018123085A1_0006
By substituting in equation (2), the following is achieved: T O u t = C P M O t O r m K ü H l m i t t e l C p . K ü H l m i t t e l + T i n
Figure DE102018123085A1_0006

Obwohl der Massendurchsatz des Kühlmittels durch den Motor nicht direkt gemessen werden kann, kann ein Ventil im Motor-Wärmemanagementsystem die Menge des durch den Motor strömenden Kühlmittels steuern. So kann beispielsweise die Betriebsposition eines Ventils den Anteil des Kühlmittels bestimmen, der durch den Motor strömt: m K ü h l m i t t e l , M o t o r = m K ü h l m i t t e l , S y s t e m % V e n t i l

Figure DE102018123085A1_0007
Although the mass flow rate of the coolant through the engine can not be measured directly, a valve in the engine thermal management system may control the amount of coolant flowing through the engine. For example, the operating position of a valve can determine the proportion of coolant flowing through the engine: m K ü H l m i t t e l . M O t O r = m K ü H l m i t t e l . S y s t e m % V e n t i l
Figure DE102018123085A1_0007

Wobei mKühlmittel,Motor der Massenstrom des Kühlmittels durch den Motor ist (entsprechend mKühlmittel oben), mKühlmittel,System der Massenstrom des Kühlmittels, das durch das mit dem Ventil in Verbindung stehende Wärmemanagementsystem strömt, und %Ventil ist der relative Öffnungsprozentsatz des Ventils. %Ventil kann in einigen Systemen direkt gemessen werden und/oder einem Ventilsteuersignal entsprechen, das die Funktion des Ventils steuert. Durch Einsetzen in Gleichung (4) erhält man: T o u t = C P M o t o r m K ü h l m i t t e l % V e n t i l   C p , K ü h l m i t t e l + T i n

Figure DE102018123085A1_0008
Where m is coolant, motor is the mass flow of coolant through the engine (corresponding to the coolant above), m coolant, system is the mass flow of coolant flowing through the valve-associated thermal management system, and% valve is the relative opening percentage of the valve , % Valve can be measured directly in some systems and / or correspond to a valve control signal that controls the function of the valve. By substituting into equation (4) one obtains: T O u t = C P M O t O r m K ü H l m i t t e l % V e n t i l C p . K ü H l m i t t e l + T i n
Figure DE102018123085A1_0008

Eine Steuerung im geschlossenen Regelkreis identifiziert den Betrag der Änderung in %Ventil, der erforderlich ist, um die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Tout und der gewünschten Solltemperatur des Motorkühlmittels zu beseitigen. Indem man die partielle Ableitung der Gleichung (6) bezüglich des Kühlmittelstroms durch den Motor um einen Vorwärtsgleichgewichtspunkt nimmt, kann diese Beziehung charakterisiert werden als: T o u t ( % V e n t i l ) | f f = C P M o t o r ( % V e n t i l f f ) 2 m K ü h l m i t t e l f f C p , K ü h l m i t t e l

Figure DE102018123085A1_0009
A closed loop control identifies the amount of change in% of valve required to eliminate the difference between the actual measured T out and the desired setpoint temperature of the engine coolant. By taking the partial derivative of equation (6) with respect to the coolant flow through the engine by a forward equilibrium point, this relationship can be characterized as: T O u t ( % V e n t i l ) | f f = - C P M O t O r ( % V e n t i l f f ) 2 m K ü H l m i t t e l f f C p . K ü H l m i t t e l
Figure DE102018123085A1_0009

Wobei %Ventilff die vorwärts gerichtete abstrahierte Ventilposition und mKühlmittel ff der vorwärts gerichtete Motorstrom bei einem gegebenen Betriebszustand ist.Where% Ventilff is the forward abstracted valve position and m ff coolant, the forward motor current at a given operating condition.

Je höher die Größenordnung dieser partiellen Ableitung ist, desto empfindlicher ist die Motortemperatur für die Änderung der Ventilposition und desto geringer ist die Änderung der Ventilposition, um einen gegebenen Temperaturfehler zu eliminieren und desto geringer ist die Verstärkung, die zur Gewährleistung der Stabilität unter Beibehaltung einer akzeptablen Reaktion erforderlich ist. Insbesondere ist zu erwarten, dass die ideale Proportionalverstärkung einer Steuerung proportional zum negativen Kehrwert der partiellen Ableitung ist: K P , i d e a l ( T o u t ( % V e n t i l ) ) 1

Figure DE102018123085A1_0010
The higher the magnitude of this partial derivative, the more sensitive is the engine temperature for changing the valve position and the less the change in valve position to eliminate a given temperature error and the lower the gain necessary to maintain stability while maintaining an acceptable temperature Reaction is required. In particular, it can be expected that the ideal proportional gain of a control is proportional to the negative inverse of the partial derivative: K P . i d e a l α - ( T O u t ( % V e n t i l ) ) - 1
Figure DE102018123085A1_0010

Die Erfinder haben ferner verstanden, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Kühlmittelstrom, der Nennwärmeabfuhr und damit der Motorleistung und den Solltemperaturen gibt. Am Vorwärts-Gleichgewichtspunkt erhalten wir: C P M o t o r = m K ü h l m i t t e l , f f % V a l v e f f C p , K ü h l m i t t e l ( T o u t , S o l l T i n , Z i e l )

Figure DE102018123085A1_0011
The inventors have also understood that there is a relationship between the coolant flow, the nominal heat dissipation and thus the engine power and the setpoint temperatures. At the forward equilibrium point we get: C P M O t O r = m K ü H l m i t t e l . f f % V a l v e f f C p . K ü H l m i t t e l ( T O u t . S O l l - T i n . Z i e l )
Figure DE102018123085A1_0011

Wobei Tout,Soll die Solltemperatur des Kühlmittels am Motorkühlmittelauslass und Tin,Soll die Solltemperatur des Kühlmittels am Motorkühlmitteleinlass ist. Durch Einsetzen dieser in die partielle Ableitungsgleichung (8), bietet die Aufhebung einiger Begriffe und die Umgestaltung zur Vereinfachung: T o u t ( % V e n t i l ) = m K ü h l m i t t e l f f C p , K ü h l m i t t e l ( T o u t , Z i e l T i n , Z i e l ) 2 C P M o t o r

Figure DE102018123085A1_0012
Where T out, Des is the desired coolant temperature at the engine coolant outlet and T in, Des is the desired coolant temperature at the engine coolant inlet. By substituting this into the partial derivative equation ( 8th ), repealing some terms and redesigning to simplify: T O u t ( % V e n t i l ) = m K ü H l m i t t e l f f C p . K ü H l m i t t e l ( T O u t . Z i e l - T i n . Z i e l ) 2 C P M O t O r
Figure DE102018123085A1_0012

Daher haben die Erfinder durch die Ableitung und das Verständnis dieser Beziehung herausgefunden, dass sich mit zunehmender Motorleistung auch der Verstärkungskoeffizient für die Temperaturmanagement-Steuerung erhöhen sollte.Therefore, by deducing and understanding this relationship, the inventors have found that as the engine power increases, so too should the gain coefficient for temperature management control.

Ausgehend von diesem Verständnis kann ein Satz von Verstärkungskoeffizienten entwickelt und/oder kalibriert werden, die basierend auf einer Leistung der Antriebsmaschine (d. h. einer einzelnen Variablen) ausgewählt und in einer Tabelle zur Verwendung in einer Ventilsteuerung in einem Temperaturregelsystem der Antriebsmaschine basierend auf einem einzigen Faktor (d. h. Leistung der Antriebsmaschine) gespeichert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Kalibrierverfahren, die eine Tabelle der Verstärkungskoeffizienten des Steuersystems basierend auf unterschiedlichen Motordrehzahlen und/oder Belastungen entwickeln, vereinfacht und reduziert die vorliegende Offenbarung den Kalibrieraufwand erheblich und verbessert die Steuerung der Temperatur der Antriebsmaschine weiter, indem sie die Komplexität reduziert und Koeffizienten für verschiedene Leistungen der Antriebsmaschine identifiziert. Dies reduziert die Kalibrieraufgabe von zwei Dimensionen auf eine einzelne Dimension.Based on this understanding, a set of gain coefficients may be developed and / or calibrated based on a power of the prime mover (ie, a single variable) selected and set forth in a table for use in a valve control in a prime mover temperature control system based on a single factor ( ie power of the prime mover). Compared to conventional calibration methods that develop a table of the gain coefficients of the control system based on different engine speeds and / or loads, the present disclosure greatly simplifies and reduces the calibration effort and further improves the control of the engine temperature by reducing the complexity and the coefficients identified different performances of the prime mover. This reduces the calibration task from two dimensions to a single dimension.

Auf diese Weise können unterschiedliche Betriebsbedingungen, die ähnliche Motorleistungen aufweisen können, ähnliche Verstärkungskoeffizienten aufweisen. Die Verstärkungskoeffizienten für ein Temperaturregelsystem für die Antriebsmaschine eines Fahrzeugs können basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine geplant werden.In this way, different operating conditions, which may have similar engine performance, have similar gain coefficients. The gain coefficients for a temperature control system for the prime mover of a vehicle may be planned based on the power of the prime mover.

Während die vorherige Beschreibung ein Temperaturmanagementsystem beschreibt, das ein Ventil integriert, das den Anteil des Kühlmittelstroms durch den Motor im Vergleich zum restlichen Teil eines größeren Systems steuert. Es versteht sich, dass in einer anderen exemplarischen Ausführungsform ein Verbrennungsmotor mit einem Split-Kühlsystem verwendet werden kann, bei welchem beispielsweise der Kühlmittelstrom durch den Motor proportional zwischen einem Block, einem Kopf und/oder einem integrierten Abgaskrümmer aufgeteilt werden kann und ein Absperrventil eingebaut ist, welches die Menge des Kühlmittelstroms durch den Block des Motors im Vergleich zum Gesamtstrom des Kühlmittels durch den Motor, wie beispielsweise in 1 veranschaulicht, aufteilt. In dieser exemplarischen Ausführungsform kann die Temperatur des Blocks genau gesteuert werden, indem der Massendurchsatz des Kühlmittels durch den Block mit dem Gesamtmassendurchsatz des Kühlmittels durch den Motor in Beziehung gesetzt wird, basierend auf: m K ü h l m i t t e l , B l o c k = m K ü h l m i t t e l , M o t o r % B l o c k

Figure DE102018123085A1_0013
While the previous description describes a temperature management system that integrates a valve that controls the proportion of coolant flow through the engine compared to the remainder of a larger system. It should be understood that in another exemplary embodiment, an internal combustion engine having a split cooling system may be used in which, for example, the coolant flow through the engine may be proportionally split between a block, head, and / or integrated exhaust manifold, and a shut-off valve is installed , which measures the amount of coolant flow through the block of the engine compared to the total flow of coolant through the engine, such as in FIG 1 illustrates, splits. In this exemplary embodiment, the temperature of the block may be accurately controlled by relating the mass flow rate of the coolant through the block to the total mass flow rate of the coolant through the engine, based on: m K ü H l m i t t e l . B l O c k = m K ü H l m i t t e l . M O t O r % B l O c k
Figure DE102018123085A1_0013

Wobei mKühlmittel,Block der Massenstrom des Kühlmittels durch den Block ist, mKühlmittel,Motor der Massenstrom des Kühlmittels durch den Motor ist und %Block die relative Position des Absperrventils ist.Where m is coolant, block is the mass flow of coolant through the block, m is coolant, motor is the mass flow of coolant through the engine, and% block is the relative position of the shut-off valve.

Während die vorherige Beschreibung mit Bezug auf die Einstellung eines Ventils zum Steuern des Kühlmittelstroms durch ein Wärmemanagementsystem vorgesehen war, ist zu verstehen, dass auch andere Komponenten eines derartigen Systems, die den Kühlmittelstrom variieren, ähnlich gesteuert werden können. Anstatt beispielsweise die Position eines Ventils zu steuern, kann das Steuersystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um die Durchflussmenge durch eine Kühlmittelpumpe einzustellen.While the foregoing description has been provided with respect to the adjustment of a valve for controlling the flow of coolant through a thermal management system, it should be understood that other components of such a system that vary the flow of coolant may be similarly controlled. For example, rather than controlling the position of a valve, the control system and method of the present disclosure may be used to adjust the flow rate through a coolant pump.

Darüber hinaus stützt sich das Steuersystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung auf die Motorleistung, um zu bestimmen, welche einer Reihe von Verstärkungskoeffizienten in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem verwendet werden können. Fahrzeugantriebssysteme berechnen typischerweise die Leistung der Antriebsmaschine, die dann im gesamten Fahrzeugantriebssystem für viele Zwecke zur Verfügung steht, wie beispielsweise in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung.In addition, the control system and method of the present disclosure rely on engine performance to determine which of a number of gain coefficients may be used in a vehicle thermal management system. Vehicle drive systems typically calculate the power of the prime mover, which is then available throughout the vehicle drive system for many purposes, such as in a vehicle thermal management system according to the present disclosure.

In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die Leistung des Motors 102 bestimmen. Das gemeinsam erteilte US-Patent Nr. 9,611,781 , dessen Offenbarung hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist, offenbart ein Verfahren zum Bestimmen der Leistung eines Motors. Um die Leistung des Motors zu bestimmen, kann die Betriebsdrehzahl des Motors beispielsweise durch das Überwachen eines Signals von einem Kurbelwellensensor, Motordrehzahlsensor und/oder dergleichen erfasst werden. Ein Motordrehzahlsensor kann die Motordrehzahl überwachen und ein überwachtes Motordrehzahlergebnis an die Steuerung zurückgeben. Die Steuerung kann ein maximales Bremsmoment für den Motor beispielsweise unter Verwendung der Motordrehzahl und einer oder mehrerer Nachschlagetabellen ermitteln und anschließend die Motorleistung aus dem maximalen Bremsmoment und der Motordrehzahl berechnen. Im Allgemeinen kann die Steuerung das maximale Bremsmoment mit der Motordrehzahl multiplizieren, um die Motorleistung zu berechnen. Die berechnete Motorleistung kann dann durch die Steuerung mit den vorstehend beschriebenen Gleichungen verwendet werden, um die Verstärkungskoeffizienten zu verändern, die durch die Steuerung zum Steuern der Ventile im Wärmemanagementsystem verwendet werden.In an exemplary embodiment of the present disclosure, the controller may control the performance of the engine 102 determine. The jointly issued U.S. Patent No. 9,611,781 , the disclosure of which is incorporated herein in its entirety, discloses a method for determining the power of an engine. To determine the power of the engine, the operating speed of the engine may be detected, for example, by monitoring a signal from a crankshaft sensor, engine speed sensor, and / or the like. An engine speed sensor may monitor the engine speed and return a monitored engine speed result to the controller. For example, the controller may determine a maximum braking torque for the engine using the engine speed and one or more look-up tables, and then calculate the engine power from the maximum braking torque and the engine speed. In general, the controller may multiply the maximum braking torque by the engine speed to calculate the engine output. The calculated engine power may then be used by the controller with the equations described above to vary the gain coefficients used by the controller to control the valves in the thermal management system.

Es können andere Systeme und Verfahren zum Ermitteln der Leistung der Antriebsmaschine vorhanden sein, die auch mit einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ohne Einschränkung verwendet werden können. So kann beispielsweise eine Kraftstoffmenge, die in einen Verbrennungsmotor einströmt, die Wärmekapazität dieses Kraftstoffs und die Verbrennungseffizienz des Verbrennungsmotors als Grundlage für die Auswahl aus einer Koeffiziententabelle in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem herangezogen werden. Alternativ kann die Kurbelwellenleistung ein guter Indikator für die Verbrennungsleistung sein. Und in einer bevorzugten, exemplarischen Ausführungsform kann die Motorleistung mit der Kurbelwellenleistung in Beziehung gesetzt werden und dazu verwendet werden, um zu bestimmen, welche Koeffizienten in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem verwendet werden, um die Temperatur der Antriebsmaschine zu steuern.There may be other systems and methods for determining the performance of the prime mover that may also be used without limitation with an exemplary embodiment of the present disclosure. For example, an amount of fuel flowing into an internal combustion engine, the heat capacity of that fuel, and the combustion efficiency of the internal combustion engine may be used as a basis for selection from a coefficient table in a vehicle thermal management system. Alternatively, the crankshaft power may be a good indicator of combustion performance. And in a preferred exemplary embodiment, engine power may be related to crankshaft power and used to determine which coefficients are used in a vehicle thermal management system to control the temperature of the prime mover.

Die 4A und 4B veranschaulichen die verbesserte Reaktion einer exemplarischen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zu einem herkömmlichen System. In 4A repräsentiert die Zeile 300 die Kühlmitteltemperatur und die Zeile 302 die Position eines Ventils, das einen Kühlmittelstrom steuert. 4A veranschaulicht ein unterdämpftes Verhalten der Kühlmitteltemperatur 300. Die Koeffizienten für das Fahrzeug-Wärmemanagementsystem, das die in 4A veranschaulichten Ergebnisse bereitstellt, wurden ermittelt und beruhen auf Motordrehzahl und/oder Last. Wenn das Ventil öffnet und schließt und/oder seine Position ändert, schwankt die Kühlmitteltemperatur 300 und wird nicht sehr schnell nahe einer Solltemperatur geregelt.The 4A and 4B illustrate the improved response of an exemplary embodiment according to the present disclosure as compared to a conventional system. In 4A represents the line 300 the coolant temperature and the line 302 the position of a valve that controls a flow of coolant. 4A illustrates a subdued behavior of the coolant temperature 300 , The coefficients for the vehicle thermal management system that the in 4A illustrated results were determined and based on engine speed and / or load. When the valve opens and closes and / or changes position, the coolant temperature will fluctuate 300 and is not regulated very fast near a target temperature.

Im deutlichen Gegensatz dazu veranschaulicht 4B eine große Verbesserung des Verhaltens eines Fahrzeug-Wärmemanagementsystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Kühlmitteltemperatur wird durch die Zeile 304 und die Position eines Ventils, das den Kühlmittelstrom steuert, durch die Zeile 306 dargestellt. Da die Koeffizienten, auf die sich das Fahrzeug-Wärmemanagementsystem stützt, aus der Motorleistung abgeleitet werden und auf dieser beruhen, setzen sich die Position des Ventils 306 und die Kühlmitteltemperatur 304 wesentlich schneller ein. Die Kühlmitteltemperatur 304 nähert sich der Solltemperatur in 4B im Vergleich zu 4A sehr viel schneller an und wird auf diese eingestellt. Dadurch wird der Verschleiß am Ventil deutlich reduziert, da sich das Ventil nicht annähernd so stark bewegt wie in 4A dargestellt. Darüber hinaus wird die Leistung, die Kraftstoffeffizienz, die Wirtschaftlichkeit, die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer erheblich verbessert, da die Temperatur durch das Wärmemanagementsystem wesentlich besser geregelt wird.In clear contrast illustrated 4B a large improvement in the performance of a vehicle thermal management system according to an exemplary embodiment of the present invention Epiphany. The coolant temperature is through the line 304 and the position of a valve that controls the flow of coolant through the line 306 shown. Since the coefficients on which the vehicle thermal management system relies are derived from and based on engine power, the position of the valve settles 306 and the coolant temperature 304 much faster. The coolant temperature 304 approaches the setpoint temperature in 4B compared to 4A much faster and is set to this. This significantly reduces wear on the valve as the valve does not move as close as in 4A shown. In addition, performance, fuel efficiency, economy, reliability and life are significantly improved as the temperature is controlled much better by the thermal management system.

5 veranschaulicht ein Flussdiagramm 500 eines Verfahrens zum Steuern einer Temperatur in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 502 und fährt mit Schritt 504 fort. In Schritt 504 erhält die Steuerung eine Leistung, die einer Antriebsmaschine zugeordnet ist. So kann beispielsweise die Steuerung ein vorgegebenes Leistungssignal empfangen oder alternativ die Leistung berechnen. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 506 fort, wobei die Steuerung dann auf eine Nachschlagetabelle von Koeffizienten verweist, die jeweils einer Leistung entsprechen, und ermittelt, welche der Koeffizienten der Leistung der Antriebsmaschine entsprechen. Das heißt, die Steuerung sucht einen oder mehrere Koeffizienten aus einer Nachschlagetabelle basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 508 fort, bei welchem die Steuerung ein Temperatursignal empfängt und fährt dann mit Schritt 510 fort. In Schritt 510 vergleicht die Steuerung das empfangene Temperatursignal mit einer vorgegebenen Solltemperatur, um ein Temperaturfehlersignal zu ermitteln. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 512 fort, wobei sich die Steuerung auf einen Regelalgorithmus, das ermittelte Temperaturfehlersignal und den in Schritt 506 nachgeschlagenen Koeffizienten (oder Koeffizienten) stützt, um ein Befehlssignal zu berechnen. Auf diese Weise beruht das Befehlssignal nicht nur auf dem Temperaturfehler, sondern auch auf der Leistung der Antriebsmaschine. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 514 fort, wobei das Befehlssignal von einer Kühlmittelströmungssteuerung, wie beispielsweise einem Kühlmittelventil, einer Kühlmittelpumpe und/oder dergleichen, empfangen wird, die dann auf die Steuerung eines Kühlmittelstroms anspricht. Das Verfahren geht dann zu Schritt 516 über, wobei das Verfahren endet. 5 illustrates a flowchart 500 of a method for controlling a temperature in a vehicle thermal management system according to an exemplary embodiment of the present disclosure. The procedure begins at step 502 and go with step 504 continued. In step 504 the controller receives a power associated with a prime mover. For example, the controller may receive a predetermined power signal or alternatively calculate the power. The procedure then moves to step 506 The controller then refers to a look-up table of coefficients, each corresponding to a power, and determines which of the coefficients correspond to the power of the prime mover. That is, the controller seeks one or more coefficients from a look-up table based on the performance of the prime mover. The procedure then moves to step 508 continue, in which the controller receives a temperature signal and then moves to step 510 continued. In step 510 the controller compares the received temperature signal with a predetermined setpoint temperature to determine a temperature error signal. The procedure then moves to step 512 , wherein the control on a control algorithm, the detected temperature error signal and the in step 506 to look-up coefficients (or coefficients) to compute a command signal. In this way, the command signal is based not only on the temperature error, but also on the performance of the prime mover. The procedure then moves to step 514 wherein the command signal is received from a coolant flow controller, such as a coolant valve, a coolant pump, and / or the like, which is then responsive to the control of a coolant flow. The procedure then goes to step 516 over, the process ends.

Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenlegung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor.This description is merely illustrative and is in no way intended to limit the present disclosure or its teachings or uses. The comprehensive lessons of disclosure can be implemented in many forms. Thus, while the present disclosure includes particular examples, the true scope of the disclosure is not in any way limited thereby, and further modifications will become apparent from a study of the drawings, the specification, and the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 9611781 [0047]US 9611781 [0047]

Claims (8)

Fahrzeugantriebssystem, das System umfassend: eine Antriebsmaschine mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass; eine Kühlmittelströmungssteuerung mit einem Strömungssteuerungseinlass in Verbindung mit dem Kühlmittelauslass der Antriebsmaschine und einem Strömungssteuerungsauslass in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlass der Antriebsmaschine; und eine Steuerung, die einen Koeffizienten basierend auf einer Leistung der Antriebsmaschine bestimmt, und die der Kühlmittelströmungssteuerung ein Befehlssignal basierend auf der Leistung der Antriebsmaschine bereitstellt.A vehicle drive system comprising: an engine having a coolant inlet and a coolant outlet; a coolant flow controller having a flow control inlet in communication with the coolant outlet of the prime mover and a flow control outlet in communication with the coolant inlet of the prime mover; and a controller that determines a coefficient based on a power of the engine, and that provides the coolant flow controller with a command signal based on the power of the engine. System nach Anspruch 1, worin die Steuerung weiterhin eine Leistung der Antriebsmaschine bestimmt.System after Claim 1 wherein the controller further determines a power of the prime mover. System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Koeffizientenspeicher in Verbindung mit der Steuerung, der eine Tabelle von Koeffizienten speichert, die jeweils einer Leistung der Antriebsmaschine entsprechen, und worin die Steuerung den Koeffizienten durch Nachschlagen eines Koeffizienten aus der Tabelle der Koeffizienten bestimmt, der einer Leistung der Antriebsmaschine entspricht.System after Claim 1 and further comprising a coefficient memory in communication with the controller storing a table of coefficients each corresponding to a power of the engine, and wherein the controller determines the coefficient by looking up a coefficient from the table of the coefficients corresponding to a power of the engine. System nach Anspruch 1, worin die Kühlmittelströmungssteuerung ein Kühlmitteldurchflussregelventil umfasst.System after Claim 1 wherein the coolant flow control comprises a coolant flow control valve. System nach Anspruch 4, worin das Kühlmitteldurchflussbefehlssignal ein Kühlmitteldurchflussregelventil-Positionsbefehlssignal umfasst.System after Claim 4 wherein the coolant flow command signal comprises a coolant flow control valve position command signal. System nach Anspruch 1, worin die Kühlmittelströmungssteuerung eine Kühlmittelpumpe umfasst.System after Claim 1 wherein the coolant flow control comprises a coolant pump. System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Temperatursensor, der ein Temperatursignal erzeugt, das eine Temperatur darstellt, die der Antriebsmaschine zugeordnet ist.System after Claim 1 further comprising a temperature sensor that generates a temperature signal representing a temperature associated with the prime mover. System nach Anspruch 7, worin das Kühlmitteldurchflussbefehlssignal weiterhin auf einer Differenz zwischen dem Temperatursignal und einer vorbestimmten Solltemperatur basiert.System after Claim 7 wherein the coolant flow command signal is further based on a difference between the temperature signal and a predetermined target temperature.
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