DE102018127703A1

DE102018127703A1 - Motorkühlmittel-Steuerungssysteme und -verfahren unter Verwendung der modellprädikativen Steuerung

Info

Publication number: DE102018127703A1
Application number: DE102018127703.2A
Authority: DE
Inventors: Gabriele Giraudo; Vincenzo ALFIERI; Michele BILANCIA; Nicola Pisu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: DE102018127703B4; US20190145304A1; CN109763889B; CN109763889A

Abstract

Ein Prognosemodul ist konfiguriert, um basierend auf einem Satz möglicher Sollwerte für zukünftige Zeiten, vorhergesagte Effizienzwerte für einen jeweiligen Satz möglicher Sollwerte zu den zukünftigen Zeiten zu ermitteln. Ein Kostenmodul ist konfiguriert, um die Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf Vergleichen der vorhergesagten Effizienzwerte und eines Referenzwertes zu ermitteln. Ein Auswahlmodul ist konfiguriert um: (i) basierend auf den Kosten des Satzes möglicher Sollwerte, den Satz möglicher Sollwerte aus einer Gruppe auszuwählen, die Folgendes beinhaltet: den Satz möglicher Sollwerte; und N andere Sätze möglicher Sollwerte, und (ii) Einstellen von Sollwerten auf den jeweiligen des ausgewählten Satzes von möglichen Sollwerten. Ein erstes Ventilsteuermodul ist konfiguriert, um ein erstes Kühlmittelventil basierend auf einem ersten der Sollwerte zu betätigen.

Description

EINLEITUNG
Die Informationen in diesem Abschnitt dienen der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Abschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
Die gegenwärtige Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, und vor allem auf Systeme und Verfahren zum Steuern des Motorkühlmittelstroms.
Ein Verbrennungsmotor verbrennt Luft und Kraftstoff innerhalb von Zylindern, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Verbrennung von Luft und Kraftstoff erzeugt auch Wärme und Abgase. Vom Motor erzeugte Abgase fließen durch ein Abgassystem bevor sie in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
Übermäßiges Beheizen kann die Lebensdauer des Motors, der Motorkomponenten und/oder anderer Komponenten des Fahrzeugs verkürzen. Solche Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor beinhalten, beinhalten in der Regel einen Kühler, der mit den Kühlmittelkanälen innerhalb des Motors verbunden ist. Motorkühlmittel zirkuliert durch die Kühlmittelkanäle und den Kühler. Das Motorkühlmittel nimmt die Wärme vom Motor auf und führt die Wärme an den Kühler ab. Der Kühler überträgt die Hitze vom Motorkühlmittel auf die Luft, die am Kühler vorbeiströmt. Das gekühlte Motorkühlmittel, das den Kühler verlässt, zirkuliert zurück zum Motor.
KURZDARSTELLUNG
In einem Merkmal beinhaltet ein Kühlmittelsteuerungssystem eines Fahrzeugs ein Vorhersagemodul, das konfiguriert ist, um basierend auf einem Satz möglicher Sollwerte für M zukünftige Zeiten, M vorhergesagte Effizienzwerte für einen Satz möglicher Sollwerte zu den M zukünftigen Zeiten zu bestimmen. M ist eine Ganzzahl größer oder gleich eins. Ein Kostenmodul ist konfiguriert, um die Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf Vergleichen der M vorhergesagten Effizienzwerte und eines Referenzwerts zu ermitteln. Ein Auswahlmodul ist konfiguriert um: (i) basierend auf den Kosten des Satzes möglicher Sollwerte, den Satz möglicher Sollwerte aus einer Gruppe auszuwählen, die Folgendes beinhaltet: den Satz möglicher Sollwerte; und N andere Sätze möglicher Sollwerte, wobei N eine Ganzzahl größer als Null ist; und (ii) Sollwerte auf die entsprechenden Werte des ausgewählten Satzes möglicher Sollwerte einzustellen. Ein erstes Ventilsteuermodul ist konfiguriert, um ein erstes Kühlmittelventil basierend auf einem ersten der Sollwerte zu betätigen, wobei das erste Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom durch einen Abschnitt eines Kühlsystems des Fahrzeugs zu steuern.
In weiteren Merkmalen: ein zweites Ventilsteuermodul ist konfiguriert, um ein zweites Kühlmittelventil basierend auf einem zweiten der Sollwerte zu betätigen; ein drittes Ventilsteuermodul ist konfiguriert, um ein drittes Kühlmittelventil basierend auf einem dritten der Sollwerte zu betätigen; und ein Pumpensteuermodul ist konfiguriert, um Leistung an eine elektrische Kühlmittelpumpe basierend auf einem vierten der Sollwerte anzulegen.
In weiteren Merkmalen ist das erste Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom durch mindestens eines der folgenden zu regeln: einen Motorblockabschnitt eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs; und einen Zylinderkopfabschnitt des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
In weiteren Merkmalen ist das erste Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom zu regeln, sowohl von: einem Motorblockabschnitt eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs; und einem Zylinderkopfabschnitt des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
In weiteren Merkmalen ist das zweite Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom durch mindestens eines der folgenden zu regeln: einen Kühler-Wärmetauscher; und einen Fahrgastraum-Wärmetauscher.
In weiteren Merkmalen ist das zweite Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom zu regeln, sowohl von: einem Kühler-Wärmetauscher; und einem Fahrgastraum- Wärmetauscher.
In weiteren Merkmalen ist das dritte Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom durch mindestens eines der folgenden zu regeln: Getriebeöl-Wärmetauscher; und einen Motoröl-Wärmetauscher.
In weiteren Merkmalen ist das dritte Kühlmittelventil konfiguriert, um den Kühlmittelstrom zu regeln, sowohl von: einem Getriebeöl-Wärmetauscher; und einem Motoröl-Wärmetauscher.
In weiteren Merkmalen ist das Auswahlmodul konfiguriert, um den Satz möglicher Sollwerte auszuwählen aus der Gruppe als Reaktion auf eine Ermittlung, dass die Kosten des Satzes möglicher Sollwerte geringer sind als alle N Kosten der N anderen Sätze möglicher Sollwerte.
In weiteren Merkmalen ist das Kostenmodul konfiguriert, um die Kosten des Satzes möglicher Sollwerte als Differenz zwischen einem der M vorhergesagten Effizienzwerte und dem Referenzeffizienzwert zu erhöhen.
In weiteren Merkmalen ist das Kostenmodul konfiguriert, um die Kosten des Satzes möglicher Sollwerte als eine Größenordnung einer Differenz zwischen einem der M vorhergesagten Effizienzwerte und dem Referenzeffizienzwert zu erhöhen.
In weiteren Merkmalen ist der Referenzeffizienzwert ein fester, vorgegebener Wert.
In weiteren Merkmalen ist das Vorhersagemodul konfiguriert, um: basierend auf dem Satz möglicher Sollwerte für M zukünftige Zeiten, unter Verwendung eines ersten mathematischen Modells, N vorhergesagte Kühlmitteldurchflussmengen durch N verschiedene Zweige des Kühlsystems zu ermitteln, durch die Kühlmittel zu den M zukünftigen Zeiten strömen können, wobei N eine Ganzzahl größer als eins ist; und basierend auf den N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen zu den M zukünftigen Zeiten, die M vorhergesagten Effizienzwerte für den Satz möglicher Sollwerte mit einem zweiten mathematischen Modell zu ermitteln.
In weiteren Merkmalen bezieht das erste mathematische Modell Sätze der möglichen Sollwerte auf Sätze der N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen.
In weiteren Merkmalen bezieht das zweite mathematische Modell Sätze der N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen auf einzelne vorhergesagte Effizienzwerte.
In weiteren Merkmalen: das Vorhersagemodul ist ferner konfiguriert, um basierend auf dem Satz möglicher Sollwerte für die M zukünftigen Zeiten, M vorhergesagte Kühlmitteltemperaturen an einer Stelle innerhalb des Kühlmittelsystems für die M zukünftigen Zeiten zu bestimmen; und das Kostenmodul ist konfiguriert, um die Kosten für den Satz möglicher Sollwerte ferner basierend auf dem Vergleichen der M vorhergesagten Kühlmitteltemperaturen und einer Referenzkühlmitteltemperatur an der Stelle zu ermitteln.
In weiteren Merkmalen ist die Referenz-Kühlmitteltemperatur eine vorbestimmte Menge kleiner als eine Siedepunkttemperatur des Kühlmittels.
In weiteren Merkmalen ist das Vorhersagemodul konfiguriert, um: basierend auf dem Satz möglicher Sollwerte für M zukünftige Zeiten, unter Verwendung eines ersten mathematischen Modells, N vorhergesagte Kühlmitteldurchflussmengen durch N verschiedene Zweige des Kühlsystems zu ermitteln, durch die Kühlmittel zu den M zukünftigen Zeiten strömen können; und basierend auf den N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen unter Verwendung des zweiten mathematischen Modells, ermitteln der M vorhergesagten Kühlmitteltemperaturen für den Satz möglicher Sollwerte.
In weiteren Merkmalen: das erste mathematische Modell bezieht Sätze der möglichen Sollwerte auf Sätze der N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen; und das zweite mathematische Modell bezieht Sätze der N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen auf individuelle vorhergesagte Kühlmitteltemperaturen.
In einem Merkmal beinhaltet ein Kühlmittelsteuerverfahren für ein Fahrzeug, beinhaltend: basierend auf einem Satz möglicher Sollwerte für M zukünftige Zeiten, das Bestimmen von M vorhergesagten Effizienzwerten für einen Satz möglicher Sollwerte zu den M zukünftigen Zeiten, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich eins ist; das Bestimmen von Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf dem Vergleichen der M vorhergesagten Effizienzwerte und einem Referenzeffizienzwert; basierend auf den Kosten des Satzes möglicher Sollwerte, das Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte aus einer Gruppe, beinhaltend: den Satz möglicher Sollwerte; und N weitere Sätze möglicher Sollwerte, wobei N eine Ganzzahl größer als Null ist; und Einstellen von Sollwerten auf entsprechende der ausgewählten Sätze möglicher Sollwerte; und Betätigen eines ersten Kühlmittelventils basierend auf einem ersten der Sollwerte, wobei das erste Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom durch einen Abschnitt eines Kühlsystems des Fahrzeugs zu steuern.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems mit einem Kühlsystem;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Kühlmittel steuermodul s;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Vorhersagemoduls; und
4 ist ein Flussdiagramm das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern eines Kühlmittelstroms unter Verwendung einer modellprädikativen Steuerung (MPC) darstellt.

In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motor verbrennt ein Luft und Kraftstoff, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Die Verbrennung erzeugt Wärme. Ein Kühlmittelsystem zirkuliert Kühlmittel durch verschiedene Abschnitte des Motors, wie etwa einen Zylinderkopf und einen Motorblock, und durch verschiedene andere Komponenten des Fahrzeugs. Kühlmittel nimmt die Wärme von Motor, Motoröl, Getriebeöl und anderen Komponenten auf und gibt sie an die Luft ab.
Ein Kühlmittelsteuermodul steuert die Positionen verschiedener Kühlmittelventile basierend auf den jeweiligen Sollpositionen und die Drehzahl einer elektrischen Kühlmittelpumpe basierend auf einer Solldrehzahl. Das Kühlmittelsteuermodul könnte die Ziele einzeln unter Verwendung von mehreren Einfacheingangs-Einfachausgangs-(SISO)-Controllern, (z. B. Proportional-Integral-Derivativ-(PID-Reglern)-Controllern), ermitteln. Wenn jedoch mehrere SISO-Controller zum Einsatz kommen, können suboptimale Ziele die Systemstabilität jedoch nur zu Lasten von möglichen Effizienzsteigerungen (z. B. Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs) gewährleisten. Außerdem können die Koordination, die Kalibrierung und das Design der einzelnen SISO-Controller kosten- und zeitaufwendig sein.
Das Kühlmittelsteuermodul der vorliegenden Offenbarung steuert gemeinsam die Kühlmittelventile und die Kühlmittelpumpe mittels der modellprädikativen Steuerung (MPC). Insbesondere bestimmt das Kühlmittelsteuermodul gemeinsam mögliche Zielsetzungen für die Kühlmittelventile und die Kühlmittelpumpe. Das Kühlmittelsteuermodul bestimmt vorhergesagte Parameter für jeden möglichen Satz, basierend auf den Sollwerten der möglichen Sätze. So ermittelt beispielsweise das Kühlmittelsteuermodul die vorhergesagten Durchflussmengen durch verschiedene Kühlmittelzweige basierend auf den Sollwerten der möglichen Sätze. Das Kühlmittelsteuermodul kann für jeden der möglichen Sätze vorhergesagte Wirkungsgrade basierend auf den Durchflussraten der möglichen Sätze ermitteln.
Das Kühlmittelsteuermodul ermittelt die Kosten, die mit der Verwendung der möglichen Sätze verbunden sind. Das Kühlmittelsteuermodul ermittelt die Kosten für die möglichen Sätze aus dem Vergleich der jeweils vorhergesagten Parameter der möglichen Sätze mit den jeweiligen Referenzparametern. So bestimmt beispielsweise das Kühlmittelsteuermodul die Kosten eines möglichen Satzes basierend auf einem Vergleich der vorhergesagten Wirkungsgrade des möglichen Satzes mit einem Referenzwirkungsgrad. Das Kühlmittelsteuermodul berechnet die Kosten des möglichen Satzes in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem vorhergesagten Wirkungsgrad des möglichen Satzes und dem Referenzwirkungsgrad. Mögliche Sätze von Sollwerten mit höheren Wirkungsgraden weisen niedrigere Kosten auf als mögliche Sätze von Sollwerten mit niedrigeren Wirkungsgraden.
Die Kühlmittelsteuerung wählt einen möglichen Satz aus, zum Beispiel denjenigen der möglichen Sätze, der die niedrigsten Kosten aufweist. Das Kühlmittelsteuermodul steuert die Kühlmittelventile und die Kühlmittelpumpe basierend auf den jeweiligen Zielen des gewählten möglichen Satzes. Das Kühlmittelsteuermodul kann daher den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelzweige steuern, um den Referenzwirkungsgrad optimal zu verfolgen. Da der Referenzwirkungsgrad auf einen vorgegebenen Maximalwert eingestellt werden kann, kann das Kühlmittelsteuermodul den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelzweige steuern, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems präsentiert. Ein Motor 104 verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (z. B. Dieselkraftstoff oder Benzin) innerhalb der Zylinder, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Der Motor 104 überträgt ein Drehmoment auf das Getriebe. Das Getriebe überträgt das Drehmoment mittels eines Antriebssystems (nicht dargestellt) auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs. Ein Motorsteuergerät (ECM) 108 kann ein oder mehrere Motorstellglieder steuern, um die Drehmomentabgabe des Motors 104, zum Beispiel basierend auf einem Soll-Drehmoment des Motors 104, zu steuern.
Eine Motorölpumpe zirkuliert Motoröl durch den Motor 104 und einen ersten Wärmetauscher 112. Der erste Wärmetauscher 112 kann als (Motor)-Öl-Kühler oder ein Öl-Wärmetauscher (HEX) bezeichnet werden. Wenn das Motoröl kalt ist, kann der erste Wärmetauscher 112 Wärme vom Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt, an das Motoröl, das durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt, abgeben. Wenn das Motoröl warm ist, kann der erste Wärmetauscher 112 Wärme vom Motoröl an das Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt, und/oder an die Luft, die durch den ersten Wärmetauscher 112 hindurchströmt, abgeben.
Die Viskosität des Motoröls steht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Motoröls. Dies bedeutet, dass die Viskosität des Motoröls mit steigender Temperatur herabgesetzt wird und umgekehrt. Reibungsverluste (z.°B. Drehmomentverluste) des Motors 104, die mit dem Motoröl in Verbindung stehen, können mit sinkender Viskosität des Motoröls verringert werden und umgekehrt.
Eine Getriebeölpumpe zirkuliert das Getriebeöl durch das Getriebe und einen zweiten Wärmetauscher 116. Der zweite Wärmetauscher 116 kann als Getriebekühler oder als Getriebe-Wärmetauscher bezeichnet werden. Wenn das Getriebeöl kalt ist, kann der zweite Wärmetauscher 116 Wärme vom durch den zweiten Wärmetauscher 116 strömenden Kühlmittel an das Getriebeöl innerhalb des zweiten Wärmetauschers 116 abgeben. Wenn das Getriebeöl warm ist, kann der zweite Wärmetauscher 116 Wärme vom Getriebeöl an das durch den zweiten Wärmetauscher 116 fließende Kühlmittel und/oder die durch den zweiten Wärmetauscher 116 strömende Luft abgeben.
Die Viskosität des Getriebefluids besteht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Getriebefluids. Dies bedeutet, dass die Viskosität des Getriebefluids mit steigender Temperatur des Getriebefluids herabgesetzt wird und umgekehrt. Verluste (z. B. Drehmomentverluste), die mit dem Getriebe und dem Getriebeöl in Verbindung stehen, können mit sinkender Viskosität des Getriebeöls verringert werden und umgekehrt.
Der Motor 104 beinhaltet eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen, durch die das Motorkühlmittel („Kühlmittel“) strömen kann. So kann beispielsweise der Motor 104 einen oder mehrere Kühlmittelkanäle, die durch den (Zylinder) Kopfabschnitt 120 des Motors 104 verlaufen, einen oder mehrere Kühlmittelkanäle, die durch den Blockabschnitt 124 des Motors 104 verlaufen, beinhalten. Der Motor 104 kann auch einen oder mehrere andere Kühlmittelkanäle durch einen oder mehrere andere Abschnitte des Motors 104 beinhalten.
Eine Kühlmittelpumpe 132 pumpt Kühlmittel durch die Kanäle des Motors 104. Die Kühlmittelpumpe 132 kann mechanisch angetrieben werden (z. B. durch den Motor 104). Alternativ kann die Kühlmittelpumpe 132 eine Elektropumpe sein. Ein erstes Kühlmittelventil (V1) 128 regelt den Kühlmittelstrom aus dem (und damit durch) den Blockabschnitt 124 des Motors 104 und den Kopfabschnitt 120 des Motors 104.
Das Kühlmittelventil 128 kann ein Ventil mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen beinhalten, das zwei oder mehr separate Kammern beinhaltet. So kann beispielsweise das Kühlmittelventil 128 ein Drehventil mit einem Gehäuse und einem drehbaren Element im Inneren des Gehäuses beinhalten. Das Drehelement beinhaltet Kanäle oder Nuten, die für jede der einzelnen Kammern den Durchfluss zu einem oder mehreren Ausgängen dieser Kammer regeln.
Ein Beispiel eines Flachdiagramms des Kühlmittelventils 128 veranschaulicht den Kühlmittelstrom zum und vom Kühlmittelventil 128, wie in 1 bereitgestellt. Das erste Kühlmittelventil 128 (das drehbare Element) kann zwischen zwei Endstellungen 204 und 208 betätigt werden. Das erste Kühlmittelventil 128 beinhaltet eine erste Kammer (oben in 1) und eine zweite Kammer (unten in 1).
Das Kühlmittel strömt vom Kopfabschnitt 120 des Motors 104 in die erste Kammer und nicht in die zweite Kammer. Das Kühlmittel strömt vom Blockabschnitt 124 des Motors 104 in die zweite Kammer und nicht in die erste Kammer. Beim Aufnehmen von Kühlmittel durch die erste Kammer gibt das erste Kühlmittelventil 128 Kühlmittel aus der ersten Kammer an ein zweites Kühlmittelventil (V2) 136 ab, das im Folgenden näher erläutert wird. Beim Aufnehmen von Kühlmittel durch die zweite Kammer gibt das erste Kühlmittelventil 128 Kühlmittel aus der zweiten Kammer an das zweite Kühlmittelventil 136 ab.
Wenn das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der Endposition 204 und einer ersten Position 212 positioniert ist, strömt Kühlmittel durch den Kopfabschnitt 120 des Motors 104 und in die erste Kammer und Kühlmittel strömt durch den Blockabschnitt 124 des Motors 104 und in die zweite Kammer. Wenn das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der ersten Position 212 und einer zweiten Position 224 positioniert ist, strömt Kühlmittel durch den Kopfabschnitt 120 des Motors 104 und in die erste Kammer. Das erste Kühlmittelventil 128 blockiert jedoch den Kühlmittelstrom durch den Blockabschnitt 124 und die zweite Kammer, wenn sich das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der ersten Position 212 und der zweiten Position 224 befindet.
Das erste Kühlmittelventil 128 blockiert den Kühlmittelstrom durch den Blockabschnitt 124 und die zweite Kammer, wenn sich das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der zweiten Position 224 und der dritten Position 228 befindet. Das erste Kühlmittelventil 128 blockiert ebenfalls den Kühlmittelstrom durch den Kopfabschnitt 120 und die erste Kammer, wenn sich das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der zweiten Position 224 und der dritten Position 228 befindet.
Wenn das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der dritten Position 228 und der Endposition 208 positioniert ist, strömt Kühlmittel durch den Blockabschnitt 124 des Motors 104 und in die zweite Kammer. Das erste Kühlmittelventil 128 blockiert jedoch den Kühlmittelstrom durch den Kopfabschnitt 120 und die erste Kammer, wenn sich das erste Kühlmittelventil 128 zwischen der dritten Position 228 und der Endposition 208 befindet. Die Formen innerhalb des ersten Kühlmittelventils 128 veranschaulichen Beispiele für relative Öffnungen in die erste und zweite Kammer des ersten Kühlmittelventils 128.
Die Kühlmittelpumpe 132 fördert ebenfalls Kühlmittel durch einen integrierten Abgaskrümmer (IEM) 140 des Motors 104 und eine Turboladerturbine 144 des Motors 104. Die Turboladerturbine 144 treibt die Rotation eines Turboladerkompressors an, wodurch der Luftstrom in den Motor 104 erhöht wird. Die Abgasleistung durch den Motor 104 treibt die Rotation der Turboladerturbine 144 an.
Das Kühlmittel strömt vom IEM 140 zum zweiten Kühlmittelventil 136 und einem dritten Kühlmittelventil 148, was im Folgenden näher erläutert wird. Das Kühlmittel vom Turbolader 144 strömt auch zum zweiten Kühlmittelventil 136 und dem dritten Kühlmittelventil 148. Kühlmittel kann unter verschiedenen Umständen von der Turboladerturbine 144 in einen Speicher (z. B. einen Ausgleichsbehälter) 152 strömen, beispielsweise wenn der Druck des aus der Turboladerturbine 144 abgegebenen Kühlmittels größer als ein vorgegebener Druck ist.
Das zweite Kühlmittelventil 136 nimmt Kühlmittel vom ersten Kühlmittelventil 128, dem IEM 140 und der Turboladerturbine 144 auf. Das zweite Kühlmittelventil 136 regelt den Durchfluss des aufgenommenen Kühlmittels zu einem Kabinenwärmetauscher (z. B. einem Heizkern) 156 und einem Kühlerwärmetauscher 160.
Das zweite Kühlmittelventil 136 kann ein Ventil mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen beinhalten, das zwei oder mehr separate Kammern beinhaltet. Das aufgenommene Kühlmittel strömt zu den beiden Kammern. So kann beispielsweise das zweite Kühlmittelventil 136 ein Drehventil mit einem Gehäuse und einem drehbaren Element im Inneren des Gehäuses beinhalten. Das Drehelement beinhaltet Kanäle oder Nuten, die für jede der einzelnen Kammern den Durchfluss zu einem oder mehreren Ausgängen dieser Kammer regeln.
Ein Beispiel eines Flachdiagramms des zweiten Kühlmittelventils 136 veranschaulicht den Kühlmittelstrom zum und vom zweiten Kühlmittelventil 136, wie in 1 bereitgestellt. Das zweite Kühlmittelventil 136 (das drehbare Element) kann zwischen zwei Endstellungen 232 und 236 betätigt werden. Das zweite Kühlmittelventil 136 beinhaltet eine erste Kammer (oben in 1) und eine zweite Kammer (unten in 1).
Das aufgenommene Kühlmittel strömt von der ersten Kammer zum Kabinenwärmetauscher 156, wenn die erste Kammer geöffnet ist. Das aufgenommene Kühlmittel strömt von der zweiten Kammer zum Kühlerwärmetauscher 160, wenn die zweite Kammer geöffnet ist.
Wenn das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der Endposition 232 und einer ersten Position 240 positioniert ist, wird die erste Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geschlossen und das zweite Kühlmittelventil 136 blockiert den Kühlmittelstrom zum Kabinenwärmetauscher 156. Wenn jedoch das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der Endposition 232 und der ersten Position 240 positioniert ist, ist die zweite Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das zweite Kühlmittelventil 136 zum Kühlerwärmetauscher 160.
Wenn jedoch das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der ersten Position 240 und der zweiten Position 244 positioniert ist, ist die erste Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das zweite Kühlmittelventil 136 zum Kabinenwärmetauscher 156. Wenn das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der ersten Position 240 und der zweiten Position 244 positioniert ist, ist die zweite Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 ebenfalls geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das zweite Kühlmittelventil 136 zum Kühlerwärmetauscher 160.
Wenn das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der zweiten Position 244 und der dritten Position 248 positioniert ist, ist die erste Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das zweite Kühlmittelventil 136 zum Kabinenwärmetauscher 156. Wenn jedoch das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der zweiten Position 244 und der dritten Position 248 positioniert ist, ist die zweite Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geschlossen und das zweite Kühlmittelventil 136 blockiert den Kühlmittelstrom zum Kühlerwärmetauscher 160.
Wenn das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der dritten Position 248 und einer vierten Position 252 positioniert ist, ist sowohl die erste Kammer als auch die zweite Kammer geschlossen. Somit blockiert das zweite Kühlmittelventil 136 den Kühlmittelstrom zum Kühlerwärmetauscher 160 und zum Kabinenwärmetauscher 156.
Wenn das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der vierten Position 252 und einer fünften Position 256 positioniert ist, ist die erste Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geschlossen und das zweite Kühlmittelventil 136 blockiert den Kühlmittelstrom zum Kabinenwärmetauscher 156. Wenn jedoch das zweite Kühlmittelventil 136 zwischen der vierten Position 252 und der fünften Position 256 positioniert ist, ist die zweite Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das zweite Kühlmittelventil 136 zum Kühlerwärmetauscher 160. Die Formen innerhalb des zweiten Kühlmittelventils 136 veranschaulichen Beispiele für relative Öffnungen in die erste und zweite Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136.
Das dritte Kühlmittelventil 148 nimmt Kühlmittel vom IEM 140 und der Turboladerturbine 144 auf. Das dritte Kühlmittelventil 148 regelt den Strom des aufgenommenen Kühlmittels zum zweiten Wärmetauscher 116 und den ersten Wärmetauscher 112.
Das dritte Kühlmittelventil 148 kann ein Ventil mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen beinhalten, das zwei oder mehr separate Kammern beinhaltet. Das aufgenommene Kühlmittel strömt zu den beiden Kammern. So kann beispielsweise das dritte Kühlmittelventil 148 ein Drehventil mit einem Gehäuse und einem drehbaren Element im Inneren des Gehäuses beinhalten. Das Drehelement beinhaltet Kanäle oder Nuten, die für jede der einzelnen Kammern den Durchfluss zu einem oder mehreren Ausgängen dieser Kammer regeln.
Ein Beispiel eines Flachdiagramms des dritten Kühlmittelventils 148 veranschaulicht den Kühlmittelstrom zum und vom dritten Kühlmittelventil 148, wie ebenfalls in 1 bereitgestellt. Das dritte Kühlmittelventil 148 (das drehbare Element) kann zwischen zwei Endstellungen 260 und 264 betätigt werden. Das dritte Kühlmittelventil 148 beinhaltet eine erste Kammer (oben in 1) und eine zweite Kammer (unten in 1).
Das aufgenommene Kühlmittel strömt von der ersten Kammer zum zweiten Wärmetauscher 116, wenn die erste Kammer geöffnet ist. Das aufgenommene Kühlmittel strömt von der zweiten Kammer zum ersten Wärmetauscher 112, wenn die zweite Kammer geöffnet ist.
Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der Endposition 260 und einer ersten Position 268 positioniert ist, ist die erste Kammer des zweiten Kühlmittelventils 136 geschlossen und das dritte Kühlmittelventil 148 blockiert den Kühlmittelstrom zum zweiten Wärmetauscher 116. Wenn jedoch das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der Endposition 260 und der ersten Position 268 positioniert ist, ist die zweite Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum ersten Wärmetauscher 112.
Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der ersten Position 268 und einer zweiten Position 272 positioniert ist, ist die erste Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum zweiten Wärmetauscher 116. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der ersten Position 268 und der zweiten Position 272 positioniert ist, ist auch die zweite Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum ersten Wärmetauscher 112.
Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der zweiten Position 272 und einer dritten Position 276 positioniert ist, ist die erste Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum zweiten Wärmetauscher 116. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 jedoch zwischen der zweiten Position 272 und der dritten Position 276 positioniert ist, ist die zweite Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geschlossen und das dritte Kühlmittelventil 148 blockiert den Kühlmittelstrom zum ersten Wärmetauscher 112.
Das dritte Kühlmittelventil 148 kann auch die Kühlmittelabgabe der Kühlmittelpumpe 132 aufnehmen. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der dritten Position 276 und einer vierten Position 280 positioniert ist, blockiert das dritte Kühlmittelventil 148 den Kühlmittelstrom vom IEM 140 und der Turboladerturbine 144 zum ersten und zweiten Wärmetauscher 112 und 116. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 jedoch zwischen der dritten Position 276 und der vierten Position 280 positioniert ist, kann die Kühlmittelabgabe der Kühlmittelpumpe 132 durch das dritte Kühlmittelventil 148 zu den ersten und zweiten Wärmetauschern 112 und 116 strömen.
Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der vierten Position 280 und einer fünften Position 284 positioniert ist, ist die erste Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum zweiten Wärmetauscher 116. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 jedoch zwischen der vierten Position 280 und der fünften Position 284 positioniert ist, ist die zweite Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 geschlossen und das dritte Kühlmittelventil 148 blockiert den Kühlmittelstrom zum ersten Wärmetauscher 112.
Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 zwischen der Endposition 264 und der fünften Position 284 positioniert ist, ist die erste Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 an einigen Stellen geöffnet und das dritte Kühlmittelventil 148 ermöglicht den Kühlmittelstrom zum zweiten Wärmetauscher 116. Wenn das dritte Kühlmittelventil 148 jedoch zwischen der Endposition 264 und der fünften Position 284 positioniert ist, ist die zweite Kammer des dritten Kühlmittelventils 148 an einigen Stellen geöffnet und das Kühlmittel strömt durch das dritte Kühlmittelventil 148 zum ersten Wärmetauscher 112.
Die ersten, zweiten und dritten Kühlmittelventile 128, 136 und 148 können als aktive Thermostatventile bezeichnet werden. Im Gegensatz zu passiven Thermostatventilen, die automatisch öffnen und schließen, wenn eine Kühlmitteltemperatur größer oder kleiner als eine vorgegebene Temperatur ist, werden aktive Thermostatventile elektrisch betätigt.
Der Kabinenwärmetauscher 156 gibt die Wärme vom Kühlmittel, das durch den Kabinenwärmetauscher 156 strömt, in die Luft ab, die den Kabinenwärmetauscher 156 passiert, um eine Fahrgastkabine des Fahrzeugs zu erwärmen. Der Kühlerwärmetauscher 160 gibt die Wärme vom Kühlmittel, das durch den Kühlerwärmetauscher 160 strömt, in die Luft ab, die den Kühlerwärmetauscher 160 passiert, um das Kühlmittel zu kühlen. Das gekühlte Kühlmittel kann zum Kühlen des Motors 104 und anderer Fahrzeugkomponenten verwendet werden.
Wenn das Motoröl kalt ist, kann der erste Wärmetauscher 112 Wärme vom Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt, an das Motoröl abgeben. Wenn das Motoröl warm ist, kann der erste Wärmetauscher 112 Wärme vom Motoröl an die Luft abgeben, die durch den ersten Wärmetauscher 112 passiert, und/oder an das Kühlmittel, das durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt. Wenn das Getriebeöl kalt ist, kann der zweite Wärmetauscher 116 Wärme vom Kühlmittel, das durch den zweiten Wärmetauscher 116 strömt, an das Getriebeöl abgeben. Wenn das Getriebeöl warm ist, kann der zweite Wärmetauscher 116 Wärme vom Getriebeöl an die Luft abgeben, die den zweiten Wärmetauscher 116 und/oder das durch den zweiten Wärmetauscher 116 strömende Kühlmittel passiert.
Ein erster Kühlmitteltemperatursensor 164 misst eine erste Temperatur des Kühlmitteleintritts in das zweite Kühlmittelventil 136. Ein Blocktemperatursensor 168 misst eine Temperatur des Block-(Metall)-Abschnitts 124 des Motors 104. Ein Kopftemperatursensor 172 misst die Temperatur des Kopf-(Metall)-Abschnitts 120 des Motors 104. Ein Kopfdrucksensor 174 kann implementiert werden und misst einen Druck des Kühlmittels im Kopf-(Metall)Abschnitt 120 des Motors 104.
Ein Motoröltemperatursensor 176 misst eine Temperatur des Motoröls, wie beispielsweise innerhalb des ersten Wärmetauschers 112. Ein Getriebeöltemperatursensor 180 misst eine Temperatur des Getriebeöls, beispielsweise innerhalb des zweiten Wärmetauschers 116.
Ein zweiter Kühlmitteltemperatursensor 184 misst eine zweite Temperatur der Kühlmittelabgabe aus dem Kühlerwärmetauscher 160. Ein dritter Kühlmitteltemperatursensor 188 misst eine dritte Temperatur des Kühlmitteleintritts in den Kabinenwärmetauscher 156. Ein vierter Kühlmitteltemperatursensor 190 misst eine vierte Temperatur der Kühlmittelabgabe aus dem Kabinenwärmetauscher 156. Ein fünfter Kühlmitteltemperatursensor 194 misst eine fünfte Kühlmitteltemperatur, die von der Kühlmittelpumpe 132 und dem Kopfabschnitt 120, dem Blockabschnitt 124, dem IEM 140 und der Turboladerturbine 144 abgegeben wird.
Ein oder mehrere andere Sensoren können implementiert werden, wie etwa einer oder mehrere Kurbelwellen-Positionssensoren, ein Massenluftstromraten-(MAF)-Sensor, ein Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensor, und/oder ein oder mehrere andere geeignete Fahrzeugsensoren.
Die Sensoren können dem ECM 108 Signale bereitstellen, welche die jeweiligen Messungen anzeigen. Basierend zumindest teilweise auf einer oder mehreren der von den Sensoren bereitgestellten Messungen steuert ein Kühlmittelsteuermodul 196 eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe 132, die Position des ersten Kühlmittelventils 128, die Position des zweiten Kühlmittelventils 136 und die Position des dritten Kühlmittelventils 148 gemeinsam unter Verwendung der modellprädiktiven Steuerung (MPC). Obwohl das Beispiel des Kühlmittelsteuermoduls 196 als innerhalb des ECM 108 implementiert dargestellt ist, kann das Kühlmittelsteuermodul 196 innerhalb eines anderen Moduls oder unabhängig davon implementiert werden.
Unter Bezugnahme nun auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Kühlmittelsteuermoduls 196 präsentiert. Das Kühlmittelsteuermodul 196 beinhaltet ein modellprädiktives Steuer-(MPC)-Modul 302, ein Pumpensteuermodul 304, ein erstes Ventilsteuermodul 308, ein zweites Ventilsteuermodul 312 und ein drittes Ventilsteuermodul 316. Unter Verwendung der MPC ermittelt das MPC-Modul 302 gemeinsam eine Solldrehzahl 320 der Kühlmittelpumpe 132, eine Sollstellung 324 des ersten Kühlmittelventils 128, eine Sollstellung 328 des zweiten Kühlmittelventils 136 und eine Sollstellung 332 des dritten Kühlmittelventils 148.
Das Pumpensteuermodul 304 steuert eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe 132 basierend auf oder bis zur Solldrehzahl 320. So kann beispielsweise das Pumpensteuermodul 304 die Leistungsmerkmale ermitteln, die auf den Elektromotor der Kühlmittelpumpe 132 bezogen auf die Solldrehzahl 320 anzuwenden sind, und den Elektromotor entsprechend mit Strom versorgen. Das erste Ventilsteuermodul 308 betätigt das erste Kühlmittelventil 128 basierend auf oder bis zur Sollposition 324. Das zweite Ventilsteuermodul 312 betätigt das zweite Kühlmittelventil 136 basierend auf oder bis zur Sollposition 328. Das dritte Ventilsteuermodul 316 betätigt das dritte Kühlmittelventil 148 basierend auf oder bis zur Sollposition 332.
Ein Referenzmodul 336 ermittelt Referenzparameter 340, die zum Ermitteln der Solldrehzahl 320, der Sollposition 324, der Sollposition 328 und der Sollposition 332 verwendet werden. Das Referenzmodul 336 kann die Referenzparameter 340 basierend auf einer Motordrehzahl 344, dem Kraftstoffverbrauch 348 des Motors 104 und/oder einem oder mehreren anderen Parametern ermitteln. So kann beispielsweise das Referenzmodul 336 die Referenzparameter 340 unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, welche die Motordrehzahlen und Kraftstoffmengen mit den Referenzparametersätzen in Beziehung setzen.
In verschiedenen Implementierungen können einer oder mehrere der Referenzparameter feste, vorgegebene Werte sein. So kann beispielsweise ein Referenzwirkungsgrad ein fester, vorgegebener Maximalwert sein. In Anbetracht des untenstehenden kann die Verwendung eines vorgegebenen Maximalwerts den Wirkungsgrad verbessern. Als weiteres Beispiel können eine oder mehrere Referenz-Kühlmitteltemperaturen an den jeweiligen Stellen auf vorgegebene Temperaturen (z. B. 200 Grad Fahrenheit oder eine andere Temperatur) eingestellt werden. Die vorgegebenen Temperaturen können festgelegt werden, um ein Sieden des Kühlmittels zu vermeiden, und richten sich nach dem besten Wirkungsgrad für das System im stationären Zustand (z. B. Getriebeöl-Solltemperatur zur Minimierung von Verlusten).
Die Motordrehzahl 344 kann mit einem Sensor gemessen werden. So kann beispielsweise ein Kurbelwellenpositionssensor die Position einer Kurbelwelle des Motors 104 bestimmen, während sich die Kurbelwelle dreht, und die Motordrehzahl 344 kann basierend auf einem Wechsel zwischen zwei Positionen und dem Zeitraum zwischen den beiden Positionen der Kurbelwelle gemessen werden. Die Betankung 348 kann beispielsweise eine befohlene Kraftstoffmasse sein, die einem Zylinder des Motors 104 zugeführt wird. Ein Kraftstoffsteuermodul des Fahrzeugs kann ein Kraftstoffeinspritzventil basierend auf der Betankung 348 betätigen.
Wie bereits erwähnt, erzeugt das MPC-(modellprädikative Steuerung)-Modul 302 die Sollwerte 320-332 unter Verwendung der MPC. Das MPC-Modul 302 kann ein Einzelmodul sein oder mehrere Module umfassen. So kann beispielsweise das MPC-Modul 302 ein Sequenzbestimmungsmodul 352, ein Vorhersagemodul 356, ein Kostenmodul 360 und ein Auswahlmodul 364 beinhalten.
Das Sequenzbestimmungsmodul 352 bestimmt mögliche Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332, die zusammen während der künftigen N Steuerschleifen genutzt werden könnten. Jede der vom Sequenzbestimmungsmodul 352 bestimmten möglichen Sequenzen 368 beinhaltet eine Sequenz von N Werten für jeden der Sollwerte 320-332. Das heißt, jede mögliche Sequenz beinhaltet eine Sequenz von N Werten für die Solldrehzahl 320, eine Sequenz von N Werten für die Sollposition 324, eine Sequenz von N Werten für die Sollposition 328, eine Sequenz von N Werten für die Sollposition 332. Jeder der N Werte entspricht einem der künftigen N Regelkreise. N ist eine Ganzzahl gleich oder größer als eins. Der Zeitraum, der durch die künftigen N Regelkreise festgelegt wird, kann als Vorhersagehorizont bezeichnet werden.
In einem weiteren Beispiel ermittelt das Sequenzbestimmungsmodul 352 die möglichen Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332, die bei künftigen M Regelkreise zusammen verwendet werden könnten, und hält sie vom nächsten Regelkreis (M+1) bis zum letzten der zukünftigen Regelkreise (N) konstant. Der Zeitraum, der durch die M künftigen Regelkreise festgelegt wird, kann als Regelhorizont bezeichnet werden. M ist eine Ganzzahl gleich oder kleiner als N. Somit ist der Vorhersagehorizont größer oder gleich dem Regelhorizont.
Das Vorhersagemodul 356 ermittelt die vorhergesagten Parameter 372 für die möglichen Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332 jeweils basierend auf mathematischen Modellen, wie im Folgenden näher erläutert wird. Die vorhergesagten Parameter 372 für eine mögliche Sequenz von Sollwerten sind Werte verschiedener Parameter, die aus der Verwendung dieser möglichen Sequenz von Sollwerten vorhergesagt werden. Jedes der mathematischen Modelle kann beispielsweise eine Funktion oder eine Zuordnung beinhalten, die basierend auf den Eigenschaften der Kühlmittelpumpe 132, des ersten Kühlmittelventils 128, des zweiten Kühlmittelventils 136 und des dritten Kühlmittelventils 148 kalibriert ist.
3 beinhaltet ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Vorhersagemoduls 356. Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die 2 und 3 erzeugt ein Durchflussvorhersagemodul 404 basierend auf einer möglichen Sequenz der Sollwerte 320-332 mit einem ersten Modell Z-Sequenzen von N vorhergesagten Kühlmittel-(Massen)-Durchflussmengen 408 für M zukünftige Regelkreise. Die erste Modell ist ein nichtlineares Modell, das jeden Regelkreis online durch das Vorhersagemodul 356 linearisiert.
Das Durchflussvorhersagemodul 404 ermittelt die Z Sequenzen der N vorhergesagten Kühlmitteldurchflussmengen basierend auf den jeweils möglichen Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332. Z ist gleich einer Anzahl von unterschiedlichen Kühlmittelzweigen, durch die Kühlmittel strömen kann. Ein Beispiel für einen Kühlmittelzweig sind die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den Kopfabschnitt 120 des Motors 104 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den Blockabschnitt 124 des Motors 104 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den IEM 140 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch die Turbolader-Turbine 144 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den Kabinenwärmetauscher 156 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den Kühlerwärmetauscher 160 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den ersten Wärmetauscher 112 strömt. Ein weiteres Beispiel für einen Kühlmittelzweig beinhaltet die Durchgänge, durch die das Kühlmittel durch den zweiten Wärmetauscher 116 strömt. Obwohl diese exemplarischen Abzweigungen vorgesehen sind, können zusätzliche Kühlmittelzweige in Betracht gezogen werden.
Ein Temperaturvorhersagemodul 416, basierend auf einer möglichen Sequenz von vorhergesagten Durchflussmengen 408 und einem oder mehreren Störparametern 420, unter Verwendung eines zweiten mathematischen Modells, ermittelt B Sequenzen von N vorhergesagten Temperaturen 424 für die N zukünftigen Regelkreise. Die Störungsparameter 420 sind Parameter, die zu Veränderungen bei einer oder mehreren der vorhergesagten Temperaturen führen können. Jede der B Sequenzen bezieht sich auf eine andere vorhergesagte Temperatur an einer anderen Stelle als die N zukünftigen Regelkreise. So kann beispielsweise das Temperaturvorhersagemodul 416 basierend auf der möglichen Sequenz von vorhergesagten Durchflussmengen 408 und einem oder mehreren Störungsparametern 420 eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom fünften Kühlmitteltemperatursensor 194 gemessenen fünften Temperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom ersten Kühlmitteltemperatursensor 164 gemessenen ersten Temperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom Kopftemperatursensor 172 gemessenen Kopftemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom Blocktemperatursensor 168 gemessenen Blocktemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom dritten Kühlmitteltemperatursensor 188 gemessenen dritten Kühlmitteltemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom vierten Kühlmitteltemperatursensor 190 gemessenen vierten Kühlmitteltemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom zweiten Kühlmitteltemperatursensor 184 gemessenen zweiten Kühlmitteltemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom Getriebeöltemperatursensor 180 gemessenen Getriebeöltemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten der vom Motoröltemperatursensor 176 gemessenen Motoröltemperatur, eine Sequenz von vorhergesagten Werten einer Temperatur der Wände des Blockabschnitts 124 des Motors 104 und eine Sequenz von vorhergesagten Werten einer Temperatur eines Teils des Kopfabschnitts 120 des Motors 104 ermitteln. Das Temperaturvorhersagemodul 416 ermittelt eine Sequenz von N vorhergesagten Temperaturen 424 für die N zukünftigen Regelkreise für jede der möglichen Sequenzen von vorhergesagten Durchflussmengen 408 basierend auf dieser möglichen Sequenz von vorhergesagten Durchflussmengen 408. Die zweite Modell ist ein nichtlineares Modell, das jeden Regelkreis online durch das Vorhersagemodul 356 linearisiert.
Die Störungsparameter 420 können beispielsweise eine Abgastemperatur, eine Temperatur des Turboladers, eine Temperatur des rückgeführten Abgases, die Motordrehzahl 344, eine Luftmasse pro Zylinder (APC) des Motors 104 und die Kraftstoffversorgung 348 beinhalten.
Ein Wirkungsgradvorhersagemodul 428, ermittelt basierend auf einer möglichen Sequenz von N vorhergesagten Durchflussmengen 408, den jeweiligen Sequenzen von N vorhergesagten Temperaturen 424 und den einen oder mehreren Störungsparametern 420, unter Verwendung eines dritten mathematischen Modells, eine Sequenz von N vorhergesagten Wirkungsgraden 432 für die N zukünftigen Regelkreise. Die vorhergesagten Wirkungsgrade können beispielsweise Werte sein, die den Wirkungsgrad des Motors 104 unter den Betriebsbedingungen widerspiegeln, wobei beispielsweise höhere Wirkungsgrade höheren Wirkungsgraden entsprechen (und niedrigere Kraftstoffverbrauchswerte) und niedrigere Wirkungsgrade niedrigeren Wirkungsgraden entsprechen (und höheren Kraftstoffverbrauchswerten). Alternativ können die vorhergesagten Wirkungsgrade auch als Unterschiede zwischen den vorhergesagten Kraftstoffverbrauchswerten des Motors 104 und den Referenzverbrauchswerten für die Betriebsbedingungen ausgedrückt werden. Das Wirkungsgradvorhersagemodul 428 ermittelt eine Sequenz von N vorhergesagten Wirkungsgraden für die N zukünftigen Regelkreise für jede der möglichen Sequenzen von vorhergesagten Durchflussmengen 408 basierend auf dieser möglichen Sequenz von vorhergesagten Durchflussmengen 408 und den jeweiligen vorhergesagten Sequenzen von vorhergesagten Temperaturen 424. Die dritte Modell ist ein nichtlineares Modell, das jeden Regelkreis online durch das Vorhersagemodul 356 linearisiert. Zusammengenommen bilden die Sequenzen von N vorhergesagten Wirkungsgraden 432 und die Sequenzen von N vorhergesagten Temperaturen 424 die vorhergesagten Parameter 372.
Mit Bezug zurück auf 2 ermittelt das Kostenmodul 360 einen Kostenwert für jede der möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 basierend auf den für diese mögliche Sequenz bestimmten vorhergesagten Parametern 372. Eine Beispiel-Kostenbestimmung wird weiter unten erörtert.
Das Auswahlmodul 364 wählt eine der möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 basierend auf den Kosten der jeweiligen möglichen Sequenzen aus. So kann beispielsweise das Auswahlmodul 364 diejenige mögliche Sequenz mit den geringsten Kosten auswählen, die gleichzeitig die Stellgliedeinschränkungen 380 und die Ausgabeeinschränkungen 376 erfüllt.
Bei der Kostenbestimmung kann das Erfüllen der Ausgabeeinschränkungen 376 berücksichtigt werden. Mit anderen Worten kann das Kostenmodul 360 die Kostenwerte basierend auf den Ausgabeeinschränkungen 376 bestimmen. Wie weiter unten erörtert, wählt das Auswahlmodul 364 je nachdem, wie die Kostenwerte ermittelt werden, diejenige der möglichen Sequenzen aus, die bei gleichzeitiger Einhaltung der Stellgliedeinschränkungen 380 und 376 einen hohen Wirkungsgrad erreicht.
Das Auswahlmodul 364 kann die Sollwerte 320-332 auf die jeweils ersten N Werte der ausgewählten möglichen Sequenz setzen. Mit anderen Worten, das Auswahlmodul 364 stellt die Solldrehzahl 320 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für die Solldrehzahl 320 ein, stellt die Sollposition 324 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für die Sollposition 324 ein, stellt die Sollposition 328 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für die Sollposition 328 ein und stellt die Sollposition 332 auf den ersten der N Werte in der Sequenz von N Werten für die Sollposition 332 ein.
In einem nächsten Regelkreis identifiziert das MPC-Modul 302 mögliche Sequenzen der Sollwerte 320-332, erzeugt die vorhergesagten Parameter für die möglichen Sequenzen, bestimmt die Kosten für jede der möglichen Sequenzen, wählt eine der möglichen Sequenzen aus und stellt die Sollwerte 320-332 auf den ersten Satz von Sollwerten 320-332 in der ausgewählten möglichen Sequenz ein. Dieser Prozess wird für jeden Regelkreis fortgesetzt.
Die Stellgliedeinschränkungen 380 für einen der Sollwerte 320-332 können einen Maximalwert für einen verbundenen Sollwert und einen Mindestwert für diesen Sollwert beinhalten. Die Stellgliedeinschränkungen 380 können auf vorgegebene Werte für die jeweiligen zugehörigen Stellglieder (d. h. die Kühlmittelpumpe 132 und die Kühlmittelventile 128, 136 und 148) eingestellt werden. Die Ausgabebeschränkungen 376 beinhalten einen Maximal- und einen Minimalwert für jeden der vorhergesagten Parameter 372. So beinhalten beispielsweise die Ausgabebeschränkungen 376 eine maximale erste Kühlmitteltemperatur und eine minimale erste Kühlmitteltemperatur.
Das MPC-Modul 312 kann die Sequenz der möglichen Sollwerte mit den niedrigsten Kosten unter Verwendung konvexer Optimierungstechniken identifizieren. So kann beispielsweise das MPC-Modul 302 die Sollwerte 320-332 unter Verwendung eines Lösers für quadratische Programme (QP), wie des Dantzig QP-Lösers, ermitteln.
Das Kostenmodul 360 kann eine Oberfläche von Kostenwerten für die möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 erzeugen, basierend auf Vergleichen der vorhergesagten Parameter 372 mit den jeweiligen Referenzparametern 340 und den jeweiligen Ausgabebeschränkungen 376. Das Auswahlmodul 364 kann einen Punkt auf der Kostenoberfläche identifizieren, an dem die festgelegten Kriterien erfüllt sind (z. B. größer als ein vorgegebener Anstieg oder kleiner als ein vorgegebener Anstieg). Dieser Punkt kann einer Sequenz von möglichen Sollwerten mit den niedrigsten Kosten entsprechen. Diese Sequenz möglicher Sollwerte kann die vorhergesagten Parameter 372 bereitstellen, die den jeweiligen Bezugsparametern 340 am nächsten liegen und innerhalb der jeweiligen Ausgabebeschränkungen 376 liegen.
Das Auswahlmodul 364 kann dann die Sequenz möglicher Sollwerte prüfen, um zu ermitteln, ob die Sequenz möglicher Sollwerte die Stellgliedeinschränkungen 380 erfüllt. Wenn die Stellgliedeinschränkungen 380 nicht erfüllt sind, wählt das Auswahlmodul 364 eine andere Sequenz möglicher Sollwerte mit den zweitniedrigsten Kosten und prüft diese Sequenz möglicher Sollwerte auf Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 380. Das Verfahren der Auswahl einer Sequenz und das Prüfen der Sequenz auf Erfüllung der Stellgliedeinschränkungen 380 kann als eine Iteration bezeichnet werden. In jedem Regelkreis können mehrfache Iterationen ausgeführt werden.
Das Auswahlmodul 364 führt Iterationen aus, bis eine Sequenz mit den geringsten Kosten, die die Stellgliedeinschränkungen 380 erfüllt, identifiziert ist. Auf diese Weise wählt das Auswahlmodul 364 die Sequenz möglicher Sollwerte mit den geringsten Kostenwerten aus, die die Stellgliedeinschränkungen 380.
Das Kostenmodul 360 kann die Kosten für die möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 basierend auf den Beziehungen zwischen: den vorhergesagten Parametern 372 und den jeweiligen Referenzparametern 340 ermitteln. Die Beziehungen können gewichtet werden, beispielsweise um die Auswirkungen der einzelnen Beziehungen auf die Kosten zu kontrollieren.
Nur als Beispiel kann das Kostenmodul 360 die Kosten für eine mögliche Sequenz von Sollwerten 320-332 basierend auf der folgenden Gleichung bestimmen: $\begin{array}{l} K o s t e n = \sum_{i = 1}^{N} ρ ε^{2} + {‖ w E * (P E_{i} - R E_{i}) ‖}^{2} + {‖ w 1 * (P P 1_{i} - R 1_{i}) ‖}^{2} + ‖ w 2 * \\ {(P P 2_{i} - R 2_{i}) ‖}^{2} + \dots, \end{array}$
in Abhängigkeit von den Stellgliedeinschränkungen 380 und den Ausgabeeinschränkungen 376. Kosten sind die Kosten (Wert) für die mögliche Sequenz der Sollwerte 220-332, wE ist ein Wägewert, der dem Verhältnis zwischen vorhergesagtem Wirkungsgrad und dem Referenzwirkungsgrad zugeordnet ist, PEi ist der vorhergesagte Wirkungsgrad für den nächsten Regelkreis (d. h. i=1), REi ist der Referenzwirkungsgrad für den nächsten Regelkreis (z. B. i=1), w1 ist ein erster Wägewert, der der Beziehung zwischen einem ersten anderen der vorhergesagten Parameter und einer ersten Referenz für diesen der vorhergesagten Parameter zugeordnet ist, PP1i ist der erste andere der vorhergesagten Parameter für den nächsten Regelkreis (z. B. i=1), R1i ist die erste Referenz für diesen einen der vorhergesagten Parameter, w2 ist ein zweiter Wägewert, der der Beziehung zwischen einem zweiten anderen der vorhergesagten Parameter und einer zweiten Referenz für diesen der vorhergesagten Parameter zugeordnet ist, PP2i ist der zweite andere der vorhergesagten Parameter für den nächsten Regelkreis (d. h. i=1), und R2i ist die zweite Referenz für diesen einen der vorhergesagten Parameter, und so weiter für den Rest der vorhergesagten Parameter und die jeweiligen Bezugsparameter.
ρ ist ein Gewichtungswert, der der Erfüllung der Ausgabebeschränkungen 376 zugeordnet ist. Wenn das Kostenmodul 360 (z. B. ein QP-Löser) nicht in der Lage ist, eine praktikable Lösung innerhalb der Beschränkungsbegrenzungen zu finden, z. B. aufgrund von Modellfehlern, passt das Kostenmodul 360 die Ausgabebeschränkungen 376 von ∈ an, um einen größeren Bereich zu erkunden und eine Lösung zu finden, die innerhalb der Beschränkungen liegt. Um ∈ klein zu halten (um die Einschränkungen so weit wie möglich zu erfüllen), weist p einen höheren Wert auf als die anderen Gewichtungen wE, w1, w2, usw. wobei p und ∈ nur bei Vorhandensein der Ausgabebeschränkungen verwendet werden dürfen.
Die Gewichtungswerte können festgelegt werden. In verschiedenen Implementierungen kann das Kostenmodul 360 unter Umständen einen oder mehrere der Gewichtungswerte variieren.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des ersten Kühlmittelventils 128, des zweiten Kühlmittelventils 136, des dritten Kühlmittelventils 148 und der Kühlmittelpumpe 132 darstellt. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wobei das Sequenzbestimmungsmodul 352 die möglichen Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332 bestimmt. In verschiedenen Implementierungen können die möglichen Sequenzen 368 ein fester Satz von möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 sein. Die möglichen Sequenzen 368 können so kalibriert und ausgewählt werden, dass die möglichen Sequenzen der Sollwerte 320-332 keine der Stellgliedbeschränkungen 380 verletzen.
Bei 508 bestimmt das Vorhersagemodul 356 die vorhergesagten Parameter 372 für die möglichen Sequenzen 368 jeweils basierend auf den möglichen Sequenzen 368. Insbesondere ermittelt das Durchflussvorhersagemodul 404 die vorhergesagten Durchflussmengen 408 für die möglichen Sequenzen 368 basierend auf den möglichen Sequenzen 368 jeweils unter Verwendung des ersten Modells. Das Temperaturvorhersagemodul 416 bestimmt die N vorhergesagten Temperaturen 424 für die möglichen Sequenzen 368 basierend auf den vorhergesagten Durchflussmengen 408 der möglichen Sequenzen 368 bzw. den Störungsparametern 420 unter Verwendung des zweiten Modells. Das Wirkungsgrad-Vorhersagemodul 428 ermittelt die N vorhergesagten Wirkungsgrade 432 für die möglichen Sequenzen 368 basierend auf den vorhergesagten Durchflussmengen 408 der möglichen Sequenzen 368 bzw. den vorhergesagten Temperaturen 424 der möglichen Sequenzen 368 und den Störungsparametern 420 unter Verwendung des dritten Modells.
Bei 512 ermittelt das Kostenmodul 360 die Kosten für die möglichen Sequenzen 368, jeweils basierend auf dem Vergleich der entsprechenden vorhergesagten Parameter 372 der möglichen Sequenzen 368 und der Referenzparameter 340. Das Kostenmodul 360 kann auch die Kosten basierend auf der Erfüllung der Ausgabebeschränkungen 376 ermitteln. Da sich die Kosten einer möglichen Sequenz auf den Vergleich der vorhergesagten Wirkungsgrade der möglichen Sequenz mit dem Referenzwirkungsgrad stützen, steigen die Kosten der möglichen Sequenz, wenn sich der vorhergesagte Wirkungsgrad vom Referenzwirkungsgrad entfernt. Mit zunehmender Kostenbelastung einer möglichen Sequenz nimmt die Wahrscheinlichkeit ab, dass diese mögliche Sequenz ausgewählt und zum Steuern des ersten Kühlmittelventils 128, des zweiten Kühlmittelventils 136, des dritten Kühlmittelventils 148 und der Kühlmittelpumpe 132 verwendet wird.
Bei 516 wählt das Auswahlmodul 364 eine der möglichen Sequenzen 368 der Sollwerte 320-332 basierend auf den Kosten der jeweiligen möglichen Sequenzen 368 aus. So kann beispielsweise das Auswahlmodul 364 diejenige der möglichen Sequenzen 368 mit den niedrigsten Kosten auswählen. Das Auswahlmodul 364 kann daher diejenige der möglichen Sequenzen auswählen, von der vorhergesagt wird, dass sie den Referenzwirkungsgrad unter Erfüllung der Ausgangsbeschränkungen 376 genauer erreicht. Das Auswahlmodul 364 stellt die Sollwerte 320-332 auf die jeweils ersten N Werte der ausgewählten jeweiligen möglichen Sequenz ein, wie vorstehend erläutert.
Bei 520 legt das Pumpensteuermodul 304 Strom an die Kühlmittelpumpe 132 an, um die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 132 basierend auf der oder zur Solldrehzahl 320 einzustellen. Das erste Ventilsteuermodul 308 betätigt das erste Kühlmittelventil 128 basierend auf oder bis zur Sollposition 324. Das zweite Ventilsteuermodul 312 betätigt das zweite Kühlmittelventil 136 basierend auf oder bis zur Sollposition 328. Das dritte Ventilsteuermodul 316 betätigt das dritte Kühlmittelventil 148 basierend auf oder bis zur Sollposition 332.
Obwohl 4 als endend dargestellt ist, kann 4 veranschaulichend für einen Regelkreis sein, und Regelkreise können bei einer vorgegebenen Rate ausgeführt werden. Auch die Reihenfolge der bereitgestellten und mit 4 behandelten Vorgänge ist ein Beispiel, und die Vorgänge können in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Die vorhergehende 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. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“ „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
Der Ausdruck Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Ausdruck „gruppierter Prozessor-Schaltkreis“ bezieht sich auf einen Prozessor-Schaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessor-Schaltkreisen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) beschreibenden Text, der gegliedert wird, wie z. B. HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assembler Code, (iii) Objektcode, der von einem Quellcode durch einen Compiler erzeugt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und zur Ausführung durch einen Just-in-Time-Compiler usw. Nur exemplarisch kann der Quellcode mittels der Syntax der Sprachen, einschließlich C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Version), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, AMTLAB, SIMULINK und Python®, geschrieben werden.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als Mittel für eine Funktion (sog. „means plus function“) nach 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Begriffes „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Begriffe „Vorgang für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.

Claims

Kühlmittelsteuerungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Prognosemodul, das konfiguriert ist, um basierend auf einem Satz möglicher Sollwerte für M zukünftige Zeiten, M vorhergesagte Effizienzwerte für einen Satz möglicher Sollwerte zu den M zukünftigen Zeiten zu ermitteln, worin M eine Ganzzahl größer oder gleich eins ist; ein Kostenmodul zum Ermitteln der Kosten für den Satz möglicher Sollwerte basierend auf Vergleichen der M vorhergesagten Effizienzwerte und einem Referenzwirkungsgrad konfiguriert ist; ein Auswahlmodul, das konfiguriert ist, um: basierend auf den Kosten des Satzes möglicher Sollwerte den Satz möglicher Sollwerte aus einer Gruppe auszuwählen, die Folgendes beinhaltet: den Satz möglicher Sollwerte; und N andere Sätze von möglichen Sollwerten, worin N eine Ganzzahl größer als Null ist; und Einstellen von Sollwerten auf entsprechende der ausgewählten Menge von möglichen Sollwerten; und ein erstes Ventilsteuermodul, das konfiguriert ist, um ein erstes Kühlmittelventil basierend auf einem ersten der Sollwerte zu betätigen, wobei das erste Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom durch einen Abschnitt eines Kühlmittelsystems des Fahrzeugs zu steuern.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein zweites Ventilsteuermodul, das konfiguriert ist, um ein zweites Kühlmittelventil basierend auf einem zweiten der Sollwerte zu betätigen; ein drittes Ventilsteuermodul, das konfiguriert ist, um ein drittes Kühlmittelventil basierend auf einem dritten der Sollwerte zu betätigen; und ein Pumpensteuermodul, das konfiguriert ist, um eine elektrische Kühlmittelpumpe basierend auf einem vierten der Sollwerte mit Strom zu versorgen.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 2, worin das erste Kühl mittel ventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom durch mindestens eines der folgenden zu regeln: einen Motorblockabschnitt eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs; und einen Zylinderkopfabschnitt des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 2, worin das erste Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom durch beide der folgenden zu regeln: einen Motorblockabschnitt eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs; und einen Zylinderkopfabschnitt des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 4, worin das zweite Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom auf mindestens eines der folgenden zu regeln: einen Kühlerwärmetauscher; und einen Wärmetauscher für die Fahrgastkabine.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 4, worin das zweite Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom auf beide der folgenden zu regeln: einen Kühlerwärmetauscher; und einen Wärmetauscher für die Fahrgastkabine.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 6, worin das dritte Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom auf mindestens eines der folgenden zu regeln: einen Getriebeölwärmetauscher; und einen Motorölwärmetauscher.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 6, worin das dritte Kühlmittelventil konfiguriert ist, um den Kühlmittelstrom auf beide der folgenden zu regeln: einen Getriebeölwärmetauscher; und einen Motorölwärmetauscher.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin das Auswahlmodul konfiguriert ist, um den Satz möglicher Sollwerte auszuwählen aus der Gruppe als Reaktion auf eine Ermittlung, dass die Kosten des Satzes möglicher Sollwerte geringer sind als alle N Kosten der N anderen Sätze möglicher Sollwerte.
Kühlmittelsteuerungssystem nach Anspruch 9, worin das Kostenmodul konfiguriert ist, um die Kosten des Satzes möglicher Sollwerte als Differenz zwischen einem der M vorhergesagten Effizienzwerte und dem Referenzeffizienzwert zu erhöhen.