WO2003087551A1 - Verfahren zur steuerung und/oder regelung eines kühlsystems eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the invention is based on a method for controlling and / or regulating a cooling system according to the type of the independent claim.
  • a cooling system contains a heat source to be cooled, for example a drive motor of a motor vehicle, which is cooled by means of a coolant by free or forced convection.
  • the temperature difference across the heat source depends on the heat input and the coolant flow, while the temperature of the
  • Coolant is determined by the heat input from the heat source, the heat dissipation via coolers in the circuit and the heat capacities of the materials.
  • the focus is, among other things, on a needs-based control or regulation of the cooling system with the aim of reducing energy consumption, reducing any emissions that may occur or
  • a critical temperature is, for example, the temperature of the cylinder head of an internal combustion engine used as a drive motor.
  • Temperature sensors which detect temperatures of the components of an internal combustion engine or other components to be cooled, have become known, for example, from the technical journal MTZ 62 (2001) 1, pages 30 to 35, "A cylinder seal concept for future generations of internal combustion engines” Cylinder head gasket arranged.
  • a method for optimally controlling the cooling capacity of an internal combustion engine of a motor vehicle has become known, for example, from DE 100 35 770 AI.
  • the invention has for its object a method for control and / or
  • the method according to the invention for controlling and / or regulating a cooling system provides that a desired coolant temperature is dependent on at least one
  • Component target temperature is determined.
  • the coolant setpoint temperature refers to a specific point in the cooling system. If the cooling system contains a drive motor, in particular an internal combustion engine, such a specific point is, for example, the entry of the coolant into the drive motor or the exit of the coolant.
  • the target component temperature is, for example, the temperature of a component of the drive motor or the target temperature of another component integrated in the cooling system.
  • a component is, for example, an electric motor, a generator or an electronic assembly that is cooled by the coolant.
  • the target component temperature can also be, for example, a predetermined target temperature of the coolant itself at a predetermined location.
  • the target component temperature can, for example, be predefined or be set as a function of parameters.
  • the relationship between the component target temperature and the coolant target temperature determined therefrom can be predefined, for example, on the basis of a physical relationship that has been found out, or can be variably specified as a function of parameters. Instead of the physical connection, an experimentally determined connection can also be used. The relationship must ensure that the specified coolant set temperature maintains the specified component set temperature and, if possible, does not exceed it.
  • the control and / or regulation of the cooling system of the motor vehicle can be carried out in a known manner with the determined coolant target temperature or a variable representing the coolant target temperature. Reference is made in this
  • the method according to the invention enables a close approach to the thermal load limit of the component. This can have advantages for the
  • a sequence control of the method according to the invention can be accommodated, for example, in a control unit of a drive motor, which is not shown in detail, so that additional costs for electronic components do not arise.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that a calculated temperature difference is used to determine the coolant setpoint temperature from the component setpoint temperature, the temperature difference being subtracted from the component setpoint temperature.
  • the temperature difference is like this to determine that the resulting set coolant temperature maintains the set component temperature and does not exceed it if possible.
  • the temperature difference initially depends on the heat input into the cooling system, for example due to the energy consumption of one contained in the cooling system
  • Drive motor is influenced.
  • One embodiment of the method according to the invention therefore provides that the energy consumption of the drive motor is taken into account when determining the temperature difference.
  • the temperature difference also depends on the heat transfer between the coolant and the environment, the heat transfer in turn depending on the coolant flow.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention therefore provides that the coolant flow is taken into account when determining the temperature difference.
  • a further development of this embodiment which can be provided when an internal combustion engine is used as the drive motor, provides that the heat input is determined from the fuel consumption of the internal combustion engine, multiplied by a factor.
  • the factor depends on the energy content of the fuel and the efficiency of the internal combustion engine at the current operating point.
  • Factor can be stored in a characteristic field.
  • the factor is a constant value.
  • the constant value is advantageously determined at least as a function of the type of fuel used.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously both in a gasoline internal combustion engine and in a diesel internal combustion engine.
  • One embodiment provides that the temperature difference is determined from a characteristic field in which the energy consumption or fuel consumption and the coolant flow are provided as input variables.
  • the target component temperature depends on the current operating point of a drive motor integrated in the cooling system.
  • the dependency is preferably stored in a characteristic field.
  • a further development of the method according to the invention provides that the determined coolant target temperature is corrected if necessary with a correction temperature that a controller determines from the target component temperature and a measured actual component temperature.
  • the single figure shows function blocks for determining a coolant target temperature from a component target temperature.
  • the figure shows a target component temperature 10, which provides a first characteristic field 11.
  • the first characteristic field 11 determines the desired component temperature 10 from a rotational speed 12 and a torque 13 of a drive motor, not shown in any more detail.
  • the target component temperature 10 is supplied to a target coolant temperature determination 14 and a controller 15.
  • the coolant target temperature determination 14 contains a second characteristic field 16, which outputs a calculated temperature difference 19 as a function of a coolant flow 17 and an energy consumption 18.
  • the coolant target temperature determination 14 further includes a first summer 20, which from the
  • Temperature difference 19 and the target component temperature 10 determines a target coolant temperature 21.
  • the controller 15 determines one from the target component temperature 10 and a measured actual component temperature 23 provided by a temperature sensor 22
  • Correction temperature 24 which is fed to a second summer 25, which provides a corrected coolant setpoint temperature 26 from the correction temperature 24 and the coolant setpoint temperature 21.
  • the target component temperature 10 corresponds, for example, to a maximum permissible temperature of a component to be cooled that is integrated in a cooling system, such as a component of a drive motor.
  • a cooling system such as a component of a drive motor.
  • a component is, for example, a cylinder head gasket of an internal combustion engine.
  • Components can furthermore be provided which are arranged outside the drive motor. Such components are, for example, electric motors, generators or electronic assemblies that are to be cooled.
  • the coolant itself can also be provided as a component, which should have a specific desired component temperature 10 at a predetermined location in the cooling system.
  • the target component temperature 10 can be predefined, for example. Alternatively, the target component temperature 10 can depend on parameters which are described further below.
  • the coolant setpoint temperature determination 14 has the task of
  • Target temperature 10 to determine the coolant target temperature 21.
  • the functional relationship between the target component temperature 10 and the target coolant temperature 21 can be predetermined.
  • a fixed, predetermined temperature difference can be provided between the two temperatures, which is to be determined in such a way that the actual component temperature which is established complies with the permissible maximum temperature of the component and does not exceed it, if possible.
  • the relationship can be calculated on the basis of physical relationships or determined experimentally.
  • the simple configuration can be used in particular in an essentially stationary cooling system in which the heat flows, apart from warming up, change only slightly.
  • the target component temperature 10 is set to 110 ° C, for example.
  • the coolant target temperature 21 is then set to 90 ° C., for example.
  • a relationship between a component temperature and the coolant temperature can be derived as follows. In the following, the simplification is carried out that static relationships are considered.
  • the starting point is a general equation that represents the quotient of temperature change and time change.
  • the temporal Component temperature change (dT / dt) is equal to the quotient of the sum of the heat flows ( ⁇ Qs) that are added to and removed from the component and the product of mass (m) and specific heat capacity (cp):
  • the actual component temperature remains constant when the sum of the heat flows is just zero.
  • This condition resolved according to the coolant temperature, results in a relationship between component and coolant temperature for the stationary case using the known equations for the heat transfer between component and coolant.
  • the coolant temperature is a function of the amount of heat introduced (waste heat or power loss of the component), the coolant flow 17 and the actual component temperature 23.
  • the basic equation of heat transfer by convention is used below to determine the coolant setpoint temperature 21 , This basic equation is as follows:
  • the temperature of the component then corresponds to the target component temperature 10.
  • the heat transfer coefficient alpha is assumed to be constant. Among other things, its volume flow dependency is neglected.
  • the heat transfer area A can be estimated. After the coolant temperature is resolved, the following relationship results:
  • Coolant set temperature 21 component set temperature 10 - Qs / (alpha * A)
  • the heat input depends on the energy consumption of the drive motor.
  • the coolant setpoint temperature 21 can then be determined from the component setpoint temperature 10 taking into account the
  • the drive motor is an internal combustion engine
  • the energy consumption results directly from the fuel consumption.
  • a corresponding fuel consumption signal is generally available in the engine control. Different types of fuel can be taken into account by different constants.
  • the heat balance on the component to be cooled depends not only on the heat flows considered so far, but also on the coolant flow 17.
  • the functional relationship between the target component temperature 10 and the target coolant temperature 21 is therefore configured as a function of the coolant flow 17.
  • the coolant flow 17 is taken into account when the temperature difference 19 is provided. The relationship is expediently stored in the second characteristic field 16, to which the coolant flow 17 is supplied as an input signal.
  • the second characteristic field 16 provides the temperature difference 19 as a function of both the energy consumption 18 and the coolant flow 17.
  • the temperature difference 19 from the second characteristic field 16 is output at, for example, 20 ° C.
  • An increase in the energy consumption 18 leads to an increase in the temperature difference 19 to, for example, 30 ° C.
  • an increase in the coolant flow 17 leads to a decrease in the temperature difference 19 to, for example, 10 ° C.
  • Another embodiment relates to the provision of the target component temperature 10, which can be determined, for example, as a function of an operating point of an existing drive motor. If it is an internal combustion engine, the working point is, for example, by the speed 12 and / or the
  • Torque 13 of the internal combustion engine can be represented.
  • the speed 12 and the torque 13 are supplied to the first characteristic field 11, which outputs the target component temperature 12.
  • the controller 15 determines the correction temperature 24 from the target component temperature 10 and the actual component temperature 23, with which the target coolant temperature 21 is corrected in the second summer 25 to the corrected target coolant temperature 26.
  • the actual component temperature 23 is provided by the temperature sensor 22, which measures the temperature of the component.
  • the controller 15 contains at least a proportional portion and preferably an integral part that ensures stationary accuracy.
  • the controller 15 first corrects a stationary error, which is the basis of the functional relationship between the component set temperature 10 and the coolant set temperature 21 in the coolant set temperature determination 14. The deviation can be, for example, from the second one, if applicable
  • Characteristic field 16 are caused, which outputs the temperature difference 19.
  • the controller 15 also supports the downstream control or regulation of the coolant temperature to which the corrected coolant target temperature 26 is supplied in the case of transient conditions.
  • the upstream control supports the downstream control and thus increases the control speed and control accuracy overall.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems, wobei eine Kühlmittel-Solltemperatur (21) in einer Kühlmittel-Solltemperaturermittlung (14) aus einer Komponenten-Solltemperatur (10) ermittelt wird. Bei der Ermittlung der Kühlmittel-Solltemperatur (21) wird vorzugsweise ein Energieverbrauch (18) eines Antriebsmotors und ein Kühlmittelstrom (17) berücksichtigt.

Description

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Ein Kühlsystem enthält eine zu kühlende Wärmequelle, beispielsweise einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, die mittels eines Kühlmittels durch freie oder erzwungene Konvektionen gekühlt wird. Die Temperaturdifferenz über der Wärmequelle ist vom Wärmeeintrag und vom Kühlmittelstrom abhängig, während die Temperatur des
Kühlmittels durch den Wärmeeintrag der Wärmequelle, die Wärmeabfuhr über im Kreislauf befindliche Kühler und die Wärmekapazitäten der Materialien bestimmt wird. Im Bereich der Fahrzeugentwicklung geht es unter anderem um eine bedarfsgerechte Steuerung bzw. Regelung des Kühlsystems mit dem Ziel, den Energieverbrauch zu verringern, gegebenenfalls auftretende Emissionen zu verringern bzw.
Emissionsgrenzwerte einzuhalten und zudem den Komfort zu erhöhen. Dabei dürfen kritische Grenzen der thermischen Belastung von Komponenten nicht überschritten werden. Eine kritische Temperatur ist beispielsweise die Temperatur des Zylinderkopfes einer als Antriebsmotor verwendeten Brennkraftmaschine.
Temperatursensoren, welche Temperaturen der Komponenten einer Brennkraftmaschine oder anderer zu kühlenden Komponenten erfassen, sind beispielsweise aus der Motortechnischen Zeitschrift MTZ 62 (2001) 1, Seiten 30 bis 35, „Ein Zylinderdichtungskonzept für zukünftige Brennkraftmaschinen-Generationen" bekannt geworden. Die Temperatursensoren sind in der Zylinderkopfdichtung angeordnet. Ein Verfahren zur optimalen Steuerung der Kühlleistung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der DE 100 35 770 AI bekannt geworden.
Eine Regelstruktur bzw. eine Regelstrategie zur Steuerung des Kühlsystems eines
Kraftfahrzeugs anhand einer Kühlmittel-Solltemperatur ist beispielsweise in den beiden nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen DE 101 63 944.9 und DE 101 53 943.0 derselben Anmelderin beschrieben.
Der Erfindung liegt in die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung und/oder
Regelung eines Kühlsystems anzugeben, bei dem eine Kühlmittel-Solltemperatur ermittelt wird.
Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems sieht vor, dass eine Kühlmittel-Solltemperatur in Abhängigkeit von wenigstens einer
Komponenten-Solltemperatur ermittelt wird.
Die Kühlmittel-Solltemperatur bezieht sich hierbei auf eine bestimmte Stelle im Kühlsystem. Sofern das Kühlsystem einen Antriebsmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine enthält, ist eine derartige bestimmte Stelle beispielsweise der Eintritt des Kühlmittels in den Antriebsmotor oder der Austritt des Kühlmittels.
Die Komponenten-Solltemperatur ist beispielsweise die Temperatur einer Komponente des Antriebsmotors oder die Solltemperatur einer anderen, im Kühlsystem eingebundenen Komponente. Eine solche Komponente ist beispielsweise ein Elektromotor, ein Generator oder eine elektronische Baugruppe, die vom Kühlmittel gekühlt wird. Die Komponenten- Solltemperatur kann aber auch beispielsweise eine vorgegebene Solltemperatur des Kühlmittels an einem vorgegebenen Ort selbst sein. Die Komponenten-Solltemperatur kann beispielsweise fest vorgegeben oder in Abhängigkeit von Kenngrößen festgelegt werden.
Der Zusammenhang zwischen der Komponenten-Solltemperatur und der daraus ermittelten Kühlmittel-Solltemperatur kann beispielsweise anhand eines herausgefundenen physikalischen Zusammenhangs fest oder in Abhängigkeit von Kenngrößen variabel vorgegeben werden. Anstelle des physikalischen Zusammenhangs kann auch ein experimentell ermittelter Zusammenhang zugrunde gelegt werden. Der Zusammenhang muss sicherstellen, dass mit der ermittelten Kühlmittel-Solltemperatur die vorgegebene Komponenten-Solltemperatur eingehalten und möglichst nicht überschritten wird.
Mit der ermittelten Kühlmittel-Solltemperatur bzw. einer die Kühlmittel-Solltemperatur repräsentierenden Größe kann in bekannter Weise die Steuerung und/oder Regelung des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Verwiesen wird in diesem
Zusammenhang auf die bereits eingangs genannten, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen DE 101 63 944.9 und DE 101 53 943.0.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein nahes Herangehen an die thermische Belastungsgrenze der Komponente. Dadurch können sich Vorteile für den
Energieverbrauch eines Antriebsmotors, insbesondere einer Brennkraftmaschine, ergeben. Andere Einsparungen können durch die bedarfsgerechte Auslegung des Kühlsystems sowie der zu kühlenden Komponenten erzielt werden.
Eine Ablaufsteuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise in einem nicht näher gezeigten Steuergerät eines Antriebsmotors untergebracht werden, sodass zusätzliche Kosten für elektronische Bauteile nicht entstehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine berechnete Temperaturdifferenz zur Ermittlung der Kühlmittel-Solltemperatur aus der Komponenten-Solltemperatur herangezogen wird, wobei die Temperaturdifferenz von der Komponenten-Solltemperatur zu subtrahieren ist. Die Temperaturdifferenz ist derart festzulegen, dass mit der sich ergebenden Kühlmittel-Solltemperatur die Komponenten- Solltemperatur eingehalten und möglichst nicht überschritten wird.
Die Temperaturdifferenz hängt zunächst vom Wärmeeintrag in das Kühlsystem ab, der beispielsweise durch den Energieverbrauch eines im Kühlsystem enthaltenen
Antriebsmotors beeinflusst wird. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht deshalb vor, dass bei der Ermittlung der Temperaturdifferenz der Energieverbrauch des Antriebsmotors berücksichtigt wird.
Die Temperaturdifferenz hängt weiterhin vom Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und der Umgebung ab, wobei der Wärmeübergang seinerseits insbesondere vom Kühlmittelstrom abhängt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht deshalb vor, dass bei der Ermittlung der Temperaturdifferenz der Kühlmittelstrom berücksichtigt wird.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung, die bei einer Verwendung einer Brennkraftmaschine als Antriebsmotor vorgesehen sein kann, sieht vor, dass der Wärmeeintrag aus dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine, multipliziert mit einem Faktor ermittelt wird. Der Faktor hängt vom Energieinhalt des Kraftstoffs sowie vom Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine im gerade vorliegenden Arbeitspunkt ab. Der
Faktor kann in einem Kennlinienfeld hinterlegt sein. In einer einfacheren Ausgestaltung ist der Faktor ein konstanter Wert. Vorteilhafterweise wird der konstante Wert hierbei wenigstens in Abhängigkeit von der verwendeten Kraftstoffart bestimmt. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft sowohl bei einer Benzinbrennkraftmaschine als auch bei einer Dieselbrennkraftmaschine anwendbar.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Temperaturdifferenz aus einem Kennlinienfeld ermittelt wird, bei dem als Eingangsgrößen der Energieverbrauch bzw. Kraftstoffverbrauch und der Kühlmittelstrom vorgesehen sind.
Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Komponenten-Solltemperatur vom gerade vorliegenden Betriebspunkt eines im Kühlsystem eingebundenen Antriebsmotors abhängt. Die Abhängigkeit ist vorzugsweise in einem Kennlinienfeld hinterlegt. Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die ermittelte Kühlmittel-Solltemperatur erforderlichenfalls mit einer Korrekturtemperatur korrigiert wird, die ein Regler aus der Komponenten-Solltemperatur und einer gemessenen Komponenten-Isttemperatur ermittelt.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Zeichnung
Die einzige Figur zeigt Funktionsblöcke zur Ermittlung einer Kühlmittel-Solltemperatur aus einer Komponenten-Solltemperatur.
Die Figur zeigt eine Komponenten-Solltemperatur 10, die ein erstes Kennlinienfeld 11 bereitstellt. Das erste Kennlinienfeld 11 ermittelt die Komponenten-Solltemperatur 10 aus einer Drehzahl 12 und einem Drehmoment 13 eines nicht näher gezeigten Antriebsmotors. Die Komponenten-Solltemperatur 10 wird einer Kühlmittel- Solltemperaturermittlung 14 und einem Regler 15 zugeführt.
Die Kühlmittel-Solltemperaturermittlung 14 enthält ein zweites Kennlinienfeld 16, welches in Abhängigkeit von einem Kühlmittelstrom 17 und einem Energieverbrauch 18 eine berechnete Temperaturdifferenz 19 ausgibt. Die Kühlmittel- Solltemperaturermittlung 14 enthält weiterhin einen ersten Summierer 20, der aus der
Temperaturdifferenz 19 und der Komponenten-Solltemperatur 10 eine Kühlmittel- Solltemperatur 21 ermittelt.
Der Regler 15 ermittelt aus der Komponenten-Solltemperatur 10 und einer von einem Temperatursensor 22 bereitgestellten gemessenen Komponenten-Isttemperatur 23 eine
Korrekturtemperatur 24, die einem zweiten Summierer 25 zugeführt ist, der aus der Korrekturtemperatur 24 und der Kühlmittel-Solltemperatur 21 eine korrigierte Kühlmittel-Solltemperatur 26 bereitstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft folgendermaßen ab: Die Komponenten-Solltemperatur 10 entspricht beispielsweise einer maximal zulässigen Temperatur einer in einem Kühlsystem eingebundenen zu kühlenden Komponente, wie beispielsweise einer Komponente eines Antriebsmotors. Eine solche Komponente ist beispielsweise eine Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine. Als zu kühlende
Komponenten können weiterhin Komponenten sich vorgesehen sein, die außerhalb des Antriebsmotors angeordnet sind. Solche Komponenten sind beispielsweise Elektromotoren, Generatoren oder auch elektronische Baugruppen, die zu kühlen sind. Als Komponente kann auch das Kühlmittel selbst vorgesehen sein, das eine bestimmte Komponenten-Solltemperatur 10 an einem vorgegebenen Ort im Kühlsystem aufweisen soll. Die Komponenten-Solltemperatur 10 kann beispielsweise fest vorgegeben werden. Alternativ kann die Komponenten-Solltemperatur 10 von Kenngrößen abhängen, die weiter unten beschrieben werden.
Die Kühlmittel-Solltemperaturermittlung 14 hat die Aufgabe, aus der Komponenten-
Solltemperatur 10 die Kühlmittel-Solltemperatur 21 zu ermitteln.
In einer einfachen Ausgestaltung kann der funktionale Zusammenhang zwischen der Komponenten-Solltemperatur 10 und der Kühlmittel-Solltemperatur 21 fest vorgegeben sein. Beispielsweise kann eine fest vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperaturen vorgesehen sein, die derart festzulegen ist, dass die sich einstellende Komponenten-Isttemperatur die zulässige maximale Temperatur der Komponente einhält und möglichst nicht überschreitet. Der Zusammenhang kann auf der Grundlage von physikalischen Zusammenhängen berechnet oder experimentell ermittelt werden. Die einfache Ausgestaltung kann insbesondere bei einem im Wesentlichen stationär betriebenen Kühlsystem angewandt werden, bei dem sich die Wärmeströme, abgesehen von einem Warmlauf, nur wenig ändern. Die Komponenten-Solltemperatur 10 ist beispielsweise mit 110 °C vorgegeben. Die Kühlmittel-Solltemperatur 21 wird dann beispielsweise auf 90 °C festgelegt.
Allgemein kann ein Zusammenhang zwischen einer Komponententemperatur und der Kühlmitteltemperatur folgendermaßen hergeleitet werden. Im Folgenden wird die Vereinfachung durchgeführt, dass statische Zusammenhänge betrachtet werden. Ausgegangen wird von einer allgemeinen Gleichung, die den Quotienten aus Temperaturänderung und Zeitänderung darstellt. Hierbei ist die zeitliche Komponententemperaturänderung (dT/dt) gleich dem Quotienten aus der Summe der Wärmeströme (Σ Qs), die der Komponente zu- bzw. abgeführt werden und dem Produkt aus Masse (m) und spezifischer Wärmekapazität (cp):
dT/dt = Σ Qs / ( m * cp ).
Die Komponenten-Isttemperatur bleibt konstant, wenn die Summe der Wärmeströme gerade gleich Null ist. Diese Bedingung, aufgelöst nach der Kühlmitteltemperatur, ergibt mit den bekannten Gleichungen für den Wärmeübergang zwischen Komponente und Kühlmittel einen Zusammenhang zwischen Komponenten- und Kühlmitteltemperatur für den stationären Fall. Im Allgemeinen ist die Kühlmitteltemperatur eine Funktion von der eingebrachten Wärmemenge (Abwärme bzw. Verlustleistung der Komponente), dem Kühlmittelstrom 17 und der Komponenten-Isttemperatur 23. Zur Vereinfachung wird im Folgenden zur Bestimmung der Kühlmittel-Solltemperatur 21 die Grundgleichung der Wärmeübertragung durch Konvention zugrunde gelegt. Diese Grundgleichung stellt sich wie folgt dar:
Qs = alpha * A * (Kühlmittel-Solltemperatur 21 - Komponenten-Solltemperatur 10)
Die Temperatur der Komponente entspricht dann der Komponenten-Solltemperatur 10.
Der Wärmeübergangskoeffizient alpha wird zur Vereinfachung als konstant angenommen. Dabei wird unter anderem dessen Volumenstromabhängigkeit vernachlässigt. Die wärmeübertragende Fläche A kann abgeschätzt werden. Nach der Kühlmitteltemperatur aufgelöst ergibt sich folgender Zusammenhang:
Kühlmittel-Solltemperatur 21 = Komponenten-Solltemperatur 10 - Qs / (alpha * A)
Sofern als Wärmequelle ein Antriebsmotor vorgesehen ist, hängt der Wärmeeintrag vom Energieverbrauch des Antriebsmotors ab. Die Kühlmittel-Solltemperatur 21 kann dann aus der Komponenten-Solltemperatur 10 ermittelt werden unter Berücksichtigung des
Energieverbrauchs 18 des Antriebsmotors.
Sofern es sich bei dem Antriebsmotor um eine Brennkraftmaschine handelt, ergibt sich der Energieverbrauch unmittelbar aus dem Kraftstoffverbrauch. Ein entsprechendes Kraftstoffverbrauchsignal steht im Allgemeinen in der Motorsteuerung zur Verfügung. Unterschiedliche Kraftstoffarten können durch unterschiedliche Konstanten berücksichtigt werden.
Die Wärmebilanz an der zu kühlenden Komponente hängt nicht nur von den bislang betrachteten Wärmeströmen, sondern auch vom Kühlmittelstrom 17 ab. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird deshalb der funktionale Zusammenhang zwischen der Komponenten-Solltemperatur 10 und der Kühlmittel-Solltemperatur 21 abhängig vom Kühlmittelstrom 17 ausgestaltet. Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass der Kühlmittelstrom 17 bei der Bereitstellung der Temperaturdifferenz 19 berücksichtigt wird. Zweckmäßigerweise ist der Zusammenhang im zweiten Kennlinienfeld 16 hinterlegt, dem der Kühlmittelstrom 17 als Eingangssignal zugeführt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung stellt das zweite Kennlinienfeld 16 die Temperaturdifferenz 19 in Abhängigkeit sowohl vom Energieverbrauch 18 als auch vom Kühlmittelstrom 17 bereit. Bei einer vorgegebenen Komponenten-Solltemperatur 10 von beispielsweise 110 °C wird die Temperaturdifferenz 19 aus dem zweiten Kennlinienfeld 16 mit beispielsweise 20 °C ausgegeben. Eine Erhöhung des Energieverbrauchs 18 führt zu einer Erhöhung der Temperaturdifferenz 19 auf beispielsweise 30 °C, während eine Erhöhung des Kühlmittelstroms 17 zu einer Absenkung der Temperaturdifferenz 19 auf beispielsweise 10 °C führt.
Eine andere Ausgestaltung betrifft die Bereitstellung der Komponenten-Solltemperatur 10, die beispielsweise in Abhängigkeit von einem Arbeitspunkt eines vorhandenen Antriebsmotors festgelegt werden kann. Sofern es sich um eine Brennkraftmaschine handelt, ist der Arbeitspunkt beispielsweise durch die Drehzahl 12 und/oder dem
Drehmoment 13 der Brennkraftmaschine darstellbar. Im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel werden die Drehzahl 12 und das Drehmoment 13 dem ersten Kennlinienfeld 11 zugeführt, das die Komponenten-Solltemperatur 12 ausgibt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht den Einsatz des Reglers 15 vor. Der Regler 15 ermittelt aus der Komponenten-Solltemperatur 10 und der Komponenten-Isttemperatur 23 die Korrekturtemperatur 24, mit dem die Kühlmittel-Solltemperatur 21 im zweiten Summierer 25 zur korrigierten Kühlmittel-Solltemperatur 26 korrigiert wird. Die Komponenten-Isttemperatur 23 stellt der Temperatursensor 22 bereit, der die Temperatur der Komponente misst. Der Regler 15 enthält zumindest einen proportionalen Anteil und vorzugsweise einen integralen Anteil, der stationäre Genauigkeit sicherstellt. Der Regler 15 korrigiert zunächst einen stationären Fehler, welcher dem funktionalen Zusammenhang zwischen der Komponenten-Solltemperatur 10 und der Kühlmittel- Solltemperatur 21 in der Kühlmittel-Solltemperaturermittlung 14 zugrunde liegt. Die Abweichung kann beispielsweise vom gegebenenfalls vorhandenen zweiten
Kennlinienfeld 16 verursacht werden, das die Temperaturdifferenz 19 ausgibt. Der Regler 15 unterstützt weiterhin bei instationären Zuständen die nachgeschaltete Steuerung oder Regelung der Kühlmitteltemperatur, welcher die korrigierte Kühlmittel-Solltemperatur 26 zugeführt wird. Die vorgelagerte Regelung unterstützt die nachgeschaltete Regelung und erhöht somit insgesamt die Regelgeschwindigkeit und die Regelgenauigkeit.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems, bei dem eine Kühlmittel-Solltemperatur (21) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittel-Solltemperatur (21) in einer Kühlmittel-Solltemperaturermittlung (14) wenigstens in Abhängigkeit von einer Komponenten-Solltemperatur (10) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlmittel- Solltemperaturermittlung (14) eine Temperaturdifferenz (19) von der Komponenten- Solltemperatur (10) subtrahiert wird, um die Kühlmittel-Solltemperatur (21) zu erhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlmittel- Solltemperaturermittlung (14) bei der Ermittlung der Kühlmittel-Solltemperatur (21) ein Wärmeeintrag eines im Kühlsystem enthaltenen Antriebsmotors berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der
Kühlmittel-Solltemperatur (21) der Energieverbrauch (18) des Antriebsmotors berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Kühlmittel-Solltemperatur (21) ein Kühlmittelstrom ( 17) berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Kennlinienfeld (16) vorgesehen ist, das aus dem Kühlmittelstrom (17) und dem Energieverbrauch (18) die Temperaturdifferenz (19) bereitstellt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten-Solltemperatur (10) von einem Betriebspunkt eines im Kühlsystem enthaltenen Antriebsmotors abhängt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten- Solltemperatur (10) von der Drehzahl (12) und/oder dem Drehmoment (13) des Antriebsmotors abhängt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (15) vorgesehen ist, der aus der Komponenten-Solltemperatur (10) und einer von einem Temperatursensor (22) gemessenen Komponenten-Isttemperatur (23) eine Korrekturtemperatur (24) ermittelt, mit der die Kühlmittel-Solltemperatur (21) korrigiert wird.
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