WO2015049152A1 - Method for identifying a parameter of a coolant circuit of a vehicle - Google Patents

Method for identifying a parameter of a coolant circuit of a vehicle Download PDF

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WO2015049152A1
WO2015049152A1 PCT/EP2014/070456 EP2014070456W WO2015049152A1 WO 2015049152 A1 WO2015049152 A1 WO 2015049152A1 EP 2014070456 W EP2014070456 W EP 2014070456W WO 2015049152 A1 WO2015049152 A1 WO 2015049152A1
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coolant
pump
circuit
coolant circuit
coolant pump
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PCT/EP2014/070456
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Sven Arican
Stefan Kotthaus
Volker Hofacker
Udo Schulz
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/18—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088—Testing machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0094—Indicators of rotational movement

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle. According to the invention, a method for determining a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, as well as a method for monitoring a coolant of the coolant circuit can result. Furthermore, the invention relates to an electronic device, preferably a control device or a control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, by means of which a method according to the invention can be carried out. State of the art
  • thermo management is therefore of great importance in modern motor vehicles and serves to improve and optimally control thermal energy flows. It crucially influences one degree of skill, one
  • Component protection a reduction in fuel consumption and emissions and a well-being of the vehicle occupants.
  • Applications include u. a. a parking heater, a heating support, a residual heat utilization (interior heating), a follow-up cooling, fuel cooling, turbocharger cooling, (indirect) charge air cooling, battery cooling, electronic module cooling, electric motor cooling, etc.
  • the object of the invention is achieved by a method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle, according to claim 1; by a method according to claim 1 for determining a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, according to claim 2; by a method according to claim 1 for monitoring a tightness of the coolant circuit, according to claim 6, and an electronic device, preferably a control device or a control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, according to claim 10.
  • a coolant pump of a coolant circuit of a vehicle is used as a sensor or a detector for determining a characteristic of the coolant circuit, wherein the characteristic of the coolant circuit is determined by an electronic device of the vehicle.
  • the parameter may be any size of the coolant circuit and / or one of the components installed on / in the coolant circuit, as long as it can be determined with the aid of the coolant pump. For this purpose, physical, in particular thermal, electrical and / or mechanical sizes come into question.
  • the method z. B. are used to determine a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, wherein the coolant energy flow is determined from a current volume flow of a coolant, the density of the coolant and a current temperature of the coolant. Furthermore, the coolant energy flow can be determined from a specific heat capacity of the coolant, a current mass flow of the coolant and the current temperature of the coolant.
  • the current volume flow of the coolant can be determined from a pump characteristic and a coolant circuit and / or system characteristic of the coolant circuit, wherein a position of an operating point of the coolant pump, preferably from a characteristic field, is determined.
  • a valve can be closed and a volume flow of the coolant can be determined by the method, wherein the determined volume flow of the coolant as a measure of a measurement offset, so an offset, the method with the valve open is used.
  • the coolant pump may be an electrically driven main and / or auxiliary water pump.
  • a viscose correction can be carried out.
  • an electrical current through the coolant pump may be an indirect parameter for the method.
  • the coolant volume flow can be determined from the electrical current through the coolant pump and a rotational speed of the coolant pump. According to the invention, the method z. B.
  • a coolant of the coolant circuit wherein for monitoring a speed, a torque and / or a motor voltage deviation of the coolant pump is determined as a parameter for the coolant circuit, preferably a behavior of an actual position of a rotor of the coolant pump with a expected position of the rotor of the coolant pump is evaluated directly or indirectly.
  • an earlier expected position feedback can alternate with a later-expected position feedback of the rotor of the coolant pump, wherein preferably the previously expected position feedback with the later expected position feedback is essentially canceled out.
  • a fluctuation of a rotational speed of the rotor of the coolant pump in particular at a constant target speed of the coolant pump can be evaluated.
  • an engine speed and an electric motor voltage of the coolant pump can be evaluated.
  • the coolant pump may be an electrically driven coolant pump of a low-temperature circuit for charge air and / or exhaust gas recirculation cooling. Other coolant pumps are of course applicable.
  • the method can be used in an electronic device, preferably a control device or a control device of a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • a computer program according to the invention has program code means which are designed to carry out a method according to the invention if the program code means run on a processing device and / or are stored on a computer-readable data carrier.
  • the electronic device according to the invention in particular the control device or the control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, is designed in such a way that a method according to the invention can be carried out and / or a computer program according to the invention can be processed.
  • a coolant pump as a sensor and / or detector or by use of sensory and / or detector properties of a coolant pump, in particular an electrically or electronically commutated coolant pump, it is possible without a further sensor or detector one or a plurality of parameters - such as a coolant energy flow, a speed, torque and / or engine voltage deviation of the coolant pump, etc. - for a coolant circuit of a vehicle, in particular a motor vehicle to be able to determine. As a result, an improved control and / or control of the components in the air conditioning circuit of the vehicle is possible.
  • FIG. 1 shows a coolant circuit of a motor vehicle with a main coolant pump and a plurality of additional coolant pumps for explaining a first variant (FIGS. 1 to 3) of the invention
  • FIG. 4 shows a coolant circuit of a motor vehicle for charge air cooling and / or exhaust gas recirculation cooling for explaining a second variant (FIGS. 4 to 7) of the invention
  • Fig. 7 is a block diagram for carrying out an embodiment of the second
  • the invention is explained in more detail below with reference to two variants of the invention.
  • the first variant of the invention relates to a use of a vehicle pump, in particular a motor vehicle water pump, as a sensor for determining a coolant energy flow; see Figs. 1 to 3. D. h.
  • the coolant energy flow is determined as a parameter of a coolant circuit.
  • the second variant of the invention relates to a use of a vehicle pump, in particular a motor vehicle water pump, as a sensor for monitoring a coolant of the coolant circuit; see FIGS. 4 to 7.
  • a speed, torque and / or motor voltage deviation of the coolant pump is determined as the parameter of the coolant circuit.
  • the two variants of the invention are of course exemplary.
  • This is preferably a physical size of the coolant circuit itself, a component of the coolant circuit and / or the coolant used. This size does not have to be explicitly calculable; It is sufficient to sense or detect an effect of this size according to the invention due to a behavior of the coolant pump. - This is z.
  • Example, in an embodiment of the second variant of the invention the case in which an effect of a reduced boiling point of the coolant is sensed and so on the physical size or fact of the reduced boiling point 'is concluded.
  • FIG. 1 Due to various tasks and requirements, complexity of coolant circuits in automobiles is increasing and a number of components involved are increasing.
  • a system shown below, in addition to a preferably mechanical (main) coolant pump 3, inter alia, three (preferably) electrically operated (additional) coolant pumps 4 are used for conveying the coolant or coolant.
  • cooling fan 1 shows a cooling fan 1, an interior fan 2, a cooler 5 (HT or NT), an optional condenser 6, an optional evaporator 7, an internal combustion engine 8, an optional intercooler 9, a heat exchanger 10 and an optional exhaust gas turbocharger 12.
  • Information about current coolant volume V and energy flows It is currently not available to a controller (eg the control unit 11). However, especially with decreasing available heat due to an improvement in the efficiency of internal combustion engines or a future traction motor electrification, this information (s) will become more important. This concerns z. B. a distribution of heat at low temperatures (battery heating versus warming of a vehicle interior).
  • thermaldeffenenergiestrom E th (see below) in a coolant circuit of a vehicle, in particular a motor vehicle, without the use of additional and / or explicit sensors, are determined.
  • E th the thermal energy flow E th
  • V volumetric flow rate 1 10
  • V pump characteristic curve 122 (depending on an electrical control, eg a speed setpoint)
  • a coolant circuit 121 and / or system characteristic 121 the thermal energy flow rate
  • the delivered volume flow 110, V results from an intersection of the two characteristic curves (operating point 123), as in FIG A differential pressure (unit Pa) is plotted on a vertical axis 1.
  • the basis of a measurement of the volumetric flow 110, V is a determination of a position of the operating point 123.
  • the determination of the operating point 123 is shown below as an example for an electronically commutated coolant pump 4 (FIG. BLDC or
  • Operating principle of an electronically commutated drive motor, z. B. for the coolant pump 4 is a generation of a synchronous to a rotor of the drive motor magnetic rotating field. This is done by a pulse width
  • the rotor speed 143 in conventional coolant pumps 4 design-related preferably a pump speed, because an impeller of the coolant pump 4 is the rotor.
  • An integrated in a pump controller detection of an electric current 142 by the coolant pump 4 by means of a measuring shunt is state of the art and is considered as given.
  • Typical curves of the electric current 142 (dashed vertical axis 132, unit A) and a back pressure 144 (solid vertical axis 134, unit Pa) at a constant speed 143 (dash-dotted vertical axis 133, unit s "1 ) of the coolant telpumpe 4 are shown in Fig. 3.
  • the volume flow (1 10, V) dependent on the measured variables is represented by the coolant pump 4. It can be seen that the electric pump current 142 (dashed line) increases approximately linearly with the volume flow 1 10, V. Thus, the pump flow 142 can be used as an indirect measure of the refrigerant flow rate 1 10, V (FIG. 2).
  • a disturbing influence to be taken into account has a temperature-dependent change in a viscosity of the coolant, which influences the coolant circulation 121 or system curve 121; this applies in a so-called viscose correction.
  • This change is taken into account in the evaluation according to the invention by a known coolant temperature by means of stored maps, which are also referred to as family of characteristics.
  • a determination of the electric pump current 142 and the rotational speed 143 by the pump control unit is checked whether a measurement is disturbed by other components of the coolant circuit, for. B.: is another pump active, is a valve or a plurality of valves closed etc.
  • a measurement of a temperature T R of the coolant takes place. This can be done in different ways. One possibility is, in the presence of a temperature sensor on / in the coolant pump 4, to determine by this the temperature T F i of the coolant. Another possibility is a transmission of the fluid temperature T F i by the control unit 1 1 to the pump control unit (sensors present in current vehicles). Another possibility is an indirect measurement of the temperature T R by an electrical coil resistance. Furthermore, it is possible to use a temperature sensor of the pump control device for determining the temperature T F i of the coolant.
  • a call-up of the characteristic field stored in a microcontroller of the pump control device takes place taking into account the values for the electric current 142 by the coolant pump 4, the speed 143 of the coolant pump 4 and / or one or a plurality of temperature value (s) of the coolant (viscosity correction). , - In addition, a determination of the current volume flow 1 10, V by the operating point 123 from the characteristic field (Fig. 2).
  • c is a specific heat capacity of the coolant
  • rh is a current mass flow of the coolant
  • V is the current volume flow of the coolant
  • p is a density of the coolant
  • T F i is the current temperature of the coolant.
  • a valve in the coolant circuit to be monitored can be closed and the method described can be carried out.
  • a measurement offset a so-called offset
  • An extended measuring method can be realized by stepwise increasing a pump speed 143.
  • a self-adjusting speed-current curve can be used as an indicator for the current volume flow 1 10, V using a multipoint fitting method.
  • the coolant energy flow E th is according to the invention by the inventive use of an existing already in the coolant circuit electrically be Driven coolant pump 3, 4 (coolant pump 4, possibly main coolant pump 3) determined.
  • the additional information (s) on the current thermal energy flow E th in the system allows better control and / or control (eg pump speed 143) adapted to an actual need, thereby providing more energy efficient control and / or control of the components can be implemented in an air conditioning circuit of the vehicle.
  • the reduced electrical energy requirement is associated with reduced fuel consumption and reduced emissions.
  • the knowledge of the thermal energy flow E th enables advanced thermal management systems that take into account the current heat flow distribution. Especially in the context of electrification of the motor vehicle, these thermal management systems will be necessary due to reduced heat availability.
  • the measured quantity of thermal energy flow E th can be used as a direct input variable for future thermal system and / or vehicle energy managers.
  • the measured variable E th can be used for a vehicle operating strategy in order to be able to make the following energy-optimal decisions.
  • hybrid vehicles is there sufficient thermal energy in the system to cover a predicted distance purely by electric motor? Can a recuperation energy that can no longer be stored in the accumulator be stored in the thermosystem or is the coolant circuit still receptive? After a short-term stop: is there sufficient thermal energy in the system to avoid having to activate an additional electric heater?
  • a below-described exemplary low-temperature circuit or coolant circuit for preferably indirect charge-air cooling and / or exhaust-gas recirculation cooling of a turbocharged internal combustion engine has a low-temperature coolant radiator 11, the fluid connections 12 (eg tubes 12), an electrical coolant pump 13, a surge tank 14, a check valve 15, an EGR cooler 16, a bypass valve 17, a charge air cooler 18 and a temperature sensor 19.
  • Coolant circuit is usually a water-ethylene glycol mixture or water Propylene glycol mixture, which optionally additives are buried (also the first variant of the invention). It prevents corrosion of the components and serves to protect against frost or overheating.
  • centrifugal pumps with an electronically commutated motor drive are used in many applications. In these usually no dynamic sealing is necessary because a rotational movement is realized by a magnetic coupling. Often, a rotor and an impeller of a centrifugal pump are designed in one component.
  • the stator coils are powered by an electronic circuit, which is controlled by a microcontroller.
  • a power unit and a computer are usually integrated in a housing of the coolant pump 13.
  • Electronically commutated motors (BLDC or EC motor) for coolant pumps 13 belong to the group of synchronous DC motors, i. H. an electromagnetic rotating field generated by stator coils has a same rotational speed as the rotor. To generate a rotary motion, the stator coils must be energized in a specific sequence. For this one needs information regarding a position of the rotor, which u u. a. can be obtained with Hall sensors or by an evaluation of an induced mutual induction voltage.
  • Object of the second variant of the invention is to monitor the coolant circuit, so that a leak in the cooling system, a wrong filling of the Coolant circuit, a use of a wrong coolant and / or a wrong mixing ratio of the coolant can be detected.
  • detection of air and / or vapor bubbles in the coolant circuit takes place by the use according to the invention of sensory properties of the electronically controlled coolant pump 13.
  • Leakage in the coolant circuit or one of the components of the coolant circuit may cause coolant to escape and air into the system. Such resulting air bubbles in the coolant circuit affect an acting on the vanes of the coolant pump 13 torque and can be detected by the method described below.
  • An advantage of the detection is a quick error registration, which can prevent the escape of large quantities of the environmentally hazardous coolant (coolant is hazardous waste and must not get into the groundwater).
  • a system filled with too little coolant can lead to a no longer sufficient cooling capacity, which would have a negative impact on protection of the components of the coolant circuit.
  • vapor bubbles are detected in the system, and there is feedback after a filling process or after a
  • Using a wrong mixing ratio of the coolant may result in a reduced boiling point of the coolant.
  • the reduced boiling point may result in the formation of vapor bubbles in an upper working temperature range in a high temperature cycle.
  • Coolant pump 13 by additional OBD functions can be replaced by the The proper monitoring of the coolant circuit are made possible.
  • a plausibility check of sensor values and manipulated variables of other components is also possible.
  • EC motors of coolant pumps 13 are manufactured in various sizes and shapes, but such electric motors can in principle be attributed to a basic type, consisting of a rotatably mounted rotor (rotor) and a fixed stator.
  • a functional basis of the EC motors is an interaction of the electromagnetic fields involved.
  • a magnetic rotating field must be generated by the stator coils, wherein a rotational movement of the rotor is formed by a magnetic coupling with a permanent-magnet rotor field.
  • the stator coils of the coolant pump 13 are energized by a power unit, which by means of logic, i. H. a programmable microcomputer, is controlled. So that the magnetic coupling of the two electromagnetic fields, z. As a result of an increased torque, does not break off, there is a monitoring of an actual rotor position and a comparison with an expected by a control / 'rotor position.
  • a Wrktouch the coolant pump used 13 is a benefit of the centrifugal force.
  • the entering into the coolant pump 13 coolant is entrained by the rotating impeller and forced to a circular path to the outside.
  • the kinetic energy absorbed by the coolant increases a fluid pressure of the coolant within the coolant pump 13 and squeezes the coolant out of the coolant pump 13. If water or steam enters an interior of the coolant pump 13, the moment acting on the impeller is reduced, the rotor of the coolant pump 13 rotates faster.
  • Tj at a constant setpoint speed n of the coolant pump 13 are evaluated for monitoring the coolant circuit according to the invention.
  • Such an operation is illustrated by way of example in FIG. 5, simplified by the example of a block-commutated EC motor with rotor sensorless position detection in each electrical period - a detection with blanking interval takes place in a period not shown.
  • FIG. 5 shows a behavior of a control of the coolant pump 13 upon entry of air or vapor (arrow with reference 210) into a housing of the coolant pump 13.
  • the entry of air / steam takes place in a first illustrated electrical modulation period (vertical axis 220: modulated Phase voltage, right axis 222: again modulation periods). Due to the lower moment, a position feedback occurs earlier than expected (reference marks 224, dp 0S ). The modulation ratio is reduced.
  • the air or steam exits the coolant pump 13 again (arrow with reference numeral 212). Due to this reduction, the instants are synchronized in a third synchronization point (arrows 226 on the right in FIG. 5), and the moment returns to its original value. A position feedback is thereby later than expected (reference reference 225, dp 0S ).
  • the control increases the modulation ratio to the original value.
  • the air / steam detection is carried out by evaluating the fluctuation duration 206, Tj also shown in FIG. 5 and a fluctuation amount 207, yj.
  • one does not evaluate a response of a controller, but directly monitors the deviations of a measured to an expected position feedback d pos (reference 224 vs. 225). Recognizable is the deviation in the schematic representation of FIG. 5 in the synchronization times two and four. A direct evaluation avoids a possible influence of the controller which interferes with a detection.
  • a second embodiment of the method according to the invention uses instead of the modulation fluctuation period 206, Tj and the modulation fluctuation amount 207 yj of the modulation ratio 200 of the coolant pump 13, a fluctuation of a rotational speed n of the rotor of the coolant pump 13 as an indicator.
  • Such speed fluctuations yj_ n with a fluctuation period ⁇ ⁇ ⁇ also occur due to an altered counter-torque acting on the vanes .
  • a third embodiment of the method according to the invention is explained in more detail according to the second variant. This embodiment is a combination of the two preceding ones. The combined occurrence of both effects can be seen in a test result in FIG. 6.
  • a leakage simulation is carried out by introducing air and / or steam into a filled with water or coolant shorting hose. Shown are a speed 240, n (vertical axis 242 left, unit: s "1 ) and an electric motor voltage 250 (vertical axis 252, right, unit: V) of the applied coolant pump 13, preferably a water pump 13. On a right axis 262 is the time ( The motor voltage 250 may be considered to be an equivalent to the modulation ratio 200, since this is a consequence of the modulation ratio 200 output from electronics of the coolant pump 1.
  • d pos By an evaluation of the values 202; 206, Tj, ⁇ ⁇ ⁇ ; 207, yj, yj_ n , d pos can be ensured that an influence of a temperature of the coolant, a temperature of the coolant pump 13 and / or circular changes are not erroneously detected.
  • An algorithm for evaluation may be performed in a pump controller 20 (see FIG. 7) or in a higher level controller. If the algorithm is not executed in the pump control unit 20, a cyclic transmission of the necessary data can take place via a suitable interface or by means of a bus system (eg LI N bus).
  • FIG. 7 A basic structure of the evaluation is shown in FIG. 7.
  • the signals 202; 206, Tj, ⁇ ⁇ ⁇ ; 207, yj, yj_ n, d heading or a selection of the signals 202; 206, Tj, Tj_ n; 207, yj, yj_ n , d pos transferred from the pump control unit 20 to a processing controller 21.
  • a transfer of further information of the vehicle for example activation states of electric valves, sensor information, state of an internal combustion engine, etc.
  • Processing is preferably carried out in three sub-blocks 23, 24, 25 of the processing control device 21.
  • a filter 23 detects and eliminates if possible in a transmission occurred by z. B. a cyclic redundancy check.
  • data is preferably prepared for the third block 25 (decision-making / evaluation). In this case, a discrete Fourier transformation or a discrete wave-let transformation of the signals 202; 206, Tj, ⁇ ⁇ ⁇ ; 207, yj, yj_ n , d pos .
  • the third decision making and / or evaluation block 25 evaluates the preprocessed signals 202; 206, Tj, Tj_ n; 207, yj, yj_ n , d pos and reports z. For example, when characteristic frequencies occur to a target controller 27, the coolant circuit is OK or a malfunction has occurred. In order to prevent misdiagnosis, the result is preferably verified by means of the information from the subsystem 22. For example, a misdiagnosis caused by valve switching operations can be prevented.

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Abstract

The invention relates to a method for identifying a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle, wherein a coolant pump (3, 4) of the coolant circuit is used as a sensor (3, 4) and the parameter of the coolant circuit is identified via an electronic apparatus (11) of the vehicle. The invention further relates to an electronic apparatus (11), preferably a control unit (11) or a control apparatus, for a vehicle, in particular a motor vehicle, which is designed such that a method according to the invention can be carried out by the electronic apparatus.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs  A method for determining a characteristic of a coolant circuit of a vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Gemäß der Erfindung kann sich ein Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmittelenergiestroms als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf, sowie ein Verfahren zum Überwachen eines Kühlmittels des Kühlmittelkreislaufs ergeben. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Einrichtung, bevorzugt ein Steuergerät oder eine Steuereinrichtung, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mittels welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Stand der Technik The invention relates to a method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle. According to the invention, a method for determining a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, as well as a method for monitoring a coolant of the coolant circuit can result. Furthermore, the invention relates to an electronic device, preferably a control device or a control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, by means of which a method according to the invention can be carried out. State of the art
Während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs wird nur ca. ein Drittel einer in einem Kraftstoff vorhandenen chemischen Energie in mechanische Energie umgewandelt. Die restlichen zwei Drittel werden in Form von Wärme freigesetzt, wobei näherungsweise eine Hälfte dieser Wärmeenergie über Abgase und eine andere Hälfte durch ein Kühlsystem des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Ein ausgereiftes Management des Kühlsystems (Thermomanage- ment) ist aus diesem Grund in modernen Kraftfahrzeugen von großer Bedeutung und dient einer verbesserten und möglichst optimalen Steuerung von thermi- sehen Energieströmen. Es beeinflusst entscheidend einen Wrkungsgrad, einenDuring operation of an internal combustion engine of a motor vehicle, only about one-third of a chemical energy present in a fuel is converted into mechanical energy. The remaining two thirds are released in the form of heat, with approximately one half of this heat energy being dissipated via exhaust gases and another half by a cooling system of the motor vehicle. Sophisticated management of the cooling system (thermal management) is therefore of great importance in modern motor vehicles and serves to improve and optimally control thermal energy flows. It crucially influences one degree of skill, one
Komponentenschutz, eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen sowie ein Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen. Component protection, a reduction in fuel consumption and emissions and a well-being of the vehicle occupants.
Um strenger werdenden Emissionsgesetzten und einem Kundenwunsch nach mehr Komfort und weniger Verbrauch an Kraftstoff zu entsprechen, steigt eineTo meet stricter emissions standards and a customer request for more comfort and less fuel consumption, one increases
Komplexität einer Architektur von Thermosystemen. Auch eine Entwicklung hin zu hubraumreduzierten Verbrennungsmotoren (.Downsizing') ist in diesem Zusammenhang wichtig. Hierbei steigt eine Anzahl der beteiligten Komponenten. Neben einer zumeist mechanisch angetriebenen Hauptkühlmittelpumpe wird eine steigende Anzahl von elektrisch betriebenen Zusatzkühlmittelpumpen zur Förde- rung eines Kühlmittels (meist ein Wasser-Glykol-Gemisch) eingesetzt. Zu denComplexity of an architecture of thermosystems. Also a development to downsized combustion engines ("downsizing") is important in this context. This increases a number of the components involved. In addition to a mostly mechanically driven main coolant pump, an increasing number of electrically operated auxiliary coolant pumps are used to convey a coolant (usually a water-glycol mixture). To the
Anwendungen zählen u. a. eine Standheizung, eine Heizungsunterstützung, eine Restwärmenutzung (Innenraumheizung), eine Nachlaufkühlung, eine Kraftstoffkühlung, eine Turboladerkühlung, eine (indirekte) Ladeluftkühlung, eine Batteriekühlung, eine Elektronikmodulkühlung, eine Elektromotorkühlung etc. Applications include u. a. a parking heater, a heating support, a residual heat utilization (interior heating), a follow-up cooling, fuel cooling, turbocharger cooling, (indirect) charge air cooling, battery cooling, electronic module cooling, electric motor cooling, etc.
Aufgabenstellung task
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Hierbei soll auf einen zusätzlichen Sensor oder Detektor verzichtet werden können. Es soll gemäß der Erfindung aus bereits bestehenden Informationen eine neue Information über den Kühlmittelkreislauf abgeleitet werden. - So soll durch die Erfindung z. B. ein thermischer Kühlmittelenergiestrom im Kühlmittelkreislauf, ohne Nutzung zusätzlicher und/oder expliziter Sensoren, ermittelt werden. - Ferner soll durch die Erfindung z. B. ein Überwachen des Kühlmittelkreislaufs realisiert sein, ohne dabei einen zusätzlichen und/oder expliziten Sensor anzuwenden. It is an object of the invention to provide a method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle. It should be possible to dispense with an additional sensor or detector. It should be derived according to the invention from existing information, a new information about the coolant circuit. - So should by the invention z. B. a thermal Kühlmittelenergiestrom in the coolant circuit, without the use of additional and / or explicit sensors are determined. - Further, by the invention z. B. monitoring the coolant circuit can be realized without applying an additional and / or explicit sensor.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 1 ; durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Ermitteln eines Kühlmittelenergiestroms als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf, gemäß Anspruch 2; durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Überwachen einer Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs, gemäß Anspruch 6, und eine elektronische Einrichtung, bevorzugt ein Steuergerät oder eine Steuereinrichtung, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kühlmittelpumpe eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, als ein Sensor bzw. ein Detektor zum Ermitteln einer Kenngröße des Kühlmittelkreislaufs eingesetzt, wobei durch eine elektronische Einrichtung des Fahrzeugs die Kenngröße des Kühlmittelkreislaufs ermittelt wird. Die Kenngröße kann dabei eine beliebige Größe des Kühlmittelkreislaufs und/oder einer der am/im Kühlmittelkreislauf verbauten Komponenten sein, solange diese mit Hilfe der Kühlmittelpumpe ermittelbar ist. Hierfür kommen physikalische, insbesondere thermische, elektrische und/oder mechanische, Größen in Frage. The object of the invention is achieved by a method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle, according to claim 1; by a method according to claim 1 for determining a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, according to claim 2; by a method according to claim 1 for monitoring a tightness of the coolant circuit, according to claim 6, and an electronic device, preferably a control device or a control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, according to claim 10. Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. In the method according to the invention, a coolant pump of a coolant circuit of a vehicle, in particular a motor vehicle, is used as a sensor or a detector for determining a characteristic of the coolant circuit, wherein the characteristic of the coolant circuit is determined by an electronic device of the vehicle. The parameter may be any size of the coolant circuit and / or one of the components installed on / in the coolant circuit, as long as it can be determined with the aid of the coolant pump. For this purpose, physical, in particular thermal, electrical and / or mechanical sizes come into question.
Gemäß der Erfindung kann das Verfahren z. B. zum Ermitteln eines Kühlmittelenergiestroms als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf eingesetzt werden, wobei der Kühlmittelenergiestrom aus einem aktuellen Volumenstrom eines Kühlmittels, der Dichte des Kühlmittels und einer aktuellen Temperatur des Kühlmittels ermittelt wird. Ferner kann der Kühlmittelenergiestrom aus einer spezifischen Wärmekapazität des Kühlmittels, einem aktuellen Massenstrom des Kühlmittels und der aktuellen Temperatur des Kühlmittels ermittelt werden. According to the invention, the method z. B. are used to determine a coolant energy flow as a parameter for the coolant circuit, wherein the coolant energy flow is determined from a current volume flow of a coolant, the density of the coolant and a current temperature of the coolant. Furthermore, the coolant energy flow can be determined from a specific heat capacity of the coolant, a current mass flow of the coolant and the current temperature of the coolant.
Der aktuelle Volumenstrom des Kühlmittels kann aus einer Pumpenkennlinie und einer Kühlmittelkreislauf- und/oder Anlagenkennlinie des Kühlmittelkreislaufs ermittelt werden, wobei eine Lage eines Betriebspunkts der Kühlmittelpumpe, bevorzugt aus einem Kennlinienfeld, ermittelt wird. Zum Erhöhen einer Messsicherheit bzw. zur Toleranzreduzierung in einem zu überwachenden Kühlmittelkreislauf kann ein Ventil geschlossen und ein Volumenstrom des Kühlmittels durch das Verfahren ermittelt werden, wobei der ermittelte Volumenstrom des Kühlmittels als ein Maß für einen Messversatz, also ein Offset, des Verfahrens bei geöffnetem Ventil verwendet wird. The current volume flow of the coolant can be determined from a pump characteristic and a coolant circuit and / or system characteristic of the coolant circuit, wherein a position of an operating point of the coolant pump, preferably from a characteristic field, is determined. To increase a measurement reliability or to reduce the tolerance in a coolant circuit to be monitored, a valve can be closed and a volume flow of the coolant can be determined by the method, wherein the determined volume flow of the coolant as a measure of a measurement offset, so an offset, the method with the valve open is used.
Die Kühlmittelpumpe kann eine elektrisch angetriebene Haupt- und/oder Zusatz- wasserpumpe sein. Beim Ermitteln der Kühlmittelkreislauf- und/oder Anlagenkennlinie kann eine Viskosekorrektur durchgeführt werden. Ferner kann beim Ermitteln des Kühlmittelvolumenstroms ein elektrischer Strom durch die Kühlmittelpumpe eine indirekte Messgröße für das Verfahren sein. Des Weiteren kann der Kühlmittelvolumenstrom aus dem elektrischen Strom durch die Kühlmittel- pumpe und einer Drehzahl der Kühlmittelpumpe ermittelt werden. Gemäß der Erfindung kann das Verfahren z. B. zum Überwachen eines Kühlmittels des Kühlmittelkreislaufs eingesetzt werden, wobei für das Überwachen eine Drehzahl-, eine Drehmoment- und/oder eine Motorspannungsabweichung der Kühlmittelpumpe als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf ermittelt wird, wobei bevorzugt ein Verhalten einer tatsächlichen Position eines Rotors der Kühlmittelpumpe mit einer erwarteten Position des Rotors der Kühlmittelpumpe mittel- oder unmittelbar ausgewertet wird. The coolant pump may be an electrically driven main and / or auxiliary water pump. When determining the coolant circuit and / or system characteristic curve, a viscose correction can be carried out. Furthermore, when determining the coolant volume flow, an electrical current through the coolant pump may be an indirect parameter for the method. Furthermore, the coolant volume flow can be determined from the electrical current through the coolant pump and a rotational speed of the coolant pump. According to the invention, the method z. B. are used for monitoring a coolant of the coolant circuit, wherein for monitoring a speed, a torque and / or a motor voltage deviation of the coolant pump is determined as a parameter for the coolant circuit, preferably a behavior of an actual position of a rotor of the coolant pump with a expected position of the rotor of the coolant pump is evaluated directly or indirectly.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann zum Erkennen von bevorzugt Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Schwankung eines Modulationsverhältnisses der Kühlmittelpumpe insbesondere bei einer konstanten Solldrehzahl der Kühlmittelpumpe ausgewertet werden. Hierbei kann sich eine früher erwartete Positionsrückmeldung mit einer später erwarteten Positionsrückmeldung des Rotors der Kühlmittelpumpe abwechseln, wobei sich bevorzugt die früher erwartete Positionsrückmeldung mit der später erwarteten Positionsrückmeldung im Wesentlichen aufhebt. In one embodiment of the invention can be evaluated for detecting preferably air and / or steam in the coolant circuit, a fluctuation of a modulation ratio of the coolant pump in particular at a constant target speed of the coolant pump. In this case, an earlier expected position feedback can alternate with a later-expected position feedback of the rotor of the coolant pump, wherein preferably the previously expected position feedback with the later expected position feedback is essentially canceled out.
In einer nächsten Ausführungsform der Erfindung kann zum Erkennen von bevorzugt Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Schwankung einer Drehzahl des Rotors der Kühlmittelpumpe insbesondere bei konstanter Solldrehzahl der Kühlmittelpumpe ausgewertet werden. Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Erkennen von bevorzugt Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Motordrehzahl und eine elektrische Motorspannung der Kühlmittelpumpe ausgewertet werden. In a next embodiment of the invention can be evaluated for detecting preferably air and / or steam in the coolant circuit, a fluctuation of a rotational speed of the rotor of the coolant pump in particular at a constant target speed of the coolant pump. Furthermore, in a further embodiment of the invention for detecting preferably air and / or steam in the coolant circuit, an engine speed and an electric motor voltage of the coolant pump can be evaluated.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es z. B. möglich, eine Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs und/oder eine korrekte Befüllung des Kühlmittelkreislaufs mit Kühlmittel zu überprüfen. Ferner kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verwendung eines falschen Kühlmittels und/oder ein falsches Mischverhältnis des Kühlmittels überprüft bzw. ermittelt werden. Die Kühlmittelpumpe kann eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe eines Niedertemperaturkreislaufs zur Ladeluft- und/oder Abgasrückführungskühlung sein. Andere Kühlmittelpumpen sind natürlich anwendbar. With the method according to the invention it is z. B. possible to check a tightness of the coolant circuit and / or a correct filling of the coolant circuit with coolant. Furthermore, the use of a wrong coolant and / or a wrong mixing ratio of the coolant can be checked or determined by the method according to the invention. The coolant pump may be an electrically driven coolant pump of a low-temperature circuit for charge air and / or exhaust gas recirculation cooling. Other coolant pumps are of course applicable.
Für das Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf können gemäß der Erfindung periodische Schwankungen, insbesondere des Modulations- Verhältnisses, ausgewertet werden. Ferner können zum Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf Schwankungsdauern und/oder Schwankungshöhen der Schwankungen, insbesondere des Modulationsverhältnisses, der Kühlmittelpumpe ausgewertet werden. Des Weiteren können zum Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf bevorzugt vorher ermittelte charakteristische Frequenzen von Signalen herangezogen werden. For the detection of air and / or vapor in the coolant circuit, according to the invention periodic fluctuations, in particular of the modulation Ratio, to be evaluated. Furthermore, for detecting air and / or vapor in the coolant circuit, fluctuation periods and / or fluctuation levels of the fluctuations, in particular of the modulation ratio, of the coolant pump can be evaluated. Furthermore, preferably previously determined characteristic frequencies of signals can be used to detect air and / or vapor in the coolant circuit.
Gemäß der Erfindung kann das Verfahren in einer elektronischen Einrichtung, bevorzugt einem Steuergerät oder einer Steuereinrichtung, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeus, verwendet werden. - Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm weist Programmcodemittel auf, welche ausgebildet sind ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, wenn die Programmcodemittel auf einer Verarbeitungseinrichtung ablaufen und/oder einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind. - Die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung, insbesondere das Steuergerät oder die Steuereinrichtung, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ist derart ausgebildet, dass dadurch ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist und/oder ein erfindungsgemäßes Computerprogramm abarbeitbar ist. According to the invention, the method can be used in an electronic device, preferably a control device or a control device of a vehicle, in particular a motor vehicle. A computer program according to the invention has program code means which are designed to carry out a method according to the invention if the program code means run on a processing device and / or are stored on a computer-readable data carrier. The electronic device according to the invention, in particular the control device or the control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, is designed in such a way that a method according to the invention can be carried out and / or a computer program according to the invention can be processed.
Durch einen erfindungsgemäßen Einsatz einer Kühlmittelpumpe als einen Sensor und/oder Detektor bzw. durch Nutzung sensorischer und/oder detektorischer Eigenschaften einer Kühlmittelpumpe, insbesondere einer elektrisch bzw. elektronisch kommutierter Kühlmittelpumpe, ist es möglich, ohne einen weiteren Sensor bzw. Detektor eine oder eine Mehrzahl von Kenngrößen - wie einen Kühlmittelenergiestrom, eine Drehzahl-, Drehmoment- und/oder Motorspannungsabweichung der Kühlmittelpumpe etc. - für einen Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ermitteln zu können. Hierdurch ist eine verbesserte Regelung und/oder Steuerung der Komponenten im Klimakreislauf des Fahrzeugs möglich. By an inventive use of a coolant pump as a sensor and / or detector or by use of sensory and / or detector properties of a coolant pump, in particular an electrically or electronically commutated coolant pump, it is possible without a further sensor or detector one or a plurality of parameters - such as a coolant energy flow, a speed, torque and / or engine voltage deviation of the coolant pump, etc. - for a coolant circuit of a vehicle, in particular a motor vehicle to be able to determine. As a result, an improved control and / or control of the components in the air conditioning circuit of the vehicle is possible.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den schematischen Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit einer Hauptkühlmittelpumpe und einer Mehrzahl von Zusatzkühlmittelpumpen zum Erläutern einer ersten Variante (Fig. 1 bis 3) der Erfindung; The invention is explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings. In the schematic figures (Fig.) Of the drawing show: 1 shows a coolant circuit of a motor vehicle with a main coolant pump and a plurality of additional coolant pumps for explaining a first variant (FIGS. 1 to 3) of the invention;
Fig. 2 in einem kartesischen Koordinatensystem, einen Verlauf einer Pumpen- kennlinie einer Kühlmittelpumpe und einer Anlagenkennlinie des Kühlmittelkreislaufs aus Fig. 1 über einem Volumenstrom der Kühlmittelpumpe; 2 in a Cartesian coordinate system, a profile of a pump characteristic of a coolant pump and a system characteristic curve of the coolant circuit from FIG. 1 over a volume flow of the coolant pump;
Fig. 3 wiederum in einem kartesischen Koordinatensystem, ein beispielhaftes Verhalten eines elektrischen Stroms an der Kühlmittelpumpe, einer Drehzahl der Kühlmittelpumpe und eines Druckverlaufs der Kühlmittelpumpe jeweils über einem Volumenstrom der Kühlmittelpumpe; 3 in turn in a Cartesian coordinate system, an exemplary behavior of an electrical current at the coolant pump, a rotational speed of the coolant pump and a pressure curve of the coolant pump in each case via a volume flow of the coolant pump;
Fig. 4 einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs zur Ladeluftkühlung und/oder Abgasrückführungskühlung zum Erläutern einer zweiten Variante (Fig. 4 bis 7) der Erfindung;  4 shows a coolant circuit of a motor vehicle for charge air cooling and / or exhaust gas recirculation cooling for explaining a second variant (FIGS. 4 to 7) of the invention;
Fig. 5 eine elektrische bzw. elektronische Reaktion einer Ansteuerung einer Kühlmittelpumpe beim Eintreten von Dampf bzw. Luft in ein Gehäuse der 5 shows an electrical or electronic reaction of a control of a coolant pump when steam or air enters a housing of the
Kühlmittelpumpe; Coolant pump;
Fig. 6 in zwei kartesischen Koordinatensystemen einen Verlauf einer Drehzahl und einer elektrischen Motorspannung der Kühlmittelpumpe über der Zeit; und  6 shows in two Cartesian coordinate systems a profile of a rotational speed and an electrical motor voltage of the coolant pump over time; and
Fig. 7 ein Blockschaltbild zum Durchführen einer Ausführungsform der zweitenFig. 7 is a block diagram for carrying out an embodiment of the second
Variante der Erfindung. Variant of the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Varianten der Erfindung näher erläutert. - Die erste Variante der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Fahrzeugpumpe, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Wasserpumpe, als einen Sensor zum Ermitteln eines Kühlmittelenergiestroms; siehe die Fig. 1 bis 3. D. h. gemäß der ersten Variante wird als Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs der Kühlmittel- energiestrom ermittelt. - Die zweite Variante der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Fahrzeugpumpe, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Wasserpumpe, als einen Sensor zum Überwachen eines Kühlmittels des Kühlmittelkreislaufs; siehe die Fig. 4 bis 7. Gemäß der zweiten Variante wird als Kenngröße des Kühlmittelkreislaufs eine Drehzahl-, Drehmoment- und/oder Motorspannungsabwei- chung der Kühlmittelpumpe ermittelt. Die beiden Varianten der Erfindung sind dabei selbstverständlich beispielhaft. Es können auch andere Größen aus den Sensor- und/oder Detektoreigenschaften der Fahrzeugpumpe, nachfolgend allgemein als Kühlmittelpumpe bezeichnet, mittel- und/oder unmittelbar abgeleitet werden. Bevorzugt ist dies eine physikali- sehe Größe des Kühlmittelkreislaufs selbst, einer Komponente des Kühlmittelkreislaufs und/oder des verwendeten Kühlmittels. Hierbei muss diese Größe nicht explizit berechenbar sein; es genügt eine Auswirkung dieser Größe gemäß der Erfindung aufgrund eines Verhaltens der Kühlmittelpumpe zu sensieren bzw. zu detektieren. - Dies ist z. B. bei einer Ausführungsform der zweiten Variante der Erfindung der Fall, bei welcher eine Auswirkung eines verminderten Siedepunkts des Kühlmittels sensiert wird und so auf die physikalische Größe bzw. Tatsache des .verminderten Siedepunkts' geschlossen wird. EMBODIMENTS OF THE INVENTION The invention is explained in more detail below with reference to two variants of the invention. - The first variant of the invention relates to a use of a vehicle pump, in particular a motor vehicle water pump, as a sensor for determining a coolant energy flow; see Figs. 1 to 3. D. h. According to the first variant, the coolant energy flow is determined as a parameter of a coolant circuit. The second variant of the invention relates to a use of a vehicle pump, in particular a motor vehicle water pump, as a sensor for monitoring a coolant of the coolant circuit; see FIGS. 4 to 7. According to the second variant, a speed, torque and / or motor voltage deviation of the coolant pump is determined as the parameter of the coolant circuit. The two variants of the invention are of course exemplary. Other variables from the sensor and / or detector properties of the vehicle pump, hereinafter generally referred to as a coolant pump, can also be derived indirectly and / or directly. This is preferably a physical size of the coolant circuit itself, a component of the coolant circuit and / or the coolant used. This size does not have to be explicitly calculable; It is sufficient to sense or detect an effect of this size according to the invention due to a behavior of the coolant pump. - This is z. Example, in an embodiment of the second variant of the invention, the case in which an effect of a reduced boiling point of the coolant is sensed and so on the physical size or fact of the reduced boiling point 'is concluded.
Erste Variante der Erfindung First variant of the invention
Aufgrund verschiedener Aufgaben und Anforderungen steigt eine Komplexität von Kühlmittelkreisläufen in Kraftfahrzeugen und eine Anzahl beteiligter Komponenten nimmt zu. Exemplarisch sind in einem nachfolgend dargestellten System (Fig. 1 ) neben einer bevorzugt mechanischen (Haupt-)Kühlmittepumpe 3 unter anderem drei bevorzugt elektrisch betriebene (Zusatz-)Kühlmittelpumpen 4 für eine Förderung des oder der Kühlmittel eingesetzt. Eine Ansteuerung der einzelnen Komponenten basiert auf Temperaturinformationen, welche von einer elektronischen Einrichtung, z. B. einem übergeordneten Steuergerät 1 1 , ausgewertet werden. Ferner zeigt der Kühlmittelkreislauf der Fig. 1 ein Kühlgebläse 1 , ein In- nenraumgebläse 2, einen Kühler 5 (HT bzw. NT), einen optionalen Kondensator 6, einen optionalen Verdampfer 7, einen Verbrennungsmotor 8, einen optionalen Ladeluftkühler 9, einen Wärmetauscher 10 und einen optionalen Abgasturbolader 12. Informationen über aktuelle Kühlmittelvolumen- V und Energieströme Er stehen einer Steuerung (z. B. dem Steuergerät 1 1) derzeit nicht zur Verfügung. Jedoch werden, insbesondere bei geringer werdender zur Verfügung stehender Wärme infolge einer Wirkungsgradverbesserung von Verbrennungsmotoren bzw. einer zukünftigen Traktionsmotorelektrifizierung, diese Information(en) an Bedeutung gewinnen. Dies betrifft z. B. eine Verteilung der Wärme bei niedrigen Temperaturen (Batterieerwärmung versus Aufwärmen eines Fahrzeuginnenraums). - Durch die Erfindung soll der thermische Kühlmittelenergiestrom Eth (siehe unten) in einem Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ohne eine Nutzung zusätzlicher und/oder expliziter Sensoren, ermittelt werden. Für ein Ermitteln des thermischen Energieflusses Eth ist zunächst eine Bestimmung eines Volumenstroms 1 10, V (Rechtsachse 1 1 1 in der Fig. 2, Einheit m3 s"1 ; siehe unten) des Kühlmittels notwendig. Dieser wird beeinflusst von einer Pumpenkennlinie 122 (abhängig von einer elektrischen Ansteuerung, z. B. einem Drehzahlsollwert) und einer Kühlmittelkreislauf- 121 und/oder Anlagenkennlinie 121 . Der geförderte Volumenstrom 1 10, V ergibt sich aus einem Schnittpunkt der beiden Kennlinien (Betriebspunkt 123), wie in Fig. 2 dargestellt. Auf einer Hochachse 1 12 ist ein Differenzdruck (Einheit Pa) aufgetragen. Basis einer Messung des Volumenstroms 1 10, V ist ein Bestimmen einer Lage des Betriebspunkts 123. Die Bestimmung des Betriebspunkts 123 ist im Nachfolgenden exemplarisch für eine elektronisch kommutierte Kühlmittelpumpe 4 (BLDC- bzw.Due to various tasks and requirements, complexity of coolant circuits in automobiles is increasing and a number of components involved are increasing. By way of example, in a system (FIG. 1) shown below, in addition to a preferably mechanical (main) coolant pump 3, inter alia, three (preferably) electrically operated (additional) coolant pumps 4 are used for conveying the coolant or coolant. An activation of the individual components based on temperature information, which from an electronic device, eg. B. a higher-level control unit 1 1, are evaluated. Furthermore, the coolant circuit of FIG. 1 shows a cooling fan 1, an interior fan 2, a cooler 5 (HT or NT), an optional condenser 6, an optional evaporator 7, an internal combustion engine 8, an optional intercooler 9, a heat exchanger 10 and an optional exhaust gas turbocharger 12. Information about current coolant volume V and energy flows It is currently not available to a controller (eg the control unit 11). However, especially with decreasing available heat due to an improvement in the efficiency of internal combustion engines or a future traction motor electrification, this information (s) will become more important. This concerns z. B. a distribution of heat at low temperatures (battery heating versus warming of a vehicle interior). - By the invention is the thermal Kühlmittelenergiestrom E th (see below) in a coolant circuit of a vehicle, in particular a motor vehicle, without the use of additional and / or explicit sensors, are determined. For determining the thermal energy flow E th, it is first necessary to determine a volumetric flow rate 1 10, V (right axis 1 1 1 in FIG. 2, unit m 3 s -1 , see below) of the coolant, which is influenced by a pump characteristic curve 122 (depending on an electrical control, eg a speed setpoint) and a coolant circuit 121 and / or system characteristic 121. The delivered volume flow 110, V results from an intersection of the two characteristic curves (operating point 123), as in FIG A differential pressure (unit Pa) is plotted on a vertical axis 1. The basis of a measurement of the volumetric flow 110, V is a determination of a position of the operating point 123. The determination of the operating point 123 is shown below as an example for an electronically commutated coolant pump 4 (FIG. BLDC or
EC-Motor) beschrieben. EC motor) described.
Wirkprinzip eines elektronisch kommutierten Antriebsmotors, z. B. für die Kühlmittelpumpen 4, ist eine Generierung eines zu einem Rotor des Antriebsmotors synchronen magnetischen Drehfelds. Dies erfolgt durch eine Pulsweiten-Operating principle of an electronically commutated drive motor, z. B. for the coolant pump 4, is a generation of a synchronous to a rotor of the drive motor magnetic rotating field. This is done by a pulse width
Modulation in den einzelnen Wicklungen eines Stators des Antriebsmotors. Ein permanenterregtes Magnetfeld des Rotors folgt in einem Normalzustand einem generierten Statorfeld, wobei im Wesentlichen kein Schlupf auftritt. Aus diesem Grund kann eine momentane Rotordrehzahl als eine der Steuerung bekannte Größe angenommen werden. Es ergibt sich hierbei eine vergleichsweise hoheModulation in the individual windings of a stator of the drive motor. A permanently excited magnetic field of the rotor follows in a normal state a generated stator field, wherein substantially no slip occurs. For this reason, a current rotor speed can be assumed as a size known to the controller. This results in a comparatively high
Genauigkeit einer Drehzahlinformation, da diese zur Bestimmung eines richtigen Kommutierungszeitpunkts notwendig ist. Accuracy of a speed information, since this is necessary to determine a correct Kommutierungszeitpunkts.
Die Rotordrehzahl 143 entspricht bei gängigen Kühlmittelpumpen 4 konstrukti- onsbedingt bevorzugt einer Pumpendrehzahl, denn ein Flügelrad der Kühlmittelpumpe 4 ist deren Rotor. Eine in einem Pumpensteuergerät integrierte Erfassung eines elektrischen Stroms 142 durch die Kühlmittelpumpe 4 mittels eines Messshunts ist Stand der Technik und wird als gegeben betrachtet. Typische Verläufe des elektrischen Stroms 142 (gestrichelte Hochachse 132, Einheit A) und eines Gegendrucks 144 (durchgezogene Hochachse 134, Einheit Pa) bei einer konstanten Drehzahl 143 (strichpunktierte Hochachse 133, Einheit s"1) der Kühlmit- telpumpe 4 sind in Fig. 3 dargestellt. Auf einer Rechtsachse 1 1 1 ist wiederum der von den Messgrößen abhängige Volumenstrom (1 10, V ) durch die Kühlmittelpumpe 4 dargestellt. Ersichtlich ist, dass der elektrische Pumpenstrom 142 (gestrichelte Linie) näherungsweise linear mit dem Volumenstrom 1 10, V ansteigt. Somit kann der Pumpenstrom 142 als eine indirekte Messgröße für den Kühlmittelvolumenstrom 1 10, V (Fig. 2) genutzt werden. The rotor speed 143 in conventional coolant pumps 4 design-related preferably a pump speed, because an impeller of the coolant pump 4 is the rotor. An integrated in a pump controller detection of an electric current 142 by the coolant pump 4 by means of a measuring shunt is state of the art and is considered as given. Typical curves of the electric current 142 (dashed vertical axis 132, unit A) and a back pressure 144 (solid vertical axis 134, unit Pa) at a constant speed 143 (dash-dotted vertical axis 133, unit s "1 ) of the coolant telpumpe 4 are shown in Fig. 3. On a right axis 1 1 1, in turn, the volume flow (1 10, V) dependent on the measured variables is represented by the coolant pump 4. It can be seen that the electric pump current 142 (dashed line) increases approximately linearly with the volume flow 1 10, V. Thus, the pump flow 142 can be used as an indirect measure of the refrigerant flow rate 1 10, V (FIG. 2).
Einen zu berücksichtigenden störenden Einfluss besitzt eine temperaturbedingte Änderung einer Viskosität des Kühlmittels, welche die Kühlmittelkreislauf- 121 bzw. Anlagenkennlinie 121 beeinflusst, dies gilt es in einer sogenannten Viskosekorrektur zu berücksichtigen. Diese Änderung wird bei der erfindungsgemäßen Auswertung durch eine bekannte Kühlmitteltemperatur mittels hinterlegter Kennfelder, die auch als Kennlinienfeld bezeichnet sind, berücksichtigt. A disturbing influence to be taken into account has a temperature-dependent change in a viscosity of the coolant, which influences the coolant circulation 121 or system curve 121; this applies in a so-called viscose correction. This change is taken into account in the evaluation according to the invention by a known coolant temperature by means of stored maps, which are also referred to as family of characteristics.
Im Folgenden erfolgt eine erfindungsgemäße Signalauswertung und ein Ermitteln des thermischen Energieflusses Eth . D. h. es liegt z. B. durch das übergeordnete Steuergerät 1 1 oder durch ein anderes Steuergerät an das Pumpensteuergerät eine Anfrage bezüglich des thermischen Energieflusses Eth oder optional eine Anfrage bezüglich des Volumenstroms V des Kühlmittels vor. - Zunächst erfolgt gemäß der Erfindung ein Ermitteln des elektrischen Pumpenstroms 142 und der Drehzahl 143 durch das Pumpensteuergerät. Ferner wird überprüft, ob eine Messung durch weitere Komponenten des Kühlmittelkreislaufs gestört ist, z. B. : ist eine weitere Pumpe aktiv, ist ein Ventil oder eine Mehrzahl von Ventilen geschlossen etc. In the following, a signal evaluation according to the invention and a determination of the thermal energy flow E th . Ie. it is z. B. by the higher-level control unit 1 1 or by another control unit to the pump control unit, a request regarding the thermal energy flow E th or optionally a request for the volume flow V of the coolant before. - First, according to the invention, a determination of the electric pump current 142 and the rotational speed 143 by the pump control unit. Furthermore, it is checked whether a measurement is disturbed by other components of the coolant circuit, for. B.: is another pump active, is a valve or a plurality of valves closed etc.
Ferner erfolgt eine Messung einer Temperatur TR des Kühlmittels. Dies kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Eine Möglichkeit ist, bei Vorhandensein eines Temperatursensors an/in der Kühlmittelpumpe 4, durch diesen die Temperatur TFi des Kühlmittels zu ermitteln. Eine andere Möglichkeit ist ein Übermitteln der Fluidtemperatur TFi durch das Steuergerät 1 1 an das Pumpensteuergerät (Sensoren in aktuellen Fahrzeugen vorhanden). Eine weitere Möglichkeit ist eine indirekte Messung der Temperatur TR durch einen elektrischen Spulenwiderstand. Und ferner besteht die Möglichkeit einen Temperatursensor des Pumpensteuergeräts für das Bestimmen der Temperatur TFi des Kühlmittels zu nutzen. Des Weiteren erfolgt ein Aufruf des in einem Mikrokontroller des Pumpensteuergeräts hinterlegten Kennlinienfelds unter Berücksichtigung der Werte für den elektrischen Strom 142 durch die Kühlmittelpumpe 4, der Drehzahl 143 der Kühlmittelpumpe 4 und/oder eines oder einer Mehrzahl von Temperaturwert(en) des Kühlmittels (Viskositätskorrektur). - Darüber hinaus erfolgt eine Bestimmung des aktuellen Volumenstroms 1 10, V durch den Betriebspunkt 123 aus dem Kennlinienfeld (Fig. 2). Furthermore, a measurement of a temperature T R of the coolant takes place. This can be done in different ways. One possibility is, in the presence of a temperature sensor on / in the coolant pump 4, to determine by this the temperature T F i of the coolant. Another possibility is a transmission of the fluid temperature T F i by the control unit 1 1 to the pump control unit (sensors present in current vehicles). Another possibility is an indirect measurement of the temperature T R by an electrical coil resistance. Furthermore, it is possible to use a temperature sensor of the pump control device for determining the temperature T F i of the coolant. Furthermore, a call-up of the characteristic field stored in a microcontroller of the pump control device takes place taking into account the values for the electric current 142 by the coolant pump 4, the speed 143 of the coolant pump 4 and / or one or a plurality of temperature value (s) of the coolant (viscosity correction). , - In addition, a determination of the current volume flow 1 10, V by the operating point 123 from the characteristic field (Fig. 2).
Nun kann eine Berechnung des thermischen Energieflusses Eth durch einen nachfolgenden bekannten physikalischen Zusammenhang erfolgen: Now a calculation of the thermal energy flow E th can be made by a following known physical relationship:
Eth = c - m - TF| = V - p - TF| E th = c - m - T F | = V - p - T F |
Hierbei ist c eine spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels, rh ein aktueller Massenstrom des Kühlmittels, V der aktuelle Volumenstrom des Kühlmittels, p eine Dichte des Kühlmittels und TFi die aktuelle Temperatur des Kühlmittels. - □ ach Berechnen des thermischen Energieflusses Eth bzw. des Kühlmittelenergiestroms Eth erfolgt eine Übergabe des thermischen Energiestroms Eth z. B. an das übergeordnete Steuergerät 1 1 und/oder ein anderes Steuergerät. Here, c is a specific heat capacity of the coolant, rh is a current mass flow of the coolant, V is the current volume flow of the coolant, p is a density of the coolant and T F i is the current temperature of the coolant. - □ ach calculating the thermal energy flow E th or the coolant flow energy E th a transfer of thermal energy flow E is th z. B. to the higher-level control unit 1 1 and / or another controller.
Zum Erhöhen einer Messsicherheit bzw. zum Reduzieren einer Toleranz besteht die Möglichkeit eine Referenzmessung durchzuführen. Hierzu kann ein Ventil im zu überwachenden Kühlmittelkreislauf geschlossen und das beschriebene Verfahren durchgeführt werden. Durch eine Kenntnis, dass kein Volumenstrom an Kühlmittel vorhanden sein kann und dem Ergebnis der Volumenstrombestimmung ist es nun möglich, einen Messversatz, einen sogenannten Offset, zu bestimmen und somit eine exaktere Messung zu ermöglichen. Möglich ist z. B. eine solche Referenzmessung nach einem Initialisieren des Steuergeräts 1 1 . Ein erweitertes Messverfahren kann durch ein stufenweises Erhöhen einer Pumpendrehzahl 143 realisiert werden. Eine sich einstellende Drehzahl-Strom-Kurve kann mithilfe eines Mehrpunktfitverfahrens als ein Indikator für den aktuellen Volumenstrom 1 10, V genutzt werden. Der Kühlmittelenergiestrom Eth wird gemäß der Erfindung durch die erfindungsgemäße Nutzung einer bereits im Kühlmittelkreislauf vorhandenen elektrisch be- triebenen Kühlmittelpumpe 3, 4 (Kühlmittelpumpe 4, gegebenenfalls Hauptkühlmittelpumpe 3) ermittelt. Die zusätzliche Information(en) über den aktuellen thermischen Energiefluss Eth im System ermöglicht eine besser an einen tatsächlichen Bedarf angepasste Regelung und/oder Steuerung (z. B. der Pumpen- drehzahl 143), wodurch eine energieeffizientere Regelung und/oder Steuerung der Komponenten in einem Klimakreislauf des Fahrzeugs umsetzbar ist. Der verringerte elektrische Energiebedarf ist verbunden mit einem verringerten Kraftstoffverbrauch und verringerten Emissionen. Des Weiteren werden durch die Kenntnis des thermischen Energieflusses Eth fortgeschrittene, eine aktuelle Wärmestromverteilung berücksichtigende Ther- momanagementsysteme ermöglicht. Insbesondere im Kontext einer Elektrifizierung des Kraftfahrzeugs werden diese Thermomanagementsysteme aufgrund einer verminderten Wärmeverfügbarkeit notwendig sein. Die Messgröße thermi- scher Energiefluss Eth kann als direkte Eingangsgröße für zukünftige Thermo- system- und/oder Fahrzeugenergiemanager genutzt werden. To increase a measurement reliability or to reduce a tolerance, it is possible to perform a reference measurement. For this purpose, a valve in the coolant circuit to be monitored can be closed and the method described can be carried out. By knowing that no volume flow of coolant can be present and the result of the volumetric flow determination, it is now possible to determine a measurement offset, a so-called offset, and thus to enable a more accurate measurement. Possible is z. B. such a reference measurement after initialization of the controller 1 1. An extended measuring method can be realized by stepwise increasing a pump speed 143. A self-adjusting speed-current curve can be used as an indicator for the current volume flow 1 10, V using a multipoint fitting method. The coolant energy flow E th is according to the invention by the inventive use of an existing already in the coolant circuit electrically be Driven coolant pump 3, 4 (coolant pump 4, possibly main coolant pump 3) determined. The additional information (s) on the current thermal energy flow E th in the system allows better control and / or control (eg pump speed 143) adapted to an actual need, thereby providing more energy efficient control and / or control of the components can be implemented in an air conditioning circuit of the vehicle. The reduced electrical energy requirement is associated with reduced fuel consumption and reduced emissions. Furthermore, the knowledge of the thermal energy flow E th enables advanced thermal management systems that take into account the current heat flow distribution. Especially in the context of electrification of the motor vehicle, these thermal management systems will be necessary due to reduced heat availability. The measured quantity of thermal energy flow E th can be used as a direct input variable for future thermal system and / or vehicle energy managers.
Ebenfalls kann die Messgröße Eth für eine Fahrzeugbetriebsstrategie herangezogen werden, um folgende Entscheidungen energieoptimal treffen zu können. - Bei Hybridfahrzeugen: ist ausreichend thermische Energie im System vorhanden um eine prädizierte Strecke rein elektromotorisch zurückzulegen? Kann eine nicht mehr im Akkumulator speicherbare Rekuperationsenergie im Thermosys- tem gespeichert werden bzw. ist der Kühlmittelkreislauf noch aufnahmefähig? Nach einem Kurzzeitstopp: ist ausreichend thermische Energie im System vor- handen, um eine elektrische Zusatzheizung nicht aktivieren zu müssen? Likewise, the measured variable E th can be used for a vehicle operating strategy in order to be able to make the following energy-optimal decisions. - In hybrid vehicles: is there sufficient thermal energy in the system to cover a predicted distance purely by electric motor? Can a recuperation energy that can no longer be stored in the accumulator be stored in the thermosystem or is the coolant circuit still receptive? After a short-term stop: is there sufficient thermal energy in the system to avoid having to activate an additional electric heater?
Zweite Variante der Erfindung Second variant of the invention
Ein nachfolgend beschriebener beispielhafter Niedertemperaturkreislauf bzw. Kühlmittelkreislauf (siehe Fig. 4) zur bevorzugt indirekten Ladeluftkühlung und/oder Abgasrückführungskühlung eines turbogeladenen Verbrennungsmotors weist einen Niedertemperatur-Kühlmittelkühler 1 1 , die Fluidverbindungen 12 (z. B. Schläuche 12), eine elektrische Kühlmittelpumpe 13, einen Ausgleichsbehälter 14, ein Rückschlagventil 15, einen AGR-Kühler 16, ein Bypassventil 17, einen Ladeluftkühler 18 und einen Temperatursensor 19 auf. Ein Arbeitsmedium desA below-described exemplary low-temperature circuit or coolant circuit (see FIG. 4) for preferably indirect charge-air cooling and / or exhaust-gas recirculation cooling of a turbocharged internal combustion engine has a low-temperature coolant radiator 11, the fluid connections 12 (eg tubes 12), an electrical coolant pump 13, a surge tank 14, a check valve 15, an EGR cooler 16, a bypass valve 17, a charge air cooler 18 and a temperature sensor 19. A working medium of
Kühlmittelkreislaufs ist meist ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch bzw. Wasser- Propylenglykol-Gemisch, welchem ggf. Additive beigesetzt sind (auch erste Variante der Erfindung). Es verhindert eine Korrosion der Komponenten und dient einem Frost- bzw. Überhitzungsschutz. Coolant circuit is usually a water-ethylene glycol mixture or water Propylene glycol mixture, which optionally additives are buried (also the first variant of the invention). It prevents corrosion of the components and serves to protect against frost or overheating.
Ein Überwachen des Kühlmittelkreislaufs ist in aktuellen Fahrzeugen nur bedingt umgesetzt. Stand der Technik ist ein Erfassen bzw. Messen einer Temperatur des Kühlmittels, jedoch erfolgt kein Überwachen einer Dichtheit des Systems. Bei einer Beschädigung eines Kühlmittelschlauchs 12 (z. B. durch einen Marder) oder eine undichte Komponente tritt Kühlmittel aus und wird erst durch unplausibele Temperaturen und/oder durch eine Trockenlauferkennung der Kühlmittelpumpe 13 registriert (falls diese Funktion implementiert ist). - Auch kann eine korrekte Befüllung des Systems bei einer Fahrzeugfertigung und/oder nach einem Kühlmittelwechsel sensorisch nicht überprüft werden. - Eine Verwendung eines falschen Kühlmittels bzw. eines falschen Mischverhältnisses des Kühlmittels ist direkt durch das System ebenfalls nicht detektierbar. Monitoring the coolant circuit is only partially implemented in current vehicles. The prior art is detecting a temperature of the coolant, however, there is no monitoring of leaktightness of the system. If a coolant hose 12 (for example, a marten) or a leaking component is damaged, coolant will escape and will only be registered by implausible temperatures and / or by dry run detection of the coolant pump 13 (if this function is implemented). - Also, a correct filling of the system in a vehicle production and / or after a coolant change can not be sensed. - A use of a wrong coolant or a wrong mixing ratio of the coolant is also not directly detectable by the system.
Aufgrund konstruktiv bedingter Vorteile kommen in vielen Anwendungen Kreiselpumpen mit einem elektronisch kommutierten motorischen Antrieb zum Einsatz. Bei diesen ist meistens keine dynamische Abdichtung notwendig, da eine Drehbewegung durch eine magnetische Kopplung realisiert ist. Oft ist ein Rotor und ein Flügelrad einer Kreiselpumpe in einem Bauteil ausgeführt. Ein Bestromen der Statorspulen erfolgt durch eine elektronische Schaltung, welche von einem Mik- rocontroller angesteuert wird. Ein Leistungsteil und ein Rechner sind in der Regel in ein Gehäuse der Kühlmittelpumpe 13 integriert. Due to design-related advantages, centrifugal pumps with an electronically commutated motor drive are used in many applications. In these usually no dynamic sealing is necessary because a rotational movement is realized by a magnetic coupling. Often, a rotor and an impeller of a centrifugal pump are designed in one component. The stator coils are powered by an electronic circuit, which is controlled by a microcontroller. A power unit and a computer are usually integrated in a housing of the coolant pump 13.
Elektronisch kommutierte Motoren (BLDC- bzw. EC-Motor) für Kühlmittelpumpen 13 gehören zur Gruppe der synchronen Gleichstrommotoren, d. h. ein durch Statorspulen erzeugtes elektromagnetisches Drehfeld hat eine gleiche Drehgeschwindigkeit wie der Rotor. Um eine Drehbewegung zu erzeugen, müssen die Statorspulen in einer bestimmten Sequenz bestromt werden. Hierfür benötigt man Informationen bezüglich einer Lage des Rotors, welche man u. a. mit Hall- Sensoren oder durch eine Auswertung einer induzierten Gegeninduktionsspannung erhalten kann. Electronically commutated motors (BLDC or EC motor) for coolant pumps 13 belong to the group of synchronous DC motors, i. H. an electromagnetic rotating field generated by stator coils has a same rotational speed as the rotor. To generate a rotary motion, the stator coils must be energized in a specific sequence. For this one needs information regarding a position of the rotor, which u u. a. can be obtained with Hall sensors or by an evaluation of an induced mutual induction voltage.
Aufgabe der zweiten Variante der Erfindung ist ein Überwachen des Kühlmittelkreislaufs, sodass eine Leckage im Kühlsystem, eine falsche Befüllung des Kühlmittelkreislaufs, eine Verwendung eines falschen Kühlmittels und/oder ein falsches Mischverhältnis des Kühlmittels erkannt werden können. - Gemäß der zweiten Variante der Erfindung erfolgt ein Erkennen von Luft- und/oder Dampfbläschen im Kühlmittelkreislauf durch das erfindungsgemäße Ausnutzen von sensorischen Eigenschaften der elektronisch angesteuerten Kühlmittelpumpe 13. Object of the second variant of the invention is to monitor the coolant circuit, so that a leak in the cooling system, a wrong filling of the Coolant circuit, a use of a wrong coolant and / or a wrong mixing ratio of the coolant can be detected. According to the second variant of the invention, detection of air and / or vapor bubbles in the coolant circuit takes place by the use according to the invention of sensory properties of the electronically controlled coolant pump 13.
Durch eine Undichtigkeit im Kühlmittelkreislauf oder einer der Komponenten des Kühlmittelkreislaufs kann Kühlmittel aus und Luft in das System gelangen. Derart entstehende Luftbläschen im Kühlmittelkreislauf beeinflussen ein auf die Flügel- räder der Kühlmittelpumpe 13 wirkendes Moment und können durch das nachfolgend beschriebene Verfahren erkannt werden. Ein Vorteil der Erkennung ist eine schnelle Fehlerregistrierung, wodurch ein Austreten großer Mengen des umweltgefährdenden Kühlmittels verhindert werden kann (Kühlmittel ist Sondermüll und darf nicht in das Grundwasser gelangen). Leakage in the coolant circuit or one of the components of the coolant circuit may cause coolant to escape and air into the system. Such resulting air bubbles in the coolant circuit affect an acting on the vanes of the coolant pump 13 torque and can be detected by the method described below. An advantage of the detection is a quick error registration, which can prevent the escape of large quantities of the environmentally hazardous coolant (coolant is hazardous waste and must not get into the groundwater).
Ferner kann ein mit zu wenig Kühlmittel gefülltes System zu einer nicht mehr ausreichenden Kühlleistung führen, was einen negativen Einfluss auf einen Schutz der Komponenten des Kühlmittelkreislaufs hätte. In diesem Fall werden gemäß der zweiten Variante der Erfindung Dampfbläschen im System erkannt, und es erfolgt eine Rückmeldung nach einem Füllprozess bzw. nach einemFurthermore, a system filled with too little coolant can lead to a no longer sufficient cooling capacity, which would have a negative impact on protection of the components of the coolant circuit. In this case, according to the second variant of the invention, vapor bubbles are detected in the system, and there is feedback after a filling process or after a
Wechsel des Kühlmittels. Change of coolant.
Eine Verwendung eines falschen Mischverhältnis des Kühlmittels kann einen reduzierten Siedepunkt des Kühlmittels zur Folge haben. Der reduzierte Siede- punkt kann in einem Hochtemperaturkreislauf eine Bildung von Dampfbläschen in einem oberen Arbeitstemperaturbereich zur Folge haben. Diese Dampfbläschen beeinflussen, wie auch Luftbläschen, das auf die Flügelräder wirkende Moment der Kühlmittelpumpe 13 und können ebenfalls durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gemäß der zweiten Variante der Erfindung erkannt werden. Using a wrong mixing ratio of the coolant may result in a reduced boiling point of the coolant. The reduced boiling point may result in the formation of vapor bubbles in an upper working temperature range in a high temperature cycle. These vapor bubbles, as well as air bubbles, influence the moment of the coolant pump 13 acting on the vanes and can likewise be recognized by the method according to the second variant of the invention described below.
Infolge neuer Gesetzgebungen (z. B. California Code of Regulations, Titel 13, 1968.2) wird eine Onboard-Diagnose für abgas relevante Systeme in Fahrzeugen notwendig. Hierzu gehört auch eine Temperatur einer dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft, da die Lufttemperatur einen direkten Einfluss auf die Emissio- nen des Verbrennungsmotors hat. Eine Aufwertung einer Funktionalität derAs a result of new legislation (eg California Code of Regulations, Title 13, 1968.2), an onboard diagnosis is necessary for exhaust-relevant systems in vehicles. This also includes a temperature of an air supplied to the internal combustion engine, since the air temperature has a direct influence on the emissions of the internal combustion engine. An appreciation of a functionality of the
Kühlmittelpumpe 13 durch zusätzliche OBD-Funktionen kann durch die erfin- dungsgemäße Überwachung das Kühlmittelkreislaufs ermöglicht werden. Durch eine Kommunikation mit einem übergeordneten Steuergerät ist ferner eine Plausibilisierung von Sensorwerten und Stellgrößen anderer Komponenten möglich. Coolant pump 13 by additional OBD functions can be replaced by the The proper monitoring of the coolant circuit are made possible. By communicating with a higher-level control unit, a plausibility check of sensor values and manipulated variables of other components is also possible.
EC-Motoren von Kühlmittelpumpen 13 werden in verschiedensten Baugrößen und -formen hergestellt, jedoch lassen sich solche Elektromotoren prinzipiell auf einen Grundtyp zurückführen, bestehend aus einem drehbar gelagerten Rotor (Läufer) und einem feststehenden Stator. Eine Funktionsgrundlage der EC-Moto- ren ist eine Wechselwirkung der beteiligten elektromagnetischen Felder. Um eineEC motors of coolant pumps 13 are manufactured in various sizes and shapes, but such electric motors can in principle be attributed to a basic type, consisting of a rotatably mounted rotor (rotor) and a fixed stator. A functional basis of the EC motors is an interaction of the electromagnetic fields involved. To one
Drehbewegung des Rotors zu erhalten, muss durch die Statorspulen ein magnetisches Drehfeld generiert werden, wobei durch eine magnetische Kopplung mit einem permanenterregten Rotorfeld eine Drehbewegung des Rotors entsteht. Bestromt werden die Statorspulen der Kühlmittelpumpe 13 durch ein Leistungsteil, welches mittels einer Logik, d. h. einem programmierbaren Microcomputer, angesteuert wird. Damit die magnetische Kopplung der beiden elektromagnetischen Felder, z. B. infolge eines erhöhten Moments, nicht abreißt, erfolgt ein Überwachen einer tatsächlichen Rotorposition und ein Vergleich mit einer von ei- ner Steuerung/Regelung .erwarteten' Rotorposition. Eine (steuer-)gerätinterneTo obtain rotational movement of the rotor, a magnetic rotating field must be generated by the stator coils, wherein a rotational movement of the rotor is formed by a magnetic coupling with a permanent-magnet rotor field. The stator coils of the coolant pump 13 are energized by a power unit, which by means of logic, i. H. a programmable microcomputer, is controlled. So that the magnetic coupling of the two electromagnetic fields, z. As a result of an increased torque, does not break off, there is a monitoring of an actual rotor position and a comparison with an expected by a control / 'rotor position. One (control) device internal
Regelung greift bei zu großen Abweichungen korrigierend ein. Control corrects too much deviation.
Bei einem größeren externen Moment auf den Rotor der Kühlmittelpumpe 13 wird ein Referenzpunkt (überwachter Nulldurchgang einer Induktionsspannung bzw. durch die Sensorik der Kühlmittelpumpe 13) später erreicht (Rotor dreht langsamer) und die Steuerung/Regelung erhöht einen elektrischen At a larger external moment on the rotor of the coolant pump 13, a reference point (monitored zero crossing of an induction voltage or by the sensor of the coolant pump 13) is reached later (rotor rotates slower) and the control / regulation increases an electrical
Statorwicklungsstrom durch ein höheres Pulsweiten-Modulationsverhältnis. Bei einem geringeren externen Moment wird der Referenzpunkt früher erreicht (Rotor dreht schneller) und die Steuerung/Regelung senkt das Modulationsverhältnis der Kühlmittelpumpe 13. Stator winding current through a higher pulse width modulation ratio. At a lower external torque, the reference point is reached earlier (rotor rotates faster) and the control reduces the modulation ratio of the coolant pump 13.
Ein Wrkprinzip der eingesetzten Kühlmittelpumpe 13 (Kreiselpumpe 13) ist ein Nutzen der Zentrifugalkraft. Das in die Kühlmittelpumpe 13 eintretende Kühlmittel wird von dem rotierenden Flügelrad mitgerissen und auf eine Kreisbahn nach außen gezwungen. Die vom Kühlmittel aufgenommene Bewegungsenergie erhöht einen Fluiddruck des Kühlmittels innerhalb der Kühlmittelpumpe 13 und presst das Kühlmittel aus der Kühlmittelpumpe 13 heraus. Gelangt Wasser oder Dampf in ein Inneres der Kühlmittelpumpe 13 wird das auf das Flügelrad wirksame Moment verringert, der Rotor der Kühlmittelpumpe 13 dreht schneller. Zunächst ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Variante erläutert (vgl. auch Fig. 5). Durch das verringerte externe Moment auf das Flügelrad der Kühlmittelpumpe 13 wird der von der Steuerung/Regelung erwartete Referenzpunkt für eine Drehzahlsynchronisierung früher erreicht, und die Steuerung/Regelung verringert (Bezugszeichen 202) ein Modulationsverhältnis 200 (Hochachse 200). Nachdem die Luft bzw. der Dampf die Kühlmittelpumpe 13 wieder verlassen hat steigt das Moment wieder an (Bezugseichen 204) und die Steuerung/Regelung der Kühlmittelpumpe 13 greift wieder ein. Auf einer Rechtsachse 222 sind vier Modulationsperioden dargestellt. Diese Schwankungen 202 des Modulationsverhältnis 200 (SchwankungsdauerA Wrkprinzip the coolant pump used 13 (centrifugal pump 13) is a benefit of the centrifugal force. The entering into the coolant pump 13 coolant is entrained by the rotating impeller and forced to a circular path to the outside. The kinetic energy absorbed by the coolant increases a fluid pressure of the coolant within the coolant pump 13 and squeezes the coolant out of the coolant pump 13. If water or steam enters an interior of the coolant pump 13, the moment acting on the impeller is reduced, the rotor of the coolant pump 13 rotates faster. First, a first embodiment of the method according to the invention according to the second variant is explained (see also Fig. 5). Due to the reduced external torque on the impeller of the coolant pump 13, the reference point for speed synchronization expected by the control is reached earlier, and the control reduces (reference 202) a modulation ratio 200 (vertical axis 200). After the air or steam has left the coolant pump 13 again, the torque rises again (reference reference 204) and the control of the coolant pump 13 intervenes again. On a right axis 222 four modulation periods are shown. These variations 202 of the modulation ratio 200 (fluctuation period
206, Tj) bei einer konstanten Solldrehzahl n der Kühlmittelpumpe 13 werden zum erfindungsgemäßen Überwachen des Kühlmittelkreislaufs ausgewertet. Ein solcher Vorgang ist exemplarisch in der Fig. 5, vereinfacht am Beispiel eines block- kommutierten EC-Motors mit rotorsensorloser Positionserfassung in jeder elektri- sehen Periode dargestellt - ein Erfassen mit Austastlücke erfolgt in einer nicht dargestellten Periode. 206, Tj) at a constant setpoint speed n of the coolant pump 13 are evaluated for monitoring the coolant circuit according to the invention. Such an operation is illustrated by way of example in FIG. 5, simplified by the example of a block-commutated EC motor with rotor sensorless position detection in each electrical period - a detection with blanking interval takes place in a period not shown.
Die Fig. 5 zeigt ein Verhalten einer Ansteuerung der Kühlmittelpumpe 13 beim Eintreten von Luft bzw. Dampf (Pfeil mit Bezugseichen 210) in ein Gehäuse der Kühlmittelpumpe 13. Das Eintreten von Luft/Dampf erfolgt in einer ersten dargestellten elektrischen Modulationsperiode (Hochachse 220: modulierte Phasenspannung, Rechtsachse 222: wiederum Modulationsperioden). Durch das geringere Moment erfolgt eine Positionsrückmeldung früher als erwartet (Bezugseichen 224, dp0S). Das Modulationsverhältnis reduziert sich. 5 shows a behavior of a control of the coolant pump 13 upon entry of air or vapor (arrow with reference 210) into a housing of the coolant pump 13. The entry of air / steam takes place in a first illustrated electrical modulation period (vertical axis 220: modulated Phase voltage, right axis 222: again modulation periods). Due to the lower moment, a position feedback occurs earlier than expected (reference marks 224, dp 0S ). The modulation ratio is reduced.
In der dritten Modulationsperiode 228 tritt die Luft bzw. der Dampf wieder aus der Kühlmittelpumpe 13 aus (Pfeil mit Bezugszeichen 212). Durch diese Reduzierung stimmen die Zeitpunkte in einem dritten Synchronisationspunkt wieder (Pfeile 226 rechts in der Fig. 5), und das Moment steigt wieder auf seinen ursprünglichen Wert an. Eine Positionsrückmeldung erfolgt hierdurch später als erwartet (Bezugseichen 225, dp0S). Die Steuerung/Regelung erhöht das Modulationsverhältnis auf den ursprünglichen Wert. Die Luft-/Dampferkennung erfolgt durch Auswertung der ebenfalls in Fig. 5 dargestellten Schwankungsdauer 206, Tj und einer Schwankungshöhe 207, yj. Idealerweise ergibt sich für eine (zu) frühe und eine (zu) späte Positionsrückmeldung: |dpos,M=i | - |dpos,M=3| ~ 0, mit M als Modulationsperiode, wobei in der ersten (M = 1) Modulationsperiode die Luft bzw. der Dampf in die Kühlmittelpumpe 13 eintritt (210) und in der dritten (M = 3) Modulationsperiode 228 die Luft bzw. der Dampf die Kühlmittelpumpe 13 wieder verlässt (212) (vgl. Fig. 5). Allgemein for- muliert ergibt sich dann: |dpos,M=i | - |dpos,M=m| ~ 0, mit m als Anzahl der Modulationsperioden von Ein- (210) bis Austritt (212) der Luft bzw. des Dampfs; m wäre also in obigem Beispiel gleich drei. In the third modulation period 228, the air or steam exits the coolant pump 13 again (arrow with reference numeral 212). Due to this reduction, the instants are synchronized in a third synchronization point (arrows 226 on the right in FIG. 5), and the moment returns to its original value. A position feedback is thereby later than expected (reference reference 225, dp 0S ). The control increases the modulation ratio to the original value. The air / steam detection is carried out by evaluating the fluctuation duration 206, Tj also shown in FIG. 5 and a fluctuation amount 207, yj. Ideally, for a too early and a too late position feedback : | d pos , M = i | - | d pos , M = 3 | ~ 0, with M as a modulation period, wherein in the first (M = 1) modulation period, the air or the steam enters the coolant pump 13 (210) and in the third (M = 3) modulation period 228, the air or the steam Coolant pump 13 leaves again (212) (see Fig. 5). In general formulated then: | d pos , M = i | - | d pos , M = m | ~ 0, with m as the number of modulation periods from inlet (210) to outlet (212) of the air or steam; So in the example above, m would be equal to three.
In einer Ausführungsform dieses Verfahrens wertet man nicht eine Reaktion ei- nes Reglers aus, sondern überwacht direkt die Abweichungen einer gemessenen zu einer erwarteten Positionsrückmeldung dpos (Bezugseichen 224 vs. 225). Erkennbar ist die Abweichung in der schematischen Darstellung der Fig. 5 in den Synchronisationszeitpunkten zwei und vier. Durch eine direkte Auswertung kann ein möglicher, bei einer Erkennung störender Einfluss des Reglers umgangen werden. In one embodiment of this method, one does not evaluate a response of a controller, but directly monitors the deviations of a measured to an expected position feedback d pos (reference 224 vs. 225). Recognizable is the deviation in the schematic representation of FIG. 5 in the synchronization times two and four. A direct evaluation avoids a possible influence of the controller which interferes with a detection.
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzt anstelle der Modulationsschwankungsdauer 206, Tj und der Modulationsschwankungs- höhe 207 yj des Modulationsverhältnisses 200 der Kühlmittelpumpe 13, eine Schwankung einer Drehzahl n des Rotors der Kühlmittelpumpe 13 als einen Indikator. Solche Drehzahlschwankungen yj_n mit einer Schwankungsdauer Τϋ η treten ebenfalls aufgrund eines veränderten auf die Flügelräder wirksamen Gegenmoments auf. Im Folgenden ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Variante näher erläutert. Diese Ausführungsform ist eine Verknüpfung der beiden vorhergehenden. Das kombinierte Auftreten beider Effekte ist in einem Versuchsergebnis in Fig. 6 zu sehen. Bei dem durchgeführten Versuch erfolgt eine Leckagesimulation durch ein Einbringen von Luft und/oder Dampf in einen mit Wasser bzw. Kühlmittel gefüllten Kurzschlussschlauch. Dargestellt sind eine Drehzahl 240, n (Hochachse 242 links, Einheit: s"1) und eine elektrische Motorspannung 250 (Hochachse 252 rechts, Einheit: V) der angewendeten Kühlmittelpumpe 13, bevorzugt einer Wasserpumpe 13. Auf einer Rechtsachse 262 ist die Zeit (Einheit: s) aufgetragen. Die Motorspannung 250 kann als ein Äquivalent zum Modulationsverhältnis 200 gesehen werden, da diese eine Folge des von einer Elektronik der Kühlmittelpumpe 1 ausgegebenen Modulationsverhältnis 200 ist. A second embodiment of the method according to the invention uses instead of the modulation fluctuation period 206, Tj and the modulation fluctuation amount 207 yj of the modulation ratio 200 of the coolant pump 13, a fluctuation of a rotational speed n of the rotor of the coolant pump 13 as an indicator. Such speed fluctuations yj_ n with a fluctuation period Τ ϋ η also occur due to an altered counter-torque acting on the vanes . In the following, a third embodiment of the method according to the invention is explained in more detail according to the second variant. This embodiment is a combination of the two preceding ones. The combined occurrence of both effects can be seen in a test result in FIG. 6. In the experiment carried out a leakage simulation is carried out by introducing air and / or steam into a filled with water or coolant shorting hose. Shown are a speed 240, n (vertical axis 242 left, unit: s "1 ) and an electric motor voltage 250 (vertical axis 252, right, unit: V) of the applied coolant pump 13, preferably a water pump 13. On a right axis 262 is the time ( The motor voltage 250 may be considered to be an equivalent to the modulation ratio 200, since this is a consequence of the modulation ratio 200 output from electronics of the coolant pump 1.
Erkennbar ist, wie nach einem Eintreten von Luft und/oder Dampf (Pfeil in Fig. 6) die Motordrehzahl 240 ansteigt, woraufhin die Motorspannung 250 bevorzugt unmittelbar reduziert wird. Infolge der reduzierten Motorspannung 250 und des wieder auf die Flügelräder wirkenden Kühlmittels fällt die Motordrehzahl 240 in einem weiteren Verlauf wieder ab. Der darauf folgende Eingriff (erhöhen der Motorspannung 250) führt zu einem Überschreiten der Solldrehzahl n der Kühlmit- telpumpe 13. It can be seen how the engine speed 240 rises after the entry of air and / or steam (arrow in FIG. 6), whereupon the motor voltage 250 is preferably reduced immediately. Due to the reduced motor voltage 250 and the coolant acting on the impellers, the engine speed 240 drops again in a further course. The subsequent engagement (increase of the motor voltage 250) leads to an exceeding of the setpoint speed n of the coolant pump 13.
Durch eine Auswertung der Werte 202; 206, Tj, Τϋ η; 207, yj, yj_n, dpos kann sichergestellt werden, dass nicht fälschlicherweise ein Einfluss einer Temperatur des Kühlmittels, einer Temperatur der Kühlmittelpumpe 13 und/oder von Kreis- laufveränderungen erkannt werden. - Ein Algorithmus für eine Auswertung kann in einem Pumpensteuergerät 20 (siehe Fig. 7) oder in einem übergeordneten Steuergerät ausgeführt werden. Wird der Algorithmus nicht im Pumpensteuergerät 20 ausgeführt, kann eine zyklische Übermittlung der notwendigen Daten über eine geeignete Schnittstelle oder mithilfe eines Bussystems (z. B. LI N-Bus) erfol- gen. By an evaluation of the values 202; 206, Tj, Τ ϋ η ; 207, yj, yj_ n , d pos can be ensured that an influence of a temperature of the coolant, a temperature of the coolant pump 13 and / or circular changes are not erroneously detected. An algorithm for evaluation may be performed in a pump controller 20 (see FIG. 7) or in a higher level controller. If the algorithm is not executed in the pump control unit 20, a cyclic transmission of the necessary data can take place via a suitable interface or by means of a bus system (eg LI N bus).
Ein prinzipieller Aufbau der Auswertung ist in Fig. 7 dargestellt. Dabei werden die Signale 202; 206, Tj, Τϋ η; 207, yj, yj_n, dpos oder eine Auswahl der Signale 202; 206, Tj, Tj_n; 207, yj, yj_n, dpos vom Pumpensteuergerät 20 an ein verarbeitendes Steuergerät 21 übergeben. Zusätzlich erfolgt bevorzugt eine Übergabe von weiteren Informationen des Fahrzeugs (z. B. Ansteuerzustände von elektrischen Ventilen, Sensorinformationen, Zustand eines Verbrennungsmotors etc.) von einem Subsystem 22 zur Verifizierung einer Beurteilung des Kühlmittelkreislaufs. Eine Verarbeitung erfolgt bevorzugt in drei Unterblöcken 23, 24, 25 des verarbeitenden Steuergeräts 21 . Insbesondere eine Filterung 23 erkennt und beseitigt nach Möglichkeit bei einer Übertragung aufgetretene Störungen durch z. B. eine zyklische Redundanzprüfung. Im Block 24 (Verarbeitung) erfolgt bevorzugt eine Vorbereitung der Daten für den dritten Block 25 (Entscheidungsfindung/Bewer- tung). Dabei kann eine diskrete Fourier-Transformation oder eine diskrete Wave- let-Transformation der Signale 202; 206, Tj, Τϋ η; 207, yj, yj_n, dpos erfolgen. A basic structure of the evaluation is shown in FIG. 7. In this case, the signals 202; 206, Tj, Τ ϋ η ; 207, yj, yj_ n, d heading or a selection of the signals 202; 206, Tj, Tj_ n; 207, yj, yj_ n , d pos transferred from the pump control unit 20 to a processing controller 21. In addition, a transfer of further information of the vehicle (for example activation states of electric valves, sensor information, state of an internal combustion engine, etc.) from a subsystem 22 for verification of an assessment of the coolant circuit preferably takes place. Processing is preferably carried out in three sub-blocks 23, 24, 25 of the processing control device 21. In particular, a filter 23 detects and eliminates if possible in a transmission occurred by z. B. a cyclic redundancy check. In block 24 (processing), data is preferably prepared for the third block 25 (decision-making / evaluation). In this case, a discrete Fourier transformation or a discrete wave-let transformation of the signals 202; 206, Tj, Τ ϋ η ; 207, yj, yj_ n , d pos .
Der dritte Block 25 zur Entscheidungsfindung und/oder Bewertung wertet die vorverarbeiteten Signale 202; 206, Tj, Tj_n; 207, yj, yj_n, dpos aus und meldet z. B. bei einem Auftreten charakteristischer Frequenzen an ein Zielsteuergerät 27, dass der Kühlmittelkreislauf in Ordnung ist oder dass eine Störung aufgetreten ist. Zur Verhinderung von Fehldiagnosen erfolgt eine Verifizierung des Ergebnisses bevorzugt mithilfe der Informationen des Subsystems 22. So kann z.B. eine durch Ventilschaltvorgänge hervorgerufene Fehldiagnose verhindert werden. The third decision making and / or evaluation block 25 evaluates the preprocessed signals 202; 206, Tj, Tj_ n; 207, yj, yj_ n , d pos and reports z. For example, when characteristic frequencies occur to a target controller 27, the coolant circuit is OK or a malfunction has occurred. In order to prevent misdiagnosis, the result is preferably verified by means of the information from the subsystem 22. For example, a misdiagnosis caused by valve switching operations can be prevented.
Vorteil der beschrieben Lösung ist eine Nutzung einer bereits existierenden Komponente (Kühlmittelpumpe 13). Neue, eine Systemkomplexität und die Kosten erhöhende, explizite Sensoren/Detektoren werden auch gemäß der zweiten Variante der Erfindung nicht benötigt. Advantage of the described solution is a use of an already existing component (coolant pump 13). New, system complexity and cost increasing, explicit sensors / detectors are also not needed according to the second variant of the invention.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass 1. A method for determining a parameter of a coolant circuit of a vehicle, in particular of a motor vehicle, characterized in that
eine Kühlmittelpumpe (3, 4; 13) des Kühlmittelkreislaufs als ein Sensor (3, 4; 13) eingesetzt wird, und durch eine elektronische Einrichtung (11) des Fahrzeugs die Kenngröße des Kühlmittelkreislaufs ermittelt wird.  a coolant pump (3, 4, 13) of the coolant circuit is used as a sensor (3, 4, 13), and the characteristic of the coolant circuit is determined by an electronic device (11) of the vehicle.
2. Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmittelenergiestroms ( Eth ) als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf, gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelenergiestrom (Eth ) aus 2. A method for determining a coolant energy flow (E th ) as a parameter for the coolant circuit, according to claim 1, characterized in that the coolant energy flow (E th ) from
einem aktuellen Volumenstrom (110, V ) eines Kühlmittels, der Dichte (p) des Kühlmittels und einer aktuellen Temperatur (TFi) des Kühlmittels ermittelt wird, und/oder a current volume flow (110, V) of a coolant, the density (p) of the coolant and a current temperature (T F i) of the coolant is determined, and / or
einer spezifischen Wärmekapazität (c) des Kühlmittels, einem aktuellen Massenstrom (m) des Kühlmittels und der aktuellen Temperatur (TR) des Kühlmittels ermittelt wird. a specific heat capacity (c) of the coolant, a current mass flow (m) of the coolant and the current temperature (T R ) of the coolant is determined.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Volumenstrom (110, V ) des Kühlmittels aus einer Pumpenkennlinie3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the current volume flow (110, V) of the coolant from a pump characteristic
(122) und einer Kühlmittelkreislauf- (121) und/oder Anlagenkennlinie (121) des Kühlmittelkreislaufs ermittelt wird, wobei eine Lage eines Betriebspunkts(122) and a coolant circuit (121) and / or plant characteristic curve (121) of the coolant circuit is determined, wherein a position of an operating point
(123) der Kühlmittelpumpe (3, 4), bevorzugt aus einem Kennlinienfeld, ermittelt wird. (123) of the coolant pump (3, 4), preferably from a characteristic field, is determined.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhöhen einer Messsicherheit bzw. zur Toleranzreduzierung in einem zu überwachenden Kühlmittelkreislauf ein Ventil geschlossen und ein Volumenstrom des Kühlmittels durch das Verfahren ermittelt wird, wobei der ermittelte Volumenstrom des Kühlmittels als ein Maß für einen Messversatz des Verfahrens bei geöffnetem Ventil verwendet wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to increase a measurement reliability or to reduce tolerance in a coolant circuit to be monitored, a valve is closed and a volume flow of the coolant is determined by the method, wherein the determined volume flow of the coolant as a Measure for a measurement offset of the method is used with the valve open. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that:
die Kühlmittelpumpe (3, 4) eine elektrisch angetriebene Haupt- (3) und/ oder Zusatzwasserpumpe (4) ist;  the coolant pump (3, 4) is an electrically driven main (3) and / or auxiliary water pump (4);
beim Ermitteln der Kühlmittelkreislauf- (121) und/oder Anlagenkennlinie (121) eine Viskosekorrektur durchgeführt wird;  upon determining the coolant circuit (121) and / or plant characteristic (121) a viscose correction is performed;
beim Ermitteln des Kühlmittelvolumenstroms (110, V ) ein elektrischer Strom (142) durch die Kühlmittelpumpe (3, 4) eine indirekte Messgröße für das Verfahren ist; und/oder  when determining the coolant volume flow (110, V), an electrical current (142) through the coolant pump (3, 4) is an indirect measure of the method; and or
der Kühlmittelvolumenstrom (1 10, V ) aus dem elektrischen Strom (142) durch die Kühlmittelpumpe (3, 4) und einer der Drehzahl (143) der Kühlmittelpumpe (3, 4) ermittelt wird.  the coolant volume flow (1 10, V) from the electric current (142) through the coolant pump (3, 4) and one of the rotational speed (143) of the coolant pump (3, 4) is determined.
Verfahren zum Überwachen eines Kühlmittels des Kühlmittelkreislaufs, gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Method for monitoring a coolant of the coolant circuit, according to claim 1, characterized in that
für das Überwachen eine Drehzahl-, Drehmoment- und/oder Motorspannungsabweichung der Kühlmittelpumpe (13) als Kenngröße für den Kühlmittelkreislauf ermittelt wird, wobei  for monitoring a speed, torque and / or motor voltage deviation of the coolant pump (13) is determined as a parameter for the coolant circuit, wherein
ein Verhalten einer tatsächlichen Position eines Rotors der Kühlmittelpumpe (13) mit einer erwarteten Position des Rotors der Kühlmittelpumpe (13) mittel- oder unmittelbar ausgewertet wird.  a behavior of an actual position of a rotor of the coolant pump (13) with an expected position of the rotor of the coolant pump (13) is evaluated directly or indirectly.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen von Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Schwankung (202; 206, Ts, 207, Vj) eines Modulationsverhältnisses (200) der Kühlmittelpumpe (13) insbesondere bei einer konstanten Solldrehzahl (n) der Kühlmittelpumpe (13) ausgewertet wird, und/oder A method according to claim 1 or 6, characterized in that for detecting air and / or steam in the coolant circuit, a fluctuation (202; 206, Ts, 207, Vj) of a modulation ratio (200) of the coolant pump (13), in particular at a constant target speed ( n) of the coolant pump (13) is evaluated, and / or
sich eine früher erwartete Positionsrückmeldung (224) mit einer später erwarteten Positionsrückmeldung (225) des Rotors der Kühlmittelpumpe (13) abwechseln, und sich bevorzugt die früher erwartete Positionsrückmeldung (224) mit der später erwarteten Positionsrückmeldung (225) im Wesentlichen aufhebt
Figure imgf000022_0001
| - |dpos,M=m| ~ 0). an earlier expected position feedback (224) alternates with a later expected position feedback (225) of the rotor of the coolant pump (13), and preferably, the previously expected position feedback (224) substantially overrides the later expected position feedback (225)
Figure imgf000022_0001
| - | d pos , M = m | ~ 0).
Verfahren gemäß Anspruch 1 , 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen von Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Schwankung (Tj_n; yj_n) einer Drehzahl (n) des Rotors der Kühlmittelpumpe (13) insbeson- dere bei konstanter Solldrehzahl (n) der Kühlmittelpumpe (13) ausgewertet wird. The method of claim 1, 6 or 7, characterized in that for the detection of air and / or vapor in the coolant circuit of a variation (Tj_ n; yj_ n) of a rotational speed (n) of the rotor of the coolant pump (13) par- dere is evaluated at constant target speed (n) of the coolant pump (13).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen von Luft und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf eine Motordrehzahl (240, n) und eine elektrische Motorspannung (250) der Kühlmittelpumpe (13) ausgewertet wird. Method according to one of claims 1 or 6 to 8, characterized in that for detecting air and / or steam in the coolant circuit, an engine speed (240, n) and an electric motor voltage (250) of the coolant pump (13) is evaluated.
0. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass: 0. Method according to one of claims 1 or 6 to 9, characterized in that:
durch das Verfahren eine Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs und/oder eine korrekte Befüllung des Kühlmittelkreislaufs mit Kühlmittel überprüft wird;  a tightness of the coolant circuit and / or a correct filling of the coolant circuit with coolant is checked by the method;
durch das Verfahren eine Verwendung eines falschen Kühlmittels und/oder ein falsches Mischverhältnis des Kühlmittels überprüft bzw. ermittelt wird;  the method verifies or detects a use of a wrong coolant and / or a wrong mixing ratio of the coolant;
die Kühlmittelpumpe (13) eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe (13) eines Niedertemperaturkreislaufs zur Ladeluft- und/oder Abgasrückführungskühlung ist;  the coolant pump (13) is an electrically driven coolant pump (13) of a low temperature circuit for charge air and / or exhaust gas recirculation cooling;
für das Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf periodische Schwankungen (202; 206, Tj, Τϋ η; 207, yj, yj_n; dpos), insbesondere des Modulationsverhältnisses (200), ausgewertet werden; for the detection of air and / or vapor in the coolant circuit periodic fluctuations (202; 206, Tj, Τ ϋ η; 207, yj, yj_ n; d pos) are, in particular of the modulation ratio (200), evaluated;
zum Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf Schwankungsdauern (206, Tj, Tj_n) und/oder Schwankungshöhen (207, yj, yj_n) der Schwankungen (202; 206, Tj, Τϋ η; 207, yj, yj_n; dpos), insbesondere des Modulationsverhältnisses (200), der Kühlmittelpumpe (13) ausgewertet werden; und/oder for the detection of air and / or vapor in the coolant circuit fluctuation times (206, Tj, Tj_ n) and / or variation in heights (207, yj, yj_ n) of the fluctuations (202; 206, Tj, Τ ϋ η; 207, yj, yj_ n ; d pos ), in particular the modulation ratio (200), of the coolant pump (13) are evaluated; and or
zum Erkennen von Luft- und/oder Dampf im Kühlmittelkreislauf bevorzugt vorher ermittelte charakteristische Frequenzen von Signalen (202; 206, Tj, TJ n; 207, yd, yJ n; dpos) herangezogen werden. for the detection of air and / or steam in the coolant circuit preferably previously determined characteristic frequencies of signals (202; 206, Tj, T J n ; 207, y d , y J n ; d pos ) are used.
1. Elektronische Einrichtung, bevorzugt Steuergerät (1 1) oder Steuereinrichtung, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welche 1. Electronic device, preferably control unit (1 1) or control device, for a vehicle, in particular a motor vehicle, which
derart ausgebildet ist, dass durch die elektronische Einrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführbar ist.  is formed such that by the electronic device, a method according to any one of claims 1 to 9 is feasible.
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