CN106183714B - 车辆热管理***及用于其的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种热管理***包括冷却剂泵、用于对冷却剂加热的高压电加热器(HEH)、加热器芯、将空气引入到加热器芯的鼓风机、舱加热器阀(CHV)、传感器和控制器。CHV具有阻止来自HEH的冷却剂流进入发动机的发动机旁路位置和将来自HEH的冷却剂引入到发动机中的发动机连接位置。在一种方法中，传感器测量发动机出口冷却剂温度(ECT)、到HEH的入口冷却剂温度(ICT)、进入加热器芯中的入口空气温度和来自加热器芯的出口空气温度。控制器计算目标冷却剂温度(TCT)作为空气温度和质量流率的函数，并且经由位置信号控制CHV，使得当ICT等于计算的TCT值时，CHV在发动机连接位置与发动机旁路位置之间切换。

Description

车辆热管理***及用于其的控制方法
技术领域
本公开涉及一种车辆热管理***及用于控制其的方法。
背景技术
具有电动动力***的车辆通过利用来自一个或多个电动牵引电机的电机扭矩驱动。牵引电机在电动汽车(EV)驱动模式下从可再充电储能***汲取电能，并且在装配有内燃发动机时可以利用发动机扭矩以及再生制动选择性地使储能***再生。典型的储能***中的多排电池单元在EV驱动运行期间或在向车载电气***供电时会产生热量。因此，热管理***用来调节温度，典型的热管理***包括各种冷却液回路，冷却液通过冷却液回路经由冷却液泵循环。
传统地，三通舱加热器阀或CHV用作任何热管理***的一部分，以便控制去往以及来自舱加热器芯的冷却液流。另外，空气通过管道***在经由电机驱动加热器活板调节的水平上被引导穿过加热器芯。在发动机冷却液温度维持相对较低时，例如，在延长EV驱动模式期间，混合动力及电池电动汽车同样使用高压电加热器(HEH)提供必需的舱热量以让乘客感觉舒适。
通常，切换至第一位置时，CHV在称为发动机连接模式的模式下将舱加热器芯流体连接至发动机冷却液回路，切换至第二位置时，CHV在发动机旁路模式下将发动机冷却液回路旁路，且后一种模式通常用于管理发动机预热过程。在发动机旁路模式下，发动机废热对于舱加热来说并不容易获得，以及/或者有充足的电能可以使HEH在较高输出能力下运行，使得燃油消耗和车辆排放物最小化。另一发面，在发动机连接模式下，允许使用可用发动机废热，能够仅仅使发动机或使发动机和HEH两者实现任何需要的舱加热。
发明内容
本文公开了一种控制车辆热管理***中三通舱加热器阀(CHV)的方法。该方法旨在提高以上大致描述的类型的混合动力热管理***的性能，例如，车辆中具有内燃发动机作为动力***的一部分。除了包括CHV，热管理***还包括冷却液泵、舱加热器芯、高压电加热器(HEH)、以及位于发动机的冷却液出口、到HEH的冷却液入口以及加热器芯的空气入口/出口侧的温度传感器。该方法经由控制器以这样一种方式执行：在从CHV 的发动机连接位置与发动机旁路位置之间自动选择时，谨慎地考虑发动机废热与HEH提供的热量之间的能量平衡。
该方法旨在改进现有CHV控制的方法以及避免热/冷空气喷流现象。如本领域公知，这种现象指相对较热或冷的空气瞬时循环进入客舱。即，由于加热器活板以相对较低的致动速度将空气引导穿过舱加热器芯，因此比当前舱温度较高或较低的空气短时地通入到客舱。例如，在加热器活板电机继续调整加热器活板位置期间，较热发动机冷却液继续循环，可能在 CHV向发动机连接位置移动时造成热空气喷流。加热器活板的过度打开，即使是打开较短时间，也同样可能造成循环空气的过热，使得热/冷空气喷流现象更为严重。
类似地，在HEH仍然对冷却液加热以及加热器活板电机继续调整加热器活板位置期间，可能在EV驱动模式下CHV向发动机旁路位置移动时造成相对较冷的空气喷流。加热器活板的过度打开，即使是打开较短时间，也可能造成这种冷空气喷流。因此，本方法及配套***旨在帮助解决这种特定性能问题，同时还潜在地改进整体动力***能量效率。
在一个特定实施例中，用于具有发动机的车辆的热管理***包括可用于将冷却液循环的泵、与泵流体连通的高压电加热器(HEH)、与HEH的出口流体连通的加热器芯、以及将空气导向加热器芯的鼓风机。该***还包括能响应于位置控制信号的舱加热器阀(CHV)，所述舱加热器阀(CHV) 还具有阻止冷却液流向发动机的发动机旁路位置以及引导冷却液流向发动机的发动机连接位置。
另外，第一、第二、第三和第四温度传感器分别测量发动机的出口冷却液温度、HEH的入口冷却液温度、进入加热器芯的空气的入口温度和来自加热器芯的空气的出口温度。该***的控制器与传感器连通并且被编程用以计算目标冷却液温度作为入口空气温度、出口空气温度以及空气和冷却液的质量流率的函数，还用以控制CHV，使得CHV仅在入口冷却液温度(ICT)与计算出的目标冷却液温度(TCT)的值相等时才在发动机旁路位置与发动机连接位置之间切换。这样，在避免了上述空气喷流问题的同时，控制器还平衡了舱加热需求和发动机的废热利用。
对于上述的***还公开了一种方法。该方法包括通过控制器分别从第一、第二、第三和第四温度传感器接收发动机出口冷却剂温度(ECT)、到高压电加热器入口冷却剂温度(ICT)、空气进入加热器芯的入口温度和空气从加热器芯流出的出口温度。该方法，还包括计算目标冷却剂温度(TCT) 值作为接收的入口空气温度、出口空气温度、空气和冷却剂的质量流率的函数，且，利用所述控制器控制CHV，仅当入口冷却剂温度(ICT)等于计算出的目标冷却剂温度(TCT)的数值时，所述CHV在发动机旁路位置和发动机连接位置之间切换。
还公开了一种车辆，其包括内燃机、通过发动机冷却剂回路与发动机流体连通的散热器和上述的热量管理***。
当结合附图时，通过以下详细说明，本发明的上述特征及其他优点和特征是显而易见的。
附图说明
图1是具有混合动力热量管理***示例性车辆的一部分的示意图，其包括舱加热器阀(CHV)和编程控制如文中公开CHV位置的控制器。
图2A和2B一起提供了描述用于控制如图1所示CHV的示例方法的流程图。
图3A-3D为描述该方法分别与其影响的冷却剂温度、发动机转速、 CHV位置控制和HEH供能方面的时间曲线图。
具体实施方式
参见附图，遍及所有图中，其中类似的参考标号是指相同的结构，示例车辆10示意性地在图1中示出。该车辆10可以以不同的方式实施，例如，混合电动车辆、增程型电动车辆，或其他具有内燃机24和配备舱加热器阀(CHV)14的混合热量管理***12的如上述一般描述类型的车辆。该热量管理***12，包括控制器50，其被编程用以执行方法100的步骤从而以最优的方式控制发动机连接模式和发动机旁路模式之间CHV 14的位置。
除了上述CHV 14，该热量管理***12包括冷却剂泵16、对于加热该冷却剂可操作的分别具有冷却剂入口17和冷却剂出口19的高压电加热器 (HEH)18，和具有冷却剂入口21和冷却剂出口23的舱加热器芯20。该泵16、高压电加热器18、加热器芯20和CHV 14经由适当的流体导管15，例如软管、接头等，互相流体连通。冷却剂在冷却机泵16的作用下进行循环通过从该高压电加热器18到该舱加热器芯(HC)20，然后到两个冷却剂回路之一的CHV 14，即发动机旁路回路30和发动机连接回路40。根据方法100的步骤，其一个示例在下面参见图2A-2B中的描述，该CHV 14 的位置是通过控制器50和经由位置控制信号(箭头11)的指示来确定的。该方法100在所述车辆10运行上的作用参见图3A-3D进一步的描述说明。
图1中的该发动机连接回路40，包括发动机24、散热器26和稳压罐 28。在发动机连接模式中，在该冷却剂从发动机连接位置中的CHV 14排除后，该发动机24通过发动机冷却剂入口24I接收冷却剂。该发动机24 的运行最终加热冷却剂并且通过流动路径C，且根据需要，通过单独的流动路径B进入稳压罐28，将其排放到散热器26。该散热器26可以同样地通过流动路径E将过量的冷却剂排放到稳压罐28。从该稳压罐28的流出物通过流动路径D传送到该散热器26。从散热器26排出的冷却剂通过流动路径G再次进入该发动机24并且最终通过发动机冷却剂出口24O排出，在此该排出的冷却剂被吸回进入该冷却剂泵16。
该CHV 14可以构造为三通阀，其具有两个不同的控制位置：发动机连接位置和发动机旁路位置，每个位置都与上述两种模式之一相对应。在所述发动机连接模式中，该CHV14将从所述舱加热器芯20流出的冷却剂如流动箭头FL指出的运送至所述发动机24。在所述发动机旁路模式中，该CHV 14通过响应从所述控制器50接收位置控制信号(箭头11)来改变其位置，以使得从所述CHV 14流出的冷却剂流出物在流动箭头FB的方向上传送到所述冷却剂泵16。在该加热后的冷却剂流入上述舱加热器芯 20前，在所述旁路回路30中流动的冷却剂，随后按需要被所述高压电加热器18所加热。另外地，空气(箭头A)通过鼓风机32进行循环并且通过空气管道34穿过所述加热器芯20，通过本领域内所熟知的加热器活板 38的位置控制，有选择性地打开和关闭所述空气管道34。
图1中的所述控制器50可以实施为具有处理器(P)和存储器(M)，例如足够的有形的、非短暂性存储器如只读存储器、闪速存储器，和/或其他磁或光存储介质的数字计算机。所述控制器50，还包括足够随机存取存储器、电擦除可编程只读存储器等。另外地，该控制器50，可以包括高速时钟、模数转换和数模转换电路，和输入/输出电路和设备，以及适当的信号调节和缓冲电路以提供功能完备的硬件和软件控制设备。
此外，该控制器50在该CHV14的总控制中使用多条数据。例如，在该热管理***12内各位置处测量温度数据，该温度数据包括通过第一温度传感器S1测量的发动机冷却剂出口温度(箭头ECT)和来自第二温度传感器S2的HEH入口冷却剂温度(箭头ICT)，以及来自相应的第三温度传感器S3和第四温度传感器S4的空气入口和出口温度(箭头TAI、TAO)。发动机转速(箭头N24)可经由发动机控制模块(未示出)来报告或可经由可选的转速传感器S5来测量。
该控制器50可编程地确定车辆10的推进***是否是主动的，并且如果是的话，在进一步动作被允许之前以默认该发动机旁路模式为约1min 或另一个合适的时间量。该控制器50的功能可使用本技术领域所知的状态机器来实施或辅助。在该状态机器的外部，如果关键循环内位置请求的数量超过了校准的阈值，可选择地利用定时器来监视并最终地限制过度的位置请求。
在本公开设计的基础上应认识到，控制舱室加热阀(例如图1中的示例性CHV14)的传统方法倾向于忽略或避免在发动机废热和任何提供给 HEH的热之间的能量平衡。这种省略可导致错误的阀门定位。例如，在图 1中的示例性设计和使用传统控制方法中，当废热能依然可用于该发动机连接回路40时该CHV14可被命令至该发动机旁路位置。类似地，当该HEH18在其负载量处或附近运行时可选择该发动机连接模式，由此使该 HEH18有效地、不被期望地充当发动机机体加热器。因此，该方法100试图改善这种定位方法，减少该CHV14的颤动/振荡和相关磨损的实例，并避免上述其它地方注意的热/冷喷流现象。
参照图2A和2B，该方法100的执行允许所计算的目标值用于图1中该舱加热器芯20的出口冷却剂温度，下文中称其为目标冷却剂温度 (TCT)，以使用实际的舱室加热要求来进行判定，所计算的TCT值作为来自该空气导管34的所需的排放空气温度，以及流经或穿过该加热器芯 20的冷却剂和空气的质量流率的函数。该TCT值连同来自该第一温度传感器S1的发动机出口冷却剂温度(图1中的箭头ECT)、来自该第二温度传感器S2的至该HEH18的入口冷却剂温度(图1中的箭头ICT)、冷却剂和空气的所计算或所测量的质量流率，和该加热器挡板38的已知或所测量的位置一起被使用以解决在来自该发动机24的废热能和来自该HEH18 的可得到的电能之间的能量平衡。
图2A描述了根据经由图2B中的步骤所描述的相对作用，从发动机旁路位置运动至发动机连接位置的控制过程。因此，图2A和2B描述了同一方法100的不同部分，例如，图2A和图2B中的方法部分100A和100B 描述了单个方法100。从步骤S102开始，图1中的控制器50通过位置开关控制信号(图1中的箭头11)的传输命令对发动机旁路(BP)模式进行改变。然后，该方法100进行步骤S104，其中该控制器50接收或以其它方式确定用于一组预定的优先条件单独地或共同地表示将该CHV14传输至发动机连接位置的需要的值或状态。非限制性示例性条件可包括：在该HEH18中或该***20另外的电组件中所检测的电故障、诸如经由乘客的选择模式且在其中舱室气候控制优先于传动***能量效率的预定的优先气候控制模式、该CHV14的周期的阈值数、或诸如此类。当已经确定这些值时该方法100进行步骤S106。
在步骤S106中，该控制器50随后确定来自步骤S104的值是否满足预定的优先条件，例如通过将该值与校准阈值或预期结果进行比较。如果这些条件满足时该方法100在步骤S124处继续执行发动机连接(L)模式。否则，该控制器50进行步骤S108同时保持在发动机旁路模式。
步骤S108经由该控制器50进行计算该加热器芯20的目标出口冷却剂温度值(即，TCT值)。下述公式可以用于解决目标值(TCT)：
其中TIA和TOA分别为来自第三传感器S3和第四传感器S4的所测量的入口和出口空气温度，ε是该加热器芯20的已知的效率，是空气(a) 或冷却剂(c)的质量流率，且是热容率。空气的质量流率可通过直接测量确定，例如，使用流量计，或其可更通常地按本领域已知的加热器挡板位置和图1中的鼓风机32的所测量或所报告的速度的函数计算。当该控制器50完成计算TCT值时该方法100进行步骤S110。
步骤S110包括将来自步骤S108的TCT值与HEH入口冷却剂温度(图 1的箭头ICT)进行比较。在发动机旁路模式中，CHV14的位置通过绕过发动机24有效地闭合了加热器芯20上的回路。加热器芯20的冷却剂出口因此被连接至如图1所示的HEH18的冷却剂入口。因此，HEH入口冷却剂温度(ICT)有效地等于加热器芯20的冷却剂出口温度，其中控制器 50配置成控制ICT使得其在发动机旁路模式期间密切地配合所计算出的 TCT值，如共同观看图3A和3C可以看出。如果所计算出的TCT值未超过步骤S110的HEH入口冷却剂温度(ICT)，则执行步骤S112。如果所计算出的TCT值超过ICT值则以备选方式执行步骤S114，这指示经由HEH18的冷却剂加热需求。
在步骤S112，控制器50确定通过第一温度传感器S1测量的发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)是否小于所计算出的TCT值。如果是，控制器50返回步骤S102并保持在发动机旁路模式。否则，控制器50前进到步骤S124并转换到发动机连接模式。
步骤S114包括确定发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)是否超过所计算出的TCT值。如果是，控制器50前进到步骤S124并转换到发动机连接模式。否则，由于这种结果指示发动机废热不能满足车厢加热，控制器 50前进到步骤S116。
在步骤S116，控制器50确定发动机出口冷却剂温度(ECT)是否超过加热器芯20的入口冷却剂温度(ICT)。如果不是，方法100重复步骤 S102。然而，当ECT超过ICT时，方法100前进到步骤S118。
在步骤118，控制器50确定预定加热、通风和空气调节(HVAC)优先模式是否已经被命令，例如，如图2A中示出为CM＝CD的舒适模式。如上所述的这种模式可以由乘客在一些车辆设计中使用以要求优先于燃料经济性的乘客舒适性或者风扇速度。如果没有选择这种模式，则方法100 前进到步骤S120。如果选择这种模式，则以备选方式执行步骤S122。
步骤S120包括将发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)与HEH入口冷却剂温度(ICT)进行比较以确定在校准持续时间(tCAL)内ECT值是否超过ICT值一个校准量(CAL)。如果是，则步骤100前进到步骤S124。否则，重复步骤S102，且该***保持在发动机旁路模式。
步骤S122包括将发动机转速(图1的箭头N24)与校准的临界发动机转速(NCAL)(例如约500RPM-700RPM)进行比较。热管理***20以发动机转速(箭头N24)未超过该阈值一样长的时间保持在发动机旁路模式。当在方法100的该点上，发动机转速超过所校准的阈值时，执行步骤S124 以转换到发动机连接模式。
图2B描述了用于将发动机连接模式转换到发动机旁路模式的各步骤。发动机连接模式将图1的发动机冷却剂出口24O连接至HEH18，且因此通过温度传感器S2测量的ICT值可以基本上等于发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)。当发动机24保持连接到加热器芯20时，HEH操作是暂时性的。然而，控制器50仍确保HEH18的电能输出不会流至发动机连接回路(箭头40)。
如果发动机24未加热，即，如果发动机转速(箭头N24)保持在校准的阈值(NCAL)之下预定的持续时间，例如10秒，且如果所计算出的TCT 超过发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)或HEH18的所测量的出口冷却剂温度(箭头ICT)，则发动机旁路位置由控制器50指挥以避免从HEH18 放热进入发动机24，且还加速舱室加热。另一方面，如果所计算出的TCT 值超过发动机出口冷却剂温度(箭头ECT)或HEH18的入口冷却剂温度 (箭头ICT)且发动机24被加热，则HEH18的操作可以采用发动机废热以串联控制以便加速车厢加热。当所计算出的TCT未超过HEH18的所测量的冷却剂入口温度(箭头ICT)以便节省能量时，可以终止HEH18的控制。
步骤S124包括将图1的CHV14放置到发动机连接位置(图2B中，对于“连接位置”缩写为(14)＝LP)，例如，经由将相应的开关控制信号(箭头11)输送到CHV14来进行放置。一旦已经转换了CHV14的位置，方法 100前进到步骤S126，其中控制器50在与图2A的步骤S104类似的步骤中接收各优先状态的值。如果在步骤S128连接(L)状态保证保持在发动机连接模式，则控制器50重复步骤S124。否则，步骤100前进到步骤S130。
在步骤S130，控制器50计算如上步骤S108中所述的目标出口冷却剂温度(TCT)，然后前进到步骤S132，其中控制器50接下来确定HEH18 是否已经以负载量的校准百分比(CAL％)操作校准量的时间(tCAL2)。如果HEH18的繁重作业(例如，超出预定阈值的百分比功率负载，比如 75-85％)被探测和观察足够的持续时间，例如2分钟，这促使从发动机连接模式到发动机旁路模式的CHV14的保守移动。如果是，方法100前进到步骤S102，其中CHV14转换到发动机旁路位置。否则，步骤100前进到步骤S134。
在步骤S134，将所计算出的TCT值与发动机出口冷却剂温度(箭头 ECT)进行比较。如果所计算出的TCT超过发动机出口冷却剂温度(ECT) 且步骤S136以备选方式执行，则执行步骤S124。换句话说，当处于发动机连接模式时，如果TCT小于发动机出口冷却剂温度，则控制器50意识到发动机废热足够用于车厢加热目的。
步骤S136需要将发动机转速(箭头N24)与类似于图2A的步骤S120 的步骤中的转速和时间阈值(NCAL、tCAL3)进行比较。如果发动机24仍在预热，例如，以校准量的时间保持在转速阈值以下，则执行步骤S124，即，该***保持在发动机联杆模式。以备选方式执行步骤S138。因此，如果在步骤S134，TCT超过发动机出口冷却剂温度(ECT)且在步骤S136发动机转速相对高，则控制器50作出其最有效地保持在发动机连接模式的决定。
在步骤S138，图1的控制器50命令CHV14转换到发动机旁路位置(对“旁路”简称为图2B中的“BP”)，再次经由开关控制信号(箭头11)至CHV14 的传输。此后方法100返回步骤S102。
图3A-3D是选择性地示出方法100对图1中示出的车辆10的各种部件的性能的影响的时间曲线图。图3A包括描述冷却剂温度效应的一组迹线 60，其中冷却剂温度TC绘制在垂直轴上，图3A-3D中的每一个的时间(t) 绘制在水平轴上。迹线62是计算出的TCT，其是如前所述计算的目标冷却剂温度值。迹线64是发动机出口冷却剂温度(ECT)，而迹线66和68 分别描述方法100每次控制的ICT值以及使用传统方法确定的ICT值。在区域65，迹线66和68之间的间隙指示冷却剂通过HEH18未充分加热，直至迹线64(ECT)匹配迹线68所经历的扩展延迟，即，传统的ICT值。特别地，从图3A和3C可以看出，当入口冷却剂温度(ICT)等于所计算出的目标冷却剂温度(TCT)值以消除热喷流空气现象时，CHV14从发动机旁路位置切换到发动机连接位置。
图3B描绘了垂直轴上的发动机转速(N24)，其中迹线76为使用方法 100所经历的RPM中的发动机转速，迹线78代表使用传统方式的发动机转速。区域75示出了在初始预热HEH18后，一旦将CHV位置改变成发动机连接，发动机24可以更有力地运行，即超过标称转速，以便增强任何机载高压能量存储***的充电状态，同时维持冷却剂温度。由于所需热量是在低速操作期间从HEH18获得的，区域77指示高SOC和改良的闭环控制允许延长的发动机停车持续时间。区域79示出了相对于常规方法的潜在益处，其中发动机24在上坡驱动期间空转。在方法100就位以及 SOC在平衡水平的情况下，当车辆10滑行时，发动机24可以接通，而车辆10加速并关闭，其中该决定作为发动机冷却剂温度(ECT)的函数进行。在此情况下，HEH18的操作可以控制以便满足任何车厢的加热需求且来自 HEH18的电能不会流入发动机组。
图3C描绘了传统CHV控制方法(迹线88)和方法100(迹线86) 的位置控制的差异。当HEH18采用有限的功率输出运行时，迹线88将CHV 保持在发动机连接模式。然而，本方法100认识到HEH18运行的发动机连接位置可导致HEH18加热发动机组，而不是车厢加热。当发动机24运行时，方法100通过使用发动机连接模式改变该途径，且当充电状态(SOC) 充分高时，其改变与发动机旁路协作的HEH18，从而允许发动机24保持停车较长的持续时间。
图3D描述了HEH18的功率输出负载量。迹线96代表与使用传统方法(迹线98)进行了比较的方法100下的来自HEH18的可用功率。区域 95指示采用关闭的发动机24和打开的HEH18进行驱动的状态允许利用在发动机24初始预热期间累积的一些高压电荷。
如上所述的方法100因此确保了每当发动机出口冷却剂温度(箭头 ECT)落入所测定ICT的可接受范围内(例如，在约±5％内)时，某些类型的混合式车辆中的车厢加热需要被快速修复，且CHV14的位置以最佳的方式从发动机旁路位置改变成发动机连接位置。这基本上避免了在加热器芯18处的冷却剂温度的任何较大改变，且作为结果，任何不希望的空气的热/冷喷流从图1的空气导管34中喷出。因此，当在CHV14的发动机连接位置和发动机旁路位置之间进行自动选择时，发动机废热和HEH提供的热是精细平衡的。
虽然已经详细描述了实施目前的公开***和方法的优选模式，但本发明所涉及的技术领域内的业内人士应知道，在所附权利要求书的范围内，可存在各种可替换的设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于具有发动机的车辆的热管理***，所述热管理***包括：
可操作用于循环冷却剂的泵；
高压电加热器(HEH)，其与所述泵流体连通、可操作用于加热所述冷却剂并且具有冷却剂出口；
具有与所述高压电加热器的所述冷却剂出口流体连通的冷却剂入口的加热器芯；
将空气引导到所述加热器芯的鼓风机；
三通舱加热器阀(CHV)，所述三通舱加热器阀(CHV)响应于位置控制信号并且具有阻止来自所述高压电加热器的所述冷却剂的流进入所述发动机中的发动机旁路位置和将来自所述高压电加热器的所述冷却剂的所述流引导到所述发动机中的发动机连接位置；
第一、第二、第三和第四温度传感器，所述传感器分别测量发动机出口冷却剂温度(ECT)、到所述高压电加热器的入口冷却剂温度(ICT)、进入所述加热器芯中的空气入口温度和来自所述加热器芯中的空气出口温度；以及
控制器，所述控制器与所述温度传感器通信并且被编程为计算目标冷却剂温度(TCT)值作为所述空气入口温度、所述空气出口温度以及所述空气和所述冷却剂的质量流率的函数，且经由所述位置控制信号控制所述三通舱加热器阀，使得当所述入口冷却剂温度(ICT)等于所计算的目标冷却剂温度(TCT)值时所述三通舱加热器阀在所述发动机连接位置与所述发动机旁路位置之间切换，从而平衡驾驶室加热需求和所述发动机的废热利用率。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述函数是：
且其中TIA和TOA分别是所述空气出口温度和所述空气入口温度，ε是所述加热器芯的效率，且和分别是空气和冷却剂的热容率。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述控制器被编程为当所计算的目标冷却剂温度(TCT)值和所述发动机出口冷却剂温度(ECT)不超过所述高压电加热器的所述入口冷却剂温度(ICT)时维持所述发动机旁路位置。
4.根据权利要求1所述的***，其中所述控制器被编程为当所计算的目标冷却剂温度(TCT)值超过所述入口冷却剂温度(ICT)且所述发动机出口冷却剂温度(ECT)超过所计算的目标冷却剂温度(TCT)值时将所述三通舱加热器阀控制为所述发动机连接位置。
5.根据权利要求1所述的***，其中所述控制器被编程为响应于排定所述车辆的驾驶室加热的优先次序的选定模式在所计算的目标冷却剂温度(TCT)值超过所述入口冷却剂温度(ICT)、所述发动机出口冷却剂温度(ECT)超过所述入口冷却剂温度(ICT)且不超过所计算的目标冷却剂温度(TCT)值并且所述发动机的速度超过已校准发动机速度时将所述三通舱加热器阀控制为所述发动机连接位置。
6.根据权利要求1所述的***，其中所述控制器被编程为当所述高压电加热器在已校准功率阈值以上以已校准持续时间运行时将所述三通舱加热器阀从所述发动机连接位置控制为所述发动机旁路位置。
7.根据权利要求1所述的***，其中所述控制器被编程为当所述高压电加热器在已校准功率阈值以下运行、所计算的目标冷却剂温度(TCT)值超过所述发动机出口冷却剂温度(ECT)且所述发动机的速度低于已校准发动机速度时将所述三通舱加热器阀从所述发动机连接位置控制为所述发动机旁路位置。
8.一种车辆，包括：
内燃机；
经由发动机冷却剂回路与所述发动机流体连通的散热器；和
热管理***，包括：
可操作用于将冷却剂循环的泵；
高压电加热器(HEH)，所述高压电加热器(HEH)具有与所述泵流体连通的冷却剂入口、可操作用于对所述冷却剂加热并且具有冷却剂出口；
具有与所述高压电加热器的所述冷却剂出口流体连通的冷却剂入口的加热器芯；
将空气引导到所述加热器芯的鼓风机；
三通舱加热器阀(CHV)，所述三通舱加热器阀(CHV)响应于位置控制信号并且具有阻止来自所述高压电加热器的所述冷却剂的流进入所述发动机冷却剂回路中的发动机旁路位置和将来自所述高压电加热器的所述冷却剂的所述流引导到所述发动机冷却剂回路中的发动机连接位置；
第一、第二、第三和第四温度传感器，所述传感器分别测量发动机出口冷却剂温度(ECT)、到所述高压电加热器的入口冷却剂温度(ICT)、进入所述加热器芯中的空气入口温度和来自所述加热器芯中的空气出口温度；以及
控制器，所述控制器与所述温度传感器通信并且被编程为计算目标冷却剂温度(TCT)值作为所述空气入口温度、所述空气出口温度以及所述空气和所述冷却剂的质量流率的函数，且经由所述位置控制信号控制所述三通舱加热器阀，使得当所述入口冷却剂温度(ICT)等于所计算的目标冷却剂温度(TCT)值时所述三通舱加热器阀在所述发动机连接位置与所述发动机旁路位置之间切换，从而平衡驾驶室加热需求和所述发动机的废热利用率。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述函数是：
且其中TIA和TOA分别是所述空气出口温度和所述空气入口温度，ε是所述加热器芯的效率，且和分别是空气和冷却剂的热容率。
10.根据权利要求8所述的车辆，其中所述控制器被编程为当所述高压电加热器在已校准功率阈值以上以已校准持续时间运行时或当所述高压电加热器在已校准功率阈值以下运行、所计算的目标冷却剂温度(TCT)值超过所述发动机出口冷却剂温度(ECT)且所述发动机的速度低于已校准发动机速度时将所述三通舱加热器阀从所述发动机连接位置控制为所述发动机旁路位置。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006155B4 (de) * 2013-04-10 2022-05-05 Audi Ag Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs
KR20170012770A (ko) * 2015-07-23 2017-02-03 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 난방 시스템 및 그 제어방법
JP6701715B2 (ja) * 2015-12-21 2020-05-27 株式会社デンソー 車両の空調装置
US20180029443A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Ford Global Technologies, Llc System for multi-zone vehicle heating
US20180029444A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Ford Global Technologies, Llc System and method for control of electric vehicle heater
US10273867B2 (en) 2017-02-02 2019-04-30 GM Global Technology Operations LLC Prognostic system and method for an electric coolant pump
JP6911363B2 (ja) * 2017-02-13 2021-07-28 スズキ株式会社 内燃機関の冷却装置
JP6593375B2 (ja) * 2017-03-13 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 車両用熱管理装置
US10245921B2 (en) * 2017-06-12 2019-04-02 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling coolant flow through a heater core of a vehicle based upon an estimated heater core air out temperature
US10556481B2 (en) * 2017-06-26 2020-02-11 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods for providing heating and cooling to a vehicle cabin of autonomous vehicles
JP6610622B2 (ja) * 2017-07-10 2019-11-27 トヨタ自動車株式会社 熱交換システムの制御装置
US10603982B2 (en) * 2017-10-19 2020-03-31 Ford Global Technologies, Llc Vehicular climate control system
JP2019173698A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 トヨタ自動車株式会社 車両駆動装置の冷却装置
US11491846B2 (en) * 2018-04-12 2022-11-08 Ford Global Technologies, Llc Blower motor operation for an electrified vehicle
WO2019227221A1 (en) 2018-05-30 2019-12-05 Dana Canada Corporation Thermal management systems and heat exchangers for battery thermal modulation
CN109094330B (zh) * 2018-09-30 2020-06-23 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种汽车空调暖风***及控制方法
IT202000005959A1 (it) * 2020-03-20 2021-09-20 Denso Thermal Systems Spa Sistema di climatizzazione per un veicolo a motore.
DE102020115901B3 (de) 2020-06-17 2021-11-04 Audi Aktiengesellschaft Akustisch optimierte Defrost-Funktion einer Fahrzeugklimaanlage
CN112248760A (zh) * 2020-10-28 2021-01-22 重庆长安汽车股份有限公司 一种汽车暖通回路结构及控制方法
US11890914B2 (en) * 2021-09-07 2024-02-06 Ford Global Technologies, Llc Balancing battery heating and cabin heating with shared thermal-management system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4042123A1 (de) * 1990-12-28 1992-07-02 Eberspaecher J Mit einem heizgeraet versehener kuehlmittelkreislauf eines fahrzeugmotors
WO1996006748A1 (de) * 1994-09-01 1996-03-07 Johann Himmelsbach Kfz-wärmetauscher
US7147071B2 (en) * 2004-02-04 2006-12-12 Battelle Energy Alliance, Llc Thermal management systems and methods
US6178928B1 (en) * 1998-06-17 2001-01-30 Siemens Canada Limited Internal combustion engine total cooling control system
ES2309240T3 (es) * 2001-12-21 2008-12-16 Daimler Ag Estructura y regulacion de un sistema de climatizacion para un vehiculo automovil.
DE10240712A1 (de) * 2002-09-04 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh System und Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts eines Fahrzeugs
US7735744B2 (en) 2004-03-11 2010-06-15 Nissan Technical Center North America, Inc. Control of coolant flow rate for vehicle heating
JP4325669B2 (ja) * 2006-12-26 2009-09-02 トヨタ自動車株式会社 車両用空調装置
US8740104B2 (en) 2008-06-30 2014-06-03 Chrysler Group Llc Variable electric auxiliary heater circuit pump
US8807445B2 (en) * 2009-03-12 2014-08-19 GM Global Technology Operations LLC Auxiliary heater pump control
ES2625875T3 (es) * 2009-06-18 2017-07-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo de control para vehículo
CN201484114U (zh) 2009-09-04 2010-05-26 奇瑞汽车股份有限公司 一种汽车空调***的温度控制装置
US8628025B2 (en) * 2010-03-09 2014-01-14 GM Global Technology Operations LLC Vehicle waste heat recovery system and method of operation
DE102012200746A1 (de) * 2012-01-19 2013-07-25 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit im Kühlmittelkreislauf angeordneter Pumpe und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
GB2499253B (en) * 2012-02-13 2015-09-30 Jaguar Land Rover Ltd Heater and method of operation therefor
DE102012218191A1 (de) * 2012-10-05 2014-04-10 Robert Bosch Gmbh Wärmetransportanordnung und Verfahren zum Wärmeaustausch in einem Kraftfahrzeug mittels der Wärmetransportanordnung
EP2743473B1 (en) * 2012-12-11 2016-07-13 V2 Plug-in Hybrid Vehicle Partnership Handelsbolag Running a PHEV in EV mode under cold conditions
US9618242B2 (en) * 2013-01-16 2017-04-11 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling a thermal storage heat pump system
DE102013006155B4 (de) * 2013-04-10 2022-05-05 Audi Ag Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs
JP6125312B2 (ja) * 2013-04-26 2017-05-10 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置
JP6011495B2 (ja) * 2013-09-09 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 冷却水制御装置

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US20160347150A1 (en) 2016-12-01
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DE102016208535A1 (de) 2016-12-01

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