DE102020100881A1

DE102020100881A1 - Verfahren und systeme für das wärmemanagement in einem fahrzeug

Info

Publication number: DE102020100881A1
Application number: DE102020100881.3A
Authority: DE
Inventors: Sakthish Sathasivam; Ashish Naidu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US20200231023A1; CN111441858A; US11433736B2

Abstract

Es sind Verfahren und Systeme zum Bereitstellen von Wärmemanagement für Komponenten eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Austauschen von Wärme zwischen unterschiedlichen Kühlmittelsystemen über einen Wärmetauscher unter Verwendung vorhergesagter Daten, die geschätzte Kühlmitteltemperaturen für eine Fahrt eines Fahrzeugs angeben, und gemessener Daten, die dynamische Bedingungen für die Fahrt des Fahrzeugs angeben, beinhalten.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors, um den Wärmeaustausch zwischen Komponenten des Fahrzeugs zu lenken.
Allgemeiner Stand der Technik
Fahrzeugsysteme beinhalten verschiedene Kühlmittelsysteme zum Austauschen von Wärme zwischen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkomponenten und einem zugehörigen Kühlmedium (z. B. Luft oder Flüssigkeit). Die Kühlmittelsysteme können zum Erwärmen von Komponenten oder zum Abkühlen von Komponenten verwendet werden, um während des Fahrzeugbetriebs eine optimale Betriebstemperatur für die Komponenten zu erreichen. Das Wärmemanagement in Fahrzeugen ist oft reaktiv, wobei der Kühlmittelstrom und/oder der Wärmeaustausch auf Grundlage der erfassten Daten in Bezug auf eine Temperatur einer zu erwärmenden/zu kühlenden Komponente angepasst wird. Darüber hinaus ist ein Kühlmittel typischerweise an ein bestimmtes Kühlmittelsystem gebunden, derart dass das Kühlmittel von den Komponenten des zugehörigen Kühlmittelsystems erwärmt/gekühlt wird.
Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung mögliche Probleme bei den vorstehend beschriebenen Ansätzen für das Wärmemanagement in Fahrzeugen erkannt. Als ein Beispiel kann ein reaktives Wärmemanagement, das nur auf den aktuellen Temperaturen der Komponenten basiert, zu einer Verzögerung beim Erreichen einer optimalen Temperatur führen, was einen ineffizienten Betrieb und/oder erhöhtem Verschleiß der Komponenten zur Folge haben kann. Als weiteres Beispiel kann das einzelne Steuern von Kühlmittelsystemen zur Folgen habe, dass in einigen Kühlmittelsystemen überschüssige Wärme erzeugt wird, die an die Atmosphäre abgegeben wird, während andere Kühlmittelsysteme nur schwer warm werden.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern eines Wärmetauschers in einem Motorsystem eines Fahrzeugs gelöst werden, wobei das Verfahren das Steuern eines Kühlmittelstroms aus jedem von einem ersten Kühlmittelsystem und einem zweiten Kühlmittelsystem durch einen Wärmetauscher auf Grundlage eines Modells für geschätzte Kühlmitteltemperaturen und einer oder mehrerer dynamischer Bedingungen des Fahrzeugs beinhaltet. Als ein Beispiel kann Kühlmittel aus einem Kühlmittelsystem einer Batterie und/oder einem Kühlmittelsystem einer Wechselrichtersystemsteuerung (Inverter System Controller - ISC) selektiv zu dem Wärmetauscher geleitet werden, um durch Kühlmittel aus einem Kühlmittelsystem eines Motors erwärmt oder gekühlt zu werden, das ebenfalls zu dem Wärmetauscher geleitet wird. Auf diese Weise kann Kühlmittel aus verschiedenen Systemen verwendet werden, um über einen zentralisierten Wärmetauscher, der auf Grundlage von vorhergesagten und gemessenen Bedingungen gesteuert wird, gegenseitig die Temperatur anzupassen, wodurch die Verschwendung überschüssiger Wärme reduziert und Verzögerungen beim Erreichen idealer Kühlmitteltemperaturen in den Kühlmittelsystemen verringert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs.
2 zeigt schematisch ein Motorsystem, das eine Vielzahl von Kühlmittelsystemen beinhaltet, die jeweils mit einem Wärmetauscher gekoppelt sind.
3 veranschaulicht ein Verfahren zum Steuern des Wärmeaustauschs zwischen Kühlmittelsystemen eines Fahrzeugs.
4 zeigt ein Diagramm, das die Motorbetriebsparameter für einen Motor während der Anwendung einer Wärmemanagementstrategie zum Bereitstellen von Wärme aus einem Kühlmittelsystem einer Batterie und/oder einem Kühlmittelsystem einer Wechselrichtersystemsteuerung (ISC) an ein Kühlmittelsystem eines Motors auf Grundlage vorhergesagter und/oder gemessener Fahrtparameter eines Fahrzeugs veranschaulicht.
5 zeigt ein Diagramm, das die Motorbetriebsparameter für einen Motor während der Anwendung einer Wärmemanagementstrategie zum Bereitstellen von Wärme aus einem Kühlmittelsystem eines Motors an ein Kühlmittelsystem einer Batterie und/oder ein Kühlmittelsystem einer ISC auf Grundlage vorhergesagter und/oder gemessener Fahrtparameter eines Fahrzeugs veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern des Wärmemanagements in einem Fahrzeug unter Verwendung eines zentralisierten Wärmetauschers, der dazu ausgelegt ist, Wärme zwischen verschiedenen Kühlmittelsystemen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Schätzung der Kühlmitteltemperaturen für die verschiedenen Kühlmittelsysteme während einer Fahrt eines Fahrzeugs auszutauschen. Ein Fahrzeug, wie etwa das in 1 gezeigte Fahrzeug, kann mehrere Kühlmittelsysteme beinhalten, wie in 2 veranschaulicht. Kühlmittel aus den verschiedenen Kühlmittelsystemen kann gemäß einem Wärmemanagementplan, wie in 3 beschrieben, zu dem zentralisierten Wärmetauscher geleitet werden. In einigen Beispielen kann, wie in 4 gezeigt, Kühlmittel aus (einem) Kühlmittelsystem(en) einer Batterie und/oder Wechselrichtersystemsteuerung (ISC) verwendet werden, um Kühlmittel aus einem Motorkühlmittelsystem zu erwärmen, um den Motor vor dem Anlassen des Motors präventiv zu erwärmen. In anderen Beispielen kann, wie in 5 gezeigt, Kühlmittel aus einem Kühlmittelsystem des Motors verwendet werden, um Kühlmittel aus (einem) Kühlmittelsystem(en) einer Batterie und/oder einer ISC zu erwärmen, um die Temperatur der elektronischen Komponenten schnell auf eine ideale Betriebstemperatur anzuheben (z. B. um die Betriebseffizienz der elektronischen Komponenten zu erhöhen und/oder die Entladegeschwindigkeit der Batterie zu reduzieren). Wie ferner in den 3-5 gezeigt, kann die Steuerung des Wärmeaustauschs zwischen den Systemen auf prädiktiven Modellen und dynamisch erfassten Daten basieren, um Verzögerungen beim Anpassen von Temperaturen für optimale Betriebsbedingungen zuverringern.
1 stellt ein Beispiel für eine Brennkammer oder einen Zylinder einer Brennkraftmaschine 10 eines Fahrzeugs 5 dar. Der Motor 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen der Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. In dem in 1 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 einen elektrischen Turbolader 159. Der elektrische Turbolader 159 ist dazu ausgelegt, jedem der Zylinder des Fahrzeugs 5 (z. B. Zylinder 14) verdichtete Ansaugluft zuzuführen. 1 zeigt den Motor 10, der mit einem Verdichter 174 des elektrischen Turboladers 159, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und einer Abgasturbine 176 des elektrischen Turboladers 159, die entlang des Abgaskanals 148 angeordnet ist, ausgelegt ist. Der Verdichter 174 kann unter Bedingungen, bei denen der Motor 10 in Betrieb ist (z. B. der Motor 10 ist angeschaltet und Kraftstoff und Luft werden in einem oder mehreren der Zylinder des Motors 10 verbrannt), wenigstens teilweise über eine Welle 180 von der Abgasturbine 176 mit Leistung versorgt werden. In einigen Beispielen kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden und der Verdichter 174 kann durch eine Antriebsleistung von einem Elektromotor oder dem Motor mit Leistung versorgt werden. Im hier verwendeten Sinn beinhaltet ein elektrischer Turbolader (z. B. der elektrische Turbolader 159) wenigstens einen Verdichter, der dazu ausgelegt ist, Motorzylindern verdichtete Luft zuzuführen, und einen Elektromotor (z. B. den Elektromotor 175), der ausgelegt ist, den Verdichter anzutreiben (z. B. zu drehen). Der elektrische Turbolader kann ferner eine Turbine (z. B. Abgasturbine 176) beinhalten, die ausgelegt ist, durch Abgase angetrieben zu werden, die aus dem Motor 10 strömen.
Der elektrische Turbolader 159 beinhaltet den Elektromotor 175, der mit dem Verdichter 174 gekoppelt ist. Der Verdichter 174 kann in dieser Schrift als ein elektrisch angetriebener Luftverdichter bezeichnet werden. Dem Elektromotor 175 kann selektiv durch die Steuerung 12 Energie zugeführt werden, um den Verdichter 174 zu drehen und den Zylindern des Motors 10 (z. B. dem Zylinder 14) verdichtete Ansaugluft zuzuführen. Beispielsweise kann dem Elektromotor 175 von der Steuerung 12 als Reaktion auf eine Motorstartanforderung (z. B. bei der Motorstartanforderung, während der Motor 10 ausgeschaltet ist und keinen Kraftstoff/keine Luft in den Motorzylindern verbrennt) Energie zugeführt werden, um den Motorzylindern verdichtete Luft zuzuführen, um die Kolben, die in den Zylindern angeordnet sind, (z. B. den Kolben 138) zu bewegen und die Kurbelwelle 140 des Motors 10 zu drehen, ohne Kraftstoff/Luft in den Motorzylindern zu verbrennen. Nachdem die Kolben über die verdichtete Luft bewegt wurden, kann einem oder mehreren der Motorzylinder dann Kraftstoff (z. B. Benzin, Diesel usw. über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und/oder die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170) zugeführt werden und ein Zündfunken kann in dem einen oder den mehreren Motorzylindern ausgelöst werden (z. B. über die Zündkerze 192), um Kraftstoff/Luft in den Motorzylindern zu verbrennen und den Motor 10 zu starten.
Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 aufweist, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors bereitgestellt sein, um die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck der Ansaugluft zu variieren, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Drossel 162 kann beispielsweise stromabwärts des Verdichters 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein.
Der Abgaskanal 148 kann Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu Zylinder 14 aufnehmen. Der Abgassensor 128 ist der Darstellung nach stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 178 an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie etwa einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor; Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NO_x-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (Three Way Catalyst - TWC), eine NO_x-Falle, verschiedene andere Emissionsbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile aufweisen. Beispielsweise weist der Zylinder 14 der Darstellung nach wenigstens ein Einlasstellerventil 150 und wenigstens ein Auslasstellerventil 156, die in einer oberen Region des Zylinders 14 angeordnet sind, auf. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, wenigstens zwei Einlasstellerventile und wenigstens zwei Auslasstellerventile aufweisen, die in einer oberen Region des Zylinders angeordnet sind.
Das Einlassventil 150 kann über einen Aktor 152 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Auf ähnliche Weise kann das Auslassventil 156 über den Aktor 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- bzw. Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch entsprechende Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Ventilaktoren können dem Typ mit elektrischer Ventilbetätigung oder dem Typ mit Nockenbetätigung oder einer Kombination daraus entsprechen. Die Einlass- und die Auslassventilsteuerung können gleichzeitig gesteuert werden, oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zur variablen Einlassnockenansteuerung, zur variablen Auslassnockenansteuerung, zur dualen unabhängigen variablen Nockenansteuerung oder zur festen Nockenansteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (Variable Cam Timing - VCT), variablen Ventilansteuerung (Variable Valve Timing - VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (Variable Valve Lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, zum Variieren des Ventilbetriebs verwenden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuertes Auslassventil aufweisen. In anderen Beispielen können das Einlass- und das Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem zur variablen Ventilsteuerung gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Volumenverhältnis zwischen dem Kolben 138 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt handelt. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdunstungsenthalpie verwendet werden. Wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund von deren Auswirkung auf das Motorklopfen ebenfalls erhöht sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Das Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung auslösen kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgelegt sein, die diesem Kraftstoff bereitstellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel weist der Zylinder 14 der Darstellung nach zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 auf. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können dazu ausgelegt sein, aus dem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff abzugeben. Wie unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ausgeführt, kann das Kraftstoffsystem 8 eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteiler beinhalten. Der Darstellung nach ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-1, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine sogenannte Direkteinspritzung (Direct Injection; nachfolgend als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Während die Einspritzvorrichtung 166 in 1 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert gezeigt ist, kann sie alternativ dazu oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann die Vermischung und Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Vermischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 ist in der Darstellung in dem Einlasskanal 146 statt im Zylinder 14 in einer Auslegung angeordnet, die eine Saugrohreinspritzung von Kraftstoff (Port Fuel Injection, im Folgenden als „PFI“ bezeichnet) in den Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann von dem Kraftstoffsystem 8 erhaltenen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Es ist zu beachten, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder, wie abgebildet, mehrere Treiber, zum Beispiel der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170, verwendet werden können.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 ausgelegt sein. In noch einem weiteren Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und 170 als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff stromaufwärts des Einlassventils 150 ausgelegt sein. In noch anderen Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzelne Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als Kraftstoffgemisch aus den Kraftstoffsystemen aufzunehmen, und die außerdem ausgelegt ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Einlassventile einzuspritzen. Demnach versteht es sich, dass die in dieser Schrift beschriebenen Kraftstoffsysteme nicht durch die hier beispielhaft beschriebenen konkreten Auslegungen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beschränkt sein sollen.
Kraftstoff kann dem Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. Zum Beispiel kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil einer Kraftstoffgesamteinspritzung abgeben, die im Zylinder 14 verbrannt wird. Ferner können die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von einer jeweiligen Einspritzvorrichtung abgegeben wird, mit Betriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie in dieser Schrift nachstehend beschrieben, variieren. Der über das Saugrohr eingespritzte Kraftstoff kann während eines Ereignisses mit geöffnetem Einlassventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Einlassventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie während eines Betriebs bei sowohl offenem als auch geschlossenem Einlassventil abgegeben werden. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff zum Beispiel während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts abgegeben werden. Demnach kann selbst bei einem einzelnen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Saugrohr- und Direkteinspritzvorrichtung eingespritzt werden. Des Weiteren können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination daraus durchgeführt werden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören Unterschiede in Bezug auf die Größe; so kann eine Einspritzvorrichtung zum Beispiel eine größere Einspritzöffnung als die andere aufweisen. Zu anderen Unterschieden gehören unter anderem unterschiedliche Spritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielausrichtungen, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Spritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw. Darüber hinaus können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erzielt werden.
Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Zu den Unterschieden können Unterschiede in Bezug auf den Alkoholgehalt, den Wassergehalt, die Oktanzahl, Verdampfungswärme, Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. gehören. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlicher Verdampfungswärme könnte Benzin als erste Kraftstoffart mit geringerer Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit höherer Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Zu weiteren möglichen Stoffen zählen Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw.
In noch einem anderen Beispiel kann es sich ferner bei beiden Kraftstoffen um Alkoholgemische mit variierender Alkoholzusammensetzung handeln, wobei die erste Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer niedrigeren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E10 (das ungefähr zu 10 % aus Ethanol besteht), während die zweite Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer höheren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol besteht). Darüber hinaus können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in Bezug auf weitere Kraftstoffeigenschaften unterscheiden, wie beispielsweise einen Unterschied hinsichtlich der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl usw. Außerdem können sich die Kraftstoffeigenschaften eines oder beider Kraftstofftanks häufig ändern, zum Beispiel aufgrund täglicher Schwankungen beim Auffüllen des Tanks.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nicht transitorischer Festwertspeicherchip 110 zum Speichern ausführbarer Anweisungen gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (Mass Air Flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von dem Temperatursensor 116, der an die Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (Profile Ignition Pickup - PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (Throttle Position - TP) von einem Drosselpositionssensor und eines Absolutkrümmerdrucksignals (Absolute Manifold Pressure signal- MAP-Signal) von dem Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM (Revolutions Per Minute), kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Unterdrucks oder Drucks im Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf der Grundlage einer Motorkühlmitteltemperatur ableiten. Kühlmitteltemperaturen von anderen Kühlmittelsystemen können ebenfalls an der Steuerung 12 empfangen werden.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, anzupassen. Das Anpassen einer Temperatur eine Kühlmittels in einem oder mehreren Kühlmittelsystemen des Fahrzeugs kann zum Beispiel das Anpassen eines oder mehrerer Aktoren beinhalten, die zu einem zentralisierten Wärmetauscher zwischen den Kühlmittelsystemen gehören (z. B. wenn die Aktoren Ventile steuern, die den Kühlmittelfluss zum zentralisierten Wärmetauscher auf Grundlage entsprechender Positionen der Ventile zulassen oder blockieren), um den Wärmeaustausch zwischen den Kühlmittelsystemen des Fahrzeugs 5 zu steuern. Weitere Beispiele sind nachstehend in Bezug auf die 3-5 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. aufweisen. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder, beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und dargestellt sind.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die dem einen oder den mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig ausgelegt sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen. Zusätzliche beispielhafte Komponenten, die in einem Hybridelektrofahrzeug beinhaltet sein können, sind im Folgenden in Bezug auf 2 beschrieben.
2 zeigt ein beispielhaftes System für ein Fahrzeug 200, das ein Kühlmittelsystem 202 einer Batterie, ein Kühlmittelsystem 204 eines Motors und ein Kühlmittelsystem 206 einer Wechselrichtersystemsteuerung (ISC) beinhaltet. Das Fahrzeug 200 beinhaltet zudem ein Hybridantriebsstrangsteuermodul (Hybrid Powertrain Control Module - HPCM) 208, das außerhalb der Fahrzeugsysteme 202, 204 und 206 schematisch veranschaulicht ist, das aber in einigen Beispielen in dem ISC-Kühlmittelsystem 206 oder einem anderen Fahrzeugsystem beinhaltet sein kann. Das Fahrzeug 200 kann ein Beispiel für das Fahrzeug 5 aus 1 sein und kann eine oder mehrere der vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen Fahrzeugkomponenten beinhalten.
Das Kühlmittelsystem 202 der Batterie beinhaltet eine Batterie 210 (z.B. eine Hochspannungsbatterie), die eine einzelne Batterie oder eine Anordnung/Bank/Vielzahl von Batterien beinhalten kann und die dazu ausgelegt sein kann, als Spannungsquelle zum Versorgen der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs 200 (z. B. eines Elektromotors, elektrischer Schaltungen, einer Lichtmaschine usw.) mit Leistung zu dienen. Das Kühlmittel (z. B. flüssiges Kühlmittel, wie etwa Wasser oder ein Wassergemisch) strömt von Kühlmittelkanälen um die Batterie 210 zu einem Dreiwegeventil 212, das das Kühlmittel zu einem Niedertemperaturkühler 214 der Batterie und/oder einer Kältemaschine 216 der Batterie leitet. Beispielsweise kann das Dreiwegeventil 212 (z. B. über eine Steuerung des Fahrzeugs) betätigt werden, um den gesamten Kühlmittelstrom zu dem Niedertemperaturkühler 214 der Batterie zu leiten (indem z.B. die Kältemaschine 216 der Batterie umgangen oder dieser anderweitig kein Kühlmittel bereitgestellt wird), wenn es sich in einer ersten Betriebsstellung befindet, den gesamten Kühlmittelstrom zu der Kältemaschine 216 der Batterie zu leiten (indem z. B. der Niedertemperaturkühler 214 der Batterie umgangen oder diesem anderweitig kein Kühlmittel bereitgestellt wird), wenn es sich in einer zweiten Betriebsstellung befindet und Teile des Kühlmittelstroms gleichzeitig zu jedem des Niedertemperaturkühlers 214 der Batterie und der Kältemaschine 216 der Batterie zu leiten, wenn es sich in einer dritten Betriebsstellung befindet.
Der Niedertemperaturkühler 214 der Batterie kann einen Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, und einer Atmosphäre des Fahrzeugs 200 beinhalten. Der Niedertemperaturkühler 214 kann zum Beispiel Wärme von dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, in die Atmosphäre übertragen und dadurch das Kühlmittel, das durch den Kühler strömt, kühlen. Die Kältemaschine 216 der Batterie kann einen Wärmetauscher beinhalten, der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt und einem anderen Medium (z. B. einer anderen Flüssigkeit) austauscht. In einigen Beispielen können der Niedertemperaturkühler 214 und die Kältemaschine 216 der Batterie auf Grundlage von statischen Bedingungen (z. B. Größe/Struktur des Kühlers/der Kältemaschine) und/oder dynamischen Bedingungen (z. B. Umgebungstemperaturen) unterschiedliche Wärmeaustauscheigenschaften und/oder -fähigkeiten aufweisen (z. B. können sie unterschiedliche Temperaturdifferenzen für Kühlmittel, das in den Kühler/die Kältemaschine eintritt im Vergleich zu Kühlmittel, das aus diesen austritt, bereitstellen). Entsprechend kann das Dreiwegeventil 212 gesteuert werden, um eine entsprechende Menge des Kühlmittelstroms zu jedem des Niedertemperaturkühlers 214 der Batterie und der Kältemaschine 216 der Batterie zu leiten, die eine Solltemperatur oder einen Solltemperaturbereich für einen kombinierten Kühlmittelstrom, der aus dem Kühler und der Kältemaschine austritt, beibehält. Die Solltemperatur und/oder der Solltemperaturbereich können derart ausgewählt werden, dass sie einer idealen Temperatur oder einem Temperaturbereich für den Betrieb der Batterie 210 entsprechen. Der Kühlmittelstrom, der aus dem Niedertemperaturkühler 214 der Batterie und der Kältemaschine 216 der Batterie austritt, kann miteinander und optional (z. B. auf Grundlage eines Druckniveaus des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem der Batterie) mit Kühlmittel aus einer Entgasungsflasche 218 vermischt werden. Die Entgasungsflasche 218 kann als Kühlmittelbehälter dienen und das Kühlmittelfluid im System entgasen. Der gemischte Kühlmittelstrom kann zu einer Pumpe 220 (z. B. einer elektrischen Wasserpumpe) geleitet werden, damit er zu den Kühlmittelkanälen der Batterie 210 zurückgepumpt wird.
Das Kühlmittelsystem 204 des Motors beinhaltet einen Motor 222, der eine Brennkraftmaschine zum Bereitstellen von Leistung für den Betrieb des Fahrzeugs 200 beinhalten kann. Das Kühlmittel (z. B. flüssiges Kühlmittel, wie etwa Wasser oder ein Wassergemisch) strömt von Kühlmittelkanälen um den Motor 222 zu einem Hochtemperaturkühler 224 des Motors, einem Thermostat 226 und einem AGR-Kühler 228. Der Hochtemperaturkühler 224 des Motors kann einen Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, und einer Atmosphäre des Fahrzeugs 200 beinhalten. Der Hochtemperaturkühler 224 kann zum Beispiel Wärme von dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, in die Atmosphäre übertragen und dadurch das Kühlmittel, das durch den Kühler strömt, kühlen.
Kühlmittel, das aus dem Hochtemperaturkühler 224 austritt, kann dem Thermostat 226 bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann der Thermostat in der Lage sein, den Kühlmittelstrom zu einer Pumpe 230 (z. B. einer elektrischen Wasserpumpe) auf Grundlage der Temperaturen des von dem Motor 222 und dem Hochtemperaturkühler 224 des Motors kommenden Kühlmittels zu steuern. Der Thermostat kann beispielsweise die Menge an Kühlmittel von jedem des Motors 222 und des Hochtemperaturkühlers 224 des Motors steuern, die an die Pumpe 230 weitergeleitet wird, um eine Solltemperatur des Kühlmittels, das an die Pumpe 230 weitergeleitet wird, zu erreichen. In einem veranschaulichenden Beispiel kann das Kühlmittel von dem Motor 222 wärmer sein als das Kühlmittel aus dem Hochtemperaturkühler 224 des Motors. Entsprechend kann der Thermostat mehr Kühlmittel aus dem Motor 222 weiterleiten als aus dem Hochtemperaturkühler 224, wenn die Kühlmitteltemperatur erhöht werden soll, und der Thermostat kann mehr Kühlmittel aus dem Hochtemperaturkühler 224 als aus dem Motor 222 weiterleiten, wenn die Kühlmitteltemperatur gesenkt werden soll.
Der AGR-Kühler 228 kann einen Wärmetauscher beinhalten, der dazu ausgelegt ist, Wärme zwischen (z. B. kühlem) rückgeführtem Abgas von dem Fahrzeug (z. B. in einem AGR-System) und/oder NOx und Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem 204 des Motors auszutauschen, bevor das Abgas wieder in die Zylinder in dem Fahrzeug eingeleitet wird und/oder bevor die Emissionen in die Atmosphäre weitergeleitet werden. Kühlmittel, das aus dem AGR-Kühler 228 austritt, kann typischerweise in Bezug auf das Kühlmittel, das in die EGR-Kühlvorrichtung eintritt, erwärmt sein. Kühlmittel, das aus dem AGR-Kühler 228 austritt, wird zu einer Entgasungsflasche 232 und zu einer Kühlmittelleitung stromaufwärts einer Pumpe 234 (z. B. einer elektrischen Wasserpumpe) geleitet. Die Entgasungsflasche 232 kann ähnlich funktionieren wie die Entgasungsflasche 218 des Kühlmittelsystems 202 der Batterie und kann als Kühlmittelbehälter dienen und das Kühlmittelfluid im System entgasen. Die Entgasungsflasche 232 kann entgastes Kühlmittel zurück in das Kühlmittelsystem 204 stromaufwärts der Pumpe 230 führen.
Die Pumpe 234, die (z. B. erwärmtes) Kühlmittel von dem AGR-Kühler 228 aufnimmt, kann eine Pumpe für einen Schnellheizkühlmittelkreislauf sein, der eine Heizung 236 mit positivem Temperaturkoeffizient (Positive Temperature Coefficient - PTC) und einen Heizungswärmetauscher 238 beinhaltet. Das Kühlmittel kann von der Pumpe 234 zu der PTC-Heizung 236 gepumpt werden, um das Kühlmittel weiter zu erwärmen. Die PTC-Heizung 236 kann als zusätzliche (z. B. elektrische) Heizung dienen, um in einer Kabine des Fahrzeugs 200 Wärme bereitzustellen. Beispielsweise kann die PTC-Heizung 236 in der Lage sein, das Kühlmittel nach einem Anlassereignis (z. B. bevor der Motor 222 erwärmt ist) schneller zu erwärmen als der Motor 222. Das erwärmte Kühlmittel aus der PTC-Heizung 236 wird zu dem Heizungswärmetauscher 238 geleitet, der einen Kühler oder eine kühlerähnliche Vorrichtung beinhalten kann, der/die dazu ausgelegt ist, Wärme zwischen dem erwärmten Kühlmittel und der Luft in der Kabine auszutauschen. Beispielsweise kann der Heizungswärmetauscher 238 eine Reihe von gebogenen Rohren, durch die das Kühlmittel strömt, und eine Vielzahl von Rippen beinhalten, die eine Oberfläche für die Wärmeübertragung von dem Kühlmittel in den Rohren auf die Luft vergrößern, die an den Rippen (z. B. durch einen Ventilator, der Teil des Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems der Kabine ist) in Richtung von Lüftungsöffnungen, die zu der Kabine des Fahrzeugs 200 führen, vorbeigedrückt wird.
Kühlmittel, das aus dem Heizungswärmetauscher 238 austritt (das z. B. aufgrund einer Wärmeübertragung von dem Kühlmittel auf die Kabinenluft typischerweise kühler sein kann als Kühlmittel, das in den Heizungswärmetauscher eintritt), wird einem Dreiwegeventil 240 bereitgestellt, das in 2 in einer standardmäßig geöffneten Position dargestellt ist, in dem das Kühlmittel von dem Heizungswärmetauscher 238 zurück zu der Pumpe 234 geleitet wird (wobei es mit Kühlmittel, das aus dem AGR-Kühler 228 austritt, gemischt wird), um in die PTC-Heizung 236 und die Pumpe 230 (wobei es mit Kühlmittel aus der Entgasungsflasche 232 und aus dem Thermostat 226 gemischt wird) zurückgeführt zu werden, um zurück zu dem Motor 222 geführt zu werden. Das Dreiwegeventil 240 kann (z. B. über eine Steuerung) in verschiedene Positionen betätigt werden, die jeweils das Kühlmittel von dem Heizungswärmetauscher 238 leiten, um die Pumpe 230 zu umgehen (z. B. wenn das gesamte Kühlmittel der Pumpe 234 zugeführt wird) oder um die Pumpe 234 zu umgehen (z. B. wenn das gesamte Kühlmittel der Pumpe 230 zugeführt wird). Die Steuerung der Position des Dreiwegeventils 240 kann auf Parametern basieren, wie etwa einer Solltemperatur für Kühlmittel in verschiedenen Bereichen des Kühlmittelsystems 204 des Motors und einer aktuellen Temperatur für Kühlmittel in verschiedenen Bereichen des Kühlmittelsystems 204 des Motors (z. B. um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen oder zu senken, um die Solltemperatur für einen bestimmten Bereich des Kühlmittelsystems des Motors zu erreichen).
Das Kühlmittelsystem 206 der ICS beinhaltet Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangsystems des Fahrzeugs 200, das eine Wechselrichtersystemsteuerung (ISC) 242, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 244 (Direct Current to Direct Current converter - DC/DC-Wandler) und eine Ladevorrichtung 246 beinhaltet. Die ISC 242 kann Wechselstrom, der durch eine elektrische Maschine (z. B. einen Elektromotor, Elektromotor/Generator, Anlasser/Generator usw. für das Fahrzeug 200) erzeugt wurde, zur Speicherung in einer Speichervorrichtung für elektrische Energie (z. B. Batterie 210) in Gleichstrom umwandeln und umgekehrt. Die ISC 242 kann den Wechselstrom zum Beispiel in Gleichstrom zum Laden der Batterie 210 umwandeln und/oder den Gleichstrom aus der Batterie 210 in Wechselstrom umwandeln und/oder anderweitig einer elektrischen Maschine (z. B. einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs 200) Wechselstrom zuführen. Die Ladevorrichtung 246 kann Wechselstrom aus einer Stromquelle (z. B. einer von dem Fahrzeug 200 externen Stromquelle, wie etwa einem Stromnetz) in Gleichstrom zur Speicherung in der Batterie 210 (z. B. um die Batterie 210 zu laden) umwandeln. Der DC/DC-Wandler 244 kann eine Gleichstromquelle aus der Ladevorrichtung 246 von einer Spannung in eine andere Spannung umwandeln (z. B. um eine Spannungsquelle für elektrische Komponenten des Fahrzeugs 200 bereitzustellen, die für eine andere Spannung als die Ausgangsspannung der Ladevorrichtung 246 ausgelegt sind).
Kühlmittel aus der Entgasungsflasche 218 kann einer Pumpe 248 (z.B. einer elektrischen Wasserpumpe) bereitgestellt werden, die das Kühlmittel in einen Niedertemperaturkühler 250 der ISC pumpt. Der Niedertemperaturkühler 250 der ISC kann einen Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, und einer Atmosphäre des Fahrzeugs 200 beinhalten. Der Niedertemperaturkühler 250 kann zum Beispiel Wärme von dem Kühlmittel, das in den Kühler eintritt, in die Atmosphäre übertragen und dadurch das Kühlmittel, das durch den Kühler strömt, kühlen. Das Kühlmittel das aus dem Niedertemperaturkühler 250 der ISC austritt, wird zu der ISC 242 geleitet (z. B. um die ISC 242 zu kühlen und/oder die ISC 242 in einem Solltemperaturbereich zu halten, der gemäß einem idealen Betriebstemperaturbereich für die ISC 242 eingestellt ist). Das Kühlmittel, das aus den Kühlmittelkanälen für die ISC 242 austritt, wird zu dem DC/DC-Wandler 244 und der Entgasungsflasche 218 geleitet. Das Kühlmittel, das aus den Kühlmittelkanälen für den DC/DC-Wandler 244 austritt, wird zu der Ladevorrichtung 246 geleitet. Das Kühlmittel, das aus den Kühlmittelkanälen für die Ladevorrichtung 246 austritt, wird der Pumpe 248 bereitgestellt (z. B. gemischt mit jeglichem Kühlmittel, das von der Entgasungsflasche 218 bereitgestellt wird), damit es zu dem Niedertemperaturkühler 250 der ISC zurückgeführt wird.
Das HPCM 208 kann Daten von jedem des Kühlmittelsystems 202 der Batterie, des Kühlmittelsystems 204 des Motors und des Kühlmittelsystems 206 der ISC sowie von anderen Quellen, wie etwa einer elektronischen Horizontdatenquelle 252 und/oder anderen Datenquellen 254, empfangen, um einen Wärmetauscher 256 zu steuern. Das HPCM 208 kann zum Beispiel Daten von dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie (z. B. von einem oder mehreren Sensoren und/oder anderen Vorrichtungen in dem Kühlmittelsystem der Batterie) empfangen, die einen Ladestand der Batterie, einen Ladestatus der Batterie (z. B. ob/wie lange das Fahrzeug zum Laden der Batterie an eine Stromquelle angeschlossen ist), eine Temperatur des Kühlmittels an einer oder mehreren Stellen des Kühlmittelsystems der Batterie, einen Druckabfall des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder andere Informationen über das Kühlmittelsystem der Batterie und/oder zugehörige Komponenten angeben. Das HPCM 208 kann Daten von dem Kühlmittelsystem 204 des Motors empfangen, die einen Betriebszustand des Motors, eine Temperatur und/oder einen Druckabfall des Kühlmittels an einer oder mehreren Stellen des Motors und/oder andere Informationen in Bezug auf das Kühlmittelsystem des Motors und/oder zugehörige Komponenten angeben. Das HPCM 208 kann Daten von dem Kühlmittelsystem 206 der ISC empfangen, die einen Betriebszustand der ISC 242, des DC/DC-Wandlers 244 und/oder der Ladevorrichtung 246, eine Temperatur und/oder einen Druckabfall des Kühlmittels an einer oder mehreren Stellen des Kühlmittelsystems der ISC und/oder andere Informationen über das Kühlmittelsystem der ISC und/oder zugehörige Komponenten angeben. Das HPCM 208 kann Daten von der elektronischen Horizontdatenquelle 252 (z. B. direkt oder über einen Bus, wie etwa einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) des Fahrzeugs 200) empfangen, die kartenabgeleitete Straßen- oder Streckenattribute angeben, einschließlich geocodierter Daten, semantisch codierter Daten, Straßenneigungsinformationen, Streckenverkehrsinformationen, Wendekreisinformationen, Höheninformationen, Straßenattributen wie etwa Stopp-Schildern, Kreisverkehren, Fußgängerübergängen, Straßentyp, Anzahl der Fahrspuren, Straßenabmessungen, Ampelsignale entlang einer Strecke usw., Wetter und/oder andere Informationen über eine Straße vor dem Fahrzeug 200 und/oder entlang einer Strecke, auf der das Fahrzeug 200 fährt. Beispielsweise kann die elektronische Horizontdatenquelle 252 unter Verwendung von Informationen aus einer Vielzahl von entfernten Datenquellen in Bezug auf Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs (z. B. auf Grundlage eines Standorts des Fahrzeugs, wie er von fahrzeugseitigen Sensoren des Fahrzeugs gemeldet wird, wie etwa Sensoren eines globalen Positionsbestimmungssystems (Global Positioning System - GPS), Beschleunigungssensoren, Gyroskopen usw. eine erweiterte Ansicht (z. B. in Bezug auf Informationen, die einem oder mehreren fahrzeugmontierten Sensoren bereitgestellt werden) der Umgebung des Fahrzeugs 200 bereitstellen. Die elektronische Horizontdatenquelle kann ein Rechensystem beinhalten oder in Kommunikation mit diesem stehen, das dazu ausgelegt ist, Karteninformationen mit detaillierten Straßeneigenschaften (z. B. auf Grundlage von Informationen, die von einer oder mehreren Quellen empfangen werden, wie etwa Fahrzeugsensoren, Infrastruktursensoren, Benutzereingaben, Straßeninformationsdatenbanken usw.) in verwertbare Daten für automatische Fahrerassistenzsysteme und Anwendungen für autonomes Fahren zu übersetzen, wodurch die Zuverlässigkeit der Systeme und Anwendungen erhöht und der Kenntnisstand der Systeme und Anwendungen erweitert wird.
Das HPCM 208 kann weitere Daten von der elektronischen Horizontdatenquelle 252 und/oder anderen Datenquellen 254 (z. B. direkt oder über einen Bus, wie z. B. den CAN-Bus des Fahrzeugs) empfangen, wie etwa Live-Verkehrsinformationen, Ampelfolgeinformationen, Start- und Zieldaten für eine geplante Fahrtroute des Fahrzeugs, Wegpunkte entlang der geplanten Route, Zeit bis zu einem Ziel entlang der Strecke, Schätzung des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen, Schätzung von Radleistungs-/Drehmomentanforderung, Schätzung von Fahrzeugbetriebsmodi entlang der geplanten Strecke, Sensordaten einschließlich Schätzungen des Antriebsstrangsteuermoduls (PCM), wie etwa Schätzungen des Kraftübertragungsdrehmoments, Schätzungen des Motormodus usw. und/oder andere Informationen, die einen aktuellen Fahrzeugstatus, dynamische Bedingungen um ein Fahrzeug und/oder vorhergesagte Bedingungen/Zustände, die zu dem Fahrzeug und/oder einer geplanten Strecke des Fahrzeugs gehören, angeben. Das HPCM 208 kann eine Planungsstrategie für die Wärmetauscherwärmemischung auf Grundlage der Daten, die von den verschiedenen vorstehend beschriebenen Quellen empfangen werden, erzeugen.
Das HPCM 208 kann dem Wärmetauscher 256 und/oder einer zu dem Wärmetauscher 256 gehörenden Steuerung Anweisungen bereitstellen, um den Kühlmittelstrom zwischen dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie, dem Kühlmittelsystem 204 des Motors und dem Kühlmittelsystem 206 der ISC gemäß der Planungsstrategie für die Wärmetauscherwärmemischung zu leiten. Der Wärmetauscher 256 kann zum Beispiel dazu ausgelegt sein, Kühlmittel von einer oder mehreren Stellen innerhalb des Kühlmittelsystems 202 der Batterie, des Kühlmittelsystems 204 des Motors und des Kühlmittelsystems 206 der ISC aufzunehmen und den Kühlmittelstrom zu einer oder mehreren Stellen innerhalb des Kühlmittelsystems 202 der Batterie, des Kühlmittelsystems 204 des Motors und des Kühlmittelsystems 206 der ISC zu leiten.
Die in 2 veranschaulichten Verbindungen zeigen beispielhafte Stellen, an denen der Wärmetauscher fluidisch mit dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie, dem Kühlmittelsystem 204 des Motors und dem Kühlmittelsystem 206 der ISC gekoppelt sein kann. Beispielsweise nimmt der Wärmetauscher 256 in der Veranschaulichung Kühlmittel von einer Stelle zwischen der ISC 242 und der Entgasungsflasche 218 (z. B. stromabwärts von der ISC 242 und stromaufwärts von der Entgasungsflasche 218) und von einer Stelle zwischen dem Motor 222 und dem AGR-Kühler 228/Thermostat 226/Hochtemperaturkühler 224 des Motors auf (z.B. stromabwärts von dem Motor 222 und stromaufwärts von dem AGR-Kühler 228, Thermostat 226 und dem Hochtemperaturkühler 224 des Motors). Zudem leitet der Wärmetauscher 256 in der Veranschaulichung den Kühlmittelstrom (z. B. von einer oder mehreren der Stellen, von denen der Wärmetauscher 256 Kühlmittel aufnimmt) zu einer Stelle zwischen dem Thermostat 226 und der Pumpe 230 (z. B. stromabwärts von dem Thermostat 226 und stromaufwärts von der Pumpe 230) und zu einer Stelle zwischen der Entgasungsflasche 218/der Kältemaschine 216 der Batterie/dem Niedertemperaturkühler 214 der Batterie und der Pumpe 220 (z.B. stromabwärts von der Entgasungsflasche 218, der Kältemaschine 216 der Batterie und dem Niedertemperaturkühler 214 der Batterie und stromaufwärts von der Pumpe 220). Es versteht sich jedoch, das mehr, weniger und/oder andere Verbindungen zwischen dem Wärmetauscher 256, dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie, dem Kühlmittelsystem 204 des Motors und dem Kühlmittelsystem 206 der ISC erfolgen können.
In einigen Beispielen kann der Wärmetauscher 256 dazu ausgelegt sein, Kühlmittel von einer oder mehreren Stellen zu mischen und/oder Wärme zwischen dem Kühlmittel von einer oder mehreren Stellen und einer Atmosphäre oder einem anderen Medium auszutauschen, um eine Temperatur des Kühlmittels gemäß der Planungsstrategie für die Wärmetauscherwärmemischung anzupassen.
In anderen Beispielen kann der Wärmetauscher 256 das erste Kühlmittel von einer oder mehreren Stellen als Wärmetauschmedium zum Ändern einer Temperatur des zweiten Kühlmittels an einer anderen Stelle verwenden (z. B. ohne das erste Kühlmittel zu einem anderen Kühlsystem zu leiten). In einem nicht einschränkenden Beispiel für einen solchen Ansatz kann das Kühlmittel von einer Stelle im Kühlmittelsystem 204 des Motors zu dem Wärmetauscher 256 (z. B. zu einem ersten Einlass des Wärmetauschers) und dann zurück zu dem Kühlmittelsystem 204 des Motors (z. B. zu derselben Stelle oder zu einer anderen Stelle in dem Kühlmittelsystem des Motors) geleitet werden. Das Kühlmittel kann zudem von einer Stelle im Kühlmittelsystem 202 der Batterie zu dem Wärmetauscher 256 (z. B. zu einem zweiten anderen Einlass des Wärmetauschers) und dann zurück zu dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie (z. B. zu derselben Stelle oder zu einer anderen Stelle in dem Kühlmittelsystem der Batterie) geleitet werden. Das Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem 204 des Motors, das durch den Wärmetauscher 256 strömt, kann eine andere Temperatur aufweisen als das Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie (z. B. heißer oder kälter) und kann verwendet werden, um die Temperatur des Kühlmittels aus dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie zu ändern (z. B. die Temperatur zu erhöhen oder zu senken), das durch den Wärmetauscher 256 strömt, bevor das Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie wieder in das Kühlmittelsystem der Batterie zurückgeführt wird. Infolge des Wärmeaustauschs kann auch die Temperatur des Kühlmittels aus dem Kühlmittelsystem 204 des Motors geändert werden (z. B. gesenkt oder erhöht), bevor das Kühlmittel von dem Kühlmittelsystem des Motors wieder in das Kühlmittelsystem des Motors zurückgeführt wird.
In dem vorstehenden Beispiel kann Kühlmittel, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird, einige Elemente eines entsprechenden Kühlmittelsystems umgehen. Das Kühlmittel kann zum Beispiel gesteuert werden, um von stromabwärts der ISC 242 und stromaufwärts der Entgasungsflasche 218 in den Wärmetauscher 256 und dann zu der Pumpe 220 (z.B. stromabwärts des Niedertemperaturkühlers 214 der Batterie und der Kältemaschine 216 der Batterie und stromaufwärts der Pumpe 220) zu strömen, wodurch der Rest des Kühlmittelsystems 206 der ISC umgangen wird. Auf diese Weise kann der Batterie 210 Kühlmittel, das beispielsweise in dem Wärmetauscher 256 erwärmt wurde (z. B. über heißes Kühlmittel aus dem Motorsystem), über die Pumpe 220 bereitgestellt werden, ohne von anderen Komponenten in den Kühlmittelsystemen gekühlt zu werden. Gleichermaßen kann das Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem 204 des Motors von stromaufwärts des Hochtemperaturkühlers 224 des Motors und des Thermostats 226 und stromabwärts des Motors 222 zu dem Wärmetauscher 256 geleitet werden, dann zu einer Stelle stromaufwärts der Pumpe 230 und stromabwärts des Hochtemperaturkühlers 224 des Motors und des Thermostats 226, wodurch der Hochtemperaturkühler des Motors und der Thermostat umgangen werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung des Wärmetauschers 256 gemäß einem Plan das Steuern des Kühlmittelstroms durch Betätigen von Ventilen beinhalten, die zwischen den Kühlsystemen 202, 204 und 206 und dem Wärmetauscher 256 angeordnet sind.
In Beispielen, in denen zusätzliche Verbindungen zwischen dem Wärmetauscher 256 und den Kühlmittelsystemen bereitgestellt sind, kann die Betätigung von Ventilen eine Steuerung in Bezug auf die Art des über den Wärmetauscher 256 ausgeführten Wärmeaustauschs ermöglichen. Beispielsweise kann die veranschaulichte Verbindung, die den Strom von dem Kühlmittelsystem 206 der ISC zu dem Wärmetauscher 256 und dann zu dem Kühlmittelsystem 202 der Batterie zeigt, verwendet werden, um heißes Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem 204 des Motors zum Erwärmen der Batterie 210 bereitzustellen oder um heißes Kühlmittel aus der ISC 242 zu dem Kühlmittelsystem 204 des Motors zum Erwärmen des Motors 222 bereitzustellen. Unter anderen Bedingungen, bei denen dem Wärmetauscher 256 heißes Kühlmittel aus der Batterie 210 bereitgestellt werden soll, um den Motor 222 über Kühlmittel in dem Kühlmittelsystem 204 des Motors, das durch den Wärmetauscher strömt, zu erwärmen, kann die Steuerung Ventile betätigen, um eine Kühlmittelleitung (nicht gezeigt) von stromabwärts der Batterie 210 und stromaufwärts des Dreiwegeventils 212 mit dem Wärmetauscher 256 zu verbinden (und dann z. B. mit einer Stelle stromabwärts des Niedertemperaturkühlers 214 der Batterie). In einem beliebigen der vorstehenden Beispiele kann jedes der Kühlmittelsysteme über ein oder mehrere Ventile, die den Kühlmittelstrom zu dem und von dem Wärmetauscher steuern, thermisch voneinander getrennt sein. Entsprechend kann Kühlmittel aus jedem der Kühlmittelsysteme keine Wärme mit Kühlmittel aus einem beliebigen der anderen Kühlmittelsysteme austauschen, außer unter Bedingungen, bei denen Kühlmittel aus den jeweiligen Kühlmittelsystemen durch den zentralen Wärmetauscher 256 geleitet wird.
In 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Steuern der Wärmemischung zwischen Systemen eines Fahrzeugs (z. B. Steuern eines Wärmetauschers, wie etwa des Wärmetauschers 256 des Fahrzeugs 200 aus 2) bereitgestellt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren eines Fahrzeug- und/oder Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Fahrzeug- und/oder Motorsystems einsetzen, um den Fahrzeug- und/oder Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren anzupassen.
Der Eintritt in das Verfahren 300 kann als Reaktion auf eine Motor-/Fahrzeuganlassbedingung, eine Fahrzeugeintrittsbedingung (z. B. Erfassen eines Türöffnungs-/-entriegelungsereignisses) und/oder eine andere Eintrittsbedingung zum Starten eines Steuerschemas zur Wärmemischung erfolgen. Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen von Fahrtparametern für eine Fahrt eines Fahrzeugs, die in einem Vorwärtssteuerkreis zur Steuerung des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen verwendet werden können. Fahrtparameter können zum Beispiel erfasste und/oder geschätzte/vorhergesagte Fahrzeugbedingungen sowie Einschränkungen in Bezug auf die Fahrt des Fahrzeugs beinhalten. Beispielhafte Daten, die sich auf Parameter der Fahrt des Fahrzeugs beziehen, können Start- und Zieldaten für die Fahrt, Wegpunkte entlang des Fahrwegs (z. B. einschließlich planmäßiger Zwischenstopps im Fahrtverlauf und/oder interessierender Punkte im Fahrtverlauf), die gewünschte oder vorhergesagte Zeit bis zu einem Ziel (z. B. das Ziel, ein oder mehrere der Wegpunkte und/oder ein oder mehrere Standorte im Fahrtverlauf) und/oder andere Informationen beinhalten. Unter Berücksichtigung der Parameter der Fahrt des Fahrzeugs kann die Steuerung zugehörige dynamische und feste Daten für die Fahrt des Fahrzeugs empfangen und/oder bestimmen.
Beispielhafte dynamische Daten, die durch Informationen von Sensoren an dem Fahrzeug bestimmt werden können und/oder Echtzeit- oder Fastechtzeitdaten, die von externen Quellen empfangen werden (z. B. anderen Fahrzeugen, Serversystemen, Cloud-Computing-Vorrichtungen usw.), beinhalten Live-Verkehrsinformationen, Ampelfolgeinformationen (z. B. Zeitschaltung von Ampeln, aktueller Status von Ampeln usw. für Ampeln entlang einer oder mehrerer Strecken für die Fahrt des Fahrzeugs), Wetterinformationen (z. B. Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Wolkendecke/Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug usw.), Objekt-/Fußgängererkennung, Zustand des Fahrers/der Fahrgäste (z. B. ob der Fahrer abgelenkt ist, was zu fehlerbehaftetem Fahrverhalten führen kann) und/oder andere Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs, die den Betrieb des Fahrzeugs beeinflussen können. Feste Daten können Daten beinhalten, die relativ gleichbleibend sind (z. B. im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen dynamischen Daten) und/oder nicht in Echtzeit aktualisiert werden. Die festen Daten können von einer elektronischen Horizontdatenquelle (z. B. der elektronischen Horizontdatenquelle 252 aus 2) und/oder über eine andere Quelle, wie z. B. Bordsensoren des Fahrzeugs, lokalen Datenspeichern des Fahrzeugs, entfernten Datenspeichern (z. B. Servern, Cloud-Computing-Systemen usw.), die in Kommunikation mit dem Fahrzeug stehen, usw. empfangen werden. Die festen Daten können Straßenattributinformationen für eine oder mehrere Straßen einer Strecke für das Fahrzeug beinhalten (z. B. Höhe, Zustand, Art [z. B. Schotter, Asphalt, Beton, unbefestigt usw.], Anzahl der Fahrspuren, Abmessungen, Wendekreis, Verteilung der Stoppschilder, Verteilung der Ampeln, Verteilung der Fußgängerübergänge, Verteilung der Kreisverkehre, andere Verkehrslenkungsmerkmale usw.), frühere/durchschnittliche Menge/Art (z. B. Zweiradfahrzeug, Vierradfahrzeug, Nutzfahrzeug, Sattelschlepper/Sattelkraftfahrzeug, Fahrrad usw.) des Verkehrs entlang der Strecke des Fahrzeugs, früheres oder vorhergesagtes Wetter entlang der Strecke des Fahrzeugs, Baustellenstatus für die Strecke des Fahrzeugs, frühere Fahrer-/Insasseninformationen (z. B. Fahrergewohnheiten/früheres Verhalten) und/oder andere Informationen.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen eines aktuellen Fahrzeugstatus. Der aktuelle Fahrzeugstatus kann in einer Rückkopplungsschleife zur Steuerung des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen verwendet werden. Der Wärmeaustausch zwischen Fahrzeugsystemen kann zum Beispiel den aktuellen Fahrzeugstatus beeinflussen, und die aus der Steuerung des Wärmeaustauschs resultierenden Änderungen können an die Steuerungt zurückgekoppelt werden, um weitere Anpassungen an dem Wärmeaustausch vorzunehmen. Der aktuelle Fahrzeugstatus kann unter Verwendung von Informationen von einem oder mehreren fahrzeugmontierten Sensoren (z. B. wie sie an der Steuerung von den Sensoren über den CAN-Bus oder eine andere Kommunikationsverbindung in dem Fahrzeug empfangen werden) und/oder von anderen Quellen, wie etwa einer mobilen Vorrichtung in dem Fahrzeug (z. B. einem Smartphone oder einer anderen mobilen Vorrichtung eines Fahrers oder Fahrgastes in dem Fahrzeug), einer Vorrichtung von Dritten (z. B. einem an einem anderen Fahrzeug montierten Sensor, einer mobilen Vorrichtung eines Fußgängers, einer Verkehrskamera oder eines anderen infrastrukturbasierten Sensors usw.), die das Fahrzeug überwacht, und/oder einer anderen geeigneten Quelle bestimmt werden. Der aktuelle Fahrzeugstatus kann unter Verwendung von Informationen wie etwa dem Ladestand einer Batterie des Fahrzeugs, der Kühlmitteltemperatur der Batterie, dem Druckabfall an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Fahrzeugsysteme (z. B. innerhalb eines oder mehrerer der Kühlmittelsysteme des Fahrzeugs), einer Schätzung des Leistungssteuermoduls, wie etwa einer Kraftübertragungsdrehmomentschätzung, des Motormodus usw. und/oder anderer Informationen, die einen aktuellen Zustand des Fahrzeugs angeben, bestimmt werden.
Bei 306 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen eines Plans für den Wärmeaustausch zwischen Fahrzeugsystemen auf der Grundlage der bei 302 ermittelten Fahrtparameter und des bei 304 ermittelten aktuellen Fahrzeugstatus. Die Steuerung kann zum Beispiel eine logische Bestimmung vornehmen (z. B. hinsichtlich einer Steuerung eines Wärmetauschers und/oder zugehörigen Betätigungen von Ventilen, die den Kühlmittelstrom zu dem Wärmetauscher steuern), die auf logischen Regeln basiert, die eine Funktion der Fahrtparameter sind, um eine Schätzung des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen abzuleiten (z. B. um Bedingungen zu bestimmen, deren Eintreten entlang der Strecke der Fahrt eines Fahrzeugs vorhergesagt ist). Als ein detaillierteres, nicht einschränkendes Beispiel kann die Steuerung des Fahrzeugs einen oder mehrere der Fahrtparameter mit einer oder mehreren Bedingungen, die den Fahrwiderstand und/oder Fahrtereignisse angeben, unter Verwendung einer oder mehrerer vorgegebener Lookup-Tabellen, Modelle und/oder anderer Algorithmen, die lokal und/oder entfernt von der Steuerung gespeichert/ausgeführt werden, abgleichen. In einigen Beispielen können Algorithmen zum maschinellen Lernen (z. B. Deep-Learning-Algorithmen), wie etwa Random Forest, neuronale Netzwerke oder andere Trainingsmechanismen verwendet werden, um Fahrtparameter auf die Schätzung des Fahrwiderstands und/oder von Fahrtereignissen abzubilden. Veränderungen des Fahrzeugbetriebs, die sich aus dem geschätzten Fahrwiderstand und den Fahrtereignissen ergeben können, können unter Verwendung von weiteren Lookup-Tabellen, Modellen und/oder anderen Algorithmen (z. B. zum maschinellen Lernen) bestimmt werden. Die Steuerung kann zum Beispiel die Radleistungs-/Drehmomentanforderung und/oder die Betriebsmodi des Fahrzeugs schätzen, die für den geschätzten Fahrwiderstand und die geschätzten Fahrtereignisse vorhergesagt sind. Die Veränderungen des Fahrzeugbetriebs können dann auf ein Batteriebetriebsmodell angewendet werden, um eine Schätzung des Ladestands und der Batteriekühlmitteltemperatur für die Batterie und das zugehörige Kühlmittelsystem der Batterie (z. B. das Kühlmittelsystem 202 der Batterie aus 2) des Fahrzeugs während der geschätzten Veränderungen des Fahrzeugbetriebs, die sich aus dem geschätzten Fahrwiderstand und den geschätzten Fahrtereignissen ergeben, zu bestimmen. Die vorstehend beschriebenen Schätzungen können ferner verwendet werden, um die Kühlmitteltemperatur in anderen Kühlmittelsystemen des Fahrzeugs, wie etwa einem Kühlmittelsystem der ISC (z. B. Kühlmittelsystem 206 der ISC aus 2) und einem Kühlmittelsystem des Motors (z. B. Kühlmittelsystem 204 des Motors aus 2), zu schätzen. Die geschätzten Kühlmitteltemperaturen und/oder andere vorstehend beschriebene geschätzte/abgeleitete Bedingungen können zusammen mit den aktuellen Fahrzeugstatusinformationen verwendet werden, um die Planungsstrategie für die Wärmetauscherwärmemischung bereitzustellen.
Beispielsweise kann die Planungsstrategie für die Wärmetauscherwärmemischung Anweisungen beinhalten, zu verschiedenen Zeiten/an verschiedenen Standorten entlang einer Strecke einer Fahrt eines Fahrzeugs Kühlmittel von einem oder mehreren ausgewählten Kühlmittelsystemen zu einem zentralisierten Wärmetauscher (z. B. Wärmetauscher 256 aus 2) zu leiten, um Wärme zwischen den ausgewählten Kühlmittelsystemen auszutauschen. Entsprechend beinhaltet das Verfahren ferner, wie bei 308 angegeben, das Steuern des Wärmetauschers auf Grundlage des Plans. Die Steuerung kann zum Beispiel bei Erreichen einer Zeit/eines Standorts, die/der zu einer Veränderung des Wärmetauscherbetriebs zugehörig ist, gemäß dem Plan Anweisungen an den Wärmetauscher senden. Entsprechend kann die Steuerung aktuelle Fahrzeugstatusinformationen auf Grundlage von einem ersten Satz von Signalen (z. B. Informationen von einem GPS-Sensor, die einen Standort des Fahrzeugs angeben) verwenden, um zu bestimmen, welche Anweisungen auf den Wärmetauscher angewendet werden sollen, wobei die Anweisungen auf Grundlage eines zweiten Satzes von Signalen abgeleitet werden (z. B. Signale von Fahrzeugsensoren und/oder anderen Quellen, die feste oder dynamische Daten für Fahrtparameter und/oder den aktuellen Fahrzeugstatus, wie vorstehend beschrieben, angeben). Der Plan für das Steuern des Wärmetauschers kann Anweisungen von der Steuerung beinhalten, ein oder mehrere Ventile und/oder andere Elemente zu betätigen, um den Kühlmittelstrom durch den Wärmetauscher und/oder zwischen den Kühlmittelsystemen zu leiten.
Bei 310 beinhaltet das Verfahren das Überwachen der dynamischen Daten für die Fahrtparameter und den Fahrzeugstatus. Zum Beispiel kann der Plan, wie vorstehend beschrieben, zunächst auf Grundlage von Schätzungen für eine Fahrt eines Fahrzeugs bestimmt werden. Es können jedoch Echtzeitbedingungen verwendet werden, um die Schätzungen fortlaufend feinabzustimmen und/oder neue Schätzungen zu erzeugen (z. B. wenn das Fahrzeug auf unvorhersehbare Bedingungen trifft und/oder auf andere Weise als erwartet betrieben wird), die den Plan für den Wärmeaustausch zwischen den Kühlsystemen des Fahrzeugs verändern. Bei 312 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine Veränderung des Fahrzeugstatus oder der dynamischen Daten für die Fahrtparameter erfasst wird. In einigen Beispielen kann die Veränderung bei 312 erfasst werden, wenn die Veränderung über einem Schwellenwert liegt, bei dem der Plan geändert werden soll. Der Plan kann zum Beispiel auf der Grundlage von Schätzungen abgeleitet werden, die für eine Reihe von Betriebsbedingungen gültig sind, wenn jedoch die Änderung des Fahrzeugstatus oder dynamische Daten einen Betriebszustand außerhalb des Bereichs angeben, kann eine neue Schätzung durchgeführt werden, die die Wärmeaustauschstrategie ändern kann. Wenn die Veränderung des Fahrzeugstatus oder der dynamischen Daten nicht erkannt wird (und/oder unter einem zugehörigen Schwellenwert liegt, z. B. „NEIN““ bei 312), beinhaltet dementsprechend das Verfahren das weitere Steuern des Wärmetauschers auf Grundlage des bei 306 bestimmten Plans, wie bei 314 angegeben. Wenn die Veränderung des Fahrzeugstatus oder der dynamischen Daten erkannt wird (und/oder über einem zugehörigen Schwellenwert liegt, z. B. „JA““ bei 312), beinhaltet das Verfahren das Aktualisieren des Plans auf Grundlage des veränderten Status und/oder der veränderten Daten und das Steuern des Wärmetauschers auf Grundlage des aktualisierten Plans, wie bei 316 angegeben.
Bei 318 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine Austrittbedingung erfasst wird. Eine Austrittbedingung kann zum Beispiel ein Fahrzeugabschalt- oder -ausschaltereignis (z. B. Schlüssel abgezogen, Gangwechsel in die Parkstellung, Türöffnungsereignis usw.), eine verstrichene Zeit, die größer als ein Schwellenwert ist, ein Fahrzeugstandort (z. B. eine Heimadresse des Fahrers, ein Ziel einer Fahrt eines Fahrzeugs usw.), eine Benutzereingabe, die zum Austreten aus dem Wärmeaustauschplan auffordert, usw., beinhalten. Wenn die Austrittbedingung nicht erfasst wird (z. B. „NEIN“ bei 318) beinhaltet das Verfahren das weitere Steuern des Wärmetauschers auf Grundlage des Plans (z. B. des aktualisierten Plans, wenn der Plan bei 316 aktualisiert wird oder des bei 308 abgeleiteten Plans, wenn der Plan nicht gemäß 314 aktualisiert wird), wie bei 320 angegeben und das Zurückkehren zum Überwachen der dynamischen Daten bei 310. Wenn die Austrittbedingung erfasst wird (z. B. „JA“ bei 318), beinhaltet das Verfahren das Stoppen des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen gemäß dem Plan, wie bei 322 angegeben, und das Zurückkehren (z. B. das Zurückkehren, um auf eine Eintrittsbedingung zum erneuten Starten eines Wärmeaustauschprozesses gemäß dem Verfahren 300 zu warten). Das Stoppen des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen kann das Anweisen eines oder mehrerer Aktoren und/oder Ventile beinhalten, zu einem Standardstatus zurückzukehren und/oder den Kühlmittelstrom zu/von dem zentralisierten Wärmetauscher zu stoppen.
Die 4 und 5 zeigen beispielhafte grafische Darstellungen von beispielhaften, nicht einschränkenden Szenarien zum Steuern eines Wärmetauschers unter verschiedenen beispielhaften Fahrzeugbedingungen. Die Bedingungen und Vorgänge in den 4 und 5 können sich auf die Steuerung eines Fahrzeugs, wie etwa des Fahrzeugs 200 aus 2, gemäß einem Verfahren zur Steuerung des Wärmeaustauschs, wie etwa dem Verfahren 300 aus 3, beziehen, um den Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Kühlmittellsystemen in dem Fahrzeug zu steuern. 4 zeigt eine Zeitachse 400, die sich auf ein Szenario für eine Fahrt eines Fahrzeugs bezieht, bei der die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs kalt sein kann (z. B. unter einem Schwellenwert, wie etwa unter 50 °F) und bei der eine Batterie des Fahrzeugs über Nacht eingesteckt ist, bevor die Fahrt des Fahrzeugs begonnen wird (z. B. beginnt das Fahrzeug die Fahrt an einem stationären Standort, an dem das Fahrzeug über Nacht eingesteckt war). Der Ladestand der Batterie kann hoch sein (z. B. über einem Schwellenwert, wie etwa über 75 % geladen oder über 95 % geladen) und die Batterietemperatur kann durch das Einstecken über Nacht warm sein (z. B. über einer Schwellentemperatur, wie etwa über 70 °F oder über der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs).
Wie in 4 gezeigt, ist entsprechend bei dem Zeitpunkt T0 ein Fahrwiderstand 402 auf einem Mindestniveau, da das Fahrzeug gerade eine Fahrt beginnt und nicht auf Straßenmerkmale trifft. Eine Kabinentemperatur 404 ist zum Zeitpunkt T0 angesichts der niedrigen Umgebungstemperatur des Fahrzeugs relativ niedrig (z. B. ungefähr 27 °F). Zum Zeitpunkt T0 ist ein Motormodus 406 ausgeschaltet und ein Batteriemodus 408 ist eingeschaltet, da das Fahrzeug nur mit Leistung von der Batterie und nicht von dem Motor gestartet wird. Eine Kühlmitteltemperatur 410 der Batterie (z.B. gemessen über einen Temperatursensor, der sich in dem Kühlmittelsystem der Batterie des Fahrzeugs befindet) ist zu einem Zeitpunkt T0 relativ hoch (z. B. nahe einer optimalen Betriebstemperatur 412; näher an der optimalen Betriebstemperatur 412 als an der Umgebungstemperatur 414), während die Kühlmitteltemperatur 416 des Motors (z. B. gemessen über einen Temperatursensor der sich in dem Kühlmittelsystem des Fahrzeugs befindet) zu dem Zeitpunkt T0 relativ niedrig ist (z. B. niedriger als die Kühlmitteltemperatur der Batterie; ungefähr gleich der Umgebungstemperatur 414). Obwohl eine einzige optimale Betriebstemperatur 412 in der Zeitachse 400 dargestellt ist, versteht es sich, dass die optimale Betriebstemperatur 412 unterschiedliche Temperaturen für das Kühlmittelsystem der Batterie und das Kühlmittelsystem des Motors darstellen kann.
Die Strategie zum Steuern des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen in dem Szenario aus 4 kann sich beispielsweise auf die vorstehend beschriebenen Startparameter in Kombination mit dem vorhergesagten Fahrwiderstand auf Grundlage von elektronischen Horizontdaten und/oder anderen Datenquellen beziehen, wie vorstehend in Bezug auf 3 beschrieben. In dem veranschaulichten Beispiel kann der Wärmetauscher betrieben werden, um eine Vorkonditionierung und/oder Erwärmung des Kühlmittels des Motors mit überschüssiger Wärme bereitzustellen, die von der Batterie und der ISC-Kühlmittelschleife vor dem Hochfahren des Motors verfügbar ist, wie anhand der Fahrtparameterdaten, wie etwa elektronischen Horizontdaten, geschätzt. Auf diese Weise kann die Vorkonditionierung des Motorkühlmittels Kraftstoffeinbußen (z. B. durch Kaltstartspätzündung), Reibung bei kaltem Motor und einen damit verbundenen Drehmomentverlust und die Kraftstoffzufuhr im offenen Regelkreis verringern, die von der Motorkühlmitteltemperatur abhängig sind. Dementsprechend kann ein Wärmetauschermodus 418 zum Zeitpunkt T0 ausgeschaltet sein, um zu ermöglichen, dass sich die Kühlmitteltemperatur 410 der Batterie bis kurz vor dem vorhergesagten Anlassen des Motors so stark wie möglich weiter erwärmt. Die elektronischen Horizontdaten können zum Beispiel eine Erhöhung des Fahrwiderstands zwischen dem Zeitpunkt T2 und T3 vorhersagen, die zu einem Anlassen des Motors führen wird, um die von der Batterie bereitgestellte Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs zu ergänzen (z. B. eine Erhöhung des Fahrwiderstands auf über einen Schwellenwert RL_TH). Zur Vorbereitung auf dieses Anlassen des Motors wird der Wärmetauschermodus dementsprechend zu einem Zeitpunkt T1 (z.B. vor dem Zeitpunkt T2) angeschaltet, um Wärme zwischen dem Kühlmittelsystem der Batterie und dem Kühlmittelsystem des Motors zum Erwärmen des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem des Motors auszutauschen. Der Wärmetauscher kann gesteuert werden, um eine Temperatur des Batteriekühlmittels um eine optimale Temperatur 412 herum zu halten, während überschüssige Wärme zu dem Kühlmittelsystem des Motors geleitet wird, wodurch die Temperatur des Kühlmittelsystems des Motors erhöht wird, wie zwischen Zeitpunkt T1 und Zeitpunkt T2 gezeigt. Die Kabinentemperatur 404 kann vor dem Zeitpunkt T1 unter Verwendung von Wärme aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder unter Verwendung von Wärme von einer Sofortheizung, die von der Batterie oder einer anderen Hilfsleistungsquelle mit Leistung versorgt wird, auf eine Zieltemperatur angehoben werden (z. B. 70 °F in dem veranschaulichten Beispiel), wie in Bezug auf 2 vorstehend beschrieben.
Zu dem Zeitpunkt T2 wird der Motormodus als Vorbereitung auf die Spitze des Fahrwiderstands, der zwischen T2 und T3 sichtbar ist, angeschaltet und der Wärmetauschmodus wird wieder ausgeschaltet, da der Motor in der Lage sein wird, dem Kühlmittel in dem Motorkühlmittelsystem Wärme bereitzustellen. Wie gezeigt, kann der Wärmetauschmodus ausgeschaltet werden, kurz bevor der Motormodus angeschaltet wird, um ein Überhitzten des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem des Motors und/oder der Batterie angesichts der zwei Wärmequellen (z. B. der Batterie und des Motors) zum Zeitpunkt T2 zu vermeiden. Dementsprechend ist der Anstieg der Kühlmitteltemperatur des Motors zwischen dem Zeitpunkt T2 und T3 auf die Wärme zurückzuführen, die dem Kühlmittel durch den laufenden Motor und nicht durch das Kühlmittelsystem der Batterie bereitgestellt wird. Zum Zeitpunkt T3 kann sich der Fahrwiderstand verringern und es kann vorhergesagt sein, dass dieser unter einem Schwellenwert bleibt, bei dem der Motorbetrieb zum Antreiben des Fahrzeugs ausgelöst wird. Entsprechend wird der Motormodus zum Zeitpunkt T3 ausgeschaltet und der Wärmetauschermodus wird wieder angeschaltet, um den Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittelsystem des Motors und dem Kühlmittelsystem der Batterie zu ermöglichen, um beide Systeme nahe der optimalen Temperatur 412 zu halten. Zwischen dem Zeitpunkt T4 und dem Zeitpunkt T5 kann vorhergesagt werden, dass eine weitere Erhöhung des Fahrwiderstands eintritt, die größer als der zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 vorhergesagte und/oder der beobachtete Fahrwiderstand sein kann. Die Größe des Fahrwiderstands kann groß genug sein, um auszulösen, dass der Motor alleine Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt, entsprechend wird der Motormodus zum Zeitpunkt T4 angeschaltet und der Batteriemodus wird ausgeschaltet. Als Vorbereitung auf diese Umschaltung wird der Wärmetauschermodus kurz vor dem Zeitpunkt T4 ausgeschaltet (um z. B. zu verhindern, dass das Kühlmittel in dem Motorsystem Wärme an das Kühlmittel in dem Batteriesystem verliert, da die Batterie das Kühlmittel in dem Batteriesystem nicht mehr erwärmt). Da die Batterie das Kühlmittel in dem Kühlmittelsystem der Batterie nicht mehr erwärmt, nimmt die Kühlmitteltemperatur 410 der Batterie zwischen dem Zeitpunkt T4 und T5 ab, während die Kühlmitteltemperatur 416 des Motors ansteigt und/oder um die optimale Temperatur 412 herum gehalten wird.
Zum Zeitpunkt T5 kann sich der Fahrwiderstand verringern und/oder es kann vorhergesagt sein, dass er sich unter einen Schwellenwert verringert und der Motormodus kann ausgeschaltet werden und der Batteriemodus kann angeschaltet werden, um Kraftstoff zu sparen. Entsprechend kann sich die Temperatur des Batteriekühlmittels zum Zeitpunkt T5 erhöhen und aufgrund der durch den Betrieb der Batterie erzeugten Wärme um die optimale Temperatur 412 herum gehalten werden.
5 zeigt eine Zeitachse 500, die sich auf ein Szenario für eine Fahrt eines Fahrzeugs bezieht, bei der die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs kalt sein kann (z. B. unter einem Schwellenwert, wie etwa unter 50 °F) und bei der eine Batterie des Fahrzeugs einen hohen Ladestand (z. B. über einem Schwellenwert, wie etwa 75 % oder 95 %), aber eine niedrige Anlasstemperatur aufweist (die Batterie z. B. zum Aufladen eingesteckt war, dann aber lange genug ausgesteckt war, um die Temperatur der Batterie derart abzusenken, dass sie um eine Umgebungstemperatur herum liegt). Wie in 5 gezeigt, ist entsprechend bei dem Zeitpunkt T0 ein Fahrwiderstand 502 auf einem Mindestniveau. Eine Kabinentemperatur 504 ist zum Zeitpunkt T0 angesichts der niedrigen Umgebungstemperatur des Fahrzeugs relativ niedrig (z. B. ungefähr 27 °F). Zum Zeitpunkt T0 ist ein Motormodus 506 angeschaltet und ein Batteriemodus 508 ist ausgeschaltet. Eine Kühlmitteltemperatur 510 der Batterie (z.B. gemessen über einen Temperatursensor, der sich in dem Kühlmittelsystem der Batterie des Fahrzeugs befindet) ist zu einem Zeitpunkt T0 relativ niedrig (z. B. weiter von einer optimalen Betriebstemperatur 512 als von einer Umgebungstemperatur 514 entfernt; ungefähr gleich der Umgebungstemperatur 514). Die Kühlmitteltemperatur 516 des Motors (z. B. gemessen über einen Temperatursensor, der sich in dem Kühlmittelsystem des Motors des Fahrzeugs befindet) ist zu dem Zeitpunkt T0 ebenfalls relativ niedrig (z. B. ungefähr gleich der Umgebungstemperatur 514). Obwohl eine einzige optimale Betriebstemperatur 512 in der Zeitachse 500 dargestellt ist, versteht es sich, dass die optimale Betriebstemperatur 512 unterschiedliche Temperaturen für das Kühlmittelsystem der Batterie und das Kühlmittelsystem des Motors darstellen kann.
Die Strategie zum Steuern des Wärmeaustauschs zwischen Fahrzeugsystemen in dem Szenario aus 5 kann sich beispielsweise auf die vorstehend beschriebenen Startparameter in Kombination mit dem vorhergesagten Fahrwiderstand auf Grundlage von elektronischen Horizontdaten und/oder anderen Datenquellen beziehen, wie vorstehend in Bezug auf 3 beschrieben. In dem veranschaulichten Beispiel kann der Wärmetauscher betrieben werden, um eine Vorkonditionierung der Batteriekühlmitteltemperatur unter Nutzung der überschüssigen Wärme aus der Motorkühlmittelschleife bereitzustellen, bevor in einen Elektrofahrzeugmodus eingetreten wird, wie durch elektronische Horizontdaten geschätzt wird (z. B. das Vorhersagen eines Eintretens des Fahrzeugs in eine durch Geofencing eingegrenzte Zone, in der der Betrieb eines Motors des Fahrzeugs verboten ist). Die Wärmetauschsteuerung, die für das Szenario aus 5 verwendet wird, kann durch Verwendung der „kostenlosen“ Wärme von dem Motor (die andernfalls in die Atmosphäre abgelassen würde) zum Erwärmen des Batteriekühlmittels hin zu einer optimalen Betriebstemperatur die Effizienz des Elektrofahrzeugmodus erhöhen (z. B. kann die Batterie bei der optimalen Betriebstemperatur in Bezug auf Temperaturen unter der optimalen Betriebstemperatur langsamer entladen werden).
Entsprechend kann der Wärmetauschermodus zum Zeitpunkt T0 bis zum Zeitpunkt T1 zu dem der Wärmetauschermodus angeschaltet wird, ausgeschaltet sein, um zu ermöglichen, dass als Vorbereitung auf das Eintreten in die durch Geofencing eingegrenzte Zone, das für den Zeitpunkt T2 vorhergesagt ist, überschüssige Wärme aus dem Kühlmittelsystem des Motors zum Erwärmen des Kühlmittels aus dem Kühlmittelsystem der Batterie verwendet wird. Obwohl die Batterie zum Zeitpunkt T2 ausgeschaltet bleibt, erhöht sich die Temperatur des Batteriekühlmittels aufgrund des Wärmeaustauschs mit dem Kühlmittelsystem des Motors während der Wärmetauschermodus angeschaltet ist. Die Kabinentemperatur 504 kann vor dem Zeitpunkt T1 unter Verwendung von Wärme aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder unter Verwendung von Wärme von einer Sofortheizung, die von der Batterie oder einer anderen Hilfsleistungsquelle mit Leistung versorgt wird, auf eine Zieltemperatur angehoben werden (z. B. 70 °F in dem veranschaulichten Beispiel), wie in Bezug auf 2 vorstehend beschrieben.
Der Wärmetauschermodus 518 kann kurz vor dem Zeitpunkt T2 ausgeschaltet werden (z. B. kurz bevor vorhergesagt ist, dass das Fahrzeug in die durch Geofencing eingegrenzte Zone eintritt und/oder als Reaktion darauf, dass die Kühlmitteltemperatur der Batterie die optimale Temperatur 512 erreicht oder um diese herum gehalten wird), um ein Überhitzen der Kühlmitteltemperatur der Batterie zu verhindern. Zum Zeitpunkt T2 wird als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug in die durch Geofencing eingegrenzte Zone, in der der Motorbetrieb verboten ist, eintritt, der Motormodus 506 ausgeschaltet und der Batteriemodus 508 wird angeschaltet Dadurch sinkt die Kühlmitteltemperatur 516 des Motors nach dem Zeitpunkt T2, da der Motor keine Wärme mehr bereitstellt, um das Kühlmittel zu erwärmen. Der Wärmetauschermodus 518 kann ausgeschaltet bleiben, um Wärme in dem Kühlmittelsystem der Batterie zu halten, da das Kühlmittelsystem des Motors die Wärme während des Aufenthalts in der durch Geofencing abgegrenzten Zone nicht benötigt. Es versteht sich, dass der Wärmetauschermodus an einem Punkt nach dem Zeitpunkt T2 angeschaltet werden kann, wenn vorhergesagt ist, dass das Fahrzeug die durch Geofencing eingegrenzte Zone verlassen und den Motor wieder anlassen wird (z. B. auf Grundlage von Motorhorizontdaten und Daten der Fahrt des Fahrzeugs), um das Kühlmittel in dem Kühlmittelsystem des Motors vor dem Hochfahren des Motors vorzukonditionieren/zu erwärmen, wie vorstehend in Bezug auf 4 beschrieben. Wie vorstehend erörtert, kann in den Szenarien der 4 und 5 Wärme zwischen dem Kühlmittelsystem des Motors und dem Kühlmittelsystem der Batterie ausgetauscht werden, um das zugehörige Kühlmittel in den Systemen angesichts vorhergesagter Bedingungen des Fahrzeugs zu erhöhen oder zu senken. Es versteht sich, dass Wärme, die in dem Szenario aus 4 dem Motor bereitgestellt wird, auch von einem Kühlmittelsystem der ISC des Fahrzeugs (z. B. Kühlmittelsystem 206 der ISC aus 2) bereitgestellt werden kann und dass Wärme, die in dem Szenario aus 5 von dem Motor bereitgestellt wird, auch dem Kühlmittelsystem der ISC bereitgestellt werden kann, um die Temperatur von Kühlmittel in dem Kühlmittelsystem der ISC ähnlich wie die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem der Batterie zu steuern.
In einem weiteren Beispiel kann die Kabinentemperatur durch das Steuern eines Wärmetauschermodus verwaltet werden. Überschüssige Wärme aus dem Kühlmittelsystem der ISC, dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem des Motors kann auf Grundlage von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (z. B. nachdem die Kabine unter Verwendung des Motors und/oder der Sofortheizung auf eine gewünschte Temperatur erwärmt wurde) zu der Kabine geleitet werden. Eine Beispielbedingung kann die verbleibende Entfernung einer Fahrt eines Fahrzeugs auf Grundlage von elektronischen Horizontdaten beinhalten. Wenn die elektronischen Horizontdaten angeben, dass die verbleibende Entfernung der Fahrt des Fahrzeugs zur primären Verwendung der Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs und überschüssiger Wärme in der Batterie und den Kühlmittelschleifen der ISC führen kann, kann die überschüssige Wärme aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und dem Kühlmittelsystem der ISC einem Kabinenbeheizungssystem (z. B. dem Kühlmittelstrom in einem Heizungswärmetauscher, wie etwa dem Heizungswärmetauscher 238 aus 2) über den zentralisierten Wärmetauscher bereitgestellt werden, um eine Zielkabinentemperatur zu halten anstatt eine Sofortheizung und/oder den Motor zu verwenden (oder zusätzlich dazu). Die vorstehende Steuerung kann die Elektrofahrzeugreichweite aufgrund einer verringerten Verwendung der Sofortheizung (z. B. wenn die Sofortheizung die Batterie verwendet und dadurch den Batterieladestand verringert) erhöhen und Fälle verringern, bei denen das Hochfahren des Motors nur aktiviert wird, um die Kabinentemperatur zu erhöhen (und dadurch z. B. die Kraftstoffeffizienz erhöhen).
Auf diese Weise verwenden die Verfahren und Systeme dieser Offenbarung einen zentralen Wärmetauscher zusätzlich zu lokalen Wärmetauschern der Kühlmittelsysteme des Fahrzeugs, um das Wärmemanagement im gesamten Fahrzeug auf eine abgestimmte Weise unter Verwendung eines Wärmemanagementplans zu steuern. Durch die Verwendung eines kombinierten Vorwärtssteuerkreises (in dem z. B. Fahrzeugparameter und Fahrtparameter des Fahrzeugs verwendet werden, um erwartete Bedingungen für das Fahrzeug abzuleiten, die geschätzte Kühlmitteltemperaturen für verschiedene Kühlmittelsysteme des Fahrzeugs angeben) und einer Rückkopplungsschleife (in der z. B. dynamische Fahrzeugstatusinformationen kontinuierlich überwacht werden, um Informationen in Bezug auf die tatsächlichen Kühlmitteltemperaturen und Betriebseigenschaften des Fahrzeugs bereitzustellen), um den Kühlmittelstrom durch den zentralisierten Wärmetauscher zu steuern, kann Kühlmittel in mehreren Fahrzeugsystemen in Erwartung bevorstehender Ereignisse, die die Kühlmitteltemperatur und/oder die Heiz-/Kühllast der Fahrzeugkomponenten ändern können, erwärmt oder gekühlt werden. Eine technische Wirkung des Steuerns eines Wärmetauschers gemäß einem Wärmemanagementplan wie in dieser Schrift beschrieben, besteht darin, dass die Fahrzeugeffizienz durch vorbeugendes Erwärmen/Kühlen von Fahrzeugkomponenten erhöht werden kann, wodurch in Bezug auf andere Systeme, die nur ein reaktives Wärmemanagement bereitstellen, eine Zeit erhöht wird, in der die Fahrzeugkomponenten bei idealen Temperaturen (z. B. Temperaturen, bei denen die Komponenten am effizientesten funktionieren) betrieben werden. Eine weitere technische Wirkung des Steuerns des Wärmetauschers wie in dieser Schrift beschrieben, besteht darin, dass der Energieverbrauch in Bezug auf andere Systeme, die überschüssige Wärme nicht zwischen Kühlmittelsystemen leiten können, verringert ist. Das Erwärmen von Motorkühlmittel mit überschüssiger Wärme von (einem) Kühlmittelsystem(en) der Batterie und/oder ISC, bevor der Motor angelassen wird, ermöglicht es zum Beispiel, dass der Motor warm gestartet werden kann, wodurch weniger Kraftstoff verbraucht werden kann als bei einem Kaltstart. Darüber hinaus kann, wie vorstehend beschrieben, überschüssige Wärme von (einem) Kühlmittelsystem(en) der Batterie und/oder ISC zum Beheizen einer Kabine anstelle der Verwendung einer zusätzlichen Sofortheizung bereitgestellt werden, wodurch die mit dem Betrieb der Sofortheizung verbundene Batterieentladung verringert wird und/oder der mit dem Betrieb des Motors ausschließlich zur Bereitstellung von Wärme für die Kabinenheizung verbundene Kraftstoffverbrauch verringert wird.
Die Offenbarung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Wärmetauschers in einem Fahrzeug bereit, wobei das Verfahren das Steuern eines Kühlmittelstroms aus jedem von einem ersten Kühlmittelsystem und einem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher auf Grundlage eines Modells für geschätzte Kühlmitteltemperaturen und einer oder mehrerer dynamischer Bedingungen des Fahrzeugs beinhaltet. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das erste Kühlmittelsystem zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, beinhalten und/oder das zweite Kühlmittelsystem kann zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem des Motors beinhalten, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs einen Ladestand der Batterie, eine Batterietemperatur, eine Motortemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs beinhalten, und/oder wobei das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen wenigstens auf Informationen von einer elektronischen Horizontdatenquelle und/oder Fahrzeugsensoren basiert, die die erwarteten Fahrbedingungen für eine Fahrt des Fahrzeugs angeben, wobei die erwarteten Fahrbedingungen die erwartete Batterie- und/oder Motornutzung angeben. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder beide des ersten Beispiels und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, wobei das Verfahren ferner den Betrieb in einer von einer Vielzahl Fahrzeugbetriebsmodi umfasst, einschließlich eines ersten, batteriebetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über die Batterie betrieben wird, eines zweiten, motorbetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über den Motor betrieben wird, und/oder eines dritten, Hybridmodus, in dem das Fahrzeug über die Batterie und den Motor betrieben wird. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen eine geschätzte Kühlmitteltemperatur für das Kühlmittelsystem der Batterie und/oder das Kühlmittelsystem der ISC und für das Kühlmittelsystem des Motors für jede der Vielzahl von Fahrzeugbetriebsmodi abhängig von einem oder mehreren Fahrtparametern für eine Fahrt eines Fahrzeugs und dem einen oder den mehreren dynamischen Zuständen des Fahrzeugs angibt. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Fahrzeug im ersten, batteriebetriebenen Modus betrieben wird und wobei als Reaktion auf das Bestimmen einer Angabe einer bevorstehenden Aktivierung des Motors über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, während der Motor im ersten, batteriebetriebenen Modus ausgeschaltet ist, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Fahrzeug im zweiten, motorbetriebenen Modus betrieben wird und wobei als Reaktion auf das Bestimmen während des Betriebs in dem zweiten motorbetriebenen Modus, dass vorhergesagt wird, dass das Fahrzeug in eine durch Geofencing abgegrenzte Zone, in der der Motorbetrieb verboten ist, eintreten wird, über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Fahrzeug im dritten, dem Hybridmodus betrieben wird und wobei während des dritten, des Hybridmodus, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor und die Batterie jeweils innerhalb eines Schwellenbereichs einer idealen Betriebstemperatur gehalten werden, der Wärmetauscher deaktiviert wird und kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie, dem Kühlmittelsystem der ISC und dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Steuern des Kühlmittelstroms durch den Wärmetauscher das Strömen von Kühlmittel von dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, um einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenbeheizungssystem des Fahrzeugs zu erwärmen.
Die Offenlegung stellt zudem ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes beinhaltet: ein erstes Kühlmittelsystem, ein zweites Kühlmittelsystem, einen Wärmetauscher, der mit jedem des ersten und des zweiten Kühlmittelsystems gekoppelt ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei ihrer Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: die Kühlmitteltemperaturen für eine bevorstehende Fahrt des Fahrzeugs zu schätzen, den Betrieb des Wärmetauschers zu planen, um Wärme zwischen dem Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelsystem und dem Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelsystem auf der Grundlage der geschätzten Kühlmitteltemperaturen auszutauschen, und während der Fahrt des Fahrzeugs den Betrieb des Wärmetauschers auf der Grundlage dynamischer Fahrzeugdaten anzupassen. In einem ersten Beispiel des Fahrzeugsystems kann das erste Kühlmittelsystem zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, beinhalten und/oder das zweite Kühlmittelsystem kann zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem des Motors beinhalten, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet. Ein zweites Beispiel für das Fahrzeugsystem beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner das Fahrzeugsystem, wobei das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen DC/DC-Wandler und eine Ladevorrichtung zum Laden der Batterie umfasst, und wobei das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) und einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenheizsystem des Fahrzeugs umfasst. Ein drittes Beispiel des Fahrzeugsystems beinhaltet optional eines oder beide des ersten Beispiels und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner das Fahrzeugsystem, wobei das Kühlmittelsystem der Batterie ferner einen ersten Niedertemperaturkühler umfasst, das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen zweiten Niedertemperaturkühler umfasst und das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Hochtemperaturkühler umfasst, wobei der Wärmetauscher dazu gekoppelt ist, Kühlmittel von stromabwärts der ISC und stromaufwärts des zweiten Niedertemperaturkühlers aufzunehmen und/oder Kühlmittel von stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Hochtemperaturkühlers aufzunehmen. Ein viertes Beispiel des Fahrzeugsystems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner das Fahrzeugsystem, wobei der Wärmetauscher dazu gekoppelt ist, einer ersten Pumpe des Kühlmittelsystems des Motors oder einer zweiten Pumpe des Kühlmittelsystems der Batterie Kühlmittel zuzuführen, wobei sich die erste Pumpe stromaufwärts des Motors und stromabwärts des Hochtemperaturkühlers und die zweite Pumpe stromaufwärts der Batterie und stromabwärts des ersten Niedertemperaturkühlers befindet. Ein fünftes Beispiel des Fahrzeugsystems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner das Fahrzeugsystem, wobei das Planen des Betriebs des Wärmetauschers das selektive Leiten von Kühlmittel von der ISC zu der zweiten Pumpe über den Wärmetauscher, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems der ISC oder des Kühlmittelsystems der Batterie umgangen werden, und/oder das selektive Leiten von Kühlmittel von dem Motor zu der ersten Pumpe über den Wärmetauscher beinhaltet, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems des Motors umgangen werden. Ein sechstes Beispiel des Fahrzeugsystems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner das Fahrzeugsystem, wobei die Steuerung ein Hybridantriebsstrangsteuermodul umfasst, das kommunikativ mit einem oder mehreren Sensoren des ersten Kühlmittelsystems und des zweiten Kühlmittelsystems und einer elektronischen Horizontdatenquelle gekoppelt ist, wobei die geschätzten Kühlmitteltemperaturen auf Grundlage von Daten geschätzt werden, die von dem einen oder den mehreren Sensoren und/oder der elektronischen Horizontdatenquelle empfangen werden.
Die Offenlegung stellt zudem ein Verfahren für das Wärmemanagement in einem Fahrzeug bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines ersten Satzes von Fahrzeugparametern unter Verwendung von Messdaten von einem oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs, wobei der erste Satz von Fahrzeugparametern einen Fahrzeugstatus angibt, Bestimmen eines zweiten Satzes von Fahrzeugparametern unter Verwendung von Informationen, die von einer oder mehreren Datenquellen einschließlich eines elektronischen Horizonts abgeleitet werden, wobei der zweite Satz von Fahrzeugparametern Schätzungen des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen für eine Fahrt des Fahrzeugs angibt, Schätzen von Kühlmitteltemperaturen für ein erstes Kühlmittelsystem und ein zweites Kühlmittelsystem für die Fahrt des Fahrzeugs abhängig von wenigstens dem zweiten Satz von Fahrzeugparametern, Bestimmen eines Wärmetauschersteuerplans für einen Wärmetauscher, der mit dem ersten Kühlmittelsystem und dem zweiten Kühlmittelsystem gekoppelt ist, wobei der Wärmetauschersteuerplan Anweisungen zum Betreiben des Wärmetauschers beinhaltet, um eine jeweilige ideale Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelsystem und dem zweiten Kühlmittelsystem unter Verwendung der geschätzten Kühlmitteltemperaturen und des Fahrzeugstatus beizubehalten, und Senden von Anweisungen an einen oder mehrere zu dem Wärmetauscher zugehörige Aktoren, um den Kühlmittelstrom von dem ersten Kühlmittelsystem und/oder dem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher gemäß dem Wärmetauschersteuerplan zu steuern. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann das erste Kühlmittelsystem zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem der Batterie und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC) beinhalten und/oder das zweite Kühlmittelsystem kann zusätzlich oder alternativ ein Kühlmittelsystem des Motors beinhalten. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Steuern des Kühlmittelstroms aus dem ersten Kühlmittelsystem und/oder dem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher das Strömen von Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, um einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenbeheizungssystem des Fahrzeugs zu erwärmen. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder beide des ersten Beispiels und des zweiten Beispiels und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei das Schätzen der Kühlmitteltemperaturen das Abbilden von Schätzungen der Radleistungs- und/oder Drehmomentanforderung für die Fahrt des Fahrzeugs und/oder Schätzungen des Fahrzeugbetriebsmodus für die Fahrt des Fahrzeugs auf ein jeweiliges Kühlmitteltemperaturmodell für jedes des ersten Kühlmittelsystems und des zweiten Kühlmittelsystems beinhaltet, wobei die Schätzungen der Radleistungs- und/oder Drehmomentanforderung und die Schätzungen des Fahrzeugbetriebsmodus für die Fahrt des Fahrzeugs von den Schätzungen des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen für die Fahrt des Fahrzeugs abgeleitet werden.
In einer anderen Darstellung beinhaltet ein Verfahren für das Wärmemanagement in einem Fahrzeug das Empfangen von Fahrzeugdaten von einem CAN-Bus, einer elektronischen Horizontdatenquelle und/oder einem oder mehreren Sensoren der Fahrzeuge und das Steuern eines Wärmetauschers zum Austauschen von Wärme zwischen einer Vielzahl von Kühlmittelkreisläufen des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrzeugdaten. In einem ersten Beispiel des Verfahrens kann die Vielzahl von Kühlmittelkreisläufen zusätzlich oder alternativ über ein oder mehrere Ventile, die den Kühlmittelstrom zu dem und von dem Wärmetauscher steuern, thermisch voneinander getrennt sein. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner das Verfahren, wobei die Fahrzeugdaten Navigationsdaten, Straßenattribute und/oder eine Kühlmitteltemperatur für einen oder mehrere Kühlmittelkreisläufe beinhalten.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und - routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige in der vorliegenden Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Im hier verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ so zu verstehen, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein für das Wärmemanagement in einem Fahrzeug das Bestimmen eines Kühlmittelstroms aus jedem von einem ersten Kühlmittelsystem und einem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher auf Grundlage eines Modells für geschätzte Kühlmitteltemperaturen und einer oder mehrerer dynamischer Bedingungen des Fahrzeugs.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das erste Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, und wobei das zweite Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet/beinhalten die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs einen Ladestand der Batterie, eine Batterietemperatur, eine Motortemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs und wobei das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen wenigstens auf Informationen von einer elektronischen Horizontdatenquelle und/oder Fahrzeugsensoren basiert, die die erwarteten Fahrbedingungen für eine Fahrt des Fahrzeugs angeben, wobei die erwarteten Fahrbedingungen die erwartete Batterie- und/oder Motornutzung angeben.
In einem Aspekt der Erfindung ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren ferner den Betrieb in einem von einer Vielzahl Fahrzeugbetriebsmodi umfasst, einschließlich eines ersten, batteriebetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über die Batterie betrieben wird, eines zweiten, motorbetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über den Motor betrieben wird, und/oder eines dritten, Hybridmodus, in dem das Fahrzeug über die Batterie und den Motor betrieben wird.
In einem Aspekt der Erfindung gibt das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen eine geschätzte Kühlmitteltemperatur für das Kühlmittelsystem der Batterie und/oder das Kühlmittelsystem der ISC und für das Kühlmittelsystem des Motors für jede der Vielzahl von Fahrzeugbetriebsmodi abhängig von einem oder mehreren Fahrtparametern für eine Fahrt eines Fahrzeugs und dem einen oder den mehreren dynamischen Zuständen des Fahrzeugs an.
In einem Aspekt der Erfindung wird das Fahrzeug im ersten, batteriebetriebenen Modus betrieben und wobei als Reaktion auf das Bestimmen einer Angabe einer bevorstehenden Aktivierung des Motors über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, während der Motor im ersten, batteriebetriebenen Modus ausgeschaltet ist, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
In einem Aspekt der Erfindung wird das Fahrzeug im zweiten, motorbetriebenen Modus betrieben und wobei als Reaktion auf das Bestimmen während des Betriebs in dem zweiten motorbetriebenen Modus, dass vorhergesagt wird, dass das Fahrzeug in eine durch Geofencing abgegrenzte Zone, in der der Motorbetrieb verboten ist, eintreten wird, über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
In einem Aspekt der Erfindung wird das Fahrzeug in dem dritten, dem Hybridmodus betrieben und wobei während des dritten, des Hybridmodus, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor und die Batterie jeweils innerhalb eines Schwellenbereichs einer idealen Betriebstemperatur gehalten werden, der Wärmetauscher deaktiviert wird und kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie, dem Kühlmittelsystem der ISC und dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das Steuern des Kühlmittelstroms durch den Wärmetauscher das Strömen von Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Kühlmittelsystem des Motors, um einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenbeheizungssystem des Fahrzeugs zu erwärmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein erstes Kühlmittelsystem, ein zweites Kühlmittelsystem, einen Wärmetauscher, der mit jedem des ersten und des zweiten Kühlmittelsystems gekoppelt ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei ihrer Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: die Kühlmitteltemperaturen für eine bevorstehende Fahrt des Fahrzeugs zu schätzen, den Betrieb des Wärmetauschers zu planen, um Wärme zwischen dem Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelsystem und dem Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelsystem auf der Grundlage der geschätzten Kühlmitteltemperaturen auszutauschen, und während der Fahrt des Fahrzeugs den Betrieb des Wärmetauschers auf der Grundlage dynamischer Fahrzeugdaten anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das erste Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, und wobei das zweite Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen DC/DC-Wandler und eine Ladevorrichtung zum Laden der Batterie, und wobei das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) und einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenheizsystem des Fahrzeugs umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Kühlmittelsystem der Batterie ferner einen ersten Niedertemperaturkühler, umfasst das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen zweiten Niedertemperaturkühler und umfasst das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Hochtemperaturkühler, wobei der Wärmetauscher dazu gekoppelt ist, Kühlmittel von stromabwärts der ISC und stromaufwärts des zweiten Niedertemperaturkühlers aufzunehmen und/oder Kühlmittel von stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Hochtemperaturkühlers aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher dazu gekoppelt, einer ersten Pumpe des Kühlmittelsystems des Motors oder einer zweiten Pumpe des Kühlmittelsystems der Batterie Kühlmittel zuzuführen, wobei sich die erste Pumpe stromaufwärts des Motors und stromabwärts des Hochtemperaturkühlers und die zweite Pumpe stromaufwärts der Batterie und stromabwärts des ersten Niedertemperaturkühlers befindet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Planen des Betriebs des Wärmetauschers das selektive Leiten von Kühlmittel von der ISC zu der zweiten Pumpe über den Wärmetauscher, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems der ISC oder des Kühlmittelsystems der Batterie umgangen werden, und/oder das selektive Leiten von Kühlmittel von dem Motor zu der ersten Pumpe über den Wärmetauscher, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems des Motors umgangen werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerung ein Hybridantriebsstrangsteuermodul, das kommunikativ mit einem oder mehreren Sensoren des ersten Kühlmittelsystems und des zweiten Kühlmittelsystems und einer elektronischen Horizontdatenquelle gekoppelt ist, wobei die geschätzten Kühlmitteltemperaturen auf Grundlage von Daten geschätzt werden, die von dem einen oder den mehreren Sensoren und/oder der elektronischen Horizontdatenquelle empfangen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, einem Verfahren für das Wärmemanagement in einem Fahrzeug, beinhaltet das Verfahren Folgendes: Bestimmen eines ersten Satzes von Fahrzeugparametern unter Verwendung von Messdaten von einem oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs, wobei der erste Satz von Fahrzeugparametern einen Fahrzeugstatus angibt, Bestimmen eines zweiten Satzes von Fahrzeugparametern unter Verwendung von Informationen, die von einer oder mehreren Datenquellen einschließlich eines elektronischen Horizonts abgeleitet werden, wobei der zweite Satz von Fahrzeugparametern Schätzungen des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen für eine Fahrt des Fahrzeugs angibt, Schätzen von Kühlmitteltemperaturen für ein erstes Kühlmittelsystem und ein zweites Kühlmittelsystem für die Fahrt des Fahrzeugs abhängig von wenigstens dem zweiten Satz von Fahrzeugparametern, Bestimmen eines Wärmetauschersteuerplans für einen Wärmetauscher, der mit dem ersten Kühlmittelsystem und dem zweiten Kühlmittelsystem gekoppelt ist, wobei der Wärmetauschersteuerplan Anweisungen zum Betreiben des Wärmetauschers beinhaltet, um eine jeweilige ideale Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelsystem und dem zweiten Kühlmittelsystem unter Verwendung der geschätzten Kühlmitteltemperaturen und des Fahrzeugstatus beizubehalten, und Senden von Anweisungen an einen oder mehrere zu dem Wärmetauscher zugehörige Aktoren, um den Kühlmittelstrom von dem ersten Kühlmittelsystem und/oder dem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher gemäß dem Wärmetauschersteuerplan zu steuern.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das erste Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem der Batterie und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), und wobei das zweite Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet.
In einem Aspekt der Erfindung bumfasst das Steuern des Kühlmittelstroms von dem ersten Kühlmittelsystem und/oder dem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher das Strömen von Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Kühlmittelsystem des Motors, um einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenbeheizungssystem des Fahrzeugs zu erwärmen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Schätzen der Kühlmitteltemperaturen, was das Abbilden von Schätzungen der Radleistungs- und/oder Drehmomentanforderung für die Fahrt des Fahrzeugs und/oder Schätzungen des Fahrzeugbetriebsmodus für die Fahrt des Fahrzeugs auf ein jeweiliges Kühlmitteltemperaturmodell für jedes des ersten Kühlmittelsystems und des zweiten Kühlmittelsystems beinhaltet, wobei die Schätzungen der Radleistungs- und/oder Drehmomentanforderung und die Schätzungen des Fahrzeugbetriebsmodus für die Fahrt des Fahrzeugs von den Schätzungen des Fahrwiderstands und von Fahrtereignissen für die Fahrt des Fahrzeugs abgeleitet werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Wärmetauschers in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Steuern eines Kühlmittelstroms aus jedem von einem ersten Kühlmittelsystem und einem zweiten Kühlmittelsystem durch den Wärmetauscher auf Grundlage eines Modells für geschätzte Kühlmitteltemperaturen und einer oder mehrerer dynamischer Bedingungen des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet, und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, beinhaltet und wobei das zweite Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs einen Ladestand der Batterie, eine Batterietemperatur, eine Motortemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs beinhalten und wobei das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen wenigstens auf Informationen von einer elektronischen Horizontdatenquelle und/oder Fahrzeugsensoren basiert, die die erwarteten Fahrbedingungen für eine Fahrt des Fahrzeugs angeben, wobei die erwarteten Fahrbedingungen die erwartete Batterie- und/oder Motornutzung angeben.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, wobei das Verfahren ferner den Betrieb in einem von einer Vielzahl Fahrzeugbetriebsmodi umfasst, einschließlich eines ersten, batteriebetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über die Batterie betrieben wird, eines zweiten, motorbetriebenen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug nur über den Motor betrieben wird, und/oder eines dritten, Hybridmodus, in dem das Fahrzeug über die Batterie und den Motor betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Modell für geschätzte Kühlmitteltemperaturen eine geschätzte Kühlmitteltemperatur für das Kühlmittelsystem der Batterie und/oder das Kühlmittelsystem der ISC und für das Kühlmittelsystem des Motors für jede der Vielzahl von Fahrzeugbetriebsmodi abhängig von einem oder mehreren Fahrtparametern für eine Fahrt eines Fahrzeugs und dem einen oder den mehreren dynamischen Zuständen des Fahrzeugs angibt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug im ersten, batteriebetriebenen Modus betrieben wird und wobei als Reaktion auf das Bestimmen von einer Angabe einer bevorstehenden Aktivierung des Motors über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, während der Motor im ersten, batteriebetriebenen Modus ausgeschaltet ist, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug im zweiten, motorbetriebenen Modus betrieben wird und wobei als Reaktion auf das Bestimmen während des Betriebs in dem zweiten, motorbetriebenen Modus, dass vorhergesagt wird, dass das Fahrzeug in eine durch Geofencing abgegrenzte Zone, in der der Motorbetrieb verboten ist, eintreten wird, über die eine oder die mehreren dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs und/oder Informationen aus einer elektronischen Horizontdatenquelle, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie und/oder dem Kühlmittelsystem der ISC zu erwärmen, das zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug in dem dritten, dem Hybridmodus betrieben wird und wobei während des dritten, des Hybridmodus, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Motor und die Batterie jeweils innerhalb eines Schwellenbereichs einer idealen Betriebstemperatur gehalten werden, der Wärmetauscher deaktiviert wird und kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem der Batterie, dem Kühlmittelsystem der ISC und dem Kühlmittelsystem des Motors zu dem Wärmetauscher geleitet wird.
Fahrzeugsystem, umfassend: ein erstes Kühlmittelsystem; ein zweites Kühlmittelsystem; einen Wärmetauscher, der mit jedem des ersten und des zweiten Kühlmittelsystems gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei ihrer Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: die Kühlmitteltemperaturen für eine bevorstehende Fahrt des Fahrzeugs zu schätzen; den Betrieb des Wärmetauschers zu planen, um Wärme zwischen dem Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelsystem und dem Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelsystem auf der Grundlage der geschätzten Kühlmitteltemperaturen auszutauschen; und während der Fahrt des Fahrzeugs den Betrieb des Wärmetauschers auf der Grundlage dynamischer Fahrzeugdaten anzupassen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei das erste Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem der Batterie, das eine Batterie des Fahrzeugs beinhaltet, und/oder ein Kühlmittelsystem der Wechselrichtersteuerung (ISC), das eine ISC beinhaltet, beinhaltet und wobei das zweite Kühlmittelsystem ein Kühlmittelsystem des Motors beinhaltet, das einen Motor des Fahrzeugs beinhaltet.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen DC/DC-Wandler und eine Ladevorrichtung zum Laden der Batterie umfasst, und wobei das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) und einen Heizungswärmetauscher für ein Kabinenheizsystem des Fahrzeugs umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei das Kühlmittelsystem der Batterie ferner einen ersten Niedertemperaturkühler umfasst, das Kühlmittelsystem der ISC ferner einen zweiten Niedertemperaturkühler umfasst und das Kühlmittelsystem des Motors ferner einen Hochtemperaturkühler umfasst, wobei der Wärmetauscher dazu gekoppelt ist, Kühlmittel von stromabwärts der ISC und stromaufwärts des zweiten Niedertemperaturkühlers aufzunehmen und/oder Kühlmittel von stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Hochtemperaturkühlers aufzunehmen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 12, wobei der Wärmetauscher dazu gekoppelt ist, einer ersten Pumpe des Kühlmittelsystems des Motors oder einer zweiten Pumpe des Kühlmittelsystems der Batterie Kühlmittel zuzuführen, wobei sich die erste Pumpe stromaufwärts des Motors und stromabwärts des Hochtemperaturkühlers und die zweite Pumpe stromaufwärts der Batterie und stromabwärts des ersten Niedertemperaturkühlers befindet.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 13, wobei das Planen des Betriebs des Wärmetauschers das selektive Leiten von Kühlmittel von der ISC zu der zweiten Pumpe über den Wärmetauscher beinhaltet, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems der ISC oder des Kühlmittelsystems der Batterie umgangen werden, und/oder das selektive Leiten von Kühlmittel von dem Motor zu der ersten Pumpe über den Wärmetauscher, wobei jegliche anderen Komponenten des Kühlmittelsystems des Motors umgangen werden.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ein Hybridantriebsstrangsteuermodul umfasst, das kommunikativ mit einem oder mehreren Sensoren des ersten Kühlmittelsystems und des zweiten Kühlmittelsystems und einer elektronischen Horizontdatenquelle gekoppelt ist, wobei die geschätzten Kühlmitteltemperaturen auf Grundlage von Daten geschätzt werden, die von dem einen oder den mehreren Sensoren und/oder der elektronischen Horizontdatenquelle empfangen werden.