車輛的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛，所述車輛具有通過控制三通閥而選擇的多個冷卻劑路徑，其中，閥的位置是可檢測的。公開了一種用于在故障條件期間檢測閥的位置的方法。所述車輛具有加熱系統，加熱系統包括具有加熱源、水泵和加熱器芯的第一冷卻劑回路。加熱系統還具有第二冷卻劑回路，第二冷卻劑回路除了包括第一冷卻劑回路的元件以外還包括發動機和第二水泵。溫度傳感器位于每個冷卻劑回路中。通過監測溫度傳感器響應于三通閥的位置和加熱源的狀態的行為來檢測三通閥故障。
【專利說明】車輛
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車輛，尤其涉及一種能夠進行加熱器芯隔離閥位置檢測的車輛。【背景技術】
[0002]為了對乘客廂提供舒適性，車輛具有對乘客廂進行加熱或冷卻的能力。傳統的車輛使用來自發動機的余熱作為加熱乘客廂的唯一熱源。隨著純電動車輛(BEV)的出現，便不再有任何可用的余熱，從而需要加熱乘客廂的其他方法。典型的BEV可使用電加熱器來預熱乘客廂。類似地，混合動力電動車輛(HEV)遭遇不同的問題，這是因為發動機可能不會經常運轉并產生余熱來供加熱系統使用。插電式混合動力電動車輛(PHEV)由于在發動機于大部分時間段內關閉的情況下運轉而加劇了這種問題。為了提供最優的燃料經濟效益，期望在不必僅依賴發動機余熱的情況下加熱乘客廂。
[0003]在加熱系統中，可具有用于改變通過系統的冷卻劑流動的閥。這些閥可通過控制器被啟用至期望的位置。在正常操作期間，閥實際上將處于由控制器所設置的啟用位置。在故障條件下，閥可處于某一位置，而不是處于控制器已經選擇的位置。期望檢測到這些情況，以確保系統以與閥的實際位置一致的方式操作。
【發明內容】
[0004]在示出性實施例中，混合動力車輛包括發動機、電加熱器、加熱器芯和閥，所述閥被布置成使冷卻劑流經發動機和電加熱器中的至少一個。示出性系統還包括控制器，所述控制器被配置成響應于加熱請求來控制閥，以使冷卻劑流經發動機和加熱器芯。示出性系統具有使獨立于發動機-散熱器回路的加熱器回路運行的能力。示出性系統可提供盡管一些系統組件出現故障也提供加熱的穩健能力。示出性系統還可提供用于提高加熱乘客廂的效率的操作模式。例如，系統可診斷閥的故障，并且可使系統以與閥的位置一致的方式進行操作。
[0005]公開了一種車輛，所述車輛包括發動機、熱交換器或加熱器芯、電加熱器和閥系統，閥系統可選擇性地將冷卻劑從發動機引導到熱交換器。閥系統能夠基于流入熱交換器的冷卻劑的溫度和從發動機流出的冷卻劑的溫度來檢測閥的位置。在電加熱器開啟且發動機關閉時，當閥被布置成將來自發動機的冷卻劑與熱交換器流體地隔斷并且流入熱交換器的冷卻劑的溫升大于從發動機流出的冷卻劑的溫升時，閥系統可檢測到正確的閥操作。當流入熱交換器的冷卻劑的溫升大于第一閾值并且從發動機流出的冷卻劑的溫升小于第二閾值時，可檢測到正確的閥位置。當命令閥將來自發動機的冷卻劑與熱交換器流體地隔斷時，閥實際上卻將冷卻劑從發動機引導到熱交換器，閥系統可檢測到出故障的閥操作。當流入熱交換器的冷卻劑的溫度隨時間的升高小于第一閾值或者從發動機流出的冷卻劑的溫度隨時間的升高大于第二閾值時，可檢測到故障位置。系統還可被構造成產生表示閥處于故障位置的輸出并存儲診斷代碼。
[0006]在另一實施例中，公開了一種車輛，所述車輛包括發動機、熱交換器或加熱器芯、電加熱器和閥系統，閥系統可選擇性地將冷卻劑從發動機引導到電加熱器。閥系統能夠基于從電加熱器流出的冷卻劑的溫度隨時間的變化和從發動機流出的冷卻劑的溫度隨時間的變化來檢測閥位置。在電加熱器開啟且發動機關閉時，當閥被布置成將來自發動機的冷卻劑與電加熱器流體地隔斷并且從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化大于從發動機流出的冷卻劑的溫度變化時，閥系統可檢測到正確的閥操作。當從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化大于第一閾值并且從發動機流出的冷卻劑的溫度變化小于第二閾值時，可檢測到正確的閥位置。當命令閥將來自發動機的冷卻劑與電加熱器流體地隔斷時，閥實際上卻將冷卻劑從發動機引導到電加熱器，則閥系統可檢測到出故障的閥操作。當從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化小于第一閾值或者從發動機流出的冷卻劑的溫度變化大于第二閾值時，可檢測到故障位置。系統還可被構造成產生表示閥處于故障位置的輸出并存儲診斷代碼。
[0007]公開了一種車輛，所述車輛包括發動機、被構造成加熱車艙的熱交換器、被構造成加熱用于熱交換器的冷卻劑的電加熱器，以及閥系統，所述閥系統包括閥，閥被構造成選擇性地將冷卻劑從發動機引導到電加熱器，并基于從發動機流出的冷卻劑的溫度變化與從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化的關系來檢測閥位置。
[0008]閥系統被構造成:在電加熱器開啟且發動機關閉時接收到用于將閥布置成將發動機與電加熱器流體地隔斷的命令之后，響應于從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化大于從發動機流出的冷卻劑的溫度變化，檢測到閥未將冷卻劑從發動機引導到電加熱器的位置。
[0009]從熱電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化大于第一閾值，且從發動機流出的冷卻劑的溫度變化小于第二閾值。
[0010]閥系統被構造成:在電加熱器開啟且發動機關閉時接收到用于將閥布置成將發動機與電加熱器流體地隔斷的命令之后，響應于從電加熱器流出的冷卻劑的溫度變化和從發動機流出的冷卻劑的溫度變化，檢測閥將冷卻劑從發動機引導到電加熱器的故障位置。
[0011]公開了一種用于檢測閥位置的方法。所述方法包括以下步驟:啟用泵；命令閥引導冷卻劑流經加熱源，并將加熱源與發動機流體地隔斷；啟用加熱源；作為響應，當發動機關閉時，基于與加熱源相關的冷卻劑溫度的變化和與發動機相關的冷卻劑溫度的變化，輸出指示閥位置的信號。在一個實施例中，在檢測位置之前，發動機可關閉持續預定時間段。當與加熱源相關的冷卻劑溫度的變化小于第一閾值或者與發動機相關的冷卻劑溫度的變化大于第二閾值時，可檢測到閥位置處于閥將冷卻劑從發動機引導到加熱源的故障位置。當檢測到故障位置時，可產生表示故障的輸出。當與加熱源相關的冷卻劑溫度的變化大于第一閾值或者與發動機相關的冷卻劑溫度的變化小于第二閾值時，可確定閥位置處于閥不會將冷卻劑從發動機引導到加熱源的正確位置。在另一可能的實施例中，當已經檢測到閥電故障時，可執行閥位置的檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是車輛的示意性代表；
[0013]圖2是實施氣候控制策略的車輛組件的示意圖代表；
[0014]圖3是閥位置診斷的流程圖。
【具體實施方式】[0015]根據要求，在此公開本發明的具體實施例；然而，應該理解，公開的實施例僅僅是本發明的示例，這些示例可采用各種和可選的形式實施。附圖不一定按照比例繪制；可能會夸大或最小化一些特征，以示出具體組件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能性細節不應該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領域的技術人員以各種方式使用本發明的代表性基礎。
[0016]車輛可具有兩個或更多個推進裝置，諸如第一推進裝置和第二推進裝置。例如，如現有技術中所公知的，車輛可具有發動機和電機、燃料電池和電機或者推進裝置的其他組合。發動機可以是壓燃式或火花點火式內燃發動機，或者外燃發動機，并且預期這些發動機能使用各種燃料。在一個示例中，車輛是混合動力車輛(HEV)，另外車輛可具有連接到外部電網的能力，諸如插電式混合動力電動車輛(PHEV)。在附圖中使用該PHEV構造，并使用該PHEV構造來描述下面的各種實施例；然而，能夠預期的是，可利用具有現有技術中公知的其他推進裝置或推進裝置的組合的車輛來實施各種實施例。
[0017]插電式混合動力電動車輛(PHEV)包含現有的混合動力電動車輛(HEV)技術的延伸，其中，電池補償內燃發動機和至少一個電機，以進一步獲得里程增加和車輛排放減少。PHEV使用容量比標準混合動力車輛的容量大的電池，且PHEV增添有從電網對電池再充電的能力，該電網向充電站處的電插座供應電能。這在電驅動模式中以及碳氫化合物/電混合驅動模式中進一步提高了整體車輛系統運轉效率。
[0018]圖1示出了 HEVlO的動力傳動系統構造和控制系統。動力分流式混合動力電動車輛10可以是并聯式混合動力電動車輛。如所示出的HEV構造僅用于示例性目的，而無意限制本公開，本公開能應用到HEV、PHEV或具有任何適當構造的其他類型的車輛。在這種動力傳動系統的構造中，具有連接到動力傳動系統的兩個動力源12、14，這兩個動力源包括利用行星齒輪組彼此連接的發動機和發電機子系統的組合以及電驅動系統(電動機、發電機和電池子系統)。電池子系統是發電機和電動機的能量儲存系統。改變發電機速度將改變發動機輸出的動力在電路徑和機械路徑之間的分流。與傳統車輛不同的是，在具有動力分流式動力傳動系統的車輛10中，發動機16需要發電機扭矩(通過發動機轉速控制產生)或發電機制動扭矩，以通過電路徑和機械路徑兩者(分流模式)或者通過所有的機械路徑(并行模式)將其輸出動力傳遞至動力傳動系統，從而進行前進運動。在利用第二動力源14的運轉期間，電機20從電池26獲得電能并獨立于發動機16而提供推進，以進行前進和倒車運動。這種運轉模式被稱為“電驅動”或純電動模式或者EV模式。
[0019]與傳統的動力傳動系統不同的是，這種動力分流式動力傳動系統的操作整合兩個動力源12、14一起無縫地工作，以在不會超過系統限制(諸如，電池限制)的情況下滿足駕駛員需求同時優化動力傳動系統的總效率和總性能。需要在兩個動力源之間進行協調控制。如圖1中所示，在這種動力分流式動力傳動系統中具有執行協調控制的分級式車輛系統控制器(VSC) 28。在動力傳動系統處于正常條件(沒有子系統/組件故障)的情況下，VSC解讀駕駛員需求(例如，PRND和加速或減速需求)，然后基于駕駛員需求和動力傳動系統限制來確定車輪24扭矩命令。此外，VSC28確定每個動力源何時需要提供扭矩以及需要提供多少扭矩以滿足駕駛員扭矩需求并達到發動機的運轉點(扭矩和轉速)。
[0020]在PHEV車輛10構造中，電池26使用插座32能夠額外地進行再充電(如虛線所示)，所述插座32連接到電網或其他的外部電源，并可通過電池充電器/轉換器30連接到電池26。
[0021]車輛10可以以電動模式(EV模式)運轉，在該EV模式下，電池26向電機20提供運轉車輛10的所有動力。除了節省燃料的效益以外，以EV模式運轉可通過更低的噪聲和更好的操縱性(例如，更平穩的電動操作，更低的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)，以及更快的響應)來提高駕駛舒適性。以EV模式運轉還會由于在該模式下車輛的零排放而有益于環境。
[0022]插電式混合動力電動車輛(PHEV)享有ICE和BEV這兩者的特性。PHEV可具有僅由電機20 (由電池包26供應電能)提供推進的某段駕駛范圍。一旦電池包26的電量已經被消耗至某個水平，便起動發動機16。發動機16可提供推進車輛的動力并對電池包26進行再充電。在純電動模式下，發動機16將不會運轉。因為發動機16并不運轉，所以將不會有能夠用于加熱乘客廂的發動機余熱產生。PHEV可響應于乘客的加熱需要而起動發動機
16。然而，這會妨礙純電動運轉，并可能會影響燃料經濟性和排放。
[0023]PHEV可以以不同的模式運轉。在一種模式下，PHEV可以以電量保持模式運轉。電量保持模式是電池包26的荷電狀態被保持在特定范圍內的模式。這可通過運轉發動機16以驅動發電機18從而對電池包進行再充電實現。在另一模式下，PHEV可以以電量消耗模式運轉。電量消耗模式是允許電池包26放電至低水平的模式。當電動機20利用來自電池包26的電能來提供車輛推進時，這可以是純電動模式。
[0024]在圖2中示出了一種可以為PHEV提供乘客廂加熱的系統。該系統提供了兩個冷卻劑加熱源。該系統可以如傳統的ICE車輛中那樣利用來自發動機40的熱量來加熱冷卻齊U。該系統還可以如BEV系統中那樣經電加熱器42提供熱量。具有多個熱源允許在正常操作工況期間具有靈活性以及在故障模式期間具有一些冗余度。該系統允許來自不同熱源的冷卻劑流經加熱器芯。加熱器芯隔離閥(HCIV) 44的添加允許乘客艙加熱系統選擇被加熱的冷卻劑的源。車輛系統控制(VSC)模塊(圖1中的28)可控制該系統的操作。VSC (圖1中的28)可基于乘客的加熱請求和加熱系統中各個組件的狀態來確定加熱模式。為了確保穩健的操作，VSC (圖1中的28)可通過選擇適當的操作模式而嘗試在控制元件缺失或故障的情況下工作。
[0025]HCIV44可用于啟用不同的冷卻劑回路。在一個位置處，HCIV44形成純電加熱回路66。在該位置處，冷卻劑在由HCIV44、輔助水泵46、電加熱器42和加熱器芯50 (并不限于這種特定的順序)組成的回路中流動。在另一位置處，HCIV44形成經過發動機40的組合加熱回路68。在組合加熱回路中，冷卻劑流經HCIV44、發動機40、水泵54、節溫器58、輔助水泵46、電加熱器42和加熱器芯50，但并不限于這種特定的順序。還存在單獨的發動機回路，在該發動機回路中，冷卻劑流經發動機40、水泵54和散熱器56，但不必按照這種順序。根據操作模式，為了使冷卻劑在系統中流動，必須啟用泵46和54中的一個或者兩個。
[0026]該系統還可具有輔助水泵46，以強制冷卻劑流經該系統。可包括冷卻劑溫度傳感器48，以測量進入加熱器芯50中的冷卻劑的溫度。冷卻劑流經加熱器芯50，則這使得熱量從冷卻劑被傳遞給進入乘客廂的空氣。可使用風機52使熱量從加熱器芯50中的冷卻劑傳遞到流經加熱器50并進入到乘客廂中的空氣。
[0027]該系統還可具有水泵54，以強制冷卻劑流經發動機40。水泵54可被機械驅動或電驅動。在某些模式下，水泵54還可強制冷卻劑流經加熱器芯50。該系統還可具有散熱器56，以使冷卻劑中的熱散發。該系統還可具有節溫器58，以控制冷卻劑在散熱器56和發動機40之間的流動。該系統還可具有除氣瓶(degas bottle)60，該除氣瓶60可作為冷卻劑儲藏器，可從冷卻劑去除空氣，并提供卸壓。冷卻系統還可包括廢氣再循環(EGR) 62系統，該EGR62使發動機的部分廢氣再流回發動機氣缸。此外，該系統還具有發動機冷卻劑溫度傳感器64，以確定從發動機40流出的冷卻劑的溫度，或者可通過其他測量方法來估計或推斷從發動機40流出的發動機冷卻劑的溫度。
[0028]系統具有響應于期望的冷卻劑加熱源而改變通過系統的冷卻劑流動的能力。基于HCIV44的位置，冷卻劑可在不同的回路中流動。可在特定時間根據每個回路的加熱/冷卻需求而在每個回路中實現獨立的冷卻劑溫度。加熱器芯隔斷閥(HCIV) 44的添加使得能夠調整冷卻劑的流量。HCIV44可以是改變流經本系統的冷卻劑流量的電切換閥。HCIV44可以是三通閥，該三通閥基于啟用信號而使一個端口選擇性地連接到其他兩個端口中的每個端口。HCIV44可使得冷卻劑回路被組合為一個更大的冷卻劑回路。HCIV44可按照這樣的方式切換:允許冷卻劑從發動機冷卻劑回路通過HCIV44流動到純電加熱回路。
[0029]控制器可用于啟用HCIV44。根據HCIV44的設計，可具有或者可沒有關于HCIV44的實際位置的反饋。期望控制器能夠確定地知曉HCIV44處于正確的位置。可通過在操作期間觀測系統的行為來確定HCIV44的位置。
[0030]確定HCIV44的位置的間接方法可以是在已知的操作條件下使用現有的反饋。該方法可首先確定這些條件對于HCIV位置確定而言是否正確。系統可首先通過估計準入條件來確定這些條件是否適于進行確定位置。將要被估計的準入條件可以是如下條件:發動機40不運轉、發動機40已經關閉且持續了所要求的最短時間、周圍環境的溫度大于最小值、風機52的轉速低于閾值、溫度傳感器適當地進行操作、輔助水泵46被啟用、電加熱器42被啟用以加熱冷卻劑，以及HCIV44已被啟用至純電加熱回路。其他準入標準可包括檢測到HCIV44的控制線開路或者對地短路。根據特定的HCIV44，可僅當已經檢測到電路故障時才運行診斷。其他準入條件可用于確定應當何時執行診斷。當條件正確時，可持續地運行診斷。如果不滿足準入條件，則系統可繼續估計準入標準直到滿足準入條件為止。
[0031]一旦已經滿足準入條件，便可檢查這些條件，以確定HCIV44的位置。控制器可使得純電加熱回路中的溫度傳感器48和發動機出口處的冷卻劑溫度傳感器64進行測量。該邏輯可被擴展應用到任何具有獨立加熱回路的加熱系統，其中，該獨立加熱回路具有不同的加熱源。可存儲初始溫度值，以便后續使用。控制器可進行核查以確保準入條件仍然滿足。如果準入條件不滿足，則系統可重啟程序。如果準入條件在可校準時間段內滿足，則溫度傳感器48和64可再次測量最終值。在已測量溫度值之后，可比較初始值和最終值，以確定HCIV44的位置。當最終溫度測量結果和初始溫度測量結果之間的差大于可校準閾值時，在冷卻劑回路中出現溫度升高。如果最終溫度測量結果和初始溫度測量結果之間的差小于可校準閾值，則溫度保持平穩。對溫度升高還是平穩的確定還可允許溫度變化在可校準值的可允許的偏差的預定百分比范圍內。
[0032]先前的討論使用在兩個不同時間進行的溫度測量，然后計算那段時間內的溫度差。可選地，可在時間上對這兩個溫度傳感器值進行積分(integrate)。在特定的時間間隔之后，可將積分值與可校準閾值進行比較，以確定溫度是升高還是平穩。
[0033]可構造準入條件，以期望溫度在純電加熱回路66中升高，同時期望發動機冷卻劑出口處的溫度變化最小。當滿足準入條件時，可觀測溫度的行為，以確定所期望的行為是否發生。如果所期望的行為發生，則可確認閥位于正確位置。當啟用了純電加熱回路66并打開了電加熱器42時，期望純電加熱回路66中的溫度48隨時間升高。當發動機40不運轉時，期望發動機冷卻劑出口 64處的溫度保持平穩或者隨時間緩慢地變化。如果觀測到這些條件，則可推斷HCIV44位于用于純電加熱回路的正確位置。
[0034]如果純電加熱回路中的溫度升高且發動機冷卻劑出口處的溫度保持平穩或緩慢地變化，則控制器可推斷HCIV44位于純電加熱回路66中。其他的任何測量條件可表明HCIV44未位于正確位置。控制器可超越控制(override)該位置，以表示HCIV44的實際位置。進一步的控制動作可利用所預測的HCIV44的位置。
[0035]圖3示出了一種確定HCIV位置的實施例的流程圖。該具體實施例從步驟80開始，初始化計數器和變量。然后在步驟82處如之前描述的那樣估計準入條件。當滿足準入條件時，在步驟84處存儲每個溫度傳感器的初始溫度讀數(ECTtl和ECT2J。如果不滿足準入條件，則系統返回到初始化步驟80。如果在步驟86處準入條件仍然存在，則在步驟88處針對控制循環的每次迭代使計數器增加。當在步驟90處計數器大于閾值時，則在步驟92存儲每個溫度傳感器的最終溫度讀數(ECTf 和ECT2f)。計數器可表示期望時間的流逝。然后在步驟94處確定每個溫度傳感器的溫度變化。接下來，在步驟96處針對每個溫度傳感器的行為進行確定。如果純電加熱回路的溫度變化大于校準值(Cal2)且發動機冷卻劑出口處的溫度變化小于另一校準值(CalI )，則在步驟100處推斷HCIV位置處于純電加熱回路位置中的正確位置。其他任何溫度變化比較的結果均意味著HCIV可能發生了故障以及可能處于組合加熱回路位置(步驟98)。注意，還可對溫度變化進行比較，以確定該溫度變化是否位于可校準值的可接受的偏差的預定百分比范圍內。
[0036]如果所推斷的位置不在啟用位置，則控制器可設置故障代碼并存儲診斷代碼。控制器還可使用推斷位置，以基于HCIV所處于的位置執行適當的加熱命令。
[0037]在該具體實施例中，未被啟用的默認位置是處于組合加熱回路中。假設向控制線施加電力而啟用閥，則可通過監測控制線而檢測到短路和開路。
[0038]雖然上面描述了示例性實施例，但并不意在這些實施例描述了本發明的所有可能的形式。相反，在說明書中所使用的詞語是描述性詞語而非限定，應該理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可進行各種改變。此外，可組合多個實施例的特征以形成本發明的進一步實施例。
【權利要求】
1.一種車輛,包括: 發動機； 熱交換器，被構造成加熱車輛的車艙； 電加熱器，被構造成加熱用于熱交換器的冷卻劑； 閥系統，包括閥，被構造成選擇性地將冷卻劑從發動機引導到熱交換器，并基于流入熱交換器的冷卻劑的溫度和從發動機流出的冷卻劑的溫度來檢測閥的位置。
2.根據權利要求1所述的車輛，其中，閥系統被構造成:在接收到用于將閥布置成將發動機與熱交換器流體隔斷的命令之后并且電加熱器開啟且發動機關閉時，響應于流入熱交換器的冷卻劑的溫升大于從發動機流出的冷卻劑的溫升，檢測到閥未將冷卻劑從發動機引導到熱交換器的位置。
3.根據權利要求2所述的車輛，其中，流入熱交換器的冷卻劑的溫升大于第一閾值，且從發動機流出的冷卻劑的溫升小于第二閾值。
4.根據權利要求1所述的車輛，其中，閥系統被構造成:在接收到用于將閥布置成將發動機與熱交換器流體地隔斷的命令之后并且電加熱器開啟且發動機關閉時，響應于流入熱交換器的冷卻劑的溫升和從發動機流出的冷卻劑的溫升，檢測到閥將冷卻劑從發動機引導到熱交換器的故障位置。
5.根據權利要求4所述的車輛，其中，如果流入熱交換器的冷卻劑的溫度升高小于第一閾值或者從發動機流出的冷卻劑的溫度升高大于第二閾值，則檢測到所述故障位置。
6.根據權利要求4所述的車輛，其中，閥系統還被構造成產生表示閥處于故障位置的輸出。
【文檔編號】B60H1/04GK103770600SQ201310492045
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2012年10月19日
【發明者】安吉娜·弗南德·珀拉斯 申請人:福特全球技術公司