辅助加热器泵控制 【技术领域】
本发明总体上涉及电动车辆，例如燃料电池车辆和混合动力电动车辆，并且尤其涉及这些车辆中的加热、通风和空调(HVAC)系统以及操作这些系统的方法。
背景技术
介绍采用燃料电池和混合动力电动动力系的高级机动车辆，其中，没有内燃机或者在车辆运行期间内燃机只是间歇地运转。在传统的车辆中，内燃机连续地运转，使得发动机不仅仅用来驱动车辆，而且还作为其它车辆系统的辅助动力源、热源等等。就一些高级机动车辆而言，需要替代方法来有效地提供附件功能，同时最小化成本、复杂性、重量和装配空间。
【发明内容】
一种实施例设想一种车辆中的辅助加热器泵控制方法，该车辆包括加热器芯部和车辆冷却剂系统的加热器芯部支路中的辅助泵，该方法包括下列步骤：确定动力装置是否运行，该动力装置连接到冷却剂系统；计算满足HVAC系统加热要求所需的估计加热功率，它是质量空气流量、比热和客舱温度变化的函数；确定该计算的所需估计加热功率是否大于能够保持车辆客舱中的热舒适的最小所需加热功率；以及，如果该计算的所需估计加热功率大于该最小所需加热功率并且该动力装置没运行，就启动辅助泵来泵送冷却剂通过该加热器芯部。
(1)本发明提供一种车辆中辅助加热器泵控制的方法，该车辆包括加热器芯部和车辆冷却剂系统的加热器芯部支路中的辅助泵，该方法包括下列步骤：
(a)确定动力装置是否运行，该动力装置连接到冷却剂系统；
(b)计算满足HVAC系统加热要求所需的估计加热功率，它是质量空气流量、比热和客舱温度变化的函数；
(c)确定该计算的所需估计加热功率是否大于能够保持车辆客舱中的热舒适的最小所需加热功率；以及
(d)如果该计算的所需估计加热功率大于最小所需加热功率并且该动力装置没运行，就启动该辅助泵来泵送冷却剂通过该加热器芯部。
(2)根据方案1所述的方法，其中，步骤(d)还限定，如果该计算的所需估计加热功率大于该最小所需加热功率并且该动力装置没运行，就启动该加热器芯部支路中的辅助冷却剂加热器。
(3)根据方案1所述的方法，其中，步骤(d)还限定，在启动该辅助泵时对预定最小辅助泵运行时间进行初始化并且保持该辅助泵运行至少该预定最小辅助泵运行时间。
(4)根据方案1所述的方法，其中，步骤(a)还限定，如果该动力装置运行，就停用该辅助泵。
(5)根据方案1所述的方法，其中，步骤(b)还限定，确定迫使空气通过该加热器芯部的风机的最大值处于期望风机功率与最小风机功率之间，并且把这个最大值乘以风机转换因数以得到空气流量值，该转换因数把风机功率转换成空气流体积，然后把这个空气流量值除以空气密度值来确定质量空气流量。
(6)根据方案5所述的方法，其中，步骤(b)还限定，从目标温度减去目标蒸发器温度，并且乘以热增益系数来确定温度变化。
(7)根据方案6所述的方法，其中，步骤(b)还限定，把该温度变化乘以该质量空气流量和比热来得到所需的初始估计加热功率。
(8)根据方案7所述的方法，其中，步骤(b)还限定，把该所需的初始估计加热功率限制在0与预定最大热功率容量之间来确定所需的估计加热功率。
(9)根据方案1所述的方法，其中，步骤(b)还限定，从目标温度减去目标蒸发器温度，并且乘以热增益系数来确定温度变化。
(10)根据方案1所述的方法，其中，步骤(a)还限定，该动力装置是内燃机。
(11)本发明还提供一种车辆中的辅助加热器泵控制的方法，该车辆包括加热器芯部和车辆冷却剂系统的加热器芯部支路中的辅助泵，该方法包括下列步骤：
(a)确定动力装置是否运行，该动力装置连接到冷却剂系统；
(b)计算满足HVAC系统加热要求所需的估计加热功率，它是质量空气流量、比热和客舱温度变化的函数；
(c)确定该计算的所需估计加热功率是否大于能够保持车辆客舱中的热舒适的最小所需加热功率；以及
(d)如果该计算的所需估计加热功率大于该最小所需加热功率并且该动力装置没运行，就启动该辅助泵来泵送冷却剂通过该加热器芯部，并且启动该加热器芯部支路中的辅助冷却剂加热器来加热流过该辅助泵的冷却剂；以及
在启动该辅助泵时对预定的最小辅助泵运行时间进行初始化并且保持该辅助泵运行至少该预定的最小辅助泵运行时间。
(12)根据方案11所述的方法，其中，步骤(a)还限定，如果该动力装置运行，就停用该辅助泵.
(13)根据方案11所述的方法，其中，步骤(b)还限定，确定迫使空气通过该加热器芯部的风机的最大值处于期望风机功率与最小风机功率之间，并且把这个最大值乘以风机转换因数以得到空气流量值，该转换因数把风机功率转换成空气流体积，然后把这个空气流量值除以空气密度值来确定质量空气流量。
(14)根据方案13所述的方法，其中，步骤(b)还限定，从目标温度减去目标蒸发器温度，并且乘以热增益系数来确定温度变化。
(15)根据方案14所述的方法，其中，步骤(b)还限定，把该温度变化乘以该质量空气流量和比热来得到所需的初始估计加热功率。
(16)根据方案15所述的方法，其中，步骤(b)还限定，把该所需的初始估计加热功率限制在0与预定的最大热功率容量之间来确定所需的估计加热功率。
实施例的一个优点是通过优化用于HVAC加热的能量可改善车辆的燃料经济性。另外，在发动机停止运转期间，采用HVAC风机来掩盖辅助泵噪音。
【附图说明】
图1是车辆的若干部分的示意图。
图2是流程图，示出了一种加热器泵控制的方法。
图3是示意图，示出了确定所需的估计加热功率的过程。
【具体实施方式】
参照图1，示出了车辆，总体上标为10。车辆10可包括发动机舱12和客舱/货舱14。加热、通风和空调(HVAC)模块16可位于客舱/货舱14中并且为客舱/货舱14提供加热和冷却。HVAC模块16可包括促使空气流过模块16的风机18、用于选择性地使流过模块16的气流变暖的加热器芯部20、可调整成按比例地引导空气通过或围绕加热器芯部20的温度混合门22、以及用于调整进入HVAC模块16的再循环和新鲜外界空气的比例的新鲜空气/再循环门24。可由加热、通风和空调(HVAC)控制器26控制风机18、温度混合门22和新鲜空气/再循环门24。
加热器芯部20也是具有冷却剂回路30的车辆冷却剂系统28的一部分。回路30中的冷却剂可以是传统的液体混合物，例如乙二醇和水混合，或者可以是具有适当传热特性的其它类型的液体。带有箭头的实线指示了冷却剂管路以及各种操作模式下冷却剂流过这些管路的方向。冷却剂回路30具有包括加热器芯部20的第一支路34。冷却剂回路30不仅用于向加热器芯部20提供热的冷却剂来使客舱14变暖，而且还用于加热或冷却动力装置32，例如内燃机或燃料电池组。这形成该冷却剂回路30的第二支路36。
第二支路36可包括从动力装置32出来的引导冷却剂到散热器42的散热器冷却剂出口38以及至动力装置32的从散热器42接收冷却剂的散热器冷却剂入口40。在散热器42附近可采用发动机风扇44来增大通过散热器42的空气流量从而改善冷却剂的散热。第二支路36还可包括以更传统的形式构造的采用了节温器(未示出)的散热器旁路(未示出)。而且，泵送冷却剂通过动力装置32和第二支路36的水泵(未示出)可以是发动机驱动的或电驱动的，这取决于所采用的动力装置的具体类型。
冷却剂回路30的第一支路34可包括从动力装置32出来的加热器冷却剂出口46和至动力装置32的加热器冷却剂入口48。辅助电动泵50具有可从加热器冷却剂出口46接收冷却剂的入口52和连到通向辅助电动冷却剂加热器58的入口56的出口54。辅助电动泵50能够被启动来选择性地泵送冷却剂通过第一支路34，并且，辅助电动冷却剂加热器58能够被启动来选择性地加热流过第一支路34的冷却剂。冷却剂加热器58的出口60连到通向加热器芯部20的入口62。从加热器芯部出来的出口64连接通向三通阀68的入口66。三通阀68的第一出口70连到动力装置32的加热器冷却剂入口48，而三通阀的第二出口72连到辅助电动泵50的入口52。因此，当三通阀68切换到第一位置时，第一支路34的冷却剂流将包括动力装置32，当三通阀68切换到第二位置时，第一支路34的冷却剂流将绕过动力装置32。当动力装置32中的冷却剂未变暖时，可能期望绕过动力装置32。在这种操作条件下，由辅助电动冷却剂加热器58加热的在第一支路34中流动的冷却剂保留在那个支路中，从而最大化提供给加热器芯部20的热量。
HVAC控制器26可控制辅助电动泵50、辅助电动冷却剂加热器58和三通阀68的操作。
图2示出了一种操作方法，其可用于图1的车辆冷却剂系统28或其它类似类型的车辆冷却剂和HVAC系统。该方法可用于各种类型的辅助加热回路，例如用于各种类型的电动混合动力和燃料电池车辆。该方法用于确定什么时候需要辅助泵工作以及在什么状况下它要保持停止，即使是动力装置不运转的时候。
在块102处，开始辅助电动泵控制之后，在块104处，做出动力装置是否运行(即运转)的确定。如果是，就在返回块104之前，在块106处把辅助电动泵设为停止，在块108处重新设置位(bit)并且清除内存。
如果动力装置是停止的，就在块110处，对温度门位置(温度门)、动力装置冷却剂温度(动力装置冷却剂)、管道温度保持(DTM)和外部空气温度(OAT)的数据进行初始化。然后在块111处，计算所需的估计加热功率(P
req)。参照图3描述P
req的确定。一旦确定了，就在块112处把P
req与最小加热功率需求(P
min)作比较。P
min是能够保持客舱14中的热舒适的最小所需加热功率。如果P
req不大于P
min，这个过程就返回到块102开始。然而，如果P
req大于P
min，就在块114处启动泵校准并且对最小运行时间进行初始化。在返回块104之前，在块116处接通辅助泵50，在块108处重新设置位并且清除内存。替换性地，所述过程在块116处接通辅助泵50和辅助冷却剂加热器58两者。
图3示出了一种方法，用于确定图2所示方法的块111中所使用的所需估计加热功率(P
req)。通常，P
req＝(m
dot)(C
p)(ΔT)，其中，m
dot是质量空气流量，它是风机速度的函数，C
p是比热，ΔT是客舱温度的变化，它是发动机冷却剂、管道温度保持(DTM+k1)、外部空气温度(OAT
PT)及其他因素的函数。
更具体地说，P
req是采用图3所示的下列方法计算的。从块202处的目标温度(target_temp)中减去块204处的目标蒸发器温度(eat_disp)，结果为块206处的结果，输入到块224。块208处的热系数(heating_pwr_gain)也输入到块224。把块210处的期望风机功率(des_blwr)与块212处的最小风机功率(heating_pwr_blwr_min)作比较，在块214处选择这些功率输入值对风机而言的最大值，并且输出给块218。块216处的风机转换因数(blwr_max_flow)乘以块214的输出(块218处)来把风机功率转换成空气流体积，然后把这个空气流体积输出到块222。将块222的这个输入除以块220处的空气密度值(air_density)，并且输入到块224。块224的这三个输入相乘，并且把结果输出到块228。块228的这个输入乘以块226的空气比热(specific_heat_air)，把结果输出到块230作为初始P
req。在块230处，P
req的初始值限制在最小值0与最大热功率容量的最大值(heating_max_pwr)之间，在块232处得到P
req的最终计算值。从图3的方法所得到的P
req的这个计算值是图2的块111中所获得的P
req，然后把它用于图2的判定块112中。
尽管已经详细描述了本发明的某些实施例，但是本发明所涉及领域的技术人员会认识到各种替代设计和实施例，来实施下列权利要求所限定的发明。