[發明專利]用于電動冷卻劑泵的預測系統和方法

有效

• 申請號: 201810079274.2
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108386351B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: C·H·克尼佩爾;段時鳴
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00;F01P5/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;安文森

一種熱管理系統包括電動冷卻劑泵、電源和控制器。泵與熱源和散熱器流體連通，并且具有用于確定泵電壓、速度和電流的泵傳感器。電池向傳感器供電。控制器從傳感器接收電壓、速度和電流，確定跨多個操作區域的泵的性能，計算量化跨越區域的多個泵特性中的每一者的退化嚴重性的數字健康狀態(SOH)，并且當任何區域的所計算的數字SOH小于校準的SOH閾值時執行控制動作。泵特性包括泵回路、泄漏/堵塞、軸承和電動機狀態。車輛包括發動機或其它熱源、散熱器；以及熱管理系統。控制器可對車輛中的電動冷卻劑泵執行預測方法。

技術領域

本發明涉及一種用于對具有電動冷卻劑泵的熱管理系統執行預測的系統和方法。

背景技術

車輛和其它系統可采用內燃機作為轉矩產生裝置。由于內燃機在操作期間產生強熱，所以使用熱管理技術將發動機溫度保持在期望溫度范圍內。發動機和連接部件的冷卻可通過將水、防凍液或另一種合適的冷卻劑循環至其中提取發動機熱量的發動機的汽缸蓋和發動機缸體來實現。然后將加熱的冷卻劑送入由環境空氣輔助的散熱器以及冷卻風扇，并且在冷卻劑重新進入發動機之前由散熱器以及冷卻風扇冷卻。

俗稱為水泵的冷卻劑泵是用于使冷卻劑在封閉的流體導管環路中循環的特定泵送裝置。在泵內部，旋轉葉輪葉片將冷卻劑移動通過泵體并排出至發動機。機械冷卻劑泵通常由旋轉皮帶和發動機驅動的皮帶輪以發動機轉速驅動。替代地，電驅動的冷卻劑泵允許獨立于發動機轉速（例如，使用基于溫度的反饋控制）來電控制泵電動機的轉速。因此，相對于機械發動機驅動的冷卻劑泵，電動冷卻劑泵能夠消除寄生功率損失，提高燃料經濟性，并且降低部件重量。

發明內容

本文公開了一種用于對具有電動冷卻劑泵的熱管理系統執行預見性預測的系統和方法。可從所公開的方法受益的頂層系統的非限制性示例實施例是具有內燃機的機動車輛。本文闡述的方法旨在促進使用可用的冷卻劑泵傳感器測量值來估計熱管理系統和其組成部件的數字健康狀態（SOH）。由于可用的閉環電氣反饋和基于傳感器的控制信號（例如，來自常駐在冷卻劑泵內的電動機控制處理器），泵因此充當“智能致動器”。可經由不同實施例中的非機載和/或機載控制器來實施的本方法可用于幫助識別和隔離形成中的系統故障并且在硬故障有機會實現之前量化這些系統故障的相對嚴重性。

由控制器診斷的正在進行的泵狀態模式可包括冷卻劑流量。冷卻劑流量低可能是由于在冷卻劑回路的泵軸承或其它機械元件處形成冷卻劑泄漏，或由于高操作溫度和壓力，或由于在安裝或維修期間冷卻劑未充滿而導致散熱器壓力蓋打開。隨著時間的推移，低于預期冷卻劑流量可能導致發動機或所連接的系統部件過熱、泵氣蝕和其它潛在問題。本方法提供了如下方式：捕獲冷卻劑流的線性和復雜性的特定方法，將來自冷卻劑泵的電傳感器信號與形成中的故障模式相關，并且考慮跨多個不同的泵操作區域的性能變化。這進而允許控制器實時地定量估計各種熱管理系統部件的數字SOH并且將SOH數據融合，由此識別熱管理系統的形成中的故障模式。

在示例性實施例中，公開了一種用于經由散熱器冷卻熱源的熱管理系統。熱管理系統包括電驅動的冷卻劑泵、電源和控制器。與散熱器流體連通的冷卻劑泵具有用于測量冷卻劑泵的電壓和電流消耗的多個傳感器。電池電連接至冷卻劑泵并且向冷卻劑泵和傳感器供電，即，冷卻劑泵不是發動機驅動的，而是僅在由控制器實時確定的泵速度下的電力供電。

該特定實施例中的控制器被編程為從泵傳感器接收的測量的電壓和電流以及從溫度傳感器接收冷卻劑溫度。控制器使用所接收的電壓和電流對跨多個不同泵操作區域（即，在不同的泵速、冷卻劑溫度、泵負載等下）的冷卻劑泵的性能進行分類，并且針對每個泵操作區域計算熱管理系統的數字SOH，諸如剩余健康狀態百分比/剩余壽命或表示特定健康水平的整數。