[发明专利]用于电动冷却剂泵的预测系统和方法

说明书

一种热管理系统包括电动冷却剂泵、电源和控制器。泵与热源和散热器流体连通，并且具有用于确定泵电压、速度和电流的泵传感器。电池向传感器供电。控制器从传感器接收电压、速度和电流，确定跨多个操作区域的泵的性能，计算量化跨越区域的多个泵特性中的每一者的退化严重性的数字健康状态(SOH)，并且当任何区域的所计算的数字SOH小于校准的SOH阈值时执行控制动作。泵特性包括泵回路、泄漏/堵塞、轴承和电动机状态。车辆包括发动机或其它热源、散热器；以及热管理系统。控制器可对车辆中的电动冷却剂泵执行预测方法。

技术领域

本发明涉及一种用于对具有电动冷却剂泵的热管理系统执行预测的系统和方法。

背景技术

车辆和其它系统可采用内燃机作为转矩产生装置。由于内燃机在操作期间产生强热，所以使用热管理技术将发动机温度保持在期望温度范围内。发动机和连接部件的冷却可通过将水、防冻液或另一种合适的冷却剂循环至其中提取发动机热量的发动机的汽缸盖和发动机缸体来实现。然后将加热的冷却剂送入由环境空气辅助的散热器以及冷却风扇，并且在冷却剂重新进入发动机之前由散热器以及冷却风扇冷却。

俗称为水泵的冷却剂泵是用于使冷却剂在封闭的流体导管环路中循环的特定泵送装置。在泵内部，旋转叶轮叶片将冷却剂移动通过泵体并排出至发动机。机械冷却剂泵通常由旋转皮带和发动机驱动的皮带轮以发动机转速驱动。替代地，电驱动的冷却剂泵允许独立于发动机转速（例如，使用基于温度的反馈控制）来电控制泵电动机的转速。因此，相对于机械发动机驱动的冷却剂泵，电动冷却剂泵能够消除寄生功率损失，提高燃料经济性，并且降低部件重量。

发明内容

本文公开了一种用于对具有电动冷却剂泵的热管理系统执行预见性预测的系统和方法。可从所公开的方法受益的顶层系统的非限制性示例实施例是具有内燃机的机动车辆。本文阐述的方法旨在促进使用可用的冷却剂泵传感器测量值来估计热管理系统和其组成部件的数字健康状态（SOH）。由于可用的闭环电气反馈和基于传感器的控制信号（例如，来自常驻在冷却剂泵内的电动机控制处理器），泵因此充当“智能致动器”。可经由不同实施例中的非机载和/或机载控制器来实施的本方法可用于帮助识别和隔离形成中的系统故障并且在硬故障有机会实现之前量化这些系统故障的相对严重性。

由控制器诊断的正在进行的泵状态模式可包括冷却剂流量。冷却剂流量低可能是由于在冷却剂回路的泵轴承或其它机械元件处形成冷却剂泄漏，或由于高操作温度和压力，或由于在安装或维修期间冷却剂未充满而导致散热器压力盖打开。随着时间的推移，低于预期冷却剂流量可能导致发动机或所连接的系统部件过热、泵气蚀和其它潜在问题。本方法提供了如下方式：捕获冷却剂流的线性和复杂性的特定方法，将来自冷却剂泵的电传感器信号与形成中的故障模式相关，并且考虑跨多个不同的泵操作区域的性能变化。这进而允许控制器实时地定量估计各种热管理系统部件的数字SOH并且将SOH数据融合，由此识别热管理系统的形成中的故障模式。

在示例性实施例中，公开了一种用于经由散热器冷却热源的热管理系统。热管理系统包括电驱动的冷却剂泵、电源和控制器。与散热器流体连通的冷却剂泵具有用于测量冷却剂泵的电压和电流消耗的多个传感器。电池电连接至冷却剂泵并且向冷却剂泵和传感器供电，即，冷却剂泵不是发动机驱动的，而是仅在由控制器实时确定的泵速度下的电力供电。

该特定实施例中的控制器被编程为从泵传感器接收的测量的电压和电流以及从温度传感器接收冷却剂温度。控制器使用所接收的电压和电流对跨多个不同泵操作区域（即，在不同的泵速、冷却剂温度、泵负载等下）的冷却剂泵的性能进行分类，并且针对每个泵操作区域计算热管理系统的数字SOH，诸如剩余健康状态百分比/剩余寿命或表示特定健康水平的整数。