用于具有水冷中冷装置的车辆的控制方法和系统与流程

本申请要求2014年11月14日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2014-0158826号的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于具有水冷中冷装置的车辆的控制方法和系统，更具体地，本发明涉及一种以故障安全模式可控制和驱动车辆的具有水冷中冷装置车辆的控制方法和系统。

背景技术：

众所周知，车辆的发动机动力是基于空气/燃料比来控制。有多种方法可将燃料喷射进发动机，并且也有多种方法可将空气吸入进发动机。用于车辆的发动机最初被开发成自然吸气式发动机的类型，改进的发动机(例如：涡轮增压发动机，涡轮中冷发动机等等)正在进行开发，这些发动机均旨在增加发动机功率，提高燃油效率以及减少废气排放。

在这方面，包含在涡轮中冷发动机中的涡轮中冷器或中冷器是这样的装置，其通过在其中冷却压缩的高温空气来增加空气密度，从而增加供应至发动机汽缸的进气量，进而增加发动机功率。这种装配有中冷器的涡轮中冷发动机能产生比自然吸气式发动机更大的发动机功率，并且具有如下优点：使用寿命长，减少震动，降低噪音，减少废气排放，并且由于其在低速下具有优异的动力性能，还可提高燃油效率。

此外，包括有中冷器并应用在涡轮中冷发动机中的中冷装置可具有与散热器相类似的结构。所述中冷装置分为空气冷却中冷装置和水冷中冷装置。该空气冷却中冷装置通过使用在车辆行驶时流入到车辆 发动机中的空气来冷却供应至发动机的空气，该水冷中冷装置通过使用冷却剂来冷却供应至发动机的空气。

如图1所示，该空气冷却中冷装置与水冷中冷装置相比具有较简单的结构，但却具有较低的冷却效率。然而,如图2所示，该水冷中冷装置具有这样的结构，其循环发动机散热器的冷却剂，或者循环用于冷却增压空气(例如，高温压缩空气)的专用散热器的冷却剂。显然，空气冷却中冷装置由于其结构简单，对其故障无需进行监视，然而水冷中冷器由于其包括有一些装置，例如用于循环冷却剂的电动水泵(electric water pump；EWP)，所以需要对其故障进行监视。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其包含的信息并不构成在本国为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明致力于提供一种用于具有水冷中冷装置的车辆的控制方法和系统,其通过对水冷中冷装置的运行进行监视,当确定水冷中冷装置故障时,能够以故障安全模式控制和驱动车辆，以保护车辆或车辆的发动机。

为了上述目的，本发明所公开的具体实施方式提供一种用于具有水冷中冷装置车辆的控制方法，该方法包括步骤：检测水冷中冷装置的冷却剂温度；检测包含于所述水冷中冷装置中的电动水泵的转速和电力消耗量；基于检测到的冷却剂温度以及中冷器的入口处和出口处的空气温度，计算水冷中冷装置的效率值，所述中冷器的入口及出口分别包含于水冷中冷装置中；基于检测到的冷却剂温度、检测到的转速和电力消耗量以及计算出的该效率值，确定水冷中冷装置是否处于故障状态。

该控制方法还可进一步包括：当检测到的冷却剂温度大于或等于预定温度时，驱动所述电动水泵；当所述电动水泵被驱动预定时间时，确定检测到的冷却剂温度是否大于或等于预定目标温度；当检测到的冷却剂温度大于或等于预定目标温度时，确定检测到的转速和电力消耗量是否处在预定正常范围内；当检测到的电动水泵的转速和电力消 耗量在预定正常范围之外，确定电动水泵处于故障状态并且以故障安全模式驱动车辆。

该控制方法还可进一步包括：当检测到的转速和电力消耗量处在预定正常范围内时，确定计算出的效率值是否处在预定正常范围内；当检测计算出的效率值在预定正常范围之外时，确定水冷中冷装置处于故障状态，并且以故障安全模式驱动车辆。

该水冷中冷装置的效率值可利用如下公式计算：

${\mathrm{Eta}}_{\mathrm{WCAC}}=\frac{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{out}}}{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{water}}},$

该式中：Eta_WCAC为水冷中冷装置的效率值，T_in为中冷器的入口处的空气温度，T_out为中冷器的出口处的空气温度，T_water为水冷中冷装置的冷却剂温度。

此外，根据本发明的具体实施方式，还提供一种用于具有水冷中冷装置的车辆的控制系统，该系统包括：散热器，其配置为降低水冷中冷装置的冷却剂温度；电动水泵，其配置为循环水冷中冷装置的冷却剂；冷却剂温度传感器，其配置为检测水冷中冷装置的冷却剂温度；第一空气温度传感器，其配置为检测包含于水冷中冷装置中的中冷器的入口处的空气温度；第二空气温度传感器，其配置为检测所述中冷器的出口处的空气温度；以及控制器，其配置为基于检测到的冷却剂的温度，电动水泵的转速和电力消耗量，以及水冷中冷装置的效率值，来确定水冷中冷装置是否处于故障状态。

该控制器可进一步配置为：当所述转速和电力消耗量在预定正常范围之外时，确定电动水泵处于故障状态，并且以故障安全模式驱动车辆。

该控制器可进一步配置为：当所述效率值在预定正常范围之外时，确定水冷中冷装置处于故障状态，并且以故障安全模式驱动车辆。

该水冷中冷装置的效率值可利用如下公式计算：

${\mathrm{Eta}}_{\mathrm{WCAC}}=\frac{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{out}}}{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{water}}},$

该式中：Eta_WCAC为水冷中冷装置的效率值，T_in为中冷器入口处的空气温度，T_out为中冷器出口处的空气温度，T_water为水冷中冷装置中的冷却剂温度。

如上所述，根据本发明的具体实施方式，该用于具有水冷中冷装置的车辆的控制方法和系统，通过对水冷中冷装置的运行进行监视,当确定水冷中冷设备故障时,以故障安全模式控制和驱动车辆，以保护车辆和该车辆的发动机。

附图说明

图1为示出了典型的空气冷却中冷装置的示意图。

图2为示出了典型的水冷中冷装置的示意图。

图3为示出了根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置车辆的控制系统的方框图。

图4为示出了根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置车辆的控制方法的流程图。

附图标记说明

10： 发动机

100： 控制器

200： 水冷中冷装置

210： 中冷器

220： 散热器

230： 电动水泵(EWP)。

具体实施方式

下面将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中展示了本发明的具体实施方式。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的具体实施方式进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不会脱离本发明的精神或保护的范围。

本文所使用的术语仅用于描述具体实施方式为目的并且不旨在限定本发明。在整个说明书中，除非进行明确地相反描述，术语“包括”以及变化形式例如“包含”或“包括有”应被理解为暗示包含所述设备或元件，但是并不排除还包括有任何其它设备或元件。单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非在上下文中另有清楚地说明。还应当进一步理解当在本说明书中使用术语“包含” 和/或“包括”时，旨在指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。此外，正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有的组合。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“汽车”或其它类似术语一般包括通用机动车辆，例如包括有运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括有各种舟艇、船舶的水运工具和航空器等等，并且还包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如采用非石油能源作为燃料的车辆)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电力动力的车辆。

此外，应当理解，在下述的一个或多个方法或其步骤，可由至少一个控制器来执行。术语“控制器”可指定为具有处理器和存储器的硬件设备。该存储器配置为用于存储程序指令，该处理器被具体程序化为执行如下所述的一个或多个步骤的程序指令。更应该理解，如下方法可由包括有控制器以及与控制器连接的一个或多个元件的设备来执行，这是本领域技术人员所熟知的。

现在参考本发明所公开的具体实施方式，图3为示出了根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置车辆的控制系统的方框图。

根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置的车辆的控制系统为这样的系统，其通过对水冷中冷装置的运行进行监视，当该水冷中冷装置的故障被确定时，以故障安全模式控制和驱动车辆，以保护车辆或车辆的发动机。所述控制系统包括：散热器220，其配置为降低水冷中冷装置200的冷却剂温度；电动水泵(EWP)230，其配置为循环水冷中冷装置200的冷却剂；冷却剂温度传感器242，其配置为检测水冷中冷装置200的冷却剂温度；第一空气温度传感器244，其配置为检测包含在水冷中冷装置200中的中冷器210的入口处的空气温度；第二空气温度传感器246，其配置为检测该中冷器210出口处的空气温度；以及控制器100，其配置为基于冷却剂的温度，电动水泵230的转速和电力消耗，以及该水冷中冷装置200的效率值来确 定该水冷中冷装置200是否处于故障状态并且驱动车辆。

该中冷器210可配置为与进气歧管集成的类型。

包括于水冷中冷装置200中的散热器220和电动水泵230可以为相关技术中典型应用的散热器和电动水泵，所以其详细的描述在本发明中被省略。

所述冷却剂温度传感器242可以为相关技术中典型的冷却剂温度传感器，但是应当理解，本发明的范围不限于此。即使实际配置不同于上述配置，根据本发明所公开的技术方案和思想，可适用任何能够对冷却剂温度进行实质性检测或测量的配置。通过冷却剂温度传感器242检测的冷却剂温度可以利用对冷却剂温度建模来取代，该建模可以通过预先确定的模拟或测试来获得。因此，在该种情况，该冷却剂温度传感器242可以被移除。

所述第一空气温度传感器244可为相关技术中典型的空气温度传感器，但是应当理解，本发明的范围不限于此。即使实际配置不同于上述配置，根据本发明所公开的技术方案和思想，可适用任何在中冷器210的入口侧能够对空气温度进行实质性检测或测量的配置。通过第一空气温度传感器244在中冷器210的出口侧测量的空气温度可以利用对空气温度建模来取代，该建模可以通过预先确定的模拟或测试来获得。因此，在该种情况，该第一空气温度传感器244可以被移除。

所述控制器100可以包括一个或多个微处理器和/或包括有微处理器的硬件，该微处理器可以通过预定的程序运行，该预定的程序可包括用于执行具有水冷中冷装置的车辆的控制方法的一系列指令，这将在下面将进一步详述。该控制器100例如可包括：用于控制发动机10的发动机电子控制单元(electronic control unit；ECU)，通过与排气歧管20相关联的涡轮增压器30将空气供应至发动机10，或者该控制器100包含在ECU中。

下面，参考附图，根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置车辆的控制方法将进行具体地描述。

图4为示出了根据本发明具体实施方式的用于具有水冷中冷装置车辆的控制方法的流程图。

如图4所示，步骤S110：在车辆行驶时，控制器100通过冷却剂 温度传感器242检测水冷中冷装置200的冷却剂温度。通过冷却剂温度传感器242检测水冷中冷装置200的冷却剂温度的方法可以遵循通常的方法或者传统技术的方法。

步骤120：在车辆行驶时，所述控制器100检测或测量电动水泵230的转速和电力消耗量。该电动水泵230的转速和电力消耗量可通过众所周知的检测电机或泵的转速和电力消耗量方法或传统技术的方法来检测。

接下来，步骤130：所述控制器100利用第一空气温度传感器244和第二空气温度传感器246检测中冷器210的入口侧和出口侧的空气温度。中冷器100的入口侧和出口侧的空气温度可使用传统的检测空气温度方法来检测，所述传统的检测空气温度方法对于本来领域技术人员来说是能够想到的。

步骤140：当检测出中冷器210的入口侧和出口侧的空气温度之后，所述控制器100基于在中冷器210的入口和出口的空气温度以及检测出的冷却剂温度计算水冷中冷装置200的效率值。例如，控制器100可通过下述公式计算水冷中冷装置200的效率值：

${\mathrm{Eta}}_{\mathrm{WCAC}}=\frac{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{out}}}{T_{\mathrm{in}}-T_{\mathrm{water}}},$

该式中：Eta_WCAC为水冷中冷装置的效率值，T_in为中冷器入口处的空气温度，T_out为中冷器出口处的空气温度，T_water为水冷中冷装置的冷却剂温度。

当冷却剂温度，电动水泵230的转速和电力消耗量以及水冷中冷装置200的效率值进行检测并计算时，所述控制器100基于这些参数确定该水冷中冷装置200是否处于故障状态。例如，在步骤S150中，当冷却剂温度大于或等于预定目标温度时，该控制器100在步骤S170中驱动电动水泵230。相反地，当冷却剂温度小于该预定目标温度时，控制器100在步骤S160中不驱动电动水泵230。考虑到水冷中冷装置和发动机的设计，该预定目标温度可以被设定为不同的值。

在步骤S170，当电动水泵230被驱动预定时间时，执行步骤S180：该控制器100确定冷却剂温度是否大于或等于预定目标温度。在步骤S180，当冷却剂温度大于或等于预定目标温度时，执行S200：控制器 100确定电动水泵230的转速和电力消耗量是否处于预定正常范围内，否则将返回至步骤S150。考虑到水冷中冷装置和发动机的设计，该预定目标温度和预定正常范围可以被设定为不同的值。

在步骤S200，当该电动水泵230的转速和电力消耗量在该预定正常范围之外时，控制器100确定电动水泵230处于故障状态，执行步骤S210和S240，驱动车辆进入故障安全模式(例如，跛行回家(limp-home)模式)，以保护发动机10、车辆、驾驶员以及乘客。该故障安全模式可以为跛行回家(limp-home)模式，但是应当理解，本发明的范围不限于此。本发明的技术思想可应用车辆实质上处于故障安全模式下的其他故障安全模式。

在步骤S200，当电动水泵230的转速和电力消耗量处在预定正常范围内时，执行步骤220：控制器100确认水冷中冷装置200的效率值是否处在预定正常范围内。当水冷中冷装置200的效率值在该预定正常范围之外时，控制器100确定该水冷中冷装置200处于故障状态，执行步骤S230和S240，驱动车辆进入故障安全模式。考虑到水冷中冷装置和发动机的设计，该水冷中冷装置200的效率值的预定正常范围可以被设定为不同的值，这对于本来领域技术人员来说是能够想到的。

在步骤S220，当水冷中冷装置200的效率值在该预定正常范围内时，执行步骤S250：由于水冷中冷装置200被正常驱动，控制器100驱动车辆正常行驶。

根据本发明的具体实施方式，用于具有水冷中冷装置车辆的控制方法和系统，通过对水冷中冷装置的运行进行监视，当确认水冷中冷装置故障时，以故障安全模式控制和驱动车辆，以保护车辆、车辆的发动机、驾驶员以及乘客。

本发明虽然以具体实施例的方式描述本发明，应理解本发明并不限于所公开的具体实施例，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。