DE102012204492B4

DE102012204492B4 - Method for checking the functionality of hydraulic components in the cooling circuit of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102012204492B4
Application number: DE102012204492A
Authority: DE
Inventors: Akos Semsey; Axel Wagner; Peter Köppler; Christoph Baumgärtner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: DE102012204492A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten (11, 14, 16, 18, 19, 20) in einem geschlossenen Kühlkreislauf (10) eines Kraftfahrzeuges, mit einer, mittels eines Elektromotors (12) angetriebenen Kühlmittelpumpe (11) zum Umwälzen des Kühlmittels innerhalb des Kühlkreislaufes (10). Es wird in einem transienten Betrieb des Kühlkreislaufes (10) ein, das Antriebsdrehmoment des Elektromotors (12) repräsentierendes Signal (I, U) ermittelt und mit einer Referenzkennlinie (I_SW2) verglichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches die Hydraulikkomponenten (11, 14, 16, 18, 19, 20) bezüglich ihrer Funktionstüchtigkeit bewertet.The invention relates to a method for checking the functionality of hydraulic components (11, 14, 16, 18, 19, 20) in a closed cooling circuit (10) of a motor vehicle, with a coolant pump (11) driven by means of an electric motor (12) for circulation the coolant within the cooling circuit (10). It is in a transient operation of the cooling circuit (10), the drive torque of the electric motor (12) representing signal (I, U) determined and compared with a reference characteristic (I_SW2) and depending on the result of the comparison, the hydraulic components (11, 14, 16, 18, 19, 20) evaluated for their functionality.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten in einem geschlossenen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a method for checking the functionality of hydraulic components in a closed cooling circuit of a motor vehicle.

In modernen Kraftfahrzeugen, welche mit leistungsstarken Brennkraftmaschinen angetrieben werden, kommen zunehmend elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen zum Einsatz. Diese haben gegenüber den konventionellen Kühlmittelpumpen, welche unmittelbar oder mittelbar über bewegliche Zugmittel von der Brennkraftmaschine angetrieben werden, den Vorteil, dass eine exakt der Leistung der Brennkraftmaschine angepasste und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängige Kühlleistung realisiert werden kann.In modern motor vehicles, which are driven by powerful internal combustion engines, increasingly electrically driven coolant pumps are used. These have over the conventional coolant pump, which are driven directly or indirectly via movable traction means of the internal combustion engine, the advantage that exactly the performance of the engine adapted and independent of the speed of the engine cooling capacity can be realized.

Eine besonders schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine und in Folge davon der Betriebsstoffe ergibt sich, wenn ausgehend von Kaltstartverhältnissen der Brennkraftmaschine zunächst keine Zirkulation des Kühlmittels erfolgt. Das führt dazu, dass sich das in dem Kühlmantel der Brennkraftmaschine befindliche relativ kleine Kühlmittelvolumen sehr schnell erwärmt. Bei Kühlsystemen mit einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe kann der Kühlkreislauf auf einfache Weise durch Abschalten des Elektromotors der Kühlmittelpumpe unterbrochen werden ( DE 102 26 928 A1 ).A particularly rapid heating of the internal combustion engine and as a result of the operating materials is obtained when initially starting from cold start conditions of the internal combustion engine, no circulation of the coolant. As a result, the relatively small coolant volume located in the cooling jacket of the internal combustion engine heats up very quickly. In cooling systems with an electrically driven coolant pump, the cooling circuit can be interrupted in a simple manner by switching off the electric motor of the coolant pump ( DE 102 26 928 A1 ).

Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge benötigen ebenfalls einen Kühlkreislauf, der in der Regel auch eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe umfasst. Sie sorgt hauptsächlich für die Kühlung von bestimmten Bauteilen, wie beispielsweise der Traktionsbatterie bei einem Elektrofahrzeug und/oder sie unterstützt die Heizung des Fahrgastraumes. Mit der Weiterentwicklung dieser Funktionen, insbesondere beim Einsatz der elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe für die Flüssigkeitskühlung eines sogenannten Bremswiderstandes, nimmt die Bedeutung einer Diagnosefähigkeit einer solchen Kühlmittelpumpe zu. Ein Bremswiderstand ist ein Leistungswiderstand womit ein Elektro- oder Hybridfahrzeug die elektrische Bremsung trotz beschränkter Energieaufnahmefähigkeit der Traktionsbatterie aufrechterhalten kann.Hybrid vehicles or electric vehicles also require a cooling circuit, which usually also includes an electrically driven coolant pump. It mainly provides for the cooling of certain components, such as the traction battery in an electric vehicle and / or it supports the heating of the passenger compartment. With the further development of these functions, in particular when using the electrically driven coolant pump for the liquid cooling of a so-called braking resistor, the importance of a diagnostic capability of such a coolant pump increases. A braking resistor is a power resistor with which an electric or hybrid vehicle can sustain the electric braking despite limited energy absorption capacity of the traction battery.

Zur Diagnose einer unabhängig vom Betriebszustand einer Brennkraftmaschine zu- und abschaltbaren, elektrischen Kühlmittelpumpe zum Umwälzen eines Kühlmittels in einem geschlossenen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine wird in der DE 10 2008 032 130 A1 vorgeschlagen, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach einem erkannten Kaltstart der Brennkraftmaschine sowohl einen die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine repräsentierenden Wert als auch einen die Zylinderkopftemperatur der Brennkraftmaschine repräsentierenden Wert zu ermitteln und diese Werte anschließend miteinander zu vergleichen. In Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches wird die Kühlmittelpumpe hinsichtlich ihrer Funktionstüchtigkeit bewertet. Dadurch kann sehr frühzeitig nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine eine defekte Kühlmittelpumpe erkannt werden.To diagnose a switched on and off independently of the operating condition of an internal combustion engine, electric coolant pump for circulating a coolant in a closed cooling circuit of an internal combustion engine is in the DE 10 2008 032 130 A1 it is proposed to determine both a value representing the coolant temperature of the internal combustion engine and a value representing the cylinder head temperature of the internal combustion engine at a given time after a recognized cold start of the internal combustion engine, and then to compare these values with one another. Depending on the result of the comparison, the coolant pump is evaluated for its functionality. As a result, a defective coolant pump can be detected very early after a cold start of the internal combustion engine.

Alternativ hierzu kann die Funktion einer solchen elektrischen Kühlmittelpumpe mittels Druck- und/oder Durchflusssensoren überprüft werden. Alle diese Systeme benötigen eine zusätzliche Sensorik, was den Aufwand und damit die Kosten erhöht.Alternatively, the function of such an electric coolant pump can be checked by means of pressure and / or flow sensors. All these systems require additional sensors, which increases the effort and therefore the costs.

In der DE 101 61 867 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Flüssigkeits-Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine beschrieben, die mit einer elektrisch angetriebenen und dabei elektronisch geregelten Kühlflüssigkeits-Pumpe versehen ist, deren elektrische- und/oder elektronische Komponenten ebenfalls durch die umgewälzte Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Die Temperatur zumindest einer dieser Pumpen-Komponenten wird ermittelt und aus dieser auf die in diesem Bereich vorliegende Kühlflüssigkeitstemperatur geschlossen, welche dann als Eingangsgröße für ein permanentes rechnerisches Modell des Kühlkreislaufes verwendet wird. Außerdem ist in dieser Druckschrift angegeben, wie aus der einfach feststellbaren Temperatur einer Pumpen-Komponente auf die in diesem Bereich vorliegende Kühlflüssigkeitstemperatur geschlossen werden kann. Letztere kann nämlich mit Hilfe einer geeigneten Korrelation aus der Pumpen-Komponenten-Temperatur ermittelt werden. Diese Korrelation kann beispielsweise über eine Kennlinie oder dergleichen in einer digitalen elektronischen Steuereinheit, beispielsweise in derjenigen, der auch die Funktionen der Brennkraftmaschine steuert beziehungsweise regelt abgebildet sein. Bei den in der digitalen elektronischen Steuereinheit vorliegenden Messgrößen kann es sich um folgende Messgrößen handeln, die direkt oder auch nur indirekt mit dem Kühlflüssigkeits-Kreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen wie zum Beispiel Temperatur der Umgebungsluft, Kühlflüssigkeits-Temperatur im Bereich des Austritts aus einem Kühler, Stromaufnahme der elektrischen Kühlflüssigkeitspumpe, Drehzahl-Sollwert der elektrischen Kühlflüssigkeitspumpe, Drehzahl-Istwert der elektrischen Kühlflüssigkeitspumpe oder Drehzahl der Brennkraftmaschine.In the DE 101 61 867 A1 a method for monitoring a liquid cooling circuit of an internal combustion engine is described, which is provided with an electrically driven and thereby electronically controlled coolant pump whose electrical and / or electronic components are also cooled by the circulated cooling liquid. The temperature of at least one of these pump components is determined and closed from this to the present in this area coolant temperature, which is then used as input to a permanent model of the computational cooling circuit. It is also stated in this document, as can be concluded from the easily detectable temperature of a pump component to the present in this area coolant temperature. The latter can namely be determined by means of a suitable correlation from the pump component temperature. This correlation can be mapped, for example, via a characteristic curve or the like in a digital electronic control unit, for example in that which also controls or regulates the functions of the internal combustion engine. The measured variables present in the digital electronic control unit can be the following measured variables which are directly or even indirectly related to the cooling fluid circuit of the internal combustion engine, such as temperature of the ambient air, coolant temperature in the region of the outlet from a radiator , Current consumption of the electric coolant pump, speed setpoint of the electric coolant pump, speed feedback of the electric coolant pump or speed of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2008 011 225 A1 ist ein Verfahren zur Defekterkennung von Komponenten eines Fahrzeugs in einem Niedertemperatur- und einem Hochtemperaturkühlkreislauf einer hybriden Antriebseinheit bekannt, die eine elektromotorische Antriebseinheit und eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit umfasst. Mittels Sensoren und einer Antriebssteuerung wird die Verbrennungsmotortemperatur von einem Thermostat überwacht. Um Emissionsreduzierung dauerhaft auch beim Einsatz von Hybridfahrzeugen zu sichern, werden Kühlmittelpumpen der Antriebseinheit mittels Sensoren auf Funktionstüchtigkeit überwacht.From the DE 10 2008 011 225 A1 A method is known for detecting defects of components of a vehicle in a low-temperature and a high-temperature cooling circuit of a hybrid drive unit comprising an electric motor drive unit and an internal combustion engine drive unit. By means of sensors and a drive control is the Engine temperature monitored by a thermostat. In order to permanently secure emissions reductions even when using hybrid vehicles, coolant pumps of the drive unit are monitored for functionality by means of sensors.

Die DE 10 2006 057 801 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit, die eine Diagnose einer Funktion einer Kühlmittelpumpe in einem Kühlkreislauf eines Motors in einem Nachlauf der Antriebseinheit unabhängig von verschiedenen äußeren und inneren Bedingungen der Antriebseinheit ermöglichen. Dabei wird eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit einer die Batteriespannung der Antriebseinheit charakterisierenden Größe und/oder in Abhängigkeit einer einen zeitlichen Verlauf einer vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten charakterisierenden Größe im Nachlauf der Antriebseinheit erkannt.The DE 10 2006 057 801 A1 shows a method and an apparatus for operating a drive unit, which allow a diagnosis of a function of a coolant pump in a cooling circuit of an engine in a wake of the drive unit independently of various external and internal conditions of the drive unit. In this case, a malfunction of the coolant pump is detected as a function of a value characterizing the battery voltage of the drive unit and / or as a function of a temporal course of a characterizing variable influenced by the operation of the coolant pump in the wake of the drive unit.

In der DE 10 2005 020 673 A1 ist angegeben, wie eine elektrisch angetriebene Pumpe in der Anwendung für einen Kühlmittelkreislauf durch eine dem Elektromotor zugeordnete Elektronikschaltung bezüglich der Überlastsituation überwacht werden kann. Es wird eine Überwachung der Motorspannung und des Motorstroms genannt.In the DE 10 2005 020 673 A1 is specified as an electrically driven pump in the application for a coolant circuit can be monitored by an electric motor associated with the electronic circuit with respect to the overload situation. It is called a monitoring of the motor voltage and the motor current.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache und kostengünstige Weise die Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten in einem, eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe enthaltenden Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges überprüft werden können.The object underlying the invention is to provide a method by which the functionality of hydraulic components can be checked in a simple and cost-effective manner in a cooling circuit of a motor vehicle containing an electrically driven coolant pump.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of independent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Korrelation besteht zwischen dem Antriebsdrehmoment des die Kühlmittelpumpe antreibenden Elektromotors, das wiederum entscheidend beeinflusst wird von den Strömungsverhältnissen im Kühlkreislauf, und den elektrischen Parametern Strom und Spannung des Elektromotors.The invention is based on the finding that a correlation exists between the drive torque of the electric motor driving the coolant pump, which in turn is decisively influenced by the flow conditions in the cooling circuit, and the electrical parameters current and voltage of the electric motor.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten in einem geschlossenen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges, mit einer, mittels eines Elektromotors angetriebenen Kühlmittelpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels innerhalb des Kühlkreislaufes. Es wird ein, das Antriebsdrehmoment des Elektromotors repräsentierendes Signal ermittelt und mit Referenzwerten verglichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches die Hydraulikkomponenten bezüglich ihrer Funktionstüchtigkeit bewertet.The invention is characterized by a method for checking the functionality of hydraulic components in a closed cooling circuit of a motor vehicle, with a, driven by an electric motor coolant pump for circulating the coolant within the cooling circuit. A signal representing the drive torque of the electric motor is determined and compared with reference values and, depending on the result of the comparison, the hydraulic components are evaluated for their functionality.

In einem transienten Betrieb des Kühlkreislaufes wird auf eine fehlerhafte Hydraulikkomponente erkannt, wenn durch einen Eingriff in den Kühlkreislauf durch Zu- oder Abschalten von Hydraulikkomponenten eine Änderung des Verhaltens der Kühlmittelpumpe zu erwarten ist und der zeitliche Verlauf des, das Antriebsdrehmoment des Elektromotors repräsentierenden Signals von einem, für diesen Betriebsbereich zu erwartenden, dynamischen Referenzwertverlauf abweicht.In a transient operation of the cooling circuit is detected on a faulty hydraulic component, if a change in the behavior of the coolant pump is to be expected by an intervention in the cooling circuit by switching on or off of hydraulic components and the time course of the drive torque of the electric motor signal representing a , deviates from the dynamic reference value curve expected for this operating range.

Mit dem angegebenen Überprüfungsverfahren kann sowohl die Funktionstüchtigkeit der Kühlmittelpumpe selbst, als auch von anderen Hydraulikkomponenten wie Verbindungsleitungen, Hydraulikventile, Wärmetauscher, Kühler, flüssigkeitsgekühlter Bremswiderstand, flüssigkeitsgekühlte Traktionsbatterie bewertet werden.The specified verification method can be used to evaluate the functioning of the coolant pump itself as well as other hydraulic components such as connecting lines, hydraulic valves, heat exchangers, radiators, liquid-cooled brake resistor, liquid-cooled traction battery.

Durch Erfassen und Auswerten von drehmomentrelevanten Messgrößen des Elektromotors wie elektrischer Strom und/oder elektrische Spannung zur Beurteilung der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten kann auf jegliche Verwendung von Sensoren wie beispielsweise Druck- und Durchflusssensoren verzichtet werden. Durch die Einsparung von zusätzlichen Sensoren entfallen die Verbindungskabel, sowie deren Schnittstelle zu einem Steuergerät.By detecting and evaluating torque-relevant measured variables of the electric motor, such as electrical current and / or electrical voltage for assessing the functionality of hydraulic components, it is possible to dispense with any use of sensors such as, for example, pressure and flow sensors. The saving of additional sensors eliminates the connection cables as well as their interface to a control unit.

Wird das beschriebene Überprüfungsverfahren noch mit Temperatursensoren kombiniert, so können erweiterte Diagnosefunktionen realisiert werden.If the described verification method is still combined with temperature sensors, extended diagnostic functions can be realized.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und anhand der Zeichnung.Further advantages of the method according to the invention will become apparent from the description of an embodiment and with reference to the drawing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawing.

In der einzigen Figur ist in Form eines Blockschaltbildes sehr vereinfacht ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Dabei sind nur diejenigen Komponenten des Kühlsystems dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Das Kühlsystem beinhaltet einen geschlossenen Kühlkreislauf 10, im folgenden auch als Hydraulikkreis bezeichnet, innerhalb dessen eine Kühlflüssigkeit, im wesentlichen eine Mischung aus Wasser, Frostschutzmittel und fallspezifischen Inhibitoren, mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe 11 bei Bedarf umgewälzt wird. Die Fließrichtung der Kühlflüssigkeit ist mit Pfeilsymbolen gekennzeichnet. Als Kühlmittelpumpe 11 ist eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe vorgesehen. Hierzu ist eine Welle 13 eines Elektromotors 12 in herkömmlicher Weise mit der beweglichen Pumpenmechanik, welche die Kühlflüssigkeit von der Saugseite zu der Druckseite der Kühlmittelpumpe 11 fördert, verbunden. Das Wirkprinzip der Kühlmittelpumpe 11 ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von Bedeutung.In the single figure is very simplified in the form of a block diagram, a cooling system of a motor vehicle shown. In this case, only those components of the cooling system are shown, which are necessary for understanding the invention. The cooling system includes a closed cooling circuit 10 , hereinafter also referred to as hydraulic circuit, within which a cooling liquid, essentially a mixture of water, antifreeze and case-specific inhibitors, with the aid of a coolant pump 11 is circulated as needed. The flow direction of the coolant is indicated by arrow symbols. As a coolant pump 11 is an electrically driven coolant pump intended. This is a wave 13 an electric motor 12 in a conventional manner with the movable pump mechanism, which the cooling liquid from the suction side to the pressure side of the coolant pump 11 promotes, connected. The operating principle of the coolant pump 11 is not important to the process of the invention.

Der Kühlkreislauf 10 weist neben der Kühlmittelpumpe 11 einen Kühler 14 auf, mit dessen Hilfe die in der Kühlflüssigkeit enthaltene Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Um auch bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges hohe Kühlleistungen zu erbringen, kann zusätzlich ein vorzugsweise elektrisch angetriebener Lüfter 15 vorgesehen sein. Der Ausgang der Kühlmittelpumpe 11 ist hierzu über eine Hydraulikleitung 16 mit einem Kühlmitteleinlass 141 des Kühlers 14 verbunden.The cooling circuit 10 points next to the coolant pump 11 a cooler 14 on, with the help of which the heat contained in the cooling liquid is dissipated to the environment. In order to provide high cooling performance even at low speeds of the motor vehicle, in addition, a preferably electrically powered fan 15 be provided. The output of the coolant pump 11 this is via a hydraulic line 16 with a coolant inlet 141 the radiator 14 connected.

Von einem Kühlmittelauslass 142 des Kühlers 14 führt eine weitere Hydraulikleitung 17 zu einer Hydraulikkomponente 18 und von dort zurück zu der Saugseite der Kühlmittelpumpe 11. Die Hydraulikkomponente 18 kann insbesondere ein flüssigkeitsgekühlter Bremswiderstand bei einem Hybrid- oder Elektro-Kraftfahrzeug sein. Die Hydraulikkomponente 18 kann auch ein Wärmetauscher zur Beheizung der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges sein. In die Hydraulikleitung 17 ist ein elektrisch steuerbares Stellventil 19 eingeschaltet. Stromaufwärts des Stellventils 19 zweigt von der Hydraulikleitung 17 eine Bypass-Hydraulikleitung 20 zur Saugseite der Kühlmittelpumpe 11 ab. Durch Schließen des Stellventils 19 kann somit die Hydraulikkomponente 18 vom Kühlkreislauf 10 abgetrennt werden. Desweiteren kann auch eine Bypass-Hydraulikleitung mit einem Stellventil parallel zum Kühler 14 zur teilweisen oder vollständigen Umgehung des Kühlers 14 vorgesehen sein, um die Systemwärme zur Aufheizung der Luft im Fahrgastraum zu nutzen (nicht dargestellt).From a coolant outlet 142 the radiator 14 leads another hydraulic line 17 to a hydraulic component 18 and from there back to the suction side of the coolant pump 11 , The hydraulic component 18 may in particular be a liquid-cooled brake resistor in a hybrid or electric motor vehicle. The hydraulic component 18 may also be a heat exchanger for heating the passenger compartment of the motor vehicle. In the hydraulic line 17 is an electrically controllable control valve 19 switched on. Upstream of the control valve 19 branches off the hydraulic line 17 a bypass hydraulic line 20 to the suction side of the coolant pump 11 from. By closing the control valve 19 can thus the hydraulic component 18 from the cooling circuit 10 be separated. Furthermore, a bypass hydraulic line with a control valve parallel to the radiator 14 for partial or complete bypass of the radiator 14 be provided to use the system heat to heat the air in the passenger compartment (not shown).

Darüber hinaus kann der Kühlkreislauf 10 abhängig vom Antriebskonzept (Elektroantrieb, Hybridantrieb, Range Extender, Brennkraftmaschinenantrieb) weitere Komponenten enthalten, die mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden wie beispielsweise elektrischer Traktionsmotor, Leistungselektronik, Traktionsbatterie, elektrisch angetriebener Kompressor einer Klimaanlage, Latentwärmespeicher etc. und entsprechende Leitungen und Stellventile hierzu. Ferner können die genannten Komponenten auch auf mehrere einzelne Kühlkreisläufe verteilt sein, wobei abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsstranges die einzelnen Kühlkreisläufe mittels einer Umschalteinrichtung miteinander verbunden und getrennt werden können.In addition, the cooling circuit can 10 Depending on the drive concept (electric drive, hybrid drive, range extender, engine drive) contain other components that are traversed with coolant such as electric traction motor, power electronics, traction battery, electrically driven compressor air conditioning, latent heat storage, etc. and corresponding lines and control valves for this purpose. Furthermore, the components mentioned can also be distributed over a plurality of individual cooling circuits, it being possible for the individual cooling circuits to be connected and disconnected by means of a switching device as a function of operating parameters of the motor vehicle and / or of the drive train.

Zur Steuerung und Regelung des Antriebsaggregates des Kraftfahrzeugs, sei es eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor bei einem Elektrofahrzeug, ist eine elektronische Steuerungseinrichtung 30 (ECU, electronic control unit), meist vereinfacht als Motorsteuerung bezeichnet, vorgesehen. Dieser werden Eingangssignale ES zugeführt, die zur Steuerung und Regelung des Antriebsaggregates, sowie zur Steuerung und Regelung von Nebenaggregaten notwendig sind. Die Steuerungseinrichtung 30 ermittelt abhängig von den Eingangssignalen ES Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale AS zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.For controlling and regulating the drive unit of the motor vehicle, be it an internal combustion engine or an electric motor in an electric vehicle, is an electronic control device 30 (ECU, electronic control unit), usually referred to simply as engine control, provided. This input signals are supplied to ES, which are necessary for controlling and regulating the drive unit, as well as for the control and regulation of ancillary units. The control device 30 determined depending on the input signals ES manipulated variables, which are then converted into one or more control signals AS for controlling actuators by means of appropriate actuators.

Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen 30, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren beinhalten und die neben der Steuerung des Antriebsaggregates noch eine Vielzahl weitere Steuer- und Regelaufgaben durchführen, sind an sich bekannt, sodass im Folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird.Such electronic control devices 30 , which usually contain one or more microprocessors and perform in addition to the control of the drive unit still a variety of other control and regulating tasks are known per se, so that will be discussed below only on the relevant in connection with the invention construction and its operation ,

Die Steuerungseinrichtung 30 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 31, die mit einem Programmspeicher 32 und einem Wertespeicher (Datenspeicher) 33 gekoppelt ist. In dem Programmspeicher 32 und dem Wertespeicher 33 sind Programme bzw. Werte gespeichert, die für den Betrieb des Antriebsaggregates, sowie der Nebenaggregate nötig sind. Unter anderem ist in dem Programmspeicher 32 softwaremäßig eine kennfeldbasierte Funktion zum Diagnostizieren der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten im Kühlkreislauf 10 des Kraftfahrzeuges implementiert, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.The control device 30 preferably comprises a computing unit (processor) 31 that with a program memory 32 and a value memory (data memory) 33 is coupled. In the program memory 32 and the value memory 33 programs or values are stored, which are necessary for the operation of the drive aggregate, as well as the ancillary units. Among other things is in the program memory 32 Software-based, a map-based function for diagnosing the functionality of hydraulic components in the cooling circuit 10 of the motor vehicle implemented, as will be explained in more detail below.

In dem Wertespeicher 33 sind Referenzwerte I_SW1 und Referenzkennlinien I_SW2, I_SW3 für ein das Antriebsdrehmoment des die Kühlmittelpumpe 11 antreibenden Elektromotors 12 repräsentativen Signale I, U für verschiedene Betriebsbedingungen des Kühlkreislaufes 10 abgelegt, welche charakteristisch sind für eine fehlerfreie Funktion der Hydraulikkomponenten bei diesen Betriebsbedingungen. Diese Referenzwerte werden experimentell ermittelt und anschließend nichtflüchtig in dem Wertespeicher 33 abgespeichert.In the value memory 33 are reference values I_SW1 and reference characteristics I_SW2, I_SW3 for a drive torque of the coolant pump 11 driving electric motor 12 representative signals I, U for different operating conditions of the cooling circuit 10 which are characteristic of a fault-free operation of the hydraulic components under these operating conditions. These reference values are determined experimentally and then non-volatile in the value memory 33 stored.

Ferner ist in der Steuerungseinrichtung 30 ein Fehlerspeicher 34 zum Speichern und Auswerten von verschiedenen Diagnoseergebnissen, insbesondere von Ergebnissen der Überprüfungen der Funktionalität der Hydraulikkomponenten im Kühlkreislauf 10 vorgesehen. Negative Diagnoseergebnisse können dem Fahrzeugführer zusätzlich zu der Speicherung in dem Fehlerspeicher 34 auch akustisch und/oder optisch mit Hilfe einer Fehleranzeigevorrichtung 40 übermittelt werden. Um die Diagnosesicherheit zu erhöhen, erfolgt nicht sofort bei einem einmaligen Abweichen der Messwerte von den Referenzwerten bzw. der Referenzkennlinie ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher 34 und ein Ansteuern der Fehleranzeigevorrichtung 40, sondern das Überschreiten bzw. Unterschreiten der Referenzwerte bzw. der Referenzkennlinie wird einer statistischen Auswertung unterzogen. Hierzu dient ein Zähler 35, welcher die Anzahl der Überschreitungen bzw. Unterschreitungen aufsummiert und erst bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerendstandes erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher 34 und das Aktivieren der Fehleranzeigevorrichtung 40.Furthermore, in the control device 30 a fault memory 34 for storing and evaluating various diagnostic results, in particular results of the checks of the functionality of the hydraulic components in the cooling circuit 10 intended. Negative diagnostic results may be provided to the vehicle operator in addition to being stored in the fault memory 34 also acoustically and / or optically with the help of an error display device 40 be transmitted. To increase the reliability of the diagnosis, an error entry is not made immediately if the measured values deviate once from the reference values or the reference characteristic curve into the error memory 34 and driving the error display device 40 but exceeding or falling below the reference values or the reference characteristic curve is subjected to a statistical evaluation. This is done by a counter 35 , which adds up the number of overshoots or undershoots, and only when a predetermined Zählendstandes reached an entry in the error memory 34 and activating the error indicator 40 ,

Die Steuerungseinrichtung 30 übernimmt auch die Ansteuerung des die Kühlmittelpumpe 11 antreibenden Elektromotors 12, der hierzu mittels Steuerleitungen 36 mit dieser in Verbindung steht. Zum Übertragen von Signalen (Messsignalen), welche das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 repräsentieren, dienen Messleitungen 37, die zu der Steuerungseinrichtung 30 führen. Zur Stromversorgung des Elektromotors 12 ist eine Batterie 50 oder ein Akkumulator vorgesehen, vorzugsweise dient hierzu die Fahrzeugbatterie.The control device 30 also takes over the control of the coolant pump 11 driving electric motor 12 , by means of control cables 36 communicates with this. For transmitting signals (measuring signals) representing the driving torque of the electric motor 12 represent, serve measuring lines 37 leading to the controller 30 to lead. To power the electric motor 12 is a battery 50 or an accumulator provided, preferably this is the vehicle battery.

Die Elektronikkomponente zur Ansteuerung des Elektromotors 12 beinhaltet typischerweise einen 3-phasigen Wechselrichter, welcher eine sogenannte elektronische Kommutierung durchführt. Unter Kommutierung ist in diesem Zusammenhang ein Verfahren zu verstehen, aus Gleichspannung ein 3-phasiges Drehmagnetfeld zu erzeugen, um einen Rotor des Elektromotors 12 zum Drehen zu bringen. Um diese Aufgabe durchführen zu können, braucht die Steuerung des Umrichters einige Sensorsignale (z. B. Phasenströme in mindestens zwei Phasenwicklungen) oder nachgebildete Signale. die aus anderen Messgrößen berechnet werden.The electronic component for controlling the electric motor 12 typically includes a 3-phase inverter which performs so-called electronic commutation. In this context, commutation is understood to mean a method of producing a 3-phase rotary magnetic field from DC voltage, around a rotor of the electric motor 12 to turn. To accomplish this task, control of the inverter requires some sensor signals (eg, phase currents in at least two phase windings) or replica signals. which are calculated from other measurands.

Aus den Messgrößen können aber nicht nur Informationen für die Steuerung des Umrichters generiert werden, sondern auch Informationen, aus denen sich der Zustand von Komponenten des Hydraulikkreises ableiten lasst. Besonders geeignet sind interne Messgrößen, die eine enge Korrelation mit dem Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 zeigen. So ein Signal ist beispielsweise der elektrische Strom durch den Elektromotor 12 („Phasenstrom”) bzw. die in das Rotorkoordinatensystem umgerechneten Phasenströme.From the measured variables, however, not only information for the control of the inverter can be generated, but also information from which the state of components of the hydraulic circuit can be derived. Particularly suitable are internal variables that closely correlate with the drive torque of the electric motor 12 demonstrate. Such a signal is, for example, the electric current through the electric motor 12 ("Phase current") or the phase currents converted into the rotor coordinate system.

Zur Diagnose des Hydraulikkreises und damit der Hydraulikkomponenten wird die Kühlmittelpumpe 11 mittels des Elektromotors 12 derart betrieben, dass innerhalb des Hydraulikkreises keinerlei dynamischen Vorgänge auftreten, d. h. es werden insbesondere keine Stellventile 19 geöffnet oder geschlossen oder sonstige Eingriffe gemacht, welche in Folge davon eine Strömungswiderstandsänderung der Kühlflüssigkeit innerhalb des Kühlkreises verursachen würde. Dies wird als stationärer Betrieb des Hydraulikkreises 11 bezeichnet. Während dieses stationären Betriebes wird laufend der elektrische Strom I des Elektromotors 12 erfasst, der wie eingangs erwähnt, mit dem Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 korreliert und dieser wird mit dem im Wertespeicher 33 für diesen Betriebspunkt abgelegtem Referenzwert I_SW1 verglichen. Liegt der gemessene Wert I über dem Referenzwert I_SW1, d. h. liegt eine erhöhte Stromaufnahme des Elektromotors 12 vor, wird auf einen erhöhten Strömungswiderstand in dem Kühlkreis 10 geschlossen. Ursache hierfür kann eine gegenüber dem fehlerfreien Betrieb erhöhte mechanische Reibung in der Mechanik der Kühlmittelpumpe 11, eine schwergängige Welle 13 des Antriebes, teilweise oder vollständig verstopfte Hydraulikleitungen 16, 17, 20 teilweise verstopfte Stellventile 19, welche bei diesem Betriebspunkt vollständig geöffnet sein sollten oder ein verstopfter Kühler 14 sein.The coolant pump is used to diagnose the hydraulic circuit and thus the hydraulic components 11 by means of the electric motor 12 operated in such a way that no dynamic processes occur within the hydraulic circuit, ie in particular no control valves 19 opened or closed or made other interventions, which would cause a flow resistance change of the cooling liquid within the cooling circuit as a result thereof. This is called stationary operation of the hydraulic circuit 11 designated. During this steady state operation, the electrical current I of the electric motor is continuously increasing 12 detected, as mentioned above, with the drive torque of the electric motor 12 correlates and this is with the value store 33 for this operating point stored reference value I_SW1 compared. If the measured value I is above the reference value I_SW1, ie is an increased current consumption of the electric motor 12 before, is due to an increased flow resistance in the cooling circuit 10 closed. The reason for this can be increased mechanical friction in the mechanics of the coolant pump as compared with error-free operation 11 , a sluggish wave 13 the drive, partially or completely clogged hydraulic lines 16 . 17 . 20 partially blocked control valves 19 which should be fully open at this operating point or a clogged radiator 14 be.

Liegt der gemessene Wert I unterhalb des Referenzwertes I_SW1, d. h. liegt eine verringerte Stromaufnahme des Elektromotors 12 vor, wird auf einen gegenüber dem fehlerfreien Normalzustand geringeren Strömungswiderstand innerhalb des Hydraulikkreises geschlossen, was typischerweise bei einer Leckage einer der vorhandenen Hydraulikkomponenten auftritt. Dies kann beispielsweise in gelösten oder gelockerten Anschlussverbindungen der Hydraulikleitungen an die Hydraulikkomponenten, Leckagen an den Hydraulikkomponenten selbst, wie Undichtigkeiten am Kühler oder an einem Stellventil liegen.If the measured value I is below the reference value I_SW1, ie is there a reduced current consumption of the electric motor 12 Before, is closed to a lower than the normal normal condition lower flow resistance within the hydraulic circuit, which typically occurs in a leakage of one of the existing hydraulic components. This can be, for example, in loosened or loosened connection connections of the hydraulic lines to the hydraulic components, leaks in the hydraulic components themselves, such as leaks on the radiator or on a control valve.

Eine weitere Möglichkeit der Überprüfung des Hydraulikkreises und damit der Hydraulikkomponenten besteht darin, während des Betriebes der Kühlmittelpumpe 11 Hydraulikkomponenten zu- oder abzuschalten, um eine Änderung der Strömungsverhältnisse im Hydraulikkreis hervorzurufen und dabei den zeitlichen Verlauf des elektrischen Stromes I des die Kühlmittelpumpe 11 antreibenden Elektromotors 12 zu erfassen und mit einem im fehlerfreien Zustand des Hydraulikkreises zu erwartenden Referenzverlauf I_SW2 zu vergleichen. Dies wird als transienter Betrieb des Hydraulikkreises bezeichnet. Weicht der tatsächliche Verlauf des Stromes I von dem zu erwartenden Referenzverlauf I_SW2 ab, beobachtet man also beim Umschalten im Hydraulikkreis oder zumindest beim Auslösen des Umschaltens durch ein Stellsignal für die Hydraulikkomponente keine Änderung im Stromverlauf I, so ist das ein Hinweis dafür, dass die Hydraulikkomponente das Stellsignal nicht oder nicht vollständig umgesetzt hat.Another way of checking the hydraulic circuit and thus the hydraulic components is during operation of the coolant pump 11 Hydraulic components to connect or disconnect to cause a change in the flow conditions in the hydraulic circuit and thereby the time course of the electric current I of the coolant pump 11 driving electric motor 12 to be detected and compared with a to be expected in the error-free state of the hydraulic circuit reference curve I_SW2. This is called transient operation of the hydraulic circuit. If the actual course of the current I deviates from the expected reference curve I_SW2, then if there is no change in the current profile I when switching over in the hydraulic circuit or at least when triggering the switching by a control signal for the hydraulic component, this is an indication that the hydraulic component the control signal has not or not completely implemented.

Es ist auch möglich, im transienten Betrieb des Kühlkreislaufes 10 auf eine fehlerhafte Hydraulikkomponente 11, 14, 16, 18, 19, 20 zu erkennen, wenn eine Drehzahländerung der Kühlmittelpumpe 11 durchgeführt wird und der zeitliche Verlauf des das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 12 repräsentierenden Signals von einem, für diesen Betriebsbereich zu erwartenden, dynamischen Referenzwertverlauf I_SW3 abweicht.It is also possible in transient operation of the cooling circuit 10 on a faulty hydraulic component 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 to detect when a speed change of the coolant pump 11 is carried out and the time course of the drive torque of the electric motor 12 representative of a, to be expected for this operating range, dynamic reference value I_SW3 deviates.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Figur die Kühlmittelpumpe 11 und der Elektromotor 12 als separate Komponenten dargestellt, welche mittels einer Welle 13 verbunden sind. Es ist aber auch möglich, die beiden Komponenten in ein gemeinsames Gehäuse zu integrieren, so dass sich insgesamt ein sehr kompakter Aufbau ergibt. Außerdem kann der Teil der Steuerungseinrichtung, welcher die Erfassung und Auswertung des das Antriebsdrehmoment repräsentierenden Signals übernimmt, als dezentrale Steuerelektronik in oder an ein solches gemeinsames Gehäuse integriert werden.For reasons of clarity in the figure, the coolant pump 11 and the electric motor 12 shown as separate components, which by means of a shaft 13 are connected. But it is also possible to integrate the two components in a common housing, so that overall results in a very compact design. In addition, the part of the control device, which assumes the detection and evaluation of the signal representing the drive torque, can be integrated as decentralized control electronics in or on such a common housing.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde anhand eines Beispiels erläutert, bei dem als drehmomentrelevantes Signal der elektrische Strom in dem die Kühlmittelpumpe antreibenden Elektromotor ausgewertet wird. Als ein das Antriebsdrehmoment des Elektromotors repräsentierendes Signal kann aber auch die am Elektromotor anliegende elektrische Spannung U, insbesondere Spannungseinbrüche ausgewertet werden. Zur Erhöhung der Diagnosesicherheit oder zur Plausibilisierung können auch die Werte für den elektrischen Strom und die Werte für die elektrische Spannung gemeinsam als Entscheidungskriterium für die Funktionstüchtigkeit der Hydraulikkomponenten ausgewertet werden.The method according to the invention has been explained with reference to an example in which the electrical current in the electric motor driving the coolant pump is evaluated as the torque-relevant signal. As a signal representing the drive torque of the electric motor, however, the voltage U applied to the electric motor, in particular voltage dips, can also be evaluated. To increase the reliability of the diagnosis or to check the plausibility, the values for the electrical current and the values for the electrical voltage can also be evaluated together as a decision criterion for the functionality of the hydraulic components.

Claims

Method for checking the functioning of hydraulic components ( 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 ) in a closed cooling circuit ( 10 ) of a motor vehicle, with one, by means of an electric motor ( 12 ) driven coolant pump ( 11 ) for circulating a coolant within the cooling circuit ( 10 ), wherein a driving torque of the electric motor ( 12 ) (I, U) and compared with reference values (I_SW1, I_SW2, I_SW3) and depending on the result of the comparison, the hydraulic components ( 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 ) in terms of their functionality, characterized in that in a transient operation of the cooling circuit ( 10 ) to a faulty hydraulic component ( 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 ) is detected, if by an intervention in the cooling circuit ( 10 ) by switching on or off hydraulic components ( 14 . 18 . 19 ) a change in the behavior of the coolant pump ( 11 ) is to be expected and the time course of, the drive torque of the electric motor ( 12 ) signal (I, U) deviates from a, for this operating range to be expected, dynamic reference value course (I_SW2).

Method according to Claim 1, characterized in that the dynamic reference value profile (I_SW2) is determined experimentally and stored in a data memory ( 33 ) a control device ( 30 ) is stored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency counter ( 35 ), which counts the number of deviations from the reference value course (I_SW2) and the hydraulic component ( 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 ) is evaluated as defective only if the number exceeds a predetermined maximum permissible frequency.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when a defect of a hydraulic component ( 11 . 14 . 16 . 18 . 19 . 20 ) an error entry in a fault memory ( 34 ) a control device ( 30 ) and / or a visual and / or audible warning message to the driver of the motor vehicle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as hydraulic components in the cooling circuit ( 10 ) at least one of the components coolant pump ( 11 ), Connecting lines ( 16 . 20 ), Hydraulic valves ( 19 ), Heat exchangers, coolers ( 14 ), liquid-cooled brake resistor ( 18 ), liquid-cooled traction battery ( 50 ) of the motor vehicle is checked.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as signal the value of an electric current (I) by the electric motor ( 12 ) is used.

Method according to one of claims 1-6, characterized in that the value of an electrical voltage (U) at the electric motor ( 12 ) is used.