DE102009031504A1

DE102009031504A1 - Fahrzeug-HVAC-Steuerung

Info

Publication number: DE102009031504A1
Application number: DE102009031504A
Authority: DE
Inventors: Michael H. Madison Heights Carlson; Lawrence P. Clarkston Ziehr; Todd M. Taylor Tumas
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: DE102009031504B4; CN101628581A; US20100011789A1; US7908877B2; CN101628581B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems für ein Hybridfahrzeug, das einen Kältemittelverdichter aufweist, der durch eine Maschine angetrieben ist, ist offenbart. Das Verfahren kann umfassen, dass: ein angeforderter Klimatisierungsbetriebspunkt für einen Fahrgastraum ermittelt wird; eine Zeit bis zum Erreichen des angeforderten Betriebspunktes abgeschätzt wird; auf der Basis der vorhergehenden Schritte eine maximal zulässige Verdichterausschaltzeit abgeschätzt wird; ermittelt wird, ob die zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als eine minimale Maschinenausschaltzeit; wenn die zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als die Maschinenausschaltzeit, ermittelt wird, ob das Fahrzeug in einen zulässigen Maschine-aus-Modus eintritt; wenn ja, der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; wenn der Maschinenabstellmodus vorweggenommen wird, vor dem Einleiten des Abstellmodus das HVAC-System derart verstellt wird, um die Kühlung des Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren; und, wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, das HVAC-System überwacht wird, um zu ermitteln, wann ein Maschinenneustart erforderlich ist, um einen Komfort aufrechtzuerhalten.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HVAC von heating, ventilation, air-conditioning)-Systeme für Fahrzeuge und im Spezielleren HVAC-Systeme, die mit Hybridfahrzeugen verwendet werden, welche riemengetriebene Kältemittelverdichter aufweisen.
Bei Fahrzeugen, die Brennkraftmaschinen verwenden, stellen manche Hybridversionen die Maschine ab, wenn sie bei einer Verkehrsampel angehalten werden, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern. Für solche Fahrzeuge, die auch einen riemengetriebenen Kältemittelverdichter (d. h. der Riemen ist durch die Maschine angetrieben) verwenden, kann der Verdichter nicht arbeiten, während die Maschine abgestellt ist. Daher steht, wenn ein Fahrzeug an einem heißen Tag an einem Stopplicht wartet, die Notwendigkeit, den Klimakomfort für Insassen beizubehalten, in direktem Widerspruch mit der Erhöhung der Kraftstoffökonomie.
Es wurde versucht, mithilfe eines elektrisch angetriebenen Verdichters auf dieses Problem einzugehen, der arbeiten kann, wenn die Maschine abgestellt ist. Allerdings ist der Betrieb des elektrischen Verdichters auf Grund der Komplexität und zusätzlicher Stufen bei der Leistungsübertragung kostspieliger in Bezug auf Energie und Materialien. Diese höheren Kosten können für bestimmte Fahrzeuge inakzeptabel sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems für ein Hybridfahrzeug, das einen Kältemittelverdichter aufweist, der nur durch eine Maschine angetrieben ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ein angeforderter Klimatisierungsbetriebspunkt für einen Fahrgastraum ermittelt wird; eine Zeit bis zum Erreichen des angeforderten Klimatisierungsbetriebspunktes abgeschätzt wird; auf der Basis der vorhergehenden zwei Schritte eine maximal zulässige Verdichterausschaltzeit abgeschätzt wird, ermittelt wird, ob die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als eine minimal zulässige Maschinenausschaltzeit; wenn die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit, ermittelt wird, ob das Fahrzeug in einen zulässigen Maschine-aus-Modus eintritt; wenn das Fahrzeug sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; wenn der Maschinenabstellmodus vorweggenommen wird, vor dem Einleiten des Maschinenabstellmodus zumindest eine Komponente des HVAC-Systems derart verstellt wird, um die Kühlung des Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren; und, wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, das HVAC-System überwacht wird, um zu ermitteln, wann ein Maschinenneustart erforderlich ist, um den Klimakomfort in dem Fahrgastraum aufrechtzuerhalten.
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems für ein Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: eine Maschinentemperaturanforderung ermittelt wird; ein Maschinentemperaturparameter ermittelt wird; der Maschinentemperaturparameter mit der Maschinentemperaturanforderung verglichen wird; wenn der Maschinentemperaturparameter größer ist als die Maschinentempera turanforderung, ermittelt wird, dass eine Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt ist; wenn die Heizungsabstellanforderung erfüllt ist und das Fahrzeug in den zulässigen Maschine-aus-Betriebsmodus eintritt, ein Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; wenn die Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt ist, zumindest eine Komponente des HVAC-Systems derart verstellt wird, um die Heizung eines Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren, bevor ein Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; und wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, das HVAC-System überwacht wird, um zu ermitteln, wann ein Maschinenneustart erforderlich ist, um den Klimakomfort in dem Fahrgastraum aufrechtzuerhalten.
Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass die HVAC-Steuerstrategie die Klimakomfortbedürfnisse erfüllen wird und gleichzeitig die Kraftstoffersparnis maximiert, indem der Verdichterbetrieb eines riemengetriebenen Verdichters reduziert wird, was eine maximale Maschinenausschaltzeit im Fahrzeugleerlauf bei einem Hybridfahrzeug zulässt. Dies wird erreicht während gleichzeitig das Beschlagen, das erneute Beschlagen, das Austreten von muffiger/feuchter Luft und übermäßige Temperaturausschläge in dem Fahrgastraum minimiert sind. Es wird auch eine maximale Maschine-aus-Zeit erreicht, während Wärme an den Fahrgastraum bereitgestellt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische grafische Darstellung eines Fahrzeuges, welches ein HVAC-System umfasst.
2A–2B zeigen ein Flussdiagramm, welches einen Abschnitt eines Verfahrens zum Betreiben des HVAC-Systems von 1 veranschaulicht.
3A–3B zeigen ein Flussdiagramm, welches einen Abschnitt eines Verfahrens zum Betreiben des HVAC-Systems von 1 veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines Kraftfahrzeuges, allgemein bei 10 bezeichnet, gezeigt. Das Fahrzeug 10 kann einen Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine 22 umfassen. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Maschinenraum 12 und einen Fahrgastraum 14. Innerhalb der Räume 12, 14 befinden sich ein Maschinenkühlsystem 16 und ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HVAC)-System 18.
Das Maschinenkühlsystem 16 umfasst eine Wasserpumpe 20, die Wasser durch die Maschine 22 und weitere Abschnitte des Maschinenkühlsystems 16 drückt. Diese Wasserpumpe 20 kann durch die Maschine 22 angetrieben sein. Ein Kühler 24 und ein Ventilator 26 werden verwendet, um Wärme von dem Maschinenkühlmittel wegzunehmen. Ein Thermostat 28 kann auf herkömmliche Weise verwendet werden, um die Strömung von Kühlmittel durch den Kühler 24 selektiv zu sperren, wenn sich das Kühlmittel unterhalb einer gewünschten Betriebstemperatur befindet.
Ein Antriebscontroller 32 steuert den Maschinenbetrieb einschließlich des Umschaltens des Maschinenbetriebes zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem Deaktivierungsmodus (Maschinenabstellmodus), wie z. B., wenn ein Fahrzeug an einer Verkehrsampel angehalten wird.
Ein Heizungswärmetauscherauslass 30 von der Maschine 22 leitet Kühlmittel zu einem Heizungswärmetauscher 38, der in einem HVAC-Modul 40 angeordnet ist. Optional kann eine elektrisch angetriebene zusätzliche Kühlmittelpumpe 39 selektiv Kühlmittel von der Maschine 22 zu dem Heizungswärmetauscher 38 pumpen. Eine Kühlmittelleitung 42 leitet Kühlmittel von dem Heizungswärmetauscher 38 zu einem Einlass zu der Wasserpumpe 20. Die Strichlinien, die in 1 gezeigt sind, stellen Kühlmittelleitungen dar, durch die hindurch das Maschinenkühlmittel strömt.
Das HVAC-System 18 umfasst das HVAC-Modul 40, in dem ein Gebläse 44 angeordnet ist, um Luft durch einen Lufteinlass 46 hindurch, an einer Umluftklappe 47 vorbei, anzusaugen und sie durch einen Verdampfer 48 hindurch zu leiten. Unterstromig des Verdampfers 48 befindet sich der Heizungswärmetauscher 38, der eine Mischklappe 50 aufweist, welche an seiner oberstromigen Seite angeordnet ist und selektiv Luft um den Heizungswärmetauscher 38 herum oder durch ihn hindurch leitet. Das HVAC-Modul 40 kann auch eine/n Entfrostungsauslass und -klappe 52, eine/n Bodenauslass und -klappe 54 und eine/n Auslass und Klappe 56 auf Brusthöhe umfassen, die abhängig von dem speziellen HVAC-Betriebsmodus Luft in verschiedene Abschnitte des Fahrgastraumes 14 leiten.
Ein Kühlabschnitt 58 des HVAC-Systems 18 kann den Verdampfer 48, ein thermisches Expansionsventil 60, einen Kältemittelverdichter 62 und einen Kondensator 64 umfassen, die über Kältemittelleitungen 66 miteinander verbunden sind. Die Strichpunktlinien, die in 1 gezeigt sind, stellen Kältemittelleitungen dar, durch die hindurch Kältemittel strömt. Der Verdichter 62 ist durch die Maschine 22 über eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung 61 angetrieben. Eine Kupplung 63 kann verwen det werden, um den Verdichter 62 selektiv mit dem Antriebsdrehmoment der Riemen- und Riemenscheibenanordnung 61 zu verbinden oder davon zu trennen oder alternativ kann der Verdichter 62 ein Verdichter mit variabler Leistung sein.
Das HVAC-System 18 umfasst auch einen HVAC-Controller 68, der mit dem Antriebscontroller 32 kommuniziert und den Verdichter 62 (oder, wie es der Fall sein kann, die Verdichterkupplung) wie auch das Gebläse 44, die Mischklappe 50 und die Auslassklappen 52, 54, 56 steuert. Der Antriebscontroller 32 kann auch die Drehzahl des Ventilators 26 steuern. Demgemäß können verschiedene Abschnitte des HVAC-Systems 18 und der Maschine 22 automatisch gesteuert werden, um die Fahrzeugkraftstoffökonomie zu optimieren und gleichzeitig eine entsprechende Heizung und Klimatisierung an den Fahrgastraum 14 bereitzustellen. Die Flussdiagramme der 2A–3B veranschaulichen ein Verfahren zum Betreiben des HVAC-Systems 18 von 1, um einen entsprechenden Klimakomfort in dem Fahrgastraum zuzulassen und gleichzeitig die Fahrzeugkraftstoffökonomie zu maximieren, indem es die Maschinenausschaltzeit im Leerlauf maximiert.
Das HVAC-System 18 kann auch verschiedene Sensoren zum Detektieren einer Temperatur oder eines Druckes an bestimmten Punkten in dem System umfassen. Zum Beispiel kann das HVAC-System 18 einen Umgebungsluft-Temperatursensor 72 zum Messen der Umgebungslufttemperatur außerhalb des Fahrzeuges, einen Fahrgastraumluft-Temperatursensor 74 zum Messen der Lufttemperatur in dem Fahrgastraum 14 und einen Sonneneinstrahlungssensor 76 zum Messen eine Sonneneinstrahlung auf den Fahrgastraum 14 umfassen. Ein Feuchtigkeitssensor 78 kann vorhanden sein, um einen Feuchtigkeitsgrad in dem Fahrgastraum 14 zu messen. Ein Verdampferluft-Temperatursensor 80 kann verwendet wer den, um die Temperatur der aus dem Verdampfer 26 strömenden Luft zu messen. Es kann auch ein Kühlmitteltemperatursensor 82 verwendet werden, um eine Temperatur des zu dem Heizungswärmetauscher 38 strömenden Kühlmittels zu messen, und ein weiterer Temperatursensor 84, der die Maschinenöltemperatur messen kann, kann verwendet werden, um eine Maschinentemperatur zu beschaffen.
Die 2A–3B sind Flussdiagramme, die ein Verfahren zum Betreiben des HVAC-Systems 18 (in Koordination mit dem Maschinenbetrieb) von 1 veranschaulichen, um Wärme an den Fahrgastraum 14 bereitzustellen. Beim Betreiben eines Hybrid-Kraftfahrzeuges gilt es, einen Kompromiss zwischen der Maximierung der Kraftstoffersparnis und dem Betreiben des HVAC-Systems 18, um den Klimakomfort für die Fahrgäste aufrechtzuerhalten, zu schließen.
Die 2A–2B zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern der Heizbetriebe des HVAC-Systems 18 von 1 veranschaulicht. Die Umgebungstemperatur und die Maschinentemperatur werden abgelesen, Block 100. Der Umgebungstemperatursensor 72 und der Kühlmitteltemperatursensor 82 können verwendet werden, um diese Temperaturablesungen zu ermitteln. Es wird eine Maschinentemperaturanforderung ermittelt, Block 102. Diese Maschinentemperaturanforderung ist die Temperatur, die erforderlich ist, um zuzulassen, dass dem Heizungswärmetauscher 38 ausreichende Wärme von dem Maschinenkühlmittel zugeführt wird. Es werden eine Maschinenöl- und eine Katalysatortemperatur ermittelt, Block 102. Die Öltemperatur kann von dem Maschinentemperatursensor 84 ermittelt werden, während die Katalysatortemperatur auf der Basis z. B. der Maschinenbetriebszustände und der Laufzeit wie auch der Umgebungstemperatur abgeschätzt werden. Die aktuellen thermischen Zustande der Maschine 22 sind thermische Maschinenparameter, welche die Wärme angeben, die von der Maschine 22 weggenommen werden kann, um Wärme an den Fahrgastraum 14 bereitzustellen. Die Maschinentemperaturparameter werden mit der Maschinentemperaturanforderung verglichen, Block 106. Wenn die Maschinentemperaturparameter nicht größer sind als die Maschinentemperaturanforderung, beginnt der Prozess erneut. Wenn die Maschinentemperaturparameter größer sind als die Maschinentemperaturanforderung, dann ist die Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt, Block 108.
Die Heizungs-Maschinenabstellanforderung ist nur eine Anforderung, die erfüllt werden muss, um ein Abstellen der Maschine im Fahrzeugleerlauf zuzulassen. Ein weiterer Zustand wird unten stehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B erläutert. Und selbstverständlich müssen die allgemeinen Fahrzeug- und Batteriesatzbedingungen erfüllt sein, die ein Abstellen der Maschine im Leerlauf zulassen. Zum Beispiel kann eine minimale Maschineneinschaltzeit vorhanden sein, bevor ein weiteres Abstellen zugelassen wird, und die Batterie kann eine minimale Ladung benötigen, um ein Abstellen der Maschine zuzulassen.
Es wird eine Ermittlung durchgeführt, ob eine Fahrgastraumheizung angefordert ist, Block 109. Wenn nicht, beginnt der Prozess erneut. Wenn eine Fahrgastraumheizung angefordert ist, dann wird eine Ermittlung durchgeführt, ob ein Abstellen der Maschine vorweggenommen wird, Block 110. Wenn nicht, beginnt der Prozess erneut. Wenn ein Abstellen der Maschine vorweggenommen wird, werden an dem HVAC-System 18 Verstellungen vorgenommen, um die Tatsache zu berücksichtigen, dass eine Fahrgastraumheizung bereitgestellt wird, während die Maschine 22 ausgeschaltet ist. Dies kann umfassen, dass die zusätzliche Kühlmittelpumpe 39 aktiviert wird, um warmes Kühlmittel von der Maschine 22 durch den Heizungswärmetauscher 38 hindurch zu pumpen, die Misch klappe derart verstellt wird, um die gesamte Luftströmung durch den Heizungswärmetauscher 38 hindurch zu leiten, die Gebläsedrehzahl verstellt wird und/oder die Modusklappe 47 derart verstellt wird, um die Luftströmung zu rezirkulieren, Block 112. Diese Änderungen zielen darauf ab, die Wärme zu maximieren, die zur Fahrgastraumheizung während der Perioden eines Maschine-aus-Fahrzeugbetriebes verfügbar ist. Dann wird der Maschinenabstellmodus eingeleitet, Block 113.
Während Wärme an den Fahrgastraum 14 während eines Maschine-Aus-Zustandes bereitgestellt wird, stellt das Verfahren sicher, dass eine entsprechende Wärme weiterhin dem Fahrgastraum 14 zugeführt werden kann. Die HVAC-Sensoren werden abgelesen, Block 114. Die abzulesenden HVAC-Sensoren sind jene, welche die Möglichkeit angeben, weiterhin eine entsprechende Wärme an den Fahrgastraum 14 bereitzustellen, während die Maschine 22 ausgeschaltet bleibt. Eine Differenz zwischen einem angeforderten Heizungspunkt und einem aktuellen Heizungspunkt wird ermittelt, Block 116, um zu ermitteln, wie weit weg sich die Fahrgastraumtemperatur von einem gewünschten Temperaturbereich befindet. Eine abgeschätzte Zeit, bis die Maschinentemperaturparameter kleiner sind als die Maschinentemperaturanforderungen, wird berechnet, Block 118. Die abgeschätzte Zeit wird mit einem Zeitlimit verglichen, Block 120. Das Zeitlimit ist der Zeitbetrag, den die Maschine 22 benötigen würde, um nach dem Neustarten wieder zu arbeiten, um die Wärme bereitzustellen, die für den Heizungswärmetauscher 38 benötigt wird. Somit wird die Abschätzung überwacht und wenn die Wärmekomfortgrenzen überschritten werden, wird die Anforderung für einen Maschinenneustart rechzeitig abgeschickt, um zuzulassen, dass die Maschine 22 neu gestartet und das System zu einem normalen Betrieb zurückgekehrt ist, bevor die Schwelle erreicht ist.
Wenn die abgeschätzte Zeit nicht kürzer ist als das Zeitlimit, dann kehrt der Prozess zu Block 114 zurück. Wenn die abgeschätzte Zeit kürzer ist als das Zeitlimit, dann ist die Heizungs-Maschinenabstellanforderung nicht mehr erfüllt, Block 122. Sobald diese Maschinenabstellanforderung nicht erfüllt ist, wird ein Maschinenneustart angefordert, Block 124. Während die Maschine 22 nun arbeitet, kann die zusätzliche Pumpe 39 deaktiviert werden und die Mischklappe 50, die Gebläsedrehzahl und/oder die Modusklappe 47 können auf die Bedingungen vor dem Abstellen der Maschine verstellt werden, Block 126.
Gleichzeitig mit dem Verfahren, das in den 2A–2B gezeigt ist, kann ein Verfahren zum Steuern der Klimatisierungsbetriebe betrieben werden. Die 3A–3B zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern der Klimatisierungs(A/C für air conditioning)-Betriebe veranschaulicht, die eine Fahrgastraumkühlung wie auch Entfeuchtungs/Entfrostungsbetriebe umfassen können, für das Fahrzeug von 1.
Die HVAC-Sensoren werden abgelesen, Block 200. Eine angeforderte A/C-Leistung und ein angeforderter A/C-Betriebspunkt werden abgelesen, Block 202. Die angeforderte A/C-Leistung kann eine maximale A/C, eine hohe Kraftstoffökonomie-A/C-Leistung, eine Entfeuchtungsverhinderung und/oder einen Entfrostungsbetrieb umfassen. Der angeforderte A/C-Betriebspunkt ist der von dem Fahrzeuginsassen angeforderte Klimakomfortbereich. Eine Zeit bis zum Erreichen des angeforderten A/C-Punktes wird abgeschätzt, Block 204. Es wird auch eine maximal zulässige Kältemittelverdichterausschaltzeit abgeschätzt, Block 206. Dies ist die Zeit, in der der Verdichter ausgeschaltet sein kann, während dennoch der Klimakomfort in dem Fahrgastraum 14 innerhalb eines annehmbaren Bereiches um den angeforderten A/C-Punkt herum angesteuert oder aufrechterhal ten wird. Die Verdichterausschaltzeit kann unter gewissen Betriebsbedingungen null sein.
Die zulässige Verdichterausschaltzeit wird dann mit der minimal zulässigen Maschinenausschaltzeit verglichen, Block 208. Die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit ist der minimale Zeitbetrag, für den es vorteilhaft ist, die Maschine abzustellen. Wenn die zulässige Verdichterausschaltzeit nicht länger ist als die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit, dann kehrt der Prozess zu Block 200 zurück. Wenn die zulässige Verdichterausschaltzeit länger ist als die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit, dann wird eine Ermittlung durchgeführt, ob das Fahrzeug sich in einem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, Block 210. Das heißt, es müssen die allgemeinen Fahrzeug- und Batteriesatzbedingungen, die ein Abstellen der Maschine im Leerlauf zulassen, wie auch jene Bedingungen erfüllt sein, die sich auf das Verfahren der 2A–2B beziehen. Wenn es sich nicht in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, dann kehrt der Prozess zu Block 200 zurück. Wenn es sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, dann ist die AC-Maschinenausschaltanforderung erfüllt, Block 212. Wenn das Abstellen der Maschine auf Grund von anderen Betriebsbedingungen, die einen Maschinenabstellmodus verhindern, nicht vorweggenommen wird, Block 214, dann kehrt der Prozess zu Block 200 zurück. Wenn das Abstellen der Maschine vorweggenommen wird, dann werden die Mischklappe 50, die Drehzahl des Gebläses 44 und/oder die Modusklappe 47 verstellt, Block 216. diese Verstellungen können umfassen, dass die Mischklappe 50 derart bewegt wird, dass sie die gesamte Luftströmung umlenkt, sodass sie den Heizungswärmetauscher 38 umgeht, und die Modusldappe 47 derart bewegt wird, um die Luft zu rezirkulieren anstatt frische Luft einzusaugen. Dann wird der Maschine-aus-Modus eingeleitet, Block 217.
Während eine A/C (oder Entfrostung/Entfeuchtung) an den Fahrgastraum 14 während eines Maschine-aus-Zustandes bereitgestellt wird, stellt das Verfahren sicher, dass eine entsprechende A/C weiterhin dem Fahrgastraum 14 zugeführt werden kann. Die HVAC-Sensoren werden abgelesen, Block 218. Die abzulesenden HVAC-Sensoren sind jene, welche die Möglichkeit angeben, weiterhin eine entsprechende A/C an den Fahrgastraum 14 bereitzustellen, während die Maschine 22 ausgeschaltet bleibt. Diese können z. B. die Umgebungstemperatur, die relative Feuchtigkeit und die Sonneneinstrahlung und -richtung umfassen. Es wird ermittelt, ob sich die Benutzerkomfortanforderung geändert hat, Block 220. Eine Änderung kann auftreten, wenn ein Insasse die Temperatur oder den Betriebsmodus des HVAC-Systems 18 ändert. Es wird auch eine Komfortbetriebsbandbreite auf der Basis des Betriebsmodus ermittelt, Block 222. Die Komfortbetriebsbandbreite ist der akzeptable Klimakomfortbereich, der an die Insassen in dem Fahrgastraum 14 bereitgestellt wird. Eine Zeit bis dahin, dass der Klimakomfort außerhalb der Komfortbetriebsbandbreite liegt, wird abgeschätzt, Block 224.
Danach wird ein Vergleich zwischen der abgeschätzten Zeit und einem Zeitlimit durchgeführt, Block 226. Das Zeitlimit ist ein Zeitbetrag, den die Maschine 22 benötigen würde, um nach dem Neustarten das für den Verdampfer 48 benötigte, tiefgekühlte Kältemittel bereitzustellen. Somit wird die Abschätzung überwacht und wenn die Komfortbetriebsbandbreite überschritten wird, wird die Anforderung für einen Maschinenneustart rechzeitig abgeschickt, um zuzulassen, dass die Maschine 22 neu gestartet und das System zu einem normalen Betrieb zurückgekehrt ist, bevor die Schwelle erreicht ist. Wenn die abgeschätzte Zeit nicht kürzer ist als das Zeitlimit, dann kehrt der Prozess zu Block 218 zurück. Wenn die abgeschätzte Zeit kürzer ist als das Zeitlimit, dann ist die A/C-Maschinenabstellanforderung nicht erfüllt, Block 228. Es wird ein Maschinenneu start angefordert, Block 230. Darüber hinaus werden die Mischklappe 50, die Gebläsedrehzahl, die Umluftklappe 47 und die Modusklappen 52, 54, 56 in die Betriebszustände vor der Maschinenabstellanforderung zurück gebracht.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung auszuführen, die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems für ein Hybridfahrzeug, das einen Kältemittelverdichter aufweist, der nur durch eine Maschine angetrieben ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) ein angeforderter Klimatisierungsbetriebspunkt für einen Fahrgastraum ermittelt wird; (b) eine Zeit bis zum Erreichen des angeforderten Klimatisierungsbetriebspunktes abgeschätzt wird; (c) auf der Basis der Schritte (a) und (b) eine maximal zulässige Verdichterausschaltzeit abgeschätzt wird; (d) ermittelt wird, ob die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als eine minimal zulässige Maschinenausschaltzeit; (e) wenn die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit, ermittelt wird, ob das Fahrzeug in einen zulässigen Maschine-aus-Modus eintritt; (f) wenn das Fahrzeug sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; (g) wenn der Maschinenabstellmodus vorweggenommen wird, vor dem Einleiten des Maschinenabstellmodus zumindest eine Komponente des HVAC-Systems derart verstellt wird, um die Kühlung des Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren; und (h) wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, das HVAC-System überwacht wird, um zu ermitteln, wann ein Maschinenneu start erforderlich ist, um den Klimakomfort in dem Fahrgastraum aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (a) und (b) ferner dadurch definiert sind, dass eine Umgebungstemperatur um das Fahrzeug herum detektiert wird, eine relative Feuchtigkeit in dem Fahrgastraum detektiert wird und eine Sonneneinstrahlung in dem Fahrgastraum detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (g) ferner dadurch definiert ist, dass zumindest eines von einer Mischklappe oberstromig eines Heizungswärmetauschers, einer Drehzahl eines HVAC-Gebläses, einer Umluftklappe und einer Modusklappe verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (h) ferner dadurch definiert ist, dass: eine Klimakomfort-Betriebsbandbreite auf der Basis eines HVAC-Betriebsmodus ermittelt wird, eine Zeitspanne bis dahin abgeschätzt wird, dass ein Fahrgastraum-Klimakomfort außerhalb der Klimabandbreite liegt, die abgeschätzte Zeitspanne mit einem Zeitlimit zum Aufrechterhalten des Klimakomforts verglichen wird und der Maschinenneustart angefordert wird, wenn die abgeschätzte Zeitspanne kleiner ist als das Zeitlimit.
Verfahren nach Anspruch 4, welches ferner den Schritt (i) umfasst, dass: wenn ein Maschinenneustart erfolgt, die zumindest eine Komponente des HVAC-Systems wieder in einen Betriebszustand verstellt wird, bevor der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte umfasst, dass: (i) eine Maschinentemperaturanforderung ermittelt wird; (j) ein Maschinentemperaturparameter ermittelt wird; (k) der Maschinentemperaturparameter mit der Maschinentemperaturanforderung verglichen wird; (l) wenn der Maschinentemperaturparameter größer ist als die Maschinentemperaturanforderung, ermittelt wird, dass eine Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt ist; und (m) wenn die Heizungsabstellanforderung erfüllt ist und das Fahrzeug sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, ein Maschinenabstellbetriebsmodus eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt (h) ferner dadurch definiert ist, dass: eine Zeitspanne abgeschätzt wird, bis der Maschinentemperaturparameter kleiner ist als die Maschinentemperaturanforderung; die abgeschätzte Zeitspanne mit einem Zeitlimit zum Aufrechterhalten des Klimakomforts verglichen wird; und der Maschinenneustart angefordert wird, wenn die abgeschätzte Zeitspanne kleiner ist als das Zeitlimit.
Verfahren nach Anspruch 7, welches ferner den Schritt (o) umfasst, dass: wenn ein Maschinenneustart erfolgt, die zumindest eine Komponente des HVAC-Systems wieder in einen Betriebszustand verstellt wird, bevor der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird.
Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems für ein Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) eine Maschinentemperaturanforderung ermittelt wird; (b) ein Maschinentemperaturparameter ermittelt wird; (c) der Maschinentemperaturparameter mit der Maschinentemperaturanforderung verglichen wird; (d) wenn der Maschinentemperaturparameter größer ist als die Maschinentemperaturanforderung, ermittelt wird, dass eine Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt ist; (e) wenn die Heizungsabstellanforderung erfüllt ist und das Fahrzeug sich in einem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, ein Maschinenabstellbetriebsmodus eingeleitet wird; (f) wenn die Heizungs-Maschinenabstellanforderung erfüllt ist, zumindest eine Komponente des HVAC-Systems derart verstellt wird, um die Heizung eines Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren, bevor ein Maschinenabstellmodus eingeleitet wird; und (g) wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, das HVAC-System überwacht wird, um zu ermitteln, wann ein Maschinenneustart erforderlich ist, um den Klimakomfort in dem Fahrgastraum aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt (g) ferner dadurch definiert ist, dass: eine Zeitspanne abgeschätzt wird, bis der Maschinentemperaturparameter kleiner ist als die Maschinentemperaturanforderung; die abgeschätzte Zeitspanne mit einem Zeitlimit zum Aufrechterhalten des Klimakomforts verglichen wird und der Maschinenneustart angefordert wird, wenn die abgeschätzte Zeitspanne kleiner ist als das Zeitlimit.
Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt (h) umfasst, dass: wenn ein Maschinenneustart erfolgt, die zumindest eine Komponente des HVAC-Systems wieder in einen Betriebszustand verstellt wird, bevor der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt (a) ferner dadurch definiert ist, dass eine Umgebungstemperatur um das Fahrzeug herum detektiert wird und eine Kühlmitteltemperatur für ein Kühlmittel in der Maschine detektiert wird, wenn die Maschinentemperaturanforderung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass eine Maschinenöltemperatur detektiert wird, wenn der Maschinentemperaturparameter ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt (f) ferner dadurch definiert ist, dass zumindest eines von einer Mischklappe oberstromig eines Heizungswärmetauschers, einer Drehzahl eines HVAC-Gebläses, einer Umluftklappe und einer Modusklappe verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner die Schritte umfasst, dass: (h) ein angeforderter Klimatisierungsbetriebspunkt für den Fahrgastraum ermittelt wird; (i) eine Zeit bis zum Erreichen des angeforderten Klimatisierungsbetriebspunktes abgeschätzt wird; (j) auf der Basis der Schritte (h) und (i) eine maximal zulässige Verdichterausschaltzeit abgeschätzt wird; (k) ermittelt wird, ob die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als eine minimal zulässige Maschinenausschaltzeit; (l) wenn die maximal zulässige Verdichterausschaltzeit größer ist als die minimal zulässige Maschinenausschaltzeit, ermittelt wird, ob das Fahrzeug in den zulässigen Maschine-aus-Modus eintritt; und (m) wenn das Fahrzeug sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, der Maschinenabstellmodus eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner umfasst, dass: (n), wenn das Fahrzeug sich in dem zulässigen Maschine-aus-Modus befindet, zumindest eine Komponente des HVAC-Systems derart verstellt wird, um die Kühlung des Fahrgastraumes mit minimalem Energieverbrauch zu maximieren, bevor ein Maschinenabstellmodus eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (n) ferner dadurch definiert ist, dass zumindest eines von einer Mischklappe oberstromig eines Heizungswärmetauschers, einer Drehzahl eines HVAC-Gebläses, einer Umluftklappe und einer Modusklappe verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner umfasst, dass: (n), wenn der Maschinenabstellmodus eingeleitet ist, eine Klimakomfort-Betriebsbandbreite auf der Basis eines HVAC-Betriebsmodus ermittelt wird, eine Zeitspanne bis dahin abgeschätzt wird, dass ein Fahrgastraum-Klimakomfort außerhalb der Klimabandbreite liegt, die abgeschätzte Zeitspanne mit einem Zeitlimit zum Aufrechterhalten des Klimakomforts verglichen wird und der Maschinenneustart angefordert wird, wenn die abgeschätzte Zeitspanne kleiner ist als das Zeitlimit.