DE102010003747A1 - Predictive heat management method for wake of electrified cooling system in motor vehicle, involves determining function for wake of one or more sections of cooling system according to predictively identified or suspected drive end - Google Patents

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Abstract

The predictive heat management method involves determining a function for a wake of one or more sections of a cooling system according to a predictively identified or suspected drive end. Current control of the cooling system is identified or suspected in a follow-up function. A section of the cooling system is adjusted such that the wake of the cooling system is avoided.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorausschauendes Wärmemanagement für den Nachlauf des Kühlsystems in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a predictive thermal management for the wake of the cooling system in a motor vehicle.

Derzeit wird bei Kraftfahrzeugen im Sinne eines geeigneten Wärmemanagements ein Wärmemanagement-Koordinator zur Ansteuerung aller Regelglieder eines Kühlsystems, insbesondere eines Kennfeldthermostats, einer elektrischen Kühlmittelpumpe, eines elektrischen Lüfters und einer Kühlerjalousie des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Dabei wird die Kühlmittel-Solltemperatur anhand des momentanen Lastpunktes, der sich aus der aktuellen Drehzahl und dem Motormoment ergibt, vorgegeben, so dass sich eine zum aktuellen Zeitpunkt bzw. Lastpunkt optimale Kühlmitteltemperatur einstellt. Nachteil derartiger Systeme ist, dass sich bspw. aufgrund der Trägheit des Kühlsystems die vorgegebene Kühlmittel-Solltemperatur erst mit einer gewissen Verzögerung oder sogar erst zu einem Zeitpunkt einstellt, zu dem bereits eine andere Kühlmittel-Temperatur sinnvoll ist und vorgegeben wird.Currently, in motor vehicles in terms of a suitable thermal management, a thermal management coordinator for controlling all control elements of a cooling system, in particular a map thermostat, an electric coolant pump, an electric fan and a radiator shutter of the motor vehicle is used. In this case, the coolant setpoint temperature is predetermined based on the instantaneous load point, which results from the current rotational speed and the engine torque, so that an optimum coolant temperature is set for the current time or load point. Disadvantage of such systems is that, for example, due to the inertia of the cooling system, the predetermined coolant setpoint temperature only starts with a certain delay or even at a time to which already another coolant temperature is useful and is given.

Die DE 199 53 511 A1 beschreibt bereits oh die Umgebungsdaten und die Trägheit des Kühlsystems berücksichtigendes vorausschauendes Wärmemanagement. Das vorausschauende Wärmemanagement soll dabei zu einer „verbrauchs-, und/oder emissions- und/oder komfortoptimierten Betriebsweise” des Fahrzeugmotors führen. Eine konkrete Ausgestaltung, hinsichtlich des vorausschauenden Wärmemanagements ist jedoch nicht offenbart.The DE 199 53 511 A1 already describes oh the environmental data and the inertia of the cooling system taking into account anticipatory thermal management. The anticipatory thermal management should lead to a "consumption, and / or emission and / or comfort optimized operation" of the vehicle engine. A concrete embodiment, with regard to the predictive thermal management is not disclosed.

Weiter offenbart die DE 199 51 362 A1 ein vorausschauendes Wärmemanagement, bei dem die Kühlwasser-Solltemperatur u. a. auf Basis von Umgebungsdaten derart vorgegeben wird, dass die Kühlwasser-Solltemperatur im längeren Schubbetrieb auf einen Minimalwert abgesenkt, und vor Erreichen eines Passendes angehoben wird, um bei der zu erwartenden erhöhten Leistungsabgabe des Motors wieder günstigere Bedingungen zu erreichen.Next discloses the DE 199 51 362 A1 a predictive thermal management, in which the cooling water setpoint temperature ua is predetermined based on environmental data such that the cooling water setpoint temperature is lowered to a minimum value in the longer coasting, and raised before reaching a match, to the expected increased power output of the engine again to achieve more favorable conditions.

Nach Fahrten mit hohen Lasten (Bergfahrten, Autobahnetappen) und damit verbundenen hohen Fluidtemperaturen (Kühlmittel, Motoröl) kann beim Abstellen des Verbrennungsmotors bei Überschreitung von festgelegten Temperatur-Grenzwerten ein Nachlauf des elektrischen Lüfters und, sofern vorhanden, der elektrischen Kühlmittelpumpe nötig werden. Auf diese Weise soll das sogenannte Nachheizen des Verbrennungsmotors durch fehlende Kühlung, insbesondere durch fehlende Anströmung des Kühlers bzw. des Verbrennungsmotors selbst und Umwälzen des Kühlmittels vermieden oder reduziert werden. Speziell bei aufgeladenen Motoren mit Abgasturboladern kommt dieser Nachlauf häufig zum Einsatz, um eben diese vor zu hoher Belastung durch mögliche Überhitzung der Bauteile zu bewahren.After traveling with high loads (mountain driving, Autobahnetappen) and associated high fluid temperatures (coolant, engine oil) when stopping the engine when exceeding specified temperature limits, a lag of the electric fan and, if available, the electric coolant pump will be necessary. In this way, the so-called reheating of the internal combustion engine is to be avoided or reduced by lack of cooling, in particular by lack of flow of the radiator or the internal combustion engine itself and circulation of the coolant. Especially with turbocharged engines with exhaust gas turbochargers this overrun is often used to protect just this too high load due to possible overheating of the components.

Nachteilig ist an einem derartigen Nachlauf des elektrifizierten Kühlsystems, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors die notwendigerweise elektrifizierten Regelglieder (elektrischer Lüfter, elektrische Kühlmittelpumpe) aus der Fahrzeugbatterie gespeist werden. Dieser hohe Energiebedarf beeinflusst wiederum die Dimensionierung und die Lebensdauer der Batterie.A disadvantage of such a wake of the electrified cooling system, that after switching off the internal combustion engine, the necessarily electrified control elements (electric fan, electric coolant pump) are fed from the vehicle battery. This high energy demand in turn affects the dimensioning and the life of the battery.

Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes vorausschauendes Wärmemanagement anzugeben, wodurch eine geringere Belastung der Batterie und somit einer Verlängerung der Lebensdauer der Batterie erreicht wird.The object of the invention is to provide an improved anticipatory thermal management, whereby a lower load of the battery and thus an extension of the life of the battery is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein vorausschauendes Wärmemanagement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Gegenständen der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a predictive thermal management according to claim 1. Advantageous developments emerge from the subject matters of the dependent claims.

Allgemeiner Grundgedanke der Erfindung ist, ein vorausschauendes Wärmemanagement bereitzustellen, welches unter Verwendung vorausschauender Informationen zu einer geringeren Belastung der Batterie bei abgeschaltetem Verbrennungsrotor führt. Dazu wird in die Steuerung oder Regelung eines elektrifizierten Kühlsystems, insbesondere einer elektrischen Kühlmittelpumpe oder eines elektrischen Lüfters derart eingegriffen, dass in Abhängigkeit von einem vorausschauend ermittelten Fahrtende die Notwendigkeit für einen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems ermittelt oder vermutet wird. Wird ein notwendiger Nachlauf zumindest eines Teils des elektrifizierten Kühlsystems ermittelt oder vermutet, wird unmittelbar (oder zumindest noch während des Betriebs des Verbrennungsmotors) die aktuelle Steuerung des elektrischen Kühlsystems derart angepasst, dass ein Nachlauf des Kühlsystems vermieden wird, d. h. der Nachlauf des Kühlsystems wird quasi vorgezogen.The general idea of the invention is to provide a predictive thermal management which, using predictive information, results in less load on the battery with the combustion rotor off. For this purpose, the control or regulation of an electrified cooling system, in particular an electric coolant pump or an electric fan, intervenes in such a way that, depending on a foresighted end of travel, the need for at least part of the cooling system is determined or assumed. If a necessary overrun of at least a part of the electrified cooling system is determined or assumed, the current control of the electric cooling system is adapted directly (or at least still during the operation of the internal combustion engine) in such a way that a follow-up of the cooling system is avoided, ie. H. the wake of the cooling system is virtually preferred.

Bspw. kann bei Kenntnis des Fahrtziels durch eine Onboard-Navigation (z. B. durch eine gestartete Zielführung durch den Fahrer oder durch eine selbständige Ziel- oder Routenschätzung des Onboardsystems auf Basis von erlerntem Wissen) prinzipiell auch das Fahrtende und somit auch der Zeitpunkt des Abstellvorgangs des Verbrennungsmotors ermittelt oder mit einer entsprechenden Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden. Unter Berücksichtigung dieser Informationen und den aktuell vorliegenden Betriebsdaten des elektrifizierten Kühlsystems kann somit auf einfache Weise ein notwendiger Nachlauf bzw. die Wahrscheinlichkeit für einen Nachlauf des Systems ermittelt werden.For example. If the destination is known by an onboard navigation (eg by a started route guidance by the driver or by an independent destination or route estimation of the onboard system on the basis of learned knowledge) in principle also the end of the journey and thus the time of the shutdown of Combustion engine can be determined or predicted with a corresponding probability. Taking into account this information and the currently available operating data of the electrified cooling system can thus be determined in a simple manner a necessary caster or the likelihood of a wake of the system.

Vorteilhafterweise kann insbesondere dadurch die Notwendigkeit eines Nachlaufs erkannt oder vermutet werden, wenn zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor Fahrtende oder bei einer vorgegebenen Distanz zum Fahrtziel die aktuelle Temperatur eines Kühlfluids (bzw. des Kühlmittels oder des Motoröls) oder eine bei Fahrtende vermutlich erreichte Temperatur des Kühlfluids einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder überschreitet. Advantageously, in particular, the need for a wake can be detected or suspected, if at a given time before the end of travel or at a predetermined distance to the destination the current temperature of a cooling fluid (or the coolant or the engine oil) or a probably reached at the end of travel temperature of the cooling fluid reaches or exceeds a predetermined temperature limit.

Da mittels der Onboard-Navigation neben dem Fahrtziel auf Basis weiterer vorhandener Informationen (z. B. Geschwindigkeit, Steigungs- und/oder Kurvenverlauf etc.) auch der wahrscheinliche Antriebsleistungsverlauf ermittelbar ist, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bei der vorausschauenden Ermittlung eines notwendigen Nachlaufs zumindest eines Teils des elektrifizierten Kühlsystems zusätzlich zum bekannten oder vermuteten Fahrtziel bzw. Fahrende auch ein bis zum Fahrtende bzw. Fahrtziel ermittelter wahrscheinlicher Antriebsleistungsverlauf berücksichtigt werden.Since on the basis of further on-board information (eg speed, gradient and / or curve, etc.) the probable drive performance curve can be determined by means of the on-board navigation next to the destination, in an advantageous embodiment of the invention in the prospective determination of a necessary After running at least part of the electrified cooling system in addition to the known or suspected destination or Fahrende also be considered up to the end of travel or destination probable drive power curve.

Wird nun ein notwendiger Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems vorausschauend ermittelt oder vermutet, wird die Steuerung oder Regelung des elektrifizierten Kühlsystems vorteilhafterweise derart angepasst, dass die Kühlleistung des Kühlsystems erhöht wird. Die Erhöhung der Kühlleistung erfolgt entweder unmittelbar an das Detektieren des notwendigen Nachlaufs oder zumindest so rechtzeitig, dass bei Erreichen des Fahrtziels eine ausreichenden Kühlung erreicht ist, so dass der Nachlauf vermieden werden kann.If a necessary tailrace of at least part of the cooling system is now determined or assumed in a forward-looking manner, the control or regulation of the electrified cooling system is advantageously adapted such that the cooling capacity of the cooling system is increased. The increase in the cooling power is either directly to the detection of the necessary caster or at least so timely that when reaching the destination sufficient cooling is achieved, so that the caster can be avoided.

Basiert die Aktivierung der Kühlleistung bspw. auf der Differenz eines aktuellen gemessenen Temperaturwertes und einem oder mehreren vorgegebenen Temperaturgrenzwertes (d. h. erreicht oder überschreitet die aktuelle Temperatur des Kühlfluids oder eines zu überwachenden Bauteils einen vorgegebenen (variablen) Temperaturgrenzwert, dann wird durch entsprechenden Ansteuerung des Kühlsystems die Kühlleistung aktiviert bzw. angehoben), kann eine Erhöhung der Kühlleistung bspw. durch eine Reduzierung eines für den aktuellen Betrieb des Kühlsystems heranzuziehenden Temperaturgrenzwertes erreicht werden. Demnach wird vorteilhafterweise bei einem vorausschauend ermittelten oder vermuteten notwendigen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems die Steuerung des elektrifizierten Kühlsystems derart angepasst, dass ein vorgegebener Temperaturgrenzwert, bei dessen Erreichen oder Überschreiten durch entsprechende Steuerung des Kühlsystems die Kühlleistung erhöht wird, soweit herabgesetzt wird, dass die aktuelle Temperatur des Kühlfluids zumindest nicht mehr kleiner als der Temperaturgrenzwert ist. Dadurch wird automatisch die Kühlleistung des Kühlsystems erhöht.If the activation of the cooling power is based, for example, on the difference between a current measured temperature value and one or more predetermined temperature limit values (ie does the current temperature of the cooling fluid or a component to be monitored reach or exceed a predetermined (variable) temperature limit value, then the cooling system is activated by appropriate control of the cooling system Cooling capacity activated or raised), an increase of the cooling capacity can be achieved, for example. By reducing a temperature to be used for the current operation of the cooling system temperature limit. Accordingly, the control of the electrified cooling system is advantageously adapted in a predictive determined or suspected necessary lag of at least part of the cooling system such that a predetermined temperature limit, which is reached or exceeded by appropriate control of the cooling system, the cooling capacity is increased, is reduced so far that the current temperature of the cooling fluid is at least not less than the temperature limit value. This automatically increases the cooling capacity of the cooling system.

Um nun jedoch zu verhindern, dass das Kühlsystem auch noch nach Erreichen des Fahrtziels und Abstellen des Verbrennungsmotors aktiv ist, muss der zuvor herabgesetzte Temperaturgrenzwert spätestens beim Abstellen des Verbrennungsmotors wieder angehoben werden (Idealerweise sollte bei einer Anhebung auf den ursprünglichen Wert die aktuelle Temperatur des Kühlfluids bzw. des zu überwachenden Bauteils schon wieder soweit abgesenkt sein, dass kein Nachlauf des elektrischen Lüfters oder, falls vorhanden, der elektrischen Kühlmittelpumpe stattfindet.).However, in order to prevent the cooling system from being active even after reaching the destination and stopping the internal combustion engine, the previously reduced temperature limit must be raised again at the latest when the internal combustion engine is switched off (ideally, when the original value is raised, the current temperature of the cooling fluid should be increased or the component to be monitored already lowered so far that no lag of the electric fan or, if present, the electric coolant pump takes place.).

Durch das hier vorgeschlagene vorausschauende Wärmemanagement ergibt sich eine Reihe von Vorteilen. Der größte Vorteil ist in der Entlastung des Bordnetzes und der Batterie zu sehen, deren (möglicherweise) angepasste Dimensionierung auch zu Vorteilen auf Seiten des Bauraumes und des Gewichts (Kapazität) führen kann. Insgesamt sind dadurch auch Kosteneinsparungen möglich. Durch eine geringere Zyklisierung der Batterie kann zusätzlich noch die Lebensdauer der Batterie erhöht werden. Ein weiterer Vorteil ist im Komfortbereich zu finden, da nach dem Abstellen und Verlassen des Fahrzeugs keine störenden (Lüfter-)Geräusche zu hören sind.The proposed forward-looking heat management results in a number of advantages. The biggest advantage can be seen in the relief of the electrical system and the battery whose (possibly) adapted dimensioning can also lead to advantages on the part of the installation space and the weight (capacity). Overall, this also cost savings are possible. By a lower cyclization of the battery can be additionally increased the life of the battery. Another advantage is to be found in the comfort area, since after stopping and leaving the vehicle no disturbing (fan) noises can be heard.

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Claims (7)

Vorausschauendes Wärmemanagement in einem Kraftfahrzeug durch Steuerung oder Regelung eines elektrifizierten Kühlsystems, insbesondere einer elektrischen Kühlmittelpumpe oder eines elektrischen Lüfters, wobei in Abhängigkeit von einem vorausschauend ermittelten Fahrtende die Notwendigkeit für einen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems ermittelt oder vermutet wird, und wobei bei einem ermittelten oder vermuteten notwendigen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems die aktuelle Steuerung des elektrischen Kühlsystems derart angepasst wird, dass ein Nachlauf des Kühlsystems vermieden wird.Predictive thermal management in a motor vehicle by controlling or regulating an electrified cooling system, in particular an electric coolant pump or an electric fan, wherein the need for a lag of at least a portion of the cooling system is determined or suspected depending on a predictive determined end of travel, and wherein at a determined or suspected necessary lag of at least a portion of the cooling system, the current control of the electric cooling system is adjusted so that a wake of the cooling system is avoided. Vorausschauendes Wärmemanagement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein notwendiger Nachlauf erkannt oder vermutet wird, wenn zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor Fahrtende oder bei einer vorgegebenen Distanz zum Fahrtziel die aktuelle Temperatur eines Kühlfluids, oder eine bei Fahrtende vermutlich erreichte Temperatur eines Kühlfluids einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder überschreitet.Predictive thermal management according to claim 1, characterized in that a necessary caster is detected or suspected, if at a given time before the end of travel or at a predetermined distance to the destination the current temperature of a cooling fluid, or a probably reached at the end of travel temperature of a cooling fluid a predetermined temperature limit reached or exceeded. Vorausschauendes Wärmemanagement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung eines notwendigen Nachlaufs zumindest eines Teils des Kühlsystems zusätzlich zum Fahrtende auch ein bis zum Fahrtende wahrscheinlicher Antriebsleistungsverlauf berücksichtigt wird.Predictive thermal management according to claim 1 or 2, characterized in that in the determination of a necessary wake of at least a part of the cooling system in addition to the end of travel and a probable drive performance until the end of travel is taken into account. Vorausschauendes Wärmemanagement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ermittelten oder vermuteten notwendigen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems die Steuerung des elektrifizierten Kühlsystems derart angepasst wird, dass die Kühlleistung des Kühlsystems erhöht wird.Predictive thermal management according to one of the preceding claims, characterized in that at a determined or suspected necessary lag of at least a portion of the cooling system, the control of the electrified cooling system is adjusted such that the cooling capacity of the cooling system is increased. Vorausschauendes Wärmemanagement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ermittelten oder vermuteten notwendigen Nachlauf zumindest eines Teils des Kühlsystems die Steuerung des elektrifizierten Kühlsystems derart angepasst wird, dass ein vorgegebener Temperaturgrenzwert, bei dessen Erreichen oder Überschreiten durch entsprechende Steuerung des Kühlsystems die Kühlleistung erhöht wird, soweit herabgesetzt wird, dass die aktuelle Temperatur des Kühlfluids zumindest nicht kleiner als der Temperaturgrenzwert ist.Predictive thermal management according to one of the preceding claims, characterized in that at a determined or suspected necessary lag of at least part of the cooling system, the control of the electrified cooling system is adjusted such that a predetermined temperature limit, when it reaches or exceeded by appropriate control of the cooling system, the cooling capacity is increased, if it is reduced so that the current temperature of the cooling fluid is at least not less than the temperature limit. Vorausschauendes Wärmemanagement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar vor Fahrtende der herabgesetzte Temperaturgrenzwert zumindest auf den vor dem Herabsetzen des Temperaturgrenzwertes aktuellen Temperaturgrenzwertes angehoben wird.Predictive thermal management according to claim 5, characterized in that at the latest immediately before the end of the reduced temperature limit value is raised at least to the current temperature limit before the lowering of the temperature limit value. Vorausschauendes Wärmemanagement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vermutliche Fahrtende in Abhängigkeit von den Daten einer Navigationseinheit ermittelt wird.Predictive thermal management according to one of the preceding claims, characterized in that the probable end of travel is determined in dependence on the data of a navigation unit.
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