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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur prädiktiven Steuerung einer Kühlvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Streckenprofils eines auf einer Fahrtroute dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts.
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Aus der
US 7 347 168 B2 sind eine Kühlvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur prädiktiven Steuerung einer solchen Kühlvorrichtung bekannt. Mittels thermischer Komponenten der Kühlvorrichtung werden eine Erwärmung und Kühlung der Antriebseinheit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von augenblicklichen Fahrzeug- und Umgebungsinformationen und prädizierten Informationen gesteuert. Diese prädizierten Informationen umfassen Daten über ein bevorstehendes Streckenprofil einer zukünftigen Fahrtroute des Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur prädiktiven Steuerung einer Kühlvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In dem Verfahren zur prädiktiven Steuerung einer Kühlvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Streckenprofils eines auf einer Fahrtroute dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts wird erfindungsgemäß eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung derart gesteuert, dass während eines Betriebs der Antriebseinheit zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor deren Deaktivierung eine Temperatur eines Kühlmittelkreislaufs bis zum Erreichen eines vorgegebenen Temperaturgrenzwerts, bei dessen Überschreitung mittels der Kühlvorrichtung eine aktive Nachlaufkühlung der Antriebseinheit erfolgt, maximiert wird.
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Unter einer Nachlaufkühlung wird dabei eine aktive Kühlung der Antriebseinheit nach deren Deaktivierung mittels einer Umwälzung eines in dem Kühlmittelkreislauf befindlichen Kühlmittels und/oder ein Betrieb eines Lüfters zur Kühlung verstanden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, dass die Kühlleistung am Ende einer Fahrstrecke des Fahrzeugs reduziert wird, um direkt Kühlleistung einzusparen und gleichzeitig einen erhöhten Wärmepuffer im Kühlmittelkreislauf bereit zu halten. Somit kann bei einem Wiederstart des Fahrzeugs eine schnelle Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums und der Antriebseinheit selbst realisiert werden. Da die Antriebseinheit bei Betriebstemperatur mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann und ein Verschleiß gegenüber einem Kaltstart wesentlich verringert ist, können ein Kraftstoffverbrauch und der Verschleiß signifikant verringert werden und ein Schutz von Komponenten der Antriebseinheit und eine Lebensdauer der Antriebseinheit werden signifikant erhöht. Gleichzeitig wird ein Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen dadurch erhöht, dass ein Pumpenbetrieb zur Umwälzung eines Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf und ein Betrieb eines Lüfters zur Kühlung in einer Nachlaufkühlung nicht erforderlich sind. Hieraus resultiert auch eine Verringerung eines Verbrauchs elektrischer Energie.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung einer Antriebseinheit des Fahrzeugs.
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In der einzigen 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Antriebseinheit 2 dargestellt. Bei der Antriebseinheit 2 handelt es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine, einen Elektromotor oder eine Hybrid-Einheit aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Elektromotor.
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Zur Kühlung der Antriebseinheit 2 ist eine Kühlvorrichtung 3 mit einem Kühlmittelkreislauf 3.1 vorgesehen. In dem Kühlmittelkreislauf 3.1 wird ein Kühlmittel mittels einer Kühlmittelpumpe 3.2 umgewälzt und durch einen Wärmetauscher 3.3 geführt, mittels welchem das Kühlmittel während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1 durch den dabei entstehenden Fahrtwind gekühlt wird.
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Um eine Überhitzung der Antriebseinheit 2, beispielsweise bei aktivierter Antriebseinheit 2 im Stand des Fahrzeugs 1, zu vermeiden, ist zusätzlich ein Lüfter 3.4, auch als Sauglüfter bezeichnet, vorgesehen, welcher den Wärmetauscher alternativ oder zusätzlich zum Fahrtwind mit einer Luftströmung beaufschlagt. Diese zusätzliche Kühlung erfolgt bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Temperaturgrenzwerts des Kühlmittelkreislaufs 3.1.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Kühlvorrichtungen 3 erfolgt bei Überschreitung des vorgegebenen Temperaturgrenzwerts nach einer Deaktivierung der Antriebseinheit 2 des Fahrzeugs 1 eine so genannte Nachlaufkühlung, welche eine aktive Kühlung der Antriebseinheit 2 mittels der Umwälzung des in dem Kühlmittelkreislauf 3.1 befindlichen Kühlmittels und/oder einen Betrieb des Lüfters 3.4 umfasst. Zum Betrieb der Kühlmittelpumpe 3.2 und des Lüfters 3.4 ist jeweils elektrische Energie erforderlich und sowohl die Kühlmittelpumpe 3.2 als auch der Lüfter 3.4 führen zu einer Geräuschentwicklung. Somit wird ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 1 erhöht und ein Komfort ist verringert.
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Aus diesen Gründen wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung 3 in Abhängigkeit eines Streckenprofils eines auf einer Fahrtroute dem Fahrzeug 1 vorausliegenden Streckenabschnitts prädiktiv derart gesteuert, dass während des Betriebs der Antriebseinheit 2 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor deren Deaktivierung eine Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 bis zum Erreichen des vorgegebenen Temperaturgrenzwerts maximiert wird.
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Ziel ist dabei, die Nachlaufkühlung insbesondere aus den genannten Gründen der Komforteinbußen und des erhöhten Energieverbrauchs zu vermeiden.
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Hierzu wird beispielsweise zeitlich kurz vor einem Erreichen eines Fahrziels automatisch abhängig vom erwarteten vorausliegenden Streckenprofil, einer Fahrstrategie und eines Wärmeeintrags in den Kühlmittelkreislauf 3.1 eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung 3 erhöht, um die Nachlaufkühlung nach der Deaktivierung der Antriebseinheit 2 zu vermeiden. Die Kühlleistung wird dabei jedoch derart gesteuert, dass eine erwartete Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 am Ende der Fahrstrecke maximiert ist und dennoch der vorgegebene Temperaturgrenzwert nach dem Deaktivieren der Antriebseinheit 2 nicht überschritten wird. Vorzugsweise liegt der vorgegebene Temperaturgrenzwert dabei oberhalb einer Dauer-Betriebstemperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 während des Betriebs der Antriebseinheit 2.
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Das heißt, dass die Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 vor einem Stopp mit einer Deaktivierung der Antriebseinheit 2 abhängig von der Fahrstrecke auf einen optimalen Wert eingestellt wird, der eine eventuell notwendige Nachlaufkühlung verhindert und gleichzeitig einen möglichst großen Wärmepuffer für eine Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs 1 und der Antriebseinheit 2 ermöglicht.
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Entsprechend wird deshalb die Kühlleistung am Ende der Fahrstrecke nicht nur für eine direkte Einsparung derselben reduziert, sondern auch, um einen erhöhten Wärmepuffer im Kühlmittelkreislauf 3.1 zu erzeugen, welcher bei der Wiederinbetriebnahme eine schnelle Erwärmung eines Innenraums des Fahrzeugs 1 und eine schnelle Erwärmung der Antriebseinheit 2 sicherstellt.
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Zur Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs 1 erfolgt eine Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittelkreislauf 3.1 über einen Heizungswärmetauscher in den Innenraum insbesondere dann, wenn bei der Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs 1 eine entsprechende Anforderung an die im Innenraum vorherrschende Temperatur zu erwarten ist.
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Dabei wird eine maximierte Endtemperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 im Zeitpunkt der Deaktivierung der Antriebseinheit 2, beispielsweise beim Abstellen des Fahrzeugs 1, eingestellt, um einerseits während des Fahrbetriebs Kühlleistung einzusparen und anderseits eine möglichst große Wärmemenge im Kühlmittelkreislauf 3.1 zu speichern, welche bei der Wiederinbetriebnahme, d. h. dem Start der Antriebseinheit 2, zur Verfügung steht. Dabei wird der vorgegebene Temperaturgrenzwert bei der Einstellung der Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1 nicht überschritten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei so genannten Start-Stopp-Situationen, in welchen die Antriebseinheit 2 nur kurzzeitig deaktiviert wird, wie beispielsweise beim Warten des Fahrzeugs 1 an einer Ampel, aber auch vor längeren deaktiven Phasen der Antriebseinheit 2 durchgeführt. Auch wird das Verfahren durchgeführt, bevor bei einem Hybridfahrzeug von einem Antrieb mit Verbrennungskraftmaschine auf einen rein elektrischen Antrieb, wie dies beispielsweise beim Befahren von geschlossen Ortschaften erfolgt, gewechselt wird.
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Zur Optimierung der Steuerung der Kühlleistung erfolgt diese zusätzlich zur Abhängigkeit vom vorausliegenden Streckenprofil in Abhängigkeit von einer Dauer bis zur Deaktivierung der Antriebseinheit 2 und/oder in Abhängigkeit einer Fahrstrategie bis zum Erreichen des Zeitpunkts der Deaktivierung der Antriebseinheit 2.
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Zur Ermittlung des Streckenprofils, der Dauer bis zur Deaktivierung der Antriebseinheit 2 und der Fahrstrategie werden beispielsweise mittels eines GPS-Sensors erfasste Positions- und Richtungsdaten, ein in einer Navigationsvorrichtung des Fahrzeugs 1 eingegebenes Fahrziel, Karteninformationen einer digitalen Karte der Navigationsvorrichtung und Daten anderer Informationsquellen, beispielsweise aus einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation, verwendet.
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Anhand der vorausliegenden Fahrstrecke, anhand einer Reststrecke, des Streckenprofils dieser Restrecke und anhand des in der Navigationsvorrichtung eingegebenen Fahrziels werden Informationen über bis zum Erreichen auf der vorausliegende Fahrstrecke erwartete Lastmomente und Schubmomente der Antriebseinheit 2, Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 1, ein Verkehrsfluss, Kurvenfahrten und Geradeausfahrten prognostiziert. Die Prognose der Informationen erfolgt mittels einer nicht näher dargestellten allgemein aus dem Stand der Technik bekannten Prognosevorrichtung. Aus diesen Informationen werden prognostizierte Betriebsparameter ermittelt, wobei die Steuerung der Kühlleistung in Abhängigkeit dieser prognostizierten Betriebsparameter durchgeführt wird.
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Somit werden die Voraussetzungen zur Durchführung der Einstellung der Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 3.1, nämlich dass das Ende der Fahrt, eine Unterbrechung dieser oder ein Wechsel der Betriebsart des Fahrzeugs, beispielsweise auf einen rein elektrischen Antrieb, prädiziert werden, geschaffen. Damit ist es möglich, die Kühlvorrichtung 3 derart zu steuern, dass innerhalb der vorgegebenen Grenzen eine Speicherung eines Maximums an thermischer Energie erfolgt, ohne dass eine Nachlaufkühlung erforderlich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Antriebseinheit
- 3
- Kühlvorrichtung
- 3.1
- Kühlmittelkreislauf
- 3.2
- Kühlmittelpumpe
- 3.3
- Wärmetauscher
- 3.4
- Lüfter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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