DE102014201195A1

DE102014201195A1 - Autonomer Fahrzeugbetrieb während einer Parkphase

Info

Publication number: DE102014201195A1
Application number: DE102014201195.7A
Authority: DE
Inventors: Janine Boßdorf-Zimmer; Roy Lamping
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-23
Also published as: RU2636394C1; WO2015110225A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), um während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) durch Betreiben von zumindest einer Kraftfahrzeugkomponente (14, 20, 28) zumindest einen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs (10) gemäß einer Benutzervorgabe einzustellen, wobei zumindest ein Teil einer Betriebsenergie für die zumindest eine Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) mittels eines Verbrennungsmotors (14) bereitgestellt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienperson beim Steuern von Maßnahmen zur Komponentenkonditionierung des geparkten Kraftfahrzeugs (10) zu unterstützen. Eine Steuereinheit (16) empfängt hierzu Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) betreffend zumindest eine während der Parkphase auf den zumindest einen Betriebsparameter einwirkenden Umfeldgröße (Tout) und/oder betreffend einen jeweiligen Zustand der zumindest einer Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) und legt abhängig von den Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) für den Verbrennungsmotor (14) zumindest einen Startzeitpunkt und/oder zumindest eine Laufdauer derart fest, dass die Betriebsenergie und/oder eine Emission ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, bei welchem während einer Parkphase durch Betreiben von zumindest einer Kraftfahrzeugkomponente zumindest ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs derart eingestellt wird, dass er eine Benutzervorgabe erfüllt. Beispielsweise kann bei dem Kraftfahrzeug für die Parkphase ein Einfrierschutz bereitgestellt sein. Eine Betriebsenergie, welche zum Betreiben der zumindest einen Kraftfahrzeugkomponente benötigt wird, wird zumindest teilweise durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt.
Bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise während des Winters nördlich des 55. Breitengrades häufig vorkommen können, werden oftmals unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur Fahrzeugkomponenten aus technischer und/oder Komfortsicht in nicht optimaler Konditionierung, eben bei Untertemperatur, in Betrieb genommen. Bei sehr niedrigen Temperaturen müssen sogar fahrzeugexterne Maßnahmen einen Komponentenschutz leisten, damit der Betrieb überhaupt möglich wird. Hierzu gibt es beispielsweise solche Blockheater oder Standheizungen sowie Remote-Start-Systeme. Diese Lösungen sind angewiesen auf eine spezifische Infrastruktur. So benötigen Blockheater beispielsweise eine externe Stromversorgung. Zudem lassen sich diese Maßnahmen nur mit einfachen Mitteln ein- und ausschalten, so dass keine verbrauchs- und/oder emissionsoptimale Regelung gewährleistet ist, das heißt der Energieverbrauch wird nicht intelligent gesteuert.
Aus der DE 87 04 822 U1 ist eine Vorrichtung zum Temperieren von Versorgungsbehältern eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Kraftstoffbehälters, bekannt. Die Vorrichtung nutzt die Abwärme beispielsweise einer Auspuffanlage, um über einen Wärmetauscher ein Fluid aus dem Kraftstoffbehälter zu heizen.
Aus der DE 3039783 A1 ist eine Frostschutzpumpe zum Einbringen von flüssigem Frostschutzmittel in eine Druckluftanlage, insbesondere eine Druckluftbremsanlage, bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienperson beim Steuern von Maßnahmen zur Komponentenkonditionierung eines geparkten Kraftfahrzeugs zu unterstützen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist es beispielsweise ermöglicht, während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs immer dann durch eine Steuereinheit selbsttätig starten zu lassen, wenn die Motortemperatur unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt, unterhalb dessen z.B. ein Wiederstart der Verbrennungsmotors verhindert sein könnte, wenn der Fahrer wieder zu dem Kraftfahrzeug zurückkehrt. Eine Parkphase meint hierbei, dass das Kraftfahrzeug z.B. auf einem Parkplatz z.B. über Nacht stillsteht oder geparkt ist und sich insbesondere auch keine Insassen in dem Kraftfahrzeug befinden.
Allgemein ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eine Steuereinheit bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs durch Betreiben von zumindest einer Fahrzeugkomponente, z.B. einer Heizung, zumindest einen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, z.B. eine Temperatur, derart einzuregeln oder einzustellen, dass der zumindest eine Betriebsparameter eine Sollvorgabe oder Benutzervorgabe erfüllt. Zumindest ein Teil der Betriebsenergie zum Betreiben der zumindest einen Fahrzeugkomponente wird hierbei durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Mit anderen Worten wird also der Verbrennungsmotor durch die Steuereinheit selbsttätig gestartet, wenn Betriebsenergie für die zumindest eine Fahrzeugkomponente benötigt wird.
Um hierbei zu vermeiden, dass die zumindest eine Fahrzeugkomponente unnötig oft oder unnötig lange betrieben wird und hierdurch Energie verschwendet oder eine unnötig große Emission erzeugt wird, ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von bestimmten Zustandsdaten zumindest einen Startzeitpunkt und/oder zumindest eine Laufdauer des Verbrennungsmotors derart festzulegen, dass eine vom Verbrennungsmotor während der Parkphase erzeugte Energiemenge und/oder Emission ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt. Die Emission kann z.B. eine Abgasemission, eine Kohlendioxid-Emission und/oder eine Lärmemission umfassen.
Die Steuereinrichtung kann also den Verbrennungsmotor zu bestimmten Startzeitpunkten starten und dann für eine bestimmte Laufdauer betreiben, so dass er währenddessen Betriebsenergie erzeugt. Am Ende der Laufdauer wird der Verbrennungsmotor dann jeweils wieder ausgeschaltet. Das Minimierungskriterium kann hierbei besagen, dass die Energiemenge und/oder die Emission minimiert sein sollen. Das Minimierungskriterium kann aber auch weniger streng ausgelegt sein, so dass nicht ein absolutes Minimum erfüllt sein soll, sondern es beispielsweise genügt, dass die Energiemenge und/oder die Emission unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts gehalten sind.
Zum Ermitteln des zumindest einen Startzeitpunkts und/oder der zumindest einen Laufdauer nutzt die Steuereinheit die besagten Zustandsdaten. Dadurch reagiert die Steuereinheit flexibel auf Umwelteinflüsse und/oder den aktuellen Zustand der Fahrzeugkomponenten. Die Zustandsdaten betreffen entsprechend zumindest eine während der Parkphase auf den zumindest einen Betriebsparameter einwirkende Umfeldgröße, also beispielsweise die Außentemperatur oder eine Sonneneinstrahlung. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Zustandsdaten auch einen jeweiligen Zustand der zumindest einen Fahrzeugkomponente betreffen, beispielsweise einen Ladezustand einer Fahrzeugbatterie, deren Energie anstelle derjenigen des Verbrennungsmotors genutzt werden kann.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors unter energetischen Gesichtspunkten in einen besseren Betriebsbereich verlegt wird, also der Verbrennungsmotor dann und nur dann betrieben wird, wenn es unbedingt nötig ist, um die Benutzervorgabe zu erfüllen.
Durch den Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ergibt sich das erfindungsgemäße Verfahren.
Während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs wird durch Betreiben von zumindest einer Kraftfahrzeugkomponente zumindest ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs gemäß einer Benutzervorgabe eingestellt, wobei zumindest ein Teil einer Betriebsenergie für die zumindest eine Fahrzeugkomponente mittels eines Verbrennungsmotors erzeugt wird. Die Steuereinheit empfängt des Weiteren Zustandsdaten betreffend zumindest eine während der Parkphase auf den zumindest einen Betriebsparameter einwirkende Umfeldgröße und/oder betreffend einen jeweiligen Zustand der zumindest einen Fahrzeugkomponente. In Abhängigkeit von den Zustandsdaten legt die Steuereinheit für den Verbrennungsmotor zumindest einen Startzeitpunkt und/oder zumindest eine Laufdauer in der Weise fest, dass eine vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Energiemenge der Betriebsenergie ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt.
Die Steuereinheit kann hierbei beispielsweise durch ein Steuergerät oder ein Programmmodul für ein Steuergerät oder eine andere Prozessoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein. Die Zustandsdaten können durch einen in dem Kraftfahrzeug bereitgestellten Sensor oder mehrere Sensoren und/oder durch eine Empfangseinrichtung für ein Funksignal, beispielsweise ein WLAN-Signal oder ein Mobilfunksignal, erfasst werden.
Die Benutzervorgabe für den zumindest einen Betriebsparameter umfasst insbesondere einen Wert oder ein Werteintervall für ein Klimatisierungsziel, beispielsweise eine Lufttemperatur in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs oder eine Motortemperatur. Zusätzlich oder alternativ dazu kann als Benutzervorgabe ein Einfrierschutz gefordert sein, durch welchen verhindert ist, dass ein Zugang zum Kraftfahrzeug durch Eis blockiert ist, beispielsweise durch zugefrorene Fahrzeugschlösser, und/oder der Verbrennungsmotor oder eine Betriebsflüssigkeit des Verbrennungsmotors eingefroren sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs sichergestellt sein, welche das Losfahren mit dem Kraftfahrzeug am Ende der Parkphase sicherstellt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Motorstarttemperatur für den Verbrennungsmotor festgelegt sein, so dass sich ein materialschonender Betrieb beim Anlassen des Verbrennungsmotors ergibt.
Andere Weiterbildungen der Erfindung betreffen die zumindest eine Fahrzeugkomponente, die zum Einstellen des zumindest einen Betriebsparameters genutzt wird.
Die zumindest eine Fahrzeugkomponente umfasst gemäß einer Ausführungsform den Verbrennungsmotor selbst, um beispielsweise ein Motoröl zu heizen oder einen Kühlwasserkreislauf zu entfrosten. Die Betriebsenergie stellt hierbei die Heizenergie dar, die der Verbrennungsmotor als Abwärme erzeugt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Klimaanlage betrieben werden, um beispielsweise einen Fahrgastraum zu temperieren. Zusätzlich oder alternativ dazu kann als eine Fahrzeugkomponente eine Fahrzeugbatterie betrieben werden, beispielsweise eine Brennstoffzelle, die hierdurch Eigenwärme erzeugt. Mittels der Fahrzeugbatterie kann auch eine zusätzliche Betriebsenergie für eine weitere Fahrzeugkomponente bereitgestellt werden, ohne dass hierzu der Verbrennungsmotor gestartet werden muss. Zum Heizen des Kraftfahrzeugs können auch eine Motorheizung und/oder eine Kraftstoffheizung und/oder eine Batterieheizung als weitere Fahrzeugkomponenten betrieben werden. Auch ein PTC-Element (PTC – Positive Temperature Coefficient) kann als Fahrzeugkomponente vorgesehen sein.
Mittels der beschriebenen Fahrzeugkomponenten kann in vorteilhafter Weise bei sehr niedrigen Außentemperaturen, beispielsweise bei Temperaturen kleiner als –10 Grad Celsius oder als –20 Grad Celsius, oder auch bei sehr hohen Außentemperaturen, beispielsweise bei einer Außentemperatur von mehr als 30 Grad Celsius oder mehr als 40 Grad Celsius, als Betriebsgröße eine Temperatur in dem Kraftfahrzeug gemäß einer Benutzervorgabe gehalten oder eingestellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist die Steuereinheit bevorzugt dazu ausgelegt, als Zustandsdaten insbesondere folgenden Informationen zu empfangen.
Zustandsdaten betreffend eine Außentemperatur weisen den Vorteil auf, dass eine momentane oder eine zukünftige Außentemperatur bekannt ist und hieraus ein Startzeitpunkt ermittelt werden kann, zu welchem eine gemäß der Benutzervorgabe einzustellende Fahrzeugtemperatur unter einen vorbestimmten Mindestwert oder über einen vorbestimmten Höchstwert erreicht ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Wettervorhersage durch die Zustandsdaten gegeben sein, so dass ebenfalls auf einen Temperaturverlauf zum Ermitteln von zumindest einem Startzeitpunkt rückgeschlossen werden kann. Der Temperaturverlauf kann sich beispielsweise aufgrund einer intensiven Sonneneinstrahlung in einer Wüstenregion ergeben. Als Zustandsdaten können auch eine Öltemperatur und/oder Kühlmitteltemperatur und/oder Batterietemperatur ermittelt werden, was den Vorteil aufweist, dass hierzu die auch für andere Funktionalitäten bereits in der Regel vorhandenen Sensoren genutzt werden können. Zudem kann überprüft werden, ob diese Betriebsmittel des Kraftfahrzeugs noch oberhalb eines jeweiligen Gefrierpunkts sind. Es kann als Zustandsdaten auch ein Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs ermittelt werden und die Möglichkeit überprüft werden, ob anstelle eines Starts des Verbrennungsmotors zusätzliche Betriebsenergie aus der Batterie entnommen werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Zustandsdaten auch einen Tankfüllstand angeben, so dass ermittelt werden kann, wie viel Betriebsenergie der Verbrennungsmotor insgesamt während der Parkphase überhaupt bereitstellen kann.
Besonders bevorzugt ist bei der Erfindung vorgesehen, dass die Benutzervorgaben auch zumindest einen Erfüllungszeitpunkt umfassen, also eine Zeitangabe betreffend Zeitpunkt, an welchem der zumindest eine Betriebsparameter gemäß der Benutzervorgabe eingestellt sein muss. Insbesondere handelt es sich bei einem Erfüllungszeitpunkt um den Endzeitpunkt der Parkphase, also denjenigen Zeitpunkt, zu welchem der Fahrer das Kraftfahrzeug wieder benutzen möchte. Durch Berücksichtigen des zumindest einen Erfüllungszeitpunkt muss mit anderen Worten nicht durchgehend während der gesamten Parkphase die Benutzervorgabe erfüllt sein, also beispielsweise eine bestimmte Mindesttemperatur im Kraftfahrzeug sichergestellt sein. Hierdurch ergibt sich ein Freiheitsgrad für die Minimierung der vom Verbrennungsmotor insgesamt erzeugten Betriebsenergie und/oder der Emission. Die Steuereinheit kann dann nämlich dazu ausgelegt sein, während der Parkphase zum Erfüllen des Minimierungskriteriums für den zumindest einen Betriebsparameter außerhalb des zumindest einen Erfüllungszeitpunkts auch einen Wert zuzulassen, der die Benutzervorgabe wertemäßig verletzt, also beispielsweise eine Temperatur unterhalb der Mindesttemperatur. Das Kraftfahrzeug muss ja nur zum Erfüllungszeitpunkt wieder so weit aufgeheizt sein, dass die Temperatur bei der Mindesttemperatur oder darüber liegt.
Wie bereits ausgeführt, kann das Kraftfahrzeug zumindest eine weitere fahrzeugeigene Energiequelle zum Bereitstellen zusätzlicher Betriebsenergie aufweisen, also beispielsweise eine Niedervolt-Fahrzeugbatterie oder eine Traktionsbatterie oder einen zusätzlichen Akkumulator zum Betreiben beispielsweise eines Heizelements oder einer Klimatisierungseinrichtung. Bevorzugt ist hierbei die Steuereinheit dazu ausgelegt, zwischen dem Verbrennungsmotor und der zumindest einen weiteren Energiequelle auszuwählen, beim Betreiben der zumindest einen Fahrzeugkomponente um das Minimierungskriteriums zu erfüllen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für den Fall, dass eine Klimatisierungseinrichtung oder eine Heizeinrichtung für eine Betriebsdauer von z.B. zehn Minuten betrieben werden soll, ein erster Anteil davon, z.B. acht Minuten, eine Betriebsenergie aus der zumindest einen zusätzlichen Energiequelle und nur ein verbleibender zweiter Anteil, also hier dann zwei Minuten, durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, unabhängig von der Benutzervorgabe die Wiederstartfähigkeit des Verbrennungsmotors sicherzustellen, also insbesondere den Kraftstofftank mit dem Kraftstoff für den Verbrennungsmotor nur so weit zu entleeren, dass der Verbrennungsmotor am Ende der Parkphase noch gestartet werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu wird insbesondere sichergestellt, dass eine in einer Starterbatterie verbleibende Restenergie ausreicht, um einen Starter für den Verbrennungsmotor am Ende der Parkphase zu betreiben.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, bei der Benutzervorgabe einen vorbestimmten Toleranzbereich zu erzwingen. Mit anderen Worten kann der Nutzer seine Vorgabe, beispielsweise eine Temperatur, nur bis auf den Toleranzbereich genau festlegen. Hierdurch ergeben sich in vorteilhafter Weise Freiheitsgrade beim Minimieren des Energieverbrauchs und/oder der Emission des Verbrennungsmotors
Um in Abhängigkeit von den Zustandsdaten den zumindest einen Startzeitpunkt und/oder die geeignete Laufzeitdauer nach jedem Start des Verbrennungsmotors zu ermitteln, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass durch die Steuereinheit anhand der Zustandsdaten ein Modell des Kraftfahrzeugs konfiguriert wird und dann anhand des Modells derjenige zumindest eine Startzeitpunkt und/oder diejenige zumindest eine Laufdauer ermittelt werden, die das Minimierungskriterium erfüllen.
Das Modell ist hierbei insbesondere dazu ausgelegt, ein Losbrechmoment des Verbrennungsmotors und/oder eine für einen Motorstart des Verbrennungsmotors benötigte Startleistung und/oder eine Startenergiemenge eines Starters des Verbrennungsmotors und/oder eine Leistungsfähigkeit einer Starterbatterie und/oder eine Restenergiemenge einer Starterbatterie und/oder einen zeitlichen Verlauf einer Kraftfahrzeugtemperatur vorherzusagen oder zu prädizieren. Beispielsweise kann also mittels des Modells und beispielsweise Zustandsdaten, die eine aktuelle Außentemperatur und/oder eine Temperaturvorhersage umfassen, vorhergesagt werden, welcher Temperaturverlauf sich im Kraftfahrzeug während der Parkphase ergeben wird, woraus sich dann geeignete Startzeitpunkte und/oder Laufdauern für den Verbrennungsmotor ermitteln lassen. Anhand des Modell kann aber auch ein Schwellenwert z.B. für eine Motortemperatur und/oder eine Motoröltemperatur und/oder eine Kühlmitteltemperatur und/oder eine Batterietemperatur ermittelt werden und dann immer dann der Verbrennungsmotor gestartet werden, falls ein aktueller Temperaturwert kleiner (Einfrierschutz) oder größer (Hitzeschutz) als der jeweilige Schwellenwert ist. Hierdurch ergeben sich dann die Startzeitpunkte implizit. Die Laufzeitdauer kann sich z.B. auch durch eine Zweipunktregelung für den jeweiligen Temperaturwert ergeben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
2 ein Diagramm mit einem schematischen Verlauf einer Fahrzeugtemperatur, wie er sich gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben kann, und
3 eine Skizze zur Erläuterung eines dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Prinzips.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen
Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, wie etwa einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann auf einem Parkplatz 12 beispielsweise an einem Straßenrand geparkt sein. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug 10 verlassen sein, das heißt es müssen sich keine Personen in dem Kraftfahrzeug 10 befinden. Das Kraftfahrzeug 10 befindet sich in einer Parkphase, in welcher ein Verbrennungsmotor 14 zumindest zeitweise ausgeschaltet ist.
Das Kraftfahrzeug 10 kann eine Steuereinheit 16, eine Sensoreinrichtung 18, zumindest einen Temperierungskomponente 20, eine Empfangseinrichtung 22, einen Kraftstofftank 24 mit einem Kraftstoff 26 für den Verbrennungsmotor 14 sowie eine Fahrzeugbatterie 28 für einen elektrischen Starter 30 des Verbrennungsmotors 14 und zum Versorgen der Temperierungskomponente 20 umfassen.
Die Steuereinheit 16 kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 oder durch ein Programmmodul für ein Steuergerät oder eine andere Prozessoreinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein. Die Steuereinheit 16 kann dazu ausgelegt sein, den Verbrennungsmotor 14 selbsttätig zu starten, um beispielsweise einen Kühlmittelkreislauf oder einen Ölkreislauf des Verbrennungsmotors 14 aufzuheizen oder um beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) elektrischen Generators in bekannter Weise elektrische Energie zum Betrieb der Temperierungskomponenten 20 bereitzustellen. Die Steuereinheit 16 kann auch den Betriebszustand der Temperierungskomponenten 20 steuern, also diese an- und ausschalten sowie z.B. deren Temperierungsleistung einstellen.
Die Sensoreinrichtung 18 kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Die Sensoreinrichtung 18 kann dazu ausgelegt sein, beispielsweise einen Ladezustand L der Batterie 28, eine Öltemperatur Toil eines Ölkreislaufs des Verbrennungsmotors 14, eine Temperatur Tcool eines Kühlkreislaufs des Verbrennungsmotors 14, einen Füllstand F und/oder eine Außentemperatur Tout einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu ermitteln.
Die Empfangseinrichtung 22 kann dazu ausgelegt sein, beispielsweise aus dem Internet Wettervorhersagedaten W betreffend einen zukünftigen Verlauf der Außentemperatur Tout oder beispielsweise einer Sonneneinstrahlung zu empfangen. Die erfasste Außentemperatur Tout, die Motoröltemperatur Toil, die Kühlmitteltemperatur Tcool, der Ladezustand L der Batterie und der Füllstand F sowie die Wettervorhersagedaten W stellen Zustandsdaten dar, welche an die Steuereinheit 16 übertragen werden. Bei dem Kraftfahrzeug 10 können weitere Zustandsdaten oder auch weniger als die bestimmten Zustandsdaten bereitgestellt sein.
Die Steuereinheit 16 kann dazu ausgelegt sein, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten den Verbrennungsmotor 14 sowie die Temperierungskomponenten 20 zu steuern, damit bei dem Kraftfahrzeug 10 eine Benutzervorgabe beispielsweise betreffend eine Kraftfahrzeugtemperierung Tmin erfüllt ist, wenn der Fahrer zu seinem Kraftfahrzeug 10 zurückkehrt und dieses benutzen möchte.
Für die weitere Erläuterung des Ausführungsbeispiels sei angenommen, dass die Benutzervorgabe Tmin eine Mindesttemperatur vorgibt, die in dem Kraftfahrzeug 10, beispielsweise in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs 10 herrschen soll. Optional kann der Fahrer neben der Benutzervorgabe Tmin auch einen Erfüllungszeitpunkt t0 vorgegeben haben, der angibt, wann der Fahrer die Benutzervorgabe Tmin erfüllt haben möchte. Im Beispiel sei der Erfüllungszeitpunkt der Rückkehrzeitpunkt t0 des Fahrers zum Kraftfahrzeug 10.
Zusätzlich kann in dem Kraftfahrzeug 10 ein Einfrierschutz für den Verbrennungsmotor 14 eingeschaltet sein.
Die Steuereinheit 16 kann bei dem Kraftfahrzeug 10 sicherstellen, dass zum Rückkehrzeitpunkt t0 die Benutzervorgabe Tmin erfüllt ist. Zum Erzeugen der benötigten Betriebsenergie z.B. für die Temperierungskomponenten 20 kann die Steuereinheit 16 bedarfsweise den Verbrennungsmotor 14 starten, um entweder den Verbrennungsmotor 14 selbst aufzuheizen oder mittels des Generators die Betriebsenergie für die Temperierungskomponenten 20 bereitzustellen. Die Temperierungskomponenten 20 können auch unabhängig von dem Verbrennungsmotor 14 beispielsweise mittels der Fahrzeugbatterie 28 betrieben werden. Die Steuereinheit 16 kann nun vorsehen, einen oder mehrere Startzeitpunkte des Verbrennungsmotors 14 bis zum Rückkehrzeitpunkt t0 sowie für jeden Startzeitpunkt auch noch Laufdauern für den Verbrennungsmotor 14 zu ermitteln, um die Benutzervorgabe Tmin zu erfüllen und den Einfrierschutz zu bieten.
Hierbei muss es nicht unbedingt sinnvoll sein, das Kraftfahrzeug 10 zunächst beispielsweise eine ganze Nacht hindurch unbeheizt zu lassen und dann beispielsweise 30 Minuten vor dem Rückkehrzeitpunkt t0 mit dem Temperieren des Kraftfahrzeugs 10 zu beginnen. Hierbei kann dann das Kraftfahrzeug 10 z.B. derart weit ausgekühlt sein, dass sich beispielsweise der Verbrennungsmotor 14 überhaupt nicht mehr starten lässt, wenn beispielsweise die Außentemperatur Tout weniger als z.B. –30 Grad beträgt.
Außerdem kann dann das Kraftfahrzeug 10 derart stark ausgekühlt sein, dass insgesamt mehr Kraftstoff 26 zum Aufheizen des Kraftfahrzeugs 10 benötigt wird als es beispielsweise benötigt worden wäre, wenn man den Verbrennungsmotor 14 und/oder die Temperierungskomponenten 20 bis zum Rückkehrzeitpunkt t0 mehrmals für kurze Zeit betrieben hätte.
Die Steuereinheit 16 kann deshalb dazu ausgelegt sein, optimale Startzeitpunkte und Laufdauern für den Verbrennungsmotor 14 zu ermitteln, damit dieser möglichst wenig Kraftstoff 26 verbraucht und dennoch alle Benutzervorgaben, hier also Tmin zum Rückkehrzeitpunkt t0 und der Einfrierschutz, erfüllt werden. Bei Umgebungstemperaturen außerhalb oder am Rand der vorgesehenen oder der optimalen Betriebstemperatur wird hierdurch die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors unter energetischen Gesichtspunkten optimiert. Dies kann die Lebensdauer von Bauteilen erhöhen, weil beispielsweise ein Kaltstart vermieden wird. Zudem kann hierbei auch ein Widerstart des Verbrennungsmotors 14 sichergestellt werden, weil ein Einfrierschutz bereitgestellt ist. Für den Fahrzeugnutzer erhöht sich hierdurch der Komfort, da die zusätzlichen Temperierungskomponenten 20 beispielsweise auch zum Aufheizen des Fahrgastraumes sicher betrieben werden können, ohne dass zum Rückkehrzeitpunkt t0 beispielsweise die Fahrzeugbatterie 28 vollständig entladen ist und sich der Starter 30 nicht mehr betreiben lässt.
Die Steuereinheit 16 führt zum Ermitteln der Startzeitpunkte und/oder der Laufzeitdauern eine intelligente Steuerung des Verbrennungsmotorbetriebs zur Vorkonditionierung der Fahrzeugkomponenten, hier des Fahrzeuginnenraums, durch. Das Kraftfahrzeug 10 nutzt hierzu die Steuereinheit 16 sowie die Energieversorgung, wie sie sowohl durch den Verbrennungsmotor 14, d.h. den Kraftstoff 26, sowie auch durch die Batterie 28 bereitgestellt ist. Die Energieversorgung wird also insbesondere autark durch den fahrzeuginternen Energiespeicher, beispielsweise die Batterie 28, und den Tankinhalt des Kraftstofftanks 24 sichergestellt. Zudem kann die Sensoreinrichtung 18 und/oder die Empfangseinrichtung 22 genutzt werden. Die Steuereinheit 16 aktiviert und/oder deaktiviert den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von definierten Parametern, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur Tout, welche je nach Art von der zugehörigen Sensorik 18 erfasst werden kann.
Durch die intelligente Steuerung auf Basis der Zustandsinformation zur Vorkonditionierung auf beispielsweise die Benutzervorgabe Tmin wird hierbei ein optimaler Kompromiss zwischen dem dazu notwendigen Energieverbrauch und/oder den beim Betrieb des Verbrennungsmotors 14 entstehenden Emissionen einerseits und dem Vorkonditionierungsergebnis andererseits erreicht.
Beispielsweise kann sich mit der Zeit t dann während der Parkphase der in 2 veranschaulichte Verlauf für eine Temperatur des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise die Temperatur des Verbrennungsmotors 14 oder eine Temperatur Temp des Fahrgastraumes ergeben. Zu Beginn der Parkphase zum Zeitpunkt t1 ist die Temperatur Temp noch auf einem vom Fahrer während der vorangegangenen Fahrt eingestellten Komfortwert. Nach Abstellen des Verbrennungsmotors 14 durch die Steuereinheit 16 kühlt das Kraftfahrzeug 10 ab, was in der 2 durch eine Veränderung der Schraffur veranschaulicht ist. Die Steuereinheit 16 hat z.B. ermittelt, wie lange die Parkphase dauern wird, das heißt den Zeitabstand zwischen dem Startzeitpunkt t1 und dem vom Fahrer angegebenen Rückkehrzeitpunkt t0. Die Steuereinheit 16 kann dann beispielsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur Tout, der Öltemperatur Toil, der Kühlmitteltemperatur Tcool, einer Batterietemperatur der Batterie 28, dem Ladezustand L der Batterie 28 und/oder dem Tankfüllstand F Startzeitpunkte t_on und Stoppzeitpunkte t_off für den Verbrennungsmotor 14 ermitteln, um das Kraftfahrzeug 10 wieder aufzuheizen. Zu Stoppzeitpunkten t_off wird der Verbrennungsmotor 14 z.B. durch eine Hystereseregelung oder Zweipunkteregelung wieder abgeschaltet. Der Zeitabstand zu einem Startzeitpunkt t_on und einem Stoppzeitpunkt t_off ergibt eine Laufdauer l1 für den Verbrennungsmotor 14.
Maßnahmen zum Aufheizen können allgemein gemäß der Erfindung beispielsweise auch umfassen, dass der Verbrennungsmotor 14 während einer Laufphase mit erhöhter Leerlaufdrehzahl betrieben wird und/oder mit einer zusätzlichen Last, zum Beispiel durch einen PTC, beaufschlagt wird, wobei dann der PTC wiederum selbst Wärme abgibt. Um den Verbrennungsmotor 14 zu heizen, kann als zusätzliche, das Aufheizen fördernde Maßnahme eine Wärmezufuhr in den Fahrgastraum, beispielsweise durch Schließen von Lüftungsklappen, unterbrochen werden.
Die Steuereinheit 16 kann auch überprüfen, ob es energetisch günstiger ist, anstelle eines Starts des Verbrennungsmotors 14 elektrische Energie aus der Batterie 28 zu entnehmen. Beispielsweise kann überprüft werden, wie viel elektrische Energie in der Fahrzeugbatterie 28 höchstens verbleiben muss, um es dem Fahrer zu ermöglichen, am Ende der Parkphase den Verbrennungsmotor 14 noch einmal zu starten. Danach kann die Batterie 28 durch den Generator des Verbrennungsmotors 14 während der anschließenden Fahrt wieder aufgeladen werden. Die übrige, in der Fahrzeugbatterie 28 verbleibende Energie kann dann während der Parkphase zum Betreiben der Temperierkomponenten 20 genutzt werden, ohne dass hierbei dann von dem Kraftstoff 26 etwas verbraucht wird.
In dem in 2 veranschaulichten Beispiel ermittelt die Steuereinheit 16 zusätzlich eine Startzeit t_ret, zu welcher auch das Aufheizen des Fahrgastraumes und/oder das Aktivieren einer Sitzheizung vorgesehen ist, damit zum Rückkehrzeitpunkt t0 der Fahrgastraum zumindest auf die Benutzervorgabe Tmin aufgeheizt ist.
Damit die Steuereinheit 16 die Startzeitpunkte t_on und die Laufdauern l1, l2 ermitteln kann, kann in der Steuereinheit 16 beispielsweise ein Modell 32 bereitgestellt sein, wie es in 3 veranschaulicht ist. Das Modell 32 kann beispielsweise einen Zusammenhang zwischen einem Losbrechmoment M des Verbrennungsmotors 14, einer Temperatur T des Verbrennungsmotors 14, beispielsweise der Öltemperatur Toil oder der Kühlmitteltemperatur Tcool, und einer Leistungsfähigkeit Pbat der Fahrzeugbatterie 28 angeben. Das Modell 32 kann beispielsweise besagen, dass bei einer Temperatur T = 20 Grad Celsius das Losbrechmoment M = 100 Prozent beträgt und die Leistungsfähigkeit Pbat der Fahrzeugbatterie 28 ebenfalls 100 Prozent beträgt. Mit sinkender Temperatur steigt das Losbrechmoment M, während die Leistungsfähigkeit Pbat der Fahrzeugbatterie 28 abnimmt. Hieraus kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur Tout oder einem ermittelten zeitlichen Verlauf der Außentemperatur Tout durch die Steuereinheit 16 ermittelt werden, wann oder bei welchem Wert der Temperatur T bei gegebenem Ladezustand L der Fahrzeugbatterie 28 wieder ein Start des Verbrennungsmotors 14 erfolgen muss, damit die Fahrzeugbatterie 28 noch leistungsfähig genug ist, um den Starter 30 zum Starten des Verbrennungsmotors 14 zu betreiben.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist bevorzugt auch vorgesehen, dass in der Starteinheit 16 ein Autorisierungscode zum Starten des Verbrennungsmotors 14 bereitgestellt ist, so dass die Steuereinheit 16 mittels des Autorisierungscodes den Verbrennungsmotor 14 starten kann, ohne dass hierzu ein elektronischer Diebstahlschutz deaktiviert sein muss, welcher verhindert, dass beispielsweise ein Dieb in das Kraftfahrzeug 10 einsteigt und den Verbrennungsmotor 14 beispielsweise mittels einer Start-/Stopp-Taste startet.
Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie eine intelligente Motorsteuerung zur Vorkonditionierung von Fahrzeugen und/oder Fahrzeugkomponenten erfindungsgemäß realisiert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8704822 U1 [0003]
DE 3039783 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug (10) mit einer Steuereinheit (16), welche dazu ausgelegt ist, während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) durch Betreiben von zumindest einer Kraftfahrzeugkomponente (14, 20) zumindest einen Betriebsparameter (T_emp) des Kraftfahrzeugs (10) derart einzustellen, dass der zumindest eine Betriebsparameter (T_emp) eine Benutzervorgabe (Tmin) erfüllt, wobei ein Verbrennungsmotor (14) dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil einer Betriebsenergie zum Betreiben der zumindest einen Fahrzeugskomponente (14, 20) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) betreffend zumindest eine während der Parkphase auf den zumindest einen Betriebsparameter (Temp) einwirkende Umfeldgröße (Tout) und/oder betreffend einen jeweiligen Zustand der zumindest einer Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) zu empfangen und in Abhängigkeit von den Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) bei dem Verbrennungsmotor (14) zumindest einen Startzeitpunkt (t_on) und/oder zumindest eine Laufdauer (l1, l2) derart festzulegen, dass eine vom Verbrennungsmotor (14) während der Parkphase erzeugte Energiemenge und/oder Emission ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die Benutzervorgabe (Tmin) für den zumindest einen Betriebsparameter (Temp) jeweils einen Wert und/oder ein Werteintervall vorgibt, wobei der vorgegebene Wert und/oder das vorgegebene Werteintervall ein Klimatisierungsziel angibt, und/oder die Benutzervorgabe einen Einfrierschutz und/oder eine Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs (10) und/oder eine Motorstarttemperatur für den Verbrennungsmotor (14) festlegt.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) zumindest eine aus den folgenden umfasst: den Verbrennungsmotor (14), eine Klimaanlage, eine Fahrzeugbatterie (28), eine Motorheizung, eine Kraftstoffheizung, eine Batterieheizung, ein PTC-Element, eine Drehzahlregelung.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, als Zustandsdaten zumindest eine der folgenden Informationen zu empfangen: eine Außentemperatur (Tout), eine Wettervorhersage (W), eine Öltemperatur (Toil), eine Kühlmitteltemperatur (Tcool), eine Batterietemperatur, einen Ladezustand (L) der Batterie, einen Tankfüllstand (F).
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Benutzervorgaben (Tmin) zumindest einen Erfüllungszeitpunkt (t0), an welchem der zumindest einen Betriebsparameter (Temp) gemäß der Benutzervorgabe (Tmin) eingestellt sein muss, umfasst und die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, während der Parkphase zum Erfüllen des Minimierungskriteriums für den zumindest einen Betriebsparameter (Temp) außerhalb des zumindest einen Erfüllungszeitpunkts (t0) auch einen Wert zuzulassen, der die Benutzervorgabe (Tmin) wertemäßig verletzt.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (10) zumindest eine weitere fahrzeugeigene Energiequelle (28) zum Bereitstellen einer zusätzlichen Betriebsenergie für die zumindest eine Fahrzeugkomponente (20) aufweist und die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, zum Erfüllen des Minimierungskriteriums zwischen dem Verbrennungsmotor (14) und der zumindest einen weiteren Energiequelle (28) für das Betreiben der zumindest einen Fahrzeugkomponente (20) auszuwählen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, unabhängig von der Benutzervorgabe (Tmin) die Wiederstartfähigkeit des Verbrennungsmotors (14) sicherstellen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, bei der Benutzervorgabe (Tmin) einen vorbestimmten Toleranzbereich zu erzwingen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (16) dazu ausgelegt ist, anhand der Zustandsdaten ein Modell (32) des Kraftfahrzeugs (10) zu konfigurieren und anhand des Modells (32) denjenigen zumindest einen Startzeitpunkt (t_on) und/oder diejenige zumindest eine Laufdauer (l1, l2) zu ermitteln, die das Minimierungskriterium erfüllen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 9, wobei das Modell (32) dazu ausgelegt ist, ein Losbrechmoment (M) des Verbrennungsmotors (14) und/oder eine für einen Motorstart des Verbrennungsmotors (14) benötigte Startleistung und/oder eine Startenergiemenge eines Starters (30) und/oder eine Leistungsfähigkeit (Pbat) einer Starterbatterie (28) und/oder eine Restenergiemenge der Starterbatterie (29) und/oder einen zeitlichen Verlauf einer Temperatur zu prädizieren.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), um während einer Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) durch Betreiben von zumindest einer Kraftfahrzeugkomponente (14, 20, 28) zumindest einen Betriebsparameter (Temp) des Kraftfahrzeugs (10) gemäß einer Benutzervorgabe (Tmin) einzustellen, wobei zumindest ein Teil einer Betriebsenergie für die zumindest eine Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) mittels eines Verbrennungsmotors (14) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (16) Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) betreffend zumindest eine während der Parkphase auf den zumindest einen Betriebsparameter (Temp) einwirkenden Umfeldgröße (Tout) und/oder betreffend einen jeweiligen Zustand der zumindest einer Fahrzeugkomponente (14, 20, 28) empfängt und in Abhängigkeit von den Zustandsdaten (L, F, Toil, Tout, Tcool, W) für den Verbrennungsmotor (14) zumindest einen Startzeitpunkt (t_on) und/oder zumindest eine Laufdauer (l1, l2) derart festlegt, dass eine vom Verbrennungsmotor (14) erzeugte Energiemenge der Betriebsenergie und/oder Emission ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt.