DE102018101357A1

DE102018101357A1 - Kühlgebläse und aktive kühlergrillklappensteuerung

Info

Publication number: DE102018101357A1
Application number: DE102018101357.4A
Authority: DE
Inventors: William Samuel Schwartz; Quazi Ehtesham Hussain
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180209324A1; MX2018000837A; CN108340771A; US10563564B2; CN108340771B

Abstract

Ein System zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs beinhaltet ein Kühlgebläse, ein System für aktive Kühlergrillklappen (active grille shutter - AGS) und eine Vielzahl von Wärmetauschern. Mindestens eine Steuerung ist bereitgestellt, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen zum Auswählen einer Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und Position des AGS-Systems beinhaltet, um einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern oder zu einem gesamten Fahrzeugkomponentensystem bei einem minimalen kombinierten Gesamtenergieverbrauch des Kühlgebläses und AGS-Systems bereitzustellen. Es sind Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs des Fahrzeugs unter Verwendung des Systems beschrieben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Luftströme und Kühlung in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Offenbarung Strategien zur Steuerung des Energieverbrauchs für Fahrzeuge, die mit Kühlgebläsen und Systemen für aktive Kühlergrillklappen (active grille shutter - AGS) ausgestattet sind, und Systeme zu deren Umsetzung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es sind zahlreiche Vorrichtungen und Systeme bereitgestellt, um Wärmeentwicklung in einem Fahrzeug zu steuern. Zum Beispiel ist herkömmlicherweise ein Kühlgebläse, das durch das Elektrosystem des Fahrzeugs angetrieben wird, bereitgestellt, um Luftstrom über und durch verschiedene Komponenten des Kühlmoduls bzw. der Kühlmodule des Fahrzeugs, wie etwa den Autokühler, den Ölkühler, Getriebefluidkühler und andere Wärmetauscher, die in dem Motorraum angeordnet oder mit dem Antriebsstrang in Verbindung stehen können, bereitzustellen. Ebenso ist es bekannt, Systeme für aktive Kühlergrillklappen (AGS) bereitzustellen, die typischerweise eine Vielzahl von Lamellen oder Klappen umfassen, die in vielfältige Winkel zwischen einer vollständig geöffneten Auslegung und einer vollständig geschlossenen Auslegung gedreht werden können. In der Tat ist es bekannt, AGS-Systeme bereitzustellen, die eine obere und untere Lamellen- oder Klappenbaugruppe umfassen, was eine Steuerung der Menge von Außenluft, die in den Motorraum einströmt und/oder über Elemente des Fahrzeugantriebsstrangs hinweg strömt, ermöglicht. AGS-Systeme werden häufig als ergänzende Kühlsysteme verwendet, um den Außenluftstrom in den Motorraum und/oder über Komponenten des Antriebs strangs hinweg insbesondere dann zu steigern/verringern, wenn sich ein Fahrzeug in Bewegung befindet.
Jedes dieser Systeme verbraucht Energie, wenn auch auf unterschiedliche Art und Weise. Das Kühlgebläse erfordert zu seinem Betrieb Energie, die von einem Fahrzeugsystem abgeleitet wird, und die Energienutzung wird einfach durch Steuern einer Gebläsedrehzahl gesteuert. Der durch das AGS-System bereitgestellte Luftstrom wird durch Einstellen der Klappen in eine gewünschte Position oder des Öffnungsgrads zwischen einer vollständig geschlossenen (geringster Luftstrom und geringster Luftwiderstand) Auslegung und einer vollständig geöffneten (größter Luftstrom und größter Luftwiderstand) Auslegung gesteuert. Der Energieverbrauch des Fahrzeugs in Bezug auf den Betrieb des AGS-Systems ist vorwiegend von dem Luftwiderstand abhängig, der durch die ausgewählte Position des AGS-Systems erzeugt wird.
Ein erforderliches Luftstromniveau in/durch den Motorraum des Fahrzeugs und/oder über Komponenten des Antriebsstrangs hinweg kann durch eine Kombination aus Einstellungen der Kühlgebläsedrehzahl und AGS-Position erzielt werden. Zum Beispiel kann ein gleiches Luftstromniveau durch eine höhere Einstellung der Kühlgebläsedrehzahl und eine weiter geschlossene AGS-Einstellung erzielbar sein oder alternativ durch eine niedrigere Einstellung der Kühlgebläsedrehzahl und eine weiter geöffnete AGS-Einstellung. Jede Kombination aus AGS-Position/Einstellung und Kühlgebläsedrehzahl führt jedoch aufgrund von Unterschieden bei dem Energieverbrauch des Kühlgebläses und dem Luftwiderstand in Zusammenhang mit einzelnen Paarungen zu sehr unterschiedlichen Niveaus des Gesamtenergieverbrauchs des Fahrzeugs. Eine bestimmte Kombination aus AGS-Einstellung und Kühlgebläsedrehzahl kann ein gewünschtes oder erforderliches Niveau an Kühlluftstrom über einen oder mehrere Wärmetauscher des Fahrzeugs hinweg bereitstellen, doch sie kann hinsichtlich des Energieverbrauchs und Wirkungsgrads des Fahrzeugs unerwünscht sein. Dementsprechend wird ein Bedarf an Verfahren und Systemen zum Minimieren des Energieverbrauchs festgestellt, der erforderlich ist, um einen gewünschten Luftstrom zu/über/durch einem/-n oder mehrere(n) Wärmetauscher(n) des Fahrzeugs und andere(n) Komponenten des Fahrzeugkühlmoduls bei Fahrzeugen unter Verwendung einer Kombination aus einem Kühlgebläse und einem AGS-System bereitzustellen.
Um dieses und andere Probleme zu lösen, betrifft die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Steuern des Energieverbrauchs bei Fahrzeugen, in denen Kühlluftstrom zu verschiedenen Wärmetauschern des Fahrzeugs durch eine Kombination aus einem Kühlgebläse und einem AGS-System bereitgestellt wird, und Systeme zum Umsetzen der Verfahren.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß den hier beschriebenen Zwecken und Vorteilen ist in einem Aspekt ein System zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend ein Kühlgebläse, ein System für aktive Kühlergrillklappen (AGS) und eine Vielzahl von Wärmetauschern. Mindestens eine Steuerung ist bereitgestellt, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen zum Auswählen einer Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und Position des AGS-Systems umfasst, um einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringsten Kühlgebläse-/AGS- Energieverbrauch bereitzustellen.
In Ausführungsformen wählt die Steuerung die Paarung gemäß einer Fahrzeugbewegungsrate aus und ist mit einem Steuersystem für das Kühlgebläse und einem Steuersystem für das AGS-System wirkverbunden. Die Steuerung kann die Paarung aus einer oder mehreren gespeicherten Lookup-Tabellen auswählen, die eine Vielzahl von Kühlgebläsedrehzahlwerten und eine Vielzahl von AGS-Positionswerten umfassen, die allesamt auf eine Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitswerten und eine Vielzahl von Wärmetauscher-Luftstromanforderungswerten abgebildet sind. In Ausführungsformen ist für jeden der Vielzahl von Wärmetauschern eine gesonderte gespeicherte Lookup-Tabelle bereitgestellt.
In einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs beschrieben, umfassend Bereitstellen einer Vielzahl von Wärmetauschern, eines Kühlgebläses und eines Systems für aktive Kühlergrillklappen (AGS) in einem Fahrzeug. Mindestens eine Steuerung, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen umfasst, ist ebenfalls bereitgestellt und mit einem Steuersystem für das Kühlgebläse und einem Steuersystem für das AGS-System wirkverbunden. Die Steuerung wählt eine Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und einer Position des AGS-Systems aus, die einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringstmöglichen Kühlgebläse-/AGS-Energieverbrauch bereitstellt. In Ausführungsformen wird die Paarung ferner gemäß einer Fahrzeugbewegungsrate ausgewählt. Die Vielzahl von Wärmetauschern kann in einem Fahrzeugmotorraum und/oder in Verbindung mit einem Fahrzeugantriebsstrang angeordnet sein.
In Ausführungsformen ist die Steuerung dazu ausgelegt, die Paarung aus einer oder mehreren gespeicherten Lookup-Tabellen auszuwählen, die eine Vielzahl von Kühlgebläsedrehzahlwerten und eine Vielzahl von AGS-Positionswerten umfassen, die allesamt auf eine Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitswerten und eine Vielzahl von Wärmetauscher-Luftstromanforderungswerten abgebildet sind. In Ausführungsformen ist für jeden der Vielzahl von Wärmetauschern eine gesonderte gespeicherte Lookup-Tabelle bereitgestellt.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren Schritte durch die Steuerung des Bestimmens, ob die ausgewählte Paarung einen erforderlichen Luftstrom für andere der Vielzahl von Wärmetauschern bereitstellt, und falls nicht, Auswählen einer anderen Paarung, die den erforderlichen Luftstrom für andere der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringstmöglichen Kühlgebläse-/AGS-Energieverbrauch bereitstellt. Dieser Schritt kann iterativ wiederholt werden, bis eine geeignete Paarung festgestellt ist.
In noch einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs beschrieben, umfassend Bereitstellen eines Kühlgebläses, eines Systems für aktive Kühlergrillklappen (AGS) und einer Vielzahl von Wärmetauschern in einem Fahrzeug, die jeweils eine Luftstromanforderung aufweisen, die sich bei einer vorgegebenen Änderung einer Bewegungsrate des Fahrzeugs und/oder einer erforderlichen Änderung des Wärmeaustauschs von dem Wärmetauscher zu dem Kühlluftstrom ähnlich ändert. Mindestens einer Steuerung, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen umfasst, ist ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ferner durch die mindestens eine Steuerung Auswählen eine Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und einer Position des AGS-Systems, die einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringstmöglichen Kühlgebläse-/AGS-Energieverbrauch bereitstellt.
In der folgenden Beschreibung sind Ausführungsformen der offenbarten Verfahren und Systeme zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs gezeigt und beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Vorrichtung zu anderen, unterschiedlichen Ausführungsformen in der Lage ist und ihre mehreren Details zur Modifikation in verschiedenen, naheliegenden Aspekten in der Lage sind, ohne von den Vorrichtungen und Verfahren, wie sie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben sind, abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und Beschreibungen ihrem Wesen nach als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungsfiguren, die hier aufgenommenen sind und einen Teil der Patentschrift bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der offenbarten Verfahren und Systeme zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, bestimmte Grundsätze davon zu erläutern. In der Zeichnung gilt:

1 stellt ein Fahrzeug dar, das ein Kühlmodul beinhaltet, das ein System für aktive Kühlergrillklappen (AGS) und ein Kühlgebläse umfasst;
2 stellt in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zum Bestimmen eines minimalen kombinierten Energieverbrauchs, um einen erforderlichen Luftstrom bereitzustellen, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar;
3 stellt grafisch Luftstromkennlinien (SCFM) dar, die in Abhängigkeit von der Kühlgebläsedrehzahl (U/min) und der Position des AGS-Systems (% geöffnet) aufgetragen sind;
4 stellt grafisch den kombinierten Gesamtenergieverbrauch (W) dar, der in Abhängigkeit von der Kühlgebläsedrehzahl (U/min) und der Position des AGS-Systems (% geöffnet) aufgetragen ist;
5 stellt in Form eines Ablaufdiagramms eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen eines minimalen kombinierten Energieverbrauchs, um einen erforderlichen Luftstrom bereitzustellen, der die Bedürfnisse von mehreren Wärmetauschern erfüllt, dar;
6 stellt in Form eines Ablaufdiagramms eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen eines minimalen kombinierten Energieverbrauchs, um einen erforderlichen Luftstrom bereitzustellen, der die Bedürfnisse von mehreren Wärmetauschern erfüllt, dar; und
7 veranschaulicht das Verfahren aus 6 weitergehend.

Nun erfolgt eine detaillierte Bezugnahme auf Ausführungsformen der offenbarten Verfahren und Systeme zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs, für die Beispiele in den beigefügten Zeichnungen und Figuren veranschaulicht sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Vorderbau 110 eines Fahrzeugs 100 gezeigt, das ein Kühlergrillelement 120 und ein Motorpaket, das im Allgemeinen als Bezugszeichen 130 dargestellt ist, beinhaltet. Das dargestellte Kühlergrillelement 120 beinhaltet ein oberes und unteres Kühlergrillteil, die vor einer oberen und unteren Motorraumöffnung angeordnet sind, wenngleich es bekannt ist, Kühlergrillelemente bereitzustellen, die nur eine einzige Motorraumöffnung beinhalten. Der Fachmann erkennt ohne Weiteres, dass die vorliegend beschriebenen Verfahren und Systeme zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs gleichermaßen für derartige Fahrzeuge geeignet sind.
Das Fahrzeug 100 beinhaltet ferner ein Kühlpaket, das ein System für aktive Kühlergrillklappen (AGS) 140 umfasst, das in der dargestellten Ausführungsform durch eine obere AGS-Baugruppe 150 und eine untere AGS-Baugruppe 160 bereitgestellt ist, die jeweils innerhalb der oberen und unteren Motorraumöffnung angeordnet sind. Jede AGS-Baugruppe 150, 160 umfasst eine Vielzahl von sich drehenden Klappen oder Lamellen 170, die um eine Mittelachse gedreht werden können, um einen Luftstrom von Außenluft (siehe Pfeile) in den Motorraum des Fahrzeugs 100 und/oder über/durch verschiedene Elemente des Fahrzeugantriebsstrangs insbesondere dann zu steuern, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Erneut ist es bekannt, Fahrzeuge bereitzustellen, die nur eine einzelne AGS-Klappenbaugruppe beinhalten, und die vorliegend beschriebenen Verfahren und Systeme zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs sind gleichermaßen für derartige Fahrzeuge geeignet.
Das Kühlpaket beinhaltet ferner ein Kühlgebläse 180, das mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs wirkverbunden ist und mit einer Reihe von Gebläsedrehzahlen betrieben werden kann, um einen Kühlluftstrom über das Motorpaket 130 und eine Vielfalt von Wärmetauschern, die im Allgemeinen als Wärmetauscher 185 a...n dargestellt ist, in Verbindung damit bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Vielfalt von Wärmetauschern, die im Allgemeinen als Wärmetauscher 185 a...n dargestellt ist, hier gleichermaßen die Wärmetauscher 185 in Verbindung mit dem Fahrzeugantriebsstrang bezeichnet.
Zu nicht einschränkenden Beispielen für Fahrzeugkomponenten, für die typischerweise Wärmetauscher 185 bereitgestellt sind, um den Kühlanforderungen der Komponenten nachzukommen, gehören Motor, Getriebe, luft- und/oder flüssigkeitsgekühlte Zwischenkühler, Batterie, Klimatisierungssystem, Elektromotoren, Vorrichtungen zur Energieumwandlung wie etwa Aufwärts-/Abwärtswandler, Wechselrichter, Computerausrüstung für autonome und nicht autonome Fahrzeuge, Brennstoffzellen, Verdichter, Kondensatoren für Brennstoffzellensysteme, Kühler für verschiedene Steuerungen einschließlich Pumpen/Lüftern/Verdichtern/Batterien/Antriebsmotoren des Fahrzeugs und andere.
2 stellt ein Verfahren 200 zum Steuern des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die Ausgangshypothese lautet, dass für jede beliebige gegebene Betriebsbedingung (Geschwindigkeit, Umgebungstemperatur etc.) eines Fahrzeugs 100 und für eine gegebene Kühlluftstromanforderung eines Wärmetauschers ein minimaler kombinierter Gesamtenergieverbrauchswert des AGS-Systems 140 und Kühlgebläses 180 existiert, der den erforderlichen Luftstrom für einen Wärmetauscher bereitstellt. Zunächst werden bei Schritt 210_a...n für jede eines Bereichs von Bewegungsraten oder Geschwindigkeiten a...n des Fahrzeugs das Kühlgebläse 180 und AGS-System 140 jeweils durch ihren jeweiligen gesamten Betriebsbereich betrieben. Das heißt, das Kühlgebläse 180 wird mit jeder möglichen Gebläsedrehzahl von „aus“ bis zu der höchstmöglichen Gebläsedrehzahl betrieben und das AGS-System 140 wird durch einen gesamten Betriebsbereich von vollständig geschlossenen Lamellen 170 (geringster Luftstrom zugelassen und geringster Luftwiderstand erzeugt) zu vollständig geöffneten Lamellen (größter Luftstrom zugelassen und größter Luftwiderstand erzeugt) getestet. Alternativ können das Kühlgebläse 180 und das AGS-System 140 durch eine vorbestimmte Reihe von schrittweise zunehmenden Einstellungen von einer geringsten zu einer höchsten betrieben werden. Der Fachmann wird erkennen, dass dieser Schritt durch tatsächliches Experimentieren oder durch Computermodellierung erreicht werden kann.
Schritt 210 stellt bei Schritt 220 Ausgaben bereit, die eine zweidimensionale Datenmatrix für die vollständigen Betriebsbereiche des AGS-Systems 140 und des Kühlgebläses 180 bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit definieren, wobei die Ausgaben folgende sind: 1) Energieverbrauch des AGS-Systems; 2) Energieverbrauch des Kühlgebläses; und 3) zu jedem und/oder durch jeden Wärmetauscher bereitgestellter Kühlluftstrom. Es gibt eine Reihe geeigneter Verfahren zum Erfassen dieser Ausgaben, die dem Fachmann allesamt bekannt sind. Zum Beispiel kann der Luftstrom über numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD) oder tatsächliche fahrzeuginterne Messungen bestimmt werden. Der Position des AGS-Systems 140 zuzuschreibender Energieverbrauch äußert sich durch eine Zunahme des Fahrzeugwiderstands, die sich in einem erhöhten Energieverbrauch bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit niederschlägt. Der erhöhte Widerstand kann fahrzeugintern oder durch CFD gemessen werden. Gleichermaßen kann der Energieverbrauch des Gebläses direkt fahrzeugintern gemessen oder durch CFD-Berechnungen und ein begleitendes Gebläseenergiemodell bestimmt werden.
Schritt 210 wird nach Bedarf für einen gewünschten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten a...n wiederholt, wobei das Endergebnis eine ausgegebene Datenbank 230 ist, die Werte für Folgendes beinhaltet: 1) Energieverbrauch des AGS-Systems 140, d. h. eine Zunahme der aerodynamischen Kraft des Fahrzeugs aufgrund des erhöhten Widerstands in Zusammenhang mit dem Öffnen der AGS-Lamellen oder -Klappen; 2) Energieverbrauch des Kühlgebläses 180; und 3) Kühlluftstrom, der für jede ausgewählte Fahrzeuggeschwindigkeit und über einen vollständigen Betriebsbereich des AGS-Systems und des Kühlgebläses bereitgestellt wird. Es versteht sich, dass diese Datenbank 230 einen vollständigen Bereich von Kühlluftstromwerten über/durch jeden Wärmetauscher in dem Luftstromweg umfasst. Die Datenbank 230 beinhaltet ferner einen vollständigen Bereich von Energieverbrauchswerten für das AGS-System 140 und Energieverbrauchswerten für das Kühlgebläse 180.
Als Nächstes wird die Datenbank 230 bei Schritt 240 verarbeitet, um den Luftstrom in Abhängigkeit von Paarungen der Drehzahl des Kühlgebläses 180 und der Position des AGS-Systems 140 (d. h. Lamelle % geöffnet) für eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Diese Informationen können als Bereich von Luftstromkennlinien 300_a...n dargestellt werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel stellt die Luftstromkennlinie 300a (siehe 3) einen Luftstromwert von 1200 SCFM dar. Dieser Luftstromwert von 1200 SCFM kann durch eine Vielfalt von Drehzahlen des Kühlgebläses 180 und Positionen des AGS-Systems 140 im Bereich von einer Kühlgebläsedrehzahl von > 2600 U/mit und einer Position des AGS-Systems von ungefähr 7-10 % geöffnet zu einer Kühlgebläsedrehzahl von ungefähr 700-800 U/min und einer Position des AGS-Systems von ungefähr 80-100 % geöffnet bereitgestellt werden. Der Fachmann wird erkennen, dass jede dieser Paarungen aus Kühlgebläse 180/AGS-System 140 zu einem anderen kombinierten Energieverbrauchsniveau führt. Die nächste Aufgabe ist es, das geringste kombinierte Energieverbrauchsniveau zu finden, das den gewünschten Luftstromwert bereitstellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 werden bei Schritt 250 die in 3 dargestellten Paarungen aus Kühlgebläse 180/AGS-System 140 dazu verwendet, einen kombinierten Energieverbrauch von Kühlgebläse/AGS-System zu bestimmen, d. h. ein kombinierter Gesamtenergieverbrauchswert 400_a...n (siehe 4) für jede Paarung. Durch Überlagern des so bestimmten kombinierten Energieverbrauchs mit den Luftströmen, die durch die gleichen Paarungen bereitgestellt werden, (siehe 3) wird der kombinierte Energieverbrauch für einen gegebenen Luftstrom über den Bereich von Paarungen, die den Luftstrom bereitstellen können, hinweg bestimmt. Die Paarung, die den minimalen Energieverbrauchswert bereitstellt, um den Luftstromwert zu ergeben, kann dann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren bestimmt werden, zum Beispiel durch Auflösen nach dem Minimum durch Differenzieren. Unter erneuter Bezugnahme auf 3 sind die Ergebnisse dieser Bestimmung des minimalen Energieverbrauchs für den bestimmten Bereich von Luftströmen im Allgemeinen als Linie 301 dargestellt, wobei bei einem gegebenen Luftstrom, der durch die Kennlinien 300 a...n dargestellt ist, der minimale kombinierte Energieverbrauch des Kühlgebläses/AGS-Systems durch den Schnittpunkt der Linie 301 und der Luftstromkennlinien gegeben ist. Der Vorgang wird für den gesamten ausgewählten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten a...n und die gewünschten Kühlluftströme wiederholt, um ein Kennfeld oder eine Lookup-Tabelle 260 von Paarungen aus Position des AGS-Systems 140 und Drehzahl des Kühlgebläses 180 mit kombiniertem minimalem Energieverbrauch bereitzustellen, die auf jede Fahrzeuggeschwindigkeit a...n und jede Kühlluftstromanforderung eines Wärmetauschers abgebildet sind. Dies kann als zweidimensionaler Graph mit der Fahrzeuggeschwindigkeit a...n und der Wärmetauscher-Luftstromanforderung als Achsen und mit dem minimalen kombinierten Gesamtenergieverbrauch, der durch die Paarungen aus AGS-System 140 und Drehzahl des Kühlgebläses 180 bereitgestellt wird, an jedem Punkt konzipiert sein.
Diese Lookup-Tabelle 260 wird zu einem Bestandteil der Steuerkalibrierungen für die Kühlstrategie gemacht, die fahrzeugintern verwendet werden soll. Die Strategie erfordert eine oder mehrere Fahrzeugsteuerungen (im Allgemeinen als Bezugszeichen 190 dargestellt; siehe 1), die mit dem AGS-System 140 und dem Kühlgebläse 180 wirkverbunden sind, um einen erforderlichen Luftstrom für bestimmte Systeme, die sie steuern, bereitzustellen. Die Steuerung(en) 190 verwenden dann die Lookup-Tabelle 260 dazu, aus bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen die Paarung von Position des AGS-Systems 140/Drehzahl des Kühlgebläses 180 zu bestimmen, die den minimalen kombinierten Gesamtenergieverbrauch bereitstellt und den erforderlichen Luftstrom bereitstellt.
Die Art und Ausgestaltung der Steuerungen 190, wie sie etwa verwendet werden, um verschiedene Systemfunktionen des Fahrzeugs 100 einschließlich Kühlsystemen/Wärmetauschern 185 zu steuern und zu überwachen, sind fachbekannt. Auf einer hohen Stufe umfassen die Steuerungen 190 Prozessoren oder Mikroprozessoren, Datenspeicher und Arbeitsspeicher. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über dedizierte elektrische Leitungen kommunizieren. Die Steuerung beinhaltet im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Arbeitsspeicher (z. B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, um miteinander zusammenzuwirken, um eine Reihe von Vorgängen auszuführen. Die Steuerung beinhaltet zudem vorbestimmte Daten wie etwa die Lookup-Tabellen 260, die durch die vorstehend beschriebenen Berechnungen und Testdaten bereitgestellt werden und in dem Arbeitsspeicher gespeichert sind. Die Steuerungen 190 können über eine oder mehrere drahtgebundene oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung üblicher Busprotokolle (z. B. CAN und LIN) mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen kommunizieren. Wie in dieser Schrift verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf „eine Steuerung“ auf eine oder mehrere Steuerungen.
In einer in 5 dargestellten Ausführungsform ist eine Kühlstrategie 500 gezeigt, die eine Situation darstellt, in der es mehrere Luftstromanfragen für mehrere Wärmetauscher 185a...n gibt, d. h. jeder Wärmetauscher der Wärmetauschergruppe a...n weist einen erforderlichen Luftstrom für Kühlzwecke gemäß einer Fahrzeugbewegungsrate, Umgebungstemperatur oder anderen Umweltbedingungen, erforderlichen Wärmeaustauschrate von dem Wärmetauscher zu dem Kühlluftstrom etc. auf. Zunächst wird bei Schritt 510 eine gesonderte Lookup-Tabelle 260_a...n, die wie vorstehend beschrieben erzeugt wird, für jeden Wärmetauscher a...n bereitgestellt und durch die Steuerung 190 in dem Arbeitsspeicher gespeichert. Wie beschrieben, beinhaltet jede Lookup-Tabelle 260 die Luftstromanforderung für einen ausgewählten Wärmetauscher in Abhängigkeit von jeder bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit a...n. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann in einer bestimmten Situation aus Fahrzeuggeschwindigkeit, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck und erforderlicher Wärmeaustauschrate ein erster Wärmetauscher ein Klimakondensator des Fahrzeugs 100 sein, der einen Kühlluftstromwert von 800 SCFM erfordert, und ein zweiter Wärmetauscher der Autokühler des Fahrzeugs 100 sein, der einen Kühlluftstromwert von 1500 SCFM erfordert. Der Fachmann wird erkennen, dass diese Luftstrombedürfnisse experimentell vorbestimmt und/oder per Computer modelliert und durch die Steuerung 190 in dem Arbeitsspeicher gespeichert werden können. Zum Beispiel kann der Luftstrom durch Modellierung über numerische Strömungsmechanik (CFD) oder durch tatsächliche fahrzeuginterne Messungen bestimmt werden. Bei Schritt 520 bestimmt die Steuerung 190, die Luftstrombedürfnisse welches konkreten Wärmetauschers a...n (d.h. des „dominanten“ Wärmetauschers, der im Allgemeinen in der Zeichnungsfigur als Wärmetauscher „x“ bezeichnet ist) die Luftstrombedürfnisse der übrigen Wärmetauscher 185a...n erfüllen. Die in 2 dargestellte Analyse wird oder wurde a priori für jeden Wärmetauscher a...n wie beschrieben durchgeführt. Angesichts dessen, dass die Luftstrombedürfnisse des dominanten Wärmetauschers die Luftstrombedürfnisse aller anderen Wärmetauscher erfüllen, wird die Paarung mit dem minimalen kombinierten Gesamtenergieverbrauch, um den gewünschten Luftstrom für den dominanten Wärmetauscher bereitzustellen, ausgewählt (Schritt 530). Auf diese Art und Weise erhalten alle Wärmetauscher mindestens ihren gewünschten Luftstrom, wobei alle mit Ausnahme des dominanten Wärmetauschers im Allgemeinen mehr als gewünscht erhalten, wobei der dominante Wärmetauscher den erhält, der gewünscht ist.
Daher kann in diesem Beispiel die Paarung von AGS-System 140/Kühlgebläse 180, die dem Klimakondensator bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauchswert 800 SCFM bereitstellt, dem Autokühler lediglich 1250 SCFM bereitstellen. Die Paarung von AGS-System 140/Kühlgebläse 180, die dem Autokühler bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauchswert 1500 SCFM bereitstellt, kann jedoch dem Klimakondensator 960 SCFM bereitstellen. Deshalb wählt die Steuerung 190 die Paarung von Position des AGS-Systems 140/Drehzahl des Kühlgebläses 180 aus, die den durch den Autokühler erforderten Luftstrom bei einem minimalen kombinierten Gesamtenergieverbrauchswert bereitstellt. Der bei dieser Einstellung bereitgestellte Luftstrom erfüllt zudem die Luftstrombedürfnisse des Klimakondensators mit Überschuss. In dieser Situation würde der Autokühler als der dominante Wärmetauscher der mehreren Wärmetauscher 185a...n angesehen. Es versteht sich, dass das vorangegangene Beispiel, das zwei Wärmetauscher 185 beinhaltet, lediglich der Einfachheit halber dargelegt ist und dass die beschriebene Analyse ebenso und unkompliziert auf 3, 4, 5 und mehr Wärmetauscher angewendet werden kann.
Es versteht sich, dass ohne Weiteres eine ähnliche Strategie entwickelt werden kann, in der die genauen Luftstromanforderungen der Wärmetauscher a...n nicht bekannt sind, sondern stattdessen lediglich eine Notwendigkeit von „mehr oder weniger Luftstrom“ bekannt ist. In dieser Situation könnte eine Bewertung der aktuellen Luftstromsituation erfolgen, erneut durch die gleichen Lookup-Tabellen 260 wie vorstehend beschrieben. Eine konkrete Wärmetauschersteuerung 190 kann eine Anfrage für mehr oder weniger Luftstrom auf Grundlage der gleichen Variablen, d. h. Fahrzeuggeschwindigkeit, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck und erforderlicher Wärmeaustauschrate, herausgeben. Die durch die Steuerung 190 herausgegebene Anfrage für „mehr oder weniger Luftstrom“ kann in einen Deltaluftstrom umgewandelt werden, der an einem Ziel ankommt, und die vorstehend beschriebene Strategie 500 kann dann umgesetzt werden, um einen bestimmten durch die Wärmetauscher erforderten Luftstromwert auszuwählen, der alle Luftstromanforderungen der Reihe von Wärmetauschern 185a...n erfüllt. Falls dieser Deltaluftstrom für den Wärmetauscher, der mehr Luftstrom anfragt, nicht ausreichend war, dauert die Anfrage für mehr Luftstrom an, und das Verfahren kann weiterhin verwendet werden, und zwar womöglich mit einer Modifikation der Deltaluftstromzahl, die dadurch umgesetzt wird, dass die Deltaanfrage in einen größeren oder kleineren Wert umgewandelt wird.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Steuerung 190 bestimmt, dass mehr Luftstrom durch den Autokühler notwendig ist. Dies könnte dadurch erfolgen, dass üblicherweise verfügbare Rückkopplungstemperatursignale wie etwa Zylinderkopftemperatur oder Motorkühlmitteltemperatur verwendet werden. Beide Signale weisen gewünschte Obergrenzen auf, zum Beispiel 115 °C. Eine geplante „Delta“-Tabelle kann auf Grundlage von mehreren Faktoren erstellt werden, zu denen Nähe der erfassten Temperatur(en) zu einem Grenzwert, Motorausgangsleistung und Umgebungstemperatur gehören. Je höher die erfasste Temperatur, desto höher die Last, und je höher die Umgebungstemperatur, desto höher wäre der Deltaluftstrom. Falls der Motor also 65 kW ausgibt, die Kühlmitteltemperatur 114 °C beträgt und die Umgebungstemperatur 40 °C beträgt, könnte der Deltaluftstrom 1000 SCFM betragen. Am anderen Ende des Spektrums könnte in dem Fall, dass der Motor 8 kW ausgibt, die Kühlmitteltemperatur 112 °C beträgt und die Umgebungstemperatur 20 °C beträgt, der Deltaluftstrom 100 SCFM betragen.
Als ein anderes Beispiel ist es unter Rückkehr zu der Situation, in der die Luftstromanforderungen des konkreten Wärmetauschers a...n nicht bekannt sind und/oder nicht bestimmt werden können, fachbekannt, eine Steuerung 190 bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, eine vorbestimmte Paarung von Kühlgebläse 180/AGS-System 140 auszuwählen, die einen vorbestimmten Luftstrom zu Fahrzeugkomponentensystemen bereitstellt, die einen Kühlluftstrombedarf aufweisen, der gemäß der einen oder den mehreren Fahrzeugbetriebsbedingungen variiert. Dieser Kühlluftstrombedarf könnte für das Motorpaket 130, für alle in dem Motorraum 110 angeordneten Komponenten, für den Antriebsstrang etc. gelten und kann gemäß einer Vielfalt von Eingaben variieren, zu denen unter anderem Fahrzeugbewegungsrate, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, erforderliche Wärmeaustauschrate und andere gehören. Es versteht sich, dass diese Eingaben der Steuerung 190 durch eine Reihe von Sensoren eines fachbekannten Typs bereitgestellt werden können.
Die Steuerung 190 weist jedoch unter Umständen nicht die Fähigkeit zum Bestimmen einer genauen Luftstromanforderung für jeden einzelnen von mehreren Wärmetauschern 185a...n, die in Verbindung mit einem Fahrzeugkomponentensystem angeordnet sind, zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt auf, sondern sie kann, wie es üblicher ist, dazu ausgelegt sein, einfach eine vorbestimmte Paarung von Gebläsedrehzahl/AGS-System gemäß verschiedenen messbaren Faktoren wie etwa Betriebstemperaturen von verschiedenen Systemen, die die Wärmetauscher verwenden, Fahrzeugbewegungsrate, Umgebungstemperatur, Umgebungsluftdruck, erforderlicher Wärmeaustauschrate etc. auszuwählen, ohne ausdrücklich tatsächliche notwendige Luftstromwerte zu berücksichtigen. Diese ausgewählte Paarung von Gebläsedrehzahl/AGS-Position kann durch eine beliebige von oder mehrere(n) Steuerverfahren/-strategien ausgewählt werden, die dem Fachmann bekannt sind, wie etwa zustandsbasierte Steuerstrategien, Steuerstrategien auf Grundlage von Lookup-Tabellen, Rückkopplungssteuerstrategien (z. B. Proportional- und Integral- (PI-) Rückkopplungssteuerstrategien oder Proportional-Integral-Differential- (PID-) Rückkopplungssteuerstrategien) und Vorsteuerungsstrategien.
Als Nächstes wird mittels der gleichen oder einer anderen Lookup-Tabelle 260 diese ausgewählte Paarung von Kühlgebläse 180/AGS-Position auf vorbestimmte Luftstromwerte für alle Wärmetauscher 185a...n abgebildet. Die vorbestimmten Luftströme für jeden Wärmetauscher 185a...n werden dann zu den erforderlichen Luftströmen für jeden Wärmetauscher, und durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird die Paarung von Gebläsedrehzahl/AGS-Position mit dem minimalen Energieverbrauch, das die notwendigen Luftströme bereitstellt, ausgewählt, wodurch die zunächst ausgewählte Paarung überschrieben wird. Mit anderen Worten kann die Steuerung 190 beispielsweise dazu ausgelegt sein, verschiedene Eingaben wie vorstehend zusammengefasst als „bei einer Motorkühlmitteltemperatur von 110 °C und einer Bewegungsrate von 50 m.p.h. und einer Umgebungstemperatur von 75 °F“ zu interpretieren, und es wird eine Gebläsedrehzahl von 1000 U/min und eine AGS-Öffnung von 30 % ausgewählt. Aus der Lookup-Tabelle 260 werden Luftströme für jeden Wärmetauscher bestimmt und der dominante Wärmetauscher (d. h. der den größten Luftstrom erfordert) wird ausgewählt, bei dem es sich in diesem nicht einschränkenden Beispiel um den Motorkühler handeln könnte, der einen Kühlluftstrom von 800 SCFM erfordert. Aus der Lookup-Tabelle 260 von vorbestimmten Paarungen aus AGS-System 140/Kühlgebläse 180 mit dem minimalen kombinierten Energieverbrauch, die auf Kühlluftstromraten abgebildet sind, wird die Paarung ausgewählt, die dem Autokühler 800 SCFM bereitstellt, wodurch die zunächst ausgewählte Paarung von Gebläsedrehzahl/AGS-Position überschrieben wird.
Mit anderen Worten stellt die zunächst ausgewählte vorbestimmte Paarung von Kühlgebläse 180/AGS-System 140, die durch herkömmliche Mittel wie etwa zustandsbasierte Verfahren, Verfahren auf Grundlage von Lookup-Tabellen, Rückkopplungsverfahren und Vorsteuerungsverfahren ausgewählt wird, unter Umständen nicht den geringstmöglichen kombinierten Gesamtenergieverbrauchswert bereit, da sie aus einer gespeicherten Auflistung von vorbestimmten Paarungen aus Kühlgebläse 180/AGS-System 140 oder durch eine andere dem Fachmann bekannte Steuerstrategie zum Auswählen derartiger Paarungen wie etwa PI-Steuerung ausgewählt wird, die wie beschrieben als Reaktion auf verschiedene messbare Faktoren gegeben wird, ohne die Luftstromanforderungen jedes Wärmetauschers und den kombinierten Energieverbrauch der Paarung von AGS/Gebläse zu berücksichtigen. Um derartige Situationen zu bewerkstelligen, wird das vorstehend beschriebene Verfahren in einer Ausführungsform als Korrektor für ein bestehendes Steuersystem für das Kühlgebläse 180/AGS-System 140 verwendet, um den gleichen beabsichtigten Luftstrom, obgleich dieser nicht ausdrücklich als solcher vorbestimmt ist, durch die Paarung von Kühlgebläse 180/AGS-System 140 mit dem minimalen Energieverbrauch bereitzustellen.
Eine Ausführungsform dieses Korrekturverfahrens ist auf einer hohen Stufe in 6 gezeigt, die eine Kühlstrategie 600 veranschaulicht. Bei Schritt 620 wählt die Steuerung 190 eine vorbestimmte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 gemäß einer oder mehreren Fahrzeugeingaben wie vorstehend beschrieben aus. Dies erfolgt ohne Kenntnis oder Berücksichtigung von tatsächlichen Luftstromanforderungen der Wärmetauscher oder auch davon, welcher Luftstrom durch die ausgewählte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 bereitgestellt wird. Bei Schritt 630 wird die vorbestimmte Paarung auf gespeicherte Luftstromwerte für die Wärmetauscher 185 a...n, abgebildet, die in einer oder mehreren Lookup-Tabellen 260 gespeichert und wie vorstehend beschrieben bestimmt sind. Durch diesen Schritt kann eine Bestimmung erfolgen, welcher tatsächliche Luftstromwert durch die Steuerung 190 angefragt wurde, obwohl die Steuerung nicht dazu ausgelegt war, einen konkreten Luftstrom per se anzufragen. Zudem sind nun die Luftstromanforderungen für jeden Wärmetauscher 185a...n bekannt (Schritt 640).
Bei Schritt 650 wird durch die vorstehend beschriebenen Verfahren die bestimmte Luftstromwertanfrage mittels der Lookup-Tabelle 260 oder einer anderen Lookup-Tabelle auf eine Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 abgebildet, die den angefragten bestimmten Luftstrom bei einem minimalen Gesamtenergieverbrauch bereitstellt.
Das Korrekturverfahren aus 6 ist ferner in 7 ausführlicher veranschaulicht. Es wird angenommen, dass die Steuerung 190 eine Notwendigkeit von „mehr oder weniger Luftstrom“ bestimmt hat, was aus einem oder mehreren von Fahrzeugsystembetriebstemperaturen, Lasten, Umgebungstemperatur, Kältemittelkopfdruck, ausdrücklichen Kühlanfragen und anderen bestimmt werden kann. Wie vorstehend beschrieben, kann dies erneut eine Kühlanfrage in Bezug auf die Bedürfnisse von einem oder mehreren einzelnen Wärmetauschern 185a...n, aus einem oder mehreren Fahrzeugsystemen wie etwa dem Motorpaket 130, für alle in dem Motorraum 110 angeordneten Komponenten, für den Antriebsstrang etc. und andere widerspiegeln. Wie vorstehend beschrieben, wählt die Steuerung 190 durch verschiedene bekannte Steuerverfahren/-strategien, darunter zustandsbasierte Verfahren, Verfahren auf Grundlage von Lookup-Tabellen, Rückkopplungsverfahren (z. B. PI- oder PID-Steuerverfahren) und Vorsteuerungsverfahren, eine vorbestimmte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 aus. Dies erfolgt ohne Berücksichtigung von tatsächlichen Luftstromanforderungen für jegliche Wärmetauscher 185a...n oder auch davon, welcher Luftstrom durch die ausgewählte vorbestimmte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 bereitgestellt wird. Die Steuerung 190 ist einfach dazu ausgelegt, eine vorbestimmte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 auf Grundlage einer wahrgenommenen Notwendigkeit von Kühlung auszuwählen, die wie vorstehend zusammengefasst durch eine oder mehrere Fahrzeugeingaben bestimmt wird.
Bei Schritt 720 werden durch die vorstehend bei der Erörterung der 2 und 3 ausführlich beschriebenen Verfahren ein Grundluftstrom, eine Position/ein Widerstand des AGS-Systems 140 (d. h. AGS-Energieverbrauch bei einem Bereich von Betriebspositionen) und eine Drehzahl/ein Energieverbrauch des Kühlgebläses 180 über einen Bereich von Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt. Diese Werte werden in einer oder mehreren Lookup-Tabellen 260 gespeichert. Bei Schritt 740 werden erneut durch die vorstehend bei der Erörterung der 2 und 3 ausführlich beschriebenen Verfahren die Paarungen aus Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140, die die bestimmten Luftströme bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauch bereitstellen, bestimmt und in einer gleichen oder einer anderen Lookup-Tabelle 260 gespeichert.
Bei Schritt 760 wird die durch die Steuerung 190 ausgewählte vorbestimmte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 auf die Lookup-Tabelle 260 abgebildet, die die zuvor bestimmten Luftströme für jeden Wärmetauscher 185a...n enthält, die über einen Bereich von Fahrzeugbetriebsbedingungen bereitgestellt werden. Es versteht sich, dass dieser Schritt 760 die Bestimmung des tatsächlichen Luftstroms ermöglicht, der beim Auswählen der vorbestimmten Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 durch die Steuerung 190 angefragt wurde. Dieser tatsächliche Luftstrom kann dann auf die Lookup-Tabelle abgebildet werden, die die vorbestimmten Paarungen aus Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 enthält, die diesen tatsächlichen Luftstrom bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauch bereitstellen, wobei diese Paarung dann durch die Steuerung 190 ausgewählt wird. Durch diesen Schritt wird die durch die Steuerung 190 ausgewählte Paarung von Drehzahl des Kühlgebläses 180/Position des AGS-Systems 140 so korrigiert, dass sie einen notwendigen, aber nicht quantifizierten Kühlluftstrom bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauch durch das Kühlgebläse 180 und AGS-System 140 zuführt.
Naheliegende Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Alle derartigen Modifikationen und Variationen befinden sich innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche, wenn diese entsprechend der Breite ausgelegt werden, zu der sie nach Recht, Gesetz und Billigkeit berechtigt sind.

Claims

System zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs, umfassend: ein Kühlgebläse; ein System für aktive Kühlergrillklappen (active grille shutter - AGS); eine Vielzahl von Wärmetauschern; und mindestens eine Steuerung, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen zum Auswählen einer Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und Position des AGS-Systems umfasst, um einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem bzw. einer minimalen kombinierten Kühlgebläseenergieverbrauch und durch das AGS-System induzierten Luftwiderstandsleistung bereitzustellen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner die Paarung gemäß einer Fahrzeugbewegungsrate auswählt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner mit einem Kühlgebläsesteuersystem und einem AGS-System-Steuersystem wirkverbunden ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Paarung aus einer oder mehreren gespeicherten Lookup-Tabellen auswählt, die eine Vielzahl von Kühlgebläsedrehzahlwerten und eine Vielzahl von AGS-Positionswerten umfassen, die allesamt auf eine Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitswerten und eine Vielzahl von Wärmetauscher-Luftstromanforderungswerten abgebildet sind.
System nach Anspruch 4, wobei für jeden der Vielzahl von Wärmetauschern eine gesonderte gespeicherte Lookup-Tabelle bereitgestellt ist.
Fahrzeug, das das System nach Anspruch 1 beinhaltet.
Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs, umfassend: Bereitstellen einer Vielzahl von Wärmetauschern, eines Kühlgebläses und eines Systems für aktive Kühlergrillklappen (AGS) in einem Fahrzeug; Bereitstellen mindestens einer Steuerung, die einen Prozessor beinhaltet, der computerausführbare Anweisungen umfasst; und Auswählen einer Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und einer Position des AGS-Systems, die einen erforderlichen Luftstrom zu einem dominanten der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem bzw. einer minimalen kombinierten Kühlgebläseenergieverbrauch und durch das AGS-System induzierten Luftwiderstandsleistung bereitstellt, durch die mindestens eine Steuerung.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner beinhaltend Auswählen der Paarung gemäß einer Fahrzeugbewegungsrate.
Verfahren nach Anspruch 7, beinhaltend Anordnen der Vielzahl von Wärmetauschern in einem Fahrzeugmotorraum und/oder in Verbindung mit einem Fahrzeugantriebsstrang.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner beinhaltend Wirkverbinden der Steuerung mit einem Kühlgebläsesteuersystem und einem AGS-System-Steuersystem.
Verfahren nach Anspruch 7, beinhaltend Auswählen der Paarung durch die Steuerung aus einer oder mehreren gespeicherten Lookup-Tabellen, die eine Vielzahl von Kühlgebläsedrehzahlwerten und eine Vielzahl von AGS-Positionswerten umfassen, die allesamt auf eine Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitswerten und eine Vielzahl von Wärmetauscher-Luftstromanforderungswerten abgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner beinhaltend Bereitstellen einer gesonderten gespeicherten Lookup-Tabelle für jeden der Vielzahl von Wärmetauschern.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner beinhaltend Bestimmen durch die Steuerung, ob die ausgewählte Paarung einen erforderlichen Luftstrom für andere der Vielzahl von Wärmetauschern bereitstellt, und falls nicht, Auswählen einer anderen Paarung, die den erforderlichen Luftstrom für andere der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringstmöglichen Energieverbrauch des Kühlgebläses und AGS-Systems bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 13, beinhaltend Wiederholen des Schritts des Auswählens einer anderen Paarung durch die Steuerung, bis eine Paarung festgestellt ist, die den erforderlichen Luftstrom für andere der Vielzahl von Wärmetauschern bei einem geringstmöglichen Energieverbrauch des Kühlgebläses und AGS-Systems bereitstellt.
Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs in einem Fahrzeug, das ein oder mehrere Komponentensysteme und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher, ein Kühlgebläse und ein System für aktive Kühlergrillklappen (AGS) umfasst, umfassend: Bestimmen einer Notwendigkeit von mehr oder weniger Luftstrom für das eine oder die mehreren Komponentensysteme und/oder den einen oder die mehreren Wärmetauscher gemäß einer Fahrzeugbetriebsbedingung laut Angabe durch eine oder mehrere Eingaben, die die Fahrzeugbetriebsbedingung darstellen, oder eine oder mehrere vorbestimmte Bewertungen einer Luftstromanforderung in Bezug auf die Fahrzeugbetriebsbedingung; Auswählen einer ersten vorbestimmten Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und einer Position des AGS-Systems gemäß einer oder mehreren Eingaben, die die Fahrzeugbetriebsbedingung darstellen; Berechnen einer Luftstromanforderung für den einen oder die mehreren Wärmetauscher auf Grundlage der ersten vorbestimmten Paarung; Auswählen einer zweiten vorbestimmten Paarung von einer Kühlgebläsedrehzahl und einer Position des AGS-Systems, die die berechnete Luftstromanforderung für den einen oder die mehreren Wärmetauscher bei einem minimalen kombinierten Energieverbrauch des Kühlgebläses und AGS-Systems bereitstellt; Vergleichen der ersten vorbestimmten Paarung und der zweiten vorbestimmten Paarung; und bei Bedarf Korrigieren der ersten vorbestimmten Paarung durch Auswählen der zweiten vorbestimmten Paarung, um die berechnete Luftstromanforderung bei dem minimalen kombinierten Energieverbrauch des Kühlgebläses und AGS-Systems bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 15, beinhaltend Umsetzen der Schritte des Bestimmens, Auswählens, Berechnens, Vergleichens und Korrigierens durch eine oder mehrere Steuerungen, von denen mindestens eine wirksam mit einem Steuersystem für eines oder beide von dem Kühlgebläse und dem AGS-System kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die eine oder mehreren Eingaben, die die Fahrzeugbetriebsbedingung darstellen, aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgendem besteht: einer Fahrzeugbewegungsrate, einer Umgebungstemperatur, einem Umgebungsdruck, einer zustandsbasierten Steuerstrategie, einer Steuerstrategie auf Grundlage von Lookup-Tabellen, einer Rückkopplungssteuerstrategie, einer Proportional- und Integral- (PI-) Rückkopplungssteuerstrategie, einer Proportional-Integral-Differential- (PID-) Rückkopplungssteuerstrategie und einer Vorsteuerungsstrategie.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die zweite vorbestimmte Paarung in einer oder mehreren Lookup-Tabellen, die durch die eine oder mehreren Steuerungen gespeichert sind, enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 16, beinhaltend Berechnen der Luftstromanforderung für den einen oder die mehreren Wärmetauscher durch die eine oder mehreren Steuerungen, indem die erste vorbestimmte Paarung auf eine Datenbank von gespeicherten Luftstromwerten für den einen oder die mehreren Wärmetauscher abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner beinhaltend Bestimmen einer Luftstromanforderung für den einen oder die mehreren Wärmetauscher durch die eine oder mehreren Steuerungen.