DE102018101619A1

DE102018101619A1 - Verfahren zum steuern der batteriekühlung unter verwendung der batteriekühlmittelpumpe in elektrifizierten fahrzeugen

Info

Publication number: DE102018101619A1
Application number: DE102018101619.0A
Authority: DE
Inventors: Angel Fernando Porras; Timothy Noah Blatchley; Kenneth J. Jackson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2018-08-02
Also published as: US10384511B2; CN108357333B; US20190351734A1; CN108357333A; US11358434B2; US20180215231A1

Abstract

Ein Klimasteuersystem für ein Fahrzeug umfasst eine Steuerung in Kommunikation mit einem Kühlaggregat, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugbatterie zu kühlen, und einem Verdampfer, der dazu konfiguriert ist, eine Fahrgastzelle zu kühlen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, eine Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl auf Grundlage einer Differenz zwischen einer Batteriekühlmitteltemperatur und einer Ziel-Batteriekühlmitteltemperatur auszugeben, um eine Temperaturschwankung von Luft, die in die Fahrgastzelle eintritt, abzuschwächen, und die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl als Reaktion auf eine verfügbare Kapazität des Kühlaggregats zu begrenzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerstrategie und ein Steuerverfahren zum Betreiben eines Verdampfers, der mit einem Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs in Verbindung steht.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Notwendigkeit der Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen bei Automobilen und anderen Fahrzeugen ist hinlänglich bekannt. Es werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren verringern oder diese vollständig beseitigen. Elektro- und Hybridfahrzeuge sind eine Fahrzeugart, welche für diesen Zweck gerade entwickelt wird. Elektro- und Hybridfahrzeuge beinhalten einen Fahrmotor, der durch eine Antriebsbatterie mit Energie versorgt wird. Antriebsbatterien erfordern ein Wärmemanagementsystem zur Wärmeregulierung der Temperatur der Batteriezellen. Derartige Wärmemanagementsysteme können auch genutzt werden, um die Fahrgastzelle zu kühlen.
KURZDARSTELLUNG
Eine erste veranschaulichende Ausführungsform offenbart ein Klimasteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Steuerung in Kommunikation mit einem Kühlaggregat, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugbatterie zu kühlen, und einem Verdampfer, der dazu konfiguriert ist, eine Fahrgastzelle zu kühlen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, eine Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl auf Grundlage einer Differenz zwischen einer Batteriekühlmitteltemperatur und einer Ziel-Batteriekühlmitteltemperatur auszugeben, um eine Temperaturschwankung von Luft, die in die Fahrgastzelle eintritt, abzuschwächen, und die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl als Reaktion auf eine verfügbare Kapazität des Kühlaggregats zu begrenzen.
Eine zweite veranschaulichende Ausführungsform offenbart ein Klimasteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend ein Kühlaggregat, das genutzt wird, um eine Batterie in dem Fahrzeug zu kühlen, einen Verdampfer, der genutzt wird, um eine Fahrgastzelle im Fahrzeug zu kühlen, und eine Fahrzeugsteuerung. Die Fahrzeugsteuerung kommuniziert mit dem Kühlaggregat und dem Verdampfer und ist dazu konfiguriert, eine Ausgabe einer Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl des Kühlaggregats zu generieren, die einer Differenz zwischen einer Temperatur der Batterie und einer Zieltemperatur der Batterie entspricht, um eine Temperaturschwankung von Luft, die in die Fahrgastzelle eintritt, abzuschwächen.
Eine dritte veranschaulichende Ausführungsform offenbart ein Verfahren einer Klimasteuerung in einem Fahrzeug, umfassend Kühlen einer Batterie und einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bei einer Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl eines Kühlaggregats, wobei die Zieldrehzahl einer Differenz zwischen einer Temperatur einer Batterie und einer Zieltemperatur der Batterie entspricht, und wobei die Zielpumpendrehzahl eine Grenze, die durch eine Nachschlagetabelle definiert ist, die eine Kapazität des Kühlaggregats durch Abbilden der Last und der Differenz identifiziert, nicht übersteigt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Elektrofahrzeugs.
2 ist eine schematische Darstellung eines Klimasteuersystems eines Fahrzeugs.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Logikschaltung zum Steuern eines Klimaanlagensystems veranschaulicht.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Logikschaltung zum Steuern einer Pumpendrehzahl in einem Klimaanlagensystem veranschaulicht.
5A ist eine beispielhafte Tabelle, die die Fahrgastzellenlast als eine Funktion der Gebläsedrehzahl und der Umgebungslufttemperatur schematisiert.
5B ist eine beispielhafte Tabelle, die die Kühlaggregatverfügbarkeit als eine Funktion der Fahrgastzellenlast und des Verdampferfehlers schematisiert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Batterieelektrofahrzeugs (battery-electric vehicle - BEV). Bestimmte Ausführungsformen können jedoch auch im Kontext von Hybridelektrofahrzeugen umgesetzt werden. Das Fahrzeug 12 beinhaltet eine oder mehrere elektrische Maschinen 14, die mechanisch mit einem Getriebe 16 verbunden sind. Die elektrischen Maschinen 14 können als Motor oder als Generator betrieben werden. Wenn das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug ist, ist das Getriebe 16 mechanisch mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden. Das Getriebe 16 ist mechanisch über eine Antriebswelle 20 mit den Rädern 22 verbunden. Die elektrischen Maschinen 14 können Antriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen. Die elektrischen Maschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können Vorteile bei der Kraftstoffeffizienz bereitstellen, indem Energie durch Nutzbremsung zurückgewonnen wird.
Eine Antriebsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Antriebsbatterie 24 stellt typischerweise einen Hochspannungs-Gleichstrom-(DC)-Ausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Antriebsbatterie 24 bereit. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten.
Die Batteriezellen (wie etwa prismatische Zellen, Pouch-Zellen, zylindrische Zellen oder eine beliebige andere Zellenart) wandeln gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie um. Die Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Ein Elektrolyt kann zulassen, dass sich Ionen während der Entladung zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während der Aufladung zurückkehren. Anschlüsse können zulassen, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus der Zelle fließt. Sensoren können genutzt werden, um eine Temperatur der verschiedenen Batteriezellen zu bestimmen.
Unterschiedliche Batteriepackkonfigurationen können verfügbar sein, um individuellen Fahrzeugvariablen, einschließlich Gehäuseeinschränkungen und Leistungsanforderungen, zu entsprechen. Die Batteriezellen können mit einem Wärmemanagementsystem wärmereguliert werden. Beispiele für Wärmemanagementsysteme beinhalten Luftkühlsysteme, Flüssigkeitskühlsysteme und eine Kombination aus Luft- und Flüssigkeitskühlsystemen.
Die Antriebsbatterie 24 kann durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden sein. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Antriebsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Antriebsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 kann elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden sein und kann die Möglichkeit bereitstellen, elektrische Energie bidirektional zwischen der Antriebsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Beispielsweise kann eine typische Antriebsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselstrom-(AC)-Spannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschinen 14 erfordert. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung von den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die von der Antriebsbatterie 24 erfordert wird.
Neben dem Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Antriebsbatterie 24 Energie für weitere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann einen DC/DC-Wandler 28 beinhalten, der den Hochspannungsgleichstromausgang der Antriebsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugkomponenten kompatibel ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie etwa Verdichter und elektrische Heizgeräte, können ohne die Verwendung eines DC/DC-Wandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannungsversorgung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit dem DC/DC-Wandler und einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-Volt-Batterie) verbunden.
Ein Batterieenergiesteuermodul (battery energy control module - BECM) 33 kann mit der Antriebsbatterie 24 in Kommunikation stehen. Das BECM 33 kann als eine Steuerung für die Antriebsbatterie 24 fungieren und kann außerdem ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und den Ladestatus für jede der Batteriezellen verwaltet. Die Antriebsbatterie 24 kann einen Temperatursensor 31, wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger, aufweisen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Kommunikation stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Antriebsbatterie 24 bereitzustellen. Das BECM 33 kann Teil eines größeren Fahrzeugsteuersystems sein, das eine oder mehrere zusätzliche Steuerungen beinhaltet.
Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Leistungsquelle 36 aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung zu einer Steckdose sein, die mit dem Stromnetz verbunden ist, oder kann eine lokale Leistungsquelle sein (z. B. Solarstrom). Die externe Leistungsquelle 36 ist elektrisch mit einer Fahrzeugladestation 38 verbunden. Das Ladegerät 38 kann Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regeln und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann dem Ladegerät 38 Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Das Ladegerät 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann jede Art von Anschluss sein, der konfiguriert ist, um Leistung von dem Ladegerät 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einem Ladegerät oder einem fahrzeugseitigen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Leistung, die von dem Ladegerät 38 bereitgestellt wird, konditionieren, um der Antriebsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit dem Ladegerät 38 eine Schnittstelle bilden, um die Leistungszufuhr an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der Ladegerätstecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen. In anderen Ausführungsformen kann die Ladestation eine Induktionsladestation sein. Hier kann das Fahrzeug einen Empfänger beinhalten, der mit einem Sender der Ladestation kommuniziert, um drahtlos elektrischen Strom zu empfangen.
Die verschiedenen erläuterten Komponenten weisen eine oder mehrere Steuerungen auf, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. 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 Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (z. B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, um zum Ausführen einer Reihe von Operationen miteinander zusammenzuwirken. Die Steuerung beinhaltet zudem vorbestimmte Daten oder „Nachschlagetabellen“, die auf Berechnungen und Testdaten basieren und in dem Speicher gespeichert sind. Die Steuerung kann über eine oder mehrere drahtgebundene oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung üblicher Busprotokolle (z. B. CAN und LIN) mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen kommunizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine Bezugnahme auf „eine Steuerung“ auf eine oder mehrere Steuerungen.
Die Antriebsbatterie 24, die Fahrgastzelle und andere Fahrzeugkomponenten werden mit einem oder mehreren Wärmemanagementsystemen wärmereguliert. Beispielhafte Wärmemanagementsysteme sind in den Figuren gezeigt und nachstehend beschrieben. Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das Fahrzeug 12 ein Klimasteuersystem 50 mit mindestens einem Kältemittelteilsystem 52 und einem Batteriekühlmittelteilsystem 54. Teile der verschiedenen Wärmeverwaltungssysteme können innerhalb unterschiedlicher Bereiche des Fahrzeugs angeordnet sein, wie zum Beispiel dem Motorraum und der Fahrgastzelle.
Das Kältemittelteilsystem 52 stellt eine Klimatisierung der Fahrgastzelle während einiger Betriebsmodi bereit und kühlt zudem die Batterie 24 während einiger Betriebsmodi. Das Kältemittelteilsystem 52 kann eine Dampfkompressionswärmepumpe sein, die ein Kältemittel zirkuliert, das Wärmeenergie an verschiedene Komponenten des Klimasteuersystems 50 überträgt. Das Kältemittelteilsystem 52 kann einen Fahrgastzellenkreislauf 56 beinhalten, der einen Verdichter 57, einen Außenwärmetauscher 58 (z. B. Kondensator), einen ersten Innenwärmetauscher 60 (z. B. vorderer Verdampfer), einen zweiten Innenwärmetauscher 62 (z. B. hinterer Verdampfer), einen Akkumulator, Anschlussteile, Ventile, Expansionsvorrichtungen und andere Komponenten, die normalerweise Kältemittelteilsystemen zugeordnet sind, aufweist. Die Verdampfer können jeweils ein zugeordnetes Gebläse 61 aufweisen. Der Kondensator 58 kann hinter dem Kühlergrill nahe der Vorderseite des Fahrzeugs liegen, und die Verdampfer können innerhalb eines oder mehrerer HLK-Gehäuse angeordnet sein. Es versteht sich, dass als „Kondensator“ bezeichnete Wärmetauscher auch als Verdampfer fungieren können, wenn das Kältemittelteilsystem 52 eine Wärmepumpe ist. Ein Lüfter 59 kann Luft über den Kondensator 58 zirkulieren. Ein druckseitiger Messfühler 65 kann zwischen dem Klimaanlagenverdichter und dem Kondensator in einer Leitung 64 liegen.
Die Komponenten des Fahrgastzellenkreislaufs 56 sind durch eine Vielzahl von Leitungen, Rohren, Schläuchen oder Kabeln in einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Zum Beispiel bringt eine erste Leitung 64 den Verdichter 57 und den Kondensator 58 in Fluidverbindung, verbindet eine zweite Leitung 66 den Kondensator 58 mit dem Zwischenwärmetauscher 82, und bringt eine Leitung 67 die Verdampfer 60, 62 in Fluidverbindung mit dem Zwischenwärmetauscher 82. Der vordere Verdampfer 60 ist über eine Leitung 68 mit einer Leitung 67 verbunden und der hintere Verdampfer 62 ist über eine Leitung 70 mit der Leitung 67 verbunden. Eine erste Expansionsvorrichtung 78 ist an der Leitung 68 angeordnet und steuert den Kältemittelstrom zum vorderen Verdampfer 60. Die Expansionsvorrichtung ist dazu ausgelegt, den Druck und die Temperatur des Kältemittels im Teilsystem 52 zu ändern. Die Expansionsvorrichtung 78 kann ein thermisches Expansionsventil mit einem elektronisch steuerbaren Absperrmerkmal sein oder kann ein elektronisches Expansionsventil sein. Eine zweite Expansionsvorrichtung 80 ist an der Leitung 70 angeordnet und steuert den Kältemittelstrom zum hinteren Verdampfer 62. Die zweite Expansionsvorrichtung 80 kann der ersten Expansionsvorrichtung ähneln. Der vordere Verdampfer 60 ist über eine Leitung 74 mit einer Rücklaufleitung 76 verbunden und der hintere Verdampfer 62 ist über eine Leitung 72 mit der Rücklaufleitung 76 verbunden. Die Rücklaufleitung 76 stellt eine Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 82 und den Verdampfern her. Eine Leitung 77 stellt eine Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 82 und dem Verdichter 57 her. Der Zwischenwärmetauscher 82 ist optional.
Das Klimasteuersystem 50 beinhaltet eine Steuerung 100 in elektronischer Kommunikation mit mehreren der Klimasteuerkomponenten. Die gestrichelten Linien in 2 veranschaulichen elektrische Verbindungen zwischen der Steuerung 100 und den Komponenten. Die Steuerung kann wie vorstehend beschrieben über einen Datenbus oder dedizierte Kabel eine Schnittstelle mit den unterschiedlichen Komponenten bilden. Die Verdampfer 60, 62 beinhalten jeweils einen Temperatursensor 84 bzw. 86, der dazu konfiguriert ist, ein Signal, das die Temperatur des entsprechenden Verdampfers angibt, an die Steuerung 100 zu senden. Unter Verwendung dieser Temperatursignale und anderer Signale kann die Steuerung 100 die Betriebsbedingungen des Klimasteuersystems 50 bestimmen.
Das Kältemittelteilsystem 52 beinhaltet außerdem einen Kühlaggregat-Kältemittelstrang 89, der ein Kühlaggregat 90 und eine dritte Expansionsvorrichtung 92 aufweist. Der Kühlaggregat-Kältemittelstrang 89 kann eine Zulaufleitung 94, die an einem Anschlussteil 96 mit der Leitung 66 verbunden ist und mit der Kältemittel-Einlassseite 101 des Kühlaggregats 90 verbunden ist, beinhalten. Die dritte Expansionsvorrichtung 92 kann der ersten Expansionsvorrichtung 78, die oben beschrieben wurde, ähneln. Eine Rücklaufleitung 98 kann mit dem Batteriekühlaggregat 90 und der Rücklaufleitung 77 verbunden sein. Die Rücklaufleitung 98 ist an einem Ende mit der Kältemittel-Auslassseite 102 des Kühlaggregats und an dem anderen Ende mit der Leitung 77 verbunden. Optional kann die Rücklaufleitung 98 mit dem Batteriekühlaggregat 90 und über die Leitung 76 mit dem Fahrgastzellenkreislauf 56 verbunden sein, was in 2 nicht gezeigt ist.
Das Fahrzeug beinhaltet zudem ein Batteriewärmemanagementsystem, das in einer Vielzahl von unterschiedlichen Modi arbeitet, wie etwa ein Batterieheizmodus und ein Batteriekühlmodus. Das Batteriewärmemanagementsystem beinhaltet ein Batteriekühlmittelteilsystem 54 (gezeigt), das Wärme über das Kühlaggregat 90 an das Kältemittelteilsystem 52 ableitet, und einen Kühlerkreislauf (nicht gezeigt), der Wärme über einen Kühler in die Umgebungsluft ableitet. Diese zwei Kreisläufe können in Abhängigkeit von den Batteriekühlungsanforderungen, der Umgebungslufttemperatur und anderen Faktoren zusammen oder unabhängig voneinander arbeiten.
Das Batteriekühlmittelteilsystem 54 bringt die Antriebsbatterie 24 (oder eine Batteriekälteplatte) und das Kühlaggregat 90 in Fluidverbindung. Das Teilsystem 54 beinhaltet eine Kühlaggregatpumpe 104, die an einer ersten Leitung 106 angeordnet ist, die eine Verbindung zwischen der Batterie 24 und der Kühlmittel-Einlassseite 114 des Kühlaggregats 90 herstellt. Eine zweite Leitung 108 stellt eine Verbindung zwischen der Kühlmittel-Auslassseite 116 und der Batterie 24 her. Ein Kühlmitteleinlasstemperatursensor 110 ist an der Leitung 106 nahe der Einlassseite 114 angeordnet. Der Sensor 110 ist dazu konfiguriert, ein Signal an die Steuerung 100 auszugeben, das eine Temperatur des Kühlmittels angibt, das in das Kühlaggregat 90 zirkuliert. Ein Kühlmittelauslasstemperatursensor 112 ist an der Leitung 108 nahe der Auslassseite 116 angeordnet. Der Sensor 112 ist dazu konfiguriert, ein Signal an die Steuerung 100 auszugeben, das eine Temperatur des Kühlmittels angibt, das aus dem Kühlaggregat 90 austritt und in die Batterie 24 eintritt.
Das Batteriekühlaggregat 90 kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann das Kühlaggregat 90 eine Lamellen-, Rippenrohr- oder Rohrbündelkonfiguration aufweisen, welche die Übertragung von Wärmeenergie erleichtert, ohne dass die Wärmeübertragungsfluids in dem Kühlmittelteilsystem 54 und dem Kältemittelteilsystem 52 gemischt werden.
In Systemen, in denen das Batteriekühlaggregat mit dem Fahrgastzellenklimaanlagensystem (wie das Kältemittelteilsystem 52) in Fluidverbindung steht, ist ein Potential für negativen Einfluss auf die Temperatur der Fahrgastzelle möglich, falls das Klimaanlagensystem keine ausreichende Kapazität aufweist, um sowohl die Fahrgastzelle als auch die Batterie bei ihren jeweiligen Lasten zu kühlen. Zum Beispiel kann an einem heißen Tag gleichzeitiges Kühlen der Batterie und der Fahrgastzelle über das Klimaanlagensystem dazu führen, dass die Auslasstemperatur des Fahrgastzellenverdampfers über eine Zieltemperatur hinaus steigt, was dazu führt, dass die in die Fahrgastzelle strömende Luft wärmer ist, als durch den Fahrer angefordert. Die Insassen der Fahrgastzelle können es als unbefriedigend empfinden, wenn die Fahrgastzellentemperatur nicht der Bedarfstemperatur entspricht. Demnach kann es in Situationen, in denen die kombinierte Last die Kapazität überschreitet, erforderlich sein, dass das Fahrzeug zwischen dem Erfüllen der Fahrgastzellenbedürfnisse gegenüber dem Erfüllen der Batteriebedürfnisse wählt.
In einer Ausführungsform ist das System gestaltet, um den Fahrgastzellenbedarf und Batteriebedarf in Balance zu halten. Auf Grundlage der Bedingungen des Klimaanlagensystems 52 kann die Drehzahl der Pumpe 104 und somit der Kühlmittelstrom durch das Kühlaggregat gesteuert werden, um zuerst die Bedürfnisse der Fahrgastzelle zu erfüllen, während die übrig gebliebene Klimaanlagenkapazität für das Batteriekühlaggregat verwaltet wird. Zusätzlich kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, eine Kapazität (z. B. „Kühlaggregatkapazität“) des Kältemittelsystems zu bestimmen, um zusätzliche Wärme aufzunehmen, und auf Grundlage der Kühlaggregatkapazität eine geeignete Menge an Kühlmittel zum Kühlaggregat zu leiten und somit das Kältemittel durch das Kühlaggregat 90 zu erhöhen, um diese Kapazität bereitzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform wird die Drehzahl der Kühlaggregatpumpe 104 in einen Kühlmittelstrom durch das Kühlaggregat übersetzt und kann verwendet werden, um den Prozentsatz des Kältemittels, der zu dem Kühlaggregat 90 strömt, gegenüber dem Prozentsatz des Kältemittels, der das Kühlaggregat über die Leitungen 68 oder 70 umgeht, zu steuern. Abhängig von der Bedingung des Klimaanlagensystems 52 der Fahrgastzelle kann die Pumpendrehzahl gesteuert werden, um zwischen null und 100 Prozent des Kühlmittels zum Kälteaggregat zu senden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Batteriekühlmittelsystem zusätzlich, wenn keine Kühlaggregatkapazität verfügbar ist, versuchen, die Batterie unter Verwendung eines Kühlers in Verbindung mit einem Lüfter zu kühlen. In einigen Fällen können der Kühler und der Lüfter nicht dazu in der Lage sein, eine ausreichend niedrige Batteriekühlmitteltemperatur für eine gegebene Batterielast zu erreichen. Um Überhitzung zu vermeiden, kann die Steuerung die Leistung der Batterie begrenzen, um Überhitzung zu vermeiden.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 100 durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, welche unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien implementiert werden können, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Als solches können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich nicht immer ausdrücklich veranschaulicht, wird ein einschlägiger Durchschnittsfachmann erkennen, dass einer oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern wird zur leichteren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software implementiert sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Motor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 100, ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in einer oder mehreren Steuerungen abhängig von der jeweiligen Anwendung in Software, Hardware, oder einer Kombination aus Software und Hardware implementiert sein. Bei Implementierung in Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, die gespeicherte Daten aufweisen, die Code oder Anweisungen darstellen, die von einem Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Subsysteme ausgeführt werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Anzahl bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die elektrische, magnetische und/oder optische Speicherung nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen aufzubewahren.
3 ist ein Ablaufdiagramm 300, das eine Logikschaltung zum Steuern eines Klimaanlagensystems veranschaulicht. Die Steuerung kann zuerst beginnen, indem bestimmt wird, ob eine eingehende Anforderung für das Kühlaggregat bei 301 empfangen wurde. Wenn das Kühlaggregat nicht angefordert wurde, besteht möglicherweise kein Bedarf, um die Kühlaggregatkapazität zu bestimmen, und die Pumpendrehzahl wird auf Grundlage der Batteriebedürfnisse und des Batteriekühlungskreislaufs bestimmt. Wenn jedoch das Kühlaggregat angefordert wurde, kann es erforderlich sein, bei 303 zu bestimmen, ob die Fahrgastzelle auch gerade gekühlt wird.
In dem Fall, dass die Fahrgastzelle gerade nicht gekühlt wird, kann die Batterie eine Komponente sein, die bei 305 gekühlt werden muss. Die Batterie kann gekühlt werden, indem das Kühlaggregat des Batteriekühlmittelsystems genutzt wird. Somit kann die Pumpe bei Schritt 307 mit voller Drehzahl durch das Kühlaggregat laufen. Somit kann die Verdichterdrehzahl als Reaktion auf den Batteriekühlmitteltemperaturfehler bei 309 definiert sein. Der Batteriekühlmitteltemperaturfehler kann die Differenz zwischen der Ziel-Batterieeinlasskühlmitteltemperatur und der Ist-Batterieeinlasskühlmitteltemperatur sein. Eine solche Differenz kann genutzt werden, wenn das Kühlaggregat im Einsatz ist, um zu bestimmen, ob die Kühlungsbedürfnisse der Batterie erfüllt sind und die Fahrgastzelle gerade nicht gekühlt wird (z. B. durch den Verdampfer). Die Verdichterdrehzahl kann durch Nutzung einer Proportionalintegrations(PI)-Steuerung bestimmt werden, die die Differenz zwischen der Ziel-Batterieinlasskühlmitteltemperatur und der Ist-Batterieinlasskühlmitteltemperatur nutzt.
In einem Fall, wenn die Fahrgastzelle gerade gekühlt wird, kann eine Steuerung den Verdampferfehler durch Berechnen der Differenz zwischen der Ziel-Verdampfertemperatur und der Ist-Verdampfertemperatur bei Schritt 311 bestimmen. Die Steuerung kann eine Ziel-Verdampfertemperatur durch Nutzen verschiedener Eingaben berechnen, wie etwa der Fahrgastzellensollwert (z. B. ein vom Kunden eingestellter Temperatursollwert), die Fahrgastzellentemperatur, die Umgebungstemperatur, die Solarlast und andere Betriebsbedingungen.
Bei Schritt 313 kann eine Steuerung die Wärmelast der Fahrgastzelle bestimmen, zum Beispiel durch Nutzen der in 5A abgebildeten Tabelle. Wie nachstehend beschrieben, ist die Wärmelast der Fahrgastzelle eine Funktion der Gebläsedrehzahl und der Umgebungslufttemperatur. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Gesamtkapazität des Klimaanlagensystems, die Menge der Gesamtkapazität, die vom Fahrgastzellenverdampfer verwendet wird (die als Verdampferkapazität bezeichnet werden kann), und eine Kühlaggregatkapazität, die dem Kühlaggregat gegebenenfalls zur Verfügung steht, zu bestimmen. Bei der Kühlaggregatkapazität handelt es sich um die Reservekapazität des Kältemittelsystems, um zusätzliche Wärme von dem Kühlaggregat aufzunehmen. Die Kühlaggregatkapazität kann gleich der Gesamtsystemkapazität abzüglich der Verdampferkapazität sein. Die Steuerung kann programmiert sein, um die Kühlaggregatkapazität in Abhängigkeit von der Wärmelast der Fahrgastzelle und einer Temperaturdifferenz zwischen einer Verdampferzieltemperatur und einer gemessenen Verdampfertemperatur zu bestimmen. Die Zieltemperatur des Verdampfers basiert auf der durch den Fahrer angeforderten Fahrgastzellentemperatur, einer Umgebungslufttemperatur, einer Sonnenlast und einem Klimasteuermodus. Wenn der Fahrer zum Beispiel eine Fahrgastzellentemperatur von 21 Grad Celsius anfordert, kann die Steuerung eine Zuordnung beinhalten, die eine Ziel-Verdampfertemperatur im Bereich von 2-9 Grad Celsius angibt, wobei 6 Grad einen typischen Ziel-Verdampferwert darstellt. Die Wärmelast der Fahrgastzelle ist eine Funktion der Umgebungsluft und der Drehzahl des Fahrgastzellengebläses, das Luft über den Verdampfer zirkuliert. Eine hohe Last tritt zum Beispiel auf, wenn das Gebläse auf HOCH eingestellt ist und die Umgebungsluft über 30 Grad Celsius ist, und eine niedrige Last tritt zum Beispiel auf, wenn das Gebläse auf NIEDRIG eingestellt ist und die Umgebungsluft unter 20 Grad Celsius ist. Die Wärmelast könnte auch eine Umgebungslufttemperatur, eine Sonnenlast, einen Fahrgastzellentemperatursollwert und die Anzahl von Fahrzeuginsassen berücksichtigt. Die Umgebungslufttemperatur kann sich auf die Ansauglufttemperatur in das HLK-System beziehen. Zusätzlich könnte die Ansaugluft direkt von außerhalb des Fahrzeugs, oder Umgebungsluft, oder von der Fahrgastzelle in einer vollständigen Umlufteinstellung, einer teilweisen Umlufteinstellung oder einer Kombination von beiden stammen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Wärmelast auch die Temperatur von einem Einlasslufttemperatursensor berücksichtigen.
Bei Schritt 315 kann die Klimaanlagenkapazität, die für das Kühlaggregat verfügbar ist, bestimmt werden. Die Verfügbarkeit der Klimaanlage für das Kühlaggregat kann durch Nutzung einer Nachschlagetabelle, die die Kühlaggregatkapazität in Abhängigkeit von der Wärmelast der Fahrgastzelle und des Verdampferfehlers abbildet, bestimmt werden. Die Kühlaggregat-Klimaanlagenkapazität kann eine Funktion zwischen der bei Schritt 313 berechneten Wärmelast der Fahrgastzelle und dem bei 311 berechneten Verdampferfehler sein. Die Steuerung kann auch bestimmen, ob die Kühlaggregatkapazität größer als null ist. Wenn die Kühlaggregatkapazität null ist, kann das Kühlaggregat nicht verwendet werden, um die Batterie zu kühlen. Demnach kehrt die Steuerung zum Start zurück. Wenn die Kühlaggregatkapazität über null liegt, fährt die Steuerung mit einem Vorgang 317 fort und übersetzt die Steuerung die Kühlaggregatkapazität in eine maximale Pumpendrehzahl. Die Steuerung kann bei Schritt 317 beginnen, die Fahrgastzelle und die Batterie zu kühlen. Die Steuerung kann zu Beginn die Pumpendrehzahl bei Schritt 319 berechnen und die Ziel-Pumpendrehzahl ausgeben. Die Pumpendrehzahl kann durch Nutzen von Faktoren, wie etwa die Batteriekühlmitteltemperatur und die Ziel-Batteriekühlmitteltemperatur, berechnet werden. Ferner kann auf Grundlage der Kapazität des Kühlaggregats eine Grenze an der maximalen Pumpendrehzahl festgelegt werden. Wie in einem zusätzlichen Detail im Hinblick auf 4 beschrieben, kann die Ziel-Pumpendrehzahl durch Nutzen mehrerer Faktoren bestimmt werden.
Bei Vorgang 321 kann eine Steuerung die Temperatur der einzelnen Zellen in einer Batterie bestimmen. Sensoren innerhalb der Batterie können genutzt werden, um die Temperatur jeder Batteriezelle zu bestimmen, und diese Sensoren können mit einer oder mehreren Steuerungen kommunizieren. Die individuelle Temperatur jeder Zelle kann genutzt werden, um die Temperaturänderung über Zellen in der Batterie zu bestimmen. Die Steuerung kann programmiert sein, um einen definierten Schwellenwert zu beinhalten, um eine Temperaturänderung zu bestimmen. Die Steuerung kann genutzt werden, um zu bestimmen, ob eine Änderung zwischen den Temperaturen der Batteriezellen über dem Schwellenwert liegt. Eine Temperaturänderung zwischen Batteriezellen kann sich auseinanderentwickeln und der Temperaturgradient der Batterie kann zu stark ansteigen. Ein solcher Anstieg der Batteriezellentemperatur kann einen vollständigen Kühlmittelstrom erfordern, um die Batterie zu kühlen, um Temperaturschwankungen zu vermeiden. Dies kann erfordern, dass das Wärmemanagementsystem des Fahrzeugs die Kühlung der Batterie priorisiert, im Gegensatz zu einem stetigen Hochfahren der Batteriekühlung, um Austrittslufttemperaturschwankungen in die Fahrgastzelle zu verhindern. Wenn die Batterietemperatur homogen ist oder die Temperaturen von Zelle zu Zelle unter dem Schwellenwert liegen, dann kann das Wärmemanagementsystem des Fahrzeugs die Kühlungsbemühungen für die Batterie hochzufahren. Dies kann vorteilhaft sein, um große Temperaturschwankungen in der Fahrgastzelle zu vermeiden. Wenn die Änderung der Batteriezellentemperatur über einem Schwellenwert liegt, kann die Pumpe bei Vorgang 323 mit einer maximalen Drehzahl oder mit einer durch die Kapazität des Kühlaggregats definierten maximalen Drehzahl laufen. Diese Logikschaltung kann große Gradienten der Batterie verhindern, um die Haltbarkeit der Batterie zu fördern.
Bei Vorgang 327 kann die Steuerung eine Nachschlagetabelle nutzen, um die Zieldrehzahl der Pumpe in Abhängigkeit von der Kühlaggregatkapazität über die Zeit hochzufahren. Die Nachschlagetabelle kann in einer Weise definiert sein, um Temperaturschwankungen der Kühlungsbemühungen in der Fahrgastzelle abzuschwächen. Die Hochfahrdrehzahl kann über die Zeit in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, gemessen von einem Sensor im Kühlaggregateinlasssensor 110, zugewiesen werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Hochfahrdrehzahl über die Zeit in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, gemessen von dem Sensor 112 mit einem Versatz, wenn der Kühlaggregateinlasssensor 112 nicht verfügbar ist, vorliegen. Dies kann dazu beitragen, den Einfluss auf die Fahrgastzellenluftschwankungen bei einer festgelegten Pumpenrampenrate abzuschwächen. Zum Beispiel kann die Pumpendurchflussrate definiert sein, um die Kapazität des Kühlaggregats zu verwalten, um dem Kältemittelsystem zu ermöglichen, auf Temperaturbedürfnisse zwischen der Batterie und der Fahrgastzelle zu reagieren. Mit anderen Worten hängt die Pumpendrehzahl-Rampenrate oder die Drehzahl, mit der die Pumpe von null auf die Zieldrehzahl hochfährt, davon ab, wie heiß die Kühlmitteltemperatur ist. Wenn das Kühlmittel beispielsweise 50 Grad Celsius hat, kann die Pumpe zehn Sekunden benötigen, um die Zieldrehzahl zu erreichen. Wenn das Kühlmittel aber 30 Grad Celsius hat, dann kann die Pumpe fünf Sekunden benötigen, um die Zieldrehzahl zu erreichen.
Bei Vorgang 329 kann die Verdichterdrehzahl als Reaktion auf das Berechnen der Differenz zwischen der Ziel-Verdampfertemperatur und der Ist-Verdampfertemperatur definiert werden. Der Verdampferfehler oder die Differenz zwischen Verdampferzielwert und -istwert ist auf seinem Maximalwert, wenn die Fahrgastzelle zuerst gekühlt werden soll, und die gesamte Fahrgastzellenabkühlung kann ausgedehnt werden, wenn das Kühlaggregat ebenfalls läuft. Die Verdichterdrehzahl kann durch Nutzung einer Proportionalintegrations(PI)-Steuerung bestimmt werden, die die Differenz zwischen der Ziel-Verdampfertemperatur und der Ist-Verdampfertemperatur nutzt, wenn die Fahrgastzelle entweder einen Umstand „nur Fahrgastzelle“ anfordert oder wenn die Fahrgastzellenkühlung und Kühlaggregat gleichzeitig laufen. Die Verdichterdrehzahl-PI-Steuerung im Nur-Kühlaggregat-Modus wird auf Grundlage eines Batteriekühlmittelfehlers bestimmt, der die Differenz zwischen Batteriekühlaggregatzielwert und Ist-Batteriekühlmitteltemperatur, wie vom Sensor 112 gemessen, ist. Zusätzlich werden die Kältemittelventile 78, 80 und 92 betätigt, um sich abhängig von dem Modus zu öffnen oder zu schließen. Zum Beispiel kann die Steuerung das Ventil 78 oder 80 öffnen, wenn die vordere oder hintere Fahrgastzellenkühlung an ist und 92 schließen, wenn das Kühlaggregat nicht angefordert ist. Die Steuerung kann 92 öffnen, wenn das Kühlaggregat läuft. Auch während eines Nur-Kühlaggregat-Modus können die Ventile 78 und 80 geschlossen sein, während das Absperr- und Expansionsventill 92 geöffnet sein kann, um einen Kältemittelstrom zum Kühlaggregat zu ermöglichen. Bei Nur-Kühlaggregat-Steuerungen kann die Kühlaggregatpumpe 104 mit voller Drehzahl laufen und die Verdichterdrehzahl wird auf Grundlage des Batteriekühlmittelfehlers bestimmt. Wenn auch die Fahrgastzellenkühlung läuft, kann die Batterie- oder Kühlaggregatkapazität unter Verwendung der Kühlaggregatpumpe 104 gesteuert werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Logikschaltung zum Steuern einer Drehzahl der Kühlaggregatpumpe 104 in einem Klimaanlagensystem veranschaulicht. Bei Vorgang 401 kann die Batterietemperatursteuerung Informationen von Sensoren empfangen, um eine Temperatur des Batteriekühlmittels bei Vorgang 403 zu bestimmen. Zusätzlich kann die Steuerung außerdem bei Vorgang 404 eine Ziel-Batteriekühlmitteltemperatur auf Grundlage einer Nachschlagetabelle definieren, die eine ideale Temperatur für das Batteriekühlmittel definiert, die dieses aufweisen soll, damit das Klimaanlagensystem sowohl die Fahrgastzelle als auch die Batterie kühlen kann. Bei Vorgang 405 kann die Steuerung einen Fehler definieren, indem die Differenz zwischen der Ist-Temperatur und der Zieltemperatur der Batteriekühlmitteltemperatur bestimmt wird.
Bei Vorgang 407 kann eine PI-Steuerung den Fehler für die Batteriekühlmitteltemperatur empfangen. Bei Vorgang 409 kann die PI-Steuerung den Fehler nutzen, um eine Ausgabe einer idealen Pumpendrehzahl zu generierten oder die Pumpendrehzahl einzustellen. Eine Nachschlagetabelle oder dergleichen kann genutzt werden, um die Pumpendrehzahleinstellung auf den Fehler der Batteriekühlmitteltemperatur abzubilden. Auch wenn eine Pumpendrehzahl gewünscht sein mag, ist es auf Grundlage der Kapazität des Kühlaggregats möglicherweise nicht immer möglich oder vorteilhaft, diese Pumpendrehzahl zu nutzen. Bei Vorgang 411 kann die maximale Pumpendrehzahl auf Grundlage der Kapazität des Kühlaggregats eingestellt oder gesenkt werden und eine Steuerung kann einen Schnitt oder eine Grenze definieren, um die Pumpendrehzahl auf Grundlage der Kapazität des Kühlaggregats festzulegen.
Während Einstellungen durch verschiedene Kapazitätsstufen des Kühlaggregats bestimmt werden können, kann die Kapazität in einer Ausführungsform mehrere unterschiedliche Einstellungen aufweisen. Die Einstellungen können genutzt werden, um die Kühlaggregatkapazität in eine Pumpendrehzahl zu übersetzen. Als „eins“ kategorisierte Kühlaggregatkapazitäten können zum Beispiel einer Pumpendrehzahl entsprechen, die 25 % des Kühlmittels zu dem Kühlaggregat leitet. In einem weiteren Beispiel kann die Kühlmittelpumpe, wenn die Kühlaggregatkapazität auf einer minimalen Stufe definiert ist (z. B. Stufe „eins“), mit ungefähr 25 % der idealen Drehzahl laufen. In einem weiteren Beispiel kann die Kühlmittelpumpe, wenn die Kühlaggregatkapazität auf einer reduzierten Stufe definiert ist (z. B. Stufe „zwei“), die größer als die minimale Stufe aber geringer als voll sein kann, mit ungefähr 50 % der idealen Drehzahl laufen. In einer weiteren Ausführungsform, wenn die Kühlaggregatkapazität voll ist oder auf einer Stufe über der reduzierten Stufe, kann die Kühlaggregatkapazität mehr als genug sein, um die Batterie zu kühlen und ein Leiten von zu viel Kühlmittel durch das Kühlaggregat kann die Batterie überkühlen. Somit übernimmt die Temperatursteuerung und die Maximalgrenze bei Kästchen 411 wird nicht verwendet, aber die Temperatursteuerung definiert eine ideale Pumpendrehzahl, um den Batteriebedürfnissen zu entsprechen. Die Kühlmittelpumpendrehzahl kann auf Grundlage einer Differenz zwischen einer Ziel-Batterieeinlasskühlmitteltemperatur und einer gemessenen Batterieeinlasskühlmitteltemperatur gesteuert werden. Derartige Pumpendrehzahlen und Einstellungen stellen lediglich Beispiele dar und sind nicht als einschränkend anzusehen.
5A ist eine beispielhafte Tabelle, die die Fahrgastzellenlast als eine Funktion der Gebläsedrehzahl und der Umgebungslufttemperatur schematisiert. Auch wenn die nachfolgende Tabelle beispielhaft ist, demonstriert die Tabelle, dass die Fahrgastzellenlast variieren kann, wenn der Gebläsedrehzahlprozentsatz im Vergleich zur Umgebungslufttemperatur unterschiedlich ist. Wenn beispielsweise die Gebläsedrehzahl steigt und die Umgebungslufttemperatur steigt, kann der Lastwert der Fahrgastzelle steigen. Der Lasttabelle kann in einem Speicher der Steuerung gespeichert werden. Die Steuerung kann eine oder mehrere Lasttabellen beinhalten, die während verschiedenen Betriebsbedingungen selektiv verwendet werden. In der Tabelle steigt die Last mit steigenden Lufttemperaturen und mit steigenden Gebläsedrehzahlen. Die Gebläsedrehzahl kann als ein Prozentsatz dargestellt werden.
5B ist eine beispielhafte Tabelle, die die Kühlaggregatverfügbarkeit als eine Funktion der Fahrgastzellenlast und des Verdampferfehlers schematisiert (z. B. die Differenz zwischen der Ist-Verdampfertemperatur und der Ziel-Verdampfertemperatur). Wie durch 5B gezeigt, können die Last und der Verdampferfehler einen Einfluss auf die Kapazität des Kühlaggregats haben. In einem Beispiel kann das Kühlaggregat nicht verfügbar sein, wenn der Verdampferfehler über 3 Grad C liegt. In einem weiteren Beispiel kann es nötig sein, dass das Kühlaggregat auf einem Minimum des Kühlaggregats und somit mit minimaler Pumpendrehzahl abhängig von dem Verdampferfehler, 2 Grad C, bei unterschiedlichen Fahrgastzellenlasten arbeitet. Die Kühlaggregatkapazität kann auch voll sein, wie auf der linken Seite der Kurve gezeigt, zum Beispiel wenn der Verdampferfehler 0,5 ist. Schließlich kann das Kühlaggregat in einer weiteren Situation reduziert sein. Während die Kurve vier Situationen/Einstellungen für das Kühlaggregat berücksichtigt, können zusätzliche oder reduzierte Situationen/Einstellungen vorhanden sein, die in Abhängigkeit von der Last und dem Verdampferfehler definiert sein können. Zum Beispiel kann die Fahrgastzelle gekühlt werden, wenn der Verdampferfehler gleich null ist. Wenn der Verdampferfehler groß ist (z. B. größer als drei Grad), kann die Fahrgastzelle nicht mit der gewünschten Rate gekühlt werden oder die Austrittslufttemperaturen können hoch sein. Der Luftaustritt, der in die Fahrgastzelle strömt, kann direkt proportional zur Temperatur am Verdampfer sein. Somit kann jede Verdampfertemperaturschwankung zu einer Austrittslufttemperaturschwankung der Fahrgastzelle führen. Somit kann es idealerweise vorteilhaft sein, dem Kühlaggregat Kapazität bereitzustellen, wenn der Verdampferfehler nahe null oder unter null ist. Wenn der Verdampferfehler positiv wird, kann es sein, dass die Kühlaggregatkapazität reduziert werden muss, so dass die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle austritt, nicht erhöht ist.

Claims

Klimasteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung in Kommunikation mit einem Kühlaggregat, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugbatterie zu kühlen, und einem Verdampfer, der dazu konfiguriert ist, eine Fahrgastzelle zu kühlen, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, eine Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl auf Grundlage einer Differenz zwischen einer Batteriekühlmitteltemperatur und einer Ziel-Batteriekühlmitteltemperatur auszugeben, um eine Temperaturschwankung von Luft, die in die Fahrgastzelle eintritt, abzuschwächen, und die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl als Reaktion auf eine verfügbare Kapazität des Kühlaggregats zu begrenzen.
Klimasteuersystem nach Anspruch 1, wobei eine Pumpendrehzahl als Reaktion auf die Kapazität des Kühlaggregats eingestellt ist.
Klimasteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Kapazität des Kühlaggregats durch Nutzen einer Nachschlagetabelle, die eine Wärmelast der Fahrgastzelle des Fahrzeugs und eine Differenz zwischen einer Verdampfertemperatur und einer Ziel-Verdampfertemperatur abbildet, definiert ist.
Klimasteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Pumpendrehzahl so bestimmt ist, dass zu einem Kühlaggregatauslass zirkulierendes Kühlmittel erhöht ist, wenn die Kapazität des Kühlaggregats steigt.
Klimasteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Pumpendrehzahl eine erste Drehzahl beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Kapazität des Kühlaggregats voll ist, Kühlmittel mit einer ersten Drehzahl auszugeben.
Klimasteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Pumpendrehzahl eine zweite Drehzahl beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Kühlaggregatkapazität weniger als voll ist, Kühlmittel mit einer zweiten Drehzahl auszugeben.
Klimasteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Temperaturänderung von Zellen in der Fahrzeugbatterie zu bestimmen.
Klimasteuersystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Ziel-Pumpendrehzahl als Reaktion darauf, dass die Temperaturänderung von Zellen in der Fahrzeugbatterie unter einem Temperaturgradientenschwellenwert liegt, der einen Temperaturgradienten in der Fahrzeugbatterie definiert, zu definieren.
Klimasteuersystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine maximale Zieldrehzahl als Reaktion darauf, dass die Temperaturänderung von Zellen in der Fahrzeugbatterie über einem Temperaturgradientenwert liegt, der einen Temperaturgradienten in der Fahrzeugbatterie definiert, auszugeben.
Klimasteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Kühlaggregat, das genutzt wird, um eine Batterie in dem Fahrzeug zu kühlen; einen Verdampfer, der genutzt wird, um eine Fahrgastzelle im Fahrzeug zu kühlen; und eine Fahrzeugsteuerung in Kommunikation mit dem Kühlaggregat und dem Verdampfer, die dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe einer Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl des Kühlaggregats zu generieren, die einer Differenz zwischen einer Temperatur der Batterie und einer Zieltemperatur der Batterie entspricht, um eine Temperaturschwankung von Luft, die in die Fahrgastzelle eintritt, abzuschwächen.
Klimasteuersystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, die die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl auf die Differenz abbildet, zu definieren.
Klimasteuersystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe der Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl als Reaktion auf eine Kapazität des Kühlaggregats zu generieren.
Klimasteuersystem nach Anspruch 12, wobei die Kapazität des Kühlaggregats durch eine Nachschlagetabelle definiert ist, die eine Wärmelast der Fahrgastzelle und die Differenz zwischen einer Temperatur des Verdampfers und einer Zieltemperatur des Verdampfers abbildet.
Klimasteuersystem nach Anspruch 10, wobei die Fahrzeugsteuerung ferner dazu konfiguriert ist, die Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl durch Nutzen einer Nachschlagetabelle, die eine Kapazität des Kühlaggregats und eine Zeit zum Erreichen der Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl abbildet, hochzufahren.
Verfahren einer Klimasteuerung in einem Fahrzeug, umfassend: Kühlen einer Batterie und einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bei einer Ziel-Kühlaggregatpumpendrehzahl eines Kühlaggregats, wobei die Zieldrehzahl einer Differenz zwischen einer Temperatur einer Batterie und einer Zieltemperatur der Batterie entspricht, und wobei die Ziel-Pumpendrehzahl eine Grenze, die durch eine Nachschlagetabelle definiert ist, die eine Kapazität des Kühlaggregats durch Abbilden der Last und der Differenz identifiziert, nicht übersteigt.