DE102018125559A1

DE102018125559A1 - Fahrzeugklimaregelungssystem

Info

Publication number: DE102018125559A1
Application number: DE102018125559.4A
Authority: DE
Inventors: Franco Ragazzi; James George Gebbie; Donald Peter Schneider III; Alan Douglas Wallington; William Stewart Johnston
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US10603982B2; CN109693510A; US20190118613A1

Abstract

Ein Fahrzeugklimaregelungssystem kann ein Kühlmitteluntersystem, das ausgelegt ist, Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor, einem Wärmegenerator und einem Kabinenwärmetauscher zu zirkulieren, und eine Steuerung beinhalten. Die Steuerung kann ausgelegt sein, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Wärmetauschers einen Schwellenwert übersteigt, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors zu verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen. Der Schwellenwert kann durch einen Quotienten aus (i) einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und (ii) einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads, der auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz basiert, definiert sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Patentanmeldung betrifft im Allgemeinen ein Klimaregelungssystem für ein Fahrzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Fahrzeuge und einige elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid-Electric Vehicles - HEVs) verwenden einen Verbrennungsmotor für mehrere Zwecke, einschließlich des Bereitstellens von Leistung für Antrieb, hydraulische Systeme und zum Erzeugen von elektrischer Leistung. Ein Insasse in dem Fahrzeug kann eine bestimmte Kabinentemperatur für seinen Komfort anfordern.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugklimaregelungssystem kann ein Kühlmitteluntersystem, das ausgelegt ist, Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor, einem Wärmegenerator und einem Kabinenwärmetauscher zu zirkulieren, und eine Steuerung beinhalten. Die Steuerung kann ausgelegt sein, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Wärmetauschers einen Schwellenwert übersteigt, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors zu verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugklimaregelungssystems durch eine Steuerung, zum Zirkulieren von Kühlmittel in einem Kühlmitteluntersystem, um einen Heizungswärmetauscher, der mit einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs verbunden ist, zu erwärmen, und als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe von einem Lufteinlasssensor, der stromaufwärts von dem Heizungswärmetauscher angeordnet ist, einen Schwellenwert überschreitet, zum Verzögern eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Ein Fahrzeugklimaregelungssystem kann ein Kühlmitteluntersystem, das Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Heizungswärmetauscher zirkuliert, und eine Steuerung beinhalten. Die Steuerung kann ausgelegt sein, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers einen Schwellenwert übersteigt, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung eines Klimaregelungssystems für ein Fahrzeug.
2 ist eine Darstellung eines Hybridfahrzeugs, die typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
3 ist eine schematische Darstellung eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems), das einen Verbrennungsmotor (Internal Combustion Engine - ICE) und einen Heizungswärmetauscher beinhaltet.
4 ist ein Flussdiagramm eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HLK)-Klimaregelungssystems, das auf einer Einlasstemperatur basiert.
5 ist ein Flussdiagramm eines Klimaregelungssystems, in dem ein Kühlmittelstrom eines Heizungswärmetauschers und ein Luftstrom eines Heizungswärmetauschers verwendet werden, um einen Heizwirkungsgrad eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems) zu berechnen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Oft sind die Kühlmitteltemperatursollwerte der Klimaregelung in der Hinsicht ungenau, dass die Klimaregelung auf Grundlage der Sollwerte das Klimatisierungssystem derart übersteuert, dass die letztliche Abluft den tatsächlichen Kundenbedarf übersteigt. Bei nicht elektrifizierten Fahrzeugen ist diese Überkompensation von geringer Bedeutung, da die Art der Wärmequelle, die Abwärme des Motors (z. B. Verbrennungsmotor (Internal Combustion Engine - ICE) oft als kostenlos angesehen wird. Elektrifizierte Fahrzeuge verwenden jedoch oft einen Wärmegenerator, der eine elektrische oder elektrisch betriebene Heizung (z. B. eine Widerstandsdrahtheizung, eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (Positive Temperature Coefficient - PCT) oder eine thermoelektrische Vorrichtung) beinhaltet, um die Kabinenbeheizung bereitzustellen, wenn keine Verbrennungsmotorwärme verfügbar ist. Die von der Heizung erzeugte Wärme ist typischerweise proportional zu einem Strom, der durch die Heizung fließt. Der Einsatz von elektrischen oder elektrisch betriebenen Heizungen ist besonders bei reinen Elektrofahrzeugen (EVs), bei denen es überhaupt keinen ICE gibt, ein Problem. Daher ist eine Verfeinerung der Kühlmitteltemperatur zur Erwärmung der Kabine wünschenswert. Dies kann zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch bei Hybridvarianten und einer erhöhten elektrischen Reichweite bei EVs (oder PHEVs, die im EV-Modus betrieben werden) führen. In dieser Patentanmeldung wird der Begriff Heizungswärmetauscher verwendet, um einen Kabinenwärmetauscher zu beschreiben. Im Allgemeinen kann ein Kabinenwärmetauscher verwendet werden, um einen Kabinenfahrgastraum zu erwärmen oder zu kühlen.
In dieser Schrift wird ein Luftstrom des Heizungswärmetauschers, eine Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers und ein HLK-Ablufttemperatursollwert verwendet, um einen Sollwert einer Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers für eine bestimmte Auswahl eines Kühlmitteldurchsatzes des Heizungswärmetauschers zu berechnen. Das System, das die Wärmequelle steuert (wie etwa eine Antriebsstrangsteuerung im Fall eines Verbrennungsmotors), würde den Kühlmittelstrom des Heizungswärmetauschers auf Grundlage von Leistungserwägungen, wie etwa Geräuschen, Vibrationen, Rauigkeit (Noise, Vibration, Harshness - NVH), Pumpenkapazität usw. auswählen. Wie in 1 gezeigt, sind der Kühlmittelstrom des Heizungswärmetauschers (nicht gezeigt), der Luftstrom 4 des Heizungswärmetauschers, die Lufteinlasstemperatur 6 des Heizungswärmetauschers und der Ablufttemperatursollwert 8 Eingaben für eine Sollwertberechnungsvorrichtung 2 einer Heizungskühlmitteileinlasstemperatur. Dieser Sollwert (d. h. die Ausgabe von Block 2 und die Eingabe von Block 10) würde in einen Block 10 des Sollwerts der Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers eingegeben, der (in Block 12) mit einer negativen Rückkopplung von einer Wärmequellensteuerung 14 kombiniert würde, um die Ausgabekapazität einer Wärmequelle auf Grundlage der Kühlmitteleinlasstemperatur 16 des Heizungswärmetauschers zu lenken. Außerdem kann die Verwendung des Kühlmittelstroms des Heizungswärmetauschers und des Luftstroms des Heizungswärmetauschers verwendet werden, um einen Heizwirkungsgrad des Heizungs-, Lüftungs- und Kühlsystems (HLK-Systems) zu berechnen, da der Heizwirkungsgrad hauptsächlich durch den Wirkungsgrad des Heizungswärmetauschers bestimmt wird. Nachdem ein Wirkungsgrad berechnet wurde, ist das Berechnen eines Sollwerts der Kühlmitteltemperatur eine einfache Berechnung auf Grundlage der Definition des Wirkungsgrads.
In dieser Schrift ist ein Klimaregelungssystem für ein Fahrzeug offenbart, das das Fahrzeugsystem einschließlich eines anderen Systems als das Klimaregelungssystem (z. B. eines Antriebsstrangsystems) auf Grundlage einer gewünschten Kabinentemperatur steuert. Um die gewünschte Kabinentemperatur zu erreichen, passt das Klimaregelungssystem das Fahrzeugsystem auf Grundlage eines Vergleichs einer Ausgabe von einem Lufteinlasssensor und einer Differenz (z. B. zwischen einem Lufttemperatursollwert und einer Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers) dividiert durch einen thermischen Wirkungsgrad (z. B. ist eine Differenz zwischen einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz), die unter die Kühlmitteleinlasstemperatur fällt, an. Die Steuerung kann dann den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen. Anders ausgedrückt: der Parameter des thermischen Wirkungsgrads ist ein Verhältnis der tatsächlichen Wärmeübertragungsrate des Wärmetauschers (z. B. des Heizungswärmetauschers) zu einer maximalen Wärmeübertragungsrate, die der Wärmetauscher erzeugen kann.
Der Betrieb eines Verbrennungsmotors (ICE), beispielsweise eines Viertakt-ICE, beinhaltet das Ansaugen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einen Zylinder durch Erzeugen eines Niederdrucks, wenn sich ein Kolben vom Zylinderkopf und der Zündkerze wegbewegt. Wenn der Kolben am weitesten vom Zylinderkopf entfernt ist (d. h. unten), schließt sich ein Ventil, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert wird, wenn der Kolben sich in Richtung Zylinderkopf bewegt. Ursprünglich wurde, wenn der Zylinder die Oberseite erreichte (d. h. dem Kopf und der Zündkerze am nächsten lag), ein elektrischer Impuls an die Zündkerze angelegt, um einen Funken an dem Elektrodenabstand zu erzeugen. Wenn jedoch die Drehzahl des ICE zunimmt, kann jedoch der Zündzeitpunkt vorgezogen werden. Vorziehen des Zündzeitpunkts bezieht sich auf eine Gradzahl, bei der der Zündfunken vor dem oberen Totpunkt (vOT) gezündet wird, derart, dass der Zündfunken erzeugt wird, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer während des Verdichtungstakts zu entzünden. Umgekehrt kann das Verzögern des Zündzeitpunkts als Änderung des Zündzeitpunkts definiert werden, derart, dass die Kraftstoffzündung bei einer Drehzahl später als bei dem vom Hersteller angegebenen Zeitpunkt erfolgt. Wenn der Hersteller des Verbrennungsmotors beispielsweise bei einer Drehzahl vorgibt, den Zündzeitpunkt auf 12 Grad vOT einzustellen, gilt der Zeitpunkt als verzögert, wenn die Zündung auf 11 Grad vOT eingestellt wird. Das Vorziehen des Zündzeitpunkts kompensiert eine Brennzeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Das Zünden des Gemischs, bevor der Kolben den oberen Totpunkt (OT) erreicht, ermöglicht es dem Gemisch, eine vollständige Verbrennung zu erreichen, nachdem der Kolben den OT erreicht hat. Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum richtigen Zeitpunkt gezündet wird, tritt irgendwann, nachdem der Kolben den OT erreicht hat, ein maximaler Druck im Zylinder auf, derart, dass das gezündete Gemisch den Kolben mit der größten Kraft im Zylinder nach unten drücken kann. Wenn der Zündfunken in Bezug auf die Kolbenposition verzögert wird, tritt der maximale Zylinderdruck auf, nachdem der Kolben sich bereits im Zylinder hinunterbewegt, was zu Leistungsverlust (d. h. PS-Verlust) und Überhitzung führt. Hier wird der Zündfunken verzögert, um die Wärmeerzeugung auf Kosten der Erzeugung einer geringeren Antriebskraft zu erhöhen.
2 stellt ein Fahrzeug und insbesondere ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 dar, das als ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Obwohl in 2 ein PHEV veranschaulicht ist, gelten die Konzepte auch für herkömmliche Fahrzeuge, da die Elemente eines herkömmlichen Fahrzeugs eine Teilmenge der in dem EV 112 dargestellten Komponenten sind. Obwohl ein EV als Referenz verwendet wird, kann ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 in dieser Schrift eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist zudem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können eine Antriebs- und eine Abbremsfunktion bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 118 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und es ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 im Elektromodus betrieben wird, bei dem der Verbrennungsmotor 118 unter bestimmten Bedingungen abgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich zudem um ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) handeln. In einer BEV-Konfiguration ist der Verbrennungsmotor 118 unter Umständen nicht vorhanden. Bei anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 112 ein Vollhybridelektrofahrzeug (Full Hybrid-Electric Vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Fähigkeit sein.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Das Fahrzeugbatteriepack 124 kann eine Hochspannungs-Gleichstrom(DC)-Ausgabe (Direct Current - DC) bereitstellen. Die Traktionsbatterie 124 kann elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 gekoppelt sein. Ein oder mehrere Schütze 142 können die Traktionsbatterie 124 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 126 ist zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 124 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasenwechselstrom (Alternating Current - AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasenwechselstrom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasenwechselstrom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Das Fahrzeug 112 kann einen Wandler für variable Spannungen (Variable-Voltage Converter - VVC) 152 beinhalten, der elektrisch zwischen der Traktionsbatterie 124 und dem Leistungselektronikmodul 126 gekoppelt ist. Der VVC 152 kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der ausgelegt ist, die durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellte Spannung zu erhöhen oder aufwärts zu wandeln. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen gesenkt werden, was zu einer Verringerung des Verdrahtungsumfangs für das Leistungselektronikmodul 126 und die elektrischen Maschinen 114 führt. Zudem können die elektrischen Maschinen 114 mit besserer Effizienz und geringeren Verlusten betrieben werden.
Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 124 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandelt, die mit Niederspannungsverbrauchern des Fahrzeugs kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12 V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 zu laden. Die Niederspannungssysteme können elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Eine oder mehrere elektrische Verbraucher 146 können an den Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Verbraucher 146 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Verbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Zu Beispielen für elektrische Verbraucher 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor gehören.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann ausgelegt sein, die Traktionsbatterie 124 über eine externe Leistungsquelle 136 wieder aufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Verbindung mit einer Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladevorrichtung oder eine Ladestation für Elektrofahrzeuge (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetz oder Stromversorgungsnetz sein, wie es durch ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 138 kann Schaltungen und Steuerungen zum Regulieren und Verwalten der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 136 kann dem EVSE 138 elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Die EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu ausgelegt ist, Leistung vom EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an eine Ladevorrichtung oder ein bordeigenes Leistungswandlermodul 132 gekoppelt sein. Das Leistungswandlermodul 132 kann die vom EVSE 138 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 124 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungswandlermodul 132 kann mit der EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 144 können bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 abzubremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten zum Betätigen der Radbremsen 144 beinhalten. Der Einfachheit halber bildet die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144 ab. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den anderen Radbremsen 144 ist impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung zum Überwachen und Koordinieren des Bremssystems 150 beinhalten. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 so steuern, dass sie das Fahrzeug abbremsen. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann zudem autonom arbeiten, um Funktionen wie etwa Stabilitätskontrolle umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer anderen Steuerung oder einer Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module im Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus sein, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 2 nicht gezeigt, jedoch kann davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem beliebigen Elektronikmodul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (Vehicle System Controller - VSC) 148 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Der VVC 152 ist häufig als Aufwärtswandler ausgelegt. Der VVC 152 kann Eingangsklemmen beinhalten, die über die Schütze 142 an Klemmen der Traktionsbatterie 124 gekoppelt sein können. Der VVC 152 kann Ausgangsklemmen beinhalten, die an Klemmen des Leistungselektronikmoduls 126 gekoppelt sind. Der VVC 152 kann derart betrieben werden, dass veranlasst wird, dass eine Spannung an den Ausgangsklemmen größer als eine Spannung an den Eingangsklemmen ist. Das Fahrzeug 112 kann eine VVC-Steuerung beinhalten, die elektrische Parameter (z. B. Spannung und Strom) an verschiedenen Stellen innerhalb des VVC 152 überwacht und steuert. In einigen Konfigurationen kann die VVC-Steuerung als Teil des VVC 152 beinhaltet sein. Die VVC-Steuerung kann eine Ausgangsspannungsreferenz, $V_{d c}^{*} .,$
bestimmen. Die VVC-Steuerung kann auf Grundlage der elektrischen Parameter und der Spannungsreferenz, $V_{d c}^{*},$
ein Steuerungssignal bestimmen, das genügt, um zu veranlassen, dass der VVC 152 die gewünschte Ausgangsspannung erreicht. In einigen Konfigurationen kann das Steuersignal als impulsbreitenmoduliertes (Pulse-width Modulated - PWM-) Signal umgesetzt sein, wobei ein Tastverhältnis des PWM-Signals variiert wird. Das Steuersignal kann mit einer vorher festgelegten Schaltfrequenz betrieben werden. Die VVC-Steuerung kann den VVC 152 anweisen, die gewünschte Ausgangsspannung unter Verwendung des Steuersignals bereitzustellen. Das bestimmte Steuersignal, bei dem der VVC 152 betrieben wird, kann direkt mit dem Ausmaß an Spannungsaufwärtswandlung in Zusammenhang stehen, die von dem VVC 152 bereitzustellen ist.
Unter Bezugnahme auf 2 kann der VVC 152 das Spannungspotenzial der elektrischen Leistung, die durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellt wird, aufwärts wandeln oder „hochtransformieren“. Die Traktionsbatterie 124 kann Hochspannungs(High-Voltage - HV)-DC-Leistung bereitstellen. In einigen Konfigurationen kann die Traktionsbatterie 124 eine Spannung zwischen 150 und 400 Volt bereitstellen. Das Schütz 142 kann elektrisch zwischen der Traktionsbatterie 124 und dem VVC 152 in Reihe gekoppelt sein. Wenn das Schütz 142 geschlossen ist, kann die HV-DC-Leistung von der Traktionsbatterie 124 an den VVC 152 übertragen werden. Ein Eingangskondensator kann elektrisch parallel mit der Traktionsbatterie 124 verbunden sein. Der Eingangskondensator kann jegliche Spannungs- und Stromwelligkeit reduzieren. Der VVC 152 kann die HV-DC-Leistung aufnehmen und das Spannungspotenzial der Eingangsspannung gemäß dem Arbeitszyklus aufwärts wandeln oder „hinauftransformieren“. Häufig ist ein Ausgangskondensator elektrisch zwischen den Ausgangsklemmen des VVC 152 und dem Eingang des Leistungselektronikmoduls 126 gekoppelt, um die Busspannung zu stabilisieren und Spannungs- und Stromwelligkeit an dem Ausgang des VVC 152 zu verringern.
3 ist eine schematisches Darstellung eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems) 300, das auch als Kühlmitteluntersystem bezeichnet wird und das einen Verbrennungsmotor (ICE) 302 und einen Heizungswärmetauscher 320 beinhaltet. Der Verbrennungsmotor 302 erzeugt beim Betrieb Wärme als Beiprodukt der Verbrennung. Um den Verbrennungsmotor 302 zu kühlen, wird ein Kühlmittel über einen Kühlmitteleinlassanschluss 324 und einen Kühlmittelauslassanschluss 304 durch den Verbrennungsmotor 302 zirkuliert. Der Auslass 304 teilt das erwärmte Kühlmittel, sodass es zu einem Kühler 310, einem Thermostat 312, einer Entgasungsflasche 316 und einer elektrischen HLK-Pumpe 326 fließt. Der Thermostat 312 steuert den Kühlmittelstrom zu einer elektrischen Hauptpumpe 314 derart, dass, wenn die Temperatur des Kühlmittels unter einem Schwellenwert liegt, der Thermostat 312 Kühlmittel vom Auslass 304 zur elektrischen Pumpe 314 leitet und den Kühler 310 umgeht. Wenn die Temperatur des Kühlmittels über dem Schwellenwert liegt, leitet der Thermostat 312 Kühlmittel durch den Kühler 310 zur elektrischen Pumpe. Wenn in einigen Ausführungsformen die Temperatur des Kühlmittels einen hohen Schwellenwert überschreitet, wird ein elektrisches Gebläse 308 angeschaltet, um den Luftstrom durch den Kühler, der das Kühlmittel kühlt, zu erleichtern. Kühlmittel, das vom Auslass 304 zur elektrischen HLK-Pumpe 326 strömt, kann dann durch einen Wärmegenerator 318 (wie etwa eine elektrische Heizung) strömen. Der Wärmegenerator 318 kann eine Widerstandsdrahtheizung, eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), eine Wärmepumpe oder eine andere elektrische Wärmequelle beinhalten. Der Kühlmitteldurchsatz und die Kühlmitteltemperatur werden durch den Sensor 330 gemessen, woraufhin das Kühlmittel zu einem Heizungswärmetauscher 320 zu einem stromabwärtigen Ventil 322 (auch als Heizungswärmetauscherabsperrventil bezeichnet) geleitet wird. Das stromabwärtige Ventil 322 wird auch als Heizungswärmetauscherabsperrventil (Heater Core Isolation Valve - HCIV) bezeichnet. Der Heizungswärmetauscher 320 befindet sich häufig in der Fahrgastzelle in dem HLK-Subsystem 338 der Fahrgastzelle, das ein elektrisches Gebläse 328, einen Verdampfer 334, einen Kondensator/Kompressor 332, einen Luftfilter 340 und einen Fahrgastzellenfilter 336 beinhaltet. Der Lufteinlass saugt Luft durch den Luftfilter 340 mit einer Einlasslufttemperatur ein und diese tritt aus, nachdem sie durch den Heizungswärmetauscher 320 oder Verdampfer 334 geleitet wurde. Die gewünschte Lufttemperatur ist die Ablufttemperatur, die so gesteuert wird, dass sie bei einem Ablufttemperatursollwert liegt, um eine Kabinentemperatur auf Grundlage einer HLK-Steuerung zu ändern. Die elektrische Heizung 318 kann eine Temperatur des Kühlmittels erhöhen, um dem Heizungswärmetauscher 320 wärmeres Kühlmittel bereitzustellen, derart, dass die gewünschte Abgabetemperatur des Fahrgastzellen-HLK-Untersystems 338 die Anforderungen erfüllen kann, um die gewünschte Temperatur in der Fahrgastzelle zu erreichen. Neben der Wärmeerzeugung kann der Wärmegenerator 318 zur Wärmeabfuhr (z. B. zum Kühlen) über eine Dampfkompressionswärmepumpe oder eine thermoelektrische Wärmepumpe eingesetzt werden. Derart, dass in einer weiteren Ausführungsform die Elemente 332 und 334 entfernt werden, und ihre Funktionen durch die Elemente 318 und 320 ausgeführt werden. Auf Grundlage der Stellung des Heizungswärmetauscherabsperrventils erfolgt der Strom entweder von Ventil 322 zur elektrischen Pumpe 326 oder von Ventil 322 zum Thermostat 312.
4 ist ein Flussdiagramm 400 eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HLK)-Klimaregelungssystems, das auf einer Einlasstemperatur basiert.
Hier werden ein Luftstrom eines Heizungswärmetauschers (z. B. auf Grundlage einer Drehzahl des Gebläses 328 und einer Lüftungsbetriebsmodus wie Umluft, Enteisen, Bodenwärme usw.), eine Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers (z. B. auf Grundlage einer Lufttemperatur, die am Verdampfer 334 vorbeiströmt) und ein HLK-Ablufttemperatursollwert (z. B. eine geschätzte Temperatur, um eine Kabinentemperatur auf eine gewünschte Temperatur ansteigen zu lassen), verwendet, um einen Sollwert einer Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers (z. B. geschätzte Temperatur am Sensor 330) für einen gegebenen Kühlmitteldurchsatz des Heizungswärmetauschers zu berechnen. Das System, das die Wärmequelle steuert (wie etwa eine Antriebsstrangsteuerung im Fall eines Verbrennungsmotors oder eine PTC-Steuerung für eine PTC-Heizung) kann das Untersystem des Heizungswärmetauschers betreiben, um einen Kühlmittelstrom auf Grundlage von Leistungserwägungen, wie etwa Verbrennungsmotorkühlung, Pumpenenergienutzung, Geräuschen, Vibrationen, Rauigkeit (NVH), Pumpenkapazität usw. zu erzielen. Wie in 4 gezeigt, empfängt eine Sollwertberechnungsvorrichtung 402 einer Kühlmitteileinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers Eingaben von mehreren Quellen, die mehrere Parameter angeben, einschließlich eines HLK-Luftstroms 404, einer Lufteinlasstemperatur 406 des Heizungswärmetauschers und eines Ablufttemperatursollwerts 408. Die Sollwertberechnungsvorrichtung 402 gibt ein Signal aus, um das HLK-Untersystem in Block 410 auf einen Sollwert einer Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers zu regeln. Der Sollwert wird dann über Signalrückkopplung in Block 412 mit der tatsächlichen Kühlmitteleinlasstemperatur 416 des Heizungswärmetauschers verglichen, um die Ausgabekapazität einer Wärmequelle zu lenken. Die Wärmequellensteuerung 414 beinhaltet eine Antriebsstrangsteuerung und eine elektrische Wärmesteuerung. Die Antriebsstrangsteuerung kann eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erhöhen, um die Wärmeentwicklung zu erhöhen, und wenn sie im Betrieb eine Antriebskraft bereitstellt, kann die Antriebsstrangsteuerung einen Kraftstoffstrom erhöhen und den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen, während sie die angeforderte mechanische PS-Ausgabe von dem Verbrennungsmotor (z. B. 302) beibehält. Außerdem kann ein Strom an eine elektrische Heizung (z. B. Heizung 318) angelegt werden, um eine Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen, bevor es zu dem Heizungswärmetauscher (z. B. 320) zirkuliert wird.
5 ist ein Flussdiagramm 500 eines Klimaregelungssystems, in dem wenigstens ein Kühlmittelstrom 504 eines Heizungswärmetauschers und ein HLK-Luftstrom 512 verwendet werden, um einen Heizwirkungsgrad 514 eines HLK-Systems zu berechnen. Der Kühlmittelstrom 504 des Heizungswärmetauschers kann auf einer Ausgabe eines Kühlmittelstromsensors basieren oder er kann auf Merkmalen wie einer Kühlmitteltemperatur, einer Pumpendrehzahl oder einem Kühlmitteldruck basieren. Der HLK-Luftstrom 512 kann auf einer Ausgabe eines Luftstromsensors basieren oder auf Merkmalen wie etwa einer Umgebungstemperatur, einer Gebläsedrehzahl, einem Atmosphärendruck oder einem HLK-Betriebsmodus. Eine HLK-Betriebsmodus beinhaltet Lüftungsstromwege, wie etwa Enteisen, Boden, Frontentlüftung, Umluft und Bypass. Somit kann der Luftstrom über die Kalibrierung in Abhängigkeit von dem HLK-Betriebsmodus bestimmt werden. Der HLK-Heizwirkungsgrad 514 wird in einer Ausführungsform dynamisch berechnet und in einer weiteren Ausführungsform wird der HLK-Heizwirkungsgrad 514 offline berechnet und zum schnellen Zugriff in einer Lookup-Tabelle gespeichert. In noch einer weiteren Ausführungsform wird der HLK-Heizwirkungsgrad 514 teilweise offline berechnet und derart als Matrix gespeichert, dass mehrere Variablen verwendet werden, um den Wirkungsgrad zu berechnen. In einer weiteren Ausführungsform verwendet der HLK-Heizwirkungsgrad 514 eine geschlossene Korrelation mit einstellbaren Koeffizienten, um den Wirkungsgrad zu bestimmen. Die Ausgabe des HLK-Heizwirkungsgrads 514 wird an eine Temperatursollwertberechnungsvorrichtung 502 weitergeleitet, die einen Sollwert der Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers auf Grundlage von Eingaben, einschließlich des Wirkungsgrads aus Block 514, eines HLK-Ablufttemperatursollwerts aus Block 508 und einer Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers aus Block 506, berechnet. Hier kann es sich bei Block 508 des HLK-Ablufttemperatursollwerts um berechnungsbasierte Daten handeln, wie etwa eine gewünschte Kabinentemperatur und eine aktuelle Kabinentemperatur, und bei Block 506 einer Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers kann es sich um eine Ausgabe von einem Temperatursensor handeln oder er kann auf anderen Daten basieren, wie etwa einer Umgebungstemperatur, eine Gebläsedrehzahl oder einem HLK-Betriebsmodus. In einer Ausführungsform ist der Sollwert der Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers proportional zum Kehrwert des HLK-Wirkungsgrads (z. B. aus der Berechnungsvorrichtung 514 des HLK-Wirkungsgrads) multipliziert mit einer Differenz aus einem HLK-Ablufttemperatursollwert und einer Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers. Das Produkt des Kehrwerts und der Differenz wird dann zu einer Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers addiert, was den Sollwert der Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers ergibt. Dieser wird dann an den Block 510 des Sollwerts einer Kühlmitteleinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers weitergeleitet, der in 4 verwendet wird, um den Antriebsstrang und die elektrische Heizung zu betreiben.
5 stellt die Einzelheiten der Sollwertberechnung bereit. Insbesondere zeigt sie, dass der Kühlmittelstrom des Heizungswärmetauschers und der Luftstrom eines Heizungswärmetauschers verwendet werden, um den HLK-Heizwirkungsgrad zu bestimmen, der primär durch den Wirkungsgrad des Heizungswärmetauschers bestimmt wird. Mit dem Wissen über den Wirkungsgrad kann eine Steuerung den Sollwert der Kühlmitteltemperatur auf Grundlage der Definition des Wirkungsgrads bestimmen. Es ist zu beachten, dass die Form der in dieser Schrift vorgelegten Gleichung davon ausgeht, dass sich die minimale Kapazitanz des Wärmeübertragungsfluids immer auf der Luftseite befindet, diese Gleichung kann jedoch auch in anderen Fällen verwendet werden.
Das vorstehend beschriebene Klimaregelungssystem kann durch das Ergänzen von Wärme, die durch einen Verbrennungsmotor oder eine Fahrzeugleistungsquelle bereitgestellt wird, zum Verringern der Energiekosten für die bereitgestellte Wärme beitragen. Insbesondere kann das HLK-Teilsystem zusätzliche Wärme erzeugen und dem Kühlmittel bereitstellen, die zum Erwärmen der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Darüber hinaus kann das Klimaregelungssystem die Vereinheitlichung von Komponenten des Klimaregelungssystems, wie zum Beispiel Ausgestaltungen von Heizungswärmetauschern und/oder des Lüftungssystems, ermöglichen. Daher können einheitliche Heizwärmetauscher- und/oder Lüftungssysteme bei Fahrzeugen mit unterschiedlichen Antriebsstrangkonfigurationen bereitgestellt werden, wie etwa bei Modellen mit Verbrennungsmotor- und Hybridelektroantriebsoptionen.
Die Steuerlogik oder die durch die Steuerung durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich sie nicht immer ausdrücklich veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine/r oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern soll der einfacheren Veranschaulichung und Beschreibung dienen. Die Steuerlogik kann hauptsächlich als Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik je nach der konkreten Anwendung als Software, Hardware oder eine Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen wiedergeben, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die elektronischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Festwertspeicher(Read Only Memory - ROM)-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CD), Direktzugriffsspeicher(Random Access Memory - RAM)-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. einschließen. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugklimaklimaregelungssystem bereitgestellt, das über ein Kühlmitteluntersystem verfügt, das ausgelegt ist, Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor, einem Wärmegenerator und einem Kabinenwärmetauscher zu zirkulieren; und eine Steuerung, die ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Wärmetauschers einen Schwellenwert überschreitet, einen Zündzeitpunkt zu verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, unter die Lufteinlasstemperatur fällt, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwellenwert durch einen Quotienten aus (i) einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und (ii) einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads definiert.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Parameter des thermischen Wirkungsgrads auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Kühlmitteldurchsatz auf einer Konfiguration des Kühlmitteluntersystems, einschließlich einer Thermostatstellung, einer Stellung des Heizungswärmetauscherabsperrventils, einer Drehzahl der Hauptpumpe und einer Drehzahl der HLK-Pumpe.
Gemäß einer Ausführungsform, wobei der Kühlmitteldurchsatz auf einer Ausgabe von einem Durchflussmesser basiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmegenerator eine elektrische Heizung und die Steuerung ist ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, einen Strom, der zu der elektrischen Heizung fließt, zu verringern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Heizung eine Widerstandsheizung oder eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC).
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmegenerator eine thermoelektrische Wärmepumpe oder eine Kompressionswärmepumpe, die ausgelegt sind, eine Kabinenbeheizung oder - kühlung bereitzustellen, und die Steuerung ist ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, den Wärmegenerator aus einem Heizmodus in einen Kühlmodus zu schalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugklimaregelungssystems bereitgestellt, das eine Steuerung aufweist, die Kühlmittel in einem Kühlmitteluntersystem zirkuliert, um einen Heizungswärmetauscher, der mit einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs verbunden ist, zu erwärmen und als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe von einem Lufteinlasssensor, der stromaufwärts von dem Heizungswärmetauscher angeordnet ist, einen Schwellenwert überschreitet, einen Zündzeitpunkt verzögert, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, unter die Lufteinlasstemperatur fällt, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwellenwert durch einen Quotienten aus einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads, der auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz basiert, definiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, ein Strom, der zu einer elektrischen Heizung fließt, verringert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Heizung eine Widerstandsheizung oder eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und einer Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, den Wärmegenerator aus einem Heizmodus in einen Kühlmodus überführt, wobei es sich bei dem Wärmegenerator um eine thermoelektrische Wärmepumpe oder eine Kompressionswärmepumpe handelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugklimaregelungssystem bereitgestellt, die über ein Kühlmitteluntersystem, das Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Kabinenwärmetauscher zirkuliert; und eine Steuerung, die ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Heizungswärmetauschers einen Schwellenwert überschreitet, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen, verfügt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, unter die Lufteinlasstemperatur fällt, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwellenwert durch einen Quotienten aus einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads, der auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz basiert, definiert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Kühlmitteluntersystem ferner eine elektrische Heizung, und die Steuerung ist ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, einen Strom, der zu der elektrischen Heizung fließt, zu verringern, wobei die elektrische Heizung eine Widerstandsheizung oder eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Kühlmitteluntersystem ferner einen Wärmegenerator, der eine thermoelektrische Wärmepumpe oder eine Kompressionswärmepumpe ist, die ausgelegt ist, eine Kabinenbeheizung oder -kühlung bereitzustellen, und ist die Steuerung ferner ausgelegt, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, den Wärmegenerator aus einem Heizmodus in einen Kühlmodus zu schalten.

Claims

Fahrzeugklimaregelungssystem, umfassend: ein Kühlmitteluntersystem, das ausgelegt ist, Kühlmittel zwischen einem Verbrennungsmotor, einem Wärmegenerator und einem Kabinenwärmetauscher zu zirkulieren; und eine Steuerung, die ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass eine Lufteinlasstemperatur des Wärmetauschers einen Schwellenwert übersteigt, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors zu verzögern, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, unter die Lufteinlasstemperatur fällt, eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert durch einen Quotienten aus (i) einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und (ii) einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads definiert ist.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 3, wobei der Parameter des thermischen Wirkungsgrads auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz basiert.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 4, wobei der Kühlmitteldurchsatz auf einer Konfiguration des Kühlmitteluntersystems basiert, einschließlich einer Thermostatstellung, einer Stellung des Heizungswärmetauscherabsperrventils, einer Drehzahl der Hauptpumpe und einer Drehzahl der HLK-Pumpe.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 4, wobei der Kühlmitteldurchsatz auf einer Ausgabe von einem Durchflussmesser basiert.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmegenerator eine elektrische Heizung ist und die Steuerung ferner ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, einen Strom, der zu der elektrischen Heizung fließt, zu verringern.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 7, wobei die elektrische Heizung eine Widerstandsheizung oder eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) ist.
Fahrzeugklimaregelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmegenerator eine thermoelektrische Wärmepumpe oder eine Kompressionswärmepumpe ist, die ausgelegt ist, eine Kabinenbeheizung oder -kühlung bereitzustellen, und die Steuerung ferner ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, den Wärmegenerator aus einem Heizmodus in einen Kühlmodus zu schalten.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugklimaregelungssystems, umfassend: durch eine Steuerung, das Zirkulieren von Kühlmittel in einem Kühlmitteluntersystem, um einen Heizungswärmetauscher, der mit einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs verbunden ist, zu erwärmen; und als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe von einem Lufteinlasssensor, der stromaufwärts von dem Heizungswärmetauscher angeordnet ist, einen Schwellenwert überschreitet, das Verzögern eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors, um die Wärmeerzeugung zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und einer Lufteinlasstemperatur ist, unter die Lufteinlasstemperatur fällt, das Erhöhen einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors durch die Steuerung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schwellenwert durch einen Quotienten aus (i) einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur und (ii) einem Parameter des thermischen Wirkungsgrads, der auf einem Luftdurchsatz und einem Kühlmitteldurchsatz basiert, definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und der Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, das Verringern eines Stromes, der zu einer elektrischen Heizung fließt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die elektrische Heizung eine Widerstandsheizung oder eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass ein Parameter, der proportional zu einer Differenz zwischen einem Ablufttemperatursollwert und einer Lufteinlasstemperatur ist, die Lufteinlasstemperatur überschreitet, das Überführen eines Wärmegenerators aus einem Heizmodus in einen Kühlmodus durch die Steuerung, wobei es sich bei dem Wärmegenerator um eine thermoelektrische Wärmepumpe oder eine Kompressionswärmepumpe handelt.