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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum energiesparenden Klimatisieren eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung, welches dazu ausgebildet ist, ein dementsprechendes Verfahren auszuführen.
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Die Klimatisierung eines Kraftfahrzeugs hat Einfluss auf den Energieverbrauch eines Kraftfahrzeugs. Im Zusammenhang mit Elektrifizierungskonzepten ergibt sich durch zahlreiche Motorstillstandsphasen und Rekuperationsphasen sowie der Möglichkeit, einen Klimakompressor des Kraftfahrzeugs elektrisch anzutreiben, die Möglichkeit sowohl den Aktivierungszeitpunkt als auch die Leistung des Klimakompressors zu variieren und so den Gesamtenergieverbrauch des Kraftfahrzeugs zu optimieren.
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Beispielsweise gibt es Hybridsysteme, die einen alternativen Antrieb der Klimaanlage über den Verbrennungsmotor, über die kinetische Fahrzeugenergie oder über eine elektrische Maschine erlauben.
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Die Klimaanlage bei heutigen Fahrzeugen wird üblicherweise basierend auf den lokalen Umgebungstemperaturen und der lokalen vorhandenen Sonneneinstrahlung ins Kraftfahrzeug geregelt. Dabei wird die Sonneneinstrahlung durch einen Sonnenstrahlsensor erfasst und verschiedene Temperaturen werden über Temperatursensoren gemessen.
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Es ist allerdings nicht bekannt, wie sich diese Größen entlang einer geplanten Fahrstrecke ändern werden. So ist eine prädiktive Optimierungsstrategie nur ungenau möglich.
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Aus
GB 2 553 587 A ist ein Verfahren, Vorrichtung und System zum Bestimmen einer geplanten Route für ein Fahrzeug bekannt. Es umfasst eine Vorrichtung, die angeordnet ist, um mindestens einen von einem Fahrzeug zu besuchenden Ort zu empfangen, und Informationen, die sich auf eine Sonnenstrahlungsmenge beziehen, die empfangen werden kann durch das Fahrzeug in einem Straßennetz einschließlich eines Startorts und eines Ziels; und eine Steuervorrichtung, die angeordnet ist, um die empfangenen Informationen zu analysieren und die geplante Route basierend auf der Analyse auszuwählen.
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Aus
US 5, 483, 060 A ist ein Sensor bekannt, der in der Lage ist, eine Einfallsrichtung von Licht und Intensität zu erfassen. Es ist möglich, den Sensor kompakt zu gestalten, indem die Anzahl der Pixel, die Lichtempfangssensoren bilden, und der Lichtempfangsbereich reduziert werden.
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Aus
DE 102 04 191 Al ist eine Klimaanlage bekannt, die dazu ausgelegt ist, eine Durchsatzsteuerung von klimatisierter Luft durchzuführen, die in jeweilige Luftauslassöffnungen für mehrere Bereiche innerhalb der Fahrgastzelle geblasen wird, und zwar auf Grundlage von Signalen von in verschiedenen Positionen des Fahrzeugs vorgesehenen Sensoren, sowie verschiedener Information, enthaltend die Straßeninformation von einem Navigationssystem. Die Klimaanlage umfasst eine Fahrzeuginformationseingabeeinrichtung, die für das Fahrzeug charakteristische Information aufweist, enthaltend zumindest die Form des Fahrzeugs zum Ermitteln einer Sonnenstrahlungsrichtung von Sonnenstrahlung, die in das Fahrzeug einfällt, und eine Sonnenpositionsrückgewinnungseinrichtung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem bzw. mit welchem ein Kraftfahrzeug energiesparender klimatisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum energiesparenden Klimatisieren eines Kraftfahrzeugs gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Kraftfahrzeug energiesparend klimatisiert. Es werden folgende Schritte durchgeführt:
- - Bestimmen einer zukünftigen Fahrtroute des Kraftfahrzeugs;
- - Bestimmen eines zukünftigen Reisegeschwindigkeitsverlaufs des Kraftfahrzeugs;
- - Bestimmen eins zukünftigen Klimaenergiebedarfs des Kraftfahrzeugs auf der Fahrtroute anhand des Reisegeschwindigkeitsverlaufs;
- - Empfangen einer Sonneneinstrahlungskarte durch das Kraftfahrzeug, wobei die Sonneneinstrahlungskarte anhand folgender Schritte erzeugt wurde:
- - Erfassen einer Sonneneinstrahlung mit zumindest einem Erfassungskraftfahrzeug;
- - Erfassen einer Position des Erfassungskraftfahrzeugs, an welcher die Sonneneinstrahlung erfasst wird;
- - Erfassen einer Uhrzeit, zu welcher die Sonneneinstrahlung erfasst wird;
- - Übermitteln der Sonneneinstrahlung, der Position und der Uhrzeit an eine Sammeleinrichtung; und
- - Erzeugen der Sonneneinstrahlungskarte anhand der Sonneneinstrahlung, der Position und der Uhrzeit;
- - Bestimmen einer durch Sonneneinstrahlung auf der Fahrtroute voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie anhand der Sonneneinstrahlungskarte;
- - Klimatisieren des Kraftfahrzeugs abhängig von der voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Sonneneinstrahlungskarte, insbesondere durch eine Sonneneinstrahlung, eine Position und eine Uhrzeit, welche von einem Erfassungskraftfahrzeug erfasst wurden, das Kraftfahrzeug energiesparender klimatisiert werden kann. Durch die Sonneneinstrahlungskarte kann genauer bestimmt werden wie sich der zukünftige Klimaenergiebedarf des Kraftfahrzeugs auf der Fahrtroute entwickelt.
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Die zukünftige Fahrtroute und/oder der zukünftige Reisegeschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs werden beispielsweise mit einer Navigationsvorrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Der zukünftige Klimaenergiebedarf (insbesondere Kühlbedarf oder Heizbedarf) des Kraftfahrzeugs auf der Fahrtroute anhand des Reisegeschwindigkeitsverlaufs kann dann beispielsweise vorbestimmt werden, wie wenn keine Sonneneinstrahlung auf das Kraftfahrzeug wirken würde. Die Wirkung der Sonneneinstrahlung kann dann anhand der empfangenen Sonneneinstrahlungskarte zusätzlich bestimmt werden. Durch die Sonneneinstrahlung kann das Kraftfahrzeug dann entweder wärmer werden als eine Zielinnenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs, bei welcher sich ein Insasse des Kraftfahrzeugs wohlfühlt. Oder aber, beispielsweise falls die Umgebungstemperatur unterhalb der Zielinnenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs liegt, kann die Sonneneinstrahlung dazu beitragen, dass die aktuelle Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs an die Zielinnenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs angenähert wird. In diesem Fall muss weniger Heizenergie vom Kraftfahrzeug selbst aufgebracht werden, da das Kraftfahrzeug schon durch die Sonneneinstrahlung näher an die Zielinnenraumtemperatur gebracht wird. Mit dem Klimatisieren des Kraftfahrzeugs kann also Kühlen des Innenraums des Kraftfahrzeugs oder aber Erwärmen des Innenraums des Kraftfahrzeugs verstanden werden.
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Der Erzeugung der Sonneneinstrahlungskarte liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Sonneneinstrahlung mit dem Erfassungskraftfahrzeug genauer erfasst werden kann, als dies durch eine theoretische Berechnung oder Schätzung erfolgen kann.
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Insbesondere wird die Sonneinstrahlung von einer Mehrzahl von Erfassungskraftfahrzeugen erfasst. Das jeweilige Erfassungskraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise mit einem Erfassungssensor, einer Positionsbestimmungseinheit und einer Uhr ausgebildet. Die Erfassungskraftfahrzeuge sind vorzugsweise auch an verschiedenen Positionen zu verschiedenen Uhrzeiten zum Erfassen im Betrieb.
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Die Sammeleinrichtung ist insbesondere als zentrale Sammeleinrichtung, beispielsweise als Server ausgebildet. Die Sonneneinstrahlung, die Position und die Uhrzeit, welche an die Sammeleinrichtung übermittelt werden, können in der Sammeleinrichtung beispielsweise in Form einer Datenbank gespeichert werden.
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Die Sonneneinstrahlungskarte verknüpft dann die Sonneinstrahlung, die Position und die Uhrzeit, sodass diese Information gemeinsam abgerufen werden kann. Die Sonneneinstrahlungskarte ist insbesondere dynamisch durch eine, insbesondere aktuellere, Sonneneinstrahlung, Position und Uhrzeit von einem jeweiligen Erfassungskraftfahrzeug aktualisiert werden.
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Die Sonneneinstrahlung ist insbesondere der Anteil der Sonnenstrahlung bzw. Solarstrahlung, welcher von der Sonne ausgesandt wird und auf das Erfassungskraftfahrzeug einstrahlt bzw. auftrifft.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Sonneneinstrahlung als Einstrahlungsintensität erfasst wird. Die Einstrahlungsintensität ist dabei insbesondere der Anteil der gesamten Strahlungsleistung, der von der Sonne in einer abgegebenen Raumrichtung in ein beliebig kleines Raumwinkelelement emittiert wird. Leistung wird vorzugsweise in Watt gemessen. Üblicherweise wird die Strahlungsintensität in großer Entfernung zur Sonne gemessen und ergibt sich auch als das Produkt aus Gesamtstrahlungsleistung und Richtungsverteilungsfunktion der Sonne bzw. der Lichtquelle. Durch die Einstrahlungsintensität kann die Wärmeenergie bestimmt werden, welche dem Erfassungskraftfahrzeug durch diese Sonneneinstrahlung zugeführt wird.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Sonneneinstrahlung als Einstrahlungsrichtung erfasst wird. Die Einstrahlungsrichtung wird dabei vorzugsweise in einem absoluten Koordinatensystem bestimmt. So kann beispielsweise als absolutes Koordinatensystem ein lokales Koordinatensystem des Erfassungskraftfahrzeugs genutzt werden oder aber ein globales Koordinatensystem wie beispielsweise das WGS 84(World Geodetic System 1984). Durch die Einstrahlungssichtung kann dann ebenfalls bestimmt werden, welche Menge an Wärmeenergie das Erfassungskraftfahrzeug durch die Sonneneinstrahlung aufnimmt. So kann es beispielsweise sein, dass durch die Einstrahlungsrichtung ein bestimmter Teil der Sonneneinstrahlung an einer Außenbeschichtung des Erfassungskraftfahrzeugs reflektiert wird.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Umgebungstemperatur des Erfassungskraftfahrzeugs durch das Erfassungskraftfahrzeug erfasst wird und die Sonneneinstrahlungskarte anhand der Umgebungstemperatur erzeugt wird. Die Umgebungstemperatur des Erfassungskraftfahrzeugs ist dann beispielweise eine Außentemperatur des Erfassungskraftfahrzeugs, welche beispielsweise mit einem Temperatursensor des Erfassungskraftfahrzeugs erfasst wird und beispielsweise auch über einen Bordcomputer des Erfassungskraftfahrzeugs im Erfassungskraftfahrzeug visuell ausgegeben wird. Vorzugsweise wird die Umgebungstemperatur auch an die Sammeleinrichtung übermittelt. Anhand der Umgebungstemperatur kann beispielsweise die benötigte Klimatisierungsenergie bestimmt werden, um ein Kraftfahrzeug und gemäß auf eine Zieltemperatur hin zu klimatisieren.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein von der Sonne abgeschirmter Bereich vom Erfassungskraftfahrzeug erfasst wird und die Sonneneinstrahlungskarte abhängig von dem abgeschirmten Bereich erzeugt wird. Der abgeschirmte Bereich ist insbesondere ein Schattenbereich, welcher im Wesentlichen sonneneinstrahlungsfrei ist. So ist der abgeschirmte Bereich beispielsweise ein Bereich in einem Tunnel oder neben einem Gebäude oder einem Berg oder einem Baum, welcher im Wesentlichen oder zu einem großen Teil lichtdicht bzw. sonneneinstrahlungsdicht ist. Der abgeschirmte Bereich wird insbesondere mit seiner Position und seinen Abmessungen auch durch das Erfassungskraftfahrzeug an die Sammeleinrichtung übermittelt. Die Sonneneinstrahlungskarte kann durch den abgeschirmten Bereich wiederum genauer und aussagekräftiger erzeugt werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass beim Klimatisieren eine Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs bereits vor Aufnahme der Wärmeenergie angepasst wird. Dadurch kann das Kraftfahrzeug vorausschauender betrieben werden. So kann anhand der Sonneneinstrahlungskarte beispielsweise bereits im Voraus, beispielsweise bis zu einigen Minuten oder einigen Kilometern im Voraus, vorhergesagt werden, wie sich die Sonneneinstrahlung und damit die Aufnahme der Wärmeenergie zukünftig ändern wird bzw. entwickeln wird. So kann es beispielsweise sein, dass anhand der Sonneneinstrahlungskarte erkannt wird, dass in wenigen Minuten mit einer länger anhaltenden starken Sonneneinstrahlung zu rechnen ist. Ein Klimakompressor des Kraftfahrzeugs kann dann beispielsweise schon auf die bevorstehende Kühlarbeit voreingestellt werden oder aber die Innenraumtemperatur kann zuvor schon unterhalb der Zieltemperatur gehalten werden. Es kann aber beispielsweise auch auf ein elektrisches Zuheizen verzichtet werden, da anhand der Sonneneinstrahlungskarte sowieso mit einer zusätzlichen Sonneneinstrahlung und dadurch Aufnahme von Wärmeenergie gerechnet wird. Das Kraftfahrzeug kann dadurch energiesparender klimatisiert werden.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Luftströmung einer Klimaeinrichtung des Kraftfahrzeugs beim Klimatisieren des Kraftfahrzeugs abhängig von der voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie angepasst wird. So ist es beispielsweise im Heizbetrieb vorteilhaft, wenn die Luft der Klimaeinrichtung von unten, also beispielsweise im Fußraum, in das Kraftfahrzeug einströmt, da warme Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs üblicherweise von selbst aufsteigt. Bei der Zufuhr von kühlerer Luft als der bereits vorhandenen Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs ist es vorteilhaft diese durch Lüftungsausgänge und den Innenraum des Kraftfahrzeugs auszuüben, welche die Luft höher als den Fußraum, beispielsweise auf Höhe der Seitenfensterunterkannte oder des Armaturenbretts in den Innenraum des Kraftfahrzeugs einströmen zu lassen.
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Es kann auch eine Intensität und/oder eine Ausrichtung eines, insbesondere körpernahen, Wärmestrahlers des Kraftfahrzeugs abhängig von der voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie angepasst werden. Der Wärmestrahler erwärmt im Wesentlichen nicht die Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs, sondern ist auf einen Insassen des Kraftfahrzeugs gerichtet und erwärmt diesen durch Abgabe von Wärmestrahlung.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Dauer einer zukünftigen Verbrennungsmotorstillstandsphase des Kraftfahrzeugs bestimmt wird und der Klimaenergiebedarf abhängig von der Dauer der Verbrennungsmotorstillstandsphase bestimmt wird. Die Verbrennungsmotorstillstandsphase kann beispielsweise durch eine sogenannte Start-Stopp-Automatik des Kraftfahrzeugs herbeigeführt werden. So kann es beispielsweise sein, dass wenn das Kraftfahrzeug steht, beispielsweise im Stau oder an einer roten Ampel, dass ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs vorübergehend ausgeschaltet wird. Dadurch wird vom Verbrennungsmotor keine Abwärmeenergie mehr erzeugt und der Innenraum des Kraftfahrzeugs wird lediglich durch die verbleibende Restwärme des Verbrennungsmotors oder aber durch einen elektrischen Zusatzheizer geheizt. Durch das Einbeziehen der zukünftigen Verbrennungsmotorstillstandsphase, insbesondere von mehreren Verbrennungsmotorstillstandsphasen, in die Bestimmung des Klimaenergiebedarfs auf der zukünftigen Fahrtroute kann das Kraftfahrzeug wiederum nochmal energiesparender klimatisiert werden.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Klimaeinrichtung und eine Kartenempfangseinrichtung auf. Ferner ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dazu ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren zum energiesparenden Klimatisieren auszuführen.
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Die Klimaeinrichtung des Kraftfahrzeugs ist insbesondere dazu ausgebildet, eine Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs zu erhöhen oder abzusenken.
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Die Kartenempfangseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet eine datenübertragende Verbindung mit einer Sammeleinrichtung für Sonneneinstrahlungskarten herzustellen. Weiterhin ist die Kartenempfangseinrichtung insbesondere dazu eingerichtet, eine Sonneneinstrahlungskarte zu empfangen und weiterzuverarbeiten, das heißt die durch die Sonneneinstrahlungskarte bereitgestellten Informationen, insbesondere die Sonneneinstrahlung an einer Position und zu einer Uhrzeit auszuwerten und zu einer Auswerteeinheit des Kraftfahrzeugs weiterzuleiten.
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Vorteilhafte Ausführungen des jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen des Kraftfahrzeugs anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs sind jeweils dazu ausgebildet, die j eweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Erfassungskraftfahrzeugs, welches eine Sonneneinstrahlung, eine Position und eine Uhrzeit erfasst; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klimaeinrichtung und einer Kartenempfangseinrichtung, welches energiesparend durch eine Sonneneinstrahlungskarte klimatisiert wird.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Erfassungskraftfahrzeug 1, welches sich auf einer Straße 2 befindet. Das Erfassungskraftfahrzeug 1 erfasst eine Sonneneinstrahlung 3, welche von einer Sonne 4 abgegeben wird.
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Das Erfassungskraftfahrzeug 1 erfasst die Sonneneinstrahlung 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel als Einstrahlungsintensität 5 und als Einstrahlungsrichtung 6.
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Weiterhin erfasst das Erfassungskraftfahrzeug 1 eine Position 7 und eine Uhrzeit 8. Durch die Position 7 und die Uhrzeit 8 wird angegeben, wann und wo die Sonneneinstrahlung 3 durch das Erfassungskraftfahrzeug 1 erfasst wird. Die Position 7 kann beispielsweise als eine Koordinate eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) ausgebildet sein.
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Das Erfassungskraftfahrzeug 1 übermittelt die Sonneneinstrahlung 3, die Position 7 und die Uhrzeit 8 an eine Sammeleinrichtung 9. Die Sammeleinrichtung 9 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel als Backend-Server ausgebildet.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird in der Sammeleinrichtung 9 anhand der Sonneneinstrahlung 3, der Position 7 und der Uhrzeit 8 eine Sonneneinstrahlungskarte 10 erzeugt. Die Sonneneinstrahlungskarte 10 kann aber beispielsweise auch in einem Kraftfahrzeug erzeugt werden.
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Weiterhin erfasst das Erfassungskraftfahrzeug 1 insbesondere eine Umgebungstemperatur 11. Die Umgebungstemperatur 11 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Lufttemperatur, welche außerhalb des Erfassungskraftfahrzeugs 1 vorherrscht und mit einem an dem Kraftfahrzeug 1 angeordneten Temperatursensor erfasst werden kann. Die Umgebungstemperatur 11 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel auch an die Sammeleinrichtung 9 übermittelt.
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Die Sonneneinstrahlungskarte 10 wird dann zusammen mit der Umgebungstemperatur 11 erzeugt.
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Weiterhin erfasst das Erfassungskraftfahrzeug 1 einen von der Sonne 4 abgeschirmten Bereich 12. Der abgeschirmte Bereich 12 ist ein Bereich, welcher gemäß dem Ausführungsbeispiel mit verminderter Strahlungsintensität oder nur indirekt durch die Sonne 4 bestrahlt wird, da er beispielsweise durch einen Baum 12a oder einen Berg oder einen Tunnel oder ein Gebäude im Schatten liegt. Der abgeschirmte Bereich 12 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel ebenfalls an die Sammeleinrichtung 9 übermittelt. Die Sonneneinstrahlungskarte 10 wird dann insbesondere auch anhand des abgeschirmten Bereichs 12 erzeugt.
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Die Sammeleinrichtung 9 stellt die Sonneneinstrahlungskarte 10 dann für Kraftfahrzeuge bereit, welche diese zum energiesparenden Klimatisieren nutzen möchten.
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2 zeigt ein Kraftfahrzeug 13, welches energiesparend klimatisiert wird. Das Kraftfahrzeug 13 befindet sich gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der Straße 2. Das Kraftfahrzeug 13 bestimmt eine zukünftige Fahrtroute 14 und einen zukünftigen Reisegeschwindigkeitsverlauf 15. Weiterhin wird anhand der zukünftigen Fahrtroute 14 und des zukünftigen Reisegeschwindigkeitsverlaufs 15 ein Klimaenergiebedarf 16 des Kraftfahrzeugs 13 bestimmt. Durch den Klimaenergiebedarf 16 wird prognostiziert bzw. im Voraus bestimmt bzw. abgeschätzt, wie viel Energie zum Heizen und/oder Kühlen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs 13 benötigt wird.
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Weiterhin empfängt das Kraftfahrzeug 13 die Sonneneinstrahlungskarte 10 von der Sammeleinrichtung 9. Gemäß dem Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug 13 eine Kartenempfangseinrichtung 17 auf, mit welcher das Kraftfahrzeug 13 die Sonneneinstrahlungskarte 10 drahtlos von der Sammeleinrichtung 9 empfangen kann.
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Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Klimaeinrichtung 18 und eine Auswerteeinheit 19 auf. Durch die Klimaeinrichtung 18 kann der Innenraum des Kraftfahrzeugs 13 klimatisiert, also erwärmt oder abgekühlt werden. Durch die Auswerteeinheit 19 kann die Sonneneinstrahlungskarte 10 ausgewertet werden.
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Weiterhin wird durch die Auswerteeinheit 19 gemäß dem Ausführungsbeispiel bestimmt, wie viel Wärmeenergie durch die aus der Sonneneinstrahlungskarte 10 entnehmbare Sonneneinstrahlung 3 als Wärmeenergie voraussichtlich auf der Fahrtroute 14 aufgenommen wird. Das Kraftfahrzeug 13 kann durch die voraussichtlich aufzunehmende Wärmeenergie bereits im Voraus abschätzen, welcher Energieaufwand zum Klimatisieren des Kraftfahrzeugs 13 entlang der Fahrtroute 14 nötig ist. Weiterhin kann das Kraftfahrzeug 13 schon im Voraus auf das bevorstehende Klimatisieren vorbereitet werden. So kann beispielsweise ein Klimakompressor des Kraftfahrzeugs 13 schon auf einen bevorstehenden Kühleinsatz vorbereitet werden oder aber der Klimakompressor kann vorerst deaktiviert werden, da in nächster Zeit kein Kühlen benötigt wird sondern vielmehr ein Erwärmen des Innenraums.
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Weiterhin ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass eine Innenraumtemperatur 20 des Kraftfahrzeugs 20 bereits vor Aufnahme der Wärmeenergie durch die Sonneneinstrahlung 3 angepasst wird. Das Anpassen der Innenraumtemperatur 20 kann beispielsweise durch Einbringen von kühlerer oder wärmerer Luft als der Luft im Innenraum des Kraftfahrzeugs erfolgen. Die kühlere oder wärmere Luft wird gemäß dem Ausführungsbeispiel insbesondere durch die Klimaeinrichtung 18 des Kraftfahrzeugs 13 in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 13 eingebracht.
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Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel mehrere Lufteinströmöffnungen 21 auf. Durch die Lufteinströmöffnungen 21 kann eine Luftströmung von der Klimaeinrichtung 18 in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 13 einströmen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Luftströmung abhängig von der voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie angepasst.
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Es kann aber auch ein Wärmestrahlungspanel des Kraftfahrzeugs 13 abhängig von der voraussichtlich aufzunehmenden Wärmeenergie angepasst werden.
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Das Kraftfahrzeug 13 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel auch ein Start-Stopp-System bzw. eine Start-Stopp-Automatikeinrichtung 22 auf. Durch die Start-Stoppautomatikeinrichtung 22 kann ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 13 vorübergehend abgeschaltet und wieder gestartet werden. Insbesondere wird der Klimaenergiebedarf 16 des Kraftfahrzeugs 13 abhängig von einer Verbrennungsmotorstillstandsphase des Kraftfahrzeugs 13 bestimmt. Die Verbrennungsmotorstillstandsphase wird durch die Start-Stopp-Automatikeinrichtung 22 vorgegeben. Vorzugsweise wird die zukünftige Verbrennungsmotorstillstandsphase durch das Kraftfahrzeug 13 bestimmt, um den zukünftigen Klimaenergiebedarf 16 genauer bestimmten zu können.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird also zunächst eine dynamische Karte bzw. die Sonneneinstrahlungskarte 10 erzeugt. Die Sonneneinstrahlungskarte 10 wird mit Daten insbesondere bestehend aus Sonnenstrahlungsintensität, Einstrahlungsrichtung, Außentemperatur und Richtung der Sonneneinstrahlung (insbesondere in einem absoluten Koordinatensystem) bestimmt. Dazu berechnen Fahrzeuge im Feld bzw. Erfassungskraftfahrzeuge über ihre vorhandenen Sensoren (Sonnenstandsensor (optional Kamera), Temperaturfühler, Fahrtrichtungsinformation aus globalen Navigationssatellitendaten und der dynamischen Karte oder dem Kompass) die dementsprechende Informationen und übermitteln sie zusammen mit ihrer aktuellen Position an einen Backend-Server bzw. die Sammeleinrichtung 9. Hier werden die Daten, bzw. die Sonneneinstrahlungen 3 mit Position 7 und Uhrzeit 8 vieler Fahrzeuge an verschiedensten Orten zu einer dynamischen Klimakarte bzw. der Sonneneinstrahlungskarte 10 kombiniert und sind dann umgekehrt über Funktionen mit dem dynamischen eHorizon wieder im Fahrzeug verfügbar. eHorizon integriert topografische und digitale Kartendaten mit Sensordaten, etwa von GNSS-Empfänger, zur vorausschauenden Steuerung von Fahrzeugsystemen. Die gewonnenen Daten werden insbesondere cloudbasiert analysiert und können zu unterschiedlichsten Funktionalitäten gebündelt werden
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Durch die Verhältnisse vom vorhergesagten Fahrzeug- bzw. Verbrennungsmotorstillstandsphasen, von Rekuperationsphasen, den zukünftigen Klimadaten aus Außentemperatur und Sonneneinstrahlung (Intensität und Richtung) kann durch die Anwendung von mathematischen Optimierungsverfahren der gesamte Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs inklusive Erfüllung der Klimatisierungsanforderungen minimiert werden. Ein mathematisches Optimierungsverfahren, das anwendbar ist, ist dabei die Pontryagin Maximum Principle (PMP) Methode. Dazu wird der gesamte Energieverbrauch des Fahrzeugs inklusive der Energiebeiträge zur Traktion und zur Kühlung numerisch beschrieben. Anschließend erfolgt dann die energetische Optimierung entlang des prädizierten Wegs unter Einbeziehung der prädizierten Klimadaten.
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Einen bedeutenden Einfluss auf die Strategie der Klimaanlagenregelung wird die Vorhersage von dunklen und kühlen Bereichen zum Beispiel in Form von Tunneln haben.
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Neben der energetischen Optimierung kann durch die prädizierten Kühlerdaten auch der Komfort der Klimatisierung gesteigert werden, in dem die Temperatur um die Strömungswerte der Luft in dem Fahrzeuginnenraum schon frühzeitig um Änderungen der Außentemperatur und der Sonneneinstrahlung angepasst werden kann.
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Ein weiterer Schritt kann darin bestehen, einen günstig klimatisierten Parkplatz anzufahren bzw. vorzuschlagen. Günstig klimatisiert heißt im Sommer eine Schattenlage oder zumindest eine Orientierung des Fahrzeugs, die die Sonneneinstrahlung des Fahrzeuginneren minimiert. Im Winter kann günstig umgekehrt eine möglichst sonnige Lage sein oder eine die Reifbildung auf den Scheiben minimiert. Der günstig klimatisierte Parkplatz kann dabei entweder dem Fahrer über ein Display angezeigt werden und/oder gleich die Routenführung des Navigationssystems der Parkplatzauswahl angepasst werden. Der Parkplatz kann dann beispielsweise so angefahren werden, dass die Parklücke rechts vom Fahrzeug angeordnet ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 13 reduziert und der Klimatisierungskomfort des Kraftfahrzeugs 13 erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erfassungskraftfahrzeug
- 2
- Straße
- 3
- Sonneneinstrahlung
- 4
- Sonne
- 5
- Einstrahlungsintensität
- 6
- Einstrahlungsrichtung
- 7
- Position
- 8
- Uhrzeit
- 9
- Sammeleinrichtung
- 10
- Sonneneinstrahlungskarte
- 11
- Umgebungstemperatur
- 12
- abgeschirmter Bereich
- 12a
- Baum
- 13
- Kraftfahrzeug
- 14
- zukünftige Fahrtroute
- 15
- zukünftiger Reisegeschwindigkeitsverlauf
- 16
- Klimaenergiebedarf
- 17
- Kartenempfangseinrichtung
- 18
- Klimaeinrichtung
- 19
- Auswerteeinheit
- 20
- Innenraumtemperatur
- 21
- Lufteinströmöffnung
- 22
- Start-Stopp-Automatikeinrichtung
