DE102019001206A1

DE102019001206A1 - Heizungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Heizelements einer Abgasanlage eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019001206A1
Application number: DE102019001206.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kienle
Original assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-03-12

Abstract

Heizungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Heizelements einer Abgasanlage eines Hybridfahrzeugs, wobei die Vorrichtung eine Auswertungseinheit aufweist, die konfiguriert ist, Daten von Fahrzeugsystemen auszuwerten und die weiterhin konfiguriert ist, durch die Auswertung der Daten das Bevorstehen eines Beschleunigungsvorgangs des Hybridfahrzeugs zu erkennen, bevor der Beschleunigungsvorgang begonnen hat und wobei die Heizungssteuerungsvorrichtung das Heizelement bei Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs einschaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Heizelements einer Abgasanlage eines Hybridfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Ansteuerung eines Heizelements einer Abgasanlage eines Hybridfahrzeugs.
Fahrzeuge mit Hybridantrieb werden bei konstanter und geringer Geschwindigkeit häufig nur mit ihrem elektrischen Antrieb angetrieben. Soll das Fahrzeug beschleunigt werden, wird der Verbrennungsantrieb zugeschalten. Dies führt dazu, dass die Abgasanlage und insbesondere der Katalysator häufig kalt ist, wenn der Verbrennungsantrieb zugeschaltet wird, was zu einem erhöhten Schadstoffausstoß führt. Den Katalysator oder weitere Komponenten der Abgasanlage dauerhaft zu beheizen, z.B. elektrisch, würde den Strom- und damit den Kraftstoffverbrauch erhöhen oder die Reichweite des Fahrzeugs verringern.
Wünschenswert ist daher eine Erkennung eines Fahrzustands, bei dem ein Zuschalten des Verbrennungsantriebs vorhergesagt werden kann, um vor dem Zuschalten des Verbrennungsantriebs den Katalysator oder andere Elemente der Abgasanlage vorzuheizen. Zum einen können dazu bei Fahrten mit dem Navigationssystem im System hinterlegte oder vom Fahrzeug erkannte Parameter wie das Ende einer Ortschaft, das Ende einer Geschwindigkeitsbegrenzung oder topografische Daten wie Steigungen verwendet werden. Bei Fahrten auf ebenen mehrspurigen Straßen lässt sich dagegen nicht immer vorhersehen, wann der Fahrer das Fahrzeug beschleunigen möchte. In solchen Fällen können über Sensoren die Kopf und Augenbewegungen des Fahrers erkannt werden, um bei bestimmten Verhaltensmustern auf den Wunsch eines Überhohlvorgangs zu schließen. Genauer gesagt wird ein Fahrer, der die Fahrspur wechseln möchte um ein Fahrzeug zu überholen, im Vorfeld verstärkt den Verkehr hinter sich beobachten. Da aus Auswertungen der Augenbewegungen berechnet werden kann, wo der Fahrer hinschaut, kann erkannt werden, wann der Fahrer bestimmte Bereiche verstärkt betrachtet. Vor einem Überholvorgang wird er beispielsweise verstärkt die sich hinter dem Fahrzeug befindende linke Fahrspur und sich darauf befindende Fahrzeuge beobachten. Daraus lässt sich eine auf eine Überholabsicht schließen und frühzeitig der Katalysator oder andere Komponenten der Abgasanlage vorgeheizt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten über die Augenbewegungen von mindestens einer Kamera, die so im Fahrzeug angeordnet ist, dass sich den Kopf des Fahrers im Aufnahmebereich der Kamera befindet.
Es sind bereits heute Fahrzeuge auf dem Markt, die mit entsprechenden Kameras ausgestattet sind. Nach der aktuellen Entwicklung im automobilen Bereich ist es zudem sehr wahrscheinlich, dass ein Großteil der Fahrzeuge der kommenden Generationen mit solchen Kameras ausgestattet sein werden. Somit werden die technischen Voraussetzungen für eine entsprechende Heizungssteuerungsvorrichtung bereits gegeben sein, ohne weitere Nachrüstungen vornehmen zu müssen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswertungseinheit so konfiguriert, dass aufgrund bestimmter Augenbewegungen des Fahrers ein bevorstehender Beschleunigungsvorgang erkannt wird.
Wie bereits erwähnt, werden Fahrzeuge der kommenden Generationen über Kameras verfügen, um die Pupillenpositionen des Fahrers zu erfassen. Zum einen wird dies verwendet, um den Aufmerksamkeitsgrad oder die Müdigkeit des Fahrers zu erkennen. Weiterhin ist es geplant, über die Pupillenposition die Blickrichtung des Fahrers zu bestimmen, um beispielsweise zu erkennen, ob Verkehrszeichen vom Fahrer gesehen wurden. Da eine Auswertung der Blickrichtung des Fahrers bereits vorgesehen ist, lassen sich diese Daten zudem zur Ansteuerung von Heizelementen von Abgasanlagen verwenden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung ist die Auswertungseinheit so konfiguriert, dass aufgrund bestimmter Kopfbewegungen des Fahrers ein bevorstehender Beschleunigungsvorgang erkannt wird.
Neben der Auswertung der Blickrichtung des Fahrers ist es denkbar, bestimmte Muster von Kopfbewegungen, wie beispielsweise ein in kurzen Abständen erfolgendes Drehen des Kopfes zur linken Seite als Hinweis auf einen bevorstehenden Beschleunigungsvorgang im System zu hinterlegen. Damit lässt sich die Genauigkeit bei der Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen erhöhen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen aus dem Navigationsgerät des Fahrzeugs.
Da im Navigationsgerät Informationen zum Ende von Ortschaften oder Zonen mit Geschwindigkeitsbegrenzungen vorliegen, lassen sich auch diese Daten zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen verwenden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten von mindestens einer Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung, die so im Fahrzeug angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug liegenden Umgebung im Erfassungsbereich der Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung befindet.
Auf diese Weise lassen sich Daten über vor dem Fahrzeug vorhandene Verkehrsteilnehmer, an die sich das Fahrzeug annähert, zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen heranziehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten von mindestens einem Millimeterwellenradar und/oder Ultraschallsensor, die so im Fahrzeug angeordnet sind, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug liegenden Umgebung im Erfassungsbereich des Millimeterwellenradars und/oder des Ultraschallsensors befindet.
Auf diese Weise lassen sich Daten über vor dem Fahrzeug vorhandene Verkehrsteilnehmer, an die sich das Fahrzeug annähert, zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen heranziehen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen aus mindestens einer Kamera, die so angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug liegenden Umgebung im Aufnahmebereich der Kamera befindet.
Somit lassen sich Systeme, die Kameras beispielsweise zur Erkennung von Verkehrsschildern verwenden, zur Erkennung von bevorstehenden Beschleunigungsvorgängen verwenden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Heizungssteuerungsvorrichtung stammen die Daten von einer Communication Unit des Fahrzeugs.
Es sind bereits Fahrzeuge auf dem Markt, die über so genannte V2X Systeme verfügen. Dies sind Kommunikationsvorrichtungen, die beispielsweise Communication Units genannt werden, über die das Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen oder auch mit feststehenden Einheiten kommunizieren kann. Über die Auswertung der Daten der Communiction Units lassen sich ebenfalls bevorstehende Beschleunigungsvorgänge erkennen, etwa wenn eine der aktuellen Situation angepasste optimale Geschwindigkeit über das V2X System an das Fahrzeug übermittelt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figur, die erfindungswesentliche Merkmale zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Heizungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Heizelements einer Abgasanlage des Fahrzeugs.

Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt, die eine in einem Hybridfahrzeug 1 angeordnete Heizungssteuerungsvorrichtung 2 zur Steuerung eines Heizelements 3 einer Abgasanlag 4 des Hybridfahrzeugs 1 zeigt. Das Heizelement 3 kann beispielsweise ein Katalysator der Abgasanlage sein. Insbesondere kann das Heizelement 3 ein Metallkatalysator mit einer katalytischen Beschichtung sein, der sich direkt durch Strom bzw. durch das Anlegen einer Spannung beheizen lässt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Heizelement 3 ein PTC-Heizelement ist, das mit einem Metallkatalysator oder einem keramischen Katalysator thermisch in Verbindung steht.
Weiterhin kann das Heizelement 3 ein vor dem Katalysator im Abgasstrom angeordnetes Mischelement sein, das zur Durchmischung des Abgasstroms mit einer in den Abgasstrom eingesprühten Harnstofflösung vorgesehen ist. Aus der DE 10 2018 114 755 A1 ist beispielsweise ein Mischer bekannt, der über einen daran angebrachten Heizleiter beheizbar ist. Alternativ kann das Heizelement 3 ein Metallmischer sein, der sich direkt über das Anlegen einer Spannung beheizen lässt. Ein solcher Mischer ist beispielsweise aus der DE 20 2012 011 764 U1 bekannt.
Über derartige Heizelement 3 lassen sich diejenigen Teile der Abgasanlage, die für den Ablauf bestimmter chemischer Prozesse bei der Abgasreinigung eine bestimmte Temperatur aufweisen müssen, oder auch das Abgas selbst, schnell auf die benötigten Temperaturen bringen, um eine gute Reinigung des Abgases bei Zuschaltung des Verbrennungsantriebs zu gewährleisten. Zudem kann ein beheizter Mischer auch dazu beitragen, eine in den Abgasstrom eingesprühte Harnstofflösung zu verdampfen und so für eine bessere Durchmischung der Harnstofflösung mit dem Abgasstrom sorgen.
Die Heizungssteuerungsvorrichtung 2 weist zudem eine Auswertungseinheit 5 auf, die dafür konfiguriert ist, Daten von Fahrzeugsystemen auszuwerten. Ein entsprechendes Fahrzeugsystem kann eine Kamera 6 sein, die so ausgerichtet ist, dass sich der Kopf des Fahrers im Aufnahmebereich der Kamera 6 befindet. Die von der Auswertungseinheit 5 auszuwertenden Daten wären in diesem Fall zum einen die von der Kamera erfassten Pupillenpositionen und Pupillenbewegungen des Fahrers. Über die Auswertung dieser Daten lässt sich die Blickrichtung des Fahrers über bestimmte Zeiträume ermitteln. Als Trigger zum Starten der Heizvorrichtung können in der Auswertungseinheit 5 bestimmte Bewegungsmuster der Pupillen hinterlegt werden, die das Bevorstehen eines Beschleunigungsvorgangs erkennen lassen. Wenn beispielsweise erkannt wird, dass der Fahrer in einem definierten Zeitraum von beispielsweise weniger als 30 Sekunden mehrmals in den Rück- oder Außenspiegel geschaut hat, kann dies als Signal für einen bevorstehenden Überholvorgang definiert werden.
Die von der Auswertungseinheit 5 auszuwertenden Daten können zum anderen auch die Kopfbewegungen des Fahrers sein. Wenn beispielsweise der Fahre den Kopf um einen definierten Winkelbereich auf die linke Seite dreht, wie dies bei einem so genannten Schulterblick der Fall ist, kann dies ebenfalls als Trigger zum Starten der Heizvorrichtung in der Auswertungseinheit 5 hinterlegt werden. Es ist auch möglich, zur Verbesserung der Genauigkeit der Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs das Erkennen mehrerer Bewegungsmuster zu kombinieren.
Ein weiteres entsprechendes Fahrzeugsystem kann das Navigationsgerät des Fahrzeugs 1 sein. Die Daten des Navigationsgeräts, die zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs genutzt werden können, sind beispielweise die Position des Fahrzeugs. Nähert sich das Fahrzeug 1 beispielsweise einem Ortsende, so kann die Zeitdauer, die das Fahrzeug benötigt, bis es das Ende des Bereichs der in Ortschaften vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzungen erreicht, relativ gut vorherbestimmt werden. Aus diesen Daten kann die Auswerteeinheit 5 somit erkennen, zu welchem Zeitpunkt ein Beschleunigungsvorgang durchgeführt werden wird und die entsprechenden Heizelemente 3 zur gegebenen Zeit eingeschaltet werden. Weiterhin sind im Navigationsgerät Daten über andere Bereiche mit Geschwindigkeitsbegrenzungen vorhanden, die entsprechend zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs herangezogen werden können.
Ein weiteres entsprechendes Fahrzeugsystem kann eine Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung wie beispielsweise ein Millimeterwellenradar 7 sein, der so im Fahrzeug 1 angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug 1 liegenden Umgebung im Erfassungsbereich des Radars befindet. Der Millimeterwellenradar 7 kann Daten über vor dem Fahrzeug vorhandene Verkehrsteilnehmer an die Auswerteeinheit 5 übermitteln. Eine Annäherung des Fahrzeugs 1 an Verkehrsteilnehmer vor dem Fahrzeug 1 kann ebenfalls zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs herangezogen werden, da in diesem Fall ein Überholvorgang des Fahrzeugs 1 wahrscheinlich ist. Zur Verbesserung der Genauigkeit der Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs können die Daten des Millimeterwellenradars 7 mit Daten des Navigationssystems kombiniert werden, etwa um festzustellen, ob sich das Fahrzeug 1 gerade auf einer mehrspurigen Straße befindet oder ob die Straße, auf der sich das Fahrzeug 1 befindet, für einen Überholvorgang geeignet ist.
Ein weiteres entsprechendes Fahrzeugsystem kann eine Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung wie beispielsweise ein Ultraschallsensor 7 sein, der so im Fahrzeug 1 angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug 1 liegenden Umgebung im Erfassungsbereich des Radars befindet. Ein Ultraschallsensor 7 kann analog zum Millimeterwellenradar 7 Daten über vor dem Fahrzeug vorhandene Verkehrsteilnehmer an die Auswerteeinheit 5 übermitteln, die analog zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs herangezogen werden können. Diese Daten lassen sich analog mit Daten des Navigationssystems kombinieren.
Ein weiteres entsprechendes Fahrzeugsystem kann eine Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung wie beispielsweise eine Kamera 7 sein, die so im Fahrzeug 1 angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug 1 liegenden Umgebung im Erfassungsbereich der Kamera befindet. Die Kamera 7 kann analog zum Millimeterwellenradar 7 Daten über vor dem Fahrzeug vorhandene Verkehrsteilnehmer an die Auswerteeinheit 5 übermitteln, die analog zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs herangezogen werden können. Diese Daten lassen sich analog mit Daten des Navigationssystems kombinieren.
Ein weiteres entsprechendes Fahrzeugsystem kann eine Communication Unit eines V2X oder V2V Systems sein. In neueren Fahrzeugen findet vermehrt eine Vernetzung der Fahrzeuge mit anderen Systemen statt. Bei der so genannten Verkehrsvernetzung unterscheidet man zwischen einer Vernetzung der Fahrzeuge untereinander (V2V), einer Vernetzung der Fahrzeuge zur Straße (V2R), einer Vernetzung der Fahrzeuge zur Infrastruktur (V21), einer Vernetzung der Fahrzeuge zu Netzwerken (V2N), einer Vernetzung der Fahrzeugen zur Personen (V2P) und einer Vernetzung der Fahrzeugen zu allem (V2X). Solche Systeme liefern beispielsweise Daten von anderen Fahrzeugen und damit über die Verkehrssituation. Zur Vermeidung von Staus kann weiterhin an alle vernetzten Fahrzeuge eine Idealgeschwindigkeit übermittelt werden. Zudem können bei einer Vernetzung mit der Straße oder der Infrastruktur wie beispielsweise einer Ampel weitere Idealgeschwindigkeiten oder Zeiten, an denen eine bestimmte Position erreicht werden soll, übermittelt werden. Somit können die Daten einer Communication Unit ebenfalls zur Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs verwendet werden.
Obwohl bestimmte Elemente, Ausführungsformen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und der Fachmann Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Gültigkeitsbereich der vorliegenden Offenbarung, insbesondere angesichts der obigen Lehre, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018114755 A1 [0023]
DE 202012011764 U1 [0023]

Claims

Heizungssteuerungsvorrichtung (2) zur Steuerung eines Heizelements (3) einer Abgasanlage (4) eines Hybridfahrzeugs (1), wobei die Vorrichtung eine Auswertungseinheit (5) aufweist, die konfiguriert ist, Daten von Fahrzeugsystemen auszuwerten und die weiterhin konfiguriert ist, durch die Auswertung der Daten das Bevorstehen eines Beschleunigungsvorgangs des Hybridfahrzeugs (1) zu erkennen, bevor der Beschleunigungsvorgang begonnen hat und wobei die Heizungssteuerungsvorrichtung (2) das Heizelement (3) bei Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs einschaltet.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Daten von mindestens einer Kamera (6) stammen, die so im Fahrzeug angeordnet ist, dass sich den Kopf des Fahrers im Aufnahmebereich der Kamera (6) befindet.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, wobei die Auswertungseinheit (5) so konfiguriert ist, dass aufgrund bestimmter Augenbewegungen des Fahrers ein bevorstehender Beschleunigungsvorgang erkannt wird.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, wobei die Auswertungseinheit (5) so konfiguriert ist, dass aufgrund bestimmter Kopfbewegungen des Fahrers ein bevorstehender Beschleunigungsvorgang erkannt wird.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Daten von dem Navigationsgerät des Fahrzeugs stammen.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Daten von mindestens einer Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung (7) stammen, die so im Fahrzeug (1) angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug (1) liegenden Umgebung im Erfassungsbereich der Verkehrsteilnehmer-Erfassungsvorrichtung (7) befindet.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei die Daten von mindestens einem Millimeterwellenradar (7) und/oder Ultraschallsensor (7) stammen, die so im Fahrzeug (1) angeordnet sind, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug (1) liegenden Umgebung im Erfassungsbereich des Radars und/oder des Ultraschallsensors befindet.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei die Daten von mindestens einer Kamera (7) des Fahrzeugs stammen, die so angeordnet ist, dass sich ein Teil der vor dem Fahrzeug (1) liegenden Umgebung im Aufnahmebereich der Kamera (7) befindet.
Heizungssteuerungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Daten von einer Communication Unit des Fahrzeugs stammen.
Verfahren zur Steuerung eines Heizelements (3) einer Abgasanlage (4) eines Hybridfahrzeugs (1) durch eine Heizungssteuerungsvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Auswertungseinheit (5) der Heizungssteuerungsvorrichtung (2) Daten aus Fahrzeugsystemen des Hybridfahrzeugs (1) auswertet, b) die Auswertungseinheit (5) anhand der Auswertung der Daten einen be vorstehenden Beschleunigungsvorgang des Hybridfahrzeugs (1) erkennt, c) die Heizungssteuerungsvorrichtung (2) bei Erkennung eines bevorstehenden Beschleunigungsvorgangs durch die Auswertungseinheit (5) das Heizelement (3) einschaltet.