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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine entsprechende Klimatisierungseinrichtung und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Eine optimal auf einen jeweiligen Nutzer- oder Insassenwunsch abgestimmte Temperierung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs kann erheblich zu einem Insassenkomfort beitragen und ist daher wünschenswert. Dabei besteht jedoch die Problematik, dass ein, beispielsweise in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordneter, Temperatursensor nicht immer zuverlässig die tatsächliche Lufttemperatur am Ort des oder der Insassen messen kann. Vielmehr kann die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur beispielsweise durch einen Wärmeübertrag von umgebenden Bauteilen signifikant beeinflusst werden. So kann sich beispielsweise die oftmals dunkel gefärbte Mittelkonsole durch Sonneneinstrahlung auf Temperaturen erwärmen, die weit oberhalb der Lufttemperatur am Ort des Insassen liegen können. Es ist jedoch nicht praktikabel, im Luftvolumen des Innenraums selbst zusätzliche Temperatursensoren anzuordnen. Zudem kann die Lufttemperatur beziehungsweise die von dem Insassen wahrgenommene Temperatur durch weitere Effekte beeinflusst werden, beispielsweise durch eine Luftströmung, ein geöffnetes Seitenfenster oder dergleichen.
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Um einen größeren Komfort zu schaffen beschreibt die
DE 103 44 795 A1 eine Fahrzeugklimaanlage, die eine vordere Klimatisierungseinrichtung zum Blasen klimatisierter Luft in Richtung auf einen vorderen Raum einer Fahrgastzelle sowie eine hintere Klimatisierungseinrichtung zum Blasen klimatisierter Luft in Richtung auf einen hinteren Raum der Fahrgastzelle enthält. Auf Grundlage von Lastwerten wird durch eine jeweilige Steuereinrichtung eine jeweilige Ausblasbedingung der klimatisierten Luft ermittelt. Dabei wird eine Ausblasbedingung mittels eines nicht-linearen Modells ermittelt, das eine Beziehung zwischen den Lastwerten zugrundeliegenden Lastfaktoren und einer Zielausblasbedingung repräsentiert. Die andere Ausblasbedingung wird mittels eines linearen Modells ermittelt. Damit soll eine Kostenerhöhung vermieden werden. Die Innenlufttemperatur in der Fahrgastzelle wird jedoch auch hier durch einen Innenluft-Temperatursensor ermittelt und ist daher nicht immer als korrekt oder zuverlässig anzusehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Temperierung in einem Kraftfahrzeug zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Steuern oder Regeln einer Klimatisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und umfasst mehrere Verfahrensschritte. In einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Einrichtung des maschinellen Lernens bereitgestellt, die anhand von vorgegebenen oder bereitgestellten Trainingsdaten darauf trainiert ist, eine tatsächliche Lufttemperatur in einem Insassenraum des Kraftfahrzeugs abzuschätzen. Die Einrichtung des maschinellen Lernens kann bevorzugt ein neuronales Netz sein oder umfassen. Zum Erzeugen der trainierten Einrichtung des maschinellen Lernens, also beispielsweise eines entsprechend trainierten neuronalen Netzes, können an sich bekannte Trainingsverfahren, beispielsweise auf Basis einer Rückpropagation, verwendet werden. Die dazu verwendeten Trainingsdaten können beispielsweise mittels wenigstens eines Temperatursensors des Kraftfahrzeugs gemessene Temperatuten oder Temperaturdaten sowie jeweils zugehörige tatsächliche Lufttemperaturen in dem Insassenraum, also an einem Ort oder in einem Luftvolumen, wo sich erwartungs- oder bestimmungsgemäß wenigstens ein Insasse des Kraftfahrzeugs typischerweise aufhält, umfassen. Zusätzlich können die Trainingsdaten weitere Daten, Werte oder Signale umfassen, wie beispielsweise eine Gebläseleistung, eine Verdampfertemperatur und/oder dergleichen mehr. Die Einrichtung des maschinellen Lernens kann dabei für verschiedene Situationen oder Gegebenheiten trainiert werden beziehungsweise trainiert sein, was weiter unten noch näher erläutert wird.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für die Klimatisierung oder Temperierung des Insassenraums relevante Daten erfasst, die zumindest eine mittels eines Temperatursensors des Kraftfahrzeugs gemessene Temperatur angeben. Diese Daten können digital oder analog codiert oder repräsentiert sein. Die Daten können also beispielsweise aus einem elektronischen Datenspeicher ausgelesen oder in Form analoger Signale erfasst werden. Die erfassten Daten oder Signale und/oder daraus abgeleitete oder berechnete Daten oder Größen werden dann der Einrichtung des maschinellen Lernens als Eingangsdaten bereitgestellt, also zugeführt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese Daten durch die Einrichtung des maschinellen Lernens zum Bestimmen einer geschätzten Temperatur für den Insassenraum verarbeitet. Mit anderen Worten gibt die Einrichtung des maschinellen Lernens also basierend auf oder in Abhängigkeit von den jeweiligen zugeführten Eingangsdaten wenigstens einen Temperaturwert aus, der schätzungsweise der tatsächlichen Lufttemperatur in dem Insassenraum entspricht. Diese mittels der Einrichtung des maschinellen Lernens abgeschätzte Temperatur kann dabei von der mittels des Temperatursensors des Kraftfahrzeugs gemessenen Temperatur abweichen. Dies kann wie eingangs erläutert beispielsweise durch unterschiedliche Temperaturen beziehungsweise ein unterschiedliches thermisches Verhalten verschiedener Bauteile und Bereiche des Kraftfahrzeugs verursacht sein. So können insbesondere eine Wärmestrahlung oder Wärmeleitung von den Temperatursensor umgebenden Bauteilen zu dem Temperatursensor die von diesem gemessene Temperatur beeinflussen, insbesondere erhöhen, ohne dass dies der in dem Insassenraum tatsächlich gegebenen Lufttemperatur entspricht oder diese widerspiegelt. Derartige Effekte werden hier durch die Einrichtung des maschinellen Lernens automatisch und mit - im Vergleich zu einer vollständigen numerischen Simulation des gesamten Innenraums, gegebenenfalls einschließlich außerhalb von diesem angeordneter wärmeerzeugender Einrichtungen des Kraftfahrzeugs - besonders geringem Rechenaufwand berücksichtigt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Klimatisierungseinrichtung automatisch in Abhängigkeit von der als jeweils aktueller Istwert angenommenen geschätzten Temperatur gesteuert beziehungsweise geregelt. Die bestimmte geschätzte Temperatur kann also als jeweils aktueller Istwert der Klimatisierungseinrichtung, einem Steuergerät oder einer Steuereinrichtung der Klimatisierungseinrichtung oder beispielsweise einem weiteren Programm- oder Steuermodul der Klimatisierungseinrichtung als Eingangswert bereitgestellt oder zugeführt werden. Die Einrichtung des maschinellen Lernens kann dabei Teil einer solchen Steuereinrichtung beziehungsweise der Klimatisierungseinrichtung sein. Ebenso kann die Einrichtung des maschinellen Lernens aber eine eigenständige Einheit oder Einrichtung sein, die dann über eine Datenverbindung, beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs, mit der Klimatisierungseinrichtung verbunden sein kann.
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Während eines Betriebs der Klimatisierungseinrichtung kann die geschätzte Temperatur kontinuierlich oder regelmäßig, beispielsweise mit einer vorgegebenen Frequenz, bestimmt werden, sodass das erfindungsgemäße Verfahren also während des Betriebs entsprechend kontinuierlich oder regelmäßig durchgeführt beziehungsweise zumindest teilweise durchlaufen werden kann. Das Bereitstellen der Einrichtung des maschinellen Lernens kann dabei beispielsweise ein einmaliges Laden oder Aktivieren jeweils bei Beginn des Verfahrens, also beispielsweise jeweils bei Inbetriebnahme der Klimatisierungseinrichtung oder des Kraftfahrzeugs bedeuten oder umfassen.
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Die Einrichtung des maschinellen Lernens kann hier spezifisch für das jeweilige Kraftfahrzeug oder einen Typ des Kraftfahrzeugs trainiert sein, also dessen thermisches Verhalten oder dessen thermische Eigenschaften automatisch berücksichtigen oder abbilden. Dadurch kann die Einrichtung des maschinellen Lernens die tatsächlich in dem Insassenraum gegebene Lufttemperatur mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand besonders genau und zuverlässig bestimmen beziehungsweise abschätzen. Um ein vergleichbar gutes Ergebnis mit herkömmlichen Mitteln anhand eines analytischen Modells oder einer thermodynamischen Simulation des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Innenraums zu erreichen, wäre hingegen ein nicht praktikabel in dem Kraftfahrzeug handhabbarer Rechenaufwand notwendig. Zudem wäre die Erstellung eines solchen Modells oder einer solchen Simulation mit einem erheblichen Herstellungsaufwand verbunden, der vorliegend zumindest teilweise eingespart werden kann. Durch die vorliegende Erfindung kann die tatsächlich in dem Insassenraum gegebene Lufttemperatur genauer und zuverlässiger bestimmt werden als dies durch die bisher übliche alleinige Verwendung des Temperatursensors oder eines hinsichtlich des Rechenaufwands hinreichend stark vereinfachten analytischen Modells möglich ist.
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Damit ermöglicht die vorliegende Erfindung ein genaueres und zuverlässigeres Einstellen beziehungsweise Halten einer bestimmten Temperatur in dem Insassenraum. Dies kann wiederum einen thermischen Komfort für jeweilige Insassen des Kraftfahrzeugs verbessern. Dabei bietet die vorliegende Erfindung zudem durch entsprechendes Trainieren der Einrichtung des maschinellen Lernens ohne zusätzlichen Hardwareaufwand und damit besonders kostengünstig die Möglichkeit, die Klimatisierungseinrichtung auf Basis komplexerer Größen und/oder mehrerer Temperatur-Istwerte in verschiedenen Bereichen des Insassenraums zu steuern beziehungsweise zu regeln. Dazu kann die Einrichtung des maschinellen Lernens beispielsweise dazu eingerichtet und trainiert sein, ein entsprechendes Temperaturprofil für den Insassenraum auszugeben, das beispielsweise eine Durchschnittstemperatur in dem Insassenraum, eine Temperatur an unterschiedlichen Orten des Insassenraums oder einen Temperaturverlauf innerhalb des Insassenraums oder über den Insassenraum hinweg angeben kann. Ebenso können beim Training der Einrichtung des maschinellen Lernens und dann nachfolgend auch beim Bestimmen der geschätzten Temperatur weitere Werte, Daten oder Signale auf besonders einfache Weise berücksichtigt werden. Dadurch kann die geschätzte Temperatur auch in unterschiedlichen Situationen oder unter unterschiedlichen Bedingungen besonders genau und zuverlässig bestimmt werden, also der jeweiligen tatsächlichen Lufttemperatur besonders nahekommen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Erzeugen der Trainingsdaten in dem Insassenraum wenigstens ein Referenztemperatursensor in einem Luftvolumenbereich angeordnet, in dem sich erwartungsgemäß ein Insasse des Kraftfahrzeugs bei dessen Nutzung aufhalten wird und/oder der erfahrungsgemäß besonders relevant für die Klimatisierung, also eine Klimaregelung in dem Insassenraum ist. Ein solcher besonders relevanter Ort kann sich beispielsweise unmittelbar vor der Instrumententafel oder in einem Abstand von wenigen Zentimetern zu dieser befinden. Mittels des Referenztemperatursensors werden unter unterschiedlichen Bedingungen gemessene Referenztemperaturen, also tatsächlich in dem Insassenraum beziehungsweise dem Luftvolumenbereich herrschende Temperaturen, werden dann gleichzeitig zu deren Messzeitpunkt mittels des Temperatursensors gemessenen Temperaturen zugeordnet. Mit anderen Worten umfassen die Trainingsdaten also wenigstens Wertepaare oder Wertetupel aus einem mittels des Temperatursensors gemessenen Temperaturwert und wenigstens einem Referenztemperaturwert. Weiter können die Trainingsdaten jeweils umfassen oder angeben, an welchem Ort innerhalb des Insassenraums und/oder unter welchen Bedingungen der jeweilige Referenztemperaturwert beziehungsweise der jeweilige Temperaturwert gemessen wurde. Die jeweilige Bedingung oder Situation kann beispielsweise durch eine oder mehrere Einstellungen oder Zustände des Kraftfahrzeugs, eine Umgebungs- oder Umweltbedingung, wie etwa eine Umgebungstemperatur, eine Sonneneinstrahlung und/oder dergleichen mehr gegeben oder charakterisiert sein. Auch hier können die Trainingsdaten zusätzlich weitere Werte, Daten oder Signale umfassen, beispielsweise Daten einer Gebläsesteuerung, Messdaten eines oder mehrere weiterer Temperatursensoren - etwa für eine aus einer Auslassöffnung in den Insassenraum strömenden Luft - und/oder dergleichen mehr. Diese können beispielsweise gleichzeitig mit den genannten Temperaturen gemessen oder erfasst werden. Eine Zuordnung der jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessenen oder erfassten Daten zueinander kann dann beispielsweise anhand jeweiliger Zeitstempel erfolgen.
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Da die Trainingsdaten nur einmalig erzeugt werden müssen, kann der Referenztemperatursensor dafür optimal positioniert werden und nach dem Erzeugen der Trainingsdaten aus dem Kraftfahrzeug entfernt werden, sodass die beschriebenen Vorteile der vorliegenden Erfindung in einem nachfolgenden Betrieb des Kraftfahrzeug realisiert werden können, ohne dass sich der Referenztemperatursensor dabei dann in dem Kraftfahrzeug befinden müsste. Somit wird also weder der Insassenkomfort durch den Referenztemperatursensor eingeschränkt noch ein Herstellungsaufwand des Kraftfahrzeugs signifikant vergrößert.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden zum Erzeugen der Trainingsdaten mehrere Referenztemperatursensoren räumlich verteilt in dem Insassenraum angeordnet. Als Teil der Trainingsdaten wird dann aus mittels einigen oder allen der Referenztemperatursensoren gemessenen Temperaturen ein Referenztemperaturwert berechnet, insbesondere als Durchschnittswert der jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessenen Temperaturen. Auf diese Weise kann die tatsächlich in dem Insassenraum gegebene Temperatur oder Temperaturverteilung besonders genau und gleichzeitig einfach berücksichtigt oder repräsentiert werden. Insbesondere können so lokale Temperaturschwankungen innerhalb des Insassenraums berücksichtigt oder ausgeglichen werden, wodurch letztlich eine genauere und zuverlässigere Steuerung oder Regelung der Klimatisierungseinrichtung und dementsprechend ein genaueres und zuverlässigeres Einstellen oder Halten einer jeweiligen, beispielsweise durch einen Nutzer oder Insassen, vorgegebenen Zieltemperatur für den Insassenraum ermöglicht wird. Wie bereits angedeutet kann der Referenztemperaturwert aber nicht nur ein einzelner Temperaturwert sein, sondern beispielsweise einen räumlichen Temperaturverlauf oder beispielsweise eine jeweilige Durchschnittstemperatur in unterschiedlichen Bereichen oder Sektoren des Insassenraums angeben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur mittels Temperatursensors gemessen, der dazu in ein Inneneinrichtungselement des Kraftfahrzeugs, insbesondere in eine Mittelkonsole oder eine Armaturentafel, integriert ist. Mit anderen Worten befindet sich der Temperatursensor hier also nicht frei in dem Luftvolumen beziehungsweise an dem erwartungsgemäß von dem Insassen eingenommenen Bereich, sondern ist in eine Innenausstattung oder Innenverkleidung des Kraftfahrzeugs integriert. Dadurch wird der Nutzungskomfort des Insassenraums nicht eingeschränkt und es kann eine besonders unauffällige und wenig ablenkende Anordnung des Temperatursensors realisiert werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine besonders ansprechende und ergonomische Gestaltung des Fahrzeuginnenraums. Die vorliegende Erfindung ermöglicht dabei eine besonders große Flexibilität bei der Anordnung des Temperatursensors, da positionsbedingte Messungenauigkeiten des Temperatursensors durch die Einrichtung des maschinellen Lernens ausgeglichen werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als Teil der für die Klimatisierung des Insassenraums relevanten Daten wenigstens ein Einstellungssignal erfasst, das eine durch einen Insassen des Kraftfahrzeugs vorgenommen Einstellung angibt. Insbesondere kann das Einstellungssignal eine eingestellte Gebläseleistung, eine Gebläseausrichtung und/oder eine Stellung eines Seiten- oder Dachfensters des Kraftfahrzeugs angeben. Durch eine derartige Insassen- oder Nutzereinstellung kann ein Temperaturverhalten des Kraftfahrzeugs oder eine Temperaturverteilung oder ein Temperaturverlauf innerhalb des Insassenraums beeinflusst werden. Durch das Erfassen des entsprechenden Einstellungssignals und dessen Verarbeiten zum Bestimmen der geschätzten Temperatur kann ein entsprechender Einfluss berücksichtigt werden. Dadurch kann letztlich eine besonders genaue und zuverlässige Temperierung oder Klimatisierung des Insassenraums erreicht werden. Das Einstellungssignal kann beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Letztlich kann das Einstellungssignal nahezu beliebige Einstellungen, Einrichtungen oder Funktionen des Kraftfahrzeugs betreffen, zumindest insoweit sie als Teil der Trainingsdaten zum Erzeugen der Einrichtung des maschinellen Lernens berücksichtigt wurden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als Teil der für die Klimatisierung des Insassenraums relevanten Daten wenigstens ein Zustandssignal erfasst, das einen jeweils aktuellen Zustand einer technischen Einrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder einen jeweils aktuellen Zustand einer Umgebung des Kraftfahrzeugs angibt. Insbesondere kann das Zustandssignal einen jeweils aktuellen Betriebszustand, einen Leistungsbedarf, eine Leistungsabgabe, eine Drehzahl, eine aktuelle ununterbrochene Betriebsdauer, eine Umgebungstemperatur und/oder eine Sonneneinstrahlung angeben. Mit anderen Worten können durch das Zustandssignal also Faktoren oder Einflüsse erfasst und berücksichtigt werden, welche die Temperatur oder ein thermisches Verhalten in dem Insassenraum und/oder eine durch den Temperatursensor gemessene Temperatur beeinflussen können. Technische Einrichtungen des Kraftfahrzeugs können beispielsweise ein Motor, eine Batterie, ein Kühlaggregat, eine Pumpe und/oder dergleichen mehr sein. Derartige technische Einrichtungen können in ihrem Betrieb Wärme erzeugen, die zu einer Erwärmung auch anderer Strukturen oder Bauteile des Kraftfahrzeugs führen kann. Die Sonneneinstrahlung kann eine Intensität und/oder eine Richtung der Sonneneinstrahlung angeben. Durch das Zustandssignal können hier insbesondere Zustände, Einflüsse oder Größen erfasst und zum Bestimmen der geschätzte Temperatur und somit letztendlich beim Steuern oder Regeln der Klimatisierungseinrichtung berücksichtigt werden, die nicht direkt durch einen jeweiligen Nutzer oder Insassen des Kraftfahrzeugs, insbesondere nicht dynamisch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, gezielt vorgegeben oder eingestellt werden oder werden können. Auch dies kann letztlich zu einer genaueren und zuverlässigeren, also verbesserten Temperierung oder Klimatisierung des Innenraums führen oder beitragen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als die Einrichtung des maschinellen Lernens ein künstliches neuronales Netz verwendet, wobei während dessen Training wenigstens ein von dem trainierten neuronalen Netz gelernter Parameter entfernt und das so komplexitätsreduzierte neuronale Netz oder Modell nachtrainiert wird. Der zu entfernende Parameter kann beispielsweise ausgewählt werden, indem durch eine entsprechende Analyse dessen Einfluss auf die durch das neuronale Netz bestimmte geschätzte Temperatur ermittelt wird. Der Parameter kann dann beispielsweise entfernt werden, wenn sein Einfluss unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Dies kann iterativ wiederholt werden, beispielsweise solange bis ein bestimmter Kompromiss zwischen einer Größe oder Komplexität des neuronalen Netzes und einer Genauigkeit oder Zuverlässigkeit entsprechender Ergebnisse, also der geschätzten Temperatur erreicht und/oder beispielsweise eine vorgegebene Bedingung oder ein vorgegebenes Komplexitäts- und/oder Genauigkeitskriterium erfüllt ist. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Rechenleistung reduziert werden, wobei ein tatsächliches thermisches Verhalten des jeweiligen Kraftahrzeugs besonders einfach und besonders genau berücksichtigt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als die Einrichtung des maschinellen Lernens ein künstliches neuronales Netz mit wenigstens einer LSTMelle (englisch und fachsprachlich: long short-term memory, deutsch: langes Kurzzeitgedächtnis) verwendet. Die LSTM-Zelle kann dabei ein Eingangstor, ein Merk- und Vergesstor sowie ein Ausgangstor umfassen. Dadurch können bei dem Bestimmen der geschätzten Temperatur zeitliche Verläufe oder zeitliche Veränderungen berücksichtigt werden. Dies ist für das genaue und zuverlässige Bestimmen der geschätzten Temperatur besonders vorteilhaft, da sich thermische Systeme typischerweise mit einer gewissen Trägheit entwickeln. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Netz- oder Modellarchitektur eine besonders vorteilhafte Steuerung oder Regelung der Klimatisierungseinrichtung erreicht werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klimatisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung umfasst dabei eine Einrichtung des maschinellen Lernens, die anhand von bereitgestellten oder vorgegebenen Trainingsdaten darauf trainiert ist, eine tatsächliche Lufttemperatur in einem Insassenraum des Kraftfahrzeugs abzuschätzen. Weiter umfasst die Klimatisierungseinrichtung ein Steuergerät zum automatischen Steuern oder Regeln der Klimatisierungseinrichtung, wobei die Klimatisierungseinrichtung zum, insbesondere automatischen oder teilautomatischen, Durchführen oder Ausführen zumindest einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung kann also insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Klimatisierungseinrichtung sein. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise deren Steuergerät einen elektronischen oder computerlesbaren Datenspeicher sowie eine damit verbundene Prozessoreinrichtung aufweisen. Auf dem Datenspeicher kann dann ein mittels der Prozessoreinrichtung ausführbares Computerprogramm gespeichert sein, das die Abläufe oder Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise entsprechende Steueranweisungen für das Steuergerät beziehungsweise die Klimatisierungseinrichtung repräsentiert oder codiert. Sofern die Einrichtung des maschinellen Lernens ganz oder teilweise in Software ausgeführt ist, kann dieser Softwareteil der Einrichtung des maschinellen Lernens ebenso auf dem Datenspeicher gespeichert sein. Grundsätzlich kann die Einrichtung des maschinellen Lernens aber ebenso ganz oder teilweise in Hardware ausgeführt sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das wenigstens einen Temperatursensor und eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung aufweist. Der Temperatursensor kann dabei Teil der Klimatisierungseinrichtung oder mit dieser verbunden sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Kraftfahrzeug sein. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einige oder alle der im Zusammenhang der mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan für ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer entsprechenden Kl i m atisierungseinrichtu ng.
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Der in 1 schematisch dargestellte beispielhafte Ablaufplan 10 dient zur Veranschaulichung eines Verfahrens für eine Temperierung oder Klimatisierung in einem Fahrzeug. Der Ablaufplan 10 umfasst hier Verfahrensschritte S1 bis S6, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert werden. 2 zeigt dazu eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 12 mit einer Fahrgastzelle 14. In der Fahrgastzelle 14 beziehungsweise an diese angrenzend befindet sich vorliegend eine Inneneinrichtung 16 des Kraftfahrzeugs 12. Die Inneneinrichtung 16 kann beispielsweise eine Armaturentafel oder eine Mittelkonsole sein. Ein Großteil eines Volumens der Fahrgastzelle 14 wird hier durch einen Insassenraum 18 eingenommen. In diesem Insassenraum 18, also einem entsprechenden Luftvolumen innerhalb des Kraftfahrzeugs 12, werden sich erwartungsgemäß bei einem Betrieb oder Einsatz des Kraftfahrzeugs 12 ein oder mehrere Insassen aufhalten.
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Weiter weist das Kraftfahrzeug 12 hier ein Bordnetz 20 auf, an das verschiedene Einrichtungen angeschlossen sind, zwischen denen über das Bordnetz 20 Signale oder Daten ausgetauscht oder übermittelt werden können. Vorliegend ist an das Bordnetz 20 eine Klimatisierungseinrichtung 22 angeschlossen. Die Klimatisierungseinrichtung 22 umfasst ein Steuergerät 24, welches seinerseits einen Prozessor 26 sowie einen damit verbundenen Datenspeicher 28 umfasst. Der Prozessor 26 kann beispielsweise ein Mikroprozessor, Mikrochip oder Mikrocontroller sein oder einen solchen umfassen. Auf dem Datenspeicher 28 kann das Betriebsprogramm für die Klimatisierungseinrichtung 22 gespeichert sein. Dieses Betriebsprogramm ist zum automatischen oder teilautomatischen Ausführen wenigstens einer der Verfahrensschritte S1 bis S6 durch den Prozessor 26 ausführbar. Vorliegend umfasst das Betriebsprogramm insbesondere eine Einrichtung des maschinellen Lernens, bevorzugt ein neuronales Netz, die darauf trainiert ist, eine tatsächliche Lufttemperatur in dem Insassenraum 18 abzuschätzen.
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Weiter weist das Kraftfahrzeug 12 hier Belüftungseinrichtungen 30 sowie einen Temperatursensor 32 auf, die ebenfalls an das Bordnetz 20 angeschlossen sind. Die Belüftungseinrichtungen 30 und/oder der Temperatursensor 32 können Teil der Klimatisierungseinrichtung 22 sein. Beispielhaft sind hier sowohl die Belüftungseinrichtungen 30 als auch der Temperatursensor 32 in die Inneneinrichtung 16 integriert. Die Belüftungseinrichtungen 30 können beispielsweise Luftauslässe und/oder Gebläse sein oder umfassen. Die Belüftungseinrichtungen 30 und/oder die Klimatisierungseinrichtung 22 können weiter beispielsweise ein Klimaaggregat zum Temperieren von Luft, die dem Insassenraum 18 zugeführt werden kann, umfassen.
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Die Verfahrensschritte S1 und S2 sind hier vorbereitende Schritte, die beispielsweise einmalig durch einen Hersteller des Kraftfahrzeugs 12 oder der Klimatisierungseinrichtung 22 im Rahmen von deren Herstellung, insbesondere also vor einem regulären Betrieb des Kraftfahrzeugs 12 durch einen jeweiligen Nutzer, durchgeführt werden können. Im Verfahrensschritt S1 werden zunächst Trainingsdaten für die Einrichtung des maschinellen Lernens der Klimatisierungseinrichtung 22 erzeugt. Dazu wird mittels in dem Insassenraum 18 angeordneter Referenztemperatursensoren 34 eine tatsächlich in dem Insassenraum 18 herrschende Lufttemperatur als Referenztemperatur gemessen. Gleichzeitig wird die von dem Temperatursensor 32 gemessene Temperatur erfasst. Dies kann mehrfach wiederholt unter unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt werden. Dabei können beispielsweise jeweils unterschiedliche Nutzereinstellungen oder Nutzervorgaben, beispielsweise der Belüftungseinrichtungen 30 oder der Klimatisierungseinrichtung 22 vorliegen und erfasst werden. Zudem können die unterschiedlichen Bedingungen beispielsweise durch unterschiedliche Zustände wenigstens einer weiteren, hier schematisch angedeuteten Fahrzeugkomponente 36 gegeben sein, die ebenfalls jeweils zum Erzeugen der Trainingsdaten oder als Teil der Trainingsdaten erfasst werden.
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Die Trainingsdaten sind also ein Datensatz, der verschiedene Daten oder Signale enthält. Diese können beispielsweise in Betriebsdaten und Referenzdaten aufgeteilt werden. Die Betriebsdaten umfassen dabei von Einrichtungen des Kraftfahrzeugs 12 bereitgestellte oder erfasste Daten oder Signale, hier also beispielsweise der Klimatisierungseinrichtung 22, des Temperatursensors 32, der Fahrzeugkomponente 36 und/oder weiterer Sensoren, Einrichtungen oder Komponenten des Kraftfahrzeugs 12. Die Referenzdaten umfassen hingegen mittels nur zum Erzeugen der Trainingsdaten zeitweise in dem Kraftfahrzeug 12 angeordneter Referenzeinrichtungen, hier also der Referenztemperatursensoren 34. Die Referenzdaten können dabei unmittelbar durch die Referenztemperatursensoren 34 gemessene oder aufgenommene Daten oder Signale sein oder umfassen. Zusätzlich oder alternativ können die Referenzdaten daraus berechnete oder abgeleitete Größen sein oder umfassen, beispielsweise ein räumlicher Temperaturverlauf oder eine Durchschnittstemperatur in dem Insassenraum 18. Ebenso können aus den Referenzdaten oder als Teil der Referenzdaten beispielsweise Temperaturen in bestimmten Bereichen des Insassenraums 18, beispielsweise an einer jeweiligen Position, an der sich im Betrieb des Kraftfahrzeugs 12 voraussichtlich ein Kopf eines jeweiligen Insassen befinden wird, berechnet werden.
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Im Verfahrensschritt S2 werden die Trainingsdaten der - dann noch untrainierten oder nur vortrainierten - Einrichtung des maschinellen Lernens als Eingangsdaten bereitgestellt. Anhand dieser Trainingsdaten wird die Einrichtung des maschinellen Lernens dann trainiert. Dabei kann eine Komplexitätsreduktion der Einrichtung des maschinellen Lernens beziehungsweise eines durch diese repräsentierten oder abgebildeten Modells durchgeführt werden, um spätere Berechnungen mittels der Einrichtung des maschinellen Lernens effizienter oder mit weniger Rechenaufwand zu ermöglichen. Letztlich wird im Verfahrensschritt S2 also die abschließend trainierte Einrichtung des maschinellen Lernens erzeugt. Diese kann dann beispielsweise für die weiteren Verfahrensschritte bereitgestellt werden, indem sie in den Datenspeicher 28 geladen wird.
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Nach diesen vorbereitenden Schritten können die Verfahrensschritte S3 bis S6 im Betrieb des Kraftfahrzeugs 12 wiederholt durchgeführt werden, was hier durch einen schleifenförmigen Pfad angedeutet ist.
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Im Verfahrensschritt S3 wird mittels des Temperatursensors 32 eine Temperatur gemessen. Beispielsweise parallel dazu werden im Verfahrensschritt S4 wenigstens ein Einstellungssignal und wenigstens ein Zustandssignal erfasst, die durch einen Insassen des Kraftfahrzeugs 12 vorgenommene Einstellungen beziehungsweise einen jeweils aktuellen Zustand einer technischen Einrichtung des Kraftfahrzeugs 12, hier beispielsweise der Fahrzeugkomponente 36, angeben. Die in den Verfahrensschritte S3 und S4 gemessenen beziehungsweise erfassten Daten oder Signale bilden Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs 12, die der Einrichtung des maschinellen Lernens als Eingangsdaten bereitgestellt werden.
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Im Verfahrensschritt S5 werden diese Betriebsdaten mittels der Einrichtung des maschinellen Lernens verarbeitet. Die Einrichtung des maschinellen Lernens schätzt dabei auf Basis der Betriebsdaten eine aktuelle tatsächlich in einem Luftvolumen des Insassenraums 18 herrschende Lufttemperatur ab und gibt diese aus.
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Im Verfahrensschritt S6 steuert oder regelt das Steuergerät 24 die Klimatisierungseinrichtung 22 in Abhängigkeit von der bestimmten geschätzten Lufttemperatur. Dies kann beispielsweise ein Erzeugen und Ausgeben eines entsprechenden Steuersignals, beispielsweise an einen Klimakompressor oder Verdichter, eine Kühlmittelpumpe, ein Gebläse, einen Stellmotor und/oder dergleichen mehr bedeuten oder umfassen.
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Zusammenfassend wird hier also ein maschinelles Lernmodell zum Abschätzen der Innentemperatur der Fahrgastzelle 14 erstellt, um darauf basierend eine verbesserte Steuerung eines Fahrzeugklimakomforts zu realisieren. Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele also, wie eine Fahrzeugklimatisierung mit intelligenter Temperaturschätzung realisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ablaufplan
- 12
- Kraftfahrzeug
- 14
- Fahrgastzelle
- 16
- Inneneinrichtung
- 18
- Insassenraum
- 20
- Bordnetz
- 22
- Klimatisierungseinrichtung
- 24
- Steuergerät
- 26
- Prozessor
- 28
- Datenspeicher
- 30
- Belüftungselement
- 32
- Temperatursensor
- 34
- Referenztemperatursensoren
- 36
- Fahrzeugkomponente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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