DE202015101374U1

DE202015101374U1 - Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem eines Fahrzeugs

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Publication number: DE202015101374U1
Application number: DE202015101374.4U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2015-07-21
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: CN104943661B; US20150266357A1; RU2015109497A3; CN104943661A; US9827827B2; RU2684250C2; RU2015109497A

Abstract

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Antriebsstrang, der eine Kraftmaschine und ein Getriebe enthält; ein Kühlsystem, das eine elektrische Pumpe, die dafür ausgelegt ist, ein Kühlmittel zu pumpen, einen elektrischen Thermostat, einen Kühler und ein elektrisches Kühlergebläse enthält; einen Heizkern, der an ein elektrisches Lüftergebläse gekoppelt ist; und einen Controller, der dafür ausgelegt ist, sich in regelmäßigen Intervallen automatisch zu aktivieren, während das Fahrzeug abgeschaltet ist, und der ausführbare Anweisungen besitzt, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum Messen des Taupunkts der Umgebung, der Umgebungstemperatur, der Umgebungsfeuchtigkeit, einer Temperatur der Windschutzscheibe und einer Temperatur des Antriebsstrangs; und Verhindern der Kondensation auf einer Windschutzscheibe durch Folgendes: Erwärmen des Kühlmittels durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels über den Antriebsstrang, Strömenlassen des warmen Kühlmittels durch den Heizkern und Blasen von Luft durch den Heizkern durch das Betreiben des elektrischen Lüftergebläses während einer ersten Bedingung; und Erwärmen des Kühlmittels durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels durch den Kühler während des Aktivierens des elektrischen Lüftergebläses, Strömenlassen des warmen Kühlmittels durch den Heizkern und Blasen von Luft durch den Heizkern durch das Betreiben des elektrischen Lüftergebläses während einer zweiten Bedingung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC-System) eines Fahrzeugs.
Hintergrund und Zusammenfassung
Wenn Fahrzeuge während kalter Umgebungsbedingungen über Nacht im Freien geparkt sind, kann auf den Außenflächen einer Windschutzscheibe und anderer Kabinenfenster Kondensation auftreten. Die Kondensation auf den Kabinenfenstern kann auf die thermische Trägheit der Kabinen-Glasflächen zurückzuführen sein, die hinter den Umgebungstemperaturen zurückbleiben und deshalb kühler als der Taupunkt der Umgebung sein können. Falls sich die Umgebungstemperatur unter dem Gefrierpunkt befindet, können die kondensierten Wassertröpfchen auf den Fenstern gefrieren, um Frost auf den Fenstern zu bilden. Die kondensieren Wassertröpfchen und der Frost, die sich auf der Windschutzscheibe und den anderen Fenstern angesammelt haben, können durch das Starten der Kraftmaschine und das Blasen von heißer Luft auf die inneren Glasflächen des Fahrzeugs beseitigt werden. Der Forst kann außerdem durch das Sprühen von Detergentia auf die Außenfläche der Windschutzscheibe beseitigt werden, während gleichzeitig die Innenfläche der Windschutzscheibe erwärmt wird. All diese Verfahren werden jedoch nach einem Kraftmaschinenstart ausgeführt und können deshalb den Kraftstoffverbrauch erhöhen. Ferner kann es sein, dass der Fahrer zusätzliche Zeit planen muss, um die Fenster zu reinigen und abzukratzen.
Die Erfinder haben die obigen Probleme erkannt und eine Herangehensweise identifiziert, um die Probleme wenigstens teilweise zu behandeln. In einer beispielhaften Herangehensweise wird ein Verfahren zum Verhindern der Kondensation auf den Fenstern eines abgeschalteten und geparkten Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst nach dem Abschalten des Fahrzeugs und wenn eine Temperatur einer Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist, das Übertragen von Wärme über ein Kühlmittel zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, falls eine Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, und das Übertragen von Wärme von der Umgebungsluft über das Kühlmittel zu der Windschutzscheibe, falls die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist und die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist.
Wenn ein Fahrzeug z. B. im Freien geparkt ist und mit einer in Ruhe befindlichen Kraftmaschine abgeschaltet ist, kann ein Controller durch einen Zeitgeber in regelmäßigen Intervallen aktiviert werden, um die Umgebungstemperatur, den Taupunkt der Umgebung, die Kabinentemperatur und eine Temperatur eines Antriebsstrangs zu überwachen. Eine Temperatur einer Windschutzscheibe und der anderen Fenstern des Fahrzeugs kann aus der Umgebungstemperatur und der Kabinentemperatur abgeleitet werden. Falls die Umgebungstemperatur zunimmt und sich die Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung befindet, kann der Controller eine Prozedur starten, um die Windschutzscheibe zu erwärmen. Es können eine elektrische Kühlmittelpumpe und ein elektrischer Thermostat aktiviert werden, um eine Zirkulation des Kühlmittels zu ermöglichen. Falls die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, kann das Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen werden, um die Wärme von dem Antriebsstrang zu absorbieren. Falls der Antriebsstrang kühler als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, kann das Kühlmittel die Wärme von der Umgebungsluft extrahieren, wenn die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist. Hier kann das Kühlmittel durch einen Kühler zirkulieren gelassen werden, während ein elektrisches Kühlergebläse betrieben wird, um die Umgebungsluft über den Kühler zu ziehen und folglich zu ermöglichen, dass das Kühlmittel innerhalb des Kühlers die Wärme von der Umgebungsluft absorbiert. Schließlich kann das warme Kühlmittel durch einen Heizkern zirkulieren gelassen werden, wobei ein elektrisches Lüftergebläse aktiviert werden kann, um die heiße Luft auf die Innenflächen der Windschutzscheibe und der anderen Fenster zu lenken.
In dieser Weise kann verhindert werden, dass sich Kondensation und Frost auf den Außenflächen einer Windschutzscheibe und der anderen Fenster eines Fahrzeugs mit einer Kraftmaschine in Ruhe bilden. Durch das Überwachen der Temperatur der Windschutzscheibe zusammen mit den Umgebungsbedingungen in regelmäßigen Intervallen nach dem Abschalten des Fahrzeugs können die Windschutzscheibe und die anderen Fenster auf einer Temperatur über dem Taupunkt der Umgebung aufrechterhalten werden. Das Kühlmittel kann durch das Aktivieren der elektrischen Kühlmittelpumpe und des elektrischen Thermostaten zirkulieren gelassen werden, wobei die Wärme durch das Betätigen des elektrischen Kühlergebläses und des elektrischen Lüftergebläses zu dem oder von dem Kühlmittel übertragen werden kann. Eine bordinterne Batterie kann verwendet werden, um allen Komponenten Energie zuzuführen, die die Zirkulation des Kühlmittels und die Wärmeübertragung zu dem und von dem Kühlmittel ermöglichen und folglich einen Kraftmaschinenstart zum Zweck des Beseitigens der Kondensation vermeiden. Insgesamt kann durch das Verhindern der Bildung von Kondensation der Kraftstoffverbrauch verringert werden und können Zeiteinsparungen verwirklicht werden.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs und eines HVAC-Systems in einem Kraftfahrzeug.
2 veranschaulicht schematisch ein Kommunikationssystem zwischen einer entfernten Computervorrichtung und einem Fahrzeug.
3 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Auswählen einer zu erwärmenden Komponente basierend auf den bestimmten Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen.
4 stellt einen beispielhaften Ablaufplan dar, der eine Routine veranschaulicht, um einen Antriebsstrang unter Verwendung der Umgebungstemperatur als eine Wärmequelle vorzuwärmen.
5 ist ein beispielhafter Ablaufplan, der eine Routine darstellt, um Kondensation an einer Windschutzscheibe basierend auf den Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen zu verhindern.
6 ist ein beispielhafter Ablaufplan, der ein Verfahren, um eine Kabine unter Verwendung der Antriebsstrangwärme zu erwärmen, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für die Klimasteuerung und das Vorwärmen eines Antriebsstrangs, nachdem eine Kraftmaschine innerhalb eines Fahrzeugsystems, wie z. B. dem in 1 gezeigten System, zur Ruhe abgeschaltet worden ist. Ein Controller kann mit einer entfernten Computervorrichtung kommunizieren, wie in 2 gezeigt ist, und Daten bezüglich eines vorgegebenen Zeitpunkts des Kraftmaschinenstarts empfangen. Alternativ können spezifische Anweisungen, eine ausgewählte Komponente zu erwärmen, außerdem über die entfernte Computervorrichtung zu dem Controller übertragen werden. Außerdem kann der Controller durch einen Zeitgeber in regelmäßigen Intervallen aktiviert werden, um die Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen zu überwachen, um zu bestimmen, welche Fahrzeugkomponente erwärmt werden kann. Basierend auf den empfangenen Daten und/oder Anweisungen kann der Controller dafür ausgelegt sein, eine Steuerroutine auszuführen, wie z. B. die Routine nach 3, um die vorhandenen Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen zu identifizieren und einen Modus, um spezifische Fahrzeugkomponenten zu erwärmen, basierend auf diesen identifizierten Bedingungen auszuwählen. Folglich kann ein Controller eine Routine, wie z. B. die beispielhafte Routine nach 4, auswählen, um einen Antriebsstrang vorzuwärmen, um zu verhindern, dass er unter die Umgebungstemperatur abkühlt, wenn ein Fahrzeug nach einem Abschalten der Kraftmaschine nicht besetzt und geparkt ist. Alternativ kann der Controller basierend auf den Umgebungsbedingungen, wie z. B. dem Taupunkt der Umgebung, und den Fahrzeugbedingungen, wie z. B. einer Temperatur der Windschutzscheibe, die sich unter dem Taupunkt der Umgebung befindet, eine Routine ausführen, wie z. B. die beispielhafte Routine nach 5, um die Kondensation an der Windschutzscheibe und an anderen Fenstern des Kabinentreibhauses zu verhindern. In einer weiteren Option kann der Controller eine Kabinenerwärmungsroutine aktivieren, wie z. B. die beispielhafte Routine nach 6, wenn ein Fahrzeug Insassen hat, aber nach einem Abschalten der Kraftmaschine geparkt ist und eine Kabinentemperatur unter eine vorgewählte Kabinentemperatur fällt. Außerdem kann die Kabinenerwärmungsroutine durch eine Bedienungsperson aus der Ferne ausgelöst werden.
1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-Systems) 100 eines Fahrzeugs in einem Kraftfahrzeug 102. Hier wird das HVAC-System 100 außerdem als ein Kühlsystem 100 bezeichnet. Das Fahrzeug 102 besitzt Antriebsräder 106, einen Fahrgastraum 104 (der hier außerdem als eine Kabine bezeichnet wird) und ein Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube. Der Fahrgastraum 104 enthält ein Kabinentreibhaus, das durch die (nicht gezeigte) Windschutzscheibe und die anderen Glasfenster einschließlich eines (nicht gezeigten) Heckfensters ausgebildet ist. Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann verschiedene Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube unter der (nicht gezeigten) Kraftmaschinenhaube des Kraftfahrzeugs 102 unterbringen. Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann z. B. einen Antriebsstrang unterbringen, der eine Brennkraftmaschine 10 und ein Getriebe 70 enthält. Die Brennkraftmaschine 10 besitzt eine Verbrennungskammer, die Einlassluft über einen Einlasskanal 44 erhalten kann und die die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren kann. Die Kraftmaschine 10, wie sie hier veranschaulicht und beschrieben ist, kann in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Straßen-Kraftfahrzeug, unter anderen Fahrzeugtypen enthalten sein. Während die beispielhaften Anwendungen der Kraftmaschine 10 bezüglich eines Fahrzeugs beschrieben werden, sollte erkannt werden, dass verschiedene Typen von Kraftmaschinen und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw.
Das Getriebe 70 kann durch die Brennkraftmaschine 10 angetrieben sein und kann ein Automatik- oder ein Handschaltgetriebe sein. Das Getriebe 70 kann über eine (nicht gezeigte) Eingangswelle und im Fall eines Handschaltgetriebes über eine (nicht gezeigte) Kupplung oder im Fall eines Automatikgetriebes über einen (nicht gezeigten) Drehmomentwandler mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine 10 gekoppelt sein. Das Getriebe 70 kann außerdem eine (nicht gezeigte) Ausgangswelle enthalten, die an ein Antriebsrad 106 gekoppelt ist. Folglich kann eine durch die Kraftmaschine 10 bereitgestellte mechanische Ausgabe über das Getriebe 70 dem Antriebsrad 106 zugeführt werden.
Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann ferner ein HVAC-System 100 enthalten, das ein Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 10 zirkulieren lässt, um die Abwärme zu absorbieren, und das das erwärmte Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 zu einem Kühler 80 und/oder einem Heizkern 55 verteilt. In einem Beispiel kann, wie dargestellt ist, das Kühlsystem 100 an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sein und kann das Kraftmaschinenkühlmittel von der Kraftmaschine 10 über eine elektrische Kühlmittelpumpe 86 zum Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zur Kraftmaschine 10 zirkulieren lassen. Die elektrische Kühlmittelpumpe 86 kann durch die Batterie 74 angetrieben sein, wobei sie in einem Beispiel basierend auf der Kraftmaschinentemperatur eine feste Menge des Kühlmittels zirkulieren lassen kann. Spezifisch kann die elektrische Kühlmittelpumpe 86 das Kühlmittel durch die Kanäle in dem Kraftmaschinenblock, dem Kraftmaschinenkopf usw. zirkulieren lassen, um die Kraftmaschinenwärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 zur Umgebungsluft übertragen wird. Alternativ kann das Kühlmittel durch den Kühler zirkulieren gelassen werden, um die Wärme von der Umgebungsluft zu absorbieren, die dann zu der Kraftmaschine 10 oder über die Kühlmittelleitung 84 über den Heizkern 55 zu dem Fahrgastraum übertragen werden kann, wie in dieser Offenbarung gezeigt wird.
Die Temperatur des Kühlmittels kann über einen Thermostat (oder ein Thermostatventil) 38, der (das) sich in der Kühlleitung 82 befindet, geregelt werden, der (das) geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Thermostatventil 38 ein elektrisches Thermostatventil, wobei es durch die Batterie 74 angetrieben ist. Deshalb kann der elektrische Thermostat 38 durch den Controller aktiviert werden, um eine Strömung des Kühlmittels zu ermöglichen, ohne von der Kühlmitteltemperatur abhängig zu sein.
Das elektrische Thermostatventil 38 kann die Strömung zwischen der Kühlmittelleitung 84 (die außerdem als eine Kraftmaschinenschleife bezeichnet wird) und der Kühlmittelleitung 82 (die außerdem als eine Kühlerschleife bezeichnet wird) proportionieren. In dem Beispiel eines Kühlmittelsystems, das eine Entgasungsflasche enthält, kann das Ventil 38 ein Dreiwege-Thermostatventil sein. Das elektrische Thermostatventil 38 kann eine Menge der Kühlmittelströmung innerhalb jeder Kühlmittelleitung 82 und 84 steuern. In einem Beispiel kann das elektrische Thermostatventil 38 basierend auf den Umgebungs- und Kraftmaschinenbedingungen eine vorherrschende Strömung innerhalb entweder der Kühlmittelleitung 82 oder der Kühlmittelleitung 84 ermöglichen. Falls der Antriebsstrang z. B. Restwärme zurückbehält, kann das Kühlmittel die Wärme von dem Antriebsstrang zu dem Heizkern 55 und dort weiter zum Fahrgastraum 104 und/oder zur Windschutzscheibe und dem Kabinentreibhaus übertragen. Hier kann der elektrische Thermostat 38 die Kühlmittelleitung 82 blockieren und kann eine vorherrschende Kühlmittelströmung innerhalb der Kühlmittelleitung 84 ermöglichen.
Das Kühlmittel kann durch die Kühlmittelleitung 82, wie oben beschrieben worden ist, und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizkern 55 strömen, wo die Wärme von dem Kühlmittel zum Fahrgastraum 104 übertragen werden kann, wobei das Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine 10 strömt. Der Heizkern 55 kann folglich als ein Wärmetauscher zwischen dem Kühlmittel und dem Fahrgastraum 104 wirken. An dem Heizkern können Rippen befestigt sein, um die Oberfläche für die Wärmeübertragung zu vergrößern. An den Rippen kann Luft vorbei gezwungen werden, z. B. durch das Betreiben eines Lüftergebläses 97, um die Erwärmung des Fahrgastraums zu beschleunigen. Durch das Lüftergebläse 97 kann außerdem heiße Luft durch die Entlüftungsöffnungen geblasen werden, die die Wärme zu den Windschutzscheiben und den anderen Fenstern (die hier außerdem als das Kabinentreibhaus bezeichnet werden) innerhalb des Fahrgastraums leiten. Das Lüftergebläse 97 ist in dieser Ausführungsform als ein elektrisches Gebläse dargestellt, das mit einem Motor 95 verbunden ist, der durch die Batterie 74 angetrieben ist.
Zusätzlich zum Absorbieren der Wärme von der Kraftmaschine 10 kann das Kühlmittel außerdem die Wärme von dem Getriebefluid absorbieren (oder austauschen) und folglich eine Kühlung für die Komponenten innerhalb des Getriebes 70 bereitstellen. Das Getriebefluid kann durch die Getriebefluidleitung 78 in den Getriebekühler 90 strömen, wo es durch das Übertragen von Wärme zu dem Kühlmittel, das innerhalb der Kühlmittelleitung 82 strömt, gekühlt werden kann. Folglich kann das Getriebefluid Wärme mit dem Kühlmittel innerhalb des Getriebekühlers 90 austauschen. Das gekühlte Getriebefluid kann über die Getriebefluidleitung 76 zum Getriebe 70 zurückkehren. Alternativ kann ein warmes Kühlmittel innerhalb des Getriebekühlers 90 Wärme zu dem Getriebefluid übertragen, wenn eine Anforderung, ein Getriebe zu erwärmen, empfangen wird, z. B. vor einem Kraftmaschinenstart.
In dem Kühlsystem 100 können ein oder mehrere Kühlgebläse enthalten sein, um eine Luftströmungsunterstützung bereitzustellen und eine Luftströmung durch die Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube zu vergrößern. Ein elektrisches Kühlgebläse (das hier außerdem als ein Kühlergebläse bezeichnet wird) 91, das an den Kühler 80 gekoppelt ist, kann betrieben werden, wenn sich das Fahrzeug bewegt und die Kraftmaschine läuft, um eine Kühlluftströmungsunterstützung durch den Kühler 80 bereitzustellen. Das Kühlergebläse 91 kann eine Kühlluftströmung durch eine Öffnung im Vorderteil des Fahrzeugs 102, z. B. durch den Kühlergrill 112, in das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube ziehen. Eine derartige Kühlluftströmung kann dann durch den Kühler 80 und die anderen Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube (z. B. die Komponenten des Kraftstoffsystems, die Batterien usw.) verwendet werden, um die Kraftmaschine und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann die Luftströmung verwendet werden, um die Wärme von einer Klimaanlage des Fahrzeugs auszuscheiden. Noch weiter kann die Luftströmung verwendet werden, um die Leistung einer Kraftmaschine mit Turbolader/Lader zu verbessern, die mit Zwischenkühlern ausgerüstet ist, die die Temperatur der Luft verringern, die in den Einlasskrümmer/die Kraftmaschine geht. Das Kühlergebläse 91 ist als ein elektrisches Gebläse dargestellt, wobei es deshalb an einen batteriebetriebenen Motor 93 gekoppelt sein kann.
Während des Kraftmaschinenbetriebs kann das durch die Kraftmaschine erzeugte Drehmoment entlang einer (nicht gezeigten) Antriebswelle zu einem Drehstromgenerator 72 übertragen werden, das dann durch den Drehstromgenerator 72 verwendet werden kann, um elektrische Leistung zu erzeugen, die in einer Speichervorrichtung für elektrische Energie, wie z. B. einer Systembatterie 74, gespeichert werden kann. Die Batterie 74 kann dann verwendet werden, um den Kühlgebläse-Elektromotor 93 über (nicht gezeigte) Relais zu aktivieren. Folglich kann das Betreiben des Kühlgebläsesystems das elektrische Antreiben der Drehung des Kühlgebläses von der Dreheingabe der Kraftmaschine durch den Drehstromgenerator und die Systembatterie, z. B. wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl unter einem Schwellenwert befindet (wenn sich die Kraftmaschine z. B. in einem Leerlauf-Stopp befindet), enthalten. In anderen Ausführungsformen kann das Kühlgebläse betrieben werden, indem ein an das Kühlgebläse gekoppelter Elektromotor mit variabler Drehzahl freigegeben wird.
In der hier beschriebenen Ausführungsform kann das Kühlergebläse 91 betrieben werden, um das Kühlmittel vor einem Kraftmaschinenstart zu erwärmen. Wenn das Fahrzeug 102 z. B. geparkt ist und während eines Zeitraums abgeschaltet ist, kann der Antriebsstrang, der die Kraftmaschine 10 und das Getriebe 70 enthält, abkühlen. Vor einem Kraftmaschinenstart kann der Controller 12 die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungsbedingungen periodisch überwachen. Wenn die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Umgebungstemperatur ist, kann eine Kühlmittelströmung durch den Kühler 80 durch das Öffnen des elektrischen Thermostatventils 38 und das Aktivieren der elektrischen Kühlmittelpumpe 86 eingeleitet werden. Wenn das Kühlmittel durch den Kühler 80 strömt, kann das Kühlergebläse 91 betrieben werden, um warme Umgebungsluft über die Kühlerrippen zu ziehen, um das Kühlmittel zu erwärmen. Dieses warme Kühlmittel kann weiter zirkulieren gelassen werden, um seine Wärme zu der Kraftmaschine 10 und dem Getriebe 70 (über sein Getriebefluid) zu übertragen. In anderen Beispielen kann das warme Kühlmittel seine Wärme zum Heizkern 55 und davon zum Fahrgastraum 104 und zum Kabinentreibhaus, das die Windschutzscheibe und die anderen Fenster enthält, übertragen.
Folglich kann das Kühlmittel verwendet werden, um die Umgebungswärme zu absorbieren und die Wärme bei Bedarf zu dem Antriebsstrang, der Kabine und/oder den Fenstern des Kabinentreibhauses zu übertragen. In einem weiteren Beispiel kann das Kühlmittel durch das Extrahieren der Restwärme von einem Antriebsstrang erwärmt werden, die zu der Kabine und/oder zu den Fenstern des Kabinentreibhauses übertragen werden kann.
1 zeigt ferner ein Steuersystem 14. Das Steuersystem 14 kann nachrichtentechnisch an verschiedene Komponenten der Kraftmaschine 10 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -vorgänge auszuführen. Wie in 1 gezeigt ist, kann das Steuersystem 14 z. B. einen elektronischen digitalen Controller 12 enthalten. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe-/Ausgabeports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, einen Schreib-Lese-Speicher, einen Haltespeicher und einen Datenbus enthält. Wie dargestellt ist, kann der Controller 12 eine Eingabe von mehreren Sensoren 16 empfangen, die Anwendereingaben und/oder Sensoren (wie z. B. die Getriebegangposition, die Temperatur des Antriebsstrangs, die durch die Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur, die Einlasslufttemperatur, den Ladezustand der Batterie (BC) usw.), Kühlsystemsensoren (wie z. B. die Kühlmitteltemperatur, die Kabinentemperatur, die Umgebungsfeuchtigkeit, den Taupunkt der Umgebung, die Umgebungstemperatur usw.) und andere (wie z. B. Hall-Effekt-Stromsensoren von dem Drehstromgenerator und der Batterie, Belegungssensoren, um die Fahrzeuginsassen zu bestimmen, Umgebungsluftsensoren innerhalb der Kabine usw.) enthalten können.
Ferner kann der Controller 12 mit verschiedenen Aktuatoren 18 in Verbindung stehen, die Kraftmaschinen-Aktuatoren (wie z. B. Kraftstoff-Einspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappe, Zündkerzen usw.), Kühlsystem-Aktuatoren (wie z. B. Motorschaltungsrelais, eine elektrische Kühlmittelpumpe, einen elektrischen Thermostat usw.) und andere enthalten können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch andere Varianten, die vorhergesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen.
Der Controller 12 kann außerdem eine Eingabe von der Gang-Auswahlvorrichtung 108 empfangen. Eine Bedienungsperson des Fahrzeugs kann dafür ausgelegt sein, einen Gang des Getriebes durch das Einstellen der Position der Gang-Auswahlvorrichtung 108 einzustellen. In einem Beispiel kann, wie dargestellt ist, für ein Automatikgetriebe die Gang-Auswahlvorrichtung 108 fünf Positionen besitzen (eine PRNDL-Gang-Auswahlvorrichtung). In einem weiteren Beispiel kann die Gang-Auswahlvorrichtung 108 für ein Handschaltgetriebe 7 Positionen besitzen (1., 2., 3., 4., 5., Rückwärtsgang und Leerlaufstellung). Andere Ausführungsformen können außerdem möglich sein. Folglich kann der Controller 12 eine Eingabe von der Gang-Auswahlvorrichtung 108 bezüglich ihrer vorhandenen Position empfangen. Wenn ein Fahrzeug z. B. geparkt ist und die Kraftmaschine abgeschaltet ist, kann sich die Gang-Auswahlvorrichtung 108 in der ”P”- oder ”Park”-Position befinden. In dem Beispiel eines Handschaltgetriebes kann sich die Gang-Auswahlvorrichtung im 1. Gang, im Rückwärtsgang oder in der Leerlaufstellung befinden. Zusätzlich zu diesen Positionen kann eine (nicht gezeigte) Feststellbremse eingerückt sein. Ferner kann das geparkte und abgeschaltete Fahrzeug einen Sicherheitsalarm besitzen, der aktiviert ist.
2 zeigt einen Kommunikationsaufbau zwischen dem Controller 12 innerhalb des Fahrzeugs 102 und einer entfernten Computervorrichtung 206. Die entfernte Computervorrichtung 206 kann entweder direkt oder über ein Netz 214 mit dem Controller 12 kommunizieren. Die entfernte Computervorrichtung 206 kann ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop oder ein anderer Typ einer Computervorrichtung sein, der Anweisungen (z. B. Mobilanwendungen) speichern und ausführen kann, die es der Bedienungsperson ermöglichen, mit dem Controller 12 zu kommunizieren, so dass der Controller 12 aus der Ferne aktiviert werden kann, um Routinen auszuführen, wie z. B. jene, die in den 3, 4, 5 und 6 beschrieben sind. Wie z. B. in 2 gezeigt ist, kann ein Fahrzeugstartplan der Bedienungsperson, der hier als ein wöchentlicher Kalender dargestellt ist, von der entfernten Computervorrichtung 206 zum Controller 12 übertragen werden. Die Anwenderschnittstelle 212 zeigt einen angenommenen Fahrzeugstartplan für die Bedienungsperson für eine bevorstehende Woche, der durch die Bedienungsperson modifiziert werden kann. Die Anwenderschnittstelle 212 kann einen vorgesehenen Zeitpunkt des Fahrzeugstarts für jeden Tag der Woche enthalten, wobei sie in einigen Ausführungsformen außerdem eine Wettervorhersage für den Tag, die Umgebungsfeuchtigkeit und die Umgebungstemperatur, wie sie von dem Netz 214 empfangen werden, enthalten kann.
Außerdem oder alternativ kann der Controller 12 während eines Anteils der Gesamtheit der Dauer, während der das Fahrzeug in einem Außer-Betrieb-Modus mit der Kraftmaschine in Ruhe geparkt ist, in regelmäßigen Intervallen durch einen Zeitgeber automatisch aktiviert werden, um die Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen zu überwachen. Ferner kann der Controller 12 programmiert sein, um die in den 3, 4, 5 und 6 beschriebenen Routinen basierend auf den überwachten Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen auszuführen.
In 3 eine beispielhafte Routine 300 zum Auswählen einer zu erwärmenden Fahrzeugkomponente in einem geparkten, stationären Fahrzeug mit ausgeschalteter Kraftmaschine basierend auf den vorhandenen Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen dargestellt. In Erwartung eines Kraftmaschinenstarts kann basierend auf der Umgebungstemperatur und einem Ladezustand der Batterie (BC) eine Kabine erwärmt werden, können die Fenster erwärmt werden, um eine Kondensation zu verhindern, und/oder kann ein Antriebsstrang vorgewärmt werden.
Bei 302 kann die Routine 300 bestätigen, ob die Kraftmaschine ausgeschaltet ist. Ein Ausschaltzustand der Kraftmaschine kann eine Kraftmaschine in Ruhe, ein Fehlen der Verbrennung, einen Schlüsselausschaltzustand und/oder andere Bedingungen enthalten. Falls die Kraftmaschine nicht ausgeschaltet ist, endet die Routine 300. Falls jedoch festgestellt wird, dass die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, kann die Routine 300 bei 304 bestimmen, ob das Fahrzeug geparkt ist. In einem Beispiel kann ein Fahrzeug als geparkt betrachtet werden, wenn sich die Gang-Auswahlvorrichtung für ein Automatikgetriebe in der ”P”- oder ”Park”-Position befindet. In dem Beispiel eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe kann das Fahrzeug geparkt sein, wenn seine Feststellbremse eingerückt ist. Falls das Fahrzeug nicht geparkt ist, endet die Routine 300.
Falls bestätigt wird, dass sich das Fahrzeug in einem geparkten Zustand befindet, kann bei 306 bestimmt werden, ob das Fahrzeug besetzt ist. Die Belegungssensoren können das Vorhandensein oder das Fehlen von Fahrzeuginsassen angeben. In einem weiteren Beispiel kann das Öffnen der Fahrzeugtüren durch den Controller abgetastet werden, um zu bestimmen, ob innerhalb des Fahrzeugs Insassen vorhanden sind. Falls bestimmt wird, dass das Fahrzeug besetzt ist, kann bei 308 eine Kabinenerwärmungsroutine gestartet werden, falls die Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen erfüllt sind. Die Kabinenerwärmungsroutine wird später bezüglich 6 beschrieben.
Falls das Fahrzeug nicht besetzt ist, kann die Routine 300 zu dem optionalen Schritt 310 weitergehen, wo der Controller Daten von einer entfernten Computervorrichtung empfangen kann. Dies kann das Empfangen der Angabe eines vorgegebenen Zeitpunkts, zu dem die Bedienungsperson beabsichtigt, das Fahrzeug zu starten, basierend auf dem Tagesplan der Bedienungsperson enthalten. Wie früher bezüglich 2 beschrieben worden ist, kann eine Bedienungsperson die Daten bezüglich seines oder ihres Wochenplans in eine Mobilanwendung in seiner oder ihrer entfernten Computervorrichtung (z. B. in seinem oder ihrem Smartphone) eingeben. Dieser Wochenplan kann voreingestellte Zeitpunkte bezüglich der Fahrzeugstarts an einem gegebenen Tag enthalten. Folglich kann das Empfangen der Angabe des vorgegebenen Zeitpunkts, zu dem die Bedienungsperson beabsichtigt, das Fahrzeug zu starten, das Empfangen eines Plans mehrerer vorgegebener Zeitpunkte, zu denen die Bedienungsperson beabsichtigt, das Fahrzeug zu starten, umfassen.
Basierend auf den empfangenen Daten kann die Routine 300 vor dem vorgegebenen Zeitpunkt, zu dem die Bedienungsperson beabsichtigt, das Fahrzeug zu starten, und während das Fahrzeug außer Betrieb ist, Wärme von der Umgebungsluft zu einer ausgewählten Fahrzeugkomponente übertragen. Die ausgewählte Fahrzeugkomponente kann der Antriebsstrang und/oder die Windschutzscheibe und die anderen Fenster und/oder die Kabine des Fahrzeugs sein. Die Übertragung von Wärme von der Umgebungsluft zu einer ausgewählten Fahrzeugkomponente kann durch den Controller basierend auf dem Temperaturunterschied zwischen der Umgebung und der ausgewählten Fahrzeugkomponente aktiviert werden. Falls in einem Beispiel die Temperatur der Windschutzscheibe signifikant niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist, kann der Controller eine Wärmeübertragung 30 Minuten vor dem vorgegebenen Zeitpunkt des Fahrzeugstarts beginnen. Falls sich in einem weiteren Beispiel die Temperatur des Antriebsstrangs etwas unter der Umgebungstemperatur befindet, kann die Wärmeübertragungsroutine 5 Minuten vor dem vorgegebenen Zeitpunkt des Fahrzeugstarts begonnen werden.
Folglich kann bei 312 die Routine 300 verschiedene Parameter bezüglich der Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen schätzen und/oder messen. Diese Parameter können die Umgebungstemperatur (T_amb), den Taupunkt (T_DP) der Umgebung, die Umgebungsfeuchtigkeit (H_amb), die Kabinentemperatur (T_cab), die vom Fahrer ausgewählte Kabinentemperatur (T_sel), die Temperatur (T_PT) des Antriebsstrangs und die Temperatur (T_win) der Windschutzscheibe enthalten. Die Umgebungstemperatur kann z. B. durch einen Temperatursensor, der sich im vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs befindet, gemessen werden, während der Taupunkt z. B. von einem Taupunktsensor gemessen werden kann, der an der Windschutzscheibe angeordnet ist, oder basierend auf der Ausgabe von einem Fahrzeug-Feuchtigkeitssensor und der gemessenen Umgebungstemperatur bestimmt werden kann. Die Kabinentemperatur kann durch Temperatursensoren innerhalb der Kabine gemessen werden, während die Temperatur der Windschutzscheibe aus der Kabinentemperatur und der Umgebungstemperatur abgeleitet werden kann. Die Umgehungsbedingungen, wie z. B. die Feuchtigkeit und die Temperatur, können außerdem durch den Controller von dem Netz empfangen werden. Hier bezieht sich die Umgebungsfeuchtigkeit auf die relative Feuchtigkeit. Die Temperatur des Antriebsstrangs kann durch Temperatursensoren gemessen werden, die die Kühlmitteltemperatur und die Temperatur des Getriebefluids messen.
Bei 314 kann die Routine 300 prüfen, ob die Temperatur, T_PT, des Antriebsstrangs höher als die Umgebungstemperatur, T_amb, ist. Die Temperatur des Antriebsstrangs kann z. B. höher als die Umgebungstemperatur sein, wenn ein Fahrzeug vor kurzem abgeschaltet worden ist. Die Temperatur des Antriebsstrangs kann während eines Zeitraums nach dem Abschalten der Kraftmaschine höher als die Umgebungstemperatur bleiben. Falls bestätigt wird, dass die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Umgebungstemperatur ist, kann die Wärme von dem Antriebsstrang zu der Kabine und/oder zur Windschutzscheibe übertragen werden. Der Controller kann wählen, die Wärme vom Antriebsstrang zu verwenden, um (bei 308) die Kabinenerwärmungsroutine auszuführen, falls er über eine entfernte Computervorrichtung von der Bedienungsperson einen Befehl empfängt, die Kabine zu erwärmen. Die Kabinenerwärmungsroutine kann außerdem bevorzugt sein, wenn ein Kraftmaschinenstart basierend auf einem Plan der Bedienungsperson nahe bevorstehend ist. Andererseits kann die Routine 300 (bei 318) die Wärme vom Antriebsstrang zur Windschutzscheibe und den anderen Glasfenstern des Kabinentreibhauses umleiten, falls ein bordinterner Instrumententafel-Lichtpegelsensor einen niedrigen Pegel des Sonnenlichts innerhalb des Wagens, kombiniert mit einer Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung angibt. Der Controller kann einen bordinternen Instrumententafel-Lichtpegelsensor verwenden, um zu bestimmen, ob es Tag oder Nacht ist. Falls der Instrumententafel-Lichtpegelsensor z. B. angibt, dass es sonnig ist, kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine nicht gestartet werden, weil die Sonne schließlich die Windschutzscheibe und die Kabine aufwärmt.
Falls bei 314 bestimmt wird, dass die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Umgebungstemperatur ist, kann die Routine 300 zu 316 weitergehen, wo die Temperatur der Windschutzscheibe mit dem Taupunkt der Umgebung verglichen werden kann. Falls bestimmt wird, dass die Temperatur der Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist, kann bei 318 die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine ausgeführt werden, falls andere Bedingungen erfüllt sind. Diese Routine wird bezüglich 5 weiter erklärt. Falls die Temperatur der Windschutzscheibe höher als der Taupunkt der Umgebung ist, kann bei 320 eine Antriebsstrang-Erwärmungsroutine implementiert werden, falls die Bedingungen erfüllt sind. Die Antriebsstrang-Erwärmungsroutine wird bezüglich 4 beschrieben.
Folglich kann der Controller innerhalb eines geparkten und abgeschalteten Fahrzeugs die Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen überwachen, wobei er basierend auf diesen Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen eine zu erwärmende Fahrzeugkomponente auswählen kann. In einigen Beispielen kann die Wärme nur zu der ausgewählten Fahrzeugkomponente übertragen werden, falls die Umgebungstemperatur um mehr als einen Schwellenbetrag größer als eine Temperatur der ausgewählten Fahrzeugkomponente ist. Wie ferner bezüglich der 4, 5 und 6 beschrieben wird, kann die Wärme von der Umgebung zu der ausgewählten Fahrzeugkomponente durch das Aktivieren einer elektrischen Kühlmittelpumpe und eines elektrischen Kühlergebläses und das Öffnen eines elektrischen Thermostaten übertragen werden, um die Wärme von der Umgebung zu dem Kühlmittel zu übertragen und um die Wärme von dem Kühlmittel zu der ausgewählten Fahrzeugkomponente zu übertragen. Die Übertragung der Wärme von der Umgebung zu der ausgewählten Fahrzeugkomponente kann gesperrt werden, wenn eine Batterieladung niedriger als ein Schwellenwert ist.
Falls das Fahrzeug belegt ist und im Antriebsstrang Restwärme vorhanden ist, kann die Kabine gegenüber den anderen Komponenten bevorzugt erwärmt werden. Falls das Fahrzeug nicht belegt ist, kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine über dem Antriebsstrang-Erwärmungsablauf gewählt werden, falls der Lichtpegelsensor einen niedrigen Pegel oder kein Sonnenlicht angibt und falls sich die Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung befindet. In einem weiteren Beispiel kann die Bedienungsperson dem Controller aus der Ferne befehlen, die Windschutzscheibe und die anderen Glasfenster zu erwärmen. Andererseits kann der Controller ohne irgendeinen manuellen Eingriff von der Bedienungsperson bestimmen, dass die Vorteile der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Emissionen gegenüber der Behaglichkeit des Fahrers bevorzugt sind, wobei der Antriebsstrang erwärmt werden kann, bevor die Windschutzscheibe erwärmt wird.
In 4 ist eine Routine 400 zum Ausführen eines Antriebsstrang-Erwärmungsablaufs in einem nicht belegten Fahrzeug nach einem Abschalten mit einer Kraftmaschine in Ruhe veranschaulicht. Spezifisch überwacht der Controller innerhalb eines abgeschalteten, geparkten Fahrzeugs mit einer Kraftmaschine in Ruhe die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur. Wenn die Temperatur des Antriebsstrangs um wenigstens einen Schwellenwert niedriger als die Umgebungstemperatur ist, wird das Kühlmittel durch Zirkulation durch einen Kühler über die elektrische Kühlmittelpumpe erwärmt, wenn ein elektrisches Kühlergebläse betrieben wird, wobei dann das erwärmte Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen wird, um den Antriebsstrang zu erwärmen. Diese Routine kann durch den Controller basierend auf den Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen in regelmäßigen Intervallen aktiviert werden oder sie kann basierend auf einem Plan einer Bedienungsperson ausgeführt werden. Zusätzlich kann die Routine außerdem basierend auf einer Anforderung der Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung implementiert werden.
Bei 402 kann die Routine 400 bestätigen, ob der Zeitraum seit einer vorhergehenden Messung der Temperatur des Antriebsstrangs und der Umgebungstemperatur größer als ein Schwellenwert, z. B. ein Schwellenwert_T, ist. Ein Zeitgeber kann z. B. den Controller in regelmäßigen Intervallen aktivieren, um die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur automatisch zu überwachen. In einem Beispiel kann der Schwellenwert von der Temperaturänderungsrate abhängen. In einem weiteren Beispiel kann der Schwellenwert_T außerdem von der Tageszeit abhängen. Der Schwellenwert_T kann z. B. kürzer sein, falls ein Startzeitpunkt der Kraftmaschine erwartet wird, der Schwellenwert_T kann z. B. 60 Minuten betragen. Falls kein Kraftmaschinenstart erwartet wird, kann der Schwellenwert_T länger sein, wie z. B. eine Lücke von 90 Minuten.
Falls der Zeitraum seit der letzten Messung den Schwellenwert_T nicht überstiegen hat, kann die Routine 400 zum Anfang zurückkehren und bis zu einem späteren Zeitpunkt warten. Falls andererseits der Zeitraum seit der letzten Temperatur länger als der Schwellenwert_T ist, kann die Routine 400 bei 406 die Fahrzeugbedingungen und die Umgebungsbedingungen messen und/oder schätzen. Optional kann der Controller vor 406 bei 404 einen Befehl von einer Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung empfangen, um den Antriebsstrang zu erwärmen. Folglich kann eine Bedienungsperson den Zeitgeber außer Kraft setzen und die Antriebsstrang-Erwärmungsroutine starten.
Zurück bei 406 können die geschätzten und/oder gemessenen Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen den Ladezustand der Batterie, die Umgebungstemperatur, die Temperatur des Antriebsstrangs usw. enthalten. Der Controller kann z. B. die Batterieladung überwachen, um sicherzustellen, dass die Antriebsstrang-Erwärmungsroutine nur ausgelöst wird, falls sich die Batterieladung über einem Schwellenwert befindet. Weil das Fahrzeug abgeschaltet ist und sich die Kraftmaschine ohne Verbrennung in Ruhe befindet, kann eine Batterie verwendet werden, um die verschiedenen Komponenten anzutreiben, die während des Antriebsstrang-Erwärmungsablaufs aktiviert sind.
Bei 408 kann die Routine 400 bestimmen, ob die Umgebungstemperatur (T_amb) höher als die Temperatur (T_PT) des Antriebsstrangs ist. Falls die Umgebungstemperatur niedriger als die Temperatur des Antriebsstrangs ist, endet die Routine, wobei sie zum Anfang zurückkehren kann. Falls bestimmt wird, dass die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur des Antriebsstrangs ist, kann die Routine 400 bei 410 bestätigen, dass die Umgebungstemperatur wenigstens um einen Schwellenwert, z. B. T_min, höher als die Temperatur des Antriebsstrangs ist. In einem Beispiel kann T_min 10°C betragen, wohingegen in einem weiteren Beispiel T_min 20°C betragen kann. Der Schwellenwert T_min kann basierend auf der Energie ausgewählt werden, die für das Aktivieren der Pumpe, des Thermostaten und des Gebläses verwendet wird. Falls z. B. der Unterschied der Temperaturen zwischen dem Antriebsstrang und der Umgebung kleiner als T_min ist, kann die Wärmeübertragung zwischen der Umgebung und dem Kühlmittel einen längeren Zeitraum dauern, wobei folglich Batterieladung (BC) für einen kleineren Anstieg der Temperatur des Antriebsstrangs während einer längeren Dauer verschwendet wird. Falls folglich der Unterschied zwischen der Temperatur des Antriebsstrangs und der Umgebungstemperatur kleiner als der Schwellenwert, T_min, ist, kann die Routine 400 zum Anfang zurückkehren.
Falls die Umgebungstemperatur um den Schwellenwert, T_min, höher als die Temperatur des Antriebsstrangs ist, kann die Routine 400 bei 412 bestimmen, ob die BC höher als ein Schwellenwert, ein Schwellenwert_B, ist. Weil der Antriebsstrang-Erwärmungsablauf, die Routine 400, Batterieleistung verwendet, um die verschiedenen Komponenten, z. B. die elektrische Kühlmittelpumpe, das elektrische Kühlergebläse usw., zu betreiben, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft zu ermöglichen, muss die Batterie das Ziehen der Energie unterstützen, während ausreichend Leistung für einen Kraftmaschinenstart zurückbehalten wird. In einem Beispiel kann der Schwellenwert_B 50% betragen, wohingegen in einem weiteren Beispiel der Schwellenwert_B 75% betragen kann. Falls bestätigt wird, dass die BC niedriger als der Schwellenwert_B ist, können bei 426 die Kühlmittelzirkulation und -erwärmung gesperrt werden, wobei der Antriebsstrang-Erwärmungsablauf deaktiviert werden kann.
Falls die BC höher als der Schwellenwert_B ist, kann bei 414 das Kühlmittel durch das Extrahieren von Wärme von der Umgebungsluft erwärmt werden. Bei 416 kann die elektrische Kühlmittelpumpe aktiviert werden und kann der elektrische Thermostat ausgelöst werden, um sich zu öffnen und die Kühlmittelzirkulation zu ermöglichen. Bei 418 kann das Kühlmittel durch den Kühler zirkulieren gelassen werden, wobei bei 420 das elektrische Kühlergebläse betrieben werden kann, um Umgebungsluft über den Kühler zu ziehen, was den Wärmeaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Kühlmittel ermöglicht. Bei 422 kann das erwärmte Kühlmittel über den Antriebsstrang, der den Kraftmaschinenblock und das Getriebe enthält, zirkulieren gelassen werden. Folglich kann die Wärme vom warmen Kühlmittel zum Antriebsstrang übertragen werden. Ferner kann das Getriebefluid durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erwärmt werden.
Bei 424 kann die Routine 400 bestimmen, ob sich die Temperatur, T_PT, des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur, T_amb, innerhalb eines Schwellenwertes, z. B. T_min, voneinander befinden. Die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Antriebsstrangs können sich nun z. B. um weniger als den Schwellenwert, T_min, unterscheiden. Falls sich die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur um weniger als T_min unterscheiden, endet die Routine 400, wobei die Kühlmittelzirkulation durch das Deaktivieren der elektrischen Kühlmittelpumpe gesperrt werden kann, das elektrische Kühlergebläse gestoppt werden kann und der elektrische Thermostat geschlossen werden kann. Falls andererseits der Unterschied zwischen der Temperatur des Antriebsstrangs und der Umgebungstemperatur größer als der Schwellenwert, T_min, bleibt, kann die Routine 400 zu 412 zurückkehren, um zu bestätigen, ob die Batterie das fortgesetzte Erwärmen des Antriebsstrangs unterstützen kann.
In dieser Weise kann ein Antriebsstrang vor dem Kraftmaschinenstart vorgewärmt werden, wenn die Temperatur des Antriebsstrangs um wenigstens einen Schwellenwert niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Das Kühlmittel kann verwendet werden, um die Wärme von der Umgebungsluft zu absorbieren und die Wärme zum Antriebsstrang zu übertragen. Ferner kann die Erwärmung des Antriebsstrangs ausgeführt werden, wenn die Batterieladung das Ziehen von Leistung durch die elektrische Kühlmittelpumpe, den elektrischen Thermostat und das elektrische Kühlergebläse unterstützen kann. Eine Bedienungsperson kann dem Controller über eine entfernte Computervorrichtung befehlen, den Antriebsstrang-Erwärmungsablauf zu aktivieren. Der Aktivierungsbefehl kann dafür ausgelegt sein, den Controller zu aktivieren, während das Fahrzeug abgeschaltet ist, um die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur zu messen und den Antriebsstrang über das Kühlmittel zu erwärmen, falls die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Alternativ kann der Controller den Antriebsstrang-Erwärmungsablauf vor einem Kraftmaschinenstart basierend auf einem Plan einer Bedienungsperson auslösen. Der Antriebsstrang-Erwärmungsablauf kann ferner begonnen werden, wenn der Controller durch einen Zeitgeber in regelmäßigen Intervallen automatisch aktiviert wird, während das Fahrzeug abgeschaltet ist, um die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur zu messen.
In 5 ist eine Routine 500 zum Erwärmen einer Windschutzscheibe, wenn sich die Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung befindet, dargestellt. Spezifisch kann nach einem Abschalten des Fahrzeugs und wenn eine Temperatur einer Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist, Wärme von einem Antriebsstrang des Fahrzeugs über ein Kühlmittel zu der Windschutzscheibe übertragen werden, falls die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist. Falls die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, aber die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, kann Wärme von der Umgebungsluft über das Kühlmittel zu der Windschutzscheibe übertragen werden.
Bei 502 kann die Routine 500 bestätigen, ob der Zeitraum seit einer vorhergehenden Messung der Temperatur des Antriebsstrangs und der Umgebungstemperatur größer als ein Schwellenwert, z. B. ein Schwellenwert_T, ist. Spezifisch kann der Controller durch einen Zeitgeber in regelmäßigen Intervallen aktiviert werden, um die beiden Temperaturen zu messen. Dieser Schritt kann der gleiche wie der Schritt 402 der Routine 400 sein. In einem Beispiel kann der Schwellenwert_T von der Tageszeit abhängen. Der Schwellenwert_T kann z. B. kleiner sein, falls es Nachtzeit ist. Zur Nachtzeit kann der Schwellenwert_T z. B. 60 Minuten sein. Falls es Tageszeit ist und das Fahrzeug dem Sonnenschein ausgesetzt ist, kann der Schwellenwert_T 90 Minuten oder länger sein.
Falls der Zeitraum seit einer letzten Messung den Schwellenwert_T nicht überstiegen hat, kann die Routine 500 zum Anfang zurückkehren, wobei sie die beiden Temperaturen zu einem späteren Zeitpunkt überprüfen kann. Falls andererseits der Zeitraum seit der letzten Temperaturmessung länger als der Schwellenwert_T ist, kann die Routine 500 bei 506 die Fahrzeugbedingungen und die Umgebungsbedingungen messen und/oder schätzen. Optional kann der Controller vor 506 bei 504 einen Befehl von einer Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung erhalten, um die Windschutzscheibe zu erwärmen. Folglich kann eine Bedienungsperson den Zeitgeber außer Kraft setzen und die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine starten.
Zurück bei 506 können die geschätzten und/oder gemessenen Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen den Ladezustand der Batterie, die Umgebungstemperatur, die Temperatur des Antriebsstrangs, die Umgebungsfeuchtigkeit, den Taupunkt der Umgebung, die Temperatur der Windschutzscheibe, die Kabinentemperatur usw. enthalten. Die Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen können z. B. überwacht werden, um zu bewerten, ob eine spezifische Fahrzeugkomponente erwärmt werden sollte. Folglich kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine nur aktiviert werden, wenn die Temperatur der Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist und wenn an den Glasflächen des Kabinentreibhauses eine Kondensation stattfinden kann.
Die Temperatur, T_win, der Windschutzscheibe kann aus der Kabinentemperatur (T_cab) und der Umgebungstemperatur (T_amb) abgeleitet werden. Die Umgebungsfeuchtigkeit und der Taupunkt können Werte sein, die entweder von Sensoren oder von über ein Netz empfangenen Wetterberichten empfangen werden. Der Controller kann ferner einen bordinternen Lichtpegelsensor verwenden, um zu bestimmen, ob es Tag oder Nacht ist. Falls der Lichtpegelsensor z. B. angibt, dass es sonnig ist, kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine nicht gestartet werden, weil die Sonne schließlich die Windschutzscheibe und die Kabine erwärmt.
Bei 508 kann die Routine 500 bestätigen, ob die Umgebungstemperatur höher als die Kabinentemperatur ist. Die Umgebungstemperatur kann beim Sonnenaufgang und wie die Tageszeit fortschreitet zunehmen. Unter diesen Bedingungen kann die Umgebungstemperatur schneller als die Kabinen- und die Fenstertemperatur ansteigen, wobei eine Kondensation an den Kabinenfenstern wahrscheinlicher sein kann. Falls die Routine 500 bei 508 bestimmt, dass die Umgebungstemperatur niedriger als die Kabinentemperatur ist, kann die Routine zum Anfang zurückkehren. Falls jedoch die Umgebungstemperatur höher als die Kabinentemperatur ist, kann die Routine 500 bei 510 bestätigen, ob sich die Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung befindet. Weil auf Oberflächen, die sich auf Temperaturen unter dem Taupunkt befinden, Wasser aus der Luft kondensiert, kann die Routine 500 die Windschutzscheibe erwärmen, um die Kondensation auf der Windschutzscheibe zu verhindern, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist.
Falls die Temperatur, T_win, der Windschutzscheibe höher als der Taupunkt, T_DP, ist, kehrt die Routine 500 zum Anfang zurück. Falls T_win niedriger als der Taupunkt, T_DP, der Umgebung ist, geht die Routine 500 zu 512 weiter, wo sie bestätigen kann, ob die Batterieladung (BC) höher als ein Schwellenwert, ein Schwellenwert_B, ist. Eine Batterie kann verwendet werden, um verschiedene Komponenten, wie die elektrische Kühlmittelpumpe und den elektrischen Thermostat, anzutreiben, um die Kühlmittelzirkulation während der Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine zu ermöglichen. Ferner muss die Batterie eine Ladung für einen Kraftmaschinenstart zurückbehalten. Falls folglich die BC kleiner als der Schwellenwert_B ist, kann die Routine 500 die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine bei 514 deaktivieren und die Erwärmung des Kühlmittels stoppen.
Falls die BC höher als der Schwellenwert_B ist, kann die Routine 500 bei 516 bestätigen, ob die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist. Falls die Temperatur, T_PT, des Antriebsstrangs höher als die Temperatur, T_win, der Windschutzscheibe ist, kann bei 520 das Kühlmittel über den Antriebsstrang erwärmt werden. Die elektrische Kühlmittelpumpe und der elektrische Thermostat können bei 522 aktiviert werden, wobei das Kühlmittel bei 524 über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen werden kann. Folglich kann das Kühlmittel die Restwärme von den Komponenten des Antriebsstrangs absorbieren.
Falls die T_PT niedriger als die T_win ist, geht die Routine 500 zu 518 weiter, wo sie bestimmen kann, ob die Umgebungstemperatur, T_amb, höher als die T_win ist. Falls die Umgebungstemperatur niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, endet die Routine 500. Falls jedoch bestimmt wird, dass die T_amb höher als die T_win ist, kann bei 526 das Kühlmittel über die Umgebungsluft erwärmt werden. Die elektrische Kühlmittelpumpe und der elektrische Thermostat können bei 528 aktiviert werden, um bei 530 die Strömung des Kühlmittels durch den Kühler zu ermöglichen. Bei 532 kann das elektrische Kühlergebläse betrieben werden, um die Umgebungsluft über den Kühler zu ziehen, um es zu ermöglichen, dass das Kühlmittel Wärme von der Umgebungsluft extrahiert. Bei 534 kann die Routine 500 die Kondensation an der Windschutzscheibe durch das Strömenlassen des erwärmten Kühlmittels bei 536 durch den Heizkern und durch das Aktivieren des elektrischen Kühlergebläses bei 538 verhindern. Folglich kann die durch das Kühlmittel erwärmte Luft über verschiedene Entlüftungsöffnungen auf die Windschutzscheibe und andere Glasfenster geblasen werden.
Als Nächstes kann die Routine 500 bei 540 bestätigen, ob die T_win höher als der oder gleich dem Taupunkt, T_DP, der Umgebung ist. Die Temperatur, auf die die Windschutzscheibe erhöht wird, um die Kondensation zu verhindern, kann von der Umgebungsfeuchtigkeit abhängen. Falls z. B. die Feuchtigkeit niedriger ist, z. B. 50%, kann die Temperatur der Windschutzscheibe auf weniger als die Umgebungstemperatur, z. B. um 5°C, erhöht werden, um die Kondensation zu verhindern. Weil der T_DP niedriger als die T_amb ist, wenn sich die Umgebungsfeuchtigkeit unter 100% befindet, kann die T_win auf mehr als den T_DP, aber weniger als die T_amb erhöht werden, um die Kondensation zu verhindern. Weil sich an Mikrostaubpartikeln Nebel bilden kann, wenn der Unterschied zwischen T_amb und T_DP kleiner als 2,5°C (4°F) ist, kann die T_win über den T_DP erhöht werden, um sicherzustellen, dass die Kondensation vermieden wird. Falls Trägheitswärme von der Kraftmaschine verfügbar ist, kann die T_win höher als die T_amb sein. Falls in einem weiteren Beispiel die Umgebungsfeuchtigkeit höher ist, z. B. 95%, kann die Windschutzscheibe auf eine Temperatur erwärmt werden, die gleich der Umgebungstemperatur ist, um die Kondensation zu verhindern.
Falls die T_win gleich dem oder höher als der T_DP ist, endet die Routine 500 und können die Kühlmittelerwärmung und -zirkulation deaktiviert werden. Falls andererseits die T_win niedriger als der T_DP ist, kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine durch das Zurückkehren zum Schritt 512 und das Bestätigen, dass sich die BC über dem Schwellenwert_B befindet, fortgesetzt werden.
In anderen Ausführungsformen kann eine Frostpunkttemperatur anstelle der Taupunkttemperatur verwendet werden. Die Windschutzscheibe und die anderen Glasflächen können z. B. auf die Frostpunkttemperatur erwärmt werden, die höher als die Taupunkttemperatur ist, um die Bildung von Frost zu verhindern.
In noch anderen Ausführungsformen kann ein aus Wachs hergestellter herkömmlicher passiver Thermostat anstelle eines elektrischen Thermostatventils verwendet werden. Hier kann der Controller angewiesen werden, die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine 500 nur zu aktivieren, wenn die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist. Falls jedoch die Temperatur des Antriebsstrangs die Nacht-Umgebungstemperatur erreicht hat oder niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist, kann die Routine 500 gesperrt werden.
In dieser Weise kann die Kondensation an der Windschutzscheibe oder anderen Glasfenstern in einem geparkten Fahrzeug nach dem Abschalten des Fahrzeugs verhindert werden. In einem Beispiel kann der Controller mit einer entfernten Computervorrichtung kommunizieren und den Plan der vorgesehenen Fahrzeugstarts der Bedienungsperson des Fahrzeugs empfangen. Der Plan der Bedienungsperson kann einen spezifischen Zeitraum für einen Kraftmaschinenstart an einem gegebenen Tag enthalten. Basierend auf den Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen kann der Controller einen spezifischen Zeitpunkt bestimmen, um die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine vor dem erwarteten Kraftmaschinenstart zu starten. Der Zeitpunkt der Einleitung der Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine kann von dem Unterschied zwischen der Temperatur der Windschutzscheibe und dem Taupunkt der Umgebung abhängen. Falls sich die Temperatur der Windschutzscheibe etwas, z. B. 5°C, unter dem Taupunkt befindet, kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine 10 Minuten vor dem Kraftmaschinenstart gestartet werden. In einem weiteren Beispiel kann, falls sich die Temperatur der Windschutzscheibe signifikant, z. B. 15°C, unter dem Taupunkt befindet, die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine 30 Minuten vor dem Kraftmaschinenstart gestartet werden.
In einem weiteren Beispiel kann der Controller dafür ausgelegt sein, in regelmäßigen Intervallen, während das Fahrzeug abgeschaltet ist, automatisch aktiviert zu werden und den Taupunkt der Umgebung, die Umgebungstemperatur, die Umgebungsfeuchtigkeit, die Temperatur der Windschutzscheibe und die Temperatur des Antriebsstrangs zu überwachen. Basierend auf den obigen Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine durch den Controller aktiviert werden. In einem weiteren Beispiel kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine durch einen Befehl von der Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung ausgelöst werden.
Es wird erkannt, dass eine Bedingung vorhanden sein kann, so dass die Temperatur des Antriebsstrangs und die Umgebungstemperatur beide höher als die T_win sein können. In diesem Zustand kann der Controller zuerst wählen, die Wärme vom Antriebsstrang über das Kühlmittel zur Windschutzscheibe zu übertragen. Nur nachdem die Restwärme innerhalb des Antriebsstrangs extrahiert worden ist und falls die Temperatur der Windschutzscheibe unter dem Taupunkt der Umgebung bleibt, kann das Kühlmittel über die Umgebungsluft erwärmt werden. Das Übertragen der Wärme von dem Antriebsstrang zu der Windschutzscheibe verwendet das elektrische Kühlergebläse nicht, wohingegen die Wärmeübertragung von der Umgebungsluft zu dem Kühlmittel zusätzlich zu der elektrischen Kühlmittelpumpe, dem elektrischen Thermostat und dem elektrischen Lüftergebläse das elektrische Kühlergebläse verwendet.
Folglich umfasst die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine das Erwärmen einer Windschutzscheibe über das durch die Zirkulation über einen Antriebsstrang erwärmte Kühlmittel, wenn eine Temperatur des Antriebsstrangs höher als eine Temperatur der Windschutzscheibe ist, und das Erwärmen der Windschutzscheibe über das durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels durch einen Kühler und das Betreiben eines elektrischen Kühlergebläses durch die Umgebungsluft erwärmte Kühlmittel, wenn die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist und die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist. Die Routine umfasst ferner das Strömenlassen des erwärmten Kühlmittels über einen Heizkern und das Aktivieren eines elektrischen Lüftergebläses. Ferner wird die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine nur aktiviert, wenn die Temperatur der Windschutzscheibe niedriger als ein Taupunkt der umgebenden Luft ist.
6 zeigt eine Routine 600 zum Ausführen einer Kabinenerwärmungsroutine in einem geparkten Fahrzeug mit einer Kraftmaschine in Ruhe. Spezifisch wird die Kabinenerwärmungsroutine aktiviert, wenn eine Kabinentemperatur unter eine von einer Bedienungsperson gewählte Temperatur fällt. Falls die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist, wird hier das Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen, um die Wärme zu absorbieren, wobei diese Wärme zu der Fahrzeugkabine übertragen wird. Das Fahrzeug kann belegt oder leer sein. Ferner kann die Kabinenerwärmungsroutine entweder durch eine Bedienungsperson aus der Ferne aktiviert werden oder durch den Controller automatisch aktiviert werden.
Bei 602 kann ein optionaler Befehl, die Fahrzeugkabine zu erwärmen, von der Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung empfangen werden. Ein weiteres Beispiel kann das Empfangen eines Tagesplans einer Bedienungsperson von der entfernten Computervorrichtung enthalten, der eine Angabe eines vorgegebenen Zeitpunkts umfasst, zu dem die Bedienungsperson beabsichtigt, das Fahrzeug zu starten. Hier kann der Controller vor dem vorgegebenen Zeitpunkt des Kraftmaschinenstarts eine Kabinenerwärmungsroutine starten.
Bei 604 kann die Routine 600 verschiedene Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen, einschließlich der Umgebungstemperatur (T_amb), der vom Fahrer gewählten Kabinentemperatur (T_sel), der Batterieladung (BC) und der Temperatur (T_PT) des Antriebsstrangs schätzen und/oder messen. Die Umgebungs- und Fahrzeugbedingungen können überwacht werden, um zu bewerten, ob die Kabine zu erwärmen ist. Die Kabinenerwärmungsroutine kann z. B. nur aktiviert werden, wenn die Umgebungstemperatur niedriger als eine vom Fahrer gewählte Temperatur ist. Weil die Kabine über die Restwärme des Antriebsstrangs erwärmt wird, kann die Kabinenerwärmungsroutine außerdem von der Temperatur des Antriebsstrangs, die höher als die vom Fahrer gewählte Kabinentemperatur ist, abhängen.
Bei 606 kann die Routine 600 bestätigen, ob die Umgebungstemperatur niedriger als die vom Fahrer gewählte Kabinentemperatur (T_sel) ist. Falls die Umgebungstemperatur höher als die T_sel ist, kehrt die Routine 600 zum Anfang zurück. Die Kabine kann z. B. schneller abkühlen, falls die Temperatur der Umgebungsluft niedriger als die T_sel ist. Falls die Temperatur der Umgebungsluft höher als die T_sel ist, kann die Kabine mit einem niedrigeren Tempo abkühlen.
Falls die T_amb niedriger als die T_sel ist, kann die Routine 600 ferner bei 608 bestimmen, ob die T_amb um einen Schwellenpegel, einen Schwellenwert_C, niedriger als die T_sel ist. Der Schwellenwert_C kann die Rate bestimmen, mit der die Kabinentemperatur unter die vom Fahrer gewählte Temperatur, T_sel, abkühlen kann. Je höher der Unterschied der Temperaturen zwischen der Umgebungs- und der Kabinentemperatur ist, desto schneller ist die Rate des Abkühlens. In einem Beispiel kann der Schwellenwert_C ein Unterschied von 25% sein. In einem weiteren Beispiel kann der Schwellenwert_C ein Unterschied von 40% sein.
Falls bei 608 der Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der T_sel kleiner als der Schwellenwert_C ist, kann die Routine 600 zum Anfang zurückkehren. Durch das Warten, bis sich der Unterschied der Temperaturen über einem Schwellenpegel befindet, kann der Controller eine Verschwendung von Batterieladung verhindern, weil die Kabinenerwärmungsroutine in einem Fahrzeug mit einer Kraftmaschine in Ruhe ausgeführt wird und das Aktivieren von Komponenten umfasst, die Leistung von der Batterie ziehen.
Falls die Umgebungstemperatur um wenigstens einen Schwellenwert_C niedriger als die T_sel ist, geht die Routine 600 zu 610 weiter, wo sie bestimmen kann, ob die Temperatur, T_PT, des Antriebsstrangs höher als die T_sel ist. Falls die T_PT niedriger als die T_sel ist, endet die Routine 600. Falls die T_PT höher als die T_sel ist, kann die Routine 600 bei 612 bestätigen, ob die BC höher als ein Schwellenpegel, ein Schwellenwert_B, ist. Es kann eine Batterie verwendet werden, um verschiedene Komponenten wie die elektrische Kühlmittelpumpe und den elektrischen Thermostat anzutreiben, um die Kühlmittelzirkulation während der Kabinenerwärmungsroutine zu ermöglichen. Falls die BC kleiner als der Schwellenwert_B ist, kann die Routine 600 folglich die Kabinenerwärmungsroutine deaktivieren und bei 614 das Erwärmen des Kühlmittels stoppen.
Falls die BC höher als der Schwellenwert_B ist, kann bei 616 das Kühlmittel über den Antriebsstrang erwärmt werden. Deshalb werden bei 618 die elektrische Kühlmittelpumpe und der elektrischen Thermostat aktiviert, wobei bei 620 das Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen wird. Das Kühlmittel kann die Restwärme aus den Komponenten des Antriebsstrangs extrahieren und kann diese Wärme zur Kabine übertragen. Bei 622 kann die Kabine durch das Strömenlassen des warmen Kühlmittels durch einen Heizkern bei 624 und durch das Aktivieren eines elektrischen Lüftergebläses bei 626 erwärmt werden. Die Luft kann über den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erwärmt werden und kann über die Entlüftungsöffnungen der Kabinenheizung in die Fahrzeugkabine geblasen werden. Bei 628 kann die Routine 600 bestätigen, ob die Kabinentemperatur, T_cab, gleich der durch den Fahrer gewählten Temperatur, T_sel, ist. Falls die Kabinentemperatur gleich der gewählten Temperatur ist, endet die Routine 600 und kann die Kühlmittelzirkulation durch das Deaktivieren der elektrischen Kühlmittelpumpe und des elektrischen Thermostaten gesperrt werden. Falls die Kabinentemperatur niedriger als die T_sel ist, kehrt die Routine 600 zum Schritt 610 zurück, wo, falls die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die T_sel bleibt und die BC höher als der Schwellenwert_B ist, die Kabinenerwärmungsroutine fortgesetzt werden kann.
Wenn die Umgebungstemperatur um einen Schwellenwert niedriger als eine von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist und die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist, kann folglich das Kühlmittel zuerst über den Antriebsstrang zirkulieren gelassen werden, um Wärme zu absorbieren, wobei später das Kühlmittel weiter durch ein Kabinenerwärmungssystem zirkulieren gelassen werden kann. Die Kabinenerwärmungsroutine, wie sie oben beschrieben worden ist, kann gestartet werden, wenn ein Fahrzeug besetzt ist. Falls das Fahrzeug unbesetzt ist, die Umgebungstemperatur um einen Schwellenwert niedriger als eine von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist und die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist, kann der Controller einen Aktivierungsbefehl von einer Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung empfangen, um das Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren zu lassen, wobei das Kühlmittel ferner durch ein Kabinenerwärmungssystem zirkulieren gelassen wird.
Es wird erkannt, dass die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine (500) außerdem die Kabine erwärmen kann. Durch das Blasen von heißer Luft zu den Innenflächen der Windschutzscheibe und der Kabinenfenster kann die heiße Luft außerdem überall in der Kabine zirkulieren gelassen werden. Gleichermaßen kann durch das Erwärmen der Kabine und durch das Aufrechterhalten der Kabinentemperatur auf einer vom Fahrer gewählten Temperatur die Temperatur der Windschutzscheibe auf dem oder höher als der Taupunkt der Umgebung bleiben, wobei folglich die Kondensation von Wasser verhindert wird.
Falls die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur des Antriebsstrangs und die Temperatur der Windschutzscheibe ist, kann ähnlich das Kühlmittel über den Antriebsstrang und durch den Heizkern zirkulieren gelassen werden, um gleichzeitig den Antriebsstrang vorzuwärmen und die Kabinenfenster zu erwärmen, um die Kondensation und die Frostbildung zu verhindern, falls sich die Temperatur unter dem Gefrieren befindet.
Folglich können verschiedene Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs entweder durch das Ziehen der Wärme von der Umgebungsluft oder durch das Übertragen der Wärme von einem warmen Antriebsstrang erwärmt werden. Die zu erwärmende Komponente kann entweder basierend auf der Wahl der Bedienungsperson oder basierend auf den Vorteilen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Emissionen gewählt werden. Falls eine Emissionsverringerung bevorzugt ist, kann der Antriebsstrang vor dem Kraftmaschinenstart vorgewärmt und konditioniert werden. Falls die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur des Antriebsstrangs ist, kann hier das Kühlmittel die Wärme von der Umgebung absorbieren und sie zum Antriebsstrang übertragen. Falls andererseits die Behaglichkeit der Bedienungsperson bevorzugt ist, kann die Kondensation von Wasser verhindert werden und kann die Fahrzeugkabine erwärmt werden. Ferner kann die Windschutzscheiben-Erwärmungsroutine gewählt werden, um die durch die Bedienungsperson beim Reinigen der Windschutzscheibe verwendete Zeit zu verringern.
Durch das Übertragen vorhandener Wärme in der Umgebung, um den Antriebsstrang vorzuwärmen, kann der Energieverbrauch, um den Antriebsstrang nach einem Kraftmaschinenstart zu erwärmen, verringert werden. Durch das Erwärmen des Antriebsstrangs vor einem Kraftmaschinenstart kann die Viskosität des Kraftmaschinenöls verbessert werden, wobei folglich die parasitären Reibungsverluste und der Kraftmaschinenverschleiß verringert werden. Alternativ kann durch das Befördern von Wärme von der Umgebung zu der Windschutzscheibe und den anderen Fenstern innerhalb des Kabinentreibhauses der Aufwand an Energie, um die Kondensation und den Frostaufbau nach einem Kraftmaschinenstart zu beseitigen, verringert werden. Insgesamt können durch das Vorwärmen des Antriebsstrangs und/oder der Windschutzscheibe Vorteile der Kraftstoffwirtschaftlichkeit mit Einsparungen der Bedienungspersonenzeit kombiniert werden.
In einer Darstellung umfasst ein Verfahren für ein Fahrzeug nach dem Abschalten des Fahrzeugs das Erwärmen einer Windschutzscheibe über ein durch die Zirkulation über einen Antriebsstrang erwärmtes Kühlmittel, wenn eine Temperatur des Antriebsstrangs höher als eine Temperatur der Windschutzscheibe ist, und das Erwärmen der Windschutzscheibe über ein durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels durch einen Kühler und das Betreiben eines elektrischen Kühlergebläses durch die Umgebungsluft erwärmtes Kühlmittel, wenn die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist und die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist.
In einer weiteren Darstellung enthält ein Verfahren für ein Fahrzeug in einem Abschaltzustand nach dem Abschalten des Fahrzeugs und vor einem Kraftmaschinenstart das periodische Überwachen einer Temperatur des Antriebsstrangs und einer Umgebungstemperatur und während einer ersten Bedingung das Zirkulierenlassen eines Kühlmittels durch einen Kühler und über einen Antriebsstrang und während einer zweiten Bedingung das Blockieren der Strömung des Kühlmittels durch den Kühler und über den Antriebsstrang. Die erste Bedingung enthält eine Bedingung, unter der die Umgebungstemperatur um wenigstens einen Schwellenwert höher als die Temperatur des Antriebsstrangs ist. Die zweite Bedingung enthält eine Bedingung, unter der die Umgebungstemperatur gleich der oder niedriger als die Temperatur des Antriebsstrangs ist.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen der Kraftmaschine und/oder des Fahrzeugs verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen, und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf verschiedene HVAC-Systemkonfigurationen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Antriebsstrang, der eine Kraftmaschine und ein Getriebe enthält; ein Kühlsystem, das eine elektrische Pumpe, die dafür ausgelegt ist, ein Kühlmittel zu pumpen, einen elektrischen Thermostat, einen Kühler und ein elektrisches Kühlergebläse enthält; einen Heizkern, der an ein elektrisches Lüftergebläse gekoppelt ist; und einen Controller, der dafür ausgelegt ist, sich in regelmäßigen Intervallen automatisch zu aktivieren, während das Fahrzeug abgeschaltet ist, und der ausführbare Anweisungen besitzt, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum Messen des Taupunkts der Umgebung, der Umgebungstemperatur, der Umgebungsfeuchtigkeit, einer Temperatur der Windschutzscheibe und einer Temperatur des Antriebsstrangs; und Verhindern der Kondensation auf einer Windschutzscheibe durch Folgendes: Erwärmen des Kühlmittels durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels über den Antriebsstrang, Strömenlassen des warmen Kühlmittels durch den Heizkern und Blasen von Luft durch den Heizkern durch das Betreiben des elektrischen Lüftergebläses während einer ersten Bedingung; und Erwärmen des Kühlmittels durch das Zirkulierenlassen des Kühlmittels durch den Kühler während des Aktivierens des elektrischen Lüftergebläses, Strömenlassen des warmen Kühlmittels durch den Heizkern und Blasen von Luft durch den Heizkern durch das Betreiben des elektrischen Lüftergebläses während einer zweiten Bedingung.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner Anweisungen zum Verhindern der Kondensation auf der Windschutzscheibe nur dann, wenn die Temperatur der Windschutzscheibe niedriger als der Taupunkt der Umgebung ist, enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Bedingung enthält, dass die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Bedingung enthält, dass die Temperatur des Antriebsstrangs niedriger als die Temperatur der Windschutzscheibe ist und die Umgebungstemperatur höher als die Temperatur der Windschutzscheibe ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner Anweisungen zum Aktivieren der elektrischen Kühlmittelpumpe und des elektrischen Thermostaten enthält, um das Erwärmen des Kühlmittels zu ermöglichen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner Anweisungen zum Empfangen eines Aktivierungsbefehls, um die Kondensation auf der Windschutzscheibe zu verhindern, von einer Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner Anweisungen enthält zum Zirkulierenlassen des Kühlmittels über den Antriebsstrang, wobei das Kühlmittel ferner durch ein Kabinenheizungssystem zirkulieren gelassen wird, wenn das Fahrzeug besetzt ist, die Umgebungstemperatur um einen Schwellenwert niedriger als eine von einer Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist und die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner Anweisungen enthält zum Empfangen eines Aktivierungsbefehls von einer Bedienungsperson über eine entfernte Computervorrichtung, um das Kühlmittel über den Antriebsstrang zirkulieren zu lassen, wobei das Kühlmittel ferner durch ein Kabinenheizungssystem zirkulieren gelassen wird, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist, die Umgebungstemperatur um einen Schwellenwert niedriger als eine von einer Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist und die Temperatur des Antriebsstrangs höher als die von der Bedienungsperson gewählte Kabinentemperatur ist.