JP4705299B2 - 自動車における熱流の開ループ制御／閉ループ制御方法 - Google Patents

自動車における熱流の開ループ制御／閉ループ制御方法 Download PDF

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Description

【０００１】
本発明は、熱発生器および熱消費器が原因で生じる、自動車における熱流を、自動車機関の瞬時の負荷状態および瞬時の車両作動および環境条件に基づいて開ループ制御／閉ループ制御する方法に関する。
【０００２】
この形式の方法は、Technische Akademie Esslingen の講義録“Automatische Klimasysteme, Elektronik und Ergonomie”（講習Ｎｒ．２１７５１／６７／０５９，１９９６年１２月１２および１３日、開催場所 Ostfinden（Nellingen）から公知である。
【０００３】
一般に、自動車における熱管理は自動車において生じるすべての熱流の監視および制御を含んでいる。最適な作動条件をできるだけ迅速に調整設定することができるようにするために、すべての熱発生装置および熱消費装置は監視または制御されなければならず並びにその熱流は必要および優先順位に相応してガイドされかつ監視されなければならない。その際目標は、例えば部分負荷作動における比較的高い冷却媒体温度による燃料消費の低減、排気ガス放出の最小化および例えば室内暖房のできるだけ高速応答による快適性の改善である。内燃機関および機関冷却システムの熱的な慣性のために、機関に対して迫ってくる負荷条件を予測できれば望ましい。
【０００４】
上記の講義録から公知の方法では、自動的なエアコンディションは、実時点の障害量から生成される計算モデルに基づいて行われるようになっている。その際車両室内に供給される熱エネルギーおよびそこから放出される熱エネルギーおよび蒸発器および／または加熱体に供給される熱量およびそこから放出される熱量は、調整器の上述の計算モデルを考慮して、センサを用いて検出されたその時点の測定値に基づいてエアコン調整に対する操作量の発生ないし補正によって監視および制御される。
【０００５】
現在のところ、見通す熱管理に対して走行方向において車両の前方にある区間の例えば道路状態、上り勾配、上り勾配の長さまたはカーブの存在具合のような目前にある負荷にとって重要な条件、すなわち車両におけるすべての熱流の監視および制御に使用できるような解決策は公知ではない。
【０００６】
従って本発明の課題は、熱発生装置および熱消費装置が原因で自動車中に生じる熱流を、殊に機関冷却システムの見通す熱管理によって、消費および／または放出および／または快適性最適化された、車両機関の作動法が可能になるように開ループ制御／閉ループ制御するための方法およびこの方法を実施するための装置を提供することである。
【０００７】
この課題は、請求項に記載のように解決される。
【０００８】
重要な様相によれば、本発明の方法は次のように特徴付けられている：付加的に、走行状態にとって重要な量と、機関冷却システムの熱的な慣性を考慮するモデルと、前記検出された、走行方向に待ち受けている機関負荷に重要な周囲条件とに基づいて、機関冷却システムの待ち受けている負荷状態に対する予測を行いかつ
前記待ち受けている作動状態および周囲条件を考慮して、自動車における例えば機関冷却システムの熱流の開ループ制御／閉ループ制御を実施する。
【０００９】
機関負荷にとって重要な待ち受けている周囲条件を検出するために、複数の個々の可能性またはこれらの組み合わせも使用することができる。
【００１０】
一方において、待ち受けている周囲条件を、ＧＰＳシステムによって供給される信号から検出することができる。
【００１１】
他方において、待ち受けている周囲条件を、記憶されている地図作成周囲モデルから供給される信号から検出される信号から検出することができる。
【００１２】
第３に、待ち受けている周囲条件を、定置または移動の地上局の無線を介して自動車に伝送することもできる。
【００１３】
陸上車両に対するナビゲーション技術から、例えば道路の経過、上り勾配などに関する記憶されている地図作成データを、定置または移動の地上局からまたはＤＰＳシステムからサテライトを介して受信されるデータによって更新することは既に公知である。
【００１４】
本発明にとって重要な待ち受けている機関負荷にとって重要な周囲条件は例えば、上り勾配、下り勾配、カーブの多い区間、平坦な区間および尤もらしい車両停止状況を含んでいる。
【００１５】
この方法を実施するために適している、自動車における少なくとも機関冷却システムの熱管理のための装置は本発明によれば、本発明の方法を実施するように構成されている開ループ制御／閉ループ制御装置を有している。
【００１６】
勿論本発明の方法は、機関冷却システムの熱管理のみならず、エアコンディショニング装置に供給されるまたはそこから放出される熱流を含めておよび例えば潜熱蓄え装置または冷気蓄え装置のような熱蓄積器に蓄えられるもしくはそこから取り出されるすべての熱流を含む、自動車におけるすべての熱流の監視および制御を含んでいる。
【００１７】
従って自動車エアコンディショニング装置は、本発明の方法を実施するように構成されている開ループ制御／閉ループ制御装置との機能的な接続によって、その都度の作動点が最適な作動条件に対して迅速に調整設定されるように監視されかつ制御される。
【００１８】
この形式のエアコンディショニング装置は、例えば自動車の計器板において、運転者の希望を入力しかつエアコンディショニング装置の作動状態を指示するたの入出力装置を使用することができる。
【００１９】
本発明の方法を実施するように構成されている開ループ制御／閉ループ制御装置とエアコンディショニング装置との上述した機能的な接続は、センサおよび自動車における別の自動車制御装置、例えばＧＰＳ受信機との接続も形成することができる車体バス接続部によって行うことができる。
【００２０】
この形式の車体バス接続部は例えば周知のＣＡＮバスシステムである。
【００２１】
本発明の方法およびそれを実施する装置によって、予測的に生じる走行状態に関する情報が、機関冷却システムの熱慣性と関連付けられて、機関冷却システムのみならず、自動車における熱発生装置および熱消費装置のそれぞれの時点での最適な熱管理のために利用される。
【００２２】
唯一の図にはブロック回路図の形において車両バスアーキテクチャを介して作用接続されている複数の制御装置が示されている。
【００２３】
ＣＡＮバス２０を介して（本発明には含まれていない）、機関、変速機、走行ユニットおよび安全性管理課題に対する制御装置１１，１２，１３が接続されている。ＣＡＮバス２０はゲートウェイノード１５を介して一方においてＢ−ＣＡＮバス３０に接続されておりかつ他方において診断インタフェース１６に接続されている。
【００２４】
Ｂ−ＣＡＮバス３０は、例えば、機関冷却システムの熱管理のための本発明の方法を実施するために用いられる制御装置２１，エアコンディショニング装置に対する制御装置２２，座席電子装置に対する制御装置２３およびＧＰＳ受信機から供給されるデータを処理するために用いられる制御装置２４を接続している。別のＣＡＮバス４０は中央画像クリーン４５を入出力構成要素４１，ラジオ受信機４２、テレビジョン受信機４３および記憶されている地図作成データに基づいているナビゲーションシステム４４に接続するために設けることができるものである。
【００２５】
既述のように、ＧＰＳ受信機および／またはナビゲーションシステム４４から、例えば上り勾配、上り勾配の長さまたはカーブが沢山あるかのような目前に迫る道路状況についての情報を捕捉検出しかつ少なくとも制御装置２１にＢ−ＣＡＮバス３０を介して供給することができるので、制御装置２１は車両機関の消費、放出および快適性最適化された作動法を考慮して機関冷却システムの予測的な熱管理を実施することができる。
【００２６】
ラジオ受信機４２および／またはテレビジョン受信機４３からも、例えば道路状況、カーブが沢山あるか、道路の上り区間および下り区間のような待ち受けている、負荷にとって重要な周囲状態に対する情報を受信しかつ少なくとも制御装置２１に供給することができる。この制御装置は、センサで検出された瞬時的な、自動車機関の負荷状態および瞬時的な車両作動および周囲条件に基づく他に、更に付加的に、機関冷却システムの待ち受けている負荷状態に対する予測および機関冷却システムの相応の開ループ制御／閉ループ制御のための、機関冷却システムに作用接続されている操作部材の調整設定を行う。その際予測は、走行状態にとって重要な量と、熱的な慣性を考慮する、機関冷却システムのモデルとに基づいて行われるが、更に、捕捉検出された、待ち受けている機関負荷にとって重要な周囲条件に基づいて行われる。
【００２７】
車両エアコンディショニング装置の開ループ制御／閉ループ制御のために用いられる開ループ制御／閉ループ制御装置２２は、例えばＧＰＳシステムおよび／またはナビゲーションシステム４４から供給される情報を表すような待ち受けている周囲条件も受信しかつ付加的に、エアコンディショニング装置によって調節される、自動車における熱流を上述した予測熱管理の意味において監視もしくは制御することができる。
【００２８】
運転者の特性を考慮する適応形の（図示されていない）運転者モデルも、少なくとも機関冷却システムおよび任意選択的にエアコンディショニング装置をもの予測する熱管理に対する影響を及ぼすことができることを更に述べておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両バスアーキテクチャを介して作用接続されている複数の制御装置が示されているブロック線図である。

Claims (3)

  1. 自動車において熱発生器及び熱消費装置が原因で生じる熱流を、少なくとも、自動車機関の瞬時的な負荷状態及び瞬時的な車両作動及び周囲条件に基づいて開ループ制御／閉ループ制御するための方法であって、
    走行状態にとって重要な量と機関冷却システムの熱的な慣性を考慮するモデルと、前記検出された、走行方向に待ち受けている、機関負荷にとって重要な周囲条件とに基づいて、機関冷却システムの待ち受けている負荷状態に対する予測を付加的に行う形式の方法において、
    前記待ち受けている作動状態と周囲条件、及びエアコンディショニング装置にとって機能的に重要なセンサから供給された信号を考慮して少なくとも機関冷却システムの熱流と、前記エアーコンディショニング装置から供給若しくは排出される熱流の開ループ制御／閉ループ制御を実施し、この場合、
    前記待ち受けている周囲条件を、ＧＰＳシステムによって供給される信号及び／又は記憶されている地図作成周囲モデルから供給される信号から検出し、及び／又は前記待ち受けている周囲条件を、定置または移動の地上局の無線を介して伝送しかつ自動車において受信するようにしたことを特徴とする開ループ制御／閉ループ制御方法。
  2. 待ち受けている周囲条件は例えば、上り勾配、下り勾配、カーブの多い区間、平坦な区間および尤もらしい車両停止状態を含んでいる、請求項１記載の開ループ制御／閉ループ制御方法。
  3. 機関冷却システムの開ループ制御／閉ループ制御は、車両機関に対する消費量および／または放出および／または快適性最適化パラメータを考慮する、請求項１または２記載の開ループ制御／閉ループ制御方法。
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