WO2014125021A1 - Verfahren zur steuerung von der rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen antriebs sowie vorrichtung hierfür - Google Patents

Verfahren zur steuerung von der rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen antriebs sowie vorrichtung hierfür Download PDF

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WO2014125021A1
WO2014125021A1 PCT/EP2014/052816 EP2014052816W WO2014125021A1 WO 2014125021 A1 WO2014125021 A1 WO 2014125021A1 EP 2014052816 W EP2014052816 W EP 2014052816W WO 2014125021 A1 WO2014125021 A1 WO 2014125021A1
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WO
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motor vehicle
heat
temperature
increasing
power
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PCT/EP2014/052816
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Akos Semsey
Christoph Baumgärtner
Martin Brüll
Egor SAWAZKI
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Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation

Definitions

  • the invention relates to the field of energy management in ⁇ nergur of rekuperationscommunen motor vehicles and in particular the management of the heat balance. From the document DE 10 2012 004 008 AI it is known that at high outside temperatures the recuperated electrical energy can be used to drive a compressor of a refrigeration cycle. It is further disclosed that at low external temperatures the Tempe ⁇ recuperated electrical energy is a Bremswi- resistor forwarded to use them in thermal heat energy for heating the interior of the motor vehicle.
  • recuperation-capable motor vehicles in particular with regard to improved utilization of the energy used can be further improved. Disclosure of the invention
  • recuperation power ie the power generated by recuperation of kinetic energy
  • recuperation power for temperature control purposes depends on a preceding Temper michsetzwand, which is determined.
  • recuperation power for temperature control purposes is also used when the battery is receptive and can be charged, if this requires the determined preliminary Temperleitersetzwand, especially at high vo ⁇ outlying Temper michsetzwand.
  • Rekuperations in which is introduced in a thermal storage, from the Temper michsaufwand lying ahead and in particular from the estimated time of occurrence of the Depend on Temper michsetzwands.
  • the Rekuperations oriental can directly to the temperature of the motor vehicle and / or for
  • Storage of heat or cold can be used in a thermal storage, or can be cached prior to conversion into heat or cold, especially in an intermediate ⁇ memory, for example, mechanically or electrically
  • Rekuperations energie (mechanically or electrically) is introduced, as well as the proportion which is introduced as heat or cold retrievable in a thermal storage, may in particular depend on the Temper michsetzwand lying ahead, in particular the temporal course of the Temper michsaufwands lying ahead or from the time of occurrence of the preceding Temper michsetzwands.
  • thermal energy is referred to here, with which a temperature, in particular temperature of the vehicle interior, a tempering device or a thermal storage, can be increased.
  • a tempering of the motor vehicle interior or thermal storage by heat is removed from the system components (vehicle interior, tempering or thermal memory).
  • the terms heat and cold are used in particular according to the usual definitions of thermodynamics or refrigeration.
  • Recuperation-capable drives are drives that can convert kinetic energy into recuperation power (generally electrical or mechanical).
  • Such drives are in particular electric drives or hybrid drives with an electric and a combustion engine-based drive component.
  • a preliminary temperature control effort is determined.
  • the Temper michsaufwand reflects the energy required for cooling or heating of the motor vehicle.
  • the Temper michsaufwand corresponds to the energy that is required for controlling the temperature of the motor vehicle interior, in particular via a Temper michsvorraum, and which serves for cooling or heating of the motor vehicle interior.
  • the Temperie ⁇ approximate device gives the Temper michsanteil
  • Rekuperations in particular including a conversion of the energy form of Temper michsanteils by means of a converter or without conversion, and / or including an intermediate storage in an electrical, mechanical or thermal buffer or without intermediate storage.
  • Temper michsanteil a recuperation, which was taken from kinetic energy of the motor vehicle, passed to a Temper michsvorraum.
  • the Temper michs ⁇ device uses the Temper michsanteil the converted recuperation for heating or cooling (ie, generally for tempering) of the motor vehicle, in particular the motor vehicle interior or a Temper michsvortechnisch that tempers the motor vehicle interior.
  • the size of the Temper michsanteils depends on the Temper michsaufwand lying ahead. With increasing Temperianssaufwand an increasing Temper michsanteil is passed to the Tempertechnischsvorraumraum.
  • Temper istsaufwand is a quantified size and in particular reflects a thermal energy difference that flows or exhausts system components of the motor vehicle during the tempering, in particular system components such as the tempering, which tempered the motor vehicle interior, the motor vehicle interior or the thermal storage, with the motor vehicle interior in heat transfer. carrying connection is and is tempered by the tempering device.
  • an intermediate storage portion of the recuperation power is passed to a buffer store.
  • This buffer is preferably mechanical and therefore stores the recuperation power in the form of mechanical energy, i. H. by spring force, by rotational energy or pneumatically (i.e., as gas pressure).
  • a mechanical buffer may be formed in particular as a spring, flywheel or air pressure accumulator. The mechanical buffer can absorb the recuperation power as electrical power, wherein a converter is provided, which controls the electrical
  • Rekuperations in particular as an electrical machine.
  • the intermediate memory can receive the recuperation power as mechanical energy, in particular via a rotating shaft whose movement provides the recuperation power as kinetic power.
  • the latch can be connected without converter with the drive or output of the motor vehicle to directly absorb kinetic power, which results by retrieving (at least part) of the kinetic energy of the motor vehicle, in particular by braking.
  • a decreasing proportion of Rekuperations oriental is performed in the thermal buffer, wherein the remaining portion for direct temperature control of the motor vehicle is used (ie for controlling the temperature of the motor vehicle interior, in particular via a temperature control, which tempers the motor vehicle interior).
  • Another possibility is to convert the kinetic power of the motor vehicle, which is obtained from the kinetic energy of the motor vehicle, into electrical recuperation power, in particular by means of an electric machine.
  • a Zvi ⁇ rule storing portion of the converted Rekuperations oriental is conducted in an electrical latch.
  • the intermediate storage component is, as in the aforementioned embodiment, a proportion of the recuperation power. With increasing Temper istsaufwand a decreasing intermediate storage portion or no cache portion is passed to the cache. In particular, no buffer component is conducted to the buffer when the temperature control effort exceeds a predetermined limit.
  • the remaining power component ie the difference between Rekuperations oriental and buffer portion is used for temperature control, in particular for temperature control of the motor vehicle, in particular a Temper michsvorrich ⁇ tion, which tempered a motor vehicle interior, or is passed to a thermal buffer after the remaining portion of the recuperation in thermal Energy was converted, in particular by means of a Lei ⁇ tion resistance.
  • the tempering device is preferably used for tempering the vehicle interior and / or the thermal buffer and / or for transferring heat from the thermal buffer to the vehicle interior.
  • the output of power to the tempering device is in particular with the temperature of the motor vehicle interior and / or the thermal buffer or with the output of retrieving power from the thermal buffer by the Temper effetsvorraum for controlling the temperature of
  • the temperature-control expenditure lying ahead is determined on the basis of an outside temperature of the motor vehicle in combination with at least one of the following variables or on the basis of one or a combination of the following variables.
  • the determination of the temperature control effort lying ahead can be based on a length and / or duration of a predefined, preceding driving route. The longer the length or duration, the greater the resulting Temper istsaufwand is determined. Between length or duration on the one hand and Temperie ⁇ tion effort on the other hand there is thus an increasing dependency, in particular at least partially monotonically increasing dependence. If the tempering effort is determined by length and duration, size-free values representing length and duration can be acted upon, in particular after prior weighting with predetermined weighting values.
  • a distance and / or estimated travel time to achieve a predetermined target point by the motor vehicle may be. While in the vo ⁇ starting range mentioned way a route is already present, in particular, within a navigation device, by mere distance (ie the distance as the crow flies), or by a specified or learned travel duration of Temperie- the effort required to be determined.
  • the destination, the driving time or the distance can be specified by a navigation device.
  • the destination point, the driving time and / or the distance may be predetermined by a user input.
  • the target point may be a charging point (ie, a charging station) at which electrical energy is ready to charge the motor vehicle. This allows for the actual estimation of the Endpoint of the currently traveled route, which may differ from the user destination point, if a stopover for refueling or charging of the motor vehicle is to be expected. Whether the target point is approached and thus must be taken into account in the method described here can depend, in particular, on the range that the vehicle can still travel without energy absorption.
  • the quantity by means of which the preceding temperature expenditure is determined can be an estimated time duration which elapses between the parking of the motor vehicle and a subsequent use. This time period can be estimated from the time of day, in particular in United ⁇ connection with the current location and / or in conjunction with increased or stay learned data or period of use data of the motor vehicle.
  • the temperature control effort can be estimated to be low or equal to zero if the motor vehicle is at a certain point in time at a specific location and is known from previous service periods that after parking at this location approximately at this time of day for past vehicle uses long service lives ( for example greater than a predetermined limit such as 1 hour, 3 hours or 8 hours).
  • Temperie ⁇ Another quantity on the basis of the lying ahead Temperie ⁇ the effort required can be determined is an estimated Were ⁇ meenergy that is entered into the force ⁇ vehicle due to sunlight.
  • the heat generated by solar radiation is stored in the vehicle interior, so that, for example, despite low outside temperatures, a lower Temper michsaufwand can be provided as without solar radiation.
  • a decreasing (vorauslie ⁇ gender) Temper michsaufwand adopted.
  • the size, on the basis of which the preceding temperature control effort is determined may be a fill level of a thermal store, in particular of the thermal store described here.
  • the tempering device emits heat or cold, wherein at a later time from the thermal storage heat or cold for heating or cooling of the motor vehicle, that is used for controlling the temperature of the motor vehicle interior. If the level of the thermal storage is low, a higher Temper istsaufwand is provided than at a higher level compared to this, since the thermal storage at low level can contribute less to the temperature control, as at high level.
  • the fill level corresponds in particular to the amount of heat or the amount of cold stored in the thermal store, which can be delivered to the motor vehicle interior or to a tempering device that controls the motor vehicle interior.
  • the fill level is measured in particular on the basis of the temperature of the thermal store, ie on the basis of the internal temperature of the thermal store, preferably based on the difference of the temperature of the thermal store on the one hand and a temperature comfort interval (with pre ⁇ specified nominal minimum temperature and target maximum temperature) or a target temperature on the other hand. If a latent heat storage is used as the thermal storage, then the phase state or the proportion of solid compared to liquid phase (or gaseous phase to liquid phase) than
  • Fill level size can be used to display the level.
  • the mentioned quantities can be combined with one another, in particular by a sum or by a weighted sum of values representing at least two of the above-mentioned quantities.
  • the weighting may be predetermined, may depend on a vehicle user, or may be variable, in particular in the form of weighting, the weighting of which adapts to an operating mode of the motor vehicle (eg, a short distance mode having a wider temperature comfort interval than a narrower, long distance mode Temperature comfort interval or even a comfort mode compared to Eco mode).
  • An embodiment of the invention provides that an increasing Temper michsaufwand is determined with increasing length and / or with increasing duration, this applies in particular to the former of the aforementioned sizes. Furthermore, an increasing Temper michsaufwand can be set with increasing distance and / or with increasing probable travel time until reaching the predetermined destination, in particular ⁇ special according to the second of the aforementioned variables.
  • an increasing Temperie ⁇ tion effort can be determined, such as when the interior temperature is above a temperature comfort zone.
  • a decreasing Temper istsaufwand can be determined with increasing estimated heat energy, which is registered in the vehicle, especially when the internal temperature of the motor vehicle (or the motor vehicle interior) is below a comfort temperature zone.
  • a first embodiment therefore provides that the Temper michsanteil the recuperation is converted into heat by means of a power-heat engine of Temper michsvorraum to separate heat into heat energy of high temperature and heat energy low temperature (the cold corresponds).
  • Al ternatively ⁇ or in combination therewith the recuperation of the Temper michsanteil or Rekuperations oriental itself can be converted into electrical power itself, this electric power is converted by means of a power resistor in the tempering heat.
  • the recuperation power can in particular by means of a
  • Power-heat engine can be converted into heat or by means of a device that generates heat through the generation of friction.
  • the tempering receives the Temper michsanteil as heat or cold
  • the Temperie ⁇ device has only a forwarding or distribution function to deliver the heat or cold to the vehicle interior, either directly or through a heat medium circuit.
  • At least one converter which generates heat or cold from mechanically or electrically present recuperation power (or its temperature control component), for example a thermoelectric element, a power resistor, or one of the above-mentioned machines
  • the temperature control component is connected upstream or inside the temperature control device changed.
  • said transducers can be part of or be connected upstream of the tempering device, as is also shown in FIG.
  • the temperature control component of the recuperation power for controlling the temperature of a fluid flow is used.
  • a mechanically or electrically driven power-heat engine or an electrically or mechanically driven heat pump or an electrically or mechanically driven chiller or a thermoelekt- symbolizes element of the detection device can be used.
  • tempering the fluid flow by means of an electrically driven power-heat engine by means of a heat pump by means of a refrigerator or by means of the thermoelectric element, the Temper michsanteil the recuperation or the recuperation itself is converted by an electric machine for tempering of a kinetic energy form into an electric energy ,
  • the electric machine is used here as a generator.
  • the converted heat is used directly for heating a motor vehicle interior of the motor vehicle, is used directly for heating a heat medium circuit of the motor vehicle, in particular one
  • Heat medium circuit of a temperature control device of the motor vehicle, or a thermal storage is supplied, in particular a latent heat storage. If the converted heat is supplied to the thermal storage, then this serves to retrieve the stored heat in the thermal storage at a later time again and the motor vehicle interior or the heat medium circulation, ie the Temperie ⁇ device of the motor vehicle supply.
  • a fluid flow in particular the above-mentioned fluid flow directly used for heating the motor vehicle interior of the motor vehicle or it is ver applies directly to Tempe ⁇ turing a heat medium circuit of the motor vehicle ⁇ , in particular a heat medium circuit of Tempe ⁇ r michsvorraum.
  • the fluid flow is used for temperature control of a thermal storage, in particular a latent heat storage. If the fluid stream is used to control the temperature of the thermal storage, then this serves the thermal storage at a later time for tempering the motor vehicle interior (preferably over the Temperie ⁇ approximately device), or for tempering the
  • Heat medium circuit (the tempering) to use the motor vehicle.
  • the heat can thus be transmitted by being converted directly to the place where it is needed (i.e., in the vehicle interior, in particular by a tempering device, in a tempering device which is connected upstream of the motor vehicle interior or at the same
  • Heat medium circuit or on or in a thermal storage An alternative is to first heat a fluid flow in order to use the fluid flow as a means of transport to said locations.
  • Fluid flow already existing heat circuits can be used, which are in thermal communication with the fluid flow.
  • the fluid flow may in particular be provided by the heat medium circuit or by an air flow which flows into the
  • This device comprises a temperature control estimator with a data input.
  • the Temper istsaufwandmonr is set up, based on at least one value, which is applied to the data input to estimate a ⁇ lying Temper michsaufwand.
  • the Temperie ⁇ the effort required corresponds to the Temperie- described here tion costs and reflects the energy that is required for cooling or heating of the motor vehicle.
  • the device further comprises an actuator, which is set up for setting a Temper michsanteils a Rekuperations oriental.
  • the recuperation power is the power that is applied to a power input of the device.
  • the device can thus be regarded as a switch for recuperation power, which adjusts the Temper michsanteil the (total) recuperation and divided according to a control input of the actuator.
  • the actuator thus has the control input, with which the Temper michsanteil can be set on the actuator.
  • the actuator is set to adjust with increasing Temper michsaufwand an increasing Tempe- rtechniksanteil.
  • the device further comprises a power output, which is connected to the actuator and adapted to deliver the Temper michsanteils.
  • the actuator is an (adjustable continuously or in two or more discrete states) switch that adjusts the power flow according to the recuperation of the Temperie ⁇ approximately share.
  • the control signals are received by the temperature control estimator via the control input of the actuator.
  • the actuator directs the
  • a further power output can be provided, at which the difference between the recuperation power and the temperature control component, ie the remaining recuperation power, is output, preferably electrically and in particular to a battery in order to charge it.
  • the battery is in particular a traction battery of the motor vehicle, the energy for driving in an electrical manner (or otherwise, ie by means of spring force, Ro ⁇ tationsenergy or pneumatically stored).
  • the actuator and the Temper istsaufwand- estimator implement the steps of the method described here.
  • An embodiment of the device provides that this further comprises a buffer which is connected downstream of the power output (which outputs the Temper michsanteil).
  • the cache is for storage and delivery of the
  • the buffer is connected to a Temper michsanteilabgabe.
  • the Temperie ⁇ rentsteilabgabe is part of the device and forms the interface to connectable, subsequent system components that serve for temperature control.
  • These system components are in particular the motor vehicle interior, a tempering apparatus, which is used for heating the motor vehicle interior, or a thermal insectspei ⁇ cher, which the motor vehicle interior or the temperature control of the motor vehicle interior is connected downstream.
  • the power output is directly connected to the temperature control component output via a converter connected thereto, the converter being configured to convert the energy type at the power output to thermal energy (eg, power resistor or the like) ⁇ ches), or the Temper istsanteilabgabe is formed by the power output output ⁇ .
  • the buffer may be an electrical storage, a pneumatic storage, a
  • Memory type is the transducer described above, wherein in the case of a removable memory, the converter is formed by the power resistor, and in the case of a pneu ⁇ matic memory, a flywheel or a spring energy store is a mechanical-thermal converter, the kinetic energy or energy controlled as spring force into heat (or cold) can convert.
  • the transducer types described by way of the method are possible.
  • a thermoelectric element can also be used to generate heat or cold.
  • a further embodiment of the device provides that the data input is set up to be connected to a navigation device, to a user thread store, to a brightness sensor or to a temperature sensor of a thermal buffer.
  • the tempering cost estimator includes mapping values of a first size to values of a second size.
  • the illustration can be provided a look-up table with parameters which are a function defi ⁇ kidney, which are adapted to detect the figure or any other digital or analog, programmable or non-programmable data processing unit, which represents the Ab ⁇ formation.
  • the first size is that size which is applied to the data input and the second size is the size, which reproduces the Tem ⁇ per istsaufwand as a value.
  • the first size speaks ent ⁇ particular at least one of the quantities that are previously mentioned in the process.
  • the first size may be a length or a duration of a preceding route.
  • the route can in this case be present in the navigation device, in particular in a memory of the navigation device. This quantity is referred to below as (A).
  • the first variable may be a distance and / or a probable travel time until the vehicle reaches a predefined target point.
  • the target point, the travel time or the travel distance can be given by the navigation device or a user input interface of the device before ⁇ .
  • This size is denoted by (B). In contrast to the size (A), where the route already in the
  • the size (B) can be specified only by a simple value, such as when the route has not yet been defined.
  • the first variable may be an estimated time duration that elapses between the parking of the motor vehicle and a subsequent use. This estimated time period is preferably in the usage phase memory.
  • the user tion phase memory can be part of a user phase detection device that detects usage phases of past uses, ie journeys of the motor vehicle.
  • the time phases are recorded as a duration, preferably in combination with a time stamp which reproduces the time and / or the date and / or times of the day.
  • the usage phase memory can be part of a learning device that regularly processes recurring usage phases and creates customary usage phases from these.
  • a usage phase pattern representing the usual recurring usage phases can be generated from a plurality of usage phases. Examples of this are trips to or from work, which follow a recurring pattern.
  • the estimated time duration described here is called size (C).
  • the first quantity may be a brightness value provided by the brightness sensor.
  • the brightness sensor may in particular be a sensor which is used for the air conditioning of the motor vehicle, and detects the solar radiation into the vehicle, preferably in a direction-dependent manner.
  • the sensitivity of the sensor to brightness in the first directions is greater than in second directions, in which the motor vehicle shields the interior from solar radiation more than in the first directions.
  • the brightness value is called size (D).
  • the first variable may also be a temperature value of the temperature sensor.
  • the temperature value is generally the tem ⁇ temperature and thus the level of thermal buffer again.
  • the temperature value corresponds to the detected temperature, which can also be calculated, for example, using models.
  • the temperature value is called size (E).
  • the temperature control effort can be determined by the temperature control cost estimator become.
  • the second size is thus the Temper istsaufwand. This may be represented as a quantity of heat, quantity of cold or thermal energy difference ⁇ Ener. In particular, the energy difference that is required to bring the future temperature of the motor vehicle interior in a predetermined comfort range.
  • the mapping forms an at least partially increasing function when the first size, the size (A), the size (B), the size (C) or the size (D ). If the first variable is the size (E), the image preferably forms an at least partially falling function. In other embodiments, the map may also form a partially decreasing function if the first size is C or D size. This is particularly the case when it is expected that a decreasing amount of heat or cold has to be supplied to the motor vehicle ⁇ with increasing estimated period of time, since for example, only the beginning of a strong temperature difference between the set and
  • FIG. 1 shows an embodiment of the one described here
  • FIG. 1 is a diagram of the device described here and serves to explain the method described here. It is a device 10 within a motor vehicle 12 Darge ⁇ represents, wherein the motor vehicle 12 includes a drive 14, which according to the arrow shown on the drive 14th
  • the device 10 comprises a Temper michsaufwand/19r 20 with a data input 22.
  • the Temper michsaufwandbober is set up based on the data at the data input 22 to estimate a Temper michsaufwand upstream.
  • the temperature control estimator 20 includes an image 24 connected to the data input 22 to detect a first quantity as described herein.
  • the device 10 further comprises an actuator 30, which is set up for setting a Temper michsanteils the Rekuperations oriental, which comes from a drive 14.
  • the actuator has a control input 32, which is connected downstream of the Temper michsaufwand21r 20.
  • the figure 24 illustrates the size which is input at the input 22 to a second size and transmits it via the illustrated connection to the control input 32 of the actuator 30.
  • the actuator 30 is connected to a power input 40 of the device 10 via which the actuator the
  • the actuator 30 thus receives an electrical power.
  • the transducer 42 is replaced by a direct connection.
  • the device 10 further includes a power output 50 connected to the actuator 30.
  • An optional further power output 52 of the device 10 is arranged to be connected to a battery 60 which can be charged.
  • a transducer 54 may be provided, in particular if the
  • Actuator 30 receives the Rekuperations intricate as kinetic energy.
  • the transducer 54 is a mechanical-electrical converter.
  • the actuator 30 shares the
  • Rekuperations in a Temper michsanteilabgabe 90 of the device from. This can be done directly, for example, if the power output 50 and the Temperie ⁇ tion proportioning 90 are identical.
  • the power output 50 of the actuator 30 outputs the Temper michsanteil of initially a buffer 70, which in turn (time-delayed) can give the Temper michsanteil to the Temper michsanteilabgabe 90 of the device.
  • the Temper michsanteilabgabe 90 can give off the Temper michsanteil as heat or in the form of kinetic or electrical energy, so that subsequent system components can generate heat and / or cold.
  • a converter 80 may be provided, which converts the energy form of the power output 50 before the delivery to the Temper michsanteilabgabe 90.
  • the converter may also be provided between the buffer 70 and the Temper michsanteilabgabe 90, in particular when the buffer memory 70 stores a different type of energy than at the Temper michsanteilabgabe 90 is discharged.
  • the buffer 70 may be an electrical buffer in the form of an electric battery or may be a mechanical buffer in the form of a pneumatic accumulator, a flywheel accumulator or a spring accumulator.
  • the Temperianssanteilabgabe which is part of the device, the Temper michsanteil to other components of the motor vehicle, in particular to a motor vehicle interior 100, or to a tempe- r michsvoriques 102 of the motor vehicle interior 100, which tempers the motor vehicle interior 100.
  • a motor vehicle interior 100 in particular the passenger compartment is referred to.
  • the delivery to the motor vehicle interior or to its temperature control device is done directly or via a thermal buffer 120, in particular as a latent heat storage (in particular a memory with phase change materials, also referred to as PCM, or "phase-change materials"
  • the thermal buffer 120 may have a mass whose thermal capacity for intermediate storage also stores without phase change.
  • the memories described here absorb the same kind of energy as they deliver.
  • the converters described here convert the introduced power or energy into another type of energy.
  • kinetic energy is absorbed by the drive 14 via the power input 40 and is transmitted by the converter 42 (in the form of an electric motor)
  • the actuator is preferably as
  • the tempering component is then at the Temper michsanteilabgabe 90 as electrical power that can be delivered to other components of the motor vehicle.
  • These components are designed in particular as Rekuperationswiderstand or as a heat ⁇ or refrigerating machine or as a thermoelectric element that heats the motor vehicle interior 100.
  • a transducer may be provided in the form of a Leis ⁇ tung resistor 80 so as to output to the Temperie ⁇ approximately share royalty 90 of the Temper michsanteil as heat.
  • the heat can be released from the temperature control component discharge 90 to a thermal store 120 in the form of a latent heat accumulator, which in turn emits the temperature control component completely or partially to a motor vehicle interior 100 or to its temperature control device 102.
  • Motor vehicle interior 100 or its Temperianssvoriques 102 are divided, preferably according to a variable
  • Distribution ratio that is controlled according to a preferred comfort ⁇ temperature range of the vehicle interior 100.
  • the data input 22 of the temperature control estimator 20 receives data from vehicle components, in particular from a navigation device 110, from a use phase memory 112 or from a brightness sensor 114. Furthermore, the data input 22 can receive data from a thermal sensor 116 of the thermal buffer. The data flow is shown schematically with the arrow pointing downward and dashed.
  • the image 24 is provided which also maps the (at least one) first variable at the data input 22 to values that represent the temperature control effort. These values are forwarded to the control input 32 of the actuator 30 to adjust the Temper michsanteil accordingly.
  • Figure 24 has in particular the An estimator function in order from the first size, which is applied to the data input 22, to estimate the second variable in the form of Tempe ⁇ r michsanteils and to supply this value as the control input of the 32nd
  • a temperature sensor may be provided which detects the temperature of the motor vehicle interior. This can be delivered to the actuator or to a control of the actuator, so that the height of the Temper istsanteils (based on the
  • Rekuperations oriental can be adjusted according to the current temperature of the vehicle interior and in particular can be controlled.
  • the temperature comfort interval or the target temperature is used as control target.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung von Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs (14) eines Kraftfahrzeugs (12) beschrieben. Zunächst wird ein vorausliegender Temperierungsaufwand ermittelt, der die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeugs (12) erforderliche Energie wiedergibt. Dann wird ein Temperierungsanteil einer Rekuperationsleistung, die von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (12) entnommen wurde, an eine Temperierungsvorrichtung (102) geleitet. Die Temperierungsvorrichtung (102) verwendet den Temperierungsanteil der gewandelten Rekuperationsleistung zum Erwärmen oder zum Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraums (100) des Kraftfahrzeugs. Die Größe des Temperierungsanteils wird abhängig von dem vorausliegenden Temperierungsaufwand gesteuert. Mit steigendem Temperierungsaufwand wird ein zunehmender Temperierungsanteil an die Temperierungsvorrichtung geleitet. Ferner wird eine Vorrichtung eingerichtet zur Ausführung des Verfahrens beschrieben.

Description

Verfahren zur Steuerung von der Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs sowie Vorrichtung hierfür
Beschreibung
Die Erfindung betrifft das Gebiet des Energiemanagements in¬ nerhalb von rekuperationsfähigen Kraftfahrzeugen und insbesondere das Management des Wärmehaushalts. Aus der Druckschrift DE 10 2012 004 008 AI ist bekannt, dass bei hohen Außentemperaturen die rekuperierte elektrische Energie zum Antrieb eines Kompressors eines Kältekreislaufs verwendet werden kann. Ferner wird offenbart, dass bei niedrigen Außentempe¬ raturen die rekuperierte elektrische Energie einen Bremswi- derstand zugeleitet wird, um diese in thermische Wärmeenergie zur Temperierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs zu verwenden.
Diese Vorgehensweise bietet zwar Vorteile gegenüber Systemen, bei denen nur der Fluss der rekuperierten Energie zur Batterie gesteuert wird, um diese gesteuert aufzuladen, befriedigt jedoch nicht vollständig den Wunsch nach einer möglichst hohen
Energieausbeute bei rekuperationsfähigen Kraftfahrzeugen.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine Herangehensweise auf- zuzeigen, mit der sich das Energiemanagement in
rekuperationsfähigen Kraftfahrzeugen insbesondere im Hinblick auf eine verbesserte Ausnutzung der eingesetzten Energie weiter verbessern lässt. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Es ergeben sich weitere Ausführungsformen mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Es wurde erkannt, dass es nicht ausreichend ist, die Steuerung des Flusses der rekuperierten elektrischen Energie abhängig von momentanen Temperaturwerten zu steuern. Vielmehr wurde erkannt, dass sich eine signifikante Optimierung des Energiemanagements ergibt, wenn die Rekuperationsleistung, d. h. die Leistung, die durch Rekuperieren kinetischer Energie erzeugt wird, basierend auf einer vorausschauenden Betrachtungsweise gesteuert wird.
Es wird vorgeschlagen, zukünftige Heiz- und/oder Kühlbedürfnisse bzw. einen vorausliegenden Temperierungsaufwand zu schätzen bzw. zu ermitteln, um abhängig hiervon die Rekuperationsleistung zur Temperierung des Kraftfahrzeugs und insbesondere des Kraft- fahrzeuginnenraums zu verwenden. Die ausschließliche Be¬ trachtung aktueller Temperaturen kann insbesondere zu falschen Schlüssen führen, so dass eine hierauf basierende Steuerung des Rekuperationsvorgangs zu einem hohen unnötigen Energieverbrauch durch Temperierung führen kann.
Um für Heiz- oder Kühlungszwecke (allgemein: Temperierungs¬ zwecke) nicht die Energie der Batterie verwenden zu müssen, welche mit Rekuperationsleistung aufgeladen wurde, wird vorgeschlagen, die Rekuperationsleistung bei Bedarf zum Heizen oder Kühlen zu verwenden, ohne dass diese in der Batterie zwi¬ schengespeichert wird. Diese Umwandlung von
Rekuperationsleistung zu Temperierungszwecken ist abhängig von einem vorausliegenden Temperierungsaufwand, der ermittelt wird. Insbesondere wird Rekuperationsleistung zu Temperierungszwecken auch dann verwendet, wenn die Batterie aufnahmefähig ist und geladen werden kann, wenn dies der ermittelte vorausliegende Temperierungsaufwand erfordert, insbesondere bei hohen vo¬ rausliegenden Temperierungsaufwand. Die Verwendung der
Rekuperationsleistung für Temperierungszwecke wird dadurch umgesetzt, dass entweder der Innenraum direkt gekühlt wird und/oder Wärme oder Kälte, die mit der Rekuperationsleistung erzeugt wird, in einem thermischen Speicher zwischengespeichert wird. Insbesondere kann das Verhältnis des Anteils der
Rekuperationsleistung, der direkt zur Temperierung des
Kraftfahrzeugs verwendet wird, zu dem Anteil der
Rekuperationsleistung, der in einem thermischen Speicher eingebracht wird, von dem vorausliegenden Temperierungsaufwand und insbesondere von dem geschätzten Zeitpunkt des Auftretens des Temperierungsaufwands abhängen. Die Rekuperationsleistung kann direkt zur Temperierung des Kraftfahrzeugs und/oder zur
Speicherung von Wärme oder Kälte in einem thermischen Speicher verwendet werden, oder kann vor der Umwandlung in Wärme oder Kälte zwischengespeichert werden, insbesondere in einem Zwischen¬ speicher, der beispielsweise mechanisch oder elektrisch
Rekuperationsenergie speichert. Der Anteil der
Rekuperationsleistung, der in den Zwischenspeicher für
Rekuperationsenergie (mechanisch oder elektrisch) eingebracht wird, sowie der Anteil, der als Wärme oder Kälte in einem thermischen Speicher abrufbar eingebracht wird, kann insbesondere von dem vorausliegenden Temperierungsaufwand abhängen, insbesondere von dem zeitlichen Verlauf des vorausliegenden Temperierungsaufwands oder von dem Zeitpunkt des Auftretens des vorausliegenden Temperierungsaufwands .
Als Wärme wird hier thermische Energie bezeichnet, mit der sich eine Temperatur, insbesondere Temperatur des Fahrzeuginnenraums, einer Temperierungsvorrichtung oder eines thermischen Speichers, erhöhen lässt. Als Kälte wird die Fähigkeit be¬ zeichnet, eine Temperatur insbesondere des Kraftfahrzeugin¬ nenraums, einer Temperierungsvorrichtung des Kraftfahrzeuginnenraums oder des thermischen Speichers zu verringern, indem den Systemkomponenten (Fahrzeuginnenraum, Temperierungsvorrichtung oder thermischer Speicher) Wärme entzogen wird. Die Begriffe Wärme und Kälte werden insbesondere verwendet gemäß den üblichen Definitionen der Thermodynamik bzw. der Kältetechnik.
Es wird ein Verfahren zur Steuerung von Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs eines Kraftfahrzeugs be¬ schrieben. Als rekuperationsfähiger Antrieb werden Antriebe bezeichnet, die kinetische Energie in Rekuperationsleistung (allgemein elektrisch oder mechanisch) umwandeln können.
Derartige Antriebe sind insbesondere Elektroantriebe oder Hybridantriebe mit einer elektrischen und einer verbrennungsmotorgestützten Antriebskomponente . Es wird ein vorausliegender Temperierungsaufwand ermittelt. Der Temperierungsaufwand gibt die Energie wieder, die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Insbesondere entspricht der Temperierungsaufwand der Energie, die zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums, insbesondere über eine Temperierungsvorrichtung, erforderlich ist, und die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeuginnenraums dient. Die Temperie¬ rungsvorrichtung gibt den Temperierungsanteil der
Rekuperationsleistung direkt oder indirekt an den Kraftfahrzeuginnenraum ab, insbesondere einschließlich einer Wandlung der Energieform des Temperierungsanteils mittels eines Wandlers oder ohne Wandlung, und/oder einschließlich einer Zwischenspei- cherung in einem elektrischen, mechanischen oder auch thermischen Zwischenspeicher oder ohne Zwischenspeicherung .
Es wird ein Temperierungsanteil einer Rekuperationsleistung, die von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs entnommen wurde, an eine Temperierungsvorrichtung geleitet. Die Temperierungs¬ vorrichtung verwendet den Temperierungsanteil der gewandelten Rekuperationsleistung zum Erwärmen oder zum Kühlen (d. h. im Allgemeinen zum Temperieren) des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Kraftfahrzeuginnenraums oder einer Temperierungsvorrichtung, die den Kraftfahrzeuginnenraum temperiert. Die Größe des Temperierungsanteils ist abhängig von dem vorausliegenden Temperierungsaufwand. Mit steigendem Temperierungsaufwand wird ein zunehmender Temperierungsanteil an die Temperierungsvorrichtung geleitet. Bei einem ersten Temperierungsaufwand, der größer ist als ein zweiter Temperierungsaufwand wird ein größerer Temperierungsanteil an die Temperierungsvorrichtung geleitet, als beim zweiten, geringeren Temperierungsaufwand. Der Temperierungsaufwand ist eine quantifizierte Größe und gibt insbesondere eine thermische Energiedifferenz wieder, die während des Temperierens Systemkomponenten des Kraftfahrzeugs zufließt oder abfließt, insbesondere Systemkomponenten wie der Temperierungsvorrichtung, die den Kraftfahrzeuginnenraum temperiert, der Kraftfahrzeuginnenraum oder der thermische Speicher, der mit dem Kraftfahrzeuginnenraum in wärmeüber- tragender Verbindung steht und von der Temperierungsvorrichtung temperiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Zwi- schenspeicheranteil der Rekuperationsleistung an einen Zwischenspeicher geleitet. Dieser Zwischenspeicher ist vorzugsweise mechanisch und speichert daher die Rekuperationsleistung in Form von mechanischer Energie, d. h. mittels Federkraft, mittels Rotationsenergie oder auf pneumatische Weise (d.h. als Gasdruck) . Ein mechanischer Zwischenspeicher kann insbesondere als Federspeicher, Schwungradspeicher oder Luftdruckspeicher ausgebildet sein. Der mechanische Zwischenspeicher kann die Rekuperationsleistung als elektrische Leistung aufnehmen, wobei ein Wandler vorgesehen ist, der die elektrische
Rekuperationsleistung in mechanische Energie zum Speichern in den Zwischenspeicher wandelt. Ein derartiger Wandler kann insbesondere als eine elektrische Maschine vorgesehen sein.
Weiterhin kann der Zwischenspeicher die Rekuperationsleistung als mechanische Energie aufnehmen, insbesondere über eine sich drehende Welle, deren Bewegung die Rekuperationsleistung als kinetische Leistung vorsieht. Insbesondere kann hierbei der Zwischenspeicher ohne Wandler mit dem Antrieb oder Abtrieb des Kraftfahrzeugs verbunden werden, um kinetische Leistung direkt aufzunehmen, die sich durch Abrufen (zumindest eines Teils) der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs ergibt, insbesondere durch Abbremsen.
Mit steigendem Temperierungsaufwand wird ein abnehmender Zwischenspeicheranteil der Rekuperationsleistung an den Zwischenspeicher geleitet. Insbesondere kann bei steigendem Temperierungsaufwand, insbesondere bei einem Temperierungs¬ aufwand über einer vorgegebenen Schwelle, auch kein Zwischenspeicheranteil an den Zwischenspeicher geleitet werden. Im letztgenannten Fall wird die Rekuperationsleistung zum Temperieren des Kraftfahrzeugs verwendet. Es wird die Differenz zwischen Rekuperationsleistung und Zwischenspeicheranteil der Rekuperationsleistung zum Temperieren des Kraftfahrzeugs verwendet, entweder unmittelbar oder über eine Zwischenspei- cherung in einen thermischen Speicher. Vorzugsweise wird mit steigenden Temperierungsaufwand ein abnehmender Anteil der Rekuperationsleistung in den thermischen Zwischenspeicher geführt, wobei der verbleibende Anteil zum unmittelbaren Temperieren des Kraftfahrzeugs verwendet wird (d. h. zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums, insbesondere über die einer Temperierungsvorrichtung, die den Kraftfahrzeuginnenraum temperiert) .
Eine weitere Möglichkeit ist es, kinetische Leistung des Kraftfahrzeugs, die aus der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs gewonnen wird, in elektrische Rekuperationsleistung zu wandeln, insbesondere mittels einer elektrischen Maschine. Ein Zwi¬ schenspeicheranteil der gewandelten Rekuperationsleistung wird in einen elektrischen Zwischenspeicher geleitet. Der Zwischenspeicheranteil ist, wie auch in der vorangehend genannten Ausführungsform, ein Anteil der Rekuperationsleistung. Mit steigendem Temperierungsaufwand wird ein abnehmender Zwischenspeicheranteil oder kein Zwischenspeicheranteil an dem Zwischenspeicher geleitet. Insbesondere wird kein Zwischenspeicheranteil an dem Zwischenspeicher geleitet, wenn der Temperierungsaufwand eine vorgegebene Grenze übersteigt. Der verbleibende Leistungsanteil, d. h. die Differenz zwischen Rekuperationsleistung und Zwischenspeicheranteil wird zur Temperierung verwendet, insbesondere zur Temperierung des Kraftfahrzeugs, insbesondere über eine Temperierungsvorrich¬ tung, die einen Kraftfahrzeuginnenraum temperiert, oder wird an einen thermischen Zwischenspeicher geleitet, nachdem der verbleibende Anteil der Rekuperationsleistung in thermische Energie gewandelt wurde, insbesondere mittels eines Leis¬ tungswiderstands. Die Temperierungsvorrichtung dient vorzugsweise zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums und/oder des thermischen Zwischenspeichers und/oder zur Übertragung von Wärme von dem thermischen Zwischenspeicher zu dem Fahrzeuginnenraum. Die Abgabe von Leistung an die Temperierungsvorrichtung ist insbesondere mit der Temperierung des Kraftfahrzeuginnenraums und/oder des thermischen Zwischenspeichers oder mit der Abgabe von Abrufen von Leistung aus dem thermischen Zwischenspeicher durch die Temperierungsvorrichtung zur Temperierung des
Kraftfahrzeuginnenraums verknüpft . Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der vorausliegende Temperierungsaufwand ermittelt anhand einer Außentemperatur des Kraftfahrzeugs in Kombination mit zumindest einer der folgenden Größen oder anhand einer oder einer Kombination der folgenden Größen. Die Ermittlung des vorausliegenden Temperierungsauf- wands kann auf einer Länge und/oder Dauer einer vorgegebenen vorausliegenden Fahrstrecke basieren. Je länger die Länge oder Dauer, desto größer wird der vorausliegende Temperierungsaufwand bestimmt. Zwischen Länge bzw. Dauer einerseits und Temperie¬ rungsaufwand andererseits besteht somit eine steigende Ab- hängigkeit, insbesondere zumindest abschnittsweise monoton steigende Abhängigkeit. Wenn der Temperierungsaufwand anhand der Länge und der Dauer ermittelt wird, so können größenfreie Werte, die die Länge und die Dauer präsentieren, agiert werden, insbesondere nach vorheriger Gewichtung mit vorgegebenen Ge- wichtungswerten .
Weiterhin kann die Größe, anhand der der vorausliegende Tem¬ perierungsaufwand ermittelt wird, eine Entfernung und/oder voraussichtliche Fahrdauer bis zum Erreichen eines vorgegebenen Zielpunkts durch das Kraftfahrzeug sein. Während in der vo¬ rangehend genannten Möglichkeit eine Fahrstrecke bereits vorliegt, insbesondere innerhalb eines Navigationsgeräts, kann durch bloße Entfernung (d. h. die Entfernung per Luftlinie) oder durch eine angegebene oder gelernte Fahrdauer der Temperie- rungsaufwand ermittelt werden. Hierbei kann der Zielpunkt, die Fahrdauer oder die Entfernung von einem Navigationsgerät vorgegeben sein.
Ferner kann der Zielpunkt, die Fahrdauer und/oder die Entfernung von einer Benutzereingabe vorgegeben sein. Der Zielpunkt kann insbesondere ein Aufladepunkt (d.h. eine Aufladestation) sein, an dem elektrische Energie zum Aufladen des Kraftfahrzeugs bereitsteht. Dies ermöglicht die tatsächliche Abschätzung des Endpunkts der aktuell befahrenen Strecke, die sich von dem Benutzerzielpunkt unterscheiden kann, wenn ein Zwischenstopp zum Betanken oder Aufladen des Kraftfahrzeugs zu erwarten ist. Ob der Zielpunkt angefahren wird und somit im hier beschriebenen Verfahren zu berücksichtigen ist, kann insbesondere von der Reichweite abhängen, die das Fahrzeug ohne Energieaufnahme noch zurücklegen kann.
Weiterhin kann die Größe, anhand der der vorausliegende Tem- perierungsaufwand ermittelt wird, eine geschätzte Zeitdauer sein, die zwischen dem Abstellen des Kraftfahrzeugs und einer darauffolgenden Nutzung verstreicht. Diese Zeitdauer kann geschätzt werden anhand der Tageszeit, insbesondere in Ver¬ bindung mit dem aktuellen Aufenthaltsort und/oder in Verbindung mit gesteigerten bzw. gelernten Aufenthaltsdaten bzw. Benutzungszeitraumdaten des Kraftfahrzeugs. So kann beispielsweise der Temperierungsaufwand gering oder gleich null geschätzt werden, wenn das Kraftfahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt an einen bestimmten Ort steht und aus vorangegangenen Benut- zungsperioden bekannt ist, dass nach dem Abstellen an diesen Ort ungefähr zu dieser Tageszeit bei vergangenen Fahrzeugbenutzungen lange Standzeiten (beispielsweise größer als eine vorbestimmte Grenze wie 1 Stunde, 3 Stunden oder 8 Stunden) folgt. Eine weitere Größe, anhand der der vorausliegende Temperie¬ rungsaufwand ermittelt werden kann, ist eine geschätzte Wär¬ meenergie, die aufgrund von Sonneneinstrahlung in das Kraft¬ fahrzeug eingetragen wird. Insbesondere aufgrund der abge¬ schlossenen Struktur des Kraftfahrzeuginnenraums wird die durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme in dem Kraftfahrzeuginnenraum gespeichert, so dass etwa trotz geringen Außentemperaturen ein niedriger Temperierungsaufwand vorgesehen werden kann, als ohne Sonneneinstrahlung. Mit zunehmender Helligkeit und abnehmenden Winkel zwischen Einstrahlrichtung und Flächennormalen von Fenstern des Kraftfahrzeugs wird ein abnehmender (vorauslie¬ gender) Temperierungsaufwand angenommen. Schließlich kann die Größe, anhand der der vorausliegende Temperierungsaufwand ermittelt wird, ein Füllstand eines thermischen Speichers sein, insbesondere des hier beschriebenen thermischen Speichers. An dem thermischen Speicher gibt die Temperierungsvorrichtung Wärme oder Kälte ab, wobei zu einem späteren Zeitpunkt aus dem thermischen Speicher Wärme oder Kälte zum Heizen oder Kühlen des Kraftfahrzeugs, d. h. zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums, verwendet wird. Ist der Füllstand des thermischen Speichers gering, so wird ein höherer Temperierungsaufwand vorgesehen, als bei einem im Vergleich hierzu höheren Füllstand, da der thermische Speicher bei geringem Füllstand weniger zur Temperierung beitragen kann, als bei hohen Füllstand. Der Füllstand entspricht insbesondere der im thermischen Speicher gespeicherten Wärmemenge bzw. Kältemenge, die an den Kraftfahrzeuginnenraum bzw. an eine Temperierungsvorrichtung, die den Kraftfahrzeuginnenraum temperiert, abgegeben werden kann. Der Füllstand bemisst sich insbesondere anhand der Temperatur des thermischen Speichers, d. h. anhand der inneren Temperatur des thermischen Speichers, vorzugsweise anhand der Differenz der Temperatur des thermischen Speichers einerseits und einem Temperaturkomfortintervall (mit vorge¬ gebener Soll-Mindesttemperatur und Soll-Maximaltemperatur) oder einer Zieltemperatur andererseits. Wenn als thermischer Speicher ein Latentwärmespeicher verwendet wird, dann kann der Phasenzustand bzw. der Anteil von fester gegenüber flüssiger Phase (oder gasförmiger Phase gegenüber flüssiger Phase) als
Füllstandsgröße zur Darstellung des Füllstands verwendet werden.
Die genannten Größen können miteinander kombiniert werden, insbesondere durch eine Summe oder durch eine gewichtete Summe von Werten, die mindestens zwei der oben genannten Größen wiedergeben. Die Gewichtung kann vorgegeben sein, kann von einem Fahrzeugbenutzer abhängen, oder kann variabel sein, insbesondere in Form von einer Gewichtung, deren Gewichtungsgrößen sich an eine Betriebsart des Kraftfahrzeugs anpasst (beispielsweise ein Kurzstreckenmodus mit einem breiteren Temperaturkomfortintervall gegenüber einem Langstreckenmodus mit schmaleren Temperaturkomfortintervall oder auch ein Komfortmodus gegenüber Eco-Modus) .
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mit steigender Länge und/oder mit steigender Dauer ein zunehmender Temperierungsaufwand ermittelt wird, wobei dies insbesondere auf die erstgenannte der vorgenannten Größen zutrifft. Ferner kann mit steigender Entfernung und/oder mit steigender voraussichtlicher Fahrdauer bis zum Erreichen des vorgegebenen Fahrziels ein zunehmender Temperierungsaufwand festgelegt werden, insbe¬ sondere gemäß der zweiten der vorgenannten Größen.
Zudem kann mit zunehmender geschätzter Zeitdauer, die zwischen dem Abstellen des Kraftfahrzeugs und der darauffolgenden Nutzung verstreicht, ein zunehmender Temperierungsaufwand ermittelt bzw. festgelegt werden, insbesondere in Bezug auf die Dritte der vorgenannten Größen.
Zudem kann mit zunehmend geschätzter Wärmemenge, die in das Kraftfahrzeug eingetragen wird, ein zunehmender Temperie¬ rungsaufwand ermittelt werden, etwa wenn die Innenraumtemperatur über einer Temperaturkomfortzone liegt. Stattdessen kann auch mit zunehmender geschätzter Wärmeenergie, die in das Fahrzeug eingetragen wird, ein abnehmender Temperierungsaufwand ermittelt werden, insbesondere wenn die Innentemperatur des Kraftfahrzeugs (bzw. des Kraftfahrzeuginnenraums) unter einer Komforttemperaturzone liegt.
Schließlich kann mit zunehmendem Füllstand des thermischen Speichers oder des elektrischen oder mechanischen Speichers ein abnehmender Temperierungsaufwand ermittelt werden, insbesondere um die Speicherreserven zu schonen.
Weitere Ausführungsformen betreffen die Steuerung der Wärmemenge, die aus der Rekuperationsleistung erzeugt wird, wobei andere Ausführungsformen die Trennung von Wärme und somit die Erzeugung von Kälte (und von abzuführender Wärme) aus der Rekuperationsleistung betreffen. Eine erste Ausführungsform sieht daher vor, dass der Temperierungsanteil der Rekuperationsleistung in Wärme gewandelt wird mittels einer Kraft-Wärme-Maschine der Temperierungsvorrichtung, um Wärme zu trennen in Wärmeenergie hoher Temperatur und Wärmeenergie geringer Temperatur (die Kälte entspricht) . Al¬ ternativ oder in Kombination hierzu kann der Temperierungsanteil der Rekuperationsleistung oder die Rekuperationsleistung selbst in elektrische Leistung selbst gewandelt werden, wobei diese elektrische Leistung mittels eines Leistungswiderstands der Temperierungsvorrichtung in Wärme gewandelt wird. Diese beiden Möglichkeiten entsprechen einer direkten Wandlung kinetischer Energie in Wärme oder einer Wandlung kinetischer
Rekuperationsenergie in Wärme über eine Zwischenwandlung in elektrische Leistung, die wiederum in Wärme umgewandelt wird. Die Rekuperationsleistung kann insbesondere mittels einer
Kraft-Wärme-Maschine in Wärme umgewandelt werden oder auch mittels einer Vorrichtung, die über die Erzeugung von Reibung Wärme erzeugt. Falls die Temperierungsvorrichtung jedoch den Temperierungsanteil als Wärme oder Kälte erhält, so hat die Temperie¬ rungsvorrichtung nur eine Weiterleitungs- oder Verteilerfunktion, um die Wärme oder Kälte an den Kraftfahrzeuginnenraum abzugeben, entweder direkt oder über einen Wärmemediumkreislauf.
Falls zumindest ein Wandler vorgesehen ist, der aus mechanisch oder elektrisch vorliegender Rekuperationsleistung (bzw. dessen Temperierungsanteil) Wärme oder Kälte erzeugt, etwa ein thermoelektrisches Element, ein Leistungswiderstand, oder eine der vorangehend genannten Maschinen, wird der Temperierungs¬ anteil innerhalb oder der Temperierungsvorrichtung vorgeschaltet gewandelt. Die genannten Wandler können in einer spezifischen Ausführungsform Teil der Temperierungsvorrichtung sein oder dieser vorgeschaltet sein, wie es auch in der Figur 1 dargestellt ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Temperierungsanteil der Rekuperationsleistung zum Temperieren eines Fluidstroms ver- wendet wird. Hierbei kann eine mechanisch oder elektrisch angetriebene Kraft-Wärme-Maschine oder eine elektrisch oder mechanisch angetriebene Wärmepumpe oder eine elektrisch oder mechanisch angetriebene Kältemaschine oder ein thermoelekt- risches Element der Ermittlungsvorrichtung verwendet werden. Beim Temperieren des Fluidstroms mittels einer elektrisch angetriebenen Kraft-Wärme-Maschine, mittels einer Wärmepumpe, mittels einer Kältemaschine oder mittels des thermoelektrischen Elements wird der Temperierungsanteil der Rekuperationsleistung oder die Rekuperationsleistung selbst mittels einer elektrischen Maschine zum Temperieren von einer kinetischen Energieform in eine elektrische Energieform gewandelt. Die elektrische Maschine wird hierbei als Generator verwendet.
Weitere Ausführungsformen betreffen den direkten Transport der Wärme zum Kraftfahrzeuginnenraum, insbesondere über die Temperierungsvorrichtung, den Transport zu einer Temperierungsvorrichtung oder den Transport zu einem thermischen Speicher, wobei als Alternative die Wärme zunächst einem Fluidstrom zugeführt wird, der wiederum als Transportmittel von Wärme oder Kälte zu dem Kraftfahrzeuginnenraum, insbesondere über die Temperierungsvorrichtung, zu der Temperierungsvorrichtung selbst oder zu dem thermischen Speicher verwendet wird.
Es ist daher vorgesehen, dass die gewandelte Wärme direkt zur Erwärmung eines Kraftfahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs verwendet wird, direkt zur Erwärmung eines Wärmemediumkreislaufs des Kraftfahrzeugs verwendet wird, insbesondere eines
Wärmemediumkreislaufs einer Temperierungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs, oder einem thermischen Speicher zugeführt wird, insbesondere einem Latentwärmespeicher. Wenn die gewandelte Wärme dem thermischen Speicher zugeführt wird, dann dient dies dazu, die in dem thermischen Speicher gespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen und dem Kraftfahrzeuginnenraum oder dem Wärmemediumkreislauf, d. h. der Temperie¬ rungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs, zuzuführen. Alternativ wird ein Fluidstrom, insbesondere der oben genannte Fluidstrom, direkt zur Temperierung des Kraftfahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs verwendet, oder er wird direkt zur Tempe¬ rierung eines Wärmemediumkreislaufs des Kraftfahrzeugs ver¬ wendet, insbesondere eines Wärmemediumkreislauf der Tempe¬ rierungsvorrichtung. Ferner wird der Fluidstrom zur Temperierung eines thermischen Speichers verwendet, insbesondere eines Latentwärmespeichers. Wenn der Fluidstrom zur Temperierung des thermischen Speichers verwendet wird, dann dient dies dazu, den thermischen Speicher zu einem späteren Zeitpunkt zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums (vorzugsweise über die Temperie¬ rungsvorrichtung) oder zum Temperieren des
Wärmemediumkreislaufs (der Temperierungsvorrichtung) des Kraftfahrzeugs zu verwenden.
Die Wärme kann somit übertragen werden, indem diese direkt an der Stelle gewandelt wird, an der sie benötigt wird (d. h. in dem Fahrzeuginnenraum, insbesondere durch eine Temperierungsvorrichtung, in einer Temperierungsvorrichtung, die dem Kraftfahrzeuginnenraum vorgeschaltet ist oder an deren
Wärmemediumkreislauf oder an bzw. in einem thermischen Speicher) . Eine Alternative ist es, zunächst einen Fluidstrom anzuwärmen, um den Fluidstrom als Transportmittel zu den genannten Stellen zu verwenden. Bei der Verwendung eines
Fluidstroms können bereits vorhandene Wärmekreisläufe verwendet werden, die in thermischer Verbindung mit dem Fluidstrom stehen. Der Fluidstrom kann insbesondere von dem Wärmemediumkreislauf oder von einem Luftstrom vorgesehen werden, der in den
Kraftfahrzeuginnenraum geleitet wird.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Steuern von
Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Diese Vorrichtung umfasst einen Temperierungsaufwandschätzer mit einem Dateneingang. Der Temperierungsaufwandschätzer ist eingerichtet, anhand zumindest eines Werts, der an den Dateneingang anliegt, einen voraus¬ liegenden Temperierungsaufwand zu schätzen. Der Temperie¬ rungsaufwand entspricht dem hier beschriebenen Temperie- rungsaufwand und gibt die Energie wieder, die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.
Die Vorrichtung umfasst ferner ein Stellglied, das zum Einstellen eines Temperierungsanteils einer Rekuperationsleistung eingerichtet ist. Die Rekuperationsleistung ist diejenige Leistung, welche an einem Leistungseingang der Vorrichtung anliegt. Die Vorrichtung kann somit als Weiche für Rekuperationsleistung angesehen werden, die den Temperierungsanteil der (gesamten) Rekuperationsleistung einstellt und gemäß einem Steuereingang des Stellglieds aufteilt. Das Stellglied weist somit den Steuereingang auf, mit dem sich der Temperierungsanteil am Stellglied einstellen lässt. Das Stellglied ist eingerichtet, mit steigendem Temperierungsaufwand einen zunehmenden Tempe- rierungsanteil einzustellen. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Leistungsausgang, der mit dem Stellglied verbunden und zur Abgabe des Temperierungsanteils eingerichtet ist. Wie bereits bemerkt, stellt das Stellglied eine (kontinuierlich oder in zwei oder mehr diskreten Zuständen einstellbare) Weiche dar, die den Leistungsfluss der Rekuperationsleistung gemäß dem Temperie¬ rungsanteil einstellt. Die Steuersignale werden über den Steuereingang des Stellglieds von dem Temperierungsaufwand- schätzer aufgenommen. Das Stellglied lenkt die
Rekuperationsleistung vom Leistungseingang zum Leistungsausgang gemäß den Temperierungsanteil, wobei am Leistungsausgang nur der Temperierungsanteil abgegeben wird. Es kann ein weiterer Leistungsausgang vorgesehen sein, an dem die Differenz zwischen Rekuperationsleistung und Temperierungsanteil, d. h. die verbleibende Rekuperierungsleistung, abgegeben wird, vor- zugsweise elektrisch und insbesondere an eine Batterie um diese aufzuladen. Die Batterie ist insbesondere eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, die Energie zum Antreiben auf elektrische Weise (oder auf andere Weise, d. h. mittels Federkraft, Ro¬ tationsenergie oder pneumatisch gespeichert) .
Insbesondere das Stellglied und der Temperierungsaufwand- schätzer setzen die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens um. Eine Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass diese ferner einen Zwischenspeicher umfasst, der dem Leistungsausgang (welcher den Temperierungsanteil abgibt) nachgeschaltet ist. Der Zwischenspeicher ist zur Speicherung und Abgabe des
Rekuperierungsanteils eingerichtet. Der Zwischenspeicher ist mit einer Temperierungsanteilabgabe verbunden. Die Temperie¬ rungsanteilabgabe ist ein Teil der Vorrichtung und bildet die Schnittstelle zu daran anschließbaren, nachfolgenden Systemkomponenten, die zur Temperierung dienen. Diese Systemkompo- nenten sind insbesondere der Kraftfahrzeuginnenraum, eine Temperierungsvorrichtung, die zur Temperierung des Kraftfahrzeuginnenraums dient, oder ein thermischer Zwischenspei¬ cher, dem der Kraftfahrzeuginnenraum oder die Temperierungsvorrichtung des Kraftfahrzeuginnenraums nachgeschaltet ist.
Falls und in einer alternativen Ausführungsform kein thermischer Zwischenspeicher vorgesehen ist, dann ist der Leistungsausgang direkt mit der Temperierungsanteilabgabe verbunden, über einen Wandler mit diesem verbunden, wobei der Wandler eingerichtet ist, die Energieart am Leistungsausgang in thermischer Energie zu wandeln (beispielsweise bei Leistungswiderstand oder ähnli¬ ches) , oder die Temperierungsanteilabgabe wird von dem Leis¬ tungsausgang gebildet. Der Zwischenspeicher kann ein elektrischer Speicher sein, ein pneumatischer Speicher, ein
Schwungradspeicher oder ein Federkraftspeicher. Je nach
Speicherart ist der voran beschriebene Wandler ausgebildet, wobei im Falle eines Wechselspeichers der Wandler von dem Leistungswiderstand gebildet wird, und im Falle eines pneu¬ matischen Speichers, eines Schwungradspeichers oder eines Federkraftspeichers ein mechanisch-thermischer Wandler ist, der kinetische Energie oder als Federkraft gesteuerte Energie in Wärme (oder Kälte) umwandeln kann. Insbesondere sind die anhand des Verfahrens beschriebenen Wandlerarten möglich. Im Falle eines elektrischen Speichers als Zwischenspeicher kann auch ein thermoelektrisches Element verwendet werden, um Wärme oder Kälte zu erzeugen. Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass der Dateneingang eingerichtet ist, mit einem Navigationsgerät, mit einem Benutzungsfadenspeicher, mit einem Helligkeitssensor oder mit einem Temperatursensor eines thermischen Zwischenspeichers verbunden zu werden. Der Temperierungsaufwandschätzer umfasst eine Abbildung von Werten einer ersten Größe auf Werte einer zweiten Größe. Die Abbildung kann vorgesehen werden einer Look-up-Tabelle, mittels Parameter, die eine Funktion defi¬ nieren, welche zur Detektion der Abbildung eingerichtet sind oder durch eine andere digitale oder analoge, programmierbare oder nicht programmierbare Datenverarbeitungseinheit, die die Ab¬ bildung darstellt.
Die erste Größe ist diejenige Größe, welche an dem Dateneingang anliegt und die zweite Größe ist die Größe, welche den Tem¬ perierungsaufwand als Wert wiedergibt. Die erste Größe ent¬ spricht insbesondere zumindest einer der Größen, die vorangehend im Rahmen des Verfahrens genannt werden. Die erste Größe kann eine Länge oder eine Dauer einer vorausliegenden Fahrstrecke sein. Die Fahrstrecke kann hierbei in dem Navigationsgerät vorliegen, insbesondere in einem Speicher des Navigationsgeräts. Diese Größe wird im Weiteren mit (A) bezeichnet.
Weiterhin kann die erste Größe eine Entfernung und/oder eine voraussichtliche Fahrdauer bis zum Erreichen eines vorgegebenen Zielpunkts durch das Kraftfahrzeug sein. Der Zielpunkt, die Fahrdauer oder die Fahrdistanz kann von dem Navigationsgerät oder von einer Benutzereingabeschnittstelle der Vorrichtung vor¬ gegeben sein. Diese Größe wird mit (B) bezeichnet. Im Gegensatz zur Größe (A) , bei der die Fahrstrecke bereits in dem
Rekuperationssystem vorliegt, kann die Größe (B) nur durch einen einfachen Wert vorgegeben sein, etwa wenn die Fahrstrecke noch nicht definiert wurde. Weiterhin kann die erste Größe eine geschätzte Zeitdauer sein, die zwischen dem Abstellen des Kraftfahrzeugs und einer darauf folgenden Nutzung verstreicht. Diese geschätzte Zeitdauer liegt vorzugsweise in dem Benutzungsphasenspeicher vor. Der Benut- zungsphasenspeicher kann Teil einer Benutzungsphasenerfas- sungseinrichtung sein, die Benutzungsphasen vergangener Benutzungen, d. h. Fahrten des Kraftfahrzeugs erfasst. Die zeitlichen Phasen werden insbesondere als Dauer erfasst, vorzugsweise in Kombination mit einer Zeitmarke, die die Uhrzeit und/oder das Datum und/oder Tageszeiten wiedergibt. Der Benutzungsphasenspeicher kann insbesondere Teil einer Lernvorrichtung sein, die regelmäßig wiederkehrende Benutzungsphasen verarbeitet und daraus übliche Benutzungsphasen erstellt.
Dadurch kann aus mehreren Benutzungsphasen ein Benutzungsphasenmuster erzeugt werden, das die üblichen wiederkehrenden Benutzungsphasen wiedergibt. Beispiele hierfür sind Fahrten von oder zur Arbeitsstelle, die einem wiederkehrenden Muster folgen. Die hier beschriebene geschätzte Zeitdauer wird als Größe (C) bezeichnet.
Weiterhin kann die erste Größe ein Helligkeitswert sein, der von dem Helligkeitssensor vorgesehen wird. Der Helligkeitssensor kann insbesondere ein Sensor sein, der für die Klimatisierung des Kraftfahrzeugs verwendet wird, und der Sonneneinstrahlung in das Fahrzeug hinein erfasst, vorzugsweise richtungsabhängig. Bei einem richtungsabhängigen Helligkeitssensor ist die Sensiti- vität des Sensors gegenüber Helligkeit in ersten Richtungen größer als in zweiten Richtungen, in denen das Kraftfahrzeug den Innenraum gegenüber Sonnenstrahlung mehr abschirmt als in den ersten Richtungen. Der Helligkeitswert wird als Größe (D) bezeichnet .
Die erste Größe kann ferner ein Temperaturwert des Tempera- tursensors sein. Der Temperaturwert gibt allgemein die Tem¬ peratur und somit den Füllstand des thermischen Zwischenspeichers wieder. Bei einer Temperaturerfassung ohne Temperatursensor entspricht der Temperaturwert der erfassten Temperatur, die beispielsweise auch anhand von Modellen berechnet werden kann. Der Temperaturwert wird als Größe (E) bezeichnet.
Anhand der Werte der Größen (A) - (E) kann der Temperierungsaufwand von dem Temperierungsaufwandschätzer ermittelt werden. Die zweite Größe ist somit der Temperierungsaufwand. Dieser kann als Wärmemenge, Kältemenge oder thermische Ener¬ giedifferenz wiedergegeben sein. Insbesondere die Energiedifferenz, die erforderlich ist, um zukünftig die Temperatur des Kraftfahrzeuginnenraums in einen vorbestimmten Komfortbereich zu bringen.
In weiteren Ausführungsformen, der insbesondere mit der vorangegangen Ausführungsform kombiniert werden können, bildet die Abbildung eine zumindest abschnittsweise steigende Funktion, wenn die erste Größe, die Größe (A) , die Größe (B) , die Größe (C) oder die Größe (D) ist. Wenn die erste Größe die Größe (E) ist, bildet die Abbildung vorzugsweise eine zumindest abschnittsweise fallende Funktion. In anderen Ausführungsformen kann die Ab- bildung auch eine abschnittsweise fallende Funktion bilden, wenn die erste Größe die Größe C oder D ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn zu erwarten ist, dass mit zunehmender geschätzter Zeitdauer eine abnehmende Wärme- oder Kältemenge dem Kraft¬ fahrzeug zugeführt werden muss, da beispielsweise nur anfangs eine starke Temperaturdifferenz zwischen dem Soll- und
Ist-Zustand des Kraftfahrzeuginnenraums besteht und ab dem Erreichen eines vorgegebenen Temperaturkomfortbereichs nur die entweichende Wärme oder Kälte durch den Temperierungsaufwand kompensiert werden muss. Im Falle der Größe (D) kann eine abnehmende Funktion vorgesehen werden, wenn Temperatur des
Kraftfahrzeuginnenraums unter einer Komfortzone liegt, jedoch eine von außen eingetragene Wärmeenergie, beispielsweise durch Sonnenstrahlung, zum zusätzlichen Aufheizen des Kraftfahrzeuginnenraums dient und daher der zusätzliche Temperie- rungsaufwand durch die hier beschriebene Vorgehensweise um die von außen eingetragene Wärmeenergie verringert wird.
Die hier beschriebene Vorgehensweise kann auch realisiert werden mittels eines Computerprogrammprodukts, welches den Daten- eingang, den Temperierungsaufwandschätzer und die einstellende Funktion des Stellglieds realisiert, wie sie hier beschrieben sind . Kurzbeschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der hier beschriebenen
Vorrichtung in Schaubilddarstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 ist ein Schaubild der hier beschriebenen Vorrichtung und dient zur Erläuterung des hier beschriebenen Verfahrens. Es ist eine Vorrichtung 10 innerhalb eines Kraftfahrzeugs 12 darge¬ stellt, wobei das Kraftfahrzeug 12 einen Antrieb 14 umfasst, der gemäß dem dargestellten Pfeil am Antrieb 14
Rekuperationsleistung an die Vorrichtung 10 abgeben kann. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Temperierungsaufwandschätzer 20 mit einem Dateneingang 22. Der Temperierungsaufwandschätzer ist eingerichtet anhand der Daten am Dateneingang 22 einen vorausliegenden Temperierungsaufwand zu schätzen. Hierzu umfasst der Temperierungsaufwandschätzer 20 eine Abbildung 24, die mit dem Dateneingang 22 verbunden ist, um eine erste Größe, wie sie hier beschrieben ist, zu erfassen.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein Stellglied 30, das zum Einstellen eines Temperierungsanteils der Rekuperationsleistung eingerichtet ist, die von einem Antrieb 14 stammt. Das Stellglied hat einen Steuereingang 32 , der dem Temperierungsaufwandschätzer 20 nachgeschaltet ist. Die Abbildung 24 bildet die Größe, welche am Eingang 22 eingegeben wird, auf eine zweite Größe ab und übermittelt diese über die dargestellte Verbindung an dem Steuereingang 32 des Stellglieds 30.
Das Stellglied 30 ist mit einem Leistungseingang 40 der Vorrichtung 10 verbunden über die das Stellglied die
Rekuperationsenergie von dem Antrieb 14 erhält, insbesondere über einen mechanisch-elektrischen Wandler 42, der als elektrische Maschine und insbesondere als Generator ausgestaltet ist . In dem dargestellten Fall erhält das Stellglied 30 somit eine elektrische Leistung. In alternativen Ausführungsformen ist der Wandler 42 ersetzt durch eine direkte Verbindung. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Leistungsausgang 50, der mit dem Stellglied 30 verbunden ist. Ein optionaler weiterer Leistungsausgang 52 der Vorrichtung 10 wird eingerichtet, mit einer Batterie 60 verbunden zu werden, die geladen werden kann. Hierzu kann ein Wandler 54 vorgesehen sein, insbesondere wenn das
Stellglied 30 die Rekuperationsleistung als kinetische Energie erhält. In diesem Fall ist der Wandler 54 ein mechanisch-elektrischer Wandler. Wie symbolhaft dargestellt, teilt das Stellglied 30 die
Rekuperationsenergie, die von dem Leistungseingang 40 stammt, in einen Temperierungsanteil auf, der an den Leistungsausgang 50 abgegeben wird (sowie in einen optionalen weiteren Anteil, der zum Aufladen der Batterie 60 verwendet wird) . Der Leistungs- ausgang 50 gibt den Temperierungsanteil der
Rekuperationsleistung an eine Temperierungsanteilabgabe 90 der Vorrichtung ab. Dies kann auf direktem Wege geschehen, beispielsweise wenn der Leistungsausgang 50 und die Temperie¬ rungsanteilabgabe 90 identisch sind. In der dargestellten Ausführungsform gibt der Leistungsausgang 50 des Stellglieds 30 den Temperierungsanteil an zunächst einen Zwischenspeicher 70 ab, der wiederum (zeitversetzt) den Temperierungsanteil an die Temperierungsanteilabgabe 90 der Vorrichtung abgeben kann. Die Temperierungsanteilabgabe 90 kann den Temperierungsanteil als Wärme abgeben oder in Form kinetischer oder elektrischer Energie, so dass nachfolgende Systemkomponenten daraus Wärme und/oder Kälte erzeugen können. Zwischen dem Leistungsausgang 50 und der Temperierungsanteilabgabe 90 kann ein Wandler 80 vorgesehen sein, der die Energieform des Leistungsausgangs 50 vor der Abgabe an die Temperierungsanteilabgabe 90 umwandelt. Alternativ kann der Wandler auch zwischen dem Zwischenspeicher 70 und der Temperierungsanteilabgabe 90 vorgesehen sein, insbesondere wenn der Zwischenspeicher 70 eine andere Energieart speichert als an der Temperierungsanteilabgabe 90 abgegeben wird. Der Zwi- schenspeicher 70 kann ein elektrischer Zwischenspeicher sein in Form einer elektrischen Batterie oder kann eine mechanischer Zwischenspeicher sein in Form eines ein pneumatischen Speichers, eines Schwungradspeicher oder eines Federkraftspeichers. Wie in Figur 1 dargestellt kann die Temperierungsanteilabgabe, welche Teil der Vorrichtung ist, den Temperierungsanteil an weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs abgeben, insbesondere an einen Kraftfahrzeuginnenraum 100, oder auch an eine Tempe- rierungsvorrichtung 102 des Kraftfahrzeuginnenraums 100, die den Kraftfahrzeuginnenraum 100 temperiert. Als Kraftfahrzeuginnenraum 100 wird insbesondere die Fahrgastzelle bezeichnet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abgabe zum Kraft- fahrzeuginnenraum bzw. zu dessen Temperierungsvorrichtung direkt geschieht oder über einen thermischen Zwischenspeicher 120, der insbesondere als Latentwärmespeicher (insbesondere ein Speicher mit Phasenwechselmaterialien, auch als PCM, oder „phase-change-materials" bezeichnet) ausgebildet sein kann. Alternativ kann der thermische Zwischenspeicher 120 eine Masse aufweisen, dessen Wärmekapazität zur Zwischenspeicherung auch ohne Phasenwechsel speichert.
Die hier beschriebenen Speicher nehmen die gleiche Energieart auf, wie sie auch abgeben. Die hier beschriebenen Wandler wandeln die eingebrachte Leistung oder Energie in eine andere Energieart um. In einer spezifischen Ausführungsform, die besonders einfach in bestehende Systeme integriert werden kann, wird über den Leistungseingang 40 kinetische Energie vom Antrieb 14 aufge- nommen und von dem Wandler 42 (in Form eines elektrischen
Generators) in elektrische Energie umgewandelt. In diesem Fall wird über das Stellglied elektrische Energie geführt. Im letztgenannten Fall ist das Stellglied vorzugsweise als
Halbleiterschalter oder elektromechanischer Schalter ausge- staltet. An dem Leistungsausgang 50 wird elektrische Energie abgegeben und in der genannten spezifischen Ausführungsform ohne Wandlung und ohne Zwischenspeicherung (d. h. ohne die Komponenten 70 und 80) direkt an die Temperierungsanteilabgabe 90 abgegeben, die somit den Temperierungsanteil als elektrische Leistung abgibt. In diesem Fall kann die Temperierungsanteilabgabe 90 und der Leistungsausgang 50 des Stellglieds identisch sein. In der genannten spezifischen Ausführungsform liegt dann an der Temperierungsanteilabgabe 90 der Temperierungsanteil als elektrische Leistung vor, die an weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs abgegeben werden können. Diese Komponenten sind insbesondere als Rekuperationswiderstand oder auch als Wärme¬ oder Kältekraftmaschine oder als thermoelektrisches Element ausgebildet, die den Kraftfahrzeuginnenraum 100 heizt. Alternativ kann zwischen dem Leistungsausgang 50 und der Temperierungsanteilabgabe 90 ein Wandler 80 in Form eines Leis¬ tungswiderstands vorgesehen sein, so dass an der Temperie¬ rungsanteilabgabe 90 der Temperierungsanteil als Wärme abgegeben wird, die an dem Kraftfahrzeuginnenraum 100 zu dessen Temperierung weitergeleitet wird. Optional oder in Kombination hierzu kann die Wärme von der Temperierungsanteilabgabe 90 an einen thermischen Speicher 120 in Form eines Latentwärmespeichers abgegeben werden, der wiederum den Temperierungsanteil voll- ständig oder teilweise an einen Kraftfahrzeuginnenraum 100 oder an dessen Temperierungsvorrichtung 102 abgibt. Insbesondere kann die Wärme, die von dem Temperierungsanteilabgabe 90 abgegeben wird, auf den thermischen Zwischenspeicher 120 und den
Kraftfahrzeuginnenraum 100 bzw. dessen Temperierungsvorrichtung 102 aufgeteilt werden, vorzugsweise gemäß einem variablen
Aufteilungsverhältnis , dass gemäß einem bevorzugten Komfort¬ temperaturbereich des Fahrzeuginnenraums 100 geregelt wird.
Der Dateneingang 22 des Temperierungsaufwandschätzers 20 erhält Daten von Fahrzeugkomponenten, insbesondere von einem Navigationsgerät 110, von einem Benutzungsphasenspeicher 112 oder von einem Helligkeitssensor 114. Weiterhin kann der Dateneingang 22 Daten von einem Temperatursensor 116 des thermischen Zwischenspeichers erhalten. Der Datenfluss ist schematisch mit dem nach unten weisenden, gestrichelt dargestellten Pfeil wiedergegeben .
In dem Temperierungsaufwandschätzer 20 ist die Abbildung 24 vorgesehen, welche die (zumindest eine) erste Größe am Da- teneingang 22 auch Werte abbildet, die den Temperierungsaufwand wiedergeben. Diese Werte werden an den Steuereingang 32 des Stellglieds 30 weitergegeben, um den Temperierungsanteil entsprechend einzustellen. Die Abbildung 24 hat insbesondere die Funktion eines Schätzers, um aus der ersten Größe, die an dem Dateneingang 22 anliegt, die zweite Größe in Form des Tempe¬ rierungsanteils zu schätzen und diesen als Wert dem Steuereingang 32 zuzuführen.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann insbesondere ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Temperatur des Kraftfahrzeuginnenraums erfasst. Dieser kann an das Stellglied oder an eine Steuerung des Stellglieds abgegeben werden, so dass die Höhe des Temperierungsanteils (bezogen auf die
Rekuperationsleistung) gemäß der aktuellen Temperatur des Kraftfahrzeuginnenraums eingestellt und insbesondere geregelt werden kann. Im Rahmen dieser Regelung wird als Regelungsziel das Temperaturkomfortintervall oder die Zieltemperatur verwendet.
Bezugs zeichenliste
10 Vorrichtung zum Steuern von Rekuperationsleistung
12 Kraftfahrzeug
14 Antrieb des Kraftfahrzeugs
20 Temperierungsaufwandschätzer
22 Dateneingang des Temperierungsaufwandschätzers
24 Abbildung des Temperierungsaufwandschätzers
30 Stellglied
32 Steuereingang des Stellglieds
40 Leistungseingang
42 (optionaler) Wandler
50 Leistungsausgang
52 optionaler zweiter Leistungsausgang zur Abgabe von La deleistung an eine Batterie
54 optionaler Wandler
60 Batterie des Kraftfahrzeugs, insbesondere
Traktionsbatterie zur Speicherung elektrischer Energie
70 Zwischenspeicher
80 optionaler Wandler
90 Temperierungsanteilabgabe der Vorrichtung 10
100 Kraftfahrzeuginnenraum
102 Temperierungsvorrichtung des Kraftfahrzeuginnenraums
110 Navigationsgerät
112 Benutzungsphasenspeicher
114 Helligkeitssensor
116 Temperatursensor des thermischen Zwischenspeichers
120 thermischer Zwischenspeicher

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Steuerung von Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs (14) eines Kraftfahrzeugs ( 12 ) , umfassend :
- Ermitteln eines vorausliegenden Temperierungsaufwands, der die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeugs (12) erforderliche Energie wiedergibt; und
- Leiten eines Temperierungsanteils einer
Rekuperationsleistung, die von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (12) entnommen wurde, an eine Tempe¬ rierungsvorrichtung (102), die den Temperierungsanteil der gewandelten Rekuperationsleistung zum Erwärmen oder zum Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraums (100) des Kraftfahrzeugs verwendet, wobei die Größe des Tempe¬ rierungsanteils abhängig von dem vorausliegenden Temperierungsaufwand gesteuert wird und mit steigendem Temperierungsaufwand ein zunehmender Temperierungsanteil an die Temperierungsvorrichtung geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:
- Leiten eines Zwischenspeicheranteils der
Rekuperationsleistung und insbesondere des Temperie¬ rungsanteils an einen mechanischen Zwischenspeicher (70), wobei mit steigendem Temperierungsaufwand ein abnehmender Zwischenspeicheranteil oder kein Zwischenspeicheranteil an den Zwischenspeicher (70) ge¬ leitet wird; oder
- Abrufen von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (12) zur Erzeugung von elektrischer Rekuperationsleistung und Leiten eines Zwischenspeicheranteils der gewandelten Rekuperationsleistung an einen elektrischen Zwischenspeicher (70) , wobei mit steigendem Temperierungsaufwand ein abnehmender Zwischenspeicheranteil oder kein Zwischenspeicheranteil an den Zwischenspeicher (70) ge¬ leitet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorausliegende Temperierungsaufwand ermittelt wird anhand einer Außen¬ temperatur des Kraftfahrzeugs (12) und zumindest einer der folgenden Größen:
(a) eine Länge und/oder eine Dauer einer vorgegebenen, vorausliegenden Fahrstrecke;
(b) eine Entfernung und/oder eine voraussichtliche
Fahrdauer bis zum Erreichen eines vorgegebenen Zielpunkts durch das Kraftfahrzeug (12), wobei der Zielpunkt, die Fahrdauer oder die Fahrdistanz von einem Navigationsgerät (110) oder von einer Benut¬ zereingabe vorgegeben wird, oder der Zielpunkt einem Aufladepunkt entspricht, an dem elektrische Energie zum Aufladen des Kraftfahrzeug (12) bereitsteht;
(c) eine geschätzte Zeitdauer, die zwischen dem Abstellen des Kraftfahrzeugs und einer darauffolgenden Nutzung verstreicht ;
(d) eine geschätzte Wärmeenergie, die aufgrund von
Sonneneinstrahlung in das Kraftfahrzeug eingetragen wird; oder
(e) ein Füllstand eines thermischer Speichers, an den die Temperierungsvorrichtung Wärme oder Kälte abgibt, und aus dem Wärme oder Kälte zu einem späteren Zeitpunkt zum Heizen oder Kühlen des Kraftfahrzeugs (12) verwendet wird;
oder anhand einer oder mehrerer dieser Größen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei
- mit steigender Länge und/oder mit steigender Dauer ein zunehmender Temperierungsaufwand ermittelt wird;
- mit steigender Entfernung und/oder mit steigender voraussichtlicher Fahrdauer bis zum Erreichen des vorgegebenen Zielpunkts ein zunehmender Temperierungs¬ aufwand ermittelt wird;
- mit zunehmender geschätzter Zeitdauer, die zwischen dem Abstellen des Kraftfahrzeugs (12) und der darauffol¬ genden Nutzung verstreicht, ein zunehmender Temperierungsaufwand ermittelt wird; - mit zunehmender geschätzter Wärmeenergie, die in das Kraftfahrzeug (12) eingetragen wird, ein zunehmender Temperierungsaufwand ermittelt wird; oder
- mit zunehmendem Füllstand des thermischen Zwischenspeichers (120) ein abnehmender Temperierungsaufwand ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend :
- Wandeln des Temperierungsanteils der
Rekuperationsleistung in Wärme mittels einer Kraftwärmemaschine der Temperierungsvorrichtung; oder Wandeln des Temperierungsanteils der Rekuperationsleistung oder der Rekuperationsleistung selbst in elektrische Leistung und Wandeln dieser elektrischen Leistung in Wärme mittels eines Leistungswiderstands der Tempe¬ rierungsvorrichtung; und/oder
- Verwenden des Temperierungsanteils der
Rekuperationsleistung zum Temperieren eines Fluidstroms mittels einer mechanisch oder elektrisch angetriebenen Kraftwärmemaschine, einer mechanisch oder elektrisch angetriebenen Wärmepumpe, einer mechanisch oder elektrisch angetriebenen Kältemaschine oder einem thermoelektrischen Element der Temperierungsvorrichtung (102) ,
wobei beim Temperieren des Fluidstroms mittels einer elektrisch angetriebenen Kraftwärmemaschine, Wärme¬ pumpe, Kältemaschine oder mittels eines thermoelekt¬ rischen Elements der Temperierungsanteil der
Rekuperationsleistung oder die Rekuperationsleistung selbst vor dem Verwenden zum Temperieren mittels einer elektrischen Maschine von einer kinetischen Energieform in eine elektrische Energieform gewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei
- die gewandelte Wärme direkt zur Erwärmung eines
Kraftfahrzeuginnenraums (100) des Kraftfahrzeugs (12) verwendet wird, direkt zur Erwärmung eines Wärmemediumkreislaufs des Kraftfahrzeugs verwendet wird, oder einem thermischen Speicher (120), vorzugsweise einem Latentwärmespeicher, zugeführt wird, um die in dem thermischen Speicher (120) gespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen und dem Kraftfahrzeuginnenraum (100) oder dem Wärmemediumkreislauf des Kraftfahrzeugs (12) zuzuführen; oder
- der Fluidstrom direkt zur Temperierung des Kraftfahrzeuginnenraums (100) verwendet wird oder direkt zur Temperierung eines Wärmemediumkreislaufs des Kraft¬ fahrzeugs verwendet wird, oder zur Temperierung eines thermischen Speicher (120), vorzugsweise einem
Latentwärmespeicher, verwendet wird, um den thermischen Speicher zu einem späteren Zeitpunkt zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums (100) oder des
Wärmemediumkreislaufs des Kraftfahrzeugs (12) zu ver¬ wenden .
Vorrichtung (10) zum Steuern von Rekuperationsleistung eines rekuperationsfähigen Antriebs (14) eines Kraft¬ fahrzeugs (12), mit
- einem Temperierungsaufwandschätzer (20), der einen Dateneingang (22) aufweist, wobei der Temperierungsauf- wandschätzer (20) eingerichtet ist, anhand zumindest eines Werts, der an dem Dateneingang (22) anliegt, einen vorausliegenden Temperierungsaufwand zu schätzen, der die zum Kühlen oder Heizen des Kraftfahrzeugs (12) erforderliche Energie wiedergibt; und
- ein Stellglied (30), das zum Einstellen eines Tempe¬ rierungsanteils einer Rekuperationsleistung, die an einem Leistungseingang (40) der Vorrichtung (10) anliegt, eingerichtet ist, wobei das Stellglied (30) einen Steu¬ ereingang (32) aufweist, der mit dem Temperierungsauf- wandschätzer (20) verbunden ist und das Stellglied (30) eingerichtet ist, mit steigendem Temperierungsaufwand einen zunehmenden Temperierungsanteil einzustellen, wobei die Vorrichtung ferner einen Leistungsausgang (50) auf- weist, der mit dem Stellglied (30) verbunden und zur Abgabe des Temperierungsanteils eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend:
einen Zwischenspeicher (70), der dem Leistungsausgang (50) direkt oder über einen Wandler (80) nachgeschaltet ist, wobei der Zwischenspeicher (70) zur Speicherung und Abgabe des Temperierungsanteils eingerichtet ist und mit einer Temperierungsanteilabgabe (90) verbunden ist, wobei der Zwischenspeicher (70) ein elektrischer Speicher, ein pneumatischer Speicher, ein Schwungradspeicher oder ein Federkraftspeicher ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Dateneingang (22) eingerichtet ist, mit einem Navigationsgerät (110), mit einem Benutzungsphasenspeicher (112), mit einem
Helligkeitssensor (114) oder mit einem Temperatursensor (116) eines thermischen Zwischenspeichers verbunden zu werden, und
- der Temperierungsaufwandschätzer (20) eine Abbildung (24) von Werten einer ersten Größe auf Werte einer zweiten Größe aufweist, wobei die erste Größe
(A) eine Länge oder eine Dauer einer vorausliegenden Fahrstrecke ist, in dem Navigationsgerät (110) vorliegt ;
(B) eine Entfernung und/oder eine voraussichtliche
Fahrdauer bis zum Erreichen eines vorgegebenen Zielpunkts durch das Kraftfahrzeug ist, wobei der Zielpunkt, die Fahrdauer oder die Fahrdistanz von dem Navigationsgerät (110) oder von einer Benutzereingabeschnittstelle der Vorrichtung (10) vorgegeben wird;
(C) eine geschätzte Zeitdauer ist, die zwischen dem
Abstellen des Kraftfahrzeugs und einer darauffol¬ genden Nutzung verstreicht, und die in dem Benut¬ zungsphasenspeicher (112) vorliegt;
(D) ein Helligkeitswert ist, der von dem Helligkeitssensor
(114) vorgesehen wird; oder (E) ein Temperaturwert des Temperatursensors (116) ist; und
- die zweite Größe der Temperierungsaufwand ist, der als Wärmemenge, Kältemenge oder thermische Energiedifferenz wiedergegeben sein kann; und für die unter (A) , (B) , (C) und (D) genannten ersten Größen die Abbildung (24) eine zumindest abschnittsweise steigende Funktion bildet und für die unter (E) genannte erste Größe die Abbildung (24) eine zumindest abschnittsweise fallende Funktion bildet .
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