DE102011002999A1

DE102011002999A1 - Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems dafür

Info

Publication number: DE102011002999A1
Application number: DE102011002999A
Authority: DE
Inventors: Bernard D. Mich. Nefcy; Derek Mich. Hartl; Christopher Adam Mich. Ochocinski; William Paul Mich. Perkins
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2011-08-25
Also published as: CN102166938B; CN102166938A; US20110165829A1

Abstract

Ein Kraftfahrzeug kann einen Behälter, eine im Behälter angeordnete Batterie, die dazu konfiguriert ist, Antriebsenergie für das Fahrzeug bereitzustellen, und ein Batterieklimatisierungssystem, das dazu konfiguriert ist, Luft aus dem Innenraum zum Behälter zu bewegen, enthalten. Des Weiteren kann das Fahrzeug mindestens eine Steuerung enthalten, die dazu konfiguriert ist, eine Anforderung zur Aktivierung des Batterieklimatisierungssystems zu erhalten, während sich das Fahrzeug in einem Nichtantriebsmodus befindet, und als Reaktion auf die Anforderung das Batterieklimatisierungssystem zu aktivieren.

Description

HINTERGRUND
Innenraumlufttemperaturen eines geparkten Kraftfahrzeugs können aufgrund hoher Umgebungstemperaturen und/oder Hitze durch direkte Sonneneinstrahlung hoch sein. Das Einsteigen in das Fahrzeug kann für den Insassen aufgrund solcher Innenraumlufttemperaturen unangenehm sein.
KURZDARSTELLUNG
Ein Kraftfahrzeug kann einen Innenraum und eine Energiespeichereinheit, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie, die in einem Behälter angeordnet ist, enthalten. Die Energiespeichereinheit kann zur Lieferung von Energie zum Bewegen des Fahrzeugs verwendet werden. Des Weiteren kann das Fahrzeug mindestens eine Steuerung und ein Klimatisierungssystem enthalten, das Luft von dem Innenraum zum Behälter bewegen kann. Die mindestens eine Steuerung kann eine Anforderung zur Aktivierung des Klimatisierungssystems erhalten, während sich das Fahrzeug in einem Nichtantriebsmodus befindet. Als Reaktion auf die Anforderung kann die mindestens eine Steuerung das Batterieklimatisierungssystem aktivieren, um zum Beispiel Luft aus dem Innenraum zu spülen und/oder die Energiespeichereinheit zu kühlen.
Obgleich beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung dargestellt und offenbart werden, soll solch eine Offenbarung nicht zur Abgrenzung der Erfindung ausgelegt werden. Es wird erwartet, dass verschiedene Modifikationen und alternative Ausführungen implementiert werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs.
2 ist ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs.
3 ist ein beispielhaftes Diagramm der Innenraum-/Batteriebehälterlufttemperatur als Funktion der Zeit.
4 ist ein anderes beispielhaftes Diagramm der Innenraum-/Batteriebehälterlufttemperatur als Funktion der Zeit.
5 ist noch ein anderes beispielhaftes Diagramm der Innenraum-/Batteriebehälterlufttemperatur als Funktion der Zeit.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Fahrzeuginsasse kann versuchen, den Fahrzeuginnenraum durch Öffnen eines oder mehrerer Fenster und/oder Aktivieren des Fahrzeugklimatisierungssystems zu kühlen. Nach Einleiten dieser Aktivitäten durch den Insassen kann jedoch viel Zeit vergehen, bis der Innenraum eine angenehme Temperatur erreicht.
Auf 1 Bezug nehmend, kann eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 einen Innenraum 12, eine Energiespeichereinheit 14 (zum Beispiel eine Traktionsbatterie) und eine elektrische Maschine 16 enthalten. Das Fahrzeug 10 von 1 ist ein Hybridelektrofahrzeug: Energie von der Traktionsbatterie 14 kann zum Bewegen des Fahrzeugs 10 über die elektrische Maschine 16 verwendet werden. Energie von einem (nicht gezeigten) Motor kann auch zum Bewegen des Fahrzeugs 10 verwendet werden. Natürlich kann das Fahrzeug 10 bei anderen Ausführungsformen ein batterie-elektrisches Fahrzeug, ein Plug-In-Hybridfahrzeug usw. sein.
Das Fahrzeug 10 kann sich entweder in einem Antriebsmodus oder in einem Nichtantriebsmodus befinden. Im Antriebsmodus kann das Fahrzeug 10 unter der Energie des Motors und/oder der elektrischen Maschine 16 angetrieben werden (das Fahrzeug 10 muss sich jedoch nicht bewegen). Hielte das Fahrzeug 10 zum Beispiel an einer Ampel an, bis sie grün wird, würde sich das Fahrzeug 10 in einem Antriebsmodus befinden. Mit anderen Worten, die zum Antrieb verwendeten Elemente sind im Antriebsmodus aktiviert.
Im Nichtantriebsmodus kann das Fahrzeug 10 nicht gefahren werden, obgleich verschiedene Fahrzeugkomponenten trotzdem eingeschaltet sein können. Wenn sich das Fahrzeug 10 zum Beispiel in einem ”Aus”-Zustand befindet, wäre es in einem Nichtantriebsmodus. Mit anderen Worten, mindestens eines der zum Antrieb verwendeten Elemente ist ausgeschaltet oder verhindert auf andere Weise die Antriebsanforderung durch einen Fahrer, um Antrieb zu verhindern.
Die Traktionsbatterie 14 befindet sich in einem Gehäuse (oder Behälter) 18, das die Traktionsbatterie 14 aufnimmt. Der Behälter 18 kann somit ein gewisses Ausmaß an Schutz für die Traktionsbatterie 14 gegen Beschädigung sowie eine kontrollierte Umgebung, wie unten besprochen, in der die Traktionsbatterie 14 betrieben werden kann, bereitstellen. Bei der Ausführungsform von 1 befinden sich der Behälter 18 (und somit die Traktionsbatterie 14) hinter einem (nicht gezeigten) Rücksitz des Fahrzeugs 10. Der Behälter 18 kann jedoch an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug 10 positioniert sein.
Ein Kanalsystem (oder andere Fluidleitungen) verbindet (verbinden) den Innenraum 12, den Behälter 18 und die äußere Umgebung des Fahrzeugs 10, wie durch die dicke durchgezogene Linie gezeigt. Wie unten ausführlicher besprochen, kann Luft von außerhalb des Fahrzeugs 10 durch den Innenraum 12 und den Behälter 18 gezogen und dann wieder zur Außenseite des Fahrzeugs 10 abgegeben werden, um den Innenraum 12 und/oder die Traktionsbatterie 14 vor Einstieg eines Insassen in den Innenraum 12 zu kühlen. Luft aus dem Innenraum 12 und/oder Behälter 18 kann auch regelmäßig gespült werden, um die Temperaturen in diesen Bereichen innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Es sind auch andere Szenarien möglich, die unten erläutert werden.
Das Fahrzeug 10 enthält bei der Ausführungsform von 1 des Weiteren ein Innenraumklimatisierungssystem 20 und ein Batterieklimatisierungssystem 22. Das Innenraumklimatisierungssystem 20 kann eine Klimaanlage 24 und einen Lüfter (oder ein anderes Gebläse) 26 enthalten. Das Batterieklimatisierungssystem 22 kann ebenfalls eine Klimaanlage 28 und einen Lüfter (oder ein anderes Gebläse) 30 enthalten. Die Klimaanlagen 24, 28 können bei bestimmten Ausführungsformen heizen, kühlen und/oder Luft entfeuchten. Natürlich können die Klimatisierungssysteme 20, 22 beliebige/andere/weniger geeignete Komponenten zur Verwaltung der Umgebung in dem Innenraum 12 bzw. im Behälter 18 enthalten.
Der Lüfter 26 befindet sich in dem Kanalsystem, das die äußere Umgebung des Fahrzeugs 10 und den Innenraum 12 strömungsverbindet. Der Lüfter 30 ist in dem Behälter 18 positioniert. Die Lüfter 26, 30 können bei anderen Ausführungsformen an irgendeiner geeigneten Stelle positioniert sein. Zum Beispiel kann der Lüfter 26 in dem Kanalsystem angeordnet sein, der den Innenraum 12 und den Behälter 18 strömungsverbindet. Der Lüfter 30 kann in dem Kanalsystem angeordnet sein, der den Behälter 18 und die Außenseite des Fahrzeugs 10 strömungsverbindet. Es sind auch andere Anordnungen möglich.
Wie unten besprochen, kann durch zusammenwirkende Aktivierung der Lüfter 26, 30 Frischluft für Kühlzwecke durch den Innenraum 12 und den Behälter 18 zirkulieren. Durch regelmäßige Aktivierung des Lüfters 30 kann Luft aus dem Behälter 18 usw. gespült werden.
Des Weiteren enthält das Fahrzeug 10 eine oder mehrere Steuerungen 32, Leistungselektronik 34, einen Innenraumtemperatursensor 36 und einen Umgebungstemperatursensor 38. Die Klimatisierungssysteme 20, 22 stehen unter dem Einfluss/der Steuerung der Steuerung(en) 32 und können über die Leistungselektronik 34 Energie beziehen. Elektrische Verbindungen werden durch die dünne durchgezogene Linie gezeigt. Steuerkanäle/Kommunikationsleitungen werden gestrichelt gezeigt.
Die Steuerung(en) 32 kann/können zum Beispiel die Klimatisierungssysteme 20, 22 auf Grundlage von Informationen von den Sensoren 36, 38 oder anderen Informationen gezielt aktivieren. Als Beispiel kann ein von einem Schlüsselanhänger stammender Befehl, der letztendlich von der/den Steuerung(en) 32 empfangen wird, die Steuerung(en) 32 zur Aktivierung des Lüfters 30 zum Spülen von Luft aus dem Innenraum 12 und dem Behälter 18 anweisen. Als anderes Beispiel kann/können die Steuerung(en) 32 auf bekannte Weise dazu konfiguriert sein, ein Tür-geöffnet-Ereignis zu erfassen und infolgedessen einen oder beide der Lüfter 26, 30 zum Spülen von Luft aus dem Innenraum 12 und dem Behälter 18 zu aktivieren. In noch einem anderen Beispiel kann/können die Steuerung(en) 32 regelmäßig einen oder beide der Lüfter 26, 30 aktivieren, wenn die von den Sensoren 36, 38 erfasste Differenz zwischen den Temperaturen einen vorbestimmten Schwellwert, zum Beispiel 5°C usw., überschreitet. Des Weiteren können andere Komponenten der Klimatisierungssysteme 20, 22 unter ähnlichen Umständen aktiviert werden.
Die Steuerung(en) 32 kann/können den Betrieb des Lüfter-/Klimatisierungssystems nach einer gewissen vorbestimmten Zeitdauer (zum Beispiel 3 Minuten), wenn das Fahrzeug 10 in den Antriebsmodus eintritt oder wenn die Temperatur im Innenraum 12 und/oder Behälter 18 einen gewissen Sollwert erreicht usw., unterbrechen.
Auf 2 Bezug nehmend, weisen Elemente, die mit Bezugszahlen versehen sind, die sich um 100 bezüglich 1 unterscheiden, ähnliche Beschreibungen wie die mit den Bezugszahlen versehenen Elemente von 1 auf. Das Fahrzeug 110 (in diesem Beispiel ein batterie-elektrisches Plug-In-Fahrzeug) enthält jedoch eine Solarpaneeleinheit 140 und/oder kann elektrische Energie von einer Netzsteckdose 142 (oder einer anderen geeigneten nicht an Bord befindlichen Energiequelle) erhalten. Insbesondere kann die Leistungselektronik 134 elektrische Energie von der Solarpaneeleinheit 140 und/oder der Netzsteckdose 142 erhalten und diese Energie dazu verwenden, eines oder beide der Klimatisierungssysteme 120, 122 unter der Steuerung durch die Steuerung(en) 132 zu aktivieren.
Auf die 1 und 3 Bezug nehmend, können Innenraum-/Behälterlufttemperaturen wesentlich höher sein als Umgebungslufttemperaturen, wenn sich das Fahrzeug 10 in dem Nichtantriebsmodus befindet. Solche hohen Innenraum-/Behälterlufttemperaturen können dazu führen, dass Insassen beim Einsteigen in den Innenraum 12 unbehaglich ist, und/oder können nicht ideal zum Betreiben/Laden/Entladen der Traktionsbatterie 14 im Behälter 18 sein.
Die Steuerung(en) 32 kann/können bei Erfassung eines geeigneten Aktivierungsereignisses (wie zum Beispiel die oben besprochenen), (i) einen oder beide der Lüfter 26, 30 zur Zirkulation von Frischluft durch den Innenraum 12 und den Behälter 18 aktivieren und/oder (ii) die Klimaanlage 24 aktivieren. Wenn einer oder mehrere der Lüfter 26, 30 und/oder die Klimaanlage 24 erstmals aktiviert wird/werden, kann die Kühlung im Innenraum 12 und Behälter 18 durch die Zirkulation von Frischluft in den Innenraum 12 und Behälter 18 beherrscht werden. Nachdem der Klimaanlagenverdampfer ausreichend abgekühlt ist, kann die Kühlung im Innenraum 12 und Behälter 18 jedoch durch die Klimaanlage 24 beherrscht werden. Infolgedessen kann bei einigen Ausführungsformen der Betrieb einer oder beider der Lüfter 26, 30 unterbrochen werden, nachdem die Innenraum-/Behälterlufttemperatur nahe oder unter der Umgebungslufttemperatur liegt.
Die Steuerung(en) 32 kann/können die Klimatisierungssysteme 20, 22 bei Auftreten eines geeigneten Deaktivierungsereignisses (zum Beispiel wenn das Fahrzeug 10 in den Antriebsmodus eintritt, eine vorbestimmte Zeitdauer abläuft, die Innentemperatur sich der Umgebungstemperatur annähert, ein Fernbefehlssignal empfangen wird usw.) deaktivieren.
Auf die 1 und 4 Bezug nehmend, kann/können die Steuerung(en) 32 geweckt werden und regelmäßig (zum Beispiel einmal pro Stunde) bestimmen, ob die Differenz zwischen der Innenraum-/Behältertemperatur und der Umgebungslufttemperatur größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert (zum Beispiel 6°C). Wird erfasst, dass eine Differenz größer ist als der Schwellwert, kann/können die Steuerung(en) 32 eine Anforderung zur Aktivierung eines oder beider der Lüfter 26, 30 zur Zirkulation von Frischluft durch den Innenraum 12 und den Behälter 18 erzeugen (und ihn/sie dann anschließend aktivieren). (Das heißt, eine erste Steuerung kann erfassen, dass die Differenz größer ist als der Schwellwert und die Anforderung erzeugen, und eine zweite Steuerung, die mit der ersten Steuerung in Verbindung steht, kann auf die Anforderung hin reagieren, um einen oder beide der Lüfter 26, 30 zu aktivieren). Wenn die Differenz kleiner als ein anderer vorbestimmter Schwellwert (zum Beispiel 2°C) ist, kann/können die Steuerung(en) 32 den Betrieb eines oder beider der Lüfter 26, 30 unterbrechen.
Auf die 1 und 5 Bezug nehmend, kann/können die Steuerung(en) 32 ein Fernbefehlssignal empfangen, um das Klimatisierungssystem 22 einzuschalten. Als Reaktion darauf kann/können die Steuerung(en) 32 den Lüfter 30 aktivieren, um Luft aus dem Innenraum 12 und durch den Behälter 18 zu ziehen und so die Luft aus dem Innenraum 12 und dem Behälter 18 zu spülen. Wenn die Luft durch den Lüfter 30 aus dem Innenraum 12 in den Behälter 18 gezogen wird, tritt frische Umgebungsluft über das Kanalsystem, das eine Strömungsverbindung zwischen der Außenumgebung des Fahrzeugs 10 und dem Innenraum 12 herstellt, in den Innenraum 12 ein. Es sind auch andere Szenarien möglich.
Obgleich Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Stattdessen dienen die bei der Beschreibung verwendeten Begriffe eher der Veranschaulichung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

32: Steuerung(en)
24: Klimaanlage
34: Leistungselektronik
28: Klimaanlage
12: Innenraum
14: Traktionsbatterie
26 + 30: Lüfter (F)
16: Elektrische Maschine
20, 22: Innenraumklimatisierungssystem

142: Netzsteckdose
140: Solarpaneeleinheit
132: Steuerung(en)
124: Klimaanlage
134: Leistungselektronik
128: Klimaanlage
126 + 130: L
112: Innenraum
114: Traktionsbatterie
116: Elektrische Maschine

NON-PROPULSION MODE: → NICHTANTRIEBSMODUS
Temperature: → Temperatur
Cabin/Container Air: → Innenraum-/Behälterlufttemp.
Outside Temp/Air Temp: → Außenlufttemp.
Activation Event: → Aktivierungsereignis
Cabin Cooling Dominated by Cabin Air Exhaust: → Innenraumkühlung beherrscht durch Innenraumluftauslass
Cabin Cooling Dominated by AC, Exhaust Function Phased Out: → Innenraumkühlung beherrscht durch KA, Auslassfunktion aufgehoben
Deactivation Event: → Deaktivierungsereignis
Time: → Zeit

NON-PROPULSION MODE: → NICHTANTRIEBSMODUS
Temperature: → Temperatur
Cabin/Container Air Temp: → Innenraum-/Behälterlufttemp.
Outside Air Temp: → Außenlufttemp.
Exhaust Off: → Auslass aus
Exhaust On: → Auslass ein
Activation Event: → Aktivierungsereignis
Deactivation Event: → Deaktivierungsereignis
Time: → Zeit

NON-PROPULSION MODE: → NICHTANTRIEBSMODUS
Temperature: → Temperatur
Cabin/Container Air Temp: → Innenraum-/Behälterlufttemp.
Outside Air Temp: → Außenlufttemp.
Battery Climate System Off: → Batterieklimatisierungssystem aus
Battery Climate System On: → Batterieklimatisierungssystem ein
Activation Event: → Aktivierungsereignis
Time: → Zeit

Claims

Kraftfahrzeug, das einen Innenraum enthält und Folgendes umfasst: einen Behälter (18); eine in dem Behälter angeordnete Batterie (14), die dazu konfiguriert ist, Antriebskraft für das Fahrzeug bereitzustellen; ein Batterieklimatisierungssystem (22), das dazu konfiguriert ist, Luft aus dem Innenraum zum Behälter zu bewegen; und mindestens eine Steuerung (32), die dazu konfiguriert ist, eine Anforderung zur Aktivierung des Batterieklimatisierungssystems zu empfangen, während sich das Fahrzeug (10) in einem Nichtantriebsmodus befindet, und als Reaktion auf die Anforderung das Batterieklimatisierungssystem zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin ein Innenraumklimatisierungssystem (20) umfasst, das dazu konfiguriert ist, Luft aus der äußeren Umgebung des Fahrzeugs zum Innenraum zu bewegen, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf die Anfrage das Innenraumklimatisierungssystem zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, das Innenraumklimatisierungssystem zu deaktivieren, wenn ein vorbestimmtes Ereignis oder ein vorbestimmter Zustand eintritt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, das weiterhin ein Kanalsystem umfasst, das den Außenbereich des Fahrzeugs und den Innenraum strömungsverbindet, wobei das Innenraumklimatisierungssystem ein Gebläse enthält, das mit der mindestens einen Steuerung wirkangeordnet und im Kanalsystem positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Innenraumklimatisierungssystem eine Klimaanlage enthält und wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, die Klimaanlage als Reaktion auf die Anforderung zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin ein Kanalsystem umfasst, das den Innenraum, den Behälter und den Außenbereich des Fahrzeug strömungsverbindet, wobei das Batterieklimatisierungssystem ein Gebläse (26) enthält, das mit der mindestens einen Steuerung wirkangeordnet und im Kanalsystem positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin eine Leistungselektronik (34) umfasst, die dazu konfiguriert ist, Energie von einer nicht an Bord befindlichen elektrischen Energieversorgung zu erhalten, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, das Batterieklimatisierungssystem (22) über die Leistungselektronik mit Energie von der nicht an Bord befindlichen elektrischen Energieversorgung zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin einen Temperatursensor (36) umfasst, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Innenraums zu erfassen, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, die Anforderung zu erzeugen, das Batterieklimatisierungssystem (22) auf Grundlage der Temperatur zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin (i) mindestens ein Solarpaneel und (ii) Leistungselektronik (134), die dazu konfiguriert ist, elektrische Energie von dem mindestens einen Solarpaneel (140) zu empfangen, umfasst, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, das Batterieklimatisierungssystem (122) über die Leistungselektronik mit Energie von dem mindestens einen Solarpaneel zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor (138) und einen Innenraumtemperatursensor (136) umfasst, die jeweils mit der mindestens einen Steuerung (132) wirkangeordnet sind, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, das Batterieklimatisierungssystem (122) zu deaktivieren, wenn eine Innenraumtemperatur in einen vordefinierten Temperaturbereich bezüglich einer Umgebungstemperatur fällt.