DE102015119727A1

DE102015119727A1 - Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechniksystem mit Reisezeit-Basierter Steuerung

Info

Publication number: DE102015119727A1
Application number: DE102015119727.8A
Authority: DE
Inventors: Kenneth James Miller; John Curtis Hickey; Mark G. Smith
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-05-25
Also published as: US20160144689A1; BR102015029446A2; RU2692155C2; US9764618B2; MX2015016090A; MX367441B; RU2015150500A; CN105620225B; CN105620225A; RU2015150500A3

Abstract

Ein System zum Bereitstellen einer effizienten Klimasteuerung in einem Fahrzeug. Das System besitzt ein HVAC-System, das konfiguriert ist zum Empfangen einer benutzerdefinierten Temperatur. Das HVAC-System besitzt einen Kabinentemperatursensor. Das System besitzt einen Controller, der an das HVAC-System gekoppelt ist und an eine mobile Einrichtung gekoppelt werden kann. Der Controller ist programmiert zum (i) Empfangen einer geschätzten Reisezeit des Fahrzeugs von der mobilen Einrichtung und (ii) Modifizieren einer Ausgabe des HVAC-Systems auf der Basis dessen, dass die Reisezeit unter einem Zeitschwellenwert liegt.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechniksysteme (HVAC – Heating, Ventilation and Air Conditioning) und insbesondere die Steuerung von HVAC-Systemen, um die Fahrzeugeffizienz zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
HVAC-Systeme in Fahrzeugen sind dafür ausgelegt, Umgebungskomfort innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs bereitzustellen. Das Ziel besteht in der Bereitstellung von Wärmekomfort für die Passagiere und einer annehmbaren Kabinenluftqualität. Fahrzeug-HVAC-Systeme verwenden typischerweise separate Heizungs- und Kühlsysteme. Das Heizungssystem kann eine Pumpe verwenden, um Motorkühlmittel zu bewegen, um Wärme von einem Motor zum Insassenraum zu transferieren. Das Kühlsystem kann einen Verdichter verwenden, um Kältemittel zu bewegen, um Wärme aus dem Fahrgastraum heraus zu transferieren. Energie von dem Fahrzeug ist erforderlich, um eine Pumpe oder einen Verdichter oder eine andere HVAC-Systemkomponente zu betreiben. Energie zum Betreiben von HVAC-Systemkomponenten kann durch eine Batterie, einen Elektromotor oder durch einen Verbrennungsmotor geliefert werden.
Die Kraftstoffökonomie eines Kraftfahrzeugs ist die Beziehung zwischen dem zurückgelegten Weg und der vom Fahrzeug verbrauchten Kraftstoffmenge, typischerweise ausgedrückt als zurückgelegter Weg pro verbrauchter Kraftstoffvolumeneinheit (Meilen pro Gallone). Im Fall eines Batterie- oder Hybridfahrzeugs kann der Verbrauch als Energie ausgedrückt werden, die pro zurückgelegtem Weg verbraucht wird (Kilowattstunde pro 100 Meilen). Da die Gesamtkraft, die sich der Fahrzeugbewegung (bei konstanter Geschwindigkeit) widersetzt, multipliziert mit dem Weg, den das Fahrzeug zurückgelegt hat, die Energie darstellt, die das Fahrzeug aufwenden muss, um diesen Weg zurückzulegen, sollte die Reduzierung des Energieverbrauchs die Kraftstoffökonomie/Fahrzeugeffizienz verbessern.
Ein Faktor, der die Kraftstoffökonomie/Fahrzeugeffizienz potentiell negativ beeinflusst, kann eine Kurzfahrt sein. Kurzfahrten können schlechtere Fahrzeugeffizienzwerte als längere Fahrten verursachen. Ein Grund kann darin liegen, dass der Fahrgastraum möglicherweise zusätzliche Energie benötigt, um eine gewünschte Temperatur oder Feuchtigkeit für die Kurzfahrt schneller zu erhalten, wohingegen die längere Fahrt möglicherweise gestattet, dass pro zurückgelegtem Weg weniger Energie verwendet wird, um eine bereits existierende Kabinentemperatur oder -feuchtigkeit aufrechtzuerhalten. Die während des Herunterfahrens/Aufwärmens aufgewendete Energie kann über einen größeren Weg aufgeteilt werden, was für eine höhere Effizienzwertung sorgt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein System zum Bereitstellen einer effizienten Klimasteuerung in einem Fahrzeug. Das System besitzt ein HVAC-System, das konfiguriert ist zum Empfangen einer benutzerdefinierten Temperatur oder Feuchtigkeit. Das HVAC-System besitzt auch einen Kabinentemperatursensor. Das System besitzt einen Controller, der an das HVAC-System gekoppelt ist und an eine mobile Einrichtung gekoppelt werden kann. Der Controller ist programmiert zum (i) Empfangen einer geschätzten Reisezeit auf der Basis des Reisewegs des Fahrzeugs von der mobilen Einrichtung und (ii) Modifizieren einer Ausgabe des HVAC-Systems auf der Basis dessen, dass die Reisezeit unter einem Zeitschwellenwert liegt.
Der Controller kann eine geschätzte Reisezeit aus einer Navigationsapplikation auf der mobilen elektronischen Einrichtung extrahieren. Der Controller kann Daten bezüglich lokaler Geschäfte aus einer Browser-Vorgeschichte der mobilen Einrichtung extrahieren und ein Ziel auf der Basis einer Reiserichtung zu einem identifizierten lokalen Geschäft schätzen.
Wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt, kann das modifizierte HVAC-Profil eine Motorspätzündung blockieren. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt, kann das modifizierte HVAC-Profil Zunahmen bei Gangwechselplänen blockieren. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt, kann das modifizierte HVAC-Profil die Verwendung eines Klimaanlagenverdichters blockieren. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur zwischen einer Umgebungstemperatur und der Kabinentemperatur liegt, kann das modifizierte HVAC-Profil in die Kabine eingeblasene Umgebungsluft nutzen.
Das System kann auch einen Bediener-Opt-Out-Schalter besitzen, der mit dem Controller gekoppelt ist und konfiguriert ist, es zuzulassen, dass der Bediener Vorrang hat vor dem modifizierten HVAC-Profil.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Fahrzeug mit einem Motor, einem HVAC-System, einem Infotainment-System, das konfiguriert ist zum Paaren mit einer mobilen Einrichtung, und einem Controller, der mit dem Motor, dem HVAC-System und dem Infotainment-System gekoppelt ist. Der Controller ist in diesem Aspekt programmiert zum Identifizieren eines Ziels anhand der mobilen Einrichtung, zum Schätzen einer Reisezeit von einem aktuellen Ort zum Ziel und zum Optimieren des HVAC-Systems, um den Kabinenkomfort auf der Basis der Reisezeit gegen die Motorkraftstoffökonomie auszugleichen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft das Steuern eines HVAC-Systems in einem Fahrzeug. Dieser Aspekt beinhaltet das Empfangen einer Kabinentemperatur und einer benutzerdefinierten Temperatur, einer Reisezeit auf der Basis eines aktuellen Orts und eines identifizierten Ziels des Fahrzeugs und das Betreiben des HVAC-Systems, um die Kabinentemperatur auf die benutzerdefinierte Temperatur bei einer ersten Ausgabegröße auszurichten, falls die Reisezeit unter einem Schwellenwert liegt, und einer zweiten Ausgabegröße, falls die Reisezeit den Schwellenwert übersteigt.
Die Reisezeit kann durch ein Navigationsprogramm geliefert werden. Das Navigationsprogramm kann durch eine mobile Einrichtung bereitgestellt werden. Dieser Aspekt kann weiterhin Folgendes beinhalten: Empfangen einer jüngsten Browser-Vorgeschichte von der mobilen Einrichtung, Vergleichen von Websites aus der jüngsten Browser-Vorgeschichte mit lokalen Zielen, Verfolgen des aktuellen Orts des Fahrzeugs, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug Kurs zu einem der lokalen Ziele hat, und das Auswählen des einen der lokalen Ziele, auf die das Fahrzeug Kurs hat, als das identifizierte Ziel. Die jüngste Browser-Vorgeschichte kann mindestens vier Webseiten umfassen, die in umgekehrter chronologischer Reihenfolge innerhalb mindestens einer Stunde vor dem Starten des Wagens oder Initiieren des HVAC-Systems durchsucht wurden.
Dieser Aspekt kann auch das Empfangen einer Umgebungstemperatur beinhalten. Die Umgebungstemperatur kann durch eine mobile Einrichtung geliefert werden. Die erste Ausgabegröße kann das Einblasen von Umgebungsluft in die Kabine beinhalten, falls die Umgebungstemperatur zwischen der Kabinen- und der benutzerdefinierten Temperatur liegt. Die erste Ausgabegröße kann das Blockieren der Spätzündung in einem Motor beinhalten, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt. Die zweite Ausgabegröße kann das Initiieren der Spätzündung in einem Motor beinhalten, um Wärme schneller an eine Kabine zu liefern, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt.
Die erste Ausgabegröße kann das Blockieren vorverstellter Gangwechselpläne beinhalten, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt. Die zweite Ausgabegröße kann das Initiieren vorverstellter Gangwechselpläne beinhalten, um Wärme schneller an eine Kabine zu liefern, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt. Die erste Ausgabegröße kann das Tastverhältnis reduzieren, wie etwa das periodische Durchlaufen, die Drehzahl oder den Hub eines Klimaanalgenverdichters, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, wenn die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der Kabinentemperatur liegt. Die zweite Ausgabegröße kann das Tastverhältnis eines Klimaanlagenverdichters erhöhen, um die Kabine schneller zu kühlen, wenn die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der Kabinentemperatur liegt.
Die erste Ausgabegröße kann Folgendes beinhalten: Ausräumen von heißer Luft aus der Kabine unter Verwendung von Umgebungsluft, das Betreiben des Klimaanlagenverdichters mit einer Standardrate, mit einer Standardgeschwindigkeit oder einer Standardverdrängung für eine erste Zeitperiode und das Modifizieren des Tastverhältnisses des Klimaanlagenverdichters auf eine reduzierte Rate für eine zweite Zeitperiode vor dem Erreichen des identifizierten Ziels. Dieser Aspekt kann auch das Bereitstellen einer Opt-Out-Einstellung für einen Benutzer beinhalten, um die erste Ausgabegröße mit der zweiten Ausgabegröße zu übersteuern.
Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung und weitere Aspekte werden unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem HVAC-System mit verbesserter Effizienz auf der Basis der Reisezeit.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines HVAC-Systems mit verbesserter Effizienz auf der Basis der Reisezeit darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die dargestellten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sein sollen, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Die offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Details sind nicht als beschränkend auszulegen, sondern als eine repräsentative Basis, um dem Fachmann zu lehren, wie er die offenbarten Konzepte praktizieren kann.
1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einer Antriebsmaschine 12 und einem Fahrgastraum 14. Die Antriebsmaschine 12 kann die Energie liefern, um das Fahrzeug 10 von einem Ort zu einem anderen zu bewegen. Die Antriebsmaschine 12 kann ein Motor 16 sein, hier als ein Verbrennungsmotor dargestellt, oder ein Elektromotor oder irgendeine andere Form von Energielieferant oder eine beliebige Kombination der obigen. Das Fahrzeug 10 kann auch ein Getriebe 18 besitzen, das mit der Antriebsmaschine 12 gekoppelt ist, um Drehzahl- und Drehmomentumwandlungen von der Antriebsmaschine 12 bereitzustellen, um das Fahrzeug 10 zu bewegen. Das Fahrzeug 10 ist auch so gezeigt, dass es ein HVAC-System 20 besitzt. Das HVAC-System 20 kann einen Heizkreislauf 22 separat von einem Kühlkreislauf 24 besitzen, wie gezeigt, doch kann ein einzelner Kreislauf oder können mehrere zusätzliche Kreisläufe verwendet werden.
Der Heizkreislauf 22 kann Teil eines Motorkühlsystems 26 sein oder es ergänzen. Das Motorkühlsystem 26 kann einen Radiator 28, eine Pumpe 30 und einen Heizungskern 32 besitzen. Ein Wärmetransferfluid wie etwa ein Kühlmittel kann durch die Pumpe 30 von dem Radiator 28 und in den Motor 16 bewegt werden. Das Wärmetransferfluid kann Wärmeenergie von dem Motor 16 empfangen und sich zum Radiator 28 zurückbewegen, um die Wärmeenergie in die Umgebung freizusetzen. Die Pumpe 30 kann auch Wärmetransferfluid von dem Motor 16 durch den Heizungskern 32 ziehen, um Wärmeenergie in den Fahrgastraum 14 zu transferieren. Der Heizungskern 32 kann auch eine elektrische Heizung sein. Eine elektrische Heizung erfordert möglicherweise nicht die Verwendung von Kühlmittel, das durch einen Motor läuft, wie in 1 gezeigt. Die Pumpe 30 und der Heizungskern 32 erhalten Energie direkt oder indirekt von der Antriebsmaschine 12. Die Pumpe 30 kann eine elektrische Pumpe sein, die von einer Batterie bestromt wird, die durch die Antriebsmaschine 12 wieder aufgeladen werden kann, zumindest teilweise, oder kann von einem nichtgezeigten Hilfsantriebsriemen des Motors 16 betrieben werden. Je mehr Energie benötigt wird, um den Fahrgastraum 14 zu erwärmen, umso mehr Energie wird von der Antriebsmaschine 12 benötigt.
Der Kühlkreislauf 24 kann auch einen externen Wärmetauscher 36 besitzen, auch als Kondensator bekannt, einen internen Wärmetauscher 38, auch als Verdampfer bekannt, ein Expansionsventil 40 und einen Verdichter 42. Dier Verdichter 42 pumpt ein Wärmetransferfluid wie etwa ein Kältemittel bis zu einem hohen Druck und einer hohen Temperatur und in den externen Wärmetauscher 36, wo es Energie (Wärme) an die Umgebung verliert und typischerweise zu einer flüssigen Phase kondensiert. Das Expansionsventil 40, auch als Messeinrichtung bekannt, regelt, dass das Wärmetransferfluid mit der richtigen Rate strömt. Das einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur aufweisende Wärmetransferfluid wird dann durch den internen Wärmetauscher 38 geschickt, wo es verdampfen kann. Während das Wärmetransferfluid verdampft, absorbiert es Energie (Wärme) von dem Fahrgastraum 14, kehrt zum Verdichter zurück und wiederholt den Zyklus. Der Verdichter 42 erhält Energie direkt oder indirekt von der Antriebsmaschine 12. Der Verdichter 42 kann wie die Pumpe 30 von einem Elektromotor angetrieben werden oder kann durch einen nichtgezeigten Hilfsantriebsriemen des Motors 16 angetrieben werden. Je mehr Energie benötigt wird, um den Fahrgastraum 14 zu kühlen, umso mehr Energie wird von der Antriebsmaschine 12 benötigt.
Die Heiz- und Kühlkreisläufe 22, 24 können sich ein zentrales Kanalsystem 46 mit einem Lüfter 48 oder Gebläse 48 teilen, um Kabinenluft durch oder über den Wärmetauscher 32 und/oder den Verdampfer 38 umzuwälzen. Alternativ können die Heiz- und Kühlkreisläufe 22, 24 separate Luftkanalsysteme besitzen. Eine nichtgezeigte Reihe von Ventilen oder Klappen kann verwendet werden, um die Leitung von erwärmter oder gekühlter Luft durch den Fahrgastraum 14 zu ändern. Das Kanalsystem 46 kann verwendet werden, um Kabinenluft innerhalb des Fahrgastraums 14 erneut umzuwälzen oder Luft aus der äußeren Umgebung anzuziehen.
Das HVAC-System 20 kann eine Bedienerschnittstelle 50 besitzen. Die Bedienerschnittstelle 50 kann Knöpfe 52, Schalter, Berührungssensoren und dergleichen besitzen, die es einem Bediener gestatten, das HVAC-System 20 von Hand ein- oder auszuschalten, zwischen Heiz- und Kühlkreisläufen 22, 24 umzuschalten, die Drehzahl des Gebläses 48 zu modifizieren, Ventile zu betätigen, um das Leiten der erwärmten oder gekühlten Luft zu ändern oder zwischen dem Umwälzen der Kabinenluft oder dem Saugen von Luft aus der äußeren Umgebung umzuschalten, unter anderem. Die Bedienerschnittstelle 50 kann, wie durch eine Kommunikationsleitung 56 angedeutet, durch einen Controller 54 mit dem Rest des HVAC-Systems 20 gekoppelt sein.
Der Controller 54 kann programmiert sein, eine Anzahl verschiedener Merkmale bereitzustellen in Abhängigkeit davon, wie ein Benutzer die Bedienerschnittstelle 50 bedienen kann, und mit einer Anzahl verschiedener Komponenten im HVAC-System 20 gekoppelt sein, um Daten von oder zu der Steuerung zu empfangen. Beispielsweise kann der Controller 54 mit dem Motor 16 gekoppelt sein, wie durch die Kommunikationsleitung 58 angegeben, um eine Spätzündung bereitzustellen, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der das Kühlmittel erwärmt wird, und die Rate, mit der das Fahrgastabteil erwärmt werden kann. Die Kommunikationsleitung 58 kann auch Daten zurück an den Controller bezüglich der Antriebsmaschine 12 liefern; Energieverfügbarkeit, Kühlmitteltemperatur oder einen anderen Parameter der Antriebsmaschine 12. Wenn im Fall eines Hybridfahrzeugs ein Batterieladezustand möglicherweise nicht ausreicht, um das HVAC-System 20 auf dem gewünschten Pegel des Bedieners zu betreiben, kann der Controller 54 programmiert sein, über die Kommunikationsleitung 58 den Motor 16 einzuschalten und den Motor 16 laufen zu lassen, um die zum Betreiben des Systems benötigte Energie zu liefern.
Der Controller 54 kann mit dem Getriebe 18 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 60 angegeben, um Gangwechselpläne zu vergrößern, damit der Motor 16 mit höherer Drehzahl läuft, um Wärme schneller zu generieren. Der Controller 54 kann mit dem Heizungskern 32 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 62 angegeben, um den Heizungskern (falls elektrisch) ein- oder auszuschalten, um ihn bezüglich Einstellungen der Größe der Verwendung zu ändern oder Daten über Heizungskerntemperatur, Kühlmitteltemperatur oder einen anderen Parameter des Heizkreislaufs 22 zurück zum Controller 54 zu liefern. Der Heizkreislauf 22 kann auch Magnetventile oder Thermostate (nicht gezeigt) verwenden, um den Kühlmittelstrom zu modifizieren, und die Kommunikationsleitung 62 kann durch den Controller verwendet werden, um Daten zu empfangen oder solche Einrichtungen zu steuern.
Der Controller 54 kann mit dem Kanalsystem 46 oder dem Gebläse 48 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 64 angegeben, um das Leiten von erwärmter Luft durch den Fahrgastraum 14 zu ändern, um Kabinenluft innerhalb des Fahrgastraums 14 umzuwälzen oder Luft aus der äußeren Umgebung anzusaugen oder um die Drehzahl des Gebläses 48 zu modifizieren. Die Kommunikationsleitungen 58, 60, 62 und 64 stellen die Fähigkeit für den Controller 54 dar, die notwendigen Daten von dem Heizkreislauf 22 des HVAC-Systems 20 zu empfangen und ihn zu betreiben und zu steuern. Obwohl die Kommunikationsleitungen 58, 60, 62 und 64 gezeigt sind, können weniger oder größere Komponenten und entsprechende Kommunikationsleitungen verwendet werden, um den Heizkreislauf 22 zu betreiben. Außerdem kann das Fahrzeug 10 ein nichtgezeigtes internes Kommunikationsnetzwerk wie etwa einen CAN-Bus besitzen, und der Controller kann mit dem internen Kommunikationsnetzwerk auf benötigte Daten zugreifen oder Steuersignale an die Komponenten oder andere Controller schicken, die Komponenten steuern.
Der Controller 54 kann mit dem Verdichter 42 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 66 angezeigt. Im Fall eines Hybridfahrzeugs kann der Controller 54 programmiert sein, den Motor 16 einzuschalten und laufen zu lassen, und zwar über die Kommunikationsleitung 58, um zusätzliche Energie an die Batterie zum Betreiben eines Elektromotorverdichters 42 zu liefern oder um den Hilfsantriebsriemen laufen zu lassen, um einen motorgetriebenen Verdichter 42 zu betreiben. Die Kommunikationsleitungen 58, 64 und 66 stellen die Fähigkeit für den Controller 54 dar, die notwendigen Daten von dem Kühlkreislauf 24 des HVAC-Systems 20 zu empfangen und ihn zu betreiben und zu steuern. Wenngleich die Kommunikationsleitungen 58, 64 und 66 gezeigt sind, können weniger oder größere Komponenten und entsprechende Kommunikationsleitungen verwendet werden, um den Kühlkreislauf 24 zu betreiben.
Die Bedienerschnittstelle 50 kann auch einen Automatikmodus (AUTO) besitzen, der es dem Bediener gestattet, eine benutzerdefinierte Kabinentemperatur zu wählen, bei der der Controller 50 dann programmiert ist, das HVAC-System 20 automatisch zu betreiben, um die benutzerdefinierte Kabinentemperatur, wie durch den Bediener eingestellt, zu erzielen. Ein Kabinentemperatursensor 68 kann durch den Controller 50 mit dem HVAC-System 20 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 70 angegeben, um Daten über eine tatsächliche Kabinentemperatur an den Controller zu liefern. Die Steuerung kann dann programmiert sein, automatisch zu bestimmen, ob der Fahrgastraum ein Heizen oder Kühlen erfordert, um die benutzerdefinierte Temperatur zu erzielen. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur von der tatsächlichen Kabinentemperatur weiter weg ist, kann der Controller 54 das HVAC-System 20 steuern, eine größere Größe an Heizung oder Kühlung bereitzustellen, um die benutzerdefinierte Temperatur schneller zu erreichen. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur näher an der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt, kann der Controller 54 das HVAC-System 20 steuern, eine geringere Größe des Heizens oder Kühlens bereitzustellen, um die benutzerdefinierte Temperatur zu erreichen.
Das Fahrzeug 10 kann auch ein Infotainment-System 74 besitzen. Die Bedienerschnittstelle 50 für das HVAC-System 20 kann Teil des Infotainment-Systems 74 sein, kann eine separate Schnittstelle sein, die sich bei einem Infotainment-System 74 befindet, oder kann eine separate Schnittstelle sein, die sich in einem anderen Teil des Fahrzeugs 10 befindet. Der Controller kann mit dem Infotainment-System 74 und der Bedienerschnittstelle 50 über eine Kommunikationsleitung 46 oder eine separate Kommunikationsleitung (oder durch das interne Kommunikationsnetzwerk) in Kommunikation stehen. Das Infotainment-System 74 kann mit einer mobilen Einrichtung 76 gekoppelt sein, wie durch eine Kommunikationsleitung 78 dargestellt. Der Controller 54 kann drahtlos mit der mobilen Einrichtung 76 gekoppelt sein oder die mobile Einrichtung kann derart in das Fahrzeug 10 gesteckt sein, damit der Controller 54 auf Informationen von der mobilen Einrichtung 76 zugreifen kann. Bei der mobilen Einrichtung 76, auch als eine nomadische Einrichtung bekannt, kann es sich um ein Handy, einen Laptop-Computer, ein Tablet oder eine beliebige Anzahl an mobilen elektronischen Einrichtungen handeln, die eine drahtlose Netzwerkkonnektivität besitzen können. Die mobile Einrichtung 76 kann auch eine beliebige tragbare Einrichtung sein, die eine Navigationsapplikation bereitstellen kann.
Das Infotainment-System 74 kann ein fahrzeugbasiertes Rechensystem (VCS – Vehicle Based Computing System) sein. Ein Beispiel für ein derartiges VCS ist das von The Ford Motor Company hergestellte SYNC-System. Das Infotainment-System 74 kann konfiguriert sein zum Paaren mit der mobilen Einrichtung 76 über BLUETOOTH oder andere drahtlose Zwischenverbindungen.
Der Controller 54 ist auch konfiguriert zum Empfangen einer externen Umgebungstemperatur, dies kann durch einen äußeren Temperatursensor 80 oder alternativ über drahtlose Kommunikation mit einem anderen System oder Netzwerk bewerkstelligt werden, das eine externe Umgebungstemperatur liefern kann, wie durch eine Kommunikationsleitung 82 angegeben, oder von der mobilen Einrichtung 76, die mit einem anderen System oder einem anderen Netzwerk in Kommunikation steht, das eine externe Umgebungstemperatur, wie durch eine Kommunikationsleitung 84 angezeigt, durch die mobile Einrichtung 76 und an den Controller 54 liefern kann.
Die mobile Einrichtung 76 kann konfiguriert sein, ein Programm zu haben, das dem Benutzer Navigation von der aktuellen Position des Benutzers zu einem identifizierten Ziel liefern kann. Der Controller 54 kann mit dem HVAC-System 20 und dem Infotainment-System 74 gekoppelt und programmiert sein, das identifizierte Ziel aus der mobilen Einrichtung 76 zu extrahieren. Der Controller 54 kann dann in der Lage sein, das HVAC-System 20 zu optimieren, um Kabinenkomfort mit Motorkraftstoffökonomie auf der Basis der Reisezeit von dem aktuellen Ort des Fahrzeugs zum Ziel des Fahrzeugs auszugleichen.
Der Controller 54 kann programmiert sein, eine geschätzte Reisezeit des Fahrzeugs 10 von der mobilen Einrichtung 76 zu empfangen. Der Controller 54 kann die geschätzte Reisezeit von einer Navigationsapplikation auf der mobilen Einrichtung 76 extrahieren. Der Controller 54 kann die Ausgabe des HVAC-Systems 20 auf der Basis dessen modifizieren, dass die Reisezeit unter einem Zeitschwellenwert liegt. Die modifizierte HVAC-Systemausgabe kann als ein HVAC-Profil bezeichnet werden. Das modifizierte HVAC-Profil kann, wenn die Reisezeit unter einem Zeitschwellenwert liegt, eine Motorspätzündung blockieren, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt. Das modifizierte HVAC-Profil kann Steigungen bei Gangwechselplänen blockieren, wenn die Reisezeit unter dem Schwellenwert liegt und die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt.
Der Controller kann programmiert sein zum Liefern eines modifizierten HVAC-Profils, das die Benutzung des Klimaanlagenverdichters 42 blockiert, wenn die Reisezeit unter dem Schwellenwert liegt und die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt. Das modifizierte HVAC-Profil kann in diesem Fall Umgebungsluft verwenden, um heiße Kabinenluft auszuräumen.
Das Fahrzeug 10 kann auch zusätzliche Heiz- und Kühlmerkmale besitzen, die als Teil eines traditionellen HVAC-Systems angesehen oder nicht angesehen werden können, die den Fahrgästen Klimakomfort bereitstellen. Ein Beispiel dafür sind nichtgezeigte geheizte und gekühlte Sitze. Der Controller 54 kann auch an diese zusätzlichen Heiz- und Kühlmerkmale angeschlossen und programmiert sein, die Verwendung der Heiz- und Kühlmerkmale zu blockieren, wenn die Reisezeit unter dem Schwellenwert liegt.
Das HVAC-System 20 kann auch einen Bediener-Opt-Out-Schalter 90 besitzen. Der Opt-Out-Schalter 90 kann mit dem Controller 54 gekoppelt sein, konfiguriert, um zu gestatten, dass der Bediener das modifizierte HVAC-Profil deaktiviert. Der Opt-Out-Schalter 90 kann sich an der Bedienerschnittstelle 50 befinden. Der Opt-Out-Schalter 90 kann auch ein Touchscreen-Knopf auf einem Schirm des Infotainment-Systems 74 sein.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines HVAC-Systems mit verbesserter Effizienz auf der Basis von Reisezeit veranschaulicht. Ein Handlungsrechteck 100 eines HVAC-Systems wird initiiert. Das Handlungsrechteck 100 führt zu einer Entscheidungsraute 102, die eine Opt-Out-Einstellung für einen Benutzer zum Übersteuern des Systems bereitstellt. Falls das Opt-Out gewählt wird, endet der Logikfluss dann bei Ende 104.
Falls das Opt-Out nicht gewählt wird, fließt die Logik dann zur Entscheidungsraute 106. Bei der Entscheidungsraute 106 bestimmt der Logikfluss, ob eine Reisezeit empfangen worden ist. Falls keine Reisezeit empfangen worden ist, fließt die Logik dann zurück zum Handlungsrechteck 100 und kann in einer Schleife bleiben, bis solche Informationen empfangen werden, das HVAC-System ausgeschaltet wird oder das Opt-Out gewählt wird.
Die Reisezeit kann auf der geschätzten Zeitdauer basieren, die es möglicherweise braucht, um zwischen einem aktuellen Ort und einem identifizierten Ziel eines Fahrzeugs zu reisen. Die Reisezeit kann auch Geschwindigkeitsbeschränkungen von Straßen zwischen den Orten und Verkehrsflussmuster berücksichtigen. Die Reisezeit kann durch ein Navigationsprogramm geliefert werden. Das Navigationsprogramm kann durch eine mobile Einrichtung bereitgestellt werden. Die Reisezeit kann auf dem Empfangen einer jüngsten Browser-Vorgeschichte von einer mobilen Einrichtung basieren durch Vergleichen von Websites von der jüngsten Browser-Vorgeschichte mit lokalen Zielen und Wählen eines lokalen Ziels als identifiziertes Ziel. Dieses Szenarium kann das Verfolgen eines aktuellen Orts des Fahrzeugs beinhalten, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug auf dem Kurs zu einem der lokalen Ziele befindet, und dann Wählen des lokalen Ziels, zu dem sich das Fahrzeug auf Kurs befindet, als das identifizierte Ziel. Die jüngste Browser-Vorgeschichte kann mindestens vier Webseiten umfassen, die in umgekehrter chronologischer Reihenfolge innerhalb mindestens einer Stunde vor dem Starten des HVAC-Systems durchsucht wurden.
Falls eine Reisezeit empfangen worden ist, fließt die Logik zur Entscheidungsraute 108, wo die Reisezeit mit einem Zeitschwellenwert verglichen wird. Der Zeitschwellenwert kann auf eine konstante Zeitdauer wie etwa 15 Minuten unabhängig von Bedingungen eingestellt werden, wenngleich eine beliebige Zeitdauer verwendet werden kann. Auch der Zeitschwellenwert kann in Abhängigkeit von der Kabinentemperatur variieren. Falls beispielsweise die Kabinentemperatur zwischen 50 Grad und 80 Grad Fahrenheit liegt, kann der Zeitschwellenwert dann auf 30 Minuten eingestellt werden. Falls die Kabinentemperatur zwischen 35 Grad und 50 Grad Fahrenheit oder zwischen 80 Grad und 95 Grad Fahrenheit liegt, kann der Zeitschwellenwert auf 15 Minuten eingestellt werden. Falls die Kabinentemperatur unter 35 Grad oder über 95 Grad Fahrenheit liegt, kann der Zeitschwellenwert auf 5 Minuten eingestellt werden.
Falls die Reisezeit unter dem Zeitschwellenwert liegt, fließt die Logik zum Handlungsrechteck 110. Das Handlungsrechteck 110 sorgt für das Betätigen des HVAC-Systems, um die Kabinentemperatur auf die benutzerdefinierte Temperatur bei einer ersten Ausgabegröße auszurichten. Falls die Reisezeit oberhalb des Zeitschwellenwerts liegt, fließt die Logik zum Handlungsrechteck 112. Das Handlungsrechteck 112 sorgt für das Betreiben des HVAC-Systems, um die Kabinentemperatur mit der benutzerdefinierten Temperatur bei einer zweiten Ausgabegröße auszurichten.
Unter der ersten Ausgabegröße 110 kann die Logik zu einer Entscheidungsraute 114 fließen, um eine Umgebungstemperatur mit einer Kabinentemperatur und einer benutzerdefinierten Temperatur zu vergleichen. Falls die Umgebungstemperatur zwischen der Kabinen- und benutzerdefinierten Temperatur liegt, fließt die Logik zum Handlungsrechteck 116 und Umgebungsluft kann in die Kabine eingeblasen werden, bevor es zur Entscheidungsraute 118 weitergeht. Falls die Umgebungstemperatur außerhalb der Kabinen- und benutzerdefinierten Temperatur liegt, fließt die Logik dann direkt zur Entscheidungsraute 118.
Die Entscheidungsraute 118 bestimmt, in welchem primären HVAC-Modus das System arbeitet; ob das System heizt oder kühlt. Ein HVAC-Modus kann durch einen Benutzer gewählt oder einfach durch die Richtung bestimmt werden, in der die benutzerdefinierte Temperatur von der Kabinentemperatur weg liegt. Wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt, kann sich das HVAC in einem Heizmodus befinden. Falls die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der Kabinentemperatur liegt, kann sich das HVAC in einem Kühlmodus befinden.
Falls sich das HVAC-System in einem Heizmodus befindet, kann die Logik zu einem Handlungsrechteck 120 fließen, wobei die Spätzündung blockiert wird. Der Logikfluss kann auch zum Handlungsrechteck 122 fließen, wobei eine vorverstellende Gangwechselplanung blockiert wird. Die Logik kann dann zu einem Ende 124 fließen. Handlungsrechtecke sind in einer Reihenfolge gezeigt, doch versteht sich, dass sich diese in einer beliebigen Reihenfolge befinden können, simultan erzielt werden können oder die eine oder die andere möglicherweise nicht genutzt wird. Wie oben erörtert, sorgt Spätzündung und Vorverstellen von Gangwechselplänen für ein schnelleres Heizen des Fahrgastraums, aber bei Verlust an Kraftstoffökonomie und Effizienz. Falls die Reisezeit kurz ist, dann ist es der Verlust an Fahrzeugeffizienz nicht die vergrößerte Heizkapazität wert.
Falls sich das HVAC-System in einem Kühlmodus befindet, kann die Logik zu einem Handlungsrechteck 126 fließen, wo das Tastverhältnis eines Klimaanlagenverdichters für eine Periode der Dauer reduziert wird. Der Logikfluss kann sich auch zum Handlungsrechteck 128 bewegen, wo der Betrieb des Verdichters nahe dem Ende der Reisezeit vollständig blockiert wird. Das Tastverhältnis des Verdichters kann mit voller Geschwindigkeit für einen beginnenden Abschnitt der Reise betrieben werden, für einen mittleren Abschnitt der Reise reduziert werden und nahe einem Endabschnitt der Reise ausgeschaltet werden oder eine beliebige Kombination der obigen. Die Reduktion des Tastverhältnisses kann eine Modifikation des periodischen Durchlaufens, der Geschwindigkeit oder des Hubs, unter Anderem, des Verdichters beinhalten, um die Energieentnahme zu reduzieren. Bei einer Reduktion der Verdichterenergieentnahme kann der Logikfluss zu einem Ende 130 kommen. Der erste Ausgabegrößenströmungsweg reduziert das Tastverhältnis eines Klimaanlagenverdichters während des Kühlmodus, um die Kraftstoffökonomie und die Fahrzeugeffizienz zu verbessern. Insgesamt kann die erste Ausgabegröße das Ausräumen von heißer Luft aus der Kabine unter Verwendung von Umgebungsluft, das Betreiben des Klimaanlagenkompressors mit einer Standardrate für eine erste Zeitperiode, das Modifizieren des Tastverhältnisses des Verdichters, damit er sich für eine zweite Zeitperiode auf einer reduzierten Rate befindet, und schließlich das Blockieren der Verwendung des Verdichters vor dem Erreichen des identifizierten Ziels beinhalten.
Unter Rückkehr zum Flussweg der zweiten Ausgabegröße 112 fließt die Logik zu einer HVAC-Modus-Entscheidungsraute 132 ähnlich der der Entscheidungsraute 118. In diesem Zweig des Logikflusses fließt die Logik im Heizmodus durch Handlungsrechtecke 134 und 136, bevor sie zu einem Ende 124 kommt. Handlungsrechtecke 134 und 136 initiieren eine Spätzündung im Motor und Vorverstellen der Gangwechselpläne im Getriebe, was beides individuell die Heizfähigkeit des HVAC-Systems erhöhen kann. Wie bei dem anderen Zweig, der durch Handlungsrechtecke 120 und 122 fließt, können die Handlungsrechtecke 134 und 136 in beliebiger Reihenfolge, simultan oder nur in einer der beiden implementierten durchgeführt werden.
Falls sich das HVAC-System in einem Kühlmodus befindet, kann die Logik zum Handlungsrechteck 138 fließen, wobei dem Verdichter gestattet wird, die volle Leistung aufrechtzuerhalten, um das maximale Ausmaß an Kühlung, das von dem HVAC-System zur Verfügung steht, der Kabine bereitzustellen. Nach dem Handlungsrechteck 138 kann auch der zweite Ausgabegrößenzweig das Handlungsrechteck 128 enthalten, bevor er zum Ende 130 kommt, wobei das Verdichtertastverhältnis nahe dem Ende der Reisezeit modifiziert oder blockiert wird. Entweder im ersten Ausgabegrößen- oder zweiten Größenzweig kann es immer noch wünschenswert sein, das Tastverhältnis des Klimaanlagenverdichters um eine Zeitperiode zu reduzieren oder zu blockieren, bevor ein Ziel erreicht wird, um die Energie einzusparen.
Das Logikflussdiagramm von 2 ist ein Beispiel einer Flusslogik für ein HVAC-System mit einer auf der Reisezeit basierenden Steuerung. Einige der Schritte in diesem Beispiel können in verschiedenen Reihenfolgen in Betracht gezogen werden, einige der Schritte können ausfallen und zusätzliche Schritte können hinzugefügt werden. Das Logikflussdiagramm veranschaulicht lediglich ein Beispiel dessen, wie ein HVAC-System mit einer Struktur betrieben wird, die der ähnelt, wie sie in der Beschreibung von 1 beschrieben wird.
Wenngleich oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentschrift verwendeten Wörter Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung, wie sie beansprucht wird, abzuweichen. Die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte auszubilden.

Claims

System zum Bereitstellen einer effizienten Klimasteuerung in einem Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein HVAC-System, das konfiguriert ist zum Empfangen einer benutzerdefinierten Temperatur und einen Kabinentemperatursensor besitzt; und einen Controller, der an das HVAC-System gekoppelt ist und an eine mobile Einrichtung gekoppelt werden kann, wobei der Controller programmiert ist zum (i) Empfangen einer geschätzten Reisezeit des Fahrzeugs von der mobilen Einrichtung und (ii) Modifizieren einer Ausgabe des HVAC-Systems auf der Basis dessen, dass die Reisezeit unter einem Zeitschwellenwert liegt.
System nach Anspruch 1, wobei der Controller eine geschätzte Reisezeit aus einer Navigationsapplikation auf der mobilen elektronischen Einrichtung extrahiert.
System nach Anspruch 1, wobei die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt und das modifizierte HVAC-Profil eine Motorspätzündung blockiert.
System nach Anspruch 1, wobei die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt und das modifizierte HVAC-Profil Zunahmen bei Gangwechselplänen blockiert.
System nach Anspruch 1, wobei die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der tatsächlichen Kabinentemperatur liegt und das modifizierte HVAC-Profil die Verwendung eines Klimaanlagenverdichters blockiert.
System nach Anspruch 5, wobei das modifizierte HVAC-Profil Umgebungsluft nutzt, um heiße Kabinenluft auszuräumen.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Bediener-Opt-Out-Schalter, der mit dem Controller gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um dem Bediener zu gestatten, das modifizierte HVAC-Profil zu übersteuern.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor; ein HVAC-System; ein Infotainment-System, das konfiguriert ist zum Paaren mit einer mobilen Einrichtung; und einen Controller, der mit dem Motor, dem HVAC-System und dem Infotainment-System gekoppelt ist, wobei der Controller programmiert ist zum Identifizieren eines Ziels anhand der mobilen Einrichtung, Schätzen einer Reisezeit von einem aktuellen Ort zum Ziel und Optimieren des HVAC-Systems, um den Kabinenkomfort auf der Basis der Reisezeit gegen die Motorkraftstoffökonomie auszugleichen.
Verfahren zum Steuern eines HVAC-Systems in einem Fahrzeug, das Folgendes umfasst: Empfangen einer Kabinentemperatur; Empfangen einer benutzerdefinierten Temperatur; Empfangen einer Reisezeit auf der Basis eines aktuellen Orts und eines identifizierten Ziels des Fahrzeugs; und Betreiben des HVAC-Systems, um die Kabinentemperatur auf die benutzerdefinierte Temperatur bei einer ersten Ausgabegröße auszurichten, falls die Reisezeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt, und einer zweiten Ausgabegröße, falls die Reisezeit den Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Reisezeit durch ein Navigationsprogramm geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Navigationsprogramm durch eine mobile Einrichtung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin Folgendes umfasst: Empfangen einer jüngsten Browser-Vorgeschichte von einer mobilen Einrichtung; Vergleichen von Websites aus der jüngsten Browser-Vorgeschichte mit lokalen Zielen; Verfolgen des aktuellen Orts des Fahrzeugs, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug Kurs zu einem der lokalen Ziele hat; und Wählen des einen der lokalen Ziele, auf die das Fahrzeug Kurs hat, als das identifizierte Ziel.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die jüngste Browser-Vorgeschichte mindestens vier Webseiten umfasst, die in umgekehrter chronologischer Reihenfolge innerhalb mindestens einer Stunde vor dem Starten des HVAC-Zyklus durchsucht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend das Empfangen einer Umgebungstemperatur, wobei die erste Ausgabegröße das Blasen von Umgebungsluft in die Kabine beinhaltet, falls die Umgebungstemperatur zwischen der Kabinen- und benutzerdefinierten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Umgebungstemperatur durch eine mobile Einrichtung geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt, die erste Ausgabegröße eine Spätzündung in einem Motor blockiert, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, und die zweite Ausgabegröße die Spätzündung in einem Motor initiiert, um schneller Wärme zu einer Kabine zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn die benutzerdefinierte Temperatur oberhalb der Kabinentemperatur liegt, die erste Ausgabegröße vorverstellte Gangwechselpläne blockiert, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, und die zweite Ausgabegröße vorverstellte Gangwechselpläne initiiert, um schneller Wärme zu einer Kabine zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn die benutzerdefinierte Temperatur unterhalb der Kabinentemperatur liegt, die erste Ausgabegröße das Tastverhältnis eines Klimaanlagenverdichters reduziert, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, und die zweite Ausgabegröße das Tastverhältnis eines Klimaanlagenverdichters erhöht, um die Kabine schneller zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Ausgabegröße das Ausräumen von heißer Luft aus der Kabine unter Verwendung von Umgebungsluft, das Betreiben des Tastverhältnisses des Klimaanlagenverdichters mit einer Standardrate, mit einer Standardgeschwindigkeit und einer Standardverdrängung für eine erste Zeitperiode und das Modifizieren des Tastverhältnisses des Klimaanlagenverdichters auf eine reduzierte Rate, Geschwindigkeit oder Verdrängung für eine zweite Zeitperiode vor dem Erreichen des identifizierten Ziels beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Opt-Out-Einstellung für einen Benutzer, um die erste Ausgabegröße mit der zweiten Ausgabegröße zu übersteuern.