用于对电气化机动车进行空气调节的空调系统和方法与流程

1.本发明涉及用于对电气化机动车(电动车辆或混合动力车辆)进行空气调节的空调系统和方法，其中，所述机动车具有内部空间以及高压蓄能器。


背景技术：

2.例如在文献de 10 2014 226 514 a1中描述这样的空调系统和这样的方法。
3.为了驱动电动车辆或混合动力车辆，这种车辆包括具有用于供能的蓄能器的传动系。所述蓄能器典型地是尺寸相应合适的高压电池，所述高压电池在下文中也称为高压蓄能器。通常地，所述蓄能器在充电或放电过程中加热，其中，在过度加热的情况下存在高压蓄能器的特别是永久性能退化或寿命缩短的危险。因此，所述蓄能器通常在运行中被相应地冷却且为此经常连接到车辆的空调循环上，所述空调循环也用于内部空间空气调节。所述空调循环具有确定的性能、亦即确定的最大冷却潜力，所述冷却潜力可考虑用于对内部空间以及高压蓄能器进行冷却。根据这两个部件的冷却需求，在此可能如此产生冲突，即，冷却潜力不足以满足在高压蓄能器上和在内部空间中的相应的冷却需求。根据冷却潜力的分布的优先级，在这种情况下应考虑要么提高高压蓄能器的热负荷要么损失在内部空间中的舒适度。
4.为了在电动车辆或混合动力车辆中降低在内部空间的空气调节时的能耗且为了通过降低从高压蓄能器汲取的能量来获得车辆的提高的里程，根据现有技术将用于对乘客空间进行空气调节的装置与蓄能器相互热耦合，以便交换冷却介质。由此可能的是，在确定的情况下首先在这两个部件之间交换热量，而不是激活用于空气调节的装置。例如吸收蓄能器的热能、特别是废热且将其放出给用于对乘客空间进行空气调节的装置。只要乘客空间的实际温度位于在预定的温度范围内，就会发生这种情况。通过这种方式实现蓄能器的冷却，而无需激活用于空气调节的装置。导出的热量放出到乘客空间中，然而仅仅只要乘客空间的温度位于在预定的温度范围内。
5.在上述现有技术中，电动车辆或混合动力车辆具有内部空间以及高压蓄能器，这两者能借助于车辆的空调设备进行空气调节，其中，空调设备具有确定的冷却潜力。在此，高压蓄能器(hvs)具有当前的hvs温度，且内部空间具有当前的内部空间温度。在预调节模块中，将高压蓄能器借助于空调设备冷却到低于hvs运行温度的hvs温度，以便预调节高压蓄能器。
6.由此尽管当前不存在关于高压蓄能器的冷却要求且当前hvs温度采取低于hvs运行温度的值，还是借助于空调设备冷却高压蓄能器。因此有利地实现将高压蓄能器过冷到低于该高压蓄能器的hvs运行温度。通过所述所谓的预调节于是通过有利的方式产生冷缓冲()，该冷缓冲在时间上推迟在高压蓄能器上可能的冷却要求的时刻。基于冷缓冲，可以在没有由于过度加热而导致性能退化的情况下加热高压蓄能器，而无需采用用于对高压蓄能器进行冷却的空调设备。于是，所述空调设备特别是仅仅可用于以完全的冷却潜力对内部空间进行冷却。通过这种方式，高压蓄能器也形成关于其本身的空气调节
的冷储备()。高压蓄能器的预调节特别是有前瞻性地已经在如下阶段中实现，在所述阶段中通常将不实现高压蓄能器的冷却或者仅仅实现高压蓄能器的少的冷却。
7.在预调节模式之外特别是实现将hvs温度调节到hvs运行温度，该hvs温度位于适合的hvs运行温度范围内，以便避免性能退化或损坏。
8.在所述文献de 10 2014 226 514 a1中那么总而言之在考虑将高压蓄能器作为冷缓冲以便减轻在行驶期间空调设备用于内部空间的能量需求的情况下，发生高压蓄能器的预调节。在此已经考虑如下可能，即，基于导航数据在过冷的情况下考虑内部空间和高压蓄能器的未来的温度。
9.此外，由文献wo 2019/238389 a1已知基于使用数据、如天气和预期的停留时间预测对预调节的期望。车辆用户获得消息且必须确认所推荐的预调节。
10.最后，文献us 2017/0008375 a1形成在考虑时间阈值的情况下用于预调节的现有技术。


技术实现要素：

11.本发明的任务在于，提出用于对电动车辆或混合动力车辆进行空气调节的方法以及装置，在所述方法中不仅进一步避免或至少降低在车辆的内部空间中的舒适度损失而且进一步避免或至少降低高压蓄能器的可能的性能退化。
12.所述任务按照本发明通过独立权利要求的特征解决。有利的设计方案、进一步扩展方案和变型是从属权利要求的技术方案。结合所述方法所提及的优点和设计方案按照意义也适用于空调系统，且反之亦然。
13.本发明涉及一种空调系统，所述空调系统包括一种用于对电气化机动车进行空气调节的方法，所述机动车具有内部空间以及高压蓄能器，所述空调系统包括空调设备以及电子控制单元，其中，空调设备构成为不仅用于对内部空间进行空气调节而且用于对高压蓄能器进行空气调节，且控制单元具有用于在停放的车辆的充电期间在行驶开始之前实施预调节模式的预调节模块。预调节模块设计为使得至少能预测行驶路程的长度和在所述行驶路程的长度上的外部温度是的，且根据所述预测要么如果在行驶路程的长度上预测的外部温度小于由高压蓄能器要求的热阈值目标温度，那么高压蓄能器能用作蓄热器；要么如果在行驶路程的长度上预测的外部温度大于由高压蓄能器要求的热阈值目标温度，那么所述高压蓄能器能用作蓄冷器。有利地附加地也可以考虑预测的高度特性()。
14.本发明基于如下考虑：
15.本发明基本上考虑将高压蓄能器作为用于高压蓄能器本身和车辆的内部空间的蓄热器。
16.根据现有技术的高压蓄能器(hvs)的预调节(voko)将高压蓄能器冷却或加热到期望温度。在加热的情况下，所述期望温度目前位于最大5℃(交流充电)或20℃(直流充电)。已知的预调节不考虑利用高压蓄能器作为蓄热器且不考虑来自导航(目的地类别、路线信息)或天气预测的数据以便优化在行驶期间的总能耗(并因此优化里程)或者以便附加地优化行程时间。
17.关于即将到来的路线的信息不被已知的预调节用于使目标温度优化地匹配于路
程和天气信息。由此用于优化在行驶期间的能耗的潜力保持不被利用。在例如非常冷的温度下，根据当前现状由于加热高压蓄能器和内部空间在行驶期间存在附加的能耗。附加地，在路线中考虑的快速充电过程在高压蓄能器的低温的情况下强烈受限。
18.本发明的基本原理：
19.借助于对外部温度和行驶路程的长度的预测以及高压蓄能器用作蓄热器，通过按照本发明新提出的预调节策略(voko+)来降低在行驶期间的能耗。对外部温度和行驶路程的长度的预测不仅可以在输入路线目的地的情况下而且可以在没有输入路线目的地的情况下在激活“voko+”的情况下实现。“voko+”规定将高压蓄能器加热或冷却超过现有技术的目标温度，以便在行驶期间利用由此产生的热缓冲来保持高压蓄能器和内部空间的温度。关于在路线的结束处的充电停放的信息可用于实现具有相应的目标温度的所述充电停放。
20.本发明的优点：
21.可以降低特别是在外部温度低的情况下在行驶期间的能耗。更大的里程以及必要时较少的行程时间(由于基于优化的hvs温度实现更短的充电停放)是可能的。例如对于在由车辆用户在前一天晚上规划的冬季的长途行驶产生：通过规划针对出发时间的相应的预调节所产生的潜力。
附图说明
22.在以下根据附图进一步阐明本发明的一个实施例。图中：
23.图1示出按照本发明的空调系统的高度简化的方框图；
24.图2示出在电动车辆的高压蓄能器上和内部空间中的温度曲线，所述温度曲线在外部温度低的情况下通过按照本发明的预调节产生；
25.图3示出按照本发明的措施和效果的概览的总方案视图；
26.图4示出在电动车辆的高压蓄能器上和在内部空间中的温度曲线，所述温度曲线在外部温度低的情况下在没有预调节的情况下产生；以及
27.图5示出在电动车辆的高压蓄能器上和在内部空间中的温度曲线，所述温度曲线在外部温度低的情况下利用根据现有技术的预调节产生。
具体实施方式
28.在图1中示意地作为方框图示出按照本发明的空调系统2。空调系统2具有空调设备4，所述空调设备不仅用于对未进一步示出的电动车辆或混合动力车辆的高压蓄能器6进行空气调节而且用于对该车辆的内部空间8进行空气调节。空调系统2此外具有控制单元10，所述控制单元通过控制线和信号线——其示出为虚线——与多种部件连接。如此，控制单元10驱控空调设备4且为了确定车辆数据此外与在内部空间8中和在高压蓄能器6上的传感器12以及与导航系统14连接。控制单元10具有预调节模块11，该预调节模块优选地以计算机程序产品(软件程序)的形式用于在停放的车辆的充电期间在行驶开始t2之前实施预调节模式voko+。
29.图2示出用于在外部温度t
外部
低的情况下在加热的情况下按照本发明的预调节模式voko+的示例的高压蓄能器温度t_hvs和内部空间温度t_i随时间t的曲线。特别是示出按照本发明预定的高压蓄能器目标温度t
目标,hvs
和内部空间目标温度t
目标,内部空间
的曲线。此外，在
t-t图中记录了通常高压蓄能器6的由高压蓄能器调节器预定的热阈值t
热阈值，hvs
、用于热泵运行的排放温度t
排放,wp
、车辆的相应当前的环境温度t
环境
以及车辆在行驶开始t2时或者在预调节的结束时(例如在车库中)的环境温度t
环境,0
。
30.行驶路程s
行驶
通过行驶开始t2和行驶结束t3限定。车辆在行驶开始t2之前停放以便充电。按照本发明的预调节模式voko+在时刻t0开始。在此，在时刻t0优选地单独开始高压蓄能器6的加热。内部空间8的加热可以延迟地在时刻t1开始。外部温度t
外部
在这种情况下小于在行驶开始t2时的环境温度t
环境,0
且明显小于由高压蓄能器6要求的热阈值目标温度t
热阈值，hvs
。高压蓄能器6那么按照本发明优选地用作蓄热器：
31.利用按照本发明的空调系统因此在停放的车辆的充电期间在行驶开始t2之前实施预调节方法或预调节模式voko+。在此，对于下一行驶首先预测行驶路程s
行驶
的长度和在行驶路程s
行驶
的所述长度上的外部温度t
外部
，且根据所述预测高压蓄能器6如此作为蓄热器准备，使得在行驶直至行驶结束t3期间尽可能不需要再加热高压蓄能器。优选地，为此在激活预调节模式voko+的情况下，如此使得高压蓄能器6加热到提高的高压蓄能器目标温度t
目标,hvs
，该高压蓄能器目标温度位于在由高压蓄能器(6)要求的热阈值目标温度t
热阈值，hvs
之上，使得由此产生的热缓冲可用于将高压蓄能器温度t_hvs保持在热阈值目标温度t
热阈值，hvs
之上直至行驶结束t3。
32.换言之，相应地相对于热阈值目标温度t
热阈值，hvs
提高的高压蓄能器目标温度t
目标,hvs
根据行驶路程s
行驶
预测的长度和在行驶路程s
行驶
的长度上的外部温度t
外部
来确定和预定。该提高的高压蓄能器目标温度t
目标,hvs
可以相比于具有如下高压蓄能器目标温度的已知的预调节明显更高，所述高压蓄能器目标温度仅仅必须确保在行驶开始t2之前安全地达到由高压蓄能器6要求的热阈值目标温度t
热阈值，hvs
和内部空间目标温度t
目标,内部空间
。这从图2与图5的比较中清晰可见。仍然更大的区别在图2与图4的比较中示出，图4示出没有预调节情况下的现有技术。
33.在本发明的进一步扩展方案中，通过按照本发明的预调节模式voko+，高压蓄能器6的产生的多余的热量也可以在行驶期间用于内部空间8的加热，至少直至高压蓄能器温度t_hvs低于用于热泵运行的排放温度t
排放,wp
。
34.如果在行驶结束t3时存在充电停放，那么可以按照如下匹配排放温度t
排放,wp
。
35.原则上，预调节模式voko+能附加地在考虑规划的充电停放的情况下实施，其中，关于充电停放的信息在行驶结束t3之前或在行驶结束时可用于此，使得所述充电停放能达到具有预定的充电目标温度t
目标,hvs,充电停放
。
36.优选地，在行驶开始t2之前的充电期间，用于加热内部空间8和高压蓄能器6的必要的能量可以从电网或车辆内部的存在的热源(功率控制装置、电气连续式加热器或者在充电过程期间用于加热的充电装置的余热)。
37.图3示出按照本发明的预调节模式voko+的总方案的示例性概览。
38.对行驶路程s
行驶
的长度和对于所述行驶路程s
行驶
的长度的外部温度t
外部
的预测可以在激活预调节模式voko+的情况下，不仅于在导航系统14中输入路线目标的情况下(“已知路线”)而且在没有(“没有已知路线”)输入路线目标的情况下实施。
39.变型1：已知路线
[0040]-确定用于针对出发时间t2预调节的hvs的目标温度t
目标,hvs
。
[0041]
变型2：未知路线
[0042]-利用用户数据来确定最小行驶路程(并因此确定hvs的最小目标温度t
目标,hvs
)
[0043]
优化变量可以是能耗和行程时间。
[0044]
在导航系统中没有输入路线目标的情况下，那么在激活预调节模式voko+的情况下，能实施对较早的定义的车辆使用数据的分析。
[0045]
例如较早的定义的和存储的车辆使用数据能被分析以用于预测最小预期的行驶路程。

技术特征：
1.用于对电气化机动车进行空气调节的空调系统，所述机动车具有内部空间(8)以及高压蓄能器(6)，所述空调系统包括空调设备(4)以及电子控制单元(10)，其中，所述空调设备(4)构成为不仅用于对内部空间(8)进行空气调节而且用于对高压蓄能器(6)进行空气调节，且所述控制单元(10)如此具有预调节模块(11)，所述预调节模块用于在停放的车辆的充电期间在行驶开始(t2)之前实施预调节模式(voko+)，使得至少能预测行驶路程(s
行驶
)的长度和在所述行驶路程(s
行驶
)的长度上的外部温度(t
外部
)且根据所述预测，要么如果在行驶路程(s
行驶
)的长度上预测的外部温度(t
外部
)小于由高压蓄能器(6)要求的热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)，那么高压蓄能器(6)能用作蓄热器；要么如果在行驶路程(s
行驶
)的长度上预测的外部温度(t
外部
)大于由高压蓄能器(6)要求的热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)，那么所述高压蓄能器能用作蓄冷器。2.根据上述权利要求之一所述的空调系统，其特征在于，在激活所述预调节模式(voko+)的情况下如此规定，要么将高压蓄能器(6)加热到位于在由高压蓄能器(6)要求的热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)之上的提高的目标温度(t
目标,hvs
)上，要么将高压蓄能器(6)冷却到位于在由高压蓄能器(6)要求的热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)之下的降低的目标温度(t
目标,hvs
)上，使得由此产生的热缓冲或冷缓冲能用于将高压蓄能器温度(t_hvs)保持在热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)之上或之下直至行驶结束(t3)。3.根据权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于，在激活预调节模式(voko+)的情况下，所述行驶路程(s
行驶
)的长度的预测和对于所述行驶路程(s
行驶
)的所述长度的外部温度(t
外部
)的预测不仅能在导航系统(14)中输入路线目标的情况下而且能在没有输入路线目标的情况下实施。4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，在激活预调节模式(voko+)的情况下，所述行驶路程(s
行驶
)的长度的预测和对于所述行驶路程(s
行驶
)的所述长度的外部温度(t
外部
)的预测通过分析较早的定义的车辆使用数据能在导航系统中没有输入路线目标的情况下实施。5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，较早的定义的和存储的车辆使用数据能被分析以用于预测最小预期的行驶路程。6.根据上述权利要求之一所述的空调系统，其特征在于，所述预调节模式(voko+)能附加地在考虑规划的充电停放的情况下实施，其中，关于充电停放的信息在行驶结束(t3)之前或结束时可用，使得所述充电停放能达到具有预定的充电目标温度(t
目标,hvs,充电停放
)。7.根据上述权利要求之一所述的空调系统，其特征在于，在激活所述预调节模式(voko+)的情况下，在加热的情况下提高的目标温度(t
目标,hvs
)或者在冷却的情况下降低的目标温度(t
目标,hvs
)能如此预定，即不仅确保高压蓄能器温度(t_hvs)在加热的情况下保持在热阈值目标温度(t
热阈值，hvs
)之上或者在冷却的情况下保持在所述热阈值目标温度之下，而且也确保内部空间温度(t_i)保持在大约预定的内部空间目标温度(t
目标,内部空间
)上直至行驶结束(t3)。8.用于根据上述权利要求之一所述的空调系统的电子控制单元(10)，所述电子控制单元包括用于在停放的车辆的充电期间在行驶开始(t2)之前实施预调节模式(voko+)的预调节模块(11)。9.预调节模块(11)，所述预调节模块用于以用于根据上述权利要求之一所述的空调系
统的电子控制单元(10)的计算机程序产品的形式实施所述预调节模式(voko+)。

技术总结
本发明涉及用于对电气化机动车进行空气调节的空调系统，所述机动车具有内部空间以及高压蓄能器，所述空调系统包括空调设备以及电子控制单元，其中，空调设备构成为不仅用于对内部空间进行空气调节而且用于对高压蓄能器进行空气调节，且控制单元如此具有预调节模块，所述预调节模块用于在停放的车辆的充电期间在行驶开始之前实施预调节模式，使得至少能预测行驶路程的长度和在行驶路程的长度上的外部温度，且根据所述预测要么如果在行驶路程的长度上预测的外部温度小于由高压蓄能器要求的热阈值目标温度，那么高压蓄能器能用作蓄热器；要么如果在行驶路程的长度上预测的外部温度大于由高压蓄能器要求的热阈值目标温度，那么所述高压蓄能器能用作蓄冷器。那么所述高压蓄能器能用作蓄冷器。那么所述高压蓄能器能用作蓄冷器。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：宝马股份公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2023/6/27