DE102011004831A1

DE102011004831A1 - Energy management for a motor vehicle with heating or air conditioning system

Info

Publication number: DE102011004831A1
Application number: DE102011004831A
Authority: DE
Inventors: Georg Gerstenbrandt; Robert HERBOLZHEIMER; Marcus Nadler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-08-30
Also published as: WO2012116894A1

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Energiemanagement-Verfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Heiz- oder Klimatisierungssystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder eine Hybridfahrzeug. Das Heiz- oder Klimatisierungssystem umfasst mindestens einen elektrischen Verbraucher, beispielsweise einen elektrischen Kältemittelverdichter oder einen elektrischen Heizer. Gemäß dem Verfahren werden in einer Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystems funktionsbezogene Wunschleistungen für Funktionen des Heiz- oder Klimatisierungssystems berechnet. Die berechneten Wunschleistungen werden einer Energiemanagement-Einheit mitgeteilt. In der Energiemanagement-Einheit erfolgt dann eine Freigabe von Leistung für die einzelnen Funktionen basierend auf den mitgeteilten Wunschleistungen. Die Leistungsfreigabe wird der Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystem mitgeteilt, welches dann die Ansteuerung der Aktoren des Heiz- oder Klimatisierungssystems veranlasst.One aspect of the invention relates to an energy management method for a motor vehicle with a heating or air conditioning system, in particular for an electric vehicle or a hybrid vehicle. The heating or air conditioning system comprises at least one electrical consumer, for example an electrical refrigerant compressor or an electrical heater. According to the method, function-related desired services for functions of the heating or air-conditioning system are calculated in a control of the heating or air-conditioning system. The calculated desired services are communicated to an energy management unit. Power is then released in the energy management unit for the individual functions on the basis of the notified desired services. The power release is communicated to the control of the heating or air conditioning system, which then triggers the actuation of the actuators of the heating or air conditioning system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konzept für ein Energiemanagement eines Kraftfahrzeugs mit einem einen elektrischen Klimatisierungsverbraucher umfassenden Heiz- oder Klimatisierungssystem, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.The invention relates to a concept for energy management of a motor vehicle with a heating or air conditioning system comprising an electrical air conditioning consumer, in particular for an electric or hybrid vehicle.

Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge umfassen häufig ein Heizsystem oder ein Klimatisierungssystem (beispielsweise eine vollautomatische Klimaanlage), welches ein oder mehrere elektrifizierte Verbraucher verwendet, beispielsweise einen elektrischen Kältemittelverdichter im Kältemittelkreislauf und/oder einen elektrischen Heizer zum Heizen der Innenraumluft. Im Gegensatz dazu wird in konventionellen verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen der Kältemittelverdichter typischerweise über den Antriebsstrang angetrieben und als Heizer wird ein durch die Wärme der Kühlflüssigkeit aufgeheizter Wärmetauscher verwendet.Electric vehicles and hybrid vehicles often include a heating system or an air conditioning system (for example, a fully automatic air conditioning system) that uses one or more electrified consumers, for example, an electric refrigerant compressor in the refrigerant cycle and / or an electric heater for heating the indoor air. In contrast, in conventional internal combustion engine driven automobiles, the refrigerant compressor is typically driven by the power train, and a heater heated by the heat of the coolant is used as the heater.

In modernen Kraftfahrzeugen ist häufig ein zentrales Energiemanagement vorgesehen, welches den Verbrauch elektrischer Energie in den einzelnen elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs steuert und überwacht. Für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge wird aufgrund der höheren Anzahl von elektrischen Verbrauchern (wie elektrischer Traktionsmaschine und elektrischen Klimatisierungsverbrauchern) und der eingeschränkten Kapazität des elektrischen Energiespeichers ein umfangreicheres und intelligenteres Energiemanagement benötigt als für konventionelle verbrennungsmotorisch angetriebene Fahrzeuge.In modern motor vehicles, central energy management is often provided which controls and monitors the consumption of electrical energy in the individual electrical consumers of the vehicle. For electric vehicles and hybrid vehicles, due to the higher number of electrical consumers (such as electric traction machines and electric air conditioning consumers) and the limited capacity of the electric energy storage, a more extensive and intelligent energy management is required than for conventional internal combustion engine driven vehicles.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Energiemanagement für ein Kraftfahrzeug mit einem Heiz- oder Klimatisierungssystem mit elektrischen Verbrauchern anzugeben, insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug.It is an object of the invention to provide a suitable energy management for a motor vehicle with a heating or air conditioning system with electrical consumers, in particular for an electric vehicle or hybrid vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is solved by the features of the independent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Energiemanagement-Verfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Heiz- oder Klimatisierungssystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder eine Hybridfahrzeug. Unter einem Heizsystem wird im Unterschied zu einem Klimatisierungssystem ein System verstanden, welches nicht zwingend eine Kühlfunktion aufweist. Das Heiz- oder Klimatisierungssystem umfasst mindestens einen elektrischen Verbraucher (beispielsweise einen elektrischen Kältemittelverdichter des Kühlmittelkreislaufs oder einen elektrischen Heizer). Bei dem mindestens einen elektrischen Verbraucher handelt es sich vorzugsweise um einen Hochvoltverbraucher, d. h. um eine Komponente, die mit einer Spannungsversorgung von mehr als 60 V arbeitet, wie beispielsweise ein typischer elektrischer Kältemittelverdichter oder ein elektrischer Heizer.A first aspect of the invention relates to an energy management method for a motor vehicle with a heating or air conditioning system, in particular for an electric vehicle or a hybrid vehicle. In contrast to an air conditioning system, a heating system is understood to mean a system which does not necessarily have a cooling function. The heating or air conditioning system comprises at least one electrical load (for example, an electrical refrigerant compressor of the refrigerant circuit or an electric heater). The at least one electrical load is preferably a high-voltage consumer, i. H. a component that operates with a voltage greater than 60V, such as a typical electrical refrigerant compressor or an electric heater.

Gemäß dem Verfahren werden in einer Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystems funktionsbezogene Wunschleistungen für Funktionen des Heiz- oder Klimatisierungssystems berechnet. Funktionen des Heiz- oder Klimatisierungssystems sind beispielsweise eine Beschlagsvermeidung einer Fahrzeugscheibe, eine Innenraumkühlung (beispielsweise entweder in Form einer schnellen Abkühlfunktion bei stark aufgeheiztem Innenraum oder in Form einer Erhaltungskühlung bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung), eine Innenraumheizung, die Kühlung des elektrischen Energiespeichers oder die Heizung des elektrischen Energiespeichers. Hierbei werden vorzugsweise nur die Wunschleistungen für diejenigen Funktionen berechnet, die auch tatsächlich von dem Steuergerät angefordert werden. Das Steuergerät berechnet vorzugsweise die zur Sicherstellung des Klimakomforts im Innenraum benötigten elektrischen Wunschleistungen; außerdem berechnet es vorzugsweise die für die Kühlung oder Heizung des elektrischen Energiespeichers erforderliche elektrische Leistung.According to the method, function-related desired performances for functions of the heating or air-conditioning system are calculated in a control of the heating or air-conditioning system. Functions of the heating or air conditioning system, for example, a fog avoidance of a vehicle window, interior cooling (for example, either in the form of a fast cooling function in strongly heated interior or in the form of maintenance cooling in already stabilized interior air conditioning), an interior heating, the cooling of the electrical energy storage or the heating of the electrical energy storage. In this case, preferably only the desired services for those functions are calculated, which are actually requested by the control unit. The control unit preferably calculates the electrical desired power required to ensure the indoor climate comfort; In addition, it preferably calculates the electric power required for cooling or heating the electric energy storage.

Gemäß dem Verfahren werden die berechneten Wunschleistungen einer Energiemanagement-Einheit mitgeteilt, die vorzugsweise nicht nur für das Energiemanagement des Heiz- oder Klimatisierungssystems zuständig ist, sondern auch die anderen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs überwacht, beispielsweise den elektrischen Antrieb. Die Wunschleistungen der einzelnen Funktionen können direkt der Energiemanagement-Einheit mitgeteilt werden; alternativ können die Wunschleistungen der einzelnen Funktionen auch indirekt der Energiemanagement-Einheit mitgeteilt werden, indem beispielsweise eine Gesamtwunschleistung für N Funktionen und Einzelwunschleistungen für N – 1 Funktionen mitgeteilt werden.According to the method, the calculated desired services are communicated to an energy management unit, which is preferably not only responsible for the energy management of the heating or air conditioning system, but also monitors the other electrical consumers of the vehicle, for example the electric drive. The desired services of the individual functions can be communicated directly to the energy management unit; Alternatively, the desired services of the individual functions can also be communicated indirectly to the energy management unit, for example by communicating a total desired service for N functions and individual request services for N-1 functions.

Die Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystems und die Energiemanagement-Einheit sind dazu vorzugsweise durch ein Bussystem (beispielsweise CAN-Bus) miteinander verbunden.The control of the heating or air conditioning system and the energy management unit are preferably connected to each other by a bus system (for example, CAN bus).

In der Energiemanagement-Einheit erfolgt dann eine Freigabe von Leistung für die einzelnen Funktionen basierend auf den mitgeteilten Wunschleistungen. Die Freigabe erfolgt hierbei vorzugsweise unter Berücksichtigung einer Priorisierung der Funktionen (d. h. anhand einer Einordnung der Funktionen nach Vorrangigkeit), da die verfügbare elektrische Gesamtleistung begrenzt ist. Hierbei werden beispielsweise sicherheitsrelevanten Funktionen wie beispielsweise die Beschlagsvermeidungsfunktion gegenüber reinen Komfortfunktionen wie beispielsweise dem Abkühlvorgang bei stark aufgeheiztem Innenraum höher priorisiert. Da der Energiemanagement-Einheit die Wunschleistungen der einzelnen angefragten Funktionen bekannt ist und jeweils eine Zuordnung zwischen Wunschleistung und Funktion besteht, kann die Energiemanagement-Einheit die Freigabe der elektrischen Leistungen priorisieren.In the energy management unit, the power is then released for the individual functions based on the desired services communicated. The release is preferably carried out taking into account a prioritization of the functions (ie by means of a classification of the functions according to priority), since the available total electrical power is limited. Here, for example, safety-relevant functions such as the anti-fog function over pure comfort features such as the cooling process at strong heated interior prioritized higher. Since the energy management unit knows the desired services of the individual requested functions and there is an association between the desired service and the function, the energy management unit can prioritize the release of the electrical services.

Die Priorisierung berücksichtigt dabei vorzugsweise nicht nur die Klimatisierungsfunktionen, sondern auch Leistungen, die nicht klimarelevanten Verbrauchern zugewiesen sind (wie beispielsweise die Leistung des elektrischen Antriebsmotors). Die Leistungsfreigabe wird der Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystems mitgeteilt, welches dann die entsprechende Ansteuerung der Aktoren des Heiz- oder Klimatisierungssystems veranlasst.The prioritization preferably takes into account not only the air conditioning functions, but also services that are not assigned to consumers that are not relevant to the climate (such as the power of the electric drive motor, for example). The power release is communicated to the controller of the heating or air conditioning system, which then causes the appropriate control of the actuators of the heating or air conditioning system.

Im Rahmen der Leistungsfreigabe können den einzelnen Funktionen in Abhängigkeit der Priorität der jeweiligen Funktion und in Abhängigkeit der verfügbaren Leistungsreserve statt der angeforderten Wunschleistung überhaupt keine Leistung, ein geringere Leistung als die Wunschleistung oder genau die Wunschleistung zugesprochen werden. Vorzugsweise werden die freigegebener Leistungen für die freigegebenen Funktionen des Heiz- oder Klimatisierungssystems dem Steuergerät mitgeteilt; alternativ wäre es denkbar, nur die Freigabe oder Nichtfreigabe (ohne konkrete Leistungsangabe) für jede angeforderte Funktion dem Steuergerät mitzuteilen.Within the framework of the performance release, depending on the priority of the respective function and depending on the available performance reserve, no performance, less performance than the desired performance or exactly the desired performance can be awarded to the desired functions. Preferably, the shared services for the enabled functions of the heating or air conditioning system are communicated to the control unit; Alternatively, it would be conceivable to communicate only the release or non-release (without concrete performance specification) for each requested function to the control unit.

Das erfindungsgemäße Energiemanagement-Verfahren basiert also auf einer Übermittelung der Wunschleistungen der angeforderten Klimafunktionen an die Energiemanagement-Einheit, wodurch es der Energiemanagement-Einheit ermöglicht wird, die Leistungsanfragen der einzelnen Funktionen des Heiz- und Klimatisierungssystems zu unterscheiden und eine Priorisierung bei der Leistungsfreigabe vorzunehmen. Es können Leistungsanfragen einzelner (wichtigerer) Klimafunktionen (oder Funktionen weiterer nicht-klimarelevanter Verbraucher) gegenüber der Leistungsanfrage anderen (weniger wichtiger) Funktionen priorisiert werden. Bei der Priorisierung können somit sicherheitsrelevante Funktionen (beispielsweise eine Beschlagsvermeidungsfunktion) von einer Komfortfunktion (beispielsweise der Abkühlvorgang bei stark aufgeheiztem Innenraum) unterschieden werden.The energy management method according to the invention is thus based on a transmission of the desired services of the requested climate functions to the energy management unit, which enables the energy management unit to distinguish the power requests of the individual functions of the heating and air conditioning system and to prioritize the power release. Performance requests of individual (more important) climate functions (or functions of other non-climate relevant consumers) can be prioritized over the performance request of other (less important) functions. In the prioritization, security-relevant functions (for example a fitting prevention function) can thus be distinguished from a comfort function (for example the cooling process in the case of a strongly heated interior).

Das Verfahren ermöglicht also ein intelligentes Energiemanagement des Fahrzeuges, wobei den für den Fahrer relevanten Funktionen über eine Priorisierung der wichtigsten Funktionen die notwendige Energie zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise erlaubt das Verfahren, dass ein auftretender Beschlag der Frontscheibe durch die Bereitstellung einer hohen Leistung (beispielsweise durch Bereitstellung der gesamten angeforderten Wunschleistung) schnell entfernt werden kann, bevor eine gefährliche Fahrsituation entsteht, während unkritischen Klimafunktionen im Vergleich zur jeweils angeforderten Wunschleistung nur eine geringe Leistung oder überhaupt keine Leistung seitens des Energiemanagements zugesprochen wird. Auch kann hierdurch erkannt werden, dass beispielsweise bei stark aufgeheiztem Innenraum ein erhöhter Kühlbedarf besteht und daher für diese Funktion ausreichend Leistung zur Verfügung gestellt wird.The method thus makes possible an intelligent energy management of the vehicle, whereby the necessary energy can be made available to the functions relevant to the driver via a prioritization of the most important functions. For example, the method allows front window fogging to be quickly removed by providing high performance (for example, by providing all desired requested performance) before a dangerous driving situation occurs, while uncritical climate functions are low performance compared to the desired performance requested or no performance at all from the energy management is awarded. This also makes it possible to recognize that there is an increased need for cooling in the case of a strongly heated interior, for example, and that sufficient power is therefore made available for this function.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden zunächst die Wunschleistung eines Verbrauchers oder die Wunschleistungen mehrerer Verbraucher (beispielsweise des Kältemittelverdichters und des elektrischen Heizers) des Heiz- oder Klimatisierungssystems berechnet und in Abhängigkeit hiervon die Wunschleistungen der Funktionen berechnet. Zur Berechnung Wunschleistungen der Funktionen wird die Wunschleistung des Verbrauchers vorzugsweise anteilig einzelnen Funktionen zugeordnet, d. h. auf einzelne Funktionen aufgeteilt. Hierbei wird also ein erster Anteil der Wunschleistung des Verbrauchers einer ersten Funktion zugeordnet und ein davon verschiedener zweiter Anteil der Wunschleistung wird einer zweiten Funktion zugeordnet.According to an advantageous embodiment of the method, the desired performance of a consumer or the desired performance of several consumers (for example, the refrigerant compressor and the electric heater) of the heating or air conditioning system are first calculated and the desired performance of the functions is calculated in dependence thereon. For the calculation of desired services of the functions, the desired service of the consumer is preferably assigned proportionally to individual functions, ie. H. divided into individual functions. In this case, therefore, a first portion of the desired output of the consumer is assigned to a first function, and a different second component of the desired output is assigned to a second function.

Die Berechnung der benötigten Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters erfolgt vorzugsweise anhand einer für die Ansteuerung des elektrischen Kältemittelverdichters charakteristischen Größe. Bei der für die Ansteuerung charakteristischen Größe handelt es sich beispielsweise um einen von einem Regler für die Verdampfertemperatur des Klimagerätes gelieferten Ansteuerungswert (der Kältemittelverdichter wird jedoch vor der Startfreigabe typischerweise noch nicht tatsächlich angesteuert und der Wert liegt dann noch nicht am Kältemittelverdichter an). Ferner werden bei der Berechnung vorzugsweise noch der Druck des Kältemittels und/oder die aktuelle Spannung des elektrischen Energiespeichers (beispielsweise Lithium-Ionen-Akku) berücksichtigt, welcher den elektrischen Kältemittelverdichter versorgt. Optional können noch weitere Faktoren bei der Berechnung berücksichtigt werden.The calculation of the required desired power of the electric refrigerant compressor is preferably carried out on the basis of a characteristic of the control of the electric refrigerant compressor size. The characteristic variable for the activation is, for example, an activation value supplied by a regulator for the evaporator temperature of the air conditioning unit (however, the refrigerant compressor is typically not actually actuated before the start release and the value is not yet applied to the refrigerant compressor). Furthermore, the pressure of the refrigerant and / or the current voltage of the electrical energy store (for example, lithium-ion battery), which supplies the electric refrigerant compressor, are preferably also taken into account in the calculation. Optionally, other factors can be taken into account in the calculation.

Die Berechnung der benötigten Wunschleistung des elektrischen Heizers erfolgt vorzugsweise anhand einer für die Ansteuerung des elektrischen Heizers charakteristischen Größe. Bei der für die Ansteuerung charakteristischen Größe handelt es sich beispielsweise um einen von einem Regler für die Wärmetauschertemperatur gelieferten Ansteuerungswert. Ferner wird bei der Berechnung vorzugsweise noch die aktuelle Spannung des elektrischen Energiespeichers (beispielsweise Lithium-Ionen-Akku) berücksichtigt.The calculation of the required desired power of the electric heater is preferably carried out on the basis of a characteristic of the control of the electric heater size. The characteristic variable for the control is, for example, a control value supplied by a controller for the heat exchanger temperature. Furthermore, the calculation also preferably takes into account the current voltage of the electrical energy store (for example lithium-ion battery).

Die Berechnungen der Wunschleistungen der Verbraucher erfolgt vorzugsweise über Kennlinien in Abhängigkeit der oben genannten Einflussfaktoren.The calculations of the desired services of the consumers preferably takes place via Characteristic curves depending on the influencing factors mentioned above.

Zur Berechnung der Wunschleistung für eine Beschlagsvermeidungsfunktion kann zunächst der auf den elektrischen Kältemittelverdichter bezogene Anteil in Abhängigkeit der Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters und einer für den Beschlag charakteristischen Größe (beispielsweise ein Beschlagsintensitätwert von einem Beschlagsensor) berechnet werden. Dazu kann beispielsweise ein Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit der für den Beschlag charakteristischen Größe bestimmt werden, mit dem die Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters multipliziert wird.To calculate the desired output for a fitting prevention function, the proportion based on the electric refrigerant compressor can first be calculated as a function of the desired output of the electric refrigerant compressor and a characteristic variable for the fitting (for example a fogging intensity value of a fog sensor). For this purpose, for example, a weighting factor can be determined as a function of the characteristic size of the fitting, with which the desired output of the electric refrigerant compressor is multiplied.

Analog lässt sich der auf den elektrischen Heizer bezogene Anteil der Wunschleistung für die Beschlagsvermeidungsfunktion beispielsweise in Abhängigkeit der Wunschleistung des elektrischen Heizers und einer für den Beschlag charakteristischen Größe berechnen. Auch hier kann beispielsweise ein Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit der für den Beschlag charakteristischen Größe bestimmt werden, mit dem die Wunschleistung des elektrischen Heizers multipliziert wird (der Gewichtungsfaktor im Zusammenhang mit dem Heizer ist vorzugsweise unterschiedlich zu dem Gewichtungsfaktor im Zusammenhang mit dem elektrischen Kältemittelverdichter; statt zweier Gewichtungsfaktoren kann aber auch ein gemeinsamer Gewichtungsfaktor verwendet werden).Analogously, the proportion of the desired output for the anti-fog function, which relates to the electric heater, can be calculated, for example, as a function of the desired output of the electric heater and a characteristic variable for the fitting. Again, for example, a weighting factor may be determined as a function of the size characteristic of the fitting, by which the desired output of the electric heater is multiplied (the weighting factor associated with the heater is preferably different than the weighting factor associated with the electric refrigerant compressor rather than two weighting factors however, a common weighting factor can also be used).

Die Berechnung der Wunschleistung für die Funktion der Kühlung eines elektrischen Energiespeichers kann dadurch erfolgen, dass die Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert wird. Dieser Gewichtungsfaktor hängt beispielsweise von der Temperatur des Wärmetauschers des elektrischen Energiespeichers ab.The calculation of the desired power for the function of the cooling of an electrical energy storage can be done by multiplying the desired power of the electric refrigerant compressor with a weighting factor. This weighting factor depends, for example, on the temperature of the heat exchanger of the electrical energy store.

In entsprechender Weise kann die Berechnung der Wunschleistung für die Funktion des Heizens des elektrischen Energiespeichers beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Wunschleistung des elektrischen Heizers mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert wird. Dieser Gewichtungsfaktor hängt beispielsweise von der Temperatur des Wärmetauschers des elektrischen Energiespeichers ab.In a corresponding manner, the calculation of the desired power for the function of heating the electrical energy storage can be carried out, for example, by multiplying the desired output of the electric heater by a weighting factor. This weighting factor depends, for example, on the temperature of the heat exchanger of the electrical energy store.

Die Wunschleistung für die Funktion einer Innenraumkühlung (ohne Beschlagsvermeidung, die gegebenenfalls separat zu betrachten ist) lässt sich beispielsweise aus der Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters berechnen, welche sowohl um den auf den elektrischen Kältemittelverdichter bezogenen Anteil der Wunschleistung für die Funktion einer Beschlagsvermeidung als auch um die Wunschleistung für die Funktion der Kühlung eines elektrischen Energiespeichers vermindert wird.The desired performance for the function of a cooling interior (without fogging, which may be considered separately) can be calculated, for example, from the desired performance of the electric refrigerant compressor, which is related both to the related to the electric refrigerant compressor portion of the desired performance for the function of a fog prevention and the Desired performance for the function of cooling an electrical energy storage is reduced.

In analoger Weise kann die Wunschleistung für die Funktion einer Innenraumheizung (ohne Beschlagsvermeidung, die gegebenenfalls separat zu betrachten ist) beispielsweise aus der Wunschleistung des elektrischen Heizers berechnen werden, welche sowohl um den auf den elektrischen Heizer bezogenen Anteil der Wunschleistung für die Funktion einer Beschlagsvermeidung als auch um die Wunschleistung für die Funktion der Heizung eines elektrischen Energiespeichers vermindert wird.In an analogous manner, the desired performance for the function of an interior heating (without fogging, which may be considered separately), for example, from the desired performance of the electric heater will be calculated, which is both related to the electric heater share of the desired performance for the function of fog prevention is also reduced by the desired performance for the function of heating an electrical energy storage.

Vor Beantragung einer Leistungsfreigabe und der vorstehend beschriebenen Berechnung der Leistungswerte ermittelt das Steuergerät vorzugsweise die für die Innenraumklimatisierung benötigten Klimafunktionen über eine Hauptstellgröße. In Abhängigkeit der Hauptstellgröße werden die verschiedenen Funktionen ausgewählt. Die Hauptstellgröße wird vorzugsweise in Abhängigkeit mehrerer Parameter (beispielsweise Außentemperatur, Innenraum-Soll-Temperatur, Innenraum-Ist-Temperatur und/oder Beschlagswert B des Beschlagsensors) ermittelt.Before requesting a power release and the above-described calculation of the power values, the control unit preferably determines the climate functions required for the interior air conditioning system via a main control variable. Depending on the main control variable, the various functions are selected. The main manipulated variable is preferably determined as a function of a plurality of parameters (for example, outside temperature, interior set temperature, interior actual temperature and / or fitting value B of the fitting sensor).

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf Energiemanagement-System für ein Kraftfahrzeug mit einem Heiz- oder Klimatisierungssystem gerichtet, wobei das Heiz- oder Klimatisierungssystem mindestens einen elektrischen Verbraucher umfasst. Das Energiemanagement-System umfasst eine Steuerung des Heiz- oder Klimatisierungssystems, welche eingerichtet ist, funktionsbezogene Wunschleistungen für Funktionen des Heiz- oder Klimatisierungssystems zu berechnen und die Wunschleistungen für die Funktionen einer Energiemanagement-Einheit mitzuteilen. Ferner ist eine Energiemanagement-Einheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, Leistung für eine Teilmenge der Funktionen oder für sämtliche Funktionen basierend auf den Wunschleistungen freizugeben und die Leistungsfreigabe der Steuerung mitzuteilen.A second aspect of the invention is directed to an energy management system for a motor vehicle having a heating or air conditioning system, wherein the heating or air conditioning system comprises at least one electrical load. The energy management system includes a controller of the heating or air conditioning system, which is configured to calculate function-related desired services for functions of the heating or air-conditioning system and to communicate the desired services for the functions of an energy management unit. Furthermore, a power management unit is provided, which is set up to release power for a subset of the functions or for all functions based on the desired power and to communicate the power release to the control.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung und zu dessen bevorzugten Ausführungsbeispielen gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Energiemanagement-System nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.The above statements regarding the method according to the invention according to the first aspect of the invention and its preferred exemplary embodiments also apply correspondingly to the energy management system according to the invention according to the second aspect of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to an embodiment. In these show:

1 eine schematisches Blockschaltbild eines Klimatisierungssystems in einem Elektrofahrzeug mit Kühl- und Heizfunktion für den elektrischen Energiespeicher unter Verwendung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Energiemanagement-Systems; 1 a schematic block diagram of an air conditioning system in an electric vehicle with cooling and heating function for the electrical energy storage using a exemplary energy management system according to the invention;

2 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Rohleistung P_eKMV_Roh und Ansteuerungswert Y_KMV; 2 an exemplary characteristic of the relationship between raw power P_eKMV_Roh and drive value Y_KMV;

3 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Korrekturfaktor KF_eKMV_Hochdruck und Hochdrucksignal p; 3 an exemplary characteristic of the relationship between correction factor KF_eKMV_Hochdruck and high pressure signal p;

4 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Korrekturfaktor KF_eKMV_U_HV und Spannung U_HV des elektrischen Energiespeichers; 4 an exemplary characteristic of the relationship between correction factor KF_eKMV_U_HV and voltage U_HV of the electrical energy storage;

5 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Rohleistung P_eH_Roh und Ansteuerungswert Y_eDH; 5 an exemplary characteristic of the relationship between raw power P_eH_Roh and drive value Y_eDH;

6 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Korrekturfaktor KF_eH_U_HV und Spannung U_HV des elektrischen Energiespeichers; 6 an exemplary characteristic of the relationship between correction factor KF_eH_U_HV and voltage U_HV of the electrical energy storage;

7 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Gewichtung G_eKMV_Beschlag und Beschlagswert B; 7 an exemplary characteristic of the relationship between weighting G_eKMV_Beschlag and hardware value B;

8 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Gewichtung G_eH_Beschlag und Beschlagswert B; 8th an exemplary characteristic of the relationship between weight G_eH_Beschlag and hardware value B;

9 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Gewichtungsfaktor G_eKMV_HVSK und Temperatur T des Wärmetauschers des Hochvoltspeichers; 9 an exemplary characteristic of the relationship between weighting factor G_eKMV_HVSK and temperature T of the heat exchanger of the high-voltage storage;

10 eine beispielhafte Kennlinie des Zusammenhangs zwischen Gewichtungsfaktor G_eH_HVSK und Temperatur T des Wärmetauschers des Hochvoltspeichers; 10 an exemplary characteristic of the relationship between weighting factor G_eH_HVSK and temperature T of the heat exchanger of the high-voltage storage;

11 eine beispielhafte Zuordnung zwischen Hauptstellgröße HSG und den auszuwählenden Funktionen; und 11 an exemplary assignment between the main control variable HSG and the functions to be selected; and

12 ein Beispiel für vom Klimasteuergerät berechnete funktionsbezogene Wunschleistungen, die dem Fahrzeug-Energiemanagement mitgeteilt werden. 12 an example of calculated by the climate control unit function-related desired services that are communicated to the vehicle energy management.

1 zeigt ein schematisches, stark vereinfachtes Blockschaltbild eines Klimatisierungssystems in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug mit Elektroantrieb 1, welcher durch einen elektrischen Energiespeicher 10 (beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie) mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Klimatisierungssystem stellt eine Kühlfunktion und vorzugsweise auch eine Heizfunktion für den elektrischen Energiespeicher 10 bereit. 1 shows a schematic, highly simplified block diagram of an air conditioning system in an electric or hybrid electric vehicle 1 , which by an electrical energy storage 10 (For example, a lithium-ion battery) is supplied with electrical energy. The air conditioning system provides a cooling function and preferably also a heating function for the electrical energy storage 10 ready.

Das Klimatisierungssystem umfasst einen Kältemittelkreislauf. Ein elektrischer Kältemittelverdichter 2 des Kältemittelkreislaufs saugt kaltes, gasförmiges Kältemittel an und verdichtet dieses. Der elektrische Kältemittelverdichter 2 weist einen Elektromotor und einen von dem Elektromotor angetriebenen eigentlichen Verdichter auf. Der elektrische Kältemittelverdichter 2 wird von dem elektrischen Energiespeicher 10 mit elektrischer Energie versorgt. Ferner ist ein Verflüssiger 3 (auch Kondensator genannt) vorgesehen, in welchem Kältemittelgas unter Abgabe vom Wärmeenergie an die Umgebung abgekühlt wird und dabei kondensiert. In einem Verdampfer 4 verdampft das Kältemittel unter Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung. Ferner ist ein Expansionsorgan 5 vorgesehen, welches die Kältemittelmenge reguliert, die vom Verdampfer 4 aufgenommen wird. Das Expansionsorgan 5 kann beispielsweise als Expansionsventil oder als Expansionsdrossel ausgestaltet sein.The air conditioning system includes a refrigerant circuit. An electric refrigerant compressor 2 of the refrigerant circuit sucks in cold, gaseous refrigerant and compresses it. The electric refrigerant compressor 2 has an electric motor and driven by the electric motor actual compressor. The electric refrigerant compressor 2 is from the electrical energy storage 10 supplied with electrical energy. Further, a liquefier 3 (Also called condenser) provided in which refrigerant gas is cooled with release of heat energy to the environment and condenses. In an evaporator 4 The refrigerant evaporates while absorbing heat energy from the environment. It is also an organ of expansion 5 provided, which regulates the amount of refrigerant from the evaporator 4 is recorded. The expansion organ 5 can be configured for example as an expansion valve or as an expansion throttle.

Ein Klimasteuergerät 11 dient zur Steuerung des Kältemittelkreises 1. Insbesondere dient das Klimasteuergerät 11 dazu, die Leistung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 einzustellen, insbesondere dessen Motordrehzahl.A climate control unit 11 serves to control the refrigerant circuit 1 , In particular, the climate control unit serves 11 in addition, the performance of the electric refrigerant compressor 2 set, in particular its engine speed.

Zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums wird Frisch- oder Umluft 8 über die Oberfläche des Verdampfers 4 geleitet und dabei gekühlt. Zur Erwärmung des Innenraums ist ein mit einem Kühlmittel (beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch) durchströmter Wärmetauscher 9 vorgesehen, der die entgegengenommene Luft 12 erwärmt. In einem elektrischen Heizer 13 wird das Kühlmittel erwärmt, welches dann den Wärmetauschers 9 durchströmt. Der elektrische Heizer 13 wird von dem elektrischen Energiespeicher 10 mit elektrischer Energie versorgt. Der elektrische Heizer 13 kann beispielsweise mit NTC- oder PTC-Widerständen betrieben werden, um ein Trägermedium wie Luft oder Kühlmittel zu erwärmen, über das der Innenraum eines Fahrzeuges geheizt werden kann.For cooling the vehicle interior is fresh or recirculated air 8th over the surface of the evaporator 4 passed and cooled. For heating the interior is a through-flow of a coolant (for example, a water-glycol mixture) heat exchanger 9 provided that the received air 12 heated. In an electric heater 13 the coolant is heated, which then the heat exchanger 9 flows through. The electric heater 13 is from the electrical energy storage 10 supplied with electrical energy. The electric heater 13 For example, it may be operated with NTC or PTC resistors to heat a carrier medium, such as air or coolant, over which the interior of a vehicle may be heated.

Ferner ist eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers 10 mittels eines Wärmetauschers 14 des Energiespeichers 10 vorgesehen, welcher thermisch mit dem Energiespeicher 10 gekoppelt ist. Der Wärmetauscher 14 entzieht dem elektrischen Energiespeicher 10 Wärme und kühlt den Energiespeicher 10 dadurch ab. Der Wärmetauscher 14 ist dazu mit dem Kühlkreislauf gekoppelt. Der Wärmetauscher 14 entzieht über eine Wärmeleitung den Modulen des Energiespeichers 10 die Wärme und führt diese in das Kühlmedium (hier Wasser-Glykol-Gemisch) ab. Die Abkühlung des Kühlmediums kann beispielsweise durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 20 erfolgen, der parallel zum Verdampfer 4 des Kältekreislaufes integriert werden kann.Furthermore, a cooling of the electrical energy storage 10 by means of a heat exchanger 14 of the energy store 10 provided, which thermally with the energy storage 10 is coupled. The heat exchanger 14 withdraws the electrical energy storage 10 Heat and cool the energy storage 10 through. The heat exchanger 14 is coupled to the cooling circuit. The heat exchanger 14 withdraws via a heat conduction to the modules of the energy storage 10 the heat and this leads into the cooling medium (here water-glycol mixture) from. The cooling of the cooling medium can be achieved, for example, by a coolant / coolant heat exchangers 20 take place, which is parallel to the evaporator 4 the refrigeration cycle can be integrated.

Zum Heizen des Energiespeichers 10 ist auch der Wärmetauscher 14 des Energiespeichers 10 vorgesehen. Über ein 3/2-Wege-Ventil 21 kann man zwischen dem Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 20 und dem elektrischem Heizer 13 umschalten. Der Wärmtauscher 14 bezieht nach Umschalten auf den elektrischen Heizer 13 Wärmeenergie von dem elektrischen Heizer 13 und heizt dadurch den Energiespeicher 10.For heating the energy storage 10 is also the heat exchanger 14 of the energy store 10 intended. Via a 3/2-way valve 21 you can between the refrigerant / coolant heat exchanger 20 and the electric heater 13 switch. The heat exchanger 14 refers to switching to the electric heater 13 Heat energy from the electric heater 13 and thereby heats the energy store 10 ,

Darüber hinaus ist im Fahrzeug ein Beschlagsensor 19 vorgesehen, welcher die Intensität B des Scheibenbeschlags (beispielsweise der Frontscheibe) ermittelt.In addition, in the vehicle is a fog sensor 19 provided, which determines the intensity B of the disc fitting (for example, the windscreen).

Außerdem umfasst das Fahrzeug ein zentrales Fahrzeug-Energiemanagement 16, welches den Verbrauch elektrischer Energie in den elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs steuert und überwacht.In addition, the vehicle includes a central vehicle energy management 16 which controls and monitors the consumption of electrical energy in the vehicle's electrical consumers.

Das Klimasteuergerät 11 berechnet funktionsbezogene Wunschleistungen für vom Steuergerät 11 gewünschte Funktionen des Klimatisierungssystems und sendet Information 17 über die funktionsbezogenen Wunschleistungen an das Fahrzeug-Energiemanagement 16. Das Fahrzeug-Energiemanagement 16 gibt dann Leistung für eine Teilmenge der angefragten Funktionen oder sämtliche angefragte Funktionen frei und sendet hierzu Information 18 an das Klimasteuergerät 11.The climate control unit 11 calculates function-related desired services for from the control unit 11 desired functions of the air conditioning system and sends information 17 about the function-related desired services to the vehicle energy management 16 , The vehicle energy management 16 then releases power for a subset of the requested functions or all requested functions and sends information for this purpose 18 to the climate control unit 11 ,

Das Klimasteuergerät 11 kann folgende funktionsbezogene Wunschleistungen berechnen:

– die Wunschleistung für die Funktion einer Innenraumkühlung,
– die Wunschleistung für die Funktion einer Innenraumheizung,
– die Wunschleistung für die Funktion einer Beschlagsvermeidung,
– die Wunschleistung für die Funktion der Kühlung des elektrischen Energiespeichers 10 und
– die Wunschleistung für die Funktion der Heizung des elektrischen Energiespeichers 10.

The climate control unit 11 can calculate the following function-related desired services:

The desired performance for the function of an interior cooling,
The desired performance for the function of an interior heating,
- the desired performance for the function of a fog prevention,
- The desired performance for the function of the cooling of the electrical energy storage 10 and
- The desired performance for the function of heating the electric energy storage 10 ,

Bei der Funktion der Innenraumkühlung kann zwischen zwei Ausprägungen dieser Funktion unterschieden werden:

– eine Abkühlung bei stark aufgeheiztem Innenraum (Cool-Down) und
– eine Erhaltungskühlung bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung.

In the function of the interior cooling, a distinction can be made between two variants of this function:

- A cooling in strongly heated interior (cool-down) and
- A preservation cooling with already settled interior air conditioning.

Bei der Funktion der Innenraumheizung kann zwischen zwei Ausprägungen dieser Funktion unterschieden werden:

– eine Aufheizung bei stark unterkühltem Innenraum (Heat-Up) und
– ein Erhaltungsheizen bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung.

In the function of the interior heating can be distinguished between two forms of this function:

- A heating in strongly supercooled interior (heat-up) and
- A maintenance heating with already stabilized interior air conditioning.

Zur Berechnung der funktionsbezogenen Wunschleistungen werden zunächst die Wunschleistungen für die elektrischen Hochvoltverbraucher des Klimatisierungssystems berechnet, d. h. die Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 und die Wunschleistung des elektrischen Heizers 13. Die berechneten Wunschleistungen der Hochvoltverbraucher 2, 13 werden dann auf die einzelnen Funktionen aufgeteilt, um die funktionsbezogenen Wunschleistungen zu erhalten.To calculate the function-related desired services, first the desired services for the electrical high-voltage consumers of the air-conditioning system are calculated, ie the desired output of the electric refrigerant compressor 2 and the desired performance of the electric heater 13 , The calculated desired services of high-voltage consumers 2 . 13 are then split up among the individual functions in order to receive the function-related desired services.

Berechnung der Wunschleistung des elektrischen KältemittelverdichtersCalculation of the desired output of the electric refrigerant compressor

Zur Berechnung der Wunschleistung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 wird ein von einem Regler für die Verdampfertemperatur gelieferter Ansteuerungswert Y_KMV für den elektrischen Kältemitteldichter 2 verwendet. Außerdem kann der Druckwert p eines den Druck des Kältemittels messenden Hochdrucksensors (nicht dargestellt) und die Hochvoltspannung U_HV des elektrischen Energiespeichers 10 bei der Berechnung berücksichtigt werden. In Abhängigkeit des Ansteuerungswerts Y_KMV wird ein Wert für die Rohleistung P_eKMV_Roh anhand einer Kennlinie bestimmt (s. 2). Die Rohleistung P_eKMV_Roh wird vorzugsweise mit einem Korrekturfaktor KF_eKMV_Hochdruck multipliziert, welcher sich in Abhängigkeit des Hochdrucksignals p des Hochdrucksensors ergibt (s. die Kennlinie in 3). Ferner wird in Abhängigkeit der Spannung U_HV des elektrischen Energiespeichers ein weiterer Korrekturfaktor KF_eKMVU_HV bestimmt (s. die Kennlinie in 4).To calculate the desired output of the electric refrigerant compressor 2 is a drive value Y_KMV supplied to the evaporator temperature controller for the electric refrigerant sealer 2 used. In addition, the pressure value p of the pressure of the refrigerant measuring high-pressure sensor (not shown) and the high-voltage U_HV of the electrical energy storage 10 be taken into account in the calculation. Depending on the control value Y_KMV, a value for the raw power P_eKMV_Roh is determined on the basis of a characteristic curve (see FIG. 2 ). The raw power P_eKMV_Roh is preferably multiplied by a correction factor KF_eKMV_Hochdruck which results as a function of the high pressure signal p of the high pressure sensor (see the characteristic curve in FIG 3 ). Furthermore, a further correction factor KF_eKMVU_HV is determined as a function of the voltage U_HV of the electrical energy store (see the characteristic curve in FIG 4 ).

Die erforderliche Wunschleistung P_eKMV_Ges für den elektrischen Kältemittelverdichter 2 kann nun folgendermaßen bestimmt werden: P_eKMV_Ges = P_eKMV_Roh·KF_eKMV_Hochdruck·KF_eKMV_U_HV. The required performance P_eKMV_Ges for the electric refrigerant compressor 2 can now be determined as follows: P_eKMV_Ges = P_eKMV_Roh · KF_eKMV_Hochdruck · KF_eKMV_U_HV.

Berechnung der Wunschleistung des elektrischen HeizersCalculation of the desired output of the electric heater

Zur Berechnung der Wunschleistung des elektrischen Heizers 13 wird ein von einem Regler für die Temperatur des Wärmetauschers 9 gelieferter Ansteuerungswert Y_eDH für den elektrischen Heizer 13 verwendet. Außerdem kann die Hochvoltspannung U_HV des elektrischen Energiespeichers 10 bei der Berechnung berücksichtigt werden. In Abhängigkeit des Ansteuerungswerts Y_eDH wird ein Wert für die Rohleistung P_eH_Roh anhand einer Kennlinie bestimmt (s. 5). Die Rohleistung P_eH_Roh wird vorzugsweise mit einem Korrekturfaktor KF_eH_U_HV multipliziert, welcher sich in Abhängigkeit der Spannung U_HV des elektrischen Energiespeichers ergibt (s. die Kennlinie in 6).To calculate the desired output of the electric heater 13 becomes one of a regulator for the temperature of the heat exchanger 9 supplied drive value Y_eDH for the electric heater 13 used. In addition, the high voltage U_HV of the electrical energy storage 10 be taken into account in the calculation. Depending on the activation value Y_eDH, a value for the raw power P_eH_Roh is determined on the basis of a characteristic curve (see FIG. 5 ). The raw power P_eH_Roh is preferably multiplied by a correction factor KF_eH_U_HV, which results as a function of the voltage U_HV of the electrical energy store (see the characteristic in FIG 6 ).

Die erforderliche Wunschleistung P_eH_Ges für den elektrischen Heizer 13 kann nun folgendermaßen bestimmt werden: P_eH_Ges = P_eH_Roh·KF_eH_U_HV The required performance P_eH_Ges for the electric heater 13 can now be determined as follows: P_eH_Ges = P_eH_Roh · KF_eH_U_HV

Berechnung der Wunschleistung für die BeschlagsvermeidungsfunktionCalculation of the desired output for the fogging prevention function

Die Berechnung der Wunschleistung für die Beschlagsvermeidungsfunktion erfolgt in Abhängigkeit des Beschlagswerts B des Beschlagsensors 19, welcher die Intensität des Scheibenbeschlags angibt. Aus dem Beschlagswert B ergibt sich eine Gewichtung G_eKMV_Beschlag für die Leistung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 (s. die Kennlinie in 7) und eine Gewichtung G_eH_Beschlag für die Leistung des elektrischen Heizers 13 (s. die Kennlinie in 8). Es können hierbei auch identische Gewichtungen verwendet werden. Die jeweilige Gewichtung wird mit der Gesamtwunschleistung für den elektrischen Kältemittelverdichter 2 bzw. für den elektrischen Heizer 13 multipliziert, so dass sich die für die Beschlagvermeidung geforderten Wunschleistungen P_eKMV_Beschlag (für den elektrischen Kältemittelverdichter 2) und P_eH_Beschlag (für den elektrischen Heizer 13) folgendermaßen ergeben: P_eKMV_Beschlag = P_eKMV_Ges·G_eKMV_Beschlag P_eH_Beschlag = P_eH_Ges·G_eH_Beschlag. The calculation of the desired output for the anti-fogging function takes place in dependence on the fitting value B of the fitting sensor 19 , which indicates the intensity of the disc fitting. The fitting value B results in a weighting G_eKMV_Beschlag for the performance of the electric refrigerant compressor 2 (see the characteristic in 7 ) and a weight G_eH_Beschlag for the performance of the electric heater 13 (see the characteristic in 8th ). It can also be used identical weights. The respective weighting is calculated with the total desired power for the electric refrigerant compressor 2 or for the electric heater 13 multiplied, so that the desired performance required for the fog prevention P_eKMV_Beschlag (for the electric refrigerant compressor 2 ) and P_eH_Beschlag (for the electric heater 13 ) result as follows: P_eKMV_Beschlag = P_eKMV_Ges · G_eKMV_Beschlag P_eH_Beschlag = P_eH_Ges · G_eH_Beschlag.

Die gesamte Wunschleistung P_Beschlag_Eff für die Funktion der Beschlagsvermeidung ergibt sich dann als Summe der beiden Leistungen P_eKMV_Beschlag und P_eH_Beschlag: P_Beschlag_Eff = P_eH_Beschlag + P_eKMV_Beschlag. The total desired output P_Beschlag_Eff for the function of fogging prevention then results as the sum of the two services P_eKMV_Beschlag and P_eH_Beschlag: P_Beschlag_Eff = P_eH_Beschlag + P_eKMV_Beschlag.

Berechnung der Wunschleistung für die Kühlung des elektrischen EnergiespeichersCalculation of the desired power for the cooling of the electrical energy storage

Ferner kann analog zur Leistungsberechnung der Beschlagsvermeidungsfunktion kann benötigte Wunschleistung P_eKMV_HVSK für die Funktion der Kühlung des elektrischen Hochvoltspeichers 10 über einen Gewichtungsfaktor G_eKMV_HVSK berechnet werden, welcher mit der Gesamtwunschleistung P_eKMV_Ges für die Ansteuerung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 multipliziert wird: P_eKMV_HVSK = P_eKMV_Ges·G_eKMV_HVSK. Furthermore, analogously to the power calculation of the fogging prevention function, the required desired power P_eKMV_HVSK can be required for the function of cooling the electric high-voltage memory 10 be calculated using a weighting factor G_eKMV_HVSK, which with the total desired power P_eKMV_Ges for the control of the electric refrigerant compressor 2 is multiplied: P_eKMV_HVSK = P_eKMV_Ges · G_eKMV_HVSK.

Der Gewichtungsfaktor G_eKMV_HVSK hängt beispielsweise von der Temperatur T des Wärmetauschers 14 des Hochvoltspeichers ab (s. die Kennlinie in 9). In dem Wärmetauscher 14 kann ein Temperatursensor zur Ermittlung der Wärmetauschertemperatur integriert werden.The weighting factor G_eKMV_HVSK depends, for example, on the temperature T of the heat exchanger 14 of the high-voltage accumulator (see the characteristic in 9 ). In the heat exchanger 14 a temperature sensor for determining the heat exchanger temperature can be integrated.

Berechnung der Wunschleistung für das Heizen des elektrischen EnergiespeichersCalculation of the desired power for heating the electrical energy storage

Die Berechnung der Wunschleistung P_eH_HVSK der Heizfunktion für den elektrischen Hochvoltspeichers 10 erfolgt über einen Gewichtungsfaktor G_eH_HVSH, welcher mit der Gesamtwunschleistung P_eH_Ges des elektrischen Heizers 2 multipliziert wird: P_eH_HVSH = P_eH_Ges·G_eH_HVSH. The calculation of the desired power P_eH_HVSK of the heating function for the electric high-voltage storage 10 takes place via a weighting factor G_eH_HVSH, which with the total desired power P_eH_Ges of the electric heater 2 is multiplied: P_eH_HVSH = P_eH_Ges · G_eH_HVSH.

Der Gewichtungsfaktor G_eH_HVSH hängt beispielsweise von der Temperatur T des Wärmetauschers 14 des Hochvoltspeichers ab (s. die Kennlinie in 10).The weighting factor G_eH_HVSH depends, for example, on the temperature T of the heat exchanger 14 of the high-voltage accumulator (see the characteristic in 10 ).

Berechnung der Wunschleistung für die Funktion der Innenraumkühlung ohne Berücksichtigung der BeschlagsvermeidungsfunktionCalculation of the desired performance for the function of the interior cooling without consideration of the fitting prevention function

Über die Gleichung P_eKMV_EFF = P_eKMV_GES – P_eKMV_HVSK – P_eKMV_Beschlag kann der Anteil an der Leistung des elektrischen Kältemittelverdichters 2 berechnet werden, der für die Funktion der Innenraumkühlung benötigt wird, also die Wunschleistung für die Funktion der Innenraumkühlung. Hierin ist der Leistungsanteil der Beschlagsvermeidungsfunktion nicht beinhaltet.About the equation P_eKMV_EFF = P_eKMV_GES - P_eKMV_HVSK - P_eKMV_Beschlag can the proportion of the power of the electric refrigerant compressor 2 calculated, which is needed for the function of the interior cooling, so the desired performance for the function of the interior cooling. This does not include the performance contribution of the fog prevention function.

Die Funktion der Innenraumkühlung kann entweder in der Ausprägung als Erhaltungskühlung bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung oder als schnelle Abkühlung bei stark aufgeheiztem Innenraum (Cool-Down) angefordert werden.The function of the interior cooling can be requested either in the form of maintenance cooling in an already stabilized interior climate control system or as rapid cooling in strongly heated interior (cool down).

Berechnung der Wunschleistung für die Funktion der Innenraumheizung ohne Berücksichtigung der BeschlagsvermeidungsfunktionCalculation of the desired performance for the function of the interior heating without taking into account the fogging prevention function

Über die Gleichung P_eH_EFF = P_eH_GES – P_eH_Beschlag – P_eH_HVSH kann der Anteil an der Leistung des elektrischen Heizers 13 berechnet werden, der für die Funktion der Innenraumheizung benötigt wird. Hierin ist der Leistungsanteil der Beschlagsvermeidungsfunktion nicht beinhaltet.About the equation P_eH_EFF = P_eH_GES - P_eH_Beschlag - P_eH_HVSH may be the proportion of the power of the electric heater 13 calculated, which is needed for the function of the interior heating. This does not include the performance contribution of the fog prevention function.

Die Funktion des Innenraumheizens kann entweder in der Ausprägung als Erhaltungsheizen bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung oder als schnelles Aufheizen bei stark unterkühltem Innenraum (Heat-Up) angefordert werden.The function of the interior heating can be requested either in the form of maintenance heating in an already stabilized interior climate control system or as rapid heating in the case of strongly supercooled interior (heat-up).

Ermittlung der benötigten KlimatisierungsfunktionenDetermination of the required air conditioning functions

Vor Beantragung einer Leistungsfreigabe und der vorstehend beschriebenen Berechnung der Leistungswerte ermittelt das Klimasteuergerät 11 vorzugsweise die für die Innenraumklimatisierung benötigten Klimafunktionen über eine Hauptstellgröße HSG. In Abhängigkeit der Hauptstellgröße HSG werden die verschiedenen Funktionen ausgewählt. Die Hauptstellgröße wird vorzugsweise in Abhängigkeit mehrerer Parameter (beispielsweise Außentemperatur, Innenraum-Soll-Temperatur, Innenraum-Ist-Temperatur und/oder Beschlagswert B des Beschlagsensors) ermittelt.Before applying for a power release and calculating the power values described above, the climate control unit determines 11 preferably the climate functions required for the interior air conditioning via a main control variable HSG. Depending on the main control variable HSG, the various functions are selected. The main manipulated variable is preferably determined as a function of a plurality of parameters (for example, outside temperature, interior set temperature, interior actual temperature and / or fitting value B of the fitting sensor).

Eine beispielhafte Zuordnung zwischen Hauptstellgröße HSG und auszuwählenden Funktionen ist in 11 dargestellt. Die Hauptstellgröße HSG kann beispielsweise Werte zwischen HSG1 und HSG4 annehmen. Im Bereich HSG1 bis HSG3 wird eine Kühlung des Innenraums angefordert, im Bereich HSG2 bis HSG4 wird ein Aufheizen des Innenraums angefordert. Die Kühlung des Innenraums erfolgt im Bereich HSG1 bis HSG2 in der Ausprägung als schnelles Abkühlen bei stark aufgeheiztem Innenraum (Cool-Down). Im Bereich HSG2 bis HSG3 wird zur Kühlung des Innenraums eine Erhaltungskühlung bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung ausgewählt. Das Aufheizen des Innenraums erfolgt im Bereich HSG3 bis HSG4 in der Ausprägung als schnelles Aufheizen bei stark unterkühltem Innenraum (Heat-Up). Im Bereich HSG2 bis HSG3 wird zum Heizen des Innenraums ein Erhaltungsheizen bei bereits eingeschwungener Innenraumklimatisierung ausgewählt.An exemplary assignment between main control variable HSG and functions to be selected is in 11 shown. The main control variable HSG can, for example, assume values between HSG1 and HSG4. In the area HSG1 to HSG3 cooling of the interior is required, in the HSG2 to HSG4 a heating of the interior is required. The cooling of the interior takes place in the range HSG1 to HSG2 in the form of rapid cooling in strongly heated interior (cool-down). In the area HSG2 to HSG3, maintenance cooling is selected for already cooled interior climate control for cooling the interior. The heating of the interior takes place in the area HSG3 to HSG4 in the form of rapid heating in strongly supercooled interior (heat-up). In the HSG2 to HSG3 area, a maintenance heating is selected for heating the interior, even if the interior climate control has already stabilized.

Außerdem wird vom Klimasteuergerät 11 ermittelt, ob eine Kühlung oder ein Heizen des elektrischen Energiespeichers 10 benötigt wird.Besides, from the climate control unit 11 determines whether a cooling or heating of the electrical energy storage 10 is needed.

12 zeigt ein Beispiel für vom Klimasteuergerät 11 berechnete funktionsbezogene Wunschleistungen, die dem Fahrzeug-Energiemanagement 16 mitgeteilt werden. In diesem Beispiel benötigt das Klimasteuergerät 12 die Funktionen Erhaltungskühlen, Heat-Up, Beschlagsvermeidung und Kühlen des Energiespeichers und beantragt die Freigabe der in 12 angegebenen funktionsbezogenen Wunschleistungen dieser Funktionen. Die Freigabe der Leistungen erfolgt im Fahrzeug-Energiemanagement anhand der aktuell verfügbaren Energieressourcen und anhand einer Priorisierung der Funktionen, wobei sicherheitsrelevante Funktionen typischerweise höher priorisiert sind als komfortbezogene Funktionen. Laut 12 gibt das Energiemanagement 16 für die Erhaltungskühlung statt der beantragten P_eKMV_EFF = 1000 W lediglich 800 W frei. Für die Heat-Up-Funktion werden statt der beantragten P_eH_EFF = 600 W nur 500 W vom Energiemanagement 16 freigegeben. Für die Beschlagsvermeidung wird der gesamte beantragte Leistungswunsch P_Beschlag_EFF = 500 W vom Energiemanagement 16 freigegeben, da diese Funktion sicherheitsrelevant ist. Zur Kühlung des Energiespeichers werden nur 100 W statt der beantragten P_eKMV_HVSK = 300 W freigegeben. 12 shows an example of the climate control unit 11 calculated function-related desired services, the vehicle energy management 16 be communicated. In this example, the climate control unit is required 12 the functions maintenance cooling, heat-up, fog prevention and cooling of the energy storage and requested the release of in 12 specified function-related desired services of these functions. The release of the services takes place in the vehicle energy management on the basis of the currently available energy resources and on the basis of a prioritization of the functions, whereby safety-relevant functions are typically prioritized higher than comfort-related functions. Loud 12 gives the energy management 16 for the maintenance cooling instead of the requested P_eKMV_EFF = 1000 W only 800 W free. For the heat-up function, instead of the requested P_eH_EFF = 600 W only 500 W from the energy management 16 Approved. For the prevention of fogging, the entire requested performance P_Beschlag_EFF = 500 W from the energy management 16 released because this function is safety-relevant. To cool the energy storage only 100 W instead of the requested P_eKMV_HVSK = 300 W are released.

Claims

Energy management method for a motor vehicle with a heating or air conditioning system, which has at least one electrical consumer ( 2 . 13 ), comprising the steps of: - in a controller ( 11 ) of the heating or air-conditioning system, calculating function-related desired services ( 17 ) for functions of the heating or air-conditioning system and notification of the desired services ( 17 ) the functions to an energy management unit; and - in the energy management unit ( 16 ), Enabling performance for a subset of functions or all functions based on desired performance ( 17 ) and notification of the performance release ( 11 ) to the controller.

The method of claim 1, wherein the energy management method comprises an energy management method for - an electric vehicle or - A hybrid vehicle with an electric motor and an internal combustion engine is.

Method according to one of the preceding claims, wherein the heating or air conditioning system as an electrical load - an electric refrigerant compressor ( 2 ) and / or - an electric heater ( 13 ).

Method according to one of the preceding claims, wherein the step of calculating desired services ( 17 ) for the functions comprises: - calculating a desired power for an electrical consumer ( 2 . 13 ) of the heating or air-conditioning system, - dividing the calculated desired electrical power to several functions.

Method according to one of the preceding claims, wherein the heating or air conditioning system as a consumer - an electric refrigerant compressor ( 2 ) and / or - an electric heater ( 13 ), and the step of calculating desired services ( 17 ) for the functions comprises: - calculating a desired output of the electric refrigerant compressor ( 2 ) and / or - calculating a desired output of the electric heater ( 13 ).

Method according to claim 5, wherein the desired output of the electric refrigerant compressor ( 2 ) - in dependence on a for the control of the electric refrigerant compressor ( 2 ) characteristic size (Y_KMV) and - optionally in dependence of a pressure indication (p) of the refrigerant and / or a voltage indication (U_HV) of an electrical energy storage device ( 10 ) of the motor vehicle, which the electric refrigerant compressor ( 2 ) supplied with electrical energy is determined.

Method according to one of claims 5 or 6, wherein - a desired performance for the function of a fog prevention or - related to the electric refrigerant compressor proportion of this desired power depending on the desired performance of the electric refrigerant compressor ( 2 ) and - a characteristic of the fitting size (B) is determined.

Method according to one of claims 5 to 7, wherein - a desired performance for the function of cooling an electrical energy storage device ( 10 ) of the vehicle depending on - the desired performance of the electric refrigerant compressor ( 2 ) and - a weighting factor (G_eKMV_HVSK) to be multiplied by the desired performance.

Method according to claim 7 and / or claim 8, wherein a desired performance for the function of an interior cooling by subtraction - that on the electric refrigerant compressor ( 2 ) portion of the desired output for the function of a fog prevention and / or - the desired performance for the function of the cooling of an electrical energy storage ( 10 ) of the desired output of the electric refrigerant compressor ( 2 ) is calculated.

Method according to one of claims 5 to 9, wherein the desired performance of an electric heater ( 13 ) in dependence - one for the control of the electric heater ( 13 ) characteristic size (Y_eDH) as well as - optionally as a function of a voltage specification (U_HV) of an electrical energy store ( 10 ) of the motor vehicle, the electrical heating ( 13 ) supplied with electrical energy is determined.

Method according to one of claims 5 to 10, wherein - a desired performance for the function of a fog prevention or - a on the electric heater ( 13 ) proportion of this desired output depending on - the desired output of the electric heater ( 13 ) and - a characteristic of the fitting size (B) is determined.

Method according to one of claims 5 to 11, wherein - a desired performance for the function of heating an electrical energy store ( 10 ) of the vehicle depending on the desired output of the electric heater ( 13 ) and - a weighting factor (G_eH_HVSH) to be multiplied by the desired performance.

A method according to claim 11 and / or claim 12, wherein a desired performance for the function of an interior heating by subtraction - the on the electric heater ( 13 ) related portion of the desired performance for the function of a fog prevention and / or - the desired performance for the function of heating an electrical energy storage ( 10 ) of the desired output of the electric heater ( 13 ) is calculated.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the step of calculating desired performance for the functions comprises one, several or all of the following steps: Calculating a desired power for the function of an interior cooling; Calculating a desired power for the function of an interior heater; Calculating a desired performance for the function of a fog prevention; Calculating a desired power for the function of cooling an electric energy storage of the vehicle; - Calculating a desired power for the function of heating an electric energy storage of the vehicle.

Method according to one of the preceding claims, wherein the step of notification of the power release comprises: - notifying released services ( 18 ) for the enabled functions of the heating or air conditioning system.

Method according to one of the preceding claims, wherein the power release takes place on the basis of a prioritization of the functions.

Energy management system for a motor vehicle with a heating or air conditioning system, which has at least one electrical consumer ( 2 . 13 ), comprising - a controller ( 11 ) of the heating or air-conditioning system which is set up, function-related desired services ( 17 ) for functions of the heating or air-conditioning system and the desired performance of the functions of an energy management unit ( 16 ) to communicate; and - an energy management unit ( 16 ), which is set up to release power for a subset of the functions or all functions based on the desired performance and the power release of the controller ( 11 ).