Betriebsgeräusches eines elektrischen Kältemittelverdichters in einem elektrifizierten Kraftfahrzeug, bei dem der Kältemittelverdichter elastisch mit einer elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Klimaanlagen in einem Kraftfahrzeug weisen typischerweise einen

Kältemittelkreislauf auf, in welchem das Kältemittel verdichtet, kondensiert, entspannt und verdampft wird. Der Kältemittelkreislauf umfasst dazu einen Kältemittelverdichter (auch als Kompressor bezeichnet), der kaltes gasförmiges Kältemittel ansaugt und dieses verdichtet. Ferner ist ein Verflüssiger (auch Kondensator genannt) vorgesehen, in welchem

Kältemittelgas unter Abgabe von Wärmeenergie an die Umgebung abgekühlt wird und dabei kondensiert. In einem Verdampfer verdampft das Kältemittel unter Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung. Insbesondere in Elektrofahrzeugen mit mindestens einer rein elektrischen Antriebseinheit (insbesondere Hochvolt-Elektromaschine, auch kurz E- Maschine genannt) wird der Kältemittelverdichter typischerweise elektrisch durch Drehzahlregelung eines Verdichtermotors ((Niedervolt-) Elektromotor) betrieben. Aus der DE 102010008899 A1 ist beispielsweise eine Steuereinheit zum Ansteuern eines Lüfters in einem Kraftfahrzeug mit Klimaanlage bekannt, wobei die Klimaanlage einen elektrischen Kältemittelverdichter mit elektrischem Verdichtermotor umfasst, welcher für sich genommen durch sein Betriebsgeräusch akustisch auffällig ist. Daher wird gemäß der DE 10 2010008 899 A1 der Lüfter abhängig von der aktuellen Leistung oder Motordrehzahl des elektrischen Kältemittelverdichters derart angetrieben, dass das Betriebsgeräusch des elektrischen Kältemittelverdichters zumindest teilweise überdeckt wird

Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass der Lüfter zusätzliche erhöhte Störgeräusche abgibt, auch wenn diese psychoakustisch möglicherweise weniger auffallen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine akustische Auffälligkeit eines elektrischen Kältemittelverdichters ohne Maskierung durch andere Störgeräusche zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit zur Reduzierung eines Betriebsgeräusches eines einen Verdichtermotor umfassenden elektrischen Kältemittelverdichters. Der elektrische Kältemittelverdichter ist Teil einer Klimaanlage eines elektrifizierten Kraftfahrzeugs, der sowohl zum Heizen (Wärmepumpenbetrieb) als auch zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums genutzt wird. Der elektrische Kältemittelverdichter wird ebenfalls zur Kühlung eines Hochvoltspeichers verwendet. Erfindungsgemäß umfasst eine elektronische Steuereinheit zur Reduzierung eines Betriebsgeräusches eines einen elektrischen drehzahlgesteuerten Verdichtermotor umfassenden elektrischen Kältemittelverdichters einer Klimaanlage in einem elektrifizierten Kraftfahrzeug ein Funktionsmodul, das (insbesondere durch ein entsprechendes Softwareprogramm und eine Kennlinie) derart ausgestaltet ist, dass die Ansteuerung des Verdichtermotors in mindestens einem definierten Drehzahlbereich ausgeblendet wird. Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Aufgrund von überlagerten Anregungen im Gesamtfahrzeug kommt es bei einem bestimmten angesteuerten Drehzahlband eines elektrischen Kältemittelverdichters („eKMV“) zu einer akustisch auffälligen und teilweise störenden Geräuschkulisse mit zusätzlich auftretenden Vibrationen im Fahrzeug-Innenraum. Die vorliegende Erfindung trägt zur signifikanten Reduzierung der akustischen Auffälligkeit und zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Vibrationen bei. Bekannt sind derzeit insbesondere mehrfach gelagerte Systeme zur

Entkopplung der akustischen Übertragung, die jedoch teuer und aufwändig sind.

Die Erfindung schlägt insbesondere eine Ausblendung eines bestimmten Drehzahlbereiches bei der Ansteuerung des Verdichtermotors, vorzugsweise über Kennlinien-Ansteuerung, vor. Bei einer bestimmten Ausführungsform hat sich beispielsweise der Drehzahlbereich zwischen 19% und 31 % eines von 0% bis 100% verstellbaren Verdichtermotors als besonders vorteilhaft herausgestellt. Das Betriebsgeräusch des elektrischen Kältemittelverdichters wird umso störender empfunden, je stärker dieses von einem anderen Störgeräusch, wie z.B. dem Drehgeräusch der E-Maschine, verstärkt wird. Hierfür ist ursächlich, dass das Betriebsgeräusch des elektrischen Kältemittelverdichters in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug im Gegensatz zu den allgemein vertrauten Geräuschen klassischer Aggregate eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ein weniger vertrautes Geräusch ist und daher akustisch wesentlich auffälliger ist. Dies kann so weit gehen, dass der Fahrzeuginsasse von dem Geräusch oder der Vibration des Kältemittelverdichters auf einen Fahrzeugdefekt schließt, obwohl tatsächlich kein Defekt vorliegt.

Die Erfindung geht von einem elektrischen Kältemittelverdichter aus, der mit ebenfalls Körperschallschwingungen erzeugenden Komponenten akustisch derart gekoppelt ist, dass die Störgeräusche des Kältemittelverdichters zum Teil sogar verstärkt werden. Insbesondere die E-Maschine sowie die Fahrzeugkarosserie sind derartige Komponenten.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in mindestens einem definierten Drehzahlbereich des Verdichtermotors, der zuvor empirisch zu ermitteln ist, die Störgeräusche des Kältemittelverdichters besonders durch die Anregungen der E-Maschine verstärkt werden. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im Rahmen der Temperaturregelung durch den Kältemittelverdichter dieser definierte Drehzahlbereich zur Ansteuerung des Verdichtermotors nach oben und/oder nach unten übersprungen wird.

Hierbei wird die Temperaturregelung in eine Temperatursteuerung überführt; d.h. eine Abweichung der Ist-Temperatur zur Soll-Temperatur wird solange zugelassen, bis eine Regelung außerhalb des definierten Drehzahlbereiches wieder möglich ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Temperaturabweichung während der Aussetzung der Temperaturreglung durch eine andere temperaturbeeinflussende Größe zumindest teilweise kompensiert werden. Insbesondere kann diese Größe das Ansteuersignal eines Chiller-Ventils und/oder eines wassergekühlten Kondensators (WCC) im Gesamtwärmemanagementkreislauf eines Elektrofahrzeuges sein.

Vorzugsweise wird zum Ansteuern des Verdichtermotors die auszublendende Drehzahl aus einer in der Steuereinheit abgespeicherten Kennlinie (beispielsweise in Form einer Look-Up-Tabelle) abgerufen. Die Kennlinie wird vorzugsweise vorab empirisch bestimmt.

Bei der empirischen Bestimmung des auszublendenden Drehzahlbereichs werden Akustikmessungen oder Akustiksimulationen zur Erfassung des Drehzahlbereichs durchgeführt, in dem das Betriebsgeräusch des Kältemittelverdichters durch akustische Anregungen anderer Komponenten verstärkt wird. Der auszublendende Drehzahlbereich ist also derart bestimmt, dass eine bestimmte Lautstärke des überlagerten Betriebsgeräusches bzw. dass zumindest keine Verstärkung des Betriebsgeräusches durch

Schwingungsanregungen einer anderen Komponente, insbesondere der E- Maschine und der Fahrzeugkarosserie, auftritt.

Details der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Überblick über wichtige Komponenten in einem Elektrofahrzeug, die von der Erfindung betroffen sind,

Fig. 2 ein schematisches Beispiel für eine Kennlinie zur Ausblendung des definierten Drehzahlbereichs und

Fig. 3 die akustische Wirkung der Erfindung. Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines möglichen Gesamtwärmemanagements eines Elektrofahrzeuges mit einer elektronischen Steuereinheit 4, mit einem Kältemittelverdichter 1 einer Klimaanlage in einem ersten Wärmekreislauf/ Kältekreislauf 6 und mit einem Chiller 8 in einem zweiten Wärmekreislauf/ Kältekreislauf 7. Die Wärmekreisläufe 6 und 7 führen über einen Wärmetauscher 5.

Beispielsweise kann auch ein wassergekühlter Kondensator 11 im Wärmekreislauf 6 angeordnet sein. Der Kältemittelverdichter 1 umfasst einen elektrischen drehzahlgesteuerten Verdichtermotor 9 und ist beispielsweise über einen Halter und vergleichsweise einfache Lager 3 durch Schrauben mit dem Gehäuse einer E-Maschine 2 verbunden. Diese Anordnung kann auch eine Schallisolierung als akustische Hülle für den Kältemittelverdichter 1 beinhalten. Der Halter, der Kältemittelverdichter 1, die Lager 3, die Schrauben und die Schallisolierung sind dann vorzugsweise über eine zusätzliche Schraubverbindung an der elektrischen Antriebseinheit befestigt (nicht näher dargestellt). Dadurch ist der Kältemittelverdichter 1 akustisch mit der E-Maschine 2 derart gekoppelt, dass das Betriebsgeräusch des Verdichtermotors 9 zumindest in einem definierten Drehzahlbereich dn (siehe auch Fig. 2), der empirisch zu ermitteln ist, durch Schwingungsanregungen der E-Maschine und/oder durch weitere akustisch relevante Komponenten (z.B. Lenkradhilfe, Fahrwerksanregungen, usw.) verstärkt wird.

Erfindungsgemäß ist eine elektronische Steuereinheit 4 vorgesehen, die z. B. das Steuergerät der Klimaanlage oder der E-Maschine 2 sein kann, und die ein Funktionsmodul 10 dergestalt enthält, dass die Ansteuerung des Verdichtermotors 9 in mindestens einem definierten Drehzahlbereich dn ausgeblendet wird. Dies kann durch eine Kennlinie, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, vom Funktionsmodul 10 gesteuert werden. In Fig. 2 ist eine Drehzahlkennlinie des Verdichtermotors 9 dargestellt, der grundsätzlich zwischen 0% und 100% verstellbar ist, wobei erfindungsgemäß der definierte Drehzahlbereich dn, hierz.B. zwischen 19% und 31%, vermieden und entweder nach oben oder nach unten übersprungen wird. Es findet also mit anderen Worten eine Drehzahlausblendung A statt. In Fig. 3 ist die Lautstärke L in [dB] eines im Fahrzeug gemessenen Störgeräusches, das insbesondere auf dem drehzahlabhängigen Betriebsgeräusches des Verdichters 1 basiert, über der Drehzahl n des Verdichtermotors 9 aufgetragen. Eine derartige Messung kann zur empirischen Ermittlung des definierten auszublenden Drehzahlbereichs dn verwendet werden.

Vorzugsweise wird während der Ausblendung A des definierten Drehzahlbereiches dn die übliche Temperaturregelung durch den Verdichtermotor 9 ausgesetzt und die dadurch entstehende Abweichung der Ist-Temperatur von der Soll-Temperatur T_soll wird zumindest zum Teil beispielsweise durch den Chiller 8 und/oder den wassergekühlten Kondensator 11 kompensiert. Dabei kann ein Ventil des Chillers 8 „digital“ geöffnet oder geschlossen, um die jeweilige Gegenwirkung einer reduzierten Kühlung oder Erwärmung aufgrund der Ausblendung A zu erreichen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann bei Vorliegen bestimmter Bedingungen die Ausblendung A auch ausgeschaltet werden. Hierzu kann die Steuereinheit 4 bestimmte akustisch relevante Eingangsinformationen, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Innenraum- Gebläse-Leistung P und/oder die Antriebsart (Allradantrieb FWD oder Einachsantrieb TWD) auswerten. Derartige Bedingungen können vorzugsweise folgende sein:

- Die Fahrzeuggeschwindigkeit v liegt über einer ersten definierten Schwelle S1, wodurch im Fahrzeuginnenraum das Betriebsgeräusch des Verdichters 1 durch Abroll-Störgeräusche der Räder überdeckt wird.

- Die Innenraum-Gebläse-Leistung P liegt über einer zweiten definierten Schwelle S2, wodurch im Fahrzeuginnenraum das Betriebsgeräusch des Verdichters 1 durch Gebläse-Geräusche überdeckt wird.

- Bei einem Fahrzeug, mit dem ein straßengekoppelten Allradantrieb FWD möglich ist, wird zeitweise auf einen Einachsantrieb TWD umgeschaltet, wobei sich die E-Maschine 2, die mit dem Verdichter 1 akustisch gekoppelt ist, auf der abgeschalteten Achse befindet und somit zeitweise ausgeschaltet wird.

Die vorstehende Reduzierung des Geräusches des elektrischen Kältemittelverdichters stellt somit eine definierte Drehzahlausblendung A im Unterschied zum Stand der Technik dar, aus dem lediglich eine Drehzahlanpassung zur Maskierung oder zur Leistungsreduzierung des Kältemittelverdichters bekannt ist.