DE102005053083A1

DE102005053083A1 - Klimagerät

Info

Publication number: DE102005053083A1
Application number: DE102005053083A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. Baruschke; Arthus Dr.-Ing. Heberle; Karl Dipl.-Ing. Lochmahr (Fh)
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US20070113572A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für den Stand-alone-Betrieb mit in einem Kältmittelkreislauf (2) angeordnetem Kompressor (3), Kondensator (4) und Verdampfer zum Abkühlen von zu konditionierender Luft, sowie mindestens einem Verdampfer-Gebläse und einem Kondensator-Lüfter (5), der durch einen Motor (8) antreibbar ist, wobei der Motor (8) für den Kompressor (3) in einem Luftkanal (11) angeordnet und in demselben von Luft aktiv umströmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist ein Ziel der Fahrzeughersteller auch während der Stillstandzeiten eines Fahrzeuges, insbesondere wenn der Antriebsmotor abgeschaltet ist, den Fahrzeuginsassen ein komfortables Innenraumklima zu ermöglichen. Hierfür werden in zunehmendem Maße Stillstandsklimatisierungseinrichtungen insbesondere für den Nutzfahrzeugbereich vorgesehen.
Bei sehr hohen Außentemperaturen ist der Komfortgewinn für einen Fahrer, der beispielsweise in der Schlafkabine eines NKWs übernachtet beträchtlich. Zu einem Problem gestaltet sich während der Stillstandszeit die Versorgung mit Energie, beispielsweise zum Betrieb einer Klimaanlage. Durch den Stillstand des Fahrzeugantriebsmotors müssen der Kältemittelkompressor und erforderliche Nebenaggregate wie diverse Gebläse oder Lüfter mit einer alternativen Energiequelle versorgt werden.

Es sind Klimaanlagen bekannt, die neben dem kraftfahrzeugmotorbetätigten Kompressor einen strombetätigten Kompressor im Kältemittelkreislauf auf weisen, welcher die Kältemittelumwälzung im Standbetrieb übernimmt, wobei sich die Funktion im Wesentlichen nicht von der des Normalbetriebs unterscheidet, außer dass ein anderer Kompressor die Kältemittelumwälzung tätigt. Bei derartigen Klimaanlagen sind mindestens zwei strombetätigte Gebläse vorgesehen, eines für den dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden, den Verdampfer durchströmenden und zu kühlenden Luftstrom (Frischluft oder Umluft) und eines für den Luftstrom, der den Kondensator kühlt (Frischluft).

Ebenfalls sind Stand-alone-Klimageräte bekannt, die eine strombetätigte Kältemittelumwälzung und zwei strombetätigte Gebläse aufweisen, eines für den dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden, den Verdampfer durchströmenden und zu kühlenden Luftstrom (Frischluft oder Umluft) und eines für den den Kondensator kühlenden Luftstrom (Frischluft). Ein derartiges Klimagerät lässt noch Wünsche offen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Klimagerät für den Stand-alone-Betrieb zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Klimagerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist ein Klimagerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für den Stand-alone-Betrieb vorgesehen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für den Stand-alone-Betrieb mit mindestens einem in einem Kältemittelkreislauf angeordnetem elektrisch antreibbaren Kompressor zum Umwälzen des Kältemittels, mindestens einem Kondensator und mindestens einem Verdampfer zum Abkühlen von zu konditionierender Luft, sowie mindestens einem Verdampfer-Gebläse und mindestens einem Kondensator-Lüfter, der durch einen Motor antreibbar ist, wobei der Motor für den Kompressor in einem Luftkanal angeordnet und in demselben von Luft aktiv umströmbar ist. Dies ermöglicht eine leistungsabhängige Kühlung des Motors mit Hilfe des vor zugsweise auch den Kondensator durchströmenden Luftstroms. Die Klimaanlage kann auf Grund von Vorteilen im Hinblick auf Bauvolumen und Gewicht kompakter ausgebildet sein als herkömmliche, entsprechende Klimaanlagen.

Vorzugsweise ist auch eine dem Motor zugeordnete Leistungselektronik und/oder der Kompressor in dem Luftkanal angeordnet, wobei auch diese bzw. dieser durch den entsprechenden Luftstrom gekühlt wird.

Beim Motor handelt es sich vorzugsweise um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der über die zugehörige Leistungselektronik geregelt wird. Es sind jedoch auch andere Antriebsmotoren möglich. Dabei treibt der Motor vorzugsweise neben dem Lüfter, der insbesondere bevorzugt direkt auf der Motorwelle angebracht ist, auch den Kompressor an.

Bevorzugt ist ein Getriebe, insbesondere ein Riementrieb, zwischen Motor und Kompressor vorgesehen, welcher die Antriebsleistung des Motors an den Kompressor überträgt. Da die erforderliche Luftmenge zur Kühlung des Kondensators, des Motors und der Leistungselektronik in hohem Maße mit der erforderlichen Kompressordrehzahl korreliert, ermöglicht diese Konstellation einen kostengünstigen und einfachen Aufbau der Standklimatisierung.

Der Lüfter weist vorzugsweise mindestens zwei Laufräder, insbesondere bevorzugt genau zwei Laufräder auf, die auf unterschiedlichen Wellen angeordnet sind, wobei die Wellen miteinander über ein Getriebe, insbesondere einen Riementrieb und insbesondere bevorzugt über den Riementrieb, der die Antriebsleistung vom Motor an den Kompressor überträgt, gekoppelt sind. Dabei sind die Laufräder jeweils auf den entsprechenden Wellen, nämlich der Motorwelle und der Kompressorwelle, angebracht.

Alternativ zu mechanisch gekoppelten Lüftern, auf welche auch als Lüfteranordnung eingegangen wird, können durchaus auch mehrere getrennt ausgebildete und nicht direkt miteinander gekoppelte Lüfter vorgesehen sein, für die jedoch eine gemeinsame Regelung vorgesehen sein kann.

In Luftströmungsrichtung gesehen ist vorzugsweise der Kondensator, der Teil des Kältemittelkreislaufs ist, vor dem mindestens einen Laufrad und dem Motor, der Leistungselektronik und dem Kompressor im Luftkanal angeordnet, so dass eine optimale Kühlleistung für den Kondensator zur Verfügung steht, die Kühlleistung für den Motor, die Leistungselektronik und den Kompressor jedoch noch ausreicht.

Die Leistungselektronik muss nicht notwendigerweise separat vom Motor angeordnet sein, sondern kann vielmehr auch in denselben integriert sein, wofür jedoch entsprechende Maßnahmen für eine ausreichende Kühlung, wie bspw. Kühlrippen, die in den Luftkanal ragen, vorgesehen sind.

Das Klimagerät ist bevorzugt ausschließlich elektrisch betätigbar, wobei die elektrische Energie über das normale Bordnetz, von entsprechend leistungsfähigen Zusatzbatterien und/oder einem entsprechend gleichgerichtetem Netzanschluss zur Verfügung gestellt werden kann.

Vorzugsweise ist das Klimagerät im Dachbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, angeordnet. In diesem Bereich sind nur wenige andere Komponenten vorzusehen, d.h. es steht in der Regel ausreichend Bauraum zur Verfügung. Da nur elektrische Leitungen für die Energieversorgung und Steuerung zum Klimagerät geführt werden müssen, bestehen keine Probleme in Hinblick auf die Energieversorgung bzw. Ansteuerung des Klimageräts.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Varianten, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels.
Ein Stand-alone-Klimagerät 1, welches im Wesentlichen unabhängig vom Kraftfahrzeug-Motor betreibbar und dadurch für den Standbetrieb, d.h. den Betrieb bei stehendem Kraftfahrzeug-Motor geeignet ist, weist gemäß dem im Folgenden näher beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Kältemittelkreislauf 2 mit einem Kompressor 3, einem der Luftkühlung dienenden Verdampfer (nicht dargestellt) und einem das Kältemittel kühlenden, außenluftgekühlten Kondensator 4 auf.
Ferner ist für die Förderung der Luft, also der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Um- und/oder Frischluft, ein in einem ersten Luftkanal angeordnetes Gebläse, angetrieben von einem Gebläsemotor (nicht dargestellt), vorgesehen. Zur Förderung der den Kondensator 4 kühlenden Frischluft ist eine Lüfteranordnung 5, vorliegend bestehend aus zwei Laufrädern 6, die mittels eines Riementriebs 7 miteinander gekoppelt sind, und die über einen Motor 8 angetrieben werden, vorgesehen. Das eine Laufrad 6 ist vorliegend an der Motorwelle, das andere Laufrad 6 an der Kompressorwelle angebracht, so dass sich die Laufräder 6 jeweils mit der entsprechenden Wellendrehzahl drehen.
Beim Motor 8 handelt es sich vorliegend um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der von der elektrischen Energieversorgungseinrichtung 9 wie beispielsweise dem Bordnetz, einer oder mehreren Zusatzbatterien und/oder einem entsprechend gleichgerichteten Netzanschluss mit Gleichstrom versorgt wird, und zu dessen Regelung eine Leistungselektronik 10 vorgesehen ist.
Die Luft wird, wie in der Figur dargestellt, in einem entsprechenden zweiten Luftkanal 11, der getrennt vom vorgenannten, ersten Luftkanal ausgebildet ist, vorbei am Kondensator 4, durch die Laufräder 6, vorbei am Riementrieb 7 und vorbei an dem Kompressor 3, dem Motor 8 und der Leistungselektronik 10 geführt, so dass sowohl der Kompressor 3, als auch der Motor 8 und die Leistungselektronik 10 von der vorbeiströmenden Luft aktiv gekühlt werden. Da die erforderliche Kühlluftmengen aller drei Komponenten 3, 8 und 10 miteinander in Verbindung stehen, kann über die Einstellung der Kälteleistung durch die Kompressordrehzahl gleichzeitig auch die notwendige Luftmenge zur Kühlung der drei Komponenten 3, 8 und 10 gewährleistet werden.
Das Klimagerät 1 ist – unabhängig von der Klimaanlage, welche die Klimatisierung im Normalbetrieb (mit) übernimmt – im Dachbereich eines Lastkraftwagens angeordnet. Die Regelung des Klimageräts 1, insbesondere des Kompressors 3 und des Motors 8 erfolgt in Abhängigkeit der Anforderung an Kühlleistung, wobei jedoch die vorhandene Energiemenge, d.h. der Ladezustand der Batterie(n), berücksichtigt wird.
Gemäß einer ersten Variante des vierten Ausführungsbeispiels ist die Leistungselektronik direkt in den Motor integriert, wobei der Motor derart ausgebildet ist, dass eine ausreichende Kühlung desselben sowie der integrierten Leistungselektronik durch die vorbeiströmende Luft gewährleistet ist.
Eine zweite Variante des vierten Ausführungsbeispiels sieht vor, dass nur ein Laufrad an der Kompressor-Welle (oder an der Motor-Welle oder ggf. an anderer Stelle über ein Getriebe mit der Kompressor-Welle oder der Motor-Welle gekoppelt) angebracht ist. Alternativ können auch mehr als zwei Laufräder vorgesehen sein, die miteinander gekoppelt sind.

Claims

Klimagerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, für den Stand-alone-Betrieb mit mindestens einem in einem Kältemittelkreislauf (2) angeordnetem durch einen Motor (8) antreibbaren Kompressor (3), mindestens einem Kondensator (4) und mindestens einem Verdampfer zum Abkühlen von zu konditionierender Luft, sowie mindestens einem Verdampfer-Gebläse und mindestens einem Kondensator-Lüfter (5), der durch einen Motor (8) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) für den Kompressor (3) in einem Luftkanal (11) angeordnet und in demselben von Luft aktiv umströmbar ist.
Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftkanal (11) der Kondensator (4) angeordnet ist.
Klimagerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungselektronik (10) zur Regelung des Motors (8) in dem Luftkanal (11) angeordnet ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Motor (8) neben dem Lüfter (5) auch der Kompressor (3) antreibbar ist.
Klimagerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe, insbesondere ein Riementrieb (7), zwischen Motor (8) und Kompressor (3) vorgesehen ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (5) mindestens zwei Laufräder (6) aufweist, die auf unterschiedlichen Wellen angeordnet sind, wobei die Wellen miteinander über ein Getriebe, insbesondere einen Riementrieb (7), gekoppelt sind.
Klimagerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Laufräder (6) vorgesehen sind, wobei ein Laufrad (6) auf der Motorwelle und ein Laufrad (6) auf der Kompressorwelle angeordnet ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Luftströmungsrichtung gesehen der Kondensator (4) vor dem mindestens einen Laufrad (6) und dem Motor (8), der Leistungselektronik (10) und dem Kompressor (3) im Luftkanal (11) angeordnet ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (10) in den Motor (8) integriert ist.
Klimagerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät (1) im Dachbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, angeordnet ist.