DE102007007487A1

DE102007007487A1 - Klimaautomatik

Info

Publication number: DE102007007487A1
Application number: DE102007007487A
Authority: DE
Inventors: Janina Maschke; Michael Maschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage (2) eines Verkehrsmittels (1), wobei die Klimaanlage (2) aus dem Umgebungsklima (10), aus der Fahrzeit (t), aus dem Innenraumklima (13) und den Vorgaben für das Innenraumklima (13) das Innenraumklima (13) des Verkehrsmittels (1) der Fahrzeit anpasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines Verkehrsmittels.
Im modernen Verkehrsmittel, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, Luftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen und Wasserfahrzeugen werden zunehmend Klimaanlagen eingesetzt. So ist zum Beispiel ein angenehmes Raumklima im Innenraum des Verkehrsmittels gewünscht. Daher sollte die Klimatisierungseinheit eine automatische, flexible Anpassung an das jeweils gewünschte Raumklima ermöglichen, um ein möglichst angenehmes Raumklima während des Transports der Fahrgäste zu erreichen. Dies ermöglicht zusätzlich, dass der Führer des Verkehrsmittels seine Aufgaben konzentriert durch das angenehme Raumklima ausführen kann.
Aus der DE 198 53 095 A1 ist eine Bedieneinheit einer Kraftzeugklimaanlage mit Bedienelementen zur Einstellung von automatischen und manuell wählbarer Betriebszuständen einer Klimaanlage bekannt, die mit Bedienelementen versehen ist, die Signale an einen Klimaregler abgibt und der Klimaregler die entsprechende Einstellung der Klimaanlage vornimmt. Eine optimale Anpassung des Raumklimas unter Berücksichtigung des Umgebungsklimas und der Fahrzeit erfolgt bei dieser bekannten Klimaanlage nicht.
Sollwerte für das Raumklima werden nach Wunsch der Fahrgäste vorgegeben und nach einer Überprüfung der Istwerte mit Hilfe von Sensoren im Innenraum des Verkehrsmittels durch eine Regelung an die Sollwerte angeglichen. Nach heutigem Stand der Technik erfolgt diese Einstellung ohne Berücksichtigung des Umgebungsklimas und der Fahrzeit. Dies hat den Nachteil das die Insassen des Verkehrsmittels sich im Sommer oft mehrere Stunden bei einer relativ niedrigen Innenraumtemperatur, beispielsweise 18 Grad Celsius, im Innenraum des Verkehrsmittels befinden und dann am Zielort innerhalb weniger Sekunden einer Umgebungstemperatur von beispielsweise 38 Grad Celsius ausgesetzt sind. Im Winter gilt der umgekehrte Fall, das bedeutet der Insasse des Verkehrsmittels kommt von einer hohen Innerraumtemperatur in eine niedrige Umgebungstemperatur. Dies kann zu Gesundheitsschäden, beispielsweise Erkältung, Herz-Kreislaufbeschwerden oder Herzinfarkt führen.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine weitgehend automatisierte Einstellung des Raumklimas unter Berücksichtigung des Umgebungsklimas und der Fahrzeit erfolgt.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhaft ist, das die Klimaanlage eine Prozessoreinheit aufweist, die aus dem Umgebungsklima, der Fahrzeit als Funktion der Fahrstrecke, dem Innenraumklima, und den Vorgaben für das Innenraumklima Steuer- und Regelparameter errechnet, und dass die Prozessoreinheit mit der Klimatisierungseinheit zur Beeinflussung des Innerraumklimas das Innenraumklima des Verkehrsmittels optimal der Fahrzeit anpasst.
Besonders vorteilhaft für die Fahrgäste im Innerraum des Verkehrsmittels ist, dass eine langsame Anpassung, vorzugsweise innerhalb von einer Minute bis zu einer Stunde, des Innenraumklimas im Vergleich zu dem Umgebungsklima geschieht.
Die Klimatisierungseinheit kann vorteilhafter Weise das Innenraumklima in Form der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit erhöhen und reduzieren.
Dies lässt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass die Prozessoreinheit zur Klimaregelung mit einem Navigationssystem zur Positionsbestimmung und Ermittelung der Fahrzeit als Funktion der Fahrstrecke des Verkehrsmittels verbunden ist und der Prozessoreinheit zur Klimaregelung Sensoren zugeordnet sind, die das Innenraumklima und das Umgebungsklima ermitteln. Dabei ist es vorteilhaft wenn das Navigationssystem in das Verkehrsmittel fest integriert ist.
Erfindungsgemäß können die Sensoren Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit erfassen. Solche Sensoren sind dem Fachmann bekannt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Prozessoreinheit einen Datenträger und/oder Massenspeicher, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist enthält, wobei das Computerprogramm bewirkt, dass ein Rechner in der Prozessoreinheit ein Auswerteverfahren zur Klimaregelung ausführt, wenn das Computerprogramm in den Rechner geladen ist und vom Rechner ausgeführt wird.
Verkehrsmittel sind in dieser Beschreibung mobile Transportvorrichtungen für Lebewesen, organische-, biologische-, chemische Objekte und Pflanzen, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Schienenfahrtzeuge, Wasserfahrzeuge. Der Begriff Luftfahrzeuge schließt Raumschiffe, beispielsweise zum Transport von Objekten zum Mond oder Planeten Mars mit ein.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Klimaanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen Anpassung des Innenraumklimas insbesondere nach der Abfahrt vom Startpunkt und vor der Ankunft am Zielort, und
2 eine Ablauffolge für die erfindungsgemäße Klimaanlage, und einen beispielhaften Kennlinienverlauf zur Angleichung des Innenraumklimas.
In 1 ist ein Verkehrsmittel 1 dargestellt, das eine Klimaanlage 2 enthält, die eine Anzeige- und Bedieneinheit 3 zur Bedienung der Klimaanlage 2 aufweist. Über einen Datenbus 6 sind ein Navigationssystem 4 zur Positionsbestimmung des Verkehrsmittels 1, eine Klimatisierungseinheit 5 zur Erzeugung eines Innenraumklimas 13 und eine Prozessoreinheit 7 zur Klimaregelung in Abhängigkeit von dem Innenraumklima 13, dem Umgebungsklima 10 und der Fahrzeit als Funktion der Fahrstrecke, zum Austausch von Mess-, Steuer und Kontrolldaten miteinander verbunden.
Die Prozessoreinheit 7 ist mit einem Innenraum-Klimasensor 8 verbunden, mit dem die Temperatur und optional auch die Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Verkehrsmittels 1 bestimmt wird. Zusätzlich ist die Prozessoreinheit 7 mit einem Umgebungs-Klimasensor 9 außerhalb des Verkehrsmittels 1 verbunden, mit dem die Temperatur und optional auch die Luftfeuchtigkeit des Umgebungsklimas 10 bestimmt wird.
Das Navigationssystem 4 ist mit einem Kommunikations-Interface 11 verbunden. Über das Kommunikations-Interface 11 tauscht das Navigationssystem 4 drahtlos Daten zur Positionsbestimmung des Verkehrsmittels 1 mit einer Positionserkennungsvorrichtung 12 aus.
Die Positionserkennungsvorrichtung 12 ist vorzugsweise als GPS-Satelliten Positionssystems ausgeführt. In DE 699 16 482 T2 ist ein Fahrerinformationssystem offenbart, das eine GPS-Positionsbestimmung einhält. Der Inhalt dieser Druckschrift wird in diese Beschreibung mit einbezogen.
Die Ablauffolge für die Klimaanlage 2 ist in 2 dargestellt und startet in Schritt S1.
Zum Fahrtantritt mit dem Verkehrsmittel 1 wird in Schritt S1 über die Anzeige- und Bedieneinheit 3 das gewünschte Innenraumklima 13, in diesem Ausführungsbeispiel die Innenraum-Soll-Temperatur Tsi zum Zeitpunkt t1 eingestellt und über den Datenbus 6 der Prozessoreinheit 7 mitgeteilt.
In Schritt S2 wird zum Zeitpunkt t2 das Fahrziel eingegeben und dem Navigationssystem 4 über den Datenbus 6 mitgeteilt.
In Schritt S3 zum Zeitpunkt t3 ermittelt das Navigationssystem 4 über das Kommunikations-Interface 11 mit der Positionserkennungsvorrichtung 12 die aktuelle Startposition und berechnet unter Berücksichtigung der vorgegebenen Zielposition die voraussichtliche Zeitdauer der Fahrt.
In Schritt S4 zum Zeitpunkt t4 beginnt die Fahrt, beispielsweise mit einem Kraftfahrzeug.
In Schritt S5 zum Zeitpunkt t5 erfasst die Prozessoreinheit 7 über den Innenraum-Klimasensor 8 und den Umgebungs-Klimasensor 9, in diesem Ausführungsbeispiel die Innenraum-Temperatur Ti und die Umgebungs-Temperatur Tu.
Die Umgebungs-Temperatur Tu steigt in diesem Ausführungsbeispiel während der Fahrtdauer an.
Die Prozessoreinheit 7 berechnet in regelmäßigen Abständen, vorzugsweise in Abständen von einer Sekunde bis fünf Minuten, ab dem Zeitpunkt t5 aus der Temperaturdifferenz der Innenraum-Temperatur Ti von der Innenraum-Soll-Temperatur Tsi un ter Berücksichtigung der Umgebungs-Temperatur Tu, und der noch verbleibender Fahrzeit, Steuer- und Regelparameter und teilt diese der Klimatisierungseinheit 5 mit. Solche Steuer- und Regelparameter sind dem Fachmann bekannt. Gleichzeitig findet über das Navigationssystem 4 in Zusammenarbeit mit Positionserkennungsvorrichtung 12 eine kontinuierliche Überprüfung der zurückgelegten und noch zu fahrenden Strecke statt. Aus diesen Daten bestimmt das Navigationssystem 4 die noch verbleibende Fahrzeit und teilt diese der Prozessoreinheit 7 über den Datenbus 6 mit.
In Schritt S6 ab dem Zeitpunkt t6 beginnt die Klimatisierungseinheit 5, in diesem Ausführungsbeispiel die Innenraumtemperatur Ti abzusenken.
Zum Zeitpunkt t7 hat die Innenraum-Temperatur Ti die Innenraum-Soll-Temperatur Tsi erreicht.
In Schritt S7 wird die Innenraum-Temperatur Ti auf dem Niveau der Innenraum-Soll-Temperatur Tsi gehalten.
In Schritt S8 ab dem Zeitpunkt t8 ermittelt die Prozessoreinheit 7 in Zusammenarbeit mit dem Navigationssystem 4, dass das Fahrziel in Kürze erreicht ist und ermittelt Steuer- und Regelparameter und teilt diese der Klimatisierungseinheit 5 mit. Auf Basis dieser Steuer- und Regelparameter erhöht die Klimatisierungseinheit 5, in diesem Ausführungsbeispiel, die Innenraum-Temperatur Ti und gleicht diese der Umgebungs-Temperatur Tu an.
Zum Zeitpunkt t9 ist die Innenraumtemperatur Ti gleich der Umgebungs-Temperatur Tu.
In Schritt S9 zum Zeitpunkt t10 ist das Fahrziel erreicht und die Ablauffolge beendet.
In der Klimaanlage 2 sind vorteilhafter Weise die Anzeige- und Bedieneinheit 3, das Navigationssystem 4 und die Prozessoreinheit 7 aus elektronischen Komponenten und Baugruppen aufgebaut, vorzugsweise logischen Schaltungen mit Kondensatoren, Widerständen, Dioden, Transistoren, Halbleiterspeicher und Mikro-Controllern sowie Mikroprozessoren.
Eine vorzugsweise Ausführung ist, wenn das Navigationssystem 4 in das Verkehrsmittel 1 fest integriert ist, in einer Alternativen Ausführung ist ein mobiles, vorübergehend im Verkehrsmittel 1 angebrachtes Navigationssystem 4 vorgesehen.
Eine vorteilhaft Ausführung ist, wenn die Prozessoreinheit 7 einen Datenträger und/oder Massenspeicher, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist enthält, wobei das Computerprogramm bewirkt, dass ein Rechner in der Prozessoreinheit 7 ein Auswerteverfahren zur Klimaregelung ausführt, wenn das Computerprogramm in den Rechner geladen ist und vom Rechner ausgeführt wird. Dies erlaubt über einsprechendes Interface zusätzlich Funktionen und Kennlinien in die Vorrichtung einzubringen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können über die Anzeige- und Bedieneinheit 3 verschieden Klimaverläufe in der Prozessoreinheit 7 eingestellt werden. Vorzugsweise kann zwischen den folgenden Möglichkeiten gewählt werden, „schnell", das bedeutet angleichen innerhalb einer Zeit von einer Minute bis fünf Minuten, „mittel", das bedeutet angleichen innerhalb von fünf Minuten bis 20 Minuten, „langsam", das bedeutet angleichen innerhalb von 20 Minuten bis zu 60 Minuten.
In einer vorteilhaften Ausführung sind unterschiedliche Kennlinienverläufe in der Prozessoreinheit 7 für unterschiedliche Verkehrsmittel 1 einstellbar.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann über die Anzeige- und Bedieneinheit 3 eine Differenztemperatur zwischen der In nenraum-Temperatur Ti und der Umgebungs-Temperatur Tu festgelegt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Navigationssystem 4 eine eigene Anzeige- und Bedieneinheit aufweisen und die Anzeige- und Bedieneinheit 3 ist nur für die Klimatisierungseinheit 5 und die Prozessoreinheit 6 vorgesehen.
In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann der in vielen Kraftfahrzeugen vorhandene Außentemperatur-Messfühler, der in seiner ursprünglichen Verwendung vor riskanten Fahrbahnzuständen, beispielsweise Glatteis warnen soll, über ein Interface mit der Prozessoreinheit 7 zur Erfassung der Umgebungstemperatur Tu verbunden sein.
Das obigen Ausführungen können in abweichenden Varianten, beispielsweise zusätzlichen oder in anderer Reihenfolge ablaufenden Schritten ausgeführt werden.
Mit der Erfassung von Innenraum- und Umgebungsklima und der Fahrtszeit lässt sich das Innenraumklima optimal unter Berücksichtigung des Umgebungsklimas für die Verkehrsmittelinsassen anpassen. Damit können Gesundheitsschäden, beispielsweise Erkältung, Herz-Kreislaufbeschwerden oder Herzinfarkt bedingt durch den raschen Klimawechsel bei dem Betreten oder Verlassen des Verkehrsmittels vermieden werden.

1: Verkehrsmittel
2: Klimaanlage
3: Anzeige- und Bedieneinheit
4: Navigationssystem
5: Klimatisierungseinheit
6: Datenbus
7: Prozessoreinheit
8: Innenraum-Klimasensor
9: Umgebungs-Klimasensor
10: Umgebungsklima
11: Kommunikations-Interface
12: Positionserkennungsvorrichtung
13: Innenraumklima
Tsi: Innenraum-Soll-Temperatur
Ti: Innenraum-Temperatur
Tu: Umgebungs-Temperatur
T: Temperatur
t: Zeit
t n: Zeitpunkt n, n = 1 bis 10
S m: Schritt m, m = 1 bis 9

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19853095 A1 [0003]
- DE 69916482 T2 [0020]

Claims

Klimaanlage (2) eines Verkehrsmittels (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage (2) aus dem Umgebungsklima (10), aus der Fahrzeit (t), aus dem Innenraumklima (13), und den Vorgaben für das Innenraumklima (13), das Innenraumklima (13) des Verkehrsmittels (1) der Fahrzeit anpasst.
Klimaanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (7) Steuer- und Regelparameter errechnet, mit denen die Klimatisierungseinheit (5) das Innenraumklima (13) des Verkehrsmittels (1) anpasst.
Klimaanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise die Klimatisierungseinheit (5) das Innenraumklima in Form der Temperatur erhöhen und reduzieren kann.
Klimaanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinheit (5) das Innenraumklima in Form der Luftfeuchtigkeit erhöhen und reduzieren kann.
Klimaanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinheit (5) das Innenraumklima in Form der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit erhöhen und reduzieren.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise die Prozessoreinheit (7) mit einem Navigationssystem (4) zur Positionsbestimmung des Verkehrsmittels (1) verbunden ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (4) zur Positionsbestimmung über ein Kommunikations-Interface (11) drahtlos mit einer Positionserkennungsvorrichtung (12) verbunden ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise das Navigationssystem (4) und die Positionserkennungsvorrichtung (12) auf der GPS Positionsbestimmung basiert.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessoreinheit (7) Klimasensoren (8, 9) zugeordnet sind, die das Innenraumklima (13) und das Umgebungsklima (10) ermitteln.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (4) in das Verkehrsmittel (1) fest integriert ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (4) ein mobiles, vorübergehend im Verkehrsmittel (1) angebrachtes ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (7) einen Datenträger und/oder Massenspeicher, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist enthält, wobei das Computerprogramm bewirkt, dass ein Rechner in der Prozessoreinheit (7) ein Auswerteverfahren zur Klimaregelung ausführt, wenn das Computerprogramm in den Rechner geladen ist und vom Rechner ausgeführt wird.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das über die Anzeige- und Bedieneinheit (3) verschiedene Klimaverläufe in der Prozessoreinheit (7) eingestellt werden.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das kann über die Anzeige- und Bedieneinheit (3) eine Differenztemperatur zwischen der Innenraumtemperatur Ti und der Umgebungs-Temperatur Tu festgelegt wird.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) eine mobile Transportvorrichtung für Lebewesen ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) eine mobile Transportvorrichtung für organische Objekte ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) eine mobile Transportvorrichtung für biologische Objekte ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) eine mobile Transportvorrichtung für chemische Objekte ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) eine mobile Transportvorrichtung für Pflanzen ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) ein Kraftfahrzeug ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) ein Luftfahrzeug ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) ein Schienenfahrzeug ist.
Klimaanlage (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkehrsmittel (1) ein Wasserfahrzeug ist.