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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit welchem eine aktive Batteriekühlung und eine Innenraumklimatisierung bei einem Fahrzeug kombiniert werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechend ausgestaltetes Klimasystem und ein entsprechend ausgestaltetes Fahrzeug.
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Die
EP 2 075 873 A1 offenbart eine Einrichtung eines Fahrzeugs zur Steuerung einer Temperatur einer Batterie. Dabei wird eine Luft, die an der Batterie vorbeiströmt, in den Fahrgastraum geleitet.
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Die
JP 2008-222 041 A beschreibt eine Batteriekühleinrichtung für ein Fahrzeug. Dabei wird eine Klimaanlage zum Kühlen der Batterie und der Fahrzeugkabine eingesetzt.
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Die
US 7 013 659 B2 offenbart ein Batteriekühlungssystem für ein Fahrzeug. Dabei wird klimatisierte Luft von einer Klimaanlage, die Teil einer Luft für die Fahrzeugkabine ist, zum Kühlen der Batterie eingesetzt. Dabei steuert eine Batteriesteuereinheit ein Batteriegebläse, um bei bestimmten Bedingungen eine der Batterie zugeführte Luftmenge zu erhöhen.
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Die
DE 43 09 621 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit Elektroantrieb und Hochtemperaturbatterie. Dabei wird die Abwärme eines Kühlsystems, das zur Begrenzung der Betriebstemperatur der Hochtemperatur vorhanden ist, zur Fahrzeugheizung herangezogen.
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Die
JP 2007 - 137 127 A offenbart eine Einrichtung eines Fahrzeugs, welche als Batteriekühlung und Klimaanlage dient. Diese Einrichtung umfasst ein Gebläse zum Kühlen einer Batterie des Fahrzeugs und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs eines Kompressors eines Luftkühlungszyklus und des Betriebs des Gebläses.
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Gerade bei den heutigen Hybridfahrzeugen ist die aktive Kühlung einer Batterie, mit welcher insbesondere ein Elektromotor des Hybridfahrzeugs angetrieben wird, ein wichtiges Thema, so dass ein Klimasystem des Hybridfahrzeugs in der Regel nicht nur zur Kühlung eines Innenraums des Hybridfahrzeugs, sondern auch zur Kühlung der Batterie eingesetzt wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, ein solches Klimasystem zur kombinierten Kühlung des Innenraumes und der Batterie derart auszugestalten, dass dieses Klimasystem weniger Bauraum benötigt, als ein entsprechendes Klimasystem nach dem Stand der Technik.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein entsprechend ausgestaltetes Klimasystem nach Anspruch 1, 2 oder 3 und ein Fahrzeug nach Anspruch 5 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und erfindungsgemäße Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Da ein gekühlter Luftstrom, nämlich der erste Luftstrom, nicht nur die Batterie, sondern auch den Innenraum temperiert bzw. klimatisiert, ist eine Gesamtluftmenge, welche zur Klimatisierung der Batterie und des Innenraumes benötigt wird, geringer als bei entsprechenden Verfahren nach dem Stand der Technik, bei welchen die Batterie und der Innenraum mit voneinander getrennten Luftströmen klimatisiert werden. Aufgrund der geringeren Gesamtluftmenge weist auch ein Klimasystem zur Durchführung des Verfahrens vorteilhafterweise einen geringeren Bauraum auf, als ein entsprechendes Klimasystem nach dem Stand der Technik. Darüber hinaus existieren aufgrund der geringeren Gesamtluftmenge auch energetische Vorteile (ein geringerer Leistungsverbrauch) und akustische Vorteile (eine geringere Geräuschentwicklung des Gebläses) gegenüber dem Stand der Technik. Es wird daher eine Kühlung der Batterie beispielsweise über einen Verdampfer in optimaler Weise mit der Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs kombiniert.
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Dabei wird insbesondere der erste Luftstrom nach einem Passieren der Batterie in den Innenraum geleitet, so dass erste Luftstrom zuerst die Batterie und anschließend den Innenraum klimatisiert.
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Anders ausgedrückt besteht ein wesentliches Merkmal darin, dass eine Kühlluft nach Passieren der Batterie in den Innenraum geleitet wird und dort eine Klimazone mit einstellbarer Luftmenge und Lufttemperatur bedient.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Klimasystem zur kombinierten Klimatisierung einer Batterie und eines Innenraum eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei ist das Klimasystem derart ausgestaltet, dass das Klimasystem die Batterie mit einem ersten Luftstrom und den Innenraum mit einem zweiten Luftstrom klimatisiert, wobei der erste Luftstrom einen Teil des zweiten Luftstroms bildet.
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Auch bei dem erfindungsgemäßen Klimasystem durchströmt der erste Luftstrom insbesondere zuerst die Batterie und anschließend den Innenraum.
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Dabei umfasst das Klimasystem ein Klimagerät, mit welchem der zweite Luftstrom und damit implizit der erste Luftstrom klimatisiert, d.h. in der Regel gekühlt, wird. Dabei bilden das Klimagerät, die Batterie und der Innenraum bezüglich des ersten Luftstroms in dieser Reihenfolge eine Reihenschaltung.
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Da das Klimagerät, die Batterie und der Innenraum eine Reihenschaltung bilden, ist die Gesamtluftmenge und damit der von dem Klimasystem benötigte Bauraum vorteilhafterweise geringer, als wenn die Batterie und der Innenraum in Form einer Parallelschaltung (also parallel) angeordnet wären, wie dies bei Klimasysteme nach dem Stand der Technik der Fall ist.
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Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Klimasystem einen ersten Verzweigungspunkt und ein Heizelement. Dabei wird ein aus dem Klimagerät austretender Luftstrom an dem ersten Verzweigungspunkt hinter dem Klimagerät in einen an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom und den ersten Luftstrom, welcher die Batterie klimatisiert, aufgeteilt.
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Gemäß dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es nun möglich, dass der an der Batterie vorbeiführende Luftstrom getrennt von dem ersten Luftstrom in den Innenraum geleitet wird, so dass der erste Luftstrom (mit der Batterieabwärme) beispielsweise an die Füße und der kühlere an der Batterie vorbei geführte Luftstrom über Personenanströmer in den Innenraum geleitet wird. Bei einer solchen Variante, bei welcher der erste Luftstrom und der an der Batterie vorbei geführte Luftstrom getrennt in den Innenraum geführt werden, können jeweils ein Temperaturfühler die Temperatur des ersten Luftstroms oder die Temperatur des an der Batterie vorbei geführten Luftstroms vor dem Eintritt in den Innenraum messen.
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Natürlich ist es gemäß der ersten Ausführungsform erfindungsgemäß auch möglich, den ersten Luftstrom und den an der Batterie vorbei geführten Luftstrom erst zusammenzuführen und den resultierenden Gesamtluftstrom dann in den Innenraum zu leiten.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Ausführungsform auch die Variante abdeckt, dass das Klimasystem kein Heizelement aufweist, so dass der von dem Klimagerät austretende Luftstrom nur von der Batterie aufgewärmt wird. Eine solche Variante (ohne Heizelement und bei Wegfall eines Wärmetauschers (als Heizelement) auch ohne Temperaturklappe) ist für Einsatzgebiete interessant, in welchen ein Klimasystem aufgrund der Umgebungsbedingungen nur zur Kühlung eingesetzt wird.
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Gemäß einer Fortbildung der ersten Ausführungsform umfasst das Klimasystem einen zweiten Verzweigungspunkt, an dem (oder vor dem) der an der Batterie vorbeiführende Luftstrom und der erste Luftstrom wieder zusammengeführt und in einen direkt in den Innenraum führenden Luftstrom und in einen über das Heizelement in den Innenraum führenden Luftstrom aufgeteilt werden.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung der ersten Ausführungsform umfasst das Klimasystem weiter einen ersten Temperaturfühler und einen zweiten Temperaturfühler, wobei der erste Temperaturfühler eine Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms und der zweite Temperaturfühler eine Temperatur des zweiten Luftstroms misst. Das Klimasystem regelt nun abhängig von einer Solltemperatur für den Innenraum und einer Solltemperatur für die Batterie und abhängig von der Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms und der Temperatur des zweiten Luftstroms, welche beide von dem ersten und zweiten Temperaturfühler gemessen werden, einen Volumenstrom und eine Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms, eine Aufteilung in den an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom und den ersten Luftstrom an dem ersten Verteilungspunkt und eine Aufteilung in den direkt in den Innenraum führenden Luftstrom und in den über das Heizelement in den Innenraum führenden Luftstrom an dem zweiten Verteilungspunkt so, dass das Klimasystem dadurch eine oder mehrere von folgenden Regelgrößen regelt:
- • einen Volumenstrom des ersten Luftstroms,
- • einen Volumenstrom des zweiten Luftstroms,
- • eine Temperatur des ersten Luftstroms, und
- • eine Temperatur des zweiten Luftstroms.
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Dabei wird unter einem Volumenstrom eine Luftmenge pro Zeiteinheit verstanden. Eine Aufteilung eines an einem Verzweigungspunkt ankommenden Luftstroms in einen Luftstrom und in einen weiteren Luftstrom bedeutet, dass ein an diesem Verzweigungspunkt ankommender Volumenstrom entsprechend in zwei Volumenströme aufgeteilt wird. Dabei kann eine Aufteilung auch darin bestehen, dass der ankommende Luftstrom vollständig in einen der beiden abgehenden Luftströme umgelenkt wird, während der andere der beiden abgehenden Luftströme keinen Volumenstrom aufweist.
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Da sowohl der Volumenstrom als auch die Temperatur des ersten und auch des zweiten Luftstroms erfindungsgemäß geregelt werden können, kann sowohl der Innenraum als auch die Batterie durch das erfindungsgemäße Klimasystem entsprechend vorgegebener Sollwerte klimatisiert werden.
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Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Klimasystem einen Verzweigungspunkt und ein Heizelement. Dabei wird ein innerhalb des Klimageräts klimatisierter Luftstrom innerhalb des Klimageräts an dem Verzweigungspunkt in einen an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom und den ersten Luftstrom aufgeteilt. Der an der Batterie vorbeiführende Luftstrom wird dabei über das Heizelement geführt und wird nach der Batterie mit dem ersten Luftstrom zusammengeführt, wobei die dadurch zusammengeführten Luftströme den zweiten Luftstrom bilden.
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Entsprechend einer Fortbildung der zweiten Ausführungsform umfasst das Klimasystem einen ersten und einen zweiten Temperaturfühler. Dabei misst der erste Temperaturfühler eine Temperatur des ersten Luftstroms und der zweite Temperaturfühler eine Temperatur des zweiten Luftstroms. Das Klimasystem regelt nun abhängig von einer Solltemperatur für den Innenraum und einer Solltemperatur für die Batterie und abhängig von der Temperatur des ersten Luftstroms und der Temperatur des zweiten Luftstroms, welche beide von dem ersten und zweiten Temperaturfühler gemessen werden, einen Volumenstrom und eine Temperatur des innerhalb des Klimageräts klimatisierten Luftstroms und eine Aufteilung in den an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom und den ersten Luftstrom an dem ersten Verteilungspunkt so, dass das Klimasystem dadurch eine oder mehrere von folgenden Regelgrößen regelt:
- • einen Volumenstrom des ersten Luftstroms,
- • einen Volumenstrom des zweiten Luftstroms,
- • eine Temperatur des ersten Luftstroms, und
- • eine Temperatur des zweiten Luftstroms.
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Auch bei dieser Ausführungsform kann sowohl der Volumenstrom als auch die Temperatur des ersten und des zweiten Luftstroms abhängig von entsprechenden Vorgaben geregelt werden.
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Bei einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Klimasystem einen ersten und einen zweiten Verzweigungspunkt sowie ein Heizelement. Dabei wird ein aus dem Klimagerät austretender Luftstrom vor dem Austritt aus dem Klimagerät an dem ersten Verzweigungspunkt innerhalb des Klimageräts in einen durch das Heizelement verlaufenden Luftstrom und in einen nicht durch das Heizelement verlaufenden Luftstrom aufgeteilt und anschließend innerhalb des Klimageräts wieder zusammengeführt. Der aus dem Klimagerät austretende Luftstrom wird an dem zweiten Verzweigungspunkt außerhalb des Klimageräts in den ersten Luftstrom und in einen an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom aufgeteilt und hinter der Batterie wieder in den zweiten Luftstrom zusammengeführt.
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Gemäß einer Fortbildung der dritten Ausführungsform umfasst das Klimasystem weiter einen ersten Temperaturfühler und einen zweiten Temperaturfühler, wobei der erste Temperaturfühler eine Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms und der zweite Temperaturfühler eine Temperatur des zweiten Luftstroms misst. Das Klimasystem regelt nun abhängig von einer Solltemperatur für den Innenraum und einer Solltemperatur für die Batterie und abhängig von der Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms und der Temperatur des zweiten Luftstroms, welche beide von dem ersten und zweiten Temperaturfühler gemessen werden, einen Volumenstrom und eine Temperatur des aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms, eine Aufteilung des schließlich aus dem Klimagerät austretenden Luftstroms in den innerhalb des Klimageräts durch das Heizelement verlaufenden Luftstrom und in den innerhalb des Klimageräts nicht durch das Heizelement verlaufenden Luftstrom und eine Aufteilung in den an der Batterie vorbeiführenden Luftstrom und in den ersten Luftstrom an dem ersten Verteilungspunkt so, dass das Klimasystem dadurch eine oder mehrere von folgenden Regelgrößen regelt:
- • einen Volumenstrom des ersten Luftstroms,
- • einen Volumenstrom des zweiten Luftstroms,
- • eine Temperatur des ersten Luftstroms, und
- • eine Temperatur des zweiten Luftstroms.
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Auch diese dritte Ausführungsform kann demnach den Volumenstrom und die Temperatur des ersten und des zweiten Luftstroms nach vorgegebenen Wünschen regeln.
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Als Heizelement kann bei diesen Ausführungsformen ein Wärmetauscher eingesetzt werden, alternativ oder zusätzlich aber auch ein elektrisch betriebenes Heizelement, wie beispielsweise eine Widerstandsheizung oder ein Peltierelement.
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Es sei angemerkt, dass es erfindungsgemäß auch möglich ist, dass jede der oben beschriebenen Ausführungsformen ohne ein Heizelement realisiert wird. In diesem Fall können je nach eingesetztem Heizelement auch entsprechende Zusatzelemente, wie eine Temperaturklappe, ein Verzweigungspunkt oder ein für das Heizelement notwendiger Luftpfad, entfallen. Wie dies bereits bei der ersten Ausführungsform erwähnt ist, sind solche Varianten (ohne Heizelement) für warme Einsatzgebiete des Fahrzeugs interessant.
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Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass zur Kühlung der Luft anstelle eines Verdampfers erfindungsgemäß auch ein anderes Kühlelement, beispielsweise ein Peltierelement, verwendet werden kann.
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Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, bereitgestellt, welches ein erfindungsgemäßes Klimasystem umfasst.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur kombinierten Klimatisierung einer oder auch mehrerer Batterien und eines Innenraums bei einem Hybridfahrzeug geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern kann generell zur Klimatisierung von zwei voneinander getrennten Räumen innerhalb eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung zumindest prinzipiell auch außerhalb der Fahrzeugtechnik, beispielsweise zur Klimatisierung von Gebäuderäumen, verwendet werden.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren im Detail erläutert.
- 1 stellt schematisch eine erste Ausführungsform eines Klimasystems dar.
- 2 stellt schematisch eine zweite Ausführungsform mit einem baulich in das Klimagerät integrierten Wärmetauscher dar.
- 3 stellt eine dritte Ausführungsform eines Klimasystems schematisch dar.
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In 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform eines Klimasystems 6 dargestellt. Das Klimasystem 6 umfasst ein Klimagerät 2 (oder Kühlgerät), eine Batterieregelklappe 13, eine Bypassregelklappe 14, ein Heizelement 5 (Wärmetauscher) und eine Temperaturklappe 15 sowie einen ersten Temperaturfühler 11 und einen zweiten Temperaturfühler 12. Dabei umfasst das Klimagerät 2 seinerseits ein Gebläse 17 und einen Verdampfer 16. Der erste Temperaturfühler 11 misst eine Temperatur eines aus dem Klimagerät 2 austretenden Luftstroms 24. Dieser aus dem Klimagerät 2 austretende Luftstrom 24 teilt sich an einem ersten Verzweigungspunkt 3 in einen ersten Luftstrom 21, welcher eine Batterie 1 klimatisiert, und einen an der Batterie 1 vorbeiführenden Luftstrom 23 auf. Dabei wird diese Aufteilung, d.h. das Verhältnis des Volumenstroms des ersten Luftstroms 21 zu dem Volumenstrom des an der Batterie 1 vorbeiführenden Luftstroms 23 durch die Batterieregelklappe 13 und die Bypassregelklappe 14 geregelt. Hinter der Batterie 1 werden der erste Luftstrom 21 und der an der Batterie 1 vorbeiführende Luftstrom 23 wieder zusammengeführt und an einem zweiten Verzweigungspunkt 4 in einen über das Heizelement 5 geführten Luftstrom 26 und einen nicht über das Heizelement 5 geführten Luftstrom 25 aufgeteilt. Die Aufteilung in den über das Heizelement 5 geführten Luftstrom 26 und den nicht über das Heizelement 5 geführten Luftstrom 25 wird dabei durch die Temperaturklappe 15 geregelt, bei welcher die beiden Luftströme 25, 26 wieder zusammengeführt werden, wobei diese beiden Luftströme 25, 26 einen zweiten Luftstrom 22 ausbilden. Dieser zweite Luftstrom 22, dessen Temperatur durch den zweiten Temperaturfühler 12 erfasst wird, wird über Ausströmer 19 in den Innenraum 20 geführt.
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Der Luftstrom 24 verlässt das Klimagerät 2 mit einem eingestellten Volumenstrom und einer eingestellten Temperatur, wobei diese Einstellungen durch eine Kombination aus Einstellungen an dem Gebläse 17 und dem Verdampfer 16 vorgenommen werden. Der aus dem Klimagerät 2 austretende Luftstrom 24 teilt sich in den ersten Luftstrom 21, welcher die Batterie 1 durchströmt und dort Wärme aufnimmt. Auf einem Weg über die Bypassregelklappe 14 umfährt ein anderer Teil des Luftstroms 24, nämlich der Luftstrom 23, die Batterie 1, ohne Wärme aufzunehmen. Hinter der Batterie 1 werden diese beiden Luftströme 21, 23 miteinander vermischt und in den über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 26 und den nicht über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 25 mittels der Temperaturklappe 15 aufgeteilt. Anschließend werden diese beiden Luftströme 25, 26 in Form des zweiten Luftstroms 22 zur Beaufschlagung der Ausströmer 19 in den Innenraum 20 geleitet.
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Mittels dieser in 1 dargestellten Ausführungsform können folgende Werte unabhängig voneinander eingestellt werden:
- • Über die Leistung des Gebläses 17 kann der Volumenstrom des zweiten Luftstroms 22 zum Innenraum 20 eingestellt werden.
- • Über die Batterieregelklappe 13 im Zusammenspiel mit der Leistung des Gebläses 17 kann der Volumenstrom des ersten Luftstroms 21 zur Batterie 1 eingestellt werden.
- • Über eine Temperaturregelung in Form des Verdampfers 16 im Klimagerät 2 kann die Temperatur des ersten Luftstroms 21 zur Batterie 1 eingestellt werden.
- • Über die Temperaturregelung im Klimagerät 2, die Batterieregelklappe 13 und die Bypassregelklappe 14 sowie die Temperaturklappe 15 kann die Temperatur des zweiten Luftstroms 22 in den Innenraum 20 geregelt werden.
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Dabei ist es möglich, auch stark unterschiedliche Temperaturanforderungen bezüglich des Innenraums 20 und der Batterie 1 zu erfüllen. Eine Randbedingung besteht lediglich darin, dass der Innenraum 20 nicht mit weniger Luft versorgt werden kann als die Batterie 1, da der erste Luftstrom 21 niemals größer als der zweite Luftstrom 22 sein kann. Dafür entfällt vorteilhafterweise bei einem Umluftbetrieb, wobei dem Klimagerät 2 Luft über Einströmöffnungen 18 vom Innenraum 20 zugeführt wird, die Problematik der Abführung der warmen Batterieabluft, welche bei bestimmten Klimasystemen nach dem Stand der Technik als störend empfunden wird.
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Natürlich existieren bei der Einstellung des Volumenstroms und der Temperatur des ersten und zweiten Luftstroms 21, 22 gegenseitige Abhängigkeiten, so dass die Leistung des Gebläses 17, des Verdampfers 16 und des Heizelements 5 sowie die Stellung der Batterieregelklappe 13, der Bypassregelklappe 14 und der Temperaturklappe 15 für die jeweils aktuellen Werte des Volumenstroms und der Temperatur des ersten und zweiten Luftstroms 21, 22 ausschlaggebend sind. Daher ist eine entsprechende Regelung sowie das Vorhandensein der Temperaturfühler 11 und 12 notwendig.
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Fällt beispielsweise der Kühlbedarf der Batterie 1 ab, so werden die Batterieregelklappe 13 und die Bypassregelklappe 14 derart angesteuert, dass bei gleich bleibendem zweiten Luftstrom 22 in den Innenraum 20 der Anteil durch die Batterie 1, in Form des ersten Luftstroms 21, abnimmt. Als Reaktion muss die Temperaturklappe 15 der von dem zweiten Temperaturfühler 12 gemessenen Temperatur des zweiten Luftstroms 22 (Ausströmtemperatur in den Innenraum 20) folgen. Daraufhin muss gegebenenfalls der erste Luftstrom 21 zur Batterie 1 wieder nachkorrigiert werden, was jedoch mit einer trägen Regelung möglich ist, denn aufgrund der thermischen Trägheit der Batterie 1 verlangt deren Kühlung nicht die exakte Einstellung des Volumenstroms oder der Temperatur des ersten Luftstroms 21.
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In 1 ist eine luftseitige Regelung bezüglich der Erwärmung des zweiten Luftstroms 22 (siehe Heizelement 5) dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass unter Einsparung der Temperaturklappe 15 auch eine wasserseitige Regelung möglich ist.
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Um ein ausreichendes Kühlpotenzial zu gewährleisten, muss bei der Dimensionierung des Verdampfers 16 in dem Klimagerät 2 die maximale Batterieabwärme berücksichtigt werden.
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Die Vorteile der in 1 dargestellten Ausführungsform sind zum einen, dass nur ein gezielter Zugang/Ausgang vom/zum Innenraum 20 notwendig ist, was insbesondere im Bauraum beschränkten Fußraumbereich im Innenraum 20 eines Fahrzeugs vorteilhaft ist. Weiterhin muss weniger Luft im Klimagerät 2 konditioniert werden, als wenn der Innenraum 20 und die Batterie 1 parallel zueinander beschickt würden. Hieraus folgt ein energetischer und aufgrund der geringeren Gebläsedrehzahl auch ein akustischer Vorteil in Form einer geringeren Lärmbelästigung durch das Gebläse 17.
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Eine Abwandlung der in 1 dargestellten Ausführungsform ist in Form einer zweiten Ausführungsform in 2 dargestellt, bei welcher das Heizelement 5 in das Klimagerät 2 integriert ist, wodurch die zweite Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform weniger Bauraum aufweist oder im Vergleich zur ersten Ausführungsform kompakter ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das Klimagerät 2 als eine bauliche Einheit dargestellt, in welcher der Bypassweg, welchen der an der Batterie 1 vorbeiführende Luftstrom 23 nimmt, und das Heizelement 5 integriert sind. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass im Heizfall die für den Innenraum 20 maximal erzielbare Ausblastemperatur, welche von dem zweiten Temperaturfühler 12 gemessen wird, bei der ersten Ausführungsform über der Ausblastemperatur der zweiten Ausführungsform liegt.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform umfasst das Klimagerät 2 neben dem Gebläse 17 und dem Verdampfer 16 die Bypassregelklappe 14 und wie erwähnt das Heizelement 5. Der an der Batterie 1 vorbeiführende Luftstrom 23 durchläuft nach dem einzigen Verzweigungspunkt 7, welcher direkt nach dem Verdampfer 16 innerhalb des Klimageräts 2 angeordnet ist, die Bypassregelklappe 14 und anschließend das Heizelement 5. Die Aufteilung in die beiden Luftströme 21, 23 wird dabei wie bei der ersten Ausführungsform durch die Einstellungen der Bypassregelklappe 14 und der Batterieregelklappe 13 vorgenommen. Nach der Batterie 1 werden der erste Luftstrom 21 und der an der Batterie 1 vorbeiführende Luftstrom 23 zusammengeführt, wobei sie den zweiten Luftstrom 22 bilden, welcher in den Innenraum 20 geführt wird. Der erste Temperaturfühler 11 misst die Temperatur des ersten Luftstroms 21, während der zweite Temperaturfühler 12 wie bei der ersten Ausführungsform die Temperatur des zweiten Luftstroms 22 misst. Im Übrigen entspricht der Aufbau der zweiten Ausführungsform der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform.
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Eine weitere Variante zur baulichen Vereinigung des Verdampfers 16 und des Heizelements 5 ist in Form einer dritten Ausführungsform in 3 dargestellt. Der kompakte Aufbau der dritten Ausführungsform erlaubt gegebenenfalls die Nutzung eines bereits vorhandenen oder entworfenen Klimageräts 2, so dass vorteilhafterweise kein neues Klimagerät 2 entwickelt werden muss, um zusätzlich zu dem Innenraum 20 auch die Batterie 1 zu kühlen. Bei der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform ist eine luftseitig geregelte Heizung skizziert. Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine wasserseitige Regelung möglich ist.
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Bei dieser dritten Ausführungsform umfasst das Klimagerät 2 neben dem Gebläse 17 und dem Verdampfer 16 das Heizelement 5 und die Temperaturklappe 15. Dabei wird ein innerhalb des Klimageräts 2 aus dem Verdampfer 16 austretender Luftstrom 24 an einem ersten Verzweigungspunkt 8 in einen über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 27 und in einen nicht über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 28 aufgeteilt und bei der Temperaturklappe 15 wieder zum austretenden Luftstrom 24 zusammengeführt, so dass der aus dem Klimagerät 2 austretende Luftstrom 24 die Temperaturklappe 15 verlässt. Wie bei der ersten Ausführungsform stellt die Temperaturklappe 15 die Aufteilung in den über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 27 und den nicht über das Heizelement 5 führenden Luftstrom 28 ein. Die Aufteilung des aus dem Klimagerät 2 austretenden Luftstroms 24 in den ersten Luftstrom 21 und den nicht über die Batterie 1 führenden Luftstrom 23 entspricht der ersten Ausführungsform, wobei allerdings diese beiden Luftströme 21, 23 nach der Batterie 1 zusammengeführt und direkt in Form des zweiten Luftstroms 22 in den Innenraum 20 geleitet werden. Wie bei der ersten Ausführungsform misst der erste Temperaturfühler 11 die Temperatur des aus dem Klimagerät 2 austretenden Luftstroms 24 und der zweite Temperaturfühler 12 misst die Temperatur des zweiten Luftstroms 22. Im Übrigen entspricht der Aufbau der dritten Ausführungsform der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform.
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Bei der ersten Ausführungsform (1) und bei der dritten Ausführungsform (3) wird das Heizelement 5 luftseitig geregelt, was dann die Temperaturklappe 15 bedingt, während das Heizelement 5 bei der zweiten Ausführungsform (2) wasserseitig geregelt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Heizelement 5 bei allen Ausführungsformen entweder luftseitig oder wasserseitig geregelt werden kann, so dass das Heizelement 5 bei der ersten und dritten Ausführungsform auch wasserseitig und bei der zweiten Ausführungsform auch luftseitig geregelt werden könnte.
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Dabei wird unter einer luftseitigen Regelung verstanden, dass die Temperatur dadurch geregelt wird, indem der Volumenstrom des durch das Heizelement 5 verlaufenden Luftstroms geregelt wird (also mehr oder weniger Luft durch den Wärmetauscher geleitet und somit erwärmt wird). Dagegen wird unter einer wasserseitigen Regelung verstanden, dass die Durchflussmenge der Flüssigkeit (insbesondere Wasser) geregelt wird, welche das Heizelement 5 durchläuft, um ihre Wärme an den durch das Heizelement 5 verlaufenden Luftstrom abzugeben.
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In 4 ist ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt, welches einen Innenraum 20, ein Klimasystem 6 mit einem Klimagerät 2 und eine Batterie 1 umfasst. Dabei wird der aus dem Klimagerät 2 austretende Luftstrom 24 in den ersten Luftstrom 21 und den an der Batterie 1 vorbeiführenden Luftstrom 23 aufgeteilt. Hinter der Batterie 1 werden diese beiden Luftströme 21, 23 wieder zusammengeführt und in Form des zweiten Luftstroms 22 in den Innenraum 20 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 2
- Klimagerät
- 3, 4
- Verzweigungspunkt
- 5
- Heizelement
- 6
- Klimasystem
- 7-9
- Verzweigungspunkt
- 10
- Fahrzeug
- 11, 12
- Temperaturfühler
- 13
- Batterieregelklappe
- 14
- Bypassregelklappe
- 15
- Temperaturklappe
- 16
- Verdampfer
- 17
- Gebläse
- 18
- Einströmöffnungen vom Innenraum
- 19
- Ausströmer
- 20
- Innenraum
- 21
- erster Luftstrom
- 22
- zweiter Luftstrom
- 23-29
- Luftstrom
