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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für
ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Zur
Temperierung von Luft in einem Fahrzeug ist üblicherweise
eine Klimaanlage vorgesehen, welche ein Gebläse für
die Frisch- und Umluftansaugung, einen Verdampfer und einen Heizer
aufweist.
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Aus
der
US 6,454,178 B1 ist
eine Steuerung für eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage
bekannt, gemäß Besetzungssensoren ermitteln, ob
ein Insasse auf dem entsprechenden Sitzplatz sitzt. Um möglichst
schnell einen optimalen Komfort an allen besetzten Sitzplätzen
zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass im Falle
eines unbesetzten Sitzplatzes die auf diesen Sitzplatz, d. h. die
entsprechende Klimazone, bezogene Klimatisierung die Klimatisierung
des benachbarten, besetzten Sitzplatzes unterstützt.
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Gemäß einer
anderen Steuerung, die aus der
DE 103 08 413 A1 bekannt ist, ist zur Energieeinsparung
vorgesehen, dass im Falle eines Kühlbetriebs bei unbesetzten
Sitzplätzen die Kühlleistung an den entsprechenden
Sitzplätzen verringert wird. Im Falle eines Aufheizens
wird hingegen die Temperatur im nicht besetzten Bereich an die sonstigen Temperatureinstellungen
im Fahrzeug angepasst.
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Diese
bekannten Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage lassen jedoch
noch Wünsche offen, insbesondere in Bezug auf die Kühlfunktion.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern
einer Klimaanlage zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer mehrzonigen Klimaanlage
eines Fahrzeugs, aufweisend einen Fahrzeuginnenraum mit mindestens
zwei Sitzen, mindestens einen Belegungssensor für mindestens
einen der Sitze, die mehrzonige Klimaanlage, eine Bedieneinrichtung
für die Klimaanlage zum Einstellen einer Solltemperatur für
einzelne Klimazonen im Fahrzeuginnenraum, getrennt und unabhängig
regelbare Luftkanäle zu mindestens zwei der Klimazonen
im Fahrzeuginnenraum und eine Steuerung für die Klimaanlage
und die Luftverteilung auf die einzelnen Luftkanäle, wobei
die Steuerung im Kühlbetrieb bei einer hohen erforderlichen
Kühlleistung ausschließlich für durch
die Belegungssensoren unbesetzt ermittelte Klimazonen vorsieht,
dass die maximale Kühlleistung und/oder der maximale Luftmassenstrom
und/oder ein direktes Einblasen der temperierten Luft erfolgt, oder
wobei die Steuerung im Heizbetrieb bei einer hohen erforderlichen
Heizleistung ausschließlich für durch die Belegungssensoren
unbesetzt er mittelte Klimazonen vorsieht, dass die maximale Heizleistung
und/oder der maximale Luftmassenstrom und/oder ein direktes Einblasen
der temperierten Luft erfolgt. Dies ermöglicht ein schnelles
Abkühlen bzw. Aufheizen ohne Beeinträchtigung
des Komforts der Insassen, da in diesen Klimazonen nicht mit maximaler
Leistung temperiert wird, insbesondere nicht der maximale Luftmassenstrom
direkt eingeblasen wird. Bevorzugt wird der Fahrersitz automatisch
als besetzt angenommen, so dass ein Belegungssensor eingespart werden
kann und sich die Steuerung etwas vereinfacht.
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Insbesondere
bevorzugt wird im Kühlbetrieb bei einer hohen Innenraumtemperatur
die Kühlleistung der als besetzt ermittelten Klimazonen
geringer gewählt wird als in den als unbesetzt ermittelten
Klimazonen und/oder der Luftmassenstrom der als besetzt ermittelten
Klimazonen wird geringer gewählt als in den als unbesetzt
ermittelten Klimazonen.
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Das
Einblasen der temperierten Luft erfolgt bevorzugt ausschließlich
in den als unbesetzt ermittelten Klimazonen direkt. Ferner erfolgt
das Einblasen der temperierten Luft bevorzugt ausschließlich
in den als besetzt ermittelten Klimazonen indirekt. Hierbei sind
im Belüftungsbereich (Mittel-/Seitendüsen) besonders
bevorzugt sogenannte Komfortdüsen vorgesehen, welche eine
Einstellbarkeit zwischen einem Spotstrahl (gerichteter Luftaustritt)
und einem diffusen Luftaustritt ermöglichen. Diese Komfortdüsen werden
hierbei bevorzugt automatisch in die geeignete Stellung bewegt und
nach Erreichen einer Solltemperatur – zumindest in den
als besetzt ermittelten Klimazonen – wieder in die Ausgangsstellung
gestellt.
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Bevorzugt
wird im Kühlbetrieb bei einer hohen erforderlichen Kühlleistung
die Einblastemperatur für besetzte Klimazonen auf einen
Minimalwert von 12°C bis 15°C eingestellt, während
für die Einblastemperatur für unbesetzte Klimazonen
kein Minimalwert vorgesehen ist und die Temperatur im Kühlbetrieb
bei einer hohen erforderlichen Kühlleistung unter den Minimalwert
der besetzten Klimazonen absinkt. Dabei wird besonders bevorzugt
im Kühlbetrieb bei einer hohen erforderlichen Kühlleistung
die Soll-Einblastemperatur für unbesetzte Klimazonen mindestens
5K unter der Einblastemperatur für besetzte Klimazonen
festgesetzt.
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Insbesondere
bevorzugt erfolgt im Heizbetrieb bei einer hohen erforderlichen
Heizleistung die maximale Ausblastemperatur und ein Einblasen mit maximalem
Luftmassenstrom in den Fußbereichen der als unbesetzt ermittelten
Klimazonen.
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Unter
einem direkten Einblasen wird vorliegend ein Einblasen mit einem
gerichteten Luftstrahl verstanden, wobei der gerichtete Luftstrahl
auch als Spotstrahl bezeichnet wird. Im Gegensatz hierzu erfolgt
beim indirekten Einblasen ein größtmögliches Auffächern
und/oder Verwirbeln des Luftstrahls, bspw. mit Hilfe einer sogenannten
Komfortdüse, so dass der Luftaustritt größtmöglich
diffus und damit ungerichtet erfolgt.
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Da
das erfindungsgemäße Verfahren Nachteile in Bezug
auf die Kraftstoffeffizienz mit sich bringt, kann natürlich
auch eine Wahlmöglichkeit vorgesehen sein, so dass zwischen
einer ökonomischen Abkühlung des Fahrzeuginnenraums
und einer komfortablen, erfindungsgemäßen Abkühlung
des Fahrzeuginnenraums gewählt werden kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
und Varianten, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im
Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer vierzonigen
Klimatisierung, und
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2 ein
Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Temperierung des Fahrzeuginnenraums
anhand einer zweizonigen Klimatisierung.
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1 zeigt
schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einer vierzonigen Klimatisierung,
wobei die einzelnen Klimazonen durch die römischen Ziffern I bis IV bezeichnet
sind. Hierbei ist dem Fahrersitz die Klimazone I, dem Beifahrersitz
die Klimazone II, dem fahrerseitigen Rücksitz
die Klimazone III und dem beifahrerseitigen Rücksitz
die Klimazone IV zugeordnet.
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An
jedem Sitz 2, ausgenommen dem Fahrersitz, der bei Betrieb
stets als besetzt angenommen wird, ist ein Belegungssensor 3 angeordnet.
Natürlich muss der Belegungssensor nicht direkt am Sitz angeordnet
sein. Als Belegungssensor kann beispielsweise auch ein Kontakt im
Gurtschloss vorgesehen sein, welcher ermittelt, ob der Gurt benutzt wird.
Alternativ sind beispielsweise auch optische Sensoren möglich,
die bspw. auf der Seite, am Fahrzeughimmel, in der Instrumententafel
oder an der Rückenlehne des Vordersitzes angeordnet sind.
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Die
Belegungssensoren 3 sind mit einer Steuerung 4 verbunden,
wie auch eine in der Instrumententafel angeordnete Bedieneinrichtung 5. Über die
Bedieneinrichtung 5 erfolgt durch die Insassen manuell
die Wahl der Soll-Temperatur in den einzelnen Klimazonen, die Wahl
der Gebläsestärke, der Luftzusammensetzung (Frisch-/Umluft)
sowie der Ausströmer (Belüftung, Fußraumbelüftung,
Defrostbetrieb), über welche die Luft in den Fahrzeuginnenraum
gelangt.
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Die
Steuerung 4 ist ferner mit einer schematisch angedeuteten
Klimaanlage 6 verbunden, wobei die Steuerung die Gebläseleistung,
die Luftzusammensetzung (Frisch-/Umluft), die Ausströmtemperatur
und die Luftverteilung auf die Ausströmer steuert.
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Im
Folgenden wird zuerst anhand einer zweizonigen Klimatisierung mit
Klimazonen I (Fahrersitz) und II (Beifahrersitz)
und unter Bezugnahme auf 2 das Prinzip des erfindungsgemäßen
Verfahrens näher erläutert.
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Beim
Motorstart erfolgt in einem ersten Schritt eine Überprüfung
der Temperatur im Fahrzeuginnenraum. Bei Innenraumtemperaturen bis
einschließlich 30°C erfolgt vorliegend ein „Normalbetrieb”,
jedoch kann die Grenztemperatur auch anders gewählt werden,
bspw. beliebige zwischen 30°C und 35°C, betragen.
Eine Anpassung der Grenztemperatur kann abhängig sein,
von der klimatischen Zone, in der das Fahrzeug vorwiegend bewegt
wird oder aber auch individuell vom Nutzer nach seinen speziellen Komfortbedürfnissen
eingestellt werden. Unter Umständen, kann so die Grenztemperatur
auch auf niedrigere beliebige Werte zwischen 27°C und 30°C
eingestellt werden. Wie zuvor erwähnt, wird automatisch angenommen,
dass der Fahrersitz besetzt ist, d. h. dass im Prinzip eine wunschgemäße
Klimatisierung der Klimazone I erfolgen soll. Im Normalbetrieb,
d. h. bei bis max. 30°C erfolgt die Klimatisierung der
Klimazone I gemäß Einstellung, bei Innenraumtemperaturen
von über 30°C erfolgt jedoch eine Abweichung in
Bezug auf die Klimatisierung. Hierbei erfolgt eine Begrenzung der
Kühlleistung auf eine Minimalausblastemperatur von vorliegend
12°C in Verbindung mit einer automatischen Umschaltung
der Ausströmer auf ein indirektes Einblase, d. h. im Falle von
Komfortdüsen als fahrerseitige Mittel- und Seitendüsen
erfolgt ein automatisches Umstellen der Düsen die Stellung ”maximal
diffus”.
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Im
Falle eines besetzten Beifahrersitzes, d. h. eines Insassen in der
Klimazone II, erfolgt im Normalbetrieb eine Klimatisierung
entsprechend der Einstellung. Im Falle einer Innenraumtemperatur,
welche die Grenztemperatur von vorliegend 30°C überschreitet,
erfolgt auch in der Klimazone II eine Begrenzung der Kühlleistung
auf eine Minimalausblastemperatur von vorliegend 12°C in
Verbindung mit einer automatischen Umschaltung der Ausströmer
auf ein indirektes Einblase, d. h. im Falle von Komfortdüsen
als beifahrersei tige Mittel- und Seitendüsen erfolgt ein
automatisches Umstellen der Düsen die Stellung ”maximal
diffus”.
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Ist
jedoch der Beifahrersitz nicht besetzt, so erfolgt im Normalbetrieb
eine Klimatisierung wie eingestellt. Im Falle einer Innenraumtemperatur,
welche die Grenztemperatur von vorliegend 30°C überschreitet,
erfolgt in der Klimazone II eine automatische Umschaltung
der Ausströmer auf direktes Einblasen, d. h. im Falle von
Komfortdüsen als beifahrerseitige Mittel- und Seitendüsen
erfolgt ein automatisches Umstellen der Düsen die Stellung ”Spotstrahl”, wobei
die Düsen maximal geöffnet werden, so dass der
größtmögliche Luftmassenstrom in diesen
Bereich eingeblasen wird. Ferner wird in diese unbesetzte Klimazone
maximal kalte Luft eingeblasen, wobei auch Temperaturen von weniger
als 5°C erreicht werden können.
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Obwohl
vorstehend und in der 2 eine Klimatisierung des nicht
besetzten Beifahrersitzes entsprechend der Einstellung für
diese Klimazone II beschrieben ist, kann im Falle eines
nicht besetzten Beifahrersitzes bevorzugt auch eine Klimatisierung entsprechend
der Klimatisierung des Fahrersitzes erfolgen, so dass keine negativen
Einflüsse von der Beifahrerseite in Bezug auf die Klimatisierung
der Klimazone I zu tragen kommen.
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Im
Falle der vierzonigen Klimatisierung des ersten Ausführungsbeispiels
erfolgt die Klimatisierung entsprechend der zuvor beschriebenen
zweizonigen Klimatisierung im Frontbereich, jedoch werden zusätzlich
im Falle der Rücksitze beide Belegungen überprüft
und im Falle nur einer Belegung die Klimatisierung entsprechend
angepasst. Werden keine Insassen im Fondbereich ermittelt, so kann
im Normalbetrieb die Einstellung der Klimazone I für
diese Klimazonen III und IV übernommen
werden, im Falle eines Überschreitens der Grenztemperatur
von 30°C erfolgt bei nicht besetzten Sitzen 2 im
Fondbereich ein direktes Einblasen mit maximalem Luftmassenstrom.
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Gemäß einer
Variante kann auch die Einstellung des in Längsrichtung
benachbarten besetzten Sitzes übernommen werden, oder es
kann – wenn nur der Fahrersitz besetzt ist – die
Einstellung für die Klimazone I für alle
anderen Klimazonen II–IV übernommen
werden.
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In
einer Variante oder zusätzlich zum dem in 2 gargestellten
Verfahren, könnte vor der ersten Temperaturabfrage, eine
weitere Temperaturabfrage nach einer im Vergleich zur ersten Grenztemperatur von
30° höheren zweiten Grenztemperatur, die beispielsweise
auf einen Wert von 50°, insbesondere 60° und bevorzugt
70° gelegt ist, erfolgen. Sollte die Temperatur größer
als dieser zweite Grenzwert der Temperatur sein, so werden auch
bei vollbesetztem Fahrzeug die maximale Kühlleistung und/oder
der maximale Massenluftstrom zur Verfügung gestellt. Fällt
die Temperatur anschließend wieder unter diesen zweiten
Grenzwert, so läuft die Regelung wie unter 2 dargestellt
ab.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird eine entsprechende
Steuerung zur Beschleunigung des Erwärmen des Fahrzeuginnenraums
und damit zur Erhöhung des Komforts des Fahrzeugs bei geringen
Außen- und Innenraumtemperaturen verwendet. Auch hierbei
wird wieder festgestellt, welche Sitze nicht belegt sind. In die
entsprechenden Klimazonen wird dann direkt mit maximalem Luftmassenstrom,
insbesondere in den Fußraum, die erwärmte Luft
eingeblasen, während im Falle der besetzten Sitze das Einblasen
der temperierten Luft indirekt und mit verringertem Luftmassenstrom
erfolgt.
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Die
vorstehend beschriebenen Verfahren – sowohl für
den Kühl- als auch für den Heizbetrieb – sind
beliebig erweiterbar, insbesondere auch auf Sechssitzer (Vans) oder
gegebenenfalls auch auf Busse mit einzelnen Klimazonen. Auch im
Falle von weniger Klimazonen, bspw. von drei Klimazonen, kann die
Regelung entsprechend erfolgen, wobei die Belegungssensoren der
Rück sitze zusammengeschaltet sind. Sind hinten nur Notsitze
vorhanden, so kann der Fondbereich auch automatisch als unbesetzt
angenommen und zur Klimatisierung des Fahrersitzes sowie ggf. des
Beifahrersitzes hinzugezogen werden, wobei lediglich der Beifahrersitz
in Bezug auf einen Insassen überwacht wird. Generell kann
vorgesehen sein, dass die beschriebenen Verfahren ausschließlich
dann zur Anwendung kommen, wenn mindestens ein oder mehrere Sitze
als unbelegt erkannt werden. Wird dies nicht festgestellt, erfolgt
eine automatische Abschaltung der entsprechenden Regelung. Die gemäß den
vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgende Regelung, kann optional
auch vom Benutzer manuell abgeschaltet und zugeschaltet werden.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Sitz
- 3
- Belegungssensor
- 4
- Steuerung
- 5
- Bedieneinrichtung
- 6
- Klimaanlage
- I–IV
- Klimazone
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6454178
B1 [0003]
- - DE 10308413 A1 [0004]