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Die
Erfindung betrifft einen Kraftwagen, insbesondere ein Elektrofahrzeug
oder ein Hybridfahrzeug, mit einer Klimatisierungseinrichtung zum
Klimatisieren eines Fahrgastraums des Kraftwagens, welche in einem
Umluftbetrieb betreibbar ist. Im Umluftbetrieb wird in der Belüftung zumindest
teilweise Fahrgastraumluft wieder dem Fahrgastraum zugeführt.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Klimatisierungseinrichtung
zum Klimatisieren eines Fahrgastraums im Umluftbetrieb zu betreiben, um
so eine Energieeinsparung zu erreichen. In einem Kühlbetrieb
der Klimatisierungseinrichtung braucht dann nämlich ein Kompressor der Klimatisierungseinrichtung
nicht mit so hoher Leistung betrieben werden, wie dies zum Klimatisieren
von in den Fahrgastraum einzubringender Frischluft der Fall wäre. Im Heizbetrieb
ist die im Umluftbetrieb erreichte Energieeinsparung insbesondere
dann von Bedeutung und spürbar,
wenn elektrische Energie zum Heizen und zum Antrieb des Fahrzeugs
verwendet wird.
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Als
nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass das Betreiben
der Klimatisierungseinrichtung im Umluftbetrieb eine unerwünschte Beschaffenheit
insbesondere einen erhöhten
Feuchtigkeitsgehalt der Fahrgastraumluft zur Folge haben kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kraftwagen der eingangs
genannten Art zu schaffen, welcher einen verbesserten Umluftbetrieb
der Klimatisierungseinrichtung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Der
erfindungsgemäße Kraftwagen
weist eine Klimatisierungseinrichtung zum Klimatisieren eines Fahrgastraums
des Kraftwagens auf, welche in einem Umluftbetrieb betreibbar ist.
In dem Umluftbetrieb wird aus dem Fahrgastraum austretende Fahrgastraumluft
zumindest teilweise wieder in den Fahrgastraum eingebracht. Die
Klimatisierungseinrichtung umfasst wenigstens eine in dem Fahrgastraum des
Kraftwagens angeordnete Trocknungseinrichtung zum Trocknen der Fahrgastraumluft.
Im Umluftbetrieb wird Fahrgastraumluft aus dem Fahrgastraum in einen
Klimakasten der Klimatisierungseinrichtung gefördert und in dem Klimakasten
erneut klimatisiert. Dann tritt die erneut klimatisierte Luft aus dem
Klimakasten aus und wieder in den Fahrgastraum ein. Durch das Vorsehen
der wenigstens einen Trocknungseinrichtung kann die Klimatisierungseinrichtung über einen
besonders langen Zeitraum hinweg im Umluftbetrieb betrieben werden,
ohne dass sich in unerwünschter
Weise die Luftfeuchte der Fahrgastraumluft zu stark erhöht. Dadurch
ist ein verbesserter Umluftbetrieb der Klimatisierungseinrichtung
ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein zu starkes Erhöhen der
Luftfeuchte der Fahrgastraumluft zu einer Beschlagbildung auf einer Verglasung
des Fahrgastraums führen
kann. Durch das Vorsehen der wenigstens einen in dem Fahrgastraum
angeordneten Trocknungseinrichtung kann das Erreichen dieser kritischen
Luftfeuchte der Fahrgastraumluft im Umluftbetrieb der Klimatisierungseinrichtung
vermieden werden.
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Handelt
es sich bei dem Kraftwagen um einen rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftwagen,
so dient das Betreiben der Klimatisierungseinrichtung in dem Umluftbetrieb
insbesondere dann einer Energieeinsparung, wenn die Fahrgastraumluft
gekühlt
und hierbei ein Kompressor der Klimatisierungseinrichtung betrieben
wird. Die von dem Verbrennungsmotor direkt und/oder elektrisch bereitzustellende
Energie zum Betreiben des Kompressors ist im Umluftbetrieb nämlich geringer,
als wenn anstelle der umgewälzten
Fahrgastraumluft Frischluft zu klimatisieren ist. Beim Beheizen
der Fahrgastraumluft mittels der Klimatisierungseinrichtung macht
sich die durch den Umluftbetrieb zu realisierende Energieeinsparung
insbesondere dann bemerkbar, wenn eine elektrische Heizeinrichtung
verwendet wird. Dies kann insbesondere bei einem Kraftwagen mit
einem besonders energieeffizienten Dieselmotor oder aber Hybrid-
oder Eletroantrieb der Fall sein.
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Bei
einem Elektrofahrzeug, welches als alleiniges Antriebsaggregat zum
Fortbewegen des Kraftwagens einen Elektromotor aufweist, ist die
mittels der vorliegenden Klimatisierungseinrichtung erreichbare
Energieeinsparung insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sich so
die Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs deutlich erhöhen lässt. Im Umluftbetrieb
der Klimatisierungseinrichtung kann nämlich eine Energieeinsparung
der – rein
elektrisch betriebenen – Klimatisierungseinrichtung
in einer Größenordnung
von rund 50% erzielt werden.
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Jedoch
lässt sich
auch in einem Hybridfahrzeug, welches die vorliegend beschriebene
Klimatisierungseinrichtung aufweist, ein elektrischer Fahrbetrieb über weitere
Strecken realisieren. Ein eventuell zusätzlich zu dem Elektromotor
vorhandener Verbrennungsmotor braucht erst später zum Einsatz zu kommen.
Dies wirkt sich positiv auf die Gesamtbilanz eines Elektro- oder
Hybridfahrzeugs hinsichtlich des Energieeinsatzes und/oder der Emissionen
aus.
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Als
weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Trocknungseinrichtung
ein hygroskopisches Trocknungsmittel, insbesondere Silicagel und/oder
Zeolith, aufweist und wenn die Trocknungseinrichtung ein Gebläse umfasst.
Das hygroskopische Trocknungsmittel bedarf zum effizienten Trocknen
der Fahrgastraumluft keines gesonderten Energieeinsatzes. Dadurch,
dass das hygroskopische Trocknungsmittel beim Aufnehmen von Feuchte
aus der Fahrgastraumluft Wärme
freisetzt, kann die Trocknungseinrichtung gleichzeitig zum Beheizen der
Fahrgastraumluft herangezogen werden.
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Durch
das Anordnen eines Gebläses
an einem das Trocknungsmittel enthaltenden Behälter der Trocknungseinrichtung
kann das hygroskopische Trocknungsmittel gezielt mit der Fahrgastraumluft beaufschlagt
werden, wenn dies zum Verringern der Luftfeuchte der Fahrgastraumluft
gewünscht
ist. Es kann also die Fahrgastraumluft bedarfsgerecht entfeuchtet
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Steuerungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Gebläse in Abhängigkeit von
der Feuchte der Fahrgastraumluft ansteuerbar ist. Die Feuchte kann
hierbei durch Zugrundelegen eines Modells ermittelt werden, etwa
in Abhängigkeit von
einer Betriebsdauer des Umluftbetriebs. Bevorzugt wird jedoch die
Feuchte der Fahrgastraumluft mittels eines Sensors ermittelt. Dies
bietet sich insbesondere an, wenn die Klimatisierungseinrichtung
ohnehin bereits mit einem Beschlagsensor gekoppelt ist, welcher
dazu ausgelegt ist, ein möglicherweise bevorstehendes
Beschlagen einer Verglasung des Fahrgastraums, insbesondere einer
Frontscheibe, rechtzeitig zu detektieren. Dem bevorstehenden Beschlagen
der Verglasung kann dann insbesondere durch ein Betreiben des der Trocknungseinrichtung zugeordneten
Gebläses
mit erhöhter
Leistung und/oder ein stärkeres
Abkühlen
der zu klimatisierenden Luft und damit deren Entfeuchten entgegengewirkt
werden.
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Insbesondere
bei dem als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildeten
Kraftwagen kann in vorteilhafter Weise eine, insbesondere elektrische,
Heizeinrichtung, insbesondere ein Mikrowellengerät, vorgesehen sein, mittels
welchem in der Trocknungseinrichtung gespeicherte Feuchte aus der
Trocknungseinrichtung entfernbar ist. Wird nämlich ein Energiespeicher des
Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeug über eine externe elektrische
Energiequelle mit elektrischer Energie beladen, so kann hier in
vorteilhafter Weise gleichzeitig die Heizeinrichtung mit elektrischer
Energie versorgt werden, um die gespeicherte Feuchte aus der Trocknungseinrichtung
zu entfernen. Dadurch geht das Regenerieren des hygroskopischen
Trocknungsmittels nicht zu Lasten der in dem Energiespeicher, etwa
der Traktionsbatterie, gespeicherten elektrischen Energie.
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Unter
energetischer Betrachtung kann die zum auf elektrischem Wege bewerkstelligten
Entfernen der in der Trocknungseinrichtung gespeicherten Feuchte
herangezogene Energie als zusätzlich
in den Kraftwagen eingebrachte Energie betrachtet werden. Es handelt
sich dann um quasi im Trocknungsmittel gespeicherte elektrische
Energie. Um die zum Entfeuchten des Trocknungsmittels eingesetzte
elektrische Energie wird nämlich
im Klimatisierungsbetrieb anschließend die Traktionsbatterie
entlastet.
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Die
vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen
sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder
in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen
sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch
in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der
Zeichnung.
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Diese
zeigt schematisch und ausschnittsweise einen Kraftwagen mit einer
Klimatisierungseinrichtung, welche eine in einem Fahrgastrum des
Kraftwagens angeordnete Trocknungseinrichtung zum Trocknen von Fahrgastraumluft
umfasst.
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Bei
einem in der Figur gezeigten Kraftwagen 10 kann es sich
insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln.
Alternativ kann der Kraftwagen ausschließlich über einen verbrennungsmotorischen
Antrieb verfügen.
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Von
einer Klimatisierungseinrichtung 12 des Kraftwagens 10 sind
in der Figur schematisch ein in einen Kältemittelkreis 14 eingebundener
Verdichter 16 und ein Verdampfer 18 gezeigt. Zum
Kühlen
des verdichteten Kältemittels
dient in dem Kältemittelkreis 14 ein
Gaskühler 20,
zum Entspannen ein dem Verdampfer 18 vorgeschaltetes Expansionsventil 22. Zum
Beaufschlagen des Verdampfers 18 und eines stromabwärts des
Verdampfers 18 angeordneten Heizungswärmetauschers 24 mit
zu klimatisierender Luft ist ein Gebläse 26 vorgesehen.
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Die
das Gebläse 26 umfassende
Klimatisierungseinrichtung 12 ist in einem Umluftbetrieb
betreibbar. In diesem Umluftbetrieb verschließt eine Umluftklappe 28 einen
Lufteinlass in einem Klimakasten 30 der Klimatisierungseinrichtung 12. Über den
Klimakasten 30 ist bei zumindest teilweise geöffneter
Umluftklappe 28 Umgebungsluft in einen Fahrgastraum 32 des
Kraftwagens 10 einbringbar. Im Umluftbetrieb, also bei
geschlossener Umluftklappe 28, wird hingegen sich in dem
Fahrgastraum 32 befindende Luft umgewälzt und hierbei beim Durchströmen des
Klimakastens 30 klimatisiert, also gekühlt und/oder beheizt.
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Der
Umluftbetrieb der Klimatisierungseinrichtung 12 ist besonders
energiesparend, da zum Kühlen
der Umluft der Verdichter 16 allenfalls mit vergleichsweise
geringer Leistung betrieben zu werden braucht. Die hiermit erzielbare
Einsparung von Energie ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es
sich bei dem Kraftwagen 10 um ein Elektrofahrzeug handelt,
bei welchem der Verdichter 16 elektrisch angetrieben ist.
Jedoch auch bei Anordnung der Klimatisierungseinrichtung 12 in
einem Kraftwagen 10 mit Verbrennungsmotor, entweder als
alleiniges Antriebsaggregat oder bei dem Hybridfahrzeug als zusätzliches
Antriebsaggregat, kann ergänzend
oder alternativ der Verbrennungsmotor für das Antreiben des Verdichters 16 sorgen.
Hier bewirkt dann das energiesparende Betreiben des Verdichters 16 im
Umluftbetrieb der Klimatisierungseinrichtung 12 einen verringerten
Kraftstoffverbrauch des Kraftwagens 10.
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Im
Umluftbetrieb der Klimatisierungseinrichtung 12 nimmt jedoch
die Luftfeuchtigkeit der Luft im Fahrgastraum 32 zu. Vorliegend
sorgt eine in dem Fahrgastraum 32 angeordnete Trocknungseinrichtung 34 für ein Entfeuchten
der Fahrgastraumluft. Die Trocknungseinrichtung 34 umfasst
einen Behälter 36,
welcher unterhalb eines Sitzkissenteils 38 eines Fahrzeugsitzes 40 angeordnet
ist. In dem Behälter 36 befindet sich
ein hygroskopisches Trocknungsmittel 42, beispielsweise
Silicagel und/oder Zeolith. Das Trocknungsmittel 42 nimmt
Feuchte aus der in dem Fahrgastraum 32 umgewälzten Fahrgastraumluft auf.
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Die
Feuchte der Fahrgastraumluft wird vorliegend mittels eines Beschlagsensors 44 erfasst, welcher
an einer Frontscheibe 46 des Kraftwagens 10 angeordnet
ist. Detektiert der Beschlagsensor 44 das Erreichen einer
kritischen Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum 32, so
wird diese Information einer Steuerungseinrichtung 48 zur
Verfügung
gestellt. Die Steuerungseinrichtung 48 steuert daraufhin
ein Gebläse 50 der
Trocknungseinrichtung 34 an. Mittels des Gebläses 50 kann
Fahrgastraumluft über
eine Ansaugöffnung
in den Behälter 36 eingebracht
werden, wo das Trocknungsmittel 42 Feuchte adsorbiert und
hierbei Adsorptionswärme
freisetzt.
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Eine
Ausblasrichtung der beim Betreiben des Gebläses 50 aus dem Behälter 36 ausströmenden,
getrockneten Fahrgastraumluft ist in der Figur durch einen Strömungspfeil 52 veranschaulicht. Demgemäß kann eine
Auslassöffnung
des Behälters 36 so
orientiert sein, dass ein Fußraum 54 des
Fahrgastraums 32 mit der mittels der Trocknungseinrichtung 34 getrockneten
und durch die Adsorptionswärme
erwärmten
Fahrgastraumluft beaufschlagt wird.
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Ist
eine Kapazitätsgrenze
des Trocknungsmittels 42 erschöpft, ist also das Trocknungsmittel 42 weitgehend
vollständig
mit adsorbierter Feuchte beladen, so detektiert der Beschlagsensor 44 ein
weiteres Ansteigen der Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum 32.
Daraufhin kann zunächst
die stufenlos verstellbare Umluftklappe 28 zumindest teilweise
geöffnet
werden und so ein Einbringen von Frischluft in den Fahrgastraum 32 ermöglichen.
Reicht auch dies zum Entfeuchten der Fahrgastraumluft nicht aus,
so wird der Verdichter 16 der Klimatisierungseinrichtung 12 in
Betrieb genommen und/oder mit erhöhter Leistung betrieben, wobei
dann der Verdampfer 18 für das Entfeuchten der zu klimatisierenden
Luft sorgt.
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Wie
in der Figur angedeutet, kann die Steuerungseinrichtung 48,
welche auch dem Steuern und/oder Regeln der Klimatisierungseinrichtung 12 dienen
kann, dazu ausgelegt sein, das Gebläse 50 in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand des Gebläses 26 anzusteuern.
Die Gebläse 50, 26 können also synchron
betrieben werden. Insbesondere kann ein Verändern einer Leistung des Gebläses 26 mit
einem analogen Verändern,
also Erhöhen
oder Erniedrigen, der Leistung des Gebläses 50 einhergehen
und umgekehrt.
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Vorliegend
umfasst die Trocknungseinrichtung 34 ein Mikrowellengerät 56 als
elektrische Heizeinrichtung, mittels welchem in dem Trocknungsmittel 42 gespeicherte
Feuchte aus der Trocknungseinrichtung 34 entfernbar ist.
Das Mikrowellengerät 56 kann
an eine externe Stromquelle angeschlossen werden, um die zum Desorbieren
der Feuchte notwendige Energie bereitzustellen. Ist der Kraftwagen 10 als
Elektrofahrzeug ausgebildet, so kann dies während des Aufladens einer (nicht
gezeigten) Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs erfolgen.