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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs.
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Batterien, die in Kraftfahrzeugen zur Energieversorgung angeordnet sind, benötigen im Normalbetrieb in der Regel eine Kühlung. Dies gilt insbesondere für Traktionsbatterien bzw. Traktionsbatterieeinheiten von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen. Diese Batterieeinheiten umfassen in der Regel mehrere Batterien oder Batteriezellen, welche Energie zum Betrieb einer Elektromaschine zur Verfügung stellen.
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Ein bekanntes Verfahren zur Kühlung von Batterieeinheiten in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ist eine so genannte passive Batteriekühlung. Dabei wird eine Batterieeinheit mittels eines Mittels zur Temperierung, beispielsweise Luft, gekühlt. Die Einstellung einer Temperatur des Mittels zur Klimatisierung erfolgt dabei über eine im Kraftfahrzeug vorhandene Klimaanlage, wobei die Klimaanlage ebenfalls für eine Temperierung eines Fahrzeuginnenraums verwendet wird. So wird z. B. Luft mittels eines Klimagebläses angesaugt, von der Klimaanlage gekühlt und als ein so genannter Kühlluftstrom aus der Klimaanlage ausgeblasen. Dabei dient zumindest ein erster Teil des Kühlluftstroms zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums. Bei der passiven Batteriekühlung wird dabei mittels eines Batterielüfters Luft aus dem Innenraum, z. B. über eine Einlassöffnung unter einer Hintersitzanlage, zur Kühlung der Batterien angesaugt. Alternativ kann ein zweiter Teil des Kühlluftstroms bereits in der Klimaanlage zur Kühlung der Batterieeinheit abgezweigt werden. Der Batterielüfter fördert dabei die kühle Luft aus dem Fahrzeuginnenraum oder aus dem Kühlluftstrom über die Batterie. Die Batterie kann dabei Wärme an den Kühlluftstrom übertragen. Der erwärmte Kühlluftstrom strömt als so genannter Batterieabluftstrom von der Batterie ab.
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Weiterhin ist bekannt, dass eine Belüftung des Fahrzeuginnenraums in verschiedenen Belüftungsmodi durchgeführt werden kann. Insbesondere kann eine Belüftung in einem Umluftmodus, einem Teilumluftmodus oder einem Frischluftmodus durchgeführt werden.
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Im Umluftmodus saugt das Klimagebläse ausschließlich sich im Kraftfahrzeug befindende Luft, beispielsweise Luft des Fahrzeuginnenraums, an. Anschließend wird eine Temperatur dieser Luft durch die Klimaanlage eingestellt und die Luft wird wieder als Kühlluftstrom in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen. In dem Teilluftmodus saugt das Klimagebläse einerseits sich im Kraftfahrzeug befindliche Luft und andererseits sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindende Frischluft an. Im Frischluftmodus wird ausschließlich Frischluft durch das Klimagebläse angesaugt, durch die Klimaanlage gekühlt und als Kühlluftstrom in z. B. den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen. Im Umluftmodus findet kein Austausch von Luft außerhalb und innerhalb des Kraftfahrzeugs statt, da keine Frischluft von außen angesaugt und auch keine Luft beispielsweise aus dem Fahrzeuginnenraum nach außen ausgeblasen wird. Im Teilumluft- und Frischluftmodus ist ein Austausch von Luft innerhalb mit Luft außerhalb des Kraftfahrzeugs notwendig, um beispielsweise keinen Überdruck in dem Fahrzeuginnenraum zu erzeugen. Dabei strömt in der Regel Luft in der Größenordnung der angesaugten Frischluft aus dem Kraftfahrzeug aus. Hierfür weist das Kraftfahrzeug in der Regel Batterieluftauslässe auf. Dabei können die Batterieluftauslässe den Fahrzeuginnenraum mit einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs verbinden. Weiter können Batterieluftauslässe einen Batteriekanal, in welchem eine zu kühlende Batterieeinheit angeordnet ist, mit dem Außenbereich des Kraftfahrzeugs verbinden.
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Ein Kraftfahrzeug, dessen Belüftung in einer der drei genannten Belüftungsmodi durchgeführt wird, verfügt in der Regel über einen Frischlufteinlass und einen Umlufteinlass, über welchen Luft von außerhalb des Kraftfahrzeugs bzw. von innerhalb des Kraftfahrzeugs angesaugt werden kann. Eine so genannte Umluftklappe dient dabei einer Einstellung eines Anteils des Frischluftstroms am Kühlluftstrom. Je nach Stellung der Umluftklappe wird dabei ein bestimmtes Mischverhältnis zwischen angesaugtem Umluftstrom und angesaugtem Frischluftstrom hergestellt.
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Der Umluftmodus stellt, insbesondere bei hohen Außentemperaturen, einen energetisch günstigen Belüftungsmodus dar, da die Klimaanlage keine Frischluft, sondern nur bereits gekühlte Umluft kühlen muss. In einem Kraftfahrzeug mit passiver Batteriekühlung strömt im Umluftmodus jedoch Batterieabluft zurück in den Fahrzeuginnenraum, da kein Austausch von Luft innerhalb des Kraftfahrzeugs und außerhalb des Kraftfahrzeugs stattfinden kann. Da die Batterieabluft durch das Kühlen der Batterieeinheit erwärmt ist, strömt somit erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum zurück. Je nach Anordnung eines Batterieluftauslasses im Fahrzeuginnenraum kann es dabei zu einer Komfortbeeinträchtigung für einen Kraftfahrzeugführer und/oder Kraftfahrzeuginsassen kommen. Strömt die Batterieabluft beispielsweise in einen Bereich einer Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs, so kann sich in diesem Bereich eine so genannte Warmluftwalze ausbilden, die einen Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen auf der Hintersitzanlage erheblich beeinträchtigt. Um jedoch eine Warmluftwalze zu verhindern, ist ein Ausblasen der Batterieabluft aus dem Kraftfahrzeug und somit ein Betrieb im Teilumluftmodus oder Frischluftmodus erforderlich.
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Insbesondere bei hohen Außentemperaturen wird im Teilumluftmodus oder Frischluftmodus jedoch warme Frischluft angesaugt, wobei das Abkühlen der warmen Frischluft einen höheren Energieverbrauch der Klimaanlage verursacht.
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Die
DE 10 2008 046 744 A1 offenbart ein System eines thermischen Managements für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Systems (HLK-System) und eine Batterie für ein Kraftfahrzeug. Das System umfasst einen HLK-Teil, der eine Hauptkammer mit einem Außenlufteinlass und einem Umlufteinlass aufweist. Weiter weist der HLK-Teil einen HLK-Lüfter und einen in der Hauptkammer angeordneten Verdampfer auf. Weiter weist der HLK-Teil einen Batteriekanal auf. Das System umfasst weiterhin einen Batterieteil, der einen mit dem Batteriekanal in Fluidverbindung stehenden Batteriesatz aufweist. Weiter offenbart die Druckschrift einen Druckentlastungskanal, der in Fluidverbindung mit dem Batteriesatz und selektiv in Fluidverbindung mit der Atmosphäre außerhalb des Kraftfahrzeugs steht. Zusätzlich beschreibt die Druckschrift einen Batterie-zur-Fahrgastzelle-Luftumwälzungskanal, der eine Fluidverbindung zwischen dem Druckentlastungskanal und einer Fahrgastzelle schafft. Auch zeigt die Druckschrift einen Batterielüfter, der in dem Batteriekanal angeordnet ist. Die Druckschrift offenbart dabei mehrere Betriebsmodi des Systems, die eine gleichzeitige Fahrgastzellenerwärmung und Batteriekühlung oder eine gleichzeitige Fahrgastzellenkühlung und Batterieerwärmung ermöglichen, wobei kein separates Batterie-HLK-System benötigt wird. Eine Einstellung der Stellung einer Umluftklappe erfolgt dabei auf Basis z. B. einer gewünschten Aufwärmung der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie.
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Die
DE 693 03 575 T2 zeigt eine Vorrichtung zur Kühlung des Fahr-/Antriebsmotors und zur Heizung und/oder Belüftung oder Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs. Die Kühlung erfolgt dabei mit einem Kühler zur Kühlung des Motors und zur Heizung des Fahrgastraums und einem Gebläse zur Erzeugung eines aus dem Fahrgastraum und/oder von draußen kommenden Belüftungsluftstroms sowie mit einem Regelorgan für den Lufteinlass. Mit dem Regelorgan kann ein erstes Verhältnis zwischen dem außerhalb des Kraftfahrzeugs aufgenommenen Luftdurchsatz und dem durch das Gebläse erzeugten Gesamtluftdurchsatz von 0 bis 100% verändert werden. Weiter erfolgt die Kühlung mit einem Luftauslass zum Außenbereich des Kraftfahrzeugs, welcher allmählich verschlossen und geöffnet werden kann. Weiter umfasst die Vorrichtung ein Mischorgan, mit dem ein zweites Verhältnis, das dem mit einer hinter dem Gebläse angeordneten Wärmequelle in Kontakt kommende Teilluftdurchsatz, bezogen auf den in den Fahrgastraum eingeleiteten Luftdurchsatz, entspricht, von 0 bis 100% verändert werden kann, wobei das Regelorgan für den Lufteinsatz vor dem Gebläse angeordnet ist, die besagte Wärmequelle den Kühler umfasst und die Luft frei vom Gebläse zur Wärmequelle zirkuliert und hinter dieser entweder nach außen abgeleitet oder in den Fahrgastraum durch Bahnen eingeleitet wird, die durch das Regelorgan für den Luftauslass bzw. durch das Mischorgan verschlossen werden können. Weiter kann die Position der beiden Regelorgane und des Mischorgans und der Durchsatz des Gebläses durch ein bewegliches Steuerorgan nach einem eindeutigen Verstellweg gesteuert werden, der die folgenden Abschnitte umfasst. Einen ersten Abschnitt, über dessen Länge sich das erste Verhältnis von einem Wert nahe bei, aber verschieden von 100% bis 0% verändert, wobei das Regelorgan für den Luftauslass vollständig geöffnet bleibt, während das zweite Verhältnis gleich 0 bleibt und der Durchsatz des Gebläses sich allmählich von einem Maximalwert zu einem Minimalwert verändert. Einen zweiten Abschnitt, über dessen Länge sich das erste Verhältnis von 0% bis 100% verändert, wobei sich das Regelorgan für den Luftauslass allmählich von seiner Position mit vollständiger Öffnung bis zu seiner Schließposition verstellt, während sich das zweite Verhältnis allmählich von 0% bis 100% verändert und der Durchsatz des Gebläses allmählich von dem besagten Minimalwert aus zunimmt.
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Keine der angeführten Druckschriften offenbart dabei ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs, welche es ermöglichen, entweder eine Temperaturerhöhung, beispielsweise durch eine sich ausbildende Warmluftwalze, oder einen erhöhten Energieverbrauch der Klimaanlage, beispielsweise durch Abkühlung von warmer Frischluft, zuzulassen bzw. zu verhindern.
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Es stellt sich daher das technische Problem, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche es ermöglichen, eine Temperaturerhöhung des Fahrzeugsinnenraums durch von der Batterie erwämte Batterieabluft zu verhindern oder einen Energieverbrauch des Antriebes und/oder der Klimaanlage zur Kühlung von angesaugter Frischluft zu reduzieren.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einem Verfahren zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs saugt mindestens ein Klimagebläse einen Kühlluftstrom an und stellt mindestens eine Klimaanlage eine Temperatur des Kühlluftstroms ein, wobei der Kühlluftstrom aus einem Frischluftstrom und/oder einem Umluftstrom besteht, wobei mindestens ein Steuergerät einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom über eine Einstellung der Stellung mindestens einer Umluftklappe einstellt, wobei ein erster oder ein zweiter Betriebsmodus der Klimatisierung aktivierbar ist, wobei das Steuergerät in dem ersten Betriebsmodus einen Frischluftanteil derart einstellt, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt, wobei das Steuergerät in dem zweiten Betriebsmodus einen Frischluftanteil und/oder eine Gebläsestärke eines Batterielüfters derart einstellt, dass der Gesamtenergieaufwand für die Klimatisierung und/oder den Antrieb optimiert wird Hierdurch wird in vorteilhafter Weise, ermöglicht, dass im ersten Betriebsmodus ein hoher Fahrkomfort für Kraftfahrzeuginsassen, insbesondere auch bei hohen oder extrem hohen Außentemperaturen, gewährleistet ist. Der Fahrkomfort wird in diesem Fall dadurch gewährleistet, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt. Beispielsweise umfasst das vorbestimmte Temperaturintervall einen Temperaturbereich von 24°C bis 26°C.
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Im ersten Betriebsmodus kann bei hohen Außentemperaturen, z. B. zwischen 30°C und 40°C, die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und der Batterieeinheit in einem Teilluftmodus durchgeführt werden, wobei das Steuergerät die Stellung der Umluftklappe derart einstellt, dass ein bestimmter Anteil Frischluftstrom in das Kraftfahrzeug einströmt. Durch die Zuführung von Frischluft wird ermöglicht, dass sich im Kraftfahrzeug befindliche Luft, vorzugsweise Batterieabluft, aus dem Kraftfahrzeug ausströmen kann. Dabei ist es möglich, dass der Frischluftstrom derart eingestellt wird, dass er ein Ausströmen der gesamten Batterieabluft ermöglicht. Hierzu ist die Menge an aufzunehmender Frischluft gleich der Menge an aus dem Kraftfahrzeug ausströmender Batterieabluft. Dabei wird vorteilhaft ermöglicht, dass keine Batterieabluft mehr in den Fahrzeuginnenraum zurückgeführt wird.
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Im zweiten Betriebsmodus wird vorteilhaft ermöglicht, dass ein Energieverbrauch der Klimaanlage und/oder des Antriebs im Vergleich zu einem Energieverbrauch der Klimaanlage im ersten Betriebsmodus reduziert wird. Im ersten Betriebsmodus benötigt die Klimaanlage, insbesondere bei hohen Außentemperaturen, Energie, um die Temperatur des Kühlluftstroms, der zu einem Teil aus warmer Frischluft besteht, auf eine gewünschte Solltemperatur einzustellen. Ein Frischluftstrom ist im ersten Betriebsmodus erforderlich, um ein Rückströmen der Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern oder zu minimieren. Da im zweiten Betriebsmodus die Temperatur in zumindest dem Teilbereich des Fahrzeuginnenraums nicht innerhalb des vorbestimmten Temperaturintervalls liegen muss, kann der Frischluftanteil am Kühlluftstrom im Vergleich zum ersten Betriebsmodus reduziert werden. Hierdurch benötigt die Klimaanlage weniger Energie als im ersten Betriebsmodus, um die gewünschte Solltemperatur des Kühlluftstroms einzustellen. Als Nachteil ergibt sich jedoch, dass Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum zurückströmen und die Temperatur im Fahrzeuginnenraum erhöhen kann. Der Frischluftanteil am Kühlluftstrom bestimmt somit den Energieverbrauch der Klimaanlage, wenn der Kühlluftstrom auf die gewünschte Solltemperatur eingestellt werden soll. Durch die Einstellung des Frischluftanteils kann nun der Gesamtenergieaufwand der Klimatisierung optimiert werden.
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Bei der Einstellung einer Gebläsestärke eines Batterielüfters im zweiten Betriebsmodus wird auf eine aus akustischer Sicht wünschenswerte Reduktion bzw. Beschränkung der Gebläsestärke des Batterielüfters verzichtet bzw. eine solche Beschränkung aufgehoben. Dies erlaubt eine stärkere Kühlung der Batterie, so dass ein größerer elektrischer Fahranteil realisierbar ist, was den Gesamtenergieverbrauch für den Antrieb optimiert. Durch Kombinieren beider Maßnahmen im zweiten Betriebsmodus kann der Gesamtenergieverbrauch von Klimatisierung und Antrieb optimiert werden Die Steuerung des Batterielüfters kann dabei durch das gleiche Steuergerät wie für die Umluftklappe oder auch durch ein anderes Steuergerät erfolgen.
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Weiter kann bei extrem hoher Außentemperatur, z. B. einer Außentemperatur größer als 40°C, eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und der Batterieeinheit im Umluftbetrieb erfolgen. Dabei wird die Stellung der Umluftklappe durch das Steuergerät der Umluftklappe derart eingestellt, dass kein Frischluftanteil im Kühlluftstrom vorhanden ist. Gleichzeitig wird eine Gebläsestärke des Batterielüfters derart reduziert, dass die im Umluftbetrieb in den Fahrzeuginnenraum zurückströmende Batterieabluft keine Temperaturerhöhung in zumindest dem Teilbereich des Fahrzeuginnenraums bewirkt. Dabei ist es auch möglich, den Batterielüfter ganz auszuschalten.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus manuell und/oder automatisch in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße. Durch die manuelle Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Kraftfahrzeugführer und/oder weitere Fahrzeuginsassen einen gewünschten Betriebsmodus einstellen können. Hierzu kann im Kraftfahrzeug beispielsweise ein Bedienelement angeordnet sein, beispielsweise ein Schalter, wobei z. B. der Kraftfahrzeugführer über eine Bedienung des Bedienelements den ersten oder zweiten Betriebsmodus aktiviert. Weiter ist vorstellbar, dass im Kraftfahrzeug ein Bedienelement angeordnet ist, welches vor der Aktivierung eine Auswahl des ersten oder des zweiten Betriebsmodus ermöglicht.
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Bei einer automatischen Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus wertet die Steuereinheit und/oder eine weitere Steuereinheit des Kraftfahrzeugs mindestens eine Eingangsgröße aus und aktiviert auf Basis eines Ergebnisses der Auswertung den ersten und/oder zweiten Betriebsmodus. Verschiedene Eingangsgrößen und/oder deren Kombination können dabei zur automatischen Aktivierung genutzt werden. So ist z. B. vorstellbar, dass eine automatische Aktivierung des zweiten Betriebsmodus auf Basis eines Ladezustands der zu kühlenden Batterieeinheit und/oder weiteren Batterieeinheiten erfolgt. Weisen z. B. Batterieeinheiten, die eine Energieversorgung der Klimaanlage gewährleisten, einen niedrigen Ladezustand, beispielsweise unter 30% der Maximalkapazität, auf, so kann automatisch der zweite Betriebsmodus aktiviert werden. Weiter ist vorstellbar, dass eine automatische Aktivierung der Betriebsmodi auf Basis von Informationen über den Kraftfahrzeugführer erfolgt. Wird z. B. ein erster Kraftfahrzeugführer, beispielsweise über Identifikation mittels eines individualisierten Fahrzeugschlüssels, erkannt, so kann automatisch ein von diesem Kraftfahrzeugführer bevorzugter Betriebsmodus aktiviert werden. Weiter ist vorstellbar, dass eine Innentemperatur des Fahrzeuginnenraums und/oder von Teilbereichen des Fahrzeuginnenraums als Eingangsgröße dienen. Übersteigt die Temperatur des Fahrzeuginnenraums z. B. einen vorbestimmten Maximalwert, beispielsweise 30°C, so wird der erste Betriebsmodus aktiviert, um eine weitere Erwärmung des Fahrzeuginnenraums durch Batterieabluft zu verhindern. Selbstverständlich sind auch weitere Messgrößen, wie z. B. eine Außentemperatur, als Eingangsgrößen vorstellbar.
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Auch ist möglich, dass eine Sitzbelegung als Eingangsgröße dient. Ist z. B. eine Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs nicht belegt, so wird automatisch der zweite Betriebsmodus gewählt, da ein Warmluftwalze im Bereich der Hintersitzanlage in diesem Fall keinerlei Komfortbeeinträchtigung für Kraftfahrzeuginsassen darstellt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Betriebsmodus ein erster Klimakomfortmodus, wobei das Steuergerät den Frischluftanteil derart einstellt, dass keine Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömt. In diesem Fall wird in vorteilhafter Weise ausgeschlossen, dass sich eine Temperatur des Fahrzeuginnenraums oder von Teilen des Fahrzeuginnenraums durch warme Batterieabluft erhöht.
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Alternativ ist, z. B. in einem zweiten Klimakomfortmodus, eine geringe vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt, zugelassen. Die vorbestimmte Menge ist jedoch derart zu wählen, dass die Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums das vorbestimmte Temperaturintervall nicht verlässt. Die vorbestimmte Menge kann hierfür z. B. abhängig von einem Fahrzeugtyp oder einer maximalen Kühlleistung der Klimaanlage abhängig sein. Vorzugsweise sind Informationen über die vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmen kann, im Steuergerät und/oder in einer Speichereinheit des Kraftfahrzeugs gespeichert. Das Steuergerät stellt den Frischluftanteil am Kühlluftstrom dann in Abhängigkeit der vorbestimmten Menge ein.
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Dabei ist es auch möglich, dass der erste Betriebsmodus verschiedene Betriebsmodi umfasst, die wahlweise manuell oder automatisch in Abhängigkeit von mindestens einer Eingangsgröße aktiviert werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Betriebsmodus ein Energiesparmodus, wobei das Steuergerät den Frischluftanteil derart einstellt, dass ein vorbestimmter Anteil an Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömt. Im Energiesparmodus ist die vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt, größer als im Klimakomfortmodus. Analog zum zweiten Klimakomfortmodus kann die vorbestimmte Menge z. B. abhängig von einem Fahrzeugtyp und im Steuergerät gespeichert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus das Steuergerät einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom über die Einstellung der Stellung einer Umluftklappe auf Basis von mindestens einer Messgröße der Gruppe Gebläsestärke eines Batterielüfters, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums, Sitzbelegung ein. Hierbei werden die genannten Messgrößen über geeignete Einheiten zur Erfassung bzw. Sensoren direkt erfasst oder aus weiteren Messgrößen berechnet.
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Die offenbarte Einstellung des Anteils des Frischluftstroms auf Basis der genannten Messgrößen ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Regelung der Stellung der Umluftklappe. Hierbei werden die erfassten Messgrößen kontinuierlich gemessen und mit einer Sollgröße verglichen. Hierbei wird eine Regeldifferenz beispielsweise mittels einer Subtraktion von Sollgröße und erfassten Messgröße berechnet. Das Steuergerät kann als Regler, z. B. als PID-Regler, ausgebildet sein, der auf Basis der Regeldifferenz die Stellung der Umluftklappe regelt. Alternativ kann das Steuergerät ein Stellsignal für einen Aktor erzeugen, wobei der Aktor die Stellung der Umluftklappe entsprechend des Stellsignals einstellt.
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Alternativ ist möglich, dass die Stellung der Umluftklappe in Abhängigkeit der erfassten Messgrößen z. B. in Form von Tabellen und/oder Kennfeldern im Steuergerät und/oder in weiteren Speichereinheiten abgelegt sind. Während des Betriebs vergleicht z. B. das Steuergerät die im Betrieb erfassten Messgrößen mit den in den Tabellen und/oder Kennfeldern gespeicherten Messgrößen und steuert auf Grundlage der ebenfalls in den Tabellen und/oder Kennfeldern gespeicherten Stellung der Umluftklappe die Stellung der Umluftklappe.
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Hierbei ist z. B. möglich, dass die Stellung der Umluftklappe abhängig von der Gebläsestärke eines Batterielüfters eingestellt wird. Ist die Gebläsestärke des Batterielüfters z. B. hoch, so wird viel Luft zum Kühlen über die Batterieeinheit geleitet, womit auch eine hohe Menge an Batterieabluft entsteht. Um keine Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömen zu lassen, muss der Frischluftanteil gleich der Menge an Batterieabluft sein. Bei einer niedrigen Gebläsestärke des Batterielüfters ist die Menge an auszublasender Batterieabluft geringer. Dementsprechend kann die Umluftklappe bei hoher Gebläsestärke einen großen Frischluftanteil am Kühlluftstrom einstellen, bei niedriger Gebläsestärke einen niedrigen Frischluftanteil.
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Auch ist möglich, dass eine Regelung bzw. Steuerung abhängig ist von einer vorbestimmten Menge an Abluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt. Hierfür kann der in den Fahrzeuginnenraum zurückströmende Abluftstrom beispielsweise über einen Abluftstromsensor erfasst oder aus weiteren Messgrößen, z. B. der Gebläsestärke des Batterielüfters, berechnet werden.
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Weiter ist möglich, die vorbestimmte Menge an Abluft und damit auch die Stellung der Umluftklappe im ersten Betriebsmodus und/oder zweiten Betriebsmodus abhängig von einer Sitzbelegung der Hintersitzanlage zu wählen. Ist die Hintersitzanlage beispielsweise nicht belegt, so ist zulässig, dass eine höhere Menge an Batterieabluft, beispielsweise im zweiten Klimakomfortmodus, durch Batterieabluftauslässe in den Bereich der Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs strömen kann, ohne eine Komfortbeeinträchtigung für Fahrzeuginsassen darzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Teilbereich des Fahrzeuginnenraums ein Kopfbereich einer Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs. Da ein Batterieluftauslass für die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmende Batterieabluft in vielen Fällen im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums liegt, wird hiermit vorteilhaft ermöglicht, dass für Fahrzeuginsassen, die auf der Hintersitzanlage sitzen, ein Fahrkomfort gewährleistet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Hierbei ist die zu kühlende Batterieeinheit vorzugsweise eine Traktionsbatterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 eine schematische Übersicht von Luftwegen im Kraftfahrzeug,
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2 eine schematische Übersicht von Luftstrompfaden und
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3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Klimatisierung.
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In 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer vereinfachten Darstellung von Luftströmen dargestellt. Dabei stellen die durchgezogenen Linien Frischluftströmungen 22 und die gestrichelten Linien Umluftströmungen 23 dar.
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Dabei saugt ein Klimagebläse 10 über einen Frischlufteinlass 11 einen Frischluftstrom 12 an. Gleichzeitig saugt das Klimagebläse 10 über einen Umlufteinlass 13 einen Umluftstrom 14 an. Über eine Umluftklappe 5 wird das Verhältnis von Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 eingestellt. Der aus Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 resultierende Kühlluftstrom 15 wird von einer Klimaanlage 16 gekühlt und tritt über einen Kühluftauslass 17 in einen Fahrzeuginnenraum 2 ein. Dabei sind zwei schematische Luftströme 22 dargestellt, die eine Vordersitzanlage 24 anströmen.
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Weiter ist dargestellt, dass eine Batterieeinheit 3 unter einer Hintersitzanlage 25 angeordnet ist. Die Hintersitzanlage 25 weist dabei einen Batterielufteinlass 18 für einen Luftstrom zum Kühlen der Batterieeinheit 3 auf. In 1 ist dargestellt, dass die Frischluftströme 22 und ein Teil der Umluftströme 23 durch den Batterielufteinlass 18 angesaugt und über die Batterieeinheit 3 geleitet werden. Dabei dient ein Batterielüfter 7 zum Ansaugen bzw. Fördern der Luft zum Kühlen der Batterieeinheit 3. Weiter ist dargestellt, dass die von der Batterieeinheit 3 erwärmte und abströmende Batterieabluft 19 durch einen Batterieluftauslass 21 aus dem Kraftfahrzeug herausströmt oder durch Batterieluftauslässe 20 in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt.
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Im Teilumluftmodus setzt sich die Luft, die aus dem Fahrzeuginnenraum 2 angesaugt wird, aus einem Anteil des Frischluftstroms 12 (Frischluftanteil) und einem Anteil des Umluftstroms 14 (Umluftanteil) zusammen. Die Anteile werden dabei von der Umluftklappe 5 eingestellt.
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Im Umluftbetrieb erfolgt keine Zufuhr an Frischluft. Dabei setzt sich der Kühlluftstrom 15 ausschließlich aus Luft des Umluftstroms 14 zusammen.
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Im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums 2 ist eine schematische Zirkulation von Umluftströmen 23 dargestellt. Die von dem Batterielüfter 7 über den Batterieeinlass 18 angesaugte Luft strömt über die Batterieeinheit 3 und strömt als Batterieabluft 19 über die Batterieluftauslässe 20 in den Fahrzeuginnenraum 2 aus. Dort strömt die Batterieabluft 19 als Umluftstrom 23 durch einen Kopfbereich 26 der Hintersitzanlage 25. Ist die Batterieabluft 19 bzw. der Umluftstrom 23 im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums 2 durch die Batterieeinheit 3 erwärmt worden, so kann es im Kopfbereich 26 zu einer so genannten Warmluftwalze kommen, die einen auf der Hintersitzanlage 25 sitzenden Fahrzeuginsassen hinsichtlich seines Komforts beeinträchtigt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von Luftwegen in einem Kraftfahrzeug mit passiver Batteriekühlung. Analog zu 1 saugt dabei das Klimagebläse 10 über den Frischlufteinlass 11 den Frischluftstrom 12 an. Gleichzeitig saugt das Klimagebläse 10 über den Umlufteinlass 13 den Umluftstrom 14 an. Über die Umluftklappe 5 wird das Verhältnis von Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 eingestellt. Der aus Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 resultierende Kühlluftstrom 15 wird von der Klimaanlage 16 gekühlt und tritt über den Kühlluftauslass 17 in den Fahrzeuginnenraum 2 ein. Der Batterielüfter 7 saugt über den Batterielufteinlass 18 Luft aus dem Fahrzeuginnenraum 2 an und fördert diese Luft über eine Batterieeinheit 3. Die von der Batterieeinheit 3 erwärmte Batterieabluft 19 strömt dabei über einen Batterieluftauslass 20 zurück in den Fahrzeuginnenraum 2 und/oder über einen weiteren Batterieluftauslass 21 aus dem Kraftfahrzeug heraus.
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3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Klimatisierung mindestens des Fahrzeuginnenraums 2 und der Batterieeinheit 3, die z. B. in 2 dargestellt sind. Die Vorrichtung 1 umfasst dabei ein Steuergerät 4 und die Umluftklappe 5. Das Steuergerät stellt eine Stellung der Umluftklappe 5 ein. Dabei ist vorstellbar, dass das Steuergerät ein Steuergerät der Klimaanlage oder ein weiteres Steuergerät des Kraftfahrzeugs ist. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 ein Bedienelement 6, wobei das Bedienelement 6 von einem Kraftfahrzeugführer und/oder mindestens einem weiteren Fahrzeuginsassen bedienbar ist. Über eine Bedienung des Bedienelements 6 wird dabei ein erster Betriebsmodus und/oder ein zweiter Betriebsmodus des Steuergeräts 4 aktiviert. Im ersten Betriebsmodus stellt das Steuergerät 4 einen Frischluftanteil derart ein, dass eine Temperatur z. B. des Kopfbereichs 26 (siehe 1) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt. Im zweiten Betriebsmodus stellt das Steuergerät 4 den Frischluftanteil derart ein, dass ein Energieverbrauch der Klimaanlage 16 (siehe 1) im Vergleich zum ersten Betriebsmodus reduziert wird.
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Weiter zeigt 3 den Batterielüfter 7, der von einer Steuereinheit 8 zur Steuerung einer Gebläsestärke des Batterielüfters 7 gesteuert wird. Das Steuergerät 4 ist dabei datentechnisch mit der Steuereinheit 8 verbunden. Weiter ist das Steuergerät 4 datentechnisch mit einer Einheit 9 zur Erfassung einer Außentemperatur verbunden. Abhängig von dem über dass Bedienelement 6 eingestellten Betriebsmodus steuert die Steuereinheit 4 auf Basis der von der Einheit 9 übermittelten Außentemperatur und der von der Einheit 8 übermittelten Gebläsestärke des 7 die Stellung der Umluftklappe 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008046744 A1 [0009]
- DE 69303575 T2 [0010]
