DE102010003484A1

DE102010003484A1 - Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Steuern derselben

Info

Publication number: DE102010003484A1
Application number: DE102010003484A
Authority: DE
Inventors: Hee Sang Park; Hyun Kim; June Kyu Park; Jung Hwan Yun; Hun Soo Kim; Hee Jun Jeong
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-05-05
Also published as: KR20110048950A; US20110105003A1; JP2011098710A; CN102049988A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Steuern derselben bereit, in welcher von einem Antriebsmotor erzeugte Wärme während einem Laufen des Fahrzeugs verwendet wird, um die Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums zu unterstützen, um damit eine wirksamere Erwärmung des Fahrzeuginnenraums bereitzustellen und um damit insbesondere die Batterieleistung zu verringern, die für die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums benötigt wird, um auf diese Weise die Reichweite zu erhöhen und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern. Die Klimaanlage der Erfindung kann den Antriebsmotor kühlen, den Fahrzeuginnenraum unter Verwendung der Abwärme des Antriebsmotors erwärmen, und die Luft reinigen, die zu dem Fahrzeuginnenraum mit der Verwendung eines einzelnen Lüfters gefördert wird.
Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug bereit, wobei die Klimaanlage umfasst: einen Lüfter zum Blasen von Luft; einen Antriebsmotor, der eingerichtet ist, die durch den Lüfter geblasene Luft aufzunehmen; ein Luftreinigungssystem zum Reinigen der durch den Lüfter geblasenen Luft und Fördern der gereinigten Luft zu einem Fahrzeuginnenraum; ein zweites Ventil zum Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor beziehungsweise zu dem Luftreinigungssystem; und ein drittes Ventil zum Fördern der durch den Antriebsmotor strömenden Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs oder zu dem Luftreinigungssystem, wobei die durch den Antriebsmotor und das Luftreinigungssystem gelenkte Luft zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird, um auf diese Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.

Description

HINTERGRUND
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Steuern derselben, welche eine wirksames Erwärmen des Innenraums eines durch elektrische Energie angetriebenen Elektrofahrzeugs bereitstellen kann, und insbesondere die für das Erwärmen des Fahrzeuginnenraums benötigte Batterieleistung verringern kann, die wird, um auf diese Weise die Reichweite zu erhöhen und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
(b) Stand der Technik
Benzinbetriebene Verbrennungsmotoren und dieselbetriebene Verbrennungsmotoren, welche fossile Brennstoffe verbrauchen, weisen bestimmte Probleme auf wie zum Beispiel Umweltverschmutzung aufgrund der Abgase, eine globale Erwärmung aufgrund des Kohlendioxids, Atembeschwerden aufgrund des erhöhten Ozons etc.. Da die Menge an fossilen Brennstoffen auf der Erde beschränkt ist, wird sie in der näheren Zukunft darüber hinaus erschöpft sein.
Um auf die obigen Probleme einzugehen wurden demzufolge verschiedene Arten von Elektrofahrzeugen entwickelt, wie zum Beispiel ein durch Betreiben eines Elektromotors angetriebenes reines Elektrofahrzeug (electric vehicle – EV), ein durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor angetriebenes Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle – HEV), ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug (fuell cell electric vehicle – FCEV), das durch Betreiben eines Elektromotors unter Verwendung elektrischer Energie angetrieben wird, die durch eine Brennstoffzelle etc. erzeugt wird.
Elektrofahrzeuge umfassen vorzugsweise einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs, eine Batterie als eine Energiespeicherungsvorrichtung zum Liefern der elektrischen Energie zu dem Antriebsmotor, und einen Wechselrichter zum Drehen des Antriebsmotors. In einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug wird vorzugsweise eine Energiespeicherungsvorrichtung wie zum Beispiel eine Batterie als Hilfsenergiequelle verwendet, die mit einer Brennstoffzelle als Hauptenergiequelle parallel geschaltet ist. Ferner wurde ein Brennstoffzellenhybridsystem einschließlich eines Superkondensators als Hilfsenergiequelle zusätzlich zu der Batterie entwickelt. Der Wechselrichter polt die Phase der von der Energiespeicherungsvorrichtung (oder Brennstoffzelle) gelieferten elektrischen Energie basierend auf einem Steuerungssignal um, das von einer Steuerung angelegt wird um den Antriebsmotor anzutreiben.
Das Elektrofahrzeug umfasst vorzugsweise ein Heizungssystem zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums und ein Luftreinigungssystem zur Beibehaltung einer angenehmeren und frischeren Luft im Fahrzeuginnenraum.
Als ein beispielhaftes Heizungssystem des Elektrofahrzeugs kann ein Heizungssystem verwendet werden, welches die Energie der Batterie verwendet. Ein Beispiel eines solchen Heizungssystems ist ein positives Temperaturkoeffizient-(PTC)Heizelement, welches als Hilfsheizungssystem verwendet wird um die Heizleistung des Fahrzeugs in den bestehenden benzeinbetriebenen (oder dieselbetriebenen) Fahrzeugen zu ergänzen.
Wenn das Heizungssystem (z. B. PTC-Heizelement) verwendet wird um die Luft im Innenraum des Elektrofahrzeugs aufzuheizen, das durch die in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie angetrieben wird, wird jedoch die elektrische Energie der Batterie verbraucht und somit wird die Reichweite des Fahrzeugs verringert. Im Fall der Brennstoffzellenelektrofahrzeuge verringert der übermäßige Energieverbrauch zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums darüber hinaus die Kraftstoffeinsparung.
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
In bevorzugten Ausgestaltungen ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Steuern derselben, in welcher von einem Antriebsmotor erzeugte Wärme während einem Fahren des Fahrzeugs vorzugsweise verwendet wird, um die Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums zu unterstützen, um damit ein wirksameres Erwärmen des Fahrzeuginnenraums bereitzustellen und um vorzugsweise die Batterieleistung zu verringern, die für das Erwärmen des Fahrzeuginnenraums benötigt wird, um auf diese Weise die Reichweite zu erhöhen und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
In bevorzugten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug bereit, wobei die Klimaanlage vorzugsweise aufweist einen Lüfter zum Blasen von Luft; einen Antriebsmotor, der in geeigneter Weise eingerichtet ist, die durch den Lüfter geblasene Luft aufzunehmen; ein Luftreinigungssystem zum Reinigen der durch den Lüfter geblasenen Luft und eine geeignete Förderung der gereinigten Luft zu einem Fahrzeuginnenraum; ein zweites Ventil zum geeigneten Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor beziehungsweise dem Luftreinigungssystem; und einem dritten Ventil zum geeigneten Fördern der Luft, die durch den Antriebsmotor zum Äußeren des Fahrzeugs oder zu dem Luftreinigungssystem strömt, wobei die durch den Antriebsmotor und das Luftreinigungssystem gelenkte Luft zum Fahrzeuginnenraum gefördert wird, um auf diese Art und Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug bereit, wobei das Verfahren vorzugsweise aufweist ein Betreiben eines Lüfters zum Blasen von Luft; Kühlen eines Antriebsmotors durch geeignetes Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor wenn die Temperatur des Antriebsmotors höher ist als eine erste vorbestimmte Referenztemperatur; und geeignetes Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums durch Fördern der durch den Antriebsmotor erwärmten Luft zu dem Fahrzeuginnenraum durch ein Luftreinigungssystem wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Temperatur eines Benutzers.
Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich von oder ausführlicher in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, welche enthalten sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, die Grundsätze der vorliegenden Erfindung durch Beispiele zu erläutern.
Die obigen und weiteren Merkmale der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche nachfolgend lediglich der Veranschaulichung dienen und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, und wobei:
1 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Aufbau zum Steuern der Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
3 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau darstellt, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Antriebsmotor und Luft in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen beziehen sich auf die folgenden Elemente wie sie nachfolgend erläutert sind:
Bezugszeichenliste

10: Lüfter
30: Heizung
41: Gehäuse
71: erstes Ventil
73: drittes Ventil
20: Luftreinigungssystem
40: Antriebsmotor
60: Steuerungseinheit
72: zweites Ventil
74: viertes Ventil

Es ist selbstverständlich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wobei die Klimaanlage aufweist einen Lüfter zum Blasen von Luft, einen Antriebsmotor, ein Luftreinigungssystem, ein zweites Ventil und ein drittes Ventil, wobei die durch den Antriebsmotor und das Luftreinigungssystem gelenkte Luft zum Fahrzeuginnenraum gefördert wird, um auf diese Art und Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsmotor eingerichtet, die durch den Lüfter geblasene Luft aufzunehmen.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Luftreinigungssystem zum Reinigen der durch den Lüfter geblasenen Luft und für eine Förderung der gereinigten Luft zu einem Fahrzeuginnenraum verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Ventil zum Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor beziehungsweise dem Luftreinigungssystem verwendet.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird das dritte Ventil zum Fördern der Luft verwendet, die durch den Antriebsmotor zum Äußeren des Fahrzeugs oder zu dem Luftreinigungssystem strömt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch ein Verfahren zum Steuern eines Klimaanlagensystems für ein Elektrofahrzeug, wobei das Verfahren aufweist ein Betreiben eines Lüfters zum Blasen von Luft, ein Kühlen eines Antriebsmotors durch Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor, und Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums durch Fördern der durch den Antriebsmotor erwärmten Luft zu dem Fahrzeuginnenraum.
In einer Ausführungsform wird der Antriebsmotor gekühlt, wenn die Temperatur des Antriebsmotors höher ist als eine erste vorbestimmte Referenztemperatur.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Fahrzeuginnenraum durch ein Luftreinigungssystem erwärmt, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Temperatur eines Benutzers.
Nachstehend wird nun ausführlich Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die Beispiele, welche in den nachfolgend beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und nachfolgend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
Die vorliegende Erfindung stellt vorzugsweise eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wie zum Beispiel in nicht einschränkender Weise ein reines Elektrofahrzeug, ein Hybridelektrofahrzeug, ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug etc. bereit, das durch Betreiben eines Antriebsmotors unter Verwendung von elektrische Energie angetrieben wird, die in einer Batterie gespeichert ist oder durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung eine Heizung, welche in geeigneter Weise die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums unter Verwendung einer von dem Antriebsmotor erzeugten Abwärme während einem Laufen des Fahrzeugs ausführt und welche im Winter als eine Zusatzheizung in einem Elektrofahrzeug wirksam verwendet wird, welche ein positives Temperaturkoeffizient-(PTC)Heizelement oder andere Heizungssysteme verwendet, mit welchem das Fahrzeug ausgerüstet ist, oder ein zusätzliches Wärmeaustauschsystem zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie. Vorzugsweise ist die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise zusammen mit dem bestehenden PTC-Heizelement oder anderen Heizungssystemen, oder dem zusätzlichen Wärmeaustauschsystem vorgesehen, um als Zusatzheizung zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums wirksam verwendet zu werden.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und wie in 1 gezeigt, zeigt 1 ein schematisches Diagramm, das eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das einen bevorzugten Aufbau zum Steuern der Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Gemäß weiteren bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und wie in 3 gezeigt, zeigt 3 ein schematisches Diagramm, das einen bevorzugten Aufbau darstellt, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Antriebsmotor und Luft in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise erreicht wird.
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung einen Aufbau zum aktiven Steuern des durch einen Antriebsmotor durchströmenden Luftstroms basierend auf der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, zum Beispiel wie in der Figur gezeigt, umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Lüfter 10 zum Blasen der Außenluft und der Luft des Fahrzeuginnenraums und ein Luftreinigungssystem 20 zum Reinigen der durch den Lüfter 10 geblasenen Luft und zum geeigneten Fördern der gereinigten Luft in den Fahrzeuginnenraum.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Heizung 30 zum Erwärmen der durch das Luftreinigungssystem 20 gereinigten Luft und zum Fördern der erwärmten Luft in den Fahrzeuginnenraum. Die Heizung 30 kann ein positives Temperaturkoeffizient-(PTC)Heizelement, welches in geeigneter Weise durch elektrische Energie einer Batterie (nicht gezeigt) betrieben wird oder ein anderes Heizungssystem sein, mit welchem das Fahrzeug in geeigneter Weise ausgerüstet ist, oder ein zusätzliches Wärmeaustauschsystem zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird die Heizung 30 verwendet um die Erwärmung einer Zusatzheizung der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, welche die Luft unter Verwendung einer Abwärme erwärmt, die von einem Antriebsmotor 40 während einem Laufen des Fahrzeugs erzeugt wird und die aufgewärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum fördert.
Wenn die von dem Antriebsmotor 40 ausgeströmte Wärmemenge unzureichend ist, um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen weil die Temperatur des Antriebsmotors 40 nicht so hoch ist, wird die durch den Antriebsmotor 40 aufgewärmte Luft vorzugsweise durch die Heizung 30 weiter aufgewärmt und zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert, so dass die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs eine Sollerwärmungstemperatur innerhalb einer kurzen Zeitdauer erreicht.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Fahrzeugantriebsmotor, d. h. den Antriebsmotor 40, der durch Aufnehmen der elektrischen Leistung der Batterie durch einen Wechselrichter (nicht gezeigt) betrieben wird.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Luftleitungen (z. B. Luftkanälen), durch welche Luft strömt, wie zum Beispiel eine erste Lufteinlassleitung 1 durch welche die Außenluft strömt, und eine zweite Lufteinlassleitung 2, durch welche die durch den Fahrzeuginnenraum zirkulierende Luft strömt, wobei die erste Lufteinlassleitung 1 und die zweite Lufteinlassleitung 2 in geeigneter Weise mit einem Einlass des Lüfters 10 durch eine gemeinsame Leitung, d. h. Einlassleitung 3 verbunden sind.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Luftzufuhrleitung 4, durch welche die durch den Lüfter 10 geblasene Luft in geeigneter Weise zu dem Fahrzeuginnenraum und dem Luftreinigungssystem 20 gefördert wird, das in der Mitte der Luftzufuhrleitung 4 vorgesehen ist, so dass die durch den Lüfter 10 geblasene Luft durch das Luftreinigungssystem 20 gereinigt wird und dann in geeigneter Weise zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird.
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung eine Lufterwärmungsleitung 5, die von der Luftzufuhrleitung 4 an dem hinteren Ende des Luftreinigungssystems abzweigt, so dass die durch das Luftreinigungssystem 20 gereinigte Luft durch die Heizung 30 strömt und dann in geeigneter Weise zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird.
Die Lufterwärmungsleitung 5 ist in geeigneter Weise mit dem Fahrzeuginnenraum verbunden, so dass die durch das Luftreinigungssystem 20 gereinigte Luft letztendlich zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird, und die Heizung 30 ist in der Mitte der Lufterwärmungsleitung 5 vorgesehen.
Folglich wird die durch das Luftreinigungssystem 20 strömende und in geeigneter Weise zu der Lufterwärmungsleitung 5 geförderte Luft weiter durch die Heizung 30 erwärmt und dann in geeigneter Weise zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeströmt, um auf diese Art und Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird eine Bypassleitung 6, die von der Luftzufuhrleitung 4 an dem vorderen Ende des Luftreinigungssystems abzweigt, in geeigneter Weise mit dem Luftreinigungssystem durch den Antriebsmotor 40 verbunden, so dass die durch den Lüfter 10 geblasene und in geeigneter Weise zu der Bypassleitung 6 geförderte Luft durch die Bypassleitung 6 strömt, durch den Antriebsmotor 40 strömt und dann in geeigneter Weise zu dem Luftreinigungssystem 20 gefördert wird.
Vorzugsweise sind ein die Bypassleitung 6 bildender Kanal und ein Luftkanal um den Antriebsmotor 40 herum in geeigneter Weise eingerichtet, so dass die durch die Bypassleitung 6 strömende und durch den Antriebsmotor 40 strömende Luft durch Absorbieren der von dem Antriebsmotor 40 erzeugten Wärme erwärmt wird.
Gemäß weitern bevorzugten Ausführungsformen ist eine Luftströmungsleitung 7 in geeigneter Weise vorgesehen, die von der Bypassleitung 6 an dem hinteren Ende des Antriebsmotors 40 abzweigt, so dass die in der Bypassleitung 6 strömende und durch den Antriebsmotor 40 strömende Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs durch die Luftströmungsleitung 7 in geeigneter Weise ausgeströmt wird, falls dies notwendig ist.
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Bezug nehmend zum Beispiel auf 3, ist ein Gehäuse 41 vorgesehen, um die Außenfläche des Antriebsmotors 40 zu umgeben und weist einen Innenraum auf, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen dem Antriebsmotor 40 und der hierdurch strömenden Luft stattfindet.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die Bypassleitung 6 an dem vorderen Ende des Antriebsmotors 40 und diejenige an dem hinteren Ende des Antriebsmotors 40 in geeigneter Weise mit einem Einlass 42 des Gehäuses 41 beziehungsweise dessen Auslass 43 verbunden.
Das Gehäuse 41 ist in geeigneter Weise um den Antriebsmotor 40 herum vorgesehen, um einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 41 und der Außenseite des Antriebsmotors 40 zu bilden, so dass die in dem Innenraum des Gehäuses 40 strömende Luft durch die Bypassleitung 6 an dem vorderen Ende des Antriebsmotors 40 in geeigneter Weise durch den Zwischenraum (d. h. dem Innenraum des Gehäuses 40) zwischen der Außenseite des Antriebsmotors 40 und der Innenseite des Gehäuses 41 strömt und dann zu der Außenseite des Gehäuses 41 durch die Bypassleitung 6 an dem hinteren Ende des Antriebsmotors 40 in geeigneter Weise ausgeströmt wird.
Während einem Durchströmen durch den Innenraum des Gehäuses 41 (d. h. dem Zwischenraum) findet zwischen der Luft und dem Antriebsmotor 40 ein Wärmeaustausch statt und dann wird die Luft zu der Außenseite des, Gehäuses 41 in geeigneter Weise ausgeströmt. Vorzugsweise absorbiert die Luft die von dem Antriebsmotor 40 erzeugte Wärme während einem Laufen des Fahrzeugs und wird dann in geeigneter Weise zu der Außenseite ausgeströmt.
Folglich sind die Bypassleitung 6 an den vorderen und hinteren Enden des Antriebsmotors 40 in geeigneter Weise mit dem Innenraum des Gehäuses 41 (d. h. dem Zwischenraum) verbunden, so dass die Außenluft oder die Luft des Fahrzeuginnenraums, die zu dem Innenraum des Gehäuses 41 durch die Bypassleitung 6 an dem hinteren Ende des Antriebsmotors 40 gefördert wird, durch die Außenfläche des Antriebsmotors 40 strömt und dann in geeigneter Weise durch die Bypassleitung 6 an dem hinteren Ende des Antriebsmotors 40 ausgeströmt wird.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, da die Luft eine von dem Antriebsmotor 40 erzeugte Abwärme während einem Laufen des Fahrzeugs während einem Durchströmen durch den Innenraum des Gehäuses 41 absorbiert und dann von dem Gehäuse 41 ausgeströmt wird, wird die Luft durch die von dem Antriebsmotor 40 erzeugte Wärme während einem Kühlen des Antriebsmotors 40 erwärmt und dann gefördert um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
Bezug nehmend zurück auf 1 sind eine Mehrzahl von Ventilen zum Bestimmen der Strömungsrichtung der Luft und der Luftkanäle vorgesehen. Demzufolge ist ein erstes Ventil 71 in geeigneter Weise in einer Position vorgesehen, wo die ersten und zweiten Einlassleitungen 1 und 2 in geeigneter Weise mit der Einlassleitung 3 verbunden sind, um die Außenluft und die Luft des Fahrzeuginnenraums selektiv zu dem Lüfter 10 zu fördern.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Ventil 71 in geeigneter Weise an dem vorderen Ende des Lüfters 10 vorgesehen, um die Außenluft selektiv zu fördern, die von dem Äußeren des Fahrzeugs eingeführt wird und der Luft des Fahrzeuginnenraums, die durch den Fahrzeuginnenraum zu dem Lüfter 10 zirkuliert wird.
In weiteren Ausführungsformen ist ein zweites Ventil 72 in einer Position vorgesehen, wo die Bypassleitung 6 von der Luftzufuhrleitung 4 abgezweigt ist, um die durch den Lüfter 10 geförderte Luft zu dem Luftreinigungssystem 20 beziehungsweise dem Antriebsmotor 40 zu fördern. In weiteren betreffenden Ausführungsformen ist ein drittes Ventil 73 in einer Position vorgesehen, wo die Luftströmungsleitung 7 von der Bypassleitung 6 abgezweigt ist, um die durch den Antriebsmotor 40 strömende Luft zu dem Luftreinigungssystem 20 oder zu dem Äußeren des Fahrzeugs zu fördern.
Zusätzlich ist ein viertes Ventil 74 in geeigneter Weise in einer Position vorgesehen, wo die Lufterwärmungsleitung 5 von der Luftzufuhrleitung 4 abgezweigt ist, um die durch das Luftreinigungssystem 20 strömende Luft zu der Heizung 30 beziehungsweise dem Fahrzeuginnenraum zu fördern.
Die ersten bis vierten Ventile 71 bis 74 sind vorzugsweise elektronische Ventile, die durch von einer Steuerungseinheit 60 angelegte Steuerungssignale gesteuert werden, und die Strömungsrichtung der Luft wird durch den Öffnungsgrad des Ventils bestimmt. Demzufolge werden die Luftkanäle durch Steuerung der Steuerungseinheit 60 bestimmt, welche später beschrieben wird.
Vorzugsweise wird jedes Ventil in geeigneter Weise gesteuert, um als Schaltventil zu dienen, welches der Luft ermöglicht, in einer ausgewählten Richtung zu strömen oder als Verteilerventil, welches die Luftmenge durch geeignetes Steuern des Öffnungsgrads in jeder Richtung genau verteilt.
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen steuert in der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung, die den oberhalb beschriebnen Aufbau aufweist, die Steuerungseinheit 60 den Betrieb des Lüfters 10, des Luftreinigungssystems 20 und der Heizung 30, und steuert ferner den Betrieb der ersten bis vierten Ventile 71 bis 74 basierend auf Signalen von einem Innentemperatursensor 52, einem Außenlufttemperatursensor 53 und einem Antriebsmotortemperatursensor 54, zum Beispiel wie in 2 gezeigt.
Vorzugsweise wenn ein Signal zum Betätigen des Luftreinigungssystems 20 von einem Schalter 51 empfangen wird, der durch einen Benutzer betätigt wird, betreibt die Steuerungseinheit 60 den Lüfter 10 zusammen mit dem Luftreinigungssystem 20 in geeigneter Weise und wenn ein Signal zum Stoppen des Betriebs des Luftreinigungssystems 20 empfangen wird, stoppt der Betrieb des Luftreinigungssystems 20 und des Lüfters 10 in geeigneter Weise.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Steuerungseinheit 60 das Einschalten/Ausschalten und die Rotationsgeschwindigkeit (d. h. die geblasene Luftmenge) des Lüfters 10 und den Öffnungsgrad jedes Ventils in geeigneter Weise steuern, basierend auf einen Erfassungswert des Innentemperatursensors 52 (d. h. der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs), einem Erfassungswert des Außenlufttemperatursensors 53, (d. h. die Außenlufttemperatur) und einem Erfassungswert des Antriebsmotortemperatursensors 54 (d. h. die Temperatur des Antriebsmotors), und kann ferner den Betrieb des Luftreinigungssystems 20 und des Lüfters 10 in Erwiderung auf ein Signal von dem durch einen Benutzer betätigten Schalter 51 steuern.
Es wird ein Beispiel beschrieben, in welchem die Steuerungseinheit 60 die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung steuert, dass der Lüfter 10 gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeitet.
Vorzugsweise wenn die Temperatur des Antriebsmotors 40 als ein Erfassungswert des Antriebsmotortemperatursensors 54 höher ist als eine erste vorbestimmte Referenztemperatur, steuert die Steuerungseinheit 60 die Ventile 71, 72 und 73, so dass das meiste der Außenluft und der Luft des Fahrzeuginnenraums, die durch den Lüfter 10 gefördert wird, zu dem Antriebsmotor 40 gefördert werden, um auf diese Art und Weise den Antriebsmotor 40 zu kühlen.
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen, da die durch die Bypassleitung 6 durch den Innenraum des Gehäuses 41 strömende Luft die von dem Antriebsmotor 40 erzeugte Wärme absorbiert, ist ihre Temperatur entsprechend höher als die des Fahrzeuginnenraums.
Demzufolge, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs als Erfassungswert des Innentemperatursensors 52 entsprechend geringer ist als eine gewünschte Temperatur eines Benutzers, bestimmt die Steuerungseinheit 60 entsprechend, dass die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, fördert die durch den Antriebsmotor 40 zu dem Luftreinigungssystem 20 strömende erwärmte Luft, und fördert die erwärmte und gereinigte Luft, die durch das Luftreinigungssystem 20 zu dem Fahrzeuginnenraum strömt, um auf diese Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen in diesem Prozess, wenn es bestimmt wird dass eine zusätzliche Heizquelle basierend auf der augenblicklichen Innenraumtemperatur des Fahrzeugs und der vom Benutzer gewünschten Temperatur entsprechend erforderlich ist, betreibt die Steuerungseinheit 60 die Heizung 30 und steuert zur selben Zeit das vierte Ventil 74, um die durch das Luftreinigungssystem 20 strömende Luft zur Heizung zu fördern, so dass die durch die Heizung 30 weiter erwärmte Luft schließlich zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird. Vorzugsweise, falls die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs die vom Benutzer gewünschte Temperatur selbst nach einer vorbestimmten Zeit nicht erreicht, kann die Steuerungseinheit 60 entsprechend bestimmen dass eine weitere Heizquelle benötigt wird.
In weiteren Ausführungsformen, wenn die Temperatur des Antriebsmotors 40 entsprechend geringer ist als die erste Referenztemperatur, steuert die Steuerungseinheit 60 die Ventile 71 und 72, um das meiste der durch den Lüfter 10 geförderten Luft direkt zu dem Luftreinigungssystem 20 zu fördern, und das Luftreinigungssystem 20 entfernt Schmutz und Gerüche von der geförderten Luft durch ein bekanntes Verfahren mittels Aktivkohle und eines Innengenerators und fördert die saubere Luft zu dem Fahrzeuginnenraum.
Vorzugsweise wenn es bestimmt wird, dass die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, da die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geringer ist als die vom Benutzer gewünschte Temperatur während des Prozesses dass die durch den Lüfter 10 geförderte Luft direkt zu dem Luftreinigungssystem gefördert wird ohne durch den Antriebsmotor 40 zu strömen, fördert die Steuerungseinheit 60 entsprechend die durch das Luftreinigungssystem 20 strömende Luft zur Heizung 30 und fördert entsprechend die durch die Heizung 30 erwärmte Luft zu dem Fahrzeuginnenraum, um auf diese Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen, wenn es bestimmt wird, dass die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums basierend auf der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs nicht erforderlich ist, steuert die Steuerungseinheit 60 entsprechend das dritte Ventil 73, um damit die durch den Antriebsmotor 40 (d. h. den Innenraum des Gehäuses 41) strömende Luft nicht zu dem Luftreinigungssystem 20 zu fördern, sondern die Luft zum Äußeren des Fahrzeugs durch die Luftströmungsleitung 7 auszuströmen.
Die Steuerungseinheit 60 strömt vorzugsweise die Luft, die die von dem Antriebsmotor 40 abgegebene Wärme während einem Durchströmen hierdurch absorbiert, zum Äußeren des Fahrzeugs durch die Luftströmungsleitung aus, um auf diese Weise den Antriebsmotor 40 zu kühlen.
Demzufolge steuert in diesem Prozess, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs entsprechend höher ist als eine zweite vorbestimmte Referenz, die Steuerungseinheit 60 entsprechend das erste Ventil 71, um es der durch den Lüfter 10 geblasenen Luft zu ermöglichen, durch den Antriebsmotor 40 zu strömen, um auf diese Weise den Antriebsmotor 40 durch die Außenluft zu kühlen.
Wie oberhalb beschrieben, gemäß der Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug und dem Verfahren zum Steuern derselben der vorliegenden Erfindung, da die von dem Antriebsmotor abgegebene Wärme verwendet werden kann, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu unterstützen, ist es möglich, eine wirksamere Erwärmung des Fahrzeuginnenraums bereitzustellen und insbesondere die Batterieleistung zu verringern, die für die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums verbraucht wird, um somit die Reichweite zu erhöhen und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie sie hierin beschrieben sind, da es möglich ist, den Antriebsmotor zu kühlen und zur selben Zeit die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu unterstützen, ist es möglich, eine wirksamere Erwärmung des Fahrzeuginnenraums im Winter bereitzustellen und Kühlwirkungsgrad des Antriebsmotors zu verbessern.
Vorzugsweise mit der Verwendung des einzelnen Lüfters, was zu einer Erhöhung des Gewichts und der Kosten des Fahrzeugs führt, ist es möglich, den Antriebsmotor zu kühlen, den Fahrzeuginnenraum unter Verwendung einer Abwärme des Antriebsmotors zu erwärmen, und die zu dem Fahrzeuginnenraum geförderte Luft zur selben Zeit zu reinigen. Dadurch ist es möglich, die Anzahl von Teilen entsprechend zu verringern und somit das Gewicht und die Herstellungskosten des Fahrzeugs zu verringern.
Die Erfindung wurde ausführlich mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass durch den Fachmann Änderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.

Claims

Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wobei die Klimaanlage aufweist: einen Lüfter zum Blasen von Luft; einen Antriebsmotor, der eingerichtet ist, die durch den Lüfter geblasene Luft aufzunehmen; ein Luftreinigungssystem zum Reinigen der durch den Lüfter geblasenen Luft und Fördern der gereinigten Luft zu einem Fahrzeuginnenraum; ein zweites Ventil zum Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor beziehungsweise dem Luftreinigungssystem; und ein drittes Ventil zum Fördern der durch den Antriebsmotor strömenden Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs oder zu dem Luftreinigungssystem, wobei die durch den Antriebsmotor und das Luftreinigungssystem gelenkte Luft zu dem Fahrzeuginnenraum förderbar ist, um auf diese Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
Klimaanlage nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Heizung zum Erwärmen der durch das Luftreinigungssystem gereinigten Luft und zum Fördern der erwärmten Luft zu dem Fahrzeuginnenraum; und ein viertes Ventil zum Fördern der durch das Luftreinigungssystem gereinigten Luft zu der Heizung beziehungsweise dem Fahrzeuginnenraum, wobei die durch den Antriebsmotor erwärmte Luft durch die Heizung weiter erwärmt und zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Bypassleitung, die von einer Luftzufuhrleitung abgezweigt ist, zu welcher die durch den Lüfter geblasene Luft gefördert wird, und mit dem Luftreinigungssystem durch den Antriebsmotor verbunden ist, so dass die durch den Antriebsmotor strömende Luft zu dem Luftreinigungssystem gefördert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 3, ferner aufweisend ein Gehäuse zum Umgeben der Außenfläche des Antriebsmotors, wobei das Gehäuse einen Innenraum aufweist, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen dem Antriebsmotor und der hierdurch strömenden Luft stattfindet, wobei die in den Innenraum des Gehäuses strömende Luft durch die Bypassleitung an einem vorderen Ende des Antriebsmotors Wärme absorbiert, die von dem Antriebsmotor erzeugt wird, und durch die Bypassleitung an einem hinteren Ende des Antriebsmotors ausgeströmt wird.
Klimaanlage nach Anspruch 3, ferner aufweisend eine Luftströmungsleitung, die von der Bypassleitung an dem hinteren Ende des Antriebsmotors abgezweigt ist, so dass die durch den Antriebsmotor strömende Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs ausgeströmt wird.
Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben eines Lüfters zum Blasen von Luft; Kühlen eines Antriebsmotors durch Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor, wenn die Temperatur des Antriebsmotors höher ist als eine erste vorbestimmte Referenztemperatur; und Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums durch Fördern der durch den Antriebsmotor erwärmten Luft zu dem Fahrzeuginnenraum durch ein Luftreinigungssystem, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Temperatur eines Benutzers.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner aufweisend ein Fördern der durch das Luftreinigungssystem strömenden Luft zu einer Heizung während dem Erwärmen des Fahrzeuginnenraums, so dass die durch die Heizung weiter erwärmte Luft zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei, wenn es bestimmt wird, dass das Erwärmen des Fahrzeuginnenraums basierend auf der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs nicht erforderlich ist, die durch den Antriebsmotor erwärmte Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs durch eine Luftströmungsleitung ausgeströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs höher ist als eine zweite vorbestimmte Referenztemperatur, die Außenluft zu dem Lüfter gefördert wird und es der durch den Lüfter geblasenen Luft ermöglicht wird durch den Antriebsmotor zu strömen, um auf diese Weise den Antriebsmotor durch die Außenluft zu kühlen.
Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wobei die Klimaanlage aufweist: einen Lüfter zum Blasen von Luft; einen Antriebsmotor; ein Luftreinigungssystem; ein zweites Ventil; und ein drittes Ventil, wobei die durch den Antriebsmotor und das Luftreinigungssystem gelenkte Luft zu dem Fahrzeuginnenraum gefördert wird, um auf diese Weise den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei der Antriebsmotor eingerichtet ist, die durch den Lüfter geblasene Luft aufzunehmen.
Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Luftreinigungssystem zum Reinigen der durch den Lüfter geblasenen Luft und Fördern der gereinigten Luft zu einem Fahrzeuginnenraum verwendet wird.
Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei das zweite Ventil zum Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor beziehungsweise zu dem Luftreinigungssystem verwendet wird.
Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 10, wobei das dritte Ventil zum Fördern der durch den Antriebsmotor strömenden Luft zu dem Äußeren des Fahrzeugs oder zu dem Luftreinigungssystem verwendet wird.
Verfahren zum steuern einer Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben eines Lüfters zum Blasen von Luft; Kühlen eines Antriebsmotors durch Fördern der durch den Lüfter geblasenen Luft zu dem Antriebsmotor; und Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums durch fördern der durch den Antriebsmotor erwärmten Luft zu dem Fahrzeuginnenraum.
Verfahren zum steuern einer Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Antriebsmotor gekühlt wird, wenn die Temperatur des Antriebsmotors höher ist als eine erste vorbestimmte Referenztemperatur.
Verfahren zum steuern einer Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Fahrzeuginnenraum durch ein Luftreinigungssystem erwärmt wird, wenn die Innenraumtemperatur des Fahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Temperatur eines Benutzers.