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Die
Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem für einen
Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei das Klimatisierungssystem wenigstens
eine mit elektrischer Energie versorgbare dezentrale Klimatisierungseinrichtung
umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Klimatisieren
eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs.
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Die
DE 10 2007 012 421
A1 beschreibt ein Verfahren zum Vorklimatisieren eines
Kraftfahrzeugs. Bei abgestelltem Kraftfahrzeug kann mittels einer
Fernbedienung eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs vor dem eigentlichen
Starten desselben in Betrieb genommen werden. Bevor der Fahrer des
Kraftfahrzeugs die Tür öffnet, wird während
des Vorklimatisierens auf einer niedrigeren von zwei Leistungsstufen
der Klimaanlage geheizt oder gekühlt. Sobald die Tür
des Kraftfahrzeugs geöffnet wird, wird die Klimaanlage
auf ihrer höheren Leistungsstufe betrieben, sofern dies
der Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs
zulässt. Sobald ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs
gestartet wird, wird das Vorklimatisieren beendet, und die Klimatisierung
erfolgt gemäß den Vorgaben des Fahrers.
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Als
nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist der Umstand anzusehen,
dass die für Klimatisierungszwecke aufgebrachte elektrische
Energie nicht mehr für andere Zwecke, insbesondere zum
Antreiben des Kraftfahrzeugs, zur Verfügung steht.
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Dies
ist insbesondere bei einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug
von Nachteil, da hier eine Verringerung der für das Fahrzeug
zur Verfügung stehenden Energie in erheblichem Maß zulasten
der Reichweite des Fahrzeugs geht.
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Wenn
ein zum Antreiben des Fahrzeugs dienender Antrieb sehr energieeffizient
ausgebildet ist, so setzt dieser Antrieb vergleichsweise wenig Abwärme
frei, welche zum Heizen des Fahrgastraums zur Verfügung
steht. Es besteht daher ein Bedarf nach alternativen Heizsystemen
für Fahrzeuge, bei welchen nicht alleine die Abwärme
des Antriebs als Wärmequelle eine Rolle spielen soll.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Klimatisierungssystem
der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Klimatisieren eines
Fahrgastraums eines Fahrzeugs zu schaffen, welches einen besonders
schonenden Umgang mit elektrischen Energiereserven des Fahrzeugs
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Klimatisierungssystem mit dem Merkmal des
Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem für
einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs ist wenigstens eine mit elektrischer
Energie versorgbare dezentrale Klimatisierungseinrichtung vorgesehen.
Die wenigstens eine dezentrale Klimatisierungseinrichtung des Klimatisierungssystems
ist mit elektrischer Energie einer fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung
versorgbar. Mit einer dezentralen Klimatisierungseinrichtung ist
dabei eine Klimatisierungseinrichtung vorgesehen, welche von einer
mit elektrischer Energie beaufschlagbaren Komponente einer Fahrzeugklimaanlage,
beispielsweise von einem Verdichter oder einem Lüfter der Fahrzeugklimaanlage,
verschieden ist.
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Eine
solche dezentrale Klimatisierungseinrichtung hat den Vorteil, dass
sie lokal und somit sehr energieeffizient für das Klimatisieren
eines gewünschten Bereichs des Fahrgastraums sorgen kann.
Es kann also Kälte oder Wärme gezielt dort zur Verfügung
gestellt werden, wo dies von einem Fahrzeugnutzer gewünscht
ist. So wird nicht der gesamte Fahrgastraum des Fahrzeugs klimatisiert
und es kann der gewünschte Klimatisierungskomfort mit einem
geringeren Aufwand erreicht werden.
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Dadurch,
dass die wenigstens eine dezentrale Klimatisierungseinrichtung mit
elektrischer Energie einer fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung
versorgbar ist, werden die elektrischen Energiereserven des Fahrzeugs
geschont.
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Bei
der fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung kann es sich um
eine Ladestation, etwa nach Art einer gewöhnlichen Tankstelle,
oder um ein Stromnetz eines öffentlichen, privaten oder gewerblichen
Gebäudes, insbesondere um ein Stromnetz eines Privathaushalts
handeln.
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Das
Klimatisieren des Fahrgastraums des Fahrzeugs kann insbesondere
vor dem eigentlichen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfolgen. Nach einem solchen
Vorklimatisieren muss dann während des Fahrbetriebs des
Fahrzeugs weniger elektrische Energie eingesetzt werden, um den
Fahrgastraum des Fahrzeugs zu klimatisieren. Insbesondere das ohne ein
vorhergehendes Vorklimatisieren ansonsten notwendige starke Abkühlen
oder starke Aufheizen bei zu Fahrtbeginn bei sehr hohen oder sehr
niedrigen Temperaturen im Fahrgastraum kann dann entfallen.
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Bei
dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln,
wobei das Klimatisierungssystem bei einem Fahrzeug mit zumindest teilweise
elektrischem Antrieb besonders vorteilhaft ist. Jedoch ist das vorliegend
beschriebene Klimatisierungssystem auch bei anderen Fahrzeuge einsetzbar,
beispielsweise bei mit Muskelkraft oder anderweitig angetriebenen
Fahrzeugen wie Fahrzeugen einer Seilbahn, einer Pferdekutsche oder
dergleichen.
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Wenn
das Fahrzeug eine Klimaanlage aufweist, so kann diese Klimaanlage
für eine vergleichsweise geringe Klimatisierungsleistung
ausgelegt sein, da die Klimatisierungseinrichtungen des Klimatisierungssystems
während des Vorklimatisierens mit der elektrischen Energie
der fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung versorgt werden.
Die Klimaanlage braucht dann bloß eine geringere Klimatisierungsleistung
zu erbringen, als wenn ausschließlich die Klimaanlage für
ein angenehmes Fahrgastraumklima sorgen soll. Dies gilt sowohl im
Kühlbetrieb der Klimaanlage als auch, wenn die Klimaanlage
zum Heizen des Fahrgastraums verwendet wird. Auch wenn das Antriebsaggregat
oder die Antriebsaggregate des Fahrzeugs vergleichsweise wenig Abwärme
generieren, welche zum Heizen zur Verfügung steht, kann
mit vergleichsweise wenig Heizenergie ein hoher thermischer Komfort
in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs erreicht werden, da das Klimatisierungssystem
mit der elektrischen Energie der fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung
versorgbar ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Klimatisierungssystem
eine Klimaanlage des Fahrzeugs, wobei zumindest eine Komponente
der Klimaanlage mit der elektrischen Energie der fahrzeugexternen
Stromversorgungseinrichtung betreibbar ist. Beispielsweise kann
ein Kältemittelverdichter der Klimaanlage elektrisch betreibbar
sein und so für ein Klimatisieren des Fahrgastraums sorgen,
solange die Klimaanlage an die fahrzeugexterne Stromversorgungseinrichtung
angeschlossen ist. Zusätzlich oder alternativ können
ein Lüfter der Klimaanlage und/oder ein elektrischer Zuheizer,
welcher in einem Luftführungskanal der Klimaanlage angeordnet
sein kann, mit der elektrischen Energie der fahrzeugexternen Stromversorgungseinrichtung
versorgt werden. Da die zum Betreiben derartiger Komponenten der
Klimaanlage herangezogene elektrische Energie nicht aus einem fahrzeuginternen
Energiespeicher stammt, steht besonders viel elektrische Energie
für anderweitige Zwecke, insbesondere für den
Fahrbetrieb des Fahrzeugs zur Verfügung. Die Klimaanlage
des Fahrzeugs kann auch als Standklimaanlage ausgebildet sein, welche
bevorzugt eine geringere Klimatisierungsleistung aufweist, als eine
nur im Fahrbetrieb den Fahrgastraum klimatisierende Klimaanlage.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Klimatisieren
eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs wird wenigstens eine dezentrale
Klimatisierungseinrichtung eines Klimatisierungssystem mit elektrischer Energie
versorgt. Hierbei wird die wenigstens eine dezentrale Klimatisierungseinrichtung
des Klimatisierungssystems mit elektrischer Energie einer fahrzeugexternen
Stromversorgungseinrichtung versorgt.
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Die
für das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
beschriebenen Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen
gelten auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrgastraums.
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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 stark schematisiert ein Klimatisierungssystem für
einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei Klimatisierungseinrichtungen
des Klimatisierungssystems an eine externe Stromquelle angeschlossen
sind.
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Ein
in der Figur stark schematisiert gezeigtes Klimatisierungssystem 10 dient
dem Klimatisieren eines Fahrgastraums 12 eines Fahrzeugs 14.
Eine Klimaanlage 16 des Fahrzeugs 14 ist mit einer
externen Stromquelle 18 gekoppelt. Ein elektrischer Kältemittelverdichter
der Klimaanlage 16 wird also mit elektrischen Strom der
fahrzeugexternen Stromquelle 18 versorgt, sodass eine Klimatisierung
des Fahrgastraums 12 erfolgen kann, während das
Fahrzeug 14 an die Stromquelle 18 angeschlossen
ist.
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Zusätzlich
zu der Klimaanlage 16 weist das Klimatisierungssystem 10 des
Fahrzeugs 14 eine Reihe von dezentralen Klimatisierungseinrichtungen auf,
welche ebenfalls an die Stromquelle 18 angeschlossen sind.
Es sind beispielhaft ein Flächenstrahler 20, ein
Lüfter 22 und ein Wärmespeicher 24 gezeigt.
In alternativen Ausführungsformen können anstelle
der Klimaanlage 16 lediglich dezentrale Klimatisierungseinrichtungen
vorgesehen sein, und die dezentralen Klimatisierungseinrichtungen
können andere, mehr oder weniger als die vorliegend beispielhaft
genannten Elemente umfassen.
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Der
Flächenstrahler 20 kann zum Heizen und/oder Kühlen
von Oberflächen des Fahrgastraums 12 ausgebildet
sein, etwa zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeugssitzes,
eines Lenkrads, eines Bedienelements oder dergleichen. Ebenso kann
ein Flächenstrahler in eine Türverkleidung oder
in eine Instrumententafel oder eine Armauflage oder an einem Dachhimmel
integriert sein, um an den genannten Oberflächen lokal
Heizwärme oder Kühle bereitzustellen. Auch kann
in einem Fußraum des Fahrgastraums 12 ein Flächenstrahler 20 für
ein lokales Beheizen und/oder Abkühlen sorgen.
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Der
Flächenstrahler 20 kann einen Heizdraht umfassen
und/oder ein PTC-Element (Positive temperature coefficient, positiver
Temperaturkoeffizient) und/oder ein Peltierelement, welches zum
Heizen oder zum Kühlen verwendet werden kann, je nach dem
welche Richtung von elektrischen Strom durchflossen wird.
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Der
Lüfter 22 kann beheizte und/oder gekühlte
Luft oder gegebenenfalls Außenluft in den Fahrgastraum 12 fördern,
insbesondere um diesen lokal und dezentral zu klimatisieren. Auch
kann der Lüfter 22 mit einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung, insbesondere
mit dem Flächenstrahler 20, kombiniert sein um
beheizte bzw. gekühlte Luft bereitzustellen. Bei dem Lüfter 22 kann
es sich des Weiteren insbesondere um eine Standbelüftung
handeln.
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Ergänzend
oder zusätzlich zu dem Wärmespeicher 24 kann
auch ein Kältespeicher vorgesehen sein. Des Weiteren können
der Wärmespeicher 24 und/oder der Kältespeicher
so in Luftführungskanälen der Klimaanlage 16 angeordnet
sein, dass über die Luftführungskanäle
der Klimaanlage 16 von dem Wärmespeicher 24 bzw.
dem Kältespeicher gespeicherte Wärme bzw. Kälte
in den Fahrgastraum 12 eingebracht werden kann.
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Der
von der elektrischen Stromquelle 18 bereitgestellte Strom
dient einerseits dem direkten Klimatisieren des Fahrgastraums 12 und
andererseits dem Aufladen des Wärmespeichers 24 bzw.
Kältespeichers. Dies hat den Vorteil, dass bei Fahrbetrieb des
Fahrzeugs 14 die gespeicherte Wärme bzw. Kälte
für die Klimatisierung des Fahrgastraums 12 zur Verfügung
steht, ohne das auf fahrzeuginterne elektrische Energiereserven
zurückgegriffen zu werden braucht.
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Bei
dem Wärmespeicher 24 kann es sich um einen Latentwärmespeicher
handeln, welcher insbesondere die bei einem Phasenübergang
freigesetzte Wärme zum Heizen des Fahrgastraums 12 abgeben kann.
Latente Wärme eines als Latentwärmespeicher ausgebildeten
Wärmespeichers 24 kann als Schmelzwärme,
Lösungswärme und/oder Absorptionswärme
zur Verfügung stehen. Als Wärmespeicher 24 kann
somit beispielsweise ein thermochemischer Wärmespeicher
zum Einsatz kommen, welcher reversible chemische Reaktionen nutzt,
indem also bei einer endothermen chemischen Reaktion Wärme aufgenommen
und anschließend bei einer exothermen chemischen Reaktion
diese Wärme wieder abgegeben werden kann.
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Als
Kältespeichermedium für den Kältespeicher
kann ein Fluid zum Einsatz kommen, welches auf eine Temperatur unterhalb
seines Schmelzpunkts abgekühlt wird, während der
Kältespeicher an die Stromquelle 18 angeschlossen
ist. Anschließend kann durch Verflüssigen und/oder
Verdampfen des Kältespeichermediums einem Luftstrom Wärme
entzogen und so der Luftstrom gekühlt werden, ohne dass
hierfür der Kältemittelverdichter der Klimaanlage 16 betrieben
zu werden braucht.
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Die
dezentralen Klimatisierungseinrichtungen können vergleichsweise
klein dimensioniert werden, da für das Klimatisieren mittels
dieser dezentralen Klimatisierungseinrichtungen vergleichsweise viel
Zeit zur Verfügung steht, während die Klimatisierungseinrichtungen
an die Stromquelle 18 angeschlossen sind.
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Das
Klimatisierungssystem kann eine (nicht gezeigte) Steuerungseinrichtung
umfassen, mittels welcher das Klimatisierungssystem 10 in
Abhängigkeit von einem Startzeitpunkt des Fahrzeugs 14 in Betrieb
zu nehmen ist. Auf diese Weise kann das Vorklimatisieren auf diesen
Startzeitpunkt des Fahrzeugs 14 hin so abgestimmt werden,
dass ein besonders energieeffizientes Klimatisieren des Fahrgastraums 12 vorgenommen
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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