DE102010037907A1

DE102010037907A1 - Kraftfahrzeug mit Klimaanlage

Info

Publication number: DE102010037907A1
Application number: DE102010037907A
Authority: DE
Inventors: Robert Jay Oakland Louch; Donal Charles Linden Franks; Brian C. Willis Moorhead; Hasdi R. Ann Arbor Hashim
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-14
Also published as: CN102039793B; CN102039793A; US9630521B2; US20110083449A1

Abstract

Ein Kraftfahrzeug (10) weist eine Klimaanlage (12) auf, die dahingehend eingerichtet ist, wahlweise eine Kabine (14) des Fahrzeugs und mindestens eine elektrische Komponente (16) des Fahrzeugs zu kühlen. Das Fahrzeug enthält außerdem ein oder mehrere Steuergeräte (24), das oder die dahingehend eingerichtet ist bzw. sind, zu ermitteln, ob die Klimaanlage in Betrieb ist, um die mindestens eine elektrische Komponente zu kühlen, zu ermitteln, ob eine Kabinenkühlung verlangt wird, und es der Klimaanlage zu ermöglichen, die Kabine zu kühlen, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist, um die mindestens eine elektrische Komponente zu kühlen, und wenn eine Kabinenkühlung verlangt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Fahrzeug-Klimaanlagen in hybridelektrischen Fahrzeugen können sowohl zu einem Kühlen einer Fahrzeugbatterie als auch zu einem Kühlen einer Fahrzeugkabine des Fahrzeugs eingesetzt werden. Aus dem Dokument US 59 37 664 A ist ein Fahrzeugbatterie-Kühlsystem zum Kühlen einer in einem Fahrzeug eingebauten Batterie bekannt, dessen Fahrzeugkabine mittels einer Klimaanlage klimatisiert wird. Das System umfasst eine Batteriekammer zum Aufnehmen der Batterie, ein Kühlgerät mit einem Kühlgebläse, das dahingehend eingerichtet ist, die Batterie durch Einspeisen von in der Fahrzeugkabine befindlicher Luft mittels des Kühlgebläses in einen Innenraum der Batteriekammer zu kühlen, ein Kühlluft-Umwälzgerät zum Umwälzen der bei dem Kühlen der Batterie verwendeten Luft zwischen der Batteriekammer und der Fahrzeugkabine durch Leiten der Luft in die Fahrzeugkabine, ein Entlüftungsgerät zum Ausstoßen der bei dem Kühlen der Batterie verwendeten Luft nach außerhalb des Fahrzeugs, ein Umschaltgerät zum Bewirken eines Umschaltens zwischen dem Kühlluft-Umwälzgerät und dem Entlüftungsgerät, ein Temperaturerfassungsgerät zum Erfassen einer Temperatur des Inneren der Batteriekammer und/oder einer Temperatur der Batterie und ein Umschaltsteuergerät zum Auswählen des Entlüftungsgerätes durch das Umschaltgerät, wenn die von dem Temperaturerfassungsgerät erfasste Temperatur gleich einem vorbestimmten Wert oder größer geworden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das es Fahrzeuginsassen ermöglicht, eine Klimaanlage mit verbesserter Kraftstoffökonomie zu nutzen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Fahrzeug-Klimaanlage dahingehend eingerichtet, wahlweise eine Kabine des Fahrzeugs und mindestens eine elektrische Komponente des Fahrzeugs zu kühlen. Dabei sind ein oder mehrere Steuergeräte dahingehend eingerichtet, sowohl zu ermitteln, ob die Klimaanlage in Betrieb ist, um die mindestens eine elektrische Komponente zu kühlen, als auch zu ermitteln, ob eine Kabinenkühlung verlangt wird, und es der Klimaanlage zu ermöglichen, die Kabine zu kühlen, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist, um die mindestens eine elektrische Komponente zu kühlen, und wenn Kabinenkühlung verlangt wird.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Fahrzeug-Klimaanlage kann ferner dahingehend eingerichtet sein, wahlweise eine Kabine des Fahrzeugs und eine Energiespeichereinheit, die dahingehend eingerichtet ist, Energie zum Bewegen des Fahrzeugs bereitzustellen, zu kühlen. Ein Steuergerät oder mehrere Steuergeräte kann bzw. können dahingehend eingerichtet sein, einen akustischen Anzeiger und/oder einen visuellen Anzeiger zu aktivieren, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist, um die Energiespeichereinheit zu kühlen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Klimaanlage in einem Fahrzeug;
2 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Klimaanlage in einem Fahrzeug;
3 ein Flussdiagramm, dass einen Beispiel-Steueralgorithmus für eine Klimaanlage zeigt; und
4 ein Flussdiagramm, dass einen anderen Beispiel-Steueralgorithmus für eine Klimaanlage zeigt.
Nachfolgend als Wechselstromsysteme bezeichnete Klimaanlagen einiger Arten von hybridelektrischen Fahrzeugen können zum Kühlen sowohl von Hochspannungsbatterien als auch von Fahrzeugkabinen verwendet werden. Es kann sein, dass diese Wechselstromsysteme nur einen einzigen Kompressor haben. Dies hat zur Folge, dass der Kompressor aktiv ist, wenn das Wechselstromsystem zum Kühlen der Batterie verwendet wird, – unabhängig davon, ob das Wechselstromsystem zum Kühlen der Kabine verwendet wird.
Ein Fahrzeuginsasse, der mit Wechselstromsystemen der vorstehend beschriebenen Art nicht vertraut ist, schaltet möglicherweise im Bestreben, die Kraftstoffökonomie zu verbessern die Wechselstrom-Kabinenkühlung aus. Dies verhindert aber möglicherweise nicht, dass der Kompressor aktiviert wird.
1 zeigt ein hybridelektrisch ausgebildetes Fahrzeug 10 mit einer Klimaanlage 12, einer Kabine 14 und einem Stromsystem 16. Das Stromsystem 16 kann eine Fahrbatterie, einen Ultrakondensator, eine Leistungselektronik, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler und/oder einen Verstärker usw. enthalten, die auf bekannte Weise dazu eingerichtet sind, Energie zum Bewegen des Fahrzeugs 10 bereitzustellen bzw. abzugeben. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug als ein an eine Steckdose anschließbares hybridelektrisches Fahrzeug, als ein batteriegetriebes Fahrzeug, als ein Hybrid-Brennstoffzellen-Fahrzeug od. dgl.. ausgebildet sein. Das Stromsystem 16 kann in diesen Ausführungsformen geeignete elektrische Komponenten aufweisen, die dahingehend eingerichtet sind, Energie zum Bewegen des Fahrzeugs 10 bereitzustellen bzw. abzugeben. Der Betrieb des Stromsystems 16 ist möglicherweise innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Betriebstemperaturen optimal.
Die Klimaanlage 12 gemäß 1 weist einen Wechselstrom-Kompressor 18, Wärmetauscher 20, 22 und ein Steuergerät 24 auf. Der Kompressor 18 und die Wärmetauscher 20, 22 stehen unter dem Befehl bzw. der Steuerung des Steuergeräts 24.
Die Klimaanlage 12 kann Kühlung für die Kabine 14 und/oder das Stromsystem 16 bereitstellen. Wenn ein Fahrzeuginsasse eine Kabinenkühlung verlangt, wie nachfolgend beschrieben, kann das Steuergerät 24 den Kompressor 18 und den Wärmetauscher 20 aktivieren, um der Kabine 14 Kühlluft zuzuführen. Wenn eine Temperatur des Stromsystems 16 (z. B. eine Batterietemperatur, Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungswandler-Temperatur usw.) höher ist als eine Schwellentemperatur, kann das Steuergerät 24 den Kompressor 18 und den Wärmetauscher 22 aktivieren, um dem Stromsystem 16 Kühlluft zuzuführen. Der Kompressor 18 ist daher für beide Aufgaben, Kabinenkühlung und Stromsystemkühlung, aktiv.
Zum Erfassen von Stromsystem-Temperaturen können Temperatursensoren verwendet werden, die z. B. auf eine bekannte Weise mit dem Stromsystem 16 zusammenwirken und mit dem Steuergerät 24 kommunizieren.
Der Kompressor 18 kann den Wärmetauschern 20, 22 Kühlmittel zuführen (wie mit dicken Linien angezeigt), um über die Wärmetauscher 20, 22 strömende Luft (mit Pfeilen angezeigt) zu kühlen. Über den Wärmetauscher 20 strömende Luft kann zum Kühlen der Kabine 14 verwendet werden. Über den Wärmetauscher 22 strömende Luft kann zum Kühlen des Stromsystems 16 verwendet werden.
In manchen Ausführungsformen kann Kühlmittel zwischen dem Kompressor 18 und den Wärmetauschern 20, 22 strömen, gleich ob diese zum Kühlen von Luft für die Kabine 14 bzw. das Stromsystem 16 verwendet werden oder nicht. Das heißt, wenn der Kompressor 18 aktiv ist, strömt Kühlmittel zwischen ihm und beiden Wärmetauschern 20, 22. In diesen Ausführungsformen können Luftkanäle zwischen dem Wärmetauscher 20 und der Kabine 14 bzw. zwischen dem Wärmetauscher 22 und dem Stromsystem 16 mittels Klappen, Platten usw. in den Luftkanälen wahlweise geöffnet bzw. geschlossen werden, um nach Wunsch Kühlluft zur Kabine 14 und/oder zum Stromsystem 16 strömen zu lassen. In anderen Ausführungsformen kann Kühlmittel wahlweise zwischen dem Kompressor 18 und den Wärmetauschern 20, 22 strömen. Das heißt, wenn nur Kabinenkühlung verlangt wird, strömt Kühlmittel nur zwischen dem Kompressor 18 und dem Wärmetauscher 20. In ähnlicher Weise strömt Kühlmittel nur zwischen dem Kompressor 18 und dem Wärmetauscher 22, wenn nur eine Stromsystemkühlung verlangt wird. Werden Kabinenkühlung und Stromsystemkühlung verlangt, strömt natürlich Kühlmittel zwischen dem Kompressor 18 und beiden Wärmetauschern 20, 22. Geeignete Ventile, z. B. zwischen dem Kompressor 18 und den Wärmetauschern 20, 22, können das oben beschriebene wahlweise Strömen von Kühlmittel ermöglichen.
Das Steuergerät 24 kann die oben beschriebenen Klappen bzw. Platten und/oder Ventile steuern, um das Strömen von Luft und/oder Kühlmittel je nach der bestimmten Realisierung zu steuern.
Ein akustisches und/oder visuelles Anzeigesystem 25 (z. B. Monitor, Lautsprechersystem, LED, usw.) kann in der Nähe der Kabine 14 angeordnet sein. Wie nachfolgend erläutert, kann das Anzeigesystem 25 aktiviert werden, wenn die Klimaanlage 12 das Stromsystem 16 kühlt, um Fahrzeuginsassen zu informieren, dass die Klimaanlage 12 aktiv ist (z. B. dass der Kompressor 18 eingeschaltet ist). Die Fahrzeuginsassen können dann entscheiden, ob sie eine Kabinenkühlung zulassen wollen.
Wie aus 2 ersichtlich kann ein Fahrzeug 26 eine Klimaanlage 28, eine Kabine 30 und ein Stromsystem 32 aufweisen. Wie bei dem in 1 dargestellten Stromsystem 16 kann das Stromsystem 32 eine Fahrbatterie, Leistungselektronik, Wandler usw. enthalten, die dahingehend eingerichtet sind, Energie zum Bewegen des Fahrzeugs 26 bereitzustellen bzw. abzugeben.
Die Klimaanlage 28 weist einen Wechselstrom-Kompressor 34, einen Wärmetauscher 36, ein Steuergerät 38 und eine Luftplatte 40 auf. Der Kompressor 34, der Wärmetauscher 36 und die Luftplatte 40 stehen unter dem Befehl bzw. der Steuerung des Steuergeräts 38. Der Kompressor 34 kann dem Wärmetauscher 36 Kühlmittel zuführen (wie mit einer dicken Linie angezeigt), um über den Wärmetauscher 36 strömende Luft (mit Pfeilen angezeigt) zu kühlen. Über den Wärmetauscher 36 strömende Luft kann zum Kühlen der Kabine 30 und/oder des Stromsystems 32 verwendet werden.
Die Luftplatte (Klappe, Blatt usw.) 40 ist in einem Luftkanal angeordnet, der mit der Kabine 30 und mit dem Stromsystem 32 in Strömungsverbindung steht. Das Steuergerät 24 kann die Position der Luftplatte 40 in dem Luftkanal wahlweise steuern, um Luft zur Kabine 30 oder zum Stromsystem 32 oder zu beiden strömen zu lassen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 24 die Luftplatte 40 so einstellen, dass Kühlluft nur zur Kabine 30 strömen kann (Verschließen der Kanäle zum Stromsystem 32). Ähnlich kann das Steuergerät 24 die Luftplatte 40 so einstellen, dass Kühlluft nur zum Stromsystem 32 strömen kann (Verschließen der Kanäle zur Kabine 30). Natürlich kann das Steuergerät 24 die Luftplatte 40 auch so einstellen, dass Kühlluft sowohl zur Kabine 30 als auch zum Stromsystem 32 strömen kann (Öffnen der Kanäle sowohl zur Kabine 30 als auch zum Stromsystem 32).
Ein akustisches und/oder visuelles Anzeigesystem 42 (z. B. Monitor, Lautsprechersystem, LED, usw.) kann in der Nähe der Kabine 30 angeordnet sein. Wie bei dem in 1 dargestellten Anzeigesystem 25 kann das Anzeigesystem 42 aktiviert werden, wenn die Klimaanlage 28 das Stromsystem 32 kühlt.
Wie vorstehend erläutert, schaltet ein Fahrzeuginsasse im Bestreben, die Kraftstoffökonomie zu verbessern, möglicherweise die Kabinenkühlung aus. Wie sich aus der Beschreibung der in den 1 und 2 dargestellten Klimaanlagen 12, 28 ergibt, verhindert dies nicht notwendigerweise, dass die Kompressoren 18, 34 aktiviert werden, wenn die Stromsysteme 16, 32 Kühlung verlangen. Werden Fahrzeuginsassen darauf aufmerksam gemacht, dass die Klimaanlage aktiv ist (d. h., dass die Klimaanlage das Stromsystem kühlt), kann ihnen dadurch ermöglicht werden, diese Aktivität auch zum Kühlen der Kabine zu nutzen.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 wird in einem Schritt 46 ermittelt, ob ein Wechselstromsystem nur ein Stromsystem kühlt. Zum Beispiel kann das Steuergerät 24 auf eine bekannte Weise ermitteln, ob die Klimaanlage 12 nur in Betrieb ist, um das Stromsystem 16 zu kühlen. Wenn nein, kann der Algorithmus weiter abwarten. Das heißt, wenn die Klimaanlage 12 ausgeschaltet ist oder sowohl die Kabine 14 als auch das Stromsystem kühlt, kann der Algorithmus weiter abwarten.
Ist das Wechselstromsystem in Betrieb, um das Stromsystem zu kühlen, kann in einem Schritt 48 ein Hinweissignal ausgegeben werden, das anzeigt, dass das Wechselstromsystem aktiv ist. Zum Beispiel kann das Steuergerät 38 Informationen senden, die von dem akustischen und/oder visuellen Anzeigesystem 42 angezeigt bzw. abgespielt werden (ein Blinklicht, ein bestimmter Ton, eine Hinweismeldung usw.) und anzeigen, dass die Klimaanlage 28 aktiv ist. Ein Fahrzeuginsasse kann dann entscheiden, Kabinenkühlung zu verlangen, was möglicherweise minimalen Einfluss auf die Kraftstoffökonomie hat.
Alternativ kann die obige Entscheidung, Kabinenkühlung zu verlangen, wenn Stromsystemkühlung stattfindet, automatisiert werden.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 4 wird in einem Schritt 50 ermittelt, ob ein Wechselstromsystem nur ein Stromsystem kühlt. Wenn nein, kann der Algorithmus weiter abwarten.
Ist das Wechselstromsystem in Betrieb, um das Stromsystem zu kühlen, wird in einem Schritt 52 auf bekannte Weise ermittelt, ob eine automatische Kabinenkühlung verlangt wird. Ein Fahrzeuginsasse kann z. B. mittels einer Wähleinstellung, eines Eingabebildschirms od. dgl. eine automatische Kabinenkühlung auswählen. Diese Einstellung bezieht sich auf Fälle, in denen der Fahrzeuginsasse eine Kabinenkühlung nur dann wünscht, wenn die Klimaanlage bereits in Betrieb ist, um das Stromsystem (Fahrbatterie, Wechselstrom/Wechselstrom-Controller usw.) zu kühlen. Wenn nein, kann der Algorithmus weiter abwarten.
Wird eine automatische Kabinenkühlung verlangt, kann das Wechselstromsystem in einem Schritt 54 konfiguriert werden, die Kabine zu kühlen. In manchen Ausführungsformen kann das Steuergerät 24 geeignete Ventile aktivieren, die in Kühlmittelleitungen zwischen dem Kompressor 18 und dem Wärmetauscher 20 angeordnet sind, so dass Kühlmittel dazwischen strömt, und geeignete Gebläse aktivieren, um Luft über den Wärmetauscher 20 und zur Kabine 14 zu leiten. Alternativ kann das Steuergerät 24 geeignete Gebläse aktivieren, um Luft über den Wärmetauscher 20 und zur Kabine 14 zu leiten (unter der Voraussetzung, dass immer, wenn der Kompressor 18 aktiv ist, Kühlmittel zwischen dem Wärmetauscher 20 und dem Kompressor 18 strömt). In anderen Ausführungsformen kann das Steuergerät 38 die Luftplatte 40 derart positionieren, dass sowohl zur Kabine 30 als auch zum Stromsystem 32 Luft strömt, statt nur zum Stromsystem 32. Es sind auch andere Anordnungen und Szenarien möglich.
Wie für den Fachmann ersichtlich, können die hierin offenbarten Algorithmen usw. einem Datenverarbeitungsgerät in vielen Formen zuführbar sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf (i) Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie z. B. ROM-Vorrichtungen permanent gespeichert sind, und (ii) Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien wie z. B. Floppy-Disks, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien änderbar gespeichert sind. Die Algorithmen können auch in einem per Software ausführbaren Objekt realisiert sein. Alternativ können die Algorithmen ganz oder teilweise mittels geeigneter Hardware-Komponenten verkörpert sein, wie z. B. anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Zustandsmaschinen, Controller oder andere Hardware-Komponenten oder -Geräte oder eine Kombination von Hardware, Software und Firmware-Komponenten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5937664 A [0002]

Claims

Kraftfahrzeug (10, 26) mit einer Kabine (14, 30), einem akustischen und/oder einem visuellen Anzeiger (25, 42), einer Energiespeichereinheit (16, 32), die dahingehend eingerichtet ist, Energie zum Bewegen des Fahrzeugs bereitzustellen, und einer Klimaanlage (12, 28), die dahingehend eingerichtet ist, wahlweise die Kabine des Fahrzeugs und/oder die Energiespeichereinheit zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mindestens ein Steuergerät (24, 38) aufweist, das dahingehend eingerichtet ist, den akustischen und/oder den visuellen Anzeiger (25, 42) zu aktivieren, wenn die Klimaanlage (12, 28) in Betrieb ist, um die Energiespeichereinheit (16, 32) zu kühlen.
Kraftfahrzeug (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage (28) einen Klimaanlagen-Kompressor (34) und einen Wärmetauscher (36) aufweist, der mit dem Klimaanlagen-Kompressor, der Kabine (30) und der Energiespeichereinheit (32) in Strömungsverbindung steht.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage (12) einen Klimaanlagen-Kompressor (18), einen ersten Wärmetauscher (20), der mit dem Klimaanlagen-Kompressor und der Kabine (14) in Strömungsverbindung steht, und einen zweiten Wärmetauscher (22) aufweist, der mit dem Klimaanlagen-Kompressor und der Energiespeichereinheit (16) in Strömungsverbindung steht.
Kraftfahrzeug (10, 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (16, 32) eine Batterie ist.
Kraftfahrzeug (10, 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der visuelle Anzeiger (25, 42) eine Lichtquelle aufweist.
Kraftfahrzeug (10, 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Anzeiger (25, 42) einen Lautsprecher aufweist.