DE102012009909B4

DE102012009909B4 - Air conditioning device for a motor vehicle, method for its operation and motor vehicle

Info

Publication number: DE102012009909B4
Application number: DE102012009909.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Grossmann; Christine Susanne Junior; Matthias Weickum; Dr. Böttcher Christof
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2032-05-19
Also published as: DE102012009909A1

Abstract

Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend- einen ersten Kanal (12), der strömungstechnisch sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit einem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbindbar und thermisch mit einer Kaltseite (212) eines Peltier-Elementes (20) gekoppelt ist, sodass eine von einer Gebläsevorrichtung (121, 141) angetriebene Luftströmung aus dem Innenraum über den ersten Kanal (12) zurück in den Innenraum leitbar und dabei durch thermische Wechselwirkung mit der Kaltseite (212) des Peltier-Elementes (20) kühlbar ist,- einen zweiten Kanal (14), der strömungstechnisch eingangsseitig mit dem Innenraum und ausgangsseitig mit einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenraum verbindbar ist und thermisch mit einer Warmseite (214) des Peltier-Elementes (20) gekoppelt ist, sodass eine von der Gebläsevorrichtung (121, 141) angetriebene Luftströmung aus dem Innenraum über den zweiten Kanal (14) in den Außenraum leitbar und dabei durch thermische Wechselwirkung mit der Warmseite (214) des Peltier-Elementes (20) erwärmbar ist, sowie- Strömungsleitmittel (122, 142) zur Steuerung der Luftströmungen durch den ersten (12) und den zweiten Kanal (14),- ein über eine Leistungselektronik'mit dem Peltier-Element (20) sowie einem elektrischen Energiespeicher gekoppeltes Photovoltaik-Modul, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (12, 14) eingangsseitig mittels unabhängig steuerbarer . Strömungsleitmittel (122, 142) mit dem Außenraum verbindbar ist und die Gebläsevorrichtung (121, 141) zwei separate, unabhängig steuerbare Gebläse (121, 141) aufweist, von denen jedem der Kanäle (12, 14) je eines zugeordnet ist.Air conditioning device for a motor vehicle, comprising- a first duct (12) which can be fluidically connected to an interior of the motor vehicle both on the input side and on the output side and is thermally coupled to a cold side (212) of a Peltier element (20), so that one of a blower device (121, 141) driven air flow from the interior via the first duct (12) back into the interior and can be cooled by thermal interaction with the cold side (212) of the Peltier element (20), - a second duct (14) , which can be fluidically connected on the input side to the interior and on the output side to an exterior surrounding the motor vehicle and is thermally coupled to a warm side (214) of the Peltier element (20), so that an air flow driven by the blower device (121, 141) out of the interior conductive via the second channel (14) into the exterior and thereby through thermal interaction with the Warms side (214) of the Peltier element (20) can be heated, and flow guide means (122, 142) for controlling the air flows through the first (12) and the second channel (14), Element (20) and an electrical energy storage coupled photovoltaic module, characterized in that each channel (12, 14) on the input side by means of independently controllable. Flow guiding means (122, 142) can be connected to the outside space and the blower device (121, 141) has two separate, independently controllable blowers (121, 141), one of which is assigned to each of the channels (12, 14).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend

- einen ersten Kanal, der strömungstechnisch sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit einem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbindbar und thermisch mit einer Kaltseite eines Peltier-Elementes gekoppelt ist, sodass eine von einer Gebläsevorrichtung angetriebene Luftströmung aus dem Innenraum über den ersten Kanal zurück in den Innenraum leitbar und dabei durch thermische Wechselwirkung mit der Kaltseite des Peltier-Elementes kühlbar ist,
- einen zweiten Kanal, der strömungstechnisch eingangsseitig mit dem Innenraum und ausgangsseitig mit einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenraum verbindbar ist und thermisch mit einer Warmseite des Peltier-Elementes gekoppelt ist, sodass eine von der Gebläsevorrichtung angetriebene Luftströmung aus dem Innenraum über den zweiten Kanal in den Außenraum leitbar und dabei durch thermische Wechselwirkung mit der Warmseite des Peltier-Elementes erwärmbar ist, sowie
- Strömungsleitmittel zur Steuerung der Luftströmungen durch den ersten und den zweiten Kanal,
- ein über eine Leistungselektronik mit dem Peltier-Element sowie einem elektrischen Energiespeicher gekoppeltes Photovoltaik-Modul.

The invention relates to an air conditioning device for a motor vehicle, comprising

- a first duct which can be fluidically connected to an interior of the motor vehicle both on the input side and on the output side and is thermally coupled to a cold side of a Peltier element, so that an air flow driven by a blower device can be routed from the interior via the first duct back into the interior and can be cooled by thermal interaction with the cold side of the Peltier element,
- a second duct which can be fluidically connected on the input side to the interior and on the output side to an exterior surrounding the motor vehicle and is thermally coupled to a warm side of the Peltier element, so that an air flow driven by the fan device from the interior via the second duct into the exterior conductive and can be heated by thermal interaction with the warm side of the Peltier element, and
- flow directing means for controlling the air flows through the first and the second channel,
- a photovoltaic module coupled via power electronics with the Peltier element and an electrical energy store.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Klimatisierungsvorrichtung sowie ein mit einer solchen Klimatisierungseinrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug.The invention further relates to a method for operating such an air conditioning device and a motor vehicle equipped with such an air conditioning device.

Solche Klimatisierungsvorrichtungen sind bekannt aus der FR 2 913 919 A1 . Kernstück der in dieser Druckschrift offenbarten Klimatisierungsvorrichtung ist ein Peltier-Element, welches im Inneren eines Lüftungskanals angeordnet ist. Eingangsseitig ist der Lüftungskanal mit dem Inneren des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei ein in Strömungsrichtung vor dem Peltier-Element angeordnetes Gebläse Luft aus dem Inneren des Kraftfahrzeugs ansaugt und durch den Kanal auf das Peltier-Element zu fördert. Das Peltier-Element ist in einem Bereich des Lüftungskanals angeordnet, der in mehrere, parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Kammern unterteilt ist. Dabei durchsetzt das Peltier-Element, welches durchströmbar gestaltet ist, zwei voneinander getrennte Kanalkammern, wobei die Kaltseite des Peltier-Elementes eine erste und die Warmseite des Peltier-Elementes eine zweite Kammer durchsetzt. Eine dritte Kammer des Lüftungskanals wird von dem Peltier-Element nicht durchsetzt. Während die erste und die zweite Kammer auch in Strömungsrichtung hinter dem Peltier-Element voneinander getrennt bleiben, gehen die zweite und die dritte Kammer hinter dem Peltier-Element ineinander über. Diese miteinander verbundenen Kammern sind ausgangsseitig mit dem Fahrzeugaußenraum verbunden. Die hiervon getrennte erste Kammer ist ausgangsseitig mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbunden.Such air conditioning devices are known from FR 2 913 919 A1 . The core of the air conditioning device disclosed in this publication is a Peltier element, which is arranged inside a ventilation duct. On the inlet side, the ventilation duct is connected to the interior of the motor vehicle, with a blower arranged upstream of the Peltier element sucking in air from the interior of the motor vehicle and conveying it through the duct to the Peltier element. The Peltier element is arranged in an area of the ventilation duct which is divided into several chambers running parallel to the direction of flow. The Peltier element, which is designed so that it can be flowed through, passes through two channel chambers that are separate from one another, with the cold side of the Peltier element passing through a first chamber and the warm side of the Peltier element passing through a second chamber. A third chamber of the ventilation duct is not penetrated by the Peltier element. While the first and second chambers also remain separate from one another behind the Peltier element in the direction of flow, the second and third chambers merge into one another behind the Peltier element. These interconnected chambers are connected to the vehicle exterior on the outlet side. The first chamber, which is separate from this, is connected on the outlet side to the interior of the motor vehicle.

Zwischen dem Peltier-Element und dem Gebläse ist eine schaltbare Klappe angeordnet, die insbesondere in drei unterschiedlichen Stellungen positionierbar ist. In einer ersten Stellung verschließt sie die erste und zweite Kammer eingangsseitig, sodass eine von dem Gebläse angetriebene Luftströmung vom Fahrzeuginnenraum über die dritte Kammer in den Fahrzeugaußenraum strömt. Diese Betriebsart entspricht einer Entlüftung des Innenraums. In einer zweiten Stellung ist die dritte Kammer eingangsseitig verschlossen und die erste und zweite Kammer sind eingangsseitig geöffnet. Bei Betrieb des Gebläses wird Luft aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt und teilt sich am Eingang der beiden Kammern auf, wobei eine erste Teilströmung die Kaltseite des Peltier-Elementes durchströmt und die erste Kammer ausgangsseitig zum Fahrzeuginnenraum verlässt. Dieser Teilstrom entspricht einer Umluftkühlung des Fahrzeuginnenraums. Ein zweiter Teilstrom durchströmt die Warmseite des Peltier-Elementes in der zweiten Kammer und wird in den Außenraum ausgeblasen. In einer dritten Stellung schließlich sind sämtliche Kammern eingangsseitig geöffnet, sodass sich eine teilweise Entlüftung des Innenraums und eine teilweise Umluftkühlung des Innenraums ergibt. Die für den Betrieb des Gebläses und des Peltier-Elementes benötigte Energie wird von einem Solarmodul auf dem Dach des Kraftfahrzeugs geliefert.A switchable flap is arranged between the Peltier element and the fan and can be positioned in three different positions. In a first position, it closes the first and second chambers on the inlet side, so that an air flow driven by the fan flows from the vehicle interior via the third chamber into the vehicle exterior. This operating mode corresponds to ventilation of the interior. In a second position, the third chamber is closed on the inlet side and the first and second chambers are open on the inlet side. When the fan is in operation, air is sucked in from the vehicle interior and is divided at the entrance to the two chambers, with a first partial flow flowing through the cold side of the Peltier element and leaving the first chamber on the outlet side to the vehicle interior. This partial flow corresponds to circulating air cooling of the vehicle interior. A second partial flow flows through the warm side of the Peltier element in the second chamber and is blown out into the exterior. Finally, in a third position, all of the chambers are open on the inlet side, resulting in partial ventilation of the interior and partial circulating air cooling of the interior. The energy required to operate the fan and the Peltier element is supplied by a solar module on the roof of the vehicle.

Aus der DE 42 07 283 A1 ist eine Einrichtung zur Temperaturabsenkung in Fahrzeugen bekannt, die zwei im Dach eines Kraftfahrzeugs integrierte, abschnittsweise parallele Luftleitkanäle aufweist, in deren gemeinsame Wandung Peltier-Elemente integriert sind, sodass die Luft durch den ersten der Kanäle thermisch mit der Kaltseite der Peltier-Elemente und die Luft durch den zweiten der Kanäle thermisch mit der Heißseite der Peltier-Elemente wechselwirkt. Der erste Kanal ist ausgangsseitig dauerhaft mit dem Innenraum des Fahrzeugs und eingangsseitig wahlweise mit dem Innen- oder Außenraum verbunden. Der zweite Kanal ist sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig dauerhaft mit der Außenluft verbunden; er dient der ständigen Abfuhr von Wärme von der Heißseite der Peltier-Elemente. Liegt die Innenraum-Temperatur niedriger als die Außenraum-Temperatur, wird der erste Kanal im Umluftbetrieb betrieben, um die Luft im Innenraum weiter zu kühlen. Liegt jedoch die Innenraum-Temperatur höher als die Außenraum-Temperatur, wird der erste Kanal im Frischluftbetrieb betrieben, um auch die Kälte der Außenluft für eine besonders schnelle Absenkung der Innenraum-Temperatur nutzen zu können.From the DE 42 07 283 A1 a device for lowering the temperature in vehicles is known, which has two parallel air ducts integrated in the roof of a motor vehicle, in whose common wall Peltier elements are integrated, so that the air through the first of the ducts is thermally connected to the cold side of the Peltier elements and the Air through the second of the channels thermally interacts with the hot side of the Peltier elements. The first channel is permanently connected to the interior of the vehicle on the output side and optionally to the interior or exterior on the input side. The second duct is permanently connected to the outside air on both the inlet and outlet sides; it is used for the constant dissipation of heat from the hot side of the Peltier elements. If the interior temperature is lower than the outside temperature, the first duct is operated in recirculation mode to further cool the air in the interior. However, if the interior temperature If the temperature is higher than the outside temperature, the first duct is operated in fresh air mode so that the cold outside air can also be used to lower the inside temperature particularly quickly.

Aus der JP H02-85 010 A ist eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches ebenfalls zwei abschnittsweise parallele Luftleitkanäle mit einem ihre gemeinsame Wandung durchsetzenden Peltier-Element aufweist. Wesentlich dabei ist, dass der mit der Kaltseite des Peltier-Elementes wechselwirkende Kaltluftkanal in Montageendlage oberhalb des mit der Heißseite des Peltier-Elementes wechselwirkenden Warmluftkanals liegt. Das Peltier-Element ist nämlich mit Durchgangsöffnungen versehen, durch welche Kondenswasser, das an seiner Kaltseite anfällt, in den Warmluftkanal abfließen und dort von dem Warmluftstrom nach außen abgeführt werden kann.From the JP H02-85 010 A a cooling device for a motor vehicle is known, which also has two partially parallel air ducts with a Peltier element penetrating their common wall. It is essential that the cold air duct interacting with the cold side of the Peltier element is in the final assembly position above the warm air duct interacting with the hot side of the Peltier element. The Peltier element is provided with through-openings, through which condensed water that occurs on its cold side can flow off into the warm-air duct and can be discharged to the outside there by the warm-air flow.

Aus der US 4 955 203 A ist eine im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs angeordnete Kühlvorrichtung bekannt, die ihre Versorgungsenergie aus einem Solar-Panel im Bereich der Frontscheibe des Fahrzeugs bezieht. Die Kühlvorrichtung umfasst eine mittels einer Trennwand zweigeteilte Kammer mit einem in die Trennwand integrierten Peltier-Element. Zu kühlende Luft wird durch die mit der Kaltseite des Peltier-Elementes verbundene Kaltkammer geblasen. Die an der Heißseite des Peltier-Elementes anfallende Wärme wird mittels eines mit ihr thermisch wechselwirkenden Warmluftstroms durch die Heißkammer abgeführt.From the U.S. 4,955,203A a cooling device arranged in the trunk of a motor vehicle is known, which draws its supply energy from a solar panel in the area of the windscreen of the vehicle. The cooling device comprises a chamber divided into two by means of a dividing wall, with a Peltier element integrated into the dividing wall. Air to be cooled is blown through the cold chamber connected to the cold side of the Peltier element. The heat generated on the hot side of the Peltier element is dissipated through the hot chamber by means of a warm air flow that thermally interacts with it.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist deren Beschränkung auf energetisch ineffiziente Betriebsmodi, was insbesondere aufgrund der wenig konstanten Energieerzeugung durch das Solarmodul besonders ins Gewicht fällt.A disadvantage of the known device is its limitation to energetically inefficient operating modes, which is of particular importance due to the inconsistent energy generation by the solar module.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass effizientere Betriebsmodi erreichbar sind.It is the object of the present invention to further develop a generic air conditioning device in such a way that more efficient operating modes can be achieved.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass jeder Kanal eingangsseitig mittels unabhängig steuerbarer Strömungsleitmittel mit dem Außenraum verbindbar ist und die Gebläsevorrichtung zwei separate, unabhängig steuerbare Gebläse aufweist, von denen jedem der Kanäle je eines zugeordnet ist.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that each duct can be connected to the outside space on the inlet side by means of independently controllable flow guide means and the blower device has two separate, independently controllable blowers, one of which is assigned to each of the ducts.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments of the invention are subject of the dependent claims.

Zunächst sind erfindungsgemäß zwei strömungstechnisch separate Kanäle vorgesehen. Diese können zwar durchaus einstückig, beispielsweise als ein zweikammeriger Doppelkanal ausgebildet sein; strömnungstechnisch und vorzugsweise auch thermisch sind beide Teilkanäle jedoch entkoppelt, sodass hier von zwei strömungstechnisch unabhängigen Kanälen gesprochen wird. Der erste Kanal mündet ausgangsseitig in den Fahrzeuginnenraum. Der zweite Kanal mündet ausgangsseitig in den Fahrzeugaußenraum. Eingangsseitig jedoch sind beide Kanäle unabhängig voneinander alternativ mit dem Fahrzeuginnenraum oder mit dem Fahrzeugaußenraum verbindbar. Hierzu sind schaltbare Strömungsleitmittel, vorzugsweise Klappen vorgesehen, die je nach ihrer Stellung jeden der Kanäle unabhängig entweder mit dem Innenraum oder mit dem Außenraum strömungstechnisch verbinden. Dies kann bevorzugt so ausgestaltet sein, dass jeder Kanal als Strömungsleitmittel eine steuerbare Klappenanordnung aufweist, mittels derer jeweils eine mit dem Innenraum verbundene Umluftzuleitung und eine mit dem Außenraum verbundene Frischluftzuleitung alternativ zueinander eingangsseitig mit dem jeweiligen Kanal verbindbar sind. Hierdurch wird eine Vielzahl möglicher Konstellationen erreicht, insbesondere kann über den ersten Kanal je nach Klappenstellung Frischluft oder Umluft in den Innenraum geführt werden. Über den zweiten Kanal kann je nach dessen Klappenstellung der Innenraum entlüftet oder ein „Außen-Umluft“-Betrieb eingestellt werden, dessen Vorteile und Wirkungen nachfolgend beschrieben werden sollen. Die erfindungsgemäße Trennung der Kanäle macht es jedoch erforderlich, dass jedem Kanal ein eigenes, unabhängig steuerbares Gebläse zugeordnet wird. Dabei ist das dem ersten Kanal zugeordnete erste Gebläse vorzugsweise im Lumen des ersten Kanals und das dem zweiten Kanal zugeordnete zweite Gebläse im Lumen des zweiten Kanals angeordnet.First, according to the invention, two fluidically separate channels are provided. Although these can be made in one piece, for example as a two-chamber double channel; However, both sub-ducts are decoupled in terms of flow and preferably also thermally, so that we are talking here about two fluidically independent channels. The first channel opens into the vehicle interior on the outlet side. The second channel opens into the vehicle exterior on the outlet side. On the input side, however, both channels can be alternatively connected to the vehicle interior or to the vehicle exterior, independently of one another. For this purpose, switchable flow guide means, preferably flaps, are provided which, depending on their position, connect each of the channels independently in terms of flow either to the interior or to the exterior. This can preferably be designed in such a way that each duct has a controllable flap arrangement as a flow guide, by means of which a recirculated air supply line connected to the interior and a fresh air supply line connected to the exterior can be connected alternatively to each other on the input side with the respective duct. This achieves a large number of possible constellations, in particular fresh air or circulating air can be fed into the interior via the first duct, depending on the flap position. Depending on the position of the flaps, the interior can be ventilated via the second duct or an "outside air recirculation" mode can be set, the advantages and effects of which are described below. However, the separation of the channels according to the invention makes it necessary for each channel to be assigned its own, independently controllable blower. The first fan assigned to the first channel is preferably arranged in the lumen of the first channel and the second fan assigned to the second channel is arranged in the lumen of the second channel.

Wie grundsätzlich im Stand der Technik bekannt, ist jeder der Kanäle von einem Teil des Peltier-Elementes, der selbst von der Luft im Kanal durchströmbar ist, durchsetzt. Insbesondere durchsetzt die Kaltseite des Peltier-Elementes den ersten Kanal und die Warmseite des Peltier-Elementes den zweiten Kanal. Hier wird die besondere Wirkung des durch die erfindungsgemäße Konstellation ermöglichten „Außen-Umluft“-Betriebs des zweiten Kanals ersichtlich. Zum Kühlen des Innenraums kann Luft - sei es Umluft oder Frischluft - durch den ersten Kanal geleitet werden. Bei Betrieb des Peltier-Elementes hat dessen Kaltseite eine niedrigere Temperatur als die Luftströmung im ersten Kanal. Durchströmt die Luft im ersten Kanal die diesen durchsetzende Kaltseite des Peltier-Elementes wird sie abgekühlt und mit niedrigerer Temperatur (zurück) in den Fahrzeuginnenraum geführt. Die Abwärme fällt dabei an der Warmseite des Peltier-Elementes an, welche den zweiten Kanal, durchsetzt. Wird dieser nun von aus dem Außenraum angesaugter Luft durchströmt, wobei auch die Warmseite des Peltier-Elementes durchströmt wird, führt dies zu einer besseren Ableitung der Abwärme und somit zu einem effizienteren Betrieb des Peltier-Elementes. Soll die Kühlung des Innenraums nicht im reinen Umluftbetrieb erfolgen, sondern zugleich eine teilweise Entlüftung des Fahrzeuginnenraums erreicht werden, kann der zweite Kanal statt mit dem Außenraum mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Die Abführung der Abwärme des Peltier-Elementes, die nun mit gekühlter Innenraumluft erfolgt, wird dadurch noch effizienter; allerdings wird dem Innenraum Kälte entzogen, die anderweitig durch wärmere Außenluft ersetzt werden muss. Insofern ist dieser Betrieb insgesamt betrachtet weniger effizient als der vorangehend beschriebene, hat aber den Vorteil eines teilweisen Luftaustauschs im Kraftfahrzeuginneren und ist noch immer deutlich effizienter als die im Stand der Technik bekannten Betriebsarten.As is fundamentally known in the prior art, each of the channels is penetrated by a part of the Peltier element through which the air in the channel can flow. In particular, the cold side of the Peltier element passes through the first channel and the warm side of the Peltier element passes through the second channel. The special effect of the "outside air recirculation" operation of the second duct made possible by the constellation according to the invention is evident here. To cool the interior, air - be it circulating air or fresh air - can be passed through the first duct. When the Peltier element is in operation, its cold side has a lower temperature than the air flow in the first channel. When the air in the first duct flows through the cold side of the Peltier element that passes through it, it is cooled and fed (back) into the vehicle interior at a lower temperature. The waste heat falls on the warm side of the Peltier element, which penetrates the second channel. If this is now traversed by air sucked in from the outside, with the warm side of the Peltier element also being flown through, this leads to better dissipation of the waste heat and thus to more efficient operation of the Peltier element. If the interior is not to be cooled in pure air circulation mode, but at the same time partial ventilation of the vehicle interior is to be achieved, the second duct can be connected to the interior of the motor vehicle instead of to the exterior. The dissipation of the waste heat from the Peltier element, which is now carried out with cooled interior air, is thus even more efficient; however, the interior is deprived of cold that has to be replaced by warmer outside air elsewhere. In this respect, this operation is less efficient overall than the one described above, but has the advantage of a partial exchange of air in the interior of the motor vehicle and is still significantly more efficient than the operating modes known in the prior art.

Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung eignet sich besonders als Zusatzeinrichtung, die aufgrund ihrer von einem Motorbetrieb des Kraftfahrzeugs unabhängigen Solarversorgung mit besonderem Vorteil im Sommer zur schnellen Vorkühlung des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann. Ein solches, besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung, das hier auch als Boosten bezeichnet werden soll, umfasst die folgenden Schritte:

⊐ elektrisches Betreiben des Peltier-Elementes,
⊐ eingangsseitiges Verbinden des ersten Kanals und des zweiten Kanals jeweils mit dem Außenraum und Betreiben beider Gebläse solange bis eine Temperatur des Innenraums innerhalb vorbestimmter Grenzen um eine aktuelle Temperatur des Außenraums liegt,
□ anschließend eingangsseitiges Verbinden des ersten Kanals mit dem Innenraum und Weiterbetreiben beider Gebläse.

The air conditioning device according to the invention is particularly suitable as an additional device which can be used with particular advantage in summer for rapid pre-cooling of the motor vehicle due to its solar power supply being independent of engine operation of the motor vehicle. Such a particularly advantageous method for operating the air conditioning device according to the invention, which is also referred to here as boosting, includes the following steps:

⊐ electrical operation of the Peltier element,
⊐ connecting the first duct and the second duct on the input side to the exterior and operating both fans until a temperature of the interior is within predetermined limits of a current temperature of the exterior,
□ then connecting the first duct to the interior on the inlet side and continuing to operate both blowers.

Ein solches Verfahren kann beispielsweise zeitgesteuert oder manuell, beispielsweise ferngesteuert initiiert werden, wenn der Fahrer ein in der Sonne abgestelltes und entsprechend aufgeheiztes Fahrzeug besteigen möchte. In diesem Zustand ist die Temperatur im Fahrzeuginneren deutlich höher als im Außenraum. Folglich ist es sinnvoll, kühlere Außenluft in den Innenraum zu blasen, wobei die resultierende Kühlung dadurch verstärkt wird, dass der Luftstrom mittels des Peltier-Elementes gekühlt wird. Dies erfolgt über den ersten Kanal. Mit anderen Worten wird der erste Kanal im Frischluftbetrieb betrieben. Gleichzeitig wird der zweite Kanal im zuvor beschriebenen „Außen-Umluft“-Betrieb betrieben, um eine bessere Abführung der Abwärme an der Warmseite des Peltier-Elementes zu erreichen. Dies stellt die effizienteste Art der Kühlung dar; jedoch nur solange, bis sich die Temperatur im Innenraum der Außentemperatur annähert. Die konkreten Temperaturgrenzwerte sind vom Fachmann in Ansehung des Einzelfalls festzulegen.Such a method can, for example, be time-controlled or initiated manually, for example by remote control, if the driver wants to get into a vehicle that has been parked in the sun and has been heated accordingly. In this state, the temperature inside the vehicle is significantly higher than outside. Consequently, it makes sense to blow cooler outside air into the interior, with the resulting cooling being enhanced by the fact that the air flow is cooled by the Peltier element. This is done via the first channel. In other words, the first channel is operated in fresh air mode. At the same time, the second channel is operated in the previously described "outside circulating air" mode in order to achieve better dissipation of the waste heat on the warm side of the Peltier element. This represents the most efficient way of cooling; but only until the temperature in the interior approaches the outside temperature. The specific temperature limit values are to be determined by the specialist in consideration of the individual case.

Bevorzugt wird dieses Verfahren derart erweitert, dass, sobald die Temperatur des Innenraums unterhalb der Temperatur des Außenraums liegt, der zweite Kanal eingangsseitig mit dem Innenraum verbunden wird. Mit anderen Worten wird der erste Kanal vom Frischluft- auf den Umluft-Betrieb umgeschaltet. Hierdurch wird Kälteverlust im Innenraum vermieden. Der Innenraum kann auf sehr niedrige Temperaturen, deutlich niedriger als die Außentemperatur abgekühlt werden. Der zweite Kanal wird derweil weiter im „Außen-Umluft“-Betrieb betrieben, um wie oben erläutert, die Abwärme des Peltier-Elementes abzuführen. Der Übergang kann fließend erfolgen, wobei insbesondere kein Stopp der Gebläse erforderlich ist.This method is preferably expanded in such a way that as soon as the temperature of the interior is below the temperature of the exterior, the second duct is connected to the interior on the inlet side. In other words, the first channel is switched over from fresh air to recirculated air operation. This avoids cold loss in the interior. The interior can be cooled to very low temperatures, significantly lower than the outside temperature. In the meantime, the second channel continues to be operated in "outdoor circulating air" mode in order to dissipate the waste heat from the Peltier element, as explained above. The transition can be smooth, with no need to stop the fan in particular.

Wie erläutert, wird diese Schnellkühlung vorzugsweise vor dem Motorstart des Kraftfahrzeugs durchgeführt, günstigerweise noch bevor der Fahrer in das Fahrzeug eingestiegen ist.As explained, this rapid cooling is preferably carried out before the engine of the motor vehicle is started, advantageously even before the driver has entered the vehicle.

Bezüglich der Energieversorgung bei der erläuterten Schnellabkühlung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Peltier-Element primär aus aktuell mittels des Photovoltaik-Moduls erzeugter elektrischer Energie gespeist wird. Im Fall, dass die aktuell mittels des Photovoltaik-Moduls erzeugte elektrische Energie den aktuellen Energiebedarf des Peltier-Elementes übersteigt, wird bevorzugt überschüssige Energie in den elektrischen Energiespeicher eingespeist. Umgekehrt ist bevorzugt vorgesehen, im Fall, dass die aktuell mittels des Photovoltaik-Moduls erzeugte elektrische Energie den aktuellen Energiebedarf des Peltier-Elementes unterschreitet, fehlende Energie aus dem elektrischen Energiespeicher eingespeist wird. Dieses Energie-Management wird bevorzugt von der Steuerung der Leistungselektronik übernommen.With regard to the energy supply during the rapid cooling explained, it is preferably provided that the Peltier element is fed primarily from electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module. If the electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module exceeds the current energy requirement of the Peltier element, excess energy is preferably fed into the electrical energy store. Conversely, in the event that the electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module falls below the current energy requirement of the Peltier element, provision is preferably made for missing energy to be fed in from the electrical energy store. This energy management is preferably taken over by the control of the power electronics.

Wie erläutert, wird die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung bevorzugt als Zusatzvorrichtung eingesetzt. Dies bedeutet, dass zusätzlicher Bauraumbedarf besteht. Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeugs, welches über eine erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung verfügt, ist vorgesehen, dass die Kanäle im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und das Peltier-Element eine motorseitige Wandung eines Wasserkastens durchsetzt, wobei die Innenseite der Wasserkastenwandung einen Wandbereich des ersten Kanals und die Außenseite der Wasserkastenwandung einen Wandbereich des zweiten Kanals bildet. Auf diese Weise lassen sich bauraumtechnische und thermische Anforderungen besonders gut miteinander verbinden. Die Nutzseite des Peltier-Elementes, d.h. seine Kaltseite ist im Wasserkasten angeordnet, sodass die hier stets entstehende Verdunstungskälte den Kühlungsprozess positiv unterstützt. Die Warmseite hingegen zeigt zum Motor, wo ohnehin bereits Abwärme anfällt.As explained, the air conditioning device according to the invention is preferably used as an additional device. This means that additional space is required. In a particularly favorable embodiment of a motor vehicle which has an air conditioning device according to the invention, it is provided that the ducts are arranged in the front end of the motor vehicle and the Peltier element passes through a wall of a water tank on the engine side, with the inside of the water tank wall covering a wall region of the first duct and the outside of the water tank wall forms a wall area of the second channel. In this way, installation space and thermal requirements can be combined particularly well. The useful side of the Peltier element, ie its cold side is in the water arranged in a box so that the evaporative cooling that always occurs here positively supports the cooling process. The warm side, on the other hand, faces the engine, where waste heat is already generated.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der zweite Kanal eingangsseitig in einen der zwei Radkästen des Vorderwagens erstreckt. Dies bedeutet, dass zur Kühlung der Warmseite des Peltier-Elementes vergleichsweise kühle Luft angesaugt wird, die noch nicht durch die Abwärme des Motors aufgeheizt ist. Abgegeben werden kann die Luft aus dem zweiten Kanal dann ohne weiteres in den ohnehin warmen Motorraum. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass sich der zweite Kanal ausgangsseitig in den anderen der zwei Radkästen des Vorderwagens erstreckt. Mit anderen Worten wird die Luft im zweiten Kanal quer durch den Vorderwagen geführt. Hierdurch wird ein Lüftungskurzschluss zuverlässig vermieden.Provision is preferably made for the second channel to extend on the inlet side into one of the two wheel housings of the front end. This means that to cool the warm side of the Peltier element, comparatively cool air is sucked in, which has not yet been heated up by the waste heat from the engine. The air from the second duct can then easily be released into the already warm engine compartment. In a development of the invention, however, it is provided that the second channel extends on the outlet side into the other of the two wheel housings of the front end. In other words, the air in the second duct is guided across the front end. This reliably prevents a ventilation short circuit.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der erste Kanal eingangsseitig in denselben Radkasten erstreckt, in den sich auch der zweite Kanal eingangsseitig erstreckt. Mit anderen Worten saugen bei dieser Ausgestaltung beide Kanäle die Luft im Wesentlichen vom selben Ort an, was auch für den ersten Kanal dieselben Vorteile hat wie oben im Zusammenhang mit dem zweiten Kanal erläutert.In a development of the invention, it is provided that the first channel extends on the input side into the same wheel housing as the second channel also extends on the input side. In other words, in this configuration both channels suck in the air essentially from the same place, which also has the same advantages for the first channel as explained above in connection with the second channel.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der erste Kanal im Bereich des Wasserkasten Strömungsleitmittel aufweist, die alternativ so schaltbar sind, dass durch Betätigung des dem ersten Kanal zugeordneten Gebläses Luft aus dem Radkasten oder aus dem Wasserkasten ansaugbar ist. Mit anderen Worten ist der Ansaugort für den ersten Kanal zwischen Radkasten und Wasserkasten schaltbar. Da der nach oben offene Wasserkasten an der Scheibenwurzel der Windschutzscheibe endet, wird bei der entsprechenden Schaltstellung die Luft von hier angesaugt. Es hat sich gezeigt, dass im Standbetrieb die Luft im Bereich der Radkästen kühler ist als im Bereich der Scheibenwurzel, was im Wesentlichen auf die unterschiedlichen Grade der Sonneneinstrahlung an beiden Orten zurückzuführen ist. Im Fahrbetrieb hingegen liegt die Temperatur im Bereich der Scheibenwurzel wegen des Fahrtwindes niedriger als im Bereich des Radkastens. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die genannten Strömungsleitmittel im Bereich des Wasserkastens so angesteuert werden, dass die Luft im ersten Kanal im Standbetrieb aus dem Radkasten und im Fahrbetrieb aus dem Wasserkasten angesaugt wird.In a particularly advantageous development of the invention, however, it is provided that the first duct has flow guide means in the area of the water tank, which can alternatively be switched so that air can be sucked in from the wheel housing or from the water tank by actuating the fan assigned to the first duct. In other words, the intake location for the first channel can be switched between the wheel housing and the water housing. Since the water tank, which is open at the top, ends at the base of the windshield, the air is sucked in from here when the switch is in the appropriate position. It has been shown that when stationary, the air in the area of the wheel housing is cooler than in the area of the disc root, which is mainly due to the different degrees of solar radiation in the two places. When driving, on the other hand, the temperature in the area of the disc root is lower than in the area of the wheel housing because of the airflow. It is therefore preferably provided that the said flow guide means in the area of the water tank are controlled in such a way that the air in the first duct is sucked in from the wheel housing when the vehicle is stationary and from the water tank when it is being driven.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung,
2 die Klimatisierungsvorrichtung von 1 in zwei unterschiedlichen Stellungen gem. dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren,
3 eine bevorzugte Kanalführung der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug in drei Ansichten.

Show it:

1 a schematic representation of the air conditioning device according to the invention,
2 the air conditioning device of 1 in two different positions according to the operating method according to the invention,
3 a preferred channel routing of the air conditioning device according to the invention in a motor vehicle in three views.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Bauteile hin.The same reference symbols in the figures indicate the same or analogous components.

1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung 10. Diese umfasst zwei Hauptkanäle, nämlich einen ersten Hauptkanal 12, der hier auch als Kaltkanal angesprochen werden soll, und einen zweiten Hauptkanal 14, der hier auch als Warmkanal angesprochen werden soll. In jedem der Hauptkanäle 12, 14 ist ein Gebläse 121 bzw. 141 angeordnet. Die Gebläse können als Radial- oder Axialgebläse ausgebildet sein. Weiter ist ein Peltier-Element 20 vorgesehen, dessen Kaltseite 212 den Kaltkanal 12 durchsetzt und dessen Warmseite 214 den Warmkanal 14 durchsetzt. Der Körper des Peltier-Elementes 20 ist als Wärmetauscher ausgebildet, d.h. erweist eine beispielsweise durch Rippen oder Noppen vergrößerte Oberfläche auf, sodass die den Kanal 12, 14 durchströmende Luft bei der Durchströmung der Kalt- bzw. Warmseite des Peltier-Elementes 20 mit diesem effizient Wärme austauschen kann. 1 shows a highly schematic representation of an air conditioning device 10 according to the invention. This includes two main ducts, namely a first main duct 12, which is also referred to as a cold duct, and a second main duct 14, which is also referred to as a warm duct. In each of the main channels 12, 14 a blower 121 or 141 is arranged. The fans can be designed as radial or axial fans. A Peltier element 20 is also provided, the cold side 212 of which passes through the cold duct 12 and the warm side 214 of which passes through the warm duct 14 . The body of the Peltier element 20 is designed as a heat exchanger, ie it has an enlarged surface, for example with ribs or knobs, so that the air flowing through the channel 12, 14 flows efficiently with the cold or warm side of the Peltier element 20 can exchange heat.

Der Kaltkanal 12 ist im Montageendzustand ausgangsseitig mit dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbunden, wie durch den Innenraum-Abluftpfeil 30 angedeutet. Eingangsseitig ist der Kaltkanal 12 alternativ mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugs, wie durch den Innenraum-Zuluftpfeil 31 angedeutet, oder mit dem Außenraum, wie durch den Außenraumzuluftpfeil 32 angedeutet, verbindbar. Hierzu ist eine schaltbare Klappe 122 vorgesehen.In the final assembly state, the cold duct 12 is connected on the outlet side to the interior of a motor vehicle, as indicated by the interior exhaust air arrow 30 . On the inlet side, the cold duct 12 can alternatively be connected to the interior of the motor vehicle, as indicated by the interior air supply arrow 31 , or to the exterior, as indicated by the exterior air supply arrow 32 . A switchable flap 122 is provided for this purpose.

Der Warmkanal 14 ist im Montageendzustand ausgangsseitig mit dem Außenraum verbunden, wie durch den Außenraumabluftpfeil 33 angedeutet. Eingangsseitig ist der Warmkanal 14 alternativ mit dem Kraftfahrzeuginnenraum, wie durch den Innenraumzuluftpfeil 34 angedeutet, oder mit dem Außenraum, wie durch den Außenraum-Zuluftpfeil 35 angedeutet, verbindbar. Hierzu ist eine schaltbare Klappe 142 vorgesehen.In the final assembly state, the hot duct 14 is connected on the outlet side to the exterior, as indicated by the arrow 33 indicating the exhaust air from the exterior. On the inlet side, the hot duct 14 can alternatively be connected to the motor vehicle interior, as indicated by the interior air supply arrow 34 , or to the exterior, as indicated by the exterior air supply arrow 35 . A switchable flap 142 is provided for this purpose.

Die Energie zum Betrieb des Peltier-Elementes 20 und vorzugsweise auch zum Antrieb der Gebläse 121, 141 stammt primär aus einem nicht dargestellten Solarmodul, welches an geeigneter Stelle des Kraftfahrzeugs, beispielsweise auf dessen Dach angeordnet sein kann. Das Solarmodul ist über eine ebenfalls nicht dargestellte Leistungselektronik mit einem ebenfalls nicht dargestellten Energiespeicher, insbesondere einer Batterie verbunden, sodass überschüssige Solarenergie zum Aufladen des Energiespeichers genutzt bzw. fehlende Energie zum Betrieb des Peltier-Elementes 20 aus dem Energiespeicher zugeschossen werden kann. Die Steuerung der Klappen 122, 142 erfolgt über eine in den Figuren nicht dargestellte Steuerung.The energy for operating the Peltier element 20 and preferably also for driving the fans 121, 141 comes primarily from a solar module, not shown, which can be arranged at a suitable location on the motor vehicle, for example on its roof. The solar panel is over power electronics, also not shown, connected to an energy store, also not shown, in particular a battery, so that excess solar energy can be used to charge the energy store or missing energy can be added from the energy store to operate the Peltier element 20 . The flaps 122, 142 are controlled by a controller not shown in the figures.

2 zeigt in zwei Teilfiguren a, b zwei aufeinander folgende Betriebsstellungen im Rahmen eines besonders vorteilhaften Steuerungsverfahrens, welches hier auch als „Boosten“ angesprochen werden soll. Das Boosten eignet sich insbesondere zur Schnellkühlung des Innenraums eines über längere Zeit in der Sonne abgestellten Kraftfahrzeugs. In diesem Zustand ist der Innenraum erheblich aufgeheizt und das Solarmodul liefert viel elektrische Energie. Am Peltier-Element 20 wird eine Spannung angelegt, sodass sich seine Kaltseite 212 abkühlt und sich seine Warmseite 214 erwärmt. Die Klappen 122, 142 werden so eingestellt, dass die Kanäle 12, 14 beide mit dem Außenraum verbunden sind, wie durch die Außenraum-Zuluftpfeile 32, 35 angedeutet. Angetrieben durch die Gebläse 121, 141 bildet sich ein Frischluftzustrom in den Kraftfahrzeuginnenraum durch den Kaltkanal 12 aus, wie durch den Innenraumabluftpfeil 30 angedeutet. Hierdurch wird Luft aus dem Außenraum, die deutlich kühler ist als der Innenraum des Kraftfahrzeugs, in den Innenraum geblasen. Zusätzlich wird die in den Innenraum eingebrachte Frischluft durch die Kaltseite 212 des Peltier-Elementes 20 gekühlt. Zur Steigerung der Kühleffizienz wird gleichzeitig die an der Warmseite 214 des Peltier-Elementes 20 anfallende Wärme über von außen zugeführte Frischluft wieder in den Außenraum abgeführt, wie durch den Außenraum-Abluftpfeil 33 angedeutet. Sobald die Temperatur des Innenraums in etwa derjenigen des Außenraums entspricht (die exakten Grenzwerte dieser Entsprechung können vom Fachmann anhand der Erfordernisse des Einzelfalls eingestellt werden), schaltet das System auf den in 2b gezeigten Zustand um. Dieser unterscheidet sich von dem in 2a gezeigten Zustand durch die Stellung der Klappe 122 des Kaltkanals 12. Diese ist so geschaltet, dass der Kaltkanal 12 eingangsseitig mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wie durch den Innenraum-Zuluftpfeil 31 angedeutet. Mit anderen Worten arbeitet das System in diesem Zustand im Umluftbetrieb, wobei die Umluftströmung an der Kaltseite 212 des Peltier-Elementes 20 abgekühlt wird. Auch in diesem Zustand wird die Wärme des Warmteils 214 des Peltier-Elementes 20 über den Luftstrom im Warmkanal 14 abgeführt. 2 shows in two sub-figures a, b two consecutive operating positions as part of a particularly advantageous control method, which should also be referred to as "boosting" here. Boosting is particularly suitable for rapid cooling of the interior of a motor vehicle that has been parked in the sun for a long period of time. In this state, the interior is heated up considerably and the solar module supplies a lot of electrical energy. A voltage is applied to the Peltier element 20 so that its cold side 212 cools down and its warm side 214 heats up. The flaps 122, 142 are adjusted so that the ducts 12, 14 are both connected to the outside space, as indicated by the outside space supply air arrows 32, 35. Driven by the fans 121, 141, a flow of fresh air into the motor vehicle interior is formed through the cold duct 12, as indicated by the interior exhaust air arrow 30. As a result, air from the exterior, which is significantly cooler than the interior of the motor vehicle, is blown into the interior. In addition, the fresh air introduced into the interior is cooled by the cold side 212 of the Peltier element 20 . To increase the cooling efficiency, the heat occurring on the warm side 214 of the Peltier element 20 is simultaneously discharged back into the exterior via fresh air supplied from the outside, as indicated by the exterior exhaust air arrow 33 . As soon as the interior temperature is approximately the same as that of the exterior (the exact limits of this correspondence can be set by the specialist according to the needs of each case), the system switches to the in 2 B shown state. This differs from the one in 2a shown state by the position of the flap 122 of the cold duct 12. This is switched so that the cold duct 12 is connected on the input side to the interior of the motor vehicle, as indicated by the interior air inlet arrow 31. In other words, in this state the system works in circulating air mode, with the circulating air flow being cooled on the cold side 212 of the Peltier element 20 . In this state, too, the heat of the warm part 214 of the Peltier element 20 is dissipated via the air flow in the warm duct 14 .

Für den Fachmann ist es in Anbetracht des geschilderten Boost-Verfahrens ein leichtes, weitere, nicht im Detail gezeigte Betriebsarten, wie beispielsweise eine vollständige oder teilweise Entlüftung des Innenraums über den Warmkanal 14, wobei die Warmkanal-Eingangsklappe 142 umgeschaltet wäre, zu erkennen und in ihrer Wirkungsweise zu verstehen. Spezielle Abstimmungen, etwa Leistungsaufnahme des Peltier-Elementes, Gebläsestärke, Auslegung des Solarmoduls etc. sind dem Fachmann jeweils anhand der Erfordernisse des Einzelfalls vorbehalten.In view of the boost method described, it is easy for the person skilled in the art to recognize and in to understand their mode of action. Special adjustments, such as power consumption of the Peltier element, fan speed, design of the solar module, etc. are reserved for the specialist based on the requirements of the individual case.

3 zeigt eine besonders günstige Kanalführung für die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung im Vorderwagen eines nicht im Detail gezeigten Kraftfahrzeugs. Die 3a, 3b und 3c zeigen in sehr starker Schematisierung eine Vorderansicht, eine fahrerseitige Seitenansicht und eine beifahrerseitige Seitenansicht der in ein Kraftfahrzeug eingebauten Klimatisierungsvorrichtung 10. Der in den 1 und 2 gezeigte Zentralausschnitt befindet sich im Bereich eines Wasserkastens 40, der sich unterhalb einer Windschutzscheibe 42 des Kraftfahrzeugs befindet und zum Auffangen und zur Ableitung von Regen- und Kondenswasser, welches etwa aus einer nicht dargestellten, serienmäßigen Klimaanlage stammen kann, dient. Die dem Motorblock 44 zugewandte Seitenwand 401 des Wasserkastens 40 bildet die Trennwand zwischen dem Warmkanal 14, der dem Motorblock 44 zugewandt ist, und dem Kaltkanal 12. Bei der Vorderansicht der 3a ist daher nur der Warmkanal 14 sichtbar. Zum Ansaugen von Frischluft weist er eine eingangsseitige Kanalverlängerung 143 auf, die sich in den beifahrerseitigen Radkasten 46 erstreckt. Dies ist in den 3a und 3c durch den Außenraum-Zuluftpfeil 35 angedeutet. Alternativ kann, wie durch den Innenraum-Zuluftpfeil 34 angedeutet, auch Luft aus dem Fahrzeuginnenraum in den Warmkanal 14 angesaugt werden. Die entsprechenden Klappen sind in 3 nicht im Detail dargestellt. Weiter weist der Warmkanal 14 eine ausgangsseitige Kanalverlängerung 144 auf, die sich in den fahrerseitigen Radkasten 48 erstreckt. Nach hier wird warme Abluft ausgeblasen, wie durch den Außenraum-Abluftpfeil 33 angedeutet. 3 shows a particularly favorable duct routing for the air conditioning device according to the invention in the front end of a motor vehicle, not shown in detail. the 3a , 3b and 3c show a very schematic front view, a driver-side side view and a passenger-side side view of the air conditioning device 10 installed in a motor vehicle 1 and 2 The central section shown is in the area of a water tank 40, which is located below a windshield 42 of the motor vehicle and is used to collect and drain rainwater and condensation water, which can come from a standard air conditioning system, not shown. The engine block 44 facing side wall 401 of the water tank 40 forms the partition between the hot duct 14, which faces the engine block 44, and the cold duct 12. In the front view of 3a therefore only the hot channel 14 is visible. In order to draw in fresh air, it has a duct extension 143 on the inlet side, which extends into the wheel housing 46 on the passenger side. This is in the 3a and 3c indicated by the outside air supply arrow 35 . Alternatively, as indicated by interior air supply arrow 34 , air from the vehicle interior can also be sucked into warm duct 14 . The corresponding flaps are in 3 not shown in detail. Furthermore, the warm duct 14 has an outlet-side duct extension 144 which extends into the driver-side wheel well 48 . Warm exhaust air is blown out here, as indicated by the arrow 33 for exhaust air outside the room.

Der Kaltkanal 12 erstreckt sich im Inneren des Wasserkastens 40, wodurch eine zusätzliche Kühlung erfolgt. Wie durch den Innenraum-Abluftpfeil 30 angedeutet, führt er ausgangsseitig in den Innenraum des Kraftfahrzeugs. Eingangsseitig weist er eine eingangsseitige Kanalverlängerung 123 auf, die, wie durch den Innenraum-Zuluftpfeil 31 und den Außenraum-Zuluftpfeil 32 angedeutet, alternativ mit dem Innen- und dem Außenraum des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Die entsprechenden Klappenelemente sind in 3 nicht im Detail dargestellt. Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform von 3 ist ein zusätzlicher Kanaleingang vorgesehen, wie durch den alternativen Außenraum-Zuluftpfeil 32' angedeutet. Der entsprechende Kanaleingang befindet sich innerhalb des Wasserkastens 40. Wie insbesondere in 3c erkennbar, wird durch ihn Luft von der Wurzel der Windschutzscheibe 42 angesaugt. Obgleich jeder der in 3c gezeigten Außenluft-Eingänge zum Kaltkanal 12 allein vorliegen kann, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass beide Zugänge realisiert sind und dass alternativ zwischen ihnen mittels geeigneter Klappen umgeschaltet werden kann. So erfolgt der Zuluft-Zustrom im Standbetrieb bevorzugt gem. Außenraum-Zuluftpfeil 32 und im Fahrbetrieb gem. dem alternativen Außenraum-Zuluftpfeil 32'. Hierdurch kann die Luft in den Kaltkanal 12 stets von dort angesaugt werden, wo im aktuellen Betrieb die niedrigste Temperatur herrscht.The cold duct 12 extends inside the water tank 40, as a result of which additional cooling takes place. As indicated by the interior exhaust air arrow 30, it leads on the outlet side into the interior of the motor vehicle. On the input side, it has an input-side duct extension 123 which, as indicated by the interior air supply arrow 31 and the exterior air supply arrow 32, can be connected alternatively to the interior and exterior of the motor vehicle. The corresponding flap elements are in 3 not shown in detail. In the most preferred embodiment of 3 an additional duct entrance is provided, as indicated by the alternative exterior space supply air arrow 32'. The corresponding canal entrance is located det located within the water box 40. As in particular in 3c recognizable, air is sucked in from the root of the windshield 42 through it. Although each of the in 3c Outside air inlets to the cold duct 12 shown can be present alone, it is particularly preferably provided that both inlets are realized and that it is possible to switch between them alternatively by means of suitable flaps. Thus, the inflow of incoming air takes place preferably in accordance with the outdoor air inflow arrow 32 when stationary and in driving mode in accordance with the alternative outdoor air inflow arrow 32'. As a result, the air can always be sucked into the cold duct 12 from where the lowest temperature prevails during current operation.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere können Leistung der einzelnen elektrischen Elemente, Dimensionen der mechanischen Elemente und Steuerschemata vom Fachmann in Ansehung des Einzelfalls ausgelegt werden.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention. In the light of the present disclosure, a wide range of possible variations is available to those skilled in the art. In particular, the performance of the individual electrical elements, dimensions of the mechanical elements and control schemes can be designed by a person skilled in the art in view of the individual case.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Klimatisierungsvorrichtungair conditioning device
1212: Kaltkanal von 10Cold runner from 10
121121: Gebläse in 12fan in 12
122122: Eingangsklappe von 12Entrance flap from 12
123123: eingangsseitige Kanalverlängerung von 12input-side channel extension from 12
1414: Warmkanal von. 10Warm channel from. 10
141141: Gebläse in 14Blower in 14
142142: Eingangsklappe von 14Entrance flap from 14
143143: eingangsseitige Kanalverlängerung von 14input-side channel extension from 14
144144: ausgangsseitige Kanalverlängerung von 14outlet-side channel extension from 14
2020: Peltier-ElementPeltier element
212212: Kaltseite von 20Cold side of 20
214214: Warmseite von 20Warm side of 20
3030: Innenraum-AbluftpfeilInterior exhaust arrow
3131: Innenraum-ZuluftpfeilInterior supply air arrow
3232: Außenraum-ZuluftpfeilOutdoor supply air arrow
3232: alternativer Außenraum-Zuluftpfeilalternative outdoor space supply air arrow
3333: Außenraum-AbluftpfeilOutdoor exhaust arrow
3434: Innenraum-ZuluftpfeilInterior supply air arrow
3535: Außenraum-ZuluftpfeilOutdoor supply air arrow
4040: Wasserkastenwater box
401401: motorblockseitige Wand von 40engine block side wall of 40
4242: Windschutzscheibewindshield
4444: Motorblockengine block
4646: beifahrerseitiger Radkastenpassenger-side wheel well
4848: fahrerseitiger Radkastendriver-side wheel well

Claims

Air conditioning device for a motor vehicle, comprising - a first duct (12) which can be fluidically connected to an interior of the motor vehicle both on the input side and on the output side and is thermally coupled to a cold side (212) of a Peltier element (20), so that one of a blower device (121, 141) driven air flow from the interior via the first duct (12) back into the interior and can be cooled by thermal interaction with the cold side (212) of the Peltier element (20), - a second duct (14) , which can be fluidically connected on the input side to the interior and on the output side to an exterior surrounding the motor vehicle and is thermally coupled to a warm side (214) of the Peltier element (20), so that an air flow driven by the blower device (121, 141) out of the interior via the second channel (14) into the exterior and thereby through thermal interaction with the war mseite (214) of the Peltier element (20) can be heated, and - flow guide means (122, 142) for controlling the air flows through the first (12) and the second channel (14), - a power electronics' with the Peltier Element (20) and an electrical energy storage coupled photovoltaic module, characterized in that each channel (12, 14) on the input side by means of independently controllable. Flow guiding means (122, 142) can be connected to the outside space and the blower device (121, 141) has two separate, independently controllable blowers (121, 141), one of which is assigned to each of the channels (12, 14).

Air conditioning device after claim 1 , characterized in that the first channel (12) associated with the first fan (121) in the lumen of the first channel (12) and the second channel (14) associated with the second fan (141) is arranged in the lumen of the second channel.

Air conditioning device according to one of the preceding claims, characterized in that net that each duct (12, 14) has a controllable flap arrangement (122, 142) as a flow guide, by means of which a recirculated air supply line connected to the interior and a fresh air supply line connected to the exterior can be connected alternatively to one another on the inlet side to the respective duct.

Method for operating an air conditioning device according to one of the preceding claims, comprising the following steps: - electrical operation of the Peltier element (20), - connecting the first duct (12) and the second duct (14) on the inlet side to the exterior and operating both fans (121, 141) until a temperature of the interior is within predetermined limits around a current temperature of the exterior, then connecting the first duct (12) to the interior on the inlet side and continuing to operate both fans (121, 141).

procedure after claim 4 , characterized in that as soon as the temperature of the interior is below the temperature of the exterior, the first channel (12) is connected to the interior on the input side.

Procedure according to one of Claims 4 until 5 , characterized in that it is carried out before an engine start of the motor vehicle.

Procedure according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the Peltier element (20) is fed primarily from electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module.

procedure after claim 7 , characterized in that in the event that the electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module exceeds the current energy requirement of the Peltier element (20), excess energy is fed into the electrical energy store.

Procedure according to one of Claims 7 until 8th , characterized in that in the event that the electrical energy currently generated by means of the photovoltaic module falls below the current energy requirement of the Peltier element (20), missing energy is fed in from the electrical energy store.

Motor vehicle, comprising an air conditioning device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the channels (12, 14) are arranged in the front end of the motor vehicle and the Peltier element (20) passes through a wall (401) of a water tank (40) on the engine side, the inside of the water tank wall (401) covering a wall area of the first channel (12) and the outside of the water tank wall (402) forms a wall area of the second channel (14).

motor vehicle after claim 10 , characterized in that the second channel (14) extends on the input side into one (46) of the two wheel housings (46, 48) of the front end.

motor vehicle after claim 11 , characterized in that the first channel (12) extends into the same wheelhouse (46) on the input side.

Motor vehicle according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the second channel (14) extends on the outlet side in the other (48) of the two wheel housings (46, 48) of the front end.

motor vehicle after claim 12 , characterized in that the first duct (12) has flow guide means in the area of the water tank (40) which can alternatively be switched so that by actuating the fan (121) assigned to the first duct (12) air can be blown out of the wheel housing (46) or can be sucked out of the water box (40).