DE102012103597A1 - Climatic system for adjusting climate conditions in inner space of bus, has generator for provision of supply current with supply voltage, and side outputs connected with oil sump heating device and battery charging device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Klimasystem eines Fahrzeugs.The invention relates to a climate system of a vehicle.
Bisherige Klimasysteme eines Fahrzeuges umfassen in der Regel einen Generator zur Bereitstellung eines Versorgungsstroms mit einer Versorgungsspannung. Der Generator wird insbesondere durch einen Motor des betreffenden Fahrzeugs angetrieben. Der ausgangsseitig bereitgestellte Versorgungsstrom hat bei Busklimasystemen beispielsweise eine Wechselspannung von 600 V bis 700 V. Mittels des von dem Generator bereitgestellten Stroms kann ein Motor eines Kompressors des Klimasystems, eine Heizeinrichtung des Klimasystems und eine Ventilationseinrichtung des Klimasystems betrieben werden. Hierzu muss die von dem Generator bereitgestellte Versorgungsspannung bedarfsabhängig für die jeweilige Komponente umgesetzt werden. Der Stromverbrauch der einzelnen Komponenten des Klimasystems ist abhängig von den in einem Innenraum des Fahrzeugs einzustellenden Klimabedingungen.Previous air conditioning systems of a vehicle usually include a generator for providing a supply current with a supply voltage. The generator is driven in particular by an engine of the vehicle in question. By way of example, the supply current provided on the output side of bus climate systems has an alternating voltage of 600 V to 700 V. By means of the current provided by the generator, a motor of a compressor of the air conditioning system, a heating system of the air conditioning system and a ventilation system of the air conditioning system can be operated. For this purpose, the supply voltage provided by the generator must be implemented as needed for the respective component. The power consumption of the individual components of the air conditioning system depends on the climate conditions to be set in an interior of the vehicle.
Bisherige Klimasysteme arbeiten als geschlossene Systeme, bei denen überschüssige elektrische Energie ungenutzt bleibt.Previous air-conditioning systems work as closed systems in which excess electrical energy remains unused.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klimasystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Busses mit einer gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Energieeffizienz zu schaffen.The invention has for its object to provide an air conditioning system of a vehicle, in particular a bus with an over the prior art increased energy efficiency.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Klimasystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the air conditioning system with the features of
Erfindungsgemäß wird also ein Klimasystem eines Fahrzeugs mit einem Generator zur Bereitstellung eines Versorgungsstroms mit einer Versorgungsspannung vorgeschlagen, wobei eine Stromrichtereinheit vorgesehen ist, die einen Eingang für die Versorgungsspannung, einen Wechselspannungsausgang für einen Kompressor, einen Gleichspannungsausgang oder einen Wechselspannungsausgang für eine Heizeinrichtung und mindestens einen Nebenausgang umfasst, der mit mindestens einem klimasystemfremden Verbraucher des Fahrzeugs verbunden ist. Gegebenenfalls kann die Stromrichtereinheit zudem einen Gleich- oder Wechselspannungsausgang für eine Ventilationseinrichtung aufweisen.According to the invention, therefore, an air conditioning system of a vehicle is proposed with a generator for providing a supply current with a supply voltage, wherein a power converter unit is provided which has an input for the supply voltage, an AC output for a compressor, a DC output or an AC output for a heater and at least one secondary output includes, which is connected to at least one climate system foreign consumer of the vehicle. Optionally, the power converter unit may also have a DC or AC output for a ventilation device.
Ein Klimasystem nach der Erfindung umfasst also eine Stromrichtereinheit (einen so genannten Static Converter), über die ausgehend von der Versorgungsspannung die klimasystemeigenen Verbraucher, das heißt der Kompressor, die Heizeinrichtung und gegebenenfalls die Ventilationseinrichtung, und mindestens ein klimasystemfremder Verbraucher des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Überschüssige elektrische Energie, die an dem Klimasystem zur Verfügung steht, kann also für Geräte bzw. Verbraucher des betreffenden Fahrzeugs genutzt werden, deren Energieversorgung bisher durch das sonstige an dem betreffenden Fahrzeug vorliegende Netz erfolgte. Die bisher ohnehin vorliegende, überschüssige elektrische Energie kann mithin durch das Klimasystem nach der Erfindung in umweltfreundlicher Weise genutzt werden, ohne dass dies zu Lasten der Effizienz des Klimasystems als solches ginge.An air conditioning system according to the invention thus comprises a power converter unit (a so-called static converter), on the basis of the supply voltage, the climate system's own consumers, that is the compressor, the heater and optionally the ventilation device, and at least one non-climatic consumer of the vehicle supplied with electrical energy can be. Excess electrical energy that is available to the air conditioning system, so it can be used for devices or consumers of the vehicle in question, the energy supply was previously made by the other present on the vehicle in question network. The previously existing anyway, excess electrical energy can therefore be used by the climate system according to the invention in an environmentally friendly manner, without this being at the expense of the efficiency of the air conditioning system as such.
Um eine effiziente Ansteuerung der verschiedenen Verbraucher des Klimasystems und des mindestens einen klimasystemfremden Verbrauchers zu gewährleisten, ist die Stromrichtereinheit bei einer bevorzugten Ausführungsform des Klimasystems nach der Erfindung mit einer Steuereinrichtung versehen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung über eine Steuerleitung mit dem Wechselspannungsausgang, dem Gleich- oder Wechselspannungsausgang, dem Nebenausgang und gegebenenfalls dem weiteren Gleich- oder Wechselspannungsausgang verbunden, wobei die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Energiebedarf an dem Wechselspannungsausgang, an dem Gleich- oder Wechselspannungsausgang und gegebenenfalls an dem weiteren Gleich- oder Wechselspannungsausgang elektrische Energie an dem Nebenausgang bereitstellt.In order to ensure an efficient control of the various consumers of the air conditioning system and the at least one climate consumer consumer, the power converter unit is provided in a preferred embodiment of the air conditioning system according to the invention with a control device. In particular, the control device is connected via a control line with the AC output, the DC or AC output, the secondary output and optionally the other DC or AC output, wherein the control device in response to an energy requirement at the AC output, at the DC or AC output and optionally on provides the further DC or AC output electrical energy at the secondary output.
Um an dem Nebenausgang nur elektrische Energie bereitzustellen, wenn die von dem Generator zur Verfügung gestellte elektrische Energie nicht von den übrigen Verbrauchern des Klimasystems genutzt wird oder um bei Bedarf an dem Nebenausgang elektrische Energie bereitzustellen, umfasst der Nebenausgang bei einer bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise einen Nebenausgangsschalter, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist.To provide only electrical power to the auxiliary output when the electrical energy provided by the generator is not used by the other consumers of the air conditioning system or to provide electrical energy when needed at the auxiliary output, in a preferred embodiment the secondary output preferably comprises a secondary output switch, which is connected to the control device.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Klimabedingungen arbeiten, die in einem Innenraum des betreffenden Fahrzeugs herrschen. In diesem Falle ist die Steuereinrichtung vorzugsweise mit einem Temperatursensor versehen, mittels dessen ein Temperatur-Ist-Wert in einem Fahrzeuginnenraum bestimmt werden kann. Die Steuereinrichtung nutzt dann vorzugsweise den Temperatur-Ist-Wert, einen Temperatur-Soll-Wert und Lastwerte, die an dem Wechselspannungsausgang und an dem Gleich- und/oder Wechselspannungsausgang vorliegen, um den Nebenausgang anzusteuern.In particular, the control device may operate in dependence on the climatic conditions that prevail in an interior of the vehicle in question. In this case, the control device is preferably provided with a temperature sensor, by means of which a temperature actual value in a vehicle interior can be determined. The controller then preferably utilizes the actual temperature value, a desired temperature value, and load values present at the AC output and at the DC and / or AC output to drive the auxiliary output.
Die Stromrichtereinheit ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Klimasystems nach der Erfindung derart ausgelegt, dass sie einen Eingangsspannungswandler aufweist, der die Versorgungsspannung in eine Basisgleichspannung in einem Basiskreis umsetzt. Der Basiskreis stellt eine interne Schaltung der Stromrichtereinheit dar, ausgehend von der über die verschiedenen Ausgänge der Stromrichtereinheit Energie für die verschiedenen Verbraucher bereitgestellt werden kann. Vorzugsweise weist die Stromrichtereinheit an dem Wechselspannungsausgang einen ersten Ausgangspannungswandler auf, der die Basisgleichspannung in die Wechselspannung für den Kompressor umsetzt, und/oder einen zweiten Ausgangsspannungswandler auf, der an dem Gleich- oder Wechselspannungsausgang die Basisspannung in die Spannung für die Heizeinrichtung umsetzt, und/oder an dem Nebenausgang einen Nebenspannungswandler auf, der die Basisspannung in die Nebenspannung für den klimasystemfremden Verbraucher umsetzt.The power converter unit is designed in a preferred embodiment of the air conditioning system according to the invention such that it has an input voltage converter, the supply voltage in a base DC voltage in a Base circle implemented. The base circuit represents an internal circuit of the power converter unit, from which energy can be supplied to the various consumers via the various outputs of the power converter unit. The converter unit preferably has a first output voltage converter at the AC output, which converts the DC base voltage into the AC voltage for the compressor, and / or a second output voltage converter, which converts the base voltage into the voltage for the heater at the DC or AC output, and / or at the secondary output to a secondary voltage converter, which converts the base voltage in the secondary voltage for the consumer climate system foreign.
Die Nebenspannung kann eine Gleichspannung oder auch eine Wechselspannung sein. Insbesondere kann die Stromrichtereinheit auch mehrere Nebenausgänge aufweisen, die jeweils entweder als Gleichspannungsausgang oder als Wechselspannungsausgang ausgeführt sind.The secondary voltage can be a DC voltage or an AC voltage. In particular, the power converter unit can also have a plurality of secondary outputs which are each designed either as a DC voltage output or as an AC voltage output.
Wenn beispielsweise an dem Versorgungsspannungseingang der Stromrichtereinheit eine Wechselspannung von 600 V bis 700 V anliegt, kann in dem Basiskreis durch einen Gleichrichter eine Gleichspannung von 380 V vorliegen. Ausgehend von der Basisgleichspannung wird beispielsweise an dem Nebenausgang eine Hochvolt-Wechselspannung, eine Niedervolt-Gleichspannung oder auch die Spannung des Basiskreises bereitgestellt. Hierzu umfasst die Stromrichtereinheit an dem Nebenausgang im Bedarfsfall entsprechende Spannungswandler, denen je nach Bedarf noch ein zusätzlicher Spannungswandler mit galvanischer Isolierung nachgeschaltet sein kann.For example, if an AC voltage of 600 V to 700 V is applied to the supply voltage input of the converter unit, a DC voltage of 380 V may be present in the base circuit through a rectifier. Starting from the base DC voltage, for example, a high-voltage AC voltage, a low-voltage DC voltage or the voltage of the base circuit is provided at the secondary output. For this purpose, the power converter unit comprises at the secondary output, if necessary, corresponding voltage converter, which can be followed by an additional voltage converter with galvanic insulation as needed.
Der klimasystemfremde Verbraucher ist beispielsweise eine Ölsumpfheizeinrichtung eines Fahrzeugmotors. Auch kann der klimasystemfremde Verbraucher eine Batterieladeeinrichtung einer Fahrzeugbatterie sein. Denkbar ist als klimasystemfremder Verbraucher auch eine sonstige elektrische Einrichtung des betreffenden Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Kühlschrank, eine Beleuchtungseinrichtung, ein Entertainment-System oder dergleichen.The non-climatic consumer is, for example, an oil sump heater of a vehicle engine. Also, the non-climatic consumer may be a battery charger of a vehicle battery. Conceivable as an external climate consumer also another electrical device of the vehicle in question, such as a refrigerator, a lighting device, an entertainment system or the like.
Um das Klimasystem nach der Erfindung auch bei stehendem Fahrzeug mit abgeschaltetem Motor betreiben zu können, weist eine spezielle Ausführungsform eine Stromrichtereinheit auf, die einen Hilfseingang für eine Hilfsversorgungsspannung hat. Beispielsweise kann das Klimasystem über den Hilfseingang mit einem sonstigen, dann die Versorgungsspannung liefernden Stromnetz zur Zufuhr von elektrischer Energie verbunden werden. Damit ist etwaigen zukünftigen Anforderungen des Gesetzgebers genüge geleistet, die einen Standbetrieb des Antriebsmotors eines Busses in Ruhephasen untersagen.In order to be able to operate the air conditioning system according to the invention even when the vehicle is stationary with the engine switched off, a special embodiment has a power converter unit which has an auxiliary input for an auxiliary supply voltage. For example, the air conditioning system can be connected via the auxiliary input with another, then the supply voltage supplying power network for supplying electrical energy. Thus, any future requirements of the legislature is sufficient, which prohibit a stand-still operation of the drive motor of a bus at rest.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Ausführungsbeispiele eines Klimasystems nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of an air conditioning system according to the invention are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail below. It shows:
In
Des Weiteren umfasst das Klimasystem
Die Versorgungsspannung, die von dem Generator
Der Basiskreis
Über einen Schalter
Die Stromrichtereinheit
In Abhängigkeit von dem an den Ausgängen
In
Entsprechend der Ausführungsform nach
In
Des Weiteren umfasst das Klimasystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Klimasystemclimate system
- 1212
- Verbraucherconsumer
- 1414
- Motorengine
- 1616
- Heizeinrichtungheater
- 1818
- Motorengine
- 2020
- Generatorgenerator
- 2222
- Fahrzeugmotorvehicle engine
- 2424
- Versorgungsleitungsupply line
- 2626
- Eingangentrance
- 2828
- StromrichtereinheitConverter unit
- 3030
- Wandlerconverter
- 3232
- Basiskreisbase circle
- 3434
- StromwandlerPower converter
- 3636
- WechselspannungsausgangAC output
- 3838
- StromwandlerPower converter
- 4040
- GleichspannungsausgangDC output
- 4242
- StromwandlerPower converter
- 4444
- Ausgangoutput
- 4646
- Schalterswitch
- 4848
- NebenausgangIn addition to starting
- 5050
- Heizeinrichtungheater
- 5252
- Steuereinrichtungcontrol device
- 5454
- Steuerleitungcontrol line
- 6060
- Klimasystemclimate system
- 6262
- StromwandlerPower converter
- 6464
- StromwandlerPower converter
- 6666
- BatterieladeeinrichtungBattery charger
- 6868
- Kondensatorcapacitor
- 7070
- StromwandlerPower converter
- 8080
- Klimasystemclimate system
- 8282
- Stromnetzpower grid
- 8484
- NebenausgangIn addition to starting
- 8585
- StromwandlerPower converter
- 8686
- NebenausgangIn addition to starting
- 8787
- StromwandlerPower converter
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