-
Gebiet der Technik:
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer zum Positionieren in oder teils in oder ganz auf einem Fahrzeugdach ausgestalteten, zumindest jeweils mindestens ein Gebläse und jeweils mindestens einen Wärmetauscher zweier Baugruppen der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage enthaltenden Montageeinheit, wobei die erste und zweite der beiden Baugruppen im störungsfreien Betrieb jeweils zur Klimatisierung oder/und Heizung unterschiedlicher Klimazonen des Fahrzeugs vorgesehen sind. Es handelt sich also um eine Kombination zweier Baugruppen mit wesentlichen Bauelementen in einer einzigen Montageinheit einer Anlage. Bei einer solchen Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage sind somit die erste der beiden Baugruppen als ein Klima- oder/und Heizungsgerät zum Klimatisieren oder/und Heizen einer Klimazone des Fahrzeugs und die zweite Baugruppe als ein Klima- oder/und Heizungsgerät zum Klimatisieren oder/und Heizen einer zweiten Klimazone des Fahrzeugs kombiniert. Für den Fall einer Störung beispielsweise des Klima- oder/und Heizungsgerät zum Klimatisieren oder/und Heizen des Fahrerplatzbereichs ist im Stand der Technik keine befriedigende Notfalllösung offenbart.
-
Beim Positionieren teils in einem Fahrzeugdach wird die Montageeinheit in eine dafür vorgesehene Ausnehmung im Fahrzeugdach teilintegriert, so dass ein oberer Teil der Montageeinheit samt dem entsprechenden Teil ihres Gehäuses über das Fahrzeugdach hinausragt.
-
Eine Montageeinheit ist eine zusammenhängende Einheit wie beispielsweise in einem Rahmen oder Gehäuse, die dafür vorgesehen ist, auf oder teils in oder in einem Dach eines Fahrzeugs montiert zu werden.
-
Ein Bauelement einer Klima-, Heizungs- oder/und Lüftungsanlage ist ein Funktionsteil einer solchen Anlage, wie zum Beispiel ein Wärmetauscher, ein Gebläse, eine Lüftereinrichtung, ein Kompressor oder eine Expansionseinrichtung zum Expandieren des Kältemittels.
-
Eine Störung einer Baugruppe ist beispielsweise ein Ausfall eines oder mehrerer ihrer Bauelemente oder eine erhebliche Fehlfunktion dieser.
-
Ein Wärmetauscher kann aus einem Verdampfer beziehungsweise Kühlelement oder aus einem Heizkörper oder beispielsweise auch aus diesen beiden oder einem Kondensator bestehen.
-
Bei einer Heizungsanlage eines Fahrzeugs wird als Wärmetauscher ein für Fahrzeugheizungen bekannter Heizungswärmetauscher verwendet. Dieser erwärmt die mittels eines Gebläses über den Heizungswärmetauscher geführte und sodann durch Öffnungen in der Fahrzeuginnraumdecke in den Fahrzeuginnenraum geleitete Luft.
-
Bei einer reinen Klimaanlage eines Fahrzeugs besteht beispielsweise ein Wärmetauscher aus einem Verdampfer beziehungsweise Kühlelement und ein zweiter beispielsweise aus einem Kondensator.
-
Stand der Technik:
-
Bekannt sind Kombinationsklima- und Kombinationsheizungsanlagen für Schienenfahrzeuge oder Omnibusse mit zwei in einer auf oder im Fahrzeugdach positionierbaren Montageeinheit integrierten Baugruppen. Beispielsweise ist in der
WO 2008/141 780 A1 eine Kombinationsklimaanlage mit einer auf dem Fahrzeugdach positionierbaren Montageeinheit enthaltend zwei Klimageräten als zwei Baugruppen offenbart, wobei beispielsweise das erste Klimagerät zur Klimatisierung des Fahrerplatzbereichs und das zweite Klimagerät zur Klimatisierung des Fahrgastraums vorgesehen sind. Jedoch wird in der
WO 2008/141 780 A1 nicht der Fall der Störung einer der beiden Baugruppen der Kombinationsklimaanlage behandelt.
-
In der
DE 60 2004 003 044 T2 ist das Problem des Ausfalls eines Klimaanlagenmoduls angesprochen. Dort ist eine Klimaanlage für die Dachoberseite eines Busses offenbart, die aus zwei oder mehreren selbständigen Klimaanlagenmodulen als Baugruppen einer Montageeinheit bestehen. Aber die selbständigen Klimaanlagenmodule sind nicht jeweils zur Klimatisierung unterschiedlicher Klimazonen des Fahrzeugs vorgesehen, sondern zur gemeinsamen Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums. In der
DE 60 2004 003 044 T2 besteht die Notfallfunktionsfähigkeit lediglich darin, dass anstatt einer großen einzelnen Klimaanlageneinheit eine Mehrzahl von relativ kleinen identischen Modulen aneinander auf dem Dach eines Busses installiert werden, wobei jedes dazu fähig ist, unabhängig von den anderen zu arbeiten, um so eine Notfallfunktionsfähigkeit im Falle eines Ausfalls von einer Einheit zu schaffen. Jedoch ist allein eine solche einfache Funktionsweise mit unveränderter Leitung der behandelten Luft bei der Klimatisierung unterschiedlicher Klimazonen wie beispielsweise der Fahrerkabine durch das erste Klimagerät und der Fahrgastraum durch das zweite Klimagerät für eine Störung des einen Klimageräts als Redundanzeinrichtung ungeeignet, denn die behandelte Luft des einen noch funktionstüchtigen Klimageräts gelangt so nicht in die vom gestörten Klimagerät zu klimatisierende Klimazone. In der
US 2011/0 053 484 A1 ist eine Fahrzeugklimaanlage mit zwei Baugruppen mit einem durch eine steuerbare Verschlusseinrichtung verschließbaren Luftdurchlass zwischen den zwei Bereichen für aufbereitete Luft offenbart. Diese Verschlusseinrichtung dient in der
US 2011/0 053 484 A1 ausschließlich der gegenseitigen Abschottung der beiden Bereiche für aufbereitete Luft. Die in der
US 2011/0 053 484 A1 offenbarte Anlage hat insbesondere den Nachteil, dass weder diese noch eine weitere Verschlusseinrichtung eine Abschottung des Luftaufbereitungsbereichs der ersten Baugruppe vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich des an den Luftaufbereitungsbereich der ersten Baugruppe anschließenden Bereichs für die aufbereitete Luft ermöglicht. In der
DE 10 2008 025 540 A1 ist eine Anordnung von zwei Kühlaggregaten in einer Lokomotive, wobei diese einzeln an den beiden entgegengesetzten Führerständen der Lokomotive angeordnet sind und sich zwischen ihnen Verteilungsmittel zum Führen des Kältemittelstroms befinden, offenbart. Dabei wird mittels mindestens zwei entgegengesetzt geschalteter Schaltmittel der Kältemittelstrom der Kühlaggregate so geschaltet, dass entweder der Maschinenraum der Lokomotive von dem einen oder von dem anderen Kühlaggregat mit gekühlt wird. Jedoch sind in der
DE 10 2008 025 540 A1 die Kühlaggregate und die Verteilungsmittel samt Schaltmittel nicht dazu eingerichtet, den jeweils gegenüberliegenden Führerstand der Lokomotive bei Ausfall des dafür vorgesehenen anderen Kühlaggregats mit zu kühlen. Es wird in der
DE 10 2008 025 540 A1 das Problem des Ausfalls eines Kühlaggregats gar nicht angesprochen und somit beispielsweise keine Einrichtungen zur Detektion von Störungen eines Kühlaggregats offenbart. Auch sind dort die beiden Kühlaggregate nicht in einer gemeinsamen Montageeinheit angeordnet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage für Fahrzeuge mit einer zum Positionieren in oder teils in oder ganz auf einem Fahrzeugdach ausgestalteten, zumindest jeweils mindestens ein Gebläse und jeweils mindestens einen Wärmetauscher zweier Baugruppen der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage enthaltenden Montageeinheit, wobei die erste und zweite der beiden Baugruppen im störungsfreien Betrieb jeweils zur Klimatisierung oder/und Heizung unterschiedlicher Klimazonen des Fahrzeugs vorgesehen sind, insbesondere unter Berücksichtigung des Falls einer Störung einer der beiden Baugruppen, bereitzustellen.
-
Eine entsprechende zweite Aufgabe ist ein verbessertes Redundanzverfahrens einer solchen Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage unter Berücksichtigung des Falls einer Störung einer der beiden Baugruppen bereitzustellen.
-
Zusammenfassung der Erfindung:
-
Die erste Aufgabe wird durch eine Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 sowie hinsichtlich der entsprechenden Aufgabe für ein Redundanzverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer zum Positionieren in oder teils in oder ganz auf einem Fahrzeugdach ausgestalteten, zumindest jeweils mindestens ein Gebläse und jeweils mindestens einen Wärmetauscher zweier Baugruppen der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage enthaltenden Montageeinheit, wobei die erste und zweite der beiden Baugruppen im störungsfreien Betrieb jeweils zur Klimatisierung oder/und Heizung unterschiedlicher Klimazonen des Fahrzeugs vorgesehen sind, jeweils einen eigenen Auslass für die Zuführung der aufbereiteten Luft zur Klimatisierung oder/und Heizung der jeweils zugeordneten Klimazonen des Fahrzeugs aufweisen, hat die charakteristischen Merkmale, dass die Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage eine Sensorik für die Detektion einer Störung der ersten Baugruppe enthält, mindestens einen mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung luftdicht oder nahezu luftdicht verschließbaren Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft von der zweiten und ersten Baugruppe enthält, eine steuerbare Verschlusseinrichtung, die bei der ersten Baugruppe eine luftdichte oder nahezu luftdichte Abschottung des Luftaufbereitungsbereichs vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft ermöglicht, enthält, und eine Steuereinrichtung zum automatischen Steuern der zumindest einen Verschlusseinrichtung je nach Sensorsignal der Sensorik mit Steuerung in der Weise enthält, dass bei detektierter Störung der ersten Baugruppe der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft von der zweiten und ersten Baugruppe, im Gegensatz zum luftdichten oder nahezu luftdichten Verschluss bei detektierter Störungsfreiheit, geöffnet und bei der ersten Baugruppe der Luftaufbereitungsbereich, im Gegensatz zur Öffnung bei detektierter Störungsfreiheit der ersten Baugruppe, luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft abgeschottet ist.
-
Ein Vorteil einer solchen Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit zwei Baugruppen besteht darin, dass bei Störung der ersten Baugruppe, wie zum Beispiel bei einem Ausfall eines Bauelements, eine automatisch gesteuerte Notversorgung für die Klimatisierung oder/und Heizung der von der ersten Baugruppe sonst allein mit behandelter Luft versorgten Klimazone durch die intakte zweite Baugruppe erfolgt. Dabei wird vorteilhaft zumindest größtenteils die von der ersten Baugruppe ausgehende Luftleitung genutzt. Wenn die Störung behoben ist, schaltet sich vorteilhaft automatisch wieder der Normalbetrieb der beiden Baugruppen der Klimaanlage mit jeweils der Versorgung der jeweiligen unterschiedlichen Klimazonen ein.
-
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung angegeben.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung enthält die Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage eine Sensorik für die Detektion einer Störung der zweiten Baugruppe sowie eine steuerbare Verschlusseinrichtung, die bei der zweiten Baugruppe eine luftdichte oder nahezu luftdichte Abschottung des Luftaufbereitungsbereichs vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft ermöglicht, und die Steuereinrichtung zum automatischen Steuern der zumindest einen Verschlusseinrichtung je nach Sensorsignal der Sensorik enthält eine Steuerung auch in der Weise, dass bei detektierter Störung der zweiten Baugruppe der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft von der zweiten und ersten Baugruppe, im Gegensatz zum luftdichten oder nahezu luftdichten Verschluss bei detektierter Störungsfreiheit, geöffnet und in der zweiten Baugruppe der Luftaufbereitungsbereich, im Gegensatz zur Öffnung bei detektierter Störungsfreiheit der zweiten Baugruppe, luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft abgeschottet ist. Dadurch ist neben der Redundanzeinrichtung für den Fall einer Störung bei der ersten Baugruppe eine entsprechende Redundanzeinrichtung für den Fall einer Störung bei der zweiten Baugruppe vorhanden.
-
Eine weitere Verbesserung ist die Anordnung des mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbaren Luftdurchlasses zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft von der zweiten und ersten Baugruppe in Luftströmung im Fall störungsfreien Betriebs vor dem jeweiligen Auslass der zweiten und ersten Baugruppe innerhalb der Montageeinheit. Damit ist der verschließbare Luftdurchlass zwischen den beiden Baugruppen also an einer Stelle im Bereich vor dem jeweiligen Luftauslass kompakt innerhalb der Montageeinheit integriert. Dieses spart Platz, lässt die Luftleitungssysteme der Bereiche für aufbereitete Luft der Klimaanlage außerhalb der beiden Baugruppen unverändert und ermöglicht eine einfache Montage der so besonders kompakten Montageeinheit.
-
Vorzugsweise ist eine steuerbare Verschlusseinrichtung in der Weise ausgestaltet und angeordnet, dass sie sowohl die Funktion der steuerbaren Verschlusseinrichtung für den Luftdurchlass als auch die Funktion der steuerbaren Verschlusseinrichtung für die Abschottung des Luftaufbereitungsbereichs der ersten oder zweiten Baugruppe vom jeweiligen einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft erfüllt. Dieses spart Material und Kosten und erleichtert die Steuerung wegen nur einer zu steuernden Verschlusseinrichtung für den Fall der Störung einer Baugruppe. Eine solche Ausgestaltung wird besonders gut durch eine Verschlusseinrichtung mit einer um eine Achse steuerbar schwenkbaren Klappe erreicht, die in der einen Schwenkstellung den Luftdurchlass verschließt und in der anderen Schwenkstellung den Luftdurchlass öffnet aber dafür den Luftbehandlungsbereich der gestörten ersten oder zweiten Baugruppe abschottet. Eine solche schwenkbare Klappe ist sogar unabhängig von dieser Doppelfunktion eine einfache aber effektive Art einer Verschlusseinrichtung für diese Zwecke einer Redundanzeinrichtung in einer Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage.
-
Vorteilhaft weist der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft der zweiten und ersten Baugruppe zumindest einen Luftführungskanal vom Bereich für aufbereitete Luft in Luftströmung nach mindestens einem Gebläse der zweiten zur ersten Baugruppe oder/und vom Bereich für aufbereitete Luft in Luftströmung nach mindestens einem Gebläse der ersten zur zweiten Baugruppe auf. Dadurch wird die in der intakten Baugruppe aufbereitete Luft bei Störung der ersten oder zweiten Baugruppe vom Gebläse der intakten Baugruppe zielgerichtet und besonders effektiv in den Bereich für die aufbereitete Luft der gestörten Baugruppe gelenkt und dabei besonders gut in das Luftleitungssystem der gestörten Baugruppe zu der ihr zugeordneten Klimazone geleitet.
-
Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung mithilfe einer CAN-Bus-Technologie wobei CAN die Abkürzung für Controller area network ist. Die CAN-Bus-Technologie ist besonders effektiv, kostengünstig und wird häufig in Fahrzeugen bei Steuerungen von Funktionen verwendet.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage sind die erste Baugruppe als ein Klima- oder/und Heizungsgerät zum Klimatisieren oder/und Heizen des Fahrerplatzbereichs und die zweite Baugruppe als ein Klima- oder/und Heizungsgerät zum Klimatisieren oder/und Heizen des Fahrgastraums ausgestaltet. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere für Schienenfahrzeuge oder für Omnibusse zweckmäßig. Vor allem bei Schienenfahrzeugen ist die gesonderte Klimatisierung oder/und Heizung des vom Fahrgastraum getrennten Fahrerplatzbereichs bereits aus Sicherheitsgründen wichtig, wobei die erfindungsgemäße Redundanzeinrichtung ein besonders hohes Maß an Sicherheit schafft.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage enthalten die beiden Baugruppen für eine Betriebsweise nach dem Kältedampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines inneren Kältemittels jeweils in der Montageeinheit mindestens einen Verdampfer als Wärmetauscher, einen Kältemittelkreislauf, eine Lüftereinrichtung mit Kondensator als Wärmetauscher, einen Verdichter und eine Expansionseinrichtung. Solche Klimageräte sind effektiv, oft verwendet und arbeiten zuverlässig unabhängig voneinander.
-
Entsprechende Ausführungen der Zusammenfassung der Erfindung und zu deren vorteilhaften Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen gelten auch hinsichtlich des erfindungsgemäßen Redundanzverfahrens der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage für Fahrzeuge mit den Verfahrensschritten des Detektierens einer Störung der ersten Baugruppe mit der Sensorik, dann des Leitens der Sensorsignale an die Steuereinrichtung, dann des Generieren von Steuersignalen in der Steuereinrichtung, und schließlich des Steuerns der mindestens einen Verschlusseinrichtung mittels der Steuersignale der Steuereinrichtung mit Steuerung in der Weise, dass bei detektierter Störung der ersten Baugruppe der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft von der zweiten und ersten Baugruppe, im Gegensatz zum luftdichten oder nahezu luftdichten Verschluss bei detektierter Störungsfreiheit, geöffnet und bei der ersten Baugruppe der Luftaufbereitungsbereich, im Gegensatz zur Öffnung bei detektierter Störungsfreiheit der ersten Baugruppe, luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft abgeschottet ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
-
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
-
Es zeigen
-
1 eine Blockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage im Notbetriebsmodus,
-
2 eine isometrische Darstellung eines Ausschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit teilweise weggelassener Gehäuseoberseite im störungsfreien Betriebsmodus,
-
3 eine isometrische Darstellung eines Auschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit teilweise weggelassener Gehäuseoberseite im Notbetriebsmodus,
-
4 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit weggelassener Gehäuseoberseite der Montageeinheit im störungsfreien Betriebsmodus,
-
5 eine Draufsicht auf das dritte Ausführungsbeispiel der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit weggelassener Gehäuseoberseite der Montageeinheit im Notbetriebsmodus bei Störung der zweiten Baugruppe,
-
6 eine Draufsicht auf das dritte Ausführungsbeispiel der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage mit weggelassener Gehäuseoberseite der Montageeinheit im Notbetriebsmodus bei Störung der ersten Baugruppe, und
-
7 ein Flussdiagramm der Schritte des Verfahrens der Redundanzeinrichtung der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung:
-
Alle Zeichnungen sind schematisch zu verstehen. Auf maßstabsgetreue Abbildungen wurde zum Zwecke erhöhter Klarheit der Darstellung verzichtet.
-
1 zeigt eine Blockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage 1 im Notbetriebsmodus. Sie enthält eine Montageeinheit 3, ausgestaltet zum Positionieren in oder teils in oder ganz auf einem Dach eines Fahrzeugs 5, wie beispielsweise eines Schienenfahrzeugs oder Omnibusses. Die Montageeinheit 3 umfasst zwei aneinanderliegende Baugruppen 7 und 8. Jede der beiden Baugruppen 7 und 8 enthält einen Luftaufbereitungsbereich 9 und 10 und einen Bereich 11 und 12 für aufbereitete Luft. Im störungsfreien Betriebsmodus der ersten Baugruppe 7 und zweiten Baugruppe 8 würde jeweils von außen und vom Fahrzeuginnenraum durch eine Luftzuführung zu behandelnde Luft in dem jeweiligen Luftaufbereitungsbereich 9 und 10 über einen jeweiligen Wärmetauscher 13 und 14, der in diesem Fall jeweils ein Verdampfer nach dem Kältedampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines inneren Kältemittels ist, geleitet und über das jeweilige Gebläse 15 und 16 in den jeweiligen Bereich 11 und 12 für aufbereitete Luft gelangen, wobei diese Bereiche 11 und 12 im störungsfreien Betrieb luftdicht oder zumindest nahezu luftdicht voneinander getrennt sind. Von dort würde die aufbereitete Luft dann durch den jeweiligen Auslass 27 und 28 der jeweiligen Baugruppe 7 und 8 zur Klimatisierung der vorgesehenen Klimazone des Fahrzeugs 5 strömen. Die Kältemittelkreisläufe der beiden Baugruppen 7 und 8 sind jeweils an einen mit einem Motor 17 und 18 angetriebenen Verdichter 19 und 20 angeschlossen. Weitere vorhandene Bauelemente wie Kondensator, Lüfter und Expansionseinrichtung des jeweiligen Kältemittelkreislaufs sind der Übersichtlichkeit halber in 1, die den Notbetriebsmodus bei Störung in der ersten Baugruppe 7 zeigt, nicht dargestellt. Die Sensorik 21, enthaltend insbesondere Temperaturfühler und Druckaufnehmer, überwacht den Kältemittelkreislauf und die Bauelemente der ersten Baugruppe 7, wie beispielsweise Wärmetauscher 13, Gebläse 15 sowie Verdichter 19, und detektiert auftretende Störung dieser. Sobald eine Störung von der Sensorik 21 detektiert worden ist, gibt sie entsprechende Signale an die Steuereinrichtung 23 weiter. Die Steuerung erfolgt in diesem Fall mithilfe einer CAN-Bus-Technologie. Die Steuereinrichtung 23 steuert aufgrund der erhaltenen Störsignale die Verschlusseinrichtung 25 in der Weise, dass die Verschlusseinrichtung 25 den Luftdurchlass 26 zwischen den jeweiligen Bereichen 12 und 11 für aufbereitete Luft der zweiten Baugruppe 8 und ersten Baugruppe 7 öffnet und bei der ersten Baugruppe 7 der Luftaufbereitungsbereich 9 luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass 26 bestehenden Bereich 11 für die aufbereitete Luft, also zumindest der Bereich des Bereichs für die aufbereitete Luft, der mit dem Luftdurchlass 26 beginnt, abgeschottet wird. In diesem Beispiel erfüllt also die Verschlusseinheit 25 eine Doppelfunktion. Die gesteuerte Verschlusseinrichtung 25 funktioniert beispielsweise als eine mit einem elektrischen Stellmotor oder hydraulisch um eine Achse schwenkbare Klappe. Ebenso denkbar sind zwei von der Steuereinrichtung 23 gesteuerte Verschlusseinrichtungen 25, wovon die eine nur den Luftdurchlass 26 zwischen den jeweiligen Bereichen 12 und 11 für aufbereitete Luft der zweiten Baugruppe 8 und ersten Baugruppe 7 verschließt beziehungsweise öffnet und die andere nur bei der ersten Baugruppe 7 den Luftaufbereitungsbereich 9 vom einschließlich ab dem Luftdurchlass 26 bestehenden Bereich 11 für die aufbereitete Luft luftdicht oder nahezu luftdicht abschottet beziehungsweise öffnet. In dem in 1 dargestellten Notbetriebsmodus gelangt also die in der zweiten Baugruppe 8 aufbereitete Luft zum Teil auch in den Bereich 11 für die aufbereitete Luft der gestörten ersten Baugruppe 7 und durch deren Auslass 27 zu der von der ersten Baugruppe 7 zu klimatisierenden Klimazone des Fahrzeugs 5. Der andere Teil der in der zweiten Baugruppe 8 aufbereiteten Luft wird durch den Auslass 28 der zweiten Baugruppe 8 zu der für die zweite Baugruppe 8 zur Klimatisierung auch im störungsfreien Betrieb vorgesehenen Klimazone des Fahrzeugs 5 geblasen. Die Luftströmung im Notbetriebsmodus ist in 1 mit breiten schwarzen Pfeilen veranschaulicht.
-
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage 1 mit weggelassener Gehäuseoberseite im störungsfreien Betriebsmodus dargestellt. Die beiden Baugruppen 7 und 8 sind jeweils voneinander unabhängig betreibbare Klima- und Heizungsgeräte in einer einzigen Montageeinheit 3, wobei sich eine Trennwand 30 mit Luftführungskanal 32 zwischen den beiden Baugruppen 7 und 8 befindet. Die beiden Baugruppen 7 und 8 arbeiten für die Kühlung des jeweiligen Fahrzeugraums in der Betriebsweise nach dem Kältedampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines inneren Kältemittels. Die erste Baugruppe 7 enthält einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter 19 betrieben mit einem Elektromotor 17, einen Kondensator 34 als den ersten Wärmetauscher, eine Lüftereinrichtung 33, eine Expansionseinrichtung, einen Verdampfer 13 als den zweiten Wärmetauscher und ein Gebläse 15. Ferner enthält die erste Baugruppe 7 einen weiteren Wärmetauscher 36 für die Heizung der Luft, was in diesem Fall ein üblicher elektrisch betriebener Heizwärmetauscher ist. Die zweite Baugruppe 8 gleicht vom Prinzip und der Art der Bauelemente der ersten Baugruppe 7. Sie ist jedoch nicht wie die erste Baugruppe 7 zur Klimatisierung des Fahrerplatzbereichs sondern im Normalbetrieb zur Klimatisierung des deutlich größeren Fahrgastbereichs vorgesehen, so dass sie entsprechend größer und leistungsfähiger ist und somit auch deren Bauelemente in Größe beziehungsweise Anzahl größer ausgelegt sind. So verfügt die zweite Braugruppe 8 beispielsweise über zwei Gebläse 16.
-
Nicht jedes Bauelement einer Baugruppe 7 oder 8 muss notwendigerweise innerhalb der Montageeinheit 3 angeordnet sein, sondern kann auch an einer anderen Stelle des Fahrzeugs, wie beispielsweise der Verdichter 19 im Motorraumbereich angeordnet sein. Ferner ist es möglich, dass nicht jede der beiden Baugruppen 7 und 8 als Klimageräte einen eigenen Verdichter 19 enthält, sondern ein Verdichter 19 beide Baugruppen 7 und 8 versorgt.
-
Die Montageeinheit 3 ist mit üblichen Haltevorrichtungen 38 dafür vorgesehen, auf oder teils in oder in einem Fahrzeugdach, wie insbesondere eines Schienenfahrzeugs oder eines Omnibusses, befestigt zu werden. Bei ungestörtem Betrieb der beiden Baugruppen 7 und 8 gelangt sowohl Frischluft von außen durch die Außenöffnung 40 und Umluft vom Fahrzeuginneren durch die Umluftöffnung 42 in den Luftbehandlungsbereich 9 der Baugruppe 7. Die Luft wird dort behandelt durch den Heizwärmetauscher 36 oder Verdampfer 13 von dem Gebläse 15 in den Bereich 11 für die aufbereitete Luft geblasen und weiter zum Auslass 27 zur Fahrerplatzkabine als eine Klimazone des Fahrzeugs geleitet. In dem in 2 dargestellten störungsfreien Betriebsmodus verschließt die eine Verschlusseinrichtung 25 mit einer um eine Seitenachse steuerbar schwenkbaren Klappe 50 den Luftdurchlass 26 zwischen den jeweiligen Bereichen 11 und 12 für aufbereitete Luft der zweiten 8 und ersten 7 Baugruppe. Die luftdicht oder nahezu luftdicht verschlossene Öffnung des Luftdurchlasses 26 befindet sich in diesem Fall am seitlichen Endbereich eines von der zweiten 8 zur ersten Baugruppe 7 verlaufenden Luftführungskanals 32. Statt einer um eine Achse schwenkbaren Klappe 50 sind auch andere Verschlussarten denkbar, wie beispielsweise eine steuerbare Verschlussblende oder zum Beispiel mehrere steuerbare Lamellen.
-
In 3 ist mit teilweise weggelassener Gehäuseoberseite das zweite Ausführungsbeispiel der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage 1 als Montageeinheit 3 zum Anbringen auf oder teils in oder in einem Fahrzeugdach im Notbetriebsmodus gezeigt. Die die in 3 verdeckte Sensorik für die Fehlererkennung insbesondere mit Temperaturfühlern und Druckabnehmern hat in diesem Fall eine Störung der ersten Baugruppe 7, wie beispielsweise den Ausfall des Motors 17 für den Verdichter 19, detektiert und entsprechende Signale an die Steuereinrichtung für die Steuerung der Verschlusseinrichtung 25 weitergeleitet.
-
Diese in der 3 verdeckte Steuereinrichtung in Form einer selbständigen Steuereinheit, steuerte den elektrischen Stellmotor für die schwenkbare Klappe 50 der Verschlusseinrichtung 25 in der Weise, dass die Klappe 50 nunmehr die Öffnung des Luftdurchlasses 26 am Luftführungskanal 32 freigibt und bei der ersten Baugruppe 7 der Luftaufbereitungsbereich 9 luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass 26 bestehenden Bereich 11 für die aufbereitete Luft abgeschottet ist. In diesem Fall erfüllt nur eine Klappe 50 diese Doppelfunktion. Denkbar sind aber auch zwei über die Steuereinrichtung gesteuerte Klappen oder andere übliche Verschlussarten, eine zum Verschließen des Luftdurchlasses 26 und die andere zum Abschotten des Luftaufbereitungsbereichs 9 vom einschließlich ab dem Luftdurchlass 26 bestehenden Bereich 11 für aufbereitete Luft. Auch denkbar ist die Variante, dass sich die entsprechende gesteuerte Verschlussanordnung mit der einen oder den zwei Verschlusseinrichtungen 25 und dem Luftdurchlass 26 außerhalb des Innenbereichs der beiden Baugruppen 7 und 8 zwischen den Luftleitungen der jeweiligen Bereiche der aufbereiteten Luft von den jeweiligen Baugruppen 7 und 8 befindet. In dem in 3 gezeigten Notbetrieb wird die in der zweiten Baugruppe 8 aufbereitete Luft von den Gebläsen 16 vom Bereich der aufbereiteten Luft 12 der zweiten Baugruppe 8 neben der Versorgung der sonst zu klimatisierenden Klimazone der zweiten Baugruppe 8 auch in den Luftführungskanal 32 geblasen. Durch den Luftführungskanal 32 des Luftdurchlasses 26 gelangt dieser Teil der von der zweiten Baugruppe 8 behandelten Luft durch die von der Klappe 50 nunmehr freigegebene Öffnung des Luftdurchlasses 26 in den Bereich 11 für die aufbereitete Luft bei der ersten Baugruppe 7. Von dort gelangt die Luft weiter durch den Auslass 27 über die Luftleitung des Bereichs der aufbereiteten Luft zu der von der ersten Baugruppe 7 normalerweise zu klimatisierenden Klimazone des Fahrzeugs. Die Luftleitungswege sind in 2 und 3 mit breiten Richtungspfeilen veranschaulicht.
-
Denkbar sind auch zwei Baugruppen 7 und 8 als reine Heizungsgeräte mit jeweils einem Heizkörper als Wärmetauscher und jeweils einem Gebläse, bei denen die entsprechende Redundanzeinrichtung mit Verschlusseinrichtung 25, Steuereinrichtung 23 und Sensorik 21 wie in 1 dargestellt vorhanden ist.
-
In 4 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage 1 mit weggelassener Gehäuseoberseite der Montageeinheit 3 im störungsfreien Betriebsmodus dargestellt. Die Montageeinheit 3 ist zur Positionierung auf oder teils in oder in einem Fahrzeugdach vorgesehen. Die beiden Baugruppen 7 und 8 sind dabei voneinander abgeschottete unabhängig voneinander laufende Klimageräte mit jeweils den Bauelementen eines üblichen Klimageräts nach dem Kältedampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines inneren Kältemittels. Die Baugruppen 7 und 8 sind dabei zur Klimatisierung von verschiedenen Klimazonen des Fahrzeugs vorgesehen. Die jeweils zu behandelnde Luft wird durch den jeweiligen Wärmetauscher 13 und 14, der jeweils einen Verdampfer enthält, vom jeweiligen Gebläse 15 und 1b zu den Auslässen 27 und 28 der beiden Baugruppen 7 und 8 in die jeweiligen zu klimatisierenden Klimazonen wie beispielsweise Fahrerplatzbereich und Fahrgastraum des Fahrzeugs geblasen. Die beiden Luftdurchlässe 26 zwischen den Bereichen 11 und 12 für die aufbereitete Luft der beiden Baugruppen 7 und 8 sind von den Verschlusseinrichtungen 25 luftdicht oder nahezu luftdicht verschlossen.
-
In 5 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des dritten Ausführungsbeispiels der Kombinationsklima- oder/und Kombinationsheizungsanlage 1 mit weggelassener Gehäuseoberseite der Montageeinheit 3 im Betriebsmodus bei von der in 5 verdeckten Sensorik detektierter Störung der zweiten Baugruppe 8 gezeigt. Nunmehr sind die von der in 5 verdeckten Steuereinrichtung gesteuerten Verschlusseinrichtungen 25 so geöffnet, dass die in der ersten intakten Baugruppe 7 behandelte Luft von deren Gebläse 15 zum Teil durch die Luftdurchlässe 26 in den Bereich 12 für die aufbereitete Luft der zweiten Baugruppe 8 geblasen wird, wobei deren Luftaufbereitungsbereichs 10 vom einschließlich ab den beiden Luftdurchlässen 26 bestehenden Bereich 12 für die aufbereitete Luft luftdicht oder nahezu luftdicht abgeschottet ist. Dieser Teil der von der ersten Baugruppe 7 aufbereiteten Luft gelangt so durch den Auslass 28 in die normalerweise von der zweiten Baugruppe 8 zu klimatisierende Klimazone des Fahrzeugs. Die 6 zeigt mit gleichen Bezugszeichen den entsprechenden Betriebsmodus bei detektierter Störung der ersten Baugruppe 7 entsprechend der Darstellung in 5 mit jetzt aber abgeschottetem Luftaufbereitungsbereich 9 der ersten Baugruppe 7. In den 4 bis 6 sind die jeweiligen Luftströmungswege mit breiten schwarzen Richtungspfeilen veranschaulicht.
-
Denkbar sind auch zwei Baugruppen 7 und 8 mit Heizfunktion oder als reine Heizungsgeräte mit jeweils einem Heizkörper als Wärmetauscher und jeweils Gebläsen, bei denen die entsprechende Redundanzeinrichtung mit Verschlusseinrichtung 25, Steuereinrichtung und Sensorik wie zu 4, 5 und 6 beschrieben vorhanden ist.
-
In 7 ist das Verfahren der Redundanzeinrichtung, auch Redundanzverfahren genannt, der in 1 bis 3 und entsprechend in 4 bis 6 dargestellten Kombinationsklima- oder/und Heizungsanlage für Fahrzeuge in Verfahrensschritten als Flussdiagramm dargestellt. Im ersten Schritt 100 wird, soweit eine Störung der ersten Baugruppe der Anlage auftritt, durch die Sensorik diese Störung detektiert. Die Sensorik leitet im zweiten Schritt 110 die detektierten Sensorsignale an die Steuereinrichtung der ersten Baugruppe weiter. Die Steuereinrichtung generiert im nächsten Schritt 120 aus den Sensorsignalen bestimmte Steuersignale. Die Steuersignale sind für die Steuerung der mindestens einen Verschlusseinrichtung so, dass der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft der zweiten und ersten Baugruppe geöffnet und bei der ersten Baugruppe der Luftaufbereitungsbereich luftdicht oder nahezu luftdicht vom einschließlich ab dem Luftdurchlass bestehenden Bereich für die aufbereitete Luft abgeschottet ist bzw. wird. Im letzten Schritt 130 werden diese Steuersignale an die Verschlusseinrichtungen geleitet, die dann entsprechend reagieren.
-
Bei Detektion einer Störungsfreiheit der ersten Baugruppe durch die Sensorik in Schritt 100 werden diese Sensorsignale auch an die Steuereinrichtung der ersten Baugruppe in Schritt 110 geleitet. Jedoch werden in der Steuereinrichtung in Schritt 120a aus den Sensorsignalen solche Steuersignale generiert, dass die Steuerung der mindestens einen Verschlusseinrichtung so erfolgen soll, dass der Luftdurchlass zwischen den jeweiligen Bereichen für aufbereitete Luft der zweiten und ersten Baugruppe luftdicht oder nahezu luftdicht verschlossen und bei der ersten Baugruppe der Luftaufbereitungsbereich zum Bereich für die aufbereitete Luft geöffnet ist bzw. wird. Im dann für diesen Fall auch letzten Schritt 130a werden diese Steuersignale an die Verschlusseinrichtungen geleitet, die dann entsprechend reagieren.
-
Die Sensorik erneuert in regelmäßigen Zeitabständen wieder die Detektion bzw. Detektionsbereitschaft und das Verfahren läuft erneut durch.
