DE102013217248B4

DE102013217248B4 - Verfahren zur Kühlung von Luft für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102013217248B4
Application number: DE102013217248.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sandholz
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: DE102013217248A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Kühlung von Luft (10) für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges, wobei die Vorrichtung versehen ist mit – einem Kühlaggregat (12), das von Luft (10) durch- und/oder umströmbar ist, – einer Sensorik (16), die einen Temperatursensor (18) und einen Feuchtigkeitssensor (20) für die Temperatur von durch das Kühlaggregat (12) zu kühlender Luft (10) aufweist, und – einer Ansteuer- und Auswerteeinheit (22), die mit der Sensorik (16) und dem Kühlaggregat (12) verbunden ist und anhand der Signale des Temperatursensors (18) und des Feuchtigkeitssensors (20) die aktuelle Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft (10) ermittelt und die das Kühlaggregat (12) zur Kühlung der Luft unter Berücksichtigung der Vermeidung eines Gefrierens der kondensierenden Luftfeuchtigkeit im Kühlaggregat (12) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (22) das Kühlaggregat (12) zur Kühlung der Luft auf einen Temperaturwert unterhalb des Wassergefrierpunkts ansteuert, solange dieser Temperaturwert oberhalb der aktuellen Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft (10) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Luft für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges.
Um eine permanente Belüftung des Innenraums und dessen Klimatisierung zu gewährleisten, muss sichergestellt werden, dass das Kühlaggregat (im Folgenden u. a. auch Verdampfer genannt) der Fahrzeug-Klimaanlage zu keinem Zeitpunkt in die Vereisung gerät. Hierzu weisen bekannte Fahrzeug-Klimaanlagen eine Sensorik auf, die u. a. einen Temperatursensor und einen Feuchtigkeitssensor zur Ermittlung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der durch das Kühlaggregat zu kühlenden Luft aufweist. Die aktuellen Werte für die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit werden zur Ermittlung der aktuellen Taupunkttemperatur genutzt, wobei das Kühlaggregat derart angesteuert wird, dass eine Vereisung des Kondensats der zu kühlenden Luft im Kühlaggregat vermieden wird.
Stand der Technik ist es, die minimale (Kühl-)Temperatur am Kühlaggregat bzw. Verdampfer geringfügig oberhalb des Gefrierpunkts von Wasser einzustellen bspw. bei +2°C. Somit ist sichergestellt, dass das Kondensat flüssig bleibt, also nicht gefriert und damit abfließen kann, so dass der Verdampfer dauerhaft von Luft durchströmbar bleibt.
Im Stand der Technik existieren aber auch Ansätze, bei denen eine Fahrzeug-Klimaanlage zeitweise mit Kühltemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser betrieben wird. Hierbei wird für eine gewisse Zeit eine Vereisung des Kühlaggregats bewusst in Kauf genommen, um dann anschließend das Kühlaggregat durch Anheben der Kühltemperatur auf Werte oberhalb des Gefrierpunktes wieder zu enteisen. Ein Beispiel für eine derartige Vorgehensweise ist in DE 101 23 178 A1 beschrieben.
Weitere Verfahren zur Regelung der Klimaanlage eines Fahrzeugs sind in DE 10 2006 007 322 A1 und DE 10 2009 019 148 A1 beschrieben.
DE 197 28 578 A1 ist ein Verfahren zur außentaupunktabhängigen Verdampfertemperatursteuerung bei einer Fahrzeug-Klimaanlage beschrieben, durch das ein Beschlag an der Innenseite der Scheibe(n) vermieden werden soll.
Aus DE 10 2011 109 322 A1 ist eine zweistufige Fahrzeugklimaanlage bekannt. In einer ersten Kühlstufe wird dabei die (Außen-)Luft entfeuchtet, so dass diese getrocknete Luft anschließend in einer zweiten Kühlstufe weiter auf eine Minustemperatur herunter gekühlt wird, ohne dass eine Vereisung der zweiten Kühlstufe auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühltemperatur, bei der das Kühlaggregat betrieben wird, beim Vorliegen der entsprechenden geeigneten Beschaffenheit der Luft für längere Zeiträume bis unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser abzusenken, womit sich eine extrem niedrige Ausgangstemperatur im Innenraum und damit eine Erhöhung der Kälteleistung für die Insassen erzielen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Kühlung von Luft für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges vorgeschlagen, das versehen ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den unteren Grenzwert der Betriebstemperatur des Kühlaggregats über bspw. einen Sicherheitswert von +2°C hinaus situationsabhängig bis zu Temperaturwerten unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser abzusenken. Dabei ist für diesen situationsabhängigen unteren Betriebstemperaturwert für das Kühlaggregat der aktuelle Taupunkt bzw. die aktuelle Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft entscheidend und bestimmend. Ist nämlich die zu kühlende Luft derart trocken, dass sie auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser noch nicht kondensiert, so kann das Kühlaggregat bei diesen Minus-Temperaturen betrieben werden. Dies gilt beispielsweise in heißen und trockenen Regionen, wie bspw. in Wüstenregionen.
Liegt der Taupunkt der zu kühlenden Luft dagegen oberhalb des Gefrierpunktes oder um den Gefrierpunkt und insbesondere nur geringfügig unter dem Gefrierpunkt von Wasser (bspw. –1°C), so kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (auch) auf die aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweise, dass nämlich die Kühlaggregat-Betriebstemperatur bspw. nicht geringer als +2°C oder dauerhaft auf +2°C eingestellt wird, zurückgegriffen werden.
In 1 ist schematisch ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt.
Zu kühlende Luft 10 mit einer Temperatur T₁ wird durch ein Kühlaggregat 12, das von der zu kühlenden Luft 10 um- oder durchströmbar ist, gekühlt, so dass die gekühlte Luft 14 eine niedrigere Temperatur T₂ < T₁ aufweist. Die Temperatur T₁ der zu kühlenden Luft 10 wird mit Hilfe einer Sensorik 16 messtechnisch erfasst, die u. a. einen Temperatursensor 18 aufweist. Mit einem Feuchtigkeitssensor 20 der Sensorik 16 lässt sich die relative Luftfeuchtigkeit der zu kühlenden Luft 10 ermitteln. Die Signale dieser beiden Sensoren (und ggf. weitere Sensor- odgl. Signale) werden in einer Ansteuer- und Auswerteeinheit 22 verarbeitet, und zwar unter anderem, um die aktuelle Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft 10 zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Größe der Taupunktemperatur und der gewünschten Temperatur T₂ der gekühlten Luft 14 wird nun die Betriebstemperatur T_B (Kühltemperatur) des Kühlaggregats 12 bestimmt und das Kühlaggregat 12 entsprechend bei dieser Temperatur betrieben.
Liegt dabei die Taupunktemperatur unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser, was bspw. bei sehr trockener Luft der Fall sein kann, kann die Betriebstemperatur T_B des Kühlaggregats 12 derart weit abgesenkt werden, dass sie unterhalb des Gefrierpunktes, aber immer noch oberhalb des Taupunktes liegt. Dann nämlich kommt es weiterhin nicht zu einer Vereisung des Kühlaggregats 12, weil sich bei dessen Betriebstemperatur T_B, obwohl diese unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegt, noch kein Kondensat in der zu kühlenden Luft 10 bildet und damit auch keine Vereisung des Kühlaggregats 12 zu befürchten ist.
Der Taupunkt am Verdampfer bzw. am Kühlaggregat 12 kann bei modernen KFZ-Klimaanlagen mit der dort vorhandenen Sensorik bestimmt werden. Bei Klimaanlagen, die im Umluft- oder im Teilumluft-Betrieb arbeiten können, bedarf es neben einer Sensorik für die Außenluftfeuchte und -temperatur auch einer entsprechenden Sensorik für die Feuchte und die Temperatur der Luft im Innenraum des Fahrzeuges, um den Taupunkt der Luft vor dem Eintritt in den Verdampfer errechnen zu können. Eventuell ist es auch denkbar, mit lediglich einem Feuchte- und einem Temperatursensor auszukommen, wenn diese vor dem Verdampfer und stromab der Zusammenführung von Frischluft und Innenraumluft angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

10: zu kühlende Luft,
12: Kühlaggregat
14: gekühlte Luft
16: Sensorik
18: Temperatursensor
20: Feuchtigkeitssensor (relative Luftfeuchtigkeit)
22: Ansteuer- und Auswerteeinheit

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Kühlung von Luft (10) für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges, wobei die Vorrichtung versehen ist mit – einem Kühlaggregat (12), das von Luft (10) durch- und/oder umströmbar ist, – einer Sensorik (16), die einen Temperatursensor (18) und einen Feuchtigkeitssensor (20) für die Temperatur von durch das Kühlaggregat (12) zu kühlender Luft (10) aufweist, und – einer Ansteuer- und Auswerteeinheit (22), die mit der Sensorik (16) und dem Kühlaggregat (12) verbunden ist und anhand der Signale des Temperatursensors (18) und des Feuchtigkeitssensors (20) die aktuelle Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft (10) ermittelt und die das Kühlaggregat (12) zur Kühlung der Luft unter Berücksichtigung der Vermeidung eines Gefrierens der kondensierenden Luftfeuchtigkeit im Kühlaggregat (12) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ansteuer- und Auswerteeinheit (22) das Kühlaggregat (12) zur Kühlung der Luft auf einen Temperaturwert unterhalb des Wassergefrierpunkts ansteuert, solange dieser Temperaturwert oberhalb der aktuellen Taupunkttemperatur der zu kühlenden Luft (10) liegt.