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Diese Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Vorklimatisierung eines Innenraums (d. h. eines Fahrgastraums) eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur Vorklimatisierung des Innenraums eines Nicht-Elektrofahrzeugs unter Verwendung von Energie, die von einer Quelle zugeführt wird, die zu dem Fahrzeug extern ist, wie einem Stromversorgungsnetz.
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Die meisten Fahrzeuge sind mit einem Innenraum versehen, in dem ein Bediener des Fahrzeugs und etwaige Fahrgäste im Gebrauch getragen werden. Derartige Fahrzeuge sind gewöhnlich mit einem Umgebungskontrollsystem versehen, um den Komfort des Fahrers und der Fahrgäste ungeachtet der Temperatur der unmittelbaren Umgebung, die das Fahrzeug umschließt, zu unterstützen. Nahezu alle Fahrzeugumgebungskontrollsysteme weisen beispielsweise ein Heizgerät zum Erhöhen der Innenraumtemperatur auf eine Temperatur über der Temperatur einer verhältnismäßig kalten unmittelbaren Umgebung auf. Zudem weisen die meisten Fahrzeugumgebungskontrollsysteme eine Klimaeinrichtung zum Senken der Innenraumtemperatur auf eine Temperatur unter der Temperatur einer verhältnismäßig warmen unmittelbaren Umgebung auf.
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Wenn das Umgebungskontrollsystem des Fahrzeugs abgeschaltet wird (wie wenn das Fahrzeug geparkt und sein Motor abgeschaltet wird), wird die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs bedauerlicherweise gewöhnlich entsprechend der Temperatur der unmittelbaren Umgebung ansteigen oder fallen. Wenn das Fahrzeug beispielsweise an einem warmen Tag draußen geparkt ist und der Motor abgeschaltet ist, wird die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs schnell ansteigen. Wenn die Sonne scheint, kann die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs auch auf eine Temperatur weit über der Temperatur der unmittelbaren Umgebung ansteigen. Umgekehrt, wenn das Fahrzeug an einem kalten Tag draußen geparkt ist und der Motor abgeschaltet ist, wird die Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs schnell fallen. In einigen Fällen kann sich auf den Innenflächen von Fenstern und Spiegeln in dem Innenraum des Fahrzeugs Frost oder Eis bilden. All diese Bedingungen in dem Innenraum des Fahrzeugs können zu einem unangenehmen Erlebnis führen, wenn eine Person später den Innenraum des Fahrzeugs zum Gebrauch betritt.
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Es ist bekannt, den Innenraum des Fahrzeugs vor dem Gebrauch vorzuklimatisieren, um diese unangenehmen Erlebnisse zu minimieren. In vielen Fällen wird eine derartige Vorklimatisierung durchgeführt, indem das Umgebungskontrollsystem des Fahrzeugs für einen Zeitraum betrieben wird, bevor das Fahrzeug tatsächlich wird. Bei Batterie-Elektrofahrzeugen (d. h. Fahrzeugen, die nur elektrische Batterien dazu verwenden, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu erzeugen) und bei Hybrid-Elektrofahrzeugen (d. h. Fahrzeugen, die eine Kombination von sowohl elektrischen Batterien als auch Verbrennungsmotoren dazu verwenden, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu verwenden) sind mechanisch betriebene Vorklimatisierungsgeräte wie Klimakompressoren gewöhnlich von dem Motor-FEAD (falls ein solcher in dem Fahrzeug vorgesehen ist) abgekoppelt, indem sie mit dedizierten Antriebsmotoren ausgerüstet sind, so dass eine Vorklimatisierung verhältnismäßig einfach und wirksam erzielt werden kann, indem entweder Netzstrom durch Ladestecker oder die beträchtlichen Energiereserven in der Hochspannungsbatterie dazu verwendet werden, das Umgebungskontrollsystem zu betreiben, ohne den Verbrennungsmotor (falls ein solcher in dem Fahrzeug vorgesehen ist) anschalten zu müssen.
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Bei Nicht-Elektrofahrzeugen (d. h. Fahrzeugen, die Verbrennungsmotoren dazu verwenden, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu erzeugen) erfordert eine derartige Vorklimatisierung in der Regel, dass der Verbrennungsmotor des Nicht-Elektrofahrzeugs zuerst angeschaltet wird, um die verschiedenen Komponenten des Umgebungskontrollsystems zu betreiben. Um den Innenraum des Fahrzeugs vorzuklimatisieren, muss dementsprechend der Verbrennungsmotor des Nicht-Elektrofahrzeugs für einen bestimmten Zeitraum betrieben werden, bevor gewünscht wird, das Fahrzeug tatsächlich zu bewegen. Viele Nicht-Elektrofahrzeuge sind mit Fernstartstrukturen versehen, die zu diesem spezifischen Zweck verwendet werden können. Das Betreiben des Verbrennungsmotors zum ausschließlichen Zweck des Vorklimatisierens des Innenraums des Fahrzeugs ist bedauerlicherweise aus einer Vielfalt von Gründen nicht wünschenswert, einschließlich beispielsweise einem erhöhten Kraftstoffverbrauch (und den dazugehörigen Kosten), einem unerwünschten Verschleiß und erhöhten Umweltemissionen. Es wäre folglich wünschenswert, eine verbesserte Vorrichtung zur Vorklimatisierung des Innenraums eines Nicht-Elektrofahrzeugs bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet.
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Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Innenraums eines Nicht-Elektrofahrzeugs unter Verwendung von Strom, der von einer Quelle zugeführt wird, die zu dem Fahrzeug extern ist, wie einem Stromversorgungsnetz. Das Nicht-Elektrofahrzeug weist einen Verbrennungsmotor, eine Batterie und ein Elektromaschinenantriebsaggregat auf, das von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird und das der Batterie elektrische Energie zuführt. Ein mechanisch betriebenes Vorklimatisierungsgerät wird bereitgestellt, das von dem Motor angetrieben werden kann, wenn der Verbrennungsmotor arbeitet, und das von dem Elektromaschinenantriebsaggregat angetrieben werden kann, wenn der Verbrennungsmotor nicht arbeitet. Ein AC/DC-Wandler wird bereitgestellt, der dazu eingerichtet ist, elektrische Energie von einer externen Quelle zu erhalten und derartige elektrische Energie durch die Batterie zuzuführen, um den Elektromaschinenantrieb mit Energie zu versorgen, um das mechanisch betriebene Vorklimatisierungsgerät anzutreiben, wenn der Verbrennungsmotor nicht arbeitet.
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Verschiedene Gesichtspunkte dieser Erfindung werden Fachmännern aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich werden, wenn sie in Anbetracht der begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
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1 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Teils eines Nicht-Elektrofahrzeugs, das eine Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Innenraums des Nicht-Elektrofahrzeugs unter Verwendung von Strom, der von einer Quelle zugeführt wird, die zu dem Fahrzeug extern ist, aufweist, gemäß dieser Erfindung.
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2 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Teils eines Nicht-Elektrofahrzeugs, das eine Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Innenraums des Nicht-Elektrofahrzeugs unter Verwendung von Strom, der von einer Quelle zugeführt wird, die zu dem Fahrzeug extern ist, aufweist, gemäß dieser Erfindung.
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Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1 ein Blockdiagramm eines Teils einer ersten Ausführungsform eines Nicht-Elektrofahrzeugs, das allgemein mit 10 bezeichnet ist, gemäß dieser Erfindung dargestellt. Wie hierin verwendet soll der Begriff „Nicht-Elektrofahrzeug“ auf ein beliebiges Fahrzeug verweisen, das nur einen Verbrennungsmotor dazu verwendet, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu erzeugen. Folglich soll der Begriff „Nicht-Elektrofahrzeug“ sowohl Batterie-Elektrofahrzeuge (d. h. Fahrzeuge, die nur elektrische Batterien dazu verwenden, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu erzeugen) als auch Hybrid-Elektrofahrzeuge (d. h. Fahrzeuge, die sowohl elektrische Batterien als auch Verbrennungsmotoren dazu verwenden, Energie zum Fahren des Fahrzeugs zu verwenden) ausschließen.
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Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 10 weist einen üblichen Verbrennungsmotor 11 auf, der dazu eingerichtet ist, Energie zum Fahren des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 auf übliche Weise zu erzeugen. Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 10 weist außerdem ein Motorsteuergerät 12 auf, das dazu eingerichtet ist, den Betrieb des Verbrennungsmotors 11 zumindest zum Teil zu steuern. Das Motorsteuergerät 12 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und kann beispielsweise als ein Mikroprozessor oder ein anderes elektronisches Steuergerät verkörpert sein, das auf ein oder mehrere Eingangssignale zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangssignale reagiert, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 11 zu steuern.
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Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 10 weist weiterhin ein übergeordnetes Steuergerät 13 auf, das dazu eingerichtet ist, den Betrieb einer oder mehrerer elektronischer Zusatzgeräte zumindest zum Teil zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind, einschließlich unter anderem Beleuchtungs- und Sicherheitszusatzgeräte, Zusatzgeräte für schlüssellosen Remote-Zugang (remote keyless entry, RKE) und Zentralverriegelungszusatzgeräte (nicht gezeigt). Das übergeordnete Steuergerät 13 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und kann beispielsweise als ein Mikroprozessor oder ein anderes elektronisches Steuergerät verkörpert sein, das auf ein oder mehrere Eingangssignale zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangssignale reagiert, um den Betrieb der verschiedenen elektronischen Zusatzgeräte zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind.
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Das dargestellte übergeordnete Steuergerät 13 kann beispielsweise ein oder mehrere Signale an eine Klimaanlage 14 erzeugen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. Die Klimaanlage 14 ist im Stand der Technik üblich und weist eine oder mehrere manuell bedienbare Kontrollen (nicht gezeigt) auf, um einem Benutzer zu ermöglichen, eine oder mehrere gewünschte Umgebungsbedingungen für den Innenraum (d. h. einen Fahrgastraum) des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu bestimmen. Um dies zu erleichtern, kann die Klimaanlage 14 auf einen üblichen Temperatursensor 15 reagieren, der gewöhnlich in dem Innenraum des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 vorgesehen ist. Als Reaktion auf die Signale von dem übergeordneten Steuergerät 13, der einen oder den mehreren manuell bedienbaren Kontrollen und dem Innenraum-Temperatursensor 15 erzeugt die Klimaanlage 14 ein oder mehrere Signale, um den Betrieb von einem oder mehreren Heiz- und/oder Klimatisierungszusatzgeräten (nicht gezeigt) zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind.
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Das dargestellte übergeordnete Steuergerät 13 reagiert außerdem auf ein oder mehrere Eingangssignale, die von einem RKE-Empfänger 16 erzeugt werden, der ebenfalls in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. Der RKE-Empfänger 16 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und reagiert auf ein oder mehrere Signale, die von einem externen Sender für schlüssellosen Remote-Zugang (remote keyless entry, RKE) 17 erzeugt werden, um ein oder mehrere Signale an das übergeordnete Steuergerät 13 zu erzeugen. Als Reaktion darauf steuert das übergeordnete Steuergerät 13 den Betrieb eines oder mehrerer Zentralverriegelungszusatzgeräte und den Fernstart des Motors (den Fernstart der Innenraumvorklimatisierung unter Verwendung dieser Erfindung) auf übliche Weise.
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Der Verbrennungsmotor 11 weist eine Kurbelwelle 11a oder eine andere drehbar angetriebene Abtriebswelle auf, die in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung direkt angeschlossen ist, um ein Vorderwagen-Zusatzantriebsaggregat (front-end accessory drive, FEAD) drehbar anzutreiben, das allgemein mit 20 bezeichnet ist und in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. Das FEAD-Aggregat 20 ist im Stand der Technik üblich und ist vorgesehen, um den Verbrennungsmotor 11 anzuschließen, um ein oder mehrere mechanisch angetriebene Zusatzgeräte anzutreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind. In dieser ersten Ausführungsform weist das FEAD-Aggregat 20 eine erste Riemenscheibe 21, eine zweite Riemenscheibe 22 und einen Endlosriemen 23 oder ein anderes Verbindungselement auf, der bzw. das sich zwischen der ersten Riemenscheibe 21 und der zweiten Riemenscheibe 22 erstreckt. Die erste Riemenscheibe 21 ist angeschlossen, um von der Kurbelwelle 11a drehbar angetrieben zu werden. Wenn die erste Riemenscheibe 21 von der Kurbelwelle 11a drehbar angetrieben wird, wird folglich die zweite Riemenscheibe 22 ebenfalls drehbar angetrieben.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Riemenscheibe 22 durch eine erste Kupplung 24 mit einem Elektromaschinenantriebsaggregat 25 verbunden. Die erste Kupplung 24 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, das Elektromaschinenantriebsaggregat 25 wahlweise mit der zweiten Riemenscheibe 22 zu verbinden, so dass eine Drehung der zweiten Riemenscheibe 22 eine Drehung des Elektromaschinenantriebsaggregats 25 bewirkt. Das Elektromaschinenantriebsaggregat 25 kann als eine beliebige Struktur verkörpert sein, die sowohl (1) die mechanische Energie, die durch die Drehung der zweiten Riemenscheibe 22 bereitgestellt wird, in elektrische Energie umwandeln als auch (2) elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln kann, um eine Drehung der ersten Kupplung 24 und der zweiten Kupplung 28 zu bewirken. Derartige elektrische Energie kann von dem Elektromaschinenantriebsaggregat 25 einer/einem oder beiden einer Batterie 26 und eines Stromverteilerkastens 27 bereitgestellt werden, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind. Die Batterie 26 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, elektrische Energie darin zu speichern, um sie beim Starten des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu verwenden und ein oder mehrere elektrische Zusatzgeräte zu betreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind. Der Stromverteilerkasten 27 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, Strom von dem Elektromaschinenantriebsaggregat 25 direkt an das eine oder die mehreren elektrischen Zusatzgeräte zu verteilen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen sind. Wenn der Verbrennungsmotor 11 arbeitet und die erste Kupplung 24 eingerückt ist, stellt das Elektromaschinenantriebsaggregat 25 folglich sowohl der Batterie 26 als auch dem Stromverteilerkasten 27 elektrische Energie bereit.
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In dieser ersten Ausführungsform hat das Elektromaschinenantriebsaggregat 25 eine Abtriebswelle, die durch eine zweite Kupplung 28 angeschlossen ist, um ein Planetengetriebe 29 drehbar anzutreiben. Das Planetengetriebe 29 wiederum ist angeschlossen, um einen Klimakompressor 30 drehbar anzutreiben. Die zweite Kupplung 28 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, das Planetengetriebe 29 wahlweise anzuschließen, um von dem Elektromaschinenantriebsaggregat 25 drehbar angetrieben zu werden. Das Planetengetriebe 29 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl einer Abtriebswelle des Elektromaschinenantriebsaggregats 25 und dem Eingang des Klimakompressors 30 bereitzustellen. Der dargestellte Klimakompressor 30 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, ein Kühlmittel durch eine Kühlmittelschleife (nicht gezeigt) zu pumpen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. Wenn der Verbrennungsmotor 11 arbeitet und die zweite Kupplung 28 eingerückt ist, wird der Klimakompressor 30 folglich drehbar angetrieben, um für den Fluss von Kühlmittel in der Klimaanlage des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu sorgen. Wie im Folgenden weiter erläutert wird, soll der dargestellte Klimakompressor 30 jedoch repräsentativ für ein beliebiges anderes mechanisch betriebenes Vorklimatisierungsgerät sein, das in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist, z. B. einer von dem FEAD angetriebenen Wasserpumpe.
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In dieser ersten Ausführungsform ist eine AC/DC-Wandlerschaltung 31 in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen und ist zwischen der Batterie 26 und einem externen Stecker 32 oder einem anderen üblichen elektrischen Steckverbinder elektrisch verbunden. Die AC/DC-Wandlerschaltung 31 kann auf Wunsch normal von dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 getragen werden, wie in 1 gezeigt. Zur Verringerung des Gesamtgewichts des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 oder aus anderen Gründen kann es jedoch bevorzugt sein, dass die AC/DC-Wandlerschaltung 31 zusammen mit dem Stecker 32 extern zu dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. In jedem Fall ist die AC/DC-Wandlerschaltung 31 im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, ein eingehendes elektrisches Wechselstromsignal (AC-Signal) in ein abgehendes elektrisches Gleichstromsignal (DC-Signal) umzuwandeln.
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Der Stecker 32 wird vorzugsweise von dem Ende eines üblichen Stromkabels getragen, das auf Wunsch von einer üblichen einziehbaren Rolle (nicht gezeigt) oder einem anderen Gerät zum zweckmäßigen Ausziehen zum Gebrauch und Einziehen und Lagern bei Nichtgebrauch getragen werden kann. Der Stecker 32 ist dazu eingerichtet, von der AC/DC-Wandlerschaltung 31 und dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 ausgezogen und in eine übliche Wandsteckdose (nicht gezeigt) eingesteckt zu werden, wie sie gewöhnlich in einer Hausgarage bereitgestellt ist. In der Regel wird der Stecker 32 beispielsweise durch eine derartige Wandsteckdose mit einem üblichen Stromversorgungsnetz verbunden. Der Stecker 32 kann jedoch in eine beliebige andere Wechselstromquelle eingesteckt werden, die zu dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 extern ist. Wenn der Stecker 32 eingesteckt ist, wandelt die AC/DC-Wandlerschaltung 31 in jedem Fall den Wechselstrom von der externen Quelle in Gleichstrom um und führt weiterhin diesen Gleichstrom der Batterie 26 des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu. Der Zweck des Versehens des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 mit der AC/DC-Wandlerschaltung 31 und dem Stecker 32 wird im Folgenden ausführlicher erläutert.
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Wie oben erörtert, ist es bekannt, den Innenraum des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 vor Gebrauch vorzuklimatisieren, um das unangenehme Erlebnis verhältnismäßig extremer Umgebungsbedingungen zu minimieren, wenn ein Benutzer den Innenraum nach einem längeren Zeitraum eines Nichtbetriebs betritt, insbesondere wenn die Temperatur der unmittelbaren Umgebung um das Nicht-Elektrofahrzeug 10 herum entweder heiß oder kalt ist. Wie oben erörtert, musste der Verbrennungsmotor 11 zuvor bei Nicht-Elektrofahrzeugen 10 für einen bestimmten Zeitraum betrieben werden, bevor das Nicht-Elektrofahrzeug 10 tatsächlich bewegt wurde, um diese Vorklimatisierung zu erreichen. Diese Erfindung vermeidet diese nicht wünschenswerte Art der Vorklimatisierung des Innenraums des Nicht-Elektrofahrzeugs 10, indem die AC/DC-Wandlerschaltung 31 und der Stecker 32 bereitgestellt werden.
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Wenn gewünscht wird, das Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorzuklimatisieren, wird der Stecker 32 wie oben beschrieben mit der externen Stromquelle verbunden. Wenn der Stecker 32 in die externe Stromquelle eingesteckt ist, wandelt die AC/DC-Wandlerschaltung 31 den eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom um und führt weiterhin diesen Gleichstrom der Batterie 26 des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu. Dieser Gleichstrom wird dann durch die Batterie 26 des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 geleitet, um jegliche gewünschte elektrisch betriebene Komponente des Umgebungskontrollsystems zu betreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 vorgesehen ist. Der Betrieb der elektrisch betriebenen Komponente des Umgebungskontrollsystems kann ohne Gebrauch der elektrischen Energie, die in der Batterie 26 gespeichert ist, erzielt werden, was wichtig ist, da die Menge an gespeicherter elektrischer Energie in der Batterie des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 in der Regel für derartige Zwecke unzureichend ist.
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Um dies zu erreichen, wird die Gleichstromenergie von der AC/DC-Wandlerschaltung 31 durch die Batterie 26 dem Elektromaschinenantrieb 25 zugeführt, der die Gleichstromenergie in mechanische Energie umwandelt, indem eine Drehung der Abtriebswelle des Elektromaschinenantriebs 25 bewirkt wird. Wie oben erwähnt, ist die Abtriebswelle des Elektromaschinenantriebs 25 durch die zweite Kupplung 28 und das Planetengetriebe 29 angeschlossen, um den Klimakompressor 30 drehbar anzutreiben. Infolgedessen wird der Klimakompressor 30 (und etwaige damit verbundene zugehörige Komponenten) unter Verwendung der elektrischen Energie von der externen Stromquelle betrieben, um für den Fluss von Kühlmittel in der Klimaanlage des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 zu sorgen.
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Während der Klimakompressor 30 auf diese Weise betrieben wird, wird die erste Kupplung 24 in entweder einem ausgerückten Zustand oder einem Freilaufzustand gehalten, um zu verhindern, dass die zweite Riemenscheibe 22 und der Rest des FEAD-Aggregats 20 während dieses Vorklimatisierungsbetriebsmodus von dem Elektromaschinenantrieb 25 mechanisch angetrieben werden. Die elektrische Energie von der externen Stromquelle kann auch dazu verwendet werden, andere (elektrische) Vorklimatisierungsgeräte in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 zu betreiben, wie beispielsweise HVAC-Gebläse und Widerstandsheizelemente. Diese anderen Vorklimatisierungsgeräte können einzeln oder in Verbindung mit dem Betrieb des Klimakompressors 30 betrieben werden.
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Da der zum Betreiben all dieser Vorklimatisierungsgeräte verwendete Strom von der externen Stromquelle durch den Stecker 32 und die AC/DC-Wandlerschaltung 31 der Batterie 26 zugeführt wird, kann die gesamte Vorklimatisierung des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 erzielt werden, ohne dass entweder (1) der Verbrennungsmotor 11 betrieben wird oder (2) die Energiemenge, die in der Batterie 26 des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 gespeichert ist, auf nicht erwünschte Weise abgezogen wird. Dementsprechend kann die Vorklimatisierung des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 einfach und wirksam erreicht werden. Wenn eine derartige Vorklimatisierung des Nicht-Elektrofahrzeugs 10 abgeschlossen ist, wird der Stecker 32 einfach von der Wandsteckdose abgezogen und in dem Nicht-Elektrofahrzeug 10 zum späteren Gebrauch aufbewahrt.
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2 ist ein Blockdiagramm eines Teils einer zweiten Ausführungsform eines Nicht-Elektrofahrzeugs, das allgemein mit 40 bezeichnet ist, gemäß dieser Erfindung. Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 40 weist einen üblichen Verbrennungsmotor 41 auf, der dazu eingerichtet ist, Energie zum Fahren des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 auf übliche Weise zu erzeugen. Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 40 weist außerdem ein Motorsteuergerät 42 auf, das dazu eingerichtet ist, den Betrieb des Verbrennungsmotors 41 zumindest zum Teil zu steuern. Das Motorsteuergerät 42 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und kann beispielsweise als ein Mikroprozessor oder ein anderes elektronisches Steuergerät verkörpert sein, das auf ein oder mehrere Eingangssignale zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangssignale reagiert, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 41 zu steuern.
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Das dargestellte Nicht-Elektrofahrzeug 40 weist weiterhin ein übergeordnetes Steuergerät 43 auf, das dazu eingerichtet ist, den Betrieb einer oder mehrerer elektronischer Zusatzgeräte zumindest zum Teil zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind, einschließlich unter anderem Beleuchtungs- und Sicherheitszusatzgeräte, Zusatzgeräte für schlüssellosen Remote-Zugang (remote keyless entry, RKE) und Zentralverriegelungszusatzgeräte (nicht gezeigt). Das übergeordnete Steuergerät 43 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und kann beispielsweise als ein Mikroprozessor oder ein anderes elektronisches Steuergerät verkörpert sein, das auf ein oder mehrere Eingangssignale zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangssignale reagiert, um den Betrieb der verschiedenen elektronischen Zusatzgeräte zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind.
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Das dargestellte übergeordnete Steuergerät 43 kann beispielsweise ein oder mehrere Signale an eine Klimaanlage 44 erzeugen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. Die Klimaanlage 44 ist im Stand der Technik üblich und weist eine oder mehrere manuell bedienbare Kontrollen (nicht gezeigt) auf, um einem Benutzer zu ermöglichen, eine oder mehrere gewünschte Umgebungsbedingungen für den Innenraum (d. h. einen Fahrgastraum) des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu bestimmen. Um dies zu erleichtern, kann die Klimaanlage 44 auf einen üblichen Temperatursensor 45 reagieren, der gewöhnlich in dem Innenraum des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 vorgesehen ist. Als Reaktion auf die Signale von dem übergeordneten Steuergerät 43, der einen oder den mehreren manuell bedienbaren Kontrollen und dem Innenraum-Temperatursensor 45 erzeugt die Klimaanlage 44 ein oder mehrere Signale, um den Betrieb von einem oder mehreren Heiz- und/oder Klimatisierungszusatzgeräten (nicht gezeigt) zu steuern, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind.
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Das dargestellte übergeordnete Steuergerät 43 reagiert außerdem auf ein oder mehrere Eingangssignale, die von einem RKE-Empfänger 46 erzeugt werden, der ebenfalls in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. Der RKE-Empfänger 46 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und reagiert auf ein oder mehrere Signale, die von einem externen Sender für schlüssellosen Remote-Zugang (remote keyless entry, RKE) 47 erzeugt werden, um ein oder mehrere Signale an das übergeordnete Steuergerät 43 zu erzeugen. Als Reaktion darauf steuert das übergeordnete Steuergerät 43 den Betrieb eines oder mehrerer Zentralverriegelungszusatzgeräte und den Fernstart des Motors (den Fernstart der Innenraumvorklimatisierung unter Verwendung dieser Erfindung) auf übliche Weise.
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Der Verbrennungsmotor 41 weist eine Kurbelwelle 41a oder eine andere drehbar angetriebene Abtriebswelle auf, die in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wahlweise durch eine erste Kupplung 48 angeschlossen wird, um ein Vorderwagen-Zusatzantriebsaggregat (front-end accessory drive, FEAD) drehbar anzutreiben, das allgemein mit 50 bezeichnet ist und in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. Das FEAD-Aggregat 50 ist im Stand der Technik üblich und ist vorgesehen, um den Verbrennungsmotor 41 anzuschließen, um ein oder mehrere mechanisch angetriebene Zusatzgeräte anzutreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind. In dieser zweiten Ausführungsform weist das FEAD-Aggregat 50 eine erste Riemenscheibe 51, eine zweite Riemenscheibe 52, eine dritte Riemenscheibe 53 und einen Endlosriemen 54 oder ein anderes Verbindungselement auf, der bzw. das sich zwischen der ersten Riemenscheibe 51, der zweiten Riemenscheibe 52 und der dritten Riemenscheibe 53 erstreckt. Die erste Riemenscheibe 51 ist angeschlossen, um von der Kurbelwelle 41a wahlweise drehbar angetrieben zu werden. Wenn die erste Riemenscheibe 51 von der Kurbelwelle 41a drehbar angetrieben wird, werden folglich die zweite Riemenscheibe 52 und die dritte Riemenscheibe 53 ebenfalls drehbar angetrieben.
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In dieser zweiten Ausführungsform ist die zweite Riemenscheibe 52 durch eine zweite Kupplung 55 mit einem Klimakompressor 56 verbunden. Der Klimakompressor 56 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, ein Kühlmittel durch eine Kühlmittelschleife (nicht gezeigt) zu pumpen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. Wenn der Verbrennungsmotor 41 arbeitet und die zweite Kupplung 55 eingerückt ist, wird der Klimakompressor 56 folglich drehbar angetrieben, um für den Fluss von Kühlmittel in der Klimaanlage des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu sorgen. Wie im Folgenden weiter erläutert wird, soll der dargestellte Klimakompressor 56 jedoch repräsentativ für ein beliebiges anderes mechanisch betriebenes Vorklimatisierungsgerät sein, das in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist, z. B. einer von dem FEAD angetriebenen Wasserpumpe.
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In dieser zweiten Ausführungsform ist zudem die dritte Riemenscheibe 53 angeschlossen, um eine Antriebswelle eines Elektromaschinenantriebsaggregats 57 drehbar anzutreiben. Das Elektromaschinenantriebsaggregat 57 kann als eine beliebige Struktur verkörpert sein, die sowohl (1) die mechanische Energie, die durch die Drehung der dritten Riemenscheibe 53 bereitgestellt wird, in elektrische Energie umwandeln als auch (2) elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln kann, um eine Drehung der dritten Riemenscheibe 53 zu bewirken. Derartige elektrische Energie kann von dem Elektromaschinenantriebsaggregat 57 einer/einem oder beiden einer Batterie 58 und eines Stromverteilerkastens 59 bereitgestellt werden, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind. Die Batterie 58 ist im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, elektrische Energie darin zu speichern, um sie beim Starten des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu verwenden und ein oder mehrere elektrische Zusatzgeräte zu betreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind. Der Stromverteilerkasten 59 ist ebenfalls im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, Strom von dem Elektromaschinenantriebsaggregat 57 direkt an das eine oder die mehreren elektrischen Zusatzgeräte zu verteilen, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen sind. Wenn der Verbrennungsmotor 41 arbeitet und die erste Kupplung 48 eingerückt ist, stellt das Elektromaschinenantriebsaggregat 57 folglich sowohl der Batterie 58 als auch dem Stromverteilerkasten 59 elektrische Energie bereit.
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In der dargestellten Ausführungsform ist eine AC/DC-Wandlerschaltung 60 in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen und ist zwischen der Batterie 58 und einem externen Stecker 61 oder einem anderen üblichen elektrischen Steckverbinder elektrisch verbunden. Die AC/DC-Wandlerschaltung 60 kann auf Wunsch normal von dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 getragen werden, wie in 1 gezeigt. Zur Verringerung des Gesamtgewichts des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 oder aus anderen Gründen kann es jedoch bevorzugt sein, dass die AC/DC-Wandlerschaltung 60 zusammen mit dem Stecker 61 extern zu dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. In jedem Fall ist die AC/DC-Wandlerschaltung 60 im Stand der Technik üblich und ist dazu eingerichtet, ein eingehendes elektrisches Wechselstromsignal (AC-Signal) in ein abgehendes elektrisches Gleichstromsignal (DC-Signal) umzuwandeln.
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Der Stecker 61 wird vorzugsweise von dem Ende eines üblichen Stromkabels getragen, das auf Wunsch von einer üblichen einziehbaren Rolle (nicht gezeigt) oder einem anderen Gerät zum zweckmäßigen Ausziehen zum Gebrauch und Einziehen und Lagern bei Nichtgebrauch getragen werden kann. Der Stecker 61 ist dazu eingerichtet, von der AC/DC-Wandlerschaltung 60 und dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 ausgezogen und in eine übliche Wandsteckdose (nicht gezeigt) eingesteckt zu werden, wie sie gewöhnlich in einer Hausgarage bereitgestellt ist. In der Regel wird der Stecker 61 beispielsweise durch eine derartige Wandsteckdose mit einem üblichen Stromversorgungsnetz verbunden. Der Stecker 61 kann jedoch in eine beliebige andere Wechselstromquelle eingesteckt werden, die zu dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 extern ist. Wenn der Stecker 61 eingesteckt ist, wandelt die AC/DC-Wandlerschaltung 60 in jedem Fall den Wechselstrom von der externen Quelle in Gleichstrom um und führt weiterhin diesen Gleichstrom der Batterie 58 des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu. Der Zweck des Versehens des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 mit der AC/DC-Wandlerschaltung 60 und dem Stecker 61 wird im Folgenden ausführlicher erläutert.
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Wenn gewünscht wird, das Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorzuklimatisieren, wird der Stecker 61 wie oben beschrieben mit der externen Stromquelle verbunden. Wenn der Stecker 61 in die externe Stromquelle eingesteckt ist, wandelt die AC/DC-Wandlerschaltung 60 den eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom um und führt weiterhin diesen Gleichstrom der Batterie 58 des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu. Dieser Gleichstrom wird dann durch die Batterie 58 des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 geleitet, um jegliche gewünschte elektrisch betriebene Komponente des Umgebungskontrollsystems zu betreiben, die in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 vorgesehen ist. Der Betrieb der elektrisch betriebenen Komponente des Umgebungskontrollsystems kann ohne Gebrauch der elektrischen Energie, die in der Batterie 58 gespeichert ist, erzielt werden, was wichtig ist, da die Menge an gespeicherter elektrischer Energie in der Batterie des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 in der Regel für derartige Zwecke unzureichend ist.
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Um dies zu erreichen, wird die Gleichstromenergie von der AC/DC-Wandlerschaltung 60 durch die Batterie 58 dem Elektromaschinenantrieb 57 zugeführt, der die Gleichstromenergie in mechanische Energie umwandelt, indem eine Drehung der Antriebswelle des Elektromaschinenantriebs 57 bewirkt wird. Wie oben erwähnt, ist die Antriebswelle des Elektromaschinenantriebs 57 mit der dritten Riemenscheibe 53 des FEAD-Aggregats 50 drehbar verbunden. Folglich bewirkt eine Drehung der Antriebswelle des Elektromaschinenantriebs 57 eine Drehung der zweiten Riemenscheibe 52, um den Klimakompressor 56 drehbar anzutreiben, wenn die zweite Kupplung 55 eingerückt ist. Infolgedessen wird der Klimakompressor 56 (und etwaige damit verbundene zugehörige Komponenten) unter Verwendung der elektrischen Energie von der externen Stromquelle betrieben, um für den Fluss von Kühlmittel in der Klimaanlage des Nicht-Elektrofahrzeugs 40 zu sorgen.
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Eine Drehung der Antriebswelle des Elektromaschinenantriebs 57 bewirkt zudem eine Drehung der ersten Riemenscheibe 51. Während der Klimakompressor 56 auf die oben beschriebene Weise betrieben wird, wird die erste Kupplung 48 in entweder einem ausgerückten Zustand oder einem Freilaufzustand gehalten, um zu verhindern, dass der Verbrennungsmotor 41 während dieses Vorklimatisierungsbetriebsmodus von der ersten Riemenscheibe 51 mechanisch angetrieben wird. Die elektrische Energie von der externen Stromquelle kann auch dazu verwendet werden, andere (elektrische) Vorklimatisierungsgeräte in dem Nicht-Elektrofahrzeug 40 zu betreiben, wie beispielsweise HVAC-Gebläse und Widerstandsheizelemente. Diese anderen Vorklimatisierungsgeräte können einzeln oder in Verbindung mit dem Betrieb des Klimakompressors 56 betrieben werden.
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Das Prinzip und der Betriebsmodus dieser Erfindung wurden in ihren bevorzugten Ausführungsformen erläutert und veranschaulicht. Es ist jedoch zu verstehen, dass diese Erfindung anders als spezifisch erläutert und veranschaulicht ausgeübt werden kann, ohne von deren Sinn oder Schutzumfang abzuweichen.
