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Die Erfindung bezieht sich auf ein Klimatisierungsverfahren für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte:
- – Erzeugen, mittels einer Luftstrom-Erzeugungseinrichtung, eines Luftstromes außerhalb einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs,
- – Temperieren, mittels einer Luftstrom-Temperierungseinrichtung, wenigstens eines Teilstroms des Luftstroms und
- – Einleiten, mittels Auströmern, von Teilströmen des Luftstroms in die Fahrgastzelle,
wobei die Fahrgastzelle in eine Mehrzahl von unterschiedlich klimatisierbaren Klimazonen unterteilt ist und jeder Klimazone wenigstens ein Auströmer zugeordnet ist, für dessen Betrieb, angesteuert von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer Zustandsdetektion in der Fahrgastzelle, entweder ein
- – Strahl-Modus, in dem der jeweilige Teilstrom gerichtet und mit höherer Strömungsgeschwindigkeit in die Fahrgastzelle eingeleitet wird,
oder ein
- – Diffus-Modus, in dem der jeweilige Teilstrom ungerichtet und mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit in die Fahrgastzelle eingeleitet wird,
vorgegeben wird.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen wird insbesondere in höheren Fahrzeugsegmenten großer Wert auf die Optimierung des Klimakomforts gelegt. Gleichzeitig besteht ein gesteigertes Bedürfnis, den Energieverbrauch eines Kraftfahrzeugs weitgehend zu reduzieren. Dies kann zu einem Zielkonflikt führen, da die Klimatisierungsvorrichtungen moderner Kraftfahrzeuge typischerweise den größten Energieverbraucher nach dem Antriebaggregat darstellen. Insbesondere bei elektrifizierten Fahrzeugen kann ein hoher Energieverbrauch durch die Klimatisierungsvorrichtung zu erheblichen Reichweiteneinbußen führen. Es ist daher ein allgemeines Ziel, Klimatisierungsverfahren für Kraftfahrzeuge möglichst energieeffizient zu gestalten, um die genannten Ziele geringen Energieverbrauchs und hohen Klimakomforts in Kombination zu erreichen.
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Die oben genannte, gattungsbildende Druckschrift schlägt hierzu die Unterteilung der Fahrgastzelle in mehrere, unterschiedlich klimatisierbare Klimazonen vor, wobei die einzelnen Klimazonen mit einer Sitzplatzbelegungs-Detektionseinrichtung versehen sind, die die Belegung oder Nicht-Belegung eines in der Klimazone befindlichen Passagiersitzes detektiert. In unbesetzten Klimazonen, d.h. in Klimazonen mit als unbesetzt detektiertem Passagiersitz, wird zur Energieeinsparung die Klimatisierung inaktiviert. Dies kann insbesondere durch Abschalten einer aktiven Klimatisierung oder durch Verzicht auf eine Aktivierung der Klimatisierung bei Fahrtbeginn erfolgen. Eine inaktivierte Klimatisierung einer Klimazone zeichnet sich dabei dadurch aus, dass mittels des oder der zugeordneten Ausströmer(s) keine Luft in die entsprechende Klimazone eingeleitet wird. Lediglich in Klimazonen mit aktivierter Klimatisierung wird über die zugeordneten Ausströmer temperierte Luft eingeleitet. Die Temperierung der Luft erfolgt dabei in üblicher Weise mittels einer Heizung und/oder Kühlung außerhalb der Fahrgastzelle, beispielsweise über eine im Motorraum untergebrachte Klimaanlage, von der die temperierte Luft dann über Luftleitkanäle zu den Ausströmern geleitet wird.
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Weiter offenbart die genannte Druckschrift die Möglichkeit, den Betriebsmodus der Ausströmer zu variieren und insbesondere zwischen einem Strahl-Modus und einem Diffus-Modus zu wählen. Zur Komfortoptimierung wird in Abhängigkeit von der Innentemperatur im Vergleich zu einer Soll-Temperatur, der Sonneneinstrahlung und der Außentemperatur automatisch zwischen diesen Betriebsmoden variiert. Insbesondere werden bei hohem Kühlungsbedarf die Ausströmer im Strahl-Modus und bei normalem Heizbedarf die Ausströmer im Diffus-Modus angesteuert.
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Ein ähnliches Konzept verfolgt das Verfahren der
EP 1 236 593 A2 , bei dem der Betriebsmodus der Ausströmer in Abhängigkeit von einer berührungslos gemessenen Oberflächentemperatur der Haut eines Passagiers in der Klimazone automatisch ausgewählt wird.
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Beide bekannten Verfahren zeichnen sich durch geringe Energieeffizienz aus. Die Energieeinsparung, die sich durch Inaktivierung der Klimatisierung einer oder mehrerer Klimazonen im Vergleich zur aktiven Klimatisierung sämtlicher Klimazonen ergibt, ist unbefriedigend gering.
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Ferner ist aus der
DE 10 2009 008 414 A1 ein Verfahren zur Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem in Abhängigkeit einer Sitzplatzbelegung die Ausströmer für die ausgewählten Zonen des Innenraums in der Art der Ausströmung von einem Spotmodus (direktes Einblasen) in einen Diffusmodus oder umgekehrt umgeschaltet werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Klimatisierungsverfahren für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches sich durch höhere Energieeffizienz, d.h. größere Energieeinsparung bei Inaktivierung einer oder mehrerer Klimazonen im Vergleich zur aktiven Klimatisierung sämtlicher Klimazonen auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass für den Betrieb eines Ausströmers, der einer der Klimazonen zugeordnet ist, der Diffus-Modus dann vorgegeben wird, wenn die Klimatisierung einer benachbarten Klimazone inaktiviert ist, und der Strahl-Modus dann vorgegeben wird, wenn die Klimatisierung keiner der benachbarten Klimazonen inaktiviert ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung nutzt die grundsätzlichen bekannten Maßnahmen der Klimazonen-Inaktivierung und der Betriebsmodenwahl zwischen Diffus-Modus und Strahl-Modus, verknüpft diese jedoch in neuartiger Weise. So nimmt die Erfindung Abstand von dem bekannten Konzept, den Betriebsmodus eines einer bestimmten Klimazone zugeordneten Ausströmers in Abhängigkeit von einer Zustandsdetektion in derselben Klimazone vorzugeben. Vielmehr erfolgt die Modenvorgabe in Klimazonen-übergreifender Weise. So richtet sich die Vorgabe des Betriebsmodus des einer bestimmten Klimazone zugeordneten Ausströmers nach dem Aktivierungszustand der Klimatisierung einer benachbarten Klimazone. Für das konkrete Beispiel-Szenario eines nur mit dem Fahrer besetzten Kraftfahrzeugs bedeutet dies folgendes:
Aus Energieeinsparungsgründen ist es in diesem Szenario sinnvoll, nur die den Fahrersitz umfassende Klimazone aktiv zu klimatisieren. In den übrigen Klimazonen, in denen insbesondere der Beifahrersitz und die Rücksitze angeordnet sind, wird die Klimatisierung inaktiviert, d.h. abgeschaltet oder nicht aktiviert. Dieser Zustand in der Fahrgastzelle wird detektiert – sei es durch direkte Detektion der inaktiven Klimatisierung oder durch Detektion anderer Parameter, welche die Inaktivierung der Klimatisierung bedingen, beispielsweise eine Sitzplatz-Nichtbelegungserkennung. In Abhängigkeit von dieser Zustandserkennung wird dann der Betriebsmodus des oder der Ausströmer(s) der aktiven Klimazone vorgeben, nämlich insbesondere der Betrieb im Diffus-Modus.
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Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Betrieb des oder der Ausströmer(s) im Strahl-Modus aufgrund der damit verbundenen, erhöhten Strömungsgeschwindigkeit zu einem unerwünschten Luftaustausch zwischen der aktiven und den inaktiven Klimazonen führt. Mit anderen Worten werden die eigentlich inaktivierten Klimazonen wenigstens graduell doch mit klimatisiert, während andererseits fehltemperierte Luft aus den inaktiven Klimazonen in die aktive Klimazone eingetragen wird, was mit erhöhtem Klimatisierungsaufwand in der aktiven Klimazone kompensiert werden muss.
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Die erfindungsgemäße Vorgabe des Diffus-Modus für den oder die Ausströmer der aktiven Klimazone führt hingegen zur Ausbildung einer im Wesentlichen stationären Luftblase korrekt temperierter Luft. Diese Art der Klimatisierung wird zudem im Allgemeinen auch als besonders komfortabel empfunden. Lediglich in Fällen extremer Überhitzung oder Unterkühlung wird die strahlartige Einleitung von temperierter Luft als angenehmer empfunden. Bevorzugt sieht die Erfindung daher vor, dass die automatische Vorgabe jederzeit durch manuelle Einstellungen übersteuert werden kann.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff der „Vorgabe“ bzw. des „Vorgebens“ eines Betriebsmodus für einen Ausströmer im vorliegenden Kontext weit zu verstehen ist. So kann vorgesehen sein, dass die Vorgabe des Betriebsmodus durch entsprechende Ansteuerung des jeweiligen Ausströmers erfolgt. Mit anderen Worten wird bei dieser Variante der entsprechende Betriebsmodus des Ausströmers automatisch eingestellt. Im Fall, dass der Passagier in der betroffenen Klimazone eine andere Modeneinstellung wünscht, kann er dies, zumindest bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, durch manuelle Übersteuerung der automatischen Voreinstellung korrigieren.
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Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Vorgabe des Betriebsmodus durch einen entsprechenden Einstellungsvorschlag erfolgt, der einem betroffenen Passagier über eine Mensch/Maschine-Schnittstelle des Kraftfahrzeugs kommuniziert wird. Bei dieser Variante wird also der Betriebsmodus nicht automatisch eingestellt, sondern dem betroffenen Passagier lediglich der Ratschlag erteilt, aus Energieeffizienz- und Komfortgründen manuell eine entsprechende Einstellung, insbesondere die Einstellung des Diffus-Modus, vorzunehmen. Dieser Vorschlag kann über eine im Grunde beliebig konstruierte Mensch/Maschine-Schnittstelle, allgemein bekannt als HMI (Human/Machine-Interface) kommuniziert werden. Rein beispielhaft seien hier Signalleuchten, Display-Anzeigen in Wort und/oder Bild, Sprachanweisungen etc. genannt.
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Wie oben bereits erläutert, führt der erfindungsgemäße Betrieb der Ausströmer im Diffus-Modus nicht nur zu einer Steigerung der Energieeffizienz sondern oft auch zu einer Erhöhung des Klimakomforts. Als ein weiterer Vorteil ergibt sich zudem eine Erhöhung des akustischen Komforts, da im Diffus-Modus aufgrund der niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten geringere Strömungsgeräusche auftreten.
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Gleichwohl ist bevorzugt vorgesehen, dass im Fall einer Aktivierung sämtlicher Klimazonen für die Ausströmer der Strahl-Modus vorgegeben wird. Hierdurch kann eine bessere Klimatrennung benachbarter, aktiver Klimazonen erreicht werden.
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Auch Mischvarianten sind denkbar. So kann in Fällen, in denen jeder Klimazone mehrere Ausströmer zugeordnet sind, vorgesehen sein, dass für die einer gemeinsamen Grenze zweier aktiver Klimazonen nächst benachbarten Ausströmer der Strahl-Modus vorgegeben wird, wohingegen für denjenigen Ausströmer einer aktiven Klimazone, der einer gemeinsamen Grenze mit einer inaktiven Klimazone nächst benachbart ist, der Diffus-Modus vorgegeben wird.
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Wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, kann auch bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass ein in einer Klimazone angeordneter Passagiersitz mit einer Sitzplatzbelegungs-Detektionseinrichtung versehen ist und bei Detektion einer Nicht-Belegung des Passagiersitzes die Klimatisierung dieser Klimazone inaktiviert wird. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Aktivierung und Inaktivierung der Klimazonen manuell vorzunehmen, sei es als Ersatz einer automatisierten Steuerung oder im Rahmen einer Übersteuerungsmöglichkeit automatischer Vorgaben.
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Die Inaktivierung der Klimatisierung einer Klimazone wird insbesondere durch Unterbinden der Lufteinleitung in diese Klimazone über den zugeordneten Ausströmer realisiert. Typischerweise werden die Maßnahmen zur Inaktivierung einer Klimazone jedoch noch weiter gehen und nicht benötigte Flächenheizungen, Individual-Strahler oder -Lüfter etc. im Sinne deren Abschaltung oder Nicht-Aktivierung einschließen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine grob schematische Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall eines vollbesetzten Kraftfahrzeugs,
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2 eine grob schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall eines nur teilbesetzten Kraftfahrzeugs.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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Die 1 und 2 zeigen in grober Schematisierung zwei Szenarien für das erfindungsmäße Verfahren. Dargestellt ist jeweils in Draufsicht eine Fahrgastzelle 10 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Fahrgastzelle ist in 5 Klimazonen I, II, III, IV und V aufgeteilt. Der Fachmann wird verstehen, dass diese Aufteilung nicht durch konstruktive Elemente, wie beispielsweise Trennwände realisiert ist. Vielmehr ist eine Klimazone ein mehr oder weniger scharf abgegrenzter Teilraum der Fahrgastzelle 10, der mehr oder weniger unterschiedlich zu benachbarten Teilräumen klimatisierbar ist. Hierzu können in jeder Klimazone eine Mehrzahl von Klimatisierungsorganen unterschiedlicher Funktionsweise vorgesehen sein. Relevant für das erfindungsgemäße Verfahren sind jedoch lediglich Ausströmer 12, welche einen außerhalb der Fahrgastzelle 10 erzeugten, in unterschiedliche Teilströme aufgespaltenen und temperierten Luftstrom in das Innere der Fahrgastzelle 10 einleiten. Die zur Luftstromerzeugung, -aufspaltung und -temperierung erforderlichen Einrichtungen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und in den 1 und 2 nicht näher dargestellt. In den 1 und 2 sind die Ausströmer 12 jeweils mit der Bezugszeichendarstellung 12. x bezeichnet, wobei „x“ jeweils durch eine arabische Ziffer ersetzt ist, welche der römischen Ziffer entspricht, die diejenige Klimazone bezeichnet, welcher die Ausströmer 12 zugeordnet sind. In der Darstellung der 1 und 2 sind jeder Klimazone zwei Ausströmer 12 zugeordnet, nämlich Ausströmer 12.1, die der Klimazone I zugeordnet sind und Luft in diese einzuleiten vermögen, Ausströmer 12.2, die der Klimazone II zugeordnet sind und Luft in diese einzuleiten vermögen, Ausströmer 12.3, die der Klimazone III zugeordnet sind und Luft in diese einzuleiten vermögen, Ausströmer 12.4, die der Klimazone IV zugeordnet sind und Luft in diese einzuleiten vermögen und Ausströmer 12.5, die der Klimazone V zugeordnet sind und Luft in diese einzuleiten vermögen. Der Fachmann wird verstehen, dass die Anzahl und Anordnung der Ausströmer hier rein beispielhaft und aus Illustrationsgründen stark simplifiziert gezeigt sind.
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Weiter sind den 1 und 2 Passagiersitze 14 angedeutet, wobei jeweils ein Passagiersitz 14 in einer Klimazone positioniert ist. Die entsprechenden Bezugszeichen sind nach dem gleichen Prinzip wie die Bezugszeichen der Ausströmer 12 konstruiert. In Klimazone I ist Passagiersitz 14.1 angeordnet; in Klimazone II ist Passagiersitz 14.2 angeordnet; in Klimazone III ist Passagiersitz 14.3 angeordnet; in Klimazone IV ist Passagiersitz 14.4 angeordnet; in Klimazone V ist Passagiersitz 14.5 angeordnet. 1 illustriert ein Szenario einer vollbesetzten Fahrgastzelle 10, d.h. auf jedem der Passagiersitze 14 sitzt ein Passagier. Bevorzugt wird in einer solchen Situation für die Ausströmer 12 der Strahl-Betriebsmodus vorgegeben, der es erlaubt, jede der Klimazonen individuell nach den Vorlieben des jeweiligen Passagiers zu klimatisieren und stationäre Strömungsfelder mit vergleichsweise scharfen Grenzen, nämlich scharfen Klimazonengrenzen, auszubilden. Der Vorteil der jeweils individuellen Temperierung wird allerdings mit maximalem Energieverbrauch, erhöhtem Geräuschpegel und unter Umständen unangenehmem Zugempfinden in den einzelnen Klimazonen erkauft. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch in diesem Szenario möglich, die in 1 dargestellte Vorgabe manuell zu übersteuern und einzelne oder alle Ausströmer 12 im Diffus-Modus zu betreiben.
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2 illustriert ein zweites Szenario, bei dem lediglich der Fahrersitz in der Klimazone I und der insbesondere im Chauffeur-Wagen bevorzugte Fahrgastsitz in Klimazone III besetzt sind. Diese Sitzbelegungs-Verteilung kann mittels einer geeigneten Sensorik erfasst werden. Der Fachmann kennt hierzu in die Passagiersitze eingebaute Drucksensoren, berührungslos arbeitende optische oder IR-Sensoren sowie andere konstruktive Ausgestaltungen von Sensoren für eine geeignete Sitzplatzbelegungs-Detektion. Außer der Belegung der Passagiersitze 14.1 und 14.3 erkennt diese Sensorik insbesondere auch die Nicht-Belegung der Passagiersitze 14.2., 14.4. und 14.5. In den zugeordneten Klimazonen II, IV und V wird aus Gründen der Energieeinsparung die Klimatisierung inaktiviert, d.h. die Ausströmer 12.2, 12.4 und 12.5 werden abgeschaltet oder es wird auf ihre Anschaltung verzichtet.
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Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu der Inaktivierung der Klimazonen II, IV und V in den aktiven Klimazonen I und III, in denen die Ausströmer 12.1 und 12.3 nach wie vor Luft in die Fahrgastzelle 10 einleiten, als Betriebsmodus für die Ausströmer 12.1 und 12.3 der Diffus-Modus vorgegeben. Die unterschiedliche Form der grau schattierten Strömungspfeile in den 1 und 2 soll die unterschiedlichen Betriebsmoden symbolisieren.
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Bevorzugt lässt sich auch diese Betriebsmoden-Vorgabe manuell übersteuern, was insbesondere dem starken Temperierungsbedürfnis stark überhitzter oder unterkühlter Passagiere entgegenkommt.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere muss die Inaktivierung bestimmter Klimazonen nicht zwingend automatisiert auf Basis irgendeiner Messung in den Klimazonen, erst recht nicht zwingend auf Basis einer Sitzplatzbelegungs-Detektion, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch möglich, einzelne Klimazonen manuell zu aktivieren oder zu inaktivieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrgastzelle
- 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5
- Ausströmer
- 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5
- Passagiersitze
- I, II, III, IV, V
- Klimazonen
