DE102015112357A1 - Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem temperierbaren Frachtraum - Google Patents

Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem temperierbaren Frachtraum Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums (1) von einem Fahrzeug mit einer mit konventioneller Energie und zusätzlich mit Photovoltaikenergie betreibbaren Klimaanlage (2) zum Heizen und Kühlen des Frachtraums (1) und mit einem Steuergerät (3) für die Klimaanlage (2), das derart ausgelegt ist, um eine Ist-Temperatur in dem Frachtraum (1) durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen, mit den folgenden Schritten: A) Bestimmen einer ersten Soll-Temperatur, für den Fall dass Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, und einer zweiten Soll-Temperatur, für den Fall dass keine Photovoltaikenergie zur Verfügung steht; B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht und b1) Auswählen der ersten Soll-Temperatur; oder b2) Auswählen der zweiten Soll-Temperatur; und C) Heizen oder Kühlen des Frachtraums (1) um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur anzugleichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem temperierbaren Frachtraum.
  • Technisches Gebiet sind Transportfahrzeuge, wie Lastkraftwagen (LKW), mit einem klimatisierten Frachtraum, die bestimmungsgemäß zum Transport von temperaturempfindlichen Produkten (z.B. Lebensmittel, Pflanzen) eingesetzt werden.
  • Derartige Fahrzeuge haben einen thermisch isolierten Frachtraum. Der Frachtraum kann im Inneren bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden. Zum Beispiel zum Transport von Tiefkühlwaren beträgt die Temperatur bis –18°C. Konventionelle Fahrzeuge verfügen zum Temperieren über eine Klimaanlage, die eine Heizung und/oder ein Kühlaggregat umfasst und mit fossiler Energie betrieben wird. Ein typisches Beispiel zur Energieerzeugung ist ein Diesel-Kühlaggregat, das im vorderen Bereich des Frachtraums montiert ist. Es können genauso mit elektrischer Energie betriebene Kühlaggregate zum Temperieren des Frachtraums eingesetzt werden.
  • Es ist bekannt Photovoltaikenergie zum Kühlen von Frachträumen bei Kühl-Lkw`s einzusetzen. In der DE 10 2012 105 022 A1 ist zum Beispiel ein System zur Optimierung des Energiebedarfs für ein Kühlaggregat in einem LKW zum Transport von gekühlten Waren beschrieben. Dazu ist ein organisches flexibles Photovoltaikmodul am Aufbau des LKW`s angeordnet. Der erzeugte Strom wird einem Kühlaggregat zugeführt. Es wird kein Verfahren zur Optimierung der Temperierung vorgeschlagen, sondern es soll lediglich die Energieerzeugung im Betrieb mit einer vorteilhaften Solarzelle verbessert werden.
  • Die EP 2596978 betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem thermisch isolierten Raum, in dessen Inneren die Temperatur unabhängig von der Außentemperatur auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann. Es ist eine Antriebsstromversorgungseinrichtung zum Antreiben des Elektrofahrzeugs vorgesehen. Daneben versorgt eine autonome Stromversorgungseinrichtung die Temperierung des Innenraums unabhängig von den Fahrzeugressourcen. Die autonome Stromversorgungseinrichtung umfasst eine Photovoltaikeinrichtung mit einer Solarzelle. Problematisch ist bei der Kühlung auf tiefe Temperaturen, zum Beispiel für tiefgefrorene Produkte, dass die Menge der vom Kühlaggregat benötigten elektrischen Energie größer ist als die von einem Photovoltaikmodul erzeugte Energiemenge. Auch wenn die Stromversorgungseinrichtung zusätzlich eine Batterie umfasst, reicht der von der Solarzelle erzeugte Strom nur für eine begrenzte Zeit zum Betrieb eines Kühlaggregats. Darin wird ebenfalls kein Verfahren zur Optimierung der Temperierung im Innenraum vorgeschlagen.
  • Die DE 11 2010 000 733 T5 beschreibt das Solarenergiemanagement in einem Fahrzeug. Hier wird das Problem angesprochen, dass zum Beispiel bei einem Hybridfahrzeug Solarenergie zum Antrieb alleine nicht ausreicht. Es soll die von einer Photovoltaikanlage erhaltene Energie zum Laden einer Energiespeichervorrichtung eingesetzt werden. Dazu wird ein Energiemanagement mit einer Batterie vorgeschlagen. Darin wird kein Transportfahrzeug angesprochen und insbesondere ist zum Temperieren eines Frachtraums unter Verwendung von Solarenergie nichts offenbart.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums vorzuschlagen, dass die Nachteile im Stand der Technik überwindet und insbesondere die Verwendung von photovoltaischer Energie zum Heizen oder Kühlen für ein Fahrzeug mit einem temperierbaren Frachtraum verbessert. Außerdem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Fahrzeug mit einem entsprechend temperierten Frachtraum zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem temperierbaren Frachtraum gemäß dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug mit einer mit konventioneller (fossiler, elektrischer) Energie und zusätzlich mit Photovoltaikenergie betreibbaren Klimaanlage zum Heizen und Kühlen des Frachtraums und mit einem Steuergerät für die Klimaanlage, das derart ausgelegt ist, um eine Ist-Temperatur in dem Frachtraum durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • A) Bestimmen einer ersten Soll-Temperatur, für den Fall dass Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, und einer zweiten Soll-Temperatur, für den Fall dass keine Photovoltaikenergie zur Verfügung steht;
    • B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht und
    • b1) auswählen der ersten Soll-Temperatur oder
    • b2) auswählen der zweiten Soll-Temperatur; und
    • C) Heizen oder Kühlen des Frachtraums um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur anzugleichen.
  • Das Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums optimiert die Nutzung der Photovoltaikenergie. Photovoltaikenergie führt zu einem verstärkten Heizen oder Kühlen, indem einfach die zu erreichende Soll-Temperatur angepasst wird. Dadurch kann die zur Verfügung stehende Photovoltaikenergie als zusätzliche Wärme oder Kälte im temperierten Frachtraum gespeichert werden. Das Steuergerät realisiert im einfachsten Fall eine Standard Soll-Ist-Regelung. Dazu werden die entsprechend der Ware (z.B. Fleisch, Fisch, Obst, Gemüse, Blumen) möglichen Soll-Temperaturen bestimmt. Die erste Soll-Temperatur kann einer idealen Ist-Temperatur (Transporttemperatur) entsprechen und die zweite Soll-Temperatur kann einer noch zulässigen Ist-Temperatur entsprechen. Zum Beispiel kann Frischfleisch bei einer Temperatur von 7°C noch transportiert werden, wobei 4°C optimal sind. Steht nun Photovoltaikenergie zur Verfügung, kann von der noch zulässigen Ist-Temperatur (7°C) auf die ideale Ist-Temperatur (4°C) gekühlt w erden. Für andere Waren, wie Blumen beim Transport im Winter tritt der umgekehrte Fall ein.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt des Verfahrens ist die erste Soll-Temperatur eine minimale Soll-Temperatur und die zweite Soll-Temperatur eine maximale Soll-Temperatur. Der Frachtraum wird gekühlt, um die von der Klimaanlage im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen oder maximalen Soll-Temperatur anzugleichen. Dieser Aspekt betrifft das reine Kühlen gemäß dem Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums. Dabei entspricht die minimale Temperatur der Soll-Temperatur, gegen die bei zur Verfügung stehen der Photovoltaikenergie die Ist-Temperatur geregelt wird. Hier kann die Erfindung in einem Kühl-LKW eingesetzt werden, also wenn die Klimaanlage ein reines Kühlaggregat ist.
  • Ein alternativer Aspekt betrifft das Heizen gemäß dem Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums, wobei die erste Soll-Temperatur eine maximale Soll-Temperatur ist und die zweite Soll-Temperatur eine minimale Soll-Temperatur ist. Der Frachtraum wird geheizt, um die von der Klimaanlage im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen oder maximalen Soll-Temperatur anzugleichen. Hier entspricht die minimale Temperatur der Soll-Temperatur, gegen die ohne zur Verfügung stehende Photovoltaikenergie die Ist-Temperatur geregelt wird. In diesem Fall wird die Erfindung beim Heizen eines Frachtraums, zum Beispiel beim Transport von Blumen verwirklicht, also wenn die Klimaanlage eine reine Heizung ist.
  • Bevorzugt wird im Schritt B) beim Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, eine photovoltaisch erzeugte elektrische Energie mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Unterhalb des Schwellwerts bleibt dabei die Photovoltaikenergie bei dem Verfahren unberücksichtigt. Damit wird ein kurzzeitiges Ändern der Soll-Temperatur verhindert.
  • Ferner bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass Schritt B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt wird. So kann vermieden werden, dass zum Beispiel während einer Nachtfahrt dauernd geregelt wird. Der Zeitraum kann auch dynamisch angepasst werden, um zwischen einer kurzzeitigen Verdunkelung (z.B. Fahrt durch einen Tunnel) und einer Nachtfahrt zu unterscheiden.
  • Gemäß einem vorteilhaften Aspekt wird im Schritt B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, die Stärke der photovoltaisch erzeugten Leistung ermittelt wird und in Abhängigkeit davon die Stärke des Heizens (bzw. Heizenergie) oder Kühlens (Kühlenergie) des Frachtraum, um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur angepasst wird. So wird in Abhängigkeit der Stärke der photovoltaisch erzeugten Leistung, die Heizleistung bzw. Kühlleistung dynamisch angepasst.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einem wie oben beschriebenem temperierten Frachtraum, welches Fahrzeug eine mit konventioneller (fossiler, elektrischer) Energie und zusätzlich mit Photovoltaikenergie betreibbare Klimaanlage zum Heizen und Kühlen des Frachtraums auf eine Ist-Temperatur und ein Steuergerät für die Klimaanlage, das derart ausgelegt ist, um eine Ist-Temperatur in dem Frachtraum durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen, umfasst.
  • Bevorzugt umfasst die Klimaanlage des Fahrzeugs ein Dieselaggregat. Ferner bevorzugt umfasst die Klimaanlage ein Photovoltaikmodul mit einer (flexiblen) Solarzelle zur Erzeugung von Photovoltaikenergie. Vorteilhafterweise umfasst das Steuergerät für die Klimaanlage einen im Frachtraum angeordneten Temperatursensor zur Bestimmung der Ist-Temperatur.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen beschreiben gleiche Merkmale in allen Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Frachtraum, der gemäß dem Verfahren der Erfindung temperiert wird; und
  • 2 Ablaufdiagramm zur Anwendung eines Verfahrens zum Temperieren eines Frachtraums von einem Fahrzeug.
  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug (angedeutet mit den Rädern) mit einem temperierten Frachtraum 1. In diesem Beispiel könnte es sich um einen Kühl-LKW handeln. Das Fahrzeug hat dabei eine Klimaanlage 2, die mit Dieselkraftstoff als fossiler Energiequelle 4 betrieben wird. Zusätzlich ist ein Photovoltaikmodul 5 mit einer Solarzelle am Aufbau des Frachtraums 1 angeordnet, um die Klimaanlage 2 zusätzlich mit Photovoltaikenergie zum Heizen und Kühlen des Frachtraums 1 zu versorgen. Die Klimaanlage 2 verfügt über ein Steuergerät 3, um eine im Frachtraum 1 mit einem Temperatursensor 33 gemessene Ist-Temperatur durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Temperieren eines Frachtraums des Fahrzeugs aus 1. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • A) Bestimmen einer ersten Soll-Temperatur, für den Fall dass Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, und einer zweiten Soll-Temperatur, für den Fall dass keine Photovoltaikenergie zur Verfügung steht; (beide Temperaturen werden zum Beispiel vom Fahrer entsprechend der transportierten Ware eingestellt.)
    • B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht (dazu kann die im Photovoltaikmodul zur Verfügung stehende elektrische Leistung mit einem Schwellwert verglichen werden) und
    • b1) auswählen der ersten Soll-Temperatur (falls Photovoltaikenergie ja); oder
    • b2) auswählen der zweiten Soll-Temperatur (falls Photovoltaikenergie nein); und
    • C) Heizen oder Kühlen des Frachtraums um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur anzugleichen (Realisierung einer Soll-Ist-Regelung).
  • An diesem Ablaufdiagramm können die beiden Fälle eines reinen Kühlens oder Heizens erläutert werden. Im Fall eines reinen Kühlens, also wenn die Klimaanlage durch ein Kühlaggregat realisiert ist, dann ist die im Schritt A gewählte erste Soll-Temperatur eine minimale Soll-Temperatur und die zweite Soll-Temperatur eine maximale Soll-Temperatur (T1 < T2). Steht Photovoltaikenergie zur Verfügung (Schritt b1) wird auf die energetisch ungünstigere minimale Temperatur gekühlt (Schritt C), indem die vom Kühlaggregat im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen Soll-Temperatur angeglichen wird. Steht keine Photovoltaikenergie zur Verfügung (Schritt b2) wird auf die energetisch günstigere maximale Temperatur gekühlt (Schritt C), indem die vom Kühlaggregat im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten maximalen Soll-Temperatur angeglichen wird. So kann die Erfindung in einem Kühl-LKW verwirklicht werden.
  • Der umgekehrte Fall betrifft das reine Heizen, wie es zum Beispiel bei einem Blumentransport im Winter verwirklicht wird. Die im Schritt A gewählte erste Soll-Temperatur ist eine maximale Soll-Temperatur und die zweite Soll-Temperatur ist eine minimale Soll-Temperatur (T1 > T2). Steht Photovoltaikenergie zur Verfügung (Schritt b1) wird auf die energetisch ungünstigere maximale Temperatur geheizt (Schritt C), indem die von einer Heizung im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten maximalen Soll-Temperatur angeglichen wird. Steht keine Photovoltaikenergie zur Verfügung (Schritt b2) wird auf die energetisch günstigere minimale Temperatur geheizt (Schritt C), indem die von der Heizung im Frachtraum erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen Soll-Temperatur angeglichen wird.
  • Im vorliegenden Fall wird im Schritt B) beim Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, eine photovoltaisch erzeugte elektrische Energie mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, wobei der Schritt B) in vorbestimmten Zeitintervallen (Millisekunden bis Stunden) periodisch wiederholt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012105022 A1 [0004]
    • EP 2596978 [0005]
    • DE 112010000733 T5 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Temperieren eines Frachtraums (1) von einem Fahrzeug mit einer mit konventioneller Energie und zusätzlich mit Photovoltaikenergie betreibbaren Klimaanlage (2) zum Heizen und Kühlen des Frachtraums (1) und mit einem Steuergerät (3) für die Klimaanlage (2), das derart ausgelegt ist, um eine Ist-Temperatur in dem Frachtraum (1) durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen, mit den folgenden Schritten: A) Bestimmen einer ersten Soll-Temperatur, für den Fall dass Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, und einer zweiten Soll-Temperatur, für den Fall dass keine Photovoltaikenergie zur Verfügung steht; B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht und b1) Auswählen der ersten Soll-Temperatur; oder b2) Auswählen der zweiten Soll-Temperatur; und C) Heizen oder Kühlen des Frachtraums (1) um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur anzugleichen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Soll-Temperatur eine minimale Soll-Temperatur ist und die zweite Soll-Temperatur eine maximale Soll-Temperatur ist, und wobei der Frachtraum (1) gekühlt wird, um die von der Klimaanlage (2) im Frachtraum (1) erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen oder maximalen Soll-Temperatur anzugleichen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Soll-Temperatur eine maximale Soll-Temperatur ist und die zweite Soll-Temperatur eine minimale Soll-Temperatur ist, und wobei der Frachtraum (1) geheizt wird, um die von der Klimaanlage (2) im Frachtraum (1) erzeugte Ist-Temperatur der festgelegten minimalen oder maximalen Soll-Temperatur anzugleichen.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Schritt B) beim Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, eine photovoltaisch erzeugte elektrische Energie mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Schritt B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Schritt B) Ermitteln ob Photovoltaikenergie zur Verfügung steht, die Stärke der photovoltaisch erzeugten Leistung ermittelt wird und in Abhängigkeit davon die Stärke des Heizens oder Kühlens des Frachtraums (1) um die Ist-Temperatur an die ausgewählte erste oder zweite Soll-Temperatur anzugleichen, angepasst wird.
  7. Fahrzeug mit einem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bis 6 temperierten Frachtraum (1), welches Fahrzeug eine mit fossiler Energie und zusätzlich mit Photovoltaikenergie betreibbare Klimaanlage (2) zum Heizen und Kühlen des Frachtraums (1) auf eine Ist-Temperatur und ein Steuergerät (3) für die Klimaanlage (2), das derart ausgelegt ist, um eine Ist-Temperatur in dem Frachtraum (1) durch Heizen oder Kühlen an eine Soll-Temperatur anzugleichen, umfasst.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Klimaanlage (2) ein Dieselaggregat (4) umfasst.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Klimaanlage (2) ein Photovoltaikmodul (5) mit einer Solarzelle umfasst.
  10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das Steuergerät (2) für die Klimaanlage einen im Frachtraum (1) angeordneten Temperatursensor (33) zur Bestimmung der Ist-Temperatur umfasst.
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