DE102015221547A1

DE102015221547A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Außenluft

Info

Publication number: DE102015221547A1
Application number: DE102015221547.4A
Authority: DE
Inventors: Florian Gangauf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand mittels einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtung, wobei die Energie zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsvorrichtung aus einer fahrzeugexternen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugladestation, bezogen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand mittels einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtung.
Die Luftverschmutzung von Großstädten wird ein immer ernster zu nehmendes Problem. Um diesem Problem entgegenzuwirken sind bereits seit längerem Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung der Außenluft mittels in Kraftfahrzeugen angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtungen bekannt. Dabei wird das Fahrzeug als Luftreinigungsfilter verwendet, um der Luftverschmutzung, die insbesondere in Ballungszentren erheblich sein kann, entgegen zu wirken.
So ist bspw. aus der DE 43 18 738 C1 ein Verfahren zum Reinigen der Luft während der Fahrt des Kraftfahrzeugs unter Verwendung herkömmlicher Filter und/oder Katalysatoren bekannt, wobei die Filter und/oder Katalysatoren keine für den Betrieb des Kraftfahrzeugs notwendigen Bestandteile darstellen.
Aus der EP 0 707 989 A1 ist eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Reinigen der Außenluft bei geparktem Fahrzeug bekannt, wobei zum Betreiben der Vorrichtung am Fahrzeug angebrachte Solarzellen als Energiequelle vorgehen sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die von den Solarzellen erzeugte Energie in einem Zwischenspeicher gespeichert werden, und dann für den elektrischen Antrieb der Reinigungsvorrichtung verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung kann aufgrund der Energiegewinnung mittels der Solarzellen unwirtschaftlich sein, da die Höhe der Energiegewinnung maßgeblich vom Wetter abhängig ist, und bei der Verwendung von im Fahrzeug verbauten Akkumulatoren zur Zwischenspeicherung der Energie erhebliche Kosten entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein verbessertes Verfahren, sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Reinigung der Außenluft mittels einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtung, insbesondere unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindung liegt zunächst die grundlegende Überlegung zugrunde, dass derzeit der Trend in Richtung Elektromobilität geht, d. h. es werden vermehrt Fahrzeuge mit Elektroantrieb entwickelt und zum Verkauf angeboten. Sog. Plug-In-Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge müssen zur Aufrechterhaltung des Elektroantriebs regelmäßig über eine externe Ladestelle mit Energie „betankt” werden. Dieser Ladevorgang dauert – je nach Ausgestaltung der Ladestation – ein bis mehrere Stunden.
Der Kern der Erfindung liegt nun darin, diese Ladezeit sinnvoll zu nutzen. Erfindungsgemäß wird deshalb als erste Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand, also bei Nichtbetrieb des Fahrzeugs, mittels einer in einem Kraftfahrzeugs angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Energie zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsvorrichtung aus einer fahrzeugexternen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugladestation, bezogen wird.
Unter dem Begriff Außenluft ist die Luft außerhalb des Fahrzeugs zu verstehen, d. h. das es kann sich um die Luft im Freien oder auch um die Luft in einer Tiefgarage handeln.
Vorteilhafterweise findet die Reinigung der Außenluft während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs (d. h. das Fahrzeug ist an die Ladestation angeschlossen) zum Aufladen von Energiespeichern, welche die Energie für eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs speichern, statt, d. h. es wird zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsanlage nicht auf die (gespeicherte) Energie, die vorrangig für den elektrischen Antrieb zu Verfügung steht, zurückgegriffen, sondern direkt auf die Energie der externen Energiequelle. Insbesondere, wenn das Fahrzeug ohnehin für einen längeren Zeitraum an die externe Energiequelle angeschlossen ist (z. B. über Nacht), kann die Zeit, während das Fahrzeug an die externe Ladestelle angeschlossen ist, sinnvoll genutzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Betrieb der Außenluft-Reinigungsanlage auch an weitere Bedingungen geknüpft sein. So kann die Außenluft-Reinigungsanlage nur dann Betrieben werden, wenn das Fahrzeug mit einer externen Energiequelle verbunden ist, und sich das Kraftfahrzeug in einem erlaubten Außenluft-Reinigungsbereich (z. B. Tiefgarage oder in einem Ballungszentrum) befindet. Ebenso kann die Reinigung der Außenluft an die Uhrzeit gekoppelt sein, d. h. ein Reinigungsprozess findet nur dann statt, wenn eine erlaubte Tageszeit vorliegt. Derartige weitere Bedingungen können entweder fest definiert oder durch den Nutzer des Fahrzeugs individuell vorgebbar sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet der Reinigungsprozess während des Ladevorgangs, also während das Fahrzeug an die externe Energiequelle, insbesondere an die Ladestation angeschlossen ist, erst dann statt, wenn die Energiespeicher im Kraftfahrzeug, die geladen werden sollen, vollständig aufgeladen sind, oder einen vorgegebenen Ladezustandsgrenzwert erreicht oder überschritten haben.
Um einen Anreiz für den Nutzer des Fahrzeugs zur Reinigung der Außenluft zu schaffen, kann der Betrieb der Außenluft-Reinigungsanlage mit einem Belohnungssystem gekoppelt werden. Hierzu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass beim Reinigen der Außenluft eine den Reinigungsvorgang betreffende Information (z. B. Information, dass eine Reinigung der Außenluft vorgenommen wird bzw. wurde und/oder Dauer des Reinigungsvorgangs und/oder Luftvolumen, das gereinigt wurde) erzeugt und im Fahrzeug gespeichert und/oder an eine fahrzeugexterne Zentraleinheit übermittelt wird. Durch eine entsprechend ausgebildete Auswerteeinheit kann dann als Belohnung für den Beitrag zur Luftreinigung der Preis für die Ladeenergie reduziert werden, ein günstigeres oder kostenloses Parken gestattet, und/oder eine Einfahrtserlaubnis in die Innenstadt oder sonstige „sensible” Bereich erteilt werden. Ebenso denkbar wäre eine Steuervergünstigung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf eine Außenluft-Reinigungsanlage in einem Kraftfahrzeug zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand, also bei Nichtbetrieb des Fahrzeugs gerichtet, wobei die Außenluft-Reinigungsvorrichtung eine Schnittstelle zu einer fahrzeugexternen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugladestation umfasst, und die Energie zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsvorrichtung aus der fahrzeugexternen Energiequelle beziehbar ist. Vorteilhafterweise ist die Außenluft-Reinigungsanlage derart ausgestaltet, dass die Außenluft-Reinigungsanlage die Außenluft-Reinigungsanlage während der Zeit, zu der das Kraftfahrzeug mit der fahrzeugexternen Energiequelle verbunden ist, insbesondere während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs zum Aufladen von Energiespeichern, welche die Energie für eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs speichern, die Energie zum Reinigen der Außenluft direkt aus der fahrzeugexternen Energiequelle bezieht und für die Reinigung der Außenluft verwendet, d. h. es findet keine Zwischenspeicherung der Energie statt. Vielmehr wird die Energie der externen Energiequelle direkt der Antriebseinheit für die Außenluft-Reinigungsanlage zugeführt.
Um ein bereits oben erwähntes Belohnungssystem ermöglichen zu können, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Reinigen der Außenluft ein den Reinigungsvorgang betreffende Information erzeugbar und im Fahrzeug speicherbar und/oder an eine fahrzeugexterne Zentraleinheit übermittelbar sein.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Außenluft-Reinigungsanlage bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, die ggf. auch in Kombination zum Einsatz kommen können. So kann derjenige Teil der Außenluft-Reinigungsanlage, der für die Reinigung der Außenluft zuständig ist, zumindest Teile einer für die Reinigung und/oder Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums vorhandenen Heiz-Klimaeinheit umfassen, d. h. das Reinigen der Außenluft kann über das ohnehin vorhandene Klimagerät mit normalem Membranfilter (evtl. leichte Anpassung oder Überdimensionierung notwendig) geschehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Reinigungssystem mit aktivem Filter, welches separat erworben werden kann, verwendet werden. Ein derartiges zusätzliches (Filter-)System kann in geeigneten Hohlräumen des Fahrzeugs, z. B. im Bereich der Motorklappe, des Kofferraumdeckels oder des Dachmoduls verbaut werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Außenluft-Reinigungsvorrichtung auch an eine fahrzeuginterne Energieversorgungseinheit, wie z. B. ein Solardach oder eine Stromspeichereinheit (z. B. Hochvoltspeicher) angeschlossen sein, so dass die Außenluft-Reinigungsvorrichtung auch dann Betrieben werden kann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an eine fahrzeugexterne Stromquelle angeschlossen ist.
Die Erfindung wird nun anhand nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Reinigen der Außenluft, und
2 eine in einem Kraftfahrzeug integrierte Vorrichtung zur Reinigung der Außenluft.
Das in der 1 dargestellte Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Reinigung der Außenluft mittels einer in einem Fahrzeug integrierten Außenluft-Reinigungsvorrichtung beginnt im Schritt 10 sobald festgestellt wird, dass das Fahrzeug an eine fahrzeugexterne Energiequelle, insbesondere eine Ladestation zum Laden von Energiespeichern im Fahrzeug angeschlossen ist. Sobald eine derartige Verbindung festgestellt wird, können in einem nächsten Schritt 20 noch weitere Bedingungen, abgefragt werden, welche erfüllt sein müssen, um den Reinigungsprozess der Außenluft zu starten. Bei dieser Abfrage kann es sich beispielsweise um den Ladezustand der zu ladenden Energiespeicher und/oder die Position des Fahrzeugs und/oder die Uhrzeit handelt. Wird z. B. festgestellt, dass der Ladezustand der Energiespeicher bereits einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet (z. B. 80%), und/oder dass sich das Fahrzeug in einem Ballungszentrum befindet, und/oder dass sich die Zeit in einem vorgegebenen erlaubten Zeitfenster befindet, gelten alle Bedingungen für den Start des Außenluftreinigungsprozesses als erfüllt und die Außenluft-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Außenluft wird im Schritt 30 aktiviert. Abschließend wird im Schritt 40 entweder zu Beginn (und/oder zum Ende des Reinigungsprozesses) oder fortlaufend ein mit dem Reinigungsprozess im Zusammenhang stehendes Signal erzeugt und in einer fahrzeugexternen Speichereinheit gespeichert. Hierbei kann es sich entweder um die Dauer des Reinigungsprozesses und/oder um das durch die Reinigungsvorrichtung geströmte Luftvolumen handeln. Diese Information kann dann für weitere Systeme, wie z. B. für sog. Incentive-Systeme, die einen Anreiz zum Verwenden der Außenluft-Reinigungsanlage bieten (z. B. günstigeres Laden, kostenloses Parken, Einfahrtsberechtigungen), genutzt werden.
Die 2 zeigt nun ein Kraftfahrzeug FZG mit einem Elektromotor eM zum Antreiben des Fahrzeugs FZG. Die Energie für den Elektromotor eM wird über Hochvoltspeicher eS1, eS2 und eSn bereitgestellt, welche über eine externe Ladestation LSt aufgeladen werden.
Weiter umfasst das Kraftfahrzeug FZG eine Außenluft-Reinigungsvorrichtung ALR, welche zumindest Teile einer ohnehin vorhandenen Klimaanlage KA zur Reinigung und Klimatisierung der Luft im Fahrzeuginnenraum, und ein aktives Filterelement F umfasst. Die Außen-Reinigungsvorrichtung ALR ist über eine Schnittstelle SSt und entsprechende Stromleitungen L mit der externen Ladestation LSt verbunden.
Während Kraftfahrzeug FZG, und somit auch die Außenluft-Reinigungsvorrichtung ALR mit der fahrzeugexternen Ladestation verbunden ist, kann (entweder dauerhaft oder nur, wenn weitere Bedingungen erfüllt sind) die Außenluft-Reinigungsvorrichtung ALR aktiviert werden und so zum Reinigen der Außenluft dienen. Während der Reinigungsvorgang stattfindet, sendet die Außenluft-Reinigungsvorrichtung ALR über eine Datenverbindung (gestrichelte Linie) eine den Reinigungsvorgang betreffende Information (z. B. Außenluft-Reinigung wurde gestartet bzw. ist aktiv, oder Dauer der Außenluft-Reinigung) an eine im Fahrzeug integrierte Speichereinheit S. Diese Speichereinheit S kann diese Information, oder eine aus dieser Information abgeleitete Information s an fahrzeugexterne Zentraleinheiten, hier an eine in der Ladestation LSt integrierte Zentraleinheit ZE senden. Empfängt die Zentraleinheit ZE ein Signal, das darauf hinweist, dass das Fahrzeug FZG eine Außenluft-Reinigung vornimmt bzw. für eine bestimmte Dauer vorgenommen hat, veranlasst diese Zentraleinheit ZE eine Anpassung des Strompreises für das Kraftfahrzeug FZG.
Durch eine derartige Vorrichtung und ein – wie oben beschrieben ausgestaltetes – entsprechendes Verfahren zum Reinigen der Außenluft kann somit eine sog. Win-Win-Situation erzeugt werden. Zum einen dient die Reinigung der Außenluft der Umwelt, und gleichzeitig können dem Nutzer des Fahrzeugs verschiedene Vergünstigen oder sonstige Vorteile gewährt werden.
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 4318738 C1 [0003]
EP 0707989 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand mittels einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Außenluft-Reinigungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsvorrichtung (ALR) aus einer fahrzeugexternen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugladestation (LSt), bezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Außenluft während der Zeit, zu der das Kraftfahrzeug (FZG) mit der fahrzeugexternen Energiequelle (LSt) verbunden ist, insbesondere während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs (FZG) zum Aufladen von Energiespeichern (eS1, eS2, eSn), welche die Energie für eine elektrische Antriebseinheit (eM) des Kraftfahrzeugs (FZG) speichern, stattfindet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Außenluft stattfindet, wenn das Kraftfahrzeug (FZG) an die fahrzeugexterne Energiequelle (LSt) angeschlossen ist und mindestens eine weitere Bedingung (20) erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Außenluft stattfindet, wenn das Kraftfahrzeug (FZG) an eine fahrzeugexterne Fahrzeugladestation (LSt) zum Laden der Energiespeicher (eS1, eS2, eSn) angeschlossen ist und der Ladevorgang zumindest teilweise oder vollständig abgeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim und/oder nach dem Reinigen der Außenluft eine den Reinigungsvorgang betreffende Information (s) erzeugt und im Fahrzeug (FZG) gespeichert und/oder an eine fahrzeugexterne Zentraleinheit (ZE) übermittelt wird.
Außenluft-Reinigungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Reinigung der Außenluft im Fahrzeugstillstand, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenluft-Reinigungsvorrichtung (ALR) eine Schnittstelle (SSt) zu einer fahrzeugexternen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugladestation (LSt) umfasst, und die Energie zum Betreiben der Außenluft-Reinigungsvorrichtung (ALR) aus der fahrzeugexternen Energiequelle (LSt) beziehbar ist.
Außenluft-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenluft-Reinigungsanlage (ALR) während der Zeit, zu der das Kraftfahrzeug (FZG) mit der fahrzeugexternen Energiequelle (LSt) verbunden ist, insbesondere während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs (FZG) zum Aufladen von Energiespeichern (eS1, eS2, eSn), welche die Energie für eine elektrische Antriebseinheit (eM) des Kraftfahrzeugs (FZG) speichern, die Energie zum Reinigen der Außenluft direkt aus der fahrzeugexternen Energiequelle (LSt) bezieht und für die Reinigung der Außenluft verwendet.
Außenluft-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Reinigen der Außenluft eine den Reinigungsvorgang betreffende Information (s) erzeugbar und im Fahrzeug (FZG) speicherbar und/oder an eine fahrzeugexterne Zentraleinheit (ZE) übermittelbar ist.
Außenluft-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenluft-Reinigungsvorrichtung (ALR) zumindest Teile einer für die Reinigung und/oder Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums vorhandenen Heiz-Klimaeinheit (KA) verwendet.
Außenluft-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenluft-Reinigungsvorrichtung (ALR) ein von einer für die Reinigung und/oder Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums vorhandene Heiz-Klimaanlage (KA) unabhängiges aktives Filterelement (F) verwendet.