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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2011 051 285 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird die Klimaanlage als Wärmepumpe zum Beheizen des Innenraums des Fahrzeugs betrieben. Dabei umfasst die Klimaanlage einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf, einen in dem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels, einen in dem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdichter zum Verdichten des Kältemittels und einen Lüfter zum Fördern von den Verdampfer umströmender Luft. Üblicherweise sind in dem Kältemittelkreislauf ferner ein Expansionselement zum Expandieren des Kältemittels und eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Kältemittels angeordnet, wobei die Kühleinrichtung beispielsweise ein Kondensator zum Kondensieren beziehungsweise Verflüssigen des Kältemittels ist.
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Ferner offenbart die
DE 10 2014 200 221 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Heiz-Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmepumpensystem.
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Außerdem ist aus der
JP H07 285324 A eine Klimaanlage für ein Fahrzeug bekannt, wobei die Klimaanlage als Wärmepumpe betrieben wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein besonders hoher Komfort für sich im Innenraum des Fahrzeugs aufhaltende Insassen realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass ein besonders hoher Komfort für sich im Innenraum des Fahrzeugs aufhaltende Insassen realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Drehzahl des Lüfters variiert wird, um die Heizleistung der Wärmepumpe, insbesondere während des Beheizens des Innenraums, zu variieren. Hierbei wird beispielsweise die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit von einer Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs variiert, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Drehzahl des Lüfters während des Betriebs der Klimaanlage als Wärmepumpe zwischen wenigstens zwei von null unterschiedlichen und voneinander unterschiedlichen Werten variiert wird. Unter dem Variieren der Drehzahl ist somit nicht der Wechsel des Lüfters zwischen einem deaktivierten und einem aktivierten Zustand der Klimaanlage zu verstehen, sondern das Variieren der Drehzahl des Lüfters findet statt, während die Klimaanlage als Wärmepumpe betrieben wird, das heißt, während der Innenraum mittels der Wärmepumpe beheizt wird und während der Lüfter läuft.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass es bei herkömmlichen Klimaanlagen, welche als Wärmepumpe betrieben werden, vorgesehen ist, den Lüfter während des Betriebs der Klimaanlage als Wärmepumpe mit einer festen Drehzahl zu betreiben, sodass mittels des Lüfters kein variabler Einfluss auf die Heizleistung der Wärmepumpe und somit auf die Temperatur im Innenraum realisierbar ist. Dabei kann es jedoch zu Betriebszuständen der Wärmepumpe kommen, in denen die tatsächliche, von der Wärmepumpe bereitgestellte Heizleistung zum Beheizen des Innenraums größer als der Heizleistungsbedarf zum Beheizen des Innenraums ist, obwohl beispielsweise der Verdichter bereits mit seiner Minimaldrehzahl betrieben wird. Um dabei herkömmlicherweise ein übermäßiges Beheizen des Innenraums zu vermeiden, kommt es zu einem so genannten Takten der Wärmepumpe. Unter einem solchen Takten ist ein abwechselndes Aus- und Einschalten der Wärmpumpe zu verstehen, was zu Komforteinbußen und zu einem Materialverschleiß führen kann. Ein solches Takten kann nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da die Drehzahl des Lüfters variiert wird, um die von der Wärmepumpe bereitgestellte Heizleistung zu variieren. Dies bedeutet, dass über eine Anpassung der Drehzahl des Lüfters die Heizleistung der Wärmpumpe variiert wird, sodass eine Feinregelung der so genannten Ausblastemperatur realisierbar ist. Diese Ausblastemperatur ist beispielsweise die Temperatur, die Luft aufweist, welche mittels der Wärmepumpe erwärmt und dem Innenraum zugeführt wird.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Heizleistung vor allem in einem unteren Betriebsbereich an den tatsächlichen Bedarf des Fahrzeugs anzugleichen, ohne dass die Wärmepumpe getaktet wird. Aber auch in demgegenüber anderen Leistungsbereichen kann so eine Feinregelung der Heizleistung und somit der Ausblastemperatur realisiert werden. Insbesondere kann somit realisiert werden, dass der Lüfter während des Betriebs der Klimaanlage als Wärmepumpe läuft und nicht getaktet werden muss, wodurch sich ein besonders hoher Komfort für sich im Innenraum aufhaltende Passagiere realisieren lässt und die Materialbelastung und somit der Verschleiß der Klimaanlage gering gehalten werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, wobei die Klimaanlage als Wärmepumpe zum Beheizen des Innenraums des Fahrzeugs betrieben wird, und wobei eine Drehzahl eines Lüfters der Klimaanlage variiert wird, um dadurch die Heizleistung der Wärmepumpe zu variieren.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Klimaanlage eines Fahrzeugs, welches beispielsweise als Kraftfahrzeug, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Mittels der Klimaanlage kann der in der Fig. nicht dargestellte Innenraum des Fahrzeugs beheizt werden, indem dem Innenraum mittels der Klimaanlage 10 Luft zugeführt wird, welche mittels der Klimaanlage 10 erwärmt wird. Dabei umfasst die Klimaanlage 10 einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf 12, in welchem ein Verdampfer 14 zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet ist. Ferner ist in dem Kältemittelkreislauf 12 ein Verdichter 16 angeordnet, mittels welchem das Kältemittel verdichtet wird. Ferner ist in dem Kältemittelkreislauf 12 eine Kühleinrichtung 18 zum Kühlen des Kältemittels angeordnet.
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Außerdem ist in dem Kältemittelkreislauf 12 ein als Expansionsventil 20 ausgebildetes Expansionselement angeordnet, mittels welchem das Kältemittel expandiert wird. Zum Beheizen des Innenraums wird die Klimaanlage 10 als Wärmepumpe und somit in einem Wärmepumpenbetrieb betrieben. In diesem Wärmepumpenbetrieb nimmt das den Verdampfer 14 durchströmende Kältemittel Wärme aus Luft auf, welche den Verdampfer 14 umströmt. Diese den Verdampfer 14 umströmende und Wärme über den Verdampfer 14 an das Kältemittel abgebende Luft ist dabei Umgebungsluft, welche beispielsweise mittels eines Lüfters 22 der Klimaanlage 10 gefördert wird.
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Mittels des Verdampfers 14 wird das Kältemittel verdampft und erwärmt. In Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 während des Wärmepumpenbetriebs ist stromab des Verdampfers 14 der Verdichter 16 angeordnet, mittels welchem das Kältemittel verdichtet und dadurch weiter erwärmt wird. Mittels der Kühleinrichtung 18 wird das die Kühleinrichtung 18 durchströmende Kältemittel gekühlt, indem vorliegend ein Wärmeübergang von dem Kältemittel über die Kühleinrichtung 18 an ein Heizmedium eines Heizkreises 24 erfolgt. Die Kühleinrichtung 18 ist beispielsweise ein Kondensator, welcher auch als Verflüssiger bezeichnet wird, da mittels des Kondensators beziehungsweise mittels des Verflüssigers das Kältemittels kondensiert beziehungsweise verflüssigt wird. Die Kühleinrichtung 18 ist insbesondere als Kondensator ausgebildet, wenn die Klimaanlage 10 als herkömmliche Klimaanlage ausgebildet ist. Ist die Klimaanlage 10 jedoch beispielsweise als CO2-Klimaanlage ausgebildet, sodass das Kältemittel CO2 (Kohlendioxid) ist, so ist die Kühleinrichtung 18 beispielsweise als Gaskühler ausgebildet. Bezogen auf die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 während des Wärmepumpenbetriebs ist die Kühleinrichtung 18 stromab des Verdichters 16 angeordnet. Infolge des Wärmeübergangs von dem Kältemittel über die Kühleinrichtung 18 an das genannte Heizmedium wird das Heizmedium erwärmt.
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Mittels des Heizmediums wird beispielsweise dem Innenraum zuzuführende Luft erwärmt, wodurch der Innenraum, insbesondere bei kalten Außentemperaturen, beheizt beziehungsweise erwärmt werden kann. Bei dem Heizmedium handelt es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit, welche die Kühleinrichtung 18 beziehungsweise den Heizkreis 24 und einen in der Fig. nicht dargestellten Heizungswärmetauscher durchströmt. Auf das Heizmedium kann auch verzichtet werden, wenn ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher verwendet wird. Dann wird beispielsweise die dem Innenraum zuzuführende Luft direkt über die Kühleinrichtung 18 mittels des Kältemittels erwärmt. Der Heizungswärmetauscher wird beispielsweise von der dem Innenraum zuzuführenden Luft umströmt, wobei beispielsweise ein Wärmeübergang von dem Heizmedium über den Heizungswärmetauscher an die dem Innenraum zuzuführende Luft erfolgt. Dadurch wird die dem Innenraum zuzuführende Luft erwärmt, wodurch der Innenraum insgesamt erwärmt wird.
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Bezogen auf die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 während des Wärmepumpenbetriebs ist das Expansionsventil 20 stromab der Kühleinrichtung 18 und stromauf des Verdampfers 14 angeordnet. Mittels des Expansionsventils 20 wird das mittels der Kühleinrichtung 18 gekühlte Kältemittel expandiert, d. h. entspannt, woraufhin das expandierte Kältemittel mittels des Verdampfers verdampft wird. Dabei ist der Verdampfer 14 in Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 während des Wärmepumpenbetriebs stromab des Expansionsventils 20 und stromauf des Verdichters 16 angeordnet.
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Der Lüfter 22 ist ein so genannter Außenlüfter, da mittels des Lüfters 22 Umgebungsluft gefördert wird, die den Verdampfer 14 umströmt und aus welcher das Kältemittel Wärme aufnehmen kann. Hierzu umfasst der Lüfter 22 ein Lüfterrad 26 sowie beispielsweise einen als Elektromotor 28 ausgebildeten Motor, mittels welchem das Lüfterrad 26 um eine Drehachse drehbar ist. Wird das Lüfterrad 26 mittels des Elektromotors 28 gedreht, so weist das Lüfterrad 26 und somit der Lüfter 22 insgesamt eine Drehzahl auf.
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Um nun einen besonders hohen Komfort für sich im Innenraum aufhaltende Insassen zu realisieren, ist es im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Klimaanlage 10 als Wärmepumpe vorgesehen, dass die Drehzahl des Lüfters 22 variiert wird, um die Heizleistung der Wärmepumpe zu variieren. Dies bedeutet, dass die Drehzahl des Lüfters 22 variiert wird, während die Klimaanlage 10 als Wärmepumpe betrieben und der Innenraum beheizt wird.
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Dabei ist beispielsweise wenigstens ein Temperatursensor 30 vorgesehen, mittels welchem eine in dem Innenraum herrschende Temperatur erfasst wird. Der Temperatursensor 30 stellt wenigstens ein die erfasste Temperatur in dem Innenraum charakterisierendes Signal bereit, welches an den Elektromotor 28 übertragen und von dem Elektromotor 28 empfangen wird. Der Elektromotor 28 wird somit in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal und somit in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur in dem Innenraum betrieben, sodass die Drehzahl des Lüfters 22 mittels des Elektromotors 28 in Abhängigkeit von der Temperatur in dem Innenraum eingestellt wird. Dabei wird die Drehzahl des Lüfters während des Betriebs der Klimaanlage 10 als Wärmepumpe zwischen wenigstens zwei von null unterschiedlichen und voneinander unterschiedlichen Werten variiert, sodass es nicht vorgesehen ist, die Wärmepumpe beziehungsweise den Lüfter 22 abwechselnd ein- und auszuschalten, sondern der Lüfter 22 läuft während des Wärmepumpenbetriebs und die Drehzahl des Lüfters 22 wird während des Wärmepumpenbetriebs verändert, ohne den Lüfter 22 beziehungsweise die Wärmepumpe insgesamt auszuschalten. Somit kann ein getakteter Betrieb der Wärmepumpe vermieden werden, sodass ein besonders hoher Komfort realisiert und übermäßiger Verschleiß der Klimaanlage 10 vermieden werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011051285 A1 [0002]
- DE 102014200221 A1 [0003]
- JP 285324 A [0004]
