DE102016221169A1 - Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeug-Klimaanlage - Google Patents

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Sandra Krolewski
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher. Gemäß der Erfindung werden die gemessenen oder geschätzten Temperaturen des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher und der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher daraufhin geprüft, ob ihre Werte auf Fehlerzustände von Komponenten der Klimaanlage hindeuten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher sowie eine Fahrzeug-Klimaanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Die Regelung von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen verwendet bestimmte Fahrzeugparameter, um die Gebläsegeschwindigkeit und Luftverteilung zu regeln. Ein relevanter Parameter für die Einstellung der Heizleistung und damit der Gebläsegeschwindigkeit und Luftverteilung ist die Motorkühlmitteltemperatur.
  • Moderne Verbrennungsmotoren mit hohem Wirkungsgrad besitzen eine komplexe Anordnung und Regelung von Steuerventilen für das Motorkühlmittel. Diese Ventile regeln den Kühlmittelfluss derart, dass dem Heizungswärmetauscher in vielen Situationen nicht genug Wärme zugeführt wird, solange die Motorkühlmitteltemperatur unter einem bestimmten Wert liegt.
  • Wenn die Motorkühlmitteltemperatur als Steuersignal für die Gebläsegeschwindigkeit und Luftverteilung verwendet wird, resultiert in vielen Situationen eine intensive Gebläsegeschwindigkeit und Luftverteilung, ohne dass der Heizungswärmetauscher eine entsprechende Wärmemenge bereitstellt, so dass die in den Fahrgastraum strömende Luft von den Insassen als unangenehm kalt und intensiv empfunden wird.
  • Eine Lösung für dieses Problem bietet die US 2006/0157576 A1 in Form eines gattungsgemäßen Verfahrens, bei dem der Kühlmittelmassenstrom durch den Heizungswärmetauscher einer Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zur Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher geregelt wird.
  • Durch Messung der Temperatur des Kühlmittelmassenstroms am Eintritt in den Heizungswärmetauscher und der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher kann eine Regelung der Temperatur im Fahrzeuginnenraum erfolgen. Alternativ kann die Differenz zwischen den Temperaturen des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher und der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher über gespeicherte Werte für die Charakteristik des Wärmeaustausches des Heizungswärmetauschers in Abhängigkeit von anderen Messwerten ermittelt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeug-Klimaanlage von der bekannten Art noch zuverlässiger und wirksamer zu machen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Klimaanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung werden die gemessenen oder geschätzten Temperaturen des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher und der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher daraufhin geprüft, ob ihre Werte auf Fehlerzustände von Komponenten der Klimaanlage hindeuten.
  • Wird irgendein Fehlerzustand erkannt, kann der Fahrer aufgefordert werden, früher oder später eine Werkstatt aufzusuchen, und bis dahin kann der Betrieb der Klimaanlage möglicherweise so modifiziert werden, dass die Klimaanlage noch in ausreichendem Maße wirksam ist, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie weiteren Schaden nimmt.
  • Insbesondere können die gemessenen oder geschätzten Temperaturen daraufhin geprüft werden, ob ihre Werte eine Fehlfunktion eines Schließventils des Heizungswärmetauschers, eine Fehlfunktion einer Mischklappe der Klimaanlage, das Vorhandenen von niedrigem Kühlmittelstand oder von Gasblasen im Heizungswärmetauscher und/oder eine nicht korrekte Konzentration von Frostschutzmittel im Kühlmittel anzeigen.
  • Die Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher kann entweder durch direkte Messung ermittelt oder anhand der gemessenen Temperatur von Kühlrippen am Ausgang des Heizungswärmetauschers geschätzt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird im Falle einer Anforderung von maximaler Heizleistung oder in einem Entfrosterbetrieb nicht der Kühlmittelmassenstrom, wie in der vorgenannten US 2006/0157576 A1 , sondern die durch den Heizungswärmetauscher strömende Luftmenge in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher geregelt, und zwar derart, dass das Aufwärmen von Fahrzeugkabine und ggf. manchen Fahrzeugantriebskomponenten wie z. B. einem Verbrennungsmotor und/oder Fahrtstrombatterien gefördert wird.
  • Eine begrenzte Luftmengenregelung für komfortables Aufwärmen des Fahrgastraums ist zwar an sich schon bekannt, für den Fall der Aufheizung bei Anforderung maximaler Heizleistung oder bei Entfrosterbetrieb bislang aber nicht verwirklicht worden. Bekannt ist eine Begrenzung der Luftmenge auf ca. 70 bis 80 % der maximalen Luftmenge, allerdings konstant und unabhängig von der Kühlmitteltemperatur. Die Erfinder haben einen positiven Einfluss einer variablen Luftmenge für maximale Heizleistung und Entfrosterbetrieb festgestellt, insbesondere dass eine Luftmengenregelung in Abhängigkeit von der Differenz der Motorkühlmitteltemperatur zu der Luftausblastemperatur ein noch schnelleres Aufwärmen ermöglicht als bei einer Begrenzung der maximalen Luftmenge auf 80 %.
  • Bei niedrigerem Luftdurchsatz steigt erstens die Ausblastemperatur der Luft in den Fahrzeuginnenraum, und zweitens ist die Verweildauer der Luft im Fahrzeuginnenraum länger, weshalb mehr Wärme an den Innenraum abgegeben werden kann, bevor die Luft den Innenraum wieder verlässt.
  • Daher ist die temperaturabhängig begrenzte Luftmengenregelung auch ohne die Prüfung ihrer Werte auf Fehlerzustände von Komponenten der Klimaanlage nützlich.
  • Die durch den Heizungswärmetauscher strömende Luftmenge kann einfach mittels der Drehzahl des Gebläsemotors geregelt werden, insbesondere mittels der dem Gebläsemotor zugeführten Spannung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Luftmenge in Übereinstimmung mit einer voreingestellten Abhängigkeit der in den Heizungswärmetauscher strömenden Luftmenge von der aktuellen Temperatur des Motorkühlmittels geregelt.
  • Vorzugsweise wird die Luftmenge so geregelt, dass sie bei Motorkühlmitteltemperaturen im Bereich um 0 °C ungefähr 40 bis 60 % der maximalen Luftmenge beträgt und mit steigender Motorkühlmitteltemperatur ungefähr linear größer wird, bis sie bei Motorkühlmitteltemperaturen von 50 oder 60 °C in den Bereich von ungefähr 80° der maximalen Luftmenge kommt und bei noch größerer Motorkühlmitteltemperatur auf diesem Wert bleibt.
  • Alternativ kann die Luftmenge so geregelt werden, dass die Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher nicht größer als ein voreingestellter Wert ist, der z. B. 2 °K betragen kann.
  • Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
    • 1 ein Beispiel für einen Verlauf des Luftvolumenstroms in Abhängigkeit von der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur; und
    • 2 ein Beispiel für einen Verlauf der Gebläsespannung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur (ECT) und weiteren Größen.
  • Die durch den Heizungswärmetauscher strömende Luftmenge, nachfolgend auch Luftvolumenstrom genannt, ist in der Regel proportional zu der am Gebläse anliegenden Spannung, die maximal etwas kleiner ist als die im Fahrzeug maximal zur Verfügung stehende Spannung. Z. B. in einem Bordnetz von 12,8 Volt kann die dem Gebläse zugeführte Spannung maximal 12 Volt betragen.
  • Im Falle einer Anforderung von maximaler Heizleistung oder in einem Entfrosterbetrieb wird der Luftvolumenstrom wie folgt temperaturabhängig geregelt.
  • Wie in dem Graphen von 1 gezeigt, wird der Luftvolumenstrom bei Motorkühlmitteltemperaturen um null °C auf ungefähr 50 % begrenzt und wird mit steigender Motorkühlmitteltemperatur ungefähr linear größer, bis er bei Motorkühlmitteltemperaturen von 50 °C und mehr bei ca. 80° des Maximalwerts liegt.
  • Zweckmäßigerweise wird der Luftvolumenstrom durch entsprechende Einstellung der Gebläsespannung geregelt, wie in dem Graphen von 2 gezeigt, und zwar in der an der Abszisse angegebenen Abhängigkeit von der aktuellen Kühlmitteltemperatur (ECT), der Umgebungstemperatur (TUmgebung) und der Öffnungstemperatur des Thermostats (TThermostat,öffnung). Dabei ist die Mindest-Gebläsespannung ein fest vorgegebener Wert, in diesem Beispiel 50 % der Bordnetzspannung, welcher ein noch wahrnehmbares Geräusch des Gebläses als akustische Funktionsbestätigung erlaubt. Die maximale Gebläsespannung sollte hier bei ca. 80 % der Bordnetzspannung liegen. Erreicht oder übersteigt die Motorkühlmitteltemperatur und damit die Ausblastemperatur der Klimaanlage einen Grenzwert, wird der Luftvolumenstrom auf einen entsprechenden Maximalwert begrenzt.
  • Die in 2 gezeigte Abhängigkeit des Luftvolumenstromes von der Kühlmitteltemperatur kann z. B. in Form einer Nachschlagtabelle in der Software der Klimaanlage gespeichert sein.
  • Die nachfolgend wiedergegebene Tabelle 1 zeigt eine berechnete Aufheizung des Fahrgastraums eines bestimmten Kraftfahrzeugtyps mit einer Klimaanlage, deren Gebläsespannung die in 2 gezeigte Funktion der aktuellen Kühlmitteltemperatur ist. Tabelle 1
    Gebläsespannung konstant Gebläsespannung
    = 80 % des Maximalwertes als f (ECT)
    Ausblastemperatur Mittlere Innenraumtemperatur Ausblastemperatur Mittlere Innenraumtemperatur
    Ausgangsbedingungen °C -18,0 -18,0 -18,0 -18,0
    Leerlauf
    - nach 5 min °C 12,7 -5,7 21,9 -4,7
    - nach 10 min °C 20,4 0,4 31,8 1,9
    50 km/h Phase
    - nach 5 min °C 36,2 8,3 43,6 9,2
    - nach 10 min °C 41,7 14,1 50,1 15,3
    - nach 15 min °C 44,6 18,1 47,3 19,1
    - nach 20 min °C 45,7 20,9 47,4 21,6
    - nach 25 min °C 46,1 22,9 47,3 23,5
    - nach 30 min °C 46,7 24,4 47,5 25,0
    100 km/h Phase
    - nach 10 min °C 66,9 39,1 67,0 39,1
    Leerlauf
    - nach 10 min °C 44,5 31,6 44,3 33,6
  • Die in Tabelle 1 angegebenen Zeiten beziehen sich auf eine Standard-Test-Prozedur des Anmelders. Dabei wird das Fahrzeug zuerst auf -18 °C abgekühlt. Nach dem Start des Motors läuft das Fahrzeug zuerst 10 Minuten im Leerlauf, anschließend 30 Minuten mit konstant 50 km/h, dann 30 Minuten mit konstant 50 km/h, dann 30 Minuten mit konstant 100 km/h und anschließend wieder 10 Minuten im Leerlauf.
  • Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, kann die Fahrzeugkabine bei temperaturabhängiger Regelung der Gebläsespannung deutlich schneller erwärmt werden als bei konstanter Gebläsespannung.
  • Alternativ wird der Luftvolumenstrom so geregelt, dass die Differenz der Temperatur des Kühlmittels in den Heizungswärmetauscher und der aus dem Heizungswärmetauscher ausströmenden Luft nicht größer als ein vorab definierter Wert ist, der z. B. 2 °K betragen kann. Auch auf diese Weise kann die Fahrzeugkabine deutlich schneller erwärmt werden.
  • Somit wird lediglich der Luftvolumenstrom geregelt und nicht der nicht der Kühlmittelmassenstrom, welcher durch den Heizungswärmetauscher der Klimaanlage fließt und von anderen Parameter abhängt als der Luftvolumenstrom. Im Verbrennungsmotor ergibt sich der Luftvolumenstrom im Wesentlichen durch die Drehzahl des Motors und die Funktion des Thermostats.
  • In Batterieelektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen, bei denen das beschriebene Verfahren ebenfalls anwendbar ist, wobei der Heizungswärmetauscher thermisch mit den Fahrtstrombatterien und der Leistungselektronik verbunden ist, wird der Luftvolumenstrom im Wesentlichen durch die aktuellen Temperaturen der Fahrtstrombatterien und der Leistungselektronik bestimmt.
  • Die beschriebenen Verfahren können auch unter Einbeziehung eines PTC-Zusatzheizelements vor oder hinter dem Heizungswärmetauscher vorteilhaft durchgeführt werden. Ein derartiges PTC-Zusatzheizelement ist bei Batterieelektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen oft vorhanden, kann aber auch bei rein verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen vorhanden sein.
  • Die beschriebene temperaturabhängig begrenzte Luftmengenregelung ist insbesondere aus den folgenden Gründen vorteilhaft. Bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen am Eintritt in den Heizungswärmetauscher wird bei einer großen Luftmenge nur ein sehr kleiner Teil des Heizungswärmetauschers zur Wärmeübertagung genutzt, da das Kühlmittel bereits kurz nach Eintritt in den Heizungswärmetauscher weitestgehend abgekühlt ist. Ein idealer Wärmeaustausch wäre gegeben, wenn die Temperatur des Kühlmittels kurz vor dem Austritt aus dem Heizungswärmetauscher Umgebungstemperatur erreichen würde. Das heißt, dass die Luftmenge bei kleiner Differenz der Lufteintrittstemperatur und der Kühlmitteleintrittstemperatur am Heizungswärmetauscher sehr klein (bis Null) sein könnte und mit steigender Kühlmitteltemperatur steigt. Allerdings kann eine zu geringe Luftmenge zu Beschlag im Fahrzeug führen, so dass stets eine minimale Luftmenge zur Verhinderung oder Beseitigung von Beschlag erforderlich ist, für die hier ein Wert von 50 % der maximalen Luftmenge angenommen wurde, was allerdings vom Design des Fahrzeuges, der Luftführungskanäle und der Klimaanlage abhängt.
  • Ohne die beschriebene Luftmengenbegrenzung oder mit einer an sich bekannten Begrenzung auf 80 % der maximalen Luftmenge würde die Ausblastemperatur der Luft mit höherem Luftdurchsatz sinken und die Luft den Innenraum schneller durchströmen und diesen auch schnell wieder verlassen.
  • Hingegen steigt bei niedrigerem Luftdurchsatz die Ausblastemperatur der Luft in den Fahrzeuginnenraum. Damit ist auch die Verweildauer der Luft im Fahrzeuginnenraum länger, und daher kann mehr Wärme an den Innenraum abgegeben werden, bevor die Luft den Innenraum durch Extraktoren verlässt.
  • Aufgrund von Messung und Abgleich von Luftaustrittstemperatur und Kühlmitteleintrittstemperatur in den Heizungswärmetauscher können folgende Diagnosen getätigt werden:
    • • Funktion bzw. Fehlfunktion des Schließventils des Heizungswärmetauschers
    • • Funktion bzw. Fehlfunktion einer Mischklappe der Klimaanlage in Zusammenhang mit der Luftaustrittstemperatur
    • • Identifikation von niedrigem Kühlmittelstand oder von Gasblasen im Heizungswärmetauscher
    • • Identifikation der Konzentration von Frostschutzmittel im Kühlmittel
  • Anomale Temperaturen bzw. Temperaturdifferenzen deuten auf Fehlerzustände von Komponenten der Klimaanlage hin, und unterschiedliche Fehlerzustände können auch voneinander unterschieden werden, insbesondere wie folgt:
  • Fehlfunktion des Schließventils des Heizungswärmetauschers:
  • Die Temperatur des Kühlmittels steigt an, die Ausblastemperatursensoren der Luft aus der Klimaanlage zeigen einen Anstieg, der Temperatursensor am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zeigt jedoch keinen Anstieg.
  • Fehlfunktion einer Mischklappe in Zusammenhang mit Ausblastemperatursensor(en):
  • Die Temperatur des Kühlmittels steigt an, die Ausblastemperatursensoren der Luft aus der Klimaanlage zeigen keinen Anstieg, der Temperatursensor am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zeigt jedoch einen Anstieg.
  • Identifikation von niedrigem Kühlmittelstand oder von Gasblasen bzw.
  • Identifikation der Konzentration von Frostschutzmittel im Kühlmittel:
  • Im Heizungswärmetauscher der Klimaanlage erwärmt das Kühlmittel die Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum strömt. Der Austausch der Wärme kann mit einer Gleichung beschrieben werden, die nur Parameter enthält, die gemessen, berechnet oder per Kennfeld elektronisch hinterlegt werden können. Aus den einzelnen Werten kann ein Wert Cpc berechnet werden, welcher idealerweise gleich einer definierten Wärmekapazität Cpc,ref (Referenz-Wärmekapazität) des Kühlmittels ist. Der formelmäßige Zusammenhang ist dabei wie folgt: c pc c pA M a ( T A0 T Ai )
    Figure DE102016221169A1_0001
    Fehlerwert  [ % ] = c pc ,ref = c pc ,ref  M c     ( T ci T co )     φ
    Figure DE102016221169A1_0002
  • Darin sind:
  • CpA
    Wärmekapazität der Luft als f (T, φ, p)
    M_A
    Luftmassenstrom als f (Gebläsestufe, Fahrzeuggeschwindigkeit, Betriebsart der Klimaanlage, etc.)
    TAi
    Temperatur der Luft am Eintritt in den Heizungswärmetauscher --> Messwert (Verdampfertemperatur-Sensor)
    TA0
    Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher --> Messwert mittels neuem Sensor (Alternativ: Messwert der Ausblastemperatursensoren)
    Cpc,ref
    Referenz-Wärmekapazität des Kühlmittels
    Mc
    Kühlmittelmassenstrom, bekannt als f (Motordrehzahl, Thermostatsteuerung, Spannung, etc.)
    Tci
    Temperatur des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher --> ist gleich der Kühlmitteltemperatur im Motor, welche als Messwert verfügbar ist
    Tco
    Temperatur des Kühlmittels am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher --> ist aus Komponententests bekannt (abhängig von Luftmassenstrom, Tci, TAi, ...)
    φ
    Austauschgrad des Wärmetauschers. Wird in Komponententests ermittelt. Kann auch mit Tco gemeinsam ermittelt werden (dann φ = 1)
  • Der Fehlerwert ist dabei exemplarisch folgenden Fehlercodes zugeordnet:
  • Fehlerwert Fehlercode
  • 1 ... 0,9
    Kein Fehler
    0,9 ... 0,7
    Kühlmittelfrostschutz nicht ausreichend
    0,7 ... 0,2
    Luft im Kühlkreislauf
    0,2 ... 0
    Kritischer Kühlmittelverlust
  • 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
    • US 2006/0157576 A1 [0005, 0014]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeug-Klimaanlage in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen oder geschätzten Temperaturen des Kühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher und der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher daraufhin geprüft werden, ob ihre Werte auf Fehlerzustände von Komponenten der Klimaanlage hindeuten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen oder geschätzten Temperaturen daraufhin geprüft werden, ob ihre Werte eine Fehlfunktion eines Schließventils des Heizungswärmetauschers, eine Fehlfunktion einer Mischklappe der Klimaanlage, das Vorhandenen von niedrigem Kühlmittelstand oder von niedrigem Kühlmittelstand bzw. Gasblasen im Heizungswärmetauscher und/oder eine nicht korrekte Konzentration von Frostschutzmittel im Kühlmittel anzeigen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher entweder durch direkte Messung ermittelt wird oder anhand der gemessenen Temperatur von Kühlrippen des Heizungswärmetauschers geschätzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Anforderung von maximaler Heizleistung oder in einem Entfrosterbetrieb die durch den Heizungswärmetauscher strömende Luftmenge in Abhängigkeit von der Differenz der Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher zu der Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher geregelt wird, und zwar derart, dass das Aufwärmen von Fahrzeugkabine und ggf. Fahrzeugantriebskomponenten gefördert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge in Übereinstimmung mit einer voreingestellten Abhängigkeit der in den Heizungswärmetauscher strömenden Luftmenge von der aktuellen Temperatur des Motorkühlmittels geregelt wird.
  6. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge so geregelt wird, dass sie bei Motorkühlmitteltemperaturen im Bereich um null °C ungefähr 40 bis 60 % der maximalen Luftmenge beträgt und mit steigender Motorkühlmitteltemperatur ungefähr linear größer wird, bis sie bei Motorkühlmitteltemperaturen von 50 oder 60 °C in den Bereich von ungefähr 80° der maximalen Luftmenge kommt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsergebnisse dazu verwendet werden, ein Verbesserungspotential bezüglich des Kraftstoffverbrauchs oder bezüglich der mit einer gegebenen Kraftstoffmenge erzielbaren Reichweite zu berechnen und dem Fahrer anzuzeigen.
  8. Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Sensor für die Temperatur des Motorkühlmittels am Eintritt in den Heizungswärmetauscher sowie einem Sensor für die Temperatur der Luft am Austritt aus dem Heizungswärmetauscher oder für die Temperatur eines Luftaustrittsbereichs des Heizungswärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024021430A1 (zh) * 2022-07-27 2024-02-01 青岛海尔空调器有限总公司 用于诊断空调单向阀故障的方法、装置、空调和存储介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11307225B2 (en) * 2018-09-24 2022-04-19 Ford Global Technologies, Llc Temperature based control of variable voltage converter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060157576A1 (en) 2004-03-11 2006-07-20 Nissan Technical Center North America, Inc. Control of coolant flow rate for vehicle heating

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2106043A1 (de) * 1970-03-11 1971-09-30 Naniwa Sangyo Co., Ltd., Osaka (Japan) Temperaturregeleinrichtung
JPS4922278B1 (de) * 1970-07-20 1974-06-07
US4184633A (en) * 1977-09-15 1980-01-22 The Bendix Corporation Bimetal controlled actuator
US5044430A (en) * 1982-04-29 1991-09-03 Avrea Walter C Method and apparatus for continuously maintaining a volume of coolant within a pressurized cooling system
JPH0799297B2 (ja) * 1986-06-25 1995-10-25 株式会社日立製作所 空気調和機
US5381762A (en) * 1992-09-18 1995-01-17 Evans; John W. Engine cooling system and radiator therefor
JP3186248B2 (ja) * 1992-09-30 2001-07-11 マツダ株式会社 車両用空調装置
US5430432A (en) * 1992-12-14 1995-07-04 Camhi; Elie Automotive warning and recording system
US5440486A (en) * 1993-06-01 1995-08-08 Chrysler Corporation Predictive electric motor positioning device, normal operating system therefor
US5427313A (en) * 1993-06-30 1995-06-27 Ford Motor Company Method and control system for controlling an automatic HVAC system to prevent the discharge of air within a predetermined temperature range
JP3314576B2 (ja) * 1995-04-05 2002-08-12 松下電器産業株式会社 ポット
JPH0933123A (ja) * 1995-07-19 1997-02-07 Daikin Ind Ltd 極低温冷凍装置
US6279390B1 (en) * 1996-12-17 2001-08-28 Denso Corporation Thermostat malfunction detecting system for engine cooling system
JP3716655B2 (ja) * 1999-02-02 2005-11-16 日産自動車株式会社 車両用空調装置
FR2799506B1 (fr) * 1999-10-12 2001-12-14 Chausson Service Dispositif d'analyse de l'efficacite d'une installation de refroidissement d'un moteur de vehicule automobile
US6650949B1 (en) * 1999-12-30 2003-11-18 General Electric Company Method and system for sorting incident log data from a plurality of machines
JP2001301441A (ja) * 2000-04-18 2001-10-31 Sanyo Electric Co Ltd 蓄熱空気調和機
US6374780B1 (en) * 2000-07-07 2002-04-23 Visteon Global Technologies, Inc. Electric waterpump, fluid control valve and electric cooling fan strategy
US6467282B1 (en) * 2000-09-27 2002-10-22 Patrick D. French Frost sensor for use in defrost controls for refrigeration
US20020040280A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-04 Morgan Stephen A. System and method for refrigerant-based air conditioning system diagnostics
US6678628B2 (en) * 2002-01-14 2004-01-13 William J. Ryan Apparatus and methods for monitoring and testing coolant recirculation systems
DE60303056T2 (de) * 2002-03-15 2006-07-20 Calsonic Kansei Corp. Fahrzeugklimaanlage
ES2561829T3 (es) * 2002-10-15 2016-03-01 Danfoss A/S Un procedimiento para detectar una anomalía de un intercambiador de calor
JP3924254B2 (ja) * 2003-03-06 2007-06-06 本田技研工業株式会社 内燃機関の冷却装置の故障検知装置
DE10316606A1 (de) * 2003-04-11 2004-11-18 Bayerische Motoren Werke Ag Fehlererkennungssystem zur Erkennung eines fehlerhaften Temperatursensors in Kraftfahrzeugen
US7184878B2 (en) * 2003-09-03 2007-02-27 Malone Specialty, Inc. Engine protection system
EP1571022B1 (de) * 2004-03-03 2007-09-26 Mazda Motor Corporation Kraftfahrzeugsteuerungssystem mit Klimaanlage
JP4389608B2 (ja) * 2004-03-03 2009-12-24 マツダ株式会社 車両の制御装置
JP4384066B2 (ja) * 2005-02-18 2009-12-16 日産自動車株式会社 車両冷却システム
US9493054B2 (en) * 2006-11-29 2016-11-15 Mahle International Gmbh Vehicle HVAC control system
JP4325669B2 (ja) * 2006-12-26 2009-09-02 トヨタ自動車株式会社 車両用空調装置
EP2036747A1 (de) * 2007-09-14 2009-03-18 Ford Global Technologies, LLC Heizung für ein Kraftfahrzeug
JP2009078702A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Denso Corp 車両用制御装置
US8224561B2 (en) * 2007-12-13 2012-07-17 Hyundai Motor Company System for assisting fuel-efficient driving
WO2011042942A1 (ja) * 2009-10-05 2011-04-14 トヨタ自動車 株式会社 車両の冷却装置
JP5343920B2 (ja) * 2010-04-27 2013-11-13 株式会社デンソー 故障予兆検出装置
EP2585696A4 (de) * 2010-06-27 2014-04-16 El Sol Technologies Ltd System zur überwachung des kühlmittelstandes und der temperatur eines verbrennungsmotors
DE102011006970A1 (de) * 2011-03-23 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren sowie Diagnosetester zum Erkennen eines Fehlers in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs
US8903637B2 (en) * 2011-03-24 2014-12-02 GM Global Technology Operations LLC System and method for calculating an instantaneous fuel economy for a vehicle
US9150132B2 (en) * 2011-06-13 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Vehicle comfort system with efficient coordination of complementary thermal units
JP5652340B2 (ja) * 2011-06-15 2015-01-14 スズキ株式会社 車両用空調システム
US9135759B2 (en) * 2012-07-28 2015-09-15 LinkeDrive, Inc. Driver measurement and incentive system for improving fuel-efficiency
US9300017B2 (en) * 2012-08-03 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Detecting blockage of air flow through vehicle traction battery
DE102013006155B4 (de) * 2013-04-10 2022-05-05 Audi Ag Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs
JP2014213609A (ja) * 2013-04-22 2014-11-17 株式会社デンソー 車両用熱管理装置
WO2015011920A1 (ja) * 2013-07-26 2015-01-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 車両用空調装置
US9188053B2 (en) * 2013-08-31 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc Methods and devices for controlling a vehicle coolant pump
JP6232911B2 (ja) * 2013-10-11 2017-11-22 株式会社デンソー 車両制御装置
EP3213945A4 (de) * 2014-10-31 2017-11-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Klimaanlagensteuerungsvorrichtung und fahrzeugklimaanlage sowie verfahren zur fehlerbestimmung bei einem elektromagnetischen ventil einer klimaanlagensteuerungsvorrichtung
US9790842B2 (en) * 2015-02-09 2017-10-17 Ford Global Technologies, Llc Cooling system diagnostic method
US10494984B2 (en) * 2016-09-15 2019-12-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for monitoring cooling system
US10618380B2 (en) * 2017-08-01 2020-04-14 Ford Global Technologies, Llc Method and system for coolant temperature sensor diagnostics

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060157576A1 (en) 2004-03-11 2006-07-20 Nissan Technical Center North America, Inc. Control of coolant flow rate for vehicle heating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024021430A1 (zh) * 2022-07-27 2024-02-01 青岛海尔空调器有限总公司 用于诊断空调单向阀故障的方法、装置、空调和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20180117992A1 (en) 2018-05-03
US10981434B2 (en) 2021-04-20
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