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Bei heute bekannten Fahrzeugen sind Verfahren und Steuerungsvorrichtungen bekannt, die bei konstanten thermischen Randbedingungen, wie beispielsweise einer konstanten Außentemperatur, einem Fahrzeuginsassen einen konstanten Komfort, vorzugsweise durch eine konstant eingestellte Innenraumtemperatur, bereitstellen.
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DE 10 2014 219 684 A1 sind ein automatisches Klimatisierungssteuersystem und ein automatisches Klimatisierungssteuerverfahren bekannt, die einen Verbrauch an Kraftstoff oder einer Batterie minimieren und eine mögliche Fahrentfernung bzw. Fahrdistanz verbessern.
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DE 10 2010 043 690 A1 ist ein Verfahren zur Verteilung von Energie in einem Elektrofahrzeug bekannt. Das Steuerungssystem verteilt eine verfügbare elektrische Leistung auf Verbraucher des Elektrofahrzeuges und regelt eine Innenraumklimatisierung basierend auf einer verfügbaren Leistung und einer Streckeninformation.
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DE 10 2014 226 514 A1 offenbart ein Verfahren sowie ein Klimasystem zur Klimatisierung eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges. Dabei wird ein Innenraum basierend auf einer maximal zur Verfügung stehenden Kühlleistung und einer Streckeninformation in einem Temperaturbereich, der um einen Optimalwert schwankt, klimatisiert.
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DE 10 2009 019 607 A1 ist ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraumes bekannt. In dem Fahrzeug wird dabei ein Fahrgastraum auf einer Temperatur in einem definierten Bereich gehalten und nur aktiv klimatisiert, wenn ein Ladezustand einer Batterie es zulässt, und sobald eine obere oder untere Temperaturschwelle überschritten wird.
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US 2012/0 080 178 A1 ist eine Klimaanlage eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeuges bekannt mit einem Klimaanlagenmodul, das eine Temperatur innerhalb des Fahrzeugs steuert, einer Klimaanlagensteuerung, die das Klimaanlagenmodul steuert, und einem Detektor, um zu erfassen, wann eine Fahrzeugbatterie zum Fahren des Fahrzeugs verwendet wird.
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DE 10 2011 120 868 A1 ist ein Verfahren zum Vergrößern einer Reichweite eines Fahrzeugs durch Verringern zurückbehaltener HLK-Energie am Ende einer Fahrt bekannt. Das Verfahren umfasst die Ermittlung einer Position eines Fahrzeuges und das Definieren von Bereichen für verringerte HLK-Nutzung.
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US 2016 / 0 325 600 A1 ist ein Kraftstoffverbrauchsystem für ein Fahrzeug bekannt, wobei das Fahrzeug über eine Stromversorgung verfügt, ein HSK-System, mit dem ein Innenraum des Fahrzeugs beheizt und/oder gekühlt werden kann und ein Zielsystem, mit dem eine Zeitdauer oder Entfernung geschätzt werden kann, die erforderlich ist, damit das Fahrzeug in einem Ziel ankommt auf einer vordefinierten Route.
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DE 10 2011 004 790 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Raumheizung- und/oder Raumkühlungsanlage für die Heizung und/oder Kühlung zumindest eines Raumes in einem Fahrzeug bekannt. Dabei wird eine Farbtemperatur einer Beleuchtung abhängig von einer Außentemperatur eingestellt. Dabei wird insbesondere definiert, bei welcher Außentemperatur welche Farbtemperatur einzustellen ist.
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KR 10 2010 0 020 103 A ist eine Klimaanlagensteuerung bekannt, die eine erste Recheneinheit, eine zweite Recheneinheit, eine dritte Recheneinheit und einen Schalter umfasst. Die erste Recheneinheit berechnet die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und die kinetische Energie des Fahrzeugs. Die zweite Recheneinheit erkennt aktuelle Höhen- und Höheninformationen. Die dritte Recheneinheit vergleicht Höheninformationen, die von der zweiten Recheneinheit erfasst wurden, und bestimmt den Betrieb einer Klimaanlage. Der Schalter schaltet die Klimaanlage ein und aus und legt den Einstellkoeffizienten des Schalters fest.
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DE 10 2015 224 424 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems bekannt, wobei eine Zieltemperatur für einen Raum, insbesondere einen Innenraum des Fahrzeuges, vorgegeben wird und dieser Raum klimatisiert wird, indem mittels des Klimasystems eine tatsächliche Temperatur eingestellt wird, welche sich von der Zieltemperatur um einen Temperaturunterschied unterscheidet, und mittels eines Schallelementes ein Schallsignal erzeugt wird, welches für eine Person in dem Raum hörbar ist, um bei der Person die Wahrnehmung einer erlebten Temperatur zu erzeugen, welche der Zieltemperatur entspricht, wobei das Schallsignal mit einer bestimmten Klangfarbe erzeugt wird, welche mittels des Schallelements vorgegeben wird.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen und Verfahren wird einer Klimatisierungsvorrichtung, in einem Heizvorgang oder einem Kühlvorgang, zur Erreichung einer eingestellten Innenraumtemperatur, durch eine Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges Energie bereitgestellt, wodurch der Batterie Energie entzogen wird.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Energieentnahme aus einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Innenraumklimas eines elektrischen Fahrzeuges, insbesondere einer Innenraumtemperatur, mittels einer Steuerungsvorrichtung.
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Erfindungsgemäß wird die Innenraumtemperatur auf eine ursprünglich einzustellende Innenraumtemperatur durch einen Heizvorgang oder einen Kühlvorgang durch die Steuerungsvorrichtung in dem elektrischen Fahrzeug zunächst eingestellt. Dabei wird vorzugsweise durch einen Heizvorgang oder einen Kühlvorgang eine für einen Fahrzeuginsassen besonders angenehme Innenraumtemperatur eingestellt. Eine besonders angenehme Innenraumtemperatur liegt dabei vorzugsweise zwischen 20°C und 25°C, insbesondere zwischen 21 °C und 22°C.
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In einem weiteren Schritt wird eine Außentemperatur durch eine Temperaturmessvorrichtung gemessen. Je nach Region und Jahreszeit kann die Außentemperatur variieren.
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In einem weiteren Schritt wird die Innenraumtemperatur gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur in einem Kühlvorgang bei einer warmen Außentemperatur angehoben oder die Innenraumtemperatur wird gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur in einem Heizvorgang bei einer kalten Außentemperatur abgesenkt, wobei das Anheben der Innenraumtemperatur in dem Kühlvorgang und/oder das Absenken der Innenraumtemperatur in dem Heizvorgang in Abhängigkeit einer jahreszeitbedingten Außentemperatur durchgeführt wird, wobei eine Variierung der Innenraumtemperatur in Abhängigkeit der jahreszeitbedingten Temperatur unabhängig von der voraussichtlichen Fahrzeit erfolgt.
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Zu Beginn eines Heizvorgangs wird zunächst die ursprünglich einzustellende Innenraumtemperatur eingestellt, in der Regel gegenüber einer aktuell herrschenden Innenraumtemperatur erhöht, um eine für den Fahrzeuginsassen angenehme Innenraumtemperatur einzustellen. Um jedoch einen Energiebedarf aus einer Batterie des Fahrzeuges, die die für den Heizvorgang benötigte Energie bereitstellt, zu senken, wird in einem weiteren Schritt die Innenraumtemperatur gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur abgesenkt. Dies bietet den Vorteil, dass für den Heizvorgang weniger Energie der Batterie des Fahrzeuges benötigt wird und ein eingesparter Energieanteil der Batterie des Fahrzeuges erhalten bleibt, wodurch sich die Reichweite des Fahrzeuges erhöht. Die Innenraumtemperatur wird beispielsweise auf einen Temperaturwert eingestellt, der für einen Fahrzeuginsassen tolerabel ist, d. h. dass das Komfortempfinden des Fahrzeuginsassen nur geringfügig beeinflusst wird.
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Zu Beginn eines Kühlvorgangs wird zunächst die ursprünglich einzustellende Innenraumtemperatur eingestellt, in der Regel gegenüber einer aktuell herrschenden Innenraumtemperatur abgesenkt, um eine für den Fahrzeuginsassen angenehme Innenraumtemperatur einzustellen. Um jedoch den Energiebedarf aus der Batterie des Fahrzeuges, die die für den Kühlvorgang benötigte Energie bereitstellt, zu senken, wird in einem weiteren Schritt die Innenraumtemperatur gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehoben. Die letztlich eingestellte Innenraumtemperatur ist somit höher als die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur. Dies bietet den Vorteil, dass für den Kühlvorgang weniger Energie der Batterie des Fahrzeuges benötigt wird und der eingesparte Energieanteil der Batterie des Fahrzeuges erhalten bleibt, wodurch sich die Reichweite des Fahrzeuges erhöht. Die Innenraumtemperatur wird beispielsweise auf einen Temperaturwert abgesenkt, der für einen Fahrzeuginsassen tolerabel ist, d. h. dass das Komfortempfinden des Fahrzeuginsassen nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird.
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Das Anheben der Innenraumtemperatur in dem Kühlvorgang und/oder das Absenken der Innenraumtemperatur in dem Heizvorgang wird in der Regel automatisch durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt. Beispielsweise wird die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur während einer kälteren Jahreszeit auf eine niedrigere Innenraumtemperatur abgesenkt, während die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur während einer wärmeren Jahreszeit auf eine höhere Innenraumtemperatur angehoben wird. Es ist denkbar, dass eine Variierung der Innenraumtemperatur in Abhängigkeit der jahreszeitbedingten Temperatur unabhängig von der voraussichtlichen Fahrzeit erfolgt, so dass generell Energie aus der Batterie eingespart werden kann.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Anheben der Innenraumtemperatur in dem Kühlvorgang und/oder das Absenken der Innenraumtemperatur in dem Heizvorgang in Abhängigkeit von durch eine Navigationsvorrichtung erhobenen Navigationsdaten durchgeführt. Die Navigationsdaten werden durch die Navigationsvorrichtung erhoben, ausgewertet und der Steuerungsvorrichtung zur Verfügung gestellt. Basierend auf den Navigationsdaten wird eine voraussichtliche Fahrzeit oder Fahrdauer in Bezug auf ein angestrebtes Ankunftsziel ermittelt. In der Regel ist eine Reichweite des elektrischen Fahrzeuges stark abhängig von der Energieaufnahme der Klimatisierungsvorrichtung aus der Batterie. Basierend auf der ermittelten voraussichtlichen Fahrzeit oder Fahrtdauer wird ein Energiebedarf der Batterie des Fahrzeuges zur Bewältigung der Fahrzeit oder Fahrdauer ermittelt. Der Energieanteil, der durch die Batterie zur Bewältigung der Fahrzeit oder Fahrdauer nicht benötigt wird, kann der Steuerungsvorrichtung für die Anhebung oder die Absenkung der Innenraumtemperatur bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass vorrangig die Energie aus der Batterie für die gemäß den Navigationsdaten zu erwartende Fahrstrecke bereitgestellt wird und die Steuerungsvorrichtung den für ein Anheben oder Absenken der Innenraumtemperatur verwendeten bzw. zu verwendenden Energieanteil diesbezüglich optimiert.
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In einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird das Anheben der Innenraumtemperatur in dem Kühlvorgang und/oder das Absenken der Innenraumtemperatur in dem Heizvorgang in Abhängigkeit eines Ladezustandes einer Batterie des Fahrzeuges durchgeführt. Bei einem niedrigen Ladezustand der Batterie oder einer für den Ladezustand der Batterie zu großen Fahrstrecke, kann die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur durch die Steuerungsvorrichtung in einem Heizvorgang abgesenkt oder in einem Kühlvorgang angehoben werden. Dadurch kann ein Energieanteil, der durch die Absenkung oder Anhebung der eingestellten Innenraumtemperatur eingespart wird, der Batterie erhalten bleiben, was die Reichweite des elektrisch betriebenen Fahrzeuges erhöht. Optional kann der Fahrzeuginsasse die Innenraumtemperatur aktiv absenken (Heizvorgang) oder anheben (Kühlvorgang), um die Reichweite des Fahrzeuges zu vergrößern. Alternativ kann bei einem genügenden oder hohen Ladezustand der Batterie die Innenraumtemperatur durch die Steuerungsvorrichtung oder durch den Fahrzeuginsassen angehoben (Heizvorgang) oder abgesenkt (Kühlvorgang) werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Wechsel von der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur zu der gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehobenen oder abgesenkten Innenraumtemperatur über einen vorgegebenen Zeitraum durchgeführt. Der Wechsel von der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur zu der gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehobenen oder abgesenkten Innenraumtemperatur kann dabei langsam durchgeführt werden, wobei langsam einen Zeitraum darstellt, indem der Wechsel von der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur zu der gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehobenen oder abgesenkten Innenraumtemperatur für einen Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar oder nur gering wahrnehmbar ist. Alternativ kann der Wechsel von der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur zu der gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehobenen oder abgesenkten Innenraumtemperatur schnell durchgeführt werden, wobei schnell einen Zeitraum darstellt, indem der Wechsel von der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur zu der gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur angehobenen oder abgesenkten Innenraumtemperatur für den Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist. Durch den Wechsel der eingestellten Innenraumtemperatur während der Fahrt über einen vorgegebenen Zeitraum kann die Reichweite des Fahrzeuges variabel verändert werden, da basierend auf der vorgegebenen Zeit oder dem vorgegebenen Zeitraum, in der die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur angehoben oder abgesenkt wird, entsprechend schneller oder mehr oder langsamer oder weniger Energie eingespart wird.
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Vorteilhafterweise wird der vorgegebene Zeitraum des Wechsels in Abhängigkeit des Ladezustandes der Batterie oder der erfassten Navigationsdaten bestimmt. Beispielsweise wird bei einem niedrigen Ladezustand der Batterie der vorgegebene Zeitraum des Wechsels vergleichsweise kurz gewählt, um schnellstmöglich den Energiebedarf zu senken. Bei einem hohen Ladezustand der Batterie kann der vorgegebene Zeitraum des Wechsels vergleichsweise lang sein, um das Komfortempfinden des Fahrzeuginsassen nicht zu beeinflussen oder zu verschlechtern. Zudem wird beispielsweise bei einer basierend auf den erfassten Navigationsdaten ermittelten langen Fahrstrecke der vorgegebene Zeitraum des Wechsels vergleichsweise kurz gewählt, um schnellstmöglich den Energiebedarf für die lange Fahrstrecke zu senken. Bei einer kurzen ermittelten Fahrstrecke kann der vorgegebene Zeitraum des Wechsels vergleichsweise lang gewählt werden, um das Komfortempfinden des Fahrzeuginsassen nicht zu beeinflussen oder zu verschlechtern.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 einen schematischen Ablauf des Verfahrens zur Steuerung eines Innenraumklimas eines elektrischen Fahrzeuges,
- 2 ein schematisches Liniendiagramm mit den Verläufen von drei zeitlichen Veränderungen einer Innenraumtemperatur am Beispiel von Heizvorgängen.
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1 zeigt einen schematischen Ablauf des Verfahrens zur Steuerung eines Innenraumklimas eines elektrischen Fahrzeuges. Dabei wird in einem ersten Schritt a) eine Innenraumtemperatur auf eine einzustellende Innenraumtemperatur durch einen Heizvorgang oder einen Kühlvorgang durch die Steuerungsvorrichtung in dem elektrischen Fahrzeug eingestellt. Dabei wird vorzugsweise durch einen Heizvorgang oder einen Kühlvorgang eine für einen Fahrzeuginsassen besonders angenehme Innenraumtemperatur eingestellt. Eine besonders angenehme Innenraumtemperatur liegt zwischen 20°C und 25°C, insbesondere zwischen 21°C und 22°C. In einem Schritt b) wird eine Außentemperatur durch eine Temperaturmessvorrichtung gemessen. Je nach Region variiert dabei die Außentemperatur jahreszeitlich bedingt. In einem Schritt c) wird die Innenraumtemperatur gegenüber der ursprünglich, d. h. zunächst eingestellten Innenraumtemperatur in einem Kühlvorgang bei einer warmen Außentemperatur angehoben oder die Innenraumtemperatur wird gegenüber der ursprünglich eingestellten Innenraumtemperatur in einem Heizvorgang bei einer kälteren Außentemperatur abgesenkt.
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2 zeigt ein schematisches Liniendiagramm, in dem die Verläufe A, B und C (C1 und C2) von drei zeitlichen Veränderungen einer Innenraumtemperatur am Beispiel von Heizvorgängen dargestellt ist. Dabei wird ein erster Verlauf A gezeigt, der einen zeitlichen Verlauf einer Innenraumtemperatur von einem Losfahren zu einem Ankommen eines Fahrzeuges zeigt, bei dem beim Losfahren und Ankommen ein optimaler Innenraumkomfort für den Fahrzeuginsassen durch eine Einstellung einer Innenraumtemperatur durchgeführt wird. Dabei werden für die Bestimmung eines Zeitpunktes eines Ankommens Navigationsdaten einer Navigationsvorrichtung ausgewertet und basierend auf diesen eine voraussichtliche Ankunft ermittelt. Nach dem Losfahren wird die Innenraumtemperatur gegenüber einer ursprünglich eingestellten und für den Fahrzeuginsassen als komfortabelsten angesehenen Innenraumtemperatur langsam abgesenkt und bei Annäherung an das Fahrziel wieder auf die ursprünglich eingestellte Innenraumtemperatur erhöht.
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In einem weiteren Verlauf B ist ein Verlauf eines Heizvorgangs gezeigt, bei dem eine Innenraumtemperatur nach einem Losfahren langsam gegenüber einer ursprünglich eingestellten und für den Fahrzeuginsassen als komfortabelsten angesehenen Innenraumtemperatur bis auf eine tolerable Innenraumtemperatur abgesenkt wird. Eine tolerable Innenraumtemperatur ist dann gegeben, wenn ein Fahrzeuginsasse die Innenraumtemperatur zwar nicht als besonders angenehm empfindet, jedoch auch nicht friert.
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In einem Verlauf C wird in zwei Varianten C1 und C2 ein bedarfsgerechtes Absenken einer Innenraumtemperatur in Abhängigkeit vom einem Ladezustand einer Batterie gezeigt. In der Variante C1 ist dabei der Fall dargestellt, dass die Batterieladung hoch ist oder eine Fahrstrecke gering ist. Aufgrund des höheren Ladezustandes der Batterie genügt hierbei ein langsames Absenken der Innenraumtemperatur gegenüber einer ursprünglich eingestellten und für den Fahrzeug Insassen als komfortabelsten angesehenen Innenraumtemperatur, wobei die Innenraumtemperatur jedoch nicht auf die oben genannte tolerable Minimalinnenraumtemperatur abgesenkt wird. Die Innenraumtemperatur wird dabei nur gering abgesenkt und zudem nur langsam abgesenkt. Dadurch wird das Komfortempfinden eines Fahrzeuginsassen nicht oder gering beeinflusst. Eine Absenkung der Innenraumtemperatur gegenüber einer ursprünglich eingestellten und für den Fahrzeuginsassen als komfortabelsten angesehenen Innenraumtemperatur ist vorzugsweise als gering anzusehen, wenn die abgesenkte Innenraumtemperatur maximal bis zur Hälfte eines Temperaturbereichs zwischen der herrschenden Innenraumtemperatur und dem tolerablen Minimalwert der Innenraumtemperatur liegt. Unter einer langsamen Absenkung der Innenraumtemperatur ist eine kontinuierliche Absenkung der Innenraumtemperatur bis maximal auf den tolerablen Minimalwert über einen Zeitraum zu verstehen, in dem für einen Fahrzeuginsassen die Absenkung der Innenraumtemperatur nicht wahrnehmbar ist.
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In der Variante C2 ist der Fall dargestellt, dass die Batterieladung gering ist oder die Fahrstrecke zu groß ist. Aufgrund des geringen Ladezustandes der Batterie erfolgt in diesem Fall das Absenken der Innenraumtemperatur gegenüber einer ursprünglich eingestellten und für den Fahrzeuginsassen als komfortabelsten angesehenen Innenraumtemperatur vergleichsweise schnell. Zudem wird die Innenraumtemperatur vergleichsweise tief abgesenkt.
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Die Innenraumtemperatur kann grundsätzlich in jedem möglichen zeitlichen Ablauf und auf jede mögliche Temperatur gesenkt oder angehoben werden. Zudem kann ein zeitlicher Verlauf einer Veränderung der Innenraumtemperatur mindestens ein Absenken und mindestens ein Anheben einer Temperatur umfassen, wie beim Verlauf A gezeigt.
