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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Temperieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2017 116 335 A1 bekannt. Bei dem Verfahren wird ein Besetzungszustand des Innenraums ermittelt. Dabei wird der Innenraum in Abhängigkeit von dem ermittelten Besetzungszustand mittels einer Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs aktiv temperiert, das heißt gekühlt oder erwärmt. Ferner ist es bei dem Stand der Technik vorgesehen, dass ein aktives, mittels der Klimatisierungseinrichtung bewirktes Temperieren des Innenraums unterbleibt, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass der Innenraum besonders effizient temperiert werden kann.
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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 weiterzuentwickeln, dass der Innenraum besonders effizient, das heißt besonders energiegünstig sowie mit einem besonders hohen Wirkungsgrad temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Energiewert ermittelt wird. Der Energiewert wird beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt. Der Energiewert charakterisiert eine Energiemenge, welche der Klimatisierungseinrichtung für die Temperierung des Innenraums zur Verfügung steht. Mit anderen Worten ist die Energiemenge eine Menge an Energie, welche von der Klimatisierungseinrichtung genutzt werden kann, um den Innenraum aktiv zu temperieren, das heißt zu erwärmen beziehungsweise zu kühlen.
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Des Weiteren wird bei dem Verfahren der Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Besetzungszustand und in Abhängigkeit von dem ermittelten Energiewert aktiv temperiert. Hierzu wird beispielsweise mittels der Klimatisierungseinrichtung Luft aktiv temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt und dem Innenraum zugeführt und/oder Energie, insbesondere Wärmeenergie, wird von der Klimatisierungseinrichtung bereitgestellt und dem Innenraum zugeführt. Dabei wird der Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung auf eine erste Zieltemperatur aktiv temperiert, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich wenigstens eine Person in dem Innenraum aufhält. Dies bedeutet, dass der Besetzungszustand definiert beziehungsweise charakterisiert, ob sich wenigstens eine oder keine Person in dem Innenraum aufhält.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Innenraum auf eine von der ersten Zieltemperatur unterschiedliche zweite Zieltemperatur aktiv mittels der Klimatisierungseinrichtung temperiert, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich keine Person in dem Innenraum aufhält. Dabei ist die zweite Zieltemperatur größer als die erste Zieltemperatur, wenn das aktive Temperieren ein aktives, mittels der Klimatisierungseinrichtung zu bewirkendes beziehungsweise bewirktes Erwärmen des Innenraums ist. Die zweite Zieltemperatur ist geringer als die erste Zieltemperatur, wenn das aktive Temperieren ein aktives, mittels der Klimatisierungseinrichtung zu bewirkendes beziehungsweise bewirktes Kühlen des Innenraums ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, den Innenraum stärker zu temperieren und somit stärker zu konditionieren, wenn sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten im Vergleich zu einem Zustand, wenn sich wenigstens eine oder mehrere Personen in dem Innenraum aufhalten. Hierdurch können für sich etwaig im Innenraum aufhaltende Personen besonders angenehme, in dem Innenraum herrschende Bedingungen gewährleistet werden, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort darstellbar ist. Wird jedoch anhand des Besetzungszustands ermittelt, dass sich keine Personen im Innenraum aufhalten, so kann die Zieltemperatur so hoch beziehungsweise so gering sein, dass in dem Innenraum Bedingungen eingestellt werden, die für Personen unkomfortabel wären. Da diese Bedingungen jedoch dann und insbesondere nur dann eingestellt werden, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten, kann der Innenraum besonders vorteilhaft temperiert und somit konditioniert werden, ohne dass es zu Komforteinbußen kommt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Innenraum unter Nutzung von im hohen Maße zur Verfügung stehender Energie zu temperieren und somit zu konditionieren, während sich noch keine Personen in dem Innenraum aufhalten. Halten sich dann beispielsweise nach erfolgter Konditionierung Personen in dem Innenraum auf, so herrschen im Innenraum bereits besonders komfortable Bedingungen, und im Weiteren können diese komfortablen und angenehmen Bedingungen mit einem nur sehr geringen Energieaufwand beibehalten werden. Somit kann beispielsweise während einer Fahrt ein Energieaufwand zum Temperieren des Innenraums gering gehalten werden, sodass beispielsweise eine besonders hohe Reichweite realisiert werden kann, über welche das Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein kann, elektrisch angetrieben werden kann.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Eine sehr große Herausforderung bei der Entwicklung von Hybrid- und insbesondere Elektrofahrzeugen ist die Reichweite, über welche das jeweilige Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Aufgrund limitierter Batteriekapazität können Elektrofahrzeuge beispielsweise bei gleichen Randbedingungen hinsichtlich Bauraum und Gewicht nicht die gleiche Reichweite wie Kraftfahrzeuge erreichen, die verbrennungsmotorisch angetrieben werden können. Zusätzlich kann im Winter nicht auf eine Motorabwärme zurückgegriffen werden, um das Kraftfahrzeug zu heißen. Beispielsweise bei Bussen zur Beförderung von Personen bedeutet der Heizbedarf im Winter einen besonders hohen Energieverbrauch, welcher größer ist als ein Energiebedarf zum Betreiben von anderweitigen Komponenten beispielsweise zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zum Betreiben von Nebenaggregaten. Auch im Sommer kann der Kühlbedarf rund ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs eines Elektrofahrzeugs ausmachen.
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Die vorliegend Erfindung ermöglicht die Realisierung eines effizienten Konzepts zur thermischen Konditionierung des Innenraums. Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft für Elektrofahrzeuge, jedoch auch für andere Fahrzeuge wie beispielsweise Hybridfahrzeuge oder verbrennungsmotorisch angetriebene Fahrzeuge verwendet werden. Wenn Energie zum Temperieren beziehungsweise Konditionieren des Innenraums in großen Mengen verfügbar ist, löst das als effizientes Konditionierungssystem fungierende Verfahren dies aus und setzt überschüssige Energie als Temperierenergie, das heißt als Heiz- oder Kühlenergie zum Heizen beziehungsweise Kühlen des Innenraums um. Solch große Mengen an für die Temperierung des Innenraums zur Verfügung stehender Energie stehen beispielsweise dann zur Verfügung, wenn das Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeter Energiespeicher im Rahmen eines Ladevorgangs mittels einer bezüglich des Kraftfahrzeugs externen Energiequelle wie beispielsweise einem Stromnetz geladen wird und/oder wenn bei einem Bremsvorgang eine Rekuperation durchgeführt wird, in deren Rahmen kinetische Energie des Kraftfahrzeugs mittels wenigstens eines Generators des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird.
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Die Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beziehungsweise das Konditionierungssystem erkennt, ob sich aktuell Personen in dem Innenraum befinden oder nicht. In der Folge kann eine Konditionierungsstrategie derart angepasst werden, dass der Innenraum stärker konditioniert wird, wenn sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten im Vergleich zu einem Zustand, wenn sich wenigstens eine oder mehrere Personen in dem Innenraum aufhalten.
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Als besonders vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren für Elektrofahrzeuge mit autonomen Antrieb, das heißt für autonome Elektrofahrzeuge. Das Verfahren kann auch besonders vorteilhaft verwendet werden für Busse, welche autonom oder nicht-autonom betrieben werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da sich der Fahrer eines solchen Busses und Fahrgäste in unterschiedlichen Raumzonen befinden, welche voneinander abgetrennt sein können. Hierbei kann beispielsweise das Konditionierungssystem den Fahrgastraum gemäß der zuvor beschriebenen Konditionierungsstrategie temperieren, das heißt heizen oder kühlen, wobei der Fahrer zumindest weitgehend davon unbeeinflusst bleibt. Insgesamt ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik, den Innenraum mit einem besseren Wirkungsgrad und mit einer besseren Effizienz, das heißt mit einem geringeren Energieverbrauch temperieren zu können. Dadurch können besonders hohe Reichweiten von Elektrofahrzeugen realisiert werden, welche über die jeweilige Reichweite elektrisch angetrieben werden können. Außerdem können zusätzliche Komponenten zum Heizen beziehungsweise Kühlen eingespart werden, und das Heizen beziehungsweise Kühlen kann über ein einziges Medium erfolgen. Hierdurch reicht beispielsweise ein Regler in einer Software zum Realisieren des Verfahrens aus. Dadurch können die Kosten der Realisierung des Verfahrens besonders gering gehalten werden.
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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. ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Temperieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs.
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Die Fig. zeigt ein Flussdiagramm, anhand dessen im Folgenden ein Verfahren zum Temperieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs beschrieben wird. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Kraftfahrzeug kann als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, oder aber als Nutzfahrzeug und dabei insbesondere als Bus ausgebildet sein. Ferner kann das Kraftfahrzeug ausschließlich mittels eines Verbrennungsmotors antreibbar sein. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug als autonom oder nicht-autonom betreibbares beziehungsweise fahrendes Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann. Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird ein Besetzungszustand des Innenraums des Kraftfahrzeugs ermittelt. Unter der Ermittlung des Besetzungszustands ist zu verstehen, dass ermittelt wird, ob sich wenigstens eine Person in dem Innenraum aufhält oder ob der Innenraum frei von Personen ist, das heißt ob sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten. Außerdem ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - der Innenraum in Abhängigkeit von dem ermittelten Besetzungszustand mittels einer Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs aktiv temperiert, das heißt gekühlt beziehungsweise erwärmt wird.
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Bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird wenigstens ein Energiewert ermittelt. Der Energiewert wird beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ermittelt. Der Energiewert charakterisiert eine der Klimatisierungseinrichtung für die Temperierung des Innenraums zur Verfügung stehende Energiemenge. Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird der Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Besetzungszustand und in Abhängigkeit von dem ermittelten Energiewert aktiv temperiert. Dabei wird der Innenraum im Vergleich zu einem Zustand, in welchem ermittelt wird beziehungsweise ermittelt wurde, dass sich wenigstens eine Person in dem Innenraum aufhält, der Innenraum stärker temperiert, das heißt stärker aktiv gekühlt oder stärker aktiv erwärmt, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird beziehungsweise wurde, dass sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten. Mit anderen Worten wird der Innenraum auf eine erste Zieltemperatur aktiv temperiert, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich wenigstens eine Person in dem Innenraum aufhält. Der Innenraum wird auf eine von der ersten Zieltemperatur unterschiedliche zweite Zieltemperatur aktiv temperiert, wenn anhand des Besetzungszustands ermittelt wird, dass sich keine Personen in dem Innenraum aufhalten. Die zweite Zieltemperatur ist größer als die erste Zieltemperatur, wenn das Temperieren ein Erwärmen des Innenraums ist. Die zweite Zieltemperatur ist geringer als die erste Zieltemperatur, wenn das Temperieren ein Kühlen des Innenraums ist.
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Die Ermittlung des Besetzungszustands wird auch als Personenerkennung bezeichnet, da im Rahmen der Ermittlung des Besetzungszustands erkannt beziehungsweise ermittelt wird, ob sich Personen in dem Innenraum befinden oder nicht. Die Personenerkennung kann mittels Gewichtssensoren, Infrarot-Technik, wenigstens einer Kamera, Sitzmatten und/oder CO2-Sensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren und/oder mittels anderer Sensoren durchgeführt werden. Der jeweilige Gewichtssensor ist beispielsweise in einem Stoßdämpfer, in einer Feder oder in einem Balgdrucksystem eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die Ermittlung des Energiewerts wird auch als Energieerkennung bezeichnet. Im Rahmen der Energieerkennung wird ermittelt beziehungsweise erkannt, ob aktuell Energie zur Temperierung des Innenraums in hohem Maße zur Verfügung steht oder nicht. Für die Temperierung des Innenraums von der Klimatisierungseinrichtung nutzbare Energie steht beispielsweise dann im hohen Maße zur Verfügung, wenn das Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Energiespeicher im Rahmen eines Ladevorgangs beispielsweise über einen Stecker, über Rekuperation, Pantograph und/oder kabellos geladen wird. In hohem Maße für die Temperierung des Innenraums zur Verfügung stehende Energie liegt beispielsweise auch dann vor, wenn im Rahmen eines Bremsvorgangs oder einer Talfahrt, insbesondere von einem Berg, eine Rekuperation durchgeführt wird, in deren Rahmen kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Dann steht die Energie in dem Kraftfahrzeug selbst im hohen Maße zur Verfügung.
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Wenn beispielsweise die Energieerkennung feststellt, dass Energie in hohem Maße zur Verfügung steht, wird automatisch ein Konditionierungsprozess eingeleitet. Hierbei wird die Zieltemperatur im Innenraum im Heizfall angehoben und im Kühlfall abgesenkt, um eine möglichst hohe Menge an Energie der im Hohen Maße zur Verfügung stehenden Energie für die Temperierung des Innenraums verwerten zu können. Wird zusätzlich noch festgestellt, dass sich keine Personen im Fahrzeug befinden, kann dieser Aspekt im hohen Maß ausgenutzt werden. In diesem Fall können beispielsweise die Ausblastemperaturen auf sehr hohe Leistungen eingestellt werden. Die hohen Leistungen sind in der Regel aus Komfortgründen, insbesondere im Hinblick auf Zugerscheinungen im Kopfbereich, nicht zulässig. Da jedoch die Personenerkennung erkennt, dass sich keine Personen in dem Innenraum befinden, können Komfortgrenzen überschritten werden. Eine Komfortbeeinträchtigung findet hierbei nicht statt, da sich keine Personen im Innenraum befinden. Jedoch findet dann eine sehr schnelle und sehr effiziente Konditionierung des Innenraums statt.
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Besonders vorteilhaft ist das Verfahren bei autonom-fahrenden Fahrzeugen, da sich dann kein Fahrpersonal im Fahrzeug befindet, das feststellen kann, ob sich Personen im Fahrzeug befinden. Dann kann das auch als System bezeichnete Verfahren selbstständig entscheiden, ob eine effiziente Konditionierung mit sehr hohen Leistungen stattfinden kann oder nicht. Weitere Anwendungsbeispiele sind beispielsweise ein Bus, welcher an einer Endhaltestelle steht, wobei sich keine Fahrgäste im Innenraum befinden; ein autonomer Personenkraftwagen auf einer Überführungsfahrt ohne Personen, wobei ein Bremsvorgang bei einer Bergabfahrt und somit eine Rekuperation stattfinden; ein kabelloses Laden des Kraftfahrzeugs an einer Ampel oder auf einem Parkplatz vor einem Supermarkt.
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Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren kann das Verfahren ebenfalls genutzt werden. Vor Abfahrt eines solchen Kraftfahrzeugs kann eine Vorkonditionierung stattfinden, um möglichst schnell die Zieltemperatur im Innenraum zu erreichen. Auch hier kann die Personenerkennung unterstützen, um möglichst schnell die Zieltemperatur zu erreichen, ohne dass es zu Komforteinbußen kommt. Hierbei liegen beispielsweise extreme Ausblastemperaturen außerhalb eines normalen Betriebsbereichs vor. Insbesondere kann der Energiewert zumindest teilweise oder ausschließlich eine Menge an elektrischer Energie charakterisieren, die beispielsweise in einer Batterie, insbesondere in einer Hochvoltbatterie, des Kraftfahrzeugs gespeichert sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017116335 A1 [0002]
