DE102019121865B4 - Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Klimagerätes (2) eines Kraftfahrzeuges (1) mit den Schritten:
(a) Betreiben des Kältemittelkreislaufs in einem Wärmepumpenbetrieb, sodass ein Innenraum (5) des Kraftfahrzeuges (1) auf eine Innenraumtemperatur, die höher als eine Umgebungstemperatur ist, aufgeheizt wird,
(b) Betreiben des Klimagerätes (2) in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 30 %, sodass zumindest 30 % eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum (5) ist, und
(c) Einstellen einer luftzuführseitigen Oberflächentemperatur eines Verdampfers (3) des Kältemittelkreislaufes im Innenraum (5) auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C, sodass der Verdampfer (3) vereist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Kraftfahrzeuges und ein Kraftfahrzeug.
  • Kraftfahrzeuge weisen bei kalten Außen- bzw. Umgebungstemperaturen, insbesondere bei unter 0 °C, einen hohen Energiebedarf für das Betreiben des Kältemittelkreislauf eines Klimagerätes zur Erwärmung des Innenraumes des Kraftfahrzeuges auf. Dies ist insbesondere bei Elektrofahrzeugen problematisch, da die limitiert zur Verfügung stehende Energie aus der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeuges bezogen wird und somit unmittelbar die erzielbare Reichweite des Elektrofahrzeuges senkt. Um den Energieverbrauch des Kältemittelkreislaufs zu senken, kann der Kältemittelkreislauf prinzipiell im Umluftbetrieb betrieben werden, sodass die einmal erwärmte Luft nicht oder nur teilweise aus dem Innenraum befördert wird und stattdessen im Innenraum zirkuliert. Kältemittelkreisläufe werden bei kalten Außentemperaturen unter 0 °C allerdings nicht im Umluftbetrieb, sondern nur im Frischluftbetrieb betrieben, bei dem die einmal erwärmte Luft aus dem Innenraum befördert und Frischluft von außen eingesogen und erwärmt wird. Dadurch wird die Luftfeuchtigkeit der im Innenraum befindlichen Luft reguliert und verhindert, dass die Innenseiten der Scheiben, insbesondere der Scheibe, des Kraftfahrzeuges beschlagen. Ein Beschlagen der Scheiben muss wegen der damit einhergehenden Sichtverschlechterung für den Fahrer des Kraftfahrzeuges vermieden werden, um eine sichere Fahrt mit dem Kraftfahrzeug zu gewährleisten. Der Kältemittelkreislauf wird bei Außentemperaturen unter 0 °C auch deshalb nicht im Umluftbetrieb betrieben, da in Folge dessen der Verdampfer vereisen würde.
  • DE 10 2014 207 278 A1 beschreibt eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Kältemittelkreis mit wenigstens einem als Kältemittel/Luft-Wärmetauscher ausgebildeten Verdampfer, über den Kühlluft mittels einer Luftströmungserzeugungseinheit in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs einblasbar ist. Der Verdampfer ist bei einer Arbeitstemperatur von weniger als 0°C betreibbar.
  • DE 10 2015 205 136 A1 beschreibt ein Verfahren zum Enteisen eines als Luft/Kältemittel- oder Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragers einer Klimatisierungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, der - während eines Arbeitsintervalls, in dem er bei Arbeitstemperaturen unterhalb 0°C betrieben wird, von einem anschließend in eine Fahrgastzelle geleiteten Luftstrom durchströmt wird, wobei sich an seiner äußeren Oberfläche eine Vereisung bildet, und der - während eines nachfolgenden Enteisungsintervalls bei Arbeitstemperaturen oberhalb 0°C betrieben und von dem Luftstrom durchströmt wird, sodass die Vereisung wenigstens teilweise abtaut.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermindern, insbesondere eine effiziente, kostengünstige und einfache Lösung bereitzustellen, mittels derer der Innenraum des Kraftfahrzeuges bei kalten Außentemperaturen klimatisiert werden kann, ohne dass die Scheiben, insbesondere die Frontscheibe, des Kraftfahrzeuges beschlagen.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch ein Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Klimagerätes eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs gestellte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Klimagerätes eines Kraftfahrzeuges mit den Schritten: (a) Betreiben des Kältemittelkreislaufs in einem Wärmepumpenbetrieb, sodass ein Innenraum des Kraftfahrzeuges auf eine Innenraumtemperatur, die höher als eine Umgebungstemperatur ist, aufgeheizt wird, (b) Betreiben des Klimagerätes in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 30 %, sodass zumindest 30 % eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum ist, und (c) Einstellen einer luftzuführseitigen Oberflächentemperatur eines Verdampfers des Kältemittelkreislaufes im Innenraum auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C, sodass der Verdampfer vereist. Das Einstellen der Oberflächentemperatur kann alternativ als ein Regeln erfolgen.
  • Erfindungsgemäß wird der Kältemittelkreislauf in einem Umluftbetrieb betrieben und der Verdampfer durch die Betriebsstrategie des Kältemittelkreislaufs bewusst vereist. Insbesondere wird hierzu ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufs im Kälteprozess des Kältemittelkreislaufs auf eine Temperatur unter 0 °C, insbesondere unterhalb der Oberflächentemperatur, gebracht. Statt also die in der bereits erwärmten Luft im Innenraum vorhandene Feuchtigkeit in die Umgebung abzuführen, wodurch der Energiebedarf des Kältemittelkreislaufs steigen würde, wird die Feuchtigkeit gezielt am Verdampfer auskondensiert und gefroren. Damit wird ein Vereisen des Verdampfers bzw. seiner Oberfläche nicht nur in Kauf genommen, sondern bewusst herbeigeführt. Die Erfinder haben nämlich überraschend herausgefunden, dass die Energieeffizienz des Kältemittelkreislaufs bei einer derartigen Betriebsstrategie insgesamt gegenüber dem Betrieb des Kältemittelkreislaufs in einem Frischluftbetrieb erhöht werden kann. Ferner kann dadurch die Reichweite von Elektrofahrzeugen bei kalten Außentemperaturen, also im Winter oder in kalten Regionen, erhöht werden.
  • Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Umgebungstemperatur unter 0 °C und ferner insbesondere bei einer Scheibentemperatur einer Innenseite einer Scheibe des Kraftfahrzeuges unterhalb von 0 °C ausgeführt. Die Oberflächentemperatur der luftzuführseitigen Oberfläche des im Innenraum angeordneten Verdampfers des Kältemittelkreislaufs wird insbesondere auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C, ferner insbesondere auf unterhalb von - 2 °C eingestellt bzw. reguliert.
  • Insbesondere kann der Kältemittelkreislauf in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 50%, sodass zumindest 50% eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum ist, betrieben werden. Ferner insbesondere kann der Kältemittelkreislauf in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 70%, sodass zumindest 70% eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum ist, betrieben werden. Weiterhin insbesondere kann der Kältemittelkreislauf in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 90%, sodass zumindest 90% eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum ist, betrieben werden. Zudem kann der Kältemittelkreislauf in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von 100%, sodass die in dem Innenraum befindlichen Luftmenge in dem Innenraum zirkuliert, betrieben werden. Entsprechend kann das Klimagerät in einem Frischluftbetrieb mit einem Frischluftanteil von jeweils höchstens 70%, 50%, 30% oder 10%, sodass höchstens 70%, 50%, 30% oder 10% eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Frischluft ist, betrieben werden. Ebenso kann das Klimagerät ohne Frischluftbetrieb betrieben werden. So kann die Vereisung des Verdampfers verlangsamt werden und dennoch sparsam und ohne Beschlag von Feuchtigkeit an den Scheiben geheizt werden.
  • Bevorzugt wird die Oberflächentemperatur des Verdampfers auf eine Temperatur eingestellt, die zumindest 3 K geringer als die Umgebungstemperatur ist. Insbesondere wird die Oberflächentemperatur des Verdampfers auf eine Temperatur eingestellt, die zumindest 5 K und ferner insbesondere 7 K geringer als die Umgebungstemperatur ist. Durch eine damit erzielte hinreichende Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur und der Temperatur der Innenseite der Scheibe wird unter Berücksichtigung der im Innenraum stattfindenden Luftvermischung und Luftzirkulation sichergestellt, dass sich kein Feuchtigkeitsbeschlag an der Innenseite der Scheibe bildet.
  • Bevorzugt ist weiterhin, dass ein Vereisungsgrad des Verdampfers ermittelt wird, wobei der Vereisungsgrad insbesondere auf Basis von zumindest einem der folgenden Punkte bestimmt wird: (a) einer von zumindest einem ersten Sensor oder ersten Modell ermittelten Luftmenge, einer Lufttemperatur und einer absoluten Luftfeuchtigkeit der Luft vor Durchströmen des Verdampfers und einer von zumindest einem zweiten Sensor oder einem zweiten Modell ermittelten Lufttemperatur der Luft nach Durchströmen des Verdampfers, (b) einem Drehmoment eines Gebläsemotors eines Innenraumgebläses des Klimageräts, das luftzuführseitig vor dem Verdampfer angeordnet ist, (c) einem Saugdruck des Verdampfers. Der Vereisungsgrad gibt Ausschluss über die Energieeffizienz des Kältemittelkreislaufs und stellt einen wichtigen Parameter für die Regulierung der Vereisung dar. Ein Modell ist beispielsweise ein mathematisches Modell, mittels dem ein Parameter wie Luftmenge, Lufttemperatur oder absolute Luftfeuchtigkeit auf Basis anderer, beispielsweise von Sensoren gemessener, Parameter, ermittelt werden kann.
  • Zudem bevorzugt ist, dass das Verfahren ferner die Schritte aufweist: (a) Bestimmen, dass der Vereisungsgrad einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, und daraufhin (b) Einstellen der Oberflächentemperatur des Verdampfers auf eine Temperatur oberhalb von 0 °C. Ferner kann die Oberflächentemperatur des Verdampfers auf eine Temperatur oberhalb einer Scheibentemperatur einer Innenseite einer Scheibe des Kraftfahrzeuges eingestellt werden. Insbesondere kann die Oberflächentemperatur auf eine Temperatur oberhalb einer Frontscheibentemperatur einer Innenseite einer Frontscheibe des Kraftfahrzeuges eingestellt werden. Insbesondere kann die Oberflächentemperatur auf eine Temperatur von zumindest 3 K, bevorzugt zumindest 5 K und ferner bevorzugt zumindest 7 K oberhalb der Scheibentemperatur eingestellt werden. Das Einstellen der Oberflächentemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Scheibentemperatur erfolgt, sodass der Verdampfer nicht weiter vereist oder abtaut. Schließlich ist ein Vereisen des Verdampfers nur bis zu einem gewissen Vereisungsgrad gewünscht, da mit steigendem Vereisungsgrad die Energieeffizienz des Kältemittelkreislaufs abnimmt und der erfindungsgemäße Effekt der Energieeinsparung gegenüber einem Frischluftbetrieb schwindet. Daher kann ab Erreichen des Schwellenwertes ein weiteres Vereisen oder Abtauen entsprechend vermieden werden. Der Schwellenwert kann dabei durch ein Vereisungsmodell ermittelt werden. Mittels des Vereisungsmodells kann der Schwellenwert beispielsweise in Abhängigkeit von einem Druckverlust von Luft an einer Luftzuführseite des Verdampfers ermittelt werden. Der Druckverlust kann beispielsweise mittels eines Sensors zur Ermittlung des Luftstroms an einer Luftaustrittsseite des Verdampfers ermittelt werden. Mit zunehmender Vereisung des Verdampfers an der luftzuführseitigen Oberfläche des Verdampfers nimmt der Druck ab. Ab einem gewissen Druckverlust kann aus dem Vereisungsmodell geschlossen werden, dass der Schwellenwert erreicht ist. Das Vereisungsmodell kann zudem oder alternativ andere Parameter zur Ermittlung des Vereisungsgrades bzw. des Schwellenwertes heranziehen. Zu diesen Parametern können beispielsweise die Betriebszeit des Verdampfers mit Oberflächentemperatur unterhalb von 0 °C, die Oberflächentemperatur und/oder die Umgebungstemperatur gehören.
  • Im Folgenden werden Betriebsstrategien des Kältemittelkreislaufs vorgestellt, die ausgeführt werden können, um ein Beschlagen der Scheibe während eines Abtauens des Verdampfers zu vermeiden. Die relative Feuchtigkeit der Luft im Innenraum kann mittels zumindest eines im Innenraum angeordneten Sensors ermittelt werden. Die relative Feuchtigkeit der Luft im Innenraum kann bei der Auswahl einer oder mehrerer dieser Betriebsstrategien herangezogen werden. Ferner kann die relative Feuchtigkeit der Luft im Innenraum für eine Wahl von Parametern der ausgewählten Betriebsstrategien herangezogen werden.
  • Vorzugsweise wird die Innenseite der Scheibe des Kraftfahrzeuges für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers auf eine Scheibentemperatur über 0 °C erwärmt. Insbesondere wird die Innenseite der Frontscheibe des Kraftfahrzeuges für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers auf eine Scheibentemperatur über 0 °C erwärmt. Die Innenseite der Scheibe kann beispielsweise durch Zuleiten von klimatisierter Luft aus dem Kältemittelkreislauf in Luftverteilelemente des Klimagerätes, die auf die Innenseite der Scheibe gerichtet sind, erwärmt werden. Die Luftverteilelemente sind die des Klimagerätes. Die Innenseite der Scheibe kann ferner beispielsweise durch Beheizen der Scheibe über Heizelemente, beispielsweise Heizfolie oder Heizdraht, die an oder in der Scheibe angeordnet sind, erwärmt werden. Dadurch wird mit geringem Energieaufwand sichergestellt, dass die Sicht des Fahrers nicht durch einen Feuchtigkeitsbeschlag an den Scheiben beeinträchtigt wird, solange der Verdampfer abtaut.
  • Ferner vorzugsweise wird der Umluftanteil für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers reduziert oder der Umluftbetrieb beendet und ein Frischluftanteil an einem Frischluftbetrieb erhöht oder ein Frischluftbetrieb eingeleitet. Auch dadurch kann unter Einsatz von wenig Energie vermieden werden, dass die Sicht des Fahrers nicht durch einen Feuchtigkeitsbeschlag an den Scheiben beeinträchtigt wird, solange der Verdampfer abtaut.
  • Weiterhin vorzugsweise werden Luftverteilelemente des Klimagerätes, die Luft von einer Luftaustrittsseite des Verdampfers zu dem Innenraum führen, für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers verschlossen, sodass Kondenswasser aus dem Kraftfahrzeug abläuft. Das Kondenswasser kann so etwa über dem Verdampfer zugeordnete Ablaufschläuche aus dem Kraftfahrzeug ablaufen, jedoch nicht mehr über die Luft in den Innenraum gelangen. Bevorzugt wird eine Oberflächentemperatur dabei so eingestellt, dass die an der Luftaustrittsseite des Verdampfers austretende Luft eine Temperatur von zumindest 20 °C, bevorzugt zumindest 30 °C aufweist. Dadurch wird verhindert, dass die Ablaufschläuche gefrieren. Somit wird vermieden, dass das Eis an dem Verdampfer beim Abtauen als Kondenswasser von der durch den Verdampfer strömenden Luft aufgenommen wird und an der Scheibe auskondensiert.
  • Außerdem ist bevorzugt, dass zumindest 50 % der das Klimagerät, insbesondere den Verdampfer, durchströmenden Luftmenge über in einen Fußraum des Innenraumes gerichtete Luftverteilelemente des Klimageräts, die Luft von einer Luftaustrittsseite des Verdampfers zu dem Innenraum führen, während eines Abtauens des Verdampfers geleitet werden. Der Fußraum des Innenraumes ist ein an den Fahrzeugboden angrenzender bzw. unterer Teilraum des Innenraumes, in dem die Füße der Fahrzeuginsassen Platz finden. Dadurch wird das Risiko vermindert, dass aus dem Klimagerät strömende Luft, die relativ feuchter als die im Innenraum vorhandene Luft ist, unmittelbar an die Scheibe gelangt und dort auskondensiert. Stattdessen wird eine Vermischung der aus dem Klimagerät ausströmenden Luft mit der bereits im Innenraum befindlichen Luft herbeigeführt. Es können auch zumindest 70 % oder 90 % der das Klimagerät durchströmenden Luftmenge über die in den Fußraum des Innenraumes gerichteten Luftverteilelemente des Klimagerätes während des Abtauens des Verdampfers geleitet werden. Insbesondere werden andere Luftverteilelemente zumindest teilweise verschlossen. Ferner insbesondere sind nur die auf den Fußraum des Innenraumes gerichteten Luftverteilelemente geöffnet.
  • Die Scheibentemperatur kann anhand von mittels einer Datenschnittstelle im Kraftfahrzeug empfangenen Wetterinformationen vorausbestimmt werden. Eine vorausbestimmte Scheibentemperatur, insbesondere unterhalb von 0 °C, kann mittels Wetterinformationen ermittelt werden. Insbesondere können derartige Wetterinformationen Außentemperaturen am Fahrzeugstandort und/oder Außentemperaturen an Fahrzeugaufenthaltsorten sein. Die Fahrzeugaufenthaltsorte können sich beispielsweise auf einer durch ein Navigationsgerät des Fahrzeuges bekannten Fahrzeugroute befinden. Die Wetterinformationen können beispielsweise mittels einer Internetverbindung des Kraftfahrzeuges von einem internetfähigen Kommunikationsgerät als Datenschnittstelle bezogen werden. Das internetfähige Kommunikationsgerät kann beispielsweise ein Smartphone des Fahrers des Kraftfahrzeuges oder ein in dem Kraftfahrzeug verbautes Kommunikationsgerät sein. Ein beispielhaftes Szenario einer vorausbestimmten Scheibentemperatur unterhalb von 0 °C ist, dass das Kraftfahrzeug in der relativ zu der Umgebung wärmeren Garage steht und die Außentemperatur am Fahrzeugstandort jedenfalls unterhalb von 0 °C liegt. Dann kann bereits das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, um ein Beschlagen der Scheiben nach Fahrtantritt zu vermeiden.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass zumindest 50 % der das Klimagerät, insbesondere den Verdampfer, durchströmenden Luftmenge über eine Bypassleitung des Klimagerätes, die an dem Verdampfer vorbeiführt, während eines Abtauens des Verdampfers geleitet wird. Ferner kann zumindest 70 % oder 90% der das Klimagerät durchströmenden Luftmenge über die Bypassleitung während des Abtauens des Verdampfers geleitet werden. Dadurch wird ein schneller Anstieg der relativen Feuchtigkeit der Luft im Innenraum vermieden. Dadurch steht beispielsweise Zeit für andere Betriebsstrategien zur Verfügung, die zur Abführung des am Verdampfer abtauenden Eises ausgeführt werden können.
  • Nach einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs erwähnte Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem Klimagerät, wobei ein Klimasteuergerät des Klimageräts zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Elektrofahrzeug sein. Das Klimasteuergerät kann eine Recheneinheit und eine Speichereinheit aufweisen. Auf der Speichereinheit kann ein Programm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert sein.
  • Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges, und
    • 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Klimagerät 2 mit einem Kältemittelkreislauf und einem Verdampfer 3 auf, die jeweils nur schematisch gezeigt sind. Der Kältemittelkreislauf klimatisiert einen Innenraum 5 des Kraftfahrzeuges. Der Verdampfer 3 ist insoweit in dem Innenraum 5 angeordnet, als dass der Verdampfer 3 fluidtechnisch bzw. für einen Luftaustausch mit dem Innenraum 5 verbunden ist. Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 eine Scheibe 4, insbesondere eine Frontscheibe, auf. Das Klimagerät 2 umfasst weiterhin ein Klimasteuergerät, das hier jedoch nicht gezeigt ist. Ferner weist das Klimagerät 2 ein nicht gezeigtes Gebläse mit einem Gebläsemotor auf, wobei das Gebläse vor dem Verdampfer 3 angeordnet ist. Weiterhin weist der Kältemittelkreislauf ein nicht gezeigtes Ventil auf, das an dem Verdampfer 3 angeordnet ist und von dem aus das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs in den Verdampfer 3 eingespritzt wird. Vor dem Ventil ist ein nicht gezeigter Kondensator des Kältemittelkreislaufs angeordnet, der wiederum mit dem Ventil verbunden ist. Das Klimagerät 2 weist damit zumindest den Verdampfer 3, das Gebläse, das Ventil, den Generator und den Kondensator auf. Das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs durchläuft in einem Kreislauf den Kondensator, das Ventil, den Verdampfer 3, das Ventil, den Generator und strömt erneut zu dem Kondensator.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in einem Klimasteuergerät ausgeführt werden können. Verfahrensschritte sind dabei ganz allgemein zu verstehen, sodass hiervon beispielsweise die Erfassung von Werten mittels Sensoren, ein Vergleich von Werten, ein Regeln und Ausführen von Betriebsstrategien usw. gemeint sein kann.
  • Der Kältemittelkreislauf wird im Wärmepumpenbetrieb W betrieben, sodass der Innenraum 5 auf eine Innenraumtemperatur, die höher als eine in Schritt S1 gemessene Umgebungstemperatur ist, aufgeheizt wird. Ferner wird das Klimagerät 2 im Umluftbetrieb U mit einem hohen Umluftanteil, beispielsweise 90 %, betrieben, sodass zumindest 90 % eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät 2 Luft aus dem Innenraum 5 ist. Die in Schritt S1 gemessene Umgebungstemperatur wird von dem Klimasteuergerät in Schritt S2 zur Regulierung der Oberflächentemperatur genutzt. Wenn die Umgebungstemperatur unterhalb von 0 °C ist, wird eine luftzuführseitige Oberfläche des Verdampfers 3 von dem Klimasteuergerät auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C geregelt, sodass der Verdampfer 3 vereist. Die Oberflächentemperatur kann auf eine Temperatur unter Einhaltung einer vorbestimmten Temperaturdifferenz, beispielsweise von 8 K, gegenüber der Umgebungstemperatur reguliert werden. In Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur kann das Klimasteuergerät den Umluftanteil anpassen.
  • In Schritt S3 wird ein Vereisungsgrad des Verdampfers ermittelt. Wenn in Schritt S4 ermittelt wird, dass ein Vereisungsgrad einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat, regelt das Klimasteuergerät in Schritt S5 die Oberflächentemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Scheibentemperatur der Innenseite der Scheibe 4, insbesondere der Umgebungstemperatur. Dadurch enteist der Verdampfer 3. Ferner weist das Klimasteuergerät die Ausführung zumindest einer der Betriebsstrategien B1, B2, B3, B4, B5 an, um ein Beschlagen der Scheibe 4 während des Abtauens des Verdampfers 3 zu vermeiden.
  • Die Betriebsstrategie B1 besteht darin, die Innenseite der Scheibe 4 auf eine Scheibentemperatur über 0° C zu erwärmen. Die Betriebsstrategie B2 besteht darin, den Umluftanteil zu reduzieren oder den Umluftbetrieb zu beenden und einen Frischluftanteil an einem Frischluftbetrieb zu erhöhen oder einen Frischluftbetrieb einzuleiten. Die Betriebsstrategie B3 besteht darin, Luftverteilelemente des Klimagerätes 2, die Luft von einer Luftaustrittsseite des Verdampfers 3 zu dem Innenraum 5 führen, zu verschließen, sodass Kondenswasser aus dem Kraftfahrzeug 1 abläuft. Die Betriebsstrategie B4 besteht darin, einen hohen Anteil der das Klimagerät 2 durchströmenden Luftmenge über in einen Fußraum des Innenraumes 5 gerichtete Luftverteilelemente des Klimageräts 1 zu leiten. Die Betriebsstrategie B5 besteht darin, einen hohen Anteil der das Klimagerät 2 durchströmenden Luftmenge über eine Bypassleitung des Klimagerätes 2, die an dem Verdampfer vorbeiführt, zu leiten. Durch Ausführen einer dieser Betriebsstrategien B1 bis B5 oder mehrerer dieser Betriebsstrategien B1 bis B5, insbesondere parallel zueinander, kann der Verdampfer 3 mit nur geringem Energieaufwand abgetaut werden, ohne dass es zu einem Beschlagen der Scheibe 4 kommt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Klimagerät
    3
    Verdampfer
    4
    Scheibe
    5
    Innenraum

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Kältemittelkreislaufs eines Klimagerätes (2) eines Kraftfahrzeuges (1) mit den Schritten: (a) Betreiben des Kältemittelkreislaufs in einem Wärmepumpenbetrieb, sodass ein Innenraum (5) des Kraftfahrzeuges (1) auf eine Innenraumtemperatur, die höher als eine Umgebungstemperatur ist, aufgeheizt wird, (b) Betreiben des Klimagerätes (2) in einem Umluftbetrieb mit einem Umluftanteil von zumindest 30 %, sodass zumindest 30 % eines Luftmassenstroms durch das Klimagerät Luft aus dem Innenraum (5) ist, und (c) Einstellen einer luftzuführseitigen Oberflächentemperatur eines Verdampfers (3) des Kältemittelkreislaufes im Innenraum (5) auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C, sodass der Verdampfer (3) vereist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur des Verdampfers (3) auf eine Temperatur eingestellt wird, die zumindest 3 K geringer als die Umgebungstemperatur ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vereisungsgrad des Verdampfers (3) ermittelt wird, wobei der Vereisungsgrad insbesondere auf Basis von zumindest einem der folgenden Punkte bestimmt wird: (a) einer von zumindest einem ersten Sensor oder ersten Modell ermittelten Luftmenge, einer Lufttemperatur und einer absoluten Luftfeuchtigkeit der Luft vor Durchströmen des Verdampfers (3) und einer von zumindest einem zweiten Sensor oder einem zweiten Modell ermittelten Lufttemperatur der Luft nach Durchströmen des Verdampfers (3), (b) einem Drehmoment eines Gebläsemotors eines Innenraumgebläses des Klimagerätes (2), das luftzuführseitig vor dem Verdampfer (3) angeordnet ist, (c) einem Saugdruck des Verdampfers (3).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die Schritte aufweist: (a) Bestimmen, dass der Vereisungsgrad einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, und daraufhin (b) Einstellen der Oberflächentemperatur des Verdampfers (3) auf eine Temperatur oberhalb von 0 °C.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite einer Scheibe (4) des Kraftfahrzeuges (1) für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers (3) auf eine Scheibentemperatur über 0 °C erwärmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umluftanteil für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers (3) reduziert oder der Umluftbetrieb beendet wird und ein Frischluftanteil an einem Frischluftbetrieb erhöht oder ein Frischluftbetrieb eingeleitet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Luftverteilelemente des Klimagerätes (2), die Luft von einer Luftaustrittsseite des Verdampfers (3) zu dem Innenraum (5) führen, für ein Abtauen oder während eines Abtauens des Verdampfers (3) verschlossen werden, sodass Kondenswasser aus dem Kraftfahrzeug (1) abläuft.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 50 % der das Klimagerät (2) durchströmenden Luftmenge über in einen Fußraum des Innenraumes (5) gerichtete Luftverteilelemente des Klimagerätes (2), die Luft von einer Luftaustrittsseite des Verdampfers (3) zu dem Innenraum (5) führen, während eines Abtauens des Verdampfers (3) geleitet werden.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibentemperatur anhand von mittels einer Datenschnittstelle im Kraftfahrzeug (1) empfangenen Wetterinformationen vorausbestimmt wird.
  10. Kraftfahrzeug (1) mit einem Klimagerät (2), wobei ein Klimasteuergerät des Klimagerätes (2) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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