DE102021201378A1 - Method of operating a heat pump - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren (80) zum Betreiben einer Wärmepumpe (10) in einem Kraftfahrzeug (100), mit einem Umgebungswärmeübertrager (20) und einem Innenraumwärmeübertrager (30), welche über einen Kältemittelkreislauf (40) miteinander verbunden sind, zu schaffen, welches eine erhöhte Effizienz aufweist, wird vorgeschlagen, bei einem Fahrtbeginn des Kraftfahrzeugs (100) eine Luftfeuchtigkeit einer Fahrzeugumgebung (U) zu ermitteln und bei einem Unterschreiten (85) eines Schwellwerts durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit die Wärmepumpe (10) zum Decken eines zukünftigen Heizbedarfs eines Fahrzeuginnenraums (101) des Kraftfahrzeugs (100) zu betreiben.In order to create a method (80) for operating a heat pump (10) in a motor vehicle (100), with an ambient heat exchanger (20) and an interior heat exchanger (30), which are connected to one another via a refrigerant circuit (40), which increases efficiency, it is proposed that when the motor vehicle (100) starts driving, the humidity of a vehicle environment (U) should be determined and if the determined humidity falls below (85) a threshold value, the heat pump (10) be used to cover a future heating requirement of a vehicle interior (101 ) of the motor vehicle (100) to operate.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe in einem Kraftfahrzeug, mit einem Umgebungswärmeübertrager und einem Innenraumwärmeübertrager, welche über einen Kältemittelkreislauf miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmepumpe.The invention relates to a method for operating a heat pump in a motor vehicle, with an ambient heat exchanger and an interior heat exchanger, which are connected to one another via a refrigerant circuit. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a heat pump.
Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden oftmals Wärmepumpen zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Hierbei wird die zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums benötigte Wärme der Fahrzeugumgebung entzogen und dem Fahrzeuginnenraum zugeführt. Bei diesem Prozess kühlt ein mit der Fahrzeugumgebung thermisch gekoppelter Wärmeübertrager derart ab, dass der Taupunkt der Luft der Fahrzeugumgebung unterschritten und Reif auf der Oberfläche des Wärmeübertragers ausgebildet wird.In electrically powered vehicles, heat pumps are often used to heat the vehicle interior. Here, the heat required to heat the vehicle interior is extracted from the vehicle environment and supplied to the vehicle interior. In this process, a heat exchanger that is thermally coupled to the vehicle environment cools down in such a way that the air in the vehicle environment falls below the dew point and frost forms on the surface of the heat exchanger.
Durch die Bildung von Reif vereist die Oberfläche des Wärmeübertragers zunehmend und unterbindet somit einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe. Um wieder eine Durchströmung des Wärmeübertragers mit Luft zu ermöglichen, sind Abtauzyklen bzw. Abtauvorgänge notwendig, bei welchen der vereiste Wärmeübertrager aufgeheizt wird. Folglich schmilzt das Eis und eine Durchströmung des Wärmeübertragers mit Luft kann wieder erfolgen. Derartige Abtauzyklen beeinträchtigen jedoch die Effizienz und die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe.The surface of the heat exchanger becomes increasingly iced up due to the formation of frost and thus prevents efficient operation of the heat pump. In order to allow air to flow through the heat exchanger again, defrosting cycles or defrosting processes are necessary, in which the iced-up heat exchanger is heated. As a result, the ice melts and air can flow through the heat exchanger again. However, such defrost cycles affect the efficiency and performance of the heat pump.
Es sind bereits Verfahren zum Durchführen von Abtauzyklen bekannt, welche nach dem Ablauf einer vordefinierten Betriebsdauer den Abtauvorgang eines Verdampfers einleiten. Ebenfalls sind Verfahren bekannt, welche einen Saugdruck der den Verdampfer passierenden Luft messen, um einen Abtauvorgang bei nachlassendem Saugdruck einzuleiten.Methods for carrying out defrosting cycles are already known, which initiate the defrosting process of an evaporator after a predefined operating time has elapsed. Methods are also known which measure a suction pressure of the air passing through the evaporator in order to initiate a defrosting process when the suction pressure decreases.
Problematisch an den bekannten Verfahren zum Durchführen von Abtauzyklen ist jedoch, dass bei einer relativ geringen Luftfeuchtigkeit bei einem Fahrtbeginn des Fahrzeugs kurzfristig eine hohe Heizleistung zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums von der Wärmepumpe gefordert wird, sodass bereits bei Fahrtbeginn der Verdampfer vereist. Hierdurch sinkt der Luftmassenstrom, welcher den Verdampfer passiert, bis zum nächsten Abtauvorgang. Bedingt durch die vergleichsweise trockene Luft nimmt jedoch die Eisschicht auf dem Verdampfer nur unwesentlich zu, sodass der nächste Abtauvorgang erst nach einer längeren Zeitspanne durchgeführt wird. Die Effizienz einer derartig geregelten Wärmepumpe ist somit unzureichend.The problem with the known methods for performing defrosting cycles, however, is that with relatively low humidity when the vehicle starts driving, a high heating output is required for heating the vehicle interior from the heat pump for a short time, so that the evaporator ices up as soon as the vehicle starts driving. This reduces the air mass flow that passes through the evaporator until the next defrosting process. Due to the comparatively dry air, however, the layer of ice on the evaporator increases only slightly, so that the next defrosting process is only carried out after a longer period of time. The efficiency of a heat pump controlled in this way is therefore insufficient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe mit einer erhöhten Effizienz zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object of the invention is to provide a method for operating a heat pump with increased efficiency. This object is achieved by the features specified in claim 1. Further advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Wärmepumpe ist mit einem Umgebungswärmeübertrager und einem Innenraumwärmeübertrager ausgestattet, welche über einen Kältemittelkreislauf miteinander verbunden sind. Dabei ist ein Verdichter oder ein Kompressor vorgesehen, um ein Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf zu fördern und somit eine Expansion und Verdichtung des Kältemittels zu bewirken.According to one aspect of the invention, a method for operating a heat pump in a motor vehicle is provided. The heat pump is equipped with an ambient heat exchanger and an indoor heat exchanger, which are connected to each other via a refrigerant circuit. In this case, a compressor or a compressor is provided in order to convey a refrigerant through the refrigerant circuit and thus bring about an expansion and compression of the refrigerant.
Bei einem Fahrtbeginn des Kraftfahrzeugs wird eine Luftfeuchtigkeit einer Fahrzeugumgebung ermittelt. In einem anschließenden Schritt wird geprüft, ob die ermittelte Luftfeuchtigkeit einen Schwellwert unterschreitet. Bei einem Unterschreiten des Schwellwerts durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit wird die Wärmepumpe zum Decken eines zukünftigen Heizbedarfs, anstelle eines gegenwärtigen Heizbedarfs, eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs betrieben.At the start of a journey of the motor vehicle, an air humidity of a vehicle environment is determined. In a subsequent step, it is checked whether the humidity determined falls below a threshold value. If the determined air humidity falls below the threshold value, the heat pump is operated to cover a future heating requirement, instead of a current heating requirement, of a vehicle interior of the motor vehicle.
Hierdurch kann ein Vereisungsvermeidungsmodus der Wärmepumpe realisiert werden, welcher die kurzfristig erhöhte Heizleistung zu Fahrtbeginn unterbindet und ein plötzliches Vereisen des Umgebungswärmeübertragers, welcher als Verdampfer fungiert, verhindert. Somit kann eine Orientierung an dem stationären Heizleistungsbedarf anhand einer Obergrenze der relativen Außenfeuchte bezogen auf die Temperatur erfolgen.As a result, an icing prevention mode of the heat pump can be implemented, which suppresses the briefly increased heating output at the start of the journey and prevents the ambient heat exchanger, which acts as an evaporator, from suddenly icing up. This means that the stationary heating capacity requirement can be used as an orientation based on an upper limit for the relative outside humidity in relation to the temperature.
In einem Vereisungsvermeidungsmodus wird die Verdampfungstemperatur im Umgebungswärmeübertrager derart geregelt, dass der Taupunkt der Umgebungsluft nicht unterschritten und eine Vereisung des Umgebungswärmeübertragers vermieden wird.In an icing prevention mode, the evaporation temperature in the ambient heat exchanger is regulated in such a way that it does not fall below the dew point of the ambient air and icing of the ambient heat exchanger is avoided.
Der stationäre Heizleistungsbedarf stellt sich ein, wenn der Fahrzeuginnenraum auf ein vordefiniertes Temperaturniveau erwärmt wurde. Das Temperaturniveau entspricht vorzugsweise einer Wunschtemperatur und wird von einem Anwender oder Fahrer des Kraftfahrzeugs eingestellt. Der Energiebedarf des stationären Betriebs ist abhängig von der Außentemperatur und der Wunschtemperatur und lässt sich im Vorfeld ermitteln und auf einem Datenträger eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs speichern. Wenn im stationären Betrieb die Vereisungsvermeidung des Umgebungswärmeübertragers der effizienteste Betrieb der Wärmepumpe ist, so wird auch bei Fahrtbeginn die Vereisung des Umgebungswärmeübertragers vermieden.The stationary heating power requirement occurs when the vehicle interior has been heated to a predefined temperature level. The temperature level preferably corresponds to a desired temperature and is set by a user or driver of the motor vehicle. The energy requirement of stationary operation depends on the outside temperature and the desired temperature and can be determined in advance and stored on a data carrier of a control device in the motor vehicle. If in stationary operation the icing prevention of the ambient heat transfer gers is the most efficient operation of the heat pump, icing of the ambient heat exchanger is also avoided when starting the journey.
Durch das Verfahren kann ein Effizienzgewinn bei einem minimalen Applikationsaufwand realisiert werden. Der aktuelle Energiebedarf zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums wird nicht berücksichtigt, um eine kurzfristige Vereisung des Umgebungswärmeübertragers zu vermeiden.The method allows a gain in efficiency to be achieved with minimal application effort. The current energy requirement for heating the vehicle interior is not taken into account in order to avoid short-term icing of the ambient heat exchanger.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der zukünftige Heizbedarf als ein Heizbedarf des Fahrzeuginnenraums in einem stationär eingeregelten Betrieb der Wärmepumpe nach einer initialen Aufheizphase des Fahrzeuginnenraums ausgestaltet. Bevorzugterweise wird die Wärmepumpe zum Bereitstellen einer Heizleistung zum Decken des zukünftigen Heizbedarfs nach einer Zeitdauer von 3 bis 15 Minuten ab Fahrtbeginn des Kraftfahrzeugs betrieben. Durch diese Maßnahme kann der Vereisungsvermeidungsmodus der Wärmepumpe technisch besonders einfach mit Hilfe einer Zeitverzögerung umgesetzt werden. Nach Ablauf der Zeitverzögerung, welche bei Fahrtbeginn startet, kann der Betrieb der Wärmepumpe begonnen oder fortgeführt werden.According to one exemplary embodiment, the future heating demand is configured as a heating demand of the vehicle interior in a stationary regulated operation of the heat pump after an initial heating-up phase of the vehicle interior. The heat pump is preferably operated after a period of 3 to 15 minutes from the start of the motor vehicle's journey to provide a heating output to cover future heating requirements. As a result of this measure, the anti-icing mode of the heat pump can be implemented in a technically particularly simple manner with the aid of a time delay. After the time delay has elapsed, which starts when the journey begins, the heat pump can be started or continued in operation.
Der zukünftige Heizbedarf des Fahrzeuginnenraums kann besonders präzise ermittelt werden, wenn dieser abhängig von einer Außentemperatur und einer einstellbaren Wunschtemperatur des Fahrzeuginnenraums ermittelt wird. Insbesondere kann der zukünftige Heizbedarf durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Das Steuergerät kann auch die Regelung und Steuerung der Wärmepumpe übernehmen. Darüber hinaus ist das Steuergerät mit Sensoren verbunden und kann eine Kommunikationsverbindung zu einer externen Einheit herstellen, um Daten zu empfangen oder zu senden. Das Steuergerät kann einen internen oder externen Speicher umfassen, um Daten zumindest temporär zu hinterlegen.The future heating requirement of the vehicle interior can be determined particularly precisely if this is determined as a function of an outside temperature and an adjustable desired temperature of the vehicle interior. In particular, the future heating requirement can be determined by a control unit of the motor vehicle. The control unit can also regulate and control the heat pump. In addition, the control unit is connected to sensors and can establish a communication connection to an external unit in order to receive or send data. The control device can include an internal or external memory in order to store data at least temporarily.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Überschreiten eines Schwellwerts durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit die Wärmepumpe zum Decken eines gegenwärtigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs betrieben. Die ermittelte Luftfeuchtigkeit entspricht einer relativen Luftfeuchtigkeit der Fahrzeugumgebung. Bei sehr hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist ein Vereisungsvermeidungsmodus nicht sinnvoll umsetzbar. Insofern kann bei einem derartigen Szenario eine „konventionelle“ Regelung der Wärmepumpe durch das Steuergerät verwendet werden, welche den gegenwärtigen Heizbedarf des Fahrzeuginnenraums berücksichtigt.According to a further embodiment, if the determined air humidity exceeds a threshold value, the heat pump is operated to cover a current heating requirement of the vehicle interior of the motor vehicle. The air humidity determined corresponds to a relative air humidity of the vehicle environment. If the relative humidity is very high, an anti-icing mode cannot be implemented in a sensible manner. In this respect, a "conventional" regulation of the heat pump by the control unit can be used in such a scenario, which takes into account the current heating requirement of the vehicle interior.
Erst bei einer sinkenden relativen Luftfeuchtigkeit, wie beispielswiese 60% bei 0°C oder 50% bei -10°C, kann der stationäre Betrieb der Wärmepumpe und damit der zukünftige Heizungsbedarf des Fahrzeuginnenraums berücksichtigt werden.Only when the relative humidity drops, such as 60% at 0°C or 50% at -10°C, can the stationary operation of the heat pump and thus the future heating requirements of the vehicle interior be taken into account.
Es kann eine Vorentscheidung auf Basis der aktuellen Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden, nach welcher eine Strategie (gegenwärtiger Heizbedarf oder zukünftiger Heizbedarf des stationär eingependelten Betriebs) für den Betrieb der Wärmepumpe ausgewählt wird und die Wärmepumpe geregelt wird.A preliminary decision can be made on the basis of the current humidity, according to which a strategy (current heating requirement or future heating requirement of steady-state operation) is selected for operating the heat pump and the heat pump is controlled.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert für die Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von einer Temperatur festgelegt. Dabei kann der Schwellwert in Form einer Kennlinie oder einer Vergleichstabelle im Speicher des Steuergeräts hinterlegt sein. Der Schwellwert kann vorzugsweise alle möglichen Betriebstemperaturen, beispielsweise -10°C bis +80°C, des Kraftfahrzeugs berücksichtigen.According to a further exemplary embodiment, the threshold value for the air humidity is defined as a function of a temperature. The threshold value can be stored in the memory of the control unit in the form of a characteristic curve or a comparison table. The threshold value can preferably take into account all possible operating temperatures, for example -10° C. to +80° C., of the motor vehicle.
Die Effizienz der Wärmepumpe kann weiter gesteigert werden, wenn ein Softwaremodell der Wärmepumpe parallel zum Betrieb der Wärmepumpe erstellt wird und basierend auf dem Softwaremodell geprüft wird, ob ein Abtauvorgang des Umgebungswärmeübertragers und einem Betrieb zum Decken des zukünftigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums gegenüber einem Betrieb der Wärmepumpe zum Decken des gegenwärtigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums energieeffizienter ist. Basierend auf dem Ergebnis der Prüfung wird der Betrieb der Wärmepumpe aufrechterhalten oder umgestellt. Der Betrieb der Wärmepumpe kann insbesondere zum Decken des gegenwärtigen Heizbedarfs oder zum Decken des zukünftigen Heizbedarfs umgestellt bzw. aufrechterhalten werden. Hierbei wird auf Basis des Softwaremodells der Wärmepumpe geprüft, ob im Ver- und Enteisungbetrieb der Wärmepumpe ein Wechsel in den Vereisungsvermeidungsmodus möglich ist. Wenn dies der Fall ist, so ist es sinnvoll, den Wärmeübertrager zuerst abzutauen und anschließend in den Vereisungsvermeidungsmodus zu überführen.The efficiency of the heat pump can be further increased if a software model of the heat pump is created parallel to the operation of the heat pump and, based on the software model, it is checked whether a defrosting process of the ambient heat exchanger and operation to cover the future heating requirement of the vehicle interior compared to operation of the heat pump for Cover the current heating needs of the vehicle interior is more energy efficient. Based on the result of the test, the operation of the heat pump is maintained or changed. The operation of the heat pump can be switched over or maintained in particular to cover the current heating requirement or to cover the future heating requirement. Here, on the basis of the software model of the heat pump, a check is made as to whether it is possible to switch to the anti-icing mode in the heat pump's icing and de-icing mode. If this is the case, it makes sense to first defrost the heat exchanger and then switch it to anti-icing mode.
Bei einer weiteren Ausgestaltung werden Daten eines geplanten Streckenverlaufs empfangen, wobei basierend auf den empfangenen Daten ein durch den Umgebungswärmeübertrager durchströmendes Luftvolumen entlang des geplanten Streckenverlaufs ermittelt und die Wärmepumpe abhängig von dem Luftvolumen zum Decken des zukünftigen Heizbedarfs oder zum Decken des gegenwärtigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums betrieben wird. Durch diese Maßnahme kann ein prognostizierter Wert der Wärmeübertragerdurchströmung für den Betrieb der Wärmepumpe herangezogen werden. Dabei kann bei einer Stadtfahrt von einem geringeren und bei einer Überlandfahrt oder einer Autobahnfahrt von einem erhöhten Luftvolumen ausgegangen werden. Ein erhöhtes Luftvolumen, welches den Umgebungswärmeübertrager durchströmt, resultiert in einer geringeren treibenden Temperaturdifferenz bei der Wärmeübertragung zwischen der Umgebungsluft und dem Kältemittel des Umgebungswärmeübertragers. Hierdurch wird das Risiko, den Taupunkt der Umgebungsluft zu unterschreiten, reduziert.In a further embodiment, data of a planned route is received, based on the received data an air volume flowing through the ambient heat exchanger along the planned route is determined and the heat pump is operated depending on the air volume to cover the future heating requirement or to cover the current heating requirement of the vehicle interior . With this measure, a predicted value of the flow through the heat exchanger can be used for the operation of the heat pump. It can be less for a city trip and a cross-country When driving or driving on the motorway, an increased air volume can be assumed. An increased volume of air flowing through the ambient heat exchanger results in a lower driving temperature difference in the heat transfer between the ambient air and the refrigerant of the ambient heat exchanger. This reduces the risk of falling below the dew point of the ambient air.
Das Steuergerät kann den Betriebsmodus der Wärmepumpe präzise einstellen, wenn die Luftfeuchtigkeit der Fahrzeugumgebung direkt durch einen Sensor, indirekt durch einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor und/oder durch Empfangen von Daten von einer externen Einheit ermittelt wird. Neben der unmittelbaren Messung der Luftfeuchtigkeit kann das Steuergerät von der externen Einheit Wetterdaten empfangen und anschließend auswerten. Die externe Einheit kann als ein Backend oder ein Wetterdienst ausgestaltet sein.The control unit can set the operating mode of the heat pump precisely when the air humidity in the vehicle environment is determined directly by a sensor, indirectly by a temperature sensor and/or a pressure sensor and/or by receiving data from an external unit. In addition to the direct measurement of the humidity, the control unit can receive weather data from the external unit and then evaluate it. The external unit can be designed as a backend or a weather service.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welches eine Wärmepumpe mit einem Umgebungswärmeübertrager und einem Innenraumwärmeübertrager aufweist. Der Umgebungswärmeübertrager und der Innenraumwärmeübertrager sind über einen Kältemittelkreislauf miteinander verbunden. Das Kraftfahrzeug ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Hierdurch kann bei Fahrtbeginn des Kraftfahrzeugs aufgrund eines initial hohen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums die Vereisungsgefahr des Umgebungswärmeübertragers verringert und die Effizienz der Wärmepumpe erhöht werden.According to a further aspect of the invention, a motor vehicle is provided which has a heat pump with an ambient heat exchanger and an interior heat exchanger. The ambient heat exchanger and the interior heat exchanger are connected to one another via a refrigerant circuit. The motor vehicle is set up to carry out the method according to the invention. As a result, when the motor vehicle starts driving due to an initially high heating demand of the vehicle interior, the risk of icing of the ambient heat exchanger can be reduced and the efficiency of the heat pump can be increased.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Wärmepumpe gemäß einer Ausführungsform, und -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
-
1 a schematic representation of a motor vehicle according to the invention with a heat pump according to one embodiment, and -
2 a schematic flowchart to illustrate the method according to the invention according to one embodiment.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same structural elements each have the same reference numbers.
Die
Die Wärmepumpe 10 weist einen Umgebungswärmeübertrager 20 auf, welcher thermisch mit einer Fahrzeugumgebung U bzw. Umgebungsluft gekoppelt ist. Hierdurch kann der Umgebungswärmeübertrager 20 bei einem Heizbetrieb der Wärmepumpe 10 der Fahrzeugumgebung U Wärme entziehen. Der Umgebungswärmeübertrager 20 kann beispielsweise als ein Verdampfer im Heizungsbetrieb der Wärmepumpe 10 ausgestaltet sein.The
Des Weiteren weist die Wärmepumpe 10 einen Innenraumwärmeübertrager 30 auf. Der Innenraumwärmeübertrager 30 ist thermisch mit dem Fahrzeuginnenraum 101 verbunden, um den Fahrzeuginnenraum 101 abhängig vom Betriebszustand der Wärmepumpe 10 zu beheizen oder zu kühlen.Furthermore, the
Der Umgebungswärmeübertrager 20 und der Innenraumwärmeübertrager 30 sind über einen Kältemittelkreislauf 40 fluidführend miteinander verbunden. Durch den Kältemittelkreislauf 40 kann ein Kältemittel mittels eines Kältemittelverdichters 41 gefördert werden, um ein Entziehen von Wärme aus der Umgebung U und ein Zuführen von Wärme zu dem Fahrzeuginnenraum 101 zu ermöglichen.The
Durch das Entziehen von Wärme aus der Umgebung U kann der Umgebungswärmeübertrager 20 vereisen und somit seine Effizienz einbüßen. Insbesondere zu Fahrtbeginn kann der Umgebungswärmeübertrager 20 besonders schnell vereisen, wenn ein entsprechend hoher Heizbedarf des Fahrzeuginnenraums 101 vorliegt.By extracting heat from the environment U, the
Ein Steuergerät 50 kann mit dem Kältemittelverdichter 41 verbunden sein und dazu eingerichtet sein, die Wärmepumpe 10 zu steuern. Insbesondere kann das Steuergerät 50 Anforderungen an eine Heizungsleistung oder Kühlleistung der Wärmepumpe 10 in Form einer Anpassung eines Betriebszustands der Wärmepumpe 10 umsetzen.A
Das Steuergerät 50 ist weiterhin mit einem Sensor 60 datenleitend verbunden. Dabei kann das Steuergerät 50 Daten einer relativen Luftfeuchtigkeit der Fahrzeugumgebung U vom Sensor 60 empfangen und auswerten. Darüber hinaus kann das Steuergerät 50 eine drahtlose Kommunikationsverbindung 51 herstellen, um Daten von einer externen Einheit 70 zu empfangen.The
Die externe Einheit 70 kann als ein Wetterdienst ausgestaltet sein und eine gegenwärtige oder prognostizierte Luftfeuchtigkeit am Standort des Kraftfahrzeugs 100 bereitstellen.The
Das Steuergerät 50 weist darüber hinaus einen Speicher 52 auf. In dem Speicher 52 können Schwellwerte für die relative Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von einer Temperatur hinterlegt werden. Beispielsweise können derartige Schwellwerte in Form von einer Kennlinie im Speicher 52 gespeichert sein.The
In der
In einem ersten Schritt wird die relative Luftfeuchtigkeit der Fahrzeugumgebung U ermittelt. Die relative Luftfeuchtigkeit kann beispielsweise direkt durch einen Sensor 60 bzw. Feuchtigkeitssensor gemessen 81 werden und/oder von einer externen Einheit 70 empfangen 82 werden. Das Steuergerät 50 kann die entsprechenden Daten in digitaler oder analoger Form empfangen und verwerten 83.In a first step, the relative humidity of the vehicle environment U is determined. The relative humidity can, for example, be measured 81 directly by a
In einem weiteren Schritt 84 wird geprüft, ob ein Schwellwert durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit unterschritten wird.In a
Bei einem Unterschreiten des Schwellwerts 85 durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit wird die Wärmepumpe 10 zum Decken eines zukünftigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums 101 des Kraftfahrzeugs 100 betrieben. Hierdurch erfolgt die Berücksichtigung eines stationären Heizbedarfes beim Betrieb der Wärmepumpe 10 im Vereisungsbetrieb anstatt des aktuellen bzw. gegenwärtigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums 101. Dies kann beispielsweise durch ein verzögertes Aktivieren der Wärmepumpe 10 umgesetzt werden. Eine entsprechende Zeitverzögerung kann je nach Wunschtemperatur und Randbedingungen beispielsweise zwischen 3 und 15 Minuten betragen.If the determined air humidity falls below the
Alternativ kann die Wärmepumpe 10 bereits zu Fahrtbeginn mit einer reduzierten oder angepassten Leistung betrieben werden, welche für den stationären Betrieb bzw. Heizbedarf des Fahrzeuginnenraums 101 benötigt wird.Alternatively, the
Bei einem Überschreiten 86 eines Schwellwerts durch die ermittelte Luftfeuchtigkeit wird die Wärmepumpe 10 zum Decken eines gegenwärtigen Heizbedarfs des Fahrzeuginnenraums 101 des Kraftfahrzeugs 100 durch das Steuergerät 50 betrieben.If the determined air humidity exceeds a
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 101101
- Fahrzeuginnenraum vehicle interior
- 1010
- Wärmepumpe heat pump
- 2020
- Umgebungswärmeübertrager ambient heat exchanger
- 3030
- Innenraumwärmeübertrager indoor heat exchanger
- 4040
- KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
- 4141
- Kältemittelverdichter refrigerant compressor
- 5050
- Steuergerätcontrol unit
- 5151
- Kommunikationsverbindungcommunication link
- 5252
- Speicher Storage
- 6060
- Sensor zur Messung der Luftfeuchtigkeit Sensor for measuring humidity
- 7070
- externe Einheit external unit
- 8080
- Verfahrenprocedure
- 8181
- Messen der relativen LuftfeuchtigkeitMeasuring relative humidity
- 8282
- Beziehen der relativen Luftfeuchtigkeit von externen EinheitObtaining relative humidity from external unit
- 8383
- Empfangen und Verwerten von DatenReceiving and processing data
- 8484
- Vergleich der Luftfeuchtigkeit mit SchwellwertComparison of humidity with threshold value
- 8585
- Maßnahme bei Unterschreiten des SchwellwertsMeasure if the threshold value is not reached
- 8686
- Maßnahme bei Überschreiten des Schwellwerts Measure if the threshold is exceeded
- Uu
- Fahrzeugumgebung / UmgebungsluftVehicle environment / ambient air
Claims (9)
Priority Applications (1)
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DE102021201378.3A DE102021201378A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Method of operating a heat pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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