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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer Temperierungsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug, wobei die Temperierungsvorrichtung aus mindestens einer Heizvorrichtung und mindestens einer Gebläsevorrichtung besteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Verfahren zur Steuerung mindestens einer Temperierungsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bisher im Stand der Technik nicht bekannt.
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Aus der
DE 10 2018 120 147 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Heizen eines elektrifizierten Fahrzeugs bekannt. Ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet eine Fahrgastzelle und eine Infrarotheizung, die dazu konfiguriert ist, Wärme zum Klimatisieren der Fahrgastzelle auszustrahlen. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Heizvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einen Luftstrom zum Klimatisieren der Fahrgastzelle zu erwärmen. Ferner beinhaltet das Fahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, selektiv eine Änderung einer Ausgabe der Heizvorrichtung auf Grundlage einer für die Infrarotheizung verfügbaren Leistungsmenge zu befehlen.
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Aus der
DE 196 49 710 A1 ist eine Vorrichtung zur Fahrgastraumbeheizung bei einem Elektrofahrzeug mit einem von einer Antriebsbatterie gespeisten und von einer Antriebssteuereinheit geregelten elektrischen Antriebsmotor mit einem Wärmeträgerkreislauf, durch den Abwärme von mindestens einer Antriebskomponente, insbesondere des Antriebsmotors und/oder der Antriebssteuereinheit, aufnehmbar und an den Fahrgastraum abgebbar ist, bekannt.
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Die
DE 10 2009 023 746 A1 offenbart ein Klimatisierungssystem, das ein HVAC-System und ein Klimaanpassungs-Teilsystem enthält. Das HVAC-System leitet klimatisierte Luft in einen Fahrgastraum eines Elektrofahrzeugs ein. Das HVAC-System sendet ein Signal, das seinen Energieverbrauchszustand anzeigt. Das Klimaanpassungs-Teilsystem ist so konfiguriert, dass es die von einem Fahrzeuginsassen gefühlte Temperatur ändert. Das Klimaanpassungs-Teilsystem sendet ein Signal, das seinen Energieverbrauchszustand anzeigt. Eine Steuereinheit ist mit dem HVAC-System und dem Teilsystem verbunden. Die Steuereinheit überwacht die durch das HVAC-System und das Teilsystem gesendeten Signale.
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Die
DE 10 2010 048 853 A1 offenbart ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Innenraumklimatisierungsmodul, das mit wenigstens zwei Kühlmittel führenden Kühlkreisläufen des Kraftfahrzeuges über steuer- oder regelbare Ventile Wärme transportierend verbindbar ist, wobei eine Regelung oder Steuerung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die steuer- oder regelbaren Ventile derart zu steuern, dass derjenige der Kühlkreisläufe mit der höheren Kühlmitteltemperatur mit dem Innenraumklimatisierungsmodul Wärme transportierend verbindbar ist.
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Insbesondere in batterieelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen stellt die Beheizung des Innenraums einen großen Anteil des Energiebedarfs dar. Im Gegensatz zu konventionellen Heizsystemen auf Brennstoffbasis bzw. Nutzung der Abwärme des Antriebssystems steht bei einem elektrischen Aktuator die Heizleistung zeitlich unbeschränkt zur Verfügung, erhöht hiermit jedoch den Kurzstreckenverbrauch sehr stark.
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Durch einen im Stand der Technik bekannten „Eco“-Modus wird die Heizleistung durchgehend um bis zu 100 % reduziert. Durch diese Reduzierung der Heizleistung ist kein thermischer Komfort gegeben. Gegebenenfalls muss aufgrund der fehlenden Temperaturerhöhung an den Umschließungsflächen eine so große Außenluftrate gewählt werden, dass auch der akustische Komfort aufgrund der hohen Strömungsgeräusche an den Luftauslässen stark eingeschränkt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, durch welches eine Aufheizkennlinie eines Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeugs physiologieoptimiert dargestellt wird, wobei der eingebrachte Wärmestrom zeitweise reduziert und so angepasst werden muss, sodass der Insasse den Wärmestrom noch stets schnell und wärmend wahrnimmt.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale bzw. Verfahrensschritte gelöst.
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Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer Temperierungsvorrichtung, wobei die Temperierungsvorrichtung aus mindestens einer Heizvorrichtung und mindestens einer Gebläsevorrichtung besteht, in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Erfindungsgemäße Aktivierung der Steuerung durch Herstellung der Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs, wobei durch die Steuerung die Leistung der Temperierungsvorrichtung in Abhängigkeit mindestens einer Soll-Temperatur an mindestens einem Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum geregelt wird, wobei die Ist-Temperatur von mindestens einem ersten Sensor an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum kontinuierlich gemessen und der Steuerung zugeleitet wird.
- b) Erfindungsgemäße Feststellung einer bevorzugterweise voreingestellten ersten Regeltemperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum.
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Diese Regeltemperatur wird bevorzugterweise von einem Insassen über das Kontrollpanel der Klimaanlage eingestellt und gibt im Wesentlichen eine vom Insassen gewünschte gefühlte Temperatur wieder.
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Vorteilhafterweise wird ein im Fahrzeug voreingestellter Wert für die Regeltemperatur verwendet. Der Großteil der Fahrzeuginsassen empfindet eine gefühlte Temperatur von 22 °C als angenehm, und diese Temperatur ist daher bevorzugterweise die voreingestellte Regeltemperatur. Besonders bevorzugt beträgt die Regeltemperatur zwischen 17 °C und 28 °C.
- c) Erfindungsgemäße Feststellung mindestens einer von einem zweiten Sensor gemessenen Umgebungsbedingung und Berechnung mindestens eines ersten fahrzeugspezifischen Faktors.
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Die vom zweiten Sensor gemessenen Umgebungsbedingungen umfassen bevorzugterweise die Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Niederschlagsbestimmung und Luftfeuchtigkeit. Hierdurch wird erreicht, dass die Steuerung optimal auf die entsprechende Witterung reagieren kann.
- d) Erfindungsgemäße Berechnung einer ersten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum in Abhängigkeit von der mindestens einen Umgebungsbedingung und dem ersten fahrzeugspezifischen Faktor, wobei bevorzugterweise der fahrzeugspezifische Faktor mit Hilfe von mindestens einem Faktor der Gruppe der folgenden Faktoren berechnet wird:
- a. Abstand Referenzpunkt/Fahrzeuginsasse zur Seitenumschließungsfläche
- b. Abstand Referenzpunkt/Fahrzeuginsasse zur Frontscheibe
- c. Abstand Referenzpunkt/Fahrzeuginsasse zur Instrumententafel
- d. Abstand Referenzpunkt /Fahrzeuginsasse zur Mittelkonsole
- e. Neigungswinkel Frontscheibe/Seitenscheibe
- f. Gemessene Oberflächentemperatur/Status körpernaher Konditionierungssysteme
- g. Temperaturschichtungsverhalten des Klimageräts
- h. Beschaffenheit Fußraumausströmer
- i. Leckageluftverhalten aufgrund undichter Karosserie
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Durch die bevorzugte Zuhilfenahme dieser Faktoren kann eine besonders genaue Soll-Temperatur ermittelt werden, denn größere Fahrzeuge mit z. B. entsprechendem Abstand vom Referenzpunkt zur Frontscheibe benötigen eine höhere Soll-Temperatur, um für den Insassen dieselbe gefühlte Temperatur zu erreichen im Vergleich zu einem kleineren Fahrzeug.
- e) Erfindungsgemäße kontinuierliche Berechnung der ersten Leistungssteuerung zum Erreichen der ersten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum, wobei ein Aufheizvorgang der Temperierungsvorrichtung durch Aktivierung der ersten Leistungsteuerung an einem ersten Zeitpunkt durch die Steuerung zur Erreichung der ersten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum gestartet wird und kontinuierlich angepasst wird.
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Vorteilhafterweise wird die berechnete Leistung der Temperierungsvorrichtung zur Erreichung der Werte der Solltemperaturen an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum aufgeteilt, auf die Heizvorrichtung, welche die Temperatur der Konditionierungsluft vorgibt, und auf die Gebläsevorrichtung, welche den Luftmassenstrom vorgibt.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass eine optimale Temperierung erreicht werden kann. Ist beispielsweise ein schneller Luftaustausch mit nur geringfügig erwärmter Luft sinnvoll, so kann die Leistung der Gebläsevorrichtung bis zu 100 % der berechneten Leistung zur Verfügung gestellt bekommen; ist ein schneller Luftaustausch nicht nötig, kann die Temperierungsvorrichtung bis zu 100 % der berechneten Leistung zur Verfügung gestellt bekommen. Außerdem kann durch die erste Leistungssteuerung das Fahrzeug nach dem Herstellen der Fahrbereitschaft sehr schnell auf eine nötige Mindesttemperatur eingestellt werden, die den Komfort des Insassen sicherstellt. Dies erfolgt bevorzugterweise durch ein im Wesentlichen sofortiges Einstellen einer hohen Leistung, wobei die Ist-Temperatur der Soll-Temperatur entsprechend schnell durch den großen Temperaturunterschied angenähert wird. Je näher die Ist-Temperatur der Soll-Temperatur ist, desto langsamer erfolgt dieser Angleich. Um trotzdem so schnell wie möglich den Komfort des Insassen zu gewährleisten, wird die erste Leistungssteuerung vorteilhafterweise Werte festlegen, die über der eigentlich nötigen Leistung liegen. Sobald allerdings der eigentlich gewünschte Ist-Wert erreicht wird, wird die Soll-Temperatur ebenfalls an die entsprechende eigentlich gewünschte Temperatur angepasst. Dieser Vorgang wird in der Regelungstechnik als Einschwingvorgang bezeichnet.
- f) Erfindungsgemäßes Erreichen der Ist-Temperatur des Wertes der ersten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum zu einem zweiten Zeitpunkt, kontinuierliche Berechnung einer zweiten Leistungssteuerung zum Halten der Ist-Temperatur auf der ersten Soll-Temperatur, wobei die Werte der zweiten Leistungssteuerung zum Halten der ersten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum kontinuierlich eingestellt werden, wobei diese kontinuierliche Berechnung und Einstellung über einen ersten Zeitraum stattfindet.
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Bevorzugterweise sind die Werte der zweiten Leistungssteuerung mindestens 15 % niedriger als die Werte des Leistungsmaximums der ersten Leistungssteuerung. Hierdurch wird gewährleistet, dass Leistung und damit Energie gegenüber einer nicht physiologieoptimierten Steuerung gespart wird. Steigt ein Insasse beispielsweise nach einem kurzen Fußweg in das kalte Fahrzeug ein, ist sein Metabolismus noch in einem „aktiven“ Zustand. Dieser Insasse empfindet darum die Temperatur im Fahrzeug nicht als besonders kalt, und selbst bei der Verwendung einer voreingestellten Regeltemperatur von 22 °C kann daher die zweite Leistung über den ersten Zeitraum unterhalb der Werte des Leistungsmaximums der ersten Leistungssteuerung bleiben.
- g) Erfindungsgemäß wird ein Zeitpunkt des möglichen thermischen Diskomforts nach Ablauf des ersten Zeitraums erreicht.
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Der Zeitpunkt des möglichen thermischen Diskomforts ist dadurch definiert, dass dieser in dem Moment eintritt, an dem der Metabolismus des Insassen die eingestellte Temperatur im Fahrzeuginnenraum nicht mehr selbst „kompensieren“ kann, so dass die gefühlte Temperatur nun für ihn zu sinken beginnt. Dies ist somit der Moment, an dem eine weitere Energieersparnis durch Einstellung einer geringen Soll-Temperatur nicht mehr möglich ist.
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Bevorzugterweise tritt in Schritt g) der Zeitpunkt des möglichen thermischen Diskomforts nach Ablauf des ersten Zeitraums ein, wobei der erste Zeitraum und damit der Zeitpunkt des möglichen thermischen Diskomforts mit Hilfe eines Komfortfaktors bestimmt wird, wobei der Komfortfakor aus dem ersten fahrzeugspezifischen Faktor, der ersten Regeltemperatur sowie den Daten des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors berechnet wird und einen Wert zwischen 0,1 bis 2 aufweist. Besonders bevorzugterweise wird der Komfortfaktor zusätzlich durch den zweiten und den dritten fahrzeugspezifischen Faktor sowie aus Daten des dritten Sensors und/oder des vierten Sensors berechnet. Weiterhin bevorzugt ist, dass der Komfortfaktor durch zusätzliche Faktoren aus Sensoren, sogenannte „Wearables“, die am Insassen angeordnet sind, berechnet wird. Dies hat den Vorteil, dass bevorzugt objektive Daten des Insassen wie z.B. Blutdruck, Puls und Leitfähigkeit der Haut, zur Verbesserung des Komfortfaktors verwendet werden können.
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Bevorzugterweise beträgt die Länge des ersten Zeitraums zwischen 6 und 12 Minuten. Über diese relativ kurze Zeit kann insbesondere bei kurzen Fahrten eine große Energieersparnis im Vergleich zu einer nicht physiologieoptimierten Steuerung erreicht werden.
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Bevorzugterweise ist der erste Sensor ein Fußraumausströmtemperatursensor, wobei in Schritt a) mindestens ein dritter Sensor eine Temperatur an mindestens einem Punkt im Innenraum misst, wobei der mindestens eine Punkt im Wesentlichen in Kopfnähe von mindestens einem Insassen angeordnet ist und/oder im Fahrzeuginnenraum mindestens ein vierter Sensor angeordnet ist, der die Ausströmtemperatur an mindestens einem weiteren Ausströmer misst, wobei dieser Ausströmer nicht der Fußraumausströmer ist. Durch die Anordnung weiterer Sensoren kann eine punktgenaue Ermittlung der Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erreicht werden. Bevorzugterweise wird für die Berechnung der Solltemperaturen ein Mittelwert der Messwerte der verschiedenen Sensoren verwendet.
- h) Bevorzugterweise erfolgt dann eine Erhöhung der Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum auf eine zweite Soll-Temperatur über einen zweiten Zeitraum, wobei die zweite Soll-Temperatur aufgrund eines Steigerungsfaktors zwischen 20 % und 60 % über der ersten Soll-Temperatur liegt, wobei der Steigerungsfaktor durch die Steuerung in Abhängigkeit von einem dritten fahrzeugspezifischen Faktor, der mindestens einen Umgebungsbedingung und der ersten Soll-Temperatur berechnet wird.
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Die nun zu erhöhende Temperatur kann nicht schlagartig angehoben werden, da dies durch den Insassen als unangenehm empfunden werden kann. Bevorzugterweise erfolgt die Erhöhung in den Schritten h) bis j) linear. Besonders bevorzugt kann die Erhöhung auch über andere Kurvenformen erhöht werden, wie z. B. exponentiell oder degressiv.
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Dieser Komfortfaktor ist dadurch definiert, dass er den idealen Nutzer und dessen subjektive Vorlieben, wie z.B. die Regeltemperatur abbildet und daraus die maximale Länge der Zeitspanne bestimmt, um eine maximale Energieersparnis zu erreichen. In der Regelungstechnik ist ein solcher Faktor nötig, um ein entsprechendes Modell zu entwickeln, welches dem Fachmann als „Beobachter“ bekannt ist.
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Vorteilhafterweise wird der zweite fahrzeugspezifische Faktor mit Hilfe von mindestens einem Faktor der Gruppe der folgenden Faktoren berechnet:
- a. Fahrzeuggeschwindigkeit
- b. Fahrzeugstandzeit
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Ebenfalls bevorzugterweise wird der dritte fahrzeugspezifische Faktor mit Hilfe von mindestens einem Faktor der Gruppe der folgenden Faktoren berechnet:
- a. Ausgangsausströmtemperaturniveau
- b. Zielausströmtemperaturniveau
- c. Absolute Innenraumfeuchtigkeit
- i) Bevorzugterweise Berechnung und Anpassung der nötigen dritten Leistungssteuerung zum Erreichen der zweiten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum über den Zeitraum der Erhöhung.
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Dieser Ablauf stellt eine für den Insassen als komfortabel empfundene Temperatur her.
- j) Bei Erreichen der zweiten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum nach Ablauf des zweiten Zeitraums der Erhöhung zu einem vierten Zeitpunkt erfolgt bevorzugterweise die Einstellung der dritten Leistung gemäß Schritt i), wobei die Ist-Temperatur bevorzugterweise unterhalb der zweiten Soll-Temperatur bleibt.
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Dieser Schritt ist dem Fachmann auch als Überschwinger bekannt.
- k) Bevorzugtes Absenken der Soll-Temperatur, an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum über einen dritten Zeitraum bis zu einem fünften Zeitpunkt, an welchem eine dritte Soll-Temperatur erreicht wird, welche unterhalb der zweiten Soll-Temperatur und oberhalb der ersten Soll-Temperatur liegt, wobei an dem fünften Zeitpunkt die Soll- und Ist-Temperatur im Wesentlichen angeglichen sind.
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Da der Zeitraum, während dessen eine physiologieoptimierte Einstellung der Leistung möglich ist, abgelaufen ist, wird nun eine für den Insassen als komfortabel empfundene Temperatur eingestellt.
- l) Bevorzugterweise Berechnung und Anpassung der nötigen vierten Leistungssteuerung zum Erreichen der Ist-Temperatur auf den Wert der dritten Soll-Temperatur, an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum über das Absenken, und
- m) Bevorzugterweise Halten der Ist-Temperatur auf dem Wert der dritten Soll-Temperatur an dem mindestens einen Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum durch kontinuierliche Berechnung und Anpassung der nötigen fünften Leistungssteuerung.
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Durch die Schritte j) bis m) wird die Temperatur im Fahrzeuginnenraum auf eine längere Fahrt eingestellt. Da die Insassen während der längeren Fahrt nicht mehr physisch aktiv sind, benötigen diese eine höhere Heizleistung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Elektro- oder Hydridfahrzeug, welches mit einer Temperierungsvorrichtung (100) ausgestattet ist, wobei die Temperierungsvorrichtung (100) aus mindestens einer Heizvorrichtung (10) und mindestens einer Gebläsevorrichtung (11) besteht. Durch die Steuerung der Leistung dieser Temperierungsvorrichtung (100) wird die Temperatur im Fahrzeuginnenraum in Abhängigkeit einer Soll-Temperatur an mindestens einem Referenzpunkt im Fahrzeuginnenraum geregelt. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden drei verschiedene Sensoren (SE1, SE3, SE4) verwendet, um die Temperatur an entsprechenden Referenzpunkten im Fahrzeuginnenraum entsprechend abzubilden. Es handelt sich bei dem ersten Sensor (SE1) um einen Fußraumausströmtemperatursensor, der dritte Sensor (SE3) ist in Kopfnähe des Insassen angeordnet, sodass dieser besonders geeignet ist, die beim Insassen ankommende Temperatur des Luftmassenstroms zu bestimmen. Der vierte Sensor (SE4) ist vor einem weiteren Ausströmer angeordnet, der sich zum Beispiel in der Mittelkonsole befindet. Der zweite Sensor (SE2) misst die Umgebungsbedingungen wie z.B. die Außentemperatur.
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2 zeigt anhand von zwei Graphen den zeitlichen Ablauf des Verfahrens zur Steuerung von mindestens einer Temperierungsvorrichtung (100), der obere Graph zeigt eine zeitbezogene Ausblastemperatur gemessen an einem Fußraumausströmtemperatursensor (SE1) in °C. Der untere Graph zeigt die zeitbezogene Leistung in kW der Temperierungsvorrichtung (100). Im oberen Graphen sind 4 Kurven gezeigt. Die Kurve 1s zeigt die Soll-Temperatur bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Die Kurve 1i zeigt die Ist-Temperatur bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Analog dazu zeigt die Kurve 2i die Ist-Temperatur eines gewöhnlichen Aufheizens und die Kurve 2s die Soll-Temperatur bei Verwendung eines gewöhnlichen Aufheizens.
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Der untere Graph vergleicht dementsprechend die Leistung des gewöhnlichen Aufheizens mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Die Kurve 1i zeigt die aktuelle Leistung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, während die Kurve 2i die Leistung eines gewöhnlichen Aufheizens zeigt.
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Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Eine Person begibt sich nach kurzem Fußmarsch in das Fahrzeug und stellt die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs her. Hierdurch wird gleichzeitig die Steuerung der Temperierungsvorrichtung (100) zum Zeitpunkt (T1) aktiviert. Der im Fußraum angeordnete erste Sensor (SE1) ermittelt zusammen mit dem zweiten und dritten Sensor (SE2, SE3) die Ist-Temperaturen im Fahrzeuginnenraum. Im Fahrzeug ist eine Regeltemperatur (S0) vorgegeben. Diese beträgt voreingestellt 22 °C, wobei der Insasse diese Temperaturvorgabe z. B. über ein Infotainment-System ändern kann. Diese vorgegebene Temperatur stellt die gewünschte gefühlte Temperatur des Insassen dar.
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Außerdem wird eine von einem zweiten Sensor (SE2) gemessene Umgebungsbedingung gemessen, dies ist beispielsweise die Außentemperatur, welche -7 °C beträgt. Es wird außerdem ein erster fahrzeugspezifischer Faktor (F1) berechnet. Dieser Faktor repräsentiert, vereinfacht gesagt, die Beschaffenheit des Innenraums des Fahrzeugs und kann somit der Steuerung mitteilen, wie stark dieser Innenraum mit den zur Verfügung stehenden Ausströmern beheizt werden muss.
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Aus diesen Werten wird durch die erste Leistungssteuerung (L1) eine erste Soll-Temperatur (S1) berechnet. Diese beträgt, gemessen über den ersten Sensor (SE1) am Fußraumausströmer 40 °C.
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Um diese erste Soll-Temperatur (S1) schnell zu erreichen, wird die Leistung der Steuerung durch die erste Leistungssteuerung (L1) so eingestellt, dass es zunächst einen starken Anstieg der Werte der Leistung auf ca. 6 kW gibt. Die Ist-Temperatur nähert sich daraufhin schnell der ersten Soll-Temperatur (S1) an. Um zu garantieren, dass die Ist-Temperatur nicht über die erste Soll-Temperatur (S1) hinaus erhöht wird, steuert die erste Leistungssteuerung (L1) die Werte der Leistung so, dass die Ist-Temperatur der ersten Soll-Temperatur im Wesentlichen asymptotisch angenähert wird.
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Erreicht die Ist-Temperatur die erste Soll-Temperatur (S1) an dem ersten Sensor (SE1), werden über eine zweite Leistungssteuerung die Werte der Leistung so eingestellt, dass die Ist-Temperatur auf der ersten Soll-Temperatur (S1) gehalten wird. Hierfür ist eine kontinuierliche Berechnung und Einstellung über den ersten Zeitraum (D1) nötig. Die Leistung beträgt über den ersten Zeitraum (D1) etwa 4 kW +/- 10 %. Während des ersten Zeitraums (D1) kann Energie gegenüber einer herkömmlichen Steuerung gespart werden, denn eine herkömmliche Steuerung würde die Ist-Temperatur weiter steigen lassen und benötigt dafür eine höhere Leistung. Die erfindungsgemäße Steuerung berücksichtigt jedoch, dass der Metabolismus des Insassen angeregt ist und eine vergleichsweise geringere Ist-Temperatur im Innenraum kompensieren kann. Da der Metabolismus jedoch durch die eingenommene Sitzposition langsam zurückgefahren wird, ist diese Einsparung nur über einen limitierten ersten Zeitraum (D1) möglich.
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Die Länge dieses ersten Zeitraums (D1) kann mit Hilfe eines Komfortfaktors (K1) berechnet werden. Dieser Komfortfaktor (K1) wird auf Basis der Daten des ersten fahrzeugspezifischen Faktors (F1), der ersten Regeltemperatur (S0) von 22 °C, sowie den Daten des ersten und des zweiten Sensors (SE1, SE2) bestimmt, wobei die Außentemperatur - 7 °C und die Ausströmtemperatur am ersten Sensor 40 °C beträgt. Hieraus ergibt sich eine Länge des ersten Zeitraums (D1) von etwa 8 Minuten. Weitere Sensoren können die Genauigkeit dieses Zeitraums verbessern. Trägt der Insasse z. B. ein Fitnessarmband, welches seine Körperfunktionen überwacht, kann ein individuellerer Zeitraum bestimmt werden.
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Nach Ablauf dieses ersten Zeitraums muss eine Erhöhung (G1) der ersten Soll-Temperatur (S1) auf eine zweite Soll-Temperatur (S2) erfolgen, so dass das Komfortempfinden des Insassen nicht beeinträchtigt wird. Die Erhöhung (G1) erfolgt linear, damit der Insasse den Anstieg der Ist-Temperatur als angenehm empfindet. Die zweite Soll-Temperatur (S2) liegt hier über der ersten Soll-Temperatur (S1). Der Steigerungsfaktor beträgt 50 % (von 40 °C auf ca. 60 °C). Während der Erhöhung (G1) steigt die Ist-Temperatur zwar, erreicht allerdings die zweite Soll-Temperatur nicht. Es wird lediglich ein für den Insassen als angenehm empfundenes Niveau erreicht. Die Ist-Temperatur beträgt daher am Maximum der zweiten Soll-Temperatur (S2) etwa 50 °C. Die Erhöhung (G1) dient auch dazu, das Fahrzeug auf eine längere Fahrt vorzubereiten. Es werden z. B. Armaturen etc. erwärmt, so dass zum späteren Halten der Temperatur eine geringere Leistung nötig ist.
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Die Werte der dritten Leistungssteuerung (L3) steigen daher kontinuierlich über einen zweiten Zeitraum (D2) an, bis die Soll-Temperatur (S2) an einem vierten Zeitpunkt (T4) erreicht ist.
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Es folgt ein Absenken (G2) der Soll-Temperatur auf eine dritte Soll-Temperatur (S3) über einen dritten Zeitraum (D3). Die vierte Leistungssteuerung berechnet die nötigen Leistungswerte und passt diese kontinuierlich an. Während des dritten Zeitraums (D3) wird die Soll-Temperatur an die Soll-Temperatur einer gewöhnlichen Aufheizfunktion angepasst. Nach ca. 12 Minuten ist die Ist-Temperatur der dritten Soll-Temperatur im Wesentlichen angeglichen. Durch die nötige Erhöhung (G1) und das Absenken (G2) ist die totale Energieersparnis etwas gesunken, da das Fahrzeug auf eine längere Fahrt vorbereitet werden muss, allerdings ist über den ersten Zeitraum (D1) bereits eine signifikante Energieersparnis erreicht worden.
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Das Fahrzeug geht dann durch die fünfte Leistungssteuerung in einen endgültigen Langfahrtbetrieb über, die dritte Soll-Temperatur (S3) wird gehalten, und die Ist-Temperatur entspricht im Wesentlichen der dritten Soll-Temperatur (S3).
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Temperierungsvorrichtung
- 10
- Heizvorrichtung
- 11
- Gebläsevorrichtung
- S0
- Regeltemperatur
- S1
- erste Soll-Temperatur
- S2
- zweite Soll-Temperatur
- S3
- dritte Soll-Temperatur
- SE1
- erster Sensor
- SE2
- zweiter Sensor
- SE3
- dritter Sensor
- SE4
- vierter Sensor
- AT1
- Umgebungsbedingung
- F1
- erster fahrzeugspezifischer Faktor
- F2
- zweiter fahrzeugspezifischer Faktor
- F3
- dritter fahrzeugspezifischer Faktor
- F4
- zusätzliche Faktoren
- L1
- erste Leistungssteuerung
- L2
- zweite Leistungssteuerung
- L3
- dritte Leistungssteuerung
- L4
- vierte Leistungssteuerung
- L5
- fünfte Leistungssteuerung
- T1
- erster Zeitpunkt
- T2
- zweiter Zeitpunkt
- T3
- Zeitpunkt des möglichen thermischen Diskomforts
- T4
- vierter Zeitpunkt
- T5
- fünfter Zeitpunkt
- D1
- erster Zeitraum
- D2
- zweiter Zeitraum
- D3
- dritter Zeitraum
- G1
- Erhöhung
- G2
- Absenken
- SF1
- Steigerungsfaktor
- K1
- Komfortfaktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018120147 A1 [0003]
- DE 19649710 A1 [0004]
- DE 102009023746 A1 [0005]
- DE 102010048853 A1 [0006]
