DE102022104809A1

DE102022104809A1 - Vehicle and method for air conditioning

Info

Publication number: DE102022104809A1
Application number: DE102022104809.8A
Authority: DE
Inventors: Volker Scheer; Abhinav Dhake
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07

Abstract

Es wird ein Fahrzeug (1), welches eine Kabine (2) und mindestens eine zu klimatisierende Komponente (3) umfasst, beschrieben, wobei ein erster Strömungskanal (5) die Kabine (2) mit mindestens einem Wärmetauscher (7), der zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem ersten Strömungskanal (5) und der zu klimatisierenden Komponente (3) ausgelegt ist, strömungstechnisch verbindet. Ein Gebläse (4) ist stromabwärts der Kabine (2) und stromaufwärts des Wärmetauschers (7) in dem ersten Strömungskanal (5) angeordnet und ein zweiter Strömungskanal (6) verbindet den ersten Strömungskanal (5) stromabwärts des Wärmetauschers (7) mit der Kabine (2) strömungstechnisch.A vehicle (1) comprising a cabin (2) and at least one component (3) to be air-conditioned is described, with a first flow channel (5) connecting the cabin (2) with at least one heat exchanger (7) for the transmission thermal energy between the first flow channel (5) and the component to be air-conditioned (3) is designed, fluidly connected. A fan (4) is arranged downstream of the cabin (2) and upstream of the heat exchanger (7) in the first flow duct (5), and a second flow duct (6) connects the first flow duct (5) downstream of the heat exchanger (7) to the cabin (2) fluidic.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs, ein computerimplementiertes Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und ein Datenträgersignal.The present invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, a method for operating the vehicle, a computer-implemented method, a computer program product, a computer-readable data carrier and a data carrier signal.

Klimatisierungssysteme für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, weisen üblicherweise ein Gebläse, eine Heizeinrichtung, einen Verdampfer usw. und eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit unter anderem zur Steuerung des Luftstromes innerhalb der Fahrzeugkabine auf der Basis von Nutzeranforderungen ausgelegt ist. Mit steigenden Anforderungen an den Luftstrom innerhalb der Kabine, beispielsweise Erfordernissen wie den eines unidirektionalen Luftstroms, Luftvorhängen etc., sowie Anforderungen an ein verbessertes Energiemanagement in dem Fahrzeug, insbesondere in Bezug auf die Batterie elektrischer Fahrzeuge, sind alternative Konzepte im Bereich der Klimatisierung erforderlich, um die Effizienz insgesamt zu verbessern. Im Zusammenhang mit dem Aufkommen von Pandemien haben sich zudem das Bewusstsein für Luftqualität und die Nutzerpräferenzen im Zusammenhang mit der Fahrzeugklimatisierung verändert.Air conditioning systems for vehicles, in particular motor vehicles, usually have a fan, a heater, an evaporator, etc. and a control unit, the control unit being designed, among other things, to control the air flow within the vehicle cabin on the basis of user requirements. With increasing demands on the air flow within the cabin, for example requirements such as unidirectional air flow, air curtains, etc., as well as requirements for improved energy management in the vehicle, especially with regard to the battery of electric vehicles, alternative concepts in the field of air conditioning are required. to improve overall efficiency. With the emergence of pandemics, air quality awareness and user preferences related to vehicle air conditioning have also changed.

Stand der Technik zur Klimatisierung von Fahrzeugkabinen und zu kühlenden Komponenten ist in den Dokumenten US7451608B2 , US10889162B2 , US8695740B1 , US8662226B2 und US20210276720A1 offenbart.State of the art for air conditioning of vehicle cabins and components to be cooled is in the documents US7451608B2 , US10889162B2 , US8695740B1 , US8662226B2 and US20210276720A1 disclosed.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrzeugs, ein computerimplementiertes Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und ein Datenträgersignal zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere den geänderten Anforderungen an eine Klimatisierung entgegen zu kommen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an advantageous vehicle, a method for operating such a vehicle, a computer-implemented method, a computer program product, a computer-readable data carrier and a data carrier signal which, in particular, counteracts the changed requirements for air conditioning come.

Diese Aufgaben werden durch ein Fahrzeug nach Patentanspruch 1, Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs nach den Patentansprüchen 8 und 10, ein computerimplementiertes Verfahren nach Patentanspruch 12, ein Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 13, einen computerlesbaren Datenträger nach Patentanspruch 14 und ein Datenträgersignal nach Patentanspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These objects are achieved by a vehicle according to patent claim 1, a method for operating a vehicle according to patent claims 8 and 10, a computer-implemented method according to patent claim 12, a computer program product according to patent claim 13, a computer-readable data carrier according to patent claim 14 and a data carrier signal according to patent claim 15. The dependent claims contain further advantageous developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine Kabine und mindestens eine zu klimatisierende Komponente, z.B. eine zu heizende und/oder zu kühlende, Komponente. Ein erster Strömungskanal, ausgelegt für Luft, verbindet die Kabine strömungstechnisch mit mindestens einem Wärmetauscher, der zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem ersten Strömungskanal und der zu klimatisierenden Komponente ausgelegt ist. Dabei ist ein Gebläse stromabwärts der Kabine und stromaufwärts des Wärmetauschers in dem ersten Strömungskanal angeordnet. Ein zweiter Strömungskanal verbindet den ersten Strömungskanal stromabwärts des Wärmetauschers mit der Kabine strömungstechnisch. Vorzugsweise bilden die Kabine, der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal einen Strömungskreislauf.The vehicle according to the invention comprises a cabin and at least one component to be air-conditioned, e.g. a component to be heated and/or cooled. A first flow duct, designed for air, fluidically connects the cabin to at least one heat exchanger, which is designed to transfer thermal energy between the first flow duct and the component to be air-conditioned. In this case, a fan is arranged downstream of the cabin and upstream of the heat exchanger in the first flow channel. A second flow passage fluidly connects the first flow passage to the cabin downstream of the heat exchanger. The cabin, the first flow channel and the second flow channel preferably form a flow circuit.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug hat den Vorteil, dass mittels des Gebläses eine gerichtete Luftströmung in der Kabine generiert werden kann. Dies ermöglicht eine gezielte Steuerung der Luftströmung innerhalb der Kabine für verschiedene Anwendungsvarianten und Anforderungen. In den bisher bekannten Fahrzeugen stellt der Luftauslass oder Luftextraktor eine passive Einrichtung dar, welche Luft nach außen auslässt, wenn ein bestimmter Überdruck in der Kabine erreicht ist. Dies hilft jedoch lediglich, den Abstrom von Luft aus der Kabine aufrechtzuerhalten.The vehicle according to the invention has the advantage that a directed air flow can be generated in the cabin by means of the fan. This enables targeted control of the air flow within the cabin for different application variants and requirements. In the previously known vehicles, the air outlet or air extractor represents a passive device which lets air out to the outside when a certain overpressure is reached in the cabin. However, this only helps to maintain the flow of air out of the cabin.

Mittels des im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten zusätzlichen Gebläse, welches zum Beispiel an einem hinteren Ende oder in einem hinteren Bereich der Kabine oder an einem geeigneten Ort innerhalb der Kabine angeordnet sein kann, ist eine bessere Steuerung der Luftströmung und der Durchmischung von Luft erreichbar. Zudem kann nicht nur der Luftstrom in der Kabine gesteuert werden, es ergeben sich darüber hinaus zusätzliche Optionen zur Verwendung der aktiv aus der Kabine ausgeblasenen oder extrahierten Luft. In diesem Zusammenhang können insbesondere weitere Komponenten mittels der extrahierten Luft unter Verwendung mindestens eines Wärmetauschers klimatisiert werden. Zum Beispiel kann die Luft in der Kabine mit der abgegebenen Wärme einer zu kühlenden Komponente auf effiziente Weise erwärmt werden. Bestehende Kühl- und/oder Heizsysteme können hierdurch ergänzt werden.The additional fan used within the scope of the present invention, which can be arranged for example at a rear end or in a rear area of the cabin or at a suitable location within the cabin, can be used to better control the air flow and the mixing of air. In addition, not only can the air flow in the cabin be controlled, there are also additional options for using the air that is actively blown out or extracted from the cabin. In this context, in particular further components can be air-conditioned by means of the extracted air using at least one heat exchanger. For example, the air in the cabin can be efficiently heated with the heat given off by a component to be cooled. Existing cooling and/or heating systems can be supplemented in this way.

Durch eine räumlich geeignete Positionierung eines Einlasses in den ersten Strömungskanal und insbesondere des Gebläses, sowie eines Auslasses des zweiten Strömungskanals in die Kabine kann ein gerichteter Luftstrom in der Kabine erreicht werden. Der Luftstrom kann zum Beispiel von hinten nach vorn oder von vorn nach hinten und/oder von oben nach unten oder von unten nach oben geleitet werden. Mittels der vorliegenden Erfindung wird der Austausch von Luft in der Kabine verbessert, die Zeit zum Reinigen bzw. Austauschen der Luft in der Kabine kann reduziert werden, ebenso die Zeit zum Aufheizen oder Abkühlen der Kabinenluft.A directed air flow in the cabin can be achieved by spatially suitable positioning of an inlet in the first flow duct and in particular of the fan, and an outlet of the second flow duct in the cabin. For example, the airflow may be directed from back to front or front to back and/or top to bottom or bottom to top. By means of the present invention, the exchange of air in the cabin is improved, the time to clean or exchange the air in the cabin can be reduced, as well as the time to heat up or cool down the cabin air.

In einer Variante umfasst mindestens einer der Strömungskanäle, z.B. der erste und/oder der zweite Strömungskanal, eine strömungstechnische Verbindung mit der Fahrzeugumgebung. Dies kann in Form eines Einlasses und/oder eines Auslasses realisiert sein. Dabei kann mindestens einer der Strömungskanäle mindestens ein Einlass- und/oder Auslassventil, welches strömungstechnisch mit der Fahrzeugumgebung verbunden ist, umfassen. Insbesondere kann mindestens einer der Strömungskanäle eine strömungstechnische Verbindung mit der Fahrzeugumgebung und/oder mit einer HVAC-Vorrichtung (HVAC- Heating, Ventilation and Air Conditioning bzw. Heizung, Lüftung, Klimatechnik) aufweisen.In one variant, at least one of the flow channels, for example the first and/or the second flow channel, includes a flow connection to the vehicle environment. This can be implemented in the form of an inlet and/or an outlet. At least one of the flow channels can include at least one inlet and/or outlet valve, which is fluidically connected to the vehicle environment. In particular, at least one of the flow channels can have a fluidic connection to the vehicle environment and/or to an HVAC device (HVAC heating, ventilation and air conditioning).

Bei der zu klimatisierenden Komponente kann es sich um eine Batterie, einen Motor, beispielsweise einen Elektro- oder Verbrennungsmotor oder Komponente davon, einen Wärmetauscher oder ein elektronisches Gerät, beispielsweise ein oder mehrere Kabel, eine Steuereinheit, usw., handeln.The component to be air-conditioned can be a battery, a motor, for example an electric or internal combustion engine or component thereof, a heat exchanger or an electronic device, for example one or more cables, a control unit, etc.

Vorzugsweise umfasst der zweite Strömungskanal einen HEPA-Filter (HEPA - High Efficient Particulate Air) und/oder eine HVAC-Vorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass eine Luftqualität in der Kabine auf einem hohen Reinigungs- und Klimatisierungsniveau erzielt werden kann.The second flow channel preferably comprises a HEPA filter (HEPA—High Efficient Particulate Air) and/or an HVAC device. This has the advantage that air quality in the cabin can be achieved at a high level of cleaning and air conditioning.

In einer weiteren Variante umfasst der erste Strömungskanal einen By-Pass-Strömungskanal, welcher den Wärmetauscher überbrückt. Der By-Pass-Strömungskanal kann den ersten und den zweiten Strömungskanal strömungstechnisch miteinander verbinden. Zum Beispiel kann ein Einlass in den By-Pass-Strömungskanal stromaufwärts des Wärmetauschers angeordnet sein. Ein Auslass aus dem By-Pass-Strömungskanal kann stromabwärts des Wärmetauschers angeordnet sein.In a further variant, the first flow channel comprises a bypass flow channel which bypasses the heat exchanger. The bypass flow channel may fluidly connect the first and second flow channels to one another. For example, an inlet into the by-pass flow channel may be located upstream of the heat exchanger. An outlet from the by-pass flow channel may be located downstream of the heat exchanger.

Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug in mindestens einem der folgenden Betriebsmodi zu betreiben: In einem Rezirkulations-Modus (erster Betriebsmodus) wird der Kabine erwärmte Luft zugeführt, wobei mittels des Gebläses Luft aus der Kabine durch den ersten Strömungskanal zu dem Wärmtauscher geleitet, durch von der Komponente abgegebene Wärme mittels des Wärmetauschers erwärmt und über den zweiten Strömungskanal in die Kabine geleitet wird. In diesem Betriebsmodus können die Luftströmung und Komfortanforderungen dynamisch mittels des Gebläses und mittels weiterer Ventile, beispielsweise Luftauslassventilen, geregelt werden. Das Gebläse ermöglicht zudem einen effizienteren Betrieb eines HEPA-Filters in dem Luftkreislauf, wobei insbesondere internen Quellen von Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakterien oder Viren, wirksam begegnet werden kann. Weiterhin ermöglicht es das Gebläse in der Kabine ein ausreichendes Luftvolumen zu gewährleisten, um einen im Vergleich zu Standard-HVAC-Filtern höheren Druckabfall durch einen HEPA-Filter zu kompensieren.The vehicle advantageously includes a control device which is designed to operate the vehicle in at least one of the following operating modes: In a recirculation mode (first operating mode), the cabin is supplied with heated air, with the fan blowing air out of the cabin through the first Flow channel passed to the heat exchanger, heated by heat emitted by the component by means of the heat exchanger and is passed through the second flow channel into the cabin. In this operating mode, the air flow and comfort requirements can be controlled dynamically using the fan and using other valves, such as air outlet valves. The fan also enables a HEPA filter in the air circuit to be operated more efficiently, with internal sources of microorganisms, such as bacteria or viruses, in particular being able to be counteracted effectively. Furthermore, the fan in the cabin makes it possible to ensure sufficient air volume to compensate for a higher pressure drop through a HEPA filter compared to standard HVAC filters.

In einem Teil-Rezirkulations-Modus (zweiter Betriebsmodus) wird der Kabine erwärmte Luft zugeführt, wobei mittels des Gebläses Luft aus der Kabine zu dem Wärmtauscher geleitet, durch von der Komponente abgegebene Wärme mittels des Wärmetauschers erwärmt und teilweise über den zweiten Strömungskanal in die Kabine geleitet wird und teilweise an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird. In einem Frischluft-Modus (dritter Betriebsmodus) wird mittels des Gebläses Luft aus der Kabine zu dem Wärmtauscher geleitet, durch von der Komponente abgegebene Wärme mittels des Wärmetauschers erwärmt und an die Fahrzeugumgebung abgegeben. In diesem Betriebsmodus wird ausschließlich Frischluftzufuhr in die Kabine eingeleitet.In a partial recirculation mode (second operating mode), heated air is supplied to the cabin, with air being conducted from the cabin to the heat exchanger by means of the fan, heated by heat given off by the component by means of the heat exchanger and partly via the second flow duct into the cabin is conducted and is partially released to the vehicle environment. In a fresh air mode (third operating mode), air is conducted from the cabin to the heat exchanger by means of the blower, heated by means of the heat exchanger by heat given off by the component and given off to the vehicle surroundings. In this operating mode, only fresh air is fed into the cabin.

In den erstem beiden Betriebsmodi, also dem Rezirkulations-Modus und dem Teil-Rezirkulations-Modus kann die in die Kabinen eingeleitete Luft über einen HEPA-Filter geleitet und auf diese Weise gereinigt werden. In dem Teil-Rezirkulations-Modus kann der Anteil der Luft, welche über den zweiten Strömungskanal in die Kabine geleitet wird und der Anteil der Luft, der an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird, ein Verhältnis zueinander zwischen 30:70 und 70:30, insbesondere zwischen 40:60 und 60:40, z.B. 50:50, aufweisen. Das Verhältnis kann an die jeweiligen Klimatisierungsanforderungen angepasst werden.In the first two operating modes, i.e. the recirculation mode and the partial recirculation mode, the air fed into the cabins can be routed through a HEPA filter and cleaned in this way. In the partial recirculation mode, the proportion of air that is routed into the cabin via the second flow duct and the proportion of air that is released to the vehicle environment can have a ratio of between 30:70 and 70:30, in particular between 40:60 and 60:40, e.g., 50:50. The ratio can be adjusted to the specific air conditioning requirements.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug (HEV - hybrid electric vehicle) handeln. Es kann sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Schiff handeln. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Kleinbus, ein Motorrad oder ein Moped handeln.The vehicle according to the invention can be an electric vehicle or a hybrid vehicle (HEV - hybrid electric vehicle). The vehicle can be a motor vehicle, a rail vehicle or a ship. The motor vehicle can be a passenger car, a truck, a bus, a minibus, a motorcycle or a moped.

Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfasst folgende Schritte: Empfangen einer Klimatisierungsanforderung und in Abhängigkeit von der Klimatisierungsanforderung Betreiben des Fahrzeugs in einem der bereits beschriebenen Betriebsmodi. Im Rahmen des Empfangens einer Klimatisierungsanforderung kann eine Anforderung zum Klimatisieren der Komponente und/oder der Kabine empfangen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und Vorteile.A first method according to the invention for operating a previously described vehicle according to the invention comprises the following steps: receiving an air conditioning request and depending on the air conditioning request operating the vehicle in one of the operating modes already described. As part of receiving an air conditioning request, a request for air conditioning the component and/or the cabin can be received. The method according to the invention has the features and advantages already described in connection with the vehicle according to the invention.

Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines oben beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfasst folgende Schritte: Bestimmen des Betriebszustandes der Türen des Fahrzeugs und Betreiben des Gebläses falls alle Türen geschlossen sind oder falls eine Tür geöffnet ist und erfasst wird, dass das Schließen der Tür unmittelbar bevor steht. Dies hat den Vorteil, dass beim Schließen von Fahrzeugtüren üblicherweise auftretende Stauluft reduziert, insbesondere vermieden, werden kann. Es ist gleichzeitig eine geringere Kraft zum Schließen der Tür erforderlich. Zudem kann der Luftdruck in der Kabine gesteuert, insbesondere geregelt werden. Das Betreiben des Gebläses zur Steuerung des Luftdrucks in der Kabine kann zum Beispiel basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Betriebszustand eines Gebläses einer HVAC-Vorrichtung des Fahrzeugs und/oder einem angeforderten Luftdruck in der Kabine und/oder einem angeforderten Luftmassenstrom in der Kabine erfolgen.A second method according to the invention for operating a vehicle according to the invention described above comprises the following steps: determining the operating state of the doors of the vehicle and operating the fan if all doors are closed or if a door is open and it is detected that the door is about to be closed. This has the advantage that ram air that usually occurs when vehicle doors are closed can be reduced, in particular avoided. At the same time, less force is required to close the door. In addition, the air pressure in the cabin can be controlled, in particular regulated. Operating the fan to control cabin air pressure may be based on, for example, vehicle speed and/or operational state of a fan of a vehicle HVAC device and/or requested cabin air pressure and/or requested air mass flow in the cabin cabin done.

Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Auf dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Datenträger ist das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert. Das erfindungsgemäße Datenträgersignal überträgt das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt. Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren, das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, der erfindungsgemäße computerlesbare Datenträger und das erfindungsgemäße Datenträgersignal haben die oben bereits genannten Merkmale und Vorteile.The computer-implemented method according to the invention comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out a method according to the invention as described above. The computer program product according to the invention comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out a method according to the invention as described above. The computer program product according to the invention is stored on the computer-readable data carrier according to the invention. The data carrier signal according to the invention transmits the computer program product according to the invention. The computer-implemented method according to the invention, the computer program product according to the invention, the computer-readable data carrier according to the invention and the data carrier signal according to the invention have the features and advantages already mentioned above.

Die vorliegende Erfindung hat zusammenfassend folgende Vorteile: Es kann mittels des Gebläses ein gezielter Luftstrom in der Kabine erzielt werden, wodurch die Zeit zum Reinigen, Aufheizen oder Abkühlen der Luft verringert wird. Weiterhin können Komponenten, wie beispielsweise eine Batterie, elektronische Module, Kabel usw. bezüglich ihrer Temperatur durch eine entsprechende Energieübertragung effizient klimatisiert werden. Weiterhin fördert die vorliegende Erfindung die Effizienz beim Betreiben eines HEPA-Filters, da mittels des Gebläses der Luftdurchsatz durch den HEPA-Filter deutlich erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch eine entsprechende Einstellung des Gebläses der Kraftaufwand zum Schließen von Fahrzeugtüren reduziert werden kann, insbesondere in dem das Gebläse so eingestellt wird, dass innerhalb der Kabine ein leichter Unterdruck im Vergleich zur Fahrzeugumgebung eingestellt wird. Darüber hinaus kann durch eine entsprechende gesteuerte Drehzahl des Gebläses Stauluft reduziert, vermieden oder ausgeglichen werden.In summary, the present invention has the following advantages: A targeted air flow can be achieved in the cabin by means of the fan, as a result of which the time for cleaning, heating or cooling the air is reduced. Furthermore, components such as a battery, electronic modules, cables, etc. can be efficiently air-conditioned with regard to their temperature through a corresponding energy transfer. Furthermore, the present invention promotes efficiency when operating a HEPA filter, since the air throughput through the HEPA filter can be significantly increased by means of the blower. A further advantage is that the effort required to close vehicle doors can be reduced by appropriate adjustment of the blower, in particular by adjusting the blower so that a slight negative pressure is set inside the cabin compared to the vehicle environment. In addition, ram air can be reduced, avoided or compensated for by a correspondingly controlled speed of the fan.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wird, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached figures. Although the invention is illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.The figures are not necessarily detailed or to scale and may be enlarged or reduced in order to provide a better overview. Therefore, the functional details disclosed herein are not to be taken as limiting, but merely as a basis for providing guidance for one skilled in the art to utilize the present invention in various ways.

Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, die die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.

1 zeigt schematisch den Luft-Strömungskreislauf eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
2 zeigt schematisch den Luft-Strömungskreislauf der 1 in einem ersten Betriebsmodus.
3 zeigt schematisch den Luft-Strömungskreislauf der 1 in einem zweiten Betriebsmodus.
4 zeigt schematisch den Luft-Strömungskreislauf der 1 in einem dritten Betriebsmodus.
5 zeigt schematisch eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
6 zeigt schematisch eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
7 zeigt schematisch eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
8 zeigt schematisch eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
9 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.

As used herein, the term "and/or" when used in a series of two or more items means that each of the listed items can be used alone, or any combination of two or more of the listed items can be used. For example, when describing a composition containing components A, B and/or C, composition A alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C in combination.

1 shows schematically the air flow circuit of a vehicle according to the invention.
2 shows schematically the air flow circuit of 1 in a first mode of operation.
3 shows schematically the air flow circuit of 1 in a second operating mode.
4 shows schematically the air flow circuit of 1 in a third mode of operation.
5 shows schematically a first variant of a method according to the invention in the form of a flow chart.
6 shows schematically a second variant of a method according to the invention in the form of a flow chart.
7 shows schematically a third variant of a method according to the invention in the form of a flow chart.
8th shows schematically a fourth variant of a method according to the invention in the form of a flow chart.
9 shows schematically a vehicle according to the invention.

Die 1 zeigt schematisch den Luft-Strömungskreislauf eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Das Fahrzeug umfasst eine Kabine 2 und eine zu kühlende Komponente 3. Bei der zu klimatisierenden Komponente 3 kann es sich zum Beispiel um eine Batterie, einen Motor, beispielsweise einen Elektromotor, oder ein anderes elektronisches Gerät oder einen Wärmetauscher handeln. Ein erster Strömungskanal 5 verbindet die Kabine 2 mit mindestens einem Wärmetauscher 7 strömungstechnisch. Der Wärmetauscher 7 ist zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem ersten Strömungskanal 5 und der zu klimatisierenden Komponente 3 ausgelegt. In dem ersten Strömungskanal 5 ist stromabwärts der Kabine 2 und stromaufwärts des Wärmetauschers 7 ein Gebläse 4 angeordnet. Ein zweiter Strömungskanal 6 verbindet den ersten Strömungskanal 5 stromabwärts des Wärmetauschers 7 strömungstechnisch mit der Kabine 2.The 1 shows schematically the air flow circuit of a vehicle according to the invention. The vehicle comprises a cabin 2 and a component 3 to be cooled. The component 3 to be air-conditioned can be, for example, a battery, a motor, for example an electric motor, or another electronic device or a heat exchanger. A first flow channel 5 fluidically connects the cabin 2 to at least one heat exchanger 7 . The heat exchanger 7 is designed to transfer thermal energy between the first flow channel 5 and the component 3 to be air-conditioned. A fan 4 is arranged in the first flow channel 5 downstream of the cabin 2 and upstream of the heat exchanger 7 . A second flow channel 6 fluidically connects the first flow channel 5 downstream of the heat exchanger 7 with the cabin 2.

In der in der 1 gezeigten Variante umfasst der zweite Strömungskanal 6 eine HVAC-Vorrichtung 8. Die HVAC-Vorrichtung 8 ist unmittelbar stromaufwärts der Kabine 2 angeordnet. Weiterhin umfasst der zweite Strömungskanal 6 optional einen HEPA-Filter 9. Dieser ist in der gezeigten Variante stromaufwärts der HVAC-Vorrichtung 8 angeordnet. Weiterhin ist in der gezeigten Variante stromabwärts des HEPA-Filters 9 und stromaufwärts der HVAC-Vorrichtung 8 ein Ventil 11 angeordnet, welches dazu ausgelegt ist, Umgebungsluft in die HVAC-Vorrichtung einzulassen und/oder den Luftstrom aus dem zweiten Strömungskanal 6 in die HVAC-Vorrichtung 8 und/oder in die Kabine 2 zu steuern. Das Ventil 11 kann als 3-Wege-Ventil ausgestaltet sein. Umgebungsluft wird durch einen Strömungskanal 12, welcher einen Luftgütesensor 13 umfassen kann, in das Ventil 11 eingeleitet.In the in the 1 In the variant shown, the second flow channel 6 comprises an HVAC device 8 . The HVAC device 8 is arranged immediately upstream of the cabin 2 . Furthermore, the second flow channel 6 optionally includes a HEPA filter 9. This is arranged upstream of the HVAC device 8 in the variant shown. Furthermore, in the variant shown, a valve 11 is arranged downstream of the HEPA filter 9 and upstream of the HVAC device 8, which is designed to admit ambient air into the HVAC device and/or to direct the air flow from the second flow channel 6 into the HVAC Device 8 and / or in the cabin 2 to control. The valve 11 can be designed as a 3-way valve. Ambient air is introduced into the valve 11 through a flow channel 12 which can include an air quality sensor 13 .

Stromabwärts des Wärmetauschers 7 und stromaufwärts des HEPA-Filters 9 umfasst der in der 1 gezeigte zweite Strömungskanal 6 ein Ventil 14, welches mit einem Luft-Auslassströmungskanal 15 verbunden ist. Mittels des Ventils 14, welches als 3-Wege-Ventil ausgestattet sein kann, kann mittels des Wärmetauschers 7 erwärmte oder gekühlte Luft zumindest teilweise aus dem zweiten Strömungskanal 6 an die Fahrzeugumgebung abgeleitet werden. Vorzugsweise wird gekühlte Luft an die Fahrzeugumgebung abgegeben und erwärmte Luft durch den zweiten Strömungskanal 6 weitergeleitet.Downstream of the heat exchanger 7 and upstream of the HEPA filter 9 comprises in FIG 1 The second flow channel 6 shown has a valve 14 which is connected to an air outlet flow channel 15 . By means of the valve 14, which can be equipped as a 3-way valve, air that has been heated or cooled by means of the heat exchanger 7 can be at least partially discharged from the second flow channel 6 to the vehicle environment. Cooled air is preferably released to the vehicle environment and heated air is passed on through the second flow channel 6 .

Darüber hinaus ist stromabwärts des Ventils 14 ein weiteres Ventil 16 angeordnet. Das Ventil 16 kann ebenfalls als 3-Wege-Ventil ausgestaltet sein. Es umfasst zwei Einlässe und einen Auslass. Einer der Einlässe verbindet einen Bypass-Strömungskanal 17, welcher aus dem ersten Strömungskanal 5 stromabwärts des Gebläse 4 und stromaufwärts des Wärmetauschers 7 abzweigt mit dem zweiten Strömungskanal 6. Der Bypass-Strömungskanal 17 dient also mit anderen Worten zur Überbrückung des Wärmetauschers 7 und gegebenenfalls des Ventils 14. Mittels des Ventils 16 kann über den Bypass-Strömungskanal 17 strömende Luft und/oder das Ventil 14 über den zweiten Strömungskanal 6 verlassende Luft weitergeleitet werden. Dabei kann es sich um gekühlte oder erwärmte Luft handeln.In addition, a further valve 16 is arranged downstream of the valve 14 . The valve 16 can also be designed as a 3-way valve. It includes two inlets and one outlet. One of the inlets connects a bypass flow channel 17, which branches off from the first flow channel 5 downstream of the blower 4 and upstream of the heat exchanger 7, to the second flow channel 6. In other words, the bypass flow channel 17 serves to bypass the heat exchanger 7 and, if necessary, the Valve 14. By means of the valve 16, air flowing via the bypass flow channel 17 and/or air leaving the valve 14 via the second flow channel 6 can be forwarded. This can be cooled or heated air.

Stromabwärts des Ventils 16 und stromaufwärts des HEPA-Filters 9 ist in der in der 1 gezeigten Variante ein weiteres Ventil 18, welches als 3-Wege-Ventil ausgestaltet sein kann, angeordnet. Das Ventil 18 verbindet den zweiten Strömungskanal 6 mit einem Luftauslass-Strömungskanal 19 zur Abgabe von Luft an die Fahrzeugumgebung.Downstream of the valve 16 and upstream of the HEPA filter 9 is in FIG 1 Variant shown, another valve 18, which can be configured as a 3-way valve, is arranged. The valve 18 connects the second flow channel 6 to an air outlet flow channel 19 for discharging air to the vehicle surroundings.

Es kann mittels der in der 1 gezeigten Ausgestaltung über das Gebläse 4 aus der Kabine 2 extrahierte Luft zur Klimatisierung der Komponente 3 verwendet und anschließend an die Fahrzeugumgebung abgegeben oder in die Kabine 2 zurückgeführt werden. Dabei kann die Kabinenluft mittels von der Komponente 3 abgegebener Wärme erwärmt werden, insbesondere um Temperaturanforderungen in der Kabine 2 zu erfüllen, und die Kabinenluft wird zur Kühlung der Komponente 3 zusätzlich zu bestehenden verfügbaren Kühlsystemen verwendet. Hierbei sind verschiedene Betriebsmodi möglich. Im Folgenden werden anhand der 2-4 drei verschiedene Betriebsmodi beschrieben.It can be done using the in the 1 In the embodiment shown, air extracted from the cabin 2 via the blower 4 is used to air-condition the component 3 and is then discharged to the vehicle environment or fed back into the cabin 2 . In this case, the cabin air can be heated by means of heat given off by the component 3, in particular in order to meet temperature requirements in the cabin 2, and the cabin air is used to cool the component 3 in addition to existing available cooling systems. Various operating modes are possible here. The following are based on the 2-4 three different operating modes are described.

Die 2 zeigt einen Rezirkulations-Modus, zum Beispiel während des Aufheizens der Kabine 2 unter Verwendung von Wärme der Komponente 3. Der Luftstrom und Komfortanforderungen können dynamisch mittels des Gebläses 4 und der Ventile 14, 16, 18 und 11 gesteuert, insbesondere geregelt, werden. Das Gebläse 4 unterstützt die Funktion des HEPA-Filters 9 in dem Luftkreislauf und verbessert dessen Effizienz. Darüber hinaus ermöglicht das Gebläse 4 einen erhöhten Luftstrom und Luftdurchsatz in der Kabine 2, insbesondere um einen im Vergleich zu Standard-HVAC-Filtern höheren Druckabfall durch einen HEPA-Filter 9 zu kompensieren. In der 2 sind die Ventile 11, 14 und 18 so eingestellt, dass keine Luft aus der Umgebung in den zweiten Strömungskanal 6 eingeleitet oder aus diesem an die Umgebung abgegeben wird. Der Strömungskreislauf wird also als reiner Rezirkulationskreislauf betrieben.The 2 shows a recirculation mode, for example during the heating of the cabin 2 using heat of the component 3. The air flow and comfort requirements can be controlled dynamically by means of the blower 4 and the valves 14, 16, 18 and 11, in particular regulated. The fan 4 supports the function of the HEPA filter 9 in the air circuit and improves its efficiency. In addition, the fan 4 enables an increased air flow and air throughput in the cabin 2, in particular to compensate for a higher pressure drop through a HEPA filter 9 compared to standard HVAC filters. In the 2 the valves 11, 14 and 18 are adjusted in such a way that no air from the environment is introduced into the second flow channel 6 or discharged from it to the environment. The flow circuit is therefore operated purely as a recirculation circuit.

Die 3 zeigt einen Teil-Rezirkulationsmodus zur Kabinen- und Komponentenklimatisierung. Dabei wird ein Teil der aus der Kabine 2 extrahierten Luft, welche zur Klimatisierung der Komponente 3 verwendet wurde, an die Fahrzeugumgebung abgegeben und ein Teil der Luft in die Kabine 2 zurückgeleitet. Dabei können die Ventile 11, 14 und 18 so eingestellt sein, dass ein Luftaustausch mit der Fahrzeugumgebung ermöglicht wird. Es kann also mittels des Ventils 11 zusätzliche Luft in den Strömungskanal 6 eingeleitet werden und mittels der Ventile 14 und/oder 18 Luft aus dem Strömungskanal 6 an die Umgebung abgegeben werden.The 3 shows a partial recirculation mode for cabin and component air conditioning. In this case, part of the air extracted from the cabin 2 , which was used to air-condition the component 3 , is discharged to the vehicle environment and part of the air is fed back into the cabin 2 . The valves 11, 14 and 18 can be set in such a way that an exchange of air with the vehicle environment is made possible. Additional air can thus be introduced into the flow channel 6 by means of the valve 11 and air can be discharged from the flow channel 6 to the environment by means of the valves 14 and/or 18 .

Die 4 zeigt einen Frischluft-Modus, in welchem die aus der Kabine 2 extrahierte Luft zur Klimatisierung der Komponente 3, insbesondere zu deren Kühlung, verwendet und anschließend vollständig an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird. Hierbei ist das Ventil 11 so eingestellt, dass es ausschließlich Umgebungsluft in die Kabine 2 einleitet, und die Ventile 14 und/oder 18 sind so eingestellt, dass sie im Ergebnis die aus der Kabine 2 extrahierte Luft vollständig an die Fahrzeugumgebung abgeben.The 4 shows a fresh air mode, in which the air extracted from the cabin 2 is used to air condition the component 3, in particular to cool it, and is then released completely to the vehicle environment. Here, the valve 11 is set so that it only introduces ambient air into the cabin 2, and the valves 14 and/or 18 are set so that, as a result, they completely release the air extracted from the cabin 2 to the vehicle environment.

Im Folgenden werden verschiedene Anwendungsvarianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Flussdiagrammen erläutert. Die 5 zeigt eine Variante zum Heizen bzw. Erwärmen und/oder Kühlen der Kabine 2. Das in der 5 gezeigte Verfahren startet in Schritt 20. In Schritt 21 werden Anforderungen zum Heizen oder Kühlen der Kabine 2 bestimmt. Als Eingabedaten können hierbei eine angeforderte Kabinentemperatur 22 und eine aktuelle, beispielsweise gemessene, Kabinentemperatur 23 verwendet werden. Es kann also mit anderen Worten in Schritt 21 das Bestimmen der Klimatisierungsanforderung basierend auf einer angeforderten Kabinentemperatur 22 und einer aktuellen Kabinentemperatur 23 erfolgen.Various application variants of a method according to the invention are explained below using flowcharts. The 5 shows a variant for heating or heating and / or cooling the cabin 2 5 The method shown starts in step 20. In step 21, requirements for heating or cooling the cabin 2 are determined. A requested cabin temperature 22 and a current, for example measured, cabin temperature 23 can be used as input data. In other words, in step 21 the air conditioning requirement can be determined based on a requested cabin temperature 22 and a current cabin temperature 23 .

In Schritt 24 werden die Rezirkulationsanforderungen bestimmt. Als Eingabedaten können hierbei die aktuelle Kabinentemperatur 23, die Außentemperatur 33 und die Temperatur einer zu klimatisierenden Komponente 25, zum Beispiel die Temperatur einer Batterieanordnung, berücksichtigt werden. In Schritt 24 kann das Bestimmen der Rezirkulationsanforderungen auf der Basis der aktuellen Kabinentemperatur 23, der Außentemperatur 33 und der Temperatur 25 einer zu klimatisierenden Komponente, beispielsweise einer Batterie, erfolgen.In step 24, the recirculation requirements are determined. The current cabin temperature 23, the outside temperature 33 and the temperature of a component 25 to be air-conditioned, for example the temperature of a battery arrangement, can be taken into account as input data. In step 24, the recirculation requirements can be determined on the basis of the current cabin temperature 23, the outside temperature 33 and the temperature 25 of a component to be air-conditioned, for example a battery.

In Schritt 26 wird eine Steuerung des Ventils 11 und/oder des Ventils 18 vorgenommen. In Schritt 27 wird ermittelt, ob das Ventil 11 und/oder das Ventil 18 vollständig auf einen Luftaustausch mit der Umgebungsluft eingestellt ist. Ist dies der Fall, so springt das Verfahren zum Ende 32. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 28 geprüft, ob ein Heizen der Kabine erforderlich ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 29 die Einstellung der Ventile 11 und/oder 18 derart angepasst, dass ein Heizen der Kabine erfolgt. Ist in Schritt 28 kein Heizen der Kabine erforderlich, so wird in Schritt 30 geprüft, ob ein Kühlen der Kabine erforderlich ist. Ist dies nicht der Fall, so springt das Verfahren zu dem Schritt Ende 32. Ist in Schritt 30 ein Kühlen der Kabine erforderlich, so wird die Einstellung der Ventile 11 und/oder 18 so angepasst, dass ein Kühlen der Kabine erreicht wird.In step 26 the valve 11 and/or the valve 18 is controlled. In step 27 it is determined whether the valve 11 and/or the valve 18 is fully set for an air exchange with the ambient air. If this is the case, the method jumps to the end 32. If this is not the case, then in step 28 it is checked whether the cabin needs to be heated. If this is the case, then in step 29 the setting of the valves 11 and/or 18 is adjusted in such a way that the cabin is heated. If the cabin does not need to be heated in step 28, then in step 30 it is checked whether the cabin needs to be cooled. If this is not the case, the method jumps to the end step 32. If the cabin needs to be cooled in step 30, the setting of the valves 11 and/or 18 is adjusted in such a way that the cabin is cooled.

Eine Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heizen oder Kühlen einer zu klimatisierenden Komponente, zum Beispiel einer Batterie, wird im Folgenden anhand der 6 erläutert. Das Verfahren startet mit Schritt 34. In Schritt 35 werden Klimatisierungsanforderungen der Batterie bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise auf der Basis von einer gewünschten Temperatur, also einer Soll-Temperatur der Batterie als Eingangsgröße 36 und/oder einer aktuellen Temperatur der Batterie als Eingangsgröße 37. Dabei kann die aktuelle Temperatur der Batterie anhand der Temperatur der die Batterie umgebenden Luft ermittelt werden.A variant of a method according to the invention for heating or cooling a component to be air-conditioned, for example a battery, is described below with reference to FIG 6 explained. The method starts with step 34. In step 35, climate control requirements of the battery are determined. This takes place, for example, on the basis of a desired temperature, i.e. a setpoint temperature of the battery as input variable 36 and/or a current temperature of the battery as input variable 37. The current temperature of the battery can be determined using the temperature of the air surrounding the battery .

In Schritt 38 wird die Kabinentemperatur bestimmt. Dies erfolgt vorzugsweise auf der Basis einer ermittelten Kabinentemperatur 39 als Eingangsgröße. In Schritt 40 wird geprüft, ob ein Erwärmen der Batterie erforderlich ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 41 geprüft, ob die Kabinentemperatur höher ist als die Temperatur der Batterie. Ist in Schritt 40 kein Erwärmen der Batterie erforderlich, so wird in Schritt 42 geprüft, ob ein Kühlen der Batterie erforderlich ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren beendet, springt also zum Ende 48. Ist in Schritt 42 ein Kühlen der Batterie erforderlich, so wird in Schritt 43 geprüft, ob die Kabinentemperatur geringer ist als die Batterietemperatur.In step 38 the cabin temperature is determined. This is preferably done on the basis of a determined cabin temperature 39 as an input variable. In step 40 it is checked whether the battery needs to be heated. If this is the case, step 41 checks whether the cabin temperature is higher than the temperature of the battery. If the battery does not need to be heated in step 40, then in step 42 it is checked whether the battery needs to be cooled. If this is not the case, the method is terminated, ie jumps to end 48. If cooling of the battery is required in step 42, then in step 43 it is checked whether the cabin temperature is lower than the battery temperature.

Ist in Schritt 41 die Kabinentemperatur höher als die Batterietemperatur, so wird in Schritt 44 die Einstellung der Ventile 14 und/oder 16 so vorgenommen, dass die Batterie mittels der Kabinenluft erwärmt wird. Ist in Schritt 41 die Kabinentemperatur nicht höher als die Batterietemperatur, so werden in Schritt 45 die Ventile 14 und/oder 16 so eingestellt, dass die Batterie mittels der Kabinenluft gekühlt wird. Ist in Schritt 43 die Kabinentemperatur geringer als die Batterietemperatur, so wird in Schritt 46 die Einstellung der Ventile 14 und/oder 16 so vorgenommen, dass die Batterie mittels der Kabinenluft erwärmt wird. Ist in Schritt 43 die Kabinentemperatur nicht geringer als die Batterietemperatur, so wird in Schritt 47 die Einstellung der Ventile 14 und/oder 16 so vorgenommen, dass die Batterie mittels der Kabinenluft erwärmt wird. Anschließend endet das Verfahren bei Schritt 48.If the cabin temperature is higher than the battery temperature in step 41, the valves 14 and/or 16 are adjusted in step 44 such that the battery is heated by the cabin air. If the cabin temperature is not higher than the battery temperature in step 41, then in step 45 the valves 14 and/or 16 are adjusted in such a way that the battery is cooled by the cabin air. If the cabin temperature is lower than the battery temperature in step 43, the valves 14 and/or 16 are adjusted in step 46 such that the battery is heated by the cabin air. If in step 43 the cabin temperature is not lower than the battery temperature, then in step 47 the valves 14 and/or 16 are adjusted in such a way that the battery is heated by the cabin air. The method then ends at step 48.

Im Folgenden wird anhand der 7 ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs beschrieben, welches im Zusammenhang mit dem Schließen von Fahrzeugtüren von Vorteil ist. Das Verfahren startet mit Schritt 50. In Schritt 51 wird der Betriebszustand der Fahrzeugtüren bestimmt. In diesem Zusammenhang wird in Schritt 52 bestimmt, ob ein Fahrzeuginsasse beabsichtigt oder dabei ist das Fahrzeug zu verlassen. Weiterhin wird im Rahmen von Schritt 52 beurteilt, ob eine Tür-Schließaktionen bevorsteht, beispielsweise durch Betätigen eines Türgriffs oder durch Ausgeben oder Empfangen eines Steuersignals zum automatischen Schließen einer Fahrzeugtür. Basierend hierauf wird in Schritt 51 der Zustand der Fahrzeugtür bestimmt.The following is based on the 7 describes a method for operating a vehicle according to the invention, which together hanging with the closing of vehicle doors is advantageous. The method starts with step 50. In step 51, the operating state of the vehicle doors is determined. In this connection, in step 52 it is determined whether a vehicle occupant intends to or is in the process of exiting the vehicle. Furthermore, in step 52 it is assessed whether a door closing action is imminent, for example by actuating a door handle or by outputting or receiving a control signal for automatically closing a vehicle door. Based on this, in step 51 the state of the vehicle door is determined.

Anschließend wird in Schritt 53 beurteilt, ob ein Schließen einer Fahrzeugtür unmittelbar bevorsteht. Ist dies nicht der Fall, so springt das Verfahren zu Schritt 51 zurück. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 54 geprüft, ob weitere Fahrzeugtüren oder Fenster geöffnet sind. Ist dies der Fall, so springt das Verfahren zur Schritt 51 zurück. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 55 das Gebläse 4, also das Gebläse zum Absaugen von Luft aus der Kabine, aktiviert. Im Zusammenhang mit Schritt 54 werden die im Rahmen von Schritt 52 ermittelten Daten und/oder Informationen verwendet. Im Zusammenhang mit Schritt 55 wird in Schritt 56 der aktuelle Betriebszustand der Ventile 11 und/oder 18 erfasst und so eingestellt, dass ein Luftaustausch mit der Fahrzeugumgebung möglich ist.Subsequently, in step 53, it is judged whether a closing of a vehicle door is imminent. If this is not the case, the method jumps back to step 51. If this is the case, then in step 54 it is checked whether other vehicle doors or windows are open. If this is the case, the method jumps back to step 51. If this is not the case, then in step 55 the blower 4, ie the blower for extracting air from the cabin, is activated. In connection with step 54, the data and/or information determined in step 52 is used. In connection with step 55, the current operating state of the valves 11 and/or 18 is recorded in step 56 and set in such a way that an exchange of air with the vehicle environment is possible.

Im Anschluss an Schritt 55 wird in Schritt 57 geprüft, ob die Fahrzeugtür geschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 58 das Betreiben des Gebläses fortgesetzt. Ist die Fahrzeugtür in Schritt 57 geschlossen, so wird in Schritt 59 das Gebläse gestoppt. In diesem Zusammenhang werden in Schritt 60 die Ventile 11 und/oder 18 in einen für die weitere Nutzung geplanten Zustand eingestellt. Im Anschluss an Schritt 59 endet das Verfahren mit Schritt 61.Following step 55, step 57 checks whether the vehicle door is closed. If this is not the case, then in step 58 the operation of the blower is continued. If the vehicle door is closed in step 57, then in step 59 the fan is stopped. In this context, in step 60 the valves 11 and/or 18 are set to a state planned for further use. Following step 59, the method ends with step 61.

In 8 wird ein Verfahren zur Kompensation von Stauluft mittels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beschrieben. Dabei ist es das Ziel, Stauluft bei der Verwendung von HVAC-Vorrichtungen und dem Gebläse zu kompensieren. Das Verfahren startet mit Schritt 62. In Schritt 63 wird der Betriebszustand der Fahrzeugtüren und der Heckklappe ermittelt. In Schritt 64 wird geprüft, ob weitere Fahrzeugtüren oder Heckklappe oder Fenster geöffnet sind. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 65 die normale Drehzahl des Gebläses 4 ermittelt. Anschließend wird in Schritt 66 die Drehzahl des Gebläses der HVAC-Vorrichtung auf die entsprechende normale Drehzahl eingestellt. Anschließend wird in Schritt 67 die Drehzahl des Gebläses 4 zum Extrahieren von Luft aus der Kabine auf einen Standardwert eingestellt. Anschließend endet das Verfahren mit Schritt 77.In 8th a method for compensating for ram air using the vehicle according to the invention is described. The goal is to compensate for ram air when using HVAC devices and the blower. The method starts with step 62. In step 63, the operating state of the vehicle doors and the tailgate is determined. In step 64 it is checked whether other vehicle doors or tailgate or windows are open. If this is the case, then in step 65 the normal speed of the fan 4 is determined. Then, in step 66, the speed of the fan of the HVAC device is adjusted to the corresponding normal speed. Subsequently, in step 67, the speed of the fan 4 for extracting air from the cabin is set to a standard value. The method then ends with step 77.

Ist in Schritt 64 festgestellt worden, dass keine weitere Fahrzeugtür oder Heckklappe oder Fenster geöffnet ist, so wird in Schritt 68 die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Anschließend wird in Schritt 69 die erforderliche HVAC-Gebläsedrehzahl und die Drehzahl des Gebläses 4 zur Extraktion von Luft aus der Kabine, welche erforderlich sind, um einen konstanten Luftstrom in der Kabine aufrechtzuerhalten, berechnet. Diese Berechnung erfolgt beispielsweise basierend auf einem angestrebten Kabinenluft-Überdruck als Eingangsgröße 71 und/oder einen angestrebten Kabinen-Luftstrom als Eingangsgröße 72 und/oder einen angestrebten Teil-Rezirkulations-Luftströmungsanteil als Eingangsgröße 73.If it was determined in step 64 that no other vehicle door or tailgate or window is open, then in step 68 the vehicle speed is determined. Then, in step 69, the required HVAC fan speed and the speed of the fan 4 for extracting air from the cabin, which are required to maintain a constant air flow in the cabin, are calculated. This calculation is based, for example, on a desired positive cabin air pressure as input variable 71 and/or a desired cabin air flow as input variable 72 and/or a desired partial recirculation air flow component as input variable 73.

Im Anschluss an Schritt 69 wird in Schritt 70 die erforderliche Einstellung, also der Öffnungsgrad, der Ventile 11 und/oder 18 ermittelt, welche erforderlich ist, um einen konstanten Teil-Rezirkulations-Luftströmungsanteil aufrechtzuerhalten. Diese Berechnung erfolgt beispielsweise basierend auf dem gewünschten Teil-Rezirkulations-Luftströmungsanteil 73. Im Anschluss an Schritt 70 wird in Schritt 74 die entsprechende Einstellung der Ventile 11 und/oder 18 vorgenommen. In Schritt 75 wird das HVAC-Gebläse auf den berechneten Wert der Drehzahl eingestellt. In Schritt 76 wird das Gebläse 4 auf den berechneten Wert der Drehzahl eingestellt. Das Verfahren endet mit Schritt 77.Following step 69, in step 70 the required adjustment, i.e. the degree of opening, of the valves 11 and/or 18 is determined, which is required to maintain a constant partial recirculation air flow fraction. This calculation is carried out, for example, based on the desired partial recirculation air flow proportion 73. Subsequent to step 70, in step 74 the valves 11 and/or 18 are adjusted accordingly. In step 75, the HVAC fan is set to the calculated speed value. In step 76, the fan 4 is set to the calculated speed value. The procedure ends with step 77.

Das in der 8 beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass Stauluft effizient kompensiert werden kann, insbesondere indem das Gebläse 4 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird. Hierbei kann bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine geringere Drehzahl des Gebläses 4 eingestellt werden und bei einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine höhere Gebläsedrehzahl eingestellt werden. Ein hoher/geringer Kabinen-Luftdruck entspricht dabei einem hohen/niedrigen Verhältnis der Drehzahl des HVAC-Gebläses zu der Drehzahl des Gebläses 4, also des Gebläses stromabwärts der Kabine. Ein hoher/geringer Rezirkulationsluftanteil entspricht einem hohen/niedrigen Verhältnis der Drehzahl des Gebläses 4, also des Gebläses stromabwärts der Kabine, zu der Drehzahl des HVAC-Gebläses.That in the 8th The method described has the advantage that ram air can be efficiently compensated for, in particular by the fan 4 being operated as a function of the vehicle speed. In this case, a lower speed of the fan 4 can be set at a high vehicle speed and a higher fan speed can be set at a lower vehicle speed. A high/low cabin air pressure corresponds to a high/low ratio of the speed of the HVAC fan to the speed of the fan 4, ie the fan downstream of the cabin. A high/low recirculation air fraction corresponds to a high/low ratio of the speed of the fan 4, ie the fan downstream of the cabin, to the speed of the HVAC fan.

Die 9 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 umfasst einen anhand der 1 bis 4 beschriebenen Klimatisierungskreislauf, insbesondere eine Kabine 2, eine zu kühlende Komponente 3, einen Wärmetauscher 7 und ein Gebläse 4. Wie bereits oben beschrieben sind die genannten Bauteile über Strömungskanäle 5 und 6 strömungstechnisch miteinander verbunden. Der vereinfacht dargestellte Strömungskreislauf ist vorzugsweise wie anhand der 1 bis 8 beschrieben ausgestaltet und anwendbar.The 9 shows schematically a vehicle 1 according to the invention. The vehicle 1 comprises a basis of 1 until 4 described air conditioning circuit, in particular a cabin 2, a component to be cooled 3, a heat exchanger 7 and a fan 4. As already described above, the components mentioned above flow channels 5 and 6 are fluidically connected to each other. The flow circuit shown in simplified form is preferably as shown in FIG 1 until 8th designed and applicable as described.

Bezugszeichenliste:Reference list:

11: Fahrzeugvehicle
22: Kabinecabin
33: Komponentecomponent
44: Gebläsefan
55: erster Strömungskanalfirst flow channel
66: zweiter Strömungskanalsecond flow channel
77: Wärmetauscherheat exchanger
88th: HVAC-VorrichtungHVAC device
99: HEPA-FilterHEPA filter
1111: VentilValve
1212: Strömungskanalflow channel
1313: Luftgütesensorair quality sensor
1414: VentilValve
1515: Luft-AuslassströmungskanalAir outlet flow channel
1616: VentilValve
1717: Bypass-Strömungskanalbypass flow channel
1818: VentilValve
1919: Luft-AuslassströmungskanalAir outlet flow channel
2020: Startbegin
2121: Anforderungen zum Heizen oder Kühlen der Kabine bestimmenDetermine requirements for heating or cooling the cabin
2222: angeforderte Kabinentemperaturrequested cabin temperature
2323: aktuelle Kabinentemperaturcurrent cabin temperature
2424: Rezirkulationsanforderungen bestimmenDetermine recirculation requirements
2525: Temperatur einer zu klimatisierenden KomponenteTemperature of a component to be air-conditioned
2626: Ventileinstellungvalve adjustment
2727: Ventil 11 und/oder Ventil 18 vollständig auf einen Luftaustausch mit der Umgebungsluft eingestellt?Valve 11 and/or valve 18 fully set for air exchange with ambient air?
2828: Heizen der Kabine erforderlich?Cabin heating required?
2929: Ventileinstellung zum Heizen der KabineValve adjustment for heating the cabin
3030: Kühlen der Kabine erforderlich?Cabin cooling required?
3131: Ventileinstellung zum Kühlen der KabineValve adjustment to cool the cabin
3232: EndeEnd
3333: Außentemperaturoutside temperature
3434: Startbegin
3535: Klimatisierungsanforderungen der Komponente bestimmenDetermine the air conditioning requirements of the component
3636: Soll-Temperatur der KomponenteTarget temperature of the component
3737: aktuelle Temperatur der Komponentecurrent temperature of the component
3838: Kabinentemperatur bestimmenDetermine cabin temperature
3939: aktuelle Kabinentemperaturcurrent cabin temperature
4040: Erwärmen der Komponente erforderlich?Component heating required?
4141: Kabinentemperatur höher als Temperatur der Komponente?Cabin temperature higher than component temperature?
4242: Kühlen der Komponente erforderlich?Component cooling required?
4343: Kabinentemperatur geringer als Temperatur der Komponente?Cabin temperature lower than component temperature?
4444: Ventile so einstellen, dass die Komponente mittels der Kabinenluft erwärmt wirdSet the valves so that the component is heated by the cabin air
4545: Ventile so einstellen, dass die Kabinenluft über den Bypass-Strömungskanal fließtAdjust the valves so that the cabin air flows via the bypass flow duct
4646: Ventile so einstellen, dass die Komponente mittels der Kabinenluft gekühlt wirdSet the valves so that the component is cooled by the cabin air
4747: Ventile so einstellen, dass die Kabinenluft über den Bypass-Strömungskanal fließtAdjust the valves so that the cabin air flows via the bypass flow duct
4848: EndeEnd
5050: Startbegin
5151: Betriebszustand der Fahrzeugtüren bestimmenDetermine the operating status of the vehicle doors
5252: Fahrzeuginsasse verlässt das Fahrzeug oder beabsichtigt das Fahrzeug zu verlassen und Türschließaktion steht bevorVehicle occupant exits or intends to exit vehicle and door closing action is imminent
5353: Schließen einer Fahrzeugtür steht unmittelbar bevor?Closing a vehicle door is imminent?
5454: weitere Fahrzeugtüren oder Fenster geöffnet?other vehicle doors or windows open?
5555: Gebläse aktivierenActivate fan
5656: Ventile so einstellen, dass Luftaustausch mit der FahrzeugumgebungSet the valves so that air exchange with the vehicle environment
5757: Fahrzeugtür geschlossen?Vehicle door closed?
5858: Betreiben des Gebläses fortsetzenContinue running the blower
5959: Gebläse stoppenstop fan
6060: Ventile einstellenadjust valves
6161: EndeEnd
6262: Startbegin
6363: Betriebszustand der Fahrzeugtüren und der Heckklappe ermittelnDetermine the operating status of the vehicle doors and tailgate
6464: weitere Fahrzeugtüren oder Heckklappe oder Fenster geöffnet?other vehicle doors or tailgate or windows open?
6565: normale Drehzahl des Gebläses 4 ermittelnDetermine the normal speed of the fan 4
6666: Drehzahl des Gebläses der HVAC-Vorrichtung auf die entsprechende normale Drehzahl einstellenAdjust the HVAC fan speed to the appropriate normal speed
6767: Drehzahl des Gebläses 4 auf einen Standardwert einstellenSet fan 4 speed to a standard value
6868: Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelnDetermine vehicle speed
6969: erforderliche HVAC-Gebläsedrehzahl und Drehzahl des Gebläses 4, welche erforderlich sind, um einen konstanten Luftstrom in der Kabine aufrechtzuerhalten, berechnencalculate required HVAC fan speed and fan 4 speed required to maintain constant airflow in the cabin
7070: erforderliche Ventileinstellung ermittelndetermine the required valve setting
7171: angestrebter Kabinenluft-Überdrucktarget cabin air overpressure
7272: angestrebter Kabinen-Luftstromtarget cabin airflow
7373: angestrebte Teil-Rezirkulations-Luftströmungsanteiltarget partial recirculation airflow fraction
7474: Ventile einstellenadjust valves
7575: Drehzahl des Gebläses der HVAC-Vorrichtung auf berechneten Wert einstellenSet the HVAC unit fan speed to the calculated value
7676: Drehzahl des Gebläses 4 auf berechneten Wert einstellenSet fan speed 4 to calculated value
7777: EndeEnd
JJ: JaYes
NN: NeinNo

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US7451608B2 [0003]
US 10889162 B2 [0003]
US8695740B1 [0003]
US8662226B2 [0003]
US20210276720A1 [0003]

Claims

Vehicle (1), which comprises a cabin (2) and at least one component (3) to be air-conditioned, wherein a first flow duct (5) fluidly connects the cabin (2) to at least one heat exchanger (7) which is designed to transfer thermal energy between the first flow duct (5) and the component (3) to be air-conditioned, wherein a fan (4) is arranged downstream of the cabin (2) and upstream of the heat exchanger (7) in the first flow channel (5), and wherein a second flow channel (6) connects the first flow channel (5) downstream of the heat exchanger (7). of the cabin (2) fluidically connects.

Vehicle (1) after claim 1 , characterized in that at least one of the flow channels (5, 6) comprises a fluidic connection (15, 19) with the vehicle environment.

Vehicle (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the component (3) to be air-conditioned is a battery, a motor, a heat exchanger or an electronic device.

Vehicle (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the second flow channel (6) comprises a HEPA filter (9) and/or an HVAC device (8).

Vehicle (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the first flow channel (5) comprises a by-pass flow channel (17) which bridges the heat exchanger (7).

Vehicle (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the vehicle (1) comprises a control device which is designed to operate the vehicle (1) in at least one of the following operating modes, wherein - heated air is supplied to the cabin (2) in a recirculation mode, whereby air from the cabin (2) is conducted by means of the fan (4) through the first flow channel (5) to the heat exchanger (7), heated by heat given off by the component (3) by means of the heat exchanger (7) and via the second flow channel (6) is conducted into the cabin (2), - heated air is supplied to the cabin (2) in a partial recirculation mode, with air being blown from the cabin (2) to the heat exchanger (7) by means of the blower (4) conducted, heated by the heat given off by the component (3) by means of the heat exchanger (7) and partly conducted via the second flow channel (6) into the cabin (2) and partly given off to the vehicle environment (15, 19), - in a fresh air mode by means of the blower (4) air from the cabin (2) to the heat exchanger (7), heated by the component (3) emitted heat by means of the heat exchanger (7) and to the vehicle environment (15, 19) is delivered.

Vehicle (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the vehicle (1) is a motor vehicle, a rail vehicle or a ship and/or an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Method for operating a vehicle (1) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the method comprises the following steps: - receiving an air conditioning request (21, 35), - depending on the air conditioning request (28, 30, 40, 42) operating the vehicle in one of the following operating modes, wherein - in a recirculation mode of Cabin (2) heated air is supplied, with the fan (4) directing air from the cabin (2) through the first flow duct (5) to the heat exchanger (7) by the heat given off by the component (3) by means of the heat exchanger (7) is heated and fed into the cabin (2) via the second flow duct (6), - heated air is supplied to the cabin (2) in a partial recirculation mode, with air being blown out of the cabin by means of the blower (4). (2) conducted to the heat exchanger (7), heated by the heat given off by the component (3) by means of the heat exchanger (7) and partly passed via the second flow channel (6) into the cabin (2) and partly to the vehicle environment ( 15, 19) is emitted, - in a fresh air mode, air from the cabin (2) is conducted to the heat exchanger (7) by means of the blower (4), heated by heat emitted by the component (3) by means of the heat exchanger (7). and is released to the vehicle surroundings (15, 19).

procedure after claim 8 , characterized in that as part of receiving an air conditioning request, a request for air conditioning the component (3) and / or the cabin (2) is received (28, 30, 40, 42).

Method for operating a vehicle (1) according to one of Claims 1 until 7 , the method comprising the following steps: - Determining the operating status of the doors of vehicle (1), - operating the fan (4) if all doors are closed or if a door is open and it is detected that the door is about to be closed.

procedure after claim 10 , characterized in that the operation of the fan (4) to control the air pressure in the cabin (2) based on the speed of the vehicle (1) and / or the operating state of a fan of an HVAC device (8) of the vehicle (1) and/or a requested air pressure in the cabin (2) and/or a requested air mass flow in the cabin (2).

A computer-implemented method, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method according to any one of Claims 8 until 11 to execute.

Computer program product, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out a method according to any one of Claims 8 until 11 to execute.

Computer-readable data carrier on which the computer program product Claim 13 is saved.

Data carrier signal, which the computer program product according to Claim 13 transmits.