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Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt das in einem Computer eines Klimatisierungssystems für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug zu verwenden ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt aufgezeichnet ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein batteriebetriebenes Schienenfahrzeug umfassend ein Klimatisierungssystem.
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Bei batteriebetriebenen Schienenfahrzeugen spielt der Energieverbrauch aller technischen Komponenten eine entscheidende Rolle. Um die Reichweite der Fahrzeuge zu steigern, sollten alle technischen Komponenten möglichst effizient arbeiten. Dem Klimatisierungssystem als einer der elektrischen Hauptverbraucher kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Doch gerade im Teillastbetrieb wenn nicht die volle Kälteleistung benötigt wird, ist der Wirkungsgrad der Klimageräte sehr ineffizient. Aus Kostengründen wird häufig auf einen Frequenzumrichter zur Reduktion der Energieaufnahme verzichtet.
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Bisher wird im Teillastbetrieb eine Bypassregelung angewendet. Die überschüssige Energie bleibt demnach ungenutzt.
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Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungssystem zu schaffen, das vorrübergehend einen effizienteren Betrieb erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch das Verfahren des Anspruchs 8, das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, das Computerlesbares Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 16 und Schienenfahrzeug nach Anspruch 17 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Klimatisierungssystem für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug bereitgestellt. Das Klimatisierungssystem umfasst einen Kältekreis eine Klimakontrolleinrichtung und eine Oberleitungsdetektionsvorrichtung. Die Oberleitungsdetektionsvorrichtung ist dazu eingerichtet zu detektieren, ob das Schienenfahrzeug von einer Oberleitung bestromt wird. Die Oberleitungsdetektionsvorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, zumindest ein Signal an die Klimakontrolleinrichtung zu senden. Die Klimakontrolleinrichtung ist ferner dazu eingerichtet in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal das Klimatisierungssystem in unterschiedlichen Betriebsmodi zu betreiben.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug angegeben. Das Klimatisierungssystem umfasst einen Kältekreis eine Klimakontrolleinrichtung und eine Oberleitungsdetektionsvorrichtung. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Detektieren, ob das Schienenfahrzeug von einer Oberleitung bestromt wird durch die Oberleitungsdetektionsvorrichtung, Senden eines Signals an die Klimakontrolleinrichtung durch die Oberleitungsdetektionsvorrichtung, Betreiben des Klimatisierungssystems in unterschiedlichen Betriebsmodi durch die Klimakontrolleinrichtung in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Computerprogrammprodukt, das in einem Computer eines Klimatisierungssystems für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug zu verwenden ist, bereitgestellt. Das Klimatisierungssystem umfasst einen Kältekreis, eine Klimakontrolleinrichtung und eine Oberleitungsdetektionsvorrichtung. Das Computerprogrammprodukt veranlasst bei Ausführung den Computer der Klimatisierungssystems, ein erfindungsgemäßes oder wie nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems durchzuführen.
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Ferner wird erfindungsgemäß ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt aufgezeichnet ist, bereitgestellt. Das Computerprogrammprodukt ist geeignet bei Ausführung in einem Klimatisierungssystem für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug, wobei das Klimatisierungssystem einen Kältekreis die Klimakontrolleinrichtung und eine Oberleitungsdetektionsvorrichtung umfasst den Computer des Klimatisierungssystem zu veranlassen, ein erfindungsgemäßes oder wie nachfolgend beschriebenes Verfahren zur Steuerung eines Klimatisierungssystem durchzuführen.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein batteriebetriebenes Schienenfahrzeug bereitgestellt, umfassend ein erfindungsgemäßes oder wie nachfolgend beschrieben weitergebildetes Klimatisierungssystem. Das Schienenfahrzeug umfasst zumindest eine Traktionsbatterie.
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Die Erfindung schlägt vor, die Regelung des Klimatisierungssystem so zu optimieren, dass ein möglichst effizienter Betrieb gewährleistet wird.
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Hierzu werden von der Oberleitungsdetektionsvorrichtung entsprechende Signale generiert, die an die Klimakontrolleinrichtungen geleitet werden, wodurch das Klimatisierungssystem in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden kann. Somit kann in Abhängigkeit von einer detektierten Oberleitung das Klimatisierungssystem in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden.
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Die Klimakontrolleinrichtung ist dazu ausgebildet die Komponenten des Klimasystem zu steuern und/oder zu regeln.
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In Weiterbildung des Klimatisierungssystems kann vorgesehen sein, dass das Klimatisierungssystem einen Oberleitungsbetriebsmodus und einen Batteriebetriebsmodus aufweist und wahlweise in dem Oberleitungsbetriebsmodus oder dem Batteriebetriebsmodus betreibbar ist.
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In Ausgestaltung des Verfahrens kann folgender Schritt vorgesehen sein: Wahlweises Betreiben des Klimatisierungssystems in einen Oberleitungsbetriebsmodus oder in einem Batteriebetriebsmodus.
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Der Batteriebetriebsmodus ist derart ausgebildet, dass ein möglichst effizienter Betrieb mit möglichst geringem Energieverbrauch gewährleistet ist. Mit anderen Worten handelt es sich beim Batteriebetriebsmodus um einen Ecomodus, der dazu ausgebildet ist weniger Energie zu verbrauchen als der Oberleitungsbetriebsmodus.
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Der Oberleitungsbetriebsmodus ist derart ausgebildet, dass die maximal möglichen Komfortbedingungen mit einer hohen Regelgüte und sehr geringen Innenraumtemperaturschwankungen gewährleistet werden können.
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In Ausgestaltung des Klimatisierungssystems kann ferner vorgesehen sein, dass die Oberleitungsdetektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, bei Detektion einer Bestromung des Schienenfahrzeugs durch eine Oberleitung ein erstes Signal und bei keiner Detektion einer Bestromung durch eine Oberleitung ein zweites Signal an die Klimakontrolleinrichtung zu senden.
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Das Verfahren kann in Ausgestaltung folgenden Schritt aufweisen: Senden eines ein erstes Signal an die Klimakontrolleinrichtung bei Detektion einer Bestromung des Schienenfahrzeugs durch eine Oberleitung durch die Oberleitungsdetektionsvorrichtung und/oder Senden eines zweiten Signals an die Klimakontrolleinrichtung bei keiner Detektion einer Bestromung durch eine Oberleitung durch die Oberleitungsdetektionsvorrichtung.
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Die Oberleitungsdetektionsvorrichtung ist demnach dazu ausgebildet zu detektieren, ob das Schienenfahrzeug durch eine Oberleitung bestromt wird oder nicht. Wird eine Bestromung durch eine Oberleitung detektiert, gibt die Oberleitungsdetektionsvorrichtung ein erstes Signal aus. Wird keine Bestromung durch eine Oberleitung detektiert gibt die Oberleitungsdetektionsvorrichtung ein zweites Signal aus. Das erste Signal und/oder das zweite Signal wird an die Klimakontrolleinrichtung gesendet, sodass durch die Klimakontrolleinrichtung das Klimasystem in Abhängigkeit von der Detektion der Bestromung des Fahrzeugs durch eine Oberleitung betreibbar ist.
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Das Klimatisierungssystem kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorsehen, dass die Klimakontrolleinrichtung dazu eingerichtet ist, das Klimatisierungssystem bei Erhalt des ersten Signals in dem Oberleitungsbetriebsmodus zu betreiben und bei Erhalt des zweiten Signals in dem Batteriebetriebsmodus zu betreiben.
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Ferner kann das Verfahren in Ausgestaltung durch folgenden Schritt gekennzeichnet sein: Betreiben des Klimatisierungssystem bei Erhalt des ersten Signals in dem Oberleitungsbetriebsmodus und/oder Betreiben des Klimatisierungssystem bei Erhalt des zweiten Signals in dem Batteriebetriebsmodus.
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Hierdurch wird erreicht, dass bei Erhalt des ersten Signals das Klimatisierungssystem in dem Oberleitungsbetriebsmodus betrieben wird und dadurch ein möglichst großer Komfort in Bezug auf die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums gewährleistet wird.
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Ferner kann das Klimatisierungssystem vorsehen, dass der Kältekreis zumindest einen Verdichter mit einem Bypass mit einem Bypassventil aufweist, wobei das Bypassventil durch die Klimakontrolleinrichtung regelbar ist, sodass die Leistung des Klimasystems durch den zumindest einen Bypass regelbar ist.
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Ferner kann das Verfahren in Ausgestaltung vorsehen, dass der Kältekreis zumindest einen Bypass mit einem Bypassventil aufweist, wobei das Bypassventil durch die Klimakontrolleinrichtung geregelt wird, sodass die Leistung des Klimasystems durch den zumindest einen Bypass geregelt wird.
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Hierdurch wird eine Ausgestaltung angegeben, die es erlaubt die Leistung des Verdichters zu regeln.
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Es kann in Weiterbildung des Klimatisierungssystem vorgesehen sein, dass die Klimakontrolleinrichtung dazu eingerichtet ist, das Bypassventil in dem Oberleitungsmodus zu regeln.
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Das Verfahren kann ferner vorgesehen, dass die Klimakontrolleinrichtung das Bypassventil in dem Oberleitungsmodus regelt.
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In einem solchen Bypassbetrieb im Oberleitungsmodus bei Betrieb des Fahrzeugs mit externer Spannungsversorgung (an einer Oberleitung) kann das Klimasystem weiterhin mit der ineffizienteren Bypassregelung betrieben werden, um die maximal möglichen Komfortbedingungen mit einer hohen Regelgüte und sehr geringen Innenraumtemperaturschwankungen zu gewährleisten.
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Die Leistung des Klimasystem lässt sich über ein Öffnen des Bypassventils regeln.
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Ferner kann in Ausgestaltung des Klimatisierungssystems vorgesehen sein, dass die Klimakontrolleinrichtung dazu eingerichtet ist, das Bypassventil in dem Batteriebetriebsmodus zu sperren und der Verdichter im Batteriebetriebsmodus nur in einem Vollastbetriebspunkt betreibbar ist.
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Das Verfahren kann in Ausgestaltung vorsehen, dass die Klimakontrolleinrichtung das Bypassventil in dem Batteriebetriebsmodus sperrt und der Verdichter im Batteriebetriebsmodus nur in einem Vollastbetriebspunkt betrieben wird. Bei dem Batteriebetriebsmodus handelt es sich um einen „Ecomodus“, in dem der Bypass in Zeiten ohne externe Stromversorgung (also im Batteriebetriebsmodus) gesperrt wird und nicht durchströmt werden kann. Dadurch kann der Verdichter nur noch ein und ausgeschaltet werden ohne Teillaststufen, wodurch das Klimatisierungssystem immer im effizientesten Betriebspunkt arbeitet. Auch wenn sich damit die Regelgüte leicht verschlechtert und die Innenraumtemperaturschwankung leicht zunimmt, kann der nötige Komfort immer noch eingehalten werden.
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Im Fall eines Heißgasbypasses wird dabei ein definierter Teil des Heißgases hinter dem Verdichter in die Saugleitung zurückgeführt. Die zur Verfügung stehende Kälteleistung wird dadurch reduziert, allerdings bei gleichbleibender Leistungsaufnahme der Kompressoren.
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Sind zwei Verdichter vorgesehen, können im Batteriebetriebsmodus ein erster Verdichter und ein zweiter Verdichter abwechselnd mit kurzen Pausen geschaltet werden. Um die Kälteleistung im Mittel zu reduzieren, können beide Verdichter kurzzeitig ausgeschaltet werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem.
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1 zeigt ein Klimatisierungssystem 10 für ein, insbesondere batteriebetriebenes, Schienenfahrzeug. Das Klimatisierungssystem umfasst einen Kältekreis 100, eine Klimakontrolleinrichtung 110 und eine Oberleitungsdetektionsvorrichtung 120.
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Die Oberleitungsdetektionsvorrichtung 120 ist dazu eingerichtet ist zu detektieren, ob das Schienenfahrzeug von einer Oberleitung bestromt wird.
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Weiterhin ist die Oberleitungsdetektionsvorrichtung 120 dazu eingerichtet, zumindest ein Signal S1, S2 an die Klimakontrolleinrichtung 110 zu senden, und wobei die Klimakontrolleinrichtung 110 dazu eingerichtet ist in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal S1, S2 das Klimatisierungssystem 10 in unterschiedlichen Betriebsmodi zu betreiben.
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Das Klimatisierungssystem 10 weist einen Oberleitungsbetriebsmodus und einen Batteriebetriebsmodus auf und ist wahlweise in dem Oberleitungsbetriebsmodus oder dem Batteriebetriebsmodus betreibbar. Die Klimakontrolleinrichtung 110 steuert und regelt dabei das Klimasystem 10 und betreibt dieses in dem Oberleitungsbetriebsmodus oder dem Batteriebetriebsmodus.
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Das Klimasystem 10 umfasst zumindest einen Kältekreis 10. Der Kältekreis 10 kann dabei eines oder mehrere Leitungssysteme umfassen. Gemäß 1 umfasst der Kältekreis zwei Leitungssysteme.
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Der Kältekreis 100 umfasst einen Verdichter 106, einen Verdampfer 108 und einen Verflüssiger 109, die leitungsmäßig durch eines der Leitungssystem miteinander verbunden sind. An jedes Leitungssystem ist dabei ein Verdichter 106, ein Verdampfer 108 und ein Verflüssiger 109 angebunden.
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Der zumindest eine Verdichter 106 weist einen Bypass 102 mit einem Bypassventil 104 auf. Das Bypassventil 102 ist durch die Klimakontrolleinrichtung 110 regelbar, sodass die Leistung des Klimasystems 10 über die Klimakontrolleinrichtung 110 durch den zumindest einen Bypass 102 regelbar ist.
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Die Klimakontrolleinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, das Bypassventil 102 in dem Oberleitungsmodus zu regeln.
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Weiterhin ist die Klimakontrolleinrichtung 110 dazu eingerichtet, das Bypassventil 102 in dem Batteriebetriebsmodus zu sperren und der Verdichter 106 im Batteriebetriebsmodus nur in einem Vollastbetriebspunkt betreibbar ist.
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Die Oberleitungsdetektionsvorrichtung 120 ist dazu eingerichtet, bei Detektion einer Bestromung des Schienenfahrzeugs durch eine Oberleitung ein erstes Signal S1 und bei keiner Detektion einer Bestromung durch eine Oberleitung ein zweites Signal S2 an die Klimakontrolleinrichtung 110 zu senden.
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Zur Signalübertragung ist die Oberleitungsdetektionsvorrichtung 120 betriebsmäßig mit der Klimakontrolleinrichtung 110 verbunden.
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Die Klimakontrolleinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, das Klimatisierungssystem 10 bei Erhalt des ersten Signals S1 in dem Oberleitungsbetriebsmodus zu betreiben und bei Erhalt des zweiten Signals S2 in dem Batteriebetriebsmodus zu betreiben.
