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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs mittels einer Klimatisierungsanlage des Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsanlage und mit einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
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Klimatisierungsanlagen zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs besitzen oftmals einen - mechanisch oder elektrisch angetriebenen - Verdichter, welcher bei niedriger Belastung einen geringen Wirkungsgrad aufweist.
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Im Praxisbetrieb in einem Kraftfahrzeug wird die Klimatisierungsanlage oftmals in einem solchen Zustand mit niedriger Belastung und somit in ineffizienter Weise betrieben. Darüber hinaus verhindert die eingeschaltete Klimatisierungsanlage - auch in einem Betrieb mit geringer Last - in der Regel ein Abschalten der Brennkraftmaschine bei aktiviertem Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs, so dass die Brennkraftmaschine bei stillstehendem Kraftfahrzeug unnötig Kraftstoff verbraucht.
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Ein Verfahren zum verbesserten Kühlen des Fahrzeuginnenraums eines im Start-Stopp-Betrieb betriebenen Kraftfahrzeugs ist in der
DE 10 2006 022 249 A1 beschrieben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Kühlen eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs mittels einer Klimatisierungsanlage zu schaffen, bei welchem oben erläuterte Problematik zumindest teilweise ausgeräumt ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist demnach, den Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs mittels einer Klimatisierungsanlage Luft in denjenigen Innenraumbereichen verstärkt zu kühlen, in welchen Sitzplätze angeordnet sind, die momentan und somit während der Kühlung nicht von einem Fahrzeuginsassen besetzt sind. Die in besagten Innenraumbereichen ohne Fahrzeuginsassen aufgrund der erfolgten, verstärkten Kühlung eine reduzierte Temperatur aufweisende Luft kann somit als Kältezwischenspeicher fungieren, ohne dass die „Kälte“ von einem jeweiligen Fahrzeuginsassen als unangenehm wahrgenommen wird.
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Wird der Betrieb der Klimatisierungsanlage und somit die Erzeugung von gekühlter Luft im Kraftfahrzeug vorübergehend unterbrochen, was typischerweise der Fall ist, wenn die mit der Klimatisierungsanlage antriebsverbundene Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs in einem Start-Stopp-Betrieb bei angehaltenem Kraftfahrzeug vorübergehend ausgeschaltet wird, so kann die in besagtem Kältezwischenspeicher vorhandene, stärker gekühlte Luft während dieses Zeitraums durch Diffusion zum Kühlen derjenigen Innenraumbereiche herangezogen werden, in welchen sich ein Fahrzeuginsasse befindet, bis die Klimatisierungsanlage ihren Betrieb wieder aufnimmt. Im Ergebnis wird also temporär ausgesetzte Kühlung des Fahrzeuginnenraums aufgrund einer temporär ausgeschalteten Klimatisierungsanlage beim voranstehend beschriebener, erfindungsgemäßer Vorgehensweise von Fahrzeuginsassen nicht oder nur unmerklich wahrgenommen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit für die Fahrzeuginsassen der Fahrkomfort im Kraftfahrzeug erheblich verbessert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Kühlen eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs mittels einer Klimatisierungsanlage des Kraftfahrzeugs. Mittels der Klimatisierungsanlage kann Luft aus der äußeren Umgebung des Kraftfahrzeugs vor dem Einbringen in den Fahrzeuginnenraum gekühlt werden. Hierzu kann die Klimatisierungsanlage in herkömmlicher Weise aufgebaut sein und einen Kühlmittelkreislauf umfassen, in welchem in bekannter Weise ein Verdichter, ein Kondensator, eine Expansionseinrichtung und ein Verdampfer angeordnet sind.
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Die Klimatisierungsanlage ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so ausgebildet, dass mit ihr ein dem jeweiligen Sitzplatz zugeordneter Innenraumbereich des Fahrzeuginnenraums mit individuell einstellbarer Kühlleistung gekühlt werden kann. Insbesondere ist es somit möglich, einzelne Innenraumbereiche stärker zu kühlen als andere Innenraumbereiche. Dies bedeutet, dass die sich in einem jeweiligen Innenraumbereich einstellende Lufttemperatur der dort vorhandenen Luft von der Lufttemperatur anderer Innenraumbereiche abweichen kann.
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Erfindungsgemäß wird in einem Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus der Klimatisierungsanlage eine Belegung von im Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Sitzplätzen mit Fahrzeuginsassen festgestellt. Gemäß dem Verfahren wird wenigstens ein Innenraumbereich des Fahrzeuginnenraums, in welchem sich ein nicht von einem Fahrzeuginsassen besetzter Sitzplatz befindet, gegenüber den mit einem Fahrzeuginsassen belegten Sitzplätzen einer verstärkten Kühlung unterzogen. Hierzu kann von der Klimatisierungsanlage Luft in einem Innenraumbereich, der einem Sitzplatz ohne auf diesem sitzenden Fahrzeuginsassen zugeordnet ist, stärker gekühlt werden als Luft, die einem Sitzplatz zugeordnet ist, auf welchem ein Fahrzeuginsasse sitzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die verstärkte Kühlung in jedem Innenraumbereich mit nicht von einem Fahrzeuginsassen belegten Sitzplatz erfolgen. Auf diese Weise kann das Volumen des als Kältezwischenspeicher zur Verfügung stehenden Innenraumbereichs des Fahrzeuginnenraums maximiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus zur verstärkten Kühlung wenigstens eines Innenraumbereichs mit nicht von einem Fahrzeuginsassen belegtem Sitzplatz eine mittels der Klimatisierungsanlage einzustellende Soll-Lufttemperatur der in diesem Innenraumbereich vorhandenen Luft niedriger eingestellt als in einem Innenraumbereich mit besetztem Sitzplatz. Alternativ oder zusätzlich kann bei dieser Weiterbildung im Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus wenigstens ein, vorzugsweise jeder, Innenraumbereich mit nicht besetztem Sitzplatz von der Klimatisierungsanlage mit Luft belüftet werden, die gegenüber den verbleibenden Innenraumbereichen eine reduzierte Lufttemperatur aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann bei dieser Weiterbildung im Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus wenigstens ein, vorzugsweise jeder, Innenraumbereich mit nicht besetztem Sitzplatz von der Klimatisierungsanlage mit maximaler Kühlleistung gekühlt werden.
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Besonders bevorzugt kann der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus nur dann temporär aktiviert werden, wenn in einem Kraftfahrzeug mit aktiviertem Start-Stopp-Betrieb die Brennkraftmaschine eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der vergleichsweise energieintensive Antrieb des Verdichters der Klimatisierungsanlage durch die Brennkraftmaschine und nicht etwa durch einen im Kraftfahrzeug vorhandenen Energiespeicher erfolgt.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird anhand mindestens eines Parameters eine Schätzung für einen im Zuge des Start-Stopp-Betriebs der Brennkraftmaschine zu erwartenden Stopp der Brennkraftmaschine ermittelt. Bei dieser Ausführungsform wird der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus bei aktiviertem Start-Stopp-Betrieb zeitlich vor einem zu erwartenden Stopp der Brennkraftmaschine bis zum Stopp derselben temporär aktiviert. Somit kann der durch die nicht mit einem Fahrzeuginsassen belegte Innenraumbereich gebildete Kältezwischenspeicher während dieses Zeitraums quasi „mit Kälte befüllt werden“, bevor die Abschaltung der Brennkraftmaschine und - damit einhergehend - der Klimatisierungsanlage erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, dass während der Abschaltphase der Klimatisierungsanlage zur Kühlung derjenigen Innenraumbereiche, in welchen sich ein Fahrzeuginsasse befindet, stärker gekühlte Luft aus dem Kältezwischenspeicher verwendet werden kann. Somit wird die fehlende Zuführung von gekühlter Luft mittels der Klimatisierungsanlage während der Abschaltphase von den im Fahrzeuginnenraum befindlichen Fahrzeuginsassen nicht oder nur kaum wahrgenommen.
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Besonders bevorzugt kann besagter Parameter sein: die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs; eine einen Abbremsvorgang charakterisierende momentane Entschleunigung des Kraftfahrzeugs; ein geplanter Verlauf der vom Kraftfahrzeug zu befahrenden Strecke. Es kommen aber auch andere geeignete Parameter in Betracht.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus temporär aktiviert, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Rekuperationsbetrieb, insbesondere mit maximal möglicher Energieerzeugung aus Bremsenergie, befindet. In diesem Rekuperationsbetrieb steht Bewegungs- oder Bremsenergie zum Antreiben des Verdichters als überschüssige Energie zur Verfügung, sodass diese Energie effizient zum „Auffüllen“ des Kältezwischenspeichers verwendet werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Brennkraftmaschine und die Klimatisierungsanlage nach erfolgtem temporären Kältezwischenspeicher-Betriebsmodus im Zuge des Start-Stopp-Betriebs ausgeschaltet, sobald das Kraftfahrzeug nach einem Bremsvorgang zum Stillstand gekommen ist. Auf diese Weise kann in nicht unerheblichem Maße Kraftstoff eingespart werden, ohne dass damit ein Verzicht auf Kühlleistung beim Kühlen der Luft im Fahrzeuginnenraum einherginge.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Fahrzeuginnenraum, in welchem wenigstens zwei von einem jeweiligen Fahrzeuginsassen belegbare Sitzplätze vorgesehen sind. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Klimatisierungsanlage zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums, die einen mit der Brennkraftmaschine zusammenwirkenden Verdichter umfasst. Die Klimatisierungsanlage ist so ausgebildet, dass sie einen dem jeweiligen Sitzplatz zugeordneten Innenraumbereich des Fahrzeuginnenraums mit individuell einstellbarer Kühlleistung kühlen kann. Die durch die einzelnen Sitzplätze definierten Innenraumbereiche können also individuell gekühlt werden, was bedeutet, dass die sich in dem jeweiligen Innenraumbereich einstellende Innenraumtemperatur von der Innenraumtemperatur anderer Innenraumbereiche abweichen kann. Insbesondere ist es somit möglich, bestimmte Innenraumbereiche des Fahrzeuginnenraums stärker zu kühlen als andere Innenraumbereiche. Zur Kühlung der verschiedenen Innenraumbereiche kann mittels der Klimatisierungsanlage Luft aus der äußeren Umgebung des Kraftfahrzeugs vor dem Einbringen in den Fahrzeuginnenraum gekühlt werden. Hierzu kann die Klimatisierungsanlage in herkömmlicher Weise aufgebaut sein und einen Kühlmittelkreislauf umfassen, in welchem im Betrieb ein Kältemedium zirkuliert und in welchem in bekannter Weise ein Verdichter, ein Kondensator, eine Expansionseinrichtung und ein Verdampfer angeordnet sind. Bei dem Verdampfer kann es sich um einen Zweistrom-Wärmeübertrager handeln, durch welchen fluidisch getrennt zum Kältemedium, aber thermisch mit diesem verbunden die in den Fahrzeuginnenraum einzubringende und vorher zu kühlende Luft geführt wird.
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Ferner umfasst das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine Sensorik, mittels welcher detektierbar ist, welcher der wenigstens zwei Sitzplätze von einem Fahrzeuginsassen belegt ist. Des Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung zum Steuern oder/und Regeln der Klimatisierungsanlage. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist zur Übermittlung von Sensordaten von der Sensorik an die Steuerungs-/Regelungseinrichtung eingerichtet/ programmiert, welche eine vorhandene oder nicht vorhandene Belegung der wenigstens zwei Sitzplätze mit einem Fahrzeuginsassen repräsentieren. Weiterhin ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung zur Durchführung des voranstehend vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet/programmiert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs umfasst die Sensorik für wenigstens einen, vorzugsweise für alle, der im Fahrzeuginnenraum vorhandenen Sitzplätze einen (jeweiligen) Sitzplatzbelegungssensor, mittels welchem bestimmt werden kann, ob der jeweilige Sitzplatz von einem Fahrzeuginsassen besetzt ist oder nicht.
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Besonders zweckmäßig kann der Verdichter ein mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelter und folglich mechanischer Verdichter sein. Denkbar ist alternativ dazu aber auch die Verwendung eines elektrischen Verdichters.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 4 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 1. Die Brennkraftmaschine 4 kann in bekannter Weise in einem Start-Stopp-Betrieb betrieben werden. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner einen Fahrzeuginnenraum 2, in welchem im Beispiel der 1 vier von einem jeweiligen Fahrzeuginsassen belegbare Sitzplätzen 3a bis 3d vorgesehen sind. Ein erster Sitzplatz 3a ist demnach für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen, ein zweiter Sitzplatz 3b für einen Beifahrer. Die verbleibenden beiden Sitzplätze 3c, 3d, also ein dritter und ein vierter Sitzplatz 3c, 3d sind im Fond 11 des Fahrzeuginnenraums 2 angeordnet.
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Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine Klimatisierungsanlage 5 zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums 2, die einen Verdichter 6 besitzt. Der Verdichter 6 kann ein mechanisch mit der Brennkraftmaschine 4 gekoppelter mechanischer Verdichter 6a sein. Alternativ dazu kann auch ein elektrischer Verdichter (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die Klimatisierungsanlage 5 ist so ausgebildet, dass sie die den vier Sitzplätzen 3a bis 3d zugeordneten Innenraumbereiche 2a bis 2d des Fahrzeuginnenraums 2 mit individuell einstellbarer Kühlleistung kühlen kann. Insbesondere ist es möglich, einzelne Innenraumbereich 2a bis 2d stärker zu kühlen als andere Innenraumbereiche 2a-2d. Hierzu wird den Innenraumbereichen 2a bis 2d Luft L mit unterschiedlicher Lufttemperatur zugeführt. Dadurch kann die sich in dem jeweiligen Innenraumbereich 2a-2d einstellende Innenraumtemperatur Ta bis Td von der Innenraumtemperatur Ta bis Td anderer Innenraumbereiche 2a bis 2d verschieden sein. Die zur individuellen Kühlung der einzelnen Innenraumbereiche 2a bis 2d erforderliche Ausgestaltung der Klimatisierungsanlage 5 mit entsprechenden Luftauslässen (in der 1 nicht gezeigt) im jeweiligen Innenraumbereich 2a bis 2d ist dem Fachmann bekannt und wird daher im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert.
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Wie in 1 außerdem veranschaulicht, umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine Sensorik 7, mittels welcher detektiert werden kann, welcher der vier Sitzplätze 3a bis 3d von einem Fahrzeuginsassen besetzt ist. Im Beispielszenario umfasst die Sensorik 7 hierzu für alle vier im Fahrzeuginnenraum 2 vorhandenen Sitzplätze 3a bis 3d einen jeweiligen Sitzplatzbelegungssensor 8a bis 8d.
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Des Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 zum Steuern bzw. Regeln der Klimatisierungsanlage 5. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 ist datenübertragbar bzw. datenübertragend mit den vier Sitzplatzbelegungssensoren 8a-8d verbunden. Somit können von der Sensorik 7 Sensordaten an die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 übermittelt werden, welche die Belegung der zugeordneten Sitzplätze 3a bis 3d mit einem Fahrzeuginsassen F1 repräsentieren, und von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 weiterverarbeitet und insbesondere ausgewertet werden. Des Weiteren ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und programmiert, welches im Folgenden beispielhaft erläutert wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus der Klimatisierungsanlage 5 mittels der Sensorik 7 bzw. deren Sitzplatzbelegungs-sensoren 8a bis 8d eine etwaige Belegung der im Fahrzeuginnenraum 2 vorgesehenen vier Sitzplätze 3a bis 3d mit Fahrzeuginsassen F1, F2 festgestellt. Mit anderen Worten, es wird mittels der Sensorik 7 für jeden der vier Sitzplätze 3a bis 3d bestimmt, ob dieser von einem Fahrzeuginsassen belegt ist oder nicht. Im Beispiel der 1 sind der Sitzplatz 3a, also der Sitz des Fahrers, sowie der im Fond 11 befindliche Sitzplatz 3d jeweils mit einem Fahrzeuginsassen F1 bzw. F2 besetzt, wobei es sich bei dem Fahrzeuginsassen F1 um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 handelt. Die beiden verbleibenden Sitze 3b, 3c sind hingegen nicht von einem Fahrzeuginsassen belegt.
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Von der Sensorik 7 erzeugte Sensordaten, welche diese ermittelte Sitzbelegung repräsentieren, können von dieser an die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 übermittelt werden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 wertet die übermittelten Sensordaten aus und steuert die Klimatisierungsanlage 5 in einem Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus so an, dass die den beiden nicht belegten Sitzplätzen 3b, 3c zugeordneten Innenraumbereiche 2b, 2c stärker gekühlt werden als die den beiden belegten Sitzplätzen 3a, 3d zugeordneten Innenraumbereiche 2a, 2d. Zur verstärkten Kühlung kann für die Innenraumbereiche 2b, 2c in der Klimatisierungsanlage 5 eine Soll-Lufttemperatur der in diesen Innenraumbereichen 2b, 2c einzuleitenden Luft niedriger eingestellt werden als eine Soll-Lufttemperatur für die beiden Innenraumbereiche 2a, 2d.
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Zweckmäßig kann der voranstehend erläuterte Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus nicht kontinuierlich, sondern nur temporär aktiviert werden. Für die Aktivierung des Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus ist es im Beispielszenario erforderlich, dass die Brennkraftmaschine 4 im Start-Stopp-Betrieb eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Verdichter 6 der Klimatisierungsanlage 5 mit Antriebsenergie aus der Brennkraftmaschine 4 versorgt wird.
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Für einen besonders effizienten Einsatz des Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus kann daher vorgesehen sein, anhand verschiedener Parameter eine Schätzung für einen im Zuge des Start-Stopp-Betriebs zu erwartenden Stopp der Brennkraftmaschine 4 abzugeben. Ein solcher Parameter kann beispielsweise die momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die momentane Entschleunigung des Kraftfahrzeugs sowie ein geplanter Verlauf der vom Kraftfahrzeug 1 zu befahrenden Strecke sein. Mithilfe besagter Schätzung kann erreicht werden,
dass der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus rechtzeitig vor einem bevorstehenden Stopp der Brennkraftmaschine 4 aktiviert werden kann. Somit kann die erfindungswesentliche verstärkte Kühlung der Innenraumbereiche 2b, 2c rechtzeitig vor einem Ausschalten der Klimatisierungsanlage 5 im Zuge des Stopps der Brennkraftmaschine 4 erfolgen.
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Besonders zweckmäßig kann der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus in der Klimatisierungsanlage 5 aktiviert werden, solange sich das Kraftfahrzeug 1 in einem Schubbetreib befindet, in welchem in die Brennkraftmaschine 4 kein Kraftstoff eingespritzt wird.
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Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug 1 um ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, so dass anstelle des mechanischen Verdichters 6 ein elektrischer Verdichter verwendet wird, so kann der Kältezwischenspeicherungs-Betriebsmodus in einem Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 aktiviert werden, in welchem kinetische Energie des Kraftfahrzeugs 1 in elektrische Energie umgewandelt wird, die somit auch zum Antreiben des elektrischen Verdichters zur Verfügung steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006022249 A1 [0004]
