DE69311203T2

DE69311203T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum eines abgestellten Fahrzeugs

Info

Publication number: DE69311203T2
Application number: DE69311203T
Authority: DE
Inventors: Jean Dauvergne
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: ES2105153T3; FR2690387B1; FR2690387A1; EP0568445B1; EP0568445A1; JPH0648167A; DE69311203D1; US5361593A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum eines abgestellten Fahrzeugs, das heißt wenn das Fahrzeug geparkt ist (siehe beispielsweise JP-A-57- 22999).
Wenn man ein unbesetztes Fahrzeug mit geschlossenen Fenstern bei warmem Wetter in der Sonne stehen läßt, kann die Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum infolge eines Treibhauseffekts einen Wert erreichen, der deutlich über der Außentemperatur liegt, beispielsweise eine Temperatur von 65ºC bei einer Außentemperatur von 45ºC. Vor dem Wiedereinsteigen in das Fahrzeug ist es dann wünschenwert, diese Innentemperatur abzusenken.
Der dazu erfolgende direkte Einsatz einer Klimaanlage im Normalbetrieb bewirkt einen erheblichen Energieaufwand und die Herbeiführung eines Klimakomforts, das heißt einer Temperatur in einer Größenordnung von 20ºC, über einen relativ langen Zeitraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Absenkung der Lufttemperatur anhand einer Klimaanlage unter Begrenzung des Energieaufwands und in einer verkürzten Zeitspanne zu ermöglichen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum eines abgestellten Fahrzeugs anhand einer Klimaanlage mit einem Kältemittelkompressor, einem Ventilator zur Beförderung eines Luftstroms in den Fahrzeuginnenraum und einem Verdampfer für die Übertragung der Wärme des besagten Luftstroms an das besagte Kältemittel, wobei die Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum oder Innentemperatur und die Lufttemperatur außerhalb des Innenraums oder Außentemperatur erfaßt werden und die Klimaanlage anschließend in Abhängigkeit von den erfaßten Werten nach den folgenden drei Betriebsarten gesteuert wird:
a) der Ventilator wird so angetrieben, daß er außen aufgenommene Luft in den Innenraum befördert, wenn die Innentemperatur die Außentemperatur um mindestens eine vorgegebene Grenzabweichung übersteigt;
b) der Kompressor wird mit einer ersten Drehzahl angetrieben, wenn die Bedingung für die Betriebsart a) nicht erfüllt ist und wenn die Innentemperatur über einem Schwellenwert liegt;
c) der Kompressor wird mit einer zweiten Drehzahl angetrieben, die einen geringeren Energieverbrauch und eine geringere Wärmeaustauschleistung als bei der ersten Drehzahl bedingt, wenn keine der Bedingungen für die Betriebsarten a) und b) erfüllt ist.
Die Betriebsart a) ermöglicht praktisch die Einstellung der Innentemperatur auf die Höhe der Außentemperatur durch eine einfache Erneuerung der Luft im Fahrzeuginnenraum ohne die Einschaltung des Kompressors und daher mit einem entsprechend begrenzten Energieaufwand. Wenn die so herbeigeführte Temperatur noch von der gewünschten Endtemperatur entfernt ist, ermöglicht die Betriebsart b) eine rasche Annäherung an diese Endtemperatur. Die erste Drehzahl kann sich von der zweiten Drehzahl beispielsweise durch eine höhere Momentandrehzahl oder durch ein höheres Zyklusverhältnis im Aussetzbetrieb unterscheiden.
Die Betriebsart c) kann dem Normalbetrieb der Klimaanlage bei fahrendem Fahrzeug entsprechen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Anwendung des vorgenannten Verfahrens mit einer Klimaanlage, die einen Kältemittelkompressor, einen Ventilator und einen Verdampfer umfaßt, sowie mit einem Innentemperaturfühler, einem Außentemperaturfühler und Steuermitteln zur Steuerung des Ventilators und des Kompressors in Abhängigkeit von den durch die besagten Fühler gelieferten Signalen, um die besagten Betriebsarten a), b) und c) herbeizuführen.
Vorteilhafte wahlweise Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachstehend angeführt:
- In den Fahrzeuginnenraum wird in der Betriebsart a) ausschließlich Außenluft und in einer der Betriebsarten b) und c) zumindest teilweise Umluft eingeleitet.
- Der Betrieb der Klimaanlage wird abgeschaltet, wenn das Fahrzeug nach Ablauf einer bestimmten Dauer immer noch abgestellt ist. Dadurch wird eine Verschwendung von Energie für die Klimatisierung vermieden, wenn das Fahrzeug länger als vorgesehen unbesetzt bleibt.
- Der Ventilator wird in den Betriebsarten a) und b) mit einer ersten Drehzahl und in der Betriebsart c) mit einer zweiten Drehzahl angetrieben, die kleiner als die erste Drehzahl ist.
- Die besagte Grenzabweichung beträgt etwa 3ºC.
- Der besagte Schwellenwert beträgt etwa 25ºC.
- Die Vorrichtung umfaßt mindestens eine Umluftklappe, die durch die Steuermittel so verstellt werden kann, daß entweder ausschließlich Außenluft oder zumindest teilweise Umluft in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird.
- Sie umfaßt Zeitschaltmittel, um den Betrieb der Klimaanlage nach Ablauf einer bestimmten Dauer im Anschluß an ihre Einschaltung automatisch abzuschalten.
- Sie umfaßt Programmiermittel, um den Betrieb der Klimaanlage zu einer vorgewählten Uhrzeit einzuschalten. Dabei kann die Absenkung der Lufttemperatur vor dem Verlassen des Fahrzeugs programmiert werden.
- Sie umfaßt Fernbedienungsmittel, um den Betrieb der Klimaanlage aus einer räumlichen Entfernung einzuschalten.
- Sie umfaßt einen mit niedriger Spannung betriebenen Motor für den Antrieb des Ventilators und einen mit hoher Spannung betriebenen Motor für den Antrieb des Kompressors. Die Ausdrücke "niedrige Spannung" und "hohe Spannung" bezeichnen eine Spannung in einer Größenordnung von 10 Volt, beispielsweise 12 Volt, bzw. eine Spannung mit zwei- bis dreistelliger Voltzahl, beispielsweise etwa 50 Volt oder 120 Volt.
- Sie ist in einem Elektrofahrzeug installiert, wobei der Motor des Kompressors von der Fahrbatterie aus gespeist wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf denen folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der zeitlichen Entwicklung verschiedener Parameter bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung, die in einem Elektrofahrzeug installiert ist, umfaßt eine Klimaanlage 1 mit einem Gehäuse 2, das einen nicht im Detail dargestellten Luftkreislauf definiert. Dieses Gehäuse enthält vor allem einen Lüftersatz 3, der einen Luftstrom im Kreislauf erzeugt, und einen darin angeordneten Verdampfer 4. Der Verdampfer 4 gehört außerdem zu einem Kältemittelkreislauf 5, der darüber hinaus einen Kompressor 6, der durch einen Elektromotor 7 angetrieben werden kann, und einen Kondensator 8 enthält, der mit einem Lüftersatz 9 verbunden ist. Die Lüftersätze 3 und 9 können durch eine 12 Volt- Zusatzbattene 10 über eine Niederspannungs-Speiseschaltung 11 gespeist werden, während der Motor 7 des Kompressors durch die 120 Volt-Fahrbatterie 12 über eine mit hoher Spannung betriebene Speiseschaltung 13 gespeist werden kann. Die Speiseschaltung 11 empfängt Signale von einem Steuergehäuse 14, so daß die Betriebsbedingungen des Lüftersatzes 3 und des Kompressormotors 7 zeitlich verändert werden können. Das Steuergehäuse 14 kann einem Fernbedienungsempfänger, der eine Fernbedienung der Vorrichtung ermöglicht, und/oder Programmiermittel umfassen, mit denen die Uhrzeit für seine Einschaltung im voraus festgelegt werden kann.
Der Betrieb der Vorrichtung, der sich aus den durch das Steuergehäuse 14 gelieferten Signalen ergibt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert. Es wird angenommen, daß die Temperatur Ti der Luft im Innern des Fahrgastraums zum Zeitpunkt t&sub0;, zu dem der Prozeß zur Absenkung dieser Temperatur beginnen soll, 65ºC beträgt. Das Steuergehäuse vergleicht diese Innentemperatur mit der Außentemperatur te, die beispielsweise 45ºC beträgt, wobei diese beiden Temperaturwerte durch nicht dargestellte Temperaturfühler geliefert werden. Wenn die Differenz Ti - Te größer als 3ºC ist, steuert das Steuergehäuse 14 die Schaltung 11 so an, daß die Vorrichtung nach Betriebsart a) eingeschaltet wird, bei der die Drehung des Lüftersatzes 3 mit einer relativ hohen Drehzahl erfolgt, die durch die Ziffer II auf der ersten Kurve oben in Figur 2 bezeichnet wird, während keine Drehung des Kompressors 6 stattfindet (zweite Kurve von Figur 2). Eine in Figur 1 nicht dargestellte Umluftklappe des Klimatisierungsgehäuses 2 wird gegebenenfalls über die Speiseschaltung 11 so gesteuert, daß es sich bei der durch den Lüftersatz 3 in den Fahrzeuginnenraum eingeleiteten Luft ausschließlich um Außenluft handelt (dritte Kurve von Figur 2). Die 65ºC warme Innenluft wird dabei durch Außenluft mit einer Temperatur von 45ºC ausgetauscht. Daraus ergibt sich zunächst ein rasches Absinken der Temperatur Ti (siehe Temperaturänderungskurve von Ti im unteren Teil von Figur 2), woraufhin sich die Änderungsgeschwindigkeit mit zunehmender Annäherung von Ti an Te = 45ºC fortschreitend verringert. Zum Zeitpunkt t&sub1;, zu dem der Unterschied Ti - Te nur noch 3ºC beträgt, ist diese Geschwindigkeit relativ gering geworden. Das Steuergehäuse 14 steuert dann die Umschaltung zur Betriebsart b), in der der Lüftersatz 3 ebenso wie in der Betriebsart a) gespeist wird, während der Motor 7 so betrieben wird, daß der Kompressor 6 mit einer relativ hohen Drehzahl läuft, die durch die Ziffer II auf der zweiten Kurve von Figur 2 angedeutet wird. Der Betrieb des Motors 7 wird durch einen Schalter 15 ermöglicht, der die Speisung der mit hoher Spannung betriebenen Schaltung 13 ermöglicht und der selbst wiederum durch die mit niedriger Spannung betriebene Schaltung 11 gesteuert wird. Die Umluftklappe nimmt die Position ein, die dem ausschließlichen Einlaß von Umluft entspricht, das heißt von Luft, die aus dem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs stammt. Die Klimaanlage funktioniert dann so, daß sie schnellstmöglich eine Absenkung der Temperatur Ti herbeiführt. Zum Zeitpunkt t&sub2; erreocht Ti 25ºC. Die Klimaanlage schaltet dann zur Betriebsart c) um, die dem Normalbetrieb entspricht, wenn das Fahrzeug besetzt ist. Der Ventilator und der Kompressor laufen mit verringerten Drehzahlen, die durch die Ziffer I in Figur 2 angedeutet wird, während die Umluftklappe weiterhin in der Position verbleibt, in der 100% Umluft in das Gehäuse 2 eingeleitet wird. Wenn die Insassen wieder in das Fahrzeug einsteigen, hat die Luft im Fahrzeuginnenraum eine angenehme Temperatur erreicht.
Wenn das Fahrzeug nach einer Dauer von etwa 30 Minuten immer noch abgestellt ist, wird außerdem der Betrieb der Klimaanlage abgeschaltet.
Wenn der Kompressor 6 läuft, wird der Lüftersatz 9 des Kondensators 8 natürlich durch die mit niedriger Spannung betriebene Schaltung 11 gespeist, so daß die durch den Kondensator abgegebene Wärme abgeleitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können auch bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor in Abstellbereichen eingesetzt werden, in denen Hochspannungsquellen verfügbar sind. Die Hochspannungsbatterie 12, die nicht an Bord des Fahrzeugs vorhanden ist, wird dann durch Mittel für den Anschluß der Schaltung 13 an eine solche Spannungsquelle ersetzt.

Claims

1. Verfahren zur Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum eines abgestellten Fahrzeugs anhand einer Klimaanlage (1) mit einem Kältemittelkompressor (6), einem Ventilator (3) zur Beförderung eines Luftstroms in den Fahrzeuginnenraum und einem Verdampfer (4) für die Übertragung der Wärme des besagten Luftstroms an das besagte Kältemittel, wobei die Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum oder Innentemperatur und die Lufttemperatur außerhalb des Innenraums oder Außentemperatur erfaßt werden und die Klimaanlage anschließend in Abhängigkeit von den erfaßten Werten nach den folgenden drei Betriebsarten gesteuert wird:

a) der Ventilator wird so angetrieben, daß er außen aufgenommene Luft in den Innenraum befördert, wenn die Innentemperatur (Ti) die Außentemperatur (Te) um mindestens eine vorgegebene Grenzabweichung übersteigt;

b) der Kompressor wird mit einer ersten Drehzahl (II) angetrieben, wenn die Bedingung für die Betriebsart a) nicht erfüllt ist und wenn die Innentemperatur über einem Schwellenwert liegt;

c) der Kompressor wird mit einer zweiten Drehzahl (I) angetrieben, die einen geringeren Energieverbrauch und eine geringere Wärmeaustauschleistung als bei der ersten Drehzahl bedingt, wenn keine der Bedingungen für die Betriebsarten a) und b) erfüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in den Fahrzeuginnenraum in der Betriebsart a) ausschließlich Außenluft und in einer der Betriebsarten b) und c) zumindest teilweise Umluft eingeleitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb der Klimaanlage abgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug nach Ablauf einer bestimmten Dauer immer noch abgestellt ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator in den Betriebsarten a) und b) mit einer ersten Drehzahl (II) und in der Betriebsart c) mit einer zweiten Drehzahl (I) angetrieben wird, die kleiner als die erste Drehzahl ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Grenzabweichung etwa 3ºC beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Schwellenwert etwa 25ºC beträgt.

7. Vorrichtung für die Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Klimaanlage (1), die einen Kältemittelkompressor (6), einen Ventilator (3) und einen Verdampfer (4) umfaßt, sowie mit einem Innentemperaturfühler, einem Außentemperaturfühler und Steuermitteln (11, 13, 14) zur Steuerung des Ventilators und des Kompressors in Abhängigkeit von den durch die besagten Fühler gelieferten Signalen, um die besagten Betriebsarten a), b) und c) herbeizuführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Umluftklappe umfaßt, die durch die Steuermittel so verstellt werden kann, daß entweder aussschließlich Außenluft oder zumindest teilweise Umluft in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zeitschaltmittel umfaßt, um den Betrieb der Klimaanlage nach Ablauf einer bestimmten Dauer im Anschluß an ihre Einschaltung automatisch abzuschalten.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie Programmiermittel umfaßt, um den Betrieb der Klimaanlage zu einer vorgewählten Uhrzeit einzuschalten.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Fernbedienungsmittel umfaßt, um den Betrieb der Klimaanlage aus einer räumlichen Entfernung einzuschalten.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit niedriger Spannung betriebenen Motor für den Antrieb des Ventilators und einen mit hoher Spannung betriebenen Motor (7) für den Antrieb des Kompressors umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Elektrofahrzeug installiert ist und daß der Motor des Kompressors von der Fahrbatterie aus gespeist wird.