WO2011038883A1 - Verfahren und vorrichtung zur klimatisierung mindestens eines fahrzeuginnenraums und einer batterieeinheit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur klimatisierung mindestens eines fahrzeuginnenraums und einer batterieeinheit Download PDF

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Pedro Martins
Carsten Ehlers
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for air conditioning at least one vehicle interior and a battery unit of a motor vehicle
  • Batteries which are arranged in motor vehicles for power supply, need in
  • traction batteries or traction battery units of hybrid or electric vehicles usually comprise a plurality of batteries or battery cells, which provide energy for operating an electric machine.
  • a known method for cooling battery units in hybrid or electric vehicles is a so-called passive battery cooling.
  • a battery unit by means of a means for temperature control, for example, air, cooled.
  • the setting of a temperature of the means for air conditioning is carried out via an existing air conditioning system in the motor vehicle, wherein the air conditioner is also used for a temperature control of a vehicle interior.
  • at least a first part of the cooling air flow is used for temperature control of the vehicle interior.
  • Battery unit are diverted
  • the battery fan conveys the cool air from the vehicle interior or from the cooling air flow through the battery.
  • the battery can transfer heat to the cooling air flow.
  • the heated cooling air flow flows from the battery as so-called battery exhaust air flow.
  • ventilation can be done in one
  • Recirculation mode a partial recirculation mode or a fresh air mode are performed.
  • the air conditioning blower sucks exclusively air in the motor vehicle, for example air of the vehicle interior. Subsequently, a temperature of this air is set by the air conditioner and the air is again as cooling air flow in the
  • the air conditioning blower sucks, on the one hand, air present in the motor vehicle and, on the other hand, fresh air located outside the motor vehicle.
  • fresh air mode only fresh air through the
  • the air conditioner In the recirculation mode, no exchange of air takes place outside and inside the motor vehicle, since no fresh air is sucked in from the outside and no air, for example, is blown out of the vehicle interior to the outside.
  • the partial recirculation and fresh air mode an exchange of air within with air outside the motor vehicle is necessary in order, for example, to generate no overpressure in the vehicle interior.
  • air of the order of magnitude of the intake fresh air flows out of the motor vehicle.
  • the motor vehicle usually has battery air outlets.
  • the battery air outlets can connect the vehicle interior with an outside area of the motor vehicle.
  • battery air outlets can connect a battery channel, in which a battery unit to be cooled is arranged, to the outside area of the motor vehicle.
  • a motor vehicle whose ventilation is carried out in one of the three ventilation modes mentioned generally has a fresh air inlet and a recirculation air intake, via which air can be sucked in from outside the motor vehicle or from inside the motor vehicle.
  • a so-called recirculation damper serves to adjust a portion of the fresh air flow at the cooling air flow. Depending on the position of the recirculation damper, a specific mixing ratio between the intake of recirculated air stream and the intake of fresh air stream is produced.
  • the recirculation mode represents, especially at high outside temperatures, an energetically favorable ventilation mode, since the air conditioning must cool any fresh air, but only already cooled circulating air.
  • battery exhaust air flows back into the vehicle interior in the circulating air mode, since no exchange of air can take place inside the motor vehicle and outside the motor vehicle. Since the battery exhaust air is heated by the cooling of the battery unit, thus heated air flows back into the vehicle interior.
  • Vehicle interior may cause a comfort for a Motor vehicle driver and / or motor vehicle occupants come. If the battery exhaust air flows, for example, into an area of a rear seat installation of the motor vehicle, then a so-called hot air roller can be formed in this area, which provides driving comfort for the vehicle
  • DE 10 2008 046 744 A1 discloses a system of thermal management for a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system and a battery for a motor vehicle.
  • the system includes an HVAC part having a main chamber with an outside air inlet and a recirculation air inlet. Furthermore, the HVAC part has an HVAC fan and an evaporator arranged in the main chamber. Furthermore, the HVAC part has a battery channel.
  • the system further includes a battery pack having a battery pack in fluid communication with the battery conduit. Further, the document discloses a pressure relief passage in fluid communication with the battery pack and selectively in
  • the document also shows a battery ventilator which is arranged in the battery channel.
  • Document discloses several operating modes of the system, the one simultaneous
  • Passenger compartment heating and battery cooling or simultaneous passenger compartment cooling and battery warming allow with no separate battery HVAC system is required to adjust the position of a recirculation damper based, for example, a desired warming of the battery during a charging of the battery.
  • DE 693 03 575 T2 shows a device for cooling the drive / drive motor and for heating and / or ventilation or air conditioning of the passenger compartment of a motor vehicle.
  • the cooling takes place with a cooler for cooling the engine and for heating the
  • the Passenger compartment and a fan for generating a coming from the passenger compartment and / or outside ventilation air flow and with a control device for the air inlet With the control element, a first relationship between the recorded outside the motor vehicle air flow and the total air flow generated by the fan be changed from 0 to 100%. Next, the cooling takes place with an air outlet to the outside of the motor vehicle, which can be gradually closed and opened. Furthermore, the device comprises a mixing device, with which a second ratio, which corresponds to the coming into contact with the heat source disposed behind the fan partial air flow, based on the introduced into the passenger compartment air flow, can be changed from 0 to 100%, wherein the control element is arranged for the air feed in front of the blower, said heat source comprises the radiator and the air free from the blower to
  • Heat source circulated and discharged behind this either to the outside or in the
  • Passenger compartment is initiated by tracks that can be closed by the control device for the air outlet or by the mixing device. Further, the position of the two control members and the mixing member and the flow rate of the blower can be controlled by a movable control member for a unique adjustment, the following
  • a first section over the length of which the first ratio changes from a value close to but different from 100% to 0%, leaving the air outlet control fully open, while the second ratio remains equal to 0 and the blower throughput gradually changed from a maximum value to a minimum value.
  • a second section along which the first ratio changes from 0% to 100%, with the air outlet control member gradually moving from its fully open position to its closed position, while the second ratio gradually changes from 0% to 100% % changes and the throughput of the fan gradually increases from the said minimum value.
  • None of the cited documents discloses a method and / or apparatus for air conditioning of the vehicle interior and a battery unit of a motor vehicle, which allow either an increase in temperature, for example by a developing hot air roll, or increased energy consumption of the air conditioning, for example, by cooling of warm Fresh air, to allow or prevent.
  • At least one air conditioning blower sucks in a cooling air flow and at least one air conditioning system sets a temperature of the cooling air flow, the cooling air flow consisting of a fresh air flow and / or a recirculating air flow, wherein at least one control device has a fresh air fraction adjusts the cooling air flow via an adjustment of the position of at least one recirculation damper, wherein a first or a second
  • Operating mode sets a fresh air portion such that a temperature of at least a portion of the vehicle interior is within a predetermined temperature interval
  • the controller in the second mode of operation a fresh air content and / or a blower power of a battery fan sets such that the total energy costs for the air conditioning and / or the drive is optimized.
  • This advantageously makes it possible that in the first operating mode, a high level of ride comfort for motor vehicle occupants, especially at high or extremely high outside temperatures, is ensured.
  • the ride comfort is ensured in this case that a temperature of at least a portion of the vehicle interior is within a predetermined temperature interval.
  • the predetermined temperature interval includes a temperature range of 24 ° C to 26 ° C.
  • the controller adjusts the position of the recirculation damper such that a certain proportion of fresh air flows into the motor vehicle.
  • Battery exhaust can flow out of the vehicle. It is possible that the fresh air flow is adjusted so that it allows outflow of the entire battery exhaust air. For this purpose, the amount of fresh air to be received is equal to the amount of air discharged from the motor vehicle. It is advantageously possible that no battery exhaust air is returned to the vehicle interior.
  • Air conditioning and / or the drive compared to energy consumption of the air conditioner in the first mode of operation is reduced.
  • the air conditioning system requires especially at high outside temperatures, energy to set the temperature of the cooling air flow, which consists in part of warm fresh air, to a desired setpoint temperature.
  • Fresh airflow is required in the first mode of operation to prevent or minimize backflow of the battery exhaust into the vehicle cabin. Since, in the second operating mode, the temperature in at least the partial area of the vehicle interior does not have to be within the predetermined temperature interval, the fresh air proportion at the cooling air flow can be reduced in comparison to the first operating mode. As a result, the air conditioning requires less energy than in the first operating mode to set the desired setpoint temperature of the cooling air flow.
  • the disadvantage is that battery exhaust air can flow back into the vehicle interior and increase the temperature in the vehicle interior.
  • the fresh air content of the cooling air flow thus determines the energy consumption of the air conditioner when the cooling air flow is to be set to the desired setpoint temperature.
  • Vehicle interior flowing back battery exhaust air causes no increase in temperature in at least the partial area of the vehicle interior. It is also possible to completely switch off the battery fan
  • activation of the first and / or second takes place
  • Vehicle occupants can set a desired operating mode.
  • a control element may be arranged, for example a switch, wherein e.g. the motor vehicle driver activates the first or second operating mode via an operation of the operating element. It is also conceivable that a control element is arranged in the motor vehicle, which prior to activation, a selection of the first or the second
  • Different input variables and / or their combination can be used for automatic activation.
  • an automatic activation of the second operating mode based on a state of charge of the battery unit to be cooled and / or other battery units is carried out.
  • Battery units which ensure a power supply of the air conditioning, a low state of charge, for example, under 30% of the maximum capacity, so the second operating mode can be automatically activated. It is also conceivable that an automatic
  • Activation of the operating modes is based on information about the motor vehicle driver. If e.g. a first motor vehicle driver, for example via identification by means of an individualized vehicle key, recognized, so can automatically one of this
  • Vehicle interior e.g. a predetermined maximum value, for example 30 ° C
  • the first operating mode is activated to prevent further heating of the vehicle interior by battery exhaust air.
  • other measures such as e.g. an outside temperature, conceivable as input variables.
  • a seat occupancy serves as input. Is e.g. a rear seat system of the motor vehicle is not occupied, the second mode of operation is automatically selected, since a hot air roller in the rear seat area in this case represents no comfort degradation for motor vehicle occupants.
  • the first operating mode is a first climate comfort mode, wherein the control unit adjusts the fresh air portion such that no battery exhaust air enters the Vehicle interior is flowing.
  • the control unit adjusts the fresh air portion such that no battery exhaust air enters the Vehicle interior is flowing.
  • a small predetermined amount of battery exhaust flowing back into the vehicle interior is permitted.
  • the predetermined amount is to be selected such that the temperature of at least the partial area of the vehicle interior does not leave the predetermined temperature interval.
  • the predetermined amount may be for this purpose e.g. Depending on a vehicle type or a maximum cooling capacity of the air conditioning dependent.
  • information about the predetermined amount of battery exhaust air, which may flow back into the vehicle interior stored in the control unit and / or in a storage unit of the motor vehicle.
  • the control unit adjusts the proportion of fresh air in the cooling air flow as a function of the predetermined amount.
  • the first operating mode comprises different operating modes which can be activated manually or automatically as a function of at least one input variable.
  • the second operating mode is a power-saving mode, wherein the control unit adjusts the fresh air portion such that a predetermined proportion of
  • the predetermined amount of battery exhaust air flowing back into the vehicle interior is greater than in the
  • the predetermined amount may e.g. depending on a vehicle type and stored in the control unit.
  • the control unit sets a fresh air component at the cooling air flow by setting the position of a recirculation damper based on at least one measured variable of the group of blower power of a battery ventilator, outside temperature, solar radiation, temperature of at least the partial area of the vehicle interior, seat occupancy one.
  • the aforementioned measured variables are detected directly via suitable units for detection or sensors or calculated from further measured variables.
  • Measured variables advantageously allows a regulation of the position of the recirculation damper.
  • the acquired measured variables are measured continuously and with a nominal value compared.
  • a control difference is calculated, for example, by means of a subtraction of the setpoint variable and the acquired measured variable.
  • the control unit can be designed as a controller, for example as a PID controller, which regulates the position of the recirculation damper on the basis of the control difference.
  • the controller can generate a control signal for an actuator, wherein the actuator adjusts the position of the recirculation damper according to the control signal.
  • Measurements e.g. are stored in the form of tables and / or maps in the control unit and / or in further storage units. During operation, compares e.g. the
  • Control unit the measured variables recorded in operation with the stored in the tables and / or maps parameters and controls based on the also stored in the tables and / or Kennemem position of the recirculation damper the position of the recirculation damper.
  • the position of the recirculation damper is adjusted depending on the blower strength of a battery fan. If the blower power of the battery ventilator is e.g. high, so much air is passed to cool over the battery unit, which also a high amount of
  • Battery exhaust air is created. In order to prevent any battery exhaust air from flowing into the vehicle interior, the fresh air portion must be equal to the amount of battery exhaust air. At a low
  • Blower power of the battery blower is less the amount of exhausted battery exhaust air. Accordingly, the recirculation damper can set a large proportion of fresh air in the cooling air flow at high blower power, with low blower power a low proportion of fresh air.
  • a control or control is dependent on a predetermined amount of exhaust air, which flows back into the vehicle interior.
  • Exhaust air flow flowing back vehicle interior for example via an exhaust air flow sensor detected or from further measured variables, e.g. the blower power of the battery fan.
  • the partial region of the vehicle interior is a head region of a rear seat installation of the motor vehicle.
  • Vehicle interior flowing back battery exhaust air is in many cases in the rear of the vehicle interior, is hereby advantageously allows for vehicle occupants sitting on the rear seat ride comfort is guaranteed.
  • the motor vehicle is an electric or hybrid vehicle.
  • the battery unit to be cooled is preferably a traction battery of the electric or hybrid vehicle.
  • Fig. 2 is a schematic overview of air flow paths
  • Fig. 3 is a schematic block diagram of a device for air conditioning.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a motor vehicle is shown with a simplified representation of air flows. Here are the solid lines
  • an air conditioning blower 10 sucks in a fresh air stream 12 via a fresh air inlet 11.
  • the air conditioning blower 10 sucks in a circulating air flow 14 via a circulating air inlet 13.
  • a recirculating air flap 5 the ratio of fresh air flow 12 and circulating air flow 14 is set.
  • the resulting from fresh air flow 12 and circulating air flow 14 cooling air flow 15 is cooled by an air conditioner 16 and enters via améuftauslass 17 in a
  • Vehicle interior 2 a Here two schematic air flows 22 are shown, which flow to a front seat system 24.
  • a battery unit 3 is arranged under a rear seat installation 25.
  • the rear seat installation 25 has a battery air inlet 18 for an air flow for cooling the battery unit 3.
  • Fig. 1 it is shown that the fresh air streams 22 and a part of the circulating air streams 23 are sucked through the battery air inlet 18 and passed through the battery unit 3. It serves a battery fan 7 for sucking or conveying the air to Cooling of the battery unit 3.
  • the battery exhaust 19 heated and flowing out of the battery unit 3 flows out of the motor vehicle through a battery air outlet 21 or flows back into the vehicle interior through battery air outlets 20.
  • the air which is drawn in from the vehicle interior 2 is composed of a portion of the fresh air flow 12 (fresh air portion) and a portion of the recirculating air flow 14 (recirculated air portion).
  • the proportions are set by the recirculation flap 5.
  • the cooling air flow 15 is composed exclusively of air of the recirculating air flow 14.
  • Umbuchströmen 23 shown.
  • the air sucked in by the battery fan 7 via the battery inlet 18 flows via the battery unit 3 and flows out as a battery drain 19 via the battery air outlets 20 into the vehicle interior 2.
  • the battery exhaust air 19 flows as circulating air stream 23 through a head portion 26 of the rear seat system 25. Is the battery exhaust 19 or the circulating air stream 23 in the rear region of the vehicle interior 2 through the
  • Battery unit 3 has been heated, it may come in the head region 26 to a so-called hot air roller, which affects a seated on the rear seat system 25 vehicle occupants in terms of its comfort.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of airways in a motor vehicle with passive battery cooling.
  • the air conditioning blower 10 sucks in the fresh air flow 12 via the fresh air inlet 11.
  • the air conditioning blower 10 sucks the recirculating air flow 14 via the recirculation inlet 13.
  • the cooling air flow 15 resulting from fresh air flow 12 and circulating air flow 14 is cooled by the air conditioning system 16 and enters the vehicle interior 2 via the cooling air outlet 17.
  • the battery fan 7 sucks in air from the vehicle interior 2 via the battery air inlet 18 and conveys this air via a battery unit 3.
  • the battery exhaust 19 heated by the battery unit 3 flows back into the vehicle interior 2 via a battery air outlet 20 and / or via a further battery air outlet 21 out of the vehicle
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a device 1 for air conditioning at least the vehicle interior 2 and the battery unit 3, which are shown in FIG. 2, for example.
  • the device 1 comprises a control unit 4 and the recirculating air flap 5 Das Control unit adjusts a position of the recirculating air flap 5. It is conceivable that the
  • Control unit is a control unit of the air conditioner or another control unit of the motor vehicle.
  • the device 1 comprises an operating element 6, wherein the operating element 6 can be operated by a motor vehicle driver and / or at least one further vehicle occupant.
  • An operation of the operating element 6 activates a first operating mode and / or a second operating mode of the control unit 4.
  • the controller 4 adjusts a proportion of fresh air such that a temperature, e.g. of the head region 26 (see Fig. 1) is within a predetermined temperature interval.
  • a temperature e.g. of the head region 26 (see Fig. 1) is within a predetermined temperature interval.
  • the controller 4 Operating mode, the controller 4, the fresh air content such that a
  • Energy consumption of the air conditioner 16 (see Fig. 1) is reduced compared to the first operating mode.
  • Fig. 3 shows the battery fan 7, which is controlled by a control unit 8 for controlling a blower power of the battery fan 7.
  • the control unit 4 is in terms of data technology connected to the control unit 8. Furthermore, the control unit 4 is connected in terms of data technology to a unit 9 for detecting an outside temperature.
  • Operating element 6 set operating mode controls the control unit 4 based on the transmitted from the unit 9 outside temperature and the transmitted from the unit 8 fan power of the battery fan 7, the position of the recirculation damper fifth

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums (2) und einer Batterieeinheit (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Klimagebläse (10) einen Kühlluftstrom (15) ansaugt und mindestens eine Klimaanlage (16) eine Temperatur des Kühlluftstroms (15) einstellt, wobei der Kühlluftstrom (15) aus einem Frischluftstrom (12) und/oder einem Umluftstrom (14) besteht, wobei mindestens ein Steuergerät (4) einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom (15) über eine Einstellung der Stellung mindestens einer Umluftklappe (5) einstellt, wobei ein erster oder ein. zweiter Betriebsmodus der Klimatisierung aktivierbar ist, wobei das Steuergerät (4) in dem ersten Betriebsmodus einen Frischluftanteil derart einstellt, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums (2) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt, wobei das Steuergerät (4) in dem zweiten Betriebsmodus einen Frischluftanteil und/oder einer Gebläsestärke eines Batterielüfters (7) derart einstellt, dass der Gesamtenergieaufwand für die Klimatisierung und/oder den Antrieb optimiert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs
Batterien, die in Kraftfahrzeugen zur Energieversorgung angeordnet sind, benötigen im
Normalbetrieb in der Regel eine Kühlung Dies gilt insbesondere für Traktionsbatterien bzw. Traktionsbatterieeinheiten von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen Diese Batterieeinheiten umfassen in der Regel mehrere Batterien oder Batteriezellen, welche Energie zum Betrieb einer Elektromaschine zur Verfügung stellen.
Ein bekanntes Verfahren zur Kühlung von Batterieeinheiten in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ist eine so genannte passive Batteriekühlung. Dabei wird eine Batterieeinheit mittels eines Mittels zur Temperierung, beispielsweise Luft, gekühlt. Die Einstellung einer Temperatur des Mittels zur Klimatisierung erfolgt dabei über eine im Kraftfahrzeug vorhandene Klimaanlage, wobei die Klimaanlage ebenfalls für eine Temperierung eines Fahrzeuginnenraums verwendet wird. So wird z.B. Luft mittels eines Klimagebläses angesaugt, von der Klimaanlage gekühlt und als ein so genannter Kühlluftstrom aus der Klimaanlage ausgeblasen. Dabei dient zumindest ein erster Teil des Kühlluftstroms zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums. Bei der passiven Batteriekühlung wird dabei mittels eines Batterielüfters Luft aus dem Innenraum, z B über eine Einlassöffnung unter einer Hintersitzanlage, zur Kühlung der Batterien angesaugt Alternativ kann ein zweiter Teil des Kühlluftstroms bereits in der Klimaanlage zur Kühlung der
Batterieeinheit abgezweigt werden Der Batterielüfter fördert dabei die kühle Luft aus dem Fahrzeuginnenraum oder aus dem Kühlluftstrom über die Batterie. Die Batterie kann dabei Wärme an den Kühlluftstrom übertragen Der erwärmte Kühlluftstrom strömt als so genannter Batterieabluftstrom von der Batterie ab.
Weiterhin ist bekannt, dass eine Belüftung des Fahrzeuginnenraums in verschiedenen
Belüftungsmodi durchgeführt werden kann Insbesondere kann eine Belüftung in einem
Umluftmodus, einem Teilumluftmodus oder einem Frischluftmodus durchgeführt werden. Im Umluftmodus saugt das Klimagebläse ausschließlich sich im Kraftfahrzeug befindende Luft, beispielsweise Luft des Fahrzeuginnenraums, an. Anschließend wird eine Temperatur dieser Luft durch die Klimaanlage eingestellt und die Luft wird wieder als Kühlluftstrom in den
Fahrzeuginnenraum ausgeblasen. In dem Teilluftmodus saugt das Klimagebläse einerseits sich im Kraftfahrzeug befindliche Luft und andererseits sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindende Frischluft an. Im Frischluftmodus wird ausschließlich Frischluft durch das
Klimagebläse angesaugt, durch die Klimaanlage gekühlt und als Kühlluftstrom in z.B. den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen. Im Umluftmodus findet kein Austausch von Luft außerhalb und innerhalb des Kraftfahrzeugs statt, da keine Frischluft von außen angesaugt und auch keine Luft beispielsweise aus dem Fahrzeuginnenraum nach außen ausgeblasen wird. Im Teilumluft- und Frischluftmodus ist ein Austausch von Luft innerhalb mit Luft außerhalb des Kraftfahrzeugs notwendig, um beispielsweise keinen Überdruck in dem Fahrzeuginnenraum zu erzeugen. Dabei strömt in der Regel Luft in der Größenordnung der angesaugten Frischluft aus dem Kraftfahrzeug aus. Hierfür weist das Kraftfahrzeug in der Regel Batterieluftauslässe auf. Dabei können die Batterieluftauslässe den Fahrzeuginnenraum mit einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs verbinden. Weiter können Batterieluftauslässe einen Batteriekanal, in welchem eine zu kühlende Batterieeinheit angeordnet ist, mit dem Außenbereich des Kraftfahrzeugs verbinden.
Ein Kraftfahrzeug, dessen Belüftung in einer der drei genannten Belüftungsmodi durchgeführt wird, verfügt in der Regel über einen Frischlufteinlass und einen Umlufteinlass, über welchen Luft von außerhalb des Kraftfahrzeugs bzw. von innerhalb des Kraftfahrzeugs angesaugt werden kann. Eine so genannte Umluftklappe dient dabei einer Einstellung eines Anteils des Frischluftstroms am Kühlluftstrom. Je nach Stellung der Umluftklappe wird dabei ein bestimmtes Mischverhältnis zwischen angesaugtem Umluftstrom und angesaugtem Frischluftstrom hergestellt.
Der Umluftmodus stellt, insbesondere bei hohen Außentemperaturen, einen energetisch günstigen Belüftungsmodus dar, da die Klimaanlage keine Frischluft, sondern nur bereits gekühlte Umluft kühlen muss. In einem Kraftfahrzeug mit passiver Batteriekühlung strömt im Umluftmodus jedoch Batterieabluft zurück in den Fahrzeuginnenraum, da kein Austausch von Luft innerhalb des Kraftfahrzeugs und außerhalb des Kraftfahrzeugs stattfinden kann. Da die Batterieabluft durch das Kühlen der Batterieeinheit erwärmt ist, strömt somit erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum zurück. Je nach Anordnung eines Batterieluftauslasses im
Fahrzeuginnenraum kann es dabei zu einer Komfortbeeinträchtigung für einen Kraftfahrzeugführer und/oder Kraftfahrzeuginsassen kommen. Strömt die Batterieabluft beispielsweise in einen Bereich einer Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs, so kann sich in diesem Bereich eine so genannte Warmluftwalze ausbilden, die einen Fahrkomfort für
Fahrzeuginsassen auf der Hintersitzanlage erheblich beeinträchtigt. Um jedoch eine
Warmluftwalze zu verhindern, ist ein Ausblasen der Batterieabluft aus dem Kraftfahrzeug und somit ein Betrieb im Teilumluftmodus oder Frischluftmodus erforderlich.
Insbesondere bei hohen Außentemperaturen wird im Teilumluftmodus oder Frischluftmodus jedoch warme Frischluft angesaugt, wobei das Abkühlen der warmen Frischluft einen höheren Energieverbrauch der Klimaanlage verursacht.
Die DE 10 2008 046 744 A1 offenbart ein System eines thermischen Managements für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Systems (HLK-System) und eine Batterie für ein Kraftfahrzeug. Das System umfasst einen HLK-Teil, der eine Hauptkammer mit einem Außenlufteinlass und einem Umlufteinlass aufweist. Weiter weist der HLK-Teil einen HLK-Lüfter und einen in der Hauptkammer angeordneten Verdampfer auf. Weiter weist der HLK-Teil einen Batteriekanal auf. Das System umfasst weiterhin einen Batterieteil, der einen mit dem Batteriekanal in Fluidverbindung stehenden Batteriesatz aufweist. Weiter offenbart die Druckschrift einen Druckentlastungskanal, der in Fluidverbindung mit dem Batteriesatz und selektiv in
Fluidverbindung mit der Atmosphäre außerhalb des Kraftfahrzeugs steht. Zusätzlich beschreibt die Druckschrift einen Batterie-zur-Fahrgastzelle-Luftumwälzungskanal, der eine
Fluidverbindung zwischen dem Druckentlastungskanal und einer Fahrgastzelle schafft. Auch zeigt die Druckschrift einen Batterielüfter, der in dem Batteriekanal angeordnet ist. Die
Druckschrift offenbart dabei mehrere Betriebsmodi des Systems, die eine gleichzeitige
Fahrgastzellenerwärmung und Batteriekühlung oder eine gleichzeitige Fahrgastzellenkühlung und Batterieerwärmung ermöglichen, wobei kein separates Batterie-HLK-System benötigt wird Eine Einstellung der Stellung einer Umluftklappe erfolgt dabei auf Basis z.B einer gewünschten Aufwärmung der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie.
Die DE 693 03 575 T2 zeigt eine Vorrichtung zur Kühlung des Fahr-/Antriebsmotors und zur Heizung und/oder Belüftung oder Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs. Die Kühlung erfolgt dabei mit einem Kühler zur Kühlung des Motors und zur Heizung des
Fahrgastraums und einem Gebläse zur Erzeugung eines aus dem Fahrgastraum und/oder von draußen kommenden Belüftungsluftstroms sowie mit einem Regelorgan für den Lufteinlass. Mit dem Regelorgan kann ein erstes Verhältnis zwischen dem außerhalb des Kraftfahrzeugs aufgenommenen Luftdurchsatz und dem durch das Gebläse erzeugten Gesamtluftdurchsatz von 0 bis 100 % verändert werden. Weiter erfolgt die Kühlung mit einem Luftauslass zum Außenbereich des Kraftfahrzeugs, welcher allmählich verschlossen und geöffnet werden kann. Weiter umfasst die Vorrichtung ein Mischorgan, mit dem ein zweites Verhältnis, das dem mit einer hinter dem Gebläse angeordneten Wärmequelle in Kontakt kommende Teilluftdurchsatz, bezogen auf den in den Fahrgastraum eingeleiteten Luftdurchsatz, entspricht, von 0 bis 100 % verändert werden kann, wobei das Regelorgan für den Lufteinsatz vor dem Gebläse angeordnet ist, die besagte Wärmequelle den Kühler umfasst und die Luft frei vom Gebläse zur
Wärmequelle zirkuliert und hinter dieser entweder nach außen abgeleitet oder in den
Fahrgastraum durch Bahnen eingeleitet wird, die durch das Regelorgan für den Luftauslass bzw. durch das Mischorgan verschlossen werden können. Weiter kann die Position der beiden Regelorgane und des Mischorgans und der Durchsatz des Gebläses durch ein bewegliches Steuerorgan nach einem eindeutigen Verstellweg gesteuert werden, der die folgenden
Abschnitte umfasst. Einen ersten Abschnitt, über dessen Länge sich das erste Verhältnis von einem Wert nahe bei, aber verschieden von 100 % bis 0 % verändert, wobei das Regelorgan für den Luftauslass vollständig geöffnet bleibt, während das zweite Verhältnis gleich 0 bleibt und der Durchsatz des Gebläses sich allmählich von einem Maximalwert zu einem Minimalwert verändert. Einen zweiten Abschnitt, über dessen Länge sich das erste Verhältnis von 0 % bis 100 % verändert, wobei sich das Regelorgan für den Luftauslass allmählich von seiner Position mit vollständiger Öffnung bis zu seiner Schließposition verstellt, während sich das zweite Verhältnis allmählich von 0 % bis 100 % verändert und der Durchsatz des Gebläses allmählich von dem besagten Minimalwert aus zunimmt.
Keine der angeführten Druckschriften offenbart dabei ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs, welche es ermöglichen, entweder eine Temperaturerhöhung, beispielsweise durch eine sich ausbildende Warmluftwalze, oder einen erhöhten Energieverbrauch der Klimaanlage, beispielsweise durch Abkühlung von warmer Frischluft, zuzulassen bzw. zu verhindern.
Es stellt sich daher das technische Problem, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche es ermöglichen, eine Temperaturerhöhung des
Fahrzeugsinnenraums durch von der Batterie erwämte Batterieabluft zu verhindern oder einen Energieverbrauch des Antriebes und/oder der Klimaanlage zur Kühlung von angesaugter Frischluft zu reduzieren. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
In einem Verfahren zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums und einer Batterieeinheit eines Kraftfahrzeugs saugt mindestens ein Klimagebläse einen Kühlluftstrom an und stellt mindestens eine Klimaanlage eine Temperatur des Kühlluftstroms ein, wobei der Kühlluftstrom aus einem Frischluftstrom und/oder einem Umluftstrom besteht, wobei mindestens ein Steuergerät einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom über eine Einstellung der Stellung mindestens einer Umluftklappe einstellt, wobei ein erster oder ein zweiter
Betriebsmodus der Klimatisierung aktivierbar ist, wobei das Steuergerät in dem ersten
Betriebsmodus einen Frischluftanteil derart einstellt, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt, wobei das Steuergerät in dem zweiten Betriebsmodus einen Frischluftanteil und/oder eine Gebläsestärke eines Batterielüfters derart einstellt, dass der Gesamtenergieaufwand für die Klimatisierung und/oder den Antrieb optimiert wird . Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass im ersten Betriebsmodus ein hoher Fahrkomfort für Kraftfahrzeuginsassen, insbesondere auch bei hohen oder extrem hohen Außentemperaturen, gewährleistet ist. Der Fahrkomfort wird in diesem Fall dadurch gewährleistet, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt. Beispielsweise umfasst das vorbestimmte Temperaturintervall einen Temperaturbereich von 24°C bis 26°C.
Im ersten Betriebsmodus kann bei hohen Außentemperaturen, z.B. zwischen 30°C und 40°C, die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und der Batterieeinheit in einem Teilluftmodus durchgeführt werden, wobei das Steuergerät die Stellung der Umluftklappe derart einstellt, dass ein bestimmter Anteil Frischluft ström in das Kraftfahrzeug einströmt. Durch die Zuführung von Frischluft wird ermöglicht, dass sich im Kraftfahrzeug befindliche Luft, vorzugsweise
Batterieabluft, aus dem Kraftfahrzeug ausströmen kann. Dabei ist es möglich, dass der Frischluftstrom derart eingestellt wird, dass er ein Ausströmen der gesamten Batterieabluft ermöglicht. Hierzu ist die Menge an aufzunehmender Frischluft gleich der Menge an aus dem Kraftfahrzeug ausströmender Batte eabluft. Dabei wird vorteilhaft ermöglicht, dass keine Batterieabluft mehr in den Fahrzeuginnenraum zurückgeführt wird.
Im zweiten Betriebsmodus wird vorteilhaft ermöglicht, dass ein Energieverbrauch der
Klimaanlage und/oder des Antriebs im Vergleich zu einem Energieverbrauch der Klimaanlage im ersten Betriebsmodus reduziert wird. Im ersten Betriebsmodus benötigt die Klimaanlage, insbesondere bei hohen Außentemperaturen, Energie, um die Temperatur des Kühlluftstroms, der zu einem Teil aus warmer Frischluft besteht, auf eine gewünschte Solltemperatur einzustellen. Ein Frischluftstrom ist im ersten Betriebsmodus erforderlich, um ein Rückströmen der Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern oder zu minimieren. Da im zweiten Betriebsmodus die Temperatur in zumindest dem Teilbereich des Fahrzeuginnenraums nicht innerhalb des vorbestimmten Temperaturintervalls liegen muss, kann der Frischluftanteil am Kühlluftstrom im Vergleich zum ersten Betriebsmodus reduziert werden. Hierdurch benötigt die Klimaanlage weniger Energie als im ersten Betriebsmodus, um die gewünschte Solltemperatur des Kühlluftstroms einzustellen. Als Nachteil ergibt sich jedoch, dass Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum zurückströmen und die Temperatur im Fahrzeuginnenraum erhöhen kann. Der Frischluftanteil am Kühlluftstrom bestimmt somit den Energieverbrauch der Klimaanlage, wenn der Kühlluftstrom auf die gewünschte Solltemperatur eingestellt werden soll. Durch die Einstellung des Frischluftanteils kann nun der Gesamtenergieaufwand der Klimatisierung optimiert werden.
Bei der Einstellung einer Gebläsestärke eines Batterielüfters im zweiten Betriebsmodus wird auf eine aus akustischer Sicht wünschenswerte Reduktion bzw. Beschränkung der Gebläsestärke des Batterielüfters verzichtet bzw. eine solche Beschränkung aufgehoben. Dies erlaubt eine stärkere Kühlung der Batterie, so dass ein größerer elektrischer Fahranteil realisierbar ist, was den Gesamtenergieverbrauch für den Antrieb optimiert. Durch Kombinieren beider Maßnahmen im zweiten Betriebsmodus kann der Gesamtenergieverbrauch von Klimatisierung und Antrieb optimiert werden Die Steuerung des Batterielüfters kann dabei durch das gleiche Steuergerät wie für die Umluftklappe oder auch durch ein anderes Steuergerät erfolgen.
Weiter kann bei extrem hoher Außentemperatur, z.B. einer Außentemperatur größer als 40°C, eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und der Batterieeinheit im Umluftbetrieb erfolgen. Dabei wird die Stellung der Umluftklappe durch das Steuergerät der Umluftklappe derart eingestellt, dass kein Frischluftanteil im Kühlluftstrom vorhanden ist. Gleichzeitig wird eine Gebläsestärke des Batterielüfters derart reduziert, dass die im Umluftbetrieb in den
Fahrzeuginnenraum zurückströmende Batterieabluft keine Temperaturerhöhung in zumindest dem Teilbereich des Fahrzeuginnenraums bewirkt. Dabei ist es auch möglich, den Batterielüfter ganz auszuschalten
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Aktivierung des ersten und/oder zweiten
Betriebsmodus manuell und/oder automatisch in Abhängigkeit mindestens einer
Eingangsgröße. Durch die manuelle Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Kraftfahrzeugführer und/oder weitere
Fahrzeuginsassen einen gewünschten Betriebsmodus einstellen können. Hierzu kann im Kraftfahrzeug beispielsweise ein Bedienelement angeordnet sein, beispielsweise ein Schalter, wobei z.B. der Kraftfahrzeugführer über eine Bedienung des Bedienelements den ersten oder zweiten Betriebsmodus aktiviert. Weiter ist vorstellbar, dass im Kraftfahrzeug ein Bedienelement angeordnet ist, welches vor der Aktivierung eine Auswahl des ersten oder des zweiten
Betriebsmodus ermöglicht.
Bei einer automatischen Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus wertet die Steuereinheit und/oder eine weitere Steuereinheit des Kraftfahrzeugs mindestens eine
Eingangsgröße aus und aktiviert auf Basis eines Ergebnisses der Auswertung den ersten und/oder zweiten Betriebsmodus. Verschiedene Eingangsgrößen und/oder deren Kombination können dabei zur automatischen Aktivierung genutzt werden. So ist z.B. vorstellbar, dass eine automatische Aktivierung des zweiten Betriebsmodus auf Basis eines Ladezustands der zu kühlenden Batterieeinheit und/oder weiteren Batterieeinheiten erfolgt. Weisen z.B.
Batterieeinheiten, die eine Energieversorgung der Klimaanlage gewährleisten, einen niedrigen Ladezustand, beispielsweise unter 30 % der Maximalkapazität, auf, so kann automatisch der zweite Betriebsmodus aktiviert werden. Weiter ist vorstellbar, dass eine automatische
Aktivierung der Betriebsmodi auf Basis von Informationen über den Kraftfahrzeugführer erfolgt. Wird z.B. ein erster Kraftfahrzeugführer, beispielsweise über Identifikation mittels eines individualisierten Fahrzeugschlüssels, erkannt, so kann automatisch ein von diesem
Kraftfahrzeugführer bevorzugter Betriebsmodus aktiviert werden. Weiter ist vorstellbar, dass eine Innentemperatur des Fahrzeuginnenraums und/oder von Teilbereichen des
Fahrzeuginnenraums als Eingangsgröße dienen. Übersteigt die Temperatur des
Fahrzeuginnenraums z.B. einen vorbestimmten Maximalwert, beispielsweise 30°C, so wird der erste Betriebsmodus aktiviert, um eine weitere Erwärmung des Fahrzeuginnenraums durch Batterieabluft zu verhindern. Selbstverständlich sind auch weitere Messgrößen, wie z.B. eine Außentemperatur, als Eingangsgrößen vorstellbar.
Auch ist möglich, dass eine Sitzbelegung als Eingangsgröße dient. Ist z.B. eine Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs nicht belegt, so wird automatisch der zweite Betriebsmodus gewählt, da ein Warmluftwalze im Bereich der Hintersitzanlage in diesem Fall keinerlei Komfortbeeinträchtigung für Kraftfahrzeuginsassen darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Betriebsmodus ein erster Klimakomfortmodus, wobei das Steuergerät den Frischluftanteil derart einstellt, dass keine Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömt. In diesem Fall wird in vorteilhafter Weise ausgeschlossen, dass sich eine Temperatur des Fahrzeuginnenraums oder von Teilen des Fahrzeuginnenraums durch warme Batterieabluft erhöht.
Alternativ ist, z.B. in einem zweiten Klimakomfortmodus, eine geringe vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt, zugelassen. Die vorbestimmte Menge ist jedoch derart zu wählen, dass die Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums das vorbestimmte Temperaturintervall nicht verlässt. Die vorbestimmte Menge kann hierfür z.B. abhängig von einem Fahrzeugtyp oder einer maximalen Kühlleistung der Klimaanlage abhängig sein. Vorzugsweise sind Informationen über die vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmen kann, im Steuergerät und/oder in einer Speichereinheit des Kraftfahrzeugs gespeichert. Das Steuergerät stellt den Frischluftanteil am Kühlluftstrom dann in Abhängigkeit der vorbestimmten Menge ein.
Dabei ist es auch möglich, dass der erste Betriebsmodus verschiedene Betriebsmodi umfasst, die wahlweise manuell oder automatisch in Abhängigkeit von mindestens einer Eingangsgröße aktiviert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Betriebsmodus ein Energiesparmodus, wobei das Steuergerät den Frischluftanteil derart einstellt, dass ein vorbestimmter Anteil an
Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömt. Im Energiesparmodus ist die vorbestimmte Menge an Batterieabluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt, größer als im
Klimakomfortmodus. Analog zum zweiten Klimakomfortmodus kann die vorbestimmte Menge z.B. abhängig von einem Fahrzeugtyp und im Steuergerät gespeichert sein.
In einer weiteren Ausführungsform stellt im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus das Steuergerät einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom über die Einstellung der Stellung einer Umluftklappe auf Basis von mindestens einer Messgröße der Gruppe Gebläsestärke eines Batterielüfters, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums, Sitzbelegung ein. Hierbei werden die genannten Messgrößen über geeignete Einheiten zur Erfassung bzw. Sensoren direkt erfasst oder aus weiteren Messgrößen berechnet.
Die offenbarte Einstellung des Anteils des Frischluftstroms auf Basis der genannten
Messgrößen ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Regelung der Stellung der Umluftklappe. Hierbei werden die erfassten Messgrößen kontinuierlich gemessen und mit einer Sollgröße verglichen. Hierbei wird eine Regeldifferenz beispielsweise mittels einer Subtraktion von Sollgröße und erfassten Messgröße berechnet. Das Steuergerät kann als Regler, z.B. als PID- Regler, ausgebildet sein, der auf Basis der Regeldifferenz die Stellung der Umluftklappe regelt. Alternativ kann das Steuergerät ein Stellsignal für einen Aktor erzeugen, wobei der Aktor die Stellung der Umluftklappe entsprechend des Stellsignals einstellt.
Alternativ ist möglich, dass die Stellung der Umluftklappe in Abhängigkeit der erfassten
Messgrößen z.B. in Form von Tabellen und/oder Kennfeldern im Steuergerät und/oder in weiteren Speichereinheiten abgelegt sind. Während des Betriebs vergleicht z.B. das
Steuergerät die im Betrieb erfassten Messgrößen mit den in den Tabellen und/oder Kennfeldern gespeicherten Messgrößen und steuert auf Grundlage der ebenfalls in den Tabellen und/oder Kennfeldem gespeicherten Stellung der Umluftklappe die Stellung der Umluftklappe.
Hierbei ist z.B. möglich, dass die Stellung der Umluftklappe abhängig von der Gebläsestärke eines Batterielüfters eingestellt wird. Ist die Gebläsestärke des Batterielüfters z.B. hoch, so wird viel Luft zum Kühlen über die Batterieeinheit geleitet, womit auch eine hohe Menge an
Batterieabluft entsteht. Um keine Batterieabluft in den Fahrzeuginnenraum strömen zu lassen, muss der Frischluftanteil gleich der Menge an Batterieabluft sein. Bei einer niedrigen
Gebläsestärke des Batterielüfters ist die Menge an auszublasender Batterieabluft geringer. Dementsprechend kann die Umluftklappe bei hoher Gebläsestärke einen großen Frischluftanteil am Kühlluftstrom einstellen, bei niedriger Gebläsestärke einen niedrigen Frischluftanteil.
Auch ist möglich, dass eine Regelung bzw. Steuerung abhängig ist von einer vorbestimmten Menge an Abluft, die in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt. Hierfür kann der in den
Fahrzeuginnenraum zurückströmende Abluftstrom beispielsweise über einen Abluftstromsensor erfasst oder aus weiteren Messgrößen, z.B. der Gebläsestärke des Batterielüfters, berechnet werden.
Weiter ist möglich, die vorbestimmte Menge an Abluft und damit auch die Stellung der
Umluftklappe im ersten Betriebsmodus und/oder zweiten Betriebsmodus abhängig von einer Sitzbelegung der Hintersitzanlage zu wählen. Ist die Hintersitzanlage beispielsweise nicht belegt, so ist zulässig, dass eine höhere Menge an Batterieabluft, beispielsweise im zweiten Klimakomfortmodus, durch Batterieabluftauslässe in den Bereich der Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs strömen kann, ohne eine Komfortbeeinträchtigung für Fahrzeuginsassen darzustellen. In einer weiteren Ausführungsform ist der Teilbereich des Fahrzeuginnenraums ein Kopfbereich einer Hintersitzanlage des Kraftfahrzeugs. Da ein Batterieluftauslass für die in den
Fahrzeuginnenraum zurückströmende Batterieabluft in vielen Fällen im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums liegt, wird hiermit vorteilhaft ermöglicht, dass für Fahrzeuginsassen, die auf der Hintersitzanlage sitzen, ein Fahrkomfort gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.
Hierbei ist die zu kühlende Batterieeinheit vorzugsweise eine Traktionsbatterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 eine schematische Übersicht von Luftwegen im Kraftfahrzeug,
Fig. 2 eine schematische Übersicht von Luftstrompfaden und
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Klimatisierung.
In Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer vereinfachten Darstellung von Luftströmen dargestellt. Dabei stellen die durchgezogenen Linien
Frischluftströmungen 22 und die gestrichelten Linien Umluftströmungen 23 dar
Dabei saugt ein Klimagebläse 10 über einen Frischlufteinlass 1 1 einen Frischluftstrom 12 an. Gleichzeitig saugt das Klimagebläse 10 über einen Umlufteinlass 13 einen Umluftstrom 14 an. Über eine Umluftklappe 5 wird das Verhältnis von Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 eingestellt. Der aus Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 resultierende Kühlluftstrom 15 wird von einer Klimaanlage 16 gekühlt und tritt über einen Kühluftauslass 17 in einen
Fahrzeuginnenraum 2 ein Dabei sind zwei schematische Luftströme 22 dargestellt, die eine Vordersitzanlage 24 anströmen.
Weiter ist dargestellt, dass eine Batterieeinheit 3 unter einer Hintersitzanlage 25 angeordnet ist. Die Hintersitzanlage 25 weist dabei einen Batterielufteinlass 18 für einen Luftstrom zum Kühlen der Batterieeinheit 3 auf. In Fig. 1 ist dargestellt, dass die Frischluftströme 22 und ein Teil der Umluftströme 23 durch den Batterielufteinlass 18 angesaugt und über die Batterieeinheit 3 geleitet werden. Dabei dient ein Batterielüfter 7 zum Ansaugen bzw. Fördern der Luft zum Kühlen der Batterieeinheit 3. Weiter ist dargestellt, dass die von der Batterieeinheit 3 erwärmte und abströmende Batterieabluft 19 durch einen Batterieluftauslass 21 aus dem Kraftfahrzeug herausströmt oder durch Batterieluftauslässe 20 in den Fahrzeuginnenraum zurückströmt.
Im Teilumluftmodus setzt sich die Luft, die aus dem Fahrzeuginnenraum 2 angesaugt wird, aus einem Anteil des Frischluftstroms 12 (Frischluftanteil) und einem Anteil des Umluftstroms 14 (Umluftanteil) zusammen. Die Anteile werden dabei von der Umluftklappe 5 eingestellt.
Im Umluftbetrieb erfolgt keine Zufuhr an Frischluft. Dabei setzt sich der Kühlluftstrom 15 ausschließlich aus Luft des Umluftstroms 14 zusammen.
Im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums 2 ist eine schematische Zirkulation von
Umluftströmen 23 dargestellt. Die von dem Batterielüfter 7 über den Batterieeinlass 18 angesaugte Luft strömt über die Batterieeinheit 3 und strömt als Batterieabluft 19 über die Batterieluftauslässe 20 in den Fahrzeuginnenraum 2 aus. Dort strömt die Batterieabluft 19 als Umluftstrom 23 durch einen Kopfbereich 26 der Hintersitzanlage 25. Ist die Batterieabluft 19 bzw. der Umluftstrom 23 im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums 2 durch die
Batterieeinheit 3 erwärmt worden, so kann es im Kopfbereich 26 zu einer so genannten Warmluftwalze kommen, die einen auf der Hintersitzanlage 25 sitzenden Fahrzeuginsassen hinsichtlich seines Komforts beeinträchtigt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Luftwegen in einem Kraftfahrzeug mit passiver Batteriekühlung. Analog zu Fig. 1 saugt dabei das Klimagebläse 10 über den Frischlufteinlass 1 1 den Frischluftstrom 12 an. Gleichzeitig saugt das Klimagebläse 10 über den Umlufteinlass 13 den Umluftstrom 14 an. Über die Umluftklappe 5 wird das Verhältnis von Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 eingestellt. Der aus Frischluftstrom 12 und Umluftstrom 14 resultierende Kühlluftstrom 15 wird von der Klimaanlage 16 gekühlt und tritt über den Kühlluftauslass 17 in den Fahrzeuginnenraum 2 ein. Der Batterielüfter 7 saugt über den Batterielufteinlass 18 Luft aus dem Fahrzeuginnenraum 2 an und fördert diese Luft über eine Batterieeinheit 3. Die von der Batterieeinheit 3 erwärmte Batterieabluft 19 strömt dabei über einen Batterieluftauslass 20 zurück in den Fahrzeuginnenraum 2 und/oder über einen weiteren Batterieluftauslass 21 aus dem Kraftfahrzeug heraus
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Klimatisierung mindestens des Fahrzeuginnenraums 2 und der Batterieeinheit 3, die z.B. in Fig. 2 dargestellt sind. Die Vorrichtung 1 umfasst dabei ein Steuergerät 4 und die Umluftklappe 5 Das Steuergerät stellt eine Stellung der Umluftklappe 5 ein. Dabei ist vorstellbar, dass das
Steuergerät ein Steuergerät der Klimaanlage oder ein weiteres Steuergerät des Kraftfahrzeugs ist. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 ein Bedienelement 6, wobei das Bedienelement 6 von einem Kraftfahrzeugführer und/oder mindestens einem weiteren Fahrzeuginsassen bedienbar ist. Über eine Bedienung des Bedienelements 6 wird dabei ein erster Betriebsmodus und/oder ein zweiter Betriebsmodus des Steuergeräts 4 aktiviert. Im ersten Betriebsmodus stellt das Steuergerät 4 einen Frischluftanteil derart ein, dass eine Temperatur z.B. des Kopfbereichs 26 (siehe Fig. 1 ) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt. Im zweiten
Betriebsmodus stellt das Steuergerät 4 den Frischluftanteil derart ein, dass ein
Energieverbrauch der Klimaanlage 16 (siehe Fig. 1 ) im Vergleich zum ersten Betriebsmodus reduziert wird.
Weiter zeigt Fig. 3 den Batterielüfter 7, der von einer Steuereinheit 8 zur Steuerung einer Gebläsestärke des Batterielüfters 7 gesteuert wird. Das Steuergerät 4 ist dabei datentechnisch mit der Steuereinheit 8 verbunden. Weiter ist das Steuergerät 4 datentechnisch mit einer Einheit 9 zur Erfassung einer Außentemperatur verbunden. Abhängig von dem über das
Bedienelement 6 eingestellten Betriebsmodus steuert die Steuereinheit 4 auf Basis der von der Einheit 9 übermittelten Außentemperatur und der von der Einheit 8 übermittelten Gebläsestärke des Batterielüfters 7 die Stellung der Umluftklappe 5.

Claims

Patentansprüche
1 ) Verfahren zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums (2) und einer
Batterieeinheit (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Klimagebläse (10) einen Kühlluftstrom (15) ansaugt und mindestens eine Klimaanlage (16) eine Temperatur des Kühlluftstroms (15) einstellt, wobei der Kühlluftstrom (15) aus einem Frischluftstrom (12) und/oder einem Umluftstrom (14) besteht, wobei mindestens ein Steuergerät (4) einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom (15) über eine Einstellung der Stellung mindestens einer Umluftklappe (5) einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster oder ein zweiter Betriebsmodus der Klimatisierung aktivierbar ist, wobei das Steuergerät (4) in dem ersten Betriebsmodus einen Frischluftanteil derart einstellt, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeug-innenraums (2) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt, wobei das Steuergerät (4) in dem zweiten
Betriebsmodus einen Frischluftanteil und/oder eine Gebläsestärke eines Batterielüfters (7) derart einstellt, dass der Gesamtenergieaufwand für die Klimatisierung und/oder den Antrieb optimiert wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus manuell und/oder automatisch in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße erfolgt.
3) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsmodus ein erster Klimakomfortmodus ist, wobei das Steuergerät (4) den Frischluftanteil derart einstellt, dass keine Batterieabluft (19) in den Fahrzeuginnenraum (2) strömt.
4) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus ein Energiesparmodus ist, wobei das Steuergerät (4) den
Frischluftanteil derart einstellt, dass ein vorbestimmter Anteil an Batterieabluft (19) in den Fahrzeuginnenraum (2) strömt. 5) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus das Steuergerät (4) einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom (15) über die Einstellung der Stellung der Umluftklappe (5) auf Basis von mindestens einer Messgröße der Gruppe Geblä-sestärke eines Batterielüfters (7),
Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums (2), Sitzbelegung einstellt.
6) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich des Fahrzeuginnenraums (2) ein Kopfbereich (26) einer Hintersitzanlage (25) des Kraftfahrzeugs ist.
7) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist.
8) Vorrichtung (1 ) zur Klimatisierung mindestens eines Fahrzeuginnenraums (2) und einer Batterieeinheit (3), umfassend mindestens eine Klimaanlage (16), mindestens ein
Klimagebläse (10), mindestens ein Steuergerät (4) und mindestens eine Umluftklappe (5), wobei die Klimaanlage (16) eine Temperatur eines Kühlluftstroms ( 5) einstellt, wobei der Kühlluftstrom (15) aus einem Frischluftstrom (12) und/oder einem Umluftstrom (14) besteht, wobei das Steuergerät (4) einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom (15) über eine Einstellung der Stellung einer Umluftklappe (5) einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster oder ein zweiter Betriebsmodus der Klimatisierung aktivierbar ist, wobei das Steuergerät (4) in dem ersten Betriebsmodus einen Frischluftanteil derart einstellt, dass eine Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums (2) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls liegt, wobei das Steuergerät (4) in dem zweiten
Betriebsmodus einen Frischluftanteil und/oder eine Gebläsestärke eines Batterielüfters (7) derart einstellt, dass der Gesamtenergieaufwand für die Klimatisierung und/oder den Antrieb optimiert wird.
9) Vorrichtung nach Anspruch 8, umfassend mindestens ein Bedienelement (6) zur Aktivierung des ersten und/oder des zweiten Betriebsmodus.
10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend mindestens eine Einheit zur Erfassung einer Gebläsestärke eines Batterielüfters, eine Einheit (9) zur Erfassung einer Außentemperatur, eine Einheit zur Erfassung einer Sonneneinstrahlung, eine Einheit zur Erfassung einer Temperatur zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums und/oder eine Einheit zur Erfassung einer Sitzbelegung, wobei das Steuergerät (4) im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus einen Frischluftanteil am Kühlluftstrom (15) über die Einstellung der Stellung einer Umluftklappe (5) auf Basis von mindestens einer Messgröße Gebläsestärke eines Batterielüfters, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Temperatur zumindest des Teilbereichs des Fahrzeuginnenraums und/oder Sitzbelegung einstellt.
PCT/EP2010/005905 2009-10-01 2010-09-28 Verfahren und vorrichtung zur klimatisierung mindestens eines fahrzeuginnenraums und einer batterieeinheit WO2011038883A1 (de)

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