WO2021052889A1 - Verfahren zum selektiven temperieren von fahrgasträumen eines fahrzeugs und fahrzeug zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum selektiven temperieren von fahrgasträumen eines fahrzeugs und fahrzeug zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2021052889A1
WO2021052889A1 PCT/EP2020/075552 EP2020075552W WO2021052889A1 WO 2021052889 A1 WO2021052889 A1 WO 2021052889A1 EP 2020075552 W EP2020075552 W EP 2020075552W WO 2021052889 A1 WO2021052889 A1 WO 2021052889A1
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temperature control
passenger
vehicle
passenger compartment
temperature
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PCT/EP2020/075552
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Inventor
Jan Buschbeck
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Bombardier Transportation Gmbh
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00742—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by detection of the vehicle occupants' presence; by detection of conditions relating to the body of occupants, e.g. using radiant heat detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • G—PHYSICS
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    • G06V20/593—Recognising seat occupancy
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • the present invention relates to a method for the selective temperature control of passenger compartments of a vehicle and a vehicle for performing the method.
  • US 2016/0116512 Al describes a method and a system for monitoring energy consumption of cooling / heating in a building.
  • a number of people in the room is estimated based on a C0 2 concentration in a room. It is also determined whether an amount of energy consumed is appropriate in comparison to the estimated number of people in order to avoid unnecessarily high energy consumption.
  • the disadvantage here is that the number of people in a room remains unaffected.
  • the invention is therefore based on an object of creating a method and a vehicle with which it is possible to save energy when controlling the temperature of a passenger compartment.
  • this object is achieved with a method according to claim 1. Furthermore, the object is achieved with a vehicle according to claim 17. Advantageous refinements of the invention are contained in the subclaims.
  • the object is achieved in a method for the selective temperature control of passenger compartments of a vehicle, wherein in the method
  • a total temperature control performance of the entire vehicle is calculated from the current temperature control status of the passenger compartments,
  • a total occupancy state of the entire vehicle is calculated from the current occupancy states of the passenger compartments, and
  • passengers are directed into passenger compartments, in particular into different passenger compartments.
  • guiding and / or guiding passengers into a passenger compartment and / or into passenger compartments takes place in such a way that a required total temperature control output or a total energy requirement is reduced, and / or that power peaks of the total temperature control output are reduced in such a way that a maximum available output is provided is not exceeded by a traction battery.
  • One advantage of the solution according to the invention is that different passenger compartments can have different temperature control states and thus different internal temperatures as well as different occupancy states. If necessary, the passengers can go to passenger rooms that correspond to the interior temperature expectations and the preferred occupancy states of the passengers. Of course, the passengers can also dispense with moving from one passenger compartment to another, or the passengers can go into any passenger compartment when boarding.
  • the passenger line serves to reduce the overall energy consumption.
  • a passenger compartment can correspond to a specific car of a rail vehicle. However, it is also conceivable and customary to implement several thermally separately controllable passenger compartments within a single car. In this sense, passenger compartments can also be understood as individually controllable zones within a single car.
  • An advantage of this embodiment is that the passengers in each passenger compartment generate the same body waste heat and the temperature control can be adapted to it.
  • the fact that the temperature control output is set to be the same in all passenger compartments results in a simple regulation of the internal temperature in each passenger compartment.
  • a temperature control output i.e. an air conditioning output
  • energy savings of up to 30% can be achieved if all passengers leave the other two passenger compartments and then stay in the preferred passenger compartment.
  • the occupancy status of the passenger compartments can be determined, for example, with the help of a passenger counting system, a weight measurement using air spring pressures, a measurement of a CO2 concentration and / or based on empirical values for average passenger numbers.
  • the preferred passenger compartment is selected before or after step a) or selected before step a) and changed after step a).
  • a preferred passenger compartment can be predefined, for example an end car, or the preferred vehicle compartment can be selected or changed as a function of the occupancy status.
  • a minimum temperature control is set for the preferred passenger compartment in step b), the minimum temperature control depends on an outside temperature.
  • a permissible deviation of the minimum temperature control output can preferably be specified, in particular taking into account a state of charge of a traction battery of the vehicle. This offers the advantage that the energy consumption for the temperature control performance can vary within predetermined limit values. In the case of an energy supply by means of a traction battery, only so much energy is drawn that, with a lower state of charge, a lower temperature control output is set within the permissible deviation than with a higher state of charge.
  • steps b) to d) are only initiated if, in step a), the temperature control output for the passenger compartments is greater than or equal to the minimum temperature control output within the permissible deviation.
  • a further parameter is set which contributes to a defined initiation of the method.
  • step b) it is possible to start again at step a) if, in step b), the temperature control output for the preferred passenger compartment is less than the minimum temperature control output within the permissible deviation. This could be an indication of a defect in an air conditioning system in a preferred passenger compartment, so that another preferred passenger compartment can be selected by restarting the method.
  • a maximum tempering power is set for the further passenger compartment, in particular a setpoint temperature and / or a fresh air supply of the further passenger compartment are lowered, or a tempering power for the further passenger compartment is switched off.
  • This enables further targeted energy savings.
  • the occupancy status in the preferred passenger compartment can be maximized or, if the occupancy level increases above a predetermined value, a number of preferred passenger compartments can be increased, in particular an even distribution of passengers among all preferred Passenger compartments.
  • the higher the outside temperature and the lower the occupancy the lower the specified value for the occupancy. This applies up to a limit value for the outside temperature, above which it can make sense for all occupancy states to reduce the number of preferred passenger compartments again.
  • the air conditioning system has to cool down all of the heat radiation from outside as well as the waste heat from the passengers.
  • an inside temperature in a preferred passenger compartment can correspond to a predetermined standard and an inside temperature in a further passenger compartment can be higher than the predefined standard at a warmer outside temperature and lower than the predefined standard at a colder outside temperature.
  • the respective associated temperature control output can be regulated.
  • the standard is specified by a climate norm.
  • the interior temperature in a preferred passenger compartment can have a different limit value than the interior temperature in a further passenger compartment, a maximum interior temperature being specified in each case, in particular at a warmer exterior temperature and a minimum interior temperature at a colder exterior temperature.
  • the limit value for the interior temperature guarantees a predetermined level of comfort for the passengers. Due to the different limit values in the preferred passenger compartment and in the further passenger compartment, an amount of Energy saving can be set. Instead of a maximum internal temperature, a maximum temperature difference to the external temperature can also be specified.
  • expected changes in the occupancy states can also be taken into account from empirical values. This makes it possible to schedule the initiation of the method while the vehicle is in motion.
  • empirical values can be, for example, average values and / or minimum / maximum values of occupancy states from the past, estimates and forecasts based thereon.
  • the method can be started in a predetermined period of time, in particular after at least one door of the vehicle has been opened.
  • the method can be started immediately after the doors have been closed. A determination of the occupancy status can then already begin.
  • passengers can be guided into the preferred passenger compartment by announcements, locking of doors of the vehicle and / or by passenger guidance systems in the vehicle and / or at a stop, in particular after step d). These are efficient means of directing passengers to the preferred passenger compartment.
  • a number of preferred passenger compartments is dependent on the occupancy states of the passenger compartments, and / or
  • a preferred passenger compartment comprises a disabled toilet, a family compartment, a multi-purpose area and / or an area of a first class, and / or
  • preferred passenger compartments are arranged at the ends of the vehicle and / or preferred passenger compartments are arranged next to one another, and / or -
  • at least one separating element thermally isolates passenger spaces with different temperature control services from one another, the separating element being in particular a door and / or an air curtain.
  • a passenger compartment with a high occupancy when using a passenger compartment with a high occupancy as the preferred passenger compartment, a lower passenger flow from the further passenger compartment into the preferred passenger compartment is required.
  • a passenger compartment with a special additional function is also well suited as a preferred passenger compartment because the needs of particular passenger groups are taken into account.
  • passenger compartments at the ends of a rail vehicle often include first class areas that should be considered as preferred passenger compartments.
  • a door and / or an air curtain are simple means of separating areas with different temperature control services or different internal temperatures. If preferred passenger compartments are arranged next to one another, a heat exchange between adjacent passenger compartments can take place in at least one transition area.
  • the object is achieved in a vehicle for carrying out the method according to one of claims 1 to 14, wherein the vehicle is in particular a rail vehicle.
  • the method is particularly suitable for implementation in a rail vehicle with at least two passenger compartments.
  • implementation in another type of vehicle with at least two passenger compartments is also conceivable.
  • Fig. 1 is a schematic flow diagram of an inventive
  • Fig. 2 is a diagram for passenger distribution in a vehicle with three
  • Passenger compartments and 3 shows a diagram for a preferred distribution of passengers.
  • a sequence of a method 10 for selective temperature control of passenger compartments of a vehicle is shown schematically and by way of example.
  • the method 10 includes a start 11, which is carried out at a defined point in time during operation of the vehicle. After the start 11, the step 12 “Receive information” takes place, which comprises the substeps 12.1, 12.2 and 12.3.
  • HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning
  • a car The information on the status of the air conditioning per passenger compartment includes, for example, information on the power, the heat flow, the volume flow of fresh air, the outside temperature, the actual temperature in the passenger compartment and / or the target temperature in the passenger compartment.
  • “determine occupancy states” information on the occupancy state ie the number of people, per passenger compartment or car is obtained.
  • the occupancy state can be measured, for example, by measuring a CO 2 concentration, a weight of a passenger compartment or car and / or can be determined by measuring a change of people by means of a people counting system.
  • step 12 with the substeps 12.2, 12.2, and possibly 12.3 follows the step 13 "set temperature control", in which a setting of the minimum Temperature control output, ie the minimum output of the air conditioning system (HVAC), takes place with an optimal distribution of people between the passenger compartments or cars.
  • the minimum power of the air conditioning system relates to a preferred passenger compartment, which can be selected after step 12.
  • the preferred passenger compartment can also be preselected, for example as an end car of the vehicle, and then confirmed as the preferred passenger compartment after step 12. If the preferred passenger compartment is preselected, selecting or confirming the preferred passenger compartment after step 12 can also be omitted.
  • step 14 “specify permissible deviation” takes place, in which a permissible change in the temperature control performance, ie the performance of the air conditioning system, is set from the optimum or from the minimum determined in step 13.
  • a state of charge can be a This prevents too much energy from being consumed from the traction battery or the process may only be initiated if the next recharge option cannot be achieved without these savings.
  • step 15 "Measure temperature control performance" it is determined whether the temperature control output, i.e. the actual output of the air conditioning system, in the preferred passenger compartment is greater than or equal to the minimum temperature control output, i.e. the minimum output of the air conditioning system, and is within the permissible deviation.
  • step 15 If the result of step 15 is negative, the method 10 starts again with step 12. If the result of step 15 is positive, step 16 "guide passengers" takes place, with measures to achieve the optimal distribution of people being initiated, e.g. by announcements, locking doors, locking cars and / or by optimizing the flow of people at a stop, e.g. one The method 10 is then repeated from step 12. The output of the air conditioning system or the HVAC output is therefore continuously regulated All the variables of the method 10 are averaged over a suitable period of time.
  • Fig. 2 and 3 an advantageous or optimal distribution of passengers in a vehicle with three passenger compartments is shown as an example.
  • the digits "1", “2" and “3” denotes the number of preferred passenger compartments. With a “1", all passengers are in the preferred passenger compartment.
  • a “2” denotes an even distribution of the passengers over two passenger compartments.
  • a “3” denotes an even distribution of the passengers over three passenger compartments.
  • the top line indicates the number of occupied seats in percent, ie the occupancy of the entire vehicle. 100% means that all seats are occupied. 200% means that all standing places are occupied.
  • the leftmost column shows the outside temperature in ° C.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selektiven Temperieren von Fahrgasträumen eines Fahrzeugs, wobei bei dem Verfahren aktuelle Temperierungszustände der Fahrgasträume und aktuelle Belegungszustände der Fahrgasträume ermittelt werden, aus den aktuellen Temperierungszuständen der Fahrgasträume eine Temperierungsleistung des gesamten Fahrzeugs errechnet wird, aus den aktuellen Belegungszuständen der Fahrgasträume ein Belegungszustand des gesamten Fahrzeugs errechnet wird und in Abhängigkeit von den aktuellen Temperierungszuständen der Fahrgasträume, der errechneten Temperierungsleistung und dem errechneten Belegungszustand des gesamten Fahrzeugs Fahrgäste in verschiedene Fahrgasträume geleitet werden.

Description

Beschreibung
VERFAH REN ZU M SELEKTIVEN TEMPERI EREN VON FAH RGASTRÄU M EN EI N ES FAH RZEUGS U N D FAH RZEUG ZU R DURCH FÜ H RU NG D ES VERFAH RENS
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Temperieren von Fahrgasträumen eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens.
Vorbekannter Stand der Technik
[0002] Bei einem Fahrzeug, z.B. bei einem Schienenfahrzeug, nimmt eine Klimatisierung eines Fahrgastraumes einen signifikanten Anteil der Leistung aller Hilfsbetriebsaggregate. Bisherige Lösungen gehen z.B. mit einer variablen Frischluftzufuhr einher, um nur so viel Frischluft wie nötig zu temperieren, d.h. zu erwärmen oder zu kühlen.
[0003] Die US 2016/0116512 Al beschreibt ein Verfahren und ein System zur Überwachung eines Energieverbrauchs einer Kühlung/Heizung in einem Gebäude. Bei dem Verfahren wird anhand einer C02-Konzentration in einem Raum eine Anzahl an Personen in dem Raum geschätzt. Weiterhin wird festgestellt, ob eine verbrauchte Energiemenge im Vergleich zu der geschätzten Anzahl der Personen angemessen ist, um einen unnötig hohen Energieverbrauch zu vermeiden. Nachteilig ist hierbei, dass die Anzahl von Personen in einem Raum unbeeinflusst bleibt.
Nachteile des Stands derTechnik
[0004] Derartige Verfahren sind hinsichtlich ihres Energiebedarfs nicht genügend effizient ausgestaltet, insbesondere werden Komfortaspekte für Passagiere von Fahrzeugen nur unzureichend berücksichtigt. Problemstellung
[0005] Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Fahrzeug zu schaffen, mit denen eine Energieeinsparung bei einer Temperierung eines Fahrgastraumes möglich ist.
Erfindungsgemäße Lösung
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Fahrzeug nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0007] Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum selektiven Temperieren von Fahrgasträumen eines Fahrzeugs, wobei bei dem Verfahren
- aktuelle Temperierungszustände der Fahrgasträume und aktuelle Belegungszustände von Fahrgasträumen ermittelt werden,
- aus den aktuellen Temperierungszuständen der Fahrgasträume eine Gesamttemperierungsleistung des gesamten Fahrzeugs errechnet wird,
- aus den aktuellen Belegungszuständen der Fahrgasträume ein Gesamtbelegungszustand des gesamten Fahrzeugs errechnet wird und
- in Abhängigkeit von den aktuellen Temperierungszuständen der Fahrgasträume, der Gesamttemperierungsleistung und dem Gesamtbelegungszustand Fahrgäste in Fahrgasträume, insbesondere in unterschiedliche Fahrgasträume, geleitet werden. Insbesondere erfolgt ein Leiten und/oder Führen von Fahrgästen in einen Fahrgastraum und/oder in Fahrgasträume derart, sodass eine erforderliche Gesamttemperierungsleistung oder ein Gesamtenergiebedarf reduziert wird, und/oder dass Leistungsspitzen der Gesamttemperierungsleistung derart reduziert werden, sodass eine maximal zur Verfügung stehende Leistung, bereitgestellt durch eine Traktionsbatterie nicht überschritten wird. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass unterschiedliche Fahrgasträume unterschiedliche Temperierungszustände und damit unterschiedliche Innentemperaturen sowie unterschiedliche Belegungszustände aufweisen können. Die Fahrgäste können bei Bedarf Fahrgasträume aufsuchen, die jeweils den Innentemperaturvorstellungen und den bevorzugten Belegungszuständen der Fahrgäste entsprechen. Selbstverständlich können die Fahrgäste auch darauf verzichten, sich von einem Fahrgastraum in einen anderen Fahrgastraum zu begeben, oder die Fahrgäste können sich beim Einsteigen in einen beliebigen Fahrgastraum begeben. Die Fahrgastleitung dient einer Senkung des Gesamtenergieverbrauchs.
[0008] Ein Fahrgastraum kann mit einem spezifischen Wagen eines Schienenfahrzeugs übereinstimmen. Es ist jedoch auch denkbar und üblich, mehrere thermisch getrennt regelbare Fahrgasträume innerhalb eines einzelnen Wagens zu realisieren. In dem Sinne können Fahrgasträume auch als einzeln regelbare Zonen innerhalb eines einzelnen Wagens verstanden werden.
[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden
- die Fahrgäste bei einer vorgegebenen Kombination aus einer Außentemperatur und einem Belegungszustand gleichmäßig auf alle Fahrzeugräume verteilt, und
- eine gleich große Temperierungsleistung für alle Fahrgasträume eingestellt.
[0010] Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Fahrgäste in jedem Fahrgastraum die gleiche Körperabwärme erzeugen und die Temperierungsleistung daran angepasst werden kann. Dadurch, dass die Temperierungsleistung in allen Fahrgasträumen gleich groß eingestellt wird, ergibt sich eine einfache Regelung der Innentemperatur in jedem Fahrgastraum.
[0011] In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens werden
(a) aktuelle Temperierungszustände der Fahrgasträume und aktuelle Belegungszustände der Fahrgasträume ermittelt und, (b) wenn ein Belegungszustand in mindestens einem Fahrgastraum einen vorgegebenen Wert unterschreitet, eine vorgegebene Temperierungsleistung für mindestens einen bevorzugten Fahrgastraum eingestellt,
(c) Fahrgäste in den bevorzugten Fahrgastraum geleitet, und
(d) eine Temperierungsleistung in mindestens einem weiteren, anderen Fahrgastraum eingespart. Ein solches Einsparen kann dadurch erfolgen, dass eine Temperatur in dem weiteren Fahrgastraum reduziert wird und/oder eine Temperierung dieses weiteren Fahrgastraums vollständig deaktiviert wird.
[0012] Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass mittels des beschriebenen Verfahrens in einem Fahrzeug mit mindestens zwei Fahrgasträumen eine Temperierungsleistung, d.h. eine Leistung einer Klimaanlage, reduziert werden kann, wodurch Energie eingespart wird. Beispielsweise kann bei einem Fahrzeug mit drei Fahrgasträumen eine Energieeinsparung von bis zu 30% erreicht werden, wenn alle Fahrgäste die beiden weiteren Fahrgasträume verlassen und sich dann in dem bevorzugten Fahrgastraum aufhalten. Außerdem ist eine Beeinflussung eines Belegungszustands mindestens eines Fahrgastraums möglich. Fahrgäste werden in mindestens einen bevorzugten Fahrgastraum geleitet, in dem ein höheres Klimakomfortniveau eingestellt wird, und in mindestens einem weiteren Fahrgastraum wird ein geringeres Klimakomfortniveau eingestellt. Die Abwärme der Fahrgäste kann effektiver genutzt werden. Leistungsspitzen, die für eine Batterieauslegung maßgeblich sind, werden reduziert. Die Belegungszustände der Fahrgasträume können z.B. mit Hilfe eines Fahrgastzählsystems, einer Gewichtsmessung durch Luftfederdrücke, einer Messung einer C02-Konzentration und/oder anhand von Erfahrungswerten für durchschnittliche Fahrgastzahlen ermittelt werden.
[0013] In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird der bevorzugte Fahrgastraum vor oder nach Schritt a) ausgewählt oder vor Schritt a) ausgewählt und nach Schritt a) geändert. Beispielsweise kann ein bevorzugter Fahrgastraum vordefiniert werden, z.B. ein Endwagen, oder der bevorzugte Fahrzeugraum kann in Abhängigkeit von dem Belegungszustand ausgewählt oder geändert werden. [0014] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei Schritt b) eine minimale Temperierungsleistung für den bevorzugten Fahrgastraum eingestellt, wobei die minimale Temperierungsleistung von einer Außentemperatur abhängt. Dadurch wird sowohl im Sommer bzw. bei wärmeren Außentemperaturen als auch im Winter bzw. bei kälteren Außentemperaturen eine optimale Energieeinsparung erreicht.
[0015] Vorzugsweise kann bei Schritt b) eine zulässige Abweichung der minimalen Temperierungsleistung vorgegeben werden, insbesondere unter Berücksichtigung eines Ladezustands einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs. Dies bietet den Vorteil, dass ein Energieverbrauch für die Temperierungsleistung innerhalb von vorgegebenen Grenzwerten variieren kann. Bei einer Energieversorgung mittels einer Traktionsbatterie wird dabei nur so viel Energie entnommen, dass bei einem geringeren Ladezustand eine geringere Temperierungsleistung innerhalb der zulässigen Abweichung eingestellt wird als bei einem höheren Ladezustand.
[0016] In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden die Schritte b) bis d) nur dann eingeleitet, wenn bei Schritt a) auch die Temperierungsleistung für die Fahrgasträume größer oder gleich der minimalen Temperierungsleistung innerhalb der zulässigen Abweichung ist. Dadurch wird zusätzlich zum Belegungszustand in Schritt a) ein weiterer Parameter festgelegt, der zu einer definierten Einleitung des Verfahrens beiträgt.
[0017] Speziell kann wieder bei Schritt a) begonnen werden, wenn bei Schritt b) die Temperierungsleistung für den bevorzugten Fahrgastraum kleiner als die minimale Temperierungsleistung innerhalb der zulässigen Abweichung ist. Dies könnte ein Hinweis auf einen Defekt einer Klimaanlage in einem bevorzugten Fahrgastraum sein, so dass mittels eines erneuten Starts des Verfahrens ein anderer bevorzugter Fahrgastraum ausgewählt werden kann.
[0018] In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine maximale Temperierungsleistung für den weiteren Fahrgastraum eingestellt, wobei insbesondere eine Solltemperatur und/oder eine Frischluftzufuhr des weiteren Fahrgastraums herabgesenkt werden, oder eine Temperierungsleistung für den weiteren Fahrgastraum ausgeschaltet wird. Somit ist eine weitere gezielte Energieeinsparung möglich. [0019] Insbesondere kann bei abnehmender Außentemperatur, insbesondere unter 12°C, der Belegungszustand im bevorzugten Fahrgastraum maximiert werden oder bei einem ansteigenden Belegungszustand über einen vorgegebenen Wert kann eine Anzahl der bevorzugten Fahrgasträume erhöht werden, wobei insbesondere eine gleichmäßige Verteilung der Fahrgäste auf alle bevorzugten Fahrgasträume erfolgt. Je höher die Außentemperatur ist und je geringer der Belegungszustand ist, desto niedriger ist auch der vorgegebene Wert für den Belegungszustand. Dies gilt bis zu einem Grenzwert für die Außentemperatur, ab der es für alle Belegungszustände sinnvoll sein kann, die Anzahl der bevorzugten Fahrgasträume wieder zu verringern.
[0020] Je kälter es ist, desto vorteilhafter ist also ein hoher Belegungszustand im bevorzugten Fahrgastraum, weil dann Abwärme der Fahrgäste genutzt werden kann, um die Temperierungsleistung zu senken. Bei zunehmender Außentemperatur muss die Klimaanlage eine gesamte Wärmeeinstrahlung von außen sowie die Abwärme der Fahrgäste herunterkühlen.
[0021] Weiterhin kann eine Innentemperatur in einem bevorzugten Fahrgastraum einem vorgegebenen Standard entsprechen und eine Innentemperatur in einem weiteren Fahrgastraum kann bei einer wärmeren Außentemperatur höher als der vorgegebene Standard und bei einer kälteren Außentemperatur geringer als der vorgegebene Standard sein. Anhand der Innentemperaturen im bevorzugten Fahrgastraum und im weiteren Fahrgastraum kann die jeweils zugehörige Temperierungsleistung geregelt werden. Der Standard wird von einer Klimanorm vorgegeben.
[0022] Zusätzlich kann die Innentemperatur in einem bevorzugten Fahrgastraum einen anderen Grenzwert aufweisen als die Innentemperatur in einem weiteren Fahrgastraum, wobei insbesondere bei einer wärmeren Außentemperatur jeweils eine maximale Innentemperatur und in bei einer kälteren Außentemperatur jeweils eine minimale Innentemperatur vorgegeben werden. Der Grenzwert für die Innentemperatur gewährleistet ein vorgegebenes Komfortniveau für die Fahrgäste. Durch die unterschiedlichen Grenzwerte im bevorzugten Fahrgastraum und im weiteren Fahrgastraum kann eine Höhe der Energieeinsparung eingestellt werden. Anstelle einer maximalen Innentemperatur kann auch eine maximale Temperaturdifferenz zur Außentemperatur vorgegeben werden.
[0023] Außerdem können zusätzlich zu Schritt a) erwartete Änderungen der Belegungszustände aus Erfahrungswerten berücksichtigt werden. Dies ermöglicht eine zeitliche Planung zur Einleitung des Verfahrens während der Fahrt des Fahrzeugs. Solche Erfahrungswerte können zum Beispiel Durchschnittswerte und/oder Minimal-/Maximalwerte von Belegungszuständen aus der Vergangenheit, darauf basierende Schätzungen und Prognosen sein.
[0024] Speziell kann das Verfahren in einem vorgegebenen Zeitraum gestartet werden, insbesondere nach einem Öffnen von mindestens einer Tür des Fahrzeugs. Beispielsweise kann das Verfahren unmittelbar nach einem Schließen derTüren gestartet werden. Dann kann eine Ermittlung des Belegungszustands bereits beginnen.
[0025] Zudem können Fahrgäste durch Ansagen, Sperren von Türen des Fahrzeugs und/oder durch Fahrgastleitsysteme in dem Fahrzeug und/oder an einer Haltestation in den bevorzugten Fahrgastraum geleitet werden, insbesondere auch noch nach Schritt d). Dies sind effiziente Mittel zum Leiten der Fahrgäste in den bevorzugten Fahrgastraum.
[0026] In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
- ist eine Anzahl von bevorzugten Fahrgasträumen von Belegungszuständen der Fahrgasträume abhängig, und/oder
- ein bevorzugter Fahrgastraum umfasst ein Behinderten-WC, ein Familienabteil, einen Mehrzweckbereich und/oder einen Bereich einer ersten Klasse, und/oder
- bei mindestens drei Fahrgasträumen in Reihe sind bevorzugte Fahrgasträume an Enden des Fahrzeugs angeordnet und/oder bevorzugte Fahrgasträume sind nebeneinander angeordnet, und/oder - jeweils mindestens ein trennendes Element isoliert Fahrgasträume mit verschiedenen Temperierungsleistungen thermisch voneinander, wobei das trennende Element insbesondere eine Tür und/oder ein Luftschleier ist.
[0027] Beispielsweise ist bei einer Nutzung eines Fahrgastraums mit einem hohen Belegungszustand als bevorzugtem Fahrgastraum ein geringerer Fahrgastfluss von dem weiteren Fahrgastraum in den bevorzugten Fahrgastraum erforderlich. Ein Fahrgastraum mit einer speziellen Zusatzfunktion eignet sich ebenfalls gut als bevorzugter Fahrgastraum, weil auf die Bedürfnisse besonderer Fahrgastgruppen Rücksicht genommen wird. Beispielsweise umfassen Fahrgasträume an Enden eines Schienenfahrzeugs oft Bereiche erster Klasse, die als bevorzugte Fahrgasträume mitberücksichtigt werden sollten. Eine Tür und/oder ein Luftschleier sind einfache Mittel zur Trennung von Bereichen mit verschiedenen Temperierungsleistungen bzw. unterschiedlichen Innentemperaturen. Wenn bevorzugte Fahrgasträume nebeneinander angeordnet sind, kann in mindestens einem Übergangsbereich ein Wärmeaustausch zwischen benachbarten Fahrgasträumen stattfinden.
[0028] Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Fahrzeug insbesondere ein Schienenfahrzeug ist. Das Verfahren ist für eine Durchführung bei einem Schienenfahrzeug mit mindestens zwei Fahrgasträumen besonders geeignet. Denkbar ist jedoch auch eine Durchführung bei einer anderen Art von Fahrzeugen mit mindestens zwei Fahrgasträumen.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0029] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
[0030] Fig. 1 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
[0031] Fig. 2 ein Diagramm zur Fahrgastverteilung in einem Fahrzeug mit drei
Fahrgasträumen, und [0032] Fig. 3 ein Diagramm zu einer bevorzugten Verteilung von Fahrgästen.
Ausführungsbeispiele
[0033] In Fig. 1 ist ein Ablauf eines Verfahrens 10 zum selektiven Temperieren von Fahrgasträumen eines Fahrzeugs schematisch und beispielhaft dargestellt. Das Verfahren 10 umfasst einen Start 11, der zu einem definierten Zeitpunkt während eines Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt wird. Nach dem Start 11 erfolgt der Schritt 12 „Erhalte Informationen", der die Teilschritte 12.1, 12.2 und 12.3 umfasst.
[0034] Im Teilschritt 12.1 „Temperierungszustände ermitteln" werden Informationen zum Zustand einer Klimaanlage pro Fahrgastraum erhalten, wobei die Klimaanlage in Fig. 1 als HVAC (HVAC: Heating, Ventilation and Air Conditioning) und der Fahrgastraum in Fig. 1 als Wagen bezeichnet werden. Die Informationen zum Zustand der Klimaanlage pro Fahrgastraum umfassen z.B. Informationen zur Leistung, zum Wärmestrom, zum Volumenstrom der Frischluft, zur Außentemperatur, zur Ist-Temperatur im Fahrgastraum und/oder zur Soll-Temperatur im Fahrgastraum.
[0035] Im Teilschritt 12.2 „Belegungszustände ermitteln" werden Informationen zum Belegungszustand, d.h. zur Anzahl von Personen, pro Fahrgastraum bzw. Wagen erhalten. Der Belegungszustand kann z.B. durch eine Messung einer C02-Konzentration, eines Gewichts eines Fahrgastraums bzw. Wagens und/oder durch eine Messung eines Personenwechsels mittels eines Personenzählsystems ermittelt werden.
[0036] Im Teilschritt 12.3 „Erwartete Änderungen der Belegungszustände aus Erfahrungswerten berücksichtigen" werden prädiktive bzw. vorhersehbare Informationen erhalten. Die prädiktiven Informationen umfassen z.B. eine Zeit oder anders ausgedrückt, einen Zeitraum, bis zu einem nächsten Türöffnen und/oder aufgrund der Vergangenheit erwartete Änderungen der Personenzahl. Der Teilschritt 12.3 kann als optional angesehen werden.
[0037] Auf den Schritt 12 mit den Teilschritten 12.2, 12.2, und ggf. 12.3 folgt der Schritt 13 „Temperierungsleistung einstellen", bei dem eine Einstellung der minimalen Temperierungsleistung, d.h. der minimalen Leistung der Klimaanlage (HVAC), bei einer optimalen Personenverteilung zwischen den Fahrgasträumen bzw. Wagen erfolgt. Die minimale Leistung der Klimaanlage betrifft einen bevorzugten Fahrgastraum, der nach dem Schritt 12 ausgewählt werden kann. Alternativ kann der bevorzugte Fahrgastraum auch vorausgewählt sein, z.B. als ein Endwagen des Fahrzeugs, und dann nach dem Schritt 12 als bevorzugter Fahrgastraum bestätigt werden. Wenn der bevorzugte Fahrgastraum vorausgewählt ist, kann ein Auswählen oder Bestätigen des bevorzugten Fahrgastraums nach Schritt 12 auch entfallen.
[00B8] Nach Schritt 13 erfolgt der Schritt 14 „zulässige Abweichung vorgeben", bei dem eine zulässige Änderung der Temperierungsleistung, d.h. der Leistung der Klimaanlage, vom Optimum bzw. von dem im Schritt 13 ermittelten Minimum festgelegt wird. Optional kann hierbei ein Ladezustand einer Traktionsbatterie berücksichtigt werden. Dadurch wird verhindert, dass zu viel Energie aus der Traktionsbatterie verbraucht wird bzw. das Verfahren wird möglicherweise nur eingeleitet, wenn das Erreichen der nächsten Nachlademöglichkeit ohne diese Einsparungen nicht erreicht werden kann.
[0039] In Schritt 15 „Temperierungsleistung messen" wird festgestellt, ob die Temperierungsleistung, d.h. die Ist-Leistung der Klimaanlage, im bevorzugten Fahrgastraum größer oder gleich der minimalen Temperierungsleistung, d.h. der minimalen Leistung der Klimaanlage, entspricht und innerhalb der zulässigen Abweichung liegt.
[0040] Wenn das Ergebnis von Schritt 15 negativ ist, setzt das Verfahren 10 wieder mit Schritt 12 ein. Wenn das Ergebnis von Schritt 15 positiv ist, erfolgt Schritt 16 „Fahrgäste leiten", wobei Maßnahmen zum Erreichen der optimalen Personenverteilung eingeleitet werden, z.B. durch Ansagen, Sperren von Türen, Sperren von Wagen und/oder durch eine Personenflussoptimierung an einer Haltestation, z.B. einem Bahnsteig. Danach wird das Verfahren 10 ab Schritt 12 wiederholt. Es findet also eine kontinuierliche Regelung der Leistung der Klimaanlage bzw. der HVAC-Leistung statt. Alle Größen des Verfahrens 10 werden über einen geeigneten Zeitraum gemittelt.
[0041] In Fig. 2 und 3 ist beispielhaft eine vorteilhafte bzw. optimale Verteilung von Fahrgästen in einem Fahrzeug mit drei Fahrgasträumen dargestellt. Die Ziffern „1", „2" und „3" bezeichnen die Anzahl der bevorzugten Fahrgasträume. Bei einer „1" befinden sich alle Fahrgäste im bevorzugten Fahrgastraum. Eine „2" bezeichnet eine gleichmäßige Verteilung der Fahrgäste auf zwei Fahrgasträume. Eine „3" bezeichnet eine gleichmäßige Verteilung der Fahrgäste auf drei Fahrgasträume. Die oberste Zeile gibt eine Anzahl der belegten Sitzplätze in Prozent an, d.h. einen Belegungszustand des gesamten Fahrzeugs. 100 % bedeuten, dass alle Sitzplätze belegt sind. 200 % bedeuten, dass auch alle Stehplätze belegt sind. Die Spalte ganz links gibt die Außentemperatur in °C an.
[0042] In Fig. 2 sind im Wesentlichen drei Bereiche erkennbar, ein Bereich, der mit „1" ausgefüllt ist, ein Bereich, der mit „2" ausgefüllt ist und ein Bereich, der mit „3" ausgefüllt ist. Die in derTabelle gezeigten Verteilungen der Fahrgäste stellen jeweils das Optimum bezüglich des Energieverbrauchs für die Temperierung dar. Vernachlässigt wurde hierbei, dass rein aus Platzgründen eine Konzentration von einer Fahrzeugbelegung von 100% auf nur einen Wagen nicht praxiskonform ist.
[0043] Für die bevorzugte Verteilung der Fahrgäste muss daher ein Platzkomfort sichergestellt sein. So sollten z.B. alle Fahrgäste einen Sitzplatz einnehmen können. Eine optimale Verteilung an Fahrgästen und die Berücksichtigung der Mindestanzahl an Fahrgasträumen zur Erfüllung dieser Bedingung ist in Fig. 3 in einem Bereich A dargestellt.
Bezugszeichenliste
10 Verfahren
11 Start
12 Erhalte Informationen
12.1 Temperierungszustände ermitteln
12.2 Belegungszustände ermitteln
12.3 Erwartete Änderungen der Belegungszustände aus Erfahrungswerten berücksichtigen
13 Temperierungsleistung einstellen
14 Zulässige Abweichung vorgeben
15 Temperierungsleistung messen
16 Fahrgäste leiten
A Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (10) zum selektiven Temperieren von Fahrgasträumen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Traktionsbatterie, wobei bei dem Verfahren
- aktuelle Temperierungszustände (12.1) von Fahrgasträume und aktuelle Belegungszustände (12.2) dieser Fahrgasträume ermittelt werden,
- aus den aktuellen Temperierungszuständen (12.1) eine Gesamttemperierungsleistung des gesamten Fahrzeugs errechnet wird,
- aus den aktuellen Belegungszuständen (12.2) ein Gesamtbelegungszustand des gesamten Fahrzeugs errechnet wird, und
- in Abhängigkeit von aktuellen Temperierungszuständen der Fahrgasträume, der Gesamttemperierungsleistung und dem Gesamtbelegungszustand, Fahrgäste in Fahrgasträume derart geleitet werden (16), sodass eine erforderliche Gesamttemperierungsleistung und/oder ein Gesamtenergiebedarf reduziert wird.
2. Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fahrgäste bei einer vorgegebenen Kombination aus einer Außentemperatur und einem Belegungszustand gleichmäßig auf alle Fahrzeugräume verteilt werden, und
- eine gleich große Temperierungsleistung (13) für alle Fahrgasträume eingestellt wird.
3. Verfahren (10) nach Anspruch 1, aufweisen die Schritte: a) Ermitteln von aktuellen Temperierungszuständen (12.1) von Fahrgasträumen und von aktuellen Belegungszuständen (12.2) der Fahrgasträume, b) wenn ein Belegungszustand (12.2) in mindestens einem Fahrgastraum einen vorgegebenen Wert unterschreitet, Einstellen einer vorgegebenen Temperierungsleistung (13) für mindestens einen bevorzugten Fahrgastraum, c) Leiten von Fahrgästen in den bevorzugten Fahrgastraum (16), und d) insbesondere Einsparen einerTemperierungsleistung in mindestens einem weiteren Fahrgastraum.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugte Fahrgastraum vor oder nach Schritt a) ausgewählt oder vor Schritt a) ausgewählt und nach Schritt a) geändert wird, und/oder dass zusätzlich zu Schritt a) erwartete Änderungen der Belegungszustände aus Erfahrungs werten berücksichtigt werden (12.3).
5. Verfahren (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) eine minimale Temperierungsleistung (13) für den bevorzugten Fahrgastraum eingestellt wird, wobei die minimale Temperierungsleistung von einer Außentemperatur abhängt.
6. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) eine zulässige Abweichung (14) der minimalen Temperierungsleistung (13) vorgegeben wird, insbesondere unter Berücksichtigung eines Ladezustands einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs.
7. Verfahren (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) bis d) nur dann eingeleitet werden, wenn bei Schritt a) auch die Temperierungsleistung (13) für die Fahrgasträume größer oder gleich (15) der minimalen Temperierungsleistung innerhalb der zulässigen Abweichung (14) ist.
8. Verfahren (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wieder bei Schritt a) begonnen wird, wenn bei Schritt b) die Temperierungsleistung (13) für den bevorzugten Fahrgastraum kleiner als die minimale Temperierungsleistung, insbesondere innerhalb der zulässigen Abweichung (14), ist.
9. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Temperierungsleistung für den weiteren Fahrgastraum eingestellt wird, wobei insbesondere eine Solltemperatur und/oder eine Frischluftzufuhr des weiteren Fahrgastraums herabgesenkt werden oder eine Temperierungsleistung für den weiteren Fahrgastraum ausgeschaltet wird.
10. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei abnehmender Außentemperatur, insbesondere unter 12°C, der Belegungszustand im bevorzugten Fahrgastraum maximiert wird, oder dass bei einem ansteigenden Belegungszustand über einen vorgegebenen Wert eine Anzahl der bevorzugten Fahrgasträume erhöht wird, wobei insbesondere eine gleichmäßige Verteilung der Fahrgäste auf alle bevorzugten Fahrgasträume erfolgt.
11. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 bislO, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innentemperatur in einem bevorzugten Fahrgastraum einem vorgegebenen Standard entspricht und eine Innentemperatur in einem weiteren Fahrgastraum bei einer wärmeren Außentemperatur höher ist als der vorgegebene Standard und bei einer kälteren Außentemperatur geringer ist als der vorgegebene Standard.
12. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innentemperatur in einem bevorzugten Fahrgastraum einen anderen Grenzwert aufweist als die Innentemperatur in einem weiteren Fahrgastraum, wobei insbesondere bei einer wärmeren Außentemperatur jeweils eine maximale Innentemperatur und bei einer kälteren Außentemperatur jeweils eine minimale Innentemperatur vorgegeben werden.
13. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem vorgegebenen Zeitraum gestartet wird (11), insbesondere nach einem Öffnen von mindestens einer Tür des Fahrzeugs.
14. Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrgäste durch Ansagen, Sperren von Türen des Fahrzeugs und/oder durch Fahrgastleitsysteme in dem Fahrzeug und/oder an einer Haltestation in den bevorzugten Fahrgastraum geleitet werden (16), insbesondere auch noch nach Schritt d).
15. Fahrzeug aufweisend mindestens zwei Fahrgasträume, ausgebildet zum Durchführen eines Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, insbesondere wobei das Fahrzeug ein Schienenfahrzeug ist, und/oder insbesondere wobei das Fahrzeug eine Traktionsbatterie aufweist.
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