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Die
Erfindung betrifft ein Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem
für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Bei
Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystemen für
Fahrzeuge wird üblicherweise mit Hilfe eines Gebläses
Außenluft bzw. Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs
angesaugt, wobei der Ansaugluftkanal, über welchen die
Luft zum Gebläse gelangt, in der Regel im Bereich zwischen
der Motorhaube und der Windschutzscheibe endet.
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Ferner
sind Standbelüftungen von Fahrzeugen bekannt, welche aus
der Umgebung Luft ansaugen, um den Fahrzeuginnenraum vor Fahrtbeginn
zu lüften. Diese werden üblicherweise so programmiert, dass
eine gewisse Zeit vor Fahrbeginn, bspw. 30 Minuten, die Belüftung
erfolgt, wobei die Aktivierung auch mittels einer Fernbedienung
erfolgen kann.
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Aus
der
EP 1 231 089 B1 ist
ein Verfahren zur Steuerung der Standbelüftung eines Kraftfahrzeugs
bekannt, wobei die Standlüftung zyklisch eingestellt ab
einem Zeitpunkt vor einer beabsichtigten Fahrt für eine
vorgegebene Zeitspanne alle x Minuten für y Minuten aktiviert
werden kann. Hierbei ist eine Innen- und Außentemperaturerfassung
vorgesehen. Für die Bestimmung des Startzeitpunkts, d.
h. der Einschaltdauer, wird die Temperaturdifferenz zwischen Außen-
und Innentemperatur ermittelt und mit einem Grenzdifferenztemperaturwert
verglichen, wobei die Temperaturdifferenz für die Bestimmung
des Zeitpunkts der Aktivierung herangezogen wird. Ferner wird aus
den Parametern die Einschaltfrequenz ermittelt. Alternativ zur Außentemperatur
und einer Temperaturdifferenz kann auch die Sonneneinstrahlung und
ein Grenztemperaturwert verwendet werden.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem für
ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Belüftungs- und/oder
Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist
ein Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem für
ein Fahrzeug mit einem Gebläse für eine Luftansaugung
von Außenluft aus der Umgebung des Fahrzeugs vorgesehen, wobei
das Belüftungs- und/oder Klimatisierungssystem einen Ansaugluftkanal
aufweist, über den Luft aus dem Bereich des Fahrzeugbodens
ansaugbar ist. Dieser Bereich liegt insbesondere bei einem länger
stehenden Fahrzeug im Schatten, so dass die sich hier befindliche
Luft deutlich kühler als die im Bereich der Motorhaube
befindliche Luft ist.
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Bevorzugt
sind zwei Ansaugluftkanäle vorgesehen, wobei durch das
Gebläse über den ersten Ansaugluftkanal Luft aus
dem Bereich der Motorhaube und über den zweiten Ansaugluftkanal
Luft aus dem Bereich des Fahrzeugbodens ansaugbar ist. Besonders
bevorzugt ist eine Klappe zur Steuerung oder Regelung der Außenluftansaugung über
den ersten oder zweiten Ansaugluftkanal vorgesehen. Durch die Wahlmöglichkeit
zwischen zwei verschiedenen Ansaugbereichen, nämlich insbesondere
bevorzugt von einem Bereich unterhalb des Fahrzeugs und einem Bereich,
der weiter oben liegt, kann gezielt die geeignetere Luft dem Fahrzeuginnenraum
zugeführt werden. Bei normalem Fahrbetrieb erfolgt bevorzugt
eine Zuführung von Luft aus dem oberen Bereich. Bei längerem
Stillstand sowie Sonneneinstrahlung erfolgt bevorzugt eine Zuführung
von Luft aus dem Bereich unterhalb des Fahrzeugs.
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Besonders
bevorzugt ist ein Verfahren zur Regelung eines Belüftungs-
und/oder Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs vorgesehen, bei
dem bei stehendem Fahrzeug eine Standbelüftung und/oder
Standklimatisierung des Fahrzeugs vorgesehen ist, und das Fahrzeug
ein Gebläse für eine Luftansaugung von Außenluft
aus der Umgebung des Fahrzeugs, einen Sensor zur Ermittlung der
Sonneneinstrahlung sowie einen Sensor zur Ermittlung der Außentemperatur
aufweist. Hierbei wird bei einer Standbelüftung und/oder
Standklimatisierung in Abhängigkeit der Sonneneinstrahlung,
der Außentemperatur und der Standzeit des Fahrzeugs die
Ansaugung von Außenluft durch das Gebläse gesteuert oder
geregelt. Hierbei werden für die Steuerung oder Regelung
ausschließlich Sensoren verwendet, welche bereits beim
Fahrzeug für andere Zwecke vorhanden sind, d. h. es sind
keine zusätzlichen Maßnahmen für die
Messtechnik erforderlich, insbesondere sind keine zusätzlichen
Temperaturfühler erforderlich.
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Bevorzugt
erfolgt die Ansaugung von Außenluft aus einem Bereich von
unterhalb des Fahrzeugs oder aus einem oberen Bereich des Fahrzeugs,
wobei in Abhängigkeit der genannten Parameter der entsprechende,
besser geeignete Bereich gewählt wird. Insbesondere bei
starker Sonneneinstrahlung in Verbindung mit einer langen Standzeit
und hohen Außentemperaturen eignet sich eine Ansaugung
der Außenluft aus einem Bereich von unterhalb des Fahrzeugs,
also aus einem Bereich, in welchem es schattig ist, um ggf. auch
ohne die Kühlleistung eines Verdampfers die Temperatur
im Fahrzeuginnenraum relativ schnell abzusenken. Wird die Luft zusätzlich
gekühlt, so ist bei der Verwendung der kühleren
Luft aus dem Schatten des Fahrzeugs weniger Energie zur Abkühlung
des Fahrzeuginnenraums erforderlich.
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Insbesondere
bevorzugt erfolgt eine Steuerung oder Regelung der Gebläseleistung
und damit des in den Fahrzeuginnenraum geförderten Luftmassestroms
in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung, der Außentemperatur
und der Standzeit des Fahrzeugs. So wird eine höhere Gebläseleistung
bei einer starken Sonneneinstrahlung, hohen Außentemperatur
und langen Standzeit gewählt.
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Bevorzugt
wird das Gebläse nach einer Aktivierung und bei Vorliegen
eines Belüftungs- oder Klimatisierungsbedarfs kontinuierlich
betrieben. Besonders bevorzugt wird für das Gebläse
in Abhängigkeit der Vorbelüftungsdauer ein Ausschaltzeitpunkt
berechnet, bei dem ein erster Vorbelüftungs- bzw. Vorklimatisierungszyklus
beendet wird.
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Insbesondere
bevorzugt wird die Öffnung mindestens einer Klappe im Fahrzeuginnenraum
in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung, der Außentemperatur
und der Standzeit des Fahrzeugs gesteuert oder geregelt. Bei der
Klappe handelt es sich besonders bevorzugt um eine oder alle Belüftungsklappen.
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Die
Aktivierung der Steuerung oder Regelung erfolgt besonders bevorzugt
durch ein Keyless Go System, welches Teil des Fahrzeugs ist. Beliebige andere
Arten der Aktivierung sind möglich, wie bspw. ein Voreinstellen
des Startzeitpunkts oder eine Aktivierung über eine Fernbedienung.
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Um
das Anfahren und die weitere Funktion des Fahrzeugs nicht zu gefährden,
erfolgt bei einer Standbelüftung und/oder -klimatisierung
eine Überwachung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie, wobei
die Standbelüftung und/oder -klimatisierung ab einem Grenzladezustand
beendet wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel im Falle einer Ansaugung von
Luft von unterhalb des Fahrzeugs,
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2 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel im Falle einer Ansaugung von
Luft von oberhalb,
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3 ein
Ablaufdiagramm betreffend die Steuerung eines Belüftungs-
und/oder Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel, und
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4 ein
Ablaufdiagramm betreffend die Steuerung eines Belüftungs-
und/oder Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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Ein
Fahrzeug 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
weist ein Belüftungs- und Klimatisierungssystem 2 für
den Fahrzeuginnenraum 3 auf. Dieses Belüftungs-
und Klimatisierungssystem 2, welches in der Zeichnung stark
vereinfacht dargestellt ist, weist zwei Ansaugluftkanäle 4 und 5 zur
Ansaugung von Luft aus der Umgebung auf, welche durch ein Gebläse
(nicht dargestellt) angesaugt wird. Der erste, obere Ansaugluftkanal 4 beginnt
am windschutzscheibenseitigen Ende der Motorhaube und der zweite,
untere Ansaugluftkanal 5 beginnt im Bereich des Fahrzeugbodens,
also unterhalb des Fahrzeugs 1. Hierbei ist der untere
Ansaugluftkanal 5 an der Stirnwand entlang geführt.
Die beiden Ansaugluftkanäle 4 und 5 sind
gabelartig zusammengeführt, wobei im Bereich der Zusammenführung 6 eine
Klappe 7 angeordnet ist, welche ein einer Stellung den ersten
Ansaugluftkanal 4 vollständig verschließt
und in der anderen Stellung den zweiten Ansaugluftkanal 5 vollständig
verschließt.
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Das
Fahrzeug 1 weist ferner einen Sensor zur Erfassung der
Sonneneinstrahlung (Sonnenintensität und Sonnenstand) sowie
einen Sensor zur Messung der Außentemperatur auf. Zudem
ist eine Uhr vorgesehen, auf deren Funktion an späterer
Stelle näher eingegangen wird. Beim Fahrzeug 1 handelt es
sich um ein „schlüsselloses" Fahrzeug (Keyless Go
System), bei welchem ermittelt wird, ob der Fahrer mit einem entsprechenden
autorisierenden Schlüssel in die Fahrzeugnähe
gelangt.
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Eine
Darstellung eines Umluftluftkanals, über welchen bei normalem
Betrieb des Belüftungs- und Klimatisierungssystems 2 alternativ
zur von außen angesaugten Außenluft Umluft aus
dem Fahrzeuginnenraum durch das Gebläse angesaugt werden
kann, sowie der entsprechenden Frischluft-/Umluft-Klappe ist nicht
vorgesehen. Nachfolgend dem Gebläse sind gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel eine herkömmliche
Heiz- und Klimaanlage sowie eine Mehrzahl von Luftkanälen, über
welche die Luft dem Fahrzeuginnenraum 3 zuführbar
ist, vorgesehen. Der Strömungsverlauf der Luft ist in der Zeichnung
durch Pfeile angedeutet.
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2 zeigt
den Normalbetrieb des Belüftungs- und Klimatisierungssystems 2 im
Falle eines Betriebs des Fahrzeugs. Hierbei wird auf an sich bekannte
Weise Luft über den oberen Ansaugluftkanal 4 durch
das Gebläse ange saugt, in der Heiz- und Klimaanlage temperiert
(vorliegend im Verdampfer gekühlt und anschließend
bei Bedarf im Heizer erwärmt) und gelangt anschließend
in den Fahrzeuginnenraum 3. Zur vom Gebläse über
den oberen Ansaugluftkanal 4 angesaugten Außenluft
kann Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum beigemischt werden, oder ggf.
kann auch ausschließlich Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum
angesaugt, temperiert und wieder dem Fahrzeuginnenraum zugeführt
werden. Die Klappe 7 befindet sich in einer Stellung, in
welcher der untere Ansaugluftkanal 5 geschlossen ist, so dass
keine Luft von unterhalb des Fahrzeugs 1 angesaugt wird.
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Im
Folgenden wird die Standbelüftung näher beschrieben.
Im Falle eines Standbelüftungsbetriebs befindet sich die
Frischluft-/Umluft-Klappe in der Frischluft-Stellung, d. h. eine
Ansaugung von Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum ist nicht vorgesehen. Die
Klappe 7, welche die Ansaugung von Außenluft steuert,
befindet sich in einer Stellung, in welcher der obere Ansaugluftkanal 4 verschlossen
und der untere Ansaugluftkanal 5 offen ist, d. h. vom Gebläse
wird ausschließlich Außenluft von unterhalb des
Fahrzeugbodens angesaugt. Da die Heiz- und Klimaanlage im Betrieb „Standbelüftung"
ausgeschaltet ist, erfolgt im Falle der reinen Standbelüftung
keine Temperierung der angesaugten Luft, so dass die angesaugte
Luft mit im Wesentlichen der Temperatur in den Fahrzeuginnenraum
gelangt, welche im entsprechenden Ansaugbereich vorherrscht. Bei
hoch stehender Sonne ergibt sich automatisch eine Sonneneinstrahlung,
welche das Fahrzeug und damit auch den Fahrzeuginnenraum aufheizt.
Dagegen sinkt bei stehendem Fahrzeug die Temperatur unter demselben
allmählich ab, da dieser Bereich im Schatten 8 des
Fahrzeugs liegt und damit keiner direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt
ist.
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Die
Steuerung der Standbelüftung erfolgt wie im Flussdiagramm
von 3 dargestellt, wobei bei der folgenden Beschreibung
die Bezeichnungen von 3 zum besseren Verständnis
in Klammern eingefügt sind. Eine Aktivie rung des Systems
erfolgt vorliegend automatisch, sobald der Fahrer mit dem autorisierenden
Schlüssel in Fahrzeugnähe gelangt. Alternativ
ist beispielsweise auch eine fernbetätigte Aktivierung
auf Knopfdruck möglich. Mit der Aktivierung des Systems
ist vorliegend eine Aktivierung des Gebläses verbunden.
Nach erfolgter Aktivierung (Start) wird in einem ersten Schritt überprüft,
ob das Fahrzeug fährt oder steht (Fahrzeug im Stand?).
Wird ermittelt, dass das Fahrzeug fährt, ist keine Standbelüftung
vorgesehen, sondern erfolgt eine herkömmliche Belüftung
oder Klimatisierung, d. h. im Falle einer Frischluftansaugung mit
einer Ansaugung über den oberen Ansaugluftkanal 4.
Wird jedoch ermittelt, dass das Fahrzeug 1 steht, so werden
die Sonneneinstrahlung (Erfassen der Sonnenintensität und Sonnenstand),
die Standzeit (Erfassen der Standzeit), d. h. die Zeit, die seit
dem letzten, noch andauernden Halten des Fahrzeugs 1 verstrichen
ist, und die Außentemperatur (Erfassen der Außentemperatur)
ermittelt. In Abhängigkeit der ermittelten Sonneneinstrahlung,
Standzeit sowie Außentemperatur (Auswertung Messdaten)
erfolgt die Steuerung der Klappe 7 an der Zusammenführung 6 des
oberen Ansaugluftkanals 4 und des unteren Ansaugluftkanals 5 (Stellbewegung
der Klappe in Sollposition), so dass – ohne dass ein zweiter
Außentemperatursensor erforderlich ist, welcher es ermöglicht,
eine Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur im
Bereich der Motorhaube und unterhalb des Fahrzeugbodens zu ermitteln, – die
für eine Durchlüftung und ggf. Kühlung
des Fahrzeuginnenraums 3 günstigere, insbesondere
kühlere Außenluft durch das Gebläse aus der
Umgebung angesaugt wird.
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Gemäß einer
ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt
im Falle einer Betätigung des Gebläses zur Standbelüftung
auch eine Betätigung der Klappen der Heiz- und Klimaanlage
wobei sämtliche Belüftungsklappen maximal geöffnet werden,
so dass der Druckabfall möglichst gering ist und ein schneller
Luftaustausch im Fahrzeuginnenraum möglich ist.
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Gemäß einer
zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt
eine Standklimatisierung anstelle einer reinen Standbelüftung,
so dass die angesaugte Luft zusätzlich noch in der Heiz-
und Klimaanlage bei Bedarf gekühlt wird, wofür
neben dem Gebläse auch der Kompressor für den
Verdampfer aktiviert wird. Auch in diesem Fall kann ab einer gewissen
Standzeit sowie bei vorhandener Sonneneinstrahlung ein Umschalten
der Luftansaugung vom oberen Ansaugluftkanal auf den unteren Ansaugluftkanal
erfolgen, so dass kühlere Luft zum Verdampfer gelangt und
daher weniger Energie zum Kühlen erforderlich ist.
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In 4 ist
ein Flussdiagramm zur Steuerung oder Regelung eines Belüftungs-
und Klimatisierungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
dargestellt. Hierbei ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel – im
Unterschied zum Fahrzeug des ersten Ausführungsbeispiels – kein
zweiter, zusätzlicher Ansaugluftkanal aus dem Bereich des Fahrzeugbodens
vorgesehen, d. h. es kann lediglich Außenluft aus dem Bereich
der Motorhaube angesaugt werden.
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Die
Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
sieht nach einer Aktivierung des Systems, eine Erfassung der Sonneneinstrahlung
(Sonnenintensität und Sonnenstand), der Standzeit sowie der
Außentemperatur vor, wobei auf Grundlage der ermittelten
Werte, modellbasierend die Kopfraumtemperatur berechnet, die Gebläseleistung
sowie die Stellungen der Luftklappen im Fahrzeug, vorliegend ausschließlich
der Belüftungsklappen, gesteuert werden. Der Betrieb der
Stand- bzw. Vorklimatisierung kann autonom oder auch bspw. Fernbetätigt
(Keyless Go/Entry) erfolgen. Die modellbasierende Kopfraumtemperatur
wird mit einem Grenzwert verglichen. Ist dieser Grenzwert überschritten,
so erfolgt der Start des Kompressors zum Betrieb des Verdampfers (Start
Vorklimasystem). Ferner erfolgt eine Überwachung des Ladezustands
der Batterie (Batterieüberwachung). Aus den gewünschten
Solldaten für Gebläseleistung sowie Verdampferleistung
wird die für die Klimatisierung erforderliche Energie berechnet (Berechnung
der benötigten Energie) und die errechnete benötigte
Energie mit einem Grenzwert verglichen. Wird der Grenzwert überschritten,
so wird das Belüftungs- und Klimatisierungssystem ausgeschaltet
(Vorklimasystem Ausschalten). Liegt die erforderliche Energie jedoch
im zulässigen Bereich, so wird das System Weiterbetrieben.
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Auch
in diesem Fall ist, wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, ein Keyless Go System oder eine andere Fernbetätigung
eines Bedieners möglich. Das entsprechende Verfahren läuft entsprechend
den der 4 auf der rechten Seite dargestellten
Verlauf (Fremdstart). Eine autonome Vorklimatisierung oder Standbelüftung
ist unabhängig von einer äußeren Betätigung
uns basiert nur auf den erfassten Messwerten, wobei der weitere
Verlauf ähnlich dem Fremdstart erfolgt. Der entsprechende Ablauf
ist in 4 auf der linken Seite (Autonom) dargestellt.
Bevorzugt ist für einen Fahrzeughalter die Möglichkeit
mittels des Bediengeräts des Fahrzeugs die Möglichkeit
gegeben nur eine dieser Varianten oder beide als aktivierbar festzulegen.
Ferner kann bei diesem System auch eine reine Standbelüftung
vorgesehen sein, d. h. es erfolgt keine Aktivierung des Kompressors
und damit des Verdampfers.
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Die
Klimaanlage kann zyklisch betrieben werden, insbesondere im Falle
einer ggf. auch länger andauernden Standklimatisierung.
Im Falle einer Vorklimatisierung, d. h. wenn der Fahrer sich im
Falle eines Keyless Go Systems nähert oder mittels Fernbedienung
die Klimatisierung aktiviert, kann ggf. auch ein kontinuierlicher
Betrieb vorgesehen sein, wobei jedoch in regelmäßigen
Abständen eine Überwachung der Parameter, d. h.
Sonneneinstrahlung, Außentemperatur und Standzeit sowie
des Ladezustands der Batterie erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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