DE102009019607A1 - Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums - Google Patents

Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums Download PDF

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum (1), einem Energiespeicher (3) zur Versorgung elektrisch betriebener Komponenten des Fahrzeugs und einer elektrisch betriebenen Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1). Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind zumindest die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und der Energiespeicher (3) zum Austausch eines Kühlmediums derart thermisch miteinander gekoppelt, dass eine tatsächliche Temperatur (T(FGR)) des Fahrgastraums (1) unter Aufnahme thermischer Energie, insbesondere Abwärme, des Energiespeichers (3) oder unter Abgabe thermischer Energie des Fahrgastraums (1) an den Energiespeicher (3) innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs (T(W)) gehalten werden kann, bis bei Erreichen einer oberen (T(FGR)) Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs (T(W)) oder bei Erreichen einer unteren (T(FGR)) Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs (T(W)) die Einrichtung (2) zur Klimatisierung zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums (1) in Betrieb genommen werden muss, um die tatsächliche Temperatur im Fahrgastraum (1) innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum, einem Energiespeicher zur Versorgung elektrisch betriebener Komponenten des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fahrzeugs.
  • Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb sollen entweder möglichst lange Zeit betrieben werden können oder eine möglichst große Strecke zurücklegen können. Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb sind beispielsweise Hybridfahrzeuge (HEV = Hybride Electric Vehicle oder PHEV = Plug-In Hybride Electric Vehicle) oder reine Elektrofahrzeuge (BEV = Battery Electric Vehicle). Insbesondere bei Letzteren müssen Komponenten oder Funktionen, welche in herkömmlichen Fahrzeugen an den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt sind, alternativ bereitgestellt werden. Typischerweise werden alle Komponenten oder Funktionen aus einem Energiespeicher, z. B. einer (Traktions-)Batterie, versorgt.
  • Während in herkömmlichen Fahrzeugen mit einer Verbrennungskraftmaschine zur Klimatisierung des Fahrgastraums mechanisch angetriebene Kompressoren eingesetzt werden, ist bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb der Kompressor elektrisch betreibbar. Um den Fahrgastraum zu heizen, werden beispielsweise PTC-Elemente eingesetzt. Zur Klimatisierung des Fahrgastraums ist auch die Verwendung eines elektrischen Durchlauferhitzers zur Konditionierung von Wasser oder einem Kühlmittelgemisch oder der Einsatz von Peltier-Elementen bekannt.
  • Nachteilig am elektrischen Betrieb der beispielhaft aufgeführten Komponenten ist, dass durch die Wandlung elektrischer Energie in thermische Energie der Ladezustand des Energiespeichers mittelbar oder unmittelbar beeinflusst wird. Dies hat zur Konsequenz, dass die für den Fahrbetrieb zur Verfügung stehende Energie verringert ist. Durch die Nutzung elektrischer Energie für Klimatisierungsaufgaben in einem Fahrzeug ergeben sich dadurch einerseits ein erhöhter Verbrauch sowie andererseits eine eingeschränkte elektrische Funktion hinsichtlich der Reichweite des elektrischen Fahrens oder der Dauer einer Motor-Stopp-Phase bei einer entsprechenden Automatik. Darüber hinaus ist die elektrische Reichweite von Umgebungsbedingungen abhängig. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen einer im Fahrgastraum zu erreichenden Temperatur zur Außentemperatur ist, umso geringer ist die Reichweite des Fahrzeugs.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben, bei denen die Klimatisierung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu einer verbesserten Reichweite des Fahrzeugs führt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patenanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruches 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Die Erfindung schafft ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum, einem Energiespeicher zur Versorgung elektrisch betriebener Komponenten des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums. Ein Energiespeicher im Sinne der Erfindung ist ein Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie. Insbesondere umfasst ein Energiespeicher eine aufladbare Batterie, insbesondere ein Traktions-Batteriemodul, wie dieses in hybrid- oder batteriebetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums bezieht ihre Energie insbesondere aus dem Energiespeicher und umfasst sämtliche Komponenten zur Erwärmung und/oder Kühlung des Fahrgastraums. Beispielsweise umfasst eine solche Einrichtung einen elektrisch betriebenen Klimakompressor, ein oder mehrere PTC-Elemente und dergleichen. Zumindest die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und der Energiespeicher sind erfindungsgemäß zum Austausch eines Kühlmediums thermisch miteinander gekoppelt. Die thermische Kopplung ist derart, dass eine tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums unter Aufnahme thermischer Energie, insbesondere Abwärme, des Energiespeichers oder unter Abgabe thermischer Energie des Fahrgastraums an den Energiespeicher innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs gehalten werden kann, bis bei Erreichen einer oberen Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs oder bei Erreichen einer unteren Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs die Einrichtung zur Klimatisierung zur Erwärmung der Kühlung des Fahrgastraums in Betrieb genommen werden muss, um die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Fahrgastraum, einen Energiespeicher zur Versorgung von elektrischen Komponenten des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums umfasst, wobei zumindest die Einrichtung der Klimatisierung des Fahrgastraums und der Energiespeicher zum Austausch eines Kühlmediums thermisch miteinander gekoppelt sind, wird thermische Energie, insbesondere Abwärme, des Energiespeichers aufgenommen und an die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und/oder den Fahrgastraum abgegeben oder thermische Energie des Fahrgastraums an den Energiespeicher und/oder die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums abgegeben, solange eine tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt. Die Einrichtung zur Klimatisierung wird zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums in Betrieb genommen, wenn die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums eine obere Schwellwerttemperatur oder eine untere Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs erreicht, um die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten.
  • Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass der Energiespeicher in einem bevorzugten Temperaturband betrieben wird. Bei Überschreiten einer oberen Schwellwerttemperatur sind gegebenenfalls irreversible Schädigungen des Energiespeichers zu befürchten. Dies bedeutet, dass eine aktive Kühlung des Energiespeichers oberhalb der oberen Schwellwerttemperatur erforderlich ist. Bei zu geringen Temperaturen, d. h. unterhalb einer unteren Schwellwerttemperatur ist die elektrische Leistungsabgabe des Energiespeichers thermisch limitiert, so dass der Energiespeicher unter Umständen beheizt oder aber dessen elektrische Funktion eingeschränkt werden muss. Ebenso sind bei der Konditionierung des Fahrzeuginnenraums, d. h. des Fahrgastraums, typische Temperaturbereiche, z. B. zwischen 18 und 24°C, anzutreffen. Dieser „Wohlfühltemperaturbereich” oder vorgegebene Temperaturbereich des Fahrgastraums befindet sich dabei innerhalb des bevorzugten Temperaturbandes des Energiespeichers. Durch die thermische Kopplung zumindest der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und des Energiespeichers erfolgt eine thermische Verknüpfung des Fahrgastraums mit dem Energiespeicher, wodurch der vorgegebene Temperaturbereich des Fahrgastraums für längere Zeit ohne Zu hilfenahme von Komponenten zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraumes aufrecht erhalten werden kann. Es kann somit die Verfügbarkeit von elektrischen Funktionen in dem Fahrzeug erheblich vergrößert werden, indem die Klimatisierung des Fahrgastraums und die thermische Konditionierung des Energiespeichers miteinander verknüpft werden. Insbesondere wird hierbei ausgenutzt, dass sowohl der Fahrgastraum als auch der Energiespeicher eine thermische Trägheit aufweisen, welche, je nach Anforderung, zur Beeinflussung der Temperatur des Fahrgastraums oder des Energiespeichers verwendet wird.
  • Hierdurch ergibt sich eine Steigerung der sog. Tank-to-Wheel-Effizienz bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen, wie den eingangs erwähnten hybrid- oder batterieelektrischen Fahrzeugen. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine erhöhte elektrische Reichweite auf. Ermöglicht wird dies durch eine Synergienutzung von Teilkomponenten des Fahrzeugs. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass der Energiespeicher in einem bevorzugten Temperaturbereich beim Laden und Entladen gehalten werden kann, wodurch dessen Lebensdauer gesteigert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der durch den Energiespeicher bereitgestellte Energieinhalt optimal für Fahrfunktionen ausgenutzt wird, wobei für die Bereitstellung von Klimatisierungsfunktionen keine Überdimensionierung des Energiespeichers vorgenommen werden braucht.
  • Wie aus der vorangegangenen Beschreibung bereits deutlich wurde, umfassen die elektrisch betriebenen Komponenten insbesondere einen elektrischen Antrieb. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums zu deren Betrieb aus dem Energiespeicher speisbar ist.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und der Energiespeicher derart miteinander gekoppelt, dass die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums zur Konditionierung des Energiespeichers verwendbar ist. Unter einer Konditionierung des Energiespeichers wird eine Vortemperierung in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, wie z. B. einer Umgebungstemperatur, verstanden. Durch die Konditionierung des Energiespeichers kann sichergestellt werden, dass die Klimatisierung des Fahrgastraums eine möglichst lange Zeit ohne Hinzunahme von Komponenten zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums möglich ist. Hierdurch braucht für die aus dem Energiespeicher versorgten Komponenten keine Energie entnommen werden, wodurch die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden kann.
  • Zweckmäßigerweise umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeug eine nicht aus dem Energiespeicher gespeiste zusätzliche Wärmequelle, welche zur Konditionierung des Energiespeichers und/oder Klimatisierung des Fahrgastraums ausgebildet ist. Bei einer solchen zusätzlichen Wärmequelle kann es sich beispielsweise um einen Range Extender (Leistungswandler), eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Kraftstoffzusatzheizer handeln.
  • Zweckmäßigerweise umfasst das Fahrzeug eine Einrichtung zur Überwachung des Ladezustands des Energiespeichers, die derart ausgebildet ist, dass bei Unterschreitung eines Mindestladezustands des Energiespeichers die Konditionierung des Energiespeichers unterbunden wird. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass der Energiespeicher durch eine zu große Entladung nicht geschädigt wird. Andererseits kann damit dem Umstand Rechnung getragen werden, dass Fahrfunktionen gegenüber Klimatisierungs- oder Komfortfunktionen Vorrang haben.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn ferner der Fahrgastraum und der Energiespeicher zum Austausch des Kühlmediums thermisch miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise kann bei einer solchen Kopplung das den Energiespeicher kühlende Kühlmedium direkt in den Fahrgastraum geführt werden, um diesen zu erwärmen. Dabei braucht das Kühlmedium nicht über die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums geleitet zu werden.
  • Es ist ferner vorgesehen, dass die Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und/oder des Fahrgastraums mit dem Energiespeicher derart gekoppelt ist, dass das Kühlmedium direkt oder unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers zwischen dem Energiespeicher und der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und/oder dem Fahrgastraum austauschbar ist. Ob ein direkter Austausch des Kühlmediums zwischen den genannten Komponenten erfolgt oder ein Wärmetauscher zwischengeschaltet ist, kann beispielsweise abhängig von dem verwendeten Kühlmedium sein. Als Kühlmedium kommen neben Luft auch beispielsweise flüssige Kühlmedien in Frage, welche die in Ihnen gespeicherte Energie über einen Wärmetauscher an den Fahrgastraum abgeben können.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn das Fahrzeug einen Temperatursensor zur Erfassung einer Umgebungstemperatur des Fahrzeugs umfasst, welche als Regelgröße für eine Soll-Temperatur des Fahrgastraums und/oder des Energiespeichers verarbeitbar ist. Insbesondere ist bei einer ersten, hohen Umgebungstemperatur eine erste, niedrige Soll-Temperatur des Energiespeichers und bei einer im Vergleich zu der ersten Umgebungstemperatur niedrigen zweiten Umgebungstemperatur eine im Vergleich zu der ersten Soll-Temperatur höhere, zweite Soll-Temperatur des Energiespeichers vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung wird die Einstellung der Betriebstemperatur des Energiespeichers von der Außentemperatur abhängig gemacht. Gegebenenfalls kann zusätzlich die Wunschtemperatur des Fahrgastraums berücksichtigt werden. Diese Vorgehensweise erlaubt es, dass die Klimatisierungsfunktion des Heizens oder Kühlens durch den Energiespeicher noch länger aufrecht erhalten werden kann, da die Funktion klimaabhängig gestaltet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Energiespeicher ein Phasenübergangsmaterial. Insbesondere können Speicherzellen des Energiespeichers von dem Phasenübergangsmaterial umgeben sein. Zweckmäßigerweise weist das Phasenübergangsmaterial einen Phasenübergang an der für die Klimatisierung des Fahrgastraums erforderlichen Temperatur auf. Hierdurch werden die Funktionen eines latenten Wärmespeichers und die des Energiespeichers miteinander verknüpft. Phasenübergangsmaterialien zeichnen sich dadurch aus, dass deren latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme wesentlich größer als die spezifische Wärmekapazität der gleichen Menge eines Stoffes ohne Phasenübergang ist. Somit können die Funktionen Kühlung und Heizen des Fahrgastraums über das zuvor beschriebene Betriebsverfahren hinaus länger erhalten bleiben, wodurch die Verfügbarkeit der elektrischen Fahrfunktion des Fahrzeugs erhöht ist.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn das Fahrzeug eine Schnittstelle zum Anschluss des Energiespeichers an ein Energieversorgungsnetz während einer Stillstandsphase des Fahrzeugs umfasst, wobei aus dem Energieversorgungsnetz entnommene Energie durch eine Energieverteilungsvorrichtung an eine der Komponenten geleitet wird, welche eine direkte oder indirekte Konditionierung des Energiespeichers bewirkt. Beispielsweise kann bei Fahrzeugen, bei welchen vor Fahrtantritt ein Aufladen des Energiespeichers durch das externe Energieversorgungsnetz erfolgt, die Vorkonditionierung des Energiespeichers auf eine erwünschte Temperatur bereits während des Ladevorgangs erfolgen. Die thermische Konditionierung kann zum einen aus dem Energiespeicher heraus erfolgen, wodurch die Verfügbarkeit der Nutzung des Energiespeichers weiter gesteigert wird. Alternativ kann eine thermische Konditionierung durch die zusätzliche Wärmequelle erfolgen.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn der Energiespeicher in räumlicher Nähe zu Komponenten der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispielsweise kann der Energiespeicher im Fahrzeugtunnel unter und neben den Sitzen anstelle einer Antriebswelle und Abgasanlage angeordnet werden. Hierdurch ist eine räumliche Nähe zum Klimakreislauf des Fahrzeugs gegeben, wodurch thermische Verluste minimiert werden können und eine besonders effektive Klimatisierung des Fahrgastraums ermöglicht wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung der in einem Fahrzeug auftretenden Temperaturen eines Energiespeichers, eines Klimakreislaufes und eines Fahrzeugsraums sowie deren Relation zueinander,
  • 2a eine schematische Darstellung eine ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
  • 2b eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
  • 3 ein Zeit-Temperatur-Diagramm des im Sommer betriebenen Fahrzeugs,
  • 4 ein Zeit-Temperatur-Diagramm des im Winter betriebenen Fahrzeugs,
  • 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug einsetzbaren Energiespeichers, und
  • 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug einsetzbaren Energiespeichers.
  • In Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb, z. B. einem Hybridfahrzeug, Plug-In-Hybridfahrzeug oder einem reinen Elektrofahrzeug, werden elektrische Energiespeicher eingesetzt, um die elektrische Energie im Antriebsstrang zwischenzuspeichern. Derzeit verwendete Batterietechnologien sind z. B. Lithium-Ionen-, Nickel-Metallhydrid (NiMH)-, Lithium-Polymer-Batterien oder Kondensatoren (z. B. sog. SuperCaps oder UltraCaps). Diese Speichertechnologien weisen im Vergleich zu konventionellen Blei-Säure- oder Blei-Gel-Batterien Vorzüge bezüglich Gewicht, Volumen und Zyklenfestigkeit auf. Je nach Anwendungszweck werden die Energiespeicher auf die Abgabe hoher Leistungen oder die Speicherung hoher Energiemengen optimiert. Im Allgemeinen werden die Energiespeicher auf Spannungen zwischen 150 und 600 V ausgelegt, um die beim Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Stromstärken in beherrschbaren Bereichen halten zu können.
  • Sowohl bei Batterien als auch Kondensatoren können einzelne Speicherzellen miteinander elektrisch zu einem Batterie- oder Kondensatormodul verbunden werden. Zur Erreichung gewünschter Spannungen, Leistungen und Energien können einzelne Speicherzellen in Serie und/oder parallel verschaltet werden. Die Leistungsfähigkeit eines Energiespeichers kann durch die Geometrie der einzelnen Speicherzellen beeinflusst werden.
  • Bekanntermaßen ist ein Lade- und Entladevorgang des Energiespeichers mit einem thermischen Wirkungsgrad verbunden. Dieser ist von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der auftretenden Stromstärke, Temperatur oder des Ladezustands des Energiespeichers abhängig. Die bei der Nutzung entstehende Abwärme muss aktiv aus dem Energiespeicher geführt werden, wenn die Wärmeabfuhr, z. B. durch Konvektion, über das Batteriegehäuse nicht mehr ausreichend ist. Wenn bei der Nutzung des Energiespeichers ein oberer Temperaturschwellwert To(B) erreicht wird, welcher abhängig von der eingesetzten Batterietechnologie ist, so kann dies zu einer Schädigung der Speicherzellen des Energiespeichers führen. Unter Umständen sind bei Überschreiten des oberen Temperaturschwellwerts To(B) neben einer funktionalen Einschränkung Kühlungsmaßnahmen erforderlich. Hierzu können luftgekühlte und/oder flüssigkeitsgekühlte Systeme zum Einsatz kommen.
  • Neben dem oberen Temperaturschwellwert To(B) eines Energiespeichers ist auch ein unterer Temperaturschwellwert Tu(B) des Energiespeichers zu beachten. Bei Unterschreiten dieses Grenzwerts kann der Betrieb des Energiespeichers aufgrund einer zu geringen Leistungsabgabe unter Umständen eingeschränkt sein. Je nach verwendeter Batterietechnologie ergibt sich somit für den Energiespeicher ein bevorzugtes Temperaturband zwischen dem unteren Temperaturschwellwert Tu(B) und dem oberen Temperaturschwellwert To(B). Dies ist schematisch in 1 dargestellt.
  • Demgegenüber findet sich auch bei der Konditionierung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs ein typischer Temperaturbereich, der zwischen Tu(FGR) und To(FGR) liegt. Dieser Temperaturbereich wird als „Wohlfühlbereich” oder vorgegebener Temperaturbereich T(W) bezeichnet. Der Temperaturbereich T(W) befindet sich innerhalb des Temperaturbandes des Energiespeichers. Eine in dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums kann zwischen einem unteren Temperaturwert Tu(K) und einem oberen Temperaturwert To(K) betrieben werden.
  • Liegt die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraumes außerhalb der Grenzen des Temperaturbereichs T(W), so muss ein Kühlen oder ein Heizen des Fahrgastraums erfolgen. Dies kann einerseits durch den aktiven Betrieb der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums, z. B. durch die Nutzung eines elektrisch betriebenen Klimakompressors oder eines PTC-Elements erfolgen. Allerdings ist hierzu eine Energieentnahme aus dem Energiespeicher erforderlich, so dass die entnommene Energie für die Funktion des elektrischen Fahrens dann nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug erfolgt deshalb eine Verknüpfung der Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs und der thermischen Konditionierung des Energiespeichers. Um den Temperaturbereich T(W) im Fahrgastraum ohne aktiven Betrieb der Einrichtung zur Klimatisierung aufrecht erhalten zu können, wird deshalb die thermische Trägheit eines vorzugsweise thermisch vorkonditionierten Energiespeichers genutzt. Ebenso kann die thermische Trägheit des Fahrgastraums innerhalb des Temperaturbereichs T(W) zur Pufferung einer Temperatur des Energiespeichers genutzt werden. Dabei werden die Temperaturen im Fahrgastraum und der Batterie in einem Temperaturbereich geführt, bis entweder der obere oder untere Temperaturschwellwert des Temperaturbereichs T(W) bezüglich der Klimatisierung des Fahrgastraums überschritten werden oder der Energiespeicher zu dessen Betrieb konditioniert werden muss, um die tatsächliche Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs T(W) halten zu können.
  • Konditionierung des Energiespeichers bedeutet eine Vortemperierung in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, insbesondere einer Umgebungstemperatur des Fahrzeugs. Die Konditionierung des Energiespeichers kann beispielsweise durch die Komponenten der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums, wie dem bereits genannten elektrisch betriebenen Klimakompressor oder PTC-Elementen, erfolgen. Eine Konditionierung des Energiespeichers ist auch möglich, indem der Energiespeicher des Fahrzeugs über eine Schnittstelle an ein Energieversorgungsnetz während einer Stillstandsphase angeschlossen wird, wobei die aus dem Energieversorgungsnetz entnommene Energie durch eine Energieverteilungsvorrichtung an eine derjenigen Komponenten geleitet wird, welche die Konditionierung des Energiespeichers bewirken. Die Konditionierung kann dabei direkt, d. h. mittels elektrischer Energie, oder indirekt über eine der Komponenten zur Klimatisierung des Fahrgastraums erfolgen. Die Konditionierung des Energiespeichers ermöglicht es, die tatsächliche Temperatur innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs T(W) zu halten oder zu führen. Je länger dies möglich ist, desto mehr Energie steht für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs zur Verfügung, da der aktive Betrieb einer Komponente zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums nicht erforderlich ist. Ein Abschaltkriterium für die Vornahme der Konditionierung des Energiespeichers während des Betriebs des Fahrzeugs ist beispielsweise das Erreichen eines zulässigen Mindestladezustands des Energiespeichers.
  • Die 2a und 2b zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung mögliche Ausgestaltungsvarianten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Zur Realisierung der Erfindung umfasst das Fahrzeug im Wesentlichen einen Fahrgastraum 1, eine Einrichtung 2 zur Klimatisierung mit einer oder mehreren elektrisch betriebenen Komponenten zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums sowie einen Energiespeicher 3 der oben beschriebenen Art. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in 2a umfasst das zweite Ausführungsbeispiel in 2b darüber hinaus einen zusätzliche Wärmequelle 4, wie z. B. einen Range Extender (Leistungswandler), eine Verbrennungskraftmaschine oder einen kraftstoffbetriebenen Zuheizer. Die zusätzliche Wärmequelle 4 dient dem primären Zweck der Steigerung der Reichweite des elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Die zusätzliche Wär mequelle kann in den thermischen Haushalt des Energiespeichers eingebunden werden und zur Konditionierung, d. h. Vortemperierung des Energiespeichers, verwendet werden.
  • In den 2a und 2b sind jeweils die erfindungsgemäß vorgesehenen thermischen Pfade zwischen den einzelnen Komponenten eingezeichnet. Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs werden eine thermische Kopplung zwischen dem Energiespeicher 3 und der Einrichtung zur Klimatisierung 2 (vgl. thermische Pfade 100, 101) sowie eine thermische Kopplung zwischen der Einrichtung zur Klimatisierung 2 und dem Fahrgastraum 1 (vgl. thermische Pfade 102, 103) vorgesehen. Eine direkte thermische Kopplung zwischen dem Energiespeicher 3 und dem Fahrgastraum 1 über die thermischen Pfade 104, 105 ist optional. Ein mit 106 gekennzeichneter thermischer Pfad, welcher zwischen einer Entlüftung 5 des Fahrgastraums 1 und der Umgebung gebildet ist, ist typischerweise bei jedem Fahrzeug vorgesehen.
  • Über den thermischen Pfad 100 lässt sich durch die Einrichtung zur Klimatisierung 2 der Energiespeicher 3 konditionieren. Der thermische Pfad 101 in Verbindung mit dem thermischen Pfad 102 bezweckt eine Konditionierung des Fahrgastraums 1 über die Einrichtung zur Klimatisierung 2. Der thermische Pfad 103, welcher von dem Fahrgastraum 1 zur Einrichtung zur Klimatisierung 2 führt, ermöglicht einen Umluftbetrieb des Klimatisierungssystems. Über die thermischen Pfade 104, 105 kann eine thermische Konditionierung des Energiemoduls über die im Fahrgastraum 1 enthaltene thermische Energie erfolgen. Der thermische Pfad 105 ermöglicht demgegenüber die Konditionierung des Fahrgastraums direkt aus dem Energiespeicher. Während als Kühlmedium für die thermischen Pfade 102, 103, 104, 105 im Wesentlichen Luft in Frage kommt, kann als Kühlmedium für die thermischen Pfade 100, 101 neben Luft auch z. B. eine Flüssigkeit verwendet werden.
  • Das im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2b um die zusätzliche Wärmequelle 4 ergänzte Fahrzeug weist darüber hinaus einen thermischen Pfad 107 für die Konditionierung des Energiespeichers 3 über die Wärmequelle 4 sowie einen thermischen Pfad 108 für die Konditionierung des Innenraums über die Wärmequelle 4 auf. Als Kühlmedium für den thermischen Pfad 108 kommt wiederum Luft in Betracht. Die Konditionierung des Energiespeichers 3 durch die Wärmequelle 4 kann darüber hinaus auch mit anderen Kühlmedien erfolgen.
  • Die konkrete technische Lösung zur Schaffung der thermischen Kopplung des Energiespeichers 3 mit der Einrichtung zur Klimatisierung 2 und damit dem Fahrgastraum orientiert sich an der Wahl des Kühlmediums und ist für einen Fachmann ohne Weiteres auffindbar. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wurde, ist es in jedem Falle erforderlich, einen thermischen Pfad zu schaffen, der die Rückspeisung von vergleichsweise kälterem oder wärmerem Kühlmedium aus dem Energiespeicher 3 über die Einrichtung zur Klimatisierung 2 zu dem Fahrgastraum 1 ermöglicht. Durch ein kälteres Kühlmedium kann die Kühlfunktion erhalten werden. Demgegenüber wird durch ein wärmeres Kühlmedium die Heizfunktion für einen längeren Zeitraum ermöglicht. Da die Kühlung des Energiespeichers 3 bei derzeitigen Realisierungen häufig luftbasiert erfolgt, kann die thermische Kopplung zwischen Energiespeicher 3 und der Einrichtung zur Klimatisierung 2 ohne Weiteres durch das Vorsehen entsprechender Kanäle zur Führung der Luft realisiert werden. Diese Variante weist den Vorteil auf, dass der Fahrgastraum ohnehin über Luft geheizt bzw. gekühlt wird, wodurch ein Verlust in einer eventuell erforderlichen Wärmeübertragerstufe vermieden werden kann. Nichtsdestotrotz ist auch der Einsatz eines Wärmetauschers denkbar, um zu verhindern, dass die den Energiespeicher umströmende Luft direkt in den Fahrgastraum gelangt.
  • Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird am Besten aus den 3 und 4 ersichtlich, in denen jeweils ein Zeit-Temperaturverlauf für den Fahrgastraum und die Batterie bei unterschiedlichen Außentemperaturen dargestellt ist. Dabei ist erkennbar, dass die Einstellung der Ausgangstemperatur des Energiespeichers, beispielsweise durch die bereits erwähnte Vorkonditionierung, zweckmäßigerweise von der Außentemperatur abhängig gemacht wird. Gegebenenfalls kann die Ausgangstemperatur des Energiespeichers 3 zusätzlich von einer Klimawunschtemperatur des Fahrgastraums abhängig gemacht werden. Die Einstellung der Betriebstemperatur des Energiespeichers in Abhängigkeit zumindest der Außentemperatur ermöglicht es, die Pufferung der Funktion Heizen oder Kühlen durch den Energiespeicher über einen vergleichsweise langen Zeitraum aufrecht halten zu können.
  • 3 veranschaulicht die Situation im Sommer. Eine Umgebungstemperatur T(U) liegt oberhalb eines „Wohlfühlbereichs” im Fahrgastraum, dessen Grenzen durch die obere Schwellwerttemperatur To(FGR) und die untere Schwellwerttemperatur Tu(FGR) gegeben sind. Der Wohlfühlbereich entspricht damit dem vorgegebenen Temperaturbereich, der durch die Einrichtung zur Klimatisierung im Inneren des Fahrgastraums erreicht werden soll. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass zum Zeitpunkt t1 die Fahrfunktion des Fahrzeugs über den elektrischen Antrieb bereitgestellt wird. Auf welche Weise der Fahrbetrieb vor t1 erfolgte, ist für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ohne Bedeutung. Beispielsweise könnte bei einem Hybridfahrzeug die Fahrfunktion durch den Verbrennungsmotor erfolgt sein.
  • Die tatsächliche Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeugs ist durch T(FGR) gekennzeichnet. Aufgrund der höheren Umgebungstemperatur T(U) würde die tatsächliche Temperatur im Fahrgastraum T(FGR) ohne weitere Maßnahmen der Einrichtung zur Klimatisierung allmählich ansteigen. Dies ist durch die Kurve mit der Beschriftung „ohne Batteriepufferung” gekennzeichnet. Sobald die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums T(FGR) den oberen Temperaturschwellwert To(FGR) zum Zeitpunkt t3 an der mit A gekennzeichneten Stelle überschreitet, würde bei einem herkömmlichen Fahrzeug eine Komponente der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums unter Energieentnahme aus dem Energiespeicher eine Kühlung des Fahrgastraums vornehmen, um die tatsächliche Temperatur T(FGR) innerhalb des „Wohlfühlbereichs” und damit unterhalb der oberen Schwellwerttemperatur To(FGR) zu halten (nicht dargestellt). Die für die Klimatisierungsfunktion benötigte Energie steht damit nicht mehr für die Fahrfunktion durch den elektrischen Antrieb zur Verfügung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Reichweite im elektrischen Betrieb durch den Einsatz der Einrichtung zur Klimatisierung unter Umständen erheblich verkürzt sein kann. Die Größe der Energieentnahme hängt dabei im Wesentlichen von der Differenz der Umgebungstemperatur T(U) und der oberen Schwellwerttemperatur To(FGR) ab.
  • Zum Zeitpunkt t1 weist der Energiespeicher eine Temperatur TSt(BAT) auf. Die Temperatur TSt(BAT) ist z. B. aufgrund der Vorkonditionierung geringer als der untere Temperaturschwellwert Tu(FGR). Ohne eine thermische Kopplung des Energiespeichers mit der Einrichtung zur Klimatisierung bzw. dem Fahrgastraum würde der Temperaturverlauf des Energiespeichers der mit „ohne Batteriepufferung” bezeichneten Kurve entsprechen. Aufgrund der erheblich größeren Umgebungstemperatur T(U) und eines Entlade- bzw. Ladevorgangs aufgrund Rekuperation würde die Temperatur des Energiespeichers langsam ansteigen.
  • Der Verlauf der Temperaturen des Fahrgastraums T(FGR) und des Energiespeichers TSt(BAT) bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind jeweils durch die Beschriftung „mit Batteriepufferung” gekennzeichnet. Durch die thermische Kopplung des Energiespeichers 3 und der Einrichtung zur Klimatisierung 2 und damit dem Fahrgastraum 1 kann der Temperaturanstieg im Fahrgastraum verlangsamt werden. Dies erfolgt dadurch, dass ein Kühlmedium an dem kühleren Energiespeicher vorbeigeführt wird, welcher sich hierdurch vergleichsweise stärker erwärmt. Dieses im Vergleich zum Fahrgastraum kühlere Kühlmedium wird der Einrichtung zur Klimatisierung 2 oder direkt dem Fahrgastraum 1 zugeführt, so dass die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums T(FGR) die obere Schwellwerttemperatur To(FGR) erst zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich t2 erreicht. Erst zu diesem Zeitpunkt ist der Betrieb einer elektrisch betriebenen Komponente der Einrichtung zur Klimatisierung notwendig. Das erfindungsgemäß ausgebildete Fahrzeug kann deshalb die Zeit zwischen t3 und t4 ohne den aktiven Betrieb der Einrichtung zur Klimatisierung betrieben werden, wodurch sich die Reichweite im elektrischen Fahrbetrieb erhöhen lässt.
  • 4 zeigt das entsprechende Zeit-Temperatur-Diagramm im Winter. Demgemäß ist die Umgebungstemperatur T(U) geringer als der untere Temperaturschwellwert Tu(FGR) des Wohlfühlbereichs des Fahrgastraums. Um den aktiven Betrieb der Einrichtung zur Klimatisierung möglichst lange hinauszögern zu können, wird deshalb der Energiespeicher auf eine Temperatur T(BAT) vorkonditioniert, welche oberhalb der oberen Schwellwerttemperatur To(FGR) des Wohlfühlbereichs oder vorgegebenen Temperaturbereichs liegt. Die entsprechenden Temperaturverläufe des Energiespeichers und des Fahrgastraums T(BAT) und T(FGR) in einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Fahrzeug sind jeweils durch „mit Batteriepufferung” bzw. „ohne Batteriepufferung” gekennzeichnet.
  • Wie ohne Weiteres zu erkennen ist, erreicht die Temperatur des Fahrgastraums T(FGR) ohne Batteriepufferung bereits zum Zeitpunkt t4 an der mit B gekennzeichneten Stelle die untere Schwellwerttemperatur Tu(FGR), so dass ein Heizen des Fahrgastraums durch die Einrichtung zur Klimatisierung unter Energieentnahme aus dem Energiespeicher erforderlich ist. Trotz Lade- und Entladevorgängen sinkt die Temperatur der Batterie T(BAT) aufgrund der geringen Umgebungstemperatur T(U) auch ohne erfindungsgemäße thermische Kopplung der beschriebenen Komponenten ab.
  • Demgegenüber kann der Abfall der Temperatur des Fahrgastraums T(FGR) in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug („mit Batteriepufferung”) verlangsamt werden, indem die Abwärme des Energiespeichers genutzt wird, den Fahrgastraum zu erwärmen. Die Temperatur des Fahrgastraums T(FGR) erreicht deshalb erst zum Zeitpunkt t2 die untere Schwellwerttemperatur Tu(FGR), ab dem ein Zuheizen erforderlich ist. Zwischen t4 und t2 ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug ein energetischer Gewinn, welcher der Fahrfunktion zugute kommen kann.
  • Aus den Zeit-Temperatur-Diagrammen der 3 und 4 ist ersichtlich, dass ein Energiespeicher im Sommer bei einer geringen Batterietemperatur die Klimatisierung des Fahrgastraums über längere Zeit aufrecht erhalten kann als ein Energiespeicher mit einer vergleichsweise höheren Batterietemperatur. Im Winterbetrieb hingegen wird der Energiespeicher mit einer hohen Batterietemperatur länger die Heizung des Fahrgastraums aufrecht erhalten können als ein vergleichsweise kälterer Energiespeicher.
  • Eine weitere, energetische Verbesserung ergibt sich dann, wenn Speicherzellen 12, des Energiespeichers in einem Phasenübergangsmaterial gelagert sind, welche sich durch einen Phasenübergang an der für die Klimatisierung des Fahrgastraums erforderlichen Temperatur auszeichnet. Dies ist schematisch in den 5 und 6 dargestellt. Dort sind jeweils beispielhaft sechs Speicherzellen 12 in einem Gehäuse 11 eines Energiespeichers 10 gelagert. Mit 13 ist ein in Gestalt eines Rippenrohrs ausgebildeter Wärmetauscher mit externer Durchströmung eines Kühlmediums durch das Gehäuse 11 des Energiespeichers 10 hindurchgeführt.
  • Im Inneren des Gehäuses 11 ist ein Phasenübergangsmaterial angeordnet, welches in 5 im Bereich des Wärmetauschers 13 eine gasförmige Phase des Phasenübergangsmaterials aufweist. In dem mit 14 gekennzeichneten Bereich des Gehäuses weist das Phasenübergangsmaterial demgegenüber eine flüssige Phase auf.
  • In 6 weist das Phasenübergangsmaterial in dem mit 15 gekennzeichneten Bereich eine feste oder flüssige Phase mit Phasenübergang auf, während eine zweite Komponente in dem mit 14 gekennzeichneten Bereich eine flüssige Phase für den Wärmetransfer umfasst.
  • Hierdurch sind die Funktionen eines Latentwärmespeichers und eines Energiespeichers direkt miteinander verknüpft. Phasenübergangsmaterialien in Latentwärmespeichern zeichnen sich dadurch aus, dass deren latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme wesentlich größer als die spezifische Wärmekapazität der gleichen Menge eines Stoffes ohne Phasenumwandlung ist. Somit können die Funktionen Kühlen und Heizen über die zuvor beschriebenen Betriebsverfahren hinaus länger erhalten bleiben, wodurch sich die Verfügbarkeit der elektrischen Funktionen erhöht.
  • Um die Effizienz des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weiter zu verbessern, ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Energiespeicher möglichst nahe an den Komponenten der Einrichtung zur Klimatisierung angeordnet ist. Während in heutigen elektrisch betriebenen Fahrzeugen der Energiespeicher überwiegend im Heck des Fahrzeugs zu finden ist, kann es für die Erfindung zweckmäßig sein, den Energiespeicher im Fahrzeugtunnel unter und neben den Sitzen anstelle der dort angeordneten Antriebswelle und Abgasanlage vorzusehen. Hierdurch ist die räumliche Nähe zu den Komponenten der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrzeugs gegeben.
    • 1
    Fahrgastraum
    2
    Einrichtung zur Klimatisierung
    3
    Energiespeicher
    4
    Wärmequelle
    5
    Entlüftung
    10
    Energiespeicher
    11
    Gehäuse
    12
    Speicherzellen
    13
    Rippenrohr
    14
    Phasenübergangsmaterial (in erster Phase)
    15
    Phasenübergangsmaterial (in zweiter Phase)
    100
    thermischer Pfad für Konditionierung des Energiespeichers
    101
    thermischer Pfad für Rückspeisung Konditionierung
    102
    thermischer Pfad für Konditionierung des Innenraums
    103
    thermischer Pfad für Rückspeisung Konditionierung
    104
    thermischer Pfad für Konditionierung des Energiespeichers
    105
    thermischer Pfad für Rückspeisung Konditionierung
    106
    thermischer Pfad für Entlüftung
    107
    thermischer Pfad für Konditionierung des Energiespeichers über Wärmequelle
    108
    thermischer Pfad für Konditionierung des Innenraums
    T
    Temperatur
    T(W)
    vorgegebener Temperaturbereich („Wohlfühlbereich”)
    T(BAT)
    Temperatur des Energiespeichers
    T(FGR)
    tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums
    Tu(FGR)
    untere Schwellwerttemperatur des Fahrgastraums
    To(FGR)
    obere Schwellwerttemperatur des Fahrgastraums
    Tu(K)
    untere Schwellwerttemperatur des Klimatisierungssystems
    To(K)
    obere Schwellwerttemperatur des Klimatisierungssystems
    Tu(B)
    untere Schwellwerttemperatur des Energiespeichers
    To(B)
    obere Schwellwerttemperatur des Energiespeichers
    t1
    Startzeitpunkt des elektrischen Fahrbetriebs
    t2
    Startzeitpunkt des Heizens/Kühlens über die Einrichtung zur Klimatisierung
    t3
    Startzeitpunkt des Kühlens über die Einrichtung zur Klimatisierung
    t4
    Startzeitpunkt des Kühlens über die Einrichtung zur Klimatisierung
    T(U)
    Umgebungstemperatur

Claims (15)

  1. Fahrzeug mit einem Fahrgastraum (1), einem Energiespeicher (3) zur Versorgung elektrisch betriebener Komponenten des Fahrzeugs und einer Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1), bei dem zumindest die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und der Energiespeicher (3) zum Austausch eines Kühlmediums derart thermisch miteinander gekoppelt sind, dass eine tatsächliche Temperatur (T(FGR)) des Fahrgastraums (1) unter Aufnahme thermischer Energie, insbesondere Abwärme, des Energiespeichers (3) oder unter Abgabe thermischer Energie des Fahrgastraums (1) an den Energiespeicher (3) innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs (T(W)) gehalten werden kann bis bei Erreichen einer oberen (To(FGR)) Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs (T(W)) oder bei Erreichen einer unteren (Tu(FGR)) Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs (T(W)) die Einrichtung (2) zur Klimatisierung zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums (1) in Betrieb genommen werden muss, um die tatsächliche Temperatur des Fahrgastraums (1) innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch betriebenen Komponenten einen elektrischen Antrieb umfassen.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) zu deren Betrieb aus dem Energiespeicher (3) speisbar ist.
  4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und der Energiespeicher (3) derart miteinander gekoppelt sind, dass die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) zur Konditionierung des Energiespeichers (3) verwendbar ist.
  5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dieses eine nicht aus dem Energiespeicher (3) gespeiste zusätzliche Wärmequelle (4) umfasst, welche zur Konditionierung des Energiespeichers (3) und/oder Klimatisierung des Fahrgastraums (1) ausgebildet ist.
  6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dieses eine Einrichtung zu Überwachung des Ladezustands des Energiespeichers (3) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass bei Unterschreitung eines Mindestladezustands des Energiespeichers (3) die Konditionierung des Energiespeichers (3) unterbunden wird.
  7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Fahrgastraum (1) und der Energiespeicher (3) zum Austausch des Kühlmediums thermisch miteinander gekoppelt sind.
  8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und/oder des Fahrgastraums (1) mit dem Energiespeicher (3) derart gekoppelt ist, dass das Kühlmedium direkt oder unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers zwischen dem Energiespeicher (3) und der Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und/oder dem Fahrgastraum (1) austauschbar ist.
  9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dieses einen Temperatursensor zur Erfassung einer Umgebungstemperatur des Fahrzeugs umfasst, welche als Regelgröße für eine Soll-Temperatur des Fahrgastraums (1) und/oder des Energiespeichers (3) verarbeitbar ist.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, bei dem bei einer ersten, hohen Umgebungstemperatur eine erste, niedrige Soll-Temperatur des Energiespeichers (3) und bei einer im Vergleich zu der ersten Umgebungstemperatur niedrigen zweiten Umgebungstemperatur eine im Vergleich zu der ersten Soll-Temperatur höhere, zweite Soll-Temperatur des Energiespeichers (3) vorgesehen ist.
  11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Energiespeicher (3) ein Phasenübergangsmaterial umfasst.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 11, bei dem das Phasenübergangsmaterial einen Phasenübergang an der für die Klimatisierung des Fahrgastraums (1) erforderlichen Temperatur aufweist.
  13. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dieses eine Schnittstelle zum Anschluss des Energiespeichers (3) an ein Energieversorgungsnetz während einer Stillstandsphase des Fahrzeugs umfasst, wobei aus dem Energieversorgungsnetz entnommene Energie durch eine Energieverteilungsvorrichtung an eine der Komponenten geleitet wird, welche eine direkte oder indirekte Konditionierung des Energiespeichers (3) bewirkt.
  14. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Energiespeicher (3) in räumlicher Nähe zu Komponenten der Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet ist.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Fahrgastraum (1), einen Energiespeicher (3) zur Versorgung von elektrisch betriebenen Komponenten des Fahrzeugs und eine Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) umfasst, wobei zumindest die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und der Energiespeicher (3) zum Austausch eines Kühlmediums thermisch miteinander gekoppelt sind, bei dem – thermische Energie, insbesondere Abwärme, des Energiespeichers (3) aufgenommen und an die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) und/oder den Fahrgastraum (1) abgegeben oder thermische Energie des Fahrgastraums (1) an den Energiespeicher (3) und/oder die Einrichtung (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums (1) abgegeben wird, solange eine tatsächliche Temperatur (T(FGR)) des Fahrgastraums (1) innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, – die Einrichtung (2) zur Klimatisierung zur Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums (1) in Betrieb genommen wird, wenn die tatsächliche Temperatur (T(FGR)) des Fahrgastraums (1) eine obere (To(FGR)) Schwellwerttemperatur oder eine untere (Tu(FGR)) Schwellwerttemperatur des Temperaturbereichs erreicht, um die tatsächliche Temperatur (T(FGR)) des Fahrgastraums (1) innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs (T(W)) zu halten.
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