DE102012208593A1 - Fahrzeugkomfortsystem mit effizienter koordination von komplementären thermischen einheiten - Google Patents

Fahrzeugkomfortsystem mit effizienter koordination von komplementären thermischen einheiten Download PDF

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Abstract

Ein HVAC-Komfortsystem wird in einem Innenraum eines Fahrzeugs betrieben. Mehrere Fahrzeugstatusparameter werden gemessen, darunter eine Innenraumtemperatur und eine Sitzbelegungskonfiguration. Das Verfahren erfasst, ob die Fahrzeugstatusparameter einem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen. Wenn die Fahrzeugstatusparameter dem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen, dann wird automatisch eine jeweilige vorgeschriebene Einstellung aktiviert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeug-HVAC-Systeme (HVAC – heating, ventilating, and air conditioning/Heizung, Belüftung und Klimaanlage) und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Koordination von mehreren Heiz- und Kühlvorrichtungen zur Klimatisierung für Fahrzeuginsassen auf Energieverbrauch optimierende Weise.
  • Klimakomfort ist in herkömmlichen Kraftfahrzeugen durch Verwendung eines zentralen HVAC-Systems mit Gebläsekühlung bereitgestellt worden. Zusätzliche Vorrichtungen wie zum Beispiel beheizbare Sitze, gekühlte Sitze, beheizbare Lenkräder oder unterteilte Klimazonen sind für mehr Komfort erhältlich geworden.
  • Selbst wenn sie als Standardausrüstung enthalten sind, ist die Steuerung von Zusatzvorrichtungen nicht in dem Haupt-HVAC-System integriert worden. Bei dem Versuch, den durch das Zusammenwirken aller Vorrichtungen bereitgestellten Gesamtkomfort auszubalancieren, muss der Benutzer somit manuell auf jede autonome Vorrichtung einwirken. Die Vorrichtungen verursachen nicht nur eine unerwünschte Ablenkung, sondern lassen sich wahrscheinlich auch nicht alle manuell so einstellen, dass der effektivste Betrieb erhalten wird.
  • Energieverbrauch im Fahrzeug zum Erhalt eines komfortablen Klimas wird zu einem wichtigen Thema. Als Folge der Schaffung von Fahrzeugen mit einer höheren Energieeffizienz ist die für das HVAC-System zur Verfügung stehende Gesamtenergie eingeschränkter geworden. Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind die Motoren kleiner und wärmeeffizienter geworden. Bei reinen Elektro- und Hybridelektrofahrzeugen sind elektrisch angetriebene Heizvorrichtungen als Wärmequellen erforderlich. Die Batterielebensdauer und Fahrzeugreichweite können bei kaltem Wetter, wenn elektrische Heizung eingesetzt wird, stark beschränkt sein. Mit effizienter werdenden Antriebssträngen verbrauchen des Weiteren Kompressorlasten in einem Wechselstromsystem in einem Elektrofahrzeug einen größeren Teil des Fahrzeugenergiebudgets.
  • Für die Bereitstellung von Klimakomfort für Fahrzeuginsassen müssen Hersteller Komfortsysteme konstruieren, die Fahrzeugschlüsselsysteme mit intelligenten Steuerungen integrieren, um verschiedene Fahrzeugnutzungsmuster auszunutzen. Die Minimierung von Fahrzeugwärmelasten und HVAC-Energieverbrauch und die Ausnutzung von physiologischen Empfindungen auf den Energieverbrauch reduzierende Weise sind für eine Maximierung von Kraftstoffökonomie unter Erfüllung von Kundenkomforterwartungen von entscheidender Bedeutung.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Wärme kann durch Leit-, Konvektions- und Strahlungsmechanismen transportiert werden. Durch Leitung arbeitende thermische Einheiten umfassen beheizbare/gekühlte Sitze, beheizbare/gekühlte Lenkräder und beheizbare/gekühlte Gangschalthebel, ohne darauf beschränkt zu sein. Diese werden hier als Klimakontakt-Vorrichtungen bezeichnet, da sie durch direkten Kontakt mit dem Insassen arbeiten. Sie können eine große Auswirkung auf das empfundene Komfortniveau haben. Durch Konvektion arbeitende thermische Einheiten umfassen das Haupt-HVAC-Luftbehandlungssystem mit einem Gebläse, das Luft durch einen oder mehrere Wärmetauscher (wie zum Beispiel einen Klimaanlagen-Verdampfer und/oder einen Heizungswärmetauscher) liefert. Thermische Strahlungseinheiten können aktive Infrarotheizungen, wie zum Beispiel IR-Dioden, oder passive Vorrichtungen, wie zum Beispiel infrarotreflektierendes Fensterglas, umfassen.
  • Es hat sich herausgestellt, dass unter Bedingungen, unter denen die Wärmeanforderung am größten ist (das heißt, die Isttemperatur, die der Insasse ausgesetzt ist, ist von der gewünschten Solltemperatur am weitesten entfernt), das Leiten eines höheren relativen Energieanteils in Klimakontakt-Wärmevorrichtungen den größten Komfortnutzen mit der größten Energieausnutzung erreicht (insbesondere, wenn Wärme in einem kalten Fahrzeug bereitgestellt wird). Durch Koordination der Hauptgebläsekomponenten und der Klimakontakt-Vorrichtungen über alle Bedingungen hinweg, wird Energieverbrauch stark reduziert, während gleichzeitig der Insassenkomfort aufrechterhalten wird. Die Erfindung ermöglicht die Berücksichtigung der physiologischen Auswirkungen verschiedener Vorrichtungen bei der Bestimmung, wie die zur Verfügung stehende Energie zum Heizen oder Kühlen verwendet werden soll (zum Beispiel hat ein gekühltes Lenkrad möglicherweise einen geringeren physiologischen Nutzen für empfundene Kühlung als ein beheizbares Lenkrad für empfundene Erwärmung). Durch Aufnahme physiologischer Aspekte wird es möglich, bestimmte Parameter gegeneinander abzuwägen, um Komfort zu erreichen, während der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert wird, zum Beispiel ist es manchmal akzeptabel, eine Temperatur über der Solltemperatur zu gestatten, wenn Luftstrom gleichzeitig verstärkt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines HVAC-Komfortsystems in einem Innenraum eines Fahrzeugs bereitgestellt. Mehrere Fahrzeugstatusparameter werden gemessen, darunter eine Innenraumtemperatur und eine Sitzbelegungskonfiguration. Das Verfahren erfasst, ob die Fahrzeugstatusparameter einem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen. Wenn die Fahrzeugstatusparameter dem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen, dann wird eine jeweilige vorgeschriebene Einstellung automatisch aktiviert. Wenn dies nicht durch die vorgeschriebene Einstellung verhindert wird, dann wird als Reaktion auf die Innenraumtemperatur eine von mehreren HVAC-Modi automatisch ausgewählt, wobei die HVAC-Modi einen Extremitätenheizmodus und einen Tafelzirkulationsmodus enthalten. Der Extremitätenheizmodus besteht aus einer automatischen Aktivierung einer beheizbaren Klimakontakt-Fläche als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration. Der Extremitätenheizmodus kann auch Konvektions- und Strahlungsheizvorrichtungen enthalten. Der Tafelzirkulationsmodus besteht aus einer automatischen Aktivierung einer oder mehrerer Zonen für Konvektionskühlung als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration. Der Tafelzirkulationsmodus kann auch eine Aktivierung einer gekühlten Klimakontakt-Fläche und/oder die Kühlung anderer Flächen im Fahrzeug umfassen (wodurch die Strahlungserwärmung des Insassen durch diese Flächen reduziert werden würde).
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein allgemeines Flussdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das automatische Aktivierung verschiedener Wärmevorrichtungen gemäß verschiedenen HVAC-Modi, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Variabilität von Umluft bei einer Ausführungsform zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, enthält ein Kraftfahrzeug einen Fahrersitz 10, einen Beifahrersitz 11 und einen Rücksitz 12 (bei dem es sich um eine Sitzbank, hintere Schalensitze oder eine dritte Sitzreihe handeln kann). Ein Lenkrad 13, das vor dem Fahrersitz 10 positioniert ist, enthält eine innere Wärmequelle auf den Flächen, die der Fahrer mit den Händen berührt (das heißt eine Klimakontakt-Fläche). Es kann eine bekannte Weise der Beheizung des Lenkrads 13, wie zum Beispiel eine elektrische Widerstandsheizung auf Grundlage eines Materials mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC – positive temperature coefficient), das in das Lenkrad eingebaut ist, verwendet werden.
  • Zusätzliche Klimakontakt-Flächen sind vorzugsweise in den Sitzen 10–12 enthalten, um Wärme zu oder von den Insassen zu leiten. Insbesondere können die thermischen Sitzeinheiten 15–17 unter Verwendung bekannter Verfahren, wie zum Beispiel integrale Widerstandsheizelemente, integrierte Kühlvorrichtungen oder thermoelektrische Vorrichtungen, Heizung und/oder Kühlung bereitstellen. Darüber hinaus könnte eine zusätzliche HVAC 18 als Alternative verwendet werden, um eine oder mehrere Klimakontakt-Flächen zu beheizen oder zu kühlen.
  • Das Fahrzeug enthält ein Gebläse-HVAC-System mit einem Gebläse 20, einem Kühlwärmetauscher 21, wie zum Beispiel einem Verdampfer, und einem Wärmetauscher 22, wie zum Beispiel einem Heizungswärmetauscher. Das Gebläse 20 empfängt Luft über eine Mischeinheit 23 mit einer Klappe 24, die steuerbar positioniert ist, um relative Anteile von entweder Frischluft oder Innenluft auszuwählen. Die Stellung der Klappe 24 ist als eine Umluftstellung bekannt. Sie wird von einer Steuerung 25 bestimmt, die auch einen Gebläsemotor 26 steuert, um die Gebläsegeschwindigkeit zu bestimmen. Die Wärmetauscher 21 und 22 können ebenfalls durch die Steuerung 25 gesteuert werden, so dass Luft erwärmt oder gekühlt werden kann, indem sie durch das Gebläse 20 durch die Wärmetauscher 21 und 22 getrieben wird, um in den Kanal 27 zwecks Lieferung an verschiedene Schieber zu strömen.
  • Die Schieber enthalten die Fahrerschieber 30 und 31. Die Luftstrommenge zu den Schiebern 30 und 31 kann durch ein Steuerventil (das heißt eine Klappe) 32 eingestellt werden, das (bzw. die) von der Steuerung 25 gesteuert wird. Ebenso kann Gebläseluft über ein Ventil 34 einem Entfrosterschieber 33 zugeführt werden. Die Frontpassagierschieber 35 und 36 empfangen Gebläseluft über (nicht gezeigte) zusätzliche Kanäle. Die Kanäle enthalten (nicht gezeigte) zusätzliche Klappen, so dass jeweilige Gebläseluftzonen 37 und 38 durch die Steuerung 25 gezielt gesteuert werden können. Nur einige der Schieber, Einlässe und Auslässe eines typischen Klimasystems werden in 1 gezeigt.
  • Gebläseluftzonen können auch für Heckpassagiere vorgesehen sein, darunter eine Zone 40 mit einem Schieber 41 (der in einem Boden oder in einer Decke installiert sein kann) und einem Schieber 42, der in einer Konsole 43 installiert sein kann. Eine zweite Rücksitzzone 44 wird durch Verwendung der Schieber 45 und 46 geschaffen.
  • Die Steuerung 25 koordiniert den Betrieb aller Wärmevorrichtungen durch Anwendung verschiedener HVAC-Modi zur effizienten Bereitstellung von Komfort für die Insassen. Die Steuerung 25 ist mit mehreren Sensoren 50 gekoppelt, die mehrere Fahrzeugstatusparameter messen, darunter die Innenraumtemperatur, die Innenraumfeuchtigkeit, eine Sitzbelegungskonfiguration, die Außentemperatur, die Außenfeuchtigkeit, die Innenraumschadstoffbelastung (wie zum Beispiel den CO2-Gehalt), die Sonnenstellung, die Sonnenintensität und jegliche andere Parameter, die zur Bestimmung des Insassenkomforts nützlich sind. Eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI – human machine interface) 51, wie zum Beispiel ein Bedienfeld, ist mit der Steuerung 25 verbunden, um einem Insassen zu gestatten, eine Solltemperatureinstellung anzugeben und andere mit dem HVAC-System in Verbindung stehende Befehle zu erzeugen.
  • Bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erzeugt ein Motor 52 die Energie zum Betrieb der thermischen Einheiten (die Abwärme oder mechanische oder elektrische Energie umfassen kann). Zum Heizen umfassen die thermischen Einheiten eine Quelle erwärmten Kühlmittels, das von dem Motor zu einem Heizungswärmetauscher zirkuliert. Zum Kühlen umfassen die thermischen Einheiten einen Kompressor (COMP) 53, der einem Verdampfer ein Kältemittel zuführt. Eine Motorsteuereinheit (ECU) 54 steuert den Motorbetrieb und ist mit der Steuerung 25 verbunden, um Fahrzeugstatusparameter, wie zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorstatus, zu kommunizieren.
  • Bei einem Elektrofahrzeug und für einige thermische Einheiten in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor kann Energie zum Betrieb der Wärmevorrichtungen durch eine Batterie 55 bereitgestellt werden. Eine Ladezustandsschaltung (SOC-Schaltung, SOC – state of charge) 56 liefert einen Batterieladezustandsfahrzeugstatusparameter an die Steuerung 25, zusammen mit anderen Parametern, die zur Definition des Energiezustands der Batterie 55 verwendet werden können.
  • Die Steuerung 25 ist dazu konfiguriert, alle der thermischen Einheiten und zugehörigen Vorrichtungen im HVAC-System auf Grundlage verschiedener Fahrzeugstatusparameter zu betreiben, so dass die Klimatisierung mit beheizbaren oder gekühlten Klimakontakt-Flächen und die den Insassen zugeführte Gebläseluft mit optimalem Komfort und minimalen Energieverbrauch erreicht wird. Insbesondere kann die Steuerung 25 vorzugsweise gemäß einem in 2 gezeigten allgemeinen Verfahren funktionieren. Das Verfahren startet in Schritt 60, in dem von der Steuerung Umgebungseingaben empfangen werden. Die Umgebungseingaben können Innen- und Außentemperatur und -feuchtigkeit, Sonnenintensität und -stellung und andere umfassen. In Schritt 61 empfängt die Steuerung Fahrzeugstatuseingaben, wie zum Beispiel Motorkühlmitteltemperatur, Batterieladezustand und Motorstatus. In Schritt 62 empfängt die Steuerung Insasseneingaben zur Bestimmung einer Sitzbelegungskonfiguration. Sitzbelegungssensoren können Sitzlastsensoren, Sitzgurtschnallensensoren, manuell betätigte Eingabeschalter und andere bekannte Mittel zur Bestimmung, welcher Sitz einen Insassen enthält, umfassen.
  • In Schritt 63 überprüft die Steuerung, ob die Fahrzeugstatusparameter einem Übersteuerungszustand entsprechen. Die Übersteuerungszustände entsprechen irgendeinem Spezialfall mit einer gewissen Übersteuerungspriorität, die verwendet wird, um die Steuerung daran zu hindern, lediglich Komfort und Ökonomie zu optimieren. Übersteuerungsprioritäten können zum Beispiel Sicherheit oder Vermögen des Fahrzeugs, ein Ziel zu erreichen, umfassen. Ein Spezialfall kann eine mit Reif überzogene oder beschlagene Windschutzscheibe oder eine andere Fensterscheibe, die zum sicheren Fahren enteist oder von Beschlag freigehalten werden muss, sein. Ein anderes Beispiel kann Schadstoffbelastung oder Verunreinigung der Innenraumluft, wie zum Beispiel eine Ansammlung von Kohlendioxid, sein. Ein anderer Spezialfall betrifft einen Motorstatus oder einen Batterieladezustand, der einer beeinträchtigten Antriebsstrangleistung, bekannt als Notlaufmodus, entspricht.
  • Wenn ein Übersteuerungszustand in Schritt 63 erfasst wird, dann werden entsprechende vorgeschriebene Einstellungen durch die Steuerung in Schritt 64 eingeleitet. Im Falle eines mit Reif überzogenen oder beschlagenen Fensters können die vorgeschriebenen Einstellungen die Zufuhr von Gebläseluftheizung zu Enteisungsschiebern und/oder die Aktivierung von eingebetteten Fensterheizelementen umfassen. Im Falle von Schadstoffbelastung oder Verunreinigung der Luft (wie sie zum Beispiel erfasst werden kann, wenn ein CO2-Sensor CO2-Konzentrationen über einer vorbestimmten Konzentration anzeigt), können die vorgeschriebenen Einstellungen Verringern der Umluftstellung des Gebläseeingangs, so dass zunehmende Frischluft in den Innenraum gesaugt wird, umfassen. Das Verhältnis von Frischluft zu Umluft kann um einen festen Betrag erhöht werden, oder als Alternative kann die Mischung auf einen vorbestimmten Wert, wie zum Beispiel 100% Frischluft, eingestellt werden. Im Falle einer Motorfehlfunktion oder eines Motorfehlers, die bzw. der zu einem Notlaufmodus führt, können die vorgeschriebenen Einstellungen Deaktivierung mindestens eines Teils des HVAC-Komfortsystems, wie zum Beispiel Abstellen aller Luftklimatisierungsfunktionen, umfassen.
  • Wenn kein Übersteuerungszustand in Schritt 63 erfasst wird, oder nach Durchführung irgendwelcher vorgeschriebener Einstellungen in Schritt 64, bestimmt die Steuerung eine Mindestenergiekonfiguration zum Erreichen von Insassenkomfort in Schritt 65. Wenn die vorgeschriebenen Einstellungen eingeleitet worden sind, würden diese Einstellungen durch irgendwelche in Schritt 65 getätigten Konfigurationsbefehle ungestört bleiben. Mit anderen Worten, die automatische Wahl eines HVAC-Modus und die Aktivierung bestimmter Wärmevorrichtungen erfolgen nur, wenn sie nicht durch irgendwelche vorgeschriebenen Einstellungen verhindert werden.
  • Die optimale HVAC-Konfiguration kann durch Zugriff auf eine oder mehrere Nachschlagetabellen (LUTs – LUT – look up tables) oder durch Bewertung von Algorithmen bestimmt werden, die verschiedene Fahrzeugstatusparameter mit jeweiligen angesteuerten Werten für verschiedene Steuersignale, die in dem HVAC-Komfortsystem verwendet werden, korrelieren. Eine potentielle Beziehung zwischen den Fahrzeugstatusparametern und der angesteuerten Ausgabe, die in einer LUT und/oder in einem Algorithmusmodell eingebaut werden kann, wird in 3 gezeigt und unten ausführlicher beschrieben. Die HVAC-Konfiguration enthält beliebige angesteuerte Werte, die aus den LUTs oder Modellen bestimmt werden und als Anfangs- oder Standardwerte genommen werden, die durch Verarbeitung von Einstellungen und/oder Lastprioritäten in Schritt 66 geändert werden können. Nach den Einstellungen werden Befehle für eine automatische Aktivierung verschiedener Vorrichtungen in Schritt 67 ausgegeben.
  • 3 zeigt beispielhafte Beziehungen zwischen einstellbaren Klimatisierungen verschiedener Vorrichtungseinstellungen als Reaktion auf Innenraumtemperatur. Die Innenraumtemperatur kann zum Beispiel von –40°C bis 80°C entlang einer Achse 70 reichen. Eine vorbestimmte Solltemperatur oder eine benutzerdefinierte Solltemperatur 71 kann ungefähr 22°C betragen. Betrieb des HVAC-Komfortsystems erfolgt allgemein in drei Modi bei verschiedenen Innenraumtemperaturen, darunter einen Extremitätenheizmodus 72, einen Kern-Plus-Modus 73 und einen Tafelzirkulationsmodus 74. Bei niedrigen Temperaturen im Extremitätenheizmodus 72 wird maximierte Wärmezufuhr über leitende thermische Einheiten betont, die zu einer ausreichenden Erwärmung der Extremitäten des Insassen führen. Im Kern-Plus-Modus 73 können alle Vorrichtungen des Komfortsystems über einen mittleren Temperaturbereich mit relativ geringer Energie betrieben werden, um den Körperkern jedes Insassen plus ihrer Extremitäten zu klimatisieren. Im Tafelzirkulationsmodus 74 bei den höchsten Temperaturen wird Luftstrom das wichtigste Element von empfundenem Komfort des Kerns plus Extremitäten des Insassen. Deshalb wird Luftzirkulation über die Armaturentafelschieber im Tafelzirkulationsmodus 74 betont.
  • Der Extremitätenheizmodus 72 besteht aus einer automatischen Aktivierung einer beheizbaren Klimakontakt-Fläche als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration. Somit wird für jene Sitze, die einen Insassen aufnehmen und eine Klimakontakt-Heizeinheit darin haben, die Klimakontakt-Heizfläche verstärkt zu Klimatisierung genutzt, wie durch einen Verlauf 75 in 3 gezeigt. Falls so ausgestattet, könnte auch ein beheizbares Lenkrad aktiviert werden, wie entlang Verlauf 76 gezeigt. Bei den niedrigsten Temperaturen würden sowohl die beheizbaren Sitze als auch das beheizbare Lenkrad bei 100%-Leistungsniveaus der Klimatisierung als Standardwert aktiviert (dies würde auch die Last am Verbrennungsmotor erhöhen, um dadurch mehr Abwärme zu erzeugen, die dann für Konvektionshitze verwendet werden kann). Mit zunehmender Temperatur verringern sich die Standardleistungsniveaus, bis die Klimakontakt-Heizflächen bei einer Temperatur deaktiviert werden, die zur Bereitstellung von Komfort gemäß Umgebungsbedingungen gewählt wird. Andere Heizvorrichtungen, wie zum Beispiel ein beheizbarer Klimakontakt-Schalthebel oder eine Konsole, würden auf ähnliche Weise gesteuert werden.
  • Der Extremitätenheizmodus 72 kann weiterhin zur Klimatisierung eine Konvektionsheizung enthalten. Der Verlauf 77 zeigt eine Größe von Motorkühlmittelfluss, der zu dem Heizungswärmetauscher in der Luftbehandlungseinheit geleitet wird. Ein maximaler Fluss tritt bei den niedrigsten Temperaturen auf und verringert sich auf im Wesentlichen null-Fluss bei der Sollkomforttemperatur. Ebenso weist eine durch Verlauf 78 gezeigte Gebläsegeschwindigkeit eine Standardhöhe auf einer großen Höhe (aber kleiner als Maximum) für die niedrigsten Temperaturen auf und fällt ab, wenn sich die Innenraumtemperatur der Sollkomforttemperatur nähert. Während des ganzen Extremitätenheizmodus 72 bleibt eine Kompressordrehzahl oder ein Kompressorhub, die bzw. der durch einen Verlauf 80 gezeigt wird, bei null. Über den Kern-Plus-Modus 73 nimmt die Kompressordrehzahl und der Kompressorhub allmählich zu und erreicht eine große oder maximale Höhe im Tafelzirkulationsmodus 74.
  • Die Standardgebläsegeschwindigkeit kann bei der Sollkomforttemperatur und während eines Großteils des Kern-Plus-Modus 73 auf einem minimalen Wert liegen. Die Gebläsegeschwindigkeit nimmt über den Tafelzirkulationsmodus 74 zu und erreicht bei den höchsten Innenraumtemperaturen einen Höchstwert. Wenn das Luftzirkulationssystem getrennt gesteuerte Zonen enthält, kann der Energieverbrauch dadurch reduziert werden, dass klimatisierte Luft nur zu belegten Zonen geleitet wird. Bei den höchsten Innenraumtemperaturen kann es wünschenswert sein, weiterhin gekühlte Luft zu nicht belegten Zonen zu leiten, um eine komfortable Temperatur in den belegten Zonen besser zu erreichen.
  • Ein Verlauf 81 zeigt eine Aktivierung gekühlter Sitze im Tafelzirkulationsmodus 74. Somit können die gekühlten Klimakontakt-Flächen belegter Sitze die letzten sein, die gemäß einem effizienten Betrieb des HVAC-Komfortsystems aktiviert werden. Die in 3 gezeigten Kurven sind lediglich Beispiele für gewünschte Höhen der verschiedenen Befehle. Die entsprechenden Höhen können in LUTs gespeichert sein oder unter Verwendung von vorbestimmten Algorithmen erzeugt werden. Die verschiedenen Einstellungen der aus 3 erhaltenen Standardwerte können eine bestimmte Neupriorisierung von Lasten oder Einstellungen enthalten, die Gelegenheiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs oder der Erhöhung des Komforts ausnutzen. Zum Beispiel könnte die Gebläsegeschwindigkeit als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Wenn das Fahrzeug über einer Schwellgeschwindigkeit fährt, dann kann ein Staudruckeffekt in den Außenfrischlufteinlässen für ausreichenden Strom sorgen, um eine Reduzierung der Gebläsegeschwindigkeit zu gestatten.
  • Als anderes Beispiel für einen Kompromiss, der als eine Einstellung der Standardwerte getroffen wird, kann die Steuerung darauf prüfen, ob eine Motorkühlmitteltemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt. Bevor der Motor eine normale Betriebstemperatur erreicht hat, kann das Kühlmittel ungenügende Wärme zur schnellen Beheizung des Innenraums enthalten. Somit können als Reaktion darauf, dass die Motorkühlmitteltemperatur unter der Schwelltemperatur liegt, Standardwerte zum Betrieb der beheizbaren Klimakontakt-Flächen erhöht werden, während die Standardgebläsegeschwindigkeit reduziert werden kann.
  • 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der eine angesteuerte Umlufthöhe als Reaktion auf Innenraumtemperatur und/oder einen Temperatur-Feuchtigkeitsindex bestimmt wird. Eine Umlufthöhe von 100% entspricht einer Mischklappeneinstellung, die die Außenfrischluft blockiert, und eine Einstellung von 0% entspricht einem Empfang von nur Außenfrischluft durch den Gebläseeingang. Ein Verlauf 85 zeigt Standardwerte, wobei sämtliche Innenluft bei 86 rezirkuliert wird, wenn der Temperatur-/Feuchtigkeitsindex am niedrigsten ist. Mit zunehmender Temperatur/Feuchtigkeit wird die Umlufthöhe bei 87 allmählich verringert. Um einen Sollkomfortbereich kann Umluft bei 88 auf eine Höhe von null eingestellt werden, wenn die Außentemperatur und die Feuchtigkeit nahezu den Sollinnenraumbedingungen entsprechen (was eine höhere Gebläseeinstellung für verstärktes Empfinden von Kühlung bei Verbrauch von weniger Energie zum Betrieb des Gebläses ermöglichen würde). Bei einem höheren Temperatur-/Feuchtigkeitsindex wird die Umlufteinstellung bei 89 erhöht und entspricht 100% an Stelle 90 im Verlauf 85. Die aus 4 erhaltenen Standardwerte können entweder gemäß Feuchtigkeitsbedenken oder Verunreinigungsbedenken eingestellt werden. Somit kann die Umluftstellung zum Beispiel proportional zu der Innenraumfeuchtigkeit oder proportional zu einer Innenraumverunreinigungshöhe verringert werden. Darüber hinaus können verschiedene Optimierungsalgorithmen enthalten sein, wobei Innen- und Außenfeuchtigkeitshöhen und Innen- und Außentemperaturhöhen anzeigen können, dass die Verwendung von Außenfrischluft die Komforthöhe innerhalb des Innenraums unabhängig von anderen Variablen schnell verbessern kann. Wenn durch einen CO2-Sensor angezeigte Schadstoffbelastung der Innenluft eine vorbestimmte Höhe übersteigt, dann kann eine maximale Frischluft erhaltene Umluftstellung gewählt werden, wie oben beschrieben.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betrieb eines HVAC-Komfortsystems in einem Innenraum eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Messen mehrerer Fahrzeugstatusparameter, darunter einer Innenraumtemperatur und einer Sitzbelegungskonfiguration; Erfassen, ob die Fahrzeugstatusparameter einem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen; wenn die Fahrzeugstatusparameter dem vorbestimmten Übersteuerungszustand entsprechen, dann automatisches Aktivieren einer jeweiligen vorgeschriebenen Einstellung; wenn dies nicht durch die vorgeschriebene Einstellung verhindert wird, dann automatisches Wählen einer mehrerer HVAC-Modi als Reaktion auf die Innenraumtemperatur, wobei die HVAC-Modi einen Extremitätenheizmodus und einen Tafelzirkulationsmodus enthalten; wobei der Extremitätenheizmodus aus einer automatischen Aktivierung einer beheizbaren Klimakontakt-Fläche als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration besteht; wobei der Tafelzirkulationsmodus aus einer automatischen Aktivierung einer oder mehrerer Zonen für Konvektionskühlung als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration besteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Extremitätenheizmodus gewählt wird, wenn die Innenraumtemperatur unter einer vorbestimmten Temperatur liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Extremitätenheizmodus weiterhin die gezielte Verwendung von Strahlungs- und/oder Konvektionswärmeheizeinheit enthält, die als Reaktion auf die Fahrzeugstatusparameter gewählt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei einer der Fahrzeugstatusparameter eine Motorkühlmitteltemperatur ist, wobei die Strahlungs- und/oder Konvektionswärmeheizeinheit aus einem Heizungswärmetauscher in einer Luftbehandlungseinheit besteht, wobei die automatische Aktivierung der beheizbaren Klimakontakt -Fläche einen Standardenergieverbrauch enthält und wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Vergleichen der Motorkühlmitteltemperatur mit einem vorbestimmten Schwellwert; und falls die Motorkühlmitteltemperatur unter dem vorbestimmten Schwellwert liegt, dann Erhöhen des Energieverbrauchs der beheizbaren Klimakontakt -Fläche über den Standardenergieverbrauch.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Tafelzirkulationsmodus ausgewählt wird, wenn die Innenraumtemperatur über einer vorbestimmten Temperatur liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Tafelzirkulationsmodus weiterhin eine automatische Aktivierung einer gekühlten Klimakontakt -Fläche als Reaktion auf die Sitzbelegungskonfiguration umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das HVAC-Komfortsystem ein Gebläse mit einstellbarer Geschwindigkeit enthält, wobei die HVAC-Modi weiterhin einen Kern-Plus-Modus umfassen, der ausgewählt wird, wenn sich die Innenraumtemperatur über einer ersten vorbestimmten Temperatur und unter einer zweiten vorbestimmten Temperatur befindet, wobei der Kern-Plus-Modus automatische Aktivierung des Gebläses bei einer gewählten Geschwindigkeit umfasst, die als Reaktion auf die Innenraumtemperatur bestimmt wird, wobei die gewählte Geschwindigkeit immer unter einer Höchstgeschwindigkeit des Gebläses mit einstellbarer Geschwindigkeit liegt und eine vorbestimmte Mindestgeschwindigkeit erreicht, wenn die Innenraumtemperatur im Wesentlichen gleich einer Solltemperatur ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei einer der Fahrzeugstatusparameter Fahrzeuggeschwindigkeit ist und wobei die gewählte Geschwindigkeit des Gebläses reduziert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellgeschwindigkeit liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das HVAC-Komfortsystem eine Gebläseeingangsklappe zur Bereitstellung einer wählbaren Umluftstellung zwischen 0% und 100% enthält, wobei der Extremitätenheizmodus und der Tafelzirkulationsmodus jeweilige Standardumluftstellungen bereitstellen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei einer der Fahrzeugstatusparameter Innenraumfeuchtigkeit ist und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des: Verringerns der gewählten Umluftstellung proportional zu der Innenraumfeuchtigkeit umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei einer der Fahrzeugstatusparameter Innenraumschadstoffbelastung ist und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des: Verringerns der gewählten Umluftstellung proportional zu der Innenraumschadstoffbelastung umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugstatusparameter aus einer Motorkühlmitteltemperatur, Batterieladezustand, Außentemperatur, Außenfeuchtigkeit, Innenraumfeuchtigkeit, Innenraumschadstoffbelastung, Sonnenstellung, Sonnenintensität, Benutzersolleinstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorstatus umfassenden Gruppe ausgewählt sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugstatusparameter Batterieladezustand und/oder einen Motorstatus umfassen, wobei der vorbestimmte Übersteuerungszustand aus einem Notlaufzustand besteht und wobei die jeweilige vorgeschriebene Einstellung eine Deaktivierung mindestens eines Teils des HVAC-Komfortsystems erzwingt.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugstatusparameter eine Innenraumschadstoffbelastung umfassen, wobei der vorbestimmte Übersteuerungszustand aus einem Reinigungszustand besteht, wenn die Innenraumschadstoffbelastung über einer vorbestimmten Höhe liegt, und wobei die jeweilige vorgeschriebene Einstellung das HVAC-Komfortsystem dazu zwingt, Außenfrischluft in den Innenraum einzuleiten.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Innenraumschadstoffbelastung aus einer Messung der CO2-Konzentration besteht.
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