DE102013214071A1 - Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs sowie Fahrzeug mit einer derartigen Lüftungs-/Klimaanlage - Google Patents

Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs sowie Fahrzeug mit einer derartigen Lüftungs-/Klimaanlage Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs, bei dem – in einem Umluftbetrieb, in dem die im Fahrgastraum befindliche Luft umgewälzt und eine Frischluftzufuhr abgesperrt ist, mittels einer Sensoreinrichtung an einer Stelle des Luftkanalsystems der Lüftungs-/Klimaanlage, an der sich bei geöffneter Frischluftzufuhr Frischluft mit Umluft zur Mischluft vermischt, mindestens eine Qualitätsparameter der Umluft gemessen wird, – die Frischluftzufuhr kurzzeitig geöffnet wird, so dass kurzzeitig Frischluft aus der Umgebung in das Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage gelangt und sich mit dort vorhandener Umluft zu Mischluft vermischt, – mittels der Sensoreinrichtung zumindest ein Qualitätsparameter der Mischluft gemessen und mit dem mindestens einen Qualitätsparameter der Umluft verglichen wird, wobei – der Umluftbetrieb beibehalten wird, wenn der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft schlechter als der der Umluft ist oder – auf Frischluftbetrieb umgeschaltet wird, in der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft besser als der der Umluft ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 3.
  • Manche Fahrzeugklimaanlagen weisen einen so genannten „AUC-Sensor” (Air Quality Sensor) auf, der vom Fahrgastraum aus gesehen vorderhalb der Stirnwand im Bereich der „Wasserseparation” angeordnet ist. Aufgrund der Anordnung des AUC-Sensors im Ansaugbereich für Frischluft, kann der Sensor lediglich die Qualität der Frischluft messen. Im Umluftbetrieb wird der Sensor nicht umströmt. Somit ist im Umluftbetrieb keine Messung der Qualität der im Fahrgastraum zirkulierenden Umluft möglich.
  • Aus der DE 4105724 A1 ist eine Klimaanlage bekannt, welche zwei Sensoren aufweist, die jeweils zur Detektierung der Konzentration der in der Luft enthaltenen Schadstoffe vorgesehen sind. Einer der beiden Sensoren ist vorderhalb der Stirnwand angeordnet und zur Ermittlung der „Luftqualität” der Umgebungsluft (Frischluft) vorgesehen. Der andere der beiden Sensoren ist hinterhalb der Stirnwand, d. h. im Bereich des Fahrgastraums, angeordnet und zur Ermittlung der Qualität der Fahrgastraumluft vorgesehen. Eine derartige Anordnung mit zwei Sensoren ist relativ aufwändig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem in allen Betriebsarten in konstruktiv einfacher Weise die Qualität der Luft berücksichtigt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein mit einer entsprechenden Lüftungs-/Klimaanlage ausgestattetes Fahrzeug zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs, bei dem in einem so genannten „Umluftbetrieb” die im Fahrgastraum befindliche Luft im Fahrgastraum und zumindest in einem Teil eines Luftkanalsystems der Lüftungs-/Klimaanlage umgewälzt wird, wobei die Frischluftzufuhr aus der Umgebung in den Fahrgastraum hinein abgesperrt ist.
  • Gemäß der Erfindung wird mittels einer „Sensoreinrichtung” mindestens ein „Qualitätsparameter” der Umluft gemessen und zwar an einer Stelle des Luftkanalsystems der Lüftungs-/Klimaanlage, an der sich bei geöffneter Frischluftzufuhr, d. h. im Frischluftbetrieb der Lüftungs-/Klimaanlage, Frischluft mit Umluft zu Mischluft vermischt. Im Umluftbetrieb ist, wie bereits erwähnt, die Frischluftzufuhr abgesperrt, so dass sich an der Stelle, an der die Sensoreinrichtung im Luftkanalsystem angeordnet ist, ausschließlich Umluft befindet. Anders ausgedrückt, steht die Sensoreinrichtung im Umluftbetrieb nicht in Strömungsverbindung mit der Umgebung. Die Strömungsverbindung zur Umgebung ist im Umluftbetrieb durch ein Absperrorgan (z. B. Absperrklappe o. ä.) abgesperrt.
  • Unter dem Begriff „Umluft” wird Luft verstanden, die aus dem Fahrgastraum entnommen wurde bzw. aus dem Fahrgastraum in das Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage geströmt ist. Unter dem Begriff „Frischluft” wird Luft verstanden, die aus der Umgebung in das Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage eingeströmt ist. Unter „Mischluft” wird Luft verstanden, die sich durch Vermischen von Frischluft und Umluft ergibt.
  • Um im Fahrgastraum eine optimale Luftqualität zu erreichen, sollte nicht unnötig lange im Umluftbetrieb gefahren werden. Umgekehrt sollte jedoch nur dann in den Frischluftbetrieb umgeschaltet werden, wenn die Qualität der Umgebungsluft „besser” als die der Umluft ist.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, im Umluftbetrieb (regelmäßig) kurzzeitig die Frischluftzufuhr zu öffnen, was zur Folge hat, dass das Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage zumindest im Bereich der Sensoreinrichtung kurzzeitig mit Frischluft aus der Umgebung „gespült” wird. Im Bereich der Sensoreinrichtung vorhandene Umluft vermischt sich also während der Spülphase mit der aus der Umgebung eintretenden Frischluft zu Mischluft.
  • Anschließend wird mittels der Sensoreinrichtung mindestens ein Qualitätsparameter der Mischluft gemessen und mit dem mindestens einen, zuvor gemessenen Qualitätsparameter der Umluft verglichen.
  • Gemäß der Erfindung wird der Umluftbetrieb beibehalten, wenn der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft schlechter als der mindestens eine Qualitätsparameter der Umluft ist bzw. es wird auf Frischluftbetrieb umgeschaltet, wenn der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft besser als der der Umluft ist, was impliziert, dass die der Umluft beigemischte Frischluft qualitativ besser als die Umluft ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Unterschied zu der oben erwähnten DE 4105724 A1 mittels einer einzigen Sensoreinrichtung sowohl im Umluftbetrieb als auch im Mischluftbetrieb eine luftqualitätsabhängige Lüftungs-/Klimaanlagensteuerung möglich ist.
  • Somit kann in allen Betriebsarten der Lüftungs-/Klimaanlage eine optimale Steuerung erreicht werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Effizienz der Klimaanlage gesteigert werden kann und ein Scheibenbeschlag im Fahrgastraum zu hohe Innenraumfeuchte vermieden werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird über eine im Fahrgastraum angeordnete Anzeigeeinrichtung die Qualität der Frischluft und/oder die Qualität der Umluft angezeigt. Alternativ dazu kann auch lediglich angezeigt werden, ob die Qualität der Frischluft momentan besser als die der im Fahrzeug befindlichen Umluft ist, oder umgekehrt.
  • Die jeweilige Information kann z. B. über ein im Mittelbereich der Instrumententafel angeordnetes Display („Man-Machine-Interface”) und/oder über ein vorderhalb des Lenkrads angeordnetes Kombiinstrument und/oder über eine im Bereich der Instrumententafel angeordnete LED-Anzeige und/oder über eine Anzeigeeinrichtung, die ein virtuelles Bild erzeugt (z. B. so genanntes „Head-up-Display” o. ä.) angezeigt werden.
  • Bei einem mit einer derartigen Lüftungs-/Klimaanlage ausgestatteten Fahrzeug kann es sich z. B. um ein herkömmliches, rein verbrennungsmotorisch angetriebenes Fahrzeug, ein Hybrid-Fahrzeug oder auch um ein rein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug handeln. Die Erfindung ist keineswegs auf Personenfahrzeuge beschränkt, sondern auch im Bereich von Nutzfahrzeugen (z. B. Lkws, Traktoren, Gabelstapler etc.) und ganz allgemein bei Fahrzeugen anwendbar, die mit Lüftungs-/Klimaanlagen ausgestattet sind.
  • Die Lüftungs-/Klimaanlage eines derartigen Fahrzeugs weist einen durch ein Absperrorgan absperrbaren Lufteingang zum Ansaugen von Frischluft aus der Umgebung auf, einen durch ein Absperrorgan absperrbaren Umlufteingang zum Ansaugen von Umluft aus einem Fahrgastraum des Fahrzeugs sowie einen Luftausgang, über den im Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage befindliche Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs einleitbar ist.
  • In einem Bereich des Luftkanalsystems, in dem bei geöffnetem Frischlufteingang und gleichzeitig geöffnetem Umlufteingang Frischluft und Umluft einströmen und sich vermischen, ist die oben bereits erwähnte Sensoreinrichtung angeordnet. Die Sensoreinrichtung ist dazu vorgesehen, je nach Betriebszustand der Lüftungs-/Klimaanlage (Frischluftbetrieb, Umluftbetrieb, Mischluftbetrieb) mindestens einen Qualitätsparameter der im Bereich der Sensoreinrichtung vorhandenen Umluft oder Frischluft oder der dort vorhandenen, Umluft und Frischluft enthaltenden Mischluft zu messen.
  • Die Sensoreinrichtung kann in einem Gehäuse eines so genannten „Klimageräts” der Lüftungs-/Klimaanlage angeordnet sein.
  • Die Sensoreinrichtung ist an eine Auswerte-/Steuerelektronik angeschlossen, welche einen elektronischen Speicher aufweist, in dem mindestens ein im Umluftbetrieb gemessener Qualitätsparameter der Luft gespeichert ist. In der Elektronik ist ferner eine Logik implementiert, welche einen Vergleich zwischen dem mindestens einen im Umluftbetrieb gemessenen Qualitätsparameter und dem mindestens einen im Frischluftbetrieb gemessenen Qualitätsparameter durchführt.
  • Bei dem mindestens einen, von der Sensoreinrichtung detektierten Qualitätsparameter der Luft kann es sich z. B. um die Konzentration des in der Luft enthaltenen Feinstaubs und/oder um die Konzentration eines in der Luft enthaltenen Gasbestandteils, wie z. B. die Konzentration des in der Luft enthaltenen Kohlendioxids, des in der Luft enthaltenem NOx (insbesondere NO, NO2) und/oder um die Feuchtigkeit der Luft und/oder um die Temperatur der Luft handeln.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung ein Sensorgehäuse auf, in dem mindestens zwei Einzelsensoren angeordnet sein können, wobei jeder der Einzelsensoren zur Messung genau eines Qualitätsparameters der Luft vorgesehen ist. Bei der Sensoreinrichtung kann es sich somit um einen „Multifunktionssensor” handeln, der mindestens zwei Qualitätsparameter (wie z. B. Feinstaubbelastung und Temperatur) messen kann. Es kann aber auch nur ein einziger Sensor (z. B. ein Feinstaubsensor) vorgesehen sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt das Grundprinzip eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Fahrgastraum 2, der über eine Stirnwand 3 von einem Motorraum 4 getrennt ist. Im vorderen Bereich des Fahrgastraums 2 ist ein (hier stark vergrößert dargestelltes) Klimagerät 5 angeordnet. Das Klimagerät 5 weist ein Gehäuse 6 auf, welches Teil eines Luftkanalsystems einer Klimaanlage des Fahrzeugs ist.
  • Das Klimagerät 5 weist einen Frischlufteingang 7 auf, über den Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs angesaugt werden kann. Das Klimagerät 5 weist ferner einen Umlufteingang 8 und einen Luftausgang 9 auf. Über den Umlufteingang 8 kann Luft (Umluft) aus dem Fahrgastraum 2 in das Gehäuse 6 des Klimageräts 5 strömen. Über den Luftausgang 9 wird Luft über hier nicht näher dargestellte Luftauslässe in den Fahrgastraum 2 geblasen.
  • Im Umluftbetrieb ist der Frischlufteingang 7 über ein Absperrorgan 10, das hier durch eine Absperrklappe angedeutet ist, abgesperrt. Im Umluftbetrieb saugt das Klimagerät 5 über den Umlufteingang 8 Luft aus dem Fahrgastraum 2 an und konditioniert (erwärmt, kühlt und/oder entfeuchtet) die angesaugte Umluft und bläst die konditionierte Umluft erneut über den Luftausgang 9 in den Fahrgastraum 2.
  • Mittels eines Sensors 11 wird mindestens ein „Qualitätsparameter” der im Gehäuse 6 des Klimageräts 5 befindlichen Luft gemessen. Bei dem Sensor 11 kann es sich insbesondere um einen Multifunktionssensor handeln, der zwei, drei oder mehr Parameter der Luft messen kann (wie z. B. Lufttemperatur, Luftfeuchte, Feinstaubbelastung, CO2-Gehalt, NO2-, NOx-Gehalt etc.). Der Sensor 11 ist elektrisch an eine Auswerte- bzw. Steuerelektronik 12 angeschlossen.
  • Ein Umluftbetrieb ist insbesondere dann angezeigt, wenn die Umgebungsluft von schlechterer Qualität ist, als die im Fahrgastraum 2 befindliche Luft.
  • Mittels der Sensoreinrichtung 11 kann nun die Qualität der Luft an einer ganz bestimmten Stelle im Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage gemessen werden. Der Sensor 11, der hier innerhalb des Gehäuses 6 des Klimageräts 5 angeordnet ist, ist – ganz allgemein gesprochen – an einer Stelle des Luftkanalsystems der Lüftungs-/Klimaanlage angeordnet, an der sich bei geöffnetem Frischlufteingang 7 und gleichzeitig geöffnetem Umlufteingang 8 Frischluft und Umluft vermischen können.
  • Der Umlufteingang 8 kann ebenfalls durch ein Absperrelement 13 (z. B. Absperrklappe) abgesperrt werden. Das Absperrelement 13 ist in dem in 1 gezeigten Umluftbetriebszustand jedoch geöffnet.
  • In Strömungsrichtung des Frischlufteingangs 7 betrachtet und in Strömungsrichtung des Umlufteingangs 8 betrachtet, ist der Sensor 11 also hinter dem Absperrelement 10 des Frischlufteingangs 7 und hinter dem Absperrelement 13 des Umlufteingangs 8 angeordnet, d. h. an einer Stelle, an der sich Frischluft und Umluft vermischen können bzw. bereits gemischt sind.
  • Befindet sich, wie in 1 dargestellt, die Fahrzeugklimaanlage im Umluftbetrieb, so misst der Sensor 11 lediglich die Qualität der im Inneren des Gehäuses 6 des Klimageräts 5 befindlichen Umluft. Um festzustellen, ob die Frischluft nach wie vor schlechter oder inzwischen (bereits wieder) besser als die im Fahrgastraum 2 befindliche und über den Umlufteingang 8 angesaugte Umluft ist, wird das Luftkanalsystem der Klimaanlage zumindest kurzzeitig mit Frischluft gespült, entweder indem bei weiterhin geöffnetem Absperrorgan 13 kurzzeitig auch das Absperrorgan 10 geöffnet wird oder indem das Absperrorgan 13 geschlossen und das Absperrorgan 10 geöffnet wird.
  • Dies führt dazu, dass in den Bereich, in dem der Sensor 11 angeordnet ist, zumindest eine gewisse Menge Frischluft strömt. Über die Auswerte-/Steuerelektronik 12 wird detektiert, ob sich dadurch die Qualität der sich ergebenden „Mischluft” in der Umgebung des Sensors 11 verbessert oder verschlechtert.
  • Verschlechtert sich die Luftqualität, so wird das Absperrorgan 10 unverzüglich wieder geschlossen und weiter im Umluftbetrieb gefahren. Verbessert sich die Luftqualität hingegen, so wird auf Frischluftbetrieb umgeschaltet, indem das Absperrorgan 10 geöffnet wird bzw. und das Absperrorgan 13 des Umlufteingangs geschlossen wird.
  • Im Frischluftbetrieb kann dann über den Sensor 11 die Qualität der einströmenden Frischluft überwacht werden. Sofern die Luftqualität in einem akzeptablen Bereich bleibt, wird der Frischluftbetrieb weiter aufrecht erhalten. Unterschreitet die Qualität der Frischluft hingegen eine vorgegebene Toleranzschwelle (z. B. Feinstaub- oder NOx-Belastung überschreitet vorgegebene Werte), so wird durch Schließen des Absperrorgans 10 und durch Öffnen des Absperrorgans 13 wieder auf Umluftbetrieb umgeschaltet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4105724 A1 [0003, 0013]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern einer Lüftungs-/Klimaanlage eines Fahrzeugs, bei dem – in einem Umluftbetrieb, in dem die im Fahrgastraum (2) befindliche Luft umgewälzt und eine Frischluftzufuhr (7) abgesperrt ist, mittels einer Sensoreinrichtung (11) an einer Stelle des Luftkanalsystems der Lüftungs-/Klimaanlage, an der sich bei geöffneter Frischluftzufuhr (7) Frischluft mit Umluft zu Mischluft vermischt, mindestens ein Qualitätsparameter der Umluft gemessen wird, – die Frischluftzufuhr (7) kurzzeitig geöffnet wird, so dass kurzzeitig Frischluft aus der Umgebung in das Luftkanalsystem der Lüftungs-/Klimaanlage gelangt und sich mit dort vorhandener Umluft zu Mischluft vermischt, – mittels der Sensoreinrichtung (11) zumindest ein Qualitätsparameter der Mischluft gemessen und mit dem mindestens einen Qualitätsparameter der Umluft verglichen wird, wobei – der Umluftbetrieb beibehalten wird, wenn der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft schlechter als der der Umluft ist oder – auf Frischluftbetrieb umgeschaltet wird, wenn der mindestens eine Qualitätsparameter der Mischluft besser als der der Umluft ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über eine im Fahrgastraum (2) angeordnete Anzeigeeinrichtung die Qualität der Frischluft und/oder die Qualität der Umluft angezeigt wird, oder lediglich, ob die Frischluft besser ist, als die Umluft, oder umgekehrt.
  3. Fahrzeug (1), insbesondere für Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Lüftungs-/Klimaanlage, die ein Luftkanalsystem aufweist, wobei das Luftkanalsystem einen – absperrbaren Frischlufteingang (7) zum Ansaugen von Frischluft aus der Umgebung, – einen absperrbaren Umlufteingang (8) zum Ansaugen von Umluft aus einem Fahrgastraum (2) des Fahrzeugs und – einen Luftausgang (9) aufweist, über den im Luftkanalsystem befindliche Luft in den Fahrgastraum einleitbar ist, wobei in einem Bereich des Luftkanalsystems, in dem bei geöffnetem Frischlufteingang und gleichzeitig geöffnetem Umlufteingang Frischluft und Umluft einströmen und sich vermischen, eine Sensoreinrichtung (11) angeordnet ist, die dazu vorgesehen ist, je nach Betriebszustand der Lüftungs-/Klimaanlage mindestens einen Qualitätsparameter der dort vorhandenen – Umluft oder – Frischluft oder – der dort vorhandenen, Umluft und Frischluft enthaltenden Mischluft zu messen.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (11) im Gehäuse (6) eines Klimageräts (5) der Lüftungs-/Klimaanlage angeordnet ist.
  5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronsicher Speicher vorgesehen ist, in dem mindestens eine im Umluftbetrieb gemessener Qualitätsparameter der Umluft gespeichert ist.
  6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik (12) vorgesehen ist, welche einen Vergleich zwischen einem im Frischluftbetrieb gemessenen Qualitätsparameter und einem im Umluftbetrieb gemessenen Qualitätsparameter durchführt.
  7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (11) dazu vorgesehen ist, mindestens zwei unterschiedliche Qualitätsparameter zu messen, nämlich – die Konzentration des in der Luft enthaltenen Feinstaubs und/oder – die Konzentration des in der Luft enthaltenen Kohlendioxids und/oder – die Konzentration des in der Luft enthaltenen NOx, insbesondere des NO2 und/oder – die Luftfeuchte und/oder – die Lufttemperatur.
  8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (11) ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens zwei Einzelsensoren angeordnet sind, wobei jeder der Einzelsensoren zur Messung genau eines Qualitätsparameters vorgesehen ist.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrgastraum (2) eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Luftqualität der Umluft und/oder der Frischluft anzeigbar ist.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Anzeigeeinrichtung lediglich anzeigbar ist, ob die Qualität der Frischluft besser oder schlechter als die der Umluft ist.
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