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Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, die mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Kühlen und/oder Heizen von Luft ausgestattet sind.
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Bei heutzutage bekannten Kraftfahrzeugen, wie PKWs, werden Klimatisierungseinrichtungen mit elektrischem Strom betrieben, der aus einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie, entnommen wird oder mithilfe eines Generators, insbesondere in Form einer sogenannten Lichtmaschine, erzeugt wird.
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Bei batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugen besteht das Problem, dass die zur Verfügung stehende Energiemenge sehr begrenzt ist und daher für den Fahrbetrieb benötigt wird. Heutzutage verfügbare elektrische Energiespeicher weisen eine Speicherdichte von nur wenigen Wattstunden pro Kilogramm auf, so dass der Betrieb von Klimatisierungseinrichtungen mit elektrischem Strom die Reichweite der Fahrzeuge bei vertretbaren elektrischen Speichergrößen signifikant reduziert.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 000 767 A1 lehrt eine Klimatisierungseinrichtung für ein kraftstoffbetriebenes Fahrzeug mit einem Wärmeübertrager zur Kühlung von Luft auf eine gewünschte Temperatur.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung anzugeben, bei der zum Kühlen und/oder Heizen von Luft deutlich weniger elektrische Energie notwendig ist als bei vorbekannten Fahrzeugen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Klimatisierungseinrichtung einen ein thermisches Speichermedium aufweisenden thermischen Speicher umfasst und die Klimatisierungseinrichtung die Luft unmittelbar oder mittelbar mit dem thermischen Speichermedium kühlt oder erhitzt.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist darin zu sehen, dass zum Kühlen und/oder Heizen von Luft ein thermischer Speicher herangezogen wird. Thermische Speicher können eine deutlich höhere Energiespeicherdichte als elektrische Speicher aufweisen, so dass mit vergleichsweise sehr geringem Speichergewicht eine sehr große Energiemenge zum Heizen und/oder Kühlen der Luft gespeichert werden kann. Beispielsweise hat Wasser eine Schmelzenergie von ca. 332 kJ/l bzw. 332 kJ/kg bei einem Schmelzpunkt von 0°C; allein diese Schmelzenergiedichte entspricht dem ca. 5- bis 10-fachen der Energiespeicherkapazität von heute verfügbaren elektrischen Speichern. Ein kostengünstiges Material wie Wasser ist also bereits als Speichermedium für den Einsatz bei Klimatisierungseinrichtungen besser geeignet als die besten heutzutage verfügbaren elektrischen Speichermodule. Entsprechendes gilt für Paraffin, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.
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Mit Blick auf einen geregelten Betrieb der Klimatisierungseinrichtung weist das erfindungsgemäße Fahrzeug eine Luftstrommengenregeleinrichtung auf, die die Luftstrommenge, die unmittelbar oder mittelbar mit dem thermischen Speichermedium gekühlt oder erhitzt wird, in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Fahrzeugs und einer Solltemperatur einstellt.
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Um ein besonders schnelles Aufladen des thermischen Speichers zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Fahrzeug eine Schnittstelle zum Einführen eines vortemperierten Hilfsmediums, beispielsweise in Form eines Heizgases, einer Heizflüssigkeit, eines Kühlgases oder einer Kühlflüssigkeit, aufweist, mit dem das in dem thermischen Speicher befindliche Speichermedium, insbesondere auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur, durch Wärmeübergang aufgeheizt oder abgekühlt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Klimatisierungseinrichtung eine elektrische bzw. elektrisch betreibbare Kühleinrichtung umfasst, mit der das in dem thermischen Speicher befindliche Speichermedium, insbesondere auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur, abgekühlt werden kann.
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Ebenso ist vorgesehen, dass die Klimatisierungseinrichtung eine elektrische bzw. elektrisch betreibbare Heizeinrichtung aufweist, mit der das in dem thermischen Speicher befindliche Speichermedium, insbesondere auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur, aufgeheizt werden kann.
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Der Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung und der Betrieb der elektrischen Kühleinrichtung erfolgen vorzugsweise bei stehendem Fahrzeug und Anschluss an ein externes elektrisches Energienetz. Alternativ können die Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung auch bei Fahrt eingesetzt werden, wenn der thermische Speicher keine Kühlung oder Erwärmung der Luft mehr ermöglicht, aber noch ausreichend elektrische Energie aus einem elektrischen Energiespeicher zur Verfügung steht.
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Auch ist es möglich, dass das Fahrzeug eine Schnittstelle zum direkten Einführen eines vortemperierten, also vorgekühlten oder vorgeheizten, und damit für einen Kühl- oder Heizbetrieb bereits betriebsbereiten bzw. aufgeladenen thermischen Speichermediums in den thermischen Speicher aufweist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem thermischen Speicher um einen Latentwärmespeicher. Latentwärmespeicher nutzen den Umstand, dass bei Phasenwechseln von Materialien wesentlich mehr Wärme gespeichert werden kann, als dies bei Ausnutzung der normalen spezifischen Wärmekapazität möglich wäre. Besonders bevorzugt werden beim Aufladen des thermischen Speichers Phasenübergänge von flüssig zu fest (beispielsweise für einen späteren Kühlbetrieb) oder von fest zu flüssig (beispielsweise für einen späteren Heizbetrieb) ausgenutzt, um den Effekt der Speicherung latenter Wärme zu nutzen. Latente Wärme ist Wärmeenergie, die beim Phasenübergang aufgenommen oder abgegeben wird, ohne dass sich dabei die Temperatur ändert.
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Soll die Kühleinrichtung zum Kühlen von Luft eingesetzt werden, so wird der Einsatz von Wasser als thermisches Speichermedium als besonders vorteilhaft angesehen. Soll die Klimatisierungseinrichtung zum Heizen von Luft eingesetzt werden, so wird als thermisches Speichermedium Paraffin als besonders vorteilhaft angesehen.
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Wie bereits erwähnt, ist der Einsatz eines thermischen Speichers besonders bei Elektrofahrzeugen von Vorteil, um deren Reichweite zu erhöhen; demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist oder zumindest einen batteriebetriebenen Antriebsmotor aufweist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Klimatisierungseinrichtung zwei oder mehr thermische Speicher aufweist, die vorzugsweise mit unterschiedlichen thermischen Speichermedien ausgestattet sind. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen wahlweisen Betrieb der Klimatisierungseinrichtung als Luftkühl- oder Luftheizeinrichtung.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs, wobei bei dem Verfahren mit einer Klimatisierungseinrichtung Luft geheizt oder gekühlt wird.
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Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Verfahrens vorgesehen, dass die Klimatisierungseinrichtung die Luft unmittelbar oder mittelbar mit einem thermischen Speichermedium eines thermischen Speichers der Klimatisierungseinrichtung kühlt oder erhitzt.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
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Die Luftstrommenge, die unmittelbar oder mittelbar mit dem thermischen Speichermedium gekühlt oder erhitzt wird, wird in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Fahrzeugs und einer vorgegebenen Solltemperatur eingestellt.
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Vorzugsweise wird während eines Ladevorgangs eines elektrischen Speichers des Fahrzeugs ein vortemperiertes Hilfsmedium, insbesondere in Form eines Heizgases, einer Heizflüssigkeit, eines Kühlgases oder einer Kühlflüssigkeit, in das Fahrzeug eingespeist und mit diesem das in dem thermischen Speicher befindliche Speichermedium, insbesondere auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur, aufgeheizt oder abgekühlt.
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Vorteilhaft ist es, wenn mit dem vortemperierten Hilfsmedium ein Phasenwechsel des Speichermediums hervorgerufen wird. Vorzugsweise wird in dem thermischen Speicher als Speichermedium Paraffin geschmolzen oder Wasser gefroren.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass während des Ladevorgangs des elektrischen Speichers des Fahrzeugs mit von außen eingespeistem elektrischen Strom eine fahrzeugeigene elektrische Kühl- oder Heizeinrichtung betrieben und mit dieser das Speichermedium auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur abgekühlt oder aufgeheizt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Kühlen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung mit einer Schnittstelle zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums, beispielsweise in Form einer Kühlflüssigkeit oder eines Kühlgases, ausgestattet ist,
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2 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Kühlen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung eine elektrisch betreibbare Kühleinrichtung zum Abkühlen eines thermischen Speichermediums eines thermischen Speichers der Klimatisierungseinrichtung aufweist,
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3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Kühlen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung mit einer Schnittstelle zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums sowie mit einer elektrisch betreibbaren Kühleinrichtung ausgestattet ist,
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4 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Heizen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung mit einer Schnittstelle zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums, beispielsweise in Form einer Heizflüssigkeit oder eines Heizgases, ausgestattet ist,
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5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Heizen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung zum Heizen eines thermischen Speichermediums eines thermischen Speichers der Klimatisierungseinrichtung aufweist, und
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6 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung zum Heizen von Luft, wobei die Klimatisierungseinrichtung mit einer Schnittstelle zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums sowie mit einer elektrisch betreibbaren Heizeinrichtung ausgestattet ist.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug handeln kann. Das Fahrzeug 10 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 11 ausgestattet, der mit einem elektrischen Energiespeicher 12, beispielsweise in Form einer Batterie, in Verbindung steht. Der Energiespeicher 12 kann über eine Schnittstelle 13, beispielsweise in Form einer elektrischen oder elektromagnetischen Schnittstelle, mit einem Ladestrom IL aufgeladen werden.
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Das Fahrzeug 10 ist darüber hinaus mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 ausgestattet, die zum Kühlen von Luft L dient. Die Klimatisierungseinrichtung 20 umfasst eine Luftstrommengenregeleinrichtung 30, einen ein thermisches Speichermedium 40 aufweisenden thermischen Speicher 50 sowie eine Schnittstelle 60, über die sich ein vortemperiertes Hilfsmedium, beispielsweise in Form einer Kühlflüssigkeit oder eines Kühlgases KG zum Kühlen des thermischen Speichermediums 40 auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur von außen in das Fahrzeug 10 bzw. in die Klimatisierungseinrichtung 20 einspeisen lässt.
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Das Fahrzeug 10 gemäß 1 kann beispielsweise wie folgt betrieben werden:
Befindet sich das Fahrzeug 10 im Stillstand im Bereich einer Ladestation, so wird ein elektrischer Ladestrom IL zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 12 über die Schnittstelle 13 in das Fahrzeug 10 eingespeist. Vor, nach oder während des Aufladens des elektrischen Energiespeichers 12 wird über die Schnittstelle 60 eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas KG in die Klimatisierungseinrichtung 20 eingespeist, wodurch das in dem thermischen Speicher 50 befindliche thermische Speichermedium 40 abgekühlt und der thermische Speicher 50 aufgeladen wird.
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Handelt es sich bei dem thermischen Speichermedium 40 beispielsweise um Wasser, so wird mit dem Kühlgas KG das Wasser vorzugsweise derart abgekühlt, dass es gefriert und Eis bildet. Durch den Phasenübergang von flüssig zu fest lässt sich dem Wasser pro Liter eine Energiemenge von 332 kJ entziehen, die beim Aufwärmen zum Schmelzen des Eises wieder aufgebracht werden muss und somit eine Art ”Kühlenergie” bildet. Die zum Schmelzen des Eises nötige Energie wird während des späteren Betriebs der Klimatisierungseinrichtung 20 der zu kühlenden Luft L entzogen, so dass es zu einem Abkühlen der Luft L während des Phasenübergangs des Speichermediums 40 von fest zu flüssig kommt, ohne dass sich dabei die Temperatur des Speichermediums 40 ändert.
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Während der Fahrt des Fahrzeugs 10 wird zum Betreiben des elektrischen Antriebsmotors 11 elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 12 entnommen. Zum Kühlen der Luft L, bei der es sich um von außen zugeführte Außenluft und/oder von innen angesaugte Innenluft des Fahrzeugs 10 handeln kann, wird diese mittels der Luftstrommengenregeleinrichtung 30 angesaugt und an dem thermischen Speichermedium 40 vorbei oder durch das thermische Speichermedium 40 hindurch geführt, so dass die Luft L abgekühlt wird und gekühlte Luft Lk erzeugt wird. Die gekühlte Luft Lk wird beispielsweise in den Fahrzeuginnenraum 16 des Fahrzeugs 10 eingespeist.
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Die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 steht vorzugsweise mit einem Temperatursensor 31 in Verbindung, der die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 16 des Fahrzeugs 10 misst und einen entsprechenden Temperaturmesswert T zur Luftstrommengenregeleinrichtung 30 überträgt. Die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 stellt die Luftstrommenge, die unmittelbar oder mittelbar mit dem thermischen Speichermedium 40 des thermischen Speichers 50 gekühlt wird, in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs bzw. in Abhängigkeit von dem Temperaturmesswert T so ein, dass die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 16 des Fahrzeugs 10 eine vorgegebene Solltemperatur (zumindest näherungsweise) erreicht. Mit anderen Worten wird die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 die Luftstrommenge, die mittels des thermischen Speichers 50 gekühlt wird, umso größer wählen, je mehr die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 16 des Fahrzeugs 10 die Solltemperatur übersteigt. Erreicht die Temperatur im Fahrzeuginnenraum 16 des Fahrzeugs 10 die Solltemperatur nicht bzw. unterschreitet sie sie, so kann die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 die Kühlung des Luftstroms L mittels des thermischen Speichers 50 abstellen, indem sie das Ansaugen der Luft einstellt oder die Luft L an dem thermischen Speicher 50 so vorbeileitet, dass keine Kühlung oder zumindest keine signifikante Kühlung der Luft L durch das thermische Speichermedium 40 auftritt.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug 10, das mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 zum Kühlen von Luft ausgestattet ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Klimatisierungseinrichtung 20 keine Schnittstelle 60 zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums auf, sondern ist stattdessen mit einer eigenen elektrisch betreibbaren Kühleinrichtung 80 ausgestattet. Die Kühleinrichtung 80 steht vorzugsweise mit der Schnittstelle 13 in Verbindung, über die der elektrische Energiespeicher 12 mit einem elektrischen Ladestrom IL aufgeladen werden kann.
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Das Fahrzeug 10 gemäß 2 wird vorzugsweise wie folgt betrieben:
Während eines Fahrzeughalts, insbesondere vor, nach oder während des Aufladens des elektrischen Energiespeichers 12 mittels des Ladestroms IL über die Schnittstelle 13, wird ein Betriebsstrom Ib über die Schnittstelle 13 zur elektrisch betreibbaren Kühleinrichtung 80 geleitet und damit die Kühleinrichtung 80 in Betrieb genommen. Die Kühleinrichtung 80 erzeugt dann einen Kühlmittelstrom KMS, der durch den thermischen Speicher 50 hindurch oder an diesem vorbei geleitet wird und zum Abkühlen des thermischen Speichermediums 40 dient. Handelt es sich bei dem thermischen Speichermedium 40 beispielsweise um Wasser, so wird mittels der elektrisch betreibbaren Kühleinrichtung 80 das in dem thermischen Speicher 50 enthaltene Wasser vorzugsweise gefroren.
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Mit anderen Worten unterscheidet sich das Fahrzeug 10 gemäß 2 von dem Fahrzeug 10 gemäß 1 darin, dass der thermische Speicher 50 in anderer Weise thermisch aufgeladen wird. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 das Aufladen des thermischen Speichers 50 mittels des Kühlgases KG über die Schnittstelle 60 durch unmittelbare Wärmeübertragung erfolgt, erfolgt das Aufladen des thermischen Speichers 50 bei dem Fahrzeug 10 gemäß 2 elektrisch über die fahrzeugeigene elektrische Kühleinrichtung 80, die mittels des externen elektrischen Stroms in Betrieb genommen wird.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug 10, das mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 zum Kühlen von Luft ausgestattet ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 entspricht anschaulich einer Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2. So lässt die 3 erkennen, dass das Fahrzeug 10 sowohl mit einer Schnittstelle 60 zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums, insbesondere in Form eines Kühlgases KG, als auch mit einer fahrzeugeigenen elektrisch betreibbaren Kühleinrichtung 80 zum Abkühlen bzw. Aufladen des thermischen Speichers 50 ausgestattet ist.
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Das Fahrzeug 10 gemäß 3 ist somit sowohl für den Einsatz bei Ladestationen geeignet, bei denen lediglich ein Einspeisen eines elektrischen Stroms über die Schnittstelle 13 möglich ist, als auch für Ladestationen, bei denen zusätzlich die Möglichkeit eines Einspeisens eines vortemperierten Hilfsmediums, beispielsweise in Form eines Kühlgases KG, vorhanden ist. Die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 und 2 gelten bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 somit entsprechend.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug 10, das mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 zum Heizen von Luft ausgestattet ist. Die Klimatisierungseinrichtung 20 umfasst eine Luftstrommengenregeleinrichtung 30, einen Temperatursensor 31, einen ein thermisches Speichermedium 40 aufweisenden thermischen Speicher 50 sowie eine Schnittstelle 60, über die sich ein vortemperiertes Hilfsmedium, insbesondere in Form einer Heizflüssigkeit oder eines Heizgases HG in das Fahrzeug 10 bzw. in die Klimatisierungseinrichtung 20 einspeisen lässt.
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Bei dem thermischen Speichermedium 40 kann es sich beispielsweise um Paraffin handeln, das bei aufgeladenem thermischen Speicher 50 vorzugsweise derart erhitzt ist, dass es den flüssigen Aggregatzustand einnimmt.
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Das Fahrzeug 10 gemäß 4 wird vorzugsweise wie folgt betrieben:
Befindet sich das Fahrzeug 10 in einer Ladestation, so wird über die Schnittstelle 13 ein Ladestrom IL in den elektrischen Energiespeicher 12 eingespeist und der Energiespeicher 12 elektrisch aufgeladen. Die in dem elektrischen Energiespeicher 12 gespeicherte elektrische Energie kann für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 10 in den elektrischen Antriebsmotor 11 eingespeist werden.
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Vor, nach oder während des Aufladens des elektrischen Energiespeichers wird über die Schnittstelle 60 ein vortemperiertes Hilfsmedium, vorzugsweise in Form einer Heizflüssigkeit oder eines Heizgases (z. B. in Form von Wasserdampf) HG in die Klimatisierungseinrichtung 20 eingespeist, wodurch das thermische Speichermedium 40 im thermischen Speicher 50 erwärmt wird. Vorzugsweise wird das thermische Speichermedium 40 soweit aufgeheizt, dass es seinen Aggregatzustand ändert und beispielsweise von dem festen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Wie bereits erwähnt, kann Paraffin als thermisches Speichermedium 40 eingesetzt werden. Durch den Phasenwechsel von fest zu flüssig lässt sich in dem thermischen Speichermedium 40 eine besonders große Energiemenge speichern, die für den späteren Klimatisierungsbetrieb zur Verfügung steht.
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Während der Fahrt des Fahrzeugs 10 wird aus dem elektrischen Energiespeicher 12 elektrische Energie zum Antrieb des elektrischen Antriebsmotors 11 entnommen. Zum Heizen der Luft L wird die Klimatisierungseinrichtung 20 die Luft L ansaugen und diese mit der Wärme des thermischen Speichermediums 40 des thermischen Speichers 50 unter Bildung erwärmter Luft Lg aufwärmen. Die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 wird dabei die Luftstrommenge, die von dem thermischen Speichermedium 40 erhitzt wird, in Abhängigkeit von dem von dem Temperatursensor 31 gelieferten Temperaturmesswert T vorzugsweise so einstellen, dass im Fahrzeuginnenraum 16 eine vorgegebene Solltemperatur (zumindest näherungsweise) erreicht wird. Die Regelung durch die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 wird bevorzugt derart erfolgen, dass die mit dem thermischen Speicher 50 zu erhitzende Luftstrommenge umso größer gewählt wird, je mehr die im Innenraum 16 des Fahrzeugs 10 gemessene Innenraumtemperatur die vorgegebene Solltemperatur unterschreitet. Ist die Innenraumtemperatur ausreichend hoch, so kann die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 die Luftstrommenge, die von dem thermischen Speicher 50 erhitzt wird, reduzieren oder sogar völlig abstellen, indem sie keine oder weniger Luft L ansaugt und/oder angesaugte Luft an dem thermischen Speicher 50 vorbeileitet.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug 10, das mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 zum Heizen von Luft ausgestattet ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist die Klimatisierungseinrichtung 20 eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung 90 auf, die ein Aufheizen des thermischen Speichermediums 40 im thermischen Speicher 50 mittels eines elektrischen Stroms ermöglicht. Eine externe Schnittstelle 60 zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums, wie sie bei dem Fahrzeug 10 gemäß 4 vorhanden ist, fehlt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5.
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Das Fahrzeug 10 gemäß 5 wird vorzugsweise wie folgt betrieben:
Während, vor oder nach dem elektrischen Aufladen des elektrischen Energiespeichers 12 mittels eines Ladestroms IL an der Schnittstelle 13 wird ein Betriebsstrom Ib vorzugsweise ebenfalls über die Schnittstelle 13 in die elektrisch betreibbare Heizeinrichtung 90 eingespeist. Diese wird dadurch in Betrieb genommen, so dass sie einen Heizmittelstrom HMS erzeugen kann, mit dem das thermische Speichermedium 40 des thermischen Speichers 50 auf eine vorgegebene Arbeitstemperatur aufgeheizt wird. Die vorgegebene Arbeitstemperatur ist vorzugsweise derart gewählt, dass das thermische Speichermedium 40 seinen Aggregatzustand wechselt. Handelt es sich bei dem thermischen Speichermedium 40 um Paraffin, so wird dieses vorzugsweise derart erhitzt, dass es schmilzt.
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Während der Fahrt des Fahrzeugs 10 wird die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 die Luftstrommenge, die mittelbar oder unmittelbar mit dem thermischen Speichermedium 40 des thermischen Speichers 50 erwärmt wird, in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs 10 und einer vorgegebenen Solltemperatur derart einstellen, dass die Innenraumtemperatur der Solltemperatur möglichst gut entspricht. Zur Regelung der Luftstrommenge wird die Luftstrommengenregeleinrichtung 30 den Temperaturmesswert T des Temperatursensors 31 auswerten.
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Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug 10, das mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 zum Heizen von Luft ausgestattet ist. Die Klimatisierungseinrichtung 20 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 sowohl mit einer Schnittstelle 60 zum Einspeisen eines vortemperierten Hilfsmediums, insbesondere in Form eines Heizgases HG oder einer Heizflüssigkeit, als auch mit einer elektrisch betreibbaren Heizeinrichtung 90 ausgestattet. Bezüglich des Betriebs der Schnittstelle 60 sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der 4 verwiesen, die hier entsprechend gelten. Entsprechend sei bezüglich der Funktionsweise der elektrisch betreibbaren Heizeinrichtung 90 auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 verwiesen.
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Zusammengefasst zeichnen sich die im Zusammenhang mit den 1 bis 6 oben erläuterten Ausführungsbeispiele für die Klimatisierungseinrichtung 20 dadurch aus, dass diese mit einem thermischen Speicher 50 und mit einem thermischen Speichermedium 40 ausgestattet sind; thermische Speichermedien erreichen deutlich höhere Speicherdichten als elektrische Energiespeicher, wie beispielsweise der Energiespeicher 12 gemäß den 1 bis 6. Besonders bevorzugt werden beim Aufladen des thermischen Speichers 50 Phasenübergänge von flüssig zu fest (für einen Kühlbetrieb) oder von fest zu flüssig (für einen Heizbetrieb) ausgenutzt, um den Effekt der Speicherung latenter Wärme zu nutzen. Latente Wärme ist Wärme, die von einem Gegenstand beim Phasenübergang aufgenommen oder abgegeben wird, ohne dass sich dabei seine Temperatur ändert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
