DE102019104286B4

DE102019104286B4 - Verfahren zur Regelung eines Klimatisierungssystems und Fahrzeug mit Klimatisierungssystem

Info

Publication number: DE102019104286B4
Application number: DE102019104286.0A
Authority: DE
Inventors: Maik Drobeck
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: DE102019104286A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Klimatisierungssystems (10) für ein Fahrzeug (12).Es ist vorgesehen, dass durch eine Klimatisierung des Fahrzeugs (12) jedenfalls eine eingestellte Mindesttemperatur (28) in einem Innenraum (26) erzeugt wird. Liegt die Außentemperatur (22) jedoch höher als die eingestellte Mindesttemperatur (28), so erfolgt eine Kühlung (36) des Innenraums (26), höchsten bis die Temperatur (24) im Innenraum (26) der Außentemperatur (22) abzüglich einer vorgegebenen maximalen Differenz (34) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Bei bekannten Klimatisierungssystemen, beispielsweise im Fahrzeugbereich, können feste Wunschtemperaturen vorgegeben werden.
Besonders bei größeren Schwankungen der Außentemperatur kann dies dazu führen, dass der Leistungsbedarf des Klimatisierungssystems stark ansteigt, wenn beispielsweise die Außentemperatur über den Tag von 18 °C oder weniger auf 25 °C oder mehr ansteigt, bei gleichbleibender eingestellter Wunschtemperatur von beispielsweise 21 °C.
Neben dem höheren Energieverbrauch zur Klimatisierung können damit auch gesundheitliche Beeinträchtigungen eines Nutzers einhergehen. Bekanntermaßen ist es gesundheitlich nachteilig, von einer heißen Außenumgebung in eine relativ dazu stark abgekühlte klimatisierte Umgebung zu wechseln. Auch können sich Einbußen im Bedienkomfort des Klimatisierungssystems ergeben, wenn der Nutzer die Wunschtemperatur in Abhängigkeit der sich ändernden Außentemperatur anpassen muss.
Die EP 3 179 175 A1 offenbart ein Klimatisierungssystem, das in Abhängigkeit einer Anwesenheit eines Benutzers in einem Innenbereich einen bestimmten Betriebsmodus wählt.
Die EP 3 220 070 A1 beschreibt ein weiteres Klimatisierungssystem mit einer Mehrzahl verteilter Klimageräte. Die Steuerung des Systems erfolgt dabei derart, dass ein Energiesparmodus eingenommen werden kann, selbst wenn einzelne Klimageräte einen hohen Klimatisierungsleistungsbedarf aufweisen.
Aus der DE 41 19 042 C2 ist weiterhin eine Klimaanlage bekannt, die möglichst genau dem Wärmeempfinden eines Nutzers entsprechend regelt. Hierzu wird entweder die von außen durch Sonneneinstrahlung in das Fahrzeug eingetragene Wärme oder eine eingegebene Solltemperatur zur Ermittlung der Zieltemperatur herangezogen.
Aus der DE 10 2016 200 940 A1 ist ferner ein Verfahren zur Innenraumklimatisierung eines Fahrzeugs bekannt, wobei eine Festlegung eines Innenraumtemperatursollwertes und eines minimalen Innenraumtemperaturwertes erfolgt. Die Klimaregelung erfolgt zur Einsparung von Energie zumindest bis auf den minimalen Innenraumtemperaturwert und kann danach herabpriorisiert werden.
DE 10 2016 112 667 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Systems zum Klimatisieren eines Innenraumes eines Fahrzeuges. Das System umfasst eine Raumklimatisierungsvorrichtung und eine Sitzklimatisierungsvorrichtung. In Abhängigkeit davon, ob die Sitzklimatisierungsvorrichtung aktiv ist, kann eine Leistung der Raumklimatisierungsvorrichtung verringert werden.
DE 695 03 822 T2 offenbart eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei der eine Temperaturdifferenz zwischen einer Außentemperatur und einer Innentemperatur zur Einstellung eines Öffnungsgrades einer Luftklappe genutzt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung zu finden, mit der die eingangs genannten Probleme nicht mehr auftreten.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 3 und 4 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens folgende Schritte:

- Messung einer Außentemperatur und einer Temperatur eines Innenraums;
- Vorgabe einer Mindesttemperatur für den Innenraum und einer maximalen Differenz zwischen der gemessenen Außentemperatur und der gemessenen Temperatur des Innenraums; und
- Regelung der Temperatur des Innenraums unter der Maßgabe, dass oberhalb der vorgegebenen Mindesttemperatur eine Kühlung des Innenraums nur erfolgt, wenn die gemessene Temperatur des Innenraums höchstens um den Betrag der vorgegebenen maximalen Differenz unterhalb der gemessenen Außentemperatur liegt, und dass die vorgegebene Mindesttemperatur nicht unterschritten wird.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird also durch die Klimatisierung des beispielsweise Fahrzeugs jedenfalls die eingestellte Mindesttemperatur in dem Innenraum, beispielsweise des Fahrzeugs, erzeugt. Liegt die Außentemperatur jedoch höher als die eingestellte Mindesttemperatur zuzüglich der vorgegebenen maximalen Differenz, so wird nicht etwa eine Kühlung des Innenraums bis auf die eingestellte Mindesttemperatur erzwungen, sondern lediglich eine Kühlung des Innenraums vorgenommen, bis die Außentemperatur abzüglich der vorgegebenen maximalen Differenz erreicht ist. Liegt die Außentemperatur hingegen unterhalb der eingestellten Mindesttemperatur, erfolgt jedenfalls eine Erwärmung des Innenraums bis auf die eingestellte Mindesttemperatur.
Dies führt vorteilhaft dazu, dass der Nutzer stets ein angenehmes Klimaempfinden erlebt, da die Temperatur im Innenraum bei heißen Außentemperaturen jedenfalls unterhalb der Außentemperatur liegt und bei kalten Außentemperaturen jedenfalls bei der eingestellten Mindesttemperatur. Hinzu kommt die bei Klimaanlagen häufig zusätzlich eintretende Lufttrocknungswirkung. Zugleich wird die Gesundheit geschont und klimatisierungsbedingten Erkältungen wird entgegengewirkt. Außerdem sinkt der Energiebedarf des Klimatisierungssystems, da bei heißen Außentemperaturen stets maximal die vorgegebene Differenz durch Kühlung erreicht werden muss.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mindesttemperatur aus einem Intervall von 18 °C bis 24° C vorgegeben wird und die maximale Differenz aus einem Intervall von 3 °C bis 5 °C vorgegeben wird.
Selbstverständlich sind auch andere Intervalle möglich, jedoch haben Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass in den genannten Intervallen der Komfort des Nutzers als besonders hoch empfunden wird. Anhand der hier offenbarten Lehre wird der Fachmann in die Lage versetzt, beispielsweise für spezielle Zielnutzer, andere Intervalle als zweckmäßig zu ermitteln. Zielnutzer können beispielsweise durch definierte klimatische Regionen auf der Erde und damit einhergehende Klimagewohnheiten voneinander abgegrenzt werden.
Besonders bevorzugt wird die Mindesttemperatur bei 21 °C vorgegeben und wird die maximale Differenz mit 3 °C vorgegeben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, ausgebildet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Hierfür notwendige Sensoren, Steuerungsgeräte und Wärme- oder auch Kältemaschinen sind dem Fachmann bekannt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Vorzugsweise handelt es sich um ein Kraftfahrzeug.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.

1 zeigt einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Klimatisierungssystems 10 für ein Fahrzeug 12 (vergleiche 2).
In 1 gezeigt ist ein Temperaturverlaufsdiagramm. Auf der vertikalen Achse ist die Temperatur 14 aufgetragen, in diesem Beispiel in °C. Es ist selbstverständlich, dass die Maßeinheit auch variieren kann.
Auf der horizontalen Achse ist die Zeit t aufgetragen. Bereiche 16 bis 20 beschreiben dabei rein exemplarisch einen Zeitpunkt am Morgen (Bereich 16), einen Zeitpunkt am frühen Nachmittag (Bereich 18) und einen Zeitpunkt am späten Nachmittag (Bereich 20).
In jedem der Bereiche 16, 18, 20 sind zwei Balken aufgetragen, von denen der jeweils linke Balken eine Außentemperatur 22 beschreibt und der jeweils rechte Balken eine Temperatur 24 in einem Innenraum 26. Der Innenraum 26 gehört in diesem Beispiel zu dem Fahrzeug 12.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Messung der Außentemperatur 22. Diese liegt am Morgen bei beispielsweise 18 °C.
Weiterhin erfolgt eine Vorgabe einer Mindesttemperatur 28 für den Innenraum 26 des Fahrzeugs 12. Die Vorgabe wird beispielsweise durch einen Nutzer vorgenommen. Exemplarisch liegt die Mindesttemperatur 28 hier bei 21 °C.
Weiterhin erfolgt eine Messung der Temperatur 24 des Innenraums 26. Am Morgen kann diese vor Beginn der Nutzung des Fahrzeugs 12 beispielsweise zunächst der Außentemperatur 22 entsprechen und liegt somit zunächst unterhalb der vorgegebene Mindesttemperatur 28.
Wie in Bereich 16 ersichtlich, erfolgt eine Regelung 30 der Temperatur 24 des Innenraums 26 unter der Maßgabe, dass die vorgegebene Mindesttemperatur 28 nicht unterschritten wird. Demnach erfolgt in Bereich 16 eine Beheizung 32 des Innenraums 26.
Zusätzlich zu der Vorgabe der Mindesttemperatur 28 erfolgt eine Vorgabe einer maximalen Differenz 34 zwischen der gemessenen Außentemperatur 22 und der gemessenen Temperatur 24 des Innenraums 26. Der Betrag der Differenz 34 wird vorliegend exemplarisch auf 3 °C eingestellt.
Steigt die Außentemperatur 22 nun über den Tag, wie in Bereich 18 ersichtlich, auf höhere Werte an, hier beispielsweise 30 °C, wird der Innenraum 26 im Rahmen der Regelung 30 einer Kühlung 36 unterzogen.
Die Kühlung 36 erfolgt dabei unter der Maßgabe, dass der Innenraum 26 gekühlt wird, höchstens aber bis sich eine Temperatur 24 des Innenraums 26 einstellt, die maximal um den Betrag der vorgegebenen maximalen Differenz 34 unterhalb der Außentemperatur 22 liegt. Die Regelung 30 umfasst in Bereich 18 demnach eine Kühlung 36 von 30 °C bis auf 27 °C
Nun sinkt die Außentemperatur 22 rein exemplarisch über den Tag wieder ab, bis sie im Bereich 20 bei einem Wert von 23 °C liegt. Sie liegt damit immer noch um 2 °C oberhalb der vorgegebenen Mindesttemperatur 28.
Im Rahmen der Regelung 30 wird die Kühlung 36 daher fortgesetzt. Jedoch greift nun die Beschränkung, dass die Mindesttemperatur 28 nicht unterschritten werden darf. Auch wenn die maximal zulässige Differenz 34 auf 3 °C eingestellt worden ist, erfolgt die Kühlung 36 lediglich noch so lange, bis sich im Innenraum 26 die Mindesttemperatur 28 eingestellt hat.
2 zeigt weiterhin ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 12, in dem ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem 10 vorgesehen ist. Das Fahrzeug 12 ist hier exemplarisch ein Kraftfahrzeug 46.
Das Klimatisierungssystem 10 umfasst beispielsweise einen Außentemperatursensor 38, einen Temperatursensor 40 für den Innenraum 26, eine Wärme- und Kältemaschine 42 zur Beheizung 32 und Kühlung 36 des Innenraums 26 sowie ein Steuerungsgerät 44.
Das Steuerungsgerät 44 ist ausgebildet, den Ablauf des vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
Bezugszeichenliste

10: Klimatisierungssystem
12: Fahrzeug
14: Temperatur
16: Bereiche
18: Bereiche
20: Bereiche
22: Außentemperatur
24: Temperatur
26: Innenraum
28: Mindesttemperatur
30: Regelung
32: Beheizung
34: Differenz
36: Kühlung
38: Außentemperatursensor
40: Temperatursensor
42: Wärme- und Kältemaschine
44: Steuerungsgerät
46: Kraftfahrzeug

Claims

Verfahren zur Regelung eines Klimatisierungssystems (10) für ein Fahrzeug (12), umfassend wenigstens folgende Schritte: - Messung einer Außentemperatur (22) und einer Temperatur (24) eines Innenraums (26); - Vorgabe einer Mindesttemperatur (28) für den Innenraum (26) und einer maximalen Differenz (34) zwischen der gemessenen Außentemperatur (22) und der gemessenen Temperatur (24) des Innenraums (26); und - Regelung (30) der Temperatur (24) des Innenraums unter der Maßgabe, dass oberhalb der vorgegebenen Mindesttemperatur (28) eine Kühlung (36) des Innenraums (26) nur erfolgt, wenn die gemessene Temperatur (24) des Innenraums (26) höchstens um den Betrag der vorgegebenen maximalen Differenz (34) unterhalb der gemessenen Außentemperatur (22) liegt, und dass die vorgegebene Mindesttemperatur (28) nicht unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindesttemperatur (28) aus einem Intervall von 18 °C bis 24°C vorgegeben wird und die maximale Differenz (34) aus einem Intervall von 3 °C bis 5 °C vorgegeben wird.
Klimatisierungssystem (10) für ein Fahrzeug (12), ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (12), umfassend ein Klimatisierungssystem (10) nach Anspruch 3.