DE19954571A1 - Klimaanlage mit elektrischem Heizelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei welchem mehrere elektrische Heizelemente (137, 138) zum Erwärmen von Luft integral mit einem Heizerkern (13) gebildet sind. Die Klimaanlage umfaßt eine erste Steuereinrichtung (S130) zum Ermitteln der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und eine zweite Steuereinheit (S150, S160) zum Steuern elektrischer Energie, die jedem der elektrischen Elemente zugeführt werden soll, und zwar auf Grundlage der Anzahl, die durch die erste Steuereinheit ermittelt wird. Die zweite Steuereinheit führt bevorzugt elektrische Energie einem elektrischen Heizelement (137) zu, welches auf einer Seite einer Fußöffnung (22) angeordnet ist, durch welche Luft in Richtung auf die Unterseite einer Fahrgastzelle geblasen wird. Die Unterseite der Fahrgastzelle kann dadurch bevorzugt rasche durch Wärme geheizt werden, die von den elektrischen Heizelementen erzeugt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Heizwärmetauscher und elektrischen Heizelementen, die in den Heizwärmetauscher integriert bzw. gemeinsam mit diesem gebildet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steuereinheit zum elektrischen Steuern der elektrischen Heizelemente.

Bei einer herkömmlichen Klimaanlage für ein Fahrzeug, die in der DE 197 52 676 beschrieben ist, sind elektrische Heizelemente, die aus einem PCT-Heizer bestehen, im Luftdurchlaß auf der luftstromabwärtigen Seite eines Heizwärmetauschers und in einem Fußluftauslaß angeordnet, aus welchem Luft in Richtung auf den Fußbereich eines Fahrers bzw. Fahrgasts in einer Fahrgastzelle geblasen wird. Wenn die Temperatur von heißem Wasser, welches in den Heizwärmetauscher strömt, niedrig ist, werden die elek­ trischen Heizelemente derart eingeschaltet, dass in die Fahr­ gastzelle geblasene Luft durch Wärme rasch erhitzt wird, die von den elektrischen Heizelementen erzeugt wird. Bei der her­ kömmlichen Klimaanlage sind die elektrischen Heizelemente jedoch in unterschiedlichen Positionen getrennt vom Heizwärme­ tauscher angeordnet. Der Einbau der elektrischen Heizelemente in den Luftdurchlaß muß deshalb getrennt vom Einbau des Wärme­ tauschers in den Luftdurchlaß durchgeführt werden. Die elektri­ schen Heizelemente, die im Fußluftauslaß angeordnet sind, wer­ den ausschließlich in einer Fußbetriebsart verwendet, in wel­ cher der Fußluftauslaß geöffnet ist. Das elektrische Heizele­ ment, welches in dem Fußluftauslaß angeordnet ist, kann deshalb nicht zur Verbesserung des Abtau- bzw. Entfrostungsvermögens für eine Windschutzscheibe während der Abtaubetriebsart bzw. Entfrosterbetriebsart verwendet werden, und es ist erforderlich, den elektrischen Betrieb der elektrischen Heiz­ elemente in Übereinstimmung mit einer gewählten Luftauslaß­ betriebsart umzuschalten.

Die JP-A-5-69732 schlägt einen Heizwärmetauscher vom Heißwas­ sertyp vor, der integral mit mehreren elektrischen Heizelemen­ ten gebildet ist. Wenn in dem Heizwärmetauscher die Temperatur des heißen Wassers (des Motorkühlwassers), das in den Heizwär­ metauscher strömt, niedriger als eine Solltemperatur ist, wird den elektrischen Heizelementen elektrischer Strom derart zuge­ führt, dass Luft unter Verwendung von Wärme erhitzt wird, die von den elektrischen Heizelementen erzeugt wird. Da der den elektrischen Heizelementen zugeführte elektrische Strom nicht in Übereinstimmung mit einem Fahrzeugzustand gesteuert wird, wie etwa einem Batterieladeniveau, kann das Heizvermögen für die Fahrgastzelle nicht feinfühlig in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugzustand gesteuert werden und das Vermögen, die Fahr­ gastzelle kurzfristig zu heizen, kann beeinträchtigt sein.

Angesichts der vorstehend angeführten Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Fahrzeug-Klima­ anlage zu schaffen, die mehrere elektrische Heizelemente und einen Heizwärmetauscher aufweist und ein verbessertes Heizver­ mögen zum sofortigen bzw. kurzfristigen Heizen der Fahrgast­ zelle in effektiver Weise gewährleistet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, die ein verbes­ sertes Entfrostungsvermögen für die Windschutzscheibe während einer Entfrosterbetriebsart besitzt.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, die ein verbessertes Heizungsvermögen zum sofortigen Heizen der Fahr­ gastzelle und ein verbessertes Entfrostervermögen für die Windschutzscheibe aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit anderen Worten schafft demnach die vorliegende Erfindung eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Heizwärmetauscher zum Hei­ zen von Luft unter Verwendung von Fluid, welches durch den Heizwärmetauscher strömt, als Heizquelle, mehreren elektrischen Heizelementen zum Heizen von Luft, welche durch einen Luftdurchlaß strömt, einer ersten Steuereinheit zum Ermitteln der Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden soll, und einer zweiten Steuereinheit zum Steuern elektrischen Stroms, der jedem der elektrischen Heizelemente auf Grundlage der durch die erste Steuereinrichtung ermittelten Anzahl zugeführt wird. In der Klimaanlage führt die zweite Steuereinheit bevorzugt elektrischen Strom einem elektrischen Heizelement zu, welches auf einer Seite einer Fußöffnung angeordnet ist, durch welche Luft in Richtung auf die Unterseite einer Fahrgastzelle geblasen wird. Wenn daraufhin eine Luftauslaßbetriebsart, wie etwa eine Fußbetriebsart und eine Fuß/Entfrosterbetriebsart, derart gewählt sind, dass Luft aus einer Entfrosteröffnung und der Fußöffnung geblasen wird, wird das elektrische Heizelement auf der Seite der Fußöffnung bevorzugt derart eingeschaltet, dass in Richtung auf den Fußbereich eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasene Luft bevorzugt durch Wärme erhitzt werden kann, die von den elektrischen Heizelementen erzeugt wird. Selbst dann, wenn die Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sollen, durch eine Fahrzeugbedingung bzw. einen Fahrzeugzustand kleiner wird, wenn die Temperatur von heißem Wasser, welches in den Heizwärmetauscher strömt, niedrig ist, kann damit Luft bevorzugt in Richtung auf den Fußbereich des Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen werden und ein sofortiges Heizvermögen für die Unterseite einer Fahrgastzelle kann verbessert werden.

Die elektrischen Heizelemente sind außerdem mit dem Heizwärme­ tauscher integriert. Selbst dann, wenn eine Entfrosterbetriebs­ art derart gewählt ist, dass Luft aus der Entfrosteröffnung geblasen wird, kann deshalb die gesamte Luft, die in dem Heizwärmetauscher und den elektrischen Heizelementen erhitzt wird, in die Entfrosteröffnung eingeführt werden. Selbst dann, wenn elektrischer Strom, der jedem der elektrischen Heizele­ mente zugeführt wird, geschaltet gesteuert bzw. so gesteuert wird, dass ein Umschalten erfolgt, kann das Entfrosterlei­ stungsvermögen für eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs wirksam verbessert werden, indem Wärme genutzt wird, die von den elek­ trischen Heizelementen erzeugt wird.

Bevorzugt erhitzen die elektrischen Heizelemente Luft, welche den Luftdurchlaß durchsetzt, unter Verwendung der Batterie als Stromquelle, und die erste Steuereinrichtung ermittelt die Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sol­ len, auf Grundlage eines Ladepegels der Batterie. Damit kann ein zu starkes Entladen der Batterie vermieden werden.

Bevorzugt unterbricht eine dritte Steuereinheit die Zufuhr von elektrischem Strom zu den bzw. in die elektrischen Heizele­ mente, wenn die Temperatur des Fluids, welches in den Heizwär­ metauscher strömt, höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Der elektrische Stromverbrauch aufgrund der elektrischen Heiz­ elemente kann damit in wirksamer Weise verringert werden.

In einem Fahrzeug, bei welchem die Batterie durch einen elek­ trischen Generator bzw. eine Lichtmaschine geladen wird, der bzw. die durch einen Fahrzeugmotor angetrieben ist, unterbricht eine vierte Steuereinheit vorteilhafterweise die Zufuhr von elektrischem Strom zu den elektrischen Heizelementen, wenn die Drehzahl (d. h., die Anzahl von Umdrehungen) des Motors niedri­ ger als eine vorbestimmte Drehzahl ist. Das Anhalten des Motors aufgrund einer Zunahme der elektrischen Belastung der Licht­ maschine und eine schlagartige Belastung aufgrund einer Verän­ derung der Antriebslast des Fahrzeugmotors können damit verhin­ dert werden, während außerdem verhindert wird, dass die Batte­ rie aufgrund einer Abnahme der elektrischen Kapazität der Lichtmaschine übermäßig entladen wird.

Ein Luftdurchlaß eines Klimatisierungsgehäuses ist außerdem in einen ersten Durchlaß, durch welchen Außenluft in Richtung auf eine Entfrosteröffnung geblasen wird, und einen zweiten Durch­ laß unterteilt, durch welchen Innenluft in Richtung auf eine Fußöffnung während einer Doppelniveauströmungsbetriebsart geblasen wird, und der erste Durchlaß und der zweite Durchlaß stehen miteinander auf der luftstromabwärtigen Seite des Heizwärmetauschers während einer Entfrosterbetriebsart in Ver­ bindung, in welcher Luft aus der Entfrosteröffnung geblasen wird. Das sofortige Heizvermögen zum sofortigen Heizen der Unterseite bzw. des unteren Bereichs der Fahrgastzelle kann damit während der Doppelniveauströmungsbetriebsart bevorzugt dadurch verbessert werden, dass elektrischer Strom den Heizele­ menten bevorzugt bzw. in erster Linie auf Seiten der Fußöffnung zugeführt wird. Während der Entfrosterbetriebsart kann anderer­ seits Luft, die durch das elektrische Heizelement auf Seiten der Fußöffnung erwärmt wird, in die Entfrosteröffnung durch den Verbindungspfad eingeleitet werden. Das Entfrosterleistungsver­ mögen für die Windschutzscheibe kann damit in wirksamer Weise durch Wärme verbessert werden, die von den elektrischen Heiz­ elementen selbst dann erzeugt wird, wenn die Zufuhr von elek­ trischem Strom zu jedem der elektrischen Heizelemente geschal­ tet bzw. umgeschaltet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines vollständigen Lüftungssystems einer Fahrzeug-Klimaanlage, wenn eine Innen/Außenluft-Doppelniveauströmungsbetriebsart während einer Fußbetriebsart in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung gewählt ist,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines vollständigen Lüftungssystems der Fahrzeug-Klimaanlage, wenn während einer Entfrosterbetriebsart gemäß dieser Ausführungsform ausschließlich die Außenluftbetriebsart gewählt ist,

Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Heizerkerns gemäß dieser Ausführungsform,

Fig. 4 zeigt eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines elektrischen Heizelements, welches integral bzw. gemein­ sam mit dem Heizerkern in Fig. 3 gebildet ist,

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Steuereinheit der Klimaanlage gemäß dieser Ausführungsform,

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm der Steuerung bzw. des Steuer­ ablaufs durch die elektrische Steuereinheit in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, und

Fig. 7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Betriebszu­ stands der elektrischen Heizelemente in Übereinstimmung mit einem Fahrzeugzustand gemäß dieser Ausführungsform.

Die nunmehr erläuterte Ausführungsform der Klimaanlage ist für ein Fahrzeug geeignet, bei welchem eine Wärmemenge, die von einem Motor erzeugt wird, relativ klein ist, um Kühlwasser (heißes Wasser) mittels des Motors in ausreichender Weise zu erhitzen, wie etwa dann, wenn das Fahrzeug einen Dieselmotor aufweist.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt eine Fahrzeug-Klimaanlage eine Gebläseeinheit 1 und eine Klimatisierungseinheit 10. Die Klimatisierungseinheit 10 ist üblicherweise in einer Fahrgastzelle unter einem Instrumentenbrett ungefähr in der Mitte desselben (bezogen auf die Fahrzeugbreitenrichtung) angeordnet. Die Klimatisierungseinheit 10 ist in Fig. 1 und 2 in der Breitenrichtung bzw. in der Höhenrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Andererseits ist die Gebläseeinheit 1 üblicherweise versetzt gegenüber der Klimatisierungseinheit 10 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der Seite des vorderen Beifahrers angeordnet. In Fig. 1 und 2 ist die Gebläseeinheit 1 auf der Fahrzeugvorderseite der Klimatisierungseinheit 10 zur besseren Erkennbarkeit angeordnet.

Zunächst wird die Gebläseeinheit 1 im einzelnen erläutert. Die Gebläseeinheit 1 umfaßt erste und zweite Innenlufteinführungs­ öffnungen 2, 3, aus welchen Innenluft (d. h. Luft innerhalb der Fahrgastzelle) eingeleitet wird, und einen Außenlufteinfüh­ rungsabschnitt 4, aus welchem Außenluft (d. h. Luft außerhalb der Fahrgastzelle) eingeleitet wird. Der Außenlufteinführungs­ abschnitt 4 umfaßt erste und zweite Außenluftöffnungen 4a, 4b und ist zwischen den ersten und zweiten Innenlufteinführungsöffnungen 2, 3 vorgesehen. Die erste Außenluftöffnung 4a und die erste Innenlufteinführungsöffnung 2 werden wahlweise geöffnet und geschlossen durch eine erste Innen/Außenluftumschaltklappe 5, und die zweite Außenluftöffnung 4b und die zweite Innenlufteinführungsöffnung 3 werden wahlweise geöffnet und geschlossen durch eine zweite Innen/Außenluftumschaltklappe 6. Jede der ersten und zweiten Innen/Außenluftumschaltklappen 5, 6 ist als plattenartige Klappe gebildet, und die ersten und zweiten Innen/Außenluftumschaltklappen 5, 6 werden um Wellen 5a, 6a gedreht.

Die Gebläseeinheit 1 weist ein unteres Gebläsegehäuse 1a sowie erste und zweite Lüfter 7a, 7b auf, die innerhalb des Gebläse­ gehäuses 1a angeordnet sind. Die ersten und zweiten Lüfter 7a, 7b bestehen aus Zentrifugal-Mehrschaufel-Lüftern (Sirocco-Lüf­ tern) und werden gleichzeitig durch einen einzigen gemeinsamen Elektromotor 7c in Drehung versetzt. Sowohl der erste Lüfter 7a wie der zweite Lüfter 7b sind in einem schneckenförmigen Gehäuse 7d aufgenommen.

Fig. 1 zeigt den Betriebszustand der Klimaanlage während einer Innen/Außenluft-Doppelniveauströmungsbetriebsart (nachfolgend als "Doppelniveauströmungsbetriebsart" bezeichnet). Während der Doppelniveauströmungsbetriebsart (auch als "Doppelschichtströ­ mungsbetriebsart" bekannt) schließt die erste Innen/Außenluftumschaltklappe 5 die erste Innenluftzuführöff­ nung 2 und öffnet die erste Außenluftöffnung 4a des Außenluft­ zuführabschnitts 4, und die zweite Innen/Außenluftumschaltklappe 8 öffnet die zweite Innenluftzu­ führöffnung 3 und schließt die zweite Außenluftöffnung 4b. Die aus der ersten Außenluftöffnung 4a zugeführte Außenluft wird deshalb in eine Ansaugöffnung 7e des ersten Lüfters 7a gesaugt, während die Innenluft, die von der zweiten Innenluftzuführöff­ nung 3 zugeführt wird, in eine Ansaugöffnung 7f des zweiten Lüfters 7b angesaugt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die ersten und zweiten Luftdurch­ lässe 8, 9 durch eine Trennplatte 11 unterteilt, die zwischen dem ersten Lüfter 7a und dem zweiten Lüfter 7b angeordnet ist, und zwar derart, dass Außenluft aus der ersten Außenluftöffnung 4a in den ersten Luftdurchlaß 8 durch den ersten Lüfter 7a geblasen und Innenluft aus der zweiten Innenluftzuführöffnung 3 in den zweiten Luftdurchlaß 9 durch den zweiten Lüfter 7b wäh­ rend der Doppelniveauströmungsbetriebsart geblasen wird.

Die Klimatisierungseinheit 10 umfaßt einen Verdampfer 12 und einen Heizerkern 13, die gemeinsam innerhalb eines Klimatisie­ rungsgehäuse 10a aufgenommen sind. In dem Klimatisierungsgehäuse 10a sind der erste Luftdurchlaß 8 auf der Oberseite und der zweite Luftdurchlaß 9 auf der Unterseite ebenfalls voneinander durch eine Trennplatte 11 getrennt. Der Verdampfer 12 ist innerhalb des Klimatisierungsgehäuses 10a so angeordnet, dass er die gesamte Querschnittsfläche der ersten und zweiten Luftdurchlässe 8, 9 kreuzt. Wie an sich bekannt, handelt es sich bei dem Verdampfer 12 um einen Kühlwärmetauscher zum Kühlen von Luft, die dort hindurchtritt, indem Verdampfungslatentwärme des Kühlmittels eines Kältekreislaufs aus Luft absorbiert wird.

Ein Heizerkern 13 ist innerhalb des Klimatisierungsgehäuses 10a auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 12 derart angeordnet, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Heizer­ kern 13 und dem Verdampfer 12 gebildet ist. Bei dem Heizerkern 13 handelt es sich um einen Heizwärmetauscher zum Heizen bzw. Erwärmen von Luft, die den Verdampfer 12 durchsetzt hat. Der Heizerkern 13 heizt Luft, die dort hindurchtritt, unter Ver­ wendung von heißem Wasser (Motorkühlwasser) als Heizquelle. Der Heizerkern 13 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 10a angeordnet, um einen (nicht gezeigten) Umgehungsdurchlaß zu bilden, durch welchen Luft, die durch den Verdampfer 12 hindurchgetreten ist, den Heizerkern 13 umgeht.

Erste und zweite Luftmischklappen 14a, 14b sind innerhalb des Klimatisierungsgehäuses 10a zwischen dem Verdampfer 12 und dem Heizerkern 13 angeordnet. Die ersten und zweiten Luftmischklap­ pen 14a, 14b sind mit einer einzigen Drehwelle 14c verbunden, um gemeinsam um die Drehwelle 14c gedreht zu werden. In jedem der ersten und zweiten Luftdurchlässe 8, 9 wird das Verhältnis zwischen der Luftmenge, die den Heizerkern 13 durchsetzt, und der Luftmenge, die den Heizerkern 13 umgeht, derart einge­ stellt, dass die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, eingestellt wird.

Auf einer luftstromabwärtigen Seite des Heizerkerns 13 ist eine Auslaßbetriebsartumschalteinheit angeordnet. Die Luftauslaß­ betriebsartumschalteinheit wird nunmehr im einzelnen erläutert. Eine Entfrosteröffnung 15, die mit dem ersten Luftdurchlaß 8 auf der unmittelbar luftstromaufwärtigen Seite des Heizerkerns 13 in Verbindung steht, ist auf einem Oberseitenabschnitt des Klimatisierungsgehäuses 10a angeordnet. Die Entfrosteröffnung 15 dient zum Blasen von Luft in Richtung auf die Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs durch einen Entfrosterkanal und einen Entfrosterluftauslaß (nicht gezeigt). Die Entfrosteröff­ nung 15 wird durch eine Entfrosterklappe 16 geöffnet und geschlossen, bei der es sich um eine plattenartige Klappe han­ delt, die durch eine Drehwelle 16a gedreht wird. Eine zentrale Gesichtsöffnung 17, die direkt mit dem ersten Luftdurchlaß 8 in Verbindung steht, ist auf der am weitesten hinten liegenden Seite des Fahrzeugs (Beifahrerseite) des Klimatisierungsgehäu­ ses 10a angeordnet. Die zentrale Gesichtsöffnung 17 dient zum Blasen von Luft in Richtung auf den Kopfbereich eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle aus einem zentralen Gesichtsluftauslaß durch einen Gesichtskanal (nicht gezeigt). Der zentrale Gesichtsluftauslaß ist auf dem Instrumentenbrett im oberen mittleren Abschnitt bezogen auf die Fahrzeugbreite angeordnet. Die zentrale Gesichtsöffnung 17 wird durch eine plattenartige Gesichtsklappe 18 durch bzw. mittels einer Drehwelle 18a geöff­ net und geschlossen. Eine seitliche Gesichtsöffnung 19, die direkt in Verbindung mit dem ersten Luftdurchlaß 8 steht, ist benachbart zu der zentralen Gesichtsöffnung 17 vorgesehen. Die seitliche Gesichtsöffnung 19 steht stets in Verbindung mit dem ersten Luftdurchlaß 8 derart, dass in jeder Luftauslaßbetriebs­ art Luft stets aus der seitlichen Gesichtsöffnung 19 geblasen wird.

Ein Verbindungspfad 20, durch welchen der erste Luftdurchlaß 8 und der zweite Luftdurchlaß 9 miteinander in Verbindung stehen, ist auf der luftstromabwärtigen Seite des Heizerkerns 13 vorge­ sehen und wird durch eine plattenartige Verbindungsklappe 21 geöffnet und geschlossen, die durch eine Drehwelle 21a gedreht wird. Wenn der Verbindungspfad 20 durch die Verbindungsklappe 21 geschlossen wird, wird die Verbindungskappe 21 als Trenn­ element zum Trennen der ersten und zweiten Luftdurchlässe 8, 9 voneinander verwendet.

Eine Fußöffnung 22, die mit dem zweiten Luftdurchlaß 9 auf der luftstromabwärtigen Seite des Heizerkerns 13 in Verbindung steht, ist in einer unteren Position der Fahrzeugrückseite des Klimatisierungsgehäuses 10a vorgesehen. Die Fußöffnung 22 dient zum Blasen von Luft in Richtung auf den Fußbereich des Fahr­ gasts in der Fahrgastzelle aus einem Fußluftauslaß durch einen Fußkanal, und sie wird durch eine plattenartige Fußklappe 23 geöffnet und geschlossen, die um eine Drehwelle 23a gedreht wird. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Luftauslaßbetriebs­ artumschalteinheit die Entfrosterklappe 16, die Gesichtsklappe 18 und die Fußklappe 23.

Als nächstes wird der Heizerkern 13 im einzelnen erläutert. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der Heizerkern 13 einen Einlaßtank 130, einen Auslaßtank 131 und einen Kernabschnitt 132, der zwi­ schen dem Einlaßtank 130 und dem Auslaßtank 131 angeordnet ist. Das Einlaßrohr 133 zum Zuführen von heißem Wasser (Motorkühl­ wasser) von dem Fahrzeugmotor 30 (Fig. 3) in den Einlaßtank 130 des Heizerkerns 13 ist mit dem Einlaßtank 130 verbunden, und ein Auslaßrohr 134 zum Zuführen von heißem Wasser, welches in dem Kernabschnitt 132 einen Wärmetausch erfahren hat, in den Fahrzeugmotor 30, ist mit dem Auslaßtank 131 des Heizerkerns 13 verbunden. Bei der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Heizerkern 13 um einen in Breitenrichtung symmetrischen Typ, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Einlaßtank 130 und der Auslaßtank 131 können deshalb in dem Heizerkern 13 links-rechts ausgetauscht sein.

Der Kernabschnitt 132 des Heizerkerns 13 umfaßt mehrere flache Röhren 135, die parallel zur Strömungsrichtung A von Luft in Fig. 3 flach gebildet und so angeordnet sind, dass sie in Höhenrichtung bzw. vertikaler Richtung in Fig. 3 geschichtet bzw. übereinander angeordnet sind. Der Kernabschnitt 132 umfaßt außerdem mehrere gewellte Rippen 136, von denen jede in Wellen­ form gebildet und zwischen benachbarten flachen Röhren 135 angeordnet ist. Beide Öffnungsenden bzw. offenen Enden von jeder flachen Röhre 135 sind in (nicht gezeigten) Röhreneinführlöchern beider Tanks 130, 131 eingesetzt und miteinander verbunden.

Elektrische Heizelemente 137, 138 sind in dem Kernabschnitt 132 des Heizerkerns 13 anstelle eines Teils der flachen Röhren 135 angeordnet. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind zwei elektrische Heiz­ elemente 137, 138 in dem Kernabschnitt 132 beispielsweise ange­ ordnet. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Halteplatte 139 mit U- förmigem Querschnitt zwischen benachbarten gewellten Rippen 136 in einer Position angeordnet, in welcher die elektrischen Heiz­ elemente 137, 138 vorgesehen sind. Die Halteplatte 139 erstreckt sich in der Längsrichtung der flachen Röhren 135. Die Halteplatte 139, die mit U-förmigem Querschnitt gebildet ist, weist einen geschlossenen Endabschnitt 139a auf der luftstromaufwärtigen Seite des Kernabschnitts 132 und einen offenen Endabschnitt 139b auf der luftstromabwärtigen Seite des Kernabschnitts 132 auf. Das heißt, die Halteplatte 139 ist derart angeordnet, dass der geschlossene Endabschnitt 139a der Halteplatte 139 sich auf der Lufteinlaßseite des Kernabschnitts 132 befindet und der offene Endabschnitt 139b sich auf der Luftauslaßseite des Kernabschnitts 132 befindet.

Die Halteplatte 139 weist zwei gegenüberliegende Plattenober­ flächen bzw. -seiten 139c, 139d auf, die so angeordnet sind, dass dazwischen ein vorbestimmter Abstand besteht. Jede der Plattenseiten 139c, 139d ist mit gefalteten oberen Abschnitten der benachbarten gewellten Rippen 136 verbunden. Jedes der elektrischen Heizelemente 137, 138 ist in die Halteplatte 139 ausgehend vom offenen Endabschnitt 139b eingesetzt, um in der Halteplatte 139 gehalten zu werden. Jedes der elektrischen Heizelemente 137, 138 ist in der Halteplatte 139 gehalten, um von der Halteplatte 139 elektrisch isoliert zu sein.

Die Gesamtdicke der Halteplatte 139 ist gleich der jeweiligen Dicke der flachen Röhren 135 derart gewählt, dass die Halte­ platte 139 zwischen den benachbarten gewellten Rippen 136 anstelle einer flachen Röhre 135 zu liegen kommt.

Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Heizerkern 13, der die Bestandteile 130-136 umfaßt, aus Aluminium (bzw. einer Aluminiumlegierung) und die U-förmige Halteplatte 139 besteht ebenfalls aus Aluminium. Die elektri­ schen Heizelemente 137, 138 haben denselben in Fig. 4 gezeigten Aufbau. Jedes der elektrischen Heizelemente 137, 138 umfaßt ein plattenartiges Wärmeerzeugungselement 140 und dünne platten­ artige Elektrodenplatten 141, 142, die auf der Vorderseite bzw. Rückseite des Wärmererzeugungselements 140 angeordnet sind. Das heißt, das wärmeerzeugende Element 140 ist zwischen beiden Elektrodenplatten 141, 142 eingesetzt, um eine Dreischichten­ struktur zu bilden. Ein Abdeckelement 143, hergestellt aus einem elektrisch-isolierenden Material, ist um die elektrischen Platten 141, 142 abdeckend aufgesetzt. Insbesondere besteht das Abdeckelement 143 aus einem elektrisch-isolierenden (Kunst)Harz mit hoher Wärmebeständigkeit, wie etwa Polyimid-Harz.

Bei dem wärmeerzeugenden Element 140 handelt es sich um ein PTC-Heizerelement mit positiven Widerstandstemperatureigen­ schaften, wie etwa aus Titansäurebarium, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, dass der Widerstandswert bei einer vorbestimmten Temperatur schlagartig zunimmt, d. h. beim Curie-Punkt (beispielweise bei ungefähr 200°C). Beide Elektrodenplatten 141, 142 sind aus elektrisch-leitendem Material, wie etwa Aluminium, Kupfer bzw. Edelstahl, hergestellt. Mehrere Wärmeerzeugungselemente 140 sind zwischen den Elektrodenplatten 141, 142 in Längsrichtung der Elektrodenplatten 141, 142 angeordnet. Jede Abmessung bzw. Größe der Elektrodenplatten 141, 142 in ihrer Längsrichtung ist ungefähr gleich zu derjenigen der Halteplatte 139. Durch Pressen bzw. Drücken beider Elektrodenplatten 141, 142 an bzw. gegen das wärmeerzeugende Element 140, werden die Elektrodenplatten 141, 142 elektrisch mit dem wärmeerzeugenden Element 140 verbunden. Das Abdeckelement 143 ist durch die Plattenseiten 139c, 139d der Halteplatte 139 derart gepreßt, dass jedes elektrische Heizelement 137, 138 in der Halteplatte 139 angebracht bzw. befestigt ist. Das Abdeckelement 143 wird als elektrisches Isolationselement zwischen der Halteplatte 139 und den Elektrodenplatten 141, 142 verwendet, während es als Wärmeüber­ tragungselement zum Übertragen von Wärme genutzt wird, die von dem Wärmeerzeugungselement 140 erzeugt wird, und zwar zu der Halteplatte 139. Das Abdeckelement 143 ist deshalb als Dünn­ schicht mit einer Dicke im Bereich von 25 µ bis 100 µ zwischen den Halteplatten 139 und den Elektrodenplatten 141, 142 derart gebildet, dass die von dem wärmeerzeugenden Element 140 erzeugte Wärme effektiv zu der bzw. auf die Halteplatte 139 übertragen werden kann.

Eine elektrische Anschlußabdeckung 144, hergestellt aus elektrisch-isolierendem (Kunst)harz ist abnehmbar entweder am Einlaß- oder Auslaßtank 130, 131 des Heizerkerns 13 angebracht, beispielsweise am Einlaßtank 130, wie in Fig. 3 gezeigt. Inner­ halb der elektrischen Anschlußabdeckung 144 sind ein Positiv- Elektrodenanschluß und ein Negativ-Elektrodenanschluß (nicht gezeigt) angeordnet. Beispielsweise in Fig. 4 handelt es sich bei der Elektrodenplatte 141 um eine positive Elektrode und bei der Elektrodenplatte 142 handelt es sich um eine negative Elektrode. Die Positiv-Elektrodenplatte 141 und die Negativ- Elektrodenplatte 142 sind integral bzw. gemeinsam gebildet mit den elektrischen Verbindungsanschlüssen in Positionen benachbart zum Einlaßtank 130. Die elektrischen Verbindungs­ anschlüsse der Positiv-Elektrodenplatte 141 und der Negativ- Elektrodenplatte 142 sind jeweils durch Pressen angebracht an dem Positiv-Elektrodenanschluß und dem Negativ-Elektroden­ anschluß innerhalb der elektrischen Anschlußabdeckung 144 und der Positiv-Elektrodenanschluß und der Negativ-Elektroden­ anschluß innerhalb der elektrischen Anschlußplatte 144 sind mit einer externen elektrischen Leitung durch Leitungen 145, 146 derart verbunden, dass die elektrischen Platten 141, 142 elektrisch mit der externen elektrischen Schaltung bzw. Leitung verbunden sind.

Ein Verfahren zur Herstellung des Heizerkerns 13 wird nunmehr erläutert. Die Bestandteile des Heizerkerns 13 mit der Halter­ platte 139 sind aus Aluminiummaterial gebildet, um miteinander integral verlötet werden zu können, mit Ausnahme der elektrischen Heizelemente 137, 138. Während des Lötens bzw. Verlötens wird eine Dummy-Platte, hergestellt aus einem Material, wie etwa Kohlenstoff, ohne gelötet zu werden, in einen Raum der Halteplatte 139 eingesetzt. Nach dem Verlöten wird die Dummy-Platte aus der Halteplatte 139 entfernt, und das Abdeckelement 143 mit den elektrischen Heizelementen 137, 138 wird in die Halteplatte 139 eingesetzt. Daraufhin wird ein (nicht gezeigtes) Bandelement, das sich in Fig. 3 vertikal erstreckt, zwischen den oberen und unteren Enden des Kernabschnitts 132 in einem Preßzustand angebracht und die elektrischen Heizelemente 137, 138 werden in der Halteplatte 139 durch Ausüben einer Halterungskraft durch das Bandelement an den elektrischen Heizelementen 137, 138 gehalten und an der Platte fixiert.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist das elektrische Heizelement 138, das in dem Heizerkern 13 vorgesehen ist, in dem ersten Luftdurchlaß 8 auf der Oberseite in dem Klimatisierungsgehäuse 10a angeordnet und das elektrische Heizelement 137, welches in dem Heizerkern 13 vorgesehen ist, ist in dem zweiten Luftdurchlaß 9 auf der Unterseite innerhalb des Klimatisierungsgehäuses 10a angeordnet.

Fig. 5 zeigt ein Steuerblockdiagramm zur elektrischen Steuerung der zwei elektrischen Heizelemente 137, 138. Heißes Wasser (Motorkühlwasser) zirkuliert zwischen dem Motor 30 des Fahr­ zeugs und dem Heizerkern 13 durch einen Heißwasserkreislauf 31. Der Heißwasserkreislauf 31 umfaßt ein Wasserventil 32 zum Ein­ stellen der Durchflußmenge des heißen Wassers, welches in den Heizerkern 13 zugeführt werden soll, und eine Wasserpumpe 33 zum Umwälzen des heißen Wassers in dem Heißwasserkreislauf.

Die Temperatur des heißen Wassers, welches vom Motor 30 des Fahrzeugs ausgehend strömt, wird durch einen Wassertemperatur­ sensor 34 ermittelt, und die durch den Wassertemperatursensor 34 ermittelte Wassertemperatur wird in eine elektronische Kli­ matisierungssteuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 35 eingegeben. Die ECU 35 umfaßt einen Mikrocomputer und steuert elektrischen Strom (elektrische Energie), der den elektrischen Heizelementen 137, 138 zugeführt werden soll in Übereinstimmung mit einem vorab dort abgelegten Programm. Signale von der ECU 35 werden an zwei Relais 36, 37 ausgegeben, und die elektrische Energie bzw. der elektrische Strom, die bzw. der den elektri­ schen Heizelementen 137, 138 zugeführt wird, wird durch die Relais 36, 37 geschaltet bzw. umgeschaltet.

Elektrischer Strom von einer Batterie 39 des Fahrzeugs wird der ECU 35 durch einen Zündschalter 38 zugeführt, der den Betrieb des Fahrzeugsmotors 30 steuert bzw. schaltet. Die Batterie 39 wird durch eine Lichtmaschine 40 geladen und eine Ausgangsspan­ nung der Lichtmaschine 40 wird durch einen Regler 41 einge­ stellt. Die Lichtmaschine 40 wird durch den Motor 30 über eine Transmissionseinheit, wie etwa einen Riemen, angetrieben.

Andererseits werden Signale von einer Sensorgruppe, wie etwa einem Außenlufttemperatursensor, einem Innenlufttemperatursen­ sor und einem Sonnenlichtsensor, die Drehzahl (d. h. die Anzahl der Umdrehungen) des Motors 30, ermittelt durch einen Drehzahl­ sensor 43 und ein Signal von einem Batterieladesensor 44 in die ECU 35 eingegeben. Der Batterieladesensor 44 ermittelt den Ladepegel bzw. -zustand der Batterie 39. Der Außenlufttempera­ tursensor ermittelt die Temperatur der Außenluft (d. h. der Luft außerhalb der Fahrgastzelle); der Innenlufttemperatursensor ermittelt die Temperatur der Innenluft (d. h. der Luft innerhalb der Fahrgastzelle), und der Sonnenlichtsensor ermittelt die Sonnenlichtmenge, die in die Fahrgastzelle eintritt.

Fig. 1 zeigt die Arbeitsweise der Klimaanlage, wenn eine Innen/Außenluft-Zwei-Niveauströmungsbetriebsart (nachfolgend bezeichnet als "Zwei-Niveauströmungsbetriebsart") während der Fußbetriebsart gewählt ist. Die Doppelniveauströmungsbetriebs­ art wird manuell eingestellt durch einen Fahrgast oder automa­ tisch eingestellt, wenn ein maximales Heizen ermittelt wird, wenn das maximale Heizvermögen während der Doppelniveauströ­ mungsbetriebsart im Winter erforderlich ist.

Während der Doppelschicht- bzw. -niveauströmungsbetriebsart wird die erste Innen/Außenluftumschaltklappe 5 betätigt, um die erste Innenluftzuführöffnung 2 zu schließen und die erste Außenluftöffnung 4a zu öffnen, und die zweite Innen/Außenluftumschaltklappe 6 wird betätigt, um die zweite Innenluftzuführöffnung 3 zu öffnen und die zweite Außenluft­ öffnung 4b zu schließen. Während des maximalen Heizens werden die ersten und zweiten Luftmischklappen 14a, 14b in den ersten und zweiten Luftdurchlässen 8, 9 betätigt, um den Umge­ hungsdurchlaß des Heizerkerns 13 vollständig zu schließen und den Luftdurchlaß des Heizerkerns 13 vollständig zu öffnen. Die Verbindungsklappe 21 wird außerdem betätigt, um den Verbin­ dungspfad 20 während der Doppelniveauströmungsbetriebsart zu schließen.

Wenn elektrische Energie dem Motor 7c zugeführt wird, um die ersten und zweiten Lüfter 7a, 7b zu betätigen, wird Außenluft von dem Außenluftzuführabschnitt 4 in den ersten Luftdurchlaß 8 durch den ersten Lüfter 7a zugeführt, und Innenluft, zugeführt von bzw. aus der zweiten Innenluftzuführöffnung 3 wird in den zweiten Luftdurchlaß 9 durch den zweiten Lüfter 7b geblasen. Während der Doppelniveauströmungsbetriebsart wird Außenluft in dem ersten Luftdurchlaß 8 in dem Heizerkern 13 erhitzt, um als warme Luft mit niedriger Feuchtigkeit bereitzustehen, nachdem sie den Verdampfer 12 durchsetzt hat, und sie wird in Richtung auf die Windschutzscheibe und die Seitenscheibe des Fahrzeugs geblasen, um die Windschutzscheiben) durch die Entfrosteröff­ nung 15 und die Seitengesichtsöffnung 19 zu entfrosten. Gleich­ zeitig wird Innenluft in dem zweiten Luftdurchlaß 9 in dem Hei­ zerkern 13 nach Durchsetzen des Verdampfers 12 erhitzt und in Richtung auf den Fußbereich des Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen, um die Unterseite bzw. den unteren Bereich der Fahr­ gastzelle durch die Fußöffnung 22 zu heizen.

Fig. 2 zeigt die Klimaanlage, wenn eine Gesamtaußenluftbetriebsart während der Entfrosterbetriebsart gewählt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, schließt während der Entfrosterbetriebsart die erste Innen/Außenluftumschaltklappe 5 die erste Innenluftzuführöffnung 2 und öffnet die erste Außenluftöffnung 4a des Außenluftzuführabschnitts 4, während die zweite Innen/Außenluftumschaltklappe 6 die zweite Innenluftzuführöffnung 3 schließt, und die zweite Außenluftzuführöffnung 4b des Außenluftzuführabschnitts 4 öffnet. Außenluft von dem Außenluftzuführabschnitt 4 strömt deshalb durch die ersten und zweiten Luftdurchlässe 8, 9. Während der Entfrosterbetriebsart schließt die zentrale Gesichtsklappe 18 die zentrale Gesichtsöffnung 17, die Verbindungsklappe 21 wird betätigt, um den Verbindungspfad 20 zu öffnen, und die Fußklappe 23 wird betätigt, um die Fußöffnung 22 zu schließen. Durch sowohl den ersten wie den zweiten Luftdurchlaß 8, 9 strömende Außenluft wird deshalb in dem Heizerkern 13 erhitzt, um als warme Luft mit niedriger Feuchtigkeit bereitgestellt zu werden, und Außenluft in den zweiten Luftdurchlaß 9 strömt in den ersten Luftdurchlaß 8 durch den Verbindungspfad 20. Die gesamte erhitzte Außenluft, welche die niedrige Feuchtigkeit aufweist, wird daraufhin in Richtung auf die Innenseiten der Windschutzscheibe und der seitlichen Scheiben durch die Entfrosteröffnung 15 und die seitliche Gesichtsöffnung 19 geblasen, um die Scheiben bzw. die Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu entfrosten.

Als nächstes wird der Luftheizvorgang des Heizerkerns 13 näher erläutert. In dem Heizerkern 13 durchsetzt Luft die flachen Röhren 135 und die gewellten Rippen 136 des Kernabschnitts 132, während heißes Wasser von dem Motor 30 in den Einlaßtank 130 durch die Einlaßröhre 133 durch Betätigung der Wasserpumpe 33 strömt. In den Einlaßtank 130 strömendes heißes Wasser wird in die mehreren flachen Röhren 135 verteilt und strömt durch die mehreren flachen Röhren 135, um Luft zu erhitzen, die den Kern­ abschnitt 132 durchsetzt. Heißes Wasser, das durch die mehreren flachen Röhren 135 geströmt bzw. hindurchgetreten ist, strömt in den Auslaßtank 131, um in den Auslaßtank 131 korrigiert zu werden und kehrt zurück zur Seite des Motors 30 durch die Aus­ laßröhre 134.

Wenn von den beiden elektrischen Heizelementen 137, 138 erzeugte Wärme während des Heizvorgangs zum Heizen der Fahr­ gastzelle benötigt wird, werden die Relais 36, 37 eingeschaltet und elektrischer Strom wird von der Batterie 39 beiden elektri­ schen Heizelementen 137, 138 zugeführt. Elektrischer Strom wird deshalb dem wärmeerzeugenden Element 140 durch die Elektroden­ platten 141, 142 in jedem elektrischen Heizelement 137, 138 zugeführt. In dem Wärmeerzeugungselement 140 erzeugte Wärme wird zu den gewellten Rippen 136 übertragen, die auf zwei Sei­ ten bzw. beiden Seiten von jedem elektrischen Heizelement 137, 138 vorgesehen sind, und zwar durch die Elektrodenplatten 141, 142, das Abdeckelement 143 und die Halteplatte 139. Selbst dann, wenn heißes Wasser, das durch den Heizerkern 13 strömt, niedrige Temperatur aufweist, kann deshalb in die Fahrgastzelle geblasene Luft unter Verwendung der elektrischen Heizelemente 137, 138 rasch problemlos erwärmt werden.

Da das wärmeerzeugende Element 140 in jedem elektrischen Heiz­ element 137, 138 ein PTC-Element mit Positiv-Widerstandstempe­ ratureigenschaften ist, demnach der Widerstandswert bei Curie- Temperatur schlagartig zunimmt, kann die durch das Wärmeerzeu­ gungselement 140 erzeugte Wärme beim Curie-Punkt von selbst gesteuert werden.

Als nächstes wird die elektrische Steuerung der elektrischen Heizelemente 137, 138 des Heizerkerns 13 unter bezug auf Fig. 6 näher erläutert. Wenn der Zündschalter 38 und ein (nicht gezeigter) Klimatisierungsbetätigungsschalter eingeschaltet werden, startet die in Fig. 6 gezeigte Steuerroutine. Im Schritt S100 werden Signale von den Sensoren 34, 42, 43, 44, den Betätigungsschaltern und dergleichen eingegeben. Im Schritt S110 wird ermittelt, ob oder ob nicht eine Wassertemperatur Tw von dem Motor 30, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 34, niedriger als eine Solltemperatur (T1, T2) ist. Wenn die Wassertemperatur Tw höher als die Solltemperatur (T1, T2) ist, wird ein AUS-Signal zum Ausschalten der elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 ausgegeben, und beide elektrischen Heizelemente 137, 138 werden im Schritt S140 ausgeschaltet. Wenn andererseits die Wassertemperatur Tw niedriger als die Solltemperatur (T1, T2) ist, wird ein EIN-Signal zum Einschal­ ten der elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 ausgegeben. Wenn insbesondere im Schritt S110 die Temperatur Tw des heißen Wassers (Motorkühlwassers) niedriger als eine vorbestimmte Tem­ peratur (T1, beispielsweise 70°C) ist, wird ermittelt, dass die elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 betätigt werden müs­ sen. Wenn andererseits die Temperatur Tw des heißen Wassers höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur (T2, beispiels­ weise 80°C) ist, wird ermittelt, daß die elektrischen Heizele­ mente (EHM) 137, 138 nicht betätigt werden müssen.

Wenn ermittelt wird, daß die elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 betätigt werden müssen, und zwar im Schritt S110, wird ermittelt, ob oder ob nicht die Motordrehzahl Ne, ermittelt durch den Drehzahlsensor 43, größer als eine Solldrehzahl (Ne1, Ne2) ist. Wenn die Motordrehzahl Ne kleiner als die Solldreh­ zahl (Ne1, Ne2) ist, wird ein AUS-Signal zum Ausschalten der elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 ausgegeben. Wenn ande­ rerseits die Motordrehzahl Ne größer bzw. höher als die Solldrehzahl (Ne1, Ne2) ist, wird ein EIN-Signal zum Einschal­ ten der elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 ausgegeben. Wenn im Schritt S120 die Motordrehzahl Ne höher als eine zweite vorbestimmte Drehzahl (Ne2, beispielsweise 1050 UpM) ist, wird ermittelt, daß die elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 betätigt werden können. Wenn andererseits die Motordrehzahl niedriger als eine erste vorbestimmte Drehzahl (Ne1, beispiels­ weise 800 UpM) ist, wird ermittelt, daß die elektrischen Heiz­ elemente (EHM) 137, 138 nicht betätigt werden sollen.

Wenn bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Motordrehzahl Ne niedriger als die Solldrehzahl (Ne1, Ne2) ist, wird das AUS-Signal zum Ausschalten der elektrischen Heizele­ mente 137, 138 ausgegeben und beide elektrischen Heizelemente 137, 138 werden im Schritt S140 ausgeschaltet. Das Anhalten des Motors 30 aufgrund einer Zunahme der elektrischen Belastung der Lichtmaschine 40 und ein Stoß aufgrund einer Veränderung der Antriebslast des Fahrzeugmotors 30 können damit verhindert wer­ den, während andererseits ein übermäßiges Entladen der Batterie aufgrund einer Abnahme der elektrischen Kapazität der Lichtmaschine 40 verhindert werden kann.

Wenn die Motordrehzahl Ne nicht kleiner als die Solldrehzahl (Ne1, Ne2) im Schritt S120 ist, wird die Anzahl an elektrischen Heizelementen (EHM) 137, 138 ermittelt, denen elektrischer Storm zugeführt wird, und zwar auf Grundlage des Batterie- Ladungsniveaus bzw. -pegels oder dergleichen, und zwar im Schritt S130. Das heißt, im Schritt S130 wird eine Ladespannung der Batterie 39 durch den Batterieladesensor 44 ermittelt, ein Batterieladepegel der Batterie 39 wird auf Grundlage des Batte­ riezustands, wie etwa der Ladespannung, ermittelt, und die Anzahl an elektrischen Heizelementen 137, 138, die betätigt werden sollen, wird auf Grundlage des Ladepegels der Batterie 39 ermittelt. Wenn der Ladepegel der Batterie 39 niedriger als ein erster Pegel ist, d. h., wenn die Batterie 39 einen unzurei­ chenden Ladepegel bzw. -zustand aufweist, wird die Anzahl an elektrischen Heizelementen (EHM) 137, 138, die zu betätigten sind, mit 0 gewählt. In diesem Fall werden beide elektrischen Heizelemente 137, 138 im Schritt S140 ausgeschaltet. Wenn der Ladepegel der Batterie 39 größer als ein zweiter Pegel, der größer als der erste Pegel ist, ist, d. h., wenn die Batterie 39 einen ausreichenden Ladepegel aufweist, wird die Anzahl an elektrischen Heizelementen (EHM) 137, 138, die zu betätigen sind, mit 2 gewählt. In diesem Fall werden beide elektrischen Heizelemente 137, 138 im Schritt S150 eingeschaltet. Wenn der Ladepegel der Batterie 39 zwischen dem zweiten Pegel und dem ersten Pegel liegt, d. h., wenn die Batterie 39 einen mittleren Ladepegel aufweist, wird die Anzahl an elektrischen Heizelemen­ ten (EHM) 137, 138, die betätigt werden sollen, mit 1 gewählt. In diesem Fall wird ausschließlich das elektrische Heizelement 137, welches auf bzw. am zweiten Luftdurchlaß 9 auf der unteren Seite des Heizerkerns 13 angeordnet ist, im Schritt S160 einge­ schaltet.

Fig. 7 zeigt den jeweiligen Betriebs- bzw. Betätigungszustand der elektrischen Heizelemente (EHM) 137, 138 in Übereinstimmung mit der Temperatur Tw des heißen Wassers von dem Motor 30, der Drehzahl Ne des Motors 30 und dem Batterieladepegel.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die elektrischen Heizelemente 137, 138, die mit dem Heizerkern 13 integriert bzw. zusammengebaut sind, in Übereinstimmung mit einem Zustand des Fahrzeugs gesteuert. Die elektrischen Heizelemente 137, 138 werden deshalb betätigt, ohne einen geeigneten Fahrzeugzustand zu beeinträchtigen. Das elektrische Heizelement 137, welches im zweiten Luftdurchlaß 9 auf der Unterseite des Klimatisierungsgehäuses 10a angeordnet ist, ist bevorzugt eingeschaltet. Während der in Fig. 1 gezeig­ ten Fußbetriebsart kann deshalb Luft, die in Richtung auf den Fußbereich des Fahrgasts aus der Fußöffnung 22 geblasen wird, bevorzugt durch Wärme geheizt werden, die von dem elektrischen Heizelement 137 erzeugt wird. Selbst dann, wenn die Temperatur des heißen Wassers von dem Motor 30 niedrig ist, kann Luft, die in Richtung auf den Fußbereich des Fahrgasts in der Fahrgast­ zelle geblasen wird, rasch erwärmt bzw. geheizt werden, und zwar unter Verwendung des elektrischen Heizelements 137, wel­ ches im zweiten Luftdurchlaß 9 angeordnet ist, und ein Sofort- Heizvorgang bzw. -Vermögen für die Unterseite bzw. den unteren Bereich der Fahrgastzelle kann verbessert werden. Wenn die Ent­ frosterbetriebsart eingestellt ist, wie in Fig. 2 gezeigt, wird Luft, die durch Wärme geheizt ist, die von dem elektrischen Heizelement 137 in dem zweiten Luftdurchlaß 9 erzeugt wird, in Richtung auf die Windschutzscheibe durch die Entfrosteröffnung 15 und die seitliche Gesichtsöffnung 19 geblasen, nachdem sie den Verbindungspfad 20 durchsetzt bzw. durchströmt hat. Während der Entfrosterbetriebsart kann deshalb das Entfrostervermögen für die Windschutzscheibe verbessert werden, und zwar durch Wärme, die von den elektrischen Heizelementen 137, 138 erzeugt wird, und zwar selbst dann, wenn elektrischer Strom wahlweise den elektrischen Heizelementen 137, 138 zugeführt wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevor­ zugten Ausführungsform vorstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen vollständig erläutert wurde, versteht es sich, daß sie zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich ist, die sich dem Fachmann erschließen.

Beispielsweise ist bei der vorstehend erläuterten Ausführungs­ form die vorliegende Erfindung angewendet auf eine Klimaanlage, in welcher der Luftdurchlaß in der Gebläseeinheit 1 und der Klimatisierungseinheit 10 durch die Trennplatte 11 in den ersten Luftdurchlaß 8 und den zweiten Luftdurchlaß 9 derart unterteilt ist, daß die Doppelschicht- bzw. -niveauströmungs­ betriebsart gewählt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine Klimaanlage angewendet werden, die nicht in der Lage ist, die Zwei-Niveauströmungsbetriebsart zu wählen. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann auch angewendet wer­ den auf eine Klimaanlage mit einem einzigen Luftdurchlaß, der sich von einem Luftansaugabschnitt zu einem Luftausblas­ abschnitt erstreckt.

Selbst in der Klimaanlage mit dem einzigen Luftdurchlaß kann das elektrische Heizelement 137, welches auf seiten der Fußöff­ nung 22 angeordnet ist, bevorzugt eingeschaltet sein, so daß die Temperatur der Luft, die aus der Fußöffnung 22 geblasen wird, höher gewählt werden kann als die Temperatur der Luft, die aus der Entfrosteröffnung 15 geblasen wird. Während einer Fußbetriebsart mit einer Fuß/Entfrosterbetriebsart, demnach Luft sowohl aus der Fußöffnung 22 wie der Entfrosteröffnung 15 geblasen wird, kann deshalb eine Temperaturverteilung "zum Küh­ len des Kopfbereichs und Heizen des Fußbereichs des Fahrgasts" erzielt werden, und dem Fahrgast kann ein angenehmes Heizgefühl vermittelt werden.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beiden elektrischen Heizelemente 137, 138 integriert mit dem Heizerkern 13. Die Anzahl an elektrischen Heizelementen, die mit dem Heizerkern 13 integriert bzw. gemeinsam gestaltet sind, kann jedoch drei oder mehr als drei betragen. In diesem Fall ist das elektrische Heizelement, wel­ ches auf Seiten der Fußöffnung 22 angeordnet ist, bevorzugt eingeschaltet. Die zwei elektrischen Heizelemente 137, 138 kön­ nen außerdem getrennt unabhängig vom Heizerkern 13 gebildet sein. Selbst in diesem Fall können die elektrischen Heizele­ mente 137, 138 in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugzustand betä­ tigt werden, und ein beliebiges elektrisches Heizelement auf Seiten der Fußöffnung 22 kann bevorzugt eingeschaltet sein.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl an elektrischen Heizelementen 137, 138, die betätigt werden sollen, auf Grundlage des Ladepegels der Batterie 39 ermittelt. Die Anzahl an elektrischen Heizele­ menten 137, 138, die betätigt werden sollen, kann jedoch auf Grundlage der Temperatur des heißen Wassers ermittelt werden, welches im Heizerkern 13 zirkuliert, zusätzlich zum Ladepegel der Batterie 39. Die Anzahl an elektrischen Heizelementen 137, 138, die betätigt werden soll, kann insbesondere erhöht werden, wenn die Temperatur des heißen Wassers abnimmt.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellen die Luftmischklappen 14a, 14b die Luftmenge ein, die durch den Heizerkern 13 hindurchtritt, und die Luft­ menge, welche den Heizerkern 13 umgeht, so daß die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, eingestellt wird. Das Heißwasserventil 32 zum Einstellen der Menge des hei­ ßen Wassers, welches in den Heizerkern 13 strömt, kann jedoch als Temperatureinstelleinheit zum Einstellen der Temperatur der Luft verwendet werden, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, und zwar anstelle der Luftmischklappen 14a, 14b.

Bei der vorstehend erläuterten Steuerung der elektrischen Heiz­ elemente 137, 138 können die elektrischen Heizelemente 137, 138 ausschließlich dann eingeschaltet werden, wenn die Temperatur der Außenluft niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, d. h., nur dann eingeschaltet werden, wenn der Heizvorgang erforderlich ist. Ein Schritt zum Ermitteln des maximalen Heiz­ vorgangs bzw. -betriebs auf Grundlage der Betriebs- bzw. Betä­ tigungsposition der Temperatureinstelleinheit, wie etwa der Luftmischklappen 14a, 14b, und des Heißwasserventils 32, können jedoch dem Steuerprozeß von Fig. 6 hinzugeführt werden, und die elektrischen Heizelemente 137, 138 können ausschließlich wäh­ rend des maximalen Heizbetriebs betätigt sein.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine Klimaanlage ange­ wendet werden, bei welcher der Verdampfer 12 nicht in der Kli­ matisierungseinheit 10 vorgesehen ist.

Sämtliche der genannten Änderungen und Modifikationen fallen unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anlie­ genden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims (14)

1. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Batterie (38) und einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist:
ein Gehäuse (10a) zum Bilden eines Luftdurchlasses (8, 9), durch welchen Luft in die Fahrgastzelle geblasen wird, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung (22) aufweist, aus welcher Luft in Richtung auf die Unterseite der Fahrgast­ zelle geblasen wird, und eine zweite Öffnung (15), aus welcher Luft in Richtung auf die Windschutzscheibe gebla­ sen wird,
einen Heizwärmetauscher (13), der in dem Gehäuse angeord­ net ist, um Luft unter Verwendung eines Fluids zu erwär­ men, welches durch den Heizwärmetauscher als Heizquelle strömt,
mehrere elektrische Heizelemente (137, 138), die in dem Gehäuse zum Heizen von Luft angeordnet sind, die durch den Luftdurchlaß strömt,
eine erste Steuereinrichtung (S130) zum Ermitteln der Anzahl an elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und
eine zweite Steuereinrichtung (S150, S160) zum Steuern von elektrischer Energie, die jedem der elektrischen Heizele­ mente auf Grundlage der Anzahl zugeführt wird, die durch die erste Steuereinrichtung ermittelt wird,
wobei die zweite Steuereinrichtung bevorzugt elektrische Energie einem elektrischen Heizelement (137) zuführt, wel­ ches auf einer Seite der ersten Öffnung angeordnet ist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Heiz­ elemente integral mit dem Heizwärmetauscher gebildet sind.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
die elektrischen Heizelemente Luft erwärmen, die durch den Luftdurchlaß hindurchtreten, und zwar unter Verwendung der Batterie als Stromquelle, und
die erste Steuereinrichtung die Anzahl an elektrischen Heizelementen ermittelt, die betätigt werden sollen, und zwar auf Grundlage eines Ladezustands bzw. Ladepegels der Batterie.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, wobei die Anzahl an elektri­ schen Heizelementen, die betätigt werden sollen, erhöht wird, wenn der Ladepegel der Batterie zunimmt.

5. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Steu­ ereinrichtung die Anzahl an elektrischen Heizelementen ermittelt, die betätigt werden sollen, und zwar auf Grund­ lage der Temperatur des Fluids, welches in den Heizwärme­ tauscher strömt.

6. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
eine dritte Steuereinrichtung S110 zum Steuern von elek­ trischer Energie, die den elektrischen Heizelementen zuge­ führt wird, und zwar auf Grundlage der Temperatur des Fluids, welches in den Heizwärmetauscher strömt,
wobei die dritte Steuereinrichtung die Zufuhr von elektri­ scher Energie zu den elektrischen Heizelementen unter­ bricht, wenn die Temperatur des Fluids, welches in den Heizwärmetauscher strömt, höher als eine vorbestimmte Tem­ peratur ist.

7. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
eine vierte Steuereinrichtung (S120) zum Steuern elektri­ scher Energie, die dem elektrischen Heizelement zugeführt wird, und zwar auf Grundlage der Drehzahl eines Motors zum Antreiben des Fahrzeugs,
wobei die vierte Steuereinrichtung die Zufuhr elektrischer Energie zu den Heizelementen unterbricht, wenn die Dreh­ zahl des Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.

8. Klimaanlage nach Anspruch 2, außerdem aufweisend:
eine Innen/Außenluftumschalteinheit (2-6) zum gleichzeiti­ gen Zuführen von Innenluft und Außenluft während einer Doppel-Niveauströmungsbetriebsart, und
ein Trennelement (11) zum Unterteilen des Luftdurchlasses in einen ersten Durchlaß (8), durch welchen Außenluft, die von der Innen/Außenluftumschalteinheit zugeführt wird, in Richtung auf die zweite Öffnung geblasen wird, nachdem sie den Heizwärmetauscher durchsetzt hat, und einen zweiten Durchlaß (9), durch welche die Innenluft, die von der Innen/Außenluftumschalteinheit zugeführt wird, in Richtung auf die erste Öffnung geblasen wird, nachdem sie den Heizwärmetauscher durchsetzt hat, und zwar während der Doppel-Niveauströmungsbetriebsart, wobei:
der erste Durchlaß und der zweite Durchlaß voneinander während der Doppel-Niveauströmungsbetriebsart getrennt sind, und der erste Durchlaß und der zweite Durchlaß miteinander auf der luftstromabwärtigen Seite des Heizwärmetauschers wäh­ rend einer Entfrosterbetriebsart in Verbindung stehen, in welcher Luft aus der zweiten Öffnung geblasen wird.

9. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
eine Außenluftermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur der Außenluft, und
eine fünfte Steuereinrichtung zum Steuern von elektrischer Energie, die den elektrischen Heizelementen zugeführt wer­ den soll, und zwar auf Grundlage der Temperatur der Außen­ luft,
wobei die fünfte Steuereinrichtung die Zufuhr elektrischer Energie zu den elektrischen Heizelementen unterbricht, wenn die Temperatur der Außenluft höher als eine vorbe­ stimmte Temperatur ist.

10. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
eine Temperatureinstelleinheit (14a, 14b, 32) zum Einstel­ len der Temperatur von Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, und
eine Einrichtung zum Ermitteln eines maximalen Heizzu­ stands, um einen maximalen Heizzustand zu ermitteln, der durch die Temperatureinstelleinheit gewählt ist,
wobei den elektrischen Heizelementen zugeführte elektri­ sche Energie ausschließlich während des maximalen Heizzustands zugeführt wird.

11. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das durch den Heizwärmetauscher strömende Fluid Kühlwasser zum Kühlen eines Motors des Fahrzeugs ist.

12. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Motor (30) zum Antreiben des Fahrzeugs, eine Batterie (38) und einer Lichtmaschine (40) zum Laden der Batterie, die durch den Motor angetrieben ist, wobei die Klimaanlage aufweist:
ein Gehäuse (10a) zum Bilden eines Luftdurchlasses (8, 9), durch welchen Luft in die Fahrgastzelle geblasen wird, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung (22) aufweist, aus welcher Luft in Richtung auf die Unterseite der Fahrgast­ zelle geblasen wird, und eine zweite Öffnung (15), aus welcher Luft in Richtung auf die Windschutzscheibe gebla­ sen wird,
einen Heizwärmetauscher (13), der in dem Gehäuse zum Erwärmen von Luft angeordnet ist, und zwar unter Verwen­ dung eines Fluids, welches durch den Heizwärmetauscher als Heizquelle strömt,
mehrere elektrische Heizelemente (137, 138) zum Erwärmen von Luft, die durch den Luftdurchlaß strömt, wobei die elektrischen Heizelemente durch elektrische Energie betä­ tigt sind, die von der Batterie zugeführt wird,
eine erste Steuereinrichtung (S130) zum Ermitteln der Anzahl an elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und zwar auf Grundlage eines Ladepegels der Bat­ terie,
eine zweite Steuereinrichtung (S150, S160) zum Steuern von elektrischer Energie, die jedem der elektrischen Heizele­ mente zugeführt wird, und zwar auf Grundlage der Anzahl die durch die erste Steuereinrichtung ermittelt ist, und eine dritte Steuereinrichtung (S102) zum Steuern von elek­ trischer Energie, die dem elektrischen Heizelement zuge­ führt wird, und zwar auf Grundlage einer Drehzahl des Motors,
wobei die dritte Steuereinrichtung die Zufuhr elektrischer Energie zu den elektrischen Heizelementen unterbricht, wenn die Drehzahl des Motors niedriger als eine vorbe­ stimmte Drehzahl ist.

13. Klimaanlage nach Anspruch 12, wobei die zweite Steuerein­ richtung elektrische Energie bevorzugt einem elektrischen Heizelement zuführt, welches auf einer Seite der ersten Öffnung angeordnet ist.

14. Klimaanlage nach Anspruch 12 oder 13, wobei die elektri­ schen Heizelemente integral mit dem Heizwärmetauscher gebildet sind.