WO2007076822A1 - Verfahren und steuergerät zur standklimatisierung eines kraftfahrzeuginnenraums - Google Patents

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Noureddine Khelifa
Rupert Kogler
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    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the invention relates to a method and a control unit for stationary air conditioning of a motor vehicle interior with a stationary internal combustion engine.
  • the vehicle air conditioning system can be put into operation, for which purpose an electrically operable compressor is provided.
  • the operation of the vehicle air conditioning is hereby 'started by at a lower temperature level than would be the case without solar ventilation. In this way, it is possible to bring the motor vehicle before commissioning, that is, before boarding a person, even on hot days to a tolerable temperature. '' .
  • the invention has for its object to make the stationary air conditioning of a motor vehicle interior as efficient as possible.
  • the invention relates to a method for stationary air conditioning of a motor vehicle interior, which has the following steps when the internal combustion engine is at rest:
  • the blower of the " motor vehicle air conditioning would be put into operation.
  • the power consumption of such a fan is generally greater than the electrical power that can be supplied by a typical solar system in the motor vehicle. Consequently, the battery is discharged by the operation of the blower of the motor vehicle air conditioner, but to a lesser extent than also working compressor.
  • the average electrical power consumption is less than the average electrical power consumption of the blower of the motor vehicle air conditioning.
  • the power consumption of the additional fan which is mounted, for example, in the vehicle roof in the vicinity of the solar modules, is often such that the power supplied by the solar module with average solar radiation is sufficient to operate the fan while using the remaining energy to charge the vehicle battery. In general, therefore, this additional fan can be permanently in operation as long as sufficient energy is supplied by the solar modules; the activation of the blower of the air conditioner, which typically makes it impossible to recharge the battery even in high solar radiation and even discharges the battery, then takes place only after a defined period of time.
  • the average electrical power consumption of the further fan is between 5 and 20% of the average electrical power consumption of the blower of the motor vehicle air conditioning system.
  • the operating conditions described can be realized, that is, in particular, an operation of the further fan with simultaneous charging of the vehicle battery.
  • the average electrical power consumption of the further fan is between 20 and 40 W.
  • blower of the automotive air conditioning system is operated for a period of between 5 and 15 minutes. Operation of the blower over such a period provides significantly better conditions for the subsequent operation of the air conditioner than would be possible without the blower operation.
  • the compressor of the motor vehicle air conditioning system is operated over a period of between 10 and 20 minutes. After such an operating time of the entire motor vehicle air conditioning system, it can be assumed in most climatic conditions that a comfortable climate is encountered when entering the vehicle.
  • the invention is developed in a particularly advantageous manner in that the period over which the blower of the motor vehicle air conditioner is operated without the operation of the compressor as a function of the temperature and / or the solar radiation and / or the state of charge of the vehicle battery is selected as boundary condition (s).
  • boundary condition s
  • the various parameters have various influences on the design of the method according to the invention.
  • a high temperature in the vehicle interior makes it necessary to carry out the process in an optimal manner, in particular with simultaneous existing solar radiation. If there is no solar radiation and there is still a high temperature, it can be assumed that the vehicle can be brought to a lower temperature with less energy consumption.
  • the state of charge of the vehicle battery is to be considered in any case, in particular with regard to the distribution of the stored energy to the various operating conditions and in view of the fact that in any case a sufficient amount of energy must remain to start the vehicle easily.
  • the operation of the compressor takes place over a predetermined period of time and / or a period of time which is selected as a boundary condition (s) as a function of the temperature and / or the solar irradiation and / or the state of charge of the vehicle battery.
  • the invention further relates to a control device for carrying out a method according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic representation of an air conditioning system with a control device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • FIG. 1 Central components of a stationary air conditioning system and related elements can be seen in Figure 1.
  • the electrical energy on which the present invention is based is essentially provided by a solar module 20 which is capable of charging a vehicle battery 10 and in this way an electric vehicle air conditioning system 14 having a fan 12 and a compressor 16 and another Blower 18 directly and / or indirectly to provide energy.
  • the motor vehicle air conditioning system 14 and the further fan 18 are controlled by a control unit 22.
  • This control unit 22 has a controller or other suitable means which are designed to carry out the method described below in connection with FIG. 2 and in this way to control the system.
  • step SO1 it is first checked whether there is an energy gain due to solar radiation. If this is not the case, then it remains at a repetition of this review. However, if there is an energy gain due to solar radiation, the low-power blower 18 can be switched on in step S02. This can be done right after the
  • step S03 Determining that there is energy gain, carried out or even after a preset or preselectable or dependent on boundary conditions delay time.
  • step S03 is then checked whether a commissioning of the vehicle is imminent. If this is not the case, then it remains in the continuous operation of the blower 18. As a criterion for the early commissioning of the vehicle, for example, a received signal a remote control or a preselected time for the stationary air conditioning can serve. If it is determined that the start-up of the vehicle is imminent, the air conditioner is subsequently turned on for 10 minutes (step S04). Following this, for another 15 minutes, the entire air conditioning system of the
  • step S05 Vehicle turned on (step S05). Then there is a pre-air-conditioned vehicle available.

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Abstract

Verfahren zur Standklimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums, das bei ruhendem Verbrennungsmotor die folgenden Schritte aufweist: Laden einer Fahrzeugbatterie (10) mittels Solarenergie, Zuführen von Frischluft in den Kraftfahrzeuginnenraum durch Betreiben eines Gebläses (12) einer Kraftfahrzeugklimaanlage (14) und Zuschalten des Kompressors (16) der Kraftfahrzeugklimaanlage.

Description

Verfahren und Steuergerät zur Standklimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zur Standklimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums bei ruhendem Verbrennungsmotor .
Da die zur herkömmlichen Klimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums benötige Energie vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs geliefert wird, muss im Zusammenhang mit der Standklimatisierung bei ruhendem Verbrennungsmotor nach an- deren Konzepten gesucht werden. Ein nützlicher Ansatz wird in der DE 199 03 769 Al offenbart. Dort ist angegeben, die von einem Solarmodul gelieferte elektrische Energie zum Betreiben von Lüftern zur Belüftung der Fahrgastzelle einzusetzen. Für den Betrieb der Lüfter nicht ■ benötigte Solar- energie wird in der Fahrzeugbatterie zwischengespeichert.
Im Anschluss an diese solare Belüftung kann dann die Kraftfahrzeugklimaanlage in Betrieb genommen werden, wobei zu diesem Zweck ein elektrisch betreibbarer Kompressor vorgesehen ist. Der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage wird hier- 'durch auf einem niedrigeren Temperaturniveau begonnen als dies ohne die solare Belüftung der Fall wäre. Auf diese Weise kann es gelingen, das Kraftfahrzeug vor Inbetriebnahme, das heißt vor dem Einsteigen einer Person, auch an heißen Tagen auf eine erträgliche Temperatur zu bringen. ' ' .
Bei derartigen Konzepten, die sich der Solarenergie bedienen, sind unter anderem die Leistung der Solaranlage, die Speicherkapazität der Fahrzeugbatterie, der Wirkungsgrad der Fahrzeugbatterie und die elektrische Leistungsaufnahme für die verschiedenen beteiligten Betriebsarten zu berück- sichtigen. Insbesondere auf der Grundlage dieser Größen ist es erwünscht, das Verbesserungspotential für eine Standklimatisierung auf der Grundlage eine solaren Energieversorgung zu nutzen und die Standardklimatisierung zu opti- mieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standklimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums möglichst effizient zu gestalten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Standklimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums, das bei ruhendem Verbrennungsmotor die folgenden Schritte aufweist:
Laden einer Fahrzeugbatterie mittels Solarenergie,
Zuführen von Frischluft in den Kraftfahrzeuginnenraum durch Betreiben eines Gebläses einer Kraftfahrzeugklimaanlage ohne gleichzeitiges Betreiben eines Kompressors der Kraftfahrzeugklimaanlage über einen vorgege- ben und/oder von Randbedingungen abhängigen Zeitraum und
Zuschalten des Kompressors der Kraftfahrzeugklimaanlage im Anschluss an den vorgegeben und/oder von Rand- bedingungen abhängigen Zeitraum.
Vor dem Zuschalten des Kompressors der Kraftfahrzeugklimaanlage wird bereits das Gebläse der" Kraftfahrzeugklimaan- läge in Betrieb genommen. Die Leistungsaufnahme eines solchen Gebläses ist im Allgemeinen größer als die elektrische Leistung, die von einer typischen Solaranlage im Kraftfahrzeug geliefert werden kann. Folglich wird durch den Betrieb des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage die Batterie entladen, allerdings in geringerem Maße als bei ebenfalls arbeitendem Kompressor. Indem die verschiedenen Phasen der Standklimatisierung zeitlich und in Abhängigkeit von Randbedingungen abgestimmt werden, ist es so möglich, auf der Grundlage gegebener Parameter das Ergebnis der Standklimatisierung zu verbessern.
Besonders nützlich ist es, dass vor Inbetriebnahme des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage mindestens ein weiteres Gebläse betrieben wird, dessen durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme geringer ist als die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage. Die Leistungsaufnahme des weiteren Gebläses, das beispielsweise im Fahrzeugdach in der Nähe der Solarmodule angebracht ist, ist vielfach derart, dass die vom Solarmodul gelieferte Leistung bei durchschnittlicher Sonneneinstrahlung ausreicht, um das Gebläse zu betreiben und gleichzeitig die verbleibende Energie zum Laden der Fahrzeugbatterie zu verwenden. Im Allgemeinen kann dieses weitere Gebläse daher permanent in Betrieb sein, so lange eine ausreichende Energie von den Solarmodulen geliefert wird; die Einschaltung des Gebläses der Klimaanlage, das typischerweise auch bei hoher Sonneneinstrahlung ein weiteres Aufladen der Batterie unmöglich macht und sogar die Batterie entlädt, erfolgt dann erst im Anschluss über einen definierten Zeitraum. Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des weiteren Gebläses zwischen 5 und 20 % der durchschnittlichen elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage beträgt. Auf der Grundlage dieser Leistungsverhältnisse zwischen dem Klimaanlagengebläse und dem weiteren Gebläse lassen sich die beschriebenen Betriebsverhältnisse realisieren, das heißt insbesondere ein Betrieb des weiteren Gebläses bei gleichzeitiger Aufladung der Fahrzeugbatterie.
Typischerweise ist vorgesehen, dass die die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des weiteren Gebläses zwischen 20 und 40 W liegt.
Es ist bevorzugt, dass das Gebläse der Kraftfahrzeugklimaanlage über einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten betrieben wird. Ein Betrieb des Gebläses über einen solchen Zeitraum schafft für den nachfolgenden Betrieb der Klimaanlage deutlich bessere Vorraussetzungen als dies ohne den Gebläsebetrieb möglich wäre.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass der Kompressor der Kraftfahrzeugklimaanlage über einen Zeitraum zwischen 10 und 20 Minuten betrieben wird. Nach einer derartigen Be- triebszeit der gesamten Kraftfahrzeugklimaanlage ist bei den meisten klimatischen Verhältnissen davon auszugehen, dass beim Einsteigen in das Fahrzeug ein angenehmes Klima angetroffen wird.
Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der Zeitraum über den der das Gebläse der Kraftfahrzeugklimaanklage ohne den Betrieb des Kompressors betrieben wird in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der Sonneneinstrahlung und/oder des Ladezustands der Fahrzeugbatterie als Randbedingung (en) gewählt wird. Die verschiedenen Parameter nehmen verschiedenartigen Einfluss auf die Auslegung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Eine hohe Temperatur im Fahrzeuginnenraum macht es erforderlich, das Verfahren in optimaler Weise auszuführen, insbesondere bei gleichzeitig vorhandener Sonneneinstrahlung. Fehlt die Sonneneinstrahlung und liegt dennoch eine hohe Temperatur vor, so ist davon auszugehen, dass das Fahrzeug mit geringerem Energiebedarf auf eine niedrigere Temperatur gebracht werden kann. Der Ladezustand der Fahrzeugbatterie ist in jedem Fall zu berücksichtigen, insbesondere im Hinblick auf die Verteilung der gespeicherten Energie auf die verschiedenen Betriebszustände sowie im Hinblick darauf, dass in jedem Fall eine ausreichende Energiemenge verbleiben muss, um das Fahrzeug problemlos zu starten.
Weiterhin ist nützlicherweise vorgesehen, dass der Betrieb des Kompressors über einen vorgegeben Zeitraum und/oder ei- nen Zeitraum erfolgt, der in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der Sonneneinstrahlung und/oder des Ladezustands der Fahrzeugbatterie als Randbedingung (en) gewählt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Durch- führung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Klimatisierungssystems mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät und
Figur 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens .
Zentrale Bestandteile eines Standklimatisierungssystems sowie damit in Verbindung stehender Elemente sind in Figur 1 zu erkennen. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende elektrische Energie wird maßgeblich von einem Solarmodul 20 zur Verfügung gestellt, das in der Lage ist, eine Fahrzeugbatterie 10 zu laden und auf diese Weise eine e- lektrische Kraftfahrzeugklimaanlage 14 mit einem Gebläse 12 und einem Kompressor 16 sowie ein weiteres Gebläse 18 direkt und/oder indirekt mit Energie zu versorgen. Die Kraftfahrzeugklimaanlage 14 und das weitere Gebläse 18 werden von einem Steuergerät 22 angesteuert. Dieses Steuergerät 22 weist einen Controller oder sonstige geeignete Mittel auf, die dafür ausgelegt sind, das nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 2 geschilderte Verfahren auszuführen und auf diese Weise das System zu steuern.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Verfahren wird in Schritt SOl zunächst geprüft, ob ein Energiegewinn durch Sonneneinstrahlung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so bleibt es bei einer Wiederholung dieser Überprüfung. Liegt jedoch ein Energiegewinn durch Sonneneinstrahlung vor, so kann in Schritt S02 das mit niedriger Leistungsaufnahme arbeitende Gebläse 18 eingeschaltet werden. Dies kann sofort nach der
Feststellung, dass Energiegewinn vorliegt, erfolgen oder auch nach einer voreingestellten oder vorwählbaren oder von Randbedingungen abhängigen Verzögerungszeit. In Schritt S03 wird dann geprüft, ob eine Inbetriebnahme des Fahrzeugs bevorsteht. Ist dies nicht der Fall, so bleibt es beim kontinuierlichen Betrieb des Gebläses 18. Als Kriterium für die baldige Inbetriebnahme des Fahrzeugs kann beispielsweise ein empfangenes Signal einer Fernbedienung oder ein vorgewählter Zeitpunkt für die Standklimatisierung dienen. Wird festgestellt, dass die Inbetriebnahme des Fahrzeugs bevorsteht, so wird nachfolgend daran für 10 Minuten das Klimagebläse eingeschaltet (Schritt S04) . Im Anschluss daran wird für weitere 15 Minuten die gesamte Klimaanlage des
Fahrzeugs eingeschaltet (Schritt S05) . Dann steht ein vorklimatisiertes Fahrzeug zur Verfügung.
Geht man beispielhaft davon aus, dass ein Solarmodul in Mitteleuropa in der Lage ist, an einem sonnigen Tag über einen Zeitraum von 6 Stunden speicherbare und nutzbare E- nergie zu liefern, so kommt es bei typischen Solarmodulen zu einem Energiegewinn von circa 800 Wh. Wird permanent während der Zeit des Energiegewinns das weitere Gebläse 18 betrieben und hat dieses weitere, Gebläse eine Leistungsaufnahme von 30 Watt über den beschriebenen Zeitraum von 6 Stunden, so werden von der gewonnenen Energie 180 Wh für den Betrieb des weiteren Gebläses benötigt. Es verbleiben 620 Wh, die in der Fahrzeugbatterie gespeichert werden. Geht man von einer Fahrzeugbatterie mit einem Wirkungsgrad' von 0,7 aus, so stehen für den Betrieb des Gebläses der Klimaanlage und den Gesamtbetrieb der elektrischen Klimaanlage circa 430 Wh zur Verfügung. Diese kann man beispielsweise in einen circa zehnminütigen Betrieb des Gebläses mit ■ einer Leistungsaufnahme von 200 W und einen fünfzehnminütigen Gesamtbetrieb der Klimaanlage mit einer Leistungsaufnahme von 2000 W aufteilen. Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste :
10 Fahrzeugbatterie 12 Gebläse der Kraftfahrzeugklimaanlage
14 Kraftfahrzeugklimaanlage
16 Kompressor
18 Gebläse mit niedriger Leistungsaufnahme
20 Solarmodul 22 Steuergerät

Claims

ANSPRUCHE
1. Verfahren zur Standklimatisierung eines Kraftfahrzeu- ginnenraums , das bei ruhendem Verbrennungsmotor die folgenden Schritte aufweist:
Laden einer Fahrzeugbatterie (10) mittels Solarenergie,
Zuführen von Frischluft in den Kraftfahrzeuginnenraum durch Betreiben eines Gebläses (12) einer Kraftfahrzeugklimaanlage (14) ohne gleichzeitiges Betreiben eines Kompressors (16) der Kraftfahrzeugklimaanlage über einen vorgegeben und/oder von Randbedingungen abhängigen Zeitraum und
Zuschalten des Kompressors (16) der Kraftfahrzeugklimaanlage im Anschluss an den vorgegeben und/oder von Randbedingungen abhängigen Zeitraum.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage mindestens ein weiteres Gebläse (18) betrieben. wird, dessen durchschnittliche elektrische Leistungsauf- nähme ' geringer ist als die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des Gebläses der Kraftfahrzeugklimaanlage .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des weiteren Gebläses (18) zwischen 5 und 20 % der durchschnittlichen elektrischen Leistungsaufnahme des Gebläses (12) der Kraftfahrzeugklimaanlage (14) beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme des weiteren Gebläses (18) zwischen 20 und 40 W liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (12) der Kraftfahr- zeugklimaanlage (14) über einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten betrieben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (16) der Kraft- fahrzeugklimaanlage (14) über einen Zeitraum zwischen 10 und 20 Minuten betrieben wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum über den der das Gebläse (12) der Kraftfahrzeugklimaanklage (14) ohne den
Betrieb des Kompressors (16) betrieben wird in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der Sonneneinstrahlung und/oder des Ladezustands der Fahrzeugbatterie (10) als Randbedingung (en) gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Kompressors (16) über einen vorgegeben Zeitraum und/oder einen Zeitraum er- folgt, der in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der Sonneneinstrahlung und/oder des Ladezustands der Fahrzeugbatterie (10) als Randbedingung (en) gewählt wird.
9. Steuergerät (22) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
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