-
Die
Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein
Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Klimatisierungssystems
eines Kraftfahrzeugs.
-
Ein
derartiges Klimatisierungssystem bzw. ein derartiges Verfahren sind
dabei beispielsweise bereits aus der
DE 11 2005 000 060 T5 als
bekannt zu entnehmen. Das Klimatisierungssystem umfasst eine Klimaanlage
sowie ein Klimaanlagensteuergerät (KSG), mittels welchem
ein Betriebszustand der Klimaanlage in Abhängigkeit von
vorgebbaren Parameterwerten zu steuern ist. Das KSG ist dabei mit
einer Steuereinrichtung einer als Hochvoltbatterie ausgebildeten
Energiespeichereinrichtung gekoppelt, die ihrerseits von einer Temperierleistung
der Klimaanlage abhängig ist. Da es bei der Energiespeichereinrichtung
zu Übertemperaturproblemen kommen kann, wenn die Klimaanlage
durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs manuell in einen deaktivierten
Betriebszustand geschaltet ist, überwacht die Steuereinrichtung
die Temperatur der Energiespeichereinrichtung und sendet rechtzeitig
vor Erreichen einer kritischen Temperatur ein einen Start der Klimaanlage forderndes
Steuersignal an das KSG. Das KSG ist ausgebildet, in Abhängigkeit
dieses Steuersignals die Klimaanlage entgegen der manuellen Auswahl
des Nutzers wieder in den aktivierten Betriebszustand zu schalten.
-
Als
nachteilig an dem bekannten Klimatisierungssystem bzw. dem bekannten
Verfahren ist dabei der Umstand anzusehen, dass es durch die automatische
Aktivierung der Klimaanlage durch von deren Temperierleistung abhängige
Fahrzeugsysteme insbesondere in Situationen, in denen der Nutzer
ohne Kühlung – beispielsweise mit geöffneten
Fenstern – fahren will, zu Komforteinbussen und Irritationen
seitens des Nutzers kommen kann, was wiederum eine erhöhten
Anzahl an kostenverursachenden Reklamationen nach sich zieht.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Klimatisierungssystem
sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
einen erhöhten Nutzerkomfort ermöglichen.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Klimatisierungssystem
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren
zum Betreiben einer Klimaanlage eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs
gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen
angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Klimatisierungssystems
als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen
sind.
-
Ein
Klimatisierungssystem, welches einen erhöhten Nutzerkomfort
ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch
geschaffen, dass das KSG ausgebildet ist, ein Steuersignal, welches
den durch die weitere Steuereinrichtung beeinflussten Betriebszustand
der Klimaanlage charakterisiert, an ein Ereignisverfolgungssystem (EVS)
zu übermitteln, welches mit dem KSG gekoppelt ist und mittels
welchem zumindest eine Änderung des Betriebszustands nachverfolgbar
ist. Auf diese Weise ist es im Gegensatz zum Stand der Technik möglich, Änderungen
des Betriebszustands der Klimaanlage, die durch das Steuersignal
der weiteren Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs beeinflusst sind
und damit eine für den Nutzer unerwartete Änderung
des Betriebszustands verursachen können, nachzuverfolgen
und etwaige Irritationen seitens des Nutzers auszuräumen
bzw. von vornherein nicht entstehen zu lassen.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das EVS eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung (MMS)
umfasst, die ausgebildet ist, ein akustisches und/oder optisches
und/oder haptisches Bedienungssignal zu erzeugen, welches mit dem
den Betriebszustand charakterisierenden Steuersignal korrespondiert.
Die MMS kann beispielsweise als Teil eines Kombiinstrumenten-Anzeigesystems
ausgebildet sein und den Betriebszustand über eine entsprechende
Symbolik optisch anzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann
die MMS als mechanisches oder virtuelles Schalterelement ausgebildet
sein und in Abhängigkeit des Steuersignals seinen Schaltzustand
wechseln. Hierdurch ist eine unmittelbare Information des Nutzers über
den momentanen Betriebszustand der Klimaanlage ermöglicht,
so dass das Auftreten etwaiger Irritationen von vornherein ausgeschlossen
wird. Der Nutzer kann dann bei Vorliegen dieser Information im Unterschied
zum Stand der Technik bewusst entscheiden, ob er einen erneuten
Wechsel des Betriebszustands der Klimaanlage manuell vornehmen möchte
oder nicht. Eine für den Nutzer nicht nachvollziehbare
Bevormundung und die damit verbundenen Irritationen werden somit
besonders zuverlässig verhindert. Hierdurch sind eine erhöhte
Kundenzufriedenheit sowie eine entsprechend geringe Anzahl an Reklamationen
gegeben, was wiederum zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich, indem das EVS ein Diagnosesystem umfasst,
welches ausgebildet ist, das den Betriebszustand charakterisierende
Steuersignal zu speichern.
-
Mit
anderen Worten kann das EVS in einem Ereignis-Speicher des Diagnosesystems
einen Hinweis auf den beeinflussten Betriebszustand ablegen, der
bei Bedarf – beispielsweise in einer Werkstatt – ausgelesen
und nachvollzogen werden kann. Auf diese Weise ist ebenfalls eine
Nachverfolgbarkeit des Betriebszustands der Klimaanlage ermöglicht,
wobei vorteilhafterweise zusätzlich vorgesehen sein kann,
dass weitere, im Speicher des Diagnosesystems hinterlegte Informationen – beispielsweise
der jeweilige Kilometerstand oder dergleichen – mit ausgewertet
werden, so dass zusätzlich im Fall eines Defekts des Klimaanlagensystems
eine vereinfachte Fehlersuche durchführbar ist.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das KSG ausgebildet ist, die Klimaanlage in Abhängigkeit
des Steuersignals der weiteren Steuereinrichtung zwischen einem
aktivierten und einem deaktivierten Betriebszustand zu schalten.
Auf diese Weise können die Bedürfnissen des von
der weiteren Steuereinrichtung gesteuerten Kraftfahrzeugsystems
besonders zuverlässig und situationsangepasst berücksichtigt
werden.
-
Dabei
hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, dass
das von der Temperierleistung der Klimaanlage abhängige
Kraftfahrzeugsystem eine Energiespeichereinrichtung, insbesondere
eine Hochvoltbatterie, und/oder ein Kraftstoffkühlsystem
umfasst. Im Fall eines eine Energiespeichereinrichtung bzw. eine
Hochvoltbatterie umfassenden Kraftfahrzeugsystems erlaubt das erfindungsgemäße
Klimatisierungssystem eine verbesserte Verfügbarkeit der
gespeicherten Energie, die in Abhängigkeit der Ausgestaltung
des Kraftfahrzeugs beispielsweise als Antriebsenergie eines Elektromotors
beim elektrischen Anfahren, bei einer Beschleunigungsunterstützung
einer Brennkraftmaschine oder beim elektrischen Fahren dient. Indem
das KSG den Betriebszustand der Klimaanlage in Abhängigkeit
der Bedürfnisse der Energiespeichereinrichtung steuern
kann, ist zudem eine verlangsamte Alterung und damit eine verlängerte
Lebensdauer der Energiespeichereinrichtung gegeben. Im Fall eines
ein Kraftstoffkühlsystem umfassenden Kraftfahrzeugsystems
werden ebenfalls bessere Fahrleistungen des Kraftfahrzeugs erzielt,
da eine unerwünschte Gasblasenbildung im Kraftstoff zuverlässig
ausgeschlossen wird.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich, indem das KSG weiterhin mit einem Motorsteuergerät
(MSG) einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist
und ausgebildet ist, die Klimaanlage in Abhängigkeit von Steuersignalen
des MSG zu steuern. Dies erlaubt es, relevante Betriebsparameter – beispielsweise
eine Betriebstemperatur – der Brennkraftmaschine bei der
Steuerung der Klimaanlage zu berücksichtigen. Hierdurch kann
der Energiebedarf des Klimaanlagensystems und der Brennkraftmaschine
optimiert werden.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das KSG ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Betriebszustands
der Klimaanlage ein ein Starten der Brennkraftmaschine forderndes Steuersignal
und/oder ein ein Stoppen der Brennkraftmaschine erlaubendes Steuersignal
an das MSG zu übermitteln. Mit anderen Worten kann das
KSG – insbesondere bei einem erhöhten Klimatisierungsbedarf – ein
Starten der Brennkraftmaschine erzwingen oder zumindest fordern,
andererseits jedoch auch ein Stoppen der Brennkraftmaschine – insbesondere
bei einem geringen Klimatisierungsbedarf – erlauben. Hierdurch
ist ein energieoptimierter Betrieb der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
des momentanen Klimatisierungsbedarfs sowohl eines Fahrgastinnenraums
als auch des von der Klimatisierungsleistung abhängigen
Kraftfahrzeugsystems gegeben.
-
Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das MSG ausgebildet ist,
ein ein Anhalten des Kraftfahrzeugs prognostizierendes und/oder
signalisierendes Steuersignal an das KSG zu übermitteln.
Dies ermöglicht es dem KSG, die Klimaanlage bereits kurz
vor oder beim Anhalten des Kraftfahrzeugs in einen energiesparenden
Betriebszustand zu schalten, so dass die Brennkraftmaschine zum
Einsparen von Kraftstoff gestoppt und möglichst lange in
diesem Zustand gehalten werden kann.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich, indem das KSG ausgebildet ist, eine Umluftklappe
der Klimaanlage in Abhängigkeit eines Betriebszustands
des Kraftfahrzeugs zu steuern. Hierbei kann das KSG die Umluftklappe bei
einem prognostizierten bzw. bereits erfolgten Stopp der Brennkraftmaschine
in eine 100%-Umluftstellung bewegen, wodurch insbesondere bei erhöhten
Außentemperaturen die Dauer des Motor-Stopps ebenfalls
vorteilhaft verlängert wird. Das Bewegen der Umluftklappe
bereits bei einem prognostizierten Anhalten des Kraftfahrzeugs bzw.
der Brennkraftmaschine bietet zudem den Vorteil einer verringerten
Geräuschbelästigung der Nutzer des Kraftfahrzeugs.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das KSG ausgebildet ist, die Klimaanlage in Abhängigkeit
eines Verdichtertyps und/oder eines Verdampfertyps des Klimatisierungssystems
zu steuern. Durch Berücksichtigung des jeweils verbauten
Verdichter- bzw. Verdampfertyps wird ein besonders hoher Klimatisierungskomfort
bei gleichzeitiger Optimierung des Energiebedarfs des Kraftfahrzeugs
gewährleistet. Zudem können unterschiedliche Baureihen
und Ausstattungslinien des Kraftfahrzeugs besonders einfach berücksichtigt
werden.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das KSG mit einem Schließsystem des Kraftfahrzeugs
gekoppelt ist und ausgebildet ist, die Klimaanlage in Abhängigkeit
eines Betriebszustands des Schließsystems zu steuern. Auf
diese Weise kann bei einem Entriegeln bzw. Öffnen einer Tür
des Kraftfahrzeugs automatisch eine Klimatisierung des Fahrgastinnenraums
vorgenommen werden, wodurch ein besonders hoher Klimatisierungskomfort
gegeben ist.
-
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
einer Klimaanlage eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs,
bei welchem zumindest die Schritte a) Koppeln eines Klimaanlagensteuergeräts
(KSG) mit der Klimaanlage, mit wenigstens einer weiteren Steuereinrichtung
eines von einer Temperierleistung der Klimaanlage abhängigen
Kraftfahrzeugsystems und mit einem Ereignisverfolgungssystem (EVS)
des Kraftfahrzeugs, mittels welchem zumindest eine Änderung
eines Betriebszustands der Klimaanlage nachverfolgbar ist, b) Steuern
der Klimaanlage mittels des KSG in Abhängigkeit von vorgebbaren
Parameterwerten und eines Steuersignals der weiteren Steuereinrichtung
und c) Übermitteln eines Steuersignals mittels des KSG
an das EVS, wobei das Steuersignal den durch die weitere Steuereinrichtung
beeinflussten Betriebszustand der Klimaanlage charakterisiert, durchgeführt
werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es im Gegensatz zum Stand der Technik möglich, Änderungen
des Betriebszustands der Klimaanlage, die durch ein entsprechendes
Steuersignal der weiteren Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs beeinflusst
sind und damit eine unerwünschte Bevormundung des Nutzers
darstellen könnten, nachzuverfolgen. Dies ermöglicht
einen erhöhten Nutzerkomfort, da hierdurch etwaige Irritationen
seitens des Nutzers einfach ausgeräumt bzw. von vornherein
vermieden werden können. Weitere sich ergebende Vorteile
sind aus den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass als EVS eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung (MMS)
verwendet wird, welche ein akustisches und/oder optisches und/oder
haptisches Bedienungssignal erzeugt, das mit dem den Betriebszustand
charakterisierenden Steuersignal korrespondiert. Dies erlaubt eine
unmittelbare Informierung des Nutzers über etwaige, nicht-manuell
vorgenommene Änderungen des Betriebszustands der Klimaanlage.
-
Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn als EVS ein Diagnosesystem
verwendet wird, mittels welchem das den Betriebszustand charakterisierende
Steuersignal gespeichert wird. Dies ermöglicht eine exakte
Nachvollziehung des Betriebszustands der Klimaanlage, wobei zusätzlich
die vorteilhafte Möglichkeit besteht, gegebenenfalls weitere
gespeicherte Parameterwerte weiterer Fahrzeugkomponenten mit auszuwerten.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Dabei zeigen:
-
1 eine
Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem Klimatisierungssystem
gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgestattet
ist;
-
2 ein
Kennliniendiagramm einer Drehzahlsteuerung eines Gebläses
des in 1 gezeigten Klimatisierungssystems in Abhängigkeit
einer Außentemperatur;
-
3 ein
Kennliniendiagramm einer Drehzahlsteuerung eines elektrischen Verdichters
des in 1 gezeigten Klimatisierungssystems in Abhängigkeit
einer korrigierten Außentemperatur;
-
4 ein
Kennliniendiagramm eine funktionellen Zusammenhangs zwischen einer
Drehzahl eines elektrischen Verdichters und einer erforderlichen
Stromstärke I; und
-
5 ein
Kennliniendiagramm einer Drehzahlsteuerung des elektrischen Verdichters
in Abhängigkeit einer Gebläseleistung.
-
1 zeigt
eine Prinzipdarstellung eines Hybrid-Kraftfahrzeugs 10,
welches mit einem Klimatisierungssystem gemäß einem
Ausführungsbeispiel ausgestattet ist. Das Klimatisierungssystem
umfasst eine Klimaanlage 12 und ein Klimaanlagensteuergerät
(KSG) 14. Das KSG 14 ist mit einer Steuereinrichtung 16a einer als
Hochvoltbatterie ausgebildeten Energiespeichereinrichtung 18 für
einen Elektromotor (nicht gezeigt) sowie mit einer Steuereinrichtung 16b eines
Kraftstoffkühlsystems 20 gekoppelt. Sowohl die
Energiespeichereinrichtung 18 als auch das Kraftstoffkühlsystem 20 stellen
dabei Kraftfahrzeugsysteme dar, die von einer Temperierleistung
der Klimaanlage 14 abhängig sind. Die als Hochvoltbatterie
ausgebildete Energiespeichereinrichtung 18 sowie das Kraftstoffkühlsystem 20 werden
somit mit Hilfe der Klimaanlage 12 aktiv gekühlt.
Dazu verfügt das Klimatisierungssystem über einen
zusätzlichen Zweig, der vorzugsweise mit einem elektrischen
Absperrventil (nicht gezeigt) zu- oder abgeschaltet werden kann.
Die Ansteuerung dieses Absperrventils erfolgt mithilfe eines 2-Punkt-Reglers über
die Steuereinrichtung 16a der Energiespeichereinrichtung 18.
Führungsgröße ist hierbei eine von der
Steuereinrichtung 16a erfasste Batterietemperatur der Energiespeichereinrichtung 18.
Die Steuereinrichtung 16a übermittelt den Status
des Absperrventils sowie die Temperatur der Energiespeichereinrichtung 18 an
das KSG 14, damit dieses den Kältemittelbedarf
abschätzen und die Wirksamkeit der Kühlungsfunktion
insbesondere bei kalten Umgebungsbedingungen prüfen kann.
Entsprechendes gilt für das Kraftstoffkühlsystem 20 und
dessen Steuereinrichtung 16b. Eine aktive Kühlungsfunktion
dieser Kraftfahrzeugsysteme ist zusammenfassend nur in Verbindung
mit einer aktivierten Klimaanlage 12 möglich.
-
Wenn
die Klimaanlage 12 in einen aktivierten Betriebszustand
geschaltet ist, sendet das KSG 14 ein entsprechendes Steuersignal
an die Steuereinrichtungen 16a, 16b, um diesen
die Möglichkeit der Kühlung zu signalisieren.
Ist die Klimaanlage 12 nicht einsatzbereit, beispielsweise
aufgrund eines Defekts oder Energiemangels, sendet das KSG 14 ein
entsprechendes Steuersignal an die Steuereinrichtungen 16a, 16b.
Diese schalten daraufhin die zugeordnete Energiespeichereinrichtung 18 bzw.
das Kraftstoffkühlsystem 20 in einen Energiespar-
oder Ruhezustand (Standby-Betriebsmodus), um durch Überhitzung
verursachte Beschädigungen zu verhindern.
-
Das
KSG 14 ist dabei grundsätzlich ausgebildet, einen
Betriebszustand der Klimaanlage 12 in Abhängigkeit
von vorgebbaren Parameterwerten sowie in Abhängigkeit von
Steuersignalen der Steuereinrichtungen 16a, 16b zu
steuern, wobei unter ”Steuern” grundsätzlich
natürlich auch ein geregelter Betrieb zu verstehen ist.
Zusätzlich ist das KSG 14 mit einem Ereignisverfolgungssystem
(EVS) 22 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt und ausgebildet,
ein Steuersignal an das EVS 22 zu übermitteln,
welches den durch die weiteren Steuereinrichtungen 16a, 16b beeinflussten
Betriebszustand der Klimaanlage 14 charakterisiert. Das
EVS 22 umfasst seinerseits eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung
(MMS) 24, die ausgebildet ist, ein optisches und haptisches
Bedienungssignal zu erzeugen, welches mit dem den Betriebszustand
charakterisierenden Steuersignal korrespondiert. Weiterhin umfasst
das EVS 22 ein Diagnosesystem 26, welches ausgebildet
ist, das den Betriebszustand charakterisierende Steuersignal zu
speichern. Das EVS 22 erlaubt es somit, Änderungen des
Betriebszustands der Klimaanlage 12 nachzuverfolgen. Die
genaue Funktionsweise wird dabei im Folgenden näher erläutert
werden. Das KSG 14 ist zusätzlich mit einem Motorsteuergerät
(MSG) 28 einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt
und ausgebildet, die Klimaanlage 12 in Abhängigkeit von
Steuersignalen des MSG 28 zu steuern. Das MSG 28 ist
seinerseits ausgebildet, ein ein Anhalten des Kraftfahrzeugs 10 prognostizierendes
bzw. signalisierendes Steuersignal an das KSG 14 zu übermitteln.
Das KSG 14 ist darüber hinaus mit einer steuerbaren
Umluftklappe 30 sowie mit einem Gebläse 32 gekoppelt
und ausgebildet, die Umluftklappe 30 und das Gebläse 32 in
Abhängigkeit eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs 10 zu
steuern. Schließlich ist das KSG 14 mit einem
Schließsystem 34 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt und
ausgebildet, die Klimaanlage 14 auch unter Berücksichtigung
eines Betriebszustands des Schließsystems 34 zu
steuern. Der Klimaanlage 12 sind ein Verdichter 36 sowie
ein Verdampfer 38 zugeordnet, wobei das KSG 14 ausgebildet
ist, die Klimaanlage 12 in Abhängigkeit des jeweils
verbauten Verdichtertyps bzw. Verdampfertyps zu steuern. Der Verdichter 36 kann
dabei beispielsweise als mechanisch und/oder elektrisch zu betreibender
Verdichter 36, der Verdampfer 38 kann als Serienverdampfer
oder als Speicherverdampfer ausgebildet sein. Der jeweils verbaute
Verdichter- bzw. Verdampfertyp ist in einer Variantencodierung einstellbar,
so dass unterschiedliche Baureihen und Ausstattungslinien des Kraftfahrzeugs 10 besonders
einfach berücksichtigt werden können. Die Kopplungen
zwischen den einzelnen Steuergeräten sind vorzugsweise
mit Hilfe eines Fahrzeugbussystems – beispielsweise eines
CAN-, K-, Flexray-Bussystems oder dergleichen- bewerkstelligt. Dabei
kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die Funktionalitäten
der einzelnen Steuergeräte und -einrichtungen in einem
Gerät integriert sind. Der Austausch von Steuersignalen
erfolgt dann mit Hilfe der jeweils erforderlichen Kommunikationsprotokolle.
Das MSG 28 umfasst eine Start/Stopp-Funktionalität
und kann somit die Brennkraftmaschine zur Optimierung des Kraftstoffbedarfs
des Kraftfahrzeugs 10 situationsabhängig starten
bzw. stoppen. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass die Start/Stopp-Funktionalität ebenfalls
in einer Variantencodierung generell aktivierbar oder deaktivierbar
ist, um eine vorteilhafte und kostensenkende Rückwärtskompatibilität
des MSG 28 sicherzustellen. Das Klimatisierungssystem bzw.
die Klimaanlage 12 wird vorzugsweise in einem sogenannten
Reheat-Betrieb, d. h. im Entfeuchtungsbetrieb betrieben. Allgemein
ist das KSG 14 derart ausgelegt, dass es während
jeder Stopp-Phase der Brennkraftmaschine die Klimaanlage 12 derart
steuert, dass ein Nutzer des Kraftfahrzeugs 10 keine oder
möglichst geringe Komfort-Einschränkungen wahrnehmen
kann.
-
Wenn
ein mechanischer Verdichter 36 und ein Speicherverdampfer 38 verbaut
sind, wird das KSG 14 während Stopp-Phasen der
Brennkraftmaschine von der MSG 28 mit einem Drehmoment-Wert
von ”0 Nm” bedient. Das MSG 28 erkennt
den Stopp-Modus anhand einer Drehzahl < 250 1/min der Brennkraftmaschine. Umgekehrt
wird das Starten der Brennkraftmaschine anhand einer Drehzahl > 400 1/min erkannt.
Da der Verdichter 36 bei gestoppter Brennkraftmaschine
nicht angetrieben werden kann, sendet das KSG 14 während der
Stopp-Phasen ein entsprechendes Steuersignal mit dem Wert ”0”,
um einen Stopp-Zustand des Verdichters 36 zu signalisieren.
Bei einem Starten der Brennkraftmaschine wird der Verdichter 36 in üblicher
Weise wieder angetrieben. Ist ein elektrischer Verdichter 36 verbaut,
wird die Drehmomentbegrenzungsvorgabe ”0 Nm” des
MSG 28 vom KSG 14 ignoriert.
-
Wenn
ein Nutzer des Kraftfahrzeugs 10 die Klimaanlage 12 manuell
mittels der MMS 24 – beispielsweise über
ein mechanisches oder virtuelles Schalterelement- deaktiviert, sendet
das KSG 14 ein den deaktivierten Betriebszustand der Klimaanlage 12 charakterisierendes
Steuersignal an die MMS 24. Hierdurch kann beispielsweise
auf einem Bildschirm der MMS 24 AC_OFF” angezeigt
werden, wodurch eine unmittelbare Informa tion des Nutzers über
den momentanen Betriebszustand gegeben ist. Bei deaktivierter Klimaanlage 12 sendet
das KSG 14 ein ein Stoppen der Brennkraftmaschine erlaubendes
Steuersignal an das MSG 28. Ist hingegen ein DEFROST-Programm
des Klimatisierungssystems aktiviert und eine Kühlwassertemperatur
der Brennkraftmaschine T_Mot < 80°C,
sendet das KSG 14 ein ein Starten der Brennkraftmaschine
forderndes bzw. ein Stoppen verbietendes Steuersignal an das MSG 28,
da Enteisung bzw. Beschlagentfernung von Fahrzeugscheiben aus Sicherheitsaspekten
eine hohe Priorität besitzen. Ist T_Mot > 80°C, sendet
das KSG 14 ein ein Stoppen der Brennkraftmaschine erlaubendes
Steuersignal an das MSG 28, da in diesem Fall genügend Wärmeenergie
für die DEFROST-Funktion zur Verfügung steht.
Ein eingeregelter Zustand ist dabei dann erreicht, wenn T_Mot > 80°C ist,
alle Regelabweichungen der mittels dem Gebläse 32 geförderten
Luft und die Regelabweichung der Temperatur des Verdampfers 38 innerhalb
eines definierten Bereiches liegen. Im Winter bzw. bei sehr kalter
Verdampfertemperatur kann der Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine
grundsätzlich zugelassen werden. Bei einem verbauten elektrischen
Verdampfer 38 muss die Regelabweichung der Verdampfertemperatur
hingegen nicht berücksichtigt werden. Die Verantwortung
für die Energieversorgung des elektrischen Verdampfers 38 wird
daher vorzugsweise vom Energiemanagement des Kraftfahrzeugs 10 unter
Berücksichtigung des Ladezustands der Energiespeichereinrichtung 18 übernommen.
-
Wenn
der Nutzer des Kraftfahrzeugs 10 die Klimaanlage 12 manuell
mittels der MMS 24 deaktiviert hat, jedoch wenigstens eine
der beiden Steuereinrichtungen 16a, 16b einen
Kühlungsbedarf ihres zugeordneten Kraftfahrzeugsystems
feststellt, sendet die betreffende Steuereinrichtung 16a bzw. 16b ein
ein Aktivieren der Klimaanlage 12 signalisierendes Steuersignal
an das KSG 14. Dieses schaltet dann die Klimaanlage 12 wieder
in den zuvor gespeicherten, aktivierten Betriebsmodus und übermittelt
ein entsprechendes Steuersignal an das EVS 22. Hierauf ändert
die MMS 24 ihren Anzeige- und Bedienzustand entsprechend
und zeigt beispielsweise ”AC_ON” auf dem Bildschirm
an bzw. ändert den Schaltzustand des zugeordneten Schalterelements.
Zusätzlich speichert das Diagnosesystem 26 das
den Betriebsmodus charakterisierende Steuersignal. Dabei kann vorgesehen
sein, dass das Diagnosesystem 26 das Steuersignal zusammen
mit einem Kilometerstand des Kraftfahrzeugs 10 speichert,
bei welchem die Änderung des Betriebsmodus vorgenommen
wurde.
-
Das
KSG 14 sendet zusammenfassend dann ein Freigabesignal an
das MSG 28, wenn die Brennkraftmaschine aus Sicht des Klimatisierungssystems
abgeschaltet werden kann. Umgekehrt sendet das KSG 14 dann
ein Anforderungssignal an das MSG 28, wenn die Brennkraftmaschine
aus Sicht des Klimatisierungssystems nicht abgeschaltet werden darf
bzw. erneut gestartet werden muss. Zusätzlich können
die Steuereinrichtungen 16a, 16b eine Änderung
des Betriebsmodus der Klimaanlage 12 entgegen der manuellen
Einstellung eines Nutzers anfordern.
-
Wird
ein Defekt des Klimatisierungssystems bzw. der Klimaanlage 12 – beispielsweise
ein Leck oder ein defekter Kältemittelsensor – erkannt,
stoppt das KSG 14 die Klimaanlage 12 vorzugsweise
dauerhaft und sendet ein entsprechendes Steuersignal an das EVS 22,
so dass die MMS 24 ihren Anzeige- und Bedienstatus ändert
und ein Eintrag im Diagnosesystem 26 hinterlegt wird. Der
Nutzer kann auf diese Weise beispielsweise zum Aufsuchen einer Werkstatt
aufgefordert werden.
-
Damit
ein Geräusch des Gebläses 32 des Klimatisierungssystems
während eines Stopp-Modus der Brennkraftmaschine nach oben
hin begrenzt wird, erfolgt mittels des KSG 14 eine entsprechende
prozentuale Begrenzung der Solldrehzahl D des Gebläses 32 in
Abhängigkeit einer Außentemperatur temp des Kraftfahrzeugs 10. 2 zeigt
ein hierzu geeignetes Kennliniendiagramm einer Drehzahlsteuerung
des Gebläses 32.
-
Die
Kennlinie 40 wird nach einem durch das MSG 28 signalisierten
Starten der Brennkraftmaschine mittels des KSG 14 parallel
nach oben verschoben, bis jeder Punkt auf 100% steht.
-
Wenn
das Klimatisierungssystem einen elektrischen Verdichter 36 umfasst
und dieser in der Variantencodierung entsprechend freigeschaltet
ist, wird der Verdichter 36 beim ersten ”Zündung
Ein”-Signal zur Vermeidung hoher Belastungen des Stromkreises
des Kraftfahrzeugs 10 vorzugsweise nur mit einer gewissen zeitlichen
Verzögerung bzw. erst beim Erreichen einer Mindestdrehzahl
der Brennkraftmaschine angesteuert, sofern nicht in der Variantencodierung
zusätzlich eine ”Komfortöffnungs-Klimatisierungs-Funktion” freigeschaltet
ist, bei welcher die Klimaanlage 12 zusätzlich
in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Schließsystems 34 gesteuert
wird. In diesem Fall, welcher im Folgenden näher erläutert
werden wird, verfügt das Klimatisierungssystem über
eine Standlüftungs- bzw. Standklimatisierungsfunktionalität.
Bei eingestecktem Zündschlüssel bzw. bei in die
sog. ”Radiostellung” geschalteter Zündung
wird der elektrische Verdichter 36 vorzugsweise nicht angesteuert.
-
Das
KSG 14 sendet nach dem Aktivieren des Verdichters 36 ein
Einschaltsignal, die gewünschte Soll-Drehzahl sowie den
momentanen Kältemitteldruck an den elektrischen Verdichter 36.
Der Verdichter 36 sendet umgekehrt seinen Betriebszustand
sowie seine Ist-Drehzahl zurück an das KSG 14.
Liegt eine interne Übertemperatur oder eine Unterspannung
des Verdichters 36 vor, sendet dieser zur Verhinderung
von Beschädigungen oder Betriebsstörungen ein
Drehzahlbegrenzungssignal an das KSG 14. Ebenso kann vorgesehen sein,
dass bei einem internen Überdruck des Verdichters 36 die
vom KSG 14 vorgegebene Solldrehzahl so lange abgesenkt
wird, bis sich wieder ein Druck innerhalb des tolerierbaren Bereichs
einstellt. Anschließend kann vorteilhaft über
eine Sanftanlauframpe über eine Zeit t von x Sekunden wieder
auf die gewünschte Solldrehzahl geregelt werden, um die
Anforderungen der Hochruckabregelung sowie weiterer Elektrikkomponenten
des Kraftfahrzeugs 10 zu berücksichtigen. Der
Wert x kann anhand einer in 3 gezeigten
Kennlinie 42 in Abhängigkeit der Außentemperatur
temp ermittelt werden. Bei moderaten Außentemperaturen
temp hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Verdichter 36 schneller
anläuft, damit Feuchtigkeit in der Klimaanlage 12 möglichst
schnell ausgeschieden wird. Anstelle der Außentemperatur
temp kann auch eine korrigierte Temperatur ta_korr verwendet werden,
bei welcher beispielsweise zusätzlich ein Sonnenstand berücksichtigt
ist.
-
Bis 20 Sekunden
nach einem Starten der Brennkraftmaschine wird die vom KSG 14 vorgegebene
Solldrehzahl des elektrisch betriebenen Verdichters 36 bei
etwa 2000 U/min ”gedeckelt” und danach mit der
Rampe sanft angefahren, da es bei Warmstarts zu einem zeitverzögerten
Anlaufen eines elektrischen Sauglüfters kommt. Solange
die erforderliche elektrische Energie ausreichend vorhanden ist,
wird die Soll-Drehzahl vom Verdichter 36 direkt eingestellt.
Sowohl der aktuelle Status sowie die aktuelle Ist-Drehzahl werden
an das KSG 14 übermittelt. 4 zeigt
hierzu eine Kennlinie 44 zum Herstellen eines funktionellen
Zusammenhangs zwischen der Drehzahl D des elektrischen Verdichters 36 und
der jeweils benötigten Stromstärke I.
-
Überschreitet
der Stromverbrauch des elektrischen Verdichters 36 die
vom Energiemanagement vorgegebenen Grenzwerte oder wird das Spannungsniveau
des Energiespeicherelements 18 kritisch, wird der Verdichter 36 abgeregelt.
Der Verdichter 36 sendet in diesen Abregelungs-Fällen
entsprechende Fehlersignale an das KSG 14. Beim Ausschalten
der Zündung des Kraftfahrzeugs 10 (Klemme 15 ”Aus”)
wird der Verdichter 36 ebenfalls ausgeschaltet. Hierzu
sendet das KSG 14 eine Ausschaltanforderung an den elektrischen
Verdichter 36. Der Drehzahl-Sollwert wird daraufhin, beginnend
vom aktuellen Wert über die Zeit t bis auf Null heruntergeregelt,
um einen Sanftauslauf zu erhalten. Als sonstige Ausschalt- bzw.
Abregelungsbedingungen können eine Motortemperatur, ein
Kältemitteldruck oder eine Verdampfertemperatur bzw. während
der Fertigung des Kraftfahrzeugs 10 ein signalisierter
Standby-Modus verwendet werden.
-
Um
einen weiter verbesserten Komforteindruck für Nutzer des
Kraftfahrzeugs 10 zu erzielen, wird mittels des KSG 14 eine
Begrenzung der Soll-Drehzahl bei gestoppter Brennkraftmaschine und
bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten durchgeführt. Die zur
Drehzahlsteuerung des elektrischen Verdichters 36 in Abhängigkeit einer
Gebläseleistung P verwendbare und aus 5 zu
entnehmende Kennlinie 46 kann parallel nach oben und unten
verschoben werden. Die Kennlinie 46 gilt für Fahrgeschwindigkeit
von 0 km/h. Bei 70 km/h ist keine Begrenzung der Gebläseleistung
P mehr wirksam. Zwischen 0 km/h und 70 km/h wird die jeweilige Soll-Drehzahl
durch Interpolieren ermittelt.
-
Wenn
das Klimatisierungssystem über eine Standlüftungs-
bzw. Standklimatisierungsfunktionalität verfügt, übermittelt
das Schließsystem 34 ein entsprechendes Steuersignal
an das KSG 14, sobald ein Nutzer des Kraftfahrzeugs 10 dieses
entriegelt bzw. fernentriegelt. Das KSG 14 führt
hierauf eine Standlüftungsfunktion durch und steuert das
Gebläse 32 an. Falls ein elektrisch betreibbarer
Verdichter 36 verbaut ist und das Energiespeicherelement 18 eine
zu dessen Betrieb ausreichende Energiemenge bereitstellen kann,
steuert das KSG 14 auf Wunsch oder bei Bedarf zusätzlich
den Verdichter 36 an, so dass auch eine Standklimatisierungsfunktionalität
darstellbar ist. Das Schließsystem 34 kann gegebenenfalls
in Abhängigkeit der momentanen Außentemperatur
temp zusätzlich ein Steuersignal an ein Fensteröffnungssystem übermitteln,
um zur Verbesserung des Luftaustauschs automatisch die Fenster zu öffnen.
Die Funktion wird beendet, wenn das KSG 14 vom MSG 28 das
den Start der Brennkraftmaschine signalisierende Steuersignal empfängt
oder wenn der Nutzer das Kraftfahrzeug 10 mittels des Schließsystems 34 wieder
verriegelt, ohne die Brennkraftmaschine gestartet zu haben. Falls
das Energiespeischerelement 18 nicht oder nicht mehr über
einen ausreichenden Ladezustand verfügt, wird der Verdichter 36 mittels
des KSG 14 über eine Rampe abgeregelt, um ein
sicheres Starten der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
-
Wenn
das Klimatisierungssystem über einen als Speicherverdampfer
ausgebildeten Verdampfer 38 verfügt, sendet das
MSG 28 bereits kurz bevor ein Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 eintritt
ein ein Anhalten des Kraftfahrzeugs 10 prognostizierendes
Steuersignal an das KSG 14, damit die Geräuschänderung
einer Umluftschaltung des Klimaanlagensystems weniger auffällt.
Das KSG 14 schließt daraufhin die Umluftklappe 30 und
schaltet auf einen 100% Umluft-Betrieb um, um den Verdampfer 38 nicht
unnötig mit zu warmer bzw. zu feuchter Außenluft
zu belasten und die Dauer des Stopps der Brennkraftmaschine möglichst
lange aufrecht erhalten zu können. Ziel ist es dabei stets,
die Temperatur vor dem Verdampfer 38 möglichst
gering zu halten. Wenn das Kraftfahrzeug 10 tatsächlich
anhält, bleibt die Umluftklappe 30 in der 100%-Umluft-Stellung.
Sobald die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird, sendet das
MSG 28 ein entsprechendes Steuersignal an das KSG 14.
Die Umluftklappe 30 verlässt daraufhin sofort
die 100%-Stellung und wird in eine jeweils vorgegebene Stellung
bewegt. Wenn das Kraftfahrzeug 10 entgegen der Prognose
nicht stoppt und die Brennkraftmaschine weiterläuft, verlässt
die Umluftklappe 30 daraufhin sofort die 100%-Stellung
und wird in die vom KSG 14 vorgegebene Stellung bewegt.
-
Um
eine optimale Beladung des als Speicherverdampfer ausgebildeten
Verdampfers
38 nach dem Starten der Brennkraftmaschine
sicherzustellen, sendet das KSG
14 für eine vorbestimmte
Zeitdauer t das ein Starten der Brennkraftmaschine fordernde Steuersignal.
Die Zeitdauer t kann dabei abhängig von der Außentemperatur
temp des Kraftfahrzeugs gewählt werden. Einen diesbezüglichen Überblick
gibt Tabelle 1. Tabelle 1
| temp
[°C] | t
[s] |
| < 20°C | 5 |
| 20°C <= temp < 25°C | 5 |
| 25°C <= temp < 30°C | 5 |
| >= 30°C | 5 |
-
Während
der Zeitdauer t senkt das KSG
14 die Solltemperatur des
Verdampfers
38 auf etwa 3°C ab. Nach dem Ablaufen
der Zeitdauer t wird die Solltemperatur des Verdampfers
38 mit
einer Hochlauframpe auf etwa 4°C hochgerechnet. Bei Kraftfahrzeugen
10 mit
einem elektrischen Verdampfer
38 wird die Solltemperatur
nicht abgesenkt. Der Zeitzähler des KSG
14 startet,
sobald die Ist-Temperatur des Verdampfers
38 <= 3°C wird.
Während die Zeitdauer t abläuft, sendet das KSG
14 ein
den deaktivierten Betriebszustand der Klimaanlage
12 charakterisierendes
Steuersignal. Nach Ablauf der Zeitdauer t sendet das KSG
14 ein
den aktivierten Betriebszustand der Klimaanlage
12 charakterisierendes
Steuersignal, sofern die weiteren hierfür erforderlichen
Bedingungen erfüllt sind. Aufgrund des begrenzten Kältespeichervermögens
des als Speicherverdampfer ausgebildeten Verdampfers
38 wird
der Stopp-Modus der Brennkraftmaschine vorteilhafterweise oberhalb einer
bestimmten Außentemperaturschwelle nicht mehr zugelassen.
Alternativ kann anstelle der Außentemperatur temp auch
ein um eine Schaltschwelle x korrigierter Temperaturwert ta_korr
verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann – wie
aus Tabelle 2 entnehmbar – bei Nacht die Schaltschwelle
x um den Offset-Wert 5 Kelvin angehoben werden. Zum Erkennen der
Nacht kann ein Sonnenpositionssensor verwendet werden. Tabelle 2
| ta_korr
(Tag) | ta_Korr
(Nacht) |
| 27°C | 32°C |
| 30°C
(mechanischer Verdichter 36°C) | 35°C
(mechanischer Verdichter 36°C) |
| 33°C | 38°C |
| 80°C
(elektrischer Verdichter 36°C) | 80°C
(elektrischer Verdichter 36°C) |
-
Um
zu verhindern, dass bei manuellen Änderungen von Parameterwerten
der Klimaanlage
12 mittels der MMS
24 der Stopp-Modus
der Brennkraftmaschine vorzeitig beendet wird, werden die vorgenommenen Änderungen
frühestens 10 Sekunden nach der letzten Änderung
ausgewertet. Einen Überblick hierzu gibt Tabelle 3. Tabelle 3
| Manuelle Änderung | Auswerten
erst nach 10 s | Keine
Verzögerung der Auswertung |
| AUTOmatik
ein/aus | x | |
| Temperatur
wärmer oder kälter | x | |
| Gebläse
(jegliche Änderung) | x | |
| DEFrost
Sonderfunktion ein/aus | x | |
| Umluft
ein/aus | x | |
| OFF
ein/aus | | x |
| Heckscheibenheizung
ein/aus | | x |
| Luftverteilung
(jegliche Änderung) | x | |
| MONO-Modus
ein/aus | x | |
| Fußraumtemperatur
(jegliche Änderung) | x | |
| Luftstrom
(jegliche Änderung) | x | |
| FOND-Fernsteuerung
(jegliche Änderung) | x | |
-
Um
die Dauer eines Stopps der Brennkraftmaschine möglichst
lange aufrecht erhalten zu können, schaltet das KSG 14 das
Gebläse 32 bei einem prognostizierten Stopp des
Kraftfahrzeugs 10 bzw. der Brennkraftmaschine und während
diese Stopp-Phase anhält auf einen reduzierten Luftmassenstrom
um. Diese Funktion ist vorzugsweise über die Variantencodierung
abschaltbar. Alternativ oder zusätzlich ist ein Faktor
der Reduzierung des Luftmassenstroms, welcher beispielsweise zwischen
1,0 und 0,7 gewählt sein kann, über die Variantencodierung
einstellbar und wird für alle Luftmassenstrom-Vorgaben
des Gebläses 32 angewendet. Die Reduzierung des
Luftmassenstroms kann dabei schrittweise über eine Rampe
vorgenommen werden, bis der gewünschte Faktor erreicht
ist. Umgekehrt kann das Gebläse 32 bei einem erneuten
Starten der Brennkraftmaschine mittels des KSG 14 über
eine Rampe wieder auf den vorgegebenen Luftmassenstrom hochgeregelt werden.
Wenn das Kraftfahrzeug 10 entgegen der Prognose des MSG 28 nicht
stoppt und die Brennkraftmaschine weiterläuft wird der
Luftmassenstrom über eine Rampe wieder auf den vorgegebenen
Wert geschaltet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 112005000060
T5 [0002]