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DE102005022210B4 - Verfahren zum Betreiben eines Klimakomressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Klimakomressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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DE102005022210B4
DE102005022210B4 DE102005022210A DE102005022210A DE102005022210B4 DE 102005022210 B4 DE102005022210 B4 DE 102005022210B4 DE 102005022210 A DE102005022210 A DE 102005022210A DE 102005022210 A DE102005022210 A DE 102005022210A DE 102005022210 B4 DE102005022210 B4 DE 102005022210B4
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internal combustion
combustion engine
air conditioning
electric motor
conditioning compressor
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Jens Papajewski
Sascha Burgert
Thomas Kamla
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Original Assignee
Audi AG
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,
bei dem ein mit wenigstens einem Elektro-Energiespeicher (11) verbundener Elektromotor (9) so in einen von der Brennkraftmaschine (2) zu einem Getriebe (3) geführten Antriebsstrang (1) integriert ist, dass der Antriebsstrang (1) zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Getriebe (3) eine Zwischenwelle (4) aufweist, die mittels einer ersten schaltbaren Kupplung (5) von der Brennkraftmaschine (2) und mittels einer zweiten schaltbaren Kupplung (6) vom Getriebe (3) ab- und ankuppelbar ist und mit der der Elektromotor (9) und der Klimakompressor (10) antriebsverbunden sind, und
wobei das Kraftfahrzeug eine Regel-/Steuereinrichtung (16) aufweist, die mit der Brennkraftmaschine (2), dem Elektromotor (9), dem Getriebe (3) und den beiden Kupplungen (5, 6) so verbunden ist, dass bei abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) und eingeschalteter Klimaanlage die erste Kupplung (5) und die zweite Kupplung (6) geöffnet sind, so dass der Klimakompressor (10) mittels des Elektromotors (9) angetrieben wird,...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 1.
  • Eine aus der DE 195 13 710 A1 bekannte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug weist einen Klimakompressor auf, der mittels einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges oder mittels eines Elektromotors, der mit wenigstens einem Elektro-Energiespeicher verbunden ist, antreibbar ist. Konkret geht hier eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über eine erste Kupplung zu einem Getriebe, für den Antrieb des Kraftfahrzeuges. Auf der dem Getriebe gegenüberliegenden Seite der Brennkraftmaschine ist der Klimakompressor angeordnet, der über eine zweite Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden werden kann. Zudem kann mittels einer dritten Kupplung ein Elektromotor mit dem Klimakompressor verbunden werden, wobei der Elektromotor mit elektrischen Leitungen mit einer Batterie als Elektro-Energiespeicher verbunden ist. Der Klimakompressor ist in allgemein bekannter Weise in einen Arbeitsmittelkreislauf der Klimaanlage eingebunden, in dem neben dem Klimakompressor ein Kondensator, ein Expansionsorgan und ein Verdampfer angeordnet sind. Ist die Klimaanlage eingeschaltet, die Brennkraftmaschine aber ausgeschaltet, so wird die zweite Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Klimakompressor geöffnet und zugleich die dritte Kupplung zwischen dem Klimakompressor und dem Elektromotor geschlossen. Somit kann trotz der stillstehenden Brennkraftmaschine der Klimakompressor mittels des Elektromotors angetrieben werden. Sind die Klimaanlage und zugleich die Brennkraftmaschine eingeschaltet, so ist die zweite Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Klimakompressor geschlossen und die dritte Kupplung zwischen dem Klimakompressor und dem Elektromotor geöffnet, so dass der Klimakompressor mittels der laufenden Brennkraftmaschine angetrieben wird. Wird die Klimaanlage ausgeschaltet, so können sowohl die zweite Kupplung als auch die dritte Kupplung geöffnet werden, so dass der Klimakompressor nicht mehr angetrieben wird.
  • In der EP 1 213 166 B1 ist ebenfalls eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der ein Klimakompressor mittels einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges oder mittels eines Elektromotors angetrieben werden kann. Hier weist der Klimakompressor zwei Riemenscheiben auf, wobei die eine mittels eines Riemens mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und die andere mittels eines Riemens mit dem Elektromotor verbunden ist. Zudem ist eine Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des Klimakompressors vorgesehen, mittels der in Abhängigkeit vorgegebener Randbedingungen der Antrieb des Klimakompressors zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor umgeschalten werden kann.
  • Aus der DE 100 11 343 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Nebenaggregat bekannt, bei dem eine Innenraumklimatisierung auch dann möglich ist, wenn mittels der dort gezeigten elektrischen Maschine das Fahrzeug angetrieben wird und gleichzeitig mittels geschlossener erster Kupplung die Antriebsmaschine geschleppt wird. Steht das Fahrzeug, beispielsweise vor einer Ampel oder im Stau, und ist die Antriebsmaschine abgeschaltet, so ist bei offener erster Kupplung und zumindest teilweise geladener Akkumulatorbatterie ein elektrischer Antrieb des Klimakompressors und damit eine sogenannte Standklimatisierung mittels der elektrischen Maschine möglich. Darüber hinaus soll auch ein rein mechanischer Antrieb des Nebenaggregats bzw. des Klimakompressors durch die Antriebsmaschine möglich sein, beispielsweise wenn die Akkumulatorbatterie nur gering oder gar nicht aufgeladen ist, um auch auf diese Weise eine sogenannte Standklimatisierung zu ermöglichen.
  • Aus der DE 102 03 259 A1 ist es bekannt, dass ein als Elektromotor fungierender Startergenerator vom Motor und Getriebe getrennt werden kann, um einen Klimakompressor anzutreiben. Weiter wird ein Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt, der einen nockenwellenlosen Ventilantrieb aufweist, wobei der Antrieb eines integrierten Startergenerators auf der Vorderseite des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Dieser Antrieb wird zeitweise direkt mit der Kurbelwelle verbunden. Damit soll zum Beispiel beim Motorstillstand der Klimakompressor weiter betrieben werden können. Weitere Aussagen zum Betrieb der Klimaanlage bzw. des Klimakompressors werden hier nicht gemacht.
  • Die DE 199 31 963 A1 betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine an der Antriebswelle auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite des Antriebsaggregates angeordnet ist. Die elektrische Maschine ist hier als Starter/Generator-Einheit ausgestaltet, der in einem ersten Betriebsmodus Energie zum Starten des Antriebsaggregates zugeführt wird und die in einem zweiten Betriebsmodus nach dem Start eines Antriebsaggregates selber Energie zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern liefert. Der Rotor der elektrischen Maschine ist über eine Kupplung mit der Antriebswelle gekoppelt. Weiter ist die als Starter/Generator-Einheit ausgestaltete elektrische Maschine mit einem Riementrieb zum Antrieb einer mechanisch anzutreibenden Einheit verbunden, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche bei Stillstand des Antriebsaggregates die Kupplung derart betätigt, dass die Verbindung zwischen dem Rotor und der Antriebswelle gelöst ist, während der Rotor kraft schlüssig mit dem Riementrieb verbunden ist. In diesem Fall wird dem Starter elektrische Energie von einer Batterie zugeführt, um einen Klimakompressor über den Rotor der somit im ersten Betriebsmodus betriebenen elektrischen Maschine und den Riementrieb anzutreiben.
  • Weiter ist aus der DE 696 30 183 T2 eine Steuervorrichtung an einem Hybridfahrzeug bekannt, bei der die Brennkraftmaschine über eine mechanische Verbindung mit dem Getriebe gekoppelt und dazwischen eine Kupplung angeordnet ist. Ein Elektromotor ist nicht im Antriebsstrang integriert, sondern seitlich versetzt zum Antriebsstrang angeordnet. Konkret ist hier bereits vor einer Lasterhöhung am Fahrzeug die Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb – zusätzlich zum Elektromotor – zuschaltbar.
  • Ferner ist aus der DE 198 07 326 A1 eine Verdichter-Steuervorrichtung für Kraftfahrzeugklimaanlagen bekannt, mittels der die Umgebungstemperaturbedingungen des Fahrzeugs ermittelt werden können, wobei zusätzlich eine erforderliche Klimatisierungskapazität in Übereinstimmung mit den Umgebungsluftbedingungen ermittelt wird. Ferner ist eine weitere Einrichtung vorgesehen, die die Antriebsenergie von dem Motor zu dem Verdichter überträgt, wenn die erforderlich Kühlkapazität größer als eine Bezugskapazität ist, und die die Antriebsenergie von dem Elektromotor zu dem Verdichter überträgt, wenn die erforderliche Kühlkapazität nicht größer als die Bezugskapazität ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine funktionssichere Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges, möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß Anspruch 1 ist wenigstens ein mit wenigstens einem Elektro-Energiespeicher verbundener Elektromotor so in einen von der Brennkraftmaschine zu einem Getriebe geführten Antriebsstrang integriert, dass der Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eine Zwischenwelle aufweist, die mittels einer ersten schaltbaren Kupplung von der Brennkraftmaschine und mittels einer zweiten schaltbaren Kupplung vom Getriebe ab- und ankuppelbar ist und mit der der Elektromotor und der Klimakompressor antriebsverbunden sind. Zudem weist das Kraftfahrzeug eine Regel-/Steuereinrichtung auf, die mit der Brennkraftmaschine, dem Elektromotor, dem Getriebe, und den beiden Kupplungen verbundendergestalt ist, dass bei abgeschalteter Brennkraftmaschine und eingeschalteter Klimaanlage die erste Kupplung und die zweite Kupplung geöffnet sind, so dass der Klimakompressor mittels des Elektromotors angetrieben wird.
  • Weiter wird mittels einer mit der Regel-/Steuereinrichtung gekoppelten Energiemanagementeinrichtung ein Energiespeicher-Ladezustand des dem Elektromotor zugeordneten Elektro-Energiespeichers ermittelt. Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine und eingeschalteter Klimaanlage werden bei einem Energiespeicher-Ladezustand größer eines vorgegebenen ersten Mindest-Ladeschwellwertes die beiden Kupplungen geöffnet und der Klimakompressor wird mittels des Elektromotors angetrieben. Bei Erreichen eines Energiespeicher-Ladezustandes, der einem vorgegebenen Minimal-Ladeschwellwert, der kleiner als der Mindest-Ladeschwellwert ist, entspricht, wird die erste Kupplung geschlossen und die Brennkraftmaschine wird mittels des Elektromotors gestartet, so dass der Klimakompressor mittels der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei der Minimal-Ladeschwellwert so gewählt ist, dass die bei diesem noch im Elektro-Energiespeicher zur Verfügung stehende elektrische Energie ausreichend für den Start der Brennkraftmaschine mittels des Elektromotors ist, und wobei die Motorlast der Brennkraftmaschine beim Brennkraftmaschinenantrieb in Abhängigkeit von der Lastanforderung des Kli makompressors dergestalt angepasst wird, dass, wenn die Lastanforderung des Klimakompressors geringer als die angebotene Last ist, entweder einzelne Zylinder oder Zylinderbänke der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden oder der durch die Brennkraftmaschine ebenfalls angetriebene Elektromotor als Generator eine Energieaufladung des Elektro-Energiespeichers bewirkt. Zudem wird bei Überschreiten des ersten Mindest-Ladeschwellwertes des Energiespeicher-Ladezustandes die Brennkraftmaschine ausgeschaltet und der Klimakompressor wieder mittels des Elektromotors angetrieben.
  • Vorteilhaft bei diesem Betriebsverfahren für die Klimaanlage ist, dass zu jedem Zeitpunkt sichergestellt ist, dass die Klimaanlage bzw. der Klimakompressor in gewünschter Weise angetrieben werden kann. Wird bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine die Klimaanlage eingeschalten, so kann beispielsweise mittels Sensoreinrichtungen eine Erfassung der aktuellen klimatischen Randbedingungen stattfinden und daraus folgend eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums eingeleitet werden.
  • Besteht die Möglichkeit, dass die Brennkraftmaschine mehr Leistung abgibt als vom Klimakompressor benötigt wird, so kann durch den dann als Generator wirkenden Elektromotor der dem Elektromotor zugeordnete Elektro-Energiespeicher wieder aufgeladen werden. Dieser Ladevorgang erfolgt solange, bis der aktuelle Energiespeicher-Ladezustand größer als der erste Mindest-Ladeschwellwert ist. Nun kann die Brennkraftmaschine wieder abgeschaltet werden und die erste Kupplung wird wieder geöffnet, so dass der weitere Antrieb des Klimakompressors mittels des Elektromotors erfolgt. Diese Funktionsweise kann bis zum Erreichen des gewünschten Temperaturniveaus im Fahrzeuginnenraum bzw. bis zu einem Ausschalten der Klimaanlage alternierend durchgeführt werden. Ein Starten der Brennkraftmaschine und insbesondere ein damit verbundener Fahrtbeginn des Kraftfahrzeuges bedingt ebenfalls eine Umschaltung des Antriebs des Klimakompressors vom Elektromotor auf die Brennkraftmaschine. Zudem wird im normalen Fahrbetrieb der Elektro-Energiespeicher durch regeneratives, generatorisches Bremsen mit dem Elektromotor oder durch eine Lastpunktanhebung der Brennkraftmaschine aufgeladen. Das o. a. Verfahren zum Betreiben der Klimaanlage kann auch bei anderer trieblicher Anordnung des Klimakompressors und des Elektromotors angewandt werden, wobei grundsätzlich die Möglichkeit des Startens der Brennkraftmaschine mittels des Elektromotors bei Erreichen des vorgegebenen Minimal-Ladeschwellwertes des Energiespeicher-Ladezustands möglich sein muss.
  • Gemäß Anspruch 2 werden bei auf Grund eines Start/Stop-Betriebes des Kraftfahrzeuges abgeschalteter Brennkraftmaschine und eingeschalteter Klimaanlage bei einem Energiespeicher-Ladezustand größer eines vorgegebenen zweiten Mindest-Ladeschwellwertes, der kleiner als der erste Mindest-Ladeschwellwert ist, die beiden Kupplungen geöffnet und der Klimakompressor wird mittels des Elektromotors angetrieben. Bei einem aufgrund des Start/Stop-Betriebes Wiedereinschalten der Brennkraftmaschine werden die beiden Kupplungen geschlossen und der Klimakompressor wird wieder von der Brennkraftmaschine angetrieben. Unter einem Start/Stop-Betrieb des Kraftfahrzeuges wird hier verstanden, dass bei Stillstandsphasen des Kraftfahrzeuges während des Fahrbetriebes, beispielsweise bei einem Halt an einer roten Ampel oder einer geschlossenen Bahnschranke, die Brennkraftmaschine ausgeschaltet wird, um dadurch einerseits den Komfort für die Fahrzeuginsassen zu erhöhen und andererseits eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauches zu erreichen. Beim Fortsetzen der Fahrt des Kraftfahrzeuges, d. h. beim Umschalten der Ampel auf grün bzw. beim Öffnen der Bahnschranke, wird beispielsweise das Bremspedal als Trigger verwendet dergestalt, dass beim Lösen der Bremse die Brennkraftmaschine automatisch wieder gestartet wird. Ist die Klimaanlage während einer solchen Stillstandsphase mit abgeschalteter Brennkraftmaschine eingeschaltet, so werden mittels der Regel-/Steuereinrichtung die beiden Kupplungen geöffnet und der Klimakompressor wird durch den Elektromotor angetrieben, so dass trotz dieser Stillstandsphase keine Antriebsunterbrechung des Klimakompressors erfolgt. Da derartige Stillstandsphasen üblicherweise nur eine geringe Zeitdauer in Anspruch nehmen, kann der zweite Mindest-Ladeschwellwert kleiner als der erste Mindest-Ladeschwellwert angesetzt werden, da bis zum Erreichen des vorgegebenen Minimal-Ladeschwellwertes, bei dem automatisch mittels des Elektromotors die Brennkraftmaschine gestartet wird, ausreichend elektrische Energie für den Elektromotor zur Verfügung steht. Im anschließenden Fahrbetrieb kann der Elektro-Energiespeicher durch den als Generator eingesetzten Elektromotor wieder aufgeladen werden, so dass in der nächsten Stillstandsphase der Energiespeicher-Ladezustand mindestens den zweiten Mindest-Ladeschwellwert überschreitet.
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass mit einer derartigen Klimaanlage auf einfache Weise eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes des Kraftfahrzeuges auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine möglich ist. Durch die Antriebsverbindung des Elektromotors und des Klimakompressors mit der Zwischenwelle, die als Bestandteil des Antriebsstranges zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, kann durch einfaches Öffnen bzw. Schließen der Kupplungen zwischen Brennkraftmaschine und Zwischenwelle bzw. zwischen Zwischenwelle und Getriebe die Antriebsart des Klimakompressors entweder mittels der Brennkraftmaschine oder mittels des Elektromotors gewählt werden.
  • An der Zwischenwelle kann drehfest eine Wellenabtriebseinheit angeordnet sein, die mittels eines Kraftübertragungsgliedes mit dem Klimakompressor für einen Antrieb desselben verbunden ist. Bevor zugt ist die Wellenabtriebseinheit durch eine Riemenscheibe gebildet, so dass das Kraftübertragungsglied durch einen Riemen ausgebildet ist, wobei am Klimakompressor ebenfalls eine Riemenscheibe vorgesehen ist, so dass einfach mittels des Riemens eine triebliche Verbindung zwischen den Riemenscheiben der Zwischenwelle und dem Klimakompressor hergestellt werden kann. Grundsätzlich kann die triebliche Verbindung zwischen der Zwischenwelle und dem Klimakompressor auch beispielsweise durch ein Zahnradpaar oder durch einen Kettentrieb gebildet sein.
  • Der Rotor des Elektromotors kann direkt drehfest mit der Zwischenwelle verbunden sein. Somit kann einfach eine kompakte Baueinheit von Zwischenwelle und Elektromotor ausgebildet werden. Durch die direkte, drehfeste Anbindung des Rotors, der auch unter dem Begriff Läufer bekannt ist, ist bei Betrieb des Elektromotors eine Drehbewegung der Zwischenwelle erzeugbar, so dass ein funktionssicherer Antrieb des Klimakompressors möglich ist.
  • Grundsätzlich können durch den Elektromotor auch zusätzliche Aufgaben für den Fahrzeugantrieb, wie z. B. ein Rekuperieren oder ein Boosten, übernommen werden.
  • Der mit dem Elektromotor verbundene Elektro-Energiespeicher kann ein Spannungsniveau von wenigstens 30 V aufweisen. Mit diesem Spannungsniveau ist ein funktionssicherer Betrieb des Elektromotors zum Antreiben des Klimakompressors sichergestellt, wobei eine Hochspannung von 36 V oder 42 V bevorzugt ist. Ist der Elektromotor als Generator eingesetzt, so kann dieser mit einem Gleichrichter gekoppelt sein für eine Umwandlung des mittels des Generators erzeugten Wechselstromes in Gleichstrom. Grundsätzlich kann auch ein regelmäßig eingesetztes Niederspannungs-Bordnetz, bevorzugt ein 12 V-Bordnetz, im Kraftfahrzeug angeord net sein, wobei dann mittels eines Spannungs-Wandlers die Hochspannung des Elektro-Energiespeichers von wenigstens 30 V auf 12 V reduziert wird. Somit können elektrische Verbraucher sowohl am Hochspannungs-Elektrokreislauf sowie am Niederspannungs-Bordnetz angeschlossen werden. Zudem kann neben dem Elektro-Energiespeicher für das Hochspannungsniveau auch ein zusätzlicher Energiespeicher, bevorzugt in Form einer Batterie, für das Niederspannungs-Bordnetz vorgesehen sein.
  • Die Regel-/Steuereinrichtung kann mit wenigstens einer Sensoreinrichtung verbunden sein, mittels der wenigstens eine klimatische Randbedingung ermittelbar ist. So kann beispielsweise mit der Sensoreinrichtung die Umgebungslufttemperatur und/oder die Fahrzeuginnenraumtemperatur ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit dieser ermittelten klimatischen Randbedingungen der Betrieb der Klimaanlage mittels der Regel-/Steuereinrichtung geregelt/gesteuert wird. Zudem kann beispielsweise bei einem Betrieb des Klimakompressors durch den Elektromotor die Motorlast des Elektromotors in Abhängigkeit der Lastanforderung des Klimakompressors eingestellt werden.
  • Wenigstens ein Nebenaggregat kann trieblich mit der Brennkraftmaschine verbunden sein. Als Nebenaggregat ist beispielsweise eine Ölpumpe anzuführen.
  • Ziel der Erfindung ist es, die Nebenaggregate insgesamt in der vorstehenden Weise zu elektrifizieren.
  • In einer Ausführung können aber eines oder mehrere der Nebenaggregate zusätzlich in herkömmlicher Weise mittels eines Riementriebes oder eines Kettentriebes angetrieben werden.
  • Anhand einer Figur wird die Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges einer Brennkraftmaschine mit einem Klimakompressor, und
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Energiespeicher Ladezustandes.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges 1 einer Brennkraftmaschine 2 gezeigt. Der Antriebsstrang 1 ist von der Brennkraftmaschine 2 zu einem Getriebe 3 geführt, wobei zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Getriebe 3 eine Zwischenwelle 4 angeordnet ist. Mittels einer ersten schaltbaren Kupplung 5 kann die Zwischenwelle 4 von der Brennkraftmaschine 2 und mittels einer zweiten schaltbaren Kupplung 6 kann die Zwischenwelle 4 vom Getriebe 3 ab- und angekuppelt werden. Sind beide Kupplungen 5 und 6 geschlossen, so wird der von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Antrieb über die Zwischenwelle 4 auf das Getriebe 3 übertragen und von dort wird die Kraft über Abtriebseinheiten der Vorderachse 7 und über eine optionale Abtriebseinheit der Hinterachse 8 an die Räder des Kraftfahrzeuges (hier nicht mit dargestellt) übertragen.
  • An der Zwischenwelle 4 ist ein Elektromotor 9 und ein Klimakompressor 10 antriebsmäßig angebunden. Der Elektromotor 9 ist bezüglich seiner elektrischen Energieversorgung mit einer Batterie 11 als Elektro-Energiespeicher verbunden, wobei zwischen dem Elektromotor 9 und der Batterie 11 ein Gleichrichter 12 eingeschaltet ist. Der Elektromotor 9 kann direkt mit der Zwischenwelle 4 verbunden sein, d. h., dass der Rotor des Elektromotors 9 drehfest mit der Zwischenwelle 4 verbunden ist. Der Klimakompressor 10 ist Bestandteil einer hier nicht näher dargestellten Klimaanlage, die üblicherweise einen Arbeitsmittelkreislauf aufweist, der aus Klimakompressor 10, einem Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Verdampfer aufgebaut ist. Zum Antrieb des Klimakompressors 10 ist an der Zwischenwelle 4 eine Riemenscheibe 13 als Wellenabtriebseinheit angeordnet, die mittels eines Riemens 14 als Kraftübertragungsglied mit einer Riemenscheibe 15 des Klimakompressors 10 verbunden ist.
  • Die Klimaanlage weist zudem eine Regel-/Steuereinrichtung 16 auf, die mit der Brennkraftmaschine 2, dem Elektromotor 9, dem Getriebe 3 und den beiden Kupplungen 5 und 6 verbunden ist. Zudem ist eine Sensoreinrichtung 17 und eine Energiemanagementeinrichtung 18 mit der Regel-/Steuereinrichtung verbunden. An der dem zum Getriebe 3 führenden Antriebsstrang 1 gegenüberliegenden Stirnseite 19 der Brennkraftmaschine 2 ist ein Riementrieb 20 angeordnet, mittels dem Nebenaggregate 21, wie z. B. eine Ölpumpe, angetrieben werden können. Die Batterie 11 ist als Hochspannungsbatterie mit einem Spannungsniveau größer 30 V ausgebildet, so dass neben dem Elektromotor 9 Hochspannungs-Verbraucher 22 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Mittels eines Spannungs-Wandlers 23 kann die Hochspannung auf 12 V reduziert werden, so dass auch üblicher Weise eingesetzte 12 V-Verbraucher 24 mit elektrischer Energie versorgt werden können. In diesem 12 V-Bordnetz kann eine Niederspannungsbatterie 25 vorgesehen sein.
  • Bei eingeschalteter Brennkraftmaschine 2 kann der Klimakompressor 10 bei geschlossener erster Kupplung 5 durch die Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden. Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges ist auch die zweite Kupplung 6 geschlossen, so dass eine Kraftübertragung von der Brennkraftmaschine 2 auf das Getriebe 3 und weiter an die Abtriebseinheiten 7 und 8 erfolgt. Auch hier ist selbstverständlich ein Antrieb des Klimakompressors 10 bei eingeschalteter Klimaanlage mittels der Brennkraftmaschine 2 möglich. Der Elektromotor 9, der ebenfalls an der Zwischenwelle 4 integriert angeordnet ist, wird durch die Brennkraftmaschine 2 ebenfalls angetrieben und ist dann als Generator eingesetzt, so dass dadurch die Batterie 11 geladen werden kann. Wird bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine 2 die Klimaanlage 1 eingeschaltet, so dass der Klimakompressor 10 nicht durch die Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden kann, so wird mittels der Regel-/Steuereinrichtung 16 die erste Kupplung 5 und die zweite Kupplung 6 geöffnet, so dass der Klimakompressor 10 durch den Elektromotor 9 angetrieben werden kann.
  • Durch die mit der Regel-/Steuereinrichtung 16 gekoppelte Energiemanagementeinrichtung 18 kann der Energiespeicher-Ladezustand der Batterie 11 ermittelt werden. Ist ein vorgegebener erster Mindest-Ladeschwellwert 26 bei der Ermittlung des Energiespeicher-Ladezustands überschritten, so kann bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 2 ein Antrieb des Klimakompressors 10 mittels des Elektromotors 9 erfolgen. Wird während des Betriebs des Elektromotors 9 zum Antrieb des Klimakompressors 10 ein vorgegebener Minimal-Ladeschwellwert 27 erreicht, so wird die erste Kupplung 5 geschlossen und die Brennkraftmaschine 2 wird mittels des Elektromotors 9 gestartet. Damit wird der Klimakompressor 10 mittels der Brennkraftmaschine 2 angetrieben und zugleich kann der durch die Brennkraftmaschine 2 ebenfalls angetriebene Elektromotor 9 als Generator eine Energieaufladung der Batterie 11 bewirken. Dieser Ladevorgang wird solang durchgeführt, bis der erste Mindest-Ladeschwellwert 26 wieder erreicht ist bzw. überschritten wird, so dass dann die Brennkraftmaschine 2 wieder abgeschaltet werden kann und der Klimakompressor 10 wieder mittels des Elektromotors 9 angetrieben wird. Dieser alternierende Betrieb wird solange aufrecht erhalten, bis entweder die gewünschte Fahrzeuginnenraumtemperatur mittels der Klimaanlage hergestellt ist, die Klimaanlage insgesamt ausgeschaltet wird oder der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges durch Start der Brennkraftmaschine 2 aufgenommen wird.
  • Bei einem Start/Stop-Betrieb des Kraftfahrzeuges, der bereits oben näher definiert ist, kann bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine 2 auf einen Antrieb des Klimakompressors 10 mittels des Elektromotors 9 durch Öffnen der ersten und zweiten Kupplung 5 und 6 umgeschaltet werden. Hierbei kann die Umschaltung bereits bei einem mittels der Energiemanagementeinrichtung 18 ermittelten zweiten Mindest-Ladeschwellwert 28, der kleiner als der erste Mindest-Ladeschwellwert 26 ist, erfolgen, da die Stillstandsphasen beim Start/Stop-Betrieb nur eine geringe Zeitdauer andauern. Wird nach einer Stillstandsphase der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges wieder aufgenommen, so kann mittels des Elektromotors 9, der dann als Generator eingesetzt ist, die Batterie 11 wieder geladen werden.
  • In 2 ist schematisch ein Diagramm des Energiespeicher-Ladezustandes der Batterie 11 gezeigt, wobei an der Ordinate der Energiespeicher-Ladezustand in Prozent von 0 bis 100 angezeichnet ist. Zudem sind schematisch der erste Mindest-Ladeschwellwert 26, der Minimal-Ladeschwellwert 27 und der zweite Mindest-Ladeschwellwert 28 eingezeichnet.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein mit wenigstens einem Elektro-Energiespeicher (11) verbundener Elektromotor (9) so in einen von der Brennkraftmaschine (2) zu einem Getriebe (3) geführten Antriebsstrang (1) integriert ist, dass der Antriebsstrang (1) zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Getriebe (3) eine Zwischenwelle (4) aufweist, die mittels einer ersten schaltbaren Kupplung (5) von der Brennkraftmaschine (2) und mittels einer zweiten schaltbaren Kupplung (6) vom Getriebe (3) ab- und ankuppelbar ist und mit der der Elektromotor (9) und der Klimakompressor (10) antriebsverbunden sind, und wobei das Kraftfahrzeug eine Regel-/Steuereinrichtung (16) aufweist, die mit der Brennkraftmaschine (2), dem Elektromotor (9), dem Getriebe (3) und den beiden Kupplungen (5, 6) so verbunden ist, dass bei abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) und eingeschalteter Klimaanlage die erste Kupplung (5) und die zweite Kupplung (6) geöffnet sind, so dass der Klimakompressor (10) mittels des Elektromotors (9) angetrieben wird, bei dem mittels einer mit der Regel-/Steuereinrichtung (16) gekoppelten Energiemanagementeinrichtung (18) ein Energiespeicher- Ladezustand des dem Elektromotor (9) zugeordneten Elektro-Energiespeicher (11) ermittelt wird, bei dem bei abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) und eingeschalteter Klimaanlage bei einem Energiespeicher-Ladezustand größer eines vorgegebenen ersten Mindest-Ladeschwellwertes (26) die beiden Kupplungen (5, 6) geöffnet werden und der Klimakompressor (10) mittels des Elektromotors (9) angetrieben wird, bei dem bei Erreichen eines Energiespeicher-Ladezustandes, der einem vorgegebenen Minimal-Ladeschwellwert (27), der kleiner als der Mindest-Ladeschwellwert (26) ist, entspricht, die erste Kupplung (5) geschlossen wird und die Brennkraftmaschine (2) mittels des Elektromotors (9) gestartet wird, so dass der Klimakompressor (10) mittels der Brennkraftmaschine (2) angetrieben wird, wobei der Minimal-Ladeschwellwert so gewählt ist, dass die bei diesem noch im Elektro-Energiespeicher (11) zur Verfügung stehende elektrische Energie ausreichend für den Start der Brennkraftmaschine (2) mittels des Elektromotors (9) ist, und wobei die Motorlast der Brennkraftmaschine beim Brennkraftmaschinenbetrieb in Abhängigkeit von der Lastanforderung des Klimakompressors (10) dergestalt angepasst wird, dass, wenn die Lastanforderung des Klimakompressors (10) geringer als die angebotene Last ist, entweder einzelne Zylinder oder Zylinderbänke der Brennkraftmaschine (2) abgeschaltet werden oder der durch die Brennkraftmaschine (2) ebenfalls angetriebene Elektromotor (9) als Generator eine Energieaufladung des Elektro-Energiespeichers (11) bewirkt, und bei dem bei Überschreiten des ersten Mindest-Ladeschwellwertes (26) des Energiespeicher-Ladezustandes die Brennkraftmaschine (2) aus geschaltet wird und der Klimakompressor (10) wieder mittels des Elektromotors (9) angetrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei auf Grund eines Start/Stop-Betriebes des Kraftfahrzeuges abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) und eingeschalteter Klimaanlage bei einem Energiespeicher-Ladezustand größer eines vorgegebenen zweiten Mindest-Ladeschwellwertes (28), der kleiner als der erste Mindest-Ladeschwellwert (26) ist, die beiden Kupplungen (5, 6) geöffnet werden und der Klimakompressor (10) mittels des Elektromotors (9) angetrieben wird, und dass bei einem auf Grund des Start/Stop-Betriebes Wiedereinschalten der Brennkraftmaschine (2) die beiden Kupplungen (5, 6) geschlossen werden und der Klimakompressor (10) wieder von der Brennkraftmaschine (2) angetrieben wird.
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