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Title:
METHOD AND AIR CONDITIONING UNIT FOR AIR CONDITIONING AN INTERIOR OF AN ELECTRICALLY DRIVEN VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/037827
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and to a device for temperature control of an interior of a motor vehicle having an electrical drive (2) by means of a heat pump arrangement (3) having a heating temperature region and a low temperature region, wherein the heating temperature region comprises at least one interior heat exchanger (52) thermally coupled to the interior (56) and the low temperature region comprises an exterior heat exchanger (38) and/or at least one heat exchanger (29, 34) disposed on a component of the electrical drive (2, 12), wherein the method includes the following steps: If it is ascertained that the interior of the motor vehicle should be temperature-controlled, heat energy from the heating temperature region of the heat pump arrangement is delivered to the interior of the vehicle; and the operating point of the electrical drive is altered in such a way that the generation of thermal losses is controlled in at least one electrical component of the electrical drive, such that the temperature of the low temperature region in the stationary or quasi-stationary operation is controlled at such a level as to ensure that the heat pump arrangement can provide the heating energy.

Inventors:
SCHEDEL FELIX (DE)
HOFMANN PHILIPP (DE)
SATZGER PETER (DE)
HORN OLIVER (DE)
MOSER MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/069206
Publication Date:
March 17, 2016
Filing Date:
August 21, 2015
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
H02P29/00; B60H1/00; B60H1/14
Domestic Patent References:
WO2014010218A12014-01-16
Foreign References:
DE102012224071A12014-06-26
US20110095717A12011-04-28
DE102010062869A12012-06-14
DE102012019005A12013-04-04
EP1313628B12012-10-10
DE102009043316A12011-03-31
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Temperieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb mittels einer Wärmepumpenanordnung mit einem Heiztemperaturbereich und einem Niedertemperaturbereich, wobei der Heiztemperaturbereich zumindest einen thermisch mit dem Innenraum gekoppelten Innenraum-Wärmetauscher (52) umfasst und der

Niedertemperaturbereich einen Außenwärmetauscher (58) und/oder zumindest einen an einer Komponente (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) angeordneten Wärmetauscher (29, 34) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- falls ermittelt wird, dass der Innenraum des Kraftfahrzeuges temperiert werden soll, Zuführen von Heizenergie des Heiztemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung an den Innenraum des Fahrzeuges; und

- Variieren des Betriebspunktes des elektrischen Antriebs (1 ) derart, dass die Erzeugung von Verlustwärme in zumindest einer elektrischen

Komponente (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) gesteuert wird, wodurch die Temperatur des Niedertemperaturbereichs im stationären oder quasistationären Betrieb auf ein derartiges Niveau gesteuert wird, das sicherstellt, dass die Wärmepumpenanordnung die Heizenergie

bereitstellen kann.

Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch:

- falls Komponenten (2, 12) des elektrischen Antriebs (1) einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der ausreicht, um die Heizenergie mittels der Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, Abführen der Verlustwärme zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebs (1 ) mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder

quasistationären Betrieb im Bereich der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet und der elektrische Antrieb im Bereich eines optimalen Betriebspunktes betrieben wird; und/oder

- falls die Komponenten (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um die Heizenergie mittels der Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, und falls die Außentemperatur so hoch und/oder die Luftfeuchtigkeit so niedrig ist, dass keine Gefahr besteht, dass eine funktionsbeeinträchtigende Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches auftritt, Abführen der Verlustwärme zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebs (1 ) mittels des

Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung und Entziehen von Wärmeenergie aus der Umgebung mittels des Außenwärmetauschers (58), wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb unter der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet und der elektrische Antrieb im Bereich eines optimalen Betriebspunktes betrieben wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- falls die Komponenten (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) beim Betrieb bei einem optimalen Betriebspunkt einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um die Heizenergie mittels der

Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, und falls die Außentemperatur so niedrig und/oder die Luftfeuchtigkeit so hoch ist, dass Gefahr besteht, dass eine funktionsbeeinträchtigende Vereisung im Bereich des

Niedertemperaturbereiches auftreten kann, Ansteuern des elektrischen Antriebs (1 ) außerhalb des optimalen Betriebspunktes derart, dass die zumindest eine ersten elektrischen Komponente (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) im stationären oder quasistationären Betrieb eine derartige Verlustwärme erzeugt, dass die Wärmepumpenanordnung die Heizenergie erzeugen kann; und

- Abführen der von der zumindest einen elektrischen Komponente (2, 12) erzeugten Verlustwärme mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrische Antrieb folgendes aufweist:

- einen Akkumulator (40),

- eine elektrische Maschine (2), die vom Akkumulator mit Strom versorgt wird und die das Kraftfahrzeug antreibt, und

- eine Antriebssteuerungseinrichtung (10), die die Versorgung der

elektrischen Maschine (2) mit Strom aus dem Akkumulator (40) steuert und/oder die das Laden des Akkumulators (40) mit von der elektrischen Maschine (2) erzeugten Strom steuert.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpenanordnung derart angesteuert wird, dass sich die

Temperatur des Niedertemperaturbereiches im Bereich von etwa +/- 10 K, vorzugsweise im Bereich von etwa +/- 5 K, um die Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt zum Erzeugen von Verlustwärme:

- Liefern von Strom durch die Antriebssteuerungseinrichtung (10) so, dass sich das Verhältnis aus dem feldbildenden Strom id und aus dem drehmomentbildenden Strom iq außerhalb des für den jeweiligen

Betriebspunkt optimalen Verhältnisses aus dem feldbildenden Strom id und aus dem drehmomentbildenden Strom iq befindet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte zum Erzeugen von Verlustwärme:

- Betätigen einer Bremse des Kraftfahrzeuges und Ansteuern des

elektrischen Antriebs (1 ) so, dass er das Kraftfahrzeug bewegen soll;

- Ansteuern der Antriebssteuerungseinrichtung (10) so, dass lediglich ein feldbildender Strom id der elektrischen Maschine (2) zugeführt wird;

- Ansteuern des elektrischen Antriebs so, dass die

Antriebssteuerungseinrichtung (10) die elektrischen Maschine (2) derart ansteuert, dass in der elektrischen Maschine (2) ein Drehfeld erzeugt wird, ohne dass sich die Achse der elektrischen Maschine (2) dreht;

- Falls sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, Ansteuern des

elektrischen Antriebs (1 ) so, dass die Antriebssteuerungseinrichtung (10) die elektrischen Maschine (2) derart ansteuert, dass die elektrischen Maschine (2) ein erstes Drehmoment in eine erste Richtung erzeugt und anschließend ein zweites Drehmoment in eine zweite Richtung erzeugt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wobei das Kraftfahrzeug durch das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment nicht von dem Ort, an dem es sich befindet, wegbewegt wird;

- Falls sich das Kraftahrzeug bewegt, Ansteuern des elektrischen Antriebs

(1 ) so, dass die Antriebssteuerungseinrichtung (10) die elektrische

Maschine (2) derart ansteuert, dass die elektrischen Maschine (2) ein erstes Überlagerungsdrehmoment in die erste Richtung erzeugt und anschließend ein zweites Überlagerungsdrehmoment in die zweite

Richtung erzeugt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wobei das erste Überlagerungsdrehmoment und das zweite

Überlagerungsdrehmoment einer Drehbewegung der elektrischen

Maschine (2) überlagert werden und das Kraftfahrzeug durch das erste Überlagerungsdrehmoment und das zweite Überlagerungsdrehmoment nicht beschleunigt und nicht verzögert wird;

- Falls sich ein Getriebe (4) des Kraftfahrzeuges im Leerlauf befindet, so dass kein Drehmoment von der elektrischen Maschine (2) an ein

Antriebsrad (8) übertragen wird, Ansteuern des elektrischen Antriebs (1 ) so, dass die Antriebssteuerungseinrichtung (10) die elektrischen Maschine

(2) derart ansteuert, dass die elektrischen Maschine (2) ein Drehmoment erzeugt;

- Falls die elektrische Maschine (2) ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeuges erzeugt, Ansteuern des elektrischen Antriebs (1 ) so, dass Antriebssteuerungseinrichtung (10) der elektrischen Maschine (2) einen höheren feldbildenden Strom id zuführt, als für den jeweiligen

Betriebspunkt erforderlich ist; und

- Falls die elektrische Maschine (2) Strom erzeugt, Ansteuern des

elektrischen Antriebs (1 ) so, dass ein höherer feldbildender Strom id von der elektrischen Maschine (2) zur Antriebssteuerungseinrichtung (10) fließt. Klimatisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb (1 ), der einen Akkumulator (40), eine Leistungseinrichtung (12) und eine elektrischen Maschine (2) umfasst, die von dem Akkumulator (40) mit Strom versorgt wird und die das Kraftfahrzeug antreibt, umfassend

- eine Wärmepumpenanordnung mit einem Niedertemperaturbereich, der mit mindestens einer Komponente (2, 12, 40) des elektrischen Antriebs (1 ) und mit der Umgebung des Kraftfahrzeuges mittels eines

Außenwärmetauschers (58) thermisch gekoppelt ist, und einem

Heiztemperaturbereich, der mit dem Innenraum des Kraftfahrzeuges mittels eines Innenraum-Wärmetauschers (52) thermisch gekoppelt ist; wobei die Klimatisierungseinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, falls ermittelt wird, dass der Innenraum des Kraftfahrzeuges temperiert werden soll,

Heizenergie des Heiztemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung an den Innenraum des Fahrzeuges zuzuführen und den Betriebspunkt des elektrischen Antriebs (1 ) derart zu wählen, dass die Erzeugung von

Verlustwärme in zumindest einer elektrischen Komponente (2, 12, 40) des elektrischen Antriebs (1 ) gesteuert wird, wodurch die Temperatur des

Niedertemperaturbereichs im stationären oder quasistationären Betrieb auf ein derartiges Niveau gesteuert wird, das sicherstellt, dass die

Wärmepumpenanordnung die Heizenergie bereitstellen kann.

Klimatisierungseinrichtung (26) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung dazu ausgebildet ist,

- falls die Komponenten (2, 12, 40) des elektrischen Antriebs (1 ) einen

Betrag an Verlustwärme erzeugen, der ausreicht, um die Heizenergie mittels der Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, die Verlustwärme zumindest einer Komponente (2, 12, 40) des elektrischen Antriebs (1 ) mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abzuführen, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb im Bereich der

Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet und der elektrische Antrieb (1 ) im Bereich eines optimalen Betriebspunktes betrieben wird; und/oder

- falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an

Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um die Heizenergie mittels der Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, und falls die Außentemperatur so hoch und/oder die Luftfeuchtigkeit so niedrig ist, dass keine Gefahr besteht, dass eine funktionsbeeinträchtigende Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches auftritt, die Verlustwärme zumindest einer Komponente (2, 12, 40) des elektrischen Antriebs (1 ) mittels des

Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abzuführen, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb unter der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet und der elektrische Antrieb im Bereich eines optimalen Betriebspunktes betrieben wird.

10. Klimatisierungseinrichtung (26) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, - falls Komponenten des elektrischen Antriebs (1 ) einen Betrag an

Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um die Heizenergie mittels der Wärmepumpenanordnung zu erzeugen, und falls die Außentemperatur so niedrig und/oder die Luftfeuchtigkeit so hoch ist, dass Gefahr besteht, dass eine funktionsbeeinträchtigende Vereisung im Bereich des

Niedertemperaturbereiches auftritt, den elektrischen Antrieb (1) außerhalb des optimalen Betriebspunktes derart anzusteuern, dass die zumindest eine ersten elektrischen Komponente (2, 12) des elektrischen Antriebs (1 ) im stationären oder quasistationären Betrieb eine derartige Verlustwärme erzeugt, dass die Wärmepumpenanordnung die Heizenergie erzeugen kann, und um die von der zumindest einen elektrischen Komponente (2, 12, 40) erzeugten Verlustwärme mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abzuführen.

Description:
Verfahren und Klimatisierungseinrichtung zum Klimatisieren eines Innenraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Klimatisierungseinrichtung zum Klimatisieren eines Innenraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges mittels der Verlustwärme eines elektrischen Antriebs.

Kraftfahrzeuge, die über längere Fahrzeiten rein elektrisch betrieben werden, umfassen elektrische Heizvorrichtungen zur Beheizung des Innenraums, da die Verlustwärme des elektrischen Antriebsstrangs, beispielsweise des Akkumulators (Hochspannungsbatterie), der elektrischen Maschine, der Leistungselektronik, des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers und dergleichen, nicht in allen Fahrzuständen ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu beheizen. Eine derartige zusätzliche elektrische Heizvorrichtung benötigt zusätzlichen Bauraum, erhöht die Kosten des Kraftfahrzeuges und erhöht das Gewicht des Kraftfahrzeuges. Aus der DE 10 2012 019 005 A1 ist bekannt, die Verlustwärme der elektrischen

Maschine und deren elektrischer Ansteuerung zum Beheizen des Innenraums eines Kraftfahrzeuges zu verwenden.

Die EP 1 313 628 B1 offenbart das Betreiben einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges außerhalb des optimalen Betriebspunktes zum Erhöhen der

Abwärme zum Temperieren des Innenraums.

Die DE 10 2009 043 316 A1 offenbart die Verwendung einer

Wärmepumpenanordnung zum Temperieren des Innenraums eines Kraftfahrzeuges.

Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Maßnahmen zum Temperieren des Innenraums einen Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb sind hinsichtlich des Gesamtwirkungsgrades nicht optimal.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und eine

verbesserte Klimatisierungseinrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeuges zu schaffen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Temperieren eines Innenraums eines

Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb temperiert den Innenraum mittels einer Wärmepumpenanordnung mit einem Heiztemperaturbereich und einem

Niedertemperaturbereich, wobei der Heiztemperaturbereich zumindest einen thermisch mit dem Innenraum gekoppelten Innenraum-Wärmetauscher umfasst und der Niedertemperatur einen Außenwärmetauscher und/oder zumindest einen an einer Komponente des elektrischen Antriebs angeordneten Wärmetauscher umfasst. Falls das Verfahren ermittelt, dass der Innenraum des Kraftfahrzeuges temperiert werden soll, wird Heizenergie des Heiztemperaturbereiches der

Wärmepumpenanordnung an den Innenraum des Fahrzeuges abgegeben. Der Betriebspunkt des elektrischen Antriebs wird derart variiert, das die Erzeugung von Verlustwärme in zumindest einer elektrischen Komponente des elektrischen Antriebs gesteuert wird, wodurch die Temperatur des Niedertemperaturbereichs im

stationären oder quasistationären Betrieb auf ein derartiges Niveau gesteuert wird, das sicherstellt, dass die Wärmepumpenanordnung die Heizenergie bereitstellen kann. Die benötigte Heizenergie legt fest, welches Temperaturniveau im

Niedertemperaturbereich der Wärmepumpenanordnung herrschen soll. Das benötigte Energieniveau im Niedertemperaturbereich der Wärmepumpenanordnung legt den Betriebspunkt des elektrischen Antriebs fest. Mit anderen Worten, wird wenig Heizenergie benötigt und/oder weist der Niedertemperaturbereich eine hohe Temperatur auf, wird der elektrische Antrieb mit einem Betriebspunkt betrieben, der dem optimalen Betriebspunkt entspricht oder sich in dessen Nähe befindet. Weist der Niedertemperaturbereich eine zu niedrige Temperatur auf, um mittels der

Wärmepumpenanordnung die Heizenergie zu erzeugen, wird der elektrische Antrieb bei einem Betriebspunkt betrieben, der weiter vom optimalen Betriebspunkt entfernt ist.

Im Kontext dieser Erfindung bedeutet optimaler Betriebspunkt ein Betriebspunkt, bei dem möglichst niedrige thermische Verluste im elektrischen Antrieb und dessen Komponenten entstehen. Die Steuerung eines elektrischen Antriebes und die

Auswahl eines geeigneten Betriebspunktes ist dem Fachmann bekannt, ebenso wie die Funktionsweise einer Wärmepumpe sowie das Auslegen von Steuerungen und Regelkreisen. Somit wird deren Beschreibung im Sinne der Prägnanz weggelassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Temperieren des Innenraums des

Kraftfahrzeuges mit dem elektrischen Antrieb kann das Zuführen von Wärme des Heiztemperaturbereiches der Wärmepumpe an den Innenraum des Fahrzeuges umfassen, falls ermittelt wird, dass der Innenraum des Kraftfahrzeuges temperiert werden soll. Falls Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an

Verlustwärme erzeugen, der ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu temperieren, wenn zumindest eine Komponente des elektrischen Antriebs thermisch mit einem Niedertemperaturbereich der Wärmepumpe gekoppelt ist, wird die

Verlustwärme zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebs mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpe abgeführt, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb im Bereich der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet. Dadurch werden die Verluste reduziert, die entstehen, wenn die thermische Energie, die aus der

Verlustwärme erhalten wird, an die Umgebung des Kraftfahrzeuges abgegeben wird. Falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu

temperieren, wenn zumindest eine Komponente des elektrischen Antriebs thermisch mit dem Niedertemperaturbereich der Wärmepumpe gekoppelt ist, und falls die Außentemperatur so hoch und/oder die Luftfeuchtigkeit so niedrig ist, dass keine Gefahr besteht, dass eine funktionsbeeinträchtigende Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches auftritt, wird die Verlustwärme zumindest einer

Komponente des elektrischen Antriebs mittels des Niedertemperaturbereiches abgeführt, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb unter der Umgebungstemperatur des Fahrzeuges befindet. Dadurch kann auch Wärme aus der Umgebung genutzt werden, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu temperieren. Je niedriger die Temperatur des Niedertemperaturbereiches ist, desto mehr Wärme kann der Umgebung entzogen werden. Die Temperatur des Niedertemperaturbereiches kann nicht beliebig niedrig ausgewählt werden, da ansonsten die Gefahr einer funktionsbeeinträchtigenden Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches besteht. Der Umgebung kann Wärme mittels eines Niedertemperaturwärmetauschers bzw. Außenwärmetauscher entzogen werden, der sich im Niedertemperaturbereich der

Wärmepumpenanordnung befindet. Falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu

temperieren, wenn zumindest eine Komponente thermisch mit einem

Niedertemperaturbereich einer Wärmepumpe gekoppelt ist, und falls die

Außentemperatur so niedrig und/oder die Luftfeuchtigkeit so hoch ist, dass Gefahr besteht, dass eine Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches auftritt, wird der elektrische Antrieb außerhalb des optimalen Betriebspunktes derart angesteuert, dass die Erzeugung von Verlustwärme in einer ersten elektrischen Komponente des elektrischen Antriebs zunimmt, und die von der ersten elektrischen Komponente erzeugte Verlustwärme wird mittels des Niedertemperaturbereiches der

Wärmepumpenanordnung abgeführt. Dadurch kann die Temperatur des

Niedertemperaturbereichs soweit angehoben werden, dass keine oder wenig Wärme am Außenwärmetauscher aufgenommen wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereiches bzw.

Außenwärmetauschers auftritt bzw. die Vereisung nicht funktionseinschränkend ist. Das Verfahren kann so ausgebildet sein, dass das Fluid des

Niedertemperaturbereiches den Niedertemperaturwärmetauscher bzw.

Außenwärmetauscher, der Wärme mit der Außenluft austauscht, lediglich dann durchströmt, wenn der Umgebung des Kraftfahrzeuges Wärme entzogen werden soll. Dies ist der Fall, wenn die Temperatur des Fluids im Niedertemperaturbereich niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Wenn das Fluid des

Niedertemperaturbereiches den Niedertemperaturwärmetauscher nicht durchströmt, wird eine Vereisung vermieden oder es wird vermieden, dass an die Umgebung Wärme abgegeben wird.

Der elektrische Antrieb weist einen Akkumulator, eine elektrische Maschine, die vom Akkumulator mit Strom versorgt wird und die das Kraftfahrzeug antreibt, und eine Antriebssteuerungseinrichtung auf, die die Versorgung der elektrischen Maschine mit Strom aus dem Akkumulator steuert und/oder die das Laden des Akkumulators mit von der elektrischen Maschine erzeugten Strom steuert. Die

Antriebssteuerungseinrichtung kann einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler mit einer Mehrzahl von Leistungstransistoren, einen Zwischenkreiskondensator, Stecker, Leitungen, eine Halbleiter-Ansteuerung, Kondensatoren, Dioden und weitere passive Bauteile umfassen.

Die Wärmepumpenanordnung kann derart angesteuert werden, dass sich die

Temperatur des Kühlmediums der zumindest einen elektrischen Komponente im Bereich von +/- 10 K, vorzugsweise im Bereich von +/- 5 K, um die

Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die

Wärmepumpenanordnung zusätzlich zur zumindest einer elektrischen Komponente der Umgebung Wärme entziehen kann, da sich die Temperatur der ersten

elektrischen Komponente im Bereich der Temperatur der Umgebung befindet. Die zumindest eine elektrische Komponente und die Umgebung sind mit dem

Niedertemperaturbereich der Wärmepumpenanordnung thermisch gekoppelt. Bei einer niedrigen Außentemperatur unter oder in der Nähe des Gefrierpunktes kann die Temperatur der zumindest einen elektrischen Komponente über oder knapp unter der Temperatur der Umgebung des Kraftfahrzeuges gehalten werden und so eine Vereisung des Außenwärmetauschers vermieden bzw. reduziert werden.

Der Niedertemperaturbereich kann ein Verdampfen des Fluids bzw. Kühlmittels aufweisen. Der ersten elektrischen Komponente und/oder der Umgebung werden Wärme mittels des verdampfenden Kühlmittels oder eines Wasser/Glykol-Kreislaufes entzogen. Alternativ kann die Wärmepumpenanordnung die erzeugte Wärme mittels eines Innenraum-Wärmetauschers direkt an die Luft abgeben, die in den Innenraum des Fahrzeuges geleitet wird. Die Wärmepumpenanordnung kann die erzeugte Wärme mittels eines Wärmetauschers, der mit dem Heiztemperaturbereich thermisch gekoppelt ist, an eine Heizflüssigkeit abgegeben werden, die an zumindest einen weiteren Wärmetauscher geleitet wird, der Luft erwärmt, die in den Innenraum des Fahrzeuges geleitet wird. Diese Anordnung betrifft eine Flüssigkeits-Flüssigkeits- Wärmepumpenanordnung, wobei der Heiztemperaturbereich ein flüssiges Medium verwendet, beispielsweise eine Mischung aus Glykol und Wasser.

Im stationären oder quasistationären Betrieb kann sich die Temperatur der ersten elektrischen Komponente ohne eine Änderung eines Parameters, der den

elektrischen Antrieb betrifft, lediglich um einen Betrag ändern, der niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Der Ausdruck stationärer oder quasistationärer Betrieb entspricht dem thermisch eingeschwungenen Zustand. Falls kein Parameter, beispielsweise Last, Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Neigung der Fahrbahn, ein Steuerungsparameter der elektrischen Maschine, die Vertrimmung etc., geändert wird, bleibt die Temperatur der ersten elektrischen Komponente im Wesentlichen konstant und ändert sich lediglich um den Schwellenwert. Der Schwellenwert kann bis zu +/- 5 K, vorzugsweise bis zu +/- 10K betragen. Der Ausdruck stationärer oder quasistationärer Betrieb umfasst nicht die Änderung der Temperatur der ersten elektrischen Komponente beim Ändern eines Parameters. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Überwachens der Temperatur des Kühlmechanismus der Antriebssteuerungseinrichtung und des Ansteuerns des elektrischen Antriebs derart, dass die Schwankung der Temperatur der Bauteile der Antriebssteuerungseinrichtung niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, umfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Temperaturschwankungen der Bauteile der Antriebssteuerungseinrichtung vermieden werden, wodurch die

Lebensdauer der Bauteile der Antriebssteuerungseinrichtung und der

Antriebssteuerungseinrichtung insgesamt verlängert werden kann.

Das Verfahren kann ferner den Schritt des Lieferns von Strom durch die

Antriebssteuerungseinrichtung derart aufweisen, dass sich das Verhältnis aus dem feldbildenden Strom id und dem drehmomentbildenden Strom iq außerhalb des für den jeweiligen Betriebspunkt optimalen Verhältnisses des feldbildenden Stroms id und des drehmomentbildenden Stroms iq befindet. Insbesondere das Erhöhen des feldbildenden Stroms id führt zu mehr Verlustleistung in den elektrischen

Komponenten der Antriebssteuerungseinrichtung. Durch Einprägen von Strom, der nicht das optimale Verhältnis aus dem feldbildenden Strom id und dem

drehmomentbildenden Strom iq aufweist, werden sowohl die Temperatur in der elektrischen Maschine als auch die Temperatur der Bauteile der

Antriebssteuerungseinrichtung erhöht.

Das Verfahren kann ferner die Schritte des Betätigens einer Bremse des

Kraftfahrzeuges und das Ansteuern des elektrischen Antriebes so, dass er das Kraftfahrzeug bewegen soll, aufweisen. Die Feststellbremse stützt das durch die elektrische Maschine erzeugte Drehmoment ab. Dieser Aspekt der Erfindung eignet sich für eine Vorkonditionierung des Innenraums oder zum Heizen des Innenraums bei einem verkehrsbedingten Halten des Kraftfahrzeuges, beispielsweise an einer Ampel.

Das Verfahren kann ferner den Schritt des Ansteuerns der

Antriebssteuerungseinrichtung derart aufweisen, dass lediglich ein feldbildender Strom id der elektrischen Maschine zugeführt wird. Der feldbildende Strom id trägt nicht zur Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine bei. Es treten geringe Geräusche auf, da keine Drehung stattfindet. Durch die Belastung im Stillstand mit Gleichstrom sinkt die Dauerbelastbarkeit der elektrischen Maschine und der

Antriebssteuerungseinrichtung. Wegen einer eventuellen ungleichmäßigen

Erwärmung erfassen Temperatursensoren der Wicklung nicht besonders heiße Punkte (Hot-Spot). Dieser Schritt ist zum Vorkonditionieren des Innenraums beim Stillstand des Kraftfahrzeuges oder beim verkehrsbedingten Halten des

Kraftfahrzeuges möglich.

Das Verfahren kann den Schritt des Ansteuerns des elektrischen Antriebes auf solche Weise aufweisen, dass die Antriebssteuerungseinrichtung die elektrische Maschine derart ansteuert, dass in der elektrischen Maschine ein Drehfeld erzeugt wird, ohne dass sich die Achse der elektrischen Maschine dreht. Die Frequenz des Drehfeldes kann so hoch sein, dass sie keine Drehung der Achse der elektrischen Maschine bewirken kann, da ein zu niedriges Drehmoment erzeugt wird. Dieser Schritt eignet sich zur Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeuges und bei einem verkehrsbedingten Halten des Kraftfahrzeuges. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der elektrische Antrieb, falls sich die elektrische Maschine und/oder das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, so angesteuert werden, dass die Antriebssteuerungseinrichtung die elektrische

Maschine derart ansteuert, dass die elektrische Maschine ein erstes Drehmoment in eine erste Richtung erzeugt und anschließend ein zweites Drehmoment in eine zweite Richtung erzeugt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Das

Kraftfahrzeug wird durch das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment nicht von dem Ort, an dem es sich befindet, weg bewegt. Damit keine Drehbewegung des Antriebsrades des Kraftfahrzeuges auftritt, muss die Regelung schnell die

Momentenrichtung umkehren. Dieser Aspekt des Verfahrens kann zur

Vorkonditionierung des Innenraums beim Parken des Kraftfahrzeuges oder beim verkehrsbedingten Halten angewendet werden. Ferner kann diese Betriebsart bei einer elektrischen Initialfahrt, d.h. nach einem längeren Abstellen des Fahrzeuges verwendet werden.

Die Erfindung umfasst unter einem weiteren Aspekt das Ansteuern des elektrischen Antriebs, falls sich das Fahrzeug bewegt, derart, dass die

Antriebssteuerungseinrichtung die elektrische Maschine derart ansteuert, dass die elektrische Maschine ein erstes Überlagerungsdrehmoment in die erste Richtung erzeugt und anschließend ein zweites Überlagerungsdrehmoment in die zweite Richtung erzeugt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Das erste

Überlagerungsdrehmoment und das zweite Überlagerungsdrehmoment sind einer Drehbewegung der elektrischen Maschine überlagert. Das Kraftfahrzeug wird durch das erste Überlagerungsdrehmoment und das zweite Überlagerungsdrehmoment nicht beschleunigt und nicht verzögert. Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung kann, falls sich ein Getriebe des Kraftfahrzeuges im Leerlauf befindet, so dass kein Drehmoment von der elektrischen Maschine an ein Antriebsrad übertragen wird, der elektrische Antrieb so angesteuert werden, dass die Antriebssteuerungseinrichtung die elektrische Maschine derart ansteuert, dass die elektrische Maschine ein

Drehmoment erzeugt. Dieser Aspekt der Erfindung ist zum Vorkonditionieren des Innenraums sowie zum Heizen aufgrund eines verkehrsbedingten Anhaltens anwendbar. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann, falls die elektrische Maschine ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeuges erzeugt, der elektrische Antrieb so angesteuert werden, dass die Antriebssteuerungseinrichtung der elektrischen Maschine einen höheren feldbildenden Strom id zuführt, als für den jeweiligen Betriebspunkt, in dem sich die elektrische Maschine befindet, erforderlich ist.

Gerade beim Anfahren kann kurze Zeit mit der maximal möglichen Verlustheizung geheizt werden. Der zusätzliche feldbildende Strom id wird der regulären Regelung überlagert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann, falls die elektrische Maschine Strom erzeugt, der elektrische Antrieb so angesteuert werden, dass ein höherer feldbildender Strom id von der elektrischen Maschine zur

Antriebssteuerungseinrichtung fließt.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das, wenn es in einen Speicher eines Computers mit einem Prozessor geladen ist, die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens ausführt. Die Erfindung betrifft auch eine Klimatisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb, der einen Akkumulator, eine Leistungseinrichtung und eine elektrische Maschine umfasst, die von dem Akkumulator mit Strom versorgt wird und die das Fahrzeug antreibt. Die Klimatisierungseinrichtung umfasst ferner eine Wärmepumpenanordnung mit einem Niedertemperaturbereich, der mit mindestens einer Komponente des elektrischen Antriebs und mit der Umgebung des

Kraftfahrzeuges mittels eines Außenwärmetauschers thermisch gekoppelt ist und einem Heiztemperaturbereich, der mit dem Innenraum des Kraftfahrzeuges mittels eines Innenraum-Wärmetauschers thermisch gekoppelt ist. Die

Klimatisierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, falls ermittelt wird, dass der

Innenraum des Kraftfahrzeuges temperiert werden soll, Heizenergie des

Temperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung dem Innenraum des

Fahrzeuges zuzuführen und den Betriebspunkt des elektrischen Antriebs derart zu wählen, dass die Erzeugung von Verlustwärme in zumindest einer elektrischen Komponente des elektrischen Antriebs gesteuert wird, wodurch die Temperatur des Niedertemperaturbereichs im stationären oder quasistationären Betrieb auf ein derartiges Niveau gesteuert wird, das sicherstellt, dass die Wärmepumpenanordnung die Heizenergie bereitstellen kann.

Die Vorrichtung kann so weiter gebildet sein, wie zuvor hinsichtlich des Verfahrens beschrieben wurde. Hinsichtlich der Vorteile der Klimatisierungsvorrichtung wird auf das Verfahren verwiesen. Die Klimatisierungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu temperieren, die Verlustwärme zumindest einer Komponente des elektrischen Antriebs mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abzuführen, wobei sich die Temperatur des

Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb im Bereich der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet. Falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu temperieren, und falls die

Außentemperatur so hoch und/oder die Luftfeuchtigkeit so niedrig ist, dass keine Gefahr besteht, dass eine Vereisung im Bereich des Niedertemperaturbereichs auftritt, wird die Verlustwärme zumindest einer Komponente des elektrischen

Antriebs mittels des Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abgeführt, wobei sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches im stationären oder quasistationären Betrieb unter der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeuges befindet.

Falls die Komponenten des elektrischen Antriebs einen Betrag an Verlustwärme erzeugen, der nicht ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu

temperieren, und falls die Außentemperatur so niedrig und/oder die Luftfeuchtigkeit so hoch ist, dass Gefahr besteht, dass eine Vereisung im Bereich des

Niedertemperaturbereiches auftritt, wird der elektrische Antrieb von der

Klimatisierungseinrichtung so angesteuert, dass die Erzeugung von Verlustwärme in einer ersten elektrischen Komponente des elektrischen Antriebs zunimmt. Die von der ersten elektrischen Komponente erzeugte Verlustwärme wird mittels des

Niedertemperaturbereiches der Wärmepumpenanordnung abgeführt und

anschließend dem Innenraum zugeführt. Zusätzlich befindet sich im

Niedertemperaturbereich der Wärmepumpenanordnung ein

Niedertemperaturwärmetauscher, der als Wärmetauscher ausgebildet ist und das Fluid mit der Umgebung thermisch koppelt. Es ist aber auch möglich, dass keine Ventile vorgesehen sind und die Wärmetauscher in Serie geschaltet sind. Die

Klimatisierungseinrichtung kann so weitergebildet sein, wie zuvor hinsichtlich des Verfahrens beschrieben wurde.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit der zuvor beschriebenen

Klimatisierungseinrichtung. Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert, die eine exemplarische und nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei

Figur 1 einen Prinzipschaltplan eines Temperierungssystems zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeuges mit einer Wärmepumpenanordnung zeigt, und

Figur 2 einen Prinzipschaltplan eines exemplarischen elektrischen Antriebs zeigt. Die vorliegende Erfindung kann bei Fahrzeugen angewendet werden, die lediglich einen elektrischen Antrieb oder einen so genannten Hybrid-Antrieb mit einem

Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine zum Antreiben des

Kraftfahrzeuges aufweisen. Es wird auf Figur 1 Bezug genommen, die einen Prinzipschaltplan eines

Temperierungssytems zum Temperieren des Innenraums des Fahrzeuges zeigt. Eine elektrische Maschine 2 ist an eine Leistungseinrichtung 12 angeschlossen. Die Leistungseinrichtung 12 ist über optionale zusätzliche Komponenten (nicht gezeigt) an einen Akkumulator 40 angeschlossen. Im Betrieb können sich der Akkumulator 40, die Leistungseinrichtung 12 und die elektrische Maschine 2 erwärmen. Die Temperatur und/oder Leistung des Akkumulators 40 wird durch mindestens einen Sensor 42, die Temperatur und/oder Leistung der Leistungseinrichtung 12 wird durch mindestens einen Sensor 32 und die Temperatur und/oder Leistung der elektrischen Maschine 2 wird durch mindestens einen Sensor 30 ermittelt. Die ermittelten

Temperaturen können an eine Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 gesendet werden, um Eingangsdaten für die Regelung der Temperatur des Innenraums und der Regelung der Temperatur der Komponenten des elektrischen Antriebs zu liefern. Die Kühlung der Leistungseinrichtung 12 erfolgt mittels eines ersten

Wärmetauschers 29, der von einem ersten Kühlfluid eines ersten Kühlkreislaufs 63 durchströmt wird und der Leistungseinrichtung 12 Wärme entzieht. Die Kühlung der elektrischen Maschine 2 wird mittels eines zweiten Wärmetauschers 34 durchgeführt, der von dem ersten Kühlfluid eines ersten Kühlkreislaufs 63 durchströmt wird und die von der elektrischen Maschine 2 erzeugte Verlustwärme abführt. Der Akkumulator 40 wird durch einen dritten Wärmetauscher 44 gekühlt, der von einem zweiten Kühlfluid durchströmt wird und die vom Akkumulator erzeugte Verlustwärme 40 mittels des zweiten Kühlkreislaufs 47 abführt bzw. diesen bei niedrigen Außentemperaturen temperiert. Ein vierter Wärmetauscher 58, der als Niedertemperaturwärmetauscher bzw. Außenwärmetauscher ausgebildet ist und im ersten Kühlkreislauf 63

angeordnet ist, entzieht der Umgebung Wärme oder gibt sie dorthin ab. Die

Wärmetauscher 29, 34 und 58 befinden sich in einem Niedertemperaturbereich eines Kreislaufes einer Wärmepumpenanordnung-.

Der erste Kühlkreislauf 63 ist mit einem ersten Verdampfer 61 gekoppelt. Der zweite Kühlkreislauf 47 ist mit einem zweiten Verdampfer 45 thermisch gekoppelt. .

Alternativ kann der Akkumulator 40 auch direkt durch einen Verdampfer des

Wärmepumpenkreislaufs 3 ohne zwischengeschalteten Fluidkreislauf gekühlt werden.

Der Wärmepumpenkreislauf 3 umfasst einen Verdichter 50, der das von den

Verdampfern 45, 61 ankommende Fluid verdichtet, wodurch dessen Temperatur erhöht wird. Das Fluid kann sich nach dem Durchströmen der Verdampfer 45, 61 überwiegend in einem gasförmigen Zustand befinden. Nach dem Verdichten mittels des Verdichters 50 kann sich das Fluid immer noch in einem gasförmigen Zustand befinden.

Nach dem Verdichten strömt das Kühlfluid zu einem Innenwärmetauscher 52. In dem Innenwärmetauscher 52 kühlt das verdichtete Kühlfluid ab und gibt seine Wärme an Luft in einer Leitung 56 ab, die die Luft dem Innenraum eines Fahrzeuges zum Temperieren des Innenraums zuführt. Der Innenwärmetauscher 52 arbeitet als Kondensator oder Gaskühler. Der Innenwärmetauscher 52 kann alternativ auch die Wärme an einen weiteren Fluidkreislauf abgeben, der dann über einen weiteren Wärmetauscher die Luft für den Innenraum aufwärmet (in dieser Ausführungsform nicht gezeigt).

Das abgekühlte Kühlfluid strömt in flüssiger Form zu den Entspannungsventilen 33 und 43. Im diesen Expansionsventilen wird der Druck des Kühlfluid reduziert und der Kühlmittelstrom bedarfsgerecht auf die Verdampfer 45 und 61 aufgeteilt. Das

Kühlfluid strömt zu dann den Verdampfern 45, 61 in denen das flüssige Kühlfluid verdampft.

Ein erstes Expansionsventil 33 steuert die dem ersten Verdampfer 61 zugeführte Menge an Kühlmittel und somit die Temperatur des ersten Kühlkreislaufes 63 und die Temperaturen der darin enthaltenen Komponenten. Ein zweites Ventil 43 steuert die dem zweiten Verdampfer 45 zugeführte Menge an Kühlmittel und damit die

Temperatur des zweiten Kühlkreises 47. Dadurch kann der Akkumulator 40 temperiert werden. Es ist auch möglich, dem Akkumulator bei niedrigen

Außentemperaturen zu temperieren (in dieser Ausführungsform nicht gezeigt).

Des Weiteren können sich im Wärmepumpenkreislauf 3 noch weitere Verdampfer befinden, die beispielsweise die Zuluft für den Innenraum kühlen (in dieser

Ausführungsform nicht gezeigt).

Im Übrigen ist die Arbeitsweise einer Wärmepumpenanordnung dem Fachmann bekannt und muss hierin nicht detaillierter beschrieben werden.

Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 steuert die Arbeitsweise des ersten Expansionsventil 33, des Verdichters 50 und des elektrischen Antriebes 1 , um den Innenraum des Fahrzeuges zu temperieren. Insbesondere steuert die

Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 die Arbeitsweise der Komponenten des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und in

Abhängigkeit vom Wärmebedarf des Innenraumes des Kraftfahrzeuges. Falls die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 ermittelt, dass der Innenraum des

Kraftfahrzeuges temperiert werden soll, also Wärme zugeführt werden soll, wird Wärme mittels des Innenwärmetauschers 52 und der Leitung 56 dem Innenraum zugeführt. Anschließend prüft die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 mittels der Sensoren 30, 32, 60, welcher Betrag an Wärme dem elektrischen Antrieb 1 bzw. dessen Komponenten 2, 12 und/oder dem Außenwärmetauscher 58 entzogen werden kann. Falls der elektrischen Maschine 2 und/oder der Leistungseinrichtung 12 ein Betrag an Verlustwärme entzogen werden kann, der ausreicht, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu temperieren, steuert die

Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 die Wärmepumpenanordnung und das erste Expansionsventil 33 derart an, dass der jeweiligen Komponente des

elektrischen Antriebs 1 Wärme entzogen wird, um sie mittels der

Wärmepumpenanordnung dem Innenraum als Heizenergie zuzuführen. Dabei befindet sich die Temperatur des Niedertemperaturbereiches, d.h. die Temperatur des ersten Wärmetauschers 29 der Leistungseinrichtung 12, die Temperatur des zweiten Wärmetauschers 34 der elektrischen Maschine 2, und/oder die Temperatur des vierten Wärmetauschers 48 im Bereich der Außentemperatur, was einen

Temperaturbereich von etwa +/- 10 K, vorzugsweise von etwa +/- 5 K umfasst.

Dieser Betriebsfall tritt ein, wenn von der elektrischen Maschine 2 eine

vergleichsweise hohe Leistung abgerufen wird. Falls die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 mittels des an der elektrischen Maschine 2 angeordneten Sensors 30, mittels des an der Leistungseinrichtung 12 angeordneten Sensors 32, mittels des am vierten Wärmetauscher 58 angeordneten Sensors 60 und/oder des Außentemperatursensors 62 ermittelt, dass die

Verlustwärme der Komponenten des elektrischen Antriebs 1 , beispielsweise der elektrischen Maschine 2, der Leistungseinrichtung 12 und dergleichen, nicht ausreicht, um den Innenraum mittels des Verdichters 50 mit Wärme zu versorgen, steuert die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 den Verdichter 50 und das erste Expansionsventil 33 derart an, dass die Temperatur im Niedertemperaturbereich, d.h. im Bereich der Wärmetauscher 29, 34, 58 unterhalb der Temperatur der

Umgebung liegt. Diese Arbeitsweise wird dann bevorzugt, wenn keine Gefahr besteht, dass eine Vereisung an den Wärmetauschern 29, 34, 58 oder anderen Komponenten des Kraftfahrzeuges auftritt. Ferner kann diese Betriebsart auftreten, wenn eine vergleichsweise niedrige Leistung vom elektrischen Antrieb 1 , 2, 12 abgerufen wird. Somit wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Es versteht sich, dass beim Berücksichtigen der Gefahr eines Vereisens eines der Komponenten die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, ein Schneefall, ein Schneematsch, eine Tröpfchenbildung oder dergleichen berücksichtigt werden muss. Im Sinne dieser Erfindung wird eine geringfügige Vereisung, die die Funktionsfähigkeit des

Kraftfahrzeuges nicht beeinträchtigt, toleriert. Falls die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 ermittelt, dass der Innenraum mittels des Innenraumwärmetauschers 52 temperiert werden muss, und mittels des Außentemperatursensors 62 ermittelt, dass Gefahr besteht, dass insbesondere der vierte Wärmetauscher 58 verreisen könnte, weist die

Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 den elektrischen Antrieb 1 und dessen Komponenten, d.h. die Leistungseinrichtung 12 und/oder die elektrische Maschine 2, an, außerhalb des optimalen Arbeitspunktes zu arbeiten, um einen höheren Betrag an Verlustwärme zu erzeugen. Die Verlustwärme wird mittels der Wärmepumpenanordnung, insbesondere der Arbeitsweise des Verdichters 50, der elektrischen Maschine 2, der Leistungseinrichtung 12 und/oder dem vierten

Wärmetauscher 58 entzogen, um den Innenraum nach dem Verdichten des Fluids mittels des Verdichters 50 mit Wärme zu versorgen. Diese Betriebsart des

Kraftfahrzeuges ist dann erforderlich, wenn Außentemperaturen im Bereich des Gefrierpunktes herrschen, beispielsweise bei Außentemperaturen im Bereich unter 5 °C, vorzugsweise unter 2 °C.

Normalerweise wird eine Wärmepumpenanordnung derart geregelt, dass die

Temperatur des Außenwärmetauschers, der bei der beschriebenen

Ausführungsformen dem vierten Wärmetauscher 58 entspricht, möglichst niedrig ist, um der Umgebung möglichst viel Wärme zu entziehen. Dieser Ansatz ist bei der Regelung eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeuges nicht möglich, da aufgrund von Luftfeuchtigkeit, Schneefall, Spritzwasser die Gefahr besteht, dass der Außenwärmetauscher, d.h. der vierte Wärmetauscher 58, vereist und/oder andere Komponenten des elektrischen Antriebes 1 vereisen.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform durchströmt das erste Kühlfluid im ersten Kühlkreislauf 63 den ersten Wärmetauscher 29, den zweiten Wärmetauscher 34 und den vierten Wärmetauscher 58 in serieller Reihenfolge. Es ist aber auch möglich, dass die Wärmetauscher parallel durchströmt werden. Figur 2 zeigt eine Prinzipschaltskizze eines Fahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb, der die Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet. Das Fahrzeug umfasst die elektrische Maschine 2, die sowohl ein Antriebsdrehmoment abgeben kann als auch ein Bremsmoment in einem Generatorbetrieb erzeugen kann. Die elektrische Maschine 2 ist mit einem optionalen Schaltgetriebe 4 verbunden, das ein Antriebsrad 8 antreibt, das eine Fahrbahn berührt. Das Getriebe 4 kann zumindest einen Fahrgang aufweisen, bei dem die elektrische Maschine 2 mit dem Antriebsrad 8 gekoppelt ist, und einen Leerlauf aufweisen, bei dem die elektrische Maschine 2 nicht mit dem Antriebsrad 8 gekoppelt ist. Der elektrische Antrieb umfasst ferner eine Antriebssteuerungseinrichtung 10, die die Leistungseinrichtung 12, eine

Impulsbreitenmodulationseinrichtung 14, eine Stromregelungseinrichtung 16, eine Drehmomentregelungseinrichtung 18, eine Schaltfrequenzauswahleinrichtung 20, eine Tabelle für einen optimalen Feldstrom 22, eine Tabelle für einen vertrimmten Feldstrom 24 und eine Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 aufweist.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Antriebsteuerungseinrichtung 10, sofern sie einem Fachmann nicht ohnehin bekannt ist, erläutert. Ein Fahrpedal und/oder eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung (nicht gezeigt) geben der

Drehmomentregelungseinrichtung 18 ein Solldrehmoment M vor. Die

Drehmomentregelungseinrichtung erzeugt einen Sollwert für einen feldbildenden Strom id und einen Sollwert für einen drehmomentbildenden Strom iq, die an die Stromregelungseinrichtung übergeben werden. Die Stromregelungseinrichtung ermittelt aus dem Sollwert für den feldbildenden Strom id und dem Sollwert für den drehmomentbildenden Strom iq einen Sollwert für eine feldbildende Spannung ud und einen Sollwert für eine drehmomentbildende Spannung uq, die an die

Impulsbreitenmodulationseinrichtung 14 übergeben werden. Die

Impulsbreitenmodulationseinrichtung 14 erzeugt Steuersignale für

Leistungstransistoren T1 , T2, T3, T4, T5, T6 einer Leistungseinrichtung 12. Der Aufbau und die Funktionsweise der Leistungseinrichtung 12 sind einem Fachmann bekannt und müssen nicht weiter erläutert werden. Die Ausgänge der

Leistungstransistoren T1 -T6 sind an drei Wicklungen der elektrischen Maschine 2 angeschlossen. Falls die elektrische Maschine 2 ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeuges erzeugt, fließt ein Strom von der Leistungseinrichtung 12 zur elektrischen Maschine. Falls die elektrische Maschine 2 ein Bremsmoment erzeugt, fließt ein Strom von der elektrischen Maschine 2 zur Leistungseinrichtung 12.

Die Antriebssteuerungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Tabelle 22 für einen optimalen Stromwinkel ß aus feldbildenden Strom und drehmomentbildenden Strom. Falls der elektrische Antrieb 1 keine zusätzliche Verlustwärme erzeugen soll, liest die Drehmomentregelungseinrichtung 18 den für den jeweiligen Betriebspunkt optimalen Stromwinkel aus der Tabelle 22 für einen optimalen Feldstrom aus. Ferner gibt die Schaltfrequenzeinrichtung 20 der Impulsbreitenmodulationseinrichtung 14 die optimale Schaltfrequenz der Leistungstransistoren T1 -T6 vor. Bei einer niedrigen Drehzahl der elektrischen Maschine 2 gibt die Schaltfrequenzeinrichtung 20 eine niedrige Schaltfrequenz zum Erzeugen der Stützstellen der im Wesentlichen sinusförmigen Stromsignale zur Versorgung der elektrischen Maschine vor. Die niedrige Schaltfrequenz kann etwa 5 kHz betragen. Falls sich die elektrische

Maschine 2 mit einer höheren Drehzahl dreht, gibt die Schaltfrequenzeinrichtung 20 eine höhere Schaltfrequenz für die Leistungstransistoren T1-T6 vor, wodurch mehr Stützstellen für den im Wesentlichen sinusförmigen Strom erzeugt werden, der der elektrischen Maschine 2 zugeführt wird.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Antriebssteuerungseinrichtung 10 erläutert, falls zusätzliche Verlustwärme zum Temperieren des Innenraums des

Kraftfahrzeuges angefordert wird. Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 kann bewirken, dass der Stromwinkel ß aus felderzeugenden Strom id und

drehmomenterzeugenden Strom iq verändert wird. Beispielsweise kann zusätzlicher felderzeugender Strom id erzeugt werden. Falls zusätzliche Verlustwärme erzeugt werden soll, wird eine Schalteinrichtung 27 so geschaltet, das die

Drehmomentregelungseinrichtung 18 den Sollwert für einen für den jeweiligen Betriebspunkt optimalen Stromwinkel ß aus der Tabelle 24 für einen vertrimmten feldbildenden Strom id ausliest. Generell gilt, dass die von einem elektrischen Antrieb 1 erzeugte Verlustwärme proportional zum Quadrat des Stromes ist. Durch den höheren feldbildenden Strom id wird die Verlustleistung des elektrischen Antriebs 1 erhöht und zwar proportional zum Quadrat der Zunahme des feldbildenden Stroms id. Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 kann eine Bremse 28 des Kraftfahrzeuges betätigen und die elektrische Maschine 2 mittels der

Leistungseinrichtung 12 so ansteuern, dass sie das Kraftfahrzeug bewegen soll. Dadurch entsteht zusätzliche Verlustwärme. Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 kann die Leistungseinrichtung 12 so ansteuern, dass lediglich ein feldbildender Strom id der elektrischen Maschine zugeführt wird, wodurch zusätzliche Verlustwärme erzeugt wird.

Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 kann mittels der Leistungseinrichtung 12 die elektrische Maschine 2 derart ansteuern, dass ein elektrisches Drehfeld erzeugt wird, ohne dass sich die Achse der elektrischen Maschine 2 dreht, so dass zusätzliche Verlustwärme entsteht. Dies kann beispielsweise durch ein elektrisches Feld mit einer vergleichsweise hohen Winkelfrequenz erreicht werden.

Falls sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, steuert die

Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 die elektrische Maschine 2 mittels der Leistungseinrichtung 12 derart an, dass die elektrische Maschine ein erstes

Drehmoment in eine erste Richtung erzeugt und anschließend ein zweites

Drehmoment in eine zweite Richtung erzeugt, die der ersten Richtung

entgegengesetzt ist. Das Kraftfahrzeug wird durch das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment nicht von dem Ort, an dem es sich befindet, weg bewegt.

Dadurch kann auch zusätzliche Verlustwärme erzeugt werden.

Falls sich das Kraftfahrzeug bewegt, kann die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 mittels der Leistungseinrichtung 12 die elektrische Maschine derart ansteuern, dass die elektrische Maschine ein erstes Überlagerungsmoment in die erste

Richtung erzeugt und anschließend ein zweites Überlagerungsdrehmoment in die zweite Richtung erzeugt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Das erste Überlagerungsdrehmoment und das zweite Überlagerungsdrehmoment sind einer Drehbewegung der elektrischen Maschine 2 überlagert. Das Kraftfahrzeug wird durch das erste Überlagerungsdrehmoment und das zweite

Überlagerungsdrehmoment nicht beschleunigt und nicht verzögert. Das

Überlagerungsdrehmoment kann ein Drehmoment sein, das überlagert wird, wenn die elektrische Maschine 2 das Kraftfahrzeug antreibt. Auch hierdurch wird zusätzliche Verlustwärme erzeugt.

Falls sich das Getriebe 4 des Kraftfahrzeuges im Leerlauf befindet, so dass kein Drehmoment von der elektrischen Maschine 2 an ein Antriebsrad 8 übertragen wird, kann die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 den elektrischen Antrieb 2 mittels der Leistungseinrichtung 12 derart ansteuern, dass die elektrische Maschine 2 ein Drehmoment erzeugt. Auch dadurch wird zusätzliche Verlustwärme erzeugt.

Falls die elektrische Maschine ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeuges erzeugt, kann die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 die elektrische Maschine 2 mittels der Leistungseinrichtung 12 so ansteuern, dass der elektrischen Maschine 2 ein höherer feldbildender Strom id zugeführt wird, als für den jeweiligen

Betriebspunkt erforderlich ist. Auch hiermit wird zusätzliche Verlustwärme erzeugt.

Falls die elektrische Maschine 2 Strom erzeugt, kann die

Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 mittels der Leistungseinrichtung 12 bewirken, dass ein höherer feldbildender Strom id von der elektrischen Maschine zur Leistungseinrichtung 12 fließt. Dadurch kann beim Rekuperationsbetrieb und/oder Generatorbetrieb mehr Verlustwärme erzeugt werden. Durch eine derartige

Vertrimmung kann mechanische Energie, d.h. Bremsenergie, aufgenommen werden, ohne Energie in den Speicher zu leiten. Dies kann zur Reduktion der thermischen Belastung und/oder des Verschleißes der mechanischen Bremse (Scheibenbremse, Trommelbremse) führen.

Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 26 oder eine andere

Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeuges kann den elektrischen Antrieb 1 derart ansteuern, dass, falls der Ladezustand des Akkumulators eine Ladungsaufnahme bzw. Stromaufnahme verhindert, vom optimalen Betriebspunkt der elektrischen Maschine 2, der Antriebssteuerungseinrichtung 10 und/oder der Leistungseinrichtung 12 abgewichen wird, so dass weiterhin ohne mechanischen Verschleiß verzögert werden kann und die dabei im elektrischen Antrieb 1 anfallende Verlustwärme zur Klimatisierung des Innenraums verwendet werden kann.

Am wirkungsvollsten kann ein Kühlfluid durch Verluste im Stator erwärmt werden. Dabei entstehen die niedrigsten Wärmeübergangsverluste von der im Statorblech aufgrund der Eisenverluste erzeugten Verlustwärme. Ferner kann die Verlustwärme in der Statorwicklung effizient abgeführt werden. Die Verlustwärme im Rotor kann wegen des isolierenden Luftspalts nur bedingt bzw. langsam durch die Statorkühlung abgeführt werden. Eine Kühlung der elektrischen Maschine 2 kann durch einen zweiten Wärmetauscher 34 erfolgen, der in und/oder an den Blechpaketen und/oder durch und/oder an den Wicklungen der elektrischen Maschine 2 angeordnet ist. Dem Fachmann ist eine derartige Fluidkühlung bekannt und daher wird sie im Sinne der Prägnanz nicht weiter detailliert beschrieben.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass Wärme zum Aufheizen des

Innenraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges erzeugt werden kann, ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich sind. Dadurch können der Herstellaufwand und die Masse des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges reduziert werden.