Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung einer Heiz- Klimaanlage mit einem als Wärmepumpensystem betreibbaren Kältemittelkreislauf mit einem Umgebungswärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Grundsätzlich ist bereits bekannt, dass bei Heiz-Klimaanlagen mit einem Wärmepumpensystem im Kühlbetrieb Wärme vom Kältemittel an die den Umgebungswärmetauscher durchströmende Luft abgegeben, und im Heizbetrieb mit einer geeigneten Kältekreislaufverschaltung Wärme am Verdampfer im Klimagerät und am Umgebungswärmetauscher aufgenommen und zum Heizen verwendet wird. Ein derartige Heizklimaanlage mit einem Wärmepumpensystem ist bspw. aus der DE 102 53 357 B4 bekannt.

Weiter ist bekannt, dass in konventionellen Fahrzeugklimaanlagen in der herkömmlichen (Kühl-)Betriebsart des Kältekreislaufs ein elektrischer Lüfter zur Dosierung der Luftmenge, die den Kondensator durchströmt, vorgesehen ist. Dieser elektrische Lüfter wird im Kühlbetrieb in Abhängigkeit des Kälte- mitteldrucks gesteuert, damit die Wärmeabgabe vom Kältemittel an die den Kondensator durchströmende Luft gezielt erfolgen kann. Dabei wird der elektrische Lüfter derart angesteuert, dass bei höherem Kältemitteldruck die Drehzahl des elektrischen Lüfters erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Betriebsstrategie für den elektrischen Lüfter zur Dosierung der Luftmenge der über den Kondensator bzw. Umgebungswärmetauscher strömenden Luft einer Heiz-Klimaanlage mit einem als Wärmepumpensystem betreibbaren Kältemittelkreislauf anzugeben, welche sowohl an den Kühlbetrieb als auch an den Heizbetrieb optimal angepasst ist.

Diese Aufgabe wird durch ein System nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das erfindungsgemäße System bzw. die entsprechende Steuerlogik, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in zumindest einer dafür vorgesehenen Steuervorrichtung, insbesondere in einer Heiz- Klima-Steuervorrichtung umgesetzt werden.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass die bei konventionellen Fahrzeugklimaanlagen in der herkömmlichen Betriebsart des Kältemittelkreislaufs bekannte Lüfteransteuerung lediglich im Kühlbetrieb eine geeignete Ansteuerstrategie darstellt, da im Heizbetrieb, in dem der als Verdampfer verwendete Kondensator bzw. Umgebungswärmetauscher im Wärmepum- penbetrieb verwendet wird, der Kältemitteldruck kein Maß für die erforderliche Luftmenge über den Umgebungswärmetauscher darstellt, d. h. die bisherige Steuerung des elektrischen Lüfters in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck ist für den Heizbetrieb ungeeignet. Grundgedanke der Erfindung ist, den elektrischen Lüfter funktionell, energetisch und akustisch möglichst sinnvoll anzusteuern, insbesondere derart, dass die Lüfterdrehzahl unter Berücksichtigung der erforderlichen Luftmenge um den Umgebungswärmetauscher aus akustischen und energetischen Gründen so gering wie möglich einstellt wird.

Aufgrund der Erkenntnis, dass im Heizbetrieb des Wärmepumpensystems der Kältemitteldruck kein geeignetes Maß für die erforderliche Luftmenge am Umgebungswärmetauscher darstellt, ist das System zur Steuerung einer Heiz-Klimaanlage mit einem als Wärmepumpensystem betreibbaren Kältemittelkreislauf mit einem Umgebungswärmetauscher, an dem im Kühlbetrieb Wärme vom Kältemittel an die den Umgebungswärmetauscher durchströmende Luft abgegeben und im Heizbetrieb Wärme von der den Umgebungswärmetauscher durchströmenden Luft vom Kältemittel aufgenommen wird, erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass der elektrische Lüfter, durch den die den Umgebungswärmetauscher durchströmende Luftmenge beein- flusst wird, im Kühlbetrieb in Abhängigkeit des Kältemitteldrucks, und im Heizbetrieb in Abhängigkeit eines vom Kältemittelhochdruck unabhängigen Parameters gesteuert wird.

Da im Heizbetrieb die aktuell umgesetzte bzw. umzusetzende Heizleistung einen relevanten Einflussfaktor auf die den Umgebungswärmetauscher durchströmende notwendige Luftmenge darstellt, wird der elektrische Lüfter im Heizbetrieb vorteilhafterweise in Abhängigkeit einer aktuell umgesetzten/ umzusetzenden Heizleistung angesteuert. Da die umgesetzte bzw. umzusetzende Heizleistung wiederum von der angeforderten Heizleistung und der Außentemperatur abhängt, kann der elektrische Lüfter im Heizbetrieb direkt in Abhängigkeit dieser beiden leicht zu ermittelnden Parameter gesteuert werden, d. h. der elektrische Lüfter wird vorteilhafterweise im Heizbetrieb in Abhängigkeit von der angeforderten Heizleistung und/oder der Außentempe- ratur und/oder der Temperatur der den Umgebungswärmetauscher durchströmenden Luft angesteuert.

Konkret kann die Ansteuerung des elektrischen Lüfters in Abhängigkeit dieser oben genannten Parameter derart erfolgen, dass in Abhängigkeit von der angeforderten Heizleistung ein Ansteuerwert bzw. eine Basis-Drehzahl ermittelt wird, welche anschließend in Abhängigkeit von der Außentemperatur über einen Faktor angehoben oder abgesenkt wird. Hintergrund hierfür ist, dass bei Temperaturen um 0° C eine besonders hohe Vereisungsgefahr des Umgebungswärmetauschers besteht, und diese mit einer Anhebung der Drehzahl des elektrischen Lüfters und damit der Luftmenge verringert werden kann. Der Zusammenhang zwischen angeforderter Heizleistung und Lüfteranforderung bzw. notwendiger Luftmenge ist dabei derart festgelegt, dass der Lüfter bei geringer angeforderter Heizleistung mit einer niedrigeren Drehzahl angesteuert wird (und demnach eine geringere Luftmenge fördert), als bei einer höher angeforderten Heizleistung.

Zusätzlich oder alternativ kann bei der Ermittlung einer geeigneten Ansteuerung des elektrischen Lüfters im Heizbetrieb auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt werden, d. h. der elektrische Lüfter kann im Heizbetrieb auch in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit angesteuert werden. Insbesondere kann der elektrische Lüfter im Heizbetrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit derart angesteuert werden bzw. die Ansteuerung derart beeinflusst werden, dass eine aufgrund der angeforderten Heizleistung ermittelte Lüfteranforderung (Drehzahl) des elektrischen Lüfters in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs angehoben oder reduziert wird. Mit anderen Worten kann über einen (weiteren) Faktor abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Lüfteranforderung bspw. abgesenkt werden, da bei hohen Geschwindigkeiten - z. B. über 40 km/h - der Fahrwind ausreicht, um eine ausreichende Luftmenge über den Umgebungswärmetauscher darzustellen. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ bei der Ermittlung einer geeigneten Ansteuerung des elektrischen Lüfters im Heizbetrieb auch die Feuchte der Außenluft und/oder ein ermittelter Taupunkt der Außenluft und/oder die Kältemitteltemperatur im Umgebungswärmetauscher, welcher sinnvoll nach Umgebungswärmetauscher gemessen wird, berücksichtigt werden. Vorteilhafterweise kann der elektrische Lüfter insbesondere in Abhängigkeit von der Differenz des ermittelten Taupunkts und der Kältemitteltemperatur nach dem Umgebungswärmetauscher gesteuert bzw. eine ermittelte Steuergröße be- einflusst werden.

Vorteilhafterweise kann schließlich auch vorgesehen sein, dass der elektrische Lüfter im Heizbetrieb unabhängig von dem zumindest einem auszuwertenden Parameter grundsätzlich mit einer Mindestlüfteranforderung bzw. Mindestdrehzahl (z. B. 30%) angesteuert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Fig. eine vereinfachte Steuerlogik für einen elektrischen Lüfter zur Dosierung der über einen Umgebungswärmetauscher strömenden Luftmenge eines als

Wärmepumpensystems ausgebildeten Kältekreislaufs einer Heiz- Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug.

Im Detail zeigt die Steuerlogik, dass bei der Ansteuerung bzw. der Art der Ansteuerung des elektrischen Lüfters grundsätzlich unterschieden wird, ob sich der Kältemittelkreislauf im Wärmpumpenbetrieb befindet oder nicht. Befindet sich der Kältemittelkreislauf nicht im Wärmepumpenbetrieb, d. h. die Klimaanlage befindet sich im Kühlbetrieb, wird ein zentral angeordneter Schalter S in die Stellung„0" gebracht, so dass der elektrische Lüfter in Abhängigkeit des Kältemitteldrucks angesteuert wird, d. h. es findet eine„klassische" Lüftersteuerung über den Kältemitteldruck statt. Befindet sich die Heiz-Klimaanlage jedoch nicht im Kühlbetrieb bzw. sog. A/C-Betrieb, sondern im Wärmepumpenbetrieb bzw. Heizbetrieb, bei dem Wärme am Verdampfer im Klimagerät und am Umgebungswärmetauscher aufgenommen und zum Heizen verwendet wird, wird der zentral angeordneter Schalter S in die Stellung„1" gebracht, so dass der elektrische Lüfter nicht in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck, sondern in Abhängigkeit mehrerer - vom Kältemitteldruck unabhängiger - Parameter angesteuert wird bzw. die Lüfteranforderung in Anhängigkeit dieser vom Kältemitteldruck unabhängigen Parameter ermittelt wird.

Die Ermittlung der Lüfteranforderung des elektrischen Lüfters im Heizbetrieb wird nun im Folgenden genauer erläutert: Grundsätzlich werden in diesem Beispiel hierzu die angeforderte Heizleistung HL, die Außentemperatur AT und die Fahrzeuggeschwindigkeit v berücksichtigt.

Zunächst wird in Abhängigkeit von der angeforderten Heizleistung HL ein Kennlinien-Wert KLW für die Lüfteransteuerung ermittelt, wobei der Zusammenhang aus angeforderter Heizleistung HL und Kennlinien-Wert KLW für die Lüftersteuerung über eine in der Steuerlogik abgelegte Kennlinie KL festgelegt ist.

Gleichzeitig wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur ein erster Faktor F1 , und in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v ein zweiter Faktor F2 ermittelt. Der oben genannte von der angeforderten Heizleistung abhängige Kennlinien-Wert KLW (z. B. Drehzahl des Lüfters) wird anschließend mit den ermittelten ersten und zweiten Faktoren F1 und F2 multipliziert, wodurch der Kennlinien-Wert KLW entweder angehoben, oder reduziert wird. Ist bspw. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als 40 km/h, kann der zweite Faktor F2 keiner als 1 sein und den Kennlinien-Wert KLW derart beeinflussen, dass dieser reduziert wird, da aufgrund der Fahrzeuggeschwin- digkeit bereits eine ausreichende Luftmenge durch den Umgebungswärmetauscher strömt. Ist bspw. die Außentemperatur kleiner oder ungefähr 0°C, kann zur Vermeidung einer Vereisung des Umgebungswärmetauschers der erste Faktor F1 mit einem Wert größer 1 belegt werden und den Kennlinien- Wert KLW somit derart beeinflussen, dass dieser angehoben wird.

Nach der Multiplikation des Kennlinien-Wertes KLW mit dem ersten und zweiten Faktor F1 und F2 wird der sich dadurch ergebende korrigierte Anforderungswert A in einer Einheit MAX mit einer festgelegten, unteren Mindest- ansteuerungsanforderung - in diesem Beispiel 30% - verglichen und das Maximum dieser beiden Anforderungswerte ausgegeben und als letztendlich gültige Lüfteranforderung an die Ansteuereinheit des elektrischen Lüfters übergegeben. Da in dem Beispiel der Ansteuerwert prozentual angegeben wird, kann dieser noch auf den maximal sinnvollen Wert von 100% begrenzt werden.

Somit kann durch das hier dargestellte System, insbesondere durch die entsprechende Ansteuerlogik für den elektrischen Lüfter eine bedarfsgerechte, akustisch verträgliche energieeffiziente Lüfteransteuerung einer entsprechend ausgebildeten Heiz-Klimaanlage mit einem als Wärmepumpensystem betreibbaren Kältemittelkreislauf sowohl im Kühlbetrieb als auch im Heizbetrieb erreicht werden.