Verfahren und System zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Klimakompressor der Klimaanlage in einem ersten Betriebszustand durch eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs und in einem zweiten Betriebszustand durch einen elektrisch betriebenen Motor angetrieben werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System für den Betrieb einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, die einen Klimakompressor umfasst, der über einen ersten Betriebszustand durch eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs und in einem zweiten Betriebszustand durch einen elektrisch betriebenen Motor angetrieben werden kann.

Stand der Technik Es sind Klimaanlagen für Fahrzeuge bekannt, die neben einem Gebläse, einer Luftleiteinrichtung und Steuer-und Bedienelementen einen Klimakompressor aufweisen, mit dessen Hilfe der zur Kühlung genutzte thermodynamische Kreisprozess realisiert wird. Der Antrieb des Klimakom- pressors ist dabei an einen Abtrieb des Verbrennungsmo-

tors gekoppelt, dessen Drehzahl bei laufendem Motor die Antriebsleitung des Klimakompressors bestimmt. Ferner ist es bekannt, ein zweites Antriebsaggregat für den Klima- kompressor vorzusehen, so dass die Klimaanlage auch bei abgeschaltetem Motor unabhängig von diesem durch Ein- schalten des zweiten Antriebsaggregats betrieben werden kann.

Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über eine Start-Stopp- Funktion, mittels der der Betrieb des Verbrennungsmotors während kurzer Haltephasen des Fahrzeugs abgeschaltet und durch einen Geberimpuls, wie beispielsweise durch das Antippen des Gaspedals, erneut gestartet werden kann.

Aufgrund des Ein-und Ausschaltens des Verbrennungsmotors ist es schwierig, den thermischen Komfort im Innenraum des Fahrzeuges bei eingeschalteter Klimaanlage unter geringem Schaltungsaufwand konstant aufrechtzuerhalten.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf den gattungsgemä- ßen Stand der Technik zum Betreiben einer Klimaanlage dadurch auf, dass die Wahl des jeweiligen Betriebszu- stands und die Einstellung von Betriebsparametern mit den Schritten erfolgt : Aufnahme von Daten über Betriebszustände von Kompo- nenten des Fahrzeuges, Aufnahme von Daten über das Anforderungsprofil der Klimaanlage,

Auswerten von aufgenommenen Daten und Ermitteln des geeigneten Betriebszustandes und geeigneter Einstel- lungen von Betriebsparametern mittels eines Daten- prozessors, und Ausgabe des ermittelten Betriebszustands.

Auf diese Weise ist ein automatisierter Betrieb des Kom- pressorantriebs geschaffen, der zu einem erhöhten thermi- schen Komfort im Innenraum des Fahrzeugs führt, da ein kontinuierlicher Betrieb des Kompressors bei eingeschal- teter Klimaanlage in Abstimmung auf verschiedene Be- triebszustände mehrerer Komponenten des Fahrzeugs reali- siert ist. So bleibt auch der thermische Komfort in den- jenigen Phasen ohne zusätzlichen Aufwand erhalten, in denen der Verbrennungsmotor mit Hilfe der Motor-Start- Stopp-Funktion während kurzer Haltephasen des Fahrzeuges abgeschaltet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsge- mäßen Verfahrens nach Anspruch 2 ist der Antrieb des Klimakompressors unter Berücksichtigung von Sicherheits- aspekten realisiert, so dass der Klimakompressor erst nach einer Abfrage dieser relevanten Daten und einer darauf folgenden Prüfung durch das geeignet gewählte Antriebsorgan angetrieben wird. So erfolgt die Freigabe des Motors für elektrischen Kompressorantrieb beispiels- weise nur dann, wenn die Zündung eingeschaltet, der Bat- terieladezustand ausreichend ist, alle Türen geschlossen sind, kein Startvorgang des Verbrennungsmotors abläuft und die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors gleich Null

ist. Wenn eine dieser Bedingungen verletzt sein sollte, kann der elektrische Kompressorantrieb gesperrt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 3 ist eine geeignete Abstimmung zwischen den an die Klimaanlage zur Schaffung eines gewünschten Klimas im Fahrzeuginnenraum gestellten Anforderungen und einer sparsamen und effizienten Energieeinspeisung des Klima- kompressors vorgesehen.

Diesbezüglich wird es gemäß Anspruch 4 als vorteilhaft erachtet, dass das Aufnehmen von Daten und deren Auswer- ten in einem vorbestimmten Zeitraster wiederholt wird.

Durch diese automatisierte Programmschleife werden vom Datenprozessor gemäß einem zu bestimmenden Zeitzyklus wiederholt Datenabfragen und ein Auswerten dieser Daten gestartet. Ein Zeitraster-Zyklus kann dabei vorteilhaft- erweise im Millisekundenbereich liegen. Solange der e- lektrische Kompressorantrieb gesperrt ist, können die Freigabebedingungen in einem groben Zeitraster von bei- spielsweise 500 Millisekunden abgefragt werden. Nach einer Freigabe werden die Bedingungen vorteilhafterweise in einem engeren Zeitraster von beispielsweise 5 Millise- kunden überprüft, um bei Bedarf den Elektromotor für den Kompressor in einen anderen Betriebsmodus (z. B. Start des Verbrennungsmotors) möglichst schnell umschalten zu können. Die Programmschleife wird vorteilhafterweise lediglich in einem Zustand einer eingeschalteten Klimaan- lage durchgeführt, d. h. wenn die Datenauswertung der Daten über das Anforderungsprofil der Klimaanlage ein positives Ergebnis ergibt.

Gemäß Anspruch 5 kann der für den Klimakompressor vorge- sehene Elektromotor während der Betriebsphasen eines laufenden Verbrennungsmotors die Fahrzeugbatterie laden.

Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem Stand der Technik weiterhin dadurch auf, dass die Wahl des jeweili- gen Betriebszustandes und die Einstellung von Betriebspa- rametern mit den Schritten erfolgt : - Aufnahme von ersten Daten betreffend Betriebszustände von Komponenten des Fahrzeugs, - Aufnahme von zweiten Daten betreffend ein Anforderungsprofil der Klimaanlage, - Auswerten der zweiten Daten zur Bestimmung, ob ein Betrieb des Klimakompressors erforderlich ist, - Auswerten der ersten Daten bei erforderlichem Betrieb des Klimakompressors, - Freigeben beziehungsweise Sperren eines mechanischen Antriebs des Klimakompressors und Freigeben beziehungsweise Sperren eines elektrischen Antriebs des Klimakompressors in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Auswertens der ersten Daten, bei freigegebenem mechanischem Antrieb und gesperrtem elektrischem Antrieb des Klimakompressors, Antreiben des Klimakompressors im ersten Betriebszustand,

bei freigegebenem elektrischem Antrieb, - Auswerten von zweiten Daten betreffend ein Anforderungsprofil der Klimaanlage, - Richten einer Drehzahlanforderung an den freigegebenen elektrischen Antrieb des Klimakompressors und - Antreiben des Klimakompressors im zweiten Be- triebszustand unter Berücksichtigung des Ergeb- nisses des Auswertens der zweiten Daten.

Das erfindungsgemäße System für den Betrieb einer Klima- anlage in einem Kraftfahrzeug baut auf dem gattungsgemä- ßen Stand der Technik dadurch auf, dass zur Wahl des jeweiligen Betriebszustandes und der Einstellungen von Betriebsparametern Mittel zur Aufnahme von Daten über Betriebszustände von Komponenten des Fahrzeugs, Mittel zur Aufnahme von Daten über das Anforderungsprofil der Klimaanlage, und ein Datenprozessor zum Auswerten von aufgenommenen Daten, zum Ermitteln des geeigneten Be- triebszustands und geeigneter Einstellungen von Betriebs- parametern und zum Ausgeben derselben vorgesehen sind.

Die Erläuterungen in Bezug auf das oben dargelegte erfin- dungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage sind dabei in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße System zu lesen und die betreffenden Vorteile darauf übertragbar.

Dies gilt auch für die Systeme gemäß den abhängigen An- sprüchen 8 bis 11.

Wesentliche Grundidee ist es damit, ein Steuerverfahren für den Antrieb eines Klimakompressors zu schaffen, mit dem der thermische Komfort im Innenraum des Fahrzeuges unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten und einer Wirtschaftlichkeit zum Betrieb einer Klimaanlage verbes- sert ist.

Zeichnungen Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläu- tert.

Dabei zeigt : Fig. 1 einen Funktionsblock zur Freigabe des elektri- schen Kompressorantriebs (Enable-Block) ; Fig. 2 einen Funktionsblock betreffend eine Kompres- sor-Freigabe (Enable-Block) ; Fig. 3 einen Funktionsblock betreffend einen Kompres- sor-Antrieb (Ask-Block) ; und Fig. 4 ein Schaltbild zur Darstellung der Kommunika- tion zwischen den Funktionsblöcken.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt einen Funktionsblock zur Freigabe des elekt- rischen Kompressorantriebs (Enable-Block). Die in Figur 1 angegebenen Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung : 10 Initialisierung 12 Freigabe des elektrischen Kompressorantriebs wird durchlaufen, wenn Kälteanforderung bzw. Kompressor- Wunschdrehzahl vorliegt 14 kein Start seit Initialisierung der Motorsteuerung 16 warte t= 2s 18 Motorsteuerung meldet Motor-Stopp 20 Motordrehzahl = 0 22 Batterie-Ladezustand ausreichend 24 kein Startvorgang angefordert 26 Türen geschlossen 28 elektrischer Kompressorantrieb freigegeben 30 elektrischer Kompressorantrieb gesperrt 32 Motorsteuerung meldet Motorstart 34 Ausgang 38 Freigabestatus elektrischer Kompressorantrieb Ausgangspunkt eines nachfolgend erläuterten Verfahrens- zyklus ist im vorliegenden Beispiel der Zeitpunkt des Einschaltens der Klimaanlage (siehe Fig. 1, Bezugszeichen 12).

Die Leistungsanforderung für den Kompressorantrieb auf- grund eines Einschaltens der Klimaanlage wird in der Klimasteuerung (Ask-Block) ermittelt. Mit einem Einschal- ten der Klimaanlage beginnt eine Aufnahme von Feuchte-

und Temperaturdaten aus dem Fahrzeuginnenraum, wobei durch eine Auswertung dieser Daten mittels des Datenpro- zessors eine Solldrehzahl für den Kompressorantrieb be- stimmt wird. Durch das Einschalten der Klimaanlage und das Festlegen einer Solldrehzahl wird daraufhin ebenso mit einer Aufnahme von Daten über Betriebszustände von Komponenten des Fahrzeuges begonnen. In Fig. 1 ist dies- bezüglich eine Datenaufnahme und Auswertung möglicher Parameter aufgezeigt. Demgemäß wird zunächst ermittelt, in welchem Betriebszustand 14,18 sich der Verbrennungs- motor befindet. Der Motor kann hierbei im Lauf sein 14, er kann sich gemäß der Start-Stopp-Funktion in einem Motor-Stopp-Zustand bei eingeschalteter Zündung befinden 18 oder im abgeschalteten Zustand mit abgeschalteter Zündung sein. Eine Abfrage dieser Daten wird alle 500 Millisekunden wiederholt. Sollte eine Auswertung dieser Daten ergeben, dass sich der Verbrennungsmotor in einem neu gezündeten Startzustand befindet, wird eine Zeitdauer von ca. 2 Sekunden abgewartet 16, um den Startvorgang vollständig beenden zu können, wonach eine Datenaufnahme bezüglich einer möglichen Freigabe des elektrischen Kom- pressorantriebes (Enable-Block) folgt. Die im Folgenden ausgeführte Datenaufnahme und-auswertung erfolgt dabei in einem engeren Zeitraster von ca. 5 Millisekunden, um bei Bedarf den Elektromotor möglichst schnell in einen dritten Betriebsmodus (z. B."Start"des Verbrennungsmo- tors) umschalten zu können. In diesem Datenaufnahme-und Datenauswertezyklus wird die Motordrehzahl abgefragt 20, der Batterieladezustand ermittelt 22, und abgefragt, ob ein Auftrag für einen Startvorgang vorliegt 24 und die Türen geschlossen sind 26. Wird ein positives Ergebnis aller einzelnen Fragen 20,22, 24,26 ermittelt, wird der

elektrische Kompressorantrieb freigegeben 28. Demgegen- über wird der elektrische Kompressorantrieb gesperrt 30, wenn bereits eine negative Antwort in Bezug auf eine der obigen Fragen vorliegt.

Im Folgenden wird gemäß Fig. 2 eine Datenaufnahme und- auswertung im Hinblick auf eine Kompressorabschaltung erläutert.

Figur 2 zeigt einen Funktionsblock betreffend eine Kom- pressor-Freigabe (Enable-Block). Die in Figur 2 angegebe- nen Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung : 40 Initialisierung beim Hochlauf des SG 42 Kompressorabschaltung 44 permanenter Kompressor-Antrieb freigegeben 46 Motorsteuerung fordert Kompressor-Notabschaltung 48 Fahrzustand fordert Kompressorabschaltung 50 man. Motorstart aktiv 52 automatischer Motorstart aktiv 54 permanenter Kompressor-Antrieb gesperrt 56 Kompressor-Antrieb gesperrt 58 Kompressor-Antrieb freigegeben 60 Freigabezustand Kompressorantrieb Ausgehend vom Ausgangszustand eines in Betrieb genommenen Klimakompressors wird im Enable-Block betreffend die Aufnahme von Daten über Betriebszustände von Komponenten des Fahrzeuges abgefragt, ob die Motorsteuerung eine Kompressornotabschaltung 46 fordert. Ferner wird in die- sem Funktionsblock abgefragt, ob der gegenwärtige Fahrzu- stand eine Kompressorabschaltung 48 erfordert. Ferner

wird abgefragt, ob ein manueller 50 oder automatischer 52 Motorstart vorliegt, wobei nach der Auswertung diesbezüg- licher Daten zu obigen Fragen der Kompressorantrieb ge- sperrt 54,56 bzw. freigegeben 58 wird und dieser nur bei einer Freigabe durch den Enable-Block weiter betrieben wird.

Befindet sich der Klimakompressor bei eingeschalteter Klimaanlage in Betrieb, wird in einem Ask-Block betref- fend die Aufnahme von Daten über das Anforderungsprofil der Klimaanlage ein Antriebsmodus mit dem betreffenden Antriebsorgan sowie eine Wunschdrehzahl für den Kompres- sorantrieb ermittelt.

Das Flussdiagramm gemäß Fig. 3 veranschaulicht eine dies- bezügliche Datenaufnahme und deren Auswertung.

Figur 3 zeigt einen Funktionsblock betreffend einen Kom- pressor-Antrieb (Ask-Block). Die in Figur 3 angegebenen Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung : 62 Ansteuerung Kompressorkupplung 64 Wunschdrehzahl des Kompressorantriebs 66 Antriebsmodus 68 Kompressor-Antrieb freigegeben 70 Wunsch Klimasteuerung Kompressor-Kupplung schließen 72 Kompressor-Kupplung geschlossen 74 Kompressor-Kupplung offen 76 Schaltzustand Kompressor-Kupplung 78 Kompressor-Solldrehzahl für Start./Gen.

80 Kompressor-Kupplung geschlossen 82 E-Maschine im Generator-Modus 84 E-Maschine im Motor-Modus 86 motorischer Kompressorantrieb 88 elektrischer Kompressorantrieb 90 kein Kompressorantrieb 92 Kompressor-Antriebsmodus In der linken Hälfte des Schaltbildes ist der Ansteue- rungsvorgang 62 für die Kompressorkupplung und Regelung einer Wunschdrehzahl 64 des Kompressorantriebes gezeigt.

Ist der Kompressorantrieb freigegeben 68, wird Soll- Schaltzustand der Kompressor-Kupplung nach gewähltem Kältebedarf ermittelt 70 und ein geeigneter Betriebszu- stand des Klimakompressors über ein Schließen 72 bzw.

Öffnen 74 der Kompressorkupplung realisiert. Gemäß dem Steuerverfahren für den Klimakompressor werden auch Daten aufgenommen, mit denen ermittelt werden kann, ob der Elektromotor momentan als Generator verwendet wird. Dem- gegenüber wird die Kompressor-Solldrehzahl von dem als Starter-Generator dienenden Elektromotor nur dann tat- sächlich eingestellt, wenn der elektrische Antrieb frei- gegeben und die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vom Riemenantrieb an den Klimakompressor abgekoppelt ist. Der ermittelte Antriebsmodus für den Klimakompressor resul- tiert im Ergebnis aus einer Kommunikation zwischen den beiden oben erläuterten Funktionsblöcken, d. h. dem E- nable-Block betreffend die Daten über Betriebszustände von Komponenten des Fahrzeuges und dem Ask-Block betref- fend die Daten über das Anforderungsprofil der Klimaan- lage.

Diese Kommunikation zwischen den Funktionsblöcken ist durch das Schaltbild in Fig. 4 veranschaulicht.

Die in Figur 4 angegeben Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung : 94 Freigabe Elektrischer Kompressorantrieb (Enable) 96 Kompressor-Istdrehzahl 98 Freigabe des elektrischen Kompressors 100 Steuerung E-Maschine (Starter-Generator) (Enable) 102 Kompressor-Solldrehzahl 104 Kompressor-Freigabe (Enable) 106 Kompressor-Freigabe 108 Kompressorantrieb (Ask) 110 Kompressor-Kupplung Block 104 ist für die grundsätzliche Freigabe des Kom- pressorantriebs zuständig, wobei diese Freigabe 106 dem Ask-Block 108 für den Kompressorantrieb übermittelt wird.

Nur wenn diese Kompressor-Freigabe 106 vorliegt, kann die Kompressor-Kupplung 110 geschlossen werden. Der Ask-Block 108 übermittelt in Abhängigkeit der von dem Ask-Block 108 ermittelten Werte eine Kompressor-Solldrehzahl 102 an die Steuerung 100 der elektrischen Maschine, das heißt bei- spielsweise des Starter-Generators. Wenn diese Steuerung 100 von der Freigabe des elektrischen Kompressorantriebs 94 die Freigabeinformation 98 erhält, kann der Starter- Generator den Kompressor antreiben. Zur Regelung der Kompressor-Drehzahl wird von dem Funktionsblock 100 die Kompressor-Istdrehzahl 96 an den Ask-Block 108 übermit- telt.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrati- ven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.