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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Temperaturmanagementsystem
und insbesondere auf ein Temperaturmanagementsystem für ein Fahrzeug.
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Hintergrund
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Lastwagenfahrer
verbringen ungefähr
1800 Stunden pro Jahr, die sie in ihrer Kabine ruhen. Um eine Umgebung
zu bieten, die zum wohnen und schlafen geeignet ist, werden die
Kabinen mit Heizung- und/oder Klimatisierungseinheiten versehen. Typischerweise
lassen die Fahrer ihre Lastwagenmotoren im Leerlauf laufen, während sie
ruhen, um Leistung zum Betrieb der Heizungs- und Klimatisierungseinheiten
zu liefern. Einen solchen Motor für eine ausgedehnte Zeitperiode
im Leerlauf laufen zu lassen, ist eine ineffiziente Verwendung des
Motors und eine Verschwendung von Brennstoff.
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Beispielsweise
verbrennt ein typischer Straßenlastwagen
ungefähr
0,6 bis 0,9 Gallonen pro Stunde, während er im Leerlauf läuft. Entsprechend könnte der
Brennstoff, der während
des Leerlaufs verbraucht wird, im Bereich von 1665 Gallonen pro Jahr
sein. Weiterhin sind Lastwagenmotoren ausgelegt und gebaut, um optimal
bei Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten auf der Straße zu arbeiten.
Sie können
vibrieren und ungleichmäßige oder
unerwünschte
Geräuschpegel
verursachen, während
sie im Leerlauf sind. Zusätzlich
kann ein verlängerter
Betrieb im Leerlauf negative Effekte auf die Lebensdauer des Motors
haben.
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In
letzter Zeit haben die Bundes- und Landesregierungen begonnen, neue
und schärfere
Standards für
Brennstoffemissionen zum Gesetz zu machen. Weil erkannt wurde, dass
die Praxis, den Leerlauf einzuschalten, während man ruht, einen ineffiziente
Brennstoffverbrauch und zusätzliche
Emissionen aus dem Motor in die Luft zur Folge hat, suchen die Bundes-und
Landesregierungen zusammen mit der Industrie nach einer Lösung zur
Verringerung des Leerlaufs von Lastwagen während der Rast.
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Ein
System, welches ausgelegt ist, die Notwendigkeit des Leerlaufs eines
Lastwagens während einer
Rastperiode zu verringern, gestattet, dass ein Lastwagenbediener
eine Klimatisierungs- oder Heizungseinrichtung verwendet, egal ob
der Motor arbeitet oder nicht. Dies wird erreicht durch Antrieb
eines HVAC-Systems mit einer Fahrzeugspeicherbatterie. Während man
fährt,
kann die Fahrzeugspeicherbatterie unter Verwendung eines Ladungssystems
aufgeladen werden. Wenn der Lastwagenmotor abgeschaltet wird und
die Heizungs- oder Klimatisierungseinrichtungen verwendet werden,
zieht das HVAC Energie aus der Speicherbatterie.
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Ein
solches System, obwohl es eine Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik ist, hat noch viele Nachteile. Wenn beispielsweise
das Energieniveau in der Batterie abnimmt, kann das HVAC eventuell
nicht länger
arbeiten. Weiterhin kann ein solches System Energie, die von dem
Motor erzeugt wird, zu einer Ladevorrichtung leiten, anstatt die
maximale Energiemenge zum Antrieb des Lastwagens zu liefern, wie
beispielsweise wenn ein Lastwagen einen Berg hinauf fährt und
die maximale Energiemenge benötigt.
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Die
vorliegende Erfindung spricht einen oder mehrere der Nachteile im
Stand der Technik an.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß eines
Aspektes ist die vorliegende Offenbarung auf ein Temperaturmanagementsystem für ein Fahrzeug
gerichtet. Das Temperaturmanagementsystem kann einen Motor aufweisen,
der betreibbar ist, um Energie zu erzeugen. Eine Energiespeichereinheit
kann mit dem Motor assoziiert sein und geeignet sein, die Energie
aufzunehmen und zu speichern, die vom Motor erzeugt wird. Eine Temperatursteuereinheit
kann mit der Energiespei chereinheit assoziiert sein und geeignet
sein, eine Temperatur in dem Fahrzeug zu steuern. Die Temperatursteuereinheit
kann geeignet sein, selektiv gespeicherte Energie aus der Energiespeichereinheit
zur Steuerung der Temperatur zu ziehen, wenn der Motor nicht arbeitet.
Eine Steuervorrichtung kann geeignet sein, einen Betriebszustand
des Temperaturmanagementsystems zu überwachen und die Übertragung
von Energie von dem Motor zu der Energiespeichereinheit basierend
auf der überwachten
Betriebsbedingung zu steuern.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zum Management eines Temperatursystems für ein Fahrzeug gerichtet. Das
Verfahren weist die Schritte auf, Energie mit einem Motor zu erzeugen
und die Energie von dem Motor zu einer Energiespeichereinheit zu übertragen.
Das Verfahren weist auch die Schritte auf, die übertragene Energie in der Energiespeichereinheit
zu speichern und selektiv die gespeicherte Energie von der Energiespeichereinheit
zur Steuerung einer Temperatur in dem Fahrzeug zu ziehen, wenn der
Motor nicht arbeitet. Das Verfahren weist weiterhin die Überwachung
eines Betriebszustandes des Systems und die Steuerung der Übertragung
von Energie von dem Motor zu der Energiespeichereinheit auf, und
zwar basierend auf den überwachten Betriebsbedingungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine bildliche Darstellung eines Fahrzeugs für das Temperaturmanagementsystem dieser
Offenbarung.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
des Temperaturmanagementsystems der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer beispielhaften Temperatursteuereinheit gemäß dieser
Offenbarung.
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Management
eines thermischen Systems gemäß dieser
Offenbarung veranschaulicht.
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5 ist
ein zweites Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren
zum Management eines thermischen Systems bzw. Temperatursystems gemäß dieser
Offenbarung veranschaulicht.
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6 ist
ein drittes Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren
zum Management eines Temperatursystems gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele davon
in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo es immer möglich ist, werden die gleichen
Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um sich auf die gleichen
oder auf ähnliche
Teile zu beziehen.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Fahrzeugs 100 ist in 1 veranschaulicht.
Das Fahrzeug 100 kann ein Straßenlastwagen, ein Geländelastwagen
oder ein anderes Fahrzeug sein. In dem gezeigten beispielhaften
Ausführungsbeispiel weist
das Fahrzeug 100 ein Bedienerabteil 102 ein Antriebssystemgehäuse 104 und
Antriebsräder 106 auf.
Das Bedienerabteil 102 kann eine (Wohn-)Kabine 108 und
ein Führerhaus 110 aufweisen.
Die Kabine 108 kann als Ruheabteil für einen Bediener des Fahrzeugs 100 verwendet
werden. Sie kann ein Bett und/oder andere Einrichtungen aufweisen,
wie es in der Technik bekannt ist. Das Führerhaus 110 kann von
einem Bediener verwendet werden, wenn er das Fahrzeug 100 fährt.
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Das
Antriebssystemgehäuse 104 kann
eine Haube 112 und einen Grill 114 aufweisen.
Ein Motor und/oder andere Antriebskomponenten können in dem Antriebssystemgehäuse 104 enthalten
sein, wie es in der Technik bekannt ist. Zusätzlich kann das Antriebssystemgehäuse 104 eine
oder mehrere Komponenten eines Temperaturmanagementsystems enthalten.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Temperaturmanagementsystems 200 ist in 2 gezeigt.
Irgendeine Komponente des Temperaturmanagementsystems 200 kann
in dem Antriebssystemgehäuse 104 des
Fahrzeugs 100 aufgenommen sein. Alternativ können Komponenten
des Temperaturmanagementsystems 200 an anderen Stellen
am Fahrzeug 100 aufgenommen oder eingeschlossen sein. Beispielsweise
können
manche Komponenten am Hinterteil der Kabine 108 aufgenommen
sein. Andere Komponenten können
unter dem Bedienerabteil 102 aufgenommen sein. Zusätzliche
Komponenten können
innerhalb des Bedienerabteils 102 zum Gebrauch und zum
Zugriff durch den Bediener aufgenommen oder enthalten sein.
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Mit
Bezug auf 2 kann das Temperaturmanagementsystem 200 einen
Motor 202, eine Temperatursteuereinheit 204, eine
Energiespeichereinheit 206, einen Generator 208 und
eine Steuervorrichtung 210 aufweisen. Das Temperaturmanagementsystem
kann an dem Fahrzeug 100 verwendet werden, um eine Heizung
und eine Klimatisierung für das
Bedienerabteil 102 vorzusehen. Weiterhin kann das Temperaturmanagementsystem 200 eine Smart-Technologie
bzw. intelligente Technologie in der Steuervorrichtung 210 aufweisen,
die es dem Temperaturmanagementsystem 200 gestattet, wirkungsvoll
Energie von dem Motor 202 zur Energiespeichereinheit 206 zu übertragen
und Bequemlichkeit für
den Bediener im Bedienerabteil 102 zu bieten, egal ob der
Motor 202 arbeitet oder nicht.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Motor 202 ein Verbrennungsmotor sein, der verwendet
wird, um die Räder 106 und
andere Komponenten des Fahrzeugs 100 anzutreiben, wie es
in der Technik bekannt ist. Alternativ kann der Motor 202 ein
Elektromotor sein. Der Motor 202 kann konfiguriert sein,
um Leistung zum Betrieb des Temperaturmanagementsystems 200 zu
liefern.
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Die
Temperatursteuereinheit 204 kann eine Heizungs-, Belüftungs-
und Klimatisierungseinheit (HVAC-Einheit, HCAC = Heating, Venting
and Air Condi tioning) sein. Sie kann mit dem Fahrzeug 100 derart
assoziiert sein, dass sie Wärme
und Klimatisierung für
das Bedienerabteil 102 liefert. In einem Ausführungsbeispiel
ist die Temperatursteuereinheit 204 eine modulare Steuereinheit,
die die meisten oder alle ihrer Hauptkomponenten in einem einzigen Gehäuse oder
an einer einzigen Stelle enthält.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel
weist die Temperatursteuereinheit 204 Komponenten auf,
die um das Fahrzeug 100 herum verteilt sind. Zumindest
einige Komponenten der Temperatursteuereinheit 204 können in
dem Bedienerabteil 102 aufgenommen sein und Luft durch
Entlüftungen
in der Seite des Bedienerabteils 102 nach außen ziehen,
wie beispielsweise an der Seite der Kabine 108.
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3 zeigt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
der Temperatursteuereinheit 204. Wie in 3 gezeigt,
kann die Temperatursteuereinheit einen Kondensatorventilator 302,
einen Gebläseventilator 304,
einen Kompressor 306 und eine elektrische Heizung 308 aufweisen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Gebläseventilator 304 konfiguriert,
um gekühlte
oder aufgeheizte Luft in das Bedienerabteil 102 zu liefern.
Die Temperatursteuereinheit 204 kann andere oder zusätzliche
Komponenten aufweisen, wie es dem Fachmann offensichtlich sein würde.
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Der
Kondensatorventilator 302 und der Gebläseventilator 304 können durch
Motoren mit variabler Drehzahl angetrieben werden, um zu gestatten, dass
die Temperatursteuereinheit 204 eingestellt wird, um ein
erwünschtes
Ausmaß an
Wärme und/oder
Klimatisierung zu bieten. Der Kompressor 306 kann auch
ein Kompressor mit variabler Drehzahl sein, der konfiguriert ist,
um mit einer festgelegten Drehzahl zu arbeiten, um ein erwünschtes
Ausmaß an
Kühlung
zu bieten.
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Mit
erneutem Bezug auf 2 kann der Generator 208 mit
dem Motor 202 in einer Weise assoziiert sein, so dass die
Drehenergie, die vom Motor 202 erzeugt wird, in elektrische
Energie umgewandelt wird. Die elektrische Energie vom Generator 208 kann
die Temperatursteuereinheit 204 antreiben. Der Generator 208 kann
irgendein Generator sein, der bemessen und ausge wählt wurde,
um ausreichend Energie vom Motor 202 zum Betrieb der Temperatursteuereinheit 204 basierend
auf den erforderlichen Leistungsanforderungen zu liefern. In einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Generator 208 konfiguriert sein, um andere Komponenten
und Zusatzeinrichtungen mit Leistung zu versorgen, die mit dem Fahrzeug 100 assoziiert
sind.
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Die
Energiespeichereinheit 206 kann direkt mit der Temperatursteuereinheit 204 verbunden
sein und kann konfiguriert sein, um Leistung zum Betrieb der Temperatursteuereinheit 204 zu
liefern, wenn die Temperatursteuereinheit 204 keine ausreichende Menge
an Leistung vom Generator 208 aufnimmt. Entsprechend kann
die Energiespeichereinheit 206 selektiv Leistung für die Temperatursteuereinheit 204 liefern.
In einem alternativen beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Temperatursteuereinheit 204 konfiguriert,
um mit Leistung zu arbeiten, die zu jedem Zeitpunkt aus der Energiespeichereinheit 206 gezogen
wird.
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Die
Energiespeichereinheit 206 kann beispielsweise eine elektrische
Speichereinheit 212 und/oder eine thermische Speichereinheit 214 aufweisen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
die elektrische Speichereinheit 212 eine extra dafür vorgesehene
Batterie, die konfiguriert ist, um Leistung zum Betrieb der Temperatursteuereinheit 204 zu liefern.
Die thermische Speichereinheit 214 kann auch eine extra
dafür vorgesehenen
Einheit sein, die konfiguriert ist, um Energie zu der Temperatursteuereinheit 204 zu
liefern. Die elektrischen und thermischen Speichereinheiten 212, 214 können irgendwelche
Speichereinheiten sein, die in der Technik bekannt sind. In einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann eine übliche
Fahrzeugbatterie als die Energiespeichereinheit 206 verwendet
werden. In diesem Ausführungsbeispiel
kann die Batterie auch verwendet werden, um Leistung zum Start des
Motors 202 zu liefern, und um andere Funktionen am Fahrzeug 100 zu
steuern.
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Bei
dem gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Energiespeichereinheit 206 konfiguriert,
um Leistung vom Generator 208 durch die Temperatursteuereinheit 204 aufzunehmen.
Entsprechend wirkt die Temperatursteuereinheit 204 als
eine Leitung für
Energie, die zur Energiespeichereinheit 206 zur Speicherung
gesandt wird. Bei anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen kann die Energie direkt
vom Generator 208 zur Energiespeichereinheit 206 gesandt
werden, wobei sie an der Temperatursteuereinheit 204 vorbeiläuft. Bei
diesen Ausführungsbeispielen
kann die Energiespeichereinheit 206 durch die Steuervorrichtung 210 gesteuert
werden, oder kann alternativ ihre eigene Steuervorrichtung und/oder
ihr eigenes System zur Messung des gespeicherten Energieniveaus
aufweisen.
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Eine
Steuervorrichtung 210 kann konfiguriert sein, um den Motor 202,
die Temperatursteuereinheit 204 und/oder die Energiespeichereinheit 206 zu überwachen
und zu steuern. Die Steuervorrichtung kann eine einzelne modulierte
Einheit sein, oder kann in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
eine Motorsteuervorrichtung 218 und/oder eine Temperatursteuereinheitssteuervorrichtung 220 sein, wobei
die Motorsteuervorrichtung 218 direkt mit dem Motor 202 assoziiert
ist, und wobei eine Temperatursteuereinheitssteuervorrichtung 220 direkt
mit der Temperatursteuereinheit 204 assoziiert ist.
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Die
Steuervorrichtung 210 kann einen Computer mit allen Komponenten
aufweisen, die erforderlich sind, um eine Anwendung laufen zulassen,
wie beispielsweise einen Speicher, der als Speichervorrichtung dient,
und einen Prozessor, der als zentrale Verarbeitungseinheit dient.
Der Fachmann wird erkennen, dass dieser Computer zusätzliche
oder andere Komponenten enthalten kann. Obwohl weiterhin Aspekte
der vorliegenden Erfindung derart beschrieben werden, dass sie in
dem Speicher der Steuervorrichtung 210 gespeichert werden,
wird der Fachmann erkennen, dass diese Aspekte auch von anderen
Arten von Computerprogrammen, Produkten oder computerlesbaren Medien
gelesen werden können
oder auf diesen gespeichert werden können, wie beispielsweise Computerchips
und sekundäre
Speichervorrichtungen, die Festplatten, Floppy Disk, CD-ROM oder
andere Formen von RAM oder ROM (RAM = Random Access Memory, ROM
= Read Only Memory) aufweisen.
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Die
Steuervorrichtung 210 kann konfiguriert sein, um die Betriebsbedingungen
des Motors 202 und/oder der Temperatursteuereinheit 204 und/oder der
Energiespeichereinheit 206 zu überwachen. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert sein, den Wirkungsgrad
des Motors 202 zu bestimmen. Dies kann basierend auf einem
Brennstoffverbrauch des Motors 202 oder alternativ basierend
auf einen Drehmoment bestimmt werden, welches von dem Motor 202 geliefert
wird, wie von der Steuervorrichtung 210 überwacht.
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Weiterhin
kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert sein, um zu
bestimmen, wann das Motorwirkungsgradniveau über einem gegebenen Schwellenniveau
ist, und weiterhin um übermäßige Energie durch
die Temperatursteuereinheit 204 zur Speicherung in der
Energiespeichereinheit 206 zu leiten. Genauso kann die
Steuervorrichtung 210 konfiguriert sein, zu bestimmen,
wann der Motorwirkungsgrad unter ein Schwellenniveau abfällt, und
aufhören, übermäßige Energie
zu der Motorsteuereinheit während
dieser Zeit zu leiten.
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Die
Steuervorrichtung 210 kann auch konfiguriert sein, um ein
Energieniveau der Energiespeichereinheit 206 zu überwachen.
Dies kann bei der Temperatursteuereinheit 204 oder alternativ
bei der Energiespeichereinheit 206 überwacht werden. Die Steuervorrichtung 210 kann
konfiguriert sein, um das Energieniveau mit einem Schwellenenergieniveau
zu vergleichen, um zu bestimmen, wann die Energiespeichereinheit 206 erneut
aufgeladen werden sollte.
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Zusätzlich kann
die Steuervorrichtung 210 konfiguriert sein, um zu bestimmen,
wann eine Aufheizung oder Abkühlung
durch die Temperatursteuereinheit 204 erforderlich ist.
Sie kann konfiguriert sein, um eine vom Bediener angeforderte Temperatur
mit einer tatsächlichen
Temperatur innerhalb des Bedienerabteils 102 zu vergleichen.
Diese Bestimmung kann auf einer Sensorauslesung basieren, wie beispielsweise
durch eine Temperaturmessein richtung innerhalb des Bedienerabteils 102.
Basierend auf den Temperaturauslesungen kann die Steuervorrichtung 210 geeignet
sein, zu bestimmen, wann eine zusätzliche Abkühlung oder Aufheizung erforderlich ist,
um eine erwünschte
Temperatur innerhalb des Bedienerabteils 102 zu bieten.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
die Steuervorrichtung 210 konfiguriert, um den Kompressor 306 mit
einstellbarer Drehzahl der Temperatursteuereinheit 204 zu
steuern, so dass er mit einer ersten Drehzahl arbeitet, wenn der
Motorwirkungsgrad auf einem ersten Niveau ist, und auf einem zweiten
Niveau arbeitet, wenn der Motorwirkungsgrad auf einem zweiten Niveau
ist. Entsprechend kann bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
die Steuervorrichtung 210 konfiguriert sein, die Energie
zu verringern, die von dem Kompressor 306 verbraucht wird,
wenn der Wirkungsgrad des Motors 202 abnimmt, und zusätzliche
Energie zum Kompressor zu liefern, wenn der Wirkungsgrad des Motors 202 zunimmt.
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Unterschiedliche
Betriebsfunktionen können vorgesehen
werden und innerhalb der Steuervorrichtung 210 von einem
Bediener ausgewählt
werden, um die Steuervorrichtung 210 und das Temperaturmanagementsystem 200 anzuweisen,
gewisse Befehle auszuführen.
Beispielsweise kann eine Funktion sein, die Energiespeichereinheit 206 aufzuladen, wenn
das Energieniveau unter ein Schwellenniveau abfällt. Die Steuervorrichtung 210 kann
konfiguriert sein, die Energiespeichereinheit 206 zu Zeitpunkten wiederaufzuladen,
wenn ein Motorwirkungsgradniveau über dem Schwellenwirkungsgradniveau liegt.
In einem weiteren Beispiel kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert
sein, ein Betriebsfunktion auszuführen, die die Überwachung
des Motors 202 mit einschließen kann, um zu bestimmen,
ob der Motor 202 läuft.
Wenn der Motor nicht läuft
und das Energieniveau unter dem Schwellenenergieniveau ist, kann
die Steuervorrichtung konfiguriert sein, den Motor 202 zu
starten, um zusätzliche
Energie zu der Energiespeichereinheit 206 und/oder zu der
Temperatursteuereinheit 204 zu liefern. Wenn das Energieniveau
bis zu einer festgelegten Schwelle aufgeladen ist, wie beispielsweise
vollständig
aufgeladen, kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert
sein, den Motor 202 abzuschalten.
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Gemäß eines
weiteren Beispiels kann die Betriebsfunktion eine Funktion sein,
die Energie zum Betrieb der Temperatursteuereinheit 204 für eine festgelegte
Zeitperiode liefert. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert
sein, das Energieniveau innerhalb der Energiespeichereinheit 206 zu überwachen
und zu bestimmen, ob das Energieniveau hoch genug ist, um die Temperatursteuereinheit 204 für eine eingestellte Zeitdauer
zu betreiben, wie beispielsweise für vier Stunden. Wenn das Energieniveau
nicht ausreicht, um die Temperatursteuereinheit 204 für die eingestellte
Zeitdauer mit Leistung zu versorgen, kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert
sein, den Motor 202 zu betreiben, um die Energiespeichereinheit 206 aufzuladen,
bis das Energieniveau ausreicht, um die Temperatursteuereinheit
für die
eingestellte Zeitdauer zu betreiben. Wenn genügend Leistung in der Energiespeichereinheit 206 gespeichert
ist, kann die Steuervorrichtung 210 den Motor 202 ausschalten, und
die Temperatursteuereinheit 204 kann weiter basierend auf
der Energie arbeiten, die von der Energiespeichereinheit 206 geliefert
wird.
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Eine
Bedienerschnittstelle 222 kann mit der Steuervorrichtung 210 assoziiert
sein. Sie kann konfiguriert sein, um eine Eingabe von einem Bediener zur
Steuervorrichtung 210 zu liefern, um die Temperatursteuereinheit 204 zu
betreiben. Einige Aufnahmeeingangsgrössen können eine erwünschte Temperatur,
eine Betriebsfunktion, eine Klimatisierung, eine Aufheizung, die
Luftrückzirkulation
und/oder irgendein anderes Merkmal aufweisen, welches bei einem
HVAC-System verwendet werden kann. Die Bedienerschnittstelle 222 kann
irgendeine Art einer Eingabevorrichtung mit Eingabemechanismen sein,
die beispielsweise Hebel, Knöpfe,
Schalter und/oder Drehvorrichtungen sein können, die geeignet sind, es dem
Bediener zu gestatten, die Ausgabe der Temperatursteuereinheit 204 zu
verändern.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
die Bedienerschnittstelle 222 auch eine Anzeige oder eine
LCD-Anzeige aufweisen, die es einem Be diener gestattet, Betriebsbedingungen
und/oder andere Informationen anzusehen, wie beispielsweise eine
Temperatur innerhalb des Bedienerabteils und/oder außerhalb
des Fahrzeugs 100. Entsprechend kann ein Bediener im Fahrzeug 100 durch
die Bedienerschnittstelle 222 das Temperaturmanagementsystem 200 steuern.
Die Bedienerschnittstelle 222 kann mehr als eine Schnittstelle
aufweisen, wie beispielsweise eine Schnittstelle, die zum Zugriff durch
einen Bediener innerhalb der Kabine 108 aufgenommen sein
kann, während
eine andere Schnittstelle in dem Führerhaus 110 aufgenommen
sein kann. Daher kann der Bediener das Temperaturmanagementsystem 200 von
irgendwo innerhalb des Bedienerabteils 102 steuern.
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Die
Flussdiagramme der 4–6 veranschaulichen
beispielhafte Verfahren zum Betrieb des Temperaturmanagementsystems 200.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
Temperaturmanagementsystem 200 kann verwendet werden, um
ein Klima in dem Bedienerabteil 102 zu steuern, in dem
eine Heizung und Kühlung
für das
Bedienerabteil 102 des Fahrzeugs 100 vorgesehen
wird. Weiterhin kann das Temperaturmanagementsystem 200 konfiguriert
sein, um eine optimale Wiederaufladung vorzusehen, so dass das Aufladen
des Temperaturmanagementsystems zu Zeiten auftritt, wenn der Motor über einem
Schwellenwirkungsgradniveau arbeitet, wodurch er übermäßige Energie
erzeugen kann. Entsprechend kann das Temperaturmanagementsystem 200 konfiguriert sein,
um selektiv eine entleerte Energiespeichereinheit 206 mit übriger Energie
aufzuladen. Weiterhin kann die Temperatursteuereinheit 204 es
einem Bediener in dem Bedienerabteil 102 gestatten, Befehle basierend
auf Funktionen des Temperaturmanagementsystems 200 zu erzeugen,
die das Temperaturmanagementsystem automatisch ausführen wird.
Es wird in Betracht gezogen, dass das in diesem Verfahren und in
der vorliegenden Offenbarung beschriebene Verfahren auf alle Fahrzeugarten
angewandt werden kann, einschließlich Geländelastwägen, Straßenlastwägen und anderen Fahrzeugen.
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Wie
in dem im Flussdiagramm 400 gezeigten Verfahren beschrieben,
wird das Temperaturmanagementsystem 200 verwendet, um das
Klima in dem Bedienerabteil 102 zu steuern. In einem Schritt 402 schaltet
der Bediener das Temperaturmanagementsystem 200 ein. Das
Einschalten des Temperaturmanagementsystems 200 kann beispielsweise das
Umschalten eines Schalters, dass Starten des Motors 202 oder
das Liefern einer Eingangsgrösse an
die Bedienerschnittstelle 222 aufweisen. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
arbeitet das Temperaturmanagementsystem 200 immer.
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In
einem Schritt 404 bestimmt die Steuervorrichtung 210,
ob der Motor 202 läuft.
Wenn der Motor 202 läuft,
dann kann die Steuervorrichtung 210 eine vom Bediener angeforderte
Temperatur an die Temperatursteuereinheit 204 im Schritt 406 liefern.
Die vom Bediener angeforderte Temperatur kann von einem Bediener
durch die Bedienerschnittstelle 222 eingegeben werden.
Wie oben bemerkt, kann dies beispielsweise unter Verwendung von
Knöpfen, Drehschaltern,
Hebeln oder anderen Eingabevorrichtungen in einer in der Technik
bekannte Weise durchgeführt
werden.
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In
einem Schritt 408 überwacht
die Steuervorrichtung 210 die Temperatursteuereinheit 204,
um zu bestimmen, ob die Energiespeichereinheit 206 eingeschaltet
ist. Für
die Zwecke dieser Offenbarung ist die Energiespeichereinheit 206 eingeschaltet
bzw. angeschlossen, wenn sie Energie an die Temperatursteuereinheit 204 liefert,
um eine Luftbehandlungsfunktion auszuführen. Wenn in einem Schritt 408 die Energiespeichereinheit 206 nicht
eingeschaltet ist, dann unternimmt das System keine Handlung und geht
voran zum Schritt 412, der zum Schritt 404 zurückkehrt.
Der Rückkehrschritt 412 kann
das Verfahren oder die Logik innerhalb der Steuervorrichtung 210 an
den Beginn einer Sequenz oder eines Zyklus bringen, beispielsweise
zum Schritt 404; um zu bestimmen, ob der Motor 202 läuft.
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Wenn
die Energiespeichereinheit 206 im Schritt 408 angeschlossen
bzw. im Betrieb ist, bestimmt die Steuervorrichtung 210 in
einem Schritt 410, ob die Energiespeichereinheit 206 vollständig aufgeladen
ist. Die Aufladung kann erreicht werden durch Übertragung von Energie von
dem Generator 208 durch die Temperatursteuereinheit 204 an
die Energiespeichereinheit 206. Alternativ kann die Energie
an der Temperatursteuereinheit 204 vorbeilaufen, wobei
Energie auf die Energiespeichereinheit 206 durch andere
Verfahren übertragen
wird, wie beispielsweise durch eine direkte Übertragung. Wenn die Energiespeichereinheit 406 vollständig aufgeladen
ist, dann unternimmt das System keine Handlung und kehrt zurück, wie
im Schritt 412 gezeigt.
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Wenn
jedoch die Energiespeichereinheit 406 im Schritt 410 nicht
vollständig
aufgeladen ist, dann bestimmt die Steuervorrichtung 210 in
einem Schritt 414, ob der Wirkungsgrad des Motors 202 über einer voreingerichteten
Schwelle ist. Die Schwelle kann unter Verwendung der Bedienerschnittstelle 222 voreingestellt
werden, oder kann aternativ unter anderem während der Herstellung des Temperaturmanagementsystems 200 voreingestellt
sein. Die Bestimmung, ob das Wirkungsgradniveau über einer Schwelle ist, kann
durch Überwachung
des spezifischen Brennstoffverbrauches, durch Überwachung des Drehmomentes
oder durch Überwachung
von anderen Betriebsbedingungen des Motors 202 erreicht
werden. Basierend auf dem überwachten
Betriebszustand kann die Steuervorrichtung 210 das Wirkungsgradniveau
des Motors 202 bestimmen. Wenn beispielsweise der Brennstoffverbrauch
hoch ist, kann die Steuervorrichtung 210 konfiguriert werden,
um zu bestimmen, dass die Übertragung
von Energie vom Generator 208 durch die Temperatursteuereinheit 204 zur
Energiespeichereinheit 206 zur Speicherung nicht ideal
sein könnte,
weil die maximale Energiemenge erforderlich sein kann, um das Fahrzeug 100 anzutreiben.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Schwelle so eingerichtet werden, dass die Steuervorrichtung 210 übermäßige bzw. übrige Energie
vom Motor 202 nur dann leitet, wenn das Wirkungsgradniveau
ungefähr
der Äquivalenzwert
eines Wirkungsgradniveaus ist, wenn das Fahrzeug 100 auf
ebener Erde fährt.
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Wenn
im Schritt 414 das Motorwirkungsgradniveau nicht über dem
Schwellenniveau ist, dann unternimmt die Steuervorrichtung 210 keine
Handlung und kehrt zum Schritt 404 zurück, wie im Schritt 412 gezeigt.
Wenn jedoch im Schritt 414 der Motorwirkungsgrad über der
Schwelle ist, wie von der Steuervorrichtung 210 bestimmt
und überwacht,
leitet die Steuervorrichtung 210 dann übermäßige Energie zur Energiespeichereinheit 406 zur
Speicherung in einem Schritt 416. Die Speicherung von übermäßiger Energie
kann erreicht werden durch Lieferung von Energie von dem Generator 208 durch
die Temperatursteuereinheit 204 zur Energiespeichereinheit 206, wie
von der Steuervorrichtung 210 gesteuert. Die Energie kann
als elektrische Energie oder thermische Energie gespeichert werden.
Entsprechend könnte die
Energiespeichereinheit 206 die elektrische Speichereinheit 212 und/oder
die thermische Speichereinheit 214 aufweisen.
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Mit
Rückbezug
auf den Schritt 404 kann die Steuervorrichtung 210 in
einem Schritt 418 bestimmen, ob die Energiespeichereinheit 406 in
Eingriff bzw. angeschlossen ist, wenn der Motor nicht läuft. Wenn
die Energiespeichereinheit nicht angeschlossen bzw. in Betrieb ist,
dann unternimmt das System keine Handlung, und das Verfahren kehrt
zum Schritt 404 zurück,
wie in einem Schritt 420 gezeigt. Wenn die Energiespeichereinheit 406 im
Schritt 418 angeschlossen bzw. in Betrieb ist, bestimmt
die Steuervorrichtung 210 in einem Schritt 422,
ob die Energiespeichereinheit 206 auf ein Schwellenniveau
aufgeladen wurde. Das Schwellenniveau könnte ein vollständig aufgeladenes
Niveau oder ein anderes Niveau sein, wie in der Steuervorrichtung 210 einprogrammiert. Wenn
in dem Schritt 422 die Energiespeichereinheit bis zum Schwellenniveau
aufgeladen ist, dann steuert die Steuervorrichtung 210 die
Temperatursteuereinheit 204 in einem Schritt 424 dahingehend,
dass sie Leistung von der Energiespeichereinheit 206 abzieht,
um die Temperatur innerhalb des Bedienerabteils des Fahrzeugs zu
steuern.
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Wenn
in dem Schritt 422 die Energiespeichereinheit 406 nicht
auf das Schwellenniveau aufgeladen ist, kann die Steuervorrichtung 210 automatisch den
Motor 202 starten, um Leistung zu der Temperatursteuereinheit 204 zu
liefern, und die Energiespeichereinheit 206 in einem Schritt 426 aufzuladen.
Der Ausdruck "automatisch", wie er hier verwendet
wird, bedeutet, dass die Steuervorrichtung 210 ohne eine zusätzliche
Eingabe von einem Bediener die Funktion ausführt. Die Steuervorrichtung 210 kann
den Motor 202 unter Verwendung einer Steuerlogik und/oder von
Steuersystemen starten.
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In
einem Schritt 428 kann die Temperatursteuereinheit 204 dahingehend
arbeiten, dass sie das Bedienerabteil 102 auf die angeforderte
Temperatur abkühlt
oder aufheizt. Während
dieser Zeit kann bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Energie
zur Steuerung der Temperatursteuereinheit 204 vom Motor 202 und
vom Generator 208 geliefert werden. In einem weiteren beispielhaften
Ausführungsbeispiel
zieht die Temperatursteuereinheit 204 Energie aus der Energiespeichereinheit,
auch wenn sie wieder aufgeladen wird. In einem Schritt 430 leitet
die Steuervorrichtung 210 übermäßige Energie zu der Energiespeichereinheit 206.
Entsprechend kann bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Leistung,
die vom Generator 208 geliefert wird, zu der Temperatursteuereinheit 204 geliefert
werden, wobei irgend eine übermäßige Leistung
zu der Energiespeichereinheit 206 gesandt wird, um sie
aufzuladen.
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In
einem Schritt 432 kann die Steuervorrichtung 210 das
Energieniveau der Energiespeichereinheit 206 überwachen,
um zu bestimmen, ob die Energiespeichereinheit 206 auf
einem Schwellenleistungsniveau ist, wie beispielsweise auf einem
vollständig
aufgeladenen Niveau in diesem Beispiel. Wenn im Schritt 432 die
Energiespeichereinheit 206 nicht vollständig aufgeladen ist, dann fährt das
System weiter fort, übermäßige Energie
im Schritt 430 zu speichern. Wenn jedoch die Energiespeichereinheit 206 vollständig aufgeladen
ist, dann kann die Steuervorrichtung 210 automatisch den
Motor 202 in einem Schritt 434 abschalten.
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Wenn
der Motor 202 abgeschaltet wird, kann die Temperatursteuereinheit 204 weiter
arbeiten, falls erwünscht,
wobei sie Leistung aus der Energiespei chereinheit 206 zieht,
wie im Schritt 424 gezeigt. Entsprechend können die
Temperaturen innerhalb des Bedienerabteils 102 aufrechterhalten
werden oder verändert
werden, wie von dem Bediener erwünscht.
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Zusätzliche
beispielhafte Verfahren werden mit Bezug auf die Flussdiagramme 500 und 600 beschrieben,
die in den 5 und 6 gezeigt
sind. Die Verfahren in den Flussdiagrammen 500, 600 können zusätzliche
Funktionen oder Betriebszustände sein,
in denen die Steuervorrichtung 210 arbeiten kann. Die Verfahren
werden als Verfahren beschrieben, die innerhalb des mit Bezug auf 4 beschriebenen
Verfahrens arbeiten können,
und die viele der gleichen Verfahrensschritte und Verfahrensmerkmale
aufweisen können,
die mit Bezug auf 4 beschrieben wurden. Das Verfahren
des Flussdiagrammes 500 kann ausgeführt werden, wenn der Motor 202 in
einem Schritt 404 der 4 läuft, während das Verfahren
des Flussdiagrammes 600 ausgeführt werden kann, wenn der Motor 202 im
Schritt 404 nicht läuft.
Jedoch könnten
die Verfahren der Flussdiagramme 500, 600 auch
unabhängig
von irgendwelchen Verfahrensschritten des Flussdiagrammes 400 betreibar
sein, und könnten
in Verbindung mit anderen Verfahren und Flussdiagrammen verwendet
werden, die dem Fachmann offensichtlich sein werden.
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Die
Flussdiagramme 500 und 600 beschreiben Verfahren,
die es einem Bediener gestatten, auszulegen, wieviel Energie in
der Energiespeichereinheit 206 zu speichern ist. Wenn entsprechend
der Bediener beabsichtigt, für
eine kurze Zeitperiode zu ruhen, kann das Temperaturmanagementsysteme 200 konfiguriert
sein, nur aufzuladen, bis die Energiespeichereinheit 206 ausreichend
Energie hat, um die Temperatursteuereinheit 204 für diese
Zeitperiode zu betreiben.
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Das
Flussdiagramm 500 beginnt im Schritt 408, wie
in 5 gezeigt. In dem Verfahren, das in dem beispielhaften
Flussdiagramm 500 gezeigt ist, kann ein Bediener, wenn
in dem Schritt 408 die Energiespeichereinheit 206 angeschlossen
bzw. in Betrieb ist, dann eine erwünschte Zeitdauer zum Be trieb der
Temperatursteuereinheit 204 im Schritt 502 anfordern.
Beispielsweise kann der Bediener für eine Periode von vier Stunden
ruhen wollen, und daher wünschen,
dass die Temperatur in dem Bedienerabteil für die Periode von vier Stunden
gesteuert wird. Die erwünschte
Zeitdauer kann durch die Bedienerschnittstelle 222 in Kommunikation
mit der Steuervorrichtung 210 eingegeben werden.
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Im
Schritt 504 kann die Steuervorrichtung 210 bestimmen,
dass die gegenwärtige
Energie, die von der Temperatursteuereinheit 204 verbraucht wird,
auf ihrer gegenwärtigen
Einstellung ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 210 bestimmen,
dass das System Energie mit einer Rate von 5000 BTU pro Stunde verbraucht.
In einem Schritt 506 kann die Steuervorrichtung die Menge
an Energie abschätzen,
die erforderlich ist, um die Temperatursteuereinheit 204 für die eingestellte
Periode zu betreiben. Um beispielsweise eine Temperatursteuereinheit 204 für vier Stunden
mit 5000 BTU pro Stunde zu betreiben, wären 20000 BTU erforderlich. Die
Steuervorrichtung 210 kann dann das Energieschwellenniveau
auf das abgeschätzte
erforderliche Energieniveau einstellen, was in dem Beispiel 20000 BTU
ist. Andere Verfahren zur Bestimmung eines erforderlichen Energieniveaus
wären offensichtlich
und sollen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.
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In
einem Schritt 508 bestimmt die Steuervorrichtung 210,
ob das Energieniveau der Energiespeichereinheit 206 über den
Schwellenniveau ist. Wenn das Energieniveau über der Schwelle ist, dann
kehrt das Verfahren zurück
zum Schritt 412 des Flussdiagrammes 400. Wie in 4 gezeigt,
unternimmt im Schritt 412 die Steuervorrichtung 210 keine
Handlung, um zusätzliche
Energie zu speichern, weil die Energiespeichereinheit genügend Energie
zum Betrieb der Temperatursteuereinheit für die erwünschte Periode hat. Wenn im
Schritt 508 das Energieniveau der Energiespeichereinheit 206 nicht über dem Schwellenniveau
ist, dann kehrt das Flussdiagramm zurück zum Schritt 414 der 4.
Wie in 4 gezeigt, bestimmt im Schritt 414 die
Steuervorrichtung 210, ob der Wirkungsgrad des Motors über der
Wirkungs gradschwelle ist. Das Verfahren kann dann fortfahren, wie
im Flussdiagramm 400 beschrieben.
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Mit
Bezug auf 6 wird ein Verfahren zur Speicherung
von Energie für
eine Zeitperiode beschrieben, wenn der Motor nicht läuft. Das
Flussdiagramm 600 beginnt im Schritt 418, wie
in 6 gezeigt. Bei dem Verfahren, welches in dem beispielhaften
Flussdiagramm 600 gezeigt ist, kann der Bediener, wenn
im Schritt 418 die Energiespeichereinheit angeschlossen
bzw. eingeschaltet ist, dann eine erwünschte Zeitdauer für den Betrieb
der Temperatursteuereinheit 204 im Schritt 602 anfordern.
Im Schritt 604 kann die Steuervorrichtung 210 die
gegenwärtige
Energie bestimmen, die von der Temperatursteuereinheit 204 bei
ihrer gegenwärtigen
Einstellung verwendet wird. Im Schritt 606 kann die Steuervorrichtung
die Energiemenge abschätzen, die
erforderlich ist, um die Temperatursteuereinheit 204 für die eingestellte
Periode zu betreiben und ein Schwellenniveau einrichten.
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In
einem Schritt 608 kann die Steuervorrichtung 210 bestimmen,
ob das Energieniveau der Energiespeichereinheit 206 über den
Schwellenniveau ist. Wenn das Energieniveau über den Schwellenniveau ist,
dann kehrt das Verfahren zurück
zum Schritt 424 des Flussdiagrammes 400. Im Schritt 424 kann die
Temperatursteuereinheit 204 Energie für den Betrieb von der Energiespeichereinheit 206 ziehen. Wenn
im Schritt 608 das Energieniveau nicht über der Schwelle ist, dann
kehrt das Verfahren zurück zum
Schritt 426 des Flussdiagrammes 400. Im Schritt 426 startet
die Steuervorrichtung 210 den Motor 202, um zusätzliche
Energie zum Betrieb der Temperatursteuereinheit 204 und/oder
zum aufladen der Energiespeichereinheit 206 zu liefern.
Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten System und dem Verfahren vorgenommen
werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und der praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wo bei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden
Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.