Die Klimaanlage ist heute ein unverzichtbares Zubehör im Auto. Nicht zu unterschätzen ist dabei allerdings der erhöhte Spritverbrauch: Eine ADAC-Studie zu Jahresbeginn zeigte, dass ein Auto zwischen 10 und 15 Prozent mehr Treibstoff verbraucht, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist. Im ersten Teil dieses Beitrags sprachen wir darüber, dass intelligente Steuerungen und Regelungen diesen zusätzlichen Treibstoffverbrauch reduzieren können. Bei Elektroautos ermöglichen intelligente Klimaanlagen eine höhere Reichweite.
Regelung und Steuerung – digital und in Hardware
Eine intelligente Steuerung und Regelung der Klimaanlage kann große Auswirkungen auf den Energieverbrauch haben. Wenn der Klimakompressor immer nur so viel Kälte produziert, wie benötigt wird, ist dies effizienter als erst Luft stark herunterzukühlen und dann wieder anzuwärmen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Zudem lassen sich Systeme verknüpfen, beispielsweise die Rekuperation eines Elektro- oder Hybridautos mit der Klimaanlage, die dann ungenutzte Energie in Kälte umwandelt – Overcooling nennt sich diese Idee.
Eine weitere Idee, schneller und mit weniger Energie angenehme Verhältnisse herzustellen, nutzt die Tatsache, dass der Mensch es gerne am Kopf kühler hat als an den Beinen. Leitet man also möglichst viel der kühlen Luft erst einmal nach oben, fühlt sich der Mensch schneller wohl im überhitzten Auto. Dabei müssen die Luftströmungen so laufen, dass kein unangenehmer Zugeffekt auftritt.
Für all diese und weitere Ansätze ist eine Regelung notwendig, die mit Hilfe von Sensoren, Kupplungen und Klappen sowie eingebunden in die Bordelektronik die Kühlluft optimal lenkt und verteilt. In einer Cosimulation, bestehend aus einer 1D-Simulation der Steuerung und Regelung sowie einer 3D-Simulation des Fahrzeugs, lassen sich solche Konzepte entwickeln, testen und optimieren.
Dabei ist sogar ein Hardware-in-the-loop-Ansatz möglich, was bedeutet, dass die reale Steuerung, die auch im Auto zum Einsatz kommt, an die Simulation angeschlossen wird und so die Abläufe getestet werden können.
In jedem Fall ermöglicht Simulation hier, dass die bestehende Klimaanlage in jedem Betriebszustand optimal genutzt wird und so wenig Energie wie möglich verbraucht.
Simulation hilft in der Konzeptphase
Gehen wir noch einen Schritt zurück: Bei der Grundkonzeption eines neuen Fahrzeugs muss eine Vielzahl von Entscheidungen getroffen werden, die sich gegenseitig beeinflussen. So hat die Energieaufnahme der Klimaanlage Auswirkungen auf die Größe des Batteriesatzes und die Reichweite eines Elektroautos. Eine kleinere Klimaanlage könnte also eine kleinere Batterie und damit einen großen Gewichtsvorteil ermöglichen. Andererseits ist eine unterdimensionierte Klimaanlage eine Katastrophe, denn in vielen Ländern gibt es Zulassungsbestimmungen, die festlegen, wie schnell das Wasser einer beschlagenen Frontscheibe verschwunden sein muss.
Eine Definition der notwendigen Klimaanlagenleistung mit Hilfe detaillierter Simulation ist in der Konzeptphase noch gar nicht möglich, weil eben das notwendige detaillierte 3D-Modell noch gar nicht existiert. Doch oft kann auf ein ähnliches 3D-Modell des Vorgängerfahrzeugs zurückgegriffen werden, dass als Basis einer gut begründeten Abschätzung dienen kann. Je besser die Entscheidungsgrundlage in der Konzeptphase, desto weniger Änderungen sind in späteren Phasen notwendig. So beschleunigt die Simulation nicht nur das Auto selbst, sondern auch die Entwicklungsphase.
So bleibt auch für einige hoffentlich noch auf uns wartende schöne Herbsttage und den nächsten Sommers nur ein Ratschlag: Behalten Sie kühlen Kopf und nutzen Sie die Simulation!
Weitere Beispiele, wie Sie den Komfort in der Fahrkabine mit Hilfe der Simulation optimieren können, sehen Sie in unserem on-Demand eSeminar ‚Cabin Passengers Comfort‘.
