DD144813A1

DD144813A1 - CONTROL UNIT OF AN AIR-CONDITIONING SYSTEM, ESPECIALLY FOR RAIL VEHICLES

Info

Publication number: DD144813A1
Application number: DD21419779A
Authority: DD
Inventors: Dieter Specht; Guenther Gemeinhardt
Original assignee: Dieter Specht; Guenther Gemeinhardt
Priority date: 1979-07-09
Filing date: 1979-07-09
Publication date: 1980-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Einschaltung der Leistungsstufen im Kühlbetrieb einer Klimaanlage mit mindestens einem längs zur Fahrzeugachse verlaufenden Zuluftkanal, mit elektrisch angetriebenem Kältemittelverdichter und einem Regler. Die hohe Schalthäufigkeit des Verdichtermotors wird durch eine zusätzliche Steuereinrichtung vermieden. Erfindungsgemäß werden drei Leistungsstufen des Kältemittelverdichterg in zwei Leistungsstufen aufgeteilt, wobei die vom Temperaturregler anzusteuernde Leistungsgruppe über eine Steuereinrichtung mit Zeitrelais bestimmt wird. Die Erfindung ist besonders für die Verwendung im Schienenfahrzeugbau geeignet.The invention relates to a control device for the Switching on the power levels in the cooling mode of an air conditioner with at least one longitudinally extending to the vehicle axle supply air duct, with electrically driven refrigerant compressor and a regulator. The high switching frequency of the compressor motor is replaced by a additional control device avoided. According to the invention, three Performance levels of the Kältemittelverdichterg in two power levels split, with the temperature controlled by the temperature controller power group is determined by a control device with time relay. The Invention is especially for use in rail vehicle construction suitable.

Description

Title of the invention

Steuereinrichtung einer Klimaanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge .Control device of an air conditioner, in particular for rail vehicles.

Anwendungsgebiet der Erfindung A field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Einschaltung der Leistungsstufen im Kühlbetrieb einer Klimaanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit mindestens einem längs zur Fahrbahnachse verlaufenden Zuluftkanal, mit elektrisch angetriebenem Kältemittelverdichter und einem Regler, der die Klimaanlage in Abhängigkeit von einer Temperatur schalteteThe invention relates to a control device for switching on the power levels in the cooling mode of an air conditioner, in particular for rail vehicles, with at least one extending along the road axis supply air duct, with electrically driven refrigerant compressor and a controller that switched the air conditioning in dependence on a temperature

Charakteristik der bekannten technischen LösungenC characteristic of the most well-known technical solutions

Es sind Klimaanlagen für Reisezugwagen bekannt, die mit einer zweistufigen Leistungsregelung im Kühlbetrieb arbeiten· Dies kann,entweder in Anlagen mit einem Kältekreislauf durch Abhebung von Arbeitsventilen des Kältemittelhubkolbenverdichters erfolgen, wobei in der Stufe mit geminderter Leistung meist die Hälfte der Zylinder nicht mehr zur Kältemittelverdichtung beiträgt, oder durch Abschaltung eines Kältekreislaufes bei Klimaanlagen mit zwei Kältekreisläufen, Die beiden Leistungsstufen der Klimaanlage werden in Abhängigkeit von der Abweichung von einer Solltemperatur, meist von der Zulufttemperatur ein™ oder abgeschaltet, wobei die volle Leistung bei der maximal zulässigen Temperaturabweichung einschaltet. Beim Erreichen einer geringeren vorgegebenen Abweichung vom Sollwert wird die eine Leistungsstufe, beim Sollwert die gesamte Kälteanlage abgeschaltet. Diese .Passenger air conditioning systems are known which operate with two-stage power control in cooling mode. This can be done either in systems with a refrigeration circuit by lifting working valves of the refrigerant reciprocating compressor, whereby in the stage with reduced power usually half of the cylinders no longer contribute to the refrigerant compression , or by switching off a refrigeration cycle in air conditioning systems with two refrigeration circuits, the two power levels of the air conditioner depending on the deviation from a set temperature, usually from the supply air temperature on or off, the full power at the maximum allowable temperature deviation turns on. When a lower predetermined deviation from the setpoint is reached, one power level is switched off, while the entire refrigeration system is switched off at the setpoint. These .

zweistufigen Regelungen haben den Hachteil, daß zumindest bei bestimmten Außenluftzuständen, bei denen die Kühllast gering ist und nur die untere Leistungsstufe eingeschaltet wird, eine hohe Schalthäufigkeit für den Verdichtermotor auftritt. Nachteilig bei diesen technischen Lösungen ist auch, daß einerseits Spezialelektromotoren oder für normale Lastfälle überdimensionierte Elektromotoren einzusetzen sind und zum anderen die Lebensdauer des Kältemittelverdichters erheblich herabgesetzt wird.Two-stage controls have the disadvantage that, at least in certain outside air conditions in which the cooling load is low and only the lower power stage is turned on, a high switching frequency for the compressor motor occurs. A disadvantage of these technical solutions is that on the one hand special electric motors or over-dimensioned for normal load cases electric motors are used and on the other hand, the life of the refrigerant compressor is significantly reduced.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Mit der Erfindung soll eine hohe Regelgenauigkeit unter Vermeidung einer zu hohen Schalthäufigkeit des Verdichtermotors erreicht werden,With the invention, a high control accuracy is to be achieved while avoiding too high a switching frequency of the compressor motor,

Darlegung dee Wesens der Erfindung Darl egung dee essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine zusätzliche Steuereinrichtung an der Regelung einer Klimaanlage für Reisezugwagen die genannten Wachteile unter Beibehaltung einer hohen Regelgenauigkeit zu vermeiden«The invention has for its object to avoid by an additional control device to the regulation of an air conditioning system for passenger coaches mentioned Wachteile while maintaining a high control accuracy «

Erfindungsgemäß werden drei (obere, mittlere, untere) Leistungsstufen des Kältemittelverdichters in zwei Leistungsgruppen mit je zwei Leistungsstufen (Leistungsstufe A: obere, mittlere Leistungsstufe; Leistungsstufe B; mittlere, untere Leistungsstufe) aufgeteilt, wobei die vom Temperaturregler jeweils in bekannter Weise anzusteuernde Leistungsgruppe über eine Steuereinrichtung mit Zeitrelais bestimmt wird.According to the invention three (upper, middle, lower) power levels of the refrigerant compressor in two power groups, each with two power levels (power level A: upper, middle power level, power level B, middle, lower power level) divided, the temperature controlled by the temperature controller in each case in a known manner power over a control device with time relay is determined.

Die Klimaanlage läuft prinzipiell in der Leistungsgruppe A an_? d«h# entweder in der oberen oder mittleren Leistungsstufe, wenn die Kälteanlage in Betrieb genommen wird«The air conditioning system operates in the power group A in principle _? d "h # either at the upper or middle power level when the refrigeration system is put into operation«

Gleichzeitig läuft das Zeitrelais I an, welches ohne Einfluß auf die Punktion der Kälteanlage bleibt, solange während der an ihr eingestellten Zeit· keine erneute Einschaltung des Kältemittelderdichters erfolgt«At the same time, the time relay I starts, which has no effect on the puncture of the refrigeration plant, as long as the refrigerating mixer is not switched on again during the time set at it.

Kommt dagegen innerhalb der an der Zeitschaltuhr eingestellten Zeit vom Regler erneut der Befehl zur Verdichterein-If, however, within the time set on the timer, the controller returns the command to

schaltung, dann wird auf die leistungsgruppe B umgeschaltet., In diesem Fall kann der Temperaturregler nur die mittlere und untere Leistungsstufe einschalten·In this case, the temperature controller can only switch on the middle and lower power level ·

Bei weiteren Kühlbefehlen arbeitet die Klimaanlage in diesen beiden Leistungastufen. Dadurch erhöht sich die Laufzeit des Verdichters, wobei die Schalthäufigkeit gesenkt wird·For further cooling commands, the air conditioner operates in these two power stages. This increases the running time of the compressor, whereby the switching frequency is reduced.

Wenn die Klimaanlage in der Leistungsgruppe B betrieben wird, läuft in der mittleren Leistungsstufe das Zeitrelais II an· Wird während der dort eingestellten Zeit auf die untere Leistungsstufe umgeschaltet oder der Kältemittelverdichter abgeschaltet, läuft die Klimaanlage weiter in der Leistungs- (" gruppe B, andernfalls wird auf die Leistungsstufe A zurückgeschaltet· Dabei signalisiert der unterbrochene Lauf des Verdichters in der mittleren Leistungsstufe, daß die in Leistungsgruppe B maximal zur Verfugung stehende Kälteleistung gegenüber der vorhandenen Kühllast zu gering ist. Die Umschaltung von einer Leistungsgruppe auf die andere ist wesentlich abhängig vom Außenluftzustand und der Sonnenein- · strahlung· Sie wird folglich vorv?iegend in der Übergangsperiode vorkommen.When the air conditioner is operated in the power group B, runs in the average power level the timer II · is switched during the set time period onto the lower power level or the refrigerant compressor switched off, the air conditioner continues to run in the power ( "group B, otherwise is switched back to the power level A. In this case, the interrupted run of the compressor in the middle power level signals that the maximum available refrigeration capacity in power group B compared to the existing cooling load is too low.The switching from one power group to the other is substantially dependent on the outside air condition and solar irradiation. It will thus occur predominantly in the transitional period.

embodiment

Es wird angenommen, daß die Leistung des Verdichters einer Klimaanlage in den Stufen 0 - 25 - 50 - 100 % steuerbar ist· Die Steuerung erfolgt mit .Hilfe von zwei Magnetventilen 1 und 2; Magnetventil 1 (Magnetventil 2) entspricht einein Leistungsanteil von 25 % (50 %)· Werden die Magnetventile 1; 2 eingeechaltet, so nimmt die. Verdichterleistung um den jeweiligen Leistungsanteil ab·It is assumed that the capacity of the compressor of an air conditioner in the stages 0 - 25 - 50 - 100 % is controllable · The control is carried out by means of two solenoid valves 1 and 2; Solenoid valve 1 (solenoid valve 2) corresponds to a power ratio of 25 % (50 %) . When the solenoid valves 1; 2 einechaltet, so takes the. Compressor power by the respective power component ·

Erhält die Klimaanlage vom Temperaturregler 3 mit den Umschaltkontakten 4 und 5 einen Kühlbefehl, so läuft sie in der Leistungsgruppe A an (Relais 11 ausgeschaltet). Ob die obere oder mittlere Leistungsstufe eingeschaltet wird, richtet sich nach der Abweichung der Temperatur von ihrem Sollwert· Dazu wird das Verdichter3chütz 6 vom Relais 7 bzw·- 8 eingeschaltet·Receives the air conditioner from the temperature controller 3 with the changeover 4 and 5 a cooling command, it starts in the power group A (relay 11 is turned off). Whether the upper or middle power stage is switched on depends on the deviation of the temperature from its setpoint · For this, the compressor contactor 6 is switched on by the relay 7 or · - 8 ·

Läuft die Anlage in der mittleren Leistongsstufe an, so wirdIf the system starts in the middle Leistong stage, then

auch das Magnetventil 2 erregt* Gleichzeitig läuft das Zeitrelais 13 an, da die Umschaltung vom Umschaltkontakt, a über den Kondensator 16 einen Impuls am Relais 9 erzeugt, so daß das Relais 12 einschaltet und sich über den Öffner 17 vom Zeitrelais 13 selbst hält« Beim Rückfallen vom Relais 9 wird außerdem das Relais 10 eingeschaltet und zur Selbsthaltung gebracht« ' .Also, the solenoid valve 2 energized * At the same time, the time relay 13 starts, since the switching from the changeover, a via the capacitor 16 generates a pulse on the relay 9, so that the relay 12 turns on and holds on the opener 17 from the time relay 13 itself «Beim Relapsing from the relay 9 also the relay 10 is turned on and brought to latching ''.

Die Häufigkeit der Umschaltungen zwischen der oberen und der mittleren Leistungsstufe ist in der Leistungsgruppe A nicht begrenzt« Wird der Verdichter nach Ablauf der Verzögerungszeit vom Zeitrelais 13 erneut eingeschaltet, üo bleibt die Leistungsstufe A erhalten. Eine Einschaltung des Relais 11 durch das Relais 9 findet nicht statt, da der Öffner 17 das Relais 12jbereits ausgeschaltet hat und dadurch auch die Selbstheilung des Relais 10 beendet ist»The frequency of switching between the upper and the middle power level is not limited in the power group A. "If the compressor is switched on again after the delay time has elapsed from the time relay 13, the power level A remains. An activation of the relay 11 by the relay 9 does not take place, since the opener 17 has already switched off the relay 12j and thereby also the self-healing of the relay 10 is completed »

Wird jedoch der Verdichter vor Ablauf der Verzögerungszeit des Zeitrelais 13 ein zweites Mal eingeschaltet, so ist damit eine Umschaltung auf die Leistungsgruppe B verbunden« Diese · Umschaltung wurde bereits durch das Einschalten des Relais 10 vorbereitet: das erneute Einschalten des Relais 9 führt jetzt zum Einschalten des Relais 11, das sich nach Rückfallen des Relais 9 über den Öffner 18 des Zeitrelais 14 -selbst hält«However, if the compressor is switched on a second time before the delay time of the timing relay 13 has elapsed, then a changeover to the power group B is connected. This switching has already been prepared by switching on the relay 10: the renewed switching on of the relay 9 now leads to switching on of the relay 11, which, after the relay 9 has fallen back, is held by the opener 18 of the time relay 14 itself «

In der Leistungsgruppe B ist die Laufzeit der Klimaanlage in der mittleren Leistungsstufe begrenzt durch die am Zeitrelais 14 eingestellte Verzögerungszeit· Das Zeitrelais 14 wird beim Einschalten der Relais 11 und 8 eingeschaltet« Schaltet der Temperaturregler 3 die Klimaanlage vor Ablauf der Verzögerungszeit auf die unterste Leistungsstufe, so wird das Zeitrelais 14 ausgeschaltet« Erreicht die Laufzeit in der mittleren Leistungsstufe jedoch die Verzögerungszeit des Zeitrelais 14, so hebt der Öffner 18 vom Zeitrelais 14 die Selbsthaltung des Relais 11 auf und schaltet damit auf die Leistungsstufe A zurück_e In the power group B, the running time of the air conditioner in the middle power stage is limited by the delay time set on the time relay 14 · The time relay 14 is switched on when the relays 11 and 8 are turned on «If the temperature controller 3 switches the air conditioner to the lowest power level before the delay time has elapsed, so the timer 14 is turned off. However, if the running time in the middle power stage reaches the delay time of the time relay 14, then the opener 18 of the time relay 14 releases the self-holding of the relay 11 and thus switches back to the power level A _e

Die geschilderte Steuereinrichtung kann noch ergänzt werden · durch ein zusätzliches Zeitrelais 15» das trotz evtl«. anliegenden Kühlbefehls ein erneutes Einschalten der Klima-The described control device can still be supplemented by an additional time relay 15 "despite possible". cooling command, restart the air conditioning

- 5 - & ί 4 I Wi. - 5 - & ί 4 I Wi.

anlage in der unteren Leistungsstufe erst nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit gestattet. Dazu wird in der Leistungsstufe B der Öffner 19 vom Zeitrelais 15 beim Einschalten des Verdichterschützes 6 unverzögert geöffnet; der Verdichterschütz 6 hält sich über den eigenen Schließerkontakt, Wird der Verdichterschütz.6 ausgeschaltet, so geht der Öffner 19 erst nach Ablauf "der Verzögerungszeit in seine Ausgangsstellung zurück, so daß der Verdichter während dieser Zeit kein zweites. Mal eingeschaltet werden kann.In the lower power stage, it is only permitted after expiry of a specified delay time. For this purpose, in the power stage B, the opener 19 is opened by the time relay 15 when switching on the compressor contactor 6 without delay; If the compressor contactor 6 is switched off, the opener 19 does not return to its initial position until the delay time has elapsed, so that the compressor can not be switched on a second time during this time.

Folgende Öffner und Schließer sind den einzelnen Relais bzw, dem Verdichterschütz 6 zugeordnet:The following NC and NO contacts are assigned to the individual relays or the compressor contactor 6:

Relais 7 mit den Schließern 29; 30 und dem Öffner 21,Relay 7 with the closer 29; 30 and the opener 21,

Relais 8 mit den Schließern 26; 27; 28 und dem Öffner 20.Relay 8 with the closer 26; 27; 28 and the opener 20.

Relais 9 mit den Schließern 24; 25 und dem Öffner 24. Relais 10 mit dem.. Schließer 31«Relay 9 with the closer 24; 25 and the opener 24. Relay 10 with the .. NO contact 31 «

Relais 11 mit den Schließern 32; 33; 34 und dem Öffner 22; 23.Relay 11 with the closer 32; 33; 34 and the opener 22; 23rd

Relais 12 mit den Schließern 35; 36.Relay 12 with the NO contacts 35; 36th

Relais 13 mit dem Öffner 17_:.Relay 13 with the opener 17 _:.

Relais 14 mit dem Öffner 18.Relay 14 with the opener 18th

Relais 15 mit dem Öffner 19.Relay 15 with the opener 19.

Verdichterschütz 6 mit den Schließern 37; 38; 39.Compressor contactor 6 with the NO contacts 37; 38; 39th

Claims

~ 6- Q 4 M I f claim for invention

1, control device for switching on the power levels of an air conditioner in the cooling mode, inabesondere. in rail vehicles, which is controlled by a temperature controller and contains at least one electrically driven refrigerant compressor gekennzeich- - net, characterized in that the three existing power levels are combined into two power groups, each with two power levels, by means of timers, taking into account the switching frequency of the compressor motor or «the motors and the Einsehaltdauer a certain power level the temperature controller each one of the two power groups of the air conditioning are assigned.

2. » Control device according to item 1, characterized in that" more than three power stages of the air conditioning system are present, which are combined in power groups, each of which contains fewer power levels than power levels in total.

3 · Control device according to item 1 or 2, characterized in that an additional timer, the time relay (15), limited in the lowest power stage, the switching frequency of the compressor motor.

For this purpose / f page, drawing.