DE102006058165A1 - Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage und Klimaanlage - Google Patents

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George Martin
Carol S. Galloway
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Modine Manufacturing Co
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Abstract

Es wird eine Klimaanlage (10) bereitgestellt zum Kühlen eines Abteils (16) eines Lastkraftwagens, wenn der Hauptmotor nicht läuft. Das System (10) schließt einen Regelkompressor (20), einen Regelkondensatorventilator (22), ein Regelverdampfergebläse (24) und ein Steuergerät (14) ein, konfiguriert zum Optimieren des Kühlvermögens des Systems (10) nach den Kühlerfordernissen des Abteils (16) durch selektives Einstellen der Drehzahlen der Regelkomponenten (20, 22, 24).

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzungsanmeldung von Seriennr. 11/130,576, eingereicht am 17. Mai 2005, die Priorität für die vorläufige Anmeldung, Seriennr. 60/572,654, eingereicht am 18. Mai 2004, unter dem Titel „Energy Efficient Capacity Control for an Air Conditioning System", beansprucht.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Fahrzeug-Klimaanlagen und in besonderen Anwendungen Klimaanlagen für die Schlafkabinen oder -abteile großer Lastkraftwagen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Gegenwärtig werden Klimaanlagen für Fahrzeuge und insbesondere für die Schlafkabinen großer Lastkraftwagen über eine motorgetriebene Klimaanlage bereitgestellt. Jedoch schafft die Sorge über die Verschmutzung, sowohl der Luft als auch durch Lärm, die Möglichkeit, dass es in einigen Fällen nicht mehr erlaubt wird, dass Lastkraftwagen ihre Motoren leer laufen lassen, um die Klimaanlage für die Schlafkabine zu betreiben. Zusätzlich zu Sorgen über die Verschmutzung ist geschätzt worden, dass die Kosten für den Leerlauf über Nacht 2 400 $ pro Jahr an Kraftstoffverbrauch und 250 $ pro Jahr an zusätzlicher Wartung einschließen. In Bezug auf die Luftverschmutzung ist geschätzt worden, dass ein einziger Lastkraftwagen, der über ein Jahr leer läuft, 250 Pfund CO, 615 Pfund NOx und 17 Tonnen CO2 erzeugt.
  • Mögliche Alternativen zum Leerlaufenlassen des Hauptmotors schließen Folgendes ein: Hilfsstromaggregate, wobei ein Dieselmotor einen Wechselstrom-Autokompressor und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Generator dreht und die mit der vorhandenen Kabinenlüftung und dem vor handenen Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- und -klimaanlagen-(HVAC) Kühlsystem verbunden ist; einen Generatormaschinensatz (GENSET), wobei ein Dieselmotor einen Generator antreibt, der Wechselstrom zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitstellt; 120-V-Wechselstrom-Fremdeinspeisung, wobei die Raststätte elektrische Steckdosen bereitstellt; und Hilfsbatterien, wobei für das Fahrzeug zusätzliche Batterien hinzugefügt werden, zur Verwendung durch ein Schlafkojen-HVAC-System.
  • Es sind elektrisch angetriebene, hermetische Dampfkompressionsklimaanlagen (A/C) verbreitet, werden aber wenig in Fahrzeugen verwendet. Der Hauptgrund dafür, dieses zuverlässige Mittel zum Gewährleisten einer Klimatisierung nicht zu verwenden, ist das Fehlen verfügbarer Elektroenergie. Die US-Patentschrift Nr. 6,622,500 beschreibt eine Dampfkompressionsklimaanlage, die versucht, den Wirkungsgrad durch Steuern eines Verstellkompressors zu verbessern.
    •
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Betreiben einer Dampfkompressionsklimaanlage für ein Schlafabteil eines Lastkraftwagens, wobei die Klimaanlage einen Regelkompressor zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels, einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Regelgebläse zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer einschließt. Das Verfahren schließt die folgenden Schritte ein:
    • a) Überwachen der Lufttemperatur des Schlafabteils,
    • b) Überwachen der Luftstromtemperatur aus dem Verdampfer,
    • c) Überwachen des Kältemittelverdichtungsdrucks des Kompressors,
    • d) Überwachen der Überhitzungswärme des Kältemittels,
    • e) Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der Überwachung der Schritte a), b) und c) und
    • f) Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf der Grundlage der Überwachung von Schritt d).
  • Als ein Merkmal schließt Schritt e) ein, eine Spannung zum Regelkompressor einzustellen.
  • Bei einem Merkmal schließt Schritt f) ein, eine Spannung zum Regelgebläse einzustellen.
  • Gemäß einem Merkmal schließt Schritt e) ein, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer mit einem Taupunkt zu vergleichen.
  • Bei einem Merkmal schließt Schritt e) ein, die Schlafabteiltemperatur mit einer Solltemperatur zu vergleichen. Bei einem weiteren Merkmal schließt Schritt e) ferner ein, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer mit der Solltemperatur zu vergleichen. Bei noch einem weiteren Merkmal schließt Schritt e) ferner ein, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer mit einem Taupunkt zu vergleichen.
  • Als ein Merkmal schließt Schritt f) ein, die Überhitzungswärme des Kältemittels mit einem Prüfwert zu vergleichen.
  • Gemäß einem Merkmal schließt der Schritt e) ein, den Verdichtungsdruck mit einem Prüfwert zu vergleichen.
  • Bei einem Merkmal schließt das Verfahren ferner Folgendes ein:
    • g) Überwachen des Unterkühlens des Kältemittels,
    • h) Einstellen der Drehzahl eines Kondensatorventilators auf der Grundlage der Überwachung von Schritt g).
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Klimaanlage bereitgestellt zur Verwendung beim Kühlen eines Schlafabteils eines Lastkraftwagens. Das System schließt eine Kältemittelströmungsbahn, einen Regelkompressor zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn, einen Kondensator in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kompressor, einen Verdampfer in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kondensator, ein Regelgebläse, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer, um das Schlafabteil zu kühlen, mehrere Sensoren zum Überwachen der Lufttemperatur des Schlafabteils, der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer, des Kältemittelverdichtungsdrucks des Kompressors und der Überhitzungswärme des Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn und ein mit den Sensoren und dem Kompressor und dem Gebläse verbundenes Steuergerät ein, wobei das Steuergerät konfiguriert ist zum selektiven Einstellen der Drehzahl des Kompressors und des Gebläses auf der Grundlage von von den mehreren Sensoren empfangenen Signalen.
  • Als ein Merkmal ist das Steuergerät konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage eines Signals, das die Lufttemperatur des Schlafabteils anzeigt.
  • Bei einem Merkmal ist das Steuergerät konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage eines Signals, das die Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Luftstroms anzeigt.
  • Gemäß einem Merkmal ist das Steuergerät konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage eines Signals, das den Verdichtungsdruck des Kompressors anzeigt.
  • Entsprechend einem Merkmal ist das Steuergerät konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage von Signalen, welche die Lufttemperatur des Schlafabteils, die Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Luftstroms und den Verdichtungsdruck des Kompressors anzeigen.
  • Bei einem Merkmal ist das Steuergerät konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf der Grundlage eines Signals, das die Überhitzungswärme des Kältemittels anzeigt.
  • Bei einem Merkmal schließt das System ferner einen Regelkondensatorventilator ein, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Kondensator, und das Steuergerät ist konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Ventilators auf der Grundlage eines Signals, welches das Unterkühlen des Kältemittels anzeigt.
  • Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Betreiben einer Dampfkompressionsklimaanlage für ein Schlafabteil eines Lastkraftwagens, wobei die Klimaanlage einen Regelkompressor zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels, einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Regelgebläse zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer einschließt. Das Verfahren schließt die folgenden Schritte ein:
    • a) Einstellen der Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer und des Kältemittelverdichtungsdrucks aus dem Kompressor und
    • b) Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf der Grundlage der Überhitzungswärme des Kältemittels.
  • Als ein Merkmal schließt Schritt a) ferner ein, die Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der Lufttemperatur im Schlafabteil einzustellen.
  • Bei einem Merkmal schließt das Verfahren ferner den Schritt ein, die Drehzahl eines Regelkondensatorventilators auf der Grundlage des Unterkühlens des Kältemittels einzustellen.
  • Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird eine Klimaanlage bereitgestellt zur Verwendung beim Kühlen eines Schlafabteils eines Lastkraftwagens. Das System schließt eine Kältemittelströmungsbahn, einen Regelkompressor zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn, einen Kondensator in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kompressor, einen Verdampfer in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kondensator, ein Regelgebläse, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer, um das Schlafabteil zu kühlen, und ein Steuergerät ein, konfiguriert zum selektiven Einstellen der Drehzahl des Kompressors und des Gebläses auf der Grundlage von Signalen, welche die Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer, den Kältemittelverdichtungsdruck aus dem Kompressor und die Überhitzungswärme des Kältemittels anzeigen.
  • Bei einem Merkmal schließt das System ferner einen Regelkondensatorventilator ein, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Kondensator, und das Steuergerät ist konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Ventilators auf der Grundlage eines Signals, welches das Unterkühlen des Kältemittels anzeigt.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich aus einer Durchsicht der gesamten Patentbeschreibung, einschließlich der angefügten Ansprüche und Zeichnungen.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage, welche die vorliegende Erfindung zur Verwendung beim Kühlen einer Schlafkabine oder eines -abteils eines Lastkraftwagens ausführt,
  • 2 ist ein elektrisches Steuerungsschema für das System von 1,
  • 3 ist eine graphische Darstellung, welche die 1eerlauffreien Kühlerfordernisse eines Schlafabteils eines Lastkraftwagens illustriert, in dem das System von 1 verwendet werden kann,
  • 4 ist ein Steuerungsalgorithmus für das System von 1,
  • 5 ist ein Seitenriss eines Lastkraftwagens, in dem das System von 1 verwendet werden kann,
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die bestimmte mit dem Lastkraftwagen von 5 während bestimmter leerlauffreier Bedingungen verknüpfte Temperaturen zeigt,
  • 7 ist eine Tabelle, welche die Gewichte eines gemäß der Erfindung gebauten Testsystems zeigt,
  • 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Testergebnisse eines die vorliegende Erfindung ausführenden Testsystems zeigt,
  • 9 und 10 sind graphische Darstellungen von Eingangsleistung und Kühlleistung über Kondensatorumgebungstemperatur für ein die vorliegende Erfindung ausführendes System,
  • 11 ist eine graphische Darstellung, die Kühlvermögen über Verdichtungsverhältnis für ein die vorliegende Erfindung ausführendes System zeigt, und
  • 12 ist eine Tabelle, die bestimmte Systemparameter eines die vorliegende Erfindung ausführenden Systems vergleicht.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 stellt die Erfindung eine elektrisch angetriebene, hermetische Dampfkompressionsklimaanlage 10 bereit, die angenehme Temperaturen in einem Fahrzeug, schematisch bei 12 gezeigt, aufrechterhalten wird, ohne den Hauptmotor zu betreiben, durch Benutzen eines elektronischen Steuerungsschemas oder Steuergeräts 14, das die Kühlleistung wirksam den Kühlerfordernissen anpasst.
  • Es wurden Windkanaltests an einer typischen Schlafkabine 16 der Klasse H durchgeführt, und es wurden einige zusätzliche Computerberechnungen vorgenommen, um die Kühlerfordernisse für die Kabine 16 zu bestimmen. Die Ergebnisse werden in 3 dieser Anmeldung gezeigt. Vorzugsweise erfüllt das System 10 gemäß der Erfindung die Kühlerfordernisse genau oder versucht, sie genau zu erfüllen, um die Klimaanlage 10 auf die wirksamste Weise zu betreiben.
  • Dieses System 10 besteht aus ausgewählten Klimatisierungskomponenten und Sensoren, die gesteuert werden können, um ein Kühlvermögen nach Erfordernis zu liefern, während die verbrauchte Energie auf ein Minimum verringert wird. Vorzugsweise schließt das System 10 einen Kompressor 20, ein Kompressorsteuergerät 21, einen Kondensatorventilator 22 und ein Verdampfergebläse 24 ein, die alle durchgehend drehzahlvariabel sind. Das System 10 schließt ferner vorzugsweise einen Kondensator 26, eine Druckminderungsvorrichtung 28, wie beispielsweise ein Expansionsventil, ein thermostatisches Expansionsventil, ein Mündungsrohr und vorzugsweise ein elektronisch gesteuertes Expansionsventil 28, und einen Verdampfer 30 ein, alle in Reihe in einer Kältemittelströmungsbahn 32 mit dem Kompressor 20 verbunden. Die zum Bestimmen des Steuerungsbetriebs verwendeten Sensoren werden in 1 gezeigt, die Sensoren 34 und 36 zum Überwachen der Kompressorenddrucktemperatur T1 bzw. des Kompressorverdichtungsdrucks P1, Sensoren 38 und 40 zum Überwachen der Kompressorsaugtemperatur T2 bzw. des Kompressorsaugdrucks P2, einen Sensor 42 zum Überwachen der Expansionsventil-Einlasstemperatur T3, einen Sensor 44 zum Überwachen der Expansionsventil-Runlasstemperatur T4, einen Sensor 46 zum Überwachen der Verdampferauslasstemperatur T5 und einen Sensor 47 zum Überwachen der Fahrzeuginnentemperatur T6, die vorzugsweise die Innentemperatur des Schlafabteils 16 des Fahrzeugs 12 ist, zeigt. Sensoren 48 und 49 sind ebenfalls eingeschlossen, um die Trocken-Umgebungstemperatur bzw. die relative Umgebungsfeuchtigkeit zu überwachen. Es wird ebenfalls eine Bedienungssteuerung 50 bereitgestellt und ist, wie auch die zuvor beschriebenen Sensoren, mit dem Steuergerät 14 verbunden. Das Steuergerät 14 wird vorzugsweise eine gedruckte Leiterplatte einschließen, die einen Steuerungsalgorithmus hat, der später beschrieben wird. Vorzugsweise wird das System 10, wie in 2 zu sehen, durch einen Batteriesatz 52 betrieben, wenn es im leerlauffreien Modus ist, und durch einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator 54, eine Batterie 56 und einen Lade-Gleichrichter 58, wenn es im Leerlaufmodus ist. Vorzugsweise wandelt der Lade-Gleichrichter 58 zum Laden von Haupt- und Hilfsbatterie 120 Volt Wechselstrom in 24 Volt Gleichstrom um.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist zu sehen, dass das Systemsteuergerät 14 vorzugsweise auf 12 Volt Gleichstrom arbeitet, während der Regelkompressor 20, der Kondensatorventilator 22 und das Verdampfergebläse 24 auf 24 Volt Gleichstrom arbeiten. Ferner könnte, obwohl es nicht gezeigt worden ist, ein elektronisch gesteuertes Expansionsventil 28 auf die gleiche Weise wie der Kompressor 20, der Kondensatorventilator 22 und das Verdampfergebläse 24 in das Elektronische Steuerungsschema geschaltet sein.
  • 4 zeigt ein Systemalgorithmenschema, das durch das elektronische Steuergerät verwendet wird. Es sollte zu bemerken sein, dass die Werte verschiedener gezeigter Prüfparameter eine gegenwärtige beste Schätzung für ein bestimmtes System darstellen, aber leicht verändert werden können, um das System und das Steuerungsschema für jede besondere Anwendung zu optimieren. Dementsprechend sollte es sich verstehen, dass die Werte für die Einstellungen auf die Solltemperaturen für die Schlafkojentemperatur und für die Verdampferauslasstemperatur, die Einstellung auf den Taupunkt für den Vergleich Verdampferauslasstemperatur gegen Taupunkt, der Prüfdruckwert für den Kompressorverdichtungsdruck (P1), die Prüfwerte für das Unterkühlen (SC) und die Prüfwerte für die Überhitzungswärme (SH) alle eingestellt werden können, um jedes besondere System in Abhängigkeit von den besonderen, mit jedem System verknüpften, Komponenten und Parametern zu optimieren.
  • Wie in 4 zu sehen, ist das Steuergerät 14 konfiguriert, um die Drehzahl des Kompressors 20, des Ventilators 22 und des Gebläses 24 auf der Grundlage der Lufttemperatur im Schlafabteil 16, der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer 30, des Verdichtungs drucks P1 des Kompressors 20, des Unterkühlens des Kältemittels und der Überhitzungswärme des Kältemittels einzustellen. Im Einzelnen ist zu sehen, dass das Steuergerät die Drehzahl des Kompressors 20 vorzugsweise, über eine Steigerung oder Minderung der Spannung für den Kompressor 20, einstellt auf der Grundlage der Schlafkojentemperatur in Vergleich mit einer Solltemperatur, der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer 30 in Vergleich mit der Solltemperatur, der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer 30 in Vergleich mit dem Taupunkt und das Verdichtungsdrucks P1 aus dem Kompressor 20 in Vergleich mit einem Prüfdruck. Das Steuergerät 14 stellt die Drehzahl des Gebläses 24, über eine Steigerung oder Minderung der Spannung für das Gebläse 24, ein auf der Grundlage der Überhitzungswärme des Kältemittels in Vergleich mit einem Prüfwert und stellt die Drehzahl des Ventilators 22, über eine Steigerung oder Minderung der Spannung für den Ventilator, ein auf der Grundlage des Unterkühlens des Kältemittels in Vergleich mit einem Prüfwert.
  • Es sollte sich verstehen, dass das Steuern bestimmter Systemkomponenten für das Ziel, den Energieverbrauch auf ein Minimum zu verringern, entscheidender zu sein scheint. Zum Beispiel scheint das Steuern der Kompressorspannung die höchstrangige Wirkung auf den Energieverbrauch zu haben, gefolgt vom Steuern der Gebläsespannung und danach als Letztes durch das Steuern der Ventilatorspannung. In dieser Hinsicht sollte zu bemerken sein, dass es bei einigen Systemen wünschenswert sein kann, die Komponenten niederen Rangs nicht zu steuern, wie beispielsweise die Ventilatorspannung nicht zu steuern. In einem solchen Fall würde der Algorithmus verändert durch einfaches Weglassen der Überprüfungen des Unterkühlens (SC) und der damit verknüpften Kommandos, um die Ventilatorspannung entweder zu steigern oder zu mindern.
  • Ein gemäß der Erfindung gebautes und gesteuertes Gerät wurde in einem Prüfstandfahrzeug eingebaut und in einem Windkanal leistungsgeprüft. Das Prüfstandfahrzeug war ein schwerer Lastkraftwagen der Klasse 8, wie in 5 gezeigt, der eine Kabinenbreite von 6,5 Fuß (1,98 m), eine Schlafkojenbreite von 7,9 Fuß (2,41 m), eine Windschutzscheibenfrontfläche von 6,8 Quadratfuß (0,63 m2), ein Schlafkojenfenster von 3,3 Quadratfuß (0,31 m2), einen Schlafkojenaufbau von 5,9 Fuß (1,80 m) Länge mal 6,5 Fuß (1,98 m) Breite mal 9,8 Fuß (2,99 m) Höhe nahezu ohne Isolierung in den Wänden einschloss. Das Testgerät schloss einen Kompressor 20, einen Kondensatorventilator 22 und ein Verdampfergebläse 24 ein, die durchgehend drehzahlvariabel waren. Ein von Hand gesteuertes Expansionsventil 28 wurde an Stelle eines elektronisch gesteuerten Expansionsventils verwendet. Das Testsystem 10 war als ein Modul aufgebaut, das 24 Zoll (0,61 m) breit mal 24 Zoll (0,61 m) hoch mal 16 Zoll (0,41 m) tief war, und war unterhalb des Schlafbetts eingebaut. Die Gewichte der Systemkomponenten werden in 7 gezeigt.
  • Die in 3 gezeigten Fahrzeugkühllasterfordernisse wurden, wenigstens zum Teil, von der Windkanalerprobung des Testfahrzeugs erzeugt, deren Ergebnisse in 6 für eine Übernachtabkühlung nach dem Ende des Motorleerlaufs gezeigt werden. Die Spitze bei den Kühlerfordernissen ist ein Ergebnis der Motorwärme (dargestellt durch die Motoröltemperatur und die Kühlerobertanktemperatur), die während des anfänglichen leerlauffreien Zeitraums das Innere der Kabine und der Schlafkoje erwärmt. Die Ergebnisse dieser Erprobung wurden danach in ein Computersimulationsmodell eingebaut, das einen genauen Vergleich zwischen den Simulationsergebnissen und den Testergebnissen erzeugte.
  • Eine Vorprüfung zeigte an, dass das erforderliche Kühlvermögen mit der minimalen elektrischen Eingangsleistung erzeugt werden konnte. Die Erprobung zeigte die Fähigkeit zu gewährleisten, das Schlafabteil beinahe acht Stunden bei 21°C/70°F zu halten, bei einer Außenluft-Umgebungstemperatur von 32°C/90°F und erforderlichen 2 500 Watt (elektrisch) über einen Zeitraum von acht Stunden. Eine erste Generatoreinheit mit mittleren Einstellungen verwendete zwei 12-Volt-100-Amperestunden-Gleichsstrombatterien – und produzierte sechs Stunden (2 000 Watt elektrisch). Eine zweite Generatoreinheit mit mittleren Einstellungen verwendete zwei 12-Volt-125-Amperestunden-Gleichsstrombatterien und produzierte beinahe acht Stunden Leistung. Eine verlängerte Lebensdauer kann mit zusätzlichen Batterien und unter Umständen mit verfeinerten Steuerungsstrategien und Kühlkomponenten erreicht werden. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Testergebnisse eines leerlauffreien HVAC-Moduls über Nacht bei 90°F Umgebungstemperatur und 40% relativer Feuchtigkeit zeigt.
  • 9 und 10 zeigen die Ergebnisse von anfänglichen Tests, die vorgenommen wurden, um dazu beizutragen, die wirksamsten Arbeitspunkte für das System zu bestimmen. Ferner zeigt in dieser Hinsicht 11 die Wirkung des Kompressorverdichtungsverhältnisses auf die Leistung, und 12 ist eine Tabelle, die das Druckverhältnis in Beziehung setzt zu Ampere, Überhitzungswärme, dem Saugdruck des Kompressors 20 und dem Verdichtungsdruck des Kompressors 20 und einen Hinweis liefert, wie das System 10 zu steuern ist, um eine bessere Batterielebensdauer zu erreichen.
  • Die Ergebnisse der obigen und anderer Tests zeigen, dass mit dem stufenlos regelbaren Kompressor 20 und dem stufenlos regelbaren Ventilator 22 und Gebläsemotor 24 ein System 10 wirksamer betrieben werden kann als mit Komponenten der gegenwärtigen Produktion.
  • Die Vorteile dieser Erfindung schließen die richtige Auswahl steuerbarer Komponenten und die Steuerungen ein, welche die Systemleistung wirksam an die Erfordernisse anpassen, wodurch der Energieverbrauch auf ein Minimum verringert wird.

Claims (22)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Dampfkompressionsklimaanlage (10) für ein Schlafabteil (16) eines Lastkraftwagens, wobei die Klimaanlage einen Regelkompressor (20) zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels, einen Kondensator (26), einen Verdampfer (30) und ein Regelgebläse (24) zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer (30) einschließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: a) Überwachen der Lufttemperatur des Schlafabteils (16), b) Überwachen der Luftstromtemperatur aus dem Verdampfer (30), c) Überwachen des Kältemittelverdichtungsdrucks des Kompressors (20), d) Überwachen der Überhitzungswärme des Kältemittels, e) Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage der Überwachung der Schritte a), b) und c) und f) Einstellen der Drehzahl des Gebläses (24) auf der Grundlage der Überwachung von Schritt d).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt e) umfasst, eine Spannung zum Regelkompressor (20) einzustellen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt f) umfasst, eine Spannung zum Regelgebläse einzustellen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt e) umfasst, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer (30) mit einem Taupunkt zu vergleichen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt e) umfasst, die Schlafabteiltemperatur mit einer Solltemperatur zu vergleichen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt e) umfasst, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer (30) mit der Solltemperatur zu vergleichen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt e) ferner umfasst, die Lufttemperatur aus dem Verdampfer (30) mit einem Taupunkt zu vergleichen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt f) umfasst, die Unterkühlung des Kältemittels mit einem Prüfwert zu vergleichen.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt e) umfasst, den Verdichtungsdruck mit einem Prüfwert zu vergleichen.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: g) Überwachen des Unterkühlens des Kältemittels, h) Einstellen der Drehzahl eines Kondensatorventilators (22) auf der Grundlage der Überwachung von Schritt g).
  11. Klimaanlage zur Verwendung beim Kühlen eines Schlafabteils (16) eines Lastkraftwagens, wobei das System Folgendes umfasst: eine Kältemittelströmungsbahn, einen Regelkompressor (20) zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn, einen Kondensator (26) in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kompressor (20), einen Verdampfer (30) in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kondensator (26), ein Regelgebläse (24), konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer (30), um das Schlafabteil (16) zu kühlen, mehrere Sensoren zum Überwachen der Lufttemperatur des Schlafabteils (16), der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer (30), des Kältemittelverdichtungsdrucks des Kompressors (20) und der Überhitzungswärme des Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn und ein mit den Sensoren und dem Kompressor (20) und dem Gebläse verbundenes Steuergerät (14), wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum selektiven Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) und des Gebläses auf der Grundlage von von den mehreren Sensoren empfangenen Signalen.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage eines Signals, das die Lufttemperatur des Schlafabteils anzeigt.
  13. System nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage eines Signals, das die Temperatur des aus dem Verdampfer (30) austretenden Luftstroms anzeigt.
  14. System nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage eines Signals, das den Verdichtungsdruck des Kompressors (20) anzeigt.
  15. System nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage von Signalen, welche die Lufttemperatur des Schlafabteils (16), die Temperatur des aus dem Verdampfer (30) austretenden Luftstroms und den Verdichtungsdruck des Kompressors (20) anzeigen.
  16. System nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf der Grundlage eines Signals, das die Überhitzungswärme des Kältemittels anzeigt.
  17. System nach Anspruch 11, das ferner einen Regelkondensatorventilator (22) einschließt, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Kondensator (26), und wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Ventilators (26) auf der Grundlage eines Signals, welches das Unterkühlen des Kältemittels anzeigt.
  18. Verfahren zum Betreiben einer Dampfkompressionsklimaanlage (10) für ein Schlafabteil (16) eines Lastkraftwagens, wobei die Klimaanlage einen Regelkompressor (20) zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels, einen Kondensator (26), einen Verdampfer (30) und ein Regelgebläse (24) zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer (30) einschließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage der Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer (30) und des Kältemittelverdichtungsdrucks aus dem Kompressor (20) und b) Einstellen der Drehzahl des Gebläses (24) auf der Grundlage der Überhitzungswärme des Kältemittels.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt a) ferner umfasst, die Drehzahl des Kompressors (20) auf der Grundlage der Lufttemperatur im Schlafabteil (16) einzustellen.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst, die Drehzahl des Regelkondensatorventilators (22) auf der Grundlage des Unterkühlens des Kältemittels einzustellen.
  21. Klimaanlage zur Verwendung beim Kühlen eines Schlafabteils (16) eines Lastkraftwagens, wobei das System Folgendes umfasst: eine Kältemittelströmungsbahn, einen Regelkompressor (20) zum Unterdrucksetzen eines Kältemittels in der Kältemittelströmungsbahn, einen Kondensator (26) in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kompressor (20), einen Verdampfer (30) in der Kältemittelströmungsbahn stromabwärts vom Kondensator (26), ein Regelgebläse (24), konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Verdampfer (30), um das Schlafabteil (16) zu kühlen, und ein Steuergerät (14), konfiguriert zum selektiven Einstellen der Drehzahl des Kompressors (20) und des Gebläses (24) auf der Grundlage von Signalen, welche die Temperatur des Luftstroms aus dem Verdampfer, den Kältemittelverdichtungsdruck aus dem Kompressor und die Überhitzungswärme des Kältemittels anzeigen.
  22. System nach Anspruch 21, das ferner einen Regelkondensatorventilator (22) umfasst, konfiguriert zum Richten eines Luftstroms durch den Kondensator (26), und wobei das Steuergerät (14) konfiguriert ist zum Einstellen der Drehzahl des Ventilators (22) auf der Grundlage eines Signals, welches das Unterkühlen des Kältemittels anzeigt.
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