DE102007024894A1 - Kühlsystem mit Kühlkreislauf und Rankine-Kreislauf - Google Patents

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Atsushi Kariya Inaba
Hironori Kariya Asa
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Abstract

Eine Steuerung (500) verringert eine Drehzahl eines Rankine-Kreislaufs (300) von einer vorbestimmten normalen Drehzahl während eines Betriebs eines Kompressors (210, 210a, 210b) in einen vorbestimmten Zustand, wenn die Steuerung (500) bestimmt, dass eine vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Gr<SUB>sum</SUB>), die vorhergesagt wird, indem angenommen wird, dass der Kompressor (210, 210a, 210b) in einem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs (300) mit der vorbestimmten normalen Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) betrieben wird, eine vorbestimmte Durchflussmenge (Gr<SUB>cond</SUB>) überschreitet. Der vorbestimmte Zustand ist ein Zustand, der eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die den Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs (300) betrifft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem, das einen Kühlkreislauf und einen Rankine-Kreislauf umfasst.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2006-46763 (entspricht der US-Veröffentlichung Nr. 2006/0026981A1) offenbart ein Kühlsystem. Dieses Kühlsystem umfasst einen Kühlkreislauf und einen Rankine-Kreislauf, der Abwärme von einem internen Verbrennungsmotor (der als eine Wärmeerzeugungsvorrichtung dient) wiedergewinnt. Der Kühlkreislauf umfasst einen Kompressor, der Kältemittel komprimiert und ableitet, und der Rankine-Kreislauf umfasst eine Expansionsvorrichtung, die durch die Expansion des Kältemittels betrieben wird, das von der Abwärme erwärmt wird. Ein Kondensator des Rankine-Kreislaufs wird mit dem Kühlkreislauf gemeinsam genutzt.
  • In einem derartigen Kühlsystem wird abhängig von einem Bedarf für die Kühlung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs und einer Rückgewinnbarkeit der Abwärme ein Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs oder ein Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs oder ein gleichzeitiger Betrieb sowohl des Kühlkreislaufs als auch des Rankine-Kreislaufs durchgeführt.
  • In dem obigen Kühlsystem kann während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs das Kältemittel oder in dem Kältemittel enthaltenes Schmieröl (zum Schmieren von Vorrichtungen) möglicherweise in dem Kühlmittelkreislauf angesammelt werden. Dies kann eine Verringerung der Grundleistung des Rankine-Kreislaufs oder die unzureichende Schmierung der entsprechenden Vorrichtungen des Rankine-Kreislaufs, die eine Schmierung benötigen, bewirken. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben früher ein Verfahren für die Behandlung des obigen Nachteils vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren wird der Kompressor mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung eingeschaltet und ausgeschaltet, um die Ansammlung des Kältemittels oder des Schmiermittels in dem Kühlmittelkreislauf zu begrenzen.
  • Wenn der Kompressor jedoch während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs betrieben wird, wird eine Durchflussmenge des Kältemittels, die an den Kondensator zugeführt wird, schnell erhöht. Dies wird die Leistung des Kondensators verschlechtern. Daher kann keine ausreichende Menge an flüssigem Kältemittel an eine Heizvorrichtung zugeführt werden. Als ein Ergebnis wird eine Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Expansionsvorrichtung verringert, und dadurch kann die Rotationsantriebskraft an der Expansionsvorrichtung nicht erreicht werden. Somit kann der Rankine-Kreislauf nicht richtig funktionieren.
  • Die vorliegende Erfindung behandelt den obigen Nachteil. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem zur Verfügung zu stellen, das Abwärme einer wärmeerzeugenden Vorrichtung wiedergewinnt und, selbst zu der Zeit, wenn ein Kompressor in einem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs betrieben wird, das ordnungsgemäße Funktionieren eines Rankine-Kreislaufs ermöglicht.
  • Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Kühlsystem zur Verfügung gestellt, das Abwärme von einer wärmeerzeugenden Vorrichtung zurückgewinnt. Das Kühlsystem umfasst einen Kühlkreislauf, einen Rankine-Kreislauf, eine Steuereinrichtung, eine vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung und eine Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung. Der Kühlkreislauf umfasst einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer, die verbunden sind, um Kältemittel hindurch zu zirkulieren. Der Rankine-Kreislauf nutzt den Kondensator gemeinsam mit dem Kühlkreislauf und umfasst dabei den Kondensator, eine. Pumpe, eine Heizvorrichtung und eine Expansionsvorrichtung, die verbunden sind, um das Kältemittel durch sie hindurch zu zirkulieren. Die Heizvorrichtung nutzt die Abwärme der wärmeerzeugenden Vorrichtung als ihre Wärmequelle. Die Steuereinrichtung dient zum Steuern eines Betriebs des Kühlkreislaufs und eines Betriebs des Rankine-Kreislaufs. Die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung dient zum Abtasten eines vorbestimmten Zustands, der eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die einen Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs betrifft, in dem der Rankine-Kreislauf betrieben wird, während der Kühlkreislauf im wesentlichen angehalten ist. Die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung dient zur Bestimmung, ob eine vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge in dem Kondensator eine vorbestimmte Durchflussmenge überschreitet. Die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung sagt die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge in dem Kondensator voraus, indem sie annimmt, dass der Kompressor in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs mit einer vorbestimmten normalen Drehzahl des Rankine-Kreislaufs betrieben wird. Die Steuereinrichtung betreibt den Kompressor, wenn der vorbestimmte Zustand von der vorbestimmten Zustandabtasteinrichtung abgetastet wird. Die Steuereinrichtung verringert eine Drehzahl des Rankine-Kreislaufs von der vorbestimmten normalen Drehzahl während eines Betriebs des Kompressors in dem vorbestimmten Zustand, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge die vorbestimmte Durchflussmenge überschreitet.
  • Die Heizvorrichtung kann die Abwärme von der wärmeerzeugenden Vorrichtung nutzen, um das Kältemittel zu erwärmen, das aus der Heizvorrichtung an die Expansionsvorrichtung ausgegeben wird. Die Expansionsvorrichtung kann das von der Heizvorrichtung zugeführte erwärmte Kältemittel expandieren und kann während des Betriebs des Rankine-Kreislaufs Energie des expandierenden Kältemittels in Antriebsdrehkraft umwandeln. Die Durchflussmengen-Bestimmungsvorrichtung kann eine vorbestimmte normale Drehzahl der Expansionsvorrichtung als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs verwenden, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung die vorhergesagte Kältemittteldurchflussmenge in dem Kondensator vorhersagt. Die Steuereinrichtung kann eine Drehzahl der Expansionsvorrichtung als die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs steuern, während sie die vorbestimmte normale Drehzahl der Expansionsvorrichtung als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs verwendet.
  • Der Rankine-Kreislauf kann ferner eine elektrische Rotationsvorrichtung umfassen, die mit der Expansionsvorrichtung verbunden ist, um sich integral mit der Expansionsvorrichtung zu drehen. Die elektrische Rotationsvorrichtung kann durch die von der Expansionsvorrichtung übertragene Antriebsdrehkraft gedreht werden, um eine elektrische Leistung zu erzeugen. Die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung kann eine vorbestimmte normale Drehzahl der elektrischen Rotationsvorrichtung als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs verwenden, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge in dem Kondensator vorhersagt. Die Steuereinrichtung kann eine Drehzahl der elektrischen Rotationsvorrichtung als die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs steuern, während sie die vorbestimmte normale Drehzahl der elektrischen Rotationsvorrichtung als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs verwendet.
  • Die Erfindung zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen wird am besten aus der folgenden Beschreibung, den angehängten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:
  • 1 ein Prinzipschaltbild ist, das einen Gesamtaufbau eines Kühlsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ein Diagramm ist, das einen Steuerbetrieb zeigt, der von einer Steuerung in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
  • 3 ein Flussdiagram ist, das in einem Steuerbetrieb der Steuerung während eines Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
  • 4 ein Prinzipschaltbild ist, das einen Gesamtaufbau eines Kühlsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ein Diagramm ist, das einen Steuerbetrieb zeigt, der von einer Steuerung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
  • 6 ein Flussdiagram ist, das in einem Steuerbetrieb der Steuerung zur Zeit eines Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
  • 7 ein Prinzipschaltbild ist, das einen Gesamtaufbau eines Kühlsystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ein Prinzipschaltbild ist, das einen Gesamtaufbau eines Kühlsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 9 ein Prinzipschaltbild ist, das eine Modifikation des Kühlsystems der ersten Ausführungsform zeigt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. Zuerst wird ein spezifischer Aufbau der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 1 beschrieben. Ein Kühlsystem (nachstehend einfach als „Kühlsystem" bezeichnet) 100, das ein Abwärme-Wiedergewinnungssystem (einen Rankine-Kreislauf) umfasst, wird auf ein Fahrzeug angewendet, das einen Motor 10 als eine Antriebsquelle umfasst. Das Kühlsystem 100 umfasst eine Kühlkreislauf 200 und den Rankine-Kreislauf 300, von denen jeder von einer Steuerung (einer Steuereinheit) 500 gesteuert wird.
  • Der Motor 10 ist ein wassergekühlter interner Verbrennungsmotor (der als eine wärmeerzeugende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dient) und umfasst einen Strahlerkreis 20 und einen Heizungskreis 30. Das Motorkühlmittel wird durch den Strahlerkreis 20 zirkuliert, um den Motor 10 zu kühlen. Das Kühlmittel (Hochtemperaturkühlmittel) wird als eine Wärmequelle in dem Heizungskreis 30 verwendet, um die Klimatisierungsluft, die in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs geblasen werden soll, zu erwärmen, um eine Innentemperatur des Fahrgastraums einzustellen. Ein Drehzahlmesser 15 misst die Motordrehzahl und gibt ein Drehzahlsignal, das die gemessene Motordrehzahl anzeigt, an die Steuerung 500 (genauer eine Systemsteuerung ECU 500a) aus.
  • An dem Motor 10 ist ein Drehstromgenerator 11 bereitgestellt. Der Drehstromgenerator 11 wird von einer Antriebskraft des Motors 10 angetrieben, um elektrische Leistung zu erzeugen. Die von dem Drehstromgenerator 11 erzeugte elektrische Leistung wird an eine Batterie 40 zugeführt und gespeichert, d.h. in diese geladen. Die elektrische Leistung der Batterie 40 wird an elektrische Verbraucher (z.B. Scheinwerfer, Wischer, ein Audiosystem) 41 des Fahrzeugs, die elektrische Leistung verbrauchen, zugeführt.
  • Ein Strahler 21 ist in dem Strahlerkreis 20 bereitgestellt. Der Strahler 21 kühlt das Kühlmittel, das von einer Kühlmittelpumpe (auf die manchmal auch als Wasserpumpe Bezug genommen wird) 22 zirkuliert wird, durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und Außenluft. In diesem Fall ist die Kühlmittelpumpe 22 als eine elektrische Pumpe ausgebildet. Ein Kühlmitteltemperatursensor 25 und eine Heizvorrichtung (ein Heizungswärmetauscher) 310 des Rankine-Kreislaufs 300 sind in einem Auslassseitenströmungsdurchgang (einem Strömungsdurchgang zwischen dem Motor 10 und dem Strahler 21) bereitgestellt, welcher auf einer Kühlmittelauslassseite des Motors 10 bereitgestellt ist. Das Kühlmittel, das von dem Motor 10 ausgegeben wird, strömt durch die Heizvorrichtung 310.
  • Der Kühlmitteltemperatursensor 25 misst eine Kühlmitteltemperatur auf der Auslassseite des Motors 10. Ein Temperatursignal, das von dem Kühlmitteltemperatursensor 25 ausgegeben wird, wird an die Steuerung 500 (die Systemsteuerung ECU 500a) zugeführt.
  • Ein Strahlerumleitungsströmungsdurchgang 23 ist in dem Strahlerkreis 20 bereitgestellt, um das Kühlmittel zu leiten, während der Strahler 21 umgangen wird. Außerdem ist ein Thermostat 24 in dem Strahlerkreis 20 bereitgestellt, um eine Kühlmittelmenge, die durch den Strahler 21 strömt, und eine Kühlmittelmenge, die durch den Strahlerumleitungsströmungsdurchgang 23 strömt, einzustellen.
  • Ein Heizungskern 31 ist in dem Heizungskreis 30 bereitgestellt, und das Kühlmittel (Hochtemperaturkühlmittel) wird von der Kühlmittelpumpe 22 durch den Heizungskern 31 zirkuliert. Der Heizungskern 31 ist in einem Klimaanlagengehäuse 410 einer Klimaanlageneinheit 400 aufgenommen, um Wärme zwischen der Klimatisierungsluft, die von einem Gebläse 420 geblasen wird, und dem Hochtemperaturkühlmittel auszutauschen und dadurch die Klimatisierungsluft zu erwärmen. Eine Luftmischklappe 430 ist an dem Heizungskern 31 bereitgestellt. Eine Durchflussmenge der Klimatisierungsluft, die durch den Heizungskern 31 geht, wird durch Öffnen/Schließen der Luftmischklappe 430 eingestellt.
  • Wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt, umfasst der Kühlmittelkreislauf 200 einen Kompressor 210, einen Kondensator 220, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 230, eine Unterkühlungsvorrichtung 231, ein Expansionsventil 240, und einen Verdampfer 250, die in dieser Reihefolge in einer Schleife verbunden sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Der Kompressor 210 ist eine Fluidvorrichtung, die von einer Antriebskraft des Motors 10 angetrieben wird, um das Kältemittel des Kühlkreislaufs 200 zu komprimieren, und erzeugt dabei das Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel. Eine Riemenscheibe 211, die als eine Antriebseinrichtung dient, ist an einer Antriebswelle des Kompressors 210 befestigt. Die Antriebskraft des Motors 10 wird durch einen Riemen 12 an die Riemenscheibe 211 geleitet, um den Kompressor 210 anzutreiben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kompressor 210 zum Beispiel ein Taumelscheibenkompressor mit fester Verdrängung, der immer mit einer festen konstanten Verdrängung betrieben wird. Eine elektromagnetische Kupplung 212 ist an der Riemenscheibe 211 bereitgestellt, um zwischen dem Kompressor 210 und der Riemenscheibe 211 ein- und auszukuppeln. Das Kuppeln und Auskuppeln der elektromagnetischen Kupplung 212 wird von der Steuerung 500 (genauer einer Klimaanlagensteuerung ECU 500b) gesteuert, die später im Detail beschrieben wird.
  • Der Kondensator 220 ist mit einer Auslassseite des Kompressors 210 verbunden und arbeitet als ein Wärmetauscher, der Wärme mit der Außenluft austauscht, um das Kältemittel zu kondensieren und zu verflüssigen. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 ist ein Sammelbehälter, der das von dem Kondensator 220 kondensierte Kältemittel in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel abscheidet. Die Unterkühlungsvorrichtung 231 ist ein Wärmetauscher, der das flüssige Kältemittel weiter kühlt. Der Kondensator 220, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 und die Unterkühlungsvorrichtung 231 sind als ein Unterkühlungskondensator aufgebaut, der den Gas-Flüssigkeitsabscheider umfasst. Hier sollte bemerkt werden, dass der Kondensator 220, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 und die Unterkühlungsvorrichtung 231 integral als ein integraler Unterkühlungskondensator, der den Gas-Flüssigkeitsabscheider integral umfasst, ausgebildet sein können.
  • Das Expansionsventil 240 ist eine Druckabbaueinrichtung zum Druckabbauen und Expandieren des flüssigen Kältemittels, das von der Unterkühlungsvorrichtung 231 ausgegeben wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Expansionsventil 240 ein Thermostat-Expansionsventil, dessen Drosselöffnungsgrad gesteuert wird, um einen Überhitzungsgrad des an den Kompressor 210 zugeführten Kältemittels auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
  • Ähnlich dem Heizungskern 31 ist der Verdampfer 250 in dem Klimaanlagengehäuse 410 der Klimaanlageneinheit 400 bereitgestellt. An dem Verdampfer 250 wird das Kältemittel, dessen Druck von dem Expansionsventil 240 abgebaut wird und das expandiert wird, verdampft, um die Klimatisierungsluft, die von dem Gebläse 420 geblasen wird, durch die Umwandlungswärme der Verdampfung zu kühlen. Die Kältemittelauslassseite des Verdampfers 250 ist mit der Einlassseite des Kompressors 210 verbunden. Ein Mischungsverhältnis zwischen der Klimatisierungsluft, die von dem Verdampfer 250 gekühlt wird, und der Klimatisierungsluft, die von dem Heizungskern 31 erwärmt wird, wird gemäß einem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 430 geändert, um die Temperatur der vermischten Klimatisierungsluft auf die voreingestellte Temperatur einzustellen, die von einem Insassen (z.B. einem Fahrer oder einem Fahrgast) des Fahrzeugs voreingestellt wird.
  • Der Rankine-Kreislauf 300 gewinnt die Abwärmeenergie (Wärmeenergie des Kühlmittels) zurück, die an dem Motor 10 erzeugt wird, und wandelt die wiedergewonnene Abwärmeenergie für die weitere Nutzung in eine elektrische Energie um. Der Rankine-Kreislauf 300 wird weiter beschrieben.
  • Der Rankine-Kreislauf 300 umfasst die Heizvorrichtung 310, eine Expansionsvorrichtung 320, den Kondensator 220, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 230, die Unterkühlungsvorrichtung 231 und eine Pumpe 330, die in dieser Reihenfolge in einer Schleife verbunden sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Der Kondensator 220, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 und die Unterkühlungsvorrichtung 231 des Rankine-Kreislaufs 300 sind gemeinsam mit denjenigen des Kühlkreislaufs 200, d.h. werden mit dem Kühlkreislauf 200 gemeinsam genutzt. Das Arbeitsfluid des Rankine-Kreislaufs 300 ist das gleiche wie das Arbeitsfluid des Kühlkreislaufs 200.
  • Ein Ende einer drehbaren Welle eines elektrischen Motorgenerators 321, der sowohl als ein Elektromotor als auch als ein elektrischer Generator arbeitet, ist mit der Expansionsvorrichtung 320 verbunden, und das andere Ende der Welle des elektrischen Motorgenerators 321 ist mit der Pumpe 330 verbunden. Somit sind die Expansionsvorrichtung 320, der elektrische Motorgenerator 321 und die Pumpe 330 integral ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform können die Expansionsvorrichtung 320, der elektrische Motorgenerator 321 und die Pumpe 330 integral mit im wesentlichen der gleichen Drehzahl gedreht werden (oder können, falls gewünscht, zum Beispiel unter Verwendung entsprechender geschwindigkeitserhöhender oder verringernder Getriebe mit verschiedenen Drehzahlen gedreht werden). Ein Betrieb des elektrischen Motorgenerators 321 wird von der Steuerung 500 (genauer einem Wechselrichter 500c), die später beschrieben wird, gesteuert. Insbesondere, wenn der elektrische Motorgenerator 321 von dem Wechselrichter 500c, der später beschrieben wird, elektrische Leistung bekommt, arbeitet der elektrische Motorgenerator 321 als der Elektromotor zum Antreiben (Betätigen) der Expansionsvorrichtung 320 und der Pumpe 330. Wenn der elektrische Motorgenerator 321 im Gegensatz dazu die Antriebskraft von der Expansionsvorrichtung 320 empfängt, arbeitet der elektrische Motorgenerator 321 als der elektrische Generator zum Erzeugen der elektrischen Leistung, die durch den Wechselrichter 500c an die Batterie 40 zugeführt wird, um die Batterie 40 zu laden.
  • Die Pumpe 330 ist eine Fluidvorrichtung, die das Kältemittel in dem Rankine-Kreislauf 300 zirkuliert. Die Heizvorrichtung 310 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das von der Pumpe 330 zugeführt wird, und dem Hochtemperaturkühlmittel, das in dem Strahlerkreis 20 strömt, austauscht, um das Kältemittel zu erwärmen. Die Expansionsvorrichtung 320 ist eine Fluidvorrichtung, welche die Antriebsdrehkraft durch die Expansion von überhitztem Dampfkältemittel, das durch die Heizvorrichtung 310 erwärmt wird, erzeugt. Das Kältemittel, das von der Expansionsvorrichtung 320 ausgegeben wird, wird an den vorstehend beschriebenen Kondensator 220 ausgegeben.
  • Die Steuerung 500 umfasst die Systemsteuerung ECU 500a, die Klimaanlagensteuerung ECU 500b und den Wechselrichter 500c und steuert die Betriebe der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen des Kühlkreislaufs 200 des Rankine-Kreislaufs 300. Die Steuerung 500 dient als eine Steuereinrichtung, eine vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung und Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Die Systemsteuerung ECU 500a ist mit der Klimaanlagensteuerung ECU 500b und dem Wechselrichter 500c verbunden, um Steuersignale zwischen ihnen auszutauschen. Die Systemsteuerung ECU 500a empfängt ein Drehzahlsignal des Drehzahlmessers 15, ein Kühlmitteltemperatursignal des Kühlmitteltemperatursensors 25 und ein Außenlufttemperatursignal eines Außenlufttemperatursensors 510, der eine Außenlufttemperatur außerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs misst.
  • Die Systemsteuerung ECU 500a führt einen Gesamtsteuerungsbetrieb des Kühlkreislaufs 200 und des Rankine-Kreislaufs 300 durch. Auch ermöglicht die Systemsteuerung ECU 500a den Strom des Kältemittels in dem angehaltenen Kühlkreislauf 200 ansprechend auf einen Bedarf während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300. Die Klimaanlagensteuerung ECU 500b steuert einen Grundbetrieb des Kühlkreislaufs 200 gemäß einer Klimatisierungsanforderung des Insassen, der voreingestellten Temperatur und den Umgebungsbedingungen (z.B. gemessene Außenlufttemperatur des Außenlufttemperatursensors 510). Außerdem treibt der Wechselrichter 500c den elektrischen Motorgenerator 321 als den Elektromotor oder den elektrischen Generator an, um den Grundbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 zu steuern.
  • Als nächstes wird der Betrieb des Kühlsystems 100 nachstehend beschrieben. In dem Kühlsystem 100 der vorliegenden Ausführungsform gibt es drei mögliche Betriebe, d.h. (1) einen Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs, (2) einen Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs und (3) einen gleichzeitigen Betrieb des Kühlkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs.
  • (1) Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs
  • Wenn während eines Aufwärmbetriebs des Motors 10 direkt nach dem Anlassen des Motors 10 nicht genug Abwärme erhalten werden kann, d.h., wenn die mit dem Kühlmitteltemperatursensor 25 gemessene Kühlmitteltemperatur während des Aufwärmbetriebs des Motors 10 direkt nach dem Anlassen des Motors 10 unter einer vorbestimmten Kühlmitteltemperatur ist, hält die Steuerung 500 nach dem Empfang der Klimatisierungsanforderung von dem Insassen den elektrischen Motorgenerator 321 an (was zu dem angehaltenen Zustand der Expansionsvorrichtung 320 und der Pumpe 330 führt) und kuppelt die elektromagnetische Kupplung 212 ein, um den Kompressor 210 durch die Antriebskraft des Motors 10 anzutreiben und dadurch den Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs 200 zu implementieren. In einem derartigen Fall wird das Kühlsystem 100 wie ein Kühlsystem eines normalen Fahrzeugklimatisierungssystems betrieben.
  • (2) Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs
  • Wenn die Kühlmitteltemperatur gleich oder größer als die vorbestimmte Kühlmitteltemperatur ist, so dass sie den Erhalt der ausreichenden Abwärme von dem Motor 10 zulässt, kuppelt die Steuerung 500 bei nicht vorhandener Klimatisierungsanforderung von dem Insassen die elektromagnetische Kupplung 212 ein (was zu dem Anhaltezustand des Kompressors 210 führt) und betreibt (betätigt) anfänglich den elektrischen Motorgenerator 321 (ebenso wie die Expansionsvorrichtung 320 und die Pumpe 330) als den elektrischen Motor, um den Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 zu implementieren. Dann wird der elektrische Motorgenerator 321 angetrieben, um durch die Antriebsdrehkraft der Expansionsvorrichtung 320 die elektrische Leistung zu erzeugen.
  • In dem obigen Fall wird das flüssige Kältemittel, das von der Unterkühlungsvorrichtung 231 ausgegeben wird, von der Pumpe 330 unter Druck gesetzt und wird von dem Hochtemperatur-Motorkühlmittel an der Heizvorrichtung 310 erwärmt, um das überhitzte Dampfkältemittel zu bilden, das dann an die Expansionsvorrichtung 320 zugeführt wird. Dann wird das überhitzte Dampfkältemittel in der Expansionsvorrichtung 320 isentrop expandiert und Druck abgebaut. Gleichzeitig wird etwas von der Wärmeenergie und Druckenergie (auch als Expansionsenergie des expandierenden Kältemittels bezeichnet) in eine Antriebsdrehkraft umgewandelt, und der elektrische Motorgenerator 321 wird von der Antriebsdrehkraft angetrieben, die an der Expansionsvorrichtung 320 erhalten wird. Wenn die Antriebsdrehkraft an der Expansionsvorrichtung 320 über die erforderliche Antriebskraft zum Antreiben der Pumpe 330 hinaus erhöht wird, wird der elektrische Motorgenerator 321 als der elektrische Generator betrieben, der die elektrische Leistung erzeugt. Diese elektrische Leistung, die von dem elektrischen Motorgenerator 321 erzeugt wird, wird durch den Wechselrichter 500c an die Batterie 40 zugeführt und wird in die Batterie 40 geladen. Die geladene elektrische Leistung wird beim Betrieb der jeweiligen entsprechenden elektrischen Verbraucher 41 des Fahrzeugs verwendet. Auf diese Weise wird eine Arbeitslast des Drehstromgenerators 11 verringert. Das Kältemittel, dessen Druck in der Expansionsvorrichtung 320 abgebaut wird, wird an dem Kondensator 220 kondensiert. Dann wird das kondensierte Kältemittel an dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel abgeschieden und an der Unterkühlungsvorrichtung 231 unterkühlt. Das unterkühlte Kältemittel 230 wird dann erneut in die Pumpe 330 zugeführt.
  • Der Steuerbetrieb der Steuerung 500 in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs wird später im Detail beschrieben.
  • (3) Gleichzeitiger Betrieb des Kühlkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs
  • Wenn die Steuerung 500 bestimmt, daß die Klimatisierungsanforderung von dem Insassen vorhanden ist und ausreichend Abwärme erhalten werden kann, dann betreibt die Steuerung 500 gleichzeitig sowohl den Kühlkreislauf 200 als auch den Rankine-Kreislauf 300, um sowohl die Klimatisierung als auch die elektrische Stromerzeugung durchzuführen.
  • In diesem Fall ist die elektromagnetische Kupplung 12 eingekuppelt, und der elektrische Motorgenerator 321 (ebenso wie die Expansionsvorrichtung 320 und die Pumpe 330) werden betrieben. Der Kühlkreislauf 200 und der Rankine-Kreislauf 300 nutzen den Kondensator 220, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 230 und die Unterkühlungsvorrichtung 321 gemeinsam. Das Kältemittel, das von der Unterkühlungsvorrichtung 231 ausgelassen wird, wird jeweils in entsprechende Strömungsdurchgänge des Kältemittelkreislaufs 200 und des Rankine-Kreislaufs 300 verzweigt. Der Betrieb des Kühlkreislaufs 200 und der Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 sind jeweils gleich wie in dem vorstehenden Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs und dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs.
  • Zum Zeitpunkt des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs wird nur der Rankine-Kreislauf 300 betrieben, so dass der Druck in dem Verdampfer 250 niedriger als der Druck des Kondensators 220 wird. Auf diese Weise wird das Kältemittel und/oder das in dem Kältemittel enthaltene Schmieröl allmählich von dem Rankine-Kreislauf 300 in den Kühlkreislauf 200 verlagert und wird darin angesammelt. Dies kann möglicherweise zu einer verringerten Grundleistung des Rankine-Kreislaufs 300 führen, die durch einen Mangel des Kältemittels in dem Rankine-Kreislauf 300 bewirkt wird, oder kann möglicherweise zu einer unzureichenden Schmierung der entsprechenden Vorrichtungen des Rankine-Kreislaufs 300 führen. Angesichts dessen wird der Kompressor 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform betrieben, um einen Strom des in dem Kühlkreislauf angesammelten Kältemittels und/oder Schmieröls zu erzeugen. Um außerdem die schnelle Zunahme des Kältemittels zu begrenzen, das aufgrund des Betriebs des Kompressors 210 in den Kondensator 220 zugeführt wird, wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 (die Drehzahl der Expansionsvorrichtung 320 ebenso wie die Drehzahl der Pumpe 330) gemäß einem Bedarf während des Betriebs des Kompressors 210 verringert.
  • Nun wird der Steuerbetrieb der Steuerung 500 in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs unter Bezug auf 2 und 3 detailliert beschrieben. 2 zeigt in groben Zügen den Steuerbetrieb der Steuerung 500 in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs der vorliegenden Ausführungsform. Die Steuerung 500 betreibt den Kompressor 210 nur für eine vorbestimmte Zeitspanne Ton nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne Tlim ab einem Startzeitpunkt des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300. Zu diesem Zeitpunkt, wenn vorhergesagt wird, dass die Kältemitteldurchflussmenge, die aufgrund des Betriebs des Kompressors 210 an den Kondensator 220 zugeführt wird, eine vorbestimmte Durchflussmenge überschreitet, verringert die Steuerung 500 die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 gleichzeitig mit der Betätigung des Kompressors 210. Auf diese Weise werden die vorbestimmte Zeitspanne Tlim, während welcher der Kompressor 210 ausgeschaltet ist, und die vorbestimmte Zeitspanne Ton, während welcher der Kompressor 210 eingeschaltet ist, nacheinander wiederholt. Die vorbestimmte Zeitspanne Ton (die einer vordefinierten Zeitspanne oder einer ersten vorbestimmten Zeitspanne der vorliegenden Erfindung entspricht) für das Einschalten des Kompressors 210 ist gleich oder weniger als 100 Sekunden (wünschenswerterweise einige Sekunden bis einige Dutzend Sekunden) und ist in der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel auf 60 Sekunden festgelegt. Außerdem ist die vorbestimmte Zeitspanne Tlim (die einer voreingestellten Zeitspanne oder einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne der vorliegenden Erfindung entspricht) für das Durchführen des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs durch Ausschalten des Kompressors 210 eine Zeitspanne, die angesichts der Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, damit das Kältemittel und/oder das Schmieröl sich während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs wesentlich (zum Beispiel bis zu einem Ansammlungspegel) in dem Kühlkreislauf 200 ansammeln. In der vorliegenden Ausführungsform ist diese vorbestimmte Zeitspanne Tlim auf 60 Minuten festgelegt.
  • 3 zeigt einen Steuerungsfluss der Steuerung 500 in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs. Zuerst hält die Steuerung 500 bei Schritt S110 den Kühlkreislauf 200 an und betreibt den Rankine-Kreislauf 300, um den Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs zu starten. Insbesondere wird die elektromagnetische Kupplung 212, wie vorstehend beschrieben, ausgekuppelt (was zu dem Anhaltezustand des Kompressors 210 führt), und der elektrische Motorgenerator 321 (ebenso wie die Expansionsvorrichtung 320 und die Pumpe 330) wird als der Elektromotor betrieben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehzahl des elektrischen Motorgenerators (Elektromotor) 321 gesteuert, um den Rankine-Kreislauf 300 mit einer vorbestimmten Drehzahl (die einer vorbestimmten normalen Drehzahl der vorliegenden Erfindung entspricht) zu betreiben, die zum Beispiel basierend auf den Größen (elektrischen Stromverbräuchen) der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs bestimmt wird. Hier kann anstelle der Steuerung der Drehzahl des elektrischen Motorgenerators 321 die Drehzahl der Expansionsvorrichtung 320 gesteuert werden. Außerdem wird bei Schritt S110 ein AUS-Zeitschalter, der eine Dauer der Zeitspanne in dem AUS-Zustand des Kompressors 210 misst, gestartet.
  • Dann wird bei Schritt S120 bestimmt, ob der Kompressor 210 eingeschaltet ist. Wenn der Betrieb von Schritt S110 zu Schritt S120 weitergeht, ist der Kompressor in dem AUS-Zustand, und dadurch geht der Betrieb weiter zu Schritt S140. Bei Schritt S140 wird bestimmt, ob die Dauer der Zeitspanne (der Wert des AUS-Zeitschalters), der die Zeitspanne des AUS-Zustands des Kompressors 210 anzeigt, gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitspanne Tlim ist. Wenn bei Schritt S140 NEIN zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass der Betrieb des Kompressors 210 nicht erforderlich ist, und das Verfahren geht weiter zu Schritt S135. Der Schritt S140 entspricht einer vorbestimmten Zustandsabtasteinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Bei Schritt S135 wird die Drehzahl (die normale Drehzahl) des Rankine-Kreislaufs 300 basierend auf den Größen (den elektrischen Stromverbräuchen) der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs bestimmt, und der Rankine-Kreislauf 300 (der elektrische Motorgenerator 321) wird mit dieser vorbestimmten Drehzahl betrieben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 in einer Weise bestimmt, die wesentliches Nachhinken der Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 begrenzt. Nach der Ausführung von Schritt S135 geht das Verfahren weiter zu Schritt S190.
  • Wenn bei Schritt S140 im Gegensatz dazu JA zurückgegeben wird, dann wird bestimmt, dass der Betrieb des Kompressors 210 erforderlich ist. Daher wird bei Schritt S150 eine vorbestimmte Kältemitteldurchflussmenge Grsum (die einer vorhergesagten Kältemitteldurchflussmenge der vorliegenden Erfindung), von der erwartet wird, dass sie in dem Kondensator 220 zur Zeit des Betriebs des Kompressors 210 strömt, berechnet. Insbesondere wird eine vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (die einer ersten Kältemitteldurchflussmenge der vorliegenden Erfindung entspricht, die den Betrieb des Kompressors 210 betrifft) Grac basierend auf einer aktuellen Drehzahl des Motors 10 berechnet, welche mit dem Drehzahlmesser 15 gemessen wird. Die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grac ist als eine vorhergesagte Durchflussmenge des Kältemittels definiert, von der erwartet wird, dass sie aufgrund des Betriebs des Kompressors 210 bei der aktuellen Drehzahl des Motors 10 an den Kondensator 220 zugeführt wird. Auch eine Kältemitteldurchflussmenge (die einer zweiten Kältemitteldurchflussmenge der vorliegenden Erfindung entspricht, die den Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 betrifft) Grrk wird basierend auf der Drehzahl (der normalen Drehzahl) des Rankine-Kreislaufs 300 berechnet. Die Kältemitteldurchflussmenge Grrk ist als eine Durchflussmenge des Kältemittels definiert, die aufgrund des Betriebs des Rankine-Kreislaufs 300 an den Kondensator 220 zugeführt wird. Dann werden die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grac und die Kältemitteldurchflussmenge Grrk summiert, um die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum zu erhalten. Zur Zeit der Berechnung der vorhergesagten Kältemitteldurchflussmenge Grac und der Kältemitteldurchflussmenge Grrk können eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Kompressors 210 und der Kältemitteldurchflussmenge anzeigt, und eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 und der Kältemitteldurchflussmenge anzeigt, vorab in die Steuerung 500 (die Systemsteuerung ECU 500a) gespeichert werden und können verwendet werden, um jeweils die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grac und die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grrk zu berechnen.
  • Dann wird bei Schritt S160 bestimmt, ob die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum größer als ein vorbestimmter Wert Grcond (der einer vorbestimmten Durchflussmenge der vorliegenden Erfindung entspricht) ist. Der vorbestimmte Wert Grcond ist eine zulässige Durchflussmenge des Kältemittels, das in den Kondensator 220 strömt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorbestimmte Wert Grcond auf 250 kg/h festgelegt. Die zulässige Durchflussmenge des Kältemittels an dem Kondensator 220 wird auf einen Wert festgelegt, bei dem oder unterhalb dessen der Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 durch eine Leistungsverringerung des Kondensators 220, die durch eine Zunahme der Durchflussmenge des Kältemittels an dem Kondensator 220 verursacht wird, nicht beeinflusst wird. Die Schritte S140 und S160 entsprechen einer Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • In einem Fall, in dem bei Schritt S160 JA zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass die Durchflussmenge des Kältemittels, das an den Kondensator 220 zugeführt wird, übermäßig groß wird, wenn der Kompressor 210 betrieben wird. Folglich wird bei Schritt S170 die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 (die Drehzahl des elektrischen Motorgenerators 321) verringert. Insbesondere wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 in einer Weise verringert, welche die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge, von der erwartet wird, dass sie in den Kompressor 210 strömt, zur Zeit des Betriebs des Kompressors 210 gleich dem vorbestimmten Wert Grcond macht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300, wie in 2 gezeigt, verringert, ohne unter eine untere Drehzahlgrenze Rrl (die einer Rankine-Drehzahluntergrenze der vorliegenden Erfindung entspricht) zu fallen, die eine minimal erforderliche Drehzahl ist, die erforderlich ist, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 aufrechtzuerhalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehzahluntergrenze Rrl zum Beispiel auf 1700 U/min festgelegt.
  • Nach der Ausführung von Schritt S170 geht das Verfahren weiter zu Schritt S180. Wenn bei Schritt S160 NEIN zurückgegeben wird, geht das Verfahren weiter zu Schritt S180. Bei Schritt S180 wird die elektromagnetische Kupplung 212 eingekuppelt, und dadurch wird der Kompressor 210 angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein EIN-Zeitschalter, der eine Dauer der Zeitspanne des Betriebs des Kompressors 210 misst, gestartet. Nach der Ausführung des Schritts S180 geht das Verfahren weiter zu Schritt S190.
  • Wenn bei Schritt S120 JA zurückgegeben wird, d.h. wenn bestimmt wird, dass der Kompressor 210 sich bei Schritt S120 in dem EIN-Zustand befindet, geht der Betrieb weiter zu Schritt S125. Bei Schritt S125 wird bestimmt, ob die Dauer der Zeitspanne (der Wert des EIN-Zeitschalters) des Ein-Zustands des Kompressors 210 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert Ton ist. Wenn bei Schritt S125 der Wert JA zurückgegeben wird, geht der Betrieb weiter zu Schritt S130. Bei Schritt S130 wird die elektromagnetische Kupplung 212 ausgekuppelt, und dadurch wird der Kompressor 210 angehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird der AUS-Zeitschalter gestartet, um die Dauer der Zeitspanne des AUS-Zustands des Kompressors 210 zu messen. Dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S135. Bei Schritt S135 wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 (Drehzahl des elektrischen Motorgenerators 321) auf die normale Drehzahl zurückgesetzt. Insbesondere wird die Drehzahl (die normale Drehzahl) des Rankine-Kreislaufs basierend auf den Größen (den Stromverbräuchen) der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs bestimmt. Dann wird der Rankine-Kreislauf 300 mit dieser bestimmten Drehzahl betrieben. Nach der Ausführung von Schritt S135 geht der Betrieb weiter zu Schritt S190. Wenn bei Schritt S125 NEIN zurückgegeben wird, geht der Betrieb weiter zu Schritt S190.
  • Bei Schritt S190 wird bestimmt, ob der Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 beibehalten werden sollte, d.h. es wird bestimmt, ob keine Klimatisierungsanforderung vorhanden ist und die Kühlmitteltemperatur gleich oder größer als die vorbestimmte Kühlmitteltemperatur ist, um ausreichend Abwärme von dem Motor 10 bereitzustellen. Wenn bei Schritt S190 JA zurückgegeben wird, kehrt der Betrieb zu Schritt S120 zurück, um die folgenden Schritte auszuführen. Wenn in Schritt S190 im Gegensatz dazu NEIN zurückgegeben wird, wird der Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 beendet, und der Betrieb kehrt zu der Hauptroutine zurück.
  • Wenn daher gemäß der vorliegenden Ausführungsform während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs, wie in 2 gezeigt, der AUS-Zustand des Kompressors 210 für die vorbestimmte Zeitspanne Tlim beibehalten wird, wird der Kompressor 210 für die vorbestimmte Zeitspanne Ton in ein EIN-Zustand versetzt. Wenn danach der AUS-Zustand des Kompressors 210 für die vorbestimmte Zeitspanne Tlim beibehalten wird, wird der Kompressor 210 für die vorbestimmte Zeitspanne Ton in den EIN-Zustand versetzt. Auf diese Weise werden der EIN-Zustand und der AUS-Zustand des Kompressors 210 bis zum Ende des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 wiederholt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird der Kompressor 210 zur Zeit des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 mit der vorbestimmten Zeitsteuerung EIN- und AUS-geschaltet. Auf diese Weise ist es möglich, die Ansammlung des Kältemittels und/oder des Schmieröls in dem Kühlkreislauf 200 zu begrenzen. Dadurch ist es möglich, die Verringerung der Grundleistung des Rankine-Kreislaufs 300, die von dem Mangel an Kältemittel in dem Rankine-Kreislauf 300 verursacht wird, zu begrenzen und/oder es ist möglich, die unzureichende Schmierung der entsprechenden Vorrichtungen in dem Rankine-Kreislauf 300 zu begrenzen. Außerdem wird die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum des Rankine-Kreislaufs 300, von der erwartet wird, dass sie zur Zeit des Betriebs des Kompressors 210 in den Kompressor 210 strömt, im voraus berechnet. Wenn vorhergesagt wird, dass die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum den vorbestimmten Wert Grcond überschreitet, wird die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 verringert. Die Verringerung der Kältemitteldurchflussmenge, die durch diese verringerte Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 verursacht wird, wird durch die Erhöhung der Kältemitteldurchflussmenge ausgeglichen, die durch den Betrieb des Kompressors 210 verursacht wird. Daher ist es möglich, eine schnelle Zunahme des Kältemittels, das in den Kondensator 220 strömt, zu begrenzen. Auf diese Weise wird der Betriebszustand des Rankine-Kreislaufs 300 selbst zur Zeit des Betriebs des Kompressors 210 stabil gehalten, um die normale Funktion des Ranking-Kreislaufs 300 aufrechtzuerhalten.
  • Zur Zeit der Bestimmung, ob der Kompressor 210 betrieben werden muß, wird der Dauer der Zeitspanne des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 in dem AUS-Zustand des Kompressors 210 gemessen. Dann wird bestimmt, ob diese Dauer der Zeitspanne des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitspanne Tlim ist. Auf diese Weise kann die einfache und geeignete Bestimmung gemacht werden. Die Zeitspanne Ton des EIN-Zustands des Kompressors 210 wird auf gleich oder weniger als 100 Sekunden (z.B. 60 Sekunden) festgelegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Einflüsse auf die Klimaanlagenleistung oder die Verschlechterung des gesamten Energiewirkungsgrads (Brennstoffverbrauch) des Kühlsystems 100, die durch die Antriebskraft des Kompressors 210 bewirkt werden, zu begrenzen. Normalerweise können das Kältemittel und das Schmieröl wirksam zurückgewonnen werden, wenn der Kompressor 210 für mehrere Sekunden oder mehrere Dutzend Sekunden betrieben wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 4 bis 6 beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird bei Schritt S140 von 3 bestimmt, ob die Dauer der Zeitspanne, welche die Zeitspanne des AUS-Zustands des Kompressors 210 anzeigt, gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitspanne Tlim ist. Basierend auf dieser Bestimmung wird bestimmt, ob der Kompressor 210 betätigt werden muß. Im Gegensatz dazu wird gemäß der zweiten Ausführungsform eine Differenz (Druckdifferenz) ΔP (die der druckdifferenzbezogenen Information der vorliegenden Erfindung entspricht) zischen einem Druck Pin auf der Einlassseite der Expansionsvorrichtung 320 und einem Druck Pout auf der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 erzielt. Dann wird basierend darauf, ob die Druckdifferenz ΔP geringer als ein vorbestimmter Wert ΔPth (der einer vorbestimmten Druckdifferenz der vorliegenden Erfindung entspricht) ist, bestimmt, ob der Kompressor 210 betrieben werden muß.
  • 4 zeigt einen spezifischen Aufbau des Kühlsystems der vorliegenden Ausführungsform. Ein Einlassdrucksensor 340 ist an der Auslassseite der Pumpe 330 bereitgestellt, um den einlassseitigen Druck Pin der Expansionsvorrichtung 320 zu messen, und ein auslassseitiger Drucksensor 350 ist auf der Auslassseite des Kompressors 210 bereitgestellt, um den auslassseitigen Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 zu messen. Die Drucksignale von diesen Drucksensoren 340, 350 werden an die Steuerung 500 (die Systemsteuerung ECU 500a) zugeführt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 520 wird an die Steuerung 500 (die Systemsteuerung ECU 500a) zugeführt. Der Rest des Aufbaus des Kühlsystems 100 der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Die Steuerung 500 und die Drucksensoren 340, 350 der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einer vorbestimmten Zustands-Abtasteinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch einen Steuerbetrieb des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs der vorliegenden Ausführungsform. Nach dem Beginn des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300, wenn die Steuerung 500 misst, dass die Druckdifferenz ΔP zwischen dem einlassseitigen Druck Pin und dem auslassseitigen Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 geringer als der vorbestimmte Wert ΔPth ist, betreibt die Steuerung 500 den Kompressor 210 nur für die vorbestimmte Zeitspanne Ton. Wenn zu dieser Zeit vorhergesagt wird, dass die Kältemitteldurchflussmenge, die aufgrund des Betriebs des Kompressors 210 an den Kondensator 220 zugeführt wird, eine vorbestimmte Durchflussmenge überschreitet, verringert die Steuerung 500 die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 gleichzeitig mit der Betätigung des Kompressors 210. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorbestimmte Zeitspanne Ton des Kompressors 210 wie in der ersten Ausführungsform 60 Sekunden.
  • 6 zeigt einen Steuerungsfluss der Steuerung 500 in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Schritt S140 von 3 der ersten Ausführungsform wird in der vorliegenden Ausführungsform durch die Schritte S143 und S145 ersetzt. Die anderen Schritte sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform. Obwohl jedoch bei den Schritten S110 und S130 in der ersten Ausführungsform der AUS-Zeitschalter gestartet wird, wird der AUS-Zeitschalter in der vorliegenden Ausführungsform nicht verwendet.
  • Bei Schritt S143 berechnet die Steuerung 500 eine geeignete Druckdifferenz ΔPp, die ein Wunschwert für die Druckdifferenz ΔP zwischen dem einlassseitigen Druck Pin und dem auslassseitigen Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 ist. Die geeignete Druckdifferenz ΔPp wird basierend auf dem Außenlufttemperatursignal von dem Außenlufttemperatursensor 510, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 520, dem Kühlmitteltemperatursignal (einem Abwärmetemperatursignal, das eine Temperatur der Abwärme anzeigt) von dem Kühlmitteltemperatursensor 25 und der Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 berechnet. Außerdem wird der vorbestimmte Wert ΔPth, der als ein Schwellwert in dem Bestimmungsverfahren bei Schritt S145 verwendet wird, basierend auf dieser geeigneten Druckdifferenz ΔPp berechnet. Der Schwellwert ΔPth kann als ein Produkt (ΔPth = ΔPp × 0,8) berechnet werden, was durch Multiplizieren der geeigneten Druckdifferenz ΔPp mit 0,8 erhalten wird.
  • Bei Schritt S145 wird die tatsächliche Druckdifferenz ΔP (= Pin – Pout) basierend auf dem Drucksignal von dem Einlassdrucksensor 340, der den einlassseitigen Druck Pin der Expansionsvorrichtung 320 anzeigt, und dem Drucksignal des Auslassdrucksensors 350, der den auslassseitigen Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 anzeigt, bestimmt. Dann wird bestimmt, ob diese tatsächliche Druckdifferenz ΔP geringer als der Schellwert ΔPth ist. Wenn bei Schritt S145 JA zurückgegeben wird, impliziert dies, dass das flüssige Kältemittel in dem Rankine-Kreislauf 300 nicht ausreichend ist, und dadurch wird die Druckdifferenz ΔP verringert, so dass der Betrieb des Kompressors 210 erforderlich ist. Daher geht der Betrieb weiter zu Schritt S150. Wenn bei Schritt S145 NEIN zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass der Betrieb des Kompressors 210 nicht erforderlich ist, und der Betrieb geht weiter zu Schritt S135.
  • Die Schritte S143 und S145 der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der vorbestimmten Zustandsabtasteinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Wie vorstehend diskutiert, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform der einlassseitige Druck Pin und der auslassseitige Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 mit den Drucksensoren 340, 350 gemessen. Basierend auf diesen Drücken Pin, Pout wird bestimmt, ob die tatsächliche Druckdifferenz ΔP zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 geringer als der Schellwert ΔPth ist. Dann wird basierend auf dieser Bestimmung bestimmt, ob der Betrieb des Kompressors 210 erforderlich ist. Auf diese Weise kann der Zustand, der den Betrieb des Kompressors 210 erfordert, genauer abgetastet werden, und dadurch kann der Kompressor 210 mit der passenden Zeitsteuerung betrieben werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 7 beschrieben. In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist der Kompressor 210 ein Kompressor mit fester Verdrängung, der immer mit der festen Verdrängung betrieben wird. Im Gegensatz dazu ist ein Kompressor 210a gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Kompressor mit variabler Verdrängung, einer Verdrängung pro Umdrehung, die durch ein externes Steuersignal geändert werden kann. Insbesondere ist der Kompressor 210a ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung, in dem ein Neigungswinkel einer Taumelscheibe geändert wird, um eine Verdrängung des Kompressors 210a zu ändern. In diesem Fall wird die Verdrängung des Kompressors 210a durch die Steuerung 500 (die Klimaanlagensteuerung ECU 500b) in einem Bereich von 0 bis 100% gesteuert. Die elektromagnetische Kupplung 212, die in jeder der vorstehenden Ausführungsformen zwischen der Riemenscheibe 211 und dem Kompressor 210 bereitgestellt ist, ist in dieser Ausführungsform beseitigt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird von der Steuerung 500 ein Steuerbetrieb, der ähnlich dem von 3 ist, durchgeführt. Die elektromagnetische Kupplung 212 ist jedoch nicht bereitgestellt. Folglich wird das in jeder der vorstehenden Ausführungsformen diskutierte EIN/AUS des Kompressors 210 durch das Einkuppeln/Auskuppeln der elektromagnetischen Kupplung 212 nicht durchgeführt. Statt dessen wird die Verdrängung des Kompressors 210a gesteuert. Während des Betriebs des Kühlkreislaufs 200 (dem Alleinbetrieb des Kühlkreislaufs 200 und dem gleichzeitigen Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300) wird die Verdrängung des Kompressors 210a linear entsprechend einer Kühllast gesteuert, die basierend auf dem Motordrehzahlsignal des Drehzahlmessers 15 und dem Außenlufttemperatursignal von dem Außenlufttemperatursensor 510 bestimmt wird. In dem Anhaltezustand des Kühlkreislaufs 200 wird die Verdrängung des Kompressors 210a auf etwa 0% gesteuert.
  • Während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 wird bei Schritt S150 von 3 die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum berechnet, indem angenommen wird, dass der Kompressor 210a mit einer vorbestimmten Ausgangsverdrängungsuntergrenze VI (die einer unteren Grenze für die Kompressorverdrängung der vorliegenden Erfindung entspricht) betrieben wird, was den ordnungsgemäßen Betrieb des Kompressors 210a ermöglicht. Dann, wenn der Kompressor 210a bei Schritt S180 betrieben wird, wird der Kompressor 210a mit der Verdrängungsuntergrenze VI betrieben. Wenn der Kompressor 210a bei Schritt S130 angehalten wird, wird die Verdrängung des Kompressors 210a außerdem im allgemeinen wie zur Zeit des Anhaltens des Kühlkreislaufs 200 auf 0% gesteuert.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Verdrängung des Kompressors 210a im Fall des Kompressors 210a mit variabler Verdrängung steuerbar. Wenn folglich der Kompressor 210a während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 betrieben wird, wird der Kompressor 210a mit der Verdrängungsuntergrenze VI betrieben, so dass das Kältemittel und/oder das Schmieröl des Kühlkreislaufs 200 in den Rankine-Kreislauf 300 zurückgeführt werden können, während die Einflüsse auf den Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 durch die Begrenzung der Zunahme der Kältemitteldurchflussmenge Grac, die durch den Betrieb des Kompressors 210a verursacht wird, minimiert werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 8 beschrieben. In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird der Kompressor 210 von dem Motor 10 angetrieben. Im Gegensatz dazu ist der Kompressor 210b gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der von einem Elektromotor 213 angetrieben wird. Elektrische Leistung wird durch einen (nicht gezeigten) Wechselrichter an den Elektromotor 213 zugeführt. Die Steuerung 500 (die Klimaanlagensteuerung ECU 500b) steuert einen Betrieb des Elektromotors 213 durch diesen Wechselrichter. In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird der Kompressor 210, 210a von dem Motor 10 angetrieben. Daher kann die Drehzahl des Kompressors 210, 210a nicht frei gesteuert werden. Im Gegensatz dazu kann die Drehzahl des Kompressors 210b gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel gemäß der Kühllast gesteuert werden, indem die Drehzahl des Elektromotors 213 gesteuert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Steuerbetrieb, der ähnlich dem von 3 ist, wie in der ersten Ausführungsform von der Steuerung 500 durchgeführt. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, in welcher das EIN/AUS des Kompressors 210 durch Einkuppeln/Auskuppeln der elektromagnetischen Kupplung 212 durchgeführt wird, wird das EIN/AUS des Kompressors 210b in der vorliegenden Ausführungsform jedoch durch das EIN/AUS des Elektromotors 213 durchgeführt.
  • Während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 wird bei Schritt S150 von 3 die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum berechnet, indem angenommen wird, dass der Kompressor 210b mit einer vorbestimmten Drehzahluntergrenze Rcl (die einer unteren Grenze für die Drehzahl des Kompressors der vorliegenden Erfindung entspricht) betrieben wird, was den ordnungsgemäßen Betrieb des Kompressors 210b ermöglicht. Dann, wenn der Kompressor 210b bei Schritt S180 betrieben wird, wird der Kompressor 210b mit der Drehzahluntergrenze Rcl betrieben.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Drehzahl des Kompressors 210b im Fall des elektrischen Kompressors 210b steuerbar. Wenn der Kompressor 210b folglich während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 betrieben wird, wird der Kompressor 210b mit der Drehzahluntergrenze Rcl betrieben, so dass das Kältemittel und/oder das Schmieröl des Kühlkreislaufs 200 in den Rankine-Kreislauf 300 zurückgeführt werden, während die Einflüsse auf den Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 durch die Begrenzung der durch den Betrieb des Kompressors 210b verursachten Zunahme der Kältemitteldurchflussmenge Grac, minimiert werden.
  • (Modifikationen)
  • Wenn die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum berechnet wird, werden in jeder der obigen Ausführungsformen die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grac, die durch den Betrieb des Kompressors 210 verursacht wird, und die Kältemitteldurchflussmenge Grrk, die durch den Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 verursacht wird, jeweils basierend auf der Drehzahl des Kompressors 210 und der Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 berechnet. Alternativ kann die Kältemitteldurchflussmenge Grrk, die durch den Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 verursacht wird, direkt mit einem Durchflussmengensensor gemessen werden, der am Einlass oder Auslass der Pumpe 330 bereitgestellt ist.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen wird bei dem in 3 und 6 gezeigten Schritt S170 die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300, ohne unter die Drehzahluntergrenze Rrl zu fallen, in einer derartigen Weise verringert, dass die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum, die bei Schritt S150 berechnet wird, auf den vorbestimmten Wert Grcond verringert wird. Alternativ kann die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 ungeachtet des Werts der vorhergesagten Kältemitteldurchflussmenge Grsum immer auf die Drehzahluntergrenze Rrl verringert werden, wenn die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum den vorbestimmten Wert Grcond überschreitet.
  • In der zweiten Ausführungsform werden bei Schritt S143 und S145 der einlassseitige Druck Pin und der auslassseitige Druck Pout der Expansionsvorrichtung 320 jeweils mit den Drucksensoren 340, 350 gemessen, und die tatsächliche Druckdifferenz ΔP, die basierend auf dem gemessenen einlassseitigen Druck Pin und dem gemessenen auslassseitigen Druck Pout erhalten wird, wird mit dem Schwellwert ΔPth verglichen, um zu bestimmen, ob der aktuelle Zustand den normalen ordnungsgemäßen Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 zulässt. Alternativ kann zum Beispiel ein Flüssigkeitsmengensensor, der eine Flüssigkeitsmenge des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 230 misst, bereitgestellt werden. Wenn die gemessene Flüssigkeitsmenge (die einer druckdifferenzbezogenen Information der vorliegenden Erfindung entspricht), die von dem Flüssigkeitsmengensensor gemessen wird, geringer als ein vorbestimmter Wert ist, kann bestimmt werden, dass die Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 nicht ausreichend ist (d.h. kein Zustand, der den Normalbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 erlaubt).
  • Weiter können alternativ ein Temperatursensor und ein Drucksensor an dem Auslass der Unterkühlungsvorrichtung 231 bereitgestellt werden. Ein Unterkühlungsmaß (das der druckdifferenzbezogenen Information der vorliegenden Erfindung entspricht) kann basierend auf der gemessenen Temperatur und dem gemessenen Druck des Kältemittels, die jeweils mit dem Temperatursensor und dem Drucksensor gemessen werden, berechnet werden. Wenn das Unterkühlungsmaß geringer als ein vorbestimmter Wert ist, kann bestimmt werden, dass die Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 nicht ausreichend ist. Ferner kann alternativ ein Durchflussmengensensor an der Einlassseite oder der Auslassseite der Pumpe 330 bereitgestellt werden. Wenn eine Kältemitteldurchflussmenge (die der druckdifferenzbezogenen Information der vorliegenden Erfindung entspricht), die von dem Durchflussmengensensor gemessen wird, geringer als ein vorbestimmter Wert ist, kann bestimmt werden, dass die Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 nicht ausreichend ist.
  • In der ersten Ausführungsform wird bei dem Schritt S140 von 3 bestimmt, ob die Dauer der Zeitspanne des AUS-Zustands des Kompressors 210 gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitspanne Tlim ist, und basierend auf dem Ergebnis dieser Bestimmung wird bestimmt, ob der Kompressor 210 betrieben werden muß. In der zweiten Ausführungsform wird bei dem Schritt S145 von 6 bestimmt, ob die Druckdifferenz ΔP zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 geringer als der vorbestimmte Wert ΔPth ist, und basierend auf dem Ergebnis dieser Bestimmung wird bestimmt, ob der Kompressor 210 betrieben werden muß. Alternativ können die vorstehenden Bestimmungen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wie folgt kombiniert werden. Das heißt, wenn die Druckdifferenz ΔP zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Expansionsvorrichtung 320 geringer als der vorbestimmte Wert ΔPth ist und die Dauer der Zeitspanne des AUS-Zustands des Kompressors 210 gleich oder größer als die vorbestimmte Zeitspanne Tlim ist, kann bestimmt werden, dass der Kompressor 210 betrieben werden muss.
  • Um den Kühlungsmangel während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300, der durch die Ansammlung des Kältemittels in dem Kühlkreislauf 200 verursacht wird, zu begrenzen, wird der Kompressor 210 in jeder der vorstehenden Ausführungsformen während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs 300 betrieben (EIN-AUS-geschaltet). Alternativ kann der Kompressor 210 zum Beispiel zu der Zeit (die einem vorbestimmten Zustand der vorliegenden Erfindung entspricht) direkt vor dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 für eine vorbestimmte Zeitspanne betrieben werden. In einem derartigen Fall kann der Rankine-Kreislauf 300 nach dem Start des Betriebs des Kompressors 210 während des Betriebs des Kompressors 210 (während der vorbestimmten Zeitspanne) betrieben werden. Ähnlich jeder der vorstehenden Ausführungsformen kann zu dieser Zeit die vorbestimmte Kältemitteldurchflussmenge Grsum, die zur Zeit des Betriebs des Rankine-Kreislaufs 300 mit der normalen Drehzahl gleichzeitig mit dem Betrieb des Kompressors 210 an den Kondensator 220 zugeführt wird, berechnet werden. Wenn dann bestimmt wird, dass die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge Grsum den vorbestimmten Wert Grcond überschreitet, kann der Rankine- Kreislauf mit der verringerten Drehzahl, die niedriger als die normale Drehzahl ist, betrieben werden.
  • In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Pumpe 330 mit dem elektrischen Motorgenerator 321 verbunden, mit dem auch die Expansionsvorrichtung 320 verbunden ist. Alternativ kann die Pumpe 330, wie in 9 gezeigt, von dem elektrischen Motorgenerator (dem elektrischen Generator) 321 getrennt sein, und ein dedizierter Elektromotor 331 kann getrennt von dem elektrischen Motorgenerator 321 als eine Antriebsquelle für die Pumpe 330 bereitgestellt werden. Elektrische Leistung kann durch einen (nicht gezeigten) Wechselrichter an den Elektromotor 331 zugeführt werden, und die Steuerung 500 (die Systemsteuerung ECU 500a) kann einen Betrieb des Elektromotors 331 durch diesen Wechselrichter steuern. In einem derartigen Fall kann anstelle des elektrischen Motorgenerators 321 der elektrische Generator 321a, der nicht die Funktion des Elektromotors hat, mit der Expansionsvorrichtung 320 verbunden werden, und die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 kann durch Steuern der Drehzahl des Elektromotors 331, der mit der Pumpe 330 verbunden ist, gesteuert werden. Auf diese Weise kann zur Zeit des Betriebs des Rankine-Kreislaufs 300 mit der normalen Drehzahl bei den in 3 und 6 gezeigten Schritten S110 und S135 oder zur Zeit der Verringerung der Drehzahl des Rankine-Kreislaufs 300 bei dem Schritt S170 von 3 und 6 die Drehzahl des Elektromotors 331 gesteuert werden. Hier sollte bemerkt werden, dass auf den elektrischen Motorgenerator 321 der ersten bis vierten Ausführungsformen, die unter Bezug auf 1 bis 8 gezeigt und beschrieben wurden, und den elektrischen Generator 321a der Modifikation, die unter Bezug auf 9 gezeigt und beschrieben wurde, gemeinsam als eine elektrische Rotationsvorrichtung Bezug genommen werden kann.
  • In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Unterkühlungsvorrichtung 231 in dem Kühlkreislauf 200 bereitgestellt. Alternativ kann die Unterkühlungsvorrichtung 231 abhängig von der benötigten Kühlkapazität aus dem Kühlkreislauf 200 beseitigt werden.
  • Außerdem wird in jeder der vorstehenden Ausführungsformen der Fahrzeugmotor (der interne Verbrennungsmotor) 10 als die wärmeerzeugende Vorrichtung verwendet. Alternativ kann die wärmeerzeugende Vorrichtung jede andere geeignete Vorrichtung, wie etwa ein externer Verbrennungsmotor, ein Brennstoffzellenstapel oder ein Brennstoffzellenfahrzeug, verschiedene Arten von Motoren oder ein Wechselrichter, der bei seinem Betrieb Wärme erzeugt und einen Teil dieser Wärme verschwendet (wobei er die Abwärme erzeugt), sein.
  • Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres einfallen. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Sinne daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und erläuternden Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, eingeschränkt.

Claims (15)

  1. Kühlsystem, das Abwärme von einer wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) wiedergewinnt, wobei das Kühlsystem umfasst: einen Kühlkreislauf (200), der einen Kompressor (210, 210a, 210b), einen Kondensator (220), ein Expansionsventil (240) und einen Verdampfer (250) umfasst, die verbunden sind, um Kältemittel durch sie hindurch zu zirkulieren; einen Rankine-Kreislauf (300), der den Kondensator (220) mit dem Kühlkreislauf (200) gemeinsam nutzt und dabei den Kondensator (220), eine Pumpe (330), eine Heizvorrichtung (310) und eine Expansionsvorrichtung (320) umfasst, die verbunden sind, um das Kältemittel durch sie hindurch zu zirkulieren, wobei die Heizvorrichtung (310) die Abwärme der wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) als ihre Heizquelle verwendet; eine Steuereinrichtung (500) zum Steuern eines Betriebs des Kühlkreislaufs (200) und eines Betriebs des Rankine-Kreislaufs (300); eine vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (340, 350, 500, S140, S143, S145) zum Abtasten eines vorbestimmten Zustands, der eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die einen Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs betrifft, (300), in dem der Rankine-Kreislauf (300) betrieben wird, während der Betrieb des Kühlkreislaufs (200) im wesentlichen angehalten ist; und eine Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) zum Bestimmen, ob eine vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) in dem Kondensator (220) eine vorbestimmte Durchflussmenge (Grcond) überschreitet, wobei die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) in dem Kondensator (220) vorhersagt, indem sie annimmt, dass der Kompressor (210, 210a, 210b) in dem Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs (300) mit einer vorbestimmten normalen Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) betrieben wird, wobei: die Steuereinrichtung (500) den Kompressor (210, 210a, 210b) betreibt, wenn der vorbestimmten Zustand von der vorbestimmten Zustandsabtasteinrichtung (340, 350, 500, S140, S143, S145) abgetastet wird; und die Steuereinrichtung (500) eine Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) von der vorbestimmten normalen Drehzahl während eines Betriebs des Kompressors (210, 210a, 210b) in dem vorbestimmten Zustand, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) bestimmt, dass die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) die vorbestimmte Durchflussmenge (Grcond) überschreitet, verringert.
  2. Kühlsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (500) den Kompressor (210) für eine vordefinierte Zeitspanne (Ton) betreibt und den Kompressor (210) dann anhält, wenn die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (340, S140) den vorbestimmten Zustand abtastet.
  3. Kühlsystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (500) die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) auf die vorbestimmte normale Drehzahl zurücksetzt, wenn die Steuereinrichtung (500) den Kompressor (210) nach dem Betrieb des Kompressors (210) für die vordefinierte Zeitspanne (Ton) anhält.
  4. Kühlsystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die vordefinierte Zeitspanne (Ton) gleich oder weniger als 100 Sekunden ist.
  5. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Steuereinrichtung (500) die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) von der vorbestimmten normalen Drehzahl verringert, die Steuereinrichtung (500) die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) auf eine Drehzahl verringert, welche die Kältemitteldurchflussmenge in dem Kondensator (220) auf die vorbestimmte Durchflussmenge (Grcond) verringert.
  6. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn die Steuereinrichtung (500) die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) von der vorbestimmten normalen Drehzahl verringert, die Steuereinrichtung (500) die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) auf eine niedrigere Drehzahl verringert, welche niedriger als die vorbestimmte normale Drehzahl ist und gleich oder größer als eine Rankine-Drehzahluntergrenze (Rrl) ist, welche eine vorbestimmte untere Grenze der Drehzahl für den Betrieb des Rankine-Kreislaufs (300) ist.
  7. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Kompressor (210) von einer Antriebsdrehkraft, die von der wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) erzeugt wird, angetrieben wird; und die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) basierend auf einer Drehzahl der wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) vorhersagt.
  8. Kühlsystem gemäß Anspruch 7, wobei: der Kompressor (210a) ein Kompressor (210a) mit variabler Verdrängung ist, dessen Auslaßverdrängung pro Umdrehung variabel ist; die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) vorhersagt, indem sie annimmt, dass der Kompressor (210a) mit einer Kompressorverdrängungsuntergrenze (VI) betrieben wird, welche eine vorbestimmte Untergrenze für die Verdrängung des Kompressors (210a) für den Betrieb des Kompressors (210a) ist; und die Steuereinrichtung (500) den Kompressor (210) mit der Kompressorverdrängungsuntergrenze (VI) betreibt, wenn der vorbestimmte Zustand von der vorbestimmten Zustandsabtasteinrichtung (500, S140) abgetastet wird.
  9. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Kompressor (210b) ein elektrischer Kompressor (210b) ist, der von einem Elektromotor (213) angetrieben wird; die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) vorhersagt, indem sie annimmt, dass der Kompressor (210b) mit einer Kompressordrehzahluntergrenze (Rcl) betrieben wird, welche eine vorbestimmte Untergrenze für die Drehzahl des Kompressors (210a) für den Betrieb des Kompressors (210a) ist; und die Steuereinrichtung (500) den Kompressor (210) mit der Kompressordrehzahluntergrenze (Rcl) betreibt, wenn der vorbestimmte Zustand von der vorbestimmten Zustandsabtasteinrichtung (500, S140) abgetastet wird.
  10. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) eine erste Kältemitteldurchflussmenge (Grac), die den Betrieb des Kompressors (210) betrifft, und eine zweite Kältemitteldurchflussmenge (Grrk), die den Betrieb des Rankine-Kreislaufs (300) betrifft, berechnet; und die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) eine Summe aus der ersten Kältemitteldurchflussmenge (Grac) und der zweiten Kältemitteldurchflussmenge (Grrk) als die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) berechnet.
  11. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (500, S140) einen Zustand, in dem der Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs (300) für eine voreingestellte Zeitspanne (Tlim) oder länger fortgesetzt wurde, als den vorbestimmten Zustand abtastet.
  12. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (340, 350, 500, S145) druckdifferenzbezogene Informationen (ΔP) erhält, die eine Druckdifferenz zwischen einem Druck (Pin) auf einer Einlassseite der Expansionsvorrichtung (320) und einem Druck (Pout) auf einer Auslassseite der Expansionsvorrichtung (320) betreffen; und die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (340, 350, 500, S145) einen Zustand, in dem die durch die druckdifferenzbezogenen Informationen angezeigte Druckdifferenz (ΔP) während des Alleinbetriebs des Rankine-Kreislaufs (300) geringer als eine vorbestimmte Druckdifferenz (ΔPth) ist, als den vorbestimmten Zustand anzeigt.
  13. Kühlsystem gemäß Anspruch 12, wobei: die wärmeerzeugende Vorrichtung (10) ein interner Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ist; und die vorbestimmte Zustandsabtasteinrichtung (500, S143) die vorbestimmte Druckdifferenz (ΔPth) basierend auf einer Außenlufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Temperatur der Abwärme und einer Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) berechnet.
  14. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: die Heizvorrichtung (310) die Abwärme von der wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) verwendet, um das Kältemittel, das von der Heizvorrichtung (310) an die Expansionsvorrichtung (320) ausgegeben wird, zu erwärmen; die Expansionsvorrichtung (320) das von der Heizvorrichtung (310) zugeführte erwärmte Kältemittel während des Betriebs des Rankine-Kreislaufs (300) expandiert und Energie des expandierenden Kältemittels in eine Antriebsdrehkraft umwandelt; die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) eine vorbestimmte normale Drehzahl der Expansionsvorrichtung (320) als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) verwendet, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) in dem Kondensator (220) vorhersagt; und die Steuereinrichtung (500) eine Drehzahl der Expansionsvorrichtung (320) als die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) steuert, während sie die vorbestimmte normale Drehzahl der Expansionsvorrichtung (320) als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) verwendet.
  15. Kühlsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: die Heizvorrichtung (310) die Abwärme von der wärmeerzeugenden Vorrichtung (10) verwendet, um das Kältemittel, das von der Heizvorrichtung (310) an die Expansionsvorrichtung (320) ausgegeben wird, zu erwärmen; der Rankine-Kreislauf (300) ferner eine elektrische Rotationsvorrichtung (321, 321a) umfaßt, die mit der Expansionsvorrichtung (320) verbunden ist, um sich integral mit der Expansionsvorrichtung (320) zu drehen; die Expansionsvorrichtung (320) das von der Heizvorrichtung (310) zugeführte erwärmte Kältemittel während des Betriebs des Rankine-Kreislaufs (300) expandiert und Energie des expandierenden Kältemittels in eine Antriebsdrehkraft umwandelt; die elektrische Rotationsvorrichtung (321, 321a) von der Antriebsdrehkraft gedreht wird, die von der Expansionsvorrichtung (320) übertragen wird, um eine elektrische Leistung zu erzeugen; die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) eine vorbestimmte normale Drehzahl der elektrischen Rotationsvorrichtung (321, 321a) als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) verwendet, wenn die Durchflussmengen-Bestimmungseinrichtung (500, S150, S160) die vorhergesagte Kältemitteldurchflussmenge (Grsum) in dem Kondensator (220) vorhersagt; und die Steuereinrichtung (500) eine Drehzahl der elektrischen Rotationsvorrichtung (321, 321a) als die Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) steuert, während sie die vorbestimmte normale Drehzahl der Rotationsvorrichtung (321, 321a) als die vorbestimmte normale Drehzahl des Rankine-Kreislaufs (300) verwendet.
DE102007024894A 2006-05-30 2007-05-29 Kühlsystem mit Kühlkreislauf und Rankine-Kreislauf Withdrawn DE102007024894A1 (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009041550A1 (de) 2009-04-29 2010-11-04 Daimler Ag Wärmenutzungsvorrichtung und Betriebsverfahren
CN103016137A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 株式会社丰田自动织机 废热回收系统
DE102012208992A1 (de) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heiz-/Kühlkreislauf für Fahrzeuge, insbesondere für Hybridfahrzeuge oder reine Elektrofahrzeuge
FR3028885A1 (fr) * 2014-11-25 2016-05-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de recuperation d'energie a cycle rankine ayant une source froide regulee et vehicule equipe d'un tel dispositif, procede de recuperation d'energie correspondant
FR3044707A1 (fr) * 2015-12-08 2017-06-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ensemble moteur comprenant un convertisseur thermo-acoustique
CN107606849A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 南京师范大学 一种可移动共享型冷冻系统及其运行方法
DE102021208629A1 (de) 2021-08-09 2023-02-09 Mahle International Gmbh Antriebssystem und Betriebsverfahren

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8334077B2 (en) * 2006-07-13 2012-12-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and fuel cell vehicle
EP2249017B1 (de) * 2008-02-14 2013-03-27 Sanden Corporation Abwärme nutzende vorrichtung für einen verbrennungsmotor
US8776517B2 (en) 2008-03-31 2014-07-15 Cummins Intellectual Properties, Inc. Emissions-critical charge cooling using an organic rankine cycle
US7866157B2 (en) * 2008-05-12 2011-01-11 Cummins Inc. Waste heat recovery system with constant power output
US8341950B2 (en) * 2008-07-18 2013-01-01 Ford Global Technologies, Llc Engine exhaust system having a thermoelectric conversion device and a heat pipe
WO2010104601A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Seale Joseph B Heat engine with regenerator and timed gas exchange
US8484985B2 (en) * 2009-03-31 2013-07-16 Delphi Technologies, Inc. Air conditioner system having an externally controlled variable displacement compressor and a clutch and method of operating the same
US8544274B2 (en) * 2009-07-23 2013-10-01 Cummins Intellectual Properties, Inc. Energy recovery system using an organic rankine cycle
US8627663B2 (en) * 2009-09-02 2014-01-14 Cummins Intellectual Properties, Inc. Energy recovery system and method using an organic rankine cycle with condenser pressure regulation
JP5163620B2 (ja) * 2009-10-15 2013-03-13 株式会社豊田自動織機 廃熱回生システム
JP5338731B2 (ja) * 2010-03-29 2013-11-13 株式会社豊田自動織機 廃熱回生システム
JP5338730B2 (ja) * 2010-03-29 2013-11-13 株式会社豊田自動織機 廃熱回生システム
CN103282734A (zh) * 2010-05-27 2013-09-04 江森自控科技公司 用于具有冷却塔的冷却系统的热虹吸冷却器
US9222372B2 (en) 2010-06-02 2015-12-29 Dwayne M Benson Integrated power, cooling, and heating apparatus utilizing waste heat recovery
US8752378B2 (en) 2010-08-09 2014-06-17 Cummins Intellectual Properties, Inc. Waste heat recovery system for recapturing energy after engine aftertreatment systems
CN102371868B (zh) * 2010-08-09 2015-12-09 杭州三花研究院有限公司 电动汽车及其热管理系统
DE112011102675B4 (de) 2010-08-11 2021-07-15 Cummins Intellectual Property, Inc. Geteilter Radiatoraufbau zur Wärmeabfuhroptimierung für ein Abwärmeverwertungssystem
EP2603673B1 (de) 2010-08-13 2019-12-25 Cummins Intellectual Properties, Inc. Rankine-zyklus-kondensatordrucksteuerung über ein bypassventil einer energieumwandlungsvorrichtung
KR101230990B1 (ko) * 2010-09-13 2013-02-07 기아자동차주식회사 라디에이터 일체형 3웨이밸브
US9664424B2 (en) 2010-11-17 2017-05-30 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
US9541311B2 (en) * 2010-11-17 2017-01-10 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
US9657977B2 (en) 2010-11-17 2017-05-23 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
WO2012088532A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 Cummins Intellectual Property, Inc. System and method for regulating egr cooling using a rankine cycle
US8826662B2 (en) 2010-12-23 2014-09-09 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle system and method
DE102012000100A1 (de) 2011-01-06 2012-07-12 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem
US9021808B2 (en) 2011-01-10 2015-05-05 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle waste heat recovery system
WO2012100212A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle waste heat recovery system and method with improved egr temperature control
WO2012150994A1 (en) 2011-02-28 2012-11-08 Cummins Intellectual Property, Inc. Engine having integrated waste heat recovery
JP2013011258A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Toyota Industries Corp ランキンサイクル
JP2013076373A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Nissan Motor Co Ltd ランキンサイクルシステム
US8893495B2 (en) 2012-07-16 2014-11-25 Cummins Intellectual Property, Inc. Reversible waste heat recovery system and method
DE102013105747B4 (de) * 2012-07-18 2022-06-09 Hanon Systems Vorrichtungen zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug
US9140209B2 (en) 2012-11-16 2015-09-22 Cummins Inc. Rankine cycle waste heat recovery system
ITPD20120386A1 (it) * 2012-12-18 2014-06-19 Reinnova S R L Assieme per la produzione di energia elettrica ad elevato rendimento
JP2014196866A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 サンデン株式会社 複合サイクル装置
US9845711B2 (en) 2013-05-24 2017-12-19 Cummins Inc. Waste heat recovery system
CN104514586B (zh) * 2013-09-30 2017-05-31 上海汽车集团股份有限公司 朗肯循环系统、热回收系统及其控制方法
JP6495608B2 (ja) * 2014-10-09 2019-04-03 サンデンホールディングス株式会社 廃熱回収装置
FR3032237A1 (fr) * 2015-02-02 2016-08-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de recuperation d'energie thermique
JP6526432B2 (ja) * 2015-02-09 2019-06-05 日野自動車株式会社 廃熱回収装置
CN104964474B (zh) * 2015-07-14 2017-07-07 国家电网公司 一种利用发电电动机的余热制冷的冷却系统
SE539403C2 (en) * 2016-01-15 2017-09-12 Scania Cv Ab A cooling system for a combustion engine and a WHR system
JP6485390B2 (ja) * 2016-03-08 2019-03-20 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
WO2018047264A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
KR101856372B1 (ko) * 2016-10-20 2018-05-10 현대자동차주식회사 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법
JP6781268B2 (ja) * 2016-12-15 2020-11-04 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
IT201800005082A1 (it) * 2018-05-04 2019-11-04 Una nuova disposizione termodinamica avente circuiti combinati di generazione di potenza e di refrigerazione con un pozzo di calore condiviso e con un fluido di lavoro condiviso
CN112682118B (zh) * 2020-12-01 2022-11-11 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种orc发电系统控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10220911A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Toshiba Corp 空気調和装置
JP3802190B2 (ja) * 1997-03-27 2006-07-26 三洋電機株式会社 冷凍装置
JP3901609B2 (ja) * 2002-07-25 2007-04-04 本田技研工業株式会社 ランキンサイクル装置
US6880344B2 (en) * 2002-11-13 2005-04-19 Utc Power, Llc Combined rankine and vapor compression cycles
KR100528392B1 (ko) * 2003-01-27 2005-11-15 가부시키가이샤 덴소 냉동 사이클 및 랭킨 사이클을 갖는 증기-압축 냉동사이클 시스템
JP3886924B2 (ja) * 2003-04-01 2007-02-28 株式会社デンソー 内燃機関の廃熱利用装置
JP2004322914A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Denso Corp 複合サイクル用熱交換器
US7290393B2 (en) * 2004-05-06 2007-11-06 Utc Power Corporation Method for synchronizing an induction generator of an ORC plant to a grid
JP4682677B2 (ja) * 2004-05-31 2011-05-11 株式会社デンソー 熱サイクル装置
JP2006046763A (ja) 2004-08-03 2006-02-16 Denso Corp 廃熱利用装置を備える冷凍装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009041550A1 (de) 2009-04-29 2010-11-04 Daimler Ag Wärmenutzungsvorrichtung und Betriebsverfahren
CN103016137A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 株式会社丰田自动织机 废热回收系统
EP2573335A3 (de) * 2011-09-21 2013-10-09 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Abwärmerückgewinnungssystem
DE102012208992A1 (de) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heiz-/Kühlkreislauf für Fahrzeuge, insbesondere für Hybridfahrzeuge oder reine Elektrofahrzeuge
DE102012208992B4 (de) 2012-05-29 2024-02-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heiz-/Kühlkreislauf für Fahrzeuge, insbesondere für Hybridfahrzeuge oder reine Elektrofahrzeuge
FR3028885A1 (fr) * 2014-11-25 2016-05-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de recuperation d'energie a cycle rankine ayant une source froide regulee et vehicule equipe d'un tel dispositif, procede de recuperation d'energie correspondant
EP3026246A1 (de) * 2014-11-25 2016-06-01 Valeo Systemes Thermiques Vorrichtung zur energierückgewinnung über einen rankine-zyklus, die mit einem geregelten wärmereservoir tieferer temperatur ausgestattet ist, und mit einer solchen vorrichtung ausgerüstetes fahrzeug sowie entsprechendes energierückgewinnungsverfahren
FR3044707A1 (fr) * 2015-12-08 2017-06-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ensemble moteur comprenant un convertisseur thermo-acoustique
CN107606849A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 南京师范大学 一种可移动共享型冷冻系统及其运行方法
DE102021208629A1 (de) 2021-08-09 2023-02-09 Mahle International Gmbh Antriebssystem und Betriebsverfahren

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Publication number Publication date
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JP4801810B2 (ja) 2011-10-26

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