DE102009018106A1 - Klimaanlage mit thermischer Kältespeicherung und Verdampfertemperatursteuerung - Google Patents
Klimaanlage mit thermischer Kältespeicherung und Verdampfertemperatursteuerung Download PDFInfo
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Abstract
Ein System und ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter und eine Verdichterkupplung aufweist, sind offenbart. Das Verfahren kann umfassen, dass ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird. Die Verdichterkupplung wird gesteuert, um das Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Klimaanlagen für Fahrzeuge und im Spezielleren Klimaanlagen mit thermischer Speicherung und Verdampfertemperatursteuerung.
- Die Verwendung von herkömmlichen Klimaanlagen in Fahrzeugen verringert die Kraftstoffökonomie der Fahrzeuge. Bei dem bestehenden Wunsch, die Kraftstoffökonomie von Kraftfahrzeugen zu verbessern, wurden verschiedene Systeme bei dem Versuch verwendet, den Nachteil im Hinblick auf die Kraftstoffökonomie zu verringern, den die Klimaanlage mit sich bringt. Einige Klimaanlagen verwenden regelbare Kältemittelverdichter, um die Systemkapazität an Kühlbedürfnisse anzupassen und verbessern damit die Kraftstoffökonomie. Allerdings können für bestimmte Kraftfahrzeuge regelbare Verdichter aus Kosten- und anderen Gründen unpraktisch sein. Diese anderen Klimaanlagentypen verwenden typischerweise einen nicht regelbaren Verdichter, der durch den Motor angetrieben ist, wobei eine Verdichterkupplung periodisch ein- und ausgeschaltet wird, um zwischen voller Verdichterleistung und einer Verdichterleistung von null zu schalten.
- Herkömmlicherweise basiert bei nicht regelbaren, riemenangetriebenen Verdichtern das periodische Ein/Ausschalten des Verdichters auf einer/m festen Temperatur oder Druck des Kältemittels, die/der die Verdampfertemperatur wenige Grade über dem Gefrierpunkt von Wasser hält. Dies sorgt für maximale Kühlung und Entfeuchtung und verhindert gleichzeitig, dass der Verdampfer vereist. Dann, wenn die Luft, die aus dem Verdampfer austritt, zu kalt für den Bedarf in dem Fahrgastraum ist, wird ein Anteil der gekühlten Luft durch den Heizungswärmetauscher geleitet, um wieder erwärmt zu werden. Ein Betrieb bei maximaler Kühlung der Luft mit anschließendem erneutem Erwärmen ist eine ineffiziente Art, die Klimaanlage zu betreiben. Demzufolge wird diese Art von Klimaanlage von manchen betrieben, indem die Verdichterkupplung periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Diese Systeme berücksichtigen jedoch nur wenige Variablen zur Klimatisierung für den Insassenkomfort und weisen daher einen relativ begrenzten Temperaturbereich auf, in dem das Kältemittel schwanken kann. Somit wird keine maximale Kraftstoffeffizienz erzielt. Darüber hinaus kann die Lebensdauer der Verdichterkupplung infolge eines hohen Grades an periodischem Ein/Ausschalten des Verdichters stark verkürzt sein.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Eine Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage in Erwägung, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter aufweist, welcher selektiv von einem Motor durch eine Verdichterkupplung ausrückbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus- Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird. Die Verdichterkupplung wird gesteuert, um das Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.
- Eine Ausführungsform zieht eine Fahrzeugklimaanlage in Erwägung, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter; eine Verdichterkupplung, die den Kältemittelverdichter funktionell einrückt und ausgebildet ist, um den Kältemittelverdichter selektiv von einem Antrieb durch einen Motor auszurücken; einen Verdampfer und/oder einen Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher; und eine Kältespeichervorrichtung, die in einem von dem Verdampfer und dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher oder stromabwärts des Verdampfers angeordnet ist, umfasst. Die Ausführungsform zieht auch einen Controller in Erwägung, der ausgebildet ist, um ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festzulegen; die Kältespeichervorrichtung zu befüllen; zu bestimmen, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; und, wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel zu bestimmen, indem: er eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festlegt. Der Controller ist ferner ausgebildet, um die Verdichterkupplung derart zu steuern, dass das neue Verdampferlufttemperaturziel erreicht wird.
- Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass eine höhere durchschnittliche Verdampferlufttemperatur (EAT von evaporator air temperature) erzielt wird, ohne den Komfort von Fahrzeuginsassen zu beeinträchtigen. Die höhere EAT und Kältespeicherung verlängern die Zeit, in der der Verdichter ausgeschaltet ist, was zu einer verbesserten Fahrzeug-Kraftstoffökonomie führt, während gleichzeitig der Langzeitverschleiß an einer Verdichterkupplung minimiert ist, indem die periodischen Ein/Ausschaltraten des Verdichters reduziert sind. Die verlängerte Verdichterausschaltzeit kann besonders vorteilhaft sein, wenn diese Klimaanlage in einem Hybridfahrzeug verwendet wird. Außerdem ist eine verbesserte Klimatisierungsauslasstemperaturstabilität während des periodischen Ein/Ausschaltens des Verdichters vorhanden, wodurch wiederum das gewünschte Niveau an Insassenkomfort aufrecht erhalten wird.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage, die ein Kältespeichermerkmal umfasst. -
2 ist eine schematische Darstellung ähnlich1 , veranschaulicht jedoch eine weitere Art von Kältespeichermerkmal. -
3 ist eine schematische Darstellung ähnlich1 , veranschaulicht jedoch eine noch weitere Art von Kältespeichermerkmal. -
4A –4C zeigen ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben einer beliebigen der Klimaanlagen der1 –3 veranschaulicht. - Detaillierte Beschreibung
- Unter Bezugnahme auf
1 ist eine Fahrzeugklimaanlage20 gezeigt. Die Klimaanlage20 umfasst einen Kondensator22 , an dem Wärme aus einem Kältemittel entzogen wird, bevor das Kältemittel durch eine Kältemittelleitung24 in eine integrierte Verdampfer- und Thermoexpansionsventilanordnung26 geleitet wird. Diese Verdampferanordnung26 umfasst auch einen Kältespeicherbereich28 für das Kältemittel. Vorzugsweise ist in der Verdampferanordnung26 ein Phasenänderungsmaterial enthalten, um die spezifische Wärme und die Wärmeenergie, die in dem Kältespeicherbereich der Verdampferanordnung26 gespeichert sind, zu erhöhen. Die Verdampferanordnung26 wird verwendet, um Wärme aus der Luft zu absorbieren, die durch ein Heizungs-, Ventilations- und Klimatisierungs(HVAC)-Modul36 strömt. Ein Thermistor30 ist benachbart zu der integrierten Anordnung26 angeordnet und misst die Verdampferlufttemperatur (EAT). Der Thermistor30 kann zum Beispiel eine Lufttemperatur neben der Verdampferanordnung26 messen oder kann eine Temperatur an einer Verdampferrippe (nicht gezeigt) messen. Eine weitere Kältemittelleitung32 leitet das Kältemittel von der Verdampferanordnung26 zu einem Kältemittelverdichter34 , der das Kältemittel verdichtet und es durch eine Kältemittelleitung38 zu dem Kondensator22 zurück drückt, um einen Kältemittelkreis40 zu vervollständigen. Der Verdichter34 ist ein nicht regelbarer Typ, der durch einen Motor42 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung44 angetrieben ist. Eine Verdichterkupplung46 rückt selektiv den Verdichter34 in die Riemen/Riemenscheibenanordnung44 ein bzw. aus dieser aus. Die Verdichterkupplung46 ist durch einen Controller48 gesteuert. Die Bestimmung dessen, wann der Controller48 die Kupplung einrückt und ausrückt, wird unten stehend mit Bezug auf die4A –4C erläutert. -
2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform. Da diese Ausführungsform der ersten ähnlich ist, werden gleiche Elementnummern für ähnliche Elemente verwendet, wobei jedoch 100er-Nummern verwendet werden. In dieser Ausführungsform umfasst die Klimaanlage120 noch immer einen Verdichter134 , der durch einen Motor142 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung144 angetrieben ist und durch eine Verdichterkupplung146 selektiv ausgerückt werden kann. Ein Controller148 steuert noch immer das Einrücken und Ausrücken der Kupplung146 . Auch der Kondensator122 und die Kältemittelleitungen124 und138 können dieselben sein wie in der ersten Ausführungsform. - Die integrierte Verdampfer- und Thermoexpansionsventilanordnung
126 in dem HVAC-Modul136 umfasst jedoch keinen Kältespeicherbereich. Nun leitet eine Kältemittelleitung132 Kältemittel von der Verdampferanordnung126 zu einem Umgehungsventil151 , welches selektiv Kältemittel in einen separaten Kältespeicherbehälter128 leiten oder den Behälter128 umgehen kann. Der Kältespeicherbehälter128 kann ein Phasenänderungsmaterial umfassen, um Gaskältemittel zu kondensieren und thermische Kälteenergie in dem Behälter128 zu speichern. Eine weitere Kältemittelleitung150 leitet das Kältemittel von dem Kältespeicherbehälter128 (oder dem Umgehungsventil151 ) zu dem Verdichter134 . Das Umgehungsventil151 kann verwendet werden, um Kältemittel um den Behälter128 herum umzuleiten, wenn eine minimale anfängliche Fahrgastraumabkühlzeit erwünscht ist. Nach der anfänglichen Abkühlung kann das Ventil151 geschaltet werden, um das Kältemittel durch den Behälter128 hindurch zu leiten. Das Ventil151 ist optional und kann eliminiert werden, falls nicht erwünscht. -
3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform. Da diese Ausführungsform der ersten ähnlich ist, werden gleiche Elementnummern für ähnliche Elemente verwendet, wobei jedoch 200-Seriennummern verwendet werden. Diese Klimaanlage220 ist ein Anlagentyp mit einem sekundären Kreis, d. h., das System umfasst einen primären Kältemittelkreis240 und einen sekundären Kühlmittelkreis252 . - Der primäre Kreis
240 umfasst einen Verdichter234 , der durch einen Motor242 über eine Riemen/Riemenscheibenanordnung244 angetrieben ist und kann durch eine Verdichterkupplung246 selektiv ausgerückt werden. Ein Controller248 steuert noch immer das Einrücken und Ausrücken der Kupplung246 . Eine Kältemittelleitung238 leitet das Kältemittel zu einem Kondensator222 , eine zweite Kältemittelleitung224 leitet das Kältemittel von dem Kondensator222 zu einer Expansionsvorrichtung254 , eine dritte Kältemittelleitung256 leitet das Kältemittel zu einer Tiefkühlvorrichtung228 und eine vierte Kältemittelleitung232 leitet das Kältemittel zurück zu dem Verdichter234 , um den primären Kreis240 zu vervollständigen. - Die Tiefkühlvorrichtung
228 dient als Kältespeicherbehälter für diese Klimaanlage220 . Somit stellt die Tiefkühlvorrichtung228 die thermische Trägheit bereit, wenn die Verdichterkupplung246 vorübergehend ausgerückt ist. Die Tiefkühlvorrichtung228 ist ein Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher und ist auch Teil des sekundären Kreises252 . - Der sekundäre Kreis
252 verwendet ein Kühlmittel oder eine andere Art von gekühlter Flüssigkeit, die durch den Kreis252 strömt. Die Tiefkühlvorrichtung228 leitet das Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung258 zu einer Pumpe260 , die selektiv aktiviert werden kann. Eine weitere Kühlmittelleitung262 leitet das Kühlmittel von der Pumpe260 zu einem Kühler264 , der in dem HVAC-Modul236 angeordnet ist. Der Kühler264 wiederum wirkt wie ein Verdampfer in einer herkömmlichen Klimaanlage und so misst ein Thermistor230 , der neben dem Kühler264 befestigt ist, die EAT (Verdampferlufttemperatur). Eine weitere Kühlmittelleitung266 leitet das Kühlmittel von dem Kühler264 zurück zu der Tiefkühlvorrichtung228 , um den sekundären Kreis252 zu vervollständigen. - Die
4A –4C zeigen ein Flussdiagramm für ein Verfahren, das vorteilhafterweise mit jeder beliebigen der Klimaanlagen der1 –3 verwendet werden kann, wenngleich das Flussdiagramm mit Bezugnahme speziell auf das System von1 erläutert wird. - Um das Verfahren zu beginnen, wird eine Ziel-EAT(-Verdampferlufttemperatur) auf eine vorläufige EAT festgelegt, Block
302 . Die vorläufige EAT wird auf eine niedrige Temperatur festgelegt, sodass die Klimaanlage20 , während sie betrieben wird, den Kältespeicher28 befüllen wird, Block304 . Das heißt, anfänglich wird der Controller48 die Verdichterkupplung46 in einer eingerückten Position halten, um den Verdichter34 kontinuierlich anzutreiben. Dies sorgt auch für eine maximale anfängliche Abkühlung für einen Fahrgastraum des Fahrzeuges. Solange der Kältespeicher nicht eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, Block306 , wird dieser anfängliche Betrieb fortfahren. Die vorbestimmte Schwelle kann z. B. eine Funktion der Verdichterlaufzeit oder eine gemessene Temperatur des speziellen thermischen Speichermediums selbst sein. Wenn der Kältespeicher eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Block306 , dann ist das System bereit zu bestimmen, ob die Ziel-EAT angepasst werden kann, um die Fahrzeug-Kraftstoffökonomie zu verbessern. - Eine neue Ziel-EAT wird bestimmt, indem die niedrigste annehmbare EAT aus verschiedenen Betriebsfaktoren festgestellt wird. Der Controller
48 schaltet dann den Verdichter34 periodisch aus und ein (über die Kupplung46 ), um die gewünschte EAT zu erreichen. Der thermische Speicher28 verbessert die Gesamtleistung der Klimaanlage20 , wobei dieses Steuerverfahren verwendet wird, indem die Anzahl, wie oft die Verdichterkupplung46 periodisch geschaltet wird, reduziert wird, während gleichzeitig auch eine thermische Trägheit bereitgestellt wird, um Änderungen in der Auslasslufttemperatur zu dem Fahrgastraum zu minimieren. Man nimmt an, dass die größte Verbesserung in der Kraftstoffökonomie gegeben ist, wenn die Klimaanlage20 unter niedrigen bis mittleren Kühl/Entfeuchtungsbelastungsbedingungen arbeitet. - Ein erster Faktor ist die Verdampfereinlasstemperatur. Dieser erste Faktor hält die EAT unter dem Taupunkt. Die Außenlufttemperatur (OAT), die Temperatur in dem Fahrgastraum (Incar), der Anteil an rezirkulierter Luft durch das HVAC-Modul
36 hindurch (Percent Recirc) und eine Umgebungsverschiebung (Ambient Off-set) werden abgelesen, Block308 . Die Außenlufttemperatur und die Temperatur in dem Fahrgastraum können jeweils mit herkömmlichen Temperatursensoranordnungen (nicht gezeigt) abgelesen werden. Der Anteil an rezirkulierter Luft gegenüber dem Anteil an Frischluftzufuhr kann durch eine Position einer herkömmlichen Mischklappe (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Umgebungsverschiebung sieht nach einer Umgebungslufttemperatur und verschiebt diese Temperatur dann um einen gewissen Betrag, um sicherzustellen, dass ein Beschlagen an der Fahrzeugscheibe vermieden wird. Die Umgebungsverschiebung kann z. B. etwa zwei Grad Celsius betragen. Die EAT wird bestimmt, Block310 . Dies kann eine Temperaturmessung sein, die von dem Thermistor30 vorgenommen wird. - Ein weiterer Faktor ist die maximal zulässige EAT, die ein Feuchtigkeitsniveau aufrechterhalten wird, das für Insassen als angenehm betrachtet wird. Ein Komfort-Taupunkt wird abgelesen, Block
312 . Der Komfort-Taupunkt begrenzt die Ziel-EAT auf ein Maximum von z. B. etwa zehn Grad Celsius, wenn in dem Fahrzeug kein Sensor für die relative Feuchtigkeit vorhanden ist, um das Feuchtigkeitsniveau direkt zu bestimmen. Andernfalls können sich Insassen in dem Fahrzeug auf Grund des höheren als erwünschten Feuchtigkeitsniveaus weniger wohl fühlen, selbst wenn die Temperatur in einem erwünschten Bereich liegt. Wenn die EAT nicht kleiner ist als die für den Komfort-Taupunkt festgelegte Temperatur, Block314 , dann wird ein Temperaturwert EAT Max Comfort der Komfort-Taupunkttemperatur gleichgesetzt, Block316 . Wenn die EAT kleiner ist als die für den Komfort-Taupunkt festgelegte Temperatur, Block314 , dann wird der Temperaturwert EAT Max Comfort dem EAT-Temperaturwert gleichgesetzt, Block318 . - Ein weiterer Faktor ist der maximal zulässige EAT-Wert auf der Basis des Klimatisierungsmodus. Das heißt, für bestimmte Modi ist es wünschenswert, einen niedrigen EAT-Wert festzulegen, um eine Fensterenteisung oder -entfeuchtung schnell zu bewerkstelligen, gegenüber anderen Modi, wo die Geschwindigkeit, um ein reduziertes Feuchtigkeitsniveau zu erreichen, nicht so bedeutend ist. Die verschiedenen Modi können z. B. Enteisen/Entfeuchten, Armaturenbrett, Zwei-Ebenen und Boden sein. Der Klimatisierungsmodus wird abgelesen, Block
320 . Die maximale EAT für den speziellen Klimatisierungsmodus (EAT Max Modus) wird bestimmt, Block322 . Diese kann z. B. eine maximale EAT von zehn Grad Celsius für Armaturenbrett-, Zwei-Ebenen- und Bodenmodi und ein Grad Celsius für den Enteisen/Entfeuchten-Modus sein. Wenn der EAT Max Modus nicht kleiner ist als der EAT Max Comfort-Wert, dann wird eine Temperatur EAT Max Allow gleich EAT Max Comfort gesetzt, Block326 . Wenn der EAT Max Modus kleiner ist als der EAT Max Comfort-Temperaturwert, dann wird EAT Max Allow gleich EAT Max Modus gesetzt, Block328 . - Ein noch weiterer Faktor ist der niedrigste Temperatureinstellwert einer rechten und linken Austrittstemperatur-Überwachungseinrichtung (DTM von discharge temperature monitor). Diese wird für Klimaanlagen verwendet, die separate rechts- und linksseitige Temperatureinstellungen in dem Fahrgastraum zulassen. Eine rechte gewünschte Austrittstemperatur, eine linke gewünschte Austrittstemperatur und ein Wärmeaufnahmewert werden abgelesen, Block
330 . Ein DTM-Zieltemperaturwert wird bestimmt, Block332 . Für diesen Faktor kann z. B. eine DTM-Zielkorrektur um zwei Grad Celsius eingestellt werden, um die Wärmeaufnahme zu berücksichtigen, die ein kalibrierter Wert sein kann, der dem speziellen Fahrzeug zugeordnet ist. Wenn DTM Target nicht kleiner ist als EAT Max Allow, Block334 , dann wird Target EAT gleich EAT Max Allow gesetzt, Block336 . Wenn DTM Target kleiner ist als EAT Max Allow, Block334 , dann wird Target EAT gleich DTM Target gesetzt, Block338 . Demgemäß ist Target EAT an diesem Punkt der höchste EAT-Temperaturwert, der eine akzeptable EAT für alle vier der oben erläuterten Faktoren bereitstellen wird. - An diesem Punkt bestimmt ein Algorithmus für eine geringe Befüllung eine akzeptable EAT auf der Basis eines Schutzes gegen eine geringe Kältemittelbefüllung. Die Außenlufttemperatur (OAT) (bereits oben abgelesen), die aktuelle EAT, die Drehzahl eines HVAC-Gebläses (nicht gezeigt) und die Drehzahl des Motors
142 werden abgelesen, Block340 . Eine Ziel-Verdampfertemperatur für einen Schutz gegen eine geringe Kältemittelbefüllung (Low Charge EAT) wird bestimmt, Block342 . Wenn Low Charge EAT nicht größer ist als Target EAT, Block344 , dann wird Target EAT gleich der aktuellen Target EAT belassen. Hingegen wird dann, wenn Low Charge EAT größer ist als Target EAT, Block344 , Target EAT gleich Low Charge EAT gesetzt, Block348 . - Die obere und die untere periodische Verdichterschaltgrenze werden festgelegt, Block
350 , und der Controller48 betätigt dann die Verdichterkupplung46 , um Target EAT zu erreichen und beizubehalten. Diese Grenzen werden gesetzt, um eine Verzögerungszeit in der Messung von EAT zu berücksichtigen, um den gewünschten Betrag an Überschreitung und Unterschreitung zuzulassen und Target EAT auszumitteln. Die periodische Schaltzeit für die Kupplung46 kann auf Grund der thermischen Kälteenergie, die in dem Kältespeicher28 gespeichert ist, größer sein. Überdies lässt die durch den Kältespeicher28 erzeugte thermische Trägheit eine gleichmäßigere Verdampferauslasstemperatur (EAT) zu, während der Verdichter34 periodisch ein- und ausgeschaltet wird. - Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung auszuführen, die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.
Claims (15)
- Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage, die einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter aufweist, welcher selektiv von einem Motor durch eine Verdichterkupplung ausrückbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festgelegt wird; (b) eine Kältespeichervorrichtung in der Fahrzeugklimaanlage befüllt wird; (c) bestimmt wird, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; (d) wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel bestimmt wird, indem: eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt wird, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festgelegt wird; und (e) die Verdichterkupplung gesteuert wird, um das neue Verdampferlufttemperaturziel zu erreichen.
- Verfahren nach Anspruch 1, welches umfasst, dass (f) eine Verdampferlufttemperatur für eine geringe Befüllung auf der Basis eines Schutzes der Klimaanlage gegen geringe Kältemittelbefüllung bestimmt wird, und (g) das neue Verdampferlufttemperaturziel auf den höheren Temperaturwert von dem neuen Verdampferlufttemperaturziel und der Verdampferlufttemperatur für eine geringe Befüllung festgelegt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass eine Links/Rechts-Verdampferlufttemperatur auf der Basis einer Differenz zwischen einer rechten Fahrgastraum-Temperatureinstellung und einer linken Fahrgastraum-Temperatureinstellung bestimmt wird, und wobei das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur, der Modus-Verdampferlufttemperatur und der Links/Rechts-Verdampferlufttemperatur gesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass die Modus-Verdampferlufttemperatur eine höhere maximal zulässige Verdampferlufttemperatur aufweist, wenn ein Modus einer von einem Armaturenbrett, Zwei-Ebenen und Boden ist, als wenn der Modus einer von Enteisen/Entfeuchten ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass die maximal zulässige für die Taupunkt-Verdampferlufttemperatur darauf basiert, dass die Luft in einem Fahrzeugfahrgastraum unter einem vorbestimmten maximal zulässigen Feuchtigkeitsniveau in dem Fahrzeugfahrgastraum bleibt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) ferner dadurch definiert ist, dass eine maximal zulässige Entfeuchtungs-Verdampferlufttemperatur bestimmt wird, die auf einer äußeren Umgebungslufttemperatur, einer Fahrzeuginnenlufttemperatur und einem An teil an rezirkulierter Luft basiert, und wobei das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur, der Modus-Verdampferlufttemperatur und der Entfeuchtungs-Verdampferlufttemperatur gesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung ein Abschnitt einer Verdampferanordnung ist, die ein Phasenänderungsmaterial in ihr umfasst, wobei die Kältespeichervorrichtung befüllt wird, wenn ein gekühltes Kältemittel durch die Verdampferanordnung strömt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung, die befüllt wird, ein Kältespeicherbehälter ist, welcher stromabwärts eines Auslasses einer Verdampferanordnung und stromaufwärts eines Einlasses zu dem Kältemittelverdichter angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 8, welches umfasst, dass: (f) vor Schritt (b) ein Kältemittel, das aus der Verdampferanordnung strömt, derart umgeleitet wird, dass es den Kältespeicherbehälter während einer anfänglichen Fahrzeugabkühlperiode umgeht, und das Kältemittel derart gelenkt wird, dass es nach der anfänglichen Fahrzeugabkühlperiode durch den Kältespeicherbehälter strömt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Kältespeichervorrichtung, die befüllt wird, ein Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, und wobei die Fahrzeugklimaanlage einen primären Kältemittelkreis, der Kältemittel durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet, und einen se kundären Flüssigkeitskreis umfasst, der eine Flüssigkeit durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet.
- Fahrzeugklimaanlage, welche umfasst: einen motorgetriebenen, nicht regelbaren Kältemittelverdichter; eine Verdichterkupplung, die den Kältemittelverdichter funktionell einrückt und die ausgebildet ist, um den Kältemittelverdichter selektiv von einem Antrieb durch einen Motor auszurücken; einen Verdampfer oder einen Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher; eine Kältespeichervorrichtung, die in dem Verdampfer oder dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher oder stromabwärts des Verdampfers angeordnet ist; und einen Controller, der ausgebildet ist, um ein vorläufiges Verdampferlufttemperaturziel festzulegen; die Kältespeichervorrichtung zu befüllen; zu bestimmen, ob die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat; und, wenn die Kältespeichervorrichtung eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat, ein neues Verdampferlufttemperaturziel zu bestimmen, indem: er eine maximal zulässige Taupunkt-Verdampferlufttemperatur bestimmt, um eine Fahrgastraumfeuchtigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten; eine maximal zulässige Modus-Verdampferlufttemperatur auf der Basis eines Modus bestimmt, auf den die Fahrzeugklimaanlage eingestellt ist; und das neue Verdampferlufttemperaturziel auf eine niedrigere von der Taupunkt-Verdampferlufttemperatur und der Modus-Verdampferlufttemperatur festlegt; wobei der Controller ferner ausgebildet ist, um die Verdichterkupplung derart zu steuern, dass das neue Verdampferlufttemperaturziel erreicht wird.
- Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Kältespeichervorrichtung in dem Verdampfer angeordnet ist und ein Phasenänderungsmaterial umfasst.
- Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Kältespeichervorrichtung ein Kältespeicherbehälter ist, welcher stromabwärts der Verdampferanordnung und stromaufwärts eines Einlasses zu dem Kältemittelverdichter angeordnet ist.
- Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 13, welche ein Umgehungsventil umfasst, das ausgebildet ist, um ein Kältemittel selektiv durch den Kältespeicherbehälter zu leiten oder den Kältespeicherbehälter zu umgehen.
- Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 11, wobei sich die Kältespeichervorrichtung in dem Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher befindet und wobei die Fahrzeugklimaanlage einen primären Kältemittelkreis, der Kältemittel durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet, und einen sekundären Flüssigkeitskreis umfasst, der eine Flüssigkeit durch den Kältemittel/Flüssigkeit-Wärmetauscher leitet.
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