DE102010025225A1 - Magnetic coupling control method for air conditioning apparatus utilized in motor car, involves controlling and/or adjusting energization value of coupling between specified upper and lower values in start position - Google Patents

Magnetic coupling control method for air conditioning apparatus utilized in motor car, involves controlling and/or adjusting energization value of coupling between specified upper and lower values in start position Download PDF

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Dr. Betz Johann
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Abstract

The method involves supplying current to a magnetic coupling (30) by an electronic control device (36) based on switched-off or -on condition of an air conditioning apparatus (10). An energization value of the magnetic coupling is variably controlled and/or adjusted between a specified upper value and a specified lower value in a start position of the air conditioning apparatus. The energization of the magnetic coupling is variably controlled dependent on driving power and independent of rotation speed of a compressor (12). An independent claim is also included for a device for controlling a magnetic coupling arranged between a driving wheel of a drive source and a drive shaft of a compressor of an air conditioning apparatus that is utilized in a motor car, comprising an operation unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Magnetkupplung eines Verdichters einer Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for controlling a magnetic coupling of a compressor of an air conditioning system according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 9.

Bei herkömmlichen Klimaanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wird der das Kältemittel komprimierende Verdichter über eine Magnetkupplung zu- oder abgeschaltet. Die Magnetkupplung ist in ihrer konstruktiven Auslegung und Bestromung so ausgelegt, dass sie mit ihrer Haltekraft die volle Antriebsleistung zum Verdichter schlupffrei übertragen kann. Dies bedingt im Einschaltzustand der Magnetkupplung eine stets volle Bestromung mit entsprechendem Energieverbrauch.In conventional air conditioning systems, especially in motor vehicles, the refrigerant compressing the compressor via a magnetic coupling is switched on or off. The magnetic coupling is designed in its design and energization so that they can transmit the full drive power to the compressor without slip with their holding power. This requires in the on state of the magnetic coupling always a full power with corresponding energy consumption.

Durch die JP 58022714 A ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Magnetkupplung einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, mittels der der Verdichter stufenlos drehzahlgesteuert betrieben werden soll. Dies vermeidet Einschaltstöße am Verdichter und ermöglicht eine verbesserte, effizientere Anpassung des Verdichters an die benötigte Kälteleistung. Der konstruktive Aufwand einer derartigen Magnetkupplung ist jedoch beträchtlich, da diese nahezu ständig im Schlupfbetrieb arbeitet.By the JP 58022714 A a device for controlling a magnetic coupling of an air conditioner for motor vehicles is known, by means of which the compressor is to be continuously operated speed controlled. This avoids power surges on the compressor and allows an improved, more efficient adaptation of the compressor to the required cooling capacity. However, the design effort of such a magnetic coupling is considerable, since it works almost constantly in the slip mode.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, mittels der bei einer unverändert im On-Off Betrieb geschalteten Magnetkupplung mit einfachen Mitteln eine elektrische Energieeinsparung und ggf. eine zusätzliche Sicherung gegen Anlagenstörungen erzielbar ist.The object of the invention is to provide a method and an apparatus for performing the method, by means of which in an unchanged switched on-off magnetic coupling with simple means an electrical energy saving and possibly an additional safeguard against system failure is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sowie eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.The solution of this object succeeds according to the invention with the features of claim 1. Advantageous developments of the method and a convenient apparatus for performing the method are set forth in the other claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass im Einschaltzustand die Bestromung der Magnetkupplung zwischen einem definiert vorgegebenen oberen Wert und einem definiert vorgegebenen unteren Wert abhängig von der zu übertragenden Antriebsleistung variabel gesteuert wird, wobei die Werte so eingestellt werden, dass kein Kupplungsschlupf bei regulärem Klimabetrieb auftreten kann. Nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag soll keine Drehzahlregelung des Verdichters erfolgen, sondern es soll der Stromverbrauch der Magnetkupplung bedarfsgerecht so angepasst werden, dass stets ein schlupffreier Kupplungsbetrieb gegeben ist. Das heißt, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung die Verdichterdrehzahl quasi „starr” mit der Drehzahl der Antriebsquelle, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, gekoppelt ist, mit anderen Worten, dass die Verdichterdrehzahl proportional zur Drehzahl der Antriebsquelle ist. Ebenso bleibt bei der vorliegenden Erfindungsidee die Leistungsaufnahme des Verdichters, thermodynamisch gesehen, unverändert; lediglich der Leistungsbedarf zum Kupplungsschließen wird reduziert.According to the invention, in the switch-on state, the energization of the magnetic coupling is variably controlled between a defined upper value and a defined lower value depending on the drive power to be transmitted, wherein the values are set so that no clutch slip can occur during normal air conditioning operation. According to the proposal of the invention, no speed control of the compressor is to take place, but it is the current consumption of the magnetic coupling needs to be adjusted so that there is always a slip-free coupling operation. That is, in the solution according to the invention, the compressor speed is quasi "rigidly" coupled to the speed of the drive source, for example an internal combustion engine, in other words that the compressor speed is proportional to the speed of the drive source. Likewise, in the present invention idea, the power consumption of the compressor, thermodynamically speaking, remains unchanged; only the power requirement for coupling is reduced.

Unter einem regulären Klimabetrieb werden dabei alle diejenigen Betriebszustände verstanden, die einen ordnungsgemäßen, störungsfreien Klimabetrieb darstellen.Under a regular air conditioning operation all operating conditions are understood that represent a proper, trouble-free air conditioning.

Dabei kann in vorteilhafter Weise der untere Wert so eingestellt werden, dass bei irregulärem Klimabetrieb, insbesondere bei schwergängigem oder blockierendem Verdichter, die Magnetkupplung durchrutscht und durch die zunehmende Bauteiltemperatur über eine Temperatursicherung an der Magnetkupplung stromlos geschaltet wird. Damit ist weiterhin die Möglichkeit geschaffen, z. B. ohne eine Sollbruchsicherung bzw. mit geringstem Aufwand Schäden im Antriebssystem zu vermeiden.In this case, the lower value can be set in an advantageous manner so that in irregular climatic operation, especially in sluggish or blocking compressor, the magnetic coupling slips and is de-energized by the increasing component temperature via a temperature fuse on the magnetic coupling. This continues to create the opportunity z. B. to avoid damage in the drive system without a predetermined breakage or with the least effort.

In einfachster Ausführung der Erfindung kann die variable Bestromung der Magnetkupplung abhängig von der Drehzahl der Antriebsquelle, insbesondere einer Brennkraftmaschine, gesteuert sein. Das Drehzahlsignal kann beispielsweise ohne jeglichen Mehraufwand von der elektronischen Motorsteuerung abgeleitet werden.In the simplest embodiment of the invention, the variable energization of the magnetic coupling depending on the speed of the drive source, in particular an internal combustion engine, be controlled. For example, the speed signal may be derived from the electronic engine controller without any overhead.

Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann die variable Bestromung der Magnetkupplung abhängig von der über das Bedienteil der Klimaanlage eingesteuerten Kälteleistung gesteuert sein, die ebenfalls einen wesentlichen Parameter der zu erwartenden Antriebsleistung am Verdichter darstellt. Weitere Kriterien sind beispielsweise die Differenz zwischen der Außentemperatur und der Innentemperatur am Kraftfahrzeug, da ja beim Einschalten der Klimaanlage eine möglichst schnelle Abkühlung bei voller Verdichterleistung erfolgen soll.Alternatively or preferably additionally, the variable energization of the magnetic coupling can be controlled as a function of the refrigerating capacity that is controlled via the operating part of the air conditioning system, which likewise represents a significant parameter of the expected drive power at the compressor. Other criteria are, for example, the difference between the outside temperature and the inside temperature on the motor vehicle, since when switching on the air conditioning as fast as possible cooling should be done at full compressor capacity.

Die variable Bestromung der Magnetkupplung kann vorteilhaft abhängig von der über das elektronische Steuergerät im Einschaltzustand an die Magnetkupplung angelegten Spannung UR und/oder der Stromstärke IR gesteuert werden.The variable energization of the magnetic coupling can advantageously be controlled as a function of the voltage UR and / or the current intensity IR applied to the magnetic coupling via the electronic control unit in the switched-on state.

Besonders bevorzugt kann die variable Bestromung jedoch über ein pulsweitenmoduliertes, elektrisches Steuersignal des elektronischen Steuergerätes eingesteuert werden, wodurch eine exakt anpassungsfähige, feinfühlige Steuerung der Magnetkupplung bei adäquatem Steuerungsaufwand gegeben ist.However, particularly preferably, the variable current supply can be controlled via a pulse-width-modulated, electrical control signal of the electronic control unit, whereby an exactly adaptable, sensitive control of the magnetic coupling is given with adequate control effort.

Des Weiteren wird in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass in dem elektronischen Steuergerät ein Kennfeld abgelegt ist, vorzugsweise mit Drehzahlsignalen, Lastanforderungen des Verdichters, Fahrzeuginnenraum- und Außentemperaturen, etc., und dass nach Maßgabe des Kennfeldes die variable Bestromung der Magnetkupplung gesteuert wird. Dementsprechend gelingt es, alle die Verdichterleistung beeinflussenden, relevanten Parameter zu erfassen und eine exakt daran angepasste, einen Kupplungsschlupf zuverlässig ausschließende, Steuerung bereitzustellen.Furthermore, in an advantageous embodiment of the method according to the invention proposed that in the electronic control unit a map is stored, preferably with speed signals, load requirements of the compressor, vehicle interior and exterior temperatures, etc., and that in accordance with the characteristic field, the variable energization of the magnetic coupling is controlled. Accordingly, it is possible to detect all relevant compressor parameters influencing the relevant parameters and to provide a control precisely adapted thereto, a clutch slip reliably excluding.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Bedienteil im Innenraum des Kraftfahrzeuges, einem elektronischen Steuergerät zum Ansteuern der Magnetkupplung eines über eine Brennkraftmaschine und einen Riementrieb angetriebenen Verdichters in einen Einschalt- oder Ausschaltzustand sieht vor, dass die Bestromung der Magnetkupplung im Einschaltzustand über das entsprechend modifizierte, elektronische Steuergerät variabel erfolgt.A preferred device for carrying out the method of an air conditioning system for motor vehicles with a control unit in the interior of the motor vehicle, an electronic control device for driving the magnetic coupling of a compressor driven by an internal combustion engine and a belt drive in a switch-on or off state provides that the energization of the magnetic coupling in the on state via the correspondingly modified, electronic control unit is variable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der anliegenden, grob schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying, rough schematic drawing. Show it:

1 als Blockschaltbild einen über eine Brennkraftmaschine als Antriebsquelle angetriebenen Verdichter einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, dessen Magnetkupplung über ein elektronisches Steuergerät variabel bestrombar ist, und 1 as a block diagram of a driven via an internal combustion engine as a drive source compressor air conditioning for motor vehicles, the magnetic coupling is variably energized via an electronic control unit, and

2 einen Längsschnitt durch die Magnetkupplung des Verdichters gemäß 1, dessen Haltemagneten über das elektronische Steuergerät variabel ansteuerbar sind. 2 a longitudinal section through the magnetic coupling of the compressor according to 1 , whose holding magnets are variably controlled via the electronic control unit.

In der 1 ist mit 10 eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug bezeichnet, die sich im Wesentlichen aus einem Verdichter 12, einem Kondensator 14, einem Wärmetauscher 16, einem Expansionsorgan 18 und einem Verdampfer 20 zusammensetzt, die in einen mit Kältemittel befüllten Kältekreislauf 22 eingeschaltet sind.In the 1 is with 10 an air conditioning system for a motor vehicle, which essentially consists of a compressor 12 , a capacitor 14 , a heat exchanger 16 , an expansion organ 18 and an evaporator 20 composed in a refrigerant circuit filled with refrigerant 22 are turned on.

Der Verdichter 12 ist über einen Riementrieb mit einem Antriebsrad 24, einem (hier beispielhaft) Poly-V-Riemen 26 und einem verdichterseitigem Antriebsrad 28 über eine noch zu beschreibende Magnetkupplung 30 von der Brennkraftmaschine 32 des Kraftfahrzeuges angetrieben.The compressor 12 is via a belt drive with a drive wheel 24 , a (here exemplified) poly V-belt 26 and a compressor-side drive wheel 28 about a magnetic coupling to be described later 30 from the internal combustion engine 32 driven by the motor vehicle.

Während der Kondensator 14 an einer von Außenluft durchströmten Position im Kraftfahrzeug angeordnet ist, sind im Innenraum (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeuges der Wärmetauscher 16, das Expansionsorgan 18, der Verdampfer 20 und ein Bedienteil 34 angeordnet, die in der Regel zu einem Klimagerät zusammengebaut sind. Gegebenenfalls können sich der Wärmetauscher 16 und das Expansionsorgan 18 auch im Motorraum oder zwischen dem Motorraum oder dem Innenraum befinden.While the capacitor 14 is arranged at a position flowed through by outside air in the motor vehicle, are in the interior (not shown) of the motor vehicle, the heat exchanger 16 , the organ of expansion 18 , the evaporator 20 and a control panel 34 arranged, which are usually assembled to an air conditioner. Optionally, the heat exchanger can 16 and the organ of expansion 18 also in the engine compartment or between the engine compartment or the interior.

Die Funktion der Klimaanlage 10 ist soweit nicht beschrieben bekannter Art und ist im On-Off Betrieb schaltbar.The function of the air conditioner 10 is not described so far known type and is switchable in on-off operation.

Das Bedienteil 34 der Klimaanlage weist z. B. einen Ein-Aus-Schalter, eine Gebläsesteuerung, eine Innentemperatursteuerung, einen Umluftbetriebsschalter, etc. auf und ist mit einem elektronischen Steuergerät 36 verbunden, dem ferner Drehzahlsignale n der Brennkraftmaschine 32, die Außentemperatur TA über einen nicht dargestellten Außentemperatursensor, die Fahrzeuginnenraumtemperatur TI über einen Innentemperatursensor und ggf. weitere, die bedarfsgesteuerte Kälteleistung der Klimaanlage 10 definierende Parameter zugeführt werden.The control panel 34 the air conditioner has z. As an on-off switch, a blower control, an indoor temperature control, a recirculation operating switch, etc., and is connected to an electronic control unit 36 connected, the further speed signals n of the internal combustion engine 32 , the outside temperature TA via an outdoor temperature sensor, not shown, the vehicle interior temperature TI via an internal temperature sensor and possibly further, the demand-controlled cooling capacity of the air conditioner 10 defining parameters are supplied.

Die genannten Parameter bzw. Signale aus dem Bedienteil 34, sowie TA, TI, und n werden bevorzugt in einem in dem elektronischen Steuergerät 36 abgelegten, beispielsweise dreidimensionalen Kennfeld (nicht dargestellt) ausgewertet und über einen Pulsgenerator eine pulsweitenmodulierte Steuerspannung U über Zeitintervalle t abgegeben, die eine variable Bestromung UR der Magnetkupplung 30 bewirkt.The mentioned parameters or signals from the control panel 34 , and TA, TI, and n are preferably in one in the electronic control unit 36 stored, for example, three-dimensional map (not shown) evaluated and delivered via a pulse generator, a pulse width modulated control voltage U over time intervals t, the variable energization UR of the magnetic coupling 30 causes.

Die so generierte Steuerspannung UR bzw. Bestromung der Magnetkupplung 30 ist zwischen einem unteren Wert UO1 (Grundwert) und einem oberen Wert eingestellt, wobei der untere Wert UO1 einer Mindestbestromung entspricht, die erforderlich ist, um im Einschaltzustand der Klimaanlage (AC = On) bei geringer, erforderlicher Kälteleistung bzw. Antriebsleistung des Verdichters 12 ein Durchrutschen der Magnetkupplung 30 auszuschließen. Der untere Wert UO1 lässt aber bei irregulärem Betrieb der Klimaanlage 10 bzw. des Verdichters 12 (z. B. Blockiergefahr) ein Durchrutschen der Magnetkupplung 30 zu.The thus generated control voltage UR or energization of the magnetic coupling 30 is set between a lower value UO1 (basic value) and an upper value, the lower value UO1 corresponding to a minimum current required to be in the on state of the air conditioner (AC = On) at a low required refrigerating power or driving power of the compressor 12 a slipping of the magnetic coupling 30 excluded. The lower value UO1 leaves but in irregular operation of the air conditioning 10 or of the compressor 12 (eg risk of locking) slipping of the magnetic coupling 30 to.

Mit über der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 32 und über das Bedienteil 34 eingesteuerter und durch das Delta TA zu TI erforderlicher Zunahme der Kälteleistung wird das pulsweitenmodulierte Steuersignal UR zunehmend auf den oberen Wert gesteuert und damit die Haltekraft an der Magnetkupplung 30 erhöht, um ein Durchrutschen der Magnetkupplung 30 zuverlässig auszuschließen.With over the speed n of the internal combustion engine 32 and via the control panel 34 is increased and required by the delta TA to TI increase in cooling capacity, the pulse width modulated control signal UR is increasingly controlled to the upper value and thus the holding force on the magnetic coupling 30 increases to prevent slippage of the magnetic coupling 30 reliably exclude.

Die 2 zeigt die Magnetkupplung 30 des nur teilweise ersichtlichen Verdichters 12 in einem Längsschnitt.The 2 shows the magnetic coupling 30 the only partially visible compressor 12 in a longitudinal section.

Dabei ist die Antriebswelle 38 des Verdichters 12 in dem Verdichtergehäuse 40 über ein Kugellager 42 drehbar gelagert und trägt eine Mitnehmernabe 44, die über eine membranartige Federscheibe 46 in Umfangsrichtung fest mit einem metallischen Mitnehmerring 48 verbunden ist.Here is the drive shaft 38 of the compressor 12 in the compressor housing 40 about one ball-bearing 42 rotatably mounted and carries a hub 44 , which has a membranous spring washer 46 in the circumferential direction fixed with a metallic driving ring 48 connected is.

Der Mitnehmerring 48 ist unmittelbar axial benachbart zum Antriebsrad 28 angeordnet, wobei das Antriebsrad 28 auf einem Nabenabschnitt 40a des Verdichtergehäuses 40 unter Zwischenschaltung eines hier beispielhaft zweireihigen Kugellagers 50 drehbar gelagert ist.The driving ring 48 is directly axially adjacent to the drive wheel 28 arranged, with the drive wheel 28 on a hub section 40a of the compressor housing 40 with the interposition of an exemplary double-row ball bearing 50 is rotatably mounted.

In das Antriebsrad 28 ragt ein auf dem Nabenabschnitt 40a des Verdichtergehäuses 40 befestigtes, scheibenförmiges Statorgehäuse 52 ein, in das ein ringförmiger Elektromagnet 54 eingesetzt ist, der sich nahe bis zur Stirnwand 28a des Antriebsrades 28 erstreckt und in radialer Überdeckung zur Mitnehmerscheibe 48 positioniert ist.In the drive wheel 28 protrudes on the hub section 40a of the compressor housing 40 fixed, disc-shaped stator housing 52 into which a ring-shaped electromagnet 54 is inserted, which is close to the front wall 28a of the drive wheel 28 extends and in radial overlap to the drive plate 48 is positioned.

Innerhalb des Elektromagneten 54 ist eine Thermosicherung 56 eingesetzt, die bei Auftreten einer definierten, irrregulären Kupplungstemperatur den Elektromagneten 54 kurzschließt bzw. dessen innere, elektrische Windungen unterbricht, wodurch die Magnetkupplung 30 öffnet und den Kraftfluss vom Antriebsrad 28 zur Antriebswelle 38 unterbricht.Inside the electromagnet 54 is a thermal fuse 56 used, the occurrence of a defined, irregular clutch temperature, the electromagnet 54 short-circuits or interrupts the internal electrical windings, causing the magnetic coupling 30 opens and the power flow from the drive wheel 28 to the drive shaft 38 interrupts.

Der Elektromagnet 54 der Magnetkupplung 30 wird mit dem Steuersignal UR über das elektronische Steuergerät 36 wie vorbeschrieben angesteuert und ist andererseits über die Fahrzeugmasse 58 geerdet, wobei in den Stromkreis eine Freilaufelektrode 60 eingeschaltet ist.The electromagnet 54 the magnetic coupling 30 is connected to the control signal UR via the electronic control unit 36 driven as described above and on the other hand on the vehicle mass 58 grounded, wherein in the circuit a freewheeling electrode 60 is turned on.

Eine Bestromung des Elektromagneten 54 bewirkt eine magnetische Haltekraft an der Mitnehmerscheibe 48 zur Stirnwand 28a des Antriebsrades 28, wodurch die Magnetkupplung 30 geschlossen ist und Antriebsmoment vom Antriebsrad 28 über die Mitnehmerscheibe 48, die Federscheibe 46 und die fest mit der Antriebswelle 38 verschraubte Mitnehmernabe 44 auf die Antriebswelle 38 geleitet wird.An energization of the electromagnet 54 causes a magnetic holding force on the drive plate 48 to the front wall 28a of the drive wheel 28 , causing the magnetic coupling 30 is closed and drive torque from the drive wheel 28 over the drive plate 48 , the spring washer 46 and the solid with the drive shaft 38 screwed drive hub 44 on the drive shaft 38 is directed.

Mit zunehmender Drehzahl n der Brennkraftmaschine 32 und bedarfsorientiert zunehmend erforderlicher Kälteleistung bei eingeschalteter Klimaanlage 10 wird durch kürzere Zeitintervalle t und zunehmende Spannung U des pulsweitmodulierten Steuersignales UR des Steuergerätes 36 die Bestromung des Elektromagneten 54 von dem unteren Wert UO1 auf den oberen Wert ständig erhöht, so dass ein Kupplungsschlupf an der Magnetkupplung 30 zuverlässig ausgeschlossen ist.With increasing speed n of the internal combustion engine 32 and demand-oriented increasingly required cooling capacity when the air conditioning is switched on 10 is due to shorter time intervals t and increasing voltage U of the pulse width modulated control signal UR of the control unit 36 the energization of the electromagnet 54 from the lower value UO1 to the upper value constantly increased, causing a clutch slip on the magnetic coupling 30 is reliably excluded.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die variable Bestromung UR der Magnetkupplung 30 über das Steuergerät 36 auch über die Stromstärke IR oder über die Spannung UR und die Stromstärke IR gesteuert sein, ggf. auch ohne Kennfeldsteuerung, nur abhängig von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 32 oder einem Bedarfssignal „niedrige Kälteleistung” bzw. „hohe Kälteleistung”, die z. B. auch mit der Gebläsedrehzahl in der Klimaanlage 10 (Gebläse nicht dargestellt) definiert sein kann.Deviating from the described embodiment, the variable current UR of the magnetic coupling 30 via the control unit 36 be controlled via the current IR or the voltage UR and the current IR, possibly even without map control, only depending on the speed n of the internal combustion engine 32 or a demand signal "low cooling capacity" or "high cooling capacity", the z. B. also with the fan speed in the air conditioning 10 (Blower not shown) can be defined.

Der untere und der obere Wert der Bestromung kann vereinfacht ermittelt werden durch die Auswertung der Motordrehzahl n, wobei folgende Beziehung(en) gilt oder gelten:

  • a) UR1 (Spannung an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = UO1 + Delta_U (n_Brennkraftmaschine) für die Spannung U, wobei UO1 die spezifische Minimalspannung an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung ist, das heißt also die Minimalspannung ist, die dauerhaft angelegt wird, um ein Durchrutschen der Kupplung zu verhindern, und wobei Delta_U (n_Brennkraftmaschine) die Zusatzspannung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n ist; oder
  • b) IR1 (Strom an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = IO1 + Delta_I (n_Brennkraftmaschine) für die Stromstärke I, wobei IO1 der spezifische Minimalstrom an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung ist, das heißt also der Mindeststrom ist, der dauerhaft angelegt ist, um ein Durchrutschen der Kupplung zu vermeiden, und wobei Delta_I (n_Brennkraftmaschine) der Zusatzstrom in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n ist.
The lower and the upper value of the current flow can be determined in a simplified manner by the evaluation of the engine speed n, the following relationship (s) being or being valid:
  • a) UR1 (voltage at the magnetic coupling or required holding force) = UO1 + Delta_U (n_Brennkraftmaschine) for the voltage U, where UO1 is the specific minimum voltage at the magnetic coupling with actuated magnetic coupling, that is, the minimum voltage is applied permanently, to prevent slippage of the clutch, and wherein Delta_U (n_Brennkraftmaschine) is the additional voltage in dependence on the engine speed n; or
  • b) IR1 (current at the magnetic coupling or required holding force) = IO1 + Delta_I (n_Brennkraftmaschine) for the current I, where IO1 is the specific minimum current at the magnetic coupling with actuated magnetic coupling, that is, the minimum current is applied permanently, to avoid slippage of the clutch, and wherein Delta_I (n_Brennkraftmaschine) is the additional current in dependence on the engine speed n.

Die einfachste Möglichkeit der Applikation ist dabei die Verwendung eines linearen Zusammenhangs, der bezogen auf die Spannung U wie folgt aussieht: UR1 = UO1 + (UMAX + UO1)·(n_Motor/n_Motor_max) mit

UMAX:
maximal mögliche Spannung an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung,
n_Motor:
Motordrehzahl der Brennkraftmaschine,
n-Motor_max:
maximale Motordrehzahl;
The simplest possibility of the application is the use of a linear relationship which, with respect to the voltage U, looks like the following: UR1 = UO1 + (U MAX + UO1) · (n_motor / n_motor_max) With
U MAX :
maximum possible voltage at the magnetic coupling with actuated magnetic coupling,
N_engine:
Engine speed of the internal combustion engine,
n-Motor_max:
maximum engine speed;

Bezogen auf die Stromstärke sieht der lineare Zusammenhang wie folgt aus: IR1 = IO1 + (IMAX + IO1)·(n_Motor/n_Motor_max) mit

IMAX:
maximal mögliche Stromstärke an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung.
Based on the current, the linear relationship looks like this: IR1 = IO1 + (I MAX + IO1) · (n_motor / n_motor_max) With
I MAX :
maximum possible current at the magnetic coupling with actuated magnetic coupling.

Der untere Wert und der obere Wert der Bestromung der Magnetkupplung 30 können aber auch durch Berechnung des auftretenden Drehmomentes an der Verdichter-Antriebswelle 38 gesteuert werden, das sich rechnerisch aus der Bedarfsanforderung in der Klimaanlage und der Motordrehzahl n bestimmen lässt. Die Spannung UR oder die Stromstärke IR werden dann als Funktion des berechneten Drehmomentes M eingestellt. Dabei gilt bzw. gelten folgende Bezeichnung(en):

  • a) UR2 (Spannung an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = UO2 + Delta_U (M_Verdichter 12) für die Spannung; wobei UO2 die spezifische Minimalspannung an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung ist, und wobei Delta_U (M_Verdichter 12) die Zusatzspannung in Abhängigkeit von dem Verdichtermoment ist; oder
  • b) IR2 (Strom an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = IO2 + Delta_I (M_Verdichter 12) für die Stromstärke, wobei IO2 der spezifische Minimalstrom an der Magnetkupplung bei betätigter Magnetkupplung ist, und wobei Delta_I (M_Verdichter 12) der Zusatzstrom in Abhängigkeit von dem Verdichtermoment ist. „M_Verdichter” ist dabei ein prognostiziertes bzw. vorgegebenes, definiertes Drehmoment des Kältemittelverdichters.
The lower value and the upper value of the current supply of the magnetic coupling 30 But also by calculating the torque occurring at the compressor drive shaft 38 which can be calculated from the demand for demand in the air conditioning system and the engine speed n. The voltage UR or the current IR are then set as a function of the calculated torque M. The following designation (s) apply:
  • a) UR2 (voltage at the magnetic coupling or required holding force) = UO2 + Delta_U (M_Verdichter 12 ) for the tension; wherein UO2 is the specific minimum voltage at the magnetic coupling with actuated magnetic clutch, and wherein Delta_U (M_Verdichter 12 ) is the additional voltage as a function of the compressor torque; or
  • b) IR2 (current at the magnetic coupling or required holding force) = IO2 + Delta_I (M_Verdichter 12 ), wherein IO2 is the specific minimum current at the magnetic coupling with actuated magnetic coupling, and wherein Delta_I (M_Verdichter 12 ) is the additional flow as a function of the compressor torque. "M_Verdichter" is a predicted or predefined, defined torque of the refrigerant compressor.

Auch für diese Beziehungen gilt wieder, dass UO2 somit die Mindestspannung ist, die angelegt wird, um ein Durchrutschen der Kupplung zu verhindern bzw. dass IO2 somit der Mindeststrom ist, der vorgesehen wird, um ein Durchrutschen der Kupplung zu verhindern.Again, for these relationships, UO2 is again the minimum voltage that is applied to prevent the clutch from slipping, or that IO2 is thus the minimum current that is provided to prevent the clutch from slipping.

Die Werte für UO1, UO2 bzw. IO1 und IO2 werden des Weiteren bevorzugt so vorgesehen, dass zum Beispiel im Fall eines Verdichterschadens ein Durchrutschen der Scheiben der Magnetkupplung und die Verhinderung der Kaltverschweißung der Kupplungsscheiben sichergestellt ist bzw. dass die Thermosicherung sicher zur Auslösung gebracht wird, bevor eine Beschädigung des Antriebsriemens eintritt.The values for UO1, UO2 or IO1 and IO2 are furthermore preferably provided in such a way that slippage of the disks of the magnetic coupling and prevention of cold welding of the clutch disks is ensured, for example in the case of compressor damage or that the thermal fuse is reliably triggered before damage to the drive belt occurs.

Die Werte für UO1 und UO2 werden dabei bei verschiedenen Bordspannungen eingeregelt.The values for UO1 and UO2 are adjusted at different on-board voltages.

Bei gleichzeitiger Verwendung von drehzahl- oder verdichtermomentbasierten Werten kann die Ansteuerung der Magnetkupplung 30 wie folgt erfolgen:
UR (Spannung an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = min (UR1, UR2)
oder
IR (Strom an der Magnetkupplung bzw. erforderliche Haltekraft) = min (IR1, IR2),
mit UR1, UR2, IR1 und IR2 wie zuvor beschrieben.If speed- or compressor-torque-based values are used at the same time, the control of the magnetic coupling can be activated 30 as follows:
UR (voltage at the magnetic coupling or required holding force) = min (UR1, UR2)
or
IR (current at the magnetic coupling or required holding force) = min (IR1, IR2),
with UR1, UR2, IR1 and IR2 as previously described.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 58022714 A [0003] JP 58022714A [0003]

Claims (9)

Verfahren zum Steuern einer Magnetkupplung, die zwischen einem Antriebsrad einer Antriebsquelle und einer Antriebswelle eines Verdichters einer Klimaanlage angeordnet ist, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Klimabedienteil und einem elektronischen Steuergerät zum Bestromen der Magnetkupplung von einer Offen- in eine Geschlossenposition, abhängig vom Ein- oder Ausschaltzustand der Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass im Einschaltzustand die Bestromung der Magnetkupplung (30) zwischen einem definierten oberen Wert und einem definierten unteren Wert abhängig von der zu übertragenden Antriebsleistung variabel gesteuert wird, wobei die Werte so vorgegeben und/oder eingestellt werden, dass bei regulärem Klimabetrieb kein Kupplungsschlupf auftritt.Method for controlling a magnetic coupling, which is arranged between a drive wheel of a drive source and a drive shaft of a compressor of an air conditioner, in particular for motor vehicles, with a climate control part and an electronic control device for energizing the magnetic coupling from an open to a closed position, depending on input or Switch-off state of the air conditioner, characterized in that in the on state, the energization of the magnetic coupling ( 30 ) is variably controlled between a defined upper value and a defined lower value as a function of the drive power to be transmitted, wherein the values are predetermined and / or adjusted such that no clutch slip occurs during regular climatic operation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der Magnetkupplung (30) abhängig von der zu übertragenden Antriebsleistung und unabhängig von einer Verdichterdrehzahl variabel gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that the energization of the magnetic coupling ( 30 ) is variably controlled depending on the drive power to be transmitted and independently of a compressor speed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Wert so eingestellt wird, dass bei irregulärem Klimabetrieb, insbesondere bei schwergängigem oder blockierendem Verdichter (12), die Magnetkupplung (30) durchrutscht und über eine Temperatursicherung (56) an der Magnetkupplung (30) stromlos geschaltet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the lower value is set so that in irregular climatic operation, in particular with stiff or blocking compressor ( 12 ), the magnetic coupling ( 30 ) and via a temperature fuse ( 56 ) on the magnetic coupling ( 30 ) is de-energized. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bestromung der Magnetkupplung (30) abhängig von der Drehzahl (n) der Antriebsquelle, insbesondere einer Brennkraftmaschine (32), gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable energization of the magnetic coupling ( 30 ) depending on the rotational speed (n) of the drive source, in particular an internal combustion engine ( 32 ), is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bestromung der Magnetkupplung (30) abhängig von der über das Bedienteil (34) der Klimaanlage (10) eingesteuerten Kälteleistung gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable energization of the magnetic coupling ( 30 ) depending on the control panel ( 34 ) of the air conditioner ( 10 ) controlled cooling capacity is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bestromung der Magnetkupplung (30) abhängig von der über das elektronische Steuergerät (36) im Einschaltzustand an die Magnetkupplung (30) angelegten Spannung (UR) und/oder der Stromstärke (IR) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable energization of the magnetic coupling ( 30 ) depending on the via the electronic control unit ( 36 ) in the on state to the magnetic coupling ( 30 ) applied voltage (UR) and / or the current (IR) is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bestromung über ein pulsweitenmoduliertes, elektrisches Steuersignal (UR) des elektronischen Steuergerätes (36) eingesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable current supply via a pulse width modulated, electrical control signal (UR) of the electronic control unit ( 36 ) is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektronischen Steuergerät (36) ein Kennfeld abgelegt ist, vorzugsweise mit Drehzahlsignalen (n), Lastanforderungen des Verdichters, Fahrzeuginnenraum- und Außentemperaturen, etc. und dass nach Maßgabe des Kennfeldes die variable Bestromung der Magnetkupplung (30) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the electronic control unit ( 36 ) a map is stored, preferably with speed signals (n), load requirements of the compressor, vehicle interior and exterior temperatures, etc., and that in accordance with the characteristic field, the variable energization of the magnetic coupling ( 30 ) is controlled. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Klimaanlage (10) für Kraftfahrzeuge mit einem Bedienteil (34) im Innenraum des Kraftfahrzeuges, einem elektronischen Steuergerät (36) zum Ansteuern der Magnetkupplung (30) eines über eine Antriebsquelle, insbesondere eine Brennkraftmaschine (32), und einen Riementrieb (24, 26, 28) angetriebenen Verdichters (12) in einen Einschalt- oder Ausschaltzustand, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der Magnetkupplung (30) im Einschaltzustand über das elektronische Steuergerät (36) variabel erfolgt.Device for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, with an air conditioning system ( 10 ) for motor vehicles with a control panel ( 34 ) in the interior of the motor vehicle, an electronic control unit ( 36 ) for driving the magnetic coupling ( 30 ) via a drive source, in particular an internal combustion engine ( 32 ), and a belt drive ( 24 . 26 . 28 ) driven compressor ( 12 ) in a switch-on or switch-off state, characterized in that the energization of the magnetic coupling ( 30 ) in the on state via the electronic control unit ( 36 ) is variable.
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