DE102015117597B4

DE102015117597B4 - System und Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe

Info

Publication number: DE102015117597B4
Application number: DE102015117597.5A
Authority: DE
Inventors: Yu Liu; Anthony David Tsakiris; Brett Allan Dunn
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2035-10-17
Also published as: US20160121691A1; CN105571226A; CN105571226B; US10500923B2; DE102015117597A1; US9764620B2; US20170320379A1

Abstract

Verfahren (600) für eine Wärmepumpe, umfassend:Anweisen (622) eines Kompressors (452), eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit (420) und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen;Anweisen des Kompressors (452), eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit (424) und auf eine Ausgabe der Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; undEinstellen (610) der Verstärkungen der Integriereinheiten als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Verfahren und ein System zum Betreiben einer Wärmepumpe eines Fahrzeugs. Die Verfahren und das System können insbesondere nützlich sein für Wärmepumpen, die zum Heizen und Kühlen einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs betrieben werden.
Hintergrund und Kurzdarstellung
Eine Wärmepumpe kann konfiguriert sein, um eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu heizen und um eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bei hohen Umgebungstemperaturen zu kühlen. Die Wärmepumpe kann als Reaktion auf eine Fahrereingabe oder als Reaktion auf automatische Steuersignale, die auf Umgebungs- und/oder den Innenraumbedingungen der Fahrgastzelle beruhen, von einem Heizmodus zu einem Kühlmodus wechseln. Die Wärmepumpe kann zwischen einem Heiz- und einem Kühlmodus wechseln, indem ein Pfad verändert wird, durch den innerhalb der Wärmepumpe ein Kühlmittel fließt. Zusätzlich kann die Wärmepumpe als Reaktion auf verschiedene Eingaben während unterschiedlicher Betriebsmodi gesteuert werden. Infolgedessen kann es möglich sein, dass sich Wärmepumpensteuersignale erheblich ändern, wenn die Wärmepumpe von einem Betrieb in einem Heizmodus in einen Betrieb in einem Kühlmodus oder umgekehrt geschaltet wird. Die Änderung der Wärmepumpensteuersignale kann für die Fahrzeuginsassen unangenehm sein oder sie kann den Verschleiß der Wärmepumpenkomponenten beschleunigen. Daher kann es wünschenswert sein ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die es erlauben, dass eine Wärmepumpe nahtlos zwischen den Betriebsmodi wechselt. Wärmepumpen und Verfahren zu deren Steuerung sind in US 2004 / 0 103 676 A1 , JP 2012 - 73 013 A , US 5 301 515 A und US 2005 / 0 178 523 A1 offenbart.
Die Erfinder haben hier die oben erwähnten Nachteile erkannt und haben ein Verfahren für eine Wärmepumpe entwickelt, das umfasst: Anweisen eines Kompressors, eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und Anweisen des Kompressors, eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen.
Durch das Kombinieren der Ausgaben von zwei Steuereinheiten in einem Modus und von zwei anderen Steuereinheiten in einem zweiten Modus kann es möglich sein, als technisches Ergebnis einen stoßfreien und nahtlosen Wechsel des Wärmepumpenbetriebs während einer Änderung des Wärmepumpenmodus bereitzustellen. Bei einem Beispiel wird die Ausgabe der beiden Steuereinheiten aufgrund einer Ausgabe mindestens einer unterschiedlichen Steuereinheit so eingestellt, dass die Steuereinheiten, welche die Signale für ein Eintreten in einen Steuermodus ausgeben, eingestellt werden, um Werte vorzugeben, die vor und nach einer Änderung der Wärmepumpenbetriebsmodi ein Kompressorsignal beibehalten. Auf diese Weise kann eine Summe von Ausgaben von Steuereinheiten, die eine Ausgabe für einen neuen Wärmepumpenbetriebsmodus bereitstellen, einer Summe von Ausgaben von Steuereinheiten entsprechen oder an sie angeglichen werden, welche die Signale für einen unterschiedlichen Wärmepumpenbetriebsmodus bereitstellen, sodass eine Drehzahl eines Wärmepumpenkompressors während eines Übergangs oder eines Wechsels von einem Wärmepumpenmodus zu einem nächsten Wärmepumpenmodus nicht wesentlich verändert wird.
Die vorliegende Beschreibung kann zahlreiche Vorteile bereitstellen. Der Ansatz kann insbesondere die Übergänge von einem Wärmepumpenmodus zu einem anderen verbessern. Außerdem kann der Ansatz die Lebensdauer einer Wärmepumpe verbessern. Des Weiteren kann der Ansatz unangenehme Geräusche in einem Fahrzeug verringern, die von der Wärmepumpe herrühren.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung entweder allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht verständlich.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Dies bedeutet aber nicht, dass entscheidende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands herausgehoben werden, da dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert wird, die nach der detaillierten Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, welche die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die hier beschriebenen Vorteile werden besser verständlich durch das Lesen eines Beispiels einer Ausführungsform, auf die hier als detaillierte Beschreibung Bezug genommen wird, entweder alleinstehend oder in Bezug auf die Zeichnungen, in denen:

1 ein schematisches Schaubild eines Fahrzeugs zeigt;
2 ein beispielhaftes Steuersystems einer Fahrzeugklimaanlage des Fahrzeugs aus 1 zeigt;
3 eine beispielhafte Fahrzeugantriebswelle des Fahrzeugs aus 1 zeigt;
4 ein beispielhaftes Blockschaubild einer Steuereinheit für eine Wärmepumpe zeigt;
5 eine beispielhafte simulierte Betriebssequenz eines Wärmepumpensystems eines Fahrzeugs gemäß dem Verfahren in 6 zeigt; und
6 ein Verfahren für das Betreiben eines Wärmepumpensystems zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das Betreiben einer Wärmepumpe eines Fahrzeugs und die Übergänge der Wärmepumpe zwischen ihren verschiedenen Betriebsmodi. Das Fahrzeug kann, wie in 1 gezeigt, ein Personenfahrzeug oder ein (nicht gezeigtes) Nutzfahrzeug sein. Das Fahrzeug umfasst ein Klimaanlagensteuersystem einschließlich einer Wärmepumpe, wie sie in 2 gezeigt wird. Das Klimaanlagensteuersystem kann einen Verbrennungsmotor umfassen, der Teil eines hybriden Antriebsstrangs ist, wie in 3 gezeigt wird. Die Wärmepumpe kann durch eine Steuereinheit betrieben werden, wie sie in dem Blockschaubild der 4 gezeigt wird. Die Wärmepumpe kann zwischen einem Heiz- und einem Kühlmodus oder umgekehrt wechseln, wie in der Betriebssequenz der 5 gezeigt wird. Die Wärmepumpe kann gemäß dem Verfahren aus 6 betrieben werden, um die Übergänge zwischen dem Heiz- und dem Kühlmodus zu erleichtern.
In 1 wird ein Fahrzeug 10 gezeigt, das einen Verbrennungsmotor 12, einen Elektromotor 14 und eine Speichereinheit für elektrische Energie 11 umfasst. Bei einem Beispiel kann das Fahrzeug allein über den Verbrennungsmotor 12, allein über den Elektromotor 14 oder sowohl über den Verbrennungsmotor 12 als auch den Elektromotor 14 angetrieben werden. Der Elektromotor 14 kann durch die Speichereinheit für elektrische Energie 11 mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Speichereinheit für elektrische Energie 11 kann auch über den Verbrennungsmotor 12 wieder aufgeladen werden, indem Energie an den Elektromotor 14 geliefert wird, und der Elektromotor die elektrische Energie an die Speichereinheit für elektrische Energie 11 ausgibt. Alternativ kann die Speichereinheit für elektrische Energie wieder aufgeladen werden, indem die kinetische Energie des Fahrzeugs durch den Elektromotor 14 während des Bremsens oder einer Bergabfahrt in elektrische Energie gewandelt wird. Die Speichereinheit für elektrische Energie 11 kann auch aus einem stationären Stromversorgungsnetz 17 über ein häusliches Ladesystem oder ein fernes Ladesystem (z.B. einer Ladestation) und eine elektrische Leitung 18 wieder aufgeladen werden. Bei einem Beispiel ist die Speichereinheit für elektrische Energie 11 eine Batterie. Alternativ kann die Speichereinheit für elektrische Energie 11 ein Kondensator oder eine andere Energiespeichereinheit sein.
In 2 wird jetzt ein beispielhaftes Heizsystem oder ein Klimaanlagensteuersystem 224 gezeigt. Vorrichtungen und Strömungskanäle oder Leitungen werden als durchgezogene Linien gezeigt. Elektrische Verbindungen werden als gestrichelte Linien gezeigt.
Das Fahrzeug 10 kann eine in 3 gezeigte Antriebswelle oder eine andere geeignete Antriebswelle umfassen, um das Fahrzeug 10 und/oder andere stromgetriebene Fahrzeugkomponenten anzutreiben. Das Fahrzeug 10 wird mit einem Verbrennungsmotor 12 gezeigt und es kann wahlweise mit einem (nicht gezeigten) Elektromotor verbunden werden. Der Verbrennungsmotor 12 kann Benzin, Diesel, Alkohol, Wasserstoff oder eine Kombination dieser Kraftstoffe verbrennen.
Das Fahrzeug 10 kann eine Fahrgastzelle oder eine Fahrgastkabine 220, eine Motorzelle 222 und ein Klimaanlagensteuersystem 224 umfassen. Die Fahrgastzelle 220 kann innerhalb des Fahrzeugs 10 liegen und sie kann einen oder mehrere Insassen aufnehmen. Ein Teil des Klimaanlagensteuersystems 224 kann in der Fahrgastzelle 220 angebracht sein.
Die Motorzelle 222 kann in der Nähe der Fahrgastzelle 220 angebracht sein. Eine oder mehrere Energiequellen wie zum Beispiel der Verbrennungsmotor 12 sowie ein Teil des Klimaanlagensteuersystems 224 können in der Motorzelle 222 angebracht sein. Die Motorzelle 222 kann durch eine Trennwand 226 von der Fahrgastzelle 220 isoliert sein. Das Klimaanlagensteuersystem 224 kann Luft in der Fahrgastzelle 220 zirkulieren lassen und/oder die Temperatur der in der Fahrgastzelle zirkulierenden Luft steuern oder verändern. Außerdem kann der Verbrennungsmotor 12 über das Klimaanlagensteuersystem 224 aufgeheizt werden, um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu verringern. Das Klimaanlagensteuersystem 224 kann ein Kühlungsteilsystem 230, ein Wärmepumpenteilsystem 232 und ein Belüftungsteilsystem 234 umfassen.
In dem Kühlungsteilsystem 230, das auch als Kühlkreislauf bezeichnet werden kann, kann ein Kühlmittel wie zum Beispiel Glykol zirkulieren, um den Verbrennungsmotor 12 abzukühlen. Zum Beispiel kann eine Abwärme, die durch den Verbrennungsmotor 12 erzeugt wird, wenn der Verbrennungsmotor läuft oder funktionsfähig ist, an das Kühlmittel übertragen werden und dann in einem Kühler 231 zirkulieren, um den Verbrennungsmotor 12 abzukühlen. Bei mindestens einem Beispiel kann das Kühlungsteilsystem 230 eine Kühlpumpe 240, einen Heizkörper 244 und einen zwischengeschalteten Wärmeübertrager 211 umfassen, der über Kanäle oder Leitungen wie zum Beispiel Rohre, Schläuche, Röhren oder ähnliche Elemente strömungstechnisch angeschlossen ist. Das Kühlungsteilsystem 230 umfasst den Kühler 231 zum Übertragen thermischer Energie an die Umgebungsluft, die das Fahrzeug 10 umgibt. Die Kühlpumpe 240 kann das Kühlmittel durch das Kühlungsteilsystem 230 zirkulieren lassen. Die Kühlpumpe 240 kann durch eine elektrische oder nicht elektrische Energiequelle angetrieben werden. Die Kühlpumpe 240 kann zum Beispiel über einen Riemen funktionsfähig mit einem Verbrennungsmotor 12 verbunden sein oder sie kann alternativ von einem elektrisch versorgten Motor angetrieben werden. Die Kühlpumpe 240 kann von dem Verbrennungsmotor 12 ein Kühlmittel empfangen und kann das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren lassen. Insbesondere wenn das Klimaanlagensteuersystem 224 in einem Heizmodus ist, kann das Kühlmittel von der Kühlpumpe 240 zu einem Ventil 250 und dem zwischengeschalteten Wärmeübertrager 211 geleitet werden und danach zu dem Heizkörper 244, bevor es zu dem Verbrennungsmotor 12 zurückkehrt, wie es durch die mit Pfeilen versehenen Linien dargestellt wird. Wenn der Verbrennungsmotor 12 einen höheren Pegel an thermischer Energie ausgibt, kann das Kühlmittel von der Pumpe 240 zum Kühler 231 fließen, bevor es über den Heizkörper 244 zu dem Verbrennungsmotor 12 zurückkehrt. Der Wärmesensor 237 des Heizkörpers stellt der Steuereinheit 212 die Heizkörpertemperatur bereit.
Der Heizkörper 244 kann thermische Energie von dem Kühlmittel an die Luft der Fahrgastzelle 220 übertragen. Der Heizkörper 244 kann in der Fahrgastzelle 220 in dem Belüftungsteilsystem 234 angebracht werden und kann eine geeignete Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann der Heizkörper 244 bei einem oder mehreren Beispielen eine Rippenplatten- oder eine Rippenrohrgestaltung aufweisen.
Das Wärmepumpenteilsystem 232 kann in verschiedenen Modi einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem Kühlmodus und einem Heizmodus betrieben werden. Außerdem kann das Wärmepumpenteilsystem eine Vielzahl von Kühlmittelkreisläufen umfassen, die von anderen Kühlmittelkreisläufen isoliert sein können. Das Wärmepumpenteilsystem 232 umfasst zum Beispiel einen ersten Kühlmittelkreislauf, der ein Ventil 270, ein Expansionsventil 274 und einen inneren Wärmeübertrager 276 umfasst. Das Wärmepumpenteilsystem umfasst einen zweiten Kühlmittelkreislauf, der ein Ventil 270 und einen Überbrückungskanal 285 umfasst. Bei weiteren Varianten kann das Wärmepumpenteilsystem 232 zusätzliche Kühlmittelkreisläufe umfassen, die zusätzliche Funktionalitäten bereitstellen. Auf diese Weise kann das Wärmepumpenteilsystem 232 eine Vielzahl von Kühlmittelkreisläufen umfassen, durch die ein Kühlmittel strömt.
In dem Kühlmodus kann in dem Wärmepumpenteilsystem 232 ein Wärmeübertragungsmedium zirkulieren, das als ein Kühlmittel bezeichnet werden kann, um thermische Energie vom Innenraum der Fahrgastzelle 220 auf die Außenseite der Fahrgastzelle 220 zu übertragen. Das Kühlmittel kann während des Kühlmodus durch innere Wärmeübertrager 276 strömen. Im Kühlmodus ist das erste Regelventil 271 in einem offenen Zustand, sodass ein erstes Expansionsventil 264 überbrückt wird. Das zweite Regelventil 270 leitet das Kühlmittel zum zweiten Expansionsventil 274, wodurch ein Fließen durch den Überbrückungskanal 285 verhindert wird.
Im Heizmodus kann das Wärmepumpenteilsystem 232 thermische Energie von einem äußeren Wärmeübertrager 266 zu dem zwischengeschalteten Wärmeübertrager 211 übertragen. Der zwischengeschaltete Wärmeübertrager kann ein Gas/Flüssig-Wärmeübertrager sein, der es erlaubt, das Wärme auf ein Kühlmittel übertragen wird, und das Kühlmittel kann die Fahrgastkabine über den Heizkörper 244 heizen. Im Heizmodus ist das erste Regelventil 271 geschlossen, sodass das erste Expansionsventil 264 das Kühlmittel expandiert, das zu dem äußeren Wärmeübertrager 266 fließt. Das zweite Regelventil 270 leitet das Kühlmittel zum Überbrückungskanal 285, wodurch ein Fließen durch den inneren Wärmeübertrager 276 verhindert wird.
Die Pumpe 260, die auch als Kompressor bezeichnet werden kann, kann das Kühlmittel mit Druck beaufschlagen und durch das Wärmepumpenteilsystem 232 zirkulieren lassen. Die Pumpe 260 kann durch eine elektrische oder nicht elektrische Energiequelle angetrieben werden. Die Pumpe 260 kann zum Beispiel funktionsfähig mit dem Verbrennungsmotor 12 verbunden sein oder sie kann von einem elektrisch versorgten Motor angetrieben werden. Die Pumpe 260 kann dem ersten Expansionsventil 264 und dem äußeren Wärmeübertrager 266 ein mit einem hohen Druck beaufschlagtes Kühlmittel bereitstellen, wenn das erste Regelventil 271 geschlossen ist. Der Kühlmitteldruck kann über einen Drucksensor 241 ermittelt werden. Das Kühlmittel kann das Expansionsventil 264 überbrücken, wenn das erste Regelventil 271 in einem offenen Zustand ist. Bei einigen Beispielen kann an dem Ausgang der Pumpe 260 ein Ölabscheider angebracht werden. Das Kühlmittel kann mithilfe einer Antriebskraft des Kompressors 260 in der Richtung der Pfeile 297 durch das Wärmepumpenteilsystem 232 fließen.
Die erste Expansionsvorrichtung 264 kann zwischen der Pumpe 260 und dem äußeren Wärmeübertrager 266 angebracht werden und in einer Strömungsverbindung mit beiden stehen. Die Temperatur des äußeren Wärmeübertragers 266 kann mithilfe eines Temperatursensors 239 gemessen werden und in die Steuereinheit 212 eingegeben werden. Die erste Expansionsvorrichtung 264 kann bereitgestellt werden, um den Druck des Kühlmittels zu ändern. Die erste Expansionsvorrichtung 264 kann zum Beispiel ein thermisches Expansionsventil (TXV) oder ein Ventil mit fester oder variabler Position sein, das gegebenenfalls extern gesteuert werden kann. Die erste Expansionsvorrichtung 264 kann den Druck des Kühlmittels verringern, das von der Pumpe 260 zu dem äußeren Wärmeübertrager 266 durch die erste Expansionsvorrichtung 264 strömt. Daher kann das mit einem hohen Druck beaufschlagte Kühlmittel, das von der Pumpe 266 empfangen wird, die erste Expansionsvorrichtung 264 mit einem niedrigeren Druck und im Heizmodus als eine Flüssigkeits- und Dampfmischung verlassen.
Der äußere Wärmeübertrager 266 kann auf der Außenseite der Fahrgastzelle 220 angebracht sein. In einem Kühlmodus oder in einem Zusammenhang mit einer Klimaanlage kann der äußere Wärmeübertrager 266 als ein Verflüssiger funktionieren und kann Wärme an die nähere Umgebung abgeben, um das Kühlmittel von einem Dampf in eine Flüssigkeit zu verflüssigen. In einem Heizmodus kann der äußere Wärmeübertrager 266 als ein Verdampfer funktionieren und kann Wärme von der näheren Umgebung auf das Kühlmittel übertragen, wodurch veranlasst wird, dass das Kühlmittel verdampft.
Das zweite Regelventil 270 kann zwischen dem äußeren Wärmeübertrager 266 und dem zweiten Expansionsventil 274 angebracht sein. Der Kanal zwischen dem zweiten Regelventil 270 und dem zweiten Expansionsventil 274 erlaubt, dass das Kühlmittel selektiv den inneren Wärmeübertrager 276 erreicht. Bei einem Beispiel ist das zweite Regelventil 270 ein Dreiwegeventil, das dem Kühlmittel selektiv erlaubt, zum zweiten Expansionsventil 274 oder zum Überbrückungskanal 285 zu fließen.
Der Sammelbehälter 272 kann als ein Tank zum Speichern von restlichem flüssigem Kühlmittel dienen, sodass der Pumpe 260 ein dampfförmiges Kühlmittel statt einem flüssigen Kühlmittel bereitgestellt werden kann. Der Sammelbehälter 272 kann ein Trockenmittel umfassen, das geringe Mengen von Wasserfeuchtigkeit aus dem Kühlmittel absorbiert.
Der innere Wärmeübertrager 276 kann in einer Strömungsverbindung mit der zweiten Expansionsvorrichtung 274 stehen. Der innere Wärmeübertrager 276 kann im Innenraum der Fahrgastzelle 220 angebracht sein. In einem Kühlmodus oder in einem Zusammenhang mit einer Klimaanlage kann der innere Wärmeübertrager 276 als ein Verdampfer funktionieren und kann Wärme von der Luft in der Fahrgastzelle 220 empfangen, um das Kühlmittel zu verdampfen. Das Kühlmittel, das den inneren Wärmeübertrager 276 verlässt, kann zu dem Sammelbehälter 272 geleitet werden. Im Heizmodus wird der innere Wärmeübertrager 276 überbrückt.
Das Belüftungsteilsystem 234 kann veranlassen, dass Luft in der Fahrgastzelle 220 des Fahrzeugs 10 zirkuliert. Das Belüftungsteilsystem 234 kann ein Gehäuse 290, ein Gebläse 292 und eine Temperaturklappe 294 aufweisen.
Das Gehäuse 290 kann die Komponenten des Belüftungsteilsystems 234 aufnehmen. In 2 wird das Gehäuse 290 so dargestellt, dass die internen Komponenten der Deutlichkeit halber sichtbar und nicht verborgen sind. Außerdem wird der Luftstrom durch das Gehäuse 290 und die internen Komponenten durch die mit Pfeilen versehenen Linien 277 dargestellt. Das Gehäuse 290 kann zumindest teilweise in der Fahrgastzelle 220 angebracht sein. Das Gehäuse 290 oder ein Teil davon können zum Beispiel unter einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 10 angebracht sein. Das Gehäuse 290 kann ein Luftansaugelement 200 aufweisen, das Luft von außerhalb des Fahrzeugs 10 und/oder dem Innenraum der Fahrgastzelle 220 empfangen kann. Das Luftansaugelement 200 kann zum Beispiel Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs 10 über einen Ansaugkanal, eine Leitung oder eine Öffnung empfangen, die an einer geeigneten Stelle wie zum Beispiel in der Nähe einer Motorhaube, einem Radkasten oder anderen Fahrzeugkarosserieteilen angebracht sind. Das Luftansaugelement 200 kann auch Luft allein oder mehr als eine vorbestimmte Menge (z.B. 75 %) aus dem Innenraum der Fahrgastzelle 220 empfangen und diese Luft durch das Belüftungsteilsystem 234 (z.B. in einem Umlaufmodus) wieder in Umlauf bringen. Ein oder mehrere Klappen oder Lüftungsschlitze können bereitgestellt werden, um zu erlauben oder zu verhindern, dass die Luft wieder in Umlauf gebracht wird.
Das Gebläse 292 kann in dem Gehäuse 290 angebracht sein. Das Gebläse 292, das auch Lüfter genannt werden kann, kann in der Nähe des Luftansaugelements 200 angebracht sein und kann als ein Radialgebläse konfiguriert sein, das veranlasst, dass die Luft durch das Belüftungsteilsystem 234 zirkuliert.
Die Temperaturklappe 294 kann zwischen dem inneren Wärmeübertrager 276 und dem Heizkörper 244 angebracht sein. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Temperaturklappe 294 nachgeschaltet zu dem inneren Wärmeübertrager 276 und vorgeschaltet zu dem Heizkörper 244 angebracht. Die Temperaturklappe 294 kann einen Luftstrom durch den Heizkörper 244 erlauben oder blockieren, um das Steuern der Lufttemperatur in der Fahrgastzelle 220 zu unterstützen. Die Temperaturklappe 294 kann zum Beispiel im Heizmodus einen Luftstrom durch den Heizkörper 244 erlauben, sodass Wärme von dem Kühlmittel auf die Luft übertragen wird, die durch den Heizkörper 244 strömt. Diese gewärmte Luft kann dann in einem Verteilerkanal für eine Verteilung an Kanäle und Lüftungsschlitze oder Ausgänge bereitgestellt werden, die in der Fahrgastzelle 220 angebracht sind. Die Temperaturklappe 294 kann zwischen einer Vielzahl von Positionen bewegt werden, um die Luft mit einer gewünschten Temperatur bereitzustellen. In 2 wird die Temperaturklappe 294 in einer vollständigen Heizposition gezeigt, bei welcher der Luftstrom durch den Heizkörper 244 geleitet wird.
Die Steuereinheit 212 umfasst ausführbare Befehle des Verfahrens aus 6, um die Ventile, Gebläse und Pumpen oder Kompressoren des in 2 gezeigten Systems zu betreiben. Die Steuereinheit 212 umfasst Eingänge 201 und Ausgänge 202, um Schnittstellen mit Vorrichtungen des Systems aus 2 zu bilden. Die Steuereinheit 212 umfasst auch eine zentrale Verarbeitungseinheit 205 und einen nichtflüchtigen Speicher 206 zum Ausführen des Verfahrens aus 6.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei einigen beispielhaften Systemen der Verbrennungsmotor 12 und der Heizkörper 244 nicht vorhanden sein müssen. Bei diesen Systemen kann der innere Wärmeübertrager 276 in einem Heizmodus als ein Verflüssiger betrieben werden und der äußere Wärmeübertrager 266 kann als ein Verdampfer betrieben werden. Dementsprechend kann der interne Wärmeübertrager 276 in dem Verfahren in 6 und dem Blockschaubild in 4 den Heizkörper 244 ersetzen.
3 zeigt jetzt ein Blockschaubild einer Fahrzeugantriebswelle 300 in dem Fahrzeug 10. Der Antriebswelle 300 kann durch den Verbrennungsmotor 12 angetrieben werden. Der Verbrennungsmotor 12 kann mit einem Motorstartsystem, das einen Anlasser 301 umfasst, oder über einen Elektromotor oder einen in die Antriebswelle integrierten Anlasser-Generator (Driveline Integrated Starter Generator, DISG) 14 gestartet werden. Außerdem kann der Verbrennungsmotor 12 ein Drehmoment mithilfe eines Drehmomentstellglieds 309 wie zum Beispiel einem Kraftstoffeinspritzer, einer Drosselklappe, einer Nockenwelle usw. erzeugen oder anpassen.
Ein vom Verbrennungsmotor ausgegebenes Drehmoment kann an eine Trennkupplung der Antriebswelle 304 übertragen werden. Die Trennkupplung der Antriebswelle verbindet und trennt die Antriebswelle 300 selektiv. Die Trennkupplung der Antriebswelle 304 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Die nachgeschaltete Seite der Trennkupplung der Antriebswelle 304 wird in einer mechanischen Verbindung mit der DISG -Eingangswelle 303 gezeigt.
Der DISG 14 kann betrieben werden, um ein Drehmoment für die Antriebswelle 300 bereitzustellen oder um das Drehmoment der Antriebswelle in elektrische Energie zu wandeln, die in einer Speichereinheit für elektrische Energie 11 gespeichert wird. Der DISG 14 hat eine Leistungsabgabe, die größer ist, als die des Anlassers 301. Außerdem treibt der DISG 14 die Antriebswelle 300 direkt an oder er wird direkt von der Antriebswelle 300 angetrieben. Es sind keine Riemen, Zahnräder oder Ketten vorhanden, die den DISG 14 mit der Antriebswelle 300 verbinden. Stattdessen dreht sich der DISG 14 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 300 und kann über die Welle 336 mit dem Getriebe 308 mechanisch verbunden werden. Die Speichereinheit für elektrische Energie 11 kann eine Batterie, ein Kondensator oder eine Induktivität sein. Die nachgeschaltete Seite des DISG 14 steht in einer mechanischen Verbindung mit dem Getriebe 308.
Das Automatikgetriebe 308 umfasst Schaltstufenkupplungen 333 (z.B. für die Schaltstufen 1 bis 6) zum Einstellen einer Getriebeübersetzung. Die Schaltstufenkupplungen 333 können selektiv eingekuppelt werden, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Die Drehmomentausgabe des Automatikgetriebes 308 kann seinerseits an die Räder 316 weitergegeben werden, um das Fahrzeug über eine Ausgangswelle 334 anzutreiben. Die Ausgangswelle 334 überträgt ein Drehmoment von dem Getriebe 308 auf die Räder 316. Das Automatikgetriebe 308 kann ein Eingangsantriebsdrehmoment an die Räder 316 übertragen.
Außerdem kann eine Reibungskraft auf die Räder 316 ausgeübt werden, indem die Radreibungsbremsen 318 angezogen werden. Bei einem Beispiel können die Radreibungsbremsen 318 als Reaktion darauf angezogen werden, dass der Fahrer mit seinem Fuß ein (nicht gezeigtes) Bremspedal betätigt. Bei anderen Beispielen kann die Steuereinheit 212 oder eine Steuereinheit, die mit der Steuereinheit 212 verbunden ist, die Radreibungsbremsen anziehen. Auf die gleiche Weise kann eine Reibungskraft auf die Räder 316 verringert werden, indem die Radreibungsbremsen 318 als Reaktion darauf gelöst werden, dass der Fahrer seinen Fuß von einem Bremspedal nimmt. Außerdem können die Fahrzeugbremsen über eine Steuereinheit 212 eine Reibungskraft als einen Teil einer automatischen Motorbremsprozedur auf die Räder 316 ausüben.
Die Steuereinheit 212 kann programmiert werden, um Eingaben von einem Verbrennungsmotor 12 zu empfangen, und kann dementsprechend eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors und/oder einen Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes, des DISG, der Kupplungen und/oder der Bremsen steuern. Als ein Beispiel kann eine Motordrehmomentausgabe geregelt werden, indem eine Kombination aus Zündzeitpunkt, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitpunkt und/oder Luftfüllung eingestellt wird, indem die Drosselklappenöffnung und/oder die Ventilzeitpunkte, der Ventilhub und der Verstärker für turboaufgeladene oder aufgeladene Verbrennungsmotoren gesteuert werden. In allen Fällen kann die Motorsteuerung zylinderweise ausgeführt werden, um die Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors zu steuern. Die Steuereinheit 212 kann auch die Drehmomentausgabe und die elektrische Energieerzeugung von dem DISG steuern, indem der zu und von den DISG-Wicklungen fließende Strom angepasst wird, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Steuereinheit 212 kann auch einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern ausführbarer Befehle des in 6 beschriebenen Verfahrens umfassen.
Auf diese Weise stellt das System der 1 bis 3 ein Fahrzeugsystem bereit, das umfasst: ein Wärmepumpensystem; und eine Steuereinheit, die ausführbare Befehle umfasst, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um ein stoßfreies Kompressorsignal (z.B. keine Signaländerung) bei einem Übergang zwischen zwei verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi bereitzustellen. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass das stoßfreie Kompressorsignal ein Signal ist, das auf einem gleichen Wert bleibt, wenn das Wärmepumpensystem zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi wechselt. Das Fahrzeugsystem umfasst außerdem ein Einstellen des Kompressorsignals als Reaktion auf eine Zeitdauer, die vergangen ist, seit dem Übergang zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass ein erster Modus der beiden verschiedenen Modi ein Heizmodus ist und dass ein zweiter Modus der beiden verschiedenen Modi ein Kühlmodus ist. Das Fahrzeugsystem umfasst außerdem zusätzliche ausführbare Befehle zum Umschalten des Wärmepumpensystems zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi. Bei einigen Beispielen umfasst das Fahrzeugsystem zusätzliche ausführbare Befehle zum Bereitstellen des stoßfreien Kompressorsignals aufgrund der Ausgabewerte von zwei verschiedenen PID-Steuereinheiten,
4 zeigt jetzt ein Blockschaubild einer beispielhaften Wärmepumpensteuereinheit. Befehle für eine Steuereinheit, wie sie in 4 beschrieben wird, können in dem System der 1 bis 3 als ausführbare Befehle enthalten sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind. Außerdem kann die in 4 dargestellte Steuereinheit zusammen mit dem Verfahren in 6 die in 5 dargestellte Sequenz bereitstellen.
Eine gewünschte Verdampfertemperatur für einen Kühlmodus einer beispielhaften Wärmepumpe, wie sie in 2 gezeigt wird, wird bei 402 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Die gewünschte Verdampfertemperatur kann aufgrund einer Eingabe eines Benutzers (Insassen) oder einer Steuereinheit in dem Speicher gespeichert werden. Die tatsächliche Verdampfertemperatur wird bei 404 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Die tatsächliche Verdampfertemperatur kann eine Temperatur der Verdampferrippen 276 sein, wie in 2 gezeigt wird. Die tatsächliche Verdampfertemperatur kann über einen Temperatursensor ermittelt werden. Die tatsächliche Verdampfertemperatur wird an dem Summierknoten 414, der einen Verdampfertemperaturfehler ausgibt, von der gewünschten Verdampfertemperatur subtrahiert. Der Verdampfertemperaturfehler wird in eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit (PID-Steuereinheit) 420 eingegeben, die als eine Verdampfertemperatursteuereinheit betrieben wird. Der Verdampfertemperaturfehler wird mithilfe von proportionalen, integralen und differenziellen Verstärkungen bearbeitet. Die PID-Steuereinheit summiert proportionale, integrale und differenzielle Größen und liefert das Ergebnis an einen Summierknoten 430.
Ein gewünschter Kühlmitteldruck für die in 2 gezeigte Wärmepumpe wird bei 406 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Der gewünschte Kühlmitteldruck kann empirisch ermittelt werden und in dem Speicher gespeichert werden. Der tatsächliche Kühlmitteldruck wird bei 408 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Der tatsächliche Kühlmitteldruck kann über einen in 2 gezeigten Drucksensor ermittelt werden. Der tatsächliche Kühlmitteldruck wird in dem Summierknoten 416, der einen Kühlmitteldruckfehler ausgibt, von dem gewünschten Kühlmitteldruck subtrahiert. Der Kühlmitteldruckfehler wird in eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit (PID-Steuereinheit) 422 eingegeben, die als eine Kühlmitteldrucksteuereinheit betrieben wird.
Der Kühlmitteldruckfehler wird mithilfe von proportionalen, integralen und differenziellen Verstärkungen bearbeitet (z.B. multipliziert). Die PID-Steuereinheit summiert proportionale, integrale und differenzielle Größen und liefert das Ergebnis an die Summierknoten 430 und 432.
Eine gewünschte Heizkörpertemperatur für das in 2 gezeigte Wärmepumpensystem wird bei 410 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Die gewünschte Heizkörpertemperatur kann empirisch ermittelt werden und in dem Speicher gespeichert werden. Die tatsächliche Heizkörpertemperatur wird bei 412 in die Steuereinheit 400 eingegeben. Die tatsächliche Heizkörpertemperatur kann über einen in 2 gezeigten Temperatursensor ermittelt werden. Die tatsächliche Heizkörpertemperatur wird in dem Summierknoten 418, der einen Heizkörpertemperaturfehler ausgibt, von der gewünschten Heizkörpertemperatur subtrahiert. Der Heizkörpertemperaturfehler wird in eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit (PID-Steuereinheit) 424 eingegeben, die als eine Heizkörpertemperatursteuereinheit betrieben wird. Der Heizkörpertemperaturfehler wird mithilfe von proportionalen, integralen und differenziellen Verstärkungen bearbeitet (z.B. multipliziert). Die PID-Steuereinheit summiert proportionale, integrale und differenzielle Größen und liefert das Ergebnis an einen Summierknoten 432.
Der Ausgang des Summierknotens 430 wird an einen Summierknoten 434 und einen Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444 geleitet. Der Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444 stellt auch eine Eingabe für den Summierknoten 434 bereit und die Ausgabe des Summierknotens 434 wird an einen Schalter 450 geliefert. Auf ähnliche Weise wird der Ausgang des Summierknotens 432 an einen Summierknoten 436 und den Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444 geleitet. Der Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444 stellt eine Ausgabe an den Summierknoten 436 bereit und die Ausgabe des Summierknotens 436 wird an den Schalter 450 geliefert. Ein Modusumschaltsystem 440 umfasst eine Logik zu Ermitteln, wann zwischen den Wärmepumpenbetriebsmodi wie zum Beispiel dem Heizmodus und dem Kühlmodus umgeschaltet werden muss. Das Modusumschaltsystem 440 kann als Reaktion auf eine Anforderung des Fahrers, auf die Umgebungs- oder Fahrgastzellenbedingungen oder als Reaktion auf eine automatische Anforderung einer Klimaanlagensteuerung wählen, ob vom Heizmodus zum Kühlmodus oder umgekehrt umgeschaltet wird. Wenn ein Fahrer zum Beispiel ein Anheben der Fahrgastzellentemperatur auf eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur wünscht, kann das Modusumschaltsystem 440 die Wärmepumpe veranlassen, von einem Kühlmodus auf einen Heizmodus zu wechseln. Außerdem kann das Modusumschaltsystem 440 als Reaktion darauf, dass ein Fahrer über eine Systemschnittstelle der Klimaanlagensteuerung einen Wechsel vom Kühlmodus zum Heizmodus spezifisch anfordert, die Wärmepumpe veranlassen, von einem Kühlmodus auf einen Heizmodus zu wechseln.
Der Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444, der ausführlicher in 6 beschrieben wird, stellt integrale Verstärkungen für die Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit, die Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit und die Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit ein. Der Algorithmus für einen stoßfreien Übergang ermittelt auch Vorkopplungsgrößen aufgrund einer Differenz der Ausgänge der Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit und der Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit. Das Signal der Vorkopplungsverdampfertemperatur wird an den Summierknoten 434 ausgegeben. Das Signal der Vorkopplungsheizkörpertemperatur wird an den Summierknoten 436 ausgegeben. Der Summierknoten 434 übergibt das Verdampfertemperatursignal an den Schalter 450 und der Summierknoten 436 übergibt das Heizkörpertemperatursignal an den Schalter 450.
Der Schalter 450 übergibt entweder das Verdampfertemperatursignal oder das Heizkörpertemperatursignal an den Kompressor, wobei das jeweils andere Signal nicht verwendet wird, um den Kompressor zu steuern. Die Kompressordrehzahl wird durch die Ausgabe des Schalters 450 gesteuert. Der Schalter 450 wird durch eine Eingabe von dem Modusumschaltsystem 440 betrieben. Wenn das Modusumschaltsystem 440 den Kühlmodus wählt, wird das Verdampfertemperatursignal durch den Schalter 450 an den Kompressor 452 übergeben. Wenn das Modusumschaltsystem 440 den Heizmodus wählt, wird das Heizkörpertemperatursignal durch den Schalter 450 an den Kompressor 452 übergeben.
Auf diese Weise übergibt die Steuereinheit 400 in einem Kühlmodus aufgrund einer gewünschten Verdampfertemperatur und einem gewünschten Kühlmitteldruck Steuersignale an den Kompressor 452. Die Steuereinheit 400 übergibt in einem Heizmodus auch aufgrund einer gewünschten Heizkörpertemperatur und dem gewünschten Kühlmitteldruck Steuersignale an den Kompressor 452. Die Vorkopplungsgrößen oder Steuersignale im Heiz- und im Kühlmodus beruhen auf einer Differenz zwischen der Ausgabe der Verdampfungs-PID-Steuereinheit und der Ausgabe der Heizkörper-PID-Steuereinheit. Die Vorkopplungsgrößen fallen exponentiell mit der Zeit ab, wenn eine Modusschaltung ausgeführt wird, wie in der Sequenz der 5 gezeigt wird. Die Signale werden an den Kompressor übergeben, um eine gewünschte Verdampfertemperatur oder eine gewünschte Heizkörpertemperatur bereitzustellen.
In 5 wird jetzt eine simulierte Sequenz für das Betreiben einer Fahrzeugwärmepumpe gemäß dem Verfahren aus 6 gezeigt. Die Sequenz kann durch das in den 1 bis 3 gezeigte System durchgeführt werden.
Die erste Kurve von oben in 5 stellt eine Kurve des Wärmepumpenmodus über der Zeit dar. Die Y-Achse stellt den Wärmepumpenmodus dar und die Wärmepumpe ist in einem Heizmodus, wenn die Linie sich in der Nähe des Y-Achsenpfeils befindet. Die Wärmepumpe ist in einem Kühlmodus, wenn die Linie sich in der Nähe der X-Achse befindet. Die X-Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite in 5 zur rechten Seite in 5 zu.
Die zweite Kurve von oben in 5 stellt eine Kurve von Kompressorsignalen im Heizmodus und im Kühlmodus über der Zeit dar. Die durchgezogene Linie 502 stellt das Kompressorsignal zum Kühlen dar (z.B. die Ausgabe des Summierknotens 434 in 4). Die gestrichelte Linie 504 stellt das Kompressorsignal zum Heizen dar (z.B. die Ausgabe des Summierknotens 436 in 4). Die Y-Achse stellt das Kompressorsignal zum Heizen oder zum Kühlen dar und die Kompressorsignale zum Heizen oder zum Kühlen nehmen in Richtung des Y-Achsenpfeils zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite in 5 zur rechten Seite in 5 zu.
Die dritte Kurve von oben in 5 stellt eine Kurve eines Vorkopplungskühlsignals (z.B. der Ausgabe des Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444, das in den Summierknoten 434 eingegeben wird) über der Zeit dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite in 5 zur rechten Seite in 5 zu.
Die vierte Kurve von oben in 5 stellt eine Kurve eines Vorkopplungsheizsignals (z.B. der Ausgabe des Algorithmus für einen stoßfreien Übergang 444, das in den Summierknoten 436 eingegeben wird) über der Zeit dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite in 5 zur rechten Seite in 5 zu.
Die fünfte Kurve von oben in 5 stellt eine Kurve des Kompressorsignals über der Zeit dar. Die Größe des Kompressorsignals nimmt in Richtung des Y-Achsenpfeils zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite in 5 zur rechten Seite in 5 zu. Das Kompressorsignal beruht auf dem Kühlsignal und auf dem Heizsignal.
Zum Zeitpunkt T0 ist die Wärmepumpe im Heizmodus und das Heizsignal ist auf einem niedrigen mittleren Niveau. Das Kühlsignal ist auf einem höheren Niveau aufgrund einer Kompressordrehzahl, um die tatsächliche Verdampfertemperatur auf eine gewünschte Verdampfertemperatur zu bringen. Die Vorkopplungskühl- und - heizsignale sind gleich null, da eine beträchtliche Zeitdauer vergangen ist, seit der Modus in den Heizmodus gewechselt ist. Das Kompressorsignal ist auf einem niedrigen mittleren Niveau, da es auf dem Heizsignal beruht.
Zum Zeitpunkt T1 wird der Wärmepumpenbetriebsmodus vom Heizmodus auf den Kühlmodus geändert, wie es in der Modusspur angezeigt wird. Der Modus kann als Reaktion auf eine Fahrereingabe oder als Reaktion auf die Umgebungs- und/oder die Innenraumbedingungen der Fahrgastzelle geändert werden. Das Kühlsignal ist eine Kombination aus einer exponentiellen Vorkopplungsgröße und der Verdampfertemperatur-PID-Steuergröße und sinkt von daher auf ein gleiches Niveau wie das Heizsignal und es beginnt exponentiell auf ein höheres Niveau anzusteigen. Die Ausgabe des Heizsignals nimmt als Reaktion auf die Heizkörpertemperatur ab. Das Vorkopplungskühlsignal, auf dem das Kühlsignal beruht, steigt auf ein Niveau an, das auf einer Differenz zwischen dem Heizsignal und dem Kühlsignal beruht. Das Vorkopplungskühlsignal nimmt danach als Reaktion auf die seit dem Moduswechsel vergangene Zeit exponentiell ab. Durch die Abnahme des Vorkopplungssignals beginnt das Kompressorsignal mit einem Signal, das gleichwertig mit dem Kompressorsignal vor dem Moduswechsel ist. Auf diese Weise stellt das Kompressorsignal einen stoßfreien Übergang bei der Steuerung zwischen dem Heiz- und dem Kühlmodus bereit. Das Kompressorsignal ist eine Kombination aus einer exponentiellen Vorkopplungsgröße und der PID-Steuergröße der Heizkörpertemperatur und steigt von daher, nachdem eine vorbestimmten Zeitdauer vergangen ist, exponentiell auf einen neuen konstanten Wert an. Das Vorkopplungsheizsignal bleibt auf einem Wert null.
Zum Zeitpunkt T2 wird der Wärmepumpenbetriebsmodus vom Kühlmodus zurück auf den Heizmodus geändert, wie es in der Modusspur angezeigt wird. Der Modus kann als Reaktion auf eine Fahrereingabe oder als Reaktion auf die Umgebungs- und/oder die Innenraumbedingungen der Fahrgastzelle geändert werden. Das Kühlsignal nimmt exponentiell um einen kleinen Betrag ab und pegelt sich auf einem konstanten niedrigeren Wert ein; das Kühlsignal kann jedoch weder allein exponentiell noch allein um einen kleinen Betrag abnehmen. Die Heizsignalausgabe steigt schrittweise an und danach beginnt sie exponentiell abzunehmen, da sie aus der exponentiellen Vorkopplungsgröße und Ausgabe der PID-Steuereinheit gebildet wird. Das Heizsignal nimmt zum Zeitpunkt des Modusübergangs auf ein Niveau des Kühlsignals zu, sodass sich die Kompressordrehzahl als Reaktion auf die Modusänderung nicht schrittweise ändert. Das Vorkopplungskühlsignal bleibt bei einem Wert null und das Vorkopplungsheizsignal steigt an und nimmt danach exponentiell ab. Das Kompressorsignal wird zum Zeitpunkt des Modusübergangs auf einem konstanten Wert gehalten und danach nimmt es ab oder es wird exponentiell verringert, nachdem der Modus vom Heizmodus zum Kühlmodus wechselt.
Auf diese Weise können die Signale von zwei verschiedenen Modi die Grundlage für ein Kompressorsignal sein, das als Reaktion auf einen Wechsel eines Wärmepumpenübergangs von einem Heizmodus zu einem Kühlmodus oder umgekehrt nicht sprungartig oder stufenweise geändert wird. Stattdessen wird das Kompressorsignal während einer Änderung des Wärmepumpenmodus auf einem Niveau beibehalten und danach nimmt es exponentiell zu oder ab, um die gewünschte Wärmepumpenausgabe bereitzustellen.
In 6 wird jetzt ein Verfahren für das Betreiben einer Wärmepumpe gezeigt. Das Verfahren der 6 kann auf das System der 1 bis 3 angewandt werden. Außerdem kann das Verfahren der 6 die in 5 dargestellte Betriebssequenz bereitstellen. Des Weiteren kann das Verfahren der 6 in Form ausführbarer Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuereinheit gespeichert werden.
In 602 ermittelt das Verfahren 600 einen Wärmepumpenbetriebsmodus. Der Wärmepumpenbetriebsmodus kann als Reaktion auf Fahrer- oder Insasseneingaben in ein Klimaanlagensteuersystem ermittelt werden. Ein Fahrer kann zum Beispiel einen Heizmodus anfordern, indem er auf einem Bedienfeld der Klimaanlage „Heizen“ auswählt. Alternativ kann das Verfahren 600 den Wärmepumpenbetriebsmodus aufgrund von Umgebungsbedingungen und den Bedingungen in der Fahrgastzelle auswählen. Das Verfahren 600 kann zum Beispiel die Wärmepumpe vom Kühlmodus auf den Heizmodus ändern, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als die gewünschte Fahrgastzellentemperatur. Das Verfahren 600 geht nach dem Auswählen des Wärmepumpenbetriebsmodus weiter zu 604.
In 604 beurteilt das Verfahren 600, ob eine Änderung des Wärmepumpenmodus angefordert wurde. Das Verfahren 600 kann als Reaktion auf eine Zustandsänderung eines Bits im Speicher beurteilen, dass eine Änderung des Wärmepumpenmodus angefordert wurde, und das Bit kann seinen Zustand von einem Wert „eins“ im Heizmodus auf einen Wert „null“ im Kühlmodus ändern. Wenn das Verfahren 600 beurteilt, dass ein Moduswechsel angefordert wurde, lautet die Antwort „Ja“ und das Verfahren 600 geht weiter zu 606. Andernfalls lautet die Antwort „Nein“ und das Verfahren 600 geht weiter zu 612.
In 606 stellt das Verfahren 600 einen Zeitgeber zurück, der die Zeit seit einem Übergang von einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus erfasst. Der Zeitgeber nimmt zum Beispiel die Zeit auf, die vergangen ist, seit die Wärmepumpe vom Heizmodus zum Kühlmodus oder umgekehrt gewechselt ist. Das Verfahren 600 beginnt Operationen durchzuführen, um in den Schritten 606 bis 610 einen stoßfreien Signalübergang zwischen dem Heiz- und dem Kühlmodus oder umgekehrt bereitzustellen. Ein stoßfreier Übergang ist eine Operation, welche nach einer Änderung des Wärmepumpenmodus das gleiche Kompressorsignal wie vor der Änderung des Wärmepumpenmodus bereitstellt. Das Kompressorsignal kann sich ändern, wenn der Zeitraum nach der Modusänderung länger wird, aber es wird während der tatsächlichen Änderung des Wärmepumpenmodus konstant gehalten. Durch das Beibehalten des Kompressorsignals während einer Änderung des Wärmepumpenmodus ist es möglich, die Wärmepumpenbetriebsmodi zu ändern, ohne eine bedeutende Änderung an dem Kompressorsignal zu verursachen, selbst wenn das System von einem Heizmodus auf einen Kühlmodus wechselt. Das Verfahren 600 geht nach dem Zurücksetzen des Zeitgebers weiter zu 608.
In 608 stellt das Verfahren 600 die entsprechenden PID-Integriereinheiten zurück und ermittelt eine Differenz zwischen den Signalen der PID-Steuereinheiten. Wenn zum Beispiel die Änderung des Wärmepumpenmodus eine Änderung von einem Heizmodus zu einem Kühlmodus ist, setzt das Verfahren 600 die Integriereinheiten der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit (z.B. die PID-Steuereinheit 2 in 4) und die Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit (z.B. die PID-Steuereinheit 3 in 4) zurück. Das Verfahren 600 ermittelt auch eine Differenz zwischen der Heizsignalausgabe, die auf einer gewünschten Heizkörpertemperatur (z.B. die Ausgabe des Summierknotens 430 in 4) beruht, und einer Kühlsignalausgabe, die auf einer gewünschten Verdampfertemperatur (z.B. der Ausgabe des Summierknotens 432 in 4) beruht. Das Verfahren 600 subtrahiert insbesondere den Kühlsignalwert von dem Heizsignalwert, um eine Differenz der Ausgaben der PID-Steuereinheiten zu ermitteln.
Wenn andererseits das Verfahren 600 den Wärmepumpenbetriebsmodus von einem Kühlmodus zu einem Heizmodus ändert, setzt das Verfahren 600 die Integriereinheiten der Kühlmittel-PID-Steuereinheit (z.B. die PID-Steuereinheit 2 in 4) und die Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit (z.B. die PID-Steuereinheit 1 in 4) auf null zurück. Das Verfahren 600 ermittelt auch eine Differenz zwischen der Heizsignalausgabe, die auf einer gewünschten Heizkörpertemperatur (z.B. die Ausgabe des Summierknotens 430 in 4) beruht, und einer Kühlsignalausgabe, die auf einer gewünschten Verdampfertemperatur (z.B. der Ausgabe des Summierknotens 432 in 4) beruht. Das Verfahren 600 subtrahiert insbesondere den Heizsignalwert von dem Kühlsignalwert, um eine Differenz der Ausgaben der PID-Steuereinheiten zu ermitteln. Das Verfahren 600 geht weiter zu 610, nachdem die entsprechenden Integriereinheiten zurückgesetzt wurden und die Differenz zwischen dem Heiz- und dem Kühlsignal ermittelt wurde.
In 610 ermittelt das Verfahren 600 als Reaktion auf die Anforderung einer Änderung des Wärmepumpenmodus neue Größen für den Vorkopplungskühlmodus und den Vorkopplungsheizmodus oder neue Signalwerte und Verstärkungswerte für die Integriereinheiten. Wenn der Wärmepumpenmodus von Heizen zu Kühlen geändert wird, ermittelt das Verfahren 600 das Vorkopplungskühlsignal, welches der Wert e hoch eine vorbestimmte Konstante -Ke1 multipliziert mit der Zeit ist, und das Ergebnis wird multipliziert mit dem Kühlsignalwert minus dem Heizsignalwert (z.B. Kühl_VK = (PID_EVAP - PID_HCT) * exp(-Ke1 * Zeit), wobei Kühl_VK das Vorkopplungskühlsignal ist, PID_EVAP die Ausgabe des Summierknotens 430 ist, PID_HCT die Ausgabe des Summierknotens 432 ist, Zeit die Zeitdauer ist, die seit dem Übergang des Wärmepumpenmodus vergangen ist, exp die Konstante e (z.B. 2,718) darstellt und Ke1 eine vorbestimmte Verstärkung ist). Die Verstärkung der Integriereinheit der Verdampfer-PID-Steuereinheit ist Integral_Gain1 = Ki1 * (1 - exp(-Ke1 * Zeit)), wobei Integral_Gain1 die Verstärkung der Verdampferintegriereinheit ist, Ki1 eine vorbestimmte Verstärkung der Integriereinheit ist, exp die Konstante e ist und Zeit die Zeitdauer ist, die seit dem Übergang des Wärmepumpenmodus vergangen ist. Die Verstärkung der Kühlmittelintegriereinheit ist gegeben durch Integral_Gain2 = Ki2*(1 - exp(-Ke1 * Zeit)), wobei Ki2 eine vorbestimmte Verstärkung ist und die verbleibenden Größen die gleichen sind, die oben beschrieben wurden.
Wenn der Wärmepumpenmodus von Kühlen zu Heizen geändert wird, ermittelt das Verfahren 600 das Vorkopplungsheizsignal, welches der Wert e hoch eine vorbestimmte Konstante -Ke2 multipliziert mit der Zeit ist, und das Ergebnis wird multipliziert mit dem Heizsignalwert minus dem Kühlsignalwert (z.B. Heiz_VK = (PID_HCT - PID_EVAP) * exp(-Ke2 * Zeit), wobei Heiz_VK das Vorkopplungsheizsignal ist, PID_EVAP die Ausgabe des Summierknotens 430 ist, PID_HCT die Ausgabe des Summierknotens 432 ist, Zeit die Zeitdauer ist, die seit dem Übergang des Wärmepumpenmodus vergangen ist und Ke2 eine vorbestimmte Verstärkung ist). Die Verstärkung der Integriereinheit der Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit ist Integral_Gain3 = Ki3 * (1 - exp(-Ke2 * Zeit)), wobei Integral_Gain3 die Verstärkung der Heizkörpertemperaturintegriereinheit ist, Ki3 eine vorbestimmte Verstärkung ist, Ki2 eine vorbestimmte Verstärkung der Integriereinheit ist, exp der Wert e ist und Zeit die Zeitdauer ist, die seit dem Übergang des Wärmepumpenmodus vergangen ist. Die Verstärkung der Kühlmittelintegriereinheit ist gegeben durch Integral_Gain2 = Ki2 * (1 - exp(-Ke2 * Zeit)), wobei die Größen die gleichen sind, die oben beschrieben wurden. Das Verfahren 600 geht nach dem Ermitteln der Verstärkungen der Integriereinheiten und der Vorkopplungswerte weiter zu 612.
In 612 beurteilt das Verfahren 600, ob das Verfahren 600 in einem Heizmodus ist. Bei einem Beispiel beurteilt das Verfahren 600 aufgrund eines in dem Speicher gespeicherten Bits, dass die Wärmepumpe in einem Heizmodus ist. Wenn das Bit zum Beispiel einen Wert von „eins“ aufweist, lautet die Antwort „Ja“ und das Verfahren 600 geht weiter zu 618. Andernfalls lautet die Antwort „Nein“ und das Verfahren 600 geht weiter zu 614.
In 618 übergibt das Verfahren 600 einen Heizkörpertemperaturfehler an die Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit (z.B. 424 in 4). Das Verfahren 600 übergibt einen Kühlmitteldruckfehler an die Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit (z.B. 422 in 4). Das Verfahren 600 addiert die Ausgaben der Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit und der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit, wie in 432 der 4 gezeigt wird. Das Verfahren 600 geht weiter zu 620, nachdem die Ausgaben der PID-Steuereinheiten zusammen addiert wurden.
In 620 addiert das Verfahren 600 die Summe der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit und der Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit zu dem Vorkopplungssignal des Heizmodus, das in 610 ermittelt wurde, wie in 436 der 4 gezeigt wird. Das Vorkopplungssignal des Heizmodus wird von dem Algorithmus für einen stoßfreien Übergang ausgegeben, wie in 606 bis 610 beschrieben wird.
In 622 gibt das Verfahren 600 das Kompressorsignal aus. Das Kompressorsignal kann die Summe der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit, der Heizkörpertemperatur-PID-Steuereinheit und des Vorkopplungssignals des Heizmodus sein, das in 610 ermittelt wurde, wenn sich die Wärmepumpe im Heizmodus befindet. Alternativ kann das Kompressorsignal die Summe der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit, der Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit und des Vorkopplungssignals des Kühlmodus sein, das in 610 ermittelt wurde, wenn sich die Wärmepumpe im Kühlmodus befindet. Das Kompressorsignal wirkt auf den Kompressor, um die Kompressordrehzahl zu erhöhen, zu verringern oder beizubehalten.
In 614 übergibt das Verfahren 600 einen Verdampfertemperaturfehler an die Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit (z.B. 420 in 4). Das Verfahren 600 übergibt einen Kühlmitteldruckfehler an die Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit (z.B. 422 in 4). Das Verfahren 600 addiert auch die Ausgaben der Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit und der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit, wie in 430 der 4 gezeigt wird. Das Verfahren 600 geht weiter zu 616, nachdem die Ausgaben der PID-Steuereinheiten zusammen addiert wurden.
In 616 addiert das Verfahren 600 die Summe der Kühlmitteldruck-PID-Steuereinheit und der Verdampfertemperatur-PID-Steuereinheit zu dem Vorkopplungssignal des Kühlmodus, das in 610 ermittelt wurde, wie in 434 der 4 gezeigt wird. Das Vorkopplungssignal des Kühlmodus wird von dem Algorithmus für einen stoßfreien Übergang ausgegeben, wie in 606 bis 610 beschrieben wird.
Auf diese Weise kann ein Kompressorsignal der Wärmepumpe während einer Änderung des Wärmepumpenmodus auf einem konstanten Wert gehalten werden, sodass die Kompressordrehzahl der Wärmepumpe während einer Änderung des Wärmepumpenmodus nicht unnötig zwischen verschiedenen Steuerwerten bewegt wird. Das Kompressorsignal der Wärmepumpe kann sich ändern, wenn die Zeit von einem Zeitpunkt der Modusänderung voranschreitet, sodass das Kompressorsignal auf ein Signal konvergiert, das eine gewünschte Verdampfertemperatur oder eine gewünschte Heizkörpertemperatur bereitstellt. Durch ein Eliminieren oder Verringern von Änderungen an dem Kompressorsignal der Wärmepumpe während Änderungen des Wärmepumpenmodus kann es möglich sein, die Lebensdauer des Kompressors zu verlängern und die Möglichkeit eines Verschleißes der Wärmepumpe zu verringern.
Das Verfahren in 6 kann für ein Wärmepumpenverfahren bereitgestellt werden, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des Kompressors, eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und Anweisen des Kompressors, eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen. Das Verfahren umfasst, dass der erste Wärmepumpenbetriebsmodus ein Kühlmodus ist und dass der zweite Wärmepumpenbetriebsmodus ein Heizmodus ist. Das Verfahren umfasst außerdem in dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus ein Addieren eines Vorkopplungskühlsignals zu der Ausgabe der Verdampfertemperatursteuereinheit. Das Verfahren umfasst außerdem in dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus ein Addieren eines Vorkopplungsheizsignals zu der Ausgabe der Heizkörpertemperatursteuereinheit.
Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren außerdem ein Einstellen der Verstärkungen der Integriereinheiten als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus. Das Verfahren umfasst außerdem ein Zurücksetzen einer Ausgabe der Integriereinheiten auf null als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus. Das Verfahren umfasst außerdem ein Umschalten eines Anweisens des Kompressors, die gewünschte Verdampfertemperatur bereitzustellen, auf ein Anweisen des Kompressors, die gewünschte Heizkörpertemperatur bereitzustellen, als Reaktion auf eine Anforderung, einen Wärmepumpenbetriebsmodus zu wechseln.
Das Verfahren in 6 stellt auch ein Wärmepumpenverfahren bereit, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Kompressorsignals, indem eine Summe einer Ausgabe einer ersten Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit (PID-Steuereinheit) und einer Ausgabe einer zweiten PID-Steuereinheit aufgrund einer Differenz zwischen der Summe der Ausgabe der ersten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit und einer Summe einer Ausgabe einer dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit eingestellt wird; und Betreiben eines Kompressors als Reaktion auf das Kompressorsignal. Das Verfahren umfasst, dass die erste PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund einer Verdampfertemperatur ausgibt, dass die zweite PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund eines Kühlmitteldrucks ausgibt und dass die dritte PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund einer Heizkörpertemperatur ausgibt.
Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren außerdem ein Einstellen der Summe der ersten PID-Steuereinheit und der zweiten PID-Steuereinheit aufgrund einer exponentiell abnehmenden zeitabhängigen Größe. Das Verfahren umfasst außerdem ein Einstellen auf null der zweiten PID-Steuereinheit und der dritten PID-Steuereinheit als Reaktion eines Übergangs auf einen Kühlmodus der Wärmepumpe, wobei das Kompressorsignal bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst außerdem ein Einstellen der Integralverstärkungen der ersten PID-Steuereinheit und der zweiten PID-Steuereinheit als Reaktion eines Übergangs auf einen Kühlmodus der Wärmepumpe. Das Verfahren umfasst außerdem ein Bereitstellen des Kompressorsignals, indem eine Summe der Ausgabe der dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit aufgrund eines Vorkopplungsheizsignals eingestellt wird. Das Verfahren umfasst außerdem ein Bereitstellen des Kompressorsignals, indem die Summe der Ausgabe der dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit mit einer exponentiell abnehmenden Größe multipliziert wird.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen von Verbrennungsmotoren und/oder Fahrzeugen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und - routinen können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem einschließlich der Steuereinheit in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und der weiteren Verbrennungsmotorausstattung ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Verfahren können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte Prozesse, unterbrechungsgesteuerte Prozesse, Mehrprozessorbetrieb, Nebenläufigkeit und Ähnliche darstellen. Von daher können zahlreiche der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden, oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, aber sie wurde der Einfachheit halber zur Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der speziellen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Außerdem können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen durch einen Code anschaulich dargestellt werden, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem des Verbrennungsmotors programmiert wird, wobei die beschriebenen Aktionen durchgeführt werden, indem die Befehle in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Verbrennungsmotorausstattung in Kombination mit der elektronischen Steuereinheit umfasst.
Dies schließt die Beschreibung ab. Das Lesen wird den Fachmann auf den Gedanken vieler Veränderungen und Variationen bringen, ohne sich dadurch von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Beschreibung zu entfernen.
Es wird ferner beschrieben:

A. Verfahren für eine Wärmepumpe, umfassend:
- Anweisen eines Kompressors, eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und
- Anweisen des Kompressors, eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit und auf eine Ausgabe der Kühlmitteldrucksteuereinheit in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen.
B. Verfahren nach A, wobei der erste Wärmepumpenbetriebsmodus ein Kühlmodus ist und wobei der zweite Wärmepumpenbetriebsmodus ein Heizmodus ist.
C. Verfahren nach A, das außerdem ein Addieren eines Vorkopplungskühlsignals zu der Ausgabe der Verdampfertemperatursteuereinheit in dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.
D. Verfahren nach A, das außerdem ein Addieren eines Vorkopplungsheizsignals zu der Ausgabe der Heizkörpertemperatursteuereinheit in dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.
E. Verfahren nach A, das außerdem ein Einstellen der Verstärkungen der Integriereinheiten als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.
F. Verfahren nach A, das außerdem ein Zurücksetzen einer Ausgabe der Integriereinheiten auf null als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.
G. Verfahren nach A, das außerdem, als Reaktion auf eine Anforderung einen Wärmepumpenbetriebsmodus zu wechseln, ein Umschalten eines Anweisens des Kompressors, die gewünschte Verdampfertemperatur bereitzustellen, auf ein Anweisen des Kompressors umfasst, die gewünschte Heizkörpertemperatur bereitzustellen.
H. Verfahren für eine Wärmepumpe, umfassend:
- Bereitstellen eines Kompressorsignals, indem eine Summe einer Ausgabe einer ersten Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit (PID-Steuereinheit) und einer Ausgabe einer zweiten PID-Steuereinheit aufgrund einer Differenz zwischen der Summe der Ausgabe der ersten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit und einer Summe einer Ausgabe einer dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit eingestellt wird; und
- Betreiben eines Kompressors als Reaktion auf das Kompressorsignal.
I. Verfahren nach H, wobei die erste PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund einer Verdampfertemperatur ausgibt, wobei die zweite PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund eines Kühlmitteldrucks ausgibt und wobei die dritte PID-Steuereinheit ein Signal aufgrund einer Heizkörpertemperatur ausgibt.
J. Verfahren nach H, das außerdem ein Einstellen der Summe der ersten PID-Steuereinheit und der zweiten PID-Steuereinheit aufgrund einer exponentiell abnehmenden zeitabhängigen Größe umfasst.
K. Verfahren nach H, das außerdem ein Einstellen auf null der zweiten PID-Steuereinheit und der dritten PID-Steuereinheit als Reaktion eines Übergangs auf einen Kühlmodus der Wärmepumpe umfasst, wobei das Kompressorsignal bereitgestellt wird.
L. Verfahren nach K, das außerdem ein Einstellen der Verstärkungen der ersten PID-Steuereinheit und der zweiten PID-Steuereinheit als Reaktion eines Übergangs auf einen Kühlmodus der Wärmepumpe umfasst.
M. Verfahren nach H, das außerdem ein Bereitstellen des Kompressorsignals über ein Einstellen einer Summe der Ausgabe der dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit aufgrund eines Vorkopplungsheizsignals umfasst.
N. Verfahren nach M, das außerdem ein Bereitstellen des Kompressorsignals umfasst, indem die Summe der Ausgabe der dritten PID-Steuereinheit und der Ausgabe der zweiten PID-Steuereinheit mit einer exponentiell abnehmenden Größe multipliziert wird.
O. Fahrzeugsystem, umfassend:
- ein Wärmepumpensystem, und
- eine Steuereinheit, die ausführbare Befehle umfasst, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um ein stoßfreies Kompressorsignal für einen Übergang zwischen zwei verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi bereitzustellen.
P. Fahrzeugsystem nach O, wobei das stoßfreie Kompressorsignal ein Signal ist, das auf einem gleichen Wert bleibt, wenn das Wärmepumpensystem zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi wechselt.
Q. Fahrzeugsystem nach P, das außerdem ein Einstellen des Kompressorsignals als Reaktion auf eine Zeitdauer umfasst, die vergangen ist, seit dem Übergang zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi.
R. Fahrzeugsystem nach Q, wobei ein erster Modus der beiden verschiedenen Modi ein Heizmodus ist und wobei ein zweiter Modus der beiden verschiedenen Modi ein Kühlmodus ist.
S. Fahrzeugsystem nach O, das außerdem zusätzliche ausführbare Befehle zum Umschalten des Wärmepumpensystems zwischen den beiden verschiedenen Wärmepumpenbetriebsmodi umfasst.
T. Fahrzeugsystem nach O, das außerdem zusätzliche ausführbare Befehle zum Bereitstellen des stoßfreien Kompressorsignals aufgrund der Ausgabewerte von zwei verschiedenen PID-Steuereinheiten umfasst.

Claims

Verfahren (600) für eine Wärmepumpe, umfassend: Anweisen (622) eines Kompressors (452), eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit (420) und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; Anweisen des Kompressors (452), eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit (424) und auf eine Ausgabe der Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und Einstellen (610) der Verstärkungen der Integriereinheiten als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei der erste Wärmepumpenbetriebsmodus ein Kühlmodus ist und wobei der zweite Wärmepumpenbetriebsmodus ein Heizmodus ist.
Verfahren (600) für eine Wärmepumpe, umfassend: Anweisen (622) eines Kompressors (452), eine gewünschte Verdampfertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Verdampfertemperatursteuereinheit (420) und auf eine Ausgabe einer Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und Anweisen des Kompressors (452), eine gewünschte Heizkörpertemperatur als Reaktion auf eine Ausgabe einer Heizkörpertemperatursteuereinheit (424) und auf eine Ausgabe der Kühlmitteldrucksteuereinheit (422) in einem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus bereitzustellen; und Zurücksetzen (608) einer Ausgabe der Integriereinheiten auf null als Reaktion auf einen Übergang von dem ersten Wärmepumpenbetriebsmodus zu dem zweiten Wärmepumpenbetriebsmodus umfasst.