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ERFINDUNGSGEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Steuern der Drehzahl eines Verdichters in einem HVAC-System eines Fahrzeugs. Insbesondere bezieht sich diese Offenbarung auf das Steuern der Drehzahl des Verdichters auf Basis des Drucks des Kältemittels, das in den Verdichter gelangt und/oder ihn verlässt.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Heizungs-, Lüftungs- und Klima-(Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC-)Systeme gibt es seit Jahrzehnten in Fahrzeugen. In typischen HVAC-Systemen ist ein Verdichter durch einen Riemen oder Ähnliches mit einer Verbrennungsmotorkurbelwelle verbunden, so dass der Verdichter mit dem Verbrennungsmotor rotiert. Das Rotieren des Verdichters komprimiert und zirkuliert Kältemittel oder ein anderes Fluid durch das ganze HVAC-System. In konventionellen Nicht-Hybrid-Fahrzeugen nur mit Verbrennungsmotor hängt die Drehzahl des Verdichters von der Drehzahl der Kurbelwelle ab.
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HVAC-Systeme haben sich mit der entsprechenden Popularität von Hybridelektrofahrzeugen (HEVs) oder Batterieelektrofahrzeugen (BEVs) weiterentwickelt. In solchen Fahrzeugen kann ein separater Verdichtermotor (von einer Batterie bespeist) den Verdichter betreiben. Dies ermöglicht es, dass der Verdichter bei steuerbaren, variierenden Drehzahlen und von den verschiedenen Antriebsstrangkomponenten, wie zum Beispiel der Kurbelwelle, vollständig getrennt betrieben wird.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Heizungs-, Lüftungs-, Klima-(HVAC-)System für ein Fahrzeug bereitgestellt. Zusammen mit einem Verdichter sind ein Einlass, um dem Verdichter Kältemittel bereitzustellen, und ein Auslass, um Kältemittel aus dem Verdichter abzuleiten, enthalten. Wenigstens eine Steuerung ist dazu programmiert, die Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu begrenzen, dass ein Verhältnis des Auslassdrucks zum Einlassdruck einen variablen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet.
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Der Druckverhältnisschwellenwert kann sich auf Basis der Umgebungstemperatur ändern.
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Der Druckverhältnisschwellenwert kann sich erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur verringert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine Hochspannungsbatterie, einen Elektromotor, der elektrisch mit der Batterie gekoppelt ist, und einen Verdichter eines HVAC-Systems. Der Verdichter ist dazu ausgelegt, vom Elektromotor angetrieben zu werden, und enthält einen Auslass, um Kältemittel daraus abzuleiten. Wenigstens eine Steuerung ist dazu programmiert, die Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu begrenzen, dass ein Auslassdruck einen variablen Druckschwellenwert überschreitet.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Verdichters in einem HVAC-System eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, eine Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu ändern, dass ein Verhältnis des Auslassdrucks zum Einlassdruck des Verdichters einen variablen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verdichter mit variabler Drehzahl in einem HVAC-System gemäß einer Ausführungsform; und
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2 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Algorithmus, der durch eine Steuerung umgesetzt wird, um den Verdichter des HVAC-Systems gemäß einer Ausführungsform zu steuern.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um Details spezieller Komponenten zu zeigen. Die hier offenbarten, spezifischen strukturellen und funktionalen Details sollen daher nicht als beschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind. Wie Durchschnittsfachleute verstehen werden, können verschiedene, mit Bezug auf jede der Figuren veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für spezielle Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
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Mit Bezug auf 1 wird ein Elektrofahrzeug 10, wie zum Beispiel ein Batterieelektrofahrzeug (BEV), gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen veranschaulicht. 1 stellt lediglich eine Art BEV-Architektur dar und soll nicht einschränkend sein. Die vorliegende Offenbarung kann auf irgendein geeignetes BEV angewandt werden. Zusätzlich kann diese Offenbarung in anderen Ausführungsformen auf andere Fahrzeugarchitekturen angewandt werden, wie zum Beispiel auf ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) oder andere Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), bei denen auch ein Verbrennungsmotor als eine Antriebsquelle für das Fahrzeug fungieren kann.
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Das Fahrzeug 10 oder BEV ist ein Vollelektrofahrzeug, das durch elektrische Leistung angetrieben wird, wie zum Beispiel von einem Elektromotor 12, und ohne Unterstützung eines Motors mit innerer Verbrennung. Der Elektromotor 12 nimmt elektrische Leistung auf und stellt mechanische Ausgangsrotationsleistung bereit. Der Elektromotor 12 ist mit einem Getriebegehäuse 14 zum Einstellen des Ausgangsmoments und der Drehzahl des Elektromotors 12 durch ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis verbunden. Das Getriebegehäuse 14 ist mit einem Satz Antriebsräder 16 durch eine Abtriebswelle 18 verbunden. Andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 enthalten mehrere Elektromotoren zum Antreiben des Fahrzeugs 10, wie zum Beispiel einen Elektromotor an jedem Rad 16 (nicht dargestellt). Der Elektromotor 12 kann auch als ein Generator zum Umwandeln von mechanischer Leistung in elektrische Leistung, zum Beispiel durch Bremsenergierückgewinnung, funktionieren. Ein Hochspannungsbus 20 verbindet den Elektromotor 12 elektrisch mit einem Energiespeichersystem 22 über einen Wechselrichter 24.
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Das Energiespeichersystem 22 enthält gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eine Hauptbatterie 26 und ein Batterieenergie-Steuermodul (BECM) 28. Die Hauptbatterie 26 ist eine Hochspannungs-(HV-)Batterie oder Traktionsbatterie, die elektrische Leistung zum Betreiben des Elektromotors 12 abgeben kann. Die Hauptbatterie 26 ist ein Batteriesatz, der aus einem oder mehreren Batteriemodulen besteht (nicht dargestellt). Jedes Batteriemodul kann eine Batteriezelle oder mehrere Batteriezellen umfassen. Die Batteriezellen werden unter Verwendung eines Flüssig-Kühlmittelsystems, eines Luft-Kühlmittelsystems oder eines anderen, im Fachgebiet bekannten Kühlmittelverfahrens beheizt und/oder gekühlt. Das BECM 28 fungiert als eine Steuerung für die Hauptbatterie 26 und weist die Batterie an, dem Elektromotor 12 elektrische Leistung bereitzustellen, wenn sie benötigt wird. In Ausführungsformen, bei denen das Fahrzeug ein HEV ist, kann ein Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) mit einem Generator (nicht dargestellt) gekoppelt sein, der elektrische Energie aus der Rotation des Verbrennungsmotors erzeugt und die Energie in der Hauptbatterie 26 speichert. Diese erzeugte Energie kann dann verwendet werden, um den Elektromotor 12 zu versorgen.
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Der Elektromotor 12, das Getriebegehäuse 14, der Wechselrichter 24 und ein Getriebesteuermodul (TCM, Transmission Control Module) 32 werden gemeinsam als ein Getriebe 34 bezeichnet. Eine Fahrzeugsteuereinheit (VCU, Vehicle Control Unit) oder Fahrzeugsteuerung 36 kommuniziert mit dem Getriebe 34, um die Funktion des Getriebes 34 mit anderen Fahrzeugsystemen zu koordinieren. Die Steuerung 36, das BECM 28 und das TCM 32 werden als separate Steuermodule veranschaulicht. Das Steuerungssystem für das Fahrzeug 10 kann irgendeine Anzahl von Steuerungen enthalten und kann in eine einzelne Steuerung integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle Steuerungen können über ein Controller Area Network (CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Das Steuerungssystem kann dazu ausgelegt sein, den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Getriebes 34 und der Batterie 26 unter irgendeiner Anzahl unterschiedlicher Bedingungen ebenso wie das Heizungs-, Lüftungs-, Klima-(HVAC-)System 50 zu steuern, das nachstehend weiter erörtert wird. Diese Steuerungen und möglicherweise andere Steuerungen im Fahrzeug können gemeinsam als wenigstens eine Steuerung bezeichnet werden.
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Das TCM 32 ist dazu ausgelegt, spezifische Komponenten im Getriebe 34 zu steuern, wie zum Beispiel den Elektromotor 12 und/oder den Wechselrichter 24. Die Fahrzeugsteuerung 36 überwacht die Temperatur des Elektromotors 12 und empfängt eine Drosselklappenanforderung (oder gewünschte Anforderung von Elektromotordrehmoment) vom Fahrer. Unter Verwendung dieser Informationen stellt die Fahrzeugsteuerung 36 dem TCM 32 eine Anforderung von Elektromotordrehmoment bereit. Das TCM 32 und der Wechselrichter 24 wandeln die Gleichstrom-Spannungsversorgung von der Hauptbatterie 26 als Reaktion auf die Anforderung von Elektromotordrehmoment in Signale um, die zum Steuern des Elektromotors 12 verwendet werden.
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Die Fahrzeugsteuerung 36 stellt dem Fahrer Informationen über eine Nutzerschnittstelle (nicht dargestellt) bereit. Zur Nutzerschnittstelle können Merkmale zählen, die es einem Nutzer gestatten, Anforderungen oder gewünschte Betriebs- oder Ladeparameter des Fahrzeugs oder andere Fahrzeugbetriebsparameter in die Steuerung 36 einzugeben. Die Nutzerschnittstelle kann eine Touchscreen-Schnittstelle, eine drahtlose Verbindung zu einer Remote-Station, wie zum Beispiel einer mobilen Einrichtung oder einem Computer, oder andere Eingabeschnittstellen enthalten, wie sie im Fachgebiet bekannt sind. Die Fahrzeugsteuerung 36 stellt Ausgaben zur Nutzerschnittstelle bereit, wie zum Beispiel einen Elektromotorstatus oder einen Ladepegelstatus, die dem Nutzer optisch übermittelt werden können.
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Die Nutzerschnittstelle kann auch vom Nutzer verwendet werden, um das HVAC-System 50 zu steuern. Zum Beispiel kann der Nutzer eine gewünschte Innenraumtemperatur unter Verwendung der Nutzerschnittstelle eingeben. Alternativ kann die Steuerung 36 ein Wahrscheinlichkeits- oder anderes Logikmodul enthalten, das die Fahrgewohnheiten eines Nutzers bestimmt, einschließlich der Präferenzen für das gewünschte Innenraumklima, nebst anderen Fahrgewohnheiten, wie zum Beispiel Tourenlängen, Tourenbahnen, Abfahrzeiten usw. Die Präferenzen des Nutzers für das gewünschte Innenraumklima können an die Fahrzeugsteuerung 36 übermittelt werden, die das HVAC-System 50 entsprechend steuert, um die Präferenzen des Nutzers zu erfüllen.
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Das HVAC-System 50 enthält ein Klimaregelungssystem, das zum Beheizen und Kühlen des Fahrzeuginnenraums ebenso wie verschiedener Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel der Batterie 26, verwendet werden kann. Das HVAC-System 50 enthält einen Verdichter 52, einen Kondensator 54, eine Beschränkungseinrichtung 56 und einen Verdampfer 58, die alle in Reihe verbunden sind, um Kältemittel durch einen hermetisch abgedichteten Kühlkreislauf zu zirkulieren. Der Verdichter 52 wird von einem Elektromotor 60 mit variabler Drehzahl angesteuert und komprimiert Kältemittel, um seinen Druck zu erhöhen. Der Verdichter 52 und der Elektromotor 60 werden als zwei separate Einheiten gezeigt, sie können jedoch auch eine einzelne Einheit sein, um Wellendichtungs-Kältemittelleckage auszuschließen und den Einbau zu verbessern. Der Verdichter 52 und sein Elektromotor 60 können gemeinsam und einfach als ein Verdichter bezeichnet werden. Das Kältemittel strömt vom Verdichter 52 zum Kondensator 54, wo das Kältemittel Wärme abführt und kondensiert. Ein Lüfter 55 kann genutzt werden, um Luft über den Kondensator laufen zu lassen, um bei der Wärmeabfuhr und der Kondensation zu helfen. Das flüssige Hochdruck-Kältemittel dehnt sich dann aus, wenn es durch die Beschränkungseinrichtung 56 läuft und zum Verdampfer 58 strömt. Das kalte Kältemittel im Verdampfer 58 führt Wärme aus der Luft, die durch den Verdampfer läuft, mit dem Kältemittel aus dem Verdampfer ab, das als ein Gas oder ein Zwei-Phasen-Fluid zurück zum Verdichter 52 strömt, damit der Umlauf wiederholt wird. Ein motorbetriebenes Gebläse 62 kann betrieben werden, um Frischluft über den Verdampfer 58 zu ziehen und die gekühlte Luft in den Innenraum zu senden, um die Temperatur des Innenraums zu verringern.
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Wie vorher beschrieben worden ist, ist der Verdichter 52 ein elektrischer Verdichter, der von seinem eigenen Elektromotor 60 angetrieben wird, der von der Batterie 26 versorgt wird. Diese Anordnung ist in einem BEV oder HEV zu bevorzugen, so dass der Verdichter unabhängig vom Verbrennungsmotorbetrieb gesteuert werden kann. Mit anderen Worten: Die Verdichterdrehzahl kann unabhängig durch den Elektromotor 60 gesteuert werden und hängt nicht von der Verbrennungsmotordrehzahl ab. Eine Verdichtermotorsteuerung 66 kann dazu programmiert sein, den Betrieb des Verdichters 52 und des Elektromotors 60 zu steuern, und sie kann für Anweisungen auch mit der Hauptfahrzeugsteuerung 36 gekoppelt sein.
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Absicherung gegen Funktionsunfähigkeit des Verdichters 52 und/oder seines Elektromotors 60 erfolgt typischerweise durch Überwachen der Kältemittelausströmtemperatur des Verdichters und/oder der Temperaturgrenzwerte des Verdichters 52. Weil es schwierig ist, die Temperatur des Kältemittels an sich im Verdichter zu beobachten, können allerdings weitere Gelegenheiten für Bedingungen der Funktionsunfähigkeit des Verdichters 52 vorhanden sein.
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Der Verdichter 52 kann bei niedrigen Umgebungstemperaturbedingungen arbeiten, die einen niedrigen Verdichteransaugdruck bereitstellen, dennoch kann der Verdichter weiter in der Nähe der Ausströmdruckgrenzwerte arbeiten. Dies kann sowohl zu hohen Druckverhältnissen (Verdichterausströmdruck zu Verdichteransaugdruck) führen als auch zu niedrigen Kältemittelmassenstromraten. Wenn diese Durchflussraten aufgrund hoher Druckverhältnisse und niedriger Ansaugtemperaturen niedrig genug fallen, ist es entscheidend, dass die Ölzirkulation im Verdichter nicht zu gering wird oder stoppt. Dies könnte zu minimalem Kühlen im Sammelgehäuse des Verdichters oder zu Überhitzen führen. Andere Sensoren im HVAC-System können diese örtliche hohe Sammelgehäusetemperatur wegen ihrer dem Verdichtersammelgehäuse nachgelagerten Position nicht korrekt detektieren.
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Daher wird gemäß Ausführungsformen dieser Offenbarung eine Steuerungsstrategie für den optimalen Betrieb des Verdichters und/oder seines Elektromotors bereitgestellt. Die Steuerungsstrategie überwacht den Druck und kann entsprechend die Betriebsdrehzahl des Verdichters verändern.
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In einer in 1 veranschaulichten Ausführungsform kann das HVAC-System 50 einen Niederdrucksensor 68 enthalten, der dazu ausgelegt ist, Signale an die Steuerung 66 oder 36 zu senden, die den Ansaugdruck oder den Einlassdruck des Kältemittels am Einlass des Verdichters 52 angeben. Gleichermaßen kann ein Hochdrucksensor 70 bereitgestellt werden und dazu ausgelegt sein, Signale an die Steuerung 66 oder 36 zu senden, die den Ausströmdruck oder Auslassdruck des Kältemittels am Auslass des Verdichters 52 angeben. Die Steuerung kann dann ein Druckverhältnis bestimmen, das der Ausströmdruck zum Ansaugdruck ist. Dieses Druckverhältnis kann mit der Umgebungstemperatur verglichen werden, wie sie vom Umgebungstemperatursensor 72 angegeben wird, um anzugeben, wann das System wahrscheinlich in einem unerwünschten Bereich arbeitet. Falls das System in einem unerwünschten Bereich arbeitet, kann die Steuerung 66 eine Reduzierung der Drehzahl des Verdichters 52 anweisen. Mit anderen Worten: Die Steuerung 66 kann die Betriebsdrehzahl des Verdichters 52 als Reaktion darauf reduzieren oder begrenzen, dass das Druckverhältnis einen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet, der auf Basis der Umgebungstemperatur variiert. Diese Reduzierung der Verdichterdrehzahl setzt das Druckverhältnis unter ein maximal zulässiges Druckverhältnis herab, das für die Umgebungstemperatur spezifisch ist.
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Die nachstehende Tabelle 1 veranschaulicht eine Ausführungsform der maximal zulässigen Ausström-Ansaug-Druckverhältnisse (Max_P_ratio) für verschiedene jeweilige Umgebungstemperaturen. Diese maximalen Druckverhältnisse können Schwellenwerte sein, die, wenn sie überschritten werden, unerwünschte Betriebsparameter des Verdichters angeben. Wenn sich die Umgebungstemperatur verringert, ist ein erhöhtes maximal zulässiges Druckverhältnis zulässig, um erhöhte Betriebsdruckverhältnisse bei niedrigen Temperaturen zu berücksichtigen. Wenn die Steuerung bestimmt, dass das maximal zulässige Druckverhältnis für eine gegebene Umgebungstemperatur erreicht worden ist, kann die Steuerung
66 die Betriebsdrehzahl des Verdichters
52 reduzieren, um das Ausström-Ansaug-Druckverhältnis zu reduzieren. Die Steuerung kann die Betriebsdrehzahl des Verdichters reduzieren oder begrenzen, um das tatsächliche Ausström-Ansaug-Druckverhältnis unter oder gleich dem maximal zulässigen Ausström-Ansaug-Druckverhältnis zu halten.
| Max_P_ratio |
| Umgebungstemperatur [C] | –20 | –10 | 0 | 10 | 20 | 30 |
| Max. Ausström-Ansaug-Druckverhältnis | 17 | 15 | 12 | 10 | 10 | 10 |
Tabelle 1
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Falls im HVAC-System entweder kein Niederdrucksensor
68 vorhanden ist oder dieser nicht funktionsfähig ist, kann der Ausströmdruck, wie er vom Hochdrucksensor
70 bestimmt wird, verwendet werden, um zu schätzen, ob das Druckverhältnis unerwünscht ist. Eine kalibrierbare Lookup-Tabelle kann verschiedene maximal zulässige Ausströmdrücke (Max_P_Disch) für jeweilige Umgebungstemperaturen enthalten. Diese maximalen Ausströmdrücke können Schwellenwerte sein, die, wenn sie überschritten werden, unerwünschte Betriebsparameter des Verdichters angeben. Wenn sich die Umgebungstemperatur verringert, verringert sich auch der zulässige Verdichterausströmdruck. Wenn die Steuerung bestimmt, dass der maximal zulässige Ausströmdruck für eine gegebene Umgebungstemperatur erreicht worden ist, kann die Steuerung
66 die Betriebsdrehzahl des Verdichters
52 reduzieren, um das Ausström-Ansaug-Druckverhältnis zu reduzieren. Die Steuerung kann die Betriebsdrehzahl des Verdichters reduzieren oder begrenzen, um den tatsächlichen Ausströmdruck unter oder gleich dem maximal zulässigen Ausströmdruck zu halten. Beispiele für maximale Ausströmdrücke, die für gegebene Umgebungstemperaturen zulässig sind, werden nachstehend in Tabelle 2 gezeigt.
| Max_P_Disch |
| Umgebungstemperatur [C] | –20 | –10 | 0 | 10 | 20 | 30 |
| Max. Ausströmdruck [kPa] | 1700 | 2000 | 2200 | 2300 | 2400 | 2400 |
Tabelle 2
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In 2 wird ein Flussdiagramm bereitgestellt, um einen beispielhaften Algorithmus 100 zu veranschaulichen, der von wenigstens einer der Steuerungen im Fahrzeug zum Steuern des Verdichters ausgeführt wird.
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Bei 102 wird eine Anfangsabfrage durchgeführt, ob im HVAC-System ein Ansaug- oder Einlassdrucksensor verfügbar und funktionsfähig ist. Ein Beispiel für solch einen Einlassdrucksensor ist der Niederdrucksensor 68 aus 1. Diese Abfrage kann in dem Fall vermieden werden, in dem das Fahrzeug kein Einlassdrucksystem enthält, und der Algorithmus kann mit 114 weitergeführt werden. Falls der Einlassdrucksensor verfügbar und funktionsfähig ist, wird der Algorithmus mit 104 weitergeführt. Bei 104 wird ein maximal zulässiges Druckverhältnis (Max_P_ratio) berechnet. Wie oben beschrieben wird, stellt dieses Verhältnis das Verhältnis von Ausströmdruck zum Ansaugdruck des Kältemittels durch den Verdichter dar. Das maximal zulässige Druckverhältnis ist eine Funktion der Umgebungstemperatur, wie in Bezug auf Tabelle 1 oben gezeigt und beschrieben wird.
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Bei 106 vergleicht die Steuerung das aktuelle Verdichterbetriebsdruckverhältnis (Compressor_P_ratio) mit dem maximalen Druckverhältnis. Falls das aktuelle Verdichterdruckverhältnis das maximal zulässige Druckverhältnis überschreitet, weist die Steuerung den Verdichter (oder seinen zugehörigen Elektromotor) bei 108 an, die Betriebsdrehzahl zu reduzieren. Der Algorithmus springt bei 110 zurück, was ermöglicht, dass das Druckverhältnis erneut analysiert wird. Die Steuerung kann die Verdichterbetriebsdrehzahl weiter reduzieren, bis das aktuelle Verdichterdruckverhältnis das maximal zulässige Druckverhältnis nicht mehr überschreitet. Wenn dies geschieht, betreibt die Steuerung die standardmäßige Verdichterdrehzahl-Steuerlogik bei 112 und nimmt den normalen Betrieb mit variabler Drehzahl wieder auf.
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Falls die Steuerung bei 102 bestimmt, dass der Einlassdrucksensor nicht mehr korrekt funktioniert, oder falls das Fahrzeug ohne Einlassdrucksensor bereitgestellt wird, dann fährt der Algorithmus mit 114 fort. Bei 114 wird der maximal zulässige Ausströmdruck (Max_P_discharge) anstelle des Ausström-Ansaug-Druckverhältnisses genutzt. Dieser maximale Ausströmdruck ist ebenfalls eine Funktion der Umgebungstemperatur, wie in Bezug auf Tabelle 2 oben gezeigt und beschrieben wird.
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Die Steuerung nutzt diesen variablen maximalen Ausströmdruck bei 116. Bei 116 vergleicht die Steuerung den aktuellen Verdichterausströmdruck mit dem maximal zulässigen Ausströmdruck. Falls der aktuelle Verdichterausströmdruck den maximal zulässigen Ausströmdruck überschreitet, wird die Betriebsdrehzahl des Verdichters (oder seines zugehörigen Elektromotors) bei 108 reduziert. Die Reduzierung der Drehzahl kann fortgesetzt werden, wenn der Algorithmus zurückspringt und wiederholt wird, bis der aktuelle Ausströmdruck den maximal zulässigen Ausströmdruck nicht mehr überschreitet. Falls der maximale Ausströmdruck bei 116 nicht überschritten wird, dann wird bei 112 die standardmäßige Verdichterdrehzahl-Steuerlogik umgesetzt.
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Es versteht sich, dass die oben genannten Bezüge auf Druckverhältnisse in Form von Absolutdruck als Beispiele gegeben sind. Allerdings können diese ohne weiteres in Relativdruck umgewandelt werden, abhängig von den Systemanforderungen, wie Fachleute wissen.
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Es versteht sich ebenfalls, dass die oben genannten Tabellen kalibrierbar sind. Die tatsächlichen Verhältniszahlen oder Schwellenwerte können kalibriert werden, um den Bedürfnissen jedes speziellen Fahrzeugs zu entsprechen. Zum Beispiel können die tatsächlichen Verhältnisse und Schwellenwerte auf Basis der speziellen Fähigkeiten des Verdichters, der zur Verwendung im Fahrzeug ausgewählt worden ist, ebenfalls entsprechend variieren. Die Tabellen sind lediglich beispielhaft.
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Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zur Ausgabe an ein verarbeitendes Bauelement, an eine Steuerung oder an einen Computer geeignet sein bzw. von diesen umgesetzt werden, wobei diese irgendeine vorhandene programmierbare elektronische Steuerungseinheit oder eine dedizierte elektronische Steuerungseinheit enthalten können. Analog können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausführbar sind, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien dauerhaft gespeichert werden, wie zum Beispiel auf ROM-Einrichtungen, bzw. Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien veränderlich gespeichert werden, wie zum Beispiel auf Floppydisks, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen im Ganzen oder in Teilen unter Verwendung von geeigneten Hardware-Komponenten umgesetzt werden, wie zum Beispiel von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardware-Komponenten oder -Einrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten.
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Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche erfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen können, wie vorher beschrieben wurde, kombiniert werden, so dass sie weitere Ausführungsformen der Erfindung bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein könnten, dass sie Vorteile gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer erwünschter Kenngrößen bereitstellen bzw. diesen vorzuziehen sind, verstehen Durchschnittsfachleute, dass Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Kenngrößen eingegangen werden können, um verlangte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebensdauerkosten, Absatzfähigkeit, Erscheinungsbild, Montage, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. zählen, sind aber nicht darauf beschränkt. Von daher liegen, in dem Ausmaß, in dem Ausführungsformen hinsichtlich eines oder mehrerer Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen bzw. als Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, diese Ausführungsformen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für jeweilige Anwendungen erwünscht sein.
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Es wird ferner beschrieben:
- A. HVAC-System in einem Fahrzeug, das Folgendes umfasst:
einen Verdichter;
einen Einlass, um dem Verdichter Kältemittel bereitzustellen;
einen Auslass, um Kältemittel aus dem Verdichter abzuleiten; und
wenigstens eine Steuerung, die dazu programmiert ist, die Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu begrenzen, dass ein Verhältnis des Auslassdrucks zum Einlassdruck einen variablen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet.
- B. HVAC-System nach A, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, der mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckverhältnisschwellenwert auf Basis der Umgebungstemperatur zu variieren.
- C. HVAC-System nach A, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, der mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckverhältnisschwellenwert zu erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur verringert.
- D. HVAC-System nach A, das weiterhin einen Einlassdrucksensor, der im Einlass angeordnet ist, und einen Auslassdrucksensor, der im Auslass angeordnet ist, umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, als Reaktion auf einen Signalverlust vom Einlassdrucksensor die Betriebsdrehzahl des Verdichters zu begrenzen, während der Auslassdruck einen Druckschwellenwert überschreitet.
- E. HVAC-System nach D, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, der mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckschwellenwert auf Basis der Umgebungstemperatur zu variieren.
- F. HVAC-System nach D, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, der mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckschwellenwert zu erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
- G. HVAC-System nach A, wobei das Begrenzen der Betriebsdrehzahl beinhaltet, die Betriebsdrehzahl zu reduzieren.
- H. HVAC-System nach G, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, die Betriebsdrehzahl zu reduzieren, bis das Verhältnis den variablen Druckverhältnisschwellenwert nicht mehr überschreitet.
- I. HVAC-System nach A, wobei der Verdichter von einem Elektromotor angesteuert wird, der elektrisch mit einer Hochspannungsbatterie im Fahrzeug gekoppelt ist.
- J. Fahrzeug, das Folgendes umfasst:
eine Hochspannungsbatterie;
einen Elektromotor, der elektrisch mit der Hochspannungsbatterie gekoppelt ist;
einen Verdichter in einem HVAC-System, der dazu ausgelegt ist, vom Elektromotor angetrieben zu werden, wobei der Verdichter einen Auslass enthält, um Kältemittel daraus abzuleiten; und
wenigstens eine Steuerung, die dazu programmiert ist, die Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu begrenzen, dass ein Auslassdruck einen variablen Druckschwellenwert überschreitet.
- K. Fahrzeug nach J, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckschwellenwert auf Basis der Umgebungstemperatur zu variieren.
- L. Fahrzeug nach J, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckschwellenwert zu erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
- M. Fahrzeug nach J, wobei das Begrenzen der Betriebsdrehzahl beinhaltet, die Betriebsdrehzahl zu reduzieren.
- N. Fahrzeug nach J, das weiterhin einen Einlass zum Bereitstellen von Kältemittel für den Verdichter, einen Einlassdrucksensor, der im Einlass angeordnet ist, und einen Auslassdrucksensor, der im Auslass angeordnet ist, umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, die Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu begrenzen, dass ein Verhältnis von Auslassdruck zu Einlassdruck einen variablen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet.
- O. Fahrzeug nach N, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckverhältnisschwellenwert auf Basis der Umgebungstemperatur zu variieren.
- P. Fahrzeug nach N, das weiterhin einen Umgebungstemperatursensor umfasst, wobei die wenigstens eine Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den Druckverhältnisschwellenwert zu erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur verringert.
- Q. Verfahren zum Steuern eines Verdichters in einem HVAC-System eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
eine Betriebsdrehzahl des Verdichters als Reaktion darauf zu variieren, dass ein Verhältnis von Auslassdruck zu Einlassdruck des Verdichters einen variablen Druckverhältnisschwellenwert überschreitet.
- R. Verfahren nach Q, das weiterhin umfasst, den Druckverhältnisschwellenwert auf Basis der Umgebungstemperatur zu variieren.
- S. Verfahren nach R, das weiterhin umfasst, den Druckverhältnisschwellenwert zu reduzieren, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
- T. Verfahren nach Q, wobei das Variieren der Betriebsdrehzahl beinhaltet, die Betriebsdrehzahl zu reduzieren.
