DE102017213973B4 - Method for operating a refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit having a cooling and heating function - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (1) eines Fahrzeugs mit einem eine Kühl- und Heizfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1.1), bei dem- ein Strömungszweig (1.2) mit einem Kältemittelverdichter (2) und einem stromabwärts nachgeschalteten Hochdruck-Wärmeübertrager (3) von einem Kältemittel durchströmt wird,- ein Expansionsorgan (AE1, AE2) dem Hochdruck-Wärmeübertrager (3) stromabwärts nachgeschaltet wird,- die Heizfunktion realisiert wird, indem mit der Abwärme des Kältemittelverdichters (2) ein in den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zugeführter Zuluftstrom (L1) mittels des Hochdruck-Wärmeübertragers beheizt wird, und folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:a) Starten und Hochlaufen des Kältemittelverdichters (2), ausgehend von einer Minimaldrehzahl bis zu einer Anfangsdrehzahl,b) Bestimmen einer Regeldifferenz (R) zwischen einem Sollwert und einem Istwert einer Ausblastemperatur (T) des Zuluftstroms (L1),c) Bestimmen der Drehzahl (n) des Kältemittelverdichters (2), und entwederc1) Schließen des Expansionsorgans (AE1, AE2) um einen vorgegebenen Wert, wenn bei einer dem maximalen Drehzahlwert (n) entsprechenden Drehzahl (n) des Kältemittelverdichters (2) der Niederdruck (p) auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs (1.1) größer als ein minimaler Niederdruckwert (p) ist, oderc2) Erhöhen der Drehzahl (n) des Kältemittelverdichters (2) bei einer Drehzahl (n) des Kältemittelverdichters (2) kleiner als der maximale Drehzahlwert (n) und Öffnen des Expansionsorgans (AE1, AE2) um einen vorgegebenen Wert, wenn der Niederdruck (p) den minimalen Niederdruckwert (p) erreicht, undd) Wiederholen der Verfahrensschritte b und c bis der Istwert der Ausblastemperatur (T) den Sollwert erreicht hat oder der Niederdruck (p) auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs (1.1) den minimalen Niederdruckwert (p) erreicht hat.Method for operating a refrigeration system (1) of a vehicle with a refrigerant circuit (1.1) having a cooling and heating function, in which a flow branch (1.2) with a refrigerant compressor (2) and a downstream high-pressure heat exchanger (3) from a refrigerant is flowed through, - an expansion device (AE1, AE2) is connected downstream of the high-pressure heat exchanger (3), - the heating function is realized by using the waste heat from the refrigerant compressor (2) to supply air to the vehicle interior of the vehicle (L1) using the High-pressure heat exchanger is heated, and the following process steps are carried out: a) Starting and starting up the refrigerant compressor (2), starting from a minimum speed up to an initial speed, b) determining a control difference (R) between a setpoint and an actual value of a blow-out temperature (T ) the supply air flow (L1), c) determining the speed (n) of the refrigerant compressor (2), and either c1) closing the expansion device (AE1, AE2) by a predetermined value if, at a speed (n) of the refrigerant compressor (2) corresponding to the maximum speed value (n), the low pressure (p) on the low pressure side of the refrigerant circuit (1.1) is greater than is a minimum low pressure value (p), or c2) increase the speed (n) of the refrigerant compressor (2) at a speed (n) of the refrigerant compressor (2) less than the maximum speed value (n) and open the expansion device (AE1, AE2) by a predetermined value when the low pressure (p) reaches the minimum low pressure value (p), andd) repeating process steps b and c until the actual value of the blow-out temperature (T) has reached the desired value or the low pressure (p) on the low pressure side of the refrigerant circuit ( 1.1) has reached the minimum low pressure value (p).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelkreislauf mit einer Kühl- und Heizfunktion.The invention relates to a method for operating a refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit with a cooling and heating function.
Es sind Kälteanlagen für Fahrzeuge mit Kühl- und Heizfunktion bekannt, deren Kältemittelkreislauf einen als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten indirekten Kondensator aufweist, der im Wärmebetrieb über einen kondensatorseitigen Kühlmittelkreislauf und dem dort stromabwärts integrierten Heizungswärmeübertrager die Zuluft des Fahrzeuginnenraums erwärmt. Elektrifizierte Fahrzeuge benötigen neben mindestens einem Innenraumverdampfer einen separaten Kühlmittelkreislauf zur Konditionierung und Temperierung des in der Regel als Hochvoltbatterie realisierten Energiespeichers. Ein solcher Kühlmittelkreislauf kann mittels eines Wärmeübertragers mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt werden, wobei ein solcher Wärmeübertrager seinerseits ebenfalls als Verdampfer zum Kühlen eines Luftstromes bzw. als sogenannter Chiller zum Kühlen von Wasser ausgebildet ist. Alternativ kann die Kühlung eines Energiespeichers bzw. sonstiger Hochvoltbauteile auch über Direktverdampfung von Kältemittel im Bauteil erfolgen.Refrigeration systems for vehicles with a cooling and heating function are known, the refrigerant circuit of which has an indirect condenser designed as a refrigerant-coolant heat exchanger, which heats the supply air of the vehicle interior via a condenser-side coolant circuit and the heating heat exchanger integrated downstream there. In addition to at least one interior evaporator, electrified vehicles require a separate coolant circuit for conditioning and temperature control of the energy store, which is generally implemented as a high-voltage battery. Such a coolant circuit can be coupled to the refrigerant circuit by means of a heat exchanger, such a heat exchanger in turn also being designed as an evaporator for cooling an air stream or as a so-called chiller for cooling water. Alternatively, the cooling of an energy store or other high-voltage components can also take place via direct evaporation of refrigerant in the component.
Auch der Einsatz des Kältemittelkreislaufs einer Fahrzeugklimaanlage in einem Wärmepumpenbetrieb zum Aufheizen der Fahrgastzelle ist bekannt. In seiner Verschaltung bzw. Funktion als Wärmepumpe ist der Kältemittelkreislauf in der Lage, einen Luft- oder auch Wasserstrom bzw. Kühlmittelstrom zu erwärmen und diese Wärme direkt oder indirekt an die Luft der Fahrgastzelle abzugeben. Bekannte Wärmepumpensysteme mit bspw. R1234yf oder auch R744 als Kältemittel greifen in der Regel auf eine bis maximal zwei Wärmequellen zurück. Jede zusätzlich eingebundene Wärmequelle gestaltet das Systemdesign etwas komplexer bzw. erfordert zusätzliche Steuer- und Regelorgane, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu realisieren.The use of the refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system in a heat pump operation to heat up the passenger compartment is also known. In its connection or function as a heat pump, the refrigerant circuit is able to heat an air or water flow or coolant flow and emit this heat directly or indirectly to the air in the passenger cell. Known heat pump systems with, for example, R1234yf or R744 as a refrigerant generally use one to a maximum of two heat sources. Each additionally integrated heat source makes the system design somewhat more complex or requires additional control and regulating elements in order to achieve correct operation.
Bei der Nutzung der Umgebungsluft als Wärmequelle kann es je nach Feuchtegehalt der Luft früher oder später zu einer Vereisung des Wärmepumpenverdampfers kommen. Bei einer Wasserwärmepumpe mit Kühlwasser als Wärmequelle muss bei nicht erfolgter Kühlmittelvorkonditionierung abgewartet werden, bis die elektrischen Komponenten Abwärme erzeugt haben und das Kühlmittel, also das Kühlwasser diese Abwärme der elektrischen Komponenten aufgenommen hat, um die Wasserwärmepumpe effektiv in Betrieb setzen zu können. Mit diesen Wärmequellen ist es daher oftmals gerade in einer Kaltstartphase eines Fahrzeuges nicht möglich, ausreichend oder bei Bedarf eine maximale Heizleistung alleine über die Funktionalität „Wärmepumpe“ bereitzustellen.If the ambient air is used as a heat source, depending on the moisture content of the air, the heat pump evaporator may freeze sooner or later. In the case of a water heat pump with cooling water as the heat source, if the coolant has not been preconditioned, you must wait until the electrical components have generated waste heat and the coolant, i.e. the cooling water, has absorbed this waste heat from the electrical components in order to be able to effectively start the water heat pump. With these heat sources, it is often not possible, especially in a cold start phase of a vehicle, to provide sufficient or, if necessary, a maximum heating output using the "heat pump" functionality alone.
Aus der
Diese bekannte Kälteanlage gemäß der
Die
Auch aus der
Aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem eine Kühl- und Heizfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf anzugeben und mit diesem bei Bedarf unmittelbar Heizwärme mit maximal möglicher Leistung bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a method for operating a refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit having a cooling and heating function and, if necessary, to use it to provide heating energy with the maximum possible output.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of
Bei diesem Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem eine Kühl- und Heizfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf, bei dem
- - ein Strömungszweig mit einem Kältemittelverdichter und einem stromabwärts nachgeschalteten Hochdruck-Wärmeübertrager von einem Kältemittel durchströmt wird,
- - ein Expansionsorgan dem Hochdruck-Wärmeübertrager stromabwärts nachgeschaltet wird,
- - die Heizfunktion realisiert wird, indem mit der Abwärme des Kältemittelverdichters ein in den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zugeführter Zuluftstrom mittels des Hochdruck-Wärmeübertragers beheizt wird,
- a) Starten und Hochlaufen des Kältemittelverdichters, ausgehend von einer Minimaldrehzahl bis zu einer Anfangsdrehzahl,
- b) Bestimmen einer Regeldifferenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert einer Ausblastemperatur des Zuluftstroms,
- c) Bestimmen der Drehzahl des Kältemittelverdichters, und entweder
- c1) Schließen des Expansionsorgans um einen vorgegebenen Wert, wenn bei einer dem maximalen Drehzahlwert entsprechenden Drehzahl des Kältemittelverdichters der Niederdruck auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs größer als ein minimaler Niederdruckwert ist, oder
- c2) Erhöhen der Drehzahl des Kältemittelverdichters bei einer Drehzahl des Kältemittelverdichters kleiner als der maximale Drehzahlwert und Öffnen des Expansionsorgans um einen vorgegebenen Wert, wenn der Niederdruck den minimalen Niederdruckwert erreicht, und
- d) Wiederholen der Verfahrensschritte b und c bis der Istwert der Ausblastemperatur den Sollwert erreicht hat oder der Niederdruck auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs den minimalen Niederdruckwert erreicht hat.
- a refrigerant flows through a flow branch with a refrigerant compressor and a downstream high-pressure heat exchanger,
- an expansion element is connected downstream of the high-pressure heat exchanger,
- the heating function is realized in that the waste heat from the refrigerant compressor is used to heat a supply air flow fed into the vehicle interior by means of the high-pressure heat exchanger,
- a) starting and starting up the refrigerant compressor, starting from a minimum speed up to an initial speed,
- b) determining a control difference between a target value and an actual value of a blow-out temperature of the supply air flow,
- c) determining the speed of the refrigerant compressor, and either
- c1) closing the expansion element by a predetermined value if, at a speed of the refrigerant compressor corresponding to the maximum speed value, the low pressure on the low pressure side of the refrigerant circuit is greater than a minimum low pressure value, or
- c2) increasing the speed of the refrigerant compressor at a speed of the refrigerant compressor less than the maximum speed value and opening the expansion element by a predetermined value when the low pressure reaches the minimum low pressure value, and
- d) repeating process steps b and c until the actual value of the blow-out temperature has reached the desired value or until the low pressure on the low-pressure side of the refrigerant circuit has reached the minimum low-pressure value.
Bei diesem Verfahren wird, solange der Sollwert der Ausblastemperatur des Zuluftstroms nicht erreicht ist, die Verdichterdrehzahl, falls diese kleiner als ein maximaler Drehzahlwert ist, stufenweise erhöht und anschließend entweder das Expansionsorgan geschlossen, wenn bei maximalem Drehzahlwert des Verdichters der Niederdruck größer als der minimale Niederdruckwert ist oder bei einer unter dem maximalen Drehzahlwert liegenden Verdichterdrehzahl das Expansionsorgan um einen vorgegebenen Wert geöffnet wird, wenn der Niederdruck den minimalen Niederdruckwert angenommen hat. Diese Verfahrensschritte werden so lange wiederholt, bis der Istwert der Ausblastemperatur den Sollwert erreicht hat oder wenn bei extremen Umgebungsbedingungen dieser Zustand nicht erreicht wird und daher die Kälteanlage entlang der durch den maximalen Drehzahlwert des Verdichters und dem minimalen Niederdruckwert des Niederdrucks bestimmten Grenzen betrieben. Dieser letztgenannte Zustand wird beendet, wenn für die Kälteanlage andere Wärmequellen zur Durchführung eines Wärmepumpenprozesses zur Verfügung stehen und der Prozess in den Folgeschritten auf die Nutzung anderer Wärmequellen sukzessive umgeschaltet wird.In this method, as long as the setpoint of the discharge temperature of the supply air flow has not been reached, the compressor speed, if this is less than a maximum speed value, is gradually increased and then either the expansion element is closed if the maximum pressure value of the compressor means that the low pressure is greater than the minimum low pressure value or is below the maximum speed value Compressor speed the expansion element is opened by a predetermined value when the low pressure has reached the minimum low pressure value. These process steps are repeated until the actual value of the blow-out temperature has reached the setpoint or if this condition is not reached under extreme environmental conditions and the refrigeration system is therefore operated along the limits determined by the maximum speed value of the compressor and the minimum low pressure value of the low pressure. This latter state is ended when other heat sources for carrying out a heat pump process are available for the refrigeration system and the process is successively switched to the use of other heat sources in the subsequent steps.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ausschließlich mit der von dem Kältemittelverdichter gelieferten Abwärme bei Bedarf unmittelbar eine Heizfunktion mit maximaler Heizleistung zur Verfügung gestellt. Die Steuerung des Expansionsorgans entlang des minimalen Niederdruckwertes zusammen mit der Steuerung der Verdichterdrehzahl bis zu dessen maximalen Drehzahlwert führt dazu, dass eine maximale Abwärme des Kältemittelverdichters zum Beheizen der Fahrzeugkabine zur Verfügung gestellt wird. Mögliche Heizleistungsdefizite sind im Bedarfsfall über weitere möglicherweise im Fahrzeug vorgesehene Zusatzheizer zu kompensieren.With this method according to the invention, a heating function with maximum heating power is provided directly with the waste heat supplied by the refrigerant compressor, if required. The control of the expansion element along the minimum low pressure value together with the control of the compressor speed up to its maximum speed value means that a maximum waste heat of the refrigerant compressor is provided for heating the vehicle cabin. Possible heating output deficits can be compensated for if necessary using additional heaters that may be provided in the vehicle.
Bevor andere Wärmequellen für einen Wärmepumpenprozess der Kälteanlage zur Verfügung stehen, wird mittels dieses Verfahrens bereits ein Grundwärmebedarf gedeckt. Abtauphasen an einem als Verdampfer eingesetzten Gaskühler für einen Luftwärmepumpenprozess können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens überbrückt werden, ohne dass die Heizleistung vollständig einbricht.Before other heat sources are available for a heat pump process in the refrigeration system, a basic heat requirement is already covered by this method. Defrosting phases on a gas cooler used as an evaporator for an air heat pump process can be bridged by means of the method according to the invention without the heating power collapsing completely.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im Anschluss an Verfahrensschritt b, bei welchem die Regeldifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Ausblastemperatur des Zuluftstroms des Fahrzeuginnenraums bestimmt wird, entweder Verfahrensschritt c bei einer positiven Regeldifferenz durchgeführt oder die Drehzahl des Kältemittelverdichters bei einer negativen Regeldifferenz um einen vorgegebenen Wert reduziert. Eine positive Regeldifferenz bedeutet, dass der Istwert kleiner als der Sollwert ist, d. h. der Zuluftstrom in das Fahrzeuginnere noch zu kalt ist. Eine negative Regeldifferenz bedeutet, dass der Istwert den Sollwert erreicht bzw. überschritten hat, d.h. der Zuluftstrom zumindest die Solltemperatur aufweist, und daher die Drehzahl des Kältemittelverdichters reduziert wird, um dadurch die Heizleistung und damit auch die Ausblastemperatur des Zuluftstroms zumindest konstant auf dem Sollwertniveau zu halten.According to an advantageous development of the invention, following step b, in which the control difference between the setpoint and the actual value of the outlet temperature of the supply air flow of the vehicle interior is determined, either step c is carried out with a positive control difference or the speed of the refrigerant compressor with a negative control difference reduced a predetermined value. A positive control difference means that the actual value is smaller than the setpoint, i. H. the supply air flow into the vehicle interior is still too cold. A negative control difference means that the actual value has reached or exceeded the setpoint, i.e. the supply air flow has at least the target temperature, and therefore the speed of the refrigerant compressor is reduced in order thereby to keep the heating power and thus also the outlet temperature of the supply air flow at least constant at the target value level.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass nach einer Erhöhung der Drehzahl des Kältemittelverdichters die Verfahrensschritte b und c durchgeführt werden, wenn der Niederdruck größer als der minimale Niederdruckwert ist.A further preferred embodiment of the invention provides that after increasing the speed of the refrigerant compressor, method steps b and c are carried out if the low pressure is greater than the minimum low pressure value.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein stationärer Betrieb durchgeführt wird, wenn die Drehzahl des Kältemittelverdichters dem maximalen Drehzahlwert entspricht und der Niederdruck den minimalen Niederdruckwert erreicht hat. Dieser maximale Drehzahlwert entspricht einem zulässigen Wert, welcher für den Systemzustand freigegeben ist. Entsprechend ist auch der minimale Niederdruckwert durch einen minimal zulässigen Niederdruckwert nach unten begrenzt.Furthermore, it is advantageous if, according to a further embodiment of the invention, stationary operation is carried out when the speed of the refrigerant compressor corresponds to the maximum speed value and the low pressure has reached the minimum low pressure value. This maximum speed value corresponds to a permissible value that is released for the system status. Accordingly, the minimum low pressure value is also limited by a minimum permissible low pressure value.
Vorzugsweise wird natürlich bei einer nicht messbaren Regeldifferenz im Anschluss an den Verfahrensschritt b ein stationärer Betrieb durchgeführt.In the case of a non-measurable control difference, of course, stationary operation is preferably carried out after method step b.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Expansionsorgan auf kürzestem Weg mit der Niederdruckseite des Kältemittelverdichters verbunden ist. Damit wird ein minimaler Dreiecksprozess realisiert.Another advantageous development of the invention provides that the expansion element is connected to the low-pressure side of the refrigerant compressor by the shortest route. A minimal triangular process is thus realized.
Ein alternativer Dreiecksprozess wird dadurch realisiert, dass dem Expansionsorgan ein Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager stromabwärts nachgeschaltet ist, wobei der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager stromabwärtsseitig mit der Niederdruckseite des Kältemittelverdichters verbunden ist. Dies bedeutet, dass bspw. dem als Chiller ausgebildeten Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager das Expansionsorgan zugeordnet ist. Da Kälteanlagen mit Wärmepumpenfunktion in der Regel einen solchen Chiller aufweisen, kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne konstruktive Änderungen solcher Kälteanlagen realisiert werden. Vorzugsweise ist es hierbei vorgesehen, dass der bspw. als Chiller ausgebildete Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager kühlmittelseitig inaktiv, d.h. bei nicht existentem, also „stehendem“ Kühlmittelstrom betrieben wird.An alternative triangular process is realized in that a coolant-refrigerant heat exchanger is connected downstream of the expansion element, the coolant-refrigerant heat exchanger being connected downstream to the low-pressure side of the refrigerant compressor. This means that, for example, the expansion element is assigned to the coolant-refrigerant heat exchanger designed as a chiller. Since refrigeration systems with a heat pump function generally have such a chiller, the method according to the invention can be implemented without constructive changes to such refrigeration systems. It is preferably provided here that the coolant-refrigerant heat exchanger, for example designed as a chiller, is inactive on the coolant side, i.e. is operated with a non-existent, ie "standing" coolant flow.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass dem Hochdruck-Wärmeübertrager zur Durchführung der Heizfunktion stromabwärtsseitig ein Heizregister nachgeschaltet wird. Damit wird die Abwärme des Kältemittelverdichters sowohl indirekt mittels des Hochdruck-Wärmeübertragers als auch direkt über das Heizregister auf den Zuluftstrom übertragen.A further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a heating register is connected downstream on the downstream side of the high-pressure heat exchanger in order to carry out the heating function. This means that the waste heat from the refrigerant compressor is transferred to the supply air flow both indirectly using the high-pressure heat exchanger and directly via the heating register.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Ablaufdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein Schaltbild einer Kälteanlage eines Fahrzeugs zur Durchführung desVerfahrens nach 1 , -
3 ein alternatives Schaltbildeiner Kälteanlage nach 2 , -
4 ein weiteres alternatives Schaltbildeiner Kälteanlage nach 2 , und -
5 ein weiteres alternatives Schaltbildeiner Kälteanlage nach 2 .
-
1 2 shows a flowchart as an exemplary embodiment of the method according to the invention, -
2nd a circuit diagram of a refrigeration system of a vehicle for performing the method according to1 , -
3rd an alternative circuit diagram of a refrigeration system2nd , -
4th another alternative circuit diagram of a refrigeration system2nd , and -
5 another alternative circuit diagram of a refrigeration system2nd .
Das mit dem Ablaufdiagramm gemäß
Der Kältemittelkreislauf
Des Weiteren umfasst dieser Kältemittelkreislauf
Der Verdampfer
In einem Heizbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb des Kältemittelkreislaufs
Eine weitere Kältemittelkühlung und -kondensation erfolgt bei dem Kältemittelkreislauf
Um die unterschiedlichen Betriebsmodi der Kälteanlage
Zur Realisierung der Heizfunktion des Kältemittelkreislaufs
Der Dreiecksprozess nutzt ausschließlich die Abwärme des Kältemittelverdichters
Zur Durchführung des Dreiecksprozesses weist der Kältemittelkreislauf
Gemäß
Außer dem Fehlen des Absperrventils
Das von dem Kältemittelverdichter
Insbesondere beim Absperrventil
Der Dreiecksprozess dient dazu, bei Bedarf möglichst schnell maximale Wärme auf den Zuluftstrom
Die Durchführung eines solchen Dreiecksprozesses wird anhand des Ablaufdiagramms nach
Dieser Regelung übergeordnet ist die Überwachung und Einhaltung von Grenzen für den maximal zulässigen Hochdruck sowie der maximal zulässigen Heißgastemperatur, wie es auch im Betrieb des Systems für den AC-Modus der Fall ist. Diese Zustandsgrößen werden über einen hochdruckseitigen Druck-Temperatur-Sensor
Der Istwert der luftseitigen Ausblastemperatur
Im Fall von mechanischen Verdichtern wird die Verdichterdrehzahl im Regelfall aus Motordrehzahl und Übersetzungsverhältnis zwischen Abtriebs- und Antriebswelle ermittelt.In the case of mechanical compressors, the compressor speed is usually determined from the engine speed and gear ratio between the output and drive shafts.
In einem ersten Verfahrensschritt
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt
Falls gemäß Verfahrensschritt
Mit dem Verfahrensschritt
Nach der Erhöhung der Verdichterdrehzahl
Alternativ kann ausgehend vom Verfahrensschritt
Falls gemäß Verfahrensschritt
Falls gemäß Verfahrensschritt
Die Verfahrensschritte
Hat mit Verfahrensschritt
Mit diesem den Dreiecksprozess regelnden Verfahren gemäß
Mit diesem gemäß
Bei extremen Umgebungsbedingungen kann der Fall eintreten, dass der Sollwert der Ausblastemperatur
Neben diesen erwähnten Betriebsgrenzen, wie der maximale Drehzahlwert
Eine andere Realisierung des Dreiecksprozesses besteht darin, anstelle des in dem Leitungsabschnitt
Wird der Dreiecksprozess in dieser Konstellation mittels des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers
Dieser Dreiecksprozess mittels des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers
Im Folgenden sollen die Wärmepumpenkreisprozesse der Kälteanlage
Ein erster Wärmepumpenkreisprozess verwendet als Wärmequelle die Umgebungsluft des Fahrzeugs, deren Wärme zur Erwärmung der in Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft eingesetzt wird.A first heat pump cycle process uses the ambient air of the vehicle as the heat source, the heat of which is used to heat the air supplied to the vehicle interior.
Hierzu weist der Kältemittelkreislauf
Dieser erste Wärmepumpenzweig
Ein zweiter Wärmepumpenkreisprozess verwendet als Wärmequelle die Abwärme elektrischer Komponenten, wie bspw. Hochvoltbatterien, Elektromotoren oder Leistungselektroniken.A second heat pump cycle uses the waste heat of electrical components such as high-voltage batteries, electric motors or power electronics as the heat source.
Hierzu weist der Kältemittelkreislauf
Dieser als Chiller ausgebildete Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager
Des Weiteren sind gemäß den
Gemäß den
Zur Durchführung des ersten Wärmepumpenkreisprozesses mittels des Kältemittelkreislaufs
Zur Durchführung des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses mittels des zweiten Wärmepumpenzweiges
Auch mit den in den
Ein Heizregister
Werden mechanische Verdichter eingesetzt, die auf Basis einer Massenstromregelung arbeiten, kann das Drehzahlsignal eines elektrischen Verdichters mit einem dem Massenstrom proportionalen Stromsignal substituiert und damit anstelle des Drehzahlsignals gemäß
Darüber hinaus ist es auch möglich mechanische Verdichter über eigene externe elektrische Antriebe zu betreiben, die wiederum über ein Drehzahlsignal ansteuerbar sind, während mit dem mechanischen Verdichter seinerseits über ein Stromsignal, das idealerweise einem Massenstrom proportional ist, kommuniziert wird.In addition, it is also possible to operate mechanical compressors via their own external electrical drives, which in turn can be controlled via a speed signal, while communication with the mechanical compressor via a current signal, which is ideally proportional to a mass flow.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KälteanlageRefrigeration system
- 1.11.1
-
Kältemittelkreislauf der Kälteanlage
1 Refrigerant circuit of therefrigeration system 1 - 1.21.2
-
Strömungszweig des Kältemittelkreislaufs
1.1 Flow branch of the refrigerant circuit1.1 - 1.31.3
-
Klimagerät der Kälteanlage
1 Air conditioning unit of therefrigeration system 1 - 1.41.4
- HeizungskreislaufHeating circuit
- 1.411.41
- Wasserpumpewater pump
- 1.51.5
-
Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs
1.1 . Section of the refrigerant circuit1.1 . - 22nd
- KältemittelverdichterRefrigerant compressors
- 33rd
- Hochdruck-WärmeübertragerHigh pressure heat exchanger
- 3.13.1
- HeizungswärmeübertragerHeating heat exchanger
- 44th
- Kältemittel-Kühlmittel-WärmeübertragerRefrigerant-coolant heat exchanger
- 4.14.1
-
Kühlmittelkreislauf des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers
4 Coolant circuit of the refrigerant-coolant heat exchanger4th - 55
- HeizregisterHeating register
- 66
- VerdampferEvaporator
- 77
- innerer Wärmeübertragerinternal heat exchanger
- 88th
- KältemittelsammlerRefrigerant collector
- 99
- Gaskühler Gas cooler
- A1A1
- AbsperrventilShut-off valve
- A2A2
- AbsperrventilShut-off valve
- A3A3
- AbsperrventilShut-off valve
- A4A4
- Absperrventil Shut-off valve
- AE1AE1
- ExpansionsorganExpansion organ
- AE2AE2
- ExpansionsorganExpansion organ
- AE3AE3
- ExpansionsorganExpansion organ
- AE4AE4
- Expansionsorgan Expansion organ
- K1K1
- KnotenpunktNode
- K2K2
- Knotenpunkt Node
- L1L1
- Zuluftstrom Supply air flow
- nKMV n KMV
-
Drehzahl des Kältemittelverdichters 2
Refrigerant compressor speed 2 - nKMV,max n KMV, max
-
maximaler Drehzahlwert des Kältemittelverdichters 2maximum speed value of the
refrigerant compressor 2 - pND p ND
- NiederdruckwertLow pressure value
- pND,min p ND, min
- minimaler Niederdruckwertminimal low pressure value
- pT1pT1
- Niederdruckseitiger Druck- Temperatur-SensorLow-pressure pressure / temperature sensor
- pT2pT2
- Hochdruckseitiger Druck- Temperatur-SensorHigh-pressure pressure / temperature sensor
- Rdiff,t R diff, t
-
Regeldifferenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert einer Ausblastemperatur
T Control difference between a setpoint and an actual value of a blow-out temperatureT - SS
- Strömungsrichtung des KältemittelsFlow direction of the refrigerant
- R1R1
- Rückschlagventilcheck valve
- R2R2
- Rückschlagventilcheck valve
- R3R3
- Rückschlagventilcheck valve
- R4R4
- Rückschlagventil check valve
- TT
- Ausblastemperatur des Zuluftstroms L1Blow-out temperature of the supply air flow L1
- WPZ1WPZ1
- erster Wärmepumpenzweigfirst heat pump branch
- WPZ2WPZ2
- zweiter Wärmepumpenzweigsecond heat pump branch
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