DE102019207637B4 - Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist:- einen regelbaren Kältemittelverdichter (3), welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist,- einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager (4) zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs,- einen Verdampfer (2) mit einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1), und- einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1) und dem Kältemittelverdichter (3) angeordneten Niederdrucksensor (pND),- einen luftseitig des Verdampfers (2) angeordneten Temperatursensor (T) zur Erfassung eines Temperaturistwertes (Tist_Luft) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2), wobei zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters (3)a) ein Temperatursollwert (Tsoll_Luft) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird,b) ein Drucksollwert (psoll_KM) für den Verdampfungsdruck im Verdampfer (2) entsprechend des Temperatursollwertes (Tsoll_Luft) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird,b1) ein dem Temperaturistwert (Tist_Luft) entsprechender Verdampfungsdruck (pist_berechnet) bestimmt wird,c) eine die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Drucksollwertes (psoll_KM) mit einem Abschaltdruckwert (poff) als Minimalwert und einem Zuschaltdruckwert (pon) als Maximalwert bestimmt wird,d) der Kältemittelverdichter (3) abgeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (pist_KM) des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert (Tist_Luft) entsprechende Verdampfungsdruck (pist_berechnet) den Abschaltdruckwert (poff) zeitlich zuerst erreicht, unde) der Kältemittelverdichter (3) eingeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (pist_KM) des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert (Tist_Luft) entsprechende Verdampfungsdruck (pist_berechnet) den Zuschaltdruckwert (pon) zeitlich zuerst erreicht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf.
• Fahrzeugklimaanlagen für Fahrzeuge mit elektrischen Antriebskonzepten werden in der Regel mit elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichtern aufgebaut, sind also unabhängig von der Drehzahl des Fahrzeugmotors. Als Kältemittelverdichter werden bei solchen Fahrzeugklimaanlagen Kältemittelverdichter in Hubkolben-(axialer oder radialer Auslegung), Flügelzellen- oder Spiralbauweise (Scrollverdichter) eingesetzt. Aufgrund der elektrischen Wirkungsgrade sowie Reibungsverluste innerhalb des Kältemittelverdichters wird eine minimale Betriebsdrehzahl für den Kältemittelverdichter definiert und festgelegt, die bspw. bei 800 rpm liegt. Diese Untergrenze bewirkt, dass bei festem Verdichtungs-/Hubvolumen kontinuierlich ein minimaler Kältemittelmassenstrom in der Kälteanlage umgesetzt wird und in derselben zirkuliert.
• Ein solcher seitens eines mechanischen oder elektrisch angetriebenen Verdichters kontinuierlich und minimal geförderter Kältemittelmassenstrom führt dazu, dass es bei geringen am Kältemittelkreislauf anliegenden Lasten (z. B. 10°C Umgebungstemperatur) am Verdampfer bereits Ausblastemperaturen erzielt werden, die unterhalb der zulässigen Grenze (3°C) zu liegen kommen können und je nach Toleranz der Messsensorik zu Vereisung am Verdampfer aufgrund des abgeschiedenen Kondensats aus der ihn durchströmenden und entfeuchteten Luft führen kann. Selbst wenn die geforderten Sollwerte bereits unterschritten werden, wird der Verdichter noch bis zum Erreichen eines unteren Abschalt-Grenzwerts weiter betrieben. Werden die Sollwerte unterschritten, d. h. es wird eine höhere Kälteleistung am Verdampfer bereitgestellt als gefordert, führt dies gleichzeitig zu einer höheren elektrischen Leistungsaufnahme durch den Verdichter. Das höhere resultierende Druckverhältnis von Hochdruck zu Niederdruck, insbesondere das Absenken des Niederdrucks hat Leistungsmehraufnahmen von bis zu 50 W und höher zur Folge.
• Zu- und Abschaltbedingungen des Kältemittelverdichters und damit der Kälteanlage werden an gemessenen Temperaturwerten für die Luft nach dem Verdampfer mit definierten Zuschalttemperaturwerten und definierten Abschalttemperaturen gekoppelt.
• Temperaturmesswerte können sich sehr dynamisch, aber auch träge verändern. Die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer wird mit mindestens einem Temperatursensor erfasst und einem Steuergerät der Kälteanlage zugeführt. Da die luftseitige Temperaturentwicklung am Verdampfer sehr schnell inhomogen verlaufen kann, wird von dem Temperatursensor nicht mehr der tatsächliche und ganzflächig geltende Temperaturwert detektiert. Eine möglicherweise auftretende Schichtung, d. h. eine inhomogene Temperaturverteilung hat Auswirkung auf die Konditionierung des in die Fahrzeugkabine geführten Zuluftstroms, wodurch der Kabinenkomfort und damit auch das Innenraumempfinden der Insassen nachteilig beeinflusst wird. Andererseits kann bei einer Systemzuschaltung, d.h. der Verdichter beginnt zu fördern, der unerwünschte Effekt auftreten, dass die luftseitige Temperatur am Verdampfer aufgrund der Trägheit des Temperaturverhaltens kurzzeitig zu niedrig wird und damit die Gefahr besteht, dass der Verdampfer zumindest partiell verreist.
• Ein Verfahren zur Zyklussteuerung eines Kältemittelverdichters einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer zur Konditionierung eines in einen Fahrgastraum geführten Zuluftstroms besteht gemäß der US 7 886 552 B2 darin, einen Sollwert für eine gewünschte Auslasslufttemperatur am Verdampfer sowie eine Hysterese mit einer oberen und unteren Schaltschwelle für diese Auslasslufttemperatur zu bestimmen und den Kältemittelverdichter durch Vergleich der Auslasslufttemperatur mit der oberen und unteren Schaltschwelle ein- und auszuschalten. Anstelle der Temperatur als Parameter kann auch der Niederdruck auf der Niederdruckseite des zugehörigen Kältemittelkreislaufs der Fahrzeugklimaanlage verwendet werden.
• Die DE 38 82 151 T2 beschreibt eine Leistungssteuerung eines Kältemittelverdichters mit variabler Kapazität für eine Fahrzeugklimaanlage. Diese Fahrzeugklimaanlage umfasst neben dem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kältemittelverdichter einen Verdampfer mit einem zugeordneten Expansionsventil, einem niederdruckseitigen Drucksensor sowie eine Steuervorrichtung zur Kapazitätssteuerung des Kältemittelverdichters. In Abhängigkeit eines Istwertes des niederdruckseitigen Drucksensors werden von der Steuervorrichtung Steuersignale für den intermittierenden Betrieb des Kältemittelverdichters erzeugt.
• Des Weiteren ist in der DE 197 36 818 A1 ein Verfahren zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung eines Kältemittelkreislaufes mit einem Kältemittelverdichter und einem Verdampfer bekannt. Bei diesem Verfahren wird laufend die Verdampfertemperatur erfasst und der Kältemittelverdichter deaktiviert, wenn die Verdampfertemperatur einen vorgegebenen Abschalttemperaturwert unterschreitet, und der Kältemittelverdichter wieder aktiviert, wenn die Verdampfertemperatur eine vorgegebene Einschalttemperatur überschreitet, die größer als der Abschalttemperaturwert ist.
• Aus der DE 10 2016 005 782 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf bekannt. Dieser Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdampfer, einen regelbaren Kältemittelverdichter mit einem minimalen Fördervolumen, einen als Kondensator oder Gaskühler betriebenen äußeren Wärmeübertrager zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs, ein dem Verdampfer zugeordnetes Expansionsorgan mit einer einstellbaren Ventilquerschnittsfläche sowie einen Temperatursensor zur Ermittlung eines Istwertes der Verdampferlufttemperatur. Das bekannte Verfahren besteht darin, den Istwert der Verdampferlufttemperatur mit einem bereitgestellten Sollwert zu vergleichen und bei einem unter dem Sollwert der Verdampferlufttemperatur detektieren Istwert die Ventilquerschnittsfläche des Expansionsorgans um einen vorgegebenen Wert zu erhöhen, wenn der Kältemittelverdichter bei minimalem Fördervolumen betrieben wird, und andernfalls den Kältemittelverdichter derart zu betreiben, dass das Fördervolumen reduziert wird, wenn das aktuelle Fördervolumen größer als das minimale mögliche Fördervolumen ist.
• Die DE 10 2015 010 552 B3 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer einen Kältemittelverdampfer mit Expansionsorgan, einen äußeren Wärmeübertrager und einen Kältemittelsammler aufweisende Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei welchem zur Temperaturregelung der Verdampferlufttemperatur kein Temperatursensor erforderlich ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Druck des als Nassdampf vorliegenden Kältemittels nach dem Kältemittelsammler erfasst, anschließend eine Sättigungstemperatur des Kältemittels im Kältemittelsammler aus dem erfassten Druck mittels eines p-h-Kennfeldes ermittelt, anschließend die Sättigungstemperatur am Ausgang des Kältemittelverdampfers aus der Sättigungstemperatur des Kältemittels im Kältemittelsammler unter Berücksichtigung eines Druckverlustes zwischen dem Kältemittelsammler und dem Kältemittelverdampfer bestimmt und schließlich die Verdampferlufttemperatur aus der Sättigungstemperatur des Kältemittels am Kältemittelverdampfer unter Berücksichtigung des Wärmeübergangs vom Kältemittelverdampfer zum Zuluftstrom ermittelt.
• Das Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage mit einem Kältemittelverdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer mit zugeordnetem Expansionsorgan besteht gemäß der DE 41 02 179 A1 darin, im Falle einer Leckage am Kältemittelkreislauf der Kälteanlage den Kondensator stromabwärts vom Kältemittelkreislauf abzutrennen und im Kältemittelkreislauf noch vorhandenes Kältemittel in den Kondensator zu fördern, um anschließend den Kondensator auch stromaufwärts vom Kältemittelkreislauf zu separieren.
• Des Weiteren offenbart die EP 1 378 383 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelverdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer mit zugeordnetem Expansionsorgan. Der Kältemittelverdichter kann zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umgeschaltet werden, wobei die Kompressorleistung im ersten Modus im Vergleich zum zweiten Modus kleiner ist. Der abgeschaltete Kältemittelverdichter kennzeichnet einen dritten Modus. Der Zustandswechsel des Kältemittelverdichters zwischen dessen Moden hängt von der Temperatur am Verdampfer oder von der Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs ab. Hierzu wird ein erster unterer Temperaturgrenzwert und ein erster oberer Temperaturgrenzwert bestimmt. Der erste untere Temperaturgrenzwert wird entweder auf den Kühlbedarf des Fahrzeuginnenraums abgestimmt oder so eingestellt, dass eine Vereisung des Verdampfers vermieden wird. Der erste obere Temperaturgrenzwert wird auf der Basis der Kühlanforderungen des Fahrzeuginnenraums bestimmt.
• Schließlich ist aus der US 4 646 535 A ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelverdichter, einem Kondensator und einem Verdampfer mit zugeordnetem Expansionsorgan bekannt. Der Kältemittelverdichter wird mittels einer Kupplungssteuerung in Abhängigkeit des Niederdrucks und der Lufttemperatur am Verdampfer mit einem Fahrzeugmotor gekuppelt oder abgekuppelt. Die Leistungssteuerung des Kältemittelverdichters erfolgt pulsweitengesteuert mittels einer entsprechenden Steuerung ebenso in Abhängigkeit des Niederdrucks und der Temperatur am Verdampfer. Das Tastverhältnis für die Pulsweitensteuerung erfolgt in Abhängigkeit der Differenz zwischen einem Drucksollwert für den Niederdruck und dem gemessenen Niederdruck. Die Bestimmung des Drucksollwertes für den Niederdruck wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen einem Temperatursollwert für die Temperatur am Verdampfer und der gemessenen Temperatur am Verdampfer bestimmt.
• Vor der Bestimmung des Drucksollwertes und des Tastverhältnisses für die Pulsweitensteuerung wird gemäß der US 4 646 535 A die gemessene Temperatur am Verdampfer mit einem ersten Temperaturwert und anschließend der gemessene Niederdruck mit einem ersten Druckwert verglichen. Der erste Temperaturwert ist so bestimmt, dass dessen Unterschreiten durch die gemessene Temperatur zu einer Vereisung des Verdampfers führen kann. Der erste Druckwert ist derart bestimmt, dass dessen Unterschreiten durch den gemessenen Niederdruck ein zu geringes Kältemittelvolumen anzeigt, wodurch der Kältemittelverdichter beschädigt werden kann. Nach einer Detektion der Istwerte der Temperatur und des Niederdrucks am Verdampfer und der Erfassung eines Sollwertes der Fahrzeuginnentemperatur werden die Istwerte mit dem ersten Temperaturwert und dem ersten Druckwert verglichen und der Kältemittelverdichter vom Fahrzeugmotor abgekuppelt, wenn entweder die gemessene Temperatur am Verdichter kleiner als der erste Temperaturwert oder der gemessene Niederdruck am Verdichter kleiner als der erste Druckwert ist. Falls keine dieser Bedingungen zutrifft, erfolgt die Bestimmung des Drucksollwertes für den Niederdruck und des Temperatursollwertes für die Temperatur am Verdampfer.
• Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf und einem Verdichter mit einem minimalem Fördermassenstrom von ungleich Null d. h. von größer als Null kg/min anzugeben, mit welchem Schwankungen der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer gering gehalten, insbesondere jedoch eine zu starke Abweichung von einer geforderten Sollwerttemperatur und damit eine mögliche Vereisung des Verdampfers unterbunden werden können.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, mit den Merkmalen des Patentanspruches 5, mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 und mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
• Ein solches Verfahren gemäß der erstgenannten Lösung zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, welcher folgende Komponenten aufweist:
• - einen regelbaren Kältemittelverdichter, welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist,
• - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs,
• - einen Verdampfer mit einem Verdampfer-Expansionsorgan, und
• - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan und dem Kältemittelverdichter angeordneten Niederdrucksensor,
• - einen luftseitig des Verdampfers angeordneten Temperatursensor zur Erfassung eines Temperaturistwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer, weist zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters folgende Verfahrensschritte auf:
  • a) Bereitstellen eines Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • b) Bereitstellen eines Drucksollwertes für den Verdampfungsdruck im Verdampfer entsprechend des Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • b1) Bestimmen eines dem Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) entsprechenden Verdampfungsdrucks,
  • c) Bestimmen einer die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Drucksollwertes mit einem Abschaltdruckwert als Minimalwert und einem Zuschaltdruckwert als Maximalwert,
  • d) Abschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der Istwert des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert entsprechende Verdampfungsdruck zeitlich zuerst den Abschaltdruckwert erreicht, und
  • e) Einschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der Istwert des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert entsprechende Verdampfungsdruck zeitlich zuerst den Zuschaltdruckwert erreicht.
• Dieses erfindungsgemäße Verfahren gemäß der erstgenannten Lösung besteht darin, dass bei einem die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer erfassenden Temperatursensor zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters der Istwert der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer mit dem mittels des Niederdrucksensors gemessenen Istwert des Niederdrucks gekoppelt wird. Hierzu wird der Istwert der Luftaustrittstemperatur in einen entsprechenden Verdampfungsdruck umgerechnet und mit dem mittels des Niederdrucksensors gemessenen Istwert verglichen und der Kältemittelverdichter abgeschaltet oder eingeschaltet, je nachdem welcher der beiden Werte den Abschaltdruckwert oder den Zuschaltdruckwert zuerst erreicht.
• Der Vorteil dieses ersten erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass potentielle Trägheiten des System, die sich insbesondere luftseitig am Verdampfer auswirken können, mittels zweier vorhandener Sensortypen erfasst und kompensiert werden können. Weder eine inhomogene Temperaturverteilungen der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer noch ein negativer Einfluss auf die Regelung der Verdampfungstemperatur, insbesondere jedoch der Kabinenzulufttemperatur, können auftreten.
• Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Abstände zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert einerseits und dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert andererseits identisch gewählt, um auf diese Weise einen Mittelwert der Verdampfungstemperatur zu erzielen, der dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert größer als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert gewählt. Damit kann unterschiedlichen Dynamiken und damit Druckveränderungen im System bei der Zu- und/oder Abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Schließlich wird nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert gewählt. Damit kann unterschiedlichen Dynamiken und damit Druckveränderungen im System bei der Zu- und/oder Abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Die aufgeführten Parameter sind frei applizierbar.
• Das Verfahren gemäß der zweitgenannten Lösung zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, welcher folgende Komponenten aufweist:
• - einen regelbaren Kältemittelverdichter, welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist,
• - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs,
• - einen Verdampfer mit einem Verdampfer-Expansionsorgan, und
• - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan und dem Kältemittelverdichter angeordneten Niederdrucksensor,

weist zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters folgende Verfahrensschritte auf:
• a) Bereitstellen eines Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
• b2) Bestimmen einer dem Niederdruckistwert entsprechenden Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
• c1) Bestimmen einer die Zweipunktregelung definierenden Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes mit einem Abschalttemperaturwert als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert als Maximalwert,
• d1) Abschalten des Kältemittelverdichters, wenn der dem Istwert des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert den Abschalttemperaturwert erreicht, und
• e1) Einschalten des Kältemittelverdichters, wenn der dem Istwert des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert den Zuschalttemperaturwert erreicht, und durchführen der Verfahrensschritte d1) und e1), wenn
• - der Kältemittelverdichter mit dessen minimalen Fördervolumen betrieben wird, und
• - der indirekt ermittelte Temperaturistwert den Temperatursollwert der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer um ein vorgegebenes Maß unterschreitet.
• Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst von einem Steuergerät auf der Basis von mit entsprechenden Sensoren erfassten Druck- und Temperaturmesswerten und den Klima-Einstellungen eines Fahrzeuginsassen ein Temperatursollwert für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer vorgegeben. Die Hysterese wird nicht bezüglich eines in einen Drucksollwert umgerechneten Temperatursollwertes bestimmt, sondern direkt bezüglich des Temperatursollwertes und deshalb wird der gemessene Niederdruckistwert in einen entsprechenden Temperaturistwert umgerechnet, bevor dieser berechnete Temperaturistwert mit dem Abschalttemperaturwert und dem Zuschalttemperaturwert verglichen wird. Ein luftseitiger Temperatursensor nach dem Verdampfer ist damit nicht erforderlich. Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters wird durchgeführt, indem der Kältemittelverdichter abgeschaltet wird, wenn der in den Temperaturistwert umgerechnete Istwert des Niederdrucks den Abschalttemperaturwert erreicht, und der Kältemittelverdichter zugeschaltet, wenn der in den Temperaturistwert umgerechnete Istwert des Niederdrucks den Zuschaltdruckwert erreicht.
• Der Vorteil dieses Verfahrens, bei welchem die Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes vorgegeben wird, besteht darin, dass durch Erfassung von Systemgrößen, wie dem Niederdruck im Kältemittelkreislauf der erforderliche Sollwert bestmöglich eingestellt werden kann, da das Drucksignal an sich der Wert im System ist, der sich in der Regel am schnellsten verändert und damit die geringste Trägheit aufweist.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters wird dann aktiviert, wenn das minimale Fördervolumen in dem Kältemittelkreislauf gefördert wird, d. h. die mit diesem minimalen Fördervolumen erzeugte minimale Kälteleistung größer als die benötigte Kälteleistung ist und somit in der Regel ein Unterschreiten der luftseitigen Sollwerttemperatur nach Verdampfer erfolgt und infolgedessen die Vereisungsgefahr steigt.
• Das Verfahren gemäß der drittgenannten Lösung zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, welcher folgende Komponenten aufweist:
• - einen regelbaren Kältemittelverdichter, welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist,
• - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs,
• - einen Verdampfer mit einem Verdampfer-Expansionsorgan, und
• - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan und dem Kältemittelverdichter angeordneten Niederdrucksensor, und
• - einen luftseitig des Verdampfers angeordneten Temperatursensor zur Erfassung eines Temperaturistwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer, weist zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters folgende Verfahrensschritte auf:
  • a) Bereitstellen eines Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • b1) Bestimmen einer dem Niederdruckistwert entsprechenden Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • c1) Bestimmen einer die Zweipunktregelung definierenden Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes mit einem Abschalttemperaturwert als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert als Maximalwert,
  • d2) Abschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der dem Istwert des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert oder der Temperaturistwert den Abschalttemperaturwert zeitlich zuerst erreicht, und
  • e2) Einschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der dem Istwert des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert oder der Temperaturistwert den Zuschalttemperaturwert zeitlich zuerst erreicht.
• Bei diesem Verfahren wird zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters der Istwert der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer mit dem mittels des Niederdrucksensors gemessenen Istwert des Niederdrucks gekoppelt. Die Hysterese ist entsprechend des drittgenannten Verfahrens ebenso nicht bezüglich eines in einen Drucksollwert umgerechneten Temperatursollwertes bestimmt, sondern direkt bezüglich des Temperatursollwertes und deshalb wird der gemessene Niederdruckistwert in einen entsprechenden Temperaturistwert umgerechnet, bevor dieser berechnete Temperaturistwert und der mit dem Temperatursensor erfasste Temperaturistwert mit dem Abschalttemperaturwert und dem Zuschalttemperaturwert verglichen werden.
• Der Vorteil dieses Verfahrens, bei welchem die Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes vorgegeben wird, besteht darin, dass durch Erfassung mehrerer Systemgrößen, wie dem Niederdruck im Kältemittelkreislauf sowie der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer deren Sollwert bestmöglich eingestellt werden kann.
• Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Abstände zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert einerseits und dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert andererseits identisch gewählt, um auf diese Weise einen Mittelwert der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer zu erzielen, der dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert größer als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert gewählt. Damit kann unterschiedlichen Dynamiken und damit Druckveränderungen im System bei der Zu- und/oder -abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Des Weiteren wird nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert gewählt. Damit kann unterschiedlichen Dynamiken und damit Druckveränderungen im System bei der Zu- und/oder Abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Die aufgeführten Parameter sind frei applizierbar.
• Das Verfahren gemäß der viertgenannten Lösung zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, welcher folgende Komponenten aufweist:
• - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs,
• - einen Verdampfer mit einem Verdampfer-Expansionsorgan,
• - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan und dem Kältemittelverdichter angeordneten Niederdrucksensor, und
• - einen luftseitig des Verdampfers angeordneten Temperatursensor zur Erfassung eines Temperaturistwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer, weist zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters folgende Verfahrensschritte auf:
  • a) Bereitstellen eines Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • b) Bestimmen eines Drucksollwertes für den Verdampfungsdruck im Verdampfer entsprechend des Temperatursollwertes für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer,
  • c2) Bestimmen einer die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes mit einem Abschalttemperaturwert als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert als Maximalwert und eine Hysterese bezüglich des Drucksollwertes mit einem Abschaltdruckwert als Minimalwert und einem Zuschaltdruckwert als Maximalwert,
  • d3) Abschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der Istwert des Niederdrucks den Abschaltdruckwert oder der Temperaturistwert den Abschalttemperaturwert zeitlich zuerst erreicht, und
  • e3) Einschalten des Kältemittelverdichters, wenn entweder der Istwert des Niederdrucks den Zuschaltdruckwert oder der Temperaturistwert den Zuschalttemperaturwert zeitlich zuerst erreicht.
• Bei diesem Verfahren wird sowohl für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer als auch für den Niederdruck jeweils eine Hysterese, also eine Temperatur-Hysterese und eine Niederdruck-Hysterese erstellt und die Messwerte des entsprechenden Temperatursensors und des entsprechenden Niederdrucksensors derart gekoppelt, dass beide Signale für den Zeitpunkt an dem der Kältemittelverdichter abgeschaltet oder zugeschaltet wird, herangezogen werden, je nachdem ob der Temperaturistwert die entsprechenden Werte der Temperatur-Hysterese oder der Niederdruckistwert die entsprechende Werte der Niederdruck-Hysterese erreicht.
• Der Vorteil hierbei besteht darin, dass hier unter Berücksichtigung von zwei unabhängig voneinander erfassten Signalen die maximale Einstellgenauigkeit der Sollwertes einer Lufttemperatur nach Verdampfer erzielt werden kann.
• Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden
• - die Abstände zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert einerseits und dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert andererseits, und
• - die Abstände zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert einerseits und dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert andererseits identisch gewählt.
• Auf diese Weise wird ein Mittelwert der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer erzielt, der dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird
• - der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert größer als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert, und
• - der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert größer als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert gewählt.
• Damit kann unterschiedlichen Dynamiken im System bei der Zu- und/oder - abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Des Weiteren wird nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
• - der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert und dem Temperatursollwert, und
• - der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert und dem Drucksollwert kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert und dem Drucksollwert gewählt wird gewählt.
• Damit kann unterschiedlichen Dynamiken im System bei der Zu- und/oder Abschaltung Rechnung getragen werden. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Optimierung der Einstellung eines Mittelwertes der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer betrieben werden, die dem eigentlichen Sollwert annähernd entsprechen kann.
• Den vier erfindungsgemäßen Lösungen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer eindeutig mit der Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Verdampfer und damit auch mit dem Verdampfungsdruck, also dem Niederdruck des Kältemittels im Verdampfer korreliert. Im Idealfall, wenn keine Verluste auftreten würden, entsprechen die Werte der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer und die Verdampfungstemperatur einander direkt und unmittelbar. Im Realfall, also bei Berücksichtigung von Übertragungsverlusten und systemseitigen Druckverlusten werden mittels Kennfelder, die per Versuch bspw. an Prüfständen oder durch Simulation erzeugt werden, die jeweiligen Korrekturwerte ermittelt. Die Verdampfungstemperatur und der Verdampfungsdruck können in Abhängigkeit der Position des Niederdrucksensors, bspw. ebenfalls mittels Kennfelder ineinander umgerechnet werden. Somit kann direkt ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer und dem Verdampfungsdruck, welcher als Niederdruck mittels des Niederdrucksensors erfasst wird, mittels Korrekturkennlinie oder Korrekturkennfeld, hergestellt werden.
• Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters dann aktiviert, d.h. die Verfahrensschritte d) und e), d2) und e2) sowie d3) und e3) durchgeführt, wenn
• - der Kältemittelverdichter mit dessen minimalen Fördervolumen betrieben wird, und
• - der Temperaturistwert den Temperatursollwert um ein vorgegebenes Maß unterschreitet.
• Nach dieser Bedingung wird der Kältemittelverdichter so angesteuert, dass das minimale Fördervolumen in dem Kältemittelkreislauf gefördert wird, d. h. die mit diesem minimalen Fördervolumen erzeugte minimale Kälteleistung ist größer als die benötigte Kälteleistung und somit erfolgt in der Regel ein Unterschreiten der luftseitigen Sollwerttemperatur nach Verdampfer und die Steigerung der Vereisungsgefahr.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
• 1: Ein Schaltbild einer Kälteanlage mit einem einen Niederdruck-Akkumulator aufweisenden Kältemittelkreislauf,
• 2: Ein Schaltbild einer Kälteanlage mit einem einen Hochdruck-Kältemittelsammler aufweisenden Kältemittelkreislauf, und
• 3: Ein Diagramm zur Darstellung von Temperatur- und Druckverläufen im Niederdruckzweig der Kältemittelkreisläufe nach 1 und 2.
• Jede der in den 1 und 2 dargestellten Kälteanlage 10 weist die gleiche Grundstruktur auf und besteht aus einem Kältemittelkreislauf 1 mit einem Verdampfer2 und einem demselben zugeordneten Verdampfer-Expansionsorgan AE1, einem Kältemittelverdichter 3, einem als Kondensator oder Gaskühler betreibbaren äußeren Wärmeübertrager als Wärmeübertrager 4 sowie einem inneren Wärmeübertrager 6. Dieser Wärmeübertrager 4 ist als Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgebildet.
• Der Kältemittelverdichter 3 ist als mechanisch oder elektrisch angetriebener Verdichter ausgebildet und fördert kontinuierlich zumindest einen minimalen Kältemittelmassenstrom, wodurch eine minimale Kälteleistung am Verdampfer 2 erzeugt wird. Ein Betrieb des Kältemittelverdichters 3 zur Erzeugung einer unter der minimalen Kälteleistung liegenden Kälteleistung ist daher nicht möglich.
• Der Kältemittelkreislauf 1 der Kälteanlage 10 gemäß 1 umfasst einen Niederdruck-Akkumulator 5, welcher stromabwärts des Verdampfers 2 und stromaufwärts des inneren Wärmeübertragers 6 in den Kältemittelkreislauf 1 geschaltet ist.
• Das von dem Kältemittelverdichter 3 auf Hochdruck verdichtete Kältemittel wird im Wärmeübertrager 4 unter Abgabe von Wärme an die Fahrzeugumgebung abgekühlt und nach dem Durchströmen des Hochdruckabschnittes des inneren Wärmeübertragers 6 mittels des Verdampfer-Expansionsorgans AE1 in den Verdampfer 2 auf Niederdruck entspannt. Das Kältemittel aus dem Verdampfer 2 wird über den Niederdruck-Akkumulator 5 und dem Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 zur Saugseite des Kältemittelverdichters 3 zurückgeführt.
• Der Kältemittelkreislauf 1 der Kälteanlage 10 gemäß 2 umfasst einen Hochdruck-Kältemittelsammler 5, welcher stromabwärts des Wärmeübertragers 4 und stromaufwärts des inneren Wärmeübertragers 6 in den Kältemittelkreislauf 1 geschaltet ist.
• Das von dem Kältemittelverdichter 3 auf Hochdruck verdichtete Kältemittel wird im Wärmeübertrager 4 unter Abgabe von Wärme an die Fahrzeugumgebung abgekühlt und nach dem Durchströmen des Hochdruck-Kältemittelsammlers 5 und anschließend des Hochdruckabschnittes des inneren Wärmeübertragers 6 mittels des Verdampfer-Expansionsorgans AE1 in den Verdampfer 2 auf Niederdruck entspannt. Das Kältemittel aus dem Verdampfer 2 wird über den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 zur Saugseite des Kältemittelverdichters 3 zurückgeführt.
• In den Kältemittelkreisläufen 1 gemäß den 1 und 2 sind auch Messmittel zur Erfassung von Drucklagen und Temperaturen in den Nieder- und Hochdruckabschnitten vorgesehen.
• Ein Druck- und Temperatursensor pT1 ist direkt am Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 3, also stromaufwärts des äußeren Wärmeübertragers 4 in dem Kältemittelkreislauf 1 angeordnet. Dessen Druck- und Temperaturwerte werden einem bspw. als Klimasteuergerät ausgeführten Steuergerät (in den 1 und 2 nicht dargestellt) zur Auswertung zugeführt und dienen der Überwachung und Regelung des Hochdrucks und der Temperatur im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs 1 gemäß den 1 und 2.
• Im überkritischen bzw. transkritischen Betrieb der Kälteanlage 10 gemäß 1 erfolgt die Regelung auf einen optimalen Hochdruck mittels des Verdampfer-Expansionsorgan AE1. Im unterkritischen Betrieb der Kälteanlage 10 gemäß 1 wird mittels des Verdampfer-Expansionsorgans AE1 die Unterkühlung geregelt.
• Bei dem Kältemittelkreislauf 1 gemäß 2 wird die Überhitzung am Ausgang des Verdampfers 2 mittels des Verdampfer-Expansionsorgans AE1 geregelt.
• Ein Niederdrucksensor p_ND ist in dem Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 im Niederdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs 1, bevorzugt zwischen dem Niederdruck-Akkumulator 5 und dem Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 angeordnet. Um eine Unterfüllungserkennung zu realisieren, wird dieser Niederdrucksensor p_ND direkt am Austritt des Niederdruck-Akkumulators 5 angeordnet. Ansonsten ist die Positionierung dieses Niederdrucksensors p_ND an beliebiger Position zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan AE1 und dem Kältemittelverdichter 3 möglich.
• Ebenso weist der Kältemittelkreislauf 1 gemäß 2 stromabwärts des Verdampfers 2 zwischen demselben und dem Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 einen Niederdrucksensor p_ND auf. Wird eine Überhitzungsregelung realisiert, wird dieser Niederdrucksensor p_ND bevorzugt direkt an dem Austritt des Verdampfers 2 angeordnet. Ansonsten kann dieser Niederdrucksensor p_ND an beliebiger Position zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan AE1 und dem Kältemittelverdichter 3 angeordnet werden.
• Anstelle des Niederdrucksensor p_ND kann auch ein Druck- und Temperatursensor pT2 eingesetzt werden, der zusätzlich neben dem Niederdruck auch die zugehörige Temperatur erfasst.
• In dem Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 ist stromabwärts des Wärmeübertragers 4, also zwischen demselben und dem Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 ein weiterer Druck- und Temperatursensor pT3 angeordnet. Dieser Druck- und Temperatursensor pT3 dient zur Einstellung und Überwachung des optimalen Hochdrucks bei überkritischem Betrieb oder der Unterkühlung nach dem Wärmeübertrager 4 bei unterkritischem Betrieb der Kälteanlage 10.
• Schließlich kann weiter ein Temperatursensor T vorgesehen sein, welcher die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 erfasst.
• Im Stand der Technik werden die Zu- und Abschaltbedingungen des Kältemittelverdichters 3 an die von dem Temperatursensor T gemessenen Temperaturwerte für die nach dem Verdampfer 2 in den Fahrzeuginnenraum strömenden Zuluftstrom mit definierten Zuschalttemperaturwerten und definierten Abschalttemperaturwerten gekoppelt. Damit wird in Abhängigkeit des Verlaufs der von dem Temperatursensor T gemessenen Temperaturwerte der Kältemittelverdichter 3 ein- oder ausgeschaltet.
• Um die bereits eingangs beschriebenen Nachteile dieser Vorgehensweise zu vermeiden, werden die Zu- und Abschaltbedingungen des Kältemittelverdichters 3 nicht in Abhängigkeit von den mit dem Temperatursensor T niederdruckseitig gemessenen Lufttemperaturwerten durchgeführt, sondern in Abhängigkeit von den niederdruckseitig mit dem Niederdrucksensor p_ND gemessenen Niederdruckwerten.
• Zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird nach einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren zunächst auf der Basis von mit den Druck- und Temperatursensoren pT1 und pT2 sowie gegebenenfalls mit dem Druck-Temperatursensor pT3 (vgl. Kälteanlage 10 gemäß 1) erfassten Druck- und Temperaturmesswerten und den Klimaeinstellungen eines Fahrzeuginsassen von einem Steuergerät (in den 1 und 2 nicht dargestellt) ein Temperatursollwert T_{soll_Luft} für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 vorgegeben.
• Dieser Temperatursollwert T_{soll_Luft} wird mittels entsprechender Software im Steuergerät umgerechnet in einen entsprechenden Drucksollwert p_{soll_KM} für den Verdampfungsdruck im Verdampfer 2, indem die Stoffdatenzusammenhänge zwischen der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 und Verdampfungsdruck genutzt werden. Das Verdampfungsdruckniveau im Verdampfer 2 wird als Niederdruck des Kältemittelkreislaufs 1 mit dem Niederdrucksensor p_ND bzw. dem Druck-Temperatursensor pT2 erfasst.
• Die für die Durchführung einer Zweipunktregelung erforderliche Hysterese bezüglich des Drucksollwertes p_{soll_KM} werden ein Abschaltdruckwert p_off und ein Zuschaltdruckwert p_on als Parameter in dem Steuergerät appliziert.
• Der Abschaltdruckwert p_off ist als Minimalwert kleiner als der Drucksollwert p_{soll_KM} und der Zuschaltdruckwert p_on ist als Maximalwert größer als der Drucksollwert p_{soll_KM} ist. Diese Hysterese mit den Werten p_{soll_KM}, p_off und p_on ist in dem Zeit - Druck, Temperatur - Diagramm bzw. dem t-p,T-Diagramm nach 3 dargestellt.
• Ferner ist in diesem Diagramm nach 3 der Verlauf des Istwertes p_{ist_KM} des mit dem Niederdrucksensor p_ND erfassten Niederdrucks, welcher dem Verdampfungsdruck in dem Verdampfer 2 entspricht, während einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 dargestellt, wonach der Kältemittelverdichter 3 in den Zeitpunkten t2 und t4 ausgeschaltet und in den Zeitpunkten t3 und t5 eingeschaltet wird.
• Für das Einsetzen der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 gilt folgende Einsetzbedingung.
• Diese Einsetzbedingung besteht darin, dass der Kältemittelverdichter 3 von der Steuereinheit der Kälteanlage 10 in einen Betriebspunkt gesteuert wird, in welchem dieser die minimale Kälteleistung erzeugt und diese minimale Kälteleistung größer als die benötigte Kälteleistung ist. Die benötigte Kälteleistung ergibt sich aus dem nicht absenkbaren minimalen Fördervolumen des Verdichters 2 und dem damit resultierenden Kältemittelmassenstrom, der oberhalb des tatsächlichen Bedarfs sich einstellt. Tritt diese Bedingung zum Zeitpunkt t1 ein, sinkt der Niederdruck auf den Wert p_{ist_KM} und damit der Temperaturistwert T_{ist_Luft} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 ab, wie dies aus dem Diagramm nach 3 ersichtlich ist.
• Ist kein Temperatursensor T vorgesehen, wird der Temperaturistwert indirekt bestimmt, nämlich durch Umrechnung des mittels des Niederdrucksensors ermittelten Istwertes p_{ist_KM} des Verdampfungsdruckes in einen entsprechenden Temperaturistwert T_{ist_berechnet} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2. Ansonsten liefert der Temperatursensor T den Temperaturistwert T_{ist_Luft}. Dieser berechnete Temperaturistwert T_{ist_berechnet} oder der mittels des Temperatursensors T erfasste Temperaturistwert T_{ist_Luft} wird mit dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} verglichen und bei einer Unterschreitung um ein vorgegebenes Maß bei gleichzeitigem minimalen Fördervolumen des Kältemittelverdichters 3 dessen Zweipunktregelung durchgeführt. Es gilt zu berücksichtigen, dass im Idealfall der erfasste Verdampfungsdruck direkt auf die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 abgebildet werden kann, im Realfall sind jedoch - je nach Lastfall - über Kennfelder die jeweiligen Wärmeübertragungsverluste und die systemseitigen Druckverluste - auch in Abhängigkeit des Verbauortes des Niederdrucksensors - mit in die Temperaturistwert-bestimmung auf Basis des gemessenen Niederdrucksignals einzubeziehen.
• Erreicht der Istwert p_{ist_KM} den Abschaltdruckwert p_off im Zeitpunkt t2 wird der Kältemittelverdichter 3 abgeschaltet. Da nunmehr kein Kältemittelmassenstrom seitens des Kältemittelverdichters 3 erzeugt wird, steigt der Istwert p_{ist_KM} des Niederdrucks bis zum Erreichen des Zuschaltdruckwertes p_on an, infolgedessen auch der Temperaturistwert T_{ist_Luft} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2. Damit wird wieder ein Kältemittelstrom und damit Kälteleistung erzeugt, die zum Absenken des Druckistwertes p_{ist_KM} am Verdampfer 2 und damit auch der Luftaustrittstemperatur T_{ist_Luft} führt.. Nun wiederholt sich der Vorgang des Abschaltens und des Zuschaltens des Kältemittelverdichters 3 in den Zeitpunkten t4 und t5.
• In dem Diagramm nach 3 ist neben dem Verlauf des Istwertes p_{ist_KM} des Niederdrucks der zugehörige Verlauf des Temperaturistwertes T_{ist_Luft} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, dass die Extremwerte dieses Verlaufs des Temperaturistwertes T_{ist_Luft} gegenüber dem Verlauf des Istwertes p_{ist_KM} zeitverzögert sind. Damit zeigt sich, dass die Druckmessung bei diesem nicht erfindungsgemäßen Verfahren dynamischer ist als eine Temperaturmessung und infolgedessen systemseitige Veränderungen schneller erfasst werden und dadurch ein frühzeitiger Eingriff des Steuergerätes zur Vermeidung luftseitiger Streuungen und unerwünschter Erwärmungen oder zur Vereisung führender Abkühlungen möglich ist.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird beendet, sobald der Kältemittelverdichter 3 wieder über sein minimales Fördervolumen und damit seinen umgesetzten Massenstroms bzw. über dessen Variation die Vorgaben des Klimasteuergeräts umsetzt.
• Die Zu- und Abschaltdruckwerte p_on und p_off können frei appliziert werden, wobei die Abstände zu dem Drucksollwert p_{soll_KM} unterschiedlich bestimmt werden können.
• So kann der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert p_off und dem Drucksollwert p_{soll_KM} und der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert p_on und dem Drucksollwert p_{soll_KM} identisch gewählt werden: $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Ferner ist es möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert p_off und dem Drucksollwert p_{soll_KM} größer ist als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert p_on und dem Drucksollwert p_{soll_KM}: $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Schließlich ist es auch möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert p_off und dem Drucksollwert p_{soll_KM} kleiner ist als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert p_on und dem Drucksollwert p_{soll_KM}: $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Die Variation der Abstände bietet generell den Vorteil, situationsbedingt stets die für einen Anlagenbetrieb idealen Randbedingungen einstellen zu können, um auf diese Weise den ggf. veränderten Systemdynamiken bzw. unterschiedlich eingeforderten Systemreaktionen Rechnung zu tragen.
• Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zur Durchführung der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 besteht darin, die Istwerte p_{ist_KM} des Niederdrucks mit den Temperaturistwerten T_{ist_Luft} zu koppeln. Hierzu ist der Temperatursensor T zur Messung der Luftaustrittstemperatur T_{ist_Luft} am Verdampfer 2 erforderlich. Damit werden Sensorwerte des Niederdrucksensors p_ND bzw. des Druck-Temperatursensors pT2 und die Sensorwerte des Temperatursensors T zur Messung der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 verknüpft.
• Diese Verknüpfung erfolgt derart, dass der mittels des Temperatursensors T erfasste Temperaturistwert T_{ist_Luft} in einen entsprechenden Verdampfungsdruck p_{ist_berechnet} umgerechnet wird, indem die Stoffdatenzusammenhänge zwischen Luftaustrittstemperatur am Verdampfer und Verdampfungsdruck herangezogen werden.
• Dieser Verdampfungsdruck p_{ist_berechnet} wird mit dem mittels des Niederdrucksensors p_ND ermittelten Istwert p_{ist_KM} verglichen. Der Kältemittelverdichter 3 wird abgeschaltet, wenn entweder der Istwert p_{ist_KM} oder der dem Temperaturistwert T_{ist_Luft} entsprechende Verdampfungsdruck p_{ist_berechnet} den Abschaltdruckwert p_off zeitlich zuerst erreicht. Der Kältemittelverdichter 3 wird wieder zugeschaltet, wenn entweder der Istwert p_{ist_KM} oder der dem Temperaturistwert T_{ist_Luft} entsprechende Verdampfungsdruck p_{ist_berechnet} den Zuschaltdruckwert p_on zeitlich zuerst erreicht.
• Die für die Durchführung der Zweipunktregelung zugehörige Hysterese bezüglich des Drucksollwertes p_{soll_KM} mit einem Abschaltdruckwert p_off und einem Zuschaltdruckwert p_on entsprechen der Hysterese des oben beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Verfahrens und werden ebenso als Parameter in einem Steuergerät appliziert.
• Die Einsetzbedingung der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 für das erste erfindungsgemäße Verfahren entspricht dem oben beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Verfahren.
• Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen ersten Verfahrens besteht darin dass mit der Einbindung von zwei unabhängig voneinander erfassten Signalen in die Zweipunktregelung diese noch genauer und sicherer umgesetzt werden kann.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird beendet, sobald der Kältemittelverdichter 3 wieder über sein minimales Fördervolumen und damit seinen umgesetzten Massenstroms bzw. über dessen Variation die Vorgaben des Klimasteuergeräts umsetzt. D. h. der Verdichter ist alleine durch die seinerseits umgesetzte und variable Fördermenge an Kältemittel wieder selbständig in der Lage den für die Einstellung einer geforderten Kälteleistung und damit luftseitigen Temperatur erforderlichen Kältemittelmassenstrom zielgenau einzustellen.
• Das oben beschriebene Verfahren kann auch derart durchgeführt werden, dass die die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 definierende Hysterese nicht bezüglich des dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} entsprechenden Drucksollwertes p_{soll_KM} sondern bezüglich des Temperatursollwertes T_{soll_Luft} bestimmt wird, also ein Abschalttemperaturwert T_off als Minimalwert und ein Zuschalttemperaturwert T_on bestimmt werden. Diese Verfahren werden nachfolgend als zweites und drittes erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben.
• Zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird nach dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren zunächst auf der Basis von mit den Druck- und Temperatursensoren pT1 und pT2 sowie gegebenenfalls mit dem Druck-Temperatursensor pT3 (vgl. Kälteanlage 10 gemäß 1) erfassten Druck- und Temperaturmesswerten und den Klimaeinstellungen eines Fahrzeuginsassen von einem Steuergerät (in den 1 und 2 nicht dargestellt) ein Temperatursollwert T_{soll_Luft} für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 vorgegeben.
• Der mit dem Niederdrucksensor p_ND bzw. dem Druck-Temperatursensor pT2 erfasste Niederdruckistwert p_{ist_KM} wird mittels entsprechender Software im Steuergerät in einen entsprechenden Temperaturistwert T_{ist_berechnet} für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 umgerechnet, indem die Stoffdatenzusammenhänge zwischen der Verdampfungstemperatur und dem Verdampfungsdruck für die Abbildung auf eine Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 genutzt werden.
• Für die für die Durchführung einer Zweipunktregelung erforderliche Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes T_{soll_Luft} werden ein Abschalttemperaturwert T_off und ein Zuschalttemperaturwert T_on als Parameter in dem Steuergerät appliziert.
• Der Abschalttemperaturwert T_off ist als Minimalwert kleiner als der Temperatursollwert T_{soll_Luft} und der Zuschalttemperaturwert T_on ist als Maximalwert größer als der Temperatursollwert T_{soll_Luft}. Diese Hysterese mit den Werten T_{soll_Luft}, T_off und T_on ist in dem Zeit - Druck, Temperatur - Diagramm bzw. dem t-p,T-Diagramm nach 3 als Werte in Klammer dargestellt.
• Ferner ist in diesem Diagramm nach 3 der Verlauf des aus dem Niederdruckistwert p_{ist_KM} berechneten Temperaturistwertes T_{ist_berechnet} während einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 dargestellt, wonach der Kältemittelverdichter 3 in den Zeitpunkten t2 und t4 ausgeschaltet und in den Zeitpunkten t3 und t5 eingeschaltet wird.
• Für das Einsetzen der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 gilt folgende Einsetzbedingung.
• Diese Einsetzbedingung besteht darin, dass der Kältemittelverdichter 3 von der Steuereinheit der Kälteanlage 10 in einen Betriebspunkt gesteuert wird, in welchem dieser die minimale Kälteleistung erzeugt und diese minimale Kälteleistung größer als die benötigte Kälteleistung ist. Die benötigte Kälteleistung ergibt sich aus dem nicht absenkbaren minimalen Fördervolumen des Verdichters 3 und dem damit resultierenden Kältemittelmassenstrom, der oberhalb des tatsächlichen Bedarfs sich einstellt. Tritt diese Bedingung zum Zeitpunkt t1 ein, sinkt der Niederdruckwert p_{ist_KM} und damit auch der Temperaturistwert T_{ist_Luft} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 ab, wie dies aus dem Diagramm nach 3 ersichtlich ist.
• Ist kein Temperatursensor T vorgesehen, wird der Temperaturistwert indirekt bestimmt, nämlich durch Umrechnung des mittels des Niederdrucksensors p_ND ermittelten Istwertes p_{ist_KM} des Verdampfungsdruckes in einen entsprechenden Temperaturistwert T_{ist_berechnet} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2. Ansonsten liefert der Temperatursensor T den Temperaturistwert T_{ist_Luft}. Dieser berechnete Temperaturistwert T_{ist_berechnet} oder der mittels des Temperatursensors T erfasste Temperaturistwert T_{ist_Luft} wird mit dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} verglichen und bei einer Unterschreitung um ein vorgegebenes Maß bei gleichzeitigem minimalen Fördervolumen des Kältemittelverdichters 3 dessen Zweipunktregelung, in Form einer Zu- und Abschaltung des Verdichters 3, aktiviert. Es gilt zu berücksichtigen, dass im Idealfall der erfasste Verdampfungsdruck direkt auf die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 abgebildet werden kann, im Realfall sind jedoch - je nach Lastfall - über Kennlinien bzw. Kennfelder die jeweiligen Wärmeübertragungsverluste und die systemseitigen Druckverluste - auch in Abhängigkeit des Verbauortes des Niederdrucksensors p_ND - mit in die Temperaturistwert-bestimmung auf Basis des gemessenen Niederdrucksignals einzubeziehen.
• Erreicht der berechnete Temperaturistwert T_{ist_berechnet} den Abschalttemperaturwert T_off im Zeitpunkt t2 wird der Kältemittelverdichter 3 abgeschaltet. Da nunmehr kein Kältemittelmassenstrom seitens des Kältemittelverdichters 3 erzeugt wird, steigt der Temperaturistwert T_{ist_berechnet} bis zum Erreichen des Zuschalttemperaturwertes T_on an. Mit Zuschalten des Verdichters 3 wird wieder ein Kältemittelstrom und damit eine Kälteleistung erzeugt, die zum Absenken des Temperaturistwertes T_{ist_berechnet} führt. Nun wiederholt sich der Vorgang des Abschaltens und des Zuschaltens des Kältemittelverdichters 3 in den Zeitpunkten t4 und t5 und ggf. darüber hinaus.
• In dem Diagramm nach 3 ist neben dem Verlauf des Temperaturistwertes T_{ist_berechnet} der zugehörige und korrespondierende Verlauf des Niederdruckistwertes p_{ist_KM} des Niederdrucksensors p_ND dargestellt. Hieraus ist der stoffdatenbedingte und gekoppelte Zusammenhang zwischen Verdampfungsdruck und Verdampfungstemperatur ersichtlich.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird beendet, sobald der Kältemittelverdichter 3 wieder über sein minimales Fördervolumen und damit seinen umgesetzten Massenstroms bzw. über dessen Variation die Vorgaben des Klimasteuergeräts umsetzt.
• Die Zu- und Abschalttemperaturwerte T_on und T_off können frei appliziert werden, wobei die Abstände zu dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} unterschiedlich bestimmt werden können.
• So kann der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} und der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} identisch gewählt werden: $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Ferner ist es möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} größer ist als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft}: $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Schließlich ist es auch möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} kleiner ist als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft}. $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Die Variation der Abstände bietet generell den Vorteil, situationsbedingt stets die für einen Anlagenbetrieb idealen Randbedingungen einstellen zu können, um auf diese Weise den ggf. veränderten Systemdynamiken bzw. unterschiedlich eingeforderten Systemreaktionen Rechnung zu tragen.
• Das dritte erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 unterscheidet sich von dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren darin, dass die Istwerte p_{ist_KM} des Niederdrucks mit den Temperaturistwerten T_{ist_Luft} gekoppelt werden. Hierzu ist der Temperatursensor T erforderlich. Zunächst wird der von dem Niederdrucksensor p_ND erfasste Istwert p_{ist_KM} in den entsprechenden Wert T_{ist_berechnet} für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 umgerechnet, um die Niederdruckistwerte p_{ist_KM} mit den Abschalt- und Zuschalttemperaturwerten T_off und T_on vergleichbar zu machen. Hierzu werden die Stoffdatenzusammenhänge von Verdampfungstemperatur und Verdampfungsdruck und damit der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 herangezogen. Die Sensorwerte des Temperatursensors T zur Messung der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 können direkt mit den Abschalt- und Zuschalttemperaturwerten verglichen werden.
• Der Kältemittelverdichter 3 wird abgeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} oder der dem Niederdruckistwert p_{ist_KM} entsprechende Temperaturistwert T_{ist_berechnet} den Abschalttemperaturwert T_off zeitlich zuerst erreicht. Der Kältemittelverdichter 3 wird wieder zugeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} oder der dem Niederdruckistwert p_{ist_KM} entsprechende Temperaturistwert T_{ist_berechnet} den Zuschalttemperaturwert T_on zeitlich zuerst erreicht.
• Der Vorteil dieses dritten erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin dass mit der Einbindung von zwei unabhängig voneinander erfassten Signalen in die Zweipunktregelung diese noch genauer und sicherer umgesetzt werden kann.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird beendet, sobald der Kältemittelverdichter 3 wieder über sein minimales Fördervolumen und damit seinen umgesetzten Massenstrom bzw. über dessen Variation die Vorgaben des Klimasteuergeräts umsetzt. D. h. der Verdichter ist alleine durch die seinerseits umgesetzte und variable Fördermenge an Kältemittel wieder selbständig in der Lage den für die Einstellung einer geforderten Kälteleistung und damit luftseitigen Temperatur erforderlichen Kältemittelmassenstrom zielgenau einzustellen.
• Die Zu- und Abschalttemperaturwerte T_on und T_off können frei appliziert werden, wobei die Abstände zu dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} unterschiedlich bestimmt werden können.
• So kann der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} und der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} identisch gewählt werden: $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Ferner ist es möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} größer ist als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft}: $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Schließlich ist es auch möglich, dass der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert T_off und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} kleiner ist als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert T_on und dem Temperatursollwert T_{soll_Luft}: $$\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Die Variation der Abstände bietet generell den Vorteil, situationsbedingt stets die für einen Anlagenbetrieb idealen Randbedingungen einstellen zu können, um auf diese Weise den ggf. veränderten Systemdynamiken bzw. unterschiedlich eingeforderten Systemreaktionen Rechnung zu tragen.
• Ein viertes erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 besteht darin, die Istwerte p_{ist_KM} des Niederdrucks mit den Temperaturistwerten T_{ist_Luft} der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer 2 getrennt zu erfassen und deren Messwerte an die Aktivierung der Abschalt- und Zuschaltvorgänge zu koppeln. Hierzu ist der Temperatursensor T zur Messung der Luftaustrittstemperatur T_{ist_Luft} am Verdampfer 2 erforderlich. Jedoch wird im Unterschied zu dem zweiten beschriebenen Verfahren oder dem vierten beschriebenen Verfahren sowohl den Temperaturistwerten T_{ist_Luft} als auch den Istwerten p_{ist_KM} des Niederdrucks jeweils eine Hysterese, nämlich eine Temperatur-Hysterese und eine Niederdruck-Hysterese zugeordnet.
• Die für die Durchführung der Zweipunktregelung zugehörige Niederdruck-Hysterese bezüglich des aus dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} umgerechneten Drucksollwertes p_{soll_KM} mit einem Abschaltdruckwert p_off und einem Zuschaltdruckwert p_on entsprechen der Hysterese des oben beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Verfahrens und werden ebenso als Parameter in einem Steuergerät appliziert. Auch die die Temperatur-Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes T_{soll_Luft} definierenden Abschalttemperaturwert T_off und Zuschalttemperaturwert T_on werden als Parameter in dem Steuergerät appliziert.
• Die Zu- und Abschalttemperaturwerte T_on und T_off der Temperatur-Hysterese und die Zu - und Abschaltdruckwert p_on und p_off der Niederdruck-Hysterese können frei appliziert werden, wobei die Abstände zu dem Temperatursollwert T_{soll_Luft} und dem Drucksollwert p_{soll_KM} entsprechend den oben gemachten Ausführungen ebenso unterschiedlich bestimmt werden können.
• Neben den oben genannten Bedingungen, nämlich $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  gibt es noch folgende Kombinationen: $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|=\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  

  $$\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{off}}\right|<\left|{\text{p}}_{\text{soll}\_\text{KM}}-{\text{p}}_{\text{on}}\right|\text{ und }\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{off}}\right|>\left|{\text{T}}_{\text{soll}\_\text{Luft}}-{\text{T}}_{\text{on}}\right|.$$

  
• Die Einsetzbedingung der Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 für das fünfte erfindungsgemäße Verfahren entspricht dem oben beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Verfahren.
• Der Kältemittelverdichter 3 wird abgeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} den Abschalttemperaturwert T_off der Temperatur-Hysterese oder der Niederdruckistwert p_{ist_KM} den Abschaltdruckwert p_off der Niederdruck-Hysterese zeitlich zuerst erreicht. Der Kältemittelverdichter 3 wird wieder zugeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} den Zuschalttemperaturwert T_on der Temperatur-Hysterese oder der Niederdruckistwert p_{ist_KM} den Zuschaltdruckwert p_on zeitlich zuerst erreicht.
• Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen vierten Verfahrens besteht darin dass auf diese Weise der Istwert der Lufttemperatur nach Verdampfer 2 den Sollwert der Lufttemperatur nach Verdampfer 2 bestmöglich folgen und umsetzten kann.
• Die Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters 3 wird beendet, sobald der Kältemittelverdichter 3 wieder über sein minimales Fördervolumen und damit seinen umgesetzten Massenstroms bzw. über dessen Variation die Vorgaben des Klimasteuergeräts umsetzt. D. h. der Verdichter ist alleine durch die seinerseits umgesetzte und variable Fördermenge an Kältemittel wieder selbständig in der Lage den für die Einstellung einer geforderten Kälteleistung und damit luftseitigen Temperatur erforderlichen Kältemittelmassenstrom zielgenau einzustellen.
• Sollte es sich bei der Auswertung von zwei Sensoren für die Umsetzung der Zu- und Abschaltfunktion des Kältemittelverdichters 3 als sinnvoll erweisen, so können die hierfür geltenden Kriterien auch abgewandelt werden. Beispielsweise wird der Kältemittelverdichter 3 abgeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} den Abschalttemperaturwert T_off der Temperatur-Hysterese oder der Niederdruckistwert p_{ist_KM} den Abschaltdruckwert p_off der Niederdruck-Hysterese zeitlich als letztes erreicht. Der Kältemittelverdichter 3 wird wieder zugeschaltet, wenn entweder der Temperaturistwert T_{ist_Luft} den Zuschalttemperaturwert T_on der Temperatur-Hysterese oder der Niederdruckistwert p_{ist_KM} den Zuschaltdruckwert p_on zeitlich zuletzt erreicht.
• Die oben beschriebenen Verfahren können für jeden Wärmeübertrager eines Kältemittelkreislaufes einer Kälteanlage eingesetzt werden, an dem die gesetzten oder einzustellenden und damit geforderten Systemgrenzen, bei erreichter minimaler Förderleistung eines Kältemittelverdichters, je nach Betrachtungsweise unter- (wie bspw. Temperatur zu niedrig) oder überschritten (wie bspw. Kälteleistung zu hoch) werden.
• Bezugszeichenliste

1

Kältemittelkreislauf

2

Verdampfer

3

Kältemittelverdichter

4

äußerer Wärmeübertrager

5

Niederdruck-Akkumulator, Hochdruck-Kältemittelsammler

6

innerer Wärmeübertrager

AE1

Verdampfer-Expansionsorgan

pND

Niederdrucksensor

psoll_KM

Drucksollwert

pist_KM

Istwert des Niederdrucks

pist_berechnet

Verdampfungsdruck entsprechend des Temperaturistwertes T_{ist_Luft}

poff

Abschaltdruckwert

pon

Zuschaltdruckwert

pT1

Druck-Temperatursensor

pT2

Druck-Temperatursensor

pT3

Druck-Temperatursensor

T

Temperatursensor

Tist_Luft

Temperaturistwert

Tist_berechnet

Temperaturistwert entsprechend des Istwertes des Niederdrucks p_{ist_KM}

Tsoll_Luft

Temperatursollwert

Toff

Abschalttemperaturwert

Ton

Zuschalttemperaturwert

ti

Zeitpunkt (i = 1, ... 5)

Claims (14)

1. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist: - einen regelbaren Kältemittelverdichter (3), welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist, - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager (4) zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs, - einen Verdampfer (2) mit einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1), und - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1) und dem Kältemittelverdichter (3) angeordneten Niederdrucksensor (p_ND), - einen luftseitig des Verdampfers (2) angeordneten Temperatursensor (T) zur Erfassung eines Temperaturistwertes (T_{ist_Luft}) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2), wobei zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters (3) a) ein Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, b) ein Drucksollwert (p_{soll_KM}) für den Verdampfungsdruck im Verdampfer (2) entsprechend des Temperatursollwertes (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, b1) ein dem Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) entsprechender Verdampfungsdruck (p_{ist_berechnet}) bestimmt wird, c) eine die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Drucksollwertes (p_{soll_KM}) mit einem Abschaltdruckwert (p_off) als Minimalwert und einem Zuschaltdruckwert (p_on) als Maximalwert bestimmt wird, d) der Kältemittelverdichter (3) abgeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) entsprechende Verdampfungsdruck (p_{ist_berechnet}) den Abschaltdruckwert (p_off) zeitlich zuerst erreicht, und e) der Kältemittelverdichter (3) eingeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks oder der dem Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) entsprechende Verdampfungsdruck (p_{ist_berechnet}) den Zuschaltdruckwert (p_on) zeitlich zuerst erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Abstände zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) einerseits und dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) andererseits identisch gewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bei welchem der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) größer als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) gewählt wird.
5. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist: - einen regelbaren Kältemittelverdichter (3), welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist, - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager (4) zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs, - einen Verdampfer (2) mit einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1), und - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1) und dem Kältemittelverdichter (3) angeordneten Niederdrucksensor (p_ND), wobei zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters (3) a) ein Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, b2) eine dem Niederdruckistwert (p_{ist_KM}) entsprechende Luftaustrittstemperatur (T_{ist_berechnet}) am Verdampfer (2) bestimmt wird, c1) eine die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes (T_{soll_Luft}) mit einem Abschalttemperaturwert (T_off) als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert (T_on) als Maximalwert bestimmt wird, d1) der Kältemittelverdichter (3) abgeschaltet wird, wenn der dem Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert (T_{ist_berechnet}) den Abschalttemperaturwert (T_off) erreicht, e1) der Kältemittelverdichter (3) eingeschaltet wird, wenn der dem Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert (T_{ist_berechnet}) den Zuschalttemperaturwert (T_on) erreicht, und die Verfahrensschritte d1) und e1) durchgeführt werden, wenn - der Kältemittelverdichter (3) mit dessen minimalen Fördervolumen betrieben wird, und - der indirekt ermittelte Temperaturistwert (T_{ist_berechnet}) den Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) um ein vorgegebenes Maß unterschreitet.
6. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist: - einen regelbaren Kältemittelverdichter (3), welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist, - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager (4) zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs, - einen Verdampfer (2) mit einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1), - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1) und dem Kältemittelverdichter (3) angeordneten Niederdrucksensor (p_ND), und - einen luftseitig des Verdampfers (2) angeordneten Temperatursensor (T) zur Erfassung eines Temperaturistwertes (T_{ist_Luft}) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2), wobei zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters (3) a) ein Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, b1) eine dem Niederdruckistwert (p_{ist_KM}) entsprechende Luftaustrittstemperatur (T_{ist_berechnet}) am Verdampfer (2) bestimmt wird, c1) eine die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes (T_{soll_Luft}) mit einem Abschalttemperaturwert (T_off) als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert (T_on) als Maximalwert bestimmt wird, d2) der Kältemittelverdichter (3) abgeschaltet wird, wenn entweder der dem Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert (T_{ist_berechnet}) oder der Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) den Abschalttemperaturwert (T_off) zeitlich zuerst erreicht, und e2) der Kältemittelverdichter (3) eingeschaltet wird, wenn entweder der dem Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks entsprechende Temperaturistwert (T_{ist_berechnet}) oder der Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) den Zuschalttemperaturwert (T_on) zeitlich zuerst erreicht.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem die Abstände zwischen dem Abschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) einerseits und dem Zuschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) andererseits identisch gewählt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) größer als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) kleiner als der Abstand zwischen dem zu Abschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) gewählt wird.
10. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist: - einen regelbaren Kältemittelverdichter (3), welcher mit einem minimalen Fördervolumen betreibbar ist, - einen als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten Wärmeübertrager (4) zur Durchführung eines Kälteanlagenbetriebs, - einen Verdampfer (2) mit einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1), - einen zwischen dem Verdampfer-Expansionsorgan (AE1) und dem Kältemittelverdichter (3) angeordneten Niederdrucksensor (p_ND), und - einen luftseitig des Verdampfers (2) angeordneten Temperatursensor (T) zur Erfassung eines Temperaturistwertes (T_{ist_Luft}) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2), wobei zur Durchführung einer Zweipunktregelung des Kältemittelverdichters (3) a) ein Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, b) ein Drucksollwert (p_{soll_KM}) für den Verdampfungsdruck im Verdampfer (2) entsprechend des Temperatursollwertes (T_{soll_Luft}) für die Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) bereitgestellt wird, c2) eine die Zweipunktregelung definierende Hysterese bezüglich des Temperatursollwertes (T_{soll_Luft}) mit einem Abschalttemperaturwert (T_off) als Minimalwert und einem Zuschalttemperaturwert (T_on) als Maximalwert und eine Hysterese bezüglich des Drucksollwertes (p_{soll_KM}) mit einem Abschaltdruckwert (p_off) als Minimalwert und einem Zuschaltdruckwert (p_on) als Maximalwert bestimmt werden, d3) der Kältemittelverdichter (3) abgeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks den Abschaltdruckwert (p_off) oder der Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) den Abschalttemperaturwert (T_off) zeitlich zuerst erreicht, und e3) der Kältemittelverdichter (3) eingeschaltet wird, wenn entweder der Istwert (p_{ist_KM}) des Niederdrucks den Zuschaltdruckwert (p_on) oder der Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) den Zuschalttemperaturwert (T_on) zeitlich zuerst erreicht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem - die Abstände zwischen dem Abschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) einerseits und dem Zuschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) andererseits identisch gewählt werden, und - die Abstände zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) einerseits und dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) andererseits identisch gewählt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem - der Abstand zwischen dem Abschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) größer als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) gewählt wird, und - der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) größer als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) gewählt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem - der Abstand zwischen demAbschalttemperaturwert (T_off) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschalttemperaturwert (T_on) und dem Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) gewählt wird, und - der Abstand zwischen dem Abschaltdruckwert (p_off) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) kleiner als der Abstand zwischen dem Zuschaltdruckwert (p_on) und dem Drucksollwert (p_{soll_KM}) gewählt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 5, bei welchem die Verfahrensschritte d) und e), d2) und e2) sowie d3) und e3) durchgeführt werden, wenn - der Kältemittelverdichter (3) mit dessen minimalen Fördervolumen betrieben wird, und - der Temperaturistwert (T_{ist_Luft}) den Temperatursollwert (T_{soll_Luft}) der Luftaustrittstemperatur am Verdampfer (2) um ein vorgegebenes Maß unterschreitet.

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