DE102020119073A1

DE102020119073A1 - Kabinenklimaanlagensystem für ein fahrzeug und verfahren zum steuern des fahrzeugs und des systems

Info

Publication number: DE102020119073A1
Application number: DE102020119073.5A
Authority: DE
Inventors: Mary Bellino; Nicholas David Moore; Joseph George; Rohan Shrivastava
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2021-01-28
Also published as: US20210023908A1; US11390136B2; CN112277572A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Kabinenklimaanlagensystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs und des Systems bereit. Ein Klimaanlagensystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs mit einem Fahrzeugklimaanlagensystem werden bereitgestellt. Das Fahrzeugklimaanlagensystem weist einen Kältekreislauf auf, der einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer in sequentieller Fluidkommunikation aufweist, mit einer Ventilbaugruppe und einer Batteriekühleinrichtung, die für einen parallelen Strom mit dem Verdampfer positioniert ist. Ein Kühlkreislauf in dem Fahrzeug weist eine Kühleinrichtung auf. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die Ventilbaugruppe zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung und von dem Verdampfer weg zu leiten. Das Kältemittel kann zum Beispiel umgeleitet werden, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen und/oder ein Kreislaufen des Verdichters zu verhindern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einem Kabinenklimaanlagensystem und ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs und des Systems.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge weisen herkömmlicherweise eine Klimaanlage für eine Fahrzeugkabine auf, z. B. ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem, um eine Klimasteuerung für die Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Während des Betriebs des Klimaanlagensystems kann der Verdampfer niedrige Betriebstemperaturen erreichen, und wenn die Temperaturen ausreichend niedrig sind, kann der Verdampfer Vereisung erfahren und die Leistung der Klimaanlage kann beeinträchtigt sein. Um einen Verdampfer zu enteisen, wird der Verdichter für die Klimaanlage typischerweise abgeschaltet, so dass die Klimaanlage deaktiviert wird, bis die Verdampfertemperatur ansteigt und der Verdampfer enteist.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einem Fluidkreislauf, der eine Kühleinrichtung aufweist und ein Kühlmittel enthält, bereitgestellt. Ein Kältekreislauf für ein Kabinenklimaanlagensystem ist bereitgestellt und enthält ein Kältemittel. Der Kältekreislauf weist einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidkommunikation auf. Der Kältekreislauf weist eine zweite Ventilbaugruppe auf und die Kühleinrichtung ist für einen parallelen Strom von Kältemittel mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert. Ein Temperatursensor ist dazu positioniert, eine Temperatur des Verdampfers zu messen. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, während der Kältekreislauf arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die zweite Ventilbaugruppe zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. Ein Kältekreislauf wird für ein Kabinenklimaanlagensystem betrieben, das ein Kältemittel enthält, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidkommunikation mit einem durch diesen strömenden Kältemittel aufweist. Es wird ein Signal empfangen, das eine Temperatur des Verdampfers angibt. Während der Kältekreislauf arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, wird eine zweite Ventilbaugruppe in dem Kältekreislauf geöffnet, um einen Teil des Kältemittels durch eine Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt, wodurch die Temperatur des Verdampfers erhöht wird. Der Kältekreislauf weist die zweite Ventilbaugruppe auf und die Kühleinrichtung ist für einen parallelen Strom von Kältemittel mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform ist ein Fahrzeugklimaanlagensystem mit einem Kältekreislauf, der einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer in sequentieller Fluidkommunikation aufweist, mit einer Ventilbaugruppe und einer Batteriekühleinrichtung, die für einen parallelen Strom mit dem Verdampfer positioniert ist, bereitgestellt. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die Ventilbaugruppe zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung und von dem Verdampfer weg zu leiten.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung von Fluidsystemen für das Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform; und
3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin nach Bedarf bereitgestellt; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein exemplarisch sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgebildet sein können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren.
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10, das dazu konfiguriert ist, die vorliegende Offenbarung umzusetzen. Das Fahrzeug 10 ist ein elektrifiziertes Fahrzeug, so dass das Fahrzeug unter Verwendung von elektrischer Leistung angetrieben werden kann. In verschiedenen Beispielen kann das Fahrzeug 10 durch ein Hybridfahrzeug bereitgestellt sein, wie etwa ein paralleles, leistungsverzweigtes oder serielles Hybridelektrofahrzeug, ein Batterieelektrofahrzeug, ein Start-Stopp-Fahrzeug, ein Mikrohybridfahrzeug, ein Plug-in-HybridElektrofahrzeug oder andere Fahrzeugsystemarchitekturen mit elektrischem Antrieb.
Das Fahrzeug weist einen oder mehrere Elektromotoren oder elektrische Maschinen 12 auf, die dazu konfiguriert sind, das Fahrzeug unter Verwendung von elektrischer Leistung anzutreiben. In verschiedenen Beispielen kann das Fahrzeug eine andere Antriebsmaschine, wie etwa einen Verbrennungsmotor 14, oder dergleichen aufweisen oder nicht. Die elektrische Maschine 12 gibt mechanische Leistung aus, wenn sie als ein Elektromotor betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Maschine 12 kann auch als ein Generator zum Umwandeln mechanischer Leistung in elektrische Leistung dienen. Die elektrische Maschine und beliebige andere Antriebsmaschinen sind über ein Getriebe 16 mit der Kraftübertragung und den Fahrzeugrädern verbunden.
Das Fahrzeug 10 weist ein Steuersystem 18 mit einer oder mehreren Steuerungen oder Steuermodulen für die verschiedenen Fahrzeugkomponenten und -systeme auf. Das Steuersystem 18 für das Fahrzeug kann eine beliebige Anzahl an Steuerungen beinhalten und in eine einzige Steuerung integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle der Steuerungen können durch ein Controller Area Network (CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Es ist bekannt, dass in dieser Schrift offenbarte Steuerungen, Schaltungen oder andere elektrische Vorrichtungen eine beliebige Anzahl an Folgenden beinhalten können: Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), Festwertspeicher (read only memory - ROM), elektrisch programmierbarem Festwertspeicher (electrically programmable read only memory - EPROM), elektrisch löschbarem programmierbarem Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software, die miteinander zusammenwirken, um den/die hierin offenbarten Vorgang/Vorgänge durchzuführen. Des Weiteren können eine beliebige oder mehrere der hierin offenbarten elektrischen Vorrichtungen konfiguriert sein, um ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium umgesetzt ist, das programmiert ist, um eine beliebige Anzahl der hierin offenbarten Funktionen durchzuführen.
Die elektrische Maschine 12 ist über einen Wechselrichter 22 mit einem Energiespeichersystem 20 verbunden. Das Energiespeichersystem 20 kann durch eine Hochspannungsbatterie oder eine Traktionsbatterie bereitgestellt sein. Ein Ladegerät 24 kann bereitgestellt sein, um das Fahrzeug mit einer externen elektrischen Quelle, wie etwa einer Ladestation mit 110 V oder 220 V Leistung, zu verbinden. Die Traktionsbatterie 20 kann durch einen Batteriepack bereitgestellt sein, der aus einem oder mehreren Batteriemodulen besteht. Jedes Batteriemodul kann eine Batteriezelle oder eine Vielzahl von Batteriezellen enthalten. Die Batteriezellen werden unter Verwendung eines Kühlmittelsystems 30 erwärmt und gekühlt, wie nachstehend in Bezug auf 2 beschrieben. Zusätzlich können elektrische Komponenten für das Fahrzeug, wie etwa der Wechselrichter 22, das Ladegerät 24, ein Gleichspannungswandler 26 für eine Sekundärbatterie oder Zubehör und dergleichen unter Verwendung des Kühlmittelsystems gekühlt werden. Das Kühlmittelsystem 30 steht in Kommunikation mit dem Fahrzeugsteuersystem 18 und der Ein/Aus-Status oder beliebige Anforderungen für den Betrieb des Kühlmittelsystems können über die Fahrzeugsteuerung 18 kommuniziert werden und können zum Beispiel auf einer Betriebstemperatur einer oder mehrerer der elektrischen Komponenten und dergleichen basieren.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Klimasteuersystem 32, wie nachstehend in Bezug auf 2 beschrieben, zum Heizen und Kühlen verschiedener Fahrzeugkomponenten, einschließlich der Fahrzeugkabine, als ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs- (HLK-) System. Das Klimasteuersystem 32 beinhaltet einen elektrischen Verdichter gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Klimasteuersystem kann zusätzlich eine oder mehrere Heizungen beinhalten. Das Klimasteuersystem 32 steht in Kommunikation mit dem Fahrzeugsteuersystem 18 und der Ein/Aus-Status kann über die Fahrzeugsteuerung kommuniziert werden und kann zum Beispiel auf dem Status eines durch einen Bediener betätigten Schalters oder der automatischen Steuerung des Klimasteuersystems basierend auf verwandten Funktionen, wie etwa Scheibenenteisung, basieren. Das Klimasteuersystem 32 kann zusätzlich mit einer Benutzerschnittstelle verbunden sein, um es einem Benutzer zu ermöglichen, eine Temperatur für die Kabine einzustellen.
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung von Fluidsystemen 100 zur Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 gemäß einer Ausführungsform. Komponenten für Elemente, die zu den vorangehend in Bezug auf 1 beschriebenen identisch oder diesen ähnlich sind, erhalten der Einfachheit halber dieselbe Bezugszahl.
Das System 100 weist einen ersten Fluidkreislauf oder eine erste Fluidschleife auf und kann als ein Kühlmittelsystem 30 für eine oder mehrere elektrische Fahrzeugkomponenten, wie etwa eine Traktionsbatterie, einen Wechselrichter, ein Ladegerät und dergleichen, verwendet werden. Ein zweiter Fluidkreislauf oder eine zweite Fluidschleife wird bereitgestellt und ist als Kabinenklimaanlagensystem 32 mit einem Kältekreislauf oder einer Kälteschleife bereitgestellt. Der Kühlmittelkreislauf 30 und der Kältekreislauf 32 sind als separate Fluidkreisläufe bereitgestellt, so dass sich das Fluid in einem Kreislauf nicht mit dem Fluid in dem anderen Kreislauf vermischt. Zusätzlich können sich die Fluids in jedem Kreislauf 30, 32 voneinander unterscheiden oder gleich sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein Fluid auf eine Flüssigphase, eine Dampfphase oder eine gemischte Flüssig-Dampf-Phase für das Fluid in dem jeweiligen Kreislauf. Zusätzlich kann das Fluid die Phasen innerhalb eines jeweiligen Kreislaufs ändern, wenn es zirkuliert. Gemäß einem Beispiel bleibt das Kühlmittel in dem Fluidkreislauf 30 während des Betriebs des Kreislaufs in flüssiger Phase, während das Kältemittel in dem Kältekreislauf 32 die Phasen innerhalb des Kreislaufs ändern kann, zum Beispiel wie in einem Dampfkompressionskältekreislauf.
Der Kühlmittelkreislauf 30 ist mit einer Pumpe 102, einer Kühleinrichtung 104 und einer Komponente 106 zum Wärmemanagement bereitgestellt. Der Kühlkreislauf 30 kann mit einem Kühlmantel oder anderen Fluidkanälen innerhalb oder benachbart zu der Komponente 106 zum Wärmemanagement der Komponente bereitgestellt sein. Gemäß einem Beispiel kann die Komponente 106 eine Traktionsbatterie 20, ein Wechselrichter 22, ein Wandler 26, ein Ladegerät 24 oder eine andere Komponente in dem elektrischen Antriebssystem für das Fahrzeug 10 sein. Obwohl nur eine Komponente 106 gezeigt ist, kann der Kühlkreislauf 30 dazu konfiguriert sein, zum Beispiel mehrere Komponenten zu kühlen, wobei das Kühlmittel zu den Komponenten 106 strömt, die für einen parallelen oder seriellen Kühlmittelstrom durch diese angeordnet sind. Zusätzlich kann der Kühlkreislauf 30 wie gezeigt eine einzelne Kühleinrichtung 104 oder mehr als eine Kühleinrichtung 104 in verschiedenen Konfigurationen aufweisen.
Zusätzlich und in anderen Beispielen kann der Kühlmittelkreislauf 30 mit einer Heizung, wie etwa einer PTC-Heizung, Ventilen, einem Behälter und anderen Fluidsystemkomponenten, die der Einfachheit halber nicht gezeigt sind, bereitgestellt sein. Der Kühlkreislauf 30 kann mit verschiedenen Sensoren versehen sein, zum Beispiel einem oder mehreren Temperatursensoren an einer zugehörigen Komponente. Das Steuersystem 18 betreibt den Kühlkreislauf 30, um die Betriebstemperaturen der Komponente(n) 106 zum Beispiel innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten, während das Fahrzeug in Betrieb ist. Die Steuerung 18 kann eine Anforderung empfangen oder ein Flag setzen, das angibt, dass ein Betrieb des Kühlmittelkreislaufs 30 und der Kühleinrichtung 104 erforderlich ist, um die Komponente 106 zu kühlen, z. B. die Kühleinrichtungsanforderung ist eingeschaltet.
Die Kühleinrichtung 104 ist als interner Wärmetauscher bereitgestellt, wobei Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Kühlkreislauf 30 und dem Kältemittel in dem Klimaanlagenkreislauf 32 übertragen wird. Wenn der Kühlkreislauf 30 verwendet wird, um eine Komponente zu kühlen, kann Wärme von dem Kühlmittel über die Kühleinrichtung 104 auf das Kältemittel übertragen werden.
Der Kältemittelkreislauf 32 ist mit einem elektrischen Verdichter 110, einem Kondensator 112, einer ersten Ventilbaugruppe 114 und einem Verdampfer 116 bereitgestellt. Der Verdichter 110, der Kondensator 112, die erste Ventilbaugruppe 114 und der Verdampfer 116 sind nacheinander oder in Reihe angeordnet.
Der Verdichter 110 ist ein elektrisch angetriebener Verdichter und kann über einen Elektromotor gedreht werden. Somit ist die Drehzahl des Verdichters 110 steuerbar und variabel. Der Verdichter 110 weist eine zugehörige Mindestbetriebsdrehzahl auf, z. B. 800-1000, die als eine vorbestimmte Drehzahl des Verdichters definiert werden kann. Unterhalb der minimalen Betriebsdrehzahl wird der Verdichter abgeschaltet oder ausgeschaltet. Alternativ kann die vorbestimmte Drehzahl als ein Wert festgelegt werden, der höher als die minimale Betriebsdrehzahl des Verdichters 110 ist. Ein Drucksensor 111 kann an einem Auslass des Verdichters 110 zur Verwendung beim Steuern des Verdichters bereitgestellt sein.
Der Kondensator 112 ist als Wärmetauscher für das Fahrzeug bereitgestellt, der das Dampfphasenkältemittel über Wärmeaustausch mit einem anderen Medium in eine flüssige Phase kondensiert. In dem gezeigten Beispiel ist der Kondensator 112 als ein Kühler an dem Fahrzeug mit Wärmeaustausch von dem Kältemittel zu Außenluft bereitgestellt. Obwohl nur ein Kondensator 112 gezeigt ist, kann der Kreislauf mehr als einen Kondensator aufweisen.
Die erste Ventilbaugruppe 114 ist stromaufwärts des Verdampfers 116 positioniert. In dem gezeigten Beispiel befindet sich die erste Ventilbaugruppe 114 an einem Einlass 120 zu dem Verdampfer 116, z. B. direkt stromaufwärts und benachbart zu dem Verdampfereinlass 120. Die erste Ventilbaugruppe 114 fungiert als eine Drossel oder ein Expansionsventil für den Verdampfer 116, um eine Expansion des Kältemittels und eine daraus resultierende Phasenänderung zu bewirken.
In einem Beispiel kann die erste Ventilbaugruppe 114 als ein elektronisches Drosselventil bereitgestellt sein, das durch die Steuerung 18 gesteuert wird, und kann zwischen einer geschlossenen Position mit Nulldurchfluss durch diese und einer vollständig offenen Position bewegt werden und kann ferner in verschiedene teilweise offene Positionen gesteuert werden, um den Durchfluss dadurch zu messen. Das elektronische Drosselventil stellt eine aktive Steuerung des Ventils bereit. Die Steuerung 18 kann die erste Ventilbaugruppe 114 als ein elektronisches Drosselventil steuern, um einen Kältemittelstrom durch den Verdampfer 116 zu verhindern (z. B. in einem Kreislauf mit mehreren Verdampfern) oder um Kältemittelstrom durch den Verdampfer zu dosieren oder anderweitig zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die Steuerung 18 die Position des elektrischen Drosselventils unter Verwendung eines Drucks von einem Drucksensor an dem Auslass des Verdampfers steuern.
In einem anderen Beispiel und wie in der Figur veranschaulicht, kann die erste Ventilbaugruppe 114 mit einem Absperrventil 122 versehen sein, das sich unmittelbar stromaufwärts eines Drosselventils 124 befindet, wie etwa ein mechanisches oder passives Drosselventil. Das Drosselventil 124 befindet sich unmittelbar stromaufwärts von oder an dem Einlass 120 zu dem Verdampfer. Das Absperrventil 122 und das Drosselventil 124 können in ein einzelnes Ventilbaugruppengehäuse integriert sein oder können als separate nacheinander angeordnete Komponenten bereitgestellt sein. Das Absperrventil 122 kann mechanisch oder elektrisch als ein Auf/Zu-Ventil mit zwei Positionen gesteuert werden, z. B. zwischen einer Absperrposition mit Nulldurchfluss und einer Volldurchflussposition. Das passive Drosselventil 124 kann durch einen Systemzustand gesteuert werden, und in einem Beispiel ist eine Steuerleitung 126 mit dem Auslass 128 des Verdampfers verbunden, um die Position des Drosselventils über den Druck an dem Auslass des Verdampfers zu steuern. Wenn der Druck des Kältemittels an dem Auslass 128 des Verdampfers variiert, variiert die Ventilposition für das Drosselventil 124 ebenfalls.
Der Verdampfer 116 ist als Wärmetauscher für das Fahrzeug bereitgestellt, der eine Wärmeübertragung von Luft, die zur Kabine geleitet wird, an das Kältemittel bereitstellt, um das Kältemittel zu erwärmen. Die Luft kann Außenluft sein oder kann Umluft sein. Der Verdampfer 116 kann mit einem oder mehreren Temperatursensoren 130 bereitgestellt sein, um die Temperatur der Struktur des Verdampfers 116 zu messen, z. B. eine Rippe des Verdampfers, oder um eine Kältemitteltemperatur oder Lufttemperatur zu messen, die durch den Verdampfer 116 oder an einem Ausgang des Verdampfers strömt, um die Temperatur des Verdampfers 116 abzuleiten. Der Temperatursensor/die Temperatursensoren 130 steht/stehen in Kommunikation mit der Steuerung 18 und stellen ein Signal bereit, das die gemessene Temperatur der Steuerung 18 angibt.
In einem weiteren Beispiel kann der Kältemittelkreislauf 32 mehr als einen Verdampfer 116 aufweisen, wobei die Verdampfer 116 für einen parallele Strom relativ zueinander angeordnet sind. Für einen Kreislauf 32 mit mehreren Verdampfern kann ein Verdampfer zur Verwendung beim Steuern des Kreislaufs ausgewählt werden, wie nachfolgend beschrieben. Alternativ, und für einen Kreislauf 32 mit mehreren Verdampfern, kann das Steuersystem den Kreislauf basierend darauf steuern, dass einer der Verdampfer einen vorbestimmten Zustand erreicht.
In verschiedenen Beispielen, und wie hierin gezeigt, kann das Klimaanlagensystem 32 mit einem integrierten Wärmetauscher 140 bereitgestellt sein, zum Beispiel einem Gegenstrom- oder Mitstrom-Wärmetauscher, wobei Wärme von der Auslassleitung 142 des Verdampfers zu der Einlassleitung 144 des Verdampfers übertragen wird. Wie in der Figur gezeigt, weist der integrierte Wärmetauscher 140 einen ersten Kanal 144 auf, der stromaufwärts der ersten Ventilbaugruppe 114 positioniert ist, und einen zweiten Kanal 142, der stromabwärts des Auslasses des Verdampfers 116 positioniert ist. Der erste und der zweite Kanal 144, 142 sind zur Wärmeübertragung dazwischen angeordnet. In anderen Beispielen gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Klimaanlagenkreislauf ohne einen integrierten Wärmetauscher bereitgestellt sein.
Der Klimaanlagenkreislauf kann mit anderen Systemkomponenten, wie etwa einem Trockner 146 und dergleichen, bereitgestellt sein.
Bei niedrigen Umgebungs- oder Außenlufttemperaturbedingungen, bei denen das Klimaanlagensystem und der Kreislauf 32 arbeiten, um die Kabine zu kühlen, kann sich die Temperatur des Verdampfers 116 null Grad Celsius nähern. Zusätzlich kann der Verdampfer bei oder unter einer Taupunkttemperatur der Luft betrieben werden und Flüssigkeitskondensation kann am Verdampfer oder innerhalb des Verdampfers auftreten, wenn Feuchtigkeit in dem Kreislauf 32 vorhanden ist. Bei diesen niedrigen Temperaturen können sich Eiskristalle oder Kondensation auf den Verdampferflächen bilden oder entwickeln und den Strom durch den Verdampfer reduzieren und die Leistung des Klimaanlagensystems reduzieren, so dass es nicht wie von dem Benutzer oder von der Steuerung angefordert betrieben wird. Dies kann als Vereisung oder Einfrieren des Verdampfers bezeichnet werden. Herkömmlicherweise und um die Bildung von Eis oder Kondensat in dem Verdampfer zu verhindern, wird der Verdichter 110 zyklisch ein- und ausgeschaltet, um es zu ermöglichen, dass sich der Verdampfer 116 auf Temperaturen erwärmt, bei denen sich kein Eis oder Kondensat bilden wird. Wenn der Verdichter 110 zyklisch ein- und ausgeschaltet wird, wird die Kabinenkühlung ebenfalls unterbrochen und dies führt zu Temperaturschwankungen im Verdampfer 116 und damit verbundenen Schwankungen der Kabinenluftauslasstemperaturen und Atemtemperaturen. Das System 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt ein alternatives Steuerverfahren zum Ein- und Ausschalten des Verdichters bereit und ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Der Kältemittelkreislauf 32 ist ebenfalls mit der Kühleinrichtung 104 bereitgestellt, die für einen parallelen Strom mit dem Verdampfer 116 angeordnet ist. Die Eingangsleitungen zu dem Verdampfer 116 und der Kühleinrichtung 104 teilen sich an dem Punkt 150 stromabwärts des Auslasses des Kondensators 112. Die Auslassleitungen aus dem Verdampfer 116 und der Kühleinrichtung 104 verbinden sich bei dem Punkt 152 stromaufwärts des Einlasses des Verdichters 110.
Die Kühleinrichtung weist 104 eine zugehörige zweite Ventilbaugruppe 160 auf, die dazu verwendet werden kann, den Kältemittelstrom zu der Kühleinrichtung 104 zu steuern und/oder zu verhindern. Die zweite Ventilbaugruppe 160 kann dazu verwendet werden, den Kältemittelstrom durch die Kühleinrichtung 104 zu steuern, und kann zusätzlich dazu verwendet werden, einen Kältemittelstrom durch die Kühleinrichtung 104 zu verhindern, z. B. um die Kühleinrichtung 104 und den Kühlmittelkreislauf 30 von der Klimaanlage 32 zu isolieren. Die zweite Ventilbaugruppe 160 und die Kühleinrichtung 104 sind für einen parallelen Strom von Kältemittel mit der ersten Ventilbaugruppe 114 und dem Kabinenverdampfer 116 positioniert.
Die zweite Ventilbaugruppe 160 kann als elektronisches Drosselventil bereitgestellt sein, wie vorstehend in Bezug auf die erste Ventilbaugruppe 114 beschrieben, und die Steuerung 18 kann die zweite Ventilbaugruppe 160 steuern, um einen Kältemittelstrom durch die Kühleinrichtung 104 zu verhindern oder zu messen oder anderweitig Kältemittelstrom durch die Kühleinrichtung 104 zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die Steuerung 18 die Position des elektrischen Drosselventils unter Verwendung eines Drucks von einem Drucksensor an dem Auslass der Kühleinrichtung 104 an der Kältemittelseite steuern.
Alternativ kann die zweite Ventilbaugruppe 160 als Absperrventil 162 und passives Drosselventil 164 bereitgestellt sein, wie vorstehend in Bezug auf die erste Ventilbaugruppe 114 beschrieben, wobei sich das Absperrventil 162 unmittelbar vor dem passiven Drosselventil 164 und das passive Drosselventil 164 unmittelbar stromaufwärts des Einlasses 166 zu der Kühleinrichtung 104 befindet. Das Absperrventil 162 kann mechanisch gesteuert werden oder kann elektrisch als ein Auf/Zu-Ventil mit zwei Positionen gesteuert werden. Das passive Drosselventil 164 kann durch einen Systemzustand gesteuert werden, und in einem Beispiel ist eine Steuerleitung 168 mit dem Auslass 170 des Verdampfers verbunden, um die Position des Drosselventils über den Druck an dem Auslass der Kühleinrichtung zu steuern.
In einem Beispiel sind die erste und die zweite Ventilbaugruppe 114, 160 als die gleiche Art von Ventilbaugruppe bereitgestellt. In einem anderen Beispiel können die erste und die zweite Ventilbaugruppe 114, 160 als unterschiedliche Arten von Ventilbaugruppe bereitgestellt sein.
Wenn sich der Verdampfer 116 bei einer niedrigen Temperatur befindet, sodass ein Einfrierrisiko besteht, z. B. Eis oder Kondensat kann sich bilden oder es besteht die Gefahr, dass sich Eis oder Kondensat bildet, kann der Klimaanlagenkreislauf 32 gemäß dem in Bezug auf 3 beschriebenen Verfahren betrieben werden, um die zweite Ventilbaugruppe 160 zu öffnen und zu ermöglichen, dass ein Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung 104 strömt, während ein anderer Teil des Kältemittels oder der Rest des Kältemittels durch den Verdampfer 116 strömt, wie durch das Ventil 114 gesteuert. Durch Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe 160 wird die Belastung des Kältemittelkreislaufs 32 erhöht und ein paralleler Strömungsweg für Kältemittel geöffnet, durch den das Kältemittel strömen kann. Die Gesamtkapazität des Klimaanlagenkreislaufs 32 ist daher zwischen dem Verdampfer 116 und der Kühleinrichtung 104 aufgeteilt. Da die Kühleinrichtung 104 ein Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, z. B. befinden sich das Kühlmittel und das Kältemittel beide in einem flüssigen Zustand, während sie durch die Kühleinrichtung 104 strömen, entnimmt die Kühleinrichtung 104 im Vergleich zu dem Verdampfer 116, der ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, z.B. befindet sich die Kabinenluft in einer Gasphase und das Kältemittel befindet sich in einer flüssigen oder gemischten Dampfphase, mehr Kapazität aus dem Klimaanlagenkreislauf 32, wodurch die Wirksamkeit des Verdampfers reduziert wird. Infolge des parallelen Stroms und der reduzierten Verdampferwirksamkeit erhöht sich die Temperatur des Verdampfers 116, was zu einer geringeren Gefahr von Eis- oder Kondensatbildung führt und das Erfordernis, den Verdichter 110 ein- und auszuschalten, vermeidet.
Eine Steuerung 18 ist bereitgestellt und steht in Kommunikation mit den Sensoren und Komponentenzuständen des Klimaanlagenkreislaufs 32 und in dem Kühlmittelkreislauf 30. Die Steuerung 18 kann die Drehzahl des Verdichters 110 steuern, kann die erste und die zweite Ventilbaugruppe 114, 160 für elektronische Drosselventile oder für elektronische Absperrventile steuern und kann zusätzlich Daten empfangen, die Temperaturen und Drücke an verschiedenen Punkten in dem Klimaanlagenkreislauf 32 angeben. Die Steuerung 18 kann zusätzlich ein Signal empfangen, das einen Systemzustand oder eine Systemanforderung für den Kühlmittelkreislauf 30 angibt, oder kann in die Steuerung für den Kühlmittelkreislauf 30 oder die Komponenten davon integriert sein.
3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Systeme 100 aus 2 zu steuern und das Fahrzeug 10 aus 1 zu steuern. Das Verfahren kann durch eine Steuerung, wie etwa die Steuerung und das Steuersystem 18 in den 1-2, umgesetzt sein. In weiteren Beispielen können verschiedene Schritte weggelassen, hinzugefügt, in eine andere Reihenfolge gebracht oder nacheinander oder gleichzeitig ausgeführt werden. Wenngleich das Verfahren 200 in Bezug auf die Verwendung mit einem Fahrzeugsystem 100 wie in 2 gezeigt beschrieben ist, kann das Verfahren gleichermaßen zur Verwendung mit einem Fahrzeugsystem, das eine andere Fahrzeugkomponente und ein anderes Fluidsystem aufweist als vorangehend beschrieben und in einem Fahrzeug mit einer anderen Architektur als vorangehend in Bezug auf 1 beschrieben angewendet werden. Bei Schritt 202 beginnt das Verfahren 200.
Bei Schritt 204 bestimmt die Steuerung 18, ob eine Anfrage für Klimatisierung in der Kabine vorliegt, z. B. von einer Benutzeranforderung an die HLK-Steuerschnittstelle oder von einem anderen Fahrzeugsystem oder einer anderen Fahrzeugsteuerung. Der Kältekreislauf 32 für ein Kabinenklimaanlagensystem ist daher in Betrieb. Die Steuerung 18 bestimmt auch, ob eine Anforderung für den Betrieb der Kühleinrichtung 104 und des Kühlmittelkreislaufs vorliegt, z. B. ob der Kühlmittelkreislauf 30 erforderlich ist, um eine Komponente 106, wie etwa eine Traktionsbatterie, zu kühlen, oder anderweitig benötigt wird, um Funktionen im Zusammenhang mit Wärmemanagement der Komponenten in dem Kreislauf durchzuführen.
Wenn keine Anforderung für den Betrieb des Kabinenklimaanlagensystems 32 vorliegt und eine Anforderung für den Betrieb der Kühleinrichtung 104 und des Kühlmittelkreislaufs 30 vorliegt, dann geht das Verfahren 200 zu Block 206 über und arbeitet unter herkömmlichen Steuerverfahren. Wenn eine Anforderung für den Betrieb des Kabinenklimaanlagensystems 32 vorliegt und keine Anforderung für den Betrieb der Kühleinrichtung 104 und des Kühlmittelkreislaufs 30 vorliegt, dann geht das Verfahren 200 zu Schritt 208 über.
Bei Schritt 208 ist die Steuerung 18 dazu konfiguriert, ein Signal, das die Verdampfertemperatur angibt, von dem Sensor 130 zu empfangen. Die Steuerung 18 kann zusätzlich andere Daten empfangen, wie etwa Umgebungstemperatur, angeforderte Kabinentemperatur, aktuelle Kabinentemperatur und dergleichen.
Bei Schritt 210 bestimmt die Steuerung 18, ob die Temperatur des Verdampfers 116 unter einem ersten Schwellenwert liegt. Der erste Schwellenwert kann auf eine vorgegebene Temperatur eingestellt werden, zum Beispiel fünf Grad Celsius, zwei Grad Celsius, null Grad Celsius oder dergleichen. Der erste Schwellenwert kann in einer Lookup-Tabelle gespeichert sein, auf die die Steuerung 18 in dem Speicher zugreifen kann. In einem Beispiel ist der erste Schwellenwert ein festgelegter Wert. In einem weiteren Beispiel kann der erste Schwellenwert variieren, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder anderen Faktoren.
Bei Schritt 210 bestimmt die Steuerung 18 auch, ob der Verdichter 110 bei oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet. Zum Beispiel kann die Steuerung 18 bestimmen, ob der Verdichter 110 mit einer minimalen Betriebsdrehzahl für den Verdichter, unter einem Versatzwert über der minimalen Betriebsdrehzahl für den Verdichter 110, innerhalb eines spezifizierten Drehzahlbereichs der Mindestdrehzahl für den Verdichter oder dergleichen arbeitet.
Wenn die Temperatur des Verdampfers 116 nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt und/oder der Verdichter 110 nicht bei oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, geht das Verfahren 200 zu Block 206 über. Es ist anzumerken, dass, wenn die Temperatur des Verdampfers 116 unter dem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter 110 nicht bei oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die Steuerung 18 die Drehzahl des Verdichters 110 steuert, z.B. durch Reduzieren der Drehzahl des Verdichters 110, um die Last auf dem Verdampfer 116 zu reduzieren und zu ermöglichen, dass sich die Temperatur des Verdampfers 116 erhöht, um das Risiko des Einfrierens zu reduzieren.
Wenn die Temperatur des Verdampfers 116 unter dem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter 110 bei oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, geht das Verfahren 200 zu Block 212 über.
Bei Schritt 212 bestimmt die Steuerung 18, ob die Kühleinrichtung 104 zur Verwendung mit dem Klimaanlagensystem 32 verfügbar ist. Die Kühleinrichtung 104 kann auf Grundlage eines Fehlers oder einer Markierung, der/die in einer anderen Komponente in dem Kühlmittelkreislauf 30 oder in der Kühleinrichtung 104 selbst eingestellt ist, nicht verfügbar sein. Wenn die Kühleinrichtung 104 nicht verfügbar ist, geht das Verfahren 200 zu Block 206 über. Wenn die Kühleinrichtung verfügbar ist, geht das Verfahren 200 zu Block 214 über.
Bei Schritt 214 wird die zweite Ventilbaugruppe 160 geöffnet, z. B. durch Öffnen eines Absperrventils 162 oder Steuern eines elektronischen Drosselventils in eine offene oder teilweise offene Position, um einen Teil des Kältemittels durch eine Kühleinrichtung 104 umzuleiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer 116 strömt, wodurch die Temperatur des Verdampfers erhöht wird. Die Ventilbaugruppe 160 wird geöffnet, während der Kältekreislauf 32 arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers 116 unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter 110 mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet. Während die zweite Ventilbaugruppe 160 offen ist, wird Wärme von dem Teil des Kältemittels in der Kühleinrichtung 104 auf das Kühlmittel in der Kühleinrichtung 104 übertragen, und Wärme wird ebenfalls von dem anderen Teil des Kältemittels in dem Verdampfer 116 auf Luft, wie etwa Kabinenluft, übertragen. Basierend auf der Verwendung der Kühleinrichtung 104 in parallelem Strom mit dem Verdampfer 116 wird die Belastung des Verdampfers reduziert, so dass sich die Temperatur des Verdampfers erhöht.
Bei Schritt 214 startet die Steuerung 18 auch einen Zeitgeber. Die Steuerung 18 hält die erste Ventilbaugruppe 114 auch in einem offenen oder teilweise offenen Zustand, während die zweite Ventilbaugruppe 160 geöffnet ist. In einem Beispiel kann die Steuerung 18 im Allgemeinen eine Drehzahl des Verdichters 110 bei oder nahe der vorbestimmten Drehzahl halten, während die Ventilbaugruppe 160 offen ist, es sei denn, die Steuerung 18 empfängt eine Eingabe oder erreicht einen Zustand, in dem eine erhöhte Verdichterdrehzahl erforderlich wäre.
Das Verfahren geht dann zu Block 216 über, wo die Steuerung 18 bestimmt, ob die Temperatur des Verdampfers 116 über einem zweiten Schwellenwert liegt. Der zweite Schwellenwert ist größer als der erste Schwellenwert und kann in der Größenordnung von 2-5 Grad Celsius höher als der erste Schwellenwert sein.
Wenn die Temperatur des Verdampfers 116 über dem zweiten Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 200 zu Schritt 218 über. Bei Schritt 218 schließt die Steuerung 18 die zweite Ventilbaugruppe 160, z. B. durch Schließen des Absperrventils 162 oder durch Befehlen eines elektronischen Drosselventils in eine vollständig geschlossene Position, wodurch die Kühleinrichtung 104 von dem Kältemittelkreislauf 32 isoliert wird. Bei Schritt 218 setzt die Steuerung 18 auch den Zeitgeber zurück.
Von Schritt 218 geht das Verfahren 200 zu Schritt 220 über und endet oder kehrt zu Schritt 202 zurück, um den Verdampfer 116 weiter zu überwachen.
Wenn die Temperatur des Verdampfers 116 nicht über dem zweite Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 200 zu Schritt 222 über, um zu bestimmen, ob der Zeitgeber abgelaufen ist. Der Zeitgeber kann eine festgelegte Zeit oder einen vorbestimmten Zeitwert aufweisen, wie etwa zwei Minuten, fünf Minuten oder eine andere geeignete Zeit, die es dem Verdampfer ermöglicht, sich zu erwärmen und die Gefahr des Einfrierens zu verringern.
Wenn der Zeitgeber verstrichen ist, geht das Verfahren zu Schritt 218 über und schließt die zweite Ventilbaugruppe 160. Das Verfahren 200 stellt daher das Schließen der zweiten Ventilbaugruppe 160 als Reaktion darauf bereit, dass mindestens eines von (i) der Temperatur des Verdampfers 116 über dem zweiten vorbestimmten Wert liegt und (ii) der Zeitgeber den vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Wenn der Zeitgeber nicht abgelaufen ist, geht das Verfahren zu Schritt 224 über und erhöht den Zeitgeber. Von Schritt 224 kehrt das Verfahren 200 zu Block 216 zurück.
Das Verfahren 200 stellt somit ein System 100 und eine Steuerung 18 bereit, die dazu konfiguriert ist, während der Kältekreislauf 32 arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers 116 unter einem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter 110 mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die zweite Ventilbaugruppe 160 zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung 104 zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer 116 strömt. Die Steuerung 18 ist dazu konfiguriert, ein Signal zu empfangen, das angibt, dass eine Anforderung zum Betrieb der Kühleinrichtung als Bedingung zum Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe ausgeschaltet ist.
Die Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Öffnen des Ventils einen Zeitgeber zu starten. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht. Die Steuerung 18 ist ferner dazu konfiguriert, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist.
Während vorangehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Begriffe eher beschreibender als einschränkender Natur und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Fluidkreislauf, der eine Kühleinrichtung aufweist und ein Kühlmittel enthält; einen Kältekreislauf für ein Kabinenklimaanlagensystem, der ein Kältemittel enthält, wobei der Kältekreislauf einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidverbindung aufweist, wobei bei dem Kältekreislauf eine zweite Ventilbaugruppe und die Kühleinrichtung für einen parallelen Strom von Kältemittel mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert sind; einen Temperatursensor, der dazu positioniert ist, eine Temperatur des Verdampfers zu messen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die zweite Ventilbaugruppe zu öffnen, während der Kältemittelkreislauf in Betrieb ist und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe einen Zeitgeber zu starten; und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, ein Signal zu empfangen, das angibt, dass eine Anforderung zum Betrieb der Kühleinrichtung als Bedingung zum Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe ausgeschaltet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Drehzahl des Verdichters eine Mindestdrehzahl für den Betrieb des Verdichters.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Ventilbaugruppe an einem Einlass zu dem Kabinenverdampfer positioniert, und wobei die zweite Ventilbaugruppe an einem Einlass zu der Kühleinrichtung positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Ventilbaugruppe ein erstes Sperrventil und ein erstes Drosselventil; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein zweites Absperrventil und ein zweites Drosselventil umfasst; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, jedes des ersten und des zweiten Absperrventils zwischen einer Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese und einer Volldurchflussposition zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Position von jedem des ersten und des zweiten Drosselventils passiv über einen Auslassdruck des Verdampfers bzw. der Kühleinrichtung gesteuert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Ventilbaugruppe ein erstes elektronisches Drosselventil; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein zweites elektronisches Drosselventil umfasst; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, jedes des ersten und des zweiten elektronischen Drosselventils in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Fluidkreislauf ferner einen Kühlkanal für eine Traktionsbatterie.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältekreislauf ferner einen Gegenstrom-Wärmetauscher, der einen ersten Kanal stromaufwärts der ersten Ventilbaugruppe und einen zweiten Kanal stromabwärts eines Auslasses des Verdampfers aufweist, wobei der erste und der zweite Kanal zur Wärmeübertragung dazwischen positioniert sind.Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren Betreiben eines Kältekreislauf für ein Kabinenklimaanlagensystem, der ein Kältemittel enthält, wobei der Kältekreislauf einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidverbindung mit dazwischen strömendem Kältemittel aufweist; Empfangen eines Signals, das eine Temperatur des Verdampfers angibt; und während der Kältemittelkreislauf in Betrieb ist und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, Öffnen einer zweiten Ventilbaugruppe in dem Kältekreislauf, um einen Teil des Kältemittels durch eine Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt, um dadurch die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen, wobei in dem Kältekreislauf die zweite Ventilbaugruppe und die Kühleinrichtung für parallelen Strom des Kältemittels mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Schließen der zweiten Ventilbaugruppe als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, wobei der zweite vorbestimmte Wert größer als der erste vorbestimmter Wert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, als Reaktion auf das Öffnen des Ventils, Starten eines Zeitgebers; und Schließen der zweiten Ventilbaugruppe als Reaktion darauf, dass der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch , als Reaktion auf das Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe, Starten eines Zeitgebers; und Schließen der zweiten Ventilbaugruppe als Reaktion auf mindestens eines davon, dass (i) die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, wobei der zweite vorbestimmte Wert größer als der erste vorbestimmter Wert ist, und (ii) der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Empfangen eines Signals, das keine Anforderung zum Betrieb der Kühleinrichtung als Bedingung zum Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe angibt, wobei die Kühleinrichtung ein interner Wärmetauscher in einem Kühlkreislauf für eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während der Kältekreislauf arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter dem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter über der vorbestimmten Drehzahl arbeitet, Beibehalten der zweiten Ventilbaugruppe in dem Kältekreislauf in einer geschlossenen Position und Steuern einer Drehzahl des Verdichters, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während die zweite Ventilbaugruppe offen ist, Aufrechterhalten einer Drehzahl des Verdichters; und während die zweite Ventilbaugruppe offen ist, Übertragen von Wärme von dem Kältemittelanteil in der Kühleinrichtung auf Kühlmittel in der Kühleinrichtung und Übertragen von Wärme von dem anderen Kältemittelanteil in dem Verdampfer auf Luft, wodurch eine Last auf dem Verdampfer reduziert wird, sodass die Temperatur des Verdampfers zunimmt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Ventilbaugruppe ein erstes Absperrventil und ein erstes Drosselventil, wobei das erste Absperrventil in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese steuerbar ist, um die erste Ventilbaugruppe zu schließen; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein zweites Absperrventil und ein zweites Drosselventil umfasst, wobei das zweite Absperrventil in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese steuerbar ist, um die zweite Ventilbaugruppe zu schließen; und das Verfahren ferner ein passives Steuern einer Position von jedem des ersten und zweiten Drosselventils über einen Auslassdruck des Verdampfers bzw. der Kühleinrichtung umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugklimaanlagensystem bereitgestellt, aufweisend einen Kältekreislauf, der einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer in sequentieller Fluidkommunikation aufweist, mit einer Ventilbaugruppe und einer Batteriekühleinrichtung, die für einen parallele Strom mit dem Verdampfer positioniert ist; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die Ventilbaugruppe zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung und von dem Verdampfer wegzuleiten.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Fluidkreislauf, der eine Kühleinrichtung aufweist und ein Kühlmittel enthält; einen Kältekreislauf für ein Kabinenklimaanlagensystem, das ein Kältemittel enthält, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidkommunikation aufweist, wobei der Kältekreislauf eine zweite Ventilbaugruppe aufweist und die Kühleinrichtung für parallelen Strom von Kältemittel mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert ist. einen Temperatursensor, der dazu positioniert ist, eine Temperatur des Verdampfers zu messen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, während der Kältekreislauf arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten Schwellenwert liegt und der Verdichter mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, die zweite Ventilbaugruppe zu öffnen, um einen Teil des Kältemittels durch die Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe einen Zeitgeber zu starten; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, die zweite Ventilbaugruppe als Reaktion darauf zu schließen, dass der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, ein Signal zu empfangen, das angibt, dass eine Anforderung zum Betrieb der Kühleinrichtung als Bedingung zum Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe ausgeschaltet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Drehzahl des Verdichters eine Mindestdrehzahl für den Betrieb des Verdichters ist, wobei die erste Ventilbaugruppe an einem Einlass zu dem Kabinenverdampfer positioniert ist, und wobei die zweite Ventilbaugruppe an einem Einlass zu der Kühleinrichtung positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Ventilbaugruppe ein erstes Sperrventil und ein erstes Drosselventil umfasst; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein zweites Absperrventil und ein zweites Drosselventil umfasst; wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, jedes des ersten und des zweiten Absperrventils zwischen einer Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese und einer Volldurchflussposition zu steuern; und wobei eine Position von jedem des ersten und des zweiten Drosselventils passiv über einen Auslassdruck des Verdampfers bzw. der Kühleinrichtung gesteuert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Ventilbaugruppe ein erstes elektronisches Drosselventil umfasst; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein zweites elektronisches Drosselventil umfasst; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, jedes des ersten und des zweiten elektronischen Drosselventils in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Fluidkreislauf ferner einen Kühlkanal für eine Traktionsbatterie umfasst; und wobei der Kältekreislauf ferner einen Gegenstrom-Wärmetauscher umfasst, der einen ersten Kanal stromaufwärts der ersten Ventilbaugruppe und einen zweiten Kanal stromabwärts eines Auslasses des Verdampfers aufweist, wobei der erste und der zweite Kanal zur Wärmeübertragung dazwischen positioniert sind.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: Betreiben eines Kältekreislaufs für ein Kabinenklimaanlagensystem, das ein Kältemittel enthält, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdichter, einen Kondensator, eine erste Ventilbaugruppe und einen Kabinenverdampfer in sequentieller Fluidkommunikation mit einem durch diesen strömenden Kältemittel aufweist; Empfangen eines Signals, das eine Temperatur des Verdampfers angibt; und während der Kältemittelkreislauf in Betrieb ist und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter mit oder unter einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet, Öffnen einer zweiten Ventilbaugruppe in dem Kältekreislauf, um einen Teil des Kältemittels durch eine Kühleinrichtung zu leiten, während ein anderer Teil des Kältemittels parallel durch den Verdampfer strömt, um dadurch die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen, wobei in dem Kältekreislauf die zweite Ventilbaugruppe und die Kühleinrichtung für parallelen Strom des Kältemittels mit der ersten Ventilbaugruppe und dem Kabinenverdampfer positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend Schließen der zweiten Ventilbaugruppe als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, wobei der zweite vorbestimmte Wert größer als der erste vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, als Reaktion auf das Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe, Starten eines Zeitgebers; und Schließen der zweiten Ventilbaugruppe als Reaktion auf mindestens eines davon, dass (i) die Temperatur des Verdampfers über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, wobei der zweite vorbestimmte Wert größer als der erste vorbestimmter Wert ist, und (ii) der Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend Empfangen eines Signals, das keine Anforderung zum Betrieb der Kühleinrichtung als Bedingung zum Öffnen der zweiten Ventilbaugruppe angibt, wobei die Kühleinrichtung ein interner Wärmetauscher in einem Kühlkreislauf für eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, während der Kältekreislauf arbeitet und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Verdampfers unter dem ersten vorbestimmten Wert liegt und der Verdichter über der vorbestimmten Drehzahl arbeitet, Beibehalten der zweiten Ventilbaugruppe in dem Kältekreislauf in einer geschlossenen Position und Steuern einer Drehzahl des Verdichters, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, während die zweite Ventilbaugruppe offen ist, Aufrechterhalten einer Drehzahl des Verdichters; und während die zweite Ventilbaugruppe offen ist, Übertragen von Wärme von dem Kältemittelanteil in der Kühleinrichtung auf Kühlmittel in der Kühleinrichtung und Übertragen von Wärme von dem anderen Kältemittelanteil in dem Verdampfer auf Luft, wodurch eine Last auf dem Verdampfer reduziert wird, sodass die Temperatur des Verdampfers zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Ventilbaugruppe ein erstes Absperrventil und ein erstes Drosselventil umfasst, wobei das erste Absperrventil in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese steuerbar ist, um die erste Ventilbaugruppe zu schließen; wobei die zweite Ventilbaugruppe ein erstes Absperrventil und ein zweites Drosselventil umfasst, wobei das zweite Absperrventil in eine Absperrposition mit Nulldurchfluss durch diese steuerbar ist, um die zweite Ventilbaugruppe zu schließen; und wobei das Verfahren ferner passives Steuern einer Position von jedem des ersten und des zweiten Drosselventils über einen Auslassdruck des Verdampfers bzw. der Kühleinrichtung umfasst.