DE102022106188A1

DE102022106188A1 - Verfahren und systeme für sofortige kabinenwärme für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102022106188A1
Application number: DE102022106188.4A
Authority: DE
Inventors: David Karl Bidner; Ross Pursifull; Debasish Dhar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-09-29
Also published as: US20220305876A1; CN115122872A

Abstract

Verfahren und ein System zum Bereitstellen von Wärme für ein Fahrzeug werden bereitgestellt, wodurch ein Kältemittelkreislauf betrieben wird, um eine Kabine des Fahrzeugs über durch einen Verdichter erzeugte Wärme und durch ein Widerstandsheizelement erzeugte Wärme zu erwärmen. Die Wärme, die durch den Verdichter erzeugt wird, und die Wärme, die durch das Widerstandsheizelement erzeugt wird, werden auf ein Kältemittel übertragen, bevor sie zu der Kabine übertragen werden. In einem Beispiel wird in einem ersten Modus ein Verdampferumgehungsventil an einer Verdampferumgehungsleitung des A/C-Systems geöffnet, um das Kältemittel um einen Verdampfer des A/C-Systems herum zu leiten, um eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf zu erhöhen; und in einem zweiten Modus wird das Verdampferumgehungsventil geschlossen, um das Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten, wo Wärme an einen Luftstrom durch den Verdampfer freigesetzt wird, der zu der Fahrzeugkabine geführt wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Bereitstellen von sofortiger Kabinenwärme für ein Fahrzeug und insbesondere zum Verwenden von Wärme von einem Verdichter, um die sofortige Kabinenwärme bereitzustellen.
Allgemeiner Stand der Technik
Kraftfahrzeugklimatisierungssysteme (air conditioning systems - A/C-Systeme) und - heizsysteme stellen Fahrerkomfort bereit, indem eine Temperatur einer Fahrzeugkabine auf eine gewünschte Kabinentemperatur eingestellt wird. Bei Heizsystemen wird ein Strom von heißer Luft typischerweise dadurch erzeugt, dass Luft um einen Wärme-Luft-Tauscher (z. B. einen Heizkern) herum strömt, der durch Motorabwärme über eine Zirkulation von Kühlmittel erwärmt wird. Bei A/C-Systemen wird Kühlluft typischerweise dadurch erzeugt, dass Luft um einen Verdampfer herum strömt, die gekühlt wird, wenn sich ein Kältemittel in dem Verdampfer ausdehnt, wodurch Wärme aus der umgebenden Luft absorbiert wird. Die Kältemitteldämpfe aus dem Verdampfer treten dann in einen Verdichter ein, wo sie auf einen hohen Druck verdichtet werden. Die unter Druck stehenden Kältemitteldämpfe aus dem Verdichter treten dann in einen Kondensator ein, wo sie in eine Flüssigkeit umgewandelt werden, wobei Wärme freigesetzt wird. Das unter Druck stehende flüssige Kältemittel aus dem Kondensator wird dann durch ein Expansionsventil geleitet, wo es sich ausdehnen darf, um flüssiges Kältemittel mit niedrigem Druck zu bilden, das anschließend in den Verdampfer eintritt, um eine Zirkulation des Kältemittels durch das A/C-System abzuschließen.
A/C-Systeme können aufgrund einer niedrigen Masse des Kältemittels und einer kurzen Zeit zum Erzeugen von Wärme über einen Verdichter des A/C-Systems einen Strom von kühler Luft mit geringer Verzögerung erzeugen. Im Gegensatz dazu kann eine Zeit, die benötigt wird, um die Fahrzeugkabine über Motorabwärme zu erwärmen, aufgrund einer größeren Masse an Motorkühlmittel und einer Zeit, die zum Erwärmen des Motors benötigt wird, mehrere bis dutzende Minuten betragen. Außerdem kann das Kühlmittel eine höhere Wärmeträgheit aufweisen als das Kältemittel, wodurch sich das Kühlmittel möglicherweise nicht so schnell erwärmt und abkühlt wie das Kältemittel. Infolgedessen, dass die zum Erwärmen der Fahrzeugkabine benötigte Zeit mehrere bis dutzende Minuten beträgt, kann ein Fahrer des Fahrzeugs einen oder mehrere Fernstarts des Fahrzeugs einleiten, um die Fahrzeugkabine aufzuwärmen, was zu einer verringerten Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs und einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Das Erwärmen der Fahrzeugkabine ist über elektrische Widerstandswärme (z. B. über eine Batterie und/oder eine Lichtmaschine) möglich, aber aufgrund von Batterie-/Lichtmaschinenstromgrenzen können die Umsetzungskosten hoch sein.
Ein Ansatz zum Bereitstellen kostengünstiger Kabinenwärme bei Bedarf (z. B. sofort) besteht darin, den Verdichter des A/C-Systems zu verwenden, um Wärme zu erzeugen, wie von Dhar et al. in der US-Patentanmeldung 16/131987 gelehrt. Wenn das Kältemittel durch das A/C-System zirkuliert, anstatt die unter Druck stehenden Kältemitteldämpfe aus dem Verdichter an dem Kondensator in eine Flüssigkeit umzuwandeln, wodurch Wärme freigesetzt wird, werden die unter Druck stehenden Kältemitteldämpfe über einen Umgehungskreis um den Kondensator herum geleitet und wird Wärme, die an dem Verdichter erzeugt und in dem Kältemittel gespeichert ist, an dem Verdampfer freigesetzt. Luft strömt von einem Gebläse durch den Verdampfer, wodurch die Luft erwärmt wird, bevor sie in die Fahrzeugkabine geleitet wird. Eine elektrische Heizung kann zudem an einem Kreis des A/C-Systems angeordnet sein und verwendet werden, um das Kältemittel weiter zu erwärmen, was eine Wirksamkeit des Verdichters erhöhen kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei diesem Ansatz erkannt. Als ein Beispiel können sich bei der Umsetzung von Dhar, wenn Wärme von dem Kältemittel auf die um den Verdampfer herum strömende Luft übertragen wird, eine Eingangstemperatur und ein Druck des Kältemittels an einem Einlass des Verdichters verringern, wodurch die Fähigkeit des Verdichters, Wärme/Energie zu dem Fluid hinzuzufügen, reduzieren kann. Infolge einer verringerten Verdichtererwärmung kann eine Ausgangstemperatur des Kältemittels an einem Auslass des Verdichters reduziert sein, wodurch eine an dem Verdampfer übertragene Wärmemenge reduziert ist (die z. B. verwendet wird, um Wärme in der Kabine zu erzeugen). Somit ist, wenn Wärme aus dem A/C-System entnommen wird, um die Fahrzeugkabine zu erwärmen, eine Kapazität des A/C-Systems, zusätzliche Wärme zu erzeugen, reduziert, was zu längeren Wartezeiten für Wärme in der Kabine führt.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel kann das vorstehend beschriebene Problem mindestens teilweise durch ein Verfahren für eine Steuerung eines Fahrzeugs angegangen werden, umfassend, als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine, Erwärmen von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs über einen Verdichter und, in einem ersten Modus, Öffnen eines Verdampferumgehungsventils an einer Verdampferumgehungsleitung des A/C-Systems, um das Kältemittel um einen Verdampfer des A/C-Systems herum zu leiten, um eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf zu erhöhen, und, in einem zweiten Modus, Schließen des Verdampferumgehungsventils, um das Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten; und Erwärmen der Fahrzeugfahrgastkabine durch Strömenlassen von Luft durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine. Auf diese Weise wird durch das Leiten des Kältemittels um den Verdampfer herum in dem ersten Modus Wärme, die in dem Kältemittel durch den Verdichter erzeugt wird, während des Betriebs in dem ersten Modus in dem A/C-System zurückgehalten. Die Wärme wird während des Betriebs im zweiten Modus aus dem A/C-System an dem Verdampfer freigesetzt. Als ein Beispiel kann sich die Steuerung in dem ersten Modus befinden, wenn sich der Verdichter aufwärmt, und kann sich die Steuerung in dem zweiten Modus befinden, wenn das Kältemittel eine Schwellentemperatur/einen Schwellendruck erreicht. Als ein anderes Beispiel kann sich die Steuerung als Reaktion darauf, dass der Verdichter eine Zieldrehzahl erreicht, in dem zweiten Modus befinden. Außerdem kann eine Freisetzung der Wärme an dem Verdampfer durch Einstellen einer Drehzahl eines Gebläses des Fahrzeugs auf Grundlage der Temperatur des Kältemittels (z. B. am Verdichtereinlass) gesteuert werden, um sicherzustellen, dass die Temperatur des Kältemittels nicht unter die Schwellentemperatur fällt. Durch Halten der Wärme des Kältemittels am Verdichtereinlass bei oder über der Schwellentemperatur und Freisetzen von Wärme aus dem A/C-System über eine Wärmemenge hinaus, die verwendet wird, um die Wärme des Kältemittels bei der Schwellentemperatur zu halten, wird eine Wirksamkeit (z. B. wird eine Arbeit) des Verdichters maximiert. Wenn die Wirksamkeit des Verdichters maximiert ist, ist eine Wärmeerzeugung des A/C-Systems maximiert. In einem Beispiel ist die Wirksamkeit des Verdichters maximiert, wenn ein Druck des Kältemittels an einem Auslass des Verdichters einen Schwellendruck (z. B. 350 psig) erreicht.
Als ein Beispiel tritt ein Fahrer in das Fahrzeug ein, startet den Motor und schaltet die sofortige Wärme ein (z. B. über eine Armaturenbrettsteuerung). Als Reaktion darauf, dass der Fahrer die sofortige Wärme einschaltet, schaltet die Steuerung den Verdichter ein (der z. B. durch den Frontend-Nebenaggregatantrieb des Motors mit Leistung versorgt wird), öffnet ein Kondensatorumgehungsventil, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel den Kondensator umgeht, und öffnet ein Verdampferumgehungsventil, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel den Verdampfer umgeht. Die Steuerung kann eine elektrische Heizung einschalten, die in einem Kreis des A/C-Systems angeordnet ist, um dem Kältemittel Wärme zuzuführen, und ein Gebläse des Fahrzeugs ausschalten. Durch den Betrieb des Verdichters erzeugte Wärme wird durch das Kältemittel absorbiert, wenn es im ersten Modus damit beginnt, durch das A/C-System zu zirkulieren. Da durch den Verdichter (und die elektrische Heizung) in dem Kältemittel erzeugte Wärme nicht über den Verdampfer an Luft übertragen wird, nehmen die Temperatur und der Druck des Kältemittels zu, bis das Kältemittel die Schwellentemperatur erreicht. Wenn der Druck des Kältemittels an dem Verdichterauslass einen Schwellendruck (z. B. 350 psig) erreicht, kann abgeleitet werden, dass die Schwellentemperatur erreicht ist, wodurch der erste Betriebsmodus für sofortige Wärme endet und der zweite Betriebsmodus für sofortige Wärme beginnt. Das Verdampferumgehungsventil wird geschlossen und das Gebläse wird eingeschaltet, wodurch Luft durch den Verdampfer geblasen wird und Wärme im Kältemittel an die Luft am Verdampfer übertragen wird, die in die Kabine geblasen wird, um Wärme bereitzustellen. Wenn sich die Temperatur des Kältemittels aufgrund der Wärmeübertragung an dem Verdampfer verringert, wird die Drehzahl des Gebläses eingestellt, um eine Rate der Wärmeübertragung an dem Verdampfer zu steuern, um die Kältemitteltemperatur bei oder über der Schwellentemperatur zu halten. Durch das schnellstmögliche Erwärmen des Kältemittels (z. B., indem die Wärme nicht aus dem A/C-System freigesetzt wird) im ersten Modus und das Halten der Kältemitteltemperatur bei oder über der Schwellentemperatur im zweiten Modus ist die Wirksamkeit des Verdichters maximiert und eine Zeit, die benötigt wird, um der Fahrzeugkabine sofortige Wärme bereitzustellen, ist minimiert. Sobald sich der Motor aufgewärmt hat und eine Schwellenmotorkühlmitteltemperatur erreicht ist, kann Wärme in der Kabine durch den Heizkern bereitgestellt werden und kann sofortige Wärme über das A/C-System eingestellt werden. Außerdem kann eine Motorleerlaufdrehzahl und/oder ein Übersetzungsverhältnis eines Getriebes des Fahrzeugs (z. B. bei einem Einlegen eines oder mehrerer Gänge des Getriebes) erhöht werden, um das Aufwärmen des Motors zu beschleunigen. Insgesamt kann durch das Reduzieren einer Zeit, die für das Erzeugen von Wärme in der Fahrzeugkabine benötigt wird, eine Verwendung von Fernstarts zum Erwärmen des Fahrzeugs reduziert werden, wodurch eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöht wird, und kann ein Komfort des Fahrers erhöht werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines typischen Klimatisierungssystems (A/C-Systems) eines Fahrzeugs.
2A ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-A/C-Systems, das dazu konfiguriert ist, sofortige Wärme für eine Fahrzeugkabine bereitzustellen.
2B ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-A/C-Systems, das dazu konfiguriert ist, sofortige Wärme bereitzustellen, die einen Kältemittelstrom während eines typischen A/C-Betriebs zeigt.
2C ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-A/C-Systems, das dazu konfiguriert ist, sofortige Wärme bereitzustellen, die einen Kältemittelstrom während eines ersten Betriebsmodus für sofortige Wärme zeigt.
2D ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-A/C-Systems, das dazu konfiguriert ist, sofortige Wärme bereitzustellen, die einen Kältemittelstrom während eines zweiten Betriebsmodus für sofortige Wärme zeigt.
2E ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-A/C-Systems, das dazu konfiguriert ist, eine Kombination von sofortiger Wärme und Motorabwärme bereitzustellen.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Einleiten von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs zeigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen eines Kältemittelstroms in einem A/C-System, um sofortige Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs bereitzustellen, zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren für einen ersten Modus zum Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs zeigt.
6 ist eine Zeitdarstellung, die einen Zeitpunkt von Betrieben angibt, die durchgeführt werden, um einer Kabine eines Fahrzeugs sofortige Wärme bereitzustellen.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft Steuern eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) eines Fahrzeugs. Insbesondere schließt die Beschreibung das Steuern des Kraftfahrzeug-A/C-Systems ein, um einer Kabine des Fahrzeugs sofortige Wärme gemäß den in dieser Schrift beschriebenen Systemen und Verfahren bereitzustellen. Für die Zwecke dieser Offenbarung bezieht sich „sofortige Wärme“ auf einen Strom von heißer Luft in die Kabine, der auf Grundlage einer Anforderung von Wärme von einem Fahrer des Fahrzeugs innerhalb einer Schwellenzeitdauer (z. B. 60 Sekunden) erzeugt wird, wobei die Schwellenzeitdauer kürzer als eine Zeitdauer ist, die benötigt wird, um die Kabine über Motorabwärme zu erwärmen.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein A/C-System so konfiguriert sein, wie in 1 veranschaulicht. Die Konfiguration des A/C-Systems kann verändert werden, um sofortige Wärme bereitzustellen, indem Umgehungsleitungen um einen Kondensator des A/C-Systems und einen Verdampfer des A/C-Systems herum hinzugefügt werden, wie in 2A gezeigt. Während der Bereitstellung von A/C kann ein Kältemittel des A/C-Systems durch das A/C-System strömen, wie durch 2B gezeigt. Während der Bereitstellung von sofortiger Wärme kann das Kältemittel durch das A/C-System in einem ersten Modus, wie durch 2C gezeigt, oder in einem zweiten Modus, wie durch 2D gezeigt, strömen. Wenn ein Motor des Fahrzeugs heiß genug ist, um Wärme über ein Kühlmittel des Motors bereitzustellen, kann das Kältemittel außerdem durch einen Kühlmittel/Kältemittel-Wärmetauschkreislauf geleitet werden, wie durch 2E gezeigt. Sofortige Wärme kann der Kabine gemäß einem Verfahren, wie etwa dem Verfahren 300 aus 3, bereitgestellt werden. Ein Kältemittelstrom durch das A/C-System, um sofortige Wärme bereitzustellen, kann gemäß einem Verfahren, wie etwa dem Verfahren 400 aus 4, gesteuert werden, beinhaltend während eines ersten Modus gemäß einem Verfahren, wie etwa dem Verfahren 500 aus 5. Ein Satz von Betrieben kann durchgeführt werden, um die sofortige Wärme bereitzustellen, die gemäß der Zeitdarstellung 500 aus 5 zeitlich abgestimmt sind.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 beinhaltet das A/C-System 100 einen Verdampfer 8 (z. B. einen Kältemittel-Luft-Wärmetauscher) zum Kühlen der Fahrzeugkabinenluft. Luft wird über einen Lüfter 50 über den Verdampfer 8 geleitet und um eine Fahrzeugkabine 2 herum geführt. Eine Klimasteuerung 26 betreibt den Lüfter 50 gemäß den Fahrzeugführereinstellungen sowie Klimasensoren. Ein Temperatursensor 4 stellt der Klimasteuerung 26 eine Angabe der Temperatur des Verdampfers 8 bereit. Ein Kabinentemperatursensor 30 stellt der Klimasteuerung 26 eine Angabe der Kabinentemperatur bereit. Auf ähnliche Weise stellt ein Luftfeuchtigkeitssensor 32 der Klimasteuerung 26 eine Angabe der Kabinenluftfeuchtigkeit bereit. Ein Sonnenlastsensor 34 stellt der Klimasteuerung 26 eine Angabe der Kabinenerwärmung durch Sonnenlicht bereit. Die Klimasteuerung 26 empfängt zudem Fahrzeugführereingaben von einer Fahrzeugführerschnittstelle 28 und führt einer Fahrzeugsteuerung 12 eine gewünschte Verdampfertemperatur und eine tatsächliche Verdampfertemperatur zu. Somit empfängt die Steuerung 26 Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren ein, um den Betrieb des A/C-Systems auf Grundlage der empfangenen Signale und von Anweisungen, die auf einem Speicher einer oder mehrerer Steuerungen des Fahrzeugs, beinhaltend die Klimasteuerung 26 gespeichert sind, einzustellen.
Die Fahrzeugführerschnittstelle 28 ermöglicht es einem Fahrzeugführer, eine gewünschte Kabinentemperatur, Lüfterdrehzahl und einen gewünschten Verteilungsweg für konditionierte Kabinenluft auszuwählen. Die Fahrzeugführerschnittstelle 28 kann Wählscheiben, Tasten und/oder andere Steuerungen zum Auswählen von A/C-Einstellungen beinhalten. In einigen Beispielen kann die Fahrzeugführerschnittstelle 28 Eingaben über eine berührungsempfindliche Anzeige akzeptieren. In einigen Beispielen kann die Fahrzeugführerschnittstelle 28 ermöglichen, dass die A/C-Einstellungen festgelegt und/oder Befehle ferngesteuert ausgeführt werden.
Kältemittel wird dem Verdampfer 8 über ein thermostatisches Expansionsventil 20 zugeführt, nachdem es in einen Kondensator 16 gepumpt wurde. Der Verdichter 18 nimmt Kältemittelgas aus dem Verdampfer 8 auf und setzt das Kältemittel unter Druck. Dem unter Druck stehenden Kältemittel wird Wärme entzogen, während das Kühlmittel an dem Kondensator 16 verflüssigt wird. Das verflüssigte Kältemittel dehnt sich aus, nachdem es durch das thermostatische Expansionsventil 20 geleitet wurde, wodurch verursacht wird, dass sich eine Temperatur des Verdampfers 8 verringert.
Der Verdichter 18 kann eine Kupplung 24, ein Steuerventil 22 mit variabler Verdrängung, einen oder mehrere Kolben 80 und/oder eine Taumelscheibe 82 beinhalten. Der eine oder die mehreren Kolben 80 setzen das Kältemittel in dem A/C-System unter Druck, das vom Verdichter 18 zum Kondensator 16 strömt. Die Taumelscheibe 82 stellt den Hub des einen oder der mehreren Kolben 80 ein, um einen Druck, bei dem das Kältemittel aus dem Verdichter 18 ausgegeben wird, auf Grundlage des Steuerventils 22 mit variabler Verdrängung einzustellen. Die Kupplung 24 kann selektiv eingekuppelt und ausgekuppelt werden, um dem Klimaanlagenverdichter 18 Drehenergie von einer Energieumwandlungsvorrichtung 10 zuzuführen. Zum Beispiel kann die Kupplung 24 eine elektromagnetische Kupplung sein und kann die Kupplung 24 mit Energie versorgt werden, indem der Kupplung eine Spannung zum Einkuppeln zugeführt wird. Um die Kupplung 24 auszukuppeln, kann der Kupplung eine Nullspannung zugeführt werden. In einem Beispiel ist die Energieumwandlungsvorrichtung 10 ein Motor, der dem Verdichter 18 und Rädern 60 über ein Getriebe 70 Drehenergie zuführt. In anderen Beispielen ist die Energieumwandlungsvorrichtung 10 ein Elektromotor, der dem Verdichter 18 und den Rädern 60 über das Getriebe 70 Drehenergie zuführt. Drehenergie kann dem Verdichter 18 von der Energieumwandlungsvorrichtung 10 über einen Riemen 42 zugeführt werden. In einem Beispiel koppelt der Riemen 42 eine Welle 40 über die Kupplung 24 mechanisch an den Verdichter 18. Die Welle 40 kann eine Motorkurbelwelle, eine Ankerwelle oder eine andere Welle sein.
Ein Einlassdrucksensor 81 kann an einem Einlass des Verdichters 18 positioniert sein, sodass ein Erfassungselement gegenüber einem Druck des Kältemittels ausgesetzt ist, während das Kältemittel in den Verdichter 18 eintritt, und ein Auslassdrucksensor 79 kann an einem Auslass des Verdichters 18 positioniert sein, sodass ein Erfassungselement gegenüber einem Druck des Kältemittels ausgesetzt ist, während das Kältemittel aus dem Verdichter 18 austritt. Ausgaben des Einlassdrucksensors 81 und des Auslassdrucksensors 79 während eines oder mehrerer Verdichterzylinderzyklen können zum Bestimmen eines oder mehrerer Verdichterbetriebsparameter genutzt werden, beinhaltend einen Verdichtereinlassdruck, einen Verdichterauslassdruck und eine Verdichterdrehzahl. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform können der Einlassdrucksensor 81 und/oder der Auslassdrucksensor 79 durch einen Einlasstemperatursensor 81 und/oder einen Auslasstemperatursensor 79 ersetzt sein. Es versteht sich, dass, da das A/C-System 100 abgedichtet ist, der Druck des Kältemittels an einer Stelle im A/C-System direkt und proportional mit einer Temperatur des Kältemittels an der Stelle zusammenhängt, wodurch Ausgaben der Temperatursensoren 81 und/oder 79 zudem austauschbar mit den Drucksensoren 81 und/oder 79 genutzt werden können, um den einen oder die mehreren Verdichterbetriebsparameter zu bestimmen. Daher können für die Zwecke dieser Offenbarung Bezugnahmen auf die Temperatursensoren 81 und/oder 79 durch Bezugnahmen auf die Drucksensoren 81 und/oder 79 ersetzt werden und umgekehrt.
Die Fahrzeugsteuerung 12 und/oder die Klimasteuerung 26 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Systembetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und von Anweisungen, die auf einem Speicher der Fahrzeugsteuerung 12 und/oder der Klimasteuerung 26 gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung 12 und/oder die Klimasteuerung 26 Signale von dem Einlassdrucksensor 81 und/oder dem Auslassdrucksensor 79 empfangen und verschiedene Aktoren einsetzen, um die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des A/C-Systems, beinhaltend die Kupplung 24, den Lüfter 50 und/oder andere Elemente des A/C-Systems, auf Grundlage der empfangenen Signale einzustellen. Es versteht sich, dass in einigen Beispielen der Einlassdrucksensor 81 und/oder der Auslassdrucksensor 79 der Fahrzeugsteuerung 12 Druckangaben bereitstellen können. In noch anderen Beispielen können der Einlassdrucksensor 81 und/oder der Auslassdrucksensor 79 der Klimasteuerung 26 Druckangaben bereitstellen, die wiederum die Druckangaben an die Fahrzeugsteuerung 12 kommunizieren kann. Die Klimasteuerung 26 und/oder die Fahrzeugsteuerung 12 kann die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des A/C-Systems auf Grundlage der Druckangaben von dem Einlassdrucksensor 81 und/oder dem Auslassdrucksensor 79 einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 als Reaktion darauf, dass ein Druck des Kältemittels einen Schwellendruck am Auslass des Verdichters erreicht, wie über den Auslassdrucksensor 79 gemessen, von einem ersten Betriebsmodus des A/C-Systems 200 in einen zweiten Modus des A/C-Systems 200 übergehen, wie vorstehend und ausführlicher nachstehend beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2A ist ein A/C-System 200 eines Fahrzeugs in einer alternativen Konfiguration gezeigt, die das Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine des Fahrzeugs auf Anforderung zusätzlich zum Bereitstellen von Klimatisierung für die Kabine auf Anforderung ermöglicht. Das A/C-System 200 beinhaltet einen Verdichter 202, einen Kondensator 204 und einen Verdampfer 206, die nicht einschränkende Beispiele für den Verdichter 18, den Kondensator 16 und den Verdampfer 8 des A/C-Systems 100 aus 1 sein können. Der Verdichter 202 kann über eine Leitung 232 an den Kondensator 204 fluidgekoppelt sein; der Kondensator 204 kann über eine Leitung 226 an den Verdampfer 206 fluidgekoppelt sein und der Verdampfer 206 kann über eine Leitung 230 an den Verdichter 202 fluidgekoppelt sein. Das A/C-System 200 kann zudem eine Drossel 212 beinhalten, die an der Leitung 226 angeordnet ist. In einem Beispiel ist die Drossel 212 eine thermostatische Expansionsvorrichtung, wie etwa das thermostatische Expansionsventil 20 aus 1. Ein Kältemittel des A/C-Systems in Gasform kann durch den Verdichter 202 verdichtet werden, was dazu führen kann, dass das Kältemittel in einem A/C-Kreis zwischen dem Verdichter 202, dem Kondensator 204 und dem Verdampfer 206 über die Leitungen 226, 230 und 232 strömt. In einem typischen A/C-Betrieb wird Kältemittel durch den Verdichter 202 verdichtet, wodurch sich ein Druck und eine Temperatur des Kältemittels an einem Verdichterauslass 211 erhöhen. Das verdichtete Kältemittel strömt in den Kondensator 204, wo das Kältemittel in eine flüssige Form kondensiert wird, wodurch Wärme aus dem Kältemittel freigesetzt wird (z. B. in die Umgebung). Wenn ein Kältemittelstrom durch die Drossel 212 strömt, durchläuft das Kältemittel einen Phasenwechsel zurück in einen gasförmigen Zustand und dehnt sich in den Verdampfer 206 aus. Die Drossel 212 kann eine Menge des in den Verdampfer 206 eingespritzten Kältemittels auf Grundlage der Temperatur und/oder des Drucks des Kältemittels steuern. Zum Beispiel kann die Drossel 212 betätigt werden, um die Menge des in den Verdampfer 206 eingespritzten Kältemittels zu erhöhen (z. B., um einen Kältemittelstrom zu beschleunigen), oder kann die Drossel 212 betätigt werden, um die Menge des in den Verdampfer 206 eingespritzten Kältemittels zu verringern (z. B., um einen Kältemittelstrom zu verlangsamen). Wenn sich das Kältemittel in dem Verdampfer ausdehnt, absorbiert das Kältemittel Wärme aus Luft, die durch den Verdampfer strömt (z. B. aus einem Luftdurchlass, der zu der Kabine führt). Ein Gebläse 220 (z. B. der Lüfter 50 des A/C-Systems 100 aus 1) kann die erwärmte Luft zur Kabine führen, wie durch den schwarzen Richtungspfeil 221 angegeben, und eine aus der Luft absorbierte Wärmemenge kann durch das Gebläse 220 gesteuert werden. Wenn sich das Gebläse 220 zum Beispiel in einer niedrigen Einstellung befindet, kann Luft mit einer ersten Geschwindigkeit durch den Verdampfer 206 geführt werden und kann eine erste Wärmemenge durch den Verdampfer 206 aus der Luft absorbiert werden. In einer hohen Einstellung des Gebläses 220 kann Luft mit einer zweiten, höheren Geschwindigkeit durch den Verdampfer 206 geleitet werden und kann eine zweite Wärmemenge durch den Verdampfer 206 aus der Luft absorbiert werden, wobei die zweite Wärmemenge größer als ist die erste Wärmemenge. Das Kältemittel strömt dann zurück zum Verdichter 202, um den A/C-Kreis abzuschließen. Auf diese Weise kann während eines typischen A/C-Betriebs Wärme aus einer internen Umgebung des Fahrzeugs entzogen und in eine externe Umgebung des Fahrzeugs freigesetzt werden, wodurch die Kabine gekühlt wird.
In einigen Beispielen kann eine Hilfsdrossel 214 an der Leitung 230 zwischen dem Verdampfer 206 und der elektrischen Heizung 208 beinhaltet sein, die betätigt werden kann, um einen Kältemittelstrom durch den A/C-Kreis zu erhöhen oder zu verringern.
Unter kurzer Bezugnahme auf 2B zeigt ein Stromdiagramm 250 einen Kältemittelstrom durch das A/C-System 200 aus 2A während eines typischen A/C-Betriebs. Der Kältemittelstrom ist durch einen schwarzen Richtungspfeil 252 angegeben, was zu einem Strom von kühler Luft in die Kabine führt, der durch den grauen Richtungspfeil 254 angegeben ist, und zwar als Ergebnis des Betriebs des Gebläses 220. Wie vorstehend beschrieben, zirkuliert das Kältemittel in einem Kreis zwischen dem Verdichter 202, dem Kondensator 204 und dem Verdampfer 206, wobei in die Kabine geblasene Luft gekühlt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2A kann das A/C-System 200 eine elektrische Heizung 208 beinhalten, die an der Leitung 230 angeordnet ist (die z. B. den Verdampfer 206 an den Verdichter 202 koppelt), die in der Nähe eines Verdichtereinlasses 209 des Verdichters 202 positioniert sein kann. Die elektrische Heizung kann durch eine Energieerzeugungsvorrichtung des Fahrzeugs mit Leistung versorgt werden, wie etwa eine Lichtmaschine, eine Frontend-Nebenaggregatvorrichtung, wie etwa einen riemengetriebenen integrierten Starter/Generator (belt-integrated starter-generator - BISG) oder einen anderen Generator. In anderen Beispielen kann die elektrische Heizung durch eine Batterie des Fahrzeugs mit Leistung versorgt werden oder kann die elektrische Heizung durch eine externe Energiequelle (z. B. eine drahtgebundene Verbindung mit einem Stromnetz über eine externe Steckdose) mit Leistung versorgt werden. In einem Beispiel stellt die elektrische Heizung Widerstandswärme bereit, indem sie eine Spule aus einem leitenden Material mit Energie versorgt, die um die Leitung 230 gewickelt ist. Wenn die elektrische Heizung angeschaltet ist, kann durch das leitende Material fließende Elektrizität eine Temperatur der Spule erhöhen, wodurch Wärme, die von der Spule abstrahlt, durch das Kältemittel absorbiert werden kann, das durch die Leitung 230 strömt, wodurch eine Temperatur des Kältemittels erhöht wird.
Die elektrische Heizung 208 kann einen Kältemittelstrom durch das A/C-System 200 erwärmen, um die Temperatur und den Druck des Kältemittels zu erhöhen, bevor das Kältemittel am Verdichtereinlass 209 in den Verdichter 202 eintritt. Da eine Wirksamkeit des Verdichters 202 von einer Dichte des Kältemittels im Verdichter 202 abhängen kann, kann das Erhöhen der Temperatur und des Drucks des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 die Wirksamkeit des Verdichters 202 erhöhen. Wenn der Verdichter 202 am Maximum betrieben wird, kann eine durch das A/C-System erzeugte Wärmemenge maximiert sein. In einem Beispiel wird der Verdichter 202 mit maximaler Wirksamkeit betrieben, wenn ein Druck des Kältemittels am Verdichterauslass 211 einen Schwellendruck (z. B. 350 psig) erreicht, wobei, wenn der Druck des Kältemittels am Verdichterauslass 211 über dem Schwellendruck liegt, überschüssige Wärme durch das A/C-System produziert wird, die verwendet werden kann, um die Fahrzeugkabine zu erwärmen, und, wenn der Druck des Kältemittels nicht über dem Schwellendruck liegt, keine ausreichende Wärme durch das A/C-System produziert wird, um die Fahrzeugkabine zu erwärmen.
Ein Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 kann an einem Abwärmetauschkreislauf 218 angeordnet sein, der einen alternativen Weg für den Kältemittelstrom von dem Verdampfer 206 zu der elektrischen Heizung 208 über den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 bereitstellt. In einem Beispiel ist der Abwärmetauschkreislauf 218 stromaufwärts der elektrischen Heizung 208 an die Leitung 230 fluidgekoppelt, wobei der Kältemittelstrom durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 über ein Wärmetauschkreislaufventil 217 gesteuert wird, das durch die Steuerung betätigt wird. Wenn das Wärmetauschkreislaufventil 217 in eine offene Position betätigt wird, strömt das Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234. Wenn das Wärmetauschkreislaufventil 217 in eine geschlossene Position betätigt wird, strömt kein Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 und strömt das Kältemittel von dem Verdampfer 206 über die Leitung 230 zu der elektrischen Heizung 208.
In einem Beispiel kann der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 verwendet werden, um das Kältemittel zu erwärmen, bevor das Kältemittel in die elektrische Heizung 208 eintritt, wodurch die Temperatur des Kältemittels weiter erhöht wird, bevor das Kältemittel an dem Verdichtereinlass 209 in den Verdichter 202 eintritt. Zum Beispiel kann ein Kühlmittel des Motors vor dem Aufwärmen des Motors eine Temperatur aufweisen, die niedriger als die Temperatur des Kältemittels ist. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die Temperatur des Kältemittels ist, kann das Wärmetauschkreislaufventil 217 in eine geschlossene Position betätigt werden, sodass kein Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 strömt und das Kältemittel von dem Verdampfer 206 über die Leitung 230 zu der elektrischen Heizung 208 strömt. Nachdem sich der Motor aufgewärmt hat, kann die Temperatur des Kühlmittels die Temperatur des Kältemittels überschreiten. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Kühlmittels größer als die Temperatur des Kältemittels ist, kann das Wärmetauschkreislaufventil 217 in eine offene Position betätigt werden, sodass das Kältemittel von dem Verdampfer durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 strömt, bevor es in die elektrische Heizung 208 und den Verdichter 202 eintritt. Während das Kältemittel von dem Verdampfer durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 strömt, wird Wärme von dem Kühlmittel auf das Kältemittel übertragen. Auf diese Weise kann Abwärme von dem Motor verwendet werden, um die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 weiter zu erhöhen, wodurch eine Wirksamkeit des Verdichters 202 erhöht wird und eine Zeit reduziert wird, bis ausreichend Wärme erzeugt werden kann, um Luft zu erwärmen, um sie an die Kabine zu übertragen.
In einem anderen Beispiel kann der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 innerhalb der elektrischen Heizung 208 positioniert sein (z. B., wenn eine oder mehrere Spulen der elektrischen Heizung um eine oder mehrere Spulen des Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauschers 234 gewickelt sind und/oder mit diesen kollokiert sind), wodurch die elektrische Heizung eines oder beide von dem Kältemittel und dem Kühlmittel erwärmen kann. Zum Beispiel kann die elektrische Heizung 208 verwendet werden, um das Kältemittel zu erwärmen, um der Kabine sofortige Wärme bereitzustellen, während gleichzeitig das Kühlmittel erwärmt wird, um eine Zeit zu verringern, die zum Aufwärmen des Motors benötigt wird (z. B. kann an diesem Punkt der Kabine Motorabwärme effizienter bereitgestellt werden als sofortige Wärme). Anders ausgedrückt kann es einen Temperaturbereich des Kühlmittels geben, in dem die Temperatur des Kühlmittels höher als die Temperatur des Kältemittels ist, während der Heizkern noch nicht heiß genug ist, um der Kabine Wärme bereitzustellen.
Das A/C-System 200 kann eine Kondensatorumgehungsleitung 224 beinhalten, die es dem Kältemittel ermöglicht, von dem Verdichter 202 zu dem Verdampfer 206 zu strömen, wobei der Kondensator 204 umgangen wird. Das A/C-System 200 kann ein Kondensatorumgehungsventil 210 beinhalten, das an dem Kondensatorumgehungskreis 224 angeordnet ist und das durch die Steuerung betätigt werden kann, um das Kältemittel entweder zu dem Kondensator 204 oder über den Kondensatorumgehungskreis 224 um den Kondensator 204 herum zu leiten. In einem Beispiel, wenn das Kondensatorumgehungsventil 210 in eine offene Position betätigt wird, umgeht das Kältemittel den Kondensator 204 über die Kondensatorumgehungsleitung 224, und, wenn das Kondensatorumgehungsventil 210 in eine geschlossene Position betätigt wird, wird das Kältemittel zu dem Kondensator 204 geleitet und umgeht den Kondensator 204 über die Kondensatorumgehungsleitung 224 nicht. Das Kondensatorumgehungsventil 210 kann als Reaktion auf eine Anforderung von sofortiger Wärme in eine offene Position betätigt werden, wodurch heißes Kältemittel, das aus dem Verdichter 202 an dem Verdichterauslass 211 austritt, nicht an dem Kondensator 204 kondensiert, sondern zu dem Verdampfer 206 geleitet wird, wo Wärme aus dem Kältemittel auf Luft übertragen und zum Erwärmen der Kabine verwendet werden kann. Infolgedessen, dass das Kältemittel nicht durch den Kondensator 204 geleitet wird und keinen Phasenwechsel durchläuft (z. B. in die flüssige Form), kann die Leitung 224 auch die Drossel 212 umgehen.
In 2A ist das Kondensatorumgehungsventil 210 als ein Zweiwegeventil dargestellt, das an der Leitung 224 angeordnet ist und das in eine offene oder geschlossene Position betätigt werden kann, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel durch das Kondensatorumgehungsventil 210 in eine erste Richtung oder in eine zweite, umgekehrte Richtung geleitet wird, wobei, wenn das Kondensatorumgehungsventil 210 geschlossen ist, das gesamte Kältemittel zu dem Kondensator 204 geleitet wird, während, wenn das Kondensatorumgehungsventil 210 offen ist, ein erster Abschnitt des Kältemittels zu dem Kondensator 204 geleitet wird und ein zweiter Abschnitt des Kältemittels über die Leitung 224 um den Kondensator 204 herum geleitet wird. Infolgedessen, dass der Kondensator 204 ein stark einengender Weg ist und die Leitung 224 ein wenig einengender Weg ist, kann der zweite Abschnitt des Kältemittels signifikant größer als der erste Abschnitt sein, wodurch der Großteil des Kältemittels über die Leitung 224 um den Kondensator 204 herum geleitet wird. In einem anderen Beispiel ist das Kondensatorumgehungsventil 210 ein Dreiwegeventil, das an einem Schnittpunkt der Leitung 224 und der Leitung 232 angeordnet ist, wobei das Kondensatorumgehungsventil 210 in einer ersten Konfiguration, um zu ermöglichen, dass der Kältemittelstrom vollständig zu dem Kondensator 204 geleitet wird, oder in einer zweiten Konfiguration betätigt werden kann, um zu ermöglichen, dass der Kältemittelstrom über die Leitung 224 vollständig um den Kondensator 204 herum geleitet wird, oder in einer oder mehreren zusätzlichen Konfigurationen betätigt wird, um zu ermöglichen, dass der Kältemittelstrom teilweise zu dem Kondensator 204 geleitet wird und teilweise über die Leitung 224 um den Kondensator 204 herum geleitet wird. In wieder anderen Beispielen ist das Kondensatorumgehungsventil 210 ein Zweiwegeventil und ist ein zweites Zweiwegeventil an der Leitung 232 zwischen dem Kondensator 204 und dem Schnittpunkt der Leitung 224 und der Leitung 232 angeordnet, sodass durch das Betätigen des Kondensatorumgehungsventils 210 in eine offene Position und das Betätigen des zweiten Zweiwegeventils in eine geschlossene Position das Kältemittel um den Kondensator 204 herum geleitet wird und durch das Betätigen des Kondensatorumgehungsventils 210 in eine geschlossene Position und das Betätigen des zweiten Zweiwegeventils in eine offene Position das Kältemittel zu dem Kondensator 204 geleitet wird.
Das A/C-System 200 kann eine Verdampferumgehungsleitung 228 beinhalten, die es dem Kältemittel ermöglicht, den Verdampfer 206 zu umgehen, wobei es von der Leitung 226 zur Leitung 230 geleitet wird, ohne in den Verdampfer 206 einzutreten. Das A/C-System 200 kann ein Zweiwegeverdampferumgehungsventil 216 beinhalten, das an dem Verdampferumgehungskreis 228 angeordnet ist und das durch die Steuerung betätigt werden kann, um das Kältemittel entweder zu dem Verdampfer 206 oder über den Verdampferumgehungskreis 228 um den Verdampfer 206 herum zu leiten. Wenn das Verdampferumgehungsventil 216 zum Beispiel in eine offene Position betätigt wird, umgeht etwas oder ein Großteil des Kältemittels den Verdampfer 206 über die Verdampferumgehungsleitung 228. Wenn das Verdampferumgehungsventil 216 in eine geschlossene Position betätigt wird, wird das Kältemittel zu dem Verdampfer 206 geleitet und umgeht den Verdampfer 206 über die Verdampferumgehungsleitung 228 nicht. In anderen Beispielen kann das Verdampferumgehungsventil 216 ein Dreiwegeventil sein, das an einem Schnittpunkt der Leitung 228 und der Leitung 226 positioniert ist, oder kann das Verdampferumgehungsventil 216 ein Zweiwegeventil sein und kann ein zusätzliches Zweiwegeventil an der Leitung 226 zwischen dem Verdampfer 206 und dem Schnittpunkt der Leitung 228 und der Leitung 226 angeordnet sein, wobei ein Betrieb des Dreiwegeventils oder ein Betrieb des Verdampferumgehungsventils 216 in Verbindung mit dem zusätzlichen Zweiwegeventil demjenigen ähnlich ist, der vorstehend in Bezug auf das Kondensatorumgehungsventil 210 beschrieben ist.
In einem Beispiel wird das Verdampferumgehungsventil 216 während eines ersten Betriebsmodus für sofortige Wärme als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme in der Kabine, bevor Motorabwärme verfügbar ist, um die Kabine zu erwärmen, in eine offene Position betätigt, wodurch das heiße Kältemittel, das am Verdichterauslass 211 aus dem Verdichter 202 austritt, sowohl um den Kondensator 204 (z. B. über den Kondensatorumgehungskreis 224) als auch um den Verdampfer 206 herum geleitet wird. Durch das Leiten des Kältemittels um den Verdampfer 206 herum wird Wärme aus dem Kältemittel nicht auf Luft übertragen, die um den Verdampfer 206 herum zirkuliert und durch das Gebläse 220 in die Kabine geblasen wird, sondern wird in dem Kältemittel zurückgehalten, um die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 zu erhöhen. Durch das Erhöhen der Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 kann eine Wirksamkeit des Verdichters 202 erhöht werden, wodurch eine Wärmeerzeugung des A/C-Systems als Ganzes erhöht wird.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2C zeigt ein Stromdiagramm 260 einen Kältemittelstrom durch das A/C-System 200 aus 2A während eines ersten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme. In dem ersten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme kann durch den Verdichter 202 erzeugte Wärme innerhalb des A/C-Systems 200 zurückgehalten und der Kabine über den Verdampfer 206 nicht bereitgestellt werden, um die Wirksamkeit des Verdichters 202 zu erhöhen und die Temperatur des Kältemittels zu erhöhen, bis eine Schwellentemperatur erreicht ist (z. B. eine Temperatur, bei welcher der Kabine Wärme über den Verdampfer 206 bereitgestellt werden kann, ohne die Wirksamkeit des Verdichters 202 zu reduzieren). Der Kältemittelstrom im ersten Modus ist durch einen schwarzen Richtungspfeil 262 angegeben. Das Kondensatorumgehungsventil 210 wurde in eine offene Position betätigt, wodurch der Kältemittelstrom um den Kondensator 204 herum geleitet wird, und das Verdampferumgehungsventil 216 wurde in eine offene Position betätigt, wodurch der Kältemittelstrom um den Verdampfer 206 herum geleitet wird. Der Kältemittelstrom kann durch die elektrische Heizung 208 weiter erwärmt werden, um die Temperatur/den Druck des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 zu erhöhen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2D zeigt ein Stromdiagramm 270 einen Kältemittelstrom durch das A/C-System 200 aus 2A während eines zweiten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme. In einem Beispiel wird Wärme innerhalb des A/C-Systems 200 während des ersten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme aufgebaut (um z. B. die Wirksamkeit des Verdichters 202 zu maximieren und eine Zeit zu minimieren, die benötigt wird, um die Schwellentemperatur zu erreichen) und wird im zweiten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme die innerhalb des A/C-Systems 200 aufgebaute Wärme auf Luft übertragen, die gemäß einer Steuerroutine in die Kabine geblasen wird (z. B. durch das Gebläse 220). Die Steuerroutine kann eine Gebläsedrehzahl des Gebläses 220 und/oder andere Parameter und/oder Komponenten des A/C-Systems einstellen, um eine Temperatur des Kältemittels bei der Schwellentemperatur zu halten und überschüssige Wärme, die durch das A/C-System erzeugt wird, an die Luft umzuleiten (z. B. zum Erwärmen der Kabine). Auf diese Weise wird der Verdichter 202 bei maximaler Wirksamkeit gehalten und ist eine Gesamtmenge an Wärme, die durch das A/C-System erzeugt wird, maximiert.
In dem zweiten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme wird durch den Verdichter 202 erzeugte Wärme auf Luft übertragen, die durch das Gebläse 220 durch den Verdampfer 206 und in die Kabine geblasen wird, um dem Fahrer sofortige Wärme bereitzustellen, wie durch den Richtungspfeil 274 angegeben. Der Kältemittelstrom im zweiten Modus ist durch einen schwarzen Richtungspfeil 272 angegeben. Das Kondensatorumgehungsventil 210 wurde in eine offene Position betätigt, wodurch der Kältemittelstrom um den Kondensator 204 herum geleitet wird, und das Verdampferumgehungsventil 216 wurde in eine geschlossene Position betätigt, wodurch der Kältemittelstrom zu dem Verdampfer 206 geleitet wird. In einem Beispiel wird das Verdampferumgehungsventil 216 als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 die Schwellentemperatur erreicht, in die geschlossene Position betätigt. In einem Beispiel wird das Verdampferumgehungsventil 216 als Reaktion darauf, dass ein Druck des Kältemittels am Verdichterauslass 211 einen Schwellendruck erreicht (Z. B. 350 psig), in die geschlossene Position betätigt. In noch einem anderen Beispiel wird das Verdampferumgehungsventil 216 nach einer Schwellendauer in die geschlossene Position betätigt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2E zeigt ein Stromdiagramm 280 einen Kältemittelstrom durch das A/C-System 200 aus 2A während einer späten Phase des zweiten Modus der Erzeugung sofortiger Wärme, wenn der Motor das Kühlmittel auf eine Temperatur erwärmt hat, die größer als die Temperatur des Kältemittels ist, wobei Wärme im Kühlmittel auf das Kältemittel übertragen werden kann, um die Erzeugung sofortiger Wärme zu erleichtern. Der Kältemittelstrom in der späten Phase des zweiten Modus ist durch einen schwarzen Richtungspfeil 282 angegeben. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2D beschrieben, wird durch den Verdichter 202 erzeugte Wärme auf Luft übertragen, die durch das Gebläse 220 durch den Verdampfer 206 und in die Kabine geblasen wird, um dem Fahrer sofortige Wärme bereitzustellen, wie durch den Richtungspfeil 274 angegeben. In 2E wird das Wärmetauschkreislaufventil 217 jedoch in eine offene Position betätigt, wodurch das Kältemittel durch die Leitung 218 und den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 strömt, bevor es in den Verdichter 202 eintritt. Während das kalte Kältemittel aus dem Verdampfer 206 austritt und durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 geleitet wird, wird Wärme aus dem Kühlmittel auf das Kältemittel übertragen, wodurch die Temperatur des Kältemittels erhöht wird. Infolge der erhöhten Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass 209 wird durch den Verdichter 202 mehr Wärme erzeugt, die anschließend am Verdampfer 206 freigesetzt werden kann, um der Kabine eine erhöhte Wärmemenge bereitzustellen.
Obwohl der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 in 2E als stromaufwärts der elektrischen Heizung 208 positioniert dargestellt ist, kann der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 in anderen Beispielen stromabwärts der elektrischen Heizung 208 oder innerhalb der elektrischen Heizung 208 positioniert sein, wie vorstehend beschrieben. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Kondensatorumgehungsventil 210 und dem Verdampferumgehungsventil 216 beschrieben, kann das Wärmetauschkreislaufventil 217 ein Zweiwegeventil oder ein Dreiwegeventil sein oder kann das Wärmetauschkreislaufventil 217 eines von zwei Zweiwegeventilen sein, die verwendet werden, um den Kältemittelstrom zu dem Verdichter 202 entweder über die Leitung 230 oder über die Leitung 218 und den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 zu steuern.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs über ein A/C-System, wie etwa das A/C-System 100 aus 1 und/oder das A/C-System 200 aus den 2A-2E, zeigt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 und/oder die Klimasteuerung 26 aus 1) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren eines Motorsystems des Fahrzeugs, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Betrieb eines Motors des Fahrzeugs gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Temperatur/einen Druck eines Kältemittels, das durch das A/C-System zirkuliert, über einen Temperatur-/Drucksensor messen, der an einem Eingang eines Verdichters des A/C-Systems positioniert ist (z. B. den Temperatur-/Drucksensors 81 aus 1), und als Reaktion auf die gemessene Temperatur/den gemessenen Druck kann die Steuerung einen Aktor einsetzen, um eine Drehzahl eines Gebläses des A/C-Systems (z. B. des Gebläses 220 aus den 2A-2E) einstellen, um die gemessene Temperatur und/oder den gemessenen Druck zu erhöhen oder zu verringern.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren 300 Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen. Zum Beispiel können die Fahrzeugbetriebsbedingungen unter anderem einen Status eines Motors des Fahrzeugs (z. B., ob der Motor eingeschaltet ist) und ein Einlegen eines oder mehrerer Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs ( z. B., ob sich das Fahrzeug bewegt) beinhalten. Die Fahrzeugbetriebsbedingungen können eine Temperatur des Motors, eine Temperatur einer Umgebung des Fahrzeugs und eine Temperatur einer Kabine des Fahrzeugs beinhalten, die auf Grundlage einer oder mehrerer Ausgaben von verschiedenen Sensoren des Fahrzeugs, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, geschätzt werden können. Fahrzeugbetriebsbedingungen können Motordrehzahl und -last, Fahrzeuggeschwindigkeit, Getriebeöltemperatur, Abgasstromrate, Luftmassenstromrate, Kühlmitteltemperatur, Kühlmittelstromrate, Motoröldrücke (z. B. Ölleitungsdrücke), Betriebsmodi eines oder mehrerer Einlassventile und/oder Auslassventile, Elektromotordrehzahl, Batterieladung, Motordrehmomentausgabe, Fahrzeugraddrehmoment usw. beinhalten. In einem Beispiel ist das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug und beinhaltet das Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen Bestimmen, ob das Fahrzeug durch einen Motor oder einen Elektromotor mit Leistung versorgt wird. Das Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen kann ferner Bestimmen eines Zustands eines Kraftstoffsystems des Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftstofffüllstands in dem Kraftstofftank, und Bestimmen eines Zustands eines oder mehrerer Ventile des Kraftstoffsystems usw. beinhalten.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob Bedingungen zum automatischen Einschalten von sofortiger Wärme erfüllt sind. In einem Beispiel beinhalten die Bedingungen zum automatischen Einschalten von sofortiger Wärme eine Kombination aus dem ferngestarteten Fahrzeug und einer Temperatur der Kabine, die unter einer Schwellentemperatur liegt (z. B. ein Fernstart bei kalten Bedingungen). Zum Beispiel kann sich der Fahrer bei kaltem Wetter wünschen, die Kabine vor dem Eintreten in das Fahrzeug aufwärmen, und kann einen Fernstart über einen Funkschlüssel des Fahrzeugs einleiten. Beim Starten des Fahrzeugs kann die Steuerung eine Temperatur der Kabine anhand eines Temperatursensors in der Kabine schätzen und, wenn die Temperatur der Kabine unter der Schwellentemperatur (z. B. Raumtemperatur, 65° usw.) liegt, kann die Steuerung die sofortige Wärme automatisch einschalten.
Wenn bei 304 bestimmt wird, dass die Bedingungen für automatische sofortige Wärme erfüllt sind, geht das Verfahren 300 zu 308 über, was nachstehend detailliert beschrieben wird. Wenn bei 304 bestimmt wird, dass die Bedingungen für automatische sofortige Wärme nicht erfüllt sind, geht das Verfahren 300 zu 305 über. Bei 305 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob sofortige Wärme durch den Fahrer oder einen Benutzer des Fahrzeugs angefordert wurde. Zum Beispiel kann der Fahrer eine Steuerung an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs auswählen, um eine Anforderung für sofortige Wärme einzuleiten, oder kann der Fahrer einen verbalen Befehl, der sofortige Wärme anfordert, über ein in der Kabine installiertes Mikrofon an einen virtuellen Assistenten des Fahrzeugs ausgeben oder kann der Fahrer eine Anforderung von sofortiger Wärme auf andere Weise einleiten. Wenn bei 305 bestimmt wird, dass der Fahrer oder der Benutzer des Fahrzeugs sofortige Wärme nicht angefordert hat, geht das Verfahren 300 zu 306 über. Bei 306 beinhaltet das Verfahren 300 Fortsetzen des Fahrzeugbetriebs und das Verfahren 300 kehrt zu 302 zurück. Das Fortsetzen des Fahrzeugbetriebs bei 306 beinhaltet unter anderem Beibehalten eines Status des Motors und/oder des einen oder der mehreren Gänge des Getriebes. Wenn der Motor zum Beispiel eingeschaltet ist und keine Gänge des Fahrzeugs eingelegt sind, beinhaltet das Fortsetzen des Fahrzeugbetriebs Eingeschaltethalten des Motors, ohne dass Gänge des Getriebes eingelegt sind. Wenn der Motor eingeschaltet ist und ein oder mehrere Gänge des Getriebes eingelegt sind (z. B. wird das Fahrzeug gefahren), beinhaltet das Fortsetzen des Fahrzeugbetriebs das Eingeschaltethalten des Motors und Halten des einen oder der mehreren Gänge des Getriebes in einem eingelegten Zustand.
Wenn bei 305 bestimmt wird, dass der Fahrer oder der Benutzer des Fahrzeugs sofortige Wärme angefordert hat, geht das Verfahren 300 zu 308 über. Bei 308 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob ein oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs eingelegt sind. Wenn bei 308 bestimmt wird, dass ein oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs eingelegt sind, geht das Verfahren 300 zu 310 über. Bei 310 beinhaltet das Verfahren 300 Verschieben eines Schaltens des einen oder der mehreren Gänge des Getriebes in eine Konfiguration mit einem höheren Übersetzungsverhältnis.
Zum Beispiel kann der Fahrer den Motor einschalten und einen ersten Gang des Getriebes einlegen, um mit dem Fahren des Fahrzeugs zu starten. In einer ersten Bedingung, in welcher der Fahrer sofortige Wärme nicht anfordert, während das Fahrzeug beschleunigt, kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl des Motors eine erste Schwellendrehzahl erreicht, aus dem ersten Gang des Getriebes in einen zweiten Gang des Getriebes schalten (z. B., wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe ist), wobei der zweite Gang des Getriebes ein höheres Übersetzungsverhältnis als der erste Gang des Getriebes aufweist. In einer zweiten Bedingung, in welcher der Fahrer sofortige Wärme anfordert, während das Fahrzeug beschleunigt, kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Motors die erste Schwellendrehzahl erreicht, nicht aus dem ersten Gang des Getriebes in den zweiten Gang des Getriebes schalten. Als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Motors eine zweite Schwellendrehzahl erreicht, wobei die zweite Schwellendrehzahl größer als die erste Schwellendrehzahl ist, kann die Steuerung aus dem ersten Gang des Getriebes in den zweiten Gang des Getriebes schalten. Auf diese Weise kann als Reaktion darauf, dass der Fahrer sofortige Wärme anfordert, das Schalten des Fahrzeugs aus dem ersten Gang in den zweiten Gang verschoben werden (z. B. abhängig von einer höheren Motordrehzahl). Infolgedessen, dass das Schalten des Fahrzeugs aus dem ersten Gang in den zweiten Gang verschoben wird, kann der Motor in der zweiten Bedingung mit einer höheren Drehzahl betrieben werden als in der ersten Bedingung. Infolgedessen, dass der Motor mit einer höheren Drehzahl betrieben wird, können eine Temperatur des Motors und eine entsprechende Temperatur eines Kühlmittels des Motors erhöht werden. Durch das Erhöhen der Temperatur des Kühlmittels kann eine Zeit, die benötigt wird, um Wärme in der Kabine über Motorabwärme zu erzeugen, reduziert werden. Zum Beispiel kann sich eine Temperatur eines Kühlmittel-Luft-Wärmetauschers (z. B. eines Heizkerns) des Fahrzeugs schneller auf eine Schwellentemperatur erhöhen, wobei die Schwellentemperatur eine Temperatur ist, die größer als die Kabinentemperatur ist (z. B. eine Temperatur, bei welcher der Kabine Wärme über den Heizkern zugeführt werden kann). Durch das schnellere Erreichen der Schwellentemperatur kann eine Wartezeit des Fahrers auf Wärme in der Kabine über Motorabwärme reduziert werden und daher kann eine Zeit der Erzeugung sofortiger Wärme (z. B. Wärme, die über einen Verdichter des A/C-Systems erzeugt wird) reduziert werden, was zu einer erhöhten Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs führt. In einigen Beispielen kann zusätzlich zum Verzögern des Hochschaltens eine Motorzündung des Motors vorgezogen oder verschoben werden, um eine Kraftstoffstromrate zu erhöhen, wodurch zudem eine Zeit bis zur Verfügbarkeit von Abwärme verkürzt werden kann. Das Verfahren 300 geht zu 314 über.
Wenn bei 308 bestimmt wird, dass ein oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs nicht eingelegt sind, geht das Verfahren 300 zu 312 über. Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 Erhöhen einer Motorleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs auf eine Zielmotorleerlaufdrehzahl (z. B. 1800 RPM für ein besetztes Fahrzeug, 2400 RPM für ein unbesetztes Fahrzeug). Das Erhöhen der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugs kann die Temperatur des Motors und die entsprechende Temperatur eines Kühlmittels des Motors erhöhen, wobei die vorstehend bei 310 beschriebenen Ergebnisse erzielt werden.
Bei 314 beinhaltet das Verfahren 300 Einleiten einer Routine für sofortige Wärme, um einen Strom von heißer Luft in die Kabine zu erzeugen, bevor die Temperatur des Kühlmittels die Schwellentemperatur erreicht, wobei an diesem Punkt Wärme in der Kabine durch Motorabwärme über das Kühlmittel bereitgestellt werden kann. Die Routine für sofortige Wärme wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das Verfahren 300 endet.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Einstellen eines Kältemittelstroms in einem A/C-System, wie etwa dem A/C-System 100 aus 1 und/oder dem A/C-System 200 aus den 2A-2E, zum Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs zeigt. Das A/C-System kann einen Verdichter, einen Kondensator und einen Verdampfer, wie etwa den Verdichter 202, den Kondensator 204 und den Verdampfer 206 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E, beinhalten. In einem Beispiel wird das Verfahren 400 als Teil des vorstehend beschriebenen Verfahrens 300 ausgeführt.
Bei 402 beinhaltet das Verfahren 400 Einleiten eines ersten Modus von sofortiger Wärme. Während des ersten Modus von sofortiger Wärme wird eine Übertragung von Wärme aus dem A/C-System auf Luft (die z. B. in die Kabine geblasen werden soll) verschoben (wie nachstehend detaillierter beschrieben), bis eine Temperatur eines Kältemittels, das durch das A/C-System zirkuliert, eine Schwellentemperatur erreicht, bei welcher der Verdichter Wärme mit einer maximalen Rate erzeugt. Zum Beispiel kann die Schwellentemperatur eine Temperatur bei oder nahe einem Siedepunkt des Kältemittels sein, wobei sich das Kältemittel in oder nahe einem vollständig gasförmigen Zustand befindet und eine Dichte des Kältemittels an dem Verdichter maximiert ist. Durch Unterdrücken der Übertragung von Wärme an die Kabine während des ersten Modus wird eine Zeit, die zum Erwärmen des A/C-Systems benötigt wird, minimiert. Durch Warten, um Übertragungswärme von dem A/C-System an Luft abzugeben, die verwendet wird, um die Kabine zu erwärmen, bis die Schwellentemperatur erreicht ist (z. B. in einem zweiten Modus von sofortiger Wärme), wird eine Performance des A/C-Systems zum Abgeben von Wärme erhöht, wobei die Performance des A/C-Systems auf einer Wärmemenge, die durch das A/C-System erzeugt wird, und einer Zeit basiert, die benötigt wird, um einen Strom von heißer Luft an die Kabine abzugeben.
Zum Beispiel kann sich eine Drehzahl des Verdichters erhöhen, bis eine erste Schwellenverdichterdrehzahl (z. B. 750 RPM) erreicht ist. Bei der ersten Schwellenverdichterdrehzahl wird eine erste Menge an Verdichtungswärme erzeugt (z. B. 3 kW), die möglicherweise nicht ausreicht, um die Kabine zu erwärmen. Wenn ein Abschnitt der ersten Menge an Verdichterwärme auf in die Kabine geblasene Luft übertragen wird, kann sich die Temperatur des Kältemittels an einem Verdichtereinlass verringern, wodurch eine Einlassdichte des Kältemittels am Verdichter reduziert wird. Als Reaktion auf eine reduzierte Einlassdichte des Kältemittels (wie z. B. von einem Druck des Kältemittels an einem Verdichterauslass abgeleitet) kann sich eine Erhöhungsrate der Verdichterdrehzahl verringern, was zu einer langsamen Wärmeerzeugungsrate führt. Alternativ, wenn ein Abschnitt der ersten Menge an Verdichterwärme nicht auf in die Kabine geblasene Luft übertragen wird, kann die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass gehalten werden oder sich erhöhen (z. B. aufgrund von Wärme von einer elektrischen Heizung), wodurch sich ein Druck des Kältemittels erhöht und ein beliebiges flüssiges Kältemittel siedet, wodurch sich die Einlassdichte des Kältemittels am Verdichter erhöht. Als Reaktion auf eine erhöhte Einlassdichte des Kältemittels kann sich eine Erhöhungsrate der Verdichterdrehzahl erhöhen, was zu einer schnelleren Wärmeerzeugungsrate führt. Die Drehzahl des Verdichters kann sich erhöhen, bis eine zweite Schwellenverdichterdrehzahl (z. B. 3600 RPM) bei einem maximalen Verdichterdrehmoment erreicht ist. Bei der zweiten Schwellenverdichterdrehzahl wird eine zweite Menge an Verdichtungswärme erzeugt (z. B. 18 kW), die ausreichen kann, um die Kabine zu erwärmen. Wenn ein Abschnitt der zweiten Menge an Verdichterwärme auf in die Kabine geblasene Luft übertragen wird, kann sich die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass nicht verringern, wodurch eine Einlassdichte des Kältemittels am Verdichter gehalten wird. Infolgedessen, dass sich die Einlassdichte des Kältemittels nicht verringert, werden das maximale Verdichterdrehmoment und die Wärmeerzeugungsrate gehalten. Ferner kann das A/C-System gesteuert werden, um sicherzustellen, dass der Abschnitt der zweiten Menge an Verdichterwärme, der auf Luft übertragen wird, um die Kabine zu erwärmen, einen Schwellenabschnitt nicht überschreitet, wobei das Überschreiten des Schwellenabschnitts verursacht, dass sich die Drehzahl des Verdichters unter die zweite Schwellenverdichterdrehzahl verringert. In einem Beispiel wird eine Gebläsedrehzahl auf Grundlage einer Temperatur des Kältemittels an einem Auslass des Verdampfers und eines Verdichterauslassdrucks eingestellt. Unter kurzer Bezugnahme auf 5 zeigt ein Ablaufdiagramm ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Einstellen des Kältemittelstroms in einem A/C-System, wie etwa dem A/C-System 100 aus 1 und/oder dem A/C-System 200 aus den 2A-2E, zum Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs während eines ersten Modus. Das Verfahren 500 kann als Teil des vorstehend beschriebenen Verfahrens 400 ausgeführt werden.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 Öffnen eines Kondensatorumgehungsventils des A/C-Systems (z. B. des Kondensatorumgehungsventils 210 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E), um zu ermöglichen, dass das Kältemittel den Kondensator des A/C-Systems umgeht. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 2C-2E beschrieben, wird durch das Umgehen des Kondensators Wärme, die durch den Verdichter erzeugt und auf das Kältemittel übertragen wird, nicht am Kondensator freigesetzt, sondern im Kältemittel gehalten, bis es den Verdampfer erreicht.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 Öffnen eines Verdampferumgehungsventils des A/C-Systems (z. B. des Verdampferumgehungsventils 216 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E), um zu ermöglichen, dass das Kältemittel den Verdampfer umgeht. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 2C und 2D beschrieben, wird durch das Umgehen des Verdampfers Wärme, die durch den Verdichter erzeugt und auf das Kältemittel übertragen wird, nicht am Verdampfer freigesetzt, sondern im Kältemittel gehalten, bis es den Verdichter erreicht. Durch das Umgehen des Verdampfers und des Kondensators wird ein kurzer Kreislauf zwischen dem Verdichterauslass und dem Verdichtereinlass erzeugt, in dem minimale Wärmeverluste auftreten. Dies unterstützt, dass die Temperatur des Kältemittels auf einen Siedepunkt des Kältemittels ansteigt, und erhöht eine Dichte des Kältemittels am Verdichtereinlass, wodurch das Verdichterdrehmoment maximiert wird. Indem das Verdichterdrehmoment so schnell wie möglich auf einen Grenzwert gebracht wird, der das maximale Verdichterdrehmoment darstellt, wird eine durch das A/C-System erzeugte Wärmemenge maximiert. Zum Beispiel kann der Grenzwert an einer Riemenschlupfgrenze oder einer Kupplungsschlupfgrenze liegen, die durch die Steuerung detektiert wird. In einem Beispiel wird das maximale Verdichterdrehmoment erreicht, wenn ein Schwellendruck an einem Auslass des Verdichters (z. B. am Verdichterauslass 211 aus 2) erreicht wird.
In einigen Beispielen kann das Öffnen des Verdampferumgehungsventils Ausschalten eines Gebläses (z. B. eines HLK-Lüfters) des Fahrzeugs beinhalten, um einen Luftstrom um Komponenten des A/C-Systems herum zu reduzieren, der dem Kältemittel Wärme entziehen könnte. Außerdem können Luftklappen geschlossen werden, um den Verdampfer von Kabinenluft (z. B. von einem Luftdurchlass, der einen Heizkern an die Kabine koppelt) zu isolieren, bis der Verdichter das maximale Drehmoment erreicht.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren 500 Einschalten einer elektrischen Heizung, die an einer Leitung des A/C-Systems angeordnet ist, wodurch elektrische Widerstandswärme, die durch die elektrische Heizung erzeugt wird, auf das Kältemittel übertragen wird, das innerhalb der Leitung des A/C-Systems zirkuliert. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 2A-2E beschrieben, kann die elektrische Heizung stromaufwärts des Verdichters und in der Nähe des Einlasses des Verdichters positioniert sein, um die Temperatur des Kältemittels am Einlass des Verdichters zu erhöhen. Durch das Erhöhen der Temperatur des Kältemittels am Einlass des Verdichters kann die Erhöhungsrate der Drehzahl des Verdichters erhöht oder gehalten werden, wenn sich der Verdichter bei einer maximalen Verdichterdrehzahl befindet.
Bei 508 beinhaltet das Verfahren 500 Bestimmen, ob eine Temperatur eines Kühlmittels eines Motorsystems des Fahrzeugs bei oder über einer Schwellenkühlmitteltemperatur liegt, bei der das Kühlmittel verwendet werden kann, um das Kältemittel in dem A/C-System weiter zu erwärmen (z. B. zusätzlich zu der durch den Verdichter und die elektrische Heizung erzeugten Wärme). In einem Beispiel ist die Schwellenkühlmitteltemperatur eine Temperatur, die größer als die Temperatur des Kältemittels ist. In anderen Beispielen ist die Schwellenkühlmitteltemperatur eine Temperatur, welche die Temperatur des Kältemittels um eine Anzahl von Grad überschreitet. Zum Beispiel kann die Schwellenkühlmitteltemperatur 10° höher als die Temperatur des Kältemittels sein, wobei, wenn die Temperatur des Kühlmittels die Temperatur des Kältemittels um 10° überschreitet, das Kühlmittel verwendet werden kann, um das Kältemittel zu erwärmen.
Wenn bei 508 bestimmt wird, dass sich das Kühlmittel bei oder über der Schwellenkühlmitteltemperatur befindet, geht das Verfahren 500 zu 510 über. Bei 510 beinhaltet das Verfahren 500 Verwenden des Kühlmittels, um das Kältemittel zu erwärmen. In einem Beispiel wird das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher (z. B. den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher 234 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E) geleitet, der an einer Leitung des A/C-Systems stromaufwärts der elektrischen Heizung angeordnet ist, wobei Wärme aus dem Kühlmittel auf das Kältemittel übertragen wird. Zum Beispiel kann ein Wärmetauschkreislaufventil des A/C-Systems (z. B. das Wärmetauschkreislaufventil 217 aus den 2A-2E) in eine offene Position betätigt werden, um das Kältemittel über den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher zu der elektrischen Heizung zu leiten. Der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher kann eine beliebige Art von Mechanismus einsetzen, der Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid überträgt, während das erste Fluid von dem zweiten Fluid getrennt bleibt. In einem Beispiel umfasst der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher eine Spule, durch die das Kältemittel strömt und die von einem Gehäuse umgeben ist, durch welches das Kühlmittel strömt. In anderen Beispielen umfasst der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher eine Spule, durch die das Kühlmittel strömt und die von einem Gehäuse umgeben ist, durch welches das Kältemittel strömt, oder eine andere Art von Wärmetauscher. In einigen Beispielen kann das Wärmetauschkreislaufventil auf verschiedene Grade von offen oder geschlossen betätigt werden, um einen Kältemittelstrom durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher zu steuern. Zum Beispiel, während sich die Temperatur des Kühlmittels über die Temperatur des Kältemittels erhöht (z. B., während sich der Motor erwärmt), kann das Wärmetauschkreislaufventil auf eine weiter geöffnete Position eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass mehr Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird. Indem ermöglicht wird, dass mehr Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird, kann die Temperatur des Kältemittels erhöht werden. Wenn sich die Temperatur des Kühlmittels nicht um eine Schwellentemperaturdifferenz über die Temperatur des Kältemittels erhöht, kann das Wärmetauschkreislaufventil auf eine weiter geschlossene Position eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass weniger Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird. Indem ermöglicht wird, dass ein kleinerer Kältemittelstrom durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird, kann der kleinere Kältemittelstrom durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt werden, während ein größerer Kältemittelstrom nicht durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt werden kann.
Wenn bei 508 bestimmt wird, dass das Kühlmittel die Schwellenkühlmitteltemperatur nicht erreicht hat, geht das Verfahren 500 zu 512 über. Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 Fortsetzen des Erzeugens von Wärme über den Verdichter und/oder die elektrische Heizung und das Verfahren 500 endet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet das Verfahren 400 bei 404 das Bestimmen, ob das Kältemittel die Schwellentemperatur erreicht hat, wodurch der erste Modus abgeschlossen ist und der zweite Modus beginnen kann. Wie vorstehend beschrieben, ist die Schwellentemperatur eine Temperatur, bei welcher der Verdichter ein maximales Drehmoment aufweist und Wärme mit einer maximalen Rate erzeugt. Sobald das Kältemittel die Schwellentemperatur erreicht, kann beliebige zusätzliche Wärme, die durch das Kältemittel absorbiert wird, aus dem A/C-System heraus (z. B. in die Kabine) übertragen werden, ohne die durch den Verdichter erzeugte Wärmemenge negativ zu beeinflussen. Anders ausgedrückt kann, wenn die Schwellentemperatur erreicht ist, eine Abgabe von sofortiger Wärme an den Fahrer eingeleitet werden, ohne die Kapazität des Verdichters, zusätzliche Wärme zu erzeugen, zu reduzieren. In anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 400 bei 404 das Bestimmen, ob das Kältemittel die Schwellentemperatur erreicht hat, und beinhaltet das Verfahren 400 Bestimmen, ob ein Druck des Kältemittels einen Schwellendruck erreicht hat oder ob eine Drehzahl des Verdichters bei oder über einer Schwellendrehzahl liegt oder ob ein anderer Parameter angibt, dass ein Drehmoment des Verdichters ein maximales Drehmoment erreicht hat.
Wenn bei 404 bestimmt wird, dass das Kältemittel die Schwellenkühlmitteltemperatur nicht erreicht hat, geht das Verfahren 400 zu 406 über. Bei 406 beinhaltet das Verfahren 400 Fortsetzen des Erwärmens des Kältemittels (z. B. über den Verdichter und/oder die elektrische Heizung und/oder das Kühlmittel), bis das Kältemittel die Schwellentemperatur erreicht, und das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück. Wenn bei 404 bestimmt wird, dass das Kältemittel die Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht hat, geht das Verfahren 400 zu 408 über.
Bei 408 beinhaltet das Verfahren 400 Einleiten des zweiten Modus von sofortiger Wärme. Während des zweiten Modus von sofortiger Wärme kann überschüssige Wärme, die durch den Verdichter erzeugt wird (z. B. Wärme, welche die Temperatur des Kältemittels über die Schwellentemperatur erhöht) auf Luft übertragen werden, die in die Kabine geblasen werden kann, um einen Strom von heißer Luft (z. B. die sofortige Wärme) zu erzeugen. Anders ausgedrückt wird, sobald das maximale Verdichterdrehmoment erreicht ist, der kurze Kreislauf, der den Verdampfer umgeht und den Verdichterauslass an den Verdichtereinlass koppelt, nicht mehr verwendet, und wird im Kältemittel erzeugte Wärme über den Verdampfer auf die Kabinenluft übertragen. Im zweiten Modus wird gerade genug Wärme aus dem Kältemittel entfernt, bevor es den Verdichtereinlass erreicht, um das Verdichterdrehmoment bei oder nahe dem maximalen Drehmoment zu halten.
Bei 410 beinhaltet das Einleiten des zweiten Modus von sofortiger Wärme Schließen des Verdampferumgehungsventils, wodurch das Kältemittel zu dem Verdampfer geleitet wird. An dem Verdampfer kann das Kältemittel in eine Vielzahl von Verdampfungskanälen kanalisiert werden, wobei jeder Verdampfungskanal eine oder mehrere Flächen beinhaltet, über die Luft strömen kann. In einem Beispiel wird Luft durch ein Gebläse des Fahrzeugs (z. B. das Gebläse 220 aus den 2A-2E) über die eine oder die mehreren Flächen geblasen, was zu einer Übertragung von Wärme aus dem Kältemittel auf die Luft führt, die entlang eines Luftdurchlasses zur Kabine kanalisiert werden kann, um den Strom von heißer Luft in die Kabine zu erzeugen. In einigen Beispielen beinhaltet das Schließen des Verdampferumgehungsventils Öffnen der Luftklappen, um den Verdampfer gegenüber Luft im Luftdurchlass auszusetzen.
Bei 412 beinhaltet das Einleiten des zweiten Modus von sofortiger Wärme Einstellen einer Drehzahl des Gebläses und/oder anderer Parameter des A/C-Systems auf Grundlage der Temperatur und/oder des Drucks des Kältemittels, um die Drehzahl des Verdichters zu halten (z. B. bei dem maximalen Verdichterdrehmoment). Wenn Wärme auf die Luft übertragen wird, die über die eine oder die mehreren Flächen jedes Verdampfungskanals des Verdampfers strömt, verringert sich die Temperatur des Kältemittels. Wenn die Gebläsedrehzahl erhöht wird, strömt mehr Luft durch den Verdampfer, was zu einer größeren Verringerung der Temperatur des Kältemittels und einer größeren anschließenden Verringerung des Verdichterdrehmoments führt. Wenn die Gebläsedrehzahl verringert wird, strömt weniger Luft durch den Verdampfer, was zu einer kleineren Verringerung der Temperatur des Kältemittels und einer kleineren anschließenden Verringerung oder einer relativen Erhöhung des Verdichterdrehmoments führt. Somit kann die Gebläsedrehzahl durch die Steuerung dynamisch eingestellt werden, um Wärme aus dem Kältemittel mit einer gewünschten Rate zu übertragen, wobei die gewünschte Rate eine Rate ist, mit der das maximale Verdichterdrehmoment gehalten wird.
Wenn sich der Verdichter zum Beispiel bei der maximalen Verdichterdrehzahl befindet, wenn die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass infolge einer hohen Gebläsedrehzahl unter die Schwellentemperatur fällt, kann die Gebläsedrehzahl reduziert werden, was verursachen kann, dass sich die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass erhöht, um den Verdichter bei der maximalen Verdichterdrehzahl zu halten. Alternativ kann, wenn sich die Temperatur des Kältemittels am Verdichtereinlass über die Schwellentemperatur erhöht (wie z. B. durch einen Druck des Kältemittels abgeleitet, der am Verdichterauslass gemessen wird), die Gebläsedrehzahl erhöht werden, wodurch mehr Wärme zu der Kabine geführt werden kann, ohne die Verdichterdrehzahl zu reduzieren.
Bei 414 beinhaltet das Verfahren 400 Bestimmen, ob sofortige Wärme noch immer gewünscht ist. In einem Beispiel ist sofortige Wärme noch immer gewünscht, wenn eine Temperatur der Kabine einen Schwellenwert oder eine gewünschte Kabinentemperatur nicht erreicht hat. In einem anderen Beispiel ist sofortige Wärme möglicherweise nicht gewünscht, wenn der Fahrer oder ein Benutzer des Fahrzeugs eine Armaturenbrettsteuerung einstellt, die angibt, dass Wärme nicht mehr gewünscht ist. In einem anderen Beispiel ist sofortige Wärme nicht mehr gewünscht, wenn Motorabwärme verfügbar wird. Zum Beispiel können der Motor und das Kühlmittel bei einem Motorstart kalt sein, wobei keine Motorabwärme produziert wird. Wenn sich der Motor aufwärmt, kann sich eine Temperatur des Kühlmittels erhöhen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine erste Schwellenkühlmitteltemperatur überschreitet, wobei die erste Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die Temperatur des Kältemittels ist, kann Motorabwärme zum Erwärmen des Kältemittels verfügbar sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Verfahren 500 aus 5 beschrieben. Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine zweite Schwellenkühlmitteltemperatur überschreitet, wobei die zweite Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die erste Schwellenkühlmitteltemperatur und die Temperatur der Kabine ist, kann Motorabwärme verfügbar werden, um die Kabine zu erwärmen, wobei ein Strom von heißer Luft über einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (z. B. Heizkern) erzeugt werden kann, der in einem Luftdurchlass des Fahrzeugs, der zu der Kabine führt, positioniert ist, und kann das Gebläse die Luft in die Kabine blasen, um Wärme in der Kabine bereitzustellen. Wenn Motorabwärme verfügbar ist, kann die sofortige Wärme nicht mehr gewünscht sein, da die Motorabwärme effizienter als die sofortige Wärme sein kann und die Kosten der Motorabwärme niedriger sein können als die der sofortigen Wärme.
Wenn bei 414 bestimmt wird, dass sofortige Wärme noch immer gewünscht ist, kehrt das Verfahren 400 zu 412 zurück, wo das Verfahren 400 das Einstellen der Gebläsedrehzahl beinhaltet. Wenn bei 414 bestimmt wird, dass sofortige Wärme nicht mehr gewünscht ist, geht das Verfahren 400 zu 416 über. Bei 416 beinhaltet das Verfahren 400 Beenden von sofortiger Wärme und das Verfahren 400 endet. In einem Beispiel beinhaltet das Beenden von sofortiger Wärme Stoppen des Erwärmens des Kältemittels durch Ausschalten des Verdichters und mindestens eines von Reduzieren einer Drehzahl des Motors, Reduzieren einer Verdrängung des Verdichters, Schließen des Kondensatorumgehungsventils, Schließen des Verdampferumgehungsventils, Schließen des Wärmetauschkreislaufventils und Ausschalten der elektrischen Heizung.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 wird eine Betriebssequenz 600 gezeigt, die eine Zeitsteuerung einer beispielhaften Routine zum Bereitstellen von sofortiger Wärme für eine Kabine eines Fahrzeugs über ein A/C-System des Fahrzeugs, wie etwa das A/C-System 100 aus 1 und/oder das A/C-System 200 aus den 2A-2E, veranschaulicht. Die horizontale Achse (x-Achse) gibt die Zeit an und die vertikalen Linien t0-t5 identifizieren signifikante Zeitpunkte beim Betrieb der Routine für sofortige Wärme.
Die Betriebssequenz 600 beinhaltet zehn Verläufe. In einem ersten Verlauf zeigt eine Linie 602 eine Motordrehzahl des Fahrzeugs. In einem zweiten Verlauf zeigt eine Linie 604 eine Temperatur eines Motorkühlmittels des Motors, wobei die Temperatur des Motorkühlmittels vor dem Starten des Fahrzeugs eine Umgebungstemperatur (UMG) sein kann. In einem dritten Verlauf zeigt eine Linie 606 eine Position eines Kondensatorumgehungsventils des A/C-Systems (z. B. des Kondensatorumgehungsventils 210 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E). Wenn zum Beispiel das Kondensatorumgehungsventil GESCHLOSSEN ist, tritt ein Kältemittel, das durch das A/C-System zirkuliert, in einen Kondensator des A/C-Systems ein. Wenn das Kondensatorumgehungsventil OFFEN ist, tritt das Kältemittel nicht in den Kondensator des A/C-Systems ein und wird um den Kondensator herum geleitet, um den Kondensator zu umgehen. In einem vierten Verlauf zeigt eine Linie 608 eine Position eines Verdampferumgehungsventils des A/C-Systems (z. B. des Verdampferumgehungsventils 216 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E). Wenn zum Beispiel das Verdampferumgehungsventil zum Beispiel GESCHLOSSEN ist, tritt das Kältemittel, das durch das A/C-System zirkuliert, in einen Verdampfer des A/C-Systems ein. Wenn das Verdampferumgehungsventil OFFEN ist, tritt das Kältemittel nicht in den Verdampfer des A/C-Systems ein und wird um den Verdampfer herum geleitet, um den Verdampfer zu umgehen. In einem fünften Verlauf zeigt eine Linie 612 einen Status einer elektrischen Heizung des A/C-Systems (z. B. der elektrischen Heizung 208 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E). Wenn die elektrische Heizung zum Beispiel eingeschaltet (AN) ist, wird Widerstandswärme durch die elektrische Heizung erzeugt, die das Kältemittel, das durch das A/C-System zirkuliert, erwärmen kann. Wenn die elektrische Heizung ausgeschaltet (AUS) ist, wird keine Widerstandswärme durch die elektrische Heizung erzeugt, wodurch keine Wärme auf das Kältemittel, das durch das A/C-System zirkuliert, übertragen wird. In einem sechsten Verlauf zeigt eine Linie 612 eine Position eines Wärmetauschkreislaufventils des A/C-Systems (z. B. des Wärmetauschkreislaufventils 217 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E). Wenn das Wärmetauschkreislaufventil zum Beispiel GESCHLOSSEN ist, wird das Kältemittel, das durch das A/C-System zirkuliert, von dem Verdampfer zu der elektrischen Heizung des A/C-Systems geleitet, ohne durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet zu werden. Wenn das Wärmetauschkreislaufventil OFFEN ist, wird das Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher von dem Verdampfer zu der elektrischen Heizung geleitet, wobei Wärme von einem Kühlmittel eines Motors des Fahrzeugs auf das Kältemittel übertragen werden kann. In einem siebten Verlauf zeigt eine Linie 616 einen Status eines Gebläses des A/C-Systems (z. B. des Gebläses 220 des A/C-Systems 200 aus den 2A-2E). Das Gebläse kann innerhalb eines Luftdurchlasses positioniert sein, der zu der Kabine des Fahrzeugs führt, wobei das Gebläse Luft über den Verdampfer blasen kann. Wenn die Luft über den Verdampfer geblasen wird, kann Wärme aus dem Kältemittel in dem Verdampfer auf die Luft übertragen werden, wodurch ein Strom von heißer Luft in der Kabine erzeugt wird. Das Gebläse kann eingestellt werden, um einen Luftstrom über den Verdampfer einzustellen. Wenn das Gebläse zum Beispiel ausgeschaltet (AUS) ist, kann keine Luft über den Verdampfer geblasen werden. Wenn sich das Gebläse in einer ersten Einstellung befindet, kann ein erster Luftstrom durch das Gebläse erzeugt werden; wenn sich das Gebläse in einer zweiten Einstellung befindet, kann ein zweiter Luftstrom durch das Gebläse erzeugt werden, wobei der zweite Luftstrom schneller als der erste Luftstrom ist, wenn sich das Gebläse in einer dritten Einstellung befindet, kann ein dritter Luftstrom durch das Gebläse erzeugt werden, wobei der dritte Luftstrom schneller als der zweite Luftstrom ist, und so weiter. In einem achten Verlauf zeigt eine Linie 618 eine Drehzahl eines Verdichters des A/C-Systems. In einem Beispiel wird der Verdichter verwendet, um das Kältemittel unter Druck zu setzen, wodurch Wärme und eine Zirkulation des Kältemittels durch das A/C-System erzeugt werden. In einem neunten Verlauf zeigt eine Linie 620 eine Temperatur des Kältemittels an einem Einlass des Verdichters, wobei die Temperatur des Kältemittels vor dem Starten des Fahrzeugs eine Umgebungstemperatur (UMG) sein kann. In einem zehnten Verlauf zeigt eine Linie 620 einen Luftstrom von sofortiger Wärme in der Kabine, die durch das A/C-System erzeugt wird. Zum Beispiel kann der Luftstrom niedrig sein, wobei wenig sofortige Wärme an die Kabine abgegeben wird, oder kann der Luftstrom hoch sein, wobei mehr sofortige Wärme an die Kabine abgegeben wird. In einem Beispiel wird die sofortige Wärme durch mindestens eines von einem Verdichter des A/C-Systems, der elektrischen Heizvorrichtung und dem Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher erzeugt, auf das Kältemittel übertragen, das durch das A/C-System zirkuliert, und auf übertragen Luft, die zum Erwärmen der Kabine verwendet wird.
Zu Zeitpunkt t0 ist der Motor ausgeschaltet. Vor dem Einleiten der Routine für sofortige Wärme ist das Kondensatorumgehungsventil GESCHLOSSEN, ist das Verdampferumgehungsventil GESCHLOSSEN und ist das Wärmetauschkreislaufventil GESCHLOSSEN. Die elektrische Heizung ist AUS und das Gebläse ist AUS und der Verdichter ist ausgeschaltet. Die Temperatur des Kältemittels ist eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs und der Kabine des Fahrzeugs wird keine sofortige Wärme bereitgestellt. Zwischen Zeitpunkt t0 und t1 erhöht sich die Motordrehzahl, wie durch die Linie 602 gezeigt. Wenn sich die Motordrehzahl erhöht, beginnt die Motortemperatur damit, sich zu erhöhen.
Zu Zeitpunkt t1 wird sofortige Wärme von einem Fahrer des Fahrzeugs angefordert, wodurch ein erster Modus von sofortiger Wärme eingeleitet wird. In einem Beispiel wird die sofortige Wärme durch den Fahrer angefordert, der eine Armaturenbrettsteuerung des Fahrzeugs auswählt. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben, wird während des ersten Modus von sofortiger Wärme ermöglicht, dass sich durch den Verdichter erzeugte Wärme aufbaut, bis der Verdichter ein maximales Verdichterdrehmoment erreicht. Nach der Einleitung der Routine für sofortige Wärme wird das Kondensatorumgehungsventil in eine OFFENE Position betätigt und wird das Verdampferumgehungsventil in eine OFFENE Position angeschaltet, wie durch die Linien 606 und 608 gezeigt. Der Verdichter wird eingeschaltet und, wenn sich die Verdichterdrehzahl erhöht, wie durch die Linie 618 gezeigt, wird damit begonnen, Wärme in dem A/C-System zu erzeugen, indem das Kältemittel am Verdichter unter Druck gesetzt wird, und wird damit begonnen, das Kältemittel durch das A/C-System zu zirkulieren. Infolgedessen, dass das Kondensatorumgehungsventil und das Verdampferumgehungsventil OFFEN sind, wird das Kältemittel um den Kondensator und den Verdampfer herum geleitet, wodurch ein Verdichterauslass an einen Verdichtereinlass gekoppelt wird, wodurch Wärme in dem A/C-System eingeschlossen und angesammelt wird. Außerdem wird die elektrische Heizung in einen eingeschalteten Zustand (AN) betätigt, wodurch durch die elektrische Heizung erzeugte Widerstandswärme auf das Kältemittel übertragen wird, um das Kältemittel weiter zu erwärmen (z. B. zusätzlich zu dem Verdichter).
Zu Zeitpunkt t1 hat sich die Motorkühlmitteltemperatur leicht erhöht, wie durch die Linie 604 gezeigt, ist jedoch noch nicht hoch genug, um dem A/C-System Wärme bereitzustellen. Um eine Zeit zu verkürzen, bis Motorabwärme zum Erwärmen der Kabine verwendet werden kann, wird die Motordrehzahl erhöht, wie durch die Linie 602 gezeigt. In dem dargestellten Beispiel bewegt sich das Fahrzeug nicht und wird die Motordrehzahl erhöht, indem eine Motorleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs auf eine durch die gepunktete Linie 601 angegebene Schwellenleerlaufdrehzahl erhöht wird, wobei die Schwellenleerlaufdrehzahl höher als eine typische Motorleerlaufdrehzahl ist. In einem Beispiel kann die Schwellenmotorleerlaufdrehzahl 1800 RPM betragen. In anderen Beispielen (z. B., wenn sich das Fahrzeug bewegt) wird die Motordrehzahl erhöht, indem ein Hochschalten eines oder mehrerer Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs verschoben wird, wodurch das Fahrzeug mit dem Getriebe in einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis als während des typischen Fahrzeugbetriebs betrieben wird. Ein Luftstrom von sofortiger Wärme ist noch nicht bereitgestellt, wie durch die Linie 622 gezeigt.
Von Zeitpunkt t1 bis t2 erhöht sich die durch die Linie 616 gezeigte Verdichterdrehzahl auf eine durch die Linie 617 angegebene maximale Verdichterdrehzahl, bei der ein maximales Drehmoment durch den Verdichter erzeugt wird. In einem Beispiel beträgt die maximale Verdichterdrehzahl 3600 RPM. Wenn sich die Verdichterdrehzahl erhöht, erhöht sich die Temperatur des Kältemittels, da das Kältemittel durch den Verdichter unter Druck gesetzt wird und Widerstandswärme von der elektrischen Heizung absorbiert wird. Das Gebläse wird ausgeschaltet gehalten.
Zu Zeitpunkt t2 erreicht der Verdichter die maximale Verdichterdrehzahl, die durch die gepunktete Linie 617 angegeben ist, wie durch die Linie 618 gezeigt. Bei der maximalen Verdichterdrehzahl hat die Kältemitteltemperatur eine Schwellentemperatur erreicht, die durch die gepunktete Linie 619 gezeigt ist, wobei die Temperatur des Kältemittels ausreicht, um mit dem Bereitstellen von sofortiger Wärme für die Kabine zu beginnen. In einem Beispiel beträgt die Schwellentemperatur 70°, was einem Schwellendruck von 300 psi entspricht. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Kältemittels die Schwellentemperatur erreicht, endet der erste Betriebsmodus der Routine für sofortige Wärme und beginnt ein zweiter Betriebsmodus der Routine für sofortige Wärme. In einem Beispiel tritt t2 ungefähr 70 Sekunden nach t0 auf. Im zweiten Modus wird das Verdampferumgehungsventil in eine GESCHLOSSENE Position betätigt, wie durch die Linie 608 gezeigt, und wird damit begonnen, das Kältemittel durch den Verdampfer zu zirkulieren. Wenn das Kältemittel durch den Verdampfer zirkuliert, wird Wärme von dem Kältemittel auf Luft um den Verdampfer herum übertragen. Das Gebläse wird eingeschaltet, wie durch die Linie 616 gezeigt, das die erwärmte Luft in die Kabine bläst, um die sofortige Wärme bereitzustellen.
Zwischen Zeitpunkt t2 und t3, da mehr Wärme durch das A/C-System erzeugt wird, wird die Gebläsedrehzahl erhöht, wie durch die Linie 616 gezeigt. Wenn sich die Gebläsedrehzahl erhöht, erhöht sich die Menge an bereitgestellter sofortiger Wärme, wie durch die Linie 622 gezeigt, während die Temperatur des Kältemittels konstant bleibt, wie durch die Linie 620 gezeigt (z. B. wird Wärme über eine Wärmemenge hinaus, die zum Halten der Temperatur des Kältemittels verwendet wird, in die Kabine umgeleitet). Zu Zeitpunkt t3 erreicht die Temperatur des Motorkühlmittels eine erste Schwellenkühlmitteltemperatur, wobei die erste Schwellenkühlmitteltemperatur eine Temperatur ist, bei der das Motorkühlmittel ausreichend heiß ist, um Wärme über den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher auf das Kältemittel zu übertragen. Infolgedessen, dass das Motorkühlmittel ausreichend heiß ist, um Wärme über den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher auf das Kältemittel zu übertragen, wird das Wärmetauschkreislaufventil in eine offene Position betätigt, wie durch die Linie 612 gezeigt, wodurch das Kältemittel durch den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird.
Zwischen Zeitpunkt t3 und t4 wird das Kältemittel durch den Verdichter, die elektrische Heizung und das Motorkühlmittel erwärmt. Die Kältemitteltemperatur (durch die Linie 620 gezeigt) wird durch das Erhöhen der Gebläsedrehzahl jedoch konstant gehalten, was zu einer Erhöhung der sofortigen Wärme führt, die der Kabine bereitgestellt wird, wie durch die Linie 622 gezeigt. Die Motorkühlmitteltemperatur erhöht sich weiter, wenn sich der Motor aufwärmt, wie durch die Linie 604 gezeigt. Zu Zeitpunkt t4 erreicht das Motorkühlmittel eine zweite Schwellenkühlmitteltemperatur, wobei die zweite Schwellenkühlmitteltemperatur eine Temperatur ist, bei der das Motorkühlmittel ausreichend heiß ist, um Wärme über einen Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher (z. B. einen Heizkern) auf die Kabine zu übertragen. Infolgedessen, dass das Motorkühlmittel ausreichend heiß ist, um Wärme auf die Kabine zu übertragen, endet der zweite Betriebsmodus der Routine für sofortige Wärme und die sofortige Wärme wird beendet, da sie durch Motorabwärme über den Heizkern ersetzt wird, wie durch gezeigt Linie 622. In einem Beispiel tritt t4 ungefähr 5 Minuten nach t0 auf. Die elektrische Heizung wird ausgeschaltet, das Kondensatorumgehungsventil wird in eine GESCHLOSSENE Position betätigt und das Wärmetauschkreislaufventil wird in eine GESCHLOSSENE Position betätigt. Die erhöhte Motorleerlaufdrehzahl und/oder das verschobene Hochschalten des einen oder der mehreren Gänge des Getriebes werden eingestellt und die Motordrehzahl verringert sich, wie durch die Linie 602 gezeigt. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann sich weiter erhöhen und/oder langsam weniger werden, wenn sich die Motordrehzahl verringert. Der Verdichter wird ausgeschaltet und die Verdichterdrehzahl verringert sich, wie durch die Linie 618 gezeigt. Infolge des Ausschaltens des Verdichters und der elektrischen Heizung verringert sich die Temperatur des Kältemittels. In dem dargestellten Beispiel bleibt das Gebläse eingeschaltet, aber eine Wärmeübertragung vom Verdampfer auf die Luft wird durch eine Wärmeübertragung vom Heizkern auf die Luft ersetzt. In anderen Beispielen kann das Gebläse ausgeschaltet werden und kann ein zweites, anderes Gebläse verwendet werden, um durch den Heizkern erwärmte Luft in die Kabine zu blasen. Zu Zeitpunkt t5 ist die sofortige Wärme abgeschlossen und wird Wärme in der Kabine durch Motorabwärme über das Motorkühlmittel erzeugt.
Somit wird durch das Ansammeln von Wärme in dem Kältemittel in dem ersten Modus und das Nichtübertragen der Wärme auf Luft an dem Verdampfer eine Zeitdauer, die benötigt wird, damit die Temperatur des Kältemittels die Schwellentemperatur am Verdichtereinlass erreicht und der Verdichter das maximale Drehmoment erreicht, minimiert. Eine maximale Übertragung von Wärme von der elektrischen Heizung auf das Kältemittel kann erreicht werden, indem die elektrische Heizung in der Nähe des Verdichtereinlasses positioniert wird und/oder der Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher umwickelt wird. Sobald die Schwellentemperatur erreicht ist und der Verdichter das maximale Drehmoment aufweist, kann überschüssige Wärme, die am Verdichter erzeugt wird (z. B. durch Erhöhen eines Drucks des Kältemittels), auf Luft übertragen werden, um in die Kabine geblasen zu werden, ohne die Verdichtungsgeschwindigkeit zu reduzieren. Die sofortige Wärme kann während Fernstarts automatisch erzeugt werden, um eine Anzahl von Fernstarts zu reduzieren, die durch den Fahrer eingeleitet werden, um die Kabine vor dem Betreiben des Fahrzeugs ausreichend zu erwärmen. Auf diese Weise kann durch das Verschieben einer Abgabe von sofortiger Wärme an die Kabine, bis das maximale Verdichterdrehmoment erreicht ist, eine Gesamtwartezeit für sofortige Wärme minimiert werden. Ferner kann die Abgabe von Wärme an die Kabine durch das Gebläse gesteuert werden, sodass eine erste Wärme, die verwendet wird, um das Kältemittel bei der Schwellentemperatur zu halten, nicht auf Luft übertragen werden kann, um die Kabine zu erwärmen, während eine zweite Wärme über die erste Wärme hinaus auf Luft übertragen wird, um die Kabine zu erwärmen. Sobald sich der Motor aufgewärmt hat und eine Schwellenmotorkühlmitteltemperatur erreicht ist, kann Wärme in der Kabine über einen Heizkern bereitgestellt werden und kann sofortige Wärme über das A/C-System eingestellt werden. Außerdem kann eine Motordrehzahl erhöht werden, um das Aufwärmen des Motors zu beschleunigen, zum Beispiel durch das Erhöhen einer Motorleerlaufdrehzahl oder durch das Verschieben eines Hochschaltens des Fahrzeugs. In noch anderen Beispielen kann das Fahrzeug mit einer externen Energiequelle verbunden sein und kann das Kältemittel nicht über den Verdichter erwärmt werden und kann das Kältemittel durch die elektrische Heizung erwärmt werden, um die sofortige Wärme abzugeben. Insgesamt kann durch das Reduzieren einer Zeit, die für das Erzeugen von Wärme in der Fahrzeugkabine benötigt wird, eine Verwendung von Fernstarts zum Erwärmen des Fahrzeugs reduziert werden, wodurch eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöht wird, und kann eine Zeit, die benötigt wird, um die Kabine zu erwärmen, minimiert werden, wodurch sich ein Komfortniveau des Fahrer erhöht.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein Verfahren für eine Steuerung eines Fahrzeugs bereit, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme in einer Kabine des Fahrzeugs: Erwärmen von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs über einen Verdichter, in einem ersten Modus, Öffnen eines Verdampferumgehungsventils an einer Verdampferumgehungsleitung des A/C-Systems, um das Kältemittel um einen Verdampfer des A/C-Systems herum zu leiten, um eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf zu erhöhen, in einem zweiten Modus, Schließen des Verdampferumgehungsventils, um das Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten, Erwärmen der Fahrzeugkabine durch Strömenlassen von Luft durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine. In einem ersten Beispiel für das Verfahren umfasst das Verfahren ferner Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus nach einer Schwellendauer. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus als Reaktion auf mindestens eines von der Temperatur des Kältemittels, die sich auf eine Schwellentemperatur erhöht, einem Druck des Kältemittels, der sich auf einen Schwellendruck erhöht, und einer Drehzahl des Verdichters, die sich auf eine Schwellendrehzahl erhöht. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, ist eine elektrische Heizung an dem Kältemittelkreislauf bei einem Einlass des Verdichters angeordnet und umfasst das Erwärmen des Kältemittels ferner Erhöhen einer Widerstandswärme der elektrischen Heizung, um das Kältemittel unmittelbar vor Eintreten in den Verdichter zu erwärmen. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner, als Reaktion auf eine Verbindung mit einer externen Energiequelle, Nichterwärmen des Kältemittels über den Verdichter und Erwärmen des Kältemittels über die elektrische Heizung, die durch die externe Energiequelle mit Leistung versorgt wird. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, wird, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Motorkühlmittels des Fahrzeugs bei oder über einer ersten Schwellenkühlmitteltemperatur liegt, wobei die erste Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die Temperatur des Kältemittels ist, das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet, der an dem Kältemittelkreislauf angeordnet ist, um das Kältemittel vor Eintreten in den Verdichter weiter zu erwärmen. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Motorkühlmittels des Fahrzeugs eine zweite Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht, wobei die zweite Schwellenkühlmitteltemperatur größer als die erste Schwellenkühlmitteltemperatur und größer als eine Temperatur der Fahrzeugkabine ist, Stoppen von Erwärmen des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf. In einem siebten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, ist die elektrische Heizung um den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher herum angeordnet und erwärmt die elektrische Heizung das Motorkühlmittel und das Kältemittel. In einem achten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis siebten Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner, als Reaktion auf die Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine, Erhöhen einer Motorleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen. In einem neunten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis achten Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner, als Reaktion darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs einlegt, Verschieben eines Einlegens eines höheren Gangs, um das Fahrzeug mit einer erhöhten Motordrehzahl zu betreiben, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen. In einem zehnten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis neunten Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner Reduzieren einer Drehzahl eines Gebläses des Fahrzeugs im ersten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu reduzieren, und Erhöhen einer Drehzahl des Gebläses während des zweiten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu erhöhen. In einem elften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis zehnten Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf Grundlage von einem von der Temperatur des Kältemittels, einem Druck des Kältemittels und einer Drehzahl des Verdichters. In einem zwölften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis elften Beispiels beinhaltet, umfasst das Verfahren ferner automatisches Erzeugen der Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine als Reaktion sowohl darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen Fernstart des Fahrzeugs einleitet, als auch darauf, dass eine Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein System für ein Fahrzeug bereit, umfassend eine Steuerung, die Anweisungen in nicht transitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen zum, in einem ersten Modus, Schließen eines Kondensatorumgehungsventils eines Kondensators eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs, Schließen eines Verdampferumgehungsventils eines Verdampfers des A/C-Systems, Einschalten eines Verdichters des A/C-Systems, um ein Kältemittel zu erwärmen und einen Strom des Kältemittels durch das A/C-System zu erzeugen, Erhöhen einer Widerstandswärme einer elektrischen Heizung des A/C-Systems, um das Kältemittel weiter zu erwärmen; und, in einem zweiten Modus, Öffnen des Verdampferumgehungsventils, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel durch den Verdampfer zirkuliert und Luft um den Verdampfer herum erwärmt, Einschalten eines Gebläses des Fahrzeugs, um die erwärmte Luft in eine Kabine des Fahrzeugs zu blasen. In einem ersten Beispiel für das System beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen für Einleiten des zweiten Modus als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Kältemittels an einem Einlass des Verdichters bei oder über einer Schwellentemperatur liegt oder ein Druck des Kältemittels an dem Einlass des Verdichters bei der über einem Schwellendruck liegt. In einem zweiten Beispiel für das System, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen für, als Reaktion darauf, dass ein Motorkühlmittel des Fahrzeugs eine erste Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht, Öffnen eines Wärmetauschkreislaufventils, das an einem Wärmetauschkreislauf des A/C-Systems positioniert ist, um das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher zu leiten, um das Kältemittel stromaufwärts eines Einlasses des Verdichters weiter zu erwärmen.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein Verfahren für eine Steuerung eines A/C-Systems eines Fahrzeugs bereit, umfassend, in einem ersten Betriebsmodus, als Reaktion darauf, dass ein Verdampfer des A/C-Systems umgangen wird: Reduzieren einer Drehzahl eines Gebläses des A/C-Systems, und, in einem zweiten Betriebsmodus, als Reaktion darauf, dass der Verdampfer nicht umgangen wird: Erhöhen einer Drehzahl des Gebläses als Reaktion darauf, dass sich eine Temperatur eines Kältemittels über eine Schwellentemperatur erhöht. In einem ersten Beispiel für das Verfahren ist eine Hilfsdrossel zwischen dem Verdampfer und einem Verdichter des A/C-Systems angeordnet. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, ist das Gebläse in einem Luftdurchlass positioniert, der zu einer Kabine des Fahrzeugs führt, und erhöht das Erhöhen der Drehzahl des Gebläses eine Temperatur der Kabine. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, endet der erste Betriebsmodus und beginnt der zweite Betriebsmodus zum Erwärmen der Fahrzeugkabine durch Stömenlassen von Luft durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine als Reaktion auf eines von einer Temperatur des Kältemittels an einem Einlass eines Verdichters des A/C-Systems, die bei oder über einer Schwellentemperatur liegt, und einer Drehzahl des Verdichters, die bei oder über einer Schwellendrehzahl liegt.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht transitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, beinhaltend die Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die spezifischen in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern ist sie zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nicht transitorischem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für eine Steuerung eines Fahrzeugs Folgendes: als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme in einer Kabine des Fahrzeugs: Erwärmen von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs über einen Verdichter; in einem ersten Modus, Öffnen eines Verdampferumgehungsventils an einer Verdampferumgehungsleitung des A/C-Systems, um das Kältemittel um einen Verdampfer des A/C-Systems herum zu leiten, um eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf zu erhöhen; in einem zweiten Modus, Schließen des Verdampferumgehungsventils, um das Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten; Erwärmen der Fahrzeugkabine durch Strömenlassen von Luft durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus nach einer Schwellendauer.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus als Reaktion auf mindestens eines von der Temperatur des Kältemittels, die sich auf eine Schwellentemperatur erhöht, einem Druck des Kältemittels, der sich auf einen Schwellendruck erhöht, und einer Drehzahl des Verdichters, die sich auf eine Schwellendrehzahl erhöht.
In einem Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Heizung an dem Kältemittelkreislauf bei einem Einlass des Verdichters angeordnet und umfasst das Erwärmen des Kältemittels ferner Erhöhen einer Widerstandswärme der elektrischen Heizung, um das Kältemittel unmittelbar vor Eintreten in den Verdichter zu erwärmen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren, als Reaktion auf eine Verbindung mit einer externen Energiequelle, Nichterwärmen des Kältemittels über den Verdichter und Erwärmen des Kältemittels über die elektrische Heizung, die durch die externe Energiequelle mit Leistung versorgt wird.
In einem Aspekt der Erfindung wird, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Motorkühlmittels des Fahrzeugs bei oder über einer ersten Schwellenkühlmitteltemperatur liegt, wobei die erste Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die Temperatur des Kältemittels ist, das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet, der an dem Kältemittelkreislauf angeordnet ist, um das Kältemittel vor Eintreten in den Verdichter weiter zu erwärmen.
In einem Aspekt der Erfindung, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Motorkühlmittels des Fahrzeugs eine zweite Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht, wobei die zweite Schwellenkühlmitteltemperatur größer als die erste Schwellenkühlmitteltemperatur und größer als eine Temperatur der Fahrzeugkabine ist, Stoppen von Erwärmen des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf.
In einem Aspekt der Erfindung ist die elektrische Heizung um den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher herum angeordnet und erwärmt die elektrische Heizung das Motorkühlmittel und das Kältemittel.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren, als Reaktion auf die Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine, Erhöhen einer Motorleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren, als Reaktion darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs einlegt, Verschieben eines Einlegens eines höheren Gangs, um das Fahrzeug mit einer erhöhten Motordrehzahl zu betreiben, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Reduzieren einer Drehzahl eines Gebläses des Fahrzeugs im ersten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu reduzieren, und Erhöhen einer Drehzahl des Gebläses während des zweiten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu erhöhen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf Grundlage von einem von der Temperatur des Kältemittels, einem Druck des Kältemittels und einer Drehzahl des Verdichters.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren automatisches Erzeugen der Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine als Reaktion sowohl darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen Fernstart des Fahrzeugs einleitet, als auch darauf, dass eine Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Steuerung, die Anweisungen in nicht transitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus: Öffnen eines Kondensatorumgehungsventils eines Kondensators eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs; Öffnen eines Verdampferumgehungsventils eines Verdampfers des A/C-Systems; Einschalten eines Verdichters des A/C-Systems, um ein Kältemittel zu erwärmen und einen Strom des Kältemittels durch das A/C-System zu erzeugen; Erhöhen einer Widerstandswärme einer elektrischen Heizung des A/C-Systems, um das Kältemittel weiter zu erwärmen; und, in einem zweiten Modus: Schließen des Verdampferumgehungsventils, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel durch den Verdampfer zirkuliert und Luft um den Verdampfer herum erwärmt; Einschalten eines Gebläses des Fahrzeugs, um die erwärmte Luft in eine Kabine des Fahrzeugs zu blasen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen für Einleiten des zweiten Modus als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Kältemittels an einem Einlass des Verdichters bei oder über einer Schwellentemperatur liegt oder ein Druck des Kältemittels an einem Auslass des Verdichters bei der über einem Schwellendruck liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen für Folgendes: als Reaktion darauf, dass ein Motorkühlmittel des Fahrzeugs eine erste Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht, Öffnen eines Wärmetauschkreislaufventils, das an einem Wärmetauschkreislauf des A/C-Systems positioniert ist, um das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher zu leiten, um das Kältemittel stromaufwärts eines Einlasses des Verdichters weiter zu erwärmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für eine Steuerung eines A/C-Systems eines Fahrzeugs Folgendes: in einem ersten Betriebsmodus, als Reaktion darauf, dass ein Verdampfer des A/C-Systems umgangen wird: Reduzieren einer Drehzahl eines Gebläses des A/C-Systems; und, in einem zweiten Betriebsmodus, als Reaktion darauf, dass der Verdampfer nicht umgangen wird: Erhöhen einer Drehzahl des Gebläses als Reaktion auf eines von einer Temperatur eines Kältemittels, die sich über eine Schwellentemperatur erhöht, und einem Druck des Kältemittels, der sich über einen Schwellendruck erhöht.
In einem Aspekt der Erfindung ist eine Hilfsdrossel an einer Leitung des A/C-Systems zwischen dem Verdampfer und einem Verdichter des A/C-Systems angeordnet.
In einem Aspekt der Erfindung ist das Gebläse in einem Luftdurchlass positioniert, der zu einer Kabine des Fahrzeugs führt, und erhöht das Erhöhen der Drehzahl des Gebläses eine Temperatur der Kabine.
In einem Aspekt der Erfindung endet der erste Betriebsmodus und beginnt der zweite Betriebsmodus als Reaktion auf eines von einem Druck des Kältemittels an einem Auslass eines Verdichters des A/C-Systems, der bei oder über einem Schwellendruck liegt, und einer Drehzahl des Verdichters, die bei oder über einer Schwellendrehzahl liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16/131987 [0004]

Claims

Verfahren für eine Steuerung eines Fahrzeugs, umfassend: als Reaktion auf eine Anforderung von Wärme in einer Kabine des Fahrzeugs: Erwärmen von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs über einen Verdichter; in einem ersten Modus, Öffnen eines Verdampferumgehungsventils an einer Verdampferumgehungsleitung des A/C-Systems, um das Kältemittel um einen Verdampfer des A/C-Systems herum zu leiten, um eine Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf zu erhöhen, in einem zweiten Modus, Schließen des Verdampferumgehungsventils, um das Kältemittel durch den Verdampfer zu leiten; Erwärmen der Fahrzeugkabine durch Strömenlassen von Luft durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus nach einer Schwellendauer.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Übergehen von dem ersten Modus in den zweiten Modus als Reaktion auf mindestens eines von der Temperatur des Kältemittels, die sich auf eine Schwellentemperatur erhöht, einem Druck des Kältemittels, der sich auf einen Schwellendruck erhöht, und einer Drehzahl des Verdichters, die sich auf eine Schwellendrehzahl erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine elektrische Heizung an dem Kältemittelkreislauf an einem Einlass des Verdichters angeordnet ist und das Erwärmen des Kältemittels ferner Erhöhen einer Widerstandswärme der elektrischen Heizung umfasst, um das Kältemittel unmittelbar vor Eintreten in den Verdichter zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, als Reaktion auf eine Verbindung mit einer externen Energiequelle, Nichterwärmen des Kältemittels über den Verdichter und Erwärmen des Kältemittels über die elektrische Heizung, die durch die externe Energiequelle mit Leistung versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei als Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines Motorkühlmittels des Fahrzeugs bei oder über einer ersten Schwellenkühlmitteltemperatur liegt, wobei die erste Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die Temperatur des Kältemittels ist, das Kältemittel durch einen Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird, der an dem Kältemittelkreislauf angeordnet ist, um das Kältemittel vor Eintreten in den Verdichter weiter zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Motorkühlmittels des Fahrzeugs eine zweite Schwellenkühlmitteltemperatur erreicht, wobei die zweite Schwellenkühlmitteltemperatur höher als die erste Schwellenkühlmitteltemperatur und höher als eine Temperatur der Fahrzeugkabine ist, Stoppen des Erwärmens des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die elektrische Heizung um den Kältemittel/Kühlmittel-Wärmetauscher herum angeordnet ist und die elektrische Heizung das Motorkühlmittel und das Kältemittel erwärmt.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, als Reaktion auf die Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine, Erhöhen einer Motorleerlaufdrehzahl des Fahrzeugs, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen oder mehrere Gänge eines Getriebes des Fahrzeugs einlegt, Verzögern eines Einlegens eines höheren Gangs, um das Fahrzeug mit einer erhöhten Motordrehzahl zu betreiben, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Reduzieren einer Drehzahl eines Gebläses des Fahrzeugs im ersten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu reduzieren, und Erhöhen einer Drehzahl des Gebläses während des zweiten Modus, um einen Luftstrom durch den Verdampfer zu der Fahrzeugkabine zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Einstellen der Drehzahl des Gebläses auf Grundlage von einem von der Temperatur des Kältemittels, einem Druck des Kältemittels und einer Drehzahl des Verdichters.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend automatisches Erzeugen der Anforderung von Wärme in der Fahrzeugkabine als Reaktion sowohl darauf, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen Fernstart des Fahrzeugs einleitet, als auch darauf, dass eine Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt.
System für ein Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung, die Anweisungen in nicht transitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus: Öffnen eines Kondensatorumgehungsventils eines Kondensators eines Klimatisierungssystems (A/C-Systems) des Fahrzeugs; Öffnen eines Verdampferumgehungsventils eines Verdampfers des A/C-Systems; Einschalten eines Verdichters des A/C-Systems, um ein Kältemittel zu erwärmen und einen Strom des Kältemittels durch das A/C-System zu erzeugen; Erhöhen einer Widerstandswärme einer elektrischen Heizung des A/C-Systems, um das Kältemittel weiter zu erwärmen; und in einem zweiten Modus: Schließen des Verdampferumgehungsventils, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel durch den Verdampfer zirkuliert und Luft um den Verdampfer herum erwärmt; Einschalten eines Gebläses des Fahrzeugs, um die erwärmte Luft in eine Kabine des Fahrzeugs zu blasen.
System nach Anspruch 14, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, um den zweiten Modus als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Kältemittels an einem Einlass des Verdichters bei oder über einer Schwellentemperatur liegt oder ein Druck des Kältemittels an einem Auslass des Verdichters bei oder über einem Schwellendruck liegt, einzuleiten.