DE10220168A1

DE10220168A1 - Fahrzeugklimaanlage und Regelungsverfahren einer solchen

Info

Publication number: DE10220168A1
Application number: DE10220168A
Authority: DE
Inventors: Seichi Nakajima
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-06
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: FR2824786B1; JP4782941B2; FR2824786A1; US6513341B2; DE10220168B4; JP2002340423A; US20020170305A1

Abstract

Eine Fahrzeugklimaanlage weist einen Kompressor (1), einen Elektromotor (21) zum Antreiben des Kompressors, eine Vorrichtung zum veränderbaren Steuern einer Drehzahl einer Antriebswelle des Kompressors auf der Grundlage einer Soll-Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors, eine Vorrichtung zum Begrenzen der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors auf weniger als die Soll-Drehzahl des Kompressors, wenn ein erster Wert eines Stroms, der am Elektromotor erfaßt wird, größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist, und eine Vorrichtung zum Beenden des Begrenzens der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors, wenn ein zweiter Wert des erfaßten Stromes kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert während des Begrenzungsbetriebes ist, auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeug klimaanlagen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfin dung auf Klimaanlagen mit Wärmetauschern und motorgetriebenen Kompressoren.

Bekannte Fahrzeugklimaanlagen können eine Soll-Drehzahl einer Antriebswelle eines Betriebskompressors in Reaktion auf eine Klimatisierungslast festlegen. Genauer gesagt können bekannte Klimaanlagen die Drehzahl des Kompressors, beispielsweise ei ner Antriebswelle des Kompressors, steuern, indem sie eine Drehzahl eines Elektromotors, beispielsweise einer Antriebs welle eines Elektromotors, der den Kompressor antreibt, steu ern. Des weiteren können bekannte Klimaanlagen die Drehzahl des Elektromotors auf der Grundlage der Soll-Drehzahl des ar beitenden Kompressors steuern. Darüber hinaus können bekannte Klimaanlagen zum Kühlen oder Aufheizen betrieben werden.

Nichtsdestotrotz kann in solchen Klimaanlagen dann, wenn der Elektromotor beginnt, den Kompressor anzutreiben, während sich ein kondensiertes, flüssiges Kältemittel in einem Kältemittel rohr auf einer Niederdruckseite der Klimaanlage befindet, bei spielsweise wenn die Klimaanlage gestartet wird, wenn eine Um gebungstemperatur außerhalb relativ niedrig ist, beispielswei se bei oder unterhalb von 0°C, eine Beschädigung am Kompres sor auftreten, aufgrund des Ansaugens und Komprimierens des flüssigen Kältemittels in dem Kompressor. Darüber hinaus kann die Möglichkeit des Auftretens einer solchen Beschädigung zu nehmen, wenn die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors bei der Inbetriebnahme relativ hoch ist.

Um die vorgenannte Beschädigung am Kompressor zu vermeiden, wird in bekannten Klimaanlagen, insbesondere in Systemen, in denen eine hohe Drehzahl der Kompressorantriebswelle als Soll- Drehzahl in bezug zu einer Klimatisierungslast eingestellt wird, der Kompressor anfangs mit einer vorbestimmten Antriebs wellendrehzahl betrieben, die niedriger als die Soll-Drehzahl ist. Nachfolgend wird die anfängliche Drehzahl des Kompressors beim Start des Kompressorbetriebes allmählich auf die Soll- Drehzahl des Kompressors erhöht.

Nichtsdestotrotz kann in solchen Klimaanlagen durch Starten des Kompressors mit einer Antriebswellendrehzahl, die niedri ger als die Soll-Drehzahl des Kompressors ist, um eine Beschä digung des Kompressors zu vermeiden, der Kompressor die Soll- Drehzahl nicht so bald nach dem Start des Kompressorbetriebes erreichen, wie sie ansonsten auftreten würde, wenn der Kom pressor nicht anfänglich mit einer niedrigeren Drehzahl akti viert werden würde, um die Beschädigung des Kompressors zu vermeiden. Darüber hinaus kann eine Zunahme der Betriebsdauer des Kompressors, beispielsweise eine Betriebsdauer des Auf heizmodus oder des Aufheiz-Entfeuchtungsmodus oder dergleichen aus der zusätzlichen Zeit resultieren, die erforderlich ist, damit die Kompressorantriebswelle die Soll-Drehzahl erreicht, wenn der Kompressor anfänglich bei einer Antriebswellendreh zahl gestartet wird, die niedriger als die Soll-Drehzahl ist. Des weiteren kann sogar dann, wenn der Kompressor anfangs mit oder nahe bei der Soll-Drehzahl gestartet wird, die Soll- Drehzahl unnötigerweise niedrig sein, beispielsweise, wenn der Kompressor in einem Aufheizbetriebsmodus gestartet wird, wenn die äußere Umgebungstemperatur vergleichsweise hoch ist, so daß die Drehzahl des Kompressors unnötigerweise begrenzt wer den würde.

Es ist der Bedarf nach einer Fahrzeugklimaanlage und einem Verfahren zur Verwendung einer solchen Fahrzeugklimaanlage entstanden, womit eine Beschädigung eines Kompressors oder von Komponenten der Klimaanlage oder von beiden aufgrund der Kom pression eines flüssigen Kältemittels reduziert oder beseitigt werden kann. Darüber hinaus ist die Notwendigkeit für Fahr zeugklimaanlagen und Verfahren zur Verwendung solcher Fahr zeugklimaanlagen aufgetaucht, die eine solche Beschädigung ei nes Kompressors reduzieren oder beseitigen, während die Be triebszeit des Kompressors, beispielsweise ein Aufheiz- Betriebsmodus, ein Aufheiz-Entfeuchtungs-Betriebsmodus, oder dergleichen im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen ab nimmt.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugklimaanlage gemäß An spruch 1 oder Anspruch 10 und durch ein Verfahren gemäß An spruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Fahrzeugklimaanlage einen Kompressor, einen Elektromotor zum Antreiben des Kompressors, Mittel zur variablen Steuerung einer Drehzahl einer Antriebswelle des Kompressors auf der Ba sis einer Soll-Drehzahl einer Antriebswelle des Kompressors, Mittel zur Begrenzung der Drehzahl der Antriebswelle des Kom pressors auf weniger als die Soll-Drehzahl, wenn ein erster Stromwert, der am Elektromotor erfaßt wird, größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist, und Mittel zur Be endigung der Begrenzung der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors, wenn ein zweiter Wert des erfaßten Stromes klei ner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, auf.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage, die einen motorgetriebenen Kompressor aufweist, die folgenden Schritte auf: Den Schritt zur Erfassung eines elektrischen Stromes an einem Elektromotor, Vergleichen eines ersten Wertes des erfaß ten Stromes mit einem ersten vorbestimmten Wert, und Begrenzen einer Drehzahl einer Antriebswelle des Kompressors, wenn der erste Wert größer als oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Klimaanlage einen Kompressor, einen Elektromotor zum Antreiben des Kompressors und eine Steuervorrichtung zur Regulierung einer Drehzahl des Elektromotors auf, so daß sich eine Antriebswelle des Kompressors mit einer Soll-Drehzahl dreht, basierend auf einer Klimatisierungslast, wobei die Steuervorrichtung einen ersten Wert eines elektrischen Stromes am Elektromotor erfaßt und die Drehzahl des Elektromotors be grenzt, wenn der erste Wert oder der erfaßte Strom größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist, so daß die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors unterhalb der Soll- Drehzahl bleibt.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Ausführungsform in dieser Erfindung werden dem Fachmann anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnah me auf die beigefügten Zeichnungen klar.

Diese Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen leichter verständlich.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Steuervor richtung der Klimaanlage aus Fig. 1, zum Antreiben eines Kompressors der Klimaanlage gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebes der Klimaan lage, die in den Fig. 1 und 2 abgebildet ist, ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Die Fig. 1 und 2 bilden eine Fahrzeugklimaanlage 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ab. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Klimaanlage 100 einen Kältemit telkreislauf 50 auf, beispielsweise einen Kältemittelkreislauf nach Art einer Wärmepumpe, der einen Kompressor 1, beispiels weise einen verstellbaren motorgetriebenen Kompressor, einen motorgetriebenen Kompressor mit feststehendem Hub oder der gleichen, einen externen Wärmetauscher 2, einen ersten inter nen Wärmetauscher 3, einen zweiten internen Wärmetauscher 4, ein erstes Ausdehnungsventil 5, ein zweites Ausdehnungsventil 6, ein erstes elektromagnetisches Ventil 7, ein zweites elekt romagnetisches Ventil 8, ein drittes elektromagnetisches Ven til 9, ein viertes elektromagnetisches Ventil 10, ein erstes Rückschlagventil 11, ein zweites Rückschlagventil 12 und einen Sammelbehälter 13. Darüber hinaus kann jede dieser Komponenten über ein Kältemittelrohr 30 verbunden sein.

Eine Klimaanlage 100 weist ferner eine Leitung 16 auf, in der ein erster Thermofühler 14, ein zweiter Thermofühler 15, ein Gebläse 17, eine erste Luftklappe 18 und eine zweite Luftklap pe 19 angeordnet sind. Luftansaugöffnungen 16a und 16d sind an einem Ende der Leitung 16 ausgebildet, während am anderen Ende der Leitung 16 eine erste Hilfsleitung 16b und eine zweite Hilfsleitung 16c ausgebildet sind. Darüber hinaus stehen die Lufteinlaßöffnungen 16a und 16d mit einem jeweiligen Raum aus einem äußeren Raum, beispielsweise außerhalb eines Fahr gastraumes eines Fahrzeuges, und einem inneren Raum, bei spielsweise dem Fahrgastraum des Fahrzeuges, in Verbindung. Die erste Luftklappe 18 ist in bezug zu den Lufteinlaßöffnun gen 16a und 16d so angeordnet, daß jeweils eine der Lufteinla ßöffnungen 16a und 16d so geschwenkt werden kann, daß sie vollständig oder teilweise geöffnet und geschlossen werden kann, so daß die Außenluft, die im Fahrgastraum zirkulierende Luft oder beide wahlweise durch eine oder beide der Lufteinla ßöffnungen 16a und 16d in die Leitung 16 eingesaugt werden können. Das Gebläse 17, das sich benachbart zu den Lufteinla ßöffnungen 16a und 16d befindet, zieht die Luft durch die Luf teinlaßöffnungen 16a und 16d ein und zwingt die Luft durch die Leitung 16, so daß die Luft die Leitung 16 durch die erste Hilfsleitung 16b, die zweite Hilfsleitung 16c oder beide ver lassen kann. Zuerst ist der interne Wärmetauscher 3 innerhalb der Leitung 16 an einer Stelle stromabwärts von dem Gebläse 17 angeordnet. Des weiteren kann der erste interne Wärmetauscher 3 den gesamten oder im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Leitung 16 belegen. Der zweite interne Wärmetauscher 4 ist in der Leitung 16 an einer Stelle stromabwärts von dem ersten internen Wärmetauscher 3 angeordnet. Der zweite interne Wärme tauscher 4 belegt ungefähr eine Hälfte der Querschnittfläche der Leitung 16. Eine zweite Luftklappe 19, die mit dem zweiten internen Wärmetauscher 4 verbunden ist, ist unmittelbar ober halb des zweiten internen Wärmetauschers 4 angeordnet, um ei nen Luftstrom durch den zweiten internen Wärmetauscher 4 zu steuern. Die zweite Luftklappe 19 schwenkt sich so, daß die Strömung der Luft, die durch den zweiten internen Wärmetau scher 4 geht, kontinuierlich reguliert wird. An einer Stelle stromabwärts des zweiten internen Wärmetauschers 4 verzweigt sich die Leitung 16 in eine erste und eine zweite Hilfsleitung 16b und 16c. Die erste Hilfsleitung 16b kann Luft, die aus der Leitung 16 ausgestoßen wird, auf eine Frontscheibe (nicht ge zeigt) eines Fahrzeuges richten. Die zweite Hilfsleitung 16c kann Luft, die von der Leitung 16 ausgegeben wird, auf einen vorderen unteren Abschnitt eines Fahrgastraumes (nicht ge zeigt) des Fahrzeuges richten. Der erste Thermofühler 14, der an einer Seite stromabwärts des ersten internen Wärmetauschers 3 angeordnet ist, fühlt eine Temperatur des Luftstroms aus dem ersten internen Wärmetauscher 3. Der zweite Thermofühler 15, der auf einer Seite stromabwärts von dem zweiten internen Wär metauscher 4 angeordnet ist, fühlt eine Temperatur der Luft, die aus dem zweiten internen Wärmetauscher 4 strömt.

Die Klimaanlage 100 weist des weiteren eine Regeleinrichtung auf, die in Fig. 2 gezeigt ist, zum Regulieren einer Drehzahl eines Elektromotors 21, der den Kompressor 1 antreibt, wodurch es der Steuervorrichtung ermöglicht wird, eine Drehzahl des Kompressors 1 zu steuern. Die Steuervorrichtung, die die Dreh zahl des Elektromotors 21 reguliert, beispielsweise die Dreh zahl einer Antriebswelle des Elektromotors 21 zum Antreiben des Kompressors 1, beispielsweise eine Antriebswelle eines Kompressors 1, auf eine gewünschte Drehzahl, weist einen In verter 22 auf, der eine Mehrzahl von Schaltelementen, bei spielsweise Transistoren oder dergleichen, einen Hilfssteuer kreis 24 und einen Hauptsteuerkreis 25 enthält. Der Elektromo tor 21 zum Antreiben des Kompressors 1 kann ein Dreiphasen- Gleichstrommotor sein. Eine Gleichstromquelle 23 zum Antreiben des Elektromotors 21 ist mit dem Inverter 22 verbunden. Auf der Basis von erfaßten Signalen, die von den ersten und zwei ten Thermofühlern 14 und 15 empfangen werden, überträgt der Hauptsteuerkreis 25 ein Drehzahlanweisungssignal, das propor tional zu einer Soll-Drehzahl der Antriebswelle des Kompres sors 1 ist, auf der Basis einer Klimatisierungslast. Der Hilfssteuerkreis 24 sendet ein Schaltelementenansteuersignal an den Inverter 22, auf der Basis des Drehzahlanweisungssig nals. Folglich empfängt der Hilfssteuerkreis 24 Signale, die für einen elektrischen Strom und eine Drehzahl der Antriebs welle des Elektromotors 21 stehen, von dem Inverter 22, und er steuert die Drehzahl der Antriebswelle des Elektromotors 21 so, daß der Kompressor 1, dessen Drehzahl seiner Antriebswelle proportional zur Drehzahl der Antriebswelle des Elektromotors 21 ist, die Soll-Drehzahl erreicht. Darüber hinaus überträgt der Inverter 22 Signale, die für eine Spannung einer Strom quelle 23 stehen, an den Hilfssteuerkreis 24.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wird der Betrieb der Klimaanlage 100 beschrieben. Die Klimaanlage 100 kann in einer Anzahl an verschiedenen Modi arbeiten, beispielsweise einem Kühlungsmodus, einem Kühlungs-Entfeuchtungsmodus, einem Auf heizmodus und einem Aufheiz-Entfeuchtungsmodus. Die unter schiedlichen Betriebsmodi der Klimaanlage 100 können durch wahlweises Öffnen und Schließen von den elektromagnetischen Ventilen 7 bis 10 ausgewählt werden. Darüber hinaus ist in je dem Betriebsmodus die Drehzahl der Antriebswelle des Kompres sors 1 variabel durch Steuern der Drehzahl der Antriebswelle des Elektromotors 21 steuerbar, in Reaktion auf eine Klimati sierungslast. Durch Steuern der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1, beispielsweise, um eine Soll-Drehzahl zu errei chen, kann die Steuervorrichtung eine Kühlrate, eine Heizrate, oder beides bezüglich des Fahrgastraums des Fahrzeugs einstel len.

In dem Kühlmodus werden die ersten und zweiten elektromagneti schen Ventile 7 und 8 geschlossen und die dritten und vierten elektromagnetischen Ventile 9 und 10 sind geöffnet. Das Kälte mittel strömt von dem Kompressor 1 über das dritte elektromag netische Ventil 9 zu dem externen Wärmetauscher 2 und strömt des weiteren über das erste Rückschlagventil 11, den Aufnahme behälter 13, das vierte elektromagnetische Ventil 10 und das erste Ausdehnungsventil 5 zu dem ersten internen Wärmetauscher 3. Nachfolgend kehrt das Kältemittel zu dem Kompressor 1 zu rück, um den Zyklus zu beenden. Im Kühlmodus arbeitet der ex terne Wärmetauscher 2 als Kondensator, beispielsweise als eine Heizquelle, während der erste interne Wärmetauscher 3 als Ver dampfer arbeitet, beispielsweise als eine Kühlquelle. Deshalb wird die Luft gekühlt und sie geht durch den ersten internen Wärmetauscher 3, wenn die Luft durch die Leitung 16 strömt. Darüber hinaus ist die zweite Luftklappe 19 so angeordnet, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt ist, das heißt, sie ist positioniert, um eine Passage durch den zweiten internen Wärmetauscher 4 zu blockieren. Folglich umgeht eine von dem ersten Wärmetauscher 3 abgekühlte Luft den zweiten in ternen Wärmetauscher 4 vollständig. Die Luft, die durch den ersten internen Wärmetauscher 3 gekühlt wird, kann durch die erste Hilfsleitung 16b oder die zweite Hilfsleitung 16c oder durch beide geleitet werden und gegen die Frontscheibe, den vorderen unteren Abschnitt des Fahrgastraumes des Fahrzeugs oder gegen beide gerichtet sein. Ein elektrisches Signal, das die Temperatur der Luft darstellt, die von dem ersten Thermo fühler 14 an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem ersten internen Wärmetauscher 3 erfaßt wird, wird in einem Hauptsteuerkreis 25 verarbeitet. Die Drehzahl der Antriebswel le des Kompressors 1 kann in Reaktion auf die empfangenen e lektrischen Signale gesteuert werden. Durch Steuerung der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 wird die Verdrän gung des Kompressors 1 gesteuert, so daß sich die erfühlte Temperatur einer Soll-Temperatur nähert.

In dem Kühlungs-Entfeuchtungsmodus ist das zweite elektromag netische Ventil 8 geschlossen und die ersten, dritten und vierten elektromagnetischen Ventile 7, 9 und 10 sind offen. Ein Anteil des aus dem Kompressor 1 strömenden Kältemittels strömt über das dritte elektromagnetische Ventil 9 zum exter nen Wärmetauscher 2, während der Rest des Kältemittels über das erste elektromagnetische Ventil 7 zum zweiten internen Wärmetauscher 4 strömt. Das Kältemittel, das von dem externen Wärmetauscher 2 strömt, und das Kältemittel, das von dem zwei ten internen Wärmetauscher 4 strömt, mischen sich im Aufnahme behälter 3 jeweils über erste und zweite Absperrventile 11 und 12. Das Kältemittel strömt anschließend über das vierte elekt romagnetische Ventil 10 und das erste Ausdehnungsventil 5 zu dem ersten internen Wärmetauscher 3 und kehrt zum Kompressor 1 zurück. In dem Kühlungs-Entfeuchtungsmodus arbeitet der exter ne Wärmetauscher 2 und der zweite interne Wärmetauscher 4 als Kondensatoren und Heizquellen, während der erste interne Wärme tauscher 3 als Verdampfer und eine Kühlquelle zum Hindurch strömen von Luft durch die Leitung 16 dient. Die zweite Luft klappe 19 ist teilweise geöffnet, das heißt sie ist irgendwo zwischen einer offenen Position, die durch die durchgezogene Linie dargestellt ist, und eine geschlossene Position, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt ist, posi tioniert. Die Position der zweiten Luftklappe 19 wird zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position gesteuert, auf der Grundlage einer erfühlten Temperatur durch den zweiten Temperatursensor 15, unmittelbar stromabwärts des zweiten in ternen Wärmetauschers 4 und einer Soll-Temperatur. Wenn Luft durch die Leitung 16 strömt, wird die Luft durch den ersten internen Wärmetauscher 3 gekühlt. Die gekühlte Luft, die aus dem ersten internen Wärmetauscher 3 strömt, wird durch die zweite Luftklappe 19 ausgerichtet, so daß ein Teil der Luft durch den zweiten internen Wärmetauscher 4 geht, um aufgewärmt zu werden, während die übrige Luft den zweiten internen Wärme tauscher 4 umgeht. Die gekühlte Luft wird anschließend an ei ner Position stromabwärts von dem zweiten internen Wärmetau scher 4 mit der erwärmten Luft vermischt. Die vermischte Luft, die gekühlt und entfeuchtet ist, wird durch die erste Hilfs leitung 16b oder die zweite Hilfsleitung 16c oder durch beide gegen die Frontscheibe oder den unteren Abschnitt des Fahr gastraums des Fahrzeugs oder gegen beide gerichtet. Ein elekt risches Signal, das eine Temperatur der von dem ersten Thermo fühler 14 an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem ersten internen Wärmetauscher 3 gefühlten Luft darstellt, wird in einem Hauptsteuerkreis 25 verarbeitet. Die Drehzahl der An triebswelle des Kompressors 1 kann durch die Steuervorrich tung, beispielsweise den Hauptsteuerkreis 25, den Hilfssteuer kreis 24 in Reaktion auf die empfangenen Signale eingestellt werden. Durch die Steuerung der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 kann die Verdrängung des Kompressors 1 gesteuert werden, so daß sich die gefühlte Temperatur einer Soll-Tem peratur annähern kann.

In dem Aufheizmodus sind die ersten und zweiten elektromagne tischen Ventile 7 und 8 geöffnet und die dritten und vierten elektromagnetischen Ventile 9 und 10 geschlossen. Das aus dem Kompressor 1 strömende Kältemittel strömt über das erste e lektromagnetische Ventil 7 zu dem zweiten internen Wärmetau scher 4 und strömt weiter über das zweite Absperrventil 12, den Aufnahmebehälter 13 und das Ausdehnungsventil 6 zu dem ex ternen Wärmetauscher 2. Das aus dem externen Wärmetauscher 2 herausströmende Kältemittel kehrt über das zweite elektromag netische Ventil 8 zum Kompressor 1 zurück. In dem Aufheizmodus arbeitet der externe Wärmetauscher 2 als ein Verdampfer und als eine Kühlquelle, während der zweite interne Wärmetauscher 4 als Verdampfer und als eine Heizquelle arbeitet. Wenn Luft durch die Leitung 16 strömt, geht die Luft durch den ersten internen Wärmetauscher 3 ohne das Auftreten eines Wärmetausch vorgangs. Darüber hinaus ist die zweite Luftklappe 19 so posi tioniert, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 1 ange zeigt wird, das heißt vollständig geöffnet, so daß die Luft in der Leitung 16 vollständig durch den zweiten internen-Wärme tauscher 4 strömt, wodurch die Luft aufgeheizt wird. Nachdem die Luft durch den zweiten internen Wärmetauscher 4 gegangen ist, wird die erwärmte Luft durch die erste Hilfsleitung 16b oder die zweite Hilfsleitung 16c oder durch beide geleitet und gegen die Frontscheibe oder den vorderen unteren Abschnitt des Fahrgastraumes des Fahrzeuges oder gegen beide gerichtet. Ein elektrisches Signal, das eine Temperatur der Luft darstellt, die durch den zweiten Thermofühler 15 an einer Position unmit telbar stromabwärts von dem zweiten internen Wärmetauscher 4 erfühlt wurde, wird in dem Hauptsteuerkreis 25 verarbeitet. Die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 kann durch die Steuervorrichtung, beispielsweise den Hauptsteuerkreis 25, den Hilfssteuerkreis 24, in Reaktion auf die empfangenen Sig nale gesteuert werden. Durch Steuern der Drehzahl der An triebswelle des Kompressors 1 kann die Verdrängung des Kom pressors 1 so gesteuert werden, daß sich die gefühlte Tempera tur einer Soll-Temperatur annähert.

In dem Aufheiz-Entfeuchtungsmodus ist das dritte elektromagne tische Ventil 9 geschlossen und die ersten, zweiten und vier ten elektromagnetischen Ventile 7, 8 und 9 sind geöffnet. Als Folge davon strömt das aus dem Kompressor 1 strömende Kälte mittel über das erste elektromagnetische Ventil 7 zum zweiten internen Wärmetauscher 4 und strömt über das zweite Absperr ventil 12 weiter zum Aufnahmebehälter 13. Das aus dem Aufnah mebehälter 13 ausströmende Kältemittel verzweigt sich, so daß ein Teil des Kältemittels über das zweite Ausdehnungsventil 6 zum externen Wärmetauscher 2 strömt, und ein anderer Teil über das vierte elektromagnetische Ventil 10 und das erste Ausdeh nungsventil 5 zum ersten internen Wärmetauscher 3 strömt. Das Kältemittel, das aus dem ersten internen Wärmetauscher 3 strömt, vermischt sich über das zweite elektromagnetische Ven til 8 mit dem aus dem externen Wärmetauscher 2 strömenden Käl temittel und kehrt zum Kompressor 1 zurück. In dem Aufheiz- Entfeuchtungsmodus arbeiten der externe Wärmetauscher 2 und der erste interne Wärmetauscher 3 als Verdampfer, beispiels weise als Kühlquellen, während der zweite interne Wärmetau scher 4 als Kondensator, beispielsweise als Heizquelle arbei tet. Die zweite Luftklappe 19 wird in der Position, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 1 gezeigt ist, gehalten, das heißt vollständig offen. Wenn die Luft durch die Leitung 16 strömt, wird die Luft durch den ersten internen Wärmetauscher 3 gekühlt. Die aus dem ersten internen Wärmetauscher 3 strö mende gekühlte Luft geht vollständig durch den zweiten inter nen Wärmetauscher 4, wo sie aufgeheizt wird. Nach dem Passie ren des zweiten internen Wärmetauschers 4 wird die Luft durch die erste Hilfsleitung 16b oder die zweite Hilfsleitung 16c oder durch beide zu der Frontscheibe oder dem vorderen unteren Teil des Fahrgastraumes des Fahrzeuges oder zu beiden geführt. Ein elektrisches Signal, das eine Temperatur der Luft dar stellt, die von dem zweiten Thermofühler 15 an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem zweiten internen Wärmetau scher 4 erfühlt wurde, wird in dem Hauptsteuerkreis 25 verar beitet. Die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 kann durch die Steuervorrichtung gesteuert werden, beispielsweise den Hauptsteuerkreis 25, den Hilfssteuerkreis 24, in Reaktion auf die empfangenen elektrischen Signale. Durch Steuern der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 kann die Verdrän gung des Kompressors 1 gesteuert werden, so daß sich die er fühlte Temperatur einer Soll-Temperatur annähert.

Bezug nehmend auf Fig. 3 wird der Betrieb einer Steuervor richtung zur Regulierung einer Drehzahl des Kompressors 1, beispielsweise einer Drehzahl einer Antriebswelle eines Kom pressors 1 infolge der Aktivierung der Klimaanlage 100 be schrieben. Wenn beispielsweise der Kompressor 1 aktiviert wird, zum Beispiel im Aufheizmodus, erfaßt der Hilfssteuer kreis 24 einen Zustand der elektrischen Stromquelle 23 auf der Basis der Spannungsinformation, die von dem Inverter 22 emp fangen wird. Anschließend stellt der Hilfssteuerkreis 24 einen Koeffizienten α in Reaktion auf den erfaßten Zustand der e lektrischen Stromquelle 23 ein. Darüber hinaus stellt der Hilfssteuerkreis 24 einen ersten Standardstromwert I1 und ei nen zweiten Standardstromwert I2 ein (Schritt S1). Der Koeffi zient α, der erste Standardstromwert I1 und der zweite Stan dardstromwert I2 können aus vorbestimmten Werten ausgewählt werden, beispielsweise aus Werten, die durch im Vorhinein durchgeführte Tests ermittelt wurden, oder die auf der Basis der Spannungsinformation, die von dem Inverter 22 empfangen wurden, oder durch eine Kombination davon berechnet werden.

Als nächstes erfaßt der Hilfssteuerkreis 24 beispielsweise ein Signal, das für einen elektrischen Stromwert Ip steht, der bei Beginn des Betriebes des Kompressors 1 am elektrischen Motor 21 fließt. Der Hilfssteuerkreis 24 stellt anschließend fest, ob der elektrische Stromwert Ip größer als oder gleich dem ersten Standardstromwert I1 ist, multipliziert mit dem Koeffi zienten α. Diese Berechnung ermöglicht es dem Hilfssteuerkreis 24 zu bestimmen, ob eine Flüssigkeitskompression im Kompressor 1 auftritt oder nicht, auf der Basis des erfaßten Stromwertes Ip, der beim Start des Betriebes des Kompressors 1 am Elektro motor 21 fließt (Schritt S2). Der durch Multiplizieren des ersten Standardstromwertes I1 mit dem Koeffizienten α erhalte ne Wert sieht einen ersten Grenzwert vor, gegenüber dem der elektrische Stromwert Ip, der am Elektromotor 21 fließt, ver glichen werden kann, um festzustellen, ob eine Flüssigkeits kompression im Kompressor 1 beim Start des Kompressorbetriebes auftritt oder nicht. Wenn der Stromwert Ip kleiner als der Wert des ersten Standardstromwertes I1 multipliziert mit dem Koeffizienten α im Schritt S2 ist, bestimmt der Hilfssteuer kreis 24, daß am Kompressor 1 keine Flüssigkeitskompression auftritt und der Hilfssteuerkreis 24 steuert den Betrieb der Antriebswelle des Elektromotors 21, so daß der Kompressor 1, beispielsweise die Antriebswelle des Kompressors 1, bei einer Soll-Drehzahl Rt arbeitet, die in Reaktion auf die momentane Klimatisierungslast bestimmt wird (Schritt S7).

Wenn der erfaßte Stromwert Ip größer als oder gleich dem ers ten Standardstromwert I1 multipliziert mit dem Koeffizienten α ist, schließt der Hilfssteuerkreis 24 daraus, daß eine Flüs sigkeitskompression am Kompressor 1 auftritt. Sobald der Hilfssteuerkreis 24 festgestellt hat, daß Flüssigkeitskompres sion am Kompressor 1 auftritt, beispielsweise sobald der Hilfssteuerkreis 24 feststellt, daß der Stromwert Ip, der am Elektromotor 21 beim Start des Kompressorbetriebes fließt, größer oder gleich dem Wert des ersten Standardstromwertes I1 multipliziert mit dem Koeffizienten α ist, startet der Hilfs steuerkreis 24 eine Steuerunterroutine, um die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 zu begrenzen (Schritt S3). Ge nauer gesagt, wenn der Stromwert Ip, der am Start des Kompres sorsbetriebes am Elektromotor 21 fließt, größer als oder gleich dem Wert des ersten Standardstromwertes I1 multipli ziert mit dem Koeffizienten α ist, wird der Kompressor 1, bei spielsweise die Antriebswelle des Kompressors 1, mit einer ak tivierten Drehzahl Rs betrieben, die kleiner als eine Soll- Drehzahl Rt ist, die in Reaktion auf eine Klimatisierungslast bestimmt wird. Die aktivierte Drehzahl Rs kann auf einen vor bestimmten Wert festgelegt werden, beispielsweise auf einen Wert, der im Vorhinein durch Testen bestimmt wird, oder die aktivierte Drehzahl Rs kann auf der Basis der Soll-Drehzahl Rt oder einer Kombination davon berechnet werden.

Sobald der Hilfssteuerkreis 24 die Steuerhilfsroutine startet, um die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 zu begren zen, erfaßt der Hilfssteuerkreis 24 den Stromwert Ip, der an dem Elektromotor 21 fließt, um festzustellen, ob eine Flüssig keitskompression immer noch im Kompressor 1 auftritt oder nicht. Genauer gesagt stellt der Hilfssteuerkreis 24 fest, ob der erfaßte Stromwert Ip größer als oder gleich dem zweiten Standardstromwert 12 multipliziert mit dem Koeffizienten α ist (Schritt S4). Der Wert des zweiten Standardstromwertes 12 mul tipliziert mit dem Koeffizienten α dient als zweiter Grenzwert zum Bestimmen, ob Flüssigkeitskompression während dem Betrieb der Steuerunterroutine auftritt oder nicht, um die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 zu begrenzen. Wenn der Stromwert Ip größer als oder gleich dem Wert des zweiten Stan dardstromwerts 12 multipliziert mit Koeffizienten α ist, stellt die Hilfssteuerroutine 24 fest, daß die Flüssigkeits kompression im Kompressor 1 auftritt und der Hilfssteuerkreis 24 führt die Steuerhilfsroutine fort, um die Drehzahl der An triebswelle des Kompressors 1 zu begrenzen (Schritt S5).

Wenn der Hilfssteuerkreis 24 feststellt, daß der elektrische Stromwert Ip kleiner als der zweite Standardstromwert I2 mul tipliziert mit dem Koeffizienten α im Schritt S4 ist, schließt der Hilfssteuerkreis 24 daraus, daß die Flüssigkeitskompressi on nicht auftritt und der Hilfssteuerkreis 24 beendet die Steuerunterroutine, um die Drehzahl der Antriebswelle des Kom pressors 1 zu begrenzen (Schritt S6). Danach steuert der Hilfssteuerkreis 24 eine Drehzahl der Antriebswelle des Elekt romotors 31, so daß die Antriebswelle des Kompressors 1 bei der Soll-Drehzahl Rt betrieben wird, die in Reaktion auf eine vorherrschende Klimatisierungslast bestimmt wird (Schritt S7).

Somit bestimmt der Hilfssteuerkreis 24 gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung, ob eine Flüssigkeitskom pression am Kompressor 1 auftritt, indem ein elektrischer Stromwert Ip, der beim Start des Kompressorbetriebes am Elekt romotor 21 fließt, erfaßt wird und den Stromwert Ip mit einem ersten Standardstromwert I1, der mit einem Koeffizienten α multipliziert wird, vergleicht. Wenn der Hilfssteuerkreis 24 feststellt, daß Flüssigkeitskompression am Kompressor 1 nicht auftritt, betreibt der Hilfssteuerkreis 24 den Kompressor 1, beispielsweise eine Antriebswelle des Kompressors 1 mit der Soll-Drehzahl Rt (Schritt S7). Im Ergebnis kann jegliche unnö tige Begrenzung der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 bei der Aktivierung des Kompressorbetriebes wirksam redu ziert oder beseitigt werden.

Wenn der Hilfssteuerkreis 24 feststellt, daß Flüssigkeitskom pression während des Kompressorbetriebes auftritt, begrenzt der Hilfssteuerkreis 24 die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 (Schritt S3), so daß der Kompressor 1 mit einer Aktivierungsdrehzahl Rs betrieben wird, die niedriger als die Soll-Drehzahl Rt ist. Im Ergebnis kann eine Beschädigung des Kompressors 1 oder der Komponenten in dem Kältemittelkreislauf oder beides aufgrund der Flüssigkeitskompression des Kältemit tels reduziert oder beseitigt werden. Darüber hinaus stellt der Hilfssteuerkreis 24 fest, ob Flüssigkeitskompression fort laufend im Kompressor 1 auftritt, indem der Stromwert Ip, der am Elektromotor 21 fließt, nachdem der Hilfssteuerkreis 24 die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1 begrenzt hat, er faßt wird. Wenn der Hilfssteuerkreis 24 feststellt, daß Flüs sigkeitskompression am Kompressor 1 nicht auftritt, stoppt der Hilfssteuerkreis 24 die Begrenzung der Drehzahl der Antriebs welle des Kompressors 1 (Schritt S6) und erhöht die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors 1, so daß die Antriebswelle des Kompressors 1 bei der Soll-Drehzahl Rt arbeitet (Schritt S7). Im Ergebnis kann eine prompte Temperaturzunahme der Luft, die durch die Leitung 16 während des Aufheizbetriebsmodus und des Aufheiz-Entfeuchtungsbetriebsmodus strömt, erzielt werden.

Eine Fahrzeugklimaanlage weist einen Kompressor 1, einen E lektromotor 21 zum Antreiben des Kompressors, eine Vorrichtung zum veränderbaren Steuern einer Drehzahl einer Antriebswelle des Kompressors auf der Grundlage einer Soll-Drehzahl der An triebswelle des Kompressors, eine Vorrichtung zum Begrenzen der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors auf weniger als die Soll-Drehzahl des Kompressors, wenn ein erster Wert eines Stroms, der am Elektromotor erfaßt wird, größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist, und eine Vorrich tung zum Beenden des Begrenzens der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors, wenn ein zweiter Wert des erfaßten Stromes kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert während des Begren zungsbetriebes ist, auf.

Claims

1. Fahrzeugklimaanlage, die folgende Bauteile aufweist:
einen Kompressor (1),
einen Elektromotor (21) zum Antreiben des Kompressors,
Mittel zum veränderbaren Steuern einer Drehzahl einer An triebswelle des Kompressors auf der Basis einer Soll-Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors,
Mittel zum Begrenzen der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors auf weniger als die Soll-Drehzahl, wenn ein erster Wert eines Stromes, der am Elektromotor erfaßt wird, größer als oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist, und
Mittel zum Beenden der Begrenzung der Drehzahl der An triebswelle des Kompressors, wenn ein zweiter Wert des erfaß ten Stromes kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.

2. Klimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei das Mittel zum verän derbaren Steuern der Drehzahl der Antriebswelle des Kompres sors einen Schaltkreis aufweist, der einen Inverter (22) ent hält, und wobei des weiteren ein Wert des Stroms, der am E lektromotor erfaßt wird, auf der Basis von Signalen bestimmt wird, die für einen Strom stehen, der vom Inverter aufgenommen wird.

3. Klimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Mittel zum Begrenzen der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors einen elektrischen Schaltkreis (25) aufweist.

4. Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum Beenden der Begrenzung der Drehzahl des Kompressors (1) einen elektrischen Schaltkreis (25) aufweist.

5. Klimaanlage gemäß Anspruch 4, wobei der elektrische Schaltkreis (25) des weiteren einen Hilfsschaltkreis (24) auf weist, zum Regulieren der Drehzahl der Antriebswelle des Kom pressors (1), so daß die Antriebswelle des Kompressors die Soll-Drehzahl erreicht.

6. Verfahren zur Steuerung einer Klimaanlage, die einen mo torgetriebenen Kompressor aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen des elektrischen Stromes an einem Elektromotor (21),
Vergleichen eines ersten Wertes des erfaßten Stromes mit einem ersten vorbestimmten Wert, und
Begrenzen einer Drehzahl einer Antriebswelle des Kompres sors (1), wenn der erste Wert größer als oder gleich dem ers ten vorbestimmten Wert ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, der des weiteren folgenden Schritt aufweist:
Betreiben der Antriebswelle des Kompressors (1) mit einer Soll-Drehzahl, wenn der erste Wert kleiner als der erste vor bestimmte Wert ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, das des weiteren den folgenden Schritt aufweist:
Vergleichen eines zweiten Wertes des erfaßten Stromes mit einem zweiten vorbestimmten Wert; und
Fortführen des Begrenzens der Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors (1), wenn der zweite Wert größer als oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, das des weiteren folgende Schritte aufweist:
Beenden des Schrittes des Begrenzens der Drehzahl des Kom pressors (1), wenn der Wert des erfaßten elektrischen Stroms kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ist; und
Erhöhen der Drehzahl des Kompressors, bis die Antriebswel le des Kompressors eine Soll-Drehzahl erreicht.

10. Klimaanlage, die folgende Bauteile aufweist:
einen Kompressor,
einen Elektromotor (21) zum Antreiben des Kompressors (1), und
eine Steuereinrichtung zur Regulierung einer Drehzahl des Elektromotors, so daß sich eine Antriebswelle des Kompressors mit einer Soll-Drehzahl dreht, auf der Basis einer Klimatisie rungslast,
wobei die Steuervorrichtung einen ersten Wert eines elekt rischen Stromes am Elektromotor erfaßt und die Drehzahl des Elektromotors begrenzt, wenn der erste Wert größer als oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist, so daß die Drehzahl der Antriebswelle des Kompressors (1) unterhalb der Soll-Dreh zahl bleibt.

11. Klimaanlage gemäß Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung einen zweiten Wert eines elektrischen Stromes am Elektromotor erfaßt und des weiteren die Steuervorrichtung fortführt, die Drehzahl des Motors zu begrenzen, wenn der zweite Wert größer als oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert ist.

12. Klimaanlage gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuer vorrichtung einen zweiten Wert eines elektrischen Stromes am Elektromotor erfaßt und das Begrenzen der Drehzahl des Elekt romotors steuert, wenn der zweite Wert kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist.

13. Klimaanlage gemäß Anspruch 12, wobei die Steuervorrichtung die Drehzahl des Elektromotors erhöht, so daß der Elektromotor die Antriebswelle des Kompressors bei der Soll-Drehzahl an treibt, nachdem die Steuervorrichtung das Begrenzen der Dreh zahl des Elektromotors gestoppt hat.

14. Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Steuervorrichtung des weiteren folgende Bauteile aufweist:
einen Hauptsteuerkreis (25) zum Übertragen eines Drehzahl anweisungssignals, entsprechend der Soll-Drehzahl der An triebswelle des Kompressors, und
einen Hilfssteuerkreis (24) zum Empfangen des Drehzahlan weisungssignals und zum Übertragen von wenigstens einem Schalt elementesignal an einen Inverter (22), zum Steuern der Dreh zahl des Elektromotors, so daß die Antriebswelle des Kompres sors die Soll-Drehzahl erreicht.

15. Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Steuervorrichtung die Drehzahl des Elektromotors erhöht, wenn der erste Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist, so daß die Antriebswelle des Kompressors die Soll-Drehzahl er reicht.