HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein geregeltes Kompressorgerät, das vorzugsweise für
ein Klimasystem oder einen Kühlkreislauf in einem sogenannten Fahrzeug zum Anhalten
ohne Motorbetrieb verwendet wird, dessen Verbrennungsmotor abgeschaltet wird,
während das Fahrzeug vorübergehend anhält.
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Zum Beispiel ist ein herkömmliches geregeltes Kompressorgerät (ein Hybridkompressor)
bekannt, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-229,516 offenbart, bei
dem ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor wahlweise einen Kompressor und
einen Kühlkreislauf antreiben.
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Dieses geregelte Kompressorgerät treibt den Kompressor über eine elektromagnetische
Kupplung an (durch Eingriff der elektromagnetischen Kupplung), während der
Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wohingegen bei ruhendem Verbrennungsmotor der
Kompressor bei gelöster elektromagnetischer Kupplung durch einen batteriebetriebenen
Elektromotor angetrieben wird.
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In diesem Fall ist eine Steuerung wie nachfolgend beschrieben vorgesehen, die auf der
Idee basiert, dass der Kompressor auf einem minimalen erforderlichen Niveau arbeiten
sollte, da der Betrieb des Kompressors durch den Elektromotor in einem großen
Energieverbrauch resultiert. D. h. der Kompressor ist ein Taumelscheiben-Regelkompressor.
Zunächst wird, wenn das Abgabevolumen des Kompressors größer als ein vorgegebener
Wert ist, wenn vorausgesagt wird, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, die
elektromagnetische Kupplung nach einer Verzögerung ausgeschaltet, um das
Abgabevolumen weiter zu erhöhen. Dies lässt den Verbrennungsmotor den Kompressor
fortlaufend antreiben, um die Kühltemperatur zu erniedrigen. Als nächstes wird das
Abgabevolumen reduziert und der Kompressor wird sowohl durch den Elektromotor als
auch den Verbrennungsmotor angetrieben. Anschließend wird die elektromagnetische
Kupplung gelöst und der Verbrennungsmotor abgestellt, wodurch der Kompressor allein
durch den Elektromotor angetrieben wird. Hierbei wird das Abgabevolumen entsprechend
dem geforderten Kühlvermögen variiert.
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Diese Anordnung sieht beim Starten des Elektromotors einen reduzierten
Energieverbrauch vor und lässt den Verbrennungsmotor kontinuierlich arbeiten, um vor dem
Abschalten des Verbrennungsmotors eine Unterkühlung vorzusehen, wodurch der
Energieverbrauch des Elektromotors bei ruhendem Verbrennungsmotor verringert wird.
Ferner wird das Abgabevolumen des Kompressors passend zu dem geforderten
Kühlvermögen des Kühlkreislaufs variiert, wodurch der Energieverbrauch des Elektromotors
verringert wird.
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Da jedoch der Betrieb des Verbrennungsmotors nach einer Verzögerung aufhört, wird der
Verbrennungsmotor, um eine Unterkühlung vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors
vorzusehen, für eine längere Zeitdauer betrieben, was den Vorteil des gesenkten
Kraftstoffverbrauchs untergräbt.
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Wenn dagegen das Abgabevolumen für ein geringeres gefordertes Kühlvermögen abfällt,
wird die Kompressorleistung entsprechend reduziert. Dies macht es möglich, den
Energieverbrauch des Kompressors im Verhältnis zu dem geforderten Kühlvermögen zu
reduzieren, und somit verbraucht der Elektromotor mehr Energie als notwendig sein
sollte.
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Das heißt, das geforderte Kühlvermögen Q ist proportional zu dem Abgabevolumen V.
Im Allgemeinen erhöht sich in einem Kompressor eines Regeltyps die Wirkung von
verschiedenen Verlusten (beispielsweise einem Leckverlust bei der Kompression oder
einem mechanischen Verlust an den Lagern oder Dichtungen) in dem Kompressor
entsprechend dem erforderlichen Energieverbrauch L bei sinkendem Abgabevolumen V.
Somit sinkt, wie in Fig. 6 dargestellt, der Wirkungsgrad ηc des Kompressors.
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Andererseits wird der tatsächliche Wirkungsgrad (der tatsächliche COP) in dem
Kühlkreislauf ausgedrückt, wie dies durch Gleichung 1 dargestellt ist, und daher wird der
Energieverbrauch L des Kompressors durch Gleichung 2 ausgedrückt.
tatsächlicher COP = Q/L = ηc × theoretischer COP (1)
L = Q/(ηc × theoretischer COP) (2)
wobei der theoretische COP ein theoretischer Wirkungsgrad in dem Kühlkreislauf ist.
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Wie man aus Gleichung 2 sehen kann, sind das geforderte Kühlvermögen Q und der
Energieverbrauch L wegen eines Abfalls des Wirkungsgrades ηc des Kompressors nicht
zueinander proportional. Selbst wenn zum Beispiel das geforderte Kühlvermögen Q
halbiert wird (und das Abgabevolumen V ebenfalls halbiert wird), wird der
Energieverbrauch L aufgrund einer entsprechenden Verschlechterung des Wirkungsgrades ηc des
Kompressors nicht halbiert. Statt dessen wird er größer als er sollte, wodurch der
Elektromotor um diese Menge unnötig Energie verbraucht.
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In Anbetracht der oben genannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein geregeltes Kompressorgerät vorzusehen, das einen Kompressor eine
verbesserte Betriebsleistung bei Antrieb allein durch einen Elektromotor vorsehen lässt
und dadurch den Energieverbrauch reduziert, während eine verbesserte Kraftstoffwirkung
ab dem Abschalten des Verbrennungsmotors beibehalten wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist die vorliegende Erfindung im wesentlichen ein
Kompressorgerät, das bei einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (10)
angewendet wird. Der Verbrennungsmotor (10) wird abgeschaltet, wenn das Fahrzeug
während der Fahrt anhält. Das Kompressorgerät enthält einen Kompressor (110) eines
Regeltyps, der in einem Kühlkreislauf (200) enthalten ist, zum Komprimieren eines
Kühlmittels; einen zum Betrieb durch eine Batterie (12) angetriebenen Elektromotor
(120); und einen Schaltmechanismus zum Umschalten zwischen dem Verbrennungsmotor
und dem Elektromotor, um den Kompressor (110) anzutreiben. Das Kompressorgerät
enthält ferner eine Steuerung (130) zum Auswählen entweder des Verbrennungsmotors
(10) oder des Elektromotors (120) zum Antrieb des Kompressors (110) und zum Steuern
eines Abgabevolumens des Kompressors (110). Die Steuerung (130) betreibt wahlweise
den Elektromotor (120) zum Antrieb des Kompressors (110), wenn der
Verbrennungsmotor (10) ruht. Die Steuerung (130) lässt den Elektromotor (120) den Kompressor (110)
so antreiben, dass der Kompressor (110) bei einem Abgabevolumen des Kompressors
(110) einschaltet oder ausschaltet, das in einem variablen Bereich größer als das zum
Betrieb des Kühlkreislaufs (200) fortlaufend erforderliche ist.
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Dies lässt den Kompressor (110) bei ruhendem Verbrennungsmotor (10) allein mittels des
Elektromotors (120) antreiben, was einen ursprünglich beabsichtigten Betrieb zum
Anhalten ohne Motorbetrieb gewährleistet, um die Kraftstoffleistung zu verbessern.
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Außerdem kann, wenn ein geringes Kühlvermögen gefordert wird, der Kompressor (110)
ohne Verringern des Wirkungsgrades (ηc) des Kompressors angetrieben werden, was den
Energieverbrauch des Elektromotors (120) verringert. Hierbei können die Ein- und
Ausschaltvorgänge eine überflüssige Betriebszeit ausschalten, was den
Gesamtenergieverbrauch reduziert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt werden die Ein- und Ausschaltvorgänge des
Elektromotors (120) entsprechend irgendeiner der Temperaturen an einem in dem Kühlkreislauf
(200) enthaltenen Verdampfapparat (230), an einem Lufteinlass, durch den durch den
Verdampfapparat (230) heruntergekühlte Luft in eine Zelle des Fahrzeugs ausgegeben
wird, innerhalb der Zelle und außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt.
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Dies macht es möglich, die Ein- und Ausschaltvorgänge auch unter Verwendung eines
durch einen Temperatursensor, der typischerweise in dem Kühlkreislauf (200) vorgesehen
ist, vorgesehenen Temperatursignals einfach zu steuern. Hierbei ist es möglich, das
minimal erforderliche Kühlvermögen aufrechtzuerhalten, um eine Kühlung vorzusehen,
während der Verbrennungsmotor (10) ruht, was den Energieverbrauch des Elektromotors
(120) reduziert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung variiert die Steuerung (130), während der
Verbrennungsmotor (10) den Kompressor (110) antreibt, das Abgabevolumen des
Kompressors (110) so, dass es zu einem Abgabevolumen passt, das zum Betrieb des
Kühlkreislaufs (200) erforderlich ist.
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Dies macht es möglich, Gebrauch von den ursprünglichen Vorteilen des Kompressors
(110) eines Regeltyps beim Ausschalten von Stößen, die beim Variieren des
Abgabevolumens auftreten, zu machen, um ein gutes Fahrgefühl zu halten, während das Fahrzeug
fährt. D. h. während das Fahrzeug fährt, treibt der Verbrennungsmotor (10) den
Kompressor (110) ungeachtet des Elektromotors (120) an, wodurch die Notwendigkeit,
sich um den Energieverbrauch Sorgen zu machen, ausgeschaltet wird. Im Allgemeinen
werden hohe Übertragungsleistungen erzielt, wenn eine Antriebskraft von dem
Verbrennungsmotor (10) auf den Kompressor (110) übertragen wird. Daher ist es viel
vorteilhafter, Gebrauch von den ursprünglichen Vorteilen des Regelkompressors zu
machen als den Wirkungsgrad (ηc) des Kompressors (110) allein zu betrachten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Kompressor (110)
in dem Elektromotor (120) integriert ist und als Hybridkompressor (101) eingesetzt wird,
der wahlweise entweder durch den Verbrennungsmotor (10) oder den Elektromotor (120)
angetrieben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs, der einen Kompressor
der vorliegenden Erfindung enthält;
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Fig. 2 ist eine Steuerkennliniendarstellung der Beziehung zwischen dem
Abgabevolumen und dem von dem Kühlkreislauf geforderten Kühlvermögen, wobei der
Verbrennungsmotor und der Elektromotor ein äquivalentes
Maximalabgabevolumen vorsehen;
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Fig. 3 ist eine Steuerkennliniendarstellung der Beziehung zwischen dem
Abgabevolumen und dem von dem Kühlkreislauf geforderten Kühlvermögen, wobei der
Verbrennungsmotor ein geringeres Maximalabgabevolumen als der
Elektromotor vorsieht;
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Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm der Steuerung des Hybridkompressors;
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Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs, der einen Kompressor
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält;
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Fig. 6 ist eine Graphik des Kompressionswirkungsgrades gegenüber dem
Abgabevolumen eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS-
BEISPIELE
1. Ausführungsbeispiel
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 4 gezeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Hybridkompressor 101 dargestellt, der einen
Kompressor 110 und einen Elektromotor 120 integriert. Der Hybridkompressor 101 und
eine Steuerung 130 bilden ein geregeltes Kompressorgerät 100. Der Kompressor 110 ist
Teil eines Kühlkreislaufs 200 in einem Fahrzeugklimasystem.
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Das Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels ist ein sogenanntes Fahrzeug zum Anhalten
ohne Motorbetrieb, bei dem der Verbrennungsmotor 10 bei einem vorübergehenden Halt
an einer roten Verkehrsampel oder dergleichen während der Fahrt abgeschaltet wird.
Während das Fahrzeug fährt, lässt der Betrieb des Kühlkreislaufs 200 den Kompressor
110 durch den Verbrennungsmotor 10 über einen Riemen 11 antreiben. Während das
Fahrzeug hält, lässt das Abschalten des Verbrennungsmotors dagegen den Kompressor
110 durch den durch eine Batterie 12 angetriebenen Elektromotor 120 antreiben.
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Der Kühlkreislauf 200 wird mit einem bekannten Kühlzyklus betrieben und der
Kompressor 110 stellt ein komprimiertes Hochtemperatur- und Hochdruck-Kühlmittel in
dem Kühlzyklus bereit. Eine Kühlmittelleitung 240 ist von dem Kompressor 110 durch
einen Kondensator 210 und ein Expansionsventil 220 zu einem Verdampfapparat 230
gebildet. Der Kondensator 210 kondensiert und verflüssigt das komprimierte Kühlmittel,
das Expansionsventil 220 dehnt das verflüssigte Kühlmittel adiabatisch aus, und der
Verdampfapparat 230 verdampft das ausgedehnte Kühlmittel, um die von einem Lüfter
231 gelieferte Luft in bekannter Weise zu kühlen.
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Zusätzlich ist nach dem Verdampfapparat 230 ein als Temperaturerfassungseinrichtung
dienender Temperatursensor 232 zum Erfassen der Temperatur der gekühlten Luft
(nachfolgend als Verdampfapparattemperatur bezeichnet) vorgesehen. In diesem
Ausführungsbeispiel wird die Verdampfapparattemperatur benutzt, um zu bestimmen, ob der
Elektromotor 120 ein- oder ausgeschaltet ist, wie später beschrieben. Diese
Bestimmungsmethode kann dagegen durch die Temperatur eines Einlasses, durch den die durch den
Verdampfapparat 230 gekühlte Luft in die Zelle des Fahrzeugs ausgegeben wird, an
einem Punkt innerhalb der Zelle, an einem Punkt außerhalb des Fahrzeugs oder
dergleichen ersetzt werden.
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Der Hybridkompressor 101 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein bekannter
Taumelscheiben-Regelkompressor. Das Abgabevolumen je Drehung wird durch die Steuerung
130 variiert. Der Kompressor 110 ist auch mit einem Regelventil (nicht dargestellt)
versehen, dessen Öffnungsgrad variiert wird, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe
zu variieren, welcher die Verdrängung reguliert. Insbesondere wird der Neigungswinkel
der Taumelscheibe verringert, um zu bewirken, dass die Kolben in der
Kompressionskammer einen geringeren Hub haben, wodurch das Abgabevolumen verringert wird.
Andererseits kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe erhöht werden, um zu
bewirken, dass die Kolben einen größeren Hub in der Kompressionskammer haben,
wodurch das Abgabevolumen erhöht wird. Ein Federelement wirkt auf die Taumelscheibe,
um ihren Neigungswinkel zu minimieren (um ein im Wesentlichen Abgabevolumen Null
vorzusehen), während der Kompressor 110 nicht in Betrieb ist.
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Der Elektromotor 120 wird betrieben, wenn er durch die Batterie 12 angetrieben wird. Ein
Ende der Motorwelle 111 ist mit dem Kompressor 110 gekoppelt. Die Welle 111 ist
ebenso durch eine Einrichtungskupplung 122 mit einer Riemenscheibe 121 gekoppelt.
Die Riemenscheibe 121 ist mit dem Riemen 11 mit dem Verbrennungsmotor 10
gekoppelt.
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Wenn der Verbrennungsmotor 10 in Betrieb ist, koppelt die Einrichtungskupplung 122
die Riemenscheibe 121 an die Welle 111, um die Antriebskraft des Verbrennungsmotors
10 auf die Welle 111 zu übertragen, welche den Kompressor 110 antreibt. Wenn der
Verbrennungsmotor 10 abgeschaltet ist, dreht der Elektromotor 120 in die gleiche
Richtung wie der Verbrennungsmotor 10, um die Einrichtungskupplung 122 zu lösen,
wodurch der Kompressor 110 ohne Beeinflussung durch die Riemenscheibe 121
betrieben werden kann.
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Die Steuerung 130 ist ausgebildet, um den Betrieb des Hybridkompressors 110 zu steuern
und Signale von einer Motorsteuerung (nicht dargestellt) zu empfangen, die Dinge wie
beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Motordrehzahl (rpm), ein
Bestimmungssignal des Anhaltens ohne Motorbetrieb, und ein Klimaanfragesignal
darstellen. Die Steuerung 130 empfängt auch Signale wie beispielsweise ein die
Kabinentemperatureinstellung darstellendes Signal, eine Verdampfapparattemperatur von dem
Temperatursensor 232, die Temperatur der Luft in der Kabine und die Temperatur der
Luft außerhalb des Fahrzeugs.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, ist in der Steuerung 130 eine Steuerkennlinie des
Abgabevolumens des Kompressors 110 gegenüber dem Kühlvermögen (oder einer Wärmelast),
die von dem Kreislauf 200 gefordert wird, vorgespeichert. Demgemäß bestimmt die
Steuerung 130 das Abgabevolumen hauptsächlich entsprechend dem geforderten
Kühlvermögen, das hauptsächlich durch die oben genannten verschiedenen Temperatursignale
berechnet wird. So werden der Grad der Ventilöffnung des obigen Regelventils und der
Neigungswinkel der Taumelscheibe in dem Kompressor 110 eingestellt, um das
bestimmte Abgabevolumen bereitzustellen.
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Diese Grundeinstellungen in den Steuerkennlinien werden so vorgesehen, dass das
Abgabevolumen mit reduziertem gefordertem Kühlvermögen sinkt. Was dies bedeutet ist
zum Beispiel, dass das Abgabevolumen sinkt, wenn die Kabine fortlaufend gekühlt wird,
nachdem der Kühlkreislauf 200 aktiviert worden ist, oder dass ein niedrigeres
Abgabevolumen vorgesehen wird, wenn die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs während des
Frühlings, Herbstes und Winters im Vergleich zum Sommer niedriger ist.
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Falls der Verbrennungsmotor 10 den Kompressor 110 antreibt, wie durch die
durchgezogene Linie in Fig. 2 dargestellt, wird das Abgabevolumen verringert, wenn das
geforderte Kühlvermögen reduziert wird, um dem obigen Grundeinstellungsmuster zu
entsprechen. Falls jedoch der Elektromotor 120 den Kompressor 110 antreibt, wie durch
die gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt, wird das Abgabevolumen hauptsächlich im
Bereich eines niedrigeren geforderten Kühlvermögens größer als durch die
durchgezogene Linie angezeigt.
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Zusätzlich kann das Abgabevolumen entsprechend dem Wirkungsgrad ηm des
Elektromotors 120 und den Wirkungsgrad ηc des Kompressors 110 bestimmt werden. Mit
anderen Worten wird das Abgabevolumen vorzugsweise derart bestimmt, dass das
Produkt beider Wirkungsgrade (ηm × ηc) unter den möglichen Abgabevolumenwerten so
groß wie möglich ist.
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Es kann passieren, dass die Kapazität des Elektromotors so eingestellt ist, dass unter
Berücksichtigung der Tatsache, dass der Elektromotor 120 nur während
Anhaltevorgängen ohne Motorbetrieb funktionieren muss, vermieden wird, dass der Elektromotor
120 zu groß wird, wobei eine gewisse Verschlechterung der Kühlleistung zugelassen
wird. In dieser Situation wird die Einstellung so durchgeführt, dass das durch den
Kompressor 110 beim Antrieb durch den Elektromotor 120 vorgesehene
Maximalabgabevolumen Vm geringer als das durch den Kompressor 110 bei Antrieb durch den
Verbrennungsmotor 10 vorgesehene Maximalabgabevolumen Ve ist (z. B. im Allgemeinen
die Hälfte). In einem solchen Fall, kann wie in Fig. 3 dargestellt, das Abgabevolumen
hauptsächlich im Bereich der niedrigeren Kühlvermögen in dem Bereich (von Vm), der
mittels des Elektromotors 120 variiert werden kann, größer als der dem geforderten
Kühlvermögen (angezeigt durch die durchgezogene Linie) entsprechende eingestellt
werden. D. h. es wird der Bereich betrachtet, in dem das Abgabevolumen bei Antrieb des
Kompressors durch den Verbrennungsmotor, wie durch die durchgezogene Linie
dargestellt, niedriger als das Maximalabgabevolumen Vm ist, das vorgesehen wird, wenn der
Elektromotor 120 den Kompressor antreibt. In diesem Bereich kann das Abgabevolumen
wie durch die strichpunktierte Linie (a) in Fig. 3 dargestellt oder gemäß dem
unveränderten Wert des durch den Elektromotor angetriebenen Maximalabgabevolumens Vm
eingestellt werden.
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Die Steuerung 130 schaltet den Elektromotor 120 entsprechend der durch den
Temperatursensor 232 bereitgestellten Verdampfapparattemperatur ein oder aus. Für das
Ein- oder Ausschalten sind ein oberer Grenzwert Te1 und ein unterer Grenzwert Te2
voreingestellt, so dass der Elektromotor 120 eingeschaltet wird, wenn die
Verdampfapparattemperatur den oberen Grenzwert Te1 übersteigt, und ausgeschaltet wird, wenn
die Verdampfapparattemperatur niedriger als der untere Grenzwert Te2 ist.
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Als Grundbetriebsart wird, wenn die Klimaanlage während der Fahrt des Fahrzeugs in
Betrieb ist, der Kompressor 110 durch den Verbrennungsmotor 10 angetrieben. Hierbei
steuert die Steuerung 130 den Grad der Ventilöffnung des Regelventils in dem
Kompressor 110, um das Abgabevolumen auf das geforderte Kühlvermögen einzustellen
(angegeben durch die durchgezogene Linie in Fig. 2), um so das Kühlmittel in dem
Kühlkreislauf 200 zu komprimieren. Andererseits wird ein Fall betrachtet, in dem die
Verdampfapparattemperatur gleich oder unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur
(gleich oder unterhalb des unteren Grenzwerts Te2) ist oder in dem die Klimaanlage
während der Fahrt des Fahrzeugs nicht in Betrieb ist. In diesen Fällen wird das
Abgabevolumen aus dem Kompressor 110 (im Wesentlichen auf Null) minimiert, um einen
Niederlastzustand (im Wesentlichen einen Leerlaufzustand) zu erzeugen der im
Wesentlichen keine Last auf den Verbrennungsmotor 10 setzt.
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Dieses Ausführungsbeispiel betont die für ein Fahrzeug bei Stillstand vorgesehene
Steuerung, die nachfolgend näher unter Bezugnahme auf das in Fig. 4 dargestellte
Zeitdiagramm beschrieben wird. Anfänglich ruht der Elektromotor 120, und es wird basierend
auf einem Klimaanforderungssignal bestimmt, dass eine Klimatisierung gefordert wird.
Das Fahrzeug wird dann gemäß einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zu einem Hält
gebracht. Wenn gemäß dem Motordrehzahlsignal und dem Leerlaufbestimmungssignal
bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 10 ruht, treibt der Elektromotor 120 den
Kompressor 110 an.
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Der Elektromotor 120 wird betrieben (eingeschaltet), wenn die
Verdampfapparattemperatur den oberen Temperaturgrenzwert Te1 übersteigt nachdem der
Verbrennungsmotor 10 abgeschaltet wurde. Hierbei wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe in
dem Kompressor 110 durch die Kraft des inneren Federelementes variiert, um das
Abgabevolumen von im Wesentlichen Null auf den durch die in Fig. 2 dargestellte
gestrichelte Linie dargestellten Betrag verändern zu lassen, wodurch der Kompressor 110
in Betrieb genommen werden kann. Insbesondere wird ein relativ geringes Kühlvermögen
gefordert, nachdem die Zelle ausreichend gekühlt worden ist oder während Frühling,
Herbst und Winter, in welchen Fällen der Kompressor 110 so arbeitet, dass er ein
größeres Abgabevolumen als das dem geforderten Kühlvermögen entsprechende vorsieht.
Wenn die Verdampfapparattemperatur geringer als der untere Grenzwert Te2 ist, werden
der Elektromotor 120 und der Kompressor 110 abgeschaltet. Während der
Verbrennungsmotor 10 in der folgenden Zeitdauer nicht in Betrieb ist, werden die obigen Vorgänge
zum Ein- und Ausschalten wiederholt. Da der Elektromotor 120 bei einem
Abgabevolumen von im Wesentlichen Null startet, wie oben beschrieben, wird kein übermäßiger
Startstrom erzeugt.
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Wenn der Verbrennungsmotor 10 startet, um das Fahrzeug wieder zu fahren, wird der
Elektromotor 120 abgeschaltet und der Verbrennungsmotor 10 treibt den Kompressor 110
an.
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Gemäß dem obigen Aufbau und der oben beschriebenen Betriebsweise werden die
Funktion und die Wirkungen gemäß diesem Ausführungsbeispiel nachfolgend
beschrieben. Zuerst treibt nur der Elektromotor 120 den Kompressor 110 an, wenn der
Verbrennungsmotor 10 ruht, wodurch das ursprünglich beabsichtigte Anhalten ohne
Motorbetrieb zum Verbessern der Kraftstoffleistung sichergestellt wird.
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Wenn ein geringes Kühlvermögen gefordert wird, wird ein größeres Abgabevolumen
vorgesehen als das dem geforderten Kühlvermögen entsprechende. Dies macht es
möglich, den Kompressor 110 ohne Verringern des Wirkungsgrades ηc des Kompressors
zu betreiben, was den Energieverbrauch des Elektromotors 120 reduziert. Hierbei können
die Ein- und Ausschaltvorgänge unnötige Betriebszeiten ausschalten, wodurch der
Gesamtenergieverbrauch verringert wird.
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Ferner wird der Elektromotor 120 entsprechend der Verdampfapparattemperatur ein- und
ausgeschaltet. Dies kann mittels eines durch einen in dem Kühlkreislauf 200
vorgesehenen Temperatursensor bereitgestellten Temperatursignals einfach durchgeführt
werden. Somit ist es möglich, das minimal geforderte Kühlvermögen aufrechtzuerhalten,
um eine Kühlung durchzuführen, während der Verbrennungsmotor 10 ruht, was den
Energieverbrauch des Elektromotors 120 reduziert.
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Außerdem ist eine Steuerung vorgesehen, um das Abgabevolumen entsprechend dem
geforderten Kühlvermögen zu erfüllen, während der Verbrennungsmotor 10 läuft. Dies
macht es möglich, von den Vorzügen des Regelkompressors 110 beim Ausschalten von
Stößen, die sonst beim Variieren des Abgabevolumens auftreten könnten, zu profitieren.
D. h. während der Fahrt des Fahrzeugs treibt der Verbrennungsmotor 10 den Kompressor
110 ungeachtet des Elektromotors 120 an, wodurch die Notwendigkeit ausgeschaltet
wird, sich um den Energieverbrauch zu sorgen. Im Allgemeinen werden hohe
Übertragungsleistungen erzielt, wenn eine Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 10 auf
den Kompressor 110 übertragen wird. Daher ist es viel vorteilhafter, von den Vorzügen
des Regelkompressors zu profitieren, als allein den Wirkungsgrad ηc des Kompressors
110 zu berücksichtigen.
Weitere Ausführungsbeispiele
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Im ersten Ausführungsbeispiel wurde ein Hybridkompressor 101 beschrieben, in dem ein
Kompressor 110 und ein Elektromotor 120 integral kombiniert sind. Wie in Fig. 5
dargestellt, kann der Hybridkompressor 101 jedoch durch einen einzelnen gewöhnlichen
Kompressor 110 ersetzt werden. Demgemäß kann der Elektromotor 120 durch einen
Motorgenerator 120a mit einer Motorfunktion und einer Generatorfunktion ersetzt
werden, und eine Riemenscheibe 10a des Verbrennungsmotors 10 kann mit einer
Kurbelwellenkupplung 10b versehen sein. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann der
Kompressor 110 ein Taumelscheiben-Regelkompressor sein, die Riemenscheibe 121 und
die Welle 111 können miteinander ohne Zwischenkupplung verbunden sein, und der
Kompressor 110 kann wahlweise entweder durch den Verbrennungsmotor 10 oder den
Motorgenerator 120a angetrieben werden. Daher weist dieses Ausführungsbeispiel die
gleichen Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel auf.
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Außerdem wurde der Kompressor 110 als Taumelscheiben-Regelkompressor
beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und es können
auch andere Kompressoren, wie beispielsweise ein Schaufelkompressor oder ein
Kompressor mit elektrisch geregeltem Abgabevolumen, eingesetzt werden.
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Zusätzlich ist die Kupplung zum Eingreifen oder Lösen der Riemenscheibe 121 in bzw.
aus der Welle 111, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, nicht auf eine
Einrichtungskupplung 122 beschränkt, sondern kann durch eine gewöhnliche
elektromagnetische Kupplung ersetzt werden.
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Ferner kann das jeweilige Fahrzeug anstelle eines Fahrzeugs zum Anhalten ohne
Motorbetrieb ein Hybridfahrzeug sein, dessen Verbrennungsmotor grundsätzlich beim Fahren
mit niedrigen Geschwindigkeiten und beim Anhalten abgeschaltet wird, was den gleichen
Effekt vorsieht.