DE10253707B4

DE10253707B4 - Regeneratives Fahrzeugbremssystem

Info

Publication number: DE10253707B4
Application number: DE10253707A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Souki; Akira Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2003158801A; DE10253707A1; JP3745677B2

Abstract

Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug mit: einem elektrischen Leistungsgenerator (10) zur Abgabe einer elektrischen Leistung als eine regenerative Leistung, die aus einer Fahrenergie eines Fahrzeugs während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs umgewandelt wird, einem Kompressor (21), der als Teil einer Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) dient und durch eine Brennkraftmaschine oder einen Klimaanlagenkompressorantriebsmotor angetrieben wird, einer Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) zur Steuerung des elektrischen Leistungsgenerators (10) und des Kompressors (21) zur Durchführung eines Wiedergewinnungsvorgangs während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs zur Wiedergewinnung einer Fahrenergie zum Antrieb des elektrischen Leistungsgenerators (10) oder des Kompressors (21), einer Batterie (3) zum Speichern der von dem elektrischen Leistungsgenerator (10) erzeugten elektrischen Energie, einer Kühleinrichtung (26), die in der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) vorgesehen ist, zum wahlweisen Speichern und Freisetzen einer Kühlenergie, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) bewirkt, dass die Kühleinrichtung (26) die Kühlenergie während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs speichert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (26) zwischen...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein regeneratives Bremssystem, das bei einem Kraftfahrzeug angewendet wird.
Wenn ein durch eine Brennkraftmaschine erzeugtes Drehmoment während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs verringert wird, kann ein Kompressor (Verdichter) oder ein mit der Brennkraftmaschine verbundener elektrischer Leistungsgenerator von den Rädern übertragene Fahrzeugträgheitsmomentenergie verwenden und bei Drehzahlen rotieren, die nicht durch das durch die Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment alleine erreicht werden können. Folglich kann ein Teil der Fahrzeugträgheitsmomentenergie wirksam als Energie zum Antrieb von Maschinenzubehör, Energie zum Laden einer Batterie und Energie zum Antrieb eines Kompressors wiedergewonnen werden. Eine derartige Energiewiedergewinnung wird üblicherweise in einem herkömmlichen Fahrzeug durchgeführt, bei dem eine herkömmliche Brennkraftmaschine eingebaut ist, ohne dass eine besondere Steuerung oder eine Wiedergewinnungsausrüstung erforderlich ist.
Bei dem durch den Kompressor durchgeführten regenerativen Vorgang bzw. Wiedergewinnungsvorgang wird die Fahrzeugträgheitsmomentenergie über eine Brennkraftmaschinenkurbelwelle mechanisch zu dem Kompressor übertragen oder in eine erzeugte elektrische Leistung des elektrischen Leistungsgenerators umgewandelt und dann zu einem elektrisch angetriebenen Kompressor übertragen.
In jedem Fall wird, wenn der Kompressor und der elektrische Leitungsgenerator während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs angetrieben werden, die Fahrzeugträgheitsmomentenergie teilweise als Energie zum Antrieb des Kompressors und ebenfalls als Energie zum Laden der Batterie wiedergewonnen. Das Verhältnis der von dem Kompressor verbrauchten Fahrzeugträgheitsmomentenergie zu der von dem elektrischen Leistungsgenerator verbrauchten Fahrzeugträgheitsmomentenergie wird entsprechend den Systemsteuerungsspezifikationen und Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt.
Im Hinblick auf eine wirksame Verwendung der Fahrzeugträgheitsmomentenergie ist es wünschenswert, die wiedergewinnbare Menge an Fahrzeugträgheitsmomentenergie soweit wie möglich zu erhöhen. Dabei ist es vorzuziehen, die Antriebsleistung des durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Kompressors zu erhöhen oder die Batterieladeleistung soweit wie möglich während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs zu erhöhen.
Wenn beispielsweise die erzeugte elektrische Leistung des elektrischen Leistungsgenerators während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhöht wird, ist es möglich, überschüssige elektrische Leistung in der Batterie zu speichern. Die überschüssige elektrische Leistung kann ebenfalls dadurch absorbiert werden, indem die verbrauchte elektrische Leistung eines durch einen Motor angetriebenen Kompressors zwangsweise erhöht wird.
Die Erhöhung der Energie zum Laden der Batterie (d. h. der Batteriewiedergewinnungsenergie) ist leicht durchzuführen, indem die erzeugte Spannung des elektrischen Leistungsgenerators erhöht wird. Die Erhöhung der Kompressorwiedergewinnungsenergie ist durchführbar, indem die Betriebsbedingung (Betriebszustand) in dem Fall eines durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Kompressors von einem ausgeschalteten Zustand zu einem eingeschalteten Zustand geändert wird, oder dadurch durchführbar, dass in dem Fall eines Kompressors mit variabler Kapazität eine Kapazität erhöht wird, oder dadurch durchführbar, dass in dem Fall eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen Kompressors die Drehzahl erhöht wird.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann die Fahrzeugträgheitsmomentenergie wirksam als in den Kompressor oder der Batterie verbrauchte bzw. gespeicherte Wiedergewinnungsenergie wiedergewonnen werden. Dies ermöglicht eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs.
Jedoch werden bei den herkömmlichen Fahrzeugen der durch den Kompressor durchgeführte Fahrzeugträgheitsmomentenergiewiedergewinnungsvorgang und der durch die Batterie durchgeführte Fahrzeugträgheitsmomentenergiewiedergewinnungsvorgang getrennt oder unabhängig voneinander gesteuert. Der Gesamt-Wiedergewinnungswirkungsgrad des Systems kann in Abhängigkeit von den Fahrzeugantriebsbedingungen verschlechtert werden.
Die Druckschrift DE 197 41 312 A1 offenbart ein Verfahren zur Verwendung kinetische Energie während einer Fahrzeugabbremsung zur Erzeugung von Kälte und Wärme. Genauer wird dabei während des Abbremsens kinetische Energie eines Generators in elektrische Energie umgewandelt, wodurch eine Kälteerzeugungsmaschine oder der Gleichen angetrieben wird. Weiterhin kann die erzeugte Kälte auch in einer entsprechenden Vorrichtung gespeichert werden.
Die DE 694 13 481 T2 offenbart ein regeneratives Bremsgerät, wie es im Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 2 angegeben ist. Genauer ist ein Elektrofahrzeug mit einer Klimaanlage beschrieben, wobei während eines Bremsbetriebs von einem Generator erzeugte elektrische Energie mittels eines Klimaanlagenkompressors in einer Kühlvorrichtung als eine Kühlenergie gespeichert wird. Dabei ist eine elektrische Energieverteilungsvorrichtung vorgesehen, die die Energiezufuhr zu einer Speicherbatterie und zu einer Antriebsschaltung eines Kompressors der Klimaanlage steuert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit eines regenerativen Bremssystems (Wiedergewinnungsbremssystems) eines Kraftfahrzeugs zu verbessern, das aktiv einen Kompressor und eine Batterie zur Wiedergewinnung der Fahrzeugträgheitsmomentenergie während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs verwendet.
Diese Aufgabe wird durch ein regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist, oder alternativ durch ein regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug gelöst, wie es in Patentanspruch 2 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung verdeutlicht. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Gesamtanordnung eines regenerativen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Darstellung einer modifizierten Kältekreislaufsausrüstung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 und 4 ein Flussdiagramm, das eine ausführliche Steuerungsverarbeitung darstellt, die durch eine Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird,
5 ein Flussdiagramm, das eine teilweise modifizierte Steuerungsverarbeitung darstellt, die durch die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird, und
6 ein Flussdiagramm, das eine weitere modifizierte Steuerungsverarbeitung darstellt, die durch die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In den gesamten Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein regeneratives Bremssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Anordnung eines regenerativen Bremssystems
Das regenerative Bremssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist einen Kraftfahrzeugenergiegenerator 1, eine Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2, eine Batterie 3, eine Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 und eine Batterieverwaltung 5 auf. Die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 steuert den Betrieb des Kraftfahrzeugenergiegenerators 1. Die Batterieverwaltung 5 berechnet den Wert des SOC (Ladezustands) auf der Grundlage einer Spannung und eines Stroms der Batterie 3. Die Batterieverwaltung 5 überträgt den berechneten SOC-Wert zu der Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4.
Der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 weist einen elektrischen Leistungsgenerator 10 wie einen Generator-Motor (Wechselstromgenerator, Alternator) zusätzlich zu einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs auf. Beispielsweise ist der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 eine Brennkraftmaschine, die mit einem elektrischen Leistungsgenerator ausgerüstet ist, oder eine Brennkraftmaschine und ein Generator-Motor, die kombiniert sind, (d. h. ein Hybridfahrzeug), oder ein Generator-Motor (d. h. ein durch Kraftstoffzellen gespeistes Fahrzeug oder ein Batteriefahrzeug).
Der Kompressor 21 der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 ist von einer mechanisch angetriebenen Bauart oder von einer durch einen Motor angetriebenen Bauart. Wenn der Kompressor 21 von einer mechanisch angetriebenen Bauart ist, weist der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 eine elektromagnetische Kupplung zum Verbinden und Trennen der Brennkraftmaschine (oder des Generator-Motors) von und mit dem Kompressor 21 auf. Wenn der Kompressor 21 von einer durch einen Motor angetriebenen Bauart ist, weist der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 einen eingebauten Kompressorantriebsmotor auf, der zum Antrieb des Kompressors 21 dient.
Der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1, der auf diese Weise mit den Kompressor 21 verbunden ist, überträgt das Drehmoment des Kraftfahrzeugenergiegenerators 1 auf den Kompressor 21. Der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1, der ebenfalls mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, überträgt oder empfängt das Drehmoment auf oder von den Rädern über einen (nicht gezeigten) Reduktionsgetriebemechanismus. Der elektrische Leistungsgenerator (oder Generator-Motor) 10 des Kraftfahrzeugenergiegenerators 1, der mit der Batterie 3 verbunden ist, liefert elektrische Leistung für eine Energieversorgung 3.
Wenn der Kompressor 21 von einer durch einen Motor angetriebene Bauart ist, führt der elektrische Leistungsgenerator (oder Generator-Motor) 10 des Kraftfahrzeugenergiegenerators 1 elektrische Leistung dem den Kompressor antreibenden Motor zu, der in dem Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 vorgesehen ist. Wenn der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 eine Brennkraftmaschine aufweist, ist es vorzuziehen, den durch den Motor angetriebenen Kompressor 21 derart zu verwenden, dass ein Luftkühlungsvorgang beibehalten werden kann, selbst wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist (beispielsweise in einem Leerlaufstoppzustand). In diesem Fall führt die Batterie 3 elektrische Leistung dem durch den Motor angetriebenen Kompressor 21 zu.
Die Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 weist den Kompressor 21, einen Kondensator 22, einen kombinierten Gas-Flüssigkeits-Trenner und Flüssigkeitsbehälter 23, ein Expansionsventil 24 und einen Verdampfer 25 auf, die über eine Kühlleitung in einem Kreis verbunden sind. Weiterhin weist die Klimaanlagenkältekreisumlaufausrüstung 2 eine Kühleinrichtung 26, ein elektromagnetisches Ventil 27 und eine Klappe 28 auf. Ein Niedrigdruckkühlmitteleinlass der Kühleinrichtung 26 ist mit einem Auslass des Expansionsventils 24 verbunden. Ein Niedrigdruckkühlmittelauslass der Kühleinrichtung 26 ist über das elektromagnetische Ventil 27 mit einem Ansauganschluss des Kompressors 21 verbunden. Wie nachstehend beschrieben ist, kann die Klappe 28 entfallen. Die Kühleinrichtung 26 führt einen normalen Betrieb durch mit der Ausnahme der Funktion des Speicherns und Freisetzens der Kühlenergie (d. h. der durch das Kühlmittel transportierten Kälte).
Die Kühleinrichtung 26 ist mit einer großen Menge von Kühlmaterial gefüllt, das eine große spezifische Wärme aufweist. Das Kühlmaterial tauscht indirekt die Wärme mit den in der Niedrigdruckkühlmittelleitung fließenden Niedrigdruckkühlmittel aus. Weiterhin tauscht das Kühlmaterial indirekt die Wärme mit der in einem Luftkanal 29 strömenden Luft aus. Die dem Verdampfer 25 zuzuführende Luft strömt teilweise in den Luftkanal 29. Die in den Luftkanal 29 eingeführte Luftströmung passiert die Kühleinrichtung 26 und fließt dann als gekühlte Lüftströmung in eine Passagierkabine des Fahrzeugs beispielsweise aus dem Armaturenbrett oder seitlichen Säulen. Die Klappe 28, die schwenkbar an einer Innenseite des Luftkanals 29 gestützt ist, stellt die in den Luftkanal 29 einströmende Luftströmungsmenge ein. Das elektromagnetische Ventil 27 stellt eine Strömungsmenge des in den Kühlmittel 26 einströmenden Niedrigdruckkühlmittels ein.
Die Kühleinrichtung 26 und der Verdampfer 25 sind parallel zueinander angeordnet. Die parallele Anordnung der Kühleinrichtung 26 und des Verdampfers 25 ist vorteilhaft dahingehend, dass in dem Fall, dass die Kühleinrichtung 26 noch nicht ausreichend gekühlt ist, die Luftströmung hauptsächlich in den Verdampfer eingeführt werden kann, um die Luft prompt herabzukühlen, wodurch das Startverhalten der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 verbessert wird. Falls der Verdampfer 25 selbst mit dem Kühlmaterial, das eine große spezifische Wärme aufweist, in der Kühleinrichtung 26 integriert ist, benötigt es eine lange Zeit, um das Kühlmaterial in einer Startstufe der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 herabzukühlen. Die Temperatur der ausgeblasenen gekühlten Luft des Verdampfers 25 wird unzureichend sein.
Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 empfängt ein aus der Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 zugeführten Steuerungsbefehl als auch aus (nicht gezeigten) Sensoren erhaltene Sensorsignale, die einen Hochdruckkühlmitteldruck Ph, eine Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 und andere darstellen, und steuert insgesamt das Expansionsventil 24, das elektromagnetische Ventil 27 und die Kuppe 28 auf der Grundlage des empfangenen Befehls und der Sensorsignale.
Es ist ebenfalls vorzuziehen, eine Wärmeleitung vorzusehen, um eine Kühlmitteltemperatur des Kompressors 21, d. h. die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 zu einer Membran des Expansionsventils 24 zu übertragen. Die Membran stellt einen Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 ein.
Wenn die Raumtemperatur in der Passagierkabine ansteigt, steigt die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 dementsprechend an. Das Expansionsventil 24 erhöht seinen Öffnungsgrad. Das in den Verdampfer 25 hineinströmende Kühlmittel steigt an. Die Raumtemperatur verringert sich. Die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 verringert sich. Das Expansionsventil 24 verringert seinen Öffnungsgrad. Das in den Verdampfer 25 hineinströmende Kühlmittel verringert sich. Die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 steigt an.
Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 steuert den Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 mit Bezug auf eine Sollraumtemperatur oder dergleichen. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 steigt an, wenn sich die Sollraumtemperatur verringert. Das in den Verdampfer 25 strömende Kühlmittel steigt an. Anders ausgedrückt steigt die Verdampfungsmenge (d. h. die Kühlkapazität) des Verdampfers 25 an. Die Temperaturverringerung der durch den Verdampfer 25 gelangenden Luftströmung wird groß. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 verringert sich, wenn die Sollraumtemperatur erhöht wird. Das in den Verdampfer 25 hinströmende Kühlmittel verringert sich. Somit verringert sich die Verdampfungsmenge (d. h. Kühlungskapazität) des Verdampfers 25. Die Temperaturverringerung der durch den Verdampfer 25 gelangenden Luftströmung wird klein.
Die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 steuert den Betrieb des Kraftfahrzeugenergiegenerators 1 auf der Grundlage der aus der Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 als auch aus der Batterieverwaltung 5 empfangenen Informationen und ebenfalls auf der Grundlage der Signale, die aus den in dem Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 untergebrachten Sensoren erhalten werden.
Antriebsleistungssteuerung des Kompressors
Die Antriebsleistung des Kompressors 21 wird in der nachstehend beschriebenen Weise gesteuert.
Wenn der Kompressor 21 von einer mechanisch angetriebenen Bauart ist, wird die elektromagnetische Kupplung zyklisch oder unterbrechend mit einem vorbestimmten Verhältnis verbunden oder getrennt. In diesem Fall kann die Antriebsleistung des Kompressors 21 durch Erhöhung des Verhältnisses von Verbindungszeit (bzw. Verbindungsdauer) in Bezug auf die Trennzeit (bzw. Trenndauer) der elektromagnetischen Kupplung erhöht werden.
Wenn der Kompressor 21 von einer durch einen Motor angetriebenen Bauart ist, kann die Antriebsleistung des Kompressors 21 durch Erhöhung der Drehzahl erhöht werden. Weiterhin kann in dem Fall, dass der Kompressor 21 ein Kompressor mit variabler Kapazität ist, die Antriebsleistung des Kompressors 21 durch Erhöhung der Kapazität erhöht werden.
Wenn der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 einstellbar ist, kann die Ausgangskühlmitteltemperatur des Verdampfers 25 innerhalb eines adäquaten Bereichs in der nachstehend beschriebenen Weise unterdrückt werden.
Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 wird nämlich erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur an dem Auslass des Verdampfers 25 übermäßig hoch ist. Der Druck oder die Temperatur des Kühlmittels steigt an, bevor das Kühlmittel in den Kompressor 21 eingeführt wird. Die Kühlmittelumlaufsmenge steigt an. Die Antriebsleistung des Kompressors 21 erhöht sich. Weiterhin ist es möglich, die Antriebsleistung des Kompressors 21 durch Erhöhung der Geschwindigkeit der durch den Verdampfer 25 gelangenden Luftströmung zu erhöhen.
Insbesondere verringert sich der Auslasskühlmitteldruck des Verdampfers 25, wenn die Drehzahl des Kompressors 21 ansteigt oder wenn die Kapazität eines Kompressors 21 mit variabler Kapazität ansteigt. Dementsprechend verringert sich die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann die Auslasskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 zur Rückkopplungsregelung des Öffnungsgrads des Expansionsventils 24 verwendet werden. In diesem Fall bewirkt eine Verringerung der Auslasskühlmitteltemperatur Teo eine Verringerung des Öffnungsgrads des Expansionsventils 24. Dies bewirkt eine Verringerung der Kühlmittelumlaufsmenge. Die Arbeitsmenge des Kompressors 21 verringert sich unerwünscht.
Dementsprechend ist in dem Fall, dass die Drehzahl des Kompressors 21 erhöht wird oder die Kapazität des Kompressors 21 mit variabler Kapazität erhöht wird, um zu ermöglichen, dass der Kompressor 21 einen regenerativen Betrieb zum Sammeln der Fahrzeugträgheitsmomentenergie durchführt, es wünschenswert, das Expansionsventil 24 innerhalb eines zulässigen Bereichs zwangsweise zu öffnen, solange nicht die Ausgangskühlmitteltemperatur Teo unter einen erforderlichen Wärmepegel absinkt. Beispielsweise ist es möglich, die Sollraumtemperatur zu verringern. Die Kühlmittelumlaufsmenge (genauer eine Kühlmittelumlaufsmasse pro Zeiteinheit) erhöht sich. Dies verhindert effektiv eine unerwünschte Verringerung in dem Ansaugdruck des Kompressors 21.
Kühlenergiespeicherbetrieb der Kühleinrichtung
Die Kühleinrichtung 26 führt einen Kühlenergiespeichervorgang in der nachstehend beschriebenen Weise aus.
Wenn das elektromagnetische Ventil 27 während des Betriebs des Kompressors 21 geöffnet wird, gelangt ein Teil des aus dem Expansionsventil 24 hinausgehenden Niedrigdruckkühlmittelgases in die Kühleinrichtung 26. Das Niedrigdruckkühlmittelgas kühlt das Kühlmaterial in der Kühleinrichtung 26 herunter. Das durch die Kühleinrichtung 26 gelangende Niedrigdruckkühlmittelgas wird in den Kompressor 21 über das elektromagnetische Ventil 27 eingesaugt. In der Kühleinrichtung 26 verringert sich die Temperatur des Kühlmaterials allmählich.
Die aufgeteilte Strömung des Niedrigdruckkühlmittelgases in die Kühleinrichtung 26 bewirkt einen Anstieg der Ausgangskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 aufgrund einer Verringerung des Niedrigdruckkühlmittelgases, das in den Verdampfer 25 strömt. Folglich steigt in dem Fall, dass der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 auf der Grundlage der Ausgangskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 geregelt wird, der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 in Reaktion auf den Anstieg der Ausgangskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 an. Die Kühlmittelumlaufsmenge steigt an. Der Ansauggasdruck des Kompressors 21 steigt an. Die für eine vollständige Rotation (d. h. 360°C) des Kompressors 21 erforderliche Arbeit steigt an. Die Antriebsleistung des Kompressors 21 steigt an. Dementsprechend ist es möglich, die Antriebsleistung des Kompressors 21 durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils 27 zu erhöhen.
Wenn die Klappe 28 während des vorstehend beschriebenen Kühlenergiespeichervorgangs der Kühleinrichtung 26 geschlossen wird, wird die Kälte, die durch das in die Kühleinrichtung 26 fließende Niedrigdruckkühlmittelgas transportiert wird, hauptsächlich verfügbar, um die Temperatur des Kühlmaterials in der Kühleinrichtung 26 zu verringern. Der in die Passagierkabine geblasene Luftstrom wird durch die Kühleinrichtung 26 nicht übermäßig herabgekühlt.
Jedoch ist es zur weiteren Erhöhung der Antriebsleistung (Verbrauchsleistung) des Kompressors 21 natürlich möglich, die Klappe 28 während des Kühlenergiespeichervorgangs zu öffnen. In diesem Fall wird die Temperaturverringerung der Kühleinrichtung 26 aufgrund der Wärmefreisetzung der Kühleinrichtung 26 verzögert, da die Kühleinrichtung 26 die Wärme während des Kühlenergiespeichervorgangs freigibt. Die Temperatur des aus der Kühleinrichtung 26 austretenden Niedrigdruckkühlmittelgases steigt an.
Beispielsweise ist es möglich, den Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 auf der Grundlage der Temperatur eines gemischten Gases zu steuern, das aus dem Verdampfer 25 austretenden Niedrigdruckkühlmittelgas und dem aus der Kühleinrichtung 26 austretenden Niedrigdruckkühlmittelgas besteht. In diesem Fall steigt der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 um ein Ausmaß an, das äquivalent zu der höheren Temperatur des aus der Kühleinrichtung 26 austretenden Niedrigdruckkühlmittelgases ist. Die Kühlmittelumlaufsmenge steigt an. Somit wird es möglich, die Kompressionsarbeitsmenge (Antriebsleistung = regenerative Leistung) des Kompressors 21 zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Klappe 28 in diesem Fall wegzulassen. Jedoch ermöglicht die Bereitstellung der Klappe 28 eine Führung des gesamten Luftstroms in den Verdampfer 25. Beispielsweise sei die Kühleinrichtung 26 in dem Startvorgang der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 noch nicht ausreichend herabgekühlt. In einem derartigen Fall ermöglicht ein Schließen der Klappe 28 die Führung des gesamten Luftstroms in einen Luftkanal des Verdampfers 25. Somit kann die Temperatur des in die Passagierkabine geblasenen Luftstroms ausreichend verringert werden. Falls die Klappe 28 nicht vorgesehen ist, wird der durch die Kühleinrichtung 26 gelangende Luftstrom nicht während des Startvorgangs der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 herabgekühlt. Die Temperaturverringerung des ausgeblasenen Luftstroms wird verzögert. Es muss nicht extra gesagt werden, dass ein Weglassen der Klappe 28 den Aufbau vereinfacht.
Kühlenergiefreisetzungsvorgang der Kühleinrichtung
Die Kühleinrichtung 26 führt einen Kühlenergiefreisetzungsvorgang in der nachstehend beschriebenen Weise aus.
Wenn das elektromagnetische Ventil 27 während des Betriebs des Kompressors 21 geschlossen wird, strömt kein Niedrigdruckkühlmittelgas in die Kühleinrichtung 26, weshalb dementsprechend der Kühlenergiespeichervorgang der Kühleinrichtung 26 im Wesentlichen gestoppt wird. Wenn die Klappe 28 in diesem Zustand geöffnet wird, gibt das Kühlmaterial die gespeicherte Kühlenergie in den Luftstrom frei. Die Temperatur der Kühleinrichtung 26 steigt dementsprechend an. Somit kann die Kühleinrichtung 26 den eingeführten Luftstrom herabkühlen, während der Verdampfer 25 den eingeführten Luftstrom herabkühlt. Weiterhin ist es möglich, wenn der Betrieb des Kompressors 21 gestoppt ist (beispielsweise in dem Maschinenleerlaufstop) möglich, den Luftstrom dadurch herabzukühlen, dass sich lediglich auf den Kühlenergiefreisetzungsvorgang der Kühleinrichtung 26 verlassen wird. Somit ist es nicht notwendig, einen durch einen Motor angetriebenen Kompressor zu verwenden. Diese Geräteanordnung kann vereinfacht werden.
In dem Fall, dass die Klappe 28 entfällt, ist es möglich, den Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 auf der Grundlage der in den Kompressor 21 eingesaugten Kühlmittels unter der Bedingung zu regeln, dass der regenerative Bremsvorgang gestoppt wird und das elektromagnetische Ventil 27 geschlossen wird. In diesem Fall verringert sich der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24. Die Kompressionsarbeit, das heißt die Antriebsleistung des Kompressors 21 verringert sich.
Die Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 nimmt einen normalen Betrieb wieder auf. Bei Schließen des elektromagnetischen Ventils 27 beginnt die Temperatur der Kühleinrichtung 26 zu steigen, da die in der Kühleinrichtung 26 gespeicherte Kühlenergie in den Luftstrom freigegeben wird. Die Temperatur der Kühleinrichtung 26 wird schließlich an die Temperatur des in die Kühleinrichtung 26 fließenden Luftstroms angeglichen.
Regenerativer Betrieb des Kompressors beim Bremsen
Die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 (Regenerationssteuerungseinrichtung) und die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 können den Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 unter Verwendung einer der vorstehend beschriebenen verschiedenen Verfahren erhöhen, vorzugsweise durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils 27. Eine Erhöhung des Öffnungsgrads des Expansionsventils 24 ermöglicht einen Einstieg der Antriebsleistung des Kompressors 21 während des Brems- oder Verlangsamungsvorgangs des Fahrzeugs. In diesem Fall speichert die Kühleinrichtung 26 die Kühlenergie. Wenn der Kompressor 21 von einer mechanischen Bauart ist, wird die elektromagnetische Kupplung kontinuierlich mit dem Kompressor 21 während des Brems- oder Verlangsamungsvorgangs des Fahrzeugs verbunden. Wenn der Kompressor 21 eine Bauart mit variabler Kapazität ist, erhöht dieser vorzugsweise dessen Kapazität. Wenn der Kompressor 21 von einer elektrisch angetriebenen Bauart ist, ist es weiterhin vorzuziehen, zur Erhöhung der Antriebsleistung dessen Drehzahl anzuheben.
Wenn das elektromagnetische Ventil 27 nach Vollendung des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs geschlossen wird, verringern sich sowohl die Temperatur als auch der Druck des Niedrigdruckkühlmittelgases auf der Ansaugseite des Kompressors 21. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 27 verringert sich dementsprechend. Die Antriebsleistung des Kompressors 21 kehrt zu einem ursprünglichen Pegel zurück. Die Kühleinrichtung 26 gibt dann allmählich die darin gespeicherte Kühlenergie frei. Die Wärmelast des Verdampfers 25 verringert sich. Außerdem verringert sich die Antriebsleistung des Kompressors 21.
Wirkung der Kühleinrichtung in dem regenerativen Betrieb des Kompressors
Die Kühleinrichtung 26 bringt die folgenden Wirkungen, wenn die Antriebsleistung des Kompressors 21 während des Brems- oder Verlangsamungsvorgangs des Fahrzeugs erhöht wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird, falls die Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 keine Kühleinrichtung 26 aufweist, die Kühlleistung des Verdampfers 25 entsprechend einer erhöhten Antriebsleistung angehoben, wenn die Antriebsleistung des Kompressors 21 während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhöht wird. Dementsprechend wird ein zu stark gekühlter Luftstrom in die Passagierkabine strömen. Dies kann für die Passagiere unangenehm sein.
Demgegenüber ermöglicht die Bereitstellung der Kühleinrichtung 26 (und des elektromagnetischen Ventils 27), dass die Kohleinrichtung 26 den Kühlenergiespeichervorgang durchführt, wenn das elektromagnetische Ventil 27 während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs geöffnet wird. Die Kühleinrichtung 26 speichert die Kühlenergie, die in Reaktion auf die erhöhte Antriebsleistung des Kompressors 21 verursacht wird. Dies verhindert, dass die Temperatur des in die Passagierkabine strömenden Luftstroms übermäßig absinkt. Somit werden keine Unannehmlichkeiten für die Passagiere bewirkt.
Die in der Kühleinrichtung 26 gespeicherte Kühlenergie wird dann allmählich in die Passagierkabine freigegeben. Die Wärmelast des Verdampfers 25 verringert sich. Die Ausgangskühlmitteltemperatur Teo des Verdampfers 25 verringert sich. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 24 verringert sich. Die Kompressionsarbeit, d. h. die Antriebsleistung des Kompressors 21 verringert sich. Der Verbrauch der Energie des Systems kann dementsprechend verringert werden. Folglich wird es bei der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 einschließlich der Kühleinrichtung 26 möglich, Unannehmlichkeiten für die Passagiere zu verringern. Der Systemwirkungsgrad kann verbessert werden, indem die Antriebsleistung des Kompressors 21 während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhöht wird. Weiterhin kann, selbst wenn der Kompressor 21 eine mechanisch angetriebene Bauart oder eine Bauart ohne variable Kapazität ist, die Antriebsleistung 21 leicht durch Einstellung des Öffnungsgrads des elektromagnetischen Ventils 27 eingestellt werden.
Weiterhin ermöglicht die Hinzufügung der Klappe 28, den Kühlvorgang (oder Wärmevorgang in dem Fall eines Wärmezyklus) fortzusetzen, selbst nachdem der Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgang abgeschlossen ist und die Brennkraftmaschine gestoppt ist. Es gibt keine Notwendigkeit zum Verbrauch der elektrische Leistung der Batterie zum Antrieb des durch den Motor angetriebenen Kompressors. Somit ist es möglich, den Motor wegzulassen und eine Verkleinerung der Batterie zu verwirklichen.
Mögliche Modifikation
Es ist möglich, das elektromagnetische Ventil 27 zwischen dem Verdampfer 25 und dem Expansionsventil 24 vorzusehen. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 die Brennkraftmaschine, die elektromagnetische Kupplung zum Antrieb des Kompressors 21 und den elektrischen Leistungsgenerator (Wechselstromgenerator, Alternator) 10 zum Laden der Batterie 3 auf. Jedoch ist es möglich, ein Hybridfahrzeug oder ein durch eine Brennstoffzelle gespeistes Fahrzeug für den Kraftfahrzeugenergiegenerator 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich, einen durch einen besonderen Motor angetriebenen elektrischen Kompressor als den Kompressor 21 gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden.
2 zeigt eine modifizierte Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2' gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die modifizierte Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2' unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 dahingehend, dass das elektromagnetische Ventil 27 weggelassen ist, und dass stattdessen ein anderes Expansionsventil 27' vorgesehen ist. Ein Einlass des Expansionsventils 27' ist mit dem Einlass des Expansionsventil 24 verbunden. Ein Auslass des Expansionsventils 27' ist mit dem Einlass der Kühleinrichtung 26 verbunden. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 27' ist auf der Grundlage eines Steuerungssignals steuerbar, das aus der Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 zugeführt wird.
Das regenerative Bremssystem einschließlich der in 2 dargestellten modifizierten Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2' arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Wenn das Expansionsventil 27' um einen vorbestimmten Winkel geöffnet wird, strömt das Kühlmittel entsprechend dem erhöhten Öffnungsgrad in die Kühleinrichtung 26. Die Kühleinrichtung 26 startet den Kühlvorgang zum Herabkühlen des Luftstroms. Das aus der Kühleinrichtung 26 austretende Niedrigdruckkühlmittelgas vermischt sich mit dem aus dem Verdampfer 25 austretenden Niedrigdruckkühlmittelgas. Die Temperaturunterdruck des Niedrigdruckkühlmittelgases steigen an der Auslassseite des Verdampfers 25 (d. h. an der Einlassseite des Kompressors 21) an. Die Arbeit pro einer Rotation des Kompressors 21 steigt an, und die Antriebsleistung des Kompressors 21 steigt an.
Wenn das Expansionsventil 27' nach Vollendung des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs geschlossen wird, verringern sich die Temperaturunterdruck des Niedrigdruckkühlmittelgases an der Auslassseite des Verdampfers 25 (d. h. an der Einlassseite des Kompressors 21). Dementsprechend verringert sich der Öffnungsgrad des Expansionsventils 27'. Die Antriebsleistung des Kompressors 21 kehrt auf den ursprünglichen Pegel zurück. Darauffolgend wird die in der Kühleinrichtung 26 gespeicherte Kühlenergie allmählich freigegeben. Die Wärmelast des Verdampfers 25 verringert sich, und die Antriebsleistung des Kompressors 21 verringert sich. Es ist möglich, die Klappe 28 in dem Luftkanal der Kühleinrichtung 26 vorzusehen, wie gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Das Ersetzen des elektromagnetischen Ventils 27 mit dem Expansionsventil 27' ist dahingehend vorteilhaft, dass die Anordnung vereinfacht werden kann, weil das Expansionsventil 27' im Vergleich zu dem elektromagnetischen Ventil 27 kompakt und klein ist.
Betrieb der Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung
3 bis 6 zeigen Flussdiagramme, die durch die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 durchgeführte Steuerungsroutinen beschreiben. Die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 startet die in 3 bis 6 gezeigten Steuerungsroutinen, wenn das Betätigungsausmaß eines Bremspedals während eines Fahrzeugfahrzustands einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Zunächst berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 in Schritt S100 eine Fahrzeugverlangsamungsrate (–dV/dt) auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Bremspedalbetätigungsausmaßes. Dann berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 eine zur Erzielung der vorbestimmten Fahrzeugverlangsamungsrate (–dV/dt) erforderliche Wiedergewinnungsleistung Px unter Bezugnahme auf vorab gespeicherte Fahrzeugparameter und gegenwärtige Fahrzeugfahrzustände. Die Wiedergewinnungsleistung Px ist eine Verringerungsrate der Fahrzeugträgheitsmomentenergie (d. h. Änderungsgröße der Fahrzeugträgheitsmomentenergie pro Zeiteinheit), die durch den Kompressor 21 und den (nicht gezeigten) Generator erreicht wird.
Danach berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 in Schritt S102 eine maximale Antriebsleistung (Verbrauchsleistung) Pcmax, die gegenwärtig durch den Kompressor 21 erreichbar ist, auf der Grundlage verschiedener Parameter (beispielsweise Temperatur, Druck, Kühlmittelumlaufsmenge und Temperatur der Kühleinrichtung 26) der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2, die aus der Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 gesendet werden, unter Bezugnahme auf ein Kennfeld oder dergleichen. Weiterhin berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 eine gegenwärtige Antriebsleistung (Verbrauchsleistung) Pcpresent des Kompressors 21.
Danach berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 in Schritt S104 eine maximale elektrische Erzeugungsleistung Pgmax (oder einen maximalen Wert der Generatorantriebsleistung), die eine erzeugbare elektrische Leistung des elektrischen Leistungsgenerators 10 in einem zum Laden der Batterie geeigneten Bereich darstellt (beispielsweise, wenn der SOC-Wert der Batterie 3 aus der Batterieverwaltung 5 niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist und der Ladestrom der Batterie 3 niedriger als ein vorbestimmter Wert ist), unter der Bedingung, dass das Feldstromtastverhältnis 100% beträgt. Weiterhin berechnet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 eine gegenwärtig erzeugte elektrische Leistung Pgpresent (bzw. einen gegenwärtigen Wert der Generatorantriebsleistung). Dementsprechend ist, wenn die Batterie 3 gegenwärtig einen vorbestimmten maximalen Ladezustand (SOC) erreicht hat, die maximale elektrische Erzeugungsleistung Pgmax die gesamte Verbrauchsleistung der in den Fahrzeug eingebauten elektrischen Vorrichtungen mit Ausnahme der Batterie 3.
Danach führt die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 in Schritt S106 eine Beurteilung durch, ob die gegenwärtig wiedergewinnbare Leistung Px des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der maximalen Kompressorantriebsleistung Pcmax und der maximalen elektrischen Erzeugungsleistung Pgmax (bzw. des maximalen Werts der Generatorantriebsleistung) ist oder nicht. In dem Sinne, dass die erzeugte Leistung einer verbrauchbaren Leistung gleicht, stellt Pcmax eine gegenwärtig maximale verbrauchbare Leistung des Kompressors 21 dar und stellt Pgmax eine gegenwärtig maximal verbrauchbare Leistung des elektrischen Leistungsgenerators 10 dar.
Wenn die gegenwärtig wiedergewinnbare Leistung Px nicht größer als die Summe der maximalen Kompressorantriebsleistung Pcmax und der maximalen elektrischen Erzeugungsleistung Pgmax ist (d. h. NEIN in Schritt S106), springt der Steuerungsfluss zu Schritt S112.
Wenn die gegenwärtig wiedergewinnbare Leistung Px des fahrenden Fahrzeugs größer als die Summe der maximalen Kompressorantriebsleistung Pcmax und der maximalen elektrischen Erzeugungsleistung Pgmax ist (d. h. JA in Schritt S106) schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S108 voran, bei dem die Kompressorantriebsleistung Pc auf Pcmax eingestellt wird und die elektrische Erzeugungsleistung Pg des Generators auf Pgmax eingestellt wird. Dann schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S110 voran.
In Schritt S110 sucht die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 einen optimalen Betriebspunkt zum Erreichen eines maximalen Gesamtwiedergewinnungswirkungsgrads η des Systems unter den gegebenen Bedingungen von Px = Pc + Pg, Pc < Pcmax und Pg < Pgmax unter Bezugnahme auf die vorab gespeicherten Kennfelder von Pc, Pg, Px und η. Die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 erhält die Pc- und Pg-Werte entsprechend dem optimalen Betriebspunkt. In diesem Fall wird der maximale Gesamtwiedergewinnungswirkungsgrad η des Systems durch Summieren einer effektiven Kältekreislaufsleistung (d. h. Kühlenergieerzeugungsmenge pro Zeiteinheit/Kältekreislaufswirkungsgrad) und einer Batterieendladeleistung erhalten, die nach Abschluss einer regenerativen Ladung (Wiedergewinnungsladung) und darauffolgendes Teilen des summierten Werts durch die wiedergewinnbare Leistung Px erhalten wird.
In Schritt S112 sendet die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 den Befehlswert (d. h. die erhaltene Kompressorantriebsleistung Pc) zu der Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20. Die Klimatisierungssteuerungseinrichtung 20 steuert (d. h. öffnet) das elektromagnetische Ventil 27 oder das Expansionsventil 27', um zu bewirken, dass der Kompressor 21 die Antriebsleistung Pc erzeugt. Wenn der Kompressor 21 von einer Bauart mit variabler Kapazität ist, ist es möglich, die Kapazität des Kompressors 21 zur Erzeugung der Antriebsleistung Pc zu steuern. Wenn der Kompressor 21 von einer durch einen Motor angetriebenen Bauart ist, ist es möglich, die Drehzahl des Kompressors 21 zur Erzeugung der Antriebsleistung Pc zu steuern. Weiterhin steuert die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 den Feldstrom eines eingebauten Generators (Wechselstromgenerators) zur Erzeugung der elektrischen Leistung Pg (d. h. des Befehlswerts).
Danach führt in Schritt S114 die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 eine Beurteilung dahingehend durch, ob der Brems- oder Verlangsamungsvorgang während eines Fahrzeugfahrzustands vollendet ist. Wenn der Brems- oder Verlangsamungsvorgang vollendet ist (d. h. JA in Schritt S114), schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S116 voran, indem die Betriebszustände (d. h. Pc und Pg) der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung 2 und des eingebauten Generators auf die vorhergehenden Pegel zurückgeführt werden, die vor Starten des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erzielt worden sind. Das elektromagnetische Ventil 27 und das Expansionsventil 27' werden geschlossen. Dann endet diese Routine. Wenn der Brems- oder Verlangsamungsvorgang noch nicht vollendet ist (d. h. NEIN in Schritt S114) kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt S100) zurück.
Wirkungen der Erfindung
Das vorstehend beschriebene regenerative Bremssystem (Wiedergewinnungsbremssystem) bringt die folgenden Wirkungen.
Während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs wird die Verringerungsrate der Fahrzeugträgheitsmomentenergie (d. h. eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeitsverringerungsrate) auf der Grundlage eines Bremsbetätigungsausmaßes und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Wenn die Verringerungsrate der Fahrzeugträgheitsmomentenergie (d. h. die wiederzugewinnende Bremsleistung) eine Summe der gegenwärtig erhaltbaren maximalen Antriebsleistung des Kompressors 21 und der gegenwärtig erhaltbaren maximalen erzeugten elektrischen Leistung des (nicht gezeigten) Generators überschreitet, werden die Kompressorantriebsleistung Pc und die elektrische Erzeugungsleistung Pg des Generators (d. h. die Batterieladungsleistung) beide auf ihre maximalen Werte eingestellt, sodass die Fahrzeugträgheitsmomentenergie in der am meisten effizienten Weise wiedergewonnen werden kann.
Aufgrund des Fortschritts des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs kann die Verringerungsrate der Fahrzeugträgheitsmomentenergie (d. h. die wiederzugewinnende Bremsleistung) kleiner als die Summe der gegenwärtig erreichbaren maximalen Antriebsleistung des Kompressors 21 und der gegenwärtig erreichbaren maximalen erzeugten elektrischen Leistung des elektrischen Leistungsgenerators 10 werden. In diesem Fall wird die regenerative Energie (Wiedergewinnungsenergie) adäquat den Kompressor 21 und dem elektrischen Leistungsgenerator 10 zugeordnet, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu optimieren. Somit wird es möglich, die maximale Energie in Form von Kühlenergie oder elektrischer Energie wiederzugewinnen. Als Folge kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verbessert werden (d. h. der Kraftstoffverbrauch wird minimiert). Weiterhin kann, selbst wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist, die Bequemlichkeit der Klimatisierung (Betrieb der Klimaanlage) beibehalten werden.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Modifikation der in dem Schritt S110 gemäß 4 durchgeführten Verarbeitung darstellt.
Zunächst führt in Schritt S210 die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 eine Beurteilung durch, ob die wiedergewinnbare Leistung Px des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der maximalen Kompressorantriebsleistung Pcmax und der gegenwärtig erzeugten elektrischen Leistung Pgpresent des Generators ist. Wenn Px > Pcmax + Pgpresent (d. h. JA in Schritt S210) gilt, schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S211 voran, in dem die Kompressorantriebsleistung Pc auf Pcmax eingestellt wird und die elektrisch erzeugte Leistung des Generators Pg auf Px – Pcmax + Pgpresent eingestellt wird.
Mit dieser Einstellung wird es ermöglicht, die Kühlenergie zu maximieren und ebenfalls die verbleibende überschüssige regenerative Leistung zur Erzeugung der erzeugten elektrischen Leistung zu verwenden, die größer als die erzeugte elektrische Leistung ist, die unmittelbar vor Start des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhaltbar war.
Wenn Px ≤ Pcmax + Pgpresent (d. h. NEIN in Schritt S210) gilt, schreitet das Steuerungsablauf zu Schritt S212 voran, in dem die Kompressorantriebsleistung Pc auf Px – Pgpresent eingestellt wird und die elektrische erzeugte Leistung Pg des Generators auf Pgpresent eingestellt wird. Mit dieser Einstellung wird es möglich, die unmittelbar vor dem Start des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhaltbare erzeugte elektrische Leistung beizubehalten und ebenfalls die verbleibende überschüssige regenerative Leistung zur Erzeugung der Kühlenergie zu verwenden.
6 zeigt ein Flussdiagramm einer anderen Modifikation der in Schritt S110 gemäß 4 durchgeführten Verarbeitung.
Zunächst führt die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung 4 in Schritt S310 eine Beurteilung durch, ob die wiedergewinnbare Leistung Px des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der maximalen elektrischen erzeugten Leistung Pgmax und der gegenwärtigen Kompressorantriebsleistung Pcpresent ist. Wenn Px > Pgmax + Pcpresent (d. h. JA in Schritt S310) gilt, schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S311 voran, in dem die elektrisch erzeugte Leistung Pg des Generators auf Pgmax eingestellt wird und die Kompressorantriebsleistung Pc auf Px – Pgmax + Pcpresent eingestellt wird.
Mit dieser Einstellung wird es möglich, die erzeugte elektrische Leistung zu maximieren und ebenfalls die verbleibende überschüssige regenerative Leistung zur Erzeugung der Kühlenergie zu verwenden, die größer als die unmittelbar vor dem Start des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhaltbare Kühlenergie ist.
Wenn Px ≤ Pgmax + Pcpresent gilt (d. h. NEIN in Schritt S310), schreitet der Steuerungsablauf zu Schritt S312 voran, in dem die elektrische erzeugte Leistung Pg des Generators auf Px – Pcpresent eingestellt wird und die Kompressorantriebsleistung Pc auf Pcpresent eingestellt wird. Mit dieser Einstellung wird es möglich, die unmittelbar vor dem Start des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhaltbare regenerative Leistung beizubehalten und ebenfalls die verbleibende überschüssige regenerative Leistung zur Erzeugung der elektrischen Leistung zu verwenden.
Eine Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) weist eine Kühleinrichtung (26) auf, die zwischen einem Auslass eines Expansionsventils (24) und einem Einlass eines Kompressors (21) parallel zu einem Verdampfer (25) angeordnet ist. Ein zwischen der Kühleinrichtung (26) und dem Kompressor (21) angeordnetes elektromagnetisches Ventil steuert eine Strömungsmenge eines Niedrigdruckkühlmittels, das in die Kühleinrichtung (26) strömt. Eine Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) erhöht die Antriebsleistung des Kompressors (21) und den Öffnungswinkel des elektromagnetischen Ventils (27) während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs zur Erhöhung der Menge des in die Kühleinrichtung (26) strömenden Niedrigdruckkühlmittels, wodurch verhindert wird, dass der Verdampfer (25) übermäßig die in einer Passagierkabine eingeführte Luft herabkühlt.

Claims

Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug mit: einem elektrischen Leistungsgenerator (10) zur Abgabe einer elektrischen Leistung als eine regenerative Leistung, die aus einer Fahrenergie eines Fahrzeugs während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs umgewandelt wird, einem Kompressor (21), der als Teil einer Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) dient und durch eine Brennkraftmaschine oder einen Klimaanlagenkompressorantriebsmotor angetrieben wird, einer Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) zur Steuerung des elektrischen Leistungsgenerators (10) und des Kompressors (21) zur Durchführung eines Wiedergewinnungsvorgangs während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs zur Wiedergewinnung einer Fahrenergie zum Antrieb des elektrischen Leistungsgenerators (10) oder des Kompressors (21), einer Batterie (3) zum Speichern der von dem elektrischen Leistungsgenerator (10) erzeugten elektrischen Energie, einer Kühleinrichtung (26), die in der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) vorgesehen ist, zum wahlweisen Speichern und Freisetzen einer Kühlenergie, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) bewirkt, dass die Kühleinrichtung (26) die Kühlenergie während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs speichert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (26) zwischen einem Auslass eines Expansionsventils (24) und einem Einlass des Kompressors (21) parallel zu einem Verdampfer (25) in der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) angeordnet ist, so dass die Kühleinrichtung (26) durch ein in die Kühleinrichtung (26) strömendes Niedrigdruckkühlmittel gekühlt wird, um die Kühlenergie zu speichern, und durch einen in einem Luftkanal der Kühleinrichtung (26) fließenden Luftstrom erwärmt wird, um die Kühlenergie freizusetzen, und dass ein elektromagnetisches Ventil (27) zwischen der Kühleinrichtung (26) und dem Kompressor (21) oder dem Expansionsventil (24) angeordnet ist und durch die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) zur Einstellung einer Menge des in die Kühleinrichtung (26) strömenden Kühlmittels gesteuert wird.
Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug mit: einem elektrischen Leistungsgenerator (10) zur Abgabe einer elektrischen Leistung als eine regenerative Leistung, die aus einer Fahrenergie eines Fahrzeugs während eines Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs umgewandelt wird, einem Kompressor (21), der als Teil einer Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) dient und durch eine Brennkraftmaschine oder einen Klimaanlagenkompressorantriebsmotor angetrieben wird, einer Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) zur Steuerung des elektrischen Leistungsgenerators (10) und des Kompressors (21) zur Durchführung eines Wiedergewinnungsvorgangs während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs zur Wiedergewinnung einer Fahrenergie zum Antrieb des elektrischen Leistungsgenerators (10) oder des Kompressors (21), einer Batterie (3) zum Speichern der von dem elektrischen Leistungsgenerator (10) erzeugten elektrischen Energie, einer Kühleinrichtung (26), die in der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) vorgesehen ist, zum wahlweisen Speichern und Freisetzen einer Kühlenergie, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) bewirkt, dass die Kühleinrichtung (26) die Kühlenergie während des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs speichert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (26) zwischen einem Auslass eines Expansionsventils (24) und einem Einlass des Kompressors (21) angeordnet ist und in der Klimatisierungs-Kältekreislaufsausrüstung (2) vorgesehen ist, so dass die Kühleinrichtung (26) durch ein in die Kühleinrichtung (26) strömendes Niedrigdruckkühlmittel gekühlt wird, um die Kühlenergie zu speichern, und durch einen in einem Luftkanal der Kühleinrichtung (26) fließenden Luftstrom erwärmt wird, um die Kühlenergie freizusetzen, und dass ein elektromagnetisches Ventil (27') zwischen einem Einlass des Expansionsventils (24) und einem Einlass der Kühleinrichtung (26) angeordnet ist und durch die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) zur Einstellung einer Menge des in die Kühleinrichtung (26) strömenden Kühlmittels gesteuert wird.
Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) den Öffnungsgrad des Expansionsventils erhöht, wenn der Kompressor (21) den Wiedergewinnungsvorgang ausführt.
Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) den elektrischen Leistungsgenerator (10) anweist, eine gegenwärtig maximal erzeugbare Leistung (Pgmax) zu erzeugen, und den Kompressor (21) anweist, eine gegenwärtig maximal verbrauchbare Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) zu verbrauchen, wenn eine wiedergewinnbare Leistung (Px) des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und der gegenwärtig maximal verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist, und die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) eine erzeugte Leistung des elektrischen Leistungsgenerators (10) und eine verbrauchte Leistung des Kompressors (21) bestimmt, um einen gesamten Wiedergewinnungswirkungsgrad η des regenerativen Bremssystems einschließlich des elektrischen Leistungsgenerators (10) und des Kompressors (21) zu maximieren, wenn die wiedergewinnbare Leistung (Px) kleiner als die Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und der gegenwärtig maximal verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist.
Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) den elektrischen Leistungsgenerator (10) anweist, eine gegenwärtig maximal erzeugbare Leistung (Pgmax) zu erzeugen, und den Kompressor (21) anweist, eine gegenwärtig maximal verbrauchbare Leistung (Pcmax) zu verbrauchen, wenn eine wiedergewinnbare Leistung (Px) des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und der gegenwärtig maximal verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist, und die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) entweder die erzeugte Leistung des elektrischen Leistungsgenerators (10) maximiert und den Kompressor (21) zum Verbrauch der verbleibenden regenerativen Leistung veranlasst, oder die verbrauchte Leistung des Kompressors (21) maximiert und den elektrischen Leistungsgenerator (10) zum Verbrauch der verbleibenden regenerativen Leistung zur Erzeugung von Leistung veranlasst, wenn die wiedergewinnbare Leistung (Px) kleiner als die Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und der gegenwärtig maximal verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist, und ebenfalls wenn die wiedergewinnbare Leistung (Px) größer als entweder die gegenwärtig maximal erzeugbare Leistung des elektrischen Leistungsgenerators (10) oder die maximal verbrauchbare Leistung des Kompressors (21) ist.
Regeneratives Bremsgerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) den elektrischen Leistungsgenerator (10) anweist, eine gegenwärtig maximal erzeugbare Leistung (Pgmax) zu erzeugen, und den Kompressor (21) anweist, eine gegenwärtig maximal verbrauchbare Leistung (Pcmax) zu verbrauchen, wenn eine wiedergewinnbare Leistung (Px) des fahrenden Fahrzeugs größer als eine Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und einer gegenwärtig maximalen verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist, und die Wiedergewinnungssteuerungseinrichtung (4) entweder die erzeugte Leistung des elektrischen Leistungsgenerators (10) auf einem Pegel beibehält, der vor Durchführung des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhalten wird, und den Kompressor (21) zum Verbrauchen der übrigen regenerativen Leistung veranlasst, oder die verbrauchte Leistung des Kompressors (21) auf einem Pegel beibehält, der vor Durchführung des Fahrzeugbrems- oder Verlangsamungsvorgangs erhalten wird, und den Leistungsgenerator (10) Verbrauchen der übrigen regenerativen Leistung zur Erzeugung von Leistung veranlasst, wenn die wiedergewinnbare Leistung (Px) kleiner als die Summe der gegenwärtig maximal erzeugbaren Leistung (Pgmax) des elektrischen Leistungsgenerators (10) und der gegenwärtig maximal verbrauchbaren Leistung (Pcmax) des Kompressors (21) ist, und ebenfalls wenn die wiedergewinnbare Leistung (Px) kleiner als die gegenwärtig maximal erzeugbare Leistung des elektrischen Leistungsgenerators (10) und kleiner als die gegenwärtig maximal verbrauchbare Leistung des Kompressors (21) ist.