DE10326169A1

DE10326169A1 - Hybridverdichtervorrichtung und Verfahen zum Steuern derselben

Info

Publication number: DE10326169A1
Application number: DE10326169A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Iwanami; Keiichi Uno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2003-12-24
Also published as: JP3775351B2; US6755033B2; US20030230093A1; JP2004017666A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridverdichtervorrichtung (100) für einen Kältekreislauf (200) eines Fahrzeugs, der in einem Fahrzeug (10) vorgesehen ist und der in Übereinstimmung mit den Antriebsbedingungen des Fahrzeugs stoppt. Die Vorrichtung (100) umfasst einen Elektromotor (120), einen Verdichter (130), der zumindest entweder durch den Antriebsmotor (10) oder den Elektromotor (120) angetrieben ist, um Kältemittel in dem Kältekreislauf (200) zu komprimieren, eine Steuereinheit (140) zum Steuern der Betätigung des Elektromotors (120) und des Verdichters (130) und zum Wählen einer Antriebsquelle zwischen dem Antriebsmotor (10) und dem Elektromotor (120), um den Verdichter (130) anzutreiben, und einen Schalter (251, 252, 253) zum manuellen Wählen einer normalen Betriebsart und einer wirtschaftlichen Betriebsart in dem Kältekreislauf (200). Der Elektromotor (120) treibt den Verdichter (130) an, wenn die wirtschaftliche Betriebsart gewählt ist, während der Antriebsmotor (10) stoppt, in normaler Betriebsart oder wirtschaftlicher Betriebsart betätigt ist. Eine Betriebslast bzw. Betätigungslast des Verdichters (130) kann deshalb in der wirtschaftlichen Betriebsart verringert werden und der Kraftstoffverbrauch kann reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridverdichtervorrichtung und ein Verfahren zum Steuern dieser Vorrichtung. Diese Hybridverdichtervorrichtung kommt in einer Klimaanlage zum Einsatz, die einen Verdichtungskältekreislauf aufweist, der in einem Fahrzeug mit Leerlaufstoppfunktion oder einem Hybridfahrzeug vorgesehen ist.
Um den Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs zu verringern, sind vor kurzem ein Kraftfahrzeug mit Leerlaufstoppfunktion und ein Hybridkraftfahrzeug vorgeschlagen worden. Diese Fahrzeuge sehen ein Stoppen ihrer (Antriebs-)Motoren in Übereinstimmung mit Antriebsbedingungen vor. In einem Fahrzeug mit Leerlaufstoppfunktion wird beispielsweise der Motor zwangsweise zum Stopp gebracht, wenn das Fahrzeug vorübergehend stoppt bzw. anhält, beispielsweise an Verkehrsampeln. In einem Hybridfahrzeug wird ein Motor zwangsweise gestoppt, wenn das Fahrzeug vorübergehend stoppt bzw. anhält, wenn das Fahrzeug startet, und wenn das Fahrzeug bei niedriger Geschwindigkeit gefahren wird. Ein Verdichter in einer Klimaanlage, die üblicherweise durch einen (Antriebs-)Motor angetrieben wird, wird für den Betrieb der Klimaanlage selbst dann benötigt, wenn der Motor stoppt.
In einem in der JP-A-2000-130323 erläuterten Hybridverdichter stellt eine elektromagnetische Kupplung zwischen einer Riemenscheibe eines Motors und dem Verdichter eine Verbindung her, und eine Drehwelle des Verdichters, die auf der gegenüberliegenden Seite der Riemenscheibe angeordnet ist, steht mit einem Elektromotor in Verbindung. Wenn der Antriebsmotor stoppt, unterbricht die Kupplung die Verbindung zwischen der Riemenscheibe und dem Verdichter, und der Elektromotor treibt den Verdichter derart an, dass die Klimaanlage betätigt ist bzw. bleibt. In dem vorstehend genannten Hybridverdichter muss der Elektromotor zum Antreiben des Verdichters ein großes Drehmoment erzeugen. Die Größe des Elektromotors ist jedoch aufgrund des vorhandenen Platzes und seiner Herstellungskosten beschränkt. Wenn die Klimaanlage unter hoher Kühllast betrieben werden muss, wie beispielsweise tagsüber im Hochsommer, wird der Verdichter durch den Antriebsmotor anstatt durch den Elektromotor angetrieben, weil der Elektromotor nicht genügend Drehmoment zum Antreiben des Verdichters erzeugt. Die Leerlaufstoppfunktion arbeitet deshalb nicht effizient im Hinblick auf eine Vermehrung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs.
Angesichts des vorstehend genannten Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Hybridverdichtervorrichtung für einen Kältekreislauflauf in einem Fahrzeug mit Antriebsmotor zu schaffen, der in Übereinstimmung mit Fahrbedingungen des Fahrzeugs zwangsweise gestoppt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern der in Rede stehenden Hybridverdichtervorrichtung ist in Anspruch 7 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Die erfindungsgemäße Hybridverdichtervorrichtung verbessert effizient den Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad im Fahrzeug.
Mehr im einzelnen umfasst die erfindungsgemäße Hybridverdichtervorrichtung einen Elektromotor, einen Verdichter, der zumindest durch einen Antriebsmotor (eines Fahrzeugs) und den Elektromotor angetrieben wird, um das Kältemittel in dem Kältekreislauf zu verdichten, eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Elektromotors und des Verdichters und zum Wählen einer Antriebsquelle, entweder den Antriebsmotor oder den Elektromotor zum Antreiben des Verdichters, und einen Schalter, der durch den Fahrgast einer Fahrgastzelle manuell derart betätigt wird, dass der Kältekreislauf in normaler Betriebsart oder wirtschaftlicher Betriebsart betrieben wird. Wenn in der Hybridverdichtervorrichtung die wirtschaftliche Betriebsart gewählt ist, während der Antriebsmotor stoppt, treibt der Elektromotor den Verdichter an. Der Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad bzw. die Kraftstoffverbrauchseffizienz bzw. der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs kann dadurch verbessert werden. Obwohl das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment begrenzt ist, kann eine Betätigungslast des Verdichters im Fall der wirtschaftlichen Betriebsart verringert werden, die durch den Fahrgast gewählt ist. In der wirtschaftlichen Betriebsart stoppt der Antriebsmotor und der Verdichter wird ausschließlich durch den Elektromotor so stark wie möglich betätigt, so dass der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verringert werden kann.
Bevorzugt weist die Steuereinheit eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln der tatsächlichen Temperatur in einer vorbestimmten Position der Fahrgastzelle auf, und eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Zieltemperatur auf Grundlage von zumindest der Solltemperatur, die durch den Fahrgast gewählt ist, oder der Umgebungsbedingung des Fahrzeugs. Während in der wirtschaftlichen Betriebsart der Antriebsmotor stoppt, treibt der Elektromotor den Verdichter selbst dann an, wenn die tatsächliche Temperatur höher als die Zieltemperatur ist. Insbesondere vermag die Steuereinheit in der wirtschaftlichen Betriebsart die Zieltemperatur auf eine modifizierte Zieltemperatur zu ändern, die um ein vorbestimmtes Ausmaß höher ist als die Zieltemperatur. Die Last des Verdichters kann dadurch wirksam verringert werden.
Ferner ist bevorzugt, dass die Steuereinheit eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer akzeptablen Temperatur aufweist, bei der es sich um eine obere Grenztemperatur handelt, wenn der Verdichter durch den Elektromotor in der wirtschaftlichen Betriebsart angetrieben wird. Wenn die tatsächliche Temperatur die akzeptable Temperatur in der wirtschaftlichen Betriebsart übersteigt, veranlasst die Steuereinheit den Antriebsmotor, zu starten, und den Elektromotor, zu stoppen, so dass der Verdichter (ausschließlich) durch den Antriebsmotor angetrieben wird. Ein Klimatisierungsempfinden, das einem Fahrgast vermittelt wird, kann dadurch verbessert werden, während andererseits der Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad verbessert ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Kältekreislauf mit Hybridverdichter in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Hybridverdichters in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Kurvendarstellung einer Beziehung zwischen einer Zieltemperatur (TEO) und einer Außenlufttemperatur (TAM) in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Hybridverdichters, wenn ein Antriebsmotor stoppt, in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 5 ein Zeitlaufdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Antriebsmotordrehzahl, einer tatsächlichen Temperatur (TE) eines Verdampfers und eines Elektromotorantriebszustands in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 6 eine Kurvendarstellung einer Beziehung zwischen einer Zieltemperatur (TEO) und einer Außenlufttemperatur (TAM) in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Hauptsteuervorgangs des Hybridverdichters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform,
Fig. 8 ein Zeitlaufdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Antriebsmotordrehzahl, einer tatsächlichen Temperatur (TE) des Verdampfers und eines Elektromotorantriebszustands in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform,
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Hauptsteuervorgangs eines Hybridverdichters in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 10 ein Zeitlaufdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Antriebsmotordrehzahl, einer tatsächlichen Temperatur (TE) des Verdampfers und eines Elektromotorantriebszustands in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform.
Nunmehr wird eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Eine Hybridverdichtervorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird typischerweise für einen Kältekreislauflauf 200 für eine Klimaanlage verwendet, die in einem Hybridfahrzeug vorgesehen ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Ein Antriebsmotor bzw. Fahrmotor 10 des Hybridfahrzeugs soll bestimmungsgemäß in Übereinstimmung mit Antriebsbedingungen des Fahrzeugs stoppen. Der Kältekreislauf 200 stellt einen an sich bekannten Verdichterkältekreislauf bereit, einschließlich einem Hybridverdichter 101. Die Hybridverdichtervorrichtung 100 umfasst den Hybridverdichter 101 und eine Steuereinheit 140. Der Hybridverdichter 101 besteht aus einem Verdichter 130 und einem Elektromotor 120.
In dem Kältekreislauf 200 strömt Kältemittel durch den Hybridverdichter 130, einen Verflüssiger 210, ein Expansionsventil 220 und einen Verdampfer 230, in dieser Abfolge. Diese Bestandteile des Kältekreislaufs 200 sind über einen Kältemitteldurchlass 240 verbunden, um einen geschlossenen Kältekreislauf zu bilden. Der Verdichter 130 verdichtet das Kältemittel auf hohe Temperatur und hohen Druck, und der Verflüssiger 210 verflüssigt bzw. kondensiert das verdichtete Kältemittel von dem Verdichter 130. Das Expansionsventil 220 expandiert das verflüssigte Kältemittel adiabatisch und dekomprimiert es. Der Verdampfer 230 verdampft das expandierte Kältemittel derart, dass Luft, die durch den Verdampfer 230 strömt, durch Verdampfungslatentwärme gekühlt wird. Ein Temperatursensor 231 ist stromabwärts von dem Verdampfer 230 in dem Luftströmungsdurchlass angeordnet und ermittelt die Temperatur der gekühlten Luft, die ausgehend von dem Verdampfer 230 strömt, d. h., die tatsächliche Temperatur TE der Luft in eine Auslassseite des Verdampfers 230.
Als nächstes wird der Hybridverdichter 101 unter Bezug auf Fig. 2 näher erläutert. Der Hybridverdichter 101 umfasst den Elektromotor 120 und den Verdichter 130, wie vorstehend angeführt. Der Elektromotor 120 weist einen Stator 125 und einen Rotor 126 auf, die in einem (Elektro-)Motorgehäuse 121 angeordnet sind. Der Motorgehäuse 121 weist eine (Elektro- )Motorriemenscheibe 110 auf, die auf dem Außenumfang des Motorgehäuses 121 angeordnet und mit dem Motorgehäuse 110 integriert ist. Die Motorriemenscheibe 110 ist durch ein Lager 111 drehbar getragen, das an einem Verdichtergehäuse 131 fest angebracht ist.
Der Stator 125 ist in einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses 121 angeordnet und weist eine Statorwicklung 125a auf. Der Stator 125 ist an dem Verdichtergehäuse 131 fest angebracht. Der Rotor 126 ist auf einer Innenumfangsseite des Stators 125 angeordnet und weist einen Permanentmagneten 126a auf. Der Rotor 126 ist an einer Drehwelle 122 fest angebracht. Die Drehwelle 122 des Elektromotors 120 steht mit einer Antriebswelle 132 des Verdichters 130 in Verbindung und sowohl die Drehwelle 122 wie die Antriebswelle 132 sind drehbar. Eine Stromversorgung 20, wie etwa eine Batterie, führt der Statorwicklung 125a durch ein Kabel 141 elektrischen Strom zu. Die Stromversorgung 200 wird durch einen (nicht gezeigten) Inverter gesteuert, der in der Steuereinheit 140 angeordnet ist. Der Strom wird deshalb der Statorwicklung 125a gesteuert derart zugeführt, dass eine Drehzahl des Elektromotors 120 steuerbar und variabel ist.
Eine Einwegkupplung 150 ist zwischen dem Vorderende der Drehwelle 122 und der Motorriemenscheibe 110 angeordnet. Wenn der Antriebsmotor 10 läuft, wird die Antriebskraft des Motors 10 auf die Motorriemenscheibe 110 durch eine Kurbelwellenriemenscheibe 30 und einen Riemen 40 übertragen, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Elektromotorriemenscheibe 110 dreht sich daraufhin und die Kupplung 150 wird in Eingriff mit der Drehwelle 122 gebracht, so dass die Antriebskraft des Antriebsmotors 10 auf die Drehwelle 122 übertragen wird. Wenn der Antriebsmotor 10 stoppt, ist der Elektromotor 120 aktiv und dreht sich in derselben Drehrichtung wie der Antriebsmotor 10, so dass die Kupplung 150 ausgerückt wird. Dadurch treibt der Elektromotor 120 den Verdichter 130 selbst dann an, wenn die Motorriemenscheibe 110 gemeinsam mit dem Motor 10 stoppt.
Der Verdichter 130 ist ein Taumelplattenverdichter mit variabler Verdrängung und die Steuereinheit 140 steuert die Verdrängung variabel durch eine Umdrehung bzw. eine Drehung einer Welle in dem Verdichter 130. Der Verdichter 130 umfasst eine Taumelplatte 135, die auf der Antriebswelle 132 durch die Lager 133, 134 drehbar getragen gebildet ist. Die Taumelplatte 135 ist in einem Taumelplattenraum 135b angeordnet und verbindet mehrere Kolben durch mehrere Schuhe 135a, die auf Umfangsenden bzw. Wandenden der Taumelplatten 135 gebildet sind.
Ein Steuerventil 138 ist auf einer axialen Endseite bzw. Stirnseite des Verdichters 130 in Gegenüberlage zum Elektromotor 120 angeordnet. Das Steuerventil 138 stellt einen Öffnungsgrad derart ein, dass ein Druck eines Austragraums 131b in den Taumelplattenraum 135b freigegeben wird und/oder ein Druck des Taumelplattenraums 135b in einen Ansaugraum 131a freigegeben wird. Der Druck in den Taumelplattenraum 135b wird dadurch geregelt. Ein Neigungswinkel bzw. Schrägstellungswinkel der Taumelplatte 135 kann außerdem geändert werden und ein Hub des Kolbens 137 kann ebenfalls geändert werden, so dass die Verdrängung des Verdichters 130 variabel ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden mehrere Signale, wie etwa ein Antriebsmotorstoppsignal, ein Temperaturwahlsignal, ein Umgebungsbedingungssignal, ein Tatsächliche-Temperatur-TE-Signal von dem Temperatursensor 231, ein Klimatisierungsanforderungssignal (d. h., eine A/C-Anforderung) und dergleichen, in die Steuereinheit 140 eingegeben. Das Antriebsmotorstoppsignal wird erzeugt, wenn der Antriebsmotor 10 in Übereinstimmung mit den Antriebsbedingungen bzw. Fahrbedingungen des Fahrzeugs stoppt. Wenn ein Fahrgast einen Schalter zum Wählen einer Wahltemperatur einer Fahrgastzelle manuell betätigt, wird das Wahltemperatursignal erzeugt. Das Umgebungsbedingungssignal betrifft eine Außenlufttemperatur TAM außerhalb des Fahrzeugs, einen Innenlufttemperatur innerhalb der Fahrgastzelle und eine Sonnenstrahlungsmenge, die in die Fahrgastzelle gelangt. Ein A/C-Anforderungssignal wird von einem Klimatisierungspult 250 (d. h., einem A/C-Pult) ausgegeben. In Übereinstimmung mit diesen Signalen gibt die Steuereinheit 140 ein Antriebsmotorstartanforderungssignal gegebenenfalls aus. Die Steuereinheit 140 steuert die Betätigung des Elektromotors 120, d. h., die Betätigung bzw. den Betrieb des Verdichters 130, und sie steuert die Verdrängung des Verdichters 130.
Das A/C-Pult 250 ist in der Fahrgastzelle in der Nähe des Fahrersitzes angeordnet. Das A/C-Pult 250 umfasst einen A/C- Schalter 251, einen Wirtschaftlichkeitsbetriebsartschalter 252 und einen A/C-Aus-Schalter 253. Ein Fahrgast wählt und betätigt diese Schalter manuell. Wenn der Fahrgast den A/C- Schalter 251 zur Betätigung des Kältekreislaufs 200 wählt, wird ein Signal zum Wählen einer normalen Betriebsart von dem A/C-Schalter 251 in die Steuereinheit 140 eingegeben. Wenn der Fahrgast den Wirtschaftlichkeitsbetriebsartschalter 252 wählt, wird ein Signal zum Wählen einer wirtschaftlichen Betriebsart von dem Wirtschaftlichkeitsbetriebsartschalter 252 in die Steuereinheit 140 eingegeben. Wenn der Fahrgast den A/C-Aus-Schalter 253 zum Stoppen des Kältekreislaufs 200 wählt, wird ein Stoppsignal von dem A/C-Aus-Schalter 253 in die Steuereinheit 140 eingegeben.
Die normale Betriebsart und die wirtschaftliche Betriebsart werden in unterschiedlichen Betriebs- bzw. Betätigungsbereichen des Verdichters 130 in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Temperatur TE der Luft gewählt, die ausgehend vom Verdampfer 230 strömt. In der normalen Betriebsart arbeitet der Verdichter 130, während die tatsächliche Temperatur TE bei 3 bis 4°C oder darüber gesteuert wird. In der wirtschaftlichen Betriebsart arbeitet der Verdichter 130, wenn die tatsächliche Temperatur TE bei 10 bis 11°C oder darüber gesteuert wird. Mit anderen Worten, arbeitet der Verdickter 130 in der normalen Betriebsart häufiger als in der wirtschaftlichen Betriebsart, so dass die Betätigungs- bzw. Betriebslast des Verdichters 130 in der normalen Betriebsart höher ist als in der wirtschaftlichen Betriebsart. Das Klimatisierungsvermögen des Kältekreislaufs 200 in der normalen Betriebsart ist deshalb höher als in der wirtschaftlichen Betriebsart. Die Betriebs- bzw. Betätigungslast des Verdichters 130 im wirtschaftlichen Betrieb ist hingegen gering, so dass die Antriebskraft zum Antreiben des Verdichters 130 verringert werden kann.
Die Steuereinheit 140 berechnet eine Zieltemperatur TEO von Luft von dem Verdampfer 230. Die Steuereinheit 140 steuert den Verdichter 130 derart, dass die tatsächliche Temperatur TE sich der Zieltemperatur TEO nähert. Die Zieltemperatur TEO wird dabei so gewählt, dass sie in Übereinstimmung mit der Außenlufttemperatur TAM geändert wird, wobei es sich hier um eine der Umgebungsbedingungen handelt, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Zieltemperatur TEO wird deshalb in Übereinstimmung mit der Außentemperatur ermittelt. Mit anderen Worten, kann eine Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur TE und der Zieltemperatur TEO als benötigte Kühlkapazität des Kältekreislaufs 200 definiert werden. Wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur TE und der Zieltemperatur TEO größer wird, wird auch die angeforderte Kühlkapazität des Kältekreislaufs 200 groß.
Die Hybridverdichtervorrichtung 100 arbeitet wie nachfolgend angeführt. Wenn das Fahrzeug fährt und der Antriebsmotor 10 läuft, wird die Antriebskraft des Antriebsmotors 10 auf die Motorriemenscheibe 110 durch die Kurbelwelle 30 und den Riemen 40 übertragen. Die Antriebskraft wird daraufhin auf die Drehwelle 122 und die Antriebswelle 132 durch die Einwegkupplung 150 derart übertragen, dass der Antriebsmotor 10 den Verdichter 130 antreibt. In diesem Fall steuert die Steuereinheit 140 die Verdrängung des Verdichters 130 durch Einstellen des Öffnungsgrads des Steuerventils 138 in Übereinstimmung mit der angeforderten benötigten Kühlkapazität des Kältekreislaufs 200. Wenn der Antriebsmotor 10 stoppt, während das Fahrzeug vorübergehend stoppt, startet oder mit geringer Geschwindigkeit fährt, arbeitet der Verdichter 130 in Übereinstimmung mit einem Eingabesignal, das der Fahrgastwahl entspricht, ausgehend vom A/C-Schalter 251 und dem Betätigungsschalter 252. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung der Hybridverdichtervorrichtung 100 in Übereinstimmung mit dem Eingabesignal von dem A/C- Schalter 251, dem Wirtschaftlichkeitsbetätigungsschalter 251 oder dem A/C-Aus-Schalter 253 durchgeführt wird. Dieser Steuervorgang ist nachfolgend erläutert.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird im Schritt S10 ermittelt, ob ein Antriebsmotorstoppsignal vorliegt. Wenn die Steuereinheit 140 im Schritt S10 das Antriebsmotorstoppsignal ermittelt, schreitet der Steuerfluss zum Schritt S20 weiter. Wenn die Steuereinheit 140 das Antriebsmotorstoppsignal nicht ermittelt, d. h., wenn der Antriebsmotor 10 läuft, kehrt der Steuerfluss zum Start zurück und der Antriebsmotor 10 treibt den Verdichter 130 an. Im Schritt S20 ermittelt die Steuereinheit 140, ob die Steuereinheit 140 das A/C-Anforderungssignal ermittelt. Wenn die Steuereinheit 140 das A/C-Anforderungssignal nicht ermittelt, beispielsweise, wenn ein Fahrgast den A/C-Aus-Schalter 253 wählt, wird die Verdrängung des Verdichters 130 im Schritt S30 minimal. Der Verdichter 130 muss nicht betrieben bzw. betätigt werden, so dass die Verdrängung des Verdichters allgemein im Schritt S30 null ist. Daraufhin kehrt der Steuerfluss zum Start zurück.
Wenn die Steuereinheit 140 das A/C-Anforderungssignal im Schritt S20 ermittelt, ermittelt die Steuereinheit 140 im Schritt S40, ob das Normalbetriebsartsignal oder das Wirtschaftlichkeitsbetriebsartsignal eingegeben wird. Wenn die Steuereinheit 140 das Wirtschaftlichkeitsbetriebsartsignal ermittelt, stoppt der Antriebsmotor 10 im Schritt SSO. Daraufhin treibt der Elektromotor 120 den Verdichter 130 im Schritt S60 an. In diesem Fall arbeitet der Kältekreislauf 200 wirtschaftlich.
Wenn andererseits die Steuereinheit 140 im Schritt S40 die normale Betriebsart ermittelt, wird im Schritt S70 ermittelt, ob die tatsächliche Temperatur TE höher als die Zieltemperatur TEO ist. Wenn die tatsächliche Temperatur TE nicht höher als die Zieltemperatur TEO ist, schreitet der Steuerfluss zum Schritt S50 weiter, weil die angeforderte bzw. erforderliche Kühlkapazität des Kältekreislaufs 200 vergleichsweise gering ist. Ähnlich dem vorstehend genannten Fall stoppt der Antriebsmotor 10 im Schritt S50 und der Elektromotor 120 treibt den Verdichter 130 im Schritt S60 an.
Wenn die tatsächliche Temperatur TE höher als die Zieltemperatur TEO ist, setzt der Antriebsmotor 10 seinen Lauf im Schritt S80 fort und der Antriebsmotor 10 treibt den Verdichter 140 im Schritt S90 an. In diesem Fall ist die erforderliche bzw. angeforderte Kühlkapazität des Kältekreislaufs 200 relativ hoch.
Fig. 5 zeigt ein Zeitlaufdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Antriebsmotordrehzahl der tatsächlichen Temperatur TE der Luft, die ausgehend vom Verdampfer 230 strömt, und eines Elektromotorantriebszustands. In Fig. 5 zeigt R1 den Referenzfall, demnach ein Hybridverdichter betätigt ist und ein Fahrgast einen Wirtschaftlichkeitsbetriebsschalter wählt. In diesem Referenzfall R1 ermittelt die Steuereinheit nicht, ob das Wirtschaftlichkeitsbetriebsartsignal eingegeben ist. Wenn eine tatsächliche Temperatur TE zunimmt, startet deshalb der Antriebsmotor und ein Elektromotor stoppt, so dass der Antriebsmotor den Verdichter antreibt.
Die durchgezogene Linie in Fig. 5 zeigt den Steuervorgang der ersten Ausführungsform, wenn die Hybridverdichtervorrichtung 100 betätigt bzw. betrieben ist, und der Fahrgast den Wirtschaftlichkeitsbetätigungsschalter 252 wählt bzw. gewählt hat. Selbst dann, wenn in diesem Fall die tatsächliche Temperatur TE steigt bzw. größer ist als die Zieltemperatur TEO, startet der Antriebsmotor 10 nicht und der Elektromotor 120 läuft, so dass der Elektromotor 120 den Verdichter 130 antreibt. Obwohl die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 120 begrenzt ist, kann die Betätigungslast des Verdichters 130 in der wirtschaftlichen Betriebsart verringert sein, wenn diese durch den Fahrgast gewählt ist. In diesem Fall startet der Antriebsmotor 10 deshalb nicht und der Elektromotor 120 treibt den Verdichter 130 in dem Kältekreislauf 200 so stark wie möglich an, so dass der Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert ist.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Eine Hybridverdichtervorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform wird insbesondere unter Bezug auf Fig. 6 bis 8 erläutert. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein zusätzlicher Schritt S55 zwischen dem Schritt S50 und dem Schritt S60 vorgesehen, die in Fig. 4 gezeigt sind. Im Schritt S55 ändert sich die Zieltemperatur TEO, wenn der wirtschaftliche Betrieb gewählt ist. Wenn mit anderen Worten ein Fahrgast den Wirtschaftlichkeitsbetriebsartschalter 252 betätigt, ändert die Steuereinheit 140 die Zieltemperatur TEO auf eine modifizierte Zieltemperatur TEO1, die höher als die Zieltemperatur TEO, und zwar um ein vorbestimmtes Ausmaß 41. Die modifizierte Zieltemperatur TEO1 ist in Fig. 6 strichliert gezeigt.
Wenn der Antriebsmotor 10 startet und der Kältekreislauf 200 in der wirtschaftlichen Betriebsart betätigt ist, ändert sich die Zieltemperatur TEO in die modifizierte Zieltemperatur TEO1, und der Elektromotor 120 treibt daraufhin den Verdichter 130 derart an, dass der Kältekreislauf 200 betätigt bzw. betrieben wird. In diesem Fall kann die Betätigungslast des Verdichters 130 verringert sein. Die Betätigungslast des Elektromotors 120 zum Antreiben des Verdichters 130 ist deshalb ebenfalls verringert, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn das Fahrzeug, wie in Fig. 8 gezeigt, stoppt und der Antriebsmotor 10 stoppt, nimmt die tatsächliche Temperatur TE der Luft zu, die ausgehend vom Verdampfer 230 strömt. Wenn die tatsächliche Temperatur TE höher als die Zieltemperatur TEO ist, treibt der Elektromotor 130 den Verdichter 130 an. Die Steuereinheit 140 ändert daraufhin die Zieltemperatur TEO auf die modifizierte Zieltemperatur TEO1 derart, dass die Last des Elektromotors 130 verringert ist. Beispielsweise stoppt der Motor 130, wenn die tatsächliche Temperatur TE niedriger als die modifizierte Zieltemperatur TEO1 ist. Wenn andererseits die tatsächliche Temperatur TE höher als die modifizierte Zieltemperatur TEO1 ist, startet der Elektromotor 130 erneut.
Der Elektromotor 130 wiederholt das Laufen und Stoppen, wie in Fig. 8 gezeigt, so dass ein Energieverbrauch des Elektromotors 130 verringert sein kann. In der zweiten Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich wie bei der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Eine Hybridverdichtervorrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 9 und 10 erläutert. In der dritten Ausführungsform sind zwei zusätzliche Schritte S100 und S110 nach dem Schritt S60 vorgesehen, wie in Fig. 4 gezeigt. Eine akzeptable Temperatur TE wird in der wirtschaftlichen Betriebsart für die tatsächliche Temperatur TE vorbestimmt.
Wenn der Antriebsmotor 10 stoppt und der Elektromotor 120 den Verdichter 130 im Schritt S60 antreibt, nimmt die tatsächliche Temperatur TE der Luft, die ausgehend vom Verdampfer 230 strömt, zu. Im Schritt S100 ermittelt die Steuereinheit 140, ob die tatsächliche Temperatur TE höher als die akzeptable Temperatur TA ist. Wenn die tatsächliche Temperatur TE nicht höher als die akzeptable Temperatur TA ist, treibt der Elektromotor 120 den Verdichter 130 an und der Antriebsmotor 10 bleibt gestoppt. Wenn die tatsächliche Temperatur TE höher als die akzeptable Temperatur TA ist, stoppt der Elektromotor 120 und der Antriebsmotor 10 startet seinen Betrieb im Schritt S110. Daraufhin treibt der Antriebsmotor 10 den Verdichter 130 im Schritt S90 an. Die akzeptable Temperatur TA stellt eine obere Grenztemperatur in einem Temperaturbereich der tatsächlichen Temperatur TE dar, wo der Verdichter 130 durch den Elektromotor 120 in der wirtschaftlichen Betriebsart betätigt ist.
Wenn das Fahrzeug stoppt und der Antriebsmotor 10 ebenfalls stoppt, wie in Fig. 10 gezeigt, nimmt die tatsächliche Temperatur TE zu und der Elektromotor 120 startet erneut, um zu laufen und er treibt den Verdichter 130 an. Wenn die tatsächliche Temperatur TE höher als die akzeptable Temperatur TA ist, stoppt der Elektromotor 120 und der Antriebsmotor 10 startet, um zu laufen, so dass der Antriebsmotor 10 (in diesem Fall) den Verdichter 130 antreibt.
In dieser Weise übersteigt die tatsächliche Temperatur TE nicht die akzeptable Temperatur TA. Ein Fahrgast vermag deshalb ein Fahrzeug komfortabel zu fahren. In der dritten Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform.
Nachfolgend sind Modifikationen der vorstehend angeführten Ausführungsformen erläutert.
Obwohl die tatsächliche Temperatur TE und die Zieltemperatur TEO Temperaturen der Luft sind, die ausgehend vom Verdampfer 230 strömt, kann eine weitere Definition der tatsächlichen Temperatur TE und der Zieltemperatur TEO in dieser Erfindung genutzt werden. Beispielsweise kann die tatsächliche Temperatur TE die Temperatur der Luft sein, die aus einem Ausblasauslass einer Klimaanlage in die Fahrgastzelle definiert ist, oder die Temperatur in der Fahrgastzelle. Obwohl die Zieltemperatur TEO durch die Temperatur der Außenluft außerhalb der Fahrgastzelle festgelegt ist, kann eine andere Ermittlung der Zieltemperatur TEO in dieser Erfindung genutzt werden. Beispielsweise ist die Zieltemperatur TEO durch eine Einstelltemperatur festgelegt, die durch einen Fahrgast oder durch Umgebungsbedingungen festgelegt ist.
Obwohl die Einwegkupplung 150 in dem Hybridverdichter 101 genutzt wird, kann die elektromagnetische Kupplung in dem Hybridverdichter 101 genutzt werden. In diesem Fall kann die Verdrängung des Verdichters feststehend bzw. fix sein. Das heißt, der Verdichter 130 kann ein Verdichter mit feststehender Verdrängung sein.
Die Hybridverdichtervorrichtung 100 kann außerdem auf ein Leerlaufstoppfahrzeug angewendet sein, bei welchem ein Antriebsmotor stoppt, wenn das Fahrzeug vorübergehend stoppt, wie im Fall von Verkehrsampeln.
Diese Abwandlungen und Modifikationen fallen sämtlich unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Hybridverdichtervorrichtung (100) für einen Kältekreislauf (200) eines Fahrzeugs, das einen Antriebsmotor (10) aufweist, der in Übereinstimmung mit Antriebsbedingungen des Fahrzeugs stoppt, wobei die Hybridverdichtervorrichtung (100) aufweist:
Einen Elektromotor (120),
einen Verdichter (130), der zumindest entweder durch den Antriebsmotor (10) oder den Elektromotor (120) angetrieben ist, um Kältemittel in dem Kältekreislauf (200) zu komprimieren,
eine Steuereinheit (140) zum Steuern der Betätigung des Elektromotors (120) und des Verdichters (130), wobei die Steuereinheit (140) eine Antriebsquelle zwischen dem Antriebsmotor (10) und dem Elektromotor (120) derart wählt, dass der Verdichter (130) betätigt ist, und
einen Schalter (251, 252, 253), der durch einen Fahrgast einer Fahrgastzelle derart manuell betätigt ist, dass der Kältekreislauf (200) in normaler Betriebsart oder wirtschaftlicher Betriebsart betätigt ist,
wobei die Steuereinheit (140) den Elektromotor (120) als Antriebsquelle wählt, und wobei der Elektromotor (120) den Verdichter (130) in der wirtschaftlichen Betriebsart antreibt, während der Motor (10) stoppt.

2. Hybridverdichtervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (140) eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer tatsächlichen Temperatur (TE) einer vorbestimmten Position der Fahrgastzelle aufweist, und eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Zieltemperatur (TEO) auf Grundlage von zumindest entweder der Solltemperatur bzw. Einstelltemperatur, die durch einen Fahrgast gewählt ist, und Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs, und wobei der Motor (120) den Verdichter (130) selbst dann antreibt, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) höher als die Zieltemperatur (TEO) ist, und zwar in der wirtschaftlichen Betriebsart, während der Antriebsmotor (10) stoppt.

3. Hybridverdichtervorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei in der wirtschaftlichen Betriebsart die Steuereinheit (140) die Zieltemperatur (TEO) auf eine modifizierte Zieltemperatur (TEO1) ändert, die um ein vorbestimmtes Ausmaß höher ist als die Zieltemperatur (TEO).

4. Hybridverdichtervorrichtung (100) nach Anspruch 2 und 3, wobei
die Steuereinheit (140) eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer akzeptablen Temperatur (TA) aufweist, bei der es sich um eine obere Grenztemperatur handelt, wenn der Verdichter (130) durch den Elektromotor (120) in der wirtschaftlichen Betriebsart angetrieben ist, und
wobei dann, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) die akzeptable Temperatur (TA) in der wirtschaftlichen Betriebsart übersteigt, die Steuereinheit (140) den Antriebsmotor (10) veranlasst, den Elektromotor (120) zu starten, um derart zu stoppen, dass der Verdichter (130) durch den Antriebsmotor (10) angetrieben ist.

5. Hybridverdichtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei dann, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) höher als die Zieltemperatur (TEO) in der normalen Betriebsart ist, der Verdichter (130) durch den Antriebsmotor (10) betätigt ist.

6. Hybridverdichtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei dann, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) nicht höher als die Zieltemperatur (TEO) in der normalen Betriebsart ist, der Verdichter (130) durch den Elektromotor (120) betätigt ist.

7. Verfahren zum Steuern einer Hybridverdichtervorrichtung (100) für einen Kältekreislauf (200) in einem Fahrzeug, das einen Antriebsmotor (10) aufweist, der in Übereinstimmung mit Antriebsbedingungen des Fahrzeugs stoppt, wobei die Hybridverdichtervorrichtung (100) einen Verdichter (130) aufweist, der durch zumindest entweder durch den Antriebsmotor (10) oder einen Elektromotor (120) angetrieben ist, um Kältemittel in den Kältekreislauf (200) zu verdichten, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln, ob der Antriebsmotor (10) stoppt, Ermitteln, ob ein Schalter (251, 252, 253) manuell mit einer normalen Betriebsart oder einer wirtschaftlichen Betriebsart gewählt ist, und
Steuern der Betätigung des Elektromotors (120) und des Verdichters (130), wobei
beim Steuern dann, wenn die wirtschaftliche Betriebsart gewählt ist, während der Antriebsmotor (10) stoppt, der Elektromotor (120) den Verdichter (130) selbst dann antreibt, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) in einer vorbestimmten Position einer Fahrgastzelle höher als eine Zieltemperatur (TEO) ist, die auf Grundlage von zumindest entweder einer Einstell- bzw. Solltemperatur, gewählt durch den Fahrgast, oder die Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs festgelegt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei dann, wenn die wirtschaftliche Betriebsart ermittelt wird, die Zieltemperatur (TEO) auf die modifizierte Zieltemperatur (TEO1) geändert wird, die um ein vorbestimmtes Ausmaß bei der Steuerung höher ist als die Zieltemperatur (TEO).

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, außerdem aufweisend:
Ermitteln, ob die tatsächliche Temperatur (TE) eine akzeptable Temperatur (TA) übersteigt, wenn der Antriebsmotor (10) stoppt, und der Kältekreislauf (200) in der wirtschaftlichen Betriebsart betätigt ist, und
Veranlassen, dass der Antriebsmotor (10) startet und der Elektromotor (120) stoppt, so dass der Antriebsmotor (10) den Verdichter (130) antreibt, wenn die tatsächliche Temperatur (TE) die akzeptable Temperatur (TA) übersteigt.