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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Kompressor, der durch einen
Fahrzeugmotor angetrieben wird, wenn eine Kühllast einer Fahrgastzelle
höher als
ein vorgegebener Wert ist, und der durch einen Elektromotor angetrieben
wird, wenn die Kühllast
der Fahrgastzelle niedriger als der vorgegebene Wert ist.
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In einer in dem US-Patent Nr. 5,867,996
(entspricht der
JP-A-10-236151 )
beschriebenen Fahrzeug-Klimaanlage wird ein Verstellkompressor durch einen
Fahrzeugmotor mit einer großen
Ausgangsleistung angetrieben, wenn eine Kühllast einer Fahrgastzelle
größer als
ein vorgegebener Wert ist. Ferner wird der Verstellkompressor, wenn
die Kühllast der
Fahrgastzelle niedriger als der vorgegebene Wert wird, durch einen
Elektromotor mit einer Ausgangsleistung kleiner als diejenige des
Fahrzeugmotors angetrieben. Gemäß Versuchen
durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung könnte jedoch, falls die Kühllast basierend
auf einer Abweichung zwischen einer aktuellen Temperatur eines Verdampfapparats und
einer Zieltemperatur des Verdampfapparats bestimmt wird, eine notwendige
Kühlleistung
erzielt werden, selbst wenn der Kompressor durch den Elektromotor
angetrieben wird, wenn die Kühllast
höher als
der vorgegebene Wert ist. In diesem Fall kann der Kraftstoffverbrauch
des Fahrzeugmotors verschlechtert werden.
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In Anbetracht des obigen Problems
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Fahrzeug-Klimaanlage
mit einem Kompressor, welcher durch den Fahrzeugmotor angetrieben
wird, wenn die Kühllast
höher als
ein vorgegebener Wert ist, und der durch einen Elektromotor angetrieben wird,
wenn die Kühllast
niedriger als der vorgegebene Wert ist, den Kraftstoffverbrauch
eines Fahrzeugmotors zu verbessern, während zumindest ein Minimum
einer notwendigen Kühlleistung
erzielt werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung enthält
eine Fahrzeug-Klimaanlage
einen Kompressor eines Kühlkreises,
der durch einen Motor und/oder einen Elektromotor angetrieben wird, zum
Komprimieren eines Kältemittels
und einen Verdampfapparat zum Kühlen
einer in eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu blasenden Luft durch
Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen der Luft und dem durch den Betrieb des Kompressors zugeführten Niederdruck/Niedertemperatur-Kältemittel
in dem Kühlkreis,
sowie eine Klimasteuereinheit zum Steuern des Kompressors. Ferner
enthält
die Klimasteuereinheit eine Zieltemperatur-Berechnungseinrichtung
zum Berechnen einer Zieltemperatur des Verdampfapparats derart,
dass sie niedriger wird, wenn eine Kühllast in der Fahrgastzelle
höher wird,
eine Steuereinrichtung zum Steuern des Kompressors in einer solchen
Weise, dass eine aktuelle Temperatur des Verdampfapparats die Zieltemperatur
erreicht, und eine Basistemperatur-Einstelleinrichtung zum Einstellen
einer Basistemperatur, welche um eine vorgegebene Temperatur höher als
die Zieltemperatur ist. Wenn die aktuelle Temperatur des Verdampfapparats
höher als
die Basistemperatur ist, gibt die Klimasteuereinheit ein Motorantriebssignal
zum Anfordern eines Antriebs des Motors aus und der Kompressor wird
durch eine von dem Motor übertragene Antriebskraft
betrieben. Wenn dagegen die aktuelle Temperatur des Verdampfapparats
niedriger als die Basistemperatur ist, sperrt die Klimasteuereinheit
einen Ausgang des Motorantriebssignals und gibt ein Elektromotorantriebssignal
zum Anfordern eines Antriebs des Elektromotors aus, um den Elektromotor anzutreiben,
und der Kompressor wird durch eine Antriebskraft von dem Elektromotor
betrieben. In der Klimaanlage enthält die Basistemperatur-Einstelleinrichtung
eine Vorgabetemperatur-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der
vorgegebenen Temperatur entsprechend der Zieltemperatur derart,
dass die vorgegebene Temperatur höher wird, wenn die Zieltemperatur
niedriger wird, und die Basistemperatur-Einstelleinrichtung stellt
die Basistemperatur so ein, dass sie nicht höher als eine vorgegebene Komfortgrenztemperatur
ist. Demgemäß kann der
Kraftstoffverbrauch des Motors effektiv verbessert werden, während ein
Minimum einer Kühlleistung
der Fahrgastzelle sichergestellt werden kann.
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Zum Beispiel kann als Kompressor
ein Verstellkompressor benutzt werden, dessen Verdrängung von
außerhalb
eingestellt werden kann. In diesem Fall kann eine Temperaturschwankung
in dem Verdampfapparat effektiv reduziert werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung gibt in einer Fahrzeug-Klimaanlage, wenn eine aktuelle Temperatur
des Verdampfapparats höher
als eine vorgegebene Komfortgrenztemperatur ist, die Klimasteuereinheit
ein Motorantriebssignal zum Anfordern eines Antriebs des Motors
aus und der Kompressor wird durch eine von dem Motor übertragene
Antriebskraft betrieben. Wenn dagegen die aktuelle Temperatur des
Verdampfapparats niedriger als die vorgegebene Komfortgrenztemperatur und
höher als
eine erste Basistemperatur, welche um eine erste vorgegebene Temperatur
höher als
eine Zieltemperatur ist, ist, sperrt die Klimasteuereinheit eine
Ausgabe des Motorantriebssignals und gibt ein Elektromotorantriebssignal
zum Anfordern eines Antriebs des Elektromotors aus, um den Elektromotor anzutreiben,
und der Kompressor wird durch eine von dem Elektromotor übertragene
Antriebskraft betrieben. Wenn ferner die aktuelle Temperatur des Verdampfapparats
niedriger als die erste Basistemperatur ist, sperrt die Klimasteuereinheit
die Ausgabe des Motorantriebssignals und eine Ausgabe des Elektromotorantriebssignals
und stoppt den Betrieb des Kompressors. Demgemäß kann der Kraftstoffverbrauch
des Motors effektiv verbessert werden, während zumindest das Minimum
der Kühlleistung der
Fahrgastzelle erzielt werden kann.
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Insbesondere ist die Komfortgrenztemperatur
eine höchste
Temperatur einer zweiten Basistemperatur, welche um eine zweite
vorgegebene Temperatur größer als
die erste vorgegebene Temperatur höher als die Zieltemperatur
ist, und die Klimasteuereinheit stellt die zweite vorgegebene Temperatur
so ein, dass sie höher
wird, wenn die Zieltemperatur niedriger wird.
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Obige sowie weitere Aufgaben, Vorteile
und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm eines durch eine Klimasteuereinheit durchgeführten Steuerprozesses gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel;
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3 eine
Graphik einer Beziehung zwischen einer Ziel-Lufttemperatur TAO und
einer Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel;
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4 eine
Graphik einer Beziehung zwischen der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO
und einer zweiten vorgegebenen Temperatur β gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
und
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5 eine
Graphik einer Beziehung zwischen einer Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE und Ausgangszuständen
(ON/OFF-Zuständen)
eines Motorantriebssignals Sen, eines Elektromotorantriebssignals
Smo und eines Kupplungsverbindungssignals Scl gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
die anhängenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
einen allgemeinen Aufbau einer Fahrzeug-Klimaanlage. In 1 ist eine Antriebsriemenscheibe 2 auf
einer Ausgangswelle eines Fahrzeugmotors 1 zum Fahren eines Fahrzeugs
vorgesehen und wird so gedreht, dass sie mit einem Betrieb des Fahrzeugmotors 1 wirkverbunden
ist.
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Eine Aufnahmeriemenscheibe 6 ist
auf einer Antriebswelle eines Kompressors 4 vorgesehen,
welcher ein Teil eines Fahrzeug-Kühlkreises 5 ist. Die Aufnahmeriemenscheibe 6 und
eine Drehwelle einer Magnetkupplung 3 sind auf der gleichen
Achse angeordnet. Ein als Antriebskraftübertragungselement benutzter
Riemen 2 ist auf die Antriebsriemenscheibe 2 und
die Magnetkupplung 3 gehängt. Auf diese Weise wird, wenn
die Magnetkupplung 3 erregt ist, um mit dem Kompressor 4 durch
die Aufnahmeriemenscheibe 6 verbunden zu sein, der Kompressor 4 durch
den Fahrzeugmotor 1 angetrieben und betrieben.
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Der Kompressor 4 kann nicht
nur durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben werden, sondern
auch durch einen an einem Fahrzeug montierten Elektromotor 9.
Der Elektromotor 9 wird durch Aufnehmen elektrischer Energie
von einer Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) betrieben. Eine Antriebsriemenscheibe 10 ist
auf einer Ausgangswelle des Elektromotors 9 vorgesehen.
Ein als Antriebskraftübertragungselement
benutzter Riemen 8 ist auf die Antriebsriemenscheibe 10 und
die Aufnahmeriemenscheibe 6 gehängt. Somit wird, wenn der Kompressor 4 durch
den Elektromotor 9 angetrieben wird, während ein Betrieb des Fahrzeugmotors 1 gestoppt
ist, die Verbindung zwischen dem Fahrzeugmotor 1 und dem
Kompressor 4 durch Abschalten der Magnetkupplung 3 unterbrochen.
Dann wird der Kompressor 4 durch den Elektromotor 9 angetrieben
und betrieben. Der Kompressor 4 ist durch einen Verstellkompressor
aufgebaut, der seine Verdrängung
(d.h. Ausgabeleistung) von außen
verändern
kann. Insbesondere kann als Kompressor 4 ein Taumelscheiben-Verstellkompressor
mit einem Magnetsteuerventil 4a verwendet werden. In dem
Taumelscheiben-Verstellkompressor wird ein Winkel einer Taumelscheibe
durch Steuern eines Drucks in einer Kurbelkammer (nicht dargestellt)
verändert,
sodass seine Verdrängung
verändert
wird.
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Der Kühlkreis 5 enthält den Kompressor 4, einen
Kondensator 11, ein Aufnahmegefäß 12, ein Expansionsventil 13,
einen Verdampfapparat 14 und dergleichen. Der Kondensator 11 kondensiert
und verflüssigt
das durch den Kompressor 4 komprimierte und von ihm ausgegebene
Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel.
Das Aufnahmegefäß 12 trennt
das kondensierte und verflüssigte
Kältemittel
in ein gasförmiges
Kältemittel
und ein flüssiges
Kältemittel. Das
Expansionsventil 13 dekomprimiert und dehnt das von dem
Aufnahmegefäß 12 ausströmende getrennte
flüssige
Kältemittel,
und der Verdampfapparat 14 verdampft das ausgedehnte Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel
von dem Expansionsventil 13.
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Eine Klimaeinheit 100 zum
Zuführen
klimatisierter Luft in eine Fahrgastzelle enthält ein Klimagehäuse 101 zum
Bilden eines Luftkanals, durch welchen Luft in die Fahrgastzelle
strömt.
Die Klimaeinheit 100 enthält einen Lüfter 102 zum Blasen von Luft in
dem Klimakanal des Klimagehäuses 101,
den Verdampfapparat 14, einen Heizkern 103 und
eine Luftmischklappe 104. Der Verdampfapparat 14 ist
in dem Klimagehäuse 101 so
angeordnet, dass das Kältemittel
in dem Verdampfapparat 14 durch Aufnehmen von Wärme von
Luft in dem Klimakanal des Klimagehäuses 101 verdampft
wird. Deshalb wird die durch den Verdampfapparat 14 strömende Luft
gekühlt.
Der Heizkern 103 ist stromab des Verdampfapparats 14 in
dem Klimagehäuse 101 angeordnet,
um die hindurch strömende
Luft unter Verwendung von Motorkühlwasser
als Wärmequelle
zu heizen. Die Luftmischklappe 14 ist angeordnet, um eine
durch den Heizkern 103 strömende Luftmenge und eine an
dem Heizkern 103 vorbei strömende Luftmenge so einzustellen,
dass man klimatisierte Luft mit einer vorgegebenen Temperatur erhalten
kann. Mehrere Luftauslässe,
aus welchen die klimatisierte Luft zu dem Ober- und dem Unterkörper eines
Fahrgasts und zu einer Innenseite einer Windschutzscheibe in der
Fahrgastzelle geblasen wird, sind in dem Klimagehäuse 101 an
einer luftstromabwärtigen
Seite des Heizkerns 103 vorgesehen.
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Eine Klimasteuereinheit (Klima-ECU) 15 ist eine
Computereinheit mit einem Zentralprozessor (CPU), einem Festwertspeicher
(ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Wenn ein
als Fahrzeug-Fahrschalter benutzter Zündschalter 16 eingeschaltet
wird, wird der Klima-ECU 15 von der Fahrzeugbatterie (nicht
dargestellt) elektrische Energie zugeführt. Signale werden der Klima-ECU 15 von
einem Innenlufttemperatursensor 17, einem Außenlufttemperatursensor 18,
einem Sonnenlichtsensor 19, einem Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20,
einer Temperatureinstellvorrichtung 21 (Schalter), einem
Klimaschalter 22 und dergleichen eingegeben. Der Innenlufttemperatursensor 17 erfasst
eine Lufttemperatur in der Fahrgastzelle und der Außenlufttemperatursensor 18 erfasst
eine Außenlufttemperatur
außerhalb
der Fahrgastzelle. Der Sonnenlichtsensor 19 erfasst eine
in die Fahrgastzelle strahlende Sonnenlichtmenge und der Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfasst
eine Lufttemperatur (Nachverdampfapparatlufttemperatur) TE unmittelbar
nach Durchströmen
des Verdampfapparats 14. Die Temperatureinstellvorrichtung 21 wird
zum Einstellen einer Ziel-Lufttemperatur in der Fahrgastzelle benutzt
und der Klimaschalter 22 wird zum Einleiten eines Startvorgangs
des Kompressors 4 benutzt.
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Die Klima-ECU 15 führt einen
vorgegebenen Berechnungsprozess basierend auf den oben beschriebenen
Eingabesignalen durch. Dann steuert die Klima-ECU 15 eine
Kupplungssteuerschaltung 23, eine Elektromotorantriebsschaltung 24 und
eine Verdrängungssteuerschaltung 25.
Insbesondere steuert die Klima-ECU 15 eine Ausgabe (ON)
oder eine Nicht-Ausgabe (OFF) eines Kupplungsverbindungssignals
Scl zu der Kupplungssteuerschaltung 23, sodass die Magnetkupplung 3 erregt
oder abgeschaltet wird. Die Klima-ECU 15 steuert eine Ausgabe
(ON) oder eine Nicht-Ausgabe
(OFF) eines Elektromotorantriebssignals Smo zu der Elektromotorantriebsschaltung 24,
sodass der Betrieb des Elektromotors 9 gesteuert wird.
Die Klima-ECU 15 steuert eine Ausgabe eines Verdrängungssteuersignals
zu der Verdrängungssteuerschaltung 25,
sodass das Magnetsteuerventil 4a gesteuert wird. Ferner
steuert die Klima-ECU 15 eine Ausgabe (ON) oder Nicht-Ausgabe
(OFF) eines Motorantriebssignals Sen zu einer Motor-ECU 26.
Zum Beispiel gibt die Motor-ECU 26 ein Signal von der Klima-ECU 25 und fahrzeugseitige
Anforderungssignale wie beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
ein und steuert den Ein/Aus-Betrieb des Fahrzeugmotors 1.
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Als nächstes wird ein Steuerprozess
der Klima-ECU 15 unter Bezugnahme auf 2 bis 5 beschrieben.
Wenn der Zündschalter 16 eingeschaltet wird,
wird die in 2 dargestellte
Steuerroutine gestartet. Dann werden in Schritt S10 die Signale
von den Sensoren 17-20, der Temperatureinstellvorrichtung 21 und
dem Klimaschalter 22 der Klima-ECU 15 eingegeben.
In Schritt S20 wird eine in die Fahrgastzelle zu blasende Ziel-Lufttemperatur
TAO unter Verwendung der folgenden Formel (1) basierend auf den Signalen
von dem Innenlufttemperatursensor 17, dem Außenlufttemperatursensor 18,
dem Sonnenlichtsensor 19 und der Temperatureinstellvorrichtung 21 berechnet: TAO = Kset × Tset – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × Tx – C ... (1)wobei Tset
eine durch die Temperatureinstellvorrichtung 21 eingestellte
Einstelltemperatur ist, Tr die durch den Innenlufttemperatursensor 17 erfasste Lufttemperatur
in der Fahrgastzelle ist, Tam die durch den Außenlufttemperatursensor 18 erfasste
Außenlufttemperatur
ist und Ts die durch den Sonnenlichtsensor 19 erfasste,
in die Fahrgastzelle eindringende Sonnenlichtmenge ist. Ferner sind
Kset, Kr, Kam und Ks Wertekoeffizienten entsprechend den Signalen und
C ist eine Steuerkonstante. D.h. eine Abweichung zwischen der durch
die Temperatureinstellvorrichtung 21 eingestellten Einstelltemperatur
Tset und der durch den Innenlufttemperatursensor 17 erfassten
Innenlufttemperatur Tr wird unter Verwendung eines solchen Zustandes
wie beispielsweise der Außenlufttemperatur
Tam und der Sonnenlichtmenge Ts korrigiert, sodass man die Ziel-Lufttemperatur
TAO erhalten kann.
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In Schritt S30 wird eine Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO, welches eine Zieltemperatur der Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE ist, mittels der in 3 dargestellten
Graphik basierend auf der in Schritt S20 berechneten Ziel-Lufttemperatur
TAO berechnet. Hierbei wird, wie durch die Graphik in 3 dargestellt, die Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO so eingestellt, dass sie niedriger wird, wenn die Ziel-Lufttemperatur
TAO niedriger wird. D.h. die Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO wird so eingestellt, dass sie niedriger wird, wenn die Kühllast der
Fahrgastzelle höher
wird.
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In den Schritten S40 und S50 wird
eine zweite Basistemperatur (später
beschrieben) eingestellt, die als eine Basistemperatur in der vorliegenden
Erfindung benutzt wird. Insbesondere wird in Schritt S40 eine zweite
vorgegebene Temperatur β,
die als vorgegebene Temperatur in der vorliegenden Erfindung benutzt
wird, basierend auf der Graphik in 4 berechnet.
Wie in 4 dargestellt,
wird die zweite vorgegebene Temperatur ß so eingestellt, dass sie
höher wird,
wenn die Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO niedriger wird.
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Als nächstes wird in Schritt S50
die zweite Basistemperatur eingestellt. Die zweite Basistemperatur
ist die Summe der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO und
der zweiten vorgegebenen Temperatur β. Demgemäß wird in Schritt S50 die Summe
der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO und der zweiten vorgegebenen
Temperatur β berechnet
und als zweite Basistemperatur eingestellt. In diesem Ausführungsbeispiel
wird die zweite vorgegebene Temperatur β so eingestellt, dass die zweite
Basistemperatur in einem gesamten Nutzungsbereich der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO nicht höher
als eine Komfortgrenztemperatur (z.B. 15°C) ist. Wenn die zweite Basistemperatur
gleich oder niedriger als die Komfortgrenztemperatur ist, kann man
wenigstens ein Minimum einer notwendigen Kühlleistung erzielen.
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In Schritt S60 wird bestimmt, ob
der Klimaschalter 22 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn
sich der Klimaschalter 22 in einem ausgeschalteten Zustand
befindet, muss der Kompressor 4 nicht angetrieben werden.
In diesem Fall kehrt die Steuerroutine zu dem Startzustand der Klima-ECU 15 zurück, ohne
irgendeinen Steuervorgang durchzuführen.
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Wenn sich der Klimaschalter 22 in
einem eingeschalteten Zustand befindet, wird in Schritt S70 basierend
auf dem fahrzeugseitigen Anforderungssignal wie beispielsweise dem
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bestimmt, ob der Fahrzeugmotor 1 in
einem Antriebszustand ist oder nicht. Wenn basierend auf dem fahrzeugseitigen
Anforderungssignal bestimmt wird, dass der Fahrzeugmotor 1 in
dem Antriebszustand ist, kann der Kompressor 4 durch die Antriebskraft
von dem Fahrzeugmotor 1 angetrieben werden. Deshalb wird
in Schritt S80 das Elektromotorantriebssignal Smo nicht ausgegeben
(OFF, aber das Kupplungsverbindungssignal Scl wird ausgegeben (ON).
Auf diese Weise wird der Betrieb des Elektromotors 9 gestoppt,
aber die Magnetkupplung 3 wird erregt, sodass der Fahrzeugmotor 1 und
der Kompressor 4 miteinander verbunden sind. Demgemäß kann der
Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 betrieben
werden, während
der Fahrzeugmotor 1 arbeitet.
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In Schritt S90 wird die Verdrängung des Kompressors 4 so
gesteuert, dass die durch den Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfasste
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE zu der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO wird. Die Verdrängung
des Kompressors 4 kann basierend auf einer Kühllast des
Verdampfapparats 14, d.h. einer Kühllast der Fahrgastzelle gesteuert
werden. Zum Beispiel ist die Kühllast
des Verdampfapparats 14 die Abweichung zwischen der durch
den Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfassten
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE und der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO. Anschließend
kehrt die Steuerroutine zum Startzustand zurück.
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Wenn dagegen in Schritt S70 basierend
auf dem fahrzeugseitigen Anforderungssignal bestimmt wird, dass
der Fahrzeugmotor 1 nicht in einem Antriebszustand ist,
wird der Kompressor 4 in den Schritten S100 bis S150 entsprechend
der Kühllast gesteuert.
D.h. der Betriebszustand des Kompressors 4 wird gesteuert
und die Antriebsquelle des Kompressors 4 und die Verdrängung des
Kompressors 4 werden entsprechend der Kühllast gesteuert. Insbesondere
wird in Schritt S100 die Kühllast
basierend auf einer in dem ROM gespeicherten ersten Basistemperatur
(TEO + α,
der in Schritt S50 eingestellten Basistemperatur (TEO + β) und der
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE bestimmt. Hierbei gilt α < β. Wenn die
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE niedriger als die erste Basistemperatur
(TEO + α) ist,
wird bestimmt, dass die Kühllast
klein ist, sodass der Kompressor 4 nicht angetrieben werden
muss. Deshalb werden in diesem Fall in Schritt S110 das Motorantriebssignal
Sen, das Elektromotorantriebssignal Smo und das Kupplungsverbindungssignal
Scl nicht ausgegeben (OFF), wie in 5 dargestellt. Auf
diese Weise wird der Fahrzeugmotor 1 nicht betrieben, der
Elektromotor 9 wird nicht betrieben und die Magnetkupplung 3 ist
abgeschaltet. D.h. in diesem Fall wird der in Schritt S70 bestimmte
Motorstoppzustand beibehalten.
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Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE höher
als die erste Basistemperatur (TEO + α) und niedriger als die zweite
Basistemperatur (TEO + β)
ist, wird bestimmt, dass die Kühllast
mittel ist (d.h. Zwischenniveau). In diesem Fall werden in Schritt S120
das Motorantriebssignal Sen und das Kupplungsverbindungssignal Scl
nicht ausgegeben (OFF), aber das Elektromotorantriebssignal Smo
wird ausgegeben (ON), wie in 5 dargestellt.
D.h. die Klima-ECU 15 sperrt eine Ausgabe des Motorantriebssignals
Sen und eine Ausgabe des Kupplungsverbindungssignals Scl. Demgemäß wird der
Fahrzeugmotor 1 nicht betrieben, die Magnetkupplung 3 ist
abgeschaltet und der Elektromotor 9 wird angetrieben. Dann
wird in Schritt S130 die Verdrängung
des Kompressors 4 gesteuert. Weil in diesem Ausführungsbeispiel
die Ausgangsleistung des Elektromotors 8 zum Antreiben
des Kompressors 4 nicht so groß ist, kann die Verdrängung des
Kompressors 4 nicht groß geregelt werden. Wenn demgemäß die Kühllast mittel
ist (d.h. das Zwischenniveau), wird der Kompressor 4 mit
einer vorgegebenen Zwischenverdrängung, zum
Beispiel mit 40% seiner maximalen Verdrängung gesteuert. Anschließend kehrt
die Steuerroutine zu dem Startzustand zurück. Wenn hier der Elektromotor 9 eine
große
Ausgangsleistung besitzt, kann die Verdrängung des Kompressors 4 entsprechend
der Kühllast
geregelt werden.
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Wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE höher
als die zweite Basistemperatur (TEO + β) ist, wird die Kühllast in
Schritt S100 als groß bestimmt,
und die Steuerroutine geht weiter zu Schritt S140. In Schritt S140
werden das Motor antriebssignal Sen und das Kupplungsverbindungssignal
Scl ausgegeben (ON), aber das Elektromotorantriebssignal Smo wird
nicht ausgegeben (OFF), wie in 5 dargestellt.
Auf diese Weise wird der Fahrzeugmotor 1 angetrieben, die
Magnetkupplung 3 wird erregt und der Elektromotor 9 stoppt.
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In Schritt S150 wird die Verdrängung des Kompressors 4 so
gesteuert, dass die durch den Nachverdampfapparatlufttemperatursensor 20 erfasste
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE zu der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO wird.
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Wie oben beschrieben, wird in diesem
Ausführungsbeispiel
die zweite vorgegebene Temperatur β so berechnet, dass sie niedriger
wird, wenn die Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO ansteigt,
sodass die zweite Basistemperatur im gesamten Nutzungsbereich der
Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO nicht höher als
die Komfortgrenztemperatur ist. Deshalb kann der Kompressor 4 selbst
in einem Fall, in dem die Kühllast
der Fahrgastzelle hoch ist, durch den Elektromotor 9 angetrieben werden,
wobei die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE nicht höher als
die Komfortgrenztemperatur beschränkt ist. Demgemäß kann der
Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 effektiv verbessert werden.
Weil ferner die zweite vorgegebene Temperatur β größer als die erste vorgegebene
Temperatur α entsprechend
der Graphik von 4 basierend
auf der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO eingestellt wird,
kann die zweite Basistemperatur (TEO + β), welche die Summe der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO und der zweiten vorgegebenen Temperatur β ist, einfach eingestellt werden.
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Falls die zweite vorgegebene Temperatur β auf einen
konstanten Wert eingestellt ist, ohne entsprechend der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO verändert
zu werden, kann der Kraftstoffverbrauch aus dem folgenden Grund
nicht effektiv verbessert werden. Wenn zum Beispiel eine aktuelle Verdampfapparattemperatur
(entsprechend der aktuellen Nachverdampfapparatlufttemperatur TE)
10°C beträgt, eine
Ziel-Nachverdampfapparattemperatur (entsprechend der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO) 2°C
beträgt
und die zweite vorgegebene Temperatur auf eine konstante Temperatur
von 5°C
eingestellt ist, beträgt
die zweite Basistemperatur 7°C
(d.h. 2°C
+ 5°C).
Weil bei diesem Vergleichsbeispiel die aktuelle Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE (10°C)
höher als
die zweite Basistemperatur (7°C)
ist, kann bestimmt werden, dass die Kühllast höher als der vorgegebene Wert wird
und der Kompressor 4 wird durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben.
Gemäß Experimenten
durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung wird jedoch bestimmt,
dass einem Fahrgast in der Fahrgastzelle ein unangenehmes Gefühl schwierig
zu geben ist, wenn die aktuelle Verdampfapparattemperatur nicht
höher als
die Komfortgrenztemperatur (z.B. 15°C) wird. Weil in dem oben beschriebenen
Vergleichsbeispiel die aktuelle Verdampfapparattemperatur 10°C beträgt, ist
es schwierig, dem Fahrgast in der Fahrgastzelle ein unangenehmes
Gefühl
zu geben. Deshalb kann in diesem Fall eine notwendige Kühllast nur
ausreichend erzielt werden, wenn der Kompressor 4 durch
den Elektromotor 9 betrieben wird, ohne durch den Fahrzeugmotor 1 betrieben
zu werden. Deshalb kann in dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel
der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 nicht ausreichend
verbessert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird jedoch die zweite vorgegebene Temperatur β so berechnet, dass sie höher wird,
wenn die Ziel-Verdampfapparattemperatur (z.B. TEO) sinkt, und die zweite
Basistemperatur (TEO + β)
wird so eingestellt, dass sie im gesamten Nutzungsbereich der Ziel-Verdampfapparattemperatur
(TEO) nicht höher
als die Komfortgrenztemperatur ist. Demgemäß kann die zweite Basistemperatur
(TEO + β)
selbst wenn die Ziel-Verdampfapparattemperatur (TEO) niedrig ist, unabhängig von
der Ziel-Verdampfapparattemperatur (TEO) etwa konstant eingestellt
werden, wobei sie gleich oder niedriger als die Komfortgrenztemperatur eingestellt
wird. Als Ergebnis kann der Kompressor 4, selbst wenn die
Kühllast
in der Fahrgastzelle höher ist,
in einem Bereich, in dem die aktuelle Nachverdampfapparatlufttemperatur
(aktuelle Verdampfapparattemperatur) TE nicht höher als die Komfortgrenztemperatur
ist, durch den Elektromotor 9 angetrieben werden. Deshalb
kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors 1 effektiv
verbessert werden, wobei wenigstens das Minimum der notwendigen
Kühlleistung
des Verdampfapparats 14 sichergestellt werden kann.
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Ferner kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wenn die Nachverdampfapparatlufttemperatur
TE höher
als die zweite Basistemperatur wird, weil der Kompressor 4 durch den
Fahrzeugmotor 1 mit der großen Ausgangsleistung angetrieben
wird, die Verdrängung
(Ausgabeleistung) des Kompressors 4 entsprechend der Kühllast geregelt
oder auf einen großen
Wert eingestellt werden.
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Demgemäß kann die Kühlleistung
erhöht werden
und zumindest das Minimum der notwendigen Kühlleistung kann sichergestellt
werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird die Ausgabeleistung des Kompressors 4, wenn
der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben
wird, so gesteuert, dass die Nachverdampfapparatlufttemperatur TE
zu der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO wird. Deshalb
kann eine Temperaturschwankung in dem Verdampfapparat 14 im
Vergleich zu einem Fall, in dem die Temperatur des Verdampfapparats 14 durch
eine Ein/Aus-Steuerung des Kompressors 4 geregelt wird,
eingeschränkt
werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
in Zusammenhang mit ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist,
wird darauf hingewiesen, dass für
den Fachmann verschiedene Veränderungen
und Modifikationen offensichtlich sein werden.
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Zum Beispiel wird in dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel
in Schritt S40 die zweite vorgegebene Temperatur β so berechnet,
dass die Summe (TEO + β der
Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO und der zweiten vorgegebenen Temperatur β im gesamten
Nutzungsbereich der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur TEO nicht höher als
die Komfortgrenztemperatur (z.B. 15°C) ist. Jedoch kann in Schritt
S40 die zweite vorgegebene Temperatur β auch so berechnet werden, dass
es einen Bereich gibt, wo die Summe (TEO + β) der Ziel-Nachverdampfapparatlufttemperatur
TEO und der zweiten vorgegebenen Temperatur β höher als die Komfortgrenztemperatur
(z.B. 15°C)
ist. In diesem Fall kann die zweite Basistemperatur in Schritt S50
zwangsweise auf die Komfortgrenztemperatur gesetzt werden.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird als Temperatur des Verdampfapparats 14 die
Nachverdampfapparatlufttemperatur TE unmittelbar nach Durchströmen des
Verdampfapparats 14 benutzt. Jedoch kann als Temperatur
des Verdampfapparats 14 auch die Eigentemperatur des Verdampfapparats 14 benutzt
werden. Ferner kann die Temperatur des Verdampfapparats 14 auch
basierend auf der Temperatur oder dem Druck des Kältemittels
auf einer Niederdruckseite in dem Kühlkreis geschätzt werden.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist die Magnetkupplung 3 zwischen dem Fahrzeugmotor 1 und
dem Kompressor 4 vorgesehen. Ferner wird die Magnetkupplung 3 erregt,
wenn der Kompressor 4 durch den Fahrzeugmotor 1 angetrieben
wird, und sie wird abgeschaltet, wenn der Kompressor 4 durch
den Elektromotor 9 angetrieben wird. Jedoch kann auf die
Magnetkupplung 3 auch verzichtet werden. In diesem Fall
wird zum Beispiel die Antriebskraft des Fahrzeugmotors 1 immer
auf den Kompressor 4 übertragen,
während
der Elektromotor 9 mit dem Kompressor 4 durch
eine Einwegekupplung verbunden ist. Wenn der Kompressor 4 durch
den Fahrzeugmotor 1 angetrieben wird, kann der Betrieb
des Elektromotors 9 durch die Einwegekupplung gestoppt
werden. Der Kompressor 4 kann durch den Elektromotor 9 durch
die Einwegekupplung angetrieben werden. Wenn in diesem Fall der Betrieb
des Kompressors 4 gestoppt wird, wird der Kompressor 4 auf
eine minimale Verdrängung
geregelt, um im wesentlichen gestoppt zu werden.
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Derartige Änderungen und Modifikationen liegen
selbstverständlich
im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert
ist.