DE112022002252T5

DE112022002252T5 - Fahrzeug-klimaanlagensystem

Info

Publication number: DE112022002252T5
Application number: DE112022002252.3T
Authority: DE
Inventors: Hak Kyu Kim; In Hyeok Kim; Sang Jun Yoo; Hong Rae Jung
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2024-02-22
Also published as: WO2023058971A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Klimaanlagensystem und stellt eine Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereit, das in der Lage ist, eine Überhitzung eines Wechselrichters zu verhindern, der die Drehzahl eines elektrischen Verdichters steuert, ohne den Wechselrichter abzuschalten, und das folglich das Anhalten einer Klimaanlage aufgrund des Abschaltens des Wechselrichters und das resultierende Anhalten der Kühlung eines Fahrgastraums verhindert. Das Fahrzeug-Klimaanlagensystem umfasst einen elektrischen Verdichter, einen Wechselrichter, der so konfiguriert ist, dass er die Drehzahl des elektrischen Verdichters steuert, und ein Steuerteil, das so konfiguriert ist, dass es eine Steuerung ausführt, so dass eine Kältemitteldurchflussmenge auf einer Einlassseite des elektrischen Verdichters zunimmt, wenn eine Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als eine voreingestellte Überhitzungswarntemperatur ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem und insbesondere eine Fahrzeug-Klimaanlagensystem, das in der Lage ist, eine Überhitzung eines Wechselrichters zu verhindern, der die Drehzahl eines elektrischen Verdichters steuert, ohne den Wechselrichter abzuschalten, und folglich den Ausfall einer Klimaanlage aufgrund der Abschaltung des Wechselrichters und das resultierende Anhalten der Kühlung eines Fahrgastraums zu verhindern.
Stand der Technik
In einem Hybridfahrzeug und einem Elektrofahrzeug (im Folgenden gemeinsam als „Fahrzeug“ bezeichnet) verwenden alle Geräte im Fahrzeug Strom als Energiequelle. Insbesondere ein Klimaanlagensystem zur Regulierung der Temperatur im Inneren des Fahrzeugs nutzt ebenfalls Strom als Energiequelle.
Wie in 1 dargestellt, ist ein solches elektrisch betriebenes Klimaanlagensystem mit einem elektrischen Verdichter 10 zur Verdichtung eines Kältemittels auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck ausgestattet.
Der elektrische Verdichter 10 umfasst ein Verdichtungsteil 12 zum Verdichten eines Kältemittels und ein Motorteil 14 zum Antrieb des Verdichtungsteils 12.
In diesem elektrischen Verdichter 10 wird das Verdichtungsteil 12 angetrieben, wenn das Motorteil 14 durch die ihm zugeführte Elektrizität betrieben wird. Wenn das Verdichtungsteil 12 angetrieben wird, wird das Kältemittel auf der Seite des Verdampfers 20 in einen Einlass 16 eingeführt und durch das Verdichtungsteil 12 auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck verdichtet.
Das verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird durch die Auslassöffnung 18 in Richtung des Kondensators 22 ausgestoßen.
Unterdessen wird die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 durch einen Wechselrichter 30 eingestellt, und der elektrische Verdichter 10 mit der eingestellten Drehzahl regelt die Durchflussmenge des Kältemittels, das zu einem Kondensator 22, einem Expansionsventil 24 und einem Verdampfer 20 strömt.
Der Wechselrichter 30 umfasst ein Wechselrichtergehäuse 32, eine in das Wechselrichtergehäuse 32 eingebaute Leiterplatte 34 und eine Vielzahl von Schaltelementen 36, die auf der Leiterplatte 34 installiert sind.
Der Wechselrichter 30 versorgt das Motorteil 14 mit Strom oder schaltet es ab und steuert die Drehzahl des Motorteils 14.
Insbesondere wenn eine Verdampfersolltemperatur gemäß der Kühl- und Heizlast im Fahrgastraum, d.h. den Temperaturbedingungen innerhalb und außerhalb des Fahrgastraums und der vom Benutzer eingestellten Temperatur, eingestellt wird, wird die Drehzahl des Motorteils 14 in Übereinstimmung mit der eingestellten Verdampfersolltemperatur gesteuert.
Daher kann der elektrische Verdichter 10 eine optimale, für die Verdampfersolltemperatur geeignete Menge an Kältemittel ausstoßen. Dadurch kann die Temperatur des Verdampfers 20 so geregelt werden, dass sie der Verdampfersolltemperatur entspricht.
Der Wechselrichter 30 erzeugt während des Steuerungsprozesses des elektrischen Verdichters 10 Wärme. Insbesondere erzeugt ein IGBT-Element (Insulated Gate Bipolar Transistor) unter den in den Wechselrichter 30 eingebauten Schaltelementen 36 Wärme mit hoher Temperatur. Diese Wärmeentwicklung kann dazu führen, dass der Wechselrichter 30 überhitzt und beschädigt wird oder ausfällt.
Als Lösung für die Überhitzung des Wechselrichters 30 ist eine Kühltechnik bekannt, bei der ein Kältemittel am Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 verwendet wird.
Bei dieser Technik ist der Wechselrichter 30 integral an der Seite des Kältemitteleinlasses 16 des elektrischen Verdichters 10 installiert, so dass das in den Kältemitteleinlass 16 des elektrischen Verdichters 10 angesaugte Kältemittel mit relativ niedriger Temperatur indirekt den Wechselrichter 30 kontaktiert.
Daher kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel mit niedriger Temperatur am Einlass 16 und dem Wechselrichter 30 stattfinden, wodurch der Wechselrichter 30 gekühlt wird.
Das herkömmliche Klimaanlagengerät hat jedoch den Nachteil, dass die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 verringert wird, wenn die Durchflussmenge des in den Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 angesaugten Kältemittels gering ist. Daher ist die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung des Wechselrichters 30 hoch.
In Anbetracht dessen gibt es eine Technik, die eine Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert.
Diese Technologie verhindert grundsätzlich die Überhitzung des Wechselrichters 30, indem der Wechselrichter 30 abgeschaltet wird, wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als eine voreingestellte Überhitzungsreferenztemperatur ist. Somit werden Schäden und Ausfälle des Wechselrichters 30 aufgrund von Überhitzung verhindert.
Die Technik zum Abschalten des Wechselrichters 30 ist so konfiguriert, dass der Wechselrichter 30 abgeschaltet wird, wenn er überhitzt ist. Daher wird das Klimaanlagensystem angehalten, wenn der Wechselrichter 30 überhitzt ist. Daher werden die Kühlung und Heizung im Fahrgastraum angehalten.
Insbesondere im Sommer, wenn die Temperatur hoch ist, kann es häufig zu einer Überhitzung des Wechselrichters 30 kommen. Das kann das Klimaanlagensystem häufig anhalten, was den Komfort im Fahrgastraum erheblich verringert.
Zusammenfassung
In Anbetracht der Probleme des Standes der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Überhitzung eines Wechselrichters zu verhindern, ohne den Wechselrichter abzuschalten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Ausfall einer Klimaanlage aufgrund der Abschaltung eines Wechselrichters und das resultierende Anhalten der Kühlung eines Fahrgastraums zu verhindern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Komfort in einem Fahrgastraum erheblich zu verbessern.
Um diese Ziele zu erreichen, wird ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitgestellt, umfassend: einen elektrischen Verdichter; einen Wechselrichter, der so konfiguriert ist, dass er die Drehzahl des elektrischen Verdichters steuert; und ein Steuerteil, das so konfiguriert ist, dass es eine Steuerung ausführt, so dass eine Kältemitteldurchflussmenge auf einer Einlassseite des elektrischen Verdichters ansteigt, wenn eine Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als eine voreingestellte Überhitzungswarntemperatur ist.
Das Steuerteil kann so konfiguriert sein, dass es die Steuerung so ausführt, dass, wenn die Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, eine Verdampfersolltemperatur gemäß der Temperatur des Wechselrichters variabel eingestellt wird, um die Drehzahl des elektrischen Verdichters variabel einzustellen.
Der Wechselrichter kann auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters installiert und durch ein einlassseitiges Kältemittel gekühlt werden, und das Steuerteil kann so konfiguriert sein, dass es die Drehzahl des elektrischen Verdichters gemäß der Temperatur des Wechselrichters steuert, so dass die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters zur Kühlung des Wechselrichters in Abhängigkeit von der Temperatur des Wechselrichters variabel eingestellt wird.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung einer Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, die höher als die Überhitzungswarntemperatur eingestellt ist, kann das Steuerteil die Verdampfersolltemperatur graduell umgekehrt proportional dazu absenken, und wenn die Temperatur des Wechselrichters sich der Überhitzungsreferenztemperatur von der Überhitzungswarntemperatur aus nähert, kann das Steuerteil eine Steuerung ausführen, um die Drehzahl des elektrischen Verdichters graduell zu erhöhen, so dass die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters graduell ansteigt, wenn sich die Temperatur des Wechselrichters der Überhitzungsreferenztemperatur nähert.
Das Steuerteil kann Tabellenwerte von Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für jeweilige Wechselrichtertemperaturen speichern, und wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung der Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, kann das Steuerteil die Verdampfersolltemperatur gemäß der Temperatur des Wechselrichters auf der Grundlage der Tabellenwerte von Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für jeweilige Wechselrichtertemperaturen variabel einstellen.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung der Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, kann das Steuerteil einen Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Temperatur des Wechselrichters entspricht, aus den Tabellenwerten der Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für jeweilige Wechselrichtertemperaturen erfassen, und das Steuerteil kann so konfiguriert sein, dass es eine finale Verdampfersolltemperatur (T3) berechnet, indem es einen erfassten Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T2) und eine Verdampfersolltemperatur (T1) verarbeitet, die gemäß den Temperaturbedingungen innerhalb und außerhalb eines Fahrgastraums und einer vom Benutzer eingestellten Temperatur durch die nachstehende Gleichung (1) voreingestellt ist, und die berechnete finale Verdampfersolltemperatur (T3) auf die Verdampfersolltemperatur ändert: finale Verdampfersolltemperatur (T3) = voreingestellte Verdampfersolltemperatur (T1) - Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T2) entsprechend der Wechselrichtertemperatur ... (1).
Wenn sich die Temperatur des Wechselrichters der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, wird gemäß dem Fahrzeug-Klimaanlagensystem der vorliegenden Erfindung die Verdampfersolltemperatur graduell gesenkt, um die Kältemittelausstoßmenge des elektrischen Verdichters graduell zu erhöhen. Wenn sich die Temperatur des Wechselrichters der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, ist es daher möglich, die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters zu erhöhen und die Kühleffizienz des Wechselrichters durch die Erhöhung des Kältemittelstroms auf der Einlassseite graduell zu erhöhen.
Da die Kühleffizienz des Wechselrichters im Gegensatz zum Stand der Technik graduell erhöht werden kann, indem die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters erhöht wird, kann eine Überhitzung des Wechselrichters verhindert werden, ohne den Wechselrichter abzuschalten.
Da die Überhitzung des Wechselrichters verhindert werden kann, ohne den Wechselrichter abzuschalten, ist es außerdem möglich, das Anhalten der Klimaanlage aufgrund der Abschaltung des Wechselrichters und das resultierende Anhalten der Kühlung des Fahrgastraums zu verhindern, wodurch der Komfort im Fahrgastraum erheblich verbessert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Diagramm, das schematisch ein herkömmliches Fahrzeug-Klimaanlagensystem zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Fahrzeug-Klimaanlagensystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Fahrzeug-Klimaanlagensystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Fahrzeug-Klimaanlagensystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Vor der Beschreibung von Merkmalen des Fahrzeug-Klimaanlagensystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Verdichter einer Fahrzeug-Klimaanlagensystem kurz unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Der elektrische Verdichter 10 enthält ein Verdichtungsteil 12 und ein Motorteil 14. Wenn das Verdichtungsteil 12 durch das Motorteil 14 angetrieben wird, wird das Kältemittel auf der Seite des Verdampfers 20 in einen Einlass 16 eingeführt und auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck verdichtet. Das komprimierte Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird durch eine Auslassöffnung 18 in Richtung eines Kondensators 22 ausgelassen.
Die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 wird durch einen Wechselrichter 30 eingestellt, und der elektrische Verdichter 10 mit der eingestellten Drehzahl regelt die Durchflussmenge des Kältemittels, das zu einem Kondensator 22, einem Expansionsventil 24 und einem Verdampfer 20 fließt.
Der Wechselrichter 30 enthält ein Wechselrichtergehäuse 32, eine in das Wechselrichtergehäuse 32 eingebauten Leiterplatte 34 und eine Vielzahl von Schaltelementen 36, die auf der Leiterplatte 34 installiert sind.
Der Wechselrichter 30 versorgt den Motorteil 14 mit Strom oder schaltet ihn ab und steuert die Drehzahl des Motorteils 14.
Insbesondere wenn eine Verdampfersolltemperatur in einem Steuerteil 40 entsprechend den Temperaturbedingungen innerhalb und außerhalb des Fahrgastraums und der vom Benutzer eingestellten Temperatur eingestellt wird, wird die Drehzahl des Motorteils 14 entsprechend der eingestellten Verdampfersolltemperatur des Steuerteils 40 gesteuert.
Daher kann der elektrische Verdichter 10 eine optimale, für die Zieltemperatur des Verdampfers geeignete Menge an Kältemittel auslassen. Dadurch kann die Temperatur des Verdampfers 20 so gesteuert werden, dass sie der Verdampfersolltemperatur entspricht.
Das Steuerteil 40 ist diesbezüglich mit einem Mikroprozessor ausgestattet und kann auf der Leiterplatte 34 des Wechselrichters 30 integriert installiert sein oder separat vom Wechselrichter 30 konfiguriert sein, je nachdem.
Nachfolgend werden die Merkmale des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimaanlagensystem unter Bezugnahme auf die 2 und 3 im Detail beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist das Klimaanlagensystem der vorliegenden Erfindung mit einem Steuerteil 40 vorgesehen. Das Steuerteil 40 ist so konfiguriert, dass es die Verdampfersolltemperatur gemäß dem Erfassungswert eines Wechselrichtertemperatursensors 42, der die Temperatur des Wechselrichters 30 erfasst, variabel einstellt.
Insbesondere ist der Steuerteil 40 so konfiguriert, dass er die Verdampfersolltemperatur entsprechend der eingegebenen Wechselrichtertemperatur variabel einstellt, wenn Temperaturdaten des Wechselrichters 30 vom Wechselrichtertemperatursensor 42 eingegeben werden.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters auf eine Temperatur ansteigt, die sich einer voreingestellten Überhitzungsreferenztemperatur nähert, wird die Solltemperatur des Verdampfers insbesondere graduell um eine voreingestellte Temperatur gesenkt, die umgekehrt proportional zum Anstieg der Wechselrichtertemperatur ist.
Wenn beispielsweise die Überhitzungsreferenztemperatur des Wechselrichters 30 120 °C beträgt, wird jedes Mal, wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 von einer bestimmten Überhitzungswarntemperatur (114 °C) unterhalb der Überhitzungsreferenztemperatur von 120 °C um eine voreingestellte Temperatur (2 °C) in Richtung der Überhitzungsreferenztemperatur (120 °C) ansteigt, die Verdampfersolltemperatur graduell um eine voreingestellte Temperatur (1 °C) im umgekehrten Verhältnis zum Anstieg der Temperatur des Wechselrichters gesenkt.
Wenn also die Temperatur des Wechselrichters 30 graduell von einer Überhitzungswarntemperatur auf eine Temperatur ansteigt, die sich der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, die höher als die Überhitzungswarntemperatur eingestellt ist, erhöht der Wechselrichter 30 graduell die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 entsprechend.
Wenn also die Temperatur des Wechselrichters 30 graduell von der Überhitzungswarntemperatur auf eine Temperatur ansteigt, die sich der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, erhöht sich der KältemittelauslassDurchflussmenge des elektrischen Verdichters 10 graduell im Verhältnis dazu.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 folglich auf eine Temperatur ansteigt, die sich der Überhitzungsreferenztemperatur annähert, wird die Menge des zum Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 zurückgeführten Kältemittels im Verhältnis dazu graduell erhöht.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 auf eine Temperatur ansteigt, die sich der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, erhöht sich dementsprechend die Wärmeaustauschrate zwischen dem in den Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 angesaugten Kältemittel und dem Wechselrichter 30.
Wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 auf eine Temperatur ansteigt, die sich der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, wird daher die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 erhöht, um eine Überhitzung des Wechselrichters 30 zu verhindern.
Wenn sich die Temperatur des Wechselrichters 30 der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, erhöht das Steuerteil 40 folglich graduell die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 durch das Kältemittel auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters 10, wodurch die Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert wird.
Insbesondere kann die Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert werden, ohne den Wechselrichter 30 abzuschalten. Somit kann das Anhalten der Klimaanlage aufgrund der Abschaltung des Wechselrichters 30 und das daraus resultierende Anhalten der Kühlung des Fahrgastraums vermieden werden, wodurch der Komfort im Fahrgastraum deutlich verbessert wird.
In einigen Fällen kann das Steuerteil 40 unterdessen Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen speichern, wie in Tabelle 1 unten gezeigt ist.
Die Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen werden im Steuerteil 40 über einen Bereich von der Überhitzungswarntemperatur des Wechselrichters 30, z. B. 114 °C, bis zur Überhitzungsreferenztemperatur oder höher, z. B. 126 °C, gespeichert, die höher als 120 °C ist.

Durch die Verwendung der gespeicherten Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen wird die Verdampfersolltemperatur gemäß der Temperatur des Wechselrichters 30 variiert. Somit wird das Steuerventil des Wechselrichters 30 für den elektrischen Verdichter 10 entsprechend der Temperatur des Wechselrichters 30 variabel gesteuert, so dass die Kältemittelauslassmenge des elektrischen Verdichters 10 verändert werden kann. [Tabelle 1] Tabellenwerte der Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen

Wechselrichtertemperatur (°C)	Verdam pfersolltem peraturabsenkbetrag (°C) (A<B<C<D)
112,0	0,0
114,0 (Überhitzungswarntemperatur)	A
116,0	B
118,0	C
120,0 (Überhitzungsreferenztemperatur)	D
122,0	D
124,0	D
126,0	D

In dieser Hinsicht kann das Steuerteil 40 die Verdampfersolltemperatur auf der Grundlage der Tabellenwerte der Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen nur unter einer Bedingung ändern, in der die Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als die voreingestellte spezifische Überhitzungswarntemperatur ist, die niedriger als die Überhitzungsreferenztemperatur, z. B. 120 °C oder niedriger, eingestellt ist, z. B. eine Bedingung, in der die Temperatur des Wechselrichters 30 auf 114 °C oder höher steigt.
Wenn die Verdampfersolltemperatur unter Verwendung der gespeicherten Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen geändert wird, ist das Steuerteil 40 so konfiguriert, dass es eine finale Verdampfersolltemperatur (T3) berechnet, indem er einen Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T2), der der Wechselrichtertemperatur entspricht, von der Verdampfersolltemperatur (T1) subtrahiert, die gemäß den Temperaturbedingungen innerhalb und außerhalb des Fahrgastraums und der vom Benutzer eingestellten Temperatur, wie in Gleichung (1) unten, voreingestellt ist, und die berechnete finale Verdampfersolltemperatur (T3) in die Verdampfersolltemperatur ändert: $\begin{array}{l} finale Verdampfersolltemperatur (T 3) = vorgeingestellte \\ Verdampfersolltemperaur (T 1) - Verdampfersolltemperaturbsenkbetrag (T 2) \\ entsprechen der Temperatur des Wechselrichters \end{array}$
Wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 auf die Überhitzungswarntemperatur oder höher ansteigt, stellt das Steuerteil 40 folglich die Verdampfersolltemperatur variabel ein, indem es den Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag entsprechend der Temperatur des Wechselrichters 30 auf die voreingestellte Verdampfersolltemperatur kompensiert.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen im Steuerteil 40 gespeicherten Wechselrichtertemperaturen linear im Verhältnis zur Temperatur des Wechselrichters 30 ansteigen.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass unter den Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Überhitzungswarntemperatur oder höher und der Überhitzungsreferenztemperatur oder niedriger entspricht, linear proportional zur Temperatur des Wechselrichters 30 ansteigt.
Dementsprechend kann mit steigender Temperatur des Wechselrichters 30 auch der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag graduell proportional dazu erhöht werden. Folglich sinkt die Solltemperatur des Verdampfers graduell, wenn der Wechselrichter 30 überhitzt wird, wodurch es möglich ist, aktiv auf die Überhitzung des Wechselrichters 30 zu reagieren.
Unter den im Steuerteil 40 gespeicherten Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen wird der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Überhitzungsreferenztemperatur des Wechselrichters 30 oder höher entspricht, dabei vorzugsweise auf einem konstanten Niveau gehalten.
Dementsprechend ist das Steuerteil 40 so konfiguriert, dass es die Verdampfersolltemperatur auf der Grundlage des Verdampfersolltemperaturabsenkbetrags des konstanten Niveaus ändert, wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als die Überhitzungsreferenztemperatur ist.
Der Grund für die Anwendung dieser Konfiguration liegt darin, dass es zu einem Vereisungsphänomen auf der Seite des Verdampfers 20 kommen kann, wenn der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag größer gemacht wird und die Verdampfersolltemperatur zu viel abgesenkt wird.
Wieder bezugnehmend auf 2, wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, kann das Steuerteil 40 eine Steuerung ausführen, um die Mindestdrehzahl (RPM) des elektrischen Verdichters 10 zu erhöhen, so dass die Kältemitteldurchflussmenge am Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 erhöht werden kann.
Die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 wird in Abhängigkeit von der Temperatur des Verdampfers 20 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt gibt es einen Mindestdrehzahlreferenz, die verhindert, dass die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 unter eine vorgegebene Drehzahl fällt.
Wenn also die Mindestdrehzahl des elektrischen Verdichters 10 auf der Grundlage dieser Referenz erhöht wird, erhöht sich die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10 auch bei gleicher Temperatur des Verdampfers 20. Dadurch erhöht sich die Durchflussmenge des am Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 angesaugten Kältemittels, wodurch sich die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 verbessert.
In einigen Fällen, wenn die Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, kann das Steuerteil 40 eine Steuerung ausführen, um die Drehzahl (RPM) des elektrischen Verdichters 10 auf einen voreingestellten Wert zu erhöhen, so dass die Durchflussmenge des Kältemittels am Einlass 16 des elektrischen Verdichters 10 erhöht werden kann.
Nachfolgend wird ein Betriebsbeispiel der Fahrzeug-Klimaanlagensystem der vorliegenden Erfindung mit einer solchen Konfiguration unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Zunächst bezugnehmend auf 3, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet wird (S101), wird die Temperatur des Wechselrichters 30 erfasst (S103).
Wenn die Erfassung der Temperatur des Wechselrichters 30 abgeschlossen ist, bestimmt das Steuerteil 40, ob die erfasste Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher ist als eine voreingestellte Überhitzungswarntemperatur, zum Beispiel 114 °C (S105).
Wenn die erfasste Temperatur des Wechselrichters 30 gleich oder höher als die voreingestellte Überhitzungswarntemperatur ist, bestimmt das Steuerteil 40 als ein Resultat der Bestimmung, dass ein hohes Risiko einer Überhitzung des Wechselrichters 30 besteht.
Entsprechend dieser Bestimmung erfasst das Steuerteil 40 den der aktuellen Temperatur des Wechselrichters 30 entsprechenden Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag aus einer zuvor gespeicherten Verdampfersolltemperaturabsenkbetragstabelle, wie in Tabelle 1 oben angegeben (S107).
Wenn die Erfassung des Verdampfersolltemperaturabsenkbetrags abgeschlossen ist, werden der erfasste Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T2) und die voreingestellte Verdampfersolltemperatur (T1) unter Verwendung der obigen Gleichung (1) verarbeitet, um eine finale Verdampfersolltemperatur (T3) zu berechnen (S109).
Wenn die Berechnung der finalen Verdampfersolltemperatur (T3) abgeschlossen ist, kann der Wechselrichter 30 den elektrischen Verdichter 10 gemäß der berechneten finalen Verdampfersolltemperatur (T3) steuern (S111).
Wenn dann die Temperatur des Wechselrichter 30 graduell über die Überhitzungswarntemperatur hinaus auf die Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, erhöht sich als Reaktion darauf graduell die Drehzahl des elektrischen Verdichters 10.
Wenn also die Temperatur des Wechselrichters 30 graduell auf die Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, erhöht sich die Kältemittelauslassdurchflussmenge des elektrischen Verdichters 10 graduell proportional dazu, so dass die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 durch das Kältemittel auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters 10 graduell ansteigen kann. Dadurch wird die Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert.
Wenn sich die Temperatur des Wechselrichters 30 der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, wird bei dem Fahrzeug-Klimaanlagensystem der vorliegenden Erfindung mit einer solchen Konfiguration die Verdampfersolltemperatur graduell gesenkt, um die Kältemittelauslassmenge des elektrischen Verdichters 10 graduell zu erhöhen. Wenn sich die Temperatur des Wechselrichters 30 der Überhitzungsreferenztemperatur nähert, ist es daher möglich, die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters 10 zu erhöhen und die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 durch die Erhöhung der Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite graduell zu erhöhen.
Da die Kühleffizienz des Wechselrichters 30 im Gegensatz zum Stand der Technik graduell erhöht werden kann, indem die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters 10 erhöht wird, kann ferner die Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert werden, ohne den Wechselrichter 30 abzuschalten.
Da die Überhitzung des Wechselrichters 30 verhindert werden kann, ohne dass der Wechselrichter 30 abgeschaltet werden muss, ist es außerdem möglich, das Anhalten der Klimaanlage aufgrund der Abschaltung des Wechselrichters 30 und das daraus resultierende Anhalten der Kühlung des Fahrgastraums zu verhindern, wodurch der Komfort im Fahrgastraum erheblich verbessert wird.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Fahrzeug-Klimaanlagensystem, umfassend: einen elektrischen Verdichter; einen Wechselrichter, der so konfiguriert ist, dass er die Drehzahl des elektrischen Verdichters steuert; und ein Steuerteil, das so konfiguriert ist, dass es eine Steuerung ausführt, so dass eine Kältemitteldurchflussmenge auf einer Einlassseite des elektrischen Verdichters ansteigt, wenn eine Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als eine voreingestellte Überhitzungswarntemperatur ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es die Steuerung so ausführt, dass, wenn die Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, eine Verdampfersolltemperatur gemäß der Temperatur des Wechselrichters variabel eingestellt wird, um die Drehzahl des elektrischen Verdichters variabel einzustellen.
System nach Anspruch 2, wobei der Wechselrichter auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters installiert ist und durch ein einlassseitiges Kältemittel gekühlt wird, und das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es die Drehzahl des elektrischen Verdichters gemäß der Temperatur des Wechselrichters steuert, so dass die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters zur Kühlung des Wechselrichters in Abhängigkeit von der Temperatur des Wechselrichters variabel eingestellt wird.
System nach Anspruch 3, bei dem, wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung einer Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, die höher als die Überhitzungswarntemperatur eingestellt ist, das Steuerteil die Verdampfersolltemperatur graduell umgekehrt proportional dazu absenkt, und wenn die Temperatur des Wechselrichters sich der Überhitzungsreferenztemperatur von der Überhitzungswarntemperatur nähert, das Steuerteil eine Steuerung ausführt, um die Drehzahl des elektrischen Verdichters graduell zu erhöhen, so dass die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters graduell ansteigt, wenn sich die Temperatur des Wechselrichters der Überhitzungsreferenztemperatur nähert.
System nach Anspruch 4, wobei das Steuerteil Tabellenwerte von Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für jeweilige Wechselrichtertemperaturen speichert, und wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung der Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, das Steuerteil die Verdampfersolltemperatur gemäß der Temperatur des Wechselrichters auf der Grundlage der Tabellenwerte von Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für jeweilige Wechselrichtertemperaturen variabel einstellt.
System nach Anspruch 5, bei dem, wenn die Temperatur des Wechselrichters in Richtung der Überhitzungsreferenztemperatur ansteigt, das Steuerteil einen Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Temperatur des Wechselrichters entspricht, aus den Tabellenwerten der Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für jeweilige Wechselrichtertemperaturen erfasst und das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es eine finale Verdampfersolltemperatur (T3) berechnet, indem es einen erfassten Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T2) und eine Verdampfersolltemperatur (T1) verarbeitet, die gemäß den Temperaturbedingungen innerhalb und außerhalb eines Fahrgastraums und einer vom Benutzer eingestellten Temperatur, wie Gleichung (1) unten, voreingestellt ist, und die berechnete finale Verdampfersolltemperatur (T3) auf die Verdampfersolltemperatur ändert: $\begin{array}{l} finale Verdampfersolltemperatur (T 3) = vorgeingestellte \\ Verdampfersolltemperatur (T 1) - Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag (T 2) \\ entsprechend der Wechselrichtertemperatur \end{array}$
System nach Anspruch 6, bei dem die Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen im Steuerteil gespeicherten Wechselrichtertemperaturen linear proportional zu der Temperatur des Wechselrichters ansteigen.
System nach Anspruch 6, wobei von den Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für die jeweiligen im Steuerteil gespeicherten Wechselrichtertemperaturen der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Überhitzungswarntemperatur oder höher und der Überhitzungsreferenztemperatur oder niedriger entspricht, linear proportional zu der Temperatur des Wechselrichters ansteigt.
System nach Anspruch 8, wobei von den Verdampfersolltemperaturabsenkbeträgen für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen, die in dem Steuerteil gespeichert sind, der Verdampfersolltemperaturabsenkbetrag, der der Überhitzungsreferenztemperatur des Wechselrichters oder höher entspricht, auf einem konstanten Niveau gehalten wird, und das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es die Verdampfersolltemperatur auf der Grundlage des Verdampfersolltemperaturabsenkbetrags des konstanten Niveaus ändert, wenn die Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als die Überhitzungsreferenztemperatur ist.
System nach Anspruch 5, wobei das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es die Verdampfersolltemperatur auf der Grundlage der Tabellenwerte der Verdampfersolltemperaturabsenkbeträge für die jeweiligen Wechselrichtertemperaturen nur unter einer Bedingung ändert, unter der die Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, die niedriger als die Überhitzungsreferenztemperatur eingestellt ist.
System nach Anspruch 1, wobei, wenn die Temperatur des Wechselrichters gleich oder höher als die Überhitzungswarntemperatur ist, das Steuerteil so konfiguriert ist, dass es die Drehzahl (RPM) des elektrischen Verdichters erhöht, so dass die Kältemitteldurchflussmenge auf der Einlassseite des elektrischen Verdichters ansteigt.