DE19906497C2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer einen Kältespeicher umfassenden Klimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung einer einen Kältespeicher umfassenden Klimaan­ lage, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

In der EP 0 568 445 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum eines abgestellten Fahrzeuges beschrieben. Diese Vorrichtung um­ faßt einen Kältemittelkreis, dessen Verdampfer in einem Ge­ häuse eines Klimagerätes angeordnet und zur Kühlung eines dem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes vorgesehen ist. Dem Verdampfer ist ein mittels eines Elektromotors an­ getriebener Ventilator zugeordnet. Der Kältemittelkreis um­ faßt außerdem einen Kondensator, der von einem Kühlluft­ strom beaufschlagt wird. Zur Erzeugung dieses Luftstromes ist ebenfalls ein von einem Elektromotor angetriebener Ven­ tilator vorgesehen. Ein im Kältemittelkreis befindlicher Kompressor wird von einem Elektromotor angetrieben, der von einem Hochspannungskreis mit einer Spannung von etwa 120 Volt mit der entsprechenden Energie versorgt wird. Die bei­ den Ventilatoren, die dem Verdampfer bzw. dem Kondensator zugeordnet sind, sind an einen Niederspannungskreis mit beispielsweise 12 V geschaltet, wobei zur Steuerung des Ventilatorantriebes ein Steuergerät vorgesehen ist. Die be­ schriebene Vorrichtung ermöglicht den Betrieb der Klimaan­ lage mit unterschiedlichen Betriebsarten des Kompressors und der Gebläse, wobei jeweils berücksichtigt wird, ob ein Betrieb bei laufendem Fahrzeugmotor oder Stillstand des Fahrzeugmotors erfolgt.

In der DE 37 06 152 A1 wird eine Kraftfahrzeugklima­ anlage beschrieben, die einen Kältekreislauf mit einem Kältemittelverdichter, einem Kondensator, einem Verdampfer und eine stromauf des Verdampfers angeordnete Drosseleinrichtung umfaßt. Dem Kondensator ist ein Lüfter und dem Verdampfer ein Gebläse zugeordnet. Die Kompressorleistung, die Kondensatorlei­ stung und die Verdampferleistung werden direkt oder indi­ rekt von Sensormitteln erfaßt und als elektrische Größe an eine elektronische Steuerschaltung gegeben, die diese Ein­ gangssignale verknüpft und in Abhängigkeit von mindestens zweien dieser Leistungswerte und unter Einbeziehung wei­ terer Parameter Ausgangssignale erzeugt. Die Steuerschal­ tung wirkt auf elektrisch ansteuerbare Stellmittel zur Beein­ flussung der Kompressorleistung, der Kondensatorleistung und/oder der Verdampferleistung.

Aus der DE 43 27 866 ist eine Einrichtung zur Klimatisie­ rung des Fahrgastraumes und zur Kühlung des Antriebssystems von Fahrzeugen beschrieben. Diese Einrichtung weist ein Kälteaggregat mit einem Kompressor, einem Kondensator, ei­ nem Expansionsventil und einem Verdampfer auf. Dabei ist der Verdampfer sekundär seitig von einem flüssigen Kälte­ trägermedium beaufschlagt und in einen Sekundärkreislauf eingebunden, in dem ein Kühlkörper sowie ein Engergiespei­ cher angeordnet sind. Dabei ist der Energiespeicher über Ventilmittel mit dem Kühlmittelkreislauf der Antriebskompo­ nenten verbunden und kann wahlweise Wärme speichern.

Die DE 196 29 114 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrgastraumes mit einer Kompressi­ onskälteanlage. Diese Vorrichtung umfaßt ein externes Käl­ temodul, das in dem Motorraum angeordnet ist und über einen Sekundärkreislauf einen Wärmeübertrager in dem Klimagerät mit einem kühlenden Medium versorgen kann. Um die Zufuhr von in dem Kältemodul gekühltem Medium und in dem Kühlmodul für den Fahrzeugantrieb erhitztem Medium auf die Wärmeüber­ trager im Klimagerät zu verteilen, ist eine Steuereinheit vorgesehen. Außerdem weist diese Vorrichtung einen Kurz­ zeitkältespeicher auf, der mit einem im Bereich des Armatu­ renbrettes angeordneten Kanalsystem verbunden ist und dazu dient, die von der Sonne besonders stark beaufschlagten Bauteile des abgestellten Fahrzeuges zu kühlen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung einer einen Kältespeicher umfassenden Klimaanlage zu schaffen, wobei die Einrichtung einfach im Aufbau und geeignet für ein Verfahren ist, mittels dem unabhängig vom jeweiligen Betriebs­ zustand des Antriebsmotors des Fahrzeugs eine Vielzahl un­ terschiedlicher, angepaßter Betriebsweisen bedarfsgerecht ausführbar sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Regelung ei­ ner einen Kältespeicher umfassenden Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Rege­ lung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist ein mit dem elektrischen Steuergerät verbundener Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Funktion des Kältespeichers vorgesehen. Durch diesen Schalter ist vom Fahrer zu bestim­ men, ob der Kältespeicher dem Kälteträgerkreislauf zuge­ schaltet sein soll oder nicht. Im abgeschalteten Zustand des Kältespeichers wird das diesem zugeordnete Ventil ge­ schlossen, im übrigen wird die in einer Kompressionskälte­ anlage erzeugte Kälte mittels des Kälteträgerkreislaufs dem Kühlkörper im Zuluftkanal des Fahrzeuginnenraumes zuge­ führt.

Die zur Erfassung der Temperatur im sekundären Kälteträger­ kreislauf notwendigen Sensoren können an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, wobei es sich als besonders zweck­ mäßig erwiesen hat, einen Temperatursensor ausgangsseitig des Kältespeichers und einen weiteren Temperatursensor in der Zuleitung des Kühlkörpers vorzusehen. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, auch die Temperatur am Verdampfer, das heißt an der Schnittstelle zwischen dem Kältemittelkreis­ lauf und dem Kälteträgerkreislauf zu erfassen. Hierbei be­ steht die Möglichkeit, einen Temperatursensor im Kälteträ­ gerkreis ausgangsseitig des Verdampfers anzuordnen oder aber einen Temperatursensor in dem Kältemittelkreis ausgangsseitig des Verdampfers vorzusehen. Um die im Kälteträ­ gerkreislauf vorgesehenen Ventile nach dem Kühlungsbedarf für die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft einzustellen, ist es zweckmäßig, daß ein Sensor zur Erfassung der Tempe­ ratur der Luft abströmseitig des Kühlkörpers vorgesehen ist.

An den Kälteträgerkreislauf ist zweckmäßigerweise ein Aus­ gleichsbehälter für das Kälteträgermittel angeschlossen, so daß betriebsbedingte Volumenänderungen des Kälteträgers kompensiert werden und in dem Kälteträgerkreislauf stets eine ausreichende Menge des betreffenden Fluids zur Verfü­ gung steht. Damit die jeweils benötigte bzw. aktuell in dem Kälteträgerausgleichsbehälter vorhandene Menge erfaßt wird, ist ein Füllstandsensor am Kälteträgerausgleichsbehälter vorgesehen und mit dem elektronischen Steuergerät verbun­ den. Außerdem ist ein Befüllschalter angeschlossen, der für die Befüllung des Kälteträgerkreislaufs im Servicefall be­ tätigt wird. Erhält das elektronische Steuergerät von dem Befüllschalter das entsprechende Signal, so werden alle Ventile im Kälteträgerkreislauf in ihre zu den angeschlos­ senen Komponenten geöffnete Stellung gebracht, so daß das Kälteträgerfluid in alle Leitungszweige und Komponenten ge­ langt. Um evtl. vorhandene Restluftmengen auszutreiben, sollten zusätzlich die Pumpen im Kälteträgerkreislauf be­ trieben werden.

Vorzugsweise wird die Kompressorkupplung des Kältemittel­ kompressors ebenfalls von der Regeleinrichtung angesteuert.

Damit eine Vorklimatisierung bei abgestelltem Fahrzeug er­ folgen kann, ist es von Vorteil, am Steuergerät eine Ein­ gangsklemme für ein Signal einer Fernbedienung und/oder Zeitschaltuhr vorzusehen. Das Steuergerät kann als eigenes Bauteil mit serieller Schnittstelle zu einem Bediengerät der Klimaanlage ausgeführt sein, was insbesondere auch im Falle der Nachrüstung eines Kältespeichers in Betracht kommt. Es ist jedoch auch möglich, das Steuergerät mit dem Bediengerät zu einem integrierten Bauteil zusammenzufassen, wenn bereits bei der Entwicklung der Klimaanlage ein Kälte­ speicher einbezogen wird.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung einer Klimaanlage für den Fahrbetrieb und im Stand können ver­ schiedene Betriebszustände unterschieden werden. Die mögli­ chen Betriebsmodi einer solchen Klimaanlage mit Kältespei­ cher sind beispielsweise folgende:

• - Der Speicher wird geladen, wenn der Fahrzeugmotor läuft, die Klimatisierungsfunktion für den Fahrzeuginnenraum jedoch ausgeschaltet ist,
• - ein Mischbetrieb, in welchem der Kältespeicher mit der am Kühlkörper nicht benötigten überschüssigen Kälteener­ gie geladen wird oder bei nicht ausreichender Kältelei­ stung am Kühlkörper unterstützend genutzt wird,
• - Ausschalten der Standklimatisierung, das heißt der Käl­ tespeicher wird nicht genutzt,
• - Einschalten der Standklimatisierung, das heißt ein Standklimatisierungsbetrieb bei stehendem Fahrzeugmotor.

Bei normalen Außentemperaturen kann im Fahrbetrieb der Kältespeicher unterstützend zum Kälteaggregat einbezogen werden, das heißt, es wird normalerweise im Mischbetrieb gefahren. Bei ausgeschalteter Klimafunktion für den Fahr­ zeuginnenraum kann der Kältespeicher während der Fahrt geladen werden. Wenn der Kältespeicher leer sein sollte, kann dieser auch zunächst komplett entkoppelt werden, bis wieder genügend Kälteleistung zur Verfügung steht, damit der Käl­ tespeicher im Mischbetrieb geladen werden kann.

In Wartephasen des Fahrbetriebes, bei denen der Motor nur kurzzeitig abgestellt wird, aber der Zündschlüssel im Zünd­ schloß verbleibt, z. B. vor geschlossenen Schranken, im Stau oder dergleichen, sollte die Standklimatisierung durch Ent­ laden es Kältespeichers mit einer Leistung erfolgen, durch die es im Fahrzeuginnenraum keinen spürbaren Unterschied zu der Klimatisierung während des laufenden Fahrzeugmotors gibt.

Eine weitere Forderung hinsichtlich der Klimatisierung er­ gibt sich bei Nutzfahrzeugen, bei denen der Fahrer Ruhezei­ ten im Fahrzeug, vorzugsweise in einer dafür eingerichteten Schlafkabine, verbringt. Hierfür ist optional die Möglich­ keit gegeben, über einen Bediensatelliten die Standklimaan­ lage zu aktivieren und auch die Temperatur einzustellen. In diesem Fall wird beim Entladen des Kältespeichers äußerst sparsam mit der Energie umgegangen, das heißt, die Klimaan­ lage sollte hauptsächlich mit Umluft betrieben werden, ggf. mit nur einem geringen Anteil von Frischluft. Außerdem kann durch Taktung der Pumpen und Einstellung einer niedrigen Gebläsestufe Energie gespart werden.

Während einer Pausenzeit des Fahrers, in der sich dieser außerhalb des Fahrzeuges aufhält, kann der Kältespeicher eine begrenzte Klimaerhaltung ermöglichen, wobei dies zweckmäßigerweise mit einem angepaßten Sollwert und im Um­ luftbetrieb erreicht wird. Eine weitere Option besteht in der Vorklimatisierung, wobei über eine Zeitschaltuhr oder eine Fernbedienung der Fahrzeuginnenraum vorklimatisiert werden kann, bevor der Motor gestartet wird. Dabei ist es vorteilhaft, zunächst mit einem hohen Frischluftanteil für ausreichende Belüftung zu sorgen, bevor dann mit umgeschal­ teten Umluftklappen und einer Rezirkulation der Fahrzeugin­ nenraumluft das jeweils gewünschte Klima eingestellt werden kann. Bei allen Betriebsweisen, bei denen der Fahrzeugmotor abgestellt ist, sollte eine automatische Abschaltung bei Unterschreiten einer bestimmten Betriebsspannung erfolgen, damit gewährleistet ist, daß die Batteriekapazität für das Starten des Motors noch ausreicht.

Mit Hilfe des Schalters für die Kältespeicherfunktion be­ steht die Möglichkeit, bei sehr kalten Außentemperaturen wie im Winter den Kältespeicher komplett auszuschalten. Das dem Kältespeicher zugeordnete Ventil sperrt somit die ent­ sprechenden Anschlußleitungen und wirkt als Bypass, damit der Kälteträger den anderen angeschlossenen Komponenten zu­ geführt werden kann. Es ist außerdem von Vorteil, einen be­ sonderen Modus speziell für die Wartung vorzusehen, und zwar zur Befüllung des Kälteträgermittels. Dabei sollte si­ chergestellt sein, daß eine ausreichende Menge des Kälte­ trägermediums in dem Ausgleichsbehälter vorhanden ist. Erst wenn ein diesbezüglich positives Signal vorliegt, kann durch den Befüllschalter der Befüllmodus aktiviert werden. Für diesen Modus werden die Ventile komplett geöffnet und bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes die Pumpen in Betrieb gesetzt, um Restluft im System auszutreiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage mit Kältespeicher,

Fig. 2 ein elektronisches Steuergerät mit diversen An­ schlüssen für Temperatursensoren, Ventilantriebe und Schalter,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Einstellung verschiedener Be­ triebszustände.

In Fig. 1 ist ein Kälteaggregat 1 dargestellt mit einem Kältemittelkreislauf 2, der aus einem Kompressor 3, einem Kondensator 4, einem Expansionsventil 5 und einem Verdamp­ fer 6 besteht. Dieser Kältemittelkreislauf 2 ist vorzugs­ weise mit einem Kältemittel wie beispielsweise R134a ge­ füllt. Der Kompressor 3 wird mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmotors angetrieben, wobei eine schaltbare Kupplung 7 zwischen dem Antriebsmotor und dem Kompressor 3 vorgesehen ist.

Der Verdampfer 6 ist sekundärseitig von einem flüssigen Kälteträger beaufschlagt, wobei es sich vorzugsweise um ein Glykol/Wasser-Gemisch handelt. Das flüssige Kälteträgerme­ dium zirkuliert in einem Kälteträgerkreislauf 8, an den ein Kältespeicher 9 sowie ein in einem Klimagerät 10 angeordne­ ter Kühlkörper 11 angeschlossen ist. Das Klimagerät 10 um­ faßt ein Gebläse 13, dem druckseitig der Kühlkörper 11 nachgeordnet ist, so daß ein vom Gebläse 13 erzeugter Luft­ strom durch den Kühlkörper 11 geführt wird. In Strömungs­ richtung des Luftstromes nachgeordnet befindet sich in dem Klimagerät 10 ein Heizkörper 14, der nicht über das gesamte Innenmaß des Klimagerätegehäuses reicht, so daß ein Bypass zur Umgehung des Heizkörpers verbleibt. Dieser Bypass ist mittels einer Klappe schließbar. Die entsprechend dem Be­ darf temperierte Luft wird einem Fahrzeuginnenraum 12 zuge­ führt.

Der Verdampfer 6 ist über eine Zulaufleitung 31 und eine Rücklaufleitung 32 mit einem ersten Ventil 16 verbunden, welches andererseits über Verbindungsleitungen 33 und 34 an ein zweites Ventil 17 und drittes Ventil 18 angeschlossen ist. Das zweite Ventil 17 ist dem Kältespeicher 9 zugeord­ net und mittels einer Zuleitung 35 und einer Rückleitung 36 an diesen angeschlossen. Das zweite Ventil 17 entspricht bezüglich seines Aufbaus exakt dem ersten Ventil 16. Zwi­ schen dem zweiten Ventil 17 und dem dritten Ventil 18 exi­ stiert eine Verbindungsleitung 37. Das zweite Ventil 18 ist über eine Zuleitung 38 und eine Rückleitung 39 mit dem Kühlkörper 11 verbunden. Wie außerdem aus Fig. 1 ersicht­ lich ist, befindet sich in der Verbindungsleitung 34 eine erste Pumpe 15 und in der Zuleitung 38 zum Kühlkörper 11 ist eine zweite Pumpe 21 vorgesehen. Die Ventile 16, 17, 18 sind als Vierwegeventile ausgeführt, die elektromechanisch betätigbar sind, und mit denen die Strömungswege und auch deren Querschnitt stufenlos einstellbar sind. Dabei sind die Ventile 16, 17, 18 über die Verbindungsleitungen 33, 34, 37 derart miteinander verbunden, daß ein Flüssigkeits­ ring gebildet wird, an den über jeweils eines der Ventile 16, 17, 18, der Verdampfer 6, der Kältespeicher 9 oder der Kühlkörper 11 zuschaltbar sind. Sofern eines der Ventile 16, 17, 18 in seiner bezüglich des angeschlossenen Aggrega­ tes gesperrten Stellung befindlich ist, wird ein Strömungs­ kurzschluß zwischen den Anschlüssen, an denen die Verbin­ dungsleitungen 33, 34, 37 angeschlossen sind, bewirkt, so daß die erste Pumpe 15 unabhängig von der Ventilstellung im Gesamtsystem eine Strömung des Kälteträgermediums erzeugen kann. An der Verbindungsleitung 34 ist eine Anschlußleitung 29, die zu einem Ausgleichsbehälter 19 führt, angeschlos­ sen.

Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, ist ein elektronisches Steuer­ gerät 20 vorgesehen, das über elektrische Anschlußleitungen mit der Kupplung 7 sowie den Ventilen 16, 17, 18 und den Pumpen 15 und 21 verbunden ist. Die Einstellung der Ventile 16, 17, 18 sowie der Antrieb der Pumpen 15 und 21 und auch das Schalten der Kupplung 7 erfolgt somit in Abhängigkeit von der in dem Steuergerät 20 erzeugten Ausgangssignale. Für die Regelung der Klimaanlage mit dem Kältespeicher 9 werden unter anderem die von verschiedenen Temperatursenso­ ren dem Steuergerät 20 zugeführten Parameter berücksich­ tigt, wobei in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein Tem­ peratursensor 23 ausgangsseitig des Kältespeichers 9, ein weiterer Temperatursensor 24 im Leitungsabschnitt 38 zwi­ schen dem Ventil 18 und der zweiten Pumpe 21 und ein weite­ rer Temperatursensor 25 an der Rückleitung 32 des Verdamp­ fers 6 angeordnet sind. Darüber hinaus ist ein Temperatur­ sensor 26 in dem Klimagerät 10 angeordnet, und zwar ab­ strömseitig des Kühlkörpers 11, so daß die Temperatur des den Kühlkörper 11 verlassenden Luftstromes gemessen werden kann. In dem Ausgleichsbehälter 19 befindet sich ein Füll­ standsensor 27, der ebenfalls mit dem Steuergerät 20 ver­ bunden ist. Außerdem ist ein Ein/Aus-Schalter 22 vorgese­ hen, durch den die Funktion des Betriebs mit Kältespeicher 9 oder ohne Kältespeicher 9 eingestellt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt ein elektronisches Steuergerät 20, das mit dem Ein/Aus-Schalter 22 und einem weiteren Schalter 40 ver­ sehen ist. Der Schalter 22 dient zum Einschalten bzw. Aus­ schalten der Speicherfunktion des Kältespeichers. Der Schalter 40 ist ein Befüllschalter, der im Servicefall be­ nötigt wird, das heißt, wenn der Kälteträgerkreis wieder befüllt wird. An Eingangsklemmen des Steuergerätes 20 sind die in Fig. 1 beschriebenen Temperatursensoren 23 bis 26 sowie zusätzlich ein Temperatursensor 28 geschaltet, der entweder zusätzlich zum Temperatursensor 25 oder alternativ zu diesem vorgesehen wird. Dieser Temperatursensor 28 ist im Kältemittelkreis 2 ausgangsseitig des Verdampfers 6 an­ geordnet, um die Temperatur des Kältemittels nach dessen Verdampfung zu erfassen. An eine weitere Eingangsklemme ist der Füllstandssensor 27 geschaltet.

Ausgangsseitig des Steuergerätes 20 sind Antriebe 41, 42, 43 für die in Fig. 1 beschriebenen Ventile 16, 17, 18 ange­ schlossen, wobei es sich vorzugsweise um Schrittmotoren handelt. Außerdem ist das Steuergerät 20 mit Antrieben 44, 45 der Pumpen 15 und 21 sowie mit der schaltbaren Kupplung 7 verbunden. Außerdem sind in Fig. 2 sieben Anschlußklemmen a bis g dargestellt, wobei die Klemme c mit dem Minuspol der Batterie und die Klemme d mit dem Pluspol der Batterie verbunden sind. Somit sind die Klemmen c und d an die bord­ seitigen Anschlußklemmen der Fahrzeugbatterie geschaltet. Die Klemme a ist mit dem Fahrtschalter verbunden, das heißt, dies entspricht der Klemme 15 des Bordnetzes bzw. der Radioklemme, welche der Spannungsversorgung des Autora­ dios dient. Die Klemme b liegt an dem D+Anschluß des Gene­ rators (Lichtmaschine).

Die Klemme d steht mit der Spule eines Relais 30 in Ver­ bindung und ebenso mit einem Schließkontakt dieses Relais. Die andere Seite des Schließkontaktes liegt an der Klemme f, welche mit der +Klemme eines fahrzeugseitigen Bedienge­ rätes für die Klimaanlage verbunden ist. Daraus ergibt sich, daß es sich bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 um ein Steuergerät einer sogenannten "hang on unit" handelt, das heißt, diese Einrichtung kann mit einem serienmäßigen Klimagerät und einem entsprechend dafür ausgebildeten Be­ diengerät kombiniert werden. Bei der Klemme e handelt es sich um eine serielle Schnittstelle für die Klimatisierungssteuerung, das heißt als Anschluß für den Datenaus­ tausch oder für eine Funktionsdiagnose. Die Klemme g dient zum Anschluß eines Empfängerteils einer Fernbedienung und/oder einer Zeitschaltuhr.

Über die serielle Schnittstelle an der Klemme g werden vielfältige Informationen übertragen, wobei hier nicht ab­ schließend, sondern lediglich als Beispiele die folgenden Parameter genannt sind. An das Steuergerät 20 werden Signa­ le gegeben hinsichtlich Außentemperatur, Kühlkörpertempera­ tur, Einschaltfunktion der Klimaanlage, Istwert der Innen­ raumtemperatur, Sollwert der Innenraumtemperatur, Regel- bzw. Stellgröße und Sollwertveränderung. In der anderen Richtung, also an das Bediengerät, werden Signale bezüglich Kompressorbetrieb, Gebläsespannung, Korrektur des Tempera­ tursollwertes, des Betriebsmodus, Stellung der Frisch­ luft/Umluft-Klappe und Diagnose-Informationen geliefert.

Die Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm bezüglich der Betriebszu­ stände, die einzustellen sind. Ausgehend von einem Anfangs­ zustand wird zunächst die Stellung des Schalters 22 festge­ stellt. Ist der Schalter 22 geöffnet, bedeutet dies das Si­ gnal "aus", das heißt, die Standklimafunktion ist nicht ge­ geben, sondern lediglich die Funktion einer üblichen Klima­ anlage ohne Kältespeicher. Sofern der Schalter 22 geschlos­ sen ist, ist das Signal "ein" gegeben, so daß dann in einer Stufe 46 zu prüfen ist, ob an der Klemme b (vergl. Fig. 2) eine Spannung anliegt, die größer als eine vorbestimmte Schwellspannung ist, dies könnte beispielsweise eine Span­ nung U < 10 V sein. Liegt in der Vergleichsstufe 46 ein ent­ sprechend positives Signal an, so bedeutet dies, daß der Fahrbetrieb mit zugeschalteter Kältespeicherfunktion gege­ ben ist. Hierzu gehören sowohl der Mischbetrieb als auch das Laden des Kältespeichers, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.

Liegt in der Vergleichsstufe 46 ein negatives Signal vor, so wird in einer weiteren Vergleichsstufe 47 festgestellt, ob an der Klemme a (vergl. Fig. 2) ein entsprechendes Span­ nungssignal anliegt, wobei wiederum als Schwellspannung U < 10 V angesehen wird. Ist dieses Signal positiv, so wird in einer weiteren Stufe 48 festgestellt, ob die fahrzeugseiti­ ge Klimaanlage eingeschaltet ist oder nicht. Ist dieses Si­ gnal positiv, so wird die Klimaanlage in den sogenannten Wartezustand geschaltet, bei dem der Motor nur kurzzeitig abgestellt wird, wobei der Schlüssel jedoch im Zündschloß verblieben ist. In diesem Wartezustand sollte die Standkli­ maanlage mit voller Leistung den Kältespeicher entladen, so daß der Fahrer keinen Unterschied zur Klimatisierungsfunk­ tion während des eigentlichen Fahrbetriebs spürt. Ist das Signal an der Stufe 48 negativ, so ist keine Standklimati­ sierung möglich.

Bei negativem Signal in der Vergleichsstufe 47 wird in ei­ ner nachgeordneten Stufe 48' festgestellt, ob die fahr­ zeugseitige Klimaanlage eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß am Bediengerät die Klimatisierungsfunktion nochmals eingeschaltet wird, das heißt, diese Betriebsweisen ganz bewußt aktiviert wer­ den. Bei einem positiven Signal wird ein sogenannter Pau­ senbetieb aktiviert, das heißt, diese Betriebsart ermög­ licht eine Regelung nach der Innenraumtemperatur, bei­ spielsweise wenn sich der Fahrer in der Schlafkabine auf­ hält. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein Sollwert für die Abkühlung gegenüber dem Istwert nicht zu groß sein und ggf. verringert werden sollte und das Klimagerät im Umluft­ betrieb betrieben werden soll. Ist das Signal in der Stufe 48' negativ, so wird in einer weiteren Stufe 49 festge­ stellt, ob mittels einer Schaltuhr oder einer Fernbedienung eine Vorklimatisierung gewünscht wird oder nicht. Ist eine Fernbedienung aktiviert oder eine Schaltuhr programmiert, so wird eine Vorklimatisierung mit Hilfe des Kältespeichers 9 sowie der Pumpen 15 und 21 und der Ventile 16, 17, 18 er­ möglicht. Ist das Signal in der Stufe 49 negativ, so bedeu­ tet dies, daß das Fahrzeug abgestellt und keine Aktivierung der Vorklimatisierung gewünscht ist.

Im folgenden wird das Laden des Speichers mit in dem Kälte­ aggregat 1 der Fig. 1 erzeugten Kälte beschrieben. Dieser Modus wird ausschließlich bei laufendem Antriebsmotor des Fahrzeugs, das heißt im sogenannten Fahrbetrieb durchge­ führt, wobei gleichzeitig mittels des Ventils 18 der Zufluß bzw. Rückfluß der Kälteträgerflüssigkeit zum bzw. vom Kühl­ körper 11 gesperrt ist. Die Pumpe 21 ist in diesem Zustand abgeschaltet. Die beiden anderen Ventile 16 und 17 sind da­ gegen geöffnet, so daß eine Durchströmung des Verdampfers 6 und des Kältespeichers 9 gegeben sind. Die Umwälzung des Kälteträgers erfolgt mittels der ersten Pumpe 15. Der Lade­ vorgang des Speichers wird so lange durchgeführt, bis eine bestimmte Temperatur am Ausgang des Kältespeichers erreicht ist, die durch den Temperatursensor 23 festgestellt wird. Nach Erreichen dieser Temperatur ist der Ladevorgang been­ det, so daß alle Ventile 16, 17, 18 geschlossen und auch die Pumpe 15 abgeschaltet wird. Sofern keine Entnahme der gespeicherten Kälte erfolgt, wird nach einer vorbestimmten Zeit das Ventil 17 um einen vorgegebenen Betrag geöffnet und mit Hilfe der Pumpe 15 der Kälteträgerkreislauf in Be­ trieb genommen, um die Temperatur im Kältespeicher 9, und zwar durch den Temperatursensor 23, zu ermitteln. Dabei ist es unerheblich, in welcher Stellung sich die Ventile 16 und 18 befinden. Es ist jedoch zweckmäßig, den Kältespeicher 9 erneut zu laden, bis seine Speicherkapazität erreicht ist. Die hierfür maßgebende Temperatur wird durch den Tempera­ tursensor 23 ermittelt.

Beim sogenannten Mischbetrieb handelt es sich um einen Mo­ dus, bei dem die Klimaanlage eingeschaltet sein muß, das heißt je nach Bedarf wird der Kühlkörper 11 von dem im Ver­ dampfer 6 gekühlten Kälteträger durchflossen. Der im Kühl­ körper 11 nicht benötigte Kältebedarf, das heißt der Über­ schuß an im Verdampfer 6 erzeugter Kälte, kann dem Kälte­ speicher 9 zugeführt werden. Ebenso ist es möglich, wenn die Kapazität des Kältemittelkreislaufs 2 nicht ausreicht, zusätzlich die Kapazität des Kältespeichers 9 zur Kühlung zu nutzen. Beim Einschalten der Klimaanlage unter entspre­ chenden Temperaturbedingungen und vollständig geladenem Kältespeicher kann in einem sogenannten "pull down"-Betrieb das Kälteträgermittel extrem abgekühlt werden, wobei das Ventil 17 vollständig geöffnet ist. In diesem Fall addieren sich die Leistung des Kältemittelkreislaufs 2 und die des Kältespeichers 9, so daß eine sehr rasche Abkühlung der dem Fahrzeuginnenraum 12 zuführbaren Luft erreicht wird. Im normalen Mischbetrieb wird eines der Ventile 17, 18 voll­ ständig geöffnet und das andere Ventil wird nur nach dem jeweiligen Bedarf geöffnet, das heißt, mit diesem bedarfs­ weise einstellbaren Ventil wird die Leistung gesteuert. In diesem Betrieb ist bei entladenem Kältespeicher auch ein erneutes Laden möglich, und zwar durch die überschüssige, im Kältemittelkreislauf 2 erzeugte Kälteleistung. In diesem Fall sind die Ventile 16 und 17 vollständig geöffnet, wäh­ rend über das Ventil 18 die Menge des dem Kühlkörper 11 zu­ führbaren Kälteträgers einstellbar ist.

Durch Betätigung des Schalters 22 in seine geöffnete Stel­ lung wird die Funktion des Kältespeichers abgeschaltet. Somit kann bei Vorliegen entsprechender Bedingungen wie bei­ spielsweise im Winter, wenn keine Kälteleistung benötigt wird, die Standklimaanlage komplett ausgeschaltet werden. Das bedeutet, daß der Kältespeicher nicht mehr geladen wird und das Ventil 17 stets geschlossen bleibt. Zur Entfeuch­ tung der dem Fahrzeuginnenraum 12 zuführbaren Luft reicht es aus, wenn der Kühlkörper 11 von dem im Verdampfer 6 ge­ kühlten Kälteträgermedium beaufschlagt wird, was der Funk­ tion einer herkömmlichen Klimaanlage entspricht.

Beim Betrieb als Standklimaanlage wird die gesamte Kälte­ energie durch den Kältespeicher 9 bereitgestellt. Da der Fahrzeugmotor still steht und somit der Kompressor 3 nicht betrieben wird, steht der Kältemittelkreislauf nicht zur Erzeugung einer Kälteleistung zur Verfügung. Im Standklima­ tisierungsbetrieb ist das Ventil 16 vollständig geschlos­ sen, während das Ventil 18 vollständig geöffnet ist. Durch die jeweilige Einstellung des Ventils 17 kann die Lufttem­ peratur austrittsseitig des Kühlkörpers 11 geregelt werden. In diesem Betriebsmodus muß insbesondere auf den Stromver­ brauch geachtet werden, damit die Fahrzeugbatterie nicht zu stark beansprucht wird. Es wird deshalb nach Bedarf eine oder beide der vorhandenen Pumpen betrieben, wobei auch ein intermittierender Betrieb (takten) möglich ist. Außerdem sollte auch das Gebläse 13 auf eine möglichst niedrige Ge­ bläsestufe eingestellt werden.

Als weiterer Betriebsmodus ist noch die Befüllung des Käl­ teträgerkreislaufs 8 mit einem geeigneten Kälteträgermittel vorgesehen. Dieser Modus wird ausschließlich im Servicefall benötigt, das heißt bei regelmäßigen Inspektionen der Kli­ maanlage oder nach durchgeführten Reparaturen. Hierzu ist der Befüllschalter 40 vorgesehen. Um den Befüllmodus auszu­ führen, muß ein ausreichendes Volumen des Kälteträgermediums in dem Ausgleichsbehälter 19 vorhanden sein. Daher wird das Kälteträgermittel eingefüllt, bis ein vorgegebenes Vo­ lumen im Ausgleichsbehälter 19 erreicht ist, was durch den Füllstandssensor 27 detektiert wird. Der Befüllschalter 40 muß auf jeden Fall nach Vorliegen des Signals des Füll­ standssensors 27 betätigt werden, das heißt, bei vorüberge­ hender Unterschreitung der Füllstandsmarke schaltet das Steuergerät 20 den Befüllmodus ab. Der Befüllmodus kann nur ganz bewußt erneut gestartet werden, und zwar durch erneu­ tes Einschalten des Befüllschalters 40. Im Befüllmodus wer­ den die Ventile 16, 17, 18 in ihre voll geöffnete Position gebracht und die Pumpen 15 und 21 eingeschaltet, um das Kälteträgermittel im Kälteträgerkreislauf 8 umzuwälzen und auf diese Weise Restvolumen von Luft auszutreiben. Eine zusätzliche Sicherheitsfunktion könnte auch dadurch er­ reicht werden, daß ein erneutes Einschalten der Zündung er­ forderlich ist.

Claims (17)

1. Einrichtung zur Regelung einer Klimaanlage für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Kälteaggregat (1) und einem elektronischen Steuergerät (20), das Anschlußklemmen für die Verbindung mit einer Fahrzeugbatterie sowie einer D+Klemme eines vom Fahrzeugmotor antreibbaren Generators aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kältespeicher (9) vorgesehen ist,
der Kältespeicher (9) in einen sekundären Kälteträgerkreislauf (8) eingebunden ist,
in dem sekundären Kälteträgerkreislauf (8) mehrere Komponenten (6, 9, 11) angeordnet sind,
in dem sekundären Kälteträgerkreislauf (8) mehrere Ventile (16, 17, 18) zur Beeinflussung der Durchströmung dieser Komponenten (6, 9, 11) vorgesehen sind,
die Ventile (16, 17, 18) im sekundären Kälteträgerkreislauf (8) mit Antriebsmitteln (41, 42, 43) ausgestattet sind, welche an das elektronische Steuergerät (20) ange­ schlossen sind,
in dem sekundären Kälteträgerkreislauf (8) mindestens eine Pumpe (15, 21) mit einem Pumpenantrieb (44, 45) vor­ gesehen ist, wobei letzterer an das elektronische Steuergerät (20) angeschlossen ist,
und mit mindestens zwei Sensoren (23, 24, 25) zur Erfassung der Temperatur im sekundären Kälteträger­ kreislauf (8), die an das elektronische Steuergerät (20) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem elektroni­ schen Steuergerät (20) verbundener Schalter (22) zum Ein- bzw. Ausschalten der Funktion des Kältespeichers (9) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (23) ausgangsseitig des Kältespeichers (9) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (24) in einer Zuleitung (38) eines in den sekundären Kälteträger­ kreislauf (8) eingebundenen Kühlkörpers (11) vorgese­ hen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (25) im sekundären Kälteträgerkreis (8) ausgangsseitig eines Verdamp­ fers (6) eines Kompressionskälteaggregates (1) ange­ ordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (28) in einem Kältemittelkreis (2) ausgangsseitig des Ver­ dampfers (6) des Kälteaggregates (1) vor­ gesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (26) zur Er­ fassung der Temperatur der Luft abströmseitig des Kühlkörpers (11) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllstandssensor (27) an einem Kälteträgerausgleichsbehälter (19) mit dem elektronischen Steuergerät (20) verbunden ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Eingangsklemme des elektronischen Steuergerätes (20) ein Befüll­ schalter (40) angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Ausgangsklemme des elektronischen Steuergerätes (20) eine elektrisch schaltbare Kompressorkupplung (7) angeschlossen ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuer­ gerät (20) ein Relais (30) umfaßt, dessen Schließkon­ takt einerseits mit der Plusklemme der Batterie und andererseits mit der Plusklemme eines Bediengerätes für die Klimaanlage verbunden ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuergerät (20) eine Anschlußklemme (a) vorgesehen ist, die mit einer Ausgangsklemme eines Fahrtschalters bzw. einer Radio­ klemme verbunden ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuergerät (20) eine Anschlußklemme (g) vorgesehen ist, die mit dem Empfängerteil einer Fernbedienung und/oder einer pro­ grammierbaren Uhr verbunden ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuer­ gerät (20) integraler Bestandteil einer Regeleinrich­ tung für die Klimaanlage ist.

15. Verfahren zur Regelung einer einen Kältespeicher um­ fassenden Klimaanlage, wobei in Abhängigkeit mehrerer Eingangsparameter Ventile (16, 17, 18) und Pumpen (15, 21) eines Kälteträgerkreislaufs (8) geregelt werden und die jeweilige Betriebsart der Klimaanlage von dem Schaltzustand eines Schalters (22) für den Kältespeicherbetrieb und von der Art der Spannungsversorgung eines Steuergerätes (20) und Temperatur eines Kälteträgermediums abhängig eingestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß indem Steuergerät (20) festgestellt wird, ob der Generator eine vorbestimmte Spannung abgibt und dieses Signal als Kriterium für das Laden des Kältespeichers (9) dient.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (20) ein Signal einer Fernbedienung oder Zeitschaltuhr zuge­ führt wird, um die Klimaanlage bei abgestelltem Fahr­ zeug zum Zweck einer Vorklimatisierung einzuschalten.